(57)【要約】【課題】駆動系に加わる負荷を検出できる、作業車両を提供する。【解決手段】コンバイン１は、エンジンからの動力が伝達される車軸６と、車軸６が挿通される車軸ケース７と、車軸６に取り付けられた磁歪材１２と、車軸ケース７に取り付けられ、磁歪材１２が磁歪効果によって発生する磁場を検出する検出コイル１３とを備えている。【選択図】図１
2020003435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの動力が伝達される車軸と、
前記車軸が挿通される車軸ケースと、
前記車軸に取り付けられた磁歪材と、
前記車軸ケースに取り付けられ、前記磁歪材が磁歪効果によって発生する磁場を検出する検出コイルとを含む、作業車両。
【請求項２】
駆動源からの動力が入力される入力軸、前記入力軸に入力される動力により駆動される油圧ポンプおよび前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧モータをケース内に備える静油圧式無段変速機と、
前記入力軸に取り付けられた磁歪材と、
前記ケースに取り付けられ、前記磁歪材が磁歪効果によって発生する磁場を検出する検出コイルとを含む、作業車両。
【請求項３】
駆動源からの動力が伝達される車軸と、
前記車軸と一体に回転する駆動スプロケットと、
前記駆動スプロケットに取り付けられた歪みゲージとを含む、作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバインなどの作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission：静油圧式無段変速機）を搭載したコンバインでは、エンジンの動力でＨＳＴの油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプが吐出する油により油圧モータが駆動される。油圧モータの動力は、ギヤなどを介して、左右の車軸に伝達され、左右のクローラの駆動輪がそれぞれ車軸と一体に回転する。左右のクローラが同速度で駆動されることにより、機体が前後に直進し、左右のクローラが速度差を有して駆動されることにより、機体が左右に旋回する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６２９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のコンバインでは、ＨＳＴからクローラに至る駆動系の負荷を検出する手段が搭載されておらず、駆動系にどのような負荷が加わっているか不明である。
【０００５】
本発明の目的は、駆動系に加わる負荷を検出できる、作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る作業車両は、駆動源からの動力が伝達される車軸と、車軸が挿通される車軸ケースと、車軸に取り付けられた磁歪材と、車軸ケースに取り付けられ、磁歪材が磁歪効果によって発生する磁場を検出する検出コイルとを含む。
【０００７】
この構成によれば、車軸にトルクが加わると、磁歪材が磁歪効果によって磁場を発生する。そして、その磁場を検出コイルが検出し、検出コイルから誘起電圧が出力される。誘起電圧の大きさは、車軸に加わるトルクの大きさに対応する。よって、検出コイルから出力される誘起電圧に基づいて、車軸に加えられたトルクを検出することができる。そして、その検出されたトルクを用いて、駆動源から車軸と一体に回転する駆動輪に至る駆動系に加わる負荷を検出することができる。
【０００８】
また、本発明の他の局面に係る作業車両は、駆動源からの動力が入力される入力軸、入力軸に入力される動力により駆動される油圧ポンプおよび油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧モータをケース内に備える静油圧式無段変速機と、入力軸に取り付けられた磁歪材と、ケースに取り付けられ、磁歪材が磁歪効果によって発生する磁場を検出する検出コイルとを含む。
【０００９】
この構成によれば、入力軸にトルクが加わると、磁歪材が磁歪効果によって磁場を発生する。そして、その磁場を検出コイルが検出し、検出コイルから誘起電圧が出力される。誘起電圧の大きさは、入力軸に加わるトルクの大きさに対応する。よって、検出コイルから出力される誘起電圧に基づいて、入力軸に加えられたトルクを検出することができる。そして、その検出されたトルクを用いて、駆動源から車軸と一体に回転する駆動輪に至る駆動系に加わる負荷を検出することができる。
【００１０】
本発明のさらに他の局面に係る作業車両は、駆動源からの動力が伝達される車軸と、車軸と一体に回転する駆動スプロケットと、駆動スプロケットに取り付けられた歪みゲージとを含む。
【００１１】
この構成によれば、駆動スプロケットにトルクが加わると、歪みゲージからそのトルクに応じた電圧が出力される。したがって、その歪みゲージから出力される電圧に基づいて、駆動スプロケットに加えられたトルクを検出することができる。そして、その検出されたトルクを用いて、駆動源から車軸と一体に回転する駆動輪に至る駆動系に加わる負荷を検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動系に加わる負荷を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコンバインの右側の車軸の近傍の構成を示す断面図である。
【図２】図２に示されるコンバインの電気的構成の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るコンバインのＨＳＴの近傍の構成を示す断面図である。
【図４】図３に示されるコンバインの電気的構成の要部を示すブロック図である。
【図５】半分に切断された駆動スプロケットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るコンバイン１の右側の車軸６の近傍の構成を示す断面図である。
【００１６】
コンバイン１は、エンジン（図示せず）から走行装置２に至る駆動系３を備えている。走行装置２は、たとえば、不整地走破能力を有するクローラであり、駆動スプロケット４を備えている。駆動系３には、走行装置２のほか、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission：静油圧式無段変速機）３１（図３参照）、トランスミッション５および左右の車軸６が含まれる。エンジンの動力は、ＨＳＴ３１により変速され、ＨＳＴ３１からトランスミッション５を介して左右の車軸６に伝達される。左右の車軸６は、それぞれ左右の駆動スプロケット４に相対回転不能に結合されている。これにより、エンジンの動力が車軸６に伝達されると、駆動スプロケット４が車軸６と一体に回転する。車軸６は、円筒状の車軸ケース７に挿通されている。
【００１７】
図１には、右側の車軸６が示されているが、左側の車軸６は、右側の車軸６を左右反転させた構成である。
【００１８】
コンバイン１には、車軸６に入力されるトルクを検出するため、磁歪式トルクセンサ１１が設けられている。磁歪式トルクセンサ１１は、磁歪材１２および検出コイル１３を含む。磁歪材１２は、車軸６の外周面に巻き付けられている。検出コイル１３は、磁歪材１２の周囲を取り囲むように、車軸ケース７に取り付けられている。
【００１９】
図２は、コンバイン１の電気的構成の要部を示すブロック図である。
【００２０】
コンバイン１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）２１が搭載されている。ＥＣＵ２１は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：Micro Controller Unit）を備えている。
【００２１】
ＥＣＵ２１には、磁歪式トルクセンサ１１が接続されている。車軸６にトルクが加わると、磁歪材１２が磁歪効果によって磁場を発生する。そして、その磁場を検出コイル１３が検出し、検出コイル１３から誘起電圧が出力される。ＥＣＵ２１には、検出コイル１３から出力される誘起電圧が入力される。その誘起電圧の大きさは、車軸６に加わるトルクの大きさに対応する。よって、ＥＣＵ２１は、検出コイル１３から出力される誘起電圧に基づいて、車軸６に加えられたトルクを検出することができる。
【００２２】
また、ＥＣＵ２１には、車軸６の回転を検出する回転センサ２２が接続されている。回転センサ２２は、車軸６の回転に同期したパルス信号を出力する。ＥＣＵ２１には、回転センサ２２から出力されるパルス信号が入力される。ＥＣＵ２１は、回転センサ２２が出力するパルス信号から車軸６の回転数を演算する。
【００２３】
ＥＣＵ２１にはさらに、コンバイン１の運転台に配置されたメータパネル２３が制御対象として接続されている。ＥＣＵ２１は、メータパネル２３に設けられている走行距離計などの各種の計器類や表示器を制御する。
【００２４】
ＥＣＵ２１は、一定のサンプリング周期で、車軸６に加えられたトルクおよび車軸６の回転数を取得し、その取得したトルクと回転数との乗算値を駆動系３に加わった負荷として算出する。そして、ＥＣＵ２１は、その算出したトルクと回転数との乗算値（以下、単に「負荷」という。）を書換可能な不揮発性メモリに保存する。
【００２５】
ＥＣＵ２１は、不揮発性メモリに保存した負荷の積算値が一定値に達すると、コンバイン１のメンテナンス時期である旨をメータパネル２３の表示器に表示させる。これにより、コンバイン１のメンテナンス時期が到来したことを作業者（ユーザ）に報知することができる。一定値は、駆動系３に備えられてるベアリング、ギヤおよび軸などの耐久性を考慮して設定される。
【００２６】
なお、不揮発性メモリには、負荷が算出されるごとに、負荷がそのまま保存されてもよいし、算出された負荷が過去に保存された負荷の積算値に加算されて、新たな積算値が保存されてもよい。
【００２７】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係るコンバイン１０のＨＳＴ３１の近傍の構成を示す断面図である。
【００２８】
ＨＳＴ３１は、油圧ポンプ３２および油圧モータ３３を備え、油圧ポンプ３２と油圧モータ３３との間で作動油が循環する閉回路の油路を有している。油圧ポンプ３２のポンプ軸３４には、入力軸３５が相対回転不能に結合されている。入力軸３５には、エンジンの動力が入力される。これにより、エンジンの動力で油圧ポンプ３２が駆動され、油圧ポンプ３２が吐出する油により油圧モータ３３が駆動される。そして、コンバイン１０では、油圧モータ３３の動力がトランスミッション５（図１参照）を介して左右の入力軸３５（図１参照）に伝達される。
【００２９】
コンバイン１０には、入力軸３５に入力されるトルクを検出するため、磁歪式トルクセンサ４１が設けられている。磁歪式トルクセンサ４１は、磁歪材４２および検出コイル４３を含む。磁歪材４２は、入力軸３５の外周面に巻き付けられている。検出コイル４３は、磁歪材４２の周囲を取り囲むように、ＨＳＴ３１の外殻をなすケース４４に取り付けられている。
【００３０】
図４は、コンバイン１０の電気的構成の要部を示すブロック図である。
【００３１】
コンバイン１０には、ＥＣＵ５１が搭載されている。ＥＣＵ５１は、マイクロコントローラユニットを備えている。
【００３２】
ＥＣＵ５１には、磁歪式トルクセンサ４１が接続されている。入力軸３５にトルクが加わると、磁歪材４２が磁歪効果によって磁場を発生する。そして、その磁場を検出コイル４３が検出し、検出コイル４３から誘起電圧が出力される。ＥＣＵ５１には、検出コイル４３から出力される誘起電圧が入力される。その誘起電圧の大きさは、入力軸３５に加わるトルクの大きさに対応する。よって、ＥＣＵ５１は、検出コイル４３から出力される誘起電圧に基づいて、入力軸３５に加えられたトルクを検出することができる。
【００３３】
また、ＥＣＵ５１には、ＥＣＵ５１と通信可能に接続されたエンジンＥＣＵからエンジンの回転数のデータ（エンジン回転データ）が入力される。ＥＣＵ５１は、エンジン回転データから入力軸３５の回転数を演算する。
【００３４】
ＥＣＵ５１にはさらに、コンバイン１の運転台に配置されたメータパネル５２が制御対象として接続されている。ＥＣＵ５１は、メータパネル５２に設けられている走行距離計などの各種の計器類や表示器を制御する。
【００３５】
ＥＣＵ５１は、一定のサンプリング周期で、入力軸３５に加えられたトルクおよび入力軸３５の回転数を取得し、その取得したトルクと回転数との乗算値を駆動系３に加わった負荷として算出する。そして、ＥＣＵ５１は、入力軸３５に加えられたトルクと入力軸３５の回転数との乗算値（以下、単に「負荷」という。）を書換可能な不揮発性メモリに保存する。
【００３６】
ＥＣＵ５１は、不揮発性メモリに保存した負荷の積算値が一定値に達すると、コンバイン１のメンテナンス時期である旨をメータパネル５２の表示器に表示させる。これにより、コンバイン１のメンテナンス時期が到来したことを作業者（ユーザ）に報知することができる。
【００３７】
なお、第１実施形態の場合と同様に、一定値は、駆動系３に備えられてるベアリング、ギヤおよび軸などの耐久性を考慮して設定される。また、不揮発性メモリには、負荷が算出されるごとに、負荷がそのまま保存されてもよいし、算出された負荷が過去に保存された負荷の積算値に加算されて、新たな積算値が保存されてもよい。
【００３８】
車軸６および入力軸３５に加えられたトルクを検出する構成としては、たとえば、車軸６および入力軸３５に歪みゲージを貼り付け、軸端に設けたスリップリングを介して歪みゲージと外部との間で信号を通信する構成が考えられる。しかし、かかる構成は、コストが高くつくのに加え、リングとブラシとの接触部が存在するために耐久性が低いという問題を有している。
【００３９】
これに対し、磁歪式トルクセンサ１１，４１を用いた構成では、リングとブラシとの接触がないので耐久性に優れている。また、磁歪式トルクセンサ１１，４１は、電動アシスト付きの自転車に採用されている安価なものであり、これを採用した構成では、コストの増大を抑えることができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
図５は、半分に切断された駆動スプロケット４の斜視図である。
【００４１】
駆動スプロケット４は、車軸６が挿入される円柱状のボス部６１を備えている。ボス部６１には、一方側に開放される溝６２が全周にわたって形成されている。
【００４２】
この構成では、溝６２の回転径方向外側の周面または回転径方向内側の周面に、歪みゲージ６３を配置することができる。歪みゲージ６３から駆動スプロケット４に加えられたトルクに応じた電圧が出力されるので、その電圧に基づいて、駆動スプロケット４に加えられたトルクを検出することができる。そして、その検出されたトルクを用いて、駆動系３に加わる負荷を検出することができる。
【００４３】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することも可能である。
【００４４】
たとえば、作業車両の一例として、コンバイン１を取り上げたが、本発明は、コンバイン１に限らず、人参や大根、枝豆、キャベツなどの野菜を収穫する収穫機など、コンバイン１以外の作業車両に適用することができる。
【００４５】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１０：コンバイン
３：駆動系
４：駆動スプロケット
６：車軸
７：車軸ケース
１１，４１：磁歪式トルクセンサ
１２，４２：磁歪材
１３，４３：検出コイル
３２：油圧ポンプ
３３：油圧モータ
３５：入力軸
６３：歪みゲージ
【図１】
2020003435.tif 000003
【図２】
2020003435.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020003435.tif 000006
【図５】
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