| 【発明の名称】 |
トラクタのドラフト制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】村井 今日子
【氏名】黒田 晃史
【氏名】坂本 佳三
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| 【要約】 |
【課題】従来のトラクタにおいては、ロアリンクに取り付けた牽引力センサにより牽引力を検出してドラフト制御を行っていたが、牽引力センサを付設するためにコストアップが生じていた。作業機にかかる牽引力のみに基づいて制御を行っているので、走行部等を含めた機関全体にかかる負荷を考慮して制御を行うことができず機関としてのベストマッチング域での運転が困難であった。
【解決手段】トラクタ１の機関１１負荷を検出し、機関負荷検出値３２が予め設定された機関負荷設定値３１よりも大きくなった場合には、機関負荷検出値と機関負荷設定値との負荷偏差Ｅを、リフト角度検出値θとリフト角度目標値３４とのリフト角度偏差Δθを補正する補正値の一つとして用いるとともに、該機関負荷設定値を車速に応じて設定し、又は、ある一定時間Δｔ内における機関負荷検出値の変化量ΔＨが、ある設定値よりも小さい場合に車速を上昇させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 対地作業中において耕深を検出し、耕深検出値と予め設定された耕深設定値との偏差を制御部に入力して作業機の耕深制御を行う対地作業機装着式トラクタにおいて、該トラクタの機関負荷を検出し、検出した機関負荷値が予め設定された機関負荷設定値よりも大きくなった場合には、機関負荷検出値と機関負荷設定値との偏差を、耕深検出値と耕深設定値との偏差を補正する補正値の一つとして用いることを特徴とするトラクタのドラフト制御方法。
【請求項２】 前記機関負荷設定値を車速に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載のトラクタのドラフト制御方法。
【請求項３】 ある一定時間内における機関負荷検出値の変化量が、ある設定値よりも小さい場合に、車速を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のトラクタのドラフト制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタの機関負荷を検出し、検出した機関負荷値に基づいて、トラクタに装着されたプラウ等の対地作業機の耕深制御を行い、機関負荷を一定に保つためのトラクタのドラフト制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、プラウ等の対地作業機を装着したトラクタにおいては、該作業機に作用する負荷抵抗、即ち、牽引力を一定に保つためのドラフト制御が行われており、例えば、３点リンク機構のロアリンクに取り付けた牽引力センサにより牽引力を検出して制御機構にフィードバックし、予め設定された目標牽引力からのずれ量に応じた分だけ作業機を昇降して耕深を制御することで、牽引力を一定に保つように構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の如くロアリンクに取り付けた牽引力センサにより牽引力を検出してドラフト制御を行った場合、トラクタ又は作業機が上下動した際に牽引力センサにより検出される牽引力に誤差が生じて適切な制御を行うことができない場合があった。また、ドラフト制御を行うために牽引力センサを付設することが必要となるためコストアップが生じていた。また、前述のドラフト制御では作業機にかかる牽引力のみに基づいて制御を行っており、走行部等を含めた機関全体にかかる負荷を考慮して制御を行っていないため、適切な制御が必ずしも行われず機関としてのベストマッチング域での運転が困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。即ち、請求項１においては、対地作業中において耕深を検出し、耕深検出値と予め設定された耕深設定値との偏差を制御部に入力して作業機の耕深制御を行う対地作業機装着式トラクタにおいて、該トラクタの機関負荷を検出し、検出した機関負荷値が予め設定された機関負荷設定値よりも大きくなった場合には、機関負荷検出値と機関負荷設定値との偏差を、耕深検出値と耕深設定値との偏差を補正する補正値の一つとして用いる。
【０００５】また、請求項２においては、前記機関負荷設定値を車速に応じて設定する。
【０００６】また、請求項３においては、ある一定時間内における機関負荷検出値の変化量が、ある設定値よりも小さい場合に、車速を上昇させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は後端部にプラウを装着し本発明のドラフト制御方法により制御されるトラクタを示す側面図、図２はトラクタに搭載される機関を示す側面図、図３はプラウの昇降機構を示す側面図、図４は本発明のドラフト制御方法を示すブロッ線図、図５は速度による機関負荷の立ち上がりの違いを示す図、図６は車速に応じて機関負荷設定値を設定した場合の各車速における負荷曲線を示す図、図７は一定時間内における機関負荷検出値の変化量が設定値よりも小さい場合に車速を上昇させるように構成した場合の、各車速における負荷曲線を示す図である。
【０００８】まず、本発明のドラフト制御方法により制御されるトラクタの概略構成について図１により説明する。トラクタ１の機体前部には機関１１としてのエンジン等を内蔵したボンネット６が配設され、該ボンネット６の下方に前輪４が配置されている。ボンネット６の後方にはステアリングハンドル１０が配設され、その後方にはシート２０が設けられ、シート２０の下方に後輪５が配置されている。また、トラクタ１の後端部には、３点リンクのアッパリンク１６及び左右ロアリンク１７・１７を介して、牽引式の対地作業機であるプラウ３が装着されている。左右の各ロアリンク１７は、上下回動可能に構成された左右各リフトアーム１８に対し、リフトロッド１９を介して連結され、該リフトアーム１８の上下回動に伴って昇降するように構成されており、リフトアーム１８のリフト角度を変化することでプラウ３の耕深を調節するようにしている。
【０００９】図２に示すように、ボンネット６に内蔵される機関１１のクランク軸２２の端部にはフライホイール２３が取り付けられ、該フライホイール２３の外周にはリングギア２４が固設されている。また、機関１１には、電磁ピックアップ等により構成された機関回転数検出手段である回転数検出センサ２５が、リングギア２４の外周面に近接して取り付けられ、該回転数検出センサ２５により機関１１の回転数を検出するように構成している。また、回転数検出センサ２５による機関１１の回転数の検出は、燃料噴射ポンプ２６内のカム軸端に設けたギアによっても行うことができる。さらに、機関１１は燃料噴射ポンプ２６を具備しており、該燃料噴射ポンプ２６には燃料噴射量を調節するための燃料ラックが設けられ、燃料ラック位置はガバナ装置により制御されている。また、燃料噴射ポンプ２６には、燃料ラック位置を検出する燃料ラック位置センサ２７が取り付けられている。そして、機関１１においては、回転数検出センサ２５により検出した機関１１の回転数と、燃料ラック位置センサ２７により検出した燃料ラック位置とに基づいて、該機関１１にかかる機関負荷を検出するように構成している。
【００１０】次に、ドラフト制御方法について説明する。本発明におけるドラフト制御方法は、前記リフトアーム１８のリフト角度（耕深）検出に基づく耕深制御を機関負荷の検出値に対応させて、機関負荷を一定に制御する方法であり、プラウ３以外の作業機（例えば、ロータリー等）をトラクタ１に装着して耕深制御を行う場合にも適用することが可能である。図３、図４に示すように、前記リフトアーム１８をリフトシリンダー５１の伸縮動作により上下回動することで、前記プラウ３を昇降させて耕深の調節を行うことが可能であり、トラクタ１に設けられたコントローラ２８内には、耕深設定値としてのリフトアーム１８のリフト角度θが、リフト角度目標値３４として予め初期設定されている。ここで、リフト角度θは、リフトアーム１８が回動支点１８ａを中心にして下方回動する程大きい値となり、上方回動する程小さい値となる。
【００１１】そして、本トラクタ１においては、作業中に耕深検出値としてのリフト角度θがリフト角度センサ（図示せず）により検出されており、検出されたリフト角度θと前記リフト角度目標値３４とが比較され、該リフト角度目標値３４からリフト角度θの検出値を減じてリフト角度偏差Δθが算出され、算出されたリフト角度偏差Δθが耕深制御部２８ａへ入力される。その後、該耕深制御部２８ａにおいて、入力されたリフト角度偏差Δθに応じてリフトシリンダ５１の伸縮動作量を制御し、リフト角度θをリフト角度目標値３４に調節するように構成している。一方、機関１１の負荷は、前述の回転数検出センサ２５及び燃料ラック位置センサ２７の検出値に基づいて機関負荷検出値３２として算出され、また、燃料消費量や排気状態や機関効率等に対して最適な機関負荷状態が、機関負荷設定値３１としてコントローラ２８内に予め設定されている。そして、コントローラ２８内では、機関負荷設定値３１と機関負荷検出値３２とが比較され、該機関負荷設定値３１から機関負荷検出値３２を減じて負荷偏差Ｅが算出される。
【００１２】そして、算出された負荷偏差Ｅが０又は正の値であった場合、即ち機関負荷検出値３２と機関負荷設定値３１とが同じか、又は機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１よりも小さい場合は、補正値算出部２８ｂにて負荷偏差Ｅの値が０に変換され、これをリフト角度目標値３４に加えてリフト角度補正後目標値Ｐが求められる。このリフト角度補正後目標値Ｐからリフト角度θの検出値を減じて算出したリフト角度偏差Δθが耕深制御部２８ａへ入力され、リフト角度θがリフト角度補正後目標値３４に調節される。即ち、この場合、リフト角度補正後目標値３４に０を加えて算出されたリフト角度補正後目標値３４は予め設定されたリフト角度目標値３４と同じ値となり、前述の如く、予め設定されたリフト角度目標値３４と検出されたリフト角度θとのリフト角度偏差Δθが、そのままフィードバック制御量として耕深制御部２８ａに入力されてリフト角度θの制御が行われることとなり、負荷偏差Ｅの値はリフト角度θの制御に影響を与えない。
【００１３】また、該負荷偏差Ｅが負の値である場合、即ち機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１よりも大きい場合には、例えば負荷偏差Ｅに比例ゲインＫｐを乗じたものと、該負荷偏差Ｅに積分ゲインＫｉを乗じてこれをさらに積分したものとを加えたゲイン値Ｋがコントローラ２８内にて算出される。このゲイン値Ｋをリフト角度目標値３４に加えてリフト角度補正後目標値Ｐを算出し、該リフト角度補正後目標値Ｐから検出されたリフト角度θを減じて算出したリフト角度偏差Δθをフィードバック制御量として耕深制御部２８ａに入力し、該リフト角度偏差Δθに基づいてリフト角度θの制御を行うように構成している。この場合ゲイン値Ｋは負の値となり、リフト角度補正後目標値Ｐは予め設定されたリフト角度目標値３４よりも小さくなるためプラウ３は上昇制御され、機関負荷検出値３２が減少して機関負荷設定値３１に制御されることとなる。
【００１４】例えば、図５に示す高速時負荷曲線６１の如く、時間とともに負荷が増加していき、機関負荷値が機関負荷設定値３１を超えた制御開始点Ｓにて前述の制御が開始され、機関負荷が機関負荷設定値３１で一定に制御される。このように、機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１よりも大きくなった場合には、負荷偏差Ｅを補正値として用いてリフト角度θの制御を行い、機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１を超えないように制御しているのである。
【００１５】以上の如くのドラフト制御を行うことで、プラウ３等の作業機だけでなく走行部等も含めた機関１１全体にかかる負荷に基づいてドラフト制御を行うこととなるので、機関１１効率の良い状態で作業を行うことができるとともに、機関１１の出力の余裕を把握することができて、車速の変更や作業機部の昇降等、作業機にとって適切な作業状態を提供することが可能となる。
【００１６】ここで、機関１１にかかる負荷の時間に対する増加度合いを示す立ち上がり時間はトラクタ１の車速により異なり、車速の大きさに比例して機関負荷の立ち上がり時間は短くなる。例えば、図５には高速時の機関負荷の立ち上がりを示す高速時負荷曲線６１、中速時の機関負荷の立ち上がりを示す中速時負荷曲線６１ａ、低速時の機関負荷の立ち上がりを示す低速時負荷曲線６１ｂが表わされており、高速時負荷曲線６１の立ち上がり時間が最も短く、低速時負荷曲線６１ｂの立ち上がり時間が最も長くなっている。従って、前述のように、機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１よりも大きくなったときに制御を開始するように構成していた場合、車速が低速であると機関負荷の立ち上がりが遅く、機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１に達して制御が働くまでに多くの時間を要し、その結果機関１１にかかる負荷の総量が大きくなって、作業状態が悪化したり、機関効率の良い状態での作業を行うことができなくなる。
【００１７】そこで、本発明においては、車速に比例して機関負荷の立ち上がり時間が短くなることを利用して、低速の場合にも短時間でドラフト制御が開始されるように次の如く構成している。即ち、図６に示すように、制御が開始される機関負荷の初期設定値を、高速時には機関負荷設定値３１に設定し、中速時には機関負荷設定値３１よりも小さい値である機関負荷設定値３１ａに設定し、低速時には機関負荷設定値３１ａよりも小さい値である機関負荷設定値３１ｂに設定して、トラクタ１の速度に応じて機関負荷設定値３１・３１ａ・３１ｂが切り換わるように構成している。
【００１８】このように構成することで、高速時には高速時負荷曲線６１に示すように、機関負荷が機関負荷設定値３１に達する制御開始点Ｓで制御が開始されて、その後機関負荷が機関負荷設定値３１近傍で一定に制御され、中速時には中速時負荷曲線６１ａに示すように、機関負荷が機関負荷設定値３１ａに達する制御開始点Ｓａで制御が開始されて、その後機関負荷が機関負荷設定値３１ａ近傍で一定に制御され、低速時には低速時負荷曲線６１ｂに示すように、機関負荷が機関負荷設定値３１ｂに達する制御開始点Ｓｂで制御が開始されて、その後機関負荷が機関負荷設定値３１ｂ近傍で一定に制御される。
【００１９】これにより、中速時には、機関負荷が機関負荷設定値３１に達するまでの時間よりも短い時間で、中速時に設定される機関負荷設定値３１ａへ達して制御が開始され、また、低速時にも、機関負荷が機関負荷設定値３１に達するまでの時間よりも短い時間で、低速時に設定される機関負荷設定値３１ｂへ達して制御が開始されることとなる。本実施例の場合は、各速度における制御開始点Ｓ・Ｓａ・Ｓｂがほぼ同時点となるように設定している。
【００２０】以上の如く、機関負荷設定値３１・３１ａ・３１ｂを車速に応じて設定することにより、中速時や低速時においても、高速時と同様に短時間でドラフト制御が有効に働くようになり、車速にかかわらず作業効率・機関効率の良い状態で作業を行うことが可能となる。尚、本実施例においては、機関負荷設定値の設定を高速時、中速時、及び低速時の３段階に分けて設定しているが、高速時・低速時の２段のみで設定したり、３段よりも多い多段に設定することも可能であり、また、車速に対応して無段的に機関負荷設定値が変化するように構成することもできる。
【００２１】また、前述の如く、機関負荷検出値３２が機関負荷設定値３１よりも大きくなったときに、負荷偏差Ｅを補正値の一つとして用いてリフト角度θの制御を行う場合、車速に比例して機関負荷の立ち上がり時間が短くなることを利用して、車速にかかわらず作業効率・機関効率の良い状態で作業を行うために、次のように構成することもできる。即ち、図７に示すように、機関負荷の立ち上がりが高速時負荷曲線６１で表わされる高速時において、ある一定時間Δｔ内に検出される機関負荷変化量ΔＨを基準とし、一定時間Δｔ内で実際に検出される機関負荷の変化量が機関負荷変化量ΔＨよりも小さい場合に車速を上昇させるように構成する。
【００２２】例えば、機関負荷の立ち上がりが中速時負荷曲線６１ａ’で表わされる中速時においては、高速時よりも機関負荷の立ち上がりが遅いため、一定時間Δｔ内での中速時の機関負荷変化量ΔＨａは高速時の前記機関負荷変化量ΔＨよりも小さい値となる。この場合には、中速時負荷曲線６１ａ’に示すように、一定時間Δｔが経過した後に車速を上昇させて機関負荷の立ち上がりを速くするのである。これにより、機関負荷が短時間で機関負荷設定値３１に達するようになり、車速を上昇させない場合に比べて制御開始点Ｓａ’に達する時間を短くすることができる。同様に、機関負荷の立ち上がりが低速時負荷曲線６１ｂ’で表わされる低速時においては、高速時よりも機関負荷の立ち上がりが遅いため、一定時間Δｔ内での低速時の機関負荷変化量ΔＨｂは高速時の前記機関負荷変化量ΔＨよりも小さい値となる。この場合には、低速時負荷曲線６１ｂ’に示すように、一定時間Δｔが経過した後に車速を上昇させて機関負荷の立ち上がりを速くするのである。これにより、機関負荷が短時間で機関負荷設定値３１に達するようになり、車速を上昇させない場合に比べて制御開始点Ｓｂ’に達する時間を短くすることができる。この場合、車速の上昇は、中速時の場合、高速時の場合共に、例えば、高速時の速度程度まで上昇するようにしている。尚、本実施例の場合、高速時の機関負荷変化量ΔＨを基準として、それよりも機関負荷変化量が小さくなる中速時・低速時に速度を上昇させるようにしているが、基準とする機関負荷変化量は任意に設定することができる。
【００２３】このように、ある一定時間Δｔ内における検出した機関負荷変化量ΔＨａ・ΔＨｂが、機関負荷変化量ΔＨよりも小さい場合に、車速を上昇させるように構成することで、車速が遅い場合でも、短時間でドラフト制御が有効に働くこととなり、機関効率が良い状態で作業を行うことが可能となる。また、本制御により車速が上昇するので、作業時間を短縮することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如く、トラクタの機関負荷を検出し、検出した機関負荷値が予め設定された機関負荷設定値よりも大きくなった場合には、機関負荷検出値と機関負荷設定値との偏差を、耕深検出値と耕深設定値との偏差を補正する補正値の一つとして用いることにより、プラウ等の対地作業機だけでなく走行部等も含めた機関全体にかかる負荷に基づいてドラフト制御を行うこととなるので、機関効率の良い状態で作業を行うことができるとともに、機関の出力の余裕を把握することができて、車速の変更や作業機部の昇降等、作業機にとって適切な作業状態を提供することが可能となる。
【００２５】さらに、請求項２記載の如く、前記機関負荷設定値を車速に応じて設定することにより、中速時や低速時においても、高速時と同様に短時間でドラフト制御が有効に働くようになり、車速にかかわらず作業効率・機関効率の良い状態で作業を行うことが可能となる。
【００２６】さらに、請求項３記載の如く、ある一定時間内における機関負荷検出値の変化量が、ある設定値よりも小さい場合に、車速を上昇させることにより、車速が遅い場合でも、短時間でドラフト制御が有効に働くこととなり、機関効率が良い状態で作業を行うことが可能となる。また、本制御により車速が上昇するので、作業時間を短縮することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１４日（１９９９．５．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３１６３１３（Ｐ２０００−３１６３１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２１日（２０００．１１．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１３４５７３ |
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