JP4765409B2 - トラクタの変速制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、トラクタの変速制御装置に関し、特にトラクタの変動負荷に応じて自動変速することでオペレータの変速操作の軽減をはかるものである。

従来農作業車、例えば農業用トラクタにおける変速制御装置は、エンジンの回転動力を主変速装置及び副変速装置を経由して前後輪へ伝達すると共に、主変速装置をアクチュエータの駆動によって自動または手動操作で切替え可能に構成し、副変速装置を変速レバーのシフト操作で機械的に切り替え可能に構成したものが知られている。

そして、副変速が作業に適した位置にあるときは、副変速装置と連動して主変速を前回の作業時間の最も長い変速位置に記憶位置に変速する構成がある（特許文献１）。このように構成すると、作業開始時には作業内容が同じであるとオペレータの意図に沿った変速位置に直ちに変速制御できるため操作の容易化がはかれて便利である。
特開２００４−２５１３５１号公報

ところが、作業運転中は作業負荷の変動に伴いこれに見合った所定の変速段に変速せざるを得ないものとなっていた。すなわちオペレータは高負荷になったと判断すると減速側に変速して負荷の増大に対応し、負荷が抜けると元の変速段に戻して作業を継続する。したがって負荷変動に応じての減速、復帰変速を繰返す必要があり操作が煩わしい。

また、副変速装置と連動して主変速を前回の作業時間に最も長い変速位置に変速する形態では作業内容が同じであるとオペレータの意図に合った変速位置を得られるが、例えばロータリ耕耘作業から代掻きハロー作業のように作業内容を変更すると、作業速度が変わるため変速操作が必要となって、該変速位置に依拠する変速から作業内容に応じた変速段に変速する必要がある。

この発明は、作業中における変速操作の煩わしさを少なくし、オペレータに応じた作業速度を容易に得ようとする。

このため、この発明は、次の技術的手段を講じた。
請求項１に記載の発明は、副変速シフト位置毎に主変速装置（３）の主変速シフト位置の累積使用時間をカウントしておいて、副変速装置（２１）を操作したときに、変速レバー（２０）の操作後の副変速シフト位置での一番使用時間の長い主変速シフト位置に即座に出力するコントローラ（１０ａ）を設けるトラクタの変速制御装置において、該一番使用時間の長い主変速シフト位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速制御する構成とし、
作業中は一番使用時間の長い主変速シフト位置の一段上の側を最高位置に設定する構成としたことを特徴とするトラクタの変速制御装置の構成とする。

上記のように、作業中はコントローラ（１９a）にメモリされた主変速位置を最高位置として、エンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速するよう構成するので、オペレータが作業したい速度において負荷が大きくなると自動的に減速処理し、負荷が軽減されると元の速度段に復帰することとなり、作業中においても頻繁なボタンスイッチ操作を不要とさせる。

そして、オペレータの意図する作業速を得られ、負荷大のときは自動的に減速し、余裕がある場合は一段までの増速が可能となって作業中の手動変速を少なくし、作業効率も向上させる。

請求項２に記載の発明は、副変速シフト位置毎に主変速装置（３）の主変速シフト位置の累積使用時間をカウントしておいて、副変速装置（２１）を操作したときに、変速レバー（２０）の操作後の副変速シフト位置での一番使用時間の長い主変速シフト位置に即座に出力するコントローラ（１０ａ）を設けるトラクタの変速制御装置において、該一番使用時間の長い主変速シフト位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速制御する構成とし、
手動操作によって、一番使用時間の長い主変速シフト位置より増速側に変速した際は、その変速位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速するよう構成し、
作業中は一番使用時間の長い主変速シフト位置の一段上の側を最高位置に設定する構成としたことを特徴とするトラクタの変速制御装置の構成とする。

オペレータが作業したい速度において負荷が大きくなると自動的に減速処理し、負荷が軽減されると元の速度段に復帰することとなり、作業中においても頻繁なボタンスイッチ操作を不要とさせる。
そして、オペレータが意図する増減速選択範囲に追従させることができる。
そして、オペレータの意図する作業速を得られ、負荷大のときは自動的に減速し、余裕がある場合は一段までの増速が可能となって作業中の手動変速を少なくし、作業効率も向上させる。

請求項１に記載の発明によると、作業中は一番使用時間の長い主変速位置を最高位置として、エンジン負荷変動に応じて主変速を増減速するよう構成するものであるから、オペレータが作業したい速度において負荷が大きくなると自動的に減速処理し、負荷が軽減されると元の速度段に復帰することとなり、作業中においても頻繁なボタンスイッチ操作を不要とさせる。

また、オペレータの意図する作業速を得られ、負荷大のときは自動的に減速し、余裕がある場合は一段までの増速が可能となって作業中の手動変速を少なくし、作業効率も向上させる。

請求項２に記載の発明は、オペレータが作業したい速度において負荷が大きくなると自動的に減速処理し、負荷が軽減されると元の速度段に復帰することとなり、作業中においても頻繁なボタンスイッチ操作を不要とさせる。
また、増減速の範囲が拡大されてオペレータの意図する増減速選択範囲に追従させ得るが、最初は前回使用時間の長い主変速シフト位置に入れられてからの微調整をオペレータが行うことであるから、大幅な変更制御を伴わず操作が容易迅速である。

また、オペレータの意図する作業速を得られ、負荷大のときは自動的に減速し、余裕がある場合は一段までの増速が可能となって作業中の手動変速を少なくし、作業効率も向上させる。

以下、図面に基づいて、この発明を作業車両となる農業用トラクタ（以下、トラクタＴ）に搭載した場合について説明する。
最初にトラクタＴの構成について説明する。

トラクタＴは、図２に示すように、ボンネット１１内部にエンジンＥを備え、このエンジンＥの回転動力をクラッチハウジング１２及びミッションケース１３内の伝動機構へ伝達し後述する各種の変速装置で適宜減速した後、走行輪となる後輪２Ｒ、または前後輪２Ｆ，２Ｒへ伝達して走行する構成となっている。

トラクタＴの操縦席１５の前方には、前記前輪２Ｆを操舵するステアリングハンドル１６を設け、この下方に車両の前後進を切り替える前後進切替レバー１７、及びエンジンＥの回転数を調節するアクセルレバー１８を設けている。そして前記アクセルレバー１８の回動基部には、摩擦制動部材を有するレバー保持機構を設けると共に、ワイヤーを介して前記エンジン側部の調速機構（ガバナ機構）Ｇに接続する構成となっている。これにより、エンジンＥのアクセル位置（スロットル位置）を設定された位置に保持する構成となっている。

また、前記ステアリングハンドル１６下方には、クラッチペダルや左右ブレーキペダル２０，２０、そしてアクセルペダル１を設け、前記アクセルペダル１の回動基部には、エンジン回転数を減速側へ戻すよう付勢したスプリングを設けると共に、この踏込操作を検出するアクセルペダル位置センサ１ｓを設ける構成となっている。また前記アクセルペダル１の回動基部には、前記アクセルレバー１８と同様に、ワイヤーを介して前記エンジンＥの調速機構Ｇへ接続する構成となっており、これにより、前記アクセルレバー１８により設定保持されたアクセル設定位置を下限として、アクセルペダル１の踏み込み時にだけエンジン回転数を上昇させ、踏み込み解除時には、前記アクセルペダル１８で設定された元の位置に復帰する構成となっている。

尚、前記トラクタのような作業車両では、一般的にアクセルレバー１８をエンジン回転を高回転位置（フルスロットル位置）に設定して定速で作業走行し、路上走行や圃場内移動時では、アクセルレバー１８を低回転位置に設定し、アクセルペダル１を踏み込んでエンジン回転数、即ち車速を調節する。

また、図３に示すように、操縦席１５側方には、ｙ型シフト式の変速レバー２０を設け、同レバー２０の回動操作により後述する副変速装置２１を３段階（Ｈ，Ｌ，Ｍ）に切り替える構成となっている。また変速レバー２０の回動基部にはレバー操作位置を検出する変速レバー位置センサ２０ｓを設けると共に、このレバー把持部には、主変速装置３を切り替える前後一対の変速スイッチ（変速アップスイッチ２０Ａ、変速ダウンスイッチ２０Ｂ）を設け、オペレータのスイッチ操作によりコントローラ１０の通電指令を介し主変速装置３の変速位置を１速ずつ切り替える構成となっている。

また同じく操縦席１５側方には、車体後部のリフトアーム３２の回動角度、即ち、図中ではロータリ作業機Ｒの高さを変更する作業機昇降用レバー２２を設け、このレバー２２にも操作位置を検出するポテンショメータ２２ｓを設けている。また更にこれらレバー２０，２２のレバーガイド後方には、前記ロータリ作業機Ｒの耕深を設定する耕深設定器２４や、旋回制御装置の作動を入り切りする旋回制御入切スイッチ２３を設けている。尚、前記旋回制御入切スイッチ２３は、トラクタＴの旋回操作に連動して作業機Ｒを上昇したり、前輪２Ｆの周速を後輪２Ｒの周速に対して増速したり、旋回内側の後輪ブレーキ制動させる制御を入切操作するものである。

そして、これらの検出器２０ｓ，２２ｓ…や設定器２３，２４…は、この発明の制御手段１０となる走行用コントローラ１０ａ或いは作業機用コントローラ１０ｂへ接続する構成となっている。

またトラクタＴの車体後部には、作業機昇降用油圧シリンダ３０を内装するシリンダケース３１を備え、前記シリンダ３０のピストン伸縮によりケース３１左右に支持するリフトアーム３２を上下回動する構成となっている。また、車体後部にはリンク機構２９を設け、同リンク機構２９に前記作業機Ｒを連結する構成となっている。そして前記リフトアーム３２の片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ３２ｓを設けている。

これにより、前記作業機用コントローラ１０ｂでは、ポジション制御、詳しくは、前記作業機昇降用レバー２２の操作角度とリフトアーム３２の設定角度と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３３、或いは作業機下降用制御弁のソレノイド３４へ通電し作業機Ｒを昇降する構成となっている。

次に、図１に基づきトラクタＴの動力伝達経路について説明する。
前記エンジンＥの回転動力は、クラッチハウジング１３内の主クラッチ４０にて断続操作され、同クラッチ４０がつながれた状態では、前記動力をミッションケース１３内に設けた第一主変速装置３ａ、前後進切替装置４１、そして本願のギヤ式変速装置となる第二主変速装置３ｂ、副変速装置２１と順に伝達する構成となっている。

また前記エンジンＥには、前記調速装置Ｇにアクセル位置センサ３５を設け、出力軸にエンジン回転センサ３６を設け、両センサ３５，３６により車両のエンジン負荷変動を検出する構成となっている。

また前記第一主変速装置３ａは、高低二段のクラッチ（ＨｉクラッチＣｈ，ＬｏクラッチＣｌ）を有する油圧クラッチ式変速装置であり、クラッチ内部のピストンにて高低どちらか一方のクラッチ板を圧着することで回転動力を高低二段に切り替えられ、その動力を前後進切替装置４１へ伝達する構成となっている。

また前記前後進切替装置４１も、２つのクラッチ（前進用クラッチＣｆ，後進用クラッチＣｒ）を有する油圧クラッチ式切替装置であり、前記前後進切替レバー１７の操作位置に応じてどちらか一方のクラッチを選択して入りに連動する。そして、回転動力を第二主変速装置３ｂへ正転、若しくは逆回転で伝達する構成となっている。

また、前記前後進切替装置４１の各クラッチＣｆ，Ｃｒは、主変速装置３の変速位置を切り替える際の昇圧クラッチを兼ねる構成となっており、比例圧力制御弁にてクラッチディスクの圧着力を調整し、切替制御弁により前後どちらか一方のクラッチＣｆ（又はＣｒ）へ連通する構成となっている。即ち、主変速装置３を切り替える際には、切替操作に先立って前記クラッチＣｆ，Ｃｒを共に切りとし、前記切替操作完了後、前進用クラッチＣｆ若しくは後進用クラッチＣｒを入りとする。

また第二主変速装置３ｂは、ピストン式変速アクチュエータとなる「３−４速」変速用油圧シリンダ５Ａ、「１−２速」変速用油圧シリンダ５Ｂを備えたシンクロメッシュギア式の変速装置であり、前記両油圧シリンダ５Ａ，５Ｂの内、一つのシリンダ５Ａ（５Ｂ）のピストンを伸長若しくは短縮し、先端部に係合されたシフタ４Ａ（４Ｂ）を前後に移動することで４つのギヤ組の内の１つのギヤ組を通じて、回転動力を副変速装置２１へ伝達する構成となっている。詳しくは前記「３−４速」変速用油圧シリンダ５Ａのピストンが図中左側に伸長することで「４速」となり、同ピストンが図中右側に短縮することで「３速」となり、前記「１−２速」変速用油圧シリンダ５Ｂのピストンが図中左側に伸長することで「２速」となり、同ピストンが図中右側に短縮することで「１速」となる構成となっている。

これにより、前記第一主変速装置３ａと第二主変速装置３ｂの変速位置を組み合わせることにより、主変速装置３は、２×４＝全８速の変速位置を有する構成となっている。そして、前記主変速装置３を変速する場合は、変速アップスイッチ２０Ａと変速ダウンスイッチ２０Ｂの押すことで、同変速装置３の変速位置を１速ずつ順に増速若しくは減速させる。また、後述するようにアクセルペダル１の踏込操作と踏込解除操作で、増速、或いは減速する構成となっている。

また前記副変速装置２１は、前記変速レバー２０の手動操作によりワイヤーやリンク機構等の機械的連動機構を介して切り替えるスライディングメッシュギヤ式の変速装置であり、前記第二主変速装置３ｂから伝達された回転動力を「Ｈ速」から「Ｍ速」「Ｌ速」の３つのギヤ組の１つを介して伝達し、出力軸４５より出力する構成となっている。

以上のように構成した主変速装置３と副変速装置２１とを有するトラクタＴは、図４に示すように、夫々ギヤ組を組み合わせて前後進夫々２４段の変速が可能となっている。尚、後進での変速位置は、例えば高速位置をカットして段数を削減する構成としても良い。

また前記出力軸４５に伝達された回転動力は、後輪デフ機構４６を介して左右後輪２Ｒへ伝達すると共に、前輪動力分岐ギヤ４７を介して、前輪増速装置４８、前輪デフ機構４９を介して前輪２Ｆへ伝達する構成となっている。

また前記前輪動力分岐ギヤ４７から動力を受けた前輪駆動軸７には、後輪回転センサ８を設け、同センサ８により前記主副変速装置から出力される回転を検出、或いは前記変速ギヤが何れの位置に入っていない時には走行輪側からの付き回り回転を検出する構成となっている。

また前記後輪デフ機構４６から出力される左右駆動軸には、夫れ夫れディスク式ブレーキ装置５０を設け、前記左右のブレーキペダルの踏込操作、或いはブレーキ用油圧シリンダ９Ｌ，９Ｒの駆動により、夫々独立して或いは左右同時に圧着して後輪２Ｒ，２Ｒを制動する構成となっている。

また前記前輪増速装置４８は、前記旋回制御入切スイッチ２３が入であるときに、トラクタＴの旋回操作に連動して前輪２Ｆへ伝達する回転を等速から倍速に切り替える構成となっている。

次に、トラクタＴの制御系統について図５に基づいて説明する。
前記トラクタＴの制御手段１０は、走行用コントローラ１０ａと作業機操作用コントローラ１０ｂとから成り、夫々の内部に各種センサや設定器の情報を処理するＣＰＵ、前記情報を一時記憶するＲＡＭ、この発明の変速制御の制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、更にはタイマー等を有する構成となっている。

そして、走行用コントローラ１０ａには、この入力部に、変速アップスイッチ２０Ａ、変速ダウンスイッチ２０Ｂ、変速レバー位置センサ２０ｓ、アクセル位置センサ３５、エンジン回転センサ３６、アクセルペダル位置センサ１ｓ、後輪回転センサ８、前記変速用油圧シリンダ５Ａ，５Ｂのシフタ位置を検出するポテンショメータ式の主変速位置センサ６Ａ，６Ｂ、第一主変速装置３ａの油路に設けたＨｉクラッチＣｈ及びＬｏクラッチＣｌの圧力センサ５５，５６を設けている。

また出力部には、Ｈｉクラッチへ圧油を連通させる切替制御弁のソレノイド６６、及びＬｏクラッチへ圧油を連通させる切替制御弁のソレノイド６７、前後進切替装置４１の昇圧用比例圧力制御弁のソレノイド５７、第二主変速装置３ｂを１速から４速位置に切り替えるべく前記変速用油圧シリンダ５Ａ，５Ｂを駆動させる切替制御弁のソレノイド６０，６１，６２，６３、左後輪２Ｌ及び右後輪２Ｒにブレーキをかける比例圧力制御弁のソレノイド６４，６５を接続して設けている。

また作業機用コントローラ１０ｂには、この入力部に、旋回制御入切スイッチ２３、耕深設定器２４、ポジションレバー２２基部のポテンショメータ２２ｓ、リフトアーム角センサ３２ｓ等を接続して設け、出力部に作業機昇降用の切替制御弁のソレノイド３３，３４、液晶モニタ６８、警報ブザー６９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Ｔでは、図６乃至図９に示す制御の概要を示すフローチャートのように、アクセルペダルによる変速制御が行われる。
すなわち、スロットル位置センサとエンジン回転センサとからスロットル位置に応じたエンジン回転数が出力されているかどうかを判定し、これがＹＥＳの判定であれば、主変速位置を現在の位置から１段アップさせる。またＮＯの判定では、更にこの回転数が所定範囲内に収まっていれば、現在の主変速位置を保持し、所定値を下回っていれば、高負荷状態と判定し主変速位置を現在の位置から１段ダウンさせる（図６）
なお、図６における変速制御は、路上走行速（本実施例では副変速Ｈ（高）速）によって行うものとされるが、エンジン回転数と負荷状態に基づく変速制御は図７に基づき行われる。

まず、最初にトラクタＴにエンジンキースイッチをＯＮとして電源を投入すると、前記走行用コントローラ１０ａでは、センサや操作スイッチ類の状態を読み込み、主・副変速装置の変速位置やエンジン回転数を記憶する。そして、前記アクセルペダル１が踏まれると、前記エンジン回転数や負荷状態により変速位置をアップ或いはダウン可能かどうかをマップ処理等の手段で判定する（ステップ１０１〜１０４）。

そして、前記判定により自動変速出力がＯＮである場合、変速用油圧シリンダ５Ａ，５Ｂによる変速であるかどうか、即ち前記副変速装置２１がＬ速に設定されている場合に変速装置をアップする場合では、第２速から第３速、第４速から第５速、第６速から第７速…へ変速する場合であり、変速装置をダウンする場合なら第７速から第６速、第５速から第４速、第３速から第２速へ変速する場合であるかどうかを判定する（ステップ１０６）。そして、前記ステップ１０６の判定がＹＥＳの判定であれば、続けて現在変速作動中かどうかの判定を行い（ステップ１０８）、これがＹＥＳの判定であれば、前記変速指示をキャンセルし、他の処理を行ってリターンとなる。

これにより、１回の変速作動を完了して後に、新たな変速が行われることなり、複数の変速段が飛ばされて車速が急激に変更されることを防止することができる。
また、前記ステップ１０８の判定がＮＯの場合、即ち現在は変速作動が行われていないと判定されたときには、現在の変速位置を記憶すると共に、前記前後進切替装置４１の制御弁への通電を停止し、クラッチＣｆ，Ｃｒの圧着を切りとする。そして、コントローラ内のタイマーを作動させて、各変速位置に応じて前記油圧シリンダを駆動する。

また、更に、代掻き作業などスロットル半開状態でアクセル操作を伴いながら圃場条件に合わせアクセルで車速を変更する場合がある。このような場合、自動減速されるとアクセルで車速を変更しているオペレータの意図と反した変速になる不具合がある。そこで、ステップ１０４で増減速を行うか否かの判定をする際、オペレータによるアクセル操作中は自動増減速を行わないように構成している。上記と同様の理由によって、アクセル操作位置が規定回転指示以上でない場合は自動増減速を行わないように制限している。これもオペレータの意図と反した変速となる場合が発生してしまうためであり、併せて、規定回転に満たないためエンジン負荷率の判定も難しい。なお、アクセル操作中のみならず操作中から規定時間は変速動作を禁止する構成としておくことにより、エンジン回転数の復帰追従に遅延時間が生じてもこれを解消しうる。

次いで副変速Ｌ、Ｍ速における作業速での主変速制御について説明する。例えば、牽引抵抗が大きくないロータリ作業は副変速装置２１が低速段で主変速装置３ａ、３ｂを主に「２〜４速」で行うが、牽引抵抗が比較的大きいプラウ作業は副変速装置２１が低速段で主変速装置３ａ、３ｂを主に「１〜２速」で行う。 このように副変速シフト位置が同じでも作業毎に、頻繁に使用する主変速装置３ａ、３ｂのシフト位置は異なり、例えば副変速を低速（Ｌ）に切り替えた後に、前記コントローラ１０ａにより切り替えられる主変速のシフト位置がずれてしまい、改めて増減変速スイッチ２０Ａ，２０Ｂの操作が必要とされる。

そこで、前記副変速装置２１を切り替えたときに、その後の増減変速スイッチ２０Ａ，２０Ｂの操作を軽減するべく、次のような構成を採用する。即ち、図８のフローチャートにあるように、各作業モード毎に、かつ「Ｌ」、「Ｍ」、「Ｈ」の各副変速シフト位置毎に主変速装置３ａ、３ｂの主変速シフト位置の累積使用時間をカウントしておいて（図９）、副変速装置２１を操作したときに、レバー２０の操作後の副変速シフト位置での一番使用時間の長い主変速シフト位置に即座に出力するもので、前記コントローラ１０ａには主変速シフト位置記憶用のメモリＭを設ける。該メモリＭは各作業モード毎に別々のメモリでも、単一のメモリの内部に各作業モード毎の主変速シフト位置を記憶する別々のメモリ領域を設けても良い。

このように、作業モード毎に、かつ各副変速シフト位置毎に記憶するメモリＭを設けることで、例えばロータリ作業（デプスモード）時とプラウ作業（ドラフトモード）時などで、それぞれ作業モードに対応した車速帯の主変速シフト位置を記憶できるため、それぞれに適した車速帯で作業ができる。なお図９のフローチャートには例えばロータリ作業を選択した場合の記憶手順を示す。

なお、図１０には走行用の主変速シフト位置の累積使用時間のデータの一例を示しており、副変速がＬ（低）速、Ｍ（中）速に切り替わる度に、前回作業において最も使用累積時間の長い変速位置である初期位置に変速制御され、当該作業の累積時間はメモリに記憶されて副変速の切り替わり時に当該累積時間の最も長い変速位置に即座に切り替える。

図１１は上記の主変速シフト位置を記憶しておき次回作業のときに直ちに当該シフト位置とする累積作業時間に基づく変速制御の改良に関するものである。ロータリ耕耘作業など圃場での作業中、エンジン負荷を検出し負荷大と判定されるときは自動的に減速制御し、逆に負荷が軽減されると自動的に増速制御する負荷制御を実行すべく構成する。

即ち、副変速装置２１が路上走行位置であるか否かが判定され、かつ変速直後であるか否かが判定される（ステップ２０２、２０３）。ここで変速直後のときは、副変速位置に応じたメモリ位置に主変速を変速すると共に、この変速位置を本作業中自動変速の最上位変速位置として設定しておく（ステップ２０４）。

その後は主変速位置を所定短時間（例えば１分間）毎にカウントして記憶部に記憶する（ステップ２０６）。ここで変速位置カウント最大位置が現在メモリ位置と異なるか否か判定され（ステップ２０７）、異なるときは現在副変速位置のメモリ位置を変更する（ステップ２０８）。

また、手動操作による変速の有無が判定され、手動変速がなされたときは、当該手動による変速位置を自動変速の最上位変速位置に変更する（ステップ２０９、２１０）。
上記のような準備がなされ、作業中の負荷による変速制御が実行される。同時に、エンジンスロットル開度と実エンジン回転数によってエンジン負荷率が測定される（ステップ２１１）。この測定されたエンジン負荷率が所定値よりも大の状態が予め設定した規定時間以上継続すると（ステップ２１２）、主変速が自動的に１段減速制御され（負荷自動減速制御）、負荷が低下しても規定時間は増速禁止状態におかれる（規定時間増速禁止）。なお、このときのエンジン負荷率は記憶手段にて記憶されるものとなっている（ステップ２１３）。

上記ステップ２１２で、エンジン負荷率大が規定時間以上継続せず、エンジン負荷率に余裕があり（ステップ２１４）、負荷大によって減速実施中であり（ステップ２１５）、減速時エンジン負荷率より余裕があると判定されると（ステップ２１６）、自動増速指示される（ステップ２１７）。

なお、上記ステップ２１５で減速実施中でないときは、変速なしで負荷大の状態から余裕ありに変化したか否かが判定され（ステップ２１８）、そうであるときはトラクタは強制的に後輪のみ駆動の２ＷＤ状態でのスリップ率が確認される（ステップ２１９）。スリップ大であると（ステップ２２０）、前輪も駆動する４ＷＤ状態とされ、かつ主変速の減速が実施される（ステップ２２１）。

上記の構成・作用を行う場合には次のような効果を奏するものとなる。第１にステップ２０５で、作業中はそのメモリ位置を最高位置として、エンジン負荷変動に応じて主変速を増減速するよう構成すると、オペレータが作業したい速度において負荷が大きくなると自動的に減速処理し、負荷が軽減されると元の速度段に復帰することとなり、作業中においても頻繁なボタンスイッチ操作を不要とさせる。

また、上記において、手動操作でメモリ変速位置より増速側に変速した場合はその変速位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速を増減速するよう構成すると（ステップ２０９、２１０）、オペレータの意図する増減速感覚が可能となる。

さらに、作業中はそのメモリ位置の一段上の側を最高位置に設定する。このように構成すると、オペレータの意図する作業速を得られ、負荷大のときは自動的に減速し、余裕がある場合は一段までの増速が可能となって作業中の手動変速を少なくし、作業効率も向上させる。

手動操作でメモリ変速位置と異なる位置に変速する場合はその変速位置を最高速としてエンジン負荷変動に応じて自動増減速する構成では、例えばロータリ耕耘作業から代掻きハロー作業へ作業を変更すると、作業速度が変わるため、変速操作を伴うが、その変更変速位置が当該オペレータに適した変速位置であるから、この変速位置を負荷によって自動増減速する場合の最高変速位置も夫々に変更しておく必要があり、上記のように構成するとオペレータの意図する作業速度に合う自動増減速制御を行うことができる。

前記のように、メモリ位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速を増減速するよう構成するものにおいて、エンジン負荷率大のとき減速動作した後の増速は、減速直後から規定時間の間の判定エンジン負荷率よりエンジン負荷率に余裕ができ規定時間以上継続したとき増速するように構成すると、所定の余裕状態が継続する場合に増速動作することで、頻繁の増減速動作がなくなる。

作業中の自動減速は、エンジン負荷率が規定以上大きい状態が規定時間以上継続したときに一段減速するように構成すると（ステップ２１２、２１３）、作業中車体が圃場の窪みに局部的に落ち込むなどしても一時的なエンジン回転変化では減速しないこととなって頻繁な増減速をなくする。

前記のように、メモリ位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速を増減速するよう構成するものにおいて、作業中の増速はエンジン回転指示が規定回転以上になっているときに実施するように構成すると（ステップ２１７）、増速可能なエンジン回転数指示になっているときのみ増速可能とすることでエンジン負荷率の検出の仕方によっては、増速したことによりすぐにエンストしたり、直ちに減速指示の指令が出るなどの不具合を解消する。

作業中の負荷変動で増減速を行う構成において、変速していないときのエンジン負荷変動ありから負荷に十分な余裕が発生する方向に変化した場合、前輪駆動を一旦オフ（２ＷＤ）にして後輪がスリップ中か否かを判定し、スリップ判定した場合は、走行変速を一段減速するように構成すると（ステップ２１８〜２１２）、プラウ牽引作業において、スリップが大きくなってしまうと牽引力が出なくなりエンジンにかかる負荷は小さくなってしまうが、このまま放置するとスリップが大となって作業継続が困難となるが、スリップ判定して減速動作させることによって、オペレータには余分な負担をかけないで、効率的に作業を継続させることができる。

次いで作業中の負荷に基づく変速制御の改良について説明する。
圃場における作業中、自動変速制御機構を伴うトラクタにおいては、その負荷変動やスロットル開度に従って所定の変速位置となるよう自動変速制御されるものがある。このような変速制御には増速側の制御も含まれているため、オペレータの意図しない増速側への変速制御が不測に行われる場合もあって危険である。

図１３はその一例を示すもので、例えば、圃場作業におけるトラクタＴはエンジン負荷制御による自動変速制御手段を備えるものとする。そして、ＧＰＳ衛星から送信される位置情報を受信するＧＰＳ測位センサ８０をトラクタＴに搭載し、この位置情報と圃場地図情報に基づき走行中のトラクタの圃場位置情報を入力する手段（コントローラ１０ａ）を備え、トラクタの現在位置が圃場の端部であるか否かを判定する手段を構成している。図１３において、キースイッチＯＮ後、コントローラ１０ａは、自動変速運転モードか否か判定し、自動運転である場合には、ＧＰＳ測位センサによって現在位置情報を取得する一方、現に作業を行っている圃場の圃場マップ情報を入手する（ステップ３０１〜３０４）。これによって圃場の端部にあるか否かが判定され（ステップ３０５）、圃場端部にある場合には、上記エンジン負荷制御による変速の増速側への制御を制限すると共に、現在の変速位置を確認する（ステップ３０６，３０７）。ステップ３０７の結果増減速の最高位置にあるときは主変速を１段ダウンさせる（ステップ３０８，３０９）。ステップ３０８でＮＯと判定された場合には、手動操作による変速を可能として自動化に伴う作業効率の低下を補うよう配慮し、廻り耕耘時での自動減速指示を禁止するものである。

なお、８１はジャイロセンサで、トラクタＴの方向を認識しうる。前記ＧＰＳ測位センサ８０及びジャイロセンサ８１は液晶表示パネル８２の近傍に装着され、該表示パネル８２の裏面に内蔵されたコントローラ（図示せず）によって、ＧＰＳ測位センサ８０からの情報及び別途圃場マップ情報を入力して圃場におけるトラクタＴの位置が液晶表示パネル８２面に表示される。オペレータは液晶表示を確認しながら耕耘作業等を行うほか、圃場におけるトラクタＴの位置情報を自動認識しながら、予め地図情報上に設定してある圃場端部からの距離を演算しつつ、上記のステップ３０５の処理を実行しうる構成である。

上記のように、ＧＰＳ衛星から送信される位置情報を受信するＧＰＳ測位装置をトラクタに搭載し、この位置情報と圃場地図情報に基づき走行中のトラクタの圃場位置情報を入力する手段を備え、トラクタの現在位置が圃場の端部であるか否かを判定する手段を構成し、この圃場端部では増速側の変速制御を行わせないように構成することによって、不意の増速制御を防止し、コンクリート畦畔や排水パイプなどの構造物と衝突することなく安全を確保できる。

また、圃場端部の強制減速構成では熟練オペレータには不向きであるが、ステップ３０８のように廻り耕耘時の減速指示を禁止できるから作業効率を徒に低下させない。
また図１４に示す例は、トラクタＴの後部に牽引するプラウ作業中における牽引負荷検出手段を備えて変速制御を効率的に行わせようとする。

図１４において、自動変速運転を開始すると車輪回転数検出手段と牽引負荷検出手段とによって各検出値が入力される（ステップ４０１〜４０４）。牽引負荷が減少しかつ車輪回転数が増加すると（ステップ４０５，４０６）、次いで夫々の変化率を求める。牽引変化率αが予め設定した所定値α０と比較して大であり、かつ回転変化率βが所定値β０と比較して大であると判定されると（ステップ４０７）、スリップ状態であると推定され主変速を１段減速する（ステップ４０８）。なお、ステップ４０７でＮＯと判定され、牽引変化率αが所定値α０未満かつ回転変化率βが所定値β０未満のとき（ステップ４０９）では、スリップ状態ではないために、変速はむしろ増速する（ステップ４１０）。

上記のステップ４０７では、プラウ作業中のぼり坂で牽引負荷が大きくなり、スリップが大きくなると牽引力が逆に低下し適正な牽引ができないこととなる。このようなスリップ状態に陥る前に減速制御することで牽引力を確保し作業を継続させるものである。また、上記のステップ４０９では、負荷が徐々に軽くなり、牽引力に余裕が出てきているため増速することで作業効率を向上させることができる。

なお、ステップ４０９の状態からの判定に際して、アクセル操作開度が最大付近でエンジン負荷率が規定以上になっている場合には、変速禁止を解除して減速側へは動作可能に構成しておくことで、最大能力を出そうとしているオペレータの意思につき、負荷が大きく減速せざるを得ない状況であるため減速のみ許可することにより、エンストなどの事態を惹き起こさないで済む。

トラクタの動力伝達機構線図。 トラクタの全体側面図。 トラクタの操縦席部を示す斜視図。 各変速位置とアクチュエータの作動位置の関係を示す図。 コントローラの接続状態を示す図。 フローチャート。 フローチャート。 フローチャート。 フローチャート。 累積時間一例を示すグラフ。 フローチャート。 液晶表示パネル部正面図。 フローチャート。 フローチャート。

Ｅ エンジン
Ｔ トラクタ
１ アクセルペダル
３ 第二主変速装置
５Ａ 「３−４速」変速用油圧シリンダ
５Ｂ 「１−２速」変速用油圧シリンダ
１０ 制御手段
１０ａ 走行用コントローラ
２０ 変速レバー
２１ 副変速装置

Claims (2)

1. 副変速シフト位置毎に主変速装置（３）の主変速シフト位置の累積使用時間をカウントしておいて、副変速装置（２１）を操作したときに、変速レバー（２０）の操作後の副変速シフト位置での一番使用時間の長い主変速シフト位置に即座に出力するコントローラ（１０ａ）を設けるトラクタの変速制御装置において、該一番使用時間の長い主変速シフト位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速制御する構成とし、
   作業中は一番使用時間の長い主変速シフト位置の一段上の側を最高位置に設定する構成としたことを特徴とするトラクタの変速制御装置。
2. 副変速シフト位置毎に主変速装置（３）の主変速シフト位置の累積使用時間をカウントしておいて、副変速装置（２１）を操作したときに、変速レバー（２０）の操作後の副変速シフト位置での一番使用時間の長い主変速シフト位置に即座に出力するコントローラ（１０ａ）を設けるトラクタの変速制御装置において、該一番使用時間の長い主変速シフト位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速制御する構成とし、
   手動操作によって、一番使用時間の長い主変速シフト位置より増速側に変速した際は、その変速位置を最高位置としてエンジン負荷変動に応じて主変速装置（３）を増減速するよう構成し、
   作業中は一番使用時間の長い主変速シフト位置の一段上の側を最高位置に設定する構成としたことを特徴とするトラクタの変速制御装置。

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