JP3736258B2

JP3736258B2 - トラクタの耕深制御装置

Info

Publication number: JP3736258B2
Application number: JP2000031395A
Authority: JP
Inventors: 信雄藤田
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001218503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラクタの耕深制御装置に関するものであり、特に、エンジンの負荷に応じて作業機を昇降する耕深制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラクタは、車体の後部にリンク機構を介して作業機を連結し、該リンク機構を上下動させるリフトアームを設け、リフトシリンダの駆動によって該リフトアームを上下回動させることにより、リンク機構を介して前記作業機を昇降可能にしている。一方、作業機の後部にリヤカバーを上下回動自在に装着するとともに、該リヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設けて作業機の耕深量を検出する。また、耕深量設定手段である耕深調整ダイヤルにて耕深目標値を設定し、この耕深目標値に対応するリヤカバーの回動角と前記リヤカバーセンサにて検出した回動角とを比較して双方の回動角を一致させるべく、前記リフトアームを上下回動して作業機を昇降させる耕深制御装置が備えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トラクタのエンジン回転数が低いときに作業機が速い速度で下降すると、該作業機が必要以上に地面に喰い込んで負荷が過大となり、エンストする虞があった。また、エンジン回転数が高いときに作業機を速い速度で上昇すると、リヤカバーの土押さえが不足して整地性が悪くなる。
【０００４】
そこで、作業負荷の変動に対して常に安定した耕耘作業を行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、車体の後部にリンク機構を介して作業機を連結し、該リンク機構を上下動させるリフトアームを設けるとともに、前記作業機に装着されたリヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設け、耕深量設定手段にて設定された耕深目標値に応じてリヤカバーの回動角を維持すべく、前記リフトアームを上下回動させて作業機を昇降させるトラクタの耕深制御装置に於いて、エンジン回転数の検出手段と、前記リフトアームの回動速度を変更する手段とを設け、エンジン回転数が所定値より高いときは前記リフトアームの上げ回動速度を下げ回動速度よりも低速にし、エンジン回転数が所定値より低いときは前記リフトアームの下げ回動速度を上げ回動速度よりも低速にする制御手段を備えたトラクタの耕深制御装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１及び図２は作業車両の一例として小型のトラクタ１０を示し、機体の後部にリンク機構１１を介してロータリ作業機１２が連結されている。運転席１３の近傍には作業機の昇降位置設定手段であるポジションレバー１４、作業機の耕深量設定手段である耕深調整ダイヤル１５、車体に対する作業機の左右方向の傾き調整手段である傾き調整ダイヤル１６等が設けられている。
【０００７】
エンジン１７の回転動力はミッションケース１８内の変速装置（図示せず）にて変速され、走行系及びＰＴＯ系に分岐して伝達される。また、ミッションケース１８の上面部には、後車軸１９の近傍上方位置の略中央部に機体の左右方向の傾きを検出する手段であるローリング角センサ４１を設け、運転席１３の下部位置に機体の前後方向の傾きを検出する手段であるピッチング角センサ４２を設置してある。尚、４３は前記エンジン１７の回転数を検出する手段であるエンジン回転数センサである。
【０００８】
前記リンク機構１１はトップリンク２０と左右のロワリンク２１，２１とからなり、左右のリフトアーム２２，２２の先端とロワリンク２１，２１をリフトロッド２３，２３にて連結し、リフトシリンダ２４の駆動にてリフトアーム２２を回動することにより、リフトロッド２３，２３を介してロワリンク２１，２１が上下動する。斯くして、ロワリンク２１，２１の先端部を回動中心に前記ロータリ作業機１２が昇降する。
【０００９】
リフトアーム２２の回動基部には、作業機の昇降位置を検出する手段としてリフトアーム角センサ２５が設けられ、このリフトアーム角センサ２５にてリフトアーム２２の回動角を検出し、コントローラ６０にてロータリ作業機１２の昇降高さを演算する。また、ロータリ作業機１２のメインカバー２６の後端部にリヤカバー２７を上下回動自在に取り付け、該リヤカバー２７の上下回動角を検出する手段としてリヤカバーセンサ２８を設ける。そして、このリヤカバーセンサ２８により前記リヤカバー２７の回動角を検出して、コントローラ６０にてロータリ作業機１２の耕深量を演算する。
【００１０】
一方、ロータリ作業機１２の左右方向の傾きを変更するためのアクチュエータとして、左右どちらかのリフトロッド２３の途中にローリングシリンダ３０を設け、該ローリングシリンダ３０を伸縮させてロワリンク２１のリフト量を左右で変えることにより、機体に対するロータリ作業機１２の左右方向への傾きを変更できるように形成してある。
【００１１】
そして、前記ローリングシリンダ３０に隣接してストロークセンサ３１を設け、該ストロークセンサ３１によリローリングシリンダ３０の伸縮長さを検出し、機体に対するロータリ作業機１２のローリング角をコントローラ６０にて演算するとともに、前記傾き調整ダイヤル１７の設定値に応じてローリングシリンダ３０を駆動し、ロータリ作業機１２の水平制御を行えるようにしてある。
【００１２】
ここで運転席１３の前方には機体の操舵操作部であるステアリングハンドル３２が設けられ、該ステアリングハンドル３２の近傍位置に前後進切換えレバー３３を設けてあり、該前後進切換えレバー３３を操作することにより、後輪３４へ伝達する駆動力を逆転させて、機体の進行方向を選択できるようにしてある。また、運転席１３の前下方部に変速レバー３５を設置するとともに、左右独立して踏み込み可能な左右ブレーキペダル３６，３６が設けられている。前記、ステアリングハンドル３２の回転操作は操舵装置３７へ伝達され、操舵量に応じて前輪３８が回向する。前輪３８の操舵量は前輪切れ角センサ３９によって検出される。
【００１３】
図１及び図３に示すように、前記ロワリンク２１は前後に２分割されており、前ロワリンク２１ａに前記リフトロッド２３の下端部が連結され、前ロワリンク２１ａの後端部一側面に後ロワリンク２１ｂの前端部がスライド可能にオーバーラップして取り付けられている。そして、前ロワリンク２１ａの後端部他側面にロワリンクシリンダ４６の一端部を装着し、該ロワリンクシリンダ４６の他端部を後ロワリンク２１ｂの他側面に装着する。従って、該ロワリンクシリンダ４６の伸縮動作によりロワリンク２１の全長が変化し、後車軸１９とロータリ回転軸２９との軸間距離Ｌを変更できる。尚、４７はロワリンク２１の長さ変化を検出するポテンショメータである。
【００１４】
図４は制御系のブロック図であり、耕深調整ダイヤル１６によってロータリ作業機１２の耕深目標値を設定し、リフトアーム角センサ２５の検出信号にてロータリ作業機１２の昇降位置を演算するとともに、リヤカバーセンサ２８にてリヤカバー２７の回動角を検出してロータリ作業機１２の耕深量を演算する。そして、リヤカバー２７の回動角を前記耕深調整ダイヤル１６にて設定された耕深目標値に応じた所定角に維持すべく、リフトシリンダ２４を駆動する電磁制御弁４８の上昇ソレノイド４８ａまたは下降ソレノイド４８ｂへコントローラ６０から制御信号を出力する。従って、リフトアーム２２が上下回動してロータリ作業機１２が昇降し、該ロータリ作業機１２の高さが変化することによってリヤカバー２７が回動し、リヤカバーセンサ２８の検出値が耕深目標値と一致するように制御される。
【００１５】
ここで、コントローラ６０から前記上昇ソレノイド４８ａ及び下降ソレノイド４８ｂへ出力する制御信号のデューティ比を変えることにより、電磁制御弁４８の制御量が変わって、リフトシリンダ２４の駆動速度即ち前記リフトアーム２２の回動速度を任意に変更できる。このように、コントローラ６０と、電磁制御弁４８及び上昇ソレノイド４８ａ及び下降ソレノイド４８ｂと、リフトシリンダ２４とから前記リフトアーム２４の回動速度を変更する手段が構成される。
【００１６】
一方、傾き調整ダイヤル１７によってオペレータがロータリ作業機１２の左右方向の傾きを任意に設定できる。地面に対する機体のローリング角はローリング角センサ４１にて検出し、機体に対するロータリ作業機１２の左右方向の傾きはストロークセンサ３１にて検出する。そして、前記傾き調整ダイヤル１７の設定値に応じて、ローリングシリンダ３０を駆動する電磁制御弁４９の右上げソレノイド４９ａまたは右下げソレノイド４９ｂへコントローラ６０から制御信号を出力し、ロータリ作業機１２の水平制御が行われる。
【００１７】
更に、前記ポテンショメータ４７によってロワリンク４７の長さ変化を検出し、後述するようにロータリ作業機１２の昇降に応じてロワリンク２１の全長を変更すべく、前記ロワリンクシリンダ４６を駆動する電磁制御弁５０の伸張ソレノイド５０ａまたは短縮ソレノイド５０ｂへコントローラ６０から制御信号を出力する。従って、前記前ロワリンク２１ａに対して後ロワリンク２１ｂが前後方向へスライドしてロワリンク２１の全長が変化し、機体の後車軸１９とロータリ回転軸２９との軸間距離Ｌを伸縮することができる。
【００１８】
次に、図５及び図６に従って、請求項１記載の発明に於ける制御方法について説明する。耕深制御が開始されると、先ずスイッチやセンサ類の状態を読み込んで現在のエンジン回転数αを検出する（Step11）。次に、予め定められたエンジン定格回転数Ｔと現在のエンジン回転数αとを比較し（Step12）、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの８０％以上且つ９０％以下（0.8×Ｔ≦α≦0.9×Ｔ）の状態であるときは、αが適正であるとして図６の実線で示すように、リフトアーム２２の上げ回動速度Ｖ_U及び下げ回動速度Ｖ_Dともに標準速度に維持する（Step13）。
【００１９】
これに対して、Step12に於いて、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの９０％を超えた状態（0.9×Ｔ＜α）であるときは、αが高いとしてStep14へ進み、制御手段であるコントローラ６０から前記上昇ソレノイド４８ａ及び下降ソレノイド４８ｂへ出力する制御信号を調整して、図６の点線で示すように、リフトアーム２２の上げ回動速度Ｖ_Uを標準速度よりも低速にするとともに、リフトアーム２２の下げ回動速度Ｖ_Dを標準速度よりも高速にする。これは、エンジン回転数αが高いときにロータリ作業機１２をあまり速く上昇すると、リヤカバー２７による土の押さえ込みが不足して、整地性が悪化するのを防止するためである。
【００２０】
一方、Step12に於いて、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの８０％未満の状態（α＜0.8×Ｔ）であるときは、αが低いとしてStep15へ進み、コントローラ６０から前記上昇ソレノイド４８ａ及び下降ソレノイド４８ｂへ出力する制御信号を調整して、図６の鎖線で示すように、リフトアーム２２の下げ速度Ｖ_Dを標準速度よりも低速にするとともに、リフトアーム２２の上げ回動速度Ｖ_Uを標準速度よりも高速にする。これは、エンジン回転数αが低いときにロータリ作業機１２をあまり速く下降すると、耕耘爪が必要以上に地面に喰い込んで負荷が過大となり、エンストする虞があるからである。
【００２１】
図７及び図８に従って、本発明に密接に関連する発明に於ける制御方法について説明する。耕深制御が開始されると、先ずスイッチやセンサ類の状態を読み込んで現在のエンジン回転数αを検出する（Ｓｔｅｐ21）。次に、予め定められたエンジン定格回転数Ｔと現在のエンジン回転数αとを比較し（Ｓｔｅｐ22）、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの８０％以上且つ９０％以下（０．８×Ｔ≦α≦０．９×Ｔ）の状態であるときは、αが適正であるとして図８の実線で示すように、耕深目標値の上下に設ける不感帯を標準位置に維持する（Ｓｔｅｐ23）。
【００２２】
これに対して、Step22に於いて、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの９０％を超えた状態（0.9×Ｔ＜α）であるときは、αが高いとしてStep24へ進み、制御手段であるコントローラ６０に於ける耕深制御の不感帯域を変更して、図８の点線で示すように、リフトアーム２２の上げ側不感帯を標準位置よりも鈍くするとともに、リフトアーム２２の下げ側不感帯を標準位置よりも敏感にする。これは、エンジン回転数αが高いときにロータリ作業機１２を上昇し難くして、整地性が悪化するのを防止するためである。
【００２３】
一方、Step22に於いて、現在のエンジン回転数αがエンジン定格回転数Ｔの８０％未満の状態（α＜0.8×Ｔ）であるときは、αが低いとしてStep25へ進み、コントローラ６０に於ける耕深制御の不感帯域を変更して、図８の鎖線で示すように、リフトアーム２２の下げ側不感帯を標準位置よりも鈍くするとともに、リフトアーム２２の上げ側不感帯を標準位置よりも敏感にする。これは、エンジン回転数αが低いときにロータリ作業機１２を下降し難くして、耕耘爪の喰い込みよるエンストを防止するためである。
【００２４】
このように、エンジン回転数αの高低に応じて、リフトアーム２２の上下回動速度を変更したり、或いは、耕深制御の不感帯をずらすことによって、整地性が向上するとともに作業負荷の増大によるエンストを防止できる。また、圃場の枕地では機体の左右傾斜が大きくなるため、前記ローリング角センサ４１の検出値が一定値を超えたときは枕地走行と判定し、然るときに、リフトアーム２２の回動速度や耕深制御の不感帯域を変更するようにしてもよい。
【００２５】
ここで、前記ロワリンク２１の伸縮制御について説明する。前述したように、前記ロワリンク２１はロワリンクシリンダ４６の伸縮動作によりその全長が変化するが、耕耘時はロワリンク２１を短縮してロータリ作業機１２をできる限り機体に引き寄せることにより、前記軸間距離Ｌが短くなって圃場の枕地を狭くすることができる。そして、リフトアーム２２の上げ回動動作に連動してロワリンク２１を伸張すれば、ロータリ作業機１２の上昇時に於ける機体との干渉を防止できる。
【００２６】
また、圃場の状態を判断して、ロータリ作業機１２の上昇時に於けるロワリンク２１の長さを調整することもできる。現状では此種トラクタ１０の前後バランスは前輪側の荷重が大きいが、乾田では前輪荷重を軽減させたほうが旋回性が向上する。しかし、湿田では後輪側の荷重をあまり大きくすると後輪が地面に埋没し過ぎて駆動力が悪化する。従って、前記ピッチング角センサ４２によって機体の前後傾斜角を検出し、前後傾斜角が一定値以内のときは凹凸が小で湿田であると見做し、ロータリ作業機１２の上昇時に於けるロワリンク２１の長さを干渉しない範囲に伸ばすことにより、駆動力を保持しつつ旋回時のバランスを確保する。一方、前後傾斜角が一定値を超えたときは凹凸が大で乾田と見做し、ロータリ作業機１２の上昇時に於けるロワリンク２１の長さを最大限に伸ばすことにより、前輪荷重を軽くして旋回性を向上させる。
【００２７】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、エンジン回転数が所定値より高いときはリフトアームの上げ回動速度を下げ回動速度よりも低速にすることにより、リヤカバーの押さえ込み不足による整地性の悪化を防止できる。また、エンジン回転数が所定値より低いときはリフトアームの下げ回動速度を上げ回動速度よりも低速にすることにより、作業負荷の増大によるエンストを防止できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】トラクタの側面図。
【図２】トラクタの背面図。
【図３】ロワリンクの要部を示し、（ａ）は短縮状態の側面図、（ｂ）は伸張状態の側面図。
【図４】制御系のブロック図。
【図５】請求項１記載の発明に於ける制御方法を示すフローチャート。
【図６】請求項１記載の発明に於ける制御方法を示すグラフ。
【図７】請求項２記載の発明に於ける制御方法を示すフローチャート。
【図８】請求項２記載の発明に於ける制御方法を示すグラフ。
【符号の説明】
１０トラクタ
１１リンク機構
１２ロータリ作業機
１５耕深調整ダイヤル
２２リフトアーム
２４リフトシリンダ
２７リヤカバー
２８リヤカバーセンサ
４３エンジン回転数センサ
４８電磁制御弁
４８ａ上昇ソレノイド
４８ｂ下降ソレノイド

Claims

車体の後部にリンク機構を介して作業機を連結し、該リンク機構を上下動させるリフトアームを設けるとともに、前記作業機に装着されたリヤカバーの上下回動角を検出するリヤカバーセンサを設け、耕深量設定手段にて設定された耕深目標値に応じてリヤカバーの回動角を維持すべく、前記リフトアームを上下回動させて作業機を昇降させるトラクタの耕深制御装置に於いて、エンジン回転数の検出手段と、前記リフトアームの回動速度を変更する手段とを設け、エンジン回転数が所定値より高いときは前記リフトアームの上げ回動速度を下げ回動速度よりも低速にし、エンジン回転数が所定値より低いときは前記リフトアームの下げ回動速度を上げ回動速度よりも低速にする制御手段を備えたことを特徴とするトラクタの耕深制御装置。