(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１６）負荷及び車速センサ（３４）に基づき車速制御を行う走行変速部材（２８）を設け、エンジン（１６）回転数を略一定維持する制御を行い乍ら自動車速制御を行わせるコンバインにおいて、穀稈量を検出する供給量センサ（３７）を刈取部（８）の刈取り穀稈搬送系路（３６）に設け、車速センサ（３４）に基づく刈取部（８）の刈取り穀稈搬送速度と前記供給量センサ（３７）の穀稈量とに基づき、脱穀部（４）に送られる穀稈供給量を算出し、該穀稈供給量とエンジン（１６）負荷とに基づいて自動車速制御を行わせるように構成したことを特徴とするコンバイン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は穀稈を刈取って脱穀する収穫作業を連続的に行うコンバインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６３−３０８２５５号公報に示す如く、作業負荷変化によってエンジン負荷が変化してエンジン回転数が変化したとき、自動的に車速を変更してエンジンの回転数を略一定維持する技術がある。また、実開昭５６−１５３６５３号公報に示す如く、脱穀部の脱穀負荷を検出して自動的に車速を変更させる技術がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、エンジンの回転数が負荷変動によって変化した後、車速を制御してエンジンの回転数を一定範囲に戻すから、脱穀負荷が増大して車速が減速されてエンジン回転が低下したとき、低速側に走行変速させて脱穀負荷を減少させるが、エンジンが適正回転に戻るまでの時間を容易に短縮し得ず、穀稈が不均一に成育した圃場ではエンジンの回転数が波形に変動する不具合があり、脱穀負荷変動と車速制御の不特定な時間的ずれにより、不適正な負荷でのエンジンの運転時間が長くなり易く、エンジン負荷に基づく自動車速制御機能の向上などを容易に図り得ない等の問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
然るに、本発明は、エンジン負荷及び車速センサに基づき車速制御を行う走行変速部材を設け、エンジン回転数を略一定維持する制御を行い乍ら自動車速制御を行わせるコンバインにおいて、穀稈量を検出する供給量センサを刈取部の刈取り穀稈搬送系路に設け、車速センサに基づく刈取部の刈取り穀稈搬送速度と前記供給量センサの穀稈量とに基づき、脱穀部に送られる穀稈供給量を算出し、該穀稈供給量とエンジン負荷とに基づいて自動車速制御を行わせるように構成したもので、車速と同調して変化させる刈取部の刈取り穀稈搬送速度と刈取り穀稈量とにより、脱穀部の負荷が変化するのと時期を合せて車速を変更し得、脱穀負荷が増大するときに略同一タイミングで車速を減速させて走行負荷を低減させ得、エンジンの負荷変動幅を容易に縮少し得、穀稈が不均一に成育した圃場であってもエンジン負荷が不適正に変化するのを未然に防止し得、エンジン負荷に基づく自動車速制御機能の向上などを容易に図り得るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。図１は車速制御回路図、図２はコンバインの全体側面図、図３は同平面図であり、図中（１）は走行クローラ（２）を装設するトラックフレーム、（３）は前記トラックフレーム（１）上に架設する機台、（４）はフィードチェン（５）を左側に張架し扱胴（６）及び処理胴（７）を内蔵している脱穀部、（８）は刈刃及び穀稈搬送機構などを備える刈取部、（９）は排藁チェン（１０）（１１）終端を臨ませる排藁処理部、（１２）は運転席（１３）及び運転操作部（１４）を備える運転台、（１５）はエンジン（１６）を内設するエンジン部、（１７）は前記エンジン部（１５）前方に配設して脱穀部（４）からの穀粒を揚穀筒（１８）を介し溜める穀粒タンク、（１９）は前記穀粒タンク（１７）内の穀粒を外側に取出す上部排出オーガであり、連続的に刈取り・脱穀作業を行うように構成している。
【０００６】
図４に示す如く、このコンバインの車速の変速はＨＳＴである無段変速機構（２０）を構成する可変容量形油圧ポンプ（２１）と油圧モータ（２２）とで行うもので、エンジン（１６）の出力軸（１６ａ）にベルト及びギヤ伝達機構（２３）を介し前記油圧ポンプ（２１）の入力軸（２１ａ）を連動連結させ、前記走行クローラ（２）の駆動スプロケット（２４）を有するミッションケース（２５）に前記油圧モータ（２２）の出力軸（２２ａ）を連動連結させる一方、前記扱胴（６）の扱胴入力軸（６ａ）をベルト及びギヤ伝達機構（２６）を介しエンジン（１６）の出力軸（１６ａ）に連動連結させている。
【０００７】
また、前記エンジン（１６）には燃料噴射ポンプの燃料噴射量を噴射量調整用ラックで制御して回転数を一定保持する電子ガバナ（２７）を有すると共に、前記油圧ポンプ（２１）には斜板角を制御して油圧吐出量の調整を行うＤＣ形サーボモータ（２８）を有して、該モータ（２８）の正逆駆動でもって車速の増減速制御を行うように構成している。
【０００８】
そして図１に示す如く、前記サーボモータ（２８）を駆動制御するファジィ推論車速演算回路である車速制御回路（２９）に、車速の自動制御を行う自動スイッチ（３０）と、前記刈取部（８）での刈取負荷の一定以上を検出する刈取負荷センサ（３１）と、前記脱穀部（４）での扱胴（５）など脱穀負荷の一定以上を検出する脱穀負荷センサ（３２）と、排藁カッタでの切断負荷の一定以上を検出する排藁切断負荷センサ（３３）と、車速を検出する車速センサ（３４）と、ＨＳＴ油圧センサ（３５）と、前記刈取部（８）の縦搬送装置（３６）の挾扼ガイド杆に設けて搬送される穀稈の層厚より脱穀部（４）に送り込まれる穀稈供給量を検出する供給量センサ（３７）とを入力接続させる一方、燃料噴射ポンプの噴射量を調整するガバナ（２７）のラック位置調節機構（２７ａ）を駆動制御するガバナ制御回路（３８）に、前記エンジン（１６）での回転を検出するエンジン回転センサ（３９）と、前記ガバナ（２７）での噴射量調整用ラックの位置を検出するガバナラック位置センサ（４０）とを入力接続させ、前記制御回路（２９）（３８）間を通信接続させて、これら各センサ（３１）（３２）（３３）（３４）（３５）（３７）（３９）（４０）の検出に基づいてエンジン回転数の一定制御やエンジンの緊急停止やファジィ推論に基づく車速制御を行うように構成している。
【０００９】
また自動制御時での目標車速の設定や手動変速操作を行う主変速レバー（４１）の回動量を検出してこの回動量に応じ前記サーボモータ（２８）を駆動制御するポテンショメータ型変速レバー位置センサ（４２）を設けるもので、該位置センサ（４２）を前記制御回路（２９）に入力接続させると共に、前記変速レバー（４１）を中立或いは高低速側に駆動制御する変速レバーモータ（４３）に前記制御回路（２９）を出力接続させて、前記エンジン（１６）の緊急停止時には駆動モータ（４３）を介し変速レバー（４１）を中立位置に戻すように構成している。
【００１０】
上記から明らかなように、エンジン（１６）負荷及び車速センサ（３４）に基づき車速制御を行う走行変速部材であるサーボモータ（２８）を設け、エンジン（１６）回転数を略一定維持させる自動車速制御を行わせるコンバインにおいて、穀稈量を検出する供給量センサ（３７）を刈取部（８）の刈取り穀稈搬送系路である縦搬送装置（３６）に設け、車速センサ（３４）に基づく刈取部（８）の刈取り穀稈搬送速度と前記供給量センサ（３７）の穀稈量によって脱穀部（４）に送られる穀稈供給量を算出し、該穀稈供給量とエンジン（１６）負荷とに基づいて自動車速制御を行わせる。そして、車速と同調して変化させる刈取部（８）の刈取り穀稈搬送速度と刈取り穀稈量とにより、脱穀部（４）の負荷が変化するのと時期を合せて車速を変更させ、脱穀負荷が増大するときに略同一タイミングで車速を減速させて走行負荷を低減させ、また脱穀負荷が減少するときに略同一タイミングで車速を増速させて走行負荷を増加させ、エンジン（１６）の負荷変動幅を縮少し、穀稈が不均一に成育した圃場であってもエンジン（１６）負荷が不適正に変化するのを未然に防止し、エンジン（１６）負荷に基づく自動車速制御機能の向上などを図る。
【００１１】
本実施例は上記の如く構成するものにして、以下図５のフローチャートを参照してこの車速制御を説明する。
【００１２】
今各モジュールである基準値や検出値が初期化され、各センサ（３１）〜（３５）（３７）（３９）（４０）での検出値が入力され、刈取部（８）や脱穀部（４）や排藁カッタ部や走行部での異常作業時にあって、緊急信号が出力されるときエンジン（１６）の緊急停止が行われると共に、正常作業時各センサ（３４）（３９）（４０）の検出に基づくエンジンデータの受信や車速データのカウントが行われる。
【００１３】
そしてエンジン（１６）の入力データから現在の車速に対する増減速を必要とする目標の車速偏差値（ＶＥ）をファジィ推論に基づき演算出力させて目標の車速に制御しての走行を行うものである。
【００１４】
次に図６乃至図７を参照して車速偏差値（ＶＥ）を算出するうえでのファジィ推論制御を説明する。
【００１５】
１）  図７に示す如き、入力される電子ガバナ（２７）のラック位置（燃料噴射量）とエンジン回転数との関係を最大負荷曲線（ＲＭＡＸ）及び無負荷曲線（ＲＩＤＬ）で表す特性図に基づきラック位置偏差値（ＲＥ）と最大出力偏差値（ＲＭ）を算出すると共に、前記供給量センサ（３７）の検出に基づいて穀稈供給量変化率（ｄｓ（ｎ））を算出するもので、定格回転Ｎｒｐｍ、目標の最大噴射量となるラックの最大目標値がＡ、無負荷時の噴射量となるラックの無負荷値がＢとなって、負荷率８０％を設定したときの目標噴射量である目標ラック値（ＲＡＣＴ）の値Ｃが、８０％＝Ｃ−Ｂ／Ａ−Ｂの関係式から算出される。つまり実際の出力のデータ（ｒａｃｔ）をＤ、そのときエンジン（１６）の回転数の一定制御により電子ガバナコントローラである制御回路（３８）から出力される制限最大噴射量値Ｅとすると、目標ラック値Ｃ、最大目標値Ａからラック偏差値ＲＥ（＝Ｄ−Ｃ）、最大目標偏差値ＲＭ（＝Ｅ−Ａ）と穀稈供給量変化率（ｄｓ（ｎ））とをファジィ推論の入力値とさせる。なお、エンジンの回転数の一定制御（例えば２６２５ｒｐｍ一定制御）を行っているが、ラック位置調節機構（２７ａ）等の制御遅れや段階的な制御や負荷の急激な変動等により、回転センサ（３９）の値が同じでも、最大負荷曲線により決定される最大目標値（例えばＡ）と電子ガバナコントローラから出力される制限最大噴射量Ｅは、実際上一致しない。（但し一致する場合もありうる。）また図８に示す如く、供給量変化率の検出は、前記供給量センサ（３７）の電圧入力値（Ｖｓ）と、車速（ｖ）より算出する刈取搬送速度（ｖｋ）（車速と刈取搬送速度とは同調）とから行うもので、供給量（Ｓ（ｎ））はＳ（ｎ）＝Ｖｓ×ｖｋ×α（αは比例定数）の関係式より一定時間毎に算出して、リングカウンタに順次記憶させる一方、一定時間前の供給量（Ｓ（ｍ））と現在供給量（Ｓ（ｎ））との差ｄｓ（ｎ）（ｄｓ（ｎ）＝Ｓ（ｍ）−Ｓ（ｎ））を供給量変化率として算出するものであり、この一定時間の設定は縦搬送装置（３６）で搬送される穀稈が供給量センサ（３７）位置を通過した時点より脱穀部（４）に供給されるまでの搬送時間に設定して、前記センサ（３７）位置を通過した穀稈が脱穀部（４）に供給されエンジン負荷として出力されるまでの時間とするものである。
【００１６】
そして図９に示す如く、ＰＢ（正で大きい）、ＰＳ（正で小さい）、ＺＯ（ゼロ）、ＮＳ（負で小さい）、ＮＢ（負で大きい）の５つファジィ集合で表されるメンバシップ関数に対応するようにこれら値の（ＲＥ）（ｄｓ（ｎ））（ＲＭ）の正規化が行われてファジィ変数（ｒｅ）（ｄｓ）（ｒｍ）に変換される。
【００１７】
例えばこれに数値をあてはめ説明すると、Ｎ＝２６２５ｒｐｍ、目標負荷率を８０％、Ａ＝１８９、Ｂ＝１０２とするとき、Ｃ＝１７２が算出され、Ｄ＝１７６、Ｅ＝１８７のとき、ＲＥ＝４、ＲＭ＝−２が算出されて、電子ガバナ（２７）からの入力データとしてＲＥ＝４、ＲＭ＝−２が、また穀稈供給量変化率としてｄｓ（ｎ）＝０が入力されるとき、メンバシップ関数に対応するようにｒｅ＝１８、ｄｓ＝１４、ｒｍ＝１２の入力変数に変換が行われる。
【００１８】
２）  変数（ｒｅ）（ｄｓ）（ｒｍ）の値がこれら５つの集合に含まれる度合（グレード）を図９の三角型のメンバシップ関数の重みとしてそれぞれ求める。
【００１９】
例えば、
ｒｅ＝１８の場合  ＮＢ＝０  ＮＳ＝４  ＺＯ＝１１  ＰＳ＝１２  ＰＢ＝５
ｄｓ＝１４の場合  ＮＢ＝１  ＮＳ＝８  ＺＯ＝１５  ＰＳ＝８    ＰＢ＝１
ｒｍ＝１２の場合  ＮＢ＝３  ＮＳ＝１０  ＺＯ＝１３  ＰＳ＝６  ＰＢ＝０
【００２０】
３）  各ルールに対してルールの前件部である変数つまり各メンバシップ値（ｒｅ）（ｄｓ）（ｒｍ）の適応度を図１０などより算出する。
【００２１】
例えば、ファジィ制御のｉｆ−ｔｈｅｎ型式ルールの０で、「もしｒｅがＺＯで、ｄｓがＺＯで、ｒｍがＮＢならば、目標の車速偏差値ｖｅをＺＯとする」と推論すると、ｒｅ＝１８の値がルールの前件部「ｒｅがＺＯ」に対する適応度は図１０より１１、またｄｓ＝１４の値が「ｒｄがＺＯ」に対する適応度は１５、さらにｒｍ＝１２の値が「ｒｍがＮＢ」に対する適応度は３となる。
【００２２】
４）  各ルールにおいてそれぞれ算出される前件部の適応度をミニマム合成（各値の中から１番小さな値をとる）して求める。例示の場合ｍｉｎ（１１、１５、３）＝３。
【００２３】
５）  図１１に示す如く、各ルール後件部の出力ファジィを求める。同図はルール０のｖｅ＝ＺＯの場合。
【００２４】
６）  図１２に示す如く、各ルールの前件部の適応度で後件部の出力ファジィ集合の頭をカットする。例示の場合３でカットする。
【００２５】
７）８）  各ルールにおけるこのような処理が全て終了すると、図１３に示す如く、総てのルールに対する出力ファジィ集合のマキシム合成を行う。
【００２６】
９）  合成された出力ファジィ集合より非ファジィ処理でもって重心を求めて、中央値との偏差である出力ファジィ変数ｖｅを算出する。
【００２７】
１０）  出力ファジィ変数（ｖｅ）を実際の車速制御出力である車速偏差値（ＶＥ）に変換する。
【００２８】
このようなファジィ推論を車速制御に用いた場合、容易に多次元の非線型関数が実現できると共に、非線型関数のパラメータをファジィルールによって感覚的に設定・変更でき、適応性を拡大させることができる。
【００２９】
一方図１４に示す如く、作業中に排藁カッタ部などからの緊急信号でもってエンジン（１６）の駆動が停止したことを前記ラック位置センサ（４０）により検出したとき、主変速を中立に戻すもので、前記電子ガバナ（２７）のラック位置であるラック値（ＲＡＣＴ）がラック最小値（ＲＭＩＮ）より以下（ＲＡＣＴ＜ＲＭＩＮ）を一定カウント数（Ａ０）つまり一定時間以上検出するとき、エンジン停止フラグをオンとして、中立以外に変速レバー（４１）があるときには前記レバーモータ（４３）を駆動して該レバー（４１）を中立位置に戻すと共に、前記ガバナ（２７）での燃料噴射を停止させるエマージェンシー出力を出力させ、前記レバー（４１）が中立位置に戻ったときエマージェンシー出力を解除する。この結果エンジン（１６）が緊急停止して次にエンジン（１６）を始動する場合には、主変速が中立位置以外では始動せず、中立位置にあるときにのみ始動するもので、したがってエンジン（１６）緊急停止後の急発進が防止できて安全性を向上させることができる。
【００３０】
また図１５に示す如く、急激的にエンジン（１６）負荷が変化して、目標負荷を越えてしまったときには、前記レバー位置センサ（４２）によりそのエンジン負荷に応じた車速となるレバー位置を換算決定して、この換算位置となるレバー位置にモータ（４３）でもって変速レバー（４１）を駆動制御して、急激な負荷変動に対し車速を対応させるもので、したがって緊急時には無段変速機構（２０）及びミッションケース（２５）を介して応答する車速センサ（３４）のフィードバックに比べ制御遅れなどのない迅速的な対応が行えて、より一層適正な車速制御が可能にできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上実施例から明らかなように本発明は、エンジン（１６）負荷及び車速センサ（３４）に基づき車速制御を行う走行変速部材（２８）を設け、エンジン（１６）回転数を略一定維持する制御を行い乍ら自動車速制御を行わせるコンバインにおいて、穀稈量を検出する供給量センサ（３７）を刈取部（８）の刈取り穀稈搬送系路（３６）に設け、車速センサ（３４）に基づく刈取部（８）の刈取り穀稈搬送速度と前記供給量センサ（３７）の穀稈量とに基づき、脱穀部（４）に送られる穀稈供給量を算出し、該穀稈供給量とエンジン（１６）負荷とに基づいて自動車速制御を行わせるように構成したもので、車速と同調して変化させる刈取部（８）の刈取り穀稈搬送速度と刈取り穀稈量とにより、脱穀部（４）の負荷が変化するのと時期を合せて車速を変更でき、脱穀負荷が増大するときに略同一タイミングで車速を減速させて走行負荷を低減させることができ、エンジン（１６）の負荷変動幅を容易に縮少でき、穀稈が不均一に成育した圃場であってもエンジン（１６）負荷が不適正に変化するのを未然に防止でき、エンジン（１６）負荷に基づく自動車速制御機能の向上などを容易に図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】制御回路図。
【図２】コンバインの全体側面図。
【図３】コンバインの全体平面図。
【図４】エンジン駆動系の部分説明図。
【図５】車速制御のフローチャート。
【図６】ファジィ制御のフローチャート。
【図７】エンジンとラック位置の関係を示す特性図。
【図８】穀稈供給量検出のフローチャート。
【図９】三角型ファジィ変数を表す説明図。
【図１０】ファジィ変数の各ルールに対する適応度を表す説明図。
【図１１】出力ファジィ集合の説明図。
【図１２】出力ファジィ集合のカット説明図。
【図１３】出力ファジィ集合のマキシム合成説明図。
【図１４】エンジン緊急停止時のフローチャート。
【図１５】エンジン負荷急激変動時のフローチャート。
【符号の説明】
（４）    脱穀部
（８）    刈取部
（１６）  エンジン
（２８）  サーボモータ（走行変速部材）
（３４）  車速センサ
（３６）  縦搬送装置（刈取り穀稈搬送系路）
（３７）  供給量センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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