JP2007016896A - 作業車両のオートクルーズ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】煩わしい操作を要することなく、簡易に希望速度のオートクルーズ走行を可能とする作業車両のオートクルーズ制御装置を提供する。
【解決手段】作業車両のオートクルーズ制御装置は、
アクチュエータ（２２）の駆動により変速位置を変更可能に構成した走行系の無段式変速装置（１１）と、同変速装置（１１）の変速位置を設定する変速設定具（１１ｐ）と、同変速設定具（１１ｐ）の操作に応じて前記アクチュエータ（２２）を駆動する制御部（２１）を備えるとともに、前記アクチュエータ（２２）の駆動位置を保持、保持解除操作するべく入切操作するスイッチ操作具（１７）を備えて構成され、前記制御部（２１）には、前記スイッチ操作具（１７）が「入」とされた時点での前記無段式主変速装置（１１）の変速位置を、所定量ずつ増減調整する調整具（１７ｕ，１７ｄ）を設けたものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、変速位置を一定に保ってオートクルーズ走行を可能とする作業車両のオートクルーズ制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、所定の目標速度に沿ってオートクルーズ走行を可能とする車両のオートクルーズ制御装置が知られている。この制御装置は、制御部にオートクルーズ信号を入力するためのオートクルーズスイッチを設け、そのオートクルーズ信号の開始時点の変速装置の出力速度を目標速度として設定することにより、この目標速度に沿ってオートクルーズ走行を可能とするものである。このように、必要な速度まで車速調節を行うことにより、以後、その車速によってオートクルーズ走行を続けることができる。
特許第２８８１７６１号公報

しかしながら、農業用トラクタや芝刈機といった作業車両の場合は、作業負荷が掛かっても定速走行を継続したい。オートクルーズ走行の速度を変更する場合にあっては、オートクルーズ走行を一時的に終了して適宜の速度まで車速を変更した上で再度オートクルーズ走行を開始する必要があることから、特に、僅かな速度調節を行う際は、オートクルーズに入る前に微妙なアクセル操作によって車速調節する必要があるので、このような煩わしい操作を何回か繰り返さないと、前回の作業速度を再現したいと思っても希望通りの速度のオートクルーズ走行ができないという問題があった。

解決しようとする問題点は、煩わしい操作を要することなく、簡易に希望速度のオートクルーズ走行を可能とする作業車両のオートクルーズ制御装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、アクチュエータ（２２）の駆動により変速位置を変更可能に構成した走行系の無段式変速装置（１１）と、同変速装置（１１）の変速位置を設定する変速設定具（１１ｐ）と、同変速設定具（１１ｐ）の操作に応じて前記アクチュエータ（２２）を駆動する制御部（２１）を備えるとともに、前記アクチュエータ（２２）の駆動位置を保持、保持解除操作するべく入切操作するスイッチ操作具（１７）を備えた作業車両のオートクルーズ制御装置において、前記制御部（２１）には、前記スイッチ操作具（１７）が「入」とされた時点での前記無段式主変速装置（１１）の変速位置を、所定量ずつ増減調整する調整具（１７ｕ，１７ｄ）を設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、アクチュエータ（２２）の駆動により変速位置を変更可能な走行系の無段式主変速装置（１１）と、同主変速装置（１１）の変速位置を設定する変速設定具（１１ｐ）と、同変速設定具（１１ｐ）の操作に応じて前記アクチュエータ（２２）を駆動する制御部（２１）を備えるとともに、前記アクチュエータ（２２）の駆動位置を所定の位置へ移動させるスイッチ操作具（１７）を備え、更に前記主変速装置（１１）にて変速された回転動力を段階的に変速させる有段式副変速装置（１２）と、同副変速装置（１２）の変速位置を設定する変速操作具（１２）を備えた作業車両のオートクルーズ制御装置において、前記主変速装置（１１）および副変速装置（１２）には、変速位置を検出するセンサ（１１ｓ、１２ｓ）を備え、前記制御部（２１）では、前記スイッチ操作具（１７）が「入」とされた時点で副変速装置（１２）の変速位置が異なる場合、その変速位置情報を報知するとともに、前記アクチュエータ（２２）により無段式主変速装置（１１）の変速位置を目標位置に近似させるよう制御することを特徴とする。

請求項１の構成により、上記制御部は、オートクルーズスイッチ操作具の操作によってその時の無段式変速装置の変速位置に保持し、また、調整具の操作により制御部が変速位置を増減調整する。

したがって、オートクルーズ走行の速度を変更する場合において、調整具を備えないものにあっては、オートクルーズ走行を一時的に終了して走行により車速調節せざるをえないが、上記オートクルーズ制御装置により、適宜の速度でオートクルーズ走行を開始し、必要に応じて調整具を操作することによって目標速度を随時変更することができるので、上記の煩わしい操作を要することなく、微調整操作により必要な速度でオートクルーズ走行が可能となる。

請求項２の構成により、有段式副変速装置の変速位置が一致している場合は、無段式主変速装置の変速によって変速位置に制御され、有段式副変速装置の変速位置が不一致の場合は、副変速装置の変速位置を報知しつつ無段式主変速装置を目標位置に近似させるように変速制御される。

したがって、有段式副変速装置の変速位置が不一致であっても報知情報に従ってオペレータが変速操作することによって目標位置に変速制御されてオートクルーズ走行を容易に再現することができる。

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る作業車両の１例を示す前後輪操舵可能な４ＷＳ型多目的トラクタの側面図および平面図をそれぞれ図１、図２に示す。
この作業車１は、左右の前輪２，２と左右の後輪３，３を操舵可能に車体フレームに支持し、機体後部の荷台７下にエンジン４を配置し、中間部に燃料タンク４ｆ、変速機構を一体に構成したミッションケース５を配置し、機体前部に運転台６を構成するとともに作業機動力用のＰＴＯ軸８を備える。

走行伝動系の構成は、その展開図を図３に示すように、変速位置をアクチュエータ２２により調整保持可能な静油圧式無段変速機構（ＨＳＴ）による主変速装置（無段式変速装置）１１と、変速位置をギヤシフト操作によりＬ，Ｈ２段切替え可能な有段式副変速装置１２を介して後輪３，３を駆動し、４ＷＤクラッチ２ｃにより前輪２，２を駆動する。

運転台６には、ステアリングコラム１３に主変速レバー（変速設定具）１１ｐ、ポジションセンサ１２ｓを内設した副変速レバー１２ｐ、足もとにブレーキペダル等の走行操作系機器を配置するとともに、ハンドルコラム１３を立設してステアリングハンドル１３ｈを設け、ステアリングハンドル１３ｈの操作と対応して前後の車輪を個別に操向操作する四輪操舵装置を構成する。

ステアリングハンドル１３ｈの近傍には、図４に示すモニターパネル１４の上半部にメーター類１４ｍ、モニター表示１５を配置し、下半側に各種操作部を備え、ステアリング系切替スイッチ群１６、オートクルーズスイッチ（スイッチ操作具）１７、増減速スイッチ（調整具）１７ｕ，１７ｄ、主変速レバー１１ｐ、副変速レバー１２ｐ、等が配置される。

制御系の構成は、入出力系統図を図５に示すように、制御部２１は、オートクルーズスイッチ１７のオートクルーズ信号を受け、この信号によってその時の主変速装置１１の変速位置（ＨＳＴのトラニオンアーム１１ｔの回動位置）をその位置に保持してオートクルーズ走行を行うために、主変速装置１１のアクチュエータ（トラニオン軸操作用伝動モータ）２２を制御するべく構成する。

また、主変速装置１１と副変速装置１２の変速位置の情報を入力してこれを記憶するほか、車速センサ２４を接続し、オートクルーズ信号を受けた時に停止車速であれば、記憶した前回の主変速装置１１と副変速装置１２の変速位置の情報を目標位置に設定し、走行中であれば、その時の主変速装置１１と副変速装置１２の変速位置の情報を目標位置に設定し、その上でオートクルーズ走行を開始する。

その他、調整具としての増減速スイッチ１７ｕ，１７ｄを設けて同スイッチを１回押す度に速度調節信号を受け、この速度調節信号に応じて上記目標位置の設定を所定量だけ増減することにより、この新たな目標位置に沿って無段式主変速装置１１を変速制御する。また、前後進切替スイッチ１１ｒにてトラニオンアーム１１ｔを後進側に切替え、モード切替スイッチ２５にてアクチュエータ２２チェック可能とし、前後輪切替バルブリレー２３で４ＷＳステアリングパターンを切替制御する。

次に、オートクルーズ走行の目標位置の設定について詳細に説明する。
図６のフローチャートに示すように、車速センサ２４とオートクルーズスイッチ１７の条件チェック（Ｓ１，Ｓ２）により、機体走行中にオートクルーズスイッチ１７を押した場合は、現在のトラニオン位置記憶、即ち主変速位置記憶、現在の副変速位置記憶、不揮発メモリ書込処理（Ｓ３〜Ｓ５）を行う。この制御部の処理により、オートクルーズ走行が行われ、キーをリセットしても、以前のオートクルーズ走行中のトラニオン位置と副変速位置を知ることができる。

一方、停止車速の時にオートクルーズスイッチ１７を押すと、図７（ａ）のフローチャートに示すように、車速センサ２４とオートクルーズスイッチ１７の条件チェック（Ｓ１１，Ｓ１２）により、不揮発メモリ読込処理、前回オートクルーズのトラニオン位置読込、トラニオン目標位置まで駆動（Ｓ１３〜Ｓ１５）することにより、前回のオートクルーズ走行が再現される。したがって、前回のオートクルーズを再現するために、前回の車速まで調節する必要がなくなり、ボタン操作ひとつで的確に再現走行することができる。図７（ｂ）はトラニオン角による速度特性図である。

この場合において、副変速位置が適合していない場合は、図８（ａ）のフローチャートに示すように、さらに前回オートクルーズ副変速位置読込（Ｓ２４）によって現在の副変速位置と対比（Ｓ２５）し、相違すれば、目標位置の近傍の速度まで増速した後、図８（ｂ）のモニタ表示１５のように、シフトチェンジを促す表示（Ｓ２６）を行う。このように制御処理し、シフトチェンジが行われると改めてトラニオン軸を回動させて車速の変動を極力抑えて前回のオートクルーズ走行を再現することができる。

次に、速度調節の際のモニタ表示制御について説明する。
図９（ａ）のフローチャートのように、オートクルーズ走行中に、増減速スイッチ１７ｕ，１７ｄによる増減速信号（Ｓ３１，Ｓ３２）に応じて目盛を側方に増減して表示（Ｓ３１ａ，Ｓ３２ａ）する。また、増減速の移行途中は、対応するバーを点滅表示を行う。例えば、２段階増速状態において、増速スイッチ１７ｕを押した直後は、図９（ｂ）の上下に示す２段階増速状態と３段階増速状態の２画面のバーグラフを交互表示することにより、主変速装置のトラニオンを駆動して目標の車速に達して３段階増速状態に移行するまでの間で点滅表示を行う。このような表示により、現在の増減速微調整度合いの確認が容易となり、特に、点滅表示により増減速の移行途中であることが確認できるので、制御系の動特性に合わせて安定した操作が可能となる。

次に、オートクルーズ走行の開始時のチェック処理について説明する。
オートクルーズ走行の開始に必要な条件チェックは、そのフローチャートを図１０に示すように、オートクルーズスイッチ１７を押した場合において、エンジンが所定の回転数（例えば２０００ｒｐｍ）以上（Ｓ４１）、車速が所定速度（例えば１ｋｍ／ｈ）以上（Ｓ４２）、副変速が所定シフト（ＬまたはＨ）ポジション（Ｓ４３）、トラニオンアームが前進側（Ｓ４４）であるかどうかをチェックし、条件に該当する場合はオートクルーズ走行を開始（Ｓ４５）し、条件に該当しないときは、対応するエラー番号１〜４をセット（Ｓ４１ａ，Ｓ４２ａ，Ｓ４３ａ，Ｓ４４ａ）した上でモニター１５に送信する。このようにして、オペレータに対し、モニター表示により異常通告することができる。

上記異常通告は、図１１のフローチャートに示すように、オートクルーズスイッチ１７を押した場合において、例えば、エンジンが２０００ｒｐｍ以上（Ｓ５１）、車速が１ｋｍ／ｈ以上（Ｓ５２）、副変速が１または２（Ｓ５３）、トタニオンアームが前進側（Ｓ５４）をモニター１５の画面にエラー番号１〜４に応じた内容を数秒間表示する。この表示処理により、異常内容をモニター表示によって具体的に通告することができる。

次に、旋回走行の際の制御処理については、図１２のフローチャートに示すように、車速が閾値を超え、車輪切れ角が３０度を超えている場合はそのときのトラニオン位置メモリを行い（Ｓ６１〜Ｓ６３）、４ＷＳ、ＲＷＳ，ＦＷＳに応じて（Ｓ６４ａ，Ｓ６４ｂ，Ｓ６４ｃ）トラニオン減速幅を大中低（Ｓ６５ａ，Ｓ６５ｂ，Ｓ６５ｃ）とする。具体的には、４ＷＳ時に減速幅を最も大きくし、ＦＷＳ時に減速幅を最も小さくする。このように４ＷＳの場合にトラニオンアーム位置をより大きく戻してより減速させることにより、旋回半径に応じたスムーズな旋回が可能となる。

次に、トラニオンアクチュエータの動作確認について説明する。
ＨＳＴのトラニオンアームを駆動するアクチュエータ２２を電動モータによって構成する場合は、その電動モータの動作確認のために、電源投入時に、別途備えたモード切替スイッチ２５を押すことによってトラニオンモータ作動確認モードに入る制御処理を設ける。

具体的には、図１３のフローチャート（増速スイッチの例）に示すように、このモードに入っている際に、増速スイッチ１７ｕを押したらトラニオン軸を前進側に回動させるべくモータ出力（Ｓ７１、Ｓ７２）し、減速スイッチ１７ｄを押したらトラニオン軸を後進側に回動させるべくモータ出力する。また、モータ出力をした際に、トラニオン軸角度センサ１１ｓが所定時間内にどれだけ変化するかを測定する。上記制御処理により、消耗し易いトラニオンモータ２２が使用年月とともにトルクがなくなってきたのをモータ出力の変化量により確認し、モータが正常に作動しているかどうかをオペレータが確認してそれに伴う不具合をなくすことができる。

上記動作確認の表示処理は、図１４のフローチャートに示すように、例えば、２秒間の変化量が１０ビット以下の時は、“トラニオンモータ要交換”の表示（Ｓ８１、Ｓ８２）を行い、それ以外の時は、“トラニオンモータ正常”の表示（Ｓ８３、Ｓ８４）を行う。

また、不揮発メモリにセンサの基準値や制御用のデータを書込みしている場合における不揮発メモリの処理については、図１５のフローチャートに示すように、チェックスイッチを入れた状態で本機に装備された特定のスイッチを押すと、不揮発メモリの値を出荷状態（何も書き込まれていない状態）に戻す処理（Ｓ９１〜Ｓ９３）を行う。

上記制御処理により、携帯型検査器により制御用のデータを書き込んだ際に、誤って想定外の値を書き込んでしまった場合（例えば、不感帯の制御データの標準値が８のところ、１０を書き込もうとして誤って１００を書いてしまった場合）、制御が通常どおりにいかず、本機が思うように動作しなくなるという事態を出荷状態に戻すことで回避でき、本機が通常どおり動作可能となる。

次に、トラクタの油圧制御回路について説明する。
従来の油圧制御回路では、ポンプを１２．３ｃｃ／ｒｅｖから１６．８ｃｃ／ｒｅｖに変更になることでオイルクーラやチャージフィルタの許容流量を超える。また、オイルクーラ側に制御流量を取られることで外部油圧側の流量も少ない状態である。さらに、オイルクーラでの流量も外部油圧との兼合いで制限されるという問題があった。

この問題を解決するために、図１６の油圧制御回路図に示すように、一方のポンプＰ１から４ＷＤ用の後輪クラッチ３ｃを経由した作動油について、外部油圧３１の戻り回路にプライオリティバルブ３２のＰポートを接続し、制御流量側にオイルクーラ３３等の回路を設ける。余剰流量側はタンクに返す。ポンプ流量で外部油圧３１を使用でき、さらに、ＨＳＴ１１に至るオイルクーラ３３の最大処理能力流量を冷やすことができ、効率も良くなる。

また、他方のポンプＰ２から作動油を受けるステアリング系は、図１７（ａ）（ｂ）の２つの油圧制御回路が適用され、（ａ）の回路構成では、ＦＷＳ（前輪操舵）、ＲＷＳ（後輪操舵）、ＡＷＳ（前後逆方操舵）、Ｃｒｕｂ（前後同方操舵）を、（ｂ）の回路構成では、ＦＷＳ、ＲＷＳ、ＡＷＳを切替えることができる。

次に、前記パワステの油圧制御機器について説明する。
パワステの油圧系統は、従来の構成では、制御系統が２つ必要であり、１つのオービットロールとソレノイドバルブ２つの制御時に電気的トラブルが発生した場合にパワステ系統が作動できなくなり、切替弁をモータ駆動する場合でも同様の問題が発生する。この問題を解決するために、バルブの平面図（ａ）および側面図（ｂ）を図１８に示すように、フロント側のバルブ４１およびリア側のバルブ４２について、スプールを変えることにより、両方のスプール４１ｓ、４２ｓを金具Ｃで連結し、１つのレバー４３またはモータ４３ｍによる制御を可能に構成する。

両バルブ４１、４２は、スプール４１ｓ、４２ｓの進退位置により、金具Ｃの押し側でＦＷＳ，中立位置で４ＷＳ、引き側でＲＷＳにステアリング系統を切替え、バルブ端には緊急操作取出４１ｅ，４２ｅが配置される。このように、制御系統を１つに統一でき、制御が簡易になる。また、電気的トラブル時による作動不能から緊急的に脱出できる。さらに、制御系統を１系統にすることにより、トラブルの確立を減らすことができる。

また、上記構成において、フロント側、リア側の各バルブ４１，４２について、図１９の要部拡大図に示すように、各スプール位置が何も接続されていない時に、ＦＷＳのモードになるようにスプリング４１ｆ，４２ｆにより位置決めできるように構成する。緊急操作取出スプール４１ｅ，４２ｅは、何も接続をされていない時に４ＷＳモードとなると、走行レンジによっては危険であるが、上記の構成により、バルブに接続が無いときにスプール４１ｓ、４２ｓが引出されてＦＷＳのモードになるので、緊急時にバルブ側の接続を外すだけで良い。

なお、上記発明の別形態としては、主変速装置の構成をＨＳＴから代えてベルト式変速装置を備える構成としても良いし、調整具の構成を、上下１対の増減速スイッチからダイヤル式調整具に代えてもよい。

４ＷＳ型多目的トラクタの側面図である。 図１のトラクタの平面図である。 走行伝動系の系統展開図である。 モニターと操作部である。 制御系の入出力系統図である。 オートクルーズ走行の目標位置の設定のフローチャートである。 停止車速時のフローチャート（ａ）およびトラニオン角による速度特性図（ｂ）である。 オートクルーズ処理のフローチャート（ａ）およびモニタ表示（ｂ）である。 モニタ表示のフローチャート（ａ）およびバーグラフ表示（ｂ）である。 オートクルーズ走行条件チェックのフローチャートである。 異常通告表示のフローチャートである。 旋回走行の際の制御処理のフローチャートである。 トラニオンモータ作動確認のフローチャートである。 動作確認の表示処理のフローチャートである。 不揮発メモリ処理のフローチャートである。 油圧制御回路図である。 ステアリング系の２つの油圧制御回路図と操舵パターンである。 パワステバルブの構成例（１）の平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 パワステバルブの構成例（２）の要部拡大図である。

符号の説明

１ 作業車
２ 前輪
３ 後輪
４ エンジン
６ 運転台
８ ＰＴＯ軸
１１ 無段式主変速装置（無段式変速装置）
１１ｐ 主変速レバー（変速設定具）
１１ｓ トラニオン軸角度センサ
１１ｔ トラニオンアーム
１２ 有段式副変速装置
１２ｐ 副変速レバー（変速操作具）
１２ｓ ポジションセンサ
１３ｈ ステアリングハンドル
１４ モニター操作パネル
１５ モニター表示部
１７ オートクルーズスイッチ（スイッチ操作具）
１７ｕ，１７ｄ 増減速スイッチ（調整具）
２１ 制御部
２２ アクチュエータ（トラニオンモータ）
２４ 車速センサ

Claims (2)

1. アクチュエータ（２２）の駆動により変速位置を変更可能に構成した走行系の無段式変速装置（１１）と、同変速装置（１１）の変速位置を設定する変速設定具（１１ｐ）と、同変速設定具（１１ｐ）の操作に応じて前記アクチュエータ（２２）を駆動する制御部（２１）を備えるとともに、前記アクチュエータ（２２）の駆動位置を保持、保持解除操作するべく入切操作するスイッチ操作具（１７）を備えた作業車両のオートクルーズ制御装置において、
   前記制御部（２１）には、前記スイッチ操作具（１７）が「入」とされた時点での前記無段式主変速装置（１１）の変速位置を、所定量ずつ増減調整する調整具（１７ｕ，１７ｄ）を設けたことを特徴とする作業車両のオートクルーズ制御装置。
2. アクチュエータ（２２）の駆動により変速位置を変更可能な走行系の無段式主変速装置（１１）と、同主変速装置（１１）の変速位置を設定する変速設定具（１１ｐ）と、同変速設定具（１１ｐ）の操作に応じて前記アクチュエータ（２２）を駆動する制御部（２１）を備えるとともに、前記アクチュエータ（２２）の駆動位置を所定の位置へ移動させるスイッチ操作具（１７）を備え、更に前記主変速装置（１１）にて変速された回転動力を段階的に変速させる有段式副変速装置（１２）と、同副変速装置（１２）の変速位置を設定する変速操作具（１２）を備えた作業車両のオートクルーズ制御装置において、
   前記主変速装置（１１）および副変速装置（１２）には、変速位置を検出するセンサ（１１ｓ、１２ｓ）を備え、前記制御部（２１）では、前記スイッチ操作具（１７）が「入」とされた時点で副変速装置（１２）の変速位置が異なる場合、その変速位置情報を報知するとともに、前記アクチュエータ（２２）により無段式主変速装置（１１）の変速位置を目標位置に近似させるよう制御することを特徴とする作業車両のオートクルーズ制御装置。

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