JP3641841B2 - トラクターの作業機昇降制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、トラクタ−の作業機昇降制御装置に関し、畦際等での旋回操作を容易にして作業者に掛かる精神的及び肉体的負担を軽減させようとするものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、ステアリングハンドルを回して、これが所定角度以上に操作されると自動的にリフトア−ムが回動され、同時に旋回内側の後輪ブレ−キが作動するように連動構成されたものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、係る従来装置にあっては、ステアリングハンドルとリフトア−ムを上昇させる制御バルブとが機械的に連動されていたり、あるいはステアリングハンドルと後輪片側ブレ−キ装置とが機械的に連動された構成であったから、ステアリングハンドルを所定角度以上回動操作すると、リフトア−ムを上昇させたくないときでも作業機が自動的に上昇したり、あるいはブレ−キを掛けたくないときでも旋回内側のブレ−キが掛かってしまい、作業能率を低下させたり、後輪で圃場を荒らしてしまうといった不具合を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための技術手段】
この発明は前記した問題点に鑑みて提案するものであって、このため、次のような技術的手段を講じた。即ち、ステアリングハンドル操作と連動してリフトア−ムが昇降回動するオ−トリフト機構と、ステアリングハンドル操作と連動して後輪片側ブレ−キ装置が作動するオ−トブレ−キ機構と、ステアリングハンドル操作と連動して前輪の周速度が後輪の周速度よりも大となるように前輪の回転数が増速される前輪増速機構を備えたトラクタ−において、このトラクタ−の操縦席の近傍には、作業モ−ド切替用の設定ダイヤルを設け、この設定ダイヤルには、オートリフト制御もオートブレーキ制御も作動しない切位置と、オートリフト制御、オートブレーキ制御、前輪増速制御の３つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「強」の状態で作動する第 1 の作動位置と、オートリフト制御は作動しないがオートブレーキ制御と前輪増速制御の２つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「弱」の状態で作動する第 2 の作動位置が設定されていることを特徴とするトラクタ−の作業機昇降制御装置の構成とする。
【０００５】
【実施例】
以下、図面に基づきこの発明の実施例を説明する。まず、構成から説明すると、１はトラクタ−で前輪２と後輪３を備え、機体前部に搭載したエンジン５の回転動力をミッションケ−ス６内の変速装置を介して適宜減速し、これを前輪２と後輪３とに伝えるように構成している。
【０００６】
ミッションケ−ス６の腹下部には、高低速切替装置からなる前輪増速装置７が設けられ、この前輪増速装置７を高速側に切り替えることにより、前輪２の回転周速度が後輪３の周速度より大になる前輪増速状態に、又、前輪増速装置７を低速に切り替えることにより、前輪２と後輪３の回転周速度が略等しい等速四駆状態に切り替えられるように構成している。この切替は、従来周知のように機体の旋回動作に連動している。
【０００７】
また、ミッションケ−ス６の上部には油圧シリンダケ−ス８が搭載され、その左右両側部には作業機昇降用のリフトア−ム９、９が回動自由に枢着されている。油圧シリンダケ−ス８内の単動式油圧シリンダ−１０に作動油が供給あるいは排出されるとリフトア−ム９、９が上昇しあるいは下降する。
【０００８】
図２に示す符号１２は上げ、中立、下げの３位置を有する油圧制御弁である。１３、１３は左右後輪３、３の後車軸上に設置されたブレ−キ装置であって油圧で作動し、後述するようにマイコンからなるコントロ−ラ１５からの指令により、あるいはブレ−キペダル１６、１６をオペレ−タが直接踏み込むことにより、作動油がブレ−キ装置１３、１３のシリンダ−１７、１７内に流入してブレ−キ装置１３、１３が作動する。１８ａ、１８ｂは前記油圧制御弁１２の上昇用と下降用のソレノイドである。
【０００９】
２０はステアリングハンドルであり、その回動基部には操舵角センサ２２が設けられ、ステアリングハンドル２０の操舵量を検出すべく構成している。この実施例では、操舵角センサ２２はアナログセンサを利用したが、操舵角度に比例してパルス信号を出力させる方式のものを用いても良い。２３はブレ−キ装置１３を作動させるための切替弁であって、左旋回用と右旋回用のソレノイド２３ａ、２３ｂによって切り替えられる。２４は分流弁、２５は油圧ポンプである。２６は作業モ−ド設定用のダイヤルであって、このダイヤル２６を適宜回動操作することによって、ブレ−キ装置１３の効き具合を変えたり、リフトア−ムの昇降回動の連動、非連動への切り替え、あるいは前輪増速装置７の作動の連動、非連動の選択ができるように構成している。
【００１０】
なお、この実施例では、ステアリングハンドル２０操作と連動してリフトア−ム９が昇降回動する制御を「オ−トリフト制御」といい、ステアリングハンドル２０操作と連動して旋回内側のブレ−キ装置１３が効く制御を「オ−トブレ−キ制御」と呼ぶものとする。そして、前記作業モ−ド設定ダイヤル２６を「切」り位置にすると、ステアリングハンドル２０を所定角度以上回動操作しても、オ−トブレ−キ制御、オ−トリフト制御はカットされ、前輪増速装置７も作動しない。
【００１１】
設定ダイヤル２６を隣接耕耘位置に切り替えて、ステアリングハンドル２０を所定角度切り操作すると、ブレ−キ装置１３の効き具合が「強」の状態でオ−トブレ−キ制御が作動し、同時に前輪増速装置７とオ−トリフト制御も作動する。設定ダイヤル２６を畦際作業、枕地作業に切り替えると、オ−トブレ−キの効き具合は「弱」の状態となり、前輪増速装置７は作動するが、オ−トリフト制御は作動しないモ−ドになる。枕地を耕耘するときは、圃場の周辺が荒らされて凹凸が多く発生しているためにステアリングハンドル２０を左右に大きく取られることが多く、あるいは圃場内に水を導くための給水管を避けるためにステアリングハンドル２０を大きく回動操作することがあるが、そのような場合に、作業機がその都度上昇しないようにオ−トリフト制御をカットしている。上例において、ブレ−キの強弱の調整は、ブレ−キ用シリンダ−１７に至る油路の途中に介装されている圧力調整用のリリ−フ弁１４を調節して行うものであり、この圧力調節は前記設定ダイヤル２６と連動されている。
【００１２】
なお、このトラクタ−１は機体後部に連結した作業機を左右方向にロ−リング制御することもできるものであって、そのための機構を図１により簡単に説明すると、リフトア−ム９とロワ−リンク２７とを接続するリフトロッド２８のうち、片側のリフトロッドが油圧シリンダ−２８ｒで構成されており、この油圧シリンダ−２８ｒを伸縮させて作業機であるロ−タリ耕耘装置２９を昇降制御できるようにしている。この油圧シリンダ−２８ｒの横側部には、油圧シリンダ−２８ｒの長さを検出するストロ−クセンサ３０が設けられ、トラクタ−１の油圧シリンダケ−ス８の横側部には機体の左右傾斜を検出する傾斜センサ３２が設けられている。
【００１３】
操縦席の近傍に設けた傾斜設定器３３を調節すると、傾斜センサ３２、ストロ−クセンサ３０の検出値及び傾斜設定器３３の設定値から油圧シリンダ−２８ｒの目標とする制御量が演算され、コントロ−ラ１５からの指令によって伸長用ソレノイド３５あるいは短縮用ソレノイド３６が励磁され、油圧シリンダ−２８ｒが設定長さに伸縮制御される。図中符号３７はポジションレバ−、３９はポジションレバ−３７の基部に取り付けられたポジション設定器、４１はリフトア−ム９の基部に取り付けられたリフトア−ム角センサである。
【００１４】
更に、トラクタ−１の後部に連結されているロ−タリ耕耘装置２９について概略の構成を説明すると、このロ−タリ耕耘装置２９は、耕耘部３８と、耕耘部３８の上方を覆う主カバ−４０と、主カバ−４０の後部に枢着されたリヤカバ−４２等からなり、主カバ−４０の後上部にはリヤカバ−４２の前後揺動角度から耕深を検出するデプスセンサ４４が設けられている。デプスセンサ４４と耕深設定器４５は共に前記コントロ−ラ１５に接続されており、耕深設定器４５で設定した深さに耕深が維持されるように前記上昇用ソレノイド１８ａ又は下降用ソレノイド１８ｂが励磁される。
【００１５】
図３はコントロ−ラ１５に接続される各種スイッチ類や設定器、検出器類、及び同コントロ−ラ１５の出力側に接続される各種ソレノイド等の関係について説明したブロック図である。同図から明らかなように、コントロ−ラ１５の入力ポ−ト側には、操舵角センサ２２、作業モ−ド設定ダイヤル２６、ポジション設定器３９、リフトア−ム角センサ４１、耕深設定器４５、デプスセンサ４４、傾斜設定器３３、傾斜センサ３２、ストロ−クセンサ３０が接続され、出力ポ−ト側には、上昇用ソレノイド１８ａ、下降用ソレノイド１８ｂ、左旋回用ブレ−キソレノイド２３ａ、右旋回用ブレ−キソレノイド２３ｂ、伸長用ソレノイド３５、短縮用ソレノイド３６が接続されている。
【００１６】
次に図５のフロ−チャ−トに基づいて作用を説明する。まず、最初にコントロ−ラ１５にセンサや設定器、スイッチの状態が読み込まれる（ステップＳ１）。作業モ−ド設定ダイヤル２６が切り位置にあれば（ステップＳ２）、オ−トリフト制御、オ−トブレ−キ制御、前輪増速制御は作動することがない（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５）。
【００１７】
作業モ−ド設定ダイヤル２６が隣接耕耘作業位置にあると、ステアリングハンドル２０を所定角度以上回したとき、オ−トリフト制御が作動し（ステップＳ７）、オ−トブレ−キ制御は「強」の状態で作動し（ステップＳ８）、前輪増速装置７も作動する（ステップＳ９）。従って、この場合、作業機２９は上昇し、前輪２の周速が後輪３の周速よりも速い状態で、しかも後輪内側のブレ−キ装置１３が制動された状態で機体を最小旋回半径で旋回させることができる。
【００１８】
作業モ−ド設定ダイヤル２６を畦際、枕地モ−ドに切り替えると、ステアリングハンドル２０を回動操作したときに、オ−トリフト制御は中断され（ステップＳ１１）、オ−トブレ−キ制御は「弱」状態で作動し（ステップＳ１２）、前輪増速装置７は作動する（ステップＳ１３）。従って、この場合は作業機２９は上昇せず、前輪２の周速は高められると共に、旋回内側の後輪ブレ−キ装置１３は軽く制動され、圃場を荒らさない程度に機体は旋回制御されて進行方向を短時間のうちに修正することができる。
【００１９】
このように、作業状況に応じてオ−トブレ−キ機構やオ−トリフト機構を自由に効かせて最適な作業機昇降制御ができるので、使い勝手が良くて便利であり、操作性、作業性が著しく向上するものである。上記実施例では、設定ダイヤル２６の切替位置を「切」位置、「隣接耕耘」位置、「畦際・枕地」位置の３つとし、「切」位置以外の２つについては、作業形態に対応させて制御モ−ドの種類を設定したが、作業モ−ドとは切離し、例えば「オ−トブレ−キ有・オ−トリフト無」、「オ−トブレ−キ無、オ−トブリフト有」といった制御モ−ドを主体とするダイヤル構成としても良い。
【００２０】
図６は、図２に相当する油圧回路の一部を変更したものである。即ち、トラクタ−１のミッションケ−ス６内に組み込まれた変速装置のうち、高低２段からなる副変速装置（図示省略）を高速側に切り替えたときに、オ−トブレ−キ制御が誤って作動しないように安全性を考慮して牽制機構を介装したものである。この改良例では油圧ポンプ２５からブレ−キ装置１３のシリンダ−１７、１７に至る油路の途中に、アンロ−ドバルブ５０を設け、副変速レバ−５２を高速側に切り替えるとスイッチ５４がＯＮとなり、アンロ−ドバルブ５０のソレノイド５５が励磁されてシリンダ−１７、１７に流れ込む作動油が油圧タンクであるミッションケ−ス６内にアンロ−ドするように構成している。
【００２１】
このため、路上を高速で走行するような場合に、ステアリングハンドル２０を切ったことに起因してブレ−キ装置１３が誤って作動し、機体が横転しそうになる危険性を防止することができる。なお、路上走行時におけるオ−トブレ−キ制御の危険性を回避することが目的であるから、副変速レバ−５２に代えて、実際の速度を検出する車速センサや計器盤の指針の動き等を利用して車速が高速である場合に前記アンロ−ドバルブ５０を作動させるように構成しても良い。
【００２２】
次にこの実施例で説明したトラクタ−１のロ−リング制御装置におけるストロ−クエンドの改良装置について、図７乃至図１２を用いながら説明する。図７は従来装置であり、縦軸に油圧シリンダ−２８ｒのストロ−ク長と伸長用ソレノイド３５及び短縮用ソレノイド３６に対する出力を、横軸に時間を採ってその系時的変化を表したものである。
【００２３】
この従来装置においては、ストロ−クセンサ３０がストロ−クエンドに至り、尚且つ、伸長側、あるいは短縮側の出力が一定時間（Ｔ秒）以上出ている場合には、油圧回路中のリリ−フ弁が長時間作動して油温が上昇するのを防止するために、一定時間後にはその出力を停止する制御手段が組み込まれている。そして、その出力停止の解除は反対出力が出たときに行われるようにしている。
【００２４】
しかしながら、このような従来装置にあっては、油圧シリンダ−２８ｒがストロ−クエンドいっぱいまで伸びきらないのに、あるいは縮みきらないのに途中で止まる場合があった。即ち、油圧昇降系のメイン回路中の圧力上昇や、圃場の土質条件等によっては油圧シリンダ−２８ｒの動きが途中で抑えられ、まだ余裕があるのにその位置をストロ−クエンドと誤って検出して停止してしまうことがあったのである。図８に示すものは、このような不具合を解消するものであり、その特徴は、傾斜センサ３２からの信号を補足して機体の左右傾斜が略水平に近い状態になったら、出力停止の解除を行わせるようにしたものである。
【００２５】
図８において、油圧シリンダ−２８ｒが最大ストロ−ク長（Ｌ）から短縮する方向に制御がなされているときに、（Ａ）点で動きが止まり、誤ってその点をストロ−クエンドとして検出してしまうと、反対側出力である伸長側の出力が出ない限り、出力停止の解除ができないことになるが、この改良例では、傾斜センサ３２の検出信号が略水平に近いとき（±６度以内）には解除がなされ、縮み側出力が再び出されるように構成している。
【００２６】
図９は別の解除手段を講じたものであり、伸び側、縮み側共に、ストロ−クエンドから僅かに手前の位置にストロ−クエンド検出区間（Ｓ）を設け、その領域で制御出力が出ているのに油圧シリンダ−２８ｒが停止している場合には、その位置をストロ−クエンドと見做し、反対出力が出たときに限り、解除するようにしたものである。従って、その区間（Ｓ）以外の領域ではストロ−クエンド検出のための制御がなされることがなく、図９のＢの部分は出力が継続して出されることになる。
【００２７】
図１０は更に別の解除手段を講じたものであり、上記図９の改良装置に別の制御を組み込んだものである。図９の場合と異なるのは、ストロ−クエンド検出区間（Ｓ）以外の箇所で、電磁バルブの出力が出ているのに油圧シリンダ−２８ｒが停止（Ｃ点）しているとき、このような原因は電磁バルブにゴミが詰まった場合が多いので、反対側の出力、すなわち、この実施例では伸長側の出力を短時間（ＴＳ秒間）だけ与えて作業機やバルブに軽い振動を与えるようにしている。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は前記の如く、ステアリングハンドル操作と連動してリフトア−ムが昇降回動するオ−トリフト機構と、ステアリングハンドル操作と連動して後輪片側ブレ−キ装置が作動するオ−トブレ−キ機構と、ステアリングハンドル操作と連動して前輪の周速度が後輪の周速度よりも大となるように前輪の回転数が増速される前輪増速機構を備えたトラクタ−において、このトラクタ−の操縦席の近傍には、作業モ−ド切替用の設定ダイヤルを設け、この設定ダイヤルには、オートリフト制御もオートブレーキ制御も作動しない切位置と、オートリフト制御、オートブレーキ制御、前輪増速制御の３つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「強」の状態で作動する第 1 の作動位置と、オートリフト制御は作動しないがオートブレーキ制御と前輪増速制御の２つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「弱」の状態で作動する第 2 の作動位置が設定されているものであるから、作業の目的、状況、圃場の硬軟具合に応じて適切な制御モ−ドの設定が行えることになって、作業能率の改善、操作性の向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタ−と作業機全体の側面図である。
【図２】油圧回路図である。
【図３】制御ブロック図である。
【図４】作業モ−ド設定ダイヤル部分の拡大平面図である。
【図５】制御フロ−チャ−トである。
【図６】図２を一部改良した油圧回路図である。
【図７】ストロ−クエンドに関する従来装置の作用説明図である。
【図８】ストロ−クエンド検出の改良装置の作用説明図である。
【図９】ストロ−クエンド検出の改良装置の作用説明図である。
【図１０】ストロ−クエンド検出の改良装置の作用説明図である。
【符号の説明】
１ トラクタ−
２ 前輪
３ 後輪
５ エンジン
６ ミッションケ−ス
７ 前輪増速装置
８ 油圧シリンダケ−ス
９ リフトア−ム
１３ ブレ−キ装置
１５ コントロ−ラ
１６ ブレ−キペダル
２０ ステアリングハンドル
２２ 操舵角センサ
２６ 作業モ−ド設定ダイヤル

Claims (1)

1. ステアリングハンドル操作と連動してリフトア−ムが昇降回動するオ−トリフト機構と、ステアリングハンドル操作と連動して後輪片側ブレ−キ装置が作動するオ−トブレ−キ機構と、ステアリングハンドル操作と連動して前輪の周速度が後輪の周速度よりも大となるように前輪の回転数が増速される前輪増速機構を備えたトラクタ−において、このトラクタ−の操縦席の近傍には、作業モ−ド切替用の設定ダイヤルを設け、この設定ダイヤルには、オートリフト制御もオートブレーキ制御も作動しない切位置と、オートリフト制御、オートブレーキ制御、前輪増速制御の３つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「強」の状態で作動する第 1 の作動位置と、オートリフト制御は作動しないがオートブレーキ制御と前輪増速制御の２つが作動し、且つオートブレーキの効き具合が「弱」の状態で作動する第 2 の作動位置が設定されていることを特徴とするトラクタ−の作業機昇降制御装置。

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