(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しながら、本発明作業車両の実施形態のトラクタついて説明する。なお、本明細書において作業車両の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後という。
【0014】
図1は、本発明に関連する発明の作業車両の一例としてのトラクタの全体構成側面図であり、
図2は、同トラクタの全体構成平面図である。
図1、
図2に示す通り、このトラクタ1は、前後の走行車輪2,3によって圃場作業可能に機体を支持しており、機体の前部又は後部に作業機を装着して作業を行う。機体前部のエンジンルーム4a内に搭載しているエンジン4からの動力を受けて走行車輪2,3に動力伝達を行う。この走行車輪2,3への動力伝達は、変速装置5の副変速機構12(有段変速)と油圧式無段変速装置(HST)11で変速された動力が無段変速伝動されていく。また、油圧式無段変速装置11に入力された動力のうち無段変速されない動力がPTOと略称される作業動力供給部6に伝達されていく。作業動力供給部6は、機体後部のPTO機構16aと機体中央下部のPTO機構16bから構成されている。
【0015】
また、作業座席7を中心に、各種の機器操作具を備え、走行操作用として、ステアリングハンドル7a、HSTペダル7b、左右セットのブレーキペダル7c(連結解除により左ブレーキペダルと右ブレーキペダルとして使用)、副変速レバー7d、後輪駆動と4輪駆動を切り換える4WDレバー7e、エンジンを緊急停止する緊急停止スイッチ7f、ウィンカスイッチ7g、オートクルーズスイッチ7h、作業機操作用として、リヤとミッドのPTOレバー8a,8b、装着している作業機の昇降位置を決定するポジションレバー8c、前後進レバー7i、エンジン回転数を設定するスロットルレバー7j、別の油圧機器を駆動する2連の外部油圧レバー8d等を備えて構成される。副変速レバー7dは、
図3に示す有段変速の副変速機構12の変速操作を行うもので、3段変速が可能な構成となっている。
【0016】
また、オートクルーズスイッチ7hを入り状態にすると、オートクルーズモードになり、HSTペダル7bから足を離しても、入り状態にした時点の車速を維持し続ける構成である。具体的には、オートクルーズモードでは、無段変速装置11の油圧ポンプ21pの出力調整用のトラニオン軸21tの回動位置を維持する構成である。
【0017】
上記変速装置5による走行伝動系は、エンジン動力を受けるHSTと略称される静油圧式の無段変速装置11および車速域を切替える副変速機構12を動力伝達上流側から下流側にかけて直列に配置し、後輪3等の伝動機構13に伝動する。
【0018】
この走行伝動系に、エンジン4の回転センサ4r、車速センサ12r等による機器動作センサを設けると共に、HSTペダル7bの踏み込み量を検出するHSTペダル踏み込み量検出センサ31からの出力に基づいて、HST11を制御する制御部100とにより変速システムを構成する。
【0019】
また、本実施の形態のトラクタ1には、路上走行と作業走行を切り替える指示を行うモード切替えスイッチ32が設けられており、そのモード切替えスイッチ32によるモードの切り替え結果は、制御部100に出力される。
【0020】
変速装置5は、
図3に伝動系統展開図を示すように、HST11、副変速機構12、後輪伝動機構13、前輪伝動機構14に至る4WD切替え部14a等による走行系機器を備えている。
【0021】
作業速から路上速の範囲で車速域を選択する副変速機構12による各車速域についてHST11で無段変速し、この変速動力を前後輪2,3に伝動出力している。
また、エンジン4からHST11に入力された動力のうち、無段変速されない動力がPTOクラッチ15を経てリヤとミッドのPTO機構16a,16bから作業機を作動可能に構成している。即ち、油圧式無段変速装置11に入力されたエンジン4からの出力軸21aは、エンジン4と反対側(変速装置5側)に突出しており、複数のギアを介してPTOクラッチ15へと動力伝達されている構成である。これにより、リヤPTO機構16aとミッドPTO機構16bは、一定回転で回転する構成となる。
【0022】
11aはHST11のチャージポンプであり、変速装置5を囲うトランスミッションケース内に内装している。リヤPTO機構16aは、機体後部に装着するロータリー、除雪機、モーア等を駆動する。ミッドPTO機構16bは、前輪2と後輪3との間の機体下部に装着するモーア、除雪機、路上清掃機等を駆動する。
【0023】
HST11は、
図4(a)に油圧回路図を示すように、エンジン動力によって駆動される出力可変式の油圧ポンプ21pとそのポンプ出力を受ける定量油圧モータ21mとによって構成される。
【0024】
油圧ポンプ21pは、エンジン4からの出力軸21aと直結で駆動される。油圧ポンプ21pには出力調整用のトラニオン軸21tが設けられており、このトラニオン軸21tの回動で斜板21sの角度が変化する。斜板21sの角度位置により作動油の送油方向および出力停止を含む流量調節を介して定量油圧モータ21mを駆動し、その出力軸21bから出力停止の中立を含む正逆の変速回転動力を伝動出力する。
【0025】
油圧ポンプ21pのトラニオン角制御は、サーボ機構のHST制御により、比例ソレノイドバルブ(トラニオン前進側ソレノイド、及びトラニオン後進側ソレノイドを含む)22への駆動電流によって作動油流量を調節する構成としている。
【0026】
即ち、制御部100は、
図5に示す通り、HSTペダル踏み込み量検出センサ31により検出された踏み込み量に対する、HST11のトラニオン軸21tの回動角度の変化量を、モード切替えスイッチ32により指示されたモードに応じて制御する。
【0027】
この作動油流量の調節は、電流のデューティー比を変更することで調節する構成としているので、変更された電流値に応じた回動位置にトラニオン軸21tが回動する。また、比例ソレノイドバルブ22の下流側に切替バルブ22aを構成しているが、この切替バルブ22aは、前後進レバー7iの前後進切替を前後進レバースイッチ33で感知して、トラニオン軸21tの回動方向、即ち、出力軸21bの正逆方向を決める構成としている。符号Pはパワーステアリングの油圧回路を示している。
【0028】
次に、
図6において、HSTペダル踏み込み量とトラニオン軸の作動との関係について説明する。
作業者が、モード切替えスイッチ32を操作して、路上走行モードM1を設定すると、その出力が制御部100に送られて、メモリ110に格納された路上走行モードM1用の対応関係が読み出される。このモードは、路上走行をする際に適している。
【0029】
そして、作業者が、HSTペダル7bを踏み込むと、制御部100は、HSTペダル踏み込み量検出センサ31により検出された踏み込み量に対する、HST11のトラニオン軸21tの作動角度の変化量を、メモリ110から読み出された路上走行モードM1に応じた電流のデューティー比で制御する。
【0030】
このモードを設定することにより、
図6でラインL2で示す通り、HSTペダル7bの踏込み程度に応じてトラニオン軸21tを回転させる駆動電流のデューティー比が変化し、トラクタ1の走行速度の調整が容易に行え、平坦な道路を速度調整しながら走行するに適している。
【0031】
トラニオン軸21tを回転させる駆動電流は、
図4の比例ソレノイドバルブ22を制御する。この比例ソレノイドバルブ22を制御することで作動油量が増減し、トラニオン軸21tの回転速度が変化する。切替バルブ22aは、トラニオン軸21tの回転方向、即ち斜板21sの回転方向(前後進)を決めるバルブである。
【0032】
ラインL1は、HSTペダル7bの踏み込み量に対するトラニオン軸21tの回転角の目標値を示している。このラインL1に対応する路上走行モードM1の駆動電流の目標値をラインL2で示している。このように、駆動電流を変化させて比例ソレノイドバルブ22を制御することで、トラニオン軸21tの回転速度が変化することになる。ラインL2では、単位時間当たりの加速度の変化量では次第に加速度が増加しながら目標とする速度に到達することになる。一方、ラインL3bでは、トラニオン軸21tは一定の速度で回転するので、単位時間当たりの加速度の変化量では一定の加速度で目標とする速度に到達することになる。ラインL3aのトラニオン軸21tの回転速度は最高速(比例ソレノイドバルブ22と油圧回路の能力最大)であり、ラインL3aのトラニオン軸21tの回転速度は最高速の70%である。
【0033】
また、作業者が、モード切替えスイッチ32を操作して、作業走行モードM2を設定すると、その設定が制御部100に送られて、メモリ110に格納された作業走行モードM2用の対応関係が読み出される。このモードは、例えば、圃場で耕耘作業を行う際に適している。
【0034】
そして、作業者が、HSTペダル7bを踏み込むと、制御部100は、HSTペダル踏み込み量検出センサ31により検出された踏み込み量(L1)に対する、油圧式無段変速装置11のトラニオン軸21tの駆動電流のデューティー比を、メモリ110から読み出された作業走行モードM2に応じて制御する。
【0035】
このモードを設定することにより、
図6に示す通り、HSTペダル7bの踏込みを開始するといきなりトラニオン軸21tの駆動電流のデューティー比を40%まで増加させる。即ち、HSTペダル7bの踏み込み量が全体の30%までは、目標速度に到達するまでのトラニオン軸21tの回転速度は、比例ソレノイドバルブ22の駆動電流のデューティー比を40%で制御する。これにより、トラニオン軸21tの回転速度は、最高速の40%で回転することになる。単位時間当たりの加速度の変化量では一定の加速度で目標とする速度に到達するが、加速度の値は小さい。HSTペダル7bの踏み込み量が少ないので、ゆっくりと目標速度に到達させることで、安全に走行できる。
【0036】
また、HSTペダル7bの踏み込み量が全体の30%〜60%までは、目標速度に到達するまでのトラニオン軸21tの回転速度は、比例ソレノイドバルブ22の駆動電流のデューティー比を70%で制御する。
【0037】
また、HSTペダル7bの踏み込み量が全体の60%〜100%までは、目標速度に到達するまでのトラニオン軸21tの回転速度は、比例ソレノイドバルブ22の駆動電流のデューティー比を100%で制御する。これにより、単位時間当たりの加速度の変化量では一定の加速度で目標とする速度に到達するが、加速度の値は大きい。HSTペダル7bの踏み込み量が大きいので、短い時間で目標速度に到達させることで、運転者の意図した走行が可能となる。
【0038】
ところで、比例ソレノイドバルブ22の駆動電流のデューティー比を100%で制御することは、その比例ソレノイドバルブや油圧回路が持っている最大の能力を発揮させることなので、トラニオン軸21tの回転速度は最高速となる。
【0039】
このように、HSTペダル7bの踏み込み量に過敏に反応せずに、三段階で変速するので、機体の揺れ等でHSTペダル7bの踏込み程度が僅かに変化しても設定速度を維持し易い。よって、例えば、圃場での作業走行時に適したモードである。
【0040】
なお、減速時には、
図7に示す如く、HSTペダル7bの踏み込み量が30%になるまでトラニオン軸21tの駆動電流のデューティー比を70%で制御し、HSTペダル7bの踏み込み量が30%以下になると、トラニオン軸21tの駆動電流のデューティー比を40%で制御し、HSTペダル7bの踏み込み量が0%になると、比例ソレノイドバルブ22の駆動電流を流さない。このとき、トラニオン軸21tは中立位置である。
【0041】
次に、本発明の作業車両の一例としての第2のトラクタ200について説明する。
まず、第2のトラクタ200の構成について説明するが、上記実施の形態1で
図1〜
図3を用いて説明した構成要素については実質的に同一であるので、実質的に同一の機能を有する構成要素については同一の参照符号を付し、その説明は省略する。
【0042】
また、上記実施の形態1のHST11では、油圧モータは、斜板が設けられていない定量油圧モータ21m(
図4(a)参照)として説明したが、本実施の形態2の第2のHST11bでは、
図4(b)に示す通り、斜板121sを設けた可変油圧モータ121mを備えている。そして、本実施の形態2の第2のHST11bは、可変油圧モータ121mの出力を高速と低速の2段切替え可能な構成とし、これを、斜板121sを有する可変油圧モータ121mの2ステージ切替えという。
【0043】
低速側と高速側の2ステージ切替えは、可変油圧モータ121m側のトラニオン軸121tで斜板121sを回動させることで行うが、そのトラニオン軸121tの作動角度は、ステージ切替え弁122により切り替えられる。そして、そのステージ切替え弁122の切り替えを指示するHi−Lo切替えレバー210が、ステアリングハンドル7aの下方近傍に配置されている(
図8参照)。
【0044】
即ち、ステージ切替え弁122の切り替えを指示する機構を、プッシュタイプのスイッチではなく、レバータイプにしたことで、操作時において容易にレバーの位置が確認出来る。また、Hi−Lo切替えレバー210をステアリングハンドル7aの下方近傍に配置したことにより、切り替え操作が、素早く且つ容易に行えて、変速ロスが少なく、作業能率が向上する。以上のことから、この構成によれば、従来に比べて操作感が良く、操作性の向上が図られる。
【0045】
本実施の形態2では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成である。
また、本実施の形態2では、オートクルーズスイッチ7h(
図2、
図9参照)がON状態にある間は、Hi−Lo切替えレバー210が、オートクルーズモードにおける車速の増減を指示する機能を兼ねている。これにより、スイッチ類の数を減らせる。
【0046】
ここで、
図8は、Hi−Lo切替えレバー210とステアリングハンドル7aとの配置関係を示すために、これらを作業座席7側から見た拡大斜視図である。
また、本実施の形態2のメモリ110は、上記実施の形態1で説明した機能の他に、車速を記憶する機能も有している。
【0047】
また、本実施の形態2の第2のトラクタ200では、メモリ110に記憶された車速に移行させるか否かを指示するメモリ復帰スイッチ220(
図9参照)が設けられている。
また、本実施の形態2の制御部100’(
図8参照)は、上記実施の形態1で説明した制御部100の機能の他に、Hi−Lo切替えレバー210、オートクルーズスイッチ7h、及びメモリ復帰スイッチ220からのそれぞれの出力を受け付ける機能も有すると共に、ステージ切替え弁122の動作も制御する構成である。
【0048】
ここで、
図9は、本実施の形態の第2のトラクタ200の制御部100’を説明する入出力ブロック図である。
以上の構成により、本実施の形態2の制御部100’(
図8参照)は、オートクルーズスイッチ7hからの指示によりオートクルーズモードが入り状態にある間は、Hi−Lo切替えレバー210による、第2のHST11bの可変油圧モータ121mの回転数の増減の指示を、オートクルーズモードにおける車速の増減の指示として受け付ける。
【0049】
また、制御部100’は、オートクルーズスイッチ7hによりオートクルーズモードが入り状態から切り状態に切り替えられた際、オートクルーズモードにおいて切り替えられる直前の走行車体の車速をメモリ110(
図9参照)に記憶させる。その後、制御部100’は、作業者の操作で、オートクルーズスイッチ7hによりオートクルーズモードが入り状態に切り替えられた後、メモリ復帰スイッチ220から車速の移行指示を受けた際、走行車体の車速をメモリ110に記憶されている直前の車速に移行させる。
【0050】
上記制御部100’による制御動作について、主として
図10を参照しながら更に説明する。
ここで、
図10は、本実施の形態におけるオートクルーズモードのフローチャート図である。
【0051】
図10に示す通り、作業者によりオートクルーズスイッチ7hがONされると、制御部100’は、ステップS10を経てステップS20へ進み、オートクルーズスイッチ7hからのON信号を受け付けた時点のHSTペダル7bの踏み込み量をHSTペダル踏み込み量検出センサ31から受け付けて、それに対応する車速を維持して走行するべく、比例ソレノイドバルブ22に出力信号を送り、第2のHST11b(
図4(b)参照)の油圧ポンプ21pのトラニオン軸21tの回動量を一定に制御する(ステップS20参照)。
【0052】
その後、作業者がHi−Lo切替えレバー210を操作すると、制御部100’は、Hi−Lo切替えレバー210による指示を、オートクルーズモードにおける車速の増減の指示として受け付けるので、ステップS30を経てステップS40へ進み、微増減速操作後の車速を保持して走行するべく、ステージ切替え弁122に出力信号を送る。即ち、例えば、作業者がHi−Lo切替えレバー210を「Hi」側に切り替えたときは、制御部100’は、車速が微増する方向に、可変油圧モータ121m側のトラニオン軸121tを回動させるべく、ステージ切替え弁122に指令を出して、ステップS50へ進む。
【0053】
尚、作業者がHi−Lo切替えレバー210を操作しなければ(ステップS30参照)、オートクルーズスイッチ7hからのON信号を受け付けた時点の車速を維持しながら(ステップS45参照)、ステップS50へ進む。
【0054】
そして、制御部100’は、ステップS50において、メモリ復帰スイッチ220からのON信号を受け付けなければ、ステップS60に進み、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられたか否かを判定し、OFFに切り替えられたと判定したときは、ステップS70に進み、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられる直前の車速をメモリ110に記憶させる。
【0055】
尚、制御部100’は、ステップS60において、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられていないと判定したときは、ステップS30の直前に戻る。
その後、オートクルーズモードがOFF状態で走行中において、作業者がオートクルーズスイッチ7hを再びONさせると、ステップS10〜ステップS50を経て、メモリ復帰スイッチ220がONされたと判定されるとステップS80に進む。そして、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられる直前の車速がメモリ110に記憶されているか否かを判定し、記憶されていると判定した際には、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられる直前の車速に変更させ(ステップS90)、その後、ステップS30の直前に戻る。
【0056】
尚、ステップS80において、オートクルーズスイッチ7hがONからOFFに切り替えられる直前の車速がメモリ110に記憶されているか否かを判定した結果、記憶されていないと判定した際には、ステップS50の直前に戻る。
【0057】
これにより、ある作業場所でオートクルーズモードで作業をして、次いで、路上走行し、次の作業場所で再びオートクルーズモードで作業をするときに、メモリ復帰スイッチをONすることにより前の作業場所と同じ車速になるので、作業者にとって便利である。
【0058】
尚、上記実施の形態では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成について説明したが、これに加えて例えば、Hi−Lo切替えレバー210が「Hi」の場合、メータパネル(図示省略)に配置されたランプ(図示省略)を点灯させ、「Lo」の場合、メータパネルに配置されたランプを消灯させる構成であっても良い。これにより、上記効果に加えて、「Hi」でランプが点灯するので、作業者に速度注意を促すことが出来る。
【0059】
また、上記実施の形態では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成について説明したが、これに限らず例えば、エンジン始動後は、「Hi」となり、作業者がHi−Lo切替えレバー210を操作することで「Lo」になる構成であっても良い。
【0060】
また、上記実施の形態では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成について説明したが、これに限らず例えば、Hi−Lo切替えレバー210を上下方向どちらでも操作すると、「Hi」、「Lo」を切り替えることが出来、「Hi」に切り替えられると、メータパネル(図示省略)に配置されたランプ(図示省略)を点灯させ、「Lo」に切り替えられると、メータパネルに配置されたランプを消灯させる構成であっても良い。これにより、作業者は、「Hi」と「Lo」の区別が可能となる。
【0061】
また、上記実施の形態では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成について説明したが、これに限らず例えば、Hi−Lo切替えレバー210を上下方向どちらでも操作すると、「Hi」、「Lo」を切り替えることが出来、「Lo」に切り替えられると、メータパネル(図示省略)に配置されたランプ(図示省略)を点灯させ、「Hi」に切り替えられると、メータパネルに配置されたランプを消灯させる構成であっても良い。これにより、作業者は、「Hi」と「Lo」の区別が可能となる。更に、この構成において、エンジン始動後は、「Hi」となり、作業者がHi−Lo切替えレバー210を操作することで「Lo」になる構成であっても良い。
【0062】
また、上記実施の形態では、Hi−Lo切替えレバー210を上方に操作するとHiに切り替わり、下方に操作するとLoに切り替わる構成について説明したが、これに限らず例えば、Hi−Lo切替えレバー210を上下方向どちらでも操作すると、「Hi」、「Lo」を切り替えることが出来ると共に、Hi−Lo切替えレバー210を一定時間以上「上げ」、「下げ」位置を保持しないと、切り替わらない構成であっても良い。
【0063】
また、上記実施の形態では、オートクルーズスイッチ7h(
図2、
図9参照)がON状態にある間は、Hi−Lo切替えレバー210が、オートクルーズモードにおける車速の増減を指示する機能を兼ねている構成について説明したが、これに限らず例えば、オートクルーズモード中は、Hi−Lo切替えレバー210を上下方向に操作しても、車速の「Hi」、「Lo」の切り替えが出来ない構成であっても良い。
【0064】
また、上記実施の形態では、オートクルーズスイッチ7h(
図2、
図9参照)を用いて、オートクルーズモードの「入」と「切」を行う構成について説明したが、これに限らず例えば、オートクルーズモード中は、Hi−Lo切替えレバー210を一方向に長押し操作することでオートクルーズモードを解除出来、その後、Hi−Lo切替えレバー210を上下方向に操作することで、車速の「Hi」、「Lo」の切り替えが可能となる構成であっても良い。
【0065】
また、上記実施の形態2では、上記実施の形態1に記載のトラクタ1の構成や機能に対して、更に実施の形態2で説明した新たな構成や機能を追加した第2のトラクタ200について説明したが、本発明の作業車両の一例であるトラクタとしては、これに限らず例えば、上記実施の形態2で新たに説明した構成や機能を備え、上記実施の形態1で説明した構成や機能の内の例えば、HSTペダル踏み込み量とトラニオン作動量との関係を各種作業モードに応じて予め格納しておくことで各種作業モードに適した走行制御が可能となる構成や機能等を備えない第3のトラクタであっても良い。
【0066】
また、上記実施の形態では、農業用のトラクタを例に挙げて説明したが、これに限らず例えば、建築用、又は運搬用のトラクタであっても良いし、或いは、トラクタに限らず例えば、その他の作業車両であっても良い。
【0067】
尚、上記実施の形態のHSTペダル7bは、本発明の変速指示具の一例にあたり、本実施の形態のHSTペダル踏み込み量検出センサ31は、本発明の変速操作量検出センサの一例にあたる。
【0068】
また、上記実施の形態では、本発明の変速指示具の一例としてHSTペダル7bを用いた構成について説明したが、これに限らず例えば、レバー式の変速指示具であっても良い。
【0069】
以上説明した通り、本実施の形態のトラクタ1によれば、作業走行モードM2を設定すると、作業走行時にHSTペダル7bの踏み込みの度合いに気を遣わなくても、走行速度に適合したトラニオン軸21tの作動量が決定され維持されるので、速度調整が容易且つ適切に行える。即ち、HSTペダル7bの踏み込み加減に注意を集中する必要がなくなり微調整時踏み込みすぎがなくなり、作業者の疲労軽減が図られる。
【0070】
また、本実施の形態2では、ステージ切替え弁122の切り替えを指示する機構がレバータイプである構成について説明したが、これに限らず例えば、プッシュタイプの構成であっても良い。