JP3936853B2 - 作業車両の変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両の変速装置および変速操作機構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の構成および操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速装置として、ＨＳＴと遊星機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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成においては、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、ＨＳＴにより走行可能な速度範囲が小さくなる。また、ＨＳＴの斜板制御が複雑になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、発明者等は以下のような課題解決手段を取るものである。
請求項１においては、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進・中立・後進により操作する前後進レバー（７）を、前進位置もしくは後進位置より中立位置へと操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、次に車両速度が０となった後に、正逆転機構部のクラッチ（６１）を解除するものである。
【０００５】
請求項２においては、請求項１記載の作業車両の変速装置において、前後進レバー（７）を中立位置に操作した場合に、走行輪に接続した駆動軸の回転速度を検出して、車両速度が０となるように、ＨＳＴ（２１）を制御するものである。
【０００６】
請求項３においては、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進位置より後進位置、もしくは後進位置より前進位置へと前後進レバー（７）を操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、この後に、前後進レバー（７）の指定位置に対応する側のクラッチ（６１）を接続するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明について、図を用いて説明する。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は前後進レバーと油圧ポンプ斜板の関係を示す図、図９は同じく前進位置から後進位置へ操作した場合の関係を示す図、図１０は傾斜面で停止状態の車両にかかる力を示す模式図、図１１は停車時における油圧ポンプの制御構成を示す図である。
【０００８】
図１において、作業車両をトラクタとした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。
【０００９】
また、エンジン５の後部に伝動ハウジングが配置され、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。
【００１０】
また、エンジン５の駆動力はミッションケース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。
【００１１】
次に、変速機構について図２より説明する。本発明の変速機構においては、エンジン５の出力をＨＳＴ２１及び遊星機構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２２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。
【００１２】
次に、作業車両の駆動機構について、図３を用いてより詳しく説明する。エンジン５の後方には、ＨＳＴ２１及び遊星機構２２、そして、正逆転機構２３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。
【００１３】
ＨＳＴ２１は油圧ポンプ３１及び油圧モータ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及び後輪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。
【００１４】
次に、図４及び図５を用いて、ＨＭＴの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及び遊星機構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及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。
【００１５】
伝動軸５１の中央部には、正逆転機構２３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及び歯車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。
【００１６】
この様な変速機構をとることにより、ＨＳＴ２１を介した駆動力と、介さない駆動力を遊星機構２２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。
【００１７】
次に、ＨＳＴ２１の油圧ポンプの作動油吐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、変速比が増し、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、変速制御を簡便に行うことができ、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及び後輪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。
【００１８】
次に、変速装置の制御構成について、図７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及び前後進レバー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。
【００１９】
このように、作業車量の変速操作装置として、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。
【００２０】
次に、ＨＳＴ２１における油圧ポンプ３１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。
【００２１】
コントローラ８１には、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及び、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、後進側の接続が行われるものである。
【００２２】
次に、前後進レバー７と連動した、油圧ポンプ３１の斜板制御構成について説明する。図８を用いて、前後進レバー７の位置と、油圧ポンプ３１の斜板角の作動構成について説明する。前後進レバー７が前進位置（Ｆ）に位置する場合、ＨＳＴ２１の油圧ポンプの斜板は、主変速レバー３の回動位置（Ｄ１）に対応した斜板角（θ1 ）に保持されている。こ斜板は、アクチュエータ８６により保持されているものである。時間ｔ１において、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）から中立位置（Ｎ）へと回動されると、アクチュエータ８６により斜板角（θ1 ）より目標角へ回動される。目標角は車両速度が０になるように、コントローラ８１において算出されるものである。すなわち、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）から中立位置（Ｎ）へ、もしくは後進位置（Ｒ）から中立位置（Ｎ）へ回動されると、車両速度が０になるように斜板が制御されるものである。
【００２３】
前後進レバー７の位置は、ポテンションメータ８７により、コントローラ８１において認識可能に構成されている。そして、車両速度は、伝動軸４２の回転速度をピックアップ８９により検出し、コントローラ８１において認識可能となっている。そして、前後進切換レバー７が中立位置（Ｎ）に位置する場合には、車両速度の絶対値が小さくなるように、ＨＳＴ２１の斜板制御が行われるものである。ＨＳＴ２１の斜板制御としては、油圧ポンプの吐出量を図６に示すＰ0 となる斜板角への回動を行うものや、車両速度に応じて減速の割合を算出し、各速度に応じた斜板角である目標角を算出し、そのつど目標角と斜板を制御する方法などをとることができる。
【００２４】
このような、斜板制御により、時間ｔ２において車両速度が０となる。時間ｔ１からｔ２までにかかる時間は、車両速度によりコントローラ８１において算出されるものである。また、時間ｔ３において、前後進レバー７が中立位置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）へと回動されると、アクチュエータ８６により斜板が主変速レバー３の位置に対応した斜板角（θ1 ）に回動され、時間ｔ４において、最終目標角（θ0 ）に維持される。これにより、急激な前後進レバー７の操作が行われる際にも、変速機構にかかる負荷を軽減できる。そして、円滑な変速操作を行うことができる。
【００２５】
次に、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）より後進位置へ、もしくは後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ切換る場合の変速制御構成について、図９を用いて説明する。主変速レバー３が一定の回動位置に保持された状態で、前後進レバーが前進位置（Ｆ）より後進位置へ切換られた場合について説明する。この場合において、前進側クラッチは接続され、後進側クラッチは断たれた状態にある。ＨＳＴ２１の油圧ポンプ３１の斜板は、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ1 ）に保持されている。そして、時間ｔ１において、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）より後進位置（Ｒ）へ操作されると、斜板は車両速度が０となる斜板角（θ0 ）へと回動される。時間ｔ２において、斜板が斜板角（θ0 ）に保持され、変速比が０（車速が０）となると、後進側のクラッチが接続される。この後の時間ｔ３において前進側のクラッチが断たれる。時間ｔ３より油圧ポンプの斜板が回動され、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ1 ）に保持される。
【００２６】
後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ切換る場合も同様である。時間ｔ４において、前後進レバー７が後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ操作されると、斜板は車両速度が０となる斜板角（θ0 ）へと回動される。時間ｔ５において、油圧ポンプの斜板が斜板角（θ0 ）に保持され、変速比が０となると、前進側のクラッチが接続される。そして、時間ｔ６において後進側のクラッチが断たれる。時間ｔ６より油圧ポンプの斜板が回動され、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ0 ）に保持される。
【００２７】
すなわち、前後進レバー７により、前進位置から後進位置もしくは後進位置から前進位置に操作したときには、車速が０になるようにＨＳＴ２１の斜板を制御し、車速が０になった時点で、前進（後進）側クラッチを切断し、後進（前進）側クラッチを接続する。そして、変速レバーの指示する変速比まで、ＨＳＴ斜板を回動制御するものである。上記構成おいて、前進から後進、後進から前進への切換時には、前進側クラッチと後進側クラッチがともに接続される時間（図１１の斜線部）が設定されるものである。このような変速制御を行うことにより、円滑な変速操作を行うことが可能であり、前後進切換時の動力切れが発生しない。また、傾斜地においても円滑な前後切換操作を行うことができる。
【００２８】
次に、前後進レバー７を中立位置（Ｎ）とした場合の停車制御について、図１０及び図１１を用いて説明する。本発明においては、前後進レバー７を中立位置（Ｎ）に位置させることにより、車両速度を０に維持するものである。車両の速度は、ＨＳＴに接続された駆動軸の回転もしくは車輪の回動に伴って回動される軸の回転より認識するものである。そして、車両速度を０とする制御は、ＨＭＴ機構のＨＳＴ２１により行うものである。図１０に示すごとく、傾斜面において作業車両を停止させる場合には、重力に対向する駆動力を重力と反対側に与える必要がある。図１０（ａ）に示すごとく、作業車両の前部が上方に向いている場合には、車両前方にむけ、図１０（ｂ）に示すごとく、作業車両の前部が下方に向いている場合には、後方に向け駆動力を与えることにより、作業車両が傾斜面においても停止するものである。すなわち、重力により駆動される方向と反対方向に駆動力を与えることにより車両を停止させるものである。
【００２９】
前述のごとく、後輪２に駆動力を伝達する伝動軸４２の近傍には、伝動軸４２の回転速度を認識可能なピックアップ８９が配設されている。これにより、コントローラ８１において、伝動軸４２の回転方向と回転速度を認識することが可能となるものである。図１１（ａ）は通常走行における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものであり、図１１（ｂ）は前進側クラッチを接続した状態における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものであり、図１１（ｃ）は後進側クラッチを接続した状態における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものである。前述のごとく、本発明の変速装置においては、ＨＳＴ２１の変速比を制御することにより、駆動輪の変速比を制御するものである。通常走行においては、図１１（ａ）に示すごとく、油圧ポンプの吐出量Ｐ0 より上の吐出量は使用されず、前後進クラッチを制御することにより、変速を行うものである。すなわち、通常走行時においては、前進側クラッチが接続されている場合において、Ｆ0 で示される吐出領域は使用されていない。また、後進側クラッチが接続されている場合において、Ｒ0 で示される吐出領域は使用されていない。
【００３０】
しかし、作業車両を傾斜面に停止させる場合においては、領域Ｆ0 及びＲ0 を利用することにより、前後進クラッチ操作を行うことなく、ＨＳＴの油圧ポンプの斜板操作により前後方向に駆動力伝達することが可能となる。前進側クラッチが接続されている場合には、図１１（ｂ）に示す太線に沿ってＨＳＴ２１の油圧ポンプ斜板を制御することにより、車両に前後方向の駆動力をかけることが可能となる。停車時においては、大きな駆動力が必要とされないので、図１１（ｂ）の点線に囲まれる部分で対応可能となる。後進側クラッチが接続されている場合においても同様であり、図１１（ｃ）の太線に沿って、点線で囲まれる範囲で斜板制御を行うことにより、車両を傾斜面において停止させることが可能となる。
【００３１】
すなわち、前後進レバー７が中立位置に位置されると、前進側もしくは後進側のクラッチを接続した状態で、斜板により車両の停止を行うものである。前述のごとく、伝動軸４２近傍のピックアップにより伝動軸４２の回転方向と回転速度を認識し、コントローラ８１において対抗するための斜板角が算出される。そして、アクチュエータ８６を制御し、車両を停止させる駆動力を発生させるものである。これにより、車両が平地で停止する場合には、斜板が吐出量Ｐ0 となる角度に位置する。斜面で停車する場合には、車両を傾斜面において停止させるに必要なく動力を発生させる角度で保持される。そして、斜板が吐出量Ｐ0 となる角度以外で車両が停車する場合には、前後進クラッチが断たれない構成とすることが可能である。また、コントローラ８１が伝動軸４２に回転を常に認識可能であり、前後進レバー７が中立位置である場合に、伝動軸４２の回動を検出して、前側もしくは後側のクラッチを接続して、伝動軸４２の回転を停止させるように斜板を制御することも可能である。
【００３２】
これにより、傾斜地においても車両を容易に停止させることが可能であり、作業者に複雑な操作を要求することがない。また、発信時にクラッチの接続を行う必要がなく、操作の応答性を向上でき、滑らかな発進を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載の如く、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進・中立・後進により操作する前後進レバー（７）を、前進位置もしくは後進位置より中立位置へと操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、次に車両速度が０となった後に、正逆転機構部のクラッチ（６１）を解除するので、円滑な変速制御を行うことが可能となり、正逆転機構（２３）を構成するクラッチ（６１）に与える付加を軽減できる。これにより、変速装置の耐久性を向上できる。また、車両の変速操作を容易に行うことが可能となる。
【００３４】
請求項２に記載のごとく、請求項１記載の作業車両の変速装置において、前後進レバー（７）を中立位置に操作した場合に、走行輪に接続した駆動軸の回転速度を検出して、車両速度が０となるように、ＨＳＴ（２１）を制御するので、傾斜地においても車体を停止可能であり、発進時にクラッチを接続する必要がない。そして、発進時操作の応答性を向上でき、滑らかな発進を行なうことが出来る。
【００３５】
請求項３に記載のごとく、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、 前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進位置より後進位置、もしくは後進位置より前進位置へと前後進レバー（７）を操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、この後に、前後進レバー（７）の指定位置に対応する側の油圧クラッチ（６１）を接続するので、円滑な変速操作が実現する。また、前後進切換時に駆動力が断たれないので、傾斜地においても円滑な前後進切換ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 作業車両の全体側面図。
【図２】 作業車両の変速構成を示す模式図。
【図３】 作業車両の駆動構成を示すスケルトン図。
【図４】 ＨＭＴの構成を示すスケルトン図。
【図５】 遊星機構および正逆転機構の構成を示す展開図。
【図６】 油圧ポンプの吐出量と変速比の関係を示す図。
【図７】 変速機構の制御構成を示す図。
【図８】 前後進レバーと油圧ポンプ斜板の関係を示す図。
【図９】 同じく前進位置から後進位置へ操作した場合の関係を示す図。
【図１０】 傾斜面で停止状態の車両にかかる力を示す模式図。
【図１１】 停車時における油圧ポンプの制御構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ 主変速レバー
７ 前後進レバー
５ エンジン
１５ ＰＴＯ軸
２１ ＨＳＴ
２２ 遊星機構
２３ 正逆転機構
２４ 副変速機構
３１ 油圧ポンプ
３２ 油圧モータ
６１ クラッチ
８１ コントローラ
８２ 電磁弁
８３ 電磁弁
８５ ピックアップ
８６ アクチュエータ
８９ ピックアップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両の変速装置および変速操作機構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の構成および操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速装置として、ＨＳＴと遊星機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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成においては、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、ＨＳＴにより走行可能な速度範囲が小さくなる。また、ＨＳＴの斜板制御が複雑になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、発明者等は以下のような課題解決手段を取るものである。
請求項１においては、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進・中立・後進により操作する前後進レバー（７）を、前進位置もしくは後進位置より中立位置へと操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、次に車両速度が０となった後に、正逆転機構部のクラッチ（６１）を解除するものである。
【０００５】
請求項２においては、請求項１記載の作業車両の変速装置において、前後進レバー（７）を中立位置に操作した場合に、走行輪に接続した駆動軸の回転速度を検出して、車両速度が０となるように、ＨＳＴ（２１）を制御するものである。
【０００６】
請求項３においては、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進位置より後進位置、もしくは後進位置より前進位置へと前後進レバー（７）を操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、この後に、前後進レバー（７）の指定位置に対応する側のクラッチ（６１）を接続するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明について、図を用いて説明する。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は前後進レバーと油圧ポンプ斜板の関係を示す図、図９は同じく前進位置から後進位置へ操作した場合の関係を示す図、図１０は傾斜面で停止状態の車両にかかる力を示す模式図、図１１は停車時における油圧ポンプの制御構成を示す図である。
【０００８】
図１において、作業車両をトラクタとした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。
【０００９】
また、エンジン５の後部に伝動ハウジングが配置され、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。
【００１０】
また、エンジン５の駆動力はミッションケース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。
【００１１】
次に、変速機構について図２より説明する。本発明の変速機構においては、エンジン５の出力をＨＳＴ２１及び遊星機構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２２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。
【００１２】
次に、作業車両の駆動機構について、図３を用いてより詳しく説明する。エンジン５の後方には、ＨＳＴ２１及び遊星機構２２、そして、正逆転機構２３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。
【００１３】
ＨＳＴ２１は油圧ポンプ３１及び油圧モータ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及び後輪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。
【００１４】
次に、図４及び図５を用いて、ＨＭＴの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及び遊星機構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及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。
【００１５】
伝動軸５１の中央部には、正逆転機構２３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及び歯車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。
【００１６】
この様な変速機構をとることにより、ＨＳＴ２１を介した駆動力と、介さない駆動力を遊星機構２２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。
【００１７】
次に、ＨＳＴ２１の油圧ポンプの作動油吐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、変速比が増し、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、変速制御を簡便に行うことができ、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及び後輪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。
【００１８】
次に、変速装置の制御構成について、図７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及び前後進レバー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。
【００１９】
このように、作業車量の変速操作装置として、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。
【００２０】
次に、ＨＳＴ２１における油圧ポンプ３１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。
【００２１】
コントローラ８１には、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及び、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、後進側の接続が行われるものである。
【００２２】
次に、前後進レバー７と連動した、油圧ポンプ３１の斜板制御構成について説明する。図８を用いて、前後進レバー７の位置と、油圧ポンプ３１の斜板角の作動構成について説明する。前後進レバー７が前進位置（Ｆ）に位置する場合、ＨＳＴ２１の油圧ポンプの斜板は、主変速レバー３の回動位置（Ｄ１）に対応した斜板角（θ1 ）に保持されている。こ斜板は、アクチュエータ８６により保持されているものである。時間ｔ１において、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）から中立位置（Ｎ）へと回動されると、アクチュエータ８６により斜板角（θ1 ）より目標角へ回動される。目標角は車両速度が０になるように、コントローラ８１において算出されるものである。すなわち、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）から中立位置（Ｎ）へ、もしくは後進位置（Ｒ）から中立位置（Ｎ）へ回動されると、車両速度が０になるように斜板が制御されるものである。
【００２３】
前後進レバー７の位置は、ポテンションメータ８７により、コントローラ８１において認識可能に構成されている。そして、車両速度は、伝動軸４２の回転速度をピックアップ８９により検出し、コントローラ８１において認識可能となっている。そして、前後進切換レバー７が中立位置（Ｎ）に位置する場合には、車両速度の絶対値が小さくなるように、ＨＳＴ２１の斜板制御が行われるものである。ＨＳＴ２１の斜板制御としては、油圧ポンプの吐出量を図６に示すＰ0 となる斜板角への回動を行うものや、車両速度に応じて減速の割合を算出し、各速度に応じた斜板角である目標角を算出し、そのつど目標角と斜板を制御する方法などをとることができる。
【００２４】
このような、斜板制御により、時間ｔ２において車両速度が０となる。時間ｔ１からｔ２までにかかる時間は、車両速度によりコントローラ８１において算出されるものである。また、時間ｔ３において、前後進レバー７が中立位置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）へと回動されると、アクチュエータ８６により斜板が主変速レバー３の位置に対応した斜板角（θ1 ）に回動され、時間ｔ４において、最終目標角（θ0 ）に維持される。これにより、急激な前後進レバー７の操作が行われる際にも、変速機構にかかる負荷を軽減できる。そして、円滑な変速操作を行うことができる。
【００２５】
次に、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）より後進位置へ、もしくは後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ切換る場合の変速制御構成について、図９を用いて説明する。主変速レバー３が一定の回動位置に保持された状態で、前後進レバーが前進位置（Ｆ）より後進位置へ切換られた場合について説明する。この場合において、前進側クラッチは接続され、後進側クラッチは断たれた状態にある。ＨＳＴ２１の油圧ポンプ３１の斜板は、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ1 ）に保持されている。そして、時間ｔ１において、前後進レバー７が前進位置（Ｆ）より後進位置（Ｒ）へ操作されると、斜板は車両速度が０となる斜板角（θ0 ）へと回動される。時間ｔ２において、斜板が斜板角（θ0 ）に保持され、変速比が０（車速が０）となると、後進側のクラッチが接続される。この後の時間ｔ３において前進側のクラッチが断たれる。時間ｔ３より油圧ポンプの斜板が回動され、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ1 ）に保持される。
【００２６】
後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ切換る場合も同様である。時間ｔ４において、前後進レバー７が後進位置（Ｒ）より前進位置（Ｆ）へ操作されると、斜板は車両速度が０となる斜板角（θ0 ）へと回動される。時間ｔ５において、油圧ポンプの斜板が斜板角（θ0 ）に保持され、変速比が０となると、前進側のクラッチが接続される。そして、時間ｔ６において後進側のクラッチが断たれる。時間ｔ６より油圧ポンプの斜板が回動され、変速レバー３に回動位置に対応した斜板角（θ0 ）に保持される。
【００２７】
すなわち、前後進レバー７により、前進位置から後進位置もしくは後進位置から前進位置に操作したときには、車速が０になるようにＨＳＴ２１の斜板を制御し、車速が０になった時点で、前進（後進）側クラッチを切断し、後進（前進）側クラッチを接続する。そして、変速レバーの指示する変速比まで、ＨＳＴ斜板を回動制御するものである。上記構成おいて、前進から後進、後進から前進への切換時には、前進側クラッチと後進側クラッチがともに接続される時間（図１１の斜線部）が設定されるものである。このような変速制御を行うことにより、円滑な変速操作を行うことが可能であり、前後進切換時の動力切れが発生しない。また、傾斜地においても円滑な前後切換操作を行うことができる。
【００２８】
次に、前後進レバー７を中立位置（Ｎ）とした場合の停車制御について、図１０及び図１１を用いて説明する。本発明においては、前後進レバー７を中立位置（Ｎ）に位置させることにより、車両速度を０に維持するものである。車両の速度は、ＨＳＴに接続された駆動軸の回転もしくは車輪の回動に伴って回動される軸の回転より認識するものである。そして、車両速度を０とする制御は、ＨＭＴ機構のＨＳＴ２１により行うものである。図１０に示すごとく、傾斜面において作業車両を停止させる場合には、重力に対向する駆動力を重力と反対側に与える必要がある。図１０（ａ）に示すごとく、作業車両の前部が上方に向いている場合には、車両前方にむけ、図１０（ｂ）に示すごとく、作業車両の前部が下方に向いている場合には、後方に向け駆動力を与えることにより、作業車両が傾斜面においても停止するものである。すなわち、重力により駆動される方向と反対方向に駆動力を与えることにより車両を停止させるものである。
【００２９】
前述のごとく、後輪２に駆動力を伝達する伝動軸４２の近傍には、伝動軸４２の回転速度を認識可能なピックアップ８９が配設されている。これにより、コントローラ８１において、伝動軸４２の回転方向と回転速度を認識することが可能となるものである。図１１（ａ）は通常走行における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものであり、図１１（ｂ）は前進側クラッチを接続した状態における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものであり、図１１（ｃ）は後進側クラッチを接続した状態における作動油吐出量と車両速度の関係を示すものである。前述のごとく、本発明の変速装置においては、ＨＳＴ２１の変速比を制御することにより、駆動輪の変速比を制御するものである。通常走行においては、図１１（ａ）に示すごとく、油圧ポンプの吐出量Ｐ0 より上の吐出量は使用されず、前後進クラッチを制御することにより、変速を行うものである。すなわち、通常走行時においては、前進側クラッチが接続されている場合において、Ｆ0 で示される吐出領域は使用されていない。また、後進側クラッチが接続されている場合において、Ｒ0 で示される吐出領域は使用されていない。
【００３０】
しかし、作業車両を傾斜面に停止させる場合においては、領域Ｆ0 及びＲ0 を利用することにより、前後進クラッチ操作を行うことなく、ＨＳＴの油圧ポンプの斜板操作により前後方向に駆動力伝達することが可能となる。前進側クラッチが接続されている場合には、図１１（ｂ）に示す太線に沿ってＨＳＴ２１の油圧ポンプ斜板を制御することにより、車両に前後方向の駆動力をかけることが可能となる。停車時においては、大きな駆動力が必要とされないので、図１１（ｂ）の点線に囲まれる部分で対応可能となる。後進側クラッチが接続されている場合においても同様であり、図１１（ｃ）の太線に沿って、点線で囲まれる範囲で斜板制御を行うことにより、車両を傾斜面において停止させることが可能となる。
【００３１】
すなわち、前後進レバー７が中立位置に位置されると、前進側もしくは後進側のクラッチを接続した状態で、斜板により車両の停止を行うものである。前述のごとく、伝動軸４２近傍のピックアップにより伝動軸４２の回転方向と回転速度を認識し、コントローラ８１において対抗するための斜板角が算出される。そして、アクチュエータ８６を制御し、車両を停止させる駆動力を発生させるものである。これにより、車両が平地で停止する場合には、斜板が吐出量Ｐ0 となる角度に位置する。斜面で停車する場合には、車両を傾斜面において停止させるに必要なく動力を発生させる角度で保持される。そして、斜板が吐出量Ｐ0 となる角度以外で車両が停車する場合には、前後進クラッチが断たれない構成とすることが可能である。また、コントローラ８１が伝動軸４２に回転を常に認識可能であり、前後進レバー７が中立位置である場合に、伝動軸４２の回動を検出して、前側もしくは後側のクラッチを接続して、伝動軸４２の回転を停止させるように斜板を制御することも可能である。
【００３２】
これにより、傾斜地においても車両を容易に停止させることが可能であり、作業者に複雑な操作を要求することがない。また、発信時にクラッチの接続を行う必要がなく、操作の応答性を向上でき、滑らかな発進を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載の如く、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進・中立・後進により操作する前後進レバー（７）を、前進位置もしくは後進位置より中立位置へと操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、次に車両速度が０となった後に、正逆転機構部のクラッチ（６１）を解除するので、円滑な変速制御を行うことが可能となり、正逆転機構（２３）を構成するクラッチ（６１）に与える付加を軽減できる。これにより、変速装置の耐久性を向上できる。また、車両の変速操作を容易に行うことが可能となる。
【００３４】
請求項２に記載のごとく、請求項１記載の作業車両の変速装置において、前後進レバー（７）を中立位置に操作した場合に、走行輪に接続した駆動軸の回転速度を検出して、車両速度が０となるように、ＨＳＴ（２１）を制御するので、傾斜地においても車体を停止可能であり、発進時にクラッチを接続する必要がない。そして、発進時操作の応答性を向上でき、滑らかな発進を行なうことが出来る。
【００３５】
請求項３に記載のごとく、エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、 前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進位置より後進位置、もしくは後進位置より前進位置へと前後進レバー（７）を操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、この後に、前後進レバー（７）の指定位置に対応する側の油圧クラッチ（６１）を接続するので、円滑な変速操作が実現する。また、前後進切換時に駆動力が断たれないので、傾斜地においても円滑な前後進切換ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 作業車両の全体側面図。
【図２】 作業車両の変速構成を示す模式図。
【図３】 作業車両の駆動構成を示すスケルトン図。
【図４】 ＨＭＴの構成を示すスケルトン図。
【図５】 遊星機構および正逆転機構の構成を示す展開図。
【図６】 油圧ポンプの吐出量と変速比の関係を示す図。
【図７】 変速機構の制御構成を示す図。
【図８】 前後進レバーと油圧ポンプ斜板の関係を示す図。
【図９】 同じく前進位置から後進位置へ操作した場合の関係を示す図。
【図１０】 傾斜面で停止状態の車両にかかる力を示す模式図。
【図１１】 停車時における油圧ポンプの制御構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 前輪
２ 後輪
３ 主変速レバー
７ 前後進レバー
５ エンジン
１５ ＰＴＯ軸
２１ ＨＳＴ
２２ 遊星機構
２３ 正逆転機構
２４ 副変速機構
３１ 油圧ポンプ
３２ 油圧モータ
６１ クラッチ
８１ コントローラ
８２ 電磁弁
８３ 電磁弁
８５ ピックアップ
８６ アクチュエータ
８９ ピックアップ
Claims (3)
- エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進・中立・後進により操作する前後進レバー（７）を、前進位置もしくは後進位置より中立位置へと操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、次に車両速度が０となった後に、正逆転機構部のクラッチ（６１）を解除することを特徴とする作業車両の変速装置。
- 請求項１記載の作業車両の変速装置において、前後進レバー（７）を中立位置に操作した場合に、走行輪に接続した駆動軸の回転速度を検出して、車両速度が０となるように、ＨＳＴ（２１）を制御することを特徴とする作業車両の変速装置。
- エンジン（５）の出力を、油圧ポンプ（３１）と油圧モータ（３２）により構成されるＨＳＴ（２１）、及び遊星機構（２２）により変速し、該変速後の出力を正逆転機構（２３）により正逆転変速する作業車両の変速装置において、前記エンジン（５）のクランク軸（２５）を延出し、前記油圧ポンプ（３１）の駆動軸（６７）に直結し、該駆動軸（６７）の後端を伝動軸（５１）に接続し、該伝動軸（５１）の歯車（５４）より遊星機構（２２）の歯車（５５）に噛合し、前記油圧モータ（３２）の駆動軸（６８）に固定した歯車（５６）を遊星機構（２２）に接続し、該歯車（５６）よりＨＳＴ（２１）にて変速後の回転を遊星機構（２２）に導入し、該遊星機構（２２）のリング歯車（５９）の回転を、正逆転機構（２３）を構成する歯車（６２・６３・６４・６５・６６）に伝達し、一対の油圧クラッチに構成した正逆転機構（２３）のクラッチ（６１）を前後進レバー（７）により切換操作することにより、正逆転制御する構成であって、前進位置より後進位置、もしくは後進位置より前進位置へと前後進レバー（７）を操作した場合に、車両速度が０となるようにＨＳＴ（２１）を制御し、この後に、前後進レバー（７）の指定位置に対応する側のクラッチ（６１）を接続することを特徴とする作業車両の変速装置。
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