JP4992529B2 - 作業車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、前後進切換レバー、主変速レバーにより前後進無段変速機構による走行伝動系の車速制御をする作業車両の変速制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、前後進選択用の前後進切換レバーと、作業車両の車速選択用の主変速レバーと、これら両レバーの選択ポジションに応じて前後進走行速度を無段変速する「ＨＳＴ変速機構」と略称される前後進無段変速機構とを備える作業車両が知られている。

この作業車両は、ＨＳＴ変速機構の回転比を調節するトラニオン軸を駆動制御する制御部を介して前後進切換レバーおよび主変速レバーの操作に応じてオペレータの意図する車速に切換えることができ、また、トラニオン軸の駆動速度を制限した変速動作により急速なレバー操作によってもその変速ショックを防止して滑らかな変速を可能とする。
特開２００２−２５０４３７号公報

しかしながら、上記作業車両は、機体を逆行動作するために前後進切換レバーを操作した際に、オペレータが急いで切換え操作をしても、機体停止までの暫くの間は惰性的な減速走行が継続されて徐々に停止し、その後に逆行動作が開始されて指示速度まで増速されるというパターンで変速されることから、レバー操作と機体動作との乖離によって混乱を来すのみならず、オペレータの意図する一連の作業のリズムが乱れて作業効率の低下を招くという問題があった。

解決しようとする問題点は、通常のレバー操作による変速の際の変速ショックを防止して滑らかな変速を確保するとともに、前後進切換レバーの急速な逆行切換え操作に対しては機体動作の即応性を確保することができる作業車両の変速制御装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、前後進および中立停止の各ポジションの選択が可能な前後進切換レバー（１０）および複数車速の各ポジションの選択が可能な主変速レバー（２０）についてその操作ポジションと対応する走行伝動系の目標回転比に沿って前後進無段変速機構（３４）の動作回転比を制御することにより走行伝動系の変速制御をする制御部（９０）を有する作業車両の変速制御装置において、上記制御部（９０）は、上記動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって目標回転比まで変速制御するとともに、前後進切換レバー（１０）がその中立停止ポジションを越える逆行操作を受けた場合に限り、前後進無段変速機構（３４）の伝動ゼロである中立動作に達するまでの範囲について、上記偏差対応変化率を越える大なる変化率に設定した急速変化率で変速制御し、
上記目標回転比が減速方向となる場合に限り、上記偏差対応変化率を越える大なる変化率に設定した急速変化率で変速制御する構成とし、減速方向の目標位置の所定値手前において動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって目標回転比まで変速制御し、増速感度スイッチ（１０ｓ）を設けて、当該スイッチの操作により目標トラニオン位置まで持っていくまでのトラニオン軸回動用油圧シリンダ（９３）の動作速度を任意に変更できるように構成したことを特徴とする。

上記作業車両の変速制御装置は、前後進切換レバー１０の中立停止ポジションを越えて逆行操作をすると、前後進無段変速機構３４の動作回転比が、上記制御部９０により、中立動作まで比較的大なる変化率の急速変化率で変速制御されて機体が停止し、次いで逆行走行に入るとともに急速変化率に満たない範囲で目標回転比との差に応じた偏差対応変化率で変速制御されて目標車速に達する。減速処理については、所定の残差に応じた車速までの範囲についてレバー操作に即応して走行機体の減速が動作される。また、動作速度を遅くすればショックがないがタイムラグが発生するような発進や、動作速度を速くすればショックは多少出るがタイムラグの少ない発進を選択できる。

請求項２に係る発明は、主変速レバー展開変更スイッチ（２０ｓ）を設け、低速域拡大モードと高速域拡大モードと通常のモードを選択可能に構成すると共に、当該低速域拡大モードの最高速と高速域拡大モードの最低速をラップさせる展開に構成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記主変速レバー展開変更スイッチ（２０ｓ）を操作してモードを変更した場合に、制御部（９０）が低速域拡大モード或いは高速域拡大モードからフルモードに移行したときは、元のモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標にフルモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標が一致した時点から増減速を可能とする制御処理を行うことを特徴とする。

請求項１の発明により、前後進切換レバー１０と主変速レバー２０との操作ポジションの車速と対応する走行伝動系の目標回転比までその動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって前後進無段変速機構３４を変速制御するように構成することにより、主変速レバー２０を操作した際に滑らかな変速制御を確保することができ、この場合において、前後進切換レバー１０を急速に逆行操作をした場合は、機体の惰性的走行なしにレバー操作に即応して機体走行が急停止され、次いで逆行に入ると目標車速まで比較的滑らかな変化で増速されることから、違和感のない急停止とその後の滑らかな逆行増速により、オペレータの意図に沿った迅速な前後進切換運転が可能となる。
また、前後進切換レバー１０と主変速レバー２０との操作ポジションの車速と対応する走行伝動系の目標回転比までその動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって前後進無段変速機構３４を変速制御するように構成することにより、主変速レバー２０を操作した際に滑らかな変速制御を確保することができ、この場合において、増速処理時は目標車速までの差に応じて増速され、減速処理時は目標車速まで上記急速変化率で減速される。したがって、増速動作は急速なレバー操作によってもその変速ショックを防止して滑らかな変速を確保でき、一方、減速動作はレバー操作に即して惰性的な走行なしに減速されることから、前後進切換レバー１０の急速操作について前記同様の効果を得ることができる。
さらに、増速感度スイッチ１０ｓによりオペレータのニーズに応じた発進フィーリングにできる。

請求項２の発明は、低速域拡大モードと、高速域拡大モードと、通常のモードを選択可能な３ポジションのスイッチを設けたので、レバー操作による車速変化の刻みを小さくすることができる。また、低速域拡大モードの最高速と高速域拡大モードの最低速をラップさせる展開に構成するので、低速域拡大モードと高速域拡大モードの境目辺りの作業速であった場合に、負荷変動等で車速を若干増減速したいときに、上記のようにラップさせることにより、いちいちモードを切換える必要がなくなる。

請求項３の発明により、主変速レバー展開変更スイッチ２０ｓの操作後直ぐに目標を変更後のモードでの展開式で演算されるトラニオンシリンダ位置にした場合、急減速、急増速になり危険な場合があるので、そのような不具合を解消することができる。

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書において作業車両の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後ろという。

作業車両の一例としてトラクタを例に以下に説明する。
図１に全体側面図、図２に図１のトラクタの平面図、図３は図１のトラクタの変速装置の動力線図、図４は該変速装置の制御ブロック図を示す。

図１〜図３に示すトラクタは機体の前後部に前輪２、２と後輪３、３を備え、機体の前部に搭載したエンジン５の回転動力を伝動ケース内の変速装置によって適宜減速して、これらの前輪２、２と後輪３、３に伝えるように構成している。

機体の中央のハンドルポスト６にはステアリングハンドル７が支持され、その後方には操縦座席９が設けられている。ステアリングハンドル７の下方には機体の進行方向を前後方向に切換える前後進切換レバー１０が設けられている。この前後進切換レバー１０を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する。またハンドルポスト６を挟んで前後進切換レバー１０の反対側にはアクセルレバー１１が設けられ、またステップフロア１３の右コーナ部にはアクセルペダル１５と左右のブレーキペダル１６，１７が配置され、ステップフロア１３の左コーナ部にはクラッチペダル１９が配置されている。

また、１速から８速まで変速段を選択可能な主変速レバー２０は操縦座席９の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２１はその後方にあり、さらにその後方に１〜３速と中立位置を選択できるＰＴＯ変速レバー２３が設けられている。さらに操縦座席９の右側には作業機（図示せず）の高さを設定するポジションレバー２４と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー２５、これらのレバー２４，２５の後ろに作業機の右上げスイッチ２７と右下げスイッチ２８が配置され、更にその後ろに自動水平スイッチ２９（オンでトラクタの絶対水平位置（圃場面に対する水平でなく、地球の水平面に対して水平を保つ）とバックアップスイッチ３０（オンで前後進切換レバー１０が後進位置にあるとき作業機上げ用リンク３１が作業機を上昇させる）が配置されている。また、機体の後方には作業機（図示せず）を連結する前記リンク３１が設けられている。

図３は、本実施例の静油圧式無段変速機構（前後進無段変速機構）３４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５の回転動力はペダル操作式のクラッチペダル１９の踏み込みで作動するメインクラッチ３２に伝えられた後、静油圧式無段変速機構入力軸３３から静油圧式無段変速機構３４に伝達される。静油圧式無段変速機構３４は容量可変式の油圧ポンプ３４ａと定容量式の油圧モータ３４ｂを備えた油圧閉回路３４ｃを備えており、静油圧式無段変速機構入力軸３３から導入された動力により油圧ポンプ３４ａを作動させて、油圧ポンプ３４ａに設けられた斜板３４ｄの傾斜角度に応じた圧油を油圧閉回路３４ｃから油圧モータ３４ｂに供給し、該油圧モータ３４ｂにより走行出力軸３６を駆動させて噛合式の変速装置３８へ動力を伝達させる。

噛合式の変速装置３８の副変速クラッチ３９は図３の左右にスライド可能であり、図示する位置にあるときは走行出力軸３６からの動力がギア４１を介して高速段ギア４２から副変速クラッチ３９へ、該副変速クラッチ３９から変速軸４３のギア４５に伝達され、変速軸４３の回動がデフ装置４６を介して後輪３が副変速高速段の走行速度で駆動される。

また、副変速クラッチ３９を図３に示す位置から右側に移動して、副変速クラッチ３９が変速軸４３のギア４５と中速段ギア４７に係止すると、走行出力軸３６からの動力がギア４１を介してギア４９からギア５０、ギア５１及びギア４７を順次経由して副変速クラッチ３９へ伝達され、さらに該副変速クラッチ３９から変速軸４３のギア４５に伝達され、変速軸４３の回動がデフ装置４６を介して後輪３が副変速中速段の走行速度で駆動する。

副変速クラッチ３９がさらに右側に移動して変速軸４３のギア４５と低速ギア５５に係止すると、走行出力軸３６からの動力がギア４１を介してギア４９からギア５６へ、さらにギア５６からギア５７へ伝達され、ギア５７と同軸のギア５５から副変速クラッチ３９へ、さらに該副変速クラッチ３９から変速軸４３のギア４５に伝達され、変速軸４３の回動がデフ装置４６を介して後輪３が副変速低速段の走行速度で駆動される。

また、副変速クラッチ３９のスライド位置が左右いずれの側にあっても、変速軸４３からの出力がギア５３、５９、６０等を順次経由して前輪出力軸６１に伝達される。このとき油圧クラッチ６３が接続していると、デフ装置６５を介して前輪２が後輪３と共に駆動する四輪駆動となり、また油圧クラッチ６４が接続していると、前輪増速の四輪駆動となる。油圧クラッチ６３と油圧クラッチ６４が同時に接続することはなく、また油圧クラッチ６３と油圧クラッチ６４が共に接続していないと後輪３のみが駆動する二輪駆動となる。

一方、静油圧式無段変速機構入力軸３３から容量可変式の油圧ポンプ３４ａに入力された動力はポンプ出力軸６６からＰＴＯ用の駆動系に伝達される。ＰＴＯ用の駆動系にはＰＴＯ正逆クラッチ６７とＰＴＯ副変速クラッチ６８があり、トラクタが路上走行時は前記クラッチ６７，６８のいずれか一方または両方が非接続状態であり、作業機を駆動させるＰＴＯ駆動系は駆動されない。

圃場内での作業機を用いる作業時は、アクセルレバー１１を操縦者側（手前）に引いてエンジン回転数を定格回転数、または定格回転数以上から最大回転数の一定回転にしているので静油圧式無段変速機構入力軸３３とポンプ出力軸６６が同じ回転数で一定回転する。図３に示す状態は中立状態であり、ポンプ出力軸６６と直結しているＰＴＯ軸６９が共に回転する。

ＰＴＯ正逆クラッチ６７を図示左方向にスライドさせるとＰＴＯ正逆クラッチ６７がＰＴＯ軸６９のギア７０とギア７１に噛合するので、ＰＴＯ軸６９の動力はギア７０，ＰＴＯ正逆クラッチ６７，ギア７１，ギア７１ａ，ギア７２，ギア７４，ギア７８，ギア７７，ギア７６を順次介してＰＴＯ伝達軸７５を駆動させる（ＰＴＯ逆転）。また、ＰＴＯ正逆クラッチ６７を図示右方向にスライドさせると、ＰＴＯ軸６９の動力はギア７０，ＰＴＯ正逆クラッチ６７，ギア７３，ギア７７，ギア７６を順次介してＰＴＯ伝達軸７５を駆動させる（ＰＴＯ正転）。

ギア７２と一体のギア７４の駆動に連動するギア７８からの動力もＰＴＯ伝達軸７５に伝達され、ＰＴＯ副変速クラッチ６８が図示位置より最も左方向に移動した位置にあると、ギア７９とギア８０を介してギアドック８１がＰＴＯ副変速クラッチ６８に設けられたギアドック８３と噛合してＰＴＯ駆動軸８４によりＰＴＯ１速が得られる。またＰＴＯ副変速クラッチ６８が図示位置から左または右方向に移動すると、それぞれの場合に噛合するＰＴＯ副変速低速段ギア８５またはＰＴＯ副変速高速段ギア８６に動力が伝達され、ギア８５，ギア６８ａ，ＰＴＯ駆動軸８４へ順次動力が伝達されるとＰＴＯ２速が得られ、また、ギア８６，ギア６８ｂ，ＰＴＯ駆動軸８４へ順次動力が伝達されるとＰＴＯ３速が得られる。

上記構成のトラクタは路上走行時にはクラッチペダル１９を踏み込み、副変速レバー２１を路上走行に適した位置（基本は高速位置であり、中速位置または低速位置にする場合もある）に設定する。次いで主変速レバー２０を任意の位置に移動する。主変速レバー２０は最低速１速から最高速８速まで選択可能であるが、路上走行時の基本は８速である。

次いで前後進切換レバー１０を前進側または後進側に移動し、クラッチペダル１９をゆっくり離しながら（メインクラッチ３２を接続して）アクセルペダル１５を踏んでエンジン回転数を上げていく。このときアクセルペダル１５を最大限に踏み込んでも、最大速度は主変速レバー２０の最大速度段（８速）の位置に規制される。

また、圃場内での作業時はクラッチペダル１９を踏み込んだ後、副変速レバー２１を適宜の位置（基本は低速または中速位置）に設定する。次いで主変速レバー２０を任意の位置（作業の種類に応じて１速から８速まで選択可能）に移動し、前後進切換レバー１０を前進位置に移動させる。アクセルレバー１１を操縦者側（手前）に移動してエンジン回転数を定格回転数または定格回転数以上の最大回転数までの間に設定する。次いでクラッチペダル１９を離しながら（メインクラッチ３２を接続して）前進させる。このときエンジン回転数は定格回転数または定格回転数以上の最大回転数までの間に設定されるが、作業速度は主変速レバー２０の位置で規制される。

なお、圃場内で作業機を使用する作業時にはアクセルペダル１５は使用しないで、アクセルレバー１１を用いる。また路上走行時にはアクセルペダル１５を使用し、アクセルレバー１１は使用しない。路上走行時はアクセルペダル１５を操作することで自動車操縦時と同じ感覚で操縦でき、また圃場内での作業時はエンジン回転を一定に保持しなくてはならないため、アクセルペダル１５では操縦が難しい。そこで前記作業時にはアクセルレバー１１を操作し、かつ前記作業時にはアクセルレバー１１から手を離しても元に戻らないので、操縦したアクセル位置に保持して一定エンジン回転数を保つことができる。

図５にはハンドルポスト６と操縦座席付近の機体と主変速レバー２０のみの左側面図を示す。また図６には主変速レバー２０の基部付近の拡大図を示す。主変速レバー２０は１〜８速まで速度段を変更可能であり、各速度段に対応するポジション位置を検出できるレバーポジションセンサ２０ａが該レバー２０の基部に設けられている。前記レバーポジションセンサ２０ａの検出値はコントローラ（制御部）９０（図４）に出力される。

また図７、図８には変速装置ケース９１の平面図（図７（ａ）、図８（ａ））と該変速装置ケース９１内に収納されている静油圧式無段変速機構３４の平面図（図７（ｂ）、図８（ｂ））を示す。また図９には図８（ａ）の矢印Ａ方向から見た変速装置ケース９１の側面図を示す。図５〜図９に示すように静油圧式無段変速機構３４のトラニオン軸９２を回動させるトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３と変速装置ケース９１の外部に突出した部分のトラニオン軸９２を連結するリンク機構９５を変速装置ケース９１の外壁部分に取り付けている。

シリンダ９３のピストンロッド９３ａの先端部に回動自在に一端を接続したアーム９５ａの他端を変速装置ケース９１の外壁に回動自在に支持させ、さらに該アーム９５ａのもう一方の端部には該アーム９５ａの長手方向に直交する方向に設けたロッド９５ｂの一端が回動自在に設けられ、さらにこのロッド９５ｂの他端には回動自在な短いアーム９５ｃを介してアーム９５ａと略平行な方向に長さ調節可能なロッド９５ｄの端部を回動自在に連結する。該長さ調節可能なロッド９５ｄの他端は回動自在に短いアーム９５ｅの一端に連結し、該短いアーム９５ｅの他端にはボス９５ｆが固定している。

ボス９５ｆは、ボルト９５ｐで軸９５ｑに固定されている。軸９５ｑは変速装置ケース９１に対して回転自在に支持されており、軸９５ｑの一端にはプレート９５ｇが固着している。プレート９５ｇの他端はリンクアーム９５ｈにピン９５ｒを介して回動自在に連結し、リンクアーム９５ｈはトラニオン軸９２と一体のカム９５ｊに回動自在に連結している。ここで、カム９５ｊはボス９５ｓに固着し、ボス９５ｓはボルト９５ｔによりトラニオン軸９２に固定されている。

また、プレート９５ｇとリンクアーム９５ｈはピン９５ｒにより連結されているが、該ピン９５ｒによる連結部は軸９５ｑを回動支点として変速装置ケース９１に固定された扇状部材９５ｋの円弧状の長穴９５ｋ１内を摺動自在になっており、またピン９５ｒが長穴９５ｋ１内だけを摺動可能なためにカム９５ｊの回動範囲もピン９５ｒの摺動に連動する範囲内に規制される。

上記リンク機構９５により油圧シリンダ９３の作動が前記アーム９５ａやロッド９５ｄなどに連動してカム９５ｊがトラニオン軸９２と共に回動することになる。また、カム９５ｊの側面が変速装置ケース９１に支持されたローラ９５ｍの側面に当接しながらシリンダ９３によりカム９５ｊが回動する。

図７に示す状態はトラニオン軸９２が静油圧式無段変速機構３４の油圧ポンプ３４ａの斜板３４ｄを車両前進側に向けた状態を示しており、図８の変速装置ケース９１の平面図（図８（ａ））と該変速装置ケース９１内に収納されている静油圧式無段変速機構３４の平面図（図８（ｂ））に示す状態は静油圧式無段変速機構３４の油圧ポンプ３４ａの斜板３４ｄを中立位置に向けた状態を示しており、カム９５ｊの凹部９５ｊ１に対してローラ９５ｍが嵌り込む位置がトラニオン軸９２の中立位置である。なお、ローラ９５ｍは図８（ｂ）のｘ方向からバネで押されている。また図１０の変速装置ケース９１の平面図（図１０（ａ））と該変速装置ケース９１内に収納されている静油圧式無段変速機構３４の平面図（図１０（ｂ））を示す状態は静油圧式無段変速機構３４の油圧ポンプ３４ａの斜板３４ｄを後進側に向けて配置した状態を示している。

図１１は前後進切換レバー１０の基部に設けたシフトスイッチ１０ａ，１０ｂの配置とその作動態様を示す図である。図１１（ａ）と図１１（ｃ）には前後進切換レバー１０が前進位置と後進位置にある場合の前後進切換レバー１０の基部に設けた前進シフトスイッチ１０ａと後進シフトスイッチ１０ｂが作動する配置図をそれぞれ示し、図１１（ｂ）には前後進切換レバー１０が中立位置にある場合に前進シフトスイッチ１０ａと後進シフトスイッチ１０ｂのいずれにも当接しない場合の配置図を示す。

上記前後進切換レバー１０の前進シフトスイッチ１０ａが作動するように前後進切換レバー１０を中立位置から前進側に倒すと前進方向に動かす準備ができ、前後進切換レバー１０の後進シフトスイッチ１０ｂが作動するように前後進切換レバー１０を中立位置から後進側に倒すと後進方向に動かす準備ができる。なお、車両の前進方向と後進方向への加速はあくまで主変速レバー２０で行う。

また、図５に示す主変速レバー２０のレバーポジションセンサ２０ａの検出値などを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ９０ａをコントローラ９０に配置しているので、まず、主変速レバー２０の現在位置に対応するレバーポジションセンサ２０ａの出力値（Ｔ）とレバーポジションセンサ２０ａの最低車速指示位置の値（Ａ）と最高車速指示位置の値（Ｂ）をＥＥＰＲＯＭ９０ａに記憶させる。

次いで、コントローラ９０では次式（１）により、第一の値をトラニオン軸９２の回動角度に対応したトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の全ストローク量に対する該油圧シリンダ９３への出力割合として演算する。
油圧シリンダへの出力割合＝（Ｔ−Ａ）／（Ａ−Ｂ） （１）

こうして、上記式（１）で得られた第一の値に応じて油圧シリンダ９３を作動させるが、そのとき得られるトラニオン軸ポジションセンサ９２ａの検出値の大きさは、トラニオン軸ポジションセンサ９２ａの全検出範囲、例えば０〜５ボルトの間のいずれかの電圧値に対応している。そこで、トラニオン軸ポジションセンサ９２ａの検出値はコントローラ９０へ送信され、コントローラ９０はトラニオン軸ポジションセンサ９２ａの前記検出値の大きさをトラニオン軸ポジションセンサ９２ａの全検出範囲の大きさに対する比率として求めて、これを第二の値とする。そして得られた第二の値が前記第一の値と等しくなるようにコントローラ９０が制御し、第一の値と第二の値が等しくなるとトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の電磁バルブ（図示せず）への出力を停止する（シリンダ９３内のオイルは漏れ出ることなく、出力停止した位置にシリンダピストンが保持される。）。

一般に、主変速レバー２０のレバーポジションセンサ２０ａの取付位置のバラツキと静油圧式無段変速機構３４のトラニオン軸９２の回動角度を関連付けるリンク機構９５の組み付け時の誤差等によるバラツキが作業車両毎にある。

しかし、本実施例により、主変速レバー２０の作動量に応じて決まるトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の作動量とトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の作動量で応じて決まるトラニオン軸９２の回動角度の関係が関連部材の組み付け誤差等によりバラツキが生じても、このバラツキを吸収することができる。これを全ての作業車両で実施することで、精度の高い走行制御装置が得られる。
ただし、トラニオン軸ポジションセンサ９２ａからの信号が所定時間経過しても式（１）で算出した値にならないときは油圧シリンダ９３への出力を停止して、警報を発する。

トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の作動によるトラニオン軸９２の回動位置を検出するトラニオン軸ポジションセンサ９２ａ（図７）は回動軸９３ｄの回動度合いを検出する構成である。トラニオン軸ポジションセンサ９２ａはロッド９５ｄの先端部のアーム９５ｅの接続部とは反対側に回動自在に一端が設けられたアーム９３ｃの他端に連結されている。これにより、トラニオン軸ポジションセンサ９２ａはトラニオン軸９２の動き（位置）を検出することになる。トラニオン軸９２のポジションセンサ９２ａはトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３のピストンロッド９３ａの前進側の最大伸張設定位置に設けたストッパ９３ｅと後進側の最少短縮設定位置に設けたストッパ９３ｆ（図９）の各設定位置をそれぞれトラニオン軸９２の回動可能な範囲とする基準値とする。またカム９５ｊの凹部９５ｊｌにローラ９５ｍが嵌り込む位置をトラニオン軸９２の中立位置とし、これも基準値とする。これらトラニオン軸ポジションセンサ９２ａで検出する各設定位置を基準位置としてコントローラ９０のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９０ａに記憶させておく。

また、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３のピストンロッド９３ａの前進側の最大伸張設定位置に設けたストッパ９３ｅと後進側の最少短縮設定位置に設けたストッパ９３ｆに接当するトラニオン軸ポジションセンサ９２ａの検出位置を基準位置としてトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の回動範囲を制御することができるので、静油圧式無段変速機構３４のトラニオン軸９２の回動角度を関連付けるリンク機構９５の組み付け時の寸法誤差等を吸収することができる。

上記トラニオン軸９２の回動位置のポジションセンサ９２ａの基準値を調整するモードに入るためのスイッチを操縦座席９の操作パネルに設けているが、このスイッチはカバーで覆われてスイッチ群の中に配置し、それぞれのポジションセンサの基準値を調整するスイッチが容易に識別できるように互いに似せた名称としておく。その理由は、調整するセンサが多い時に、どのスイッチで調整モードに入るか分からなくなることがないように、類似した名称のスイッチを調整モードのスイッチ群に付けることで誤操作を防ぐ。

また、主変速レバー２０の操作位置は１速〜８速まであるが、この各変速段の操作位置をレバーポジションセンサ２０ａで検出し、これらの検出値を目標位置としてコントローラ９０の制御により油圧シリンダ９３を作動させてトラニオン軸９２を回動制御する。

このときの油圧シリンダ９３への制御出力はパルス出力とし、目標位置と現在位置の偏差に応じてパルス周期を変更する構成とすることができる。すなわち、前記偏差が大きいと前記パルス出力周期を短くしてトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の動作を比較的速くし、前記偏差が小さいと前記パルス出力周期を長くして、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の動作を比較的遅くする。

トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の目標位置への制御出力をパルス出力でなく連続出力とすると、トラニオン軸９２を動作した場合に油圧シリンダ９３の動作速度が速すぎて車両走行速度が急加速又は急減速になってしまうことがあるが、前記制御出力をパルス出力にすることで車両のスムーズな加速、減速が可能となる。

このとき、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３のピストンロッド９３ａの伸び側と縮み側でパルスオンタイムを変更するか、又はパルス周期を変更することで、動作速度の差を少なくすることが出来る。これは油圧シリンダ９３内を横断するロッド９３ａの端部にあるシリンダ内部の油室を二分するピストン（図示せず）がピストンロッド９３ａのある側（伸び側）とピストンロッド９３ａのない側（縮み側）で油室断面積が違うため、これを調整するためである。

また、エンジン始動は、クラッチペダル１９を踏んでクラッチスイッチ９７（図４）をオン（クラッチ切り）とし、前後進切換レバー１０を中立として行うが、エンジン始動直後に油圧シリンダ９３が中立にない時がある。これは前進走行中にエンジン５を切ると、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が中立位置以外の位置にある状態で作動停止することがあるためである。

そのため、前述したトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が中立位置にない場合には、油圧シリンダ９３を中立に戻すような出力をし、油圧シリンダ９３が中立位置に戻るまで、警告ブザーを連続して鳴らす構成として、走行安全性を高める。

さらに、エンジン始動時には、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が中立位置以外にある場合は、中立位置に素早く戻すために油圧シリンダ９３の動作速度を速くするためにパルス出力ではなく連続出力とする。

エンジン始動時には前後進切換レバー１０は必ず中立位置にあるが、クラッチペダル１９を戻してメインクラッチ３２を入りにした場合には車両が発進するおそれがある。そのために前述のように油圧シリンダ９３の作動をパルス出力ではなく連続出力で行うことでエンジン始動時には素早く、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３を中立位置に戻すようにする。また、このとき警報ブザーを鳴らしてオペレータの注意を喚起する。

また、前進中または後進中の走行状態で、前後進切換レバー１０を中立にした時、クラッチペダル１９を踏まない場合（メインクラッチ３２入、クラッチスイッチ９７切）には油圧シリンダ９３はパルス出力（ゆっくり）で中立まで戻し、クラッチペダル１９を踏んだ場合（メインクラッチ３２切、クラッチスイッチ９７入）には油圧シリンダ９３は連続出力（速く）で中立まで戻す。また、クラッチペダル１９を踏んで（メインクラッチ３２切、クラッチスイッチ９７入）、前後進切換レバー１０が前進または後進状態で主変速レバー２０を操作すると、連続出力（速く）で目標位置にする．

前述のようにトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の目標位置への制御出力をパルス出力とし、目標位置と現在位置の偏差に応じてパルス周期を変更する構成とした時、トラニオン軸９２のポジションセンサ９２ａの値が大きく変化しない場合には、パルス出力のオンオフからなる所定の一周期（パルス周期）内でのオン時間の比率を大きくして、以前に比べてオン時間を長くする（パルス出力を増加する）補正を行う構成としても良い。

これは、例えば、潤滑油温が低い時、オン時間の短いパルス周期ではトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が作動しない場合に、所定のパルス周期内でのオン時間をより長くしてトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が作動出力を増加する補正する必要があるためである。

ただし、副変速レバー２１のポジションに応じてトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の目標位置まで移動する速度（パルスオンタイムに依存する）を変更することもできる。
これは副変速装置が低速段を選択していれば、ある程度速く油圧シリンダ９３を目標位置に持っていっても急加速、急減速にはならないためであり、また、副変速装置が高速段を選択していれば、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の目標位置まで移動を素早くすると、車両の急加速又は急減速になるので、この場合は油圧シリンダ９３の目標位置まで移動する速度を比較遅くする。こうして低速走行時でも油圧シリンダ９３のレスポンスが良くなる。

また、レバーポジションセンサ２０ａと前後進切換レバーシフトスイッチ１０ａ，１０ｂの状態に応じて、油圧シリンダ９３を伸縮制御して車両を前後進させるが、アクセルレバー１１の基部にスロットルセンサ１１ａ（図４）を設け、スロットルセンサ１１ａの位置に応じてトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の動作速度（パルスオンタイムの変更による）を変更する構成としても良い。

上記構成で、エンジン回転数が低ければ、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の動作速度のレスポンスを良くし、エンジン回転数が高ければ、フィーリング良く目標速度まで変更出来るようになる。

また、前進時の走行速度に比較して後進時の走行速度を速く出来る枕地制御モードスイッチを設けることで枕地での操縦性がよくなる。枕地（圃場のコーナー部）では車両の方向転換のために前進と後進を繰り返すことがあるがよくあるが、その場合に前進時の走行速度より後進時の走行速度が遅いと、操縦者は旋回操作牲が良くないと感じることがある。そのため枕地での走行時には前記した前進時の走行速度より後進時の走行速度を速くした前記枕地制御モードを設定しておき、このモードが選択できるスイッチにより、後進時の、例えば圃場の耕うん作業効率を良くすることができる。

例えば、前進時での主変速レバー２０が３速の時、レバーポジションセンサ２０ａの信号はコントローラ９０に入力され、コントローラ９０はトラニオン軸９２が３速を出す位置になるように油圧シリンダ９３を制御するが、この状態から後進にすると、主変速レバー２０が３速であってもコントローラ９０は、例えばトラニオン軸９２が４速や５速を出す位置になるように油圧シリンダ９３を制御する。

ただし、路上走行等でバックした時に速く動いてしまうと思わぬ不具合があるので上記枕地制御モードの選択はロータリ作業速（例えば副変速低速のみ）でのみ有効とする構成とすることが望ましい。

（前後進切換制御）
次に、静油圧式無段変速機構（前後進無段変速機構）の変速制御装置の前後進切換制御について説明する。
変速制御装置は、図１２の制御ブロック図に示すように、コントローラ（制御部）９０に前後進切換レバー１０のセンサスイッチ１０ａ、１０ｂ、主変速レバー２０のレバーポジションセンサ２０ａ、トラニオン軸ポジションセンサ９２ａを接続してその信号を入力し、それら操作具を静油圧式無段変速機構３４の制御に反映するべくトラニオン軸９２の駆動シリンダ９３について伸び出力９３ｘおよび縮み出力９３ｙの制御出力をする。

上記コントローラ９０による変速制御処理は、前後進切換レバー１０と主変速レバー２０についてその操作ポジションと対応する走行伝動系の目標回転比に沿って前後進無段変速機構３４の動作回転比を制御する変速制御構成とすることにより、主変速レバー２０を操作した際に滑らかな変速制御を確保することができる。

前後進切換レバー１０の逆行操作の制御処理については、図１３のフローチャートに示すように、前後進切換レバー１０の逆行操作時（Ｓ１、Ｓ２）において、トラニオンシリンダ位置がレバー指示位置と反対側であれば連続出力（Ｓ４ａ）により最高伸縮速度による急速変化率でトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３を駆動し、同一側であればパルス出力（Ｓ４ｂ）により目標位置までの偏差に応じた偏差対応変化率で駆動する。

上記制御処理により、走行中に前後進切換レバー１０の中立停止ポジションを越えて逆行操作をすると、静油圧式無段変速機構（３４）の動作回転比は、中立動作まで比較的大なる変化率の急速変化率で変速制御されて機体が停止し、次いで逆行走行に入るとともに急速変化率に満たない範囲で目標回転比との差に応じた偏差対応変化率で変速制御されて目標車速に達する。

したがって、前後進切換レバー１０を急速に逆行操作をした場合は、機体の惰性的走行なしにレバー操作に即応して機体走行が急停止され、次いで逆行に入ると目標車速まで比較的滑らかな変化で増速されることから、レスポンスよく違和感のない停止動作とその後の滑らかな逆行増速により、オペレータの意図に沿った迅速な前後進切換運転が可能となる。

また、別の制御処理例として、フローチャートを図１４に示すように、変速の際（Ｓ１１，Ｓ１２）に、は増速側への変速（Ｓ１３）を除いて、目標回転比まで急速変化率で変速制御する（Ｓ１４ｂ）ことにより、減速行程の処理についてレバー操作に即応して走行機体の減速動作がされる。

したがって、増速動作は急速なレバー操作によってもその変速ショックを防止して滑らかな変速を確保でき、一方、減速動作はレバー操作に即して惰性的な走行なしに減速されることから、前後進切換レバー１０の急速操作について前記同様の効果を得ることができる。なお、必要により、上記急速変化率は目標回転比の近傍の所定の残差内の範囲について偏差対応変化率としてもよい。

（発進制御）
次に、前後進切換レバー１０による機体発進制御について説明する。
機体を発進する場合は、そのフローチャートを図１５に示すように、前後進切換レバー１０の操作による変速動作の場合（Ｓ２１〜Ｓ２３）に限って偏差対応変化率で変速制御（Ｓ２４ａ）をし、その他は急速変化率で変速制御（Ｓ２４ｂ）をする。

このように制御することにより、前後進切換レバー１０による機体発進ではショックを少なくでき、その他の場合はレスポンスを重視して動作させることができる。「その他の場合」とは、例えば、前後進切換レバー１０を入れておいてクラッチもつないで走行している状態で主変速レバー２０を操作する場合等である。なお、必要により、上記急速変化率は目標回転比の近傍の所定の残差内の範囲について偏差対応変化率としてもよい。

（クラッチ対応制御）
次に、クラッチ操作対応制御について説明する。
従来の変速制御では、前後進切換レバー１０を前進あるいは後進に入れている場合、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３は主変速レバー２０で指示された位置になっている。例えば、主変速レバー２０が８速になっている状態ではトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３も前進側の最高速位置になっており、この状態でエンジン停止した場合、油圧シリンダのためトラニオンはそのままの位置になる。再度エンジンをかけたときにトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が中立位置に戻るのに時間がかかり、前後進切換レバー１０がニュートラルでも機体が動くという問題があった。

この問題を解決するために、クラッチ操作対応制御のフローチャートを図１６に示すように、トラニオンシリンダ目標位置が高速側にある時（Ｓ３１，Ｓ３２）に、クラッチが踏み込まれてトラクタが停止している状態（Ｓ３３）ではトラニオンシリンダ目標位置を中速付近に変更（Ｓ３４）する。

通常の場合は、トラクタを停止する場合は前後進切換レバー１０を抜くか、クラッチペダル１９を切って止まる。この場合は、トラニオン軸回動用油圧シリンダ９３が中立のため、トラクタが停止する頃にはニュートラルになっていてその後エンジンが切られるため、再度エンジンがかかったときに動く危険性はあまりない。

これに対し、クラッチを切り操作をした場合の前述の問題の解消については、上記制御構成とすることが有効である。トラニオンシリンダ目標を中速付近にしておくことで、その状態でエンジンを切られて再始動された場合、トラニオンシリンダ中速付近からならエンジンクランキング中に中立に持ってくることができ、動き出す危険性を回避することができる。

その一方で、上記制御構成では、クラッチを切ってその後エンジンを停止した場合の、その後の再始動時の安全性を考慮した制御であるが、エンジン停止でなくクラッチをつないで再度走行する場合は逆に足クラッチの接続とトラニオンシリンダ動作による接続（車速変化）がダブる形になるため、再走行時に違和感が生じる可能性がある。

この問題を解決するためには、上記構成において、クラッチ踏み込み状態が解除されたときは、素早く元のトラニオンシリンダ目標位置にするべく急速変化率で移行制御するように構成する。このように構成することにより、クラッチスイッチ９７はメインのクラッチのトルク伝達点（半クラッチの開始点）より踏み込み側にセットされているため、オン→オフになると急速移行速度で元のトラニオン目標位置に戻すことで、足によるメインクラッチでの発進となり、違和感なしに発進することができる。

（増速感度調整）
次に、増速感度調整について説明する。
図１７の斜視図に示すように、前後進切換レバー１０による発進の際に、目標トラニオン位置まで持っていくまでのトラニオン軸回動用油圧シリンダ９３の動作速度を変更できる増速感度スイッチ（或いはボリューム）１０ｓを前後進切換レバー１０のグリップ等に設けて構成する。

動作速度を遅くすればショックがないがタイムラグが発生するような発進に、逆に、動作速度を速くすれば、ショックは多少出るがタイムラグの少ない発進にできる。このように、増速感度スイッチ１０ｓによりオペレータのニーズに応じた発進フィーリングにできる。

（別制御例）
次に、前記クラッチ対応制御の別の構成例について説明する。
作業速域では足クラッチも素早くつなぐことが多く、クラッチ対応制御に関する前述の問題は作業速域では解消されない可能性がある。また、クラッチ対応制御を適用せずにトラクタが動いたとしとても作業速域では極低速であり、つき回りで動くＨＳＴ以外のミッションと同程度のレベルであまり問題にならない。

そこで、前記クラッチ対応制御は、副変速が「高速」の場合について限定適用することにより、作業速域では不必要なトラニオン目標の変更を行わず、足クラッチで素早くつないでも直ぐに目標の車速に戻すことができる。

（変速範囲展開）
次に、主変速レバー２０の展開式について説明する。
図８の斜視図に示すように、主変速レバー展開変更スイッチ２０ｓを主変速レバー２０の近傍あるいは主変速レバー２０のノブに設ける。この主変速レバー展開変更スイッチ２０ｓは、主変速レバー２０の変速ポジションと対応するトラニオンの目標位置の演算式による展開式を変更可能とするものであり、上記関係配置によりスイッチ２０ｓの機能が分かりやすくなり、また、主変速レバー２０のノブにスイッチを設ける構成とすることにより、ワンレバーで簡単に変更が可能となる。

従来は、展開式は１種類のみで、主変速レバー２０の１速〜８速でトラニオン前進側または後進側の１速〜８速に対応する。これをスイッチ操作により、例えば、主変速レバー２０の１速〜８速でトラニオン前進側または後進側の１速〜５速に対応するように変更する。この変更により、レバー操作による車速変化の刻みを小さくすることができる。

また、別の展開例として、低速域を広く展開するモード（低速域拡大モード）と、高速域を広く展開するモード（高速域拡大モード）と、１速〜８速を１対１で展開する通常のモード（フルモード）を選択可能な３ポジションのスイッチを設けることにより、レバー操作による車速変化の刻みを小さくすることができる。また、その展開は２倍にし、高速域と低速域との２種類程度にすることで非常に分かり易いものとなる。

さらに別の展開例として、低速域拡大モードではフルモードの１速〜５速までで展開し、高速域拡大モードではフルモードの４速〜８速までで展開するようにし、低速域拡大モードの最高速と高速域拡大モードの最低速をラップさせる展開に構成する。
このような展開処理により、低速域拡大モードと高速域拡大モードの境目辺りの作業速であった場合に、負荷変動等で車速を若干増減速したいときに、上記のようにラップさせることにより、いちいちモードを切換える必要がなくなる。

上記における主変速レバー展開変更スイッチの変更は、トラクタが停止状態（クラッチ＝「切り」、または、前後進切換レバー＝「Ｎ」）でのみ変更能とすることにより、走行中にモード変更してトラニオンシリンダ目標が変わることによって、急減速、急増速になり危険な場合があるので、そのような不具合を解消することができる。

また、主変速レバー展開変更スイッチ２０ｓを操作してモードを変更した場合に、低速域拡大モード或いは高速域拡大モードからフルモードに移行したときは、元のモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標にフルモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標が一致した時点から増減速を可能とする制御処理を構成する。

このように構成することにより、主変速レバー展開変更スイッチ２０ｓの操作後直ぐに目標を変更後のモードでの展開式で演算されるトラニオンシリンダ位置にした場合、急減速、急増速になり危険な場合があるので、そのような不具合を解消することができる。

本発明の一実施例のトラクタの左側面図である。 図１のトラクタの平面図である。 図１のトラクタの変速装置の動力線図である。 図１のトラクタの変速装置の制御ブロック図である。 図１のトラクタのハンドルポストと操縦座席付近の機体と変速レバーのみの左側面図である。 図４の変速レバーの基部の拡大図である。 図１の前進時のトラクタの変速装置ケースの平面図（図７（ａ））と該変速装置ケース内に収納されている静油圧式無段変速機構の平面図（図７（ｂ））である。 図１の中立時のトラクタの変速装置ケースの平面図（図８（ａ））と該変速装置ケース内に収納されている静油圧式無段変速機構の平面図（図８（ｂ））である。 図８（ａ）の矢印Ａ方向から見た変速装置ケースの側面図である。 図１の後進時のトラクタの変速装置ケースの平面図（図１０（ａ））と該変速装置ケース内に収納されている静油圧式無段変速機構の平面図（図１０（ｂ））である。 図１のトラクタの前後進切換レバーが前進位置（図１１（ａ））、中立位置（図１１（ｂ））及び後進位置（図１１（ｃ））のいずれの位置にあるのか前後進切換レバーの基部に設けたシフトスイッチの配置とその作動態様を示す図である。 変速制御装置の制御ブロック図である。 逆行操作時の制御処理のフローチャートである。 別の制御処理例のフローチャートである。 発進操作時の制御処理のフローチャートである。 クラッチ操作時の制御処理のフローチャートである。 増速感度調整スイッチ取付け状態の斜視図である。 主変速レバー展開変更スイッチ取付け状態の斜視図である。

２ 前輪
３ 後輪
５ エンジン
１０ 前後進切換レバー
１０ａ 前進シフトスイッチ（センサスイッチ）
１０ｂ 後進シフトスイッチ（センサスイッチ）
１９ クラッチペダル
２０ 主変速レバー
２０ａ レバーポジションセンサ
３２ メインクラッチ
３３ 静油圧式無段変速機構入力軸
３４ 静油圧式無段変速機構（前後進無段変速機構）
３６ 走行出力軸
９０ コントローラ（制御部）
９２ トラニオン軸
９２ａ トラニオン軸ポジションセンサ
９３ トラニオン軸回動用油圧シリンダ
９３ｘ 出力
９３ｙ 出力
９７ クラッチスイッチ

Claims (3)

1. 前後進および中立停止の各ポジションの選択が可能な前後進切換レバー（１０）および複数車速の各ポジションの選択が可能な主変速レバー（２０）についてその操作ポジションと対応する走行伝動系の目標回転比に沿って前後進無段変速機構（３４）の動作回転比を制御することにより走行伝動系の変速制御をする制御部（９０）を有する作業車両の変速制御装置において、
   上記制御部（９０）は、上記動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって目標回転比まで変速制御するとともに、
   前後進切換レバー（１０）がその中立停止ポジションを越える逆行操作を受けた場合に限り、前後進無段変速機構（３４）の伝動ゼロである中立動作に達するまでの範囲について、上記偏差対応変化率を越える大なる変化率に設定した急速変化率で変速制御し、
   上記目標回転比が減速方向となる場合に限り、上記偏差対応変化率を越える大なる変化率に設定した急速変化率で変速制御する構成とし、減速方向の目標位置の所定値手前において動作回転比を目標回転比との差に応じた変化率による偏差対応変化率によって目標回転比まで変速制御し、
   増速感度スイッチ（１０ｓ）を設けて、当該スイッチの操作により目標トラニオン位置まで持っていくまでのトラニオン軸回動用油圧シリンダ（９３）の動作速度を任意に変更できるように構成したことを特徴とする作業車両の変速制御装置。
2. 主変速レバー展開変更スイッチ（２０ｓ）を設け、低速域拡大モードと高速域拡大モードと通常のモードを選択可能に構成すると共に、当該低速域拡大モードの最高速と高速域拡大モードの最低速をラップさせる展開に構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
3. 前記主変速レバー展開変更スイッチ（２０ｓ）を操作してモードを変更した場合に、制御部（９０）が低速域拡大モード或いは高速域拡大モードからフルモードに移行したときは、元のモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標にフルモードでの展開式によるトラニオンシリンダ目標が一致した時点から増減速を可能とする制御処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の作業車両の変速制御装置。
   

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