JP4693521B2 - 農作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタ等の走行機体にリンク機構を介して昇降調節可能に装着されたロータリ耕耘機にて耕耘作業を実行する農作業機械に関するものである。

従来から、耕耘作業を実行するトラクタは、エンジンを搭載した走行機体の後部にリンク機構を介して昇降調節可能に装着されたロータリ耕耘機と、作業機昇降レバーの操作位置に応じてロータリ耕耘機を昇降動させる昇降制御油圧シリンダと、昇降制御油圧シリンダの駆動を制御したり、エンジン等の回転数を制御したりする制御コントローラとを備えている。エンジンからの回転動力の一部は、ＰＴＯ変速機構及びＰＴＯ軸を介して、ロータリ耕耘機に伝達されるように構成されている。

前記従来のトラクタを往復動させて圃場を耕耘するに当たっては、枕地に到達した走行機体を方向転換させる際に、作業機昇降レバーの上昇操作にてロータリ耕耘機を地面から離れるように上昇動させる。この場合、ロータリ耕耘機は上昇途中であっても耕耘作業時と同様に回転駆動するのに対して、ロータリ耕耘機に設けられた土均し用のリヤカバー体で地面（掻き上げられた土）を押え付ける作用は、ロータリ耕耘機が上昇するに連れて弱まり、やがてなくなることから、枕地と耕耘済地との間の遷移領域には、ロータリ耕耘機にて形成された耕耘跡穴が残ると共に、該耕耘跡穴の傍らに、ロータリ耕耘機にて掻き上げられた土が盛土として残ることになる。このようにして形成された耕耘跡穴及び盛土は、トラクタで遷移領域を走行する（通常耕耘作業時の往復動方向と略直交する方向に走行する）枕地耕耘作業により均さなければならない。

しかし、前記従来のトラクタの構成では、ロータリ耕耘機は上昇途中であっても耕耘作業時と同様に回転駆動するため、遷移領域に高低差の大きな凹凸が残り、その後に枕地耕耘作業をしても遷移領域を均平に仕上げられない（枕地耕耘作業後も凹凸が残る）ことがあった。

この問題を解消する方策として特許文献１には、作業機昇降レバーの上昇操作にてロータリ耕耘機を耕耘位置から上昇限界位置（地面から大きく離れた位置）に上昇動させるまでの間、エンジン回転数を予め設定された所定回転数にまで低下させることによって、ＰＴＯ軸の回転数を所定回転数に低下させるという制御が開示されている（第６頁段落００２９の第２文及び第３文参照）。

かかる制御を採用すると、耕耘作業中のトラクタを枕地付近で方向転換させる際に、オペレータが作業機昇降レバーを上昇操作すれば、ロータリ耕耘機が耕耘位置から上昇限界位置に到達するまでの間、ＰＴＯ軸の回転数低下によりロータリ耕耘機の耕耘力（回転駆動力）が弱まるから、枕地と耕耘済地との間の遷移領域では、前記ロータリ耕耘機の上昇中に掻き上げられる土の量が減少し、耕耘跡穴と盛土との高低差（凹凸）が小さくなるという利点がある。
特開平８−２１４６１２号公報

しかし、特許文献１の制御では、ロータリ耕耘機が上昇動するときのエンジン回転数は土質や硬軟度等の圃場状況に拘らず所定の低い回転数に設定されるから、例えば圃場が硬い等の理由によりロータリ耕耘機ひいてはエンジンに多大な負荷がかかった状態で、作業機昇降レバーの上昇操作にてロータリ耕耘機を上昇動させると、その上昇開始時にエンジン回転数の低下によりエンジントルクが不足し、その結果、エンジンが過負荷で停止する（エンジンストールする）というおそれがあった。

そこで、本発明は、エンジンストールを招来することなく、ロータリ耕耘機の上昇動時に形成される耕耘跡穴及び盛土の大きさを小さくできるようにした農作業機械を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため、請求項１の発明は、エンジンを搭載した走行機体に、ロータリ耕耘機がリンク機構を介して昇降調節可能に装着され、前記エンジンからの回転動力の一部が、ＰＴＯ変速機構及びＰＴＯ軸を介して前記ロータリ耕耘機に伝達されるように構成され、前記エンジンや前記ＰＴＯ軸の回転数を制御する制御手段が備えられた農作業機械であって、前記走行機体には、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンへの燃料供給量から前記エンジンに対する負荷を検出するエンジン負荷検出手段とが設けられ、前記ロータリ耕耘機が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動する場合において、前記エンジンに対する負荷が予め設定された設定負荷以下のとき、エンジンストールしない範囲で、前記ロータリ耕耘機が非耕耘位置に上昇するまでの時間が一定になるように、目標耕耘深さの深浅に応じて前記エンジンの回転数を低下させ、且つ前記ＰＴＯ変速機構の変速段を低速側に移行させることによって、前記ＰＴＯ軸の回転数を低下させるものである。

請求項１の発明によると、前記ＰＴＯ軸の回転数低下により前記ロータリ耕耘機の耕耘力が弱まるから、枕地と耕耘済地との間の遷移領域では、耕耘跡穴と盛土との高低差（凹凸）を小さくできる。

一方、前記ロータリ耕耘機の上昇動の際に、前記エンジンに対する負荷が前記設定負荷より大きいと、前述の制御は実行されないので、例えば圃場が硬い等の理由により前記ロータリ耕耘機ひいては前記エンジンに多大な負荷がかかった状態では、エンジン回転数及びエンジントルクが高い状態に維持され、エンジンストールすることはない。

従って、ロータリ耕耘機の上昇動時におけるエンジンストールの防止、及び遷移領域に形成される凹凸の小型化という両方の機能を兼ね備えた使い勝手のよいものになるという効果を奏する。

以下に、本発明を具体化した実施形態を図面（図１〜図１４）に基づいて説明する。

図１〜図１２はトラクタに本発明を適用した第１実施形態を示している。図１はトラクタの側面図、図２はトラクタの平面図、図３は作業機用昇降機構の概略側面図、図４は作業機用昇降機構の概略平面図、図５は図２のＶ−Ｖ視側断面図、図６はロータリ耕耘機の概略背面図、図７はトラクタの油圧回路図、図８は制御手段の機能ブロック図、図９は耕耘深さ自動制御のフローチャート、図１０はエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す制御マップの図、図１１はロータリ耕耘機の上昇動に要する時間とエンジン回転数との関係を示す図、図１２はロータリ耕耘機が上昇動する態様の説明図である。

図１乃至図４に示すように、第１実施形態におけるトラクタ１の走行機体２は、左右一対の前車輪３と同じく左右一対の後車輪４とで支持されている。前記走行機体２の前部に搭載したディーゼル式エンジン５にて後車輪４及び前車輪３を駆動することにより、トラクタ１は前後進走行するように構成される。エンジン５はボンネット６にて覆われる。また、前記走行機体２の上面にはキャビン７が設置され、該キャビン７の内部には、操縦座席８と、かじ取りすることによって前車輪３の操向方向を左右に動かすようにした操縦ハンドル（丸ハンドル）９とが設置されている。キャビン７の外側部には、オペレータが乗降するステップ１０が設けられ、該ステップ１０より内側で且つキャビン７の底部より下側には、エンジン５に燃料を供給する燃料タンク１１が設けられている。

また、図１乃至図４に示すように、走行機体２は、前バンパ１２及び前車軸ケース１３を有するエンジンフレーム１４と、エンジンフレーム１４の後部にボルトにて着脱自在に固定する左右の機体フレーム１６とにより構成される。機体フレーム１６の後部には、エンジン５からの回転動力を適宜変速して前後四輪３，３，４，４に伝達するための走行変速機構１９を有するミッションケース１７が搭載されている。後車輪４は、ミッションケース１７の外側面から外向きに突出するように装着された後車軸ケース１８を介して取り付けられている。

ミッションケース１７には、エンジン５からの回転動力の一部を後述するＰＴＯ軸２３に伝達するためのＰＴＯ変速機構７０も内蔵されている（図３参照）。ＰＴＯ変速機構７０は、ロータリ耕耘機２４の回転伝動系への入口において、回転動力の大きさを無段階又は段階的に調節する（適宜変速させる）ためのものである。

図３及び図４に示すように、ミッションケース１７の後部上面には、作業機としてのロータリ耕耘機２４を昇降動するための油圧式の作業機用昇降機構２０が着脱可能に取り付けられている。ロータリ耕耘機２４は、ミッションケース１７の後部に、一対の左右ロワーリンク２１及びトップリンク２２からなる３点リンク機構を介して連結される。左右ロワーリンク２１の前端側は、ミッションケース１７の後部の左右側面にロワーリンクピン２５を介して回動可能に連結されている。トップリンク２２の前端側は、作業機用昇降機構２０の後部のトップリンクヒッチ２６にトップリンクピン２７を介して連結されている。さらに、ミッションケース１７の後側面には、ロータリ耕耘機２４にＰＴＯ駆動力を伝達するためのＰＴＯ軸２３が後向きに突出するように設けられている。

図３、図４及び図７に示すように、油圧式の作業機用昇降機構２０には、後述する単動形の昇降制御油圧シリンダ２８にて回動させるための一対の左右リフトアーム２９が設置されている。進行方向に向かって左側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とは、左リフトロッド３０を介して連結されている。進行方向に向かって右側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とは、右リフトロッド３１、及び該ロッド３１の一部を形成する複動形の傾斜制御油圧シリンダ３２、及び該シリンダ３２のピストンロッド３３とを介して連結されている。

図１に示すように、ロータリ耕耘機２４における下リンクフレーム３４の前端と左右一対のロワーリンク２１とは、下ヒッチピン３５ａを介して連結されている。トップリンク２２の各後端側と上リンクフレーム３４の前端側とは、上ヒッチピン３４ａを介して連結されている。

図１、図２、図５及び図６に示すように、ロータリ耕耘機２４は、横長筒状のメインビーム３６と、メインビーム３６の左右側端部にそれぞれ上端側が連結されたチェンケース３７及び軸受板３８と、チェンケース３７及び軸受板３８の下端側に左右両端部が回転自在に軸支された耕耘爪軸３９と、耕耘爪軸３９に放射状にて着脱可能に取り付けられた複数の耕耘爪４０と、耕耘爪４０の回転軌跡の上方を覆うように配置された耕耘上面カバー４１と、耕耘爪４０の回転軌跡の左右側方を覆うように配置された左右耕耘サイドカバー４２と、耕耘爪４０の回転軌跡の後方を覆うように配置された耕耘リヤカバー４３と、メインビーム３６に前端側が取り付けられて後方に長く伸びる耕深調節フレーム４４と、上リンクフレーム３４の後端側と耕深調節フレーム４４の前後方向の中間部とをつなぐ伸縮調節可能な耕深調節軸４５等を備えている。

下リンクフレーム３５はメインビーム３６に一体的に連結されている（図２及び図６参照）。トップリンク２２は、ターンバックル２２ａの回転にて伸縮させて、該トップリンク２２の長さを変更調節可能となるように構成されている（図３及び図４参照）。上リンクフレーム３４の前後方向の中間部は、耕深調節支点軸３４ｂを介してメインビーム３６に回動可能に連結されている（図１参照）。耕深調節フレーム４４の前端側はメインビーム３６に一体的に連結されている。耕深調節ハンドル４５ａ（図１参照）の回転操作にて耕深調節軸４５を伸縮させたときには、一対の左右ロワーリンク２１及びトップリンク２２にて支持されるロータリ耕耘機２４が前傾又は後傾姿勢に変化して、耕耘爪４０による耕耘深さＲＤが変更可能に構成されている。

図１、図５及び図６に示すように、メインビーム３６の左右中央部には、ＰＴＯ軸２３からの駆動力を入力するためのギヤケース４６が配置されている。ＰＴＯ軸２３とギヤケース４６の前面側のＰＴＯ入力軸４６ａとは、両端に自在継手が備えられた伸縮自在な伝動軸４６ｂを介して連結されている。ＰＴＯ軸２３からの動力は、ギヤケース４６に内蔵されたベベルギヤ（図示せず）、メインビーム３６に内蔵された回転軸（図示せず）、チェンケース３７に内蔵されたたスプロケット及びチェン（図示せず）等を介して耕耘爪軸３９に伝達され、耕耘爪４０を図１及び図５において反時計方向に回転させる。

図５及び図６に示すように、走行機体２の左右幅方向に長い耕耘上面カバー４１の後端部には、枢着軸４７を介して耕耘リヤカバー４３の前端側が連結されている。耕耘上面カバー４１の上面後部には、後傾姿勢の一対の左右ハンガーフレーム４８が立設されている。耕耘リヤカバー４３の上面の後端側と左右ハンガーフレーム４８とは１対の左右ハンガー機構４９を介して上下動可能に連結されている。各ハンガーフレーム４８の上端部には、受圧軸体４８ａが水平軸線（中心線）回りに回動可能に配置されている。

各ハンガー機構４９における細長い丸棒形のハンガーロッド５０は、受圧軸体４８ａに水平軸線（中心線）と直交する方向に摺動可能に貫通している。ハンガーロッド５０の下端部は、支軸５３を介して、耕耘リヤカバー４３の後部上面に設けられたブラケット５４に回動自在に連結されている（図５参照）。ハンガーロッド５０の上端側には下降規制ピン５１が設けられている。受圧軸体４８ａと下降規制ピン５１の間のハンガーロッド５０には、ドーナツ形の下降規制板５２がハンガーロッド５０の軸線方向に摺動可能に被嵌されている。また、ハンガーロッド５０の下部側（支軸５３より上側）には、上昇規制ピン５５が配置されている。受圧軸体４８ａと上昇規制ピン５５との間のハンガーロッド５０には、ドーナツ形の上下座板５６，５７を介して、耕耘リヤカバー４３に鎮圧力を付与するための鎮圧用圧縮バネ５８が被嵌されている。

ロータリ耕耘機２４が非耕耘位置にあるとき、すなわちロータリ耕耘機２４が地面Ｇから適宜離れた高さに持ち上げられたときには（図１２の実線状態参照）、耕耘リヤカバー４３の後端側が枢着軸４７の回りに下方側に回動する。すると、下降規制ピン５１が下降規制板５２に当接して、下降規制板５２が受圧軸体４８ａに当接する。その結果、耕耘リヤカバー４３はその後端側を最下降させた姿勢に維持されることになる。

一方、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置にあるとき、すなわちロータリ耕耘機２４を地面Ｇに降ろして耕耘爪４０を着地させたときや耕耘作業中においては（図５の実線状態及び図１２の二点鎖線状態参照）、耕耘リヤカバー４３の後端側が、耕耘された耕土との接地圧にて枢着軸４７回りに上方に回動することになる。また、耕耘リヤカバー４３の後端側が枢着軸４７回りに上方に回動したときには、上昇規制ピン５５及び下座板５７を介して鎮圧用圧縮バネ５８が圧縮されて、耕耘リヤカバー４３の後端側の上向き回動が鎮圧用圧縮バネ５８の付勢力にて規制されることになる。これにより、耕耘爪４０から耕耘リヤカバー４３の後方に排出される耕土量が制限されたり、地面が耕耘リヤカバー４３の移動にて均平に均されたりすることになる。

図７はトラクタ１の油圧回路１００を示している。該油圧回路１００には、エンジン５の回転力により作動する作業機用油圧ポンプ１０１を備える。作業機用油圧ポンプ１０１は、作業機用昇降機構２０における昇降制御油圧シリンダ２８に作動油を供給制御するための上昇制御電磁弁１０２及び下降制御電磁弁１０３と、傾斜制御油圧シリンダ３２に作動油を供給制御するための傾斜制御電磁弁１０４とに、分流弁１０５を介して接続されている。また、油圧回路１００には、リリーフ弁や流量調整弁、チェック弁、オイルクーラ、オイルフィルタ等も備えている（図７参照）。

次に、キャビン７内に配置された各種操作手段の構成について説明する。図１及び図２に示すように、キャビン７内にある丸ハンドル型の操縦ハンドル９は、操縦座席８の前方に位置する操縦コラム６０上に設けられている。操縦コラム６０の右方には、エンジン５の回転数（出力）を調節するためのスロットルレバー１１７と、走行機体２を制動操作するための左右ブレーキペダル６１とが設けられている。操縦コラム６０の左方にはクラッチペダル６２が配置されている。

操縦座席８の右側コラム上には、ロータリ耕耘機２４の高さ位置を手動で変更調節するための作業機昇降レバー６３、作業状態に応じてＰＴＯ変速機構７０の変速段を無段階又は段階的に変速操作するためのＰＴＯ変速レバー６４、走行機体２に対するロータリ耕耘機２４の相対的な目標左右傾斜角度を予め設定するための可変抵抗器等からなる傾斜設定器１２３、及びロータリ耕耘機２４の目標耕耘深さＲＤ０を予め設定するための可変抵抗器等からなる耕深設定器１２６等が配置されている。傾斜設定器１２３及び耕深設定器１２６は、その摘み（指針）の位置を連続的（アナログ的）又は段階的（デジタル的）に変更し得るように構成されている。操縦座席８の左側コラム上には、走行変速レバー６５が配置されている。操縦座席８の左側コラムの前方には、デフロックペダル６６が配置されている。

次に、図８等を参照しながら、ロータリ耕耘機２４の耕耘制御（耕耘深さ自動制御及びローリング自動制御）や、エンジン５及びＰＴＯ軸２３の回転数制御のための構成について説明する。

制御プログラム等が記憶されたＲＯＭや各種データを記憶可能なＲＡＭ等を備えた耕耘制御コントローラ１１０は、電源印加用のキースイッチ１１１を介してバッテリ１１２に接続されている。キースイッチ１１１は、エンジン５を始動するためのスタータ１１３にも接続可能に構成されている。

耕耘制御コントローラ１１０には、入力系の各種スイッチ及びセンサ類、例えば前述した傾斜設定器１２３及び耕深設定器１２６のほか、走行機体２の左右傾斜角度を検出するための振子式の機体ローリングセンサ１２０、走行機体２に対するロータリ耕耘機２４の相対的な左右傾斜角度を検出するポテンショメータ型の作業機ポジションセンサ１２２、前後四輪３，４の回転速度（走行速度）を検出する車速センサ１２７、リフトアーム２９の回動角度を検出するポテンショメータ型のリフト角センサ１２９、耕耘リヤカバー４３の上下回動角度を検出するポテンショメータ型のリヤカバーセンサ１２４、ＰＴＯ軸２３の回転数ＮＰを検出するＰＴＯ回転センサ１２８、及びＰＴＯ変速機構７０における現在の変速段を検出するＰＴＯ変速段センサ１３０等が接続されている。

機体ローリングセンサ１２０は、作業機用昇降機構２０の上面で且つ操縦座席８の後方の箇所に配置されている（図１〜図４参照）。また、詳細は図示していないが、作業機ポジションセンサ１２２は、耕耘上面カバー４１の上方に位置するメインビーム３６の左右中央箇所に配置されている。リフト角センサ１２９は、作業機用昇降機構２０と左リフトアーム２９との連結箇所に配置されている（図３及び図４参照）。

リヤカバーセンサ１２４は、耕耘上面カバー４１の後部上面に配置されている（図２、図５及び図６参照）。リヤカバーセンサ１２４と耕耘リヤカバー４３とは、センサアーム６７及びセンサリンク６８等を介して連結されている。リヤカバーセンサ１２４は、例えば低域フィルタ（ローパスフィルタ）等からなるフィルタ部１２５を介して耕耘制御コントローラ１１０に接続されている。

耕耘制御コントローラ１１０には、出力系の各種電磁弁等、すなわち上昇制御電磁弁１０２、下降制御電磁弁１０３、傾斜制御電磁弁１０４、及びＰＴＯ変速レバー６４の操作位置に対応した変速段となるようにＰＴＯ変速機構７０を駆動させるためのＰＴＯ変速制御弁１０６も接続されている。

耕耘制御コントローラ１１０は、リヤカバーセンサ１２４の検出値に基づいて、上昇制御電磁弁１０２又は下降制御電磁弁１０３を切り換えて昇降制御油圧シリンダ２８を伸縮駆動させることにより、ロータリ耕耘機２４の耕耘深さＲＤが耕深設定器１２６にて予め設定された目標耕耘深さＲＤ０になるように、ロータリ耕耘機２４の耕耘深さ自動制御を実行する。

また、耕耘制御コントローラ１１０は、機体ローリングセンサ１２０及び作業機ポジションセンサ１２２の検出情報に基づいて、傾斜制御電磁弁１０４を切り換えて傾斜制御油圧シリンダ３２を伸縮駆動させることにより、ロータリ耕耘機２４の左右傾斜角度が傾斜設定器１２３にて設定された目標左右傾斜角度になるように、ロータリ耕耘機２４のローリング自動制御を実行する。

さらに、耕耘制御コントローラ１１０には、エンジン５の回転を制御するエンジン制御コントローラ１１４が接続されている。エンジン制御コントローラ１１４は、耕耘制御コントローラ１１０と同様に、各種演算を実行するＣＰＵ（中央処理装置）のほか、制御プログラムが記憶されたＲＯＭ１１４ａ（読み出し専用メモリ）、各種データを記憶可能なＲＡＭ１１４ｂ（随時読み書き可能メモリ）等を備えている。

エンジン制御コントローラ１１４には、エンジン５の負荷（出力）を調節制御する電子ガバナ１１５と、該電子ガバナ１１５付き燃料噴射ポンプ１３１のラック位置から燃料供給量を検出するエンジン負荷検出手段としてのラック位置センサ１３２と、スロットルレバー１１７の回動位置を検出するスロットルポテンショメータ１１８と、エンジン５の回転数が所定値となるように燃料噴射ポンプ１３１のラック位置を調節するラックアクチュエータ１１９と、スロットルレバー１１７の操作位置に拘らず、所定の車速Ｖとなるように走行変速機構１９を駆動させるための走行変速制御弁１０７と、エンジン５の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数検出手段としてのエンジン回転センサ１１６とが接続されている。

オペレータがスロットルレバー１１７を手動操作すると、エンジン制御コントローラ１１４は、スロットルポテンショメータ１１８の検出情報に基づいて、スロットルレバー１１７の設定回転数とエンジン５の回転数とが一致するように、ラックアクチュエータ１１９にて燃料噴射ポンプ１３１のラック位置を自動的に調節する制御を実行する。これにより、エンジン５の回転数ＮＥは、負荷の変動に拘らず、スロットルレバー１１７の操作位置に応じた所定回転数ＮＥに保持される。

エンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａには、エンジン回転センサ１１６の検出値（エンジン回転数ＮＥ）とエンジントルクＴＥとの関係を示す制御マップ又は関係式が予め記憶されている。かかる制御マップ又は関係式は実験等により求められる。

図１０に示す制御マップでは、エンジン回転センサ１１６の検出値（エンジン回転数ＮＥ）を横軸に採り、エンジントルクＴＥを縦軸に取っている。この第１制御マップにおいてエンジン回転数ＮＥとエンジントルクＴＥとの関係は、最大トルクＴＥｍを意味する変曲点が高速回転域（エンジン回転数ＮＥが高速な領域）寄りに位置する上向き凸湾曲状の曲線で表されている。

なお、エンジン回転数ＮＥとこれに対応するエンジントルクＴＥとの対のデータを、テーブルマップとしてエンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａに記憶させるようにしてもよい。

エンジン制御コントローラ１１４は、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動するとき（図１２参照）、エンジントルクＴＥが所定トルクＴＥ０より低くなるのを抑制しながら、エンジン回転数ＮＥを所定トルクＴＥ０に対応する下限回転数ＮＥ０まで低下させることで、ＰＴＯ軸２３の回転数（以下、ＰＴＯ回転数ＮＰという）を適宜低下させるという回転数制御を実行する。

換言すると、エンジン制御コントローラ１１４は、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動するとき、エンジン５が過負荷で停止しない程度にエンジン回転数ＮＥを低下させることで、ＰＴＯ回転数ＮＰを適宜低下させるという回転数制御を実行するのである（詳細は後述する）。

耕耘制御コントローラ１１０及びエンジン制御コントローラ１１４は、特許請求の範囲に記載した制御手段に相当する。

次に、図９に示すフローチャートを参照しながら、第１実施形態におけるエンジン５及びＰＴＯ軸２３の回転数制御の一例について説明する。ここで、耕深設定器１２６にて設定された目標耕耘深さＲＤ０は、エンジン制御コントローラ１１４のＲＡＭ１１４ｂに予め記憶させておく。

まず、回転数制御のスタートに続いて、トラクタ１が耕耘作業中か否かを判別する（ステップＳ１）。耕耘作業中か否かは、例えばＰＴＯ軸２３への動力伝達を継断するＰＴＯクラッチ（図示せず）の入り切り状態等から判別可能である。

ＰＴＯクラッチが切り状態であると判断されたときは（Ｓ１：ＮＯ）、トラクタ１が耕耘作業を行っていないことを意味するので、そのままリターンする。ＰＴＯクラッチが入り状態であると判断されたときは（Ｓ１：ＹＥＳ）、ロータリ耕耘機２４の耕耘爪軸３９への動力伝達がなされ、耕耘作業の実行中又は準備完了状態であることを意味する。そこで、次に、作業機昇降レバー６３を上昇操作したか否か（作業機昇降レバー６３が上昇操作位置にあるか否か）を判別する（ステップＳ２）。

作業機昇降レバー６３を上昇操作していないと判断されたときは（Ｓ２：ＮＯ）、そのままリターンする。作業機昇降レバー６３を上昇操作したと判断されたときは（Ｓ２：ＹＥＳ）、次いで、車速センサ１２７の検出値（走行機体２の車速Ｖ）を読み込んだのち（ステップＳ３）、走行機体２における現在の車速Ｖを所定比率又は所定値だけ遅くする車速減速制御を実行する（ステップＳ４）。この場合は、ロータリ耕耘機２４が上昇動する前に、スロットルレバー１１７の操作位置の如何に拘らず、走行変速制御弁１０７にて走行変速機構１９を駆動させることにより、走行機体２を現在の車速Ｖより所定比率又は所定値だけ減速させる。

次いで、耕深設定器１２６の設定値（目標耕耘深さＲＤ０）と、エンジン回転センサ１１６の検出値（エンジン回転数ＮＥ）とを読み込んで（ステップＳ５）、エンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａに予め記憶された制御マップ又は関係式と、エンジン回転数ＮＥと、目標耕耘深さＲＤ０とから、エンジン回転数ＮＥの下限値（以下、下限回転数ＮＥ０という）を演算する（ステップＳ６）。

ここで、エンジン５の下限回転数ＮＥ０は、土質や硬軟度等の圃場状況を考慮して、ロータリ耕耘機２４の上昇動時にエンジン５が過負荷で停止しない（エンジンストールしない）程度の所定トルクＴＥ０に対応する値である。また一般に、ロータリ耕耘機２４の目標耕耘深さＲＤ０が大きい（深い）と、ロータリ耕耘機２４が非耕耘位置に到達するまでの上昇距離は長くなるから、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置から非耕耘位置まで上昇するのに要する時間（以下、上昇時間ｔという）は、目標耕耘深さＲＤ０が大きい（深い）ほど長くなる（図１１参照）。

そこで、第１実施形態におけるエンジン５の下限回転数ＮＥ０は、耕耘作業時にエンジンストールしない程度の所定トルクＴＥ０に対応するだけでなく、上昇時間ｔが常に一定になるように、目標耕耘深さＲＤ０の深浅に応じて増減した値に設定される（図１１参照）。第１実施形態では、耕耘作業時のエンジン回転数ＮＥが同じならば、目標耕耘深さＲＤ０が大きいほど、現在のエンジン回転数ＮＥから下限回転数ＮＥ０までの下げ幅が小さくなる。

エンジン５の下限回転数ＮＥ０を算出するためのデータ（制御マップ又は関係式とエンジン回転数ＮＥと目標耕耘深さＲＤ０との関係についてのデータ）は、エンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａにテーブル状又はマップ状にして記憶されている。

なお、図１０と図１１とにおいては、エンジン回転数ＮＥ、下限回転数ＮＥ０、エンジントルクＴＥ、及び下限回転数ＮＥ０に対応する所定トルクＴＥ０に対して、目標耕耘深さＲＤ０ａが深い場合のものに符号ａを、目標耕耘深さＲＤ０ｂが浅い場合のものに符号ｂを添えて示している。

ステップＳ６でエンジン５の下限回転数ＮＥ０を演算した後は、スロットルレバー１１７の操作位置に拘らず、ラックアクチュエータ１１９にて燃料噴射ポンプ１３１のラックを下限回転数ＮＥ０に対応した位置に移動させることにより、エンジン回転数ＮＥを下限回転数ＮＥ０にまで低下させ、これに伴ってＰＴＯ回転数ＮＰを適宜低下させる（ステップＳ７）。

その後、上昇制御電磁弁１０２の駆動にて昇降制御油圧シリンダ２８を伸長駆動させることにより、ロータリ耕耘機２４を上昇動させ（ステップＳ８）、次いで、リフト角センサ１２９の検出値とリヤカバーセンサ１２４の検出値とから、ロータリ耕耘機２４が非耕耘位置に到達したか否かを判別する（ステップＳ９）。リフト角センサ１２９の検出値は、ロータリ耕耘機２４の対機体高さ（走行機体２に対するロータリ耕耘機２４の相対高さ）を求めるためのものである。

ロータリ耕耘機２４が未だ非耕耘位置に到達していないと判断されたときは（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ７に戻ってロータリ耕耘機２４の上昇動を継続させる。ロータリ耕耘機２４が耕耘位置に到達していると判断されたときは（Ｓ９：ＹＥＳ）、上昇制御電磁弁１０２を中立位置に復帰・維持して昇降制御油圧シリンダ２８を停止させることにより、ロータリ耕耘機２４の上昇動を停止させ（ステップＳ１０）、その後リターンする。

以上の制御によると、例えば枕地に到達した走行機体２が方向転換するに際して、オペレータが作業機昇降レバー６３を上昇操作したときは、スロットルレバー１１７の操作位置に拘らず、ラックアクチュエータ１１９にて燃料噴射ポンプ１３１のラックが下限回転数ＮＥ０に対応した位置に移動して、エンジン回転数ＮＥを、エンジンストールしない程度の下限回転数ＮＥ０にまで低下させ、これに連動してＰＴＯ回転数ＮＰが低下する。

そうすると、ＰＴＯ軸２３を経由した回転動力で駆動する耕耘爪軸３９の回転数が低下して、ロータリ耕耘機２４における耕耘爪４０の耕耘力（回転駆動力）が弱まるから、ロータリ耕耘機２４が上昇する領域（枕地と耕耘済地との間の遷移領域ＢＤ、図１２参照）では、ロータリ耕耘機２４の上昇中に耕耘爪４０にて掻き上げられる土の量が減少して、耕耘跡穴Ｍｄが浅くなると共に盛土Ｍｕの量も少なくなり、耕耘跡穴Ｍｄと盛土Ｍｕとの高低差（凹凸）が小さくなる。

これにより、トラクタ１が遷移領域ＢＤを走行する（通常耕耘作業時の往復動方向と略直交する方向に走行する）枕地耕耘作業を行うに当たって、遷移領域ＢＤに凹凸を残すことがなくなり、圃場全体を均平に仕上げることができる。

一方、ロータリ耕耘機２４の上昇動時は、エンジン回転数ＮＥが下限回転数ＮＥ０にまで低下するものの、土質や硬軟度等の圃場状況を考慮したエンジンストールしない程度の所定トルクＴＥ０を維持できるから、ロータリ耕耘機２４の上昇動時におけるエンジンストールがなくなるか又は著しく低減できる。これにより、走行機体２の方向転換や引き続いての通常耕耘作業にスムーズに移行でき、トラクタ１を往復動させる通常耕耘作業を効率よく実行できる。

すなわち、第１実施形態のトラクタ１によると、ロータリ耕耘機２４の上昇動時におけるエンジンストールの防止、及び遷移領域ＢＤに形成される凹凸の小型化という両方の機能を兼ね備えた使い勝手のよいものになるのである。

また、エンジン５の下限回転数ＮＥ０は、ロータリ耕耘機２４の上昇動時にエンジンストールしない程度の所定トルクＴＥ０に対応するだけでなく、上昇時間ｔが常に一定になるように、目標耕耘深さＲＤ０の深浅に応じて増減した値に設定されるので、各遷移領域ＢＤ付近を走行する際の走行機体２の車速Ｖが一定であれば、ロータリ耕耘機２４の上昇中に耕耘爪４０が地面Ｇに接触する走行距離を略一定に調節できる。これにより、ロータリ耕耘機２４の上昇中に耕耘爪４０にて形成される耕耘跡穴Ｍｄの大きさがバラつくのを抑制できる。その上、トラクタ１の方向転換の際に、各遷移領域ＢＤにおいてオペレータが作業機昇降レバー６３を上昇操作するタイミングを合わせれば、畦から遷移領域ＢＤまでの枕地幅が走行機体２の方向転換に必要な幅以上に大きく形成される等の不具合をも抑制できる。

従って、枕地耕耘作業時にトラクタ１で枕地を何度も往復することがほぼなくなり、枕地耕耘作業を効率よく実行できるのである。

さらに、オペレータが作業機昇降レバー６３を上昇操作したとき、ロータリ耕耘機２４が上昇し始める前に、走行機体２を現在の車速Ｖより所定比率又は所定値だけ減速させるので、耕耘爪４０にて掻き上げた土を耕耘跡穴Ｍｄにそのまま落下させて、該耕耘跡穴Ｍｄを埋め戻すことができる。これにより、枕地耕耘作業を行うに当たって、遷移領域ＢＤに形成される凹凸を小さくでき、圃場全体をより確実に均平に仕上げることができるのである。

次に、図１３を参照しながら、ラック位置センサ１３２の検出情報（エンジン負荷）をＰＴＯ回転数ＮＰ低下の指針とした第２実施形態について説明する。図１３は第２実施形態における回転数制御のフローチャートである。ここで、第２実施形態以降の実施形態において構成及び作用が第１実施形態と変わらないものには、第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、エンジン制御コントローラ１１４は、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動する場合において、ラック位置センサ１３２の検出情報から得られたエンジン負荷率ＬＦが設定負荷率ＬＦ０以下のとき、エンジン回転数ＮＥを下限回転数ＮＥ０′まで低下させることで、ＰＴＯ回転数ＮＰを適宜低下させるという回転数制御を実行する。

ここで、エンジン負荷率ＬＦは、ラック位置センサ１３２にて検出されたエンジン負荷（エンジンに対する負荷）が最高のときを１００％として、耕耘作業中のエンジン負荷の比率を算出したものである。アイドリング状態のエンジン負荷率ＬＦが０（零）になる。設定負荷率ＬＦ０は、データは、エンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａに予め記憶されている。

以上の構成において、第２実施形態におけるエンジン５及びＰＴＯ軸２３の回転数制御は、例えば次のように実行される。

回転数制御のスタートからステップＴ４までの制御態様は、第１実施形態におけるスタートからステップＳ４までの制御態様（図９参照）と同様である。

ステップＴ４の車速減速制御を実行した後は、耕深設定器１２６の設定値（目標耕耘深さＲＤ０）と、ラック位置センサ１３２の検出値（エンジン負荷）とを読み込み（ステップＴ５）、該エンジン負荷に基づいて現在のエンジン負荷率ＬＦを演算する（ステップＴ６）。

次いで、エンジン負荷ＬＦと目標耕耘深さＲＤ０とから、エンジン５の下限回転数ＮＥ０′を演算する（ステップＴ７）。エンジン５の下限回転数ＮＥ０′は、ロータリ耕耘機２４の上昇動時に、エンジン回転数ＮＥをこの値まで低下させてもエンジンストールしない程度の値であって、第１実施形態と同様に、目標耕耘深さＲＤ０の深浅に拘らずロータリ耕耘機２４の上昇時間が常に一定となるような値に設定される。下限回転数ＮＥ０′を算出するためのデータは、エンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａにテーブル状又はマップ状にして記憶されている。

ステップＴ７でエンジン５の下限回転数ＮＥ０′を算出した後は、現在のエンジン負荷率ＬＦがエンジン制御コントローラ１１４のＲＯＭ１１４ａに予め記憶された設定負荷率ＬＦ０以下であるか否かを判別する（ステップＴ８）。

現在のエンジン負荷率ＬＦが設定負荷率ＬＦ０より大きいと判断されたときは（Ｔ８：ＮＯ）、例えば圃場が硬い等の理由により、ロータリ耕耘機２４ひいてはエンジン５に大きな負荷がかかっている状態である。このような状態でエンジン回転数ＮＥを所定比率又は所定値だけ低下させると、エンジン５が過負荷で停止する（エンジンストールする）おそれがある。そこで、この場合は、後述するステップＴ１０へ移行して、現状のエンジン回転数ＮＥひいてはＰＴＯ回転数ＮＰを維持したままで、ロータリ耕耘機２４を耕耘位置から非耕耘位置まで上昇動させ（ステップＴ１１及びＴ１２）、リターンする。

現在のエンジン負荷率ＬＦが設定負荷率ＬＦ０以下であると判断されたときは（Ｔ８：ＹＥＳ）、ロータリ耕耘機２４の上昇動時に、エンジン回転数ＮＥを所定比率又は所定値だけ低下させても、エンジンストールしないような状態（エンジン負荷に余裕のある状態）であるから、次いで、スロットルレバー１１７の操作位置に拘らず、ラックアクチュエータ１１９にて燃料噴射ポンプ１３１のラック位置を調節することにより、エンジン回転数ＮＥを下限回転数ＮＥ０′にまで低下させ、これに連動してＰＴＯ回転数ＮＰを適宜低下させる（ステップＴ９）。

ＰＴＯ回転数ＮＰを低下させた後（ステップＴ１０以降）の制御態様は、第１実施形態におけるステップＳ８以降の制御態様（図９参照）と変わらないので、その詳細な説明を省略する。

以上の制御によると、例えば枕地に到達した走行機体２が方向転換するに際して、オペレータが作業機昇降レバー６３を上昇操作したときは、エンジン回転数ＮＥがエンジンストールしない程度の下限回転数ＮＥ０′にまで低下し、これに連動してＰＴＯ回転数ＮＰが適宜低下することにより、ロータリ耕耘機２４における耕耘爪４０の耕耘力（回転駆動力）が弱まるから、ロータリ耕耘機２４が上昇する領域（枕地と耕耘済地との間の遷移領域ＢＤ）では、ロータリ耕耘機２４の上昇中に耕耘爪４０にて掻き上げられる土の量が減少して、耕耘跡穴Ｍｄと盛土Ｍｕとの高低差（凹凸）が小さくなる。

一方、ロータリ耕耘機２４の上昇動に際してエンジン負荷率ＬＦが設定負荷率ＬＦ０より大きいと、前述の制御は実行されないので、ロータリ耕耘機２４ひいてはエンジン５に多大な負荷がかかった状態では、エンジン回転数ＮＥ及びエンジントルクＴＥが高い状態に維持され、エンジンストールすることはない。

すなわち、第２実施形態のトラクタ１も、第１実施形態の場合と同様に、ロータリ耕耘機２４の上昇動時におけるエンジンストールの防止、及び遷移領域ＢＤに形成される凹凸の小型化という両方の機能を兼ね備えた使い勝手のよいものになるのである。

ところで、耕耘制御コントローラ１１０に接続されたＰＴＯ変速段センサ１３０は、ＰＴＯ変速機構７０における現在の変速段を検出するためのものであるが、該現在の変速段の情報からは、ＰＴＯ回転数ＮＰの大まかな値の範囲を推定することができる。

そこで、本発明の第３実施形態として、ロータリ耕耘機２４が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動するとき、ＰＴＯ変速レバー６４の操作位置に拘らず、ＰＴＯ変速制御弁１０６の駆動にてＰＴＯ変速機構７０の変速段を低速側に移行させることにより、ＰＴＯ回転数ＮＰを低下させるという回転数制御を実行するようにしてもよい。図１４は第３実施形態における回転数制御のフローチャートである。

第３実施形態におけるエンジン５及びＰＴＯ軸２３の回転数制御は、例えば次のように実行される。回転数制御のスタートからステップＥ４までの制御態様は、第１実施形態におけるスタートからステップＳ４までの制御態様（図９参照）と同様である。

ステップＥ４の車速減速制御を実行した後は、ＰＴＯ変速段センサ１３０の検出値（現在の変速段位置）を読み込んでから（ステップＥ５）、ＰＴＯ変速レバー６４の操作位置に拘らず、ＰＴＯ変速制御弁１０６の駆動にてＰＴＯ変速機構７０の変速段を所定の低速段に降段させることにより、ＰＴＯ回転数ＮＰを低下させる（ステップＥ６）。

ＰＴＯ回転数ＮＰを低下させた後（ステップＥ７以降）の制御態様は、第１実施形態におけるステップＳ８以降の制御態様（図９参照）と同様である。

かかる制御を実行した場合も、第１及び第２実施形態の場合と同様に、ロータリ耕耘機２４の耕耘力が弱まり、枕地と耕耘済地との間の遷移領域ＢＤでは、耕耘跡穴Ｍｄと盛土Ｍｕとの高低差（凹凸）が小さくなる。

また、ロータリ耕耘機２４の上昇動時は、ＰＴＯ変速機構７０の変速段を低速側に移行させるだけであり、エンジン回転数ＮＥを強制的に低下させたりしないので、ＰＴＯ回転数ＮＰ低下に起因したエンジンストールが発生することはない。

従って、第３実施形態のトラクタ１も、第１及び第２実施形態の場合と同様に、ロータリ耕耘機２４の上昇動時におけるエンジンストールの防止、及び遷移領域ＢＤに形成される凹凸の小型化という両方の機能を兼ね備えた使い勝手のよいものになるのである。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化することができる。例えば前述の実施形態のエンジン５は、いずれもディーゼル式エンジンであったが、ガソリン式エンジンであってもよいことはいうまでもない。この場合、燃料噴射ポンプは、気化器における燃料調節用のスロットル弁の箇所に配置される。スロットル弁の移動位置を調節する手段としては、該スロットル弁に取り付けられた弁操作軸を回動させる電磁ソレノイド等のアクチュエータを採用すればよい。スロットル弁の移動位置検出手段は、該スロットル弁の回動角度を検出するポテンショメータ等の回動角センサを用いればよい。

その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

第１実施形態におけるトラクタの側面図である。 トラクタの平面図である。 作業機用昇降機構の概略側面図である。 作業機用昇降機構の概略平面図である。 図２のＶ−Ｖ視側断面図である。 ロータリ耕耘機の概略背面図である。 トラクタの油圧回路図である。 制御手段の機能ブロック図である。 回転数制御のフローチャートである。 エンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す制御マップの図である。 ロータリ耕耘機の上昇動に要する時間とエンジン回転数との関係を示す図である。 ロータリ耕耘機が上昇動する態様の説明図である。 第２実施形態における回転数制御のフローチャートである。 第３実施形態における回転数制御のフローチャートである。

１ トラクタ
２ 走行機体
３ 前車輪
４ 後車輪
５ エンジン
２１ ロワーリンク
２２ トップリンク
２４ ロータリ耕耘機
２８ 昇降制御アクチュエータとしての昇降制御油圧シリンダ
４３ 耕耘リヤカバー
７０ ＰＴＯ変速機構
１１０ 耕耘制御コントローラ
１１４ 制御手段としてのエンジン制御コントローラ
１１４ａ 記憶手段としてのＲＯＭ
１１６ エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転センサ
１２４ リヤカバーセンサ
１２６ 耕深設定器
１３２ エンジン負荷検出手段としてのラック位置センサ

Claims (1)

1. エンジンを搭載した走行機体に、ロータリ耕耘機がリンク機構を介して昇降調節可能に装着され、前記エンジンからの回転動力の一部が、ＰＴＯ変速機構及びＰＴＯ軸を介して前記ロータリ耕耘機に伝達されるように構成され、前記エンジンや前記ＰＴＯ軸の回転数を制御する制御手段が備えられた農作業機械であって、
   前記走行機体には、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンへの燃料供給量から前記エンジンに対する負荷を検出するエンジン負荷検出手段とが設けられ、
   前記ロータリ耕耘機が耕耘位置から非耕耘位置に上昇動する場合において、前記エンジンに対する負荷が予め設定された設定負荷以下のとき、エンジンストールしない範囲で、前記ロータリ耕耘機が非耕耘位置に上昇するまでの時間が一定になるように、目標耕耘深さの深浅に応じて前記エンジンの回転数を低下させ、且つ前記ＰＴＯ変速機構の変速段を低速側に移行させることによって、前記ＰＴＯ軸の回転数を低下させることを特徴とする農作業機械。

Images