JP2009287657A

JP2009287657A - 作業車両

Info

Publication number: JP2009287657A
Application number: JP2008140453A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ninomiya; 伸治二宮; Tomoyuki Ishida; 智之石田
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】静油圧式無段変速装置の作動を機械的連動機構でなく電子制御機構により行い、常に正確に静油圧式無段変速装置を作動可能な走行車両を提供すること。
【解決手段】エンジンの動力を回動角度を調整して出力する静油圧式無段変速装置８のトラニオン軸８ａの回動角度をピストンロッド６ａのストローク長さを油圧シリンダ６で決めるが、前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂとの間でのペダル踏み込み位置の切り替え時にペダルセンサ３ｓが中立位置を検知すると、所定時間中立位置にトラニオン軸８ａをとどめ、その後所定時間後にペダルセンサ３ｓで検知する前進ペダル１ａ又は後進ペダル１ｂの位置に応じたトラニオン軸８ａの回動角度にする制御を行う。前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂとの間で速やかに踏み替え操作した場合であっても、変速ショックが著しくオペレータの体が揺られフィーリングが悪くなることがなく、また、機械部品の耐久性の劣化を防止できる。
【選択図】図５

Description

この発明は、静油圧式無段変速装置と噛合式変速装置からなる変速装置を有する農業用、建築用、運搬用等のトラクタなどの作業車両に関する。

従来、トラクタ等の作業車両において、主変速装置の変速方式として静油圧式無段変速装置の可変容量型の油圧ポンプの可動斜板を主変速レバーと連動連結して、該主変速レバーを回動することにより油圧ポンプからの吐出量を変更して出力回転数を変更する変速方式が知られている。この静油圧式無段変速装置は前進ペダルと後進ペダルをそれぞれ踏むことで車両を前進又は後進させる方向にトラニオン軸を回転させる方式である。
特開２００７−２２５０９０号公報

特許文献１記載の作業車両では前進ペダルと後進ペダルをそれぞれ踏むことで車両を前進又は後進させる方向に静油圧式無段変速装置のトラニオン軸を回転させる構成であるが、作業車両の中立位置は前進ペダルと後進ペダルを踏み込まない時に設定されている。

しかしながら、前進ペダル（後進ペダル）を踏んでいる状態から後進ペダル（前進ペダル）に速やかに踏み変えた場合、トラニオン軸が一気に中立位置を通過するので変速ショックが発生する不具合があった。
本発明の課題は、静油圧式無段変速装置の作動を機械的連動機構でなく電子制御機構により行い、しかも変速ショックのない静油圧式無段変速装置を作動可能にする走行車両を提供することである。

請求項１記載の発明は、エンジンと、該エンジンの動力を斜板の回動角度を調整して出力するトラニオン軸（８ａ）を有する静油圧式無段変速装置（８）と、静油圧式無段変速装置（８）のトラニオン軸（８ａ）の回動角度をピストンロッド（６ａ）のストローク長さで決めるトラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）と、該トラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）のピストンロッド（６ａ）のストローク長を検出するストローク長さ検出センサ（７ｓ）と、前進時に踏み込む前進ペダル（１ａ）及び後進時に踏み込む後進ペダル（１ｂ）と、前進ペダル（１ａ）及び後進ペダル（１ｂ）の踏み込み位置を検出するペダルセンサ（３ｓ）と、該ペダルセンサ（３ｓ）で検出する前進ペダル（１ａ）又は後進ペダル（１ｂ）の踏み込み位置に対応してトラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）のピストンロッド（６ａ）のストロークによりトラニオン軸（８ａ）の回動角度の調整を行い、かつペダルセンサ（３ｓ）で前進ペダル（１ａ）と後進ペダル（１ｂ）との間でのペダル踏み込み位置の切り替え時にペダルセンサ（３ｓ）が中立位置を検知すると、所定時間中立位置にトラニオン軸（８ａ）をとどめ、その後所定時間後にペダルセンサ（３ｓ）で検知する前進ペダル（１ａ）又は後進ペダル（１ｂ）の位置に応じたトラニオン軸（８ａ）の回動角度にする制御を行う制御装置（５）とを設けた作業車両である。

本発明によれば、制御装置（５）は前進ペダル（１ａ）から後進ペダル（１ｂ）に、又は後進ペダル（１ｂ）から前進ペダル（１ａ）に素早く（一方側のペダルを踏んでいる状態から足を離し、直ぐに他方側のペダルを踏む状況）ペダル踏み替え操作した場合は、ペダルが踏まれていてもトラニオン軸（８ａ）を一旦中立域に調節保持し、所定時間後（例えば、０．３秒後）に前進域或いは後進域を検出するアクセルペダルセンサ（７ｓ）に対応するトラニオン軸（８ａ）の回動角度になるようにする。

本発明によれば、前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂとの間で速やかに踏み替え操作した場合であっても、変速ショックが著しくオペレータの体が揺られフィーリングが悪くなることがなく、また、機械部品の耐久性の劣化を防止できる。

本発明の実施例を図面と共に説明する。
無段変速式作業車両の一例であるトラクタは、図７の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）に示すように、操縦部のフロア位置に静油圧式無段変速装置を内設したトランスミッション１を搭載し、その側方位置に前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂを配置する。トランスミッション１は、エンジン（図示せず）から伝動される走行動力を無段階に変速して走行車輪に伝えて前後進走行車速を調節し、このトランスミッション１をそれぞれのペダル踏み込み操作に応じて変速制御するための伝動速度制御装置（図示せず）を設ける。

図１は、無段変速式作業車両の伝動速度制御装置のシステム構成図である。この伝動速度制御システムは、踏み込み操作可能に配置した前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂの踏み込み動作を検出する入力側と、ペダル操作と対応するように、静油圧式無段変速装置８の速度調節部を目標速度位置に調節駆動する出力側と、入力側の検出信号に基づいて出力側の機器制御処理を行うコントローラ５とから構成される。

前記伝動速度制御システムの入力側は、前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂと、それぞれのペダル１ａ、１ｂに共通した回動中心である支軸１ｃと連結するロッド２ａ、２ｂと、これらロッド２ａ，２ｂの進退動作を共通の回転軸３ｃについて互いに異なる方向の回動動作に変換するクランクレバー３ａ，３ｂと、これらクランクレバー３ａ、３ｂの回動角によってペダル１ａ、１ｂの踏み込み位置を検出するペダルセンサ３ｓなどから構成されている。また前記伝動速度制御システムの入力側には、そのほかに必要に応じて車速センサ４ａ、図示しないエンジンの出力に対応したエンジンスロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ４ｂ、油圧シリンダ６を作動させる油温を検出する油温センサ４ｃ等を設けることができ、各センサ４ａ〜４ｃのそれぞれの検出信号をデジタルコントローラ等からなる伝動速度制御部５に入力する。

前記伝動速度制御システムの出力側は、電磁式油圧制御弁９によって伸縮動作するアクチュエータである油圧シリンダ６と、そのピストンロッド６ａの伸縮動作を受けて支軸７ａについて回動動作するクランクレバー７と、このクランクレバー７の回動角によってトラニオン軸８ａによる速度調節部の回動位置を検出するトラニオンセンサ７ｓと、同クランクレバー７からロッド７ｂを介して連結する静油圧式無段変速装置８とから構成する。この静油圧式無段変速装置８は、前後進静油圧式無段変速装置であり、その速度調節部であるトラニオン軸８ａの回動角度によって伝動速度が調節されることにより作業車両の前後進と走行速度を無段階に調節する。

伝動速度制御部５の入力側の具体的な構成例を図２の斜視図で示す。図２に示すように、前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂとそれら操作を検出するペダルセンサ３ｓとペダル１ａ,１ｂとペダルセンサ３ｓの間の次に記す連結部材を単一のペダルリンクユニットとして構成する。

図３の側面図に示すように、ペダルリンクユニットの内部には静油圧式無段変速装置８を内設し、トラクタ等の作業車両の車速を調節するトランスミッション１の側方部において、前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂが共通の支軸１ｃに軸支され、互いに近接して並行配置され、それぞれのペダル１ａ，１ｂの動きを支軸１ｃに一端が固着したアジャスタ付きのロッド２ａ，２ｂに伝え、さらに該ロッド２ａ，２ｂの他端に一端が連結したクランクレバー３ａ，３ｂを作動させる。クランクレバー３ａ，３ｂの他端は共通の回転軸３ｃに互いに反対側から連結しており、ロッド２ａ又はロッド２ｂの進退動作を回転軸３ｃにより互いに異なる方向の回動動作に変換し、回転軸３ｃに一体に設けた作用アーム３ｅが作動すると、これに連動するペダルセンサ３ｓが回転軸３ｃの揺動角度、即ち、前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂの踏み込み量を検出する。

前記ペダル１ａ，１ｂ、ペダルセンサ３ｓ及びロッド２ａ，２ｂは、トランスミッション１に対してマウント支持されたフロアＦに取り付けられているので、トランスミッション１からの振動、即ち、機体側からの振動が抑制され、ペダルセンサ３ｓの検出精度が向上する。

上記ペダルリンクユニットの入力側のユニットにおいて、前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂの内の一方を踏み込み操作すると、対応するロッド２ａ，２ｂ及びクランクレバー３ａ，３ｂを介して回転軸３ｃが回動し、回転軸３ｃの作用アーム３ｅを介してペダルセンサ３ｓがペダル踏み込み操作と対応する回転軸３ｃの回動角度を検出する。また、前進ペダル１ａと後進ペダル１ｂの内の他方を踏み込み操作すると、対応するクランクレバー３ａ、３ｂが前記した回転軸３ｃの回転方向と逆方向に回動し、その結果ペダルセンサ３ｓにより逆方向の回動角度が検出される。

上記ペダルリンクユニットの出力側のユニットにおいては、図４の側面図に示すようにトランスミッション１の側面部に沿って油圧シリンダ６が配置され、そのピストンロッド６ａと連結するクランクレバー７が支軸７ａによって軸支され、このクランクレバー７の揺動角度を検出するトラニオンセンサ７ｓの一端が該レバー７に係止されている。クランクレバー７にはロッド７ｂの一端が連結し、該ロッド７ｂの他端にトランスミッション１のトラニオン軸８ａと一体のクランクレバーであるトラニオンアーム８ｂが連結している。

従ってストローク長さ検出センサ７ｓがトラニオン軸回動用油圧シリンダ６のピストンロッド６ａのストローク長を検出することができ、検出センサ７ｓによる検出値に応じてトラニオン軸８ａが回動してペダル１ａ，１ｂの踏み込み量に応じた出力が静油圧式無段変速装置８から行われる。

これらペダルリンクユニットの出力側のユニットはトランスミッション１の側面部に取り付けられている。
このように出力側のユニットは上記入力側のユニットと並列位置に配置される。また、トラニオンアーム８ｂにはカム８ｃを形成し、トラニオンアーム８ｂをニュートラル位置に復帰させるようにニュートラルスプリング８ｄによってカム８ｃに作用するニュートラルアーム８ｅが取り付けられている。

上記ペダルリンクユニットの出力側のユニット構成により、油圧制御される油圧シリンダ６のピストンロッド６ａが進退動作するとクランクレバー７とロッド７ｂを介してトラニオンアーム８ｂと一体のトラニオン軸８ａが回動されてトランスミッション１に内設した静油圧式無段変速装置８の可変油圧モータ（図示せず）の斜板が回動して伝動速度が調節され、トラニオン軸８ａの調節位置を検出するトラニオンセンサ７ｓの信号に基づいて油圧シリンダ６を伸縮制御することにより、所要の速度調節が可能となる。また、油圧シリンダ６の制御油圧を開放すると、ニュートラルアーム８ｅの作用力を受けるカム８ｃによりトラニオンアーム８ｂが所定の中立位置に戻されて機体走行が停止される。

前進ペダル１ａ及び後進ペダル１ｂの踏み込み操作をペダルセンサ３ｓが検出すると、伝動速度制御部５は、ペダルセンサ３ｓの検出信号に応じてトラニオン軸８ａの目標速度位置を決定し、トラニオン軸８ａが目標速度位置に等しくなるまでトラニオンセンサ７ｓの信号に基づいて油圧シリンダ６を電磁式油圧切替（制御）弁９によって作動制御する。その結果、ペダル操作に応じて機体の走行車速を調節することができる。

上記伝動速度制御部５は、その検出側の構成により共通のペダルセンサ３ｓを介して前進ペダル１ａ及び１ｂの個々の踏み込み動作量が検出されることから、個別ペダル仕様による２つのペダル１ａ，１ｂの踏み込み量に応じて無段階に車速調節をするための伝動速度制御装置を簡易な構成として、共通の操作性を確保しつつ、製造コストおよびメンテナンス負荷を軽減することができる。

本実施例では、図５のフローチャートに示すように作業者が前進ペダル１ａから後進ペダル１ｂ又は後進ペダル１ｂから前進ペダル１ａと速やかに（素早く）踏み替え操作した場合は、トラニオン軸８ａを一旦中立域に調節保持し、所定時間後（例えば、０．３秒後）、前進域又は後進域を検出するアクセルペダルセンサ３ｓに対応するトラニオンアーム８ｂの回転角度になるように構成している。さらに、油圧シリンダ６への出力の入り切りを繰り返すことで段階的に調節したり、パルス出力とすることで遅い速度で調節可能としている。

前記「段階的に調節」するとは、油圧シリンダを作動させるバルブへの電気信号を入り切りすることで段階的に目標位置まで位置付けることであり、また、パルス出力することでゆっくりとした速度で目標位置まで位置付けるようにしてもよい。

上記ペダル１ａ，１ｂを素早く踏み替え操作した場合に一定時間の間トラニオンアーム８ｂを中立域にとどめておかない場合は、変速ショックが大きくなり、作業者の体が揺られ、操作フィーリングが悪くなる。また、その上に機械部品にも負荷が掛かるため、耐久性も悪くなる。

たまに作業者が走行中にエンジンキーをオフした後にブレーキを掛けて車両を止めることがある。この場合は次にエンジンキーを入れた時に、作業者の意図に反してアクセルペダルセンサ３ｓが中立域を検出していないため、油圧シリンダ６が前進側或いは後進側に調節されて車両が動いてしまうおそれがある。

そこで、エンジンキーを入れた時に、一回のみ前進域あるいは後進域を検出するアクセルペダルセンサ３ｓが中立域を検出していない場合は、連続してブザーによる報知をするとともにトラニオン軸８ａの作動用の油圧シリンダ６を作動させてセンサ３ｓの検出位置を中立位置に戻すように構成した。また、その後のトラニオン軸８ａの作動制御の開始条件は、アクセルペダルセンサ３ｓが前進域あるいは後進域を検出してからとする構成した。こうして、トラニオン制御の安全性を従来より向上させることができる。

また、最近は車両の盗難事件が多発しており、その対策として本実施例では図６の平面図に示すようにトラクタの運転席にあるフロントスイッチパネルに工夫を施す構成とする。
このスイッチパネルは、エンジン始動後に多数のスイッチの中で特定のスイッチを順番に押したときに初めて制御コントローラ５が起動するソフトウエアを有する。すなわち、感度スイッチや水平切換スイッチをある特定の順番で押したとき、各制御が実行されるようにする。

従って、多数のスイッチの中で各自が決めた順にスイッチを押して始めて制御コントローラ５が起動するので盗難防止になる。また、エンジンを切る前にスイッチの押す順序を変えることができるようにすると、さらに盗難（乗り逃げ）防止になる。この構成により盗難装置専用部品を備える必要がない利点もある。

また、図６に示すフロントスイッチのパネルが外されている時は、制御コントローラ５は起動しない機能を設定可能しておくと盗難防止になる。前記制御コントローラ５が起動しないための機能の設定は、例えばフロントスイッチパネル内の特定のスイッチを押した状態でフロントスイッチパネルを外した場合などである。また、フロントスイッチパネル以外の本機側の特定のスイッチで行なうように構成してもよい。

前記フロントスイッチのパネルが外されている時は、制御コントローラ５は起動しない構成を有効とするか無効にするかを決定する機能を構成してもよい。
この場合、前述した特定のスイッチを押さない状態でフロントスイッチパネルを外すと、制御コントローラ５が起動する構成とする。これにより、フロントスイッチパネルを外していても、例えば機体を移動させたい場合などは制御コントローラ５を起動させることができるので、作業者の意図を反映できるようになる。また、特定のスイッチは別の機能を持つスイッチと共用することになるので、スイッチの数を増やすことなく廉価な構成となる。

また前記各種セキュリティのための機能が設定されているときに、これを無効に設定しようとしてもできない構成にすることで、よりセキュリティ機能が高まる。
例えば、エンジンキーを入れるとセキュリティ機能が作動し、このセキュリティ機能を無効にする入力（セキュリティ解除）が設定できないが、エンジンキーを入れてセキュリティ機能を作動させたとき特定のスイッチ（ユーザが自分で決めたスイッチ又は工場出荷時に決められた特定スイッチ）をセキュリティ解除スイッチとして、これを操作することでセキュリティ機能を解除できるようにして、セキュリティ機能の無効入力が設定できる。

このようなセキュリティ機能のスイッチによる設定を外部通信機器で設定できる構成にしても良い。この場合には、セキュリティ機能が設定されている間は外部通信機器で前記スイッチによる設定を不能にしておかないと、安全性がおびやかされる。

セキュリティ機能の解除後に再びセキュリティ機能を設定させるためには、メインスイッチ（エンジン）キーが抜かれて、再度メインスイッチキーが差し込まれて、エンジンが始動した時に可能とすることで、エンジンを始動するたびにセキュリティ機能を解除する必要がなくなる。

本発明の実施例の走行車両の無段変速式作業車両の伝動速度制御装置のシステム構成図である。図１の走行車両の伝動速度制御部の入力側の具体的な構成例を示す斜視図である。図１の走行車両のペダルリンクユニットの側面図である。図３のペダルリンクユニット内の静油圧式無段変速装置の油圧シリンダよる作動アシスト構造図である。図１の走行車両の前進ペダルと後進ペダルの踏み替え操作時のトラニオン軸の回転制御のフローチャートである。図１の走行車両の運転席にあるフロントスイッチパネルの平面図である。無段変速式作業車両の一例であるトラクタの平面図（図７（ａ））及び側面図（図７（ｂ））である。

符号の説明

１トランスミッション１ａ前進ペダル
１ｂ後進ペダル１ｃ支軸
２ａ、２ｂロッド
５コントローラ（伝動速度制御部）
３ａ，３ｂクランクレバー
３ｃ回転軸３ｅ作用アーム
３ｓペダルセンサ４ａ車速センサ
４ｂスロットルセンサ４ｃ油温センサ
６油圧シリンダ６ａピストンロッド
７クランクレバー７ａ支軸
７ｂロッド７ｓトラニオンセンサ
８静油圧式無段変速装置８ａトラニオン軸
８ｂトラニオンアーム８ｃカム
８ｄニュートラルスプリング
８ｅニュートラルアーム

Claims

エンジンと、
該エンジンの動力を斜板の回動角度を調整して出力するトラニオン軸（８ａ）を有する静油圧式無段変速装置（８）と、
静油圧式無段変速装置（８）のトラニオン軸（８ａ）の回動角度をピストンロッド（６ａ）のストローク長さで決めるトラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）と、
該トラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）のピストンロッド（６ａ）のストローク長を検出するストローク長さ検出センサ（７ｓ）と、
前進時に踏み込む前進ペダル（１ａ）及び後進時に踏み込む後進ペダル（１ｂ）と、
前進ペダル（１ａ）及び後進ペダル（１ｂ）の踏み込み位置を検出するペダルセンサ（３ｓ）と、
該ペダルセンサ（３ｓ）で検出する前進ペダル（１ａ）又は後進ペダル（１ｂ）の踏み込み位置に対応してトラニオン軸回動用油圧シリンダ（６）のピストンロッド（６ａ）のストロークによりトラニオン軸（８ａ）の回動角度の調整を行い、かつペダルセンサ（３ｓ）で前進ペダル（１ａ）と後進ペダル（１ｂ）との間でのペダル踏み込み位置の切り替え時にペダルセンサ（３ｓ）が中立位置を検知すると、所定時間中立位置にトラニオン軸（８ａ）をとどめ、その後所定時間後にペダルセンサ（３ｓ）で検知する前進ペダル（１ａ）又は後進ペダル（１ｂ）の位置に応じたトラニオン軸（８ａ）の回動角度にする制御を行う制御装置（５）と
を設けたことを特徴とする作業車両。