JP4667615B2

JP4667615B2 - 車速変更装置

Info

Publication number: JP4667615B2
Application number: JP2001032825A
Authority: JP
Inventors: 公浩輿
Original assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Current assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP2002234357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の走行車両に設ける変速装置において、可変容量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータを用いて、車速の変更幅を広げ、その操作を容易にできるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラクタ等の作業車両において、油圧式無段変速装置（以下ＨＳＴ）を主変速装置とし、更に副変速装置を設けて変速可能とした技術は公知となっている。これは、ＨＳＴが可変容量型の油圧ポンプと定容量型の油圧モータを用いていたので、ＨＳＴの後段に駆動力を増減するための多段の副変速装置が必要となっていた。そして、これら変速装置は各々に変速操作具が設けてあり、前記油圧ポンプの斜板を主変速レバーと連結して、該主変速レバーを回動することによって主変速を行なっていた。副変速装置は歯車選択式に構成され、スライダを副変速レバーと連結して、該副変速レバーを操作することによって副変速を行ない、それぞれ別々に操作するようにしていた。また、フットペダルにより主変速操作を行なうように構成した技術も公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主変速レバーと副変速レバーは別々の位置に配置されていたために、希望の車速を得るのにレバー操作が増えて、煩雑となっていた。また、副変速装置が歯車選択式に構成していたために、副変速操作をするときにはメインクラッチを操作して動力伝達を切断してからでないと操作できず、作業能率が低下したり、操作性が悪くなっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を用いる。
請求項１においては、可変容量型油圧ポンプ（５１）と可変容量型油圧モータ（５２）を有する油圧式無段変速装置（２３）を搭載し、更に該油圧式無段変速装置（２３）の後段に、更に変速を可能とする副変速装置（２４）を配置した走行車両において、該油圧ポンプ（５１）の可動斜板（５３）を足動変速操作具であるフットペダル（１５）と連動連結し、該フットペダル（１５）は、ステップ（１４）上に前進ペダル（１５Ｆ）と後進ペダル（１５Ｒ）として配置し、該油圧モータ（５２）の可動斜板（５４）をアクチュエータ（５５）と連動連結し、該アクチュエータ（５５）は切換バルブ（５６）と接続され、該切換バルブ（５６）のソレノイド（５６ａ・５６ｂ）を、シフトスイッチ（５９）により操作可能とし、前記座席（１１）の近傍に前記副変速装置（２４）を操作する副変速レバー（１２）を配置し、該副変速レバー（１２）のグリップ（１２ａ）の前面にシフトスイッチ（５９）を突出配置し、該シフトスイッチ（５９）を上方へ回動することにより油圧式無段変速装置（２３）を増速させ、該シフトスイッチ（５９）を下方へ回動することにより減速可能に構成したものである。
【０００５】
請求項２においては、請求項１記載の車速変更装置において、前記副変速装置（２４）を高低の２段の変速を可能とする油圧クラッチ式変速装置により構成し、前記副変速レバー（１２）の前後への回動操作により切換バルブ（６４）を操作して、低速油圧クラッチ（６５）または高速油圧クラッチ（６６）を接続して副変速操作を可能に構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の解決すべき課題及び手段は以上の如くであり、次に添付の図面に示した本発明の一実施例を説明する。図１は本発明の変速変更装置を装備したトラクタの側面図、図２は駆動伝達経路を示すスケルトン図、図３は制御ブロック図、図４は変速レバーの配置部の側面図である。
【０００７】
まず、本発明に係る変速変更装置を具備した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。図１において、本機前部のボンネット１内にエンジン２が配置され、該エンジン２をボンネット１にて覆い、該ボンネット１の後部のダッシュボード１０上に操向手段となるステアリングハンドル１７を突出している。該ステアリングハンドル１７の後方に座席１１を配設し、該座席１１近傍に後述する副主変速と油圧モータ５２の可動斜板５４の角度を変更するシフト操作具となる副変速レバー１２やシフトスイッチ５９や作業機昇降レバー等が配置されている。前記ダッシュボード１０と座席１１の間のステップ１４上には足動型の主変速操作具としてフットペダル１５が配置され、後述する油圧ポンプ５１の可動斜板５３と連動連結されている。これら副変速レバー１２やフットペダル１５や座席シート１１及びステアリングハンドル１７等が配設されている部分を操縦部１３とし、キャビン３で覆っている。
【０００８】
また、本機前部両側に前輪８・８を支架し、後部両側に後輪６・６を支架している。また、前記座席シート１１下部にミッションケース５が配置され、該ミッションケース５の後方に、各種作業機を装着するための三点リンク式の作業機装着装置４が取り付けられている。該ミッションケース５の後面よりＰＴＯ軸２７が突出されて、作業機を駆動可能としている。また、ミッションケース５の前下部に、前輪動力取出ケース７が設けられ、該前輪動力取出ケース７より前方に伝動軸９を介してフロントアクスルケースに動力を伝え、該フロントアクスルケースに支持した前輪８を駆動可能する構成としている。
【０００９】
次に、トラクタの駆動伝達系について、図２を用いて説明する。前記エンジン２の出力軸の後部に、図示しないダンパーまたはクラッチを介してミッションケース５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に動力が伝えられ、該入力軸３３は油圧ポンプ５１を貫通して後方に延出されて、油圧ポンプ５１を駆動するとともにＰＴＯクラッチ２５、ＰＴＯ変速機構２６を介してＰＴＯ軸２７に動力が伝達される。
【００１０】
前記ＨＳＴ２３の後側、つまり、動力伝達経路の下流側に副変速装置２４が設けられ、該副変速装置２４は油圧式のクラッチにより変速を可能としており、本実施例では高低の２段の変速を可能とし、後述する切換バルブ６４の操作で低速クラッチ６５または高速クラッチ６６を作動させることにより変速可能としている。該副変速装置２４の出力軸がドライブ軸３０として、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に動力が伝えられ、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６・６が駆動される構成としている。
【００１１】
また、前記ドライブ軸３０上に前輪駆動歯車４０が固設され、該前輪駆動歯車４０より二連のカウンター歯車４１を介して前輪変速装置２９に伝えられる。該前輪変速装置２９は油圧式の４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２輪駆動となり、路上走行等で作動される。４輪駆動クラッチ３７がＯＮされると、前輪８・８と後輪６・６が同速で駆動され、作業時等で作動される。前輪増速クラッチ３８は作業時においてステアリングハンドル１７を設定角度以上回転させると、ＯＮされて前輪８・８の駆動速度を後輪６・６よりも増速し、約２倍の速度で駆動するようにしている。
【００１２】
前記前輪変速装置２９により変速された後の動力は出力軸より前記伝動軸９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に動力が伝達され、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８・８を駆動するようにしている。
【００１３】
次に、本発明に関わる変速変更装置について説明する。前記ＨＳＴ２３は可変容量型の油圧ポンプ５１と可変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は図１、図３に示す、足動主変速操作具となるフットペダル（ＨＳＴペダル）１５と図示しないリンク等を介して連結され、該フットペダル１５は操縦部１３に配置され、本実施例ではステップ１４上に前進ペダル１５Ｆと後進ペダル１５Ｒが配置されている。但し、前進ペダル１５Ｆと後進ペダル１５Ｒは左右に並設されるが、シーソー式として一つのフットペダル１５で変速操作可能に構成することもできる。
【００１４】
前記前進ペダル１５Ｆを踏み込み操作することによって、油圧モータ５２の出力軸３１が正回転され、前進ペダル１５Ｆの回動量に比例して可動斜板５３も回動されて傾倒され、吐出油量を傾斜角度に比例して増加させて出力回転を増加させることができ、前進の主変速ができる。また、後進ペダル１５Ｒを踏み込むと、可動斜板５３が前記と逆方向に傾倒され、逆方向に圧油が送油され油圧モータ５２の出力軸３１が逆方向に回転されて、前記同様に後進ペダル１５Ｒの回動角に比例した出力回転が得られて、後進の主変速ができる。
【００１５】
また、油圧モータ５２を構成する可動斜板５４は図示しないリンク等を介してアクチュエータ５５と連結され、該アクチュエータ５５を作動させることによって可動斜板５４を傾倒させるようにしている。該アクチュエータ５５は本実施例では油圧シリンダとしているが、モータやソレノイド等により構成することもでき限定するものではない。
【００１６】
該アクチュエータ５５は流量制御用絞り及び逆流防止用のチェックバルブを介して切換バルブ５６と接続され、該切換バルブ５６は電磁バルブにて構成され、該切換バルブ５６のソレノイド５６ａ・５６ｂはコントローラ５７と接続され、該コントローラ５７には該ソレノイド５６ａ・５６ｂを駆動するためのシフト操作具となるシフトスイッチ５９と接続されている。該コントローラ５７には前記アクチュエータ５５の作動位置を検知するセンサー５８と接続されている。
【００１７】
また、前記シフトスイッチ５９は前記操縦部１３に配置され、該シフトスイッチ５９の操作が容易にできるように、本実施例では図４に示すように、副変速レバー１２に一体的に設けられている。即ち、副変速レバー１２のグリップ１２ａの側面にシフトスイッチ５９が配置され、本実施例では前面に配置している。但し、左右側方に配置することもできる。該シフトスイッチ５９を上方へ回動することによって増速させることができ、下方へ回動することによって減速できるようにしている。また、シフト操作具はレバースイッチに限定するものではなく、シーソースイッチや押しボタンスイッチを二つ用いて増減操作したり、ボリュームを用いてダイヤルやツマミ等で増減操作することも可能である。
【００１８】
前記切換バルブ５６の一次側はフローデバイダ６０を介して油圧ポンプ６１と接続され、該油圧ポンプ６１はエンジン２により駆動され、ミッションケース５内の作動油を吸入して吐出するようにしている。そして、前記フローデバイダ６０の他方の二次側は前記作業機装着装置４の昇降機構６２と接続され、該昇降機構６２は前記ミッションケース５上に載置した油圧ケース内の油圧シリンダに作動油を送油してリフトアームを回動できるようにしている。６３はアクチュエータ５５の作動油圧を設定するリリーフバルブである。前記切換バルブ５６のタンクポートには切換バルブ６４と接続され、該切換バルブ６４の二次側には前記副変速装置２４の低速クラッチ６５と高速クラッチ６６に接続されて、副変速レバー１２を回動することによって切換バルブ６４を切り換えて、低速クラッチ６５または高速クラッチ６６を作動させて、副変速を可能としている。
【００１９】
以上のような構成において、走行開始時には、まず、副変速レバーで副変速装置２４の変速を行い、次に、フットペダル１５を踏んで主変速を行なう。この主変速操作はオペレーターが所望の速度が得られるように足動で行なう。このフットペダル１５の踏み込みにより、油圧ポンプ５１の可動斜板５３が傾倒され、該油圧ポンプ５１から所定量の圧油が吐出される。このようにフットペダル１５で設定した所望の速度で走行した状態でも、作業機の負荷や傾斜等によって速度が変動したり、現在の速度よりも若干上げたい場合や下げたい場合が生じるが、従来では、主変速レバーを回動するか、或いは、クラッチペダルを踏んで動力伝達を切り、副変速装置で変速していたのであるが、主変速レバーの操作では微妙な操作が難しく、大きく変速比を変えることにも限界があった。また、副変速装置を変速することは作業を一旦中断することになるので、仕上がりに微妙な変化が生じ面倒な操作となっていた。
【００２０】
本発明ではこのようなときに、前記フットペダル１５で設定された油圧ポンプ５１のポンプ容量はそのままで、副変速レバー１２近傍に設けたシフトスイッチ５９を操作することにより、コントローラ５７を介してソレノイド５６ａ（または５６ｂ）が作動されて切換バルブ５６が切り換えられて、アクチュエータ５５に圧油が送油されて、アクチュエータ５５となる油圧シリンダが伸長（または縮小）され、油圧モータ５２の可動斜板５４を傾倒して出力軸３１の回転数を変更して、増速または減速できるようにしているのである。このとき、ポンプ容量を一定として、油圧モータ５２の可動斜板５４を傾倒して、この傾倒角度が大きいとモータ容量が大きくなり、出力回転は減速され、低速時の作業のとき、更に低速とすることにより、作業精度を向上することができる。可動斜板５４の傾倒角度を小さくすると油圧モータ５２のモータ容量は小さくなり出力回転は増速され、作業能率を向上することができる。
【００２１】
なお、シフトスイッチ５９は中立復帰型のスイッチで構成して、増速（ＵＰ）または減速（ＤＯＷＮ）に操作しているときのみアクチュエータ５５は作動され、アクチュエータ５５の作動位置はセンサー５８によって検知され、ストロークの限界まで操作できる。また、フットペダル１５を中立に戻したときには、コントローラ５７の制御によって、アクチュエータ５５は可動斜板５４の最大傾斜と最小傾斜の中間位置となるように作動させ、次の操作時に所定の範囲で速度の増減ができるようにしている。また、副変速が高速位置に変速されているときには、車両には最高速度が定められているため、その最高速度以下の範囲でシフトスイッチ５９により操作できるようにしている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したことにより、次のような効果が得られる。
請求項１の如く、可変容量型油圧ポンプ（５１）と可変容量型油圧モータ（５２）を有する油圧式無段変速装置（２３）を搭載し、更に該油圧式無段変速装置（２３）の後段に、更に変速を可能とする副変速装置（２４）を配置した走行車両において、該油圧ポンプ（５１）の可動斜板（５３）を足動変速操作具であるフットペダル（１５）と連動連結し、該フットペダル（１５）は、ステップ（１４）上に前進ペダル（１５Ｆ）と後進ペダル（１５Ｒ）として配置し、該油圧モータ（５２）の可動斜板（５４）をアクチュエータ（５５）と連動連結し、該アクチュエータ（５５）は切換バルブ（５６）と接続され、該切換バルブ（５６）のソレノイド（５６ａ・５６ｂ）を、シフトスイッチ（５９）により操作可能とし、前記座席（１１）の近傍に前記副変速装置（２４）を操作する副変速レバー（１２）を配置し、該副変速レバー（１２）のグリップ（１２ａ）の前面にシフトスイッチ（５９）を突出配置し、該シフトスイッチ（５９）を上方へ回動することにより油圧式無段変速装置（２３）を増速させ、該シフトスイッチ（５９）を下方へ回動することにより減速可能に構成したので、フットペダル（１５）で油圧ポンプの可動斜板を変更することによる主変速操作に加えて、シフトスイッチ（５９）の操作で油圧モータの可動斜板を傾倒して無段変速が可能となり、ミッションの大きさを変えることなく、多段もしくは無段の変速操作の操作範囲を広げられるとともに、クラッチを切る等の操作なく簡単な操作で無段変速が可能となった。
また、足で主変速操作を行いながら、手動で走行速度を微妙に変更できるようになり、走行速度の設定範囲を広げて、所望の変速速度に容易に変更できるようになったのである。
【００２３】
また、油圧ポンプの容量を大きくして、油圧モータの容量も大きくして低速で作業する場合に出力トルクを大きくでき、油圧モータの容量を小さくすれば高速回転が可能となる。また、油圧ポンプの容量を小さくしてモータの容量を大きくすれば低速出力回転となり、作業精度を向上することがで、これらのように、油圧ポンプと油圧モータの可動斜板を傾倒させて容量を変更することによって様々な作業に対応することが可能となり、作業域を広げることができたのである。
また、前記シフト操作具をスイッチにより構成し、該シフト操作具を副変速レバーに配置したので、作業時の運転操作時に副変速レバーを握りながらシフトスイッチを操作することができ、副変速操作とシフト操作の操作性を向上できる。
【００２４】
請求項２に記載の如く、請求項１記載の車速変更装置において、前記副変速装置（２４）を高低の２段の変速を可能とする油圧クラッチ式変速装置により構成し、前記副変速レバー（１２）の前後への回動操作により切換バルブ（６４）を操作して、低速油圧クラッチ（６５）または高速油圧クラッチ（６６）を接続して副変速操作を可能に構成したので、従来の技術の如く、副変速装置を歯車選択式に構成している為に、副変速レバーをするときにはメインクラッチを操作して動力伝達を切断してからでないと操作できず、作業能率が低下したり、操作性が悪くなっていたという不具合を解消することが出来たのである。
これにより副変速レバー（１２）とシフトスイッチ（５９）のどちらもメインクラッチの操作をすることなく変速操作が出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速変更装置を装備したトラクタの側面図である。
【図２】駆動伝達経路を示すスケルトン図である。
【図３】制御ブロック図である。
【図４】副変速レバーの配置部の側面図である。
【符号の説明】
１２副変速レバー
１５フットペダル
２３ＨＳＴ（油圧式無段変速装置）
５１油圧ポンプ
５２油圧モータ
５３・５４可動斜板
５５アクチュエータ
５９シフトスイッチ（シフト操作具）

Claims

可変容量型油圧ポンプ（５１）と可変容量型油圧モータ（５２）を有する油圧式無段変速装置（２３）を搭載し、更に該油圧式無段変速装置（２３）の後段に、更に変速を可能とする副変速装置（２４）を配置した走行車両において、該油圧ポンプ（５１）の可動斜板（５３）を足動変速操作具であるフットペダル（１５）と連動連結し、該フットペダル（１５）は、ステップ（１４）上に前進ペダル（１５Ｆ）と後進ペダル（１５Ｒ）として配置し、該油圧モータ（５２）の可動斜板（５４）をアクチュエータ（５５）と連動連結し、該アクチュエータ（５５）は切換バルブ（５６）と接続され、該切換バルブ（５６）のソレノイド（５６ａ・５６ｂ）を、シフトスイッチ（５９）により操作可能とし、前記座席（１１）の近傍に前記副変速装置（２４）を操作する副変速レバー（１２）を配置し、該副変速レバー（１２）のグリップ（１２ａ）の前面にシフトスイッチ（５９）を突出配置し、該シフトスイッチ（５９）を上方へ回動することにより油圧式無段変速装置（２３）を増速させ、該シフトスイッチ（５９）を下方へ回動することにより減速可能に構成したことを特徴とする車速変更装置。
請求項１記載の車速変更装置において、前記副変速装置（２４）を高低の２段の変速を可能とする油圧クラッチ式変速装置により構成し、前記副変速レバー（１２）の前後への回動操作により切換バルブ（６４）を操作して、低速油圧クラッチ（６５）または高速油圧クラッチ（６６）を接続して副変速操作を可能に構成したこと特徴とする車速変更装置。