JP4424138B2 - トラクタに於ける前輪増速制御装置の操作装置 - Google Patents

Description

この発明は、トラクタに於ける前輪増速制御装置の操作装置の構成に関する。

従来、トラクタでは、隣接耕耘での小回りを行うため、車両の旋回操作に連動して前輪の周速を後輪の周速よりも増速して駆動する前輪増速制御装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2001-146119号公報

しかしながら、圃場の湿った個所で前記前輪を増速駆動すると、前輪がスリップし、土を掻くだけで圃場を荒らすという課題が有った。
この発明は、圃場の土が乾いた場所では前記前輪を増速させ、軟弱な個所では迅速に前記前輪の増速状態を解除して、圃場を荒らさない旋回を行うことを目的とするものである。

即ち、本発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
請求項１の発明では、車体の後部に昇降可能な作業機（Ｒ）を装備し、車体の旋回操作に連動して前輪（３，３）の周速を後輪（４，４）の周速よりも増速駆動する前輪増速制御装置を装備してなるトラクタ（１）において、前記左右前輪（３，３）を操舵するステアリングハンドル（９）の近傍に、前記作業機（Ｒ）を昇降させる作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）を設け、該作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）の回動基部に、作業機（Ｒ）の上昇を実行する上げスイッチ（ＳＷ１）と作業機（１２）の下降を実行する下げスイッチ（ＳＷ２）を設け、前記旋回中の前輪増速駆動時に前記上げスイッチ（ＳＷ１）及び下げスイッチ（ＳＷ２）の操作の有無を夫々判定する構成とし、前記作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて上げスイッチ（ＳＷ１）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が上昇状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換える構成にするとともに、作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて下げスイッチ（ＳＷ２）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が下降状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換えるように構成したことを特徴とするトラクタに於ける前輪増速制御装置の操作装置の構成とする。

（請求項１の作用）
以上のように構成したトラクタでは、ステアリングハンドル（９）を回しながら前輪（３，３）を左右操舵する。そして隣接耕耘のように前記ハンドル（９）を大きく回した時には前輪（３，３）の周速が後輪（４，４）の周速よりも増速駆動され小回りに旋回する。また、作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）を上げ方向に操作すると上げスイッチ（ＳＷ１）が入り状態となって作業機（Ｒ）が上昇し、下げ方向に操作すると下げスイッチ（ＳＷ２）が入り状態となって作業機（Ｒ）が下降する。旋回時においては作業機（Ｒ）を上昇させる。

このようなトラクタの旋回時において、前輪増速状態で旋回中に作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて上げスイッチ（ＳＷ１）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が上昇状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換える。
また、前輪増速状態で旋回中に作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて下げスイッチ（ＳＷ２）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が下降状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換える。

以上要するに、請求項１の発明によれば、前輪増速状態でのトラクタの旋回時において、作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）の上下操作によって前輪増速駆動が中止され、前輪（３，３）は前後輪等速駆動に切り替わるので、圃場を荒らさず円滑に旋回することができる。特に、作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）は、ハンドル（９）の近傍に備えてある構成であるので、軟弱な場所で旋回中に前輪がスリップし始めても迅速に対応することができる。
また、作業機（Ｒ）を昇降させる作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）と前輪増速中止用の操作具とを兼用しているので、別途操作具を備える構成と比較して、部品コストを削減することができる。

以下、この発明を図面に基づき説明する。
図１は、トラクタを示すもので、このトラクタ１は、キャビン２を搭載し、駆動輪となる左右の前輪３，３及び後輪４，４を備えている。車体前部のボンネット５内にはエンジンＥを搭載し、その後部に各種変速装置を内装するミッションケース６を連設している。また前記左右の後輪４，４の前方から上方にかけてフェンダー７，７を設け、この左右のフェンダー７，７間には操縦席８を設置している。操縦席８の前方にはステアリングハンドル９を突設支持するステアリングコラム１０を設け、同ハンドルの回転操作により前輪３，３を左右操舵する構成となっている。また前記左右前輪３，３の回動基部には、この操向角を検出する前輪切角センサ３２を設けている。また前記ステアリングコラム１０には、この側部から車両の進行方向を前後切り替えるリニアシフトレバー１１と、この発明の操作具を兼用する作業機昇降用ワンタッチ式レバー（以下、フィンガップレバー１２）を突設する構成となっている。

また前記フィンガップレバー１２の回動基部には、上下中立位置に復帰させるスプリングと、オペレータの作業機上昇操作を検出する上げスイッチＳＷ１と、作業機下降操作を検出する下げスイッチＳＷ２を設け、同レバー１２を上方へ操作すると上げスイッチＳＷ１がＯＮされて作業機Ｒは別途備えた上げ位置調整ダイヤル７０で設定した上昇位置まで上昇し、同レバー１２を下方へ操作すると下げスイッチＳＷ２がＯＮされて作業機Ｒは後述するコントロールレバー１４の設定位置まで下降する構成となっている。

また前記ステアリングコラム１０上部には、図６に示すように、ダッシュボード１３が形成され、該ダッシュボード１３には、エンジン始動キースイッチ１３ａや液晶モニタ１３ｃを備えるメータパネル１３ｂ、各種操作スイッチＬＳ１，ＬＳ２を設けている。尚、前記ＬＳ１はトラクタ１の左右前作業灯ＦＬ１，ＦＬ１を点灯する操作スイッチ、ＬＳ２は後作業灯ＲＬ１，ＲＬ１を点灯する操作スイッチを示す。

また前記操縦席８の右側方には、作業機の高さを適宜調整するコントロールレバー１４を装備し、その近傍には作業機水平制御用の操作パネル２５を配置する構成となっている。

またトラクタ後部、即ち前記ミッションケース６の後部には、作業機昇降用油圧シリンダ１５を内装するシリンダケース１６を備え、前記シリンダ１５のピストン伸縮作動により同ケースの左右に支持したリフトアーム１７を上下回動する構成になっている。

また同ケース６後部にはトップリンク１８と左右のロワーリンク１９からなる三点リンク機構を設け、同リンク機構に各種作業機、図例ではロータリ作業機Ｒを連結する構成となっている。このロータリ作業機Ｒは、前記リフトアーム１７の上下回動によりリフトロッド２０と作業機水平用油圧シリンダ２３を介して昇降し、前記水平用油圧シリンダ２３のピストン伸縮により作業機Ｒの左右傾斜姿勢を変更する構成となっている。

詳しくは、前記リフトアーム１７の基部にその回動角を検出するリフトアーム角センサ２１が取り付けられ、前記コントロールレバー１４の基部には、作業機高さを設定するリフト設定器２２が設置され、前記コントロールレバー１４のリフト設定器２２で設定した位置に前記リフトアーム１７が回動し、その設定位置で停止するように構成されている。また前記リフトアーム１７は、図５に示すように、制御手段となるコントローラ３０から作業機上昇用の比例圧力制御弁２３の上昇ソレノイド２３ａ、或は作業機下降用の比例圧力制御弁２４の下降ソレノイド２４ａへ通電がなされ前記シリンダ１５のピストンを伸縮駆動することにより上下回動する構成となっている。

次に、図４に基づいてトラクタ１の伝動機構について説明する。
前記エンジンＥの回転動力は、伝動上手側から順に主クラッチ４０、前後進切替装置４１、主変速装置４２、副変速装置４３へと伝達され、副変速装置４３から後輪デフ機構４４を介して左右後輪４，４へ伝達される構成となっている。また、この後輪デフ機構４４から左右に延設した駆動軸４５には、ブレーキディスク４６ａと、ブレーキ用アクチュエータである油圧シリンダ４６ｂ等からなるブレーキ装置４７を設け、シリンダ４６ｂのピストンを伸縮することでブレーキディスク４６ａを圧着し、左右夫れ夫れの後輪４を独立して制動する構成となっている。

尚、前記ブレーキ用油圧シリンダ４６ｂは、図５に示すように、コントローラ３０の通電指令により油圧回路内の比例圧力制御弁４８，４９の油圧開度を調整することにより、ピストン伸縮量を変更しブレーキ力を変更可能に構成されている。

また、前記副変速装置４３から出力した回転動力は、車体前後方向に配した前輪駆動軸５２及びこの駆動軸５２に設けた前輪駆動装置３１を介して前輪デフ機構５３、左右前輪３，３へと伝達する構成となっている。

前記前輪駆動装置３１は、二連式の湿式多板油圧クラッチ（前後輪等速用クラッチ５０、前輪増速用クラッチ５１）とカウンターシャフト５５及び常時噛合いギヤ等から構成され、前記コントローラ３０の通電指令により、前後輪等速用クラッチ５０を入とすることで入力した回転を同速で出力し、前輪増速用クラッチ５１を入とすることで入力した回転を略二倍速で出力する構成となっている。

即ち、前後輪等速用クラッチ５０を入とすると、トラクタ１は前輪３の周速と後輪４の周速とが略一致した状態で駆動する前後輪等速四駆状態となり、後述するように旋回時に前輪増速用クラッチ５１を入とすると、トラクタ１は前輪３の周速が後輪４の周速の略倍速の状態で駆動する前輪増速四駆状態となる。尚、両クラッチ５０，５１が共に切である状態では、トラクタ１は後輪よる二駆駆動となる。

次に図７に基づいて、トラクタ１の操縦席下方に設置したコントローラ３０について説明する。
コントローラ３０は、内部に各種信号を処理するＣＰＵ、これら情報を記憶するＲＡＭ、制御プログラムなどを記憶するＲＯＭ等を有し、その入力側には、作業切換ダイヤル３３、前輪切角センサ３２、フィンガップレバー基部の上げスイッチＳＷ１及び下降スイッチＳＷ２、リフトアーム角センサ２１、コントロールレバー１４基部のリフト設定器２２等を接続して設けている。

また、コントローラ３０の出力側には、前記前輪増速用クラッチ５１を入操作する制御弁のソレノイド（以下、増速４ＷＤソレノイド５６ｂ）、前後輪等速用クラッチ５０を入操作する制御弁のソレノイド（以下、等速４ＷＤソレノイド５６ａ）、左右夫れ夫れの後輪ブレーキを作動させせる制御弁のソレノイド４８ｓ，４９ｓ、作業機上昇用及び作業機下降用の比例圧力制御弁２３，２４のソレノイド２３ａ，２４ａ等を接続して設けている。

また、前記作業切換ダイヤル３３は、前記ダッシュボード１３の右側下方部に設置してあり、トラクタ１の走行形態を、常時二駆状態（走行モード）、常時四駆状態（４ＷＤモード）、直進時四駆状態とし旋回時には前輪３を増速させる状態に切り替える旋回制御設定状態（第一旋回制御モード）、同じく直進時四駆状態とし旋回時には前記前輪２を増速させ、更にリフトアーム１７を上昇回動させ、旋回内側の後輪４を制動する旋回制御設定状態（第二旋回制御モード）に切り換える構成としている。

尚、前記第二旋回制御モードによる、リフトアーム１７を上昇回動させる制御は所謂オートリフト制御と呼ばれる制御であり、旋回内側の後輪４を制動する制御はオートブレーキ制御と呼ばれる旋回制御である。

以上のように構成したトラクタでは、図８乃至図１０に示す制御フローチャートに示すように制御が行なわれる。
図８に示す制御フローチャートは、制御全体の流れを示すフローチャートで、コントローラ３０は、最初に各種センサや設定器類の接続情報や設定情報を読み込む。そして前記作業切換ダイヤル３３の設定状態を判定し、この設定が前記走行モードであれば前記前後輪等速用クラッチ５０と前輪増速用クラッチ５１を共に「切」の状態にする。これにより、トラクタ１は後輪二駆による走行となる。また前記設定が４ＷＤモードであれば、前後輪等速用クラッチ５０を入とする。これによりトラクタ１は前後輪による四駆走行となる。

また前記第一旋回制御モード若しくは第二旋回制御モードであれば、前後輪等速用クラッチ５０を入とし、図９に示す夫れ夫れのサブルーチンを実行する。
前記第一旋回制御モードでは、前記前輪切角センサ３２により車体が旋回操作と想定される程度に一定以上操舵されたかどうかを判定し、この旋回操作を検出している間は前輪増速制御を実行する。また第二旋回制御モードでも、同様に、車体の旋回操作を検出し、この後オートリフトを実行する共に、旋回中は前記オートブレーキ制御、前輪増速制御を実行する。

そして前記前輪増速制御では、図１０に示すように、旋回操作を検出後、増速４ＷＤソレノイドへ通電を行なって前輪増速用クラッチ５１を入とすると共に、前記作業機昇降用レバー１２の操作、即ち上げスイッチＳＷ１と下げスイッチＳＷ２のＯＮが検出されたかどうかを判定する。そして前記上げスイッチＳＷ１の操作が検出され、且つその時点で作業機Ｒが既に上昇状態である場合は、前記前輪増速用クラッチ５１を切りとし、等速４ＷＤソレノイドへ通電を行なって前後輪等速用クラッチ５０を入りとする。即ち、前輪増速状態を中止し、前後輪等速状態に切り換える。また同じく前記下げスイッチＳＷ２の操作が検出され、且つその時点で作業機Ｒが既に下降状態である場合は、前記前輪増速用クラッチ５１を切りとし、前後輪等速用クラッチ５０を入りとする。即ち、前輪増速状態を中止し、前後輪等速状態に切り換える。

以上のように構成したトラクタ１では、ステアリングハンドル９を回しながら前輪３，３を左右操舵し、隣接耕耘のように前記ハンドル９を大きく回して旋回する時には前輪３，３の周速が後輪４，４の周速よりも増速駆動され小回りで旋回することができる。そしてこの旋回時において、軟弱な場所での旋回では、フィンガップレバー１２を操作することよって前輪３，３の増速駆動状態を中止させる。

これにより、トラクタ１の旋回時には、フィンガップレバー１２の上下操作によって前輪増速駆動が中止され、前輪３，３は前後輪等速駆動に切り替わるため、圃場を荒らさず円滑に旋回することができる。また前記フィンガップレバー１２は、作業機昇降用の操作具を兼用しているので、別途操作具を備える構成と比較して、部品コストを削減することができ、またハンドル９の近傍に備える構成であるので、軟弱な場所で旋回中に前輪がスリップし始めても迅速に対応することができる。

尚、この発明の別形態としては、前記旋回中に前輪増速を中止した時は、増速用クラッチ５１及び前後輪等速用クラッチ５０を共に切として、後輪二駆駆動の状態に切り換える構成としても良い。また更にその後に前後輪等速状態に切り換えても良い。また前記フィンガップレバーを兼用せず、別途操作具を備える構成とした場合は、同操作具を操作するに応じて、前輪増速状態と前後輪等速状態を交互に切り換える構成としても良い。また前記作業切換ダイヤル３３、即ち前輪増速制御を作動可能な状態に設定する設定器は操縦席８側方の操作パネル２５上に備える構成としても良い。

次にトラクタ１の細部構成に付いて説明する。
前記トラクタ１のキャビン２の上部左右側前面には前作業灯ＦＬ１，ＦＬ２が、上部左右側後面には後作業灯ＲＬ１，ＲＬ２が設置され、それぞれ基部に照射方向を変更する電動モータを備える構成となっている。また図６に示すメータパネル１３ｃの右側方には、前後作業灯を夫れ夫れ点灯操作するための点灯スイッチＬＳ１，ＬＳ２が設けられ、上側の点灯スイッチＬＳ１のＯＮ・ＯＦＦ操作で前作業灯ＦＬ１，ＦＬ２を点灯・消灯し、下側の点灯スイッチＬＳ２のＯＮ・ＯＦＦ操作で後作業灯ＲＬ１，ＲＬ２を点灯・消灯する構成としている。

また、メータパネル１３ｃの下方左側部には、前記前後の作業灯の照射方向角度を調節するパネル式操作スイッチ８２を設けている。この操作スイッチ８２は、前後左右の作業灯ＦＬ１，ＦＬ２，ＲＬ１，ＲＬ２の１つ或いは複数を指定するパネル周部の指定スイッチ部８２Ａ，８２Ｂ…と、指定された作業灯を表示するランプＬ１〜Ｌ４と、この指定された作業灯の照射角度を１つ或いは複数同時に調整する中央部の調整スイッチ８２Ｍを備える構成となっている。

前記指定スイッチ部は、車体の前後左右を対応させて、４つの作業灯を夫れ夫れ独立して指定するコーナ部の操作スイッチ部８２Ａ・８２Ｂ・８２Ｃ・８２Ｄと、左右前作業灯ＦＬ１，ＦＬ２若しくは左右後作業灯ＲＬ１，ＲＬ２を同時に指定する左右の操作スイッチ部８２Ｆ・８２Ｒと、左側の前後作業灯ＦＬ１，ＲＬ１、若しくは右側の前後作業灯ＦＬ２，ＲＬ２を同時に指定する前後の操作スイッチ部８２Ｌ・８２Ｒとから構成されている。

また前記中央部の調整スイッチ８２Ｍは、前後左右に傾倒操作するテーブル状のスイッチで構成され、夫れ夫れ前後左右の傾倒方向に合わせて、指定された作業灯の照射方向を調整する構成となっている。

これにより、トラクタ１の前後左右の作業灯の角度調節は、同一箇所で複数一括して、或いは夫れ夫れ１灯ずつ角度調節することができ、操作性が良い。
次に、図１１に基づいて前記トラクタ１の制御手段となるコントローラの別形態に付いて説明する。

ここでは、前記制御手段を３つのコントローラ、即ち前記操縦席８側方の操作パネル２５内に設置され且つこの操縦席８周りの各種設定器類に関する信号を処理する第一コントローラ３０Ａと、操縦席８下方に設置され且つ主に車体後部に配置される各種センサや制御弁に関する信号を処理する第二コントローラ３０Ｂと、前記メータパネル１３ｂ裏側に設置され且つ主にハンドル周りの各種センサや表示に関する信号を処理する第三コントローラ３０Ｃから構成し、夫れ夫れのコントローラをＣＡＮ式通信回線により接続して、互いの情報を共有する構成となっている。

詳しくは、前記第一コントローラ３０Ａは、この入力部に前記コントロールレバー１４基部のリフト設定器２２、耕深調整ダイヤル６９と、上げ位置ダイヤル７０、そして後進操作に連動して作業機Ｒを前記上げ位置まで上昇させる所謂バックアップ制御を入切するバックアップスイッチ７１を接続して設けている。また出力部には、作業機水平制御に係る各種設定器、水平手動上げ及び下げスイッチ６５ｕ，６５ｄ、水平モード切替スイッチ６６、傾き調整ダイヤル６７等を接続して設けている。

また前記第二コントローラ３０Ｂは、この入力部に前後輪等速用クラッチを入りとする制御弁のソレノイド５６ａ、前輪増速用クラッチを入りとする制御弁のソレノイド５６ｂ、作業機を上昇させる比例制御弁のソレノイド２３ａ、下降させる比例制御弁のソレノイド２４ａ、水平制御用油圧シリンダのピストンを伸長させる制御弁のソレノイド６３、同ピストンを短縮させる制御弁のソレノイド６４を接続して設けている。また更に、トラクタ１の左右角速度を検出する角速度センサ６１と、トラクタ１の左右傾斜を検出する左右傾斜センサ６０と、上下の加速度を検出する上下加速度センサ６２を接続する構成となっている。

尚、前記左右傾斜センサ６０と左右の角速度センサ６１と上下加速度センサ６２は共通の筐体上にユニット構成し、前後輪３，４間のミッションケース６上に配置する構成となっている。

また第二コントローラ３０Ｂの入力部には、前記水平制御用油圧シリンダ２３のピストン長を検出するストロークセンサ７３、ロータリ耕耘機Ｒのリヤカバーの回動角を検出するデプスセンサ７４、作業機Ｒの牽引負荷を検出するドラフトセンサ７５等が接続されている。

また第三コントローラ３０Ｃは、この入力部に前記前輪切角センサ３２、リニアシフトレバー１１基部のポテンショメータ、エンジン回転センサ３４、スロットルセンサ３５、フィンガップレバー基部の上げスイッチＳＷ１と下げスイッチＳＷ２、作業切換ダイヤル３３を接続して設けている。

これにより、トラクタ１に備えられた各種センサや設定器及び制御弁を、それぞれ最も近いコントローラ３０に接続し、夫れ夫れの配線を短くすることができて、部品コストを削減することができる。

トラクタの側面図。 トラクタの正面図。 トラクタの背面図。 トラクタの伝動機構線図。 トラクタの一部の油圧回路図。 メータパネルの正面図。 制御ブロック図。 旋回制御のフローチャート （Ａ）第一旋回制御モードのフローチャート。（Ｂ）第二旋回制御モードのフローチャート。 前輪増速制御のフローチャート。 別形態の制御手段を備えたトラクタの制御ブロック図。

Ｅ エンジン
Ｒ ロータリ作業機
ＳＷ１ 上げスイッチ
ＳＷ２ 下げスイッチ
１ トラクタ
３ 前輪
４ 後輪
９ ステアリングハンドル
１２ 作業機昇降用ワンタッチ式レバー（フィンガップレバー）
１３ 操作ボックス
１４ コントロールレバー
１７ リフトアーム
３０ コントローラ
３１ 前輪駆動装置
３２ 前輪切角センサ
３３ 作業切換ダイヤル
５０ 前後輪等速用クラッチ
５１ 前輪増速用クラッチ

Claims (1)

1. 車体の後部に昇降可能な作業機（Ｒ）を装備し、車体の旋回操作に連動して前輪（３，３）の周速を後輪（４，４）の周速よりも増速駆動する前輪増速制御装置を装備してなるトラクタ（１）において、前記左右前輪（３，３）を操舵するステアリングハンドル（９）の近傍に、前記作業機（Ｒ）を昇降させる作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）を設け、該作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）の回動基部に、作業機（Ｒ）の上昇を実行する上げスイッチ（ＳＷ１）と作業機（１２）の下降を実行する下げスイッチ（ＳＷ２）を設け、前記旋回中の前輪増速駆動時に前記上げスイッチ（ＳＷ１）及び下げスイッチ（ＳＷ２）の操作の有無を夫々判定する構成とし、前記作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて上げスイッチ（ＳＷ１）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が上昇状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換える構成にするとともに、作業機昇降用ワンタッチ式レバー（１２）が操作されて下げスイッチ（ＳＷ２）の操作が検出され、且つその時点で作業機（Ｒ）が下降状態にある場合は、前輪（３，３）の増速状態を中止して前後輪等速状態に切り換えるように構成したことを特徴とするトラクタに於ける前輪増速制御装置の操作装置。

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