(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の後部に耕耘用の作業機を昇降自在に連結し、デプスセンサにより検出される実耕深値を設定耕深値に一致させるように作業機を昇降する耕深制御と、作業機の牽引負荷をエンジン回転数から判別し、該エンジン回転数が所定の範囲内に維持されるように作業機を昇降する負荷制御とを備えたトラクタに於いて、
負荷制御による作業機の上昇指令が出力された後に作業機を下降する際は、同作業機を１ステップずつ段階的に下降させ、且つ、１ステップ目は負荷上昇出力オフ後に一定時間経過して、負荷上昇出力オフ時の作業機位置と設定耕深値に相当する作業機位置との差の１／２だけ下降させ、２ステップ目以降は下降出力オフから一定時間経過後、新たに記憶した作業位置と設定耕深値に相当する作業位置との差の１／２だけ下降させることを特徴とするトラクタの負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラクタの負荷制御装置に関するものであり、特に、エンジン回転数に変動があったときに作業機の昇降を行うようにしたトラクタの負荷制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
機体の後部に耕耘用の作業機を昇降自在に連結し、デプスセンサにより検出される実耕深値を設定耕深値に一致させるように作業機を昇降する耕深制御と、作業機の牽引負荷をエンジン回転数から判別し、該エンジン回転数が所定の範囲内に維持されるように作業機を昇降する負荷制御とを備えたトラクタは知られている。
【０００３】
負荷制御により作業機が上昇した後、エンジン回転数が通常の状態に復帰して作業機を下降させる際、該作業機を急激に下降して接地させると負荷が増大してエンジン回転数が低下し、再び作業機が上昇することになる。然るときは、作業機が上昇と下降を繰り返してハンチングが起きるので、圃場面に大きなうねりが生じる。
【０００４】
これを防止するため、一定の高さを１ステップとして、作業機を１ステップずつ段階的に下降させるようにした負荷制御装置が知られている。しかし、設定耕深値が深いときは、作業機が設定耕深値に到るまで数ステップ乃至十数ステップの下降動作が必要となり、元の耕深位置に戻るのに時間が掛かる。一方、作業機を早く設定耕深値に戻すために１ステップの設定高さを大きくし過ぎると、設定耕深値が浅いときに、作業機が１ステップ下降するだけで設定耕深値を超えることがあり、このときは急激に負荷が増大して作業機が上昇し、ハンチングの原因となる。
【０００５】
そこで、耕深制御と負荷制御とを備えたトラクタに於いて、負荷制御により作業機が上昇した後に再び下降させる際、該作業機を速やかに接地させるとともに接地後の負荷変動を小さくし、整地性の良い作業を行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、機体の後部に耕耘用の作業機を昇降自在に連結し、デプスセンサにより検出される実耕深値を設定耕深値に一致させるように作業機を昇降する耕深制御と、作業機の牽引負荷をエンジン回転数から判別し、該エンジン回転数が所定の範囲内に維持されるように作業機を昇降する負荷制御とを備えたトラクタに於いて、
負荷制御による作業機の上昇指令が出力された後に作業機を下降する際は、同作業機を１ステップずつ段階的に下降させ、且つ、１ステップ目は負荷上昇出力オフ後に一定時間経過して、負荷上昇出力オフ時の作業機位置と設定耕深値に相当する作業機位置との差の１／２だけ下降させ、２ステップ目以降は下降出力オフから一定時間経過後、新たに記憶した作業位置と設定耕深値に相当する作業位置との差の１／２だけ下降させるトラクタの負荷制御装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳述する。図１はトラクタ１０を示し、該トラクタ１０の前部にエンジン１１を載置し、エンジン１１の側部に電子ガバナ１２が搭載されている。エンジン１１の動力はミッションケース１３内に設けられた変速装置により減速され、前後輪１４ａ，１４ｂ若しくは後輪１４ｂへ伝達されるとともにＰＴＯ軸１５にも伝達される。エンジン１１の回転数はエンジン回転数センサ１６にて検出する。
【０００８】
一方、該トラクタ１０の後部にリンク機構１７を介して耕耘用の作業機１８を連結する。このリンク機構１７はトップリンク１９と左右のロワーリンク２０からなる３点リンク方式であり、左右のリフトアーム２１の先端と左右のロワーリンク２０とを夫々リフトロッド２２にて連結してある。
【０００９】
そして、ミッションケース１３の上部に設けられたリフトシリンダ２３の作動によりリフトアーム２１を回動すれば、前記ロワーリンク２０が上下動して作業機１８が昇降する。リフトアーム２１の回動角はリフトアームセンサ２４にて検出する。また、作業機１８のメインカバー２５の後端にリヤカバー２６を回動自在に取り付け、デプスセンサ２７によりリヤカバー２６の回動角を検出する。
【００１０】
ここで、運転席２８の近傍にはコントローラ２９が設けられており、このコントローラ２９にポジションレバー３０、耕深設定ダイアル３１、負荷制御モードスイッチ３２等を設ける。また、運転席２８の下部に車速センサ３３を設ける。更に、ステアリングホイール３４の近傍位置に作業機昇降スイッチ３５を設け、ステアリングシャフト３６に操舵角センサ３７を装着する。
【００１１】
図２はトラクタの耕深制御及び負荷制御系のブロック図であり、前述したポジションレバー３０、耕深設定ダイヤル３１、負荷制御モードスイッチ３２等の設定信号はコントローラ２９へ入力される。また、エンジン回転数センサ１６、リフトアームセンサ２４、デプスセンサ２７、車速センサ３３等の検出信号もコントローラ２９へ入力される。このほか、電子カバナ１２のスロットル操作量は、スロットルレバーの回動基部に設けたスロットル位置センサ３８により検出され、コントロールラックの位置（ガバナの開度）はラック位置センサ３９により検出する。更に、変速装置にシフト位置センサ４０を設け、変速レバーのシフト操作を検出する。
【００１２】
コントローラ２９は、デプスセンサ２７にて検出したリヤカバー２６の回動角から実耕深値を演算し、この実耕深値を耕深設定ダイヤル３１にて入力した設定耕深値に一致させるように作業機１８の耕深制御を行う。然るときは、前記リフトシリンダ２３を伸縮作動させて作業機１８を昇降すべく、電磁比例弁の上昇用ソレノイド４１または下降用ソレノイド４２へ制御信号を出力する。
【００１３】
一方、電子ガバナ１２の制御は、スロットル位置センサ３８の検出値に応じて、コントローラ２９からラックアクチュエータ４３へ制御信号を出力し、コントロールラックの位置を調整してエンジン回転数を制御する。また、負荷制御モードスイッチ３２をオンしたときは、後述するように負荷制御が行われる。このときは、負荷制御モニタランプ４４がオンとなり、オペレータに負荷制御が実行中であることを知らせる。
【００１４】
次に、負荷制御について説明すれば、作業機１８の牽引負荷をエンジン回転数から判別するために、コントローラ２９ではエンジン回転数センサ１６により周期的にエンジン回転数Ｒを検出し、一定時間内のエンジン回転数の変化率Ｄを演算する。
【００１５】
予め、設定耕深値に応じたエンジン回転数の下限値ＬR とエンジン回転数の変化率の規定値ＤR を決めておき、作業負荷によりエンジン回転数Ｒが緩やかに低下して前記下限値ＬR 以下になったときは、コントローラ２９から上昇用ソレノイド４１へ作業機上昇指令を出力し、作業機１８を上昇してエンストを防止する。また、エンジン回転数Ｒが急激に低下してエンジン回転数の変化率Ｄが前記規定値ＤR 以上になったときは、たとえエンジン回転数Ｒが前記下限値ＬR まで低下していない場合でも、コントローラ２９から上昇用ソレノイド４１へ作業機上昇指令を出力し、作業機１８を上昇してエンストを防止する。
【００１６】
そして、作業機１８が上昇して作業負荷が軽減されることにより、低下していたエンジン回転数Ｒが上昇して所定値まで復帰したとき、或いはエンジン回転数の変化率Ｄが小さくなったときは、コントローラ２９から下降用ソレノイド４２へ作業機下降指令を出力して作業機１８を下降する。
【００１７】
図３は耕深制御と負荷制御とを併用して実施する場合のフローチャートを示し、耕深制御が「入」の場合はステップ１０２からステップ１０３へ進み、負荷制御が「入」でないときは、デプスセンサ２７の検出値に基づいて耕深制御を行い（ステップ１０３→１０５）、負荷制御が「入」となっているときは、耕深制御と負荷制御のミックス制御を行う（ステップ１０３→１０６）。
【００１８】
これに対して、耕深制御が「入」でない場合はステップ１０２からステップ１０４へ進み、負荷制御が「入」となっているときは、エンジン回転数センサ１６の検出値に基づいて負荷制御を行い（ステップ１０４→１０７）、負荷制御が「入」でないときは、ポジションレバー３０によるポジション制御を行う（ステップ１０４→１０８）。
【００１９】
図４は前記ステップ１０６のミックス制御に於ける負荷制御、及びステップ１０７に於ける負荷制御のフローチャートを示し、前記ステップ１０１にて読込んだエンジン回転数Ｒからエンジン回転数の変化率Ｄを演算し（ステップ２０１）、負荷制御による作業機上昇指令が出力されていない場合、即ち通常の作業を継続して負荷上昇出力がオフである場合はステップ２０２からステップ２０３へ進む。
【００２０】
前述したように、作業負荷によりエンジン回転数Ｒが前記下限値ＬR 以下になったとき、或いはエンジン回転数の変化率Ｄが前記規定値ＤR 以上になったときは、コントローラ２９から上昇用ソレノイド４１へ作業機上昇指令を出力、即ち負荷上昇出力オンにする（ステップ２０３→２０４）。
【００２１】
ここで、ステップ２０２に於いて負荷上昇出力オンである場合は、次に負荷上昇出力オフ処理を行う。例えば、エンジン回転数Ｒが前記下限値ＬR 以下になったときに負荷上昇出力オンとした場合の負荷上昇出力オフ処理について、図５及び図６に従って説明する。作業負荷の増大によりエンジン回転数Ｒが前記下限値ＬR 以下になると負荷上昇出力オンになり、作業機が上昇して負荷が軽減されるが、負荷上昇出力オンになった直後はまだエンジン回転数Ｒが下降し続ける。そして、エンジン回転数Ｒが最低値ＲB に達した後に上昇へ転換する（ステップ３０１）。このときのエンジン回転数の最低値ＲB をメモリに記憶する（ステップ３０２）。
【００２２】
負荷制御のみを実行している場合はステップ３０３からステップ３０４へ進み、エンジン回転数Ｒが前記最低値ＲB より回転数α（約５０〜１００rpm ）だけ上昇したときに負荷上昇出力オフにして（ステップ３０４→３０５）、このときのリフトアームセンサ値をメモリに記憶する（ステップ３０６）。エンジン回転数Ｒが最低値ＲB より少し高い回転数に上昇したときに負荷上昇出力をオフするのは、作業機１８の上昇が長びいてエンジン回転数Ｒが高くなり過ぎるのを防止するとともに、エンジン回転数Ｒが上昇傾向になったことを確認してから負荷上昇出力をオフするためである。
【００２３】
一方、ミックス制御を行っている場合はステップ３０３からステップ３０７へ進み、負荷上昇出力オフした後に、デプスセンサ値に基づく耕深制御に移行する（ステップ３０８）。即ち、エンジン回転数Ｒが最低値ＲB 以上になったら直ちに耕深制御を行うので、作業機１８が早く設定耕深値に復帰できる。
【００２４】
而して、図４に示した負荷制御のステップ２０３に於いて、エンジン回転数Ｒが下限値ＬR まで低下していないとき、或いはエンジン回転数の変化率Ｄが規定値ＤR より小さい場合、即ちエンジン回転数Ｒの変動がなくなって通常の状態に復帰したときは負荷下降出力処理を行う。図７及び図８に従って、負荷下降出力処理について説明する。先ず負荷上昇出力オフ後または負荷下降出力オフ後に、夫々一定時間経過しているかを判別する（ステップ４０１）。
【００２５】
出力オフ後に一定時間経過したときは、出力オフ時にメモリへ記憶したリフトアームセンサ値θF と、作業機１８が設定耕深値に位置するときのリフトアームセンサ値θS との差Ｘを算出し（ステップ４０２）、設定耕深位置に相当するリフトアームセンサ値θS を前記差Ｘの１／２だけ増加して補正リフトアームセンサ値θX とする（ステップ４０３）。続いて、出力オフ時のリフトアームセンサ値θF と前記補正リフトアームセンサ値θX との差Ｘ2 を算出し、この差Ｘ2 を１回の下降量としてセットする（ステップ４０４）。
【００２６】
そして、現在のリフトアームセンサ値θN が前記補正リフトアームセンサ値θX に一致するまで負荷下降出力オンにする（ステップ４０５→４０６）。負荷下降出力オンにより作業機１８が下降し、現在のリフトアームセンサ値θN が補正リフトアームセンサ値θX に一致したときはステップ４０５からステップ４０７へ進む。負荷下降出力オンであるので一旦負荷下降出力オフにし（ステップ４０７→４０８）、このときのリフトアームセンサ値をメモリに記憶して（ステップ４０９）、１回目の負荷下降出力処理が終了する。
【００２７】
而して、負荷下降出力オフから一定時間経過後に、２回目の負荷下降出力処理を行うために再びステップ４０２に到ったときは、前回ステップ４０９にて新たに記憶したリフトアームセンサ値θF と、設定耕深位置に相当するリフトアームセンサ値θS との差Ｘは前回値の半分になり、この差Ｘに基づいて新たな補正リフトアームセンサ値θX を算出する（ステップ４０３）。前回と同様にして、出力オフ時のリフトアームセンサ値θF とこの補正リフトアームセンサ値θX との差Ｘ2 を算出して今回の下降量としてセットする（ステップ４０４）。
【００２８】
そして、現在のリフトアームセンサ値θN が新たな補正リフトアームセンサ値θX に一致するまで負荷下降出力オンにする（ステップ４０５→４０６）。現在のリフトアームセンサ値θN が新たな補正リフトアームセンサ値θX に一致したときはステップ４０５から再びステップ４０７へ進み、負荷下降出力オフにして（ステップ４０８）このときのリフトアームセンサ値をメモリに記憶し（ステップ４０９）、２回目の負荷下降出力処理が終了する。
【００２９】
尚、図示は省略するが、ステップ４０２に於いて前記差Ｘが一定値より小さくなったとき、即ち作業機１８が設定耕深位置へ十分に接近したときは、ステップ４０４ではＸ2 ＝Ｘとして下降量を設定し、現在のリフトアームセンサ値θN が設定耕深位置に相当するリフトアームセンサ値θS になるまで直接下降し、最終回目の負荷下降出力処理を終了させる。
【００３０】
このように、負荷制御により作業機１８を上昇させた後に該作業機１８を下降する際は、先ず１ステップ目は負荷上昇出力オフ時の作業機位置と設定耕深値に相当する作業機位置との差の半分、即ち作業機１８の上昇量の１／２だけ下降させる。次に、一定時間経過後の２ステップ目は前記下降位置から設定耕深値に相当する作業機位置との差の半分、即ち１ステップ目から更に残りの１／２だけ下降させる。
【００３１】
斯くして、作業機１８は設定耕深値との差の１／２ずつ段階的に下降し、且つ設定耕深値に接近するのに伴い１ステップ毎の下降量が小さくなるので、作業機１８が急激に接地して負荷が急増する虞がなく、最短時間で作業機を元の耕深状態に復帰させることができる。
【００３２】
尚、作業機１８が設定耕深位置に復帰したときに、エンジン回転数Ｒが下降し続けている場合は負荷がまだ大きいと考えられるため、然るときは再度負荷上昇出力オンして作業機１８を上昇させる。
【００３３】
また、負荷制御により作業機１８を上昇させた場合に、図８では最上げ位置で作業機１８が圃場面から浮上しているが、エンジン回転数Ｒが最低値ＲB から上昇した時点で負荷上昇出力オフにするので、実際には最上げ位置で作業機１８が圃場面に接地していることもある。
【００３４】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では耕深制御と負荷制御とにより作業機を昇降可能にしたトラクタに於いて、負荷制御による作業機の上昇指令が出力された後に作業機が下降する際は、作業機を１ステップずつ段階的に下降させ、且つ、１ステップ目は負荷上昇出力オフ後に一定時間経過して、負荷上昇出力オフ時の作業機位置と設定耕深値に相当する作業機位置との差の１／２だけ下降させ、２ステップ目以降は負荷下降出力オフから一定時間経過後、新たに記憶した作業位置から設定耕深値に相当する作業位置との差の１／２だけ下降させるため、設定耕深値に接近するのに伴い１ステップ毎の下降量が小さくなるので、作業機が急激に接地して負荷が急増する虞がなく、且つ、最短時間で作業機を元の耕深状態に復帰させることができる。
【００３６】
斯くして、作業機を速やかに接地させるとともに接地後の負荷変動を小さくし、整地性の良い作業を行うことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施の形態を示すものである。
【図１】トラクタの側面図。
【図２】耕深制御及び負荷制御系のブロック図。
【図３】耕深制御と負荷制御とを併用して実施する場合のフローチャート。
【図４】負荷制御のフローチャート。
【図５】負荷上昇出力オフ処理についてのフローチャート。
【図６】負荷上昇出力オフ処理についてのタイミングチャート。
【図７】負荷下降出力処理についてのフローチャート。
【図８】負荷下降出力処理に於ける作業機の下降位置を説明する解説図。
【符号の説明】
１０        トラクタ
１６        エンジン回転数センサ
１８        作業機
２７        デプスセンサ
２９        コントローラ
【図１】
0003700292.tif 000002
【図２】
0003700292.tif 000003
【図３】
0003700292.tif 000004
【図４】
0003700292.tif 000005
【図５】
0003700292.tif 000006
【図６】
0003700292.tif 000007
【図７】
0003700292.tif 000008
【図８】
0003700292.tif 000009