JP2545117B2 - トラクタの走行変速構造 - Google Patents

トラクタの走行変速構造

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧クラッチ式変速装置における油圧クラッ
チへの給油圧を制御して、半クラッチ状態から完全な接
続状態に至るまでを変速ショック少なく行なえるものを
提供する点に目的を有する作業車の変速構造に関する。
〔従来の技術〕
このような目的を達成するものとして、従来、走行加
速度に応じて昇圧特性を設定する構成のものがあった
(例えば、特開昭62−231841号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
この場合には確かに走行加速度を制御要素としている
ので、走行速度を制御要素とするものに比べて、加速感
によって“乗りごこち”状態が左右されることに適合し
た制御形態であると言えるが、加速度だけでの制御要素
であれば、目標加速度に対する偏差が大きい程加速度を
高めるべく油圧クラッチへの昇圧速度を大きくとるの
で、偏差に応じた加速度設定しかできない。しかし、例
えば偏差は同じであっても路面の状態や走行変速位置等
の違いで、同じ昇圧特性を採用すると、目標加速度点で
オーバーシュートを起したり、目標加速度に至るまで時
間がかかり過ぎるといった欠点があり、未だ改善の余地
が残されていた。
本発明の目的は制御要素を追加することによって、よ
り細かく制御を行い、今まで以上に円滑な発進特性を得
ることができるものを提供する点にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による特徴構成は、走行機体の実加速度と目標
加速度との偏差、及び、この偏差の微分値に基づく制御
量で昇圧機構を制御して、油圧クラッチ式変速装置にお
ける油圧クラッチの昇圧特性を変更する制御手段を設
け、この制御手段を、微分値が正の値であれば昇圧機構
の昇圧度を小さくし、微分値が負の値であれば昇圧機構
の昇圧度を大きくするとともに、微分値の絶対値が大き
い程昇圧勾配の変化分も大きく、かつ、小さい程昇圧勾
配の変化分も小さくすべく、微分値の絶対値と正負に基
づいて昇圧機構の昇圧度合を制御するように構成してあ
る点にあり、その作用・効果は次の通りである。
〔作用〕
上記特徴構成によれば、目標加速度との偏差が同じで
あっても、加速度の偏差に対する微分値が正の値を採る
か或いは負の値を採るかによって、偏差だけで設定され
た昇圧特性に対して微分値からの補正を加えることがで
き、目標加速度に対してオーバーシュートすることなく
短時間で到達させることができる。つまり、加速度の微
分値が正であるということは、加速度が増大傾向にある
ので、加速度の微分値が0の場合よりも昇圧度を小さく
して目標加速度でのオーバーシュートを抑制でき、又反
対に、加速度の微分値が負であるということは、加速度
が減少傾向にあるので、加速度の微分値が0の場合より
も昇圧度を大きくして目標加速度に迅速に到達できるよ
うにする。
つまり、偏差の大小による加速度のズレ量に加えて、
そのズレが実際の加速度よりも速い側へのズレなのか、
或いは遅い側へのズレなのかを判断できるようにもなる
のである。
ところが、不整地走行車であるトラクタは凹凸や傾斜
が非常に顕著な所も走行するものであり、昇圧速度勾配
を変更するという一義的な調節操作では負荷変動に対応
しきれず、変速ショックを十分軽減できないことも考え
られる。
そこで本発明では、前記偏差微分値の絶対値の大小も
考慮して、昇圧勾配の変化分(昇圧度の変更加速度)を
も調節するようにしている。すなわち、微分値の絶対値
の大小に合わせて昇圧勾配の変化分が大小に調節される
から、昇圧度の変更開始時点での変化分を小に、かつ、
変更終了時点での変化分は大にすることができ、前述し
た一義的な調節操作に比べて、変速ショックをより少な
くできるとともに、目標加速度へより迅速に到達させる
ことが可能になり、路面状況変化の激しいトラクタによ
り適合するようにできる。
〔発明の効果〕
その結果、従来に比べてよりショック少なくかつ迅速
にクラッチ接続を行うことができるとともに、エンジン
回転速度及び負荷条件の変化にも対応でき、不整地走行
車であるトラクタに好適な制御形態を提供できるに到っ
た。これは、例えば微分値の正負のみを判断して制御さ
せる手段に比べても、ショック及び迅速なクラッチ接続
の点で明らかに有利となるものである。
〔実施例〕
農用トラクタに使用される油圧クラッチ式変速装置と
しての前後進変速装置(1)について説明する。
第1図及び第5図に示すように、油圧クラッチは前進
用油圧クラッチ(FC)と後進用油圧クラッチ(RC)とか
ら成り、両油圧クラッチ(FC),(RC)は共通のクラッ
チボディ(17)に対して夫々前進用油圧ピストン(18)
及び後進用油圧ピストン(19)並びに、前進用摩擦多板
(2A)及び後進用摩擦多板(2B)を内装して構成されて
いる。一方、クラッチボディ(17)が一体回転可能に取
付けてある出力軸(16)には前進用入力ギヤ(12)と後
進用入力ギヤ(15)とが遊嵌され、前進用入力ギヤ(1
2)の張出円筒部と後進用入力ギヤ(15)の張出円筒部
とで前進用摩擦多板(2A)と後進用摩擦多板(2B)とを
支持して、これら前進用入力ギヤ(12)と後進用入力ギ
ヤ(15)からクラッチボディ(17)へ動力が伝達される
構成となっている。又、原動部(E)からの動力を伝達
する前進用出力ギヤ(11)は前進用入力ギヤ(12)に、
後進用出力ギヤ(13)は反転ギヤ(14)を介して後進用
入力ギヤ(15)に夫々伝動連結され、動力伝達系路を構
成する。
一方、この前後進用変速装置(1)に対する操作系と
しては油圧系と操作制御系とが設けてあり油圧系は、ポ
ンプ(P)からの油路を出力軸(16)内に形成して前進
用及び後進用リターンスプリング(26),(27)力に抗
して前進用油圧ピストン(18)、及び、後進用油圧ピス
トン(19)を作動させる構成であり、操作制御系として
は、油圧回路に介装されている昇圧機構としての電磁比
例制御弁(3)を操作する前後進操作レバー(4)、及
び、操作位置を検出するロータリーエンコーダ式検出セ
ンサ(5)、この検出センサ(5)の出力を受けて電磁
比例制御弁(3)を制御する制御手段としての制御装置
(6)とからなる構成である。この電磁比例制御弁
(3)は指令電圧に応じた圧に制御する機能を有する。
そこで、前後進用操作レバー(4)を切換操作すると、
その操作方向に応じて、対応する油圧クラッチ(FC又は
RC)が入作動され、反対側の油圧クラッチ(RC又はFC)
が切作動される。
次に、走行機体の実加速度(a)に基づいて電磁比例
制御弁(3)への指令電圧を変化させ、前後進用油圧ク
ラッチ(FC),(RC)を円滑に接続できる制御手段
(6)について説明する。ここでの制御はファジィ制御
理論に基づいて行うことにする。この制御では、前記実
加速度(a)を制御要素とするので、第1図に示すよう
に、前後進変速装置(1)の出力軸(16)に対するピッ
クアップ式回転センサ(9)を設け、この回転センサ
(9)の検出値を微分して実加速度(a)、つまり、出
力軸(16)の回転角速度を得ることにする。
そして、ファジィ制御規則の前件部変数を構成する情
報として実加速度(a)と目標加速度(a0)との偏差
(E)=a−a0、及び、この偏差(E)の微分値 を採る。
又、後件部変数としては電磁比例制御弁(3)への出
力となる昇圧勾配の変化分(Δα)を採用する。ここ
で、前件部変数より前記昇圧勾配の変化分(Δα)を推
論する過程での制御規則は、第4図に示すようなマップ
規則で示され、縦軸に偏差(E)及び横軸に偏差の微分
及び中央に昇圧勾配の変化分(Δα)に昇圧勾配の変化
分(Δα)に対応したファジィ変数が示されている。
これら制御規則は次の形に表されるもので「もしEが
PB(正で大きく)かつ、EがZO(0)ならば、ΔαをNB
(負で大きい)にしなさい」といったものであり、Δα
の個数でわかるように13個の命題で形成される。そし
て、これらファジィ変数は、例えば、第2図で示すよう
に、三角形のファジィ集合で表わされ、横軸に偏差
(E)を採って実際の走行状態での瞬時値(E′)が図
示する位置にあるとすると、目標加速度(a0)より小さ
く、かつ、NMファジィ領域に属する度合、つまり、前記
制御規則が成立する度合が0.7として評価される。
この評価を決定するのが第2図の三角形の形状を表わ
すメンバーシップ関数である。したがって、前記偏差
(E)と偏差の微分値 及び昇圧勾配の変化分(Δα)に対して、夫々、第2図
で示すような、メンバーシップ関数が仮定され(必ずし
もメンバーシップ関数は三角形に限らない)、実際の昇
圧勾配の変化分(Δα)が算出される。
ここで、昇圧勾配の変化分(Δα)を求める過程では
ファジィ推論法が用いられる。
まず、現在の状態値が属する2つの制御規則を考え
る。それを例えば、第4図の制御マップより選び出す
と、〔R1:もし偏差(E)がPM(正でふつう)、かつ、
偏差の微分値 がZO(0)ならば昇圧勾配の変化分(Δα)はNM(負で
ふつう)である〕〔R2:もし偏差(E)がPS(正で小さ
い)、かつ、偏差の微分値 がZO(0)ならば昇圧勾配の変化分(Δα)はNS(負で
小さい)である〕 ということになる。これら制御規則のメンバーシップ関
数を第3図に示し、まず、これら制御規則の成立する度
合を図で評価する。そこで、現状の値を偏差(E)が
E′および偏差の微分値 であるとすると、制御規則R1がこれら偏差(E′)及び
偏差の微分値 を満す度合は、0.5と0.8であり、制御規則R1全体として
は0.5だけ成立しているといえる。この0.5は後件部ファ
ジィ集合の重みづけ数となっており、0.5×(Δαのフ
ァジィ変数)によって後件部としての昇圧勾配の変化分
(Δα)にかかるファジィ変数が図の斜線で表わされる
ように重みづけされる。このように、制御規則R1,R2
後件部ファジィ集合を重みづけるすることによって得ら
れた二つの集合を重ね合わせる。これが第3図の右端図
で、この集合の重心位置を求めることによって、最終的
な昇圧勾配の変化分(Δα′)が求められる。
つまり、制御手段(6)は、微分値 が正の値であれば昇圧機構(3)の昇圧度を小さくし、
微分値 が負の値であれば昇圧機構(3)の昇圧度を大きくする
とともに、微分値 の絶対値が大きい程昇圧勾配の変化分(Δα)も大き
く、かつ、小さい程昇圧勾配の変化分(Δα)も小さく
する状態に構成されているのである。
以上の推論結果より求められた昇圧勾配の変化分(Δ
α′)を次式に投入すると、V=Vr+(αr+Δα)Δ
tから電磁比例制御弁(3)に対する操作電圧を得るこ
とができる。ここに、Vr:Δt時間前の操作電圧、
αr:Δt時間前の昇圧勾配、Δt:操作指令発進間隔で
ある。
〔別実施例〕 制御形態としてはファジィ制御を採用せずに、偏差及
び偏差の微分値を利用する所謂PD制御を採用してもよ
い。
上記実施例では油圧クラッチ式変速装置(1)として
前後進変速装置について説明したが、このように油圧ク
ラッチを用いて変速するものであれば、前後進変速装置
に限定されない。
昇圧機構(3)としては一般的な電磁弁をPWM制御す
る方式でもよく、電磁比例制御弁に限定されない。
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る作業車の走行変速構造の実施例を示
し、第1図は全体構成図、第2図は偏差に対するメンバ
ーシップ関数を示すグラフ、第3図はファジィ推論過程
を示すグラフ、第4図は制御ルールマップ、第5図は前
後進変速装置を示す断面図である。 (FC),(RC)……油圧クラッチ、(a)……実加速
度、(a0)……目標加速度、(E)……偏差、 (1)……油圧クラッチ式変速装置、(3)……昇圧機
構、(6)……制御手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行機体の実加速度(a)と目標加速度
    (a0)との偏差(E)、及び、この偏差(E)の微分値 に基づく制御量で昇圧機構(3)を制御して、油圧クラ
    ッチ式変速装置(1)における油圧クラッチ(FC),
    (RC)の昇圧特性を変更する制御手段(6)を設け、こ
    の制御手段(6)を、前記微分値 が正の値であれば前記昇圧機構(3)の昇圧度を小さく
    し、前記微分値 が負の値であれば前記昇圧機構(3)の昇圧度を大きく
    するとともに、前記微分値 の絶対値が大きい程前記昇圧勾配の変化分も大きく、か
    つ、小さい程前記昇圧勾配の変化分も小さくすべく、前
    記微分値 の絶対値と正負に基づいて前記昇圧機構(3)の昇圧度
    合を制御するように構成してあるトラクタの走行変速構
    造。
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