KR20140041653A

KR20140041653A - 작업차

Info

Publication number: KR20140041653A
Application number: KR1020140027698A
Authority: KR
Inventors: 유우시 마쯔자끼; 스스무 우메모또; 아쯔시 신까이; 아쯔시 하라모또
Original assignee: 가부시끼 가이샤 구보다
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2014-04-04
Also published as: EP2479078A2; EP2479078B1; KR20120084647A; JP5703138B2; EP2479078A3; JP2012162248A; US8483927B2; US20120191307A1

Abstract

본 발명의 과제는, 엔진의 여력의 운전자 감각을 에너지 절약 운전으로 활용할 수 있는 제어 기능을 구비한 변속 제어 시스템을 제공하는 것이다.
엔진(1)으로부터의 회전 동력을 변속하여 출력하는 변속 장치(2)와, 변속 장치의 변속비를 설정하는 변속 제어 유닛(6)과, 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛(5)을 구비한 차량을 위한 변속 제어 시스템이, 운전자의 조작에 의한 조작 지령에 기초하여 상기 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 엔진 제어 유닛(5)에 부여하는 동시에, 차량 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 변속 제어 유닛(6)에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여한다.

Description

작업차{work vehicle}

본 발명은, 엔진으로부터의 회전 동력을 변속하여 출력하는 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 설정하는 변속 제어 유닛과, 상기 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛을 구비한 차량을 위한 변속 제어 시스템에 관한 것이다.

상기한 바와 같이 변속 제어 시스템에서는, 엔진 제어 유닛과 변속 제어 유닛을 협조 제어함으로써, 낮은 엔진 회전수에 있어서도, 높은 엔진 회전수에 있어서도 차량 속도를 일정값으로 유지하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는, 무단 변속 기구를 작동시키는 변속 액추에이터를 설치하고, 상기 액추에이터 제어에 의해 주행 속도(차량 속도)를 무단계로 변경하는 이동 농기가 기재되어 있다. 이 이동 농기에서는, 엔진 회전의 검출 및 조절을 행하는 회전 센서 및 액셀러레이터 액추에이터가 설치되고, 소정의 주행 속도로 되도록 상기 각 액추에이터를 작동시킴으로써 무단 변속 기구의 변속비 및 엔진 회전이 상관적(협조적)으로 제어되어 있다. 그리고 경부하 주행시에는 엔진을 연료 소비율이 낮은 회전으로 하여 경제적으로 주행시키는 동시에, 고부하 주행시에는 엔진을 고출력으로 하여 소정 속도를 유지하여 주행시키는 것을 의도하고 있다.

차량 속도를 일정한 상태로 엔진 회전수를 낮출 수 있으면, 연료 소비율이 낮아져, 에너지 절약의 점에서 적합하다. 그러나 엔진 토크에 여유가 없어지면, 엔진 스톨의 가능성이 높아져, 주행이 불안정해지는 문제가 발생한다. 엔진 토크의 여유는, 차량의 주행 상태, 예를 들어 도로 상황이나 작업 상황에 따라 다르다. 경사가 큰 오르막 주행이나 진창길 주행에서는, 당연히 엔진 토크의 여유는 작아진다. 이러한 상황은 운전자가 파악할 수 있지만, 그러한 운전자의 상황 파악을 상술한 바와 같은 에너지 절약 운전에 결부시킬 수 있는 조작계가 종래의 변속 제어 시스템에서는 준비되어 있지 않다.

일본 특허 출원 공개 평5-338474호 공보(단락 번호〔0004〕, 도 10)

상기 실정에 비추어, 본 발명의 목적은, 엔진의 여력의 운전자 감각을 에너지 절약 운전으로 활용할 수 있는 제어 기능을 구비한 변속 제어 시스템을 제공하는 것이다.

엔진으로부터의 회전 동력을 변속하여 출력하는 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 설정하는 변속 제어 유닛과, 상기 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛을 구비한 차량을 위한 변속 제어 시스템에 있어서 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 운전자의 조작에 의해 조작 지령을 송출하는 조작기가 구비되고, 상기 조작 지령에 기초하여 상기 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 상기 엔진 제어 유닛에 부여하는 동시에, 차량 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 상기 변속 제어 유닛에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여하는 변속 모듈이 구비되어 있다.

이 구성에 따르면, 운전자가 엔진 토크에 여유가 있다고 느껴, 에너지 절약 운전 등의 목적에서 엔진 회전수를 낮추고자 하였을 때에, 조작기, 예를 들어 버튼이나 레버를 조작함으로써, 미리 설정되어 있는 소정량만큼 엔진 회전수를 낮추는 회전수 저하 지령을 엔진 제어 유닛에 부여할 수 있다. 또한 그때, 동시에, 저하되는 엔진 회전수에 상응하는 만큼의 변속비를 변경하여 차량 속도를 유지하도록 변속 제어 유닛에 변속비 변경 지령을 부여한다. 즉, 차량 순항 중에, 조작기를 조작하는 것만으로, 차량 속도는 그대로이고, 엔진 회전수를 낮추는 운전 조작이 간단하게 실현된다.

차량 속도를 유지하면서 엔진 회전수를 지나치게 낮추면 엔진 토크에 여유가 없어지고, 차량 주행이 불안정해져, 엔진 스톨의 우려가 발생한다. 또한, 차륜 접지 지면의 상태나, 무언가의 작업을 행하고 있는 경우에는 그 작업 상태의 변동에 의해 엔진 부하가 커지는 경우도 있다. 이로 인해, 운전자가 차량 주행의 불안정함을 느낀 경우, 일단 낮춘 엔진 회전수를 간단한 조작으로 처음으로 복귀시키는 것이 적합하다. 이 목적을 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 조작기는, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령의 송출이 가능해지도록 구성되어 있다.

엔진 회전수 저하 및 그 복귀(회전수 증가)를 지령하기 위한 조작기의 구체적인 형태로서는, 저하용 버튼과 복귀용 버튼을 병설한 버튼쌍이나, 요동 방향에 따라 저하 지령 또는 복귀 지령을 부여하는 시소 스위치나 요동 레버를 들 수 있다.

차량의 주행 안정성을 고려하면, 상술한 바와 같은 차량 속도를 유지하면서 엔진 회전수를 낮추는 조작은, 단계적으로 행하는 것이 적합하다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경은 복수 단계의 실행이 가능하고, 상기 복귀 조작 지령에 기초하여 상기 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경은 단계적으로 복귀되도록 구성되어 있다.

변속 장치가 유단 변속 타입이면 물론이지만, 무단 변속 타입이라도, 그 변속 장치에 대한 변속비 변경(변속단 변경)이 단계적으로 설정되어 있는 경우가 적지 않다. 그러한 구성의 경우, 1회의 조작에 있어서의 엔진 회전수의 저하량 및 그 결과로서의 변속비의 변경은 변속단수에 일치시키면, 변속 제어의 구성이 간단해져 적합하다. 따라서 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 변속비는 단계적으로 설정됨으로써 복수의 변속단이 만들어내어지는 것이며, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경은 1단의 변속단의 변경에 상당한다.

상기 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수 저하 처리와, 상기 변속비 변경 지령에 의한 변속비 변경 처리가 순차적으로 실행된 경우, 예를 들어 엔진 회전수가 저하된 후, 변속비의 변경 처리를 행하면, 차량 속도가 일단 떨어지고 나서 다시 상승하게 되어 차량 주행성이 악화된다. 따라서, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수 저하 처리와, 상기 변속비 변경 지령에 의한 변속비 변경 처리는, 차량 속도의 변화가 작아지도록 상호의 처리의 제어 타이밍이 조정되도록 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 엔진 회전수 저하 처리에 의해 차량 속도가 저하되는 단위 시간당 변화량과 변속비 변경 처리에 의해 차량 속도가 증가하는 단위 시간당 변화량이 가능한 한 일치하는 제어가 실현된다. 예를 들어, 엔진 회전수 저하 처리를 구성하는 제어 단위와 변속비 변경 처리를 구성하는 제어 단위가 실행되는 타이밍을 조정함으로써, 그 제어 동안의 차량 속도의 변화를 작게 할 수 있다. 간단한 방법 중 하나는, 이 처리에 있어서의 변화율이 큰 쪽(처리 속도가 빠른 쪽)의 처리를, 그 변화율이 작은 쪽(처리 속도가 느린 쪽)의 처리에 맞추기 위해, 그 처리 중에 지연을 넣는 것이다. 어느 쪽이든, 이 엔진 회전수 저하 처리와 변속비 변경 처리를 가능한 한 협조적으로 실행시킴으로써, 이 처리 중에 있어서의 차량 속도의 변화를 작게 할 수 있다.

최근의 엔진(예를 들어, 커먼 레일 방식의 디젤 엔진 등)에서는, 정확하게 엔진 부하를 추정 연산하면서, 엔진 운전을 제어하고 있으므로, 그러한 경우에는 엔진 부하가 엔진 스톨의 우려가 발생하는 레벨에 도달한 경우에는, 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수 저하 처리를 취소하는 것이 바람직하다. 이것을 실현하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 엔진 부하가 소정 레벨을 초과하였는지 여부를 판정하는 엔진 부하 판정부가 구비되고, 상기 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령이 출력된다.

상술한 바와 같은 소정 레벨 이상의 엔진 부하뿐만 아니라, 강제적으로 이 엔진 회전수 저하 처리를 취소하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 엔진 키를 오프로 하여 차량 운전을 종료한 경우, 일정 속도 주행이 불가능한 일반 도로 주행으로 이행한 경우 등이다. 따라서, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 소정 취소 조건의 성립에 수반하여, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 조작 지령을 강제적으로 출력하는 강제 복귀 제어부가 구비되어 있다.

차량 주행 중에는, 주행 조건이나 운전 조건의 변동 등에 적응하기 위해, 변속 장치의 변속 위치를 변경하기 위한 변속 조작기(변속 레버 등)나 엔진 회전수를 조정하기 위한 액셀러레이터 조작기(액셀러레이터 레버 등)를 조작하는 경우가 있다. 이와 같이, 변속 조작기나 액셀러레이터 조작기의 조작에 의해 기준이 되는 엔진 회전수나 변속비(차량 속도)가 운전자의 의사에 따라 전환된 경우라도, 새롭게 기준이 되는 엔진 회전수나 차량 속도로 에너지 절약 운전 등의 목적에서 엔진 회전수 저하 처리를 속행하는 것도 의의가 있다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 변속 장치를 조작하기 위한 변속 조작기에 의해 설정된 제1 변속 위치로부터 제2 변속 위치로의 변속 위치 전환시에 있어서, 상기 제1 변속 위치에 부여되어 있었던 상기 회전수 저하 지령은 상기 제2 변속 위치로 인계된다. 또한, 다른 실시 형태에서는, 엔진 회전수를 조정하기 위한 액셀러레이터 조작기에 의해 설정된 제1 액셀러레이터 위치로부터 제2 액셀러레이터 위치로의 액셀러레이터 위치 전환시에 있어서, 상기 제1 액셀러레이터 위치에 부여되어 있었던 상기 회전수 저하 지령은 상기 제2 액셀러레이터 위치로 인계된다.

본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 엔진 제어 유닛에 부여하는 회전수 저하 지령에 포함되는 저감 엔진 회전수는, 당해 저감 엔진 회전수에 의한 엔진 회전수의 저하를 상기 변속 제어 유닛에 의한 변속비의 변경에 의해 보상할 수 있도록 산정된다. 이 구성을 채용하면, 엔진 회전수 저하가 요구되면, 우선 현 시점의 변속비인 현 변속비에 기초하여 변속비(증속)에 여유가 있는지 여부를 판단하고, 그 여유에 따라서 실행해야 할 엔진 회전수 저하량이 산정된다. 이에 의해, 변속 장치에 증속측의 여유가 있는 한, 본 발명의 엔진 회전수 저하 처리를 실행할 수 있다.

또한, 변속비(증속)에 여유가 없는 경우에는, 이 엔진 회전수 저하 처리를 실행할 수 없지만, 변속 장치에 대해 저속측의 변속 조작이 이루어지면 증속측의 변속에 여유가 생겨, 엔진 회전수 저하 처리의 실행이 가능해진다. 이로 인해, 상기 변속 제어 유닛에 있어서 상기 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경이 불가능한 경우는, 당해 변경이 가능해질 때까지 상기 회전수 저하 지령의 상기 엔진 제어 유닛에의 부여가 유예되는 구성을 채용하면 적합하다.

일반적으로, 작업 차량에 있어서의 고저 부 변속 장치의 고속단은, 액셀러레이터 조작이 빈번하게 발생하는 노상 주행시에 적용되고, 그 결과 엔진 회전수가 빈번하게 변동하게 된다. 이러한 운전 상황하에서는 엔진 회전수 저하 처리를 속행하는 것은 바람직하지는 않다. 따라서, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 변속 장치가, 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경을 행하는 주 변속 장치와, 복수단의 부 변속 장치로 이루어지고, 상기 부 변속 장치를 저속단으로부터 고속단으로 전환하는 변속 전환 지령에 기초하여 상기 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경이 해소된다.

엔진 회전수의 저하가, 외부 작업기의 동작에 있어서 적합하지 않은 회전수의 저하를 유도하는 경우, 이것을 운전자가 파악해 둘 필요가 있다. 만일 PTO 변속 장치가 구비되어 있으면, 그 변속 위치를 조정함으로써 PTO 회전수의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 엔진으로부터의 회전 동력을 외부 작업기에 전달하는 PTO 전동계에 PTO 변속 장치가 구비되어 있는 실시 형태에서는, 상기 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하시에, 상기 PTO 변속 장치에 의한 PTO 회전수의 저하를 저감시키는 변속 위치의 선택을 재촉하는 통지가 행해지면 적합하다. PTO 변속 장치는 유단 변속 장치라도 무단 변속 장치라도 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 변속 제어 시스템에 있어서의 엔진 회전수 저하 처리의 기본적인 흐름을 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 변속 제어 시스템에 있어서의 엔진 회전수의 복귀 처리의 기본적인 흐름을 나타내는 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 변속 제어 시스템을 탑재한 트랙터의 사시도.
도 4는 트랙터의 운전부에 구비된 각종 조작기를 포함하는 운전석의 조감도.
도 5는 이 실시 형태에 있어서의 변속 제어 시스템을 도해한 설명도.
도 6은 변속 제어 시스템의 개략 기능 블록도.
도 7은 변속 제어 시스템에 있어서의 에너지 절약 변속 처리 제어의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 8은 도 7의 에너지 절약 변속 처리 제어에 있어서의 에너지 절약 변속 추종 처리를 나타내는 흐름도.
도 9는 도 7의 에너지 절약 변속 처리 제어에 있어서의 강제 취소 추종 처리를 나타내는 흐름도.
도 10은 변속 조작 처리의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 11은 액셀러레이터 조작 처리의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 12는 복수회의 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 단계적인 저하와, 연료 소비량의 관계를 나타내는 그래프.
도 13은 다른 실시 형태의 변속 제어 시스템을 도해한 설명도.

본 발명의 실시 형태를, 구체적으로 설명하기 전에, 도 1과 도 2의 모식도를 사용하여 본 발명에 따른 변속 제어 시스템에 있어서의 엔진 회전수 저하 처리의 기본적인 흐름을 설명한다.

도 1은 운전자의 자발적인 조작 입력[여기서는 에너지 절약 버튼으로서의 엔진 회전수 저하 버튼(90)의 조작]을 트리거로 하여, 엔진 회전수를 낮추는 동시에 변속비를 변경하여 차량 속도(이하, 단순히 차속이라 약칭함)를 유지하는 제어의 흐름을 도해하고 있다. 운전자가 작업용 차량을 운전하여 일정 차속으로 경운 작업을 행하고 있을 때에, 예를 들어 에너지 절약 운전을 위해 엔진 회전수를 저하시키고자 할 때에는, 엔진 회전수 저하 버튼(90)(이하, 단순히 저하 버튼이라 칭함)을 누른다. 또한, 도면에서는 회전수를 200rpm 저감시키는 것을 의미하는「-200」이 버튼 조작면에 나타내어져 있지만, 이 수치는 일례에 불과하다. 저하 버튼(90)이 조작됨으로써, 저하 조작 지령으로서의 저하 조작 신호가 에너지 절약 변속 모듈(7)에 출력된다. 이 에너지 절약 변속 모듈(7)은 저하 조작 지령을 트리거로 하여, 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령을 생성한다. 회전수 저하 지령은, 현 시점의 엔진 회전수를 기준으로 하여 그것으로부터 미리 설정되어 있는 소정의 엔진 회전수분만큼 저하시킨 에너지 절약 엔진 회전수로 되도록 엔진 제어하는 것을 엔진 제어 유닛(이하, 엔진 ECU라 약칭함)(5)에 요구하는 것이다. 변속비 변경 지령은, 현 시점의 변속 장치(2)에 있어서의 변속비를 기준으로 하여, 상기 에너지 절약 엔진 회전수로의 엔진 회전수 저하에 의해 초래되는 차속의 저하를 보상하여 현 차속을 유지하기 위한 변속비, 즉 보상 변속비를 만들어내도록 변속 장치(2) 내지는 변속 제어 유닛(이하, 변속 ECU라 약칭함)(6)에 요구하는 것이다.

이 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령의 출력인 에너지 절약 처리는, 복수회 행할 수 있다. 즉, 운전자가 엔진 회전수 저하 버튼(90)을 누를 때마다, 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령이 출력되어, 단계적으로 저하되는 엔진 회전을 만들어내는 동시에, 그때마다 변속 장치(2)에 있어서의 변속비를 변경하여 차속이 실질적으로 변경되지 않도록 한다. 물론, 엔진 토크에 여유가 없어지면 엔진 스톨이 발생하므로, 이 에너지 절약 처리의 실시 횟수는 제한된다.

주행 부하나 작업 부하가 증대되어, 차량 주행이 불안정한 것을 운전자가 느낀 경우에는, 단계 처리되어 있는 에너지 절약 처리를 1단계씩 복귀시키는 것이 필요해진다. 도 2는 그것을 위해 행해지는 복귀 처리의 제어의 흐름을 도해하고 있다. 여기서는, 운전자의 자발적인 조작 입력[여기서는 에너지 절약 버튼으로서의 엔진 회전수 저하 복귀 버튼(91)의 조작]을 트리거로 하여, 에너지 절약 운전을 위해 저하된 엔진 회전수를 단계적으로 복귀시키는 동시에 변속비를 변경하여 차량 속도(이하, 단순히 차속이라 약칭함)가 유지된다. 에너지 절약 운전을 위한 엔진 저하 처리를 몇 단계에 걸쳐 시키고 있었던 경우, 우선, 엔진 회전수 저하 복귀 버튼(이하, 단순히 복귀 버튼이라 칭함)(91)을 누른다. 또한, 도면에서는 회전수를 200rpm 복귀시키는 것을 의미하는「＋200」이 버튼 조작면에 나타내어져 있지만, 이 수치는 일례에 불과하다. 복귀 버튼(91)이 조작됨으로써, 복귀 조작 지령으로서의 복귀 조작 신호가 에너지 절약 변속 모듈(7)에 출력된다. 이 에너지 절약 변속 모듈(7)은 복귀 조작 지령을 트리거로 하여, 새로운 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령을 생성한다. 여기서 말하는 회전수 저하 지령은, 최초의 에너지 절약 처리에 있어서의 기준 엔진 회전수로 된 엔진 회전수로부터의 저하를 의미하고 있고, 실질적으로는 현상의 엔진 회전수를 증가시키는 지령이다. 이 회전수 저하 지령이 엔진 ECU(5)에 부여됨으로써, 엔진 회전수는 에너지 절약 처리에서의 대응하는 단계에서 행해진 엔진 저하분이 해소되어, 실질적으로 엔진 회전수는 증가한다. 동시에, 그 해소된 엔진 저하분에 의한 엔진 회전수의 변화, 결과적으로는 증가에 따라 초래되는 차속의 상승을 보상하여 현 차속을 유지하기 위한 변속비, 즉, 보상 변속비를 만들어낼 필요가 있다. 변속비 변경 지령은, 이 목적에서, 그 보상 변속비를 변속 장치(2) 내지는 변속 제어 유닛(6)에 요구하는 것이다. 이 복귀 처리는, 기준 엔진 회전수에 기초하여 행해진 에너지 절약 처리의 처리 단계수만큼 실행 가능하다.

상술한 기본적인 엔진 회전수 저하 처리를 제공하는 변속 제어 시스템의 구체적인 실시 형태를 이하에 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 변속 제어 시스템을 탑재한 트랙터의 사시도이고, 도 4는 트랙터의 운전부에 구비된 각종 조작기를 포함하는 운전석의 조감도이다. 도 5는 이 실시 형태에 있어서의 변속 제어 시스템을 도해한 설명도이다.

이 트랙터는, 차륜(3)에 의해 지지된 기체의 후방부에, 여기서는 경운 장치인 외부 작업기(4)를 장비하고 있다. 기체의 전방부에 배치되어 있는 엔진(1)은 커먼 레일(1a) 방식으로 회전 제어되는 형식의 디젤 엔진(1)이다. 엔진(1)의 출력축(10)으로부터의 동력은, 변속 장치(2)를 구축하는, 유압 기계식의 무단 변속 장치(이하, HMT라 약칭함)(20)와 전후진 전환 장치(23)와 복수단(여기서는 고저 2단)의 변속을 행하는 부 변속 장치(24)를 통해 변속 출력축(11)에 전달되고, 최종적으로 구동륜(전륜 또는 후륜 혹은 그 양쪽)(3)을 회전시킨다. 또한, 이 엔진(1)의 출력축(10)으로부터의 분기 동력은 PTO 전동계(12)를 거쳐서 트랙터에 장비되어 있는 경운 작업기 등의 외부 작업기(4)에도 전달된다.

HMT(20)는 엔진(1)의 출력축(10)으로부터의 동력을 받는 경사판식 가변 토출형 유압 펌프와 당해 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전하여 동력을 출력하는 유압 모터로 이루어지는 정유압식 변속 기구(21)와, 유성 기어 기구(22)가 구성되어 있다. 유성 기어 기구(22)는 엔진(1)의 출력축(10)으로부터의 동력과 유압 모터로부터의 동력을 입력으로 하여, 그 변속 출력을 전후진 전환 장치(23)에 공급하도록 구성되어 있다.

이 정유압식 변속 기구(21)에서는, 엔진(1)으로부터의 동력이 펌프축에 입력됨으로써, 유압 펌프로부터 유압 모터에 압유가 공급되고, 유압 모터가 유압 펌프로부터의 유압에 의해 회전 구동되어 모터축을 회전시킨다. 유압 모터의 회전은 모터축을 통해 유성 기어 기구(22)에 전달된다. 정유압식 변속 기구(21)는, 유압 펌프의 경사판에 연동되어 있는 실린더를 변위시킴으로써, 이 경사판의 각도 변경이 행해지고, 정회전 상태, 역회전 상태 및 정회전 상태와 역회전 상태 사이에 위치하는 중립 상태로 변속되고, 또한 정회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 역회전 상태로 변속된 경우에 있어서도, 유압 펌프의 회전 속도를 무단계로 변경하여 유압 모터의 회전 속도(시간당 회전수)를 무단계로 변경한다. 그 결과, 유압 모터로부터 유성 기어 기구(22)에 출력하는 동력의 회전 속도를 무단계로 변경한다. 정유압식 변속 기구(21)는, 경사판이 중립 상태에 위치됨으로써, 유압 펌프에 의한 유압 모터의 회전을 정지, 결과적으로는 유압 모터로부터 유성 기어 기구(22)에 대한 출력을 정지시킨다.

유성 기어 기구(22)는, 선 기어와, 당해 선 기어의 주위에 등간격으로 분산되어 배치된 3개의 유성 기어와, 각 유성 기어를 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 3개의 유성 기어에 맞물리는 링 기어와, 전후진 전환 장치(23)에 연결되어 있는 출력축(11)을 구비하고 있다. 또한, 이 실시 형태에서는, 캐리어는 외주에 엔진 출력축(10)에 장착된 출력 기어와 맞물리는 기어부를 형성하고 있는 동시에, 선 기어의 보스부에 상대 회전 가능하게 지지되어 있다.

상술한 구성에 의해, 이 HMT(20)는 정유압식 변속 기구(21)의 경사판 각도를 변경함으로써, 구동륜(3)으로의 동력 전달을, 무단계로 변속할 수 있다. 이 경사판 제어는, 변속 ECU(6)로부터의 제어 지령에 기초하여 동작하는 유압 제어 유닛(6a)의 유압 제어에 의해 실현한다.

경사판 제어는, 인위적인 조작에 의한 조작 신호 입력과 기계적으로 생성된 조작 신호 입력의 양쪽에서 가능하지만, 인위적 입력을 위한 변속 조작구로서 기능하는 변속 페달(30)은, 운전 조작 영역의 우측의 플로어에 배치되어 있다. 변속 페달(30)에는, 이 변속 페달(30)을 임의의 위치에서 유지하는 위치 유지 기구(31)가 설치되어 있다. 또한, 운전자가 이 변속 페달(30)을 답입(stepping)함으로써 발생하는 조작량(여기서는 요동 각도)을 검출 신호로서 생성하는 페달 센서(92)도 설치되어 있다. 페달 센서(92)는, 예를 들어 포텐시오미터 등에 의해 구성된다. 또한, 운전 조작 영역에는, 본 발명에 특히 관계되는 것으로서, 엔진 회전수를 조정하기 위해 운전자의 조작에 의한 조작 지령을 송출하는 조작기로서의 엔진 회전수 저하 버튼(90)과 엔진 회전수 복귀 버튼(91) 및 액셀러레이터 레버(32)와 당해 액셀러레이터 레버(32)의 조작 위치를 검출하여 조작 신호를 생성하는 레버 센서(93)가 구비되어 있다. 엔진 회전수 저하 버튼(90)과 엔진 회전수 복귀 버튼(91)은, 이 실시 형태에서는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 후륜 펜더의 상부를 덮는 사이드 패널 상에 설치되어 있지만, 좌측의 사이드 패널이나 스티어링 핸들이나 핸들 전방의 프론트 패널 등에 설치해도 된다.

이 변속 제어 시스템의 제어계는, 엔진 제어 유닛(이하, 엔진 ECU라 약칭함)(5), 변속 제어 유닛(이하, 변속 ECU라 약칭함)(6), 에너지 절약 변속 모듈(7), 표시 ECU(8), 차량 상태 검출 ECU(9), 외부 작업기 ECU(40) 등으로 구성되고, 각각은 차량 탑재 LAN에 의해 데이터 전송 가능하게 접속되어 있다.

차량 상태 검출 ECU(9)는, 트랙터에 배치되어 있는 각종 센서로부터의 신호나, 운전자에 의해 조작되는 조작기의 상태를 나타내는 조작 입력 신호를 입력하고, 필요에 따라서 신호 변환이나 평가 연산을 행하여, 얻어진 신호나 데이터를 차량 탑재 LAN에 송출한다. 이 차량 상태 검출 ECU(9)에 입력되는 신호 중, 특히 본 발명에 관계되는 것으로서는, 변속 페달(30)의 조작량을 검출하는 페달 센서(92)로부터의 신호, 액셀러레이터 레버(32)의 조작량을 검출하는 레버 센서(93)로부터의 신호, 트랙터 차속의 연산에도 사용할 수 있는 변속 출력축(11)의 회전 속도(회전수)를 검출하는 회전 센서(또는 차속 센서)(94)로부터의 신호, 이후에 상세하게 설명하는 엔진 회전수 저하 버튼(90) 및 엔진 회전수 복귀 버튼(91)으로부터의 신호 등을 들 수 있다.

*엔진 ECU(5)는, 잘 알려져 있는 바와 같이, 엔진(1)을 전자 제어하기 위한 핵심 기능부이며, 외부 조작 입력 신호 및 내부 센서 신호 등에 의해 추정되는 엔진(1)의 운전 상태에 따라서, 미리 설정되어 있는 프로그램에 기초하는 제어, 예를 들어 정회전수 제어나 정토크 제어 등 다양한 타입의 엔진 제어를 행한다.

변속 ECU(6)는 외부 조작 입력 신호나 내부 센서 신호 등에 기초하여 전술한 변속 장치(2)의 유압 제어 요소를 유압 제어 유닛(6a)을 통해 제어하여, 변속 장치(2)의 변속비를 설정하고, 트랙터를 원하는 속도로 주행시킨다. 외부 작업기 ECU(40)는 외부 작업기(4)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 표시 ECU(8)는 운전 조작 영역에 설치되어 있는 액정 디스플레이 등으로 이루어지는 모니터(80)에 각종 통지 정보를 표시하기 위한 제어 신호를 생성한다. 이 실시 형태에서는, 모니터(80)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 운전석의 전방(우측) 영역의 사이드 패널 상에 엔진 회전수 저하 버튼(90)과 엔진 회전수 복귀 버튼(91)으로 이루어지는 스위치 패널에 인접하여 배치되어 있는 액정 패널이지만, 이것 대신에 또는 이것에 더하여, 차속계나 타코미터 등을 배치하고 있는 프론트 패널에 조립할 수 있다. 어느 쪽이든, 이 모니터(80)에는, 차량 조작 등의 각종 정보가 표시되지만, 본 발명에 관계되는 것으로서는, 다음 표시 사상을 들 수 있다.

(1) 도 1을 사용하여 설명한 엔진 회전수 저하 처리 또는 도 2를 사용하여 설명한 엔진 회전수 저하 처리의 실행 중에, 엔진 회전 저하량의 표시를 행한다.

(2) 상기 엔진 회전수 저하 처리 또는 도 2를 사용하여 설명한 엔진 회전수 저하 처리가 행해지고 있는 것을 나타내는 점등 표시를 행한다. 이 점등 표시는, 액정 패널과는 별도로 LED를 설치하여 실시해도 된다. 또한, 이 처리는 에너지 절약을 의도하고 있으므로, 경제적인 것을 나타내는 청색 점등이 바람직하다.

(3) 이 제어는 에너지 절약을 의도하고 있지만, PTO 작업을 행하고 있는 경우에는, 차속 일정 상태에서 엔진 회전수(즉, PTO 회전수)의 저하를 초래하므로, 작업 피치의 변화 등의 작업상의 변동을 초래한다. 따라서, 그 변동이 소정값을 초과하는 경우에는, 그 취지를 운전자에게 통지하는 메시지를 표시한다. 또한 그때, 이 메시지 표시 대신에 혹은 이것에 더하여 음성 통지도 행하면 적합하다.

에너지 절약 변속 모듈(7)은, 일시적인 엔진 회전수 저하 처리를 실현하는 제어 모듈이다. 에너지 절약 변속 모듈(7)의 중요한 기능은 다음 2가지이다.

(1) 이 실시 형태에서는 엔진 회전수 저하 버튼(이하, 저하 버튼이라 약칭함)(90)과 엔진 회전수 복귀 버튼(이하, 복귀 버튼이라 약칭함)(91)으로서 구성되어 있는, 운전자에 의해 조작되는 조작기로부터 송출되는 조작 지령에 기초하여, 엔진 ECU(5)에 의해 설정되어 있는, 정회전수 제어를 위한 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)에 부여한다.

(2) 정속도 주행 제어 중에서의 차량 속도를 유지하기 위해 저하 버튼(90)의 조작에 기초하는 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 변속 ECU(6)에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여하는 조작기가 준비되어 있다. 이 실시 형태에서는, 복귀 버튼(91)을 조작함으로써, 상기 복귀 조작 지령의 송출이 행해진다.

또한, 이 실시 형태의 구체예에서는, 저하 버튼(90)을 1회 조작할 때마다, 엔진 회전수는 정속도 주행 제어를 위해 설정된 설정 회전수 : N0으로부터 200rpm씩 저하되고, 복귀 버튼(91)을 1회 조작하면, 직전의 저하 버튼 조작에 의한 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경이 취소되고, 직전의 저하 버튼 조작 전의 상태로 복귀하도록 구성되어 있다.

또한, 저하 버튼(90)에 의한 엔진 회전수의 저하 횟수는, 소정 횟수로 제한되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이 실시 형태에서는, 이 제한 횟수를 4회로 함으로써, 800rpm까지의 엔진 회전수 저하로 제한할 수 있다. 물론, 이 제한 횟수는 임의의 횟수로 설정 가능하게 하는 것이 바람직하다.

에너지 절약 변속 모듈(7)은, 다른 ECU와의 사이에서 데이터 교환이 가능한 컴퓨터에 의해 구축되고, 주로 컴퓨터 프로그램에 의해 그 기능이 만들어내어진다. 따라서, 엔진 ECU(5)나 변속 ECU(6) 등의 다른 ECU의 내부에 구축하는 것도 가능하다. 여기서는, 알기 쉬운 설명을 위해, 독립된 유닛으로서 기재하고 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 에너지 절약 변속 모듈(7)에는, 상기 기능을 실현하기 위해, 회전수 저하 지령 생성부(71), 변속비 변경 지령 생성부(72), 저하 처리 이력 메모리(73), 엔진 부하 판정부(74), 강제 복귀 제어부(75)가 포함되어 있다.

회전수 저하 지령 생성부(71)는, 운전자의 저하 버튼(90)의 누름에 의한 조작 지령에 기초하여 현상의 엔진 회전수를 200rpm만큼 저하시키는 회전수 저하 지령을 생성하여 엔진 ECU(5)로 송출한다. 그때, 변속비 변경 지령 생성부(72)는, 이 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 차속의 저하를 수반하지 않도록, 그 저하분을 보상하는 변속비의 변경값을 구하고, 그 변경값에 기초한 변속비 변경 지령을 생성하고, 이 변속비 변경 지령을 변속 ECU(6)로 송출한다. 액셀러레이터 레버(32)의 조작 위치에 따라 설정된 기본 엔진 회전수를 제어 목표로 하여 엔진 ECU(5)가 엔진(1)의 회전수를 제어하고 있지만, 이 회전수 저하 지령은, 그 기본 엔진 회전수를 저하시키는 것이며, 이 실시 형태에서는 복수 횟수, 예를 들어 4회에 걸친 회전수 저하를 지령할 수 있다. 즉, 첫 번째 회전수 저하 지령에서 기본 엔진 회전수로부터 200rpm의 저하, 두 번째 회전수 저하 지령에서 다시 200rpm, 즉, 저하 기본 엔진 회전수로부터 400rpm의 저하가 지령되게 된다. 물론, 그 엔진 회전수 저하에 수반되는 차속의 저하는, 그때마다의 변속비 변경 지령 생성부(72)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상된다.

또한 운전자가 복귀 버튼(91)을 누른 경우에는, 복귀 조작 지령이, 에너지 절약 변속 모듈(7)에 부여되고, 회전수 저하 지령 생성부(71)는, 현 시점에서 설정되어 있는 회전수 저하 지령의 적산 횟수를 1단계 취소하는 복귀 지령을 엔진 ECU(5)로 보낸다. 이에 의해, 회전수 저하 지령이 1회 설정되어 있을 뿐인 상태라면, 그 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 ECU(5)에서의 엔진(1)의 목표 회전수는, 원래의 기본 엔진 회전수로 된다. 회전수 저하 지령이 2회 설정되어 있는 상태라면, 1회분의 엔진 회전수 저하가 취소되어, 엔진 ECU(5)에서의 엔진(1)의 목표 회전수는 기본 엔진 회전수보다 200rpm만큼 저하시킨 회전수로 된다. 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하가 설정되어 있지 않은 상태에서 복귀 버튼(91)이 눌러져도 회전수 저하 지령은 생성되지 않는다. 복귀 버튼(91)은, 회전수 저하 지령의 취소 처리를 행할 뿐이다. 당연히, 복귀 버튼(91)의 조작에 의한 복귀 조작 지령에 의해 엔진 회전수 저하가 수정된 경우에는, 동시에 그 수정에 수반되는 차속의 증가는, 변속비 변경 지령 생성부(72)로부터의 변속비 변경 지령에 의해 보상되고, 차속은 일정하게 유지된다.

이로 인해, 회전수 저하 지령 생성부(71)에 의해 엔진 ECU(5)에 설정되는 회전수 저하 지령의 횟수를 기록해 둘 필요가 있고, 이를 위해 저하 처리 이력 메모리(73)가 구비되어 있다. 저하 처리 이력 메모리(73)는 스택 메모리와 같은 메모리 구조가 적합하고, 회전수 저하 지령이 생성되면 회전수 저하에 관한 정보가 저하 처리 이력 메모리(73)에 기입되고(푸시), 복귀 지령이 생성되면 마지막에 기입된 회전수 저하에 관한 정보가 판독되어 소거된다(팝). 물론, 회전수 저하 지령이나 복귀 조작 지령을 시계열적(時系列的)으로 기록하는 이력 메모리와 같은 메모리 구조를 채용해도 된다. 어느 쪽이든, 회전수 저하 지령 생성부(71)에 의해, 엔진 ECU(5)에 회전수 저하 지령이 보내지면, 1회의 저하 버튼(90)의 조작에 의한 200rpm의 엔진 회전수 저하의 정보가 필요에 따라서 변속비 변경의 정보도 포함하여 저하 처리 이력 메모리(73)에 기입된다. 그리고 저하 처리 이력 메모리(73)에 액세스하면, 현상의 저하 버튼(90)의 조작 이력과 현상 엔진 ECU(5)에 지령되어 있는 엔진 회전수의 저하량, 현상의 변속비를 알 수 있다.

엔진 부하 판정부(74)는, 엔진 부하가 소정 레벨을 초과하였는지 여부를 판정하는 기능을 갖고, 소정 레벨을 초과하는 엔진 부하가 판정된 경우, 회전수 저하 지령에 의해 설정되어 있는 목표 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경을 취소하기 위한 복귀 지령이 생성된다. 엔진 ECU(5)에서는 엔진 부하 제어를 행하는 기능을 갖고 있으므로, 엔진 부하 판정을 위해 필요한 엔진 부하 레벨은, 엔진 ECU(5)로부터 취득할 수 있다.

강제 복귀 제어부(75)는 엔진 부하 이외에도 미리 설정해 둔 소정 취소 조건이 성립된 경우에, 복귀 조작 지령을 강제적으로 출력하여, 엔진 ECU(5)에 설정된 엔진 회전수의 저하 및 변속 ECU(6)에 실시된 보상 변속비의 변경을 취소한다. 이 취소 조건은, 정속 주행이 필요한 작업 주행의 모드로부터 차속을 임의로 조정하면서 주행할 필요가 있는 일반 노상 주행의 모드로 된 경우 등, 정속 주행이 불필요한 상황이 검지된다고 하는 것이 전형적인 조건이다. 또한, 엔진 키를 오프로 하여 차량 운전을 종료한 경우도, 강제적으로 엔진 회전수의 저하를 취소하는 것이 바람직하다.

또한, 액셀러레이터 조작기를 조작함으로써 기본 엔진 회전수가 조정되면, 엔진 회전수는 인위적으로 변경되지만, 그때라도 회전수 저하 지령을 인계하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 액셀러레이터 조작기인 액셀러레이터 레버(32)의 조작을 빈번하게 행하였다고 해도, 에너지 절약 운전을 유지할 수 있다. 마찬가지로, 변속 조작기인 변속 페달(30)에 의해 변속 장치(2)의 변속비도 인위적으로 변경되지만, 그때라도 변속비의 변경에 수반되는 엔진 회전수의 변경과 그 후의 회전수 저하 및 그 회전수의 저하에 수반되는 보상 변속비의 설정이 행해지도록 구성되어 있다.

회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수 저하 처리와 상기 변속비 변경 지령에 의한 변속비 변경 처리를 순차적으로 행하면, 엔진 회전수 저하 처리가 종료된 단계에서 차속이 저하되어 있고, 그 후의 변속비 변경 처리에 수반하여 원래의 차속으로 되돌아간다. 이러한 에너지 절약 변속 처리로의 전환시에 차속의 저하와 증가를 가능한 한 작게 하기 위해, 차량 속도의 변화가 작아지도록 상호의 처리의 제어 타이밍이 조정되는 기술이 도입되어 있다. 즉, 엔진 회전수 저하 처리를 구성하는 제어 단위와 변속비 변경 처리를 구성하는 제어 단위가 실행되는 타이밍을 조정함으로써, 그 제어 동안의 차량 속도의 변화를 작게 하고 있다.

상술한 바와 같이 구성된 변속 제어 시스템에 있어서의 에너지 절약 변속 처리의 일례를 도 7 내지 도 11의 흐름도를 사용하여 이하에 설명한다.

우선, 이 에너지 절약 변속 처리에 기초하는 200rpm 단위의 엔진 회전수 저하를 강제적으로 취소하고자 할 때에 "1"로 세트되는 취소 플래그의 내용이 "0"인지 여부를 체크한다(#01). 작업 주행으로부터 일반 노상 주행으로의 이행 등, 미리 정해져 있는 조건이 성립된 경우에, 강제 복귀 제어부(75)가 복귀 조작 지령으로서 취소 플래그의 내용을 "1"로 세트한다. 취소 플래그의 내용이 "1"이면(#01 "아니오" 분기), 이후에 설명하는 강제 취소 처리를 행하고(#60), 에너지 절약 변속 처리의 종료가 요구되어 있지 않으면, 스텝 #01로 되돌아간다. 취소 플래그의 내용이 "0"이면(#01 "예" 분기), 이 엔진 회전수 저하 처리의 적산 횟수를 나타내는 저하 처리 횟수 : N을 판독한다(#02). 이 처리 횟수 : N에 1회의 회전수 저하 지령에 의해 저하되는 단위 회전수 저하량인 200rpm을 승산한 값이 현 시점의 기본 엔진 회전수로부터의 엔진 회전수 저하량이다. 이어서, 에너지 절약 변속 처리의 실행 중에 변속 페달(30)이나 액셀러레이터 레버(32)가 조작되었을 때에 세트되는 조작 플래그의 내용이 체크된다(#03). 이 조작 플래그의 내용을 리셋할 필요가 있으므로, 여기서 리셋해 두기 위해 조작 플래그에 "0"을 세트한다(#04).

변속 페달(30)의 조작에 기초하는 변속 조작 처리는 도 10에 나타내어져 있다. 우선, 이 변속 조작 처리의 종료 명령이 내려져 있는지 여부를 체크하고(#81), 종료 명령이 내려져 있지 않으면(#81 "아니오" 분기), 변속 페달(30)을 사용한 변속 조작이 행해졌는지 여부를 체크한다(#82). 변속 조작이 행해져 있지 않으면(#82 "아니오" 분기), 스텝 #81로 되돌아가고, 변속 조작이 행해졌으면(#82 "예" 분기), 그 조작량을 연산한다(#83). 또한 연산된 조작량에 기초하여 변속 조작 처리가 실행되고(#84), 그것에 의해 실현한 변속비를 기준 변속비로서 기록한다(#85). 마지막으로 조작 플래그에 "1"을 설정한다(#86). 이 변속 조작 처리는 변속 ECU(6)에서 실행되지만, 기록된 기준 변속비의 판독이나 조작 플래그의 내용 체크는 에너지 절약 변속 모듈(7)에서 행할 수 있는 것으로 한다.

액셀러레이터 레버(32)의 조작에 기초하는 액셀러레이터 조작(엔진 회전수 설정) 처리는 도 11에 나타내어져 있다. 여기서도, 이 액셀러레이터 조작 처리의 종료 명령이 내려져 있는지 여부를 체크하고(#91), 종료 명령이 내려져 있지 않으면(#91 "아니오" 분기), 액셀러레이터 레버(32)를 사용한 액셀러레이터 조작이 행해졌는지 여부를 체크한다(#92). 액셀러레이터 조작이 행해져 있지 않으면(#92 "아니오" 분기), 스텝 #91로 되돌아가고, 변속 조작이 행해졌으면(#92 "예" 분기), 그 조작량을 연산한다(#93). 또한 연산된 조작량에 기초하여 액셀러레이터 조작 처리가 실행되고(#94), 그것에 의해 실현한 엔진 회전수를 기준 엔진 회전수로서 기록한다(#95). 마지막으로 조작 플래그에 "1"을 설정한다(#96). 이 액셀러레이터 조작 처리는 엔진 ECU(5)에서 실행되지만, 기록된 기준 엔진 회전수의 판독이나 조작 플래그의 내용 체크는 에너지 절약 변속 모듈(7)에서 행할 수 있는 것으로 한다.

도 7의 흐름도로 되돌아가, 스텝 #03의 체크에서 조작 플래그의 내용이 "1"이면(#03 "예" 분기), 조작 플래그의 내용을 "0"으로 재기입하고, 또한 처리 횟수 : N이 "0"인지 여부를 체크한다(#05). 처리 횟수 : N이 "0"이 아니면(#05 "아니오" 분기), 엔진 회전수를 200rpm 단위로 저하시키는 에너지 절약 변속이 실행되어 있는 것이므로, 인위적인 변속 조작이나 액셀러레이터 조작이 행해짐으로써 기본 엔진 회전수나 기본 변속비가 변경되어도, 먼저 설정되어 있는 엔진 회전수 저하 설정을 인계하여 행하기 위한 변속 추종 처리를 실행한다(#40). 스텝 #03의 체크에서 조작 플래그의 내용이 "0"이거나(#03 "아니오" 분기), 혹은 스텝 #05의 체크에서 처리 횟수 : N이 "0"이면(#05 "예" 분기), 에너지 절약 버튼인 저하 버튼(90) 또는 복귀 버튼(91)이 조작되었는지 여부가 체크된다(#06). 에너지 절약 버튼이 조작되어 있지 않으면(#06 "아니오" 분기), 스텝 #01로 되돌아간다.

에너지 절약 버튼이 조작되어 있으면(#06 "예" 분기), 이하에 서술하는 바와 같은 버튼 조작에 의한 엔진 회전수 저하 처리가 실행된다. 우선, 현상의 기준 엔진 회전수와 기준 변속비가 판독되고(#07), 에너지 절약 버튼 조작이, 저하 버튼(90)에 의한 조작인지, 복귀 버튼(91)에 의한 조작인지가 체크된다(#08).

〔저하 버튼(90)에 의한 조작인 경우〕

이 조작 지령은, 엔진 회전수를 200rpm 단위로 저하시키는 것을 의미하므로, 이하의 식에 기초하여, 에너지 절약을 위해 목표로 하는 저하 회전수를 산정한다(#09) ;

저하 회전수＝기준 회전수－200*(N＋1),

N : 처리 횟수.

산정된 저하 회전수를 포함하는 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 보내기 위해 생성한다(#10). 또한, 이 저하 회전수에 있어서 현 차속을 유지할 수 있는 변속비를 산정하여, 변속 ECU(6)로 보내기 위해, 그 변속비를 포함하는 변속비 변경 지령을 생성한다(#11). 새롭게 설정되는 엔진 회전수와 변속비에 기초하여 엔진 부하율을 산정한다(#12). 산정된 엔진 부하율로부터 금회의 엔진 회전수 저하가 허가될지 여부를 임계값 등을 사용하여 판정한다(#13). 엔진 회전수 저하가 허가되는 경우(#13 "예" 분기), 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령의 실시에 기초하는 차속 변화가 보다 적은 적절한 지령 실행 타이밍을 산정하여, 그 지령 실행 타이밍을 각 지령에 기술한다(#14). 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 송신하고, 변속비 변경 지령을 변속 ECU(6)로 송신한다(#15). 처리 횟수 : N을 인크리먼트하여 스텝 #01로 되돌아간다(#16). 엔진 회전수 저하가 허가되지 않는 경우(#13 "아니오" 분기), 엔진 회전수의 저하 처리가 불가능한 것을 통지하여, 금회의 저하 버튼(90)에 의한 엔진 회전수 저하를 중지하고, 스텝 #01로 되돌아간다(#17).

또한, 스텝 #13의 저하 처리 가능한지 여부의 판정에 있어서, 엔진 회전수 저하의 처리 횟수 : N을 4회까지 제한하는 조건도 가할 수 있다. 즉, 이 판정시에 있어서, (N＋1)이 5가 되는 경우, 엔진 회전수 저하가 허가되지 않는다고 판정하여, 스텝 #17로 분기한다. 이 처리 횟수 : N에 의한 저하 처리의 가능 판정은, 우선 판정 조건으로서 스텝 #09 전에 행하도록 해도 된다.

〔복귀 버튼(91)에 의한 조작인 경우〕

이 조작 지령은, 저하 버튼(90)의 조작에 의해 저하시킨 엔진 회전수를 200rpm 단위로 복귀시키는 것을 의미하므로, 먼저 엔진 회전수 저하 처리가 이루어져 있는지 여부를 체크한다(#18). 처리 횟수 : N이 "0"이고 엔진 회전수 저하 처리가 이루어져 있지 않은 경우(#18 "아니오" 분기), 이 복귀 버튼(91)의 조작은 무효이므로, 어떠한 처리도 하지 않고 스텝 #01로 되돌아간다. 처리 횟수 : N이 "0"이 아니면(#18 "예" 분기), 1회 이상의 엔진 회전수 저하 처리가 이루어져 있는 것을 의미하므로, 이하의 식에 기초하여, 복귀 처리 후의 목표로 되는 저하 회전수를 산정한다(#19).

저하 회전수＝기준 회전수－200*(N－1),

N : 처리 횟수.

다음에, 산정된 저하 회전수를 포함하는 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 보내기 위해 생성한다(#20). 또한, 이 저하 회전수에 있어서 현 차속을 유지할 수 있는 변속비를 산정하여, 변속 ECU(6)로 보내기 위해, 그 변속비를 포함하는 변속비 변경 지령을 생성한다(#21). 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령의 실시에 기초하는 차속 변화가 보다 적은 적절한 지령 실행 타이밍을 산정하여, 그 지령 실행 타이밍을 각 지령에 기술한다(#22). 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 송신하고, 변속비 변경 지령을 변속 ECU(6)로 송신한다(#23). 처리 횟수 : N을 디크리먼트한다(#24). 디크리먼트한 N의 값이 "0"이면(#25 "예" 분기), 엔진 회전수 저하 처리가 모두 해제되어 있는 것으로 되므로, 그 취지의 통지를 행하여(#26), 스텝 #01로 되돌아간다. 디크리먼트한 N의 값이 "0" 이외이면(#25 "아니오" 분기), 아직 엔진 회전수 저하 처리가 유지되어 있으므로 그대로 스텝 #01로 되돌아간다.

다음에, 전술한 인위적인 변속 조작이나 액셀러레이터 조작이 행해짐으로써 기본 엔진 회전수나 기본 변속비가 변경되어도, 먼저 설정되어 있는 엔진 회전수 저하 설정을 인계하여 행하는 변속 추종 처리(#40)를 도 8의 흐름도를 사용하여 설명한다.

우선, 새로운 조작을 통해 갱신된 기준 회전수 및 기준 변속비를 판독한다(#41). 엔진 회전수 저하 설정을 인계하기 위해, 갱신된 기준 회전을 사용하여, 저하 회전수를 재산정한다(저하 회전수＝기준 회전수－200*N, N : 처리 횟수)(#42).

산정된 저하 회전수를 포함하는 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 보내기 위해 생성한다(#43). 또한, 이 저하 회전수를 고려하여 수정 변속비를 산정하고, 이 수정 변속비를 포함하는 변속비 변경 지령을 생성한다(#44). 새롭게 설정되는 엔진 회전수와 변속비에 기초하여 엔진 부하율을 산정한다(#45). 산정된 엔진 부하율로부터 금회의 엔진 회전수 저하가 허가될지 여부를 임계값 등을 사용하여 판정한다(#46). 엔진 회전수 저하가 허가되는 경우(#46 "예" 분기), 회전수 저하 지령과 변속비 변경 지령의 실시에 기초하는 차속 변화가 보다 적은 적절한 지령 실행 타이밍을 산정하여, 그 지령 실행 타이밍을 각 지령에 기술한다(#47). 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 송신하고, 변속비 변경 지령을 변속 ECU(6)로 송신하여(#48), 이 서브루틴을 종료한다. 엔진 회전수 저하가 허가되지 않는 경우(#46 "아니오" 분기), 엔진 회전수의 저하 처리가 불가능한 것을 통지하여(#49), 엔진 회전수 저하의 처리는 행하지 않고 이 서브루틴을 종료한다.

강제 복귀 제어부(75)에 의해 취소 플래그가 "1"로 설정된 경우에 실행되는 강제 취소 처리(#60)를 도 9의 흐름도를 사용하여 설명한다.

우선, 취소 플래그의 내용을 "0"으로 재기입하고(#61), 엔진 회전수 저하 처리의 적산 횟수를 나타내는 저하 처리 횟수 : N을 판독한다(#62). 판독한 처리 횟수 : N이 "0"이 아닌지 여부, 즉 현 시점에서, 엔진 회전수 저하 처리가 행해져 있는지 여부를 체크한다(#63). 엔진 회전수 저하 처리가 행해져 있지 않은 경우(#63 "아니오" 분기), 이 회전수 저하 처리를 취소할 필요가 없으므로 이 서브루틴을 종료한다. 엔진 회전수 저하 처리가 행해져 있는 경우(#63 "예" 분기), 현상의 기준 엔진 회전수와 기준 변속비가 판독된다(#64). 현재 실시되어 있는 엔진 회전수 저하량을 취소하기 위한 회전수 저하 취소 지령을 생성하는 동시에(#65), 현재 실시되어 있는 보상 변속비를 원래의 기준 변속비로 복귀시키기 위한 변속비 변경 지령을 생성한다(#66). 또한, 이 회전수 저하 취소 지령과 변속비 변경 지령의 실시에 기초하는 차속 변화가 보다 적은 적절한 지령 실행 타이밍을 산정하여, 그 지령 실행 타이밍을 각 지령에 기술한다(#67). 그리고 회전수 저하 지령을 엔진 ECU(5)로 송신하고, 변속비 변경 지령을 변속 ECU(6)로 송신하고(#68), 또한 처리 횟수 : N의 값을 "0"으로 하여(#69), 이 서브루틴을 종료한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 회전수 저하 처리는, 운전자가 엔진(1)에 여력을 느꼈을 때에 소정량의 엔진 회전수를 단계적으로 낮추기 위해 적합하고, 이에 의해 연료 소비의 절약을 기대할 수 있다. 예를 들어, 이러한 엔진 회전수 저하 처리에 의한 연비 개선을 실험적 평가하여 얻어진 그래프가 도 12에 나타내어져 있다. 이 그래프로부터, 기준 회전수가 2700rpm일 때에, 저하 버튼(90)을 1회 누를 때마다, 약 10％씩 연비가 개선되는 것을 이해할 수 있다. 또한, 상기한 예에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 기준 회전수에 관계없이 200rpm 단위로 회전수를 저하시키는 제어로 하고 있었지만, 기준 회전수에 따라서 그곳으로부터 저하시키는 단위 저하 회전수를 바꾸는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 회전수 저하 처리에서는, 연비의 개선이 차속의 실질적 변화 없이 행해지므로 이점이 크지만, 엔진 회전수의 저하가 PTO 회전수의 저하에 연동되므로, PTO 작업을 행하고 있는 경우에는 문제를 발생하는 경우가 있다. 단, 도 13에 도시하는 바와 같이, 엔진(1)으로부터의 회전 동력을 외부 작업기(4)에 전달하는 PTO 전동계(12)에 복수단의 PTO 변속 장치(12A)가 구비되어 있는 구성에서는, 그 PTO 회전수의 저하가 커지면, PTO 변속 장치(12A)의 변속단을 업시킴으로써, 가능한 한 PTO 회전수의 저하를 저감시키는 변속단의 선택을 재촉하는 통지를 행한다. PTO 변속 장치(12A)의 변속단은 그다지 많이 준비되어 있지 않으므로, 엔진 회전수의 저하를 정확하게 보상하는 변속단을 설정하는 것은 곤란하지만, PTO 회전수의 변동이 가장 적은 변속단을 선택하면 된다. PTO 변속 장치(12A)가, 유압 제어 유닛(6a)을 통해 변속 ECU(6)로부터 변속단의 선택을 행할 수 있는 구성인 경우, 엔진 회전수 저하를 이 PTO 변속 장치(12A)의 변속단에 선택적으로 연동시키는 것이 가능해진다. 또한, PTO 변속 장치(12A)에 무단 변속 장치를 채용한 경우에는, 본 발명에 따른 엔진 회전수 저하 처리에 있어서, 실질적으로는 PTO 회전수를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, PTO 변속 장치(12A)의 변속단은, 직접 변속단을 검출하는 센서를 설치해도 되지만, 보다 간단하게는, 엔진 회전수와 PTO 회전수로부터 변속단을 산정하면 된다.

*상기한 흐름도를 사용한 엔진 회전수 저하 처리의 설명에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 기준 회전수로부터 저하 회전수를 산정하기 위한 소정량을 200rpm으로 하고 있었지만, 이것은 자유롭게 설정 가능하다. 또한, 이 소정량은, 일련의 엔진 회전수 저하 처리에 있어서 동일한 값을 사용할 필요도 없고, 저하 버튼(90)의 조작 횟수마다 바꾸어도 된다. 또한, 저하 버튼(90)이 조작된 시점에서, HMT(20)의 변속 범위에 여유가 없어, 200rpm의 엔진 회전수 저하를 보상할 만큼의 변속비(증속)를 설정할 수 없는 경우, HMT(20)에서 설정 가능한 변속비에 적합하도록 저하 회전수를 산정하기 위한 소정량(＜200rpm)을 결정한다. 이러한 구성을 채용하는 경우, 저하 처리 이력 메모리(73)에는, 복귀 지령에 의해 원래의 상태로 복귀하는 데 필요한 데이터, 예를 들어 저하 버튼(90)의 각 조작시의 엔진 회전수의 저하량과 설정 변속비 등이 저장된다. 즉, 보다 일반적으로 말하면, 이 엔진 제어 유닛(5)에 부여하는 회전수 저하 지령에 포함되는 저감 엔진 회전수는, 당해 저감 엔진 회전수에 의한 엔진 회전수의 저하가 HMT(20)에 있어서의 변속비의 변경에 의해 보상할 수 있도록 산정된다. 이것을 도 1로 설명하면, 저하 조작 신호가 입력되면, 현 변속비에 기초하여 변속비(증속)의 여유도를 판단하여, 그 여유도와 한계 엔진 회전수 저하량(예를 들어, 200rpm)으로부터 실행해야 할 엔진 회전수 저하량을 산정하고, 그 산정된 저하량을 나타내는 회전수 저하 지령이 엔진 ECU(5)에 부여된다.

HMT(20)에 있어서의 변속비에 여유가 없는 경우, 즉 경사판각이 한도로 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경이 불가능한 경우는, 도 7의 흐름도에서는 저하 처리 불가라 간주하여, 저하 처리 불가의 대처 처리로서 스텝 #17에서 저하 처리 불가가 통지된다. 이 저하 처리 불가의 대처 처리로서, 이 저하 조작 신호의 입력은 일단 받아들이고, HMT(20)의 변속비가 저하되었을 때에(감속), 당해 저하 조작 신호에 기초하는 엔진 회전수 저하 처리를 실행하는 것도 가능하다. 이 저하 조작 신호의 임시 받아들임을 복수회 가능하게 하면, 저하 버튼(90)의 조작 횟수분만큼, 그 후의 HMT(20)의 변속 상태의 변화(감속)에 적용하는 분의 엔진 회전수 저하 처리를 실행하게 된다. 즉, 엔진 회전수의 저하를 보상하는 변속비의 변경이 불가능한 경우는, 당해 변경이 가능해질 때까지 회전수 저하 지령의 엔진 ECU(5)에의 부여가 유예되는 것이다.

상기한 흐름도를 사용한 엔진 회전수 저하 처리의 설명에서는, 저하 버튼(90)의 조작에 의한 저하 조작 지령에 따라 실행된 하나 이상의 엔진 회전수 저하 이벤트는 복귀 버튼(91)의 조작에 의한 복귀 조작 지령에 의해 순차 해소된다. 이 복귀 조작 지령은, 다른 조작에 의해서도 에너지 절약 변속 모듈(7)에 부여할 수 있다. 예를 들어, 고저 부 변속 장치(24)를 저속단으로부터 고속단으로 전환하기 위한 변속 전환 지령을 복귀 조작 지령이라 간주하여, 그 시점에서 실행되어 있는 엔진 회전수 저하 상태를 해소한다. 일반적으로, 작업 차량에 있어서의 고저 부 변속 장치(24)의 고속단은, 액셀러레이터 조작이 빈번하게 발생하는 노상 주행시에 적용된다. 이러한 엔진 회전수가 빈번하게 변동되는 운전 상황에서는, 엔진 회전수 저하 처리를 해소하는 쪽이 낫다. 따라서, 저속단 또는 중속단으로부터 고속단으로의 전환과 동시에 엔진 회전수 저하 처리를 해소하는 것은 이점이 있다. 그때, 저하 조작이 복수회 행해져 있는 경우에는, 1회분만 복귀시켜도 되지만, 바람직하게는 모든 횟수분의 엔진 회전수 저하를 복귀시키면 좋다. 단, 급속한 차속의 변화를 회피하기 위해, 그 엔진 회전수 저하의 복귀, 즉 엔진 회전수 증가는 천천히 행하는 것이 바람직하다.

〔다른 실시 형태〕

(1) 상술한 실시 형태에서는, 무단식 변속 기구가 사용되어 있어, 운전자는 임의의 무단계 변속 위치를 설정 가능하게 하고 있었지만, 본 발명의 변속 제어 시스템은 유단식 변속 장치에도 적용 가능하고, 그때 보상 변속비의 선택은 가장 가까운 보상 변속비를 부여하는 변속단을 선택하게 된다. 또한, 무단식 변속 장치가 사용되어 있어도, 운전자는 단계식으로 설정되는 변속 레버에 의해 유단적으로밖에 변속 위치를 선택할 수 없는 것도 있다. 이러한 변속 장치(2)에 대해서도 마찬가지로 본 발명의 적용이 가능하다. 조작기를 통한 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경이 복수 단계에서 실행되는 것인 경우에는, 복귀 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경도 단계적으로 행해지도록 구성된다.

(2) 변속비를 단계적으로 설정함으로써 복수의 변속단이 만들어내어지는 유단식 변속 장치에 본 발명을 적용하는 경우에는, 상기 조작 지령에 기초하는 엔진 회전수의 저하 및 보상 변속비의 변경은 1단의 변속단의 변경에 상당하는 단위로 행하면 된다.

(3) 상술한 실시 형태에서는, 무단식 변속 기구로서, HMT가 채용되어 있었지만 이것 대신에, HST나 CVT 등이 사용되어도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

(4) 상술한 실시 형태에서는, 차량으로서 트랙터에 변속 제어 시스템을 채용한 예를 나타냈지만, 이앙기나 콤바인이나 잔디깎는 기계나 백호우 등의 다른 작업차, 승용차, 트럭 등에 있어서도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

1 : 엔진
2 : 변속 장치
4 : 외부 작업기
12 : PTO 전동계
12A : PTO 변속 장치
20 : HMT(＝유압 기계식 변속 기구)(주 변속 장치)
21 : HST(＝정유압식 변속 기구)
22 : 유성 기어 기구
23 : 전후진 전환 기구
24 : 부 변속 장치
3 : 차륜
30 : 액셀러레이터 페달(액셀러레이터 조작기)
32 : 변속 레버(변속 조작기)
4 : 외부 작업기
5 : 엔진 ECU(엔진 제어 유닛)
6 : 변속 ECU(변속 제어 유닛)
7 : 에너지 절약 변속 모듈
74 : 엔진 부하 판정부
75 : 강제 복귀 제어부
9 : 차량 상태 검출 ECU
90 : 저하 버튼(조작기)
91 : 복귀 버튼(조작기)
92 : 액셀러레이터 페달 센서
93 : 변속 레버 센서

Claims

엔진으로부터의 회전 동력을 변속하여 출력하는 변속 장치와, 상기 변속 장치의 변속비를 설정하는 변속 제어 유닛과, 상기 엔진의 엔진 회전수를 설정하는 엔진 제어 유닛과, 운전 조작 영역에 설치된 모니터를 구비한 작업차에 있어서,
운전자의 조작에 의해 조작 지령을 송출하는 조작기가 구비되고,
상기 조작 지령에 기초하여 상기 엔진 제어 유닛에서 설정되어 있는 엔진 회전수를 소정량만큼 저감시키는 회전수 저하 지령을 상기 엔진 제어 유닛에 부여하는 동시에, 차량 속도를 유지하기 위해 당해 회전수 저하 지령에 의한 엔진 회전수의 저하를 보상하도록 변속비의 변경을 상기 변속 제어 유닛에 요구하는 변속비 변경 지령을 부여하는 변속 모듈이 구비되고,
상기 변속 모듈이 상기 변속비 지령을 부여하는 때에는 엔진 회전수가 저하하고 있다는 것을 모니터에 표시하고, 또한 PTO 작업을 행하고 있는 경우에 있어서 상기 변속비 지령에 따른 엔진 회전수의 저하가 소정값을 초과하는 때에는 작업상의 변동이 생기는 취지를 모니터에 표시하는, 작업차.