(57)【要約】【課題】従来のトラクタ等の作業車用の変速機構では、有段変速装置に二つのクラッチを設け、変速操作が行われている間に一方のクラッチの離間作動と他方のクラッチの接合作動とがオーバーラップする二重伝動状態を発生させ、連続的に走行変速を行う技術が知られているが、これによると変速によるショックを軽減できるものの、あくまで有段変速であるため、低車速域で行う作業走行時に適正車速に精度良くは設定できず、作業能率、伝達効率、及び燃費の向上を図ることができない、という問題があった。【解決手段】有段変速装置５ｂに無段変速装置５ａを並設し、該無段変速装置５ａを用いて無段階で変速する無段変速モード、または前記有段変速装置５ｂのみを用いて所定の速度段に変速する有段変速モードのうちのいずれか一方の変速モードを選択可能とし、車速の増加に伴って前記無段変速モードから有段変速モードに切り替える構成とした。【選択図】図１
2008180256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機から出力される原動機動力を変速して車軸に伝達する有段変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記有段変速装置に無段変速装置を並設し、該無段変速装置を用いて無段階で変速する無段変速モード、または前記有段変速装置のみを用いて所定の速度段に変速する有段変速モードのうちのいずれか一方の変速モードを選択可能とし、車速の増加に伴って前記無段変速モードから有段変速モードに切り替える変速制御構成としたことを特徴とする作業車用変速機構。
【請求項２】
前記有段変速装置には、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせることを特徴とする請求項１記載の作業車用変速機構。
【請求項３】
前記変速制御構成には、変速モードにかかわらず、負荷に応じて車速を変化させる負荷制御モードを設けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の作業車用変速機構。
【請求項４】
前記無段変速モードと有段変速モードの各速度域には、車速が同じオーバーラップ速度域を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【請求項５】
前記変速制御構成では、前記オーバーラップ速度域を無段変速モードの高速度域と有段変速モードの低速度域に設け、一定車速による走行状態を維持するクルーズ制御モードに設定すると、前記無段変速モードの高速度域から有段変速モードの低速度域に自動的に移行することを特徴とする請求項４記載の作業車用変速機構。
【請求項６】
前記変速制御構成では、原動機の負荷変動が所定の設定値以上に増加すると、移行後の有段変速モードの低速度域から、移行前の無段変速モードの高速度域に自動的に復帰することを特徴とする請求項５記載の作業車用変速機構。
【請求項７】
前記無段変速モードでは、前記有段変速装置を変速比最大の１速度段に設定し、該１速度段において、前記無段変速装置を用いて無段階で車速を変速することを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【請求項８】
前記無段変速装置には、油圧ポンプ／油圧モータとジェネレータ／電動モータのいずれかを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【請求項９】
前記無段変速装置として、金属ベルト式ＣＶＴ、トロイダル式ＣＶＴ等の機械式無段変速装置を配置することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンや電動モータ等の原動機から出力される動力を変速して車軸に伝達する有段変速装置を備えた作業車用変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトラクタ等の作業車に用いる変速機構においては、有段変速装置に二つのクラッチを設け、変速操作が行われている間に、一方のクラッチの離間作動と他方のクラッチの接合作動とがオーバーラップする二重伝動状態を発生させ、原動機から車軸への動力伝達を途切れさせることなく、連続的に走行変速を行う技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、低車速域で行う作業走行時には、作業内容やエンジン、電動モータ等の原動機の負荷状況によって適正な車速（以下、「適正車速」とする）は細かく変化するが、前記技術によって、変速によるショックは軽減できるものの、あくまで有段変速であるため、適正車速に精度良く設定することができず、作業能率、伝達効率、及び燃費の向上を図ることが難しい、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
すなわち、請求項１においては、原動機から出力される原動機動力を変速して車軸に伝達する有段変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記有段変速装置に無段変速装置を並設し、該無段変速装置を用いて無段階で変速する無段変速モード、または前記有段変速装置のみを用いて所定の速度段に変速する有段変速モードのうちのいずれか一方の変速モードを選択可能とし、車速の増加に伴って前記無段変速モードから有段変速モードに切り替える変速制御構成としたものである。
請求項２においては、前記有段変速装置には、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるものである。
請求項３においては、前記変速制御構成には、変速モードにかかわらず、負荷に応じて車速を変化させる負荷制御モードを設けるものである。
請求項４においては、前記無段変速モードと有段変速モードの各速度域には、車速が同じオーバーラップ速度域を設けるものである。
請求項５においては、前記変速制御構成では、前記オーバーラップ速度域を無段変速モードの高速度域と有段変速モードの低速度域に設け、一定車速による走行状態を維持するクルーズ制御モードに設定すると、前記無段変速モードの高速度域から有段変速モードの低速度域に自動的に移行するものである。
請求項６においては、前記変速制御構成では、原動機の負荷変動が所定の設定値以上に増加すると、移行後の有段変速モードの低速度域から、移行前の無段変速モードの高速度域に自動的に復帰するものである。
請求項７においては、前記無段変速モードでは、前記有段変速装置を変速比最大の１速度段に設定し、該１速度段において、前記無段変速装置を用いて無段階で車速を変速するものである。
請求項８においては、前記無段変速装置には、油圧ポンプ／油圧モータとジェネレータ／電動モータのいずれかを備えるものである。
請求項９においては、前記無段変速装置として、金属ベルト式ＣＶＴ、トロイダル式ＣＶＴ等の機械式無段変速装置を配置するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１においては、原動機から出力される原動機動力を変速して車軸に伝達する有段変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記有段変速装置に無段変速装置を並設し、該無段変速装置を用いて無段階で変速する無段変速モード、または前記有段変速装置のみを用いて所定の速度段に変速する有段変速モードのうちのいずれか一方の変速モードを選択可能とし、車速の増加に伴って前記無段変速モードから有段変速モードに切り替える変速制御構成としたので、低車速域から中車速域で作業を行う作業走行時には無段変速モードを選択し、細かく変速可能な油圧伝達等により、車速を作業内容や原動機の負荷状況に応じた適正車速に精度よく設定することができ、作業効率や伝達効率を大きく向上させ、更に、発進・変速・停止を極めて滑らかに行うことができ、良好な運転操作性や走行安定性を得ることができる。一方、中車速域から高車速域で作業場から格納庫までの移動等を行う高速走行時には、それほど細かな変速は不要なことから有段変速モードを選択し、伝達効率の高い機械伝達等により、所定の速度段で走行させることができ、高速走行時にも、作業走行時と同様、良好な伝達効率・燃費を得ることができる。また、全車速域を無段変速装置だけでカバーせずに済むため、無段変速装置の容量や個数を増やす必要がなく、無段変速装置だけによる変速機構の場合と比べ、変速機構のコンパクト化や、部品数減によるコスト削減・メンテナンス性向上を図ることができる。
請求項２においては、前記有段変速装置には、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるので、原動機から車軸への動力伝達を途切れさせることなく連続的に走行変速を行うことができ、通常の有段変速装置を使用する場合と比べ、更に良好な運転操作性や走行安定性を得ることができる。
請求項３においては、前記変速制御構成には、変速モードにかかわらず、負荷に応じて車速を変化させる負荷制御モードを設けるので、原動機が作業車の車輪や作業機系を通じて過負荷を受けた場合でも、この原動機の負荷状況に応じて車速を適正速度に即座に設定することができ、原動機の停止を防止すると共に、原動機の回転数を各種走行に適した回転数に維持することができ、高い走行安定性や作業効率を得ることができる。
請求項４においては、前記無段変速モードと有段変速モードの各速度域には、車速が同じオーバーラップ速度域を設けるので、前記オーバーラップ速度域内では、たとえ同一車速であっても、無段変速モードまたは有段変速モードのうちのいずれか一方を自由に選択することができ、作業内容や原動機の負荷状況に応じて適正な変速モードで走行させ、更なる作業能率や伝達効率・燃費の向上を図ることができる。
請求項５においては、前記変速制御構成では、前記オーバーラップ速度域を無段変速モードの高速度域と有段変速モードの低速度域に設け、一定車速による走行状態を維持するクルーズ制御モードに設定すると、前記無段変速モードの高速度域から有段変速モードの低速度域に自動的に移行するので、クルーズ走行の場合には、機械伝達等による有段変速モードで走行することができ、油圧伝達等による無段変速モードに比べ、伝達効率・燃費を大幅に向上させることができる。
請求項６においては、前記変速制御構成では、原動機の負荷変動が所定の設定値以上に増加すると、移行後の有段変速モードの低速度域から、移行前の無段変速モードの高速度域に自動的に復帰するので、原動機の負荷が大きく変動する場合、機械伝達等による有段変速モードでは、細かな変速ができないために却って伝達効率・燃費が悪化するが、油圧伝達等による無段変速モードでは、原動機の負荷状況に応じた適正車速に精度よく設定でき、良好な伝達効率・燃費を得ることができる。
請求項７においては、前記無段変速モードでは、前記有段変速装置を変速比最大の１速度段に設定し、該１速度段において、前記無段変速装置を用いて無段階で車速を変速するので、主に発進・停止に使用する１速度段を無段階で変速することができ、円滑な発進と正確な位置での停止を行うことができ、更に作業能率を向上させることができる。
請求項８においては、前記無段変速装置には、油圧ポンプ／油圧モータとジェネレータ／電動モータのいずれかを備えるので、良好な発進性能や耐久性を要する場合や、複雑で高速な変速制御を要する場合等、様々な条件に対応することができ、ユーザーニーズに応じた適正な変速制御が可能となる。
請求項９においては、前記無段変速装置として、金属ベルト式ＣＶＴ、トロイダル式ＣＶＴ等の機械式無段変速装置を配置するので、無段変速によって滑らかで静粛な変速が可能な上、機械伝達によって油圧式よりも優れた伝達効率を得ることができ、前記無段変速モードにおける燃費、運転操作性、及び走行安定性を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例１に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図、図２は実施例１の別形態の作業車の全体構成を示すスケルトン図、図３は実施例１の変速操作やクラッチ操作のためのブロック図、図４は実施例２に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図、図５は実施例２の別形態の作業車の変速機構を示すスケルトン図、図６は実施例２の変速操作やクラッチ操作のためのブロック図、図７は実施例２の各変速モードにおける車速変化を示す説明図、図８は実施例２でオーバーラップ速度域を設けた場合の変速切替スイッチを示すブロック図、図９は実施例２でオーバーラップ速度域を設けた場合の各変速モードにおける車速変化を示す説明図、図１０は実施例３に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図、図１１は実施例３の別形態の作業車のギア式有段変速装置を示すスケルトン図であって、図１１（ａ）は変速用ギアの数を減らした場合のギア式有段変速装置を示すスケルトン図、図１１（ｂ）は筒状の有段変速出力軸を用いた場合のギア式有段変速装置を示すスケルトン図である。
【実施例１】
【０００７】
本発明の実施例１に係わる作業車１の全体構成について、図１により説明する。
該作業車１は、四輪駆動型の農業用トラクタであって、エンジンや電動モータ等の原動機２と、該原動機２からの回転動力（以下、「原動機動力」とする）を変速する変速機構２０を備えている。そして、前記原動機２の回転軸１３は出力軸１６に接続され、該出力軸１６には回転ダンパ１４を介して入力軸１７が接続されており、この回転ダンパ１４によって、これら入出力軸間の回転振動を減衰させると共に、トルク変動の大きな原動機２から滑らかな原動機動力を取り出せるようにしている。
【０００８】
前記入力軸１７は、途中部に、後で詳述する油圧式無段変速装置５ａの油圧回路内への作動油補給等を行うためのポンプ１５を設けた後、そのまま延出され、その延出端には、油圧多板式で摩擦式のＰＴＯクラッチ１８が備えられ、該ＰＴＯクラッチ１８を挟んで更に後方には、ＰＴＯ変速装置９が配設されている。
【０００９】
該ＰＴＯ変速装置９においては、前記ＰＴＯクラッチ１８を介して、前記入力軸１７と同一軸心上にＰＴＯ変速軸１９が接続され、該ＰＴＯ変速軸１９上には、前から順に作業１速駆動ギア２１、作業２速駆動ギア２２、作業３速駆動ギア２３が固設されている。前記ＰＴＯ変速軸１９には平行にＰＴＯ軸１２が設けられ、該ＰＴＯ軸１２上に、前から順に作業１速従動ギア２４、作業２速従動ギア２５、作業３速従動ギア２６が相対回転可能に環設され、これら作業１速従動ギア２４、作業２速従動ギア２５、作業３速従動ギア２６は、それぞれ、前記作業１速駆動ギア２１、作業２速駆動ギア２２、作業３速駆動ギア２３に常時噛合されている。これにより、ギア列２１・２４より成る作業１速ギア列、ギア列２２・２５より成る作業２速ギア列、ギア列２３・２６より成る作業３速ギア列といった複数のＰＴＯ変速駆動列が形成されている。
【００１０】
更に、前記ＰＴＯ軸１２上には、前記作業１速従動ギア２４と作業２速従動ギア２５との間にスプラインハブ２７が、前記作業２速従動ギア２５と作業３速従動ギア２６との間にスプラインハブ２８が、それぞれ相対回転不能に係合され、このうちのスプラインハブ２７にはシフタ２７ａが、スプラインハブ２８にはシフタ２８ａが、それぞれ軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。そして、１速と２速の作業従動ギア２４・２５でスプラインハブ２７側に向かう部分と、３速の作業従動ギア２６でスプラインハブ２８側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００１１】
これにより、前記シフタ２７ａ・２８ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する作業従動ギアをＰＴＯ軸１２に相対回転不能に係合させることができ、原動機動力が、出力軸１６、回転ダンパ１４、入力軸１７、ＰＴＯクラッチ１８、ＰＴＯ変速装置９等を介して断接可能に変速されて、ＰＴＯ軸１２に伝達されるようにしている。
【００１２】
また、前記入力軸１７は、前後進切替装置３、主変速装置５、副変速装置６から成る変速機構２０を介して、副変速出力軸２９に接続されており、原動機動力が、その回転方向と速度が切り替えられた後、変速動力として副変速出力軸２９に伝達される。該副変速出力軸２９は、その後端にベベルギア３０を形成し、該ベベルギア３０と噛合するブルギア３１と一体のデフケージ３２内には、デフヨーク軸３３・３３に連結したサイドギア３４と該両サイドギア３４に噛合するベベルピニオン３５とによって構成されるベベルギアクラッチ機構３６を介して、左右両デフヨーク軸３３・３３が嵌入されており、これらよってデフギア装置７が形成されている。
【００１３】
更に、このデフヨーク軸３３・３３の外端には、それぞれ多板式のブレーキ装置３７が形成されると共に、該ブレーキ装置３７と前記デフギア装置７との間のデフヨーク軸３３・３３上には、それぞれ小径の減速ギア３８が固設され、該減速ギア３８は、後輪１１を固定する後車軸４０上の大径のギア３９と噛合されて減速ギア列３８・３９が形成されている。これにより、前記副変速出力軸２９からベベルギア３０を介してブルギア３１に入力された回転を、差動回転として後車軸４０から左右の後輪１１に制動可能に伝達するようにしている。
【００１４】
なお、デフギア装置７には、差動回転をロックするためのデフロック機構４１が設けられており、該デフロック機構４１においては、前記デフケージ３２のボス部にスプライン嵌合されたデフロックスライダ４２の摺動操作によって、該デフロックスライダ４２の図示せぬデフロックピンを前記サイドギア３４のピン孔に係合させてデフロックし、直進性やぬかるみでの走行性を向上させるようにしている。
【００１５】
一方、前記副変速出力軸２９の前端は、駆動切替クラッチ４３を介して前輪出力軸４４に連結され、該前輪出力軸４４は、ドライブシャフト４５や自在継手等を介してフロントアクスル装置４７の入力軸４６と連動連結される。前記駆動切替クラッチ４３は、車両座席に設けた図示せぬ駆動モード切換レバーに適宜のリンク機構等を介して連係させており、これにより、駆動モード切換レバーを傾動操作して駆動切替クラッチ４３を断接し、後輪二輪駆動または四輪駆動の切替を行うことができる。
【００１６】
前記フロントアクスル装置４７においては、前記後車軸４０と同様にして、左右の前車軸４８を差動的に連結するためのデフギア装置８が配設され、該デフギア装置８は、左右のデフヨーク軸４９・４９の内端側同士を連結すべく構成され、前記入力軸４６に固設されたベベルギア５０により駆動されるようにしている。前記デフヨーク軸４９・４９の差動回転は、ベベルギア５１を介してキングピン軸５２から前車軸４８へと伝達され、左右の前輪１０を駆動するようにしている。
【００１７】
以上のようにして、変速動力が後輪のみ、または前後輪に伝達されて走行しながら、前記ＰＴＯ軸１２に連結連動する図示せぬ作業機によって各種作業が行えるようにしている。
【００１８】
次に、前記変速機構２０の構造について、図１により説明する。
前記入力軸１７と副変速出力軸２９に平行に、主変速入力軸５３、第一伝達軸５４、主変速出力軸５５が機体前後方向に横架されている。このうちの入力軸１７上で前記ポンプ１５の後方に、前記前後進切替装置３が配設されている。該前後進切替装置３においては、摩擦多板式の前後進切替クラッチ５６が配設され、該前後進切替クラッチ５６は後から順に前進クラッチ部５６ａと後進クラッチ部５６ｂとから成り、これら前進クラッチ部５６ａと後進クラッチ部５６ｂとは、背中合わせに隣接して設け、しかも共通のクラッチ板部５６ｃ等を使用する構成としており、これにより、クラッチ配置のための空間を狭くして変速機構をコンパクト化すると共に、前後のクラッチ部の部品を共通化して部品コストの低減を図るようにしている。
【００１９】
そして、前記入力軸１７上で前進クラッチ部５６ａの後方には、前進駆動ギア５７が回転自在に設けられており、前記前進クラッチ部５６ａが入ると、この前進駆動ギア５７は前進クラッチ部５６ａを介して入力軸１７に相対回転不能に係合される。同様に、入力軸１７上で後進クラッチ部５６ｂの前方には、後進駆動ギア５８が回転自在に設けられており、前記後進クラッチ部５６ｂが入ると、この後進駆動ギア５８も後進クラッチ部５６ｂを介して入力軸１７に相対回転不能に係合される。
【００２０】
前記主変速入力軸５３上で前半分には、後から順に前進従動ギア６１と後進従動ギア６２が固設され、このうち前進従動ギア６１は、前記前進駆動ギア５７に常時噛合して前進ギア列を形成し、後進従動ギア６２は、入力軸１７と主変速入力軸５３との間に設けられた中間軸６０上のアイドルギア５９と噛合し、該アイドルギア５９は前記後進駆動ギア５８と常時噛合して後進ギア列を形成している。これにより、前進クラッチ部５６ａと後進クラッチ部５６ｂの入切操作を行うことで、その該当する駆動ギアを入力軸１７に相対回転不能に係合させることができ、原動機動力は、出力軸１６、回転ダンパ１４、入力軸１７から、前進動力または後進動力（以下、「前後進動力」とする）として主変速入力軸５３に切替可能に伝達される。
【００２１】
また、前記主変速装置５は、油圧式無段変速装置（ハイドロスタティックトランスミッション、以下、略して「ＨＳＴ」とする）５ａと、ギア式有段変速装置５ｂとから構成される。このうちのＨＳＴ５ａにおいては、油圧回路によって互いに流体接続された可変容積型の油圧ポンプ６３と固定容積型の油圧モータ６４が配設され、該油圧ポンプ６３の可動斜板６３ｂの斜板角度を変化させることによって、油圧ポンプ６３から油圧モータ６４への圧油の吐出量を変化させ、油圧ポンプ６３に入力された動力を無段階に変速して油圧モータ６４から出力することができる。ここで、前記主変速入力軸５３上で後半分にはポンプ駆動ギア６５が固設され、該ポンプ駆動ギア６５は、前記油圧ポンプ６３のポンプ軸６３ａに固設された入力ギア６６に常時噛合されており、主変速入力軸５３に入力された前記前後進動力が、油圧ポンプ６３に常に入力されるようにしている。
【００２２】
前記ギア式有段変速装置５ｂにおいては、前記主変速入力軸５３上でポンプ駆動ギア６５の後方に摩擦多板式の主変速クラッチ４が配設され、該主変速クラッチ４は前から順に第一クラッチ部４ａと第二クラッチ部４ｂを備えると共に、共通のクラッチ板部４ｃを使用するようにしている。このうちの第一クラッチ部４ａの前方には第一クラッチ出力ギア６７が回転自在に設けられており、第一クラッチ部４ａが入ると、第一クラッチ出力ギア６７は第一クラッチ部４ａを介して主変速入力軸５３に相対回転不能に係合され、同様に、第二クラッチ部４ｂの後方には第二クラッチ出力ギア６８が回転自在に設けられており、第二クラッチ部４ｂが入ると、第二クラッチ出力ギア６８は第二クラッチ部４ｂを介して主変速入力軸５３に相対回転不能に係合される。なお、これら第一クラッチ部４ａと第二クラッチ部４ｂとは、後述するようにして、切状態から入状態までの伝達トルクを徐々に連続的に変化できるようにしている。
【００２３】
更に、前記第一伝達軸５４上には、前から順に３速駆動ギア７３と前記第一主変速ギア６９が固設され、これら３速駆動ギア７３と第一主変速ギア６９との間には１速駆動ギア７１が相対回転可能に環設され、更に、第一主変速ギア６９の更に後方には筒状の第二伝達軸７５が相対回転可能に環設され、該第二伝達軸７５上に、４速駆動ギア７４、第二主変速ギア７０、２速駆動ギア７２が外嵌固定されている。そして、このうちの第一主変速ギア６９は前記第一クラッチ出力ギア６７に噛合され、第二主変速ギア７０は前記第二クラッチ出力ギア６８に噛合されており、このような構成において、前記第一クラッチ部４ａと第二クラッチ部４ｂの入切操作を行うことで、その該当する伝達軸に、前記主変速入力軸５３からの前後進動力を伝達できるようにしている。
【００２４】
前記主変速出力軸５５の前半分には、前から順に、３速従動ギア８３、１速従動ギア８１、４速従動ギア８４、２速従動ギア８２が相対回転可能に環設され、それぞれ、前記３速駆動ギア７３、１速駆動ギア７１、４速駆動ギア７４、２速駆動ギア７２に噛合されており、これにより、ギア７１・８１より成る１速ギア列、ギア７２・８２より成る２速ギア列、ギア７３・８３より成る３速ギア列、ギア７４・８４より成る４速ギア列といった複数の主変速駆動列が形成されている。なお、このうちの１速駆動ギア７１は、前記油圧モータ６４のモータ軸６４ａに固設された出力ギア７６と噛合されており、１速ギア列７１・８１については、前記油圧モータ６４に連結連動される構成となっている。
【００２５】
更に、前記主変速出力軸５５において、前記３速従動ギア８３と１速従動ギア８１との間にはスプラインハブ７７を、前記４速従動ギア８４と２速従動ギア８２との間にはスプラインハブ７８を、それぞれ相対回転不能に係合すると共に、スプラインハブ７７にはシフタ７７ａが、スプラインハブ７８にはシフタ７８ａが、それぞれ軸芯方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。そして、１速と３速の従動ギア８１・８３でスプラインハブ７７側に向かう部分と、２速と４速の従動ギア８２・８４でスプラインハブ７８側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００２６】
これにより、前記シフタ７７ａ・７８ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する従動ギアを主変速出力軸５５に相対回転不能に係合させることができ、２速度段乃至４速度段については、原動機動力は、前記前後進切替装置３からギア式有段変速装置５ｂ中の主変速クラッチ４、第一伝達軸５４または第二伝達軸７５を介して断接可能に変速され、有段変速動力として主変速出力軸５５に伝達される。１速度段については、原動機動力は、前後進切替装置３からＨＳＴ５ａ内で無段階に変速された後、ギア式有段変速装置５ｂ中の１速ギア列７１・８１を介して無段変速動力として主変速出力軸５５に伝達される。
【００２７】
また、前記副変速装置６において、前記主変速出力軸５５の後半分には、前から順に中径ギア８６、大径ギア８５、小径ギア８７が固設されると共に、前記副変速出力軸２９上にも、前から順に低速ギア８９、高速ギア８８、前記低速ギアよりも更に遅い微低速で使用するクリープギア９０が、相対回転可能に環設され、これら低速ギア８９、高速ギア８８、クリープギア９０は、それぞれ、前記中径ギア８６、大径ギア８５、小径ギア８７に常時噛合されている。これにより、中径ギア８６と低速ギア８９から成る低速ギア列、大径ギア８５と高速ギア８８から成る高速ギア列、小径ギア８７とクリープギア９０から成るクリープギア列といった複数の副変速駆動列が形成される。
【００２８】
更に、前記副変速出力軸２９上には、前記低速ギア８９と高速ギア８８との間にスプラインハブ７９が、前記高速ギア８８とクリープギア９０との間にはスプラインハブ８０が、それぞれ相対回転不能に係合され、このうちのスプラインハブ７９にはシフタ７９ａが、スプラインハブ８０にはシフタ８０ａが、それぞれ軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。そして、低速ギア８９でスプラインハブ７９側に向かう部分と、高速ギア８８とクリープギア９０でスプラインハブ８０側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００２９】
これにより、前記シフタ７９ａ・８０ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、低速ギア８９、高速ギア８８、クリープギア９０のうちの該当するギアを、副変速出力軸２９に相対回転不能に係合させることができ、前記無段変速動力または有段変速動力は、前記副変速駆動列を介して副変速され、副変速動力として前記副変速出力軸２９に伝達されることとなる。この副変速動力によって、前述のようにして、前輪１０・１０や後輪１１・１１が駆動されるのである。
【００３０】
次に、前記ギア式有段変速装置５ｂにおけるシフタ及びクラッチの作動と変速制御について、図１、図３により説明する。
前記シフタ７７ａを動かして１速と３速の従動ギア８１・８３のいずれかに係合させ、該従動ギア８１を含む１速ギア列と従動ギア８３を含む３速ギア列とから成る奇数段のギア列のうちから、一つのギア列を選択することができる。同様にして、シフタ７８ａを動かして２速と４速の従動ギア８２・８４のいずれかに係合させ、該従動ギア８２を含む２速ギア列と従動ギア８４を含む４速ギア列から成る偶数段のギア列のうちから、一つのギア列を選択することができる。更に、前記シフタ７７ａ・７８ａは、それぞれシリンダ等のアクチュエータ９１・９３によって摺動され、該アクチュエータ９１・９３は、それぞれ電磁切替弁９２・９４を介してコントローラ９５に接続されており、該コントローラ９５から電磁切替弁９２・９４に変速指令信号が送られてシフタ７７ａ・７８ａが摺動し、所定のギア列を選択できるようにしている。
【００３１】
また、前記第一クラッチ部４ａと第二クラッチ部４ｂから成る主変速切替クラッチ４のアクチュエータ９６も、電磁比例弁９７を介してコントローラ９５に接続されており、該コントローラ９５からの信号によって、アクチュエータ９６を介して各クラッチ部４ａ・４ｂを徐々に連続的に作動させることができようにしている。例えば、本実施例のような多板式の摩擦クラッチの場合には、アクチュエータ９６によって摩擦板間の挟持力を連続的に変化させ、各クラッチ部の切状態から入状態までの伝達トルクを連続的に変化させることができる。
【００３２】
このようなシフタ及びクラッチによる変速制御について、現在の速度が前進高速２速で、次の速度段が前進高速３速の場合を例に説明する。このうちの前進高速２速とは、前後進切替装置３が前進段、ギア式有段変速装置５ｂが２速段、副変速装置６が高速段に設定された速度段であり、前進高速３速とは、前後進切替装置３と副変速装置６はそのままで、ギア式有段変速装置５ｂのみを２速段から３速段に変速した速度段である。なお、ここでは簡単に、前進高速２速は前進２速、前進高速３速は前進３速とする。
【００３３】
まず、作業車を停止した状態で、前後進切替装置３を前進段、副変速装置６を高速段に設定した後、ブレーキやアクセルペダル等を操作して作業車を発進させると、ＨＳＴ５ａによって無段変速されながら徐々に車速が上がっていき、所定の車速（以下、「変速モード移行車速」とする）まで上がると、ギア式有段変速装置５ｂによる有段変速が行われるようになる。この有段変速において前進２速の速度段で走行中は、前記第二クラッチ部４ｂは入状態にあると共に、シフタ７８ａは２速従動ギア８２に係合されており、前記主変速出力軸５５が２速ギア列７２・８２等を介して主変速入力軸５３と接続されている。これにより、前記前後進切替装置３からの前進動力は、主変速入力軸５３、第二クラッチ部４ｂ、第二クラッチ出力ギア６８、第二主変速ギア７０、第二伝達軸７５の順に伝達された後、２速ギア列７２・８２で前進２速に変速され、この前進２速の動力が、主変速出力軸５５から主変速動力として前記副変速装置６に伝達されている。この時、前記第一クラッチ部４ａは切断されて切状態にある。
【００３４】
そして、更に車速を上げると、副変速出力軸２９等に取り付けた車速センサ１１０からの車速信号に基づいて、前進２速から前進３速への変速指令信号がコントローラ９５から送信される。すると、第二クラッチ部４ｂの入状態、該第二クラッチ部４ｂに接続された２速ギア列７２・８２と主変速出力軸５５との係合状態、及び第一クラッチ部４ａの切状態はそのままで変更されることなく、該第一クラッチ部４ａに接続される３速ギア列７３・８３が主変速出力軸５５と係合状態になる。つまり、電磁切替弁９２が切り替え制御されて前記アクチュエータ９１が作動し、シフタ７７ａが、摺動してクラッチ歯部を介して前記３速従動ギア８３に係合されると、主変速出力軸５５が、３速ギア列７３・８３を介して第一伝達軸５４と接続される。ただし、該第一伝達軸５４に接続される前記第一クラッチ部４ａ自体は依然切状態にあり、前記前後進切替装置３から第一伝達軸５４への前進動力は切断されたままであるため、３速ギア列７３・８３と主変速出力軸５５との係合に伴う、伝達系への過剰な負荷は発生しない。
【００３５】
変速指令信号が発せられてから若干時間が経過すると、第二クラッチ部４ｂは徐々に切断が進み、第一クラッチ４ａは徐々に接続が進む内容のクラッチ断接指令信号がコントローラ９５から発せられる。すると、該コントローラ９５に接続された電磁比例弁９７が比例減圧制御され、該電磁比例弁９７に接続されたアクチュエータ９６が作動し、第一クラッチ４ａは、現在の切状態から入状態に接合作動が進み、これら離間作動と接合作動とが並行して行われる。
【００３６】
更に、クラッチ断接指令信号が継続して発せられ続けて所定の時点になると、前記第二クラッチ４ｂは完全に切状態、第一クラッチ４ａは完全に入状態となる。つまり、このクラッチ断接指令信号が発せられている間は、２速ギア列７２・８２と３速ギア列７３・８３は主変速出力軸５５と常時係合状態にあることから、第二クラッチ部４ｂに接続された第二伝達軸７５から２速ギア列７２・８２への前進動力は徐々に減少していく一方、第一クラッチ４ａに接続された第一伝達軸５４から３速ギア列７３・８３への前進動力は徐々に増加していくこととなる。これにより、２速ギア列７２・８２と３速ギア列７３・８３から主変速出力軸５５への動力は、徐々に前進２速から前進３速に切り替わっていき、最後には前進３速に変速され、この間は、前後進切替装置３からの前進動力は途切れることがない。
【００３７】
更に、若干時間が経過すると、変速完了信号がコントローラ９５から発せられ、第一クラッチ部４ａの入状態、該第一クラッチ部４ａに接続された３速ギア列７３・８３と主変速出力軸５５との係合状態、及び第二クラッチ部４ｂの切状態はそのままで変更されることなく、該第二クラッチ部４ｂに接続された２速ギア列７２・８２と主変速出力軸５５とを非係合状態にする。つまり、前記電磁切替弁９４が切り替え制御されて前記アクチュエータ９３が作動し、シフタ７８ａが、摺動して２速従動ギア８２のクラッチ歯部から離間されると、主変速出力軸５５と第二伝達軸７５との接続が遮断され、前進２速から前進３速への変速が完了する。ただし、該第二伝達軸７５に接続される前記第二クラッチ部４ｂ自体は依然切状態にあり、前記前後進切替装置３から第二伝達軸７５への前進動力は切断されたままであるため、２速ギア列７２・８２と主変速出力軸５５との非係合に伴う、伝達系への過剰な負荷は発生しない。
【００３８】
１速度段と２速度段との間の変速制御を除き、各速度段間の変速制御は、上記と同様なプロセス（以下、「変速プロセス」とする）で行われる。すなわち、前記有段変速装置であるギア式有段変速装置５ｂには、奇数段の変速駆動列である３速ギア列７３・８３への動力断接用の第一クラッチである第一クラッチ部４ａと、偶数段の変速駆動列である２速ギア列７２・８２と４速ギア列７４・８４への動力断接用の第二クラッチである第二クラッチ部４ｂとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ部４ａ及び第二クラッチ部４ｂのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるので、原動機２から車軸である前後車軸４０・４８への動力伝達を途切れさせることなく連続的に走行変速を行うことができ、通常の有段変速装置を使用する場合と比べ、更に良好な運転操作性や走行安定性を得ることができる。
【００３９】
ただし、１速度段と２速度段との間の変速制御では、第一クラッチ部４ａの代わりに、油圧ポンプ６３の可動斜板６３ｂの斜板角度の大小によって、１速ギア列７１・８１への動力の断接を行う。つまり、可動斜板６３ｂの斜板角度をゼロして中立位置とし、１速ギア列７１・８１への動力を切断した状態で、シフタ７７ａを１速従動ギア８１と係脱するようにして、１速ギア列７１・８１と主変速出力軸５５との係合に伴う、伝達系への過剰な負荷の発生を防ぎ、前述と同じく、連続的な走行変速ができるようにしている。
【００４０】
次に、以上のような構成から成る変速機構２０による変速制御構成について、図１、図３により説明する。
まず、前記前後進切替装置３においては、前後進切替クラッチ５６はアクチュエータ１００、電磁比例弁１０１を介してコントローラ９５に接続されており、該コントローラ９５に接続された前後進切替スイッチ１０２の前後進レバー１０２ａを操作することで、前後進切替クラッチ５６を構成する前進クラッチ部５６ａを入状態、後進クラッチ部５６ｂを切状態にし、主変速入力軸５３に前進動力を伝達する前進段（位置１０３）と、前進クラッチ部５６ａ、後進クラッチ部５６ｂのいずれも切状態にして主変速入力軸５３に動力を伝達しない中立段（位置１０４）と、前進クラッチ部５６ａを切状態、後進クラッチ部５６ｂを入状態にして、主変速入力軸５３に後進動力を伝達する後進段（位置１０５）のうちの一つを選択できるようにしている。
【００４１】
前記主変速装置５のＨＳＴ５ａにおいては、油圧ポンプ６３の可動斜板６３ｂがアクチュエータ１０６、電磁比例弁１０７を介してコントローラ９５に接続されており、アクセルペダル等によって車速を上げると、車速センサ１１０からの車速信号に基づいて、可動斜板６３ａの斜板角度が変化して、ポンプ軸６３ａの回転数に対するモータ軸６４ａの回転数の比、いわゆる速度比が増加し、前記変速モード移行車速までは、車速に適した速度比で自動的に無段階で変速されるようにしている。
【００４２】
一方、前記主変速装置５のギア式有段変速装置５ｂにおいては、前述の如く、シフタ７７ａと７８ａがコントローラ９５に接続されており、車速センサ１１０からの車速信号に基づいて、前記変速モード移行車速以下では、１速度段に設定維持される。更に、車速が上がって変速モード移行車速を超えると、１速度段から２速度段に変速され、その後は、車速に適した２速度段乃至４速度段の間の速度段で、車速が、前述の如く、自動的に滑らかに変速されるようにしている。
【００４３】
前記副変速装置６においては、シフタ７９ａはアクチュエータ１１１、電磁切替弁１１２を介して、シフタ８０ａはアクチュエータ１１３、電磁切替弁１１４を介して、いずれもコントローラ９５に接続されており、該コントローラ９５に接続された副変速スイッチ１１５の副変速レバー１１５ａを操作することで、シフタ７９ａが低速ギア８９のクラッチ歯部に係合し、主変速出力軸５５から低速ギア列８６・８９を介して副変速出力軸２９に主変速動力を減速して伝達する低速段（位置１８６）と、シフタ８０ａが高速ギア８８のクラッチ歯部に係合し、主変速出力軸５５から高速ギア列８５・８８を介して副変速出力軸２９に主変速動力を加速して伝達する高速段（位置１８５）と、シフタ８０ａがクリープギア９０のクラッチ歯部に係合し、主変速出力軸５５からクリープギア列８７・９０を介して副変速出力軸２９に主変速動力を大きく減速して伝達するクリープ段（位置１８７）のうちの一つを選択できるようにしている。
【００４４】
このような構成において、前記前後進レバー１０２ａを前進段または後進段に設定し、副変速レバー１１５ａを低速段に設定した上で、発進操作をすると、シフタ７７ａが１速従動ギア８１のクラッチ歯部と係合して、１速ギア列７１・８１が主変速出力軸５５と係合状態となり、ギア式有段変速装置５ｂが１速度段に設定される。前述の如く、この１速ギア列７１・８１は油圧モータ６４のモータ軸６４ａに連動連結されているため、１速度段の状態で主変速出力軸５５に無段変速動力が伝達され、車速に適した速度比で車速ゼロの停止状態から自動的に無段階で変速される。これは、前述の如く、変速モード移行車速を超えるまで行われる。つまり、車速がゼロの停止状態から変速モード移行車速までは、ギア式有段変速装置５ｂを１速度段に設定した上で、ＨＳＴ５ａによって無段階に変速できるようにしている（以下、「無段変速モード」とする）。
【００４５】
更に、車速が上がって変速モード移行車速を超えると、ギア式有段変速装置５ｂにおけるシフタ７７ａは１速従動ギア８１のクラッチ歯部から離間して１速ギア列７１・８１が主変速出力軸５５と非係合状態となった上で、前述の如く、車速に適した速度比で２速度段、３速度段、４速度段と順に自動的に滑らかに変速される。前記前後進レバー１０２ａを前進段または後進段に設定し、副変速レバー１１５ａを高速段に設定した場合も、同様に、２速度段、３速度段、４速度段と順に自動的に滑らかに変速されるのである。つまり、車速が変速モード移行車速を超えると、ギア式有段変速装置５ｂのみによって適正な速度段に自動的に変速できるようにしている（以下、「有段変速モード」とする）。なお、この実施例１や後述する別形態のいずれにおいても、同期機構を持たないカラーシフト構造から成る副変速装置６の上流側には、動力を断接するためのクラッチ機構が備えられていないため、停止状態で副変速するようにしているが、副変速装置６そのものに摩擦多板式の油圧クラッチ等を適用することによって、走行中の副変速を可能とし、後述する実施例２・３のように、車速を低速度域から高速度域まで連続的に自動変速可能な構成としてもよい。
【００４６】
すなわち、原動機２から出力される原動機動力を変速して車軸４０・４８に伝達する有段変速装置であるギア式有段変速装置５ｂを備えた作業車用変速機構２０において、前記ギア式有段変速装置５ｂに無段変速装置であるＨＳＴ５ａを並設し、該油圧式無段変速装置５ａを用いて無段階で変速する無段変速モード、または前記有段変速装置のみを用いて所定の速度段に変速する有段変速モードのうちのいずれか一方の変速モードを選択可能とし、車速の増加に伴って前記無段変速モードから有段変速モードに切り替える変速制御構成としたので、低車速域から中車速域で作業を行う作業走行時には無段変速モードを選択し、細かく変速可能な油圧伝達等により、車速を作業内容や原動機２の負荷状況に応じた適正車速に精度よく設定することができ、作業効率や伝達効率を大きく向上させ、更に、発進・変速・停止を極めて滑らかに行うことができ、良好な運転操作性や走行安定性を得ることができる。一方、中車速域から高車速域で作業場から格納庫までの移動等を行う高速走行時には、それほど細かな変速は不要なことから有段変速モードを選択し、伝達効率の高い機械伝達等により、所定の速度段で走行させることができ、高速走行時にも、作業走行時と同様、良好な伝達効率・燃費を得ることができる。また、全車速域を無段変速装置だけでカバーせずに済むため、無段変速装置の容量や個数を増やす必要がなく、無段変速装置だけによる変速機構の場合と比べ、変速機構のコンパクト化や、部品数減によるコスト削減・メンテナンス性向上を図ることができる。
【００４７】
更に、前記無段変速モードでは、前記有段変速装置であるギア式有段変速装置５ｂを変速比最大の１速度段に設定し、該１速度段において、前記無段変速装置であるＨＳＴ５ａを用いて無段階で車速を変速するので、主に発進・停止に使用する１速度段を無段階で変速することができ、円滑な発進と正確な位置での停止を行うことができ、更に作業能率を向上させることができるのである。
【００４８】
なお、本実施例では、クリープ段は、無段変速モードにおける低速段内でも非常に低い速度域に設定されており、これにより、畦塗り機や野菜作業用深耕ロータリを備えたトラクタ等の作業車で行う、時速０．５〜０．８ｋｍ程度の非常に低速なクリープ走行を、極めて滑らかに行うことができ、良好な運転操作性や走行安定性を得ることができる。
【００４９】
また、原動機２の出力軸１６等には原動機２にかかる負荷を検出するための負荷トルク検出センサ１１６を設け、該負荷トルク検出センサ１１６は前記コントローラ９５に接続されており、原動機２の負荷に応じて車速を増減させる構成としている（以下、「負荷制御モード」とする）。
【００５０】
すなわち、前記変速制御構成には、変速モードにかかわらず、負荷に応じて車速を変化させる負荷制御モードを設けるので、原動機２が作業車１の車輪や作業機系を通じて過負荷を受けた場合でも、この原動機２の負荷状況に応じて車速を適正速度に即座に設定することができ、原動機２の停止を防止すると共に、原動機２の回転数を各種走行に適した回転数に維持することができ、高い走行安定性や作業効率を得ることができる。
【００５１】
次に、実施例１の別形態について、図２により説明する。
本形態の主変速装置１１９の油圧式無段変速装置であるＨＳＴ１１９ａは、前記油圧ポンプ６３のポンプ軸６３ａに動力を伝達するためのポンプ駆動ギア６５を、主変速入力軸５３上ではなく第一伝達軸５４上に設けたものである。
【００５２】
ここで、このうちの主変速入力軸５３は前後進切替クラッチ５６が中立段にない限り常に回転駆動されているため、前記実施例１では、油圧ポンプ６３は長時間駆動されており、ＨＳＴ５ａは広い速度域で作動状態にある。これに対し、第一伝達軸５４は、３速ギア列７３・８３への動力を断接する第一クラッチ部４ａに接続され、２速ギア列７２・８２や４速ギア列７４・８４への動力を断接する第二クラッチ部４ｂには接続されていないため、本形態の場合、無段変速モードでは３速度段やその前後の変速時においてのみ油圧ポンプ６３が駆動されることとなり、原動機動力の浪費を防止することができる。
【００５３】
すなわち、無段変速装置であるＨＳＴ１１９ａへの動力を、有段変速装置であるギア式有段変速装置１１９ｂの変速駆動列への動力断接用のクラッチである主変速クラッチ５から前記変速駆動列までの動力伝達経路にある第一伝達軸５４から取り出すので、所定の変速駆動列からのみ無段変速装置への動力を取り出すことができ、無段変速装置を無駄に駆動させることによるエネルギー損失を抑えて、燃費の向上を図ることができるのである。なお、本形態においては、ポンプ駆動ギア６５の固定位置以外の部分の構成は、実施例１と同一なため、残りの構成の説明は省略する。
【実施例２】
【００５４】
実施例２に係わる作業車１２１の全体構成について、図４により簡単に説明する。
該作業車１２１は、変速機構１２２内の主変速装置１２３のみが前記実施例１と異なっており、それ以外の、原動機２、回転ダンパ１４、前後進切替装置３、ＰＴＯ変速装置９、副変速装置６、及び前後のデフギア装置７・８等は、前記実施例１と同じ構成から成るものである。なお、以下の説明では、実施例１と同等な構成のものは同じ符号で表記する。
【００５５】
作業車１２１は、原動機２と、原動機動力を変速する変速機構１２２を備えると共に、原動機２の回転軸１３には、出力軸１６、回転ダンパ１４を介して入力軸１７が接続され、該入力軸１７は、前記ポンプ１５、前後進切替装置３を介してそのまま延出され、その延出端にＰＴＯ変速装置９が配設されている。これにより、原動機動力を断接可能に変速してＰＴＯ軸１２に伝達するようにしている。
【００５６】
更に、前記入力軸１７は、前記変速機構１２２介して副変速出力軸２９に接続されており、原動機動力が、その回転方向と速度が切り替えられた後、変速動力として副変速出力軸２９に伝達される。該副変速出力軸２９は、前記デフロック機構４１付きのデフギア装置７、ブレーキ装置３７、減速ギア列３８・３９を介して後車軸４０に接続されており、前記変速動力を差動回転として後車軸４０から左右の後輪１１に制動可能に伝達するようにしている。
【００５７】
一方、前記副変速出力軸２９の前端は、前記駆動切替クラッチ４３、前輪出力軸４４、ドライブシャフト４５、自在継手等を介して入力軸４６に連動連結され、該入力軸４６は、フロントアクスル装置４７のデフギア装置８、キングピン軸５２等を介して前車軸４８に接続されており、前記変速動力を作動回転として前車軸４８から左右の前輪１１に断接可能に伝達するようにしている。
【００５８】
以上のようにして、実施例１と同様に、変速動力が後輪のみ、または前後輪に伝達されて走行しながら、前記ＰＴＯ軸１２に連結連動する図示せぬ作業機によって各種作業が行えるようにしている。
【００５９】
次に、前記主変速装置１２３について、図４、図６により説明する。
主変速装置１２３は、ＨＳＴに比べて高い動力伝達効率を有する油圧・機械式無段変速装置（ハイドロメカニカルトランスミッション、以下、略して「ＨＭＴ」とする）１２３ａと、該ＨＭＴ１２３ａとは変速出力が全く別系統となっているギア式有段変速装置１２３ｂと、これらＨＭＴ１２３ａとギア式有段変速装置１２３ｂのうちのいずれか一方を選択して前記主変速出力軸５５に連動連結する変速モード切替装置１２３ｃとから構成される。なお、主変速出力軸５５は、副変速装置６を介して前記副変速出力軸２９に接続されている。
【００６０】
このうちのＨＭＴ１２３ａは、差動装置である遊星ギア機構１２５とＨＳＴ１２４とを組み合わせて入力動力を無段変速するように構成されている。該ＨＳＴ１２４では、前記ＨＳＴ５ａと同じく、油圧回路によって互いに流体接続された可変容積型の油圧ポンプ１２６と固定容積型の油圧モータ１２７が配設されており、該油圧ポンプ１２６の可動斜板１２６ａの斜板角度を変化させることで、油圧ポンプ１２６から油圧モータ１２７への圧油の吐出量を変化させ、油圧ポンプ１２６に入力された動力を無段階に変速して油圧モータ１２７のモータ軸１２７ａから出力するように構成されている。
【００６１】
前記遊星ギア機構１２５は、中心のサンギア１２９と、該サンギア１２９の外周に配置・噛合されると共に遊星キャリア１３１によって支持される複数のプラネタリギア１３０と、該プラネタリギア１３０の外周に噛合されたリング状のインターナルギア１３２とによって構成される。このうちの遊星キャリア１３１は前記モータ軸１２７ａ上に相対回転可能に環設されると共に、遊星キャリア１３１の外周にはギア１３１ａが形成され、該ギア１３１ａは、前記主変速入力軸５３上に固設されたギア１２８と噛合されており、プラネタリギア１３０に前後進動力がそのまま入力されるようにしている。一方、前記油圧モータ１２７のモータ軸１２７ａ先端に前記サンギア１２９が固設され、該サンギア１２９に油圧モータ１２７の回転動力が入力されるようにしている。そして、これらプラネタリギア１３０とサンギア１２９から入力された動力は合成され、無段変速動力として、前記インターナルギア１３２に固設された無段変速出力軸１３３から出力される。
【００６２】
以上のようなＨＭＴ１２３ａの構成は、一般に、入力動力をＨＳＴ１２４の出力側で分割する出力分割型ＨＭＴと言われ、前進低速時に高効率・高トルクを達成できるとされている。本実施例では、このＨＭＴ１２３ａの上流側には、実施例１と同じギア式の前記前後進切替装置３を設けており、これにより、前後進を機械的に切り替え可能とした上で、ＨＭＴ１２３ａを効率の良い又はトルクアップの大きな一方向側の回転で使用する制御構成とし、後進時の効率向上や速域の拡大を図り、前後進ともに同様な動力性能が発揮できるようにしている。
【００６３】
また、ギア式有段変速装置１２３ｂにおいては、前記主変速入力軸５３に平行に、第一走行変速軸１３５、第二走行変速軸１３６、有段変速出力軸１４７が機体前後方向に配置され、このうちの第一走行変速軸１３５・第二走行変速軸１３６の前部には、それぞれ摩擦多板式の第一クラッチ１３７と第二クラッチ１３８が配設されている。
【００６４】
そして、第一走行変速軸１３５上で第一クラッチ１３７前方には、第一クラッチ入力ギア１３９が回転自在に設けられており、第一クラッチ１３７が入ると、第一クラッチ入力ギア１３９は、この第一クラッチ１３７を介して第一走行変速軸１３５に相対回転不能に係合され、同様に、第二走行変速軸１３６上で第二クラッチ１３８前方には、第二クラッチ入力ギア１４０が回転自在に設けられており、第二クラッチ１３８が入ると、第二クラッチ入力ギア１４０は、この第二クラッチ１３８を介して第二走行変速軸１３６に相対回転不能に係合される。これら第一クラッチ１３７、第二クラッチ１３８も、前記第一クラッチ部４ａと第二クラッチ部４ｂと同様にして、切状態から入状態までの伝達トルクを徐々に連続的に変化させることができるようにしている。
【００６５】
更に、前記第一クラッチ入力ギア１３９と第二クラッチ入力ギア１４０は、いずれも、前記主変速入力軸５３後端に固設された分岐ギア１３４と常時噛合されている。これにより、第一クラッチ１３７と第二クラッチ１３８の入切操作を行うことで、該入切操作によって選択した走行変速軸１３５・１３６のいずれか一方に、前記主変速入力軸５３からの前後進動力を伝達できるようにしている。
【００６６】
そして、前記第一走行変速軸１３５上には、前から順に１速駆動ギア１４１と３速駆動ギア１４３が相対回転可能に環設されると共に、第二走行変速軸１３６上には、前から順に４速駆動ギア１４４と２速駆動ギア１４２が相対回転可能に環設されており、これら１速駆動ギア１４１、２速駆動ギア１４２、３速駆動ギア１４３、４速駆動ギア１４４は、それぞれ、前記有段変速出力軸１４７上の１速従動ギア１５１、２速従動ギア１５２、３速従動ギア１５３、４速従動ギア１５４に噛合されている。これにより、ギア１４１・１５１より成る１速ギア列、ギア１４２・１５２より成る２速ギア列、ギア１４３・１５３より成る３速ギア列、ギア１４４・１５４より成る４速ギア列といった複数の有段変速駆動列が形成されている。
【００６７】
更に、前記第一走行変速軸１３５上で１速駆動ギア１４１と３速駆動ギア１４３との間にはスプラインハブ１４５を、前記第二走行変速軸１３６上で４速駆動ギア１４４と２速駆動ギア１４２との間にはスプラインハブ１４６を、それぞれ相対回転不能に係合すると共に、スプラインハブ１４５にはシフタ１４５ａが、スプラインハブ１４６にはシフタ１４６ａが、それぞれ軸芯方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。そして、１速と３速の駆動ギア１４１・１４３でスプラインハブ１４５側に向かう部分と、２速と４速の駆動ギア１４２・１４４でスプラインハブ１４６側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００６８】
これにより、前記シフタ１４５ａ・１４６ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する駆動ギアを走行変速軸１３５・１３６のいずれかに相対回転不能に係合させることができ、１速度段乃至４速度段について、原動機動力は、前記前後進切替装置３からギア式有段変速装置１２３ｂ中の第一クラッチ１３７、第一走行変速軸１３５を介して、または第二クラッチ１３８、第二走行変速軸１３６を介して、断接可能に変速され、有段変速動力として有段変速出力軸１４７から出力されるようにしている。
【００６９】
ここで、このようなギア式有段変速装置１２３ｂにおけるシフタ及びクラッチの作動と変速制御について説明する。
実施例１と同様に、シフタ１４５ａを動かして１速ギア列１４１・１５１と３速ギア列１４３・１５３とから成る奇数段のギア列のうちから一つのギア列を選択し、シフタ１４６ａを動かして２速ギア列１４２・１５２と４速ギア列１４４・１５４とから成る偶数段のギア列のうちから一つのギア列を選択することができ、更に、前記シフタ１４５ａはアクチュエータ１５９と電磁切替弁１６０を介して、シフタ１４６ａはアクチュエータ１６１と電磁切替弁１６２とを介して、いずれもコントローラ１６３に接続されており、該コントローラ１６３からの変速指令信号によって所定のギア列を選択できるようにしている。加えて、前記第一クラッチ部４ａに相当する第一クラッチ１３７は、アクチュエータ１６４と電磁比例弁１６５を介して、第二クラッチ部４ｂに相当する第二クラッチ１３８は、アクチュエータ１６６と電磁比例弁１６７を介して、いずれもコントローラ１６３に接続されており、該コントローラ１６３からの信号によって各クラッチ１３７・１３８を徐々に作動させ、クラッチの切状態から入状態までの伝達トルクを連続的に変化させるようにしている。
【００７０】
このような、奇数段と偶数段のギア列のシフタによる選択操作とクラッチの入切操作とを組み合わせた変速プロセスによって、動力伝達が途切れることのない連続的な走行変速を可能としているが、実施例１とは異なり、無段変速装置であるＨＭＴ１２３ａと有段変速装置であるギア式有段変速装置１２３ｂとは変速出力が全く別系統に構成されているため、１速度段と２速度段との間の変速制御にも、前記変速プロセスを適用することができる。
【００７１】
また、以上のようなＨＭＴ１２３ａ・ギア式有段変速装置１２３ｂと前記副変速装置６との間には、前記変速モード切替装置１２３ｃが介設されている。該変速モード切替装置１２３ｃにおいては、前記主変速出力軸５５の前半部に、前後に摩擦多板式の無段変速切替クラッチ１５５と有段変速切替クラッチ１５６が配設されている。そして、主変速出力軸５５上で無段変速切替クラッチ１５５の前方には、ギア１５７が回転自在に設けられており、無段変速切替クラッチ１５５が入ると、ギア１５７は、この無段変速切替クラッチ１５５を介して主変速出力軸５５に相対回転不能に係合され、同様に、主変速出力軸５５上で有段変速切替クラッチ１５６の後方には、ギア１５８が回転自在に設けられており、有段変速切替クラッチ１５６が入ると、ギア１５８は、この有段変速切替クラッチ１５６を介して主変速出力軸５５に相対回転不能に係合される。
【００７２】
更に、無段変速切替クラッチ１５５のギア１５７は、前記無段変速出力軸１３３後端に固設されたギア１４９に噛合されると共に、有段変速切替クラッチ１５６のギア１５８は、前記有段変速出力軸１４７後部に固設されたギア１４８と中間ギア１５０を介して接続されている。これにより、無段変速切替クラッチ１５５と有段変速切替クラッチ１５６の入切操作を行うことで、該入切操作によって選択した変速装置１２３ａ・１２３ｂのいずれか一方からの変速動力を主変速出力軸５５に伝達できるようにしている。該主変速出力軸５５からの主変速動力は、実施例１と同様にして、副変速装置６によって副変速され、該副変速動力によって前輪１０・１０や後輪１１・１１が駆動される。
【００７３】
次に、以上のような構成から成る変速機構１２２による変速制御構成について、図４、図６乃至図９により説明する。
図４、図６、図７に示すように、前後進切替装置３については、実施例１と同様、前後進レバー１０２ａを操作することで前進段、中立段、後進段のうちの一つを選択できるが、副変速装置６については、副変速レバー１１５ａを操作することで低速段、高速段、クリープ段のうちの一つを選択できることに加え、後述する自動モード（位置２２７）も選択できるようにしている。
【００７４】
前記主変速装置１２３のＨＭＴ１２３ａにおいては、ＨＳＴ１２４の油圧ポンプ１２６の可動斜板１２６ａがアクチュエータ１６８、電磁比例弁１６９を介してコントローラ１６３に接続されており、アクセルペダル等によって車速を上げると、車速センサ１１０からの車速信号に基づいて、可動斜板１２６ａの斜板角度が変化して速度比が増加し、油圧モータ１２７からサンギア１２９に入力される回転動力も変化する。すると、遊星ギア機構１２５で合成される無段変速動力も変化し、車速に適した速度比で、しかもＨＳＴよりも高い動力伝達効率をもって、車速がゼロの停止状態から変速モード移行車速Ｖ１２の間で、ＨＭＴ１２３ａにより自動的に無段階で変速されるようにしている。
【００７５】
一方、前記主変速装置１２３のギア式有段変速装置１２３ｂにおいては、シフタ１４５ａと１４６ａがコントローラ１６３に接続されており、車速センサ１１０からの車速信号に基づいて、車速が前記変速モード移行車速Ｖ１２を超えると、該変速モード移行車速Ｖ１２から車速Ｖ２０の間を、車速に適した１速度段乃至４速度段の間の速度段で、自動的に滑らかに変速されるようにしている。ただし、前記実施例１とは異なり、副変速装置６の上流側に摩擦多板式の変速モード切替装置１２３ｃを設けており、該変速モード切替装置１２３ｃ内の各クラッチ１５５・１５６によって、副変速装置６への動力の断接を滑らかに行うことができ、走行中の副変速を可能としている。
【００７６】
更に、前記主変速装置１２３の変速モード切替装置１２３ｃにおいては、無段変速切替クラッチ１５５はアクチュエータ１７０と電磁比例弁１７１を介して、有段変速切替クラッチ１５６はアクチュエータ１７２と電磁比例弁１７３を介して、いずれもコントローラ１６３に接続されており、該コントローラ１６３からの信号によってアクチュエータ１７０・１７２が一方のクラッチを入状態、他方のクラッチを切状態にして、ＨＭＴ１２３ａからの無段変速動力とギア式有段変速装置１２３ｂからの有段変速動力のいずれか一方を選択し、前記無段変速モードと有段変速モードを切り替えるようにしている。
【００７７】
このような構成において、車速が変速モード移行車速Ｖ１２以下の無段変速モードでは、前記前後進レバー１０２ａを前進段または後進段に設定し、副変速レバー１１５ａを低速段に設定した上で、発進操作をすると、前記無段変速切替クラッチ１５５が入状態、有段変速切替クラッチ１５６が切状態となり、ＨＭＴ１２３ａからの無段変速動力が無段変速出力軸１３３からギア１４９・１５７、無段変速切替クラッチ１５５を介して主変速出力軸５５に伝達され、自動的に無段階で変速される。この無段変速モードで走行中に副変速レバー１１５ａを高速段に設定すると、無段変速切替クラッチ１５５が徐々に切断されて切状態となり、該切状態において、低速ギア８９のクラッチ歯部からのシフタ７９ａの離間と、高速ギア８８のクラッチ歯部へのシフタ８０ａの係合とが進み、該離間と係合を終えた後は、前記無段変速切替クラッチ１５５が徐々に接続されて入状態となり、低速段から高速段への変速が、伝達系への過剰な負荷を伴うことなく完了する。高速段から低速段への変速も、無段変速切替クラッチ１５５の断接によって同様に行うことができる。これにより、車速がゼロの停止状態から車速Ｖ１１までに適した低速段と、車速Ｖ１１から車速Ｖ１２までに適した高速段とに、走行中でも副変速段を自在に変更することができる。
【００７８】
更に、車速が上がって変速モード移行車速Ｖ１２を超えると、前記無段変速切替クラッチ１５５が切状態、有段変速切替クラッチ１５６が入状態となり、ギア式有段変速装置１２３ｂからの有段変速動力が有段変速出力軸１４７からギア１４８・１５０・１５８、有段変速切替クラッチ１５６を介して主変速出力軸５５に伝達され、有段変速モードに移行する。該有段変速モードでも、前記副変速レバー１１５ａを操作することで、無段変速モードでの場合と同様、車速が車速Ｖ１３から車速Ｖ１６までに適した低速段と、車速が車速Ｖ１７から車速Ｖ２０までに適した高速段とに、走行中でも副変速段を自在に変更することができる。この際、低速段では、車速Ｖ１３で低速１速、車速Ｖ１４で低速２速、車速Ｖ１５で低速３速、車速Ｖ１５で低速４速に自動的に変速され、高速段では、車速Ｖ１７で高速１速、車速Ｖ１８で高速２速、車速Ｖ１９で高速３速、車速Ｖ２０で高速４速に自動的に変速される。
【００７９】
ただし、副変速レバー１１５ａを操作して自動モードに設定すると、無段変速モードでは車速１１を境にして低速段と高速段とが自動的に切り替わり、有段変速モードでは車速Ｖ１６を境にして低速段と高速段とが自動的に切り替わるようになり、主変速・副変速ともに何ら変速操作を行うことなく自動変速が可能となり、運転操作性や走行安定性を更に向上させることができる。なお、本実施例でも、実施例１と同様に、クリープ段を無段変速モード域１７４内の低速段の車速域１７５に設定して、非常に低速で行うクリープ走行を極めて円滑に行えるようにしている。
【００８０】
また、図８、図９に示すように、無段変速モードの速度域と有段変速モードの速度域とが、車速Ｖ２１から車速Ｖ２２までの間の速度域（以下、「オーバーラップ速度域」とする）１７６で部分的に重なるような変速制御構成とすることができる。ここでは、無段変速モードの高速段における速度域１７７が、有段変速モードの低速段における低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０によって代替可能な制御構成としている。
【００８１】
更に、前記コントローラ１６３には、このようなオーバーラップ速度域１７６での変速をどのように行うのかを選択可能な、図８に示す変速切替スイッチ１８２が接続されており、該変速切替スイッチ１８２の変速切替レバー１８２ａを操作することで、通常モード（位置１８３）とクルーズ制御モード（位置１８４）のいずれかを選択できるようにしている。
【００８２】
このうちの通常モードの場合、車速がゼロの停止状態から変速モード移行車速Ｖ２２の間では無段変速モードで変速され、更に車速を上げて変速モード移行車速Ｖ２２を超えると、自動的に低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０はスキップして低速４速１８１に移り有段変速モードに移行するようにしており、移行後は、車速Ｖ２１から車速Ｖ２０の間を有段変速モードで変速する。その後、減速して車速Ｖ２１を下回ると、再び無段変速モードに復帰する。つまり、通常モードでは、オーバーラップ速度域１７６での変速を移行後の変速モードで行うことができ、オーバーラップ速度域１７６の変速モードが自由に選択できるようにしている。
【００８３】
一方、クルーズ制御モードの場合は、車速が無段変速モードの速度域１７７まで上がると、自動的に低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０のいずれかに移り、有段変速モードで走行するようにしている。つまり、クルーズ制御モードでは、オーバーラップ速度域１７６になると、一定車速によるクルーズ走行に適した高伝達効率を有する有段変速装置の各速度段での走行に、自動的に移行するようにしている。
【００８４】
更に、このクルーズ制御モードでは、前記コントローラ１６３に接続された負荷トルク検出センサ１１６からの信号に基づいて、原動機２の負荷変動が設定値以上に達したと判断すると、前記無段変速切替クラッチ１５５が入状態、有段変速切替クラッチ１５６が切状態となって、自動的に、有段変速モードの低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０から、無段変速モードの速度域１７７に移る制御構成としている。これにより、原動機２の負荷変動への細かな対応が可能な無段変速モードによる走行に自動的に移行させることができる。
【００８５】
すなわち、前記無段変速モードと有段変速モードの各速度域には、車速が同じオーバーラップ速度域１７６を設けるので、前記オーバーラップ速度域１７６内では、たとえ同一車速であっても、無段変速モードまたは有段変速モードのうちのいずれか一方を自由に選択することができ、作業内容や原動機２の負荷状況に応じて適正な変速モードで走行させ、更なる作業能率や伝達効率・燃費の向上を図ることができる。
【００８６】
更に、前記変速制御構成では、前記オーバーラップ速度域１７６を無段変速モードの高速度域と有段変速モードの低速度域に設け、一定車速による走行状態を維持するクルーズ制御モードに設定すると、前記無段変速モードの高速度域にある速度域１７７から有段変速モードの低速度域にある低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０のいずれかに自動的に移行するので、クルーズ走行の場合には、機械伝達等による有段変速モードで走行することができ、油圧伝達等による無段変速モードに比べ、伝達効率・燃費を大幅に向上させることができる。
【００８７】
加えて、前記変速制御構成では、原動機２の負荷変動が所定の設定値以上に増加すると、移行後の有段変速モードの低速度域にある低速１速１７８・低速２速１７９・低速３速１８０から、移行前の無段変速モードの高速度域にある速度域１７７に自動的に復帰するので、原動機２の負荷が大きく変動する場合、機械伝達等による有段変速モードでは、細かな変速ができないために却って伝達効率・燃費が悪化するが、油圧伝達等による無段変速モードでは、原動機２の負荷状況に応じた適正車速に精度よく設定でき、良好な伝達効率・燃費を得ることができるのである。
【００８８】
次に、実施例２の別形態について、図５により説明する。
本形態の主変速装置１８８において、ＨＭＴ１８８ａと変速モード切替装置１８８ｃは、実施例２と同一であるが、ギア式有段変速装置１８８ｂは、実施例２と異なり、奇数段と偶数段のギア列のシフタによる選択操作とクラッチの入切操作とを組み合わせるのではなく、伝達トルクを連続的に変化可能な摩擦多板式のようなクラッチの入切操作だけで前記変速プロセスを行うようにしたものである。
【００８９】
具体的には、前クラッチ１９５、後クラッチ１９６が、前記有段変速出力軸１４７上に前後に配設され、前クラッチ１９５については、前から順に４速クラッチ部１９５ａと１速クラッチ部１９５ｂを備えると共に、共通のクラッチ板部１９５ｃを使用するようにしている。このうちの４速クラッチ部１９５ａの前方には４速従動ギア２０４が回転自在に設けられており、４速クラッチ部１９５ａが入ると、４速従動ギア２０４は４速クラッチ部１９５ａを介して有段変速出力軸１４７に相対回転不能に係合され、同様に、１速クラッチ部１９５ｂの後方には１速従動ギア２０１が回転自在に設けられており、１速クラッチ部１９５ｂが入ると、１速従動ギア２０１は１速クラッチ部１９５ｂを介して有段変速出力軸１４７に相対回転不能に係合される。
【００９０】
後クラッチ１９６についても、前から順に２速クラッチ部１９６ａと３速クラッチ部１９６ｂを備えると共に、共通のクラッチ板部１９６ｃを使用するようにしている。このうちの２速クラッチ部１９６ａの前方には２速従動ギア２０２が回転自在に設けられており、２速クラッチ部１９６ａが入ると、２速従動ギア２０２は２速クラッチ部１９６ａを介して有段変速出力軸１４７に相対回転不能に係合され、同様に、３速クラッチ部１９６ｂの後方には３速従動ギア２０３が回転自在に設けられており、３速クラッチ部１９６ｂが入ると、３速従動ギア２０３は３速クラッチ部１９６ｂを介して有段変速出力軸１４７に相対回転不能に係合される。
【００９１】
更に、前記主変速入力軸５３の後部には、前から順に４速駆動ギア１９４、１速駆動ギア１９１、２速駆動ギア１９２、３速駆動ギア１９３が固設され、これら駆動ギア１９１・１９２・１９３・１９４は、それぞれ前記従動ギア２０１・２０２・２０３・２０４に噛合されて、１速ギア列１９１・２０１、２速ギア列１９２・２０２、３速ギア列１９３・２０３、４速ギア列１９４・２０４といった複数の主変速駆動列が形成されており、このような構成により、前記クラッチ部１９５ａ・１９５ｂ・１９６ａ・１９６ｂの入切操作を行うことで、いずれかのギア列を介して有段変速出力軸１４７に主変速動力を伝達できるようにしている。なお、各クラッチ部１９５ａ・１９５ｂ・１９６ａ・１９６ｂは、図示せぬアクチュエータを介して徐々に作動させ、クラッチの切状態から入状態までの伝達トルクを連続的に変化させるようにしている。
【００９２】
これにより、奇数段と偶数段のギア列をシフタによって選択操作するためのスプラインハブやクラッチ歯部等の複雑な構造を省くことができ、更に、同種の機構を用いることで変速構造を同軸上にまとめて形成して変速に必要な伝達軸も少なくすることができる。すなわち、有段変速装置であるギア式有段変速装置１８８ｂは、伝達トルクの連続的変化が可能なクラッチである摩擦多板式の前後クラッチ１９５・１９６を備え、各クラッチの入切状態を徐々に変化可能な変速制御構成とするので、変速機構を簡素化し、変速に必要な伝達軸も減少させることができ、部品コストの低減、メンテナンス性の向上、変速装置のコンパクト化を図ることができる。なお、本形態においては、ギア式有段変速装置１８８ｂ以外の部分の構成は、前記実施例２と同一なため、残りの構成の説明は省略する。
【実施例３】
【００９３】
実施例３に係わる作業車２０５について、図１０により説明する。
該作業車２０５は、変速機構２０７内の主変速装置２０８のみが前記実施例２と異なり、それ以外の、原動機２、回転ダンパ１４、前後進切替装置３、ＰＴＯ変速装置９、副変速装置６、及び前後のデフギア装置７等は、前記実施例２と同じ構成から成るものである。
【００９４】
前記主変速装置２０８はＨＭＴ２０８ａ、ギア式有段変速装置２０８ｂ、変速モード切替装置２０８ｃから構成されるが、このうちＨＭＴ２０８ａと変速モード切替装置２０８ｃが実施例２と異なる構成となっている。特に、ＨＭＴ２０８ａは、実施例２が出力分割型ＨＭＴであったのに対し、本実施例では、入力動力をＨＳＴ２０９の入力側で分割する入力分割型ＨＭＴであって、高速時に高効率・高トルクを達成することができる構成となっている。
【００９５】
該ＨＭＴ２０８ａは、遊星ギア機構２１０とＨＳＴ２０９とから構成され、該ＨＳＴ２０９は油圧回路によって互いに流体接続された油圧ポンプ２１５と油圧モータ２１６とから成るが、前記実施例１・２とは異なり、いずれも可変容積型であって、それぞれの可動斜板２１５ｂ・２１６ｂの斜板角度を変化させることで、油圧ポンプ２１５から油圧モータ２１６への圧油の吐出量を変化させ、油圧ポンプ２１５に入力された動力を無段階に変速してモータ軸２１６ａから出力するように構成されている。
【００９６】
前記遊星ギア機構２１０において、遊星キャリア２１３は、主変速入力軸５３の後端に固設されて複数のプラネタリギア２１２を支持し、該プラネタリギア２１２は、サンギア２１１とインターナルギア２１４との間に介設して噛合されている。該インターナルギア２１４は前記主変速入力軸５３上に相対回転可能に環設されると共に、インターナルギア２１４の前部にはギア２１４ａが形成され、該ギア２１４ａは、前記油圧ポンプ２１５のポンプ軸２１５ａに固設されたギア２１７に噛合されている。そして、前記サンギア２１１を先端に設けた無段変速出力軸２１９上にはギア２２０が固設され、該ギア２２０は、前記モータ軸２１６ａ上に固設されたギア２１８に噛合されている。
【００９７】
このような構成において、まず、前後進切替装置３からの前後進動力が主変速入力軸５３を介して、一旦遊星ギア機構２１０に伝達される。該遊星ギア機構２１０においては、動力は、遊星キャリア２１３からプラネタリギア２１２を介してサンギア２１１に伝達されると共に、プラネタリギア２１２からインターナルギア２１４を介してギア列２１４ａ・２１７へと分割されて伝達される。そして、油圧回路を介してＨＳＴ２０９の油圧モータ２１６から出力された動力は、ギア２１８と噛合するギア２２０に伝達され、無段変速出力軸２１９において、前記サンギア２１１に伝達された動力と合成され、無段変速動力として出力される。
【００９８】
なお、ＨＭＴは、遊星ギア機構の各構成要素（サンギア１２９・２１１、プラネタリギア１３０・２１２、インターナルギア１３２・２１４）に対する入力軸（主変速入力軸５３）およびＨＳＴ（１２４・２０９）の結合パターンによって、種々のタイプに構成することができ、実施例２・３に示したタイプに特に限定されるものではない。
【００９９】
前記主変速入力軸５３上で遊星ギア機構２１０の前方にはギア２２０が固設され、該ギア２２０はギア式有段変速装置２０８ｂへの入力軸２２２上に固設されたギア２２１に噛合されており、これにより、前後進切替装置３からの前後進動力は、主変速入力軸５３を介してギア式有段変速装置２０８ｂにも入力され、実施例２と同様にして各速度段に変速された後、有段変速動力として有段変速出力軸１４７に出力されるようにしている。
【０１００】
以上のようにして出力される無段変速動力と有段変速動力のうちのいずれか一方が、前記変速モード切替装置２０８ｃによって選択される。変速モード切替装置２０８ｃは、変速モード切替クラッチ２２３と、主変速出力軸５５に回転自在に設けられ前記無段変速出力軸２１９のギア２２４と噛合する無段変速動力入力ギア２２５と、同じく主変速出力軸５５に回転自在に設けられ前記有段変速出力軸１４７のギア１４８に噛合された有段変速動力入力ギア２２６とから成り、このうちの変速モード切替クラッチ２２３は、前から順に無段変速切替クラッチ部２２３ａと有段変速切替クラッチ部２２３ｂを備えると共に、共通のクラッチ板部２２３ｃを使用するようにしている。そして、無段変速切替クラッチ部２２３ａが入ると、前記無段変速動力入力ギア２２５は無段変速切替クラッチ部２２３ａを介して主変速出力軸５５に相対回転不能に係合され、同様に、有段変速切替クラッチ部２２３ｂが入ると、前記有段変速動力入力ギア２２６は有段変速切替クラッチ部２２３ｂを介して主変速出力軸５５に相対回転不能に係合される。
【０１０１】
これにより、無段変速切替クラッチ部２２３ａと有段変速切替クラッチ部２２３ｂの入切操作を行うことで、該入切操作によって選択した変速装置２０８ａ・２０８ｂのいずれか一方からの変速動力を主変速出力軸５５に伝達できるようにしている。該主変速出力軸５５からの主変速動力は、実施例１・２と同様にして、副変速装置６によって副変速され、該副変速動力によって前輪１０・１０や後輪１１・１１が駆動されるのである。
【０１０２】
このような構成から成る変速機構２０７においても、実施例２と同様に、発進してから所定速度までは、車速が自動的に無段階で変速される無段変速モードで変速が行われ、更に車速を上げると、車速が自動的に適した速度段に変速される有段変速モードに移行させることができ、低車速域から中車速域で作業を行う作業走行時には良好な運転操作性や走行安定性を得ると共に、中車速域から高車速域で作業場から格納庫までの移動等を行う高速走行時には良好な伝達効率・燃費を得ることができる。
【０１０３】
更に、本実施例においても、実施例２と同様に、オーバーラップ速度域を設けることができ、たとえ同一車速であっても、無段変速モードまたは有段変速モードのうちのいずれか一方を自由に選択することができ、作業内容や原動機２の負荷状況に応じて適正な変速モードで走行させ、更なる作業能率や伝達効率・燃費の向上を図ることができる。
【０１０４】
なお、以上述べた各変速機構中の無段変速装置としては、前記実施例１のＨＳＴ５ａ・１１９ａ、実施例２・３のＨＭＴ１２３ａ・１８８ａ・２０８ａ以外に、ＨＭＴにおける油圧ポンプ／油圧モータのかわりにジェネレータ／電動モータを用いて機械的動力の一部を電気動力に変換して伝達する電気・機械式無段変速装置、いわゆるＥＭＴを用いてもよく、特に実施例に限定されるものではない。ここで、油圧ポンプ／油圧モータはその発進性能や耐久性に優れるが、ジェネレータ／電動モータは電気回路によって一層高速かつ複雑な変速制御が可能となる。更に無段変速装置として、入力用と出力用の２個の可変径プーリと該可変径プーリ間に巻回される金属ベルトとから構成される金属ベルト式ＣＶＴや、入力軸と出力軸に繋がる２枚のディスクと該ディスク間に介設されるコマ状のパワーローラとから構成されるトロイダル式ＣＶＴ等の機械式無段変速装置を用いてもよく、いずれの機械式無段変速装置においても、滑らかで静粛な上、油圧式に比べて高い伝達効率が得られる。そして、かかる場合には、トルクコンバータを併用するのが好ましい。
【０１０５】
すなわち、前記無段変速装置には、油圧ポンプ／油圧モータとジェネレータ／電動モータのいずれかを備えるので、良好な発進性能や耐久性を要する場合や、複雑で高速な変速制御を要する場合等、様々な条件に対応することができ、ユーザーニーズに応じた適正な変速制御が可能となる。
【０１０６】
更に、前記無段変速装置として、金属ベルト式ＣＶＴ、トロイダル式ＣＶＴ等の機械式無段変速装置を配置するので、無段変速によって滑らかで静粛な変速が可能な上、機械伝達によって油圧式よりも優れた伝達効率を得ることができ、前記無段変速モードにおける燃費、運転操作性、及び走行安定性を更に向上させることができる。
【０１０７】
また、各変速機構中のギア式有段変速装置としては、実施例２の別形態に摩擦多板式のクラッチが用いられ、それ以外の実施例には同期機構を持たないカラーシフト構造に摩擦多板式のクラッチを組み合わせたものが用いられているが、同期構造を有するシンクロメッシュのような変速要素も使用することができ、所定の速度段に確実に変速できるものであればよく、特に実施例に限定されるものではない。
【０１０８】
次に、実施例３の別形態について、図１１により説明する。
図１１（ａ）に示すギア式有段変速装置２２８は、前記ギア式有段変速装置２０８ｂにおける有段変速出力軸１４７上の従動ギア数の低減を図ったものであり、具体的には、前記１速従動ギア１５１と２速従動ギア１５２をまとめて単一の第一従動ギア２４１とし、前記３速従動ギア１５３と４速従動ギア１５４をまとめて単一の第二従動ギア２４２としている。
【０１０９】
詳しくは、このうちの第一従動ギア２４１には、前記第一走行変速軸１３５上の１速駆動ギア２３１と、第二走行変速軸１３６上の２速駆動ギア２３２とが同時に噛合され、前記第二従動ギア２４２には、前記第一走行変速軸１３５上の３速駆動ギア２３３と、第二走行変速軸１３６上の４速駆動ギア２３４とが同時に噛合されて、１速ギア列２３１・２４１、２速ギア列２３２・２４１、３速ギア列２３３・２４２、４速ギア列２３４・２４２が形成されている。そして、前記第一走行変速軸１３５上で１速駆動ギア２３１と３速駆動ギア２３３との間には、前記スプラインハブ１４５を、前記第二走行変速軸１３６上で２速駆動ギア２３２と４速駆動ギア２３４との間にはスプラインハブ１４６を、それぞれ相対回転不能に係合すると共に、スプラインハブ１４５にはシフタ１４５ａが、スプラインハブ１４６にはシフタ１４６ａが、それぞれ軸芯方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。
【０１１０】
これにより、実施例３と同様に、前記シフタ１４５ａ・１４６ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する駆動ギアを走行変速軸１３５・１３６のいずれかに相対回転不能に係合させ、原動機動力が、前記前後進切替装置３から第一クラッチ１３７、第一走行変速軸１３５を介して、または第二クラッチ１３８、第二走行変速軸１３６を介して、断接可能に変速され、有段変速動力として有段変速出力軸１４７から出力されるようにしている。ただし、実施例３とは異なり、有段変速出力軸１４７上の２枚の従動ギア２４１・２４２だけで４段変速を可能としている。
【０１１１】
すなわち、有段変速装置である前記ギア式有段変速装置２２８における、偶数段の変速駆動列、例えば２速ギア列２３２・２４１と、奇数段の変速駆動列、例えば１速ギア列２３１・２４１に、共通の伝達部材、例えば第一従動ギア２４１を設けるので、部品数を減らして、部品コストの低減、メンテナンス性の向上、変速装置のコンパクト化を図ることができる。
【０１１２】
図１１（ｂ）に示すギア式有段変速装置２２９は、図１１（ａ）のギア式有段変速装置２２８において、従動ギア２４１・２４２用の軸受け支持部の省略を図ったものであり、具体的には、前記入力軸２２２を更に後方に延出した入力軸２３５を設け、該入力軸２３５の後半部に前記従動ギア２４１・２４２を支持している。詳しくは、この入力軸２３５の後半部に、外周に前記従動ギア２４１・２４２とギア１４８を前から順に形成した筒状の有段変速出力軸２３６が、相対回転可能に環設支持され、この有段変速出力軸２３６に、各変速駆動列からの動力が伝達されるようにしている。
【０１１３】
すなわち、有段変速装置である前記ギア式有段変速装置２２９への入力軸２３５によって、ギア式有段変速装置２２９からの出力軸である有段変速出力軸２３６を回転支持する支持構成とするので、該有段変速出力軸２３６の支持に必要な部材やその取付空間を別途準備する必要がなく、更なる部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び変速装置のコンパクト化等を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、エンジンや電動モータ等の原動機から出力される原動機動力を変速して車軸に伝達する有段変速装置を備える全ての作業車用変速機構に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施例１に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図である。
【図２】実施例１の別形態の作業車の全体構成を示すスケルトン図である。
【図３】実施例１の変速操作やクラッチ操作のためのブロック図である。
【図４】実施例２に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図である。
【図５】実施例２の別形態の作業車の変速機構を示すスケルトン図である。
【図６】実施例２の変速操作やクラッチ操作のためのブロック図である。
【図７】実施例２の各変速モードにおける車速変化を示す説明図である。
【図８】実施例２でオーバーラップ速度域を設けた場合の変速切替スイッチを示すブロック図である。
【図９】実施例２でオーバーラップ速度域を設けた場合の各変速モードにおける車速変化を示す説明図である。
【図１０】実施例３に係わる作業車の全体構成を示すスケルトン図である。
【図１１】実施例３の別形態の作業車のギア式有段変速装置を示すスケルトン図であって、図１１（ａ）は変速用ギアの数を減らした場合のギア式有段変速装置を示すスケルトン図、図１１（ｂ）は筒状の有段変速出力軸を用いた場合のギア式有段変速装置を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
【０１１６】
２  原動機
４ａ・１３７  第一クラッチ
４ｂ・１３８  第二クラッチ
５ａ・１１９ａ・１２３ａ・１８８ａ・２０８ａ  無段変速装置
５ｂ・１１９ｂ・１２３ｂ・１８８ｂ・２０８ｂ・２２８・２２９  有段変速装置
２０・１２２・２０７  作業車用変速機構
４０・４８  車軸
１７６  オーバーラップ速度域
【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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