JP2009036277A - 作業車両の走行変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、単なる路上走行の際には、走行開始の変速段を最低速以外の適宜変速段に設定して発進するようにして、発進から所望走行速度に達するまでの時間を短縮できるようにすること課題とする。
【解決手段】走行速度を少なくとも路上走行速度に設定する走行種別設定手段１８と変速段設定手段３３，３４を設け、走行種別判定手段１８の走行種別を路上走行にした場合には、前記変速段設定手段３３，３４で発進時の走行開始変速段を変更可能に構成したことを特徴とする作業車両の走行変速装置の構成とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、トラクタ等の作業車両において、走行装置のトランスミッション内変速機構を油圧機器の作動によって自動的に変速して走行速度変更を行う作業車両の走行変速装置に関する。

作業車両は、路上走行時の走行速度と比較してロータリ作業などを超低速で走行しながら行えるようにしている。この作業車両は、エンジンから走行装置へ動力を伝動するトランスミッションケース内に複数段或いは無段の変速装置を組み込み、操縦操作席の近傍に設けた変速レバーの変速位置を読込んでその変速位置に対応するように変速装置を油圧機器の作動によって変速動作させることで、所望の走行速度で走行出来るようにしている。

例えば、特開平２０００−３２０６４４号公報には油圧無段変速装置からなる主変速装置と四段のギア変速からなる副変速装置がトランスミッションケース内に組み込まれ、特開平２００２−２５０４３７号公報には油圧無段変速装置からなる主変速装置と三段のギア変速からなる副変速装置がトランスミッションケース内に組み込まれた構成が記載され、それぞれ変速レバー単独或いは主変速レバーと副変速レバーを操作することで変速している。
特開平２０００−３２０６４４号公報 特開平２００２−２５０４３７号公報

前記の作業車両において、走行を開始する場合には、一般的にギア変速を最低速にして無段変速装置を最低速から始動し、次第に増速し所望の走行速度にするが、作業車両では極低速で作業を行うための速度設定が有り、この極低速設定から発進すると通常の所望走行速度に達するまでにはかなり時間がかかる。

そこで、本発明は、単なる路上走行の際には、走行開始の変速段を最低速以外の適宜変速段に設定して始動するようにして始動から所望走行速度に達するまでの時間を短縮できるようにすること課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、走行速度を少なくとも路上走行速度に設定する走行種別設定手段１８と変速段設定手段３３，３４を設け、走行種別判定手段１８の走行種別を路上走行にした場合には、前記変速段設定手段３３，３４で発進時の走行開始変速段を変更可能に構成したことを特徴とする作業車両の走行変速装置とした。

この構成で、走行種別設定手段１８を路上走行にすると、発進時の変速段を任意の変速段に変更できる。
また、請求項２に記載の発明は、駆動負荷判定手段（Ｄ）を設け、この駆動負荷判定手段（Ｄ）によって前記変速段設定手段（３３，３４）の発進変速段を自動的に変更すべく構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の走行変速装置とした。

駆動負荷判定手段Ｄによる負荷状態によって、変速段設定手段３３，３４の発進時の変速段を自動的に変更する。
即ち、走行種別設定手段１８を路上走行にして始動する場合に、走行負荷に応じた走行開始変速段に自動的に変更される。

請求項１記載の発明によれば、作業車が単体或いは軽い作業機を装着していて走行負荷が軽い場合には、変速段設定手段３３，３４で最低速以外の適宜の変速段に設定して走行を開始出来るので、発進時のもたつきが無く、動きが軽快となる。

請求項２記載の発明によれば、走行種別設定手段１８が路上走行時には発進時の変速段を手動で設定することなく、走行負荷によって自動的に発進変速段が変更されるので、操縦操作が簡単になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明を実施した作業機としてトラクタ１を示している。
トラクタ１は、機体前部にエンジン２を搭載し、このエンジン２の回転動力をミッションケース３内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力を前輪４と後輪５とに伝えるようにしている。機体上の操縦席６周りはキャビン７で覆われている。

図２と図３に示すごとく、キャビン７の内部で操縦席６の前側にはステアリングハンドル８を立設し、その右側下部に前後進レバー９を設けている。操縦席６の左側には駐車ブレーキレバー１０と作業機への動力を出力するＰＴＯ軸の変速を行う第一ＰＴＯ変速レバー１１と第二ＰＴＯ変速レバー１２とを配置している。

ステアリングハンドル８の右側床面には、エンジンの回転を制御するアクセルペダル１３を設けている。このアクセルペダル１は走行速度を調整するために使用する。また、ステアリングハンドル８の前側には、走行速度や作業機の状況等を表示するパネル１４を設けている。

操縦席６の右側には、各種レバーやスイッチ類を集中配設した操作盤を設け、その前端部にスロットルレバー１５を設け、最手前のアイドリング位置から前側に倒すとエンジンの回転が上昇する構成としている。このスロットルレバー１５は作業時のエンジン回転数を設定する際に用いられる。符号１６はシーソー式の第一エンジン回転記憶スイッチで、上側に倒すと第一の記憶回転数になり下側に倒すと第二の記憶回転数になり、指を離すと中立位置に戻る。１７はシーソー式の第二エンジン回転記憶スイッチで、上側に倒すと回転数が上昇し下側に倒すと回転数が低下し、スイッチを放した時点の回転数が記憶される。回転数の設定は、第一エンジン回転記憶スイッチ１６を上側或いは下側に倒して第二エンジン回転記憶スイッチ１７で上側或いは下側へ倒して回転数を上昇或いは降下させて両スイッチ１６，１７を放すとそのときの回転数が記憶される。

スロットルレバー１５の隣に本発明の走行種別設定手段に相当する副変速レバー１８を設けている。この副変速レバー１８による変速は、低速、中速、高速の三段と路上走行の変速位置が有り、ミッションケース３内のメカ変速部を低速・中速・高速に変速し、路上走行位置にすると、後述する主変速と低速・中速・高速の組み合わせで路上走行に適した走行段数で変速する。

主変速は油圧制御による４段変速と同じく油圧制御による高・低２段変速の組み合わせで計８段の変速段数を有し、その変速段による平均車速は、図６の図表に示す如く、前記副変速レバー１８の低速・中速・高速と組み合わせて、合計２４段の変速段となり、通常の路上走行は、副変速が高速で主変速が３速以上の変速段を使って変速するようにしている。

符号１９と２０は、前記副変速レバー１８の後位に設けられた外部油圧取出用の２連のサブコントロールレバーで、作業機の油圧シリンダ等へ油圧オイルを供給する場合に使用する。符号２１と２２は、予備のサブコントロールレバー取付用溝である。符号２３は、ドラフト比調整ダイアルで、所謂ポジションコントロールとドラフトコントロールとをミックスコントロールする構成とし、左に回すとポジション側となって、負荷に対する作業機の昇降変化量が少なくなり耕耘深さを浅くし、逆に右に回すとドラフト側となって、負荷に対する作業機の昇降変化量が大きくなり耕耘深さを深くする。

符号２４は、上げ調整ダイヤルで、左に回すと三点リンクの上昇高さが低くなる。作業機によっては最も高く上げるとトラクタの本体に当たる場合やあまり高く上げない方が作業効率が良い場合に、この上げ調整ダイアル２４で調整する。符号２５は、傾き調整ダイアルで、左に回すと作業機が右上がりになり、逆に右に回すと作業機が右下がりになる。

符号２６は、四ＷＤ切替スイッチで、「走行ローダ」と「スーパーフルターン」及び「二ＷＤターン」の各位置が順次に設けてあり、「走行ローダ」位置では、通常後輪のみ駆動の二ＷＤであるがぬかるみや急な坂道或いは凹凸道になって、自動的に四ＷＤに切り換わり、又ブレーキをかけたり運転中に停止しても四ＷＤの状態になる。二ＷＤは後輪の二輪駆動で、四ＷＤは前後四輪の駆動である。「スーパーフルターン」位置では四ＷＤの時の旋回で前輪の速度が増速されて小回り旋回が可能になり、「二ＷＤターン」位置では四ＷＤの時の旋回で前輪の駆動が抜かれて後輪の片ブレーキ旋回となり、固い圃場で小回りでスムーズな旋回が出来る。

符号２７は水平シリンダの昇降スイッチで、三点リンクの水平シリンダを作動させることが出来て作業機のローリング制御に使用する。符号２８はＰＴＯスイッチで、押して右に回すとＰＴＯクラッチが入り、入った状態で押すと自動で左に回りＰＴＯクラッチが切れる。符号２９はＰＴＯ自動スイッチで、左に回すと手動になりクラッチを入れていると常時回転し、右に回すと自動になり走行クラッチを踏んだり三点リンクを上げると回転が止まる。このＰＴＯ自動スイッチ２９は、主に水田作業時に利用する。

符号３０はデフロックスイッチで、外側へ一度押すとデフロックになりもう一度外へ押すとデフロック解除になる。内側には押せなく、外側へ押す度に切り換わる。
符号５２はアクセル変速設定スイッチで、このアクセル変速設定スイッチ５２を押すと発進時の変速段を自動で変更する。なお、この発進変速段の自動変更制御は、アクセル変速設定スイッチ５２を無くして、副変速レバー１８を路上走行にすることで制御が開始されるようにしても良い。

アームレストにも各種のレバー、スイッチ類を配設している。例えば符号３１は作業機昇降レバーで、前側に倒せば下降し、後側が上昇になる。３２は作業機昇降スイッチで、後側を１回押すことで前記上げ調整ダイアル２４で設定した最上位置に上昇し、前側を１回押すことにより作業機昇降レバー３１で設定した位置まで下降する。

符号３３と３４は本発明の変速段設定手段に相当する走行変速昇降スイッチで、走行変速上昇スイッチ３３を１回押す毎に発進変速段をシフトアップし、走行変速降下スイッチ３４を１回押す毎に発進変速段をシフトダウンする。この走行変速昇降スイッチ３３，３４は、前記副変速レバー１８を路上走行にした場合にも同様に副変速が高速で主変速が３速を基準にして発進変速段を上下に変更可能に構成している。このように、状況に応じて走行発進を始める最初の変速段を任意に設定できるので、操作性が向上するようになる。

例えば、車体の重量が軽いと判断される場合には、走行発進時における負荷は少ない状態であるので、１速以外の速度（２速〜４速等）に任意に設定することで、走行開始におけるもたつきを防止できるようになり、燃費も向上するようになる。車体の重量変化については、車体の装着する作業機が大きなウェイトを占めている。また、燃料タンク内の燃料量も影響があるので、考慮するとよい。

１速以外の速度（２速〜４速等）の設定方法については、例えば、副変速レバー１８を路上走行にした後、クラッチペダルを接続して発進する前に走行変速昇降スイッチ３３，３４を操作することで変更される。また、誤操作を防止するために、走行変速昇降スイッチ３３，３４と一緒に別のスイッチを同時に操作するようにしてもよい。また、このように、発進時の変速段が変更されたことをモニター等に表示したり、音声ガイドで知らせるように構成してもよい。

前記走行変速昇降スイッチ３３，３４については、走行中における変速（シフトアップ、シフトダウン）も行うことができる。
また、走行種別設定手段１８が路上走行時においては、走行発進における発進時変速段を手動で設定することなく、走行負荷によって自動的に発進変速段が変更するように構成すると、操縦操作が簡単になる。

例えば、発進しようとしてエンジン回転数の低下が通常負荷よりも顕著な場合は、自動的に発進時の変速段を低速（１速）になるようにする。
符号３６はスイッチボックスで、蓋を開けると、図３の各種調整スイッチを配置している。また、符号３７は作業機の上昇・降下モニターランプで、作業機の昇降時に点灯して表示するようにしている。３８はＡＴシフト感度ダイアルで、ＡＴ作業スイッチ４２を押して自動変速のモードにした場合に、車速を増減速する感度を変更するダイアルである。

さらに符号３９は作業機の降下速度を調整する降下速度ダイアルで、右に回すと作業機が速く降下するので軽い作業機の場合に使用し、逆に左に回すと作業機がゆっくりと降下するので重い作業機の場合に使用する。

符号４０は走行ブレーキ調整ダイアルで、オートブレーキ入切スイッチ４８の入時に作用する旋回ブレーキのかかり具合を調整する。
符号４１はＡＴシフト路上スイッチで、入にすると、路上走行時にアクセルペダルの踏込み量とエンジン回転数とから適正な変速位置に自動変速され、ＡＴシフト作業スイッチ４２は、作業走行時において上記同様適正な変速位置に自動変速される。

符号４３は主変速の接続感度変速スイッチで、主変速を変速した時の接続フィーリングを変更し、入でモニターが点灯し緩やかな変速をし、切でモニターが消灯し急接続する。この接続感度変速スイッチ４３を切にしてプラウ等の牽引作業をすると、主変速の変速接続時間が短くなって軽快に作業を行える。

符号４４は接続感度ＰＴＯスイッチで、本実施例では「ロータリ」、「牧草１」、「牧草２」があり、「ロータリ」にするとＰＴＯのつながりが速くなり、ロータリが直ぐに土の抵抗に負けない回転力で回るようになり、牧草１或いは牧草２にするとＰＴＯのつながりが緩やかになって、牧草作業機やスノーブロワーなどで使用する。

符号４５は水平感度スイッチで、自動水平制御装置の動作感度が変わり、スイッチを押すと自動水平制御の動きが遅くなり、再びスイッチを押すと元に戻る。
符号４６はバックアップ入切スイッチで、入にすると後進時に作業機が自動で上昇する。なお符号４７はオートリフト入切スイッチで、入にしてハンドルを回すと自動で作業機が上昇する。さらに符号４８はオートブレーキ入切スイッチで、入にしてハンドルを回すと自動で旋回内側の後輪のみにブレーキがかかる。

符号４９は水平切換スイッチで、自動水平にすると水平センサで自動的に水平を保持し、手動にすると傾き調整ダイアル２５で調整が可能になり、平行にするとトラクタ本体に対して三点リンクを常に平行に維持し、傾斜にすると地面に対して三点リンクを一定の傾斜角を保持する。

符号５０は３Ｐ切換スイッチで、三点リンクへのリフトシリンダ取付位置による制御切換選択を行う。
符号５１はオートアクセルスイッチで、入りにした状態で作業機を上昇するとエンジンの回転数が予め設定した低回転の例えば１７００ｒｐｍまで低下する。

次に、図４の制御ブロック図で、制御信号の流れを説明する。
まず、エンジンコントローラ６０には、エンジン排気温センサ６１から排気の温度が入り、エンジン回転センサ６２からエンジン回転数が入り、エンジンオイル圧力センサ６３からエンジン潤滑オイルの圧力が入り、エンジン水温センサ６４から冷却水の温度が入り、ガバナアクチュエータ６５に燃料供給調整制御信号が出力され、燃料ポンプ６６に駆動信号が出力される。

次に、作業機昇降コントローラ６７には、作業機昇降レバー３１の操作信号とリフトアームセンサ６８の昇降信号と上げ調整ダイアル２４の上げ位置規制信号と降下速度ダイアル３９の降下速度設定信号がそれぞれ入力し、メイン昇降ソレノイド６９とメイン降下ソレノイド７０に作業機昇降信号は出力し作業機昇降シリンダ７１を作動する。

前記エンジンコントローラ６０と作業機昇降コントローラ６７及び後述する走行系コントローラ８７は制御信号が交信されて、メータパネル７２にエンジンの状態や作業機の昇降状態や走行装置の走行速度等が表示され、操作パネル７３に各レバーやペダルの操作位置等が表示される。

走行系コントローラ８７には、変速１クラッチ圧力センサ７４と変速２クラッチ圧力センサ７５と変速３クラッチ圧力センサ７６と変速４クラッチ圧力センサ７７からクラッチ入信号がそれぞれ入力し、高速クラッチ圧力センサ７８と低速クラッチ圧力センサ７９及び前進クラッチ圧力センサ８０と後進クラッチ圧力センサ８１からそれぞれのクラッチ入信号が入力し、前後進レバー操作位置センサ８２と副変速レバー操作位置センサ８３から変速操作位置信号が入力し、車速センサ８４から機体の走行速度が入力し、ミッションオイル油温センサ８５からミッションオイルの温度が入力し、クラッチペダル操作位置センサ８６からクラッチペダルの踏込み信号が入力し、アクセル変速設定スイッチ５２から入・切信号が入力し、走行変速昇降スイッチ３３，３４から設定信号が入力し、アクセルペダルセンサ５４から踏込み信号が入力する。

さらに、走行系コントローラ８７から駆動負荷判定手段Ｄへアクセルペダル１３の踏み込み速度とエンジン回転数上昇率が入力され、駆動負荷の判定結果が駆動負荷判定手段Ｄから走行系コントローラ８７へ送信される。なお、駆動負荷判定手段Ｄの駆動負荷判定方法は後述する。

走行系コントローラ８７からは、前後進切換ソレノイド８９に前後進切換クラッチの切換信号が出力し、リニア昇圧ソレノイド８９に前後進切換ソレノイド８９を駆動する油圧のリリーフ圧調整信号が出力してクラッチ接続のショックを低減し、変速１−３切換ソレノイド９１に１速或いは３速の入信号が出力し、変速１−３昇圧ソレノイド９２に１−３速クラッチを駆動する油圧のリリーフ圧調整信号が出力してクラッチ接続のショックを低減し、変速２−４切換ソレノイド９３に２速或いは４速の入信号が出力し、変速２−４昇圧ソレノイド９４に２−４速クラッチを駆動する油圧のリリーフ圧調整信号が出力してクラッチ接続のショックを低減し、高速クラッチ切換ソレノイド９５に高速クラッチの入信号が出力し、低速クラッチ切換ソレノイド９６に低速クラッチの入信号が出力する。

次に、アクセル変速設定スイッチ５２を入にすることによるアクセル変速制御を図５の制御フローチャートで説明する。なお、既に述べているが、アクセル変速制御は、発進変速段の自動変更制御で、アクセル変速設定スイッチ５２を入にして副変速レバー１８を路上走行にすることで制御が開始されるようにしている。

まず、ステップＳ１で前記エンジン回転センサ６２等のセンサ類とアクセル変速設定スイッチ５２等のスイッチ類の入力信号を読込み、ステップＳ２でエンジンコントローラ６０と作業機昇降コントローラ６７から走行系コントローラ８７へ制御情報を読み出す。

次に、ステップＳ３でアクセル変速設定スイッチ５２の入を判定し、ＹＥＳであればステップＳ４で副変速レバー１８が路上走行位置であるかを判定し、ＹＥＳであればステップＳ５へ移行する。ステップＳ３とステップＳ４のどちらでもＮＯであれば、何もせずにリターンする。なお、アクセル変速設定スイッチ５２の入判定を無くして副変速レバー１８が路上走行位置であるかの判定のみで、ステップＳ５へ移行するようにしても良い。

ステップＳ５で路上走行への変速直後であるかの判定を行い、ＹＥＳであればステップＳ６で路上走行初期ポジション（高速・３速）に制御し、ＮＯであればステップＳ７の判定に移行する。

ステップＳ７では前後進レバー９の位置を判定し、中立であればステップＳ１３に移行し、前進であればステップＳ８に移行し、後進であれば何もせずにリターンする。
ステップＳ１４では、走行変速昇降スイッチ３３，３４の操作を判定し、操作有り（ＹＥＳ）であれば、ステップＳ１５でその操作に応じた主変速段に変更する。そして、ステップＳ１６で前記の主変速段を路上走行時に最低変速段として記憶し、リターンする。

ステップＳ８では、初期設定（高速・３速）或いは前回の制御ループで、ステップ１６で記憶した発進変速段で走行を開始すなわち始動する。この始動発進はステップＳ１６で記憶した最低変速段を次の始動時にも利用するので、ステップＳ１０，Ｓ１２の判定がＮＯとなることが多く処理が早くなる。その後、ステップＳ９で、アクセル変速、すなわち、アクセルペダル１３の踏込み量とスロットルレバー１５の操作によるエンジン回転数に応じて主変速を最適変速位置へ増減制御する。

さらに、ステップＳ１０で発進時の負荷を判定し、駆動負荷判定手段Ｄでの負荷が大きければステップＳ１１で主変速の発信変速段を一段低下させて、ステップＳ１６に移行し、ステップＳ１２の発進時負荷の判定で、駆動負荷判定手段Ｄでの負荷が極く小さければステップＳ１３で主変速の発信変速段を一段上昇させてステップＳ１６に移行し、リターンする。なお、制御ループで毎回駆動負荷判定手段Ｄでの負荷判定を行うので、トラクタに重さの異なる作業機を装着すれば、その走行負荷に応じた始動変速段に変更される。

なお、駆動負荷判定手段Ｄによる発進時の負荷は、アクセルペダル１３での回転上昇指令に対してエンジン回転が追従し難い場合すなわちアクセルペダル１３を踏込んでもエンジンの回転がゆっくりしか上昇しない場合或いは始動時にアイドリング回転が低下する場合を負荷が大きいと判断し、アクセルペダル１３での回転上昇指令に対してエンジン回転が直ちに上昇する場合すなわちアクセルペダル１３を踏込むとエンジンの回転が直ちに上昇する場合を負荷が極く小さいと判断するのである。具体的には、アクセルペダル１３の踏込み速度とエンジン回転数の上昇率を監視してエンジン上昇率が一定値以上を軽負荷とし以下を重負荷と判定するのである。なお、この駆動負荷判定手段Ｄは、エンジン負荷を監視して過負荷の場合に燃料供給を増加させて出力を増大させる制御を行っている場合には、この出力増加を行っても限界になった場合を重負荷と判定するようにすれば良い。

前記の制御は、自動制御に対して走行変速昇降スイッチ３３，３４の入力を優先するようにしてオペレータの駆動負荷判断を駆動負荷判定手段Ｄでの判定より重視することも出来る。

また、副変速レバー１８を路上走行にすると自動的に制御が始まるが、この自動制御を解除して走行変速昇降スイッチ３３，３４による始動変速段で始動するようにすることも出来る。

トラクタの全体側面図。 本発明の実施例を示すトラクタの全体平面図である。 トラクタの一部拡大斜視図。 制御のブロック図。 制御のフローチャート図。 変速段の説明表図。

符号の説明

１８ 副変速レバー（走行種別設定手段）
３３，３４ 走行変速昇降スイッチ（変速段設定手段）
Ｄ 駆動負荷判定手段

Claims (2)

1. 走行速度を少なくとも路上走行速度に設定する走行種別設定手段（１８）と変速段設定手段（３３，３４）を設け、走行種別判定手段（１８）の走行種別を路上走行にした場合には、前記変速段設定手段（３３，３４）で発進時の走行開始変速段を変更可能に構成したことを特徴とする作業車両の走行変速装置。
2. 駆動負荷判定手段（Ｄ）を設け、この駆動負荷判定手段（Ｄ）によって前記変速段設定手段（３３，３４）の発進変速段を自動的に変更すべく構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の走行変速装置。
   

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