JP5286978B2

JP5286978B2 - トラクタ

Info

Publication number: JP5286978B2
Application number: JP2008171864A
Authority: JP
Inventors: 智男清川; 恒高橋; 政幸鎌田
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010011745A

Description

本発明は機体の後部にロータリ耕耘装置を装着したトラクタに関し、該ロータリ耕耘装置の下降時に生じるダッシングを効果的に防止する防止装置に関する。

従来、硬質の圃場において、ロータリ耕耘装置を昇降自在に装着した作業車両を使用して作業を行う場合、ロータリ耕耘装置が接地するとき耕耘爪の掘削抵抗による反力を受けてトラクタが前に跳びだすダッシング現象を生じる。このため、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に耕深設定値に応じて減速するようにしたので、ダッシングを阻止する技術がある（特許文献１）。
特開２００２−３２０４０２号公報

ところが、上記の特許文献１の構成では、走行速度と設定速度とからダッシングを検出するものであるから、ダッシング検出の遅れが否めない。即ちダッシング量を抑えながら減速時間及び復帰過程時間をできるだけ短くする必要がある。

この発明は、ダッシング現象およびその大きさをＰＴＯ軸の回転ひずみによって測定することによりダッシング量の大きさをいち早く判定しようとする。

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、請求項１に記載の発明は、機体後部にロータリ耕耘装置２５を昇降自在に連結し、該ロータリ耕耘装置２５には機体側ＰＴＯ軸６２の駆動力を受けて正転連動する耕耘軸３３に複数の耕耘爪２９を設けたトラクタにおいて、前記ＰＴＯ軸６２の回転トルクを測定するトルク測定手段７１を設け、ロータリ耕耘装置２５が非作業状態から作業状態へ降下する際の回転トルクの変動に基づいて機体のブレーキ機構６０，６０に制動出力し、機体の車速を検出する手段５４を設け、検出された車速とトルク測定手段７１から算出されたトルク差から加速度を推定し、この加速度と予め設定した加速度とからブレーキ機構６０，６０への制動出力の要否を判定する手段を構成する制御部４２を設けたことを特徴とするトラクタの構成とする。

このように構成すると、ロータリ耕耘装置２５を駆動する状態で降下させて接地させるとＰＴＯ軸６２の回転トルクは、ロータリ耕耘装置２５が非作業状態の上昇位置にあるときの値が、ロータリ耕耘装置２５が下降して作業状態に達し接地したときの負荷状態下での値に変動し、このトルク差を測定する。そして、この測定結果に基づき、予め設定した制動力をブレーキ機構６０，６０に出力する。

また、トラクタが走行中にロータリ耕耘装置２５を下げて作業を開始する場合に、トルク測定によってトラクタの加速度を推定し、予め設定した加速度を超えるか否かが検出され、許容の加速度を超えるときは、ブレーキ機構６０，６０が制動される。

請求項２に記載の発明は、車速と加速度とに応じて予め設定した制動力をブレーキ機構（６０，６０）に出力する制御部（４２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタの構成とする。

このように構成すると、トルク変動に伴う推定の加速度と検出車速との関係に基づいてブレーキ機構に適正な制動力を付与する。

請求項１に記載の本発明によると、ロータリ耕耘装置２５に回転駆動された状態で非作業の上昇姿勢から作業姿勢に接地するとき、トルク測定手段７１によりＰＴＯ軸６２のトルク変動を検出し、ダッシング力の程度を予測して、ブレーキ機構６０，６０の制動力を付与しておくことができ、作業開始に際してロータリ耕耘装置２５がダッシングすることを抑制でき、しかもＰＴＯ軸６２のトルクの変動を捉えてダッシング力を予測するものであるから、制御手段７０は機体の走行停止状態に関わらず、ダッシング力を迅速に予測できる。また、推測された加速度と予め設定している加速度からブレーキ機構（６０，６０）への出力の要否を判定するので、適切に判定できる。

請求項２に記載の発明によると、機体が走行中であって、ロータリ耕耘装置２５が下降操作されたとき、加速度を予測しながら車速の状態に応じて該予測加速度から制動出力の有無あるいはその大きさをブレーキ機構６０，に付与することができ、耕耘作業開始時の安全を確保できる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施態様について説明する。
図１はロータリ耕耘装置の装着状態を示したものであり、トラクタ１１の油圧シリンダケース１２の左右外側にリフトアーム１３が回動自在に枢着され、機体下部に取り付けられたロワリンク１４とリフトアーム１３間にはリフトロッド１５が介装されている。符号１６はトップリンク、１７はトップリンクホルダである。

左右のロワリンク１４，１４の後端部間には門形のヒッチフレーム１８を架設し、このヒッチフレーム１８の上部中央位置に上部フック１９を固設するとともにトップリンク１６の後端部を連結し、更に、ヒッチフレーム１８の左右下端部に下部フック２０，２０を装着してクイックヒッチ装置２１が構成されている。

尚、下部フック２０にはレバー２２の前後動によって回動するロックプレート２３が枢着されており、後述するロータリ耕耘装置側の下部ピン２４が下部フック２０へ嵌入されたときに、該ロックプレート２３によって下部ピン２４をロックできるようにしてある。

一方、ロータリ耕耘装置２５の上部中央にはマスト２６が設けられており、このマスト２６の前端部に上部ピン２７を設ける。また、ロータリ耕耘装置２５のフレーム２８には前記下部フック２０，２０に対峙して下部ピン２４，２４を左右へ突設する。

而して、ロータリ耕耘装置２５の耕耘爪２９の上方はメインカバー３０により被蔽され、メインカバー３０の後部にリヤカバー３１を回動自在に枢着する。之等メインカバー３０とリヤカバー３１は電動モータ３２の駆動により一体となって耕耘軸３３の軸回りに回動可能に形成され、耕深を浅く設定するとメインカバー３０とリヤカバー３１が後方へ回動し、耕深を深く設定するとメインカバー３０とリヤカバー３１が前方へ回動する。

尚、メインカバー３０に突設されたハンガプレート３５に水平軸芯を有した支持軸３５ａを回動可能に設け、下端側をリヤカバー３１に取り付けたプレッシャロッド３６の途中を上記支持軸３５ａに形成した貫通孔に通して上下動自在に装着し、このプレッシャロッド３６に巻装した下部バネ３６ａにてリヤカバー３１の所定角度以上の上昇を許容するがそれ以上の上昇を抑制すべく下方へ押圧し、リヤカバー３１の跳ね上がりを抑止する一方、プレッシャロッド３６の上端側にはリヤカバー３１の過剰な下方揺動を規制する上部バネ３６ｂを巻装している。

前記リヤカバー３１の上下動を検出して耕深変化を捉え、トラクタ側１１側の油圧昇降装置Ｒを作動させて耕深を一定に保持する耕深制御機構Ｃが構成される。即ち、リヤカバー３１の動きは、耕深リンクを介してメインカバー３０上に設けた角度センサ３４を連動してリヤカバー３１角度に変換され、制御部４２に入力される構成である。

角度センサ４１はポテンショメータ形態とされ検出角度θ情報は制御部４２に入力され、予め設定した設定角度θ０との偏差を算出しリフトアーム１３を昇降制御することによりロータリ耕耘装置２５を適正耕深状態に維持する構成である。

なお、旋回など必要に応じてロータリ耕耘装置２５を昇降させるときは、ステアリングハンドル近傍に配置した昇降スイッチレバー４６の上昇・下降操作により任意に行うことができる。

図２において、トラクタ１１のミッションケースには、主クラッチ（図示せず）、主変速機構５１、副変速機構５２等を備え、エンジンＥからの回転駆動力は、これらを介して左右後車軸５３，５３および左右前車軸（図示せず）に変速して伝達される構成である。なお後進側変速は主変速機構５１に組み込まれる公知の構成としている。一方、エンジンＥの駆動力は途中のPTO変速部５９、ＰＴＯクラッチ６０を介してＰＴＯ伝動軸６１を経由し、機体後部のＰＴＯ軸６２に伝達される構成である。このＰＴＯ軸６２の駆動力は、前記ロータリ耕耘装置２５の入力伝動ケース２５ａから前方に突出する入力軸６３に自在継手軸６４を介して伝達される構成としている。入力軸６３に入力された駆動力は入力伝動ケース２５ａ内の図外ギヤ群、伝動軸を介して耕耘爪２９を装着する耕耘軸３３に伝達される構成である。６６，６６は前記後車軸５３，５３を夫々独立あるいは両者共に制動できるブレーキ機構である。

次いで制御部４２について説明する。
制御部４２の入力情報としては、前記各種スイッチ情報、角度センサ４１の各検出情報のほか、トルク測定手段７１、車速検出手段としての車速センサ５４等の検出情報を入力し、一方出力情報としては前記油圧昇降機構Ｒの上昇出力あるいは下降出力等がある。

前記トルク測定手段７１は、その原理は特開２００３−２７００６３号公報に記載のように、ＰＴＯ軸６２の負荷に伴う捻れ量をひずみセンサ７１ａにより検出する構成とし、ＰＴＯ軸６２の先端部付近に設けられ、ロータリ耕耘装置２５の作業負荷増大に伴うトルク測定を行うことができる構成としている。すなわち、ロータリ耕耘装置２５への動力伝達が可能に接続し、ＰＴＯクラッチ６０をＯＮすると、ＰＴＯ軸６２にはエンジンＥ側からの駆動トルクが発生し、一方ロータリ耕耘装置２５の駆動負荷によるＰＴＯ軸６２への負荷に伴うトルク差が発生している。ロータリ耕耘装置２５が上昇する非作業姿勢では、耕耘爪に土壌抵抗のかからない空転状態での負荷が作用する。

ところで、このロータリ耕耘装置２５が降下すると土壌耕耘の負荷が作用し、ひずみセンサ７１ａのひずみ量が大となり、即ちトルク差が上記の非作業時に比較して大となり、予め設定した基準値Lを超える状態が所定時間ｔ経過すると制御手段はダッシングが想定される駆動状態であると判定する構成である（図４、ダッシング判定手段）。

また、前記左右後車軸５３，５３にギヤ歯部をピックアップして単位時間あたりのピックアップ数から後車軸回転数ひいては車速を検出しうる車速センサ５４を構成している（車速検出手段）。左右にそれぞれ設ける構成とすることにより、平均車速の算出、あるいは相互の検出車速の異常診断を行わせる。

前記のダッシング判定手段、車速検出手段を備えたブレーキ制御について、図５のフローチャートに基づき説明する。トラクタのエンジンＥを起動し、ロータリ耕耘装置２５は非作業状態の上昇姿勢にしておくと（ステップ１０１〜１０２）、トルク測定手段７１のひずみセンサ７１ａは所定短時間間隔で検出を行い、そのひずみセンサ７１ａ出力を記憶する（ステップ１０３）。ここで、作業機降下スイッチ等に基づき、ロータリ耕耘装置２５を降下させる（ステップ１０４）。このひずみセンサ７１ａの検出値が所定値以上、所定時間以上を継続すると推定トルク差が所定以上であるから、制御手段４２はダッシング状態と判定する（ステップ１０６）。ダッシング状態と判定されると、制御手段７０は、ダッシング有りモードに切り換えられ（ステップ１０７）、車速センサ５４の読み込みと共に（ステップ１０８）、予め制御手段７０に設定記憶させたブレーキ機構の制動力が読み込まれる（ステップ１１０）。未だトラクタ機体が前進していない場合（ステップ１０９）、すなわち車速ゼロの場合には、図６に示したように、上記読み込まれた制動力を具現する制動出力がトルク差の大小に略比例した制動力として、ブレーキ機構６６，６６に向けてなされる（ステップ１１１〜１１２）。トラクタは停止状態でありながら所定の制動状態に置かれていて、ロータリ耕耘装置２５によるダッシングを防止して作業に入ることができる。

一方ステップ１０９で車速がゼロでなく所定に前進中であるとき、ひずみセンサ７１ａの検出によりトルク判定手段７１がトルク差を演算して車速の加速度を推定する。図７に示すように、この加速度推定が予め設定した車速ごとの加速度の許容範囲であるときは（ステップ１１３）、安全性に影響のない加速度と判定してブレーキ制動出力はなされないが（ステップ１１４）、該加速度が許容範囲外に大きいときは、車速に応じて予め設定した制動力を付与すべくブレーキ機構６６，６６に制動出力するものである（ステップ１１５、１１６）。

ロータリ耕耘装置２５を駆動する状態で降下させて接地させるとＰＴＯ軸６２の回転トルクが、ロータリ耕耘装置２５が非作業状態の上昇位置にあるときの値が、ロータリ耕耘装置が下降して作業状態に達し接地したときの負荷状態下での値に変動し、このトルク差が測定され、そして、この測定結果に基づき、予め設定した制動力をブレーキ機構に出力するものである。ここで、ＰＴＯ軸６２にひずみゲージ７１ａを設け、トルク測定手段７１を構成するから、ロータリ耕耘装置２５が降下した直後のトルク変動を捉えてダッシングの推定を行い、ブレーキ機構を制動する構成であるから、機体の停止、走行に関わらずダッシングを推定できるため、特に停止状態下でロータリ耕耘装置２５を下降させたときでのダッシングを防ぐことができる。

また、走行中におけるロータリ耕耘装置２５の下降に伴うダッシング現象の推定をトルク差による推定加速度の大小で行い、制動の要否を判定するため、不要なダッシングのための制動動作を引起さず作業効率を低下させない。

上記の実施例では、ブレーキ機構６６，６６の制動出力は、制御部４２に予め設定して記憶するが、制動力（ブレーキ力）を強弱に補正し、あるいは制動時間（ブレーキ時間）を長短に補正する補正ダイヤル７３を設けてある。図８では、内外２重構造のダイヤル７３ａ，７３ｂを備え、外側のダイヤル７３ａで制動力を補正し、内側ダイヤル７３ｂで制動時間を補正する構成である。このように構成すると、オペレータの熟練度や圃場条件等に応じて設定記憶値を補正でき、ダッシング現象の防止にきめ細かく対応できる。

図９は、ダッシング現象を推測したときの改良構成に関する。前記のトルク差判定等に基づきダッシング現象を判定すると、ロータリ耕耘装置２５に上昇出力する（ステップ２０１〜２０３）。予め設定した上昇量になると停止し、次いで車速センサ５４に基づき車速を検出し（ステップ２０５）、車速が検出されるとロータリ耕耘装置２５に下降出力し、基の高さまで復帰させる（ステップ２０６〜２０８）。このように構成すると、ダッシング現象を防止でき作業者は安全に作業開始することができる。

図１０は、更に他の改良構成に関する。前記のトルク差判定等に基づきダッシング現象を判定すると、ＰＴＯクラッチ６０を解放出力する（ステップ３０１〜３０３）。即ち、ＰＴＯクラッチ６０は多板油圧クラッチ形態とし、圧油の供給を抑制することによってクラッチ解放状態を具現できる構成としている。予め設定した解放量に達することで（ステップ３０４）、ダッシング力を抑制でき、ダッシング現象による危険を回避できる。なお、前記の例に同じく車速センサ５４に基づき車速を検出し（ステップ３０５）、車速が検出されるとＰＴＯクラッチ入りに復帰させる（ステップ３０６〜３０７）。

又、トラクタ１１には前輪の操舵角を検出する操舵角検出センサ４７を設け、該操舵角センサ４７による検出操舵角Ｓが予め設定した角度βを超えると、油圧昇降装置Ｒを作動させ、ロータリ耕耘装置を上昇制御する構成である。なお、旋回後のロータリ耕耘装置下降制御は上記旋回角度が所定の直進状態に復帰したと検出されるか、あるいはハンドル近傍に配置した上記昇降スイッチレバー４６の下降操作による。

以上のように構成したトラクタ１１にロータリ耕耘装置２５を装着して作業を行うときには、作業機連結作業に基づいて、耕深制御機構Ｃが構成され、リヤカバー３１の動きは、耕深リンク３７、第１連動ワイヤ３８、連動リンク３９、第２連動ワイヤ４０を介して角度センサ４１を連動しリヤカバー３１角度に変換され、制御部４２に入力される。

制御部４２では、耕耘作業中のリヤカバー３１角度を検出し、予め耕深設定器によって設定された耕深との比較によってその偏差を解消すべく油圧昇降機構Ｒに圧油を給排してリフトアーム１３他を作動させる。

図１１、１２は耕深設定器の変形例を示す。即ち、副変速機構５２の副変速レバー６７の操作グリップ部に、主変速機構５１の増速スイッチ６８Ｕ、減速スイッチ６８Ｄを設けており、この耕深調整モードへのモード切換スイッチ（図示せず）によるモード切換中、増速スイッチ６８Ｕを押すごとに設定する耕耘深さが深くなり、減速スイッチ６８Ｄを押すごと耕耘深さは浅くなるよう構成している。なお、モード切換スイッチに代替して、表示パネルの液晶表示部６９の表示が複数パターンに設けてこれを順次切換えるとき、耕耘深さ調整モード６９ｅに切換えられた状態で、上記増減速スイッチ６８Ｕ，６８Ｄを操作すると耕耘深さを設定できる構成としてもよい。

このように構成すると、増減速スイッチ６８Ｕ，６８Ｄを耕耘深さ設定用に兼用するためのコストダウン効果が得られる。
図１３は２輪駆動走行状態の走行モード、４駆動モード、旋回時作業機上昇等の旋回モード、および作業機モード（耕耘）までを１つの設定ダイヤル７５によって切換えできる構成としたものにおいて、作業機モード位置に選択操作されると、予め設定した耕耘深さが設定される構成とし、なお、この耕耘深さを変更するときは、前記のように増減速スイッチ６８Ｕ，６８Ｄの操作による。

図１３において、設定ダイヤル７５はステアリングハンドル７６の下位近傍に配置され、さらにこれらの近傍には、アクセルレバー７７、前記昇降スイッチレバー４６、コンビネーションスイッチ７９等を配設している。

このうち、昇降スイッチレバー４６は以下の構成である。即ち、作業機（ロータリ耕耘装置２５）降下時の操作構成は、該昇降スイッチレバー４６の下降操作の初回目では、作業機を所定高さまで降下させ、引き続き２回目の操作で所定の作業機対地位置（ロータリ耕耘装置２５の場合は設定耕耘深さ）に降下される構成とした。このように構成すると、トラクタを後退させながら枕地で圃場の畦際に作業機をセットしたいとき、昇降スイッチレバー４６の初回操作で接地はしないが低い位置に下がるため、オペレータの後方視界を遮らず、上記畦際寄せ確認を容易化し、続く昇降スイッチレバー４６操作で所定の作業機位置に低下して作業を再開できる。

図１４は、ロータリ耕耘装置２５のリヤカバー３１の側面に着脱自在に装着するコーナカバー８０，８０の着脱構成に関する。リヤカバー３１の左右端部に台形状に切欠部３１ａ，３１ａを形成し、該切欠部３１ａ，３１ａにて培土器などを装着して畝を整形できる構成とするが、標準の耕耘時にはこの切欠部３１ａ，３１ａは塞ぐ必要がある。このため台形状のコーナカバー８０，８０を着脱自在に装着するものである。ところで該コーナカバー８０，８０には耕耘爪側からの土の飛散を受け、下縁側には圃場面に接地して抵抗を受けるため下方側が開き易く、改善が望まれる。図Lの構成では、リヤカバー３１側にフック部８１を設け、コーナカバー８０側に設けたリヤカバー３１との重合部８２のうち、該フック部８１に対応する部分８２ａを切り欠き、係合させるパッチン錠８３側の係止アーム部８３ａの肩部８３ｂを重合部８２に圧接させてリヤカバー３１の上面から重合部８２を被せてパッチン錠８３で固定するよう構成している。８４はリヤカバー３１側の固定ピンを嵌合させる孔部で、コーナカバー８０，８０のずれを防止する。

ロータリ耕耘装置の側面図トラクタ伝動部の概要図制御ブロック図ひずみセンサ出力一例を示すグラフフローチャート推定トルク差―制動力関係グラフ検出車速−許容加速度関係グラフ補正ダイヤルの正面図フローチャートフローチャート変速レバー斜視図液晶表示一例を示す正面図ステアリングハンドル近傍の操作部斜視図リヤカバー用コーナカバーの要部背面図（Ａ）、その側面図（Ｂ）、コーナカバー単体の背面図（Ｃ）

２５ロータリ耕耘装置
２９耕耘爪
３３耕耘軸
４２制御部
５４車速センサ（車速検出手段）
６０ブレーキ機構
６２ＰＴＯ軸

Claims

機体後部にロータリ耕耘装置（２５）を昇降自在に連結し、該ロータリ耕耘装置（２５）には機体側ＰＴＯ軸（６２）の駆動力を受けて正転連動する耕耘軸（３３）に複数の耕耘爪（２９）を設けたトラクタにおいて、前記ＰＴＯ軸（６２）の回転トルクを測定するトルク測定手段（７１）を設け、ロータリ耕耘装置（２５）が非作業状態から作業状態へ降下する際の回転トルクの変動に基づいて機体のブレーキ機構（６０，６０）に制動出力し、機体の車速を検出する手段（５４）を設け、検出された車速とトルク測定手段（７１）から算出されたトルク差から加速度を推定し、この加速度と予め設定した加速度とからブレーキ機構（６０，６０）への制動出力の要否を判定する手段を構成する制御部（４２）を設けたことを特徴とするトラクタ。
車速と加速度とに応じて予め設定した制動力をブレーキ機構（６０，６０）に出力する制御部（４２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。