JP3501901B2 - 作業車の車速制御装置 - Google Patents

作業車の車速制御装置

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JP3501901B2 JP14720796A JP14720796A JP3501901B2 JP 3501901 B2 JP3501901 B2 JP 3501901B2 JP 14720796 A JP14720796 A JP 14720796A JP 14720796 A JP14720796 A JP 14720796A JP 3501901 B2 JP3501901 B2 JP 3501901B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車速検出手段と、
エンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、車
速の上限を設定する上限車速設定手段とが設けられ、前
記車速検出手段及びエンジン負荷検出手段の情報に基づ
いて、車速が上限車速以下となる範囲において、前記エ
ンジンの負荷が、設定された目標負荷に維持されるよう
に走行用変速装置を自動変速操作する制御手段が設けら
れている作業車の車速制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エンジンの性能が向上して、上限
車速で前記目標負荷を越えることなく作業できるように
なってきており、一般に、作業者は最初に設定した上限
車速でエンジンの作動状態に余裕があるときは、前記上
限車速設定手段を変更操作し上限車速を上げて作業して
いる。
【0003】上記の作業車の車速制御装置において、従
来では前記上限車速設定手段が変更操作された場合、前
記制御手段は走行中の車速と前記上限車速との差の如何
に係わらず、前記走行用変速装置を一定の速度で変速操
作するように構成されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成によれ
ば、走行中の車速と前記上限車速との差が大きい場合、
上限車速になるまでに時間がかかり、改善の余地が残さ
れていた。
【0005】本発明の目的は、走行中の車速と前記上限
車速との差が大きくても、短時間で上限車速に設定でき
るようにして、操作性を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】〔I〕請求項1の構成に
よれば、前記制御手段は、前記エンジンの負荷と前記目
標負荷との差が大きく、走行中の車速と前記上限車速と
の差が大きいほど前記走行用変速装置を高速で変速操作
するから、つまり、走行中の車速と前記上限車速との差
が大きく、かつ、エンジンの負荷と目標負荷との差が大
きいほど走行用変速装置を高速で変速操作するから、
限車速を変更設定して車速を変更することを、迅速に行
えるようになった。
【0007】
【0008】〔II〕請求項2の構成によれば、ベルト
式の無段変速装置を用いて走行変速が行われることにな
る。そして、ベルト式の無段変速装置は、油圧式の変速
装置等に較べて、安価に構成できるものであり、操作性
が良く、しかも、安価な車速制御装置を構成するのに有
利となる。
【0009】
【発明の実施の形態】図4は作業車の一例である自脱型
コンバインの伝動系を示しており、エンジン1からの動
力が、ベルトテンション式の脱穀クラッチ45を介して
脱穀装置46に伝達されるとともに、テンションクラッ
チを備えたベルト伝動機構2を介して、ベルト式の無段
変速装置3の入力プーリー4に伝達され、無段変速装置
3からの動力がミッションケース5の油圧クラッチ式の
前後進切換装置(図示せず)、及び走行用のギヤ変速装
置(図示せず)を介して、左右のクローラ走行装置6に
伝達される。そしてギヤ変速装置の直前から分離した動
力が、ミッションケース5からベルト伝動機構7を介し
て、機体の前部の刈取部8に伝達される。この刈取部8
にはその引起こし装置(図示せず)に、植立穀稈を検出
する株元センサ47を設けてある。
【0010】また図6に示すように、前記脱穀クラッチ
45の入切操作用の操作レバー48に、クラッチを接続
したときにONになる脱穀クラッチスイッチ49を設
け、前記エンジン1にその回転数を検出する電磁ピック
アップ式の回転数センサ50を付設してある。エンジン
1は負荷の増大に応じて回転数が低下することから、前
記回転数センサ50が、エンジン1の負荷を検出するエ
ンジン負荷検出手段として機能する。
【0011】次に、前記ベルト式の無段変速装置3、及
びその変速操作構造について説明する。図2に示すよう
に、入力プーリー4が固定された入力軸9に第1割プー
リー11、出力軸10に第2割プーリー12を備えて、
第1及び第2割プーリー11,12に亘り伝動ベルト1
3を巻回している。第1及び第2割プーリー11,12
は、入力軸9及び出力軸10にスプライン構造で固定さ
れるプーリー部分14、及び軸芯方向に移動自在なプー
リー部分15から構成されており、第2割プーリー12
の移動側のプーリー部分15はバネ16で固定側のプー
リー部分14側に付勢され、出力軸10側の負荷が大き
くなるのに比例して移動側のプーリー部分15を固定側
のプーリー部分14に押すカム機構17が設けられてい
る。
【0012】第1割プーリー11の移動側のプーリー部
分15にベアリングを介してリング部材18が外嵌さ
れ、リング部材18に固定された一対のピン18aが無
段変速装置3のケース側の凹部19に入り込んで、リン
グ部材18が回り止めされている。図3及び図2に示す
ように、円筒状のカム部材20がベアリングを介して入
力軸9に外嵌されて、直線状の底部20aと左右対象な
一対の傾斜面20bとで構成された凹部がカム部材20
に一対形成されており、リング部材18のピン18aの
ローラー18bが、カム部材20の一対の凹部に入り込
んでいる。
【0013】図2及び図3に示す状態は、第1割プーリ
ー11の移動側のプーリー部分15が固定側のプーリー
部分14から紙面左方に最も離れ、第2割プーリー12
の移動側のプーリー部分15が固定側のプーリー部分1
4に最も接近した最低速位置の状態である。この状態か
らカム部材20を右及び左に回転させると、傾斜面20
bを介してリング部材18及び第1割プーリー11の移
動側のプーリー部分15が、固定側のプーリー部分14
側に押し操作されて接近し、第1割プーリー11での伝
動ベルト13の巻回半径が大きくなっていく。これに伴
って第2割プーリー12の移動側のプーリー部分15
が、固定側のプーリー部分14から紙面右方に離れてい
くのであり、無段変速装置3が高速側に変速操作されて
いく。
【0014】次に、ベルト式の無段変速装置3及び前後
進切換装置の操作構造について説明する。図2及び図1
に示すように、無段変速装置3の外側においてカム部材
20の端部にボス部材21が固定され、ボス部材21に
扇型ギヤ22が固定されている。機体の固定部に電動モ
ータ23が固定され、平ギヤによる減速機構24が電動
モータ23に備えられており、減速機構24のピニオン
ギヤ24aが扇型ギヤ22に咬合している。ボス部材2
1にリング部材25が外嵌されており、リング部材25
に変速レバー26(変速操作具に相当)が支持されてい
る。
【0015】この変速レバー26は十字方向に揺動操作
自在で、図5に示すように、レバーガイドの前進変速用
ガイド溝44a、後進変速用ガイド溝44c及び、操作
状態切り換え用段差部分を形成する中間ガイド溝44b
の夫々に沿わせて揺動操作でき、前進変速用ガイド溝4
4a又は後進変速用ガイド溝44cにおいて、減速側操
作方向に沿って操作される際に、前進変速用ガイド溝4
4a・後進変速用ガイド溝44cの内縁kにおいて、走
行中立状態に対応する位置で変速レバー26が強制的に
受止め規制され、過剰操作によって前後逆方向の走行状
態に切換わることがないよう構成されている。
【0016】リング部材25のアーム25aのピン25
bが、扇型ギヤ22の開孔22aに入り込んでおり、ゴ
ム状の一対の前記感圧センサー27,28が、アーム2
5aのピン25bを挟み込むように扇型ギヤ22に固定
されている。前後進切換装置を前進位置・後進位置・中
立停止位置に切換操作する切換弁(図示せず)が備えら
れており、扇型ギヤ22と切換弁とがプッシュプルワイ
ヤ29及び融通機構30を介して連係されている。
【0017】前記無段変速装置3側の固定壁43にポテ
ンショメータ41(車速検出手段に相当)を取付けると
ともに、このポテンショメータ41から延びる揺動レバ
ー42の先端側の横向きピン42aを、前記扇型ギヤ2
2に形成した長孔22bに挿通させて、無段変速装置3
の変速状態を検出可能に構成してある。
【0018】図6に示すように、制御装置31からの信
号により前進側の駆動状態に切換操作される(即ち、変
速レバー26が、図1において反時計周りである正転側
に揺動するように切換操作される)第1電磁リレー3
2、後進側の駆動状態に切換操作される(即ち、変速レ
バー26が、図1において時計周りである逆転側に揺動
するように切換操作される)第2電磁リレー33、電動
モータ23に後述のパルス信号P1,P2’,P2’’
を供給する入り状態と、電動モータ23の端子23a,
23bを接地(短絡)させる切り状態とに切換操作され
る第3電磁リレー34が備えられている。第1,2,3
電磁リレー32,33,34の励磁駆動用のトランジス
タ35,37,38、パルス信号P1,P2’,P
2’’用のトランジスタ39、電動モータ23に供給す
る保持電流A2の値を検出する為の基準抵抗器40が備
えられている。
【0019】ところで、本コンバインでは図6に示すよ
うに上限車速を設定する上限車速設定器51を設けると
ともに、車速オートスイッチ52を設けて、前記変速装
置3を手動変速操作モードと自動変速制御モードとに切
換え可能に構成してある。両モードにおいては手動変速
操作モードの方が優先で、自動変速制御モードにあると
きに変速レバー26を変速操作すると、手動変速操作モ
ードに切換わるよう構成してある。
【0020】前記自動変速制御モードにおいて、前記制
御装置31は、回転数センサ50の情報に基づいて、エ
ンジン1の負荷が目標負荷に維持されるべく変速装置3
を自動的に変速操作するよう構成してある。説明する
と、株元センサ47及び脱穀クラッチスイッチ49が共
にONになり、車速が0.1m/secになる制御条件
成立の場合のエンジン回転数Xを、エンジンの無負荷状
態における基準回転数STとして記憶する(以下、基準
回転数設定処理と呼ぶ)。
【0021】そして、前記基準回転数STからのエンジ
ン回転数Xのダウン量で定義されるエンジン負荷ST−
Xが、予め設定された目標負荷(目標ダウン量)に維持
されるように、前記変速用電動モータ23を、その駆動
パルス信号(前記P3)のOFF(停止)時間T’’に
対するON(出力)時間T’の比T’/T’’(以下、
デューティー比と呼ぶ)を変えながら、増速側あるいは
減速側に間欠的に駆動させる。図12は、エンジン1の
負荷と前記目標負荷との差が大きいほど変速装置3を高
速で変速操作するように設定されたデューティー比を示
し、自動変速制御モードにおけるデューティー比の設定
は、図13に示すように、上限車速と走行中の車速との
差(偏差)が大きくなるほど長い時間(ms(ミリ
秒))を、図12に示すONの時間に加えて行い(偏差
が小さいところでは上記時間は加えない)、エンジン1
の負荷と前記目標負荷との差が大きく、走行中の車速と
前記上限車速との差が大きいほど変速装置3が高速で変
速操作されるようする。
【0022】次に、自動変速制御モードにおける制御装
置31の作動を、図7に示すフローチャートに基づいて
説明する。感圧センサ27,28がOFFであったとき
(ステップS101)、制御作動の起動条件をチェック
する。つまり、脱穀クラッチスイッチ49及び株元セン
サ47がONで車速が0.1m/secの制御条件が成
立するか否かをチェックし、成立していれば、基準回転
数設定処理を実行する(ステップS102,S10
3)。次に、車速オートスイッチ52の状態を調べる
(ステップS104)。車速オートスイッチ52がON
であれば自動車速制御モードであり、この場合にはエン
ジン回転数Xを検出し、前記基準回転数STとの差であ
るエンジン負荷ST−Xが目標負荷になっているかどう
か調べる(ステップS106)。
【0023】目標負荷よりも大きければ,前記デューテ
ィー比の設定処理をして減速操作し(ステップS10
7,S109)、目標負荷よりも小さくて車速が車速上
限にないと、前記デューティー比の設定処理をして増速
操作する(ステップS108,S111,S112)。
【0024】目標負荷に対する不感帯内であれば適正負
荷状態として変速操作を停止する(ステップS11
0)。車速オートスイッチ52がOFF状態であるか、
感圧センサー27,28がONであればれば手動変速モ
ードである(ステップS200)。
【0025】次に、手動変速操作モード(ステップS2
00)における変速レバー26によるベルト式の無段変
速装置3及び前後進切換装置の操作について、図7,図
8,図9,図10に基づいて説明する。変速レバー26
を中立停止領域Nの一端から前進側の範囲に操作してい
ると、プッシュプルワイヤ29及び切換弁により、前後
進切換装置が前進位置に操作されており、変速レバー2
6を中立停止位置Nから後進側の範囲に操作している
と、プッシュプルワイヤ29及び切換弁により、前後進
切換装置が後進位置に操作されている。
【0026】〔1〕図外の指令スイッチによりレバー位
置記憶処理が指示されていると、変速レバー26を中立
位置nから前進上限位置・後進上限位置まで揺動操作し
て、変速レバー26の位置と、ポテンショメータ41が
示す値(0〜255ポイント)とを対応させ、制御装置
31に記憶させる(ステップS2,S3)。詳しくは図
5に示すように、前記変速レバー26の揺動範囲を、前
記中立領域Nと、この中立領域Nを挟む前進領域F・後
進領域Rとに区分けするとともに、さらに前記中立領域
Nを、その中央の中立位置nの両側のいきすぎ領域Na
(中立領域N内の設定領域である)と、このいきすぎ領
域Naの両側に間隔を空けて位置する一対の発進領域N
b(発進直前に変速レバー26が位置する設定領域であ
る)とに区分けし、ポテンショメータ41が示す値を各
領域ごとに割り当てる。
【0027】〔2〕変速レバー26を、図1において反
時計周りである正転側(又は逆転側)に操作し始める
と、ピン25bが正転側の感圧センサー27(又は逆転
側の感圧センサー28)に押圧されて(ステップS4,
S5)、正転側の感圧センサー27(又は逆転側の感圧
センサー28)から信号が制御装置31に入力される。
正転側の感圧センサー27(又は逆転側の感圧センサー
28)による検出時点が変速レバー26の逆転作動後
(又は正転作動後)の第1設定時間T1(例えば200
msec(ミリ秒))内になく(ステップS6,S2
1)、変速レバー26が前進上限位置(又は後進上限位
置)にないと(ステップS7,S22)、制御装置31
から図11に示すような正転側(又は逆転側)のパルス
信号P1が出力され、パルス信号P1に応じた正転側
(又は逆転側)の操作電流A1が電動モータ23に出力
されて高速正転(又は高速逆転)し(ステップS8,S
23)、電動モータ23から変速レバー26に正転側
(又は逆転側)に沿ったアシスト力が与えられる。
【0028】つまり前進領域Fにおいて変速レバー26
を正転側に操作すると、電動モータ23から正転側にア
シスト力が与えられて、無段変速装置3が増速側に変速
操作されるのであり、変速レバー26を逆転側に操作す
ると、電動モータ23から逆転側にアシスト力が与えら
れて、無段変速装置3が減速側に変速操作される。逆に
後進領域Rにおいて、変速レバー26を逆転側に操作す
ると、電動モータ23から逆転側にアシスト力が与えら
れて、無段変速装置3が増速側に変速操作されるのであ
り、変速レバー26を正転側に操作すると、電動モータ
23から正転側にアシスト力が与えられて、無段変速装
置3が減速側に変速操作される。この場合、図11に示
すように一つの周期Tにおいて、パルス信号P1の出力
時間T’と停止時間T’’との比(T’/T’’)が
1.0に設定されているので、パルス信号P1が連続的
に出力される状態となっている。
【0029】〔3〕上記〔2〕において正転側の感圧セ
ンサー27(又は逆転側の感圧センサー28)による検
出時点が、変速レバー26の逆転作動後(正転作動後)
の第1設定時間T1(200msec)内にあったとす
る(ステップS6,S21)。この場合、ポテンショメ
ータ41が、中立状態又は中立に近い状態(つまり、中
立領域N内のいきすぎ領域Na内に変速レバー26が位
置していること)を検出すると(ステップS9,S2
4)、正転側の感圧センサー27(又は逆転側の感圧セ
ンサー28)による変速レバー26の増速側への作動の
検出がなくなるべく、第2設定時間T2だけ電動モータ
23が微速正転(又は微速逆転する(ステップS10,
S11,S25,S26)。これにより変速レバー26
のハンチング動作が抑制される。
【0030】〔4〕ポテンショメータ41が中立状態又
は中立に近い状態を検出せず(ステップS9,S2
4)、変速レバー26の逆転作動後(又は正転作動
後)、第1設定時間T1経過しており(ステップS1
2,S27)、変速レバー26が前進上限位置(後進上
限位置)にないと(ステップS7,S22)、制御装置
31から前記パルス信号P1が出力されて、操作電流A
1が電動モータ23に出力され、電動モータ23から変
速レバー26に前述のアシスト力が与えられる。
【0031】〔5〕ポテンショメータ41が中立状態又
は中立に近い状態を検出せず、減速作動後、第1設定時
間T1経過していないとスタート地点に戻る(ステップ
S12,S27)。
【0032】〔6〕次に変速レバー26の操作を止める
と、正転側及び逆転側の感圧センサー27,28の信号
が停止する(ステップS4,S5)。この場合、前進領
域Fの高速範囲F1において(ステップS14)、変速
レバー26の操作を止めると、制御装置31から図11
に示すような前進側(正転側)のパルス信号P2’が出
力される。このパルス信号P2’において、一つの周期
Tでの出力時間T’と停止時間T’’との比(T’/
T’’)が充分に小さい値に設定されているので、正転
側の所定値B’の保持電流A2’(前述の操作電流A1
よりも充分に小さい)が、電動モータ23に出力される
(ステップS15)。上記〔4〕において、変速レバー
26が前進上限位置にあるときも、同様に前記保持電流
A2’が、電動モータ23に出力される。
【0033】前進領域Fの低速範囲F2において(ステ
ップS14)、変速レバー26の操作を止めると、制御
装置31からから図11に示すような前進側(正転側)
のパルス信号P2’’が出力される。このパルス信号P
2’’において、前記の比T’/T’’が前記P2’に
おけるT’/T’’よりも小さい値に設定されているの
で、正転側の所定値B’’の保持電流A2’’(前述の
保持電流A2’よりも小さい)が、電動モータ23に出
力される(ステップS16)。
【0034】後進領域Rにおいて(ステップS13)、
変速レバー26の操作を止めると、制御装置31から図
11に示すような逆転側のパルス信号P2’’が出力さ
れ、前記保持電流A2’’が、電動モータ23に出力さ
れる(ステップS17)。上記〔4〕において、変速レ
バー26が後進上限位置にあるときも、同様に前記保持
電流A2’’が、電動モータ23に出力される。
【0035】図2に示すベルト式の無段変速装置3は、
伝動ベルト13の張力により中立停止領域N側に戻ろう
としているので、ステップS15,S16,S17での
電動モータ23の正転側(又は逆転側)の小さなアシス
ト力と、無段変速装置3の前述の中立停止領域N側への
復帰付勢力とが釣り合って、変速レバー26及び無段変
速装置3がその操作位置(変速位置)に保持される。
【0036】この場合に、どれだけの値の正転側(又は
逆転側)の保持電流A2を電動モータ23に供給する
と、変速レバー26及び無段変速装置3が保持されるの
かが実験等により事前に把握されており、その保持電流
A2’,A2’’の値が所定値B’,B’’である。電
動モータ23に供給される正転側(又は逆転側)の保持
電流A2’,A2’’において、図11に示すように所
定値B’,B’’を含む小範囲C内の保持電流A2’,
A2’’のみの値が(小範囲Cから外れた保持電流A
2’,A2’’の値は無視される)、フィードバックさ
れて検出されており、正転側(又は逆転側)の保持電流
A2’,A2’’が所定値B’,B’’に維持されるよ
うに、パルス信号P2’,P2’’における出力時間
T’と停止時間T’’との比(T’/T’’)が、制御
装置31によって自動的に変更操作される。
【0037】変速レバー26が中立停止領域Nに操作さ
れ、発進領域Nbで増速作動後第3設定時間T3(例え
ば200msec)内にあると(ステップS18)、電
動モータ23への操作電流A1(保持電流A2)の供給
系が遮断された状態に設定され、電動モータ23が空転
状態となる(ステップS19)。電動モータ23の空転
状態は、図6に示す第3電磁リレー34をトランジスタ
39側に切換操作し、トランジスタ39にパルス信号P
1,P2’,P2’’を出力しないことによって設定す
る。ベルト無段変速装置は一般に中立領域Nが広くて、
増速操作してから発進するまでに少し時間がかかるが、
上記のように電動モータ23を空転させることで、操縦
者に円滑に発進する印象を与えることができる。
【0038】変速レバー26が中立停止領域Nに操作さ
れ、発進領域Nbで増速作動後前記第3設定時間T3内
にないと(ステップS18)、電動モータ23への操作
電流A1(保持電流A2’,A2’’)の供給系が短絡
された状態に設定される(ステップS20)。これは図
6に示す第3電磁リレー34を切り状態として、電動モ
ータ23の端子23a,23bを接地させて、短絡され
た状態とする。
【0039】〔別実施形態〕上記実施形態では、エンジ
ン1に対する負荷をその回転数に基づいて検出するよう
にした場合を例示したが、例えば、エンジン1のトルク
等に基づいて検出するようにしてもよく、エンジン負荷
検出手段50の具体構成は各種変更できる。
【0040】上記実施形態では、無段変速装置としてベ
ルト式無段変速装置の場合を例示したが、これに限定さ
れるものではなく、変速操作具の人為操作に基づいて正
逆に作動され、駆動操作手段にて作動が補助される構成
であればよく、例えば、静油圧式無段変速装置の変速操
作部等、その他の無段変速装置であっても本発明は適用
できる。
【0041】前記デューティー比は上記の値に限定され
るものではなく、各種の状況に応じて変更可能である。
また重い機種では前記デューティー比を大きく、軽い機
種で例えばその85パーセントあるいは80パーセント
にするといったように、出荷時において機種ごとにデュ
ーティー比を変更設定する変更手段を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】無段変速装置、変速レバー及び電動モータ付近
の側面図
【図2】無段変速装置の縦断背面図
【図3】無段変速装置における変速操作用のカム部材の
平面図
【図4】コンバインの伝動系を示す概略図
【図5】レバーガイドを示す図
【図6】電動モータの制御回路系を示す図
【図7】変速レバーによる変速操作時の制御の流れを示
す図
【図8】変速レバーによる変速操作時の制御の流れを示
す図
【図9】変速レバーによる変速操作時の制御の流れを示
す図
【図10】変速レバーによる変速操作時の制御の流れを
示す図
【図11】パルス信号、電動モータに供給される操作電
流及び保持電流の状態を示す図
【図12】自動車速制御によるエンジン負荷と増減速操
作量の関係を示す図
【図13】デューティー比設定処理時における加算値を
示す図
【符号の説明】 1 エンジン 3 走行用変速装置 31 制御手段 41 車速検出手段 50 エンジン負荷検出手段 51 上限車速設定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F16H 101:02 F16H 101:02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 A01D 69/00 302

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車速検出手段と、エンジンの負荷を検出
    するエンジン負荷検出手段と、車速の上限を設定する上
    限車速設定手段とが設けられ、前記車速検出手段及びエ
    ンジン負荷検出手段の情報に基づいて、車速が上限車速
    以下となる範囲において、前記エンジンの負荷が、設定
    された目標負荷に維持されるように走行用変速装置を自
    動変速操作する制御手段が設けられている作業車の車速
    制御装置であって、 前記制御手段は、前記エンジンの負荷と前記目標負荷と
    の差が大きく、走行中の車速と前記上限車速との差が大
    きいほど前記走行用変速装置を高速で変速操作するよう
    構成されている作業車の車速制御装置。
  2. 【請求項2】前記走行用変速装置がベルト式の無段変速
    装置である請求項1記載の作業車の車速制御装置。
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