(57)【要約】【課題】個別ペダル仕様による前進ペダルおよび後進ペダルの踏込量に応じて無段階に車速調節をするための車速操作部について、共通の操作性を確保しつつ、製造コストおよび調整メンテナンス負荷を軽減しうる無段変速式作業車両を提供する。【解決手段】無段変速式作業車両は、個別配置の前進ペダル（１ａ）および後進ペダル（１ｂ）と、それぞれのペダル操作と対応する前後進の目標伝動速度に変速動作をして無段変速走行を可能とする無段変速機構（８）とを備えて構成され、上記前進ペダル（１ａ）および後進ペダル（１ｂ）は、それぞれの踏込み量に応じて共通の回動軸（３）を互いに異なる方向に回動動作するクランクレバー（３ａ、３ｂ）に連結し、その回動量を検出するペダルセンサ（３ｓ）と、そのセンサ信号に応じて上記無段変速機構（８）の伝動速度を調節する伝動速度制御部（５）とを備えたものである。【選択図】図１
2009144850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前進および後進の車速調節のために踏込み操作可能に個別に配置した前進ペダル（１ａ）および後進ペダル（１ｂ）と、それぞれのペダル操作と対応する前後進の目標伝動速度に変速動作をして無段変速走行を可能とする無段変速機構（８）とを備える無段変速式作業車両において、
上記前進ペダル（１ａ）および後進ペダル（１ｂ）は、それぞれの踏込み量に応じて共通の回動軸（３）について互いに異なる方向に回動動作するクランクレバー（３ａ、３ｂ）に連結し、その回動量によってペダル踏込み量を検出するペダルセンサ（３ｓ）と、そのセンサ信号に応じて上記無段変速機構（８）の伝動速度を調節する伝動速度制御部（５）とを備えることを特徴とする無段変速式作業車両。
【請求項２】
前記伝動速度制御部（５）は、無段変速機構（８）の速度調節時点についての現在伝動速度と目標伝動速度との差に応じた調節速さで同無段変速機構（８）の伝動速度を調節することを特徴とする請求項１記載の無段変速式作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前進ペダルおよび後進ペダルの踏込量に応じて無段階に前後進走行車速を調節することができる無段変速式作業車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、踏込み操作可能に構成した前後進ペダルによって無段変速機構の伝動速度を操作する速度操作部を備えた作業車両が知られている。その速度操作部は、ペダルからリンクを介して無段変速機構の速度調節部に連結することにより、ペダルの前後進の踏み込み操作と対応して無段変速機構の伝動速度が調節されることから、ペダル操作に応じた走行速度で機体の前後進走行を調節することができる。
【特許文献１】特開２００５−２３３２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記作業車両の速度操作部は、メカニカル連係機構であるがゆえに、圃場作業に伴う泥土塵埃の付着により、操作荷重の増大、錆等への対処を欠かすことができず、また、機構部品の摩耗により、ペダル踏込みによる車速調節の操作性の変動に応じた動作調整のみならず、連係機構のガタによる操作性の低下に対処するために、作業車両の稼動経過期間に応じた煩雑なメンテナンスが要求される。
【０００４】
このような問題は、ペダル操作の検出信号によりアクチュエータを制御することにより無段変速機構の伝動速度を調節する制御システムによって解消しうるものの、２つのペダルによって前後進操作する個別ペダル仕様の場合は、それぞれのペダル踏込み検出用のセンサが必要となり、速度操作部の構成の複雑化によるコスト増の問題とともに、両センサの検出特性の差を調節して操作性を揃えるための作業負荷の問題がある。
【０００５】
解決しようとする問題点は、個別ペダル仕様による前進ペダルおよび後進ペダルの踏込量に応じて無段階に車速調節をするための車速操作部について、共通の操作性を確保しつつ、製造コストおよび調整メンテナンス負荷を軽減しうる無段変速式作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、前進および後進の車速調節のために踏込み操作可能に個別に配置した前進ペダルおよび後進ペダルと、それぞれのペダル操作と対応する前後進の目標伝動速度に変速動作をして無段変速走行を可能とする無段変速機構とを備える無段変速式作業車両において、上記前進ペダルおよび後進ペダルは、それぞれの踏込み量に応じて共通の回動軸について互いに異なる方向に回動動作するクランクレバーに連結し、その回動量によってペダル踏込み量を検出するペダルセンサと、そのセンサ信号に応じて上記無段変速機構の伝動速度を調節する伝動速度制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
前進ペダルおよび後進ペダルが個々に踏込み操作されると、それぞれに対応するクランクレバーを介して連結する回動軸が互いに異なる方向に回動動作することから、この回動軸の回動角度を検出するセンサの信号と対応して無段変速機構の伝動速度を調節する伝動速度制御部により、前進ペダルおよび後進ペダルの操作に応じて共通のセンサ検出特性によって機体走行速度が調節される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記伝動速度制御部は、無段変速機構の速度調節時点についての現在伝動速度と目標伝動速度との差に応じた調節速さで同無段変速機構の伝動速度を調節する。
上記無段変速機構は、その伝動速度が目標から離れていると急速動作で調節され、また、目標に近づくと緩慢動作で調節される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明の無段変速式作業車両は、前進ペダルおよび後進ペダルの個々の踏込み操作が共通のペダルセンサによって把握されることから、個別ペダル仕様による前進ペダルおよび後進ペダルの踏込量に応じて無段階に車速調節をするためのペダル操作の検出手段について、簡易な構成により、共通の操作性を確保しつつ、製造コストおよびメンテナンス負荷を軽減することができる。
【００１０】
請求項２の発明により、無段変速機構の伝動速度が目標から離れていると迅速に調節され、また、目標に近づくと緩慢に調節されることから、ペダル操作の応答性を確保するとともに、目標伝動速度に高精度で調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記技術思想に基づいて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本発明の実施の形態について説明する。
無段変速式作業車両の一例であるトラクターは、図１５の平面図（a）および側面図（ｂ）を示すように、操縦部のフロア位置に無段変速機構を内設した変速伝動装置１を搭載し、その側方位置に前進ペダル１ａおよび後進ペダル１ｂを配置する。変速伝動装置１は、エンジンから伝動される走行動力を無段階に変速して走行車輪に伝えて前後進走行車速を調節し、この変速伝動装置１をそれぞれのペダル踏込み操作に応じて変速制御するための伝動速度制御装置（不図示）を設ける。
【００１２】
図１（ａ）は、無段変速式作業車両の伝動速度制御装置のシステム構成図である。この伝動速度制御システムは、踏込み操作可能に配置した前進ペダルおよび後進ペダルの踏込み動作を検出する入力側と、ペダル操作と対応するように、無段変速機構の速度調節部を目標速度位置に調節駆動する出力側と、入力側の検出信号に基づいて出力側の機器制御処理を行うコントローラとから構成される。
【００１３】
入力側は、前進ペダル１ａおよび後進ペダル１ｂと、それぞれのペダル１ａ、１ｂから連結するロッド２ａ、２ｂと、これらロッド２ａ、２ｂの進退動作を共通の回動軸３について互いに異なる方向の回動動作に変換するクランクレバー３ａ、３ｂと、これらクランクレバー３ａ、３ｂの回動角によってペダルの踏込み位置を検出するペダルセンサ３ｓとから構成し、そのほか、必要により、車速センサ４ａ、スロットルセンサ４ｂ、油温センサ４ｃ等を設け、それぞれの検出信号をデジタルコントローラ等による伝動速度制御部５に入力する。
【００１４】
出力側は、電磁式油圧制御弁６ｂによって伸縮動作するアクチュエータである油圧シリンダ６ａと、その伸縮動作を受けて支軸７ａについて回動動作するクランクレバー７と、このクランクレバー７の回動角によってトラニオン軸８ａによる速度調節部の回動位置を検出するトラニオンセンサ７ｓと、同クランクレバー７からロッド７ｂを介して連結する無段変速機構８とから構成する。この無段変速機構８は、ＨＳＴと略称される静油圧式前後進無段変速機構であり、その速度調節部であるトラニオン軸８ａの回動角度によって伝動速度が調節されることにより作業車両の前後進と走行速度を無段階に調節する。
【００１５】
この場合において、無段変速機構８の速度調節については、他の構成例を図１（ｂ）に示すように、必要により、上記油圧シリンダ６ａに代え、電動モータ６ｃを用いてクランクレバー７をギヤ駆動する電動アクチュエータによって構成することができる。
【００１６】
具体的な構成について説明すると、コントローラの入力側については、その斜視図を図２に示すように、前進ペダル１ａ、後進ペダル１ｂからその操作を検出するペダルセンサ３ｓまでを単一のペダルリンクユニットとして構成する。このユニットの内部構成は、図３の側面図に示すように、無段変速機構８を内設してトラクター等の作業車両の車速を調節する変速伝動装置１の側方部において、前進ペダル１ａおよび後進ペダル１ｂを共通の支軸１ｃによって近接して並行配置し、それぞれのペダル１ａ、１ｂから連結するアジャスタ付きのロッド２ａ、２ｂの後端部にクランクレバー３ａ、３ｂを連結し、これらクランクレバー３ａ、３ｂは共通の回動軸３についてロッド２ａ、２ｂの進退動作を互いに異なる方向の回動動作に変換し、一体に設けた作用アーム３ｅについてペダルセンサ３ｓを配置し、その揺動角度を検出する。前記ペダル１ａ、１ｂやペダルセンサ３ｓおよびロッド２ａ、２ｂは、変速伝動装置１に対してマウント支持されたフロアＦに取付けているので、変速伝動装置１からの振動、すなわち、機体側からの振動が抑制されるので、ペダルセンサ３ｓの検出精度が向上する。
【００１７】
上記ペダルリンクユニットによる入力側のユニットは、前進ペダル１ａ、後進ペダル１ｂの一方を踏込み操作すると、対応するロッド２ａ、２ｂおよびクランクレバー３ａ、３ｂを介して共通の回動軸３について回動され、その作用アーム３ｅを介してペダルセンサ３ｓがペダル踏込み操作と対応して回動角度を検出する。また、他方のペダルを踏込み操作すると、対応するクランクレバー３ａ、３ｂが逆方向に回動され、その結果、ペダルセンサ３ｓにより逆方向の回動角度が検出される。
【００１８】
出力側については、図４の側面図に示すように、変速伝動装置１の側面部に沿って油圧シリンダ６ａを配置し、そのピストンロッドと連結するクランクレバー７を支軸７ａによって軸支し、このクランクレバー７の揺動角度を検出するトラニオンセンサ７ｓを配置するとともに、同クランクレバー７から連結するロッド７ｂの前端部に変速伝動装置１のトラニオン軸８ａと一体のクランクレバーであるトラニオンアーム８ｂを連結し、これらを変速伝動装置１の側面部に取付け構成して上記入力側ユニットと並ぶように構成する。また、トラニオンアーム８ｂにはカム８ｃを形成し、同トラニオンアーム８ｂをニュートラル位置に復帰させるようにニュートラルスプリング８ｄによってカム８ｃに作用するニュートラルアーム８ｅを付設する。
【００１９】
上記出力側の構成により、油圧制御される油圧シリンダ６ａのピストンロッドが進退動作するとクランクレバー７とロッド７ｂを介してトラニオンアーム８ｂと一体のトラニオン軸８ａが回動されて変速伝動装置１に内設の無段変速機構８の可変油圧モータの斜板が回動して伝動速度が調節され、トラニオン軸８ａの調節位置を検出するトラニオンセンサ７ｓの信号に基づいて油圧シリンダ６ａを伸縮制御することにより、所要の速度調節が可能となる。また、油圧シリンダ６ａの制御油圧を開放すると、ニュートラルアーム８ｅの作用力を受けるカム８ｃによりトラニオンアーム８ｂが所定の中立位置に戻されて機体走行が停止される。
【００２０】
伝動速度制御部５による制御は、前進ペダル１ａおよび後進ペダル１ｂの踏込み操作をペダルセンサ３ｓが検出すると、その信号に応じてトラニオン軸８ａの目標速度位置を決定し、トラニオン軸８ａが目標速度位置に等しくなるまでトラニオンセンサ７ｓの信号に基づいて油圧シリンダ６ａを電磁式油圧制御弁６ｂによって制御する。その結果、ペダル操作に応じて機体の走行車速を調節することができる。
【００２１】
上記伝動速度制御部５は、その検出側の構成により、共通のペダルセンサ３ｓを介して前進ペダル１ａおよび後進ペダル１ｂの個々の踏込み動作量が検出されることから、個別ペダル仕様による２つのペダル１ａ、１ｂの踏込量に応じて無段階に車速調節をするための伝動速度制御装置について、簡易な構成により、共通の操作性を確保しつつ、製造コストおよびメンテナンス負荷を軽減することができる。
【００２２】
この場合において、伝動速度の制御区分図を図５に示すように、伝動速度制御部５は、無段変速機構の現在速度位置と目標速度位置との差に応じた調節速さで伝動速度を調節する。具体的には、図６のフローチャートに示すように、目標値との比較処理（Ｓ１）により、目標速度位置から離れていると迅速な調節として連続出力（Ｓ２ａ、Ｓ２ｃ）で、目標速度位置に近づくと緩慢な調節として目標の手前の数ビットのみパルス出力（Ｓ２ｂ）で無段変速機構８の伝動速度を調節することにより、ペダル操作の応答性を確保するとともに、目標速度位置に高精度で速度制御することができる。
【００２３】
また、トラニオン目標の決定処理のフローチャートを図７に示すように、ペダルセンサ３ｓの検出区分判定（Ｓ１１）により、ペダルの解放位置から一定角度の範囲内はニュートラル領域としてトラニオン目標を中立（Ｓ１２）として制御処理を構成することにより、ペダルのガタ等があっても、確実にニュートラル（停止）を確保することができる。
【００２４】
（センサ故障対応）
上記制御に加えて、センサ故障のバックアップとして、エンジン始動の際にペダル位置がニュートラル領域の外にある時は、一度ニュートラル領域を検出するまでトラニオン目標を中立位置にすることにより、例えば、ペダル位置を検出するセンサが故障して異常値を示している場合に、エンジンを始動した時にいきなり走行し出すという事態を回避できるので、安全性の確保が可能となる。
【００２５】
（ブレーキ対応）
また、ブレーキ操作との関連において、ブレーキが踏み込まれてトラニオン８ａが減速側に変化しても、なおブレーキの踏込みが継続されている時は危険状態と判断し、トラニオン８ａを中立に駆動制御し、必要により、エンジン停止出力を合わせて行うことにより、安全性を確保することができる。
【００２６】
（エンジン回転対応）
次に、エンジン回転対応制御について説明すると、制御ブロック図を図８に示すように、エンジン回転センサ１１を設けてトラクタの車速を調節する無段変速機構８の伝動速度制御部５を構成する。伝動速度制御部５による制御は、図９（ａ）のフローチャートに示すように、ペダルセンサ３ｓにより前進ペダル１ａあるいは後進ペダル１ｂの踏込み位置を検出（Ｓ２１）し、その検出位置に応じてコントローラ５によりトラニオン目標位置を算出（Ｓ２２）し、トラニオンセンサ７ｓによってトラニオンシリンダ６ａを伸縮制御し、このトラニオンシリンダ６ａの制御について、図９（ｂ）の規制特性線図に示すように、エンジン回転に応じてトラニオンシリンダ６ａの動作領域を規制（Ｓ２３）する。
このような制御処理により、エンジン回転が低いときにペダルの過度の踏込みによってトラニオン８ａを高速側にするとエンジンドロップしてエンストするという問題を解決することができる。
【００２７】
上記制御装置の制御処理については、副変速対応のフローチャートを図１０に示すように、トラニオン８ａの動作範囲の規制に関し、エンジン回転が低回転領域かつ副変速が「高速」の時に限定（Ｓ３１，Ｓ３２）することにより、不必要にトラニオン８ａの使用可能領域を狭めないようにする。
【００２８】
また、トラニオンシリンダ６ａは、推力に余裕を持たせていることから、走行負荷が大きくなった場合でもそのままの勢いで動作してエンジンドロップしてエンストすることがあるので、エンジン回転センサ１１とスロットル位置センサ４ｂを設け、別の制御処理を図１１のフローチャートに示すように、エンジン回転の変動（Ｓ４１）に応じてトラニオンシリンダ６ａの動作速度を変更（Ｓ４２ａ、Ｓ４２ｂ）する制御処理を構成する。このようにエンジン回転変動を監視しておいて、走行負荷が大きくエンジンドロップするような状況ではトラニオンシリンダ６ａの動作速度を遅くしてエンストを防止することができる。
【００２９】
さらに別の制御処理について、そのフローチャートを図１２に示すように、エンジン回転センサ１１とスロットル位置センサ４ｂにより、目標エンジン回転に対し一定割合以下のエンジン回転が規定時間継続した時にトラニオンシリンダ６ａを減速側に変更（Ｓ５１〜Ｓ５３）する制御処理を構成する。
エンジン回転がスロットル指示目標にならない状態では、そのときの走行負荷等に対し、トラニオン位置が高速側になりすぎているためであり、充分なトルクを確保できる車速帯とは云えないことから、このような状態の時は、トラニオン目標を減速側に変更することで充分なトルクを確保できる状態にでき、高能率な作業が可能となる。
【００３０】
さらに別の制御処理について、そのフローチャートを図１３に示すように、エンジン回転センサ１１とスロットル位置センサ４ｂにより、エンジン回転の変化率（ドロップする方向）に応じてトラニオンシリンダ６ａを減速側に変更（Ｓ６１、Ｓ６２）する制御処理を構成する。このような制御処理により、急激な負荷変動に対して速めに減速側にトラニオン目標を変更することで、更に高能率作業が可能となる。
【００３１】
上記制御における目標変更後の復帰については、フローチャートを図１４に示すように、エンジン回転が目標付近で規定時間以上経過した時に、減速側に変更された後の元のトラニオン目標へ復帰（Ｓ７１〜Ｓ７３）する制御処理を構成する。このように、元の位置への復帰はある程度負荷が安定した状態で行うことで、減速、増速を頻繁に繰り返す事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】伝動速度制御装置のシステム構成図（ａ）および他の構成例（ｂ）
【図２】入力側ユニットの斜視図
【図３】入力側ユニットの内部構成の側面図
【図４】出力側についての側面図
【図５】伝動速度の制御区分図
【図６】速度制御のフローチャート
【図７】トラニオン軸駆動部の要部拡大側面図
【図８】エンジン回転対応制御の制御ブロック図
【図９】制御のフローチャート（ａ）およびその規制特性線図（ｂ）
【図１０】副変速対応のフローチャート
【図１１】別の制御処理のフローチャート
【図１２】さらに別の制御処理についてのフローチャート
【図１３】さらに別の制御処理についてのフローチャート
【図１４】目標変更後の復帰についてのフローチャート
【図１５】トラクターの平面図（a）および側面図（ｂ）
【符号の説明】
【００３３】
１      変速伝動装置
１ａ    前進ペダル
１ｂ    後進ペダル
３      回動軸
３ａ、３ｂ    クランクレバー
３ｓ    ペダルセンサ
５      コントローラ（伝動速度制御部）
６ａ    油圧シリンダ（トラニオンシリンダ）
６ｂ    電磁式油圧制御弁
７      クランクレバー
７ｓ    トラニオンセンサ
８      無段変速機構
８ａ    トラニオン軸（速度調節部）
８ｂ    トラニオンアーム
【図１】
2009144850.tif 000003
【図２】
2009144850.tif 000004
【図３】
2009144850.tif 000005
【図４】
2009144850.tif 000006
【図５】
2009144850.tif 000007
【図６】
2009144850.tif 000008
【図７】
2009144850.tif 000009
【図８】
2009144850.tif 000010
【図９】
2009144850.tif 000011
【図１０】
2009144850.tif 000012
【図１１】
2009144850.tif 000013
【図１２】
2009144850.tif 000014
【図１３】
2009144850.tif 000015
【図１４】
2009144850.tif 000016
【図１５】
2009144850.tif 000017