JP5950516B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

この発明は、ＨＳＴによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する作業車両に関する。

エンジンからの動力によって駆動されるＨＳＴポンプと、走行装置側に動力を出力するＨＳＴモータとから構成されたＨＳＴを備え、該ＨＳＴによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する特許文献１に示す作業車両が公知になっている。

特開平１１−５０８６８号公報

上記文献の作業車両では、設定値を超えた高速回転の動力がＨＳＴポンプに入力されることを防止するためにエンジン回転数を制御しているが、エンジンから出力される動力がＨＳＴポンプに直接的に伝動されるため、エンジンを高速に回転させて作業を行うことが難しくなるとともに、エンジンを低速回転させて作業を行いたい場合には、ＨＴＳポンプに入力される動力の回転数が低すぎて、ＨＳＴを安定的に作動させるのが困難な場合がある。

本発明は、ＨＳＴによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する作業車両において、エンジンを高速に回転させた場合と低速の回転させた場合の両方で、ＨＳＴを安定的に作動させることが可能な作業車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、第１に、左右一対のクローラ式走行装置１を備え、エンジン４からの動力によって駆動されるＨＳＴポンプ１６と、クローラ式走行装置１側に動力を出力するＨＳＴモータ１７とから構成されたＨＳＴ１４を、該クローラ式走行装置１毎に設け、該２つのＨＳＴ１４によって左右のクローラ式走行装置１に伝動される動力を各別に無段階に変速する構造とし、前記エンジン４から出力された動力を作業機側に動力する伝動軸１３と、前記２つのＨＳＴポンプ１６を駆動させるポンプ駆動軸２２とを設け、前記伝動軸１３からの動力を高低２段に変速してポンプ駆動軸２２に伝動する変速機構１９を、該伝動軸１３とポンプ駆動軸２２との間に配置し、変速機構１９の変速切換を制御する制御部３３を備え、該制御部３３は、ＨＳＴポンプ１６に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、前記変速機構１９に対する変速指令に拘らず、エンジン回転数に応じて変速機構１９の変速切換の制御を行うことを特徴としている。

第２に、左右一対のクローラ式走行装置１を備え、エンジン４からの動力によって駆動されるＨＳＴポンプ１６と、クローラ式走行装置１側に動力を出力するＨＳＴモータ１７とから構成されたＨＳＴ１４を、該クローラ式走行装置１毎に設け、該２つのＨＳＴ１４によって左右のクローラ式走行装置１に伝動される動力を各別に無段階に変速する構造とし、前記エンジン４から出力された動力を作業機側に動力する伝動軸１３と、前記２つのＨＳＴポンプ１６を駆動させるポンプ駆動軸２２とを設け、前記伝動軸１３からの動力を高低２段に変速してポンプ駆動軸２２に伝動する変速機構１９を、該伝動軸１３とポンプ駆動軸２２との間に配置し、エンジン回転数の制御及び変速機構１９の変速切換の制御を行う制御部３３と、エンジン回転数を設定操作する設定操作具の設定値を検出する操作回転数検出手段とを備え、該制御部３３は、変速機構１９を高速状態に切換えている際に、設定操作具によるエンジン回転数の設定値が予め定めた設定操作回転数よりも高速な値となっている場合には、エンジン回転数が上記設定操作回転数となるように制御を行うことにより、ＨＳＴポンプ１６に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、エンジン回転数の制御を行うことを特徴としている。

上記構成によれば、エンジン回転数を低速にして作業を行いたい場合には、変速機構を高速側に切換えることにより、ＨＳＴを安定的に作動させるのに十分な回転数を有する動力を、ＨＳＴポンプに入力することが容易になる一方で、エンジン回転数を高速にして作業を行いたい場合には、変速機構を低速側に切換えることにより、ＨＳＴに設定値以上の高速回転動力が入力されることを防止できる。このため、エンジンを低速回転させる作業時と、エンジンを高速回転させる作業時の両方で、ＨＳＴを安定的に作動させ、走行装置を効率的に駆動できる。

本発明を適用した農業用のトラクタの斜視図である。 本トラクタの動力伝動系統図である。 キャビン内の要部構成を示す斜視図である。 ステアリングハンドルとＨＳＴポンプとを作動機構によって連係させた構成を示す斜視図である。 制御装置のブロック図である。 変速機構の変速切換制御を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。 エンジン回転数の制御部を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。 （Ａ），（Ｂ）は乗降ステップの側面図及び平面図である。 （Ａ），（Ｂ）は乗降ステップの他例の構成を示す側面図及び平面図である。

図１は、本発明を適用した農業用のトラクタの斜視図である。作業車両の一種であるトラクタは、左右一対のクローラ式走行装置（走行装置）１，１によって支持されるシャーシフレーム２上の後半部にキャビン３を立設する一方で、該シャーシフレーム２上の前半部にエンジン４（図２参照）の上方側及び周囲を覆うボンネット６を開閉自在に設けることにより走行機体７を構成し、前記走行機体７に図示しない作業機を連結している。

本トラクタは、作業機を下降させ、左右のクローラ式走行装置１，１を駆動させて前進走行させることにより、圃場での各種作業を行う。作業機としては、例えば、走行機体７の後方に昇降リンク（図示しない）を介して昇降可能に連結される連結ロータリ耕耘装置や、代掻き用ブレード等がある。

また、上記クローラ式走行装置１，１は、前後方向の走行フレーム８の両端部に駆動輪９とアイドラー輪１１をそれぞれ設け、駆動輪９とアイドラー輪１１とにクローラ１２を掛け回すことにより構成されている。そして、駆動輪９を回転させることにより、該クローラ式走行装置１を走行駆動させる。

図２は、本トラクタの動力伝動系統図である。エンジン４から出力された動力が伝動軸１３に直接的に出力される。この伝動軸１３の動力は、作業機に動力を出力するＰＴＯ軸に向かって伝動されるとともに、左右のクローラ式走行装置１，１への動力を変速するＨＳＴ１４側に向かって伝動される。

ＨＳＴ１４は油圧式無段階変速装置であり、このＨＳＴ１４は左右のクローラ式走行装置１毎に設けられている。各ＨＳＴ１４は、油圧式のＨＳＴポンプ１６及びＨＳＴモータ１７を有し、ＨＳＴポンプ１６によって圧送される作動油によってＨＳＴモータ１７を駆動して動力を出力する際、可変容量式のＨＳＴポンプ１６の吐出し量をトラニオン軸と一体回動する操作アーム１８（図４参照）の回動操作によって変更することにより、ＨＳＴモータ１７から出力される動力が無段階に変速される。

ＨＳＴポンプ１６には伝動軸１３の動力が変速機構１９を介して変速伝動される一方で、ＨＳＴモータ１７から出力される動力は、クローラ式走行装置１の上述した駆動輪９に直接的に伝動され、該クローラ式走行装置１を走行駆動させる。

両ＨＳＴ１４，１４の伝動上流側に設けられる変速機構１９は、上記伝動軸１３と、上記伝動軸１３と一体回転する小径の低速入力ギヤ２１Ｌ及び大径の高速入力ギヤ２１Ｈと、両ＨＳＴポンプ１４，１４を駆動させるポンプ駆動軸２２と、ポンプ駆動軸２２に回転自在に支持され且つ低速入力ギヤ２１Ｌと常時噛合う大径の低速出力ギヤ２３Ｌと、ポンプ駆動軸２２に回転自在に支持され且つ高速入力ギヤ２１Ｈと常時噛合う小径の高速出力ギヤ２３Ｈと、低速出力ギヤ２３Ｌ又は高速出力ギヤ２３Ｈの動力をポンプ駆動軸２２に断続伝動させる油圧式の変速クラッチ２４とを備えている。

そして、変速機構１９は、低速入力ギヤ２１Ｌ及び低速出力ギヤ２３Ｌを介して伝動軸１３の動力をポンプ駆動軸２２に低速で伝動する低速状態と、高速入力ギヤ２１Ｈ及び高速出力ギヤ２３Ｈを介して伝動軸１３の動力をポンプ駆動軸２２に高速で伝動する高速状態と、伝動軸１３の動力をポンプ駆動軸２２に伝動させないニュートラル状態とを、変速クラッチ２４によって切換えるように構成されている。すなわち、変速機構１９は、エンジン４からの動力を高低に変速してＨＳＴポンプ１６に入力するように構成されている。

図３は、キャビン内の要部構成を示す斜視図であり、図４は、ステアリングハンドルとＨＳＴポンプとを作動機構によって連係させた構成を示す斜視図である。キャビン内３には、オペレータが着座する座席２６と、座席２６の側方に位置して前後に揺動操作される走行変速レバー２７と、走行変速レバー２７の上端部に形成されたグリップ２７ａの側部に設置された押し操作式の変速操作具である変速スイッチ２８と、座席２６の前方に配置された操向操作具であるステアリングハンドル２９とが設けられ、走行変速レバー２７及びステアリングハンドル２９と、前記両操作アーム１８，１８とは、作動機構３１によって、機械的に連係されている。

走行変速レバー２７を、中立位置から左右一方側に揺動させると、該中立位置から前方への揺動が可能になる一方で、中立位置から左右他方側に揺動させると、該中立位置から後方への揺動が可能になる。

そして、走行変速レバー２７を前後中立位置から前方に揺動させた場合には、両ＨＳＴ１４，１４が前進動力を左右のクローラ式走行装置１，１に伝動するように、作動機構３１によって、両操作アーム１８，１８が、まとめて回動される一方で、走行変速レバー２７を前後中立位置から後方に揺動させた場合には、両ＨＳＴ１４，１４が後進動力を左右のクローラ式走行装置１，１に伝動するように、作動機構３１によって、両操作アーム１８，１８が、まとめて回動される他、走行変速レバー２７を前後中立位置に揺動させた場合には、各ＨＳＴ１４がクローラ式走行装置１に動力を伝動しないニュートラレル状態になるように、作動機構３１によって、各操作アーム１８が回動される。

ステアリングハンドル２９を中立位置から左右一方側に回動する操向操作すると、該回動操作側のクローラ式走行装置１が、もう一方のクローラ式走行装置１に比べて低速で走行駆動させて操作側に旋回するように、作動機構３１によって、各ＨＳＴの操作アーム１８が回動される他、ステアリングハンドル２９を左右中立位置に操向操作すると、左右両側のクロー式走行装置１，１が同一速度で走行駆動されるように、作動機構３１によって、各操作アーム１８が回動される。

ちなみに、走行変速レバー２７の中立位置からの前後揺動操作量が大きくなる程、クローラ式走行装置１に伝動される動力が高速になるように、作動機構３１が各ＨＳＴ１４を作動させるとともに、ステアリングハンドル２９の中立位置からの回動操作量が大きくなる程、左右のクローラ式走行装置１，１の速度差が大きくなるように、作動機構３１が各ＨＳＴ１４を作動させる。

言換えると、走行変速レバー２７の操作位置及びステアリングハンドル２９の操作位置に応じた適切な位置に各操作アーム１８を回動操作するように前記作動機構３１を構成している。

また、走行変速レバー２７に設けられた上述の変速スイッチ２８は、入操作によって変速機構を高速状態に切換えるための操作具であり、変速スイッチ２８の入切操作は、本トラクタの走行機体７側に搭載され且つエンジン回転数の制御又は変速機構１９の変速切換制御を行う制御装置３２（図５参照）によって検出される。

図５は、制御装置のブロック図である。制御装置３２は、マイコン等から構成されたメイン制御部（制御部）３３と、回転数等を含めたエンジン４全体の制御を行うマイコン等からなるエンジン用制御部３４とを備え、メイン制御部３３とエンジン用制御部３４とはＣＡＮ等で通信可能に接続されている。

メイン制御部３３の入力側には、エンジン回転数を検出するために回転数検出手段であるピックアップセンサ３６と、上述の変速スイッチ２８とが接続されている一方で、メイン制御部３３の出力側には、変速機構１９の変速クラッチ２４を高速側及び低速側に油圧作動させる一対の電磁式比例制御バルブである変速手段３７，３７が、接続されている他、メイン制御部３３は、エンジン用制御部３４を介して、エンジン４の回転数も制御できるように構成されている。ちなみに、ピックアップセンサ３６は、具体的には、伝動軸１３に設置され、伝動軸１３の回転数を検知することにより、エンジン回転数を検出するように構成されている。

エンジン用制御部３４の入力側には、エンジン回転数を設定操作するスロットルレバー等の設定操作具（図示しない）の設置値（操作回転数）を検出する操作回転数検出手段であるスロットルセンサ３８が接続され、このエンジン用制御部３４は、メイン制御部３３からの制御信号の他、検出された操作回転数によっても、エンジン回転数を制御するように構成されている。

図６は、変速機構の変速切換制御を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。メイン制御部３３は、処理が開始されると、ステップＳ１に進む。ステップＳ１では、変速スイッチ２８の入切を検出し、入操作されている場合には、変速機構１９を高速状態にすべく、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ピックアップセンサ３６によってエンジン回転数を検出し、検出されたエンジン回転数から、変速機構１９を高速状態に切換えた場合にＨＳＴポンプ１６に入力される動力の回転数（具体的には、ポンプ駆動軸２２の回転数）を、入力回転数として演算し、この入力回転数が予め定めた設定入力回転数よりも低速であれば、ステップＳ３に進む。ちなみに、設定入力回転数とは、ＨＳＴ１４による伝動効率を良好に保持するための上限の回転数か、或いはこの上限よりも若干低い回転数であり、これ以上に高速な動力がＨＳＴポンプ１６に入力されると、伝動効率が悪化する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での判断により、ＨＳＴポンプ１６に必要以上に高速な動力が入力されることはないので、変速手段３７，３７により変速機構１９を高速状態に切換え又は保持して、ステップＳ１に処理を戻す。

一方、ステップＳ２において、入力回転数が前記設定入力回転数と同一か又は高速であれば、変速機構１９を高速状態とすると、ＨＳＴ１４の伝動効率が悪化して不必要に高速な動力がＨＳＴポンプ１６に入力されることになるため、変速スイッチ２８が入操作されていても、変速機構１６を低速状態に切換え又は保持すべく、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、変速手段３７，３７により変速機構１９を低速状態に切換え又は保持して、ステップＳ１に処理を戻す。

ステップＳ１において、変速スイッチ２８の切操作が検出された場合には、変速機構１６を低速状態に切換え又は保持すべく、ステップＳ４に進む。

以上のような処理フローによれば、エンジンの回転数が所定以上に高速な際に、変速機構１９が高速状態になるように変速スイッチ２８によって不必要な変速指令を行うと、メイン制御部３３は、該変速指令に拘わらず、変速機構１９を低速状態に保持するため、ＨＳＴポンプ１６に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まる。

以上により、ＨＳＴポンプ１６に入力される動力の回転数を、予め設定範囲内に安定的に収めることが可能になるため、上述した設定操作具によって、エンジン回転数を様々な値に設定し、各種作業を行った場合でも、ＨＳＴ１４の伝動効率を良好な状態で、安定的に保持することが可能になる。

なお、上述の例では、変速機構１９の変速切換を適宜制御することにより、ＨＳＴ１４の伝動効率を良好な状態で保持するが、エンジン回転数を適宜制御して、ＨＳＴ１４の伝動効率を良好な状態に保持してもよい。

図７は、エンジン回転数の制御部を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。メイン制御部３３は、処理が開始されると、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、変速スイッチ２８の入切を検出し、入操作されている場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、変速機構１９を高速状態に切換え又は保持して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、スロットルセンサ３８によって操作回転数を検出し、操作回転数が予め定めた設定操作回転数よりも高速な値になっている場合には、ステップＳ１４に進む。ちなみに、エンジン回転数がこの設定操作回転数よりも高速になると、前記入力回転数が設定入力回転数よりも高速になる。このため、ステップＳ１４では、エンジン回転数が設定操作回転数になるように、エンジン用制御部３４に制御信号を出力し、ステップＳ１１に処理を戻す。

一方、ステップＳ１３において、操作回転数が予め定めた設定操作回転数と同一又は低速になっている場合には、エンジン回転数が設定操作回転数となった際も、前記入力回転数が設定入力回転数と同一又は設定入力回転数よりも低速になるため、エンジン回転数を設定操作回転数とすべく、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、エンジン回転数がスロットルセンサ３８によって現在検出されている操作回転数になるように、エンジン用制御部３４に制御信号を出力し、ステップＳ１１に処理を戻す。

また、ステップＳ１１において、変速スイッチ２８の切操作が検出された場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、変速機構１９を低速状態に切換え又は保持して、ステップＳ１５に進み、エンジン回転数がスロットルセンサ３８によって検出されている操作回転数になるように、エンジン用制御部３４に制御信号を出力し、ステップＳ１１に処理を戻す。ちなみに、変速機構１９が低速状態に切換えられている場合には、エンジン回転数がどのような値でも、入力回転数が前記設定入力回転数よりも高速にならないように、変速機構１９の低速状態時の変速比が設定されている。

以上のような処理フローによれば、入力回転数が前記設定入力回転数よりも低速になるように、エンジン回転数が制御されるため、上述の場合と同様の効果を望むことが可能である。

次に、図８に基づき、乗降ステップ３９の構成について説明する。
図８（Ａ），（Ｂ）は乗降ステップの側面図及び平面図である。前後方向の走行フレーム８の前部には、外側側方に突出した乗降ステップ３９が形成されている。また、この乗降ステップ３９の真上側は、カバー体４１によってカバーされている。カバー体４１は、走行フレーム８側に固設された上下方向の前後一対の取付部材４２によって、走行フレーム８側に取付固定され、このカバー体４１と乗降ステップ３９との間には、足を挿入可能な隙間Ｓが形成されている。

このように乗降ステップ３９の真上側をカバー体４１によって覆うことにより、乗降ステップ３９の上面側に、跳ね上がった泥等が付着して溜まるのを防止できる。

次に、図９に基づき、乗降ステップＳ３９の他例について、上述の例と異なる点を説明する。
図９（Ａ），（Ｂ）は乗降ステップの他例の構成を示す側面図及び平面図である。図示するカバー体４１は、側面視で前後中央部が上側に盛上った楔状に形成されている。これによって、カバー体４１の上面側に泥等が付着しても、該泥等が滑り落ちるので、泥等が溜まることを防止できる。

１ クローラ式走行装置（走行装置）
４ エンジン
１３ 伝動軸
１４ ＨＳＴ（油圧式無段階変速装置）
１６ ＨＳＴポンプ（油圧ポンプ）
１７ ＨＳＴモータ（油圧モータ）
１９ 変速機構
２２ ポンプ駆動軸
３３ メイン制御部（制御部）

Claims (2)

1. 左右一対のクローラ式走行装置（１）を備え、
   エンジン（４）からの動力によって駆動されるＨＳＴポンプ（１６）と、クローラ式走行装置（１）側に動力を出力するＨＳＴモータ（１７）とから構成されたＨＳＴ（１４）を、該クローラ式走行装置（１）毎に設け、
   該２つのＨＳＴ（１４）によって左右のクローラ式走行装置（１）に伝動される動力を各別に無段階に変速する構造とし、
   前記エンジン（４）から出力された動力を作業機側に動力する伝動軸（１３）と、前記２つのＨＳＴポンプ（１６）を駆動させるポンプ駆動軸（２２）とを設け、
   前記伝動軸（１３）からの動力を高低２段に変速してポンプ駆動軸（２２）に伝動する変速機構（１９）を、該伝動軸（１３）とポンプ駆動軸（２２）との間に配置し、
   変速機構（１９）の変速切換を制御する制御部（３３）を備え、
   該制御部（３３）は、ＨＳＴポンプ（１６）に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、前記変速機構（１９）に対する変速指令に拘らず、エンジン回転数に応じて変速機構（１９）の変速切換の制御を行う
   ことを特徴とする作業車両。
2. 左右一対のクローラ式走行装置（１）を備え、
   エンジン（４）からの動力によって駆動されるＨＳＴポンプ（１６）と、クローラ式走行装置（１）側に動力を出力するＨＳＴモータ（１７）とから構成されたＨＳＴ（１４）を、該クローラ式走行装置（１）毎に設け、
   該２つのＨＳＴ（１４）によって左右のクローラ式走行装置（１）に伝動される動力を各別に無段階に変速する構造とし、
   前記エンジン（４）から出力された動力を作業機側に動力する伝動軸（１３）と、前記２つのＨＳＴポンプ（１６）を駆動させるポンプ駆動軸（２２）とを設け、
   前記伝動軸（１３）からの動力を高低２段に変速してポンプ駆動軸（２２）に伝動する変速機構（１９）を、該伝動軸（１３）とポンプ駆動軸（２２）との間に配置し、
   エンジン回転数の制御及び変速機構（１９）の変速切換の制御を行う制御部（３３）と、エンジン回転数を設定操作する設定操作具の設定値を検出する操作回転数検出手段とを備え、
   該制御部（３３）は、変速機構（１９）を高速状態に切換えている際に、設定操作具によるエンジン回転数の設定値が予め定めた設定操作回転数よりも高速な値となっている場合には、エンジン回転数が上記設定操作回転数となるように制御を行うことにより、ＨＳＴポンプ（１６）に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、エンジン回転数の制御を行う
   ことを特徴とする作業車両。

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