JP4310456B2 - 農用トラクタの走行変速制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農用トラクタの走行変速制御装置に関し、特に、煩わしい速度調節操作なしに作業走行における適切な自動変速を可能とすることにより、能率良く作業を進めることができる農用トラクタの走行変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
農用トラクタの変速制御装置において、操作レバーによって選択された車速域について、自動変速するように変速制御する例が、特許文献１のように知られている。
詳細には、上記変速制御装置は、副変速レバーにより作業低速走行Ｌ、作業中高速走行Ｍ、路上走行Ｈの３段の手動切り換えが可能な副変速機構、その各段について電子制御によりアクチュエータで複数段のギヤ比を切り換えることができる自動主変速機構を備えて構成される。そのギヤ比を増減調節するための主変速切替スイッチを操作することにより、作業用から路上走行用まで幅広い範囲の伝動ギヤ比の多段のギヤポジションから選択が可能である。また、一定の条件のもとでエンジン回転数と対応して変速する自動変速機能を設けることにより、アクセル操作と対応して自動変速が可能となるので、煩わしいギヤポジションの変速操作を回避して操作性を向上することができる。
【特許文献１】
特開平９−１６６２１１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記変速制御装置は、作業内容や作業者の好みに合わせてオペレータが自分にあった作業速度位置に自動主変速機構を一段ずつ切替スイッチを操作する必要があり、また、自動変速機能はアクセル調節を要するので、常に速度調節の煩わしさを避けることができなかった。
【０００４】
本発明の目的は、煩わしい速度調節を要することなく、状況に対応したギヤポジションへの変速を可能とする農用トラクタの走行変速制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、走行伝動機による変速範囲に設定され圃場走行と路上走行の複数の車速帯域中の使用中の車速帯域について伝動ギヤ比の選択が可能な複数段のギヤポジションを有する主変速機構と、この主変速機構のギヤポジションの変速を指令する変速指令手段とを備える農用トラクタの走行変速制御装置において、上記変速指令手段には、圃場走行の車速帯位置を使用した場合に、機体走行の際に選択したギヤポジションの維持時間をそれぞれカウントし、その中から最長のギヤポジションを各車速帯域の使用終了時に自動変速位置として記憶し、対応の車速帯域を次に使用した際に上記記憶に係るギヤポジションへの変速を指令する自動変速手段を備え、前記自動変速手段は、路上走行の車速帯域を使用した場合に、アクセル操作に応じたギヤポジションへの変速を指令する構成とし、上記自動変速手段は、路上走行の車速帯域を使用した場合に、アクセル操作に応じたギヤポジションへの変速を指令する構成とし、また、上記自動変速手段は、機体走行の際のギヤポジションのそれぞれの維持時間を車速帯域のシフトアップ行程とシフトダウン行程とに区別した各行程区分内において、それぞれ、カウント、記憶、変速を行う構成とし、また、上記自動変速手段は、路上走行の車速帯域を使用した場合に、アクセル操作に応じたギヤポジションへの変速を指令する構成とし、さらに上記自動変速手段は、エンジン始動の際に記憶済みのギヤポジションへの変速を指令するとともに、エンジン始動時から選択されたギヤポジションの維持時間のカウントを開始し、カウント中の維持時間が記憶済みの維持時間を越えたギヤポジションについてその記憶を変更することを特徴とする。
【０００６】
上記変速指令手段は、その自動変速手段により、カウントした中から車速帯域別に最長時間のギヤポジションを自動変速位置として記憶し、車速帯域を切替えた時に、対応する車速帯域の前回の最長使用として記憶されたギヤポジションが選択されて速度調節されるので、車速帯域と対応付けされて作業に最も長く使用された車速が得られる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記主変速機構（ｄ）が、車速帯域を手動で選択操作するシフトレバー（３）のグリップ部に、増速スイッチ３ａ、減速スイッチ３ｂ、及び変速自動スイッチ３ｃを備えるものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の農用トラクタの走行変速制御装置は以下の効果を奏する。
上記構成の農用トラクタの走行変速制御装置は、その自動変速手段により、車速帯域を切替えた時に、対応する車速帯域の前回の最長使用実績によって速度調節をするようにしたことから、各車速帯域と対応付けされて作業に最も長く使用された車速が得られるので、オペレータは、車速帯域の切替えの都度必要であった主変速ギヤポジションの変速を繰返すことによる速度調節の煩わしさから開放され、能率良く作業を進めることができる。
【０００９】
上記自動変速手段について、車速帯域のシフト方向別に速度調節するようにするので、各車速帯域における各種の作業がそのシフト方向と対応付けされるので、作業態様と対応したきめ細かな速度制御により能率良く作業を進めることができる。
【００１０】
上記自動変速手段について、走行動作中に限定してその実績をカウントするようにするので、実際の走行作業と対応したギヤポジションが選択されるので、クラッチ断や、リバースニュートラル等の機体の停止状態を除いた実際の走行作業に基づく速度制御により能率良く作業を進めることができる。
【００１１】
上記自動変速手段について、路上走行の際にアクセル操作に応じた変速処理をするようにするので、通常の路上走行に適合したギヤポジションが選択されるので、路上走行移動の際は、圃場作業における走行の影響を受けることなく、適切な走行変速を確保することができる。
【００１２】
上記自動変速手段について、エンジンをかけ直すたびにリセットして自動変速位置の記憶を変更し、また、現行作業中にもギヤポジションの維持時間に応じて記憶を変更するようにするので、作業内容が耕耘から代掻きなどに変わった時に、過去（耕耘時）の作業時間を長々と影響させることがなく、迅速に対応することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記技術思想に基づき具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
本発明に係る走行変速制御装置は、農用トラクタの走行伝動機の変速制御に適用される。農用トラクタは、図１の側面図のように、機体の前後部に夫々前輪ａと後輪ｂを備え、ボンネット内に搭載したエンジンｃの回転動力をミッションケース内の変速装置に伝達し、この変速装置で適宜減速された動力を前輪ａと後輪ｂとに伝達するように構成している。変速装置は後述するように主変速機構ｄと副変速機構ｅとからなり、場合によっては図２の動力伝達線図に示すように、これらの変速機構の直前に油圧式の高低切換機構ｆを設けても良い。副変速機構ｅは後述のシフトレバー（副変速レバー）３を前後方向に操作して切り換え、主変速機構ｄはこのシフトレバー３のグリップ部に設けられた増速スイッチ３ａと減速スイッチ３ｂを操作して切り換える。
この農用トラクタには、図２に示すように、走行伝動系の中に機体の進行方向を前後に切り換えるための前後進切換機構ｇが設けられ、ステアリングハンドルｈ下方のリバースレバー（前後進切換レバー）ｉを前後方向に操作することによって機体を前進あるいは後進させることができる。
このように構成することにより、走行伝動機は、走行変速制御装置の変速制御部（変速指令手段）により、シフトレバー３による手動操作で選択された使用中の車速帯域について、主変速機構のギヤポジションを選択して所定の速度に調節することができる。
【００１５】
変速制御部は、図３の入出力系統図に示すように、コントローラ１の入力側に、副変速レバー３、走行モード４、エンジン始動スイッチ５のほかに各種のセンサと接続して信号を受け、また、コントローラの出力側に、１速から４速までの主変速の切替ソレノイド群１１、前記前後進切換機構ｇを切り換える前進と後進の切替ソレノイド群１２、その他の機器の駆動部と接続して制御指令を出力し、さらに、マルチアイと称する制御モニタ２１と通信可能に接続する。副変速レバー３は、車速帯域を手動で選択操作するほかに、そのグリップ部には、増速スイッチ３ａ、減速スイッチ３ｂ、および変速自動スイッチ３ｃを備え、増速と減速の操作信号を送り、また、自動変速と手動変速とを切替える操作信号を送る。これらのスイッチ３ａ〜３ｃにより、変速走行に際してワンレバーで自在に操作することができる。
【００１６】
変速制御部による自動変速制御処理は、その１例を図４のフローチャートに示すように、各種の入力信号の読み込み（Ｓ１）により、変速自動に該当する場合に限り自動変速の制御処理を行う（Ｓ２）。上記変速自動の信号は、副変速レバー３のグリップ部に設けた変速自動スイッチ３ｃにより、オペレータが随時選択操作することができる。
【００１７】
次いで、エンジン始動直後の条件に該当すれば変速処理され、記憶されている変速位置に主変速の切替えを行う（Ｓ３、Ｓ４）。このエンジン始動時に主変速の切替をすることにより、昼食等の作業中断の後の再開に際してそれまでの作業が反映されるので、作業をスムーズに続行することができる。また、前進ギヤポジションの１分以上の維持の条件に適合するときは、該当のギヤポジションに記憶内容を変更する（Ｓ５、Ｓ６）。この時間経過を条件とすることにより、途中で作業を中断してエンジンを停止等した場合にカウント結果がクリアーされる事態を回避して時間カウントすることができる。
【００１８】
なお、初期値として、田圃を主体として多くの人が位置付ける車速、例えば、副変速の作業低速位置、作業中速位置、移動速位置と対応して、略１ｋｍ／ｈ、２ｋｍ／ｈ、１０ｋｍ／ｈ程度の車速となるように主変速位置を選択するように構成することにより、工場出荷時の初期ポジションであっても、あまり違和感なく使用することができる。
【００１９】
エンジン始動直後についての条件チェック（Ｓ３）および前進ギヤポジションの１分以上の維持についての条件チェック（Ｓ５）により、これら条件に該当しない場合を含め、維持時間のカウント（Ｓ７）を行う。カウントは主変速位置毎に、副変速の操作方向別に、前進と後退の走行方向別に、また、後退中はハンドル操作の有無により旋回と直進とに区別してカウントすることにより、各種の作業態様に応じたカウントが可能となる。例えば、副変速の操作方向別（シフトダウン方向とシフトアップ方向）とすることにより、路上走行から圃場作業に移った場合や、作業中に別の副変速位置に跨いで変速する場合等、副変速位置の変更はその時により目的が異なるので、副変速の操作方向によって直前の作業との関係を反映することができる。したがって、副変速の操作と対応する作業の流れを加味した変速のカウントにより、作業にマッチした変速が可能となるので、オペレータは、主変速の調節を殆ど要することなく、副変速のみを操作することによって目的の車速に調節することが可能となる。前進と後退との切替についても同様である。また、クラッチ切りとリバースニュートラルの時間はカウントから除外することにより、走行実績に限定したカウントが可能となる。
【００２０】
その他、必要により、走行状態を切替るスイッチ、たとえば作業をしないで走行する「走行モード」と作業をしながら走行する「作業モード」を設けるとともにそのモード別にカウントし、その記憶と対応した主変速機構のギヤポジションを選択するように変速処理するように構成する。上記モード選択は、移動速位置での設定速度が速すぎると感じる場合等、オペレータの年齢、個性等、個人の好みに合わせる調整作用を有することから、これを含めて自動変速処理に反映することができる。
【００２１】
副変速位置変更が移動速（路上走行の車速帯域）である場合は、アクセル連動の主変速自動変速を行う（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０）。この場合は、アクセル操作と対応するように、低速段から順次変速するように変速制御することにより、高速ギヤによるエンスト等の走行障害を招くことなく、大きな起動トルクにより路上における安全でスムーズな高速移動走行を可能とする。また、必要により、記憶のギヤ比まで低速段から順次変速するように構成することにより、オペレータが副変速を操作するだけで、前回の路上走行時の実績速度による路上走行が可能となる。
【００２２】
副変速位置変更が作業速（低速〜高速の作業走行の車速帯域）である場合は、変更前副変速位置での主変速位置最大時間位置を切替え時変速位置として記憶変更し（Ｓ１１）、かつ、今回副変速位置に応じた記憶主変速位置に主変速を切替える（Ｓ１２）。すなわち、作業走行用速度帯域の範囲での帯域変更の場合は、カウント中の最長時間のギヤポジションに記憶内容を変更するとともに、変速指令によりそのギヤポジションに変速する。
【００２３】
また、上記副変速位置変更のチェック（Ｓ８）において該当しない場合を含め、前後進変更をチェック（Ｓ１３）し、後進から前進への切替の場合は、今回副変速位置に応じた記憶主変速位置に主変速を切替え（Ｓ１４）、一方、前進から後進への切替の場合は、規定時間が経過し、かつ、旋回動作がないことを条件に、バック時副変速位置に応じた記憶主変速位置に主変速を切替える（Ｓ１５〜Ｓ１７）。このバック時の切替は、作業自体を変える副変速操作と相違し、作業の効率化のために作業継続中に行われる高速バック走行等に適用されるものであり、したがって、前後進操作との関係を反映した変速を行うことにより、作業効率を上げることができる。また、一般的に多いロータリ作業において、圃場の４角では前進バックを繰り返し、その場合は特に主変速を切替える必要はないが、枕地であと１工程の耕耘が必要な場合や、ローダ作業などで前後進を繰り返す場合に、高速バックすることがある。バックに対して旋回操作を連動させることにより、田圃のコーナ旋回とそれ以外とを区別した取扱いが可能となる。
【００２４】
自動変速制御処理の他の１例としては、図５のフローチャートに示すように、各種の入力信号の読み込み（Ｓ２１）と、それに続いて維持時間のカウント（Ｓ２２）を行う。カウントは前記同様に、主変速位置毎に、副変速の操作方向別に、前進と後退の方向区分別に、クラッチ切りとリバースニュ−トラル時間を除いてカウントする。また、読み込みにより変速自動に該当しない場合に限り手動通常変速制御を行う（Ｓ２３、Ｓ２４）。変速自動の場合は、エンジン始動直後であれば、副変速位置に応じた記憶主変速位置に変速する（Ｓ２５，Ｓ２６）。
【００２５】
ついで、今回副変速位置での継続時間が、記憶主変速位置継続時間以上であれば、副変速位置毎の主変速自動変速位置の記憶位置を変更（Ｓ２７、Ｓ２８）する。エンジン停止操作時は、今回エンジンＯＮの各副変速位置での最大時間を副変速毎の主変速自動変速位置として記憶を変更する（Ｓ２９，Ｓ３０）。副変速変更操作と対応して主変速を副変速位置に応じて記憶位置に変更する（Ｓ３１，Ｓ３２）。すなわち、副変速位置毎の最大時間は、前回エンジン稼動中における最大時間を今回エンジン始動時に有効とし、今回エンジン稼動中で前回の最大時間を超える変速位置が発生した時に記憶位置を更新し、かつ、今回エンジン稼動中もその副変速位置へ変更された時の主変速位置とするように構成する。このように構成することにより、エンジンをかけ直すたびにリセットされて新たな自動変速位置が決定されることから、作業内容が耕耘から代掻きなどの変わった時に、過去（耕耘時）の作業時間を長々と影響させることがなく、迅速に対応することができる。
【００２６】
ついで、前回自動変速位置からの変速と対応して、変更理由を示すために所定の表示を行う（Ｓ３３，Ｓ３４）。すなわち、副変速位置毎の主変速自動変速位置を前回の自動変速位置から異なる位置へ変更することになった場合に、液晶表示器や音声モニタ等により、その変更理由を知らせるように構成する。たとえば、運転モニタ上に「主変速２速での作業時間が２時間を越えましたので、自動変速位置を３速から２速に変更しました。」の如く表示する。このように構成することにより、自動変速位置が変更されたときに、人によっては、「なぜ今度の変速位置は別のところなんだ？」等の不安感を持つ場合があり、このようなオペレータの不安感を取り除くことができる。
【００２７】
また、要求に応じて主変速自動変速位置の変更履歴を日時とともに時系列に沿って表示する（Ｓ３５，Ｓ３６）。たとえば、副変速「高」について、「・・２速（５ｈ）日時１１／１１、←３速（３ｈ）日時１１／１１、←２速（３ｈ）日時１１／１０、←４速（６ｈ）日時１１／０９」等の内容を表示する。このように、副変速位置毎の記憶位置の変遷を確認できるように、運転モニタに表示し、または、別付けのマイコンチェッカ等を接続して表示することにより、過去にどのような作業位置で作業をしていたのかを知ることができる。その結果、集団等で複数のオペレータが使用するトラクタの場合に、オペレータ毎の作業能率を把握でき、また、圃場による作業能率の違いを把握する手段となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタの側面図
【図２】農用トラクタの動力伝達線図
【図３】 本発明に係る走行変速制御装置の変速制御部の入出力系統図
【図４】 変速制御部の自動変速制御処理の１例を示すフローチャート
【図５】 変速制御部の制御処理の他の１例を示すフローチャート
【符号の説明】
１ コントローラ（農用トラクタの走行変速制御装置）
３ 副変速レバー
３ｃ 変速自動スイッチ
４ 走行モード
５ エンジン始動スイッチ
１１ 主変速切替ソレノイド群
１２ 前後進切替ソレノイド群
２１ 制御モニタ
ｄ 主変速機構
ｅ 副変速機構
Ｈ 路上走行（車速帯域）
Ｌ 作業低速走行（車速帯域）
Ｍ 作業中高速走行（車速帯域）

Claims (2)

1. 走行伝動機による変速範囲に設定され圃場走行と路上走行の複数の車速帯域（Ｌ，Ｍ，Ｈ）中の使用中の車速帯域について伝動ギヤ比の選択が可能な複数段のギヤポジションを有する主変速機構（ｄ）と、この主変速機構（ｄ）のギヤポジションの変速を指令する変速指令手段とを備える農用トラクタの走行変速制御装置において、
   上記変速指令手段には、圃場走行の車速帯位置を使用した場合に、機体走行の際に選択したギヤポジションの維持時間をそれぞれカウント（Ｓ７）し、その中から最長のギヤポジションを各車速帯域の使用終了時に自動変速位置として記憶（Ｓ１１）し、対応の車速帯域を次に使用した際に上記記憶に係るギヤポジションへの変速を指令（Ｓ１２）する自動変速手段を備え、
   上記自動変速手段は、路上走行の車速帯域を使用した場合に、アクセル操作に応じたギヤポジションへの変速を指令（Ｓ１０）する構成とし、
   上記自動変速手段は、機体走行の際のギヤポジションのそれぞれの維持時間を車速帯域のシフトアップ行程とシフトダウン行程とに区別した各行程区分内において、それぞれ、カウント（Ｓ７）、記憶（Ｓ１１）、変速（Ｓ１２）を行う構成とし、
   上記自動変速手段は、路上走行の車速帯域を使用した場合に、アクセル操作に応じたギヤポジションへの変速を指令（Ｓ１０）する構成とし、
   上記自動変速手段は、エンジン始動の際に記憶済みのギヤポジションへの変速を指令するとともに、エンジン始動時から選択されたギヤポジションの維持時間のカウントを開始（Ｓ３０）し、カウント中の維持時間が記憶済みの維持時間を越えたギヤポジションについてその記憶を変更（Ｓ２７，Ｓ２８）することを特徴とする農用トラクタの走行変速制御装置。
2. 前記主変速機構（ｄ）が、車速帯域を手動で選択操作するシフトレバー（３）のグリップ部に、増速スイッチ３ａ、減速スイッチ３ｂ、及び変速自動スイッチ３ｃを備えるものであることを特徴とする請求項１記載の農用トラクタの走行変速制御装置。

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