JP6102819B2

JP6102819B2 - 農作業機制御装置

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Publication number: JP6102819B2
Application number: JP2014080570A
Authority: JP
Inventors: 直樹横田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: JP2015198621A

Description

本発明は、農業用車両が備える農作業機への動力伝達を制御することで、農作業機の作動および停止を切替制御する農作業機制御装置に関する。

特許文献１には、走行駆動源としての内燃機関、および土壌を耕す耕転機（農作業機）を備えた農業用車両が記載されており、耕転機は、内燃機関の動力の一部で作動する。この種の農業用車両は、内燃機関から耕転機への動力伝達と遮断を切り替えるクラッチ装置を備えており、駆動電力がクラッチ装置へ供給されると、クラッチ装置はオン作動する。

そして一般的には、図４に例示するイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ３１）を運転者がオン操作して内燃機関を作動させた状態で、操作スイッチ３２をオン操作すると、制御装置２０ｘが、クラッチ装置１３へ駆動電力を供給する。これにより、内燃機関から耕転機へ動力伝達され、走行しながら耕転機が作動するように制御される。

特開平８−２１４６０２号公報

さて、近年の制御装置２０ｘは、クラッチ装置１３へ供給する駆動電力をマイクロコンピュータ（マイコン２４）で制御するようになってきている。例えば、耕転機１０Ｃがリフトアップ操作されて土壌から離れている場合には、一時停止信号がマイコン２４に入力される。マイコン２４は、操作スイッチ３２から操作信号が入力されていた場合であっても、一時停止信号が入力されていれば駆動電力をオフさせるように制御する。

さて、このようなマイコン制御を可能にした制御装置２０ｘでは、以下の問題が生じるとの知見を本発明者は得た。すなわち、低電圧（例えば５Ｖ）で作動するマイコン２４は、高電圧（例えば１２Ｖ）の駆動電力を直接制御することができない。そのため、マイコン２４は、駆動回路２５へ低電圧の指令信号を出力し、駆動回路２５は、指令信号にしたがって高電圧の駆動電力をオンオフ制御する。

しかしながら、このように駆動回路２５をマイコン２４で制御する制御装置２０ｘでは、駆動回路２５が故障した場合に、マイコン２４からの指令信号では駆動回路２５をオフ作動できなくなる懸念が生じる。駆動回路２５の故障の具体例としては、駆動回路２５の端子同士が異物により固着して短絡することや、駆動回路２５が熱損傷すること等が挙げられる。そして、このような故障が生じると、操作スイッチ３２をオフ操作しても耕転機１０Ｃを停止できなくなる。この場合には、ＩＧスイッチ３１をオフ操作して耕転機１０Ｃを停止させるしかなく、内燃機関Ｅの停止を余儀なくされる。

この問題に対し本発明者は、駆動回路２５へ駆動電力を送電する送電線Ｌ３０に非常停止スイッチを設け、故障が検出された場合には非常停止スイッチをマイコン２４でオフ作動させる構成を検討した。この構成によれば、内燃機関Ｅを停止させずに耕転機１０Ｃを非常停止させることができるようになる。しかしこの構成では、非常停止スイッチの増設を要するので、部品点数の増大を招く。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、駆動回路の故障時に内燃機関を停止させることなく農作業機を停止できるようにすることを、部品点数増大を抑制しつつ実現可能にした農作業機制御装置を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつは、走行駆動源としての内燃機関（Ｅ）の動力の一部により作動する農作業機（１０Ｃ）と、内燃機関から農作業機への動力伝達と遮断を切り替えるクラッチ装置（１３）と、運転者により手動操作され、クラッチ装置を操作するための操作信号を出力する操作スイッチ（３２）と、を備える農業用車両（１０）に適用され、クラッチ装置の駆動を電気制御することで、農作業機の作動および停止を切替制御する農作業機制御装置であることを前提とする。

そして、操作スイッチから出力された操作信号の電圧を低下させて、演算処理用の入力信号に変換する入力処理回路（２１）と、入力処理回路により変換された入力信号に基づき、指令信号を演算する演算処理回路（２４）と、演算処理回路により演算された指令信号にしたがって、クラッチ装置を駆動させるための駆動電力をオンオフ制御する駆動回路（２５）と、クラッチ装置へ供給するための駆動電力を、駆動回路へ送電する送電線（Ｌ３４、Ｌ３４ａ、Ｌ３）と、操作スイッチから入力処理回路へ操作信号を送信する通信線（Ｌ３１、Ｌ２）と、を備え、送電線の一端は駆動回路に接続され、送電線の他端は通信線または操作スイッチに接続されていることを特徴とする。

ここで、本発明に反した構成の図４に示す制御装置２０ｘでは、送電線Ｌ３０を用いて駆動電力を駆動回路２５へ引き込むにあたり、ＩＧスイッチ３１から駆動電力を引き込んでいる。これに対し本発明では、駆動電力を駆動回路へ送電する送電線が、入力処理回路へ操作信号を送信する通信線または操作スイッチに接続される。そのため、図２および図３に例示するように、操作スイッチ３２または通信線Ｌ３１から駆動電力を引き込むこととなるので、操作スイッチ３２をオフ操作すれば駆動電力が駆動回路へ送電されなくなる。よって、駆動回路の故障時には、操作スイッチ３２をオフ操作すれば、内燃機関を停止させることなく農作業機を停止できるようになる。しかも、先述した非常停止スイッチの増設を要すること無く実現可能となる。

本発明の第１実施形態において、制御装置が搭載された農業用車両を模式的に示す図。第１実施形態に係る農作業機制御装置を示す電気ブロック図。本発明の第２実施形態に係る農作業機制御装置を示す電気ブロック図。本発明の比較対象である制御装置を示す電気ブロック図。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示す農業用車両１０は、内燃機関Ｅを走行駆動源として走行するトラクター１０Ｔと、トラクター１０Ｔにより牽引される耕転機１０Ｃとを備える。耕転機１０Ｃは、複数の耕転爪１７を備える。耕転機１０Ｃは、回転作動することにより耕転爪１７で土壌を耕す農作業機である。耕転機１０Ｃは、トラクター１０Ｔに脱着可能に連結されている。

トラクター１０Ｔには、内燃機関Ｅの出力軸の回転数を変速させる変速機１１が搭載されている。変速機１１は、トラクター１０Ｔの外部へ内燃機関Ｅの動力の一部を供給する外部出力軸（ＰＴＯ軸１２）を有する。この外部出力軸はＰＴＯ（Power Take Off）軸とも呼ばれるものであり、変速機１１により減速された回転駆動力で、内燃機関Ｅの作動に伴い回転する。ＰＴＯ軸１２には、クラッチ装置１３を介して駆動軸１４が連結されている。要するに、内燃機関Ｅの動力は、駆動輪１８およびＰＴＯ軸１２へ分配される。

クラッチ装置１３は、ＰＴＯ軸１２と駆動軸１４との連結と遮断を切り替えることで、内燃機関Ｅから耕転機１０Ｃへの動力伝達と遮断を切り替える。クラッチ装置１３は油圧を駆動源として駆動する油圧アクチュエータであり、図２に示す電磁バルブ１３ａにより油圧制御されて駆動する。すなわち、電磁バルブ１３ａのソレノイドへ駆動電力を供給すると、図示しない油圧回路の所定部分が電磁バルブ１３ａにより開閉する。これにより、油圧アクチュエータであるクラッチ装置１３は、連結と遮断を切り替えるように駆動する。なお、上記油圧回路へ供給される油圧は、内燃機関Ｅにより駆動する油圧ポンプにより供給される。

トラクター１０Ｔの運転席に備えられた操作スイッチ３２を運転者がオン操作すると、後述する電子制御装置（ＥＣＵ２０）から電磁バルブ１３ａへ駆動電力が供給され、クラッチ装置１３が連結作動する。これにより、ＰＴＯ軸１２から駆動軸１４へ動力が伝達され、さらに駆動軸１４から耕転機１０Ｃへ動力が伝達される。これにより、耕転機１０Ｃが回転する。

農業用車両１０は、リフトアップピストン１５およびレベル調整ピストン１６を備える。これらのピストン１５、１６は、先述した油圧回路から供給される油圧を駆動源として駆動する油圧アクチュエータであり、リンク機構１５ａ、１６ａを作動させて耕転機１０Ｃを移動させるものである。

リフトアップピストン１５は、耕転機１０Ｃを昇降させるためのアクチュエータである。運転者によるレバー操作に応じてリフトアップピストン１５が作動すると、リンク機構１５ａが作動して耕転機１０Ｃが昇降作動する。耕転機１０Ｃをリフトアップさせると、耕転爪１７が土壌から離れて耕すことができない状態になる。耕転機１０Ｃをリフトダウンさせると、耕転爪１７が土壌に着陸して耕すことができる状態になる。

レベル調整ピストン１６は、耕転機１０Ｃのレベル位置を調整するためのアクチュエータである。運転者によるレバー操作に応じてレベル調整ピストン１６が作動すると、リンク機構１６ａが作動して耕転機１０Ｃのレベル位置が上下動する。耕転機１０Ｃのレベル位置を調整することにより、耕転爪１７による土壌の掘削代が調整される。

トラクター１０ＴにはＥＣＵ２０が備えられている。ＥＣＵ２０は、先述したようにクラッチ装置１３の作動を制御する他にも、トラクター１０Ｔに搭載されたメータＭやヘッドライトＬ、ピストン１５、１６へ供給する油圧を制御する電磁バルブ等の各種電気部品の作動を制御する。メータＭは、農業用車両１０の走行速度を表示する指針や、内燃機関の燃料残量を表示する指針等を備え、これらの指針の作動がＥＣＵ２０により制御される。

図２に示すように、ＥＣＵ２０は、複数の入力処理回路２１、２２、２３、マイクロコンピュータ（マイコン２４）、および複数の駆動回路２５、２６を備える。これらの入力処理回路２１〜２３、マイコン２４および駆動回路２５、２６は、共通する基板２０ａ上に実装され、基板２０ａとともにケース２０ｂ内に収容されている。マイコン２４は、中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ等を有する演算処理回路を提供する。

ケースには、複数の入力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４および複数の出力端子Ｔ６、Ｔ７が取り付けられている。第１給電線Ｌ１の一端は入力端子Ｔ１に接続され、他端はＩＧスイッチ３１に接続されている。第２給電線Ｌ２の一端は入力端子Ｔ２に接続され、他端は操作スイッチ３２に接続されている。操作スイッチ３２とＩＧスイッチ３１は直列に接続されている。ＩＧスイッチ３１がオン操作されると、内燃機関Ｅが作動可能な状態になり、かつ、車載バッテリＢから入力端子Ｔ１へバッテリ電圧（例えば１２Ｖ）が印加されるようになる。また、ＩＧスイッチ３１がオン操作された状態で操作スイッチ３２がオン操作されると、入力端子Ｔ２へバッテリ電圧が印加されるようになる。

内燃機関Ｅの出力軸から駆動輪１８への動力伝達を遮断させるように運転者がクラッチ操作すると、クラッチオフ信号が入力端子Ｔ３に入力される。所定条件を満たしている場合には、耕転機１０Ｃを一時停止させるための一時停止信号が、車内ＬＡＮ等の通信システムから入力端子Ｔ４に入力される。例えば、リフトアップピストン１５により耕転機１０Ｃが所定量以上リフトアップされている場合には、所定条件を満たしているとみなして一時停止信号が入力される。

入力処理回路２１は、操作スイッチ３２から出力された操作信号の電圧を低下させて、演算処理用の入力信号に変換する。要するに、バッテリ電圧によるオンオフ信号を、マイコン２４が受け付け可能な電圧（例えば５Ｖ）の信号に変換する。入力処理回路２２、２３は、先述したクラッチオフ信号および一時停止信号を、演算処理用の入力信号に変換する。

マイコン２４は、入力処理回路２１、２２、２３から入力されてきた各種信号に基づき、駆動回路２５へ出力する指令信号を演算する。要するに、操作信号、クラッチオフ信号および一時停止信号に基づき、駆動回路２５の作動を制御することで、クラッチ装置１３の駆動を制御する。具体的には、操作スイッチ３２のオン操作に伴い操作信号がＥＣＵ２０へ入力されると、駆動回路２５をオン作動させるオン指令信号をマイコン２４は駆動回路２５に出力する。但し、クラッチオフ信号および一時停止信号の少なくとも一方がＥＣＵ２０へ入力されれば、操作信号が入力されてもオン指令信号の出力を停止させて、駆動回路２５をオフ作動させる。

なお、マイコン２４には、これらの信号の他にも、燃料残量センサや車速センサ等の各種センサによる検出信号が入力される。マイコン２４は、これらの検出信号に基づき、メータＭが備える指針用モータやヘッドライトＬ等の各種電気部品の作動を制御する。

駆動回路２５、２６は、トランジスタ等のスイッチング素子を備え、マイコン２４からの指令信号にしたがって駆動電力の出力を制御する。例えば、マイコン２４から駆動回路２６へ点灯の指令信号が出力されると、駆動回路２６はオン作動して駆動電力を出力端子Ｔ６へ出力する。これにより、駆動電力がヘッドライトＬへ供給されて点灯することとなる。

マイコン２４から駆動回路２５へ、クラッチ接続させる指令信号が出力されると、駆動回路２５はオン作動して駆動電力を出力端子Ｔ７へ出力する。これにより、駆動電力が電磁バルブ１３ａへ供給されてクラッチ装置１３がクラッチ接続作動し、ひいては内燃機関Ｅの動力が耕転機１０Ｃへ伝達され、耕転機１０Ｃが回転することとなる。

図中の符号Ｌ２０、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は、基板２０ａにプリントされたプリント配線を示す。通信線Ｌ３１の一端は入力処理回路２１に接続され、他端は入力端子Ｔ２に接続される。これにより、通信線Ｌ３１は、操作スイッチ３２から入力処理回路２１へバッテリ電圧による操作信号を送信する。通信線Ｌ３２、Ｌ３３の一端は入力処理回路２２、２３に接続され、他端は入力端子Ｔ３、Ｔ４に接続される。これにより、通信線Ｌ３２、Ｌ３３の各々は、マイコン２４が受け入れ可能な低電圧による信号を入力処理回路２２、２３へ送信する。

送電線Ｌ２０の一端は駆動回路２６に接続され、他端は入力端子Ｔ１に接続される。これにより、送電線Ｌ２０は、駆動回路２６へバッテリ電圧による駆動電力を送電する。送電線Ｌ３４の一端は駆動回路２５に接続され、他端は通信線Ｌ３１に接続される。これにより、送電線Ｌ３４は、駆動回路２５へバッテリ電圧による駆動電力を送電する。換言すれば、送電線Ｌ３４は、通信線Ｌ３１からバッテリ電圧を引き込んで、駆動電力として駆動回路２５へ供給する。

駆動回路２５は、駆動回路２５の端子２５ａ、２５ｂ同士が異物等により固着して短絡する故障が生じたことを検出し、該故障が検出された場合に異常信号をマイコン２４へ送信する機能を有する。マイコン２４は、異常信号が入力されてきた場合に、操作スイッチ３２をオフ操作するように運転者へ促す報知処理を実施する。報知処理の具体例としては、操作スイッチ３２をオフ操作するメッセージをメータＭに表示する処理や、操作スイッチ３２をオフ操作するように促す音声案内をスピーカから出力する処理等が挙げられる。なお、上記故障が検出された場合には、警告ランプを点灯させたり警告音を出力させたりしてもよい。

以上により、本実施形態によれば、駆動電力を駆動回路２５へ送電する送電線Ｌ３４が、入力処理回路２１へ操作信号を送信する通信線Ｌ３１に接続される。そのため、通信線Ｌ３１から駆動電力を引き込むこととなるので、操作スイッチ３２をオフ操作すれば駆動電力が駆動回路２５へ送電されなくなる。よって、駆動回路２５の故障時には、操作スイッチ３２をオフ操作すれば、内燃機関Ｅを停止させることなく耕転機１０Ｃの回転を停止できるようになる。しかも、メータＭの指針用モータやライトＬ等、耕転機１０Ｃ以外の他の電気部品を停止させることも回避でき、ピストン１５、１６の作動も停止させずに済む。

さらに本実施形態によれば、送電線Ｌ３４の他端は通信線Ｌ３１に接続され、通信線Ｌ３１の一部および送電線３４は、基板２０ａにプリントされたプリント配線である。そのため、図４に示す送電線Ｌ３０のプリント配線を、図２に示す送電線Ｌ３４の配置に変更するだけで、操作スイッチ３２により耕転機１０Ｃを回転停止できる構造を実現できる。よって、上記構造による農作業機制御装置（ＥＣＵ２０）を、部品点数の増大を招くこと無く容易に実現できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、駆動電力を駆動回路２５へ送電する送電線Ｌ３４を、入力処理回路２１へ操作信号を送信する通信線Ｌ３１に接続させている。これに対し、本実施形態に係る農作業機制御装置（ＥＣＵ２００）では、図３に示すように、駆動電力を駆動回路２５へ送電する送電線Ｌ３４ａを、操作スイッチ３２に接続させている。

具体的には、本実施形態では入力端子Ｔ２ａおよび第３給電線Ｌ３を追加している。第３給電線Ｌ３の一端は入力端子Ｔ２ａに接続され、他端は操作スイッチ３２に接続されている。そして、駆動電力を駆動回路２５へ送電する送電線Ｌ３４ａの他端が、入力端子Ｔ２ａに接続されている。これにより、送電線Ｌ３４ａは、駆動回路２５へバッテリ電圧による駆動電力を送電する。換言すれば、第３給電線Ｌ３および送電線Ｌ３４ａは、操作スイッチ３２の接続端子からバッテリ電圧を引き込んで、駆動電力として駆動回路２５へ供給する送電線を提供する。

以上により、本実施形態によれば、駆動電力を駆動回路２５へ送電する送電線Ｌ３４ａおよび第３給電線Ｌ３が、操作スイッチ３２から駆動電力を引き込むこととなるので、操作スイッチ３２をオフ操作すれば駆動電力が駆動回路２５へ送電されなくなる。よって、駆動回路２５の故障時には、操作スイッチ３２をオフ操作すれば、内燃機関Ｅを停止させることなく耕転機１０Ｃの回転を停止できるようになる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

図１に示す例では、農作業機に耕転機１０Ｃを適用させているが、耕転機１０Ｃに限らず、各種の農作業機をトラクター１０Ｔに連結させて、ＰＴＯ軸１２により作動させるようにしてもよい。

上記第２実施形態では、第３給電線Ｌ３の他端を操作スイッチ３２に接続させているが、第３給電線Ｌ３の他端を第２給電線Ｌ２に接続させてもよい。上記各実施形態では、送電線Ｌ３４、Ｌ３４ａにプリント配線を用いているが、リード線を用いてもよい。

１０…農業用車両、１０Ｃ…耕転機（農作業機）、１３…クラッチ装置、２０、２００…ＥＣＵ（農作業機制御装置）、２１…入力処理回路、２４…マイコン（演算処理回路）、２５…駆動回路、３２…操作スイッチ、Ｅ…内燃機関、Ｌ３４、Ｌ３４ａ、Ｌ３…送電線、Ｌ３１、Ｌ２…通信線。

Claims

走行駆動源としての内燃機関（Ｅ）の動力の一部により作動する農作業機（１０Ｃ）と、
前記内燃機関から前記農作業機への動力伝達と遮断を切り替えるクラッチ装置（１３）と、
運転者により手動操作され、前記クラッチ装置を操作するための操作信号を出力する操作スイッチ（３２）と、を備える農業用車両（１０）に適用され、
前記クラッチ装置の駆動を電気制御することで、前記農作業機の作動および停止を切替制御する農作業機制御装置において、
前記操作スイッチから出力された前記操作信号の電圧を低下させて、演算処理用の入力信号に変換する入力処理回路（２１）と、
前記入力処理回路により変換された前記入力信号に基づき、指令信号を演算する演算処理回路（２４）と、
前記演算処理回路により演算された前記指令信号にしたがって、前記クラッチ装置を駆動させるための駆動電力をオンオフ制御する駆動回路（２５）と、
前記クラッチ装置へ供給するための前記駆動電力を、前記駆動回路へ送電する送電線（Ｌ３４、Ｌ３４ａ、Ｌ３）と、
前記操作スイッチから前記入力処理回路へ前記操作信号を送信する通信線（Ｌ３１、Ｌ２）と、
を備え、
前記送電線の一端は前記駆動回路に接続され、前記送電線の他端は前記通信線または前記操作スイッチに接続されていることを特徴とする農作業機制御装置。
前記入力処理回路、前記演算処理回路および前記駆動回路が実装された基板（２０ａ）を備え、
前記送電線（Ｌ３４）の他端は前記通信線（Ｌ３１）に接続され、
前記通信線の一部および前記送電線は、前記基板にプリントされたプリント配線であることを特徴とする請求項１に記載の農作業機制御装置。