作業車両の車速制御機構

トップ :: A 生活必需品 :: A01 農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業

【発明の名称】	作業車両の車速制御機構
【発明者】	【氏名】太田真史【氏名】前沢明彦【氏名】萩原裕之【氏名】窪田徹男
【要約】	【課題】硬質の圃場において、ロータリ耕耘装置を昇降自在に装着した作業車両を使用して作業を行う場合、ロータリ耕耘装置が接地するとき耕耘爪の掘削抵抗による反力を受けてトラクタが前に跳びだすダッシング現象を防止する。【解決手段】作業機１３９の下降時には、車軸回転数センサ１１２より作業車両の実際の走行速度を検出し、設定された車速との偏差からダッシングの発生を検知して、制御コントローラ１１０によって自動制御された無段変速機構２３を用いて予め走行速度を減速する。減速時間Ｃ１及び復帰過程時間Ｃ２はダッシングの程度により変化させる。そして、著しく大きなダッシングの発生時には目標速度をゼロにして作業車両の走行を停止させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に耕深設定値に応じて減速するようにしたことを特徴とする作業車両の車速制御機構。
【請求項２】可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に減速した減速幅、減速時間、復帰過程時間を記憶し、繰り返し作業を行う時に前記記憶値に基づいて走行制御するようにしたことを特徴とする作業車両の車速制御機構。
【請求項３】前記ダッシングの解消のあとで、主変速レバーと副変速レバーによって設定された車速に復帰する際に、トラニオン軸角度の追従速度を調整するよう制御したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の作業車両の車速制御機構。
【請求項４】前記ダッシングが一定レベル以上の時、無段変速機構を作動させて走行を停止するよう制御したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の作業車両の車速制御機構。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダッシングを防止するために農用作業車両等の作業車両に備えられた車速制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トラクタ等の作業車両において、主変速装置の変速方式としては、スライダを摺動させて歯車を選択したり、又は、油圧クラッチを用いて常時噛合している変速比の異なる歯車を選択して動力を伝えるようにしたりするものがあり、主変速装置に加えて、前後進切り替え装置を備えた技術も公知となっている。一方、ＨＳＴ式変速装置は可変容量型の油圧ポンプの可動斜板を主変速レバーと連結連動して、該主変速レバーを回動することにより油圧ポンプからの吐出量を変更して出力回転数を変更して主変速を行い、主変速レバーを中立位置から逆方向に回動することにより前後進を切り換えて、同時に変速を行えるようにしている。
【０００３】そして、上述のような作業車両では、本機後部に設けられた作業機連結部に該ロータリ耕耘装置等の作業機を連結して作業を行う。作業機はリンク機構を介して連結されて、作業機連結部に昇降装置を備えて、作業状態での耕耘深さ調整及び圃場からの持ち上げのための作業機の昇降動作を行うことができるようにしている。ために、昇降装置には作業機の高さを設定するレバーの他に、簡便に上昇又は下降をスイッチで切り換えることのできるようにしている。
【０００４】このようにして作業車両に連結された作業機が、例えば、ロータリ耕耘装置である場合、該ロータリ耕耘装置によって耕耘する土壌の硬度が高い場合には、作業機を降下した状態において土壌に耕耘爪が食い込まずに地表面を走行し、作業車両を前方へ押し出す現象（ダッシング）が発生する。このダッシングが著しい場合には、作業車両が不意に急加速したりエンストしたりして作業車両の走行が不安定になる恐れが生じる可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、ダッシング防止のため、土壌硬度の高い圃場においては作業機の下降速度を遅くするなどの手段が採られたが、設定耕深となるまでに時間が長くかかっていた。また、作業機の下降時に、一定時間だけ自動的に車速を減速する機構（特願平６－２８５７３３）においては、自動的にトランスミッションを減速させて枕地及び鋤込み始めの長さを少なくする機構が提案されたが、通常作業時の車速段数やエンジン回転によって鋤込み始めの長さは一定せず、また、ミッションの変速によって急激に車速が復帰するため、オペレータに加速時のショックを感じさせると共に、作業状態（例えばロータリ耕耘装置で耕耘された土塊の大きさ）も急変してしまう。
【０００６】また、ダッシング等の速度異常が発生すると走行を停止させる技術が特開２０００－６６７２５により公知となっており、また、ダッシングを検知するとブレーキにより制動して速度を減速させる技術が、特開平１０－４７０１により公知となっているが、回行時等で作業機を下降させる度にダッシングが検知されると走行が停止したり、減速して停止したりするようになるために、作業が進まなくなってしまうのである。そこで本発明では、作業機を降下したときにダッシングが発生すれば、許容範囲内で走行して作業ができる速度に減速するように制御して、この制御状態を記憶させておき、次回作業機を下降させるときには車速を自動的に減速させてダッシングの発生を抑制して、作業を効率よくできるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】即ち、請求項１においては、可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に耕深設定値に応じて減速するようにしたものである。
【０００９】請求項２においては、可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に減速した減速幅、減速時間、復帰過程時間を記憶し、繰り返し作業を行う時に前記記憶値に基づいて走行制御するようにしたものである。
【００１０】請求項３においては、前記ダッシングの解消のあとで、主変速レバーと副変速レバーによって設定された車速に復帰する際に、トラニオン軸角度の追従速度を調整するよう制御したものである。
【００１１】請求項４においては、前記ダッシングが一定レベル以上の時、無段変速機構を作動させて走行を停止するよう制御したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の車速制御機構を装備したトラクタの左側面図、図２は同じく平面図、図３はミッションケースの側断面図、図４は駆動伝達機構を示すスケルトン図である。図５は主変速レバー取付部の側面図、図６は副変速レバー取付部の側面図、図７はミッションケースの変速部側面図、図８は同じく一部拡大図、図９は油圧回路図、図１０は制御ブロック図、図１１乃至図１３はフローチャートである。
【００１３】まず、本発明に係る車速制御機構を具備した油圧駆動式の作業車両の一実施例であるトラクタの概略構成について説明する。
【００１４】図１及び図２に示す如く、前記作業車両は本機前部にエンジン２を配設し、該エンジン２をボンネット３で覆っている。該ボンネット３の後部に位置するダッシュボード４上には、操向手段となるハンドル５を配置し、ダッシュボード４側部にアクセルレバー１８と前後進切換操作具となる前後進切換レバー８を突出した状態に配置している。そして、該ダッシュボード４下方であってステップ３９上には、本機前進方向右側にブレーキペダル１７及びアクセルペダル２８を、同じく左側にクラッチペダル４２を配設している。
【００１５】前記ハンドル５の後方に座席シート６を配設し、該座席シート６近傍に副変速操作具となる副変速レバー１０、ＰＴＯ変速レバー１１、作業機昇降レバー１２、耕深設定手段となる耕深設定ダイヤル１４０を配置し、そして、前記座席シート６の左右両側方に位置するフェンダー２１上に主変速操作具となる主変速レバー７を配置している。該主変速レバー７と副変速レバー１０が走行速度設定手段となる。前記座席シート６及びハンドル５を中心として本機を操向をするためのレバー等が集中している部分を本機の操縦部９としている。なお、前記各レバーの配置位置は限定するものではなく、操縦部９の近傍であればよい。
【００１６】また、本機前部両側に前輪１３・１３を支架し、同じく後部両側に後輪１４・１４を支架している。そして、前記座席シート６下部にミッションケース１５を配置し、該ミッションケース１５の後方に本機に各種作業機１３９を装着するための三点リンク式の作業機装着装置１６を配設している。実施例として、作業車両には作業機１３９としてロータリ耕耘装置を搭載したものを例示している。作業機１３９は前記作業機装着装置１６によって耕耘使用範囲内で略平行昇降できるよう本機後部に装着されている。
【００１７】前記作業機１３９へは、前記ミッションケース１５の後面より突出する図示せぬＰＴＯ軸２７より動力を取り出すようにしている。該ＰＴＯ軸２７により、ドライブシャフトを介して作業機１３９（ロータリ耕耘装置）のギヤボックスの入力軸に動力が伝達されると、該ギヤボックス内で回動方向が変えられ、メインビームによりチェンケース１３８に動力が伝達される。メインビーム下部には耕耘爪１４４を放射状に植設した耕耘爪軸１４４ａが横架されており、チェンケース１３８内においてメインビーム及び耕耘爪軸１４４ａの端に固設されたスプロケットに巻回されたチェンにより耕耘爪軸１４４ａに動力が伝達される。
【００１８】本実施例においては、作業車両に前記作業機１３９を装着するための作業機装着装置１６はトップリンク１４２と二本のロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒからなる三点リンク式としている。作業車両の本機後方下部に下リンク点１４１Ｌｂ・１４１Ｒｂを中心として回動自在にロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒを延出し、該ロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒの後端で作業機１３９を下ヒッチ点１４１Ｌａ・１４１Ｒａを中心として回動自在に支承している。また、作業車両は作業機１３９を昇降するための油圧昇降装置を搭載しており、該油圧昇降装置のリフトアーム１４９が作業車両後部へ突出し、該リフトアーム１４９の後端ではリフトロッド１４３を枢結し、該リフトロッド１４３はロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒに枢結されている。同じくリフトアーム１４９の後端ではトップリンク１４２の前端も回動自在に枢結されて、上リンク点１４２ａを形成しており、該トップリンク１４２の後端は作業機１３９のアッパーアーム１４６に上ヒッチ点１４２ｂを中心に回動自在に枢結されている。
【００１９】このような構成の作業機装着装置１６において、油圧昇降装置であるリフトアーム１４９を回動させると、リフトロッド１４３を介してロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒが下リンク点１４１Ｌｂ・１４１Ｌａを軸中心として回動し、トップリンク１４２及びロワリンク１４１Ｌ・１４１Ｒで形成されたリンク機構により、作業機１３９が昇降する。作業機１３９の昇降状態を検知する手段として、作業機昇降センサ１４８が油圧昇降装置に設けられていて、作業機１３９の昇降状態を知ることができるようにしている。作業機昇降センサ１４７は制御手段となるコントローラ１１０と接続されている。
【００２０】そして、作業機１３９がロータリ耕耘装置であるとき、該作業機１３９による耕深を前記耕深設定ダイヤル１４０で設定し、ロータリ耕耘装置のリヤカバー１４５の回動中心近傍に設けられた耕深を検知する手段となる耕深センサ１４７によってリヤカバー１４５の角度を検知できるようにして、耕深を操縦部９で調節できるようにしている。
【００２１】次に、作業車両の伝動機構について、図３及び図４を用いて説明する。
【００２２】前記エンジン２の出力側の後部に、ダンパー２０又はクラッチを介してミッションケース１５内に配置したＨＳＴ（油圧式無段変速装置）２３の油圧ポンプ５１の入力軸３３に動力が伝達される。該入力軸３３は油圧ポンプ５１を貫通して後方に延出し、伝動軸４７経てＰＴＯ駆動軸４８と連結し、油圧ポンプ５１を駆動すると共に、ＰＴＯ変速機構２６を介してＰＴＯ軸２７に動力を伝達している。また、前記エンジン２の出力軸近傍には回転数センサ１１３を配置して、エンジン２の回転数を検知するようにしている。該回転数センサ１１３はコントローラ１１０と接続されている。
【００２３】前記ＨＳＴ２３は可変容量型の油圧ポンプ５１と固定容量型の油圧モータ５２から構成され、油圧ポンプ５１を構成する可動斜板５３は、後述する速度変更手段としてのアクチュエータとなる油圧シリンダ６７の作動により傾倒され、該油圧シリンダ６７は主変速レバー（ＨＳＴレバー）７等の操作で駆動されるようにしている。
【００２４】本実施例では主変速レバー７を、図５に示す如く、前記操縦部９のフェンダー２１上に配置しており、フェンダー２１上にレバーガイド５４を設けて、クランク状に構成したガイド溝に主変速レバー７を挿入して、該主変速レバー７の回動基部近傍に主変速レバー７の回動位置を検知する手段となる角度センサからなるレバーセンサ１１１を配置している。具体的には、主変速レバー７の回動軸５５をミッションケース１５上の油圧ケース５６から突出して、該回動軸５５からアーム５７を突出し、レバーセンサ１１１のセンサアーム１１１ａから突出したピンを該アーム５７に形成した溝に挿入して、回動軸５５の回動をレバーセンサ１１１伝達し、主変速レバー７の回動位置を検知する構成としている。該レバーセンサ１１１はコントローラ１１０と接続されている。
【００２５】前記ＨＳＴ２３の後側、即ち、動力伝達経路の下流側に副変速装置２４を配設している。ＨＳＴ２３の油圧モータ５２の出力軸２５から副変速装置２４に動力を伝達し、該副変速装置２４は摺動歯車３１を摺動することによって三段の変速を可能としている。前記摺動歯車３１は、図７に示す副変速装置軸６９と連結した図示せぬシフタで摺動し、該副変速操作軸６９はミッションケース１５より側方に突出して、副変速アーム５８を固設している。該副変速アーム５８の先端には副変速レバーリンク５９の一端を回動自在に連結して、該副変速レバーリンク５９の他端を副変速レバー１０の端部に連結している。こうして、副変速レバー１０は副変速アーム５８及び副変速レバーリンク５９等からなるリンク機構を介して副変速装置２４の摺動歯車３１と連結連動している。
【００２６】前記副変速レバー１０は主変速レバー７と反対側の油圧ケース５６側面に配置されて、該油圧ケース５６の側面より突出した支点軸６０に副変速レバー１０の下部が枢支されている。そして、副変速レバー１０の基部、即ち、支点軸６０近傍に副変速位置センサ１１６を配置して、該副変速位置センサ１１６のセンサアーム１１６ａを副変速レバー１０より突出したピンに当接するよう配置して、副変速レバー１０の回動位置を検知する構成としている。但し、該副変速位置センサ１１６は支点軸６０上に配置することもできる。また、副変速レバー１０や前記主変速レバー７はダッシュボード４等に配置することもできて、その位置を限定するものではない。
【００２７】そして、前記副変速装置２４の出力軸をドライブ軸３０として、前記副変速装置２４で変速されたあとの動力が、該ドライブ軸３０の後端に設けたドライブピニオン３２を介して後輪デフ装置３４に動力が伝達され、該後輪デフ装置３４より左右のデフヨーク軸３５Ｌ・３５Ｒ、最終減速機構３６・３６を介して後輪１４・１４が駆動される構成としている。この後輪１４の回転数を車軸回転数センサ１１２で検知し実際の走行速度を検知する手段としている。本実施例ではデフヨーク軸３５Ｌの回転を検知する構成としているが、最終減速機構３６の歯車の回転数や後輪１４を固定した車軸の回転数やドライブ軸３０の回転数を検知する構成とすることもできる。
【００２８】また、前記ドライブ軸３０上に前輪駆動歯車４０を固設して、該前輪駆動歯車４０より二連のカウンタ歯車４１を介して前輪変速装置２９に伝達している。該前輪変速装置２９は咬合式の四輪駆動クラッチ３７と前輪増速クラッチ３８からなり、両クラッチがＯＦＦの場合には後輪のみの二輪駆動となり、路上走行等に作動される。四輪駆動クラッチ３７がＯＮとなると、前輪１３・１３と後輪１４・１４が同速で駆動され、作業時等に作動される。前輪増速クラッチ３８は作業時においてハンドル５を設定角度以上に回転させるとＯＮとなり、前輪１３・１３の駆動速度を後輪１４・１４よりも増速して、約二倍の速度で駆動するようにしている。
【００２９】前記前輪変速装置２９によって変速されたあとの動力は、出力軸より伝動軸１９を介してフロントアクスルケース内のフロントデフ装置４３に伝達され、該フロントデフ装置４３より両側のデフヨーク軸４４Ｌ・４４Ｒ、最終減速機構４５を介して前輪１３・１３を駆動するようにしている。
【００３０】前記ＨＳＴ２３の油圧式ポンプ５１の可動斜板５３には、図７に示す如く、トラニオン軸（変速軸）６１が連結されて、該トラニオン軸６１はＨＳＴ収納ケース６２より突出して、その先端にシフトアーム６３を固定している。該シフトアーム６３の一端（６３ａ）は角度センサ６４のセンサアーム６４ａに形成された係合溝６４ａｂに、シフトアーム６３に固設されたピン６３ａｂが係合して、シフトアーム６３と角度センサ６４のセンサアーム６４ａとを係合している。該角度センサ６４はトラニオン軸６１上方のＨＳＴ収納ケース６２上に固定されて、シフトアーム６３（トラニオン軸６１）の回動角を検知している。つまり、角度センサ６４はＨＳＴ２３の変速位置を検知し、後述するコントローラ１１０に接続されている。なお、角度センサ６４はポテンショメータやロータリスイッチやロータリエンコーダ等で構成し、限定するものではなく、また、角度センサ６４はトラニオン軸６１上又はその周囲に配置することもあり、取付位置も限定するものではない。
【００３１】前記シフトアーム６３の他端（６３ｂ）を下方に延出して、連結リンク６５の一端（６５ｂ）に枢支されている。該連結リンク６５の他端（６５ａ）は後方へ延出して、連結アーム６６の一端（６６ａ）に枢支され、該連結アーム６６の他端（６６ｂ）がアクチュエータとなる油圧シリンダ６７のピストンロッド６７ａ先端に枢支されている。該連結アーム６６はその中途部がミッションケース１５側面に固定した支点ブラケット６８に立設したピン６６ｃに枢支されている。従って、油圧シリンダ６７のピストンロッド６７ａが伸縮すると、連結アーム６６がピン６６ｃを中心として回動し、連結アーム６６の回動に連動して連結リンク６５が前後に摺動し、シフトアーム６３をトラニオン軸６１を中心として回動させる。このとき、トラニオン軸６１はシフトアーム６３の回動に伴って回動する。即ち、油圧シリンダ６７のピストンロッド６７ａの伸縮によってトラニオン軸６１を回動し、ＨＳＴ２３の油圧式ポンプ５１の可動斜板５３を制御するる仕組みとしている。
【００３２】こうして可動斜板５３はリンク機構を介してアクチュエータとなる油圧シリンダ６７と連結連動しており、該油圧シリンダ６７を前記コントローラ１１０の制御信号により後述する制御バルブ８６を切り換えて伸縮させると、連結アーム６６、連結リンク６５、シフトアーム６３を介してトラニオン軸６１を回動して、可動斜板５３を傾倒させることができ、図８に示す如く、その傾倒角（現トラニオン軸角度Ｔ）を角度センサ６４で検知して、コントローラ１１０にフィードバックするようにしている。
【００３３】次に、図９を用いて油圧回路を説明する。
【００３４】エンジン２の駆動により、第一ポンプ７１と第二ポンプ７２とチャージポンプ７３と油圧ポンプ５１が駆動され、ミッションケース１５内の作動油をフィルタを介して吸い込み、該第二ポンプ７２からの圧油が図示しない作業機１３９昇降用の油圧シリンダや作業機１３９水平制御用の油圧シリンダへ送油されて駆動できるようにしている。前記第一ポンプ７１の吐出側には分留弁７４が接続され、該分留弁７４はプライオリティバルブとなっており、優先側の分留油路にＨＳＴ２３と制御用の油圧シリンダ６７に接続され、他方はパワーステアリング用制御バルブ７５、及び、パワステシリンダ７６に接続されている。
【００３５】前記分留弁７４の優先側出力油路には圧シリンダ６７の制御圧を設定するリリーフバルブ７７と制御バルブ８６に接続されている。該制御バルブ８６は油圧シリンダ６７の伸長を制御する電磁バルブ７８と縮小を制御する電磁バルブ７９と、チャージポンプ７３へ流れる量を制御する電磁バルブ８０から構成されている。但し、電磁バルブ７８・７９・８０は一つの電磁バルブで構成することも可能である。該電磁バルブ８０はＰＷＭ制御によりデューティ比を調整して開閉制御し、流量を制御することにより、油圧シリンダ６７への油圧を制御するようにしている。
【００３６】前記電磁バルブ７８又は電磁バルブ７９は後述する操作により切り換えられて、油圧シリンダ６７が伸長又は収縮して、可動斜板５３の傾倒角を変更して油圧ポンプ５１の吐出量及び吐出方向を変更し、油圧モータ５２の出力軸２５を前進回転又は後進回転させ、本機を前進又は後進させることができる。前記ＨＳＴ２３は油圧ポンプ５１と油圧モータ５２の間を油路８１・８２により接続して閉回路を構成し、該油路８１・８２の油圧は圧力センサ１１４・１１５によって検知され、該圧力センサ１１４・１１５はコントローラ１１０と接続されている。前記閉回路には前記チャージポンプ７３からの圧油がフィルタ８３、絞り８４、チェックバルブ８５を介して補給可能に接続している。
【００３７】次に、図１０より制御構成を説明する。走行制御コントローラ１１０には、主変速レバー７の回動位置（変速位置）を検知する主変速レバーセンサ１１１、副変速レバー１０の回動位置（変速位置）を検知する副変速位置センサ１１６、前記トラニオン軸６１の回動角を検知する角度センサ６４、前後進切換レバー８の回動位置を検知する方向切換スイッチ１０２、車軸の回転数を検知する車軸回転数センサ１１２、エンジン２の回転数を検知するエンジン回転数センサ１１３、ＨＳＴ２３の油路８１・８２の圧力を検知する圧力センサ１１４・１１５、作業機１３９による耕深を設定する耕深設定ダイヤル１４０、本機後部に作業機装着装置１６によって連結された作業機１３９の昇降（位置）を検知する作業機昇降センサ１４７、後述の減速時間（Ｃ１）カウンタ及び復帰過程時間（Ｃ２）カウンタ（コントローラでカウントすることも可能である）が接続されている。そして、走行制御コントローラ１１０に電磁バルブ７８・７９のソレノイド７８ａ・７９ａが接続され、コントローラ１１０からの制御信号により、電磁バルブ７８・７９を切り換えて、油圧シリンダ６７を伸縮駆動してトラニオン軸６１（可動斜板５３）の角度を変更できるようにしている。
【００３８】このような構成において、本発明に係る車速制御機構による制御を、図１１乃至図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３９】作業車両は、通常時にはギアやミッションの変速操作を行う副変速レバー１０と、ＨＳＴ２３のトラニオン軸６１の角度を決定する主変速レバー７によって決定される設定速度で走行するが、作業車両に連結された作業機１３９を下降し、作業機（ロータリ耕耘装置）１３９が接地した際、耕耘爪１４４が地面に食い込まず地表面を走り、作業車両本機を前に押し出す現象（ダッシング）が起こると、圃場が目標の深さで耕耘されないだけでなく、土壌硬度が著しく高い場所では作業車両が急加速して走行制御が不安定となる。また、耕耘作業途中においても土壌硬度が急激に高くなる場所がある場合においても作業車両の速度が急変し同様の状態となることがある。本発明に係る車速制御機構では、上述のダッシングを防止するために、制御コントローラ１１０が車軸回転数センサ１１２から実際の走行速度を計算し、主変速レバーセンサ１１１と副変速位置センサ１１６の情報から設定速度と比較して、設定速度と実際の走行速度の偏差からダッシングの発生を検知し減速を行うよう構成している。但し、実際にはエンジン回転数も考慮するが作業時の回転数は一定として制御している。
【００４０】まず、現在の主変速レバー７の回動位置と、副変速レバー１０の回動位置と、トラニオン軸６１の回動位置が夫々センサ１１１・１１６・６４によって読み込まれ、次に、方向切換スイッチ１０２の信号がコントローラ１１０に入力されて、前後進切換レバー８がどの位置にあるかを判断したうえで、コントローラ１１０がトラニオン軸角度Ｔの基本設定値Ｔｂを計算する（１５１）。該基本設定値Ｔｂは主変速レバーセンサ１１１と副変速位置センサ１１５からの情報によって設定されたトラニオン軸角度Ｔの基本値であり、ダッシング防止のために車速制御を行わない場合は、この値がそのままトラニオン軸角度Ｔの制御目標値となる。【００４１】次に、作業機１３９の油圧昇降装置に備えた作業機昇降センサ１４７により、作業機１３９が上昇位置から下降位置に位置変化したかどうかを作業機昇降センサ１４７からの情報により判断する（１５２）。
【００４２】作業機１３９が上昇位置から下降位置に位置変化すれば、次に、ダッシング防止のために車速を減速したときのトラニオン軸角度Ｔの目標値である減速時目標値Ｔｄを計算する（１５３）。減速時目標値Ｔｄはダッシング防止制御を行う際、作業機１３９の圃場面接地によっておこるダッシングに備えて基本設定値Ｔｂより予め減速を行うための目標値であり、基本設定値Ｔｂと減速時目標値Ｔｄの差、即ち、減速幅Ｈ（Ｈ＝Ｔｂ－Ｔｄ）は作業機１３９による耕深目標量によって決定する。目標とする耕深が大きくなるほど減速幅Ｈも大きくなるように決定する。従って、減速時目標値Ｔｄは基本設定値Ｔｂ、主変速レバーセンサ１１１・副変速位置センサ１１５・耕耘設定ダイヤル１４０から得られた値、変数Ｚの関数としている。なお、変数Ｚは、ダッシング量Ｓを抑えつつ、減速時間Ｃ１及び復帰過程時間Ｃ２をできるだけ短くするために時系列的な計算補正値のテーブル値を最適化していくための基本設定値Ｔｂの補正値であり、これにより作業した圃場にあわせて自動的に、ダッシングを防止するために必要な減速幅Ｈ、減速時間Ｃ１、復帰過程時間Ｃ２を短くしてゆく。
【００４３】そして、減速時目標値Ｔｄを計算したあと、次に、車速制御機構によりダッシングを予測して車速を減速する時間（減速時間Ｃ１）を算出するカウンタをセットする（１５４）。該減速時間Ｃ１のカウンタは、セットされた後、一定時間ごとに変数の値が減少する。この変数がゼロになるまでの間、トラニオン軸角度Ｔの制御目標値Ｔｍを減速時目標値Ｔｄとする。減速時間Ｃ１カウンタによって計算された減速時間Ｃ１は、主変速レバーセンサ１１１・副変速位置センサ１１５・耕耘設定ダイヤル１４０からの情報によって決定する。即ち、目標とする耕深が大きくなるほど減速時間Ｃ１も大きくなるようにしているのである。上述の如く、作業機１３９の位置変化があるたびに減速時目標値Ｔｄを算出し、減速時間Ｃ１のカウンタをセットする。
【００４４】そして、作業機１３９の位置変化がないとき、或いは、作業機１３９の位置変化があって減速時間Ｃ１カウンタをセットしたのち、ダッシング量Ｓを計算する（１５５）。該ダッシング量Ｓは、正常な走行速度値と実際の走行速度値の差であり、この値をゼロに近づけるために一連の車速制御を行う。詳しくは、変速レバーセンサ１１１・副変速位置センサ１１６・ＨＳＴ圧力センサ１１４・１１５から得られた情報によって決定された走行速度と、車軸回転数センサ１１２からの情報により計算された実際の走行速度の差分をもとめることで、ダッシング量Ｓを算出する。【００４５】次に、上述の如く算出したダッシング量Ｓが制御範囲内にあるかどうかを判断する（１５７）。ダッシング量Ｓが、予め設定された制御範囲を超える場合は、著しいダッシングが発生したものとして作業車両を停止させる（１５８）。予め設定された制御範囲とは、本発明に係る車速制御機構によって車速を減速させて目標通りの走行速度で略作業ができる範囲であって、該車速制御機構は作業機１３９が下降位置にあるときに自動制御された無段変速機構を用いて予め走行速度を減速し、ダッシングを防止するためのものであるので、ダッシングが自動制御によって防止できないほど著しいときは作業車両の走行が不安定になる恐れがあるため、トラニオン軸角度Ｔを中立位置（Ｔ＝０）とする。即ち、著しく大きなダッシングの発生時には目標速度をゼロにして作業車両の走行を停止させ、緊急的に危険を回避する安全機構を備えているのである。
【００４６】一方、ダッシング量Ｓが制御範囲内にあるときは、減速時間Ｃ１のカウンタから送られた情報を基に、カウンタの値がゼロであるかどうかを判断する（１５９）。カウンタの値がゼロであれば、ダッシング防止のための補正値Ｔｐを計算する（１６０）。補正値Ｔｐは発生したダッシング量Ｓに対して作業車両を減速させるための補正値であり、この値だけトラニオン軸角度Ｔの目標値を減速側に修正する。補正値Ｔｐは、現トラニオン軸角度Ｔ、基本設定値Ｔｂ、減速時目標値Ｔｄ、車軸回転数センサ１１２・ＨＳＴ圧力センサ１１５・耕耘設定ダイヤル１４０から得られた情報、ダッシング量Ｓ、変数Ｇ１によって決定され、ダッシング防止減速時と設定速度走行時とで計算式を違えて、ダッシング量Ｓが大きいほどダッシング防止補正値が大きくなるようにしている。なお、変数Ｇ１は、通常設定速度時にダッシング量Ｓの変動を抑えつつ、復帰過程時間Ｃ２をできるだけ短くするために時系列的な計算補正値のテーブル値を最適化していくため、補正値Ｔｐを最適化するパラメータである。これにより、作業した圃場にあわせて自動的に、ダッシングを防止するために必要な補正値Ｔｐの変動を小さくして車速の変動を抑え、作業条件を一定に保つことができる。
【００４７】そして、算出した前記補正値Ｔｐから、トラニオン軸角度Ｔの制御目標値Ｔｍをセットする（１６１）。通常時（復帰時）の目標値Ｔｍは基本設定値Ｔｂに前記補正値Ｔｐを加えたものであり、減速時の目標値Ｔｍは減速時目標値Ｔｄに補正値Ｔｐを加えたものである。
【００４８】そして、目標値Ｔｍを設定したあと、ダッシング防止減速時から通常の設定速度に復帰するまでの時間（復帰過程時間Ｃ２）を計算するカウンタの数値を判定する（１６２）。復帰過程時間Ｃ２を算出するカウンタは、セットされた後、一定時間ごとに変数の値は減少する。この変数がゼロになるまでの間をかけてトラニオン軸角度Ｔの制御目標値Ｔｍを減速時目標値Ｔｄから通常の速度に徐々に復帰する。この速度復帰にかける時間は主変速レバーセンサ１１１・副変速位置センサ１１６・耕耘設定ダイヤル１４０からの情報によって決定する。即ち、目標とする耕深が大きくなるほどダッシングが起こりやすいと想定して復帰の過程にかける時間も大きくなるとしているのである。
【００４９】前記復帰過程時間Ｃ２のカウンタの値がゼロでなければ、復帰モデル値Ｔｉを計算する（１６３）。ダッシングの解消のあと、設定された通常走行速度に復帰する際に、オペレータに加速のショックを与えず作業状態を急変させないためにトラニオン軸角度Ｔの追従速度を調整するのである。前記復帰モデル値Ｔｉとは、トラニオン軸角度Ｔの制御目標値Ｔｍが減速時目標値Ｔｄから基本設定値Ｔｂに復帰する過程での、復帰過程時間Ｃ２のカウンタの減少に対する理論上のトラニオン軸角度Ｔの予測値であり、減速時目標値Ｔｄ・基本設定値Ｔｂ・現トラニオン軸角度Ｔ・復帰過程時間Ｃ２により決定される。復帰モデル値Ｔｉよりも実際のトラニオン軸角度Ｔ( トラニオン軸角センサ６４値) が増速側へ大きな値をとるとき、トラニオン軸６１の駆動アクチュエータである油圧シリンダ６７ヘの出力パラメータを減少させ、また、増速側へ小さな値をとるとき油圧シリンダ６７ヘ出力パラメータを増大させる。【００５０】そして、復帰モデル値Ｔｉを算出したあと、復帰オーバーシュート量Ｄｍを計算する（１６４）。トラニオン軸角度Ｔの復帰オーバーシュート量Ｄｍとは、油圧シリンダ６７の実際の駆動速度が理論上の駆動速度に比べて異なる量であり、復帰モデル値Ｔｉから現トラニオン軸角度Ｔを引いて算出される。
【００５１】そして、前記復帰オーバーシュート量Ｄｍからトラニオン軸６１の駆動アクチュエータである油圧シリンダ６７の出力パラメータの補正値Ｈｍを算出する（１６５）。油圧シリンダ６７を減速速度時の位置から通常設定速度時の位置に戻すとき、復帰過程時間Ｃ２だけ時間をかけるよう復帰オーバーシュート量Ｄｍに応じて油圧シリンダ６７の実際の駆動速度が早すぎる場合は遅くするよう負の値を、遅すぎる場合は早くなるよう正の値を復帰モデル値Ｔｉに補正する。【００５２】また、前記復帰過程時間Ｃ２のカウンタの値がゼロであれば、油圧シリンダ６７の出力パラメータを初期化する（１６６）。即ち、出力パラメータの補正値Ｈｍをゼロとする。このようにして、ダッシングが止まり、車速が収束したあと、設定の車速に復帰させるようＨＳＴトラニオン軸を駆動するのである。
【００５３】一方、減速時間Ｃ１を算出するカウンタの値がゼロでなければ、補正値Ｔｐを計算して（１６７）、トラニオン軸角度Ｔの目標値Ｔｍをセットし（１６８）、油圧シリンダ６７の出力パラメータを初期化して（１６９）、復帰過程時間Ｃ２を算出するカウンタをセットする（１７０）。このとき、完全にダッシングを防止できるまで減速されておらず、減速時間Ｃ１を算出するカウンタの値がゼロであるときと比べて、補正値Ｔｐの値は大きく、従って、トラニオン軸角度Ｔの目標値Ｔｍが大きくなる。
【００５４】そして、繰り返し発生するダッシングの程度から、作業機１３９下降時の減速幅Ｈ、減速時間Ｃ１、復帰過程時間Ｃ２を記録し、自動でパラメータの最適化を行うために、減速時間Ｃ１、復帰過程時間Ｃ２及びダッシング量Ｓの変化によるダッシングの特性を記録する（１７２）。このとき、ダッシングの特性として、変数Ｚ１・変数Ｕ１・変数Ｕ２・変数Ｇ１・変数Ｇ２を記録する。これらの変数は車速制御を最適化させるための変数である。変数Ｕ１又は変数Ｕ２は、減速時間Ｃ１又は復帰過程時間Ｃ２を最適化するためのパラメータであり、ダッシング量Ｓを抑えつつ、減速時間Ｃ１・復帰過程時間Ｃ２をできるだけ短くするために時系列的な計算補正値のテーブル値を最適化する。これにより作業する圃場にあわせて自動的に、ダッシングを防止するために必要な減速幅Ｈ・減速時間Ｃ１・復帰過程時間Ｃ２を短縮する。
【００５５】変数Ｇ１及び変数Ｇ２は、何れも補正値Ｔｐを最適化するためのパラメータであり、通常設定速度時にダッシング量Ｓの変動を抑えつつ、復帰過程時間Ｃ２をできるだけ短くするために時系列的な計算補正値のテーブル値を最適化する。これにより作業した圃場にあわせて自動的に、ダッシングを防止するために必要な補正値Ｔｐの変動を小さくして車速の変動を抑え、作業条件を一定に保つようにしている。
【００５６】そして、上述の如く算出したトラニオン軸角度Ｔの目標値Ｔｍと、現トラニオン軸角度Ｔの偏差（Ｄ＝Ｔｍ－Ｔ）を計算する（１７３）。該偏差Ｄとトラニオン軸角度Ｔの不感（許容）帯幅（Ｋ）との数値関係により、コントローラ１１０から油圧シリンダ６７へ伝達する信号を変化させて（１７４）、ＨＳＴ２３を制御する。
【００５７】前進側に傾倒している場合には（Ｄ＜－Ｋ）、後進側（減速）方向出力パラメータＰｂを計算して（１７５）、後進側へ油圧シリンダ６７を作動し、トラニオン軸６１駆動出力をする（１７８）。即ち、ダッシングが発生したときの耕耘設定ダイヤル１４０・主変速レバーセンサ１１１・副変速位置センサ１１６・ＨＳＴ圧力センサ１１５・エンジン回転数センサ１１３の情報からダッシングを止めるのに必要な減速速度を計算し、トラニオン軸６１を減速側に動かすフィードバック制御を行うのである。なお、後進側（減速）方向出力パラメータＰｂは、油圧シリンダ６７の減速( 後進) 方向への出力強さの基本パラメータであり、偏差Ｄによって決定される。【００５８】－Ｋ≦Ｄ≦Ｋであれば、トラニオン軸６１駆動出力の停止処理を行う（１７６）。
【００５９】後進側に傾倒している場合は（Ｄ＞Ｋ）、前進側（増速）方向出力パラメータＰｆを計算し（１７７）、前進側へ油圧シリンダ６７を作動し、トラニオン軸６１駆動出力をする（１７９）。前進側（増速）方向出力パラメータＰｆは、油圧シリンダ６７の増速方向への出力強さの基本パラメータであり偏差Ｄによって決定される。【００６０】このようにして、前進側又は後進側の電磁バルブ７８・７９を作動させて油圧シリンダ６７を作動し、主変速レバー７で設定した角度（目標値Ｔｍ）と一致しているかを判断して、一致した位置で油圧シリンダ６７の作動を停止させる。なお、車軸回転数センサ１１２からの値によって、設定速度となった時点で油圧シリンダ６７の作動を停止させることもできる。
【００６１】なお、トラニオン軸６１が中立位置（Ｔ＝０）において、角度センサ６４が中立位置以外の信号を出力していたり、車軸回転数センサ１１２から出力があったり、圧力センサ１１４と圧力センサ１１５の値に差があったりすると、油圧モータ５２の出力軸２５が回転している可能性があるので、この場合は圧力センサ１１４と圧力センサ１１５の値が同じとなるように、又は、車軸回転数センサ１１２から出力がゼロになるように油圧シリンダ６７を伸縮駆動する。
【００６２】上述の如くダッシングを防止するために車速制御機構を構成したので、オペレータは特別な操作をすることなく自動的に車速が変更されてダッシングを防止することができ、また、ダッシングが収束したときも自動的に目的とする速度に自動的に変速されるために、オペレータは通常通りに操縦部９で作業車両を操向だけで、車速の規制が従来よりも厳密となって目標とする車速を保持することができるのである。また、作業機１３９がロータリ耕耘装置であるときには耕耘爪１４４が圃場の部分的な硬度の変化にも対応することができて均一な耕耘ができるのである。また、ダッシングが著しいときには作業車両の車速が急変するためにオペレータが恐慌を来してしまいがちであるが、このとき作業車両は自動的に走行停止するので、作業車両が暴走する恐れがなく、安全性の向上に寄与している。
【００６３】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００６４】即ち、請求項１に示す如く、可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に耕深設定値に応じて減速するようにしたので、ダッシングを阻止することができる。
【００６５】請求項２に示す如く、可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータを有する油圧式無段変速装置により変速して走行を行う油圧駆動式の無段変速機構を備え、昇降機構を備えた作業機装着装置によって作業機を装着可能とする作業車両において、走行速度を検知する手段と、走行速度を設定する手段と、無段変速機構の速度変更手段と、作業機の昇降を検知する手段と、耕深を検知する手段と、耕深設定手段とを制御手段と接続し、走行速度と設定速度からダッシングを検知するとともに、ダッシング発生時に減速した減速幅、減速時間、復帰過程時間を記憶し、繰り返し作業を行う時に前記記憶値に基づいて走行制御するようにしたので、ダッシングを防止するための車速制御を速やかに行うことができ、また、作業条件を一定に保つことができる。
【００６６】請求項３に示す如く、前記ダッシングの解消のあとで、主変速レバーと副変速レバーによって設定された車速に復帰する際に、トラニオン軸角度の追従速度を調整するよう制御したので、運転者に加速のショックを与えず作業状態を急変させない。
【００６７】請求項４に示す如く、前記ダッシングが一定レベル以上の時、無段変速機構を作動させて走行を停止するよう制御したので、緊急的に危険を回避する安全機構を備えることができる。

【出願人】	【識別番号】０００１９８３３０【氏名又は名称】石川島芝浦機械株式会社
【出願日】	平成１３年４月２５日（２００１．４．２５）
【代理人】	【識別番号】１０００８０６２１【弁理士】【氏名又は名称】矢野寿一郎
【公開番号】	特開２００２－３２０４０２（Ｐ２００２－３２０４０２Ａ）
【公開日】	平成１４年１１月５日（２００２．１１．５）
【出願番号】	特願２００１－１２７９７２（Ｐ２００１－１２７９７２）