JP5101388B2 - 作業車の変速操作装置 - Google Patents
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Description
[1] ブレーキ操作具の踏み込み操作に機械的に連動させて、変速操作レバーと副変速機構とを低速側へ操作するようにした構造のもの(特許文献1参照)。
[2] 変速操作具の操作位置の検出結果に基づいて、サーボバルブを電子制御することによりサーボシリンダの作動を電気的に制御し、無段変速装置の油圧ポンプの斜板角を変更操作するようにしたもの(特許文献2参照)。
このような構造の複雑化や操作力が重くなる傾向を改善するには、例えば、前記[2]に示す構造の電子制御形式のサーボバルブを用いてサーボシリンダを制御するように構成するとともに、ブレーキ操作具の操作位置をポテンショメータ等で検出して制御装置に検出信号を送り、サーボバルブをブレーキ操作具の動作に連動させるように制御するなどの構成も考えられなくもない。しかしながら、このように構成すると電気系統の動作不良や故障が生じた場合に的確な連動関係での制御を行うことができないという問題がある。
上記課題を解決するために講じた本発明の技術手段は、走行系の駆動力発生源となる無段変速装置を備え、この無段変速装置における油圧ポンプの斜板角を変更操作するサーボシリンダと、そのサーボシリンダの作動を制御するサーボバルブとを備えた作業車の変速操作装置であって、
前記サーボバルブを、変速操作具の操作に基づく指令信号で制御される電子制御形式のサーボバルブで構成するとともに、
前記サーボバルブ側からサーボシリンダへの圧油供給を可能にする供給位置と、前記サーボバルブ側からサーボシリンダへの圧油供給を停止してサーボシリンダ側の圧油を排出する排出位置とに、切換操作自在な切換弁を備え、この切換弁を、ブレーキ操作具の制動操作に連動して人為的に前記排出位置に操作されるように、ブレーキ操作具に連係させてあり、
前記切換弁をブレーキ操作具に連係させるに当たり、ブレーキ操作具が所定量未満の制動操作された場合には、切換弁の切換操作を行わず、ブレーキ操作具が所定量以上の制動操作された場合には、そのブレーキ操作具の所定量以上の制動操作に連動して切換弁を前記供給位置から前記排出位置に切換操作するように、切換弁をブレーキ操作具に連係させてあることを特徴とする。
上記のように、解決手段1にかかる本発明の作業車の変速操作装置では、サーボバルブが、変速操作具の操作に基づく指令信号で制御される電子制御形式のサーボバルブであることに加え、そのサーボバルブ側からサーボシリンダへの圧油供給を可能にする供給位置と、圧油供給を停止してサーボシリンダ側の圧油を排出させる排出位置とに、切換操作自在な切換弁を備えている。
したがって、変速操作具の操作に基づくサーボバルブの操作位置がサーボシリンダを何れの側に操作する状態であっても、切換弁が排出位置側へ操作されることによって、サーボシリンダに対する圧油の作用を除去することができる。このため、中立側へ復帰付勢されているものであるサーボシリンダや油圧ポンプの復帰機能によってサーボシリンダは中立側に復帰されるので、サーボバルブの制御系における電気系統が故障したとしても、前記切換弁の操作に伴って人為的にサーボシリンダを中立側へ操作できることになる。
また、その操作は、サーボバルブの制御系における電気系統とは関係なく、独自に人為的操作で行うことが可能であるから、前記電気系統の動作不良や故障に影響されることなく、確実にサーボシリンダを中立側に操作することができる利点がある。
また、強い制動を必要とせず、ブレーキ操作具を少しだけ操作した場合には、サーボシリンダによる油圧ポンプの中立復帰操作は行われず、ブレーキによる制動力だけを加えることになるので、緩やかな制動操作が行われ、圃場の傷みを回避する上で有効である。
本発明の作業車の変速操作装置における第2の解決手段は、切換弁は、サーボバルブとサーボシリンダとを接続する油路に介装されていることを特徴とする。
このように切換弁がサーボバルブとサーボシリンダとを接続する油路に介装されていることにより、例えば、サーボバルブが制御不能で作動油が流れ難い状態になったとしても、よりサーボシリンダに近い側に設けられている切換弁から確実にドレン油の排出を行うことができるので、前記サーボシリンダからの圧油の排出を少しでも早めて、サーボシリンダの中立復帰の際の応答性を高めることができる。
本発明の作業車の変速操作装置における第3の解決手段は、切換弁は、サーボバルブが組み込まれたバルブブロックに一体に組み込まれていることを特徴とする。
上記のように、解決手段3にかかる本発明の作業車の変速操作装置では、切換弁が、サーボバルブが組み込まれたバルブブロックに一体に組み込まれているので、全体構造の小型化や製作加工の簡素化を期待できる効果もある。
図1には、作業車の一例であるトラクタの全体側面が示されている。このトラクタは、エンジン1を防振支持する前部フレーム2の左右に前輪3を配備し、エンジン1に連結されるフレーム兼用のミッションケース4の左右に後輪5を配備し、ミッションケース4の上方に、ステアリングホイール6や運転座席7などを備える搭乗運転部8を形成して構成されている。
ミッションケース4は、主クラッチ9などを内装する第1ケーシング部4A、静油圧式無段変速装置10などを内装する第2ケーシング部4B、作業クラッチ14などを内装する第3ケーシング部4C、及び、ギヤ式変速装置11などを内装する第4ケーシング部4D、などを連結して構成されている。
静油圧式無段変速装置10から取り出される動力のうち、走行用動力は、副変速装置として備えたギヤ式変速装置11や、前輪用差動装置12又は後輪用差動装置13などを介して左右の前輪3及び左右の後輪5に伝達される。ギヤ式変速装置11は、高中低の3段に変速切り換え可能に構成されている。
静油圧式無段変速装置10から取り出される動力のうち、作業用動力は、油圧式の作業クラッチ14などを介して動力取出軸15に伝達される。
可変容量ポンプ16と定容量モータ17は、第1油路18及び第2油路19を介して接続され、その接続で形成された閉回路20に、エンジン動力で駆動されるチャージポンプ21からのチャージ油が、チャージ油路22やチェックバルブ23などを介して供給される。
変速ペダル24は、図外のバネによる付勢で中立位置(零速位置)に自動復帰する中立復帰型に構成されている。
図3乃至図5に示すように、サーボコントロール機構25は、ポンプ斜板16Aを無段階に変速操作する油圧ポンプ16用のサーボシリンダ(操作手段の一例)26、サーボシリンダ26に対する作動油の流動を制御するサーボバルブ27、変速ペダル24の操作位置を検出するポテンショメータからなるペダルセンサ(操作位置検出手段の一例)29、サーボシリンダ26の操作量からポンプ斜板16Aの変速操作位置(斜板角)を検出するポテンショメータからなる斜板センサ(変速位置検出手段の一例)30、及び、ペダルセンサ29の検出や斜板センサ30の検出などが入力されるマイクロコンピュータを備えた制御装置(制御手段の一例)31、などを備えて構成されている。
そして、その前進変速用の油室34に作動油供給ポンプ38からの作動油が供給されることで、戻しバネ32の付勢力に抗してポンプ斜板16Aを前進増速方向に変速操作し、前進変速用の油室34から作動油が排出されることで、戻しバネ32の付勢によるポンプ斜板16Aの前進減速方向への変速操作を許容する。
又、その後進変速用の油室35に作動油が供給されることで、戻しバネ33の付勢に抗してポンプ斜板16Aを後進増速方向に変速操作し、後進変速用の油室35から作動油が排出されることで、戻しバネ33の付勢によるポンプ斜板16Aの後進減速方向への変速操作を許容する。
前記変速制御手段31Aは、変速ペダル24の操作位置とポンプ斜板16Aの変速操作位置との相関関係を示す相関関係データとしてのマップデータ、及び、そのマップデータやペダルセンサ29の検出などに基づいて前進用比例バルブ36又は後進用比例バルブ37の作動を制御する制御プログラム、などを備えて構成されている。
尚、変速制御手段31Aで用いられるデータとしては、上記のマップデータに限らず、これに代えて、変速ペダル24の操作位置とポンプ斜板16Aの変速操作位置との相関関係を示す相関関係式を相関関係データとして備えるようにしてもよい。
この制御作動によって、変速ペダル24を中立位置に自動復帰させるだけの比較的小さい復帰力に抗して変速ペダル24を操作することで、変速ペダル24の操作位置に応じた速度で車体を前進又は後進させることができる。
これによって、静油圧式無段変速装置10の閉回路20での圧力変動やエンジン回転数の変動で圧力が変動するチャージ油路22からの出力圧力でサーボシリンダ26を駆動する場合に比較して、安定したサーボパイロット圧を得ることができ、サーボシリンダ26の作動制御を精度良く行えるようになる。
この操作速度設定手段31Bは、変速制御手段31Aで設定されたポンプ斜板16Aの目標操作位置と斜板センサ30の検出とに基づいて、ポンプ斜板16Aの目標操作位置と実際の変速操作位置との偏差を算出する演算プログラム、ポンプ斜板16Aの目標操作位置と実際の変速操作位置との偏差と、ポンプ斜板16Aの操作速度との相関関係を示す相関関係データとしての複数のマップデータ、及び、それらのマップデータと演算プログラムの算出結果に基づいてポンプ斜板16Aの目標操作速度を設定する制御プログラム、などを備えて構成されている。
図3乃至図5に示すように、上記構造のサーボシリンダ26には、ブレーキ操作に連動してサーボシリンダ26を人為的に中立復帰させるための中立操作手段40が連係されている。
前記中立操作手段40は、上記構造のサーボシリンダ26とサーボバルブ27との間の圧油給排回路28に設けた切換弁41と、その切換弁41を操作するブレーキ操作具としてのブレーキペダル42と、前記サーボシリンダ26自身が備える戻しバネ32,33とで構成される。
つまり、前記長孔45aが、ブレーキペダル42の踏み込み量が少ない場合の、無用なスプール44の動きを制限するための融通機構として機能しており、強く制動する必要がない場合にはブレーキペダル42が踏み込まれても、ブレーキペダル42に連係されているブレーキ装置(図外)だけが制動され、サーボシリンダ26を強制的に中立位置に戻す操作は行われないように構成してある。
本発明の作業車の変速操作装置としては、図6に示すように、静油圧式無段変速装置10の油圧モータを可変容量型の油圧モータ17で構成してもよい。
この可変容量型の油圧モータ17は、一対の変速用シリンダ46,46を備えていて、高低に2段に変速操作自在に構成されている。
変速操作具24としてはペダルに限らず変速レバーなどであってもよく、また、ブレーキ操作具においてもペダルに限らずレバーで構成してもよい。
作業車としては、田植機やコンバインあるいは草刈機やホイールローダなどであってもよい。
16A 変速操作部
24 変速ペダル(変速操作具)
25 サーボコントロール機構
26 サーボシリンダ
27 サーボバルブ
41 切換弁
42 ブレーキペダル(ブレーキ操作具)
Claims (3)
- 走行系の駆動力発生源となる無段変速装置を備え、この無段変速装置における油圧ポンプの斜板角を変更操作するサーボシリンダと、そのサーボシリンダの作動を制御するサーボバルブとを備えた作業車の変速操作装置であって、
前記サーボバルブを、変速操作具の操作に基づく指令信号で制御される電子制御形式のサーボバルブで構成するとともに、
前記サーボバルブ側からサーボシリンダへの圧油供給を可能にする供給位置と、前記サーボバルブ側からサーボシリンダへの圧油供給を停止してサーボシリンダ側の圧油を排出する排出位置とに、切換操作自在な切換弁を備え、この切換弁を、ブレーキ操作具の制動操作に連動して人為的に前記排出位置に操作されるように、ブレーキ操作具に連係させてあり、
前記切換弁をブレーキ操作具に連係させるに当たり、ブレーキ操作具が所定量未満の制動操作された場合には、切換弁の切換操作を行わず、ブレーキ操作具が所定量以上の制動操作された場合には、そのブレーキ操作具の所定量以上の制動操作に連動して切換弁を前記供給位置から前記排出位置に切換操作するように、切換弁をブレーキ操作具に連係させてあることを特徴とする作業車の変速操作装置。 - 切換弁は、サーボバルブとサーボシリンダとを接続する油路に介装されている請求項1記載の作業車の変速操作装置。
- 切換弁は、サーボバルブが組み込まれたバルブブロックに一体に組み込まれている請求項1または2記載の作業車の変速操作装置。
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