(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
刈取前処理装置及び脱穀部等の作業部を備えた走行機体に搭載したエンジンからの動力を変速制御可能な油圧ポンプと油圧モータとからなる油圧駆動手段を介して走行部及び前記作業部に伝達する一方、エンジンの負荷を電子ガバナー装置等の燃料供給量の検知にて検出し、過負荷時には車速を減速方向に制御する車速制御手段を備えてなる収穫機において、主変速レバーの操作に関連させて前記油圧駆動手段における油圧ポンプの斜板を操作して圧油の吐出量を増減制御するように構成し、前記車速制御手段は、自動車速制御モードにおいては、前記主変速レバーの操作位置に対応する車速を保持するように制御する一方、前記油圧ポンプの斜板を操作するための油圧サーボ手段を設け、車速制御手段は、前記エンジンの負荷率が一定値以上になったことを検知して、前記保持車速に対して一定比率もしくは一定量だけ車速を減速すべく油圧サーボ手段に減速指令信号を送り、前記エンジンの負荷が適正値に戻ると、所定時間を要して前記保持車速に復帰させるように制御し、さらに、前記減速指令信号がＯＮの状態では前記主変速レバーの回動位置の如何に拘らず、前記保持車速の一定割合だけ減速するように制御することを特徴とする収穫機における車速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、稲、麦、大豆等の収穫のためのコンバイン等の収穫機における車速を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
脱穀等の処理部が搭載された走行機体の前部に刈取前処理装置を備えたスレッシャやコンバイン等の収穫機においては、走行機体に搭載したガソリンエンジンやデイーゼルエンジン等の一つのエンジンからの動力を、走行駆動部や前記刈取前処理装置、並びに脱穀等の作業部に各々伝達して各箇所に所定の仕事を成さしめる。
【０００３】
この場合、湿田走行時には走行負荷が大きい状態で低速走行するので、刈取速度が遅く脱穀部等の負荷はあまり大きくない。反対に乾田における雨濡れ穀稈を刈取るときには、走行負荷がそれ程大きくなくても、雨濡れ穀稈の脱穀のため脱穀部での負荷が大きくなるというように、走行部の負荷の変動と、作業部の負荷の変動とは必ずしも連動しない。
【０００４】
従って、先行技術の特公平２−２５７３号公報に開示されているように、エンジンからの動力を変速制御可能な油圧駆動手段を介して走行部に伝達する一方、前記油圧駆動手段と並列的にエンジンからの動力を作業部に伝達するように構成し、走行部と作業部との変速操作を別系統にしていることが多い。
ところで、特公昭４９−３４４９４号公報では、油圧ポンプと油圧モータとからなるＨＳＴ式無段階変速機構の油圧回路中にチャージポンプと、制御弁とを設け、該制御弁をエンジンの負荷に応じて作動するガバナーに連動させることにより、油圧ポンプの斜板の傾斜角度を変更するように作動させて、作業機の負荷に応じて最適な車速にて走行させるように制御するコンバインの車速制御手段が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記車速制御では、ガバナーによる負荷設定値を基準とし、負荷設定値より少しでも過負荷状態になれば減速し、逆に負荷設定値より少しでも大きくなれば増速させ、コンバインの扱胴の回転速度が常時一定となるように車速制御するものであるから、車速制御にハンチング現象が発生し易いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決して、車速制御にハンチング現象発生させず、且つ制御も簡単な、収穫機における車速制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の収穫機における車速制御装置は、刈取前処理装置及び脱穀部等の作業部を備えた走行機体に搭載したエンジンからの動力を変速制御可能な油圧ポンプと油圧モータとからなる油圧駆動手段を介して走行部及び前記作業部に伝達する一方、エンジンの負荷を電子ガバナー装置等の燃料供給量の検知にて検出し、過負荷時には車速を減速方向に制御する車速制御手段を備えてなる収穫機において、主変速レバーの操作に関連させて前記油圧駆動手段における油圧ポンプの斜板を操作して圧油の吐出量を増減制御するように構成し、前記車速制御手段は、自動車速制御モードにおいては、前記主変速レバーの操作位置に対応する車速を保持するように制御する一方、前記油圧ポンプの斜板を操作するための油圧サーボ手段を設け、車速制御手段は、前記エンジンの負荷率が一定値以上になったことを検知して、前記保持車速に対して一定比率もしくは一定量だけ車速を減速すべく油圧サーボ手段に減速指令信号を送り、前記エンジンの負荷が適正値に戻ると、所定時間を要して前記保持車速に復帰させるように制御し、さらに、前記減速指令信号がＯＮの状態では前記主変速レバーの回動位置の如何に拘らず、前記保持車速の一定割合だけ減速するように制御するものである。
【０００８】
【発明の作用・効果】
以上のように、車速制御手段は、自動車速制御モードにおいては、前記主変速レバーの操作位置に対応する車速を保持するように制御する一方、前記油圧ポンプの斜板を操作するための油圧サーボ手段を設け、車速制御手段は、前記エンジンの負荷率が一定値以上になったことを検知して、前記保持車速に対して一定比率もしくは一定量だけ車速を減速すべく油圧サーボ手段に減速指令信号を送り、前記エンジンの負荷が適正値に戻ると、前記保持車速に復帰させるように制御するから構成しているから、従来のような車速制御にハンチング現象が発生することがない。
【０００９】
また、車速制御を油圧ポンプと油圧モータの閉油圧回路とは別の油圧系の油圧サーボ手段により実行するので、信頼性が高く且つ制御も簡単となるという効果を奏する。さらに、所定時間を要して車速を次第に増加させるのであるから、コンバインに搭乗しているオペレータが安全に操縦できるし、動力伝達機構部にも悪影響を及ぼすことがないという効果を奏する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明を収穫機であるコンバインに適用した実施形態について説明する。図１は左右一対の走行クローラ２ａ，２ｂを有する走行車両であるコンバインの走行機体１の側面図であり、該走行機体１上の一側には脱穀装置３を搭載し、該脱穀装置３の前部には、刈取前処理装置４が図示しない油圧シリンダにて昇降可能に装着されており、該刈取前処理装置４は、その下部フレームの下面側にバリカン式の刈取装置５を、前方には六条分の穀稈引起装置６が配置され、穀稈引起装置６と脱穀装置３におけるフイードチェン７との間には穀稈搬送装置が配置れ、穀稈引起装置６の下部前方には分草体８が突出している。
【００１１】
脱穀装置３における扱室内の扱胴をその軸線が走行機体１の進行方向に沿うように配設し、扱室の一側に配置された前記フイードチェン７にて根元部を挟持しつつ搬送される穀稈の穂先部が扱室内の扱胴３ａにて脱穀される。扱室の下方には受け網とシーブ等による揺動選別装置と唐箕フアンの風による風選別装置とを備え、脱穀装置３の側方に脱穀済みの穀粒を貯留する籾タンク９が搭載されている。また、走行機体１の後部から突出する穀粒放出オーガ１０は、籾タンク９から機体外の図示しない運搬車に脱穀した穀粒を放出するための水平回動可能及び俯仰回動可能に構成されている。走行機体１の前部一側に設けた運転室１１内には、図２に示すように、走行機体１を操向するための丸ハンドル１２及び速度変更のための主変速レバー１３と副変速レバー１４、さらには各種操作用のスイッチ（図示せず）が配置されている。
【００１２】
左右の走行クローラ２ａ，２ｂは、それぞれ、図３に示す動力伝達装置２０の左右の出力軸２１ａ，２１ｂから出力される動力にて回転駆動する起動輪２２，２２と、走行機体１の後端側に後向き付勢された誘導輪２３，２３とに巻掛けられた履帯２４，２４と、各履帯２４の下側内周面を支持する下部転輪２５等からなる。
【００１３】
次に、２ポンプ２モータ型のＨＳＴ式無段階変速機構からなる動力伝達装置２０の構成について説明する。図３に示す実施例は、ミッションケース３０内に、後述する左右一対の遊星歯車機構３１，３１等からなる差動歯車機構と、第１油圧ポンプ３３及び第１油圧モータ３４からなる走行用油圧式駆動手段と、第２油圧ポンプ３６及び第２油圧モータ３７からなる旋回用油圧式駆動手段と動力伝達用歯車機構等を内装する。なお、走行機体１に搭載したエンジン１７からの回転力は、チェンスプロケットと無端チェン６０とを介して、ミッションケース３０の外側にて両方の油圧ポンプ３３，３６の入力軸に伝達し、伝達ケース６１内の油圧路を介してそれぞれの油圧モータ３４，３７に油圧動力伝達する。
【００１４】
左右一対の遊星歯車機構３１，３１は左右対称状であって、同一半径上に複数（実施例では３つ）の遊星歯車３９，３９，３９がそれぞれ回転自在に軸支された左右一対の腕輪３８，３８をミッションケース３０内にて同軸線上にて適宜隔てて相対向させて配置する。前記各遊星歯車３９にそれぞれ噛み合う太陽歯車４０，４０を固着した太陽軸４１の左右両端は、両腕輪３８，３８の内側にてその回転中心部に位置する軸受に回転自在に軸支されている。内周面の内歯と外周面の外歯とを備えたリングギヤ４２は、その内歯が前記３つの遊星歯車３９，３９，３９にそれぞれ噛み合うように、太陽軸４１と同心状に配置されており、このリングギヤ４２は、前記太陽軸４１上または、前記腕輪３８の外側面から外向きに突出する中心軸４３上に軸受を介して回転自在に軸支されている。
【００１５】
前記走行用油圧式駆動手段における容量可変式の第１油圧ポンプ３３の回転斜板の傾斜角度を変更調節する等にて、第１油圧モータ３４への圧油の吐出方向と吐出量を変更して、当該第１油圧モータ３４の出力軸の回転方向及び回転数が調節可能に構成されている。そして、第１油圧モータ３４の入力軸からの回転動力は、歯車４４，４５，４６，４７を介して従来から周知の歯車機構にて構成された副変速機構５０に伝達され、その出力歯車４８を介して太陽軸４１に固定したセンター歯車４９に伝達される。
【００１６】
なお、歯車４４の軸４４ａに関連させた歯車機構５１を介して前記刈取前処理装置４や脱穀装置３などの作業部への回転力を伝達するＰＴＯ軸５２に出力する。この場合、ＰＴＯ軸５２の中途部にはクラッチ手段５２ａが備えられている。
従って、前記走行用油圧式駆動手段からの回転動力は、伝動歯車機構及び副変速機構５０を介してセンター歯車４９に伝達され、次いで、前記左右一対の遊星歯車機構３１，３１に伝達され、前記左側の腕輪３８の中心軸４３に固着した伝動歯車５３を、左側の出力軸２１ａに固着した伝動歯車５４に噛み合わせて出力する。同様に、右側の腕輪３８の中心軸４３に固着した伝動歯車５３を、右側の出力軸２１ｂに固着した伝動歯車５４に噛み合わせて出力する。
【００１７】
他方、旋回用油圧式駆動手段における容量可変式の第２油圧ポンプ３６の回転斜板の傾斜角度を変更調節する等にて、第２油圧モータ３７への圧油の吐出方向及び吐出量を変更して、当該第２油圧モータ３７の出力軸の回転方向及び回転数を調節可能に構成されている。そして、第２油圧モータ３７からの回転動力は、歯車機構５５を介して一対の伝動歯車５６，５７に伝達される。次いで、図３に示すように左側のリングギヤ４２の外歯に対しては伝動歯車５６と直接噛み合い、右側の伝動歯車５７が逆転軸５８に取付く逆転歯車５９に噛み合い、この逆転歯車５９と右側のリングギヤ４２の外歯とが噛み合う。
【００１８】
従って、第２油圧モータ３７の正回転にて、左側のリングギヤ４２が所定回転数にて逆回転すると、右側のリングギヤ４２が前記と同一回転数にて正回転することになる。
この構成により、例えば、旋回用油圧式駆動手段を停止させておけば、左右両側のリングギヤ４２，４２の回転は停止した固定状態である。この状態で走行用油圧式駆動手段を駆動すると、第１油圧モータ３４からの回転力は、太陽軸４１のセンター歯車４９に入力され、その回転力は、左右両側の太陽歯車４０，４０に同一回転数にて伝達され、左右両側の遊星歯車機構の遊星歯車３９、腕歯車３８を介して左右両側の出力軸２１ａ，２１ｂに平等に同方向の同一回転数にて出力されるので、直進走行ができる。従って、走行用油圧式駆動手段のみを正回転駆動すると、走行機体１は直進前進し、逆回転駆動したときには直進後退する。
【００１９】
反対に、走行用油圧式駆動手段を停止した状態では、前記太陽軸４１及び左右両側の太陽歯車４０，４０は固定される。この場合、図示しないブレーキ手段を作動させるのが好ましい。この状態にて、旋回用の油圧式駆動手段（第２油圧モータ３７）を例えば正回転駆動させると、左の遊星歯車３９、腕歯車３８からなる遊星歯車機構は逆回転する一方、右の遊星歯車３９、腕歯車３８からなる遊星歯車機構は正回転することになる。従って、左走行クローラ２ａは後進する一方、右走行クローラ２ｂは前進するので、走行機体１はその場で、左にスピンターンすることになる。
【００２０】
同様にして、旋回用油圧式駆動手段（第２油圧モータ３７）を逆回転駆動させると、左の遊星歯車機構３１は正回転し、右の遊星歯車機構３１は逆回転して、左走行クローラ２ａは前進する一方、右走行クローラ２ｂは後退するので、走行機体１はその場で、右にスピンターンすることになる。
そして、走行用油圧式駆動手段を駆動しつつ旋回用油圧式駆動手段を駆動した場合には、前進時及び後退時において、前記スピンターン旋回半径より大きい旋回半径で右また左に旋回できることになり、その旋回半径は左右走行クローラ２ａ，２ｂの速度に応じて決定されることになる。
【００２１】
前記各場合、副変速レバー１４を移動させて、路上走行モード、農作業モード、超低速モード等にセットする。この状態で、主変速レバー１３を直立姿勢にすれば、中立位置（Ｎ位置）となり、主変速レバー１３を前傾させると走行車両は前進し、その前傾角度が大きいと、その前進速度が増大する。逆に、主変速レバー１３を後傾させると走行車両は後退し、その後傾角度が大きいと、その後退速度が増大するというように構成するのである。また、ハンドル１２を右または左に回動することより、走行車両は所定方向に旋回できるのである。
【００２２】
図５は、前記走行用油圧式駆動手段における油圧回路７０を示し、前記エンジン１７からの駆動軸にて別途チャージポンプ７１を駆動し、ここからの圧油を後述する機能油圧サーボ手段７２に送る。走行用の第１油圧ポンプ３３から第１油圧モータ３４への閉回路からなる油圧通路中にはその下流側にて油圧モータ３４に作用する慣性を吸収するためのブレーキバルブとしての一対の油圧調整弁７３が接続されている。各油圧調整弁７３は図示するように、チェック弁とリリーフ弁との対からなる。また、この一対の油圧調整弁７３より上流側には、チェック弁と絞り弁とからなり、主の油圧回路７０（閉回路）の圧油を少しずつ入替えるための一対の圧油調整弁７４，７４が接続され、前記チャージポンプ７１からの圧油通路７６を一対の圧油調整弁７４，７４間に接続する一方、ドレンに圧油を逃がすためのリリーフ弁７５に接続している。
【００２３】
また、前記圧油通路７６の延長部には、４ポート３位置の電磁制御弁７７と、手動切換弁７９とが並列状に接続されている。手動切換弁７９は、前記主変速レバー１３と図示しない連動機構を介して連結され、主変速レバー１３の操作位置に基づいて手動切換弁７９を切り換えすることができ、その切換操作に応じて切油圧サーボ用シリンダ７８におけるピストン７８ａを移動させて、この動きに応じて、油圧を通路８０を介して第１油圧ポンプ３３の斜板の操作部（シリンダ）に送り、当該斜板の傾斜角度を変更し、以て主変速レバーのセット位置に応じた車速に保持できるように構成されている。他方、電磁制御弁７７からの出力ポートを前記手動切換弁７９の出力ポートから油圧サーボ用シリンダ７８への通路に並列に接続する。この電磁制御弁７７は後述するコンピュータ式のコントローラからの所定の指令信号（エンジンの負荷の程度に応じた信号）を、減速用ソレノイド７７ａまたは増速用ソレノイド７７ｂに送り、前記手動切換弁７９の操作とは無関係に前記油圧サーボ用シリンダ７８におけるピストン７８ａを移動させて、上述のように第１油圧ポンプ３３の斜板の傾斜角度を変更して、車速を増減変速制御することができる。
【００２４】
図６に示す符号８１は、走行機体の車速制御やエンジンへの燃料供給量調節制御を実行する制御手段としての制御装置であって、少なくとも、エンジンの負荷率が一定値以上になると、前記油圧サーボ用シリンダ７８を介して第１油圧ポンプ３３の斜板の傾斜角度を変更調節し、圧油吐出量を調整して、最終的には、前記第１油圧モータ３４の回転速度、ひいては車速を減速制御することができる。該制御装置８１は、マイクロコンピュータ等の電子制御による中央処理装置（ＣＰＵ）と、中央処理装置で演算処理するのに必要な制御プログラム、初期値、後述の換算の演算に必要な演算マップ等を予め記憶しておく読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、演算処理するのに用いられる各種入力データを一時的に記憶するための読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）と、入出力インターフェイス等から成り、以下のような入出力部を接続する。
【００２５】
即ち、自動車速制御モードをＯＮ・ＯＦＦするための車速自動スイッチ８２、走行部における車速センサ８３、エンジン１７の回転数を検出するために当該エンジン１７の出力軸またはミッションケースの出力軸等に設けたパルスエンコーダ等のエンジン回転数センサ８４、エンジンの負荷状態を検知することができる負荷センサとしての、燃料供給装置における燃料供給量を検知する負荷センサ８５、刈取前処理装置４をＯＮにより動力接続作動させる刈取りクラッチ装置のＯＮ・ＯＦＦスイッチ８６、脱穀部３をＯＮにより動力接続作動させる脱穀クラッチ装置のＯＮ・ＯＦＦスイッチ８７、及び主変速レバー１３の操作位置を検知するためのレバー位置センサ８８等は制御装置８１の入力ポートに接続する。
【００２６】
また、制御装置８１の出力ポートには、走行クローラ２ａ，２ｂの走行用の第１油圧ポンプ３３の斜板の角度を変更調節する前記電磁制御弁７７の減速用ソレノイド７７ａと増速用ソレノイド７７ｂ、さらには旋回用の第２油圧ポンプ３６の斜板の角度を変更調節する電磁制御弁の右旋回用ソレノイド８９ａ及び左旋回用ソレノイド８９ｂ、自動操作中であることを表示する表示ランプ９０と、エンジンの負荷状態を液晶等の文字にて表示したり、作業部の過負荷など負荷状態を警告表示ランプにて示すことができる表示装置９１を制御装置２８の出力ポートに各々接続している。
【００２７】
なお、図示しないが、刈取クラッチ装置の電磁ソレノイド、籾タンクから外に穀物を排出する排出オーガ１０のオーガクラッチ装置の電磁ソレノイド、走行クラッチ装置の電磁ソレノイド、脱穀クラッチ装置の電磁ソレノイド等も制御装置２８の出力ポートに各々接続している。
前記燃料供給装置は、エンジン１７がガソリンエンジンであるときには吸気系のキャブレタのスロットル弁やエアフローメータ等の箇所に設置する燃料噴射ポンプであり、エンジン１７がデイーゼルエンジンであるときはシリンダ内に直接噴射する燃料噴射ポンプであり、これらの燃料供給量の調節位置駆動手段としては、前記スロットル弁の場合にはその弁の開閉度を操作する弁操作軸を回動するソレノイド等のアクチェータであり、燃料噴射ポンプの場合にはその噴射量を調節するプランジャの位置を調節するラックに取付いてこれを移動させるステップモータ等のアクチェータ等である。
【００２８】
また、負荷センサ８５はスロットル弁の回動角度を検出するポテンショメータ、または前記ラックと並行状に取付き当該ラックの移動位置を検出できる直線差動トランス形変位センサなどがある。
次に、自動車速制御モードにおける車速制御の態様について説明する。車速自動スイッチ８２を押下してＯＮし、主変速レバー１３を中立位置（停止位置）から前方に回動すると、その回動角度に応じた車速Ｖｓにて前進走行できる。なお、主変速レバー１３を中立位置から後方に回動するとその角度に応じて後退走行する。このコンバインの走行速度は、主変速レバー１３のセット位置に対応した速度に保持される。
【００２９】
そして、エンジン負荷が図７（ａ）に示すように、定格値の９５％以上になれば、減速指令信号をＯＦＦからＯＮとし、逆に定格値の８５％以下になればＯＮからＯＦＦに切り替わるように制御装置８１から信号を出す。
減速指令信号がＯＮの状態では、前記主変速レバー１３の回動位置の如何に拘らず、前記電磁制御弁７７の減速用ソレノイド７７ａに連続駆動信号もしくはパルス幅変調制御用のパルス信号を出力して、前記保持速度Ｖｓの一定割合だけ減速する（図７（ｂ）参照）。
【００３０】
次いで、エンジン負荷が適正値（実施例の場合、定格値の８５％以下）に戻れば、減速指令信号がＯＮからＯＦＦに切り替わり、図７（ｂ）に示すように、元の保持速度Ｖｓに復帰するが、その場合、急激に増速するのではなく、所定時間ｔ（例えば数秒）を要して順次増大させるのである。このように車速を次第に増加させると、コンバインに搭乗しているオペレータが安全に操縦できるし、動力伝達機構部にも悪影響を及ぼすことがないからである。
【００３１】
なお、本発明は、前記コンバインばかりでなく、他の種類の農作業機や土木作業機にも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  コンバインの側面図である。
【図２】  コンバインの正面図である。
【図３】  ２ポンプ２モータ型油圧式無段階変速機構のスケルトン図である。
【図４】  一対の遊星歯車機構部の一部断面図である。
【図５】  油圧回路図である。
【図６】  車速制御手段の機能ブロック図である。
【図７】  （ａ）はエンジン負荷と減速指令信号のＯＮ・ＯＦＦとの関係を示す説明図、（ｂ）は減速指令信号のＯＮ・ＯＦＦに伴う車速の変動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１        走行機体
２ａ，２ｂ      走行装置
３        脱穀装置
４        刈取前処理装置
１７      エンジン
３３      第１（走行用）油圧ポンプ
３４      第１（走行用）油圧モータ
７０      油圧回路
７１      チャージポンプ
７７      電磁制御弁
７８      サーボ用油圧シリンダ
７９      手動切換弁
８０      通路
８１      制御装置
【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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