JP5041546B2 - 作業用車両 - Google Patents

Description

本発明は，例えば，走行機体に各種の作業機を装着して成るトラクタ等のような作業用車両に関するものである。

一般に，この種の作業用車両においては，その走行機体に搭載したエンジンによって，前進走行又は後進走行に駆動するとともに，その走行機体に装着した各種の作業機を駆動することに加えて，前記作業機の昇降用油圧機構等の各種油圧機器に対して作動油を供給するための油圧ポンプをも，前記エンジンにて駆動するように構成している（例えば，特許文献１及び２参照）。

また，前記作業用車両においては，前記エンジンの回転数を，コモンレール方式等のように燃料噴射制御手段により，各種作業モードに応じた任意の所定回転数に維持し，この任意に回転数の状態で，当該エンジンによる走行の駆動，作業機の駆動及び油圧ポンプの駆動を行うことにより，各種の作業を行うように構成していることも，従来から良く知られている。
特開平８−１８７００９号公報 特開平１０−８９１１１号公報

従来の作業用車両においては，前記したように，前記エンジンにおける回転数が，前記したように，常時，任意の回転数に維持されていることにより，このエンジンにて駆動される前記油圧ポンプとしては，前記した任意の回転数において，前記昇降用油圧機構を，作業機の重量負荷が大きい場合においても確実に作動することに必要な油量を吐出するものにしなければならず，従って，前記作業機における重量負荷が大きい場合に対応するために，吐出油量の多い油圧ポンプを使用しなければならないから，油圧ポンプの大型化及び価格のアップを招来するばかりか，大型の油圧ポンプをエンジンにて駆動することのために，エンジンにおける燃料消費量の増大を招来するという問題があった。

本発明は，これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「燃料噴射制御手段を備えたエンジンにて無段変速機構を介して走行駆動される走行機体と，この走行機体に昇降可能に装着され前記エンジンにて駆動される作業機と，少なくとも前記作業機の昇降用油圧機構に作動油を供給するために前記エンジンにて駆動される油圧ポンプとを備えて成る作業用車両において，
前記昇降用油圧機構による作業機の上昇作動を検出する手段を設け，前記作業機を上昇作動しているとき前記検出手段にて検出した前記上昇作動の速度が遅いか，又は，前記検出手段が前記上昇作動を検出しないとき，前記エンジンの回転数を前記燃料噴射制御手段にてアップするように構成するとともに，前記無段変速機構を，前記走行機体における走行速度が変化しないように変速作動する構成にした。」
ことを特徴としている。

請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記作業機を所定の高さにまで上昇したとき，前記エンジンの回転数アップを停止するとともに，前記無段変速機構を元の変速位置に戻すように構成した。」
ことを特徴としている。

請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記エンジンの回転数アップ及び前記無段変速機構の変速作動を行う場合と，行わない場合とに切り換え可能に構成した。」
ことを特徴としている。

請求項１の記載によると，昇降用油圧機構による作業機の上昇作動が，作業機の重量負荷が大きい場合等において，遅いときとか，作業機を上昇作動を行うことができないときに限り，エンジンの回転数のアップが行われて，油圧ポンプにおける吐出油量が増加されることにより，前記作業機の確実な上昇作動が実行される。

これにより，前記油圧ポンプとしては，前記した従来の場合によりも吐出油量の少ないものを使用できるから，前記油圧ポンプの小型化と，低価格化を図ることができるとともに，小型のエンジンをエンジンにて駆動することのために，エンジンにおける燃料消費量を節減できる。

その一方で，作業機の上昇作動が遅いときとか，作業機を上昇作動することができないときには，前記エンジン回転数のアップを行うことに加えて，前記無段変速機構を利用して，走行速度が変化しないように維持されるので，走行速度がオペレータの意志とは無関係に変化することを回避できて，安全に作業を行うことができる。

請求項２の記載によると，エンジンの回転数のアップ及び無段変速機構による走行速度の維持を，作業機の上昇作動を完了するまでに限定できるから，燃料消費量の低減を達成できるとともに，操作の負担を軽減できる。

請求項３の記載によると，オペレータが，エンジンの回転数のアップ及び無段変速機構による走行速度の維持を行う場合と，これらを行わない場合とに任意に選択できるから，作業用車両の使い勝手を向上できる。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図７の図面について説明する。

図１及び図２において，符号１は，トラクタを，符号２は，作業機としての一つの例であるロータリ耕耘機２を各々示す。

前記ロータリ耕耘機２は，従来から良く知られているように，前記トラクタ１の後部に，左右一対のロアーリンク３と，一本のトップリンク４とによって昇降可能に連結されており，また，前記ロータリ耕耘機２は，前記トラクタ１の後部に設けた昇降用油圧シリンダ５によって昇降動するように構成されていることに加えて，当該ロータリ耕耘機２を水平に保持するように制御するための水平制御用油圧シリンダ６が設けられている（図３参照）。

前記トラクタ１は，従来から良く知られているように，左右両側の前車輪７と左右両側の後車輪８とで支持した走行機体９に，多気筒のディーゼルエンジン１０を搭載するとともに，操縦ハンドル１１及び操縦座席１２等を有するキャビン１３を設けた構成であり，前記ディーゼルエンジン１０からの出力は，無段変速機構１４を介してミッションケース１５に入り，このミッションケース１５から前記両前車輪７及び両後車輪８に伝達されてこれを駆動することにより，前記トラクタ１を前進走行又は後退走行するように構成されている。

また，前記ディーゼルエンジン１０からの出力は，ＰＴＯ軸１６を介して前記ロータリ耕耘機２に伝達されてこれを駆動することにより，所定の耕耘作業を行うように構成されている。

更にまた，前記ディーゼルエンジン１０からの出力は，前記昇降用油圧シリンダ５及び前記水平制御用油圧シリンダ６に対して作動油を供給するための油圧ポンプ１７に伝達されてこれを駆動するように構成されている。

なお，前記トラクタ１におけるキャビン１３には，ブレーキペタル４３，メインクラッチペタル４４，前記無段変速機構１４を変速作動する主変速操作レバー４５，前記ミッションケース１５を変速作動する副変速操作レバー４６，前記ロータリ耕耘機２の昇降を司る昇降操作レバー４７及び前記ＰＴＯ軸１６への動力伝達を断続するためのＰＴＯクラッチレバー４８等が設けられている。

そして，前記ディーゼルエンジン１０における排気マニホールド１８から大気への排気ガス管路１９には，パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２０及びＮＯｘ触媒２１等のような各種の排気ガス浄化装置が設けられている。

前記ディーゼルエンジン１０は，図４に示すように，蓄圧式燃料噴射制御手段２２にて制御されている。

前記蓄圧式燃料噴射制御手段２２は，前記ディーゼルエンジン１０の各気筒ごとのソレノイドインジェクタ２３に燃料を分配するコモンレール２４を，蓄圧室として利用するものである。

すなわち，燃料タンク２５内の燃料を，前記ディーゼルエンジン１０にて駆動のサプライポンプ２６に燃料フィルタ２７を経て吸入し，このサプライポンプ２６にて加圧した高圧燃料を，吐出管路２８を介して前記コモンレール２４に送り，ここに蓄えるようにする。

前記コモンレール２４に蓄えられた高圧燃料は，個別の燃料供給管路２９を介して前記各気筒ごとのソレノイドインジェクタ２３に供給される。

前記各ソレノイドインジェクタ２３を，エンジンコントローラ３０からの指令にて開作動することにより，前記高圧燃料を，各気筒に対して噴射供給する。

なお，この各気筒への燃料噴射は，図５に示すように，上死点（ＴＤＣ）を挟む付近でのメイン噴射Ａにて行われる。また，各気筒への燃料噴射は，前記のメイン噴射Ａに加えて，ＮＯｘ及び騒音の低減を目的として前記上死点（ＴＤＣ）よりクランク角度で約６０度だけ以前のクランク角度θ１の時期における少量のパイロット噴射Ｂとか，騒音の低減を目的として前記上死点（ＴＤＣ）直前のクランク角度θ２の時期におけるプレ噴射Ｃとか，パティキュレートの低減及び排気ガス浄化促進を目的として前記上死点（ＴＤＣ）後のクランク角度θ３及びθ４の時期におけるアフタ噴射Ｄ及びポスト噴射Ｅとかも行うように構成している。

一方，前記各ソレノイドインジェクタ１９における余剰燃料は，個別のリターン管路３１及び共通のリターン管路３２を介して前記燃料タンク２５に戻るように構成されている。

前記サプライポンプ２６には，圧力制御弁３３が，前記コモンレール２４には圧力センサー３４が各々設けられている。

前記圧力制御弁３３は，前記エンジンコントローラ３０からの指令にて，前記サプライポンプ２６から前記燃料タンク２５にリターンする燃料量を増減するものであり，これによって，前記コモンレール２４への燃料吐出量を調整して，前記コモンレール２４内における燃料噴射圧力を制御することができる。

前記エンジンコントローラ３０は，具体的には，前記ディーゼルエンジン１０を任意の回転数にする場合における目標燃料噴射圧力を設定し，前記コモンレール２４内における燃料噴射圧力が前記目標燃料噴射圧力と一致するように，前記圧力制御弁３３を介してフィードバック制御している。

前記エンジンコントローラ３０とは別の作業用コントローラ４９は，前記エンジンコントローラ３０に対して，前記ディーゼルエンジン１０を，以下に述べる各種作業モードに応じて任意の回転数で運転するようを指示を出力している。

例えば，前記ディーゼルエンジン１０の回転数を，前記ロータリ耕耘機２を上昇作動した状態での路上モード，ロータリ耕耘機２を低負荷で作動しながら走行する軽作業モード，及びロータリ耕耘機２を重負荷で作動しながら走行する重作業モード等のような各種作業モードの各々において最適とするように，任意の回転数に維持するように構成している。

なお，前記コモンレール２４には，当該コモンレール２４内における燃料噴射圧力が必要以上に高くなることを防止するための圧力リミッター弁３５が，前記共通リターン管路３２との間に設けられている。

また，前記ディーゼルエンジン１０の回転数は，前記キャビン１３に設けたアクセル操作レバー５０（図２参照）の操作により，前記蓄圧式燃料噴射制御手段２２を利用して，前記エンジンコントローラ３０の制御に優先して任意に回転数に変更できるように構成されている。

そして，前記作業用コントローラ４９は，前記昇降用油圧シリンダ５に対して設けた上昇作動センサー３６における検出信号を入力するとともに，前記トラクタ１が前進又は後退走行するときにおける走行速度センサー４０からの検出信号を入力としている。

前記昇降用油圧シリンダ５を，前記油圧ポンプ１７からの油圧回路３７に設けた油圧切換弁３８，３９の前記昇降操作レバー４７による切り換え操作にて，前記ロータリ耕耘機２の上昇に作動した状態において，前記昇降用油圧シリンダ５におけるロータリ耕耘機２の上昇への作動速度が遅いと判断するか，或いは，前記昇降用油圧シリンダ５がロータリ耕耘機２の上昇に作動しないと判断した場合には，前記エンジンコントローラ３０に対して，蓄圧式燃料噴射制御手段２２のコモンレール２４内における燃料噴射圧力を，前記目標燃料噴射圧力よりも適宜圧力だけ高くする指示を出力するという構成にしている。

これに加え，前記作業用コントローラ４９は，前記昇降用油圧シリンダ５におけるロータリ耕耘機２の上昇への作動速度が遅いと判断するか，或いは，前記昇降用油圧シリンダ５がロータリ耕耘機２の上昇に作動しないと判断した場合には，前記走行速度センサー４０からの検出信号に基づいて，前記無段変速機構１４を変速作動することにより，前記トラクタ１における走行速度が変化しないように，換言すると，走行速度を略一定に維持するという構成にしている。

これにより，前記ディーゼルエンジン１０は，その各気筒への燃料噴射量が増加されるから，その回転数がアップされる一方，トラクタ１における走行速度が略一定に維持される。

このディーゼルエンジン１０における回転数のアップにより，前記油圧ポンプ１７における吐出油量が増大するから，前記ロータリ耕耘機２の上昇作動を確実に実行することができる。

一方，前記作業用コントローラ４９は，前記上昇作動センサー３６から前記ロータリ耕耘機２が所定の上昇位置まで上昇したことの信号が入ると，前記コモンレール２４内における燃料噴射圧力を，前記目標燃料噴射圧力にまで下げることにより，前記エンジンコントローラ３０に対して，前記回転数のアップを停止する指示を出力するとともに，前記無段変速機構１４における変速作動を元に戻すように構成している。

すなわち，図６のフローチャートで示すように，先ず，ステップＳ１で，前記ロータリ耕耘機２を上昇に操作したか否か判別し，上昇に操作したときには，ステップＳ２で，前記昇降用油圧シリンダ５を作動することにより，前記ロータリ耕耘機２を上昇作動を開始する。

次に，ステップＳ３で，前記ロータリ耕耘機２の上昇作動を，前記上昇作動センサー３６にて検出し，ステップＳ４で，トラクタ１における走行速度を検出する。

次いで，ステップＳ５で，前記上昇作動センサー３６が上昇作動を認識しないとき，換言すると，前記ロータリ耕耘機２が上昇作動しないか，又は，その上昇作動の速度を遅いと判断した場合には，ステップＳ６に移行して，前記ディーゼルエンジン１０における回転数のアップを実行し，ステップＳ７で，前記無段変速機構１４による走行速度の維持を実行する。

次いで，ステップＳ８で，前記上昇作動センサー３６の検出に応じて前記ロータリ耕耘機２の上昇が完了したと判断されたときには，ステップＳ９に移行して，前記ディーゼルエンジン１０における回転数のアップを停止し，ステップＳ１０で，前記無段変速機構１４による走行速度の維持を解除する。

これらにより，前記ディーゼルエンジン１０における回転数のアップ，及び，回転数アップに基づく走行速度の維持を，前記ロータリ耕耘機２の上昇作動を完了するまでに限定することができる。

また，前記作業用コントローラ４９は，前記ディーゼルエンジン１０における負荷を検出する負荷センサー４１からの信号を入力とし，前記エンジンコントローラ３０に対して，前記ディーゼルエンジン１０における回転数のアップを，図７に示すように，前記ディーゼルエンジン１０における負荷に正比例して行うようにした指示を出力する構成にしている。

これにより，エンジンの回転数のアップを，エンジンの負荷，ひいては，前記作業機の重量負荷の増大に応じて行うことができるから，エンジン回転数を，前記作業機の重量負荷にかかわらず，必要以上にアップすることを回避できる。

更にまた，前記作業用コントローラ４９は，前記油圧ポンプ１７からの油圧回路３７における作動油の温度センサー４２からの信号を入力とし，前記エンジンコントローラ３０に対して，前記ディーゼルエンジン１０における回転数のアップを，図８に示すように，前記作動油の温度に反比例して行うようにした指示を出力する構成にしている。

これにより，作動油の温度が低くてその流れ抵抗が大きいときには，回転数のアップを大きくし，作動油の温度が高くてその流れ抵抗が小さいときには，回転数のアップを小さくできることができるから，エンジン回転数を，作動油の温度にかかわらず，必要以上にアップすることを回避できる。

なお，本発明においては，前記実施の形態におけるエンジンコントローラ３０と，作業用コントローラ４９とを，一つのコントローラにて兼用することができるほか，前記実施の形態で示したように，トラクタ１にロータリー耕耘機２を装着して成る作業用車両に限らず，乗用型田植機等のように走行機体に，各種の作業機を昇降可能に装着した構成の作業用車両にも適用できることはいうまでもない。

ロータリ耕耘機を装着したトラクタの側面図である。 図１の平面図である。 油圧回路を示す図である。 制御のシステムを示す図である。 燃料の噴射時期を示す図である。 エンジン回転数アップのフローチャトである。 エンジン回転数アップとエンジン負荷との関係を示す図である。 エンジン回転数アップと作動油の温度との関係を示す図である。

符号の説明

１ トラクタ
２ ロータリ耕耘機（作業機）
５ 昇降用油圧シリンダ（昇降用油圧機構）
７ 前車輪
８ 後車輪
９ 走行機体
１０ ディーゼルエンジン
１４ 無段変速機構
２２ 蓄圧式燃料噴射制御手段
２４ コモンレール
２６ サプライポンプ
３０ エンジンコントローラ
３６ 上昇作動センサー
４０ 走行センサー
４１ 負荷センサー
４２ 温度センサー
４９ 作業用コントローラ

Claims (3)

1. 燃料噴射制御手段を備えたエンジンにて無段変速機構を介して走行駆動される走行機体と，この走行機体に昇降可能に装着され前記エンジンにて駆動される作業機と，少なくとも前記作業機の昇降用油圧機構に作動油を供給するために前記エンジンにて駆動される油圧ポンプとを備えて成る作業用車両において，
   前記昇降用油圧機構による作業機の上昇作動を検出する手段を設け，前記作業機を上昇作動しているとき前記検出手段にて検出した前記上昇作動の速度が遅いか，又は，前記検出手段が前記上昇作動を検出しないとき，前記エンジンの回転数を前記燃料噴射制御手段にてアップするように構成するとともに，前記無段変速機構を，前記走行機体における走行速度が変化しないように変速作動する構成にしたことを特徴とする作業用車両。
2. 前記請求項１の記載において，前記作業機を所定の高さにまで上昇したとき，前記エンジンの回転数アップを停止するとともに，前記無段変速機構を元の変速位置に戻すように構成したことを特徴とする作業用車両。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記エンジンの回転数アップ及び前記無段変速機構の変速作動を行う場合と，行わない場合とに切り換え可能に構成したことを特徴とする作業用車両。

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