JP2010227071A

JP2010227071A - 農作業車

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Publication number: JP2010227071A
Application number: JP2009081019A
Authority: JP
Inventors: Harumitsu Toki; 治光十亀; Yutaka Kajino; 楫野　　豊; Shin Takagi; 慎高木
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP5229052B2

Abstract

【課題】本発明では、機体の大部分を占める板金部分に角速度センサを取り付けるにあたり、板金の振動を拾い難い状態で角速度センサを取り付けて機体の傾きを正確に検出できるようにすることを課題とする。
【解決手段】センサ取付面５４と機体取付面５５からなるセンサブラケット５３を、板金部材５０の折曲部５２の近傍に前記センサブラケット５３のセンサ取付面５４を配置する構成とし、前記板金部材５０の直線部分５１の略全域にわたって前記センサブラケット５３の機体取付面５５を重ねて張り付ける構成とし、前記センサ取付面５４に機体の傾斜を検出する角速度センサ２４を取り付けたことを特徴とする農作業車の構成とする。また、前記板金部材５０は操縦部ＣのステップＳから立設していて上方に座席８を載置している仕切り板で構成したことを特徴とする農作業車の構成とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、トラクタ、管理機、移植機、収穫機等の農作業車に関する。特に、作業走行中に機体や作業機を水平姿勢に制御したり水平に対する一定傾き状態に制御したりする姿勢制御装置における機体の傾きを検出する角速度センサの取付構造に関する。

農作業機には走行機体或は作業機に機体の傾きを検出する傾斜角検出手段を設け、この傾斜角検出手段で検出する機体傾斜角に基づいて作業機の水平に対する傾きを一定に維持するように制御する姿勢制御装置を設けている。

機体の傾きを検出する傾斜角検出手段として、走行機体或は作業機の傾く動きを検出してどの程度傾くかすなわち相対傾斜角を予測するに使用する角速度センサが有る。
例えば、特許第３７３４０６５号公報には、操縦席の下側でミッションケースの上面に角速度センサを取り付けている。

特許第３７３４０６５号公報

前記従来の角速度センサ取付位置は、剛性の高いミッションケースの上面であるために機体の傾き以外の振動を拾い難くて良いが、取付位置が限定されるために、メンテナンスが困難なことが有る。

そこで、本発明では、機体の大部分を占める板金部分を剛性が高いものにして板金の振動を拾い難い状態で角速度センサを取り付け、機体の傾きを正確に検出できるようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、センサ取付面（５４）と機体取付面（５５）からなるセンサブラケット（５３）を、板金部材（５０）の折曲部（５２）の近傍に前記センサブラケット（５３）のセンサ取付面（５４）を配置する構成とし、前記板金部材（５０）の直線部分（５１）の略全域にわたって前記センサブラケット（５３）の機体取付面（５５）を重ねて張り付ける構成とし、前記センサ取付面（５４）に機体の傾斜を検出する角速度センサ（２４）を取り付けたことを特徴とする農作業車としたものである。

この構成により、板金部材（５０）の取付直線部分（５１）にセンサブラケット（５３）の機体取付面（５５）を重ねることで剛性を高めて板金部材（５０）の剛性が高い折曲部（５２）の近傍に位置してセンサブラケット（５３）のセンサ取付面（５４）に角速度センサ（２４）を取り付けているので、板金部材が振動し難く角速度センサ（２４）が機体の傾き以外の振動を拾い難くなる。

請求項２に記載の発明は、前記板金部材（５０）は操縦部（Ｃ）のステップ（Ｓ）から立設していて上方に座席（８）を載置している仕切り板で構成したことを特徴とする請求項１に記載の農作業車としたものである。

この構成により、座席（８）を取り除くと角速度センサ（２４）の点検保守ができる。また、機体の略中央に位置する座席（８）の近傍に角速度センサ（２４）を設けることで、機体傾斜の検出精度が向上する。

請求項１記載の発明によれば、機体の大部分を占める板金部材（５０）の折曲部（５２）近傍に角速度センサ（２４）を取り付けられるので、機体の大部分を占める板金部材（５０）のメンテナンスの良い位置に角速度センサ（２４）を取り付けられ、板金部材（５０）のビビリや振動による機体傾斜の誤検出を防ぐことが出来る。

請求項２記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、座席（８）を取り除くと角速度センサ（２４）の点検保守が容易に可能となる。また、機体の略中央に位置する座席（８）の近傍に角速度センサ（２４）を設けることで、機体傾斜の角速度検出精度が向上するようになる。

農作業車の実施例として示すトラクタの全体側面図である。要部の拡大側断面図である。主変速レバー近傍の斜視図である。制御ブロック図である。制御フローチャート図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の実施例を説明する。
本実施例に示す農作業機はトラクタであって、走行機体１前部にエンジン２を搭載し、このエンジン２の回転動力をミッションケース３内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力をＰＴＯ軸４と前輪５と後輪６とに伝えるようにしている。

走行機体１のミッションケース３上は、前側のエンジン２を内装するボンネット７とオペレータが着座する座席８と操縦ハンドル９を設け、周囲をキャビン１０で囲っている。操縦ハンドル９の近傍には、上下に倒すことで作業機１３を昇降させるワンタッチ昇降レバー（図示省略）を設けている。

図３に示す如く、座席８の側部に設けるサイドパネル６０に主変速レバー６１を立設し、前後に操作して変速するように設けている。また、この主変速レバー６１のグリップ上面には減速ボタン６２と増速ボタン６３を設け、この減速ボタン６２と増速ボタン６３を押すことで変速できるようにしている。また、主変速レバー６１の左右には変速位置表示ランプ６４と変速段表示ランプ６５を設けて、ミッションケース３内の変速装置の変速位置に該当する変速位置及び変速段のランプを点灯するようにしている。

ミッションケース３の後上部には油圧シリンダケース１１が搭載され、この油圧シリンダケース１１の左右両側にリフトアーム１２，１２を回動自由に枢着している。油圧シリンダケース１１内の油圧シリンダ内に作動油が供給されるとリフトアーム１２，１２が上昇回動し、反対に作動油が排出されるとリフトアーム１２，１２は下降するように構成している。

作業機１３は、耕耘爪１４を回転駆動して土壌面を耕耘するロータリ耕運機で、トップリンク１６とロワーリンク１７で走行機体１に装着する。前記左右のリフトアーム１２，１２と左右のロワーリンク１７，１７とはリフトロッド１８と油圧水平シリンダ１９で相互に連結され、このうち片側（右側）の油圧水平シリンダ１９は複動式の油圧シリンダで構成され、この油圧水平シリンダ１９が伸縮することで作業機１３の左右傾きが変更される。油圧シリンダ１９の横にはシリンダロッドの伸縮長さを検出するストロークセンサ（図示省略）が取り付けられている。

前記ロータリ耕耘機１３は耕耘爪１４とこの耕耘爪１４の上方を覆うロータリカバー２０と、ロータリカバー２０の後部に枢着されたリヤカバー２１等からなり、走行機体１側のＰＴＯ軸４から動力を受けて耕耘軸２２を回転させ、耕耘軸２２に取り付けられた複数個の耕耘爪１４によって土壌を耕起する。

リヤカバー２１の上下位置を検出するリアーカバーセンサ（図示省略）を設けて、耕起後の土塊の高さによって、土質を判断するようにしても良い。例えば、柔らかく粘り気がある土は盛り上がるので、土塊の高さが高いと柔らかい圃場と判断し、後述のように旋回制御のブレーキ力調整に利用する。

座席８の下側であってステップＳから立設しており、キャビン１０の室内を仕切る仕切り板５０には、図２に示す如く、角速度センサ２４を取り付ける構成としている。
すなわち、センサ取付面５４と機体取付面５５で略Ｌ字状に形成したセンサブラケット５３をその角部を仕切り板５０の折曲部５２に接近して機体取付面５５を仕切り板５０の直線部分５１にスポット溶接で張り付けて、センサブラケット５３のセンサ取付面５４に角速度センサ２４を取り付けている。なお、センサブラケット５３の機体取付面５５は仕切り板５０の直線部分５１と略同じ幅に取り付けることで仕切り板５０の剛性を高めて直線部分５１が振動でビビらないようにしている。

油圧シリンダケース１１には走行機体１の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ２３（図２）を取り付けている。後述するようにこの傾斜センサ２３と角速度センサ２４の傾斜検出値と前記ストロークセンサ１５の伸び検出値と傾き調整ダイヤル２５（図４）の設定値とから作業機１３の左右傾斜制御量が算出され、コントローラ３０からの指示により油圧水平シリンダ１９を作動して作業機１３を設定された左右傾斜角度に維持するようにローリング制御している。

作業機１３の中央フレーム４６の後端下部に地面との距離を測る距離センサ４５を設けて距離の変化によって耕耘後の土塊の大きさを判定するようにしている。
次に、図４に示す制御ブロック図について説明する。

作業機１３の昇降制御及びローリング制御を司るコントローラ３０の入力側には、重力式で水平方向からの傾き角度すなわち絶対傾斜角度を検出する傾斜センサ２３と走行機体１が傾く加速度と時間で予測する傾き角度すなわち相対傾斜角度を算出して検出する角速度センサ２４から走行機体１の左右相対傾斜角度が入力する構成である。

ストロークセンサ１５から油圧水平シリンダ１９の伸び位置信号が入力し、傾き調整ダイヤル２５から走行機体１に対する作業機１３の傾き設定値が入力し、水平／平行切換スイッチ２６から水平制御あるいは平行制御の切り替え信号が入力する。

水平／平行切換スイッチ２６を「水平」位置にセットすると傾斜センサ２３と角速度センサ２４の検出値に応じて作業機１３を水平に維持する水平制御となる。この水平制御は、機体が傾斜しても作業機１３を水平に制御するものである。

水平／平行切換スイッチ２６を「平行」位置にセットすると走行機体１に対する作業機１３の左右姿勢が平行状態となるように左右のリフトロッド１８と油圧水平シリンダ１９の長さが一致する状態となる。この平行制御は、機体の傾斜とともに作業機１３も一緒に傾斜するものである。水平制御と平行制御の使い分けは圃場の状況に応じて選択する。

なお、「平行」位置は更に２位置の設定が可能で「固定位置」にすると作業機１３は走行機体１に対して常に平行になり、「揺動」の位置にすると走行機体１の傾きに関わらず作業機１３を平行状態に維持するように傾斜センサ２３と角速度センサ２４の検出値に応じて作業機１３をローリングする制御が加わるようにしている。

また、走行機体１の走行速度が車速センサ４１から、操縦ハンドル９の操向切れ角が切れ角センサ４２から、作業機１３の昇降位置信号がリフトアームセンサ３６から、それぞれコントローラ３０に入力する。

コントローラ３０の出力側からは、油圧水平シリンダ１９を伸ばす水平伸び出力３１と縮める水平縮み出力３２が出力される。この水平伸び出力３１と水平縮み出力３２は、油圧水平シリンダ１９を制御する電磁切換え弁へのオン・オフ信号として出力されるが、エンジン２の回転数が低いと油圧水平シリンダ１９に作用するオイルの油圧も低下するので、電磁切換弁へのオン割合すなわちデュティー比を高くして出力する。

このように、エンジン回転が高い場合にはデュティー比を低くエンジン回転が低い場合にはデュティー比を高くすることで、油圧水平シリンダ１９の作動速度をエンジン２の回転変化にかかわらず一定速度となるようにしている。

なお、エンジン２の起動後にコントローラ３０が安定して制御が可能になるまでに少しの時間を要するので、フロントパネル４７に制御ランプを設けて例えば赤色から緑色に切り換わって制御可能状態になったことを表示するようにする。

走行機体１の傾きは、傾斜センサ２３と角速度センサ２４の検出値によって傾斜角を判定して作業機１３の傾きを修正制御するが、微小な機体の傾きや角速度センサ２４の機体振動検出による傾斜角検出では修正制御を行わないように、前輪５と後輪６のタイヤ空気圧を検出する空気圧センサ（図示省略）を設け、機体傾斜時に傾斜側のタイヤ空気圧が急上昇するのを検出して姿勢修正制御を素早く開始するようにすれば良い。この時に、空気圧の上昇圧で傾斜センサ２３と角速度センサ２４の検出傾斜角を修正する。

図５は、圃場が湿田か乾田かを判断するフローチャートで、ステップＳ１でタイヤ沈下量センサとタイヤスリップセンサと切れ角センサ４２の各検出信号を読み込み、ステップＳ２でまずタイヤの沈下量が大であるかを判定し、大であればステップＳ３でスリップ率が大であるかを判定する。

大であればステップＳ４で切れ角センサ４２が切り戻しを検出して旋回軌跡が大であるかを判定し、全ての判定が大であればステップＳ５で湿田と判定し、どれかの判定が大でなければステップＳ６で乾田と判定する。

なお、ステップＳ２とステップＳ３とステップＳ４のどれか一つの判定のみで乾田と判定するようにすることも出来る。
湿田と判定すれば、例えば、旋回時の内側ブレーキを弱く作用させて圃場を荒らさないで旋回するようにしたりする。

農作業車以外の一般産業車両にも適用可能である。

Ｃ操縦部
Ｓステップ
８座席
２４角速度センサ
５０板金部材（仕切り板）
５１直線部分
５２折曲部
５３センサブラケット
５４センサ取付面
５５機体取付面

Claims

センサ取付面（５４）と機体取付面（５５）からなるセンサブラケット（５３）を、板金部材（５０）の折曲部（５２）の近傍に前記センサブラケット（５３）のセンサ取付面（５４）を配置する構成とし、前記板金部材（５０）の直線部分（５１）の略全域にわたって前記センサブラケット（５３）の機体取付面（５５）を重ねて張り付ける構成とし、前記センサ取付面（５４）に機体の傾斜を検出する角速度センサ（２４）を取り付けたことを特徴とする農作業車。
前記板金部材（５０）は操縦部（Ｃ）のステップ（Ｓ）から立設していて上方に座席（８）を載置している仕切り板で構成したことを特徴とする請求項１に記載の農作業車。