JPH0712257B2 - 収穫機の車速制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は穀稈を刈取ると共に、刈取った穀稈を脱穀処理
する収穫機に関し、更に詳述すれば収穫作業における負
荷に基づいて車速を制御する収穫機の車速制御装置に関
する。

〔従来技術〕

収穫機において脱穀部，刈取部等の作業部における負荷
を検出し、その検出負荷に基づいて車速を制御すること
により刈取穀稈量を制御して負荷を適正状態に維持する
車速制御装置が開発されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような、収穫機の車速制御装置においては、刈始め
の圃場突入後、一定時間経過してから車速制御を開始す
るように構成している。

これは、負荷に応じた正確な車速制御を行うためであ
り、刈始め直後の増加過程にある不安定な負荷に応じて
車速制御を開始すると、機体が適正な速度に設定され
ず、過負荷又は低負荷を招く。このため、一定時間経過
後の静定した負荷に基づいて制御が開始される。

ところが前記刈始めから一定時間が経過する迄は車速制
御上全くの空白時間となり、一定時間経過後、負荷の検
出が始まり、それに応じて所定の車速変更が行われるた
め、機体は一定時間が経過する迄、シフトアップされず
低速走行を維持するので作業能率が悪いという問題があ
る。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、刈取
作業開始後、負荷静定迄の時間を待たずに短時間で適正
な走行速度への増速がなされる収穫機の車速制御装置を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に斯かる収穫機の車速制御装置は、収穫作業にお
ける負荷を一定に制御すべく、前記負荷に応じて変速機
の走行速度調節位置を変更する収穫機の車速制御装置に
おいて、前記負荷を検出する負荷検出手段と、刈始めの
微小時間における前記負荷検出手段の検出結果から静定
状態の前記負荷を推定する負荷推定手段と、該負荷推定
手段の推定結果に基づいて前記走行速度調節位置を変更
させる手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、刈始めの微小時間における収穫作業
の負荷を検出し、検出した負荷から静定状態の負荷を推
定し、推定した負荷が適正状態になるように変速機の走
行速度調節位置を変更する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明に係る車速制御装置（以下本発明装
置という）を装備した収穫機の外観斜視図である。図に
おいて１は走行クローラであり、エンジン（図示せず）
の駆動力が主クラッチ，ギヤ噛合式の副変速装置，パワ
ーシフト変速装置を用いた主変速装置、更にはサイドク
ラッチを経て走行クローラ１に伝達されて機体の走行を
行わせる一方、走行クローラ１の上方の脱穀部３に装備
された扱胴，揺動選別装置（共に図示せず）等、及び機
体前部の刈取部４に装備された刈刃41,引き越し装置42
等もエンジンの駆動力にて駆動されるようになってい
る。

図中６は運転席DSの側方に設けられた操作コラムであ
り、この操作コラム６には主変速装置の走行速度段を変
更する主変速レバ51,副変速装置の走行速度段を変更す
る副変速レバ52,エンジンの回転速度を変更するアクセ
ルレバ53及び本発明装置にその動作開始を指令する自動
スイッチ９（第２図参照）等が設けられている。

また７は縦搬送チェインであって、その終端を前記脱穀
部３の左側部の扱口に沿って設けた穀稈挾扼搬送装置８
のフィードチェイン81の始端部に臨ませており、刈取部
４にて刈取られた穀稈は縦搬送チェイン７並びに穀稈挾
扼搬送装置８のフィーチェイン81及び挾扼82にて搬送
され、脱穀部３の内部にて脱穀処理される。

前記縦搬送チェイン７の終端部近傍の脱穀部３の前面に
は穀稈センサ71が設置されており、該穀稈センサ71はそ
の下方に突出された検出72を前記縦搬送チェイン７に
て搬送される穀稈の一部に当接させて、脱穀部３に穀稈
センサが送給されていることを検知する。

第２図は本発明装置の構成を示すブロック図である。図
において10は車速制御部であり、30はエンジン回転数制
御部である。本実施例による車速制御は、負荷の大小に
拘わらず定速回転可能なエンジンを搭載した収穫機にお
いて示しており、エンジン回転数制御部30はエンジン回
転数を検出し、この検出回転数が設定回転数に一致する
ように前記エンジンへの燃料供給量を制御する、所謂ア
イソクロナス制御を行うものであり、まずこのエンジン
回転数制御部30の制御内容につき簡単に説明する。

エンジン回転数制御部30の入力側には、前記エンジンに
付設された燃料噴射ポンプ（図示せず）の燃料ラック
（以下ラックという）に装着され、該ラックの位置を検
出する、例えば差動トランスを用いてなるラック位置セ
ンサ31及び前記エンジンに装着され該エンジンの回転数
を検出するエンジン回転センサ32が接続されており、ま
たエンジン回転数制御部30の出力は、前記ラックを駆動
する例えばリニアソレノイドを用いてなるラックアクチ
ュエータ33及び後述する車速制御部10の入力ポートa₈に
夫々与えられている。

エンジン回転数制御部30には検出回転数が負荷の変化に
よって設定回転数と異なった場合に回転数を設定回転数
に復帰させるために設定する補正設定回転数を求める数
表又は演算式、エンジンの無負荷時における補正設定回
転数と、これを得ることができるラックの位置、即ち無
負荷相当ラック位置との関係を求めるための数表又は演
算式、前記無負荷相当ラック位置と検出ラック位置とか
ら設定回転数を得るのに必要とするラック位置、即ち目
標ラック位置を求める数表又は演算式及び各回転数にお
けるラックの最大許容位置が記憶されている。

そしてエンジン回転数制御部30は、負荷の変化によって
エンジン回転センサ32から入力される検出回転数が設定
回転数（この場合には定格回転数）と異なった場合に補
正設定回転数を算出し、その補正設定回転数に対応する
無負荷相当ラック位置を読み出し、読み出した無負荷相
当ラック位置と実際のラック位置とから目標ラック位置
を算出し、この目標ラック位置へラックを移動させるた
めの信号を前記ラックアクチュエータ33へ発する。ラッ
クアクチュエータ33はこの信号に応じてラックを前記目
標ラック位置に移動せしめるべく作動し、前記エンジン
への燃料供給量を調節する。

このように、エンジン回転数制御部30は、その動作によ
り前記エンジンを負荷の大小に拘わらず、該エンジンの
定格回転数にて定速回転される。

一方車速制御部10の入力ポートa₁〜a₄には、該制御部10
にその動作を開始させるための信号が与えられている。
入力ポートa₁には前記自動スイッチ９が接続されてお
り、該スイッチ９のオンにより入力ポートa₁はローレベ
ルに転じる。また入力ポートa₂,a₃,a₄には、脱穀クラッ
チを係合状態とした場合にオンする脱穀スイッチ11、刈
取クラッチを係合状態とした場合にオンする刈取スイッ
チ12及び前記穀稈センサ71の検出72に穀稈が当接した
場合にオンする穀稈スイッチ13が夫々接続されており、
これらの各スイッチのオンにより、入力ポートa₂,a₃,a₄
は夫々ハイレベルに転じる。そして車速制御部10は前記
各スイッチがオンされている場合、即ち入力ポートa₁が
ローレベルであり、入力ポートa₂,a₃,a₄が共にハイレベ
ルである場合にのみ動作して、収穫機の車速を制御す
る。

車速制御部10の入力ポートa₅,a₆には前記副変速レバ52
の基端部に配設され、該レバ52の係止位置によりオン，
オフされる第1,第２の副変速スイッチ14,15が夫々接続
されており、第１の副変速スイッチ14のオンにより入力
ポートa₅が、また第２の副変速スイッチ15のオンにより
入力ポートa₆が夫々ローレベルに転じる。前記副変速装
置は、「低速段」，「中速段」及び「高速段」の３通り
の走行速度段を有しており、前記第１の副変速スイッチ
14は副変速レバ52が前記「低速段」に相当する係止位置
にある場合に、また第２の副変速スイッチ15は、副変速
レバ52が前記「高速段」に相当する係止位置にある場合
に、夫々オンするように配設されており、車速制御部10
は、入力ポートa₅がローレベルであることにより、前記
副変速装置の走行速度段が「低速段」であることを、ま
た入力ポートa₅がローレベルであることにより、じく
「高速段」であることを、更に入力ポートa₅,a₆が共に
ハイレベルであることにより、同じく「中速段」である
ことを夫々認識する。

車速制御部10の入力ポートa₇には、前記主変速レバ51の
基端枢支部に装着され、その回動量に応じた電位を出力
する、ポテンショメータを用いてなるシフトセンサ16が
接続されている。前記主変速装置は、前進４速、後進１
速及びニュートラルの６通りの走行速度段を有してお
り、車速制御部10は入力ポートa₇へ入力される前記シフ
トセンサ16の出力信号のレベルにより、主変速装置の前
記走行速度段がいずれの状態にあるかを認識する。

車速制御部10の入力ポートa₆には前記エンジン回転数制
御部30の出力である前記目標ラック位置に対応する信号
が与えられている。

入力ポートa₇,a₈に入力される信号は、車速制御部10の
入力インターフェースにて所定の処理を施され、夫々の
信号のレベルに応じたディジタルデータとして車速制御
部10のCPU 10aに取り込まれる。

一方車速制御部10の出力ポートb₁,b₂は前記主変速レバ5
1回動用のシフトモータ20に図示しない駆動回路を介し
て接続されており、出力ポートb₁（又は同b₂）がハイレ
ベルになると、シフトモータ20は正転（又は逆転）して
主変速レバ51は高速（又は低速）走行側に回動される。

車速制御部10の出力ポートb₃は、車速制御が行われてい
ることを作業者に報知するための車速ランプ21に、また
出力ポートb₄及び同b₅は、前記副変速レバ52の増速側及
び減速側への操作を、作業者に指示するための増速指示
ランプ22及び減速指示ランプ23に夫々接続されており、
出力ポートb₃,b₄,b₅がローレベルになると前記各ランプ
が点灯されるようになっている。

車速制御部10の出力ポートb₆は、各種警報出力のための
ブザー24に接続されており、出力ポートb₆がハイレベル
になると該ブザー24は鳴動する。

また車速制御部10の出力ポートb₇は、前記エンジン回転
数制御部30の入力側に接続されており、出力ポートb₇が
ハイレベルになり、これに接続されたエンジン回転数制
御部30の入力ポートがハイレベルになると、該制御部30
はその動作を開始するようになっており、出力ポートb₇
がハイレベルになっている間は、前述した如くエンジン
回転数制御部30の動作により、収穫機のエンジンは、負
荷の大小に拘わらず、定格回転数にて定速回転する。

車速制御部10は、入出力指示及び制御演算を行うCPU 10
a、CPU 10aの制御演算に使用されるRAM 10b並じに制御
演算に必要な諸データ及び制御プログラムを記憶してい
るROM 10c等にて構成されている。第３図は、エンジン
の回転数が定格回転数である場合の、収穫機の走行速度
とエンジンの負荷との関係を示す負荷特性のグラフであ
り、横軸は走行速度Ｖであり、縦軸はエンジンの最大負
荷に対する負荷率Ｅである。

さて、収穫機の走行速度が一定であっても脱穀部3,刈取
部４等の作業部の負荷は、刈取られるべき穀稈の圃面上
における平面的密度及び穀稈に付着する穀粒数等の作業
条件に応じて異なるものであり、第３図中にF₁〜Ｆ_ｎと
して示す曲線は種々の異なる作業条件のもとで実際に収
穫作業を行って求めた負荷特性曲線である。またエンジ
ンが定速回転しているから、収穫機の走行速度は前記主
変速装置及び副変速装置における走行速度段によって定
まる。第３図中L1〜L4,M1〜M4及びH1,H2は夫々前記走行
速度段を示す符号であり、L,M,Hは副変速装置における
走行速度段が夫々前記「低速段」，「中速段」，「高速
段」であることを、また1,2,3,4は主変速装置における
走行速度段が、夫々「前進１速」，「前進２速」，「前
進３速」，「前進４速」であることを示している。また
第３図中にΔＥとして示す曲線は各速度における負荷の
変動量を示す負荷変動曲線であり、更にEc_maxは走行制
御中にエンジンにかかる負荷をこの値以下に制御するた
めの制限最大負荷率であり、85〜90％に設定されてい
る。

さて第３図に示すF₁〜Ｆ_ｎ及びΔＥは、数表又はこれら
を近似する近似式として前記ROM 10cに記憶されてお
り、また前記Ec_maxの値もROM 10cに記憶されている。RO
M 10cにはこれらの他にも前記燃料噴射ポンプのラック
位置から、前記負荷率Ｅ及び推定静定負荷率εを算出す
るための演算式等、種々のデータ、数式等が記憶されて
いる。

次に前記推定静定負荷率εの算出方法について示す。推
定静定負荷率εは刈始め、つまり圃場への初期突入後の
微小時間において刻々と増加してゆく負荷率、即ち過渡
期負荷率をε_１とした場合、次式によって求められる。

ここでＡは定数、ε_０は無負荷時即ち刈取りを行わない
走行だけの負荷、T₁は刈始めから過渡期負荷率ε_１入力
までの時間、T₂は刈始めから静定するまでの時間であ
る。

つまり刈始めの微小時間即ちT₁経過時のエンジンのラッ
ク位置から過渡期負荷率ε_１を算出し、それに基づき静
定負荷率εが推定されるのである。

さて以上の如く構成された本発明装置の動作につき第４
図に示す車速制御部10の制御内容を示すフローチャート
に基づいて説明する。

車速制御部10は自動スイッチ９がオンされると出力ポー
トb₃をローレベルとし、車速ランプ21を点灯せしめて、
作業者に車速制御が行われていることを報知すると共に
出力ポートb₇をハイレベルとしてエンジン回転数制御部
30にその動作開始を指令する。そしてこれ以後はエンジ
ン回転数制御部30の動作により収穫機のエンジンは、そ
の定格回転数にて定速回転する。

そして脱穀クラッチの継合、刈取クラッチの継合及び搬
送穀稈の検出が行われた場合に車速制御部10は入力ポー
トa₈に入力される信号からラック位置Ｒを、また入力ポ
ートa₇に入力される信号から主変速装置における走行速
度段（以下主変速位置という）Ａを、更に入力ポート
a₅,a₆のレベルにより、前述の如く副変速装置における
走行速度段（以下副変速装置という）Ｂを夫々認識す
る。

そして微小時間におけるラック位置Ｒを用いROM 10cに
記憶されている演算式に従って過渡期負荷率ε_１を算出
し、該過渡期負荷率ε_１を用いて推定静定負荷率εを算
出する。次に該推定静定負荷率ε並びに先に認識された
主変速位置Ａ及び副変速位置Ｂに基づいてROM 10cに記
憶されている複数の負荷特性曲線F₁〜Ｆ_ｎの内、推定負
荷状態に合致する負荷特性曲線Ｆ_ｉが選択される。例え
ば主変速位置Ａが１であり、副変速位置ＢがＭである場
合には推定負荷状態は第３図の負荷特性を示すグラフ上
において点Ｃにて特定され、第３図にＦ_ｉとして示す特
性曲線が選択される。また負荷特性曲線F₁〜Ｆ_ｎ中に合
致するものがない場合には、前記負荷状態に近い２本の
負荷特性曲線Ｆ_ｉ及びＦ_ｉ＋１の２本が選択され、これ
らに基づいて行われる後述の演算は、曲線Ｆ_ｉと曲線Ｆ
_ｉ＋１との間における直線補間にて行われる。

そして車速制御部10は、主変速位置を示すレジスタａを
２、副変速位置を示すレジスタｂをＨとし、次いで副変
速位置Ｂをレジスタｂの内容と、また主変速位置Ａをレ
ジスタａの内容と夫々比較し、Ｂ＝ｂであり、しかもＡ
＝ａである場合には、走行速度の増速を行うことなく、
負荷に応じた車速制御を続行する。またＢ≠ｂであるか
又はＡ≠ａである場合には、主変速位置をａ、副変速位
置をｂとしたときの前記負荷特性曲線Ｆ_ｉ上における負
荷率Ｅ_ｉ及びそのときの前記負荷変動曲線ΔＥ上におけ
る負荷変動量ΔＥ_ｉを夫々算出し、次いでＥ_ｉ＋ΔＥ_ｉ
と前記制限最大負荷率Ec_maxとを比較する。そしてＥ_ｉ
＋ΔＥ_ｉがEc_max以上である場合には、次にレジスタａ
の内容を調べ、ａが１である場合にはレジスタｂの内容
を低速側に一段階更新し、ａを４とした後、またａが１
でない場合にはレジスタａの内容を低速側に一段階更新
した後、再び副変速位置Ｂをレジスタｂの内容と、また
主変速位置Ａをレジスタａの内容と比較する段階にまで
戻り、前述の動作を繰り返す。前記レジスタの内容の更
新は、レジスタａにおいては、その内容から１を減じる
ことにより更新され、レジスタｂにおいてはその内容が
Ｈである場合にはこれをＭに、その内容がＭである場合
にはこれをＬにすることによりなされる。一方Ｅ_ｉ＋Δ
Ｅ_ｉがEc_maxよりも小である場合には、車速制御部10は
主変速位置をａとし、副変速位置をｂとする増速制御を
行う。即ちまずｂが現在の副変速位置Ｂと一致している
か否かを調べ、これらが一致しており、副変速位置を変
更する必要がない場合にはその出力ポートb₁をハイレベ
ルとし、主変速位置がａになったことが入力ポートa₇へ
の入力信号により確認されるまでシフトモータ20を正転
させ、走行速度を増速させる。またｂがＢと一致してお
らず、副変速位置の変更が必要である場合には、まずそ
の出力ポートb₄をローレベルとし、前記増速指示ランプ
22を点灯させ、作業者に副変速レバ52の増速側への操作
を指示する。その後入力ポートa₅,a₆のレベルを監視す
ることにより、副変速レベル52が副変速位置がｂとなる
まで操作されたか否かを確認し、操作がなされていない
場合には、前述の減速指示の場合と同様に出力ポートb₆
をハイレベルとして、前記操作がなされるまで、所定時
間T₁ secなる時間詰隔にてブザー24を断続的に鳴動させ
る。そして副変速レバ52が操作され、副変速位置がｂに
なったことが確認された場合には、車速制御部10は、出
力ポートb₄をハイレベルに転じ、増速指示ランプ22を消
灯させた後、前述の如く主変速位置をａとすべく、その
出力ポートb₁をハイレベルとし、シフトモータ20を正転
させる。このようにして主変速位置をａとし、副変速位
置をｂとするように増速制御が行われた後、車速制御部
10は、負荷に応じた車速制御を続行する。

以上の如き車速制御部10の制御動作を負荷特性曲線Ｆ_ｉ
選択以後について具体的に説明する。例として推定負荷
状態が第３図の前記Ｃ点の状態にあるものとする。

この場合には前述した如く主変速位置Ａが１であり、副
変速位置ＢがＭであって、負荷特性曲線Ｆ_ｉが選択され
る。そして次にａ＝2,b＝Ｈとされ、Ｂ≠ｂであるから
走行速度調節位置H2における、即ち最高速位置における
前記負荷特性曲線Ｆ_ｉの負荷率Ｅ_ｉと負荷変動量ΔＥ_ｉ
が算出される。この時のＥ_ｉ＋ΔＥ_ｉは、第３図からも
明らかな如く、Ec_max以上であるから、次にａ＝１とさ
れ、Ｂ≠ｂであるから、走行速度調節位置H1における負
荷率Ｅ_ｉ及び負荷変動量ΔＥ_ｉが算出され、Ｅ_ｉ＋ΔＥ
_ｉとEc_maxとが比較される。この時のＥ_ｉ＋ΔＥ_ｉは、
第３図からも明らかな如く、Ec_max以上であるから、次
にはｂ＝M,a＝４とされ、Ｂ＝ｂであるがＡ≠ａである
から、走行速度調節位置M4におけるＥ_ｉ及びΔＥ_ｉが算
出される。以上の制御を繰り返してゆくとｂ＝M,a＝
３、即ち走行速度調節位置M3におけるＥ_ｉ＋ΔＥ_ｉがEc
_maxよりも小さくなり、車速制御部10は、以後の動作に
より、主変速位置が３に副変速位置がＭとなるように、
即ちM3になる走行速度調節位置を実現すべく動作して、
走行速度を増速させる。

即ち、車速制御部10においては、推定負荷状態から、刈
始めの走行速度調節位置よりも高速側の各走行速度調節
位置におけるエンジンの負荷率が算出され、その算出結
果が前記制限最大負荷率Ec_maxを超えないという条件の
もとで、許容し得る最高速側の走行速度調節位置を実現
すべく動作する。

以上の結果、本発明装置においては刈始めの圃場突入
後、速やかに変速機は最適走行速度調節位置にシフトア
ップされる。

なお、本実施例においては、副変速位置は手動操作式と
しているが、これに主変速装置と同様のパワーシフト変
速装置を用いてもよく、更にはこれらに静油圧式の変速
装置を用いてもよい。また収穫作業の負荷をアイソクロ
ナス制御されたエンジンのラック位置から検出している
が、これに代えて扱胴等の回転数から検出してもよい。

〔効果〕

本発明装置においては刈始めの微小時間におけるエンジ
ンの負荷から静定状態の負荷を推定すると共に、推定し
た負荷に基づいて変速機を最適走行速度調節位置にシフ
トアップするように構成されているため、刈始め後、機
体は負荷静定を待つことなく速やかに適正車速に設定さ
れる。このため従来の負荷静定のための一定時間が経過
する迄、低速走行を維持する必要がなくなり、作業能率
が良好となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものてあり、第１図は本
発明装置を装備した収穫機の外観斜視図、第２図は本発
明装置の構成を示すブロック図、第３図は収穫機の走行
速度とエンジンの負荷との関係を示すグラフ、第４図は
車速制御のフローチャートである。 ３……脱穀部、４……刈取部、９……自動スイッチ 10……車速制御部、14,15……副変速スイッチ 16……シフトセンサ、20……シフトモータ 30……エンジン回転数制御部 31……ラック位置センサ、51……主変速レバ 52……副変速レバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収穫作業における負荷を一定に制御すべ
   く、前記負荷に応じて変速機の走行速度調節位置を変更
   する収穫機の車速制御装置において、 前記負荷を検出する負荷検出手段と、 刈始めの微小時間における前記負荷検出手段の検出結果
   から静定状態の前記負荷を推定する負荷推定手段と、 該負荷推定手段の推定結果に基づいて前記走行速度調節
   位置を変更させる手段と を具備することを特徴とする収穫機の車速制御装置。