JP3274450B2 - 耕耘機の耕耘制御装置 - 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、トラクタの後部に
ロータリー耕耘装置を連結した耕耘機において、耕深を
目標耕深に維持する自動昇降制御に車速制御も加味し
て、より効率的に優れた耕耘作業が行えるようにする技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来では、特開平５−２９２８０３号公
報に開示されているように、後部カバーの上下揺動量を
検出し昇降駆動機構を作動させることによって目標耕深
を維持する自動昇降制御を、機体の沈下に伴うロータリ
ーカバーの姿勢変化を補正しながら行うように構成した
ものが知られている。特公昭６３−５２８４１号公報に
開示されているように、エンジンが停止しそうになった
ときに、耕深が浅くなるようにロータリー耕耘装置を持
ち上げる制御を、自動昇降制御に優先して行うように構
成したものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】耕耘機ではフルアクセ
ル操作によるエンジンの最高回転数状態で耕耘作業を行
うことが多く、エンジンの出力に余裕を持たせた状態と
することで、前述の特開平５−２９２８０３号公報のよ
うに、目標耕深を維持する自動昇降制御を行っても、エ
ンジンの停止を伴うことなく良好に耕耘作業を行うこと
ができるようにしている。しかしながら、極端に土質が
硬くなる等によっては、エンジンの出力に余裕があって
も、エンジンが停止する場合があるので、このような場
合には前述の特公昭６３−５２８４１号公報のように、
目標耕深を維持する自動昇降制御を停止させて、一時的
に耕深を浅くすることにより、エンジンの停止を防止す
る技術がある。

【０００４】前述の特開平５−２９２８０３号公報で
は、基本的にエンジンの出力に余力を持たせるものであ
るから、耕耘作業中におけるエンジンの出力に無駄が多
いように思われる。この点については、エンジンの停止
の防止に関する前述の特公昭６３−５２８４１号公報の
技術を導入しても、まだ解消されないものであり、近年
の省エネルギー化から考えても改善の余地がある。本発
明は、ロータリー耕耘装置の自動昇降制御に車速制御を
有機的に加味することにより、エンジンの停止を防止し
ながら、エンジンの出力を無駄なく使える効率の良い耕
耘制御装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】［請求項１の構成］請求
項１の構成は、耕耘機の耕耘制御装置において、次のよ
うに構成することにある。機体に駆動昇降自在に連結さ
れたロータリー耕耘装置と、ロータリー耕耘装置の後部
に備えられた接地追従しての上下揺動自在な後部カバー
と、後部カバーの上下揺動量を検出するカバーセンサ
（と、ロータリー耕耘装置の目標耕深を設定する耕深設
定手段とを設け、カバーセンサの検出値が耕深設定手段
で設定された目標耕深に合致するようにロータリー耕耘
装置の昇降駆動機構を作動させる自動昇降制御手段を設
けると共に、エンジン回転数を検出する回転数検出手段
と、走行用変速装置を変速操作自在な車速調節手段と、
エンジン回転数のサンプリング数が比較的少ない状態
で、サンプリングに基づくエンジン回転数が所定の回転
数よりも低くなると、耕深設定手段で設定された目標耕
深を浅い側に変更する耕深補正制御手段と、エンジン回
転数のサンプリング数が比較的多い状態で、サンプリン
グに基づくエンジン回転数が所定の回転数よりも低くな
ると、車速調節手段により機体の走行速度を遅くする車
速制御手段とを備えてある。

【０００６】［請求項１の作用］請求項１の構成によれ
ば、エンジン回転数が所定の回転数よりも低くなると、
耕深補正制御手段により耕深設定手段で設定された目標
耕深が浅い側に変更される。言い換えると、エンジン負
荷が許容負荷以上になって、エンジンの出力が不足傾向
になると、目標耕深が浅い側に変更される。例えば、軟
弱な圃場では耕起した土の盛り上がりが、標準的な土質
の場合よりも低くなり、従来の昇降制御では耕深が深い
側にずれてしまって、エンジン負荷が増大するので、エ
ンジン負荷の増大分に応じて目標耕深を浅い側に変更す
る。これにより、軟弱な圃場であっても耕深を目標耕深
に合致させることが可能になり、エンジン負荷の増大に
伴うエンジンの停止も未然に防止される。請求項１の構
成によれば、エンジン回転数が所定の回転数よりも低く
なり、エンジンの出力に余力がなくなると、車速制御手
段により機体の走行速度が遅くされて、エンジンの出力
とエンジン負荷とのバランスが取れた状態になる。

【０００７】［請求項１の発明の効果］請求項１の構成
によると、耕耘機の耕耘制御装置において、車速制御手
段及び耕深補正制御手段を自動昇降制御手段に付加する
工夫により、エンジンの出力を無駄なく有効に活用でき
て、耕耘作業の効率を向上させることができた。

【０００８】［請求項２の構成］請求項２の構成は、耕
耘機の耕耘制御装置において、次のように構成すること
にある。機体に駆動昇降自在に連結されたロータリー耕
耘装置と、ロータリー耕耘装置の後部に備えられた接地
追従しての上下揺動自在な後部カバーと、後部カバーの
上下揺動量を検出するカバーセンサと、ロータリー耕耘
装置の目標耕深を設定する耕深設定手段とを設け、カバ
ーセンサの検出値が耕深設定手段で設定された目標耕深
に合致するようにロータリー耕耘装置の昇降駆動機構を
作動させる自動昇降制御手段を設けると共に、エンジン
回転数を検出する回転数検出手段と、走行用変速装置を
変速操作自在な車速調節手段と、回転数検出手段による
検出値のサンプリング数が比較的少ない状態でエンジン
回転数の平均を求める第１演算手段と、回転数検出手段
による検出値のサンプリング数が比較的多い状態でエン
ジン回転数の平均を求める第２演算手段とを設け、第１
演算手段の演算結果に基づいてエンジン回転数が所定の
回転数よりも低くなると、耕深設定手段で設定された目
標耕深を浅い側に変更する耕深補正制御手段と、第２演
算手段の演算結果に基づいてエンジン回転数が所定の回
転数よりも低くなると、車速調節手段により機体の走行
速度を遅くする車速制御手段とを備えてある。

【０００９】［請求項２の作用］請求項２の構成による
と、請求項１の場合と同様に、前項［請求項１の作用］
に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のよ
うな「作用」を備えている。車速制御手段はエンジン回
転数を検出し所定の回転数と比較して判断し、車速調節
手段により走行用変速装置を変速操作して、実際に変速
操作が行われたことにより初めて効果が出るものであ
り、比較的時間を要する作動である。従って、エンジン
回転数の低下が比較的穏やかな場合には有効に機能する
が、エンジン回転数が急激に低下するときには作動が追
いつかず、機能しないおそれがあるのであり、エンジン
回転数が急激に低下すると、機体の走行速度を遅くしト
ルクを上げてのエンジンの出力の回復が間に合わなくな
って、エンジンの停止を招くおそれがある。エンジン負
荷の大部分は耕耘による負荷であるから、ロータリー耕
耘装置を上昇させてエンジン負荷を軽減させる場合の負
荷軽減率は、機体の走行速度を遅くしてエンジン負荷を
軽減させる場合に比べて大であり、迅速にエンジン回転
数の回復を図ることができる。

【００１０】前述のように、耕深補正制御手段は比較的
エンジン負荷の変動が急で大きな場合でも対応できるの
に対して、車速制御手段はエンジン負荷の変動が急な場
合には対応できないことがあり、比較的エンジン負荷の
変動が穏やかな場合に有効である。従って、耕深補正制
御手段及び車速制御手段の両方を、単にエンジン回転数
の変動データに基づいて作動させるようにすると、車速
制御手段がエンジン回転数の変動データに追い付かずに
機能できない状態があり、耕深補正制御手段でも制御ハ
ンチングを起こすおそれがある。

【００１１】請求項２の構成によると、エンジン回転数
の平均を算出して、均平化されたエンジン回転数の変動
データに基づいて、耕深補正制御手段及び車速制御手段
を作動させており、迅速な作動が可能な耕深補正制御手
段については、比較的少ないエンジン回転数の検出値に
よる平均に基づいて作動させ、迅速な作動の期待し難い
車速制御手段については、比較的多いエンジン回転数の
検出値による平均に基づいて作動させる。

【００１２】これにより、耕深補正制御手段について
は、制御ハンチングを招くことなく機敏に作動させるこ
とができて、一時的に後輪が深く沈下する等の急激で大
きなエンジン負荷の変動に有効に対応できるようにな
る。車速制御手段については、急激で大きなエンジン回
転数の変動が生じても、比較的多いサンプリング数によ
って移動平均が均平化されて、穏やかなエンジン回転数
の変動に置き換えられることになり、無駄な作動や作動
不能及び制御ハンチングを起こすことなく、良好に作動
させることができるようになる。従って、耕深補正制御
手段及び車速制御手段が同時に作動する状態もあり得る
のであり、耕深補正制御手段及び車速制御手段のうちの
一方のみが作動する状態もあり得る。

【００１３】［請求項２の発明の効果］請求項２の構成
によると、耕耘機の耕耘制御装置において、サンプリン
グ数に違いを持たせて２種の平均を得ると言う、ソフト
ウェアでの対応で済む比較的簡単な工夫により、車速制
御手段と応答性に優れる耕深補正制御手段との両方を有
効に作動させる耕耘制御装置を提供できた。

【００１４】［請求項３の構成］請求項３の構成は、請
求項１又は２の構成において、エンジン回転数が所定の
回転数よりも高くなると、耕深設定手段で設定された目
標耕深を深い側に変更するように、耕深補正制御手段を
構成してある。

【００１５】［請求項３の作用］請求項３の構成による
と、請求項１又は２の場合と同様に前項［請求項１の作
用］［請求項２の作用］に記載の「作用」を備えてお
り、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項３の構成によれば、エンジン回転数が所定の回転
数よりも高くなり、エンジン負荷が軽くなってエンジン
の出力が余剰気味になると、目標耕深が深い側に変更さ
れる。例えば硬い圃場では、耕起した土の盛り上がりが
標準的な土質の場合よりも高くなり、従来の昇降制御で
は耕深が浅い側にずれてしまうことになってエンジン負
荷が軽減するので、エンジン負荷の軽減分に応じて目標
耕深を深い側に変更する。これにより、硬い圃場であっ
ても耕深を目標耕深に合致させることが可能になるので
あり、エンジン負荷が重くなり過ぎることもない。

【００１６】［請求項３の発明の効果］請求項３の構成
によると、耕耘機の耕耘制御装置において、車速制御手
段及び耕深補正制御手段を自動昇降制御手段に付加する
工夫により、エンジンの出力を無駄なく有効に活用でき
て、耕耘作業の効率を向上させることができた。

【００１７】［請求項４の構成］請求項４の構成は、請
求項１〜３のうちのいずれか一つの構成において、エン
ジン回転数が所定の回転数よりも高くなると、車速調節
手段により機体の走行速度を速くするように、車速制御
手段を構成してある。

【００１８】［請求項４の作用］請求項４の構成による
と、請求項１〜３のうちのいずれか一つの場合と同様に
前項［請求項１の作用］〜［請求項３の作用］に記載の
「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作
用」を備えている。請求項４の構成によると、エンジン
の停止のおそれのない状態では、エンジンの出力に余力
があれば、その分だけ機体の走行速度が速められる。こ
れにより、エンジンの出力とエンジン負荷とのバランス
が取れた状態になるので、従来のようにエンジンの出力
が余り気味のままで耕耘作業が行われることがなくな
り、エンジンの出力を無駄なく活用できるようになっ
て、最大能率を発揮できる等、機械効率が改善される。
同じエンジン回転数の設定を行っても、従来に比べて耕
耘作業速度の平均値を速めることが可能になり、単位時
間当たりの耕耘面積の増大が可能になる。

【００１９】［請求項４の発明の効果］請求項４の構成
によると、耕耘機の耕耘制御装置において、車速制御手
段及び耕深補正制御手段を自動昇降制御手段に付加する
工夫により、エンジンの出力を無駄なく有効に活用でき
て、耕耘作業の効率を向上させ、耕耘作業速度を高める
ことによって最大能率が発揮できるようになった。

【００２０】［請求項５の構成］請求項５の構成は、請
求項１〜４のうちのいずれか一つの構成において、車速
調節手段によって機体の走行速度が変更された後に、カ
バーセンサの検出値が目標耕深に合致しなくなると、機
体の走行速度を遅くするように車速制御手段と自動昇降
制御手段とを連係する最高速制御手段を備えてある。

【００２１】［請求項５の作用］請求項５の構成による
と、請求項１〜４のうちのいずれか一つの場合と同様に
前項［請求項１の作用］〜［請求項４の作用］に記載の
「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作
用」を備えている。車速制御手段によって機体の走行速
度が次第に速くなっていくと、ついにはロータリー耕耘
装置の耕耘能力が追い付かなくなり、ロータリー耕耘装
置が地面で跳ね返されて浮き気味になることが考えられ
る。このような状態になると、満足な耕起が行われてい
ないのに、後部カバーが垂れ下がって耕深が浅くなった
と言う誤った検出値をカバーセンサが出して、自動昇降
制御手段によって耕深を深くする作動が行われ、ますま
すロータリー耕耘装置が地面に跳ね返されて、いつまで
たっても目標耕深に達することできない制御不能状態に
なるおそれがある。

【００２２】請求項５の構成によれば、車速制御手段に
よって機体の走行速度が変更された後において、前述の
ように自動昇降制御手段が制御不能状態になると、機体
の走行速度が遅くされるので、ロータリー耕耘装置の浮
き上がり現象が収まり、自動昇降制御手段が正常に作動
する状態に戻すことができる。

【００２３】［請求項５の発明の効果］請求項５の構成
によると、耕耘機の耕耘制御装置において、機体の走行
速度が速過ぎることに起因して、自動昇降制御手段が制
御不能状態になると言うことなく、正常に機能する状態
を維持しながら、耕耘作業の効率及び能率に優れる耕耘
制御装置をより充実させることができた。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に耕耘機が示されており、
前輪１、後輪２、エンジン３、主クラッチ４、ミッショ
ン５、操縦パネル６、３点式の不等辺の昇降リンク機構
７、ロータリー耕耘装置８、機体９及びリフトシリンダ
１０が備えられている。昇降リンク機構７は、リフトア
ーム１１、トップリンク１２、ロワーリンク１３及びリ
フトロッド１４等を備えて構成されており、ロータリー
耕耘装置８は、耕耘爪１７、ロータリーカバー１５及び
ロータリーカバー１５に枢支された後部カバー１６等を
備えて構成されている。

【００２５】図１及び図２により、各部の構造を簡単に
説明する。主クラッチ４を経た動力は主変速機構ａや副
変速機構（図示せず）、及びデフ機構ｂを介して後輪２
に伝達され、ＰＴＯ変速機構ｃを介してＰＴＯ軸２３に
伝達される。主変速機構ａは駆動シフト操作用の油圧シ
リンダ（図示せず）、ロータリー式の変速操作弁２５
（電磁バルブ式でも良い）を操作する第１ギヤードモー
タ２４、走行用の油圧クラッチ（図示せず）を備えて、
第１ポテンショメータ２６ａを備えた走行変速レバー２
６の操作で変速操作されるように構成されており、公知
（特開平５−１０４９３号公報等）のパワーシフト構造
に構成されている。

【００２６】デフ機構ｂに動力を伝達するピニオン軸２
７の単位時間当たりの回転数を検出する車速センサ２８
を備えており、車速センサ２８の検出から演算して、機
体９の走行速度を割り出すようにしている。現在の変速
段や自動モードか手動モードかを示す表示装置３５を設
けておけば便利である。この耕耘機では、後部カバー１
６の上下揺動量に基づいて耕深を一定に保つようにロー
タリー耕耘装置８を昇降する自動昇降制御、及び自動昇
降制御の作動時における機体９の走行速度を増減調節す
る車速制御を融合して行うようにしている。

【００２７】 自動昇降制御手段Ａ 図１及び図２に示すように、ロータリー耕耘装置８の耕
深を目標耕深に維持する自動昇降制御手段Ａが備えられ
ている。接地追従して上下揺動自在な後部カバー１６の
上下揺動量を検出するポテンショメータで構成されたカ
バーセンサ１８が、ロータリー耕耘装置８に設けられ、
ロータリー耕耘装置８の目標耕深を設定する耕深設定ダ
イヤル１９が設けられている。カバーセンサ１８の検出
値が耕深設定ダイヤル１９で設定された目標耕深に合致
するように、リフトシリンダ１０の制御弁Ｖ1 を作動さ
せるように回路構成することにより、自動昇降制御手段
Ａが構成されている。

【００２８】 耕深補正制御手段Ｂ 図１及び図２に示すように耕深補正制御手段Ｂは、エン
ジン回転センサ２０を備え、自動昇降制御手段Ａの作動
中におけるエンジン回転数が、予め範囲設定手段２２で
設定された許容設定範囲よりも回転数減少方向に大きく
なると、目標耕深を浅い側に補正し、許容設定範囲より
も回転数増大方向に大きくなると、目標耕深を深い側に
補正するものである。実際の作動としては、エンジン回
転数が下がり過ぎるとロータリー耕耘装置８を上昇さ
せ、エンジン回転数が上がり過ぎると、ロータリー耕耘
装置８を下降させるのであり、制御装置３１によってエ
ンジン回転センサ２０とリフトシリンダ１０とが連係さ
れている。

【００２９】実際には、エンジン回転数の変化量とエン
ジン回転数の変化率とからファジイ制御により、カバー
センサ１８の目標値を修正する。アクセルレバー２１を
セットしての耕耘作業の開始後における安定した耕耘負
荷でのエンジン回転数を検出し、無負荷でのエンジン回
転数との差から、そのときの基準負荷を求めて記憶す
る。変動するエンジン回転数を随時検出して、実際のエ
ンジン回転数と無負荷でのエンジン回転数との差から予
測される予測負荷と、基準負荷とを比較して、その差に
応じて目標耕深を補正する。前述の基準負荷と予測負荷
との差に基づいた目標耕深の補正量が、マップデータ等
の形式でメモリされており、ファジイ推論に基づいて補
正量が最終的に決定される。

【００３０】自動昇降制御手段Ａの作動中に土質変化等
によって耕深補正制御手段Ｂが作動し、目標耕深が変更
された後にエンジン回転数が復帰してくると、元の自動
昇降制御状態に戻る。例えば、軟弱地の為に耕深が深く
なってエンジン回転数が下がり過ぎると、目標耕深が浅
くなるのでエンジン回転数が迅速に回復するが、その状
態のままで元の標準的な圃場状態に戻ると、耕深が浅い
ことになって今度はエンジン回転数が高くなる。この場
合、再び耕深補正制御手段Ｂが作動し、目標耕深が深い
側に変更されて、元の目標耕深に戻る。自動昇降制御手
段Ａによって耕深を所定範囲に維持する自動昇降制御を
カバーオートと呼び、前述のように自動昇降制御手段Ａ
と耕深補正制御手段Ｂとを合わせた制御を混合制御と呼
ぶことにする。混合制御はカバーＭＣオート（ＭＣはＭ
ｉｘ Ｃｏｎｔｒｏｌの略）と呼んでも良い。

【００３１】 車速制御手段Ｃ 車速制御手段Ｃは、エンジン回転数が高くなると機体９
の走行速度を速め、エンジン回転数が低くなると機体９
の走行速度を遅くすることにより、エンジン回転数をア
クセルレバー２１の操作位置によって定まる所定回転数
範囲に維持するように、エンジン回転センサ２０の検出
に基づいて第１ギヤードモータ２４を操作する。

【００３２】アクセルレバー２１を操作すると、アクセ
ルレバー２１の操作位置の無負荷でのエンジン回転数及
び最大トルクが定まり、定格トルク（最大トルクの約８
０％に設定するものとする）も定まるので、負荷トルク
が定格トルクの近傍の値となるように機体９の走行速度
を制御する。例えば、定格トルクの１１０％以下の負荷
トルクとなるように機体９の走行速度を制御するものと
し、負荷トルクが定格トルクの５０％であるとすれば、
５０％＜１１０％であるから、この状態から１段高速側
に変速したときの負荷トルクを予測する。予測された負
荷トルクが定格トルクの１１０％以下であれば変速して
１速上げ、１１０％より大きくなる場合には変速しな
い、と言う制御である。定格トルクは余裕を見越して設
定されており、定格トルクの約１２５％で最大負荷トル
クとなる。

【００３３】エンジン３の出力に余裕があるときには、
機体９の走行速度を速めて耕耘作業の能率を高めて、現
実に負荷トルクが定格トルクのα倍（例：１．１倍）を
越える等、土質の変化等によってエンジン３の出力が不
足になったときには、機体９の走行速度を落としてトル
クアップさせる。実際には、アクセルレバー２１の操作
位置によって定まるエンジン回転数の許容設定範囲（適
正トルク範囲、定格トルクの１１０％以下に対応したエ
ンジン回転数）において、最も下限値に近いエンジン回
転数（定格トルクの１１０％以下において最も１１０％
に近い値）が現出されるように制御される。これは不感
帯を設けることに相当し、頻繁な変速の上げ下げによる
ハンチングが回避できる利点がある。これにより、設定
されたエンジン回転数で発生するトルクを最大限に活用
できて、耕耘作業を常に最大能率領域で行うことができ
る。

【００３４】 連係制御手段Ｅ 車速制御手段Ｃの適用には条件がある。エンジン回転数
が穏やかに変動する状態では車速制御手段Ｃが実行され
て、エンジン回転数が急激で大きく変動する状態では耕
深補正制御手段Ｂが実行される（カバーＭＣオートが作
動する）のであり、この制御を行う為に連係制御手段Ｅ
を設けている（図２参照）。エンジン回転センサ２０の
検出値のサンプリング数が比較的少ない状態で、エンジ
ン回転数の移動平均を求める第１演算手段Ｄ１、エンジ
ン回転センサ２０の検出値のサンプリング数が比較的多
い状態で、エンジン回転数の移動平均を求める第２演算
手段Ｄ２を設けており、第１演算手段Ｄ１の演算結果に
基づいて耕深補正制御手段Ｂが実行され、第２演算手段
Ｄ２の演算結果に基づいて車速制御手段Ｃが実行される
ように、連係制御手段Ｅが構成されている。

【００３５】図４に示すようにエンジン回転数の経時変
化グラフ（実線）があるとすれば、第１演算手段Ｄ１に
より単位時間毎の検出値を例えば３個サンプリングして
算出された移動平均によるグラフ（一点鎖線）に基づい
て、耕深補正制御手段Ｂを作動させ、第２演算手段Ｄ２
により単位時間毎の検出値を例えば６個サンプリングし
て算出された移動平均によるグラフ（二点鎖線）に基づ
いて、車速制御手段Ｃを作動させる。サンプリング数が
３個の場合では、極端なピークが緩和されながら略生デ
ータに近いエンジン回転数の変動状態が現出され、耕深
補正制御手段Ｂのデータとして適している。サンプリン
グ数が６個の場合では、エンジン回転数の変動が顕著に
緩和され、急激で大きな変動状態が穏やかで小さな変動
状態に置き換えられて、車速制御手段Ｃのデータとして
適したものとなる。

【００３６】 最高速制御手段Ｆ 図２に示すように、第１ギヤードモータ２４の作動によ
って機体９の走行速度が変更された後、実際の耕深が目
標耕深に合致しなくなる制御不能状態が生じると、機体
９の走行速度を減じるように、第１ギヤードモータ２４
と自動昇降制御手段Ａとを連係する最高速制御手段Ｆを
設けている。

【００３７】 省力制御手段Ｇ 図２に示すように、省力制御手段Ｇは無駄なエンジン３
の出力を抑えて燃費向上や騒音の低減を図るものであ
る。車速制御手段Ｃの作動によって現出される機体９の
走行速度が、車速設定器２９で予め設定された走行速度
範囲から出る場合は、車速制御手段Ｃの作動に優先して
エンジン回転数が変更されるように、ガバナー４０、車
速設定器２９及び車速センサ２８を連係するものが、省
力制御手段Ｇである。実際には、アクセルレバー２１の
操作位置を検出するポテンショメータ、及びガバナー４
０を操作する第２ギヤードモータ３０も連係されてい
る。

【００３８】アクセルレバー２１が操作された状態にお
いて、機体９の走行速度が車速設定器２９の設定値を上
回ると、走行速度範囲に入るようにアクセル（ガバナー
４０）を絞ってエンジン回転数を下げ、逆に設定値を下
回るとアクセル（ガバナー４０）を開いてエンジン回転
数を上げるように制御されるのであり、機体９の走行速
度もコントロールされる。エンジン３の出力に余力があ
ればアクセル（ガバナー４０）を絞り、エンジン３の出
力が不足であればアクセル（ガバナー４０）を開くこと
により、設定値を現出する為の最低限度の出力状態に制
御するものであり、エンジン３の出力の無駄を省くこと
ができる。アクセル（ガバナー４０）の絞り量の限界
は、ＰＴＯ軸２３の回転数が確保されるかどうかで規制
される。

【００３９】次に、実際の耕耘制御の動作について説明
する。図２に示すように、自動昇降制御手段Ａ、耕深補
正制御手段Ｂ、車速制御手段Ｃ、第１及び第２演算手段
Ｄ１，Ｄ２、連係制御手段Ｅ、最高速制御手段Ｆ、省力
制御手段Ｇが制御装置３１に備えられており、制御装置
３１に各種レバー、設定器、センサ、及び操作モータ等
が連係されている。図３及び図５〜図９に耕耘制御の各
種のフローチャートが示されており、以下、これらのフ
ローチャートを参考にして説明する。

【００４０】図３及び図２に示すように、モード切換ス
イッチ３２を操作して、最大能率車速制御モード（自動
操作モード）、省エネ耕耘車速制御モード（自動操作モ
ード）、又は手動操作モードを選択する。最大能率車速
制御モード又は省エネ耕耘車速制御モードが選択されて
制御が実行されているときに、非耕耘作業状態になる
と、このときの状態で制御がロックされる。非耕耘作業
状態であるか否かの判断は例えばステアリングセンサ
（図示せず）がＯＮとなる旋回時に、ロータリー耕耘装
置８を対地浮上させる為に強制上昇スイッチ（ポンパス
イッチ）３６やポジションレバー（図示せず）を上昇側
に操作すること、非旋回時において強制上昇スイッチ３
６やポジションレバーを上昇側に操作すること、主クラ
ッチ（クラッチスイッチ３７）を切り操作すること、前
後進切換機構の切換レバー３４を中立位置に操作するこ
と、前後進切換機構の切換レバー３４を後進位置に操作
した状態で強制上昇スイッチ３６やポジションレバーを
上昇側に操作すること等が挙げられる。

【００４１】最大能率車速制御モード又は省エネ耕耘車
速制御モードが実行されているときに、手動操作による
変速（変速レバー２６を動かす）を行えば、これによっ
て自動操作モードが解除され、手動操作モードに切り換
わるようになっている。手動操作モードに切り換わる
と、車速制御はキャンセルされる（手動になる）が、混
合制御は続行される。この場合、ブレーキ操作（ブレー
キペダル３８を踏む）で自動操作モードが解除されるも
のでも良い。次に、自動操作モードについて説明する。

【００４２】（ｉ）最大能率車速制御モードを選択した
場合（図５及び図６） 先ず初期特性設定を行い、耕耘作業時の機体９の初期走
行速度、目標耕深、ＰＴＯ変速段、エンジン回転数（ア
クセルレバー２１の操作位置）等を、圃場条件等を考慮
して予め設定し（ステップ＃１）、ポジションレバーの
操作等によって耕耘作業を開始する（ステップ＃２）。

【００４３】耕耘作業の開始後において、エンジン回転
センサ２０の検出から、目標耕深を維持している状態で
のエンジン回転数の変動が所定レベル（例えば、±１０
ｒｐｍ）以下に落ち着いたら（ステップ＃３）、アクセ
ルレバー２１の操作位置（通常はフルアクセルに設定す
ることが多い）から、このときの定格エンジン回転数が
求められ、制御すべき所定回転数範囲が決定される（ス
テップ＃４）。アクセルレバー２１の操作位置に対応し
た無負荷時のエンジン回転数のマップデータが予め制御
装置３１に記憶してあり、無負荷時のエンジン回転数及
びアクセルレバー２１の操作位置での最大馬力時回転数
から、最大能率を達成する適正なエンジン回転数の範囲
（所定回転数範囲）が自動的に決定される。

【００４４】例えば、アクセルレバー２１の操作位置に
よる無負荷時のエンジン回転数が２８００ｒｐｍである
ときの最大馬力時回転数が２６００ｒｐｍであれば、上
限が２６２０ｒｐｍで、下限が２４００ｒｐｍに設定さ
れる。例えば、無負荷時のエンジン回転数が２４００ｒ
ｐｍであるときの最大馬力時回転数が２２００ｒｐｍで
あると、上限が２２２０ｒｐｍで、下限が２０００ｒｐ
ｍに設定される、と言った具合である。

【００４５】第１演算手段Ｄ１及び第２演算手段Ｄ２に
よって移動平均を求め（ステップ＃５，＃６）、第２演
算手段Ｄ２によるエンジン回転数と、設定されたアクセ
ルレバー２１の操作位置での無負荷時のエンジン回転数
との差から割り出される耕耘負荷を一定区間において検
出する（ステップ＃７）。

【００４６】所定回転数範囲が求められると、第１演算
手段Ｄ１の演算結果に基づいての混合制御が開始される
（ステップ＃８）。混合制御は、自動昇降制御手段Ａ及
び耕深補正制御手段Ｂから行われるものであり、図９に
示すフローチャートに従って作動する。目標耕深やエン
ジン回転数の初期設定を行うのであるが（ステップ＃０
１）、これらは既にステップ＃１で処理されている。

【００４７】エンジン回転数が許容設定範囲よりも高い
か否かを判断して（ステップ＃０２）、高い場合にはフ
ァジイ理論に基づいて目標耕深を深い側に補正し（ステ
ップ＃０３）、ステップ＃０６に進む。高くない場合に
は、エンジン回転数が許容設定範囲よりも低いか否かを
判断して（ステップ＃０４）、低い場合にはファジイ理
論に基づいて目標耕深を浅い側に補正してから（ステッ
プ＃０５）、ステップ＃０６に進み、低くなく許容設定
範囲にある場合でも、ステップ＃０６に進む。これらス
テップ＃０２〜＃０５が、耕深補正制御手段Ｂの作動に
相当する。

【００４８】ステップ＃０６では耕深が設定範囲にある
かどうかを判断し、設定範囲であればステップ＃０２に
戻り、設定範囲の外であれば目標耕深よりも深いかどう
かを判断して（ステップ＃０７）、深い場合にはロータ
リー耕耘装置８を上昇させ（ステップ＃０８）、深くな
い場合（浅い場合）にはロータリー耕耘装置８を下降さ
せてから（ステップ＃０９）、ステップ＃０２に戻る。
これらステップ＃０６〜＃０９が、自動昇降制御手段Ａ
の作動に相当する。

【００４９】ステップ＃９では、第２演算手段Ｄ２で求
められたエンジン回転数が所定回転数範囲より高いかど
うかを判断し、高いときには現在の変速段の状態から１
段高速側に上げたときの耕耘負荷を、種々の条件（ＰＴ
Ｏ変速段、エンジン回転数及び走行の変速段等）から予
測し、予測値がアクセルレバー２１の操作位置で決まる
定格負荷（定格トルク）のα倍以下かどうかを求める
（ステップ＃１３）。α倍以下であるときには変速段を
１段上げて機体９の走行速度を速め（ステップ＃１
５）、α倍を上回る場合には、現状の変速段を維持して
（ステップ＃１４）、ステップ＃４に戻る。

【００５０】ステップ＃９の判断がＮＯであるときには
ステップ＃１０に進み、第２演算手段Ｄ２で求められた
エンジン回転数が所定回転数範囲より低いかどうかを判
断して、低いときには設定最低車速であるか否かを判断
する（ステップ＃１６）。設定最低車速まで落ちていな
いときには、トルクアップを図る為に変速段を１段落し
（ステップ＃１２）、ステップ＃４に戻る。設定最低車
速である場合、混合制御によるロータリー耕耘装置８の
上昇側の最大補正値（混合制御において予め定められた
耕深の限界補正量）を越えているか否かを判断し（ステ
ップ＃１７）、越えた場合にはもはや混合制御と車速制
御とでエンジン回転数の回復を図ることが不可能である
から、ランプやブザーと言った警告装置（図示せず）を
作動させて（ステップ＃１８）、操縦者に他の対策を促
してステップ＃４に戻る。対策としては、ＰＴＯ変速段
や目標耕深をエンジン負荷の軽減側に変更すること等が
考えられる。越えない場合は混合制御による対処が可能
であり、そのままステップ＃４に戻る。

【００５１】ステップ＃１０の判断がＮＯであると、最
高速制御手段Ｆによる自動昇降制御手段Ａが成立するか
どうかを判断し（ステップ＃１１）、成立する場合には
そのままステップ＃４に戻り、成立しない場合は前述の
ように機体９の走行速度が速いのが原因であるから、変
速段を１段落してから（ステップ＃１２）、ステップ＃
４に戻る。実際にはステップ＃１１において、一定時間
の下げ指令の比率を判断するようになっている。ステッ
プ＃１６で設定最低車速である場合には、ステップ＃１
７において耕深補正制御手段Ｂで対応するのであり（目
標耕深を浅い側に補正する）、補正値が限界を越えるの
は（エンジン回転数の低下が激しい状態）、当初のアク
セルレバー２１の操作位置が低いか目標耕深が深い等の
理由によるので、警報装置でその旨を操縦者に知らせ
る。

【００５２】最初のエンジン回転数の設定に余裕がある
と、混合制御が正常に作動している状態での車速制御手
段Ｃの作動により、変速段が上げられて実際の機体９の
走行速度が当初の設定車速を上回ることがあるが、機体
９の走行速度が速まるのは耕耘作業の能率が向上するの
で差し支えない為、最大能率車速制御モードでは機体９
の走行速度の上昇側で設定車速を超えてもよい。但し、
機体９の走行速度が上昇された状態で自動昇降制御手段
Ａが成立するかどうかを、ステップ＃１１で判断して対
処する。

【００５３】（ｉｉ）省エネ耕耘車速制御モードが選択
された場合（図７及び図８） 省エネ耕耘車速制御モードでの制御の進み方は、前述の
最大能率車速制御モードと最初の部分は同じであり、違
いの部分について説明する。ステップ＃１〜ステップ＃
３及びステップ＃５〜ステップ＃８については最大能率
車速制御モードと同じであるが、ステップ＃２０におい
ては、所定回転数範囲に代えて、機体９の走行速度の目
標制御範囲（目標車速範囲）を決めるものとなる点で相
違する。以下、ステップ＃２１以降について説明する。

【００５４】ステップ＃２１では、負荷率（後述）がβ
（例えば０．８）未満かどうかを判断し、０．８未満で
あればエンジン３の出力に余裕が十分あるので、変速段
を１段上げる方針とし、変速段を１段上げたときの負荷
率を予測して（ステップ＃２５）、予測値がα（例えば
１．１）より大きくなる場合には、このときの変速段を
維持してステップ＃２０に戻る。予測値がα以下になる
場合には、設定車速での最高速度かどうかを判断し（ス
テップ＃２７）、既に最高速度であるときにはステップ
＃２０に戻り、最高速度でないときには変速段を１段上
げた場合のアクセル（ガバナー４０）の目標位置を計算
する（ステップ＃２８）。変速段を１段上げた状態にお
いて、目標車速範囲になるようなアクセル（ガバナー４
０）の位置を予測計算する（負荷率が０．８以上で１．
１以下となるようなアクセル（ガバナー４０）の位置を
予測計算する手段も考えられる）。負荷率は、負荷トル
クをこのときのアクセル（ガバナー４０）の位置での定
格トルクで除じた値であると定義する。

【００５５】ステップ＃２８で求められたアクセル（ガ
バナー４０）の目標位置が適切かどうかを、ＰＴＯ回転
の制約条件等から判断し（ステップ＃２９）、適切なと
きはステップ＃３１に進んで変速段を１段上げ、アクセ
ル（ガバナー４０）の位置をステップ＃２８で求められ
たアクセル（ガバナー４０）の目標位置に絞り操作する
（ステップ＃３２）。ステップ＃２９で適切でないとき
には、ステップ＃３０においてアクセル（ガバナー４
０）の目標位置を許容下限値（最低耕耘ピッチからエン
ジン回転数の下限が予め決められている）に設定してか
ら、ステップ＃３１に進んで変速段を１段上げ、アクセ
ル（ガバナー４０）の位置をステップ＃３０で求められ
たアクセル（ガバナー４０）の目標位置に絞り操作する
（ステップ＃３２）。

【００５６】ステップ＃２１での判断がＮＯのときには
ステップ＃２２に進み、今度は負荷率がα（１．１）よ
り大きいかどうかを判断し、大きい場合には設定最低車
速であるかどうかを判断して（ステップ＃３３）、設定
最低車速であるときにはアクセル（ガバナー４０）を開
いてから（ステップ＃３４）、ステップ＃２０に戻るの
であり、目標車速範囲を低い側に超える場合には、アク
セル（ガバナー４０）の位置が開くように制御される。
設定最低車速でないときは、アクセル（ガバナー４０）
が全開かどうかを判断し（ステップ＃３５）、全開でな
いときには、変速段を１段下げた場合のアクセル（ガバ
ナー４０）の目標位置を計算する（ステップ＃３６）。
変速段を１段下げた状態において、目標車速範囲になる
ようなアクセル（ガバナー４０）の位置を予測計算する
（負荷率が０．８以上で１．１以下となるようなアクセ
ル（ガバナー４０）の目標位置を予測計算する手段も考
えられる）。

【００５７】次に変速段を１段下げ（ステップ＃３
７）、アクセル（ガバナー４０）の位置がステップ＃３
６で求められたアクセル（ガバナー４０）の目標位置に
絞り操作されて（ステップ＃３８）、ステップ＃２０に
戻る。ステップ＃３５でアクセル（ガバナー４０）の位
置が全開と判断された場合は、それ以上にアクセル位置
を開くことができないので、即座にステップ＃３７に進
んで変速段を１段下げる。ステップ＃３８においてアク
セル（ガバナー４０）を目標位置に操作するのである
が、この場合はアクセル（ガバナー４０）が全開のまま
であり、この状態でステップ＃２０に戻る。

【００５８】ステップ＃２２で負荷率がα以下であるの
は適性な負荷率であり、最高速制御手段Ｆによる自動昇
降制御手段Ａが成立するかどうかを判断し（ステップ＃
２３）、成立するときはそのままステップ＃２０に戻
り、成立しないときは変速段を１段下げて（ステップ＃
２４）、ステップ＃２０に戻る。

【００５９】以上述べたように、最大能率車速制御モー
ドは、エンジン回転数がアクセルレバー２１の操作位置
で定まる所定回転数範囲に維持されるように制御するも
のであり、所定回転数範囲において可能なまで機体９の
走行速度を速めることで、最大の耕耘作業の能率を発揮
させるものである。省エネ耕耘車速制御モードは、目標
車速範囲を設定し、目標車速範囲の機体９の走行速度を
現出させるのに足りる最低のエンジン回転数（アクセル
（ガバナー４０）の位置）に制御するものであり、意図
する機体９の走行速度を必要最小限度のアクセル（ガバ
ナー４０）の位置で現出させることによって、燃費及び
騒音の改善の省エネを図りながら効率良く耕耘作業を行
わせるものである。

【００６０】［別実施形態］車速設定器２９は変速段数
の上限と下限を設定する有段階のもの、又はＨＳＴや摩
擦式無段変速装置における変速操作領域を設定する無段
階のものでも良い。多段ギヤ変速等の有段式の変速装置
による車速制御手段Ｃでは、エンジン回転数が所定回転
数範囲に入るように、「１段上げる」「１段下げる」と
言う操作が行われるが、無段変速装置の場合は、「所定
比率上げる」「所定比率下げる」と言う操作となる。デ
テント機構等を設けることにより、無段変速装置の場合
でも「１段上げる」「１段下げる」と言う操作が可能で
ある。

【００６１】前述の発明の実施の形態では、耕深補正制
御手段Ｂはサンプリング数の少ない移動平均による第１
演算手段Ｄ１に基づいて、車速制御手段Ｃはサンプリン
グ数の多い移動平均による第２演算手段Ｄ２に基づいて
行われるものであるが、第１演算手段Ｄ１のサンプリン
グ数を１として（エンジン回転数の変動の生データに基
づいて）、耕深補正制御手段Ｂを行わせるものでも良
い。移動平均ではなく、順次求められた所定区間毎の算
術平均に基づいて行わせるものでも良い。

【００６２】例えば、第１演算手段Ｄ１のみを備えて第
１及び第２演算手段Ｄ１，Ｄ２を行わせ、車速制御手段
Ｃが対応できないデータ変動については、制御上でカッ
トすることにより、ハンチング等の不都合なく第２演算
手段Ｄ２を行わせると言う手段も可能である。エンジン
回転数の生データの変化率と変動量とを常時検出し、所
定値以下の穏やかな変化率のときには車速制御手段Ｃを
作動させ、所定値以上の急激な変化率又は変動量が大き
くなった場合には、耕深補正制御手段Ｂを作動させるよ
うに制御する手段でも良い。

【００６３】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】耕耘機の側面図

【図２】耕耘制御装置の機能系統を示すブロック図

【図３】最大能率車速制御モード、省エネ耕耘車速制御
モード及び手動操作モードの選択のフローチャートを示
す図

【図４】エンジン回転数の変動を示す図

【図５】最大能率車速制御モードのフローチャートを示
す図

【図６】最大能率車速制御モードのフローチャートを示
す図

【図７】省エネ耕耘車速制御モードのフローチャートを
示す図

【図８】省エネ耕耘車速制御モードのフローチャートを
示す図

【図９】混合制御（カバーＭＣオート）のフローチャー
トを示す図

【符号の説明】

８ ロータリー耕耘装置 ９ 機体 １０ 昇降駆動機構 １６ 後部カバー １８ カバーセンサ １９ 耕深設定手段 ２０ 回転数検出手段 ２４ 車速調節手段 Ａ 自動昇降制御手段 Ｂ 耕深補正制御手段 Ｃ 車速制御手段 Ｄ１ 第１演算手段 Ｄ２ 第２演算手段 Ｆ 最高速制御手段 ａ 走行用変速装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−14608（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−338474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−21301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01B 63/114 A01B 63/10 A01B 63/112

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体（９）に駆動昇降自在に連結された
   ロータリー耕耘装置（８）と、前記ロータリー耕耘装置
   （８）の後部に備えられた接地追従しての上下揺動自在
   な後部カバー（１６）と、前記後部カバー（１６）の上
   下揺動量を検出するカバーセンサ（１８）と、前記ロー
   タリー耕耘装置（８）の目標耕深を設定する耕深設定手
   段（１９）とを設け、 前記カバーセンサ（１８）の検出値が前記耕深設定手段
   （１９）で設定された目標耕深に合致するように、前記
   ロータリー耕耘装置（８）の昇降駆動機構（１０）を作
   動させる自動昇降制御手段（Ａ）を設けると共に、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段（２０）と、
   走行用変速装置（ａ）を変速操作自在な車速調節手段
   （２４）と、 エンジン回転数のサンプリング数が比較的少ない状態
   で、サンプリングに基づくエンジン回転数が所定の回転
   数よりも低くなると、前記耕深設定手段（１９）で設定
   された目標耕深を浅い側に変更する耕深補正制御手段
   （Ｂ）と、 エンジン回転数のサンプリング数が比較的多い状態で、
   サンプリングに基づくエンジン回転数が所定の回転数よ
   りも低くなると、前記車速調節手段（２４）により機体
   （９）の走行速度を遅くする車速制御手段（Ｃ）とを備
   えてある耕耘機の耕耘制御装置。
2. 【請求項２】 機体（９）に駆動昇降自在に連結された
   ロータリー耕耘装置（８）と、前記ロータリー耕耘装置
   （８）の後部に備えられた接地追従しての上下揺動自在
   な後部カバー（１６）と、前記後部カバー（１６）の上
   下揺動量を検出するカバーセンサ（１８）と、前記ロー
   タリー耕耘装置（８）の目標耕深を設定する耕深設定手
   段（１９）とを設け、 前記カバーセンサ（１８）の検出値が前記耕深設定手段
   （１９）で設定された目標耕深に合致するように、前記
   ロータリー耕耘装置（８）の昇降駆動機構（１０）を作
   動させる自動昇降制御手段（Ａ）を設けると共に、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段（２０）と、
   走行用変速装置（ａ）を変速操作自在な車速調節手段
   （２４）と、前記回転数検出手段（２０）による検出値
   のサンプリング数が比較的少ない状態でエンジン回転数
   の平均を求める第１演算手段（Ｄ１）と、前記回転数検
   出手段（２０）による検出値のサンプリング数が比較的
   多い状態でエンジン回転数の平均を求める第２演算手段
   （Ｄ２）とを設け、 前記第１演算手段（Ｄ１）の演算結果に基づいてエンジ
   ン回転数が所定の回転数よりも低くなると、前記耕深設
   定手段（１９）で設定された目標耕深を浅い側に変更す
   る耕深補正制御手段（Ｂ）と、 前記第２演算手段（Ｄ２）の演算結果に基づいてエンジ
   ン回転数が所定の回転数よりも低くなると、前記車速調
   節手段（２４）により機体（９）の走行速度を遅くする
   車速制御手段（Ｃ）とを備えてある耕耘機の耕耘制御装
   置。
3. 【請求項３】 エンジン回転数が所定の回転数よりも高
   くなると、前記耕深設定手段（１９）で設定された目標
   耕深を深い側に変更するように、前記耕深補正制御手段
   （Ｂ）を構成してある請求項１又は２に記載の耕耘機の
   耕耘制御装置。
4. 【請求項４】 エンジン回転数が所定の回転数よりも高
   くなると、前記車速調節手段（２４）により機体（９）
   の走行速度を速くするように、前記車速制御手段（Ｃ）
   を構成してある請求項１〜３のうちのいずれか一つに記
   載の耕耘機の耕耘制御装置。
5. 【請求項５】 前記車速調節手段（２４）によって機体
   （９）の走行速度が変更された後に、前記カバーセンサ
   （１８）の検出値が目標耕深に合致しなくなると、機体
   （９）の走行速度を遅くするように前記車速制御手段
   （Ｃ）と前記自動昇降制御手段（Ａ）とを連係する最高
   速制御手段（Ｆ）を備えてある請求項１〜４のうちのい
   ずれか一つに記載の耕耘機の耕耘制御装置。