(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速位置を設定する設定手段と、変速用シフタを作動させる二つのアクチュエータと、前記シフタの作動位置を検出する検出手段と、変速位置ごとに予め定めたシフタ作動位置の基準値を記憶する記憶手段と、前記設定手段によって設定された変速位置に該当する前記基準値と前記検出手段の検出値とが所定の関係になるように前記二つのアクチュエータに作動信号を出力する制御手段とを備えたシフトチェンジ制御装置において、予め設定した操作で自動調整モードに入り、該自動調整モードでは、前記制御手段が前記アクチュエータに作動信号を出力しながら前記検出手段の検出値を読み込み、該検出値の変化からシフタの作動が完了した時点を判断し、その時の検出手段の検出値が新たな基準値となるように前記記憶手段に記憶されている内容を変更するように構成するとともに、この制御を前記二つのアクチュエータの作動を切り替えることにより順に１速づつ行い、かつ、該二つのアクチュエータの作動が切り替わる時は、所定の待機時間を経過した後検出を行うように構成したことを特徴とするシフトチェンジ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行車両等のシフトチェンジを電気的に制御するシフトチェンジ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばトラクタ等に設けられるシンクロメッシュ式変速装置のシフトチェンジ制御は、変速位置設定手段の情報をコントローラに入力し、その情報に応じてコントローラから変速用シフタを作動させるアクチュエータに作動信号を出力し、変速用シフタが所定位置まで作動すると停止スイッチがオンになり、アクチュエータへの作動信号出力を停止するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シンクロメッシュ式変速装置の場合、部品自体の精度や組付け精度のバラツキ等によって駆動側と従動側が噛み合うタイミングに個体差があるので、上記従来のように、変速用シフタが所定位置で一律に停止する構成であると、駆動側と従動側が最適な位置で噛み合わないことがあった。そこで本発明は、個々の変速装置に合った最適な位置で駆動側と従動側が噛み合うように、変速用シフタの作動が停止する位置を調整できるようにすることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明にかかるシフトチェンジ制御装置は、変速位置を設定する設定手段と、変速用シフタを作動させる二つのアクチュエータと、前記シフタの作動位置を検出する検出手段と、変速位置ごとに予め定めたシフタ作動位置の基準値を記憶する記憶手段と、前記設定手段によって設定された変速位置に該当する前記基準値と前記検出手段の検出値とが所定の関係になるように前記二つのアクチュエータに作動信号を出力する制御手段とを備えたシフトチェンジ制御装置において、予め設定した操作で自動調整モードに入り、該自動調整モードでは、前記制御手段が前記アクチュエータに作動信号を出力しながら前記検出手段の検出値を読み込み、該検出値の変化からシフタの作動が完了した時点を判断し、その時の検出手段の検出値が新たな基準値となるように前記記憶手段に記憶されている内容を変更するように構成するとともに、この制御を前記二つのアクチュエータの作動を切り替えることにより順に１速づつ行い、かつ、該二つのアクチュエータの作動が切り替わる時は、所定の待機時間を経過した後検出を行うように構成したことを特徴としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１に示すトラクタ１は四輪駆動車両であって、駆動車輪である前輪２，２と後輪３，３を備えている。前輪２，２の車軸を支持する前車軸ケース５は前フレーム７の下側に取り付けられ、後輪３，３を支持する後車軸ケース６，６は、ミッションケース８の後部側面に取り付けられている。前車軸ケース５はその左右方向中央部で前フレーム７に固定の前後方向に向く軸心回りに左右揺動自在に軸着され、地面の凹凸により前輪２，２が上下動するようになっている。
【０００６】
前フレーム７の中央上側には、エンジン１０等が搭載されている。エンジン１０等の上方と側方はボンネット１１で覆われている。左右の後輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー１３，１３が取り付けられ、この左右フェンダー１３，１３の間に座席１４が設けられている。座席１４の下部の運転者足元部は、略平板状のフロア１５となっている。１６は前輪２，２を操向操作する操向ハンドル、１７は主クラッチを入・切操作するクラッチペダル、１８は前進及び後進を切り替える前後進切替レバー、１９は走行変速装置の変速位置をシフトアップ及びシフトダウン操作する変速レバーである。
【０００７】
機体の後部には昇降油圧シリンダ２１で上下回動させるリフトアーム２２，２２が設けられている。このリフトアーム２２，２２の先端部と作業機装着用のロワリンク２３，２３の中間部とがリフトロッド２４，２４で連結されており、リフトアーム２２，２２を上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク２３，２３の後端部に装着したロータリ耕耘装置等の作業機が昇降する。また、片方のリフトロッド２４（図示例では右側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が調整される。なお、ロワリンク２３，２３の上方かつ左右中央部にトップリンク２５を取り付け、ロワリンク２３，２３とトップリンク２５で構成される三点リンク機構により作業機を支持する。
【０００８】
図２はこのトラクタの伝動機構図である。エンジン１０の回転動力は、まずミッションケース８の入口部に設けた主クラッチ２７へ伝達される。主クラッチ２７は、前記クラッチペダル１７の操作で作動するクラッチ油圧シリンダ２８によって伝動入・切操作される。そして、主クラッチ２７の伝動下手側で、前輪及び後輪を駆動する走行駆動力と外部動力取出用のＰＴＯ駆動力の二系統に伝動分岐される。
【０００９】
走行駆動力は、前後進変速部３０、主変速部３１、副変速部３２からなる前後進各１６段の走行変速装置で変速され、その変速された動力の一部は後輪デフ装置３４に伝達され、左右の後輪３，３を駆動し、また、変速された動力の残りは、４ＷＤ切替装置３５を経由し、ミッションケース８の前面部に取り出され、それから前輪伝動軸５ａにより前車軸ケース５内の前輪デフ装置３６に伝動され、左右の前輪２，２を駆動する。４ＷＤ切替装置３５は、前輪２，２と後輪３，３の回転速度（周速度）がほぼ等速である「前後輪等速四駆」状態と、前輪２，２の回転速度が後輪３，３の回転速度に対して周速度比でほぼ２倍である「前輪増速四駆」状態と、前輪２，２の駆動を切って後輪３，３だけを駆動する「後輪二駆」状態とに切り替える装置である。
【００１０】
一方、ＰＴＯ駆動力は、ＰＴＯ変速装置３７を経由し、ミッションケース８の背面部から後方に突出するＰＴＯ軸３８に取り出される。ＰＴＯ軸３８の突出部に、各種作業機（図示省略）への伝動軸が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【００１１】
走行変速装置の主変速部３１は、「１速」〜「４速」の４段の変速位置を有している。各段の変速位置の切り替えは、２組のシンクロメッシュ機構Ａ，Ｂで行う。図３乃至図５に示すように、シンクロメッシュ機構Ａ，Ｂを操作するシフタ４０Ａ，４０Ｂは、上下平行に設けた摺動軸４１Ａ，４１Ｂに摺動自在に嵌合し、ミッションケース８の外側面に設けた変速用アクチュエータである変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂのピストン４３Ａ，４３Ｂにそれぞれ連結されている。変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂはニュートラル位置Ｎを起点にしてピストン４３Ａ，４３Ｂが後退及び突出するようになっており、ピストン４３Ａが後退すると「１速」、ピストン４３Ａが突出すると「２速」、ピストン４３Ｂが後退すると「３速」、ピストン４３Ｂが突出すると「４速」になる。シフタ４０Ａ，４０Ｂの作動位置は、ストロークセンサ（ポテンショメータ）４４Ａ，４４Ｂでそれぞれ検出される。
【００１２】
主変速部３１のシフトチェンジを制御するシフトチェンジ制御装置４５は、図６に示すように、変速位置を設定する設定手段であり前記変速レバー１９の操作に基づいてシフトアップ側もしくはシフトダウン側がＯＮになる変速スイッチ４６と、シフタの作動位置を検出する検出手段である前記ストロークセンサ４４Ａ，４４Ｂと、前記クラッチペダル１７を主クラッチ切操作するとＯＮになるクラッチペダルスイッチ４７と、後記自動調整制御を行う際に使用するチェックスイッチ４８とが制御手段であるコントローラ５０の入力側に接続され、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを制御する電磁バルブ５１Ａ，５１Ｂと、ブザー５２と、モニタ５３とがコントローラ５０の出力側に接続されている。また、コントローラ５０には記憶手段としてＥＥＰＲＯＭ５４とＲＡＭ５５が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５４には、変速位置ごとに予め定めたシフタ４０Ａ，４０Ｂの作動位置の基準値が記憶されている。
【００１３】
工場出荷時や部品等のメンテナンスを行う時には、主変速部３１の駆動側と従動側が適正なタイミングで噛み合うように前記基準値を調整する自動調整制御を行う。自動調整制御の順序を、図７及び図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００１４】
電源を入れ、センサ類の値を読み込んだ後、予め設定した操作を行うと後述する自動調整モードへ突入する。この予め設定した操作とは、本例ではチェックスイッチ４８をＯＮ、クラッチペダルスイッチ４７をＯＮ、及び変速スイッチ１９のシフトアップ側とシフトダウン側を共にＯＮにする操作であり、これらの全ての操作を行った場合にのみ自動調整モードへ突入するようにコントローラ５０の記憶装置に記憶されている。上記操作のいずれか一つでも行われない場合は、自動調整モードへ突入せず、ブザー５２に出力する。後述する如く、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを実際に作動させて自動調整制御を行うため、自動調整制御中、主クラッチ２７が「入」であると危険であるので、クラッチペダルスイッチ４７がＯＮでない自動調整モードへ突入しないようにしているのである。
【００１５】
なお、自動調整モードへ突入するための予め設定した操作を、変速スイッチ１９のシフトアップスイッチとシフトダウンスイッチを同時にＯＮする操作としてもよく、単一のチェックスイッチをＯＮにする操作としてもよく、或は別の部材を定まったパターンで順次ＯＮにする操作としてもよい。
【００１６】
自動調整モードに突入すると、油圧を安定させるために一定時間（図示例では５００msec）変速油圧シリンダ４２Ａ，４２ＢをニュートラルＮ（「１速」〜「４速」出力ＯＦＦ）に保持した後、ストロークセンサ４４Ａ，４４Ｂのニュートラルセンサ値を記憶する。
【００１７】
そして、「１速」出力を実行し、一定時間（図示例では４００msec）が経過したなら所定時間（図示例では１０msec）ごとにストロークセンサ４４Ａの値を検出し、そのセンサ値と前回検出のセンサ値を比較する。両者の差が規定値以内（ほぼ０）である状態が一定時間（図示例では１００msec）経過したなら、各センサ値の平均値を算出する。このセンサ平均値はシフタのストローク端の位置を表している。
【００１８】
変速油圧シリンダのピストンの移動時間とシンクロメッシュ機構の同期時間を加味すると、変速出力開始してからシンクロメッシュ機構の駆動側と従動側の接続が完了するまでの時間は通常は０．２秒程度である。ところが、油温の影響等でそれ以上時間がかかることもあるので、図示例では、この時間の約２倍の０．４秒経過してからストロークセンサの値を検出することにより、誤検出を少なくしているのである。
【００１９】
次いで、上記「１速」のセンサ平均値と「１速」のニュートラルセンサ値を比較する。両者の差が規定値以上である場合は、シフタが正しく作動したと判断し、センサ平均値データをＲＡＭ５５にセットする。差が規定値未満である場合は、シフタが正しく作動していないと考えられるので、ＥＥＰＲＯＭ５４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２０】
「２速」「３速」及び「４速」についても、上記「１速」の場合と同様にしてセンサ平均値を求める。ただし、「２速」から「３速」へ移行する際には、異なるシフタを作動させるので、変速油圧シリンダ４２Ａ，４２Ｂを一定の待機時間（図示例では５００msec）ニュートラルＮに保持する。
【００２１】
以上の操作を各変速位置ごとに複数回、例えば３回行う。そして、得られた複数の平均値データを比較し、下記のルールに基づいて、各変速位置ごとにシフタのストローク端の基準値を決定する。
【００２２】
すなわち、（１）各データの差が全て規定内である場合は最小値（ニュートラルに近い側）を基準値としてＲＡＭ５５に格納し、（２）規定外の差がある場合は最大値（ニュートラルに遠い側）を基準値としてＲＡＭ５５に格納し、（３）各データとも差が規定外である場合は異常であると判断して、ＥＥＰＲＯＭ５４のデータ内容を変更しないようにＮＧをセットする。
【００２３】
（１）の場合、各データの差は組付けのガタによるものであるので、いずれのデータを基準値として採用してもよいが、少しでも変速油圧シリンダの不必要な作動をなくすために最小値を基準値として採用している。よって、場合によっては最大値を基準値として採用してもよい。（２）の場合における差が規定外であるデータ値は、変速油圧シリンダ内にエアが溜まっていたり、シンクロメッシュ機構のピンの先端同士が当たりシフタが移動できなかったりした異常時のものであるので、最大値を基準値とすることにより、上記異常時のデータを基準値として採用されないようにしている。
【００２４】
上記のようにして各変速位置ごとのシフタのストローク端の基準値が決定されたならば、それをＥＥＰＲＯＭ５４に書き込み、ブザー５２に出力する。また、異常が発生してＥＥＰＲＯＭ５４のデータを変更しなかった場合は、正常時と異なる報知パターンでブザー５２に出力する。例えば、正常時には報知音を２回出力し、異常時には報知音を連続出力する。そして、チェックスイッチ４８をＯＦＦにすると、自動調整制御が完了し、通常のシフトチェンジ制御になる。
【００２５】
通常のシフトチェンジ制御時には、変速スイッチ１９によって設定される変速位置に応じ、コントローラ５０から電磁バルブ５１Ａ，５１Ｂに出力して、シフトチェンジする。その際、シフト「入」位置とシフト「切」位置は、下記のようにして判定する（図９参照）。
【００２６】
まず、自動調整制御で設定された基準値をＥＥＰＲＯＭ５４から読み込み、さらにセンサ類の値を読み込む。次いで、「１速」または「２速」のシフトチェンジにおけるシフト位置ｘとセンサ値ｙの関係を表す近似式ｙ1 ＝ａ1 ｘ＋ｂ1 に基準値を代入してａ1 とｂ1 の値を求めると共に、「３速」または「４速」のシフトチェンジにおけるシフト位置ｘとセンサ値ｙの関係を表す近似式ｙ2 ＝ａ2 ｘ＋ｂ2 に基準値を代入してａ2 とｂ2 の値を求める。図１０は実際のシフト位置ｘとセンサ値ｙの関係を表すグラフであって、近似式を２次式（実線）にすれば誤差はさらに小さくなるが、一次式（点線）であっても誤差はほとんどないので問題はない。
【００２７】
近似式の設定が完了したならば、ストローク端よりも少しニュートラル側をシフト「入」位置、ニュートラル付近をシフト「切」位置とし、近似式にしたがって、各変速位置についてシフト「入」位置のセンサ値とシフト「切」位置のセンサ値を計算する。例えば図１０においては、ｘ＝１０（或は−１０）mmがシフト「入」位置、ｘ＝３（或は−３）mmがシフト「切」位置となる。このように、確実にシフトされた位置をシフト「入」位置、確実にシフトが抜けた位置をシフト「切」位置として設定することにより、変速操作中のギヤ鳴き等のトラブルの発生を防止できる。
【００２８】
そして、シフト「入」出力が実施中の場合は、センサ値が前記シフト「入」位置を超えてストローク端側に変化したなら、シフト「入」完了をモニタ５３に表示すると共に、副変速部３２のシフトチェンジＯＫフラグをＯＮする。また、シフト「切」出力が実施中の場合は、センサ値が前記シフト「切」位置を超えてニュートラル側に変化したなら、シフト「切」完了をモニタ５３に表示すると共に、シフトニュートラルフラグをＯＮする。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかるシフトチェンジ制御装置は、工場出荷時や部品等のメンテナンスを行う時に、変速用シフタを作動させるアクチュエータに出力しながら検出手段の検出値を読み込み、該検出値の変化からシフタの作動が完了した時点を判断し、その時の検出手段の検出値が新たな基準値となるように記憶手段に記憶されている内容を変更することにより、変速装置の部品自体の精度や組付け精度のバラツキ等による固体差を調整することができるので、どの製品についても変速用シフタが適正位置で作動停止させることが可能となり、シフトチェンジの精度を向上させられるようになった。また、二つのアクチュエータの作動を切り替えて順に１速づつ調整するが、アクチュエータの作動を切り替えた時は、所定の待機時間が経過したのち検出を行うので、油圧の変動等の影響による誤差が生じず、精度の高い調整を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの全体側面図である。
【図２】伝動機構図である。
【図３】主変速部のシフトチェンジ機構の正面図である。
【図４】主変速部のシフトチェンジ機構の側面図である。
【図５】主変速部のシフトチェンジ機構の平面図である。
【図６】シフトチェンジ制御装置のブロック図である。
【図７】自動調整制御の全体のフローチャートである。
【図８】自動調整制御の一部のフローチャートである。
【図９】シフト「入」位置とシフト「切」位置を判定する制御のフローチャートである。
【図１０】シフト位置とセンサ値の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１  トラクタ
２  前輪
３  後輪
８  ミッションケース
１９  変速レバー
３１  主変速部
４０Ａ，４０Ｂ  シフタ
４２Ａ，４２Ｂ  変速油圧シリンダ（アクチュエータ）
４４Ａ，４４Ｂ  ストロークセンサ（検出手段）
４５  シフトチェンジ制御装置
４６  変速スイッチ（設定手段）
４７  クラッチペダルスイッチ
４８  チェックスイッチ
５０  コントローラ（制御手段）
５１Ａ，５１Ｂ  電磁バルブ
５２  ブザー
５３  モニタ
５４  ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
５５  ＲＡＭ（記憶手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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