JP2005207603A

JP2005207603A - 作業車両

Info

Publication number: JP2005207603A
Application number: JP2005095245A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ono; 弘喜小野; Tomoyuki Ishida; 智之石田; Yutaka Kajino; 楫野　　豊; Shiro Ito; 志郎伊藤; Renshi Goto; 廉史後藤
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP4140613B2

Abstract

【課題】トラクタ等で耕耘作業を行う際、オペレータは作業に先立ちエンジンを定格回転数に設定すると共に変速位置を設定することで、作業速を決定する。しかしながら、誤った設定のまま、作業負荷に応じて変速位置を減速させる負荷制御を作動させると、過剰に変速位置が下げられて、変速位置を多段に亘り再度上げ直す手間が有った。
【解決手段】トラクタには、変速アクチュエータ（５２，５７，５８）を有するギヤ式変速装置（４６，４８）と、この変速装置の変速位置を増減速操作する変速スイッチと、作業負荷を検出するエンジン回転センサと、該作業負荷が所定値を超えたときに前記アクチュエータを駆動して変速装置の変速位置を減速側へ変更するコントローラ（５０）を備える。前記コントローラ（５０）では、前記作業負荷を開始する変速位置を任意に設定可能に構成すると共に、同負荷制御による減速は、所定段数（２段程度）までに規制する。
【選択図】図２

Description

本発明はトラクタやコンバイン等の農作業用、或いは建築用、運搬用の作業車両に関し、特にエンジン回転数が低下したときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段を備えたものである。

従来、エンジン回転数の変化等から作業負荷を検出し、該作業負荷が所定値を超えたときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令を出力して、エンストを防止する負荷制御装置を備えた作業車両が知られている。例えば、作業負荷が所定値を超えたときには、変速装置のギヤ組合わせを減速比の大きい側に１段シフトダウンし、走行出力回転を減速してエンストを回避する。このとき、作業負荷が未だ減少しない場合は前記変更指令を繰り返して変速装置を１段ずつ減速させる。そして、作業負荷が減少してエンジンが元の回転数に復帰したときには、変速装置へ増速指令を出力して変速装置のギヤ組合わせをシフトアップする。
特開２０００−４６１７８号

しかし、作業負荷により変速装置を多段数減速させるような状態は、車速がまったく適合していない場合や、想定できない作業状態で負荷の抜け方が遅い場合、或いは、システムに異常が発生した場合等が考えられ、必要以上の減速を強いられることになる。

また、此種作業車両のエンジンは、中速回転域に最大トルク点を設定して低速走行での粘りが発揮できるように形成されている。従って、中速回転域では負荷によってエンジン回転は低下するがエンストすることは少なく、これに対して、ある程度低いトルク点以下になると、急激に負荷によるエンストが発生し易くなる。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、ギヤ式変速装置（４６，４８）及び同変速装置（４６，４８）を１段ずつアップダウン操作する変速スイッチ（２９）と、作業負荷を検出する手段（２０）と、該作業負荷が所定値を超えたときに前記変速装置（４６，４８）の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段（５０）とを備えた作業車両において、前記制御手段（５０）では前記作業負荷に応じて減速を開始する変速位置を手動操作で任意の変速位置から設定可能に構成すると共に、前記作業負荷に応じて１段ずつ予め設定された所定段数に限り減速可能に構成したことを特徴とする作業車両を提供するものである。

本発明は上記一実施の形態に詳述したように、作業負荷が所定値を超えたときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令する際に、変更指令する位置の限度を設け、この限度を超える変更指令を牽制するようにしたので、車速がまったく適合していない場合等における必要以上の減速がなくなり、作業性の向上に寄与できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。
図１は作業車両の一例としてトラクタ１０を示し、該トラクタ１０は左右一対の前輪１１，１１と後輪１２，１２を有し、車体前部にエンジン１３を搭載するとともに車体中央部から後部にかけてミッションケース１４を設け、車体の後部にはリンク装置１５によりロータリ等の作業機１６が連結される。ミッションケース１４の上方に運転席１７を設け、運転席１７の前方にステアリングハンドル１８を設けて前輪１１，１１を操向する。

前記エンジン１３の回転動力はミッションケース１４内に設けられた変速装置により減速され、後輪１２または前後輪１１，１２に伝達されるとともに、ＰＴＯ軸１９に伝達されて作業機１６が駆動される。前記エンジン１３には作業負荷を検出する手段としてエンジン回転数センサ２０が設けられている。ミッションケース１４の上部にリフトシリンダ２１を設けてあり、該リフトシリンダ２１の伸縮にてリフトアーム２２を回動すれば、前記リンク機構１５が上下動して作業機１６が昇降する。リフトアーム２２の回動角はリフトアーム角センサ２３にて検出し、この検出値に基づきコントローラ５０が作業機１６の高さを演算する。また、作業機１６のメインカバー２４の後端にリヤカバー２５を回動自在に取り付け、リヤカバーセンサ２６にてリヤカバー２５の回動角を検出し、この検出値に基づきコントローラ５０が作業機１６の耕深量を演算する。

運転席１７の近傍には作業機１６の高さを変更するポジションレバー３０、作業機１６の耕耘深さを設定する耕深設定ダイヤル３１、負荷制御スイッチ３２、変速レバー３３等が設けられている。変速レバー３３には中立復帰式のスイッチボタン２９を設けてあり、該スイッチボタン２９の操作により、後述する第１及び第２主変速装置のギヤ組合わせが、高速側または低速側に１段ずつ変速される。運転席１７の前方にはハンドルポスト３４を設け、このハンドルポスト３４に前記ステアリングハンドル１８をはじめとして、車体の前後進を選択するための前後進切換えレバー３５、作業機を作業位置から非作業位置へ連続的に上昇または非作業位置から作業位置へ連続的に下降させる作業機昇降レバー３６を装着してある。前記ステアリングハンドル１８の回転操作は操向装置３７へ伝達され、操向量に応じて前輪１１が回向する。前輪１１の操向量はステアリング切れ角センサ３８によって検出される。

尚、３９は車体の走行速度を検出するための車速センサであり、４０はクラッチペダルである。
図２は動力伝動系の線図であり、図３は油圧回路図、図４は負荷制御系のブロック図である。前記エンジン１３の回転動力は、クラッチハウジング内の主クラッチ４５にて断続操作され、順次ミッションケース１４内の第１主変速装置４６、前後進切換え装置４７、第２主変速装置４８、副変速装置４９へと伝達するように構成されている。

第１主変速装置４６は、前記変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により、制御手段であるコントローラ５０からＨｉ−Ｌｏクラッチバルブ５１に信号が出力されて、Ｈｉ−Ｌｏクラッチ５２が「高速」または「低速」に切換わって変速操作される。前後進切換え装置４７は、前記前後進切換えレバー３５の操作により、コントローラ５０から前後進クラッチバルブ５３に信号が出力されて、前後進クラッチ５４が「前進」「中立」「後進」の何れかに切換わって変速操作される。

一方、第２主変速装置４８は、四つのギヤ組からなるシンクロメッシュギヤ式変速装置であり、前記変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により、コントローラ５０から主変速「３−４速」バルブ５５または主変速「１−２速」バルブ５６に信号が出力され、変速用アクチュエータである変速用油圧シリンダ５７または５８の伸縮によって「１速」から「４速」までの何れかに変速される。副変速装置４９は、前記変速レバー３３の手動操作によりリンク機構を介して切換えるスライディングメッシュギヤ式変速装置となっており、「低速」「中速」「高速」の３段の変速位置を有している。

従って、第１主変速装置４６と第２主変速装置４８とを連携して８段の主変速パターンを有し、副変速装置４９の「低速」乃至「高速」の各変速位置で、夫々前記スイッチボタン２９の操作により８段変速を行うことができ、これらの組合せから合計２４段の変速位置が得られる。

そして、前記副変速装置４９で変速された回転動力は、リヤデファレンシャル装置６０を経てリヤアクスルの減速ギヤ６１にて減速され、後輪１２が駆動される。また、前記副変速装置４９で変速された回転動力は四駆切換えクラッチ６２にも伝達され、該四駆切換えクラッチ６２にて「等速」或いは「増速」に切換えられた後、フロントデファレンシャル装置６３を経てフロントアクスルの減速ギヤ６４にて減速され、前輪１１が駆動される。更に、エンジン１３の回転動力は主クラッチ４５の前段にてＰＴＯ系に分岐され、ＰＴＯクラッチ６５にて断接されて順次ＰＴＯ逆転装置６６、ＰＴＯ変速装置６７を経て、車体後部に突設された前記ＰＴＯ軸１９に伝達される。

ここで、符号７０はリフトシリンダ２１を制御するリフトシリンダ切換えバルブ、７１は四駆切換えクラッチ６２を制御する四駆切換えバルブ、７２は左右の後輪を独立して制動するブレーキシリンダ、７３は該ブレーキシリンダ７２を制御するブレーキバルブ、７４はＰＴＯクラッチ６５を制御するＰＴＯクラッチバルブである。また、７５は前記クラッチペダル４０の踏み込み操作を検出するクラッチペダルセンサ、７６はＰＴＯクラッチバルブ７４の入り切り操作を検出するＰＴＯクラッチセンサであり、７７は第１主変速装置４６のＨｉ−Ｌｏ位置センサ、７８は第２主変速装置４８の「３−４速」位置センサ、７９は第２主変速装置４８の「１−２速」位置センサであり、これらの位置センサ７７乃至７９にて第１主変速装置４６と第２主変速装置４８とを連携して得られる主変速パターンの変速位置を検出する。８０は前輪１１の回転数を検出する前輪回転センサ、８１は後輪１２の回転数を検出する後輪回転センサ、８２はオペレータへの報知手段であるブザー若しくはランプ（或いはモニタ表示でもよい）である。

次に、図５に従って、本発明の負荷制御装置の制御手順について説明する。
先ず各種センサやスイッチ類の読込みを行い（ステップ101）、負荷制御スイッチ３２が「入り」である場合は負荷制御が実行され（ステップ102）、手動変速操作があれば（ステップ103）、そのときの変速位置を記憶して記憶変速位置ＳMとする（ステップ104）。そして、作業負荷が大となり自動減速要求が発生したときは（ステップ105）、それまでの減速回数が規定時間内にｍ回（例えば２回／min）以下であって（ステップ106）、且つ、その時点での現在変速位置ＳNが前記記憶変速位置ＳMから１段低い変速位置または記憶変速位置ＳM以上の高い変速位置であるときは（ステップ107）、ステップ108以降で変更指令を出力する。しかし、減速回数がｍ回を超えた場合は、報知手段であるブザー８２を作動させて変更指令を牽制する。

而して、現在のエンジン回転数ＲNが、定格回転数ＲRの６５％以上且つ７５％以下の範囲に約１０秒継続しているときは（ステップ108）、主変速位置を減速側へ１段シフトダウンするように変更指令を出力する（ステップ110）。しかし、作業負荷が更に大きくて、現在のエンジン回転数ＲNが定格回転数ＲRの６５％未満となったときは、その状態が約３秒継続したとき主変速位置を減速側へ１段シフトダウンするように変更指令を出力する（ステップ109→110）。然る後に、減速回数をカウントする（ステップ111）。そして、未だ作業負荷が大であるときは、ｍ回までは再度変更指令を出力する。

ここで、ステップ108に於ける定格回転数ＲRの６５％〜７５％の範囲とは、エンジンの最大トルク発生点のやや上方位置での回転数である。この回転領域の状態が約１０秒継続したときは、前述したように１段シフトダウンするように変更指令を出力する。また、ステップ109に於ける定格回転数ＲRの６５％未満とは、エンジンの最大トルク点のやや下方位置での回転数である。この回転領域以下の状態が約３秒継続したときは１段シフトダウンするように変更指令を出力する。尚、前記「１０秒」及び「３秒」はエンジンの特性により変更してもよい。

このように、作業負荷大のときに変速位置を減速側へ変更指令する回数、即ちシフトダウンの段数を２段程度に限定し、この限度を超す変更指令を牽制することにより、車速がまったく適合していない場合や、想定できない作業状態で負荷の抜け方が遅い場合等での無駄な減速を防止できる。また、前記変更指令を出力する条件を複数設け、エンジン回転数ＲNが第１の限界値である定格回転数ＲRの７５％以下から６５％の範囲では、比較的エンストの虞がないので、約１０秒間監視してエンジン回転数ＲNが元の状態に復帰しない場合にシフトダウンの変更指令を出力する。これに対して、エンジン回転数ＲNが第１の限界値よりも低い第２の限界値である定格回転数ＲRの６５％未満の場合は、エンストの危険が極めて高くなるため、直ちに（約３秒間経過後）シフトダウンの変更指令を出力する。斯くして、余分な変更指令は極力回避しつつ、作業負荷によるエンストを確実に防止することができる。

一方、図６に示すように、前後進切換えレバー３５の操作を前後進切換え操作検出手段としてのスイッチが検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ203）、クラッチペダル４０の踏込み操作をクラッチ接続操作検出手段としてのクラッチペダルセンサ７５が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ204）、作業機１６が昇降して作業機昇降動作検出手段としてのリフトアーム角センサ２３が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ205）、ＰＴＯクラッチ６５の入り操作をＰＴＯ入り操作検出手段としてのＰＴＯクラッチセンサ７６が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ206）は、夫々シフトダウン許可タイマをセットする（ステップ207）。

然るときは、作業負荷大によって自動減速要求があっても（ステップ208）、前記シフトダウン許可タイマがカウント終了するまでウエイトをかけて（ステップ209）、該シフトダウン許可タイマが０になったときに主変速位置を減速側へ１段シフトダウンする変更指令を出力する（ステップ210）。これは、車体の前後進切換え操作やクラッチ接続操作、或いは、作業機の昇降動作やＰＴＯ入り操作等の各操作は、確実に負荷変動があるためそのときは変更指令を牽制するか、或いは、若干の遅延時間を設けて負荷変動の変化を監視して、無駄な変更指令をなくすことによってオペレータの操作感を良好にする。

また、図７に示すように、作業負荷大によって自動減速要求があったときは（ステップ303）、主変速位置を減速側へ１段シフトダウンする変更指令を出力して増減回数をカウントする（ステップ304→305）。そして、負荷が減少して自動増速要求があったときは（ステップ306）、増減回数がｎ回（例えば５回／min）以下であれば（ステップ307）、増速動作をオペレータに認識させるべく、報知手段であるブザー８２を作動して（ステップ308）、主変速位置を増速側へ１段シフトアップする変更指令を出力して増減回数をカウントする（ステップ309→305）。

また、自動増速要求があったときに、増減速の回数が規定時間内にｎ回を超えているときは、車速が負荷にまったく適合していない状態であるから、無駄な増速を回避するために、手動変速操作がなければ増速の変更指令を出力しない（ステップ306→310）。この増速禁止はオペレータの意図的な手動操作が合ったときに解除され（ステップ310）、増減回数が初期化される（ステップ311）。尚、オペレータの手動操作にて前記変速レバー３３のスイッチボタン２９を操作したときは、操作確認のためにブザー８２を作動させるが、該スイッチボタン操作時のブザー音と前記自動増速時のブザー音とでは、作動間隔や音色等を異にして判別可能にしておく。

ここで、図８に示すように、負荷制御スイッチ３２はロータリ式のスイッチであり、該負荷制御スイッチ３２を「リフト制御モード」にセットしたときは、作業負荷大のときに作業機を上昇させて負荷を低減する制御を実行する。これに対して、「シフトダウンモード」にセットしたときは、前述したように、作業負荷大のときに変速装置を減速させて負荷を低減する制御を実行する。一方、「オートモード」にセットしたときは、前輪回転センサ８０の検出値と後輪回転センサ８１の検出値から後輪のスリップ率を演算し、該スリップ率が大であるときは前記リフト制御モードを実行し、該スリップ率が小であるときは前記シフトダウンモードを実行して負荷を低減する。更に、ローダ作業を行うときは、「ローダモード」にセットする。ローダ作業では、車体の前部にローダを装着するため、車体後部のリフトアーム２２の上下動は停止する。従って、作業負荷大のときは自動減速のみしか行わない。このように、負荷制御の実行モードを選択的に実施することにより、制御手順の簡素化を図って制御精度を向上することができる。

トラクタの側面図。動力伝達系の線図。油圧回路図。負荷制御系のブロック図。負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。負荷制御スイッチの正面図。

符号の説明

１０トラクタ
２０エンジン回転数センサ
２３リフトアーム角センサ
３５前後進切換えレバー
４６第１主変速装置
４８第２主変速装置
４１第１主変速装置
５０コントローラ
７５クラッチペダルセンサ
７６ＰＴＯクラッチセンサ
８２ブザー

Claims

ギヤ式変速装置（４６，４８）及び同変速装置（４６，４８）を１段ずつアップダウン操作する変速スイッチ（２９）と、作業負荷を検出する手段（２０）と、該作業負荷が所定値を超えたときに前記変速装置（４６，４８）の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段（５０）とを備えた作業車両において、前記制御手段（５０）では前記作業負荷に応じて減速を開始する変速位置を手動操作で任意の変速位置から設定可能に構成すると共に、前記作業負荷に応じて１段ずつ予め設定された所定段数に限り減速可能に構成したことを特徴とする作業車両。