説明

作業車両

【課題】本発明は、HSTによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する作業車両において、エンジンを高速に回転させた場合と低速の回転させた場合の両方で、HSTを安定的に作動させることが可能な作業車両を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、エンジン4からの動力によって駆動されるHSTポンプ16と、走行装置1側に動力を出力するHSTモータ17とから構成されたHST14を備え、該HST14によって走行装置1に伝動される動力を無段階に変速する作業車両であって、エンジン4からの動力を高低に変速してHSTポンプ16に伝動する変速機構19を設ける。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、HSTによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンからの動力によって駆動されるHSTポンプと、走行装置側に動力を出力するHSTモータとから構成されたHSTを備え、該HSTによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する特許文献1に示す作業車両が公知になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平11−50868号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記文献の作業車両では、設定値を超えた高速回転の動力がHSTポンプに入力されることを防止するためにエンジン回転数を制御しているが、エンジンから出力される動力がHSTポンプに直接的に伝動されるため、エンジンを高速に回転させて作業を行うことが難しくなるとともに、エンジンを低速回転させて作業を行いたい場合には、HTSポンプに入力される動力の回転数が低すぎて、HSTを安定的に作動させるのが困難な場合がある。
【0005】
本発明は、HSTによって走行装置に伝動される動力を無段階に変速する作業車両において、エンジンを高速に回転させた場合と低速の回転させた場合の両方で、HSTを安定的に作動させることが可能な作業車両を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、第1に、エンジン4からの動力によって駆動されるHSTポンプ16と、走行装置1側に動力を出力するHSTモータ17とから構成されたHST14を備え、該HST14によって走行装置1に伝動される動力を無段階に変速する作業車両であって、エンジン4からの動力を高低に変速してHSTポンプ16に伝動する変速機構19を設けたことを特徴としている。
【0007】
第2に、変速機構19の変速切換を制御する制御部33を備え、該制御部33は、HSTポンプ16に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、前記変速機構19に対する変速指令に拘らず、エンジン回転数に応じて変速機構19の変速切換の制御を行うことを特徴としている。
【0008】
第3に、エンジン回転数の制御及び変速機構19の変速切換の制御を行う制御部33を備え、該制御部33は、HSTポンプ16に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、エンジン回転数の制御を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【0009】
上記構成によれば、エンジン回転数を低速にして作業を行いたい場合には、変速機構を高速側に切換えることにより、HSTを安定的に作動させるのに十分な回転数を有する動力を、HSTポンプに入力することが容易になる一方で、エンジン回転数を高速にして作業を行いたい場合には、変速機構を低速側に切換えることにより、HSTに設定値以上の高速回転動力が入力されることを防止できる。このため、エンジンを低速回転させる作業時と、エンジンを高速回転させる作業時の両方で、HSTを安定的に作動させ、走行装置を効率的に駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明を適用した農業用のトラクタの斜視図である。
【図2】本トラクタの動力伝動系統図である。
【図3】キャビン内の要部構成を示す斜視図である。
【図4】ステアリングハンドルとHSTポンプとを作動機構によって連係させた構成を示す斜視図である。
【図5】制御装置のブロック図である。
【図6】変速機構の変速切換制御を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。
【図7】エンジン回転数の制御部を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。
【図8】(A),(B)は乗降ステップの側面図及び平面図である。
【図9】(A),(B)は乗降ステップの他例の構成を示す側面図及び平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1は、本発明を適用した農業用のトラクタの斜視図である。作業車両の一種であるトラクタは、左右一対のクローラ式走行装置(走行装置)1,1によって支持されるシャーシフレーム2上の後半部にキャビン3を立設する一方で、該シャーシフレーム2上の前半部にエンジン4(図2参照)の上方側及び周囲を覆うボンネット6を開閉自在に設けることにより走行機体7を構成し、前記走行機体7に図示しない作業機を連結している。
【0012】
本トラクタは、作業機を下降させ、左右のクローラ式走行装置1,1を駆動させて前進走行させることにより、圃場での各種作業を行う。作業機としては、例えば、走行機体7の後方に昇降リンク(図示しない)を介して昇降可能に連結される連結ロータリ耕耘装置や、代掻き用ブレード等がある。
【0013】
また、上記クローラ式走行装置1,1は、前後方向の走行フレーム8の両端部に駆動輪9とアイドラー輪11をそれぞれ設け、駆動輪9とアイドラー輪11とにクローラ12を掛け回すことにより構成されている。そして、駆動輪9を回転させることにより、該クローラ式走行装置1を走行駆動させる。
【0014】
図2は、本トラクタの動力伝動系統図である。エンジン4から出力された動力が伝動軸13に直接的に出力される。この伝動軸13の動力は、作業機に動力を出力するPTO軸に向かって伝動されるとともに、左右のクローラ式走行装置1,1への動力を変速するHST14側に向かって伝動される。
【0015】
HST14は油圧式無段階変速装置であり、このHST14は左右のクローラ式走行装置1毎に設けられている。各HST14は、油圧式のHSTポンプ16及びHSTモータ17を有し、HSTポンプ16によって圧送される作動油によってHSTモータ17を駆動して動力を出力する際、可変容量式のHSTポンプ16の吐出し量をトラニオン軸と一体回動する操作アーム18(図4参照)の回動操作によって変更することにより、HSTモータ17から出力される動力が無段階に変速される。
【0016】
HSTポンプ16には伝動軸13の動力が変速機構19を介して変速伝動される一方で、HSTモータ17から出力される動力は、クローラ式走行装置1の上述した駆動輪9に直接的に伝動され、該クローラ式走行装置1を走行駆動させる。
【0017】
両HST14,14の伝動上流側に設けられる変速機構19は、上記伝動軸13と、上記伝動軸13と一体回転する小径の低速入力ギヤ21L及び大径の高速入力ギヤ21Hと、両HSTポンプ14,14を駆動させるポンプ駆動軸22と、ポンプ駆動軸22に回転自在に支持され且つ低速入力ギヤ21Lと常時噛合う大径の低速出力ギヤ23Lと、ポンプ駆動軸22に回転自在に支持され且つ高速入力ギヤ21Hと常時噛合う小径の高速出力ギヤ23Hと、低速出力ギヤ23L又は高速出力ギヤ23Hの動力をポンプ駆動軸22に断続伝動させる油圧式の変速クラッチ24とを備えている。
【0018】
そして、変速機構19は、低速入力ギヤ21L及び低速出力ギヤ23Lを介して伝動軸13の動力をポンプ駆動軸22に低速で伝動する低速状態と、高速入力ギヤ21H及び高速出力ギヤ23Hを介して伝動軸13の動力をポンプ駆動軸22に高速で伝動する高速状態と、伝動軸13の動力をポンプ駆動軸22に伝動させないニュートラル状態とを、変速クラッチ24によって切換えるように構成されている。すなわち、変速機構19は、エンジン4からの動力を高低に変速してHSTポンプ16に入力するように構成されている。
【0019】
図3は、キャビン内の要部構成を示す斜視図であり、図4は、ステアリングハンドルとHSTポンプとを作動機構によって連係させた構成を示す斜視図である。キャビン内3には、オペレータが着座する座席26と、座席26の側方に位置して前後に揺動操作される走行変速レバー27と、走行変速レバー27の上端部に形成されたグリップ27aの側部に設置された押し操作式の変速操作具である変速スイッチ28と、座席26の前方に配置された操向操作具であるステアリングハンドル29とが設けられ、走行変速レバー27及びステアリングハンドル29と、前記両操作アーム18,18とは、作動機構31によって、機械的に連係されている。
【0020】
走行変速レバー27を、中立位置から左右一方側に揺動させると、該中立位置から前方への揺動が可能になる一方で、中立位置から左右他方側に揺動させると、該中立位置から後方への揺動が可能になる。
【0021】
そして、走行変速レバー27を前後中立位置から前方に揺動させた場合には、両HST14,14が前進動力を左右のクローラ式走行装置1,1に伝動するように、作動機構31によって、両操作アーム18,18が、まとめて回動される一方で、走行変速レバー27を前後中立位置から後方に揺動させた場合には、両HST14,14が後進動力を左右のクローラ式走行装置1,1に伝動するように、作動機構31によって、両操作アーム18,18が、まとめて回動される他、走行変速レバー27を前後中立位置に揺動させた場合には、各HST14がクローラ式走行装置1に動力を伝動しないニュートラレル状態になるように、作動機構31によって、各操作アーム18が回動される。
【0022】
ステアリングハンドル29を中立位置から左右一方側に回動する操向操作すると、該回動操作側のクローラ式走行装置1が、もう一方のクローラ式走行装置1に比べて低速で走行駆動させて操作側に旋回するように、作動機構31によって、各HSTの操作アーム18が回動される他、ステアリングハンドル29を左右中立位置に操向操作すると、左右両側のクロー式走行装置1,1が同一速度で走行駆動されるように、作動機構31によって、各操作アーム18が回動される。
【0023】
ちなみに、走行変速レバー27の中立位置からの前後揺動操作量が大きくなる程、クローラ式走行装置1に伝動される動力が高速になるように、作動機構31が各HST14を作動させるとともに、ステアリングハンドル29の中立位置からの回動操作量が大きくなる程、左右のクローラ式走行装置1,1の速度差が大きくなるように、作動機構31が各HST14を作動させる。
【0024】
言換えると、走行変速レバー27の操作位置及びステアリングハンドル29の操作位置に応じた適切な位置に各操作アーム18を回動操作するように前記作動機構31を構成している。
【0025】
また、走行変速レバー27に設けられた上述の変速スイッチ28は、入操作によって変速機構を高速状態に切換えるための操作具であり、変速スイッチ28の入切操作は、本トラクタの走行機体7側に搭載され且つエンジン回転数の制御又は変速機構19の変速切換制御を行う制御装置32(図5参照)によって検出される。
【0026】
図5は、制御装置のブロック図である。制御装置32は、マイコン等から構成されたメイン制御部(制御部)33と、回転数等を含めたエンジン4全体の制御を行うマイコン等からなるエンジン用制御部34とを備え、メイン制御部33とエンジン用制御部34とはCAN等で通信可能に接続されている。
【0027】
メイン制御部33の入力側には、エンジン回転数を検出するために回転数検出手段であるピックアップセンサ36と、上述の変速スイッチ28とが接続されている一方で、メイン制御部33の出力側には、変速機構19の変速クラッチ24を高速側及び低速側に油圧作動させる一対の電磁式比例制御バルブである変速手段37,37が、接続されている他、メイン制御部33は、エンジン用制御部34を介して、エンジン4の回転数も制御できるように構成されている。ちなみに、ピックアップセンサ36は、具体的には、伝動軸13に設置され、伝動軸13の回転数を検知することにより、エンジン回転数を検出するように構成されている。
【0028】
エンジン用制御部34の入力側には、エンジン回転数を設定操作するスロットルレバー等の設定操作具(図示しない)の設置値(操作回転数)を検出する操作回転数検出手段であるスロットルセンサ38が接続され、このエンジン用制御部34は、メイン制御部33からの制御信号の他、検出された操作回転数によっても、エンジン回転数を制御するように構成されている。
【0029】
図6は、変速機構の変速切換制御を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。メイン制御部33は、処理が開始されると、ステップS1に進む。ステップS1では、変速スイッチ28の入切を検出し、入操作されている場合には、変速機構19を高速状態にすべく、ステップS2に進む。
【0030】
ステップS2では、ピックアップセンサ36によってエンジン回転数を検出し、検出されたエンジン回転数から、変速機構19を高速状態に切換えた場合にHSTポンプ16に入力される動力の回転数(具体的には、ポンプ駆動軸22の回転数)を、入力回転数として演算し、この入力回転数が予め定めた設定入力回転数よりも低速であれば、ステップS3に進む。ちなみに、設定入力回転数とは、HST14による伝動効率を良好に保持するための上限の回転数か、或いはこの上限よりも若干低い回転数であり、これ以上に高速な動力がHSTポンプ16に入力されると、伝動効率が悪化する。
【0031】
ステップS3では、ステップS2での判断により、HSTポンプ16に必要以上に高速な動力が入力されることはないので、変速手段37,37により変速機構19を高速状態に切換え又は保持して、ステップS1に処理を戻す。
【0032】
一方、ステップS2において、入力回転数が前記設定入力回転数と同一か又は高速であれば、変速機構19を高速状態とすると、HST14の伝動効率が悪化して不必要に高速な動力がHSTポンプ16に入力されることになるため、変速スイッチ28が入操作されていても、変速機構16を低速状態に切換え又は保持すべく、ステップS4に進む。ステップS4では、変速手段37,37により変速機構19を低速状態に切換え又は保持して、ステップS1に処理を戻す。
【0033】
ステップS1において、変速スイッチ28の切操作が検出された場合には、変速機構16を低速状態に切換え又は保持すべく、ステップS4に進む。
【0034】
以上のような処理フローによれば、エンジンの回転数が所定以上に高速な際に、変速機構19が高速状態になるように変速スイッチ28によって不必要な変速指令を行うと、メイン制御部33は、該変速指令に拘わらず、変速機構19を低速状態に保持するため、HSTポンプ16に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まる。
【0035】
以上により、HSTポンプ16に入力される動力の回転数を、予め設定範囲内に安定的に収めることが可能になるため、上述した設定操作具によって、エンジン回転数を様々な値に設定し、各種作業を行った場合でも、HST14の伝動効率を良好な状態で、安定的に保持することが可能になる。
【0036】
なお、上述の例では、変速機構19の変速切換を適宜制御することにより、HST14の伝動効率を良好な状態で保持するが、エンジン回転数を適宜制御して、HST14の伝動効率を良好な状態に保持してもよい。
【0037】
図7は、エンジン回転数の制御部を行う場合のメイン制御部の処理フロー図である。メイン制御部33は、処理が開始されると、ステップS11に進む。ステップS11では、変速スイッチ28の入切を検出し、入操作されている場合には、ステップS12に進む。ステップS12では、変速機構19を高速状態に切換え又は保持して、ステップS13に進む。
【0038】
ステップS13では、スロットルセンサ38によって操作回転数を検出し、操作回転数が予め定めた設定操作回転数よりも高速な値になっている場合には、ステップS14に進む。ちなみに、エンジン回転数がこの設定操作回転数よりも高速になると、前記入力回転数が設定入力回転数よりも高速になる。このため、ステップS14では、エンジン回転数が設定操作回転数になるように、エンジン用制御部34に制御信号を出力し、ステップS11に処理を戻す。
【0039】
一方、ステップS13において、操作回転数が予め定めた設定操作回転数と同一又は低速になっている場合には、エンジン回転数が設定操作回転数となった際も、前記入力回転数が設定入力回転数と同一又は設定入力回転数よりも低速になるため、エンジン回転数を設定操作回転数とすべく、ステップS15に進む。ステップS15では、エンジン回転数がスロットルセンサ38によって現在検出されている操作回転数になるように、エンジン用制御部34に制御信号を出力し、ステップS11に処理を戻す。
【0040】
また、ステップS11において、変速スイッチ28の切操作が検出された場合には、ステップS16に進む。ステップS16では、変速機構19を低速状態に切換え又は保持して、ステップS15に進み、エンジン回転数がスロットルセンサ38によって検出されている操作回転数になるように、エンジン用制御部34に制御信号を出力し、ステップS11に処理を戻す。ちなみに、変速機構19が低速状態に切換えられている場合には、エンジン回転数がどのような値でも、入力回転数が前記設定入力回転数よりも高速にならないように、変速機構19の低速状態時の変速比が設定されている。
【0041】
以上のような処理フローによれば、入力回転数が前記設定入力回転数よりも低速になるように、エンジン回転数が制御されるため、上述の場合と同様の効果を望むことが可能である。
【0042】
次に、図8に基づき、乗降ステップ39の構成について説明する。
図8(A),(B)は乗降ステップの側面図及び平面図である。前後方向の走行フレーム8の前部には、外側側方に突出した乗降ステップ39が形成されている。また、この乗降ステップ39の真上側は、カバー体41によってカバーされている。カバー体41は、走行フレーム8側に固設された上下方向の前後一対の取付部材42によって、走行フレーム8側に取付固定され、このカバー体41と乗降ステップ39との間には、足を挿入可能な隙間Sが形成されている。
【0043】
このように乗降ステップ39の真上側をカバー体41によって覆うことにより、乗降ステップ39の上面側に、跳ね上がった泥等が付着して溜まるのを防止できる。
【0044】
次に、図9に基づき、乗降ステップS39の他例について、上述の例と異なる点を説明する。
図9(A),(B)は乗降ステップの他例の構成を示す側面図及び平面図である。図示するカバー体41は、側面視で前後中央部が上側に盛上った楔状に形成されている。これによって、カバー体41の上面側に泥等が付着しても、該泥等が滑り落ちるので、泥等が溜まることを防止できる。
【符号の説明】
【0045】
1 クローラ式走行装置(走行装置)
4 エンジン
14 HST(油圧式無段階変速装置)
16 HSTポンプ(油圧ポンプ)
17 HSTモータ(油圧モータ)
19 変速機構
33 メイン制御部(制御部)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン(4)からの動力によって駆動されるHSTポンプ(16)と、走行装置(1)側に動力を出力するHSTモータ(17)とから構成されたHST(14)を備え、該HST(14)によって走行装置(1)に伝動される動力を無段階に変速する作業車両であって、エンジン(4)からの動力を高低に変速してHSTポンプ(16)に伝動する変速機構(19)を設けた作業車両。
【請求項2】
変速機構(19)の変速切換を制御する制御部(33)を備え、該制御部(33)は、HSTポンプ(16)に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、前記変速機構(19)に対する変速指令に拘らず、エンジン回転数に応じて変速機構(19)の変速切換の制御を行う請求項1記載の作業車両。
【請求項3】
エンジン回転数の制御及び変速機構(19)の変速切換の制御を行う制御部(33)を備え、該制御部(33)は、HSTポンプ(16)に入力される動力の回転数が予め定めた設定範囲内に収まるように、エンジン回転数の制御を行う請求項1又2の何れかに記載の作業車両。

【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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【公開番号】特開2013−53637(P2013−53637A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−190226(P2011−190226)
【出願日】平成23年8月31日(2011.8.31)
【出願人】(000001878)三菱農機株式会社 (1,502)
【Fターム(参考)】