(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）よりの駆動力を変速して、後輪（８）へ伝達する複数の油圧クラッチ（２２ａ・・・）を備えた作業車両において、エンジン（Ｅ）の回転数を変更するアクセルペダル（５１）の回動量を検知する角度センサー（５２）を設け、該アクセルペダル（５１）の回動量に従い、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて、変速制御操作を行う走行変速制御回路であるコントローラ（５６）を具備し、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）に、駆動回路（５７・５８・５９）を接続し、該駆動回路（５７）には、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）と接続した電磁弁（４１ａ・・・）のソレノイドを接続し、該駆動回路（５７）を介して電磁弁（４１ａ・・・）を切り換え、前記駆動回路（５８）には、サーボバルブ（４２）のソレノイドを接続し、該サーボバルブ（４２）を制御して、係合側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）に対する作動油の供給量を制御可能に構成し、前記駆動回路（５９）には、作動油の排出量を制御可能とした電磁弁（４６）のソレノイドを接続し、該電磁弁（４６）切り換えにより、切断側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）よりの排出量を制御可能としたことを特徴とする作業車両の変速操作機構。
【請求項２】
請求項１記載の作業車両の変速操作機構において、前記アクセルペダル（５１）の角度センサー（５２）の信号を、該コントローラ（５６）に対してＯＮ−ＯＦＦ切換可能な切り換えスイッチ（５５）を具備する共に、前記角度センサー（５２）の信号がＯＦＦのときに、別に配置した走行変速レバー（５４）の操作角度を検出する角度センサ−（５３）の信号をＯＮとし、該走行変速レバー（５４）の回動量に従い、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）により、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて変速制御操作を可能としたことを特徴とする作業車両の変速操作機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機よりの駆動力を変速して、駆動輪へ伝達する複数のクラッチ手段を備えた作業車両の変速操作機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速ギヤと駆動ギヤの間に、油圧で作動する湿式多板クラッチを配置し、つまり、変速軸上に数個の油圧クラッチを配置し、変速レバーの操作で油圧ポンプから圧油をコントロールバルブを介して所望の速度段の油圧クラッチに送り、変速を行う変速機構は知られている。上記の変速機構は前記コントロールバルブに連動したコントロールレバーを操縦者が手動で切換操作することにより、前記クラッチを作動させ、走行変速を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、エンジンの出力を制御するアクセルと連動していないため、操縦者はエンジン出力と変速機構による変速比を考慮して作業車両を操作する必要がある。また、エンジンの出力が低い場合に変速操作を行うと駆動力の不足によりエンジンが停止する可能性がある。さらに、エンジンの回転数に関係なく、コントロールレバーにより変速操作が行えるため、変速時におけるクラッチ接続時に振動やショックが発生したりする場合がある。  また、ＨＳＴ式変速装置は変速レバーの回動操作で無段変速が可能であるが、油圧クラッチ式変速装置に比べて動力伝達効率が悪かったのである。よって、効率の良い無段変速装置が望まれていたのである。
【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べく、次のような手段を用いる。
【０００５】
請求項１においては、エンジン（Ｅ）よりの駆動力を変速して、後輪（８）へ伝達する複数の油圧クラッチ（２２ａ・・・）を備えた作業車両において、エンジン（Ｅ）の回転数を変更するアクセルペダル（５１）の回動量を検知する角度センサー（５２）を設け、該アクセルペダル（５１）の回動量に従い、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて、変速制御操作を行う走行変速制御回路であるコントローラ（５６）を具備し、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）に、駆動回路（５７・５８・５９）を接続し、該駆動回路（５７）には、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）と接続した電磁弁（４１ａ・・・）のソレノイドを接続し、該駆動回路（５７）を介して電磁弁（４１ａ・・・）を切り換え、前記駆動回路（５８）には、サーボバルブ（４２）のソレノイドを接続し、該サーボバルブ（４２）を制御して、係合側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）に対する作動油の供給量を制御可能に構成し、前記駆動回路（５９）には、作動油の排出量を制御可能とした電磁弁（４６）のソレノイドを接続し、該電磁弁（４６）切り換えにより、切断側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）よりの排出量を制御可能としたものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載の作業車両の変速操作機構において、前記アクセルペダル（５１）の角度センサー（５２）の信号を、該コントローラ（５６）に対してＯＮ−ＯＦＦ切換可能な切り換えスイッチ（５５）を具備する共に、前記角度センサー（５２）の信号がＯＦＦのときに、別に配置した走行変速レバー（５４）の操作角度を検出する角度センサ−（５３）の信号をＯＮとし、該走行変速レバー（５４）の回動量に従い、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）により、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて変速制御操作を可能としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面をもとに説明する。図１は作業車両の側面図、図２は作業車両の変速装置であるミッションケースを示す側面断面図、図３は油圧クラッチの制御構成を示すブロック図、図４は本発明の実施例である変速装置の制御機構を示すブロック図、図５は参考例である変速装置の制御機構を示すブロック図である。
【０００８】
まず、図１に図示のトラクタの全体の概略構成を説明する。エンジンフレーム１上にエンジンＥやバッテリー等を搭載し、これらをボンネット２にて覆い、ボンネット２後端にはステアリングコラム３を配設して、ステアリングコラム３の上方にハンドル４を配置している。フライホイルクラッチハウジング５の前端を配設し、その前端はエンジンＥに連結し、後端はミッションケース６に連結している。ミッションケース６には後輪差動機構が内装され、左右両側にリアアクスル７を延設して、その左右各外端に常時駆動輪である後輪８・８を取り付けている。また、フライホイルクラッチハウジング５からミッションケース６にかけて、その内部に、エンジンＥの出力軸から後輪差動機構までの走行動力伝達機構が内装されている。該ミッションケース６に伝達された駆動力により、後輪８を駆動可能に構成している。
【０００９】
ステアリング４を回動することにより、前輪９を操舵可能に構成されている。前記ステアリング４の後方には座席が配設されており、該座席付近には主変速レバー５４および副変速レバー３０が配設されている。該主変速レバー５４および副変速レバー３０により、作業車両の走行速度を調節可能に構成している。また、機体後部には作業機を昇降自在に装着する油圧リフト装置１６、およびＰＴＯ軸１５が配設されている。
【００１０】
次に、動力伝動機構を図２を用いて説明する。図２において、フライホイルハウジング５は、ミッションケース６に接合しており、該ミッションケース６にはリアアクスルケース７が接合している。該フライホイルハウジング５内のフライホイルに連結したメインシャフト２０が、該フライホイルハウジング５後部より、ミッションケース６後部まで機体前後方向に配設されており、フライホイルを介してエンジン動力が伝達されている。該メインシャフト２０は後端において、リアアクスルケース７内に配設されたＰＴＯ軸駆動シャフト５０に接続しており、該ＰＴＯ軸駆動シャフト５０の後端はＰＴＯクラッチ１５１に接続している。該ＰＴＯクラッチ１５１は、複数のギヤや軸を介して前記ＰＴＯ軸１５に連動連結されており、該ＰＴＯクラッチ１５１の作動により、メインシャフト２０より伝達された駆動力をＰＴＯ軸１５に伝達可能に構成している。
【００１１】
前記フライホイルハウジング５内には、略垂直状に隔壁が形成され、該隔壁の後方にクラッチ室５ａを形成している。該クラッチ室５ａにおいて、メインシャフト２０上には正逆転切換クラッチ２１が配置されており、これを切換ることにより、メインシャフト２０から該メインシャフト２０上に回転自在に外嵌された中空軸８０上のギヤ８１を正転方向もしくは逆転方向に駆動させることができる。
【００１２】
ミッションケース６内には、略垂直状に形成された隔壁の前後に、主変速室６ａと副変速室６ｂが形成されている。該主変速室６ａには前記中空軸８０上にドライブギヤ連８２が固設されており、該ドライブギヤ連８２は主変速室６ａ下方にメインシャフト２０と平行に配置したドライブシャフト２４上に遊嵌したドリブンギヤ連８４と常時噛合させている。該ドリブンギヤ連８４とドライブシャフト２４の間に１速・２速・３速・４速の油圧クラッチ２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄが配設されている。
【００１３】
また、ドライブシャフト２４に挿嵌されたドリブンギヤ連８４は、該油圧クラッチ２２の作動により、前記中空軸８０よりドライブシャフト２４に駆動力を伝達可能に構成している。ドライブシャフト２４の後端はミッションケース６の副変速室６ｂ内に突出しており、該副変速室６ｂ内の副変速機構８６と連結されている。前記ドライブシャフト２４の後端上に高速ギヤ９１が固設され、ドライブシャフト２４と同軸上の第二ドライブシャフト８７上に低速ギヤ９２が回転自在に外嵌され、該高速ギヤ９１と低速ギヤ９２の間の第二ドライブシャフト８７上にスライダー９３がスプライン嵌合され、更に、前記高速ギヤ９１及び低速ギヤ９２は前記メインシャフト２０上に外嵌した中空軸８５上に固設したギヤとそれぞれ噛合している。
【００１４】
前記スライダー９３は、副変速レバー３０の回動によって軸方向へ摺動自在とされ、高速ギヤ９１と噛合させることにより、高速回転を第二ドライブシャフト８７に伝え、スライダー９３を低速ギヤ９２と噛合させることにより、高速ギヤ９１から中空軸８５上のギヤ、低速ギヤ９２を介して第二ドライブシャフト８７に低速回転を伝えるのである。更に、前記中空軸８５よりクリープ変速機構８８を介して第二ドライブシャフト８７にクリープ速度の駆動力を伝えることを可能としている。該第二ドライブシャフト８７の後端はリアアクスルケース７内に突出して小ベベルギヤが固定されて、該ギヤよりデフギヤ装置を介して後輪駆動ギヤ８９を駆動可能に構成している。該後輪駆動ギヤ８９には後輪駆動軸９０が挿嵌固定されており、後輪８に駆動力を伝達可能に構成している。
【００１５】
次に、本発明の油圧クラッチ２２の制御機構について説明する。図３において、油圧ポンプ４３は、電磁比例バルブからなるサーボバルブ４２および、高圧リリーフ弁４４に接続されており、該高圧リリーフ弁４４にはクラッチ２２等に対する潤滑油圧を設定する低圧リリーフ弁４５が直列接続されている。油圧ポンプ４３により供給される作動油の圧力が、前記高圧リリーフ弁４４の設定圧を超えた場合には、高圧リリーフ弁４４のドレン油が、別に設けた潤滑ポンプへ供給されると共に、低圧リリーフ弁４５によって調圧される。
【００１６】
前記サーボバルブ４２は、電磁比例弁からなり弁体の摺動量を電磁ソレノイドにて調節することにより、該サーボバルブ４２を通過する作動油の量を調節し、作動油の圧力を調節可能に構成されている。前記サーボバルブ４２には四つの電磁弁４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄが並列接続されており、サーボバルブ４２を介して作動油を該電磁弁４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄに供給可能に構成している。該電磁弁４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄはそれぞれ１速から４速に対応する油圧クラッチ２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄに接続されており、このいずれかの電磁弁を作動して対応する油圧クラッチ２２に供給することにより、油圧クラッチ２２が係合して、その変速段の駆動力を出力できるように構成している。
【００１７】
また、電磁弁４１の作動油排出側には、電磁弁４６が接続されており、該電磁弁４６を介して作動油を油タンクに排出可能に構成している。該電磁弁４６を摺動させることにより、該電磁弁４６より油タンクに作業油を直接排出もしくは、絞り４９を介して排出することが可能である。このため、該電磁弁４６を切り換えて絞り４９を通過させることにより切断側の油圧クラッチ２２からの作動油の排出速度を遅くして、該クラッチ２２を緩やかに切断することができるようになってる。
【００１８】
また、変速レバーを回動して変速するときには、例えば、１速から２速、または、２速から３速、または３速から４速、またはその逆の減速操作の場合、その変速過程において、低速段側と高速段側の電磁弁４１・４１の両方を開き圧油を供給するが、このとき二つの油圧クラッチ２２・２２に圧油を供給するために圧力が低下する瞬間が発生する。この圧油の変化を小さくするために、前記サーボバルブ４２の開度を電気的に後述する走行変速制御用のコントローラ５６で制御している。
【００１９】
次に、本発明の実施例について、図４を用いて説明する。図４において、アクセルペダル５１は、前記エンジンＥのスロットルにワイヤー等を介して連結されており、該アクセルペダル５１の回動量に応じて、該エンジンＥの回転数を調節可能に構成している。また、該アクセルペダル５１の基部にはポテンショメータ等よりなる角度センサー５２が配設されており、アクセルペダル５１の回動角度を検出してアクセルの開度を検知している。また、走行変速レバー５４の基部にもポテンショメータ等よりなる角度センサー５３が配設されており、走行変速レバー５４の回動操作角度を検出可能に構成している。前記角度センサー５２および角度センサー５３は切り換えスイッチ５５に対応して並列接続されており、該切り換えスイッチ５５は作業車両に搭載されたコントローラ５６に接続されている。走行変速レバー５４は回動角度に応じて、１速〜４速（Ｆ１〜Ｆ４）が設定されており、該コントローラ５６において判断される。
【００２０】
該切り換えスイッチ５５は、前記角度センサー５２又は、前記角度センサー５３のいずれかを前記コントローラ５６の入力部に接続可能である。該切り換えスイッチ５５により角度センサー５２をコントローラ５６に接続した場合、アクセルペダル５１の回動角度が前記角度センサー５２により検出され、前記コントローラ５６に入力され、アクセルペダル５１の踏む込み角度に連動して自動変速操作が行われ、走行変速レバー５４を操作することなく、変速を行うことが可能である。また、角度センサー５３をコントローラ５６に接続することにより、走行変速レバー５４の回動角度が前記角度センサー５２により検出され、前記コントローラ５６に入力され、走行変速操作が前記アクセルペダル５１に対して非連動となり、走行変速レバー５４で変速操作できる。
【００２１】
前記コントローラ５６は駆動回路５７・５８・５９に接続している。該駆動回路５７には、前記油圧クラッチ２２に接続した、電磁弁４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄのソレノイドと接続されており、該駆動回路５７を介して電磁弁４１を切り換えるようにして、前記クラッチ２２への作動油の供給、排出を制御可能に構成している。また、駆動回路５８には前記サーボバルブ４２のソレノイドと接続されており、該サーボバルブ４２を制御して、係合側の油圧クラッチ２２に対する作動油の供給量を制御可能に構成している。さらに駆動回路５９には、電磁弁４６のソレノイドと接続しており、該電磁弁４６を切り換えて、切断側の油圧クラッチ２２よりの作動油の排出量を制御可能に構成している。
【００２２】
上記の構成において、コントローラ５６において、前記アクセルペダル５１の回動角度もしくは走行変速レバー５４の回動角度に対応した、前記ミッションケース６内のドライブギヤとドリブンギヤとが接続するように、対応した油圧クラッチ２２を係合させる電磁弁４１が、駆動回路５７を介して切換えられる。また、前記油圧クラッチの係合を緩やかに行うために、コントローラ５６により駆動回路５８を介してサーボバルブ４２が制御され、駆動回路５９を介して電磁弁４６が制御される。前記電磁弁４６により、作動油が絞り４９を介して油タンクに排出される状態にし、サーボバルブ４２により、油圧ポンプ４３よりの作動油の供給量を徐々に増すことにより、係合側の油圧クラッチ２２と切断側の油圧クラッチ２２とが低圧下において積極的に二重係合状態におかれ、変速過渡期のショックが低減される。
【００２３】
即ち、上記の構成をとるため、アクセルペダル５１を踏み込み、該アクセルペダル５１の回動にしたがってエンジンの回転数が上昇すると共に、前記コントローラ５６により制御されるサーボバルブ４２および電磁弁４１・４６により変速操作が行われる。このため、作業車両の操縦者は、走行変速レバー５４を操作することがなく、アクセルペダル５１を踏倒することにより、コントローラ５６により、基準位置よりアクセルペダル５１の回動量に対応したドライブギヤとドリブンギヤが接続され、任意の車速により作業車両を走行させることが可能である。また、前記切換スイッチ５５により、アクセルペダル５１を変速操作に非連動にし、走行変速走行レバー５４による手動変速走行を行うことが可能である。
【００２４】
次に、参考例について説明する。図５において、走行変速レバー５４の基部にはポテンショメータ等よりなる角度センサー５３が配設されており、該走行変速レバー５４の回動操作角度を検出している。該角度センサー５３にはコントローラ５６が接続しており、該角度センサー５３により検出された走行変速レバー５４の回動角度を認識している。該コントローラ５６には、駆動回路５７、５８、５９、駆動回路６３が接続されており、該駆動回路５７、５８、５９、駆動回路６３を制御可能に構成している。駆動回路５７には、油圧クラッチ２２を作動させる電磁弁４１ａ・４１ｂ・４１ｃ・４１ｄのソレノイドが接続されている。
【００２５】
駆動回路５８には、前記電磁弁４１に供給する油量を調節するサーボバルブ４２のソレノイドが接続されており、該サーボバルブ４２を切換制している。駆動回路５９には、前記電磁弁４１により排出する油量を調節する電磁弁４６のソレノイドが接続されており、該電磁弁４６を切換を制御している。駆動回路６３は切り換えスイッチ６４を介して、アクセルペダル５１の基部に配設された電動モータ６２に接続しており、該電動モータ６２を作動させることにより前記アクセルペダル５１を回動可能に構成している。
【００２６】
上記構成において、切り換えスイッチ６４により、駆動回路６３と電動モータ６２と接続状態にある場合には、前記走行変速レバー５４を回動した操作角に対応して、駆動回路６３により電動モータ６２を所定量だけ作動させ、アクセルペダル５１を自動的に回動させ、エンジンの出力を調節する。前記コントローラ５６には、走行変速レバー５４による走行変速段に対応したエンジンＥの出力回転数が記憶されており、該走行変速レバー５４による変速操作に対応してエンジンの出力回転数を調節する。
【００２７】
このため、変速時の振動を低減可能であり、ミッションケース６内の変速機構および、エンジンＥにかかる負担を軽減可能である。また、変速時にエンジンの出力回転数を考えることなく容易に変速操作が可能であり、エンジン出力回転数が低い場合に変速操作を行なったときに、エンジンが停止するような不具合は起こさない。また、走行変速レバー５４を増速側に操作する場合に、エンジンの出力を増し、減速側に操作する場合にエンジンの出力を下げるように構成することにより、作業車両の操作性を向上すると共に、エンジンに過大な不可をかけ停止させることが無い。
【００２８】
また、スイッチ６４によりモータ６２と駆動回路６３の接続を絶つことにより走行変速レバー５４とアクセルペダル５１の連動を断絶可能である。これにより、操縦者は任意のエンジン出力において変速操作を行うことが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
請求項１の如く、エンジン（Ｅ）よりの駆動力を変速して、後輪（８）へ伝達する複数の油圧クラッチ（２２ａ・・・）を備えた作業車両において、エンジン（Ｅ）の回転数を変更するアクセルペダル（５１）の回動量を検知する角度センサー（５２）を設け、該アクセルペダル（５１）の回動量に従い、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて、変速制御操作を行う走行変速制御回路であるコントローラ（５６）を具備し、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）に、駆動回路（５７・５８・５９）を接続し、該駆動回路（５７）には、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）と接続した電磁弁（４１ａ・・・）のソレノイドを接続し、該駆動回路（５７）を介して電磁弁（４１ａ・・・）を切り換え、前記駆動回路（５８）には、サーボバルブ（４２）のソレノイドを接続し、該サーボバルブ（４２）を制御して、係合側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）に対する作動油の供給量を制御可能に構成し、前記駆動回路（５９）には、作動油の排出量を制御可能とした電磁弁（４６）のソレノイドを接続し、該電磁弁（４６）切り換えにより、切断側の油圧クラッチ（２２ａ・・・）よりの排出量を制御可能としたので、操縦者が走行変速レバーを操作することなく作業車両を変速走行することが可能である。このため、作業車両の操作性を向上可能であり、操縦者は作業車両が走行する地面状況もしくは、周囲の状況に集中可能でき、作業能率が向上する。又、作業車両に搭載した走行変速制御回路により、エンジンの出力効率の高い回転域において、自動的に変速走行可能であるため、エンジンの耐久性が向上し、変速機構にかかる負担を軽減できる。
【００３０】
また、前記電磁弁４６により、作動油が絞り４９を介して油タンクに排出される状態にし、サーボバルブ４２により、油圧ポンプ４３よりの作動油の供給量を徐々に増すことにより、係合側の油圧クラッチ２２と切断側の油圧クラッチ２２とが低圧下において積極的に二重係合状態におかれ、変速過渡期のショックが低減される。
また、前記クラッチ手段を油圧クラッチとし、変速段毎に設けた各油圧クラッチに前記走行変速制御回路により制御されるサーボバルブを介して圧油を供給し、変速時の衝撃が減少され、作業車両の操作性を向上させることができる。円滑な変速操作により、変速機構に加わる衝撃が減少されるため、該変速機構の耐久性が向上する。また、原動機および変速機構にかかる負担も軽減させることができる。
【００３１】
請求項２の如く、前記アクセルペダル（５１）の角度センサー（５２）の信号を、該コントローラ（５６）に対してＯＮ−ＯＦＦ切換可能な切り換えスイッチ（５５）を具備する共に、前記角度センサー（５２）の信号がＯＦＦのときに、別に配置した走行変速レバー（５４）の操作角度を検出する角度センサ−（５３）の信号をＯＮとし、該走行変速レバー（５４）の回動量に従い、前記走行変速制御回路であるコントローラ（５６）により、前記油圧クラッチ（２２ａ・・・）を増速・減速方向に切り換えて変速制御操作を可能としたので、必要に応じて自動変速と手動変速を切換可能であり、自動変速が操縦者の操縦感覚にあわない場合には、該切換スイッチにより、アクセル開度と自動変速操作機構を非連動とし、手動により変速操作を行うことが可能であり、操縦者により変速形態を変更可能である。これにより、操縦者の好む変速操作が選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  作業車両の側面図である。
【図２】  作業車両の変速装置を模式的に示す側面断面図である。
【図３】  油圧クラッチの制御構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の実施例である変速装置の制御機構を示すブロック図である。
【図５】  参考例である変速装置の制御機構を示すブロック図である。
【符号の説明】
８  後輪
９  前輪
２２  油圧クラッチ
４１  電磁弁
４２  サーボバルブ
４３  油圧ポンプ
５１  アクセルペダル
５２  角度センサ−
５３  角度センサ−
５４  走行変速レバー
５５  切換スイッチ
５６  コントローラ（走行変速制御回路）
【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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