JP4591676B2

JP4591676B2 - 動力車両

Info

Publication number: JP4591676B2
Application number: JP2004339323A
Authority: JP
Inventors: 光彦池田; 仁志上路
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-11-24
Also published as: JP2006145008A

Description

この発明は、トラクタや乗用芝刈機等の動力車両において、走行用の多段の変速位置を運転者の意志により、または走行状態に応じて自動的に変更する自動変速制御装置を備えた動力車両に関する。

エンジンの出力を変速装置を介して走行車輪に伝動するよう構成した動力車両において、手動で直進時又は旋回時に走行変速制御を行う手動変速制御装置と、アクセルペダルの踏込み量などに応じて自動的に走行条件に合った変速制御を行う自動変速制御装置の両方を備えた動力車両が知られている。

下記特許文献には、アクセルペダルの踏込み量とエンジン回転数により変速装置を最適出力状態に自動的に変速する自動変速モードのいずれかを選択して出力する変速モード変更手段を備えた構成が開示されている。
特開２００４−７６８７３号公報

前記特許文献のアクセルペダルの踏み込み量とエンジン回転数により変速装置を最適出力状態に自動的に変速する自動変速モードは、変速段数が限られており、多種多様な状況に対応できなかった。

本発明の課題は、多種多様な状況に対応できる変速モードに変更できる変速制御装置を備えた動力車両を提供することである。

本発明の上記課題は、次の構成により解決される。
請求項１記載の発明は、エンジン（２）と、該エンジン（２）で駆動される前後車輪（２０，２１）と、前記エンジン（２）の回転数を踏み込み量により変更するアクセルペダル（９）と、前記エンジン（２）の動力を油圧アクチュエータにより多段変速可能であって、前記アクセルペダル（９）の踏み込み量に応じて変速位置を切り替え可能な変速装置（４３）と、該変速装置（４３）と共に前記エンジン（２）の動力を油圧アクチュエータにより多段変速可能であって、前記変速装置（４３）から伝達される動力を変速して前記前後車輪（２０，２１）に伝達する副変速装置（４５）と、前記副変速装置（４５）の変速位置を増速側と減速側に直線的に作動させて切り替えるための変速レバー（１６）と、該変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置に、変速レバー（１６）の基部を挟み付けると共に変速レバー（１６）を最も増速側の変速位置に操作すると反力が生じるように設けられた板バネ（７６）と、前記変速レバー（１６）の位置を読み取るためのレバー位置センサ（６５）と、前記変速装置（４３）の変速位置の組合わせパターンを任意に設定可能であると共に路上走行用を含む複数の走行モードに設定可能な変速位置設定手段（６１）と、該変速位置設定手段（６１）により設定された変速位置に変速装置（４３）を設定する機能と前記レバー位置センサ（６５）で読み取った変速レバー（１６）の変速位置に相当するアクチュエータの油圧バルブを作動させる機能と前記変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置で変速レバー（１６）が１秒以上保持されたら前記路上走行用モードにする機能とを有する変速制御手段（１００）とを備えた動力車両である。
請求項１の発明によれば、路上を走行する路上走行時において変速位置設定手段（６１）を用いてユーザが自分の運転技量などに合わせて自由に変速位置を選択設定できる。また、最も増速側の変速位置にするためには板バネ（７６）の反力に打ち勝つように変速レバー（１６）を倒すことでユーザは該レバー（１６）を見なくても最も増速側の変速位置に該レバー（１６）があることを確認できる。また、変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置で変速レバー（１６）が１秒以上保持されたら路上走行用モードにすることで、単に変速レバー（１６）を最も増速側の変速位置に入れただけでは受け付けないので、ユーザが変速位置を認識せずにレバー操作したとき不用意に路上走行用モードとなるトラブルを避けることができる。

請求項２記載の発明は、エンジン（２）と、該エンジン（２）で駆動される前後車輪（２０，２１）と、該エンジン（２）の回転数を踏み込み量により変更するアクセルペダル（９）と、該アクセルペダル（９）の踏み込み量に応じて変速位置を切り替え可能な変速装置（４３）とを備え付けた車体（１）と、車体（１）に牽引され、シリンダにより昇降可能な作業機（６）とを備えた動力車両において、前記作業機（６）を上昇させた時にシリンダへ作用する圧力を検出する保持圧センサ（６６）と、前後車輪（２０，２１）の回転数を検出する各回転センサ（６７）と、前記作業機（６）を牽引する牽引装置の歪みセンサ（６８）と、前記保持圧センサ（６６）の検出値により作業機（６）の有無を判定し、後輪駆動車両における前後車輪（２０，２１）の各回転センサ（６７）の検出値により後輪回転数が前輪回転数より大きいと悪路走行中であると判定し、牽引装置の歪みセンサ（６８）の検出値により作業機（６）の軽重を判定して、前記アクセルペダル（９）の踏み込み量に対応した変速装置（４３）の変速位置を作業機（６）の有無、作業機（６）の軽重、及び車両の走行状態に応じて変更可能な変速制御手段（１００）とを備えた動力車両である。

請求項２の発明によれば、舗装路での走行又は悪路での走行など路上走行状況、または車両に作業機（６）などの重量物を取り付けている場合あるいは作業機（６）を取り付けてない場合の牽引走行など、各種の作業走行状況に対応した変速シフトパターンを自動的にユーザが予め設定できる。そして、保持圧センサ（６６）、前後輪の各回転センサ（６７）及び牽引装置の歪みセンサ（６８）などのセンサから車両の路上走行状況や作業走行状況に応じた条件を検出して走行モードを判定できる。

請求項１の発明によれば、ユーザが自分の運転技量などに合わせて自由に変速位置を選択設定できるので、各ユーザに適した動力車両の走行安全性とスムーズな走行性が確保できる。また、最も増速側の変速位置にするためには板バネ（７６）の反力に打ち勝つように変速レバー（１６）を倒すことでユーザは該レバー（１６）を見なくても最も増速側の変速位置に該レバー（１６）があることを確認できる。更に、変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置で変速レバー（１６）が１秒以上保持されたら路上走行用モードにすることで、ユーザが意識せずにレバー操作したとき不用意に路上走行用モードとなるトラブルを避けることができ、しかも変速レバー（１６）を最も増速側に倒したときに路上走行用の変速位置とすることでシフト操作の簡素化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、保持圧センサ（６６）、前後輪の各回転センサ（６７）及び牽引装置の歪みセンサ（６８）などのセンサから走行モードを判定し、各種の路上走行状況と作業機を牽引しながら行う作業走行状況に対応した変速シフトパターンに自動的に変更できるので、動力車両の走行状況に応じたスムーズな走行性が確保できる。

本発明の実施の形態を図面と共に以下作業車両の一例である農業用トラクタ（以下、「トラクタ」という。）について説明する。
図１は本発明の一実施の形態のトラクタの側面図を示す。図２は図１のトラクタの変速装置の動力伝達線図である。

トラクタは車体１の前部にエンジン２を載置し、このエンジン２からクラッチハウジング（図示せず）、ミッションケース３等を一体的に連結して車体１の主枠としている。エンジン２の回転動力をミッションケース３内の変速装置にユニバーサルジョイントを介して伝達する。また、車体１の後部に昇降自在に作業機６を連結している。

フロア８の右側（以下、左、右側とは前進方向に向かっての側方をいい、ここでは前進方向に向かって右側をいう。）に設けられたアクセルペダル９の踏み込み量に応じてエンジン２のスロットルバルブの開度が変わり、変速装置へ入力される動力軸の回転数が増減する。

そしてボンネット１５の左右両側には、ホイール式の左右一対の前輪２１，２１をセンターピボット（図示せず）を中心に対してローリング自在に設けている。また、フロア８の上方には、ステアリングハンドル１１、操縦席１２、クラッチペダル１４などが設けられ、操縦席１２の側方には変速レバー１６が設けられている。

ミッションケース３内には主・副変速装置が設けられ、この変速装置で最終的に減速された回転動力が左右一対の後輪２０，２０に伝達される。ミッションケース３の前部には前輪２１，２１を駆動するための前輪駆動軸２２が軸支されている。

ミッションケース３の後上部には油圧シリンダケース２５が取り付けられ、この油圧シリンダケース２５の左右両側部にはリフトアーム２６，２６が回動自在に枢着されている。リフトアーム２６、２６とロワーリンク２７，２７との間にはリフトロッド２８が設けられ、トップリンク２３とロワーリンク２７，２７の後端にロータリなどの作業機６を連結し、リフトアーム２６，２６を回動させると作業機６が昇降するように構成している。

図２は、本発明に係る実施の形態の変速装置を有するトラクタの走行伝動系を表した線図である。エンジン２の回転動力は前記クラッチペダル１４で操作する主クラッチ４４に伝えられた後、機体の進行方向を前後方向に切換える前後進切替装置４２と油圧アクチュエータ（図示せず）により多段変速が可能な主変速装置４３と副変速装置４５に順次伝達され、後輪デフ装置４６と最終減速ギヤ機構４７を介して後輪２０，２０を駆動するように構成している。また、前輪２１，２１へは後輪デフ装置４６の伝動上手から動力を分岐させて前輪駆動系４９を駆動する。
なお、前記主変速装置４３は変速レバー１６のクリップに設けたアップダウンスイッチで変速位置を１段ずつ切り替え、副変速装置４５は変速レバー１６のシフト操作で変速位置を適宜切り替える構成となっている。

前記主変速装置４３と副変速装置４５の変速位置は図３（ａ）に示す通りである。主変速段は１〜４段あり、また副変速段は低速段、中速段及び高速段があり、前記主変速段と副変速段の組み合わせで合計１２段の変速位置を選択できる構成である。この合計１２段の変速位置は圃場などでの作業走行時に選択可能な走行変速段である。

本実施例の自動変速制御装置は作業機６を牽引しながら圃場などを走行する作業走行時および路上を走行をする路上走行時においてユーザが自分の運転技量などに合わせて自由に変速位置を選択設定できることに特徴がある。

図４に上記変速制御装置の構成図を示す。コントローラ１００には変速位置設定スイッチ６１の他にアクセルペダル回動角センサ（ポテンショメータ）６２、エンジン回転センサ６３、変速位置センサ６４、レバー位置センサ６５、作業機保持圧センサ６６、前後輪回転センサ６７、及びドラフトセンサ６８などを備えている。

変速位置設定スイッチ６１で選択された変速位置に関する信号とセンサ６２〜６８などからの信号がコントローラ１００に入力されると、コントローラ１００の指令により変速装置４３内に設けられた複数の制御弁のソレノイド（図示せず）内の中で適切なソレノイドが作動して図５に示す表示パネル６０（図１）の液晶モニタ７１に設定された変速位置が表示される構成になっている。

従って、ユーザは液晶モニタ７１を見ながら自由に適切な変速位置を選択設定できる。例えば図３（ｂ）には３人のユーザがそれぞれの運転技量に合わせて路上走行時の変速位置を変速位置設定スイッチ６１を操作して選択する一例を示す。

こうして、ユーザの任意の設定でそれぞれ変速シフトパターンを適切な状態に設定できる。しかも図６に示すようにユーザは、自分の設定した走行モードを液晶モニタ７１で確認しながら変速位置を変えることができるので、各ユーザに適した動力車両の走行安全性とスムーズな走行性が確保できる。

また、前記ユーザが任意に設定した変速シフトパターンを図４の制御装置のイメージ図に示すように走行車両メーカ又は修理会社等のホストコンピュータ７２で管理するシステムを採用することもできる。このときユーザは携帯電話などの通信手段でホストコンピュータ７２と通信できると更に便利である。

ユーザが任意に変速シフトパターンを設定できることはユーザにとって使い易くなるが、自分の設定した走行モードを忘れることもあり、ユーザが設定した変速位置をメーカ等のホストコンピュータで管理できれば、走行車両メーカ又は修理会社等はユーザからの問い合わせやクレームにも迅速に対応できる。また前記メーカ等はユーザの好みの傾向をデータベース化できる利点もある。

さらに、路上走行時と作業走行時の変速シフトパターンを予め数種類設定しておき、状況をコントローラ１００が自動的に判断し、変速シフトパターンを自動的に変更する構成を採用してもよい。このように数種類の変速シフトパターンを採用する理由は、路上走行といっても舗装路での走行又は悪路での走行など走行状況が様々であり、また、トラクタが作業機６などの重量物を取り付けている場合あるいは作業機６を取り付けてない場合の牽引走行など各種の作業走行状況があるためである。

すなわち、１つの変速シフトパターンでは上記全ての路上走行状況や作業走行状況でスムーズな変速が難しいので本実施例では図７に示すような各種の走行モードを各種センサの検出値に基づき予め設定できるようにしている。図７に示す通常の路上走行モードは速度を重視した走行モードであり、悪路走行モードは速度を抑えた安全走行が可能な走行モードあり、作業機装着走行モードは圃場でのあらゆる変速位置での走行ができる走行モードであり、重負荷走行モードは作業機６などを牽引する牽引力を重視した走行モードであり、また軽負荷走行モードは高速走行を重視した走行モードである。

図４には前記車両の路上走行状況や作業走行状況に応じた変速シフトパターンに切り換えるための機能も備えた制御装置の構成を示している。制御装置には前記車両の路上走行状況や作業走行状況に応じた条件を検出して前記走行モードを判定するためのセンサが設けられており、例えば作業機６を上昇させた時にシリンダへどれ位の圧がかかっているかを検出する保持圧センサ６６、前後輪の各回転センサ６７及び牽引装置の歪みセンサ６８である。コントローラ１００は前記作業機６の保持圧センサ６６の検出値により作業機６の有無の判定を行い、後輪駆動車両における前輪と後輪の各回転センサ６７の検出値により後輪回転数が前輪回転数より大きいと悪路走行中であると判定し、牽引装置の歪みセンサ６８の検出値により作業機６の軽重が判定できる。
このように、図４に示す制御装置により車両の路上走行状況や作業走行状況に応じた変速シフトパターンに切り換えることで、よりスムーズな走行が可能となる。

また、前記主変速装置４３及び副変速装置４５を全てアクチュエータで操作する場合は、図８のように、変速レバー１６を直線的に作動させて、該レバー１６の位置をレバー位置センサ６５で読み取り、該レバー１６の変速位置に相当する油圧バルブ（図示せず）を作動する機構を採用する場合もある。
このような構成では図８に示すように、通常の変速シフトではレバーガイド７４の中立位置（Ｎ）から１２段まで変速レバー１６を操作して変速段を決める。そして最も増速側に変速レバー１６を倒す位置に該レバー１６の基部を挟み付ける板バネ７６を設けておく。そして、路上走行位置にするためには板バネ７６の反力に打ち勝つように変速レバー１６を倒すことでユーザは該レバー１６を見なくても路上走行位置に該レバー１６があることを確認できる。また、変速レバー１６を最も増速側に倒した位置に入れるときには該レバー１６の握りに設けたスイッチ（図示せず）を押したままで倒されたときだけ路上走行位置に入ることができる構成にしてもよい。

さらに、図９に示すように変速レバー１６を最も増速側に倒したときにレバーガイド７４の突起７４ａを乗り越えることができると路上走行位置となる構成にしてもユーザは該レバー１６を見なくても路上走行位置にレバー１６があることを確認できる。

また、変速レバー１６を最も増速側に倒しきった位置に板バネ７６を設置しておき、ユーザが、その位置に該レバー１６を１秒以上保持したら路上走行モードとなる構成にして、この場合には路上走行モードに入ったことが認識できるように音声を出す構成にしてもよい。その後、ユーザが変速レバー１６から手を離すと該レバー１６は路上走行位置に静止し、路上走行モードが継続する。もし作業モードに戻したいときは変速位置の変速位置１２から１の範囲に変速レバー１６を動かすことで変更される。

上記構成にすると、仮に作業モードにおいて単に変速レバー１６を路上位置に入れただけでは受け付けないので、ユーザが変速位置を認識せずにレバー操作したとき不用意に路上走行モードとなるトラブルを避けることができる。

こうして、ユーザが意識せずにレバー操作したとき不用意に路上走行モードとなるトラブルを避けることができ、しかも変速レバー１６を最も増速側に倒したときに路上走行用の変速位置とすることでシフト操作の簡素化を図ることができる。

なお、図８と図９に示す構成を採用する場合にも路上走行位置では、図７に示すように予め設定したモードに応じてアクセルペダル９の踏み込み、即ちエンジン２の設定位置と同エンジン２の出力回転数に応じて自動変速する構成となっている。

この発明は、トラクタや乗用芝刈機等の動力車両において、走行用の多段の変速位置を運転者の意志により、または走行状態に応じて自動的に変更する自動変速制御装置を備えた動力車両に利用できる。

本発明の一実施例のトラクタの側面図である。図１のトラクタの変速装置の動力伝達線図である。図１のトラクタの作業モードと走行モードでの変速位置（図３（ａ））とユーザの設定した路上走行時の変速位置（図３（ｂ））を示す構成図である。図１のトラクタの変速制御装置の構成図である。図１のトラクタの表示パネルを示す図である。図５の表示パネルを用いて変速位置を設定する場合の画面の変化を示す図である。図１のトラクタの路上走行時又は作業走行時の走行状況に応じた走行モードとその変速位置を示す構成図である。本発明の一実施例のトラクタの変速レバーの作動を説明する図である。本発明の一実施例のトラクタの変速レバーの作動を説明する図である。

符号の説明

１車体２エンジン
３ミッションケース６作業機
８フロア９アクセルペダル
１１ステアリングハンドル１２操縦席
１４クラッチぺダル１５ボンネット
１６変速レバー
２０後輪２１前輪
２２前輪駆動軸２３トップリンク
２５油圧シリンダケース２６リフトアーム
２７ロワーリンク４２前後進切替装置
４３主変速装置４４主クラッチ
４５副変速装置４６後輪デフ装置
４７最終減速ギヤ機構４９前輪駆動系
６０表示パネル６１変速位置設定スイッチ
６２アクセルペダル回動角センサ（ポテンショメータ）
６３エンジン回転センサ６４変速位置センサ
６５レバー位置センサ６６作業機保持圧センサ
６７前後輪回転センサ６８ドラフトセンサ（歪みセンサ）
７１液晶モニタ７２ホストコンピュータ
７４レバーガイド７４ａ突起
７６板バネ１００コントローラ

Claims

エンジン（２）と、
該エンジン（２）で駆動される前後車輪（２０，２１）と、
前記エンジン（２）の回転数を踏み込み量により変更するアクセルペダル（９）と、
前記アクセルペダル（９）の踏み込み量に応じて変速位置を切り替え可能な変速装置（４３）と、
該変速装置（４３）と共に前記エンジン（２）の動力を油圧アクチュエータにより多段変速可能であって、前記変速装置（４３）から伝達される動力を変速して前記前後車輪（２０，２１）に伝達する副変速装置（４５）と、
前記副変速装置（４５）の変速位置を増速側と減速側に直線的に作動させて切り替えるための変速レバー（１６）と、
該変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置に、変速レバー（１６）の基部を挟み付けると共に変速レバー（１６）を最も増速側の変速位置に操作すると反力が生じるように設けられた板バネ（７６）と、
前記変速レバー（１６）の位置を読み取るためのレバー位置センサ（６５）と、
前記変速装置（４３）の変速位置の組合わせパターンを任意に設定可能であると共に路上走行用を含む複数の走行モードに設定可能な変速位置設定手段（６１）と、
該変速位置設定手段（６１）により設定された変速位置に変速装置（４３）を設定する機能と前記レバー位置センサ（６５）で読み取った変速レバー（１６）の変速位置に相当するアクチュエータの油圧バルブを作動させる機能と前記変速レバー（１６）の最も増速側の変速位置で変速レバー（１６）が１秒以上保持されたら前記路上走行用モードにする機能とを有する変速制御手段（１００）とを備えたことを特徴とする動力車両。
エンジン（２）と、該エンジン（２）で駆動される前後車輪（２０，２１）と、該エンジン（２）の回転数を踏み込み量により変更するアクセルペダル（９）と、該アクセルペダル（９）の踏み込み量に応じて変速位置を切り替え可能な変速装置（４３）とを備え付けた車体（１）と、車体（１）に牽引され、シリンダにより昇降可能な作業機（６）とを備えた動力車両において、
前記作業機（６）を上昇させた時にシリンダへ作用する圧力を検出する保持圧センサ（６６）と、
前後車輪（２０，２１）の回転数を検出する各回転センサ（６７）と、
前記作業機（６）を牽引する牽引装置の歪みセンサ（６８）と、
前記保持圧センサ（６６）の検出値により作業機（６）の有無を判定し、後輪駆動車両における前後車輪（２０，２１）の各回転センサ（６７）の検出値により後輪回転数が前輪回転数より大きいと悪路走行中であると判定し、牽引装置の歪みセンサ（６８）の検出値により作業機（６）の軽重を判定して、前記アクセルペダル（９）の踏み込み量に対応した変速装置（４３）の変速位置を作業機（６）の有無、作業機（６）の軽重、及び車両の走行状態に応じて変更可能な変速制御手段（１００）とを備えたことを特徴とする動力車両。