JP4055227B2

JP4055227B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP4055227B2
Application number: JP29118197A
Authority: JP
Inventors: 弘喜小野
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2017-10-23
Also published as: JPH11123956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作業車両の車速制御装置に関するものであり、特に、作業環境条件の変化に応じて車速を自動制御する車速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
比較的小型の作業車両に於いては、エンジンの動力を油圧伝動装置やベルト式変速装置等の無段変速機構によって変速するものが知られている。此種作業車両では、変速レバー等の車速指定装置により前記無段変速機構を任意の作動位置に変更して、車速を無段階に変速することができる。また、作業中に高負荷になってエンジン回転数が低下したときは、エンジン回転数を規定回転数に保持するために、前記無段変速機構を作動させて車速を減速する。また、圃場の端部で旋回するときは、作業機を上昇させるとともに前記無段変速機構を作動させて車速を減速する。或いは、傾斜地での作業に於いても、左右傾斜の繰り返し頻度の大きさに応じて車速を減速させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、作業環境条件が刻々と変化する中で、どの条件に基づいて車速を制御するかが問題であり、また、車速制御に入った後の制御解除も様々な条件が考えられる。これらの操作をオペレータの判断によりすべて手動で行うことは困難である。
【０００４】
そこで、作業環境条件の変化に応じて車速を自動制御するとともに、簡単な操作で制御解除を行えるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、車速指定装置の操作に従って車速を無段階に変更する無段変速機構を搭載した作業車両に於いて、前記車速指定装置の操作位置と無段変速機構である油圧伝動装置（ＨＳＴ）のトラニオン軸の回転角度とを比例関係に設け、前記車速指定装置の操作位置に拘わらず、トラニオン軸の回転角度をＨＳＴアクチュエータにより変更して車速制御を行う制御手段を設け、様々な作業環境条件の変化に対して新たに発生した変化に応じた車速制御を行うとともに、前記車速指定装置の操作位置がＨＳＴのトラニオン軸の回転角度に対応する変速位置に略一致したときは、車速指定装置の手動操作を優先して車速の自動制御を解除するように構成したことを特徴とする作業車両を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳述する。図１は小型の作業車両の一例として芝刈機１０を示し、機体の前部にエンジン１１を搭載し、該エンジン１１の動力は油圧伝動装置（以下ＨＳＴという）１２等の無段変速機構により減速されて後輪１３へ伝達される。無段変速機構としてはＨＳＴのほかベルト式変速装置等、他の構成の変速機構であってもよい。
【０００７】
後輪１３と前輪１４との間には、機体の下部にリンク機構１５を介してモア１６が懸架されており、エンジン動力の一部がフロントＰＴＯ軸１７から該モア１６へ伝達されるとともに、昇降アクチュエータ１８の作動により該モア１６が上下へ昇降可能となっている。
【０００８】
一方、ステアリングハンドル１９の近傍にスロットルレバー２０が設けられ、該スロットルレバー２０を回動操作することによりエンジンガバナ（図示せず）のラック位置が移動して、エンジン１１の回転数を調整することができる。また、ステアリングハンドル１９の側方下部に車速指定装置としての変速レバー２１が設けられ、該変速レバー２１を回動操作することにより前記ＨＳＴ１２のトラニオン軸が回転して、出力軸の回転数（即ち車速）を変更することができる。更に、運転席２２の側方下部に昇降レバー２３が設けられ、該昇降レバー２３を回動操作することにより前記昇降アクチュエータ１８が作動し、リンク機構１５を介して前記モア１６が昇降する。
【０００９】
そして、運転席２２の下部にコントローラ２４が設けられ、後述するように車速制御の制御手段として該コントローラ２４が各種レバーの操作信号やセンサの検出信号等を読み込み、作業環境条件の変化に応じて該コントローラ２４から各アクチュエータへ制御信号を出力する。尚、符号２５は車速制御の実行及び解除を選択する制御入切スイッチである。
【００１０】
図２は車速制御系のブロック図であり、前記スロットルレバー２０、変速レバー２１、昇降レバー２３にはポテンショメータ等の検出具が取り付けられており、夫々の検出具により各レバーの操作信号がコントローラ２４へ送られる。また、エンジン回転センサ２６によりエンジンの回転数を検出し、トラニオン軸角度センサ２７によりＨＳＴ１２の作動位置（トラニオン軸の回転角度）を検出する。更に、操舵角センサ２８にて前輪１４の操舵角を検出し、傾斜センサ２９にて機体のローリング角を検出し、昇降センサ３０にてモア１６の昇降位置を検出する。
【００１１】
コントローラ２４はこれらの入力信号に基づき、後述する制御方法にてエンジンガバナのラックアクチュエータ３１へ制御信号を出力してエンジン１１の回転数を調整したり、ＨＳＴアクチュエータ３２へ制御信号を出力してＨＳＴ１２のトラニオン軸の回転角度を変更し、出力軸の回転数（車速）を増減する。また、昇降アクチュエータ３３へ制御信号を出力し、前記モア１６を昇降させる。
【００１２】
図３乃至図５は芝刈機１０の車速制御のメインフローチャートであり、先ず各レバーやスイッチ等の設定信号と各種センサの検出信号を読み込む（ステップ０１）。そして、制御入切スイッチ２５が入であることを判別したら（ステップ０２）、車速制御が実行される。尚、一旦制御入切スイッチを入にして減速制御を実行中の場合は（ステップ２０）、後述する制御解除の条件がないときは車速制御を続行し、制御解除による急激な増速を防止する。
【００１３】
ステップ０３は制御解除の一条件を示し、変速レバー２１の操作位置ＬとＨＳＴ１２のトラニオン軸の回転角度θとを比較し、変速レバーの操作位置Ｌが減速制御中のトラニオン軸の回転角度θ_Sに対応する操作位置Ｌ_Sに略一致したか否かを判断する。図６に示すように、通常の操作では変速レバーの回動操作に比例してトラニオン軸の回転角度θが変化し、例えば変速レバーの操作位置がＬ₁のときにトラニオン軸の回転角度がθ₁となる。しかし、後述するように、車速制御により減速する場合、ＨＳＴアクチュエータ３２によりトラニオン軸の回転角度のみを減速目標値θ_Sまで小さく変更するが、変速レバーは元の操作位置Ｌ₁のままである。
【００１４】
いま、オペレータが減速状態を解除すべく変速レバーを意識的に操作して、変速レバーの操作位置Ｌがトラニオン軸の回転角度θ_Sに対応する操作位置Ｌ_Sに略一致したときは、現在の車速制御モードが解除される（ステップ３０）。このときは、変速レバーの操作位置Ｌ_Sに対応した車速となり、変速操作と実際の車速が一致するのでオペレータの違和感がなく、制御解除時の安全性を確保できる。それ以降は、変速レバーの手動操作を優先し、ＨＳＴの減速目標値θ_Sを現在の変速レバーの操作位置Ｌ_Nに対応したトラニオン軸の回転角度θ_Nにする（ステップ３１）。
【００１５】
ステップ０３で変速レバーの操作位置Ｌがトラニオン軸の回転角度θ_Sに対応する操作位置Ｌ_Sと一致しない場合は、現在何れかの車速制御モードで車速制御中であるかを判別し（ステップ０４）、車速制御中であれば車速制御モード解除条件判定のサブルーチンに進む（ステップ０５）。車速制御モードはステップ０７にて後述するように、エンジンモードと旋回モードと傾斜モードの３種類が規定されている。
【００１６】
図７に示すように、車速制御モード解除条件判定のサブルーチンでは、先ず現在の車速制御モードを判別し（ステップ０５１）、旋回モードの場合にモアの下降操作があれば（ステップ０５２）、旋回モード解除をセットする（ステップ０５３）。一方、傾斜モードの場合に左右傾斜の繰り返しが規定時間以上発生しないときは（ステップ０５８）、傾斜モード解除をセットする（ステップ０５９）。
【００１７】
ここで、現在の車速制御モードがエンジンモードである場合に、作業内容によりオペレータがスロットルレバー２０を操作して、エンジンの基準回転数（作業設定時に無負荷状態での最大回転数）Ｎ_Kを低下させた状態のとき、即ちスロットル位置変更制御中であれば（ステップ０５４）、変速レバーの操作位置Ｌがトラニオン軸の回転角度θ_Sに対応する操作位置Ｌ_Sに略一致したときに（ステップ０５５）、エンジンモード解除をセットする（ステップ０５６）。これに対して、スロットル位置変更制御中ではなく、エンジンの基準回転数Ｎ_Kが通常の高回転（例えば２０００rpm 以上）である場合は、エンジン回転数Ｎがこの基準回転数Ｎ_Kのマイナス１００rpm 程度以上に復帰したときに（ステップ０５７）、エンジンモード解除をセットする（ステップ０５６）。
【００１８】
このように、図３に示したステップ０５に於いて車速制御モード解除条件を判定し、現在の車速制御モードの解除条件があったときはステップ０６からステップ３０へ進み、現在の車速制御モードが解除される。一方、ステップ０６で車速制御モードの解除条件がない場合は、車速制御モード突入条件判定のサブルーチンに進む（ステップ０７）。
【００１９】
図８に示すように、車速制御モード突入条件判定のサブルーチンでは、先ずエンジンの基準回転数Ｎ_Kの大きさによって、エンジンモードによる車速制御の突入判定値を設定する（ステップ０７１）。基準回転数Ｎ_Kが通常の高回転（２０００rpm 以上）であれば、エンジン回転数Ｎが１８００rpm 以下に低下したときを突入判定値とし、基準回転数Ｎ_Kが低回転（２０００rpm 未満）であれば、エンジン回転数Ｎの低下が２００rpm （回転数差）を超えたときを突入判定値とする。
【００２０】
例えば、エンジン回転数Ｎが前記判定値に適合したときは（ステップ０７２）、エンジンモードによる車速制御をセットする（ステップ０７３）。ここでは、現在のエンジン回転数Ｎに応じたＨＳＴの新たな減速目標作動位置、即ちトラニオン軸の回転角度が新たな減速目標値θ_SNになるようにセットする。これと同時に、傾斜モード及び旋回モードをリセットする。そして、新規に車速制御モードの突入条件が発生したことをセットする（ステップ０７４）。
【００２１】
一方、ステップ０７２でエンジン回転数Ｎが判定値に適合しない場合は、前記傾斜センサ２９にて機体の左右傾斜の繰り返し頻度を算出し（ステップ０７５）、大きな左右傾斜の繰り返しがあったときは（ステップ０７６）、傾斜モードによる車速制御をセットする（ステップ０７７）。ここでは、傾斜時に於けるＨＳＴの新たな減速目標値θ_SNをセットし、エンジンモード及び旋回モードをリセットする。然る後にステップ０７４へ進む。
【００２２】
また、ステップ０７６で大きな左右傾斜の繰り返しがない場合は、前記昇降センサ３０にてモアの上昇操作があったか否かを判別し（ステップ０７８）、モアが上昇したときは旋回モードによる車速制御をセットする（ステップ０７９）。ここでは、旋回時に於けるＨＳＴの新たな減速目標値θ_SNをセットし、エンジンモード及び傾斜モードをリセットする。然る後にステップ０７４へ進む。
【００２３】
このように、図３に示したステップ０７に於いて車速制御モード突入条件を判定し、新たな車速制御モードの突入条件があったときはステップ０８からステップ０９へ進み、ＨＳＴの現在までの減速目標値θ_SOと新たな減速目標値θ_SNとを比較し、何れか低い方を選択して今回の減速目標値θ_Sとする。
【００２４】
一方、ステップ０７で新たな車速制御モードの突入条件がない場合は、エンジンモードによる車速制御中であるか否かを判別し（ステップ４０）、エンジンモード制御中であればこの制御を続行すべく、エンジンモード車速制御のサブルーチンに進む（ステップ４１）。また、エンジンモード制御中ではなく、旋回モードによる車速制御中であれば（ステップ５０）、この制御を続行すべく旋回モード車速制御のサブルーチンに進む（ステップ５１）。更に、旋回モード制御中ではなく、傾斜モードによる車速制御中であれば（ステップ６０）、この制御を続行すべく傾斜モードによる車速制御のサブルーチンに進む（ステップ６１）。
【００２５】
尚、ステップ４０，５０，６０に於いて、何れの車速制御中でもない場合はステップ３１へ進み、ＨＳＴの減速目標値θ_Sを現在の変速レバーの操作位置Ｌ_Nに対応したトラニオン軸の回転角度θ_Nにする。
【００２６】
図９に示すように、エンジンモード車速制御のサブルーチンでは、先ずスロットルレバー２０が減速側に操作されているか否かを判別し（ステップ４０１）、スロットルレバーが減速側に操作中であるときはスロットル位置変速制御をセットし（ステップ４０２）、このときの減速位置を保持すべくＨＳＴの減速目標値θ_Sを現在のトラニオン軸の回転角度θ_Nにする（ステップ４０３）。
【００２７】
ここで、スロットルレバーが減速側に操作中でなく、前述したスロットル位置変更制御中であるときは（ステップ４０４）、スロットルレバーの増速操作があるまでは（ステップ４０５）、ステップ４０３へ進んでこのときの減速位置を保持する。また、ステップ４０５に於いてスロットルレバーの増速操作があった場合は、スロットルレバーが元の位置（エンジン回転数大の位置）になるまでは（ステップ４０６）、スロットルレバーの増速操作とエンジン回転数の上昇とに応じて、ＨＳＴの減速目標値θ_Sをセットし（ステップ４０７）、スロットルレバーが元の位置に達したときは、スロットル位置変速制御をリセットする（ステップ４０９）。
【００２８】
一方、ステップ４０４に於いてスロットル位置変更制御中でない場合はステップ４０８へ進み、エンジンの基準回転数Ｎと現在のエンジン回転数Ｎ_Kとの差から回転低下率Ｄ（Ｄ＝｜（Ｎ_K−Ｎ）｜／Ｎ_K）を算出し、現在のトラニオン軸の回転角度θ_Nにこの回転低下率Ｄを考慮してＨＳＴの減速目標値θ_Sを設定する（θ_S←θ_N×Ｄ）。
【００２９】
図１０に示すように、旋回モード車速制御のサブルーチンでは、ＨＳＴの現在の減速目標値θ_Sを維持する（ステップ５０１）。また、図１１に示すように、傾斜モード車速制御のサブルーチンでも、ＨＳＴの現在の減速目標値θ_Sを維持する（ステップ５０１）。
【００３０】
而して、図３及び図４に示したステップ３１、ステップ０９、ステップ４１、ステップ５１、ステップ６１にて夫々設定されたＨＳＴの減速目標値θ_Sに基づき、図５に示すステップ１０に於いて、現在の変速レバーの操作位置Ｌ_Nに対応したトラニオン軸の回転角度θ_Nと、前記ＨＳＴの減速目標値θ_Sとを比較してその差を判別し、現在のＨＳＴ操作位置に対して増速要求するときは前記ＨＳＴアクチュエータ３２に対して増速出力オンし（ステップ１１）、現在のＨＳＴ操作位置に対して減速要求するときはＨＳＴアクチュエータに対して減速出力オンする（ステップ１３）。また、現在のＨＳＴ操作位置が減速目標値θ_Sに一致しているときは増減出力オフにする（ステップ１２）。
【００３１】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では車速指定装置の操作位置と無段変速機構である油圧伝動装置（ＨＳＴ）のトラニオン軸の回転角度とを比例関係に設け、様々な作業環境条件の変化に応じて作業車両の車速を制御する際に、新たに発生した変化に応じた車速制御を行うことによって、刻々変化する作業環境に適した自動制御が行える。また、車速指定装置の操作位置がＨＳＴのトラニオン軸の回転角度に対応する変速位置に略一致したときは車速の自動制御を解除するため、オペレータが減速状態を解除する意思を反映することができ、簡単な操作で制限解除を確実に行える。
【００３３】
斯くして、車速制御の実行及び解除が円滑になされるようになる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施の形態を示すものである。
【図１】小型の作業車両の一例として芝刈機を示す側面図。
【図２】車速制御系のブロック図。
【図３】車速制御のメインフローチャート、その１。
【図４】車速制御のメインフローチャート、その２。
【図５】車速制御のメインフローチャート、その３。
【図６】変速レバーの操作位置とＨＳＴのトラニオン軸の回転角度との関係を示すグラフ。
【図７】車速制御モード解除条件判定のサブルーチンのフローチャート。
【図８】車速制御モード突入条件判定のサブルーチンのフローチャート。
【図９】エンジンモード車速制御のサブルーチンのフローチャート。
【図１０】旋回モード車速制御のサブルーチンのフローチャート。
【図１１】警手モード車速制御のサブルーチンのフローチャート。
【符号の説明】
１０芝刈機
１１エンジン
１２油圧伝動装置（ＨＳＴ）
２０スロットルレバー
２１変速レバー
２４コントローラ
２５制御入切スイッチ

Claims

車速指定装置の操作に従って車速を無段階に変更する無段変速機構を搭載した作業車両に於いて、
前記車速指定装置の操作位置と無段変速機構である油圧伝動装置（ＨＳＴ）のトラニオン軸の回転角度とを比例関係に設け、
前記車速指定装置の操作位置に拘わらず、トラニオン軸の回転角度をＨＳＴアクチュエータにより変更して車速制御を行う制御手段を設け、様々な作業環境条件の変化に対して新たに発生した変化に応じた車速制御を行うとともに、
前記車速指定装置の操作位置がＨＳＴのトラニオン軸の回転角度に対応する変速位置に略一致したときは、車速指定装置の手動操作を優先して車速の自動制御を解除するように構成したことを特徴とする作業車両。