JP3777656B2 - トラクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタに搭載されるコントローラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入出力部を有するコントローラを複数設けた作業車両が有った。例えば特開平２−２１９５０６号公報で示された自立走行可能なトラクタは、エンジン制御や操舵制御、ブレーキ制御、クラッチ制御等の各制御毎に下位のコントローラを設け、更にこれらの下位のコントローラを監視するために上位のコントローラを設けた構成とし、各コントローラ間の命令の流れや制御状態の把握を迅速、且つ簡略にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報によるトラクタは、エンジンにおいてはスロットルアクチュエータ、走行変速装置においてはシフトアクチュエータといったアクチュエータ夫れ夫れに、コントローラによる自動操作で作動させるか、或いは作業者自ら手動で作動させるかを選択する「手動切り換えスイッチ」が設けられていた。このために、作業者は、路上走行に適した通常の「走行」状態と圃場作業に適した「作業状態」に応じて、前記手動切り換えスイッチを一つずつ切り換える煩わしさがあった。また、この「手動切り換えスイッチ」が多数設けられているために、これらスイッチの切り換え忘れが生じ易く、例えば圃場での自立走行中に、手動に切り換えられたままの制御アクチュエータが作動しなかったり、路上での走行中に、自動に切り換えられたままの制御のアクチュエータが不意に作動してしまうという課題が有った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上のよう課題を解消するために次のような技術的手段を講じた。即ち、車体前部にエンジン（８）を設け、このエンジン（８）の後部にクラッチハウジング、ミッションケース（１１）、リヤミッションケース（１２）等を車体前後方向に一体的に連結し、前記クラッチハウジング内には主クラッチ（１６）を設け、ミッションケース（１１）及びリヤミッションケース（１２）内には前後進切替機構（１７）と主変速装置（１８）と副変速装置（１９）を設け、前記エンジン（８）からの回転動力をこれらの主変速装置（１８）と副変速装置（１９）とで減速して後輪（１５，１５）に伝達すると共に、油圧クラッチ式の４ＷＤ切替機構（２０）を経由して前輪（１４，１４）に動力を伝達すべく構成し、前記４ＷＤ切替機構（２０）の前後に前輪回転センサ（２４）と後輪回転センサ（２２）を設け、これらのセンサ（２２，２４）が検出したセンサ値の差が予め設定された回転数以上になると前記４ＷＤ切替機構（２０）の油圧クラッチを圧着させて四駆状態となし、その差が設定範囲内であれば後輪（１５，１５）のみを駆動する二駆状態に切替える４ＷＤコントローラ（１ A ）と、更に主クラッチの初期接続圧を制御すると共に主変速装置（１８）及び副変速装置（１９）の変速を制御するシフトコントローラ（１ B ）と、又、車体後部に連結された作業機の耕深を設定された耕深に維持したり、ポジションレバー（４１）によって指定された高さに作業機が位置するように作業機上昇ＳＯＬと作業機下降ＳＯＬとを制御する作業機姿勢コントローラ（１ C ）と、更に前記エンジン（８）の回転数を制御するガバナコントローラ（１ D ）とから成るトラクタにおいて、走行時に使用される制御モードと作業時に使用される制御モードとを切替え指定するための単一の切替スイッチ（２）を設け、この切替スイッチ（２）は前記ガバナコントローラ（１ A ）と４ＷＤコントローラ（１ B ）に対して信号ライン（９ A ，９ B ）を介して並列に接続され、この切替スイッチ（２）を走行時のモードに設定すると前記ガバナコントローラ（１ D ）では走行モードに応じたガバナ制御がなされ、前記４ＷＤコントローラ（１ A ）では前記４WD切替機構（２０）を常時二駆状態とし、前記シフトコントローラ（１ B ）では主クラッチの初期接続圧を作業時の場合よりも小さく制御させるように構成すると共に、前記作業機姿勢コントローラ（１ C ）を前記ガバナコントローラ（１ D ）及びシフトコントローラ（１ B ）に対し同期式通信回路で接続して、同作業機姿勢コントローラ（１ C ）を通常時の通信ホストコントローラとして設定したことを特徴とするトラクタとした。
【０００５】
【発明の作用、効果】
この発明は以上の如く構成したので、以下のような作用効果を奏する。
トラクタに装備されたコントローラのうち、特に走行時と作業時で制御形態が異なるガバナコントローラ、４ＷＤコントローラ、シフトコントローラに対して１つの切替スイッチによって走行モードと作業モードの切替えが行えるので、従来のように各制御ごとに切り替えスイッチを切り換える煩わしさや切り替え忘れが無くなり、トラクタの操作面において、オペレータにとって簡単で判り易い操作形態を提供することができる。更に詳述すれば、切替スイッチ２を走行モードに切り換えることにより、エンジン回転は回転数をドロップさせた状態に制御され、４ＷＤ切替機構２０は２駆の状態に保持され、変速時のクラッチ接続に関しては緩やかに接続されるため、クラッチ接続のショックがなく快適な走行安定性を確保できる。
【０００６】
また、トラクタの生産面では、従来の切換スイッチを多数設けることと比較してこれら切替装置の部品点数と共に、これらに接続するコネクタや配線の数を格段に減少させ生産コストを軽減することができる。また、トラクタに新たなコントローラ１を追加して改良するときには、既に設けられているコントローラ１…の配線環境に影響されること無く、これらのコントローラ１…と同じく「走行」モードと「作業」モードの指定をする単一の切替装置２に並列的に接続して追加すれば良いので、設計上の変更個所が少なく改良可能であり、これにかかるコストも低減することができる。
【０００７】
【実施例】
この発明の解決すべき課題及び解決手段は以上の如くであり、農業用のトラクタ（以下、トラクタ１０）について説明する。トラクタ１０は、車体前部にエンジン８を設け、このエンジン８よりクラッチハウジング、ミッションケース１１、及びリアミッションケース１２等を車体前後方向に一体的に連結して設けている。そして、車体前部左右に前輪１４・１４を設け、車体後部左右に後輪１５・１５を設けている。クラッチハウジングの内部には主クラッチ１６が設けられ、ミッションケース１１、及びリヤミッションケース１２の内部には、前後進切替機構１７と主変速１８と副変速１９が設けられ、エンジン８からの回転動力を適宜伝達減速して後輪１５・１５へ伝達すると共に、油圧クラッチ式の４ＷＤ切替機構２０を経由して前輪１４・１４へも伝達可能に構成している。また、この４ＷＤ切替機構２０へ入力するシャフト２１Ｓに設けられたギア２１Ｇには、このギア２１Ｇの回転を検出する後輪回転センサ２２が設けられ、また、４ＷＤ切替機構２０から出力されるシャフト２３Ｓのギア２３Ｇには、前輪回転センサ２４が設けられている。主クラッチ１６には、この主クラッチ１６を入切する主クラッチ操作シリンダ２５がリンク機構を介して設けられ、このシリンダ２５のピストンが伸長すると主クラッチが切れてエンジン８からの回転動力を遮断し、前記ピストンが短縮するとエンジン１１の回転動力を前後進切替機構１７へ伝達する構成となっている。また、ミッションケース１２の中央上部には、フロア３０が設けられ、このフロア３０の後端は、前記後輪１５を前方から上方へかけて覆うフェンダー３１に接続されている。エンジン８の周囲はボンネット３２で覆われこのボンネット３２の後部にメータパネル３３が設けられている。また、メータパネル３３の後方にはハンドルポスト３４が設けられ、ハンドル３５が設けられている。そして、ハンドル回転操作により前記前輪１４・１４を操向する構成となっている。ハンドル３５の下方には、スロットルレバー３７が設けられ、この回動基部には、スロットル位置センサ３８が設けられている。前記ハンドル３５の後方には操縦席３９が設けられ、この操縦席３９の後方に前記４ＷＤ切替機構を制御する４ＷＤコントローラ１Ａが設けられている。
【０００８】
４ＷＤコントローラ１Ａでは、前記前輪回転センサ２４と後輪回転センサ２２の信号を入力し、この信号をＣＰＵにて各車輪の回転数に演算し、これらの回転数に予め設定された回転数以上の差を検出したときには、前記４ＷＤ切替機構の油圧クラッチを圧着させるように構成された油圧制御弁の４ＷＤ切替ＳＯＬ２９へ通電を行い、二駆走行から四駆走行へ切り替える制御を行う構成となっている。これにより、圃場作業では、旋回時に二駆走行となったり、スリップの激しい土壌では四駆走行となり作業状態に応じた適切な走行形態が選択される。
【０００９】
また、この操縦席３９の前側方には、走行用の変速レバー４０や作業機ポジションレバー４１が突出して設けられ、操縦席３９の側方には、耕耘深さを設定する耕深設定器４２と、「走行」モードと「作業」モードの指定をおこなう切替装置２が設けられている。前記変速レバー４０の回動基部には、作業者の変速操作を検出するシフト位置センサ４３が設けられ、前記操縦席３９の下方に設けられた変速用のシフトコントローラ１Ｂに接続されている。
【００１０】
シフトコントローラ１Ｂは、前記シフト位置センサ４３からの変速信号を受信すると、まず最初に、前記主クラッチ操作シリンダ２５のピストンを伸長操作するように構成した主クラッチ切用の制御弁の主クラッチ切用ＳＯＬ２６に通電を行い主クラッチ１６を切った後、主変速切替ＳＯＬ２７…と副変速切替ＳＯＬ２８…とに通電を行い適宜主変速１８、副変速１９を切り替え、その後前記主クラッチ切用ＳＯＬ２６に通電を停止して主クラッチ１６を接続する構成となっている。また、シフトコントローラ１ＢのＲＯＭには、主クラッチ１６を接続する際に、図５のように圃場作業を前提としてクラッチ接続を滑らせること無くするために初期接続圧を大きく出力する作業パターンと、路上走行を前提として初期圧力を小さく出力し緩やかに接続圧を増加する路上走行パターンの制御プログラムが格納されている。
【００１１】
前記作業機ポジションレバー４１の回動基部にはポテンショメータ４５が設けられ、操縦席３９の側方に設けられた作業機昇降用の作業機姿勢コントローラ１Ｃへ接続されている。このコントローラ１Ｃでは、後述するポジション制御や耕深制御が行われる。トラクタ１０のリアミッションケース１２の後部上面には、シリンダーケース５０が設けられ、これに内蔵されたメインシリンダ４９内に作動油を供給、或いは排出することによりシリンダケース５０の左右両側に枢支されているリフトアーム５１・５１を上下回動させる構成となっている。このリフトアーム５１の枢支部にはこの角度を検出するリフトアーム角度センサ５２が設けられている。また、リフトアーム５２・５２の上下回動によりトップリンク５３と左右ロアリンク５４・５４からなる３点式リンク機構を上下昇降する構成となっている。
【００１２】
作業機６０は、前記３点リンク機構を介して装備されトラクタ１０に牽引されながら対地作業をするものである。この作業機６０は、耕耘部と、この耕耘部を取り囲むカバー部等から構成されている。耕耘部は、前記エンジン１１の回転動力をトラクタ１０の後部のＰＴＯ軸５５から伝動軸５６、及び作業機６０の伝動機構を介して回転軸６１へ伝導させて、回転軸６１に取り付けられた複数の回転爪６２が駆動回転することにより圃場の土を粉砕、撹拌、耕起する構成となっている。
また、カバー部は回転軸６１の軸回り上方に設けられたロータリーカバー６３と、このロータリーカバー６３の後部に上下回動可能に枢着されたリアカバー６４とで構成され、ロータリーカバー６３の後部にはリヤカバー角度センサ６５が設けられている。これにより、作業中にリアカバー６４は、圃場の凹凸を追従してして上下し、この回動角度をリヤカバー角度センサ６５によって検出される構成となっている。前記リフトアーム角度センサ５２、リヤカバー角度センサ６５のセンサ情報は作業機姿勢コントローラ１Ｃへ送信される構成となっている。
作業機姿勢コントローラ１Ｃでは、前記リヤカバー角度センサ６５により実耕深と耕深設定器４２により設定された設定耕深値をＣＰＵにて比較演算し、この実耕深値が設定耕深値に一致するように作業機昇降制御弁の作業機上昇用ＳＯＬ６６Ａと作業機下降用ＳＯＬ６６Ｂに通電を行い作業機６０を昇降させる耕深制御や、作業者のポジションレバー４１の操作角度をポテンショメータ４５で検出し、リフトアーム５１・５１の角度を前記操作角度に応じて回動するポジション制御が行われる構成となっている。
【００１３】
前記エンジン８は、ディーゼル式エンジンであり、このエンジン８の側部に設けられたインジェクションポンプ７０には電子ガバナ装置が設けられている。また、エンジン８の側方には、ガバナコントローラ１Ｄが設けられている。前記電子ガバナ装置は、エンジン１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ７２と、コントロールラック５９の左右位置を調節するラックアクチュエータ７４と、このラック５９の位置を検出するラック位置センサ７５とを設け、前記スロットル位置センサ３８と共に夫れ夫れガバナコントローラ１Ｄへ接続されている。
【００１４】
ガバナコントローラ１ＤのＲＯＭには、作業中に常時一定のエンジン出力が出力されるようにコントロールラック位置を調節する「作業モード」と、路上走行中に負荷率が大きくなるにつれてエンジン回転をドロップさせて路上走行に適した「走行モード」との二つのモードを有する制御プログラムが格納されている。（図６）前述した複数のコントローラ１…のシステムについて図１のブロック図に則して説明する。
【００１５】
トラクタ１０には、４ＤＷコントローラ１Ａと、シフトコントローラ１Ｂと、作業機姿勢コントローラ１Ｃと、ガバナコントローラ１Ｄが搭載され、夫れ夫れのコントローラ１…は、ＣＰＵと、各制御プログラムを格納するＲＯＭと、各種センサ等の情報を一時格納するＲＡＭ等を有する構成である。前記走行状態と作業状態とに応じて切り替える切替装置２は、スイッチ式に構成され、「走行」時に接続される接点を有する走行ライン９Ａと、「作業」時に接続される接点を有する作業ライン９Ｂを有する構成であり、夫れ夫れガバナコントローラ１Ｄと、４ＷＤコントローラ１Ａと、シフトコントローラ１Ｂとに並列的に接続されている。
【００１６】
この切替装置２が「走行」側に入れられると、前記ガバナコントローラ１Ｄでは、前記「走行モード」に応じたガバナ制御が行われ、また４ＤＷコントローラ１Ａでは、二駆と四駆の切り換えの制御がＯＦＦされて、常時二駆走行となる。また、シフトコントローラ１Ｂでは、主クラッチ１６の接続を走行パターンに基づいて実行される。
【００１７】
また、この切替装置２が、「作業」側に入れられると、前記ガバナコントローラ１Ｄでは、前記「作業モード」が選択される。また、４ＷＤコントローラ１Ａでは、前後輪の回転センサ２４・２２の検出より四駆と二駆の切り換え制御がＯＮされている。また、シフトコントローラ１Ｂでは、クラッチ接続を作業パターンに基づいて実行される。
【００１８】
これにより、各コントローラ１Ａ・１Ｂ・１Ｄで行われる制御のＯＮ、ＯＦＦや、走行時と作業時の出力パターンの切り換えを一括して切り換え可能にしたので、作業者にとっては、各コントローラ１…ごとに切替装置２…が構成されていることと比較して、操作が簡単であり、従来の切替の煩わしさを解消する。また、切替装置２の形態として、スイッチ式以外の形態、例えばダイヤル式として「走行」「作業」のモード以外の項目例えば、「センサチェック」等の項目を追加して、このラインを並列的に各種コントローラ１…に接続しても良い。これにより、トラクタ１０の各種配線類を極力減少することができる。また、切替装置２の接点を作動部位、例えば変速レバー４０の回動基部に設け、走行時にシフトされる変速位置にレバー４０が操作されると連動して切り替わる構成としても良い。これにより、オペレータの前記切替装置２の切り忘れを確実に無くすことができる。
【００１９】
また、例えば、走行時にリフトアーム５１・５１の回動を固定する制御を行うときには、前記切替装置２の走行ライン９Ａと作業ライン９Ｂを、作業機姿勢コントローラ１Ｃまで延長して既設のコントローラと同じく並列的に接続すれば良い。これより、他のコントローラ１…の配線環境に影響されずに、トラクタ１０の改良を行うことができるのでこれに掛かるコストを安くするとができる。
【００２０】
前記トラクタ１０の複数のコントローラ１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、各種センサの情報や制御状態の情報を共有化するため通信回線を設け、夫れ夫れが通信のホストコントローラ機能を有する構成となっている。そして、通常時は一つのホストコントローラにより各コントローラ間の通信を統括して通信制御が行われている。しかしながら、このホストコントローラ１が作動不能に陥ったときは、全通信が行われなくなり、正常機能を有する制御も同時に作動しなくなるという不具合が有った。このコントローラシステムでは、これらのホストのコントローラ１が作動不能に陥ると、このホストの機能がその他のコントローラ１’に切り替わるホスト切替機能を有する構成となっている。
【００２１】
図１のブロック図と図７のフローチャート図に則して説明すると、前記複数のコントローラ１…の内、シフトコントローラ１Ｂと作業機姿勢コントローラ１Ｃとガバナコントローラ１Ｄとは、夫れ夫れシンクロナス方式による通信回路により接続された構成となっている。また、各コントローラ１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、夫れ夫れ通信制御機能を有する構成となっている。そして、通常時、シンクロナス方式による通信のクロック回線（ＣＬＫ）状態は、作業機姿勢コントローラ１Ｃが、送信モードに設定されホストコントローラとなっている。また、その他のガバナコントローラ１Ｃと、シフトコントローラ１Ｂのクロック回線は受信モードに設定されている。そして、作業機姿勢コントローラ１Ｃからガバナコントローラ１Ｂと作業機姿勢コントローラ１Ｄへ情報の送受信の要求信号を順次送信している。しかしながら、ホストコントローラである作業機姿勢コントローラ１Ｃが通信不能に陥り、シフトコントローラ１Ｂが、この要求信号を一定時間以上受信しなくなると、同コントローラ１Ｂは、通信クロック回線の受信モードを送信モードへ切り替わると共に、リレー回路を有する切替装置８０へ通電を行い、内部のスイッチ接点を切り換える。これにより、各センサ信号や制御状態を表す信号は、シフトコントローラ１Ｂの送信ポートからガバナコントローラ１Ｄの受信ポートへ、ガバナコントローラ１Ｄの送信ポートからシフトコントローラ１Ｂの受信ポートへ（図中点線）信号を流れるようになる。その後、シフトコントローラ１Ｂは、ガバナコントローラ１Ｄからデータの受信すれば、このままシフトコントローラ１Ｂがホストコントローラとなって通信制御が再開される構成となっている。また、ホストコントローラが切り替わると、前記メータパネル３３等にコントローラ異常を報知する構成となっている。
【００２２】
このように、ホストである作業機姿勢コントローラ１Ｃが作動不能に陥っても、シフトコントローラ１Ｂがホストに切り替わり、シフトコントローラ１Ｂとガバナコントローラ１Ｄとの通信は正常に機能するために、走行とエンジン８のガバナに共通するセンサ情報の送受信や制御は引き続き続行することができるようになった。
【００２３】
また、ホスト切替機能として、シフトコントローラ１Ｂ、若しくはガバナコントローラ１Ｄの通信ポートを送信から受信へ、受信から送信へ切り換える構成としても良い。また、各コントローラ１…は、夫れ夫れ通信制御機能のホスト機能を有する構成となっているので、各コントローラに外部機器通信インターフェースを設けホストコントローラの設定を外部通信機器で設定する構成としても良い。これにより、最もセンサ情報を多く司る順にホストコントローラを設定したり、作業系、若しくは走行系の目的に応じたホストコントローラに設定することもできる。
【００２４】
尚、特許請求の範囲に実施例の構成に対応する部材の符号を付すが、この符号によりこの発明を実施例の構成に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】コントローラの接続を示すブロック図。
【図２】トラクタの全体側面図。
【図３】トラクタの伝動機構図。
【図４】インジェクションポンプの側面断面図。
【図５】主クラッチの接続パターンを示すグラフ。
【図６】エンジン回転のモード特性を示す図。
【図７】通信制御のホスト切替わりを示したフローチャート図。
【符号の説明】
１Ａ ４ＷＤコントローラ
１Ｂ シフトコントローラ
１Ｃ 作業機姿勢コントローラ
１Ｄ ガバナコントローラ
２ 「走行」「作業」切替装置
８ エンジン
９ A 信号ライン
９ B 信号ライン
１１ ミッションケース
１２ リヤミッションケース
１４ 前輪
１５ 後輪
１６ 主クラッチ
１７ 前後進切替機構
１８ 主変速装置
１９ 副変速装置
２０ ４ WD 切替機構
２２ 後輪回転センサ
２４ 前輪回転センサ
４１ ポジションレバー

Claims (1)

1. 車体前部にエンジン（８）を設け、このエンジン（８）の後部にクラッチハウジング、ミッションケース（１１）、リヤミッションケース（１２）等を車体前後方向に一体的に連結し、前記クラッチハウジング内には主クラッチ（１６）を設け、ミッションケース（１１）及びリヤミッションケース（１２）内には前後進切替機構（１７）と主変速装置（１８）と副変速装置（１９）を設け、前記エンジン（８）からの回転動力をこれらの主変速装置（１８）と副変速装置（１９）とで減速して後輪（１５，１５）に伝達すると共に、油圧クラッチ式の４ＷＤ切替機構（２０）を経由して前輪（１４，１４）に動力を伝達すべく構成し、前記４ＷＤ切替機構（２０）の前後に前輪回転センサ（２４）と後輪回転センサ（２２）を設け、これらのセンサ（２２，２４）が検出したセンサ値の差が予め設定された回転数以上になると前記４ＷＤ切替機構（２０）の油圧クラッチを圧着させて四駆状態となし、その差が設定範囲内であれば後輪（１５，１５）のみを駆動する二駆状態に切替える４ＷＤコントローラ（１ A ）と、更に主クラッチの初期接続圧を制御すると共に主変速装置（１８）及び副変速装置（１９）の変速を制御するシフトコントローラ（１ B ）と、又、車体後部に連結された作業機の耕深を設定された耕深に維持したり、ポジションレバー（４１）によって指定された高さに作業機が位置するように作業機上昇ＳＯＬと作業機下降ＳＯＬとを制御する作業機姿勢コントローラ（１ C ）と、更に前記エンジン（８）の回転数を制御するガバナコントローラ（１ D ）とから成るトラクタにおいて、走行時に使用される制御モードと作業時に使用される制御モードとを切替え指定するための単一の切替スイッチ（２）を設け、この切替スイッチ（２）は前記ガバナコントローラ（１ A ）と４ＷＤコントローラ（１ B ）に対して信号ライン（９ A ，９ B ）を介して並列に接続され、この切替スイッチ（２）を走行時のモードに設定すると前記ガバナコントローラ（１ D ）では走行モードに応じたガバナ制御がなされ、前記４ＷＤコントローラ（１ A ）では前記４WD切替機構（２０）を常時二駆状態とし、前記シフトコントローラ（１ B ）では主クラッチの初期接続圧を作業時の場合よりも小さく制御させるように構成すると共に、前記作業機姿勢コントローラ（１ C ）を前記ガバナコントローラ（１ D ）及びシフトコントローラ（１ B ）に対し同期式通信回路で接続して、同作業機姿勢コントローラ（１ C ）を通常時の通信ホストコントローラとして設定したことを特徴とするトラクタ。

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