JP2000245203A - 作業車両の作業機昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、作業部の高さを検出するセンサと、車
体の上下加速度、または角速度を検出するセンサとの検
出値により作業部を昇降する田植機等が知られている
が、トラクタのように前後輪の径が大きく違う車両で
は、局部的な凹凸部により前輪がバウンドしても、それ
に続く後輪はこの凹凸に影響され難く、加速度、または
角速度の検出値が顕著に現れにくい場合が有った。 【解決手段】 左右一対の前輪１と、前記前輪１よりも
径の大きい左右一対の後輪と、車体後部に昇降自在に連
結した作業部とを備え、この作業部には作業高さを検出
するリヤカバー角度センサ４を設け、一方車体側には車
体の角速度センサ５を設け前記作業部を前記両センサ
４，５の検出値に応じて昇降する作業機昇降制御装置と
を備えたトラクタ等の作業車両においては、前記車体の
上下加速度、または角速度センサ５を、前記前輪１の接
地位置、例えばフロントアクスルケース６の上方のエン
ジン取付フレーム１１に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、農業用トラク
タ、田植機等の作業車両の作業機昇降制御装置の構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平１０−２４８３２５号公報
に示されるように、左右一対の前輪と、左右一対の後輪
と、車体後部に昇降自在に連結した作業部とを備え、こ
の作業部には作業高さを検出するセンサを設け、一方車
体側には車体の上下加速度、または角速度を検出するセ
ンサを設け前記作業部を前記両センサの検出値に応じて
昇降する作業機昇降制御装置とを備えた田植機等が知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記作業車両の作業機
昇降制御装置は、特にリンク機構を用いたタイプのセン
サや、振り子等を用いたタイプのセンサの欠点である検
出速度の遅れを補う為に、車体の上下加速度、または角
速度センサを備えるものである。しかしながら、従来、
このセンサは、後輪の接地位置近傍へ配置する構成とし
ている為、特にトラクタ等のように前後輪の径が大きく
違うときには、走行面に局部的な凹部が有りこれに前輪
が落ち込んでバウンドしても、それに続く後輪はこの凹
凸に影響されにくく、加速度、または角速度の検出が顕
著に現れにくいという課題が有った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題に鑑
みて、作業車両の作業機昇降制御装置を以下のように構
成した。即ち、左右一対の前輪１と、前記前輪１よりも
径の大きい左右一対の後輪２と、車体後部に昇降自在に
連結した作業部３とを備え、この作業部３には作業高さ
を検出するセンサ４を設け、一方車体側には車体の上下
加速度、または角速度を検出するセンサ５を設け前記作
業部３を前記両センサ４，５の検出値に応じて昇降する
作業機昇降制御装置とを備えた作業車両において、前記
車体の上下加速度、または角速度を検出するセンサ５
を、前記前輪１の接地位置の上方、或いは前方に配置し
たことを特徴とする作業車両の作業機昇降制御装置。

【０００５】

【発明の効果】以上のように構成した作業車両の作業機
昇降制御装置は、加速度、または角速度を検出するセン
サ５を径の小さい前輪１の接地位置上方、或いは前方に
配置する構成としたので、後輪２近傍に配置する構成と
比較して、局部的な凹凸による車両の上下バウンド、ま
たは急速な左右の傾きを正確に検出することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を作
業車両である農業用トラクタ（以下、トラクタ１０）に
ついて説明する。トラクタ１０は、図１乃至図２に示す
ように、車体前部に上面視「門」型形状のエンジン取付
フレーム１１を設け、同フレーム１１の後部にエンジン
１２の左右両側部を取り付けている。また前記エンジン
１２の前方には、後輪２よりも径の小さい前輪１を支持
するフロントアクスルケース６を左右ローリング自在に
支持し、前記前輪１をステアリングハンドル１４から連
動される左右タイロッド７を介して左右操舵する構成と
なっている。

【０００７】また、前記エンジン１２の出力軸には、こ
の回転数を検出するエンジン回転センサ１５を設けてい
る。操縦席１３の前方には、前記前輪１を操舵するステ
アリングハンドル１４を突出して設け、この下方にはア
クセルレバー１６を設け、同レバー１６の前後回動操作
によって前記エンジン１２のアクセル位置を設定保持す
る構成となっている。

【０００８】操縦席１３側方には、後述する作業部であ
るロータリ作業機３の高さを変更する作業機昇降用レバ
ー１７を設け、この回動基部にレバー操作位置を検出す
るポテンショメータ１７Ａを設けている。また同レバー
１７のガイド近傍には、後述するローリング制御の作動
を入切するローリング制御入切スイッチ１８や耕深制御
の作動を入切する耕深／負荷制御入切スイッチ１９、耕
深設定器２９等の各種設定器を設けている。

【０００９】また、操縦席１３の下方で、側面視で後輪
２を支持するリヤアクスルハウジング２０の上方には、
内部に電解液を充填し電極間の電圧により車体の左右前
後の傾斜角度を検出するスロープセンサ２１や、前記設
定器やセンサを接続する制御手段となるコントローラ２
２を設けている。これにより、スロープセンサ２１は、
径の大きい後輪２近傍に配置され、後輪２は局部的な凹
部では落ち込むことがない為に、上下加速度に影響され
ず正確な車両の傾斜状態を検出することができる。

【００１０】また、前記エンジン取付フレーム１１の左
右間には、前記フロントアクスルケース６よりもやや前
方に連結プレート２３を架け渡し、同プレート２３の左
右中心位置よりも右側に左右前後方向の角速度を検出す
るジャイロ式の角速度センサ５を設けている。これによ
り、角速度センサ５は、径の小さい前輪１の接地位置の
上方に配置され、前輪１は局部的な凹凸面でバウンドし
易い為に、上下加速度、または左右のローリングが顕著
に現われ正確な角速度を検出することができる。

【００１１】尚、前記角速度センサ５の取付位置として
は、フロントアクスルケース６に直接取り付ける構成と
しても良いし、また符号８に示すトラクタのバンパー部
に取り付ける構成としても良い。また、角速度センサ５
の形態としては、角速度これに替えて車体の上下ピッチ
ングを検出する加速検出式のセンサでも良いし、前記ス
ロープセンサ２１と一体型の形態としても良い。

【００１２】トラクタ１の車体後部には、作業機昇降用
アクチュエータである油圧シリンダ３０を内装するシリ
ンダケース３１を備え、前記シリンダ３０のピストン伸
縮によりケース３１左右に支持するリフトアーム３２を
上下回動する構成となっている。また、車体後部には、
トップリンク３３と左右ロワーリンク３４からなる三点
リンク機構を設け、前記左側のリフトアーム３２先端部
とロワーリンク３４をロッド３５にて連結し、右側のリ
フトアーム３２先端部とロアーリンク３４とをローリン
グ用油圧シリンダ５を介して連結し、ロータリ作業機２
の左右傾斜姿勢を変更する構成となっている。また更
に、前記左側のリフトアーム３２には、リフトアーム角
センサ３２Ａを設け、車体に対する作業機２の高さを間
接的に検出すると共に、前記ローリング用油圧シリンダ
３６にはこのピストン伸縮量を検出するストロークセン
サ３７を併設して設けている。

【００１３】これにより、前記コントローラ２２は、作
業機昇降用レバー１７の操作角度とリフトアーム３２の
設定角度が一致するように、油圧回路内の作業機昇降用
の比例圧力制御弁のソレノイド４５，４６のソレノイド
へ通電し、作業機２の高さを変更する構成（ポジション
制御）となっている。また、前記ローリング制御切替ス
イッチ１８が「入」に切替えられ、後述する一定値以上
の角速度を検出しない時には、前記スロープセンサ２１
の検出値に応じたストロークセンサ３７の目標長さが検
出されるまでローリング用油圧シリンダ３６を駆動する
切替制御弁のソレノイド４７，４８へ通電し、作業機２
を水平状態に維持する構成（ローリング制御）を行う構
成となっている。

【００１４】次にロータリ作業機３について説明する。
ロータリ作業機３は、図２に示すように、前記三点リン
ク機構を介してトラクタ１０に牽引されながら圃場を耕
耘、整地するものである。この作業機３は、耕耘部と、
この耕耘部を取り囲むカバー部等から構成されている。
耕耘部は、前記エンジン１２の回転動力を車両後端から
突出するＰＴＯ軸２４から取り出し、伝動軸、及び作業
機３の伝動機構を介して回転軸２５へ伝導させ、回転軸
２５に取り付けられた複数の回転爪２６…を回転する構
成となっている。また、カバー部は、耕耘部の上方を覆
うロータリーカバー２７と、このロータリーカバー２７
後部に回動自在に枢着したリヤカバー２８等から構成さ
れ、更にロータリカバー２７の後端上面にはロータリカ
バー２７に対するリヤカバー角をリンク機構を介して検
出するリヤカバー角センサ４を設け、対地高さを検出す
る構成となってる。

【００１５】次に前記トラクタ１０の電気制御構成につ
いて説明する。前記コントローラ２２は、図３に示すよ
うに、この内部に各種信号を処理するＣＰＵと、これら
信号情報を一時記憶するＲＡＭと、後述する各種制御プ
ログラムを格納するＲＯＭ、そしてタイマーを備えた構
成となっている。そして、この入力部には、作業機昇降
用レバー１７のポテンショメータ１７Ａと、リフトアー
ム角センサ３２Ａ、耕深設定器２９、リヤカバー角セン
サ４、ローリング制御入切スイッチ１８、スロープセン
サ２１、ストロークセンサ３７、角速度センサ５、エン
ジン回転センサ１５等を接続して設けている。

【００１６】また、出力側には、作業機上昇用、及び下
降用の比例制御弁のソレノイド３８，３９と、前記ロー
リング用油圧シリンダ５のピストンを伸長、伸縮する切
替制御弁のソレノイド４０，４１とを接続して設けてい
る。以上のように構成したトラクタ１０では、図４乃至
図１１に示す制御プログラムの概要を示すフローチャー
トのように制御が実行される。

【００１７】図４に示すフローチャートは、制御全体の
流れを示すフローチャートであり、最初にトラクタ１０
の電気系統がＯＮされると、ＳＴＥＰ１で、前記コント
ローラ２２は各種センサやスイッチの接続状態や検出値
を読み込む。そして、ＳＴＥＰ２で現在作業機３が一定
値以下、即ち作業位置かどうかを判定し、これがＹＥＳ
であると耕深／負荷制御、及びローリング制御を実行す
る。また、前記判定がＮＯの場合、ＳＴＥＰ５のポジシ
ョン制御を実行し、その他各種制御が終了すると、リタ
ーンとなる。

【００１８】前記耕深／負荷制御は、図５に示すフロー
チャートのように、最初にＳＴＥＰ１で、前記角速度セ
ンサ５の検出値が一定値以上かどうかを判定し、これが
ＹＥＳの場合はＳＴＥＰ２へ進み、一定時間だけこの角
速度と同じ方向に作業機３を昇降すべく前記比例制御弁
のソレノイド３８，３９へ通電を行う。また、前記判定
がＮＯの場合は、ＳＴＥＰ３へ進み、リヤカバー角セン
サ４の値による作業機３の昇降を行う（ＳＴＥＰ４，
５）。尚、前記リヤカバー角度の保持する角度は、前記
耕深設定器２９により変更する構成となっている。即
ち、通常の耕深制御中に一定値以上の角速度が検出され
ると優先して作業機３を昇降する構成となっている。

【００１９】これにより、局部的な凹凸によって前記リ
ヤカバー角センサ４の検出が遅れても、角速度センサ５
の検出値により即座に作業機３を一定時間だけ駆動し、
続けてリヤカバー角センサ４の検出値による制御作動が
行われるので、作業機３の応答性が良く整地性を損なう
ことがない。そして、前記作業機昇降作動が終了する
と、続けてＳＴＥＰ７でエンジン回転数が所定値以上か
どうかを判定し、これがＮＯで有れば、作業機３に作業
負荷が掛ってエンジン１２の出力が落ちている状態と想
定し、前記作業機３を一定時間だけ上昇する。これによ
りエンジンストップを回避することができる。

【００２０】尚、前記ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ６までの
耕深制御における作業機３の昇降についての別形態とし
ては、角速度による作業機昇降の時間を、この大きさに
応じて変更する構成としても良い。また、前記前輪１の
上下の加速度、即ち上動後に下動、若しくは下動後に上
動の検出を行ったときには、前輪１が局部的な凸部に乗
り上げたか、或いは凹部に落ち込んだと判定し、同時に
作業機３を上昇、或いは下降する。これと共に、車速に
よるトラクタ１０の走行距離を演算して前記凸部、若し
くは凹部に後輪２が差し掛かる前に作業機３を前記ポジ
ション制御による作動よりも低速で昇降、即ち、作業機
３は後輪２の接地点を軸に前記凸部では下方に傾くため
先立ってこれを下降し、反対に凹部では作業機３を上昇
する構成としても良い。これにより、追従性の良い制御
作動が行われ整地性が向上する。

【００２１】前記ローリング制御は、図６乃至図８に示
すフローチャートのように、最初にＳＴＥＰ１で、角速
度センサ５の検出値が一定値以上かどうかを判定し、Ｓ
ＴＥＰ２でこの向きを判定する。そこで、角速度の方向
が下向きであれば、ＳＴＥＰ３へ進みスロープセンサ２
１の検出値を判定する。ここでスロープセンサ２１が車
体左下傾斜の状態を検出しているときには、前記左側の
前輪１が凹部に落ちていると想定し、ローリング用油圧
シリンダ３６のピストンを伸長すると同時に作業機３全
体を上昇させる。

【００２２】また反対にスロープセンサ２１が車体右下
傾斜の状態を検出しているときには、前記右側の前輪１
が凹部に落ちていると想定し、ローリング用油圧シリン
ダ３６のピストンを短縮すると同時に作業機３全体を下
降させる。また、前記ＳＴＥＰ３でスロープセンサ２１
が不感帯内、即ち車両の傾斜が検出されない場合は、左
右の前後輪が共に落ち込んだ状態と判定し、傾斜変化は
無い為エンドとなる。また、ＳＴＥＰ１の判定がＮＯの
場合は、ＳＴＥＰ１７に示す通常時の制御、即ち前記ス
ロープセンサ２１の検出値とこれに応じたストロークセ
ンサ３７の目標値による作業機３のローリング制御が行
われてエンドとなる。

【００２３】一方、ＳＴＥＰ２の判定で前記角速度の方
向が上向きであれば、ＳＴＥＰ１０へ進みスロープセン
サ２１の検出値を判定する。ここでスロープセンサ２１
が車体左下傾斜の状態を検出しているときには、前記左
側の前輪１が凸部に乗り上げた状態と想定し、ローリン
グ用油圧シリンダ３６のピストンを伸長すると同時に作
業機３全体を上昇させる。

【００２４】また反対にスロープセンサ２１が車体右下
傾斜の状態を検出しているときには、前記左側の前輪１
が凸部に乗り上げた状態と想定し、ローリング用油圧シ
リンダ３６のピストンを短縮すると同時に作業機３全体
を下降させる。また、前記ＳＴＥＰ１０でスロープセン
サ２１が不感帯内、即ち車両の傾斜が検出されない場合
は、左右の前後輪が共に乗り上げた状態と判定し、傾斜
変化は無い為エンドとなる。

【００２５】以上のように、従来のスロープセンサ２１
とストロークセンサ３７によるローリング制御に加え
て、一定値以上の角速度を検出したときには、作業機３
の左右傾斜姿勢と上下位置を同時に変更する構成とした
ので、作動遅れが無く整地性が向上する。前記ポジショ
ン制御は、図１１に示すフローチャートのように、リフ
トアーム角度が一定以上のとき、即ち前記作業機３が非
作業位置にあるときに実行可能な制御であり、前記ポジ
ションレバーの操作とリフトアーム３２の設定角度が一
致するように前記制御弁のソレノイド３８，３９へ通電
が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタのフロントアクスルケース部の上面
図。

【図２】トラクタの側面図。

【図３】コントローラの接続状態を示す図。

【図４】制御全体の概要を示すフローチャート。

【図５】耕深／負荷制御の概要を示すフローチャート。

【図６】ローリング制御の概要を示すフローチャート
（１）。

【図７】ローリング制御の概要を示すフローチャート
（２）。

【図８】ローリング制御の概要を示すフローチャート
（３）。

【図９】ポジション制御の概要を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 前輪 ２ 後輪 ３ ロータリ作業機 ４ リヤカバー角度センサ ５ 角速度センサ ６ フロントアクスルケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右一対の前輪１と、前記前輪１よりも
   径の大きい左右一対の後輪２と、車体後部に昇降自在に
   連結した作業部３とを備え、この作業部３には作業高さ
   を検出するセンサ４を設け、一方車体側には車体の上下
   加速度、または角速度を検出するセンサ５を設け前記作
   業部３を前記両センサ４，５の検出値に応じて昇降する
   作業機昇降制御装置とを備えた作業車両において、前記
   車体の上下加速度、または角速度を検出するセンサ５
   を、前記前輪１の接地位置の上方、或いは前方に配置し
   たことを特徴とする作業車両の作業機昇降制御装置。