JP6615085B2

JP6615085B2 - 収穫機

Info

Publication number: JP6615085B2
Application number: JP2016249933A
Authority: JP
Inventors: 山中　　之史; 鉄弥仲島
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP2018102154A

Description

本発明は、収穫した収穫物を貯留する収穫物貯留部が備えられている収穫機に関する。

例えば、特許文献１に従来の収穫機が記載されている。特許文献１に記載の収穫機には、収穫物貯留部（同文献の「グレンタンク」）に貯留された収穫物量を検出する収量検出センサ（同文献の「重量センサ」）と、人為操作によって走行装置（同文献の「走行クローラ」）の速度を設定する変速操作具（同文献の「主変速レバー」）と、が備えられている。また、収穫機には、変速操作具の操作位置を検出する操作位置検出センサと、動力源（同文献の「エンジン」）からの動力を操作位置検出センサの検出結果に基づいて変速して、走行装置に伝達する無段変速装置（同文献の「油圧式無段変速機構」）と、が備えられている。この収穫機では、変速操作具の操作位置により無段変速装置の変速状態が定まるようになっている。

特開２００８−２２０３３６号公報

しかし、上記従来の技術では、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が増加する（機体の重量が重くなる）と、無段変速装置を含む伝動系にかかる負荷が大きくなって、変速操作具の操作に対する車速変化の応答が遅れがちとなり、一方で、上記収穫物量が減少する（機体の重量が軽くなる）と、無段変速装置を含む伝動系にかかる負荷が小さくなって、変速操作具の操作に対する車速変化の応答が速まりがちとなる。
このため、操縦者にとっては、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が多いときには、変速操作具を操作したときの機体の増減速の挙動が緩慢に感じられ、一方で、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が少ないときには、変速操作具を操作したときの機体の増減速の挙動が急激過ぎると感じられるものとなっていた。つまり、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量（機体の重量）の変動に応じて変速操作具を操作したときに操縦者の感じる加速感が大きく変化するものとなっていた。

上記実情に鑑み、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が変動しても変速操作具を操作したときに操縦者の感じる加速感が変化し難い収穫機を提供することが望まれていた。

本発明の収穫機は、
収穫した収穫物を貯留する収穫物貯留部と、
前記収穫物貯留部に貯留された収穫物量を検出する収量検出センサと、
人為操作によって走行装置の速度を設定する変速操作具と、
前記変速操作具の操作位置を検出する操作位置検出センサと、
動力源からの動力を前記操作位置検出センサの検出結果に基づいて変速して、前記走行装置に伝達する無段変速装置と、
前記操作位置検出センサの検出結果に基づいて算出される前記変速操作具の操作速度と、前記無段変速装置の状態変化速度との関係である制御実行関係を用いて、前記無段変速装置を、前記変速操作具によって設定された速度を現出する状態に変更する制御部と、が備えられ、
前記制御部は、前記収量検出センサの検出結果を取得して、前記収穫物量の増加に伴って、前記操作速度に対する前記状態変化速度が大きくなるように前記制御実行関係を修正すると共に、前記収穫物量の減少に伴って、前記操作速度に対する前記状態変化速度が小さくなるように前記制御実行関係を修正するものである。

本発明によれば、変速操作具の操作速度と無段変速装置の状態変化速度との関係である制御実行関係を用いて、変速操作具の操作速度に基づく無段変速装置の状態変化速度を変更するようになっており、この制御実行関係が、収穫物貯留部に貯留された収穫物量に応じて、適切に修正されるようになっている。
すなわち、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が増加する（機体の重量が重くなる）と、変速操作具の操作に対する無段変速装置の状態変化の応答が速くなって、伝動系における応答の遅れが解消され、一方で、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が減少すると（機体の重量が軽くなる）と、変速操作具の操作に対する無段変速装置の状態変化の応答が遅くなって、伝動系における応答の速まりが解消されるようになっている。
これにより、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量（機体の重量）が変動しても、変速操作具の操作による機体の増減速の挙動に大きな違いが生じることを回避できる。
したがって、本発明であれば、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が変動しても変速操作具を操作したときに操縦者の感じる加速感が変化し難いものとなる。

本発明において、
前記制御部は、前記収穫物量がゼロの状態と前記収穫物量が満杯の状態との間で、前記制御実行関係を線形的に変更すると好適である。

本構成によれば、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量がゼロの状態（機体の重量が最も軽い状態）に近い状態と、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量が満杯の状態（機体の重量が最も重い状態）との間では、機体の重量が線形的に変化するので、制御実行関係も機体の重量に併せて線形的に変化させることで、収穫物貯留部に貯留されている収穫物量（機体の重量）に応じて、変速操作具を操作したときの加速感に違いが生じにくい最適な制御実行関係を用いて、無段変速装置の制御が行うことができるようになる。

本発明において、
前記制御部は、前記操作速度が同じであっても、前記変速操作具が増速側に操作された場合と、前記変速操作具が減速側に操作された場合とで、異なる前記制御実行関係を用いると好適である。

本構成によれば、例えば、機体の増速時と機体の減速時とでは伝動系に対する負荷のかかり方が異なる場合があるので、それに併せて用いる制御実行関係を適切に変更することで、機体のスムーズな増速と加速を実現できる。

コンバインの全体側面図である。動力伝達構成（伝動系）と制御構成とを併せて示す図である。制御実行関係の修正について説明する図である。変速操作具の近傍に設けられるインジケータを示す平面視の模式図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。なお、方向に関しては、図１の符号Ｆがコンバインの前進方向（前方向）、図１の符号Ｒがコンバインの後進方向（後方向）である。

図１に示すコンバイン（「収穫機」の一例）は、自脱型に構成されている。コンバインの機体には、クローラ式の左右一対の走行装置１、走行装置１に支持される枠状に組まれた車体フレーム２、車体フレーム２の前部側に支持される刈取部３、刈取部３の後方において車体フレーム２に支持される脱穀装置４、脱穀装置４の横側に配置され、収穫した収穫物（穀粒）を貯留するタンク式の穀粒貯留部５（「収穫物貯留部」の一例）、穀粒貯留部５に貯留された穀粒を排出可能なアンローダ６、操縦者が運転操作を行うための運転部７等が備えられている。

コンバインは、走行装置１で機体を走行させながら、刈取部３で圃場の植立穀稈を刈り取り、刈取穀稈を脱穀装置４で脱穀処理し、脱穀処理により得られた穀粒を穀粒貯留部５に貯留してゆくようになっている。穀粒貯留部５に貯留された穀粒は、アンローダ６で機外に排出できるようになっている。

穀粒貯留部５の下部には、穀粒貯留部５に貯留された収穫物量を検出するロードセル６Ａ（「収量検出センサ」の一例）が備えられている。ロードセル６Ａは、収穫物量として穀粒貯留部５に貯留されている穀粒の重量を検出可能となっている。

図２に示すように、コンバインには、動力源としてのエンジン８、静油圧式無段変速装置であるＨＳＴで構成される無段変速装置９、ギヤ機構で構成されるトランスミッション１０が備えられている。

図２に示すように、無段変速装置９は、エンジン８からの動力を変速して走行装置１及び刈取部３に向けて伝達するように構成されている。無段変速装置９には、可変容量型の油圧ポンプ９Ａ（主変速装置）と、油圧ポンプ９Ａからの圧油によって駆動される可変容量型の油圧モータ９Ｂ（副変速装置）と、が備えられている。油圧ポンプ９Ａは、サーボシリンダ等で構成されるアクチュエータ１１の駆動により斜板の角度を変更可能となっている。油圧モータ９Ｂは、他のアクチュエータ（図示せず）の駆動により斜板の角度を変更可能となっている。油圧ポンプ９Ａの斜板の角度を変更することにより、無段変速装置９の変速比を無段階に変えることが可能となっている。また、油圧モータ９Ｂの斜板の角度を変更することにより、無段変速装置９から出力される動力を、作業走行用の低速変速状態と、通常走行用の高速変速状態と、に切り換え操作可能となっている。

図２に示すように、トランスミッション１０は、無段変速装置９から入力される動力を変速して、走行装置１及び刈取部３に向けて伝達するように構成されている。

図２に示すように、エンジン８（「動力源」の一例）からの動力は、無段変速装置９に出力され、無段変速装置９により無段階に変速されてトランスミッション１０に出力される。トランスミッション１０の動力は、走行装置１及び刈取部３に向けて伝達される。エンジン８からの動力は、無段変速装置９に出力される以外に、無段変速装置９の変速作用を受けない状態で脱穀装置４やアンローダ６等にも出力される。トランスミッション１０と走行装置１との間、トランスミッション１０と刈取部３との間、エンジン８と脱穀装置４との間、エンジン８とアンローダ６との間には、夫々、動力伝達の入り切り操作を行うことが可能なクラッチ（図示せず）が介装されている。

図１、図２に示すように、運転部７には、操縦者が着座可能な運転座席１２、無段変速装置９の変速操作用（油圧ポンプ９Ａの斜板の角度操作用）の揺動操作式の変速レバー１３（「変速操作具」に相当）、無段変速装置９の変速操作用（油圧モータ９Ｂの斜板の角度操作用）の押圧操作式の副変速スイッチ１３Ａ、アイドリング時のエンジン８の目標回転数の設定操作用のダイヤル操作式のアクセルダイヤル１３Ｂ、その他の各種の手動操作具（図示せず）、変速レバー１３の近傍に配置されるインジケータ１５等が備えられている。

図２に示す変速レバー１３は、人為操作によって走行装置１の速度を設定するものとなっている。変速レバー１３は、中立位置Ｎを挟んだ前進側最大操作位置Ｆｍａｘと後進側最大操作位置Ｒｍａｘとの間で揺動操作可能となっている。無段変速装置９は、エンジン８からの動力を、変速レバー１３の操作位置を検出するポテンショメータ１８（「操作位置検出センサ」相当）の検出結果に基づいて変速して、走行装置１に伝達するように構成されている。変速レバー１３が中立位置Ｎに操作されると、無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板が中立角度となり、無段変速装置９から走行装置１に動力が出力されない状態となる。これにより、走行装置１に動力が出力されない状態となる。また、変速レバー１３が中立位置Ｎから前進側最大操作位置Ｆｍａｘ側に向けて操作されると、無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板が中立角度から前進角度側に角度変更され、無段変速装置９から前進動力が出力され、走行装置１が前進駆動される状態となる。また、変速レバー１３が中立位置Ｎから後進側最大操作位置Ｒｍａｘ側に向けて操作されると、無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板が中立角度から後進角度側に角度変更され、無段変速装置９から後進動力が出力され、走行装置１が後進駆動される状態となる。

図２に示す副変速スイッチ１３Ａは、他のアクチュエータを操作することで、無段変速装置９の油圧モータ９Ｂの状態を、作業走行用の低速変速状態と、通常走行用の高速変速状態と、に切り換え操作可能な操作具となっている。副変速スイッチ１３Ａは、変速レバー１３のグリップ１６に備えられている。副変速スイッチ１３Ａは、グリップ１６を握る手の指で操作可能となっている。

〔制御構成について〕
図２に示すように、コンバインには、車速の制御、及び、操縦者へ表示する情報の制御を行うための制御装置１７が備えられている。制御装置１７には、変速レバー１３の操作位置を検出するポテンショメータ１８の検出信号、副変速スイッチ１３Ａの操作信号、アクセルダイヤル１３Ｂの操作位置の検出信号、エンジン８の実回転数を検出する回転数センサ１９の出力信号、無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板の検出角度を検出可能な斜板角センサ２０の出力信号、機体の車速を検出可能な車速センサ２１の出力信号、ロードセル６Ａの出力信号等が入力されている。

図２に示すように、制御装置１７には、各種の情報を記憶する記憶部２２と、エンジン８及び無段変速装置９の制御を行う制御部２３と、インジケータ１５に出力する情報を制御する表示出力部２４と、が備えられている。

記憶部２２は、ポテンショメータ１８の検出結果に基づいて算出される変速レバー１３の操作速度と、無段変速装置９の状態変化速度との関係である制御実行関係を記憶している。制御実行関係は、言い換えれば、変速レバー１３の操作位置を検出するポテンショメータ１８の検出結果の単位時間当たりの変化量に対する無段変速装置９の変速状態の単位時間当たりの変化量との関係を示したものである。

〔制御部について〕
制御部２３は、ロードセル６Ａの検出結果に応じて、記憶部２２から制御実行関係を読み出して、変速レバー１３の操作位置を検出するポテンショメータ１８の検出結果に基づいて、無段変速装置９を制御する。つまり、制御部２３は、ポテンショメータ１８の検出結果に基づいて算出される変速レバー１３の操作速度と、無段変速装置９の状態変化速度との関係である制御実行関係を用いて、無段変速装置９を、変速レバー１３によって設定された速度を現出する状態に変更するように構成されている。

また、制御部２３は、ロードセル６Ａの検出結果を取得して、収穫物量の増加に伴って、変速レバー１３の操作速度に対する状態変化速度が大きくなるように制御実行関係を修正すると共に、収穫物量の減少に伴って、変速レバー１３の操作速度に対する状態変化速度が小さくなるように制御実行関係を修正するように構成されている。

また、制御部２３は、収穫物量がゼロの状態と収穫物量が満杯の状態との間で、制御実行関係を線形的に変更するように構成されている。

制御部２３は、変速レバー１３の操作速度が同じであっても、変速レバー１３が増速側に操作された場合（例えば、中立位置Ｎから前進側最大操作位置Ｆｍａｘに向かう側）と、変速レバー１３が減速側に操作された場合（例えば、前進側最大操作位置Ｆｍａｘから中立位置Ｎに向かう側に操作された場合）とで、異なる制御実行関係を用いるように構成されている。具体的には、変速レバー１３が増速側に操作された場合の方が、変速レバー１３が減速側に操作された場合に比べて、変速レバー１３の操作速度に対する無段変速装置９の状態変化速度が速くなるようになっている。

なお、制御部２３は、回転数センサ１９で検出されるエンジン８の実際の回転数が、アクセルダイヤル１３Ｂの操作位置に対応する目標回転数に近付くようにエンジン８を制御するようにもなっている。

表示出力部２４は、斜板角センサ２０の検出結果に基づいて実際の斜板の角度に応じた無段変速装置９の変速状態（車速）を、インジケータ１５に表示させる。

〔収穫物量に応じた制御実行関係の変更について〕
図３に、収穫物量に応じた制御実行関係の修正についての模式的な図を示している。図３は、変速レバー１３を第１位置（無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板の角度の第１目標値に対応）から変速レバー１３を第２位置（無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板の角度を第１目標値にするとき）へ操作した場合について示している。

図３において、制御実行関係Ａ１は、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量がゼロの状態のものを示し、制御実行関係Ａ２は、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量が満杯の状態のものを示している。また、図３において、状態変化速度Ｂ１は、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量がゼロの状態における無段変速装置９の状態変化速度（斜板の角度変化の応答速度）を示し、状態変化速度Ｂ２は、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量が満杯の状態における無段変速装置９の状態変化速度を示している。

図３に示すように、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量がゼロの状態に用いられる制御実行関係Ａ１における無段変速装置９の状態変化速度Ｂ１は、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量が満杯の状態に用いられる制御実行関係Ａ２における無段変速装置９の状態変化速度Ｂ２よりも遅くなっている。言い換えると、制御実行関係Ａ２における無段変速装置９の状態変化速度Ｂ２は、制御実行関係Ａ１における無段変速装置９の状態変化速度Ｂ１よりも速くなっている。

つまり、制御実行関係Ａ１は、制御実行関係Ａ２に比べて、変速レバー１３の操作に対する無段変速装置９の状態変化の応答が遅いものとなっている。言い換えれば、制御実行関係Ａ２は、制御実行関係Ａ１に比べて、変速レバー１３の操作に対する無段変速装置９の状態変化の応答が速いものとなっている。

図３に示すように、制御実行関係Ａ１から制御実行関係Ａ２へは、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量が増加するにつれて、変速レバー１３の操作速度に対する無段変速装置９の状態変化速度が線形的に増加して行くようになっている。このため、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量（機体の重量）が増加するにつれて、変速レバー１３の操作に対する無段変速装置９の状態変化速度は速くなってゆく。

また、増速時に用いられる制御実行関係は、減速時に用いられる制御実行関係に比べて、変速レバー１３の操作速度に対する無段変速装置９の状態変化速度が速くなるようになっている。

これにより、穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量に応じて、変速レバー１３を操作したときの無段変速装置９の油圧ポンプ９Ａの斜板の角度変化の応答速度が調節されるので、変速レバー１３を操作したときの機体の挙動が穀粒貯留部５に貯留されている収穫物量に応じて変化することが抑制され、変速レバー１３を操作したときに操縦者が感じる加速感があまり変化しないものとなり、操縦者は変速レバー１３を操作して機体の車速制御操作を行い易いものとなる。

〔変速操作具の近傍のインジケータについて〕
図４に示すように、インジケータ１５は、点灯状態と消灯状態とを状態切り換え可能な複数のランプ１５Ａ（例えば、ＬＥＤ）で構成されている。インジケータ１５は、変速レバー１３の操作方向（変速レバー１３を案内する案内溝１４の延び方向）に沿って配置されている。

例えば、変速レバー１３と無段変速装置９とを機械的に接続しているものでは、何らかの要因により無段変速装置９の状態に変化が生じた場合には、変速レバー１３の操作位置も変化するようになっており、変速レバー１３の操作位置と無段変速装置９の状態とが１対１で対応している。

しかし、上記のように、変速レバー１３は、制御装置１７を介して無段変速装置９に電気的に接続されている方式（いわゆるバイワイヤー方式）となっているので、負荷の増大等の何らかの要因に基づいて無段変速装置９の変速状態（斜板の角度等）に変化が生じたとしても、変速レバー１３の操作位置は変化しない。このため、変速レバー１３の操作位置と、無段変速装置９の状態との対応関係が崩れる場合も生じうる。

このため、変速レバー１３の近傍に無段変速装置９の状態を表示するインジケータ１５を備え、無段変速装置９の状態に応じてインジケータ１５における複数のランプ１５Ａの点灯状態を変更するようにしている。これにより、操縦者は、変速レバー１３の操作位置とインジケータ１５の表示とを照らし合わせることで、変速レバー１３の操作位置とインジケータ１５の指し示す位置とが異なる場合には、変速レバー１３の操作位置と無段変速装置９の状態との対応関係に不一致が生じていることを容易に認識できるようになる。

〔別実施形態〕
以下、上記実施形態に変更を加えた別実施形態について説明する。以下の別実施形態は、矛盾が生じない限り、上記実施形態に複数組み合わせて適用できる。なお、本発明の範囲は、各実施形態で示している内容に限られるものではない。

（１）上記実施形態では、「収量検出センサ」として穀粒貯留部５に貯留された収穫物量として重量を検出するロードセル６Ａが備えられているものを例示しているが、これに限られない。例えば、「収量検出センサ」として穀粒貯留部５に貯留された収穫物量として穀粒貯留部５内の収穫物の体積を収穫物量として検出可能な体積センサを、「収量検出センサ」として備えられていてもよい。この場合、体積センサの検出値と収穫物の密度データとを用いて収穫物の重量が算出される。

（２）上記実施形態では、「無段変速装置」が静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）であるものを例示しているが、これに限られない。例えば、油圧機械式無段変速装置（ＨＭＴ）やベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）等の他の「無段変速装置」であってもよい。

（３）上記実施形態では、「動力源」としてエンジン８を例示しているが、これに限られない。例えば、「動力源」が、バッテリであったり（電動駆動方式）、エンジン８及びバッテリ（ハイブリッド駆動方式）であったりしてもよい。

（４）上記実施形態では、インジケータ１５が複数のランプで構成されているものを例示しているが、これに限られない。例えば、インジケータ１５が単体の液晶表示装置で構成されていてもよい。

（５）上記実施形態では、副変速装置として無段変速装置９の油圧モータ９Ｂを例示しているが、これに限られない。例えば、トランスミッション１０に設けられたギヤ機構を低速変速状態や高速変速状態に切り換えられるようにして副変速装置を構成してもよい。

本発明は、自脱型コンバインの他、普通型コンバイン、トウモロコシ収穫機、人参収穫機等の様々な収穫機に利用できる。

１：走行装置
５：穀粒貯留部（収穫物貯留部）
６Ａ：ロードセル（収量検出センサ）
８：エンジン（動力源）
９：無段変速装置
１３：変速レバー（変速操作具）
１８：ポテンショメータ（操作位置検出センサ）
２３：制御部
Ａ１：制御実行関係
Ａ２：制御実行関係
Ｂ１：状態変化速度
Ｂ２：状態変化速度

Claims

収穫した収穫物を貯留する収穫物貯留部と、
前記収穫物貯留部に貯留された収穫物量を検出する収量検出センサと、
人為操作によって走行装置の速度を設定する変速操作具と、
前記変速操作具の操作位置を検出する操作位置検出センサと、
動力源からの動力を前記操作位置検出センサの検出結果に基づいて変速して、前記走行装置に伝達する無段変速装置と、
前記操作位置検出センサの検出結果に基づいて算出される前記変速操作具の操作速度と、前記無段変速装置の状態変化速度との関係である制御実行関係を用いて、前記無段変速装置を、前記変速操作具によって設定された速度を現出する状態に変更する制御部と、が備えられ、
前記制御部は、前記収量検出センサの検出結果を取得して、前記収穫物量の増加に伴って、前記操作速度に対する前記状態変化速度が大きくなるように前記制御実行関係を修正すると共に、前記収穫物量の減少に伴って、前記操作速度に対する前記状態変化速度が小さくなるように前記制御実行関係を修正する収穫機。
前記制御部は、前記収穫物量がゼロの状態と前記収穫物量が満杯の状態との間で、前記制御実行関係を線形的に変更する請求項１に記載の収穫機。
前記制御部は、前記操作速度が同じであっても、前記変速操作具が増速側に操作された場合と、前記変速操作具が減速側に操作された場合とで、異なる前記制御実行関係を用いる請求項１または２に記載の収穫機。