JP2000337504A - 作業車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラクタ等にスイッチ式の変速操作手段と、
前記負荷制御等による変速操作手段を共に備える場合、
作業時に高負荷となってオペレータの意図とは関係無く
変速位置が変更された後、続けてオペレータのスイッチ
操作による変速があったときには、車速が急激に変動し
たり、逆に負荷回避が行われずエンジンストップなどを
生じ作業効率を損なうという課題があった。 【解決手段】 トラクタにスイッチ式変速操作手段２
Ａ，２Ｂと高負荷になると変速位置を自動的に減速させ
る負荷制御装置とを設けた場合は、一方の操作により、
変速位置を変更させた後にはタイマーにより所定時間に
亘って、他方の変速を牽制する構成とした。

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、トラクタ等の農
業用、或いは建築、運搬用作業車両の変速装置の構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、農業用トラクタには、オペレータ
が自らレバーを操作してリンク機構などを介し変速位置
を切り替えたり、特開昭６３−１６７３８５号公報に示
されるように、変速アップ、またはダウンスイッチを操
作してコントローラの通電指令を介し油圧アクチュエー
タを作動し変速装置を切り替えるものがあった。

【０００３】またこれとは別に、特開平１０−２４８３
０３号公報に示されるように、農業用トラクタには、エ
ンジンの回転数や、作業機の牽引負荷を検出するセンサ
を設け、これらセンサの検出値が予め設定した条件、例
えばエンジン回転数や牽引負荷が変化すると前記アクチ
ュエータを作動して変速位置を低速側へ切り替える負荷
制御装置を備えるものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラク
タ等の作業車両に、オペレータによる変速操作手段と、
前記負荷制御等による変速操作手段を共に備える場合、
例えば作業時に作業状態が所定条件となるとオペレータ
の操作とは関係無く自動的に変速位置が変更され、その
後続けてオペレータのスイッチ操作による変速があった
ときには、車速が急激に変動したり、逆に負荷回避が行
われず、エンジンストップなどを生じ作業効率を損なう
という課題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を鑑
みて、作業車両の変速制御装置を以下のように構成し
た。即ち、オペレータの設定操作に基づいて変速位置を
変更する変速操作手段と、車両の作業状態に基づいて前
記変速位置を変更する変速操作手段とを備えた作業車両
において、前記二つの変速操作手段のどちらか一方の操
作により変速位置が変更された後には、所定時間に亘っ
て他方の操作による変速位置の変更を牽制する制御手段
１Ｂを備えたことを特徴とする作業車両の変速制御装置
とした。

【０００６】また、前記オペレータの設定操作に基づい
て変速位置を変更する変速操作手段は、現変速位置を１
段ずつアップ、若しくはダウンするスイッチ式変速操作
手段２Ａ，２Ｂであって、前記車両の作業状態に基づい
て前記変速位置を変更する変速操作手段は、作業負荷状
態が予め設定した条件となるとこれを回避すべく変速位
置を減速させる負荷制御による変速操作手段である請求
項１に記載の作業車両の変速装置とした。

【０００７】

【発明の効果】以上のように構成した作業車両の変速制
御装置では、作業状態により変速位置が変更された後、
或いはオペレータの意思により変速位置を変更した後に
は、所定期間に亘って他方の操作による変速位置の変更
を牽制する制御手段１Ｂを備えたので、短期間に車速が
大きく変更されることが無くなり車両の操作性を向上す
ることができる。

【０００８】また、請求項２のように、負荷制御により
変速位置を減速させた途端、オペレータのスイッチ操作
により変速位置を高速側に変更してエンジンストップを
起こすといった課題を回避することができ、作業の効率
を損なうことがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を農
業用トラクタ（以下、トラクタ１０）の変速装置につい
て説明する。最初にトラクタ１０の全体構成に付いて説
明する。トラクタ１０は、図２に示すように、ボンネッ
ト１１内部にディーゼルエンジン１２を備え、このエン
ジン１２の回転動力を後述する変速装置へ入力し適宜減
速した後、後輪１３、または前後輪１４，１３へ伝達し
て走行する構成となっている。

【００１０】操縦席１５の前方には前記前輪１４を操舵
するステアリングハンドル１６を突出して設け、この下
方に前後に回動操作する前後進切替レバー１７、及びア
クセルレバーを設けている。そして前後進切替レバー１
７の回動基部には、同レバー１７が後進位置へ操作され
るとＯＮするリミットスイッチ２５を設けている。ま
た、ステアリングハンドル１６下方には、クラッチペダ
ルや左右ブレーキペダル１９Ｌ，１９Ｒ、デフロックペ
ダル２９を設けている。

【００１１】また、操縦席１５側方には、Ｈシフト型の
変速レバー３を設け、同レバー３の回動操作でリンク機
構を介して後述する副変速装置４９を切り替える構成と
なっている。また変速レバー３の把持部には、主変速装
置４８を切り替える上下一対の変速スイッチ（変速アッ
プスイッチ２Ａ、変速ダウンスイッチ２Ｂ）を設けてい
る。これにより、オペレータが前記スイッチ２Ａ，２Ｂ
を１回押す毎にコントローラ１Ｂの通電指令を介し変速
用油圧シリンダ４，５のピストンを伸縮させて主変速装
置４８の変速位置を１段ずつ変更する構成となってる。

【００１２】同じく操縦席１５側方には車体後部の作業
機２１の高さを変更する作業機昇降用レバー２２を設
け、このレバー２２の回動基部に操作位置を検出するポ
テンショメータ２３を設けている。また更にこれらレバ
ー３，２２のガイド近傍にはこの発明の負荷制御装置の
作動を入り切りする負荷制御スイッチ２４等の各種設定
器を設けている。

【００１３】そして、これらの検出器や設定器は、操縦
席１５下方の制御手段であるコントローラ１Ａ，１Ｂへ
接続する構成となっている。トラクタ１０の車体後部に
は、作業機昇降用油圧シリンダ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
プリンクと左右のロワーリンクからなる３点リンク機構
を設け、同リンク機構に各種作業機を連結する構成とな
っている。そして前記リフトアーム３２の片側には、こ
の回動基部にリフトアーム角センサ３４を設けている。

【００１４】これにより、前記コントローラ１Ａは、作
業機昇降用レバー２２の操作角度とリフトアーム３２の
設定角度とを一致させるように、作業機上昇用の比例圧
力制御弁のソレノイド３６Ａ、或いは作業機下降用制御
弁のソレノイド３６Ｂへ通電し作業機２１を昇降する構
成となっている。次に、トラクタ１０の動力伝達構成に
ついて図３に基づいて説明する。

【００１５】前記エンジン１２の回転動力は、クラッチ
ハウジング内の主クラッチ４０にて断続操作され、ミッ
ションケースに設けた前後進切替装置４１、主変速装置
４８、副変速装置４９へ順に伝達する構成となってい
る。また、このエンジン１２には、前記アクセルレバー
に優先してスロットル位置を調整する電動モータ４２を
設けている。また、ガバナ装置４３前部には図４のよう
に、平ギヤ４４を軸装し同ギヤ４４の回転を検出するエ
ンジン回転センサ４５を嵌め込んだケース４６を、前記
軸が同ガバナ装置４３のカムシャフト４７前端へ勘合す
る状態で取付ける構成となっている。これにより、カム
シャフト４７の回転数を検出することによりエンジンの
回転数を間接的に検出する構成となっている。

【００１６】前後進切替装置４１は、湿式多板形態の前
進用クラッチ５０Ａと後進用クラッチ５０Ｂを有するパ
ワーシフト式切替装置であり、主クラッチ４０から伝達
された回転駆動力を、主変速装置４８へ正転、若しくは
逆回転で伝達する切替装置である。前後進切替装置４１
には、夫れ夫れ常時噛合いギヤを設けた前後進入力軸５
１と、リバース軸５２と、前記前進用クラッチ５０Ａと
後進用クラッチ５０Ｂとを設けた前後進出力軸５３とが
夫れ夫れ平行して設けている。

【００１７】そして、エンジン１２から回転動力は、前
後進切替レバー１７が前方にスライドされ前記リミット
スイッチ２５がＯＦＦであると、コントローラ１Ｂを介
して切替制御弁が切替えられ、前進用クラッチ５０Ａの
ピストン部に圧油が入り同クラッチ５０Ａのディスクが
圧着する。また、前後進切替レバー１７が後方へスライ
ド操作され、リミットスイッチ２５がＯＮすると、前記
同様に切替制御弁が切替えられ、後進用クラッチ５０Ｂ
のピストン部に圧油が入り同クラッチ５０Ｂのディスク
が圧着する。尚、前記切替制御弁へ通電を行っていない
ときには、両クラッチ５０Ａ，５０Ｂが「切」となり回
転動力は伝達されない。

【００１８】主変速装置４８は、変速用アクチュエータ
となる複動式油圧シリンダー（以下、「３−４速」変速
用油圧シリンダ４，「１−２速」変速用油圧シリンダ
５）を有するシンクロメッシュギア式の変速装置であ
る。主変速装置４８には、前記主変速入力軸５６と主変
速出力軸５７とを平行して設け、両軸間５６，５７間に
前方から順に４速ギヤ組５８、３速ギヤ組５９、２速ギ
ヤ組６０、１速ギヤ組６１を設けている。前記４速ギヤ
組５８と３速ギヤ組５９との駆動側ギヤ間には、シンク
ロ機構を有するシフターリングを設け、該リングを前記
「３速−４速」変速用油圧シリンダ４のピストン伸縮に
より前後スライドする構成となっている。これにより、
油圧シリンダ４のピストン伸長により前記４速ギヤ組５
８を介して動力が伝達され「４速」となり、油圧シリン
ダ７Ａのピストン短縮により前記３速ギヤ組５９を介し
て動力が伝達され「３速」となる。

【００１９】同じく、前記２速ギヤ組６０と１速ギヤ組
６１との駆動側ギヤ間にも、シンクロ機構を有するシフ
ターリングを設け、該リングを前記「１−２速」変速用
油圧シリンダ５のピストン伸縮により前後スライドする
構成となっている。これにより、油圧シリンダ５のピス
トン伸長により前記２速ギヤ組６０を介して動力が伝達
され「２速」となり、油圧シリンダ５のピストン短縮に
より前記１速ギヤ組６１を介して動力が伝達され「１
速」となる。

【００２０】これにより、主変速装置４８は四段の変速
位置を有する構成となっている。副変速装置４９は、前
記変速レバー３の手動操作によりリンク機構を介して切
替えるスライディングメッシュギヤ式の変速装置であ
る。副変速装置４９には、図中上側から第一カウンター
軸６２、「Ｈ速」から「Ｍ速」「Ｌ速」「ＬＬ速」の４
つの変速ギヤを遊転自在に設ける副変速出力軸６３、そ
して第二カウンター軸６４を平行して設けている。ま
た、前記第二カウンター軸６４の前部には、前記「Ｈ
速」と「Ｍ速」の変速ギヤと常時噛合っている前後２つ
のギヤを有する第三カウンター軸６５を遊転して設けて
いる。

【００２１】そして、変速レバー３をレバーガイドに沿
って、内前方へ回動操作するとシフタ６６が前方へスラ
イドされ、前記主変速出力軸５７が「Ｈ速」ギヤを介し
て副変速出力軸６３と直結して「Ｈ速」となり、内後方
へ回動操作するとシフタ６６が後方へスライドされ、前
記第三カウンター軸６５、「Ｍ速」ギヤ、副変速出力軸
６３と回転動力が伝達されて「Ｍ速」となる。

【００２２】また、変速レバー３をレバーガイドに沿っ
て、外前方へ回動操作するとシフタ６８が前方へスライ
ドされ、回転動力は第一カウンター軸６２、中継軸６
９、第二カウンター軸６４、「ＬＬ速」ギヤと伝達され
「ＬＬ速」となり、外後方へ回動操作するとシフタ６８
が後方へスライドされ、回転動力は前記第一カウンター
軸６２、中継軸６９、「Ｌ速」ギヤと伝達されて「Ｌ
速」となる。

【００２３】これにより、副変速装置４９は四段の変速
位置を有する構成となっている。尚、図中符号７０Ｒ
は、左右対称に構成した右後輪１３Ｒ側の回転数を検出
する回転センサを示し、符号７９Ｒ…は、右後輪１３Ｒ
のブレーキ用油圧シリンダ８０Ｒで圧着するブレーキデ
ィスクを示す。また符号２９は、前記デフロックペダル
２８の踏込み操作時に「入」となるデフロック爪を示
す。

【００２４】以上のように構成した主変速装置４８と副
変速装置４９とを有するトラクタ１０は、夫れ夫れギヤ
組を組み合わせて全１６段の変速が可能となっている。
次に、トラクタ１０の制御系統について図１に基づいて
説明する。前記トラクタ１０のコントローラ１は、前記
作業機昇降機構に関する情報を処理する作業機昇降用コ
ントローラ１Ａと変速制御に関する情報を処理する変速
制御用コントローラ１Ｂとから構成され、夫れ夫れのコ
ントローラは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、各種制御プログラムを格納
するＥＥＰＲＯＭ、そしてタイマー等を有する構成とな
っている。また双方のコントローラは１Ａ，１Ｂは、夫
れ夫れ必要な情報を通信可能に通信ラインにて接続して
いる。

【００２５】作業機昇降用コントローラ１Ａは、この入
力部に作業機昇降用レバー２２のポテンショメータ２
３、リフトアーム角センサ３４、負荷制御入切スイッチ
２４等を接続して設け、出力部には前記作業機昇降用油
圧シリンダ３０へ油路を接続する作業機上昇用の圧力比
例制御弁のソレノイド３６Ａ、及び作業機下降用の圧力
比例制御弁のソレノイド３６Ｂ等を接続して設けてい
る。

【００２６】一方、前記走行用コントローラ１Ｂは、こ
の入力部に前後進切替レバー１７のリミットスイッチ２
５、変速アップスイッチ２Ａ、変速ダウンスイッチ２
Ｂ、エンジン回転センサ４５、ステアリング切角センサ
２６、左後輪回転センサ７０Ｌ、右後輪回転センサ７０
Ｒ等を接続して設け、出力部には前進用クラッチ５０Ａ
を圧着させるべく圧油を切り替える切替制御弁のソレノ
イド７１、後進用クラッチ５０Ｂを圧着させるべく圧油
を切り替える切替制御弁のソレノイド７２、前記主変速
装置４８の油圧シリンダ４，５のピストンを夫れ夫れ伸
縮操作する切替制御弁のソレノイド７３，７４，７５，
７６、エンジン１２のアクセル位置を変更する電動モー
タ４２、左後輪１３Ｌのブレーキをかける比例圧力制御
弁のソレノイド７７、右後輪１３Ｒのブレーキをかける
比例圧力制御弁のソレノイド７８等を接続して設けてい
る。

【００２７】以上のように構成したトラクタ１０では、
図５から図７に示すプログラムの概要を示すフローチャ
ートのように変速制御、負荷制御、及び旋回制御が実行
される。図５に示す制御フローチャートは、変速制御の
実行順序を示すもので、最初にＳＴＥＰ１で、トラクタ
１０のエンジンキースイッチがＯＮされると、各種セン
サや設定器等の接続状態や設定、検出状態が前記ＥＥＰ
ＲＯＭに読み込まれる。

【００２８】そして前記負荷制御入切スイッチ２４が
「入」であれば後述するＳＴＥＰ３の負荷制御装置を実
行する。またこの判定がＮＯであるときは、ＳＴＥＰ４
で、変速操作直後に車速が十分安定し、且つオペレータ
がこれを認識できると想定される所定時間（例えば２秒
程度）を計測するタイマーが作動している状態かどうか
を判定し、これがＹＥＳであれば次の変速アップ、ダウ
ンスイッチ２Ａ（２Ｂ）の操作の有無を判定することな
く他の制御を行ってリターンとなる。

【００２９】また前記ＳＴＥＰ４の判定が判定がＮＯで
あれば、次の変速アップ、ダウンスイッチ２Ａ（２Ｂ）
の操作の有無を判定し、この操作に応じて現変速位置を
１段だけ増速、或いは減速させるべく前記変速用油圧シ
リンダ４，５を作動すると共に、その後の変速を牽制す
るタイマーを作動させる。尚、ここでは変速用油圧シリ
ンダ４，５を作動する前に、前記電動モータ４２により
エンジン回転数を所定量だけ減速させることで、前記シ
ンクロギヤの同期を行い易くして変速切替時の衝撃を低
下させる構成としている。

【００３０】また、図６に示す負荷制御の概要を示すフ
ローチャートでは、ＳＴＥＰ１でエンジン回転数とこの
回転変化率を演算する。そして、ＳＴＥＰ２で変化率が
一定以上のマイナス値であれば、急激なエンジン回転ダ
ウンと判定し、前記リフトアーム３２を上昇回動し作業
機２１を一定量だけ上昇する。これにより局地的な耕耘
負荷を回避しエンジンストップを回避する。

【００３１】続けてＳＴＥＰ４では、前述同様に変速操
作直後に所定時間（例えば２秒程度）を計測するタイマ
ーが作動している状態かどうかを判定し、これがＹＥＳ
であれば負荷制御による変速を行う処理（ＳＴＥＰ６〜
８）をスキップして、他の処理を行ってエンドとなる。
ＳＴＥＰ４での判定がＮＯの場合は、エンジン回転数が
一定以下かどうかを判定し、これがＹＥＳであれば圃場
の硬度が徐々に固くなっている状態と判定し、現変速位
置を１段だけ減速操作すべく前記変速用油圧シリンダ
４，５を作動し、これと共に、その後の変速を牽制する
タイマーを作動させる。尚、このとき主変速位置４８が
第１速である場合は、ブザーを作動させ、オペレータへ
副変速位置を減速させるよう注意を促す。

【００３２】以上のように構成したトラクタ１０の変速
制御装置は、エンジン負荷状態により作業負荷を検出
し、変速位置が変更された後、或いはオペレータの意思
により変速位置を変更した後には、タイマーを作動させ
て所定期間に亘って同じ変速操作手段（変速スイッチ、
若しくはコントローラ）による連続した変速位置の変更
を牽制する上、他方の変速操作手段による変速を牽制す
る構成としたので、短期間に車速が大きく変更されるこ
とが無くなりトラクタ１０の操作性を向上することがで
きる。

【００３３】また、作業負荷に関わらず車両の走行状態
を安定すること、例えば高負荷時に変速位置を減速させ
ると同時にスイッチ操作により変速位置を高速側に変更
してエンジンストップを起こすといった課題を回避する
ことができる。尚、前記所定時間を計測するタイミング
は、各油圧シリンダ４，５の作動完了を検知した後の時
間を測定しても良いし、牽制手段の別形態としては、前
記双方の変速操作を記憶し所定時間経過後に変速を開始
しても良い。

【００３４】次に前記トラクタ１０の作業状態に応じて
変速する別形態を、図７の旋回制御について説明する。
前記トラクタ１０では、圃場端で枕地旋回を行う際、ス
テアリングハンドル１６を一定以上回転操作すると、オ
ペレータの操作とは関係なく前記コントローラ１Ａの指
令により自動的に作業機２１を上昇させると共にエンジ
ン回転数を減速させ、更に旋回内側の後輪１３Ｌ（１３
Ｒ）にブレーキをかける構成となっている。

【００３５】しかしながら特に湿田作業では、直進時に
トラクタ１０をデフロック状態で走行する場合があり、
旋回前に前述のような爪クラッチ式のデフロック装置を
作動させて作業を行うときには、デフロックペダル２７
を踏み離してもクラッチ爪の噛合いが外れずに、小回り
旋回を阻害するという課題があった。よってここでは、
ＳＴＥＰ１でステアリング切角センサ２６の値が一定値
以上かどうかを判定した後に、ＳＴＥＰ２で前記左右の
後輪回転センサ７０Ｌ，７０Ｒの検出値を判定し、こら
が同値を示しているときには、デフロック爪の噛合いが
解除されない状態と判定し、ＳＴＥＰ３で前記ブレーキ
を弱制動で交互に作動させ前記爪クラッチ２９の係合を
外す構成としている。

【００３６】そして前記ＳＴＥＰ３の処理が繰り返され
るとき、例えばオペレータの誤操作で常時デフロックペ
ダル２７を踏み続けている場合や、デフロックペダル２
７からクラッチ爪２９までの機構が故障してデフロック
状態が解除されない場合と想定し、前記コントローラ１
Ｂにより変速装置を減速させると共に前記タイマーを作
動させる。

【００３７】これにより、トラクタ１０が誤操作状態や
トラブル状態で通常走行することを防止し、クラッチ爪
の破損や任意に旋回ができずに安全性を損なうといった
課題を防止することができる。また、前述同様、その後
にオペレータの操作により連続して車速が減速されるこ
とが無くなる。尚、上昇させた作業機２１は、前記作業
機昇降用レバー２２により手動で下降させ、この際別途
設けた設定器にて任意に設定した高さで前記エンジン回
転数を復帰させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コントローラの接続状態を示す図。

【図２】トラクタの全体側面図。

【図３】トラクタの伝導機構を示す図。

【図４】エンジン回転センサの取付け状態を示す図。

【図５】変速制御の概要を示すフローチャート。

【図６】負荷制御の概要を示すフローチャート。

【図７】旋回制御の概要を示すフローチャート。

【符号の説明】

１Ａ 作業機昇降用コントローラ １Ｂ 走行用コントローラ ２Ａ 変速アップスイッチ ２Ｂ 変速ダウンスイッチ ３ 変速レバー ４ 「３−４速」変速用油圧シリンダ ５ 「１−２速」変速用油圧シリンダ １０ トラクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2B041 AA07 AB05 AC03 EB12 HA22 2B304 KA08 LA02 LA06 LB05 LB15 MA14 MB02 MC08 MC13 MD02 PA01 PA09 PB06 QA03 QB19 QC04 RA02 3J052 AA04 AA07 DB02 FB34 GC11 GC46 GC62 GC66 GD01 LA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレータの設定操作に基づいて変速位
   置を変更する変速操作手段と、車両の作業状態に基づい
   て前記変速位置を変更する変速操作手段とを備えた作業
   車両において、前記二つの変速操作手段のどちらか一方
   の操作により変速位置が変更された後には、所定時間に
   亘って他方の操作による変速位置の変更を牽制する制御
   手段１Ｂを備えたことを特徴とする作業車両の変速制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記オペレータの設定操作に基づいて変
   速位置を変更する変速操作手段は、現変速位置を１段ず
   つアップ、若しくはダウンするスイッチ式変速操作手段
   ２Ａ，２Ｂであって、前記車両の作業状態に基づいて前
   記変速位置を変更する変速操作手段は、作業負荷状態が
   予め設定した条件となるとこれを回避すべく変速位置を
   減速させる負荷制御による変速操作手段である請求項１
   に記載の作業車両の変速装置。