(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１３）の回転動力をミッションケース（１４）内の主変速装置（４６，４８）と副変速装置（４９）を経て後輪（１２）に伝達する構成とし、前記主変速装置（４６，４８）は、変速レバー（３３）に設けたスイッチボタン（２９）の操作により高速側または低速側に１段ずつ変速される構成とし、前記副変速装置（４９）は、前記変速レバー（３３）の手動操作により変速される構成とし、作業負荷を検出する手段（２０）を設け、該作業負荷が所定値を超えたときに主変速装置（４６，４８）の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段（５０）を備えた作業車両に於いて、予め記憶した記憶変速位置から前記減速側へ変更指令する変速段数に限度を設け、この限度を超える変更指令を停止するように構成し、前記記憶変速位置は前記スイッチボタン（２９）による手動変速操作により変更できるよう構成したことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
上記限度を超える作業負荷を検出したときには、報知手段（８２）を作動させるように構成した請求項１記載の作業車両。
【請求項３】
上記作業負荷を検出する手段としてエンジン回転数センサ（２０）を設け、エンジン回転が第１の限界値以下に所定時間継続して降下したときは上記変更指令を出力し、一方、エンジン回転が前記第１の限界値よりも低い第２の限界値に降下したときは直ちに上記変更指令を出力するように構成した請求項１または２記載の作業車両。
【請求項４】
車体の前後進切換え操作検出手段（３５）と、クラッチ接続操作検出手段（７５）と、作業機の昇降動作検出手段（２３）と、ＰＴＯ入り操作検出手段（７６）とを設け、前記何れかの検出手段の検出があったときは、上記変更指令を停止させるように構成した請求項１，２または３記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラクタやコンバイン等の農作業用、或いは建築用、運搬用の作業車両に関するものであり、特に、エンジン回転数が低下したときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段を備えた作業車両の負荷制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン回転数の変化等から作業負荷を検出し、該作業負荷が所定値を超えたときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令を出力して、エンストを防止する負荷制御装置を備えた作業車両が知られている。例えば、作業負荷が所定値を超えたときには、変速装置のギヤ組合わせを減速比の大きい側に１段シフトダウンし、走行出力回転を減速してエンストを回避する。このとき、作業負荷が未だ減少しない場合は前記変更指令を繰り返して変速装置を１段ずつ減速させる。そして、作業負荷が減少してエンジンが元の回転数に復帰したときには、変速装置へ増速指令を出力して変速装置のギヤ組合わせをシフトアップする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、作業負荷により変速装置を多段数減速させるような状態は、車速がまったく適合していない場合や、想定できない作業状態で負荷の抜け方が遅い場合、或いは、システムに異常が発生した場合等が考えられ、必要以上の減速を強いられることになる。
【０００４】
また、此種作業車両のエンジンは、中速回転域に最大トルク点を設定して低速走行での粘りが発揮できるように形成されている。従って、中速回転域では負荷によってエンジン回転は低下するがエンストすることは少なく、これに対して、ある程度低いトルク点以下になると、急激に負荷によるエンストが発生し易くなる。
【０００５】
更に、車体の前後進切換え操作やクラッチ接続操作、或いは、作業機の昇降動作やＰＴＯ入り操作等の各操作は、確実に負荷変動があるため必ず変更指令が出力される。
【０００６】
そこで、作業負荷が所定値を超えたときに変速装置の変速位置を減速側へ変更指令を出力する作業車両の負荷制御装置に於いて、作業負荷によるエンストを防止するとともに無駄な変更指令の出力をなくして作業効率を向上するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、エンジン１３の回転動力をミッションケース１４内の主変速装置４６，４８と副変速装置４９を経て後輪１２に伝達する構成とし、前記主変速装置４６，４８は、変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により高速側または低速側に１段ずつ変速される構成とし、前記副変速装置４９は、前記変速レバー３３の手動操作により変速される構成とし、作業負荷を検出する手段２０を設け、該作業負荷が所定値を超えたときに主変速装置４６，４８の変速位置を減速側へ変更指令する制御手段５０を備えた作業車両に於いて、予め記憶した記憶変速位置から前記減速側へ変更指令する変速段数に限度を設け、この限度を超える変更指令を停止するように構成し、前記記憶変速位置は前記スイッチボタン２９による手動変速操作により変更できるよう構成したことを特徴とする作業車両、及び、上記限度を超える作業負荷を検出したときには、報知手段８２を作動させるように構成した作業車両、及び、上記作業負荷を検出する手段としてエンジン回転数センサ２０を設け、エンジン回転が第１の限界値以下に所定時間継続して降下したときは上記変更指令を出力し、一方、エンジン回転が前記第１の限界値よりも低い第２の限界値に降下したときは直ちに上記変更指令を出力するように構成した作業車両、及び、車体の前後進切換え操作検出手段３５と、クラッチ接続操作検出手段７５と、作業機の昇降動作検出手段２３と、ＰＴＯ入り操作検出手段７６とを設け、前記何れかの検出手段の検出があったときは、上記変更指令を牽制若しくは遅延させるように構成した作業車両を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１は作業車両の一例としてトラクタ１０を示し、該トラクタ１０は左右一対の前輪１１，１１と後輪１２，１２を有し、車体前部にエンジン１３を搭載するとともに車体中央部から後部にかけてミッションケース１４を設け、車体の後部にはリンク装置１５によりロータリ等の作業機１６が連結される。ミッションケース１４の上方に運転席１７を設け、運転席１７の前方にステアリングハンドル１８を設けて前輪１１，１１を操向する。
【０００９】
前記エンジン１３の回転動力はミッションケース１４内に設けられた変速装置により減速され、後輪１２または前後輪１１，１２に伝達されるとともに、ＰＴＯ軸１９に伝達されて作業機１６が駆動される。前記エンジン１３には作業負荷を検出する手段としてエンジン回転数センサ２０が設けられている。ミッションケース１４の上部にリフトシリンダ２１を設けてあり、該リフトシリンダ２１の伸縮にてリフトアーム２２を回動すれば、前記リンク機構１５が上下動して作業機１６が昇降する。リフトアーム２２の回動角はリフトアーム角センサ２３にて検出し、この検出値に基づきコントローラ５０が作業機１６の高さを演算する。また、作業機１６のメインカバー２４の後端にリヤカバー２５を回動自在に取り付け、リヤカバーセンサ２６にてリヤカバー２５の回動角を検出し、この検出値に基づきコントローラ５０が作業機１６の耕深量を演算する。
【００１０】
運転席１７の近傍には作業機１６の高さを変更するポジションレバー３０、作業機１６の耕耘深さを設定する耕深設定ダイヤル３１、負荷制御スイッチ３２、変速レバー３３等が設けられている。変速レバー３３には中立復帰式のスイッチボタン２９を設けてあり、該スイッチボタン２９の操作により、後述する第１及び第２主変速装置のギヤ組合わせが、高速側または低速側に１段ずつ変速される。運転席１７の前方にはハンドルポスト３４を設け、このハンドルポスト３４に前記ステアリングハンドル１８をはじめとして、車体の前後進を選択するための前後進切換えレバー３５、作業機を作業位置から非作業位置へ連続的に上昇または非作業位置から作業位置へ連続的に下降させる作業機昇降レバー３６を装着してある。前記ステアリングハンドル１８の回転操作は操向装置３７へ伝達され、操向量に応じて前輪１１が回向する。前輪１１の操向量はステアリング切れ角センサ３８によって検出される。尚、３９は車体の走行速度を検出するための車速センサであり、４０はクラッチペダルである。
【００１１】
図２は動力伝動系の線図であり、図３は油圧回路図、図４は負荷制御系のブロック図である。前記エンジン１３の回転動力は、クラッチハウジング内の主クラッチ４５にて断続操作され、順次ミッションケース１４内の第１主変速装置４６、前後進切換え装置４７、第２主変速装置４８、副変速装置４９へと伝達するように構成されている。
【００１２】
第１主変速装置４６は、前記変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により、制御手段であるコントローラ５０からＨｉ−Ｌｏクラッチバルブ５１に信号が出力されて、Ｈｉ−Ｌｏクラッチ５２が「高速」または「低速」に切換わって変速操作される。前後進切換え装置４７は、前記前後進切換えレバー３５の操作により、コントローラ５０から前後進クラッチバルブ５３に信号が出力されて、前後進クラッチ５４が「前進」「中立」「後進」の何れかに切換わって変速操作される。
【００１３】
一方、第２主変速装置４８は、四つのギヤ組からなるシンクロメッシュギヤ式変速装置であり、前記変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により、コントローラ５０から主変速「３−４速」バルブ５５または主変速「１−２速」バルブ５６に信号が出力され、変速用アクチュエータである変速用油圧シリンダ５７または５８の伸縮によって「１速」から「４速」までの何れかに変速される。副変速装置４９は、前記変速レバー３３の手動操作によりリンク機構を介して切換えるスライディングメッシュギヤ式変速装置となっており、「低速」「中速」「高速」の３段の変速位置を有している。
【００１４】
従って、第１主変速装置４６と第２主変速装置４８とを連携して８段の主変速パターンを有し、副変速装置４９の「低速」乃至「高速」の各変速位置で、夫々前記スイッチボタン２９の操作により８段変速を行うことができ、これらの組合せから合計２４段の変速位置が得られる。
【００１５】
そして、前記副変速装置４９で変速された回転動力は、リヤデファレンシャル装置６０を経てリヤアクスルの減速ギヤ６１にて減速され、後輪１２が駆動される。また、前記副変速装置４９で変速された回転動力は四駆切換えクラッチ６２にも伝達され、該四駆切換えクラッチ６２にて「等速」或いは「増速」に切換えられた後、フロントデファレンシャル装置６３を経てフロントアクスルの減速ギヤ６４にて減速され、前輪１１が駆動される。更に、エンジン１３の回転動力は主クラッチ４５の前段にてＰＴＯ系に分岐され、ＰＴＯクラッチ６５にて断接されて順次ＰＴＯ逆転装置６６、ＰＴＯ変速装置６７を経て、車体後部に突設された前記ＰＴＯ軸１９に伝達される。
【００１６】
ここで、符号７０はリフトシリンダ２１を制御するリフトシリンダ切換えバルブ、７１は四駆切換えクラッチ６２を制御する四駆切換えバルブ、７２は左右の後輪を独立して制動するブレーキシリンダ、７３は該ブレーキシリンダ７２を制御するブレーキバルブ、７４はＰＴＯクラッチ６５を制御するＰＴＯクラッチバルブである。また、７５は前記クラッチペダル４０の踏み込み操作を検出するクラッチペダルセンサ、７６はＰＴＯクラッチバルブ７４の入り切り操作を検出するＰＴＯクラッチセンサであり、７７は第１主変速装置４６のＨｉ−Ｌｏ位置センサ、７８は第２主変速装置４８の「３−４速」位置センサ、７９は第２主変速装置４８の「１−２速」位置センサであり、これらの位置センサ７７乃至７９にて第１主変速装置４６と第２主変速装置４８とを連携して得られる主変速パターンの変速位置を検出する。８０は前輪１１の回転数を検出する前輪回転センサ、８１は後輪１２の回転数を検出する後輪回転センサ、８２はオペレータへの報知手段であるブザー若しくはランプ（或いはモニタ表示でもよい）である。
【００１７】
次に、図５に従って、本発明の負荷制御装置の制御手順について説明する。先ず各種センサやスイッチ類の読込みを行い（ステップ101）、負荷制御スイッチ３２が「入り」である場合は負荷制御が実行され（ステップ102）、手動変速操作があれば（ステップ103）、そのときの変速位置を記憶して記憶変速位置ＳMとする（ステップ104）。そして、作業負荷が大となり自動減速要求が発生したときは（ステップ105）、それまでの減速回数が規定時間内にｍ回（例えば２回／min）以下であって（ステップ106）、且つ、その時点での現在変速位置ＳNが前記記憶変速位置ＳMから１段低い変速位置または記憶変速位置ＳM以上の高い変速位置であるときは（ステップ107）、ステップ108以降で変更指令を出力する。しかし、減速回数がｍ回を超えた場合は、報知手段であるブザー８２を作動させて変更指令を停止する。
【００１８】
而して、現在のエンジン回転数ＲNが、定格回転数ＲRの６５％以上且つ７５％以下の範囲に約１０秒継続しているときは（ステップ108）、主変速位置を減速側へ１段シフトダウンするように変更指令を出力する（ステップ110）。しかし、作業負荷が更に大きくて、現在のエンジン回転数ＲNが定格回転数ＲRの６５％未満となったときは、その状態が約３秒継続したとき主変速位置を減速側へ１段シフトダウンするように変更指令を出力する（ステップ109→110）。然る後に、減速回数をカウントする（ステップ111）。そして、未だ作業負荷が大であるときは、ｍ回までは再度変更指令を出力する。
【００１９】
ここで、ステップ108に於ける定格回転数ＲRの６５％〜７５％の範囲とは、エンジンの最大トルク発生点のやや上方位置での回転数である。この回転領域の状態が約１０秒継続したときは、前述したように１段シフトダウンするように変更指令を出力する。また、ステップ109に於ける定格回転数ＲRの６５％未満とは、エンジンの最大トルク点のやや下方位置での回転数である。この回転領域以下の状態が約３秒継続したときは１段シフトダウンするように変更指令を出力する。尚、前記「１０秒」及び「３秒」はエンジンの特性により変更してもよい。
【００２０】
このように、作業負荷大のときに変速位置を減速側へ変更指令する回数、即ちシフトダウンの段数を２段程度に限定し、この限度を超す変更指令を牽制することにより、車速がまったく適合していない場合や、想定できない作業状態で負荷の抜け方が遅い場合等での無駄な減速を防止できる。また、前記変更指令を出力する条件を複数設け、エンジン回転数ＲNが第１の限界値である定格回転数ＲRの７５％以下から６５％の範囲では、比較的エンストの虞がないので、約１０秒間監視してエンジン回転数ＲNが元の状態に復帰しない場合にシフトダウンの変更指令を出力する。これに対して、エンジン回転数ＲNが第１の限界値よりも低い第２の限界値である定格回転数ＲRの６５％未満の場合は、エンストの危険が極めて高くなるため、直ちに（約３秒間経過後）シフトダウンの変更指令を出力する。斯くして、余分な変更指令は極力回避しつつ、作業負荷によるエンストを確実に防止することができる。
【００２１】
一方、図６に示すように、前後進切換えレバー３５の操作を前後進切換え操作検出手段としてのスイッチが検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ203）、クラッチペダル４０の踏込み操作をクラッチ接続操作検出手段としてのクラッチペダルセンサ７５が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ204）、作業機１６が昇降して作業機昇降動作検出手段としてのリフトアーム角センサ２３が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ205）、ＰＴＯクラッチ６５の入り操作をＰＴＯ入り操作検出手段としてのＰＴＯクラッチセンサ７６が検出してその検出信号がコントローラ５０に入力されたとき（ステップ206）は、夫々シフトダウン許可タイマをセットする（ステップ207）。
【００２２】
然るときは、作業負荷大によって自動減速要求があっても（ステップ208）、前記シフトダウン許可タイマがカウント終了するまでウエイトをかけて（ステップ209）、該シフトダウン許可タイマが０になったときに主変速位置を減速側へ１段シフトダウンする変更指令を出力する（ステップ210）。これは、車体の前後進切換え操作やクラッチ接続操作、或いは、作業機の昇降動作やＰＴＯ入り操作等の各操作は、確実に負荷変動があるためそのときは変更指令を停止するか、或いは、若干の遅延時間を設けて負荷変動の変化を監視して、無駄な変更指令をなくすことによってオペレータの操作感を良好にする。
【００２３】
また、図７に示すように、作業負荷大によって自動減速要求があったときは（ステップ303）、主変速位置を減速側へ１段シフトダウンする変更指令を出力して増減回数をカウントする（ステップ304→305）。そして、負荷が減少して自動増速要求があったときは（ステップ306）、増減回数がｎ回（例えば５回／min）以下であれば（ステップ307）、増速動作をオペレータに認識させるべく、報知手段であるブザー８２を作動して（ステップ308）、主変速位置を増速側へ１段シフトアップする変更指令を出力して増減回数をカウントする（ステップ309→305）。
【００２４】
また、自動増速要求があったときに、増減速の回数が規定時間内にｎ回を超えているときは、車速が負荷にまったく適合していない状態であるから、無駄な増速を回避するために、手動変速操作がなければ増速の変更指令を出力しない（ステップ306→310）。この増速禁止はオペレータの意図的な手動操作が合ったときに解除され（ステップ310）、増減回数が初期化される（ステップ311）。尚、オペレータの手動操作にて前記変速レバー３３のスイッチボタン２９を操作したときは、操作確認のためにブザー８２を作動させるが、該スイッチボタン操作時のブザー音と前記自動増速時のブザー音とでは、作動間隔や音色等を異にして判別可能にしておく。
【００２５】
ここで、図８に示すように、負荷制御スイッチ３２はロータリ式のスイッチであり、該負荷制御スイッチ３２を「リフト制御モード」にセットしたときは、作業負荷大のときに作業機を上昇させて負荷を低減する制御を実行する。これに対して、「シフトダウンモード」にセットしたときは、前述したように、作業負荷大のときに変速装置を減速させて負荷を低減する制御を実行する。一方、「オートモード」にセットしたときは、前輪回転センサ８０の検出値と後輪回転センサ８１の検出値から後輪のスリップ率を演算し、該スリップ率が大であるときは前記リフト制御モードを実行し、該スリップ率が小であるときは前記シフトダウンモードを実行して負荷を低減する。更に、ローダ作業を行うときは、「ローダモード」にセットする。ローダ作業では、車体の前部にローダを装着するため、車体後部のリフトアーム２２の上下動は停止する。従って、作業負荷大のときは自動減速のみしか行わない。このように、負荷制御の実行モードを選択的に実施することにより、制御手順の簡素化を図って制御精度を向上することができる。
【００２６】
尚、本実施の形態では、ギヤを組合せた第１及び第２の主変速装置についての変更段数を牽制する説明であるが、ＨＳＴ等の無段式変速装置についての変速位置を牽制するように構成することもできる。而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明はエンジン１３の回転動力をミッションケース１４内の主変速装置４６，４８と副変速装置４９を経て後輪１２に伝達する構成とし、前記主変速装置４６，４８は、変速レバー３３に設けたスイッチボタン２９の操作により高速側または低速側に１段ずつ変速される構成とし、前記副変速装置４９は、前記変速レバー３３の手動操作により変速される構成とし、作業負荷を検出する手段２０を設け、作業負荷が所定値を超えたときに主変速装置の変速位置を減速側へ変更指令する際に、予め記憶した記憶変速位置から前記減速側へ変更指令する減速段数に限度を設け、この限度を超える変更指令を停止するようにしたので、車速がまったく適合していない場合等における必要以上の減速がなくなり、作業性の向上に寄与できる。
【００２８】
請求項２記載の発明は上記限度を超える作業負荷を検出したときには報知手段を作動させることにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、限度を超える作業負荷のため減速側への変更指令が牽制されたことをオペレータに確実に認識させることができる。
【００２９】
請求項３記載の発明はエンジン回転数の変化により作業負荷を検出し、エンジン回転が第１の限界値以下に降下した場合と、エンジン回転が前記第１の限界値よりも低い第２の限界値以下に降下した場合とで、変更指令を出力するタイミングに差異を設けたことにより、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、エンジンの特性に応じて余分な変更指令を極力回避しつつ、作業負荷によるエンストを確実に防止できる。
【００３０】
請求項４記載の発明は車体の前後進切換え操作やクラッチ接続操作等、確実に負荷変動が生じる操作に対しては変更指令を停止させることにより、請求項１，２または３記載の発明の効果に加えて、無駄な変更指令がなくなってオペレータの操作感を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】  トラクタの側面図。
【図２】  動力伝達系の線図。
【図３】  油圧回路図。
【図４】  負荷制御系のブロック図。
【図５】  負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。
【図６】  負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。
【図７】  負荷制御装置の制御手順を示すフローチャート。
【図８】  負荷制御スイッチの正面図。
【符号の説明】
１０  トラクタ
１２  後輪
１３  エンジン
１４  ミッションケース
２０  エンジン回転数センサ
２３  リフトアーム角センサ
２９  スイッチボタン
３３  変速レバー
３５  前後進切換えレバー
４６  第１主変速装置
４８  第２主変速装置
４９  副変速装置
５０  コントローラ
７５  クラッチペダルセンサ
７６  ＰＴＯクラッチセンサ
８２  ブザー
【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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