JP3271915B2 - 作業機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速操作具の設定
位置に対応した走行速度を得るようアクチュエータで変
速操作される変速装置と、センサで計測されるエンジン
負荷の増大に基づいて負荷が大きいほど前記アクチュエ
ータを制御して変速装置を、より大きく減速操作する負
荷制御手段を備えた作業機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のように構成された作業機として田
植機を例に挙げると、エンジンに対する負荷に基づいて
アクチュエータを制御して走行速度を得るものが考えら
れている（例えば、特開平７‐８１４６１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】田植機のように圃場か
ら車輪に対して大きい抵抗が作用する環境で作業を行う
ものではエンジンに作用する負荷に基づいて走行速度を
自動的に変速する自動変速系を備えることがエンジン停
止を回避する面で有効である。しかし、従来からの田植
機の自動変速系ではエンジンに対する負荷が予め設定さ
れた値に回復するまで走行速度を低下させるよう制御動
作が設定されているので、大きい負荷が一時的に作用し
た場合には、その負荷がエンジンを停止させる値でなく
とも走行速度を大きく減ずることもある。特に、大きい
負荷が極めて短時間だけ作用する場合には制御動作の遅
れから負荷が小さくなった後にも減速操作が継続し、こ
の後、走行速度が回復するものとなり無駄な制御を行う
面で改善の余地があった。

【０００４】又、田植機に作用する負荷について考える
に、この負荷は圃場の泥土の硬軟、耕盤の深さ、耕盤の
荒れ状態等の圃場の状態に起因するものであり、圃場の
状態によっては決まった大きさの負荷が周期的に作用す
ることも多い、このような圃場では走行速度が周期的に
増減するばかりでなく前述のように制御遅れから本来必
要のない減速操作を行う頻度も高くなることから作業能
率を低下させる面で改善の余地があった。

【０００５】本発明の目的は、圃場の状態に対応した適
正な減速操作を行うことで無駄な制御を排除し、作業能
率を高める作業機を合理的に構成する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は冒頭に記したように、変速操作具の設定位置
に対応した走行速度を得るようアクチュエータで変速操
作される変速装置と、センサで計測されるエンジン負荷
の増大に基づいて負荷が大きいほど前記アクチュエータ
を制御して変速装置を、より大きく減速操作する負荷制
御手段を備えた作業機において、前記変速操作具の設定
位置に対応する変速目標を基準にして低速側に判別基準
値を設定すると共に、負荷制御手段の減速目標、あるい
は、走行機体の現実の走行速度が単位時間内において判
別基準値より高速側にある時間と、判別速度より低速側
にある時間との比率を求める判別手段を備え、この判別
手段の判別結果に基づいて前記減速目標が低速側にある
比率が高い場合ほど走行機体の走行速度の低速化を図る
補正手段を備えている点にあり、その作用は次の通りで
ある。

【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項
１において、前記補正手段が、前記判別手段で前記減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
値より低速側にある比率が高いと判別した場合には前記
減速目標の減速限界の値を低速側に変更するように構成
されている点にあり、その作用は次の通りである。

【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項
１において、前記補正手段が、前記判別手段で前記減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
値より高速側にある比率が高いと判別した場合には前記
減速目標の値を高速側に変更するように構成されている
点にあり、その作用は次の通りである。

【０００９】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項
１において、前記補正手段が、前記判別手段で前記減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
値より低速側にある比率が高いと判別した場合には、前
記変速操作具に対応する変速目標の増速限界の値を低速
側に変更するよう構成されている点にあり、その作用は
次の通りである。

【００１０】〔作用〕上記第１の特徴によると、判別手
段が負荷制御手段での減速目標、あるいは、機体の現実
の走行速度が単位時間内において判別基準値より高速側
にある頻度と、低速側にある頻度との比率を求め、この
比率に基づいて補正手段が走行機体の走行速度の低速化
を図るものとなる。つまり、エンジンに対する負荷の変
動を単純に計測するのでは無く、変速操作具の設定位置
に基づいて設定された判別基準値より走行速度が高いか
低いかを係数するので演算が単純で、作業を行っている
圃場から作用する平均的な負荷を求め得ると共に、この
平均的な負荷に応じて走行速度を変化させることになる
ので圃場の状態に対応した適切な走行速度で作業を行え
るものとなり、減速操作の頻度も低減し得るものとな
る。

【００１１】上記第２の特徴によると、判別手段で減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
より低速側にある比率が高いと判別した場合には、作業
時においてエンジンに対して大きい負荷が作用する傾向
にあると判断できるので、減速限界の値を低速側に変更
することで、負荷の増大時には減速限界までの減速を許
してエンジン停止を回避すると共に、この減速限界が負
荷に応じて変化するものであるので、エンジンの回転数
が予め設定された値まで回復するまで減速操作を行うよ
う構成されたものと比較すると、大きく減速される現象
を回避し得るものとなる。

【００１２】上記第３の特徴によると、判別手段で減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
より高速側にある比率が高いと判別した場合には、作業
時においてエンジンに対して比較的小さい負荷が作用す
る傾向にあり、負荷が増大することがあってもその負荷
は短時間のうちに減少すると判断できるので、減速限界
の値を高速側に変更することで、負荷の増大時には減速
限界で減速操作を停止することで無駄な減速を抑制して
走行速度を大きく減ずることもない。

【００１３】上記第４の特徴によると、判別手段で減速
目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基準
より低速側にある比率が高いと判別した場合には、作業
時においてエンジンに対して大きい負荷が作用する傾向
にあり、負荷が低下してエンジンの回転数が回復するこ
とがあっても一時的なものであると判断できるので、変
速操作具の設定位置に対応する変速目標の増速限界の値
を低速側に変更することで負荷が低下した際には変速操
作具の設定位置まで走行速度を増速させることがなく、
再度負荷が作用した場合の減速開始のタイミングを遅ら
せて、減速操作の頻度を低減すると同時に、走行速度の
変化を小さくし得るものとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ステアリング
操作される駆動型の前車輪１、及び、駆動型の後車輪２
を備えた走行機体３の前部にエンジン４を搭載すると共
に、この走行機体３の前部にエンジン４からの動力が伝
えられるベルト式の無段変速装置Ｖ、ミッションケース
５夫々を配置し、又、走行機体３の中央部にステアリン
グハンドル６と運転座席７とを配置し、走行機体３の後
端部に対しリフトシリンダ８で駆動昇降するリンク機構
９を介し苗植付装置Ａを連結して作業機としての田植機
を構成する。

【００１５】苗植付装置Ａは、苗載せ台１０に載置した
マット条苗Ｗの下端から植付アームを有した植付機構１
１が１株ずつ切り出して圃場面に植えつける作動を行う
よう構成され、運転座席７の右側部には苗植付装置Ａの
昇降とミッションケース５に内蔵した植付クラッチＣの
制御とを行う昇降レバー１２を備え、この植付クラッチ
Ｃの近傍位置には該クラッチＣの状態を判別する植付ク
ラッチセンサＣＳ（図２、図４を参照）を備えている。

【００１６】図３に示すように、ステアリングハンドル
６の近傍位置のパネル部Ｐの右側部には前記エンジン４
の回転数を設定するアクセルレバー１３と前記無段変速
装置Ｖを変速操作する変速操作具としての変速レバー１
４とが並列状態に配置されると共に、中央部には燃料残
量計、エンジン回転数メータ等を備えたメータ部１５が
配置され、このパネル部Ｐには車速制御スイッチ１６が
備えられている。又、パネル部Ｐの内部には前記変速レ
バー１４の変速位置を判別するポテンショメータ型の変
速レバーセンサ１４Ｓを備えている。尚、アクセルレバ
ー１３とエンジン４とはワイヤ、ロッド等の機械式の連
動機構を介して回転速度調節自在に連係され（図示せ
ず）ている。

【００１７】図２に示すように、エンジン４の近傍位置
にはアクセルレバー１３が最高回転位置に設定されたこ
とを検出するアクセルスイッチ１３Ｓを備え、エンジン
４の出力軸の近傍位置には回転数を計測するようピック
アップ型のエンジン回転数センサ４Ｓを配置し、又、走
行車体３の中央位置のステップに主クラッチペダル１７
が配置されると共に、この主クラッチペダル１７が入り
状態であることを検出する主クラッチセンサ１７Ｓがペ
ダル近傍位置に配置されている。

【００１８】同図に示すように前記無段変速装置Ｖは、
エンジン４の出力軸４Ａに備えた割りプーリ型の出力プ
ーリ２０と、ミッションケース５の入力軸５Ａに備えた
割りプーリ型の入力プーリ２１とに無端ベルト２２を巻
回し、この無端ベルト２２に張力を作用させるテンショ
ンプーリ２３を備えると共に、夫々のプーリ２０，２１
に対する無端ベルト２２の巻回系を変更する調節系を同
時に操作するリンク機構２４を備えることで、このリン
ク機構２４の操作によってエンジン４からミッションケ
ース５に伝えられる動力を無段階に変速できるよう構成
されている。尚、前記主クラッチペダル１７で入り切り
操作される主クラッチ１７Ｃが入力プーリ２１と一体的
に形成されている（具体構造は詳述せず）。

【００１９】又、変速用のアクチュエータとして電動シ
リンダ型に構成された変速モータ２５の駆動力をベルク
ランク２６、ロッド材２７、夫々を介してリンク機構２
４に伝える変速操作系を備えることで変速モータ２５の
駆動力で変速操作を行えるものとなっている。又、この
変速操作系にはベルクランク２６の揺動姿勢から無段変
速装置Ｖの変速位置を計測するようポテンショメータ型
の変速センサ２８を備えている。

【００２０】図４に示すように、マイクロプロセッサを
有する制御装置３１を備えて制御系が構成され、制御装
置３１に対して前記変速レバーセンサ１４Ｓ、エンジン
回転数センサ４Ｓ、アクセルスイッチ１３Ｓ、車速制御
スイッチ１６、主クラッチセンサ１７Ｓ、植付クラッチ
センサＣＳ夫々からの信号が入力する系が形成されると
共に、前記変速モータ２５に対する出力系が形成され、
又、変速センサ２８からのフィードバック信号が入力す
る系が形成されている。

【００２１】又、この制御装置３１では前記変速レバー
１４の設定位置に対応する変速位置に変速センサ２８か
らの信号が達するまで変速モータ２５を駆動するよう基
本的な制御動作が設定されると共に、苗の植付作業時に
おいてはエンジン回転数センサ４Ｓからの計測結果に基
づいてエンジン４に対する負荷の増大が検出されると自
動的な減速が行われるように制御動作が設定され、その
制御動作を以下に説明する。

【００２２】図５のフローチャートに示すようにメイン
の制御動作が設定され、この制御では初期設定を行った
後において、アクセルスイッチ１３ＳがＯＮの状態にあ
り、車速制御スイッチ１６がＯＮの状態にあり、主クラ
ッチセンサ１７Ｓで主クラッチ１７Ｃが入り状態である
ことを判別し、植付クラッチセンサＣＳで該クラッチＣ
が入り状態にあることを判別した場合に制御条件成立と
して次のステップに移り、条件不成立の場合には自動的
な減速を行わず変速レバーセンサ１４Ｓからの信号と対
応する変速位置まで変速モータ１５を駆動されたことを
変速センサ２８からの信号に基づいて判別するまで変速
モータ２５を駆動するよう通常の変速制御を行う（＃０
１〜＃０３ステップ）。

【００２３】次に、条件が成立した場合には自動減速ル
ーチンと補正値設定ルーチンとを実行し、この制御をリ
セットされるまで継続させるものとなっている（＃１０
０、＃２００、＃０４ステップ）。又、自動減速ルーチ
ンと補正値設定ルーチンとはサブルーチンとして設定さ
れその制御動作は以下の通りである。

【００２４】自動減速ルーチンは図６のフローチャート
に示すように、変速レバーセンサ１４Ｓからの信号を入
力し、この信号に基づいて判別基準を設定すると共に、
変速レバーセンサ１４Ｓからの信号と補正値とに基づい
て増速限界を設定し、又、補正値に基づいて減速限界を
設定する（＃１０１〜＃１０４ステップ）。

【００２５】この処理において補正値は前記補正値設定
ルーチン（内容は後述する）に基づいて設定されるパラ
メータであり、図８に示すように、変速レバー１４で設
定し得る変速域をＭａｘとＭｉｎとの領域内に設定し、
現実の変速レバー１４の設定位置を「変速目標」とする
と、Ｍｉｎと「変速目標」との領域を２等分する位置に
「判別基準」が形成されるよう制御動作が設定され、こ
の判別基準に基づいて高速域Ｈと低速域Ｌとの２つの領
域を設定するものとなっている。又、図９（イ），
（ロ）に示すように、増速限界が高速域Ｈの域内に設定
され、減速限界が低速域Ｌの域内に設定される。

【００２６】次に、エンジン回転数センサ４Ｓからの信
号に基づいてエンジン４の回転数を入力すると共に、こ
のエンジン４の回転数が予め設定された設定回転数以下
であるかを判別し、設定回転数と一致した場合、及び、
設定回転数を上回った場合には、負荷は軽微であると判
断できるので、前記＃１０３ステップで設定された増速
限界と対応する変速位置まで変速されたことを変速セン
サ２８からの信号に基づいて判別するまで変速モータ２
５を駆動して通常の変速を行い、判別の結果、設定回転
数以下である場合には負荷が増大していると判断できる
ので、設定回転数との差（設定回転数を基準とした減速
率でも良い）に基づき機体の走行速度を低減するための
減速目標を設定する（＃１０６〜＃１０８ステップ）。

【００２７】次に、このように設定された減速目標が前
記＃１０４ステップで設定された減速限界を下回るかを
判別し、下回る場合にのみこの減速限界の値を減速目標
に設定して、この減速目標と対応する変速位置まで変速
されたことを変速センサ２８からの信号に基づいて判別
するまで前記変速モータ２５を駆動する減速制御を行う
ものとなっている（＃１０９〜＃１１１ステップ）。

【００２８】補正値設定ルーチンは図７のフローチャー
トに示すように、現在の変速位置を把握するため変速セ
ンサ２８からの信号を入力し、この信号値と前記判別基
準との比較を行い、現在の変速位置が高速域Ｈと低速域
Ｌとの２つの領域の何れの領域に存在するかを判別し、
高速域Ｈに存在する場合にはＨカウンタをカウント作動
させ、逆に低速域Ｌに存在する場合にはＬカウンタをカ
ウント作動させる処理を行う（＃２０１〜＃２０５ステ
ップ）。

【００２９】Ｈカウンタ、及び、Ｌカウンタは夫々とも
マイクロプロセッサ内の特定のレジスタあるいはメモリ
の特定のアドレスにカウント値を保存するソフトウエア
で構成され、カウント作動が継続することによってカウ
ント値を増大させるよう処理形態が設定されている。

【００３０】次に、設定時間間隔でタイムアップするイ
ンターバルタイマがタイムアップする毎にＨカウンタの
値と、Ｌカウンタの値との割り算を行って、現実の変速
位置が高速域Ｈと低速域Ｌとの２つの領域の何れの領域
に長い時間存在したかの比率を求め、この比率に基づい
て補正値を設定する（＃２０６〜＃２０８ステップ）。

【００３１】又、インターバルタイマも前述と同様にマ
イクロプロセッサ内の特定のレジスタあるいはメモリの
特定のアドレスにカウント値を保存するソフトウエアで
構成されると共に、時間経過に伴ってそのカウント値を
インクリメント（１ずつ加算し）し、このカウント値が
予め設定された数値に達するとタイムアップして前述の
処理を行わせ、カウント値がクリヤされ「０」の初期値
となる処理形態が設定されている。

【００３２】更に、補正値はパラメータの形で設定され
るものであり、この補正値の設定時には比率の演算の結
果、高速域Ｈに設定された比率が高いと判別した場合に
は、図９（イ）に示すように、この比率が高いほど前記
減速限界を高速側に変位させ、前記減速限界を高速側に
変位させる値となるように補正値を設定し、逆に、比率
の演算の結果、低速域Ｌに設定された比率が高いと判別
した場合には、図９（ロ）に示すように、この比率が高
いほど前記減速限界を低速側に変位させ、前記増速限界
を低速側に変位するように補正値を設定するものとなっ
ており、比率の演算の結果、高速域Ｈに設定された比率
が１００％である場合には増速限界を変速レバー１４の
設定位置を一致させ、減速目標を最も高い値に設定する
ものとなっている。

【００３３】又、この実施の形態では自動減速ルーチン
（＃１００ステップ）の処理を行うプログラムで請求項
１の負荷制御手段Ｅが構成されると共に、補正値設定ル
ーチン（＃２００ステップ）のうち＃２０１〜＃２０７
ステップの処理を行うプログラムで請求項１の判別手段
Ｆが構成され、補正値設定ルーチン（＃２００ステッ
プ）の＃２０８ステップで設定される補正値に基づいて
増速限界と減速限界とを設定し、その限界まで変速を行
わせる自動減速ルーチン（＃１００ステップ）の処理を
行うプログラムで請求項１の補正手段Ｇが構成されてい
る。

【００３４】このように、本発明では圃場で作業を行う
場合のように走行系からエンジン４に対して高い負荷が
作用する環境でもエンジン４に対して負荷が作用した際
には、この負荷が許容できるものである場合を除いて、
エンジン４の回転数の低下の程度に基づいた減速を行う
と共に、変速センサ２８の信号から求めた走行機体３の
現実の走行速度が、変速レバー１４の設定位置に基づい
て設定された判別基準より高速走行であるか、低速走行
であるかの比率を単位時間内に求め、低速走行の比率が
高い場合には、作業を行っている圃場が走行系に対して
大きい負荷を作用させる傾向にあると判断できるので、
減速限界を低速側に変位させてエンジン４の停止を抑制
し乍ら変速目標を低速側に変位させることで、負荷が軽
減された際にも走行速度の増速限界の制限を行うことで
減速操作の頻度を低下させるものとなっており、逆に、
高速走行の比率が高い場合には、作業を行っている圃場
が走行系に対して軽い負荷しか作用させない傾向にある
と判断でき、負荷が増大しても一時的ですぐに軽減する
ものと想定できるので、減速限界を高速側に変位させて
無用な減速操作を少なくし乍ら、変速目標を高速側に変
位させることで走行速度をあまり低下させずに作業を行
えるものとなっている。

【００３５】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、判別基準の値を調節自在に構成するこ
とも可能であり、補正手段を単位時間内における負荷制
御手段の減速目標が判別基準より高速側にあるか低速側
にあるかの比率を求めるよう制御動作を設定することも
可能である。

【００３６】

【発明の効果】従って、圃場の状態に対応した適正な減
速操作を行うことで無駄な制御を排除して作業能率を高
める作業機が合理的に構成されたのである（請求項
１）。又、負荷が大きい傾向にある作業でも負荷の作用
時には特定の値まで減速させる操作を行わず最適な走行
速度まで減速させることでエンジン停止を回避しながら
走行速度の変化を小さいものにし、逆に負荷が小さい傾
向にある場合には負荷の作用時にも走行速度をあまり大
きく低下させずに走行速度の変化を小さくするものとな
った（請求項２，請求項３）。又、負荷が大きい傾向に
ある作業時には最高速度を低下させて負荷の作用時の変
速の頻度を小さくして作業能率を向上を図り得るものと
なった（請求項４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】無段変速装置の側面図

【図３】パネル部の平面図

【図４】制御系のブロック回路図

【図５】主の制御動作のフローチャート

【図６】自動減速ルーチンのフローチャート

【図７】補正値設定ルーチンのフローチャート

【図８】変速目標、判別基準の設定位置関係を示す模式
図

【図９】高負荷状態、及び、低負荷状態における増速限
界、減速限界の位置関係を示す模式図

【符号の説明】

３ 走行機体 ４Ｓ センサ １４ 変速操作具 ２５ アクチュエータ Ｅ 負荷制御手段 Ｆ 判別手段 Ｇ 補正手段 Ｖ 変速装置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速操作具の設定位置に対応した走行速
   度を得るようアクチュエータで変速操作される変速装置
   と、センサで計測されるエンジン負荷の増大に基づいて
   負荷が大きいほど前記アクチュエータを制御して変速装
   置を、より大きく減速操作する負荷制御手段を備えた作
   業機であって、 前記変速操作具の設定位置に対応する変速目標を基準に
   して低速側に判別基準値を設定すると共に、負荷制御手
   段の減速目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が
   単位時間内において判別基準値より高速側にある時間
   と、判別速度より低速側にある時間との比率を求める判
   別手段を備え、この判別手段の判別結果に基づいて前記
   減速目標が低速側にある比率が高い場合ほど走行機体の
   走行速度の低速化を図る補正手段を備えている作業機。
2. 【請求項２】 前記補正手段が、前記判別手段で前記減
   速目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基
   準値より低速側にある比率が高いと判別した場合には前
   記減速目標の減速限界の値を低速側に変更するように構
   成されている請求項１記載の作業機。
3. 【請求項３】 前記補正手段が、前記判別手段で前記減
   速目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基
   準値より高速側にある比率が高いと判別した場合には前
   記減速目標の値を高速側に変更するように構成されてい
   る請求項１記載の作業機。
4. 【請求項４】 前記補正手段が、前記判別手段で前記減
   速目標、あるいは、走行機体の現実の走行速度が判別基
   準値より低速側にある比率が高いと判別した場合には、
   前記変速操作具に対応する変速目標の増速限界の値を低
   速側に変更するよう構成されている請求項１記載の作業
   機。