JP2007085518A - 作業車の走行操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの変速操作具１０によってエンジン調速機構１２と無段変速装置８を連係させて増速操作することができるものを、エンジン回転数がアップしにくい場合でも、エンジンストップが発生しにくいものにする。
【解決手段】 変速操作具１０の操作位置を検出する変速操作センサ１５、エンジン調速機構１２によって設定される設定エンジン回転数を検出する設定エンジン回転数センサ１３、実エンジン回転数センサ１４を制御手段１６に連係させてある。制御手段１６は、検出設定エンジン回転数Ａと、検出実エンジン回転数Ｅとの差の有無を判別し、この判別結果と、変速操作センサ１５による検出操作位置Ｈとを基に無段変速装置８を変速操作する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンからの駆動力を入力して走行装置に出力する無段変速装置を備えた作業車の走行操作装置に関する。

上記作業車において、従来、特許文献１に示されるものがあった。
特許文献１に示されるものは、エンジン３の動力をベルト式無段変速装置４、ミッションケース５を介して前後車輪６，７（走行装置に相当）に供給する。無段変速装置４を変速操作する電動シリンダ１１、エンジン回転数検出センサ１７、変速操作レバー１４の操作量を検出するポテンショメータＰＭ１に連係された制御装置１５を備え、切り換えスイッチＳＷを路上走行位置に設定しておくと、制御装置１５に備えてある車速制御手段Ｃが作動し、エンジン回転数検出センサ１７によりエンジン回転数Ｎを検出し、検出エンジン回転数Ｎに比例した機体走行速度になるよう予め演算される特性に基づいてストロークセンサ１６の出力がこの特性と合致するよう電動シリンダ１１を駆動制御する。従って、アクセルペダル１９を踏み込み操作するに伴い、機体走行速度が除々に増大することになるというものである。

特開平５−２６０８２７号公報（段落〔０００７〕、図１，３）

この種の作業車において、たとえば急発進操作など、急激な増速操作が行われると、エンジンの調速機構が応答性よく作動しても、エンジン回転数が遅れてアップすることがある。このとき、変速操作に伴う無段変速装置の高速側への変速操作が、エンジンの回転数アップ遅れが発生しない場合と同様に行われると、エンジン回転数が十分にアップしていなくてエンジン出力が十分に現出されないことから、エンジンストップが発生しやすくなる。

本発明の目的は、エンジンに速度変化不良が発生しても、エンジンストップなどの不具合が発生しにくいようにしながら、エンジンと無段変速装置を連係させて変速操作することができる作業車の走行操作装置を提供することにある。

本第１発明にあっては、エンジンからの駆動力を入力して走行装置に出力する無段変速装置を備えた作業車の走行操作装置において、
前記エンジンの調速機構を操作する変速操作具の操作位置を検出する変速操作センサ、前記調速機構によって設定される設定エンジン回転数を検出する設定エンジン回転数センサ、前記エンジンの実回転数を検出する実エンジン回転数センサを備え、
前記設定エンジン回転数センサによる検出設定エンジン回転数と、前記実エンジン回転数センサによる検出実エンジン回転数との差の有無を判別し、この判別結果と、前記変速操作センサによる検出操作位置とを基に前記無段変速装置を変速操作する制御手段を備えてある。

すなわち、変速操作具が操作されると、調速機構が操作されてエンジン回転数が変化する。このとき、制御手段が、設定エンジン回転数センサによる検出設定エンジン回転数と、実エンジン回転数センサによる検出実エンジン回転数との差の有無を判別し、この判別結果と、変速操作センサによる検出操作位置とを基に無段変速装置を変速操作する。これにより、実エンジン回転数が調速機構による設定エンジン回転数と同一である場合と、相違している場合とでは、変速操作具の操作位置が同一であっても、無段変速装置が異なる速度の変速状態になるように無段変速装置を変速操作させることができる。

従って、本第１発明によると、変速操作具を操作することにより、エンジン回転数が変化するように、かつ、無段変速装置がエンジン回転数に対応した適切な速度の変速状態に切り換わるようにエンジンと無段変速装置を連係させて変速操作することができ、停車時にはエンジンも無段変速装置も低速や停止状態に操作して、作業や移動時にはエンジンも無段変速装置も高速状態に操作して、騒音発生を極力抑制しながら、燃費を極力よくしながら作業や走行することができる。それでありながら、実際のエンジン回転数が調速機構による設定エンジン回転数どおりにならなくても、無段変速装置が実エンジン回転数に対応した適切な速度の変速状態に変速操作され、急発進操作してもエンジンストップが発生しにくいなど有利な状態で走行することができる。

本第２発明にあっては、本第１発明の構成において、前記制御手段を、前記検出設定エンジン回転数と前記検出実エンジン回転数とに差が無い又はほぼ無いと判断した場合、前記変速操作センサによる検出情報を基に通常制御目標速度を設定し、無段変速装置が通常制御目標速度になるように無段変速装置を変速操作し、前記検出設定エンジン回転数と前記検出実エンジン回転数とに差が有ると判断した場合、前記変速操作センサによる検出情報を基に前記通常制御目標速度よりも低速の補正制御目標速度を設定し、無段変速装置が補正制御目標速度になるように無段変速装置を変速操作するように構成してある。

すなわち、調速機構の増速作動に伴ってエンジン回転数が応答性よくアップする場合、検出設定エンジン回転数と検出実エンジン回転数とに差が無い又はほぼ無い状態になり、制御手段が通常制御目標速度を設定して、無段変速装置を通常制御目標速度になるように変速操作する。調速機構が増速作動しても、エンジン回転数が応答性よくアップしない場合、検出設定エンジン回転数と検出実エンジン回転数とに差が発生した状態になり、制御手段が通常制御目標速度よりも低速の補正制御目標速度を設定して、無段変速装置を補正制御目標速度になるように変速操作する。これにより、エンジン回転数が調速機構の作動に伴って応答性よくアップしない場合と応答性よくアップする場合とでは、調速機構の操作された速度状態が同一であっても、エンジン回転数が応答性よくアップしない場合には、無段変速装置が低速の速度状態になるようにして無段変速装置が変速操作される。

従って、本第２発明によると、急発進操作されるなど、急激な増速操作が行われてエンジン回転数が応答性よくアップしない場合、無段変速装置が比較的低速の速度状態に変速操作され、エンジンストップを発生しにくくしながら発進するなど走行することができ、かつ、エンジンに掛かる負荷が軽くなって早期にエンジンが設定エンジン回転数に上昇して所望速度で走行することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、左右一対の操向操作及び駆動自在な前車輪１、左右一対の駆動自在な後車輪２、車体前端部に位置するエンジン３を有した原動部、車体後端部に位置する運転座席４を有した運転部を備えた自走車体の車体フレームの後部を形成する後部ミッションケース５の上部に、左右一対のリフトアーム６を後部ミッションケース５の内部に位置する昇降シリンダ（図示せず）によって上下に揺動操作されるように設け、前記後部ミッションケース５の後壁部に動力取り出し軸７を設けて、トラクタを構成してある。

このトラクタは、車体後部にロータリ耕耘装置（図示せず）を前記リフトアーム６によって昇降操作されるようにして連結するとともに、前記エンジン３の駆動力を動力取り出し軸７からロータリ耕耘装置に伝達するように構成して乗用型耕耘機を構成するなど、車体後部に各種の作業装置を昇降操作及び駆動自在に連結して、各種の乗用型作業機を構成するものである。

前記後部ミッションケース５の前部に無段変速装置８を連設し、前記エンジン３からの駆動力を無段変速装置８に入力し、この無段変速装置８からの出力を後部ミッションケース５の内部に位置する副変速装置（図示）などを有した走行ミッション（図示せず）を介して後車輪２及び前車輪１に伝達するように構成してある。

前記無段変速装置８は、エンジン３からの駆動力が入力される可変容量形のアキシャルプランジャ形油圧ポンプ８ａ、この油圧ポンプ３ａからの油圧によって駆動されて前記走行ミッションに出力するアキシャルプランジャ形油圧モータ８ｂを備え成る静油圧式無段変速装置によって構成してある。
すなわち、無段変速装置８は、油圧ポンプ８ａの斜板角変更が行われることにより、エンジン３からの駆動力を前進側や後進側に変換して、かつ、前進側においても後進側においても無段階に変速して走行ミッションに出力するように前進伝動状態や後進伝動状態になり、また、油圧モータ８ｂの駆動を停止して走行ミッションへの出力を停止するように中立状態になる。

図２に示すように、運転部に設けた変速ペダル１０を、押し引き伝動可能な操作ケーブルや連動ロッドなどを利用した機械的な連動機構１１を介して前記エンジン３の調速機構としてのアクセル機構１２の操作レバー１２ａに連動させてある。前記アクセル機構１２に設けた設定エンジン回転数センサ１３、前記エンジン３に設けた実エンジン回転数センサ１４、前記変速ペダル１０に連動させた変速操作センサ１５を制御手段１６に連係させるとともに、この制御手段１６には、前記無段変速装置８に設けた変速アクチュエータ１７及びストロークセンサ１８を連係させてある。

前記連動機構１１は、変速ペダル１０が中立位置から前進域に操作された場合も、中立位置から後進域に操作された場合も、アクセル機構１２の操作レバー１２ａがアイドリング位置から高速側に揺動操作されるようにして変速ペダル１０と操作レバー１２ａとを連動させている。

設定エンジン回転数センサ１３は、アクセル機構１２の操作レバー１２ａに操作軸が連動されたポテンショメータで成り、アクセル機構１２によってエンジン３に現出させるべきエンジン回転数として設定される設定エンジン回転数を操作レバー１２ａの操作位置に基づいて検出し、この検出設定エンジン回転数Ａを電気信号にして制御手段１６に出力する。

実エンジン回転センサ１４は、エンジン３の出力軸（図示せず）に連動された回転センサで成り、エンジン３の実際の回転数を検出し、この検出実エンジン回転数Ｅを電気信号にして制御手段１６に出力する。

変速操作センサ１５は、変速ペダル１０の回転支軸１０ａに操作軸が連動されたポテンショメータで成り、回転支軸１０ａの回転位置に基づいて変速ペダル１０の操作位置を検出し、この検出操作位置Ｈを電気信号にして制御手段１６に出力する。

変速アクチュエータ１７は、無段変速装置８の油圧ポンプ８ａの斜板操作軸（図示せず）に連動させてあり、油圧ポンプ８ａの斜板を回動操作することによって無段変速装置８を変速操作する。

ストロークセンサ１８は、油圧ポンプ８ａの斜板操作軸に連動されており、斜板角に基づいて無段変速装置８がいかなる速度の変速状態になっているかを検出し、この検出変速状態Ｆを電気信号にして制御手段１６に出力する。

制御手段１６は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、図４，５，６に示す如く作動する。
すなわち、図４に示すように、制御手段１６は、変速操作センサ１５による検出情報を基に変速ペダル１０が操作されたか否かを判断し、変速ペダル１０が操作されたと判断すると、設定エンジン回転数センサ１３及び実エンジン回転数センサ１４による検出情報を基に、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差を演算し、この算出差Ｄを基に、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとに差が有るか否かを判断する。算出差Ｄが設定差Ｄ０（２００ｒｐｍ）より小であれば、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転Ｅとに差が無いと判断し、算出差Ｄが設定差Ｄ０（２００ｒｐｍ）以上であれば、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとに差が有ると判断する。検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとに差が無いと判断すると、通常変速制御によって無段変速装置８を変速操作する変速制御を実行し、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとに差が有ると判断すると、補正変速制御によって無段変速装置８を変速操作する変速制御を実行し、ストロークセンサ１８による検出変速操作状態Ｆが変速操作センサ１５による検出操作位置Ｈに対応した検出変速操作状態になると、無段変速装置８の変速操作を停止する。

図５に示すように、制御手段１６は、通常変速制御による無段変速装置８の変速操作を行うに当たり、変速操作センサ１５による検出情報を基に、変速アクチュエータ１７に備えさせる作動ストロークを通常制御目標速度ＶＨとして設定し、ストロークセンサ１８による検出変速状態Ｆが通常制御目標速度ＶＨになるように変速アクチュエータ１７を操作することにより、無段変速装置８を通常制御目標速度ＶＨの変速状態になるように変速操作する。

図６に示すように、制御手段１６は、補正変速制御による無段変速装置８の変速操作を行うに当たり、変速操作センサ１５による検出情報を基に、変速アクチュエータ１７に備えさせる作動ストロークを補正制御目標速度ＶＬとして設定し、ストロークセンサ１８による検出変速状態Ｆが補正制御目標速度ＶＬになるように変速アクチュエータ１７を操作することにより、無段変速装置８を補正制御目標速度ＶＬの変速状態になるように変速操作する。

制御手段１６は、通常制御目標速度ＶＨ及び補正制御目標速度ＶＬを、図３に示すマップを基にして設定する。
すなわち、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差Ｄが２００ｒｐｍより小であるとき、変速ペダル１０が基準角度を操作されるに伴って無段変速装置８の斜板を回動させる操作角度を１００とすると、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差Ｄが８００ｒｐｍであるとき、変速ペダル１０が基準角度を操作されるに伴って無段変速装置８の斜板を回動させる操作角度が６０になり、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差Ｄが１０００ｒｐｍ以上であるとき、変速ペダル１０が基準角度を操作されるに伴って無段変速装置８の斜板を回動させる操作角度が２０になるようにして、通常制御目標速度ＶＨ及び補正制御目標速度ＶＬを設定する。従って、補正制御目標速度ＶＬは、通常制御目標速度ＶＨよりも低速の制御目標速度として設定される。

つまり、自走車体を走行させるに当たり、変速ペダル１０を前進域や後進域に踏み込み操作することにより、連動機構１１がアクセル機構１２の操作レバー１２ａを高速側に揺動操作し、アクセル機構１２が高速側に作動して設定エンジン回転数を高速側に変更設定し、これと共に制御手段１６が変速操作センサ１５からの検出情報を基に、変速アクチュエータ１７を操作して無段変速装置８を高速側に変速操作する。これにより、エンジン回転数がアップするように、かつ、無段変速装置８がエンジン回転数に対応した高速側の変速状態に変速するようにエンジン３と無段変速装置８を連係させて増速操作することができ、自走車体が前進側や後進側に速度アップして走行する。
このとき、エンジン３がアクセル機構１２の作動に応答性よく回転数変化し、エンジン回転数がアクセル機構１２によって変更設定された設定エンジン回転数に等しい又はほぼ等しい回転数にアップした場合、制御手段１６が設定エンジン回転数センサ１３及び実エンジン回転数センサ１４による検出情報を基に、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差Ｄが無い又はほぼ無いと判断し、この判断結果と、変速操作センサ１５による検出情報とを基に通常制御目標速度ＶＨを設定し、無段変速装置８が通常制御目標速度ＶＨになるように無段変速装置８を変速操作する。これに対し、エンジン３がアクセル機構１２の作動に応答性よく回転数変化せず、エンジン回転数がアクセル機構１２によって変更設定された設定エンジン回転数に等しい又はほぼ等しい回転数までアップしていない場合、制御手段１６が設定エンジン回転数センサ１３及び実エンジン回転数センサ１４による検出情報を基に、検出設定エンジン回転数Ａと検出実エンジン回転数Ｅとの差Ｄがあると判断し、この判断結果と、変速操作センサ１５による検出情報とを基に通常制御目標速度ＶＨよりも低速の補正制御目標速度ＶＬを設定し、無段変速装置８が補正制御目標速度ＶＬになるように無段変速装置８を変速操作する。
これにより、変速ペダル１０の踏み込み操作に伴うアクセル機構１２の高速側への作動にかかわらず、エンジン回転数がアクセル機構１２による設定エンジン回転数又はこれに近いエンジン回転数までアップしなかった場合、エンジン回転数がアクセル機構１２による設定エンジン回転数又はこれに近いエンジン回転数までアップした場合に比して低速の速度状態までしか無段変速装置８が変速操作されず、エンジン３に掛かる負荷が軽くなってエンジンストップを発生しにくくしながら、かつ、エンジン回転数がアクセル機構１２による設定エンジン回転数に早期に上昇するようにしながら自走車体を走行させることができる。

〔別実施例〕
変速ペダル１０に替えて、変速レバーを採用しても、本発明の目的を達成することができる。従って、変速ペダル１０や変速レバーを総称して変速操作具１０と呼称する。

本発明は、トラクタの他、田植機、草刈機など各種の車両にも適用できるのであり、これらの車両を総称して作業車と呼称する。

トラクタ全体の側面図 走行操作装置のブロック図 通常制御目標速度及び補正制御目標速度の説明図 変速制御のフロー図 通常変速制御のフロー図 補正変速制御のフロー図

符号の説明

１，２ 走行装置
３ エンジン
８ 無段変速装置
１０ 変速操作具
１２ 調速機構
１３ 設定エンジン回転数センサ
１４ 実エンジン回転数センサ
１５ 変速操作センサ
１６ 制御手段
Ａ 検出設定エンジン回転数
Ｅ 検出実エンジン回転数
Ｈ 検出操作位置
ＶＨ 通常制御目標速度
ＶＬ 補正制御目標速度

Claims (2)

1. エンジンからの駆動力を入力して走行装置に出力する無段変速装置を備えた作業車の走行操作装置であって、
   前記エンジンの調速機構を操作する変速操作具の操作位置を検出する変速操作センサ、前記調速機構によって設定される設定エンジン回転数を検出する設定エンジン回転数センサ、前記エンジンの実回転数を検出する実エンジン回転数センサを備え、
   前記設定エンジン回転数センサによる検出設定エンジン回転数と、前記実エンジン回転数センサによる検出実エンジン回転数との差の有無を判別し、この判別結果と、前記変速操作センサによる検出操作位置とを基に前記無段変速装置を変速操作する制御手段を備えてある作業車の走行操作装置。
2. 前記制御手段を、前記検出設定エンジン回転数と前記検出実エンジン回転数とに差が無い又はほぼ無いと判断した場合、前記変速操作センサによる検出情報を基に通常制御目標速度を設定し、無段変速装置が通常制御目標速度になるように無段変速装置を変速操作し、前記検出設定エンジン回転数と前記検出実エンジン回転数とに差が有ると判断した場合、前記変速操作センサによる検出情報を基に前記通常制御目標速度よりも低速の補正制御目標速度を設定し、無段変速装置が補正制御目標速度になるように無段変速装置を変速操作するように構成してある請求項１記載の作業車の走行操作装置。

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