JP7275024B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、無段変速装置を備えた作業車両において、制動発進時の走行性を向上させることができる作業車両を提供することを目的とする。
作業車両は、走行装置が設けられた車体と、斜板角度によって出力を変更する斜板を有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの出力によって回転数が変化する出力軸を有し且つ前記出力軸の動力が前記走行装置に伝達可能な走行モータと、を有する無段変速装置と、前記車体を前進させる前進位置、前記車体を後進させる後進位置、前記車体を前進及び後進のいずれにも切り換えない中立位置と、に操作可能な走行操作部材と、前記走行操作部材の前進位置、後進位置及び中立位置の操作に基づいて、前記無段変速装置で変速された駆動力の切換を行うクラッチ機構と、前記走行装置の制動を行う制動装置と、前記制動装置の制動の操作を行う制動操作部材と、前記走行操作部材を前記中立位置に保持したときの前記無段変速装置から出力される駆動力である中立目標値を、前記制動操作部材の操作量に応じて変更する制御装置と、を備えている。
前記制御装置は、前記走行操作部材を中立位置から前進位置へ切り換えて前記車体を前進させたときの前記無段変速装置から出力する前進目標出力値と、前記走行操作部材を中立位置から後進位置へ切り換えて前記車体を後進させたときの前記無段変速装置から出力する後進目標出力値とを演算する目標演算部と、前記制動操作部材の前記操作量、前進目標出力値及び前記後進目標出力値に基づいて前記中立目標値を設定する出力設定部と、を有している。
前記出力設定部は、前記第1目標値と前記第2目標値との中間値を、前記中立目標値に設定する。
作業車両は、前記無段変速装置で変速された駆動力を高速側に変速する第1遊星ギヤ変速装置と、前記無段変速装置で変速された駆動力を第1遊星ギヤ変速装置よりも低速側に変速する第2遊星ギヤ変速装置と、有し、前記クラッチ機構は、前記第1遊星ギヤ変速装置の駆動力を前進側に伝達する接続状態と、前記前進側に伝達しない切断状態とに切り換え可能な第1クラッチ装置と、前記第2遊星ギヤ変速装置の駆動力を前記前進側に伝達する接続状態と、前記第2遊星ギヤ変速装置の駆動力を後進側に伝達する接続状態と、前記前進側及び後進側のいずれにも伝達しない切断状態と、に切り換え可能な第2クラッチ装置と、を備えている。
図6は、作業車両の一例であるトラクタ1を示している。トラクタ1を例にあげ説明するが、作業車両は、トラクタに限定されず、田植機等の農業機械である。
図6に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する車体3と、原動機4と、変速装置5と、操舵装置29とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後輪7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関である。この実施形態では、原動機4は、ディーゼルエンジンである。
また、車体3の後部には、昇降装置8が設けられている。昇降装置8には、作業装置2が着脱可能である。また、昇降装置8は、装着された作業装置2を昇降可能である。作業装置2は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。
無段変速装置50は、原動機4から伝達される駆動力を無段階に変速する装置である。この実施形態では、無段変速装置50は、静油圧式の無段変速装置50である。
原動機4の出力軸(クランク軸)4aから主軸(推進軸)54に伝達された駆動力を変更する。図1及び図2に示すように、無段変速装置50は、油圧ポンプP1と、走行モータM1とを有している。油圧ポンプP1と走行モータM1とは作動油が流れる油路(循環油路)55とで接続されている。油圧ポンプP1は、入力軸56aと、斜板56bとを有している。油圧ポンプP1は、入力軸56aに伝達された動力によって駆動し、揺動自在に支持された斜板56bの角度(斜板角度)によって、出力(作動油の吐出量(流量)、圧力)を変更することができる。
詳しくは、図1に示すように、油圧ポンプP1の入力軸56aは、主軸(推進軸)54の回転に伴って回転するギヤ等を有する駆動ギヤ機構59に接続されていて、駆動ギヤ機構59を介して主軸(推進軸)54の動力が伝達される。油圧ポンプP1の斜板角度によって出力が変更され、走行モータM1の出力軸58の回転数を変更する。
また、第1遊星ギヤ変速装置57Hの第2リングギヤ62cに設けたギヤと、主軸(推進軸)54に設けたギヤ64とが噛み合っていて、ギヤ64は、第1キャリア61eに設けたギヤに噛み合っている。
図1に示すように、変速装置5は、クラッチ機構52を備えている。クラッチ機構52は、遊星ギヤ変速機構51で変速された駆動力を伝達軸66に接続する接続状態と、伝達軸66に接続しない切断状態とに切り換え可能である。クラッチ機構52は、第1クラッチ装置52Aと、第2クラッチ装置52Bとを有している。第1クラッチ装置52Aは、第1遊星ギヤ変速装置57Hの駆動力を伝達軸66に伝達可能なクラッチである。第2クラッチ装置52Bは、第2遊星ギヤ変速装置57Lの駆動力を伝達軸66に伝達可能なクラッチである。
第1クラッチ装置52Aは、第1遊星ギヤ変速装置57Hの第1出力軸61fと一体回転可能なハウジング71aと、円筒軸71bと、ハウジング71aと円筒軸71bとの間に配置された摩擦プレート71cと、押圧部材71dとを有している。押圧部材71dは、図示省略のバネ等の付勢部材により摩擦プレート71cから離れる方向に付勢されている。
第2クラッチ装置52Bは、前進と後進とを切り換えるクラッチであり、前進クラッチ部75と、後進クラッチ部76とを有している。前進クラッチ部75及び後進クラッチ部76は、第2遊星ギヤ変速装置57Lの第2出力軸62fと一体回転するハウジング77を有している。
前進クラッチ部75側のハウジング77内には、作動油を給排する油路75eが接続されていて、油路75eからハウジング77側に作動油が供給されると、押圧部材75dはバネの付勢力に抗して押圧側(接続側)に移動することで、摩擦プレート75cがハウジング77側に圧接して、前進クラッチ部75は接続状態になり、第2出力軸62fの動力が円筒軸75bと一体回転するギヤ78に伝達される。一方、ハウジング77側から油路75eに作動油が排出されると、押圧部材75dはバネの付勢力によって切断側に移動することで、摩擦プレート75cがハウジング77側から離れて、前進クラッチ部75は切断状態になり、第2出力軸62fの動力はギヤ78に伝達されない。
伝達軸66には、当該伝達軸66と一体回転する入力ギヤ80が設けられていて、入力ギヤ80は、前進クラッチ部75の出力側のギヤ(出力ギヤ)78に噛み合っていて、前進クラッチ部75が接続状態になった場合には、第2遊星ギヤ変速装置57Lによって低速側に変速された駆動力が伝達軸66に伝達される。
制動操作部材141は、左ブレーキペダル141Fと、右ブレーキペダル141Rとを含んでいる。左ブレーキペダル141F及び右ブレーキペダル141Rは、車体3等に揺動自在に支持されていて、運転席10の近傍に設けられ、運転者が操作可能である。左制動装置142F及び右制動装置142Rは、ディスク型の制動装置であり、制動する制動状態と、制動を解除する解除状態に切換可能である。左制動装置142Fは、後車軸99の左側に設けられ、右制動装置142Rは、後車軸99の右側に設けられている。
制御装置120には、クラッチ機構52(第1クラッチ装置52A、第2クラッチ装置52B)を作動させる複数の電磁制御弁130が接続されている。複数の電磁制御弁130は、第1クラッチ装置52Aを作動させる第1電磁制御弁130aと、第2クラッチ装置52Bの前進クラッチ部75を作動させる第2電磁制御弁130bと、第2クラッチ装置52Bの後進クラッチ部76を作動させる第3電磁制御弁130cとを含んでいる。
具体的には、遊星ギヤ変速機構51が高速側且つ車体3を前進側に走行させる場合(高速前進の場合)、制御装置120は、第1電磁制御弁130aのソレノイドに電流(制御信号)を出力して当該第1電磁制御弁130aを全開にすることで、第1クラッチ装置52Aを切断状態から接続状態に切り換える。また、高速前進の場合、制御装置120は、第2電磁制御弁130b及び第3電磁制御弁130cのソレノイドを消磁して、当該第2電磁制御弁130b及び第3電磁制御弁130cを全閉にすることで、第2クラッチ装置52Bを切断状態(中立状態)にする。
制御装置120は、目標演算部120Aと、出力設定部120Bとを有している。目標演算部120A及び出力設定部120Bは、制御装置120に設けられた電気電子回路、当該制御装置120に格納されたプログラム等から構成されている。
図3に示すように、制御マップCM1は、車速(走行速度)と、無段変速装置50から出力する駆動力との関係を示している。
制御マップCM1は、車体3が前進するに際して車速と無段変速装置50の駆動力との関係を示すラインL1と、車体3が後進するに際して車速と無段変速装置50の駆動力との関係を示すラインL2とを含んでいる。制御マップCM1において、前進時の駆動力はプラスで表し、後進時の駆動力は、マイナスで表している。無段変速装置50から出力する駆動力は、例えば、走行モータM1の回転数であり、正転側をプラスで示し、逆転側をマイナスで示している。なお、図2に示すように、制御装置120は、当該制御装置120に接続されたレギュレータ125を制御することにより、走行モータM1の回転数を制御する。具体的には、レギュレータ125は、電磁弁等の制御弁(電磁制御弁)126を含んでいる。電磁制御弁126は、ソレノイドを有していて、ソレノイドに励磁した電流に応じて開度が変化する弁である。ソレノイドに励磁した電流が大きくなるにつれて電磁制御弁126の開度は大きくなり、ソレノイドに励磁した電流が小さくなるにつれて電磁制御弁126の開度は小さくなる。電磁制御弁126のソレノイドを消磁する、即ち、電流を付与しない場合は、電磁制御弁126は全閉する。電磁制御弁126によって、レギュレータ125が作動して、油圧ポンプP1の斜板の角度が変化することにより、走行モータM1に作用する作動油の流量又は圧力が変化することでの走行モータM1の回転数を変更することができる。
目標演算部120Aは、車体3を前進させる場合は、制御マップCM1とラインL1とに基づいて、前進目標出力値を演算する。目標演算部120Aは、例えば、時点P1に示すように、車体3の前進時の車速を40%にする場合は、走行モータM1の正転の回転数V1を前進目標出力値に設定する。目標演算部120Aは、例えば、時点P2に示すように、車体3の前進時の車速を100%(最大値)にする場合は、走行モータM1の逆転の回転数V2を前進目標出力値に設定する。つまり、目標演算部120Aは、前進時の車速(目標車速)に応じて、走行モータM1の回転方向及び回転数を設定する。
制御装置120は、走行操作部材148を中立位置Nから前進位置Fへ切り換えて車体3を前進させたときの無段変速装置50から出力する前進目標出力値と、走行操作部材148を中立位置Nから後進位置Rへ切り換えて車体3を後進させたときの無段変速装置50から出力する後進目標出力値とを演算する目標演算部120Aと、制動操作部材141の操作量、前進目標出力値及び後進目標出力値に基づいて中立目標値を設定する出力設定部120Bと、を有している。これによれば、無段変速装置50において、前進時と後進時との適正な回転数から発進することができるため、前進の発進時に瞬間的に後進するような現象を抑制することができる。
出力設定部120Bは、無段変速装置50から出力される駆動力として走行モータM1の回転数を設定する。これによれば、走行モータM1の回転数によって、走行装置7への動力の伝達度合いを簡単に調整することができる。
制御装置120は、条件1及び条件2を満たした場合に、自動的に暖機運転モードに切り換わってもよいし、条件1及び条件3を満たした場合に、自動的に暖機運転モードに切り換わってもよいし、条件1及び条件4を満たした場合に、自動的に暖機運転モードに切り換わってもよい。
制御装置120は、暖機運転モードに切り換わると、例えば、第1クラッチ装置52Aを切断状態から接続状態に切り換え且つ第2クラッチ装置52Bを切断状態に保持することで、第1遊星ギヤ変速装置57Hを回転させる。或いは、制御装置120は、暖機運転モードに切り換わると、第1クラッチ装置52Aを接続状態に保持した状態で第2クラッチ装置52Bを切断状態から接続状態に切り換えることで、第2遊星ギヤ変速装置57Lを回転させる。例えば、制御装置120は、暖機運転モードであるとき、前進クラッチ部75を接続状態且つ後進クラッチ部76を切断状態、又は、前進クラッチ部75を切断状態且つ後進クラッチ部76を接続状態にする。なお、制御装置120は、暖機運転モードであるとき、原動機4の回転数(原動機回転数)の下限値を設定して、当該原動機回転数が下限値を下回らないようにする。
図5Aに示すように、制御装置120は、原動機4の駆動が開始されると、まず、走行運転モードに設定される(S1)。制御装置120は、暖機運転モードの切換条件(条件1及び条件2、条件1及び条件3)を満たしているか否かを判断する(S2)。暖機運転モードの切換条件を満たしている場合(S2、Yes)、走行運転モードから暖機運転モードに自動的に切り換わる(S3)。暖機運転モードに切り換わると、制御装置120は、例えば、第1クラッチ装置52A及び第2クラッチ装置52Bのいずれかを接続状態にすることで遊星ギヤ変速装置57を回転させる(S4)。制御装置120は、潤滑油温度が閾値以上又は、暖機運転モードを実行してからの経過時間が所定以上である場合(S5、Yes)、暖機運転モードから走行運転モードに切り換わる(S6)。制御装置120は、潤滑油温度が閾値未満又は、暖機運転モードを実行してからの経過時間が所定未満である場合(S5、No)、暖機運転モードを継続する。なお、暖機運転モードの継続中において、切換装置155をONした後に、OFFに切り換えられた場合、強制的に暖機運転モードに切り換える。
作業車両1は、暖機運転モードと、走行運転モードとを手動で切り換え可能な切換装置155を備えている。これによれば、運転者等によって、暖機が必要である場合、走行が必要である場合など、運転者の意図通りに、暖機と走行とを行うことができる。
制御装置120は、暖機運転モードである場合に、第1クラッチ装置52A及び第2クラッチ装置52Bのいずれかを接続状態にする。これによれば、第1クラッチ装置52A及び第2クラッチ装置52Bのいずれかを接続状態にすることによって、暖機運転時に遊星ギヤ変速装置57を作動させることができ、より暖機を短時間で終了させることができる。
また、制御装置120は、走行装置7等への動力が切れている場合に暖機運転モードに切り換えればよく、制動をおこなっていない状態でも暖機運転モードにすることができる。この場合、制御装置120は、暖機運転モードで暖機を実行する場合、左制動装置142F及び右制動装置142Rを作動させて制動状態にする。
3 :車体
5 :変速装置
7 :走行装置
50 :無段変速装置
52 :クラッチ機構
52A :第1クラッチ装置
52B :第2クラッチ装置
56b :斜板
57 :遊星ギヤ変速装置
57H :第1遊星ギヤ変速装置
57L :第2遊星ギヤ変速装置
58 :出力軸
120 :制御装置
120A :目標演算部
120B :出力設定部
140 :制動装置
141 :制動操作部材
148 :走行操作部材
F :前進位置
M1 :走行モータ
N :中立位置
P1 :油圧ポンプ
P2 :油圧ポンプ
R :後進位置
V1 :回転数
V11 :回転数
V2 :回転数
V3 :中立目標値
Claims (7)
- 走行装置が設けられた車体と、
斜板角度によって出力を変更する斜板を有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの出力によって回転数が変化する出力軸を有し且つ前記出力軸の動力が前記走行装置に伝達可能な走行モータと、を有する無段変速装置と、
前記車体を前進させる前進位置、前記車体を後進させる後進位置、前記車体を前進及び後進のいずれにも切り換えない中立位置と、に操作可能な走行操作部材と、
前記走行操作部材の前進位置、後進位置及び中立位置の操作に基づいて、前記無段変速装置で変速された駆動力の切換を行うクラッチ機構と、
前記走行装置の制動を行う制動装置と、
前記制動装置の制動の操作を行う制動操作部材と、
前記走行操作部材を前記中立位置に保持したときの前記無段変速装置から出力される駆動力である中立目標値を、前記制動操作部材の操作量に応じて変更する制御装置と、
を備えている作業車両。 - 前記制御装置は、前記操作量が増加するにつれて前記中立目標値を小さくし、前記操作量が減少するにつれて前記中立目標値を大きくする請求項1に記載の作業車両。
- 前記制御装置は、
前記走行操作部材を中立位置から前進位置へ切り換えて前記車体を前進させたときの前記無段変速装置から出力する前進目標出力値と、前記走行操作部材を中立位置から後進位置へ切り換えて前記車体を後進させたときの前記無段変速装置から出力する後進目標出力値とを演算する目標演算部と、
前記制動操作部材の前記操作量、前進目標出力値及び前記後進目標出力値に基づいて前記中立目標値を設定する出力設定部と、
を有している請求項1に記載の作業車両。 - 前記出力設定部は、前記制動操作部材の操作を行わずに前記前進位置へ切り換えたときの前進目標出力値である第1目標値と、前記制動操作部材の操作を行わずに前記後進位置へ切り換えたときの後進目標出力値である第2目標値とに基づいて中立目標値を設定する
請求項3に記載の作業車両。 - 前記出力設定部は、前記第1目標値と前記第2目標値との中間値を、前記中立目標値に設定する請求項4に記載の作業車両。
- 前記出力設定部は、前記無段変速装置から出力される駆動力として前記走行モータの回転数を設定する請求項3~5のいずれかに記載の作業車両。
- 前記無段変速装置で変速された駆動力を高速側に変速する第1遊星ギヤ変速装置と、前記無段変速装置で変速された駆動力を第1遊星ギヤ変速装置よりも低速側に変速する第2遊星ギヤ変速装置と、有し、
前記クラッチ機構は、前記第1遊星ギヤ変速装置の駆動力を前進側に伝達する接続状態と、前記前進側に伝達しない切断状態とに切り換え可能な第1クラッチ装置と、
前記第2遊星ギヤ変速装置の駆動力を前記前進側に伝達する接続状態と、前記第2遊星ギヤ変速装置の駆動力を後進側に伝達する接続状態と、前記前進側及び後進側のいずれにも伝達しない切断状態と、に切り換え可能な第2クラッチ装置と、
を備えている請求項1~6のいずれかに記載の作業車両。
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