JP2003130213A - 作業車両の変速装置 - Google Patents
作業車両の変速装置Info
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Abstract
装置を構成することを課題とする。 【解決手段】 走行速度を調節する変速装置であって、
変速装置の低速域の変速を、少なくとも一方が可変容量
の油圧式無段変速機21を用いて行い、前後進用歯車と
その切換クラッチ61による正逆転機構部22を有する
作業車両の変速装置において、駐車ブレーキ101の作
動状態の一定時間継続を認識して、駆動力伝達経路のク
ラッチ61を切断し、油圧式無段変速機21の油圧ポン
プ31斜板を中立位置に制御する。
Description
置に関するものである。より詳しくは、油圧式無段変速
装置(HST)および遊星機構を有する変速装置に関す
るものであり、駐車ブレーキと連動して制御される変速
装置に関するものである。
構を有するものが知られている。例えば、特開2001
−108061号公報に示されるものである。これは、
エンジンの動力を、一方は遊星歯車機構に伝え、他方は
HSTを介して遊星歯車機構に伝えて合成する油圧−機
械式変速装置において、走行速度が設定速度に達する
と、HST21の斜板アクチュエータ94と電子ガバナ
93とを連動させて設定速度を維持するよう構成したも
のである。また、この機構においては、後進および低速
前進域をHSTにより行い、中高速の前進時にはHST
の駆動力を遊星歯車機構に伝え合成された駆動力により
車両を走行させるものである。
いては、後進をHSTの駆動力により行うため、後進速
度を大きくすることが困難である。さらに、車両の重量
が大きい場合にはHSTにかかる負担が大きくなり、H
STにより走行可能な速度範囲が小さくなる。また、H
STの斜板制御が複雑になる。また、HSTの斜板が傾
動した状態において、駐車ブレーキを作動させた場合
に、駐車時においてもHSTに負荷が掛かり、燃料消費
が大きくなるとともに、騒音が発生する可能性がある。
下のような課題解決手段を取るものである。請求項1に
記載のごとく、走行速度を調節する変速装置であって、
少なくとも一方が可変容量の油圧式無段変速機をおよび
遊星機構により構成される変速部と、前後進用歯車とそ
の切換クラッチによる正逆転機構部とを有する作業車両
の変速装置において、停車状態もしくは無操作状態の一
定時間継続を認識して、駆動力伝達経路のクラッチを切
断し、油圧式無段変速機の油圧ポンプ斜板を中立位置に
制御する。
する変速装置であって、少なくとも一方が可変容量の油
圧式無段変速機をおよび遊星機構により構成される変速
部と、前後進用歯車とその切換クラッチによる正逆転機
構部とを有する作業車両の変速装置において、駐車ブレ
ーキの作動状態の一定時間継続を認識して、駆動力伝達
経路のクラッチを切断し、油圧式無段変速機の油圧ポン
プ斜板を中立位置に制御する。
する。図1は作業車両の全体側面図、図2は作業車両の
変速構成を示す模式図、図3は作業車両の駆動構成を示
すスケルトン図、図4はHMTの構成を示すスケルトン
図、図5は遊星機構および正逆転機構の構成を示す展開
図、図6は油圧ポンプの吐出量と変速比の関係を示す
図、図7は変速機構の制御構成を示す図、図8は駐車ブ
レーキ機構の構成を示す模式図、図9は斜板制御の構成
を示す図である。
実施例について全体構成から説明する。本機の前後に前
輪1及び後輪2を支承し、前部のボンネット6内部には
エンジン5を配置し、該ボンネット6の後方にはステア
リングハンドル10を設けており、該ステアリングハン
ドル10の後方にはシート11を配設している。また、
シート11の側部には主変速レバー3、副変速レバー
4、高低切換レバー等が突設され、ステアリングハンド
ル10のハンドルコラム側部に前後進切換操作具として
前後進切換レバー7が配置されている。これらステアリ
ングハンドル10やシート11やレバー類等はキャビン
12内の運転部に配置されている。
が配置され、該伝動ハウジングの後部にミッションケー
ス9を配設し、エンジン5からの動力を後輪2に伝達し
て駆動し、4輪駆動切換機構を介して前輪1にも同時に
駆動力を伝達することを可能としている。
ース9後端から突出したPTO軸15に伝達されて、該
PTO軸15から図示しないユニバーサルジョイント等
を介して機体後端に作業機装着装置を介して装着した作
業機を駆動するように構成している。そして、前記シー
ト11前下方のステップ上にはブレーキペダルや主クラ
ッチペダルやデフロックペダル等が配設されている。
る。本発明の変速機構においては、エンジン5の出力を
HST21および遊星機構22により変速するものであ
る。そして、変速された出力の正逆転を正逆転機構23
により制御し、その下流側に副変速機構24が配設され
るものである。エンジン5の出力軸(クランク軸)25
は機体後方に延出されて、HST21と遊星機構22に
駆動力が伝達される。そして、HST21と遊星機構2
2により変速された駆動力は正逆転機構23および副変
速機構24に伝達されるものである。
を用いてより詳しく説明する。エンジン5の後方には、
HST21および遊星機構22、そして、正逆転機構2
3が配設されている。HST21の油圧ポンプ21は出
力軸25により駆動されるものである。そして、出力軸
25より延出される軸に挿嵌固定され、遊星機構に歯合
した歯車も出力軸25よりの駆動力の伝達をうける。出
力軸25はPTOクラッチ(もしくはダンパー)33を
介して伝動軸41に接続されている。伝動軸41は出力
軸25の駆動力をPTO変速機構34に伝達するもので
ある。そして、出力軸25より伝達された駆動力は、前
述したPTO変速機構34を介してPTO軸15を駆動
するものである。
ータ32により構成される。HST21により変速され
た駆動力は、遊星機構22に導入されるものである。油
圧モータ32の軸に接続された駆動軸上に挿嵌固定され
た歯車は遊星機構22に接続している。そして、この歯
車を介してHST21により変速された駆動力が遊星機
構22に導入されるものである。遊星機構22よりの出
力は、正逆転機構23を介して、伝動軸42に伝達され
る。伝動軸42は副変速機構24に接続されており、副
変速機構24により前輪1および後輪2に伝達される駆
動力の変速を行うものである。副変速22には、デフ機
構36を介して後輪2が接続されており、四輪駆動切換
機構37を介して前輪1の駆動機構が接続されている。
構成について説明する。作業車両に搭載されるHMT機
構は、HST21および遊星機構22により構成される
ものである。HST21の油圧ポンプ31は駆動軸67
により駆動されており、駆動軸67の後端は伝動軸51
に接続されている。伝動軸51の前部には、歯車54が
挿嵌固定されており、歯車54を介して遊星機構22に
駆動力が伝達される。歯車54は歯車55に歯合してお
り、歯車55は伝動軸52に回動自在に挿嵌されてい
る。さらに、歯車55は遊星歯車58・58を回動自在
に枢支する保持体に接続されている。そして、歯車55
および保持体が一体的に伝動軸52に対して回動する。
遊星歯車58・58は伝動軸52側において、太陽歯車
60に歯合している。太陽歯車60は伝動軸52に回動
自在に挿嵌されており、前述の歯車57と一体的に回動
するものである。また、遊星歯車58・58はリング歯
車59の内側歯に歯合している。リング歯車59は伝動
軸52に回動自在に挿嵌されており、同様に伝動軸52
に挿嵌された歯車62と一体的に回動する構成となって
いる。
の歯車63・64が伝動軸51に対して相対回動自在に
挿嵌されている。なお、歯車63と歯車64は一体的に
回動するものである。歯車63は歯車62に歯合してお
り、歯車63より駆動力が歯車64、歯車65を介し
て、伝動軸52に回動自在に挿嵌された歯車66に歯合
するものである。なお、歯車65は支軸51に回動自在
に枢支されている。歯車62および歯車66は、伝動軸
52に配設されたクラッチ61に接続している。そし
て、このクラッチ61により伝動軸52の正逆転を制御
する。クラッチ61により歯車62と伝動軸52を接続
することにより、伝動軸52を正転側に駆動するもので
ある。また、歯車66と伝動軸52を接続することによ
り、伝動軸52を逆転側に駆動するものである。
T21を介した駆動力と、介さない駆動力を遊星機構2
2において合成することができるものである。このた
め、前進もしくは後進においては、HST21側の出力
制御を行うことにより、円滑に速度制御を行うことがで
きるものである。すなわち、油圧ポンプ31の斜板制御
を行うことにより、作業車両の速度調整を行うことがで
きるものである。さらに、HST21が故障した場合に
おいても、油圧モータ32側駆動軸68を固定すること
により、非常時の走行が可能となる。
出量と作業車両の変速比の関係について説明する。図6
において、油圧ポンプ31の吐出量がP0である場合に
は、変速比が0となる。そして、吐出量を徐々に減少さ
せることにより、変速比が大きくなり、車速が増してゆ
くものである。吐出量が0となる場合には、変速比V1
となる。さらに変速比を増す場合には、油圧ポンプ31
の作動油吐出方向を逆転させて、吐出量を増してゆくも
のである。すなわち、前進もしくは後進において、(副
変速の操作を除いて)クラッチの制御を必要としないも
のである。前進時もしくは後進時において、変速にとも
なうクラッチ断接を行わないので、ミッションオイルの
劣化を防ぐとともに、変速操作を円滑に行うことができ
る。さらに、変速制御を簡便におこなうことができ、変
速機構の信頼性が向上する。なお、後進時には、正逆転
機構23により前輪1および後輪2の回転方向を逆にす
るので、油圧ポンプ31の制御は同様になる。後進時に
おける吐出量と変速率は正逆転機構23における後進側
の減速比により決定されるものである。
を用いて説明する。変速機構の制御は、図7に示すごと
く、コントローラ81により行われるものである。コン
トローラ81には、エンジン5に配設された電子ガバナ
84、油圧ポンプ31の駆動軸回転速度を検出するピッ
クアップ85、主変速レバー3の位置を認識するポテン
ションメータ88、前後進レバー7の位置を認識するポ
テンションメータ87、副変速レバー4の位置を認識す
るポテンションメータ90、伝動軸42の回転速度を検
出するピックアップ89、油圧ポンプ31の斜板制御を
行うアクチュエータ86、クラッチ61の接断を行う電
磁弁82、83が接続されている。ポテンションメータ
87・88により、コントローラ81において、主変速
レバー3および前後進レバー7の位置を認識可能であ
る。そして、その位置に対応させて油圧ポンプ31の斜
板制御を行い、クラッチ61の断接を行うものである。
て、前後進レバー7と主変速レバー3とに分けることに
より、従来の車両の操作構成を容易に受け継ぐことが可
能である。そして、作業車両のユーザーが新たな操作方
法を習得する必要がなく、従来の操作経験を生かすこと
ができる。また、ローダなどの作業機を操作する場合に
も、前後進レバー7が効果的である。ローダの操作と同
時に前後進が可能であり、前後進の速度再現性を維持で
きる。
の斜板制御構成について説明する。主変速レバー3の近
傍には、主変速レバー3の位置もしくは回動角度を認識
可能なセンサが配設されるものである。本実施例におい
ては、主変速レバー3の基部にポテンションメータ88
を配設し、このポテンションメータ88により主変速レ
バー3の位置を認識するものである。そして、コントロ
ーラ81において、主変速レバー3の位置が認識され
る。コントローラ81は、主変速レバー3の位置に対応
して、変速制御を行うものである。コントローラ81の
内部には、主変速レバー3の位置に対応した油圧ポンプ
の斜板角度が設定されており、この設定に基づき、アク
チュエータ86により、斜板角を調節し、主変速レバー
3に対応した変速制御を行うものである。
位置を認識するポテンションメータ87および、正逆転
機構23のクラッチ断接を行う電磁バルブ82・83が
接続されている。そして、前後進レバー7の前進(F)
・中立(N)・後進(R)の各位置に対応して、電磁バ
ルブ82・83を制御し、クラッチ61の制御を行うも
のである。前後進レバー7が前進位置にある場合には、
前進側の歯車と伝動軸42を接続する。後進位置にある
場合には、後進側の歯車と伝動軸42を接続するもので
ある。そして、前後進レバー7が中立位置にある場合に
は、クラッチ61の接続が解除され、伝動軸42が駆動
されない状態となる。すなわち、クラッチ61は、前後
進レバー7に連動した構成となっており、前進(F)・
中立(N)・後進(R)に対応して、前進側の接続、解
除、後進側の接続がおこなわれるものである。
装置の制御構成について説明する。図8に示すごとく、
駐車ブレーキレバー101は後輪2もしくは前輪1の駆
動軸上に配設されたブレーキ機構102・102に接続
している。そして、駐車ブレーキレバー101を作動さ
せることにより、後輪2もしくは前輪1に接続した駆動
軸を固定し、後輪2もしくは前輪1を固定するものであ
る。なお、ブレーキ機構102は駆動力の伝動経路にお
いて、各クラッチより下流側に位置するものである。ブ
レーキ機構102と駐車ブレーキレバー101はワイヤ
により接続され、駐車ブレーキレバー101を作動させ
ることにより、ワイヤを摺動し、ブレーキ機構102が
作動するものである。なを、ブレーキ機構102と駐車
ブレーキレバー101を電気的に接続し、ブレーキ機構
102を作動させることも可能である。
ンサ103が配設されており、駐車ブレーキレバー10
1の回動位置もしくは作動の有無を認識可能に構成され
ている。センサ103としては、駐車ブレーキレバー1
01の回動により入切されるスイッチもしくはポテンシ
ョメータを利用することができるセンサ103はコント
ローラ81に接続されており、駐車ブレーキレバー10
1の作動状態をコントローラ81において認識可能に構
成されている。このような構成において、駐車ブレーキ
レバー101が引かれると、駐車ブレーキの作動がコン
トローラ81において認識され、前後輪に駆動力を伝達
する各クラッチが切断される。本実施例においては、前
述の電磁弁82・83によりクラッチ61が切断される
ものである。なお、エンジン5とHST21間に配設さ
れるメインクラッチを切断することも可能である。
切断された後に、一定時間が経過すると、アクチュエー
タ86により、斜板制御が行われ、HST21の油圧モ
ータ32の駆動が停止するものである。すなわち、駐車
ブレーキレバー101の回動により、駐車ブレーキの作
動を認識し、クラッチを切断し、HST21の駆動を停
止するものである。このように、駐車時にHST21の
駆動を停止するので、停止時におけるHST21の負荷
を軽減できる。さらに、駐車時における騒音を低減、燃
費を向上できるものである。また、HST21などの油
圧回路における油圧の上昇を低減でき、変速装置全体の
耐久性を向上できるものである。
01が作動した状態が一定時間継続されることにより、
車両が当面操作されないと推定し、騒音を下げ、油圧回
路に掛かる負荷を軽減し、燃料消費を下げるものであ
る。駐車ブレーキレバー101が作動すると、コントロ
ーラ81においてタイマーが作動し(もしくは無操作時
間の積算を行い)、一定時間後に操作がされていなけれ
ば、クラッチが切断され、HST21の油圧モータの駆
動が停止するものである。また、車両が当面操作されな
い状態であることを認識する手段として、図8に示すご
とく、シート11にシートスイッチ104を配設し、操
縦者の有無を認識し、HST21の油圧モータの駆動停
止を行うことも可能である。シートスイッチ104はシ
ート11に操縦者が着座するとスイッチの入り切りが行
われるものである。
し、シートスイッチ104をコントローラ81に接続す
る。これにより、コントローラ81において、操縦者が
シート11に着座しているか否かが認識される。そし
て、操縦者がシート11に着座しておらず、駐車ブレー
キレバー101が作動した状態が一定時間継続されるこ
とにより、クラッチを切断し、HST21の油圧モータ
の駆動を停止するものである。もしくは、シートスイッ
チ104により、操縦者の居ない状態が一定時間継続し
ていることをコントローラ81において認識した場合
に、クラッチを切断し、HST21の油圧モータの駆動
を停止することも可能である。同時に、ブレーキ機構1
02を作動させることも可能である。また、操縦者の有
無を認識する手段として、シートスイッチ104の変わ
りに、赤外線センサをシート11近傍に配設することも
可能である。
(N)にある状態、もしくは主変速レバー3が停止位置
(0)にある状態が一定時間継続した場合に、ブレーキ
機構102・102を作動させ、クラッチを切断し、H
ST21の油圧モータの駆動を停止することも可能であ
る。すなわち、停止状態の一定時間の継続、もしくは無
操作状態の一定時間の継続を認識して、ブレーキ機構1
02・102を作動させ、クラッチを切断し、HST2
1の油圧ポンプ斜板を中立位置へと制御することも可能
である。
成について説明する。図9(a)は車両停止時における
油圧ポンプの斜板位置を示す図、図9(b)は斜板を中
立位置にもどす過程を示す図、図9(c)は駐車ブレー
キ作動時における油圧ポンプの斜板位置を示す図であ
る。図9(a)に示すごとく、車両を停止している状態
において、HST21の油圧ポンプは作動油の吐出量P
0となる位置に保持されている。すなわち、油圧ポンプ
の斜板が一定角に保持され、HST21の油圧モータが
駆動されている。この状態において、駐車ブレーキレバ
ー101を引き、一定時間が経過すると、図9(b)に
示すごとく、HST21の油圧ポンプ31の吐出量が少
なくなるように、斜板が制御される。そして、図9
(c)に示すごとく、油圧ポンプ31の吐出量が0とな
り、HST21の油圧モータの駆動が停止する。
はV1となる変速比で駆動される。しかし、HST21
の斜板を制御する以前に、駆動力を伝達するクラッチを
切断しているので、車輪は駆動されることはない。すな
わち、HST21により変速された駆動力と、エンジン
より遊星機構22に伝達される駆動力とを、遊星機構2
2において合成し、変速を行う変速機構を有する作業車
両において、駐車時における駆動力の損失を低減し、騒
音を少なくするとともに燃料消費を低減できる。さら
に、油圧回路に掛かる負荷を軽減できるものである。
節する変速装置であって、少なくとも一方が可変容量の
油圧式無段変速機をおよび遊星機構により構成される変
速部と、前後進用歯車とその切換クラッチによる正逆転
機構部とを有する作業車両の変速装置において、停車状
態もしくは無操作状態の一定時間継続を認識して、駆動
力伝達経路のクラッチを切断し、油圧式無段変速機の油
圧ポンプ斜板を中立位置に制御するので、停車時におけ
る作業車両の騒音を低減できるとともに、変速装置に掛
かる負荷を軽減できる。さらに、燃料消費量を低減でき
る。
する変速装置であって、少なくとも一方が可変容量の油
圧式無段変速機をおよび遊星機構により構成される変速
部と、前後進用歯車とその切換クラッチによる正逆転機
構部とを有する作業車両の変速装置において、駐車ブレ
ーキの作動状態の一定時間継続を認識して、駆動力伝達
経路のクラッチを切断し、油圧式無段変速機の油圧ポン
プ斜板を中立位置に制御するので、駐車ブレーキの引き
ずりを解消できる。そして、停車時における作業車両の
騒音を低減できるとともに、変速装置に掛かる負荷を軽
減できる。さらに、燃料消費量を低減できる。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 走行速度を調節する変速装置であって、
少なくとも一方が可変容量の油圧式無段変速機をおよび
遊星機構により構成される変速部と、前後進用歯車とそ
の切換クラッチによる正逆転機構部とを有する作業車両
の変速装置において、停車状態もしくは無操作状態の一
定時間継続を認識して、駆動力伝達経路のクラッチを切
断し、油圧式無段変速機の油圧ポンプ斜板を中立位置に
制御することを特徴とする作業車両の変速装置。 - 【請求項2】 走行速度を調節する変速装置であって、
少なくとも一方が可変容量の油圧式無段変速機をおよび
遊星機構により構成される変速部と、前後進用歯車とそ
の切換クラッチによる正逆転機構部とを有する作業車両
の変速装置において、駐車ブレーキの作動状態の一定時
間継続を認識して、駆動力伝達経路のクラッチを切断
し、油圧式無段変速機の油圧ポンプ斜板を中立位置に制
御することを特徴とする作業車両の変速装置。
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