JP4778214B2 - 作業車輌 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源を備えた車体の後部に作業機を連結し、該駆動源により車体と作業機を駆動するようにした作業車輌に関する。

エンジンを備え、該エンジンにより走行駆動される車体（例えば、トラクタ）の後部に、耕運機等の作業機を接続した作業車輌が知られている。該作業車輌においては、前記エンジンにより車体を走行駆動すると共に、ＰＴＯ軸を介して作業機を駆動して、所要の作業を行うようになっている。

前記作業車輌で圃場の耕耘作業を行う場合、耕耘爪の回転速度を一定とすると、作業車輌の走行速度が速いほど耕耘後の土塊が粗くなり、作業車輌の走行速度が遅いほど細かくなり、作業車輌の走行速度が一定であれば、耕耘爪の回転速度が速いほど耕耘後の土塊は細かくなり、耕耘爪の回転速度が遅いほど粗くなる。また、作業車輌の走行速度が遅くなると、作業能率が低下することになる。従って、作業能率を低下させることなく、かつ耕耘後の土塊が必要な粗さになるように、作業車輌の走行速度や耕耘爪の回転速度など作業状況を確認しながら作業を行うことが必要になる。

従来技術として、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、ＰＴＯ油圧クラッチの入り切を検出するクラッチ検出センサと、ＰＴＯ変速機構の変速位置を検出する変速位置検出センサとを備え、エンジン回転検出センサ、クラッチ検出センサ及び変速位置検出センサの出力信号から演算装置によりＰＴＯ軸の回転数を求め、このＰＴＯ軸の回転数をＰＴＯ回転数指示メータに表示させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術においては、前記ＰＴＯ回転数指示メータを運転席前方の操作パネルに配置することにより、運転者が、ＰＴＯ軸の回転数を視認しながら作業を行うことができる利点がある。

特開平６−１５３６１０号公報（第３頁、図１）

前記の従来技術では、操作パネルに、エンジンの回転数とＰＴＯ軸の回転数が表示されるのみであり、多段変速装置を介して駆動される車体の走行速度（多段変速装置の出力部の回転数）とＰＴＯ軸の回転数との関係については何ら考慮されていないため、適切な作業を行うことができない。

前記の事情に鑑み、本発明は、車体の走行速度だけでなく、現在の走行変速段又はＰＴＯ変速段を表示することにより、適切な作業が行えるようにした作業車輌を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、エンジン（１２）からの回転を多段変速装置（４１，４２，４５，４６，４７）を介して駆動車輪（１６，１７）に伝達し、車体を走行する作業車輌（１０）において、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ（６６）と、
前記多段変速装置の出力部の回転数に基づき車速を検出する車速センサ（６７）と、
前記多段変速装置の各変速段（例えば前進、後進１〜１６変速段）におけるエンジン回転数と車速との関係を格納するテーブル（８５）と、
前記エンジン回転数センサ（６６）と前記車速センサ（６７）と前記テーブル（８５）とから、前記多段変速装置の変速段を算出する制御部（６５）と、
前記制御部にて算出された走行変速段を表示する表示部（７７）と、を備え、
前記制御部（６５）は、前記エンジン回転数センサの出力に基づいてエンジンの運転中を検出している場合には、前記車速センサの出力に基づいて算出した前記車速（Ｓ１）と、前記エンジン回転数センサとテーブルから算出した比較データ（Ｓ８）とを最高速段のもの（Ｓ７）から順次、比較（Ｓ９）を行って、前記車速が前記比較データより大きい場合には、前記変速段をその際の変速段に設定（Ｓ１０）すると共に、前記車速が前記比較データより小さい場合には、１段下げて（Ｓ１１）同様に比較を繰り返す一方、前記車速が最低速段の比較データより小さい場合（Ｓ１２）には、前記変速段を０に設定（Ｓ１３）し、そして、前記エンジンが停止している場合にも、前記変速段を同様に前記０に設定（Ｓ３）して、当該設定した前記変速段を前記表示部に前記走行変速段として表示すべく出力する（Ｓ１４）、
ことを特徴とする作業車輌にある。

請求項２に係る本発明は、エンジン（１２）からの回転を多段変速装置（５５，６０）を介してＰＴＯ軸（６１）に伝達すると共に駆動車輪（１６，１７）に伝達し、前記ＰＴＯ軸からの出力により作業機（２６）を作動しつつ、車体を走行する作業車輌（１０）において、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ（６６）と、
前記多段変速装置の出力部の回転数に基づきＰＴＯ回転数を検出するＰＴＯ回転数センサ（６８）と、
前記多段変速装置の各変速段におけるエンジン回転数と車速との関係を格納するテーブルと、
前記エンジン回転数センサ（６６）と前記ＰＴＯ回転数センサ（６８）と前記テーブルとから、前記多段変速装置の変速段を算出する制御部（６５）と、
前記制御部にて算出されたＰＴＯ変速段を表示する表示部（７７）と、を備え、
前記制御部（６５）は、前記エンジン回転数センサの出力に基づいてエンジンの運転中を検出している場合には、前記ＰＴＯ回転数センサに基づく前記ＰＴＯ回転数と、前記エンジン回転数センサとテーブルから算出した比較データとを最高速段のものから順次、比較を行って、前記ＰＴＯ回転数が前記比較データより大きい場合には、前記変速段をその際の変速段に設定すると共に、前記ＰＴＯ回転数が前記比較データより小さい場合には、１段下げて同様に比較を繰り返す一方、前記ＰＴＯ回転数が最低速段の比較データより小さい場合には、前記変速段を０に設定し、そして、前記エンジンが停止している場合にも、前記変速段を同様に前記０に設定して、当該設定した前記変速段を前記表示部に前記ＰＴＯ変速段として表示すべく出力する、
ことを特徴とする作業車輌にある。

請求項３に係る本発明は、前記多段変速装置は、正逆転を切換える正逆転機構（４５）を有し、
該正逆転機構（４５）の正逆転位置を検出する正逆転センサ（７０）を設け、
前記テーブル（８５）は、正転用のテーブル（８６）と逆転用のテーブル（８７）を有し、
前記制御部（６５）は、前記正逆転センサ（７０）に基づき前記正転用又は逆転用テーブル（８６、８７）を選択して、正転時変速段又は逆転時変速段を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の作業車輌にある。

なお、前記した括弧内の符号は図面を参照するためのものであって、本発明を何ら限定するものではない。

請求項１に係る本発明によると、エンジン回転数、車速（走行速度）だけではなく、現在の走行変速段をも表示することができ、オペレータは、これら情報により作業を適切に行うことができる。

請求項２に係る本発明によると、エンジン回転数、ＰＴＯ回転数だけではなく、現在のＰＴＯ変速段をも表示することができる。特に、ＰＴＯ変速レバーは、オペレータから見にくい位置にあり、ＰＴＯ変速段の把握は困難であったが、ＰＴＯ変速段を見やすい位置に表示することができ、オペレータは、これら情報に基づき適切な作業を行うことができる。

また、上記走行変速段又はＰＴＯ変速段は、多段変速装置の入力側回転数及び出力側回転数から演算するので、変速レバーの操作位置を検出する等多くのスイッチ類を必要とせず、かつその配線のとりまわしもなく、安価で信頼性の高い変速段表示を行うことができる。

請求項３に係る本発明によると、走行変速段は、正転（前進）側と逆転（後進）側とでは、変速比の近い変速段が存在し、多段変速装置の入出力側回転数の比だけでは、変速段の判断が困難な場合があるが、正転用テーブル及び逆転用テーブルを、正逆転センサにより選択して、正転時又は逆転時にあっても、正確な変速段表示を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、作業機を接続したトラクタの側面図、図２は、図１に示すトラクタの動力伝達系統を示す構成図、図３は、図１に示すトラクタの制御装置を示すブロック線図、図４は、制御装置に格納されるテーブルの一例を示す図、図５は、エンジン回転数と車速を比較する際の余裕率テーブルの一例を示す図、図６は、図３に示す制御装置における制御過程を示すプログラムフローチャート、図７は、車速の計測タイミングを設定するためのプログラムフローチャートである。

図１に示すように、作業車輌であるトラクタ１０は、前部にエンジン１２が搭載され、該エンジン１２の後部には、クラッチハウジング１３、センターケース１３、及びミッションケース１５が一体的に連接されていて、エンジン１２の駆動により、前輪１６及び後輪１８が駆動される。これらクラッチハウジング１３、センターケース１４及びミッションケース１５の上部により機体フレーム２０が構成され、その後部にフェンダフレーム２１、座席シート２３、ステアリングコラム２４、その上部にステアリングホイール２５等が配置されている。

前記機体フレーム２０の後部には、作業機２６が連結され、この作業機２６は、油圧駆動されるリフトアーム２８により昇降移動される。また、前記機体フレーム２０の前部には、前記エンジン１２の前面にラジエータファン３０や図示しないバッテリ等が配置され、これらエンジン１２、ラジエータファン３０等の外周空間は、ボンネット３２により覆われている。

前記トラクタ１０の動力伝達系統は、図２に示すように、主クラッチ３５を介して前記エンジン１２で駆動される伝動軸３６を介して駆動される走行駆動系３７と、作業機駆動系５５とを備えている。

前記走行駆動系３７は、多段変速装置４０を有し、該多段変速装置４０は、ニュートラル段から第１速段又は第２速段への切り替えを行う第１主変速機構４１と、ニュートラル段から第３速段または第４速段への切り替えを行う第２主変速機構４２とを備えている。

さらに、前記走行駆動系３７は、前記多段変速装置４０の出力側に配置された油圧クラッチ４３と、該油圧クラッチ４３の出力回転をそのまま又は反転する正逆転機構４５と、該正逆転機構４５の出力回転をH段、L段の高低２段に切換る第１副変速機構４６と、該第１副変速機構４６の出力回転をH段、L段の高低２段に切換る第２副変速機構４７と、該第２副変速機構４７の出力回転を前記後輪１７に伝達するディファレンシャル装置４８と、前記第２副変速機構４７の出力回転を前記前輪１６に伝達するディファレンシャル機構５０とを有している。

前記作業機駆動系５５は、前記エンジン１２の出力回転を前記多段変速装置４０を介して分岐する第１ＰＴＯ変速機構５６及び第２ＰＴＯ変速機構５７と、該第１、第２ＰＴＯ変速機構の出力回転を後方に伝動する伝動軸５８と、該伝動軸５８の出力回転を変速する第３ＰＴＯ変速機構６０と、前記作業機２６に出力回転を伝達するＰＴＯ軸６１とにより構成されている。

図３に示すように、前記動力伝動系統を有するトラクタ１０の制御部６５は、マイクロコンピュータユニット（マイコンユニット）で構成されている。前記制御部６５の入力側には、前記エンジン１２の回転数を検出するエンジン回転数センサ６６と、前記第２副変速機構４７の出力軸の回転数を車速として検出する車速センサ６７と、第３ＰＴＯ変速機構６０の出力部であるＰＴＯ軸６１の回転数を検出するＰＴＯ回転数センサ６８が接続されている。

また、前記制御部６５には、前記トラクタ１０の走行速度及び前後進の操作を行うシャトルレバー（図示せず）の後進側への操作位置（即ち、前記正逆転機構４５の逆転）を検出するシャトルＲスイッチ７０が接続されている。即ち、該シャトルＲスイッチ７０は正逆転センサとなる。

さらに、前記制御部６５の入力側には、前記エンジン回転数センサ６６、車速センサ６７、ＰＴＯ回転数センサ６８及びシャトルＲスイッチ７０のほか、ＰＴＯ・Ｒスイッチ７１、ＩＮＤＰＴＯスイッチ７２、ポジション制御系センサ、スイッチ７３、深さ制御系センサ、スイッチ７５、傾き制御系センサ、スイッチ７６などが接続されている。

前記制御部６５の出力側には、報知用ＬＣＤユニットで構成された表示部７７のほか、ポジション制御系バルブ・ランプ出力７８、深さ制御系バルブ・ランプ出力８０、傾き制御系バルブ・ランプ出力８１などが接続されている。

前記制御部６５には、図４、図５に示すようなテーブルが格納されている。図４は、車速の変速段数を演算するためのテーブル８５を示し、前進テーブル８６は、前記トラクタ１０の前進時、後進テーブル８７は、前記トラクタ１０の後進時の変速段数を演算する際に使用される。また、図５は、前記車速センサ６７の出力と前記前進テーブル８６又は後進テーブル８７の車速を比較する際に適用される余裕率示す余裕率テーブル８８の一例を示す。即ち、余裕率テーブル８８は、各変速段における低速限で変速段を判断するもので、他の変速段における速度と重複しないように余裕率が設定されている。

前記の構成で、走行変速段（変速状態）を表示するための制御過程を、図６に示すプログラムフローチャートを参照しながら説明する。

トラクタ１０の車速を計測する（図６のステップＳ１、以下、単にステップＳ○という）。車速センサ６７で単位時間あたりの前輪１６又は後輪１７の回転数を検出し、該回転数と前輪１６又は後輪１７の１回転あたりのトラクタ１０の移動量から１時間あたりの移動速度を算出することにより計測する。

エンジン回転数センサ６６の出力に基づいて、エンジン１２が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ２）。該ステップＳ２でエンジン１２が停止していると判定した場合、変速段に「０」を設定する（ステップＳ３）。

前記ステップＳ２で、エンジン１２が運転中である場合、車速センサ６７の出力とシャトルＲスイッチ７０の開閉に基づいて、トラクタ１０の前後進を判定する（ステップＳ４）。トラクタ１０が前進している場合には、前進テーブル８６に基づく処理を選択（ステップＳ５）し、トラクタ１０が後進している場合には、後進テーブルを選択する（ステップＳ６）と共に、余裕率テーブル８８を設定する。

選択された前進テーブル８６又は後進テーブル８７の変速段Ｉを設定する（ステップＳ７）。なお、該変速段Ｉは、始めに１６段変速中の最高速段の変速段Ｉを設定し、その後１段ずつ下げた変速段Ｉを設定する。エンジン回転センサ６７、変速段Ｉ及び余裕率テーブル８８から選択した余裕率に基づき、比較データを算出する（ステップＳ８）。

前記ステップＳ１で計測されたトラクタ１０の速度と、前記ステップＳ８で算出された比較データとを比較する（ステップＳ９）。該ステップＳ９でトラクタ１０の速度が比較データより大きい場合には、前記ステップＳ７で設定された変速段Ｉの変速段より１段上の変速段を設定する（ステップＳ１０）。

前記ステップＳ９で、計測された速度が比較データより小さい場合には、前記ステップＳ６で設定した変速段Ｉを１段下げた変速段を選択する（ステップＳ１１）。変速段Ｉが「０」より小さいか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、変速段Ｉが「０」より大きい場合には、前記ステップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１１を繰り返す。

前記ステップＳ１２で、変速段Ｉが「０」より小さい場合には、変速段に「０」を設定する（ステップＳ１３）。前記ステップＳ３、ステップＳ１０及びステップＳ１３で設定された変速段を表示部７７に表示する（ステップＳ１４）。

なお、前記車速センサ６７の出力に替えて前記ＰＴＯ回転数センサ６８の出力を用いることにより、ＰＴＯ軸６１の変速段数も、車速の変速段数を表示する場合と同様の制御過程で表示部７７に表示することができる。

前記のように、ＰＴＯ変速段を表示部７７に表示することにより、通常オペレータから見にくい位置にあるＰＴＯ変速レバーの操作によるＰＴＯ変速段も容易に把握することができるようになる。したがって、オペレータはこれらの情報に基づき作業を適切に行うことができる。

また、正逆転時における変速比はそれぞれ異なるが、テーブル８５として前進用テーブル８６と後進用テーブル８７を格納することにより、それぞれ正確な変速段を測定することができ、前進時、後進時にそれぞれ正確な変速段表示を行うことができる。

トラクタ１０或いは作業機２６の変速操作を行った場合、前輪１６又は後輪１７やＰＴＯ軸６１の回転が変速操作された状態に安定するまで所定の時間が必要になる。このため、変速操作した直後はエンジン回転数センサ６６、車速センサ６７、ＰＴＯ回転数センサ６８出力が不安定になり、変速段を誤判断することがある。このような誤判断を防止するため、変速操作からある一定時間、変速操作前の状態を維持し、一定時間経過後に変速操作された新たな変速段を判断することが必要である。

前記時間経過を測定する制御過程を、図７に示すプログラムフローチャートを参照しながら説明する。

計測時間がタイムアウトになっているか否かを判定する（図７のステップＳ２１、以下、単にステップ○○という）。計測時間がタイムアップしている場合には、計測時間をクリア（ステップＳ２２）して、前記ステップ２１に戻る。

計測時間がタイムアップしていない場合には、クロックパルスの入力の有無を判定（ステップＳ２３）し、クロックパルスの入力がない場合には、前記ステップＳ２１に戻る。前記ステップＳ２３でクロックパルスが入力されている場合には、そのパルス数をカウントする（ステップＳ２４）。

前記ステップＳ２４でのカウント数が、予め設定されたサンプリング数に達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。カウントしたパルス数が予め設定されたサンプル数に達していない場合には、前記ステップＳ２１からステップＳ２４を繰り返す。前記カウントしてパルス数が予め設定されたサンプル数に達している場合には、変速段の計測開始信号を発進すると共に、パルス数カウントをクリアする（ステップＳ２６）。新たに計測時間を設定（ステップＳ２７）し、タイムアウトデータをクリア（ステップＳ２８）して、前記ステップＳ２１に戻る。

前記のように、一定時間経過した後、変速段の計測を開始することにより、安定した状態で変速段を計測することができるようになる。

作業機を接続したトラクタの側面図である。 図１に示すトラクタの動力伝達系統を示す構成図である。 図１に示すトラクタの制御装置を示すブロック線図である。 制御装置に格納されるテーブルの一例を示す図である。 エンジン回転数と車速を比較する際の余裕率テーブルの一例を示す図である。 図３に示す制御装置における制御過程を示すプログラムフローチャートである。 車速の計測タイミングを設定するためのプログラムフローチャートである。

符号の説明

１０ 作業車輌（トラクタ）
１２ エンジン
１６ 駆動車輪（前輪）
１７ 駆動車輪（後輪）
２６ 作業機
４０，３７，４１，４２，４５，４６，４７，５５，５６，５７，６０ 多段変速装置
４５ 正逆転機構
６１ ＰＴＯ軸
６５ 制御部
６６ エンジン回転数センサ
６７ 車速センサ
６８ ＰＴＯ回転数センサ
７０ 正逆転センサ（シャトルＲスイッチ）
７７ 表示部
８５ テーブル
８６ 正転用のテーブル
８７ 逆転用のテーブル

Claims (3)

1. エンジンからの回転を多段変速装置を介して駆動車輪に伝達し、車体を走行する作業車輌において、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
   前記多段変速装置の出力部の回転数に基づき車速を検出する車速センサと、
   前記多段変速装置の各変速段におけるエンジン回転数と車速との関係を格納するテーブルと、
   前記エンジン回転数センサと前記車速センサと前記テーブルとから、前記多段変速装置の変速段を算出する制御部と、
   前記制御部にて算出された走行変速段を表示する表示部と、を備え、
   前記制御部は、前記エンジン回転数センサの出力に基づいてエンジンの運転中を検出している場合には、前記車速センサの出力に基づいて算出した前記車速と、前記エンジン回転数センサとテーブルから算出した比較データとを最高速段のものから順次、比較を行って、前記車速が前記比較データより大きい場合には、前記変速段をその際の変速段に設定すると共に、前記車速が前記比較データより小さい場合には、１段下げて同様に比較を繰り返す一方、前記車速が最低速段の比較データより小さい場合には、前記変速段を０に設定し、そして、前記エンジンが停止している場合にも、前記変速段を同様に前記０に設定して、当該設定した前記変速段を前記表示部に前記走行変速段として表示すべく出力する、
   ことを特徴とする作業車輌。
2. エンジンからの回転を多段変速装置を介してＰＴＯ軸に伝達すると共に駆動車輪に伝達し、前記ＰＴＯ軸からの出力により作業機を作動しつつ、車体を走行する作業車輌において、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、
   前記多段変速装置の出力部の回転数に基づきＰＴＯ回転数を検出するＰＴＯ回転数センサと、
   前記多段変速装置の各変速段におけるエンジン回転数と車速との関係を格納するテーブルと、
   前記エンジン回転数センサと前記ＰＴＯ回転数センサと前記テーブルとから、前記多段変速装置の変速段を算出する制御部と、
   前記制御部にて算出されたＰＴＯ変速段を表示する表示部と、を備え、
   前記制御部は、前記エンジン回転数センサの出力に基づいてエンジンの運転中を検出している場合には、前記ＰＴＯ回転数センサに基づく前記ＰＴＯ回転数と、前記エンジン回転数センサとテーブルから算出した比較データとを最高速段のものから順次、比較を行って、前記ＰＴＯ回転数が前記比較データより大きい場合には、前記変速段をその際の変速段に設定すると共に、前記ＰＴＯ回転数が前記比較データより小さい場合には、１段下げて同様に比較を繰り返す一方、前記ＰＴＯ回転数が最低速段の比較データより小さい場合には、前記変速段を０に設定し、そして、前記エンジンが停止している場合にも、前記変速段を同様に前記０に設定して、当該設定した前記変速段を前記表示部に前記ＰＴＯ変速段として表示すべく出力する、
   ことを特徴とする作業車輌。
3. 前記多段変速装置は、正逆転を切換える正逆転機構を有し、
   該正逆転機構の正逆転位置を検出する正逆転センサを設け、
   前記テーブルは、正転用のテーブルと逆転用のテーブルを有し、
   前記制御部は、前記正逆転センサに基づき前記正転用又は逆転用テーブルを選択して、正転時変速段又は逆転時変速段を算出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の作業車輌。

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