(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン負荷の大きさをエンジン回転数センサ（２４）で検出し、それが予め設定された設定値以上となると作業機上昇出力要求を出して作業機（２０）を上昇させる制御を行うトラクタの負荷制御装置において、上記作業機を上昇させるための上昇出力要求が所定時間内に所定回数以上出されるときは、変速位置を低速側にシフトする制御を行うことを特徴とするトラクタの負荷制御装置。
【請求項２】
エンジン負荷の大きさをエンジン回転センサ（２４）で検出し、それが予め設定された設定値以上となると作業機（２０）を上昇させる制御を行うトラクタの負荷制御装置において、上記制御により作業機を上昇させた後、作業機を下降させる際には、下降と下降停止を交互に繰り返しながら段階的に作業機を下降させ、当該作業機下降中に上昇出力要求が出されるときには、以後の作業機下降時における１段階当たりの下降量及び下降停止時間のいずれかもしくは両方をそれ以前の作業機下降時に対してエンジン負荷が少なくなるように変更する制御を行う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、作業時にエンジン負荷が大きくなり過ぎないように制御するトラクタの負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタに耕耘機等の対地作業機を連結して作業を行う場合、作業機が地面に対し一定高さになるよう制御する耕深制御と、エンジン回転数等から判定されるエンジン負荷が所定の範囲内になるよう制御する負荷制御とを併せて行う。すなわち、通常は耕深制御により作業機の高さを一定に維持し、エンジン負荷が大きくなったなら、耕深制御を一旦解除し、負荷制御により作業機を上昇させてエンジン負荷を軽減させる。そして、負荷制御により作業機が上昇した後、エンジン負荷が通常の状態に復帰したなら、作業機を下降させ、目標耕深値近くで耕深制御に戻すのである。
【０００３】
上記負荷制御において、上昇後の作業機を下降させる際、目標耕深値近くまで一気に下降させると、エンジン負荷が急激に増大し、作業機が再度上昇することとなる。これを防ぐため、下降と下降停止を交互に繰り返しながら段階的に作業機を下降させるようにした技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圃場には土壌の硬い所と柔らかい所が混在している。一般的に、作業中にエンジン負荷が増加するのは、土壌の硬い所に遭遇した場合である。このような場合には、土壌の硬い所さえ通過してしまえば、目標耕深値まで作業機を下降させることができる。しかしながら、負荷制御により作業機が上昇した後、作業機を下げる際に再度エンジン負荷が増加し、すぐに作業機が上昇することがある。このような状況が連続して起こる場合は、単に土壌の硬い所に遭遇しただけではなく、当該圃場の条件に作業状態が合っていないということである。したがって、そのままの状態で作業を継続しても、作業機が上昇と下降を繰り返すだけであり、圃場面が凸凹に仕上がってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、耕深制御と負荷制御を併用してトラクタ作業を行う際に、常に適正な状態で作業を行わせることにより、エンストを防止すると共に、圃場面を平坦に仕上げることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、第一の発明にかかるトラクタの負荷制御装置は、エンジン負荷の大きさをエンジン回転数センサ（２４）で検出し、それが予め設定された設定値以上となると作業機上昇出力要求を出して作業機（２０）を上昇させる制御を行うトラクタの負荷制御装置において、上記作業機を上昇させるための上昇出力要求が所定時間内に所定回数以上出されるときは、変速位置を低速側にシフトする制御を行うことを特徴としている。
【０００７】
また、第二の発明にかかるトラクタの負荷制御装置は、エンジン負荷の大きさをエンジン回転数センサ（２４）で検出し、それが予め設定された設定値以上となると作業機（２０）を上昇させる制御を行うトラクタの負荷制御装置において、上記制御により作業機を上昇させた後、作業機を下降させる際には、下降と下降停止を交互に繰り返しながら段階的に作業機を下降させ、当該作業機下降中に上昇出力要求が出されるときには、以後の作業機下降時における１段階当たりの下降量及び下降停止時間のいずれかもしくは両方をそれ以前の作業機下降時に対してエンジン負荷が少なくなるように変更する制御を行うことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づき説明する。図１に示すトラクタ１は、各左右一対の前輪２，２及び後輪３，３を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部にエンジン５が搭載され、その後側に主クラッチを収容するクラッチケース６が設けられ、さらにその後ろ側に前後進変速装置、主変速装置、及び副変速装置等を収容するミッションケース７が設けられている。
【００１０】
左右の後輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー８，８が取り付けられ、この左右フェンダーの間に座席９が設けられている。座席９の前方には、前輪２，２を操向操作する操向ハンドル１０が設けられている。また、座席９の側方には、変速位置を切り替える変速レバー１１、作業機を昇降させるポジションレバー１２、作業機としてロータリ耕耘装置を連結した場合における耕深を設定する耕深設定ダイヤル１３負荷制御モードスイッチ１４等が設けられている。
【００１１】
機体の後部には昇降油圧シリンダ１５で上下回動させるリフトアーム１６，１６が設けられており、このリフトアームの先端部と作業機装着用のロワリンク１７，１７の中間部とがリフトロッド１８，１８で連結されている。リフトアーム１６，１６を上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク１７，１７とトップリンク１９とで構成される三点リンク機構により支持される作業機２０が昇降する。リフトアーム１６，１６の回動角はリフトアームセンサ２１に検出される。なお、片方のリフトロッド１８（図示例では左側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が調整される。図では作業機２０としてロータリ耕耘装置が連結され、このロータリ耕耘装置には、実耕深を検出するデプスセンサ２２が設けられている。
【００１２】
図２はこのトラクタの伝動機構図である。エンジン５の回転動力は、クラッチケース６内の主クラッチ２３を経由し、伝動入・切可能にミッションケース７に入力される。主クラッチ２３の二次軸の回転数がエンジン回転数センサ２４に検出される。ミッションケース７に入力された動力は、前輪及び後輪を駆動する走行駆動力と外部動力取出用のＰＴＯ駆動力の二系統に伝動分岐される。
【００１３】
走行駆動力は、多板油圧クラッチ式の前後進切替装置２５、シンクロメッシュ式の主変速装置２６、及び同じくシンクロメッシュ式の副変速装置２７で変速される。前後進切替装置２５は、前進速、後進速、及び中立に切り替わる。主変速装置２６は「１速」〜「４速」の４段の変速位置を有し、「１速」と「２速」を変速油圧シリンダ２８Ａで切り替え、「３速」と「４速」を変速油圧シリンダ２８Ｂで切り替える。変速油圧シリンダ２８Ａ，２８Ｂのピストン作動量は、主変速位置センサ２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ検出される。副変速装置２７は「超低速」「低速」「中速」及び「高速」の４段の変速位置を有し、手動操作でこれを切り替える。主変速装置２６と副変速装置２７の組み合わせにより、図３の図表に示すような１６段の変速段数が前後進共に得られる。
【００１４】
変速された動力の一部は後輪デフ装置３０に伝達され、左右の後輪３，３を駆動し、また、残りの動力は前輪デフ装置３１へ伝達され、左右の前輪２，２を駆動する。
【００１５】
一方、ＰＴＯ駆動力は、ＰＴＯ変速装置３２を経由し、ミッションケース７の背面部から後方に突出するＰＴＯ軸３３に取り出される。ＰＴＯ軸３３の突出部に、作業機２０への伝動軸３４を着脱自在に伝動連結するようになっている。
【００１６】
主変速装置２６と副変速装置２７の変速シフト位置を切り替えるための前記変速レバー１１は、図４に示すように、把手部分に押しボタン式の増速用変速スイッチ３５と減速用変速スイッチ３６が設けられ、レバー全体をＨ形のガイド溝３７に沿って操作するようになっている。増速用変速スイッチ３５を押すと主変速が「１速」から「４速」側へ順次シフトアップされ、減速用変速スイッチ３６を押すと主変速が「４速」から「１速」側へ順次シフトダウンする。また、主クラッチ２１を切った状態で変速レバー１４をガイド溝の各シフト位置へ操作することにより、副変速が「超低速（ＬＬ）」「低速（Ｌ）」「中速（Ｍ）」及び「高速（Ｈ）」に切り替わる。
【００１７】
トラクタにロータリ耕耘装置を連結しての作業時には、耕深を一定に維持する耕深制御と、エンジン負荷が大きくなり過ぎないようにする負荷制御とを併せて行う。図５はこれら耕深制御及び負荷制御系のブロック図である。コントローラ４０の入力側に、リフトアームセンサ２１、デプスセンサ２２、エンジン回転数センサ２４、主変速位置センサ２９Ａ，２９Ｂ、耕深設定ダイヤル１３、変速スイッチ３５，３６、及び負荷制御モードスイッチ１４が接続されている。また、コントローラ４０の出力側に、変速油圧シリンダ２８Ａ，２８Ｂの制御弁を駆動する主変速ソレノイド４２，４３，４４，４５、昇降油圧シリンダ１５の制御弁を駆動する上昇ソレノイド４６と下降ソレノイド４７、及び報知ブザー４８が接続されている。
【００１８】
変速油圧シリンダ２８Ａ，２８Ｂ及び昇降油圧シリンダ１５の制御弁は比例圧力制御弁であって、これらの弁を駆動するソレノイドへの出力電流値は、規格値に油圧機器のバラツキを補正する係数とコントローラ４０の回路基板自体のバラツキを補正する係数とを掛けて算出する。これらの係数はＥＥＰＲＯＭ５０に記憶格納されている。このため、コントローラの基板を交換しても、すぐにコントローラ５０を正常に機能させられる。
【００１９】
まず、エンジン回転数センサ２４で検出されるエンジン回転数よりエンジン負荷を判定し、そのエンジン負荷が一定以下である場合は、耕深制御モードとなる。耕深制御モードにおいては、デプスセンサ２２にて検出される実耕深値を耕深設定ダイヤル１４にて設定される目標耕深値に一致させるように、上昇ソレノイド４６及び下降ソレノイド４７に出力して作業機を昇降させる。
【００２０】
エンジン負荷が一定以上である場合は、負荷制御モードに切り替わる。負荷制御モードになると、作業機に負荷がかからない所定の高さまで作業機を一旦上昇させ、その位置で一定時間Ｔｗ（例えばＴｗ＝０．１秒）保持した後、目標耕深値まで作業機を下降させる。その際、図６のグラフに示すように、下降と下降停止を交互に繰り返しながら段階的に作業機を下降させる。第１段階目の下げ幅は、上昇出力停止時のリフトアームセンサ値Ｌｆと目標耕深値に相当するリフトアームセンサ値Ｌｄとの差の１／Ｘ（Ｘは任意）の下げ幅とする。第２段階目以後の下げ幅は、前段階による下降終了時のリフトアームセンサ値と目標耕深値に相当するリフトアームセンサ値Ｌｄとの差の１／Ｘの下げ幅とする。つまり、順次下げ幅を小さくしていくのである。そして、作業機が目標耕深位置に充分に近づいたなら、目標耕深値に相当するリフトアームセンサ値Ｌｄになるまで直接下降させる。図６のグラフにおける実線はＸ＝２、下降停止時間Ｔｋ＝１秒とした場合を表し、破線は実線はＸ＝３、下降停止時間Ｔｋ＝０．５秒とした場合を表している。
【００２１】
また、各段階での下降出力停止時ごとにエンジン回転数センサ値が安定するのを見計らってエンジン負荷を判定し、そのエンジン負荷が一定以上である場合は、作業機を前記所定の高さまで再度上昇させる。そして、前述の如く、その位置で一定時間保持した後、目標耕深値まで作業機を下降させるのであるが、１回目の下降時に対し２回目以後の下降時は、１段階当たりの下降量及び下降停止時間のいずれか、もしくは両方を変更する。図７はその制御のフローチャートで、規定値を１とする。該フローチャート中では、１回目の下降時の出力パターンを「通常負荷」、２回目以後の下降時の出力パターンを「高負荷」と表示している。例えば、「通常負荷」では図６のグラフにおいて実線で示す出力パターンで下降させ、「高負荷」では同グラフにおいて破線で示す出力パターンで下降させる。
【００２２】
負荷制御により作業機を上昇させた場合において、耕深制御に復帰することなく連続して作業機上昇要求が出されるということは、単に土壌の硬い所に遭遇しただけではなく、そのときの変速位置ではエンジンに高負荷がかかり過ぎている可能性が大である。したがって、そのままの状態で作業を継続しても、再度作業機上昇要求が出されることが予想される。そこで、不必要に作業機を下降させないように、２回目以後の下降時からは１段階当たりの下降量を少なくし、エンジン負荷を小刻みに判定する。なお、１段階当たりの下降量を少なくしても、その代わりに下降停止時間Ｔｋを短くしているため、前記所定の高さから目標耕深値まで作業機を下降させるのに要する全体の時間は短縮させることができる。
【００２３】
そして、図８のフローチャートに示すように、負荷制御中における上昇要求が所定時間（６秒）以内に所定回数（３回）あったら、主変速を１段シフトダウンし、これをブザー４８で報知する。上昇要求が６秒間に３回以上あったら、主変速を１段シフトダウンするようにしてもよい。負荷制御により作業機が連続して上昇するときというのは、作業機が下降中であったり、下降が終了して一定時間内に再度上昇する場合である。以下、同様に負荷制御を行い、必要ならばさらにもう１段シフトダウンする。このように、エンジン負荷に応じて適正な変速位置で作業を行うようにすることにより、エンストを防止すると共に、作業機が上昇と下降を繰り返すことをなくし圃場面を平坦に仕上げることができる。
【００２４】
なお、負荷制御モードスイッチ４１は、負荷制御における作業機上昇と自動減速を共に行うモードと、自動減速しないモードと、どちらもしない（負荷制御しない）モードとに切り替えるスイッチであって、この負荷制御モードスイッチが自動減速しないモードになっている場合は、上記上昇要求回数が条件を満たしても自動減速しない。負荷制御モードスイッチ４１を設けることにより、作業者の好みに合った負荷制御を実施できる。
【００２５】
また、副変速が中立のとき、すなわち走行停止時には上記負荷制御により自動減速は実施しないようになっている。これは、例えば作業前に作業機を接地させて調整や各種設定を行うときに無意味なシフトダウンを防止するためである。
【００２６】
本実施形態の負荷制御では、下降と下降停止を交互に繰り返しながら段階的に作業機を下降させる下降パターンを採用しているが、連続的に下降速度を変えて下降に要する時間を変更する下降パターン、或はそれ以外の下降パターンを採用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかるトラクタの負荷制御装置は、作業機の上昇出力要求が一定以上の頻度で出されるときには、作業機を上昇させる代わりに、変速位置を低速側にシフトすることで、常に適正な変速位置で作業を行うことができ、エンストを防止すると共に、作業機が上昇と下降を繰り返すことをなくし圃場面を平坦に仕上げることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタによる作業状態を表す側面図である。
【図２】伝動機構図である。
【図３】変速段数と主変速の変速位置及び副変速の変速位置との関係を示す図表である。
【図４】変速レバーの斜視図である。
【図５】耕深制御系及び負荷制御系のブロック図である。
【図６】下降出力パターンを表すグラフである。
【図７】負荷制御のフローチャートその１である。
【図８】負荷制御のフローチャートその２である。
【符号の説明】
１  トラクタ
２  前輪
３  後輪
５  エンジン
７  ミッションケース
１５  昇降油圧シリンダ
２４  エンジン回転数センサ
２６  主変速装置
２７  副変速装置
２８Ａ，２８Ｂ  変速油圧シリンダ
４０  コントローラ
４１  負荷制御モードスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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