(57)【要約】【課題】自動進段機能をフルに生かして高速走行に安定して移行することができるトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置を提供する。【解決手段】トラクタ走行伝動機の自動変速制御装置は、走行伝動機の副変速と直列に構成されて走行動力を変速伝動する主変速の変速比を条件に応じて順次進段させる自動進段処理部を備え、上記自動進段処理部には、副変速の最高速度の変速段への選択操作と対応する立ち上がり信号により、主変速の最低変速位置を変速選択する強制変速手段を備える。【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行伝動機の副変速と直列に構成されて走行動力を変速伝動する主変速の変速比を条件に応じて順次進段させる自動進段処理部を備えて変速切替制御するトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置において、
上記自動進段処理部には、副変速の最高速度の変速段への選択操作と対応する立ち上がり信号により、主変速の最低変速位置を変速選択する強制変速手段を備えたことを特徴とするトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動変速される副変速と直列する主変速を自動進段制御するためのトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置に関し、特に、自動進段機能をフルに生かして高速走行に安定して移行することができるトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタ走行伝動機に手動変速による複数段の変速比を有する副変速とこの副変速に直列して複数段の変速をする主変速とを備え、このトラクタ走行伝動機について、その主変速を自動進段制御するようにしたトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置が知られている。
この自動変速制御装置は、手動操作により選択された副変速の各段位置において、機体走行速度、アクセル操作等に基づいて自動進段処理部が主変速を自動進段により選択切替制御を行う。また、副変速が各段位置に手動操作された時は、自動進段処理部が、その時の主変速の伝動状態から自動進段により主変速を選択切替制御する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記自動変速制御装置は、トラクタの作業場所を移動する際の道路走行等のために、オペレータが副変速をニュートラルにしておいて主変速操作をした時点で副変速を最高速度の変速段に投入操作した場合においては、そのときの主変速の速度で機体がスタートすることとなるので、オペレータに違和感を与え、また、高速スタートした走行機体を安定させるべく低速に戻すための煩わしい操作を余儀なくされ、自動変速制御装置の利点を十分に生かしきれないという問題を内包している。
【０００４】
本発明の目的は、自動進段機能をフルに生かして高速走行に安定して移行することができるトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、走行伝動機の副変速と直列に構成されて走行動力を変速伝動する主変速の変速比を条件に応じて順次進段させる自動進段処理部を備えて変速切替制御するトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置において、上記自動進段処理部には、副変速の最高速度の変速段への選択操作と対応する立ち上がり信号により、主変速の最低変速位置を変速選択する強制変速手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記自動変速制御装置は、副変速が各段位置に手動操作された時に、原則的にその時の主変速の伝動状態に基づいて自動進段処理部が主変速を自動進段により選択切替制御をし、その際、副変速の最高速度の変速段が選択されたときは、副変速の操作信号により、強制変速手段が、主変速の最低変速位置に強制的に変速選択し、以降、自動進段処理部が主変速を自動進段により選択切替制御を行う。
【０００７】
【発明の効果】
本発明のトラクタ走行伝動機の自動変速制御装置は以下の効果を奏する。
上記自動変速制御装置は自動進段処理部に所定の強制変速手段を備えたことから、副変速の最高速度の変速段が選択されたときは、副変速の操作信号により、強制変速手段が、主変速の最低変速位置に強制的に変速選択し、以降、自動進段によって選択切替制御が行われる。
【０００８】
したがって、トラクタの作業場所を移動する際の道路走行等の際に、主変速操作の手順を失念して前後逆にした場合であっても、オペレータが副変速の最高速度の変速段を選択操作した時に、走行伝動機の主変速がその最低変速位置から自動進段制御されるので、主変速の自動進段機能がフルに生かされて、違和感なく、安定して高速走行に移行することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記技術思想に基づき具体的に構成された実施の形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
まず、本発明の制御対象となるトラクタ走行伝動機の構成について説明する。トラクタの走行伝動機の展開断面図の入力側と出力側をそれぞれ図１、図２に示す。図１および図２において、走行伝動機１は、図示せぬ原動機から回転動力を受ける導入軸３と、この導入軸３から増減の２段に選択出力するクラッチ部のクラッチ軸５と、このクラッチ軸５を受けて正逆転を切替え出力するリバース変速部の正逆転軸７と、この正逆転軸７を受けて４段に切替え出力するパワーシンクロカウンタ軸９と、このパワーシンクロカウンタ軸９を受けて牽制により３段に切替え出力する副変速部のセンタ軸１１等を備えて構成される。
【００１１】
クラッチ軸５は、導入軸３と噛合する入力軸１３と平行に配置し、同入力軸１３の両端から増速と減速の２入力１５ａ，１５ｂを選択的に伝動する２連の油圧クラッチ１５を設けることにより、「Ｈｉ」「Ｌｏ」２段の第１主変速としてのクラッチ部を構成する。
【００１２】
正逆転軸７は、クラッチ軸５を受ける入力軸１７と平行に配置し、かつ、この入力軸１７および同入力軸１７と噛合するカウンタ軸１７ａから正逆転の２入力１９ａ，１９ｂを選択的に伝動する２連の油圧クラッチ２１を設けてリバース変速部を構成する。
【００１３】
パワーシンクロカウンタ軸９は、正逆転軸７を受けるパワーシンクロ軸２３と平行配置して４つのギヤ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを設ける。パワーシンクロ軸２３には、２つの２連型パワーシンクロ２５，２５を取付け、それぞれのパワーシンクロ２５，２５からの４出力と対応する遊転ギヤ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを介して４つのギヤ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに伝動することにより、パワーシンクロカウンタ軸９との間でそれぞれ４速分のギヤ比「４速」「３速」「２速」「１速」を高速側から順に設定する。
【００１４】
出力端寄りのギヤ２７ｄは遊転ギヤを構成し、隣接して設けたギヤ２７ｅについて、さらにパワーシンクロ軸２３に設けた遊転ギヤ２５ｅを介して減速噛合することにより３段減速機構を構成する。この３段減速機構においては、シンクロ性能を向上するために、パワーシンクロ２５を原動軸側に配したときの構成上の制約から原動側ギヤであるシンクロ出力ギヤ２５ｄの歯数を小さく設定することができないので、従動軸側にギヤ２７ｄを遊転構成することにより、シンクロ性能を落とすことなく大きな減速比を要する「１速」を近接配置のパワーシンクロカウンタ軸９との間に構成することができる。
【００１５】
これらギヤ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｅは、２つの２連型パワーシンクロ２５，２５のシンクロ結合動作により選択的に動力を受け、パワーシンクロカウンタ軸９について増速から減速の広い帯域の伝動比を可能とする。また、パワーシンクロ部以降に大きな減速比を設定することにより、その入力側のパワーシンクロ軸２３までの減速を抑えて高速伝動とし、シンクロ機器を含む小型の機器により伝動系を構成することができる。
【００１６】
センタ軸１１は、図３の副変速部の拡大図に示すように、パワーシンクロカウンタ軸９の端部に設けた副変速軸２９と平行して同パワーシンクロカウンタ軸９から回転動力を受ける遊転ギヤ３１を支持する。副変速軸２９はスライドキー付きギヤ３３を備えてパワーシンクロカウンタ軸９から動力を断接可能に受けるとともに、遊転ギヤ３１と選択噛合して減速動力を受け、また、副変速軸２９に２段のシフトギヤ３５を備えてセンタ軸１１と選択的に噛合する。シフトギヤ３５は低速段３５ａを通常の噛合位置としてスライドキー付きギヤ３３のキー結合位置を高速段「Ｈ」とし、遊転ギヤ３１の噛合位置を低速段「Ｌ」とする。その高速段「Ｈ」位置において、シフトギヤ３５の高速段３５ｂに牽制噛合して最高速の「ＦＦ」段とすることにより、「Ｌ」「Ｈ」「ＦＦ」の３段変速に構成する。
【００１７】
また、図４の２段構成の副変速部の拡大図に示すように、シフトギヤ３５に代えて固定ギヤ３７でセンタ軸１１と噛合するように構成することにより、「Ｌ」「Ｈ」の２段変速に構成することができる。
【００１８】
上記構成の走行伝動機は、リバース変速部により前後進を選択し、クラッチ部の増速「Ｈｉ」と減速「Ｌｏ」による２段の増減変速による第１主変速およびパワーシンクロ部の「４速」「３速」「２速」「１速」による４段を第２主変速とし、手動変速操作による「ＦＦ」「Ｈ」「Ｌ」の３段を副変速とすることにより、副変速の各段について８段階を有する合計２４速の変速、または、２段の副変速の場合は、合計１６速の変速により、広い速度範囲をカバーすることができる。その主変速８段は、自動変速制御することができる。
【００１９】
このように構成された走行伝動機は、パワーシンクロ部の入力側に配したリバース変速部をその入力軸１７の回転より増速してギヤトレインを設定し、また、その入力側のクラッチ部において近接する２段の増速「Ｈｉ」と減速「Ｌｏ」とによる高速域の変速を設定することによってパワーシンクロ部のシンクロ負荷を小さくすることができるので、従来のような入力側から徐々に減速する構成に伴う出力側シンクロ負荷の増大という問題を解消することができる。その結果、小容量のシンクロによってシンクロ時間を短縮するとともに、変速時のショックを低下させることができる。
【００２０】
つぎに、上記構成の走行伝動機の自動変速制御装置について説明する。自動変速制御装置の基本的な制御処理手順図を図５に示す。図５において、ステップ１（「Ｓ１」と略記する。以下同様）におけるセンサ類の読み込みを自動変速のチェック（Ｓ２）により運転モードが自動変速制御になるまで繰り返す。自動変速制御においては、副変速が「ＦＦ」の入り操作のチェック（Ｓ３）においてその検出を待って主変速を変速適用範囲段１〜８段のうちの運転者が規定した指定段範囲（例えば、上位４段）の最低変速位置にするべく制御出力（Ｓ４）を行う。
【００２１】
上記制御処理により、自動変速運転において副変速を「ＦＦ」段に操作した場合は、「ＦＦ」段についての変速適用範囲が主変速８段の一部範囲（例えば、低速側の４段）に限定している場合を含め、その最低速位置に強制変速し、以降、条件に応じて自動進段制御をする。
【００２２】
従来においては、副変速をニュートラルにしておいて主変速操作をした場合に、副変速「入り」の操作があっても主変速の自動変速を行わず、そのまま主変速位置を維持していたが、自動変速制御においては、最低変速位置から始まる方が望ましい。したがって、上記のように制御処理することにより、副変速が「ＦＦ」段に入っている場合は、アクセル操作に応じて自動でシフトアップ、シフトダウンすることから、運転者が自分の使い勝手に合わせて決めている変速適用範囲段１〜８段のうちの指定段範囲内の一番最低の変速位置からスタートするのが、その運転者の感覚に対して無駄や違和感がなく自然な制御となる。
【００２３】
つぎに、自動変速を使用しない場合の制御処理について説明する。自動変速を使用しない場合の変速制御装置の制御処理手順図を図６に示す。図６において、上述と同様にセンサ類の読み込み（Ｓ１）から副変速の「ＦＦ」の入り操作のチェック（Ｓ３）において、Ｓ２の自動変速のチェックにおいて自動変速制御でない場合につき、主変速位置のチェック（Ｓ４〜Ｓ６）により主変速位置が「１速」「２速」「３速」であれば、主変速についてそれぞれ対応する１速出力（Ｓ７）、２速出力（Ｓ８）、３速出力（Ｓ９）とし、該当しないときは４速出力（Ｓ１０）とする。
【００２４】
このように、自動変速を使用しない場合は、主変速が「１速」〜「４速」の時はそのまま維持し、「５速」〜「８速」の場合は、強制的に「４速」とすることにより、使用する変速位置とその表示に関する問題を解決することができる。すなわち、副変速が「ＦＦ」の場合に使用する変速範囲は、主変速が８段構成のものでも、その内の４段に限定されており、これと対応して表示も「１速」〜「４速」の範囲に構成されている。しかし、副変速がニュートラルにあるときは、主変速を「５速」〜「８速」の範囲で表示可能としていることから、副変速がニュートラルの時に主変速が「５速」〜「８速」に変速され、その後、副変速が「ＦＦ」に操作された場合に、どのように表示するかが問題となる。上記のような制御処理によってこの問題を解決することができる。
【００２５】
つぎに、シフトダウンの下限を設定した自動変速処理例について説明する。シフトダウンの下限を設定した自動変速処理例の制御処理手順図を図７に示す。図７において、センサ類の読み込み（Ｓ１）の後に、自動減速が要求されるまでチェック（Ｓ２）を繰り返す。自動減速要求があったときは、スロットルのオンをチェック（Ｓ３）する。スロットルがオンであれば、現在規定変速位置のチェック（Ｓ４）を行い、また、スロットルがオフであれば、現在メカ的最下段変速位置のチェック（Ｓ５）を行う。現在規定変速位置または現在メカ的最下段変速位置に該当しないときは、変速位置の一段減速（Ｓ６）、また、現在規定変速位置または現在メカ的最下段変速位置のいずれかに該当するときは、変速位置を現状位置に維持（Ｓ７）とする。
【００２６】
このように、自動シフトダウンに際してシフトダウンが可能な最低主変速位置を設定する（たとえば、「１速」〜「８速」のものであれば、走行に適する最低車速として「３速」まで自動シフトダウンを可能とする）ことにより、それより遅い作業車速までシフトダウンした場合に遅すぎて不便となるような事態を回避することができる。
【００２７】
具体的には、変速操作なしで車速を１０ｋｍ／ｈまでスムーズに加速したい場合は、自動シフトダウンの最低段を３段に設定する。また、エンジン特性により、１０ｋｍ／ｈのギヤ比でのエンジンの吹き上がりが速い場合は、もう一つ上のギヤ比（４段）を最低車速に設定する。
【００２８】
この場合において、加速状態（スロットルオン状態）でのみ上記制御を行い、また、「スロットルオフ」状態では、メカ的な最下段（１速）まで減速させるように構成することにより、微速走行が可能となる。
【００２９】
つぎに、自動変速と手動操作の競合を防止する自動変速制御装置について説明する。自動変速と手動操作の競合を防止する自動変速制御装置の入出力構成図を図８に、その制御処理手順図を図９に示す。図８において、変速制御用の演算処理部４１には、副変速センサ４３、自動変速スイッチ４５、変速スイッチ４７、車速センサ４９、スロットル位置センサ５１、主変速センサ５３等のセンサ、スイッチ類を入力側とし、また、主変速用ソレノイド６１、前進用ソレノイド６３、後進用ソレノイド６５等の制御対象を出力側として構成する。
【００３０】
制御処理については、図９において、センサ類の読み込み（Ｓ１）と減速タイミングデータ参照（Ｓ２）を行い、次に、自動減速移行判定のチェック（Ｓ３）により該当する場合のみ自動減速（Ｓ４）の処理を行い、次いで、自動減速完了のチェック（Ｓ５）を行う。
【００３１】
この自動減速完了のチェック（Ｓ５）により、該当するときは完了後経過タイマセット（Ｓ６）を行い、さらに、完了後一定時間経過のチェック（Ｓ７）により、該当するときは手動変速許可フラグのセット（Ｓ８）を行う。また、上記自動減速完了のチェック（Ｓ５）、または、完了後一定時間経過のチェック（Ｓ７）に該当しない場合は、手動変速許可フラグのリセット（Ｓ９）をおこなう。
【００３２】
上記手動変速許可フラグのセット（Ｓ８）および手動変速許可フラグのリセット（Ｓ９）に続き、手動操作検出有りのチェック（Ｓ１０）および手動変速許可フラグ有りのチェック（Ｓ１１）により、共に該当すれば手動による変速制御実行（Ｓ１２）とし、いずれかが非該当であれば変速制御現状維持（Ｓ１３）として制御処理する。
【００３３】
上記制御処理により、スロットル位置やエンジン回転の変化等を検出し、自動で走行伝動機のギヤ変速を制御する自動変速制御において、自動減速した場合に、減速動作の完了（たとえば、クラッチ昇圧の完了によって動力伝達完了を検出することができる。）の後、動力伝達が完了して安定するまでの約１〜２秒の規定時間経過後からシフトダウン操作を可能とすることにより、自動減速動作と手動減速動作とが重なった際の２段分のシフトダウン動作を回避することができる。
【００３４】
また、上記制御処理において付加例（１）のように、手動変速許可フラグのチェック（Ｓ１１）が「有り」に該当する場合に、自動変速から一定時間経過のチェック（Ｓ２１）に該当しないときに限って早めデータのセットをするべく減速タイミングデータ変更（Ｓ２２）を行い、その後に、手動による変速制御実行（Ｓ１２）を行うように処理する。このような処理により、次回から少し早めに自動シフトダウンさせることができる。
【００３５】
たとえば、エンジン回転変化率が−３００ｒｐｍ／ｓ、エンジン回転が１５００ｒｐｍ以下等の条件下でシフトダウンさせる場合に、自動シフトダウンの後、３秒以内に手動シフトダウン操作を行うと、次回から、エンジン回転変化率の「−３００ｒｐｍ／ｓ」を「−２００ｒｐｍ／ｓ」、エンジン回転の「１５００ｒｐｍ以下」を「１７００ｒｐｍ以下」として条件を変更する。
【００３６】
このように、オペレータの操作からその意を汲んで自動変速制御に反映させ、次回から少し早めに自動シフトダウンさせるように制御処理することにより、車速の低下を最小限度に抑え、自動シフトダウン後にオペレータにさらなるシフトダウンという煩わしい操作をさせることなく、個々のオペレータに適合した操作環境を提供することができる。
【００３７】
また、上記制御処理において付加例（２）のように、減速タイミングデータ参照（Ｓ２）の処理にさらに現変速位置から減速タイミングデータ参照（Ｓ２３）をするとともに、減速タイミングデータ変更（Ｓ２２）の処理の後に、早めのデータをセットするべく現変速位置での減速タイミングデータ変更（Ｓ２４）をするように付加することにより、対象となる変速位置についてのみ、次回から少し早めのタイミングでシフトダウンさせることができる。
【００３８】
具体的には、「３速」から「２速」への自動変速が行われた後の一定時間内に手動シフトダウン操作をした場合に、「３速」から「２速」へのシフトダウンのタイミングデータのみを少し早めのデータに変更することにより、次回からの「３速」から「２速」への自動シフトダウンに反映される。この場合、データ変更の対象部分を限定し、他についてはそのままデータを維持することにより、走行トルク等の条件の相違する他の変速位置についての安定性を尊重し、個々のオペレータの変速フィーリングを各変速位置について確保することができる。
【００３９】
また、上記制御処理において付加例（３）のように、手動変速許可フラグ有りのチェック（Ｓ１１）において非該当の場合に、早めデータのセットをするべく減速タイミングデータ変更（Ｓ２５）をするように処理する。この付加処理により、自動シフトダウン中に行った手動操作はシフトダウン動作には反映されることがないが、次回の自動シフトダウンタイミングを少し早くすることができる。その効果は、付加例（１）と同様である。
【００４０】
つぎに、自動シフトダウンよりも手動操作が多い場合にシフトタイミングを早めに変更する自動変速制御装置の制御処理について説明する。手動操作が多い場合の制御処理手順図を図１０に示す。図１０において、センサ等の読み込み（Ｓ１）を行い、続けて、自動変速制御の実行のチェック（Ｓ２）と手動シフトダウンの実行のチェック（Ｓ４）を行う。自動変速制御の実行に該当する場合に限って自動減速カウンタのインクリメント（Ｓ３）を行い、また、手動シフトダウンの実行に該当する場合に限って手動減速カウンタのインクリメント（Ｓ５）を行う。
【００４１】
ここで、上記カウントの減速総回数について、所定の回数、例えば２０回に達したことのチェック（Ｓ６）、および各カウント数について、自動が手動より小であることのチェック（Ｓ７）により、両方に該当する場合に限って減速タイミングデータ変更（Ｓ８）をするように処理する。
【００４２】
この制御処理は、自動変速より手動操作が多いことに基づいて、タイミングデータを変更して動作タイミングを早めに変更することにより自動変速制御装置に反映し、自動シフトダウンのタイミングをオペレータのシフト操作に近付けてオペレータの意に添った自動シフトダウン動作を実現することができる。
【００４３】
また、上記処理手順においては、減速総回数に代えて、同一変速位置での減速総回数について、その所定回数、例えば５回に達したことのチェック（Ｓ６ａ）を行うことにより、変速位置に応じたタイミング調節が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御対象となるトラクタ走行伝動機の展開断面図（入力側）
【図２】本発明の制御対象となるトラクタ走行伝動機の展開断面図（出力側）
【図３】副変速部の拡大図
【図４】２段構成の副変速部の拡大図
【図５】自動変速制御装置の基本的な制御処理手順図
【図６】自動変速を使用しない場合の変速制御装置の制御処理手順図
【図７】シフトダウンの下限を設定した自動変速処理例の制御処理手順図
【図８】自動変速と手動操作の競合を防止する自動変速制御装置の入出力構成図
【図９】図８の自動変速制御装置の制御処理手順図
【図１０】手動操作が多い場合の制御処理手順図
【符号の説明】
１　走行伝動機
３　導入軸
５　クラッチ軸（クラッチ部）
７　正逆転軸（リバース変速部）
８　主変速
９　パワーシンクロカウンタ軸（パワーシンクロ部）
１１　センタ軸（副変速部）
１３　入力軸
１５ａ，１５ｂ　入力
１５　油圧クラッチ
１７ａ　カウンタ軸
１７　入力軸
１９ａ，１９ｂ　入力
２１　油圧クラッチ
２３　パワーシンクロ軸
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ　シンクロ出力ギヤ
２５　パワーシンクロ
２５ｅ　遊転ギヤ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ　ギヤ
２７ｅ　ギヤ
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｅ　ギヤ
２９　副変速軸
３１　遊転ギヤ
３３　ギヤ
３５　シフトギヤ
３５ａ　低速段
３５ｂ　高速段
３７　固定ギヤ
４１　演算処理部
４３　副変速センサ
４５　自動変速スイッチ
４７　変速スイッチ
４９　車速センサ
５１　スロットル位置センサ
５３　主変速センサ
６１　主変速ソレノイド
６１　主変速用ソレノイド
６３　前進用ソレノイド
６５　後進用ソレノイド
【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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