(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速レバー（３０）の操作位置をポテンショメータ（３１）からの出力電圧として検出して、その検出結果に基づいて複数段のギヤ変速を行うよう構成したトラクタの走行変速装置であって、
予め設定された基準操作位置における基準電圧（ｅ0）と、ポテンショメータ（３１）から出力された現在の検出電圧（ｅ）との差に基づいて変速レバー（３０）の変速操作位置を判別するよう構成し、判別された変速操作位置に基づいて変速レバー（３０）の変速操作位置に対応する変速段となるようにギヤ変速を行うとともに、前記変速レバー（３０）が変位された時、隣接する変速位置に到達するまでの間は変速操作前の変速段を維持するよう構成してあることを特徴とするトラクタの走行変速装置。
【請求項２】
前記基準操作位置を中立位置（Ｎ）に設定してある請求項１記載のトラクタの走行変速装置。
【請求項３】
エンジン始動時において、変速レバー（３０）が隣接する変速位置の中間にある場合、近い方の変速位置に相当する変速段を設定するよう構成してある請求項１または２に記載のトラクタの走行変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速レバーの操作位置をポテンショメータからの出力電圧として検出して、その検出結果に基づいて複数段のギヤ変速を行うよう構成したトラクタの走行変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記変速装置においては、変速レバーの操作位置検出用のポテンショメータからの出力電圧を各変速位置に相当して設定された各基準値と比較して、現在の操作位置を判別している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記操作位置判別形態は、検出電圧の絶対値を判別するものであるから、初期基準値調整を１台ごと行う必要があり、また、ポテンショメータなどに印加する電圧を特に安定化させる必要があり、変速操作位置判別用の回路構成が複雑になるものであった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、変速操作位置の判別形態に改良を加えることで、特別な初期基準値調整を不要にするとともに回路構成の簡素化を図ることを主たる目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００６】
（構成）請求項１に係る発明のトラクタの走行変速装置は、変速レバーの操作位置をポテンショメータからの出力電圧として検出して、その検出結果に基づいて複数段のギヤ変速を行うよう構成したトラクタの走行変速装置であって、予め設定された基準操作位置における基準電圧と、ポテンショメータから出力された現在の検出電圧との差に基づいて変速レバーの操作位置を判別するよう構成し、判別された変速操作位置に基づいて変速レバーの変速操作位置に対応する変速段となるようにギヤ変速を行うとともに、前記変速レバーが変位された時、隣接する変速位置に到達するまでの間は変速操作前の変速段を維持するよう構成してあることを特徴とする。
【０００７】
（作用）  請求項１の発明の構成によると、変速レバーが或る変速位置に操作されると、予め設定された基準操作位置における基準電圧と現在の検出電圧との差が演算され、この値が各変速位置に対応して設定された基準値と比較演算されて、現在の操作位置が判別され、これに基づいて変速レバーの変速操作位置に対応する変速段となるようにギヤ変速が自動的に行われる。
【０００８】
この場合、基準操作位置と各変速位置との間における変速レバーの機械的な変位量は決まっているので、ポテンショメータからの出力電圧の絶対値にかかわらず基準操作位置における基準電圧と各変速位置での検出電圧との差は、各変速位置ごとで一定となり、変速レバーにポテンショメータを組付けた際に、その出力電圧や基準電圧を調整する必要はなくなる。
【０００９】
上記構成によると、変速レバーを移動操作した際の勢いで所望の変速位置を越えてしまっても、隣接する変速位置に至らなければその変速段が維持されることになり、違和感のない変速を行うことが可能となる。
【００１０】
（効果）  従って、請求項１に係る発明によると、変速レバーの操作位置を、基準操作位置からの相対位置として認識するので、ポテンショメータの初期調整などの手間が不要であるとともに、ポテンショメータに印加する電圧を厳密に一定にするような必要もなくなり、変速位置判別用の回路構成の簡素化を図る上で有効となる。
【００１１】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１２】
（構成）  請求項２に係る発明のトラクタの走行変速装置は、請求項１記載の発明において、前記基準操作位置を中立位置に設定してある。
【００１３】
（作用・効果）  上記構成によると、変速段数にかかわらず基準操作位置を共通に利用でき、変速段数の仕様変更にも対応しやすいものとなる。
【００１４】
〔請求項３に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１５】
（構成）  請求項３に係る発明のトラクタの走行変速装置は、請求項１または２に記載の発明において、エンジン始動時において、変速レバーが隣接する変速位置の中間にある場合、近い方の変速位置に相当する変速段を設定するよう構成してある。
【００１６】
（作用）  上記構成によると、エンジンが始動された時点で、基準操作位置における出力電圧と現在の検出電圧との差から、隣接する変速位置のいずれに近いかが判断され、その近い方の変速段が設定される。
【００１７】
（効果）  従って、請求項３に係る発明によると、基準操作位置における出力電圧と現在の検出電圧との差から現在の操作位置を判断するので、ポテンショメータへの印加電圧が変動したとしても、変速レバーの操作位置を的確に判断でき、エンジン始動時に設定される変速段が電圧によって変わるようなことが未然に回避され、違和感のない変速を行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に、主として農用に使用されるトラクタの全体側面が示されている。この例のトラクタは、トラクタ本機１の後部に外装式のリフトシリンダ３によって駆動昇降可能にロータリ耕耘装置４を連結して、乗用耕耘作業を行う形態に構成されており、機体前部に搭載したエンジン４の出力が主クラッチ５を介してミッションケース６に伝達され、ここで走行系とＰＴＯ系に分岐され、分岐された走行系の動力は適宜変速された後、主推進車輪である後輪７および操向車輪である前輪８が駆動されるようになっている。また、分岐されたＰＴＯ系の動力も適宜変速された後、機体後部のＰＴＯ軸９を介して前記ロータリ耕耘装置４に伝達されるようになっている。
【００１９】
図２に伝動系の概略を示すブロック図が、また、図３にミッションケース６に内蔵された変速装置の概略が示されている。主クラッチ５を介してミッションケース５に伝達されたエンジン出力は、カウンター軸１０を介して走行系とＰＴＯ系に分岐される。走行系には、４段の変速を行う主変速機構１１、多板式の変速用油圧クラッチ１２、前後進切換え機構１３、小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構１４、大きい伝動比で高低２段の変速を行う副変速機構１５、および、超減速機構１６が直列に配備されており、これら各変速機構で変速された動力が後部デフ機構１７を介して後輪７に伝達されるとともに、伝動軸１８おおよび前部デフ機構１９を介して前輪８に伝達されるようになっている。また、ＰＴＯ系には、前記カウンター軸１０で分岐された動力を、正転３段、逆転１段に変速して前記ＰＴＯ軸９に伝達するＰＴＯ変速機構２０が配備されている。
【００２０】
図３に示すように、前記主変速機構１１は、２つのシフトスリーブＳ1 ，Ｓ2 を択一的にシフト操作して４段の変速を行うように構成されたものであり、シフトスリーブＳ2 を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ1 を後方にシフトすることで１速が、シフトスリーブＳ1 を前方にシフトすることで２速が得られ、シフトスリーブＳ1 を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ2 を後方にシフトすることで３速が、シフトスリーブＳ2 を前方にシフトすることで４速が得られ、かつ、各シフトスリーブＳ1 ，Ｓ2 がそれぞれシーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ1 ，Ｃ2 によってシフト操作されるようになっている。
【００２１】
前後進切換え機構１３は、シフトスリーブＳ3 を前方にシフトすることで前進が、後方にシフトすることで後進が得られるものであり、ステアリングハンドル２１の左横側に設けた前後進切換えレバー２２に前記シフトスリーブＳ3 が連係されている。
【００２２】
そして、前後進切換え機構１３が前進に切り換えられると、前記変速用油圧クラッチ１２の出力側伝動軸２３の動力が中間遊転軸２４を介して前記高低変速機構１４に伝達される。高低変速機構１４で変速された動力は変速軸２５を介して前記副変速機構１５に伝達される。また、前後進切換え機構１３が後進に切り換えられると、前記出力側伝動軸２３の動力が高低変速機構１４を介することなく直接に前記変速軸２５に伝達される。
【００２３】
前記高低変速機構１４は、シフトスリーブＳ4 を前方にシフトすることで低速「Ｌｏ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈｉ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より小さく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ4 は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ4 によってシフト操作されるようになっている。
【００２４】
前記副変速機構１５は、シフトスリーブＳ5 を前方にシフトすることで低速「Ｌ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より大きく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ5 は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ5 によってシフト操作されるようになっている。
【００２５】
前記超減速機構１６は、シフトスリーブＳ6 を前方にシフトすることで「超減速切り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が直接に最終変速軸２６に伝達され、また、シフトスリーブＳ6 を後方にシフトすることで「超減速入り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が減速軸２７を迂回する間に大きく減速されて最終変速軸２６に伝達されるようになっている。そして、前記シフトスリーブＳ6 は、運転席２８の左側後方に配備されたクリープ変速レバー２９によって操作されるようになっている。
【００２６】
前記主変速機構１１を操作する油圧シリンダＣ1,Ｃ2 、副変速機構１５を操作する油圧シリンダＣ、高低変速機構１４を操作する油圧シリンダＣ、および、変速用油圧クラッチ１２に対する油圧制御回路の構成が図４に示されている。図において、Ｖ1 〜Ｖ6 は電磁式アンロード弁、Ｖ7 は電磁比例制御弁、Ｖ8 はパイロット式アンロード弁であり、３０は運転席２８の左横側に前後揺動可能に配備された変速レバー、３１はこの変速レバー３０の操作位置を検出するポテンショメータであり、前記電磁式アンロード弁Ｖ1 〜Ｖ6 、電磁比例制御弁Ｖ7 、および、前後進切り換えレバー２２の後進切り換えを検出する後進検出センサＳｗとともに制御装置３２に接続されている。
【００２７】
前記変速レバー３０は、図５、図６、および、図７に示すように、左側後輪フェンダ３３の内側に固定されたレバーガイド３４のガイド溝３５から突設されており、その操作ストロークの最後端が中立Ｎに設定されるとともに、これより前方に前進１２段、後進８段の変速位置が設定されている。
【００２８】
前記後輪フェンダ３３の内側には板金製の支持ブラケット３６が固着されるとともに、この支持ブラケット３６に回転自在に横架した支軸３７にレバー支点部材３８が固着され、レバー支点部材３８に前記変速レバー３０の基端が支軸３７と直交する前後向き支点ｘを介して左右揺動可能に枢支連結されている。また、前記支持ブラケット３６に連設した支持辺３６ａには前記ポテンショメータ３１が取付けられ、その操作軸３１ａと前記支軸３７とが同芯状に連結され、変速レバー３０の前後揺動位置がポテンショメータ３１によって検出可能となっている。
【００２９】
変速レバー３０は、その左右揺動支点ｘに装備されたねじりバネ３９によって常に左側に揺動付勢されており、段差状に形成された前記ガイド溝３５の左側縁に沿って案内移動されるようになっている。
【００３０】
また、前記支持ブラケット３６には側方から見て扇形の位置決めプレート部３６ｂが起立連設されている。この位置決めプレート部３６ｂの外周縁には、中立および１２段の変速位置に相当する位置決め凹部４１が形成されるとともに、前記レバー支点部材３８には、支点ｙ回りに上下揺動可能かつバネ４２によって下向きに揺動付勢されたデテントアーム４３が装着され、このデテントアーム４３に備えたローラ４４が前記位置決めプレート部３６ｂの外周縁の位置決め凹部４１に弾性係入されることで、変速レバー３０を中立および１２段の変速位置に安定保持することができるように構成されている。
【００３１】
前記変速レバー３０による前進１２段の変速と、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４の切り換え状態との関係は図１０（イ）に示す図表のようになる。
【００３２】
すなわち、前進第１速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第２速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第３速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第４速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第５速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第６速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第７速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第８速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられる。
【００３３】
また、前進第９速から前進第１２速までは、副変速機構１５が高速「Ｈ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」にそれぞれ維持されたまま、主変速機構１１が１速から４速に切り換えられるようになっている。
【００３４】
図９に、前進での変速分布特性の一例が示されている。ここで、図中の（Ａ）は、超減速機構１６を「切り」にして通常走行を行う場合の特性、（Ｂ）は、超減速機構１６を「入り」にして極低速作業を行う場合の特性であり、通常の耕耘作業では、特性（Ａ）において低速域の前進第１速から前進第８速までが選択され、移動走行時には、特性（Ａ）において高速域の前進第９速から前進第１２速までが選択される。従って、作業走行時には低速域で細かく速度設定できるとともに、移動走行時には不必要に細かくない適度の粗さで走行速度を選択することができる。
【００３５】
なお、前後進変速レバー２２が「後進」に切り換えられると、主変速機構１１からの変速動力は高低変速機構１４を介することなく副変速機構１５に伝達されることになり、主・副両変速機構１１，１５の組み合わせ選択によって８段の変速が実行される。つまり、この「後進」状態では、図８中に示されるように、前進第１速位置と前進第２速位置とが後進第１速位置に、前進第３速位置と前進第４速位置とが後進第２速位置に、前進第５速位置と前進第６速位置とが後進第３速位置に、前進第７速位置と前進第８速位置とが後進第４速位置になり、前進第９速位置から前進第１２速位置までが後進第５速位置から後進第８速位置になるのである。
【００３６】
前記変速レバー３０の変速操作位置が検出されると、電磁アンロード弁Ｖ1 〜Ｖ6 を作動制御することで、変速に必要なシフトスリーブＳ1 〜Ｓ5 を油圧シリンダＣ1 〜Ｃ5 によってシフト操作するとともに、電磁制御弁Ｖ7 を作動制御することになり、以下にその変速制御動作の一例を説明する。
【００３７】
図４は、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」の状態、つまり、前進第２速の状態が示されており、ポンプＰからの圧油によって変速用クラッチ１２はクラッチ入り状態にある。ここで変速レバー３０を前進第２速位置から前進第３速位置に移動させると、主変速機構１１を１速から２速に切り換えるとともに、高低変速機構１４を高速「Ｈｉ」から低速「Ｌｏ」に切り換えるために、電磁アンロード弁Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ5 が逆状態に駆動され、油圧シリンダＣ1 およびＣ4 が短縮作動を開始する。
【００３８】
油圧シリンダＣ1 ，Ｃ4 がシフト操作を開始すると、これによってチェック弁４６が機械的に開放されて油路４７の圧力が低下し、この油路の圧力をパイロット圧としているパイロット式アンロード弁Ｖ8 が復帰バネによって切り換え操作されて、走行用油圧クラッチ１２からの圧油排出が行われ、自動的にクラッチ切り状態となりシフトスリーブＳ1,Ｓ4 のシフト作動が円滑に行われる。
【００３９】
シフトスリーブＳ1,Ｓ4 が所定の変速位置にまでシフトされると、油圧シリンダＣ1 ，Ｃ4 によるチェック弁４６の強制開放作用がなくなって、チェック弁４６が再び閉じ、油路４７の圧力が上昇開始してアンロード弁Ｖ8 が走行用油圧クラッチ１２への圧油供給位置に切り換えられる。この場合、油路４７の圧力上昇が圧力センサＰＳで検知されることで、電磁比例制御弁Ｖ7 の開度制御が開始され、走行用油圧クラッチ１２に供給される圧油の昇圧が所定の特性で除々に行われ、ショックのないクラッチ入り制御が実行される。
【００４０】
説明は省略するが、他の変速段での作動についても基本的には上記と同様であり、シフトスリーブの作動の間は走行変速用クラッチを切り、シフト完了後に所定の昇圧特性で走行変速用クラッチを入り制御することになる。
【００４１】
次に、前記変速レバー３０の操作位置をポテンショメータ３１からの出力変化に基づいて判別する形態を、図１１のフロー図、および、図１２の概念図に基づいて説明する。
【００４２】
ポテンショメータ３１から取り出された検出電圧ｅが読み取られると (♯1)、予め設定されている中立位置（Ｎ）における基準電圧ｅ0 と前記検出電圧ｅとの差Δｅが演算され (♯2)、各変速位置ごとに予め設定されている比較値Δｅ1 〜Δｅ12と前記電圧差Δｅが比較され (♯3)、変速レバー３０の操作位置が判断され (♯4)、判断された変速位置に基づいて上記変速制御が実行される (♯5)。
【００４３】
前記基準電圧ｅ0 は、ポテンショメータ３１の組付け調整時に読み取った中立位置（Ｎ）における検出電圧ｅがそのまま基準電圧として決定されたものであり、その絶対値に多少の誤差があることは問題にならない。また、各変速位置における検出電圧と基準電圧ｅ0 との差Δｅ1 〜Δｅ12のそれぞれは、基準電圧ｅ0 の絶対値の大きさにかかわらず、中立位置（Ｎ）から各変速位置までの機械的な位置偏差とポテンショメータ３１の特性に基づいて予め割り出される一定の値であり、この差Δｅ1 〜Δｅ12を各変速位置ごとの比較値に設定して、演算した前記電圧差Δｅと比較することで、変速レバー３０の現在の操作位置を判断することができるのである。
【００４４】
ここで、或る変速位置にある変速レバー３０が他の変速位置に移動操作され始めた際、隣接する変速位置に移動したことが判別されるまでは現在の変速段が維持されるようになっている。例えば、図１３の模擬図に示すように、前進５速(5)にある変速レバー３０を増速方向に動かした場合、前進６速(6)に到るまでは前進５速状態が維持され、また、前進６速(6)にある変速レバー３０を減速方向に動かした場合、前進５速(5)に到るまでは前進６速状態が維持されることになり、変速レバー３０が前進５速(5)と前進６速(6)の間にあっても、現出される変速段はその操作される前の変速状態によって異なることになる。
【００４５】
また、エンジンが始動された時点で、変速レバー３０が隣接する変速位置の中間に位置しているような場合には、近い方の変速位置の変速段が目標の変速段に設定されるようになっている。例えば、エンジンが始動された時点で、変速レバー３０が前進１速(1)と前進２速(2)の間にあり、かつ、前進１速(1)側に寄っていれば前進１速が目標の変速段に決定され、前進２速(2)側に寄っていれば前進２速が目標の変速段に決定されて変速制御が実行されるのである。
【００４６】
〔別実施形態〕
本発明は以下のような形態で実施することもできる。
（１）  変速レバー３０の操作位置を判断する基準操作位置としては、中立位置（Ｎ）以外の変速位置でもよく、例えば前進１速あるいは最高速（実施形態では前進１２速）を基準操作位置とすることもできる。
（２）  上記実施形態では、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４を単一の変速レバー３０で操作するようにしているが、主変速機構１１と副変速機構１５を単一の変速レバーで操作し、高低変速機構１４をこの変速レバーのグリップに備えたスイッチで操作する形態にすることもできる。
（３）  変速機構自体の形態も上記のように油圧シリンダで駆動シフトする形式のものの他に、各変速段ごとに油圧クラッチを備えて、そのクラッチ群の選択によって所望の変速段での伝動を行う形式のものに適用することも容易である。
（４）  高低変速機構１４としては、シフト形式のものの他に遊星ギヤ式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタの全体側面図
【図２】伝動系のブロック図
【図３】伝動系の概略構成図
【図４】変速制御用の油圧回路図
【図５】運転部の正面図
【図６】変速レバー部分の側面図
【図７】変速レバー部分の背面図
【図８】変速用レバーガイド部の平面図
【図９】変速分布特性を示す線図
【図１０】変速段と変速機構の作動状態の関係を示す図表
【図１１】変速操作位置判別用のフローチャート
【図１２】変速操作位置判別のための概念図
【図１３】変速段の決定判別を説明する模擬図
【符号の説明】
３０            変速レバー
３１            ポテンショメータ
Ｎ              中立位置
ｅ0             出力電圧
ｅ              検出電圧
Δｅ            電圧差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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