JP4300723B2 - トラクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、農業用のトラクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、農業用トラクタでは、エンジンの回転動力を無段式変速装置を介して走行装置へ伝達するものが知られている。このようなトラクタにあっては、通常エンジン出力回転を設定保持可能なアクセル(スロットル)レバーやアクセルペダルを備えると共に、車両の速度を設定する変速レバーを有し、作業負荷の変動に対して作業状態が大きく変化しないように、アクセル(スロットル)レバーやアクセルペダル或いは変速レバーを操作するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記トラクタにおいて作業場への移動や作業場間の移動で路上を走行する場合、前記アクセル(スロットル)レバーやアクセルペダルによりエンジン出力回転を設定保持したまま走行すると、目的とする車速へ到達するのに時間がかかったり、燃料を過剰に消費し燃費が悪いという課題が有った。そして、車輪型の走行装置と、車輪型からクローラ型にした場合のそれぞれの走行性能向上を図る。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題に鑑みて、無段式変速装置の変速制御装置を以下のように構成した。即ち請求項1の発明では、エンジン(1)の回転動力をトロイダル型無段式変速装置(2)を介して走行装置(3a,3b)へ伝達するトラクタにおいて、トラクタ用作業機(38)を駆動するPTOクラッチ(60)とPTO動力伝達軸(58)を、前記トロイダル型無段式変速装置(2)を内装しているミッションケース(14)内に構成し、操作位置を保持可能な操作手段(4)及び同操作手段(4)操作位置を検出する手段(30)と、前記操作手段(4)の操作位置を基準として前記エンジン出力回転を調整するエンジン回転調整用アクチュエータ(5)と、前記トロイダル型無段式変速装置(2)の出力回転を調整する変速用アクチュエータ(6)とを設けると共に、車両の適所に同車両の状態が「作業」状態であるか若しくは「走行」状態であるかを設定する設定手段(7)を設け、車両の車速を検出する車速検出手段(9)を設け、前記設定手段(7)は、ニュートラル位置とドライブモード位置と作業モード位置とに変速可能に構成し、前記操作手段(4)が操作されたときに、前記設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、エンジン(1)の出力回転を略一定に保ちながら前記トロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を調整すると共に、「ドライブ」状態に設定されている場合よりも最高車速を低速に規制するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成とし、且つ前記設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、前記エンジン(1)の出力回転とトロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を適宜連係させて調整するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成とし、さらに、前記設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、オートクルーズスイッチ(37)が使用可能な構成とし、設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、予め設定されたアクセル操作量に応じた車速ラインに対し、エンジン負荷率が大きいほどエンジン回転を高めた状態で車速を維持し、エンジン負荷率が少ないほどエンジン回転数を下げた状態で変速位置を高速或いは低速側に移行するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成としたことを特徴とするトラクタの構成とする。
(作用)
設定手段(7)は、ニュートラル位置とドライブモード位置と作業モード位置とに変速できる。そして、制御手段(8)では、前記操作手段(4)が操作されたときに、前記設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、エンジン(1)の出力回転を略一定に保ちながら前記トロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を調整するとともに、「ドライブ」状態に設定されている場合よりも最高車速を低速に規制する。前記設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、前記エンジン(1)の出力回転とトロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を適宜連係させて調整するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する。
また、設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、オートクルーズスイッチ(37)が使用できる。そして、設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、予め設定されたアクセル操作量に応じた車速ラインに対し、エンジン負荷率が大きいほどエンジン回転を高めた状態で車速を維持し、エンジン負荷率が少ないほどエンジン回転数を下げた状態で変速位置を高速或いは低速側に移行するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する。
【0005】
また請求項2の発明では、前記トラクタの走行装置をクローラ型走行装置にする場合は、左右個別に前後進切替装置(13,13)とトロイダル型無段式変速装置(2)を構成し、それぞれの回転動力を左右クローラへ伝達する構成としたことを特徴とする請求項1に記載のトラクタの構成とする。
(作用)
トラクタの走行装置をクローラ型走行装置にする場合は、左右個別に前後進切替装置(13,13)とトロイダル型無段式変速装置(2)を構成する。そして、左右それぞれの回転動力を左右クローラへ伝達する。
【0006】
【発明の効果】
以上のように構成した請求項1の発明では、作業時にはエンジン馬力が不足することなく一定に維持された馬力によって変動の少ない作業を行うことができ、走行時には迅速に目的の車速に到達し移動することができ、通常の自動車と同じような操作感で走行することができる。また、作業時の最高速度を規制することより、不本意な操作により車速が急激に上昇して作業状態にむらを生じたり、エンストを防止することができる。また、設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、オートクルーズスイッチ(37)が使用できるので、作業能率が向上するようになる。
【0007】
また、請求項2の発明では、クローラ型走行装置の場合でも、走行性能が良好となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を作業車両であるトロイダル型無段変速機を備えた農業用トラクタ(以下、トラクタ10)について説明する。最初にトラクタ10の構成に付いて説明する。
【0009】
トラクタ10は、図2に示すように、ボンネット11内部にディーゼルエンジン1を備え、このエンジン1下方に左右前輪3a,3aを支持するフロントアクスルケースを設けると共に、エンジン1後部に、後述する前後進切替装置13や無段式変速装置となるトロイダル型変速機2等を内装するミッションケース14を接続し、更にこのケース14後部左右に後輪3b,3bを支持するリヤアクスルケース15を接続して設けている。
【0010】
また前記ディーゼルエンジン1には、ガバナ装置近傍に出力回転を調整するアクチュエータとなるコントロールラック位置調整用電動モータ5と、前記コントロールラック位置を検出するコントロールラック位置センサ20を設け、アクセルペダル4の踏込み位置に応じた位置となるよう、コントロールラック位置を変更する構成となっている。尚、実際のエンジン1の出力回転は、エンジン出力軸22に設けたエンジン回転センサ23により検出する構成となっている。
【0011】
また前記ボンネット11後部でミッションケース14の上方には、操縦席を取り囲むキャビン12を設け、この内部にパイロットランプや液晶モニタ等、各種計器や警報ブザーを有するメータパネル16を設け、更にその後方にステアリングハンドル17を突設するハンドルポスト18を設けている。
【0012】
また、前記ハンドルポスト18の一側面には、車両の進行方向を前後に切替える操作手段となる前後進切替レバー19を設け、この回動基部に前進設定操作を検出する前進スイッチ25fと、後進設定操作を検出する後進スイッチ25rを設けている。
【0013】
また、ハンドルポスト18の下方で且つフロア上には、左右後輪3b,3bを独立して制動する左右ブレーキペダル27l,27rやクラッチペダル、そして踏み込み操作位置を保持可能なエンジン回転数を設定保持するアクセルペダル7等を設け、前記左右夫れ夫れのブレーキペダル27r,27lとアクセルペダル7の回動基部に夫れ夫れペダル踏込操作量(位置)を検出する手段としてポテンショメータ式の踏込量センサ29r,29l、30を設けている。
【0014】
また、操縦席12側方には、図3に示すように、車両の状態が「作業」状態であるか若しくは路上走行を想定した「走行」状態であるかを選択する設定手段である変速モード選択レバー7を設けている。
前記変速モード選択レバー7は、前後進切替装置13の前後進用クラッチ61,62を共に切とする「N(ニュートラル)」位置と、路上走行或いは移動速を想定する「D(ドライブ)」モード位置と、例えばトレンチャー作業や高密散布作業等、所謂クリープ速作業を目的として最高速が2km/hに規制される「作業1」モード位置と、例えばロータリ耕耘作業や芝刈作業を目的として最高速が5km/hに規制される「作業2」モード位置と、例えばローダ作業や代掻き、プラウ作業を目的として最高速が8km/hに規制される「作業3」モード位置を有する構成となっている。そして、このレバー回動基部に各モード位置に位置決めするディテント機構やレバー位置検出センサ35を設けている。またレバー把持部には、前記ディテント機構を解除するロック位置解除スイッチ36と後述するオートクルーズ機構を入切するオートクルーズ入切スイッチ37を有する構成となっている。
【0015】
また走行モード選択レバー7の近傍には、ロータリ耕耘時の作業機38の作業高さを設定する耕深設定器39、PTO軸41の回転を入切するPTO入切スイッチ42、作業機昇降用レバー43等を設け、この作業機昇降用レバー43の回動基部には操作位置を検出するポテンショメータ44を設けている。
【0016】
そして、上記各種設定器やセンサは、操縦席12下方の各種コントローラ8a,8b…に接続する構成となっている。
またトラクタ10の車体後部には、作業機昇降用油圧シリンダを内装するシリンダケース46を備え、前記シリンダのピストン伸縮によりケース左右に支持するリフトアーム47を上下回動する構成となっている。また、車体後部には、トップリンクと左右のロワーリンクからなる3点リンク機構を設け、同リンク機構に各種作業機を連結する構成となっている。尚、図例ではロータリ作業機38を連結した構成となっている。そして前記リフトアーム47の片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ48を設けている。
【0017】
これにより、後述する作業機用コントローラ8aは、作業機昇降用レバー43の操作角度とリフトアーム47の設定角度を一致させるように作業機上昇用の比例圧力制御弁のソレノイド49、或いは作業機下降用比例圧力制御弁のソレノイド50へ通電し作業機38を昇降するポジション制御を行う構成となっている。
【0018】
次に、トラクタ10の動力伝達機構について図4に基づき説明する。
前記エンジン1の後部には、エンジン出力軸22を突設し、同軸上に動力上手側から順にPTO動力伝達ギヤ55、逆転用出力ギヤ56、正転用出力ギヤ57を設けている。そしてPTO動力伝達ギヤ55は、PTO動力伝達軸58上の被駆動ギヤ59に噛合い、同ギヤ組55,59から伝達された回転動力は、PTO動力伝達軸58上のPTOクラッチ60を介して、前記ミッションケース14後部に設けたPTO用変速装置へ伝達され、更に車体後部に突出軸架されたPTO軸41へ伝達される構成となっている。
【0019】
また、前記逆転用出力ギヤ56と正転用出力ギヤ57の回転は、夫れ夫れ、エンジン出力軸22と並設した前後進切替装置13のクラッチ駆動軸へ伝達される。前後進切替装置13は、前進用クラッチ61と後進用クラッチ62を有する二連の湿式多板クラッチにて構成され、どちらか一方のクラッチディスクを圧着すると、トロイダル型無段変速機2の入力軸63を正転若しくは逆転で駆動する構成となっている。
【0020】
またトロイダル型無段変速機2は、前記入力軸63上に前後二枚の入力ディスク64,64を設け、この入力ディスク間に空転軸66が設けられ且つこの空転軸66に前記入力ディスク64,64と夫れ夫れ対向する出力ディスク65,65を設けると共に、これら入力ディスク64と出力ディスク65との間に、油圧により傾倒角を変更し前記入力ディスク64から出力ディスク65への伝達動力を変速するアクチュエータ、以下パワーローラ6,6を介在する構成となっている。
【0021】
また前記前後一対の入出力ディスク64,65間には、トロイダル出力ギヤ68を設け、この出力ギヤ部68と前記入力軸63と平行に設けた後輪デフ入力軸69上の伝達ギヤ部70との間にチェーン71を架け渡す構成となっている。
これにより、トラクタ10では、エンジン1の回転動力を、前記前後進切替レバー19の前後進スイッチ25f、25rの検出に応じて前後進クラッチ61,62を圧着し動力伝達回転方向を正逆切替えることで車体を前後進切り替え、後述するアクセルペダル7の踏込み操作によりトロイダル型無段変速装置2で回転数を変更、即ち車速を変更する構成となっている。
【0022】
また前記後輪デフ入力軸69上には、前輪駆動伝達用ギヤ72を設け、同ギヤ72から前輪駆動伝達軸73へ動力を伝達し、前輪増速装置74を介して、前輪デフ機構(図示省略)、前輪3bへ動力を伝達する構成となっている。
尚、図中符号79は、前記前後進切替装置13とトロイダル変速機2を内装するユニットケースを示し、前記ミッションケース14内部に嵌入した状態で取り付ける構成となっている。これにより、両装置13,2への配管、制御弁、或いは取付部材等を近接配置したり共用することができ、生産時の組付やメンテナンスを容易に行うことができる。また特に前記ユニットケース79内の作動油を専用の作動油として利用することで、作業機昇降用シリンダなど他のアクチュエータと共用して利用する構成と比較して、前後進切替装置13及びトロイダル変速機2で使用するオイルを極力清浄に保ち作動を円滑に維持することができる。
【0023】
また符号75lは、左右後輪駆動軸76の回転を検出する回転センサを示し、図示は省略するが左右対称の左右後輪駆動軸76にも回転センサ75rを設け、直進時両センサ75l,75rの平均値から車速を演算したり、旋回時に車体が小回り旋回するべく予め設定された回転数となるよう、別途設けたアクチュエータにより後輪駆動軸76のブレーキ装置78を作動してこれを検出するものである。また前記前輪増速装置74は、前記車体の旋回時に前輪3aの周速を後輪3bの周速よりも高速に切り替えるものである。
【0024】
次に、図5に基づいてトラクタ10の制御系統について説明する。
前記トラクタ10のコントローラ5は、前記変速に関する制御を処理する走行用コントローラ5aと、作業機昇降に関する制御を処理する作業機昇降用コントローラ5bと、前記メータパネルの各種表示器を制御するメータパネル用コントローラ5cから構成され、夫れ夫れのコントローラは各種信号を処理するCPUと、これら信号情報を一時記憶するRAM、各種制御プログラムを格納するEEPROM等を有する構成となっている。また各コントローラ5a,5b…は夫れ夫れ個別の通信回線により接続され互いのセンサ情報や出力情報を送受信する構成となっている。
【0025】
前記走行用コントローラ5aは、この入力部に前後進切替レバー19基部の前進スイッチ25fと後進スイッチ25rと、前記変速モード選択レバー7基部の変速モード選択レバー位置センサ35、オートクルーズ入切スイッチ37、左右後輪の回転センサ75l,75r、アクセルペダル踏込量センサ30、そしてエンジン出力軸22のエンジン回転センサ23、コントロールラック位置センサ20、左右のブレーキペダル踏込量センサ29l,29r等を接続して設け、更に出力部に、前記前後進クラッチ61,62へ圧油を送る切替制御弁の前進用ソレノイド76、後進用ソレノイド77、前記パワーローラ6の開度を変更するべく圧油を調整する比例圧力制御弁のソレノイド52、コントロールラック位置調整用電動モータ5等を接続して設けている。
【0026】
また、作業機昇降用コントローラ5bは、入力部に作業機昇降用レバー43のポテンショメータ51、リフトアーム角センサ48、PTO入切スイッチ42等を接続して設け、出力部に前記作業機昇降用シリンダへ圧油を送る比例圧力制御弁の上昇用及び下降用ソレノイド49,50を接続して設けている。
【0027】
またメータパネル用コントローラ5cは、各種制御のパイロットランプや液晶パネル、ブザー等を接続して設けている。
以上のように構成したトラクタ10では、図6に示す変速制御プログラムの概要を示すフローチャートのように変速制御が実行される。
【0028】
最初にトラクタ10の電源を入としエンジン1を始動すると、走行用コントローラ5aは、STEP1の処理で各種センサやスイッチ類の状態を読み込み、STEP2で前記変速モード選択レバー7の操作位置を判定する。
そして、前記変速モード選択レバー7がN(ニュートラル)位置に設定されている場合は、前記前後進用クラッチ61,62をOFF、即ちエンジン1から前後輪3a,3bへの動力伝達を「切」に保持すると共に、エンジン回転数を予め記憶されたアイドリング位置に設定する(STEP3,4)。
【0029】
また前記選択レバー7が「作業」モード位置に設定されている場合は、STEP5で前記オートクルーズ入切スイッチ37が入かどうかを判定し、これが入(YES)の場合は、前記スイッチ37を入とした時点での車速を最高車速として設定し、その後STEP6で、アクセルペダル4の踏込操作をキャンセルして、前記スイッチ37を入とした時点でのエンジン回転数及び車速を維持するよう前記車速センサ75l,75rとエンジン回転数センサ23の検出値に応じて、ラック位置調整用電動モータ5とパワーローラ6を駆動する。尚、このオートクルーズ状態は、前記スイッチ37を再度押し込み操作することで解除する他、前記ブレーキペダルや変速モード選択レバー7の操作を検出することでも解除する構成となっている。
【0030】
一方、オートクルーズ入切スイッチ37が切(NO)の場合は、STEP8に進み、図1に示すように、前記選択レバー7のモード設定位置に応じた最高車速の条件下で、予め設定された規定のエンジン回転数を維持しつつアクセルペダル4の踏込み操作があると車速を変更するべくパワーローラ6により車速を調整する。尚、前記規定のエンジン回転数は別途ダイヤル式操作具を設けて各モードで変更可能に構成としても良いし、アクセルレバーを有するトラクタでは同レバーの操作位置を既定値としても良い。
【0031】
また前記「作業」モードでは、トラクタ10に連結した作業機38が上昇位置にある場合は、作業負荷のかからない非作業時と想定し前記エンジン回転設定数から所定量だけ低下させる(STEP10,11)。
これにより、作業時の中断或いは作業負荷がかからない状態での燃料消費を抑え、またエンジンの騒音を減少することができる。
【0032】
また更にSTEP12では、左右ブレーキペダル27l,27rが同時に踏込まれたかどうか検出し、これがYESの場合は、STEP13にて前記前後進用クラッチ61,62をOFFとして伝達動力を切り、車体を停止させ易くする。
また前記変速モード選択レバー7がD(ドライブ)モード位置に設定されている場合は、STEP14で、エンジン回転数と、車速と、コントロールラック位置から予想されるエンジン回転数と実際のエンジン回転数から求められるエンジン負荷率と、アクセルペダル踏込量に応じて、前記ラック位置調整用電動モータ5とパワーローラ6を駆動してエンジン回転数と変速位置を調整する。詳しくは、予め設定されたアクセル操作量に応じた車速ラインに対し、エンジン負荷率が大きいほどエンジン回転高めた状態で車速を維持し、エンジン負荷率が少ないほどエンジン回転数を下げた状態で変速位置を高速或いは低速側に移行するようラック位置調整用電動モータ5とパワーローラ6の作動を連係し、この変速位置が最高速位置ではエンジン回転数を増加する。
【0033】
次にこの発明の別形態について説明する。
図7に示すトラクタの動力伝達機構図は、前記トラクタ10の走行装置をクローラ型走行装置に変更した例を示す。ここでは、前記エンジン出力軸22の伝動下手側に設ける前後進切替装置13及びトロイダル変速機2を左右個別に設け、夫れ夫れの回転動力を左右クローラ80,80へ伝達する構成となっている。尚、主な部材、制御方法は前記トラクタ10の構成と同様であるため説明を省略する。
【0034】
以上のように構成したトラクタ10では、作業時にはエンジン馬力が不足することなく、オートクルーズ入切スイッチ37を入とした時点の状態、或いはアクセルペダル4を保持している状態で、エンジン回転数が維持され、負荷変動があっても変動の少ない作業を行うことができ、走行時には迅速に目的の車速に到達し移動して自動車と同じ操作感で操作することができる。また前記のようなディーゼルエンジン1を備えた車両では、騒音が抑えられて特に街中で走行する場合に好適である。
【0035】
また作業時の最高速度を走行時の最高速度よりも低速に規制し、特に上記実施の形態では作業モード毎に選択して規制することより、不本意な操作により車速が急激に上昇して作業状態にむらを生じたり、エンストを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各変速モードでの最高車速を示すグラフ。
【図2】トラクタの全体側面図。
【図3】変速モード選択レバー。
【図4】トラクタの伝動機構線図。
【図5】コントローラの接続状態を示す図。
【図6】変速制御の概要を示すフローチャート。
【図7】トラクタをクローラ型に構成したときの伝動機構線図。
【符号の説明】
1 エンジン
2 トロイダル型無段式変速装置
3a 走行装置(前輪)
3b 走行装置(後輪)
4 操作手段(アクセルペダル)
5 エンジン回転調整用アクチュエータ(コントロールラック位置調整用電動モータ)
6 変速用アクチュエータ(パワーローラ)
7 設定手段(変速モード選択レバー)
8 制御手段(各種コントローラ)
9 車速検出手段
10 トラクタ
13 前後進切替装置
14 ミッションケース
30 操作手段の操作位置検出手段(アクセルペダル踏込量センサ)
37 オートクルーズスイッチ
38 トラクタ用作業機
58 PTO動力伝達軸
60 PTOクラッチ
Claims (2)
- エンジン(1)の回転動力をトロイダル型無段式変速装置(2)を介して走行装置(3a,3b)へ伝達するトラクタにおいて、
トラクタ用作業機(38)を駆動するPTOクラッチ(60)とPTO動力伝達軸(58)を、前記トロイダル型無段式変速装置(2)を内装しているミッションケース(14)内に構成し、
操作位置を保持可能な操作手段(4)及び同操作手段(4)操作位置を検出する手段(30)と、
前記操作手段(4)の操作位置を基準として前記エンジン出力回転を調整するエンジン回転調整用アクチュエータ(5)と、
前記トロイダル型無段式変速装置(2)の出力回転を調整する変速用アクチュエータ(6)とを設けると共に、
車両の適所に同車両の状態が「作業」状態であるか若しくは「走行」状態であるかを設定する設定手段(7)を設け、
車両の車速を検出する車速検出手段(9)を設け、
前記設定手段(7)は、ニュートラル位置とドライブモード位置と作業モード位置とに変速可能に構成し、
前記操作手段(4)が操作されたときに、前記設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、エンジン(1)の出力回転を略一定に保ちながら前記トロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を調整すると共に、「ドライブ」状態に設定されている場合よりも最高車速を低速に規制するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成とし、且つ前記設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、前記エンジン(1)の出力回転とトロイダル型無段変速装置(2)の出力回転を適宜連係させて調整するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成とし、
さらに、前記設定手段(7)が「作業」状態に設定されている場合は、オートクルーズスイッチ(37)が使用可能な構成とし、
設定手段(7)が「ドライブ」状態に設定されている場合は、予め設定されたアクセル操作量に応じた車速ラインに対し、エンジン負荷率が大きいほどエンジン回転を高めた状態で車速を維持し、エンジン負荷率が少ないほどエンジン回転数を下げた状態で変速位置を高速或いは低速側に移行するよう前記アクチュエータ(5,6)を制御する構成としたことを特徴とするトラクタ。 - 前記トラクタの走行装置をクローラ型走行装置にする場合は、左右個別に前後進切替装置(13,13)とトロイダル型無段式変速装置(2)を構成し、それぞれの回転動力を左右クローラへ伝達する構成としたことを特徴とする請求項1に記載のトラクタ。
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