JP4983788B2

JP4983788B2 - 車両の変速制御装置

Info

Publication number: JP4983788B2
Application number: JP2008333627A
Authority: JP
Inventors: 楫野　　豊; 淳一大下; 志郎伊藤; 智之石田
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: JP2009109019A

Description

本発明は、農業用トラクタ等の車両の変速制御装置に関するものである。

従来、農業用トラクタをはじめとする車両には、特許文献１に示されるように、変速装置の変速位置を現位置からアップ又はダウン指令する一対のスイッチ式変速操作部を備え、この変速操作部のスイッチ信号に応じてアクチュエータを駆動させて上記変速装置を切り換えるものが知られている。
特開平４−２５９２４８号公報

しかし、上記変速装置のギヤ組合せを多くして変速位置を多段化する場合、最低速位置から最高速位置まで変速するには前記変速操作部を複数度にわたって押す必要があり、所望の変速位置に変速されるのに時間がかかり、且つ、スイッチ操作が煩雑で操作性が悪いという不具合があった。また、１回のスイッチ操作で複数段アップ又はダウンさせるように構成することも可能であるが、状況によっては変速後の車速が急変して危険である。本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、多段化した変速位置に対して変速操作を簡易化して素早く目標変速位置に出来るようにすると共に、変速操作における車速の急変を防止して安全性を確保することにある。

かかる目的を達成するために、請求項１の発明は、主変速装置（４１、４３）と副変速装置（４４）を備え、前記主変速装置（４１，４３）をスイッチ操作により１段ずつアップ／ダウンさせる変速スイッチ（３６ａ，３６ｂ）を設け、さらに車体が走行状態か作業状態かを指定または検出する手段（７５）を設けるとともに、車体が作業状態に指定または検出されているときに所定の副変速位置における作業の累積時間により算出して決定する使用頻度の高い主変速位置を記憶する記憶手段を設け、前記副変速装置（４４）を当該変速位置に切換え操作した場合、前記主変速装置（４１、４３）の自動変速位置を前記記憶位置に切換えることを特徴とする。請求項１の発明によると、作業中の目標変速位置に瞬時に操作できるので、変速スイッチの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、車体が走行状態に指定または検出されているときに前記副変速装置（４４）を高速側に切換え操作した場合、前記主変速装置（４１，４３）の自動変速位置を略中間の変速段に切換えると共に、ＰＴＯスイッチが切で作業機が上に上がっている状態であれば、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置を略中間の変速段に切換えることを特徴とする。

請求項２の発明によると、たとえば路上走行を行う場合に素早く目標変速位置に操作でき、変速スイッチ３６ａ，３６ｂの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。

以上詳細に説明したように、請求項１の発明によれば、副変速を切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は所定の副変速位置における作業の累積時間により算出して決定する作業中の使用頻度の高い変速位置になるため、作業中の目標変速位置に瞬時に操作できるので、変速スイッチ３６ａ，３６ｂの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。

請求項２の発明によれば、請求項1に記載の効果に加え、車体が走行中のときは、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は中間の変速段とすることにより、たとえば路上走行を行う場合に素早く目標変速位置に操作でき、変速スイッチ３６ａ，３６ｂの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。

また、圃場内でも高速移動を行う場合があり、ＰＴＯと作業機の状態により作業中ではない（圃場内の移動）と判断したときは、略中間の変速段へ自動変速することにより素早く目標変速位置にできる。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は車両の一例として農業用トラクタ１０を示し、車体の前部にエンジン１１を搭載し、該エンジン１１の回転動力を後述するようにミッションケース１２内の各種変速装置により適宜変速した後に、後輪１３または前後輪１４、１３へ伝達するように構成している。車体の後部にはリンク装置１５を介してロータリ等の作業機１６を牽引する。

一方、運転席１７の近傍には変速操作を行うための変速レバー１８や、作業機１６の高さを変更するポジションレバー１９等の各種レバーと、耕深制御スイッチ２０や旋回制御スイッチ２１等の各種スイッチ類が設けられている。該運転席１７の前方にはハンドルポスト２４が設けられ、このハンドルポスト２４にステアリングハンドル２５が装着されている。該ステアリングハンドル２５を回転操作することにより、操向輪である前輪１４が回向して車体が旋回する。

また、ハンドルポスト２４の側面に前後進切換えレバー２６を突設し、ステアリングハンドル２５の前方にメータパネル２７を設けると共に、該ステアリングハンドル２５の下方にクラッチペダル２８や左右ブレーキペダル（図示せず）等のペダル類を設ける。なお、符号３０は後述の制御手段であるコントローラ、３１は作業機の高さを検出するリフトアーム角センサである。

図２は前記変速レバー１８を示し、該変速レバー１８はｈ字型のレバーガイド３４から上方に突出され、「高速」「中速」「低速」の３段の変速パターンを有し、該変速レバー１８をレバーガイド３４に沿って回動操作することにより、後述の副変速装置４４がリン
ク機構を介して「高速」「中速」「低速」の何れかに手動で切り換わるように構成されている。また、該変速レバー１８の把持部には、後述の第１主変速装置４１を「高速」「低速」の何れかにアップもしくはダウン指令するスイッチ式第１変速操作部３５と、該第１主変速装置４１と後述の第２主変速装置４３とを連携して組み合わせた主変速パターンを、現位置からアップもしくはダウンする一対のモーメンタリスイッチからなる第２変速操作部３６とを備えている。

前記第１変速操作部３５は、水平方向に一対のモーメンタリスイッチ３５ａ、３５ｂを設けてアップもしくはダウン指令するものである。また、前記第２変速操作部３６は、上下方向に一対のモーメンタリスイッチ３６ａ、３６ｂを設けてアップもしくはダウン指令するものである。そして、変速レバー１８の近傍に変速位置のインジケータ３７を設け、第１主変速装置４１と第２主変速装置４３とを連携して組み合わせた主変速パターンの現位置がどこであるかを表示する。

あるいは、図３に示すように、前記メータパネル２７内にインジケータ３８を設け、第１主変速装置４１と第２主変速装置４３とを連携して組み合わせた主変速パターンの現位置と、副変速装置４４の副変速パターンの現位置とを同時に表示するようにしてもよい。後述するように、第１主変速装置４１は高低２段の変速パターンを有し、第２主変速装置４３は少なくとも３段以上、本実施形態では４段の変速パターンを有する。従って、第２主変速装置４３の４段が夫々高低に切換え可能となって、第１主変速装置４１と第２主変速装置４３とを連携して組み合わせた主変速パターンは、少なくとも６段以上、本実施形態では８段の変速パターン（第１速〜第８速）を有することになり、さらに副変速装置４４は３段の副変速パターンを有する。

図４は動力伝動系の線図、図５は油圧回路図、図６は変速制御系のブロック図である。前記エンジン１１の回転動力は、クラッチハウジング内の主クラッチ４０にて断続操作され、順次ミッションケース１２内の第１主変速装置４１、前後進切換え装置４２、第２主変速装置４３、副変速装置４４へと伝達するように構成されている。

第１主変速装置４１は、「高速」「低速」二つのギヤ組４５、４６を切換えるための湿式多板形のＨｉ−Ｌｏクラッチ４７を有する変速装置であり、制御手段であるコントローラ３０によりＨｉ−Ｌｏクラッチバルブ４８を「高速」位置に切り換えれば、前記Ｈｉ−Ｌｏクラッチ４７がＨｉ側に「入」となり、一方のギヤ組４５を介して動力が「高速」で伝達される。また、Ｈｉ−Ｌｏクラッチバルブ４８を「低速」位置に切り換えれば、前記Ｈｉ−Ｌｏクラッチ４７がＬｏ側に「入」となり、前記一方のギヤ組４５よりも減速比の高い他方のギヤ組４６を介して動力が「低速」で伝達される。このように、第１主変速装置４１は高低２段の変速位置を有し、該第１主変速装置４１で変速された回転動力は前後進切換え装置４２に伝達される。

前後進切換え装置４２は、「前進」「後進」二つのギヤ組４９、５０を切り換える湿式多板形の前後進クラッチ５１を有する変速装置であり、前述の前後進切換えレバー２６が前進側に操作されているときは前進操作位置スイッチ５２がオンとなり、コントローラ３０から前後進バルブ５４の前進ソレノイドに信号が送られて、前後進クラッチ５１の前進用クラッチが「入」となり、一方のギヤ組４９を介して前進方向回転にて動力が第２主変速装置４３に伝達される。

これに対して、前後進切換えレバー２６が後進側に操作されているときは後進操作位置スイッチ５３がオンとなり、コントローラ３０から前後進バルブ５４の後進ソレノイドに信号が送られて、前後進クラッチ５１の後進用クラッチが「入」となり、カウンタギヤを含む他方のギヤ組５０を介して後進方向回転にて動力が第２主変速装置４３に伝達される
。そして、前後進切換えレバー２６が中立位置にあるときは前進操作位置スイッチ５２及び後進操作位置スイッチ５３の双方がオフで前後進クラッチ５１が「切」となり、回転動力が遮断されて第２主変速装置４３に伝達されない。

第２主変速装置４３は、四つのギヤ組からなるシンクロメッシュギヤ式変速装置であり、前後進切換え装置４２から出力された回転動力を、動力上手側から４速ギヤ組５６、３速ギヤ組５７、２速ギヤ組５８、１速ギヤ組５９の何れか一つを通じて副変速装置４４へ伝達する。４速ギヤ組５６と３速ギヤ組５７との駆動側ギヤ間にはシンクロメッシュ機構を有するシフタリングを設け、このシフタリングを変速用アクチュエータである第１変速用油圧シリンダ６０の伸縮により前後スライドさせるように構成し、これと同様に、２速ギヤ組５８と１速ギヤ組５９との駆動側ギヤ間にもシンクロメッシュ機構を有するシフタリングを設け、このシフタリングを変速用アクチュエータである第２変速用油圧シリンダ６１の伸縮により前後スライドさせるように構成している。

コントローラ３０から主変速「３−４速」バルブ６２の４速ソレノイドに信号が送られると、第１変速用油圧シリンダ６０の伸長により、前記４速ギヤ組５６を介して動力が伝達されて「４速」となり、主変速「３−４速」バルブ６２の３速ソレノイドに信号が送られると、第１変速用油圧シリンダ６０の収縮により、前記３速ギヤ組５７を介して動力が伝達されて「３速」となる。また、コントローラ３０から主変速「１−２速」バルブ６３の２速ソレノイドに信号が送られると、第２変速用油圧シリンダ６１の伸長により、前記２速ギヤ組５８を介して動力が伝達されて「２速」となり、主変速「１−２速」バルブ６３の１速ソレノイドに信号が送られると、第２変速用油圧シリンダ６１の収縮により、前記１速ギヤ組５９を介して動力が伝達されて「１速」となる。このように、前記第２主変速装置４３は「１速」から「４速」までの４段の変速位置を有し、該第２主変速装置４３で変速された回転動力は副変速装置４４へ伝達される。

副変速装置４４は、前記変速レバー１８の手動操作によりリンク機構を介して切り換えるスライディングメッシュギヤ式変速装置となっており、「低速」「中速」のギヤ組６５、６６と、「高速」（直結）のギヤ組６７との３段の変速位置を有している。前記第２主変速装置４３で変速された回転動力は、この副変速装置４４にて更に変速される。

ここで、前記第２主変速装置４３には、ギヤ組合せを検出する手段として主変速「１−Ｎ−２速」位置センサ６８と、主変速「３−Ｎ−４速」位置センサ６９とが設けられ、副変速装置４４にはギヤ組合せを検出する手段として副変速「低速」位置センサ７０と、副変速「中速」位置センサ７１と、副変速「高速」位置センサ７２とが設けられている。これらのセンサ６８〜７２の検出信号はコントローラ３０に送られる。なお、符号７３は前記クラッチペダル２８の踏み込み操作を検出するクラッチペダルセンサ、７４は車体の走行速度を検出する車速センサ、７５は車体が走行状態か作業状態かを指定または検出する手段としての走行／作業切換えスイッチである。検出手段としては、ＰＴＯスイッチ９０の入切状態を検出して「入」のとき作業状態、「切」のとき非作業状態とする方法、リフトアームの昇降位置を検出して下降時に作業状態、上昇時に非作業状態とする方法がある。また、７６は作業機１６を昇降させるリフトシリンダ、７７はステアリングハンドル２５の回転操作により作動するパワーステアリング装置、７８は前輪１４へ伝達する動力を「等速」もしくは「増速」に切り換える四駆切換えクラッチ、７９Ｌ，７９Ｒは左右の後輪を独立して制動する左右のブレーキシリンダである。９１はリフトアーム上昇用制御弁のソレノイド、９２はリフトアーム下降用制御弁のソレノイドである。

そして、前記副変速装置４４で変速された回転動力は、リヤデファレンシャル装置８１を経てリヤアクスルの減速ギヤ８２にて減速され、後輪１３が駆動される。また、前記副変速装置４４で変速された回転動力は四駆切換えクラッチ７８にも伝達され、該四駆切換えクラッチ７８にて「等速」もしくは「増速」に切り換えられた後、フロントデファレンシャル装置８４を経てフロントアクスルの減速ギヤ８５にて減速され、前輪１４が駆動される。さらに、エンジン１１の回転動力は主クラッチ４０の前段にてＰＴＯ系に分岐され、ＰＴＯクラッチ８６にて断接されて順次ＰＴＯ逆転装置８７、ＰＴＯ変速装置８８を経て、車体後部に突設されたＰＴＯ取出し軸８９に伝達される。

かくして、図３及び図７に示すように、第１主変速装置４１と第２主変速装置４３とを連携して８段の主変速パターンが得られ、更に副変速装置４４の副変速パターン３段を組み合わせて、２４段の変速パターンを得ることが出来る。そして、例えば主変速パターンが「１段目」のときに第１変速操作部３５のＨｉスイッチ３５ａを押圧操作すれば主変速パターンが「２段目」にアップし、また主変速パターンが「６段目」のときに第１変速操作部３５のＬｏスイッチ３５ｂを押圧操作すれば主変速パターンが「５段目」にダウンする。また、例えば主変速パターンが「１段目」のときに第２変速操作部３６の増速スイッチ３６ａを押圧操作すれば主変速パターンが「２段目」にアップし、主変速パターンが「２段目」のときに該増速スイッチ３６ａを押圧操作すれば主変速パターンが「３段目」にアップする。また主変速パターンが「６段目」のときに第２変速操作部３６の減速スイッチ３６ｂを押圧操作すれば主変速パターンが「５段目」にダウンし、主変速パターンが「５段目」のときに該減速スイッチ３６ｂを押圧操作すれば主変速パターンが「４段目」にダウンする。

本発明の実施の形態では、上述のように、高低２段の変速位置を有する第１主変速装置４１と、少なくとも３段以上の変速位置を有する第２主変速装置４３とからなる変速装置及び高中低３段の変速位置を有する副変速装置４４を備え、さらに車体が走行状態か作業状態かを指定または検出する手段としての走行／作業切換えスイッチ７５を設けており、該スイッチ７５により車体が走行中に指定または検出されているときは、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は中間の変速段とする。従来、副変速を低速あるいは中速位置から高速位置に切換え操作したときの主変速の自動変速位置は１速である。ところが、通常路上走行を行う場合、副変速が高速位置の４段目あたりまでは遅すぎるため使用しない。つまり、従来のように主変速の自動変速位置を１速とした場合、副変速が高速位置の１段目から例えば５段目にするには変速スイッチ操作が４回必要となり、操作がわずらわしい。

そこで、本実施形態のように副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置を中間の変速段、たとえば５段目とすれば路上走行を行う場合に素早く目標変速位置に操作でき、変速スイッチの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。図８はこのような本実施形態の変速制御のフローチャートである。先ず、各種センサ、スイッチ類の読込みを行い（ステップ１０１）、走行／作業切換えスイッチ７５が走行位置にあるとき（ステップ１０２）、副変速を高速位置に切換え操作した場合（ステップ１０３）、主変速の自動変速位置は５速を出力する（ステップ１０４）。例えば、図７に示す変速位置が５段目のとき、路上走行では副変速を高速位置に切換え操作した場合２１段目となり、作業中では１７段目に切り換わる。

また、本発明の別の実施形態では、副変速を中速位置から高速位置に切換え操作又は低速位置から中速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は現位置に対応する変速段から１段アップさせる。例えば、副変速が中速位置の６段目〜８段目でプラウ作業やレーキ作業等を行っていて、もう少し車速を上げるために副変速を中速位置から高速位置に切換え操作した場合、１段づつ変速でき、車速の急変を防止できる。図９はこのような実施形態の変速制御のフローチャートである。先ず、各種センサ、スイッチ類を読込み（ステップ２０１）、副変速が中速位置の６段目〜８段目で作業を行っていて（ステップ２０２）、副変速を中速位置から高速位置に切換え操作した場合（ステップ２０３）、主変速の自動変速位置は１速を出力する（ステップ２０４）。そして、これ以外の例えば副変速を低速位置から高速位置に切換え操作した場合は走行／作業切換えスイッチ７５位置に関わらず主変速を５速とすれば、路上走行等で車速を上げる場合にオペレータの操作労力を軽減でき、状況に応じた自動変速を行える。

なお、上記実施形態において、副変速が中速位置の６段目〜８段目であっても実際にプラウ作業やレーキ作業中であることを判断した場合のみ主変速を１速に制御するようにしてもよい。この判断は、例えば、制御モードがドラフトモードで車輪回転を検出していた（車両が走行していた）状態であった場合はプラウ作業中とし、ＰＴＯが回転状態にあり車輪回転を検出していた状態であった場合はレーキ作業中とする。

また、本発明の別の実施形態では、副変速が高速位置にあって、リニアシフトが中立で且つクラッチペダルセンサがオンであるとき、増速操作した場合の主変速の自動変速位置は現位置から１段づつではなく複数段アップさせる。副変速の高速位置は主に路上走行時に使用するが、副変速が高速位置である１段目〜４段目の車速帯は路上走行にしては遅すぎるため、５段目あたりに変速してから発進することが多い。ところが、副変速を低速あるいは中速位置から高速位置に切換え操作したときの主変速の自動変速位置を１速とした場合、副変速が高速位置の１段目から例えば５段目にするには変速スイッチ操作が４回必要となり、操作がわずらわしい。

そこで、本実施形態のように、複数段、例えば２段づつアップさせれば、路上走行を行う場合に素早く目標変速位置に操作でき、変速スイッチの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。図１０はこのような変速制御のフローチャートである。先ず、各種センサ、スイッチ類を読込み（ステップ３０１）、現在主変速位置を「Ａ」とする（ステップ３０２）。そして、副変速が高速位置にあって（ステップ３０３）、リニアシフトが中立で且つクラッチペダルセンサがオンであるとき（ステップ３０４）、増速スイッチ操作した場合（ステップ３０５）の主変速の自動変速位置は現位置から１段ではなく２段アップさせる（ステップ３０６）。

また、本発明のまた別の実施形態では、作業中に使用する頻度の高い変速位置を記憶する手段（例えばコントローラ内のメモリ）を設け、車体が作業中に指定されているとき、副変速を切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は前記記憶手段に記憶された頻度の高い変速位置とする。この作業中の使用頻度の高い変速位置はコントローラが累積時間により算出して決定できる。この実施形態によると、作業中の目標変速位置に瞬時に操作できるので、変速スイッチの操作回数を減らしてオペレータの操作労力を軽減できる。

また、前述の図８に示す実施形態において、走行／作業切換えスイッチ７５が走行位置でなくても、ＰＴＯスイッチが切で作業機が上に上がっている状態であれば、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置は５速とすることができる。すなわち、図１１のフローチャートに示すように、先ず、各種センサ、スイッチ類の読込みを行い（ステップ４０１）、ＰＴＯスイッチが切で作業機が上昇位置にあるとき（ステップ４０２）、副変速を高速位置に切換え操作した場合（ステップ４０３）、主変速の自動変速位置は５速を出力する（ステップ４０４）。要するに、圃場内でも高速移動を行う場合があり、走行／作業切換えスイッチ７５が作業位置にあってもＰＴＯと作業機の状態により作業中ではない（圃場内の移動）と判断したときは、５速へ自動変速することにより素早く目標変速位置にできる。

なお、以上の説明において、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置を例えば５速としたが、もちろんこれは一例であって、オペレータによっては必ずしも５速がよいわけではないので、そういった場合に対応できるように、主変速の自動変
速位置はマイコンチェッカで変更できる構成とする。

また、本発明に関連して説明すると、リフトアームの下げ位置を規制する下げ規制ダイヤルを有するトラクタにおいて、自動耕深の設定値が下げ位置規制の設定値よりも下にある場合は例えばブザーを鳴らしてオペレータに知らせることにより、下げ規制がかかっているのを忘れて作業する誤操作を防止できる。また、この場合、「下げ規制域」、「上げ規制域」、「自動耕深設定値」、「耕深深さ」等の情報をモニター表示することにより、作業時の知りたい情報がすぐにわかるので作業性が向上する。

また、上記下げ規制ダイヤルはプラウ作業等を想定して設けられた機能でリヤカバーオート作業での使用は考えにくいが、オート作業を行う場合でもオペレータが誤って操作して下げ規制が効いてしまい整地性が悪くなることがある。そこで、制御モードがデプスモード時（耕深調整ダイヤルで指定した角度に作業機のリヤカバー角度を一致させるように制御する）は下げ規制を解除することにより、デプスモード時は下げ規制が働くことなく常に耕深を一定に保つべく制御を行うため、整地性を損なうことがなくなる。また、オペレータが下げ規制を触っていた場合でもリヤカバー作業を行う際にわざわざ下げ規制ダイヤルを回して規制を解除する必要はなくなる。

トラクタの側面図である。変速レバーを示す斜視図である。変速装置のインジケータを示す正面図である。動力伝動系の線図である。油圧回路図である。変速制御系のブロック図である。変速装置の変速パターンを示す一覧図である。本発明の変速制御のフローチャートである。本発明の変速制御のフローチャートである。本発明の変速制御のフローチャートである。本発明に関連する変速制御のフローチャートである。

３０コントローラ
３１リフトアーム角センサ
３５第１変速操作部
３６第２変速操作部
４１第１主変速装置
４３第２主変速装置
５２前進操作位置スイッチ
５３後進操作位置スイッチ
６０第１変速用油圧シリンダ
６１第２変速用油圧シリンダ
７０副変速「低速」位置センサ
７１副変速「中速」位置センサ
７２副変速「高速」位置センサ
７３クラッチペダルセンサ
７４車速センサ

Claims

主変速装置（４１、４３）と副変速装置（４４）を備え、前記主変速装置（４１，４３）をスイッチ操作により１段ずつアップ／ダウンさせる変速スイッチ（３６ａ，３６ｂ）を設け、さらに車体が走行状態か作業状態かを指定または検出する手段（７５）を設けるとともに、車体が作業状態に指定または検出されているときに所定の副変速位置における作業の累積時間により算出して決定する使用頻度の高い主変速位置を記憶する記憶手段を設け、前記副変速装置（４４）を当該変速位置に切換え操作した場合、前記主変速装置（４１、４３）の自動変速位置を前記記憶位置に切換えることを特徴とする車両の変速制御装置。
車体が走行状態に指定または検出されているときに前記副変速装置（４４）を高速側に切換え操作した場合、前記主変速装置（４１，４３）の自動変速位置を略中間の変速段に切換えると共に、ＰＴＯスイッチが切で作業機が上に上がっている状態であれば、副変速を高速位置に切換え操作した場合の主変速の自動変速位置を略中間の変速段に切換えることを特徴とする請求項1に記載の車両の変速制御装置。