JPH0716330B2 - 作業機の負荷制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば田植機の自動走行制御或いはコンバイン
の唐箕の回転速度制御に利用されるもので、詳しくは、
負荷の大きさを検出する負荷センサが小なる負荷を検出
する程その検出結果に基づいて、摩擦式無段変速装置の
変速位置を、電動アクチュエータで高変速操作位置に切
換える自動負荷制御手段を備えている作業機の負荷制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の作業機の負荷制御装置においては、電動アクチ
ュエータが変速操作を行う一方作業者は変速設定器を操
作するだけであるから、操作が軽く行なえる利点を有す
るものの、反面、設定器への設定指令があると、それに
応じて電動アクチュエータが必ず作動する構成になって
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

その為に、エンジンは停止されているが、電動アクチュ
エータ等の電源が投入され必要でないときに誤って設定
器に触れた場合に、電動アクチュエータが作動するが、
変速装置が第２図で示すような、摩擦式の無段変速装置
（５）であるから、次のような不都合がある。つまり、
このベルト式のもので説明すると、変速するには電動ア
クチュエータ（11）で強制的にベルトをＶ溝に押し込ん
で出力側の二つの割りプーリ（5a），（5b）を、離れる
方向に移動させベルトの巻付径を小にする方法を採って
いるので、このベルトが停止している場合にはベルトが
回転している場合に比べて大きな荷重が電動シリンダに
反力として作用する。したがって、通常はベルトが回転
している状態でベルトを押し込んで行けるだけの能力を
電動アクチュエータが備えていればよいので、ベルトが
停止状態で電動アクチュエータを作動させると過負荷が
かかり、その電動アクチュエータが損傷する虞れがあっ
た。又、前記走行負荷等は例えばエンジン回転速度によ
って判断することにしているので、このエンジン回転速
度を検出するセンサ等が故障し、エンジン回転速度とし
て採り得ないような回転速度を感知したならば、それに
対して電動アクチュエータがどういう作動をするか把握
できない面があり、制御の確実性に欠けることにもなっ
ていた。

本発明の目的は前記無段変速装置の状態を捉えて、電動
アクチュエータへの制御を適確に行ない得る制御装置を
提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記無段変速装置へ伝動される入力の回転速度
を検出する回転センサが、正常回転速度域をはみ出す回
転速度を検知したならば、前記電動アクチュエータを停
止する手段を備えている点にあり、その作用効果は次の
通りである。

〔作用〕

つまり、前記無段変速装置に入力される回転速度を前記
回転センサによって検知し、その検知回転速度が、電
動アクチュエータに過負荷となる微速状態から零速状態
となる低速状態や回転速度としては採り得ないような
高速状態となる場合には、例え設定器が操作されても前
記電動アクチュエータを作動停止させることにした。

〔発明の効果〕

したがって、過負荷状態で電動アクチュエータを作動さ
せて損傷させるといったことを未然に回避できるととも
に、センサの故障による制御の暴走を阻止できる。

〔実施例〕

第６図に示すように、前後車輪（１），（２）を装備し
た走行車体（３）の前部にエンジン（４）及びこのエン
ジン（４）と摩擦式無段変速装置としてのベルト式無段
変速装置（５）を介して伝動連結されているミッション
ケース（６）、機体中間に設けてある操縦部（７）、操
縦部（７）の後方に昇降シリンダ（32）によって駆動さ
れる昇降リンク機構（８）を介して昇降自在に連結して
ある苗植付装置（９）とを備えて作業機の１例としての
乗用型田植機を構成してある。尚、第４図中の（34）は
前記苗植付装置（９）を昇降リンク機構（８）に対して
ローリング作動させるシリンダである。

第１図中に示すように、前記ベルト式無段変速装置
（５）はエンジン（４）側の出力プーリを割プーリ（5
a），（5b）とし、この割プーリ（5a），（5b）の一方
（5a）を他方（5b）に対して電動式のアクチュエータ
（11）で間接的に遠近方向に移動させることによって、
ベルトの巻付角を変更して無段に変速可能である。前記
ミッションケース（６）の入力軸に対して主クラッチ
（12）が設けてあり、フットペダル（13）によって入切
操作される。又、第５図に示すように、操作部（７）の
足元には主変速レバー（14）が設けてあり、植付走行時
に使用される前進１速及び路上走行時に使用される前進
２速、及び、後進１速の３段に切換え可能である。従っ
て、夫々の変速位置において前記無段変速装置（５）の
段数が重畳される。この主変速レバー（14）の上方操縦
部パネルには、苗植付装置（９）を強制上昇・下降させ
る植付レバー（25）及び前記耕深設定器（16）等が設け
られている。

又、前記苗植付装置（９）の下方には接地圧の変動によ
って上下動する接地センサ（15）を設けてあり、一方、
前記操縦部（７）の表示パネルにはエンコーダ式の耕深
設定器（16）を設け、この耕深設定器（16）の設定値に
維持すべく、前記接地センサ（15）の検出結果に基いて
苗植付装置（９）を昇降させ、植付深さを一定に維持す
る昇降制御装置を設けてある。

主クラッチペダル（13）に対してはクラッチの入状態を
検出するリミットスイッチ式の第１クラッチセンサ
（S₁）と、クラッチの切状態を検出するリミットスイッ
チ式の第２クラッチセンサ（S₂）とを設け、前記第２ク
ラッチセンサ（S₂）がクラッチの切状態を検出した場合
には、走行変速位置をシフト操作レバー（17）の変速操
作位置にかかわらず、所定の減速位置としての最低速位
置（LOW）に強制的に切換える。

他の操作機構について説明する。ベルト式無段変速装置
（５）の変速位置を設定するシフト操作レバー（17）を
設け、この変速操作量を検出するポテンショメータを設
けてある。よって、このポテンショメータからの信号を
受けて制御装置（27）からの制御信号により前記アクチ
ュエータ（11）が作動され、前記ベルト式無段変速装置
（５）を所定変速位置に変速切換えする。又、エンジン
（４）に対してはその回転速度を検出する電磁ピックア
ップ式回転検出計（18）が設けてあり、これら回転検出
計（18）及びシフト操作レバー（17）のポテンショメー
タからの信号を前記制御装置（27）に入力して、前記ア
クチュエータ（11）等を制御する構成を採っている。

ここで、前記ベルト式無段変速装置（５）の構成を詳述
する。第２図に示すように、前記電動アクチュエータ
（11）は、テンションプーリ（10）を軸支したベルクラ
ンクアーム（21）の他端に連係され、その伸張作動によ
ってベルトを押込み前記割プーリ（5a），（5b）に対す
る巻付径を小さくして高変速状態に切換える。この場合
には、前記割プーリ（5a），（5b）の一方（5a）を他方
（5b）に対して付勢スプリング（22）に抗して離間させ
る。そして、この他方のプーリ（5b）に対する一方（5
a）のプーリ（5a）の相対移動を感知するストロークセ
ンサ（23）を設け、このストロークセンサ（23）の検出
結果をフィードバック値として利用する形態を採ってい
る。又、前記電磁ピックアップ式回転検出計（18）から
の信号が所定のパルス信号に波形整形され、この波形整
形されたパルス信号の周期よりエンジン回転速度が算出
される。そして、電磁ピックアップ式回転検出計（1
8）、ストロークセンサ（23）、及び、シフト操作レバ
ー（17）からの信号に基づいて車速制御を行う。

次に、走行負荷によって車速制御を行う形態を第２図の
フロー図に基づいて説明する。エンジン始動時は前記無
段変速装置用シフト変速操作レバー（17）を一旦最低速
位置（LOW）にしなければ、制御は開始されない。した
がって、まず、前記シフト操作レバー（17）が最低速位
置（LOW）に一旦操作されたかどうかを確認する。そし
て、一旦操作されていれば、主クラッチ（12）のON-OFF
状態をみて、更に、植付レバー（15）位置が“植付位
置”か又は苗植付装置の“上昇位置”か“中立位置”か
“下降位置”かをみる。そして、シフト操作レバー（1
7）、主クラッチ（12）、及び、植付レバー（25）位置
の３条件のうちで無段変速装置用操作レバー（17）が最
低速位置（LOW）に操作されていない場合、或いは、主
クラッチ（12）が切状態の場合、或いは植付レバー（2
5）が苗植付装置の“上昇位置”“中立位置”“下降位
置”にある場合には、前記無段変速装置（５）に対する
ソフト内のシフト目標値（OBPBUF）を最低速位置（LO
W）にセットし、前記無段変速装置（５）の現操作位置
（PRERO）が最低速位置（LOW）になければ前記最低速位
置（LOW）にアクチュエータ（11）によって切換える。

つまり、換言すると、エンジン（４）が始動し、主クラ
ッチ（12）が入状態で前記シフト操作レバー（17）が未
だ最低速位置（OBP）に操作されていない場合には最低
速状態を維持し乍ら田植機は一旦発進する。そして、運
転者がそれに気づいて前記シフト操作レバー（17）を一
旦最低速位置（LOW）に切換えて更に所望のシフト位置
に切換えると速度制御等のメインルーチン制御に入って
行く。ただし、シフト操作レバー（17）が一旦最低速位
置（LOW）に操作されたとしても主クラッチ（12）が切
及び半クラッチ状態の場合には苗補給時と判断して最低
速位置（LOW）に維持し、植付レバー（25）が上昇等で
は畦際旋回時と判断して最低速位置（LOW）にして緩旋
回する。これらの場合は何れもシフト操作レバー（17）
の操作位置としてのシフト指示位置（OBP）とは無関係
に設定される。

ここで、前記植付レバー（25）の位置は主変速レバー
（14）が植付位置に相当する変速域にセットされている
場合、つまり、植付作業時の場合だけ判断の対象とす
る。

前記シフト操作レバー（17）が一旦最低速位置（LOW）
に操作されて、更に、主クラッチ（12）が入状態の場合
には、フローでは示していないが発進形態としては前記
無段変速装置（５）を前記操作レバー（17）のシフト指
示位置（OBP）に急速に移行させるか、前記シフト指示
位置（OBP）又は所定の減速値まで緩やかに移行させる
方法を採る。前記主変速レバー（14）が植付位置に操作
されている場合には、植付作業中であるから、前記植付
レバー（25）の位置をみて、前記植付レバー（25）が
“上昇位置”にあると畦際旋回時であると判断して前記
無段変速装置（５）を最低速位置（LOW）にし、緩旋回
させるとともに前記植付レバー（25）が“植付位置”で
は植付作業を行う為に前記無段変速装置用操作レバー
（17）のシフト指示位置（OBP）に急速に移行させる
か、前記シフト指示位置（OBP）又は所定の減速値まで
緩やかに移行させる方法を採る。又、前記植付レバー
（25）が、“中立位置”“下降位置”では苗補給時であ
るとして無段変速装置（５）を最低速位置（LOW）にす
る。

以上、主変速レバー（14）の変速位置によって、植付作
業中であるか又は路上走行中であるかを判断し、次の自
動車速制御に移行する（ステップＩ）。

次に、エンジン回転速度（ER）が正常回転域にあるかど
うかを調べる。この場合にエンジン回転速度が停止状態
か又はこれに近い低速状態か、或いは、エンジン回転速
度としては採り得ないような高速状態を示せば、前記シ
フト変速を行わないように前記アクチュエータ（11）の
作動を不能にし、故障表示を行う。この場合の低速状態
としてはアイドル回転速度より低い回転速度を採り、高
速状態としては無負荷回転速度より高い回転速度を採
る。この場合には、エンジン（４）が停止状態にある
と、ベルト無段変速装置（５）も同様に停止状態にあ
り、この停止状態で前記アクチュエータ（11）を作動さ
せてベルトを押込み操作すると、ベルトが回転している
場合よりアクチュエータ（11）にかかる負荷が大きくな
って、ベルト作動時を基準に選定してあるアクチュエー
タ（11）が損傷するのを、阻止できる。又、エンジン
（４）の回転速度があり得ない回転速度である場合は、
前記回転検出計（18）が故障であるので、実際のエンジ
ン（４）の回転状態が捉えられない。したがって、前記
アクチュエータ（11）を停止して不測に高速状態が現出
されることを防止する。

次に、エンジン負荷によって前記無段変速装置用操作レ
バー（17）のシフト指示位置（OBP）に関係なく、前記
アクチュエータ（11）を制御して自動的に変速操作する
自動車速制御について説明する。この自動車速制御モー
ドと前記シフト操作レバー（17）への操作に基づいて車
速を設定する人為的車速制御モードとは前記アクセルレ
バー（24）の位置がフルアクセル位置かどうかで決ま
り、フルアクセル位置で自動車速制御モードとなる。こ
の実施例ではフルアクセル位置を基準として車速制御を
行うことになるが、この基準位置としてはフルアクセル
位置以外でもよい。

まず、制御を行う前に制御基準を設定する。アクセル位
置を検出するセンサとしてポテンショメータを設け、ア
クセルレバー（24）がフルアクセル位置に操作されれ
ば、まず、フルアクセル位置に対応した無負荷エンジン
回転速度を基準エンジン回転速度とする。これを実際に
は3800rpmとしている。そして、走行負荷に応じてベル
ト式無段変速装置（５）の変速位置を変更する基準とし
てのエンジン回転速度として、前記基準エンジン回転速
度（3800rm）より所定量だけ低い第１所定回転速度（例
えば3400rp）、及び、第１所定回転速度より低い第２所
定回転速度（例えば3000rpm）を設定する。フロー図で
は第１所定回転速度をHIGHLIMIT、及び、第２所定回転
速度をLOWLIMITと略称する。

自動車速制御においては、前記エンジン回転検出計（1
8）からの出力によって、実エンジン回転速度を検出
し、この実エンジン回転速度（ER）が前記第２所定回転
速度（LOWLIMIT）未満であれば、走行負荷がエンジン出
力より大であるから、前記ベルト無段変速装置（５）を
低速側に切換えるとともに、前記実エンジン回転速度
（ER）が前記第２所定回転速度（LOWLIMIT）以上で第１
所定回転速度（HIGHLIMIT）以下であれば走行負荷がエ
ンジン出力とバランスしているので前記ベルト無段変速
装置（５）を現状変速位置に維持し、前記実エンジン回
転速度（ER）が前記第１所定回転速度（HIGHLIMLT）を
越える回転速度であれば走行負荷がエンジン出力より小
さくなっているので前記ベルト無段変速装置（５）を高
速側に切換えるようにしてある（ステップII）。

以上のようにして走行負荷に応じて車速制御を行なえる
が、フルアクセル位置以外では、シフト操作レバー（1
7）の操作位置になるようにアクチュエータ（11）を操
作する人為的車速制御モードとなる。

次に、前記アクチュエータ（11）に対して伸縮信号が出
力された状態で第４図に示すように、実際に前記アクチ
ュエータ（11）が作動しない場合の制御について説明す
る。前記アクチュエータ（11）の伸縮ストロークを検出
するポテンショメータ（11A）を設け、前記アクチュエ
ータ（11）に伸縮信号が与えられると、所定時間の経過
をはかるためにカウントを開始する。そして、所定時間
経過した時点で、前記ポテンショメータからの出力信号
がなければ、前記アクチュエータ（11）に作動停止信号
を出して、ランプ（20）等で、故障報知を行い、前記ポ
テンショメータの故障か前記アクチュエータ（11）の故
障かどうかを検査させる為に、作業者に注意を促す。

〔別実施例〕 前記した実施例でエンジン（４）の回転検出計（1
8）の走行負荷検出に基づいて無段変速装置（５）を自
動変速する制御を、唐箕等の回転速度を穀物処理量に応
じて可変する作業負荷制御に利用してもよく、これらを
自動負荷制御手段と称する。ただし、前記走行負荷制御
において、負荷センサ（18）としてエンジン回転を対象
としたセンサを採用しているが、エンジン軸トルク等の
他のセンサ形態を採ってもよく、又、作業負荷制御にお
いてはフィードチェーンでの挾持穀稈量を検出するセン
サ等、夫々、適当なセンサを選定できる。

摩擦式無段変速装置（５）としてはディスク式無段
変速装置でもよくベルト式に限定されない。

無段変速装置（５）への入力回転を検出する回転セ
ンサとしてはエンジン回転検出計（18）とは別個に設け
てもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る作業機の負荷制御装置の実施例を示
し、第１図は全体構成図、第２図は無段変速装置を示す
構成図、第３図は走行変速の制御フロー図、第４図は電
動アクチュエータの故障診断制御フロー図、第５図は操
縦部を示す平面図、第６図は乗用型田植機の側面図であ
る。 （５）……無段変速装置、（11）……電動アクチュエー
タ、（18）……負荷センサ、回転センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷の大きさを検出する負荷センサ（18）
   が小なる負荷を検出する程その検出結果に基づいて、摩
   擦式無段変速装置（５）の変速位置を、電動アクチュエ
   ータ（11）で高変速操作位置に切換える自動負荷制御手
   段を備えている作業機の負荷制御装置であって、前記無
   段変速装置（５）へ伝達される入力の回転速度を検出す
   る回転センサ（18）が、正常回転速度域をはみ出す回転
   速度を検知したならば、前記電動アクチュエータ（11）
   を停止する手段を備えている作業機の負荷制御装置。