JP2013007470A - 作業車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、作業車両の機体が異なってもＨＳＴペダルの変速位置が同一であれば一定の走行速度で走行するようにすることを課題とする。
【解決手段】ＨＳＴペダル１８の動きをＨＳＴペダルセンサ１８で検出し、該ＨＳＴペダルセンサ１８の検出値に基づいてエンジン回転数を調整すると共にＨＳＴ２１のトラニオン軸を回動して設定走行速度となるようにする作業車両の変速制御装置において、調整モードで駆動電流とＨＳＴ２１の出力回転数の関係を調べて制御データとして制御装置５０に記憶し、その制御データを用いて、ＨＳＴペダル１８の検出変速位置で設定する出力軸回転数となるように駆動電流を変更してＨＳＴ２１のトラニオン軸を回動する電磁バルブを制御することを特徴とする作業車両の変速制御装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行伝動系にＨＳＴ変速機構を設け、このＨＳＴ変速機構を制御部によって変速制御して走行車速を調節する作業車両の変速制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、油圧式無段変速装置（以下「ＨＳＴ」という）をトラニオン制御によって前後進に無段階変速するＨＳＴ変速機構を走行伝動系に介設した作業車両において、その車速調節のために、幅広い変速ポジションを有するＨＳＴペダルの操作位置に応じてＨＳＴ変速機構を制御する制御部を有する作業車両の変速制御装置が知られている。

この変速制御装置は、制御部がＨＳＴペダルの選択ポジションに応じてトラニオン軸を駆動制御することによりＨＳＴ変速機構の出力軸回転数を調節する。
さらに詳しくは、ＨＳＴペダルの回動位置を検知する手段、前後進切換レバーの回動位置を検出する手段、油圧ポンプの可動斜板の傾倒角度を検知する手段、該可動斜板の傾倒角度を変更する手段を設けて、各手段をコントローラと接続するとともに、前後進切換レバーの操作方向と、主変速レバーで設定した速度に、ＨＳＴ変速機構の可動斜板を傾倒させるように制御する。

特開２００２−２５０４３７号公報

前記の作業車両の変速制御装置は、変速位置をセンサで検出してその検出値に応じた駆動電流でアクチュエータの電磁バルブを駆動して、油圧ポンプの可動斜板の傾倒角度を変更しているが、ＨＳＴそのものやアクチュエータと可動斜板の連動機構の遊びによって、作業車両が異なると、変速位置が同一であっても可動斜板の傾倒角度が同じにならず、走行速度が異なってくる。

そこで、本発明では、作業車両の機体が異なっても変速位置が同一であれば一定の走行速度で走行するようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、ＨＳＴペダル（１８）の動きをＨＳＴペダルセンサ（１８）で検出し、該ＨＳＴペダルセンサ（１８）の検出値に基づいてエンジン回転数を調整すると共にＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動して設定走行速度となるようにする作業車両の変速制御装置において、調整モードで駆動電流とＨＳＴ（２１）の出力回転数の関係を調べて制御データとして制御装置（５０）に記憶し、その制御データを用いて、ＨＳＴペダル（１８）の検出変速位置で設定する出力軸回転数となるように駆動電流を変更してＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動する電磁バルブを制御することを特徴とする作業車両の変速制御装置とする。

この構成で、ＨＳＴ２１やＨＳＴペダル１８からＨＳＴ２１のトラニオン軸の連動機構が作業車両毎に異なっていても、ＨＳＴペダル１８の所定の速回動位置で所定の設定走行速度となるように変速される。

請求項２に記載の発明は、調整モードはＨＳＴ２１の出力軸以降の駆動力伝動を断った状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置とした。
この構成で、走行負荷変動の無い状態で駆動電流とＨＳＴ出力軸回転数の関係を制御データ化することになり、安定した制御データに基づいて走行速度を制御出来る。

請求項３に記載の発明は、駆動電流値が所定電流値より低い場合にはフィードバック制御を行わないことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置とした。
この構成で、駆動電流値が低くて走行速度が設定速度になり難い状態ではフィードバック制御を行わないことでハンチングを起こさず制御を安定化出来る。

請求項４に記載の発明は、ＨＳＴペダル１８を最速位置にした場合は、調整モードで入手した制御データではなく、別に設定する最高速駆動電流値でＨＳＴ２１のトラニオン軸を回動する電磁バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置とした。

この構成で、作業車両毎に異なる駆動電流とＨＳＴ出力軸回転数の制御データで制御して最高速が異なってくるようなことなく、所定の最高速で走行できる。
請求項５に記載の発明は、ＨＳＴペダル１８の変速位置をＨＳＴペダルセンサ５８で検出し、該ＨＳＴペダルセンサ５８の検出値に基づいてＨＳＴ２１のトラニオン軸を回動して設定走行速度となるようにする作業車両の変速制御装置において、加速度設定手段５５を設け、加速度検出センサ５２で検出する加速度が前記加速度設定手段５５で設定した加速度となるように制御したことを特徴とする作業車両の変速制御装置とする。

この構成で、加速度検出センサ５２で実測する加速度で走行するようにＨＳＴ２１を制御して、作業車両の違いによっても走行時の加速感が変わることが無い。

請求項１乃至請求項５に記載の発明で、ＨＳＴペダル１８でＨＳＴ２１を変速する作業車において、ＨＳＴペダル１８での変速状態が機体毎に異なることなく、どの機体でも同じ変速感覚で操縦出来るようになる。

トラクターの全体側面図である。 キャビンを除いたトラクターの全体平面図である。 動力伝動ブロック図である。 自動制御の制御ブロック図である。 駆動電流とＨＳＴ出力軸回転数の関係を表すグラフである。

作業車両の一例としてトラクターを例に以下に説明する。
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。

トラクター１は、図１と図２に示す如く、機体の前後部に前輪２，２と後輪３，３を備え、機体の前部に搭載したエンジン５の回転動力をトランスミッションケース８内のＨＳＴ２１と副変速装置２２によって適宜減速して、これら前輪２，２と後輪３，３に伝えるように構成している。

機体中央であってキャビン４内のハンドルポスト６にはステアリングハンドル７が設けられ、その後方にはシート９が設けられている。ステアリングハンドル７の左側下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１０が設けられている。この前後進レバー１０を前側に回動すると機体は前進し、後側へ回動すると後進する構成である。

また、ハンドルポスト６を挟んで前後進レバー１０の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー１１が設けられ、またステップフロア１３の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するＨＳＴペダル１８と、左右の後輪３，３にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル１９Ｒ，１９Ｌが設けられている。

ハンドルポスト６上部のステアリングハンドル７の前側にメータパネル１６が設けられて、走行速度等の機体状況が表示される。
また、副変速レバー１５は低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる構成で、シート９の左方にあり、さらにその右側に４輪駆動レバー１４を設けている。４輪駆動レバー１４の公報にリヤＰＴＯ変速レバー１２を設け、リヤＰＴＯ変速レバー１２の左側にミッドＰＴＯ変速レバー１２ａを設けている。シート９の右側部には、最高速設定ダイヤル５４とレスポンス設定ダイヤル５５とオートクルーズセットスイッチ５６を設けている。

トラクター１の機体後部には、ロータリ作業機１７を装着している。
図３は、動力伝動ブロック図で、エンジン５の出力軸の回転がトランスミッションケース８内のダンパ２０とＨＳＴ２１と副変速部２２を介してデフケース２３の後輪駆動軸２７に伝動し、後輪３を駆動する。

ＨＳＴ２１の出力軸の回転が回転センサギヤ２４の回転としてＨＳＴ出力軸センサ２５で検出され、副変速部２２の出力軸回転が後車軸回転センサ２６で検出される。ＨＳＴ出力軸センサ２５と後車軸回転センサ２６は、センサギヤの所定歯数を検出する時間で算出しているので、低速では１歯数とし高速では３歯数とすることで高速での回転数を正確に検出し停止を素早く検出出来る。

図４は、トラクター各部の作動を制御する自動制御の制御ブロック図で、エンジンＥの出力を制御するエンジンＥＣＵ２９と作業機１７の昇降を制御する作業機昇降系ＥＣＵ４０と前輪２と後輪３の回転を制御して走行速度を制御する走行系ＥＣＵ５０とで構成し、ＣＡＮ通信で制御信号の交信を行っている。

エンジンＥＣＵ２９への制御データの入力は、ブースト圧力センサ３０からのブースト圧力と、ブースト圧補正制御スイッチ３６からの補正信号と、エンジン排気温度センサ３１からの排気温度と、エンジン回転センサ３２からのエンジン出力軸の回転数と、エンジンオイル圧力センサ３３からのオイル圧力と、エンジン水温センサ３４からのラジエータ水温と、レール圧センサ３５からのコモンレールの燃料圧力と、アクセルセンサ２８のアクセルレバー１１回動角度等で、エンジンＥＣＵ２９からの制御出力は、燃料高圧ポンプ３７へのレール圧と、高圧インジェクタ３８への噴射信号である。

なお、ブースト圧補正制御スイッチ３６は、ブースト圧が低い場合にアクセルレバー１１の回動があるとアクセルセンサ２８で検出して、燃料噴射量を徐々に増加する制御を行う構成としている。

作業機昇降系ＥＣＵ４０への制御データの入力は、作業機１７の昇降を行うポジションコントロールレバー４１の操作位置信号と、リフトアームセンサ４２からのリフト位置信号と、上げ位置規制ダイヤル４３と下げ速度調整ダイヤル４４の調整信号等で、作業機昇降系ＥＣＵ４０からの制御出力は、油圧シリンダーのメイン上昇ｓｏ４５とメイン下降ｓｏ４６への上昇或いは下降信号である。

さらに、作業機昇降系ＥＣＵ４０は、作業機コントローラ４７とＧＰＳ付通信ユニット４８と交信する。
走行系ＥＣＵ５０への制御データの入力は、ＨＳＴ出力軸センサ２５のＨＳＴ２１の出力軸回転数と、後車軸回転センサ２６の副変速部２２の出力軸回転数と、車速センサ５３の後輪３の回転数と、最高速設定ダイヤル５４の設定最高速と、レスポンス設定ダイヤル５５の設定レスポンスと、オートクルーズセットスイッチ５６のセット信号と、前後進レバーの前後進操作位置センサ６４の操作位置と、副変速レバー１５の副変速レバー操作位置センサ５７の操作位置と、主変速レバー１４の主変速レバー操作位置センサ４９の操作位置と、ＨＳＴペダル１８のＨＳＴペダルセンサ５８の踏込み信号と、油温センサ６０のトランスミッションケース８内オイル温度と、ブレーキペダル操作検出センサ６１のブレーキペダル踏み込み信号と、加速度検出センサ５２の走行加速度等で、走行系ＥＣＵ５０からの制御出力は、ＨＳＴ前進比例圧力ｓｏｌ６２への前進出力信号と、ＨＳＴ後進比例圧力ｓｏｌ６３への後進出力信号等である。

走行速度や変速位置やエンジン水温その他のデータがステアリングハンドル７の前に設けるメータパネル１６と操作パネル６５に表示される。
図５は、調整モードによるＨＳＴ２１のトラニオン軸を回転する油圧シリンダーを制御するＨＳＴ前進比例圧力ｓｏｌ６２とＨＳＴ後進比例圧力ｓｏｌ６３に付与する駆動電流値とＨＳＴ出力軸センサ２５が検出するＨＳＴ出力軸回転数の関係を測定した駆動電流値とＨＳＴ出力軸回転数の測定データで、トラクター１の組み立てが終って出荷前に、副変速レバー１５を中立にしてＨＳＴ２１以降の駆動を断って走行負荷の加わらない状態で行われる。設計データは実線Ａで示す変化をするが、ＨＳＴ２１や機体毎の特性によって実際の測定データは変速幅Ｂと最高速幅Ｃの変動が有る。この機体毎に異なる駆動電流値とＨＳＴ出力軸回転数の測定データを制御データとして走行系ＥＣＵ５０に記憶する。

そして、この制御データを使用してＨＳＴペダル１８の所定変速位置で設定走行速度が出るように、走行系ＥＣＵ５０からＨＳＴ前進比例圧力ｓｏｌ６２とＨＳＴ後進比例圧力ｓｏｌ６３に駆動電流が出力されて、ＨＳＴ２１のトラニオン軸の回動を制御する。

この駆動電流値とＨＳＴ出力軸回転数の測定データを用いた制御は、駆動電流値が所定値より低い場合には設定走行速度となり難くフィードバック制御を行うとハンチングを起こすので、駆動電流値が所定値以上になってフィードバック制御を行うようにする。

また、ＨＳＴペダル１８を最高速にした場合には、駆動電流値とＨＳＴ出力軸回転数の測定データではなく、所定の駆動電流をＨＳＴ前進比例圧力ｓｏｌ６２とＨＳＴ後進比例圧力ｓｏｌ６３に出力することで、機体毎に最高速が異ならないようにする。

また、駆動電流値（率）を増加しても走行速度増加量（率）が所定より低い場合は、走行負荷が大きいので、駆動電流値の増加を中断してエンストになるのを防ぐ。さらに、エンジン回転数低下が所定率より大きい場合には、駆動電流を減少させてエンストになるのを防ぎ、エンジン回転数がアイドリング回転数近くであれば駆動電流を断ってＨＳＴ２１をニュートラルにする。そして、その後エンジン回転数が設定回転数まで復帰する時には、所定の駆動電流まで所定の変化率でゆっくりと復帰させる。

なお、駆動電流値とＨＳＴ出力軸回転数の測定データを用いた制御の他に、レスポンス設定ダイヤル５５で増減速加速度を設定し、加速度検出センサ５２が検出する機体の加速度が設定加速度になるように制御することも可能である。この加速度を用いた制御は、低速状態では加速度検出に時間がかかりすぎるために行わず、直前の加減速率で制御する。

また、この加速度を用いた制御は、低速で加速度の変化が検出し難いので、別に設定する変化率ラインの駆動電流変化率で加減速を制御する。
なお、レスポンス設定ダイヤル５５は、加速度制御を行うことなく、ダイヤル位置に応じた所定の駆動電流変化率で加減速を制御するようにして、減速開始時には、電流変化ご一定時間経過後の速度変化を加速度検出センサ５２で検出した加速度で駆動電流を補正する。前後進切換直後の逆方向への切換（前進→後進或いは後進→前進）時の補正は、減速側での補正増減量と同等比率の増減量補正を所定の駆動電流変化率に対して行う。

１８ ＨＳＴペダル
２１ ＨＳＴ
５８ ＨＳＴペダルセンサ
５０ 制御装置（走行系ＥＣＵ）
５２ 加速度検出センサ
５５ 加速度設定手段（レスポンス設定ダイヤル）

Claims (5)

1. ＨＳＴペダル（１８）の動きをＨＳＴペダルセンサ（１８）で検出し、該ＨＳＴペダルセンサ（１８）の検出値に基づいてエンジン回転数を調整すると共にＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動して設定走行速度となるようにする作業車両の変速制御装置において、調整モードで駆動電流とＨＳＴ（２１）の出力回転数の関係を調べて制御データとして制御装置（５０）に記憶し、その制御データを用いて、ＨＳＴペダル（１８）の検出変速位置で設定する出力軸回転数となるように駆動電流を変更してＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動する電磁バルブを制御することを特徴とする作業車両の変速制御装置。
2. 調整モードはＨＳＴ（２１）の出力軸以降の駆動力伝動を断った状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
3. 駆動電流値が所定電流値より低い場合にはフィードバック制御を行わないことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
4. 主変速レバー（１４）を最速位置にした場合は、調整モードで入手した制御データではなく、別に設定する最高速駆動電流値でＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動する電磁バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速制御装置。
5. 主変速レバー（１４）の変速位置を主変速レバー操作位置センサ（４９）で検出し、該主変速レバー操作位置センサ（４９）の検出値に基づいてＨＳＴ（２１）のトラニオン軸を回動して設定走行速度となるようにする作業車両の変速制御装置において、加速度設定手段（５５）を設け、加速度検出センサ（５２）で検出する加速度が前記加速度設定手段（５５）で設定した加速度となるように制御したことを特徴とする作業車両の変速制御装置。

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