JP2008133896A - 作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】 定速走行での作業中に、簡単な人為操作を加味できるようにして、複雑な制御構造を要さずに燃費の改善と作業能率の低下抑制を図る。
【解決手段】 エンジン回転数を一定に維持して作業走行させるための回転数維持機構による設定回転数での作業走行中に、エンジン回転数を所定量低減させるようにエンジン回転数制御装置３１に対して制御信号を出力する省エネモード選択操作具５０を備え、省エネモード選択操作具５０が操作されたことの検知に基づいて、エンジン回転数の低下率よりも走行速度の低下率が少なくなるように変速装置４を操作する速度制御手段１０１を備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ロータリ耕耘装置などの作業装置を装備したトラクタのように、エンジンを定格回転に維持するように制御して作業走行するところの作業車に関する。

エンジン回転数を定格回転に維持する機構を備えた作業車として、近年では、単純にエンジン回転数をエンジンの最大出力に近い定格回転に維持するだけのものではなく、燃費効率の向上を意図して次のように構成されたものがある。
すなわち、電子制御式ガバナによりエンジン負荷の変動を検出するとともに、エンジン回転数検出器を用いてエンジン回転数の変動を検出し、設定回転数でエンジンが出力可能な最大トルクとの差異、及び予め算出して記憶されている最適燃費ラインとの差異を演算して、最適燃費ラインに沿ったエンジン回転数と耕耘速度とを得るように自動的に、エンジン回転数の制御、ならびに走行速度の制御を行うように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１２９８７９号公報（段落「００３７」、「００３９」、「００４２」、図５，図６）

エンジン回転数を一定に維持して作業走行するトラクタなどの作業車では、エンジン回転数が低すぎると負荷変動の大きさによってはエンストを生じる虞があるため、負荷変動を見込んで予めエンジン回転数を高めに設定される傾向があるが、作業負荷が軽い場合などには、エンジン回転数が明らかに高すぎて燃費効率が悪くなる状態を生じることがある。

そこで、上記特許文献１に示された技術のように、最適燃費ラインに沿ったエンジン回転数と耕耘速度とを得るように、エンジン回転数の制御、ならびに走行速度の制御を行うようにした構成を採用すると、作業車の燃費効率の改善を人為的な操作によらず自動的に行えるので、燃費の向上を楽に行える点では有効なものであるが次のような問題点がある。
すなわち、エンジン負荷の変動やエンジン回転数の変動を常時監視して制御を行うものであるから、応答性良く制御を行うには、多くの高精度の検出器と高機能の処理制御が必要であり、制御系のコスト増を招く傾向がある。また、燃費優先の制御が行われると、高負荷どきに走行速度がかなり低下して全体的な作業時間が延びたり、軽負荷どきに走行速度が速くなりすぎるため、別途、速度制御をも含めての制御が必要となり、さらに制御系が複雑化する傾向がある。

本発明の目的は、定速走行での作業を行うにあたって、簡単な人為操作を加味できるようにすることで、複雑な制御構造を要さずに燃費の改善と作業能率の低下抑制を図ることのできる作業車を提供することにある。

上記目的を達成するために講じた本発明の技術手段は、次の点に構成上の特徴、及び作用効果がある。
〔解決手段１〕
エンジン回転数を一定に維持して作業走行させるための回転数維持機構を備えた作業車において、
前記回転数維持機構による設定回転数での作業走行中に、エンジン回転数を所定量低減させるようにエンジン回転数制御装置に対して制御信号を出力する省エネモード選択操作具を備え、
前記省エネモード選択操作具が操作されたことの検知に基づいて、エンジン回転数の低下率よりも走行速度の低下率が少なくなるように変速装置を操作する速度制御手段を備えた。

〔解決手段１にかかる発明の作用及び効果〕
上記解決手段１で示した構成によると、回転数維持機構による設定回転数での作業走行中に、エンジン回転数を所定量低減させるようにエンジン回転数制御装置に対して制御信号を出力する省エネモード選択操作具を備えたものであるから、人為操作としては簡単な操作を行うだけで、燃費の改善と作業能率の低下抑制を図った省エネモードでの作業を行うことができる。
すなわち、自動制御で行うとすれば複雑な制御形態となるが、人為的判断としてはエンジン音などから割合簡単に判断できる処理であるところの、制御を行うべきか否かの判断を人為操作に任せたことにより、制御系の全体を顕著に簡素化し得たものである。
そして、制御開始後におけるエンジン回転数の低下に伴う走行速度の低下を抑制するための変速制御については、人為操作としては或る程度の熟練を要する煩雑な操作であるが、これを自動化することで速度制御手段により簡単に行うことが可能となる。

〔解決手段２〕
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の作業車において、省エネモード選択操作具によって低減されたエンジン回転数は、ＰＴＯ軸によって駆動される作業装置の作業速度が適正作業速度範囲の下限を下回らない速度となるように、省エネモード選択操作具による速度の低下量が設定されている点に特徴がある。

〔解決手段２にかかる発明の作用及び効果〕
解決手段２に示した構成によれば、省エネモード選択操作具によるエンジン回転数の低下量を、ＰＴＯ軸によって駆動される作業装置の作業速度が適正作業速度範囲の下限を下回らない速度となるように設定しているので、エンジン回転数を低下させての燃費向上を簡単な操作で図りながらも、作業装置による処理能力の低減を抑制できる利点がある。

〔解決手段３〕
請求項３に記載の発明では、請求項１または２記載の作業車において、省エネモード選択操作具が操作されたことの検知に基づいて、ＰＴＯ変速装置に対して増速指令を出力する作業速度制御手段を備えている点に特徴がある。

〔解決手段３にかかる発明の作用及び効果〕
解決手段３に示した構成によれば、ＰＴＯ変速装置に対して増速指令を出力する作業速度制御手段を備えていることにより、エンジン回転数を低下させて走行速度が或る程度低下しても、作業装置の作業速度はほとんど低下させずに作業を行うことができるようにすることも可能であり、作業時間よりも作業性能を優先させたい場合などに有効である。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面の記載に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１には作業車の一例であるトラクタの全体側面が示されており、このトラクタは、前部フレーム１に搭載支持されたエンジン２の後端部にクラッチハウジング３を連結し、このクラッチハウジング３の後端部に主変速装置として採用した静油圧式無段変速装置（油圧式無段変速装置の一例）４を連結し、この静油圧式無段変速装置４の後端部にミッションケース５を連結して機体フレーム６が構成され、その機体フレーム６の前半部に原動部が形成され、その機体フレーム６の後半部に搭乗運転部７が形成され、機体フレーム６の前下部に、エンジン動力の伝達が可能に構成された操向用の左右一対の前輪８が配備され、機体フレーム６の後下部に、エンジン動力の伝達が可能に構成された左右一対の後輪９が配備され、機体フレーム６の後端部に、図示しない各種作業装置の連結装備を可能にする左右一対のリフトアーム１０やリンク機構１１などが装備されるとともに、それらを介して連結装備したロータリ耕耘装置（図外）などの作業装置に対するエンジン動力の取り出しを可能にする動力取出軸１２が配備されている。

図１及び図２に示すように、エンジン２からの動力は、クラッチハウジング３に内蔵した乾式単板形の主クラッチ１３を介して静油圧式無段変速装置４に伝達され、この静油圧式無段変速装置４のモータ軸４ａから出力される静油圧式無段変速装置４による変速後の動力が、走行用動力として、ミッションケース５の内部において、副変速装置として採用したギヤ式変速装置１４から前輪用クラッチ１５又は後輪用差動装置１６に伝達され、前輪用クラッチ１５から出力される動力が、前輪駆動用として、前輪用伝動軸１７や前輪用差動装置１８などを介して左右の前輪８に伝達され、後輪用差動装置１６から出力される動力が、後輪駆動用として左右の後輪９に伝達される。一方、静油圧式無段変速装置４のポンプ軸４ｂから出力される非変速動力が、作業用動力として、ミッションケース５に内蔵された作業用クラッチ１９やＰＴＯ変速装置２０などを介して動力取出軸１２に伝達される。

図１及び図３に示すように、搭乗運転部７は、機体フレーム６の左右に連結される搭乗ステップ２１、静油圧式無段変速装置４の前上部に立設したステアリングポスト２２に支持されるステアリングホイール２３、ステアリングポスト２２の右側方に配置される左右一対のブレーキペダル２４、機体フレーム６の右側方に配置される変速ペダル２６、及び、ミッションケース５の後部上方に配置される運転座席２７、などを備えて形成されている。
〔走行操作機構〕

図４は、トラクタが備える走行操作機構のブロック図である。
この図に示すように、走行操作機構は、前記静油圧式無段変速装置４を変速操作する油圧変速シリンダ４２（以下、変速シリンダ４２と略称する。）と、前記エンジン１のアクセル装置３０を操作するエンジン回転数制御装置としての電動アクチュエータ３１（以下、アクセルアクチュエータ３１と称する。）と、前記変速シリンダ４２を制御するサーボ制御機構４３に連係されるとともに前記アクセルアクチュエータ３１に連係された制御手段１００とを備えている。

また、走行操作機構は、搭乗運転部７に設けた変速ペダル２６及びアクセルレバー２８と、前記変速ペダル２６の操作位置を検出し、この検出情報を前記制御手段１００に出力するセンサとしての回転式のポテンショメータ３６（以下、ペダルセンサ３６と称する。）と、前記アクセルレバー２８の操作位置を検出し、この検出情報を前記制御手段１００に出力するセンサとしての回転式のポテンショメータ２９（以下、アクセルレバーセンサ２９と称する。）とを備えている。

前記変速シリンダ４２は、前記ミッションケース５の内部に設置されており、油圧ポンプ４０の斜板角度を変更することにより、静油圧式無段変速装置４を変速操作する。図４に示すように、前記サーボ制御機構４３は、前進比例制御弁４４及び後進比例制御弁４５を備え、この前進比例制御弁４４及び後進比例制御弁４５が制御手段１００からの指令によって切換え操作され、静油圧式無段変速装置４が変速ペダル２６の操作位置に対応した変速状態になるよう変速シリンダ４２を操作する。このサーボ制御機構４３は、前記ミッションケース５に装備されている。

前記制御手段１００は、マイクロコンピュータを利用して構成されており、前記ペダルセンサ３６による検出情報と、斜板角度に基づいて静油圧式無段変速装置４の変速状態を検出する斜板センサ４６による検出情報とを基に、静油圧式無段変速装置４が変速ペダル２６の操作位置に対応した変速状態になるようサーボ制御機構４３を介して変速シリンダ４２を操作する。

制御手段１００は、アクセルレバーセンサ２９による検出情報と、アクセル装置３０の操作状態を検出するアクセルセンサ３２による検出情報とを基に、アクセル装置３０がアクセルレバー２８の操作位置に対応した回転速度をエンジン１に現出させる操作状態になるようアクセルアクチュエータ３１を操作する。
前記アクセルレバー２８は、図示しない周知の摩擦保持機構によってその操作位置を保持されるように構成してあり、そのアクセルレバー２８と、アクセルレバー２８の位置を検出するアクセルレバーセンサ２９と、アクセル装置３０の操作状態を検出するアクセルセンサ３２と、前記制御手段１００と、アクセルアクチュエータ３１とで、エンジン回転数を一定に維持して作業走行を行わせるための回転数維持機構を構成している。

トラクタを走行させるに当たり、変速ペダル２６を中立状態から車体前方側に踏み込み操作（図中の時計回り）すると、制御手段１００が変速シリンダ４２を前進側に操作して静油圧式無段変速装置４が前進側に変速操作され、トラクタが前進走行する。変速ペダル２６を中立状態から車体後方側に踏み込み操作（図中の反時計回り）すると、制御手段１００が変速シリンダ４２を後進側に操作して静油圧式無段変速装置４が後進側に変速操作され、トラクタが後進走行する。前進走行の場合も後進走行の場合も、変速ペダル２６の踏み込みストロークを多くするほど、制御手段１００が変速シリンダ４２を高速側に操作して静油圧式無段変速装置４がより高速側に変速操作され、トラクタの走行速度がアップする。

〔省エネモード選択操作具〕
図３及び図４に示すように、前記制御手段１００に対して省エネモード選択信号を入力する省エネモード選択操作具５０としての押し釦スイッチ５０ａを、搭乗運転部７のフロントパネル７Ａに設けてある。この押し釦スイッチ５０ａを押し操作したことの信号を前記制御手段１００が検知すると、制御手段１００にプログラムとして記憶されている速度制御手段１０１に基づいてエンジン回転数と静油圧式無段変速装置４による車速の制御が行われる。

つまり、図５及び図４に示すように、押し釦スイッチ５０ａを押し操作したことの信号を前記制御手段１００が検知すると、エンジン回転数が所定回転数だけ低減され、これとともに静油圧式無段変速装置４によってエンジン回転数の低下による走行速度の減速分を補い得る程度に車速を増速するように静油圧式無段変速装置４を増速側に操作するように変速シリンダ４２に対して増速指令を出力する。この場合、前述の所定回転数を事前に大小に変更可能に構成し、所定回転数の変更に伴って、静油圧式無段変速装置４の増速量を大小に変更されるように構成してもよい。
そして、この押し釦スイッチ５０ａを押し操作したことの検知信号に基づいて、前記制御手段１００が、フロントパネル７Ａに設けられた液晶パネル７０等の表示手段に、現在省エネモードによる運転中であることを表示する文字データ、あるいは、表示マークなどを表示する信号を出力するように構成されている。

図６は、省エネモード選択操作具５０よる制御形態の別の例を示している。前記図５に示す制御に比べて、走行速度の増速に加えてＰＴＯ変速を増速側へ操作するように構成されている。
つまり、エンジン回転数の低減に伴って、車速の低減に加えて動力取り出し軸１２の出力回転数も低下するものであるから、この出力回転数も、エンジン回転数の低減前の回転数と同等の値まで復元させるように、制御手段１００にプログラムとして記憶されている作業速度制御手段１０２の指令に基づいてシフター操作シリンダ（図外）を操作し、ＰＴＯ変速装置２０を増速側へ切換て作業装置の作動速度を増速するように制御している。

図７は、省エネモード選択操作具５０よる制御形態のさらに別の例を示している。
この制御形態では、キースイッチの入り操作と同時に省エネモード選択のための制御を行うことができるように、かつ、押し釦スイッチ５０ａによるエンジン回転数の低減を複数回にわたって行うことが可能であるように、エンジン回転数の検出信号を制御手段１００に入力して、そのエンジン回転数が許容範囲であるか否かも判断している。
つまり、省エネモード選択操作具５０によって所定回転数だけ低減されたエンジン回転数が、許容範囲であるか、つまり、ＰＴＯ軸によって駆動される作業装置の作業速度が適正作業速度範囲の下限を下回らない速度であるか否かを判断して、許容範囲である限りは何度でもエンジン回転数の低減操作を行うことができるようにしてある。換言すれば、一度の低減操作によるエンジン回転数の低減幅を小さくして、小刻みな速度変更を可能にしている。

図８は、省エネモード選択操作具５０よる制御形態のさらに別の例を示している。
この制御形態では、上記、図７の制御形態に、ＰＴＯ変速装置２０を増速側へ切換て作業装置の作動速度を増速する制御を付加している。

〔別の実施形態〕
［１］ 押し釦スイッチ５０ａを設ける位置は、上述のフロントパネル７Ａに限らず、走行作業中の運転者がワンタッチで操作し易い箇所であればよく、例えば、運転座席２７横の操作ボックス７Ｂに設けるなどしてもよい。

［２］ 省エネモード選択操作具５０は、押し釦スイッチ５０ａに限らず、切換スイッチなど、ワンタッチ操作で切換操作を行えるものであればよい。

［３］ 本発明の作業車は、前述の実施形態で示した静油圧式無段変速装置４を備えた構造のものに限らず、ギヤ変速装置や、油圧クラッチと常噛みギヤとの組み合わせによる変速構造。あるいはＣＶＴ等を利用した変速構造を採用したものであってもよい。

［４］ 上記実施例の変速シリンダ４２に替え、モータとネジ機構とを組み合わせて成る駆動機構によって静油圧式無段変速装置４を変速操作する構成を採用してもよい。従って、これら変速シリンダ４２、駆動機構を総称して変速アクチュータ４２と呼称する。

［５］ 前車輪８及び後車輪９に替え、クローラ式走行装置を備えた作業車にも本発明は適用できる。従って、車輪８，９、クローラ式走行装置を総称して単に走行装置８，９と呼称する。

［６］ トラクタに装備される変速操作装置の他、草刈機など各種の作業用車両に装備される変速操作装置にも適用することができる。従って、これら、トラクタ、草刈機などを総称して作業車と呼称する。

トラクタ全体の側面図図１におけるトラクタの伝動構造を示す動力伝達線図搭乗運転部を示す平面図走行操作機構における制御手段と入出力機器とを示すブロック図省エネモードにおける制御形態を示すフローチャート省エネモードにおける別の制御形態を示すフローチャート省エネモードにおける別の制御形態を示すフローチャート省エネモードにおける別の制御形態を示すフローチャート

符号の説明

２ エンジン
４ 静油圧式無段変速装置
２０ ＰＴＯ変速装置
２８ アクセルレバー
２９ アクセルレバーセンサ
３０ アクセル装置
３１ アクセルアクチュエータ
４２ 変速アクチュエータ
５０ 省エネモード選択操作具
５０ａ 押し釦スイッチ
１００ 制御手段
１０１ 速度制御手段
１０２ 作業速度制御手段

Claims (3)

1. エンジン回転数を一定に維持して作業走行させるための回転数維持機構を備えた作業車において、
   前記回転数維持機構による設定回転数での作業走行中に、エンジン回転数を所定量低減させるようにエンジン回転数制御装置に対して制御信号を出力する省エネモード選択操作具を備え、
   前記省エネモード選択操作具が操作されたことの検知に基づいて、エンジン回転数の低下率よりも走行速度の低下率が少なくなるように変速装置を操作する速度制御手段を備えた作業車。
   
2. 省エネモード選択操作具によって低減されたエンジン回転数は、動力取出軸によって駆動される作業装置の作業速度が適正作業速度範囲の下限を下回らない速度となるように、省エネモード選択操作具による速度の低下量が設定されている請求項１記載の作業車。
   
3. 省エネモード選択操作具が操作されたことの検知に基づいて、ＰＴＯ変速装置に対して増速指令を出力する作業速度制御手段を備えている請求項１または２記載の作業車。

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