以下、図面に基づいて、本発明に係る農作業機の走行伝動装置をコンバインに装備した場合について説明する。〔参考実施例〕
図1に示すように、コンバインは、左右一対のクローラ式の走行装置1,1によって自走するように構成され、かつ乗用型の運転部2を装備された走行機体と、走行機体の機体フレーム3の前部に連結された刈取り部4と、機体フレーム3の後部側に刈取り部4の後方に配置して設けられた脱穀装置5と、機体フレーム3の後部側に脱穀装置5の横側方に配置して設けられた穀粒タンク6とを備えて構成してあり、稲、麦などの収穫作業を行う。
すなわち、刈取り部4は、機体フレーム3の前部から前方向きに上下揺動自在に延出する刈取り部フレーム4aを備え、この刈取り部フレーム4aが昇降シリンダ7によって揺動操作されることにより、刈取り部4の前端部に設けられた分草具4bが地面近くに下降した下降作業位置と、分草具4bが地面から高く上昇した上昇非作業位置とに昇降する。刈取り部4を下降作業位置に下降させて走行機体を走行させると、刈取り部4は、分草具4bによって刈取対象の植立穀稈を引起し経路に導入し、引起し経路に導入した植立穀稈を引起し装置4cによって引起しながらバリカン型の刈取装置4dによって刈取り、刈取り穀稈を供給装置4eによって脱穀装置5に供給する。脱穀装置5は、供給装置4eからの刈取り穀稈の株元側を脱穀フィードチェーン5aによって挟持して機体後方向きに搬送し、刈取り穀稈の穂先側を扱室(図示せず)に供給して脱穀処理し、脱穀穀粒を穀粒タンク6に送り込む。
運転部2に備えられた運転座席2aの下方にエンジン8を設け、エンジン8が出力する駆動力を、機体フレーム3の前端部に設けたミッションケース11を備えた走行伝動装置10によって左右一対の走行装置1,1に伝達するように構成してある。
図2は、走行伝動装置10の概略構造を示す正面図である。この図に示すように、走行伝動装置10は、エンジン8の出力軸8aからのエンジン駆動力を、伝動ベルト12aが備えられた伝動機構12を介してミッションケース11の上端部の横側に設けられた変速伝動機20に入力し、この変速伝動機20の出力を、ミッションケース11に内装された走行ミッション13に入力して走行ミッション13が備える左右一対の操向クラッチ機構14,14の左側の操向クラッチ機構14から左側の走行装置1の駆動軸1aに伝達し、右側の操向クラッチ機構14から右側の走行装置1の駆動軸1aに伝達する。
走行伝動装置10は、ミッションケース11に内装された刈取りミッション15を備え、変速伝動機20の出力を、刈取りミッション15に入力して刈取り出力軸16から刈取り部4の駆動軸4fに伝達する。
変速伝動機20について説明する。
図3,4に示すように、変速伝動機20は、ミッションケース11の上端側に横側部が連結される変速ケース21を備えた遊星変速部20Aと、変速ケース21のミッションケース11に連結する側とは反対側の横側部にケーシング31が連結された静油圧式無段変速部30(以下、単に無段変速部30と略称する。)とを備えて構成してある。
変速ケース21は、遊星伝動部40及び伝動機構50を収容する主ケース部21aと、入力軸22及び伝動軸23と無段変速部30の連結部を収容し、かつ変速ケース21とケーシング31のポートブロック34を連結する連結ケース部21bとを備えて構成してある。変速ケース21は、主ケース部21aの出力回転体24が位置する下部側面の横外側に膨出形成された膨出部分21cでミッションケース11に連結される。連結ケース部21bの走行機体上下方向での大きさが主ケース部21aの走行機体上下方向での大きさよりも小になっている。主ケース部21aを、機体前後方向視での縦断面形状が縦長形状となるように形成し、ケーシング31を、機体前後方向視での縦断面形状が縦長形状となるように形成し、遊星変速部20Aと無段変速部30が機体横方向に並びながら、変速伝動機20全体としての機体横方向幅が小となり、変速伝動機20は、横外側に突出しないように走行機体の左右方向ではコンパクトな状態でミッションケース11の横側部に連結されている。さらに、ケーシング31の下部側面には下端側ほど機体内側に傾斜する傾斜面31Aが形成され、この傾斜面31Aにモータ軸33aのベアリングを支持する膨出部31Bが形成されて、変速伝動機20の更なるコンパクト化が図られている。また、ケーシング31の上面には上向きにオイルフィルタ20Fが配置され、オイルフィルタ20Fの横外側への突出を回避して更なるコンパクトが図られている。
遊星変速部20Aは、変速ケース21の上端側に回転自在に支持された機体横向きの入力軸22と、変速ケース21の下端側に入力軸22と平行又はほぼ平行に回転自在に支持された伝動軸23及び回転軸型の出力回転体24と、伝動軸23に支持された遊星伝動部40と、入力軸22と遊星伝動部40のキャリヤ41とに亘って設けた伝動機構50とを備えている。
入力軸22は、無段変速部30のポンプ軸32aに対して同軸芯状に並ぶよう配置されている。入力軸22は、変速ケース21から横外側に突出している側で伝動機構12を介してエンジン8の出力軸8aに連結するように構成され、エンジン8に連結される側とは反対側でジョイント22aを介して無段変速部30のポンプ軸32aに一体回転自在に連結されており、伝動機構12を介してエンジン駆動力を入力し、エンジン駆動力によって駆動されて無段変速部30の油圧ポンプ32を駆動する。
出力回転体24は、無段変速部30に対して入力軸22のエンジン連結側が位置する側と同じ側に無段変速部30のモータ軸33aと同軸芯状に並ぶように配置されている。出力回転体24は、変速ケース21から横外側に突出している側で走行ミッション11の入力部に連動するよう構成されており、遊星伝動部40及び無段変速部30からの駆動力を走行ミッション13を介して左右一対の走行装置1,1に出力する。
無段変速部30は、ケーシング31の上端側にポンプ軸32aが回転自在に支持されている油圧ポンプ32と、ケーシング31の下端側にモータ軸33aが回転自在に支持されている油圧モータ33とを備えて構成してある。油圧ポンプ32は、可変容量形のアキシャルプランジャポンプによって構成し、油圧モータ33は、アキシャルプランジャモータによって構成してある。油圧モータ33は、油圧ポンプ32によって吐出され、ポートブロック34の内部に形成された油路を介して供給される圧油によって駆動される。無段変速部30には、ポンプ軸32aの端部に装備されたチャージポンプ90によって補充用の作動油が供給される。チャージポンプ90は、ポンプ軸32aに一体回転自在に取り付けられたロータ90a、及びケーシング31に脱着自在に連結されたポンプケーシング90bを備えている。
したがって、無段変速部30は、油圧ポンプ32が備える斜板32bの角度変更操作が行なわれることにより、前進伝動状態と後進伝動状態と中立状態とに切り換わる。無段変速部30は、前進伝動状態に切換え操作されると、入力軸22からポンプ軸32aに伝達されるエンジン駆動力を前進駆動力に変換してモータ軸33aから出力し、後進伝動状態に切換え操作されると、入力軸22からポンプ軸32aに伝達されるエンジン駆動力を後進駆動力に変換してモータ軸33aから出力し、前進伝動状態と後進伝動状態のいずれにおいても、エンジン駆動力を無段階に変速して出力する。無段変速部30は、中立状態に切換え操作されると、モータ軸33aからの出力を停止する。
遊星伝動部40は、無段変速部30に対して入力軸22のエンジン連結側が位置する側と同じ側に、モータ軸33aと出力回転体24の間に位置する状態で配置されている。遊星伝動部40は、伝動軸23に支持されるサンギヤ42と、サンギヤ42に噛合う複数個の遊星ギヤ43と、各遊星ギヤ43に噛合うリングギヤ44と、複数個の遊星ギヤ43を回転自在に支持するキャリヤ41とを備えている。キャリヤ41は、遊星ギヤ43を延出端部で回転自在に支持するアーム部41aと、複数本のアーム部41aの基端側が連結している筒軸部41bとを備え、筒軸部41bで伝動軸23にベアリングを介して回転自在に支持されている。
伝動軸23とモータ軸33aとは、ジョイント23aを介して一体回転自在に連結し、伝動軸23とサンギヤ42とは、スプライン構造を介して一体回転自在に連結しており、サンギヤ42は、モータ軸33aに対して一体回転自在に連動している。
リングギヤ44と出力回転体24とは、伝動軸23に対してこれの軸芯方向に並んで相対回転自在に外嵌した環状の遊星側連動体26及び環状の出力側連動体27によって一体回転自在に連動している。すなわち、遊星側連動体26は、遊星側連動体26の外周部から放射状にかつ一体回転自在に延出する複数本の係合アーム部26aを備えている。複数本の係合アーム部26aは、リングギヤ44の複数箇所に係合しており、遊星側連動体26は、リングギヤ44に対して一体回転自在に連動している。出力側連動体27は、遊星側連動体26に対して係合爪27aによって一体回転自在に係合し、出力回転体24に対してスプライン構造によって一体回転自在に係合しており、遊星側連動体26と出力回転体24とを一体回転自在に連結している。遊星側連動体26は、伝動軸23にベアリングを介して相対回転自在に支持されている。出力側連動体27は、変速ケース21にベアリングを介して回転自在に支持されている。
伝動機構50は、キャリヤ41の筒軸部41bに一体回転自在に設けられたキャリヤ41の入力ギヤ41cに噛合う状態で入力軸22にニードルベアリングを介して相対回転自在に支持された伝動ギヤ52と、伝動ギヤ52と入力軸22に亘って設けた入力側クラッチ機構55とを備えて構成してある。
入力側クラッチ機構55は、入力軸22に一体回転及び摺動操作自在に支持されたクラッチ体56と、クラッチ体56の一端側と伝動ギヤ52の横側部とに亘って設けたクラッチ機構本体57とを備えて構成してある。クラッチ体56は、クラッチ体56の端部に内嵌された油圧ピストン58によって摺動操作される。クラッチ機構本体57は、クラッチ体56に設けた噛合い爪と伝動ギヤ52に設けた噛合い爪とが係脱することによって入り状態と切り状態に切り換わるように噛合いクラッチに構成してある。
入力側クラッチ機構55は、クラッチ機構本体57が入り状態に切換え操作されることにより、入力軸22と伝動ギヤ52を一体回転自在に連動させるように入り状態に切換え操作され、遊星伝動部40のキャリヤ41を入力軸22に対する連動入り状態に切り換える。
入力側クラッチ機構55は、クラッチ機構本体57が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸22と伝動ギヤ52の連動を絶つように切り状態に切換え操作され、遊星伝動部40のキャリヤ41を入力軸22に対する連動切り状態に切り換える。
したがって、遊星伝動部40は、入力側クラッチ機構55が入り状態に切換え操作されることにより、入力軸22のエンジン連結側と無段変速機連結側との間に位置する部位から入力軸22の駆動力を伝動機構50を介してキャリヤ41に入力する。遊星伝動部40は、入力側クラッチ機構55が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸22に対する連動を絶たれた状態になる。
遊星伝動部40のサンギヤ42と遊星側連動体26とに亘り、伝動軸23に外嵌されたクラッチ体61を備えた出力側クラッチ機構60を設けてある。
クラッチ体61は、クラッチ体61の内周側に形成してある油室に圧油が供給されることにより、入り付勢ばね62に抗してサンギヤ42に向けて摺動操作されて切り位置に切り換わり、油室から圧油が排出されることにより、入り付勢ばね62によって遊星側連動体26に向けて摺動操作されて入り位置に切り換わる。クラッチ体61は、入り位置に切り換わると、クラッチ体61に設けてあるクラッチ爪61aと遊星側連動体26に設けてあるクラッチ爪とが係合して、遊星側連動体26に対して一体回転自在に連結する。クラッチ体61は、サンギヤ42に対して係合爪61bによって一体回転自在に係合した状態を維持しながら摺動操作され、サンギヤ42に対する係合状態を維持しながら入り位置になる。クラッチ体61は、切り位置に切り換わると、クラッチ爪61aによる遊星側連動体26に対する係合を解除する。
したがって、出力側クラッチ機構60は、クラッチ体61が切り位置に切換え操作されることにより、サンギヤ42と遊星側連動体26の連動を絶つことで、モータ軸33aの出力回転体24に対する連動を絶ち、この状態において遊星伝動部40のリングギヤ44と出力回転体24が一体回転自在に連動する第1伝動状態を現出し、遊星伝動部40の合成駆動力の出力回転体24からの出力を可能にする。
出力側クラッチ機構60は、クラッチ体61が入り位置に切換え操作されることにより、サンギヤ42と遊星側連動体26を一体回転自在に連動させることで、モータ軸33aを出力回転体24に一体回転自在に連動させる第2伝動状態を現出し、無段変速部30による出力の出力回転体24からの出力を可能し、かつ、サンギヤ42と伝動軸23が一体回転自在に連動し、リングギヤ44と遊星側連動体26が一体回転自在に連動していることにより、遊星ギヤ43の自転が発生しないように、サンギヤ42と遊星ギヤ43とリングギヤ44がモータ軸33aと一体回転することを可能にする。
出力側クラッチ機構60は、遊星伝動部40のリングギヤ44と出力回転体24とを連動状態に維持しながら、遊星伝動部40のサンギヤ43と出力回転体24とを連動入り状態と連動切り状態に切換える。
したがって、遊星伝動部40は、入力側クラッチ機構55が入り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構60が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸22の駆動力を伝動機構50を介してキャリヤ41に入力し、無段変速部30のモータ軸33aからの出力を伝動軸23を介してサンギヤ42に入力し、入力軸22の駆動力と無段変速部30の出力とを合成して合成駆動力を発生させ、発生させた合成駆動力をリングギヤ44から遊星側連動体26及び出力側連動体27を介して出力回転体24に出力する。
入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60を備えて、モード切換えクラッチ機構70を構成してある。モード切換えクラッチ機構70は、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッキ機構60が切換え操作されることにより、変速伝動機20の伝動形態をHST伝動状態とHMT伝動状態とに切換える。
図5は、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60の操作状態と、モード切換えクラッチ機構70の操作状態と、変速伝動機20の伝動状態との関係を示す説明図である。図5に示す「切」は、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60の切り状態を示し、「入」は、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60の入り状態を示す。この図に示すように、モード切換えクラッチ機構70は、入力側クラッチ機構55が切り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構60が入り状態に切換え操作されると、変速伝動機20をHST伝動状態に切り換え、入力側クラッチ機構55が入り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構60が切り状態に切換え操作されると、変速伝動機20をHMT伝動状態に切り換える。
図3は、HMT伝動状態での変速伝動機20を示す縦断正面図である。この図に示すように、モード切換えクラッチ機構70を構成する入力側クラッチ機構55が入り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構60が切り状態に切換え操作されると、変速伝動機20は、HMT伝動状態に切り換わる。変速伝動機20は、HMT伝動状態に切り換わると、入力軸22の駆動力を伝動機構50を介して遊星伝動部40のキャリヤ41に入力し、無段変速部30が入力軸22から入力した駆動力を変速してモータ軸33aから出力する駆動力を遊星伝動部40のサンギヤ42に入力し、遊星伝動部40が入力軸22から入力する駆動力と無段変速部30から入力する駆動力とを遊星伝動部40によって合成して合成駆動力を発生させ、遊星伝動部40がリングギヤ44から出力する合成駆動力を、遊星側連動体26及び出力側連動体27を介して出力回転体24の端部に伝達して出力回転体24から走行ミッション13に出力する。
図4は、HST伝動状態での変速伝動機20を示す縦断正面図である。この図に示すように、モード切換えクラッチ機構70を構成する入力側クラッチ機構55が切り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構60が入り状態に切換え操作されると、変速伝動機20は、HST伝動状態に切り換わる。変速伝動機20は、HST伝動状態に切り換わると、無段変速部30が入力軸22から入力した駆動力を変速してモータ軸33aから出力する駆動力を、伝動軸23、出力側クラッチ機構60、遊星側連動体26及び出力側連動体27を介して出力回転体24の端部に伝達し、出力回転体24から走行ミッション13に出力する。
モード切換えクラッチ機構70は、変速伝動機20をHST伝動状態に切り換えた場合、入力軸22から遊星伝動部40のキャリヤ41への伝動が絶たれた状態にあり、サンギヤ42が伝動軸23を介してモータ軸33aに一体回転自在に連動された状態にあり、リングギヤ44が遊星側連動体26、クラッチ体61、サンギヤ42及び伝動軸23を介してモータ軸33aに一体回転自在に連動された状態にあることから、遊星伝動部40のサンギヤ42、遊星ギヤ43及びリングギヤ44をモータ軸33aと一体回転するよう操作することになり、変速伝動機20は、HST伝動状態を現出する状態に操作された場合、遊星ギヤ43の自転を発生させず、すなわちサンギヤ42と遊星ギヤ43の相対回転及び遊星ギヤ43とリングギヤ44の相対回転を発生させずに、油圧無段変速部30のモータ軸33aの出力を出力回転体24に伝達する。
図6は、変速伝動機20が備える出力特性を示すグラフ(速度線図)である。このグラフの縦軸は、出力回転体24の回転速度を示す速度線となっている。このグラフの横軸は、縦軸の回転速度零の位置を通るものであり、かつ無段変速部30における油圧ポンプ32の斜板位置を示す操作位置線Aとなっている。操作位置線Aの「n」は、無段変速部30を中立状態にする斜板32bの中立位置である。操作位置線Aの「a」は、変速制御によって操作される斜板32bの正回転側の最高速位置として設定した設定正回転高速位置である。操作位置線Aの「+max」は、無段変速部30の実正回転最高速位置であって、無段変速部30を正回転高速側の操作限界まで変速操作した場合、油圧ポンプ32の斜板32bに実際に発生する斜板角位置である。設定正回転高速位置「a」は、モータ軸33aの回転を遊星端子に増減せずに入力する簡単な構成において、HST伝動状態とHMT伝動状態が切り換わる点での速度連続性を保つ為に、実正回転最高速位置「+max」の手前の位置に設定してある。操作位置線Aの「−max」は、変速制御によって操作される斜板32bの逆回転側の最高速位置として設定した設定逆回転高速位置である。設定逆回転高速位置「−max」は、無段変速部30を逆回転高速側の操作限界まで変速操作した場合、油圧ポンプ32の斜板32bに実際に発生する斜板角位置と同じ位置に設定してある。
図6に示す速度線Sは、エンジン8が設定の一定速度の駆動力を出力するようにアクセルセットされた状態において変速伝動機20がHST伝動状態で変速された場合の出力回転体24の回転速度の変化を示すHST速度線であり、速度線Mは、エンジン8が設定の一定速度の駆動力を出力するようにアクセルセットされた状態において変速伝動機20がHMT伝動状態で変速された場合の出力回転体24の回転速度の変化を示すHMT速度線である。
図6に示すように、入力側クラッチ機構55が切り状態に切換え制御され、出力側クラッチ機構60が入り状態に切換え制御されてHST伝動状態が現出され、HST伝動状態が維持された状態において、無段変速部30を中立位置「n」から設定正回転高速位置「a」に向けて変速操作することにより、出力回転体24の回転速度が零からHST速度線Sの前進域SFに沿って前進側に無段階に増速していき、無段変速部30が設定正回転高速位置「a」に至ると、出力回転体24の回転速度が第1の前進中間速度「V1」になる。
無段変速部30が設定正回転高速位置「a」に至ると、入力側クラッチ機構55が切り状態から入り状態に切換え制御され、出力側クラッチ機構60が入り状態から切り状態に切換え制御されてHST伝動状態に替えてHMT伝動状態が現出され、HMT伝動状態が維持された状態において、無段変速部30を設定正回転高速位置「a」から中立位置「n」に向けて変速操作することにより、出力回転体24の回転速度が第1の前進中間速度「V1」からHMT速度線Mの低速域MLに沿って無段階に増速していき、無段変速部30が中立位置「n」に至ると、出力回転体24の回転速度が第2の前進中間速度「V2」になる。HMT伝動状態が維持された状態において、無段変速部30を中立位置「n」から設定逆回転高速位置「−max」に向けて変速操作することにより、出力回転体24の回転速度が第2の前進中間速度「V2」からHMT速度線Mの高速域MHに沿って無段階に増速していき、無段変速部30が設定逆回転高速位置「−max」に至ると、出力回転体24の回転速度が前進最高速度「V3」になる。
HST伝動状態が維持された状態において、無段変速部30を中立位置「n」から設定後進高速位置「−max」に向けて変速操作することにより、出力回転体24の回転速度が零からHST速度線Sの後進域SRに沿って後進側に無段階に増速していき、無段変速部30が設定後進高速位置「−max」に至ると、出力回転体24の回転速度が後進最高速度「VR」になる。
図7は、変速伝動機20を変速操作する変速操作装置71を示すブロック図である。この図に示すように、変速操作装置71は、無段変速部30を変速操作する変速アクチュエータ30a、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60の操作部55a,60aに連係された制御装置72と、制御装置72に連係された主変速操作具77、副変速操作具79、エンジン回転数センサ74、変速機出力回転数センサ75及び出力回転数センサ76とを備えている。
変速アクチュエータ30aは、無段変速部30における油圧ポンプ32の斜板32bの角度変更操作を行なう油圧アクチュエータによって構成してある。入力側クラッチ機構55の操作部55aは、入力軸22の内部に形成された操作油路を介して油圧ピストン58に接続された操作弁によって構成してあり、油圧ピストン58を操作してクラッチ体56を摺動操作することにより、入力側クラッチ機構55を切り換え操作する。出力側クラッチ機構60の操作部60aは、伝動軸23の内部に形成された操作油路を介してクラッチ体61の油室に接続された操作弁によって構成してあり、クラッチ体61の油室に対する操作油の供給及び排出を行なうことにより、クラッチ体61を摺動操作して出力側クラッチ機構60を切り換え操作する。
主変速操作具77は、運転部2に機体前後方向に揺動操作自在に設けられた操作レバーによって構成してある。主変速操作具77は、主変速操作具77の揺動に回転操作軸が連動されたポテンショメータ73を介して制御装置72に連係されており、揺動操作されることにより、ポテンショメータ73によって主変速指令としての電気信号を制御装置72に発する。
副変速操作具79は、運転部2に低速位置Lと高速位置Hに揺動切り換え自在に設けられた操作レバーによって構成してある。副変速操作具79は、副変速操作具79の揺動によって切り換え操作される副変速スイッチ79aを介して制御装置72に連係されている。副変速操作具79は、低速位置Lに切り換え操作されることにより、副変速スイッチ79aによって副変速切りの指令としての電気信号を制御装置72に発する。副変速操作具79は、高速位置Hに切り換え操作されることにより、副変速スイッチ79aによって副変速指令としての電気信号を制御装置72に発する。
エンジン回転数センサ74は、エンジン8の回転数を検出し、この検出結果を制御装置72に出力する。変速機出力回転数センサ75は、無段変速部30の出力回転数を検出し、この検出結果を制御装置72に出力する。出力回転数センサ76は、変速伝動機20の出力回転数を検出し、この検出結果を制御装置72に出力する。
制御装置72は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、変速制御手段78を備えている。変速制御手段78は、主変速操作具77が発する主変速指令に基づいて主変速モードに切り換わり、副変速操作具79が発する副変速指令に基づいて副変速モードに切り換わる。
変速制御手段78は、主変速モードに切り換わると、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置に対応した出力速度になるように、主変速操作具77が発する主変速指令、変速検出センサ73及び変速機出力回転数センサ75による検出情報に基づいて変速アクチュエータ30aを操作することによって油圧ポンプ32を変速操作し、変速伝動機20の出力速度を主変速指令に応じた出力速度に設定する。
変速制御手段78は、副変速モードに切り換わると、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置に対応した出力速度より高速になるように、主変速操作具77が発する主変速指令、変速検出センサ73及び変速機出力回転数センサ75による検出情報に基づいて変速アクチュエータ30aを操作することによって油圧ポンプ32を変速操作し、主変速指令に応じた出力速度を副変速指令によって増速設定する。
これにより、主変速操作具77及び副変速操作具79を操作することにより、変速伝動機20による出力速度が図8に示す如く変化する。
図8は、主変速操作具77の操作位置と油圧ポンプ32の変速位置と変速伝動機20の出力速度との関係を示す説明図である。図8に示す変速位置線Aは、油圧ポンプ32の変速位置を示し、変速位置線Aの「n」,「a」,「−max」は、図6に示す操作位置線Aの中立位置「n」、設定正回転高速位置「a」、設定逆回転高速位置「−max」に相当するものである。図8に示す操作位置線Bは、主変速操作具77の操作位置を示し、操作位置線Bの「N」は、主変速操作具77の中立位置を示し、操作位置線Bの「Fe」は、主変速操作具77の前進最高速位置を示し、操作位置線Bの「Re」は、主変速操作具77の後進最高速位置を示す。操作位置線Bの「N」から「Fe」は、主変速操作具77の前進操作域「F」を示し、操作位置線Bの「N」から「Re」は、主変速操作具77の後進操作域「R」を示す。図8に示す縦軸は、変速伝動機20の出力速度を示し、縦軸の「0」,「V1」,「V2」,「V3」,「VR」は、図6に示す零速度「0」、第1の前進中間速度「V1」、第2の前進中間速度「V2」、前進最高速度「V3」、後進最高速度「VR」に相当するものである。図8に示す速度線「SR」,「SF」,「ML」,「MH」は、図6に示す速度線「SR」,「SF」,「ML」,「MH」に相当する。
つまり、副変速操作具79を低速位置Lに切り換えると、変速制御手段78は主変速モードによって油圧ポンプ32を変速操作するのであり、副変速操作具79を低速位置Lに切り換えた状態(変速制御手段78を主変速モードに切り換えた状態)で主変速操作具77を操作した場合、変速伝動機20の出力速度が主変速指令に応じた出力速度になる。
例えば副変速操作具79を低速位置Lに切り換えた状態で主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fa」に操作すると、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の操作位置「Fa」に応じた出力速度「Va」であって、主変速操作具77の操作位置「Fa」に応じた油圧ポンプ32の変速位置「fa」に応じた出力速度「Va」になる。副変速操作具79を低速位置Lに切り換えた状態で主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fb」に操作すると、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の操作位置「Fb」に応じた出力速度「Vb」であって、主変速操作具77の操作位置「Fb」に対応する油圧ポンプ32の変速位置「fb」に応じた出力速度「Vb」になる。副変速操作具79を低速位置Lに切り換えた状態で主変速操作具77を前進最高速位置「Fe」に操作すると、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の前進最高側位置「Fe」に対応する出力速度「Vc」であって、主変速操作具77の前進最高速位置「Fe」に対応する油圧ポンプ32の変速位置「fc」に応じた出力速度「Vc」になる。
主変速操作具77を任意の操作位置に位置させた状態で副変速操作具79を高速位置Hに切り換え操作した場合、変速制御手段78は副変速モードによって油圧ポンプ32を変速操作するのであり、主変速操作具77を任意の操作位置に位置させた状態で副変速操作具79を高速位置Hに切り換え操作すると、変速伝動機20の出力速度が主変速指令に応じた出力速度より高速になる。
例えば主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fa」に位置させた状態で副変速操作具79を高速位置Hに切り換え操作した場合、矢印X1で示すように、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の操作位置「Fa」及び油圧ポンプ32の変速位置「fa」に対応する出力速度「Va」より変速線「SF」に沿って設定増速度「a1」だけ増速した出力速度「Va1」になる。主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fb」に位置させた状態で副変速操作具79を高速位置Hに切り換え操作した場合、矢印X2で示すように、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の操作位置「Fb」及び油圧ポンプ32の変速位置「fb」に対応する出力速度「Vb」より変速線「ML」に沿って設定増速度「a2」だけ増速した出力速度「Vb1」になる。主変操作具77を前進最高速位置「Fe」に位置させた状態で副変速操作具79を高速位置Hに切り換え操作した場合、矢印X3で示すように、変速伝動機20の出力速度が、主変速操作具77の操作位置「Fe」及び油圧モータ32の変速位置「fc」に対応する出力速度より変速線「MH」に沿って設定増速度「a3」だけ増速した出力速度「V3」になる。副変速指令により、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置、及び主変速操作具77の操作位置に対応する油圧モータ32の変速位置に対応する出力速度より増速される設定増速度は、主変速操作具77の操作位置が高速側であるほど大になる。これは、主変速操作具77が中立位置「N」に操作された場合、副変速操作具79が高速位置Hに操作されていても、すなわち副変速指令が発せられていても油圧ポンプ32を中立位置「n」に変速操作することにより、かつ速度線「SR」,「SF」,「ML」,「MH」が傾斜していることによる。
副変速操作具79を高速位置Hに切り換えた状態で主変速操作具77を任意の操作位置に操作した場合、変速制御手段78は副変速モードによって油圧モータ32を変速操作するのであり、副変速操作具79を高速位置Hに位置させた状態で主変速操作具77を任意の操作位置に操作すると、変速伝動機20の出力速度が主変速指令に応じた出力速度より高速になる。
例えば副変速操作具79を高速位置Hに切り換えた状態で主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fa」に操作した場合、矢印X1で示すように、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置「Fa」及び油圧ポンプ32の変速位置「fa」に対応する出力速度「Va」より変速線「SR」に沿って設定増速度「a1」だけ増速した出力速度「Va1」になる。副変速操作具79を高速位置Hに切り換えた状態で主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fb」に操作した場合、矢印X2で示すように、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置「Fb」及び油圧ポンプ32の変速位置「fb」に対応する出する出力速度「Vb」より変速線「ML」に沿って設定増速度「a2」だけ増速した出力速度「Vb1」になる。副変速操作具79を高速位置Hに切り換えた状態で主変速操作具77を前進最高速位置「Fe」に操作した場合、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置「Fe」及び油圧ポンプ32の変速位置「fc」に対応する出力速度「Vc」より変速線「MH」に沿って設定増速度「a3」だけ増速した出力速度「V3」になる。
副変速操作具79を低速位置Lに切り換え操作した場合、変速制御手段78は、主変速モードに切り換って油圧ポンプ32を変速操作するのであり、副変速操作具79を高速位置Hに位置させるとともに主変速操作具77を任意の操作位置に位置させた状態で副変速操作具79を低速位置Lに切り換え操作すると、変速伝動機20の出力速度が主変速指令に応じた出力速度になる。
例えば副変速操作具79を高速位置Hに位置させるとともに主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fa」に位置させた状態で副変速操作具79を低速位置Lに切り換え操作した場合、矢印X4で示すように、変速伝動機20の出力速度が、出力速度「Va1」から変速線「SF」に沿って主変速操作具77の操作位置「Fa」及び油圧ポンプ32の変速位置「fa」に対応する出力速度であって、主変速指令に応じた出力速度「Va」に戻る。副変速操作具79を高速位置Hに位置させるとともに主変速操作具77を前進操作域「F」での操作位置「Fb」に位置させた状態で副変速操作具79を低速位置Lに切り換え操作した場合、矢印X5で示すように、変速伝動機20の出力速度が、出力速度「Vb1」から変速線「ML」に沿って主変速操作具77の操作位置「Fb」及び油圧ポンプ32の変速位置「fb」に対応する出力速度であって、主変速指令に応じた出力速度「Vb」に戻る。副変速操作具79を高速位置Hに位置させるとともに主変速操作具77を前進最高速位置「Fe」に位置させた状態で副変速操作具79を低速位置Lに切り換え操作した場合、矢印X6で示すように、変速伝動機20の出力速度が、出力速度「V3」から変速線「MH」に沿って主変速操作具77の前進最高速位置「Fe」及び油圧ポンプ32の変速位置「fc」に対応する出力速度であって、主変速指令に応じた出力速度「Vc」に戻る。
変速制御手段78は、無段変速部30の油圧ポンプ32を変速操作するに加え、エンジン回転数センサ74による検出情報を基に、アクセルセットされたエンジン8の回転数を検出し、この検出結果、変速検出センサ73、変速機出力回転数センサ75及び出力回転数センサ76による検出情報を基に、図6に示す如く変速伝動機20がHST伝動状態及びHMT伝動状態になって変速伝動するように、操作部55a及び操作部60aを操作して入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60を所定のタイミングで切り換え操作する。
〔第1実施例〕
図9は、第1実施構造を備えた変速伝動機20を示す縦断正面図である。この図に示すように、第1実施構造を備えた変速伝動機20では、無段変速部30を、可変容量形の油圧ポンプ32と可変容量形の油圧モータ33を備えて構成してある。
図10は、第1実施構造を備えた変速伝動機20を変速操作する変速操作装置71を示すブロック図である。この図に示すように、変速操作装置71は、無段変速部30を変速操作する変速アクチュエータ30a及び副変速アクチュエータ30b、入力側クラッチ機構55及び出力側クラッチ機構60の操作部55a,60aに連係された制御装置72と、制御装置72に連係された主変速操作具77、副変速操作具79、エンジン回転数センサ74、変速機出力回転数センサ75及び出力回転数センサ76とを備えている。
変速アクチュエータ30a、エンジン回転数センサ74、変速機出力回転数センサ75及び出力回転数センサ76は、参考実施例の変速操作装置71が備える変速アクチュエータ30a、エンジン回転数センサ74、変速機出力回転数センサ75及び出力回転数センサ76と同じ構成を備えている。
副変速アクチュエータ30bは、無段変速部30を構成する油圧モータ33の斜板33bの角度を変更操作することにより、無段変速部30の油圧モータ33を変速操作する。副変速アクチュエータ30bは、油圧アクチュエータによって構成してある。
制御装置72は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、変速制御手段78を備えている。変速制御手段78は、参考実施例の変速操作装置71が備える変速制御手段78と同じ構成を備え、主変速操作具77が発する主変速指令及び副変速操作具79が発する副変速指令に基づいて主変速モードと副変速モードとに切り換わる。変速制御手段78は、主変速モードに切り換わると、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置に対応した出力速度になるように、主変速操作具77が発する主変速指令、変速検出センサ73及び変速機出力回転数センサ75による検出情報に基づいて変速アクチュエータ30aを操作することによって油圧ポンプ32を変速操作し、変速伝動機20の出力速度を主変速指令に応じた出力速度に設定する。変速制御手段78は、副変速モードに切り換わると、変速伝動機20の出力速度が主変速操作具77の操作位置に対応した出力速度より高速になるように、主変速操作具77が発する主変速指令、変速検出センサ73及び変速機出力回転数センサ75による検出情報に基づいて変速アクチュエータ30aを操作することによって油圧ポンプ32を変速操作し、主変速指令に応じた出力速度を副変速指令によって増速したものに設定する。
変速制御手段78は、変速伝動機20の出力速度を主変速指令に応じた出力速度に設定するように、かつ当該出力速度を副変速指令によって増速するように、主変速指令及び副変速指令に基づいて変速アクチュエータ32aを操作するに加え、副変速指令によって副変速アクチュエータ30bを操作する。
すなわち、図11は、第1実施構造を備えた変速伝動機20及び変速制御手段78を有した走行伝動装置における主変速操作具77の操作位置と油圧ポンプ32の変速位置と変速伝動機20の出力速度との関係を示す説明図である。この図に示すように、変速伝動機20が前進側の駆動力を出力する変速状態であって、中立位置「n」と逆回転側の最高速度「−max」との間の変速状態に無段変速部30がある場合、矢印X7で示すように、変速制御手段78が副変速指令に基いて変速アクチュエータ32aを操作することによって油圧ポンプ32を高速側に変速操作し、変速伝動機20の出力速度を主変速指令に対応する出力速度、すなわち主変速操作具77の操作位置「Fx」及び変速ポンプ32の変速位置「fx」に対応する出力速度より設定増速度「a4」だけ増速設定しようとしても、変速ポンプ32の変速位置「fx」が設定逆回転操作位置「−max」に接近した変速位置であって、変速ポンプ32の変速操作だけでは、変速伝動機20の出力速度を制御目標速度まで増速できない場合がある。この場合、矢印X8で示すように、変速制御手段78は、副変速アクチュエータ30bを操作することによって油圧モータ33を高速側に変速操作し、油圧ポンプ32の変速操作による増速の不足を油圧モータ33の変速操作によって補い、変速伝動機20の出力速度が主変速指令に応じた出力速度より設定増速度「a4」だけ増速した出力速度になるように、変速伝動機20の出力速度を増速したものに設定する。
図12は、別実施構造を備えた変速操作装置71を示すブロック図である。この図に示すように、別実施構造を備えた変速操作装置71では、副変速操作具79として足踏みペダルを備えている。副変速操作具79は、踏み込み操作されることにより、副変速スイッチ79aを切り換え操作し、変速伝動機20の出力速度を主変速指令に応じた出力速度より増速させるべき副変速指令を副変速スイッチ79aによって制御装置72に発する。
〔別実施例〕
(1)上記した実施例では、変速伝動機20の主変速指令に応じた出力速度を副変速指令によって増速設定するよう構成した例を示したが、副変速操作具が副変速切りの指令の他、増速側の副変速指令及び減速側の副変速指令を発するように構成し、主変速指令に応じた出力速度を増速側の副変速指令によって増速設定するに加え、主変速指令に応じた出力速度を減速側の副変速指令によって減速設定するよう構成して実施してもよい。
(2)上記した実施例では、副変速操作具79として変速レバー及び足踏みペダルを採用した例を示したが、ダイヤル形やつまみ形の操作具を回転操作あるいは揺動操作あるいは押し操作することによって切り換え自在な切り換えスイッチを採用して実施してもよい。