JP3295410B2 - 農用トラクタのガバナ装置 - 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、農用トラクタに搭
載されたエンジンのガバナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】農用トラクタに搭載されたエンジンのガ
バナ装置としては、アイドリング回転から最高回転まで
の全てのエンジン回転の範囲で、調速作用が行われるオ
ールスピードガバナが利用されている。オールスピード
ガバナは、エンジン負荷の変動に応じてエンジントルク
を増減させて、エンジン回転数の変動を抑えるものであ
り、エンジン負荷にかかわらず作業走行速度や作業装置
の作動速度を安定させることができる特性を備えてお
り、農用トラクタのみならず他の多くの農作業機や土工
機に好適なものとして利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】農用トラクタを用いて
行われる作業の最も主要な耕耘作業では、ロータリ耕耘
装置を使用する耕耘作業と、プラウ装置を使用する耕起
作業とがある。この場合に、耕耘作業及び耕起作業の作
業形態は互いに大きく相違しているので、耕耘作業及び
耕起作業を一種類のガバナ特性を備えたガバナ装置で対
応すると、対応が不充分なものになってしまう。

【０００４】例えば、耕耘作業では均一な砕土耕耘を行
う為にロータリ耕耘装置を安定した回転速度で駆動する
ことが望ましく、その為にはエンジン回転数の変動に対
するトルク変動率の大きいトルクカーブに設定されたガ
バナ特性であることが必要である。これに対し耕起作業
では、作業負荷（牽引負荷）が増大した際に、エンジン
回転数が多少低下してもエンジンを停止させることなく
充分な推進力を発揮させることが望ましく、その為には
高負荷域でねばりのあるトルクカーブに設定されたガバ
ナ特性であることが必要とされる。

【０００５】このように耕耘作業及び耕起作業では望ま
しいガバナ特性に差異があり、単一のガバナ特性を設定
する場合に耕耘作業を主に考慮すると、耕起作業時に必
ずしも好適な特性で作業することができなくなり、逆に
耕起作業を主に考慮すると、耕耘作業時に必ずしも好適
な特性で作業することができなくなる。本発明は農用ト
ラクタのガバナ装置において、耕耘作業及び耕起作業を
望ましいガバナ特性に基づいて行えるようにすることを
目的としている。

【０００６】

【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、農用トラクタのガバナ装置におい
て、次のように構成することにある。トラクタ本機に連
結したロータリ耕耘装置及び牽引型の作業装置を昇降駆
動するリフトアームと、リフトアーム角度を検出するリ
フトアームセンサとを備え、耕深調節器で設定された目
標耕深とリフトアームセンサの検出結果との比較に基づ
いて、リフトアームの制御量を決定し、トラクタ本機に
搭載したエンジンに掛かるエンジン負荷の変動に基づい
て、リフトアームの制御量を補正して、ロータリ耕耘装
置を自動昇降する自動耕深制御モードと、トラクタ本機
に連結した牽引型の作業装置をリフトアームにより、牽
引負荷検出手段の検出結果に基づいて自動昇降するドラ
フト制御モードと、自動耕深制御モード又はドラフト制
御モードを選択する作業モード選択手段とエンジンの燃
料供給量調節機構を操作する電気アクチュエータとを備
えると共に、自動耕深制御モードに対応して設定されて
最大トルク点がエンジン回転数の高速側にある第１ガバ
ナ特性と、ドラフト制御モードに対応して設定されて最
大トルク点がエンジン回転数の低速側に偏位された第２
ガバナ特性とを備えて、第１又は第２ガバナ特性を選択
可能に構成し、選択された第１又は第２ガバナ特性に基
づいて、電気アクチュエータにより燃料供給量調節機構
が操作されるように構成してある。

【０００７】［請求項１の作用及び発明の効果］請求項
１の特徴によると、トラクタ本機に連結したロータリ耕
耘装置及び牽引型の作業装置を昇降駆動するリフトアー
ム、及びリフトアーム角度を検出するリフトアームセン
サを備えた場合、耕深調節器で設定された目標耕深とリ
フトアームセンサの検出結果との比較に基づいて、リフ
トアームの制御量を決定し、トラクタ本機に搭載したエ
ンジンに掛かるエンジン負荷の変動に基づいて、リフト
アームの制御量を補正して、ロータリ耕耘装置を自動昇
降する自動耕深制御モードを備えている。さらに請求項
１の構成では、トラクタ本機に連結した牽引型の作業装
置をリフトアームにより、牽引負荷検出手段の検出結果
に基づいて自動昇降するドラフト制御モードを備えてい
る。

【０００８】以上のような自動耕深制御モード及びドラ
フト制御モードを備えた農用トラクタのガバナ装置にお
いて、請求項１の構成によると、耕耘作業及び耕起作業
に対して各々に適した第１及び第２ガバナ特性を設定す
ることができて、耕耘作業において回転速度の安定した
良好な砕土耕耘を行うことができ、耕起作業では充分な
推進力を発揮させての良好な牽引走行を行うことが可能
になった。

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例を
図面に基づいて説明する。図１，２，３に示すように、
トラクタ本機１に搭載されたディーゼル型のエンジン２
の動力が、主クラッチ３を介して後部のミッションケー
ス４に伝達され、ミッションケース４で動力が走行系と
ＰＴＯ系に分岐される。走行系において動力が走行変速
機構５により変速されて前輪６及び後輪７に伝達され、
ＰＴＯ系において動力がＰＴＯ変速機構８及びＰＴＯク
ラッチ９を介して、後部のＰＴＯ軸１０に所望の回転速
度の作業用の動力として伝達される。

【００１１】図１及び図２に示すようにトラクタ本機１
の後部に、油圧シリンダ１１で駆動されるリフトアーム
１２、リフトアーム１２によって昇降駆動される３点リ
ンク機構１３が備えられている。３点リンク機構１３の
後部にロータリ耕耘装置１４（図１参照）をはじめとす
る各種の駆動型の作業装置、プラウ装置１５（図２参
照）をはじめとする牽引型の作業装置、その他の各種の
非駆動型の作業装置が連結可能に構成され、ロータリ耕
耘装置１４等の駆動型の作業装置は、ＰＴＯ軸１０の動
力で駆動されるように構成されている。

【００１２】３点リンク機構１３に連結された作業装置
は、操縦部に備えた作業モード選択スイッチ１６（図８
参照）の選択によって、自動耕深制御モード、ドラフト
制御モード及びポジション制御モードのいずれかで昇降
駆動されるのであり、次に自動耕深制御モード、ドラフ
ト制御モード及びポジション制御モードについて説明す
る。

【００１３】［自動耕深制御モード］作業モード選択ス
イッチ１６により「オート」位置を選択すると、自動耕
深制御モードが設定される。自動耕深制御モードは主と
してロータリ耕耘装置１４を用いての耕耘作業時に利用
されるものであり、耕深ｄが一定に維持されるようにロ
ータリ耕耘装置１４が自動昇降される。

【００１４】図１に示すようにロータリ耕耘装置１４
に、圃場面に接触追従して上下揺動するロータリカバー
１７、及びロータリカバー１７の角度を検出するカバー
センサ１８が備えられ、図８に示すように操縦部に耕深
ｄを任意に調節設定する耕深調節器１９が備えられてい
る。図８に示すように、耕深調節器１９で設定された目
標耕深ｄ₀ （目標とするロータリカバー１７の角度）
と、カバーセンサ１８で検出された耕深ｄ（実際のロー
タリカバー１７の角度）とが、マイクロコンピュータを
利用した制御装置２０で比較演算されて、リフトアーム
１２の作動角度（制御量）が決定される。

【００１５】図８に示すように、エンジン回転センサ３
７で検出されたエンジン回転数ｎによりエンジン負荷の
変動が検出され、エンジン負荷の変動によりファジイ推
論等に基づいて、リフトアーム１２の作動角度（制御
量）が最終決定され、決定されたリフトアーム１２の作
動角度（制御量）に応じた制御信号が、電磁比例制御弁
２１に出力されてリフトアーム１２の駆動用の油圧シリ
ンダ１１が作動する。リフトアーム１２の作動角度（制
御量）は、リフトアーム１２の基部に備えられたリフト
アームセンサ２６によって検出される。

【００１６】［ドラフト制御モード］作業モード選択ス
イッチ１６により「ドラフト」位置を選択すると、ドラ
フト制御モードが設定される。ドラフト制御モードはプ
ラウ装置１５を用いての耕起作業時に利用されるもので
あり、牽引負荷ｒが一定に維持されるようにプラウ装置
１５が自動昇降される。

【００１７】図２に示すように、３点リンク機構１３の
ロアリンク１３ａの基端部に、ロアリンク１３ａの支点
に働く牽引負荷ｒを差動トランスや歪みゲージを用いて
検出するドラフトセンサ２２が備えられ、図８に示すよ
うに操縦部に牽引負荷ｒを任意に調節設定するドラフト
設定器２３が備えられている。図８に示すように、ドラ
フト設定器２３で設定された目標牽引負荷ｒ₀ と、ドラ
フトセンサ２２で検出された牽引負荷ｒとが、制御装置
２０に入力されて比較演算され、牽引負荷ｒが目標牽引
負荷ｒ₀ に維持されるように牽引負荷ｒの変動に基づい
て電磁比例制御弁２１が操作される。

【００１８】［ポジション制御モード］作業モード選択
スイッチ１６により「切り」位置を選択すると、ポジシ
ョン制御モードが設定される。ポジション制御モードで
は、操縦部に備えられたポジションレバー２４（図１及
び図２参照）の操作位置に対応した位置に、作業装置を
昇降駆動して保持することができる。図８に示すよう
に、ポジションレバー２４の操作位置がポジションレバ
ー２４の基部に設けられたポジション設定器２５で検出
され、リフトアームセンサ２６で検出されたリフトアー
ム角度ｐが、ポジション設定器２５で設定された目標リ
フトアーム角度ｐ₀ に合致するように、電磁比例電磁弁
２１が操作される。

【００１９】図４に示すように、エンジン２に装備され
た燃料噴射ポンプ３０の燃料供給量調節機構であるコン
トロールラック３１が、電子ガバナ３２によって操作さ
れるように構成されている。コントロールラック３１は
励磁電流に比例したストロークで変位するソレノイド３
３に連結され、コントロールラック３１の位置が差動ト
ランス等を用いたストロークセンサ３４で検出されてい
る。燃料噴射ポンプ３０の駆動用のカム軸３５に固定さ
れたギヤ３６に対向したコイル型のエンジン回転センサ
３７によって、エンジン回転数ｎが検出されており、エ
ンジン回転センサ３７の検出値及び人為的に設定される
アクセル設定値に基づいて、コントロールラック３１の
位置を制御するように構成されている。

【００２０】図４に示す電子ガバナ３２は、制御装置２
０を介して制御される。図１，２，８に示すように、人
為的に操作されるアクセル調節具として、アイドリング
位置近くから最高速位置までの全ての範囲において任意
の操作位置で摩擦保持することができるハンドアクセル
レバー３８、及びアイドリング位置側に自動復帰するフ
ートアクセルペダル３９が備えられ、ハンドアクセルレ
バー３８及びフートアクセルペダル３９に、操作位置を
アナログ信号として出力するアクセルレバーセンサ４０
及びアクセルペダルセンサ４１が備えられている。

【００２１】図４に示す電子ガバナ３２においては、大
別して２種類のガバナ特性が予め制御装置２０に記憶設
定されている。その一つは図５に示すように、エンジン
回転数ｎの変動に対してトルク変動率が比較的小さいト
ルクカーブに設定された第３ガバナ特性Ｇａであり、路
上走行用に好適なものである。他方は図６（イ）（ロ）
に示すように、エンジン回転数ｎの変動に対してトルク
変動率の大きいトルクカーブに設定された第１及び第２
ガバナ特性Ｇｂ，Ｇｃであり、作業走行用に好適なもの
である。

【００２２】図６（イ）に示すように、エンジン回転数
ｎの変動に対してトルク変動率が特に大きいトルクカー
ブ、換言すればエンジン負荷の変動に対してエンジン回
転数ｎの変動の少ないトルクカーブに設定された耕耘作
業に好適な第１ガバナ特性Ｇｂが設定されている。図６
（ロ）に示すように、エンジン回転数ｎの変動に対して
トルク変動率が第１ガバナ特性Ｇｂほどは大きくなく、
最大トルク点が低速側に偏位されて高負荷領域でねばり
のあるトルクカーブに設定された牽引作業に好適な第２
ガバナ特性Ｇｃが設定されている。

【００２３】この場合、図９（イ），（ロ）に示すよう
に、第１及び第２ガバナ特性Ｇｂ，Ｇｃを、ハンドアク
セルレバー３８によるアクセルセットが低回転になるほ
ど最大トルク点が低速側に偏位されたトルクカーブに設
定して、高負荷域で一層ねばりのある特性にしておくと
よい。

【００２４】図７に示すように、第１，２，３ガバナ特
性Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇａは、作業モード選択スイッチ１６に
よる選択及び所定の条件によって、自動的に選択される
ように構成されている。基本的には作業モード選択スイ
ッチ１６により「オート」位置及び「切り」位置が選択
されていると、耕耘作業に好適な第１ガバナ特性Ｇｂが
選択され、作業モード選択スイッチ１６により「ドラフ
ト」位置が選択されていると、牽引作業に好適な第２ガ
バナ特性Ｇｃが選択されるのであるが、作業モード選択
スイッチ１６の選択状態にかかわらず以下の条件によっ
て、自動的に路上走行用の第３ガバナ特性Ｇａが選択さ
れる。

【００２５】走行系の最終変速が行われた回転軸（図示
せず）（例えば後輪用デフ機構の入力ベベルピニオン
軸）に、トラクタ本機１の走行速度ｖを検出する走行速
度センサ２７（図３及び図８参照）が備えられており、
リフトアームセンサ２６によって検出されたリフトアー
ム角度ｐ（作業装置高さ）が、通常使用される作業時の
角度よりも充分に高い値（例えば上限位置の近傍）に予
め設定されている基準角度Ｐ以上に上昇し、検出された
走行速度ｖが予め設定されている設定速度Ｖ以上である
ことが検出されると（ステップ＃３，＃６）、作業装置
を持ち上げての高速移動、つまり路上走行であると判断
されて、作業モード選択スイッチ１６の選択状態にかか
わらず、路上走行用の第３ガバナ特性Ｇａが自動的に選
択される（ステップ＃８）。

【００２６】設定速度Ｖは作業モード選択スイッチ１６
の選択に連動して切り換えられるようになっており、作
業モード選択スイッチ１６により「オート」位置及び
「切り」位置が選択されている場合、設定速度Ｖは例え
ば６ｋｍ／ｈに設定され、作業モード選択スイッチ１６
により「ドラフト」位置が選択されている場合、設定速
度Ｖが例えば１０ｋｍ／ｈに設定される（ステップ＃
２，＃６）。

【００２７】以上のようにして第１，２，３ガバナ特性
Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇａが設定されると、以下のような制御が
行われる。第３ガバナ特性Ｇａを用いる路上走行では、
第３ガバナ特性Ｇａのトルクカーブが、アクセル設定値
ごとにエンジン回転数ｎとコントロールラック３１の位
置（トルク）との関係として予めマップデータとして記
憶設定されており、アクセルペダルセンサ４１から得ら
れたアクセル設定値に対応するマップデータに基づい
て、検出されたエンジン回転数ｎに対するコントロール
ラック３１の目標位置が割り出され、検出されたコント
ロールラック３１の位置を、コントロールラック３１の
目標位置に近づけるように、ソレノイド３３が制御され
る。

【００２８】第１及び第２ガバナ特性Ｇｂ，Ｇｃを用い
る自動耕深制御モード及びドラフト制御モードにおいて
も、所定のトルクカーブが、アクセル設定値ごとにエン
ジン回転数ｎとコントロールラック３１の位置（トル
ク）との関係として予めマップデータとして記憶設定さ
れており、検出されたエンジン回転数ｎの変動に基づい
てコントロールラック３１の目標位置が割り出され、検
出されたコントロールラック３１の位置を、コントロー
ルラック３１の目標位置に近づけるように、ソレノイド
３３が制御される。

【００２９】［発明の実施の別形態］ 第１ガバナ特性Ｇｂを選択する手段として、ＰＴＯ
クラッチ９の入り切りを検出するＰＴＯクラッチセンサ
２８（図３及び８参照）を備え、ＰＴＯクラッチ９の
「クラッチ入り」が検出されて、走行速度センサ２７に
よって検出された走行速度ｖが設定速度Ｖ（例えば５ｋ
ｍ／ｈ）以下であることが検出されると、耕耘作業であ
ると判断して、耕耘作業に好適な第１ガバナ特性Ｇｂが
自動的に選択される形態で実施することもできる。

【００３０】 自動耕深制御モードとしては、耕深調
節器１９、カバーセンサ１８及びエンジン回転センサ３
７の検出値に基づいてロータリ耕耘装置１４を自動昇降
する形態の他に、以下のような形態で実施することもで
きる。耕深調節器１９により目標耕深ｄ₀ （目標とする
リフトアーム角度ｐ）を設定し、リフトアームセンサ２
６により耕深ｄ（実際のリフトアーム角度ｐ）を検出し
て、設定された目標耕深ｄ₀ と耕深ｄとを比較してリフ
トアーム１２の作動角度（制御量）を決定する。これと
並行してエンジン回転センサ３７によりエンジン負荷の
変動（エンジン回転数ｎ）を検出し、エンジン負荷の変
動によりファジー推論等に基づいて、リフトアーム１２
の作動角度（制御量）を最終決定する。決定されたリフ
トアーム１２の作動角度（制御量）に応じた信号を電磁
比例制御弁２１に出力して、リフトアーム１２を作動さ
せる。この形態では、ロータリカバー１７を持ち上げた
ままでロータリ耕耘装置１４の自動昇降を行うことがで
き、湿田や半湿田での荒起こし作業、内盛り耕耘、畝立
て作業等を一定の耕深ｄで行うことができる。

【００３１】 以上の形態では、ポジション制御モー
ドでのガバナ特性を、自動耕深制御モードでの第１ガバ
ナ特性Ｇｂと共用しているが、第１及び第２ガバナ特性
Ｇｂ，Ｇｃとは異なったガバナ特性を記憶設定しておい
て、このガバナ特性を選択するようにしてもよい。

【００３２】 燃料供給量調節機構３１を操作する電
気アクチュエータ３３として、各種の直流サーボモータ
を用いることもできる。

【００３３】 請求項１に係る発明では、ガバナ特性
を選択する専用のスイッチ等を備え、作業走行及び路上
走行に対応して運転者がガバナ特性の選択操作を行うよ
うな形態で実施することも可能である。

【００３４】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】ロータリ耕耘装置を連結した状態の農用トラク
タを示す側面図

【図２】プラウ装置を連結した状態の農用トラクタを示
す側面図

【図３】伝動系のブロック図

【図４】ガバナ装置の構成図

【図５】路上走行用の第３ガバナ特性を示す線図

【図６】自動耕耘制御モード及びドラフト制御モードで
の第１及び第２ガバナ特性を示す線図

【図７】第１，２，３ガバナ特性の選択の流れを示す図

【図８】作業装置の昇降制御系及びガバナ制御系のブロ
ック図

【図９】自動耕耘制御モード及びドラフト制御モードで
の第１及び第２ガバナ特性を示す線図

【符号の説明】

１ トラクタ本機 ２ エンジン １２ リフトアーム １４ ロータリ耕耘装置 １５ 牽引型の作業装置 １９ 耕深調節器 ２６ リフトアームセンサ ３１ 燃料供給量調節機構 ３３ 電気アクチュエータ Ｇｂ 第１ガバナ特性 Ｇｃ 第２ガバナ特性 ｎ エンジン回転数 ｄ₀ 目標耕深 ｐ リフトアーム角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 1/02 ３１１ Ｆ０２Ｄ 1/02 ３１１Ｍ 1/08 1/08 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 29/00 A01B 63/112 A01B 63/114 A01B 67/00 B60K 25/00 F02D 1/02 311 F02D 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラクタ本機（１）に連結したロータリ
   耕耘装置（１４）及び牽引型の作業装置（１５）を昇降
   駆動するリフトアーム（１２）と、リフトアーム角度
   （ｐ）を検出するリフトアームセンサ（２６）とを備
   え、 耕深調節器（１９）で設定された目標耕深（ｄ０）と前
   記リフトアームセンサ（２６）の検出結果との比較に基
   づいて、前記リフトアーム（１２）の制御量を決定し、
   前記トラクタ本機（１）に搭載したエンジン（２）に掛
   かるエンジン負荷の変動に基づいて、前記リフトアーム
   （１２）の制御量を補正して、前記ロータリ耕耘装置
   （１４）を自動昇降する自動耕深制御モードと、 前記トラクタ本機（１）に連結した牽引型の作業装置
   （１５）を前記リフトアーム（１２）により、牽引負荷
   検出手段の検出結果に基づいて自動昇降するドラフト制
   御モードと、 前記自動耕深制御モード又はドラフト制御モードを選択
   する作業モード選択手段と、前記エンジン（２）の燃料
   供給量調節機構（３１）を操作する電気アクチュエータ
   （３３）とを備えると共に、前記自動耕深制御モードに対応して設定されて最大トル
   ク点がエンジン回転数（ｎ）の高速側にある第１ガバナ
   特性（Ｇｂ）と、前記ドラフト制御モードに対応して設
   定されて最大トルク点がエンジン回転数（ｎ）の低速側
   に偏位された第２ガバナ特性（Ｇｃ）とを備えて、 前記
   第１又は第２ガバナ特性（Ｇｂ），（Ｇｃ）を選択可能
   に構成し、 選択された前記第１又は第２ガバナ特性（Ｇｂ），（Ｇ
   ｃ）に基づいて、前記電気アクチュエータ（３３）によ
   り前記燃料供給量調節機構（３１）が操作されるように
   構成してある農用トラクタのガバナ装置。