JP3367118B2 - 作業車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、電気制御式変速装
置、所謂電子シフト装置を有する作業車に関するもので
あり、特に、シフト変更時の制御に関するものである。 【０００２】 【従来技術】本出願人は、過去に電子シフト装置を出願
しているが、この電子シフト装置は、電気信号に応じて
任意の位置に変速を可能にしたものであって、具体的に
は、レバ−あるいは押しボタンからなるシフト操作具
と、変速を行なう際に入り切りする油圧クラッチと、油
圧で操作されるシフタ−等を備え、オペレ−タがシフト
操作を行なうと、電気信号により、まず油圧クラッチが
切られ、ついで変速用のシフタ−が油圧で動かされ、シ
フト位置センサがそれを検出すると、再び油圧クラッチ
が接続されるように構成したものである。 【０００３】このような電子シフト装置においては、シ
フト出力を出しているにも拘らず、シフタ−が目標とす
る正規の変速位置に入らない場合があり、このため、本
出願人は、このような場合に限り一定時間シフト出力、
即ち、リトライ出力を出すものを提案している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな従来装置にあっては、走行中に何らかの原因で変速
抜けを起こすことがあり、このようなときには、一度ク
ラッチを切ってシフトし直し、再度クラッチを接続しな
ければならない。このとき、シフタ−の動きを監視して
いるセンサに故障でもあれば、シフタ−が目標とする変
速位置に動いたことを検出することができなくなるため
に、以後、クラッチの接続が全くできなくなる危険性が
生じる。 【０００５】特にこのようなシフト抜けが下り坂で起き
ると、クラッチの接続操作が行なわれないことからトラ
クタ−は暴走することになり、甚だ危険である。 【０００６】 【課題を解決するための手段】この発明は前記問題点に
鑑みて提案するものであり、シフト位置センサでシフタ
−の動きを検出する電子シフト装置において、シフト位
置センサが、シフトが入ったこと、あるいは入っている
ことを検出できなかった場合であって、例えば、機体の
速度が増加しているときには、たとえシフト位置センサ
が故障していてもクラッチを確実に接続して駆動輪に回
転動力を伝え、もって機体の暴走を防止せんとするもの
である。このため、この発明は次のような技術的手段を
講じた。 【０００７】即ち、シンクロメッシュ式の変速装置とこ
れに直列に接続された油圧クラッチとを備え、変速時に
はシフターを操作するアクチュエータの作動に先立って
油圧クラッチを切り操作し、アクチュエータの作動によ
る変速終了後に油圧クラッチを入り操作する制御手段を
備えた作業車であって、変速時に前記アクチュエータで
操作される変速部材が、変速指令が出ているにも拘わら
ず変速作動を終了しない場合にはアクチュエータを元の
変速位置より減速比の大きい別の変速位置に作動させる
制御部を設けたことを特徴とする作業車とする。 【０００８】 【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて、この発
明の実施例を説明する。まず、構成から説明すると、１
はトラクタ−、２は前輪、３は後輪である。トラクタ−
の機体前部にはエンジン４を搭載し、エンジン４の後部
にはメインクラッチ５を収容しているクラッチハウジン
グ６、変速装置を収容しているミッションケ−ス８を連
設している。ミッションケ−ス８内には、４段の変速が
可能な主変速装置９と、同じく４段の変速が可能な副変
速装置１０と、機体の進行する向きを変更する前後進切
換装置１１が設けられている。 【０００９】変速レバ−１２の把手部分には速度増減用
のボタン式変速スイッチ１４が設けられ、これを操作し
て主変速装置９を１速から４速まで切り換る。変速レバ
−１２は前後及び左右方向の２軸を中心として揺動可能
に構成されており、横方向外側に倒すと、まず変速感知
センサ１５がＯＮとなり、この状態を維持しつつ変速レ
バ−１２を前後方向に揺動させると副変速装置１０が機
械的にＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｈの４速の範囲で切り換えられ
る。 【００１０】主変速装置９、及び副変速装置１０は共に
シンクロメッシュ式の変速装置で構成され、前後進切換
装置１１のみ油圧クラッチで構成されている。変速を行
なう場合であって、主変速装置９が切り換られるときに
は、まず、前後進切換装置１１の油圧クラッチがＯＦＦ
に切り換えられ、ついで主変速装置９のシフタ−を操作
するアクチュエータとしてのピストンロッド１６が油圧
によって強制的に軸長手方向に移動され、シフタ−が所
定の変速位置に達すると再び前後進切換装置１１の油圧
クラッチが接続される。一方、副変速装置１０が切り換
えられるときには、先に述べたように前後進切換装置１
１の油圧クラッチが切られ、変速レバ−１２を移動させ
た後、変速感知センサ１５が変速レバ−１２の復帰（変
速レバ−１２が横方向内側に倒された状態）を検出する
と、前記油圧クラッチが再び接続されるように構成して
いる。これらの切り換えは全て電気的に制御される。 【００１１】図２はその制御装置のブロック図を示すも
のであり、マイコンからなる制御部１８には、主変速装
置９切換用のソレノイド２０、２１、２２、２３と、前
後進切換装置１１切換用のソレノイド２５、２６と、前
後進切換装置１１の昇圧制御バルブ２８を制御するソレ
ノイド３０が接続されている。ソレノイド２０と２１、
及び２２と２３は夫々対をなすもので、前者は１速−２
速用の切換バルブ２４を制御し、後者は３速−４速用の
切換バルブ２７を制御する。 【００１２】３２は変速位置を表示するモニタランプで
ある。また、この制御部１８には、エンジン４の回転数
を検出する回転センサ３４、後輪３の回転数を検出する
車輪回転センサ３５、前後進切換用レバ−３７に設けた
Ｆ−Ｒ切換スイッチ３８、主変速装置９及び副変速装置
１１のシフタ−の位置を検出する位置センサ４０、４
１、及び前記の変速スイッチ１４、変速感知センサ１５
等が接続されている。前記の車輪回転センサ３５は、最
終減速軸である後輪駆動軸に直接取り付けても良いが、
後輪駆動軸に至る前の軸に取り付け、後輪３の回転数を
間接的に検出する構成としても良い。 【００１３】図３はトラクタ−１に設けられた油圧機器
類全体の配管構成を示す回路図である。簡単に全体の回
路構成を説明すると、メインポンプ４５から送り出され
た作動油は外部油圧取出用のサブコンバルブ４６に流入
し、さらに分流弁４７を介して一部は水平制御用のバル
ブ４８に入り、水平シリンダ４９を伸縮制御する。そし
て、分流弁４７で分流された残りの作動油は作業機昇降
制御用のバルブ５０に流入してメインシリンダ５１に送
り込まれ、リフトア−ム５２を回動させて作業機を昇降
させるように構成している。 【００１４】前記メインポンプ４５とは独立しているサ
ブポンプ５５には一定圧力の作動油を取り出すための減
圧弁５７が接続され、一定の圧力に保たれた作動油を利
用してパワ−ステアリング装置５９、前後進切換装置１
１、ＰＴＯクラッチ制御装置６０、前輪速度制御装置６
２、電子シフト装置６４が作動される。ＰＴＯクラッチ
制御装置６０は、ＰＴＯクラッチ６６とこれを入切する
バルブ６７とで構成され、前輪速度制御装置６２は油圧
クラッチ６９とバルブ７０とで構成される。この前輪速
度制御装置６２は図示外のモ−ド切換スイッチや前輪２
の切れ角を検出するセンサと連繋されて、前輪２の速度
を後輪３と略同一にする標準四輪駆動状態、前輪２の周
速を後輪３のそれより増速させる前輪倍速駆動状態、あ
るいは後輪３のスリップ状態に応じて２駆、４駆を自動
的に選択するフルタイム駆動状態とに切り換えられるよ
うにしている。 【００１５】同油圧回路図に記載された電子シフト装置
６４のピストンロッド１６、ピストン７１、７２、ケ−
ス側のメタル７３部分の詳細構造は図４に示す通りであ
る。１速−２速と３速−４速の構造は同一であるから片
側の構造についてのみ簡単に説明する。ピストンロッド
１６の長手方向中間部にはピストン７１が一体的に設け
られ、その横に大径のピストン７２が横方向に摺動自在
に嵌合されている。 【００１６】大径のピストン７２はメタル７３に形成し
た肩部７４、７５に当接する範囲内で移動できる。小径
のピストン７１はメタル７３の端面７６と大径ピストン
７２の片側端面７９に当接する範囲で左右に移動する。
７７、７８はシリンダ室、８０、８１はシリンダ室７
７、７８と連通して作動油が流出入するポ−トである。
ピストンロッド１６のメタル７３外に臨む部位には係止
凹部８３が設けられ、これにロックピン８５が嵌入係止
する。ロックピン８５は２つのピストンロッド１６が同
時に作動しないように牽制する機能を果たすものであっ
て、この図の場合、３速−４速用のピストンロッド１６
のみ動き得る。同図に示されたピストンロッド１６の位
置は中立状態を示し、右側のシリンダ室７８に作動油が
流入するとピストンロッド１６は左側に移動し、図示外
のシフタ−が同方向に移動操作されて３速となり、反対
側のシリンダ室７７に作動油が流入するとピストンロッ
ド１６は右側に移動し、シフタ−が右側に移動して４速
となる。 【００１７】次に図５に示すフロ−チャ−トに基づいて
この発明に係る電子シフト装置６４の制御プログラムを
説明する。まず最初に制御部１８に接続されている種々
のセンサ類、スイッチ類の状態が読み込まれ（ステップ
Ｓ１）、特に、主変速装置９と副変速装置１０のシフタ
−の抜けがないかどうか位置センサ４０、４１の状態が
読み込まれる（ステップＳ２）。シフト出力があって、
シフタ−が目標の位置に移動したことが位置センサ４
０、４１で確認されると、前記昇圧制御バルブ２８のソ
レノイド３０に制御電流が流され、クラッチが徐々に接
続される（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。 【００１８】シフト出力を出しているときであって、シ
フタ−が目標位置に入らない場合には一旦その出力をＯ
ＦＦにし、同時に昇圧制御バルブ２８の昇圧出力もＯＦ
Ｆにする（ステップＳ７）。そして、車輪回転センサ３
５の検出状況から変化率を求め（ステップＳ８）、低速
であれば再度シフト出力を出し、以下、これを数回繰り
返す（ステップＳ１２）。一方、位置センサ４０、４１
が何らかの原因で故障し、シフト出力が出ているのにシ
フタ−が目標位置まで動いたことを位置センサ４０、４
１で確認できないときには、先の場合と同じように一旦
シフト出力、及び昇圧出力をＯＦＦにし（ステップＳ
７）、車輪回転センサ３５の変化率を測定する（ステッ
プＳ８）。この場合、車輪回転センサ３５の増加が著し
く許容値を上回ったときには、機体が暴走する危険があ
ると見做して、位置センサ４０、４１の信号がなくて
も、シフト出力を出し、昇圧制御バルブ２８のソレノイ
ド３０に電流を流してクラッチを接続する（ステップＳ
９、Ｓ１０、Ｓ１１）。 【００１９】この場合、シフト出力は元の変速位置にシ
フタ−を戻すように出力するか、あるいは、以前よりも
減速比が大きい変速位置にシフタ−を移動させるように
制御する。以上述べたように、シフト抜けがあったり、
シフタ−が目標位置に入らないときには、リトライ処理
することで機体の暴走を防止することができ、また、た
とえ位置センサ４０、４１の故障等でシフタ−の動きが
確認できなくても、車輪回転センサ３５の値から機体の
速度が増加していることが判断でき、その結果に基づい
てクラッチを接続させるようにしたものであるから、下
り坂でトラクタ−が暴走するといった危険が生じること
がない。 【００２０】次に図６乃至図１２に基づいて電子シフト
装置６４に関連する他の機構の改良を説明する。図６の
フロ−チャ−トは電子シフト装置６４のシフタ−が目標
位置に入り難いときに、一度クラッチを接続し、つい
で、シフト出力を出そうとしたものである。 【００２１】シフタ−が目標位置に入らないときには、
これを油圧で動かそうとしてもなかなか入り難いことが
あり、このような場合には、クラッチを短時間接続して
軸に回転動力を伝えてやった方が良いことがある。同フ
ロ−チャ−トにおいて、シフト変更処理は、変速レバ−
１２による変速操作を表わし、リバ−ス変更処理は前後
進切換レバ−３７による切り換え操作を表わしている。
シフト出力があって、シフタ−が目標位置に入ったとき
にはリトライ処理を止め、昇圧制御バルブ２８のソレノ
イド３０を励磁してクラッチを接続する（ステップＮ
５、Ｎ６、Ｎ７）。シフト出力が出されているときであ
って、シフタ−が所定の位置に入っていないときには、
リトライ処理を行なうべくフラグを立て（ステップＮ１
１）、その後、シフト出力をＯＦＦにしてクラッチを接
続する（ステップＮ８、Ｎ１２、Ｎ１３）。そして、一
定時間後にクラッチを切り（ステップＮ９）、シフト出
力を出し（ステップＮ１０）、シフタ−が目標とする位
置に入るまでリトライ処理を行なう。 【００２２】図７のフロ−チャ−トは、シフタ−が一定
時間経過しても目標位置に入らなかったときには、シフ
ト出力をそのまま出しておいて、クラッチを接続させよ
うとするものである。変速装置自体が故障したときは別
として、シフタ−を移動させる油圧力が不足していると
きや、位置センサの故障等によってシフタ−が入り難い
ときに、シフト出力を出し続け、この状態で昇圧制御バ
ルブ２８のソレノイド３０に通電してクラッチを接続す
る。すると、シンクロが同期し易くなり、シフタ−が目
標とする位置に入り易い。 【００２３】図８、図９は昇圧制御バルブ２８の圧力制
御の仕方を説明したものである。この改良装置の特徴
は、路上走行時は徐々に圧力を高め、作業時は高い圧力
でクラッチを接続するようにした点である。アスファル
ト路上と圃場とでは、地面と車輪の間の摩擦係数が異な
るために、クラッチを接続して機体を発進させるときの
伝達トルクが異なる。 【００２４】停止状態から発進する場合、クラッチ伝達
トルクはアスファルト路上では小さく、圃場では路上走
行の場合よりも比較的大きい伝達トルクが必要である。
この点から、この改良装置では、図９に示すような特性
でクラッチが接続される制御方法を採用した。同図にお
いて、Ｔ0はピストンがクラッチ板に接触する時間、Ｔ1
は半クラッチ状態でトラクタ−１が発進しようとする時
間、Ｔ2はトラクタ−が徐々に加速していく時間を表わ
している。 【００２５】なお、この改良装置においては、トラクタ
−が路上走行中か、作業中かをリフトア−ム５２の位置
で検出するようにしている。即ち、リフトア−ム５２が
上昇していることをリフトア−ム５２に取り付けたセン
サが検出し、それが一定時間継続しているときには路上
走行と判断し、昇圧制御カ−ブは図９のＡパタ−ンでク
ラッチを接続する。 【００２６】図１０は電子シフト装置６４の切換バルブ
２４、２７を改良したものを示している。小径のシリン
ダ室７７側に流入する切換バルブの回路中に絞りを入
れ、流量を調整する。この装置においては、１速と２
速、あるいは３速と４速との間でピストンロッド１６が
動く速度を略同一としている。この例では、オペレ−タ
が変速レバ−１２を握ってシフト操作を行なったとき、
ピストンロッド１６の動く方向によって動作速度が異な
ることがないのでオペレ−タは違和感なく操作できる。 【００２７】図１１は絞りを設けずにシフト用のシリン
ダ室の左右の径を同一にした場合を示している。図１２
は図１１で説明したシリンダの構成において、ピストン
９０を挾んで左右のシリンダ間に差圧が発生する絞り付
の回路９１を設けたものを図示している。同図におい
て、ソレノイド２０、２１、２２、２３をＯＦＦにして
切換バルブ２４、２７を中立にすると、左右のシリンダ
室７７、７８に掛かる圧力がバランスして差圧をなくす
ようにピストン９０が移動し、ピストンロッド１６が中
立位置に復帰する。このように、簡単な差圧発生回路９
１をシリンダに付加するだけで、簡単に中立位置を設定
することが可能になる。 【００２８】 【発明の効果】この発明は前記の如く、シンクロメッシ
ュ式の変速装置とこれに直列に接続された油圧クラッチ
とを備え、変速時にはシフターを操作するアクチュエー
タの作動に先立って油圧クラッチを切り操作し、アクチ
ュエータの作動による変速終了後に油圧クラッチを入り
操作する制御手段を備えた作業車であって、変速時に前
記アクチュエータで操作される変速部材が、変速指令が
出ているにも拘わらず変速作動を終了しない場合にはア
クチュエータを元の変速位置より減速比の大きい別の変
速位置に作動させる制御部を設けたことを特徴とする作
業車であるから、シンクロメッシュ式の変速装置の変速
操作が円滑且つ確実となり、しかも、元の変速位置より
減速比の大きい別の変速位置に変速作動させられるの
で、下り坂で機体が暴走するといった問題を生じること
もなく安全である。

【図面の簡単な説明】 【図１】トラクタ−の全体側面図である。 【図２】制御系を示すブロック図である。 【図３】油圧回路図である。 【図４】シフタ−操作部分の断面図である。 【図５】制御プログラムの内容を説明するフロ−チャ−
トである。 【図６】一部改良した制御装置のフロ−チャ−トであ
る。 【図７】一部改良した制御装置のフロ−チャ−トであ
る。 【図８】昇圧制御バルブの制御内容を説明したフロ−チ
ャ−トである。 【図９】圧力特性カ−ブを示したグラフである。 【図１０】一部を改良した油圧回路図である。 【図１１】一部を改良した油圧回路図である。 【図１２】一部を改良した油圧回路図である。 【符号の説明】 １ トラクタ− ２ 前輪 ３ 後輪 ４ エンジン ９ 主変速装置 １０ 副変速装置 １１ 前後進切換装置 １２ 変速レバ− １６ ピストンロッド １８ 制御部 ２４ 切換バルブ ２７ 切換バルブ ２８ 昇圧制御バルブ ３５ 車輪回転センサ ４０ 位置センサ ４１ 位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−34349（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−134953（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−16450（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/36 F16H 63/00 - 63/48

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 シンクロメッシュ式の変速装置とこれに
   直列に接続された油圧クラッチとを備え、変速時にはシ
   フターを操作するアクチュエータの作動に先立って油圧
   クラッチを切り操作し、アクチュエータの作動による変
   速終了後に油圧クラッチを入り操作する制御手段を備え
   た作業車であって、変速時に前記アクチュエータで操作
   される変速部材が、変速指令が出ているにも拘わらず変
   速作動を終了しない場合にはアクチュエータを元の変速
   位置より減速比の大きい別の変速位置に作動させる制御
   部を設けたことを特徴とする作業車。