JP3780683B2 - 作業車両の変速制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の作業車両に設けられるギヤ式変速装置の変速切替を電気的に制御する変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤ式変速装置の変速切替用シフタを油圧シリンダで駆動する変速制御装置において、変速シフト位置を設定する設定器と、前記油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサとが制御部の入力側に接続され、且つ前記油圧シリンダ制御用電磁弁のソレノイドが制御部の出力側に接続されており、前記設定器の設定結果に応じて制御部からソレノイドに出力信号を出して油圧シリンダのピストンを作動させると共に、該油圧シリンダのピストンの作動に伴い変化する前記センサの検出値を制御部にフィードバックし、そのセンサの検出結果が予め設定された所定の値となると制御部からソレノイドへの出力信号を停止して油圧シリンダのピストンの作動を停止するように制御する構成のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の変速制御装置は、変速切替用シフタを駆動するための油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサからの情報に基づいて変速切替を制御しているので、センサが故障した場合には変速切替をできなかった。トラクタ等の農業機械は短い期間に集中して稼働させる必要があるため、この期間中に上記の如くセンサの故障のため機械が使用できなくなると、作業計画に大きな狂いが生じる。そこで本発明は、センサが故障した場合等の非常時にでも応急的に対応できるようにすることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明にかかる作業車両の変速制御装置は、ギヤ式変速装置と、その変速シフト位置を設定する増減速スイッチ（３５，３６）と、ピストンをニュートラル位置から伸長もしくは短縮させて前記変速装置の変速シフト位置を切り替える油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）と、該油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンの作動量を検出するポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）と、前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを前記センサの検出値が所定の値となる位置まで作動させるフィードバック式シフト制御もしくは前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダのピストンを予め設定された時間だけ作動させる時間式シフト制御のいずれかを選択するセットスイッチ（５３）と、前記増減速スイッチ（３５，３６）、ポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）、セットスイッチ（５３）の信号に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを伸縮操作する制御部（５０）を具備するとともに、前記フィードバック式シフト制御での油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンストローク端基準位置の設定を、前記制御部への電源投入時、少なくとも前記増減速スイッチ（３５，３６）のＯＮ操作と車両のクラッチペダル（１２）の踏込み操作を共に検出した状態で調整モードへ突入させ、前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）を実際に作動させることにより、基準位置のデータを取得して行う構成としたことを特徴としている。
【０００５】
センサが正常に機能しているときは制御部がフィードバック式変速制御を行うようにし、センサの故障等により上記フィードバック式変速制御が行えない時は制御部が時間式変速制御を行うように切り替える。これにより、センサが故障した場合等の非常時にでも、作業車両を運転して作業を続行することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は作業車両の一種であるトラクタを表し、このトラクタ１は駆動車輪である前輪２，２及び後輪３，３を備えている。トラクタ１の機体前部にエンジン５が搭載され、その後側に後述する主クラッチを収容するクラッチケース６が設けられ、さらにその後ろ側に後述する前後進変速装置、主変速装置、及び副変速装置等を収容するミッションケース７が設けられている。
【０００７】
左右の後輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー９，９が取り付けられ、この左右フェンダーの間に座席１０が設けられている。座席１０の前方には、前輪２，２を操向操作する操向ハンドル１１が設けられている。符号１２は主クラッチを入・切操作するクラッチペダル、１３は前進と後進を切り替える前後進切替レバー、１４は変速位置を切り替える変速レバーである。
【０００８】
機体の後部には図示しない昇降油圧シリンダで上下回動させるリフトアーム１６，１６が設けられており、このリフトアームの先端部と作業機装着用のロワリンク１７，１７の中間部とがリフトロッド１８，１８で連結されている。リフトアーム１６，１６を上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク１７，１７とトップリンク１９とで構成される三点リンク機構により支持される作業機が昇降する。なお、片方のリフトロッド１８（図示例では右側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が調整される。
【０００９】
図２はこのトラクタの伝動機構図である。エンジン５の回転動力は、クラッチケース６内の主クラッチ２１を経由し、伝動入・切可能にミッションケース７に入力される。ミッションケース７に入力された動力は、前輪及び後輪を駆動する走行駆動力と外部動力取出用のＰＴＯ駆動力の二系統に伝動分岐される。
【００１０】
走行駆動力は、多板油圧クラッチ式の前後進切替装置２５、シンクロメッシュ式の主変速装置２６、及び同じくシンクロメッシュ式の副変速装置２７で変速される。前後進切替装置２５は、前進油圧クラッチ２５ａを入かつ後進油圧クラッチ２５ｂを切にすると前進速となり、前進油圧クラッチ２５ａを切かつ後進油圧クラッチ２５ｂを入にすると後進速になり、両油圧クラッチ２５ａ，２５ｂをいずれも切にすると以後の伝動系統への動力伝達が断たれる中立状態になる。主変速装置２６は「１速」〜「４速」の４段の変速位置を有し、また副変速装置２７は「超低速」「低速」「中速」及び「高速」の４段の変速位置を有し、これら主変速装置２６と副変速装置２７の組み合わせにより、図３の表に示すような１６段の変速段数が前後進共に得られるようになっている。
【００１１】
これらの装置２５〜２７を経由した動力の一部は後輪デフ装置２９に伝達され、左右の後輪３，３を駆動し、また、残りの動力は前輪伝動軸３０を介して前輪デフ装置３１へ伝達され、左右の前輪２，２を駆動する。
【００１２】
一方、ＰＴＯ駆動力は、ＰＴＯ変速装置３２を経由し、ミッションケース７の背面部から後方に突出するＰＴＯ軸３３に取り出される。ＰＴＯ軸３３の突出部に、各種作業機（図示省略）への伝動軸が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【００１３】
主変速装置２６と副変速装置２７の変速シフト位置を切り替えるための前記変速レバー１４は、図４に示すように、把手部分に押しボタン式の増速用変速スイッチ３５と減速用変速スイッチ３６が設けられ、レバー全体をＨ形のガイド溝３７に沿って操作するようになっている。増速用変速スイッチ３５を押すと主変速が「１速」から「４速」側へ順次シフトアップされ、減速用変速スイッチ３６を押すと主変速が「４速」から「１速」側へ順次シフトダウンする。この主変速の切替は、後述する如くノークラッチ操作で行われる。また、クラッチペダル１２を踏み込み主クラッチ２１を切った状態で変速レバー１４をガイド溝の各シフト位置へ操作することにより、副変速が「超低速（ＬＬ）」「低速（Ｌ）」「中速（Ｍ）」及び「高速（Ｈ）」に切り替わる。
【００１４】
図５乃至図７は主変速装置２６の変速シフト位置切替機構を表している。主変速装置２６は、「１速」と「２速」を切り替えるシンクロメッシュ装置Ａと、「３速」と「４速」を切り替えるシンクロメッシュ装置Ｂとを備えている。各シンクロメッシュ装置Ａ，Ｂのシフタ４０Ａ，４０Ｂは、上下平行に設けた摺動軸４１Ａ，４１Ｂに摺動自在に嵌合し、ミッションケース７の外側面に設けた変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂのピストン４３Ａ，４３Ｂにそれぞれ連結されている。変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂは、電磁弁４４Ａ，４４Ｂによって制御される。変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂはニュートラル位置Ｎを起点にしてピストン４３Ａ，４３Ｂが後退及び突出するようになっており、ピストン４３Ａが後退すると「１速」、ピストン４３Ａが突出すると「２速」、ピストン４３Ｂが後退すると「３速」、ピストン４３Ｂが突出すると「４速」になる。ピストン４３Ａ，４３Ｂの作動量は、ポテンショメータからなる主変速位置センサ（１−２速センサ４５Ａ、３−４速センサ４５Ｂ）にそれぞれ検出される。
【００１５】
副変速装置２７は、「超低速」と「低速」を切り替えるシンクロメッシュ装置と、「中速」と「高速」を切り替えるシンクロメッシュ装置と備え、変速レバー１４による手動操作でそれぞれのシンクロメッシュ装置のシフタを作動させるようになっている。「超低速」と「低速」のシフト位置は副変速位置センサ（ＬＬ−Ｌ速センサ）４６Ａに検出され、「中速」と「高速」のシフト位置は副変速位置センサ（Ｍ−Ｈ速センサ）４６Ｂに検出される。
【００１６】
図８は変速切替を制御する変速制御装置のブロック図であって、制御部としてのコントローラ５０の入力側に、変速位置を設定する設定器としての前記変速スイッチ３５，３６と、前記主変速位置センサ４５Ａ，４５Ｂと、前記副変速位置センサ４６Ａ，４６Ｂと、クラッチペダル１７を踏圧操作するとＯＮになるクラッチペダルスイッチ５１と、後記自動調整制御を行う際に使用するチェックスイッチ５２と、後記時間式変速制御を行う際に使用する非常セットスイッチ５３とが接続され、コントローラ５０の出力側に、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを制御する電磁弁４４Ａ，４４Ｂを切り替えるためのソレノイド５５，５６，５７，５８と、前後進切替装置の油圧クラッチ２５ａ，２５ｂをＯＮ・ＯＦＦ切り替える電磁弁Ｖ1 （図９参照）のソレノイド５９，６０と、前記油圧クラッチ２５ａ，２５ｂの昇圧制御用比例減圧弁Ｖ2 （図９参照）のソレノイド６１と、警報ブザー６２と、変速モニタ６３とがコントローラ５０の出力側に接続されている。また、コントローラ５０には記憶手段としてＥＥＰＲＯＭ６４とＲＡＭ６５が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５４には、変速シフト位置ごとに予め定めたシフタの作動位置の基準値が記憶されている。
【００１７】
工場出荷時や部品等のメンテナンスを行う時には、主変速装置２６の駆動側と従動側が適正なタイミングで噛み合うように前記シフタ４０Ａ，４０Ｂの作動位置の基準値（シフト基準値）を調整する初期調整を行う。この初期調整の順序を、図１０及び図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
電源を入れ、センサ類の値を読み込んだ後、予め設定した操作を行うと後述する自動調整モードへ突入する。この予め設定した操作とは、本例ではチェックスイッチ５２をＯＮ、クラッチペダルスイッチ５１をＯＮ、及び増速用及び減速用変速スイッチ３５，３６を共にＯＮにする操作であり、これらの全ての操作を行った場合にのみ自動調整モードへ突入するようにコントローラ５０の記憶装置に記憶されている。上記操作のいずれか一つでも行われない場合は、自動調整モードへ突入せず、ブザー５２に出力する。後述する如く、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを実際に作動させて自動調整制御を行うため、自動調整制御中、主クラッチ２１が「入」であると危険であるので、クラッチペダルスイッチ５１がＯＮでないと自動調整モードへ突入しないようにしているのである。
【００１９】
自動調整モードに突入すると、油圧を安定させるために一定時間（本実施形態では５００msec）変速油圧シリンダ４２Ａ，４２ＢをニュートラルＮ（「１速」〜「４速」出力ＯＦＦ）に保持した後、主変速位置センサ４５Ａ，４５Ｂのニュートラルのセンサ値を記憶する。
【００２０】
そして、「１速」出力を実行し、一定時間（本実施形態では４００msec）が経過したなら所定時間（本実施形態では１０msec）ごとに１−２速センサ４５Ａの値を検出し、そのセンサ値と前回検出のセンサ値を比較する。両者の差が規定値以内（ほぼ０）である状態が一定時間（本実施形態では１００msec）経過したなら、各センサ値の平均値を算出する。このセンサ平均値はシフタのストローク端の位置を表している。
【００２１】
変速油圧シリンダのピストンの移動時間とシンクロメッシュ装置の同期時間を加味すると、変速出力開始してからシンクロメッシュ装置の駆動側と従動側の接続が完了するまでの時間は通常は０．２秒程度である。ところが、油温の影響等でそれ以上時間がかかることもあるので、本実施形態では、この時間の約２倍の０．４秒経過してからストロークセンサの値を検出することにより、誤検出を少なくしているのである。
【００２２】
次いで、上記「１速」のセンサ平均値と「１速」のニュートラルセンサ値を比較する。両者の差が規定値以上である場合は、シフタが正しく作動したと判断し、センサ平均値データをＲＡＭ６５にセットする。差が規定値未満である場合は、シフタが正しく作動していないと考えられるので、ＥＥＰＲＯＭ６４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２３】
「２速」「３速」及び「４速」についても、上記「１速」の場合と同様にしてセンサ平均値を求める。ただし、「２速」から「３速」へ移行する際には、異なるシフタを作動させるので、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを一定の待機時間（本実施形態では５００msec）ニュートラルＮに保持する。
【００２４】
以上の操作を各変速位置ごとに複数回、例えば３回行う。そして、得られた複数の平均値データを比較し、下記のルールに基づいて、各変速位置ごとにシフタのストローク端の基準値を決定する。
【００２５】
すなわち、（１）各データの差が全て規定内である場合は最小値（ニュートラルに近い側）を基準値としてＲＡＭ５５に格納し、（２）規定外の差がある場合は最大値（ニュートラルに遠い側）を基準値としてＲＡＭ６５に格納し、（３）各データとも差が規定外である場合は異常であると判断して、ＥＥＰＲＯＭ６４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２６】
（１）の場合、各データの差は組付けのガタによるものであるので、いずれのデータを基準値として採用してもよいが、少しでも変速油圧シリンダの不必要な作動をなくすために最小値を基準値として採用している。よって、場合によっては最大値を基準値として採用してもよい。（２）の場合における差が規定外であるデータ値は、変速油圧シリンダ内にエアが溜まっていたり、シンクロメッシュ装置のピンの先端同士が当たりシフタが移動できなかったりした異常時のものであるので、最大値を基準値とすることにより、上記異常時のデータを基準値として採用されないようにしている。
【００２７】
上記のようにして各変速位置ごとのシフタのストローク端の基準値が決定されたならば、それをＥＥＰＲＯＭ６４に書き込み、ブザー５２に出力する。また、異常が発生してＥＥＰＲＯＭ６４のデータを変更しなかった場合は、正常時と異なる報知パターンでブザー６２に出力する。例えば、正常時には報知音を２回出力し、異常時には報知音を連続出力する。そして、チェックスイッチ５２をＯＦＦにすると、初期調整が完了し、変速制御モードになる。
【００２８】
変速制御モードにおいては、図１２のフローチャートに示す順序で制御を行う。まず、自動調整制御で設定されたシフト基準値と、スイッチ、センサ類の信号とを読み込む。次いで、変速スイッチ３５，３６による主変速の変速操作の有無を判断し、変速操作があったならば次に進み、無かったならば、主変速用ソレノイド５５，５６，５７，５８への出力を現在のまま保持する。
【００２９】
変速操作があった場合、前進ソレノイド５９と後進ソレノイド６０を共にＯＦＦにして油圧クラッチ２５ａ，２５ｂを切り、前後進切替装置２５を中立にする。次いで、非常セットスイッチ５３の状態を判断し、当該スイッチがＯＮである場合はフィードバック式シフト制御で主変速用ソレノイド５５，５６，５７，５８の出力を制御して変速シフト位置を切り替え、また当該スイッチがＯＦＦである場合は時間式シフト制御で主変速ソレノイド５５，５６，５７，５８の出力を制御して変速シフト位置を切り替える。
【００３０】
フィードバック式シフト制御もしくは時間式シフト制御により変速シフト位置を切り替えたならば、変速後のシフト位置を変速モニタ６３に表示（これについては後で説明する）すると共に、油圧クラッチ昇圧制御を行い油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）を接続する。この油圧クラッチ昇圧制御は、油圧クラッチのクラッチ圧を徐々に高めてクラッチを滑らかに且つ迅速に接続する処理を行う制御である。
【００３１】
フィードバック式シフト制御は、図１３のフローチャートに示す順序で行う。全体の流れとしては、第一段階で、現在のシフト位置を抜く方向にシフタが作動するように出力を実行し、主変速センサ４５Ａ（或は４５Ｂ）の検出値が所定のシフト「抜け」判定基準と一致したなら上記出力を停止し、第二段階で、目標シフト位置へ入れる方向にシフタが作動するように出力を実行し、主変速センサ４５Ａ（或は４５Ｂ）の検出値が所定のシフト「入り」判定基準と一致したなら上記出力を停止するように制御する。また、第一段階から第二段階へ移行する際には、中立を確保するためシフト「抜け」側の出力とシフト「入り」側の出力を一定時間（本実施形態では５０ｍｓｅｃ）ＯＦＦに保持するようにしている。
【００３２】
ここで、シフト「抜け」判定基準及びシフト「入り」判定基準は、ソレノイドに出力停止指令を出してから実際に変速油圧シリンダのピストンが停止するまでのピストン移動距離を考慮して設定された基準であり、下記の如く、シフト「抜け」判定基準はニュートラル位置から適正距離だけ離れた位置に設定され、シフト「入り」判定基準は初期調整で設定したシフト基準値よりもニュートラル側に適正距離だけ離れた位置に設定されている。
【００３３】
ところで、電磁弁４４Ａ，４４Ｂのスプールの動作速度は往方向と復方向とで異なり、また片ロッド型である変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂはピストンロッドがある側と無い側とで油圧を受ける面積が異なるため、ピストンの動作速度はニュートラル位置から後退する時と、後退位置からニュートラル位置へ復帰する時と、ニュートラル位置から突出する時と、突出位置からニュートラル位置へ復帰する時とでそれぞれ異なっている。このため、シフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準をニュートラル位置から一律に同じ距離に設定しておくと、シフト抜け判定時にニュートラル位置を少し越えてしまったり、シフト入り判定時に実際にはすでにシフト「入り」が完了しているのに油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧が行われないという不都合が生じる。そこで、どの変速位置についてもシフト抜け判定及びシフト入り判定が正確に行われるように、ピストンの動作速度に応じてシフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準を設定している。
【００３４】
具体的には、このトラクタの場合、ピストンの動作速度の速い側のシフト抜け判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し５０％離れた位置、ピストンの動作速度の遅い側のシフト抜け判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し４０％離れた位置、ピストンの動作速度の速い側のシフト入り判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し８０％離れた位置、及びピストンの動作速度の遅い側のシフト入り判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し９０％離れた位置にそれぞれ設定する。
【００３５】
図１４は「３速」から「４速」へのシフト変更及び「４速」から「３速」へのシフト変更時における主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【００３６】
「３速」の状態から、第一段階として３速ソレノイドをＯＦＦすると共に４速ソレノイドをＯＮすると、若干の時間差をおいてシフタが作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより３速シフト基準値Ｓ３に対し４０％離れた位置を示す値（Ａ点）となったならば、４速ソレノイドをＯＦＦにする。
【００３７】
その状態で一定時間（５０ｍｓｅｃ）保持した後、第二段階として４速ソレノイドをＯＮにする。すると、若干の時間差をおいてシフタが再び作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより４速シフト基準値Ｓ４に対し８０％離れた位置を示す値（Ｂ点）となったならば、油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧を開始する。ここで、「４速」のシフト入り判定基準（ピストンの動作速度の遅い側）を「３速」のシフト入り判定基準（ピストンの動作速度の速い側）と同じようにニュートラル位置よりシフト基準値に対し９０％離れた位置に設定しておくと、シフト「入り」が完了しているのに油圧クラッチの昇圧が行われないタイムラグが生じてしまうが、ピストンの動作速度に応じてシフト入り判定基準を変えることにより、このタイムラグをなくすことができる。
【００３８】
また、「４速」の状態から、第一段階として４速ソレノイドをＯＦＦすると共に３速ソレノイドをＯＮすると、若干の時間差をおいてシフタが作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより４速シフト基準値Ｓ４に対し５０％離れた位置を示す値（Ｃ点）となったならば、３速ソレノイドをＯＦＦにする。ここで、「４速」のシフト抜け判定基準（ピストンの動作速度の速い側）を「３速」のシフト抜け判定基準（ピストンの動作速度の遅い側）と同じようにニュートラル位置よりシフト基準値に対し４０％離れた位置に設定しておくと、ニュートラル位置を少し越えてしまうことになるが、ピストンの動作速度に応じてシフト抜け判定基準を変えることにより、これを防止できる。
【００３９】
両ソレノイドがＯＦＦの状態で一定時間（５０ｍｓｅｃ）保持した後、第二段階として３速ソレノイドをＯＮにする。すると、若干の時間差をおいてシフタが再び作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより３速シフト基準値Ｓ３に対し９０％離れた位置を示す値（Ｄ点）となったならば、油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧を開始する。
【００４０】
本実施形態ではシフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準を予め定めた上記位置に設定するが、これを前回同じシフト変更を行った時の主変速センサ値の変化と昇圧タイミングを基にして各回ごとに補正するように構成してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では第一段階から第二段階へ移行する際に中立を確保するためシフト「抜け」側の出力とシフト「入り」側の出力をＯＦＦにする時間を一定時間（５０ｍｓｅｃ）に固定しているが、この中立保持時間を主変速センサの検出値の変化に基づき各回ごとに変更するようにしてもよい。すなわち、主変速センサの検出値の変化が０（零）もしくは０（零）に近い値となった時点で、目標とするシフト位置への出力実行を開始するのである。これにより、図１５に示すように、中立保持時間を固定している場合（同図において破線で示す）と比較し、目標シフトへΔｔだけ早く出力することができ、シフト変更に要する時間が短縮化される。
【００４２】
時間式シフト制御は、図１６のフローチャートに示す順序で行う。すなわち、現在のシフト位置を抜く方向にシフタが作動するように一定時間ｔ1 だけ出力を実行し、次いで一定時間ｔ2 だけ全出力をＯＦＦに保持し、次いで目標シフト位置へ入れる方向にシフタが作動するように一定時間ｔ3 だけ出力を実行するのである。このように、主変速センサの検出値が制御に関与せず、時間データのみでシフト変更を行う。このため、主変速センサが故障してフィードバック式シフト制御を行えない場合、非常セットスイッチ５３をＯＮにして時間式シフト制御でシフト変更を行うようにすることにより、応急的にトラクタを運転することが可能である。
【００４３】
次に、変速モニタ６３による主変速の変速シフト位置の表示方法について説明する。図１７のフローチャートに示すように、コントローラ５０からは、初期調整モードである場合は現在出力中の主変速シフト位置情報が変速モニタ６３に送信され、通常の変速制御モードである場合は主変速センサの検出値データが変速モニタ６３に送信される。
【００４４】
変速モニタ６３は、変速シフト位置を表示するＬＥＤと数値及びメッセージを表示する液晶表示部とを備え、コントローラ５０から送信されるデータを上記ＬＥＤと液晶表示部に表示するように、内蔵のマイコンによって図１８のフローチャートに示す順序で制御する。
【００４５】
コントローラ５０から送信されるデータが初期調整モードのものである場合は次のように表示する。調整中である時は、は現在出力中のシフト位置をＬＥＤに表示すると共に、液晶表示部に『シフト調整中』と表示する。調整が正常に終了した時は、液晶表示部に『シフト調整終了』と表示する。また、調整が正常に終了しなかった時は、異常が発生したシフト位置をＬＥＤを点滅させて表示すると共に、液晶表示部にそのシフト位置の異常値を表示する。これにより、外部接続の別機材を使用することなく、異常であるセンサを判断することができる。また、その異常値を読み取ることにより、センサ自体が不良であるのか、或はセンサの取り付けが不良であるのかを判断できる。
【００４６】
コントローラ５０から送信されるデータが通常の変速制御モードである場合は、送信されてきた主変速センサの検出値データをＬＥＤと液晶表示部に表示する。
【００４７】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかる作業車両の変速制御装置は、変速シフト位置を切り替える油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサ情報に基づいて変速シフト切替を行うフィードバック式シフト制御と、前記センサ情報に関係なく時間データのみ変速シフト切替を行う時間式シフト制御とのいずれかを選択して行うことができるので、前記センサが故障したとしても、時間式シフト制御を選択することで作業車両を運転して作業を続行することができるようになった。また、変速シフタの作動位置の基準値を、変速用の油圧シリンダを実際に作動させて調整するので、工場出荷時や部品等のメンテナンスを行ったときに、車両の固体差に合った基準値を設定することができるという利点もある。
【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】伝動機構図である。
【図３】変速段数と主変速の変速位置及び副変速の変速位置との関係を示す表である。
【図４】変速レバーの斜視図である。
【図５】主変速装置の変速位置切替機構の正面図である。
【図６】主変速装置の変速位置切替機構の側面図である。
【図７】主変速装置の変速位置切替機構の平面図である。
【図８】変速制御装置のブロック図である。
【図９】前後進切替装置及び主変速装置の油圧回路図である。
【図１０】自動調整制御の全体のフローチャートである。
【図１１】自動調整制御における自動調整出力実行制御のフローチャートである。
【図１２】変速制御の全体のフローチャートである。
【図１３】変速制御におけるフィードバック式シフト制御のフローチャートである。
【図１４】中立保持時間を固定した場合におけるシフト変更時の主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【図１５】中立保持時間を各回ごとに変更する場合におけるシフト変更時の主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【図１６】変速制御における時間式シフト制御のフローチャートである。
【図１７】コントローラによるシフト情報送信制御のフローチャートである。
【図１８】変速モニタによりシフト情報表示制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１ トラクタ（作業車両）
２ 前輪
３ 後輪
５ エンジン
７ ミッションケース
１４ 変速レバー
２５ 前後進切替装置
２６ 主変速装置
２７ 副変速装置
３５ 増速用変速スイッチ（設定器）
３６ 減速用変速スイッチ（設定器）
４２Ａ，４２Ｂ 変速油圧シリンダ
４３Ａ，４３Ｂ ピストン
４５Ａ，４５Ｂ 主変速センサ
５０ コントローラ（制御部）
５３ 非常セットスイッチ
６３ 変速モニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の作業車両に設けられるギヤ式変速装置の変速切替を電気的に制御する変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ギヤ式変速装置の変速切替用シフタを油圧シリンダで駆動する変速制御装置において、変速シフト位置を設定する設定器と、前記油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサとが制御部の入力側に接続され、且つ前記油圧シリンダ制御用電磁弁のソレノイドが制御部の出力側に接続されており、前記設定器の設定結果に応じて制御部からソレノイドに出力信号を出して油圧シリンダのピストンを作動させると共に、該油圧シリンダのピストンの作動に伴い変化する前記センサの検出値を制御部にフィードバックし、そのセンサの検出結果が予め設定された所定の値となると制御部からソレノイドへの出力信号を停止して油圧シリンダのピストンの作動を停止するように制御する構成のものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の変速制御装置は、変速切替用シフタを駆動するための油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサからの情報に基づいて変速切替を制御しているので、センサが故障した場合には変速切替をできなかった。トラクタ等の農業機械は短い期間に集中して稼働させる必要があるため、この期間中に上記の如くセンサの故障のため機械が使用できなくなると、作業計画に大きな狂いが生じる。そこで本発明は、センサが故障した場合等の非常時にでも応急的に対応できるようにすることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明にかかる作業車両の変速制御装置は、ギヤ式変速装置と、その変速シフト位置を設定する増減速スイッチ（３５，３６）と、ピストンをニュートラル位置から伸長もしくは短縮させて前記変速装置の変速シフト位置を切り替える油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）と、該油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンの作動量を検出するポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）と、前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを前記センサの検出値が所定の値となる位置まで作動させるフィードバック式シフト制御もしくは前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダのピストンを予め設定された時間だけ作動させる時間式シフト制御のいずれかを選択するセットスイッチ（５３）と、前記増減速スイッチ（３５，３６）、ポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）、セットスイッチ（５３）の信号に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを伸縮操作する制御部（５０）を具備するとともに、前記フィードバック式シフト制御での油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンストローク端基準位置の設定を、前記制御部への電源投入時、少なくとも前記増減速スイッチ（３５，３６）のＯＮ操作と車両のクラッチペダル（１２）の踏込み操作を共に検出した状態で調整モードへ突入させ、前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）を実際に作動させることにより、基準位置のデータを取得して行う構成としたことを特徴としている。
【０００５】
センサが正常に機能しているときは制御部がフィードバック式変速制御を行うようにし、センサの故障等により上記フィードバック式変速制御が行えない時は制御部が時間式変速制御を行うように切り替える。これにより、センサが故障した場合等の非常時にでも、作業車両を運転して作業を続行することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は作業車両の一種であるトラクタを表し、このトラクタ１は駆動車輪である前輪２，２及び後輪３，３を備えている。トラクタ１の機体前部にエンジン５が搭載され、その後側に後述する主クラッチを収容するクラッチケース６が設けられ、さらにその後ろ側に後述する前後進変速装置、主変速装置、及び副変速装置等を収容するミッションケース７が設けられている。
【０００７】
左右の後輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー９，９が取り付けられ、この左右フェンダーの間に座席１０が設けられている。座席１０の前方には、前輪２，２を操向操作する操向ハンドル１１が設けられている。符号１２は主クラッチを入・切操作するクラッチペダル、１３は前進と後進を切り替える前後進切替レバー、１４は変速位置を切り替える変速レバーである。
【０００８】
機体の後部には図示しない昇降油圧シリンダで上下回動させるリフトアーム１６，１６が設けられており、このリフトアームの先端部と作業機装着用のロワリンク１７，１７の中間部とがリフトロッド１８，１８で連結されている。リフトアーム１６，１６を上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク１７，１７とトップリンク１９とで構成される三点リンク機構により支持される作業機が昇降する。なお、片方のリフトロッド１８（図示例では右側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が調整される。
【０００９】
図２はこのトラクタの伝動機構図である。エンジン５の回転動力は、クラッチケース６内の主クラッチ２１を経由し、伝動入・切可能にミッションケース７に入力される。ミッションケース７に入力された動力は、前輪及び後輪を駆動する走行駆動力と外部動力取出用のＰＴＯ駆動力の二系統に伝動分岐される。
【００１０】
走行駆動力は、多板油圧クラッチ式の前後進切替装置２５、シンクロメッシュ式の主変速装置２６、及び同じくシンクロメッシュ式の副変速装置２７で変速される。前後進切替装置２５は、前進油圧クラッチ２５ａを入かつ後進油圧クラッチ２５ｂを切にすると前進速となり、前進油圧クラッチ２５ａを切かつ後進油圧クラッチ２５ｂを入にすると後進速になり、両油圧クラッチ２５ａ，２５ｂをいずれも切にすると以後の伝動系統への動力伝達が断たれる中立状態になる。主変速装置２６は「１速」〜「４速」の４段の変速位置を有し、また副変速装置２７は「超低速」「低速」「中速」及び「高速」の４段の変速位置を有し、これら主変速装置２６と副変速装置２７の組み合わせにより、図３の表に示すような１６段の変速段数が前後進共に得られるようになっている。
【００１１】
これらの装置２５〜２７を経由した動力の一部は後輪デフ装置２９に伝達され、左右の後輪３，３を駆動し、また、残りの動力は前輪伝動軸３０を介して前輪デフ装置３１へ伝達され、左右の前輪２，２を駆動する。
【００１２】
一方、ＰＴＯ駆動力は、ＰＴＯ変速装置３２を経由し、ミッションケース７の背面部から後方に突出するＰＴＯ軸３３に取り出される。ＰＴＯ軸３３の突出部に、各種作業機（図示省略）への伝動軸が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【００１３】
主変速装置２６と副変速装置２７の変速シフト位置を切り替えるための前記変速レバー１４は、図４に示すように、把手部分に押しボタン式の増速用変速スイッチ３５と減速用変速スイッチ３６が設けられ、レバー全体をＨ形のガイド溝３７に沿って操作するようになっている。増速用変速スイッチ３５を押すと主変速が「１速」から「４速」側へ順次シフトアップされ、減速用変速スイッチ３６を押すと主変速が「４速」から「１速」側へ順次シフトダウンする。この主変速の切替は、後述する如くノークラッチ操作で行われる。また、クラッチペダル１２を踏み込み主クラッチ２１を切った状態で変速レバー１４をガイド溝の各シフト位置へ操作することにより、副変速が「超低速（ＬＬ）」「低速（Ｌ）」「中速（Ｍ）」及び「高速（Ｈ）」に切り替わる。
【００１４】
図５乃至図７は主変速装置２６の変速シフト位置切替機構を表している。主変速装置２６は、「１速」と「２速」を切り替えるシンクロメッシュ装置Ａと、「３速」と「４速」を切り替えるシンクロメッシュ装置Ｂとを備えている。各シンクロメッシュ装置Ａ，Ｂのシフタ４０Ａ，４０Ｂは、上下平行に設けた摺動軸４１Ａ，４１Ｂに摺動自在に嵌合し、ミッションケース７の外側面に設けた変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂのピストン４３Ａ，４３Ｂにそれぞれ連結されている。変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂは、電磁弁４４Ａ，４４Ｂによって制御される。変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂはニュートラル位置Ｎを起点にしてピストン４３Ａ，４３Ｂが後退及び突出するようになっており、ピストン４３Ａが後退すると「１速」、ピストン４３Ａが突出すると「２速」、ピストン４３Ｂが後退すると「３速」、ピストン４３Ｂが突出すると「４速」になる。ピストン４３Ａ，４３Ｂの作動量は、ポテンショメータからなる主変速位置センサ（１−２速センサ４５Ａ、３−４速センサ４５Ｂ）にそれぞれ検出される。
【００１５】
副変速装置２７は、「超低速」と「低速」を切り替えるシンクロメッシュ装置と、「中速」と「高速」を切り替えるシンクロメッシュ装置と備え、変速レバー１４による手動操作でそれぞれのシンクロメッシュ装置のシフタを作動させるようになっている。「超低速」と「低速」のシフト位置は副変速位置センサ（ＬＬ−Ｌ速センサ）４６Ａに検出され、「中速」と「高速」のシフト位置は副変速位置センサ（Ｍ−Ｈ速センサ）４６Ｂに検出される。
【００１６】
図８は変速切替を制御する変速制御装置のブロック図であって、制御部としてのコントローラ５０の入力側に、変速位置を設定する設定器としての前記変速スイッチ３５，３６と、前記主変速位置センサ４５Ａ，４５Ｂと、前記副変速位置センサ４６Ａ，４６Ｂと、クラッチペダル１７を踏圧操作するとＯＮになるクラッチペダルスイッチ５１と、後記自動調整制御を行う際に使用するチェックスイッチ５２と、後記時間式変速制御を行う際に使用する非常セットスイッチ５３とが接続され、コントローラ５０の出力側に、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを制御する電磁弁４４Ａ，４４Ｂを切り替えるためのソレノイド５５，５６，５７，５８と、前後進切替装置の油圧クラッチ２５ａ，２５ｂをＯＮ・ＯＦＦ切り替える電磁弁Ｖ1 （図９参照）のソレノイド５９，６０と、前記油圧クラッチ２５ａ，２５ｂの昇圧制御用比例減圧弁Ｖ2 （図９参照）のソレノイド６１と、警報ブザー６２と、変速モニタ６３とがコントローラ５０の出力側に接続されている。また、コントローラ５０には記憶手段としてＥＥＰＲＯＭ６４とＲＡＭ６５が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５４には、変速シフト位置ごとに予め定めたシフタの作動位置の基準値が記憶されている。
【００１７】
工場出荷時や部品等のメンテナンスを行う時には、主変速装置２６の駆動側と従動側が適正なタイミングで噛み合うように前記シフタ４０Ａ，４０Ｂの作動位置の基準値（シフト基準値）を調整する初期調整を行う。この初期調整の順序を、図１０及び図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
電源を入れ、センサ類の値を読み込んだ後、予め設定した操作を行うと後述する自動調整モードへ突入する。この予め設定した操作とは、本例ではチェックスイッチ５２をＯＮ、クラッチペダルスイッチ５１をＯＮ、及び増速用及び減速用変速スイッチ３５，３６を共にＯＮにする操作であり、これらの全ての操作を行った場合にのみ自動調整モードへ突入するようにコントローラ５０の記憶装置に記憶されている。上記操作のいずれか一つでも行われない場合は、自動調整モードへ突入せず、ブザー５２に出力する。後述する如く、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを実際に作動させて自動調整制御を行うため、自動調整制御中、主クラッチ２１が「入」であると危険であるので、クラッチペダルスイッチ５１がＯＮでないと自動調整モードへ突入しないようにしているのである。
【００１９】
自動調整モードに突入すると、油圧を安定させるために一定時間（本実施形態では５００msec）変速油圧シリンダ４２Ａ，４２ＢをニュートラルＮ（「１速」〜「４速」出力ＯＦＦ）に保持した後、主変速位置センサ４５Ａ，４５Ｂのニュートラルのセンサ値を記憶する。
【００２０】
そして、「１速」出力を実行し、一定時間（本実施形態では４００msec）が経過したなら所定時間（本実施形態では１０msec）ごとに１−２速センサ４５Ａの値を検出し、そのセンサ値と前回検出のセンサ値を比較する。両者の差が規定値以内（ほぼ０）である状態が一定時間（本実施形態では１００msec）経過したなら、各センサ値の平均値を算出する。このセンサ平均値はシフタのストローク端の位置を表している。
【００２１】
変速油圧シリンダのピストンの移動時間とシンクロメッシュ装置の同期時間を加味すると、変速出力開始してからシンクロメッシュ装置の駆動側と従動側の接続が完了するまでの時間は通常は０．２秒程度である。ところが、油温の影響等でそれ以上時間がかかることもあるので、本実施形態では、この時間の約２倍の０．４秒経過してからストロークセンサの値を検出することにより、誤検出を少なくしているのである。
【００２２】
次いで、上記「１速」のセンサ平均値と「１速」のニュートラルセンサ値を比較する。両者の差が規定値以上である場合は、シフタが正しく作動したと判断し、センサ平均値データをＲＡＭ６５にセットする。差が規定値未満である場合は、シフタが正しく作動していないと考えられるので、ＥＥＰＲＯＭ６４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２３】
「２速」「３速」及び「４速」についても、上記「１速」の場合と同様にしてセンサ平均値を求める。ただし、「２速」から「３速」へ移行する際には、異なるシフタを作動させるので、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを一定の待機時間（本実施形態では５００msec）ニュートラルＮに保持する。
【００２４】
以上の操作を各変速位置ごとに複数回、例えば３回行う。そして、得られた複数の平均値データを比較し、下記のルールに基づいて、各変速位置ごとにシフタのストローク端の基準値を決定する。
【００２５】
すなわち、（１）各データの差が全て規定内である場合は最小値（ニュートラルに近い側）を基準値としてＲＡＭ５５に格納し、（２）規定外の差がある場合は最大値（ニュートラルに遠い側）を基準値としてＲＡＭ６５に格納し、（３）各データとも差が規定外である場合は異常であると判断して、ＥＥＰＲＯＭ６４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２６】
（１）の場合、各データの差は組付けのガタによるものであるので、いずれのデータを基準値として採用してもよいが、少しでも変速油圧シリンダの不必要な作動をなくすために最小値を基準値として採用している。よって、場合によっては最大値を基準値として採用してもよい。（２）の場合における差が規定外であるデータ値は、変速油圧シリンダ内にエアが溜まっていたり、シンクロメッシュ装置のピンの先端同士が当たりシフタが移動できなかったりした異常時のものであるので、最大値を基準値とすることにより、上記異常時のデータを基準値として採用されないようにしている。
【００２７】
上記のようにして各変速位置ごとのシフタのストローク端の基準値が決定されたならば、それをＥＥＰＲＯＭ６４に書き込み、ブザー５２に出力する。また、異常が発生してＥＥＰＲＯＭ６４のデータを変更しなかった場合は、正常時と異なる報知パターンでブザー６２に出力する。例えば、正常時には報知音を２回出力し、異常時には報知音を連続出力する。そして、チェックスイッチ５２をＯＦＦにすると、初期調整が完了し、変速制御モードになる。
【００２８】
変速制御モードにおいては、図１２のフローチャートに示す順序で制御を行う。まず、自動調整制御で設定されたシフト基準値と、スイッチ、センサ類の信号とを読み込む。次いで、変速スイッチ３５，３６による主変速の変速操作の有無を判断し、変速操作があったならば次に進み、無かったならば、主変速用ソレノイド５５，５６，５７，５８への出力を現在のまま保持する。
【００２９】
変速操作があった場合、前進ソレノイド５９と後進ソレノイド６０を共にＯＦＦにして油圧クラッチ２５ａ，２５ｂを切り、前後進切替装置２５を中立にする。次いで、非常セットスイッチ５３の状態を判断し、当該スイッチがＯＮである場合はフィードバック式シフト制御で主変速用ソレノイド５５，５６，５７，５８の出力を制御して変速シフト位置を切り替え、また当該スイッチがＯＦＦである場合は時間式シフト制御で主変速ソレノイド５５，５６，５７，５８の出力を制御して変速シフト位置を切り替える。
【００３０】
フィードバック式シフト制御もしくは時間式シフト制御により変速シフト位置を切り替えたならば、変速後のシフト位置を変速モニタ６３に表示（これについては後で説明する）すると共に、油圧クラッチ昇圧制御を行い油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）を接続する。この油圧クラッチ昇圧制御は、油圧クラッチのクラッチ圧を徐々に高めてクラッチを滑らかに且つ迅速に接続する処理を行う制御である。
【００３１】
フィードバック式シフト制御は、図１３のフローチャートに示す順序で行う。全体の流れとしては、第一段階で、現在のシフト位置を抜く方向にシフタが作動するように出力を実行し、主変速センサ４５Ａ（或は４５Ｂ）の検出値が所定のシフト「抜け」判定基準と一致したなら上記出力を停止し、第二段階で、目標シフト位置へ入れる方向にシフタが作動するように出力を実行し、主変速センサ４５Ａ（或は４５Ｂ）の検出値が所定のシフト「入り」判定基準と一致したなら上記出力を停止するように制御する。また、第一段階から第二段階へ移行する際には、中立を確保するためシフト「抜け」側の出力とシフト「入り」側の出力を一定時間（本実施形態では５０ｍｓｅｃ）ＯＦＦに保持するようにしている。
【００３２】
ここで、シフト「抜け」判定基準及びシフト「入り」判定基準は、ソレノイドに出力停止指令を出してから実際に変速油圧シリンダのピストンが停止するまでのピストン移動距離を考慮して設定された基準であり、下記の如く、シフト「抜け」判定基準はニュートラル位置から適正距離だけ離れた位置に設定され、シフト「入り」判定基準は初期調整で設定したシフト基準値よりもニュートラル側に適正距離だけ離れた位置に設定されている。
【００３３】
ところで、電磁弁４４Ａ，４４Ｂのスプールの動作速度は往方向と復方向とで異なり、また片ロッド型である変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂはピストンロッドがある側と無い側とで油圧を受ける面積が異なるため、ピストンの動作速度はニュートラル位置から後退する時と、後退位置からニュートラル位置へ復帰する時と、ニュートラル位置から突出する時と、突出位置からニュートラル位置へ復帰する時とでそれぞれ異なっている。このため、シフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準をニュートラル位置から一律に同じ距離に設定しておくと、シフト抜け判定時にニュートラル位置を少し越えてしまったり、シフト入り判定時に実際にはすでにシフト「入り」が完了しているのに油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧が行われないという不都合が生じる。そこで、どの変速位置についてもシフト抜け判定及びシフト入り判定が正確に行われるように、ピストンの動作速度に応じてシフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準を設定している。
【００３４】
具体的には、このトラクタの場合、ピストンの動作速度の速い側のシフト抜け判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し５０％離れた位置、ピストンの動作速度の遅い側のシフト抜け判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し４０％離れた位置、ピストンの動作速度の速い側のシフト入り判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し８０％離れた位置、及びピストンの動作速度の遅い側のシフト入り判定基準はニュートラル位置よりシフト基準値に対し９０％離れた位置にそれぞれ設定する。
【００３５】
図１４は「３速」から「４速」へのシフト変更及び「４速」から「３速」へのシフト変更時における主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【００３６】
「３速」の状態から、第一段階として３速ソレノイドをＯＦＦすると共に４速ソレノイドをＯＮすると、若干の時間差をおいてシフタが作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより３速シフト基準値Ｓ３に対し４０％離れた位置を示す値（Ａ点）となったならば、４速ソレノイドをＯＦＦにする。
【００３７】
その状態で一定時間（５０ｍｓｅｃ）保持した後、第二段階として４速ソレノイドをＯＮにする。すると、若干の時間差をおいてシフタが再び作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより４速シフト基準値Ｓ４に対し８０％離れた位置を示す値（Ｂ点）となったならば、油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧を開始する。ここで、「４速」のシフト入り判定基準（ピストンの動作速度の遅い側）を「３速」のシフト入り判定基準（ピストンの動作速度の速い側）と同じようにニュートラル位置よりシフト基準値に対し９０％離れた位置に設定しておくと、シフト「入り」が完了しているのに油圧クラッチの昇圧が行われないタイムラグが生じてしまうが、ピストンの動作速度に応じてシフト入り判定基準を変えることにより、このタイムラグをなくすことができる。
【００３８】
また、「４速」の状態から、第一段階として４速ソレノイドをＯＦＦすると共に３速ソレノイドをＯＮすると、若干の時間差をおいてシフタが作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより４速シフト基準値Ｓ４に対し５０％離れた位置を示す値（Ｃ点）となったならば、３速ソレノイドをＯＦＦにする。ここで、「４速」のシフト抜け判定基準（ピストンの動作速度の速い側）を「３速」のシフト抜け判定基準（ピストンの動作速度の遅い側）と同じようにニュートラル位置よりシフト基準値に対し４０％離れた位置に設定しておくと、ニュートラル位置を少し越えてしまうことになるが、ピストンの動作速度に応じてシフト抜け判定基準を変えることにより、これを防止できる。
【００３９】
両ソレノイドがＯＦＦの状態で一定時間（５０ｍｓｅｃ）保持した後、第二段階として３速ソレノイドをＯＮにする。すると、若干の時間差をおいてシフタが再び作動を開始し、３−４速センサ４５Ｂの値が変化する。そして、そのセンサ値がニュートラル位置Ｎより３速シフト基準値Ｓ３に対し９０％離れた位置を示す値（Ｄ点）となったならば、油圧クラッチ２５ａ（或は２５ｂ）の昇圧を開始する。
【００４０】
本実施形態ではシフト抜け判定基準及びシフト入り判定基準を予め定めた上記位置に設定するが、これを前回同じシフト変更を行った時の主変速センサ値の変化と昇圧タイミングを基にして各回ごとに補正するように構成してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では第一段階から第二段階へ移行する際に中立を確保するためシフト「抜け」側の出力とシフト「入り」側の出力をＯＦＦにする時間を一定時間（５０ｍｓｅｃ）に固定しているが、この中立保持時間を主変速センサの検出値の変化に基づき各回ごとに変更するようにしてもよい。すなわち、主変速センサの検出値の変化が０（零）もしくは０（零）に近い値となった時点で、目標とするシフト位置への出力実行を開始するのである。これにより、図１５に示すように、中立保持時間を固定している場合（同図において破線で示す）と比較し、目標シフトへΔｔだけ早く出力することができ、シフト変更に要する時間が短縮化される。
【００４２】
時間式シフト制御は、図１６のフローチャートに示す順序で行う。すなわち、現在のシフト位置を抜く方向にシフタが作動するように一定時間ｔ1 だけ出力を実行し、次いで一定時間ｔ2 だけ全出力をＯＦＦに保持し、次いで目標シフト位置へ入れる方向にシフタが作動するように一定時間ｔ3 だけ出力を実行するのである。このように、主変速センサの検出値が制御に関与せず、時間データのみでシフト変更を行う。このため、主変速センサが故障してフィードバック式シフト制御を行えない場合、非常セットスイッチ５３をＯＮにして時間式シフト制御でシフト変更を行うようにすることにより、応急的にトラクタを運転することが可能である。
【００４３】
次に、変速モニタ６３による主変速の変速シフト位置の表示方法について説明する。図１７のフローチャートに示すように、コントローラ５０からは、初期調整モードである場合は現在出力中の主変速シフト位置情報が変速モニタ６３に送信され、通常の変速制御モードである場合は主変速センサの検出値データが変速モニタ６３に送信される。
【００４４】
変速モニタ６３は、変速シフト位置を表示するＬＥＤと数値及びメッセージを表示する液晶表示部とを備え、コントローラ５０から送信されるデータを上記ＬＥＤと液晶表示部に表示するように、内蔵のマイコンによって図１８のフローチャートに示す順序で制御する。
【００４５】
コントローラ５０から送信されるデータが初期調整モードのものである場合は次のように表示する。調整中である時は、は現在出力中のシフト位置をＬＥＤに表示すると共に、液晶表示部に『シフト調整中』と表示する。調整が正常に終了した時は、液晶表示部に『シフト調整終了』と表示する。また、調整が正常に終了しなかった時は、異常が発生したシフト位置をＬＥＤを点滅させて表示すると共に、液晶表示部にそのシフト位置の異常値を表示する。これにより、外部接続の別機材を使用することなく、異常であるセンサを判断することができる。また、その異常値を読み取ることにより、センサ自体が不良であるのか、或はセンサの取り付けが不良であるのかを判断できる。
【００４６】
コントローラ５０から送信されるデータが通常の変速制御モードである場合は、送信されてきた主変速センサの検出値データをＬＥＤと液晶表示部に表示する。
【００４７】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかる作業車両の変速制御装置は、変速シフト位置を切り替える油圧シリンダのピストンの作動量を検出するセンサ情報に基づいて変速シフト切替を行うフィードバック式シフト制御と、前記センサ情報に関係なく時間データのみ変速シフト切替を行う時間式シフト制御とのいずれかを選択して行うことができるので、前記センサが故障したとしても、時間式シフト制御を選択することで作業車両を運転して作業を続行することができるようになった。また、変速シフタの作動位置の基準値を、変速用の油圧シリンダを実際に作動させて調整するので、工場出荷時や部品等のメンテナンスを行ったときに、車両の固体差に合った基準値を設定することができるという利点もある。
【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】伝動機構図である。
【図３】変速段数と主変速の変速位置及び副変速の変速位置との関係を示す表である。
【図４】変速レバーの斜視図である。
【図５】主変速装置の変速位置切替機構の正面図である。
【図６】主変速装置の変速位置切替機構の側面図である。
【図７】主変速装置の変速位置切替機構の平面図である。
【図８】変速制御装置のブロック図である。
【図９】前後進切替装置及び主変速装置の油圧回路図である。
【図１０】自動調整制御の全体のフローチャートである。
【図１１】自動調整制御における自動調整出力実行制御のフローチャートである。
【図１２】変速制御の全体のフローチャートである。
【図１３】変速制御におけるフィードバック式シフト制御のフローチャートである。
【図１４】中立保持時間を固定した場合におけるシフト変更時の主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【図１５】中立保持時間を各回ごとに変更する場合におけるシフト変更時の主変速センサ値とソレノイド出力のタイムチャートである。
【図１６】変速制御における時間式シフト制御のフローチャートである。
【図１７】コントローラによるシフト情報送信制御のフローチャートである。
【図１８】変速モニタによりシフト情報表示制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１ トラクタ（作業車両）
２ 前輪
３ 後輪
５ エンジン
７ ミッションケース
１４ 変速レバー
２５ 前後進切替装置
２６ 主変速装置
２７ 副変速装置
３５ 増速用変速スイッチ（設定器）
３６ 減速用変速スイッチ（設定器）
４２Ａ，４２Ｂ 変速油圧シリンダ
４３Ａ，４３Ｂ ピストン
４５Ａ，４５Ｂ 主変速センサ
５０ コントローラ（制御部）
５３ 非常セットスイッチ
６３ 変速モニタ
Claims (1)
- ギヤ式変速装置と、その変速シフト位置を設定する増減速スイッチ（３５，３６）と、ピストンをニュートラル位置から伸長もしくは短縮させて前記変速装置の変速シフト位置を切り替える油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）と、該油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンの作動量を検出するポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）と、前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを前記センサの検出値が所定の値となる位置まで作動させるフィードバック式シフト制御もしくは前記設定器の設定結果に応じて前記油圧シリンダのピストンを予め設定された時間だけ作動させる時間式シフト制御のいずれかを選択するセットスイッチ（５３）と、前記増減速スイッチ（３５，３６）、ポテンショメータ式変速位置センサ（４５Ａ，４５Ｂ）、セットスイッチ（５３）の信号に応じて前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンを伸縮操作する制御部（５０）を具備するとともに、前記フィードバック式シフト制御での油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）のピストンストローク端基準位置の設定を、前記制御部への電源投入時、少なくとも前記増減速スイッチ（３５，３６）のＯＮ操作と車両のクラッチペダル（１２）の踏込み操作を共に検出した状態で調整モードへ突入させ、前記油圧シリンダ（４２Ａ，４２Ｂ）を実際に作動させることにより、基準位置のデータを取得して行う構成としたことを特徴とする作業車両の変速制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP02284298A JP3780683B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 作業車両の変速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP02284298A JP3780683B2 (ja) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | 作業車両の変速制御装置 |
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|---|---|
| JPH11210875A JPH11210875A (ja) | 1999-08-03 |
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-
1998
- 1998-01-19 JP JP02284298A patent/JP3780683B2/ja not_active Expired - Fee Related
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