JP3582299B2 - 農作業機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回時に車速を自動的に減速する農作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリング操作量が一定以上になると車速を自動的に減速し、且つステアリング操作量が一定以下になると車速を自動的に元に戻すように制御し、低速度で安全に旋回できるようにした田植機等の農作業機がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
田植機の苗植付け作業では、圃場の端部で機体を旋回させた後、すぐに機体進路を植付条に合わせ、苗植付けを再開させなければならない。しかしながら、不慣れなオペレータの場合、旋回終了時に機体進路が植付条にうまく合わないことがある。このような状況の時に旋回時の低速走行の状態から通常の作業速度の状態に戻ってしまうと、オペレータがますます混乱し、適切に処置ができなくなり、作業に支障をきたす虞がある。本発明は、上記事態に陥ることを防止するのを目的とし、旋回終了時にそれまでのステアリング操作状況に合った車速制御を行うことを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明にかかる農作業機は、旋回時に車速を自動的に減速するように構成した農作業機において、旋回終了動作に連動してON・OFF切り替わる旋回終了スイッチと、ハンドルの操作量を検出するハンドル切れ角センサとを設けるとともに、当該ハンドル切れ角センサによって検出されるハンドル切れ角が所定値以上になってから、前記旋回終了スイッチによって旋回終了動作が検出されるまでの間にハンドルの操作方向が切り替わる回数を累計し、その回数が予め設定されている設定回数未満である場合は、旋回が終了すると車速を旋回以前の元の速度に戻し、その回数が予め設定されている設定回数以上である場合は、旋回が終了しても車速を旋回以前の元の速度に戻さないように制御する制御装置を設けたことを特徴としている。
【0005】
旋回時におけるステアリング操作具(ハンドル)の操作方向が切り替わる回数が設定回数未満である場合は、旋回が円滑に行われたと判断されるので、旋回終了後すぐに車速を旋回以前の元の速度に戻しても問題は生じない。逆に、旋回時におけるステアリング操作具の操作方向が切り替わる回数が設定回数以上である場合は、オペレータがステアリング操作に混乱していると判断されるので、旋回が終了しても車速を旋回以前の元の速度に戻さず減速状態のままに維持する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の農作業機の一例として、図面に表された田植機について説明する。この田植機1は、乗用走行車体2の後側に昇降リンク装置3を介して苗植付部4が昇降可能に装着されると共に、乗用走行車体2の後部に本体部分を搭載した施肥装置5が設けられ、全体で乗用施肥田植機として構成されている。
【0007】
走行車体2は、駆動輪である左右各一対の前輪及び後輪を備えた四輪駆動車両である。機体の前部に配したミッションケース10の左右側方に前輪ファイナルケース13,13が設けられ、その前輪ファイナルケースから外向きに突出する前輪軸に前輪7,7が取り付けられている。また、ミッションケース10の背面部に前端部が固着されたメインフレーム15の後端左右中央部に後輪ローリング軸17が軸心を前後水平に向けて固定状態で嵌合させてあり、その後輪ローリング軸17にローリング自在に支持される後輪フレーム18の左右端部に後輪ギヤケース19,19が設けられ、その後輪ギヤケースから外向きに突出する後輪軸に後輪8,8が取り付けられている。更に、後輪車軸の外側に延長して設けた補助後輪軸に補助後輪8a,8a,8b,8bが取り付けられている。
【0008】
エンジン20は前記メインフレーム15の上に搭載されている。エンジン20の左側面に突出する第一出力軸20aに取り出される回転動力は、第一ベルト伝動装置21によって、ミッションケース10の上に設けた油圧ポンプ22の駆動軸22aへ伝達され、更に無段変速式の第二ベルト伝動装置23によって、油圧ポンプ駆動軸22aからミッションケース入力軸10aへ伝達される。また、エンジン20の右側面に突出する第二出力軸20bに取り出される回転動力が、第三ベルト伝動装置24によって、エンジン20の上に取り付けたオルタネータ25に伝達される。
【0009】
ミッション入力軸10aよりミッションケース10に入力された回転動力は、該ケース内のトランスミッションで変速した後、前輪駆動用動力と後輪駆動用動力と苗植付部駆動用動力に分けられる。前輪駆動用動力は、前輪ファイナルケース13,13に伝達され、前輪7,7を駆動する。後輪駆動用動力は、伸縮自在な後輪駆動軸26,26を介して後輪ギヤケース19,19に伝達され、主後輪8,8及び補助後輪8a,8a,8b,8bを駆動する。また、苗植付部駆動用動力は、植付伝動軸27を介して植付クラッチ(図示せず)に伝達され、それから苗植付部4と施肥装置5に伝達される。
【0010】
エンジン20の上部はエンジンカバー30で覆われており、その上に座席31が設置されている。座席31の前方に位置するフロントカバー32の上側には、操向輪である前輪7,7のステアリング操作具としてのステアリングハンドル33が設けられている。フロントカバー32の左右両側には、トランスミッションのギヤチェンジを行うチェンジレバー34と、無段変速装置である第二ベルト伝動装置23の変速操作を行う変速レバー35が設けられている。また、フロントカバー32上の操作パネルには自動減速スイッチ36が設けられている。
【0011】
無段変速装置である前記第二ベルト伝動装置23は図3に示す構成となっている。
油圧ポンプ駆動軸22aに嵌着する駆動側割りプーリ120とミッションケース入力軸10aに主クラッチCを介して嵌着する従動側割りプーリ121とに伝動ベルト122が掛けられている。従動側割りプーリ121の一方の構成部材121aはミッションケース入力軸10aに固定、他方の構成部材121bはミッションケース入力軸10aに対して軸方向に摺動自在となっていて、その可動構成部材121bは軸受123を介して相互回転自在な変速操作カム124によって位置規制されている。変速操作カム124の外面側には円周方向に傾斜状となった突条124a,124aが形成されており、その突条124a,124aが固定カム125に設けたローラ125a,125aに当接している。そして、変速操作カム124のアーム124bに、変速比調節手段である変速操作ロッド126が連結されている。この変速操作ロッド126を前後(紙面の上下方向)に移動させると、変速操作カム124が回動してローラ125a,125aへの突条124a,124aの接点が変わり、変速操作カム124とそれに位置規制されている可動構成部材121bが伝動ベルト122の張力に応じて軸方向へ移動することにより、従動側割りプーリ121の有効径が変化する。
【0012】
また、駆動側割りプーリ120の一方の構成部材120aは油圧ポンプ駆動軸22aに固定、他方の構成部材120bは油圧ポンプ駆動軸22aに対して軸方向に摺動自在となっていて、その可動構成部材120bは軸受127を介して相互回転自在な変速操作カム128によって位置規制されている。変速操作カム128の外面側には円周方向に傾斜状となった突条128aが形成されており、その突条128aにミッションケース10の外面部に設けたローラ129が当接している。そして、従動側変速操作カム124のもうひとつのアーム124cと駆動側変速操作カム128のアーム128bとが連結部材130で連結されている。これにより、従動側割りプーリ121の有効径が大きくなるときには駆動側割りプーリ120の有効径が小さくなり、従動側割りプーリ121の有効径が小さくなるときには駆動側割りプーリ120の有効径が大きくなるようになっている。
【0013】
次に、この第二ベルト伝動装置23の操作部について説明する(図4〜図6参照)。
変速レバー35は、該レバーの基部に固着の筒状体141にてレバー軸142の右(図4では左)端部に回転自在かつ軸方向に摺動自在に嵌合している。レバー軸142は、機体フレームに固定したレバー軸支持筒143に回動自在に支承されている。変速レバー35を右方向に少しずらし、筒状体141の外周面から挿入させたセットボルト144の先端部をレバー軸142の切欠部142aに係合させると、変速レバー35とレバー軸142が一体回転するようになる。
【0014】
筒状体141には電動操作アーム146が一体に設けられている。この電動操作アーム146の回動量は、レバー軸支持筒143と一体の右プレート147に取り付けられた変速レバー位置検出用ポテンショメータPM1に検出される。右プレート147には右向きに突出する電動操作用ストッパピン148が設けられ、そのストッパピンの先端部が、電動操作アーム146に形成されているレバー軸142の軸心を中心とする円弧状の電動時レバーストローク規制用ピン穴146aに係合している。なお、セットボルト144が切欠部142に係合する位置へ変速レバー35をずらした状態では、ポテンショメータPM1の検出アームが電動操作アーム146から外れ、電動操作アーム146の回動量が検出されなくなると共に、ストッパピン148がピン穴146aから外れる。
【0015】
また、レバー軸142には電動操作アーム146と右プレート147の間に手動操作用ア一ム150が一体に設けられ、その手動操作用ア一ム150から左(図4では右)向きに突出する手動操作用ストッパピン151の先端部が、右プレート147に形成されているレバー軸142の軸心を中心とする扇形の手動時レバーストローク規制用ピン穴147aに係合している。電動時レバーストローク規制用ピン穴146aの角度θ1よりも、手動時レバーストローク規制用ピン穴147aの角度θ2の方が大きく設定されている。
【0016】
電動操作アーム146の手動操作用ア一ム側の面には第一ブレーキライニング152が貼着されており、第一摩擦力調節ナット153の締め具合を調節することにより、電動操作アーム146と手動操作用ア一ム150との間に適度な摩擦力を持たせられるようになっている。また、右プレート147の手動操作用ア一ム側の面には第二ブレーキライニング154が貼着されており、第二摩擦力調節ナット155の締め具合を調節することにより、右プレート147と手動操作用ア一ム150との間に適度な摩擦力を持たせられるようになっている。更に、電動操作用ストッパピン148には第三摩擦力調節ナット156によって第三ブレーキライニング157が取り付けられるようになっており、第三摩擦力調節ナット156の締め具合を調節することにより、電動操作アーム146と右プレート147との間に適度な摩擦力を持たせられるようになっている。
【0017】
レバー軸142の左端部にはボス160が回転不可能に取り付けられており、そのボス160に一体成形されている回動プレート161の先端部に前記変速操作ロッド126の一端部が連結されている。この回動プレート161の回動量はレバー軸支持筒143と一体の左プレート163に取り付けた回動プレート位置検出用ポテンショメータPM2に検出される。
【0018】
また、左プレート163には、電動モータ165が取り付けられている。このモータ165の出力軸に取り付けたピニオン166と左プレート163に設けたギヤ取付軸167に取り付けられているカウンタギヤ168とが噛み合い、更に該カウンタギヤと一体の小ギヤ169とボス160に一体成形されている扇形ギヤ170とが噛み合っている。カウンタギヤ168及び小ギヤ169はギヤ取付軸167に軸方向に摺動可能に取り付けられており、両ギヤ168,169を左プレート163側に移動させることにより、ピニオン166とカウンタギヤ168の噛み合い、及び小ギヤ169と扇形ギヤ170の噛み合いが外れる。
【0019】
第二ベルト伝動装置23の操作部は以上の構成で、次に示す3種の操作方式のうちのいずれかを選択する。
【0020】
(1)電動操作方式1
変速レバー35を左寄りに位置させ、ポテンショメータPM1の検出アームを電動操作アーム146に連係させると共に、ストッパピン148が電動操作アーム146のピン穴146aに係合する状態にする。また、ピニオン166とカウンタギヤ168、及び小ギヤ169と扇形ギヤ170をそれぞれ噛み合わさせる。そして、ポテンショメータPM1によって検出される変速レバー位置とポテンショメータPM2によって検出される回動プレート位置が対応するように、後述する制御装置42による制御でモータ165を駆動してレバー軸142を回動させ、第二ベルト伝動装置23を作動する。
【0021】
この時、第二ブレーキライニング154と第三ブレーキライニング157を利かせ、第一ブレーキライニング152が利かない状態としておくと、変速レバー35とレバー軸142が互いにフリーの関係にあるので、レバー軸142の回動が変速レバー35に影響を与えず、変速レバー35の操作位置に応じた任意の変速比に第二ベルト伝動装置23が作動される。
【0022】
(2)電動操作方式2
電動操作方式1と同様に、ポテンショメータPM1,PM2の検出結果に基づいてモータ165を駆動してレバー軸142を回動させる。この時、第一ブレーキライニング152と第二ブレーキライニング154を利かせ、第三ブレーキライニング157が利かない状態としておくと、レバー軸142の回動に伴い手動操作用ア一ム150につられて電動操作アーム146も回動するので、変速レバー35を「高速」側または「低速」側に少しでも操作すると、操作した側のレバーストローク(角度θ1)の端まで変速レバー35が自動的に回動する。したがって、変速レバー35を「高速」側に少し操作しただけで第二ベルト伝動装置23が「最高速」の状態に作動されると共に、変速レバー35を「低速」側に少し操作しただけで第二ベルト伝動装置23が「最低速」の状態に作動される。
【0023】
(3)手動操作方式
第三ブレーキライニング157を取り外した上で、変速レバー35を右側にずらし、セットボルト144にて変速レバー35とレバー軸142を直結する。また、ピニオン166とカウンタギヤ168、及び小ギヤ169と扇形ギヤ170の噛み合いを外す。第二ブレーキライニング154は利かせ、第一ブレーキライニング152は利かない状態としておく。この状態では、変速レバー35の操作力がレバー軸142へ直接伝達され、その変速レバー35の操作位置に応じた任意の変速比に第二ベルト伝動装置23が作動される。電動操作方式1または電動操作方式2と自動操作方式とではレバーストロークが異なるが、電動操作方式1または電動操作方式2における「最高速」及び「最低速」と、自動操作方式における「最高速」及び「最低速」とが一致するように設定されている。
【0024】
通常は電動操作方式1または電動操作方式2によって変速操作を行う。電気系統が故障した場合等の非常時には、手動操作方式に切り替えることにより、変速操作が可能となり、植付作業や走行を継続することができる。自動操作方式の時のレバーストローク(角度θ2)は電動操作方式1または電動操作方式2の時のレバーストローク(角度θ1)よりも大きく設定されているため、比較的小さな力でも変速レバー35を操作することができ、操作が容易である。
【0025】
この田植機は、上記変速レバー35の操作に基づいて車速制御される以外に、自動減速スイッチ36がONの場合には旋回時や非常時に自動的に減速するように制御されている。
【0026】
車速制御系は、図7に示すように、前記ポテンショメータPM1,PM2、ステアリングハンドル33の操作量を検出するハンドル切れ角センサ40、前記自動減速スイッチ36、及び旋回終了動作に連動してON・OFF切り替わる旋回終了スイッチ41の情報が制御装置(マイコン)42に入力され、制御装置42から前記電動モータ165に出力されるように構成されている。なお、旋回終了スイッチ41としては、植付クラッチの入・切に連動するスイッチ、苗植付部の昇降に連動するスイッチ等を使用することができる。
【0027】
図8は旋回時の車速制御のフローチャートである。
ハンドル切れ角が所定値以上になると、所定の車速まで減速するように電動モータ165に減速出力する。減速出力が出されたなら、ハンドル33の操作方向が切り替わる回数Nをカウントする。そして、旋回終了スイッチ41からの旋回終了信号が入力された時点でハンドル切り替わり回数Nと予め設定されている設定回数を比較し、ハンドル切り替わり回数Nが設定回数未満の場合は、旋回前の元の車速に戻るように電動モータ165に増速出力し、ハンドル切り替わり回数Nが設定回数以上の場合は、増速出力せず減速状態のままに維持する。
【0028】
旋回が円滑に行われた場合は、例えば図9に示すように、ハンドル切れ角が滑らかな曲線を描きながら変動する。これに対し、オペレータが運転に不慣れなためうまく旋回ができなかった場合は、例えば図10に示すように、ハンドル切れ角の変動が不規則であり、特に旋回終了間際にハンドルの操作方向が頻繁に変わる。これは、旋回終了時点での機体進路を植付条に合わせるためにハンドル操作が混乱していることを意味している。したがって、旋回終了信号を受信して直ちに旋回前の車速まで増速してしまうと、オペレータが適切な対処ができず、作業に支障をきたす虞がある。そこで、このようにハンドルの操作方向が頻繁に変わる場合は、減速状態のままにして、オペレータが落ち着いて諸操作を行えるようにするのである。
【0029】
また、図11は植付作業中における非常時の車速制御のフローチャートである。
手動の自動減速スイッチ36がONの状態で、ハンドル切れ角が所定値以上になると、所定の車速まで減速するように電動モータ165に減速出力する。自動減速スイッチ36がOFFである場合は、ハンドル切れ角が所定値以上になっても、減速出力は行わない。
【0030】
減速出力が出されたなら、ステアリング操作が安定か不安定かを判定し、ステアリング操作が不安定な間は減速状態を維持し、ステアリング操作が安定したなら、電動モータ165に増速出力して元の車速に戻す(図12参照)。ステアリング操作が安定したと判定する基準としては、例えば、ハンドル切れ角が所定値以下になって一定時間が経過した場合、或は最終のステアリング操作方向が切り替わった時から一定時間が経過した場合等が考えられる。
【0031】
従来の農作業機は、作業時に減速操作を行うためにはハンドルから片手を離さなければならず、耕盤が荒れた部分を通過する時等にハンドルが取られた場合、とっさに減速させることができなかった。しかしながら、この制御によれば、上記のような非常時に自動的に減速されるので、容易に進路修正を行うことができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明にかかる農作業機は、旋回中にステアリング操作具の操作方向が切り替わる回数から、旋回がうまく行われたか否かを判断し、旋回がうまく行われなかった場合は、旋回が終了しても車速を旋回以前の元の速度に戻さず減速状態のままに維持するので、運転に不慣れなオペレータでも旋回終了後の諸操作を安全かつ適確に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】田植機の全体側面図である。
【図2】走行車体の一部を省略した平面図である。
【図3】無段変速装置の平面断面図である。
【図4】無段変速装置の操作部の正面図で、(a)は電動操作方式の状態、(b)は手動操作方式の状態を表している。
【図5】図4のS1−S1面図である。
【図6】図4のS2−S2面図である。
【図7】車速制御系のブロック図である。
【図8】車速制御のフローチャートその1である。
【図9】旋回が円滑に行われた場合のハンドル切れ角のタイムチャートである。
【図10】旋回が円滑に行われなかった場合のハンドル切れ角のタイムチャートである。
【図11】車速制御のフローチャートその2である。
【図12】作業中にハンドルが取られた場合のハンドル切れ角のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 田植機(農作業機)
2 走行車体
3 昇降リンク装置
4 苗植付部
5 施肥装置
10 ミッションケース
20 エンジン
23 第二ベルト伝動装置(無段変速装置)
35 変速レバー
36 自動減速スイッチ
40 ハンドル切れ角センサ
41 旋回終了スイッチ
42 制御装置
165 電動モータ
Claims (1)
- 旋回時に車速を自動的に減速するように構成した農作業機において、旋回終了動作に連動してON・OFF切り替わる旋回終了スイッチと、ハンドルの操作量を検出するハンドル切れ角センサとを設けるとともに、当該ハンドル切れ角センサによって検出されるハンドル切れ角が所定値以上になってから、前記旋回終了スイッチによって旋回終了動作が検出されるまでの間にハンドルの操作方向が切り替わる回数を累計し、その回数が予め設定されている設定回数未満である場合は、旋回が終了すると車速を旋回以前の元の速度に戻し、その回数が予め設定されている設定回数以上である場合は、旋回が終了しても車速を旋回以前の元の速度に戻さないように制御する制御装置を設けたことを特徴とする農作業機。
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