JP7330144B2

JP7330144B2 - 作業機

Info

Publication number: JP7330144B2
Application number: JP2020111426A
Authority: JP
Inventors: 圭司高橋; 達也坂井; 正典東; 大輔中山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2023-08-21
Anticipated expiration: 2040-06-29
Also published as: JP2022010723A

Description

本発明は、操作具に入力される指令値に応じて動作が制御される主変速装置と副変速装置とを備える作業機に関する。

従来、変速装置を備えた作業機が利用されてきた。このような変速装置に関する技術として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。

特許文献１には、無段変速機の変速操作装置が記載されている。この変速操作装置は、エンジンの回転を走行装置へ伝達する主変速装置である静油圧式無段変速装置と有段の副変速装置との変速操作を行うように構成されている。

特開２００７－３０７７９号公報

特許文献１に記載の技術は、主変速装置である静油圧式無段変速装置と有段の副変速装置との変速を制御するように構成される。主変速装置の変速比は操作レバーの操作により変更可能であって、当該操作レバーには減速スイッチと増速スイッチとが設けられている。この減速スイッチや増速スイッチの操作により操作レバーで設定した変速比を調整できるように構成されているが、主変速装置は「超低速作業用」、「低速作業」、「中速作業」、「高速作業」、「路上走行」の車速帯を選択するものであるため、特許文献１に記載の技術はより細かく車速を制御することができない。また、作業機にあっては操作レバーにより設定可能な位置が予め決められたタイプ（所謂デテントがあるタイプ）があるが、係る場合、特許文献１に記載の技術では特定の速度しか設定できず細かな車速選択ができない。また、操作レバーにより設定可能な位置が予め決められていないタイプ（所謂デテントがないタイプ）があるが、係る場合、特許文献１に記載の技術では所定の速度に設定しようとすると、目測で設定する必要があるため容易に行うことができない。このため、特許文献１に記載の技術は改良の余地がある。

そこで、走行する場所に応じて変速装置の変速が可能な作業機が求められる。

本発明に係る作業機の特徴構成は、入力された回転力を、所期の車速に応じた変速比に変速して出力する主変速装置と、前記主変速装置の上流側又は下流側に設けられ、入力された回転力を作業モードに応じた変速比で変速して出力する副変速装置と、前記主変速装置の動作を制御する第１指令値を示す第１指令情報を受け付けるレバー式の第１操作具と、前記第１指令値を増減する第２指令値を示す第２指令情報を受け付ける第２操作具と、前記副変速装置の動作を制御する第３指令値を示す第３指令情報を受け付ける第３操作具と、前記第１指令値と前記第２指令値とに基づいて前記主変速装置の動作を制御し、前記第３指令値に基づいて前記副変速装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記主変速装置は無段変速装置であって、前記第２操作具は、前記第１操作具の握り部に設けられるスイッチで構成され、前記スイッチの操作に応じて前記第１指令情報を受付可能な範囲よりも狭い範囲で前記第１指令値を調整可能である点にある。

このような特徴構成とすれば、作業モードに応じて第３操作具で副変速装置の変速比を設定しつつ、第１操作具で主変速装置の変速比を設定し、第２操作具で第１操作具により設定された主変速装置の変速比を調整することができる。このため、例えば作業地の走行や、道路の走行等のように、走行する場所や走行している状況に応じて車速を変更したい場合に、適切な変速比を容易に設定することが可能となる。

また、前記第２指令値は、前記スイッチの操作に応じて前記第１指令値を増減可能であって、前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされていると好適である。

このような構成とすれば、第２操作具で容易に変速比を調整することができる。

また、前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされ、当該範囲内に前記第２指令値により増減できない区分が設定されていると好適である。

このような構成とすれば、一定の変速比を設定したり、中立状態を設定したりすることができる。

また、前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされ、前記第１指令値は、前記第２指令値で増減された場合であっても、異なる区分の指令値に移行できないように構成されていると好適である。

このような構成とすれば、第２操作具を第１操作具の補助として利用することができるので、第２操作具により誤って大きく変速比を変更するといったことを防止できる。

また、所定の第１指令値を前記第２指令値で増大した場合の上限値は、前記所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を前記第２指令値で減少した場合の下限値よりも小さくなるように構成されていると好適である。

このような構成であっても、第２操作具により大きく主変速装置の変速比を増減させることを防止できる。

あるいは、所定の第１指令値を前記第２指令値で増大した場合の上限値と、前記所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を前記第２指令値で減少した場合の下限値とが互いに一致するように構成されていても良い。

また、前記第１指令値が前記第２指令値で増大されている場合において更に前記第１指令値が増大された時、及び、前記第１指令値が前記第２指令値で減少されている場合において更に前記第１指令値が減少された時は、前記第２指令値が取り消されるように構成され、変更前の前記第１指令値と前記第２指令値とに基づく制御値と変更後の前記第１指令値との間が不感帯に設定されると好適である。

このような構成とすれば、例えば第１指令値が第２指令値で増大されている場合において更に第１指令値が増大された時に予期しない加速や、第１指令値が第２指令値で減少されている場合において更に第１指令値が減少された時に予期しない減速を防止することができる。

また、前記第１指令値は、機体の前進走行における速度指令値と後退走行における速度指令値とが含まれると好適である。

このような構成とすれば、第１操作具の操作に応じて、機体を前進させたり後退させた理することができる。

作業機の側面図である。作業機の平面図である。第１操作具、第２操作具、第３操作具の斜視図である。変速装置の制御に係る機能部を示すブロック図である。第１指令値と第２指令値との関係を示す図である。第１指令値と第２指令値との関係を示す図である。

本発明に係る作業機は、走行する場所に応じて変速装置の変速を行えるように構成される。以下、本実施形態の作業機について説明する。なお、以下では作業機として、トラクタ１を例に挙げて説明する。

図１はトラクタ１の側面図であり、図２はトラクタ１の平面図である。なお、以下の説明では、トラクタ１に関し、図１及び図２に示される矢印Ｆの方向を「前方向」、矢印Ｂの方向を「後方向」、矢印Ｕの方向を「上方向」、矢印Ｄの方向を「下方向」、矢印Ｌの方向を「左方向」、矢印Ｒの方向を「右方向」とする。

トラクタ１は、機体Ａに左右一対の前車輪２と左右一対の後車輪３とを備え、機体Ａの前部のエンジンボンネット４の内部にエンジンＥを備え、機体Ａの後部位置に運転部Ｃが配置されている。

トラクタ１は、エンジンＥの駆動力を変速するミッションケース５が機体Ａの中央から機体Ａの後端に亘る領域に配置される。また、ミッションケース５の後端には、例えばロータリ耕耘装置（図示せず）等に駆動力を伝達するための外部動力取出軸８が後方に突出する形態で備えられている。

運転部Ｃには、上面にレバーガイド１０を有する左右の後輪フェンダー１０ａの中間位置に、作業者が着座する運転座席１１が備えられ、当該運転座席１１の前方にステアリングホイール１２が備えられる。運転座席１１の下側にはフロアー１３が設けられる。図３に示されるように、運転座席１１の左側の後輪フェンダー１０ａの上面のレバーガイド１０には、レバーガイド１０から上方に突出する第１操作具２１と第３操作具２３とが横並びで配置されている。第１操作具２１の頂部にはオペレータが第１操作具２１を操作する際に握る握り部２１ａが設けられ、当該握り部２１ａを握った状態で所定の指（例えば親指）で操作可能な位置に第２操作具２２が設けられる。

以下、第１操作具２１、第２操作具２２、第３操作具２３の操作による制御について説明する。図４は、変速装置の制御に係る機能部を示すブロック図である。図４に示されるように、トラクタ１は変速装置として、主変速装置３１及び副変速装置３２を備える。

主変速装置３１は、入力された回転力を、所期の車速に応じた変速比に変速して出力する。本実施形態では、主変速装置３１にはエンジンＥから回転力が入力される。初期の車速とは、トラクタ１を走行させるための車速であって、例えばオペレータが設定する。もちろん、自動制御等のように自動で設定しても良い。変速比は、入力された回転数を出力する回転数に変速する比率である。したがって、主変速装置３１は、エンジンＥから入力される回転力を、トラクタ１を走行させるための車速に応じた変速比に変速して出力する。このような主変速装置３１としては、例えば静油圧式無段変速機（HST：Hydro-Static Transmission）を用いることが可能である。

副変速装置３２は、主変速装置３１の上流側又は下流側に設けられ、入力された回転力を作業モードに応じた変速比で変速して出力する。本実施形態では、主変速装置３１の上流側とは、エンジンＥからの回転力に鑑みた場合、主変速装置３１よりも先にエンジンＥの回転力が副変速装置３２に入力される側であって、主変速装置３１の下流側とは、主変速装置３１よりも後にエンジンＥの回転力が副変速装置３２に入力される側が相当する。本実施形態では、図４に示されるように副変速装置３２は主変速装置３１の下流側に設けられ、主変速装置３１から出力された回転力が副変速装置３２に入力される。作業モードとは、トラクタ１が走行する形態に応じたモードであって、例えば圃場作業での走行に適したモードや、圃場への移動に適したモードなどが相当する。すなわち、トラクタ１の走行速度に応じてモードを設定すると良い。したがって、副変速装置３２は主変速装置３１の下流側に設けられ、主変速装置３１からの回転力を、トラクタ１が走行する形態に応じた変速比で変速して回転力を出力する。

本実施形態では、副変速装置３２の出力は、トラクタ１の駆動輪（本実施形態では後車輪３）の駆動力を制御する走行装置３３に伝達される。もちろん、駆動輪として前車輪２を利用する場合には、走行装置３３が前車輪２の駆動力を制御するように構成することも可能である。

本実施形態では、上述したように第１操作具２１は、レバーガイド１０から上方に突出して設けられる。したがって、第１操作具２１はレバー式で構成される。また、第１操作具２１は、主変速装置３１の動作を制御する第１指令値を示す第１指令情報を受け付ける。主変速装置３１の動作を制御するとは、主変速装置３１から出力される回転力を制御すること、すなわち、主変速装置３１の変速比を制御することを意味する。このような制御を行う際、主変速装置３１の変速比は第１指令値として扱われ、このような第１指令値は第１操作具２１において第１指令情報として受け付けられる。本実施形態では、第１操作具２１は、中央に中立位置が設定され、中立位置よりも前側に第１操作具２１を傾けることでトラクタ１が前進する第１指令情報を受け付け、中立位置よりも後側に第１操作具２１を傾けることでトラクタ１が後進する第１指令情報を受け付けるように構成される。

本実施形態では、第１操作具２１は、第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされている。本実施形態では、前進側の第１指令情報を受付可能な範囲は複数に区分けされ、後進側の第１指令情報を受付可能な範囲も複数に区分けされている。すなわち、前進側の車速及び後進側の車速は夫々、複数の区分けに沿って設定可能である。したがって、第１指令値は、機体Ａの前進走行における速度指令値と後退走行における速度指令値とに相当し、前進走行における速度指令値及び後退走行における速度指令値は複数の区分けに沿って設定可能となる。

第２操作具２２は、第１指令値を増減する第２指令値を示す第２指令情報を受け付ける。第１指令値を増減するとは、第１操作具２１により設定された第１指令値を増減することをいう。第２操作具２２による第１指令値の増減は第１指令値を微調整できるように構成すると好適である。本実施形態では、第１操作具２１は、第１指令情報を受付可能な範囲は複数に区分けされているとして説明したが、第２指令値による設定は、第１指令情報を受付可能な複数の区分のうち、互いに隣接する２つの区分の差よりも小さくしておくと好適である。これにより、オペレータが第１操作具２１で変速比を大きく設定し、第２操作具２２で変速比を微調整することで、容易にトラクタ１の車速を所期の車速に調整することが可能となる。

第３操作具２３は、副変速装置３２の動作を制御する第３指令値を示す第３指令情報を受け付ける。副変速装置３２の動作を制御するとは、副変速装置３２から出力される回転力を制御すること、すなわち、副変速装置３２の変速比を制御することを意味する。このような制御を行う際、副変速装置３２の変速比は第３指令値として扱われ、このような第３指令値は第３操作具２３において第３指令情報として受け付けられる。本実施形態では、第３操作具２３は、副変速装置３２が出力する回転力を変速する変速比を設定可能に構成され、例えば３段階で設定可能に構成される。具体的には上述した圃場作業中の走行に適した圃場作業モードと、圃場への移動走行に適した走行モードと、極低速で走行可能な低速モードとで受付可能に構成される。

制御部３４は、第１指令値と第２指令値とに基づいて主変速装置３１の動作を制御し、第３指令値に基づいて副変速装置３２の動作を制御する。すなわち、制御部３４は、第１操作具２１によって受け付けた第１指令情報により示される第１指令値と第２操作具２２によって受け付けられた第２指令情報により示される第２指令値とからなる指令値で主変速装置３１の動作を制御し、第３操作具２３によって受け付けられた第３指令情報により示される第３指令値で副変速装置３２の動作を制御する。このように制御された回転力が上述した走行装置３３に伝達され、駆動輪が駆動される。

本実施形態では、第２操作具２２は第１操作具２１の握り部２１ａに設けられるとして説明した。第２指令値は、オペレータのスイッチの操作に応じて第１指令値を増減可能に構成される。第２操作具２２は、握り部２１ａにスイッチとして設けると好適である。例えばこのスイッチは、第１指令値を増大させる場合には「＋」側を押下し（「＋」側に倒し）、第１指令値を減少させる場合には「－」側を押下する（「－」側に倒す）ように構成すると良い。また、スイッチ操作が終了した場合には、中立位置に自動復帰するようにすると良い。

第２指令値による第１指令値の増減は、無段階で行うように構成しても良いし、所定の段階で区切って行うように構成しても良い。所定の段階で区切って行うように構成する場合には、第１指令情報を受付可能な一つの範囲において、複数に区切っても良いし、１つに区切っても良い。複数に区切る場合には、第１操作具２１で中央値を設定し、第２操作具２２の操作により、当該中央値を基準に増加したり減少させたりすると良い。

また、第１指令値は、第２指令値で増減された場合であっても、異なる区分の指令値に移行できないように構成されていると良い。すなわち、図５に示されるように、第１指令値を受付可能な範囲が複数に区分けされている場合において、互いに隣接する２つの区分けに対し、一つの範囲内においては（例えば、「１」内での増減を行う場合）、第２操作具２２の操作により増加や減少が可能であるが（「ＯＫ」で示される）、異なる範囲（例えば、「１」から「２」への移行や、「２」から「１」）への移行を行う場合には、「ＮＧ」で示されるように、第２操作具２２による操作で移行できないようにすると好適である。これにより、第１指令値で大きく変速比を変更し、第２指令値で微調整し易くできる。

また、第１指令値を第２指令値で増大した場合の上限値は、所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を第２指令値で減少した場合の下限値よりも小さくなるように構成されていると良い。すなわち、図６に示されるように、第１指令値を受付可能な範囲が複数に区分けされている場合における、例えば「１」の範囲において、第２操作具２２に操作により増加させた場合の上限値は、「２」の範囲において、第２操作具２２に操作により減少させた場合の下限値よりも小さくなるように構成される。これにより、第１指令値を受付可能な範囲が複数に区分けされている場合において、互いに隣接する２つの区分けに対し、一方の区分けにおける第１指令値を第２指令値で増大した場合であっても、他方の区分けにおける第１指令値を第２指令値で減少させた場合よりも小さくできる。

また、上述したように第１操作具２１は、第１指令値の設定範囲において中央に中立位置が設定されているとして説明したが、この中立位置は、第２指令値により増減できない区分として設定すると良い。これにより中立位置を例えばニュートラルに設定することで、第１操作具２１による第１指令値の受け付けを制限することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、副変速装置３２が、主変速装置３１の上流側に設けられるとして説明したが、副変速装置３２は、主変速装置３１の下流側に設けられていても良い。

上記実施形態では、第２操作具２２がスイッチで構成されているとして説明したが、スイッチでなく、スイッチ以外（例えばレバー式等）で構成されていても良い。

上記実施形態では、第１操作具２１は、第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされ、当該範囲内に第２指令値により増減できない区分が設定されているとして説明したが、第１操作具２１は、第１指令を受付可能な範囲の全てにおいて第２指令値により増減できるように構成しても良い。

上記実施形態では、第１指令値は、第２指令値で増減された場合であっても、異なる区分の指令値に移行できないように構成されているとして説明したが、第１指令値は第２指令値で増減された場合に異なる区分の指令値に移行できるように構成することも可能である。

上記実施形態では、所定の第１指令値を第２指令値で増大した場合の上限値は、所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を第２指令値で減少した場合の下限値よりも小さくなるように構成されているとして説明したが、所定の第１指令値を第２指令値で増大した場合の上限値と、所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を第２指令値で減少した場合の下限値とが互いに一致するように構成することも可能である。

上記実施形態では、第１操作具２１は、第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされているとして説明したが、第１操作具２１は、第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に区分けせずに構成することも可能である。

また、第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に区分けせずに構成する場合には、第１指令値が第２指令値で増大されている場合において更に第１指令値が増大された時、及び、第１指令値が第２指令値で減少されている場合において更に第１指令値が減少された時は、第２指令値が取り消されるように構成され、変更前の第１指令値と第２指令値とに基づく制御値と変更後の第１指令値との間が不感帯に設定すると好適である。このように構成することで、例えば第１指令値が第２指令値で増大されている場合において更に第１指令値が増大された時に予期しない加速や、第１指令値が第２指令値で減少されている場合において更に第１指令値が減少された時に予期しない減速を防止することができる。

上記実施形態では、作業機としてトラクタ１を例に挙げて説明したが、作業機はトラクタ１以外の作業機、すなわち田植機、コンバイン、建設機械、芝刈り機などであっても良い。

本発明は、操作具に入力される指令値に応じて動作が制御される主変速装置と副変速装置とを備える作業機に用いることが可能である。

１：トラクタ（作業機）
２１：第１操作具
２１ａ：握り部
２２：第２操作具
２３：第３操作具
３１：主変速装置
３２：副変速装置
３４：制御部
Ａ：機体

Claims

入力された回転力を、所期の車速に応じた変速比に変速して出力する主変速装置と、
前記主変速装置の上流側又は下流側に設けられ、入力された回転力を作業モードに応じた変速比で変速して出力する副変速装置と、
前記主変速装置の動作を制御する第１指令値を示す第１指令情報を受け付けるレバー式の第１操作具と、
前記第１指令値を増減する第２指令値を示す第２指令情報を受け付ける第２操作具と、
前記副変速装置の動作を制御する第３指令値を示す第３指令情報を受け付ける第３操作具と、
前記第１指令値と前記第２指令値とに基づいて前記主変速装置の動作を制御し、前記第３指令値に基づいて前記副変速装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記主変速装置は無段変速装置であって、
前記第２操作具は、前記第１操作具の握り部に設けられるスイッチで構成され、前記スイッチの操作に応じて前記第１指令情報を受付可能な範囲よりも狭い範囲で前記第１指令値を調整可能である作業機。
前記第２指令値は、前記スイッチの操作に応じて前記第１指令値を増減可能であって、
前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされている請求項１に記載の作業機。
前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされ、当該範囲内に前記第２指令値により増減できない区分が設定されている請求項１又は２に記載の作業機。
前記第１操作具は、前記第１指令情報を受付可能な範囲が予め設定された指令値毎に複数に区分けされ、
前記第１指令値は、前記第２指令値で増減された場合であっても、異なる区分の指令値に移行できないように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の作業機。
所定の第１指令値を前記第２指令値で増大した場合の上限値は、前記所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を前記第２指令値で減少した場合の下限値よりも小さくなるように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の作業機。
所定の第１指令値を前記第２指令値で増大した場合の上限値と、前記所定の第１指令値よりも大きい第１指令値を前記第２指令値で減少した場合の下限値とが互いに一致するように構成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の作業機。
前記第１指令値が前記第２指令値で増大されている場合において更に前記第１指令値が増大された時、及び、前記第１指令値が前記第２指令値で減少されている場合において更に前記第１指令値が減少された時は、前記第２指令値が取り消されるように構成され、変更前の前記第１指令値と前記第２指令値とに基づく制御値と変更後の前記第１指令値との間が不感帯に設定される請求項１から３のいずれか一項に記載の作業機。
前記第１指令値は、機体の前進走行における速度指令値と後退走行における速度指令値とが含まれる請求項１から７のいずれか一項に記載の作業機。
入力された回転力を、所期の車速に応じた変速比に変速して出力する主変速装置と、
前記主変速装置の上流側又は下流側に設けられ、入力された回転力を作業モードに応じた変速比で変速して出力する副変速装置と、
前記主変速装置の動作を制御する第１指令値を示す第１指令情報を受け付けるレバー式の第１操作具と、
前記第１指令値を増減する第２指令値を示す第２指令情報を受け付ける第２操作具と、
前記副変速装置の動作を制御する第３指令値を示す第３指令情報を受け付ける第３操作具と、
前記第１指令値と前記第２指令値とに基づいて前記主変速装置の動作を制御し、前記第３指令値に基づいて前記副変速装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記第１指令値が前記第２指令値で増大されている場合において更に前記第１指令値が増大された時、及び、前記第１指令値が前記第２指令値で減少されている場合において更に前記第１指令値が減少された時は、前記第２指令値が取り消されるように構成され、変更前の前記第１指令値と前記第２指令値とに基づく制御値と変更後の前記第１指令値との間が不感帯に設定される作業機。