(57)【要約】【課題】変速ペダルの前方への踏み込み操作により前進側と後進側との走行速度の増速が可能な作業車を構成する。【解決手段】操作量検出センサ３８により変速ペダル１６の前方への踏み込みが検出された場合には、制御装置４８が、前後進切換スイッチ４５の設定に基づいてサーボシリンダ２７の作動方向を設定し、操作量検出センサ３８で検出した変速ペダル１６の前方への踏み込み操作量と、作動位置検出センサ３１で検出した無段変速装置７のトラニオン軸２５の作動位置とが合致するようにサーボシリンダ２７を駆動する制御を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速ペダルの操作に基づくアクチュエータの駆動力により無段変速装置を変速作動させる作業車であって、
前記無段変速装置が、変速操作部材の中立位置から前進側への作動により前進速度を増速し、中立位置から後進側への作動により後進速度を増速するように構成され、
前記変速操作部材の作動位置を検出する作動位置検出手段と、前記変速ペダルの前方への踏み込み量を検出する操作量検出手段と、人為操作に基づいて前進信号と後進信号との何れかを出力する走行方向設定手段とが備えられ、
前記変速ペダルが前方に踏み込み操作された場合に、前記走行方向設定手段から取得した信号に基づいて前記アクチュエータの駆動方向を設定すると共に、前進信号を取得した状態では前記操作量検出手段の検出値と前記作動位置検出手段の前進側への検出値とが合致するまで前記アクチュエータを駆動し、後進信号を取得した状態では前記操作量検出手段の検出値と前記作動位置検出手段の後進側への検出値とが合致するまで前記アクチュエータを駆動する制御手段が備えられている作業車。
【請求項２】
前記変速操作部材が、中立姿勢を基準にして一方へ回転することにより車体を前進させ、他方への回転することにより車体を後進させるように軸芯を中心にして回転自在に構成されたものであり、
前記アクチュエータが、前記変速操作部材を回動操作する複動型の油圧シリンダで構成されている請求項１記載の作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速ペダルの操作に基づくアクチュエータの駆動力により無段変速装置を変速作動させる作業車に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された作業車として特許文献１には、中立位置を基準にして前進側と後進側とに操作自在な変速ペダルを備え、この変速ペダルの操作位置を検出するペダルセンサを備え、静油圧式の無段変速装置の斜板の角度を設定するアクチュエータとしてポンプ用シリンダを備え、斜板の角度を検出する斜板センサを備え、ポンプ用シリンダに作動油を供給する電磁式のバルブを備えた構成が示されている。
【０００３】
この特許文献１では、ペダルセンサの検出信号と、斜板センサの検出信号とに基づいてバルブを操作してポンプ用シリンダを制御する制御装置を備えている。この制御装置は、変速ペダルが中立位置（非操作位置）を基準にして前進側に踏み込まれることによりポンプ用シリンダを操作して前進方向への増速を行い、後進側に踏み込まれることによりポンプ用シリンダを操作して後進方向への増速を行う制御形態が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８‐３９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変速ペダルの操作形態を考えると、中立姿勢を基準にして前進側と後進側とに踏み分けることにより前進と後進とを行うものは、乗用車のアクセルペダルと根本的に操作形態が異なるものであり、作業者によっては操作感覚に違和感を感ずることもある。このような理由から、乗用車と同様に前方への踏み込み操作により前進方向への増速も後進方向への増速を可能にする作業車も望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、単一の変速ペダルの前方への踏み込み操作により前進速度と後進速度との設定が可能な作業車を合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴は、変速ペダルの操作に基づくアクチュエータの駆動力により無段変速装置を変速作動させる作業車であって、
前記無段変速装置が、変速操作部材の中立位置から前進側への作動により前進速度を増速し、中立位置から後進側への作動により後進速度を増速するように構成され、前記変速操作部材の作動位置を検出する作動位置検出手段と、前記変速ペダルの前方への踏み込み量を検出する操作量検出手段と、人為操作に基づいて前進信号と後進信号との何れかを出力する走行方向設定手段とが備えられ、前記変速ペダルが前方に踏み込み操作された場合に、前記走行方向設定手段から取得した信号に基づいて前記アクチュエータの駆動方向を設定すると共に、前進信号を取得した状態では前記操作量検出手段の検出値と前記作動位置検出手段の前進側への検出値とが合致するまで前記アクチュエータを駆動し、後進信号を取得した状態では前記操作量検出手段の検出値と前記作動位置検出手段の後進側への検出値とが合致するまで前記アクチュエータを駆動する制御手段が備えられている点にある。
【０００８】
この構成によると、例えば、車体を前進させる場合には運転者の操作により走行方向設定手段から前進信号を出力させた状態で、運転者が変速ペダルを前方に踏み込み操作することにより、アクチュエータが無段変速装置の変速操作部材を前進側に作動させると共に、操作量検出手段の検出値と作動位置検出手段の前進側への検出値とが合致するまでアクチュエータを駆動することになり、踏み込み量に対応した速度で車体を前進走行させることが可能となる。また、車体を後進させる場合には運転者の操作により走行方向設定手段から後進信号を出力させた状態で、変速ペダルを前方に踏み込み操作することにより、車体の前進時と同様の制御により、変速ペダルの踏み込み量に対応した速度で車体を後進走行させることが可能となる。
従って、単一の変速ペダルの前方への踏み込み操作により乗用車と同様の操作感覚で前進速度と後進速度との設定が可能な作業車が構成された。
【０００９】
本発明は、前記変速操作部材が、中立姿勢を基準にして一方へ回転することにより車体を前進させ、他方への回転することにより車体を後進させるように軸芯を中心にして回転自在に構成されたものであり、前記アクチュエータが、前記変速操作部材を回動操作する複動型の油圧シリンダで構成されても良い。
【００１０】
これによると、複動型の油圧シリンダの作動により変速操作部材を、軸芯を中心にして回転操作する方向と、回転量との設定により、比較的簡単な構成でありながら無段変速装置の変速作動を行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】トラクタを示す全体図である。
【図２】トラクタの後部を示す平面図である。
【図３】変速ペダルと無段変速装置とを示す側面図である。
【図４】トラニオン軸の部位等を示す断面図である。
【図５】制御構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１及び図２に示すように、左右の前車輪１と左右の後車輪２とを備えた車体３の前部位置にエンジン４を備え、このエンジン４からの駆動力を変速して左右の前車輪１と後車輪２とに伝える伝動系を備え、車体３の中央位置に運転部を備えて作業車としてのトラクタが構成されている。
【００１３】
このトラクタは、エンジン４からの駆動力を断続するクラッチハウジング５と、車体３の中央位置に配置されるセンターフレーム６と、動力を無段階に変速する静油圧式の無段変速装置７と、副変速機構（図示せず）等を内蔵したミッションケース８とをこの順序で車体３の前部位置から後部に亘って配置している。運転部は、運転者が搭乗するステップ１１と、運転者が着座する運転座席１２とを備えると共に、運転座席１２の前部位置に配置され左右の前車輪１を操向操作（操舵）するステアリングホイール１３と、前後進選択レバー１４と、主クラッチペダル１５と、単一の変速ペダル１６と、一対のブレーキペダル１７とを備えている。
【００１４】
クラッチハウジング５は、主クラッチペダル１５の踏み込み操作によって動力を遮断するクラッチ機構（図示せず）を内蔵している。無段変速装置７は、エンジン４からの駆動力を無段階に変速してミッションケース８に伝える機能を有するものであり、変速ペダル１６の前方への踏み込み操作によりミッションケース８に伝える駆動力を増速するように構成されている。ミッションケース８は、無段変速装置７からの駆動力をギヤ式の副変速装置（図示せず）によって更に変速する。このミッションケース８には左右の後車輪２に駆動力を伝えるデファレンシャル機構（図示せず）を内蔵しており、更に、このミッションケース８からの駆動力を左右の前車輪１に伝える出力系が形成されている。
【００１５】
ミッションケース８の後部には、ミッションケース８に備えた油圧シリンダ（図示せず）の作動で昇降揺動する左右一対のリフトアーム９と、駆動力の外部への取り出しを可能にする動力取出軸１０とが備えられている。これにより、左右のリフトアーム９によって昇降自在となるようにロータリ耕耘装置やプラウなどの作業装置を連結することができる。また、ロータリ耕耘装置などの駆動型の作業装置に対して動力取出軸１０からの駆動力を伝えることが可能となる。
【００１６】
図３〜図５に示すように、無段変速装置７は、エンジン４で駆動される可変容量型として構成されるアキシャルプランジャ型の油圧ポンプＰと、この油圧ポンプＰから作動油が一対の主油路２１を介して給排されることで油量に対応する速度で回転するアキシャルプランジャ型の油圧モータＭとを備えている。油圧ポンプＰは、ポンプ斜板（図示せず）の角度（斜板角）を変更することで油圧モータＭに供給する作動油の油量を調節して油圧モータＭの駆動速度を変更できるように構成されている。また、この無段変速装置７にはエンジン４で駆動されるチャージポンプＣＰからの作動油を、補充油路２２を介して主油路２１に供給する作動油補充系を備えている。
【００１７】
無段変速装置７の側面には、斜板角を変更する変速操作部材としてのトラニオン軸２５が突設されている。このトラニオン軸２５は横向き姿勢の変速軸芯Ｘを中心にして回転作動することにより斜板角を変更し、中立位置Ｎ（予め設定した中立用の回動角度位置）に設定されることで無段変速装置７からミッションケース８に対する伝動を停止する。また、トラニオン軸２５を、中立位置Ｎから前進領域Ｆ（一方の側）へ回転作動することにより車体３を前進させる駆動力をミッションケース８に伝え、中立位置Ｎから後進領域Ｒ（他方の側）へ回転作動することより車体３を後進させる駆動力をミッションケース８に伝える。
【００１８】
これにより、トラニオン軸２５が中立位置Ｎにある場合には、油圧ポンプＰから油圧モータＭへの作動油の供給を停止して車体３を停車させる。前進領域Ｆでは油圧モータＭを前進側に駆動する方向に作動油を供給するとともに大きく回転操作されるほど油圧モータＭに供給する作動油の量を増大する。これとは逆に、後進領域Ｒでは油圧モータＭを後進側に駆動する方向に作動油を供給するとともに大きく回転操作されるほど油圧モータＭに供給する作動油の量を増大する。
【００１９】
〔変速操作構造〕
トラニオン軸２５には、このトラニオン軸２５と一体的に作動する操作アーム２６が連結され、この操作アーム２６の先端には回転自在にローラを外嵌した接当部２６Ａが備えられている。無段変速装置７の側面には車体３の前後方向を作動方向に設定して複動型の油圧シリンダで成るサーボシリンダ２７（アクチュエータの一例）が配置されている。このサーボシリンダ２７のシリンダ部２７Ａには作動プレート２８が連結され、この作動プレート２８の長孔状の孔部２８Ａに接当部２６Ａが嵌め込まれている。操作アーム２６はトラニオン軸２５から上方に延出されており、サーボシリンダ２７と操作アーム２６とは側面視でＴ字状となるようにトラニオン軸２５の上方箇所にセンターフレーム６の側面に沿ってコンパクトに配備されている。
【００２０】
エンジン４で駆動される主油圧ポンプＰｍから制御弁４６に作動油を供給する供給油路２３を備え、この供給油路２３に流量制御弁２４を備えている。これにより制御弁４６の作動によってサーボシリンダ２７に主油圧ポンプＰｍからの作動油が供給される際には、エンジン４の回転側に拘わらず流量制御弁２４が作動油の上限を決めることになり過剰な量の作動油が供給されることに起因するサーボシリンダ２７の急速な作動を抑制して円滑な変速作動が実現する。
【００２１】
サーボシリンダ２７は、シリンダ部２７Ａの内部で作動方向の中央位置にピストン２７Ｂを配置することでピストン２７Ｂを挟む位置に油室を形成し、このピストン２７Ｂに連結するピストンロッド２７Ｃをシリンダ部２７Ａの両端から突出させた構造を有している。このピストンロッド２７Ｃの端部をボルト２９により車体側（ミッションケース８や無段変速装置７）に連結し、２つの油室に対して作動油の給排を行う作動油路３０が備えられている。
【００２２】
このような構成から、一対の作動油路３０の一方に作動油を供給し、他方の作動油路３０から排油を行うことによりシリンダ部２７Ａを駆動し、この駆動に伴い作動プレート２８とともに接当部２６Ａが移動する結果、トラニオン軸２５が変速軸芯Ｘを中心にして回転作動し、変速操作が実現する。この油路系については後述する変速制御構成において説明する。
【００２３】
トラニオン軸２５の回転作動量を検出するように、トラニオン軸２５の変速軸芯Ｘと同軸芯上にポテンショメータで成る作動位置検出センサ３１（作動位置検出手段の一例）が配置され、この作動位置検出センサ３１の作動軸部３１Ａがトラニオン軸２５に連結され、この作動位置検出センサ３１はブラケット３２を介して無段変速装置７の側面に支持されている。そして、サーボシリンダ２７の駆動によりトラニオン軸２５が回転作動した場合には、その回転作動量が作動位置検出センサ３１で検出される。
【００２４】
尚、本発明では、アクチュエータとして電動モータを用いても良い。また、作動位置検出センサ３１を、変速軸芯Ｘと同軸芯上に配置するものに代えて、無段変速装置７の側面に支持し、この作動位置検出センサ３１の作動軸のアームと操作アーム２６とをロッドで連係することでトラニオン軸２５の回転量を検出するように構成しても良い。このような構成以外に、例えば、作動位置検出センサ３１の操作軸とトラニオン軸２５とにプーリを備え、これらに歯付ベルトを巻回することによりトラニオン軸２５の回転作動量を検出できるように構成しても良い。
【００２５】
このトラクタでは、センターフレーム６の側面に横向き姿勢のペダル軸３４が備えられ、このペダル軸３４に対して、変速ペダル１６のペダルアーム１６Ａの基端の筒状部１６Ｂが回転自在に外嵌支持されている。筒状部１６Ｂには作動レバー３５が備えられ、この作動レバー３５に対して戻しスプリング３６の一端と、ダンパー３７の一端とが連結している。更に、センターフレーム６の側面でペダル軸３４より車体後方側にはポテンショメータで成る操作量検出センサ３８（操作量検出手段の一例）が備えられ、この操作量検出センサ３８のセンサアーム３８Ａと作動レバー３５とが連係ロッド３９で連係されている。戻しスプリング３６とダンパー３７とは、ペダル軸３４の上方箇所においてサーボシリンダ２７よりも下方に位置する配置で、側面視で前後方向向きに一直線状に配備されている。
【００２６】
これにより変速ペダル１６は、非操作状態において戻しスプリング３６の付勢力によって上方に引き上げられると共に、ダンパー３７の作動限界により引き上げの限界が決まり図３に実線で示す非操作位置に保持される。この非操作位置から前方に踏み込んだ場合には、作動レバー３５が揺動し、この揺動が連係ロッド３９からセンサアーム３８Ａに伝えられ、変速ペダル１６の踏み込み操作量が操作量検出センサ３８によって検出される。尚、センターフレーム６の側面には変速ペダル１６の踏み込み側の限界を決めるストッパー４０が備えられ、変速ペダル１６を深く踏み込んだ状態で運転者が変速ペダル１６から足を離した場合にはダンパー３７が非操作位置への急激な復帰を抑制する。
【００２７】
〔変速制御構成〕
図５に示すように、作動位置検出センサ３１の検出信号と、操作量検出センサ３８の検出信号と、前後進選択レバー１４で操作される前後進切換スイッチ４５（走行方向設定手段の一例）からの信号とが入力すると共に、サーボシリンダ２７を制御するための制御弁４６と、前後進報知部４７とに制御信号を出力する制御装置４８（制御手段の一例）を備えて変速制御系が構成されている。
【００２８】
制御弁４６は制御電流に比例して開度が設定される電磁比例制御型に構成されている。作動位置検出センサ３１の検出信号と、操作量検出センサ３８の検出信号とはＡ／Ｄ変換器４９によりデジタル信号化され制御装置４８に入力される。前後進報知部４７は車体３の走行方向を示す２つのランプを有するランプ表示ユニット４７Ａと、後進時にバックアラームを音声により出力するスピーカ４７Ｂとを備えている。
【００２９】
前後進選択レバー１４は、前進側と後進側との何れか一方の操作状態を保持するトグル型に構成され、前後進切換スイッチ４５は前進信号又は後進信号の一方の信号を継続的に出力するトグル型に構成されている。制御装置４８は、前後進切換スイッチ４５からの信号を取得してランプ表示ユニット４７Ａの前進側又は後進側の一方のランプを点灯し、後進の場合にはスピーカ４７Ｂからバックアラームを出力する。
【００３０】
尚、前後進切換スイッチ４５は、非操作時に中立位置に保持されるモメンタリ型に構成されるものや、押しボタン式のものなど異なる操作具でも良く、モメンタリ型に構成される場合には、制御装置４８が前進信号と後進信号とを記憶する処理を行うことになる。前後進報知部４７は、例えば、ＬＣＤのように文字やアイコンで車体３の走行方向を表示するものであっても良い。
【００３１】
制御装置４８は、ＣＰＵやＤＳＰ等の処理系を備えることにより検出信号に基づいて必要な処理を実現する。制御装置４８の具体的な制御形態として、前後進切換スイッチ４５から前進信号を取得した場合には、操作アーム２６の作動方向を前進領域Ｆに設定し、ランプ表示ユニット４７Ａの前進側のランプを点灯させる。また、前後進切換スイッチ４５から後進信号を取得した場合には、操作アーム２６の作動方向を後進領域Ｒに設定し、ランプ表示ユニット４７Ａの後進側のランプを点灯させ、スピーカ４７Ｂからバックアラームを出力する。
【００３２】
制御装置４８は、操作アーム２６の作動方向が前進領域Ｆと後進領域Ｒとの何れに設定されている状態であっても、変速ペダル１６が非操作位置にある場合には、制御弁４６を中立位置に維持し、サーボシリンダ２７が中立位置に保持され、結果として、車体３を停車させる。
【００３３】
そして、制御装置４８は、操作アーム２６の作動方向が前進領域Ｆに設定されている状態で、変速ペダル１６が前方へ踏み込み操作された場合には、操作量検出センサ３８の検出信号から目標値をセットし、この目標値と、作動位置検出センサ３１の検出信号（フィードバック信号）に基づくフィードバック値との偏差に対応してサーボシリンダ２７を前進側に駆動するように制御弁４６を操作する制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。この制御により、操作アーム２６が前進領域Ｆへ作動し、この作動に伴いトラニオン軸２５が前進側に回転作動するため車体３を前進させる。そして、目標値とフィードバック値とが合致する（不感帯に達する）ことにより制御弁４６が中立位置に操作されサーボシリンダ２７の作動が停止し、前進走行速度が維持される。
【００３４】
これとは逆に、制御装置４８は、操作アーム２６の作動方向が後進領域Ｒに設定されている状態において、変速ペダル１６が前方へ踏み込み操作された場合には、操作量検出センサ３８の検出信号から目標値をセットし、この目標値と、作動位置検出センサ３１の検出信号（フィードバック信号）に基づくフィードバック値との偏差に対応してサーボシリンダ２７を後進側に駆動するように制御弁４６を操作する制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行う。この制御により、操作アーム２６が後進領域Ｒへ作動し、この作動に伴いトラニオン軸２５が後進側に回転作動するため車体３を後進させる。そして、目標値とフィードバック値とが合致する（不感帯に達する）ことにより制御弁４６が中立位置に操作されサーボシリンダ２７の作動が停止し、後進走行速度が維持される。
【００３５】
そして、運転者が変速ペダル１６の踏み込みを解除した場合には、戻しスプリング３６の付勢力により変速ペダル１６が非操作位置に復帰し、制御装置４８が制御弁４６を制御することでサーボシリンダ２７を逆方向に作動させ、トラニオン軸２５を中立位置Ｎに復帰させるようにサーボシリンダ２７の作動も停止するため車体３も停車する。尚、制御装置４８の制御において目標値（操作手段の検出値）とフィードバック値（作動位置検出手段の検出値）とが「合致」するとは、夫々の数値が完全に一致する状態を指すものではなく、前述した不感帯のように目標値又はフィードバック値とが設定された値の範囲内にある状態を含む概念である。
【００３６】
この制御では、偏差が大きいほど主油圧ポンプＰｍからサーボシリンダ２７に供給される作動油の油量を増大する（例えば、偏差に正比例して油量を増大する）ように、制御弁４６を制御する電流値が制御される。また、目標値を基準にして所定幅の不感帯を設定しておき、フィードバック値が不感帯に含まれる状態に達した場合にサーボシリンダ２７の駆動を停止するように制御形態を設定することによりハンチングを抑制している。
【００３７】
〔作動形態〕
このような構成から、変速ペダル１６が非操作位置にある場合（運転者が操作しない場合）には車体３を停車させる制御が行われる。そして、車体３を前進させる場合には、運転者が前後進選択レバー１４の操作によって走行方向を前進に設定することでランプ表示ユニット４７Ａの前進側のランプが点灯する。この状態で運転者が変速ペダル１６を非操作位置から前方に踏み込み操作することにより、この踏み込み位置に対応する位置までトラニオン軸２５を前進側に迅速に回転作動させる制御が行われるため、変速ペダル１６の踏み込み量に対応した速度で車体３を前進走行させ、応答性の良い変速が実現する。
【００３８】
また、車体３を後進させる場合には運転者が前後進選択レバー１４の操作によって走行方向を後進に設定することでランプ表示ユニット４７Ａの後進側のランプが点灯し、スピーカ４７Ｂからバックアラームが出力される。この状態で、運転者が変速ペダル１６を非操作位置から前方に踏み込み操作することにより、この踏み込み位置に対応する位置までトラニオン軸２５を前進側に迅速に回転作動させる制御が行われるため、変速ペダル１６の踏み込み量に対応した速度で車体３を後進走行させ、応答性の良い変速が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、無段変速装置を備えた作業車全般に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
３            車体
７            無段変速装置
１６          変速ペダル
２５          変速操作部材（トラニオン軸）
２７          アクチュエータ・油圧シリンダ（サーボシリンダ）
３１          作動位置検出手段（作動位置検出センサ）
３８          操作量検出手段（操作量検出センサ）
４５          走行方向設定手段（前後進切換スイッチ）
４８          制御手段（制御装置）
Ｎ            中立位置
Ｘ            軸芯（変速軸芯）
【図１】
2012077763.tif 000003
【図２】
2012077763.tif 000004
【図３】
2012077763.tif 000005
【図４】
2012077763.tif 000006
【図５】
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