JP5239590B2 - 作業車両の変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、多段階の変速ポジションについて操作具による選択に応じて変速機構を調節することにより車速を切替える作業車両の変速装置に関するものである。

走行車速を調節する変速装置の操作具は、シフトレバー式とボタンスイッチ式とがある。シフトレバー式は、多段階の変速ポジションから選択操作可能なレバーによって任意のポジションの車速に切替えることができ、主として路上走行に適用される。一方、ボタンスイッチ式は、増速用と減速用の２つのボタンスイッチを備えてボタン操作で１段階ずつ車速を増減調節することができ、主として一定車速で行う圃場走行作業に適用される。

作業車両においては、シフトレバーとボタンスイッチの両方の操作具が必要となるが、これらを併設するためにはシフトレバーの連動駆動等のために操作具構成の複雑化を招くことから、特許文献１に示されるように、作業走行用のボタンスイッチ式をベースとした上で、複数段を単位として調節するボタンスイッチを別途設けることにより、路上の移動走行等の際の変速操作性を改善することができる。
特開２００１−１３８７６５号公報

しかしながら、上記作業車両の変速装置は、１段階刻みと複数段階刻みの２種類のボタンスイッチを使い分ける必要があることから、必ずしも迅速な対応性を満たすことができず、問題の解決が待たれていた。

解決しようとする問題点は、簡易な構成の変速操作具により、ボタンスイッチとシフトレバーと両者のメリットを共に生かすことができる作業車両の変速装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、複数の変速ポジションについて任意に選択操作が可能なシフトレバーと、このシフトレバーによって選択された変速ポジションと対応して主変速機構を変速制御することにより走行車速を多段階に切替えるレバー式変速手段を構成する制御部とを備えた作業車両の変速装置において、上記シフトレバーには、制御部と接続する２つのボタンスイッチを設けてそれぞれの操作信号により走行車速を増速側と減速側に１段階ずつ切替えて順次変速するボタン式変速手段を構成するとともに、このボタン式変速手段による変速制御に切替えるためのボタンポジションを上記シフトレバーの低速側の変速ポジションから別途選択可能に設ける。上記制御部は、レバー変速の場合に限り、上記ボタンスイッチをクラッチスイッチとして機能させるように制御すると共に、レバー変速からボタン変速に操作した際にクラッチが踏み込まれている場合は、ボタン変速の位置をメモリ変速ポジションに変更するように制御することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記制御部は、前記メモリ変速ポジションをレバー変速の一番使用時間の長い変速ポジションにするように制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成において、前記制御部は、レバー式変速手段による変速制御における変速ポジションの検出信号の異常検出を条件に、前記ボタン式変速手段による変速制御に切替えると共に、レバー変速におけるポテンショセンサの故障によるボタン変速についてはその旨を報知手段にて報知するよう制御することを特徴とする。

請求項１の発明による作業車両の変速装置は、レバー式変速手段によってシフトレバーの操作に応じた車速に変速制御し、また、シフトレバーの低速側の変速ポジションから別途設けたボタンポジションを選択した場合は、ボタン式変速手段により、シフトレバーの２つのボタンスイッチの操作に応じて段階的な変速調節が可能となる。また、レバー変速の場合に限り、上記ボタンスイッチをクラッチスイッチとして機能させるように制御するので、無用のスイッチを無駄なく別機能に使用することができる。レバー変速からボタン変速に操作した際にクラッチが踏み込まれている場合は、ボタン変速の位置をメモリ変速ポジションに変更するように制御するので、ボタン変速に移行した際に、特段の操作を要することなく、もっとも適した変速ポジションで走行することができる。

請求項２の発明による作業車両の変速装置は、請求項１の効果に加え、レバー変速を当初選択していて途中からボタン変速に切替えた際に、以前のボタン変速のメモリポジションに変速されてオペレータの意に沿わない状況を回避することができる。

請求項３の発明による作業車両の変速装置は、請求項１及び２の効果に加え、変速ポジションの検出信号が異常の場合は、変速ポジションにあってもボタン式変速手段に切替えられ、安定した車速調節が可能となる。また、レバー変速におけるポテンショセンサの故障によるボタン変速についてはその旨を報知手段にて報知するので、レバー変速が使用できない状況をオペレータに認識させることができる。この表示によって作業への影響を軽減し、また、不測の事態を防止することができる。

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。
発明の変速装置の適用対象となる作業車両の一例としてのトラクタは、全体側面図を図１に示すように、前輪２、２と後輪３、３によって走行し支持される機体の前部にエンジン５を搭載し、その回転動力を変速装置４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、操縦室６には不図示のステアリングハンドル、操縦座席を中心に変速用のシフトレバーを始めとする走行機器および作業機器の操作具が設けられている。変速装置４は、例えば、４速切替えの変速部と２速切替えの高低切替部を直列して８段階に変速可能な主変速機構に副変機構を伴って車速帯域を切替え可能に構成される。

主変速機構の変速操作具は、図２のシフトレバーの説明図に示すように、多段階変速と対応する複数の変速ポジションＳから任意に選択操作が可能なシフトレバー１１による主変速レバーについて、増速と減速の押しボタンススイッチ１２ａ，１２ｂを設けるとともに、シフトレバー１１は複数の変速ポジションＳと別途設けたボタンポジションＢを操作範囲として構成し、対応するレバーガイド１３を設ける。

変速装置の制御装置は、図３の入出力ブロック図の例に示すように、制御部２１により変速部のソレノイド群２２を制御して４つの変速比を切替えるとともに、この変速部と直列する高低切替部のソレノイド２３を制御して２つの変速比を切替え可能とすることにより主変速機構を１速から８速の全８段階に変速制御可能に構成するとともに、その変速指令のために、主変速レバー位置センサ１１ｓ、主変速レバースイッチ１１ｂ、増速スイッチ１２ａ、減速スイッチ１２ｂの信号を制御部２１に入力する。

主変速レバー位置センサ１１ｓは、「１速」から「８速」の変速ポジションＳについて、シフトレバー１１の選択ポジションを検出するポテンショセンサ等により構成する。
主変速レバースイッチ１１ｂは、シフトレバー１１がボタンポジションＢに選択操作されたことを検出するボタンポジションスイッチである。

制御部２１は、主変速レバー位置センサ１１ｓの１速から８速の検出信号と対応して主変速機構を変速制御し、また、主変速レバースイッチ１１ｂによってボタンポジションＢの操作を検出した場合に限り、増速スイッチ１２ａ、減速スイッチ１２ｂの操作信号に応じて制御部２１が主変速機構を１段階ずつ増減速して変速制御するように制御処理を構成する。

上記構成の変速装置は、シフトレバー１１を変速ポジションＳに操作すると、その検出信号と対応して制御部２１が主変速機構を変速制御することから、１速から８速の中から選択した変速ポジションと対応する車速に随時変速して作業車両を走行することができる。また、シフトレバー１１をボタンポジションＢに操作した上で、増速スイッチ１２ａ、減速スイッチ１２ｂを操作すると、制御部２１が主変速機構を１段階ずつ増減速して変速制御することにより、作業機の車速を段階的に変速することができる。

このように、増減速ボタンを備えたシフトレバー１１についてレバー変速用の変速ポジションＳとボタン変速用のボタンポジションＢとを設けた簡易な構成により、シフトレバー１１と増速スイッチ１２ａ、減速スイッチ１２ｂの双方のメリットを生かして優れた操作性が得られるマルチ変速レバーシステムを構成することができる。

上記構成において、シフトレバー１１の最低速の「１速」の側方にボタンポジションＢを配置した場合は、レバー変速範囲の端部ポジションでレバーを側方操作することができるので、ワンタッチでレバー変速とボタン変速との切替えが可能となる。この場合において、ポテンショセンサの検出電圧の増加側を高速側の変速ポジションと対応させた上で、図４のフローチャート（１）に示すように、ポテンショセンサの断線を検出した場合にシフトレバー１１が変速ポジションＳにあってもボタン変速に切替えるように制御処理（Ｓ１〜Ｓ３）を構成することにより、レバー変速が使用できない異常状況下でもボタン変速で安定した変速が可能となる。

また、図５のフローチャート（２）に示すように、レバー変速の場合に限り、増減速スイッチ１２ａ，１２ｂをクラッチスイッチとして機能させるように制御処理（Ｓ１１〜Ｓ１３）を構成することにより、無用のスイッチを無駄なく別機能に使用することができる。

次に、図６の別のシフトレバーの説明図に示すように、主変速レバー位置センサ１１ｓが検出可能な変速ポジションを追加した上で、「１速」の側方における追加の変速ポジションの角度位置をボタンポジションＢとすることにより、変速ポジションＳとボタンポジションＢを単一のセンサによって検出することができる。

次に、レバー変速におけるポテンショセンサの故障によるボタン変速については、図７のフローチャート（３）に示すように、液晶表示等によってその旨を報知するように制御処理（Ｓ２１〜Ｓ２３）を構成することにより、レバー変速が使用できない状況をオペレータに認識させることができる。この表示によって作業への影響を軽減し、また、不測の事態を防止することができる。すなわち、レバーをボタン式に領域にしている場合は、正常なのか異常（主変速レバー位置センサの断線）対応による切替状態なのかオペレータには判らず、ボタン式に切替ったことを知らずにレバー式が正常と思って操作するとトラクタが思わぬ動作をして危険にさらされることがあるので、そのような事態を回避することができる。

また、レバー変速については、図８のフローチャート（４）に示すように、増減速スイッチ１２ａ，１２ｂを無効とする制御処理（Ｓ３１〜Ｓ３３）を構成することにより、ボタン変速をボタンポジションＢに限定してオペレータの混乱を回避することができる。

また、レバー変速におけるクラッチ操作機能については、図９のフローチャート（５）に示すように、複数段の変速操作の場合（Ｓ４１〜Ｓ４３）に、クラッチ操作用の増減速スイッチ１２ａ，１２ｂを押して変速操作すると一気に変速し、押さないで変速した場合は、１段ずつ変速するように制御処理（Ｓ４４、Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ）を構成することにより、変速動作の使い分けが可能となる。すなわち、プラウ作業などで負荷が掛かっている時は、１段ずつ変速させることで作業精度を維持することができ、また、作業終了後に農道に出て直ぐに高速走行したい場合は一気に変速してレスポンスをよく走行することができる。

また、レバー変速における図１０のフローチャート（６）に示すように、レバー変速からボタン変速に操作した際にクラッチが踏み込まれている場合（Ｓ５１、Ｓ５２）については、変速ポジションを別途設定によるメモリ変速ポジションに変更するように制御処理（Ｓ５３，Ｓ５４）を構成することにより、ボタン変速に移行した際に、特段の操作を要することなく、もっとも適した変速ポジションで走行することができる。

また、レバー変速における図１１のフローチャート（７）に示すように、上記の場合（Ｓ６１，Ｓ６２）において、メモリ変速ポジションはレバー変速の一番使用時間の長い変速ポジションを加味するように制御処理（Ｓ６３，Ｓ６４）を構成することにより、レバー変速の作業時間の長いポジションもカウントすることにより、レバー変速を当初選択していて途中からボタン変速に切替えた際に、以前のボタン変速のメモリポジションに変速されてオペレータの意に沿わない状況を回避することができる。

また、レバー変速における図１２のフローチャート（８）に示すように、レバー変速からボタン変速に切替えた際（Ｓ７１，Ｓ７２）に、副変速が「路上」の場合にアクセル変速制御が機能するように制御処理（Ｓ７３，Ｓ７４）を構成することにより、ボタン変速を常にアクセル変速（およびメモリ変速）可能にしておくことで、入切用のスイッチが不要となる。

次に、主変速レバーについて説明する。
変速具の構成については、図１３に示すように、ボタン式主変速と副変速のための一体型レバー３１に加え、操縦席のアームレスト３２に配置したレバー式の主変速レバー３３と主変速選択スイッチ３４（主変速をレバー式で行うかボタン式で行うかを選択するスイッチ）を設け、主変速の変速をボタン式でもレバー式でも選択可能に構成する。主変速選択スイッチ３４は、主変速レバー３３と一体構成に、または別体としてアームレスト３２の近傍に配置する。

このように構成することにより、メモリ変速やアクセル変速等、任意に主変速を設定できるボタン式のメリットと、所望の主変速位置に一気に変速可能なレバー式のメリットとを同時に生かすことができるので、操作性を格段に向上することができる。
この場合において、主変速レバー３３をアームレスト３２に配置し、その近傍に主変速選択スイッチ３４を配置することにより、一目で主変速レバー３３との関連付けができることから、誤操作等を防止することができる。

また、図１４の構成例に示すように、主変速レバー３３のポテンショセンサにボタン式選択領域を設定して主変速選択スイッチ３４を一体化するように構成した場合はそのためのスイッチがなくなってコストダウンとなり、また、ポテンショセンサ断線側をボタン式選択領域とした上で、図１５のフローチャート（９）に示すように、断線時にはボタン式に移行するように制御処理（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）を構成することで、ポテンショセンサの断線によってもボタン式変速によって主変速の変速が可能となる。

上記制御におけるポテンショセンサの断線対応の際は、図１６のフローチャート（１０）に示すように、ボタン式に移行していることを液晶表示等でオペレータに報知する制御処理（Ｓ１１１〜Ｓ１１３）を構成することにより、レバー変速が使用できない状況をオペレータに認識させることができる。この表示によって作業への影響を軽減し、また、不測の事態を防止することができる。すなわち、レバーをボタン式に領域にしている場合は、正常なのか異常（主変速レバー位置センサーの断線）対応による切替状態なのかオペレータには判らず、ボタン式に切替ったことを知らずにレバー式が正常と思って操作するとトラクタが思わぬ動作をして危険にさらされることがあるので、そのような事態を回避することができる。

また、レバー変速については、図１７のフローチャート（１１）に示すように、増減速スイッチ１２ａ，１２ｂを無効とする制御処理（Ｓ１２１〜Ｓ１２３）を構成することにより、ボタン変速をボタンポジションＢに限定してオペレータの混乱を回避することができる。

また、レバー変速における図１８のフローチャート（１２）に示すように、レバー変速からボタン変速に操作した際にクラッチが踏み込まれている場合（Ｓ１３１、Ｓ１３２）については、変速ポジションを別途設定によるメモリ変速ポジションに変更するように制御処理（Ｓ１３３，Ｓ１３４）を構成することにより、ボタン変速に移行した際に、特段の操作を要することなく、もっとも適した変速ポジションで走行することができる。

また、レバー変速における図１９のフローチャート（１３）に示すように、レバー変速からボタン変速に切替えた際（Ｓ１４１，Ｓ１４２）に、副変速が「路上」の場合にアクセル変速制御が機能するように制御処理（Ｓ１４３，Ｓ１４４）を構成することにより、ボタン変速を常にアクセル変速（およびメモリ変速）可能にしておくことで、入切用のスイッチが不要となる。

トラクタは、全体側面図 シフトレバーの説明図 変速制御の入出力ブロック図 フローチャート（１） フローチャート（２） 別のシフトレバーの説明図 フローチャート（３） フローチャート（４） フローチャート（５） フローチャート（６） フローチャート（７） フローチャート（８） 変速具の構成例を示す説明図 変速具の別の構成例を示す説明図 フローチャート（９） フローチャート（１０） フローチャート（１１） フローチャート（１２） フローチャート（１３）

４ 変速装置
１１ シフトレバー（主変速レバー）
１１ｂ 主変速レバースイッチ（ボタンポジションスイッチ）
１１ｓ 主変速レバー位置センサ
１２ａ 増速スイッチ
１２ｂ 減速スイッチ
２１ 制御部
２２ ソレノイド群（主変速切替機構）
２３ ソレノイド（高低切替機構）
Ｂ ボタンポジション
Ｓ 変速ポジション

Claims (3)

1. 複数の変速ポジション（Ｓ）について任意に選択操作が可能なシフトレバー（１１）と、このシフトレバー（１１）によって選択された変速ポジション（Ｓ）と対応して主変速機構を変速制御することにより走行車速を多段階に切替えるレバー式変速手段を構成する制御部（２１）とを備えた作業車両の変速装置において、
   上記シフトレバー（１１）には、制御部（２１）と接続する２つのボタンスイッチ（１２ａ，１２ｂ）を設けてそれぞれの操作信号により走行車速を増速側と減速側に１段階ずつ切替えて順次変速するボタン式変速手段を構成するとともに、このボタン式変速手段による変速制御に切替えるためのボタンポジション（Ｂ）を上記シフトレバー（１１）の低速側の変速ポジション（Ｓ）から別途選択可能に設け、
   上記制御部（２１）は、レバー変速の場合に限り、上記ボタンスイッチ（１２ａ，１２ｂ）をクラッチスイッチとして機能させるように制御すると共に、
   レバー変速からボタン変速に操作した際にクラッチが踏み込まれている場合は、ボタン変速の位置をメモリ変速ポジションに変更するように制御することを特徴とする作業車両の変速装置。
2. 前記制御部は、前記メモリ変速ポジションをレバー変速の一番使用時間の長い変速ポジションにするように制御することを特徴とする請求項１記載の作業車両の変速装置。
3. 前記制御部（２１）は、レバー式変速手段による変速制御における変速ポジションの検出信号の異常検出を条件に、前記ボタン式変速手段による変速制御に切替えると共に、レバー変速におけるポテンショセンサの故障によるボタン変速についてはその旨を報知手段にて報知するよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載の作業車両の変速装置。

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