JP2012050354A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】
土壌状態に合わせてエンジンの燃料噴射量を変更し、安定した土壌ではエンジンの回転数を減少させて燃費を向上させると共に、不安定な圃場ではエンジンの回転数を増大させて走行姿勢を安定させることのできる作業車両を提供する。
【解決手段】
左右の前輪６，６と左右の後輪７，７により圃場を走行する走行車体９にエンジン８を設け、走行車体９の後部に圃場に苗を植え付ける植付部５を設けた作業車両において、走行する土壌の状態を検出する土壌センサ１０を設け、土壌センサ１０が検出した土壌状態に合わせてエンジン８の燃料の噴射量を増減制御する構成とし、土壌センサ１０の下部に、土壌センサ１０の検出面１１に間欠的に接触して付着物を除去する清掃部材１２を設ける。
【選択図】 図５

Description

本件発明は、作業場所の土壌状態を検出し、検出した土壌状態に合わせてエンジンの燃料噴射量を変更して出力を自動調節し、土壌状態に関わらず安定した走行が可能な作業車両に関するものである。

従来、耕盤の深い圃場や、粘土質の圃場のように走行負荷の極めて大きい圃場での作業では、泥が車輪を動きを妨げる抵抗によるエンジンストールが発生しやすいため、エンジン出力の調速機構であるアクセルペダルを作業者が操作して、エンジンの回転数を任意に設定可能な構成がある。

これに加え、圃場状態の変化を検知するとエンジン出力を変化させ、エンジンの回転数を増減させることにより、エンジンストールの発生を防止して、走行車体の走行姿勢を安定させる技術（例えば、特許文献１参照）が存在する。

特開２００９−１６２２５３号公報（第３頁、図１０）。

しかしながら、上記発明の構成では、圃場状態が変化するたびに走行速度が大幅に加速または減速されるため、走行速度が変化すると機体が激しく揺れ、作業者の負担を増大させてしまう問題がある。

また、走行速度が突然変化すると、例えば苗の植付作業を行なう場合には、苗を植え付けるタイミングが合わなくなる問題や、植付深さがばらつく問題が発生する。
アクセルペダルを踏んでエンジンの回転数を調節する場合は、作業者が常に細かい操作を行う必要があり、機体の進行方向が乱れたり、旋回タイミングがずれたりして、苗の植付精度が低下する問題があると共に、作業者の負担が増大してしまう問題がある。

請求項１記載の発明は、左右の前輪（６，６）と左右の後輪（７，７）により圃場を走行する走行車体（９）にエンジン（８）を設け、該走行車体（９）の後部に圃場に苗を植え付ける植付部（５）を設けた作業車両において、走行する土壌の状態を検出する土壌センサ（１０）を設け、該土壌センサ（１０）が検出した土壌状態に合わせて前記エンジン（８）の燃料の噴射量を増減制御する構成としたことを特徴とする作業車両とする。

請求項２記載の発明は、前記土壌センサ（１０）の検出した土壌状態が「硬い」または「非常に柔らかい」であればエンジン（８）の燃料の噴射量を低下させ、この噴射量が現在の噴射量と同じまたは現在の噴射量未満である場合は現在の噴射量を維持する制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業車両とする。

請求項３記載の発明は、前記土壌センサ（１０）の検出した土壌状態が「柔らかい」であればエンジン（８）の燃料の噴射量を上昇させ、この噴射量が現在の噴射量と同じまたは現在の噴射量以上である場合は現在の噴射量を維持する制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業車両とする。

請求項４記載の発明は、前記左右の後輪（７，７）をそれぞれ上下揺動自在に設け、該左右の後輪（７，７）の上下揺動による揺動差が設定値以上に大きくなると、前記土壌センサ（１０）が検出した土壌状態に拘らず、エンジン（８）の出力を上げるように制御する構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業車両とする。

請求項５記載の発明は、前記土壌センサ（１０）の下部に、土壌センサ（１０）の検出面（１１）に間欠的に接触して付着物を除去する清掃部材（１２）を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の作業車両とする。

請求項１記載の発明の効果は、土壌センサ（１０）で検出した作業中の土壌状態に合わせてエンジン（８）の燃料の噴射量を制御する構成としたことにより、走行姿勢の乱れにくい安定した土壌では燃料の噴射量を抑制して燃料の消費を少なくすることができるので、燃費が向上する。

また、走行姿勢の乱れやすい不安定な土壌や、高負荷のかかる旋回を行なう圃場端では、エンジン（８）の燃料の噴射量を増加させることにより、エンジン（８）からより高い出力を得ることができるので、土壌面から受ける負荷によって作業走行中や旋回途中で機体が停止してしまうことや機体が大きく揺れることが防止され、作業能率が向上すると共に、作業者が不快感を覚えにくく、労力が軽減される。

請求項２記載の発明の効果は、請求項１記載の発明の効果に加えて、土壌センサ（１０）の検出した土壌が硬い、あるいは非常に柔らかく、泥等が前輪（６，６）及び後輪（７，７）の走行抵抗にならない場合、エンジン（８）の回転数が少なくても安定した走行が可能な土壌と判断し、エンジン（８）の燃料の噴射量を少なくする制御を行なうことにより、燃料の消費を少なくすることができるので、燃費が向上する。

また、土壌センサ（１０）が土壌状態を検出したときのエンジン（８）の燃料の噴射量が制御により変更される噴射量よりも少ない場合、エンジン（８）の燃料の噴射量を変更しない制御構成としたことにより、不必要にエンジン（８）の燃料の噴射量が増えることを防止できるので、燃費が向上する。

請求項３記載の発明の効果は、請求項１記載の発明の効果に加えて、土壌センサ（１０）の検出した土壌が柔らかく、泥等が前輪（６，６）及び後輪（７，７）の走行抵抗になり得る場合、エンジン（８）の回転数が多くなければ走行が不安定になる土壌と判断し、エンジン（８）の燃料の噴射を多くする制御を行なうことにより、エンジン（８）の回転数が増大して、安定した走行を行うことができ、作業能率や作業精度が向上する。

また、土壌センサ（１０）が土壌状態を検出したときのエンジン（８）の燃料の噴射量が制御により変更される噴射量よりも多い場合、エンジン（８）のの燃料の噴射量を変更しない制御構成としたことにより、不安定な土壌状態でも安定した走行が可能なエンジン（８）の回転数が維持されるので、走行姿勢を安定させることができ、作業性や操縦性が向上する。

請求項４記載の発明の効果は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、独立して上下揺動自在な左右の後輪（７，７）の揺動差が一定以上になると、土壌センサ（１０）が検出した土壌状態に拘らずエンジン（８）の出力を上げるように制御することにより、圃場に凹凸があっても機体の直進性が確保されるので、作業能率が向上する。

請求項５記載の発明の効果は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、土壌センサ（１０）の検知面に付着した泥土を、土壌センサ（１０）の検知面（１１）の下方を間欠的に通過する掃除部材（１２）で定期的に取り除くことにより、土壌センサ（１０）の検知面（１１）が泥土で汚れて誤った結果を発信してしまうことが防止され、適切なエンジン（８）の燃料噴射量を確保することができるので、燃料の無駄が減少し、省エネ性が向上する。

また、掃除部材（１２）は土壌センサ（１０）の検知面（１１）の下方を間欠的に通過するので、土壌センサ（１０）の検知を長時間に亘って妨げることがなく、土壌センサ（１０）の検知精度が安定する。

作業車両の側面図 作業車両の平面図 作業車両の一部植付装置部の平面図 作業車両のエンジン出力制御部のブロック図 作業車両のエンジン出力制御部のフローチャート 後輪の昇降位置を検出する位置センサの側面図 位置センサの制御フローチャート 土壌センサと掃除具の側面図 土壌センサと掃除具の要部拡大図

図１〜図９で示す苗移植機は、乗用四輪走行形態の走行車体９の後側に、リフトシリンダ１６によって昇降されるリフトリンク１７を介して、フロート１や、苗タンク３、植付装置４等から構成される植付部５を装着している。そして、前記走行車体９の運転席１４下のエンジンカバー１５内に燃料噴射量を自在に変更して回転数を変更可能なエンジン８を搭載し、該エンジン８から前側に配置の油圧無段変速装置１８の入力軸１９をベルト掛け連動している。

該油圧無段変速装置１８から下側のミッションケース２０の連動機構を経て前記左右両側の前輪６，６を有する前輪軸２１を連動駆動できる構成としている。また、このミッションケース２０からは後輪連動軸２２を介して、後輪７，７の後輪軸２３を軸装のリヤアクスルハウジング２４の連動機構を連動して、これら後輪７、又は後輪７と前輪６を伝動回転して走行できる形態である。

さらに、前記ミッションケース２０の後部にはＰＴＯ軸を設けて、このＰＴＯ軸から車体９後部のリヤケース２５の連動機構を連動し、このリヤケース２５の連動機構から車体９後側上部に装着の施肥装置２６や、前記植付部５等を連動する。前記運転席１４、及びこの前方のステアリングハンドル１３を有するステアリングポスト２７の左右両側部に沿ってサイドフロア２８を設け、この外側部に補助苗棚枠２９を配置し、植付作業ではこの補助苗棚枠２９に積載しておくマット苗を取出しながら後方の苗タンク３に補給することができる。

前記リヤアクスルハウジング２４は、車体９後端部に対してセンタ軸３７周りに上下揺動自在にして設けるアクスルケース３０の左右両端部に取り付けられて、左右シーソ状に上下回動してローリング可能の形態で、後輪軸２や、後輪７の高さを昇降移動する。

また、これらリヤアクスルハウジング２４部の上下回動には、前記車体９部との間にスプリングダンパ等を設けることもできる。これら左右の後輪７が土壌耕盤部の凹凸面を踏むことによって、リヤアクスルハウジング２４を上下回動して、車体９が昇降したり、左右へ傾斜したり、車体９後部が揺動が行われるものであるが、これらの揺動において、この後輪軸２３の上下位置は、車体９側の昇降センサ３１（図７参照）によって検出する。

前記植付部５は、多条植形態の苗タンク３と、この苗タンク３の後側下端部に形成される苗取口２に作用する植付装置４と、これら苗タンク３と植付装置４を取付配置する植付伝動ケース３２と、この植付伝動ケース３２等を支持して土壌面を滑走均平するフロート１と等を有し、これら苗タンク３の上面に供給されるマット形態の苗を苗取口２へ繰出しながら、ダブルクランク形態に作動して側面視で楕円軌跡Ｄ状に植付作動する植付装置４の植付爪３３によって、所定本数の苗を分離保持してフロート１で均平の土壌面へ植付けるものである。

また、このフロート１は植付幅方向中央部に配置のセンタフロート１Ｃを有し、このセンタフロート１Ｃの上下動によって土壌深さを検出して、前記リフトシリンダ１６を伸縮して、植付部５を昇降制御し、植付深さを一定に維持制御するように構成している。又、植付伝動ケース３２のリフトリンク１７に対する連結部はローリング自在の連結形態で、植付部５が左右へ傾斜すると、このローリング軸３４の周りに回動されて、左右のサイドフロート１Ｓの滑走接地圧を均一化して、全植付幅にわたる植付深さを一定に維持する形態としている。

このような植付部５のフロート１の前側に、代掻ロータ３５を配置して、各フロート１で均平する土壌面を予め代掻するものである。センタフロート１Ｃの前側にセンタロータ３５Ｃを配置し、サイドフロート１Ｓの前側にサイドロータ３５Ｓを配置する。この代掻ロータ３５は、前記リヤケース２５から連動軸３６を経て連動し、駆動回転することができる。又、代掻ロータ３５は、植付部５の前側に吊下げられて、この植付部５と共に昇降されると共に、昇降機構の操作によってこの植付部５に対する高さを昇降して、代掻ロータ３５の代掻位置を調節することができる。

このとき、土壌面を滑走するフロート１を配置して、上面に供給されたマット苗を受けて苗取口２部へ繰り出す苗タンク３と、この苗取口２部の苗を分離保持して前記フロート１による均平跡の土壌面に植付ける植付装置４とを有して構成される植付部５を、操向自在の前輪６，６と後輪７，７を有してエンジン８により駆動走行する走行車体９の後部に装着した苗移植機において、走行土壌の状態を検出する土壌センサ１０を設けて、この土壌センサ１０による土壌状態の検出によって、前記エンジン８の燃料噴射量を増減制御する苗移植機の出力制御装置の構成とする。

前記エンジン８によって後車輪７等を駆動して走行車体９を走行しながら、植付部５を連動して、苗タンク３に供給しているマット苗を苗取口２へ繰出し、この苗取口２の苗を植付装置４の連動駆動によって分離保持して、前記フロート１の滑走って均平される土壌面へ一定の深さに植付ける。このような植付作用中、前記苗移植機の走行領域の土壌面には土壌センサ１０が検出作動して、苗を植付ける走行域の土壌の状態を検出している。

この土壌センサ１０の検出対象とする土壌状態は、例えば、土壌耕盤の深浅や、土壌の硬軟の度合、粘性の強弱等を検出の対象とし、これらの状態を検出する深度センサや、硬度センサ、土質センサ等が用いられる。いずれのセンサも、走行負荷の大小に関連するものであり、これらのセンサが負荷の増大を検出すると、エンジン８の燃料噴射量を増やし、出力を上げて走行駆動力を高くすと共に、走行負荷が減少すると、エンジン８の燃料噴射量を低減して、無駄な燃料消費を行わせない制御を行なう。

また、前記左右の後輪７，７の上下揺動による揺動差が設定値以上に大きくなることによって、前記土壌センサ１０による検出に拘らず、エンジン８の出力を上げるように制御する。

前記苗移植機の植付走行において、左右の後輪７，７は駆動回転しながら土壌の硬、軟等の状態に応じて上下動しながら苗移植機の車体９を土壌面略一定位置に支持して走行させようとする。そして、左右の後輪７，７の踏圧回転する支持抵抗が異なると、これらの上下揺動差を異にして左右の後輪７，７の左右方向の段差を生ずることとなる。さらには、車体９や、植付部５等をも左右へ傾斜させることもある。

このような場合、前記左右の後輪７，７の上下揺動差が予め設定している領域の設定値以上に大きくなったときには、エンジン８の燃料噴射量を多くして出力を上げる。このとき、前記土壌センサ１０の検出による出力制御がおこなわれていることがあるが、この出力制御と重複して制御する形成とすることができる。

また、前記土壌センサ１０を非接触形態とする場合は、この土壌に対向する検出面１１に沿って間歇的に拭き作動する掃除具１２を設ける。
前記のように土壌センサ１０は、土壌状態を検出するものであるが、この土壌センサ１０の検出面１１が超音波や、光学センサの形態であるときは、土壌面との接近、乃至接触等によって、水分や汚れ等の付着が行われ易く、このようなときは、この検出面１１を掃除具１２の回動によって掃くことによって、汚れを除却することができ、正確で、精度の良い検出を行わせる。

前記土壌センサ１０は、図８のように車体９の前端部に、センタマーカ３８の取付部を利用して取付けられる。この取付ブラケット３９には、モータ４０によって旋回される掃除具１２としてのワイパーが設けられて、この掃除具１２の下端部が、超音波を発信、受信する検出面１１の下面を拭き掃除するように構成される。この掃除具１２はブラシ状に上方へ突出の植毛ブラシ４２を有して、回転軸４１の周りに回転することによって、検出面１１を拭き払うようにして掃除する。

前記土壌センサ１０を、土壌の硬、軟を検出する硬軟センサとして使用する場合は、図５のフローチャートのような作動で、燃料噴射バルブ４３をコントローラ４４からの出力して、エンジン８の回転を制御する。土壌耕盤が浅い場合や、硬いときは（ステップＳ１）、燃料噴射量をできるだけ少くし、土壌が軟弱で耕盤が深く走行抵抗力を増すときは（Ｓ２）、燃料噴射量を増して走行駆動力を高く維持させて、走行し易くする。

前記のようなエンジン８の出力制御において、前記後輪７の上下揺動位置を検出する位置センサ３１によって、左右の後輪７の上下差が設定値以下に小さいときは（Ｓ３）、前記のような燃料噴射制御はそのまま維持されるが、前記位置センサ３１による左右の後輪７の上下動差が設定値以上に大きくなると（Ｓ４）、これを過負荷走行状態として、燃料噴射バルブ３１を開いて、前記土壌センサ１０による制御に拘らず燃料噴射量を多くして、エンジン８の出力制御を行う。

このような位置センサ３１としては、車体９の左右方向の傾斜角を検出する左右傾斜センサや、車体３１を左右水平状の姿勢に維持制御するためのローリングセンサ等を用いることもできる。

前記硬軟センサとしての土壌センサ１０は、取付位置を代掻ロータ３５の後方部に設けることが多いが、センタロータ３５Ｃの前方位置、又は車体９の前端部に配置して、これら代掻ロータ３５等による泥流の影響を受け難くして、正確に安定した土壌状態を検出するように構成している。

また、従来の硬軟センサとしては、車速の影響を考慮しないで運転者による操作にまかせていた。この硬軟センサが安定しない場合は、油圧無段変速装置１８と連動して、車速を自動減速制御するように構成することもできる。

５ 植付部
６ 前輪
７ 後輪
８ エンジン
９ 走行車体
１０ 土壌センサ
１１ 検出面
１２ 掃除具

Claims (5)

1. 左右の前輪（６，６）と左右の後輪（７，７）により圃場を走行する走行車体（９）にエンジン（８）を設け、該走行車体（９）の後部に圃場に苗を植え付ける植付部（５）を設けた作業車両において、
   走行する土壌の状態を検出する土壌センサ（１０）を設け、該土壌センサ（１０）が検出した土壌状態に合わせて前記エンジン（８）の燃料の噴射量を増減制御する構成としたことを特徴とする作業車両。
2. 前記土壌センサ（１０）の検出した土壌状態が「硬い」または「非常に柔らかい」であればエンジン（８）の燃料の噴射量を低下させ、この噴射量が現在の噴射量と同じまたは現在の噴射量未満である場合は現在の噴射量を維持する制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業車両。
3. 前記土壌センサ（１０）の検出した土壌状態が「柔らかい」であればエンジン（８）の燃料の噴射量を上昇させ、この噴射量が現在の噴射量と同じまたは現在の噴射量以上である場合は現在の噴射量を維持する制御を行なう構成としたことを特徴とする請求項１記載の作業車両。
4. 前記左右の後輪（７，７）をそれぞれ上下揺動自在に設け、該左右の後輪（７，７）の上下揺動による揺動差が設定値以上に大きくなると、前記土壌センサ（１０）が検出した土壌状態に拘らず、エンジン（８）の出力を上げるように制御する構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業車両。
5. 前記土壌センサ（１０）の下部に、土壌センサ（１０）の検出面（１１）に間欠的に接触して付着物を除去する清掃部材（１２）を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の作業車両。

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