JP2790566B2 - パワーシフト変速装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワーシフト変速装置
の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、トラクタの動力伝達装置とし
て、主クラッチを遮断することなしに、自由に変速で
き、走行部が過負荷状態になったときクラッチ操作する
ことなしに素早く、車軸の駆動力を増大させることがで
きるパワーシフト変速装置があり、所謂シャトル (前後
進) 変速、ハイ・ロー変速等に利用されている (新版農
業機械ハンドブック第 282〜283 ページ参照) 。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーシフト変
速装置は、制御レバー、ペダル等の制御具によって、例
えばプロポーショナル電磁バルブをオン・オフしてクラ
ッチ、すなわち、クラッチ要素を断接するバルブをモジ
ュレーション制御しているに過ぎなかった。しかし、こ
のモジュレーション制御だけでは、例えば、フロントロ
ーダによるローダ作業によっては、前後進を頻繁に切換
えるとともに、突込み作業、持上げ作業等によっては、
そのローダ作業に適合することができないおそれがあっ
た。

【０００４】そこで、本発明では、制御具でオンされて
いる制御バルブをモジュレーション制御するとともに、
該制御具とは別の制御具によって該制御バルブを比例制
御、つまり、圧力零から圧力最大の範囲で圧力制御する
ことで、作業負荷に適合できるようにしたことを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力軸3 と出
力軸44との間に、第１クラッチ要素35を接続したとき入
力軸3 から第１クラッチ要素35を介して出力軸44に前進
又は高速の動力を伝達し、一方、第２クラッチ要素36を
接続したとき入力軸3 から第２クラッチ要素36を介して
出力軸44に後進又は低速の動力を伝達するパワーシフト
変速装置4 を設け、前記第１・２クラッチ要素35,36 を
接続する第１・２ピストン31,32 に対して作動油圧を切
換えて送液する制御バルブ40A,40B を備え、該制御バル
ブ40A,40B を操作する制御具73を備えているものにおい
て、前述の目的を達成するために、次の技術的手段を講
じている。

【０００６】すなわち、本発明は、前記第１・２クラッ
チ要素35,36 のいずれか一方の制御バルブ40A がオンの
状態において前記制御具73とは別の制御具77の操作で前
記一方の制御バルブ40A をオフにするとともに、前記別
の制御具77の操作ストロークを検出しかつ該検出信号で
前記一方の制御バルブ40A を圧力制御してオフにする制
御回路76を備えていることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】制御具73であるシャトルレバーを前進に切換え
たことを検出器74で検出し、この信号で前進側の第１ク
ラッチ要素35を第１ピストン31で圧接すべく第１制御弁
40A をモジュレーション制御する。このとき、別の制御
具77であるペダルを踏込むとこれをポテンショメータ等
の歪ゲージ検出器78でそのストロークを検出し、その検
出信号を制御回路76に送信する。

【０００８】該制御回路76による演算処理により、別の
制御具77のストロークに応じて第１制御バルブ40A をＰ
ＷＭ制御し、かつ圧力零から圧力最大まで比例した圧力
制御する。

【０００９】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図２は、トラクタの動力伝達装置の全体を模式的に
示しており、エンジン出力軸1 に、遊星式パワーシフト
変速装置2 の入力側が直結されており、該変速装置2 の
出力側であるギヤー軸3 は、後方に延伸されて前後進切
換式 (シャトル) パワーシフト変速装置4 が同軸上に備
えられ、更に、該変速装置4 の出力側に、同軸上に高低
速切換 (ハイ・ロー) 式パワーシフト変速装置5 が備え
られ、この出力側であるカシンター軸6 には図では２段
のギヤー変速装置7 を介して差動装置8 に連結され、該
差動装置8 は図外の左右車輪に終減速装置を介して連動
されている。

【００１０】遊星式パワーシフト変速装置2 は主クラッ
チが収容されていたクラッチハウジング9 に収められ、
該ハウジング9 に連設したミッションケース10内に、シ
ャトル式パワーシフト変速装置4 以下の装置が収容さ
れ、クラッチハウジング9 、ミッションケース10はエン
ジンとともにトラクタ車体を構成している。図３を参照
すると、遊星式パワーシフト変速装置2 は、エンジン出
力軸1 にスプライン結合されている断面椀形のインター
ナルギヤー11と、該ギヤー11に咬合する遊星ギヤー12を
放射状位置に有し、かつボールベアリング13で回転自在
に支持されていて、出力側であるギヤー軸3 にスプライ
ン結合されている遊星ギヤーサポート14と、該サポート
14のボス部に套嵌されていて遊星ギヤー12が咬合してい
るサンギヤー15と、該ギヤー15にスプライン等で結合さ
れていて車体に固定したサポート16にボールベアリング
17で回転自在に支持されているクラッチボディ18と、該
クラッチボディ18の前後で背合状に嵌合されていて連結
軸19で互いに連動連結されているピストン20及びスプリ
ングシート21と、クラッチボディ18と遊星ギヤーサポー
ト14との間に介装されている第１クラッチ要素22および
クラッチボディ18とサポート16との間に介装されている
第２クラッチ要素23と、該第２クラッチ要素23をスプリ
ングシート21を介して圧接方向に付勢するスプリング24
等からなる。

【００１１】エンジン出力軸1 およびギヤー軸3 は同軸
心上にある筒構造であり、この中にはＰＴＯ推進軸25が
挿入され、該ＰＴＯ軸25の前端は、エンジン出力軸1 又
はフライホイール26に結合され、後部は図２に示す如く
ＰＴＯ油圧クラッチ27を介して図外のＰＴＯ軸に連動さ
れている。また、サポート16には、図２で示した電磁形
バルブ28によって切換られるオイルをピストン20に送液
する油路29が形成されている。

【００１２】シャトル式パワーシフト変速装置4 はこの
装置4 に対しては入力軸となるギヤー軸3 上に同軸心と
して備えられ、該軸3 にキー又はスプライン結合された
クラッチボディ30と、該クラッチボディ30に背合状とし
て前後に嵌合されている第１・２ピストン31,32 と、ギ
ヤー軸3 上にニードルベアリングとボールベアリングで
相対回転自在に套嵌されている正転 (前進) 用ギヤー33
および遊転 (後進) 用ギヤー34と、クラッチボディ30と
各ギヤー33,34 との間に介装された前・後進用第１・２
クラッチ要素35,36 と、ギヤー軸3 の下方で平行に支架
したカウンター軸37上の一方のギヤー38を正転用ギヤー
33に咬合させ、他方のギヤー39は遊転用ギヤー34に図外
の中間 (アイドル) ギヤーを介して咬合されている。

【００１３】第１・２ピストン31,32 には、図１に示し
たプロポーショナルバルブ40の切換でそれぞれ戻しバネ
41,42 に抗してオイルを給送可能であり、このため、ギ
ヤー軸3 には油路43が形成されている。なお、正転用ギ
ヤー33はギヤー軸3 と同軸心上に配置した筒軸構造とさ
れているハイ・ロー式パワーシフト変速装置5 の入力軸
44 (シャトル式パワーシフト変速装置4 に対しては出力
軸となる）に結合されている。

【００１４】図１において、トラクタの操縦ハンドル72
のハンドルポスト等には、中立位置Ｎから前進位置Ｆお
よび後進位置Ｒに切換え自在なシャトルレバー (制御
具)73が備えられ、前後進位置を検出する検出器 (リミ
ットスイッチ)74,75が設けられている。プロポーショナ
ルバルブ40は圧力比例形の電磁バルブであり、前進用の
第１制御バルブ40A および後進用の第２制御バルブ40B
に、前記検出器74,75 の各検出信号をＣＰＵで例示する
制御回路76に送信して励磁・消磁することで当該バルブ
40A,40B をモジュレーション制御して、前進用第１ピス
トン31および後進用第２ピストン32に作用油圧を切替送
液可能とされている。

【００１５】ここにおいて、本発明実施例では前進用の
第１制御バルブ40A に対して、制御回路76で演算等して
次のような制御を可能としている。すなわち、制御具73
を前進側にして第１制御バルブ40A を励磁することで、
第１ピストン31をモジュレーション制御することで第１
クラッチ要素35をオンにした状態で、別の制御具77の操
作ストローク (図ではペダルの踏込ストローク) をポテ
ンショメータ等の歪ゲージ等による検出器78で検出し、
その検出信号によって制御回路76を介して第１制御バル
ブ40A をオフ、すなわち消磁する。

【００１６】この場合、検出器78の検出信号で第１制御
バルブ40A をＰＷＭ制御 (パルス幅制御) し、圧力零か
ら圧力最大 (例えば、18kgf/cm²)まで比例圧力制御した
後、第１制御バルブ40A をオフにすべく制御回路76に演
算回路等が組込まれている。図４を参照すると、ハイ・
ロー式パワーシフト変速装置5 は、入力軸44上にキー又
はスプライン等で結合されているクラッチボディ45と、
該ボディ45の前後に背合状として嵌合されているハイ・
ロー用の第１・２ピストン46,47 と、入力軸44上に相対
回転自在に套嵌されているハイ・ロー用の第１・２ギヤ
ー48,49 と、シャトル用カウンター軸37と同軸心として
かつギヤー軸 (入力軸44) の下方で平行に支架されてい
るギヤー50,51 を有するカウンター軸6 と、このカウン
ター軸6 上の一方のギヤー50を前記第１ギヤー48に、他
方のギヤー51を第２ギヤー49に嵌合してなる。

【００１７】クラッチボディ45とハイ・ロー用ギヤー4
8,49 との間には戻しバネ52,53 に抗して摺動する第１
・２ピストン46,47 で圧接される第１・２クラッチ要素
54,55が介装されており、該ピストン46,47 に対するオ
イルは電磁式バルブ56の切換で蓋体57に形成した油路5
8、配管59,60 、ロータリ配管部材61および入力軸44に
形成した油管62等を介して給送可能とされている。

【００１８】蓋体57は、前記各種バルブ28,40,56の取付
ベースであり、該蓋体57の油路58とロータリ配管部材61
とを配管59,60 で接続するため、図６（Ａ）（Ｂ）に示
す技術手段を講じている。すなわち、図６（Ａ）におい
て、配管59で代表して示す如く、配管59の下端はロータ
リ配管部材61にネジ59A で接続され、上端には内ネジ59
B を有し、外シール59C を有する。

【００１９】そして、内ネジ59B にボルト59D をネジ込
んで配管59を直立保持して蓋体57を位置決めし、ボルト
59D に代替して盲プラグ59E を螺合している。図６
（Ｂ）は盲プラグ59E に油路59F を形成したもので、そ
の他は図６（Ａ）と共通する。更に、図２および図４を
参照すると、ギヤー変速装置7 はカウンター軸6 の後端
に結合されている伝達ギヤー63と、カウンター軸6 に軸
受64によって同軸心上に配置されていて伝達ギヤー65を
有するデフ駆動軸66と、カウンター軸6 とデフ駆動軸66
とを入切するシフト形切替手段67を備え、前記両ギヤー
63,65 に咬合する変速ギヤー68,69 を有し、出力軸44と
同軸心上に相対回転自在に支持されている変速軸70等よ
りなる。

【００２０】なお、図２および図５において、遊星式パ
ワーシフト変速装置2 はこれがオイルバスされているこ
とから、フライホイール26の回転が抵抗となる。そこ
で、フライホイール26の下部をオイルフェンスカバー71
でオイルと区画し、前述の抵抗がないようにしたもので
ある。次に、エンジンから差動装置8 に至るまでの経路
を概略説明する。

【００２１】遊星式パワーシフト変速装置2 において、
バルブ28のオイルをピストン20に送液すると第１クラッ
チ要素22が圧接されて遊星作用はなくなり、エンジン出
力軸1 の回転はギヤー軸3 にそのまま伝達される。一
方、バルブ28を切換えてオイル給送を中断すると、スプ
リング24の張力がスプリングシート21を介して第２クラ
ッチ要素23を圧接する。

【００２２】これによって、前述した遊星ギヤー減速機
能を奏し、ギヤー軸3 は減速下で回転される。また、シ
ャトル式パワーシフト変速装置4 のピストン31,32 に、
バルブ40からのオイルを切換えて給送することで、出力
側である軸44は高速又は減速のいずれかにおいて前進又
は後進に回転駆動され、シャトル式パワーシフト変速装
置4 の出力はハイ・ロー式パワーシフト変速装置5 の入
力軸44に伝達され、バルブ56によって第１・２ピストン
46,47 にオイルを切替送液することで、その出力側であ
るカウンター軸6 は、前・後のいずれにおいてもハイ・
ローに切換えられて、ギヤー変速装置7 の図では２段の
変速を経て差動装置8 を駆動する。

【００２３】上記の制御において本発明の実施例では、
シャトル式パワーシフト変速装置4の前進側において次
の制御がなされる。制御具73を前進位置Ｆに操作してこ
の信号を制御回路76に送信し、第１制御バルブ40A をモ
ジュレーション制御することで第１ピストン31を介して
第１クラッチ要素35を圧接つまり、オンしてトラクタを
前進して例えば、ローダ作業を実施しているとき、オペ
レータが別の制御具77を踏込むとそのストロークを検出
器78で検出し、その検出信号を制御回路76に送信する。

【００２４】そして、制御回路76で第１制御バルブ40A
を圧力零から最大まで比例して圧力制御およびＰＷＭ制
御して第１制御バルブ40A をオフにするのである。従っ
て、例えば、ローダ作業において、前後進を頻繁に自動
変速でき、例えば前進時のローダ作業における負荷に応
じてオペレータの意思で圧力制御して作業に適合させる
ことができる。

【００２５】なお、本発明は、シャトル式パワーシフト
変速装置の後進制御、ハイ・ロー式パワーシフト変速装
置のハイ・ロー制御バルブの一方又は双方に適用するこ
ともでき、別の制御具はペダルではなく、レバー式にす
ることもできる。また、パワーシフト変速装置の近傍で
ある蓋体57上に、各種制御バルブ28,40,56を集中配置す
ることによって、クラッチパックとの距離を短くし、ポ
ンプ圧のデリバリを各バルブに瞬時にできて、ミリセカ
ンドを争って行なう自動制御として有利となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上の通りであり、モジュレー
ション制御が可能でありながらオペレータの意思による
操作で、圧力零から最大圧力まで比例圧力制御ができて
負荷に応じた自動制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明実施例の全体を示す断面図
であり、図１（Ｂ）はプロポーショナルバルブの説明図
である。

【図２】本発明実施例の全体概要を示す構成図である。

【図３】遊星式パワーシフト変速装置とシャトル式パワ
ーシフト変速装置の側断面図である。

【図４】ハイ・ロー式パワーシフト変速装置の側断面図
である。

【図５】フライホイール部分の正面図である。

【図６】油路形成の２つの例を示す断面図である。

【符号の説明】

３ 入力軸 ４ パワーシフト変速装置 31 第１ピストン 32 第２ピストン 35 第１クラッチ要素 36 第２クラッチ要素 40A 第１制御バルブ 73 制御具 76 制御回路 77 別の制御具

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸(3) と出力軸(44)との間に、第１
   クラッチ要素(35)を接続したとき入力軸(3) から第１ク
   ラッチ要素(35)を介して出力軸(44)に前進又は高速の動
   力を伝達し、一方、第２クラッチ要素(36)を接続したと
   き入力軸(3)から第２クラッチ要素(36)を介して出力軸
   (44)に後進又は低速の動力を伝達するパワーシフト変速
   装置(4) を設け、前記第１・２クラッチ要素(35),(36)
   を接続する第１・２ピストン(31),(32) に対して作動油
   圧を切換えて送液する制御バルブ(40A),(40B) を備え、
   該制御バルブ(40A),(40B) を操作する制御具(73)を備え
   ているものにおいて、 前記第１・２クラッチ要素(35),(36) のいずれか一方の
   制御バルブ(40A) がオンの状態において前記制御具(73)
   とは別の制御具(77)の操作で前記一方の制御バルブ(40
   A) をオフにするとともに、前記別の制御具(77)の操作
   ストロークを検出しかつ該検出信号で前記一方の制御バ
   ルブ(40A) を圧力制御してオフにする制御回路(76)を備
   えていることを特徴とするパワーシフト変速装置の制御
   装置。