作業車両
【課題】作業速の低速走行から路上速の高速走行までの走行速度の有効利用と操作性の向上。
【解決手段】エンジンEの回転動力を静油圧式無段変速部1aと遊星ギヤ機構部1bとから成る油圧機械式無段変速装置1と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置9を介して駆動輪2F,2Rへ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部1aを利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部1a及び遊星ギヤ機構部1bの両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部1aによるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル5の踏み込み操作に伴いエンジンEの出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部1aのトラニオン軸7を回動して作業車両の速度を増速する制御手段10を設けたことを特徴とする作業車両の構成とする。
【解決手段】エンジンEの回転動力を静油圧式無段変速部1aと遊星ギヤ機構部1bとから成る油圧機械式無段変速装置1と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置9を介して駆動輪2F,2Rへ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部1aを利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部1a及び遊星ギヤ機構部1bの両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部1aによるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル5の踏み込み操作に伴いエンジンEの出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部1aのトラニオン軸7を回動して作業車両の速度を増速する制御手段10を設けたことを特徴とする作業車両の構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、トラクタや芝刈機等、油圧機械式無段変速装置を有する作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、特開平5−215200号公報に示されるように、静油圧式無段変速部とギヤ機構部とから成る油圧機械式無段変速装置(以下、HMT)が知られており、このHMTを建設車両や荷役運搬車両に搭載することが知られている。
【特許文献1】特開平5−215200号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、前記公報に記載の技術には、作業速の低速走行から路上速の高速走行まで走行速度を有効的に利用する技術が記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【0004】
この発明は上記課題に鑑みて、作業車両の変速制御装置を以下のように構成した。
即ち、エンジン(E)の回転動力を静油圧式無段変速部(1a)と遊星ギヤ機構部(1b)とから成る油圧機械式無段変速装置(1)と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部(1a)を利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部(1a)及び遊星ギヤ機構部(1b)の両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部(1a)によるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する制御手段(10)を設けたことを特徴とする作業車両とした。
(作用)
以上のように構成した作業車両では、エンジン(E)からの回転動力は、静油圧式無段変速部(1a)、ギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達される(HSTモード)。
【0005】
また、エンジン(E)からの回転動力は、静油圧式無段変速部(1a)、遊星ギヤ機構部(1b)、ギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達される(HMTモード)。
【0006】
作業を行なうときの作業速は、HSTモードで走行する。また、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する。
【発明の効果】
【0007】
これにより、作業速の低速走行から路上速の高速走行まで走行速度を有効的に利用可能となる。また、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速するので、操作性が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタTについて説明する。
最初にトラクタTの構成に付いて説明する。
トラクタTは、図2に示すように、ボンネット11内部にディーゼルエンジンEを備え、このエンジンE下方に左右前輪2F,2Fを支持するフロントアクスルケースを設けると共に、エンジンE後部に、後述する油圧機械式無段変速装置(以下、HMT1)等を内装するミッションケース12を接続し、更にこのケース12後部左右に後輪2R,2Rを支持するリヤアクスルケース13を接続する構成となっている。
【0009】
また前記ボンネット11後部でミッションケース12の上方には、キャビン14を構成し、操縦席15の周囲を覆う構成となっている。
キャビン14内の構成について説明すると、操縦席15の側方には、図3に示すように、副変速装置9の変速位置を設定する変速レバー3を設け、同レバー3の回動基部に、同レバー3を外方へ付勢するスプリング機構を設けると共に、同レバー3がニュートラル位置に操作されたときにONするニュートラル位置検知スイッチ17を設ける構成となっている。また変速レバー3は、図3中のレバーガイド16で示すように、所謂h型シフト形態に構成され、詳しくは作業時の前後進を想定した一直線状の低速操作域(F1,R)と、この低速操作域のニュートラル位置(N)から一旦車体外方に向かって操作しこのニュートラル位置(N)から前方へ操作する高速前進操作域(F2)とを有する構成となっている。
【0010】
また変速レバー3の内方には、作業機昇降用レバー18を突設し、このレバー18基部に操作位置を検出するレバー位置センサ18sを設けている。
また、前記操縦席15の側方には、車体後部のPTO軸22の回転を入切操作するインディペンデントPTO入切スイッチ23、旋回時に前輪2Fを増速させたり旋回内側の後輪2Rにブレーキをかけたり、更には作業機Rを非作業位置まで上昇する所謂旋回制御の作動を入切する旋回制御スイッチ24等の各種設定器を設けている。
【0011】
そして、上記センサ18s…や、設定器23,24は、操縦席15下方の制御手段10である各コントローラ10a,10b…と接続する構成となっている。
また前記操縦席15の前方には、パイロットランプや液晶モニタ、警報ブザー等、各種報知装置を有するメータパネル25を設け、その後方にステアリングハンドル26を突設するハンドルポスト27を設けて、同ポスト27内部に車体の旋回操作を検出する手段としてハンドル切角センサ26sを設けている。
【0012】
また、前記ハンドルポスト27の一側面には、回動支持部に摩擦材を備え前記エンジンEの出力回転数を設定保持するスロットルレバー4等を設け、同レバー4を前後に押し引き操作することでワイヤー28aやリンク部材等、機械式連動機構を介してエンジンEのスロットル、即ち出力回転数を増減速する構成となっている。
【0013】
また、前記操縦席15前方のフロア29には、クラッチペダル30、この発明の変速操作装置となる変速ペダル5、左右後輪2R,2Rを夫れ夫れ制動する左右ブレーキペダル31,31等を設けている。
【0014】
また前記変速ペダル5は、図1に示すように、フロア29の開口部に取り付けるプレート部材32上の横軸33に支持し、この回動基部に、前記HMT1の出力回転を常時減速側へ付勢するスプリングやダンパ機構を設けると共に、このペダル側部には下方へ伸びるアーム部5aを備え、このアーム部5aの回転をフロア29下方に設けたポテンショメータ式の踏込量検出手段(以下、変速ペダル位置センサ5s)へ伝達してペダル5の踏み込み量を検出する構成となっている。
【0015】
また更に、前記変速ペダル5の下方には、同ペダル5を所定値以上踏み込むとペダル下面に当接しフロア下方へ押されるアクセル操作部6を設け、この押圧式のアクセル操作部6の下端を、横軸34回りに回動するメカ式連動機構35及びワイヤー28bを介して前記エンジンEのスロットル調整部と連結する構成となっている。
【0016】
これにより、前記スロットルレバー4で設定保持したスロットル位置、即ちエンジン回転数を基点としてアクセル操作部6の押し込み時にだけ増速することができる。
またトラクタTの車体後部について説明すると、前記ミッションケース12の後部には、作業機昇降用油圧シリンダを内装するシリンダケース36を備え、前記シリンダのピストン伸縮によりケース36左右に支持するリフトアーム37を上下回動する構成となっている。そして前記リフトアーム37の片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ37sを設けている。
【0017】
これにより、後述する作業機用コントローラ10bでは、前記作業機昇降用レバー18の操作角度とリフトアーム37の設定角度を一致させるように作業機上昇用比例流量制御弁のソレノイド35a、或いは作業機下降用比例流量制御弁のソレノイド35bへ通電し作業機Rを昇降する制御(ポジション制御)を行なう構成となっている。
【0018】
また、車体後部には、トップリンクと左右のロワーリンクからなる3点リンク機構38を設け、同リンク機構38に対地作業機等、各種作業機を連結する構成となっている。
尚、図2ではロータリ作業機Rを連結した構成となっており、このロータリ作業機Rは、前記PTO軸22の回転をユニバーサルジョイントを介して入力し、ロータリ爪39を回転駆動する構成となっている。
【0019】
次に、トラクタTの動力伝達構造について図5に基づき説明する。
前記エンジンEの回転動力は、エンジン出力軸40から取り出され、主クラッチCmを介してミッションケース12内の前部に支持する第一軸41へ伝達される。
【0020】
前記第一軸41には、動力上手側にPTO系動力の分岐部としてPTO動力分岐用ギヤ42を設けると共に、同軸41後端部をHMT1のポンプ入力軸43に接続する構成となっている。
【0021】
また前記HMT1は、静油圧式無段変速部(以下、HST1a)と、遊星ギヤ式変速機構部1bとから成る走行系動力の主変速装置であり、HST部のポンプP内の斜板傾倒角、即ちトラニオン軸7の回動角を変更することによりモータMの出力回転数を正転から逆転まで無段階に変更する構成となっている。
【0022】
またトラニオン軸7には、同軸の角度を検出するポテンショメータ式のセンサ(以下、トラニオン軸角度センサ7s)と、トラニオン軸操作用アクチュエータとして電動モータ8を設け、前記変速ペダル5の踏み込み量に応じて同モータ8を駆動することにより、前記トラニオン軸7の回動位置を適宜変更する構成となっている。
【0023】
尚、ここでは前記HMT1の変速レバー3とトラニオン軸7とを電気的に連動する構成となっているが、両部材3,7をリンク機構やカム機構或いやワイヤー等によってメカ的に連動連結する構成としても良い。
【0024】
また前記ポンプ入力軸43は、HST部本体から更に後方に向かって突設し、後述する遊星ギヤ機構部1bのキャリア44を接続する構成となっている。
また前記走行系の動力伝達経路は、HST1aのポンプ入力軸43後方に第二軸45を配し、この第二軸45には前方から順に遊星ギヤ機構部1b、同ギヤ機構部1bから出力される回転数を計測るためのHMT出力回転検出用ギヤ46、前記ギヤ機構部1bから出力される動力伝達を入切する第一クラッチ機構(以下、HMTクラッチC1)、後述するHST1aのモータ出力軸47の回転を取り入れる第一入力ギヤ48を設け、更にこの入力ギヤ48の後方にギヤ式の副変速装置9を設ける構成となっている。
【0025】
前記遊星ギヤ機構部1bは、複数のプラネタリギヤ50…と、これらプラネタリギヤ50…の外周縁部と噛み合い前記第二軸45と一体的に回転する内歯ギヤ51と、前記第二軸45上を空転し前記プラネタリギヤ50の内周縁部と噛み合うサンギヤ52等から構成され、更に前記各プラネタリギヤ50…同士をキャリア44にて支持し前記ポンプ入力軸43と一体的に接続する構成となっている。また前記サンギヤ52は前記第二軸45上を空転する構成となっており、この後部を第二入力ギヤ53と一体回転する構成としている。
【0026】
また前記HST1aのモータM側の動力伝達経路は、モータ出力軸47の中間部に前記第二入力ギヤ53と噛み合う第二出力ギヤ54を設け、第二のクラッチ機構(以下、HSTクラッチC2)を介して前記第一入力ギヤ48とカウンターギヤを介して噛み合う第一出力ギヤ55を設ける構成となっている。
【0027】
また、前記HMTクラッチC1及びHSTクラッチC2は、後述する走行用コントローラ10aの通電指令により油圧で圧着操作する構成となっている。
これにより、前記エンジンEの回転動力を副変速装置9へ伝達するには、HMTクラッチC1を「入」且つHSTクラッチC2を「切」として前記キャリア44の回転を、モータ出力軸47と一体回転するサンギヤ52の回転に合成して、第二軸45を駆動する形態(HMTモード)、若しくはHMTクラッチC1を「切」且つHSTクラッチC2を「入」としてモータ出力軸47の回転だけを第一入出力ギヤ55,48の噛み合いを介して副変速装置9へ伝達する形態(HSTモード)の何れかで伝達する構成となっている。
【0028】
また前記HMTモードから得られる回転は、前記HMT1の出力回転検出用ギヤ46に近接して設けたHMT回転検出センサ46sにより検出し、前記HSTモードから得られる回転は、前記第二出力ギヤ54に近接して設けたHST回転検出センサ54sにより検出し、各モードでの車速を間接的に検出する構成となっている。
【0029】
また前記副変速装置9は、前記変速レバー3により操作される「高(F2)」「低(F1)」二段の変速位置と「後進(R)」位置を有するギヤ式変速装置であって、同変速位置にて減速された回転動力は、後輪デフ機構55を介して左右の後輪駆動軸56、後輪2Rへ伝達すると共に、後輪デフ機構55よりも動力上手側に設けた前輪動力分岐ギヤ57により、前輪増速装置58、前輪デフ機構を介して前輪2Fへも伝達可能に構成されている。
【0030】
また前記左右の後輪駆動軸56には、ディスク式ブレーキ機構60を設け、同軸56の回転、即ち後輪2Rをブレーキ用アクチュエータとなるブレーキ用油圧シリンダ61L(61R)のピストン伸縮操作によって左右独立若しくは左右一体的に制動する構成となっている。
【0031】
一方、前記PTO系動力の伝達経路は、前記ミッションケース12内の前部に、前記PTO系動力分岐ギヤ42と噛み合う被駆動ギヤ65を設け、この被駆動ギヤ65を支持する第三軸66の動力下手側に、伝達動力を入切操作するクラッチ機構(以下、PTOクラッチC3)を設ける構成となっている。また前記PTOクラッチC3は、後述するコントローラ10bの通電指令によって油圧により入切操作する構成となっている。また前記PTOクラッチC3の動力下手側には、PTO変速部67を設け、PTO軸22の回転数を数段階に変速する構成となっている。
【0032】
次に図5に基づきトラクタTの制御系について説明する。
前記トラクタTの制御手段10は、変速に関する制御を処理する走行用コントローラ10aと、作業機Rに関する制御を処理する作業機用コントローラ10bと、前記液晶モニタなど表示装置に関する処理を行なうメータパネル用コントローラ10c等から構成され、夫れ夫れのコントローラは各種信号を処理するCPUと、これら信号情報を一時記憶するRAM、各種制御プログラムを記憶するEEPROM等の記憶手段を有する構成となっている。また各コントローラ10a,10b,10Cは夫れ夫れ通信回線により接続され互いのセンサ情報や出力情報を送受信できる構成となっている。
【0033】
前記走行用コントローラ10aは、この入力部に、前記変速ペダル位置センサ5s、ニュートラル位置検知スイッチ17、トラニオン軸角度センサ7s、ハンドル切角センサ26s、更に前記HMT回転センサ46s、HST回転検出センサ54s等を接続して設けている。また出力部には、前記トラニオン軸7の回動位置を強制的に変更する電動モータ8、HMTクラッチC1を圧着操作する比例流量制御弁のソレノイド70、HSTクラッチC2を圧着操作する比例流量制御弁のソレノイド71、前記左右後輪2R,2Rのブレーキ用油圧シリンダ61L,61Rを作動させる比例流量制御弁のソレノイド72,72、前輪増速装置58を作動させる切替制御弁のソレノイド73等を接続して設けている。
【0034】
また、作業機昇降用コントローラ10bは、入力部に、前記旋回制御スイッチ24、作業機昇降用レバー18基部のレバー位置センサ18s、リフトアーム角センサ37s、インディペンデントPTO入切スイッチ23等を接続して設け、出力部に、前記作業機昇降用シリンダへ圧油を送る比例流量制御弁の上昇用及び下降用ソレノイド74a,74b、PTOクラッチC3を入切操作する切替制御弁のソレノイド75を接続して設けている。
【0035】
またメータパネル用コントローラ10cには、この出力部に前記液晶モニタ、パイロットランプ、警報ブザー等を接続して設けている。
以上のように構成したトラクタTでは、電源投入しエンジンEを始動すると、各コントローラ10a,10b…は、図7や図8に示すように、まず各種センサや設定器のセンサチェック処理が行われた後、各種制御が実行される。
【0036】
図7に示すフローチャートは、前記走行用コントローラ10aが実行する制御の概要を示し、同コントローラ10aでは、STEP1で各種設定器、スイッチ類の読み込みを行い、STEP2でエンジン始動時にだけセンサチェックを行なう。その後STEP3で前記変速レバー3や変速ペダル5操作による変速制御の処理を行ない、STEP4で旋回制御を行なってリターンとなる。
【0037】
ここで前記STEP2のセンサチェックの内、ハンドル切角センサ20sの処理について図9に基づき説明する。
前記ハンドル切角センサ20sのセンサチェック処理では、まずSTEP1で電動モータ8への通電を牽制し、車両を走行不能な状態に設定する。そしてSTEP2で前記メータパネル25の液晶モニタに、ステアリングハンドル20を左右一方のロック位置から他方のロック位置まで操作するよう案内表示する。
【0038】
そして前記案内表示に従いオペレータがハンドルを操作すると、STEP4でこの検出値と前記EEPROMに記憶された内部記憶値とを比較し、これが所定値以上の差がある場合は、STEP6で前記メータパネル用コントローラ10cへ情報を送信し、所定時間だけ警報ブザーを作動すると共に、STEP7にて前記旋回制御の作動を牽制し、この牽制状態であることを表示する。その後、STEP8にて前記電動モータ8の通電牽制状態を解除してトラクタTを走行可能な状態に設定する。
【0039】
これにより、センサ20sが故障したまま作業を開始し、ハンドル20を左右に操作しても、なかなか旋回制御が作動しなかったり、反対にハンドル20を僅かに操舵しただけで作動するなど旋回制御に適さない状態で作動することが無くなる。またここでは、エンジン始動時にオペレータによる予め設定した所定のハンドル操作によってセンサ20sのチェックを行なう構成としたので、故障状態を早期に発見し易い。
【0040】
尚、ここでは前記センサ20sの故障を検出した後にモニタや警報ブザーによりオペレータへ報知するに留める構成となっているが、STEP1の牽制を継続させたり、エンジンEを停止させてトラクタを走行できない状態に設定する構成としても良い。
【0041】
また図10に示すフローチャートは、図7のSTEP3の変速制御の処理を示し、STEP1で前記変速レバー3のニュートラル位置検知スイッチ17がONであるかどうかを判定し、これがYESであれば、STEP2で前記クラッチC1,C2をHSTモードに設定し、前記電動モータ8にてトラニオン軸10を回転センサ54sの検出値がゼロとなる位置に設定保持する。これにより発進時、迅速に変速することができる。
【0042】
一方、前記STEP1の判定がNOである場合は、STEP3で変速ペダル5の踏み込み操作があるかどうかを判定し、これがYESの場合はSTEP4に進み、ペダル5の踏み込み量に応じてトラニオン軸7の角度を変更する。図11に示すグラフは、前記標準時(無負荷時)のエンジン回転数と車速の関係を示し、例えば副変速が「低」に設定され、ポイントPで変速ペダル5が踏み込まれた場合は、L1に示す点線のように、踏み込み初期には車速が微増され、その後前記エンジン回転数とともに増速される。尚、ここでは前記HMT、HST回転センサ46s,54sにより車速を検出し、所定の車速S1まではHMTモードで走行し、前記車速S1を超えるとHSTモードで走行する構成となっている。
【0043】
また前記変速ペダル5を所定量以上踏み込むと、前述した通り、同時にアクセル操作部6を押圧することとなり、エンジンEのスロットルも増速される。
これにより、作業中、特に旋回時や作業個所を変える場合に一時的に高速で移動する場合や、作業を終了して一般道を高速で移動する場合に変速操作とアクセル操作を別々に操作する必要が無くなり、トラクタTの操作性を向上することができる。またここでは、前記変速ペダル5の下面とアクセル操作部6との間に間隙を設け、変速ペダル5を所定量以上踏み込んだ時にスロットルを増速する構成としたので、常時スロットルを変更する構成と比較して、車速を微調整する場合に操作性が良い。
【0044】
また前記変速レバー3の別形態としては、図12に示すように、アクセル操作部6を変速ペダル5と同様にペダル式に構成し、変速ペダル5とスロットルペダル6’をフロア29上に並設して設け、変速ペダル5の踏み込み操作と同時に、スロットルペダル6’を踏み込んで前記エンジンEの出力回転数を増速する構成としても良い。
【0045】
これにより、前記変速ペダル5の下方にアクセル操作部6を設ける構成と比較してオペレータの判断によりスロットルを増速させるかどうかを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】変速ペダルの斜視図。
【図2】トラクタの全体側面図。
【図3】変速レバーの周囲を示す図。
【図4】ハンドル周囲を示す図。
【図5】トラクタの伝動機構を示す図。
【図6】制御部の接続状態を示す図。
【図7】走行用コントローラが実行する制御の概要を示すフローチャート。
【図8】作業機用コントローラが実行する制御の概要を示すフローチャート。
【図9】ステアリング切角センサのセンサチェック処理を概要を示すフローチャート。
【図10】変速制御の概要を示すフローチャート。
【図11】車速の作用を説明する為の図。
【図12】変速ペダルの別実施例。
【符号の説明】
【0047】
1 油圧機械式無段変速装置
1a 静油圧式無段変速部(HST部)
1b 遊星ギヤ機構部
2F 駆動輪(前輪)
2R 駆動輪(後輪)
3 変速レバー
4 スロットルレバー
5 変速ペダル
6 アクセル操作部
7 トラニオン軸
8 電動モータ
9 ギヤ式変速装置
10 制御手段
E エンジン
【技術分野】
【0001】
この発明は、トラクタや芝刈機等、油圧機械式無段変速装置を有する作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、特開平5−215200号公報に示されるように、静油圧式無段変速部とギヤ機構部とから成る油圧機械式無段変速装置(以下、HMT)が知られており、このHMTを建設車両や荷役運搬車両に搭載することが知られている。
【特許文献1】特開平5−215200号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、前記公報に記載の技術には、作業速の低速走行から路上速の高速走行まで走行速度を有効的に利用する技術が記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【0004】
この発明は上記課題に鑑みて、作業車両の変速制御装置を以下のように構成した。
即ち、エンジン(E)の回転動力を静油圧式無段変速部(1a)と遊星ギヤ機構部(1b)とから成る油圧機械式無段変速装置(1)と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部(1a)を利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部(1a)及び遊星ギヤ機構部(1b)の両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部(1a)によるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する制御手段(10)を設けたことを特徴とする作業車両とした。
(作用)
以上のように構成した作業車両では、エンジン(E)からの回転動力は、静油圧式無段変速部(1a)、ギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達される(HSTモード)。
【0005】
また、エンジン(E)からの回転動力は、静油圧式無段変速部(1a)、遊星ギヤ機構部(1b)、ギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達される(HMTモード)。
【0006】
作業を行なうときの作業速は、HSTモードで走行する。また、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する。
【発明の効果】
【0007】
これにより、作業速の低速走行から路上速の高速走行まで走行速度を有効的に利用可能となる。また、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速するので、操作性が向上するようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタTについて説明する。
最初にトラクタTの構成に付いて説明する。
トラクタTは、図2に示すように、ボンネット11内部にディーゼルエンジンEを備え、このエンジンE下方に左右前輪2F,2Fを支持するフロントアクスルケースを設けると共に、エンジンE後部に、後述する油圧機械式無段変速装置(以下、HMT1)等を内装するミッションケース12を接続し、更にこのケース12後部左右に後輪2R,2Rを支持するリヤアクスルケース13を接続する構成となっている。
【0009】
また前記ボンネット11後部でミッションケース12の上方には、キャビン14を構成し、操縦席15の周囲を覆う構成となっている。
キャビン14内の構成について説明すると、操縦席15の側方には、図3に示すように、副変速装置9の変速位置を設定する変速レバー3を設け、同レバー3の回動基部に、同レバー3を外方へ付勢するスプリング機構を設けると共に、同レバー3がニュートラル位置に操作されたときにONするニュートラル位置検知スイッチ17を設ける構成となっている。また変速レバー3は、図3中のレバーガイド16で示すように、所謂h型シフト形態に構成され、詳しくは作業時の前後進を想定した一直線状の低速操作域(F1,R)と、この低速操作域のニュートラル位置(N)から一旦車体外方に向かって操作しこのニュートラル位置(N)から前方へ操作する高速前進操作域(F2)とを有する構成となっている。
【0010】
また変速レバー3の内方には、作業機昇降用レバー18を突設し、このレバー18基部に操作位置を検出するレバー位置センサ18sを設けている。
また、前記操縦席15の側方には、車体後部のPTO軸22の回転を入切操作するインディペンデントPTO入切スイッチ23、旋回時に前輪2Fを増速させたり旋回内側の後輪2Rにブレーキをかけたり、更には作業機Rを非作業位置まで上昇する所謂旋回制御の作動を入切する旋回制御スイッチ24等の各種設定器を設けている。
【0011】
そして、上記センサ18s…や、設定器23,24は、操縦席15下方の制御手段10である各コントローラ10a,10b…と接続する構成となっている。
また前記操縦席15の前方には、パイロットランプや液晶モニタ、警報ブザー等、各種報知装置を有するメータパネル25を設け、その後方にステアリングハンドル26を突設するハンドルポスト27を設けて、同ポスト27内部に車体の旋回操作を検出する手段としてハンドル切角センサ26sを設けている。
【0012】
また、前記ハンドルポスト27の一側面には、回動支持部に摩擦材を備え前記エンジンEの出力回転数を設定保持するスロットルレバー4等を設け、同レバー4を前後に押し引き操作することでワイヤー28aやリンク部材等、機械式連動機構を介してエンジンEのスロットル、即ち出力回転数を増減速する構成となっている。
【0013】
また、前記操縦席15前方のフロア29には、クラッチペダル30、この発明の変速操作装置となる変速ペダル5、左右後輪2R,2Rを夫れ夫れ制動する左右ブレーキペダル31,31等を設けている。
【0014】
また前記変速ペダル5は、図1に示すように、フロア29の開口部に取り付けるプレート部材32上の横軸33に支持し、この回動基部に、前記HMT1の出力回転を常時減速側へ付勢するスプリングやダンパ機構を設けると共に、このペダル側部には下方へ伸びるアーム部5aを備え、このアーム部5aの回転をフロア29下方に設けたポテンショメータ式の踏込量検出手段(以下、変速ペダル位置センサ5s)へ伝達してペダル5の踏み込み量を検出する構成となっている。
【0015】
また更に、前記変速ペダル5の下方には、同ペダル5を所定値以上踏み込むとペダル下面に当接しフロア下方へ押されるアクセル操作部6を設け、この押圧式のアクセル操作部6の下端を、横軸34回りに回動するメカ式連動機構35及びワイヤー28bを介して前記エンジンEのスロットル調整部と連結する構成となっている。
【0016】
これにより、前記スロットルレバー4で設定保持したスロットル位置、即ちエンジン回転数を基点としてアクセル操作部6の押し込み時にだけ増速することができる。
またトラクタTの車体後部について説明すると、前記ミッションケース12の後部には、作業機昇降用油圧シリンダを内装するシリンダケース36を備え、前記シリンダのピストン伸縮によりケース36左右に支持するリフトアーム37を上下回動する構成となっている。そして前記リフトアーム37の片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ37sを設けている。
【0017】
これにより、後述する作業機用コントローラ10bでは、前記作業機昇降用レバー18の操作角度とリフトアーム37の設定角度を一致させるように作業機上昇用比例流量制御弁のソレノイド35a、或いは作業機下降用比例流量制御弁のソレノイド35bへ通電し作業機Rを昇降する制御(ポジション制御)を行なう構成となっている。
【0018】
また、車体後部には、トップリンクと左右のロワーリンクからなる3点リンク機構38を設け、同リンク機構38に対地作業機等、各種作業機を連結する構成となっている。
尚、図2ではロータリ作業機Rを連結した構成となっており、このロータリ作業機Rは、前記PTO軸22の回転をユニバーサルジョイントを介して入力し、ロータリ爪39を回転駆動する構成となっている。
【0019】
次に、トラクタTの動力伝達構造について図5に基づき説明する。
前記エンジンEの回転動力は、エンジン出力軸40から取り出され、主クラッチCmを介してミッションケース12内の前部に支持する第一軸41へ伝達される。
【0020】
前記第一軸41には、動力上手側にPTO系動力の分岐部としてPTO動力分岐用ギヤ42を設けると共に、同軸41後端部をHMT1のポンプ入力軸43に接続する構成となっている。
【0021】
また前記HMT1は、静油圧式無段変速部(以下、HST1a)と、遊星ギヤ式変速機構部1bとから成る走行系動力の主変速装置であり、HST部のポンプP内の斜板傾倒角、即ちトラニオン軸7の回動角を変更することによりモータMの出力回転数を正転から逆転まで無段階に変更する構成となっている。
【0022】
またトラニオン軸7には、同軸の角度を検出するポテンショメータ式のセンサ(以下、トラニオン軸角度センサ7s)と、トラニオン軸操作用アクチュエータとして電動モータ8を設け、前記変速ペダル5の踏み込み量に応じて同モータ8を駆動することにより、前記トラニオン軸7の回動位置を適宜変更する構成となっている。
【0023】
尚、ここでは前記HMT1の変速レバー3とトラニオン軸7とを電気的に連動する構成となっているが、両部材3,7をリンク機構やカム機構或いやワイヤー等によってメカ的に連動連結する構成としても良い。
【0024】
また前記ポンプ入力軸43は、HST部本体から更に後方に向かって突設し、後述する遊星ギヤ機構部1bのキャリア44を接続する構成となっている。
また前記走行系の動力伝達経路は、HST1aのポンプ入力軸43後方に第二軸45を配し、この第二軸45には前方から順に遊星ギヤ機構部1b、同ギヤ機構部1bから出力される回転数を計測るためのHMT出力回転検出用ギヤ46、前記ギヤ機構部1bから出力される動力伝達を入切する第一クラッチ機構(以下、HMTクラッチC1)、後述するHST1aのモータ出力軸47の回転を取り入れる第一入力ギヤ48を設け、更にこの入力ギヤ48の後方にギヤ式の副変速装置9を設ける構成となっている。
【0025】
前記遊星ギヤ機構部1bは、複数のプラネタリギヤ50…と、これらプラネタリギヤ50…の外周縁部と噛み合い前記第二軸45と一体的に回転する内歯ギヤ51と、前記第二軸45上を空転し前記プラネタリギヤ50の内周縁部と噛み合うサンギヤ52等から構成され、更に前記各プラネタリギヤ50…同士をキャリア44にて支持し前記ポンプ入力軸43と一体的に接続する構成となっている。また前記サンギヤ52は前記第二軸45上を空転する構成となっており、この後部を第二入力ギヤ53と一体回転する構成としている。
【0026】
また前記HST1aのモータM側の動力伝達経路は、モータ出力軸47の中間部に前記第二入力ギヤ53と噛み合う第二出力ギヤ54を設け、第二のクラッチ機構(以下、HSTクラッチC2)を介して前記第一入力ギヤ48とカウンターギヤを介して噛み合う第一出力ギヤ55を設ける構成となっている。
【0027】
また、前記HMTクラッチC1及びHSTクラッチC2は、後述する走行用コントローラ10aの通電指令により油圧で圧着操作する構成となっている。
これにより、前記エンジンEの回転動力を副変速装置9へ伝達するには、HMTクラッチC1を「入」且つHSTクラッチC2を「切」として前記キャリア44の回転を、モータ出力軸47と一体回転するサンギヤ52の回転に合成して、第二軸45を駆動する形態(HMTモード)、若しくはHMTクラッチC1を「切」且つHSTクラッチC2を「入」としてモータ出力軸47の回転だけを第一入出力ギヤ55,48の噛み合いを介して副変速装置9へ伝達する形態(HSTモード)の何れかで伝達する構成となっている。
【0028】
また前記HMTモードから得られる回転は、前記HMT1の出力回転検出用ギヤ46に近接して設けたHMT回転検出センサ46sにより検出し、前記HSTモードから得られる回転は、前記第二出力ギヤ54に近接して設けたHST回転検出センサ54sにより検出し、各モードでの車速を間接的に検出する構成となっている。
【0029】
また前記副変速装置9は、前記変速レバー3により操作される「高(F2)」「低(F1)」二段の変速位置と「後進(R)」位置を有するギヤ式変速装置であって、同変速位置にて減速された回転動力は、後輪デフ機構55を介して左右の後輪駆動軸56、後輪2Rへ伝達すると共に、後輪デフ機構55よりも動力上手側に設けた前輪動力分岐ギヤ57により、前輪増速装置58、前輪デフ機構を介して前輪2Fへも伝達可能に構成されている。
【0030】
また前記左右の後輪駆動軸56には、ディスク式ブレーキ機構60を設け、同軸56の回転、即ち後輪2Rをブレーキ用アクチュエータとなるブレーキ用油圧シリンダ61L(61R)のピストン伸縮操作によって左右独立若しくは左右一体的に制動する構成となっている。
【0031】
一方、前記PTO系動力の伝達経路は、前記ミッションケース12内の前部に、前記PTO系動力分岐ギヤ42と噛み合う被駆動ギヤ65を設け、この被駆動ギヤ65を支持する第三軸66の動力下手側に、伝達動力を入切操作するクラッチ機構(以下、PTOクラッチC3)を設ける構成となっている。また前記PTOクラッチC3は、後述するコントローラ10bの通電指令によって油圧により入切操作する構成となっている。また前記PTOクラッチC3の動力下手側には、PTO変速部67を設け、PTO軸22の回転数を数段階に変速する構成となっている。
【0032】
次に図5に基づきトラクタTの制御系について説明する。
前記トラクタTの制御手段10は、変速に関する制御を処理する走行用コントローラ10aと、作業機Rに関する制御を処理する作業機用コントローラ10bと、前記液晶モニタなど表示装置に関する処理を行なうメータパネル用コントローラ10c等から構成され、夫れ夫れのコントローラは各種信号を処理するCPUと、これら信号情報を一時記憶するRAM、各種制御プログラムを記憶するEEPROM等の記憶手段を有する構成となっている。また各コントローラ10a,10b,10Cは夫れ夫れ通信回線により接続され互いのセンサ情報や出力情報を送受信できる構成となっている。
【0033】
前記走行用コントローラ10aは、この入力部に、前記変速ペダル位置センサ5s、ニュートラル位置検知スイッチ17、トラニオン軸角度センサ7s、ハンドル切角センサ26s、更に前記HMT回転センサ46s、HST回転検出センサ54s等を接続して設けている。また出力部には、前記トラニオン軸7の回動位置を強制的に変更する電動モータ8、HMTクラッチC1を圧着操作する比例流量制御弁のソレノイド70、HSTクラッチC2を圧着操作する比例流量制御弁のソレノイド71、前記左右後輪2R,2Rのブレーキ用油圧シリンダ61L,61Rを作動させる比例流量制御弁のソレノイド72,72、前輪増速装置58を作動させる切替制御弁のソレノイド73等を接続して設けている。
【0034】
また、作業機昇降用コントローラ10bは、入力部に、前記旋回制御スイッチ24、作業機昇降用レバー18基部のレバー位置センサ18s、リフトアーム角センサ37s、インディペンデントPTO入切スイッチ23等を接続して設け、出力部に、前記作業機昇降用シリンダへ圧油を送る比例流量制御弁の上昇用及び下降用ソレノイド74a,74b、PTOクラッチC3を入切操作する切替制御弁のソレノイド75を接続して設けている。
【0035】
またメータパネル用コントローラ10cには、この出力部に前記液晶モニタ、パイロットランプ、警報ブザー等を接続して設けている。
以上のように構成したトラクタTでは、電源投入しエンジンEを始動すると、各コントローラ10a,10b…は、図7や図8に示すように、まず各種センサや設定器のセンサチェック処理が行われた後、各種制御が実行される。
【0036】
図7に示すフローチャートは、前記走行用コントローラ10aが実行する制御の概要を示し、同コントローラ10aでは、STEP1で各種設定器、スイッチ類の読み込みを行い、STEP2でエンジン始動時にだけセンサチェックを行なう。その後STEP3で前記変速レバー3や変速ペダル5操作による変速制御の処理を行ない、STEP4で旋回制御を行なってリターンとなる。
【0037】
ここで前記STEP2のセンサチェックの内、ハンドル切角センサ20sの処理について図9に基づき説明する。
前記ハンドル切角センサ20sのセンサチェック処理では、まずSTEP1で電動モータ8への通電を牽制し、車両を走行不能な状態に設定する。そしてSTEP2で前記メータパネル25の液晶モニタに、ステアリングハンドル20を左右一方のロック位置から他方のロック位置まで操作するよう案内表示する。
【0038】
そして前記案内表示に従いオペレータがハンドルを操作すると、STEP4でこの検出値と前記EEPROMに記憶された内部記憶値とを比較し、これが所定値以上の差がある場合は、STEP6で前記メータパネル用コントローラ10cへ情報を送信し、所定時間だけ警報ブザーを作動すると共に、STEP7にて前記旋回制御の作動を牽制し、この牽制状態であることを表示する。その後、STEP8にて前記電動モータ8の通電牽制状態を解除してトラクタTを走行可能な状態に設定する。
【0039】
これにより、センサ20sが故障したまま作業を開始し、ハンドル20を左右に操作しても、なかなか旋回制御が作動しなかったり、反対にハンドル20を僅かに操舵しただけで作動するなど旋回制御に適さない状態で作動することが無くなる。またここでは、エンジン始動時にオペレータによる予め設定した所定のハンドル操作によってセンサ20sのチェックを行なう構成としたので、故障状態を早期に発見し易い。
【0040】
尚、ここでは前記センサ20sの故障を検出した後にモニタや警報ブザーによりオペレータへ報知するに留める構成となっているが、STEP1の牽制を継続させたり、エンジンEを停止させてトラクタを走行できない状態に設定する構成としても良い。
【0041】
また図10に示すフローチャートは、図7のSTEP3の変速制御の処理を示し、STEP1で前記変速レバー3のニュートラル位置検知スイッチ17がONであるかどうかを判定し、これがYESであれば、STEP2で前記クラッチC1,C2をHSTモードに設定し、前記電動モータ8にてトラニオン軸10を回転センサ54sの検出値がゼロとなる位置に設定保持する。これにより発進時、迅速に変速することができる。
【0042】
一方、前記STEP1の判定がNOである場合は、STEP3で変速ペダル5の踏み込み操作があるかどうかを判定し、これがYESの場合はSTEP4に進み、ペダル5の踏み込み量に応じてトラニオン軸7の角度を変更する。図11に示すグラフは、前記標準時(無負荷時)のエンジン回転数と車速の関係を示し、例えば副変速が「低」に設定され、ポイントPで変速ペダル5が踏み込まれた場合は、L1に示す点線のように、踏み込み初期には車速が微増され、その後前記エンジン回転数とともに増速される。尚、ここでは前記HMT、HST回転センサ46s,54sにより車速を検出し、所定の車速S1まではHMTモードで走行し、前記車速S1を超えるとHSTモードで走行する構成となっている。
【0043】
また前記変速ペダル5を所定量以上踏み込むと、前述した通り、同時にアクセル操作部6を押圧することとなり、エンジンEのスロットルも増速される。
これにより、作業中、特に旋回時や作業個所を変える場合に一時的に高速で移動する場合や、作業を終了して一般道を高速で移動する場合に変速操作とアクセル操作を別々に操作する必要が無くなり、トラクタTの操作性を向上することができる。またここでは、前記変速ペダル5の下面とアクセル操作部6との間に間隙を設け、変速ペダル5を所定量以上踏み込んだ時にスロットルを増速する構成としたので、常時スロットルを変更する構成と比較して、車速を微調整する場合に操作性が良い。
【0044】
また前記変速レバー3の別形態としては、図12に示すように、アクセル操作部6を変速ペダル5と同様にペダル式に構成し、変速ペダル5とスロットルペダル6’をフロア29上に並設して設け、変速ペダル5の踏み込み操作と同時に、スロットルペダル6’を踏み込んで前記エンジンEの出力回転数を増速する構成としても良い。
【0045】
これにより、前記変速ペダル5の下方にアクセル操作部6を設ける構成と比較してオペレータの判断によりスロットルを増速させるかどうかを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】変速ペダルの斜視図。
【図2】トラクタの全体側面図。
【図3】変速レバーの周囲を示す図。
【図4】ハンドル周囲を示す図。
【図5】トラクタの伝動機構を示す図。
【図6】制御部の接続状態を示す図。
【図7】走行用コントローラが実行する制御の概要を示すフローチャート。
【図8】作業機用コントローラが実行する制御の概要を示すフローチャート。
【図9】ステアリング切角センサのセンサチェック処理を概要を示すフローチャート。
【図10】変速制御の概要を示すフローチャート。
【図11】車速の作用を説明する為の図。
【図12】変速ペダルの別実施例。
【符号の説明】
【0047】
1 油圧機械式無段変速装置
1a 静油圧式無段変速部(HST部)
1b 遊星ギヤ機構部
2F 駆動輪(前輪)
2R 駆動輪(後輪)
3 変速レバー
4 スロットルレバー
5 変速ペダル
6 アクセル操作部
7 トラニオン軸
8 電動モータ
9 ギヤ式変速装置
10 制御手段
E エンジン
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン(E)の回転動力を静油圧式無段変速部(1a)と遊星ギヤ機構部(1b)とから成る油圧機械式無段変速装置(1)と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部(1a)を利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部(1a)及び遊星ギヤ機構部(1b)の両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部(1a)によるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する制御手段(10)を設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項1】
エンジン(E)の回転動力を静油圧式無段変速部(1a)と遊星ギヤ機構部(1b)とから成る油圧機械式無段変速装置(1)と、複数段の変速位置を有するギヤ式変速装置(9)を介して駆動輪(2F,2R)へ伝達する作業車両において、前記静油圧式無段変速部(1a)を利用して走行するHSTモードと、静油圧式無段変速部(1a)及び遊星ギヤ機構部(1b)の両方を利用して走行するHMTモードとを有し、作業を行なうときの作業速は、前記静油圧式無段変速部(1a)によるHSTモードで走行する構成とし、変速ペダル(5)の踏み込み操作に伴いエンジン(E)の出力回転数を増速し、静油圧式無段変速部(1a)のトラニオン軸(7)を回動して作業車両の速度を増速する制御手段(10)を設けたことを特徴とする作業車両。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2008−281204(P2008−281204A)
【公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−145194(P2008−145194)
【出願日】平成20年6月2日(2008.6.2)
【分割の表示】特願2002−27063(P2002−27063)の分割
【原出願日】平成14年2月4日(2002.2.4)
【出願人】(000000125)井関農機株式会社 (3,813)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年6月2日(2008.6.2)
【分割の表示】特願2002−27063(P2002−27063)の分割
【原出願日】平成14年2月4日(2002.2.4)
【出願人】(000000125)井関農機株式会社 (3,813)
【Fターム(参考)】
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