以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る作業車両の実施の一形態であるトラクタ1の全体構成について図1及び図2を用いて説明する。なお、本発明に係る作業車両は本実施例で説明する農業用車両であるトラクタに限らず、ローダやバックホー等の建設機械等の作業車両にも利用可能である。また、以下の説明では図1における矢印X方向をトラクタ1の前方向、図2における矢印Y方向をトラクタ1の左方向として説明する。
トラクタ1はロータリ、フロントローダ等の作業機を装着し、装着した作業機を用いて種々の作業を行うものである。トラクタ1は主として機体フレーム5、エンジン10、クラッチ20、トランスミッション30、後車軸機構40、キャビン50、油圧昇降機構70、前車軸機構80等を具備する。また、本実施例におけるトラクタ1は作業機であるフロントローダ60を装着している。
機体フレーム5はトラクタ1の骨格となる部材である。機体フレーム5は略長方形の板状の部材を複数用いて形成される略箱状の部材である。
エンジン10はトラクタ1の前輪85・85及び後輪42・42を駆動する回転動力を発生させるものである。エンジン10は機体フレーム5の前後方向の中途部に固設される。エンジン10により発生された回転動力はエンジン10に具備される出力軸(図示せず)より出力される。エンジン10の上方にはエンジン10を覆う部材であるボンネット11が配置される。
クラッチ20はエンジン10により発生された回転動力を伝達するものである。クラッチ20はエンジン10の後部に配置される。クラッチ20はエンジン10の出力軸に連結され、出力軸から伝達されるエンジン10の回転動力をクラッチ20に連結される伝達軸(図示せず)へと伝達する。また、クラッチ20によってエンジン10の出力軸とクラッチ20の伝達軸との連結を解くことが可能である。エンジン10の出力軸とクラッチ20の伝達軸との連結が解かれた場合、エンジン10の出力軸からクラッチ20の伝達軸への回転動力の伝達が断たれる。
トランスミッション30は入力された回転動力を変速(減速)するものである。トランスミッション30は機体フレーム5の後端部に固設される。トランスミッション30は略箱状の部材であるトランスミッションケース31と、トランスミッションケース31内に配置された複数のギヤ(図示せず)と、から構成される。トランスミッション30はクラッチ20の伝達軸と連結され、クラッチ20の伝達軸から伝達される回転動力を前記複数のギヤにより変速する。
また、トランスミッションケース31の後面の略中央部には、後方へ向けてPTO軸32が突設される。PTO軸32の一端はトランスミッションケース31内に配置された複数のギヤに連結されており、トランスミッション30により変速された回転動力により回転する。
なお、本実施例におけるトランスミッションはギヤのみを用いて変速するもの以外に、油圧ポンプを駆動して発生させた油圧を油圧モータで回転力に変換するものや、摩擦により変速比を連続的に変化させるもの等を用いることも可能である。
後車軸機構40はトラクタ1を後輪42・42により支持すると共にトランスミッション30により変速された回転動力を後輪42・42へと伝達するものである。後車軸機構40は主として後車軸41、後輪42等を具備する。
後車軸41・41はトランスミッション30により変速された回転動力により回転するものである。後車軸41・41の一端はそれぞれトランスミッション30に連結され、トランスミッションケース31の左側面及び右側面からそれぞれ左方向及び右方向へ向けて突設される。
後輪42・42はトラクタ1を支持すると共にトラクタ1の駆動力を地面に伝達するものである。後輪42・42の中央部は後車軸41・41の他端にそれぞれ固設され、後車軸41・41が回転することにより後輪42・42も回転される。後輪42・42が回転することによりトラクタ1は前進又は後進することができる。
キャビン50はトラクタ1のオペレータが乗車する空間を覆うものである。キャビン50の内部にはシート51、ステアリングハンドル52、メータパネル53、クラッチペダル54、左ブレーキペダル55L、右ブレーキペダル55R等が具備される。
シート51はオペレータが着座するものである。シート51はキャビン50内の後部に配置される。
ステアリングハンドル52はオペレータがトラクタ1を操舵するために操作するものである。ステアリングハンドル52は略リング状の部材であり、キャビン50内の前部であってシート51に着座したオペレータにより操作することが可能な位置に配置される。ステアリングハンドル52は図示せぬ操舵機構に連結され、ステアリングハンドル52が操作されることによりトラクタ1の前輪85・85が操舵される。
メータパネル53はトラクタ1に関する情報を表示する表示部である。メータパネル53はシート51の前方に配置される。メータパネル53にはトラクタ1の走行速度やエンジン10の回転数、燃料の残量等の種々の情報を表示することができる表示部である。
クラッチペダル54はクラッチ20を操作するためのものである。クラッチペダル54はステアリングハンドル52の左方下方に配置される。クラッチペダル54はクラッチ20と連結される。オペレータによりクラッチペダル54が操作される(クラッチペダル54が踏み込まれる)とクラッチ20によるエンジン10の出力軸とクラッチ20の伝達軸との連結が解かれる。
左ブレーキペダル55L及び右ブレーキペダル55Rはトラクタ1を制動するための操作をするためのものである。左ブレーキペダル55Lはステアリングハンドル52の右方下方に配置される。左ブレーキペダル55Lはトラクタ1の左側の後車軸41を制動する左後車軸制動機構(図示せず)と連結される。オペレータにより左ブレーキペダル55Lが操作される(左ブレーキペダル55Lが踏み込まれる)と左後車軸制動機構によりトラクタ1の左側の後車軸41が制動され、ひいてはトラクタ1の左側の後輪42が制動される。右ブレーキペダル55Rはステアリングハンドル52の右方下方であって左ブレーキペダル55Lの右方に配置される。右ブレーキペダル55Rはトラクタ1の右側の後車軸41を制動する右後車軸制動機構(図示せず)と連結される。オペレータにより右ブレーキペダル55Rが操作される(右ブレーキペダル55Rが踏み込まれる)と右後車軸制動機構によりトラクタ1の右側の後車軸41が制動され、ひいてはトラクタ1の右側の後輪42が制動される。
また、キャビン50の外部にはフェンダ56・56が具備される。フェンダ56・56は後輪42・42の外周の前端から上端を経て上端の後方までを覆うように、キャビン50の左側面及び右側面にそれぞれ固設される。
フロントローダ60はトラクタ1の前部に装着され、土砂の運搬や掘削等の作業に用いるものである。フロントローダ60は主としてブラケット61、バケットリフトアーム62、バケットリフトシリンダ63、中間リンク64、バケットシリンダ65、バケットリンク66、バケット67等を具備する。
ブラケット61はフロントローダ60を支持するものである。ブラケット61・61はボンネット11の左右両側にそれぞれ配置され、当該ブラケット61・61の下端はそれぞれ機体フレーム5の左右両側に固設される。
バケットリフトアーム62は前後中央部が両端を結ぶ直線より上方に屈曲して形成される板状の部材である。バケットリフトアーム62・62の後端部はブラケット61・61の上端にそれぞれ上下に回動可能に支持される。
バケットリフトシリンダ63はバケットリフトシリンダ本体63a、及びリフトシリンダ本体63aに摺動可能に挿入されたバケットリフトシリンダロッド63bからなる油圧シリンダである。バケットリフトシリンダ63・63のバケットリフトシリンダ本体63a・63a側の端部はそれぞれブラケット61・61の上下略中央部に上下に回動可能に支持される。バケットリフトシリンダ63・63のバケットリフトシリンダロッド63b・63b側の端部はそれぞれバケットリフトアーム62・62の中途部に上下に回動可能に支持される。
中間リンク64は略三角形状の板状の部材である。中間リンク64・64の下端部はそれぞれバケットリフトアーム62・62の前部に前後に回動可能に支持される。
バケットシリンダ65はバケットシリンダ本体65a、及びバケットシリンダ本体65aに摺動可能に挿入されたバケットシリンダロッド65bからなる油圧シリンダである。バケットシリンダ65・65のバケットシリンダ本体65a・65a側の端部はそれぞれバケットリフトアーム62・62の前後略中央部に上下に回動可能に支持される。バケットシリンダ65・65のバケットシリンダロッド65b・65b側の端部はそれぞれ中間リンク64・64の上後部に上下に回動可能に支持される。
バケットリンク66は丸棒状のものである。バケットリンク66・66の後端はそれぞれ中間リンク64・64の上前部に上下に回動可能に支持される。
バケット67はフロントローダ60の作業部となるものである。バケット67の後面下部はバケットリフトアーム62・62の前端に上下に回動可能に支持される。バケット67の後面上部はバケットリンク66・66の前端に上下に回動可能に支持される。
上記の如く構成されたフロントローダ60において、図示せぬ操作部によりバケットリフトシリンダロッド63b・63bを伸縮させることによりフロントローダ60の前側(バケット67側)を上下に昇降させることができる。また、図示せぬ操作部によりバケットシリンダロッド65b・65bを伸縮させることによりバケット67をバケットリフトアーム62・62に対して上下に回動させることができる。上記操作とトラクタ1の前後進とを組み合わせることにより、フロントローダ60を用いた土砂の運搬や掘削等の作業を行うことができる。
油圧昇降機構70はロータリ等の作業機を昇降可能に支持するものである。油圧昇降機構70は主として上部カバー71、昇降シリンダ72、リフトアーム73、リフトロッド74L・74R、リフトロッドシリンダ75、ロワリンク76、トップリンク77等を具備する。
上部カバー71は略箱状の部材である。上部カバー71はトランスミッションケース31の上部に配置される。
昇降シリンダ72は昇降シリンダ本体72a、及び昇降シリンダ本体72aに摺動可能に挿入された昇降シリンダロッド72bからなる油圧シリンダである。昇降シリンダ本体72aは昇降シリンダロッド72bが後方に向かって伸縮可能となる向きで上部カバー71内に配置される。
リフトアーム73・73は板状の部材である。リフトアーム73・73の一端(前端)は上部カバー71の左側面と右側面とを貫通する孔に挿入された一本のリフトアーム軸73aの両端にそれぞれ固設される。リフトアーム軸73aの略中央部には棒状の連結部材73bの一端が前記リフトアーム軸73aに対して垂直に固設される。連結部材73bの他端は昇降シリンダロッド72bの端部と連結される。昇降シリンダ72が油圧により昇降シリンダロッド72bを伸縮させることで、連結部材73bを介してリフトアーム軸73aを回動させ、ひいてはリフトアーム73・73の他端(後端)を上下に昇降させる。
リフトロッド74L・74Rはリフトアーム73・73とロワリンク76・76とを連結するものである。リフトロッド74L・74Rは略棒状の部材である。リフトロッド74Lの一端(上端)はトラクタ1の左側のリフトアーム73の後端に連結される。リフトロッド74Rの一端(上端)はトラクタ1の右側のリフトアーム73の後端に連結される。
リフトロッドシリンダ75はリフトロッドシリンダ本体75a、及びリフトロッドシリンダ本体75aに摺動可能に挿入されたリフトロッドシリンダロッド75bからなる油圧シリンダである。リフトロッドシリンダ75はリフトロッド74Lの中途部に設けられる。リフトロッドシリンダ75が油圧によりリフトロッドシリンダロッド75bを伸縮させることで、リフトロッド74Lを長手方向に伸縮させることができる。
ロワリンク76・76はトラクタ1に装着される作業機を支持するものである。ロワリンク76・76は板状の部材であり、ロワリンク76・76の一端(前端)はトランスミッションケース31の左側面の後部及び右側面の後部にそれぞれ上下に回動可能に支持される。トラクタ1の左側のロワリンク76の中途部はリフトロッド74Lの下端に連結される。トラクタ1の右側のロワリンク76の中途部はリフトロッド74Rの下端に連結される。
トップリンク77はトラクタ1に装着される作業機を支持するものである。トップリンク77の一端(前端)はトップリンクブラケット77aを介して上部カバー71に上下に回動可能に支持される。
ロワリンク76・76の後端及びトップリンク77の後端をロータリ等の作業機に連結させることで、油圧昇降機構70を介してトラクタ1に当該作業機が装着される。昇降シリンダ72が昇降シリンダロッド72bを伸縮させることで、リフトアーム73・73、リフトロッド74L・74R等を介してロワリンク76・76の後端が上下に昇降され、ひいてはトラクタ1に装着された作業機が上下に昇降される。リフトロッドシリンダ75がリフトロッドシリンダロッド75bを伸縮させることで、トラクタ1の左側のロワリンク76がトラクタ1の右側のロワリンク76とは独立して昇降される。これにより油圧昇降機構70を介してトラクタ1に装着された作業機の左右方向の傾斜を変化させることが可能となる。
また、トラクタ1に装着された作業機とPTO軸32とをユニバーサルジョイント等を用いて連結することで、回転動力を当該作業機に伝達することができる。
前車軸機構80はトラクタ1を前輪85・85により支持すると共にトランスミッション30により変速された回転動力を前輪85・85へと伝達するものである。前車軸機構80は主としてセンターケース81、差動装置82、前輪駆動軸83、最終減速装置84、前輪85、独立型サスペンション90等を具備する。
センターケース81は箱状の部材であり、機体フレーム5の前部であって機体フレーム5の下部に固設される。
差動装置82は回転動力を分配するものである。差動装置82はセンターケース81内に配置される。トランスミッション30により変速された回転動力は推進軸(図示せず)を介して差動装置82に伝達される。トランスミッション30から伝達された回転動力は差動装置82によってトラクタ1の左右両方向へと分配される。
前輪駆動軸83・83は回転動力を伝達するものである。前輪駆動軸83・83の一端は差動装置82に連結され、センターケース81の左側面及び右側面からそれぞれ左方向及び右方向へ向けて突設される。
最終減速装置84・84は入力された回転動力を減速して出力するものである。最終減速装置84・84は遊星歯車機構等で構成される。最終減速装置84・84の入力側はユニバーサルジョイント83a・83aを介して前輪駆動軸83・83の他端とそれぞれ連結される。
前輪85・85はトラクタ1を支持すると共にトラクタ1の駆動力を地面に伝達するものである。前輪85・85の中央部は最終減速装置84・84の出力側に連結される。トランスミッション30により変速された回転動力は差動装置82及び前輪駆動軸83・83を介して最終減速装置84・84へ伝達される。最終減速装置84・84に伝達された回転動力は最終減速装置84・84により減速された後、前輪85・85へ伝達され、前輪85・85は回転される。前輪85・85が回転することによりトラクタ1は前進又は後進することができる。
以下では図2から図3を用いて本発明に係る作業車両の独立型サスペンションの実施の一形態である独立型サスペンション90について説明する。
独立型サスペンション90・90はトラクタ1が前輪85・85を介して地面から受ける衝撃を和らげるものである。独立型サスペンション90は主としてアッパーアーム91、ロワアーム92、ジョイント93、サスペンションシリンダ94、サスペンション油圧回路95等を具備する。なお、本実施例に係るトラクタ1においては、同じ構造の独立型サスペンション90・90(サスペンション油圧回路95を除く)がセンターケース81の左右両側に左右対称に設けられている。以下では一方(左側)の独立型サスペンション90についてのみ説明し、他方(右側)の独立型サスペンション90については説明を省略する。
アッパーアーム91はジョイント93を支持する部材である。アッパーアーム91の一端は機体フレーム5の左側面にアッパーアームブラケット91aを介して上下に回動可能に支持される。
ロワアーム92はジョイント93を支持する部材である。ロワアーム92の一端はセンターケース81の左下部に上下に回動可能に支持される。
ジョイント93は最終減速装置84を支持するものである。ジョイント93の上部はアッパーアーム91の他端に前後及び上下に回動可能に支持される。ジョイント93の下部はロワアーム92の他端に前後及び上下に回動可能に支持される。ジョイント93の左側面には最終減速装置84が回動可能に設けられている。上記の如く構成することにより、前輪85は最終減速装置84、ジョイント93、アッパーアーム91及びロワアーム92を介してトラクタ1の機体フレーム5及びセンターケース81に上下に回動可能に支持される。
サスペンションシリンダ94はサスペンションシリンダ本体94a、及びサスペンションシリンダ本体94aに摺動可能に挿入されたサスペンションシリンダロッド94bからなる油圧シリンダである。サスペンションシリンダ94のサスペンションシリンダ本体94a側の端部は機体フレーム5の左側面にシリンダブラケット94cを介して上下に回動可能に支持される。サスペンションシリンダ94のサスペンションシリンダロッド94b側の端部はロワアーム92の中途部に上下に回動可能に支持される。
サスペンション油圧回路95は独立型サスペンション90内の作動油の流れを制御するものである。サスペンション油圧回路95は主として第一油路100、第三油路300、第二油路200、制御機構400等を具備する。
第一油路100はトラクタ1の機体左右にそれぞれ設けられたサスペンションシリンダ94・94に連通接続され、サスペンションシリンダ94・94同士を連通接続するものである。第一油路100は主としてストップ弁101、圧力取り出しポート102、オーバーロード用油路103、オーバーロード弁104等を具備する。
ストップ弁101は油路を遮断することができるものである。ストップ弁101・101は第一油路100の中途部であってサスペンションシリンダ94・94の近傍にそれぞれ設けられる。サスペンションシリンダ94・94のメンテナンス時等にはストップ弁101・101を閉じることで第一油路100の連通を遮断し、第一油路100内の作動油の流出を防止することができる。
圧力取り出しポート102は第一油路100内の圧力を取り出すものである。圧力取り出しポート102は第一油路100の中途部であってストップ弁101・101の間に設けられる。不具合発生時等には、図3に示すように圧力取り出しポート102に圧力計102aを接続することで第一油路100内の圧力を確認することができる。
オーバーロード用油路103は第一油路100とトランスミッションケース31とを連通するものである。トランスミッションケース31はトランスミッション30を構成する部材の一つであると同時に、サスペンション油圧回路95に用いられる作動油を貯溜するオイルタンクでもある。オーバーロード用油路103の一端は第一油路100の中途部であってストップ弁101・101の間に連通接続される。オーバーロード用油路103の他端はトランスミッションケース31に連通接続される。
オーバーロード弁104は予め設定された圧力を超える圧力が加えられると開く弁である。オーバーロード弁104はオーバーロード用油路103の中途部に設けられる。第一油路100内の圧力がオーバーロード弁104に予め設定された圧力以下である場合、オーバーロード弁104は閉じられオーバーロード用油路103は遮断される。サスペンションシリンダ94・94に過大な負荷が加えられること等により第一油路100内の圧力がオーバーロード弁104に予め設定された圧力を超える場合、オーバーロード弁104が開かれることによりオーバーロード用油路103は連通され、第一油路100内の作動油をトランスミッションケース31へと流出させることでサスペンション油圧回路95の破損等を防止することができる。
第二油路200は第一油路100とトランスミッションケース31とを連通接続するものである。第二油路200の一端は第一油路100の中途部であってストップ弁101・101の間に連通接続される。第二油路200の他端はトランスミッションケース31に連通接続される。第二油路200は主として油圧ポンプ201、サクションフィルタ202、流通方向切り替え手段203、圧力補償型流量制御弁204、アンロード用油路205、アンロード用電磁弁206、リリーフ用油路207、リリーフ弁208等の間を連通する。なお、以下では説明の便宜上、第二油路200におけるトランスミッションケース31側を上流側、第一油路100側を下流側と定義し、当該定義に基づいて以下の説明を行う。
油圧ポンプ201はエンジン10の回転動力を用いて作動油を圧送するものである。油圧ポンプ201は第二油路200の中途部に設けられる。油圧ポンプ201はエンジン10の動力により駆動される。油圧ポンプ201が駆動することによりトランスミッションケース31内の作動油は第二油路200のトランスミッションケース31側の一端から吸い上げられ、第一油路100側の他端へと圧送される。
サクションフィルタ202は作動油内に混入した不純物を除去するものである。サクションフィルタ202は第二油路200のトランスミッションケース31側の一端部に設けられる。第二油路200のトランスミッションケース31側の一端から吸い上げられる作動油は、サクションフィルタ202を通過する際に不純物を除去される。
流通方向切り替え手段203は第二油路200内の作動油の流通可能な方向を切り替え、又は作動油の流通を遮断するものである。流通方向切り替え手段203は第二油路200の中途部に設けられる。流通方向切り替え手段203は主として上昇電磁弁203a、下降電磁弁203b等から構成される。
上昇電磁弁203aは電磁力により作動する弁である。上昇電磁弁203aは第二油路200の中途部であって油圧ポンプ201の下流側に設けられる。
下降電磁弁203bは電磁力により作動する弁である。下降電磁弁203bは第二油路200の中途部であって上昇電磁弁203aの下流側に設けられる。
圧力補償型流量制御弁204は一方へ向かって通過する作動油の流量を一定に保つものである。圧力補償型流量制御弁204は第二油路200の中途部であって上昇電磁弁203aと下降電磁弁203bとの間に設けられる。圧力補償型流量制御弁204は主としてチェック弁204a、絞り204b、スプール(図示せず)等を具備する。
作動油が第二油路200の上流側から下流側へと流れる場合、作動油は圧力補償型流量制御弁204のチェック弁204aを通過する。作動油が第二油路200の下流側から上流側へと流れる場合、絞り204bの前後の圧力差によって前記スプールが移動して圧力補償型流量制御弁204内の油路面積が変化する。つまり、圧力差が大きい場合には油路面積は縮小し、圧力差が小さい場合には油路面積は拡大する。このように圧力補償型流量制御弁204が作動することにより、絞り204bの前後の圧力差が変動しても作動油の流量を一定に保つことが可能となる。
アンロード用油路205は第二油路200の中途部とトランスミッションケース31とを連通接続するものである。アンロード用油路205の一端は第二油路200の中途部であって油圧ポンプ201と上昇電磁弁203aとの間に連通接続される。アンロード用油路205の他端はトランスミッションケース31と連通接続される。
アンロード用電磁弁206は電磁力により閉じられる弁である。アンロード用電磁弁206はアンロード用油路205の中途部に設けられる。
リリーフ用油路207は第二油路200の中途部とトランスミッションケース31とを連通接続するものである。リリーフ用油路207の一端は第二油路200の中途部であって油圧ポンプ201と上昇電磁弁203aとの間に連通接続される。リリーフ用油路207の他端はトランスミッションケース31と連通接続される。
リリーフ弁208は予め設定された圧力を超える圧力が加えられると開く弁である。リリーフ弁208はリリーフ用油路207の中途部に設けられる。第二油路200内(油圧ポンプ201と上昇電磁弁203aとの間)の圧力がリリーフ弁208に予め設定された圧力以下である場合、リリーフ弁208は閉じられリリーフ用油路207は遮断される。サスペンション油圧回路95に異常が発生する等によって第二油路200内(油圧ポンプ201と上昇電磁弁203aとの間)の圧力がリリーフ弁208に予め設定された圧力を超える場合、リリーフ弁208が開かれることによりリリーフ用油路207は連通され、第二油路200内の作動油をトランスミッションケース31へと流出させることでサスペンション油圧回路95の破損等を防止することができる。
第三油路300は第一油路100から分岐され、第一油路100と連通している。第三油路300の一端は第一油路100の中途部であってストップ弁101・101の間に連通接続される。第三油路300は主としてアキュムレータ301、第三油路遮断弁302等と連通している。
アキュムレータ301は作動油を介して伝達される衝撃を吸収するものである。アキュムレータ301・301は分岐点300aから2つに分岐された第三油路300の他端にそれぞれ連通接続される。
第三油路遮断弁302は電磁力により閉じられる弁である。第三油路遮断弁302は第三油路300の中途部であって、第三油路300が第一油路100と連通接続される一端と分岐点300aとの間に設けられる。
第三油路遮断弁302が開かれ第三油路300を連通している場合、前輪85・85が地面から受ける衝撃はサスペンションシリンダ94・94、第一油路100及び第三油路300内の作動油を介してアキュムレータ301・301に伝達され、アキュムレータ301・301によって吸収される。
なお、サスペンション油圧回路95に用いるアキュムレータ301の個数は1つ若しくは3つ以上でも良く、衝撃を吸収する機能を十分に果たすことができるだけの容量が確保されていればよい。
制御機構400は種々の入力信号に基づいてサスペンション油圧回路95に具備される電磁弁等を操作するものである。制御機構400は主としてポジションセンサ401、走行速度検出手段402、車高設定手段411、制御部450等を具備する。
ポジションセンサ401はサスペンションシリンダロッド94bの伸び量(若しくは縮み量)を検出する伸縮量検出手段である。ポジションセンサ401・401はサスペンションシリンダ94・94にそれぞれ設けられている。ポジションセンサ401・401はサスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aから伸びた量(若しくは縮んだ量)を検出する。ここで「基準位置A」とはサスペンションシリンダロッド94b・94bの伸縮を判断する基準となる位置である。本実施例においてはサスペンションシリンダロッド94b・94bが伸縮可能なストローク範囲の略中央の位置を「基準位置A」と定義する。また、本実施例に係る独立型サスペンション90は、サスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aにある場合に、トラクタ1の機体が地面に対して略平行となるように構成する。
走行速度検出手段402はトラクタ1の走行速度を検出するものである。具体的には、走行速度検出手段402はトラクタ1の後車軸41の近傍に設けられ、後車軸41の回転数を検出する。
車高設定手段411はサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量を指示する伸縮量設定手段である。車高設定手段411はキャビン50内のシート51近傍に設けられている。シート51近傍とは、シート51に着座してトラクタ1を運転しているオペレータから操作可能な位置である。車高設定手段411はロータリスイッチまたはダイヤル状の可変抵抗またはテンキー等により構成され、オペレータにより操作または入力されることによりサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量を無段階的に指示することができる。
制御部450は入力される種々の情報等に基づいて流通方向切り替え手段203、アンロード用電磁弁206等の作動を制御するものである。制御部450は、具体的にはCPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。制御部450には流通方向切り替え手段203、アンロード用電磁弁206等の動作を制御するための種々のプログラム及びデータが格納される。
制御部450はポジションセンサ401・401に接続され、ポジションセンサ401・401によるサスペンションシリンダロッド94b・94bの伸縮量の検出を検出信号として受信することが可能である。制御部450は走行速度検出手段402に接続され、走行速度検出手段402によるトラクタ1の後車軸41の回転数の検出を検出信号として受信することが可能である。制御部450は車高設定手段411に接続され、車高設定手段411によるサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量の指示に係る情報を検出信号として受信することが可能である。制御部450はメータパネル53に接続され、制御部450による制御の情報に係る信号をメータパネル53に送信することが可能である。
制御部450は流通方向切り替え手段203、アンロード用電磁弁206等の作動を制御する制御モードとして、自動モード、手動モード等を有する。以下では制御部450による上記各制御モードに基づく制御について説明する。
まず、図4から図6を用いて制御部450の自動モードに基づく制御について説明する。自動モードはトラクタ1の車体前部の車高を予め設定される所定の高さに保つ制御モードである。
制御部450はポジションセンサ401・401によるサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量の検出を検出信号として受信する。制御部450は当該検出信号に基づいて、サスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量の平均値(平均伸縮量EM)を算出する(図4、S110)。平均伸縮量EMを算出するのは、サスペンションシリンダ94・94同士は連通接続されており、2つのサスペンションシリンダ94・94の伸縮量は必ずしも一致しないためである。
制御部450は平均伸縮量EMに基づいて、平均伸縮量EMが設定範囲内となるように上昇電磁弁203a、下降電磁弁203b、アンロード用電磁弁206等の動作を制御する。つまり、平均伸縮量EMが設定範囲(−L≦EM≦+L)に位置するように制御する。この設定範囲は図示しない設定器により任意に設定可能であり、設定値Lは、例えば、小さな凹凸や振動等でトラクタ1がハンチングしない値とする。即ち、前記設定範囲とは不感帯である。
図4に示すように、制御部450は平均伸縮量EMが+Lより大きい値であるか否か判断する(図4、S120)。図5に示すように、平均伸縮量EMが+Lより大きい値である(トラクタ1の機体前部の車高が、サスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aにある場合の車高よりも設定値値L以上伸びている)場合、制御部450は下降電磁弁203bの作動に係る信号を下降電磁弁203bに送信する(図4、S130)。当該信号により下降電磁弁203bは作動し、第二油路200における下降電磁弁203bの下流側と上流側とを連通する。下降電磁弁203bにより第二油路200が連通されると、サスペンションシリンダ94・94、第一油路100及び第三油路300内の作動油は下降電磁弁203b、圧力補償型流量制御弁204及び上昇電磁弁203aを介してトランスミッションケース31へと戻される。これによりサスペンションシリンダ94・94内の作動油を流出させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを縮めることが可能となる。
制御部450は平均伸縮量EMが+Lより大きい値でないと判断した場合(図4、S120)、平均伸縮量EMが−Lより小さい値であるか否か判断する(図4、S140)。図6に示すように、平均伸縮量EMが−Lより小さい値である(トラクタ1の機体前部の車高が、サスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aにある場合の車高よりも設定値L以上縮んでいる)場合、制御部450は上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206の作動に係る信号を上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206にそれぞれ送信する(図4、S150)。当該信号により上昇電磁弁203aが作動し、第二油路200における上昇電磁弁203aの上流側と下流側とを連通すると共に、アンロード用電磁弁206が作動し、アンロード用油路205内の作動油の流れを遮断する。上昇電磁弁203aにより第二油路200が連通されると、油圧ポンプ201の駆動によりトランスミッションケース31から吸い上げられた作動油は上昇電磁弁203a、圧力補償型流量制御弁204及び下降電磁弁203bを介して第一油路100へと圧送される。これによりサスペンションシリンダ94・94内へ作動油を圧送させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを伸ばすことが可能となる。
制御部450は平均伸縮量EMが−Lより小さい値でないと判断した場合(図4、S140)、即ち、平均伸縮量EMが前記設定範囲内になった場合、下降電磁弁203b、上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206の作動に係る信号の送信を停止し(図4、S160)、再び上昇電磁弁203aにより第二油路200内の作動油の流れを遮断させ、アンロード用電磁弁206によりアンロード用油路205内を連通させる。
制御部450は自動モードに基づく制御を行っている際に、自動モードに基づく制御を行っている旨の信号をメータパネル53に送信し、メータパネル53に自動モードに基づく制御を行っている旨を表示させる。制御部450は平均伸縮量EMに基づいて、トラクタ1の機体前部の実際の車高を算出する。制御部450は当該車高の情報に係る信号をメータパネル53に送信し、メータパネル53にトラクタ1の機体前部の実際の車高を表示させる。
上記の如く、制御部450が自動モードに基づく制御を行うことにより、トラクタ1の機体前部の車高を予め設定される所定の高さ(サスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aにある際の高さ)に保つことが可能となる。これにより、トラクタ1に装着されるフロントローダ60等の作業機を脱着した際や、作業中に機体にかかる負荷が変化した際等にトラクタ1の機体前部にかかる荷重が変化した場合にもトラクタ1の機体前部の車高を一定に保つことができ、トラクタ1を安定した姿勢に保つことが可能となる。また、オペレータはメータパネル53の表示により、現在の制御モード及びトラクタ1の機体前部の車高を確認することが可能となる。
以下では図7から図12を用いて制御部450の手動モードに基づく制御について説明する。手動モードはトラクタ1の機体前部の車高をオペレータにより随時設定される高さに保つ制御モードである。
制御部450は自動モードに基づく制御を行う場合と同様に、平均伸縮量EMを算出する(図7、S201)。
制御部450は走行速度検出手段402によるトラクタ1の後車軸41の回転数の検出を検出信号として受信する。制御部450は当該検出信号に基づいてトラクタ1の走行速度Vを算出する(図7、S202)。具体的には、後車軸41の回転数及び予め制御部450に記憶されている後輪42の直径(若しくは半径)に基づいてトラクタ1の走行速度Vを算出する。本実施例においてはトラクタ1の一方の後車軸41の回転数に基づいてトラクタ1の走行速度Vを算出するものとしたが、2つの後車軸41・41の回転数を検出し、当該回転数の平均値よりトラクタ1の走行速度Vを算出する構成とすることも可能である。
制御部450は車高設定手段411によるサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量の指示に係る情報を検出信号として受信する。具体的には、車高設定手段411はサスペンションシリンダロッド94b・94bの伸縮量を、サスペンションシリンダロッド94b・94bが基準位置Aから伸縮可能なストローク範囲に対する百分率(基準位置Aを0%として+100%から−100%まで)で無段階に指示することが可能である。
制御部450は車高設定手段411による検出信号に基づいて指示伸縮量EPを算出する(図7、S203)。指示伸縮量EPはオペレータが車高設定手段411を操作することにより指示されるサスペンションシリンダロッド94b・94bの基準位置Aからの伸縮量である。
図7に示すように、制御部450は走行速度Vがゼロであるか否か判断する(図7、S210)。
走行速度Vがゼロである(トラクタ1が停車している)場合、制御部450は以下で説明する停車時制御(図7、S211からS215まで)を行う。
走行速度Vがゼロである場合、制御部450は第三油路遮断弁302の作動に係る信号を第三油路遮断弁302に送信する(図7、S211)。
制御部450が送信する第三油路遮断弁302の作動に係る信号により、第三油路遮断弁302は作動し、第三油路300内の作動油の流れを遮断する(図9及び図10参照)。第三油路遮断弁302により第三油路300内の作動油の流れが遮断されると、サスペンションシリンダ94・94とアキュムレータ301・301との連通が遮断される。これにより、トラクタ1のサスペンション機能が停止する。
次に、制御部450は平均伸縮量EMが指示伸縮量EPよりも大きい値か否か判断する(図7、S212)。
平均伸縮量EMが指示伸縮量EPよりも大きい場合、図9に示すように、制御部450は下降電磁弁203bの作動に係る信号を下降電磁弁203bに送信する(図7、S213)。
制御部450が送信する下降電磁弁203bの作動に係る信号により、下降電磁弁203bは作動し、第二油路200における下降電磁弁203bの下流側と上流側とを連通する。下降電磁弁203bにより第二油路200が連通されると、サスペンションシリンダ94・94、第一油路100内の作動油は下降電磁弁203b、圧力補償型流量制御弁204及び上昇電磁弁203aを介してトランスミッションケース31へと戻される。これによりサスペンションシリンダ94・94内の作動油を流出させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを縮めることが可能となる。
制御部450は下降電磁弁203bを作動させることにより平均伸縮量EMを指示伸縮量EPと一致させると、下降電磁弁203bの作動に係る信号の送信を停止し、再び下降電磁弁203bにより第二油路200内の作動油の流れを遮断させる(図7、S216)。
平均伸縮量EMが指示伸縮量EPよりも大きくない場合、制御部450は平均伸縮量EMが指示伸縮量EPよりも小さい値か否か判断する(図7、S214)。
平均伸縮量EMが指示伸縮量EPよりも小さい場合、図10に示すように、制御部450は上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206の作動に係る信号を上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206にそれぞれ送信する。(図7、S215)。当該信号により上昇電磁弁203aが作動し、第二油路200における上昇電磁弁203aの上流側と下流側とを連通すると共に、アンロード用電磁弁206が作動し、アンロード用油路205内の作動油の流れを遮断する。上昇電磁弁203aにより第二油路200が連通されると、油圧ポンプ201の駆動によりトランスミッションケース31から吸い上げられた作動油は上昇電磁弁203a、圧力補償型流量制御弁204及び下降電磁弁203bを介して第一油路100へと圧送される。これによりサスペンションシリンダ94・94内へ作動油を圧送させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを伸ばすことが可能となる。
制御部450は上昇電磁弁203aを作動させることにより平均伸縮量EMを指示伸縮量EPと一致させると、上昇電磁弁203aの作動に係る信号の送信を停止し、再び上昇電磁弁203aにより第二油路200内の作動油の流れを遮断させる(図7、S216)。
上記のような制御部450の制御により、トラクタ1の機体前部の車高をオペレータにより随時設定される高さ(サスペンションシリンダロッド94b・94bの伸縮量が指示伸縮量EPである際の高さ)に保つことが可能となる。これにより、トラクタ1が停車している場合は、トラクタ1の機体前部の車高をフロントローダ60等の作業機の着脱やメンテナンス等を行い易い高さに調整することが可能となる。また、第三油路300を遮断することによりサスペンション機能を停止させ、前記作業機の着脱やメンテナンス等を行う際に不意にサスペンションシリンダ94・94が伸縮するのを防止することが可能となる。これにより、前記作業機の着脱やメンテナンス等の作業性を向上させることが可能となる。
走行速度Vがゼロでない場合、図8に示すように、制御部450は走行速度Vが基準走行速度VT以下であるか否か判断する(図8、S220)。基準走行速度VTとは予め制御部450に記憶される所定の走行速度の値であり、図示しない設定手段により変更可能としている。
走行速度Vが基準走行速度VT以下である場合(トラクタ1が基準走行速度VT以下で走行している場合)、制御部450は以下で説明する低速時制御(図8、S221からS224まで)を行う。
走行速度Vが基準走行速度VT以下である場合、制御部450は平均伸縮量EMが制限指示伸縮量EPRよりも大きい値か否か判断する(図8、S221)。
ここで制限指示伸縮量EPRとは、指示伸縮量EPに予め制御部450に記憶される所定の係数α(0<α<1)を乗じて算出される伸縮量である。トラクタ1が基準走行速度VT以下で走行している場合、制御部450は、車高設定手段411により指示可能な伸縮量の範囲(制限指示伸縮量EPRの最大値と最小値との差)が、走行速度Vがゼロである場合に指示可能な伸縮量の範囲(指示伸縮量EPの最大値と最小値との差)よりも小さくなるように制限する。例えばα=0.6である場合、車高設定手段411により指示可能な伸縮量が、停車時制御においては基準位置Aを0%として+100%から−100%であるのに対して、低速時制御においては基準位置Aを0%として+60%から−60%までに制限する、という具合である。このような制限を設けることにより、トラクタ1が基準走行速度VT以下で走行している際に設定可能な車高の範囲を、トラクタ1が停車している際に設定可能な車高の範囲よりも小さくする。
平均伸縮量EMが制限指示伸縮量EPRよりも大きい場合、図11に示すように、制御部450は下降電磁弁203bの作動に係る信号を下降電磁弁203bに送信する(図8、S222)。当該信号により下降電磁弁203bは作動し、第二油路200における下降電磁弁203bの下流側と上流側とを連通する。下降電磁弁203bにより第二油路200が連通されると、サスペンションシリンダ94・94、第一油路100及び第三油路300内の作動油は下降電磁弁203b、圧力補償型流量制御弁204及び上昇電磁弁203aを介してトランスミッションケース31へと戻される。これによりサスペンションシリンダ94・94内の作動油を流出させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを縮めることが可能となる。
制御部450は下降電磁弁203bを作動させることにより平均伸縮量EMを制限指示伸縮量EPRと一致させると、下降電磁弁203bの作動に係る信号の送信を停止し、再び下降電磁弁203bにより第二油路200内の作動油の流れを遮断させる(図8、S2225)。
平均伸縮量EMが制限指示伸縮量EPRよりも大きい場合、制御部450は平均伸縮量EMが制限指示伸縮量EPRよりも小さい値か否か判断する(図8、S223)。
平均伸縮量EMが制限指示伸縮量EPRよりも小さい場合、図12に示すように、制御部450は上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206の作動に係る信号を上昇電磁弁203a及びアンロード用電磁弁206にそれぞれ送信する(図8、S224)。当該信号により上昇電磁弁203aが作動し、第二油路200における上昇電磁弁203aの上流側と下流側とを連通すると共に、アンロード用電磁弁206が作動し、アンロード用油路205内の作動油の流れを遮断する。上昇電磁弁203aにより第二油路200が連通されると、油圧ポンプ201の駆動によりトランスミッションケース31から吸い上げられた作動油は上昇電磁弁203a、圧力補償型流量制御弁204及び下降電磁弁203bを介して第一油路100へと圧送される。これによりサスペンションシリンダ94・94内へ作動油を圧送させ、サスペンションシリンダロッド94b・94bを伸ばすことが可能となる。
制御部450は上昇電磁弁203aを作動させることにより平均伸縮量EMを制限指示伸縮量EPRと一致させると、上昇電磁弁203aの作動に係る信号の送信を停止し、再び上昇電磁弁203aにより第二油路200内の作動油の流れを遮断させる(図8、S2225)。
上記のような制御部450の制御により、トラクタ1の機体前部の車高をオペレータの好みに応じた車高に調節し、トラクタ1による作業等を行うことができる。この際、車高設定手段411により指示可能な伸縮量の範囲を制限することにより、トラクタ1が停車している場合に比べて設定可能なトラクタ1の機体前部の車高の範囲が小さくなる。これにより、基準走行速度VT以下で走行している際には車高を大きく変化させることを防止し、オペレータの乗り心地やトラクタ1の機体の安定性を向上させることが可能となる。
走行速度Vが基準走行速度VT以上の場合(トラクタ1が基準走行速度VT以上で走行している場合)、制御部450は手動モードに基づく制御を終了し、自動モードに基づく制御を開始する(図8、S230)。これにより、トラクタ1が基準走行速度VT以上(高速)で走行する際には制御部450は自動的に自動モードに基づく制御を開始し、車高設定手段411による指示に関わらず安定した姿勢で走行することが可能となる。
制御部450は手動モードに基づく制御を行っている際に、手動モードに基づく制御を行っている旨の信号をメータパネル53に送信し、メータパネル53に手動モードに基づく制御を行っている旨を表示させる。制御部450は車高設定手段411による指示に係る情報を信号としてメータパネル53に送信し、メータパネル53に車高設定手段411による指示の内容を百分率(基準位置Aを0%として+100%から−100%まで)で表示させる。制御部450は平均伸縮量EMに基づいて、トラクタ1の機体前部の実際の車高を算出する。制御部450は当該車高の情報に係る信号をメータパネル53に送信し、メータパネル53にトラクタ1の機体前部の実際の車高を表示させる。オペレータはメータパネル53の表示により、現在の制御モード、車高設定手段411による指示の内容、及びトラクタ1の機体前部の車高を確認することが可能となる。
以上の如く、本実施例の独立型サスペンション90は、サスペンションシリンダ本体94a、及びサスペンションシリンダ本体94aに摺動可能に挿入されたサスペンションシリンダロッド94bからなり、前輪85を昇降可能に支持するサスペンションシリンダ94と、サスペンションシリンダ94に連通接続される第一油路100と、作動油を貯溜するトランスミッションケース31と第一油路100とを連通接続する第二油路200と、第二油路200の中途部に設けられ、トランスミッションケース31に貯溜される作動油を第二油路200を介して第一油路100側へと圧送する油圧ポンプ201と、第二油路200の中途部に設けられ、第二油路200内の作動油の流通可能な方向を切り替え、又は作動油の流通を遮断する流通方向切り替え手段203と、サスペンションシリンダロッド94bの基準位置Aからの伸縮量を指示する車高設定手段411と、サスペンションシリンダロッド94bの基準位置Aからの伸縮量を検出するポジションセンサ401と、車高設定手段411による指示に係る情報及びポジションセンサ401による検出に係る情報に基づいて流通方向切り替え手段203を操作し、サスペンションシリンダロッド94bの基準位置Aからの伸縮量が車高設定手段411により指示された伸縮量と一致するよう制御する手動モードを有する制御部450と、を具備するものである。このように構成することにより、サスペンションシリンダロッド94bを所望の位置に伸縮させることが可能となり、容易に作業や走行に合わせて車高を所望の高さとすることができる。これにより、オペレータの乗り心地や作業性を向上させることが可能となる。
また、本実施例の独立型サスペンション90は、トラクタ1の走行速度を検出する走行速度検出手段402を具備し、制御部450は、走行速度検出手段402による検出に係る情報に基づいてトラクタ1が所定の走行速度(基準走行速度)VT以下で走行、又は停車していると判断した場合に前記手動モードに基づく制御を行うものである。このように構成することにより、トラクタ1が所定の走行速度(基準走行速度)VT以下で走行、又は停車している場合に手動により車高を変更することが可能となり、高速で走行している際に車高を変更することにより不安定な走行となることがない。
また、本実施例の独立型サスペンション90は、サスペンションシリンダ94に加わる衝撃を吸収するアキュムレータ301と、第一油路100とアキュムレータ301とを連通接続する第三油路300と、第三油路300の中途部に設けられ第三油路300内の作動油の流れを遮断することが可能な第三油路遮断弁302と、を具備し、制御部450は、トラクタ1が停車していると判断した場合には第三油路遮断弁302により第三油路300内の作動油の流れを遮断させるものである。このように構成することにより、トラクタ1が停車している場合にサスペンション機能を停止させることが可能となり、車高を変更するときに車体が傾斜したり、高さが変動したりすることがなく、安定した姿勢で車高を変更することができる。これにより、トラクタ1に作業機を脱着させる作業時やメンテナンス作業時に不意にトラクタ1の前部の車高が上下することを防止し、作業性や安全性を向上させることが可能となる。
また、本実施例の独立型サスペンション90の制御部450は、トラクタ1が所定の走行速度(基準走行速度)VT以下で走行していると判断した場合に車高設定手段411により指示可能なサスペンションシリンダロッド94bの伸縮量の範囲を、トラクタ1が停車していると判断した場合に車高設定手段411により指示可能なサスペンションシリンダロッド94bの伸縮量の範囲よりも狭くするものである。このように構成することにより、トラクタ1が所定の走行速度(基準走行速度)VT以下で走行している場合に変更可能な車高の幅を狭くすることができ、作業を行う低速走行時において走行しながら所望の車高に変更しても大幅な車高の変化が生じることがなく、安定した姿勢を保つことが可能となる。
また、本実施例のトラクタ1の独立型サスペンション90は、制御部450が行う制御に係る情報を表示する表示するメータパネル53を具備するものである。このように構成することにより、制御部450による制御に係る情報をオペレータが容易に確認することが可能となる。
なお、本実施の一形態において走行速度検出手段402は後車軸41の回転数を検出し、制御部450は検出された回転数に基づいてトラクタ1の走行速度Vを算出するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば走行速度検出手段は対地センサ等であって、トラクタ1の走行速度Vを直接検出するものであってもよい。また、走行速度検出手段はエンジン10の回転数及びトラクタ1の減速比を検出し、制御部450は前記回転数及び減速比に基づいてトラクタ1の走行速度Vを算出するものであってもよい。つまり本発明に係る走行速度検出手段は、制御部450がトラクタ1の走行速度Vを得るための情報を検出するものであればよい。
なお、本発明に係る表示部は本実施例におけるメータパネル53に限るものではなく、メータパネル53とは独立したモニターやライト、若しくは発音機等を用いて構成することも可能である。