以下に、本願発明を具体化した実施形態を、作業車両としての農作業用トラクタに適用した場合の図面について説明する。
図1乃至4に示す如く、作業車両としてのトラクタ1は、走行機体2を左右一対の前車輪3と同じく左右一対の後車輪4とで支持し、前記走行機体2の前部に搭載したエンジン5にて後車輪4及び前車輪3を駆動することにより、前後進走行するように構成される。エンジン5はボンネット6にて覆われる。また、前記走行機体2の上面にはキャビン7が設置され、該キャビン7の内部には、操縦座席8と、かじ取りすることによって前車輪3を左右に動かすようにした操縦ハンドル(丸ハンドル)9とが設置される。キャビン7の外側部には、オペレータが乗降するステップ10が設けられ、該ステップ10より内側で且つキャビン7の底部より下側には、エンジン5に燃料を供給する燃料タンク11が設けられている。
また、前記走行機体2は、前バンパ12及び前車軸ケース13を有するエンジンフレーム14と、エンジンフレーム14の後部にボルト15にて着脱自在に固定する左右の機体フレーム16とにより構成される。機体フレーム16の後部には、前記エンジン5の回転を適宜変速して後車輪4及び前車輪3に伝達するためのミッションケース17が連結されている。この場合、後車輪4は、前記ミッションケース17に対して、当該ミッションケース17の外側面から外向きに突出するように装着された後車軸ケース18、及びこの後車軸ケース18の外側端に後方に延びるように装着されたギヤケース19を介して取付けられている。
前記ミッションケース17の後部における上面には、耕うん機等の作業機(図示せず)を昇降動するための油圧式の作業機用昇降機構20が着脱可能に取付けられている。耕うん機等の作業機は、ミッションケース17の後部にロワーリンク21及びトップリンク22を介して連結される。さらに、ミッションケース17の後側面に、前記耕うん機等の作業機に対するPTO軸23が後向きに突出するように設けられている。前述した走行機体2、前車輪3及び後車輪4、エンジン5、ミッションケース17、並びに作業機用昇降機構20等は、いずれも制御対象部に相当するものである。制御対象部とは、前述のものに限らず、後述する各種操作等に応じて作動するもの全てを指示するものとする。
図15は実施形態のトラクタ1の油圧回路200を示し、後述するように、エンジン5の回転力により作動する作業機用油圧ポンプ94及び走行用油圧ポンプ95を備える。走行用油圧ポンプ95は、パワーステアリング用のコントロール弁202を介して丸ハンドル9によるパワーステアリング用の油圧シリンダ93に接続する一方、左右後車輪4を制動するための左右一対のオートブレーキ65用のブレーキシリンダ68をそれぞれ作動させる切換弁である左右オートブレーキ電磁弁67a,67bに接続する。さらに走行用油圧ポンプ95は、PTOクラッチ100のためのPTOクラッチ油圧電磁弁(比例制御弁)104と、ミッションケース17の各変速部、すなわち後述する主変速のための油圧無段変速機29に対する比例制御電磁弁203とそれによって作動する切換弁204と、走行副変速用油圧シリンダ55の変速シフト電磁弁666と、走行の前進、後進の切換えのための油圧クラッチ40、42を作動させる前進用クラッチ電磁弁46、後進用クラッチ電磁弁48と、前車輪3及び後車輪4を同時に駆動するための四駆用の油圧クラッチ74に対する四駆油圧電磁弁80と、前車輪3を倍速駆動に切換えるための倍速用の油圧クラッチ76に対する倍速油圧電磁弁82とに接続する。また、作業機用油圧ポンプ94は、作業機用昇降機構20における単動式油圧シリンダ205に作動油を供給するための制御電磁弁201に接続している。この油圧回路200には、図15に示すように、リリーフ弁や流量調整弁、チェック弁、オイルクーラ、オイルフィルタ等を備えている。
図5乃至図7は前記ミッションケース17を示す。ミッションケース17は、この内部を仕切り壁31にて前後に仕切られる。ミッションケース17の前側及び後側には、それぞれ前側壁部材32、後側壁部材33がボルトにて着脱自在に固定される。ミッションケース17は箱形に構成され、ミッションケース17の内部には、前室34と後室35とが形成される。前室34と後室35は、これらの内部の作動油(潤滑油)が相互に移動するように連通されている。
図5に示されるように、前側壁部材32には、後述する前車輪駆動ケース69が備えられる。前室34には、後述する走行副変速ギヤ機構30と、PTO変速ギヤ機構96とが配置される。後室35には、後述する走行主変速機構である油圧無段変速機29と、差動ギヤ機構58とが配置される。
前記エンジン5の後側面には、エンジン出力軸24が後ろ向きに突出するように設けられる。エンジン出力軸24には、フライホイール25が直結するように取付けられている。フライホイール25から後ろ向きに突出する主動軸26と、ミッションケース17の前面から前向きに突出する主変速入力軸27との間を、両端に自在軸継ぎ手を備えた伸縮式の動力伝達軸28を介して連結する。前記エンジン5の回転を、ミッションケース17における主変速入力軸27に伝達し、次いで、油圧無段変速機29と、走行副変速ギヤ機構30にて適宜変速して、差動ギヤ機構58を介して後車輪4にこの駆動力を伝達するように構成している。また、走行副変速ギヤ機構30にて適宜変速したエンジン5の回転を、前車輪駆動ケース69と前車軸ケース13の差動ギヤ機構86とを介して前車輪3に伝達するように構成している。
次に、図8は、主変速入力軸27に主変速出力軸36が同心状に配置されたインライン式油圧無段変速機29を示す。後室35の内部には、主変速入力軸27を介して油圧無段変速機29が設置される。主変速入力軸27の入力側(前端側)に対して反対側になる主変速入力軸27の後端側は、後側壁部材33に玉軸受504にて回転自在に軸支される。
油圧無段変速機29の前側、即ち主変速入力軸27の入力側には、円筒形の主変速出力軸36が被嵌される。油圧無段変速機29から主変速出力を取出すための主変速出力ギヤ37が主変速出力軸36に設けられる。主変速出力軸36は、この中間が仕切り壁31に貫通され、前端と後端とが前室34と後室35とにそれぞれ突出する。主変速出力軸36の中間は、二組の玉軸受502にて仕切り壁31に回転自在に軸支される。主変速出力軸36の前端部には、主変速出力ギヤ37が設けられる。主変速入力軸27の入力側(前端側)が、主変速出力軸36前端より前方に突出するように、主変速入力軸27の入力側がころ軸受503を介して主変速出力軸36の軸孔に回転自在に軸支される(図8参照)。
油圧無段変速機29は、以下に述べるように、可変容量形の変速用油圧ポンプ部500と、この油圧ポンプ部500から吐出される高圧の作動油にて作動する定容量形の変速用油圧モータ部501とを備える。前記仕切り壁31と後側壁部材33との略中間の主変速入力軸27には、油圧ポンプ部500及び油圧モータ部501のためのシリンダブロック505が被嵌される。主変速入力軸27とシリンダブロック505とはスプライン525にて連結される。主変速入力軸27の入力側と反対側でシリンダブロック505を挟んでこの一側部に油圧ポンプ部500が配置される。主変速入力軸27の入力側であるシリンダブロック505他側部に油圧モータ部501が配置される。
前記油圧ポンプ部500には、シリンダブロック505の側面に対向するようにミッションケース17の内側面に固定する第1ホルダ510と、主変速入力軸27の軸線に対して傾斜角を変更可能に第1ホルダ510に配置するポンプ斜板509と、該ポンプ斜板509に摺動自在に設けるシュー508と、該シュー508に球体自在継手を介して連結するポンププランジャ506と、ポンププランジャ506をシリンダブロック505に出入自在に配置する第1プランジャ孔507とが備えられる。ポンププランジャ506の一端側は、シリンダブロック505の側面からポンプ斜板509方向(図8右側)に突出する。前記油圧ポンプ部500は、シリンダブロック505と、ポンププランジャ506と、シュー508と、ポンプ斜板509と、第1ホルダ510とにより構成される。
主変速入力軸27と第1ホルダ510との間には、主変速入力軸27に被嵌するスリーブ511と、ローラ軸受512と、ラジアル及びスラスト荷重用ころ軸受513とを介在させる。主変速入力軸27の後方にころ軸受513が抜け出るのを防ぐナット514を備える。
前記シリンダブロック505には、ポンププランジャ506と同数の第1スプール弁536が設けられる。また、第1ホルダ510には、第1ラジアル軸受537が配置される。第1ラジアル軸受537は、主変速入力軸27の軸線に対して一定の傾斜角で傾斜させて第1ホルダ510に設けられる。図8において、ポンプ斜板509に対して約90度回転した位置(図8の図面の手前側)がシリンダブロック505の側面から離れるように、約180度反対側(図8の図面の奥側)がシリンダブロック505の側面に近くなるように、第1ラジアル軸受537が傾斜されて支持されるように構成している。
他方、前記油圧モータ部501には、シリンダブロック505の側面に対向させて配置する第2ホルダ519と、主変速入力軸27の軸線に対して傾斜角を一定に保つように第2ホルダ519に固定するモータ斜板518と、モータ斜板518に摺動自在に設けるシュー517と、該シュー517に球体自在継手を介して連結するモータプランジャ515と、モータプランジャ515をシリンダブロック505に出入自在に配置する第2プランジャ孔516とが備えられる。モータプランジャ515の一端側は、シリンダブロック505の側面からモータ斜板518方向(図8左側)に突出する。
第2ホルダ519には、継ぎ手部材526がボルト527にて固定される。前記出力軸36と継ぎ手部材526とがスプライン528にて連結される。
主変速入力軸27と第2ホルダ519との間には、ラジアル荷重用のローラ軸受520,521と、主変速入力軸27に被嵌するスリーブ522と、ラジアル及びスラスト荷重用のころ軸受523とが介在する。主変速入力軸27からころ軸受523が抜け出るのを防ぐナット524を備える。
前記シリンダブロック505には、モータプランジャ515と同数の第2スプール弁540が設けられる。また、第2ホルダ519には、第2ラジアル軸受541が配置される。第2ラジアル軸受541は、主変速入力軸27の軸線に対して一定の傾斜角で傾斜させて第2ホルダ519に設けられる。図8において、モータ斜板518に対して約90度回転した位置(図8手前側)がシリンダブロック505の側面に近くなるように、約180度反対側(図8奥側)がシリンダブロック505の側面から離れるように、第2ラジアル軸受541が傾斜されて支持されるように構成している。ポンププランジャ506と、該ポンププランジャ506と同数のモータプランジャ515とは、シリンダブロック505の回転中心の同一円周上に交互に配列される。
さらに、主変速入力軸27が挿入されるシリンダブロック505の軸孔には、輪溝形の第1油室530と、輪溝形の第2油室531とがそれぞれ形成される。シリンダブロック505には、この回転中心の同一円周上に略等間隔に配列する第1弁孔532と第2弁孔533とが形成される。第1弁孔532及び第2弁孔533は、第1油室530及び第2油室531とそれぞれ連通している。第1プランジャ孔507は第1油路534を介して第1弁孔532と連通され、第2プランジャ孔516は第2油室531を介して第2弁孔533と連通されている。
第1弁孔532には、第1スプール弁536が挿入される。第1スプール弁536は、シリンダブロック505の回転中心の同一円周上に略等間隔に配列される。第1弁孔532から背圧バネ力の弾圧にて第1スプール弁536の先端が第1ホルダ510の方向に突出し、第1スプール弁536の先端が第1ラジアル軸受537の外輪538側面に当接される。そして、シリンダブロック505の1回転で第1スプール弁536が1往復し、第1プランジャ孔507が、第1弁孔532と第1油路534とを介して第1油室530又は第2油室531に交互に連通されるように構成する。
また、第2弁孔533には、第2スプール弁540が挿入される。第2スプール弁540は、シリンダブロック505の回転中心の同一円周上に略等間隔に配列される。第2弁孔533から背圧バネ力の弾圧にて第2スプール弁540の先端が第2ホルダ519の方向に突出し、第2スプール弁540の先端が第2ラジアル軸受541の外輪542側面に当接される。そして、シリンダブロック505の1回転で第2スプール弁540が1往復
し、第2プランジャ孔516が、第2弁孔533と第2油路535とを介し、第1油室530又は第2油室531に交互に連通されるように構成する。
さらに、前記主変速入力軸27の中心部には、この軸線方向に作動油供給油路543が形成される。該供給油路543は、主変速入力軸27の後端面に開口され、上記した走行用油圧ポンプ95の吐出口に連通される。また、作動油供給油路543の作動油を第1油室530に補給する第1チャージ弁544と、作動油供給油路543の作動油を第2油室531に補給する第2チャージ弁545とが備えられる。
そして、第1及び第2プランジャ孔507,516と、第1及び第2油室530,531との間に形成される油圧閉回路に対し、第1及び第2チャージ弁544,545を介し、作動油供給油路543から作動油が補給されるように構成する。なお、油圧ポンプ部500及びモータ部501のそれぞれの回転部分にも、それぞれ逆止弁を介して、作動油供給油路543から作動油が潤滑油として供給されるように構成している。
さらに、前記ポンプ斜板509は、後述するように、傾斜角調節支点555を介して第1ホルダ510の小径部の外周に配置される(図13参照)。ポンプ斜板509はその傾斜角が主変速入力軸27の軸線に対して調節自在となるように設けられている。主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509の傾斜角を変更する変速用アクチュエータである主変速操作用の主変速油圧シリンダ556を備える(図13参照)。主変速油圧シリンダ556にてポンプ斜板509の傾斜角が変更されて、無段変速機29の主変速動作が行われるように構成する。なお、主変速入力軸27に対して、ポンプ斜板509が回転しないように、ミッションケース17の非回転部である後側壁部材33に、ホルダ連結部材690を介して第1ホルダ510を連結する(図13参照)。
前記したインライン式油圧無段変速機29の主変速動作を、以下に説明する。後述する変速ペダルである前進ペダル232または後進ペダル233の踏込み量に比例して作動する比例制御電磁弁203からの作動油で切換え弁204が作動して油圧シリンダ556が制御され、主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509の傾斜角が変更される。
先ず、主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509が略直交するように、ポンプ斜板509の傾斜角を略零に保つとき、シリンダブロック505が回転しても、第1プランジャ孔507にポンププランジャ506が進退動しない略一定姿勢で支持され、ポンププランジャ506の吐出行程で第1プランジャ孔507の作動油が第1油路534から第1弁孔532の方向に吐出されないから、第1プランジャ孔507から第2プランジャ孔516に作動油が供給されず、モータプランジャ515が進出しない。また、ポンププランジャ506の吸入行程でも第1プランジャ孔507に作動油が吸入されないから、第1プランジャ孔507に第2プランジャ孔516から作動油が排出されず、モータプランジャ515が退入しない。
即ち、ポンプ斜板509の傾斜角が略零(変速比1)のとき、油圧ポンプ部500にて変速モータ501部が駆動されない。そのため、モータプランジャ515を介してシリンダブロック505にモータ斜板518が固定された状態となり、シリンダブロック505とモータ斜板518とが同一方向に略同一回転数で回転し、主変速入力軸27と略同一回転数で主変速出力軸36が回転され、主変速入力軸27の回転速度が変更されることなく主変速出力ギヤ37に伝えられる。
次に、主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509を傾斜させたときには、主変速入力軸27と一体回転するシリンダブロック505の回転により、第1ラジアル軸受537の外輪538にて第1スプール弁536が往復摺動し、シリンダブロック505の半回転毎に第1プランジャ孔507に第1油室530または第2油室531が交互に連通される。また、第2ラジアル軸受541の外輪542にて第2スプール弁540が往復摺動し、シリンダブロック505の半回転毎に第2プランジャ孔516に第1油室530または第2油室531が交互に連通される。そして、第1プランジャ孔507と第2プランジャ孔516の間に閉油圧回路が形成され、ポンププランジャ506の吐出行程で第1プランジャ孔507から第2プランジャ孔516に作動油が圧送される一方、ポンププランジャ506の吸入行程で第1プランジャ孔507に第2プランジャ孔516から作動油が戻され、アキシャルピストンポンプ及びモータの動作が行われる。
そして、主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509を一方向(正の傾斜角)側に傾斜させたときには、シリンダブロック505と同一方向にモータ斜板518が回転され、変速モータ501を増速(正転)動作させ、主変速入力軸27より高い回転数で主変速出力軸36が回転され、主変速入力軸27の回転速度が増速されて主変速出力ギヤ37に伝えられる。即ち、主変速入力軸27の回転数に、油圧ポンプ部500にて駆動される変速モータ501の回転数が加算されて、主変速出力ギヤ37に伝えられる。そのため、主変速入力軸27の回転数よりも高い回転数の範囲で、ポンプ斜板509の傾斜(正の傾斜角)に比例して、主変速出力ギヤ37からの変速出力(走行速度)が変更され、ポンプ斜板509の最大傾斜(正の傾斜角、変速比2)で最大走行速度になる。
さらに、主変速入力軸27の軸線に対してポンプ斜板509を他方向(負の傾斜角)側に傾斜させたときには、シリンダブロック505と逆の方向にモータ斜板518が回転され、変速モータ501を減速(逆転)動作させ、主変速入力軸27より低い回転数で主変速出力軸36が回転され、主変速入力軸27の回転速度が減速されて主変速出力ギヤ37に伝えられる。
即ち、主変速入力軸27の回転数に、油圧ポンプ部500にて駆動される変速モータ501の回転数が減算されて、主変速出力ギヤ37に伝えられる。そのため、主変速入力軸27の回転数よりも低い回転数の範囲で、ポンプ斜板509の傾斜(負の傾斜角)に比例して、主変速出力ギヤ37からの変速出力(走行速度)が変更され、ポンプ斜板509の最大傾斜(負の傾斜角、変速比0)で最低走行速度になる。なお、実施形態では、ポンプ斜板509の負の傾斜角が略11度のとき、変速比が零となる。また、後述の変速比パターンに応じて若干相違するが、正の傾斜角が略11度のとき、変速比が最大となるように設定されている。
次に、図5、図6に示されるように、前記ミッションケース17の前室34には、前進と後進の切換を行う前進ギヤ41及び後進ギヤ43と、低速と高速の切換を行う走行副変速ギヤ機構30とが配置される。
前進ギヤ41及び後進ギヤ43を介して行う前進と後進の切換を説明する。図6に示されるように、主変速出力ギヤ37が配置される前室34の内部には、走行カウンタ軸38と逆転軸39とが配設される。前記走行カウンタ軸38には、前進用の湿式多板型油圧クラッチ40にて連結される前進ギヤ41と、後進用の湿式多板型油圧クラッチ42にて連結される後進ギヤ43とが被嵌される。主変速出力ギヤ37に前進ギヤ41が噛合される。主変速出力ギヤ37には、逆転軸39に設けられた逆転ギヤ44が噛合される。前記後進ギヤ43には、逆転軸39に設けられた逆転出力ギヤ45が噛合される。
そして、後述する前進ペダル232の踏込み操作により、前進用クラッチ電磁弁46にてクラッチシリンダ47が作動して前進用の油圧クラッチ40が継続され、主変速出力ギヤ37と走行カウンタ軸38が前進ギヤ41にて連結されるように構成する(図5、図6参照)。
一方、後述する後進ペダル233の踏込み操作により、後進クラッチ電磁弁48にてクラッチシリンダ49が作動して後進用の油圧クラッチ42が継続され、主変速出力ギヤ37と走行カウンタ軸38が後進ギヤ43にて連結されるように構成する(図5、図6参照)。
なお、前進ペダル232及び後進ペダル233のいずれも踏み込んでいない、中立位置のときには、前進用及び後進用の湿式多板型の各油圧クラッチ40,42の両方がともに切断され、前車輪3及び後車輪4に対して出力される主変速出力ギヤ37からの走行駆動力が略零(主クラッチ切の状態)になるように構成している。
次に、走行副変速ギヤ機構30を介して行う低速と高速との切換を説明する。図5、図6に示されるように、前記ミッションケース17の前室34には、走行副変速ギヤ機構30と、副変速軸50が配置される。走行カウンタ軸38と副変速軸50の間には、副変速用の低速ギヤ51,52と、副変速用の高速ギヤ53,54とが設けられる。また、副変速油圧シリンダ55にて継続または切断される低速クラッチ56及び高速クラッチ57が備えられる。そして、後述する副変速用の高速・低速切換スイッチ222の手動操作、またはエンジン5の回転数検出などにより、副変速油圧シリンダ55にて低速クラッチ56または高速クラッチ57が継続されて、副変速軸50に低速ギヤ52または高速ギヤ54が連結され、副変速軸50から前車輪3及び後車輪4に対して走行駆動力が出力されるように構成する。
前記副変速軸50は、この後端部が仕切り壁31を貫通してミッションケース17の後室35内部に延設される(図5参照)。副変速軸50の後端部にはピニオン59が設けられる。また、後室35の内部には、左右の後車輪4に走行駆動力を伝える差動ギヤ機構58が配置される。差動ギヤ機構58には、副変速軸50後端のピニオン59に噛合させるリングギヤ60と、該リングギヤ60に設ける差動ギヤケース61と、左右の差動出力軸62とが備えられる。差動出力軸62がファイナルギヤ63等にて後車軸64に連結され、後車軸64に設ける後車輪4を駆動するように構成している(図5参照)。
図5、図17及び図26を参照して、左右ブレーキ65及びブレーキペダル230の取付け構造を説明する。左右差動出力軸62には左右ブレーキ65がそれぞれ設置され、左右オートブレーキ電磁弁67a,67bまたはブレーキペダル230の操作のいずれかにて左右ブレーキ65が制動動作されるように構成している。
図17及び図26に示されるように、ブレーキペダル230は、一つのペダルからなり、ブレーキペダル230の基端側をブレーキペダル軸255に回動自在に連結する。ブレーキペダル軸255の両端側には、左右一対のブレーキロッド250をブレーキリンク機構251を介して連結する。ブレーキペダル230と左右ブレーキ65とは、左右一対のブレーキロッド250及びリンク機構251などを介して機械的に連結する。一方、左右ブレーキペダル230を制動位置に係止する駐車レバー252及びフック253を備え、エンジン5停止時など、左右ブレーキ65を駐車ブレーキとして作動できる(図26参照)。一方、ハンドル9の操舵角検出などにより、左右オートブレーキ電磁弁67a,67bにてブレーキシリンダ68が作動して、左右いずれか一方または両方のブレーキ65(図5参照、但し、一方のみ示す)が自動的に制動動作され、Uターンなどの旋回走行が行われるように構成している。
次に、前後車輪3,4の二駆と四駆との切換を説明する。図5,図6に示されるように、ミッションケース17の前側壁部材32には、前車輪駆動ケース69が設けられる。前車輪駆動ケース69には、前車輪入力軸72と前車輪出力軸73とが備えられている。前車輪入力軸72は、ギヤ70,71にて副変速軸50に連結される。また、前車輪出力軸73には、四駆用の油圧クラッチ74にて連結される四駆ギヤ75と、倍速用の油圧クラッチ76にて連結される倍速ギヤ77とが被嵌される。四駆ギヤ75と倍速ギヤ77は、各ギヤ78,79にて前車輪入力軸72にそれぞれ連結される。
そして、二駆と四駆との切換レバー(図示省略)の四駆操作により、四駆油圧電磁弁80にてクラッチシリンダ81が作動して四駆用の油圧クラッチ74が継続され、前車輪入力軸72と前車輪出力軸73とが四駆ギヤ75にて連結され、後車輪4とともに前車輪3が駆動されるように構成する。
次に、前車輪3の倍速駆動の切換を説明する。図5,図6に示されるように、操縦ハンドル9のUターン(圃場の枕地での方向転換)操作の検出により、倍速油圧電磁弁82にてクラッチシリンダ83が作動して倍速用の油圧クラッチ76が継続され、前車輪入力軸72と前車輪出力軸73とが倍速ギヤ77にて連結され、四駆ギヤ75にて前車輪3が駆動されるときの速度に比べて約2倍の高速度で前車輪3が駆動されるように構成する。
図5に示されるように、前車軸ケース13から後ろ向きに突出する前車輪入力軸84と、前記ミッションケース17の前面から前向きに突出する前車輪出力軸73との間を、前車輪3に動力を伝達する前車輪駆動軸85を介して連結する。また、前車軸ケース13の内部には、左右の前車輪3に走行駆動力を伝える差動ギヤ機構86が配置される。
差動ギヤ機構86には、前車輪入力軸84前端のピニオン87に噛合させるリングギヤ88と、該リングギヤ88に設ける差動ギヤケース89と、左右の差動出力軸90とが備えられる。差動出力軸90にはファイナルギヤ91等にて前車軸92が連結され、前車軸92に設ける前車輪3が駆動されるように構成している。また、前車軸ケース13の外側面には、操縦ハンドル9の操舵操作にて前車輪の走行方向を左右に変更するパワーステアリング用の油圧シリンダ93が配設される。
図5、図7に示されるように、ミッションケース17の前側壁部材32の前面側には、作業機用昇降機構20に作動油を供給するための作業機用油圧ポンプ94と、ミッションケース17の各変速部およびパワーステアリング用の油圧シリンダ93に作動油を供給するための走行用油圧ポンプ95とを備える。油タンクとしてミッションケース17が併用されて該ケース17内部の作動油が各油圧ポンプ94,95に供給されるように構成する。
次に、図5、図7を参照して、PTO軸23の駆動速度の切換(正転4段と、逆転1段)を説明する。ミッションケース17の前室34には、エンジン5からの動力をPTO軸23に伝えるPTO変速ギヤ機構96と、エンジン5からの動力を各油圧ポンプ94,95に伝えるポンプ駆動軸97とを設ける(図7参照)。
図7に示されるように、後に詳述するPTO変速ギヤ機構96には、PTOカウンタ軸98と、PTO変速出力軸99を備える。PTO用の油圧クラッチ100にて連結されるPTO入力ギヤ101をPTOカウンタ軸98に被嵌させる。PTO入力ギヤ101には、前記主変速入力軸27に設ける入力側ギヤ102と、ポンプ駆動軸97の出力側ギヤ103とが噛合され、主変速入力軸27にポンプ駆動軸97が連結される。
そして、PTOクラッチレバー(図示省略)の継続操作により、PTOクラッチ油圧電磁弁104(図5参照)にてクラッチシリンダ105が作動してPTO用の油圧クラッチ100が継続され、主変速入力軸27とPTOカウンタ軸98とがPTO入力ギヤ101にて連結されるように構成する。
また、前記PTO変速出力軸99には、PTO出力用として、1速ギヤ106と、2速ギヤ107と、3速ギヤ108と、4速ギヤ109と、逆転ギヤ110とを被嵌する(図5、図7参照)。
PTO変速出力軸99には、変速シフタ111が移動自在にスプラインにて軸支される。前記の各ギヤ106,107,108,109,110がPTO変速出力軸99に変速シフタ111にて択一的に連結されるように構成する。変速シフタ111には、PTO変速レバー224に連結する変速アーム112が係合される。そして、PTO変速レバー224の変速操作により、変速アーム112にてPTO変速出力軸99の軸線に沿って変速シフタ111が直線的に移動して、各ギヤ106,107,108,109,110のいずれかが、択一的に選択されてPTO変速出力軸99に連結される(図5、図7参照)。従って、1速、2速、3速、4速、逆転の各PTO変速出力が、PTO変速出力軸99からPTO軸23にギヤ113,114を介して伝えられるように構成する。
なお、図6において、逆転軸39に設けた回転検出ギヤ115と、主変速出力ギヤ37の回転を検出する電磁ピックアップ型の主変速出力部回転センサ116とを対向させて設置し、主変速機構29の出力回転数を主変速出力部回転センサ116にて検出するように構成する。また、前車輪入力軸72のギヤ78の回転を検出する電磁ピックアップ型の車速センサ117が設置され、前車輪入力軸72及び副変速軸50の回転に基づき、走行速度(車速)が車速センサ117にて検出されるように構成する。
なお、差動ギヤ機構58には、この差動の動作を停止(左右の差動出力軸62を常時等速で駆動)するデフロック機構(図示せず)が備えられる。そして、差動ギヤケースに出入自在に設けられたロックピンが図示しないデフロックレバー(又はペダル)の操作にて差動ギヤに係合したとき、差動ギヤが差動ギヤケースに固定され、差動ギヤの差動機能が停止し、左右の差動出力軸62が等速にて駆動されるように構成する。
次に、図9、図13、図14を参照して、無段変速機29を変速動作する主変速油圧シリンダ556の構造を詳述する。主変速油圧シリンダ556のシリンダ室691を後側壁部材33に形成する。主変速油圧シリンダ556のピストン557は、主変速油圧シリンダ556のシリンダ室691内に上下方向に摺動自在に配置されている。ピストン557中間の外周に形成された窪み部692に四角柱形基端ピン693を係合する。四角柱形基端ピン693を主変速アーム558の一端側に回転自在に配置する。主変速アーム558の中間を、ホルダ連結部材690にアーム軸694を介して回転自在に軸支する。主変速アーム558の他端側のアーム溝695に、四角柱形先端ピン696を摺動自在に係合する。四角柱形先端ピン696を、ポンプ斜板509の半円板形の傾斜角調節支点部555に回転自在に軸支する。傾斜角調節支点部555を支持するための回転ガイド697を、第1ホルダ510に配置する。回転ガイド697は、ポンプ斜板509の回転中心と同心状の半円筒面を形成する。回転ガイド697の案内にてポンプ斜板509の傾斜角を変更するように構成する。
図11及び図12に示されるように、ミッションケース17(トラクタ1機体)の左右幅中央にPTO軸23を配置する。進行方向に向かってPTO軸23の右側に差動ギヤ機構58を配置する(図10参照)。進行方向に向かってPTO軸23の左側の斜上方に無段変速機29を配置する。進行方向に向かって無段変速機29の左側にピストン557を配置する(図14参照)。進行方向に向かって後側壁部材33の左側斜上方の角隅部に主変速油圧シリンダ556を配置する(図14参照)。
図13に示されるように、主変速アーム558及びアーム軸694は、無段変速機29の軸線と略同一の高さ位置に配置する。図14に示されるように、主変速アーム558は、進行方向に向かって無段変速機29の左側で、この軸線と略平行に配置する。ピストン557は、上下方向に摺動するように、後側壁部材33内に略垂直に設置する。後側壁部材33の主変速油圧シリンダ556形成部の厚み幅を、ピストン557径よりも若干大きく形成するだけで、ピストン557を設置できることになる。
主変速油圧シリンダ556の変速操作を説明する。後述する前進ペダル232または後進ペダル233の踏込み操作により、対応する前進用クラッチ電磁弁46または後進クラッチ電磁弁48(図5、図6及び図27参照)を切換えると、主変速油圧シリンダ556が作動する。そして、ピストン557が上昇または下降動作したときに、主変速アーム558がアーム軸694回りに回転し、傾斜角調節支点部555と回転ガイド697とがポンプ斜板509を回転案内し、ポンプ斜板509の傾斜角が変更されて、無段変速機29の主変速動作が行われるように構成する。なお、主変速入力軸27に対して、ポンプ斜板509が回転しないように、ポンプ斜板509と第1ホルダ510とが連結され、第1ホルダ510とホルダ連結部材690とが連結される。
次に、図5、図10、図11、図12を参照して、上記前進用クラッチ電磁弁46、後進クラッチ電磁弁48、左右のオートブレーキ電磁弁67a,67b、四駆油圧電磁弁80、倍速油圧電磁弁82、PTOクラッチ油圧電磁弁104の取付け構造を詳述する。
図10乃至図12に示されるように、前側壁部材32の後側面には、副変速軸50及び差動出力軸62及び作動油566油面よりも低い位置にベース部材650が配置され、ボルトを介して着脱自在に固定される。ベース部材650の後面には、後方に突出する姿勢で前記各電磁弁46,48,67a,67b,80,82,104が設置される。各電磁弁46,48,67a,67b,80,82,104の後面を平板蓋651が覆う。平板蓋651は、ベース部材650にボルトにて着脱自在に固定される。
図10及び図11に示されるように、作動油をろ過するオイルフィルタ652は、各電磁弁46,48,67a,67b,80,82,104に対して平板蓋651を挟んでその後方のミッションケース17内に配置される。オイルフィルタ652は、フィルタ蓋653に着脱自在に固定される。フィルタ蓋653は、締結部材654に一体的に形成される。ミッションケース17の外側面に締結部材654がボルト655を介して着脱自在に固定される。作業機用油圧ポンプ94及び走行用油圧ポンプ95の給油管656が、フィルタ蓋653に油路管657を介して連通される。
図5に示される各クラッチシリンダ47,49,81,83,105に、各電磁弁46,48,80,82,104が、前側壁部材32及びベース部材650に形成される穿孔形油路(図示省略)を介して連通される。各電磁弁46,48,80,82,104が適宜手段によって制御されたとき、各クラッチシリンダ47,49,81,83,105がそれぞれ作動し、図5に示される各クラッチ40,42,74,76,100がそれぞれ切換えられる。
次に、図5、図6及び図9を参照しながら、上記副変速ギヤ機構30の変速構造を詳述する。図9に示されるように、副変速油圧シリンダ55は、ピストン660の片側にピストンロッド661を備えた複動構造に構成される。副変速油圧シリンダ55には、ピストンロッド661が内設される第1シリンダ室662と、他方の第2シリンダ室663とが形成される。ピストンロッド661先端部には、シフトアーム664を介して副変速シフタ665が連結される。副変速シフタによって低速クラッチ56または高速クラッチ57を継続し、副変速軸50を低速または高速駆動するように構成する。
第1シリンダ室662は、走行用油圧ポンプ95の吐出側に直接連通される。第2シリンダ室663は、2位置3ポート型の高速クラッチ電磁弁666を介して、走行用油圧ポンプ95の吐出側に連通される。高速クラッチ電磁弁666は、変速ソレノイド667を備える。高速クラッチ電磁弁666が変速ソレノイド667によって切換えられ、第2シリンダ室663が高速クラッチ電磁弁666を介して走行用油圧ポンプ95の吐出側に連通されたときに、ピストン660両側の受圧力の差により、ピストンロッド661を突出する方向にピストン660が移動し、高速クラッチ57を継続して副変速軸50を高速駆動するように構成する(図9参照)。
次に、図27等を参照しながら、トラクタ1の作動全般を制御するための構成について説明する。トラクタ1には複数の制御手段(コントローラ)が搭載されている。実施形態のトラクタ1は、本機コントローラ210、エンジンコントローラ213、作業機コントローラ281、及びパネルコントローラ282の4つを備えている。これらコントローラ210,213,281,282は、互いにCAN通信バス280を介して電気的に接続されていて、相互210,213,281,282間で制御情報を共有して連携しながら、後述する変速比制御や操作盤276(図16及び図17参照)の表示制御等を実行するように構成されている。
各コントローラ210,213,281,282には、トラクタ1の制御対象部毎に密接に関連する入力系機器(センサや設定機等)及び出力系機器(アクチュエータ等)がグループ化して接続されている。この場合のグループ化の目安としては、各コントローラ210,213,281,282に対する入力系機器及び出力系機器のハーネスの長さがなるべく短くなる組合せを採用している。各コントローラ210,213,281,282は、それぞれの搭載箇所でコントローラボックス(図示省略)内に格納されている。
各コントローラ210,213,281,282の基本構成はいずれも同じ(同種のもの)である。ここで、本機コントローラ210を代表例として基本構成を説明する。本機コントローラ210は、各種演算や制御処理を実行するCPU、制御プログラムやデータを記憶する記憶手段(不揮発性メモリ)としてのEEPROM210a、制御プログラムやデータを一時的に記憶するRAM等を備えている。なお、本機コントローラ210以外のコントローラ213,281,282において、EEPROMにはコントローラの符号に「a」を付して示している。例えば作業機コントローラ281において、EEPROMの符号は「281a」としている。
図27を参照しながら、個々のコントローラ210,213,281,282特有の構成について説明する。本機コントローラ210は、電源印加用のキースイッチ211を介してバッテリ254に接続される。キースイッチ211は、エンジン5を始動するためのスタータ212にも接続可能に構成されている。
本機コントローラ210には、入力系機器(センサや設定器等)として、操縦ハンドル9の左方向の回動量(左操舵角度)を検出する左操舵センサ218、操縦ハンドル9の右操舵角度を検出する右操舵センサ219、後述する前進ペダル232や後進ペダル233の踏込み量(変速操作量)を換算して検知する前後進ポテンショメータとしての変速ポテンショ220、変速比設定ダイヤル221、副変速ギヤ機構30を高速と低速とに切換操作するための副変速切換スイッチ222、主変速出力軸36の出力回転数を検出する主変速出力部回転センサ116、前後車輪3,4の回転速度(走行速度)を検出する車速センサ117と、前進、中立、後進の3位置に切換え可能なスライドスイッチ形の前後進切換スイッチ223、並びに、ブレーキペダル230の踏み込みを検出するブレーキペダルスイッチ231等が接続されている。
また、本機コントローラ210には、出力系機器(アクチュエータ等)として、前進用油圧クラッチ40に対する前進用クラッチ電磁弁46、後進用油圧クラッチ42に対する後進用クラッチ電磁弁48、副変速油圧シリンダ55に対する高速クラッチ電磁弁666、前進ペダル232や後進ペダル233の踏込み量に比例させて主変速油圧シリンダ556を作動させるための比例制御電磁弁203と、左右ブレーキ電磁弁67a,67b等が接続されている。
エンジン5の回転を制御するエンジンコントローラ213には、エンジン5の燃料を調節するガバナ214、エンジン5の回転数を検出するエンジン回転センサ215、操縦コラム234(詳細は後述する)の右側に配置されたスロットルレバー206の操作位置を検出するスロットルポテンショ217等が接続されている。スロットルレバー206を手動操作すると、エンジンコントローラ213は、スロットルレバー206の設定回転数とエンジン5の回転数とが一致するように、スロットルポテンショ217の検出情報に基づいて、燃料調節ラック駆動用のスロットルソレノイド(図示省略)を駆動させ、ガバナ214に設けられた燃料調節ラック(図示省略)の位置を自動的に調節する。このため、エンジン5の回転数は、負荷の変動に拘らず、スロットルレバー206の操作位置に応じた所定回転数に保持されることになる。
作業機コントローラ281には、入力系機器として、走行機体2の左右傾斜角度を検出するローリングセンサ283、走行機体2に対する作業機の相対的な左右傾斜角度を検出する作業機ポジションセンサ284、PTOクラッチ100を入り切り操作して、PTO軸23から作業機への動力伝達を継断操作するためのPTOクラッチスイッチ224等が接続されている。また、作業機コントローラ281には、出力系機器として、PTOクラッチ100に対するPTOクラッチ油圧電磁弁104、作業機用昇降機構20の単動式油圧シリンダ205に作動油を供給するための制御電磁弁201等が接続されている。パネルコントローラ282には、操縦コラム234の操作表示盤285に設けられた液晶パネル286や警報ブザー287等が接続されている。
次に、図16及び図17を参照して、キャビン7周辺の構造について説明する。キャビン7内にある操縦座席8前方の床板235から操縦コラム234を突出させている。操縦コラム234上に操縦ハンドル9が配置されている。操縦コラム234の上部側には、液晶パネル286を内蔵した操作表示盤285が設けられている。操縦コラム234の下方側にブレーキペダル230が配置されている。操縦コラム234の右側面側には、エンジン5の回転数を調節するスロットルレバー206と、後述するアクセル連結レバー127と、前進ペダル232及び後進ペダル233を略一定姿勢に維持するペダルロックレバー128とが配置されている。また、操縦コラム234の右方には前進ペダル232及び後進ペダル233が並列状に配置されている。なお、床板235は、この上面の略全体を平坦面に形成する。
図16に示されるように、操縦座席8の左側コラムの前にはデフロックペダル225を配置する。操縦座席8の右側にある合成樹脂製の右側アームレスト8aは、平面視略Y字状に形成されている。右側アームレスト8aにおける一方の分岐突出部の前端側に、変速比設定ダイヤル221が配置されている。右側アームレスト8aの分岐部付近には、副変速切換スイッチ222、前後進切換スイッチ223、及び作業機の耕耘爪(図示省略)の耕耘深さを調節操作するための耕深ダイヤル125が配置されている。右側アームレスト8aにおける他方の分岐突出部には作業機昇降レバー259が配置されている。操縦座席8に座ったオペレータが右手を右側アームレスト8aに載せ、変速比設定ダイヤル221、副変速切換スイッチ222、前後進切換スイッチ223、耕深ダイヤル125又は作業機昇降レバー259を右手で操作することになる。右側アームレスト8aの後部側には、作業機の左右方向の傾きを調節操作する傾きダイヤル124が配置されている。傾きダイヤル124は開閉可能な上面蓋123にて覆われている。操縦座席8に座ったオペレータは、上面蓋123を開けてから傾きダイヤル124を操作することになる。
次に、図17乃至図21を参照しながら、上記前進ペダル232、後進ペダル233の取付け構造を説明する。図19及び図21に示すように、前進ペダル232及び後進ペダル233は、そのペダルアーム232a,233a基端の回動支軸部237a,237bを、ブレーキペダル軸255に回動可能に被嵌する。前進ペダル232及び後進ペダル233の踏み板236a,236b(またはペダルアーム232a,233a)は、回動支軸部237a,237bを中心に床板235の上面にて初期(中立)位置から斜め下方に回動可能に装着されている。前進ペダル232及び後進ペダル233のペダル踏み込み量を、変速センサである変速ポテンショ220に伝える伝達リンク機構275を備える。
図18乃至図23に示されるように、伝達リンク機構275は、前進ペダル232及び後進ペダル233を後述するカム板258にそれぞれ連結する一対の牽制リンク238a,238bと、前進ペダル232及び後進ペダル233を中立位置(変速出力が略零の位置)に戻す中立位置復元手段241(第1バネ手段)と、踏み板236a,236bのペダル踏込み量(または踏込み角度θ)が所定以上になったときにペダル踏力を増大させる踏み込み抵抗変更手段242(第2バネ手段)とを備える。なお、中立位置復元手段241及び踏み込み抵抗変更手段242を設置するための変速フレーム266を、操縦コラム234の取付け部に配置する。
図19乃至図21に示されるように、各回動支軸部237a,237bにリンクアーム239a,239bをそれぞれ設置し、各牽制リンク238a,238bの一端部をリンク軸268a,268bを介して各リンクアーム239a,239bに回動可能にそれぞれ連結する。牽制リンク238a,238bの他端部を支軸269を介して後述するカム板258の中間部に回動可能に連結する。前進用及び後進用の両方の踏み板236a,236bが初期(中立)位置に支持されているときに、前進用の牽制リンク238a及びリンクアーム239aと、後進用の牽制リンク238b及びリンクアーム239bとが、ブレーキペダル軸255と支軸269とを結ぶ直線を挟んで略対称になる位置(シーソー構造)に、それらリンク238a,238b及びリンクアーム239a,239bをそれぞれ配置する。なお、上述した初期(中立)位置とは、ペダル踏込み量が略零の変速中立位置、即ち、無段変速機29からの変速駆動出力が略零の変速中立位置のことである。
従って、前進ペダル232または後進ペダル233のいずれか一方の踏み板236a(236b)をオペレータが踏み込んだ場合、踏み込んだ側の踏み板236a(236b)は、踏み込み方向(前方斜め下方)に移動する一方、踏み込んでいない他方の踏み板236b(236a)が、踏み込んだ側の踏み板236a(236b)の踏み込み方向(前方斜め下方)とは逆の方向(後方斜め上方)に移動することになる。
一方、前進用及び後進用の両方のペダル232,233の踏み板236a,236bをオペレータが同時に踏み込んだ場合、各ペダル232,233の踏み込み動作が、各牽制リンク238a,238b及びカム板258などの連結にて互いに牽制されるから、板両方の踏み板236a,236bを踏み込み方向に同時に移動させることができない。このように、両方の踏み板236a,236bをオペレータが同時に踏み込んでも、両方の踏み板236a,236bが同時に踏み込み方向(前方斜め下方)に移動することがなく、いずれか一方の踏み板236a(236b)をオペレータが踏み込んだ場合だけ、踏み板236a,236bを踏み込んだ側のペダル232,233だけを作動させることになる。
図19乃至図21に示されるように、中立位置復元手段241は、踏み板236a,236bを初期(中立)位置に戻すための戻しバネ256と、カム溝257を先端部に形成したT形状のカム板258と、カム溝257に移動可能に内設するカムローラ265とからなる。カム板258の基端部をカム軸270を介して変速フレーム266の一端部に回動可能に連結する。カム軸270を変速フレーム266に配置する。戻しバネ256の一端側をカム軸270に係止する。戻しバネ256の他端側は、カムローラ265を回動可能に被嵌するためのローラ軸267に係止する。カムローラ265がカム溝257の略中間部に位置しているときに、ローラ軸267と、支軸269と、カム軸270とが、同一
直線上に配置されて、戻しバネ256が最も縮小して、前進ペダル232及び後進ペダル233の踏み板236a,236bを、初期(中立)位置にそれぞれ保持するように構成している。
一方、前進用または後進用のいずれか一方の踏み板236a,236bをオペレータが踏み込んだ場合、カム板258が戻しバネ256力に抗して正転または逆転方向に回動し、カムローラ265がカム溝257の略中間部からこの両端方向に移動し、カムローラ265の移動量に比例して戻しバネ256が伸張されることになる。その戻しバネ256を伸張する力が、前進または後進ペダル232,233を踏み込んで低速移動するときの低速操作域のペダル踏力と略等しくなる。
図21及び図22に示されるように、踏み込み抵抗変更手段242は、踏み板236a,236bの踏力を増大するための踏力増大バネ260と、踏力増大バネ260を押しバネ座261と引きバネ座262との間に配置するバネシリンダ263と、押しバネ座261及び引きバネ座262に一端側を連結する押し引きロッド264と、押し引きロッド264の他端側にローラ軸267を介して回動可能に軸支するカムローラ265とからなる。バネシリンダ263は支持アーム272を備える。支持アーム272をアーム軸273を介して変速フレーム266に回動可能に連結する。バネシリンダ263を変速フレーム266に連結する。この場合、オペレータが各踏み板236a,236bのいずれか一方を踏み込んで、カム板258を回転させて、カムローラ265をカム溝257の端部に移動し、その踏み板236a,236bをさらに踏み込んで、カム板258をさらに同一方向に連続して回転させたときに、押し引きロッド264が押し方向または引き方向のいずれか一方に移動し、押しばね座261または引きバネ座262のいずれか一方が踏力増大バネ260を圧縮するように移動することになる。
その踏力増大バネ260を圧縮する力(ペダル踏込み反力)が、前進または後進ペダル232,233のいずれか一方を踏み込んで高速移動するときの高速操作域のペダル踏力と略等しくなる。従って、前進ペダル232及び後進ペダル233は、それらの踏込み量の中途部で踏込み抵抗力が急激に増大することになる。即ち、低速移動域の踏込み量(カムローラ265をカム溝257の端部に移動させるまでの踏み込み量)を越えて踏み板236a,236bを踏み込むと、そのペダル232(233)の踏込み反力(ペダル踏力)が踏み込み抵抗変更手段242により段階的に増大して、所定値以上の加速を意図することをオペレータが容易に感得できるように構成されている。
図19乃至図21に示されるように、ブラケット240とセンサリンク271との間には、各踏み板236a,236bのペダル踏込み量(または踏込み角度)を検出するための踏込み検出センサとしての直線ポテンショメータ等の変速ポテンショ220が設けられている。なお、ブラケット240は変速フレーム266に一体的に連結する。センサリンク271はカム板258に一体的に連結する。変速ポテンショ220のセンサアーム220aは、変速ポテンショ220に内蔵したバネ(図示省略)のバネ力にてセンサリンク271に常に弾圧されている。センサアーム220aはセンサリンク271と連動して回転することになる。変速ポテンショ220とカム板258の両者を変速フレーム266に設置し、変速ポテンショ220とカム板258との相対位置を高精度に決定可能に構成する。
図18乃至図21を参照して、前進ペダル232または後進ペダル233をオペレータが足踏み操作し、トラクタ1を前進または後進させて、前方または後方に移動させる動作を説明する。先ず、前進ペダル232を足踏み操作したときの動作を説明する。前進用の踏み板236aをオペレータが踏み込んだときに、カム板258が牽制リンク238aを介して押し下げられて図19における反時計方向に回転する。このカム板258の回転に
より、カム溝257内をカムローラ265が移動して、戻しバネ256を伸張する一方、変速ポテンショ220をセンサリンク271を介して作動して、前進ペダル232の踏込み量(または踏込み角度)を検出し、無段変速機29からの変速駆動出力(前進速度)を、前進ペダル232の踏込み量に比例させて増速することになる。
前進用の踏み板236aが踏み込まれて、カムローラ265がカム溝257の端部に移動した状態において、前進用の踏み板236aをオペレータがさらに踏み込んで、変速駆動出力(前進速度)を増速するように操作した場合、押し引きロッド264がカム板258を介して引き下げられ、踏力増大バネ260が引きバネ座262を介して圧縮され、前進ペダル232の踏力が増大される。前進ペダル232の踏力をオペレータが感じながら、前進ペダル232を低速操作域から高速操作域に移動できることになる。
なお、オペレータが足を前進ペダル232から離すことにより、引きバネ座262が踏力増大バネ260力にて初期位置に戻り、かつカム板258が戻しバネ256力にて中立(初期)位置に戻り、前進ペダル232を初期位置に戻す。また、前進ペダル232を踏み込んだときに、後進ペダル233は踏み込み方向とは逆の方向に移動する一方、オペレータが足を前進ペダル232から離したときには、後進ペダル233も初期位置に戻る。
一方、後進ペダル233を足踏み操作したときの動作を説明する。後進用の踏み板236bをオペレータが踏み込んだときに、カム板258が牽制リンク238bを介して引き上げられて図19における時計方向に回転する。このカム板258の回転により、カム溝257内をカムローラ265が移動して、戻しバネ256を伸張する一方、変速ポテンショ220をセンサリンク271を介して作動して、後進ペダル233の踏込み量(または踏込み角度)を検出し、無段変速機29からの変速駆動出力(後進速度)を、後進ペダル233の踏込み量に比例させて増速することになる。
後進用の踏み板236bが踏み込まれて、カムローラ265がカム溝257の端部に移動した状態において、後進用の踏み板236bをオペレータがさらに踏み込んで、変速駆動出力(後進速度)を増速するように操作した場合、押し引きロッド264がカム板258を介して押し上げられ、踏力増大バネ260が押しバネ座261を介して圧縮され、後進ペダル233の踏力が増大される。後進ペダル233の踏力をオペレータが感じながら、後進ペダル233を低速操作域から高速操作域に移動できることになる。
なお、オペレータが足を後進ペダル233から離すことにより、押しバネ座261が踏力増大バネ260力にて初期位置に戻り、かつカム板258が戻しバネ256力にて初期(中立)位置に戻り、後進ペダル233を初期位置に戻す。また、後進ペダル233を踏み込んだときに、前進ペダル232は踏み込み方向とは逆の方向に移動する一方、オペレータが足を後進ペダル233から離したときには、前進ペダル232も初期位置に戻る。
また、前進ペダル232を踏み込んだときに、後進ペダル233は、カム板258及び牽制リンク238bを介して踏み込み方向とは逆の方向に移動し、オペレータが足を前進ペダル232から離したときには、後進ペダル233も中立(初期)位置に戻る。一方、後進ペダル233を踏み込んだときに、前進ペダル232はカム板258及び牽制リンク238aを介して踏み込み方向とは逆の方向に移動し、オペレータが足を後進ペダル233から離したときには、前進ペダル232も初期(中立)位置に戻ることになる。
次に、図18乃至図20、図22乃至図25を参照して、アクセル連結レバー127について説明する。
図19、図20、図23に示されるように、操縦コラム234のコラムフレーム129には、変速フレーム266と、レバー支点フレーム130を一体的に連結している。スロットルレバー206の基端部を左右方向に略水平に延長させてレバー支点軸131を一体的に形成する。レバー支点軸131には一方向回転軸受134を被嵌する。一方向回転軸受134にはスロットルアーム133を配置する。スロットルアーム133をスロットルリンク132を介してエンジンガバナ214に連結する。スロットルレバー206を、皿バネ135の制動力に抗して回動操作(前後方向)したとき、スロットルアーム133が連動して回動して、エンジンガバナ214を作動させてエンジン5の回転数を変更することになる。即ち、スロットルレバー206を図20の実線位置から仮想線方向(反時計方向)に回動した場合、エンジン5の回転数が例えば最高出力回転数まで増加するように、スロットルアーム133を介してエンジンガバナ214を作動させる。なお、スロットルレバー206を仮想線方向から図20の実線位置に戻す方向(時計方向)に回動した場合、エンジン5の回転数が例えばアイドリング回転数まで減少するように、スロットルアーム133が図示しない戻しバネ力にて復動する。
図20及び図23に示されるように、前進ペダル232とエンジンガバナ214を連結するためのアクセル連動機構118として、アクセル連動アーム136と、クラッチアーム139と、アクセル操作アーム142とを備える。レバー支点軸131にはアクセル連動アーム136の基端部を回動可能に被嵌させる。アクセル連動アーム136には、スロットルアーム133に係合させる突起137を一体的に形成する。アクセル連動アーム136が増速方向(図20反時計方向)に回動したとき、アクセル連動アーム136が突起137を介してスロットルアーム133に係合され、スロットルアーム133が増速方向(図20反時計方向)に回動することになる。
図20及び図23に示されるように、アクセル連動アーム136には丸棒形のスライドガイド棒138の一端部を連結する。スライドガイド棒138には、その軸芯線方向にスライド可能に、クラッチアーム139を被嵌する。クラッチアーム139には、この一部を折り曲げて、後述するアクセル操作アーム142を当接させるための当接体139aを一体的に形成する。クラッチアーム139を連結するためのシフト部材140を、レバー支点軸131にスライド可能に被嵌させる。レバー支点軸131には、レバーホルダ141を介してアクセル連結レバー127をスライド可能に配置する。アクセル連結レバー127には、シフトアーム140aを介してシフト部材140を連結する。また、前進ペダル232の回動支軸部237aにはアクセル操作アーム142を配置する。アクセル操作アーム142の上面側には板形の誤動作防止体143を配置する。
アクセル連結レバー127の操作と、アクセル連動機構118の動作を説明する。アクセル連結レバー127が図23の実線位置のとき、クラッチアーム139の当接体139aは、アクセル操作アーム142の回動軌跡から外れた位置に支持される。この場合、前進ペダル232をオペレータが踏み込んで、アクセル操作アーム142を図20の時計方向に回動させても、アクセル操作アーム142がクラッチアーム139の当接体139aに当接しないから、クラッチアーム139が回動しない。即ち、前進ペダル232をオペレータが踏み込んでも、この前進ペダル232の操作によってエンジン5の回転数は変更されない。オペレータがスロットルレバー206を操作したとき、エンジン5の回転数が変更されるだけである。
一方、アクセル連結レバー127をオペレータが引張って図23の実線位置から仮想線位置に移動させた場合、クラッチアーム139の当接体139aは、アクセル操作アーム142の回動範囲(図20時計方向)に支持される。そして、前進ペダル232をオペレ
ータが踏み込んだとき、アクセル操作アーム142がクラッチアーム139の当接体139aに当接する。そのため、クラッチアーム139がアクセル操作アーム142によって回動して、突起137を介してスロットルアーム133を増速側に回動させる。即ち、前進ペダル232をオペレータが踏み込んだとき、前進ペダル232の踏み込み量に比例してエンジン5の回転数が増速側に変更される。オペレータが前進ペダル232から足を離して戻すことにより、エンジン5の回転数も増速前の回転数(スロットルレバー206にて設定された回転数)に戻る。また、後進ペダル233をオペレータが踏み込んでも、アクセル操作アーム142がクラッチアーム139から離れる方向(図20反時計方向)に回動するから、エンジン5の回転数は変更されない。
なお、前進ペダル232をオペレータが踏み込んだ状態で、アクセル連結レバー127をオペレータが引張った場合、クラッチアーム139の当接体139aが誤動作防止体143に当接し、アクセル連結レバー127が図23の実線位置から仮想線位置に移動するのを阻止される。そのため、クラッチアーム139の当接体139aは、アクセル操作アーム142の回動軌跡から外れた位置に支持される。
また、上述の実施形態では、クラッチアーム139の当接体139aをアクセル操作アーム142に対して接離するためのアクセル連結レバー127を設けたが、スロットルレバー206のレバー軸支点131を伸縮継ぎ手部材150を介して伸縮可能に形成し、伸縮継ぎ手部材150をレバーホルダ141とシフトアーム140aとの間に配置し、レバーホルダ141とシフトアーム140aとの間をロッド(図示省略)などで連結することにより、スロットルレバー206をレバー軸支点131の軸線方向に移動して、クラッチアーム139の当接体139aをアクセル操作アーム142に対して接離させることができる。その場合は、スロットルレバー206を兼用でき、アクセル連結レバー127が不要になる。
次に、図19及び図20、図22乃至図26を参照して、ペダルロックレバー128について説明する。図20、図23及び図25に示されるように、作業車両1の移動速度を略一定に維持するための定速移動機構119として、ロックアーム146と、ロックギヤ147とを備える。ペダルロックレバー128の基端部のレバー軸144を、筒形軸受体145を介してコラムフレーム129に回動可能に軸支する。レバー軸144にはロックアーム146の基端部を連結する。ロックアーム146の先端部には係合爪146aを熔接にて一体的に配置する。係合爪146aを係脱可能に係合するための扇ギヤ形のロックギヤ147を、後進ペダル233の回動支軸部237bに熔接にて一体的に配置する。ロックアーム146には、解除ワイヤ148及びリンクなどを介してブレーキペダル230を連結する(図26参照)。また、ロックアーム146には、ペダルロックレバー128をロック位置または非ロック位置に維持するための支点越え作用形の切換バネ149を連結する(図20参照)。
ペダルロックレバー128の操作と、定速移動機構119の動作を説明する。ペダルロックレバー128は、図19及び図20の仮想線位置、または実線位置に、オペレータが手動で切換える。オペレータが切換えた位置にペダルロックレバー128を切換バネ149によって維持する。ペダルロックレバー128が実線位置に切換えられている場合、ロックアーム146の係合爪146aがロックギヤ147に係合し、前進ペダル232及び後進ペダル233を略一定位置に維持する。例えば前進ペダル232または後進ペダル233をオペレータが任意の位置に足踏み操作し、図20の仮想線位置のペダルロックレバー128を実線位置に操作して、係合爪146aをロックギヤ147に係合させた場合、前進ペダル232または後進ペダル233がその位置に固定維持され、作業車両の前進または後進の移動速度が略一定に保たれ、オペレータが前進ペダル232または後進ペダル233から足を離しても、作業車両が略一定速度で前進または後進方向に移動する。
また、前進ペダル232をオペレータが最大踏み込み位置に足踏み操作し、図20の仮想線位置のペダルロックレバー128を実線位置に操作して、係合爪146aをロックギヤ147に係合させた場合、前進ペダル232が最大踏み込み位置に固定維持され、作業車両の前進の移動速度が略最高速度に保たれ、オペレータが前進ペダル232から足を離しても、作業車両が略最高速度で前進方向に移動する。そのように、作業車両が略最高速度で前進移動しているとき、変速比設定ダイヤル221をオペレータが操作して、中立または多段変速(図28に示す15段階)の速度を設定できる。即ち、オペレータが前進ペダル232(後進ペダル233)から足を離し、オペレータが変速比設定ダイヤル221を操作するだけで、油圧無段変速機29の主変速出力が略零になる中立に切換えたり、油圧無段変速機29の主変速出力を15段階に多段変速することができる。
また、ペダルロックレバー128が実線位置(図20)に切換えられている場合、ブレーキペダル230をオペレータが踏み込んだとき、解除ワイヤ148を介して係合位置のロックアーム146が非係合位置側に引張られる。そのため、ロックアーム146が図20の実線位置(係合位置)から仮想線位置(非係合位置)に移動し、係合爪146aとロックギヤ147の係合を解除し、前進ペダル232及び後進ペダル233を作動可能に維持する。
なお、前進ペダル232または後進ペダル233からオペレータが足を離している場合、ブレーキペダル230をオペレータが踏み込んだとき、前進ペダル232または後進ペダル233が初期(中立)位置に復帰する。そして、移動速度(車速)が一定以下になったとき、前進用油圧クラッチ40及び後進用油圧クラッチ42の両方を自動的に切リ(OFF)に維持し、左右のブレーキ65を自動的に作動させて左右後車輪4を制動する。
次に、図28及び図29を参照しながら、変速比制御について説明する。ここで、変速比とは、エンジン5回転数に対する前記油圧式無段変速機29の出力軸36の回転数の比率をいう(以下同じ)。
走行機体2に搭載されたミッションケース17内に、エンジン5からの動力が伝達される入力軸27を配置し、入力軸27と変速用の油圧ポンプ部500と油圧モータ部501と出力軸36とが同一軸線上に配置された油圧式無段変速機29を備え、油圧モータ部501を介して出力軸36から少なくとも走行駆動力を伝達するように構成してなる作業車両において、予め設定した目標変速比に対して、環境変化や外乱(主として、走行に係る負荷)によって、実際(現実)の変速比が一致しないことがある。そこで、実際(現実)のエンジン5回転数及び前記出力軸36の回転数をエンジンコントローラ213にフィードバックさせて、目標変速比に近接若しくは一致させる制御を、一定変速比制御(変速比適応制御)という。換言すると、エンジン5の回転数を、負荷の変動に拘らず、略一定値に保持するように制御する一方、実際(現実)の変速比が目標変速比の所定値%以内となるように、油圧式無段変速機29の変速比を制御するための比例電磁弁203を制御するものである。そのため、エンジン5の回転数に対する油圧式無段変速機29における出力軸36の回転数の変速比の変速比パターンを本機コントローラ210におけるパターン記憶手段としてのRAM(随時読み書き可能メモリ)に記憶させる。
この変速比パターンは、変速ペダル(前進ペダル232及び後進ペダル233)の踏込み量が増大するのに比例して、変速比が大きくなるパターンであり、その比例関数は一次関数であっても良いし、2次曲線の関数であっても良い。パターン記憶手段には複数の変速比パターンが関数表形式またはマップ形式(図28に示すような変速比線図を参照)にて記憶されている。農作業の種類や圃場の条件(土壌の質や水田、畑土地等)に応じて、図28の実施形態では15種類の変速比パターン(変速比線No.1〜No.15)を準備して、予めパターン記憶手段に記憶させている。オペレータが変速比設定器としての設定ダイヤル221の目盛(例えばN、1、2、3、…14、15)を選択すると、複数種類の変速比パターンのうちから任意の1つのパターンを設定(指示)することができる。換言すると、変速比設定器としての設定ダイヤル221は、変速ペダルとしての前進ペダル232及び後進ペダル233の踏込み量に対応する変速比の変化率を変える(調節設定)ためのものである。なお、設定ダイヤル221は、その目盛がN(変速中立)のとき、前進ペダル232及び後進ペダル233の踏込み量に関係なく、油圧無段変速機29の出力を略零(変速比を0)に維持する。
なお、図28に示す実施形態では、横軸にペダル踏込み量(最大踏込み量に対する%で示し、右向きは前進ペダルのもの、左向きは後進ペダルのもの)を採り、縦軸(左縦軸参照)にはエンジン5の回転数に対する油圧式無段変速機29における出力軸36の回転数の変速比[(出力軸36の回転数/エンジン5の回転数)=0〜2]を採って変速比パターンの線図を示す。図28において下の線から順にNo. 1〜No.15とし、前進用変速比パターンと後進用変速比パターンは同じ(左右対称)に設定されている。さらに、図28には、ペダル踏込み量に対するペダル踏力の変化を示す線図(破線で示す)が記載されている。すなわち、右縦軸にはペダル踏力(最大値に対する%で示す)を採る。
実施形態では、前進ペダル232(または後進ペダル233)の踏込み量の中途部(例えば全踏込み量の約70%の位置)で、そのペダルの踏力が前述の構成の踏み込み抵抗変更手段242により急増するようになっている。即ち、ペダル踏込み量が0%から約70%までは、中立位置復元手段241の付勢力に抗することで、ペダル踏力が低い勾配で直線的に比例して増加する。ペダル踏込み量が約70%の位置では、踏み込み抵抗変更手段242による抵抗力が付加されるのでペダル踏力が最大値の約20%から約50%に急変し、その後のペダル踏込み量が約70%から100%までは、ペダル踏力が高い勾配で略直線的に比例して増加するのである。
そして、各変速比パターン(変速比線)も上述のペダル踏込み量が約70%の位置より少ない領域とそれより大きい領域とで異なるようにしている。図28の実施形態において、No.1〜No.11の線(図28において下の線から数えて順にNo.1〜No.11とする)では、ペダル踏込み量が約70%の位置より少ない領域で変速比線の勾配が低く、約70%の位置を越える領域では変速比線の勾配が高くなるように設定されている。変速比線を採用するときには、オペレータが加速を意図して、オペレータが通常のペダル踏込み量の範囲(約70%内)を越えてペダル232,233を踏み込む時に、そのペダル踏力の急激な増大で感得できる。また、後述するように、環境変化や外乱等に対応してオペレータが変速比設定ダイヤル221で設定した以上の速度に上昇させたいとき、オペレータが変速比設定ダイヤル221の設定変更を実行する煩わしさを回避して、ペダル232,233を所定量以上踏み込むだけで、簡単に増速させることができる。
No.12の線(図28において下の線から12番目の線)では、ペダル踏込み量が0%〜100%まで変速比線はほぼ一直線に設定されている。No.13及びNo.14の線(図28において下の線から数えてNo.13及びNo.14とする)では、ペダル踏込み量が約70%の位置を越える領域での変速比線の勾配が、約70%の位置より少ない領域での勾配より低く設定されている。No.15の変速比線は、ペダル踏込み量が約70%の位置(踏み込み抵抗変更手段242にペダルが接する直前)で変速比2となる直線である。
図29に示す変速比制御のフローチャートを参照しながら、変速比適応制御態様を説明する。上述のように、前進ペダル232(または後進ペダル233)の踏込み量に比例させて比例制御電磁弁203を作動し、これからの作動油で主変速油圧シリンダ556を駆動させて主変速機構である油圧無段変速機29の油圧ポンプ部500の圧油吐出量を制御する。その場合、変速比設定ダイヤル221で設定した変速比の終局目標値または維持目標を環境の変化に適応して遂行する自動制御を実行する。より詳しくは、変速ペダル232,233の踏込み量を自己監視し、その踏込み量の変化に応じて変速比設定ダイヤル221で設定した変速比の目標線に追従するように自動制御する。このため、主変速出力軸36の回転数を無段階に変更調節できることになる。
図29に示すように、変速比適応制御では、エンジンを始動させ(S1)、オペレータが前進ペダル232を最大踏み込み位置に踏み込んで(S2:yes)、続いて変速比設定ダイヤル221にて、作業種類等に応じてオペレータが所望の変速比パターン(No.1〜No.15)を選択・決定する(S3)と、本機コントローラ210のRAM(随時読み書き可能メモリ)に記憶された所定の変速比パターン(No.1〜No.15)を読み出す(S4)。
次に、オペレータがトラクタ1を前進(後進)させるために前進ペダル232(後進ペダル233)を踏み込むことにより、変速ポテンショ220からペダル踏込み量を本機コントローラ210に読み込む(S5)。この読み込み数値に基づいて、本機コントローラ210の演算部では、上記の選択された変速比パターン(No. 1〜No.15)上のペダル踏込み量に対応する目標変速比値を算出する(S6)。なお、設定ダイヤル221の目盛がN(変速中立)の場合、前進ペダル232及び後進ペダル233の踏込み量に関係なく、油圧無段変速機29の出力が略零(変速比を0)に維持される。
他方、本機コントローラ210では、走行中に常時一定時間間隔(サンプリング時間間隔)毎に、エンジン回転センサ215からエンジン回転数を読み込み、主変速出力部回転センサ116により、主変速出力部回転数を検出して読み込む(S7)。サンプリング時間(現在)でのエンジン回転数(分母)と主変速出力部回転数(分子)との比率から現在変速比値を演算し、現在変速比値が目標変速比値に略等しいか否かを判別する(S8)。
現在変速比値が目標変速比値から大小の所定%以上離しているときは(S8:no)、本機コントローラ210が比例制御電磁弁203の印加電圧値を補正することにより、油圧ポンプ部500の斜板角度を変更調節し、油圧モータ部501への作動油吐出量を制御して主変速出力軸36の回転数を増加または減少させるという主変速操作を実行する(S9)。現在変速比値が目標変速比値に略等しければ(目標変速比値に対して現在変速比値が±所定%以内の場合)(S8:yes)、主変速出力軸36の回転数を維持させる(S10)。
このように現在変速比値が目標変速比値に近づく(または一致させる)ようにフィードバック制御を行う。これらの場合、例えば、トラクタが乾いた土の区域から水を多く含む土の区域に進入したときのように走行の負荷が増大するなどの外乱のために、エンジン5の出力トルク変動が不足した場合や環境変化によりエンジン5回転数が所定値から外れた場合には、エンジンコントローラ213を作動させて、エンジン5回転数を所定の値に維持するように制御することは勿論である。
このような変速比適応制御を採用すれば、オペレータは一旦変速比設定ダイヤル221にて変速比の変速比パターンを設定した後は、変速ペダルである前進ペダル232または後進ペダル233を操作するだけで、環境の変化や作業車両の走行負荷の変動により、現実の変速比の値が目標変速比の値からずれた時に、自動的に目標変速比の値に近づくように自動制御でき、作業車両の走行操作を無段変速機構付きの自動車における走行操作に近似させて至極簡単にすることができ、長時間の作業を疲労が少なくできるという効果を奏する。
また、比例制御電磁弁203の動作を補正することにより、上記自動制御を実行するので、きめ細かく且つ迅速に制御できるという効果を奏する。さらに、エンジン5の回転数を負荷によって制御するための電子ガバナ214を備えたものであるから、オペレータがエンジンスロットルを手操作で調節する必要がなく、エンジン5の回転数及び油圧式無段変速機29の出力を共に高効率に保持するように、エンジン回転数の制御とポンプ斜板509角度の制御とを実行でき、且つ作業車両の走行操作を無段変速機構付きの自動車における走行操作に近似させて至極簡単にすることができ、長時間の作業を疲労が少なくできるという効果を奏する。なお、主変速部の回転数の検出に代えて、車速(車輪の回転数)を検出して、変速比を算出することも等価の意義として採用できる。
次に、図30〜図33を参照しながら、トラクタ1に搭載された各コントローラ210,213,281,282への制御プログラム書き込みに関する詳細構成及び制御態様の一例について説明する。
各コントローラ210,213,281,282には、それぞれに接続される出力系機器を制御(変速比制御や操作盤276の表示制御等)するための制御プログラムを必要とする。しかし、各コントローラ210,213,281,282をトラクタ1に組み付ける段階では、各コントローラ210,213,281,282に、制御プログラムが格納されておらず、CAN通信に必要な通信制御プログラムと、入力系機器及び出力系機器の間で制御情報をやり取りするための入出力用制御プログラムと、他のコントローラとの識別用のCAN−ID(識別子)を決めるためのID決定プログラムとがROM(図示省略)に記憶されているだけである。つまり、組み付け前の全てのコントローラ210,213,281,282は同じ状態になっている。
各コントローラ210,213,281,282には、CAN通信バス280に接続される複数の端子T1〜Tn(nは2以上の整数)を備えている。端子の1つは電力供給用の電源端子T1であり、その他の端子T2〜Tnは基本的に制御情報伝送用の接続端子である。但し、接続端子T2〜Tnのうちの一部は、他のコントローラ213,281,282との識別用のCAN−ID(識別番号)を決める識別端子として利用される。
各コントローラ210,213,281,282の端子T1〜Tn群は、トラクタ1における所定の搭載箇所にあるコネクタ288を介して、CAN通信バス280に接続される。具体的には、各コントローラ210,213,281,282において端子T1〜Tn群を並べてなるポート部289が、CAN通信バス280における所定のコネクタ288に着脱可能に差し込み固定される。また、CAN通信バス280には、外部コネクタ291を介して、コントローラ210,213,281,282毎の制御プログラムをインストールするための外部端末290が接続可能になっている。
実施形態では、各コントローラ210,213,281,282における識別端子の接地の有無を、搭載箇所の異なるコネクタ288毎に変えることによって、所定の搭載箇所のコネクタ288に接続された各コントローラ210,213,281,282が、自らを所定の搭載箇所のコントローラ210,213,281,282であると自動的に特定し把握するように構成されている。そして、各コントローラ210,213,281,282は、各コネクタ288との接続時に外部端末290から伝送される制御情報にて、端子T1〜Tn群から識別端子をいくつ利用するかを決定するように構成されている。
この場合、トラクタ1に搭載されるコントローラ210,213,281,282の数が4つであるため、各コントローラ210,213,281,282の端子T1〜Tn群のうち2つ(例えばT2とT3)が識別端子として利用される。換言すると、各コネクタ288を経由しての識別端子T2,T3の接地の有無に基づいて、2ビットすなわち4通りの固有情報が個々のコントローラ210,213,281,282に設定される。その結果、各コントローラ210,213,281,282に、異なるCAN−IDが割り振られることになる。
例えば本機コントローラ210用のコネクタ288に空のコントローラのポート部289を差し込むと、識別端子T2,T3が共にHigh(接地しない)状態になり、当該コントローラは自らを本機コントローラ210であると特定する。そして、ID決定プログラムに沿って本機コントローラ210用のCAN−IDを決定し、これを記憶する。
エンジンコントローラ213用のコネクタ288に空のコントローラのポート部289を差し込むと、識別端子T2がHigh状態で識別端子T3がLow(接地した)状態になり、当該コントローラは自らをエンジンコントローラ213であると特定する。そして、ID決定プログラムに沿ってエンジンコントローラ213用のCAN−IDを決定し、これを記憶する。
作業機コントローラ281用のコネクタ288に空のコントローラのポート部289を差し込むと、識別端子T2がLow状態で識別端子T3がHigh状態になり、当該コントローラは自らを作業機コントローラ281であると特定する。そして、ID決定プログラムに沿って作業機コントローラ281用のCAN−IDを決定し、これを記憶する。
パネルコントローラ282用のコネクタ288に空のコントローラのポート部289を差し込むと、識別端子T2,T3が共にLow状態になり、当該コントローラは自らをパネルコントローラ282であると特定する。そして、ID決定プログラムに沿ってパネルコントローラ282用のCAN−IDを決定し、これを記憶する。
なお、各コントローラの識別端子数は、CAN通信バス280に接続されるコントローラ数に応じて変更される。2k(kは1以上の整数)個以下のコントローラがCAN通信バス280に接続される場合は、CAN−IDが2k個必要になるから、識別端子の接地の有無に基づく2k通りの固有情報の各々を、各搭載箇所のコネクタ288に設定しておき、外部端末290からは、識別端子数をk個とする制御情報を各コントローラに伝送することになる。また、所定の搭載箇所のコネクタ288に接続された各コントローラ210,213,281,282が、自らを所定の搭載箇所のコントローラ210,213,281,282であると自動的に特定し把握する手段としては、識別端子の接地の有無に限らず、抵抗、ボリューム等によるアナログ入力信号を利用してもよいし、パルス入力信号の周期や幅を用いてもよい。
図32及び図33のフローチャートを参照しながら、各コントローラ210,213,281,282のCAN−ID設定及びプログラム書き込みの態様について説明する。実施形態では、各コントローラ210,213,281,282をトラクタ1に組み付けた状態において、各コントローラ210,213,281,282にその固有情報に応じたCAN−IDを設定したのち、CAN通信バス280に接続された外部端末290からCAN−ID毎の特定の制御プログラムを読み出して、CAN−IDの一致するコントローラにインストールするように構成されている。
外部端末290と各コントローラ210,213,281,282とがCAN通信バス280を介して接続されると、外部端末290側では、図32(a)に示すCAN−ID取得処理が開始され、各コントローラ210,213,281,282側では、図32(b)に示すCAN−ID取得処理が開始される。外部端末290側では、各コントローラ210,213,281,282に識別端子数kの情報を送信する(S100)。次いで、識別端子数kにて定まる識別端子の接地の有無(固有情報)に基づいて決定されたCAN−IDの情報を、各コントローラ210,213,281,282から受信すると(S101:YES)、当該CAN−IDの情報の照合を行う(S102)。
この場合、外部端末290には、各コントローラ210,213,281,282がID決定プログラムにて設定する2k個(実施形態では4個)のCAN−IDが予め記憶されている。ステップS102では、記憶されたCAN−IDと、受信したCAN−IDとが照合される。全てのコントローラ210,213,281,282についての照合結果が一致すれば(S103:YES)、外部端末290側でのCAN−ID取得処理を終了する。照合結果が一致しない場合は(S103:NO)、不一致のコントローラ自体が異常か、又は、当該コントローラにつながるCAN通信バス280が異常(断線、短絡等)と考えられるので、外部端末290の表示画面に、不一致のCAN−IDのエラー表示をしたのち(S104)、外部端末290側でのCAN−ID取得処理を終了する。
なお、CAN−IDの照合は、各コントローラ210,213,281,282間でCAN−IDを確認し合い、欠番があれば、コントローラ異常や接続異常と判断するようにしてもよい。また、異常検出用の常時ON(又は常時OFF)信号線をCAN通信バス280に設けることによって、当該信号線の異常から、コントローラ異常や接続異常を判断することも可能である。
各コントローラ210,213,281,282側では、外部端末290からの識別端子数kの情報を受信すると(S200:YES)、識別端子数kから定まる各識別端子の接地の有無(固有情報)に基づいて、自らのCAN−IDを設定し、これを記憶する(S201)。次いで、自らのCAN−IDの情報を外部端末に送信し(S202)、各コントローラ210,213,281,282側でのCAN−ID取得処理を終了する。
外部端末290と各コントローラ210,213,281,282とにおいて、図32の各制御処理が終了すると、外部端末290側では、図33(a)に示す書き込み処理が開始され、各コントローラ210,213,281,282側では、図33(b)に示す書き込み処理が開始される。外部端末290側では、各コントローラ210,213,281,282に書き込み要求(存在確認要求)を送信する(S110)。
各コントローラ210,213,281,282からの書込許可(応答)が所定時間内にない場合(S111:NO)は、応答なしのコントローラ自体が異常か、又は、当該コントローラにつながるCAN通信バス280が異常(断線、短絡等)と考えられるので、外部端末290の表示画面に、応答なしのコントローラのエラー表示をしたのち(S116)、外部端末290側での書き込み処理を終了する。各コントローラ210,213,281,282からの書込許可(応答)を受信すると(S111:YES)、各コントローラ210,213,281,282のCAN−IDに対応した特定の制御プログラムを読み出して、当該特定のプログラムの照合を行う(S112)。
この場合、外部端末290(例えば書き込み用プログラム)には、例えばメーカコード、工場コードといった保安用の固有コードが予め記憶されている。また、各制御プログラムにも、同様の固有コードが付与されている。ステップS112では、外部端末290側の固有コードと、送信予定の制御プログラム側の固有コードとが照合される。両方の固有コードが一致すれば(S113:YES)、当該制御プログラムを、書き込み対象のコントローラ210,213,281,282に送信する(S114)。照合結果が一致しない場合は(S113:NO)、外部端末290(例えば書き込み用プログラム)又は制御プログラムが純正品でないと考えられるので、外部端末290側での書き込み処理を終了する。ステップS114の実行後(制御プログラム送信後)は、全てのコントローラ210,213,281,282からの書き込み終了通知を受信すると(S115:YES)、外部端末290側での書き込み処理を終了する。
一方、各コントローラ210,213,281,282側では、外部端末290からの書き込み要求を受信すると(S210:YES)、外部端末290に書き込み許可を送信する(S211)。そうすると、各コントローラ210,213,281,282に応じた特定の制御プログラムが外部端末290から送信されてくるため、各コントローラ210,213,281,282は、特定の制御プログラムを受信してEEPROM210a,213a,281a,282aに書き込みする(インストールする、S212)。書き込み終了後は書込終了通知を外部端末290に送信し(S213)、各コントローラ210,213,281,282側での書き込み処理を終了するのである。
以上の説明並びに図32及び図33から明らかなように、作業車両1の制御対象部に設けられた入力系機器及び出力系機器と、入力系機器からの制御情報に基づいて出力系機器の作動を制御する複数の制御手段210,213,281,282と、各制御手段210,213,281,282間をつなぐ通信バス280とを備えている作業車両搭載用制御装置であって、各制御手段210,213,281,282を作業車両1に組み付けた状態において、各制御手段210,213,281,282にその固有情報に応じた識別子を設定し、通信バス280に接続された外部端末290から識別子毎の制御プログラムを読み出して、識別子の一致する制御手段210,213,281,282にインストールするように構成されているから、制御手段210,213,281,282を、作業車両1に組み付けてから通信バス280を介して接続した後に、通信バス280に接続された外部端末290から、識別子の一致する制御手段210,213,281,282に、個別の制御プログラムを簡単にインストール(書き込み)できる。
そして、各制御手段210,213,281,282には、その固有情報に応じた識別子が設定されるから、個別の制御プログラムを誤送信するおそれを著しく低減した状態で、書き込み作業の簡素化及び書き込み工数の低減を図れる。しかも、各制御手段210,213,281,282には、その固有情報に応じた識別子が組み付け後に設定されるから、組み付け前の全ての制御手段210,213,281,282は、個別の制御プログラムを格納していない同種(1種類)のものを用意すれば足りることになる。このため、組み付け工程において、作業車両1の各搭載箇所に対して、誤った制御手段210,213,281,282を取り付けてしまう人的ミスを確実に回避でき、組み付け作業の簡素化を図れる。
また、固有情報が送られてこない制御手段210,213,281,282には、識別子が設定されず、制御プログラムをインストールしないように構成されているから、各制御手段210,213,281,282の接続状態をチェックしてから書き込みすることになり、制御プログラムの書き込み異常を解消できる。その上、インストールの有無に基づいて、各制御手段210,213,281,282の異常や、通信バス280との接続異常(電源不良、断線及び短絡等)を検出することも可能になる。
以上の説明並びに図32及び図33から明らかなように、作業車両1の制御対象部に設けられた入力系機器及び出力系機器と、入力系機器からの制御情報に基づいて出力系機器の作動を制御する複数の制御手段210,213,281,282と、各制御手段210,213,281,282間をつなぐ通信バス280とを備えている作業車両搭載用制御装置であって、各制御手段210,213,281,282を作業車両1に組み付けた状態において、通信バス280に接続された外部端末290が、制御手段210,213,281,282毎の存在確認要求を通信バス280経由で伝送し、存在確認要求に応答した制御手段210,213,281,282に、これに対応するプログラムをインストールするように構成されているから、各制御手段210,213,281,282への書き込み途中での異常発生をなくせることになる。従って、制御手段210,213,281,282の交換作業や制御プログラムの再書き込み作業をする必要がなく、書き込み作業性が向上する。
また、存在確認要求に応答しない制御手段210,213,281,282には、外部端末290からのプログラムがインストールされないように構成されているから、この点でも、制御プログラムの書き込み異常を防止できると共に、インストールの有無に基づいて、各制御手段210,213,281,282の異常や、通信バスとの接続異常(電源不良、断線及び短絡等)を検出できる。
以上の説明並びに図32及び図33から明らかなように、作業車両1の制御対象部に設けられた入力系機器及び出力系機器と、入力系機器からの制御情報に基づいて出力系機器の作動を制御する複数の制御手段210,213,281,282と、各制御手段210,213,281,282間をつなぐ通信バス280とを備えている作業車両搭載用制御装置であって、通信バス280に接続された外部端末290にて、識別子毎のプログラムを、識別子に対応した制御手段210,213,281,282にインストールするように構成されており、外部端末290と各制御プログラムとに保安用の固有コードを有しており、インストール前に予め、外部端末290の固有コードと各制御プログラムの固有コードとを照合し、合致した制御プログラムを、これに対応する制御手段210,213,281,282にインストールするように構成されているから、組み付け前の制御手段210,213,281,282に、個別に固有コードを書き込む必要がなくなり、組み付け前の制御手段210,213,281,282を用意する際の手間を少なくできる。
また、照合結果が合致しない制御プログラムは、各制御手段210,213,281,282にインストールされないように構成されているから、純正品の制御プログラム以外が制御手段210,213,281,282に書き込まれるおそれを防止できる。
次に、図34〜図36を参照しながら、各コントローラ210,213,281,282における接触抵抗を代替的に検出するための代替検出回路の構成及び制御態様の一例について説明する。各コントローラ210,213,281,282に対する代替検出回路の構成はいずれも同じ(同種のもの)なので、以下では本機コントローラ210に対する代替検出回路を代表例として、その詳細構成を説明する。
図34は代替検出回路の第1実施形態を示している。図34に示すように、本機コントローラ210には、入出力系機器に接続される複数の機器用端子t1〜tn(nは2以上の整数)を備えている。本機コントローラ210の機器用端子t1〜tn群は、コネクタ296付きハーネス295を介して入出力系機器に接続される。具体的には、本機コントローラ210において機器用端子t1〜tn群を並べてなる機器用ポート部299が、ハーネス295のコネクタ296に着脱可能に差し込み固定される。
本機コントローラ210には、接触抵抗の変化を代替的に検出する代替検出回路としてのプルダウン回路300(図34の二点鎖線内参照)を備えている。すなわち第1実施形態では、本機コントローラ210内において、機器用端子t1〜tnのうち例えば機器用端子t1がCPU210bの第1端子部A1に接続されている。機器用端子t1と第1端子部A1との間には、本機コントローラ210の基準電源Vcc(+5V)が接続されている。基準電源Vccと第1端子部A1との間には、基準電源Vccの電圧監視用の監視抵抗R5,R6が配置されている。監視抵抗R5と第1端子部A1との間が監視抵抗R6を介して接地されている。機器用端子t2はCPU210bの第2端子部A2に接続されている。機器用端子t2と第2端子部A2との間は、安定化抵抗としての代替検出用プルダウン抵抗R2を介して接地されている。機器用端子t3は接地されている。機器用端子t4は、CPU210bの第4端子部A4に接続されている。機器用端子t4と第4端子部t4との間は、安定化抵抗としての機器用プルダウン抵抗R4を介して接地されている。
ハーネス295のコネクタ296内には、機器用端子t1〜tnに対応するコネクタ側端子c1〜cn(nは2以上の整数)を備えている。コネクタ296側において、コネクタ側端子c1とコネクタ側端子c3との間には、一対の設定抵抗R1,R3が直列状に配置されている。設定抵抗R1と設定抵抗R3との間はコネクタ側端子c2に接続されている。従って、本機コントローラ210の機器用ポート部299をハーネス295のコネクタ296に差し込み固定した状態では、機器用端子t1及びコネクタ側端子c1の第1接続部J1と、機器用端子t3及びコネクタ側端子c3の第3接続部J3との間に、コントローラの基準電源Vccを設定抵抗R1,R3にて分圧した基準電圧Vbが印加されることになる。コネクタ側端子c4には、ハーネス295を介して、例えば操作系の車速設定に対する主変速レバーの操作量を検出するためのポテンショメータが接続されている。
第1実施形態では、プルダウン回路300側にある代替検出用プルダウン抵抗R2の値は、電磁ソレノイド297(各入出力系機器)に対する機器用プルダウン抵抗R4の値より小さく設定されている。この場合、代替検出用プルダウン抵抗R2の値が0.5k〜1.0kΩ程度に設定されるのに対して、機器用プルダウン抵抗R4の値が100k〜500kΩ程度に設定される。なお、代替検出用プルダウン抵抗R2の値を小さくし過ぎると、電流が大きくなって接触抵抗r2が変化し難くなるため、電流値が1mA以下程度になるように代替検出用プルダウン抵抗R2の値が選定される。
各接続部Jnの接触抵抗をrnとすると、代替検出用プルダウン抵抗R2、第2接続部J2の接触抵抗r2、設定抵抗R3及び第3接続部J3の接触抵抗r3の合成抵抗Rsは、以下の式で表される。
Rs=R2′×R3′÷(R2′+R3′)………(式1)
ここで、R2′=R2+r2、R3′=R3+r3である。
また、基準電圧Vbは以下の式で表される。
Vb=Vcc×Rs÷(R1′+Rs)………(式2)
ここで、R1′=R1+r1である。
従って、CPU210bの第2端子部A2に印加される出力電圧V2は以下の式で表されることになる。
V2=Vb×R2÷R2′=Vb×R2÷(R2+r2)………(式3)
第1実施形態では、例えば本機コントローラ210の組み付け時や、トラクタの出荷検査時等に、CPU210bの第2端子部A2に印加される最初の出力電圧V2を、比較用の規定電圧V0として、本機コントローラ210のEEPROM210aに書き込み、記憶させるように構成されている。
一方、CPU210bの第4端子部A4に印加される出力電圧V4は、電磁ソレノイド297の可変抵抗をVsとすると、以下の式で表される。
V4=Vs×R4÷R4′=Vs×R4÷(R4+r4)………(式4)
本機コントローラ210は、上述の(式2)を利用して、プルダウン回路300の出力電圧V2と、本機コントローラ210に予め記憶された規定電圧V0との比較結果に基づき、例えば第4接続部J4(プルダウン回路300の接続部J1〜J3以外の接続部)の接触抵抗r4(r1〜r3以外の接触抵抗)の異常初期を適宜時間間隔毎に検出する割り込み診断処理を実行するように構成されている。
この場合、図35に示すように、割り込み診断処理のスタートに続いて、本機コントローラ210のEEPROM210aに予め記憶させた規定電圧V0及びしきい値Lmtと、第2接続部A2への出力電圧V2とを読み込み(S300)、規定電圧V0と出力電圧V2との差ΔVを演算する(S301)。そして、規定電圧V0と出力電圧V2との差ΔVとしきい値Lmtとを比較して、差ΔVがしきい値Lmt以上であれば(S302:YES)、本機コントローラ210に対する接続部Jnの接触抵抗rnが異常初期にある旨(接触抵抗rnが増加しつつある旨)をオペレータに報知する(S303)。例えば、操作表示盤285の液晶パネル286に、本機コントローラ210に対する接続部Jnの接触抵抗rnが異常初期にある旨を表示したり、本機コントローラ210に異常履歴を記憶させたりするのである。
(式3)及び(式4)から明らかなように、接触抵抗r2(r4)が変化(増加)した場合は、プルダウン抵抗R2(R4)の値が小さいほど、端子部A2(A4)への出力電圧V2(V4)の電圧降下幅が大きくなる。従って、代替検出用プルダウン抵抗R2を、他の機器用プルダウン抵抗R4(R2以外のプルダウン抵抗)より小さくすることによって、各入出力機器用の接続部Jn(nは1〜3以外)における接触抵抗rn(nは1〜3以外)が増加しつつあることを、早い段階で間接的に検出できる。
第1実施形態では、経年劣化等による接触抵抗rnの増加が、いずれの接続部Jnでも同程度に進行すると仮定しているが、プルダウン抵抗R2,R4の値に大きな差を設けているので、各入出力機器用の接続部Jn(nは1〜3以外)における接触抵抗rn(nは1〜3以外)の増加(異常初期)を、高い確率にてプルダウン回路300側で先んじて検出できることになる。従って、接触抵抗rn増加に起因する各入出力系機器の異常動作を未然に防止でき、異常動作前にオペレータに点検を促すことが可能になるのである。なお、第2端子部A2への出力電圧V2の電圧降下は基準電源Vccの異常でも生ずるおそれがあるため、第1実施形態のように第1端子部A1への出力電圧V1も監視するのが好ましい。
図36は代替検出回路の第2実施形態を示している。ここで、代替検出回路の第2実施形態において、構成及び作用が第1実施形態と同じものには同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図36に示す第2実施形態では、本機コントローラ210に代替検出回路としてのプルアップ回路400(図36の二点鎖線内参照)を備えている。機器用端子t2と第2端子部A2との間は、安定化抵抗としての代替検出用プルアップ抵抗Raを介して、基準電源Vccに接続されている。ハーネス295のコネクタ296側にはコネクタ側端子c1,c3が存在しない。コネクタ側端子c2は設定抵抗Rbを介して接地されている。
第2実施形態において、CPU210bの第2端子部A2に印加される出力電圧V2は以下の式で表されることになる。
V2=Vcc×(Ra+r2)÷(Ra+Rb+r2)………(式5)
第2実施形態においても、例えば本機コントローラ210の組み付け時や、トラクタの出荷検査時等に、CPU210bの第2端子部A2に印加される最初の出力電圧V2を、比較用の規定電圧V0として、本機コントローラ210のEEPROM210aに書き込み、記憶させるように構成されている。
本機コントローラ210は、上述の(式5)を利用して、プルアップ回路300の出力電圧V2と、本機コントローラ210に予め記憶された規定電圧V0との比較結果に基づき、例えば第4接続部J4(プルダウン回路300の接続部J1〜J3以外の接続部)の接触抵抗r4(r1〜r3以外の接触抵抗)の異常初期を適宜時間間隔毎に検出する割り込み診断処理を実行するように構成されている。
(式4)及び(式5)から明らかなように、接触抵抗r2(r4)が変化(増加)した場合は、プルダウン抵抗R2(R4)の値が小さいほど、端子部A2(A4)への出力電圧V2(V4)の電圧降下幅が大きくなる。従って、第2実施形態でも、代替検出用プルアップ抵抗Raを、他の機器用プルダウン抵抗R4(Rn)より小さくすることによって、各入出力機器用の接続部Jnにおける接触抵抗rnが増加しつつあることを、早い段階で間接的に検出できるのである。
上記の説明並びに図34〜図36から明らかなように、作業車両1の制御対象部に設けられた入力系機器及び出力系機器と、入力系機器からの制御情報に基づいて出力系機器の作動を制御する制御手段210,213,281,282を備えている作業車両搭載用制御装置であって、前記制御手段210,213,281,282には、前記各入出力系機器と前記制御手段210,213,281,282との接続部Jnにおける接触抵抗rnの変化を代替的に検出するための代替検出回路300,400を備えており、前記制御手段210,213,281,282は、前記代替検出回路300,400の出力電圧V2と、前記制御手段210,213,281,282に予め記憶された規定電圧V0との比較結果に基づいて、前記接続部Jnの接触抵抗rnの異常初期を検出するように構成されているから、前記各入出力機器用の接続部Jnにおける接触抵抗rnが増加しつつあることを、早い段階で間接的(代替的)に検出できる。従って、前記接触抵抗rn増加に起因する前記各入出力系機器の異常動作を未然に防止でき、異常動作前にオペレータに点検を促すことが可能になるのである。
また、前記代替検出回路300,400内、及び、前記各入出力系機器と前記制御手段210,213,281,282との間には、それぞれ安定化抵抗を備えており、前記代替検出回路300,400側の安定化抵抗R2,Raの値は、前記各入出力系機器に対する安定化抵抗Rnの値より小さく設定されているから、前記代替検出回路300,400側の安定化抵抗R2,Raの値がわずかに増加しただけで、前記制御手段210,213,281,282における端子部A2への出力電圧V2の電圧降下幅が大きくなる。従って、代替検出回路300,400を利用しての接触抵抗変化の検出性能が極めて高まるのである。
なお、本願発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明に係る作業車両搭載用制御装置は、前述のようなトラクタ1に限らず、コンバイン等の農作業機やクレーン車等の特殊作業用車両のような各種作業車両に対して広く適用できる。
また、各コントローラ210,213,281,282に予めCAN−ID等の識別子を記憶させておき、各コントローラ210,213,281,282を、トラクタ1における所定の搭載箇所にあるコネクタ288に接続したときに、各コネクタ288を経由しての識別端子の接地の有無(固有情報)と、識別子とを、各コントローラ210,213,281,282において照合するようにしてもよい。更に、各コントローラ210,213,281,282に、トラクタ1に関連する全ての制御プログラムを予め記憶させておき、識別子に対応する制御プログラムを選択してインストールするようにすれば、外部端末290が不要になるのである。
本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。