(57)【要約】【課題】アクセルペダルの踏み込み量に関係なく、安定したペダル操作で変速制御ができる作業車両を提供すること。【解決手段】アクセルペダル９の踏み込み位置を検出してトラニオン軸を電動モータ７３で駆動する構成において、アクセルペダル位置が中立位置から中立以外の位置に変化して電動モータ７３を駆動する時、該ペダル位置が中立以外の位置に変化した状態から一定時間の間は図５（ａ）に示すように定常的周期（図５（ｂ））より長い周期で、一定のオン時間のパルス出力で電動モータ７３を作動する。こうして該ペダル９を比較的急激に踏み込んでもモータ駆動用パルス出力の間隔が比較的長くなるのでトラニオン軸を急激に回動することが無くなり、該ペダル９の踏み込み量に関係なく一定時間は一定速度で増減速するので安定したペダル操作が可能となり、機体の発進が急激に行われることが無く、初心者でも機体をスムーズに発進させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（３）と、
該エンジン（３）の動力を入力して駆動し、トラニオン軸を備えた静油圧式無段変速装置（７）を含む動力伝達機構と、
該動力伝達機構からの動力により走行する駆動輪（２、６）と、
前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸を回動制御するアクチュエータ（７３）と、
該アクチュエータ（７３）の回動量を操作するアクセルペダル（９）と、
該アクセルペダル（９）の踏み込み位置を検出するアクセルペダルセンサ（７１）と、
該アクセルペダルセンサ（７１）により検出されたアクセルペダル（９）の位置をトラニオン軸の中立位置から中立位置以外の位置に変化させる場合に、アクセルペダル（９）の踏み込み量と戻し量の大小に拘わらず、中立位置以外の位置に変化してから所定時間の間は、一定周期で一定オン時間のパルス電流によりアクチュエータ（７３）による前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸の回動速度を制御する制御装置（７２）
を設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸の回動速度を制御する制御装置（７２）は、アクセルペダルセンサ（７１）により検出されたアクセルペダル（９）の踏み込み位置が中立位置以外の位置にある場合に、アクセルペダル（９）の踏み込み位置とその目標値との偏差に応じてアクチュエータ（７３）によりトラニオン軸を前記目標値に向けて回動させる回動速度の中で、最低の回動速度以下の回動速度でトラニオン軸の回動速度を制御することを特徴とする請求項１記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場での走行性の優れた作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用、建築用、運搬用等の作業車両は、左右の走行車軸と、この走行車軸の駆動力を変速する変速装置を備えており、この種の変速装置としては、エンジン動力の入切りを行う主クラッチと静油圧式無段変速装置を設け、静油圧式無段変速装置の伝動下手に副変速装置を設けた構成が知られている。
【０００３】
上記作業車両の中には主クラッチの入切りをクラッチペダルで行い、静油圧式無段変速装置のトラニオン軸の回動速度を制御するサーボモータをＨＳＴペダル（アクセルペダル）により作動制御して車両の加速と減速を行う構成を備えたものがある。
【特許文献１】特開２００５−３４３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の構成における、トラニオン軸の制御はＨＳＴペダル（アクセルペダル）位置で決まる目標トラニオン位置と現在のトラニオン位置との偏差から、モータの駆動周期、オン時間を決めていた。
【０００５】
しかし、特に初心者によるＨＳＴペダルの踏み始めには踏み込み量が安定せず、また作業車両の動き始めでは作業車両にスピードが出ていなく、ＨＳＴペダルを踏み込み過ぎたと思い、ＨＳＴペダルを戻すと作業車両が停車する等の現象が生じ、作業車両の始動時の動きがスムーズに行かないことがあった。
【０００６】
本発明の課題は、ＨＳＴペダル（アクセルペダル）の踏み込み量に関係なく、安定したアクセルペダル操作で変速制御ができる作業車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、次の解決手段により解決される。  
請求項１記載の発明は、エンジン（３）と、該エンジン（３）の動力を入力して駆動し、トラニオン軸を備えた静油圧式無段変速装置（７）を含む動力伝達機構と、該動力伝達機構からの動力により走行する駆動輪（２、６）と、前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸を回動制御するアクチュエータ（７３）と、該アクチュエータ（７３）の回動量を操作するアクセルペダル（９）と、該アクセルペダル（９）の踏み込み位置を検出するアクセルペダルセンサ（７１）と、該アクセルペダルセンサ（７１）により検出されたアクセルペダル（９）の位置がトラニオン軸の中立位置から中立位置以外の位置に変化させる場合に、アクセルペダル（９）の踏み込み量と戻し量の大小に拘わらず、中立位置以外の位置に変化してから所定時間の間は、一定周期で一定オン時間のパルス電流によりアクチュエータ（７３）による前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸の回動速度を制御する制御装置（７２）を設けた作業車両である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記静油圧式無段変速装置（７）のトラニオン軸の回動速度を制御する制御装置（７２）は、アクセルペダルセンサ（７１）により検出されたアクセルペダル（９）の踏み込み位置が中立位置以外の位置にある場合に、アクセルペダル（９）の踏み込み位置とその目標値との偏差に応じてアクチュエータ（７３）によりトラニオン軸を前記目標値に向けて回動させる回動速度の中で、最低の回動速度以下の回動速度でトラニオン軸の回動速度を制御する請求項１記載の作業車両である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、アクセルペダル（９）の位置を中立位置から中立以外の位置に変化させてアクセルペダル（９）の踏み込み量に応じてアクチュエータ（７３）を駆動する時、アクセルペダル（９）の踏み込み量と戻し量の大小に拘わらず、アクセルペダル（９）の位置が中立以外の位置に変化した状態から一定時間の間は通常時の周期より長い周期で、一定のオン時間のパルス出力でアクチュエータ（７３）を作動させることで、アクチュエータ（７３）の駆動用パルス出力の間隔が比較的長くなり、トラニオン軸を急激に回動することが無くなる。そのため、たとえ所定の短時間内にアクセルペダル（９）を戻す方向に操作して、さらに再び踏み込み方向に操作しても、アクセルペダル（９）の踏み込み量に関係なく、一定時間は一定速度で増減速するので安定したペダル操作が可能となり、機体の発進が急激に行われることが無く、また機体のハンチングを防止でき、初心者でも機体をスムーズに発進させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、アクセルペダルセンサ（７１）により検出されたアクセルペダル（９）の踏み込み位置が中立位置以外の位置にある場合に、アクセルペダル（９）の踏み込み位置とその目標値との偏差に応じてアクチュエータ（７３）によりトラニオン軸を前記目標値に向けて回動させる回動速度の中で、最低の回動速度以下の回動速度でトラニオン軸を回動させるので、より確実に機体の急発進とハンチングを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について以下図面と共に説明する。  
図１（ａ）は作業車両の一例である多目的作業を行う作業車両の左側面図、図１（ｂ）はブレーキペダル、アクセルペダル及び前後進レバーの配置を示す斜視図を示す。  
乗用四輪駆動の走行形態を有する作業車両の車体は、ステアリングハンドル１で前輪２を操舵しながら運転するか、前後輪２、６を操舵して運転する。機体の後部にディーゼルエンジン３を搭載し、このエンジン３の前側にミッションケース１４等を一体的に連結し、このミッションケース１４の最後部にリヤアクスルハウジング（図示せず）を設けて、左右両側部に後輪６を軸装する。また、アクセルペダル９の踏み込み量に応じて図２に示す静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）７の出力軸２７の回転数が変速される。このとき、低回転数だとＨＳＴが破損するおそれがあるので、アクセルレバー（図示せず）でエンジンの回転数は所定回転以上の一定回転数に保持しておく。
【００１２】
図２は本実施例の作業車両のトランスミッション内の動力伝動系統図、図３は図２の動力伝動系統図の部分拡大図を示す。  
ミッションケース１４は、前ケース１５、繋ぎケース１６，中間ケース１７、後ケース１８の４つの中空ケースを連結した構成であり、後ケース１８に軸支した入力軸１９にエンジン３の動力が入力され、この入力軸１９の回転がインプットケース２０内の増速ギヤ２１、２２で第一中継軸２３へ伝動し、更に第一中継軸２３上のギヤ２４からギヤ２５で増速され、ギヤ２５に静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）７の可変容量油圧ポンプ７ａの油圧入力軸７ｃをスプライン係合している。
【００１３】
上記インプットケース２０は、ディーゼルエンジン３の出力回転を増速して高速走行を可能にするために設けてあり、従来の作業車両のミッションケースを利用して、その内部に取り付けた。このように、インプットケース２０で増速する構成としているので、高速走行時にエンジン回転数を上昇させて対応する必要がなくなり、これにより従来の伝動装置より騒音低減、燃費向上が図れる。
【００１４】
また、アクセルペダル９に連動している可変容量油圧ポンプ７ａの斜板（トラニオン軸）により定容量油圧モータ７ｂの出力軸２７の回転数が変速される。
【００１５】
一方、ＰＴＯ駆動軸２６は、ＨＳＴ７の可変容量油圧ポンプ７ａの内部で前記油圧入力軸７ｃと直結しているので、一定回転数、すなわちＨＳＴ可変容量油圧ポンプ７ａの油圧入力軸７ｃと同じ回転数で回転する。
【００１６】
ＰＴＯ駆動軸２６はギヤ２９を備えた駆動軸２８と直結しており、該ギヤ２９に噛合するギヤ３１の動力はＰＴＯ後カウンタ軸３２上のカウンタギヤ３３に伝達され、次いでＰＴＯクラッチ３４を介してＰＴＯ前カウンタ軸３５に伝達され、該ＰＴＯ前カウンタ軸３５は前ケース１５を貫通し、メタル３５ａによりＰＴＯ前カウンタ軸３５と一体化されたＰＴＯカウンタ軸３６上のＰＴＯカウンタギヤ３７に伝動し、該カウンタギヤ３７からＰＴＯ出力軸１３上のＰＴＯ入切ギヤ３８に動力が出力される。
【００１７】
また、ＨＳＴ７の走行出力軸２７の駆動力は、伝動軸４０のギヤ４０ａからギヤ４０ｂ及びギヤ４０ｃを順次経由して、主変速軸４１上の大ギヤ４２、中ギヤ４３及び小ギヤ４４にそれぞれ伝達可能な構成である。主変速軸４１に並行して設けられたクラッチ軸４５上には、前記大ギヤ４２、中ギヤ４３及び小ギヤ４４にそれぞれ常時噛合している変速クラッチギヤ４６、４７及び４８が設けられている。クラッチ軸４５には差動装置５３が連結しており、該差動装置５３から前輪出力軸（図示せず）に動力が伝達され、前輪２が駆動する。
【００１８】
前記クラッチ軸４５上に油圧クラッチ５１と油圧クラッチ５２が設けられており、前記油圧クラッチ５１が接続すると、大ギヤ４２から変速クラッチ４６へ動力が伝達され、３速となる。油圧クラッチ５２が接続すると中ギヤ４３から変速クラッチ４７へ動力が伝達され、２速となる。また、油圧クラッチ５１と油圧クラッチ５２が接続せず、メカクラッチ４９が接続すると小ギヤ４４から変速クラッチギヤ４８へ動力伝達され、１速となる。
【００１９】
また、クラッチ軸４５上の変速クラッチギヤ４８に隣接する位置には後輪駆動ギヤ５６が設けられおり、該ギヤ５６からＰＴＯ前カウンタ軸３５上のカウンタギヤ５７に動力伝達され、該カウンタギヤ５７と一体のギア５８から後輪駆動軸６１上の後輪出力ギヤ６０に動力伝達があると後輪駆動も可能である。なお、後輪出力ギヤ６０は後輪駆動軸６１上を摺動可能に構成されており、通常はギヤ５８とは噛合していないので、作業車両は前輪駆動の２駆走行をする。また、ギヤ５８と後輪出力ギヤ６０が噛合すると前後輪が駆動される４駆走行となる。そして差動装置５４から後輪出力軸（図示せず）に動力が伝達され、後輪６が駆動する。
【００２０】
なお、作業車両の前後進の切替は、図１（ｂ）に示す前後進レバー１０の操作によりＨＳＴ７のトラニオン軸（図示せず）の回転方向を切り替えて行う。またＰＴＯ出力軸１３には路上清掃機を付けて路上清掃を行ったり、雪掻き機を付けて除雪を行うなどの作業を行うことができる。またブレーキペダル８を踏むと前輪２と後輪６のディスクブレーキ（図示せず）が作動すると共にＨＳＴ７のトラニオン軸を中立に戻す。またアクセルペダル９とブレーキペダル８を同時に踏み込むとブレーキペダル８が優先する構成になっている。
【００２１】
本実施例ではアクセルペダル９の踏み込み量に応じてＨＳＴ７のトラニオン軸の回動量が変化する構成である。これは図４のＨＳＴ制御ブロック図に示すように、アクセルペダル９の踏み込み量に対応してアクセルペダルポジションセンサ７１の検出値が変化し、該変化量に応じてパルス的に正転切換リレーＲ１（踏み込み時）又は逆転切換リレーＲ２（戻し時）が作動し、モータ駆動回路を経由して電動モータ７３によりトラニオン軸の回動角を調整する方式である。
【００２２】
従来、トラニオン軸の電動モータ７３によるパルス駆動制御は、図５（ｂ）に示すようにアクセルペダル位置で決まる目標トラニオン軸の回動位置と現在のトラニオン軸の回動位置との偏差から、電動モータ７３のパルス駆動周期及びオン時間を適宜決めていた。しかしアクセルペダル９の踏み始めには踏み込み量が安定せず、また機体の動き始めでは機体にスピードが出ていなく、アクセルペダル９を踏み込みすぎたと勘違いして、アクセルペダル９を元に戻すとトラニオン軸が瞬時に動くことで機体が停車したり、ハンチングしたりする等の現象が生じ、機体が小刻みの走行と停止を繰り返す不具合があった。
【００２３】
しかし、本実施例ではアクセルペダル９の踏み込み位置を検出してトラニオン軸をモータ駆動する構成において、アクセルペダル位置を中立位置から中立以外の位置に変化させるために電動モータを駆動する時、アクセルペダル位置が中立以外の位置で操縦者による踏み込み量が種々変化しても、一定時間の間は図５（ａ）に示すように図５（ｂ）に示す定常的な周期より長い周期で、一定のオン時間のパルス出力で電動モータ７３を作動する。こうして、例えば図６に示すようにアクセルペダル９を比較的急激に踏み込んでペダルポジションセンサの検出値が時間の経過とともに大きく変化しても、電動モータ７３駆動用パルス出力の間隔が比較的長くなるのでトラニオン軸を急激に回動することが無くなる。そのため、アクセルペダル９の踏み込み量の変化に関係なく一定時間は一定速度で増減速するので安定したペダル操作が可能となり、機体の発進が急激に行われることが無く、初心者でも機体をスムーズに発進させることができる。また、所定の短い時間内にアクセルペダル９を逆方向（発進時では戻し方向の元の方向）に操作しても、これを無視して、通常時より長い同期の一定時間の間は一定速度で増減速するので、トラニオン軸は短い間に逆方向に動くことはなく、機体のハンチングを防止できる。
【００２４】
また、図７（ａ）に示すようにアクセルペダル９の操作を始めた後、アクセルペダル９が中立位置から大きく外れてペダル９の踏み込み量（ペダルポジションセンサ値）が一定値（ラインＲ）以上になると、前記図５で説明した比較的長い時間で決まるパルス出力を中止して、図７（ｂ）の後半に示すようにトラニオン軸の回動位置の目標値と現在の回動位置の検出値との偏差で決まるパルス出力により電動モータ７３を駆動して通常の比較的短い周期のパルス出力制御でトラニオン軸を回動する。アクセルペダル９の踏み込み量が一定値以上あると言うことは、急いで増速したいということであり、その場合には操作性の良い図７（ｂ）の後半に示すトラニオン制御が可能となる。
【００２５】
本実施例の作業車両はＦＷＳ、ＲＷＳ、４ＷＳ制御を油圧バルブで制御可能な構成であり、油圧バルブ作動用の油圧回路の構成の説明は省略するが、各ＦＷＳ、ＲＷＳ、４ＷＳ制御開始用のスイッチと該ＦＷＳ、ＲＷＳ、４ＷＳスイッチにそれぞれ対応した操舵ソレノイドリレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３と該リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３によりそれぞれ作動するソレノイドバルブと油圧クラッチが設けられている。
【００２６】
このとき、いずれかのソレノイドバルブが正常に動作しないと、ステアリング操作できない油圧回路が構成される不具合がある。そこで、ＦＷＳ、ＲＷＳ及び４ＷＳ用の各ソレノイドの通電状態を監視し、異常検出時はモニタに表示する構成とした。
【００２７】
そのための電気回路図を図８に示し、制御ブロック図を図９に示す。図８に示す電気回路は操舵ソレノイドＳ１の信号系を示すが、モニタの表示から異常であることが分かると、次のような原因が考えられる。すなわち、モニタに表示するコントローラからリレー出力していない時にハイレベルであればリレー接点の溶着やソレノイドコネクタの抜けが考えられ、またコントローラ７２からリレー出力している時にローレベルであればヒューズ切れが考えられる。なお、図９に示す制御ブロック図において操舵ソレノイドＳ１はＦＷＳ、操舵ソレノイドＳ２はＲＷＳ、操舵ソレノイドＳ３は４ＷＳの制御を行うモードを示す。
【００２８】
また、前記ＦＷＳ、ＲＷＳ又は４ＷＳ制御のいずれかに異常があることを検出した場合にはステアリング操作が可能な回路に切り換える構成としても良い。その切換はＦＷＳが可能ならＦＷＳに優先的に切り換える構成又はＲＷＳが可能ならＲＷＳに優先的に切り換える構成とする。こうして、操舵可能な制御系統を用いて作業車両を操縦して安全な領域に移動することができるようになる。
【００２９】
また、図１０（ａ）、（ｂ）のトラニオン軸ポジションセンサ７０により検出するトラニオン軸の回動位置の時間経過を表すグラフに示すように、操舵ソレノイドバルブに異常があることを検出してモニタに表示があると、走行中はトラニオン軸を中立に戻して強制的に停車させる構成とする。また一旦強制的に停車させた後は、ペダルポジションセンサ７１により検出するペダルポジションの時間経過を表すグラフに示すように、異常時の停車後の一定時間後は、オペレータのアクセルペダル操作に従って、初めて前後進する構成とする。
【００３０】
これは、異常検出で強制的に停車することにより不具合が回避でき、安全性が高まると同時に、オペレータに異常を周知徹底させた後は機体を動かすことが可能なので、不具合の回避や修理が容易になる利点がある。
【００３１】
また、ＨＳＴ７のトラニオン軸作動用の電動モータ７３の駆動電流は、図１１（ｂ）に示すようにモータ７３の起動時の突入電流（イ）がブラシの摩耗を促進し、またモータ７３の停止時の逆起電力による電流（ロ）によってもブラシの摩耗が促進される。
【００３２】
そこで、図１１（ａ）に示すように電動モータ７３の起動時における駆動電流をパルス駆動して突入電流（イ）を低減するとともに電動モータ７３の停止時における駆動電流をパルス駆動しながら徐々に低下させる。電動モータ７３の停止時にパルス状の駆動電流を徐々に小さくすることで逆起電力が発生しないので、前記逆起電力による大電流（ロ）が発生しない。
【００３３】
このようにトラニオン軸作動用の電動モータ７３の起動時の突入電流（イ）と電動モータ７３の停止時の逆起電力による電流（ロ）を無くすことでブラシ寿命を長くすることができる。  
なお、電動モータ７３の定常駆動時には電流値は安定しているので、電動モータ７３の駆動電流の検出は図１１（ａ）の連続駆動電流域（ハ）で行う。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、トラクタなどの作業車両の走行制御が従来以上に精度良く行えるので操作性の良い車両が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の作業車両の左側面図である。
【図２】図１の作業車両のトランスミッション内の動力伝動系統図である。
【図３】図２の動力伝動系統図の部分拡大図である。
【図４】図１の作業車両のＨＳＴ制御ブロック図である。
【図５】図１の作業車両のＨＳＴトラニオン軸の電動モータによる駆動制御のタイミングを示す図（図５（ａ））と従来技術の対応図（図５（ｂ））である。
【図６】図１の作業車両のペダルポジションセンサの検出値の時間経過による変化を示す図である。
【図７】図１の作業車両のペダルポジションセンサの検出値の時間経過による変化を示す図（図７（ａ））とペダルポジションセンサ値が一定値以上になる時間からはトラニオン軸の回動位置の目標値と現在の回動位置の検出値との偏差で決まる電動モータによる駆動制御のパルス出力を行うことを説明する図（図７（ｂ））である。
【図８】図１の作業車両のＦＷＳ、ＲＷＳ及び４ＷＳ用の各操舵ソレノイドリレー用の電気回路図である。
【図９】図８のＦＷＳ、ＲＷＳ及び４ＷＳ用の操舵ソレノイドリレー作動用の制御ブロック図である。
【図１０】図１の作業車両のペダルポジションセンサ値による走行制御の説明図（図１０（ａ）、（ｂ））である。
【図１１】図１の作業車両のＨＳＴトラニオン軸作動用の電動モータの駆動電流を始動時と停止にパルス制御することを説明する図（図１１（ａ））と前記モータ起動時の突入電流（イ）と停止時の逆起電力電流（ロ）を説明する図（図１１（ｂ））である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ステアリングハンドル      ２  前輪
３  ディーゼルエンジン        ６  後輪
７  静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）
７ａ  可変容量油圧ポンプ      ７ｂ  定容量油圧モータ
７ｃ  油圧入力軸              ８  ブレーキペダル
９  アクセルペダル            １０  前後進レバー
１３  ＰＴＯ出力軸            １４  ミッションケース
１５  前ケース                １６  繋ぎケース
１７  中間ケース              １８  後ケース
１９  入力軸                  ２０  インプットケース
２１、２２、２４、２５  増速ギヤ
２３  第一中継軸              ２６  ＰＴＯ駆動軸
２７  出力軸                  ２８  駆動軸
２９、３１  ギヤ              ３２  ＰＴＯ後カウンタ軸
３３  カウンタギヤ            ３４  ＰＴＯクラッチ
３５  ＰＴＯ前カウンタ軸      ３５ａ  メタル
３６  ＰＴＯカウンタ軸        ３７  ＰＴＯカウンタギヤ
３８  ＰＴＯ入切ギヤ          ４０  伝動軸
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  ギヤ  ４１  主変速軸（クラッチ軸）
４２  大ギヤ                  ４３  中ギヤ
４４  小ギヤ                  ４５  クラッチ軸
４６、４７、４８  変速クラッチギヤ
４９  メカクラッチ            ５１、５２  油圧クラッチ
５３、５４  差動装置          ５６  後輪駆動ギヤ
５７  カウンタギヤ            ５８  ギヤ
６０  後輪出力ギヤ            ６１  後輪駆動軸
７０  トラニオン軸ポジションセンサ
７１  アクセルペダルポジションセンサ
７２  コントローラ            ７３  電動モータ
【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】
2008128295.tif 000009
【図８】
2008128295.tif 000010
【図９】
2008128295.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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