JP3542066B2 - 農用トラクタと農用トラクタのクラッチ制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は農用トラクタ、特に、エンジンと、走行装置と、前記エンジンと走行装置の間に設けられた変速装置と、前記エンジンと前記走行装置の間に配置され、前記エンジンから走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチ状態と、伝動状態の間で変位可能のクラッチと、前記クラッチを操作するアクチュエータと、農用トラクタの対地速度を測定する速度センサを備える農用トラクタに関する。また、本発明は、エンジンと走行装置と、前記エンジンと走行装置の間に設けられた変速装置と、前記エンジンと走行装置の間に配置され、前記エンジンから走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチの状態と、伝動状態で変位可能のクラッチと、前記クラッチを制御するアクチュエータを有する農用トラクタのクラッチ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の作業車として特開平６‐１１０２３号公報に示されるものが存在し、この従来例では、エンジンの回転数と変速シフト位置と車輪の転がり状態との要素に基づいて、予め設定された複数の昇圧カーブのうちの１つを選択し、油圧クラッチ（切替えクラッチ）の入り操作時には選択された昇圧カーブに従って油圧クラッチの圧力を上昇させるよう制御動作が設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例のように油圧クラッチの入り操作時に選択された特性に従って昇圧を行うものでは、予め決められた複数種の昇圧特性のうちの１つを選択することになるので、多様な要素に対応して油圧クラッチを円滑に入り操作するためには多数の昇圧特性を設定する必要があり、製作の面で手間が掛かり改善の余地がある。
【０００４】
更に、記憶された昇圧カーブに沿って油圧クラッチの圧力を制御するという事は、例えば、作業車が希望する速度に達してもまだ、その昇圧カーブに沿って徐々にクラッチ圧を上げていくということも起こる。このような事が起こると、クラッチ接続、すなわちクラッチ変速、が完了するまでに、必要以上の時間がかかることになるのである。すなわち、作業車の状態に無関係に、クラッチ圧が制御されるため、クラッチ圧の最適化された制御が行われているとは言えない点でも改良の余地がある。
【０００５】
また、変速時のショックは油圧クラッチの入り操作時に発生するものであり、油圧クラッチの機械的な個体差、油圧クラッチの圧力を制御する電磁弁等の個体差によって、適正な制御が行われても、油圧クラッチの圧力を予め設定された特性で昇圧できない面もあり、この点にも改善の余地がある。
本発明は上記のような問題に鑑みて発明されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による農用トラクタにおいては、農用トラクタの速度より測定加速度を得て、前記前記測定加速度が、予め設定された加速度特性に合うように、前記アクチュエータをフィードバック制御し、加速度を時間に対して微分した値であるジャーク値が設定時間領域の間、ゼロでない設定ジャーク値に合うように前記アクチュエータをフィードバック制御することを特徴とする。
油圧クラッチの制御の為に多数の昇圧カーブを記憶する必要が無く、農用トラクタの加速度とジャーク値のフィードバックにより油圧クラッチの制御を行う事ができ、より最適化された油圧クラッチの制御を行う事により、ショックなどの発生を防止する事も可能となる。
【０００７】
更に、本発明の実施形態において加速度を時間に対して微分した値であるジャーク値を制御する事が、変速時のショックを効率的に規制するために好ましい。
また、本発明の実施形態において、農用トラクタのエンジン回転数と、目標変速段を検出する事により、変速操作が行われた際の希望走行速度である理論走行速度を算出し、この理論走行速度に測定速度が向かうようにクラッチを制御するべきであるが、この制御をジャーク値に基づいた制御を行う事が望ましい。
【０００８】
例えば、増速側の変速位置に変速を行い、理論走行速度が測定速度より第であり、変速操作の最初の段階としてクラッチが切られた際に農用トラクタの自重などの影響により減速が始まった際に、農用トラクタの速度が減速から加速の方向（希望速度である理論走行速度の方向）へ変わるように制御を行う必要がある。このために、ジャーク値が正となるように制御することにより、減速から増速への移行が可能となる。
【０００９】
反対に、減速側へ変速を行い、理論走行速度が測定速度より小である際に、農用トラクタが増速していた場合、ジャーク値が負となるように制御することにより、増速から減速に移行するように制御されるのである。
このようにジャーク値を正あるいは負であるように制御するにあたり、ジャーク値を場合に応じて正または負の一定の設定値に保持するように制御することが制御の簡略化の点において望ましい。
【００１０】
本発明の実施形態において、測定速度が理論走行速度に達した時に即座に、クラッチが半クラッチ状態から完全な伝動状態に移行されるよう制御される事が望ましい。これにより、変速作業の完了までの時間が必要時間以上に長引く事を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、作業車の一例としての農用トラクタには、ステアリング操作される駆動型の前車輪ＦＷと、駆動型の後車輪ＲＷとを備えた車体の前部位置にエンジン１が配置されている。このエンジン１からの動力を主クラッチハウジングに内装された主クラッチ２を介してミッションケースＭＣに伝える伝動系が備えられている。更に、車体中央位置にステアリングハンドルＳＨと運転座席ＤＳとを配置し、ミッションケースＭＣの後端上部位置に備えた駆動昇降機構としてのリフトシリンダＬＣで昇降操作される左右一対のリフトアームＬＡを備えて農用トラクタが構成されている。
【００１２】
このトラクタには、車体後端位置に対してロータリ耕耘装置Ｒが、トップリンクＴＬと、左右一対のロアーリンクＬＬとでなる３点リンク機構を介して連結されている。ロアーリンクＬＬと左右のリフトアームＬＡとをリフトロッドＬＲを介して吊り下げ状態に支持することでリフトアームＬＡの駆動によって、前記ロータリ耕耘装置Ｒが昇降自在に構成されている。
【００１３】
又、前記運転座席ＤＳの側部位置にはロータリ耕耘装置Ｒの対車体高さを設定するポジションレバー（図示せず）と、前記ミッションケースＭＣに内蔵されたギヤ式の変速装置を変速操作する主変速レバー３３、更に、前後進レバー１６、及び、副変速レバー４３を配置してある。また、ステップ部の右側にブレーキペダルＢＰを、左側に主クラッチペダルＣＰを配置してある。ブレーキペダルＢＰの変位を感知するブレーキスイッチ６５（図５）が設けられている。
【００１４】
図２は農用トラクタの伝動系を示しており、エンジン１からの動力が主クラッチ２、第１主変速装置Ａ、多板式の走行変速用の油圧クラッチ３、第１副変速装置Ｃ、第２主変速装置Ｂ、第２副変速装置Ｄ及び後輪デフ機構４ａを介して後輪４に伝達される。また、後輪デフ機構４ａの直前から分岐した動力が、伝動軸５及び前輪デフ機構６ａを介して前輪６に伝達される。エンジン１からの動力が、ＰＴＯ変速装置７を介してＰＴＯ軸８に伝達される。
【００１５】
第１主変速装置Ａは、２組のシフト部材９，１０を備えたシンクロメッシュ型式のギヤ変速型式で４段に変速可能に構成されている。第２主変速装置Ｂも１組のシフト部材３０を備えたシンクロメッシュ型式のギヤ変速型式で２段に変速可能に構成されている。第１及び第２主変速装置Ａ，Ｂにより８段に変速可能である。第１主変速装置Ａのシフト部材９，１０は、第１及び第２油圧シリンダ１１，１２によってスライド操作され、第２主変速装置Ｂのシフト部材３０は、第３油圧シリンダ１３によってスライド操作される。
【００１６】
第２副変速装置Ｄは１組のシフト部材３１を備えたギヤ変速型式で２段に変速可能に構成されており、シフト部材３１を副変速レバー４３により直接にスライド操作する。従って、第１及び第２主変速装置と第２副変速装置Ｄの組み合わせで最大で１６の変速位置における変速が可能である。図２に示されるとおり、この副変速レバー４３の基部には、変速段センサとして機能するスイッチ４３Ａが設けられており、副変速レバー４３の変速位置が検知できるようになっている。変速段センサとして機能するスイッチ４３Ａの出力は制御手段である制御装置４２（図４）に送られる。
【００１７】
図２において、図番６１は、エンジン回転数を測定し、制御装置４２（図４）と連絡する回転数センサとして機能するタコメータである。更に、前輪６に対しては、作業車の実際の対地速度を計測する速度センサ６３が設けられている。
上に説明した通り、本実施形態における農用トラクタでは、基本的に１６の変速位置で変速が可能である。しかし、作業地の状態が変化した際などで、トラクタに掛かる負荷が変化した際に、現在の変速段から少しだけ異なる伝動比の変速位置に変速し、トラクタに掛かる負荷が元の状態に戻ると、再び元の変速位置に戻したい要望がある。この要望に答えるために、本実施形態のトラクタでは、現在の変速位置よりも少しだけ異なる伝動比を実現するための第１副変速装置Ｃが設けられている。
【００１８】
次にこの第１副変速装置Ｃについて説明する。
図２及び図３に示すように、第１副変速装置Ｃはシフト部材４７を備えたシンクロメッシュ型式の前後進切換部Ｃ１と、シフト部材４８を備えたシンクロメッシュ型式で２段に変速可能な変速部Ｃ２とで構成されている。
【００１９】
前後進切換部Ｃ１は、油圧クラッチ３からの伝動軸４４に、後進ギヤ４５及び前進円筒軸４６が相対回転自在に外嵌されて構成されており、伝動軸４４に備えられたシフト部材４７を、図３で右方にスライド操作して後進ギヤ４５に咬合させると、伝動軸４４の動力が後進ギヤ４５から中間ギヤ５５を介して、変速部Ｃ２を通らずに逆転状態で、第２主変速装置Ｂへの伝動軸４９に伝達される。
【００２０】
逆に、シフト部材４７を図３で左方にスライド操作して前進円筒軸４６に咬合させると、伝動軸４４の動力が正転状態で前進円筒軸４６に伝達されるのであり、シフト部材４７は前後進レバー１６により直接にスライド操作する。この前後進レバー１６には、図２で示されるとおり、基部に変速段センサとして機能するスイッチ１６Ａが備えられ、このスイッチ１６Ａの出力が制御装置４２に送られる。
【００２１】
図２及び図３に示すように変速部Ｃ２は、前進円筒軸４６に高速ギヤ５０が相対回転自在に外嵌され、伝動軸４４に低速ギヤ５１が相対回転自在に外嵌されて構成されている。前進円筒軸４６に備えられたシフト部材４８を、図３で右方にスライド操作して高速ギヤ５０に咬合させると、前進円筒軸４６の動力が正転の高速状態で伝動軸４９に伝達される。逆に、シフト部材４８を図３で左方にスライド操作して低速ギヤ５１に咬合させると、前進円筒軸４６の動力が正転の低速状態で伝動軸４９に伝達されるのであり、シフト部材４８は第４油圧シリンダ１４によってスライド操作される。
【００２２】
この場合、変速部Ｃ２における高速ギヤ５０と低速ギヤ５１との間の伝動比の差が、後述する第１及び第２主変速装置Ａ，Ｂ（変速レバー３３）の各変速位置の間での伝動比の差よりも小に設定されている。
【００２３】
次に、変速部Ｃ２の第４油圧シリンダ１４について説明する。
図４に示すように、第４油圧シリンダ１４の図の左側の油室に作動油を給排操作する電磁操作弁２２が備えられ、第４油圧シリンダ１４の図面の右側の油室に、後述する油路１７から分岐した油路２７が接続されて、作動油が常時供給されている。電磁操作弁２２は作動油の入力ポート、作動油の出力ポート及び作動油のドレンポートを備えた３ポート式で、作動油を供給する供給位置及び作動油を排出する排出位置の２位置に操作自在に構成されており、バネで供給位置側に付勢されている。
【００２４】
以上の構造により電磁操作弁２２を供給位置に操作すると、ピストン１４ａの受圧面積の違いにより、ピストン１４ａが図４に示すように図面の右方に移動するのであり、この状態が変速部Ｃ２のシフト部材４８が高速ギヤ５０に咬合する状態である。次に電磁操作弁２２を排油位置に操作すると、油路２７から供給される作動油によりピストン１４ａが図面の左方に移動するのであり、この状態が変速部Ｃ２のシフト部材４８が低速ギヤ５１に咬合する状態である。
【００２５】
次に、第１主変速装置Ａの第１及び第２油圧シリンダ１１，１２について説明する。
図４に示すように、大径のシリンダ部と小径のシリンダ部とを形成して、大径ピストン２３及び小径ピストン２４をスライド自在に内装し、大径ピストン２３の開孔に小径ピストン２４にスライド自在に挿入して、第１及び第２油圧シリンダ１１，１２が構成されている。
【００２６】
小径ピストン２４の図面の右側に作動油を給排操作する電磁操作弁２５、及び大径ピストン２３の図面の左側に作動油を給排操作する電磁操作弁２６が備えられている。電磁操作弁２５，２６は作動油の入力ポート、作動油の出力ポート及び作動油のドレンポートを備えた３ポート式で、第１及び第２油圧シリンダ１１，１２に作動油を供給する供給位置、及び作動油を排出する排出位置の２位置に操作自在に構成されており、バネで供給位置側に付勢されている。
【００２７】
以上の構成により両方の電磁操作弁２５，２６を供給位置に操作しておくと、図４の第２油圧シリンダ１２に示すように、大径ピストン２３の受圧面積の方が小径ピストン２４の受圧面積よりも大きい点により、大径及び小径ピストン２３，２４が互いに押し合いながら、大径及び小径ピストン２３，２４が図面の右方に移動しようとするのであり、大径及び小径のシリンダ部の段部に大径ピストン２３が当たり、この位置で大径及び小径ピストン２３，２４が保持される。この状態が図２に示すシフト部材９，１０の中立停止位置である。
【００２８】
次に、電磁操作弁２６を供給位置に残した状態で電磁操作弁２５を排油位置に操作すると、図４の第１油圧シリンダ１１に示すように、大径ピストン２３を残して小径ピストン２４が図面の右方に移動する。この状態が、図２に示すシフト部材９，１０が図面の右方にスライド操作されて、伝動ギヤに咬合する状態である。逆に電磁操作弁２５を供給位置に残した状態で電磁操作弁２６を排油位置に操作すると、大径及び小径ピストン２３，２４が一体で図面の左方に移動する。この状態が図２に示すシフト部材９，１０が図面の左方にスライド操作されて、伝動ギヤに咬合する状態である。
【００２９】
次に、第２主変速装置Ｂの第３油圧シリンダ１３について説明する。
図４に示すように第４油圧シリンダ１４と同様に、第３油圧シリンダ１３の図面の右側の油室に作動油を給排操作する電磁操作弁２９が備えられ、第３油圧シリンダ１３の図面の左側の油室に、後述する油路１７から分岐した油路２８が接続されて、作動油が常時供給されている。電磁操作弁２９は作動油の入力ポート、作動油の出力ポート及び作動油のドレンポートを備えた３ポート式で、作動油を供給する供給位置及び作動油を排出する排出位置の２位置に操作自在に構成されており、バネで供給位置側に付勢されている。
【００３０】
以上の構造により電磁操作弁２９を供給位置に操作すると、ピストン１３ａの受圧面積の違いにより、ピストン１３ａが図４に示すように図面の左方に移動するのであり、この状態が第２主変速装置Ｂの低速状態である。次に、電磁操作弁２９を排油位置に操作すると、油路２８から供給される作動油によりピストン１３ａが図面の右方に移動するのであり、この状態が第２主変速装置Ｂの高速状態である。
【００３１】
次に、第１，２，３，４油圧シリンダ１１，１２，１３，１４、及び油圧クラッチ３に対する油圧回路について説明する。
図４に示すように、ポンプ１５から油路１７，１８が並列的に分岐しており、油路１８に電磁比例型式の圧力制御弁２１及び操作弁３５が直列に接続されており、操作弁３５の下手側に油圧クラッチ３が接続されている。即ち圧力制御弁２１が油圧クラッチ３を無段階で制御するアクチュエータとして機能するのである。このアクチュエータにより、油圧クラッチ３は、エンジン１から前輪６及び後輪４等の走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチ状態と、伝動状態の間で変位可能に操作されるのである。
【００３２】
操作弁３５は油圧クラッチ３に作動油を供給してこれを伝動操作する供給位置３５ａ、及び油圧クラッチ３から作動油を排出してこれを伝動切り操作する排油位置３５ｂの間で操作可能なパイロット操作式であり、バネによって排油位置３５ｂ側に付勢されている。油路１７における絞り部１９の下手側からパイロット油路２０が分岐しており、パイロット油路２０が操作弁３５に接続されている。
【００３３】
油路１７における絞り部１９から上手側に、前述の電磁操作弁２２，２５，２６，２９が接続されている。油路１７における絞り部１９から下手側に、閉側に付勢された開閉弁３６，３７，３８，３９，４０が接続されている。第１，２，３，４油圧シリンダ１１〜１４において、変速位置に対応する位置に凹部がピストンロッドに形成されており、変速位置と変速位置の間の中立部が凸状に形成されている。変速位置と変速位置との間において開閉弁３６〜３９を開操作する連係機構３２が備えられている。
【００３４】
第１副変速装置Ｃの前後進切換部Ｃ１におけるシフト部材４７のスライド操作用のシフト軸にも、前述と同様な凹部及び凸状の中立部が形成され、前進側と後進側との間で開閉弁４０を開操作する連係機構３２が備えられている。
【００３５】
操縦者が人為的に操作するもので、１速位置〜８速位置の操作位置を備えた変速レバー３３が備えられて、変速レバー３３の操作位置を検出する変速段センサとして機能するポテンショメータ３４の信号が制御装置４２に入力される。変速レバー３３の操作に基づいて制御装置４２が電磁操作弁２５，２６，２９を操作する。変速レバー３３の握り部にボタン型式の操作スイッチ５２が備えられており、操作スイッチ５２の操作に基づいて制御装置４２が電磁操作弁２２を操作する。
油路１７における絞り部１９の下手側にパイロット油路２０のパイロット圧を検出する圧力センサー４１が備えられており、圧力センサー４１の信号が制御装置４２に入力されている。
【００３６】
次に、変速レバー３３による第１及び第２主変速装置Ａ，Ｂの変速操作について説明する。
図４に示す状態は変速レバー３３を１速位置に操作している状態であり、第１油圧シリンダ１１が第１主変速装置Ａの１速位置、第２油圧シリンダ１２が中立停止位置、第３油圧シリンダ１３が第２主変速装置Ｂの低速位置、前後進レバー１６が前進側に位置した前進１速状態である。これによって、パイロット油路２０のパイロット圧により、操作弁３５が供給位置３５ａに操作されて、油圧クラッチ３が伝動操作されている。
【００３７】
この前進１速状態において変速レバー３３を例えば２速位置に操作すると、第１油圧シリンダ１１の電磁操作弁２５が排油位置から供給位置に操作され、第１油圧シリンダ１１の電磁操作弁２６が供給位置から排出位置に操作される。これにより、第１油圧シリンダ１１の大径及び小径ピストン２３，２４が、図４に示す１速位置から図面の左方に移動し始めて、シフト部材９がスライド操作され始める。
【００３８】
この第１油圧シリンダ１１の大径及び小径ピストン２３，２４の移動の間に、連係機構３２によって開閉弁３６が開操作される（第２油圧シリンダ１２が中立停止位置にあるので、開閉弁３７は既に開操作されている）。これによって、パイロット油路２０のパイロット圧が低下し、バネの付勢力により操作弁３５が供給位置３５ａから排油位置３５ｂに操作されて、油圧クラッチ３が伝動切り操作される。
【００３９】
次に第１油圧シリンダ１１によるシフト部材９のスライド操作が終了して第１主変速装置Ａが２速位置に変速操作されると、連係機構３２によって開閉弁３６が閉操作されて、パイロット油路２０のパイロット圧が再び上昇し、操作弁３５が排油位置３５ｂから供給位置３５ａに操作される。前述のようにパイロット油路２０において、パイロット圧が低下し再び上昇したことが圧力センサー４１によって検出されると、制御装置４２により圧力制御弁２１が操作されて、油圧クラッチ３に供給される作動油の圧力が、下で説明される制御方法で制御される。
【００４０】
以上の変速操作と同様に、変速レバー３３を２速位置と３速位置とに亘り操作すれば、第１及び第２油圧シリンダ１１，１２によって第１主変速装置Ａが変速操作され、変速レバー３３を３速位置と４速位置とに亘り操作すれば、第２油圧シリンダ１２によって第１主変速装置Ａが変速操作される。
【００４１】
変速レバー３３を４速位置と５速位置とに亘り操作すれば、第１，２，３油圧シリンダ１１，１２，１３によって第１及び第２主変速装置Ａ，Ｂが変速操作され、変速レバー３３を５速位置と６速位置とに亘り操作すれば、第１油圧シリンダ１１によって第１主変速装置Ａが変速操作されるのであり、変速レバー３３を６速位置と７速位置とに亘り操作すれば、第１及び第２油圧シリンダ１１，１２によって第１主変速装置Ａが変速操作され、変速レバー３３を７速位置と８速位置とに亘り操作すれば、第２油圧シリンダ１２によって第１主変速装置Ａが変速操作される。
【００４２】
前後進レバー１６を前進側と後進側とに亘り操作すれば、連係機構３２により開閉弁４０が開閉操作され、前述と同様に操作弁３５により油圧クラッチ３が自動的に切り操作され、更に、下で説明される方法で伝動操作される。
【００４３】
次に、操作スイッチ５２による第１副変速装置Ｃの変速部Ｃ２の変速操作について説明する。
第１副変速装置Ｃの変速部Ｃ２において通常の状態では、電磁操作弁２２はバネの付勢力により供給位置に操作されて、第４油圧シリンダ１４のピストン１４ａが図４の図面の右方に移動しており、変速部Ｃ２のシフト部材４８は高速ギヤ５０に咬合している。
【００４４】
この状態において、図４に示す変速レバー３３の操作スイッチ５２を一度押し操作すると、制御装置４２により電磁操作弁２２が供給位置から排油位置に操作される。これにより、油路２７から供給される作動油により第４油圧シリンダ１４のピストン１４ａが図面の左方に移動し始め、これに伴い連係機構３２によって開閉弁３８が開操作され、操作弁３５が排油位置３５ｂに操作されて油圧クラッチ３が伝動切り操作される。
【００４５】
次に、第４油圧シリンダ１４によりシフト部材４８が低速ギヤ５１に咬合すると、連係機構３２によって開閉弁３８が閉操作される。次に、下で詳しく説明される通り、制御装置４２が圧力制御弁２１を操作し、油圧クラッチ３を伝動状態に変位させる。この時、表示ランプ５３が点灯する。
【００４６】
この場合、変速部Ｃ２における高速ギヤ５０と低速ギヤ５１との間の伝動比の差が、第１及び第２主変速装置Ａ，Ｂ（変速レバー３３）の各変速位置の間での伝動比の差よりも小に設定されている。これにより、例えば変速レバー３３を２速位置に操作している状態において、前述のように操作スイッチ５２を押し操作して、変速部Ｃ２のシフト部材４８を低速ギヤ５１に咬合させると、２速位置と１速位置との中間の伝動比での伝動状態となる。
【００４７】
次に前述の状態において、変速レバー３３の操作スイッチ５２をもう一度押し操作すると、制御装置４２により電磁操作弁２２が排油位置から供給位置に操作されて、変速部Ｃ２のシフト部材４８が低速ギヤ５１から高速ギヤ５０に咬合するのである。この際にも、開閉弁３８及び操作弁３５により油圧クラッチ３が自動的に伝動切りされ、下で詳しく説明される通り、制御装置４２により圧力制御弁２１が操作され、油圧クラッチ３が伝動状態に操作される。
【００４８】
ここでは、変速レバー３３による変速操作と、操作スイッチ５２による現状変速位置よりも少し異なる伝達比を有する変速位置への操作について説明したが、副変速レバー４２による操作による伝動系の作動はこれに似たものであるので、ここでは説明しない。
上記の変速装置の構造により、異なる変速位置の間で、変速が行われるのである。変速位置が変わる際に、油圧クラッチ３は、上で説明された通り自動的に伝動切り状態に変位されるのであるが、伝動状態に移行する途中で半クラッチ状態で操作される事が必要である。半クラッチ状態での油圧クラッチ３のクラッチ圧を制御する事により、最適化された変速操作が可能となるのである。
【００４９】
以下、制御装置４２がどのようにアクチュエータとして機能する圧力制御弁２１を制御する事により、クラッチ３が制御されるかについて詳しく説明する。
制御手段として機能する制御装置４２は、図５で示されるとおり、各種のセンサよりの出力情報を入力する。変速レバー３３、副変速レバー４３、前後進レバー１６の変位位置を検出する変速段センサとして機能するポテンショメータ３４や、スイッチ４３Ａ及び１６Ａよりの出力や、エンジン回転センサとして機能するタコメータ６１、速度センサ６３、ブレーキペダルＢＰが操作されたかどうかを検出するブレーキスイッチ６５、更にパイロット圧を測定する圧力センサ４１の夫々よりの出力が制御装置４２に入力される。これらの情報の少なくとも一部に基づき、制御装置４２は圧力制御弁２１を介して油圧クラッチ３を操作するのである。
【００５０】
次に図６から図１１を用いて、制御装置４２の制御アルゴリズムを説明する。図６から図１１の各々の図（Ａ）の縦軸は、作業車の速度を示し、横軸は時間を表している。従って、この図において、曲線の傾きは、加速度ａを表す。これらの図面において、エンジン回転数センサ６１の出力であるエンジン回転数（ｒｐｍ）と、変速段センサ３４よりの出力に基づき、理論走行速度が計算される。この理論走行速度が点線で表されている。また、速度センサ６３の出力に基づく作業車の実際の対地速度が実線で表されている。
【００５１】
図６から図１１の各々の図（Ｂ）の縦軸は圧力を表し、油圧クラッチ３に対してかけられる制御油圧が、実線で示されている。横軸は、時間を表し、各々の図において、図（Ａ）の時間軸と、図（Ｂ）の時間軸は対応している。
図６から図８は、ｔ０からｔ１まで、ある変速位置で作業車が走行し、その後、高速方向の変速位置へ変速操作した制御に対応し、図９から図１１は、現在の変速位置より、ｔ１の時点で、低速の変速段へ変速操作した場合に対応する。
【００５２】
図６では、ｔ＝ｔ１において、オペレータが変速レバー３３を高速側の変速位置に操作した状態が示されている。この時点で、上で説明された通り、油圧クラッチ３への油圧は、操作弁３５により自動的にゼロになる。図６では、クラッチ３が切り状態になった際に、図６（Ａ）の実線で示されるとおり、作業車が増速していない（加速度ａがゼロか負である）状態における制御が示されている。この時、制御装置４２圧力センサ４１よりの出力値が低くなる事により、クラッチ３が切り状態になったことを感知し、ｔ１からｔ２までの設定時間の間、何も行わない。ｔ＝ｔ２の時点で、変速に関係する各ギヤの変位が完了し、操作弁３５が、圧力制御弁２１の油圧のクラッチ３への伝達を許可する。この時点で、制御装置４２は、ｔ２からｔ３の間だけ、油圧クラッチ３を半クラッチ状態にするために設定油圧Ｐ２をクラッチ３へ送るよう圧力制御弁２１を制御する。
【００５３】
ｔ＝ｔ３において、制御装置４２は、速度センサ６３よりの出力を連続的に入力し、時間単位あたりの測定された速度の変化を算出する事ことにより、作業車の加速度を算出する。更に、この加速度の時間的変化を算出する事により、一般的にジャーク値ａ' と呼ばれる加速度を時間で微分した値を得る。ここでａに付随したアポストロフィー（' ）は、時間に対する微分を表す。制御装置４２は、このジャーク値ａ' と一定の第1 設定値であるβとを比較し、これらが等しくなるように、油圧クラッチ３に対してフィードバック制御が行われる。このように、ジャーク値が一定となるような加速度特性を得るためのフィードバック制御を第1 制御モードと呼ぶ。
【００５４】
このβは正の値であるので、このような制御が行われると、実線で描かれている作業車の測定加速度ａは負から正に移行する。すなわち、理論走行速度が、測定速度を上回っている際に、測定速度が減速し、理論走行速度とは反対方向に変化している場合、測定速度を理論走行速度の方向へ移行させるためにジャーク値を正にするように制御するのである。そして、測定加速度が第２設定値であるαとなると、この時点（ｔ＝ｔ４）で、測定加速度が第２設定値のαとなるように油圧クラッチ３に対してフィードバック制御される。このように加速度を一定にするような加速度特性を得るためのフィードバック制御を第2 制御モードと呼ぶ。
【００５５】
この制御が、ｔ＝ｔ５の時点で、測定速度が理論走行速度と一致するまで続けられるのである。ジャーク値が第１設定値であるβとなるように制御される時間（ｔ３からｔ４）を、第1 時間領域と呼び、測定加速度ａ' が第２設定値のαとなるよう制御される時間（ｔ４からｔ５）を第2 時間領域と呼ぶ。
【００５６】
測定速度が理論走行速度と一致すると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を、油圧クラッチ３を完全に伝動状態にするための設定油圧Ｐ１に上げる。
図７では、変速時において、クラッチ３が切り状態に操作された後に、ｔ３において半クラッチ状態に制御された際に、加速度ａが正であり、既に測定速度が理論走行速度を上回っている状態にあった際の制御が示されている。このように測定速度が急激に上昇している場合には、ｔ＝ｔ３よりの制御装置４２による制御は、ジャーク値ａ' がこの状態における第1 設定値である−β（β＞０）となるように制御する（第1 制御モード）。すなわち、理論走行速度が、測定速度より小さい際に、測定速度が増加し、理論走行速度とは反対方向に変化している場合、測定速度を理論走行速度の方向へ移行させるためにジャーク値を負にするように制御するのである。この場合、作業車の実際の速度が、エンジン回転と目標のクラッチの組み合わせに基づく理論走行速度を上回っているため、油圧クラッチ３のクラッチ圧が上がると、エンジンブレーキがかかるため、作業車を減速させることができるのである。
【００５７】
これにより希望する理論走行速度をオーバーシュートしてしまった作業車の速度カーブを理論走行速度の方向へ下げるように制御される。しかも、クラッチ圧を一挙にＰ１まで上げた時に発生するショックを回避する事が可能となる。更に、ｔ＝ｔ４において、測定加速度ａが第2 設定値である−αと等しくなると、測定加速度が−αとなるように制御が開始される（第2 制御モード）。
【００５８】
ｔ＝ｔ５において、測定速度が理論走行速度と等しくなると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を、油圧クラッチ３を完全に伝動状態にするための設定油圧Ｐ１に上げる。
図８では、変速操作がなされて、油圧クラッチ３が自動的に切り状態になった後に、ｔ３において半クラッチ状態に制御された際に、測定速度が加速状態にあり、測定速度が理論速度を上回っていない場合の制御が示されている。
【００５９】
油圧クラッチ３への制御油圧を実質的にＰ２より低い設定値であるＰ３にし、実質的に油圧クラッチ３を軽い半クラッチ状態に保つ事で、ｔ＝ｔ５において作業車の速度が自然に理論走行速度に到達することを許す。測定速度が理論走行速度と一致すると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げる。
【００６０】
この場合において、作業車の加速度が小さく、設定時間内に測定速度が理論速度まで達しないと、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げる。この他、設定時間内に測定速度が理論走行速度まで達しない場合には、加速度ａを設定加速度αになるよう制御するよう構成しても良い。
【００６１】
図９では、ｔ１の時点で、低速側の変速段へ変速操作され、ｔ３の時点において、作業車が減速していない（加速度がゼロか正の）状態における異なるパラメータの変化を示している。
ｔ＝ｔ３において油圧クラッチ３の半クラッチ状態が開始されると、ジャーク値ａ' が第１設定値である−βとなるように油圧クラッチ３がフィードバック制御される（第１制御モード）。そして、加速度ａがｔ４において、−αとなった時点（ｔ４）で、作業車の実際の加速度を第２設定値である−αにする第２制御モードが開始される。この第２制御モードが測定速度が、ｔ５において理論走行速度と一致するまで続行される。測定速度が理論走行速度と一致すると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げる。
【００６２】
図１０では、変速操作が行われた後、ｔ＝ｔ３の時点において、加速度が負であり、測定速度が既に理論走行速度を下回っている際の制御が示されている。このような場合には、ｔ＝ｔ３よりの制御装置４２による制御は、ジャーク値ａ' がこの状態における第1 設定値であるβとなるように制御する（第1 制御モード）。これにより希望する理論走行速度をオーバーシュートしてしまった作業車の速度カーブを理論走行速度の方向へ上げるように制御される。しかも、クラッチ圧を一挙にＰ１まで上げた時に発生するショックを回避する事が可能となる。更に、ｔ＝ｔ４において、測定加速度ａが第2 設定値であるαと等しくなると、測定加速度ａがαとなるように制御が開始される（第2 制御モード）。
【００６３】
ｔ＝ｔ５において、測定速度が理論走行速度と等しくなると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げる。
図１１では、変速操作がなされて、油圧クラッチ３がｔ３において半クラッチ状態になった際に、測定速度が減速状態にあり、理論走行速度を下回っていない場合の制御方法が示されている。
この場合、油圧クラッチ３への制御油圧をＰ２より低い設定値であるＰ３にし、実質的に油圧クラッチ３を軽い半クラッチ状態に保つ事で、ｔ＝ｔ５において作業車の速度が自然に理論走行速度に到達することを許す。測定速度が理論走行速度と一致すると、即座に、制御装置４２は、油圧クラッチ３への制御油圧を、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げる。
【００６４】
この場合、作業車の速度が自然に理論走行速度に設定時間以内に到達しなければ、油圧クラッチ３への制御油圧を設定油圧Ｐ１に上げるようにすることにより、変速時間の延長を回避する事が可能となる。この他、設定時間内に測定速度が理論走行速度まで達しない場合には、加速度ａを設定加速度αになるよう制御するよう構成しても良い。
【００６５】
上記の説明において、例えば、測定速度に基づき算出された加速度ａが設定値αに等しくなるようにフィードバック制御する場合、加速度ａと目標値であるαとをまったく等しくなるようにする制御を行う事は可能であるが、目標値のαにδの幅を有する不感帯域を設け、α±δの間に加速度ａがあるように制御を行うように構成することが好ましい。
【００６６】
制御装置４２は、ブレーキペダルＢＰの踏み込み操作で作業者が意思をもって減速操作を行った際には、走行系に対する変速系を自動的に減速する処理を行うようにも制御動作が設定されている。つまり、図１２のフローチャートに示すように、ブレーキスイッチ６５からの信号でブレーキ操作が行われたことが判別された場合には、エンジン１の回転速度と、変速装置の変速段と、作業車の測定速度とを回転数センサ６１、変速段センサ３４、速度センサ６３の夫々から入力して、エンジン１の回転速度と変速装置の変速段とに基づいて求めた理論走行速度と、実際の速度との比較によって実際の速度が設定値以上低減されていることが判別された場合には、図示されない変速モータを制御して変速段の減速操作を行うものとなっている（ステップ＃１〜＃５）。
【００６７】
このように変速系が形成されたことにより、走行速度の変速を行う場合には変速レバー３３を所望の変速段に操作するだけで、クラッチペダル１７を踏み操作することなく自動的な変速を行い得るものとなっている。油圧クラッチ３の入り操作時においては理論走行速度と実際の速度に基づき最適な昇圧特性で油圧クラッチ３の入り操作を行うのでショックの発生を抑制して円滑な変速を可能にするものとなっている。特に、この変速時に車体に作用する加速度が大きなものであっても、この加速度を一定のジャーク値ａ' で補正する事になるので、ショックの発生を起こさずに、所望の変速段への移行が可能となるのである。
【００６８】
[ 別実施形態]
上記実施形態では、パイロット圧を測定する油圧センサ４１の出力が低下する事により変速操作が行われたことを制御装置４２が感知していた。制御装置４２は、この代わりに、変速レバー３３の操作により、変速操作が行われた事を判断するようにしても良い。
更に、上記実施形態では、油圧クラッチ３を操作弁３５等により、変速操作が行われた際に自動的に、クラッチ切り状態に変位される構成であった。これに代わり、変速操作が行われた際に、クラッチ切り状態にすることも制御装置４２が行うよう構成しても良い。
【００６９】
圧力制御弁２１を電磁比例形式のものを利用する代わりに、電磁ソレノイドを備え、ＰＷＭ制御が行われるタイプを利用しても良い。
また、上記の実施形態においては、例えば図７で示されるとおり、作業車の測定速度がｔ３の時点において理論走行速度を上回った場合、ジャーク値ａ' が−βとなるよう制御する。しかし、この代わりに測定速度がｔ３の時点において理論走行速度を上回らなくとも、加速度ａが、第２設定値αより大きい値の、第３設定値であるγを超えている場合、測定速度が理論走行速度に到達しても、油圧クラッチ３に対する制御油圧をＰ１に上げずに、測定速度が理論走行速度を上回ることを許し、その後、ジャーク値ａ' が−βとなるように制御する第１制御モードで制御を行うように構成しても良い。その後、第２制御モードを、測定速度を理論走行速度になるまで行う。この場合、作業車の加速度ａが、第３設定値γ以下の場合、図８を参照して説明された制御が行われる。
【００７０】
これに類似した制御は、図１０と１１を参照して説明された制御に関しても応用できる事は当業者にとって自明の事である。
上記の実施形態で説明された、本発明による油圧クラッチ３の制御圧は、変速段センサ３４、エンジン回転数センサ６１、速度センサ６３よりの出力を入力値とする関数となっている。上記の実施形態のように、加速度とジャーク値を基にしたフィードバック制御を行っても良いが、理論走行速度と、測定速度の速度差に基づいたフィードバック制御を行っても良い。例えば、以下のような制御を行っても良い。変速操作が、高速側の変速位置への変速であった場合には、前記速度差が大きいほど急速に油圧クラッチ３への制御油圧への昇圧を行う。変速操作が、低速側の変速位置への変速であった場合には、変速差が大きいほど緩やかに油圧クラッチへの制御油圧の昇圧を行う。
【００７１】
本発明は、作業車の変速操作、特に油圧クラッチ３への制御油圧の特性に関する発明であり、上記実施形態及び別実施形態で開示される作業車の伝動系に限定されるものではない。特に、上記の第１副変速装置Ｃ及び第２副変速装置Ｄなどを有さない作業車にも本発明を応用する事は、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による作業車の側面図
【図２】図１の作業車のエンジンから前輪および後輪に駆動力が伝達される経路を説明する説明図
【図３】副変速装置の断面図
【図４】図１の作業車の油圧系に関する説明図
【図５】制御装置へ信号を入力する異なるセンサと、制御装置よりの出力を示す説明図
【図６】作業車が減速の状態にある際に、高速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図７】作業車が急激な加速の状態にある際に、高速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図８】作業車が急激でない増速の状態にある際に、高速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図９】作業車が増速の状態にある際に、低速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図１０】作業車が急激な減速の状態にある際に、低速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図１１】作業車が急激でない減速の状態にある際に、低速側に変速した際の油圧クラッチのフィードバック制御に関する制御を示す図
【図１２】意図的に制動操作を行った際に、自動的に変速段のシフトダウンを行う制御ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
Ａ 第１主変速装置
Ｂ 第２主変速装置
Ｃ 第１副変速装置
Ｄ 第２副変速装置
１ エンジン
３ 油圧クラッチ
１６ 前後進レバー
２１ 圧力制御弁
３３ 主変速レバー
３４ ポテンショメータ
３５ 操作弁
４１ 圧力センサー
４２ 制御装置
４３ 副変速レバー
６３ 速度センサ

Claims (16)

1. エンジンと、走行装置と、前記エンジンと走行装置の間に設けられた変速装置と、前記エンジンと前記走行装置の間に配置され、前記エンジンから走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチ状態と、伝動状態の間で変位可能のクラッチと、前記クラッチを操作するアクチュエータと、農用トラクタの測定速度を得るための速度センサを備える農用トラクタにおいて、
   前記速度センサの出力に基づいて測定加速度を得て、前記測定加速度が、予め設定された加速度特性に合うように、前記アクチュエータをフィードバック制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、更に前記測定加速度の時間に対する微分であるジャーク値が、第１時間領域の間、ゼロでない設定ジャーク値である前記加速度特性に合うように前記アクチュエータをフィードバック制御することを特徴とする農用トラクタ。
2. 前記農用トラクタは、更に、農用トラクタのエンジンの回転数を測定する回転数センサと、目標変速段を測定する変速段センサを備え、前記制御手段は、前記回転数センサと前記変速段センサよりの出力に基づき、希望する走行速度である理論走行速度を算出し、前記設定された加速度特性は、前記理論走行速度が、前記測定速度より大であり、前記測定速度が減少している際には、前記ジャーク値が正である時間領域を有し、前記理論走行速度が、前記測定速度より小であり、前記測定速度が増大している際には、前記ジャーク値が負である時間領域を有する請求項１に記載の農用トラクタ。
3. 前記加速度特性は、前記第１時間領域において、前記設定ジャーク値が一定の第１設定値である請求項１又は２に記載の農用トラクタ。
4. 前記加速度特性は、前記加速度が一定の第２設定値である第２時間領域を含む請求項３に記載の農用トラクタ。
5. 前記第２時間領域は、前記第１時間領域の後に続く請求項４に記載の農用トラクタ。
6. 前記測定加速度が前記第２設定値に等しくなった際に、前記第１時間領域が終了し、前記第２時間領域が開始される請求項５に記載の農用トラクタ。
7. 前記制御手段は、前記第２時間領域において、前記測定速度が理論走行速度に達すると、前記アクチュエータは、前記クラッチを半クラッチ状態から伝動状態に即座に移行する制御を行う請求項４から６のいずれかに記載の農用トラクタ。
8. 前記クラッチは油圧クラッチであり、前記アクチュエータは、前記油圧クラッチに供給される油圧を制御する請求項１に記載の農用トラクタ。
9. エンジンと走行装置と、前記エンジンと走行装置の間に設けられた変速装置と、前記エンジンと走行装置の間に配置され、前記エンジンから走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチの状態と、伝動状態で変位可能のクラッチと、前記クラッチを制御するアクチュエータを有する農用トラクタのクラッチ制御方法は、前記農用トラクタの測定速度を得る行程と、前記測定速度に基づき、測定加速度を得る行程と、前記測定加速度と、予め設定された加速度特性とを比較する行程と、前記比較に基づき、前記測定加速度と前記加速度特性を一致させるために、前記アクチュエータをフィードバック制御する行程を有し、
   前記方法は、更に、前記測定加速度の時間に対する微分であるジャーク値を算出する行程と、前記ジャーク値が第１時間領域の間、ゼロでない設定ジャーク値である前記加速度特性に合うように前記アクチュエータをフィードバック制御する行程を含むことを特徴とする農用トラクタのクラッチ制御方法。
10. 前記方法は、更に、農用トラクタのエンジンの回転数を測定する行程と、目標変速段を測定する行程と、前記制御手段が前記回転数と前記目標変速段に基づき、希望する走行速度である理論走行速度を算出する行程と、を有し、前記設定された加速度特性は、前記理論走行速度が、前記測定速度より大であり、前記測定速度が減少している際には、前記ジャーク値が正である時間領域を有し、前記理論走行速度が、前記測定速度より小であり、前記測定速度が増大している際には、前記ジャーク値が負である時間領域を有する請求項９に記載の農用トラクタ。
11. 前記加速度特性は、前記第１時間領域において、前記設定ジャーク値が一定の第１設定値である請求項９または１０に記載の農用トラクタのクラッチ制御方法。
12. 前記加速度特性は、前記加速度が一定の第２設定値である第２時間領域を含む請求項９から１１のいずれかに記載の農用トラクタのクラッチ制御方法。
13. 前記加速度特性の前記第２時間領域は、前記第１時間領域の後に続く請求項１２に記載の農用トラクタのクラッチ制御方法。
14. 前記測定加速度が前記第２設定値に等しくなった際に、前記第１時間領域が終了し、前記第２時間領域が開始される請求項１３に記載の農用トラクタのクラッチ制御方法。
15. 前記方法は、更に、前記測定速度が理論走行速度に達すると、前記アクチュエータにより、前記クラッチが半クラッチ状態から伝動状態に即座に移行される行程を含む請求項１０から１４のいずれかに記載の農用トラクタのクラッチ制御方法。
16. エンジンと、走行装置と、前記エンジンと走行装置の間に設けられた変速装置と、前記エンジンと前記走行装置の間に配置され、前記エンジンから走行装置への駆動力の伝動を切る状態と、半クラッチ状態と、伝動状態の間で変位可能のクラッチと、前記クラッチを操作するアクチュエータと、農用トラクタの測定速度を得るための速度センサを備える農用トラクタにおいて、
    前記速度センサの出力に基づいて測定加速度を得て、
    前記測定加速度が設定加速度値となるまで、前記測定加速度の時間に対する微分であるジャーク値に基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する第１制御モードを実行し、
    その後、前記測定加速度が前記設定加速度値となるように、前記アクチュエータをフィードバック制御する第２制御モードを実行する制御手段を有することを特徴とする農用トラクタ。

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