JPH0639921B2 - 走行作業車のガバナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として農用トラクタやコンバイン等のディ
ーゼルエンジン搭載型の走行作業車に用いるガバナ装置
に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンの燃料噴射量を制御するガバナ装置
をその特性で分類すると、アイドリング回転から最高回
転までのあらゆる回転範囲で調速が可能なオールスピー
ドガバナ、並びに、円滑なアイドリングを行わせる為、
及び最高回転を越えないようにする為に、低速回転域及
び拘束回転域でのみ調速を行い、中速回転域では調速を
行わないミニマム・マキシマムガバナがある。

そして、負荷の変動に関係なく安定した定速走行、及び
作業装置の定速駆動が要求される走行作業車において
は、前述のオールスピードガバナが採用されているが一
般的であり、逆に、アクセル調節に即応した滑らかな加
速、及び減速が要求される一般の自動車には、前述のミ
ニマム・マキシマムガバナが採用されているのが一般的
である。

ところが、近年の走行作業車においては、作業能率の向
上及び機動性の向上の要望から高速化の傾向が強く、作
業地での作業ばかりでなく、路上での高速運搬作業にも
充分に対応できるようになることが求められつつある。

しかし、前述のような走行作業車に搭載されるディーゼ
ルエンジン用のガバナ装置は、その主作業である圃場作
業等の作業走行に適したオールスピードガバナである為
に、路上走行時の加速及び減速の感覚（ドライバビリテ
ィ）が、あまり良いものではない。

そこで、従来では、前述の作業地から路上にわたる範囲
での使用を可能にするために、走行モードを人為的に切
り換え操作自在なスイッチを設け、そのスイッチの切り
換え操作で作業走行モードと路上走行モードとを切り換
え選択できるように構成したものも採用された（例え
ば、特開昭58-72637号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術によれば、作業走行時、及び、路上走行
時のいずれの場合でも、その走行条件に適した走行モー
ドを選択可能な点では有用なものであるが、現実の作業
走行中に走行モードの切り換え操作を行うこと自体が煩
わしく、また、スイッチの切り換え忘れ等によって所期
の機能が発揮されないまま、不適当な走行モードで使用
されることもあった。

このような不都合を解消するには、作業装置の駆動のオ
ン・オフに連係させて前記走行モードの切り換えをも行
わせるように構成することも考えられなくもないが、単
に、このように連係させると次のような問題がある。

すなわち、実際の作業走行において、例えば、圃場端部
での旋回や、一つの圃場での作業を終了して次の圃場へ
移動する際などに、作業装置の作動状態を維持したまま
移動したい場合、あるいは作業装置の実際の作業は終了
していても、その作動を停止させる手間は省いて空作動
状態で移動したい場合もあるが、この場合も、作業装置
が停止されていなければ路上走行モードが選択されない
ので、不適当な作業走行モードのまま移動させられるこ
とになり、良好な操作性を得られない。

本発明の目的は、前述のような走行作業車において、作
業走行及び路上走行の両方に適したガバナ装置の特性
を、人為的な切り換え操作を要さずに、しかも走行条件
に応じた良好な操作性を得られるようにすることにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は以上のような走行作業車のガバナ装置に
おいて、次のように構成することにある。つまり、 搭載ディーゼルエンジンの燃料噴射量の調節機構を、人
為操作されるアクセル調節具に制御回路を介して連係し
たアクチュエータで操作するように構成し、 エンジン回転数変動に対するトルク変動率の小さいトル
クカーブに設定したガバナ特性で燃料制御する路上走行
モードと、エンジン回転数変動に対するトルク変動率の
大きいトルクカーブに設定したガバナ特性で燃料制御す
る作業走行モードとを制御回路で設定して、路上走行又
は作業走行モードに選択切換え可能に構成すると共に、 車体に連結した作業装置から車体に掛かる牽引負荷を検
出する牽引負荷センサを備えて、 検出される牽引負荷が設定値よりも大きいと、作業走行
モードが選択されるように、検出される牽引負荷が設定
値よりも小さいと、路上走行モードが選択されるよう
に、制御回路を構成してある。

〔作用〕

（ｉ） 本発明のように構成するとガバナ装置の制御回路内に、
路上走行に適した特性の路上走行モードと、作業走行に
適した特性の作業走行モードとを選択とを備えることに
なる。

これにより、作業走行時においては作業走行モードを選
択することにより、負荷の変動に関係なく安定した定速
走行、及び作業装置の定速駆動が行える。逆に、路上走
行時においては路上走行モードを選択することにより、
アクセル調節に即応した滑らかな加速、及び減速が行え
る。

(ii) そして、作業装置から車体に掛かる牽引負荷の検出によ
り、牽引負荷が設定値よりも大きいと、実際に作業装置
を使用している状態で、この作業装置から車体に、実際
の作業に基づく負荷が掛かっていると判断できる。これ
により、作業走行モードが自動的に選択される。

逆に、牽引負荷が設定値よりも小さいと、実際には作業
装置を使用しておらず、この作業装置から車体に、実際
の作業に基づく負荷は掛かっていないと判断できる。こ
れにより、路上走行モードが自動的に選択されるのであ
る。

〔発明の効果〕

上記（ｉ），(ii)に記載の作用から得られる効果は次の
通りである。

イ．路上走行及び作業走行の両方で、適切な燃料噴射が
行われるようになり、作業走行性及び路上走行性の両方
の向上を図ることができるとともに、路上走行及び作業
走行モードの選択が牽引負荷の検出により自動的に行わ
れるので、作業者は路上走行及び作業走行モードの人為
的な切換え操作を行う必要がなく、操作性が良いものと
なる。

ロ．又、作業装置の実際の作業に基づく負荷の有無によ
り、路上走行及び作業走行モードが自動的に選択される
ので、実際には作業を行わず作業装置を単に空作動させ
た際に、作業走行モードが選択されてしまうと言うよう
な誤選択がない。

ハ．さらに、実際の作業状態から作業装置を空作動させ
た状態で、路上走行を行おうとした場合でも、牽引負荷
の消失により確実に路上走行モードが選択されるので、
特に路上走行モードへの選択が誤りなく行われる。

〔実施例〕

以下、本発明を農用トラクタに適用した場合について説
明する。

第５図に示すように、車体(1)に搭載したディーゼルエ
ンジン(2)の動力が、主クラッチ(3)を介してミッション
ケース(4)に伝達され、変速されて後車輪(5)又は、前車
輪(6)及び後車輪(5)に伝達される。前述の走行伝動系と
は独立したライブＰＴＯ伝動系を介して、後部ＰＴＯ軸
(7)に動力が分岐伝達され、車体(1)の後部にリフトアー
ム(8)及び３点リンク機構(9)によって昇降自在に連結し
たロータリ耕耘装置(10)（作業装置に相当）が、後部Ｐ
ＴＯ軸(7)からの動力で駆動される。

第２図に示すように、ディーゼルエンジン(2)に装備さ
れた燃料噴出ポンプ（インジェクションポンプ）(11)の
コントロールラック(12)（調節機構に相当）は、電子ガ
バナによって制御される。

つまり、コントロールラック(12)は、励磁電流に比例し
たストロークで変位するソレノイド(13)（アクチュエー
タに相当）に連結され、コントロールラック(12)の位置
が差動トランスを用いたストロークセンサ(14)で連動的
に検出されて、燃料噴射ポンプ(11)の駆動用のカム軸(1
5)のギヤ(16)に対向したコイルセンサ(17)によってエン
ジン回転数が検出される。そして、ストロークセンサ(1
4)、及びコイルセンサ(17)からの情報及び人為的に設定
されるアクセル設定値とに基いて、コントロールラック
(12)の位置を制御するよう構成されている。

この電子ガバナは、マイクロコンピュータを利用した制
御回路(18)を介して制御されるもので、第１図にそのブ
ロック図が示される。

この電子ガバナにおいては、アイドリング位置から最高
速位置までの全範囲において人為操作され、任意の操作
位置で摩擦保持することのできるハンドルアクセルレバ
ー(19)（アクセル調節具に相当）と、アイドリング側に
自動復帰するフートアクセルペダル(20)（アクセル調節
具に相当）とが利用され、各々にアクセル調節位置をア
ナログ信号として出力する回転ポテンショメータ(21),
(22)が装備されている。

この電子ガバナにおいては、２種類のガバナ特性が予め
制御回路(18)で設定されている。その一つは第３図で示
すように、エンジン回転数の変動に対してトルク変動率
の小さいトルクカーブに設定した路上走行モードであ
り、主として路上走行用に利用される。他方は、第４図
(イ)に示すようにエンジン回転数の変動に対してトルク
変動率の大きいトルクカーブに設定した作業走行モード
であり、主として作業走行用に用いられる。これら両ガ
バナ特性が後述のように自動的に選択され、路上走行及
び作業走行モードごとに次のような制御が行われる。

路上走行モードにおいては、マップ制御が行われる。第
３図に示すトルクカーブはアクセル設定値ごとに、エン
ジン回転数とコントロールラック位置（トルク）との関
係が予めマップデータとして記憶設定されており、回転
ポテンショメータ(22)から得られたアクセル設定値に対
応するマップデータに基いて、第１図に示すように検出
されるエンジン回転数に対する目標ラック位置(P₁)をマ
ップ制御系(23)で割り出し、コントロールラック(12)が
この目標ラック位置(P₁)に向かうようにソレノイド(13)
をＰＩＤ制御するのである。

作業走行モードにおいては、第４図(イ)に示すトルクカ
ーブが得られるように、ＰＩＤ回転数制御が行われる。
第１図に示すように、回転ポテンショメータ(21)によっ
て与えられたアクセル設定値は目標回転数を意味し、こ
の目標回転数と検出されるエンジン回転数の差がなくな
るように、ＰＩＤ回転数制御系(24)によって目標ラック
位置(P₂)を割り出し、コントロールラッック(12)をこの
目標ラック位置(P₂)に近づけるように、ソレノイド(13)
をＰＩＤ制御するのである。

この場合、路上走行モードと作業走行モードの切換え
は、マップ制御系(23)及びＰＩＤ回転数制御系(24)から
の両目標ラック位置(P₁),(P₂)の、いずれかを選択系(2
5)で選択することによって行われるものであり、この選
択制御が次のように行われる。

第５図に示すように、ミッションケース(4)内には、後
部ＰＴＯ軸(7)に対するクラッチ(26)が装備されてい
て、このクラッチ(26)の操作アーム(27)がＰＴＯクラッ
チレバー(28)にリンク連係され、ＰＴＯクラッチレバー
(28)の入切操作が、リミットスイッチ(29)で検出される
ようになっている。そして、リミットスイッチ(29)から
の信号によって、選択系(25)での目標ラック位置(P₁),
(P₂)の選択が行われる。第１図に示すように、クラッチ
(26)が入り操作されて、ロータリ耕耘装置(10)が駆動さ
れると目標ラック位置(P₂)が選択され、クラッチ(26)が
切り操作されると、目標ラック位置(P₁)が選択されて、
ＰＩＤラック位置制御系(30)に与えられるのである。

第６図に示すようにプラウ(43)（作業装置に相当）を取
付けた場合、前述の路上走行及び作業走行モードの切換
えを行うため、次のような構成が装備されている。

３点リンク機構(9)を構成するロアーリンク(9a)の基端
に、牽引負荷による支点軸のたわみを差動トランスで検
出する牽引負荷センサ(31)が装備されており、第１図に
示すように牽引負荷センサ(31)からの検出信号(e₁)が、
設定器(32)で与えられた基準値(e₀)（設定値に相当）と
比較系(33)で比較される。この基準値(e₀)は、プラウ(4
3)を連結して牽引作業を行う場合の最低負荷に近い値に
設定されており、基準値(e₀)以上の牽引負荷が検出され
れば作業状態（作業走行モード）、牽引負荷が基準値(e
₀)より小さければ非作業状態（路上走行走行モード）と
比較系(33)で判別され、その判別結果に基いて選択系(2
5)での目標ラック位置(P₁),(P₂)の選択が行われる。つ
まり、基準値(e₀)以上の牽引負荷が検出されると目標ラ
ック位置(P₂)が選択され、逆に基準値(e₀)より小さい牽
引負荷が検出されると目標ラック位置(P₁)が選択され
て、ＰＩＤラック位置制御系(30)に与えられるのであ
る。

エンジンストップ及び過回転防止のために、最低ラック
位置制御及び最高ラック位置制御も併せて行われる。第
１図に示すように、選択系(25)で選択された目標ラック
位置(P₃)〔(P₁)又は(P₂)〕と、検出されるエンジン回転
数に基いて設定された最低ラック位置(P₄)とが判別系(3
4)で比較され、そのうちの最も大きいものが目標ラック
位置(P₅)に選択されて、エンジンストップへの発展を阻
止する。以上のように判別系(34)で選択された目標ラッ
ク位置(P₅)と、検出されるエンジン回転数に基いて設定
された最大ラック位置(P₆)とが、第２の判別系(35)で比
較され、そのうちの小さい方が最後の目標ラック位置(P
₀)として選択されて、エンジンのオーバーランが未然に
阻止されるようになっている。

牽引負荷センサ(31)は、プラウ(43)の作業時の路上走行
及び作業走行モードの切換えの他に、プラウ(43)のドラ
フト制御にも利用される。

第７図に示すように、リフトアーム(8)を駆動する単動
型の油圧シリンダ(36)は、上昇用電磁弁(37a)、上昇用
パイロット弁(37b)、下降用電磁弁(37c)、及び下降用パ
イロット弁(37d)からなる制御弁(37)に接続されてお
り、上昇用及び下降用電磁弁(37a),(37c)への通電制御
によって上昇、下降及び中立の３状態に切換えられるよ
うになっている。そして、人為的に調節される負荷設定
器(39)（回転式ポテンショメータからなる）からの信号
(e₂)と、牽引負荷センサ(31)からの信号(e₁)とが比較系
(40)で比較され、両信号(e₁),(e₂)の偏差が設定範囲
（不感帯）内に入るように、制御弁(37)が作動制御され
るようになっている。つまり、負荷設定器(39)で設定し
た値に牽引負荷を維持するように、プラウ(43)を昇降す
るドラフト制御が行われるのである。

比較系(40)では、運転部位に備えたポジション設定器(4
1)（回転式ポテンショメータからなる）からの設定信号
(e₃)と、リフトアーム(8)の基端に設けたリフトアーム
角センサ(42)（回転式ポテンショメータからなる）から
の検出信号(e₄)とが比較され、ポジション設定器(41)の
操作量に応じて、ロータリ耕耘装置(10)を昇降するポジ
ション制御が行われるようになっている。このポジショ
ン制御は、ドラフト制御に優先しており、ドラフト制御
時のプラウ(43)の下降限度がポジション設定器(41)の設
定高さで規制される。

〔別実施例〕

路上走行モード及び作業走行モードでのコントロールラ
ック(12)の制御形態は前述のものに限られるものではな
く、路上走行モードでの制御形態をマップ制御に構成
し、作業走行モードでの制御形態を負荷に応じた補正を
加えたマップ制御に構成して、第４図(ロ)に示すトルク
カーブを得ることもできる。そして、路上走行及び作業
走行モードともに、ＰＩＤ制御又はＰＩ制御とすること
も可能である。

コントロールラック(12)を駆動するソレノイド(13)に代
えて、直流電動モータ（減速機付き）を用いるもよく、
これらをアクチュエータと総称する。そして、アクセル
調節は単一の調節具で行ってもよい。

本発明は農用トラクタのみならず、コンバインをはじめ
各種の収穫用作業車・土木作業車等にも適用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る走行作業車のガバナ装置の実施例を
示し、第１図は制御ブロック線図、第２図はガバナ装置
の構成図、第３図は路上走行モードのガバナ特性図、第
４図(イ),(ロ)は作業走行モードのガバナ特性図、第５図
はロータリ耕耘装置を連結した農用トラクタの全体側面
図、第６図はプラウを連結した農用トラクタの全体側面
図、第７図はドラフト制御及びポジション制御系の構成
図である。 (1)……車体、(2)……ディーゼルエンジン、(10),(43)
……作業装置、(12)……燃焼噴射量の調節機構、(13)…
…アクチュエータ、(18)……制御回路、(31)……牽引負
荷センサ、(e₀)……設定値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 昌一 大阪府堺市石津北町64番地 久保田鉄工株 式会社堺製造所内 (56)参考文献 特開 昭58−72637（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−67339（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搭載ディーゼルエンジン(2)の燃料噴射量
   の調節機構(12)を、人為操作されるアクセル調節具(1
   9),(20)に制御回路(18)を介して連係したアクチュエー
   タ(13)で操作するように構成し、 エンジン回転数変動に対するトルク変動率の小さいトル
   クカーブに設定したガバナ特性で燃料制御する路上走行
   モードと、エンジン回転数変動に対するトルク変動率の
   大きいトルクカーブに設定したガバナ特性で燃料制御す
   る作業走行モードとを前記制御回路(18)で設定して、前
   記路上走行又は作業走行モードに選択切換え可能に構成
   すると共に、 車体(1)に連結した作業装置(10),(43)から車体に掛かる
   牽引負荷を検出する牽引負荷センサ(31)を備えて、 検出される牽引負荷が設定値(e₀)よりも大きいと、前記
   作業走行モードが選択されるように、検出される牽引負
   荷が設定値(e₀)よりも小さいと、前記路上走行モードが
   選択されるように、前記制御回路(18)を構成してある走
   行作業車のガバナ装置。