JP2604806B2 - 収穫機における動力伝動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走行機体の前部に刈取部を設け、当該刈取
部で圃場の植立穀稈を刈取った後、その穀稈を走行機体
に搭載の脱穀部にて脱穀処理するコンバインや、圃場の
植立穀稈を刈取った後結束する刈取機等の収穫機におけ
る動力伝動制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

コンバインや刈取機等の収穫機における刈取部は、走
行機体の前面部にあって圃場の植立穀稈を引き起こし、
刈取った後脱穀部や結束部に搬送する構成を有するもの
であり、走行機体の前進速度と前記刈取部における引き
起こし速度や搬送速度とが略比例的に増大することが好
ましいが、走行機体の前進速度が一定以上となるとき、
刈取部の前記引き起こし速度や搬送速度が余り早過ぎる
と、穀稈を引きちぎる等の不都合がある。

この不都合を解消するため、先行技術の実公昭58−40
827号公報では、エンジンから走行部への伝動系に介挿
した主変速装置の伝道経路下手側から刈取部への伝する
ことにより、走行機体の前進速度と刈取部の引き起こし
搬送速度とを同調させると共に、主変速装置の伝動経路
下手側から刈取部への伝動系に刈取部変速装置を介挿し
て、走行部の前進速度が一定以上の範囲では、刈取部の
速度を一定に保持すべく、前記刈取部変速装置を主変速
装置の変速に対して逆変速を行うように構成することを
提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、走行機体の前進速度（車速）が遅い範囲で、
刈取部の速度、特に穀稈引き起こし速度が余りに遅過ぎ
ると、有効な穀稈引き起こし作用が発揮できないし、反
対に車速が一定程度大きい範囲では、刈取部の速度をあ
まり大きくし過ぎると、穀稈引き起こし速度等が早過ぎ
て穀稈を引きちぎるおそれがあるという問題がある。

前記先行技術においては、走行部の前進速度（車速）
が一定以下の低速範囲では、それに応じて刈取部も増減
速するという同調がなされるのであるが、この車速の低
速範囲では、前記刈取部変速装置を作動させるものでな
く当該車速Ｖが所定速度ΔＶだけ増大（減少）する間
に、刈取部の速度Ｕが増大（減少）する割合（以下刈取
部速度変動率という）が一対一の関係で固定された同調
関係である。

換言すれば、車速が低速範囲では、刈取部の速度の増
大割合（立ち上がり）を車速の増大割合（立ち上がり）
よりも大きくできないのであるから、刈取部での穀稈引
き起こし作用を迅速にできないこととなって、刈取部で
の作用が不足し十分に発揮できず、前述の不都合を解消
することができない。

ところで、収穫機の走行速度をきめこまかく調節する
ため、主変速装置の伝動下手側に副変速装置を付加して
この副変速装置から走行部に動力伝達する構成にしたと
きには、前記先行技術のごとく、車速低速範囲で、刈取
部変速装置を作動させることなく単に車速の増減に応じ
て刈取部の速度を増減させるという同調だけであると、
当該副変速装置の高速・低速の変速切換えにより、所定
速度ΔＶの変動に対する刈取部の速度変動率も二種類存
在することになる（第４図のＢ線およびＣ線参照）。

つまり、副変速装置を低速側に変速させた状態では、
その変速域は変速ＯからV1までであり、この変速域にお
いて刈取部の速度UoからUmaxまで勾配ρｃであるＣ線の
ごとくに変化するように刈取部の変速が同調させられる
一方、副変速装置を高速側に変速したとすると、その変
速域は速度ＯからV2までとなって前記低速の場合に比べ
て広範囲であり、その範囲において前記刈取部の速度Uo
からUmaxまでを直線的に割り当てた同調関係を取ると、
Ｂ線のごとくにその勾配ρｂはＣ線の勾配ρｃより小さ
くなる。

これらの勾配、換言すれば刈取部の速度変動率を単に
副変速装置の変速に同調させたままで刈取部を作動させ
ると、以下のような不都合が生じる。

即ち、急勾配ρｃのＣ線に沿うように刈取部の変速を
実行させると、車V1に近くなるときには刈取部の速度が
大きくなり過ぎるという欠点がある一方、低勾配ρｂの
Ｂ線に沿うように刈取部の変速を実行させるときには、
その低速範囲における刈取部の変速の増大割合（立ち上
がり）が低いので、刈取部における穀稈引き起こしの作
用が極端に不足するという問題が残るのであった。

本発明は、収穫機の車速を主変速装置ばかりでなく副
変速装置によっても変速させる構成を付加した場合であ
って、且つ、刈取部変速装置を車速低速範囲で作動させ
なかった状態での前記の課題を解決することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明では、刈取部を有する収穫機におけ
る原動機から主変速装置および副変速装置を介して走行
駆動部へ動力伝動する一方、前記主変速装置から刈取部
への分岐伝動経路中には、刈取部変速装置を介挿し、該
刈取部変速装置における変速操作手段と該変速操作手段
を作動制御する制御手段とから成る動力伝動制御装置に
おいて、前記制御手段には、前記刈取部の速度が走行車
速に応じて変速するように、所定の複数の目標速度変動
率を有する変速パターンを記憶させる一方、前記制御手
段にて前記副変速装置の高速または低速の変速段を判別
し、前記目標速度変動率が異なる箇所で区分された車速
ゾーン箇所ごとに、前記副変速装置の変速段の種別に応
じて刈取部の速度変動率を前記変速パターン上の目標速
度変動率に近付けるように作動させる前記変速操作手段
の減速側または増速側への駆動方向と、それらの駆動速
度とを予め設定したものである。

〔発明の作用・効果〕

このように、本発明では、車速の変速するために主変
速装置の他に副変速装置を有するもので、副変速装置で
の高速・低速等の変速切換えを判別することで、車速の
変動可能な範囲は限定できる。

一方、制御手段にて記憶され、且つ刈取部変速装置に
よってトレースするように実行される変速パターンは、
その目標速度変動率が車速の低速域では大きく、車速の
中程度の範囲では、中程度であり、車速の高速域では極
めて少なくなるように設定した複数の目標速度変動率を
持つものであり、従ってその車速の高速域では刈取部の
最高速度が頭打ちになって、必要以上に大きくなり過ぎ
ないように設定されている。

この変速パターンは例えば、所定の複数の目標速度変
動率を有する折線状の変速パターンであり、予め設定さ
れ、且つ目標速度変動率の各々は任意に設定でき、且つ
記憶される。

換言すれば、副変速装置による高速・低速等の複数段
の変速に単に同調させた場合の刈取部速度変動率と無関
係な、且つ、中間的な目標速度変動率を有する変速パタ
ーンを設定できる。

しかし、この変速パターンは前記副変速装置による変
速段の区別により使用可能な範囲、換言すれば刈取部変
速装置による変速可能な範囲は限定される。

従って、前記目標速度変動率が異なる箇所で区分され
た車速ゾーン箇所ごとに、且つ、副変速装置による変速
段の種別に応じて、予め前記制御手段にて、変速操作手
段が採用すべき減速側または増速側への駆動方向と、そ
れらの駆動速度とを設定しておく。

この設定は、刈取部変速装置を作動させないと仮定し
た場合に、副変速装置の変速段が低速段または高速段に
従って刈取部が単に同調して変速するときの刈取部の速
度変動率（同調速度変動率）を考慮するものである。

そして、従来のような単に各車速ゾーンにおける刈取
部の速度自体の検出値と前記変速パターン上の目標速度
との偏差を比較してその偏差をなくすように制御するの
ではなく、刈取部の同調速度変動率と変速パターン上の
目標速度変動率との偏差大小の程度に応じて増減調節す
るものであるから、目標値に近付けるための刈取部変速
装置の変速操作を迅速、且つ追従性を良くして実行でき
るものである。

また、車速が一定以上の範囲で刈取部の速度が一定と
なると、いきなり刈取部が一定速度になるように急変し
た場合には、刈取部の速度変動率に急変箇所が発生する
こととなり、衝撃力が発生し易いという問題もあった
が、本発明のように、車速が低速状態で刈取部の速度の
増大率が大きくなり、刈取部における穀稈引き起こし作
用や穀稈搬送作用を円滑に実行することができるもので
ありながら、車速が中速度および高速の範囲では、刈取
部の速度の増大率を低減させ、且つ刈取部の最高速度を
頭打ち状態にして、穀稈引き起こし速度等の過剰による
穀稈の損傷も防止でき、総ての車速範囲にわたって良好
な刈取作用を実現させることができる。

〔実施例〕

次に実施例について説明すると、符号１は左右一対の
走行クローラ2,2を有するコンバインの走行機体で、該
走行機体１上には脱穀装置３を搭載し、該脱穀装置３に
おける扱室内の扱胴をその軸線が走行機体１の進行方向
に沿うように配設する。

符号４は前記脱穀装置３の側方に前後長手に配設する
フイードチェンで、該フイードチェン４の前端は、後述
する刈取部５における株元搬送装置6aの終端に臨むよう
に配設する。

刈取部５は走行機体１の前部に突出する昇降調節自在
な機枠７と、機枠７の下部フレーム先端の分草体８と、
その後方に左右長手に配設したバリカン状の刈歯９と、
全面側の穀稈引き起こし装置10と、掻き込みホイール
と、穂先搬送装置6bと、株元搬送装置６とから成る。

第２図は動力伝動系統を示す図で、走行機体１に搭載
のエンジン11から二段減速のベルト・プーリ伝達部12を
介して油圧式等の無断変速式の主変速装置13に入力し、
クラッチ付きの主変速装置13の一方の出力軸から歯車式
などの副変速装置14とその走行軸15を介して走行駆動部
である前記一対の走行クローラ2,2の駆動輪2aに動力伝
達する一方、主変速装置13におけるもう一つの出力軸16
から刈取部５への分岐伝動経路中には、刈取部変速装置
17を介挿する。

該刈取部変速装置17は、駆動軸側及び従動軸側に各々
被嵌する駆動側プーリ20および従動側プーリ21を各々軸
に摺動自在な円錐車と軸固定の円錐車とにより構成し、
該軸固定の円錐車に対する摺動自在な円錐車の近寄り位
置を変更し、もって両プーリ20,21の巻掛けベルト19に
対する直径を変更することで増減変速するものや、リン
グコーン式無断変速機構などの種々の無断変速機構を採
用することができる。

符号22は前記刈取部変速装置17による変速の操作位置
を駆動するための変速操作手段たる正逆回転可能なステ
ッピングモータで、符号23は刈取部５への入力軸23に設
けた刈取部の回転数センサー、符号24は前記走行軸15の
回転数を検出するための車速センサーを各々示し、各セ
ンサー23,24は軸と一体的に回転する歯面に電磁ピック
アップを近接させてその磁界の周期的変動から回転数を
検出する等のセンサーを用いることができる。

また、符号35は前記副変速装置14を高速側に変速する
ときにその操作レバーと連動してONする切換えスイッ
チ、符号36は副変速装置14を低速側に変速するときにそ
の操作レバーと連動してONする切換えスイッチである。

第３図に示す中央制御装置25は、後述のごとくに刈取
部５の速度に対応する入力軸23の回転数を自動制御する
ためのもので、そのインターフエイスにおける入力端子
側には、脱穀装置３作動クラッチをON・OFFする脱穀部
スイッチ26と刈取部の作動用クラッチをON・OFFする刈
取部スイッチ27と、走行機体１を後退させるときに切り
替えるバックスイッチ28とを有し、符号29は刈取部５に
おける本発明に従う速度自動制御を実行するときONさせ
る自動スイッチであり、脱穀部スイッチ26及び刈取部ス
イッチ27の「ON」状態で自動スイッチ29をONにすると、
車速センサー24の検出信号パルスと刈取部回転数センサ
ー23の検出信号パルスとを、中央制御装置25に取り入れ
る。

そして、前記中央制御装置25の記憶部には車速Ｖに対
する刈取部速度Ｕの関係を示すマップまたは関数を記憶
させておく。この関係を変速パターンと称する。

刈取部変速装置17による変速パターンは、所定の複数
の目標速度変動率を有し、その目標速度変動率が車速の
低速ゾーンでは大きく、車速が中程度のゾーンでは、中
程度であり、車速の高速ゾーンでは極めて小さくなるよ
うに設定した複数の目標速度変動率を持つものであり、
従ってその車速の高速ゾーンでは刈取部の最高速度が頭
打ちになって、必要以上に大きくなり過ぎないように設
定された、折線状の変速パターンである。

第４図の実施例では、横軸に車速Ｖを、縦軸に刈取部
における速度Ｕを取り、３つの車速ゾーン、即ち、車速
Vo〜V1迄の車速ゾーンでは目標速度変動率ρa1、V1〜V2
迄の車速ゾーンでは目標速度変動率ρa2、V2〜V3迄の車
速ゾーンでは目標速度変動率ρa3とする変速パターンと
する。これらの目標速度変動率ρa1＞ρa2＞ρa3に設定
する。

この各目標速度変動率は、前記変速パターン上の所定
位置での接線勾配を計算することに置き換えられる。

一方、第４図におけるＢ線は、前記副変速装置14を高
速側に変速した状態における刈取部変速装置17のステッ
ピングモータが作動しない場合の刈取部５の同調変速状
態を示すものであり、このＢ線の勾配即ち同調速度変動
率ρｂとし、同様にＣ線は前記副変速装置14を低速側に
変速した状態における刈取部変速装置17のステッピング
モータ22が作動しない場合の刈取部５の同調変速状態を
示すものであり、このＣ線の勾配即ち同調速度変動率ρ
ｃとすると、ρｃ＞ρa1＞ρｂであり、且つρｂ＞ρa2
＞ρa3であるように設定する。

そして、刈取り走行作業中の副変速装置14の変速段が
高速であるか低速であるかをまず判別し、ついでこの作
業中における車速Ｖαを車速センサー24で検出し、前記
いずれの車速ゾーンに属するかを判別する。

ついで、適宜時間（例えばT1sec.）ごとに、車速の変
動ΔＶが生じたか否かを判別し、車速変動が起こってい
ないときは、ステッピングモータ22を作動させない。

さらに、中央制御装置25にて、前記車速がＶαである
ときの変速パターン上の目標速度変動率を演算する。

そして、前記車速が変動する場合において、副変速装
置が低速で、且つ、Vo＜Ｖα＜V1の車速ゾーンにあると
きには、前記ステッピングモータ22がもし作動しないと
すると、刈取部５の変速状態はＣ線に沿うように変化す
るから、つまり目標速度変動率ρa1よりもやや大きい同
調速度変動率ρｃのままで変化しようとするから、この
同調速度変動率から目標速度変動率に意向させるよう
に、前記ステッピングモータ22による変速操作の速度を
ゆっくりした速度で、且つ変速方向は減速方向に作動さ
せることにより、刈取部による穀稈引き起こし作用が迅
速に行える程度の大きい立ち上がりの速度変動率を待つ
変速パターンの箇所に遠からずのうちに近付けることが
でき、且つ、変速パターンに沿わせて刈取部の速度を所
定の値にすることができる。

そして、前記副変速装置が低速段であって、車速が中
程度のゾーン（V1＜Ｖα＜V2）のときには、副変速装置
の低速段における低速同調速度変動率ρｃが、目標速度
変動率ρa2に比べて極端に大きい状態では、穀稈引き起
こしを迅速に実行できる程度の速度があるなら、刈取部
の速度を余り大きくする必要はないし、且つその目標速
度変動率も大きくないのだから、前記変速操作手段であ
るステッピングモータ22は減速側に、且つ早い速度で作
動させることにより、変速パターン通りの頭打ち状態の
刈取部速度になるようにすることができる。

なお、副変速装置における低速段では、最大車速がVx
以下の範囲しか取り得ないので、刈取部の速度もUx以上
を取ることがないことは第４図から容易に理解できるで
あろう。

また、副変速装置による変速段が高速段であって、車
速ゾーンが低速範囲（Vo＜Ｖα＜V1）では、同調速度変
動率ρｂが目標速度変動率ρa1よりもやや小さいから、
該目標速度変動率ρa1に近付ける方向へステッピングモ
ータ22の駆動速度を、緩測度で、且つ、増速方向に作動
させる。

これにより、同調速度変動率のまま刈取部が変速した
ときの不都合、つまり刈取部の速度増大率の不足から、
穀稈引起こし作用が不足するという欠点を解消すること
ができるのである。

そして、副変速装置による変速段が高速段であって、
車速が中程度のゾーン（V1＜Ｖα＜V2）のときには、高
速同調速度変動率ρｂが、目標速度変動率ρa2に比べて
大きくなるように逆転し、しかも、刈取部の速度は、穀
稈引き起こしを迅速に実行できる程度の速度があるか
ら、刈取部の速度を余り大きくする必要はないし、且つ
その目標速度変動率も大きくないのだから、前記変速操
作手段であるステッピングモータ22は減速側に、且つ遅
い速度で作動させることにより、変速パターン通りの頭
打ち状態の刈取部速度に近付けるようにすることができ
る。

次に、副変速装置による変速段が高速段であって、車
速が高速度のゾーン（V2＜Ｖα＜V3）のときには、目標
速度変動率ρa3が高速同調速度変動率ρｂに比べて極端
に小さく且つ、しかも、刈取部の速度は、それ以上大き
くすると穀稈引き起こしに際して穀稈を引ききぢるおそ
れがあり、刈取部の速度を余り大きくすることは却って
不都合である。

従って、ステッピングモータ22の作動方向は減速側で
あり、且つその作動速度を早めるのである。

なお、目標速度変動率に対する同調速度変動率の近付
き誤差が所定の微小範囲内にあるときには、ステッピン
グモータ22を作動させないし、車速の変動が所定のΔＶ
以内のときにも、ステッピングモータ22を作動させない
ようにし、いわゆる不感帯とするし、制御におけるハン
チング現象を防止する。

また、本発明の制御に際して、回転数センサー23にて
刈取部の回転数の検出を実行し、当該刈取部の速度が制
御範囲内に納まっているのか否かのチェツクを行うもの
である。

前記制御においても、ステッピングモータ22の作動は
目標値から遠い範囲ではデュテイ間隔が大きく、目標値
に近付く細かいデュテイ間隔となるようにして目標値へ
の到達時間を迅速にすると同時にハンチング現象も生じ
ないようにしている。

なお、刈取り手動増速スイッチ30は、手動のON操作で
前記ステッピングモータ22を正方向（増速側）に連続作
動させ、刈取部変速装置17の操作位置を増速側に移動さ
せて刈取部５の回転数を増速側に変更し、刈取り手動減
速スイッチ31は、手動のON操作で前記と反対側にステッ
ピングモータ22を逆方向（減速側）に連続作動させ、刈
取部変速装置17を減速側に移動させて刈取部５の回転数
を減速側に変更するものである。

これらの手動スイッチ30,31は脱穀部スイッチ26およ
び刈取部スイッチ27が「ON」でバックスイッチ28が「OF
F」の状態のとき、自動スイッチ29のON・OFFに拘わらず
作動するといういわゆる手動優先操作ができるものであ
る。

高速側リミットスイッチ32、低速側リミットスイッチ
33は刈取部変速装置17の変速操作における高速側最大位
置、低速側最小位置に各々設けられ、変速操作時に高速
側リミットスイッチ32がOFFになると前記ステッピング
モータ22の増速側への回転を停止し、反対に低速側リミ
ットスイッチ33がOFFになると前記ステッピングモータ2
2の減速側への回転を停止させるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はコンバインの側
面図、第２図は伝動系統の概略図、第３図は制御回路の
ブロック図、第４図は車速Ｖに対応する刈取部速度Ｕの
変速パターンを示す説明図である。 １……走行機体、2,2……走行クローラ、３……脱穀
部、５……刈取部、11……エンジン、13……主変速装
置、14……副変速装置、17……刈取部変速装置、22……
ステッピングモータ、23……回転数センサー、24……車
速センサー、25……中央制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刈取部を有する収穫機における原動機から
   主変速装置および副変速装置を介して走行駆動部へ動力
   伝動する一方、前記主変速装置から刈取部への分岐伝動
   経路中には、刈取部変速装置を介挿し、該刈取部変速装
   置における変速操作手段と該変速操作手段を作動制御す
   る制御手段とから成る動力伝動制御装置において、前記
   制御手段には、前記刈取部の速度が走行車速に応じて変
   速するように、所定の複数の目標速度変動率を有する変
   速パターンを記憶させる一方、前記制御手段にて前記副
   変速装置の高速または低速の変速段を判別し、前記目標
   速度変動率が異なる個所で区分された車速ゾーン箇所ご
   とに、前記副変速装置の変速段の種別に応じて刈取部の
   速度変動率を前記変速パターン上の目標速度変動率に近
   付けるように作動させる前記変速操作手段の減速側また
   は増速側への駆動方向と、それらの駆動速度とを予め設
   定したことを特徴とする収穫機における動力伝動制御装
   置。