JP4889600B2 - 作業車両の変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ポンプと油圧モータのいずれか一方を固定容量型とし、他方を可変容量型とした静油圧式無段変速機構を備えた作業車両の変速装置に関する。

従来、同期噛合式ではなく歯車選択式の副変速機構を備えるトラクタ等の作業車両の変速装置では、該副変速機構と主クラッチとの配置関係から、車両を停止させなければ、当該副変速機構を高速側から低速側に、もしくは、低速側から高速側に変速させることができなかった。一方、油圧式の副変速機構を備える変速装置では、該副変速機構を静油圧式無段変速装置で構成して、車両が走行中であっても、当該副変速機構を変速させることができ、またこの変速切換時に発生する変速ショックを抑制することができるようになっていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−９２９５１号公報

しかし、特許文献１のような変速装置では、静油圧式無段変速装置に備える油圧ポンプと油圧モータとを可変容量型として副変速機構を構成していたため、コストが高くなるという問題があった。また、油圧式無段変速装置の油圧ポンプと油圧モータのいずれか一方を可変容量型ではなく、コストの低減を図れる固定容量型とする場合には、変速切換時の変速ショックを抑制する必要があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、油圧ポンプと油圧モータとを有する静油圧式無段変速機構と、該静油圧式無段変速機構を変速させる変速アクチュエータと、複数の変速段を備える副変速機構と、該副変速機構を変速させる副変速アクチュエータと、該副変速機構の変速段を切換操作する副変速操作手段と、前後進状態を切り換える前後進切換機構と、該前後進切換機構を切り換える前後進切換アクチュエータと、走行速度を検出する走行速度検出手段と、これらを制御する制御手段とを備える作業車両の変速装置であって、前記副変速操作手段が操作されると、走行速度を走行速度検出手段により検出し、前記前後進切換機構を前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構を前記副変速機構の変速後の変速段における走行速度が前記検出された走行速度と一致するように変速した後に、前記副変速機構を変速し、前記前後進切換機構を中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したものである。

請求項２においては、前記副変速機構を高速側から低速側に変速する際に、前記検出された走行速度が副変速機構の低速段での変速領域を上回っている場合には、前記静油圧式無段変速機構を低速側に変速して、走行速度が副変速機構の低速段における最高走行速度に達すると、前記前後進切換機構を前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記副変速機構を低速段に変速し、前記前後進切換機構を中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したものである。

請求項３においては、前記副変速機構の変速は、前記副変速操作手段が一定時間以上操作されると、自動的に行われるように構成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、作業車両を走行中でも停止させることなく、副変速機構を低速側から高速側に変速することが可能となり、この変速切換時に発生する変速ショックも抑制することができる。そして、静油圧式無段変速機構の油圧ポンプと油圧モータのいずれか一方を固定容量型とするため、コストを低減することができる。

請求項２においては、作業車両を停止させることなく、副変速機構を高速側から低速側に変速することが可能となり、この変速切換時に発生する変速ショックも抑制することができる。そして、静油圧式無段変速機構の油圧ポンプと油圧モータのいずれか一方を固定容量型とするため、コストを低減することができる。

請求項３においては、副変速操作手段の誤操作を防止することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係る変速装置を備える作業車両の全体的な構成を示した側面図、図２は変速装置の動力伝達機構の構成を示した図、図３は制御機構の構成を示したブロック図、図４は副変速機構を低速側から高速側に変速する場合における制御の態様を示したフローチャート図、図５は副変速機構を低速側から高速側に変速する場合における斜板制御の構成を示した図、図６は副変速機構を高速側から低速側に変速する場合における制御の態様を示した制御方法を示すフローチャート図、図７は副変速機構を高速側から低速側に変速する場合における斜板制御の構成を示した図である。

まず、本発明の一実施例に係る作業車両を作業機を装着可能とするトラクタとして、該作業車両およびその変速装置の構成について説明する。

図１、図２に示すように、作業車両１においては、車両フレーム２が前後方向に延設されており、その前部にフロントアクスルケースが揺動自在に設けられ、該フロントアクスルケースに前輪３が軸支されている。一方、車両フレーム２の後部に変速装置４が設けられ、該変速装置４の左右両側にリヤアクスルケースが配設されて、該リヤアクスルケースに後輪５が軸支されている。

また、車両フレーム２の前後中途部にエンジン６が支持され、該エンジン６にフライホイール７と伝動機構８が順に連結されている。この伝動機構８が前記変速装置４と伝動軸９で連動連結されて、前記エンジン６からの動力がフライホイール７と、伝動機構８と、伝動軸９とを介して変速装置４に伝達可能とされている。

前記変速装置４には、走行系伝動経路とＰＴＯ駆動経路とが備えられ、前記エンジン６から伝動軸９などを介して入力された動力が、走行系伝動経路で駆動輪に伝達可能とされるとともに、ＰＴＯ駆動経路で当該作業車両１に装着される作業機などに出力可能とされている。

走行系伝動経路には、走行系主伝動経路と走行系副伝動経路とが含まれており、前記エンジン６からの動力が、走行系主伝動経路により主駆動輪として作用する前記後輪５へ伝達可能とされ、走行系副伝動経路により副駆動輪として作用する前記前輪３へ伝達可能とされている。

走行系伝動経路のうち、一方の走行系主伝動経路は、走行速度を調節する静油圧式無段変速機構１０や、遊星ギヤ機構２０や、主ディファレンシャルギヤ機構４０などで形成されている。他方の走行系副伝動経路は、副駆動輪用切換機構５０や、走行系副出力軸６０などで形成されている。

また、ＰＴＯ系駆動経路は、ＰＴＯクラッチ機構７０や、ＰＴＯ多段変速機構８０などで形成されている。

前記走行系主伝動経路において、静油圧式無段変速機構（ＨＳＴ）１０は、主変速装置として作用するものであり、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２とを備えて構成されている。この静油圧式無段変速機構１０では、油圧ポンプ１１がＨＳＴ入力軸１３に相対回転不能に支持され、油圧モータ１２がＨＳＴ出力軸１４に相対回転不能に支持されている。この油圧ポンプ１１と油圧モータ１２とは流体接続されている。

前記油圧ポンプ１１と油圧モータ１２の一方は固定容量型とされ、他方は可変容量型とされている。本実施の形態においては、油圧モータ１２が固定容量型とされ、油圧ポンプ１１が可変容量型とされており、該油圧ポンプ１１に出力調整部材が設けられている。なお、油圧モータ１２を可変容量型とし、油圧ポンプ１１を固定容量型としてもよい。

前記出力調整部材は可動斜板１５や、該可動斜板１５を傾倒させる制御軸などを備えて構成されている。そして、運転席近傍に備えられる主変速レバーや変速スイッチ等の操作手段の操作に応じて作動する油圧シリンダ等の変速アクチュエータ１１１により、制御軸を軸線回りに回動させ、その回動に基づいて可動斜板１５を傾倒させて、油圧ポンプ１１の吐出量を変更するようになっている。

前記ＨＳＴ入力軸１３は前後方向に延設されており、その前端部に前記エンジン６が伝動軸９などを介して連動連結され、その後端部にて当該エンジン６からの動力が出力可能とされている。同様に、ＨＳＴ出力軸１４も前後方向に延設されており、その後端部から前記出力調整部材の可動斜板１５の斜板位置に基づく油圧ポンプ１１および油圧モータ１２による変速動力が出力可能とされている。

前記ＨＳＴ入力軸１３には定速出力軸１６が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結される一方、前記ＨＳＴ出力軸１４には変速出力軸１７が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結されている。そして、前記遊星ギヤ機構２０に、定速出力軸１６を介してエンジン６からの定速動力が入力され、且つ、変速出力軸１７を介して静油圧式無段変速機構１０からの変速動力が入力可能とされている。

遊星ギヤ機構２０は、サンギヤ２１と、インターナルギヤ２２と、遊星ギヤ２３と、合成出力部材２４とを備えて構成されている。この遊星ギヤ機構２０で、サンギヤ２１は変速出力軸１７に相対回転不能に支持され、インターナルギヤ２２は変速出力軸１７に相対回転自在に支持されて、定速ギヤ１８と噛合されている。定速ギヤ１８は定速出力軸１６に相対回転不能に支持されている。

前記遊星ギヤ２３はサンギヤ２１及びインターナルギヤ２２の内歯と噛合されている。合成出力部材２４は変速出力軸１７に相対回転自在に支持されて、遊星ギヤ２３のサンギヤ２１回りの公転成分を取り出し、定速動力および変速動力の合成回転を出力するようになっている。また、合成出力部材２４は合成入力ギヤ２５と連動連結されている。この合成入力ギヤ２５は走行系伝動軸２６に相対回転不能に支持されている。

前記走行系伝動軸２６は前後方向に延設され、その後部に油圧多板式の前後進切換機構３０が後続されて、前記遊星ギヤ機構２０からの合成出力が当該前後進切換機構３０に伝達されるようになっている。そしてこの前後進切換機構３０によって、走行系伝動軸２６から主ディファレンシャルギヤ機構４０への伝動状態が切換可能、すなわち主駆動輪である後輪５への伝動方向が切換可能とされている。

前記前後進切換機構３０は走行系伝動軸２６に支持されており、ハウジング３１と、前進側駆動部材３２Ｆと、前進側駆動ギヤ３３Ｆと、後進側駆動部材３２Ｒと、後進側駆動ギヤ３３Ｒと、更に図示しない前進側摩擦板群と、後進側摩擦板群とを備えて構成されている。

この前後進切換機構３０では、ハウジング３１が走行系伝動軸２６に相対回転不能に支持され、前進側駆動部材３２Ｆと後進側駆動部材３２Ｒとが当該ハウジング３１の前後両側でそれぞれ走行系伝動軸２６に相対回転自在に支持されている。前進側駆動ギヤ３３Ｆが前進側駆動部材３２Ｆに相対回転不能に支持され、後進側駆動ギヤ３３Ｒが後進側駆動部材３２Ｒに相対回転不能に支持されている。

そして、運転席近傍に備えられる前後進切換スイッチまたは前後進切換レバー等の操作手段の操作に応じて作動する前進側摩擦板群と後進側摩擦板郡とからなる油圧クラッチである前後進切換アクチュエータ１１２によって、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が選択的に係合または解除可能とされるとともに、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が選択的に係合または解除可能とされて、前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒが走行系伝動軸２６に連動連結可能とされている。

また、前記走行系伝動軸２６と略平行に配置された主駆動輪出力軸３５が前後方向に延設されて、その後端部にディファレンシャルギヤ機構４０のリングギヤ４１が連動連結され、その前後中途部に前進側従動ギヤ３６Ｆと後進側従動ギヤ３６Ｒとが相対回転不能に支持されている。

この前進側従動ギヤ３６Ｆが前進側駆動ギヤ３３Ｆと噛合され、後進側従動ギヤ３６Ｒが伝動ギヤ４９を介して後進側駆動ギヤ３３Ｒと噛合されて、前進側駆動部材３２Ｆおよび後進側駆動部材３２Ｒが主駆動輪出力軸３５を介して主ディファレンシャルギヤ機構４０に連動連結されている。伝動ギヤ４９は走行系副伝動経路を形成する副駆動輪伝動軸４８に相対回転不能に支持されている。

なお、後進側従動ギヤ３６Ｒにはゼロ点検出ギヤ３４が噛合され、該ゼロ点検出ギヤ３４により作業車両１の走行速度がゼロか否かが検出されるようになっている。

ここで、前記前進側駆動部材３２Ｆと主駆動輪出力軸３５との間においては、歯車噛合式の副変速機構３７によって、本実施の形態では、高低二段の変速が行えるように構成されている。但し、三段以上の変速が行えるように構成することも可能である。

副変速機構３７は、前記前進側駆動ギヤ３３Ｆとして作用する前進側駆動高速ギヤ３３Ｆ（Ｈ）および前進側駆動低速ギヤ３３Ｆ（Ｌ）と、前記前進側従動ギヤ３６Ｆとして作用する前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）および前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）と、走行系シフタ３８とを備えて構成されている。

この副変速機構３７では、前進側駆動高速ギヤ３３Ｆ（Ｈ）と前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）とが噛合され、前進側駆動低速ギヤ３３Ｆ（Ｌ）と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）とが噛合され、走行系シフタ３８により前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）とが主駆動輪出力軸３５に選択的に係合可能とされている。

そして、運転席近傍に備えられる副変速レバーまたは副変速スイッチ等の副変速操作手段１０４の操作による制御もしくは後述の制御に応じて作動するシリンダやモータ等の副変速アクチュエータ１１３により走行系シフタ３８が操作可能とされ、その操作にて副変速機構３７の変速段が高速段と低速段とに切り換えられるように構成されている。

すなわち、副変速操作手段１０４の操作による制御もしくは後述の制御に基づく副変速アクチュエータ１１３の作動により走行系シフタ３８が摺動され、主駆動輪出力軸３５に前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）が係合されると、高速側に変速され、前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）が係合されると、低速側に変速され、その変速動力が主駆動輪出力軸３５に出力されるようになっている。

また、前記主駆動輪出力軸３５に連動連結する主ディファレンシャルギヤ機構４０の左右の出力軸４２はそれぞれ後輪５の車軸４３と伝動ギヤ列を介して連動連結されている。主ディファレンシャルギヤ機構４０の左右の出力軸４２にはそれぞれ走行系ブレーキ機構４５が設けられ、該走行系ブレーキ機構４５により各出力軸４２に独立して制動力を付加し得るようになっている。

このような構成によって、前後進切換機構３０において、前記操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動により、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が係合されると、当該前後進切換機構３０が前進状態となり、前記前進側駆動部材３２Ｆが前記ハウジング３１を介して前記走行系伝動軸２６とともに回転されて、その回転が副変速機構３７にて変速された上で主駆動輪出力軸３５へ伝達され、その後、主ディファレンシャルギヤ機構４０の出力軸４２から車軸４３へ伝達されて、作業車両１が前進方向へ走行するように後輪５が回転されるようになっている。

逆に、前記操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動より、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が係合されると、前後進切換機構３０が後進状態となり、後進側駆動部材３２Ｒがハウジング３１を介して前記走行系伝動軸２６とともに回転されて、その回転が後進側駆動ギヤ３３Ｒと、伝動ギヤ４９と、後進側従動ギヤ３６Ｒを介して主駆動輪出力軸３５へ伝達され、その後、主ディファレンシャルギヤ機構４０の出力軸４２から車軸４３へ伝達されて、作業車両１が後進方向へ走行するように後輪５が回転されるようになっている。

また、前記操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動より、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が解除され、且つ、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が解除されると、前後進切換機構３０が中立状態となり、前記走行系伝動軸２６の回転が車軸４３へ伝達されず、作業車両１が停止するようになっている。

前記走行系副伝動経路においては、前記走行系伝動軸２６と略平行に配置された副駆動輪伝動軸４８が前後方向に延設されて、前記副駆動輪用切換機構５０に連動連結されている。そしてこの副駆動輪用切換機構５０によって、後輪二駆状態と、前後輪等速四駆状態と、前輪増速四駆状態とが選択的に切換可能とされている。

前記副駆動輪用切換機構５０は走行系副出力軸６０に支持されており、ハウジング５１と、等速伝動部材５２（Ｌ）と、等速側従動ギヤ５３（Ｌ）と、増速伝動部材５２（Ｈ）と、増速側従動ギヤ５３（Ｈ）と、更に図示しない等速側摩擦板群と、増速側摩擦板群とを備えて構成されている。

この副駆動輪用切換機構５０では、ハウジング５１が走行系副出力軸６０に相対回転不能に支持され、等速伝動部材５２（Ｌ）と増速伝動部材５２（Ｈ）とがハウジング５１の前後両側でそれぞれ走行系副出力軸６０に回転自在に支持されている。等速側従動ギヤ５３（Ｌ）が等速伝動部材５２（Ｌ）に相対回転不能に支持され、増速側従動ギヤ５３（Ｈ）が増速伝動部材５２（Ｈ）に相対回転不能に支持されている。

そして、運転席近傍に備えられる操作手段の操作に応じて作動する等速側摩擦板群と増速側摩擦板群とからなる油圧クラッチであるアクチュエータによって、等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされて、等速伝動部材５２（Ｌ）または増速伝動部材５２（Ｈ）が走行系副出力軸６０に連動連結可能とされている。

また、前記副駆動輪伝動軸４８は走行系副出力軸６０と略平行に配置されており、その後端部に前記伝動ギヤ４９が相対回転不能に支持され、その前後中途部に等速側駆動ギヤ５５（Ｌ）と増速側駆動ギヤ５５（Ｈ）とが相対回転不能に支持されている。

この前記等速側駆動ギヤ５５（Ｌ）が等速側従動ギヤ５３（Ｌ）と噛合され、増速側駆動ギヤ５５（Ｈ）が増速側従動ギヤ５３（Ｈ）とが噛合されて、等速伝動部材５２（Ｌ）および増速伝動部材５２（Ｈ）が副駆動輪伝動軸４８に連動連結されている。

また、前記走行系副出力軸６０は、伝動軸６１などを介してフロントアクスルケース内の副ディファレンシャルギヤ機構６５に連動連結されている。副ディファレンシャルギヤ機構６５の左右の出力軸６６にはそれぞれ前輪３の車軸６７が連動連結されている。

このような構成によって、前記作業車両１が前進方向へ走行している場合には、前述のように前後進切換機構３０により前進側駆動部材３２Ｆから副変速機構３７を介して主駆動輪出力軸３５へ伝達された変速動力が、前記後進側従動ギヤ３６Ｒ及び前記伝動ギヤ４９を介して前記副駆動輪伝動軸４８へ伝達される。

逆に、前記作業車両１が後進方向へ走行している場合には、前述のように前後進切換機構３０により後進側駆動部材３２Ｒに伝達された回転が、前記後進側駆動ギヤ３３Ｒと前記伝動ギヤ４９とを介して前記副駆動輪伝動軸４８へ伝達される。

そして、副駆動輪用切換機構５０で、等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるときには、前記副駆動輪伝動軸４８から前記走行系副出力軸６０への動力伝達が断たれ、作業車両１が２駆状態となるようになっている。

等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達がアクチュエータの作動により係合されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるときには、前記走行系副出力軸６０が前記主駆動輸出力軸３５に同期回転させられ、作業車両１が等速四駆状態となるようになっている。

等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達がアクチュエータの作動により係合される場合、前記走行系副出力軸６０が前記主駆動輸出力軸３５よりも増速回転させられ、作業車両１が増速四駆状態となるようになっている。

また、前記ＰＴＯ系伝動経路においては、ＰＴＯクラッチ機構７０によりエンジン６からＰＴＯ軸８８への動力伝達が選択的に係合または遮断可能とされている。このＰＴＯクラッチ機構７０はＰＴＯクラッチ軸７５に支持されており、ＰＴＯ駆動側部材７１と、クラッチハウジング７２と、さらに図示しないＰＴＯ摩擦板群とを備えて構成されている。

前記ＰＴＯクラッチ機構７０では、ＰＴＯ駆動側部材７１がＰＴＯクラッチ軸７５に相対回転自在に支持され、クラッチハウジング７２がＰＴＯクラッチ軸７５に相対回転不能に支持されている。そして、運転席近傍に備えられる操作手段の操作に応じて作動するＰＴＯ摩擦板群からなる油圧クラッチであるアクチュエータによって、ＰＴＯ駆動側部材７１からクラッチハウジング７２への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされている。

前記定速出力軸１６と略平行に配置されたＰＴＯクラッチ軸７５は前後方向に延設されており、該ＰＴＯクラッチ軸７５上のＰＴＯ駆動側部材７１が前記定速ギヤ１８と噛合されて、エンジン６に連動連結されている。さらに、ＰＴＯクラッチ機構７０にはこれと背反的に作動するＰＴＯブレーキ機構７３が設けられている。

そして、前記ＰＴＯクラッチ軸７５にＰＴＯ伝動軸７８が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結されるとともに、該ＰＴＯ伝動軸７８と略平行にＰＴＯ変速軸７９が配置されて前後方向に延設されている。このＰＴＯ伝動軸７８とＰＴＯ変速軸７９との間において、ＰＴＯ多段変速機構８０により、多段変速が可能とされている。

前記ＰＴＯ多段変速機構８０は、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１と、複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２と、ＰＴＯ変速シフタ８３とを備えて構成されている。このＰＴＯ多段変速機構８０では、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１がＰＴＯ伝動軸７８に相対回転不能に支持され、複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２がＰＴＯ変速軸７９に相対回転相対回転自在に支持されている。

そして、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１と複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２とがそれぞれ直接または間接的に噛合され、ＰＴＯ変速シフタ８３により複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２がＰＴＯ変速軸７９に選択的に係合可能とされている。

本実施の形態においては、前記ＰＴＯ多段変速機構８０により、正転側４段および逆転側１段の合計５段の変速が可能とされている。このＰＴＯ多段変速機構８０は、前記複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１として作用する正転側第１〜第４段駆動ギヤ８１Ｆ（１）〜８１Ｆ（４）および逆転側駆動ギヤ８１Ｒと、前記複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２として作用する正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）および逆転側従動ギヤ８２Ｒと、ＰＴＯ変速シフタ８３として作用する第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）、第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）、逆転用シフタ８３Ｒとを備えて構成されている。

前記ＰＴＯ多段変速機構８０では、正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）がそれぞれＰＴＯ変速軸７９に相対回転自在に支持されたうえで、前記正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）と前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）とが対向配置され、前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）と前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）とが対向配置されている。

これらの正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）はそれぞれＰＴＯ伝動軸７８に相対回転不能に支持された前記正転側第１〜第４段駆動ギヤ８１Ｆ（１）〜８１Ｆ（４）と噛合されている。前記逆転側駆動ギヤ８１Ｒはアイドルギヤ８４を介して前記逆転側従動ギヤ８２Ｒと噛合されている。

前記第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）は前記正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）と前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）の間に配置され、前記第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）は前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）と前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）との間に配置されている。

この第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）により正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）または前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）が選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）により前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）または前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）が選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。さらに、逆転用シフタ８３Ｒにより前記逆転側従動ギヤ８２Ｒが選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。

そして、運転席近傍に備えられるＰＴＯ変速レバー等の操作手段の操作に応じて前記第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）と、第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）と、逆転用シフタ８３Ｒとが操作可能とされ、その操作によりＰＴＯ変速軸７９に正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）および逆転側従動ギヤ８２Ｒのいずれかが係合されると、これに応じた変速が行われ、その変速動力が伝動軸８５に出力されるようになっている。

前記伝動軸８５はＰＴＯ変速軸７９と同軸上で軸線回りに相対回転可能に連結されており、該伝動軸８５にＰＴＯ軸８８が伝動ギヤ列を介して連動連結されて、変速動力が作業車両１に装着される作業機などに出力可能とされている。

次に、前記副変速機構３７の変速切換時における変速装置４の制御について説明する。

図３に示すように、前記作業車両１またはその変速装置４には、静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５の傾倒角度を検出する傾倒角度検出手段１０１や、副変速機構３７の変速段を切換操作する副変速操作手段１０４や、該副変速操作手段１０４の操作により切り換えられた副変速機構３７の変速段を検出する副変速検出手段１０３や、走行速度を検出する走行速度検出手段１０２などが設けられ、これらが制御手段１００に接続されている。

さらに、前記作業車両１またはその変速装置４には、前記静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５を傾倒させて制御する変速アクチュエータ１１１や、前後進切換機構３０を切り換える前後進切換アクチュエータ１１２や、副変速機構３７の走行系シフタ３８を作動させて、該副変速機構３７を変速させる副変速アクチュエータ１１３などが設けられ、これらが制御手段１００に接続されている。なお、制御手段１００はＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備えており、このＲＯＭには制御プログラムが記憶されている。

本実施の形態においては、前記傾倒角度検出手段１０１は、静油圧式無段変速機構１０で油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の制御軸の回動角度をポテンショメータやロータリエンコーダ等により検出することで、当該制御軸を回動軸とする可動斜板１５の傾倒角度を検出するように構成されている。

副変速操作手段１０４は、スイッチで構成され、この変速スイッチを押し操作することで、その操作に対応した変速段となるように副変速アクチュエータ１１３を作動させて、副変速機構３７の変速段を切り換えることができるように構成されている。

副変速検出手段１０３は、副変速操作手段１０４の操作を検出することで、副変速機構３７の変速段、ここでは高低二段のいずれの変速段であるかを検出するように構成されている。なお、副変速操作手段１０４がレバーで構成された場合には、この副変速レバーの操作位置をその基部に配設したポテンショメータ等により検出することで、その位置から副変速機構３７の変速段を検出するように構成される。

変速アクチュエータ１１１は、油圧シリンダ等で構成され、主変速レバーの操作位置に対応して制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、出力調整部材の可動斜板１５を傾倒させて、静油圧式無段変速機構１０を変速可能とするようになっている。この変速時には前記傾倒角度検出手段１０１で検出される傾倒角度が制御手段１００で設定された傾倒角度となるように制御される。

副変速アクチュエータ１１３は、油圧シリンダ等で構成され、副変速スイッチの操作に対応して制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、副変速機構３７で走行系シフタ３８を摺動させて、主駆動輪出力軸３５と前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）または前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）との動力伝達状態を係合または解除して、副変速機構３７の変速段を低速段から高速段に、もしくは、高速段から低速段に切り換えて、当該副変速機構３７を高低二段のいずれか一方に変速可能とするようになっている。

前後進切換アクチュエータ１１２は、油圧クラッチで構成され、前後進切換スイッチの操作位置に対応して制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、前後進切換機構３０でハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒとの動力伝達を係合または解除し、前進状態と後進状態と中立状態とを切り換えることができるようになっている。

但し、前記アクチュエータは油圧シリンダや油圧クラッチに限定するものではなく、電動モータや電動シリンダや電磁クラッチ等で構成することも可能であり、限定するものではない。

このような構成において、制御手段１００により次のような制御が行われる。

副変速機構３７の変速段が低速段とされた状態で、作業車両１が前進走行している場合では、図４に示すように、高速段側に副変速操作手段１０４が操作される（ステップＳ１１）と、当該副変速機構３７の変速段を低速段から高速段に切り換えるための切換指示信号が制御手段１００に入力されて、この副変速操作手段１０４の操作時点における走行速度が走行速度検出手段１０２により検出される（ステップＳ１２）。

つづいて、前後進切換アクチュエータ１１２が作動され、前後進切換機構３０において、ハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆおよび後進側駆動部材３２Ｒとが相対回転自在とされ、該前後進切換機構３０が作業車両１を前進走行させる前進状態から走行駆動を停止させる、つまり、前後進切換機構３０において動力伝達を断つ中立状態に切り換えられる（ステップＳ１３）。

前後進切換機構３０が中立状態に切り換えられると、変速アクチュエータ１１１が作動され、静油圧式無段変速機構１０において、出力調整部材の可動斜板１５が、図５に示すように、副変速機構３７による変速切換前後で走行速度が任意速度Ｖ１で一致するように、現在の斜板位置Ａ１から斜板位置Ｂ１に傾倒される。つまり、前記走行速度検出手段１０２で検出された走行速度と、副変速機構３７の変速段が低速段から高速段に切り換えられた状態での車軸４３の出力による走行速度とが同等となるように、当該静油圧式無段変速機構１０の変速比が変更される（ステップＳ１４）。

そして、副変速アクチュエータ１１３が作動され、副変速機構３７において、走行系シフタ３８により主駆動輪出力軸３５と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）が相対回転自在とされる一方、前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）が相対回転不能とされて、該主駆動輪出力軸３５と前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）との動力伝達が係合され、当該副変速機構３７の変速段が低速段から高速段に切り換えられる（ステップＳ１５）。

その後、前後進切換アクチュエータ１１２が作動され、前後進切換機構３０において、ハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒとが相対回転不能とされ、当該前後進切換機構３０が中立状態から前進状態に切り換えられる（ステップＳ１６）。こうして、作業車両１の前進走行中に、副変速機構３７の低速側から高速側への変速が、その前後での走行速度が略一定に維持されながら行われる。その後、副変速段が高速段に切換えられた状態において、主変速レバー等の操作手段により指示する変速比になるまで、変速する（高速段と低速段でそれぞれの走行速度が設定できる）。なお、主変速レバー等の操作手段の操作によって目標変速比が決定され、それにあわすように前記出力調整部材の可動斜板１５が回動される。

これに対し、副変速機構３７の変速段が高速段とされた状態で、作業車両１が前進走行している場合では、図６に示すように、低速段側に副変速操作手段１０４が操作される（ステップＳ２１）と、当該副変速機構３７の変速段を高速段から低速段に切り換えるための切換指示信号が制御手段１００に入力されて、この副変速操作手段１０４の操作時点における走行速度が走行速度検出手段１０２により検出される（ステップＳ２２）。

つづいて、前記走行速度検出手段１０２により検出された走行速度が、副変速機構３７の変速段が低速段の状態における最高走行速度Ｖ２以下（変速領域内）であるか否か、すなわち、副変速機構３７の変速段が高速段から低速段に切り換えられた場合でも、静油圧式無段変速機構１０の変速領域内で維持可能な速度であるか否かの判断が行われる（ステップＳ２３）。前記走行速度が最高走行速度Ｖ２以下であれば、制御が後述のステップＳ２５に継続される。

一方、前記走行速度が最高走行速度Ｖ２よりも速ければ、変速アクチュエータ１１１が作動され、静油圧式無段変速機構１０において、出力調整部材の可動斜板１５が、図７に示すように、走行速度が任意速度Ｖ３から副変速機構３７が低速段の状態における最高走行速度Ｖ２を上回らないように、現在の斜板位置Ａ３から斜板位置Ａ２に傾倒されて、静油圧式無段変速機構１０の変速比が変更される（ステップＳ２４）。つまり、作業車両１が減速される。走行速度が最高走行速度Ｖ２となるまでの間は、ステップＳ２２・Ｓ２３が繰り返される。

走行速度検出手段１０２で検出される走行速度が副変速機構３７が低速段の状態における最高走行速度Ｖ２以下の場合には、前後進切換アクチュエータ１１２が作動され、前後進切換機構３０において、ハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆおよび後進側駆動部材３２Ｒとが相対回転自在とされ、該前後進切換機構３０が作業車両１を前進走行させる前進状態から動力伝達を断つ中立状態に切り換えられる（ステップＳ２５）。

前後進切換機構３０が中立状態に切り換えられると、変速アクチュエータ１１１が作動され、静油圧式無段変速機構１０において、出力調整部材の可動斜板１５が、図７に示すように、副変速機構３７による変速切換前後で走行速度が前記最高走行速度Ｖ２もしくはこれ以下の速度で一致するように、現在の斜板位置Ａ２から斜板位置Ｂ２に傾倒される。つまり、前記走行速度検出手段１０２で検出された前記走行速度と、副変速機構３７の変速段が高速段から低速段に切り換えられた状態での車軸４３の出力による走行速度とが略同等となるように、当該静油圧式無段変速機構１０の変速比が変更される（ステップＳ２６）。

そして、副変速アクチュエータ１１３が作動され、副変速機構３７において、走行系シフタ３８により主駆動輪出力軸３５と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）が相対回転不能とされる一方、前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）が相対回転自在とされて、該主駆動輪出力軸３５と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）との動力伝達が係合され、当該副変速機構３７の変速段が高速段から低速段に切り換えられる（ステップＳ２７）。

その後、前後進切換アクチュエータ１１２が作動され、前後進切換機構３０において、ハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒとが相対回転不能とされ、当該前後進切換機構３０が中立状態から前進状態に切り換えられる（ステップＳ２８）。こうして、作業車両１の前進走行中に、副変速機構３７の高速側から低速側への変速が、その前後での走行速度が略一定に維持されるように行われる。その後、副変速段が低速段に切り換った状態において、主変速レバー等の操作手段により指示する変速比になるまで変速する。主変速レバー等の操作手段の操作によって目標変速比が決定され、それにあわすように前記出力調整部材の可動斜板１５が回動される。

さらに、前述のような副変速機構３７の変速段の切換は、副変速操作手段１０４が一定時間（例えば、０．１６秒）以上操作されて、副変速機構３７の変速段を低速段から高速段に、もしくは、高速段から低速段に切り換えるための切換指示信号が制御手段１００に入力された場合に、自動的に行われる。言い換えれば、副変速操作手段１０４が一定時間（例えば、０．１６秒）以上操作されない場合には、副変速操作手段１０４の誤操作の可能性もあるため、行われない。

以上のように、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２とを有する静油圧式無段変速機構１０と、該静油圧式無段変速機構１０を変速させる変速アクチュエータ１１１と、複数の変速段を備える副変速機構３７と、該副変速機構３７を変速させる副変速アクチュエータ１１３と、該副変速機構３７の変速段を切換操作する副変速操作手段１０４と、前後進状態を切り換える前後進切換機構３０と、該前後進切換機構３０を切り換える前後進切換アクチュエータ１１２と、走行速度を検出する走行速度検出手段１０２と、これらを制御する制御手段１００とを備える作業車両１の変速装置４において、前記副変速操作手段１０４が操作されると、走行速度を走行速度検出手段１０２により検出し、前記前後進切換機構３０を前後進切換アクチュエータ１１２により前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構１０を変速アクチュエータ１１１により前記副変速機構３７の変速後の変速段における走行速度が前記検出された走行速度と一致するように変速した後に、前記副変速機構３７を副変速アクチュエータ１１３により変速し、前記前後進切換機構３０を前後進切換アクチュエータ１１２により中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したことにより、作業車両１を走行中でも停止させることなく、副変速機構３７を低速側から高速側に変速することが可能となり、この変速切換時に発生する変速ショックも抑制することができる。そして、静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１と油圧モータ１２のいずれか一方を固定容量型とするため、コストを低減することができる。

また、前記作業車両１の変速装置４において、前記副変速機構３７を高速側から低速側に変速する際に、前記検出された走行速度が副変速機構３７の低速段での変速領域を上回っている場合には、前記静油圧式無段変速機構１０を変速アクチュエータ１１１により低速側に変速して、走行速度が副変速機構３７の低速段における最高走行速度に達すると、前記前後進切換機構３０を前後進切換アクチュエータ１１２により前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記副変速機構３７を副変速アクチュエータ１１３により低速段に変速し、前記前後進切換機構３０を前後進切換アクチュエータ１１２により中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したことにより、作業車両１を走行中でも停止させることなく、副変速機構３７を高速側から低速側に変速することが可能となり、この変速切換時に発生する変速ショックも抑制することができる。

また、前記作業車両１の変速装置４において、前記副変速機構３７の変速段の切換は、副変速操作手段１０４が一定時間以上操作されると、自動的に行われるように構成したことにより、該副変速操作手段１０４の誤操作を防止することができる。

本発明の一実施例に係る変速装置を備える作業車両の全体的な構成を示した側面図。 変速装置の動力伝達機構の構成を示した図。 制御機構の構成を示したブロック図。 副変速機構を低速側から高速側に変速する場合における制御の態様を示したフローチャート図。 副変速機構を低速側から高速側に変速する場合における斜板制御の構成を示した図。 副変速機構を高速側から低速側に変速する場合における制御の態様を示した制御方法を示すフローチャート図。 副変速機構を高速側から低速側に変速する場合における斜板制御の構成を示した図。

符号の説明

１ 作業車両
４ 変速装置
１０ 静油圧式無段変速機構
１１ 油圧ポンプ
１２ 油圧モータ
３０ 前後進切換機構
３７ 副変速切換機構
１００ 制御手段
１０２ 走行速度検出手段
１０４ 副変速操作手段
１１１ 変速アクチュエータ
１１２ 前後進切換アクチュエータ
１１３ 副変速アクチュエータ

Claims (3)

1. 油圧ポンプと油圧モータとを有する静油圧式無段変速機構と、該静油圧式無段変速機構を変速させる変速アクチュエータと、複数の変速段を備える副変速機構と、該副変速機構を変速させる副変速アクチュエータと、該副変速機構の変速段を切換操作する副変速操作手段と、前後進状態を切り換える前後進切換機構と、該前後進切換機構を切り換える前後進切換アクチュエータと、走行速度を検出する走行速度検出手段と、これらを制御する制御手段とを備える作業車両の変速装置であって、
   前記副変速操作手段が操作されると、走行速度を走行速度検出手段により検出し、前記前後進切換機構を前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構を前記副変速機構の変速後の変速段における走行速度が前記検出された走行速度と一致するように変速した後に、前記副変速機構を変速し、前記前後進切換機構を中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したことを特徴とする作業車両の変速装置。
2. 前記副変速機構を高速側から低速側に変速する際に、前記検出された走行速度が副変速機構の低速段での変速領域を上回っている場合には、前記静油圧式無段変速機構を低速側に変速して、走行速度が副変速機構の低速段における最高走行速度に達すると、前記前後進切換機構を前進状態または後進状態から中立状態に切り換えて、前記副変速機構を低速段に変速し、前記前後進切換機構を中立状態から前進状態または後進状態に切り換えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速装置。
3. 前記副変速機構の変速は、前記副変速操作手段が一定時間以上操作されると、自動的に行われるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の作業車両の変速装置。

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