JPH09322608A - 作業車両のコントローラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、各種制御を行うために複数のコントロ
ーラを搭載する農業用、建設用等の作業車両があった。
そして、これらの作業車両には、各制御毎に制御をオン
オフするスイッチや、制御パターンを切り換えるスイッ
チが数多く設けられているために、作業者は、路上走行
開始時と作業開始時に、夫れ夫れのスイッチを一つづつ
切り換える煩わしさがあった。 【解決手段】 エンジンの電子ガバナ装置を制御するガ
バナコントローラ１Ｄと四輪と二駆を適宜切り換える制
御をする４ＷＤコントローラと自動変速制御を行うシフ
トコントローラ１Ｂ等を設けたトラクタに、「走行」状
態と「作業」状態とを指定する単一の切換装置２を設
け、この切換装置２を前記コントローラ１…に並列的に
接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トラクタやコン
バイン、田植機などの農業用の作業車両や、建設用の作
業車両等に搭載されるコントローラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、入出力部を有するコントローラを
複数設けた作業車両が有った。例えば特開平２−２１９
５０６号公報で示された自立走行可能なトラクタは、エ
ンジン制御や操舵制御、ブレーキ制御、クラッチ制御等
の各制御毎に下位のコントローラを設け、更にこれらの
下位のコントローラを監視するために上位のコントロー
ラを設けた構成とし、各コントローラ間の命令の流れや
制御状態の把握を迅速、且つ簡略にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報によるトラクタは、エンジンにおいてはスロットルア
クチュエータ、走行変速装置においてはシフトアクチュ
エータといったアクチュエータ夫れ夫れに、コントロー
ラによる自動操作で作動させるか、或いは作業者自ら手
動で作動させるかを選択する「手動切り換えスイッチ」
が設けられていた。このために、作業者は、路上走行に
適した通常の「走行」状態と圃場作業に適した「作業状
態」に応じて、前記手動切り換えスイッチを一つづつ切
り換える煩わしさがあった。また、この「手動切り換え
スイッチ」が多数設けられているために、これらスイッ
チの切り換え忘れが生じ易く、例えば圃場での自立走行
中に、手動に切り換えられたままの制御アクチュエータ
が作動しなかったり、路上での走行中に、自動に切り換
えられたままの制御のアクチュエータが不意に作動して
しまうという課題が有った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、以上のよう
課題を解消するために次のような技術的手段を講じた。
即ち、入出力部を有するコントローラ１…を複数設けた
作業車両に、「走行」状態と「作業」状態とを指定する
単一の切換装置２を設け、この切換装置２を前記コント
ローラ１…に並列的に接続した作業車両のコントローラ
システムとした。

【０００５】

【発明の作用、効果】この発明は以上の如く構成したの
で、複数のコントローラ１…を有する作業車両であって
も、前記単一のモード切換装置２を切り換えることで、
一括して複数コントローラ１…に走行、或いは作業モー
ドの切り換えを行うことが可能となった。これにより、
従来のように各制御ごとに切り替えスイッチを切り換え
る煩わしさや切り替え忘れが無くなり、作業車両の操作
面において、オペレータに簡単で判り易い操作形態を提
供することができる。

【０００６】また、作業車両の生産面では、従来の切換
スイッチを多数設けることと比較してこれら切替装置の
部品点数と共に、これらに接続するコネクタや配線の数
を格段に減少させ生産コストを軽減することができる。
また、作業車両に新たなコントローラ１を追加して改良
するときには、既に設けられているコントローラ１…の
配線環境に影響されること無く、これらのコントローラ
１…と同じく「走行」モードと「作業」モードの指定を
する単一の切替装置２に並列的に接続して追加すれば良
いので、設計上の変更個所が少なく改良可能であり、こ
れにかかるコストも低減することができる。

【０００７】

【実施例】この発明の解決すべき課題及び解決手段は以
上の如くであり、次に作業車両の一例として農業用のト
ラクタ（以下、トラクタ１０）について説明する。トラ
クタ１０は、車体前部にエンジン８を設け、このエンジ
ン８よりクラッチハウジング、ミッションケース１１、
及びリアミッションケース１２等を車体前後方向に一体
的に連結して設けている。そして、車体前部左右に前輪
１４・１４を設け、車体後部左右に後輪１５・１５を設
けている。クラッチハウジングの内部には主クラッチ１
６が設けられ、ミッションケース１１、及びリヤミッシ
ョンケース１２の内部には、前後進切替機構１７と主変
速１８と副変速１９が設けられ、エンジン８からの回転
動力を適宜伝達減速して後輪１５・１５へ伝達すると共
に、油圧クラッチ式の４ＷＤ切替機構２０を経由して前
輪１４・１４へも伝達可能に構成している。また、この
４ＷＤ切替機構２０へ入力するシャフト２１Ｓに設けら
れたギア２１Ｇには、このギア２１Ｇの回転を検出する
前輪回転センサ２２が設けられ、また、４ＷＤ切替機構
２０から出力されるシャフト２３Ｓのギア２３Ｇには、
前輪回転センサ２４が設けられている。主クラッチ１６
には、この主クラッチ１６を入切する主クラッチ操作シ
リンダ２５がリンク機構を介して設けられ、このシリン
ダ２５のピストンが伸長すると主クラッチが切れてエン
ジン８からの回転動力を遮断し、前記ピストンが短縮す
るとエンジン１１の回転動力を前後進切替機構１７へ伝
達する構成となっている。また、ミッションケース１２
の中央上部には、フロア３０が設けられ、このフロア３
０の後端は、前記後輪１５を前方から上方へかけて覆う
フェンダー３１に接続されている。エンジン８の周囲は
ボンネット３２で覆われこのボンネット３２の後部にメ
ータパネル３３が設けられている。また、メータパネル
３３の後方にはハンドルポスト３４が設けられ、ハンド
ル３５が設けられている。そして、ハンドル回転操作に
より前記前輪１４・１４を操向する構成となっている。
ハンドル３５の下方には、スロットルレバー３７が設け
られ、この回動基部には、スロットル位置センサ３８が
設けられている。前記ハンドル３５の後方には操縦席３
９が設けられ、この操縦席３９の後方に前記４ＷＤ切替
機構を制御する４ＷＤコントローラ１Ａが設けられてい
る。

【０００８】４ＷＤコントローラ１Ａでは、前記前輪回
転センサ２４と後輪回転センサ２２の信号を入力し、こ
の信号をＣＰＵにて各車輪の回転数に演算し、これらの
回転数に予め設定された回転数以上の差を検出したとき
には、前記４ＷＤ切替機構の油圧クラッチを圧着させる
ように構成された油圧制御弁の４ＷＤ切替ＳＯＬ２９へ
通電を行い、二駆走行から四駆走行へ切り替える制御を
行う構成となっている。これにより、圃場作業では、旋
回時に二駆走行となったり、スリップの激しい土壌では
四駆走行となり作業状態に応じた適切な走行形態が選択
される。

【０００９】また、この操縦席３９の前側方には、走行
用の変速レバー４０や作業機ポジションレバー４１が突
出して設けられ、操縦席３９の側方には、耕耘深さを設
定する耕深設定器４２と、「走行」モードと「作業」モ
ードの指定をおこなう切替装置２が設けられている。前
記変速レバー４０の回動基部には、作業者の変速操作を
検出するシフト位置センサ４３が設けられ、前記操縦席
３９の下方に設けられた変速用のシフトコントローラ１
Ｂに接続されている。

【００１０】シフトコントローラ１Ｂは、前記シフト位
置センサ４３からの変速信号を受信すると、まず最初
に、前記主クラッチ操作シリンダ２５のピストンを伸長
操作するように構成した主クラッチ切用の制御弁の主ク
ラッチ切用ＳＯＬ２６に通電を行い主クラッチ１６を切
った後、主変速切替ＳＯＬ２７…と副変速切替ＳＯＬ２
８…とに通電を行い適宜主変速１８、副変速１９を切り
替え、その後前記主クラッチ切用ＳＯＬ２６に通電を停
止して主クラッチ１６を接続する構成となっている。ま
た、シフトコントローラ１ＢのＲＯＭには、主クラッチ
１６を接続する際に、図５のように圃場作業を前提とし
てクラッチ接続を滑らせること無くするために初期接続
圧を大きく出力する作業パターンと、路上走行を前提と
して初期圧力を小さく出力し緩やかに接続圧を増加する
路上走行パターンの制御プログラムが格納されている。

【００１１】前記作業機ポジションレバー４１の回動基
部にはポテンショメータ４５が設けられ、操縦席３９の
側方に設けられた作業機昇降用の作業機姿勢コントロー
ラ１Ｃへ接続されている。このコントローラ１Ｃでは、
後述するポジション制御や耕深制御が行われる。トラク
タ１０のリアミッションケース１２の後部上面には、シ
リンダーケース５０が設けられ、これに内蔵されたメイ
ンシリンダ４９内に作動油を供給、或いは排出すること
によりシリンダケース５０の左右両側に枢支されている
リフトアーム５１・５１を上下回動させる構成となって
いる。このリフトアーム５１の枢支部にはこの角度を検
出するリフトアーム角度センサ５２が設けられている。
また、リフトアーム５２・５２の上下回動によりトップ
リンク５３と左右ロアリンク５４・５４からなる３点式
リンク機構を上下昇降する構成となっている。

【００１２】作業機６０は、前記３点リンク機構を介し
て装備されトラクタ１０に牽引されながら対地作業をす
るものである。この作業機６０は、耕耘部と、この耕耘
部を取り囲むカバー部等から構成されている。耕耘部
は、前記エンジン１１の回転動力をトラクタ１０の後部
のＰＴＯ軸５５から伝動軸５６、及び作業機６０の伝動
機構を介して回転軸６１へ伝導させて、回転軸６１に取
り付けられた複数の回転爪６２が駆動回転することによ
り圃場の土を粉砕、撹拌、耕起する構成となっている。
また、カバー部は回転軸６１の軸回り上方に設けられた
ロータリーカバー６３と、このロータリーカバー６３の
後部に上下回動可能に枢着されたリアカバー６４とで構
成され、ロータリーカバー６３の後部にはリヤカバー角
度センサ６５が設けられている。これにより、作業中に
リアカバー６４は、圃場の凹凸を追従してして上下し、
この回動角度をリヤカバー角度センサ６５によって検出
される構成となっている。前記リフトアーム角度センサ
５２、リヤカバー角度センサ６５のセンサ情報は作業機
姿勢コントローラ１Ｃへ送信される構成となっている。
作業機姿勢コントローラ１Ｃでは、前記リヤカバー角
度センサ６５により実耕深と耕深設定器４２により設定
された設定耕深値をＣＰＵにて比較演算し、この実耕深
値が設定耕深値に一致するように作業機昇降制御弁の作
業機上昇用ＳＯＬ６６Ａと作業機下降用ＳＯＬ６６Ｂに
通電を行い作業機６０を昇降させる耕深制御や、作業者
のポジションレバー４１の操作角度をポテンショメータ
４５で検出し、リフトアーム５１・５１の角度を前記操
作角度に応じて回動するポジション制御が行われる構成
となっている。

【００１３】前記エンジン８は、ディーゼル式エンジン
であり、このエンジン８の側部に設けられたインジェク
ションポンプ７０には電子ガバナ装置が設けられてい
る。また、エンジン８の側方には、ガバナコントローラ
１Ｄが設けられている。前記電子ガバナ装置は、エンジ
ン１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ７２
と、コントロールラック５９の左右位置を調節するラッ
クアクチュエータ７４と、このラック５９の位置を検出
するラック位置センサ７５とを設け、前記スロットル位
置センサ３８と共に夫れ夫れガバナコントローラ１Ｄへ
接続されている。

【００１４】ガバナコントローラ１ＤのＲＯＭには、作
業中に常時一定のエンジン出力が出力されるようにコン
トロールラック位置を調節する「作業モード」と、路上
走行中に負荷率が大きくなるにつれてエンジン回転をド
ロップさせて路上走行に適した「走行モード」との二つ
のモードを有する制御プログラムが格納されている。
（図６） 前述した複数のコントローラ１…のシステムについて図
１のブロック図に則して説明する。

【００１５】トラクタ１０には、４ＤＷコントローラ１
Ａと、シフトコントローラ１Ｂと、作業機姿勢コントロ
ーラ１Ｃと、ガバナコントローラ１Ｄが搭載され、夫れ
夫れのコントローラ１…は、ＣＰＵと、各制御プログラ
ムを格納するＲＯＭと、各種センサ等の情報を一時格納
するＲＡＭ等を有する構成である。前記走行状態と作業
状態とに応じて切り替える切替装置２は、スイッチ式に
構成され、「走行」時に接続される接点を有する走行ラ
イン９Ａと、「作業」時に接続される接点を有する作業
ライン９Ｂを有する構成であり、夫れ夫れガバナコント
ローラ１Ｄと、４ＷＤコントローラ１Ａと、シフトコン
トローラ１Ｂとに並列的に接続されている。

【００１６】この切替装置２が「走行」側に入れられる
と、前記ガバナコントローラ１Ｄでは、前記「走行モー
ド」に応じたガバナ制御が行われ、また４ＤＷコントロ
ーラ１Ａでは、二駆と四駆の切り換えの制御がＯＦＦさ
れて、常時二駆走行となる。また、シフトコントローラ
１Ｂでは、主クラッチ１６の接続を走行パターンに基づ
いて実行される。

【００１７】また、この切替装置２が、「作業」側に入
れられると、前記ガバナコントローラ１Ｄでは、前記
「作業モード」が選択される。また、４ＷＤコントロー
ラ１Ａでは、前後輪の回転センサ２４・２２の検出より
四駆と二駆の切り換え制御がＯＮされている。また、シ
フトコントローラ１Ｂでは、クラッチ接続を作業パター
ンに基づいて実行される。

【００１８】これにより、各コントローラ１Ａ・１Ｂ・
１Ｄで行われる制御のＯＮ、ＯＦＦや、走行時と作業時
の出力パターンの切り換えを一括して切り換え可能にし
たので、作業者にとっては、各コントローラ１…ごとに
切替装置２…が構成されていることと比較して、操作が
簡単であり、従来の切替の煩わしさを解消する。また、
切替装置２の形態として、スイッチ式以外の形態、例え
ばダイヤル式として「走行」「作業」のモード以外の項
目例えば、「センサチェック」等の項目を追加して、こ
のラインを並列的に各種コントローラ１…に接続しても
良い。これにより、トラクタ１０の各種配線類を極力減
少することができる。また、切替装置２の接点を作動部
位、例えば変速レバー４０の回動基部に設け、走行時に
シフトされる変速位置にレバー４０が操作されると連動
して切り替わる構成としても良い。これにより、オペレ
ータの前記切替装置２の切り忘れを確実に無くすことが
できる。

【００１９】また、例えば、走行時にリフトアーム５１
・５１の回動を固定する制御を行うときには、前記切替
装置２の走行ライン９Ａと作業ライン９Ｂを、作業機姿
勢コントローラ１Ｃまで延長して既設のコントローラと
同じく並列的に接続すれば良い。これより、他のコント
ローラ１…の配線環境に影響されずに、トラクタ１０の
改良を行うことができるのでこれに掛かるコストを安く
するとができる。

【００２０】前記トラクタ１０の複数のコントローラ１
Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、各種センサの情報や制御状態の情報
を共有化するため通信回線を設け、夫れ夫れが通信のホ
ストコントローラ機能を有する構成となっている。そし
て、通常時は一つのホストコントローラにより各コント
ローラ間の通信を統括して通信制御が行われている。し
かしながら、このホストコントローラ１が作動不能に陥
ったときは、全通信が行われなくなり、正常機能を有す
る制御も同時に作動しなくなるという不具合が有った。
このコントローラシステムでは、これらのホストのコン
トローラ１が作動不能に陥ると、このホストの機能がそ
の他のコントローラ１’に切り替わるホスト切替機能を
有する構成となっている。

【００２１】図１のブロック図と図７のフローチャート
図に則して説明すると、前記複数のコントローラ１…の
内、シフトコントローラ１Ｂと作業機姿勢コントローラ
１Ｃとガバナコントローラ１Ｄとは、夫れ夫れシンクロ
ナス方式による通信回路により接続された構成となって
いる。また、各コントローラ１Ｂ・１Ｃ・１Ｄは、夫れ
夫れ通信制御機能を有する構成となっている。そして、
通常時、シンクロナス方式による通信のクロック回線
（ＣＬＫ）状態は、作業機姿勢コントローラ１Ｃが、送
信モードに設定されホストコントローラとなっている。
また、その他のガバナコントローラ１Ｃと、シフトコン
トローラ１Ｂのクロック回線は受信モードに設定されて
いる。そして、作業機姿勢コントローラ１Ｃからガバナ
コントローラ１Ｂと作業機姿勢コントローラ１Ｄへ情報
の送受信の要求信号を順次送信している。しかしなが
ら、ホストコントローラである作業機姿勢コントローラ
１Ｃが通信不能に陥り、シフトコントローラ１Ｂが、こ
の要求信号を一定時間以上受信しなくなると、同コント
ローラ１Ｂは、通信クロック回線の受信モードを送信モ
ードへ切り替わると共に、リレー回路を有する切替装置
８０へ通電を行い、内部のスイッチ接点を切り換える。
これにより、各センサ信号や制御状態を表す信号は、シ
フトコントローラ１Ｂの送信ポートからガバナコントロ
ーラ１Ｄの受信ポートへ、ガバナコントローラ１Ｄの送
信ポートからシフトコントローラ１Ｂの受信ポートへ
（図中点線）信号を流れるようになる。その後、シフト
コントローラ１Ｂは、ガバナコントローラ１Ｄからデー
タの受信すれば、このままシフトコントローラ１Ｂがホ
ストコントローラとなって通信制御が再開される構成と
なっている。また、ホストコントローラが切り替わる
と、前記メータパネル３３等にコントローラ異常を報知
する構成となっている。

【００２２】このように、ホストである作業機姿勢コン
トローラ１Ｃが作動不能に陥っても、シフトコントロー
ラ１Ｂがホストに切り替わり、シフトコントローラ１Ｂ
とガバナコントローラ１Ｄとの通信は正常に機能するた
めに、走行とエンジン８のガバナに共通するセンサ情報
の送受信や制御は引き続き続行することができるように
なった。

【００２３】また、ホスト切替機能として、シフトコン
トローラ１Ｂ、若しくはガバナコントローラ１Ｄの通信
ポートを送信から受信へ、受信から送信へ切り換える構
成としても良い。。また、各コントローラ１…は、夫れ
夫れ通信制御機能のホスト機能を有する構成となってい
るので、各コントローラに外部機器通信インターフェー
スを設けホストコントローラの設定を外部通信機器で設
定する構成としても良い。これにより、最もセンサ情報
を多く司る順にホストコントローラを設定したり、作業
系、若しくは走行系の目的に応じたホストコントローラ
に設定することもができる。

【００２４】尚、特許請求の範囲に実施例の構成に対応
する部材の符号を付すが、この符号によりこの発明を実
施例の構成に限るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】コントローラの接続を示すブロック図。

【図２】トラクタの全体側面図。

【図３】トラクタの伝動機構図。

【図４】インジェクションポンプの側面断面図。

【図５】主クラッチの接続パターンを示すグラフ。

【図６】エンジン回転のモード特性を示す図。

【図７】通信制御のホスト切替わりを示したフローチャ
ート図。

【符号の説明】

１Ａ ４ＷＤコントローラ １Ｂ シフトコントローラ １Ｃ 作業機姿勢コントローラ １Ｄ ガバナコントローラ ２ 「走行」「作業」切替装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入出力部を有するコントローラ１…を複
   数設けた作業車両に、「走行」状態と「作業」状態とを
   指定する単一の切換装置２を設け、この切換装置２を前
   記コントローラ１…に並列的に接続したことを特徴とす
   る作業車両のコントローラシステム。