(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の回転動力をトロイダル型変速機（２）を介して走行装置（３ａ，３ｂ）へ伝達するトラクタにおいて、
前記エンジン（１）の動力下手側の第一軸（４）上に、
前記第一軸（４）の回転を分岐する第一出力ギヤ（５）と、
前記第一軸（４）と一体構成された入力ディスク（６，６）、前記第一軸（４）上を空転し且つ前記入力ディスク（６，６）の回転をローラ部材（７，７）を介して伝達される出力ディスク（８，８）、及び前記出力ディスク（８，８）の回転を出力する第二出力ギヤ（９）を有するトロイダル型変速機（２）と、を設けると共に、
前記第一軸（４）と併設して第二軸（１２）を設け、この第二軸（１２）上に、
前記第一出力ギヤ（５）の回転を伝達する第一入力ギヤ（１３）と、
前記第二出力ギヤ（９）の回転を伝達する第二入力ギヤ（１４）とを空転して設け、
前記両入力ギヤ（１３，１４）間に、前記第二入力ギヤ（１４）の回転をサンギヤ（１５）の回転として入力し、遊星ギヤ（１６）及びインターナルギヤ（１７）を介して前記第二軸（１２）へ伝達可能な遊星ギヤ機構（１８）を設ける一方、
前記第一入力ギヤ（１３）の回転を前記遊星ギヤ（１６）のキャリア（２０）へ伝達可能に構成するクラッチ（１９）を設け、
更に、前記第二軸（１２）と併設してＰＴＯ軸（２３）へ動力を伝達する第三軸（２４）を設け、この第三軸（２４）に、
前記第一入力ギヤ（１３）の回転を伝達するＰＴＯ系伝動ギヤ（２５）を設け、
前記走行装置（３ａ，３ｂ）への動力断続を行うクラッチペダルの踏込量を検出するクラッチペダル踏込量センサ（４３）を設け、クラッチペダルを踏み込むと前記キャリア（２０）へ動力伝達するクラッチ（１９）が切り状態になり、前記第二入力ギヤ（１４）とともに前記トロイダル型変速機（２）は空転状態になることを特徴とするトロイダル型変速機を有するトラクタの動力伝達構造。
【請求項２】
前記ＰＴＯ系伝動ギヤ（２５）からＰＴＯクラッチ（５９）を介してＰＴＯ軸（２３）を駆動する構成とし、前記クラッチペダルを踏み込み操作すると前記走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が後に切りとなってＰＴＯ軸（２３）の回転が停止する構成とし、クラッチペダルを踏み離し操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が先に入りとなってＰＴＯ軸（２３）が回転開始するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型変速機を有するトラクタの動力伝達構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トロイダル型変速機を有するトラクタの動力伝達構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平９−１６６１９５号公報に示されるように、エンジンの回転動力をトロイダル型変速機を介して走行装置へ伝達する作業車両が知られている。そして上記公報による作業車両の動力伝達構成では、ＰＴＯ軸の回転を無段階に変速するべくトロイダル変速機の出力側に前記ＰＴＯ軸への動力分岐部を備える構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記作業車両の分野では、前記ＰＴＯ軸の回転速に関する課題の他に、例えば樹木の茂る山間地や街中の裏道にて走行したり、作業場で小回り旋回するべく車体をコンパクトに構成したり、生産コストを抑えるべく部品点数或いは組立て工数を削減する事が望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題に鑑みて、トロイダル変速機を有するトラクタの動力伝達構造を以下のように構成した。
即ち、エンジン（１）の回転動力をトロイダル型変速機（２）を介して走行装置（３ａ，３ｂ）へ伝達するトラクタにおいて、
前記エンジン（１）の動力下手側の第一軸（４）上に、
前記第一軸（４）の回転を分岐する第一出力ギヤ（５）と、
前記第一軸（４）と一体構成された入力ディスク（６，６）、前記第一軸（４）上を空転し且つ前記入力ディスク（６，６）の回転をローラ部材（７，７）を介して伝達される出力ディスク（８，８）、及び前記出力ディスク（８，８）の回転を出力する第二出力ギヤ（９）を有するトロイダル型変速機（２）と、を設けると共に、
前記第一軸（４）と併設して第二軸（１２）を設け、この第二軸（１２）上に、
前記第一出力ギヤ（５）の回転を伝達する第一入力ギヤ（１３）と、
前記第二出力ギヤ（９）の回転を伝達する第二入力ギヤ（１４）とを空転して設け、
前記両入力ギヤ（１３，１４）間に、前記第二入力ギヤ（１４）の回転をサンギヤ（１５）の回転として入力し、遊星ギヤ（１６）及びインターナルギヤ（１７）を介して前記第二軸（１２）へ伝達可能な遊星ギヤ機構（１８）を設ける一方、
前記第一入力ギヤ（１３）の回転を前記遊星ギヤ（１６）のキャリア（２０）へ伝達可能に構成するクラッチ（１９）を設け、
更に、前記第二軸（１２）と併設してＰＴＯ軸（２３）へ動力を伝達する第三軸（２４）を設け、この第三軸（２４）に、
前記第一入力ギヤ（１３）の回転を伝達するＰＴＯ系伝動ギヤ（２５）を設け、
前記走行装置（３ａ，３ｂ）への動力断続を行うクラッチペダルの踏込量を検出するクラッチペダル踏込量センサ（４３）を設け、クラッチペダルを踏み込むと前記キャリア（２０）へ動力伝達するクラッチ（１９）が切り状態になり、前記第二入力ギヤ（１４）とともに前記トロイダル型変速機（２）は空転状態になることを特徴とするトロイダル型変速機を有するトラクタの動力伝達構造とした。
請求項２は、前記ＰＴＯ系伝動ギヤ（２５）からＰＴＯクラッチ（５９）を介してＰＴＯ軸（２３）を駆動する構成とし、前記クラッチペダルを踏み込み操作すると前記走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が後に切りとなってＰＴＯ軸（２３）の回転が停止する構成とし、クラッチペダルを踏み離し操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が先に入りとなってＰＴＯ軸（２３）が回転開始するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型変速機を有するトラクタの動力伝達構造とした。
（作用）
上記作業車両の動力伝達構造では、エンジン（１）から出力された回転動力は、トロイダル型変速機（２）にて無段階に変速されて第二入力ギヤ（１４）へ伝達され、さらに遊星ギヤ機構（１８）のサンギヤ（１５）へ伝達される。一方、第一出力ギヤ（５）に伝達された回転動力は、順に第二入力ギヤ（１２）、クラッチ（１９）、前記遊星ギヤ機構（１８）のキャリア（２０）と伝達され、この状態で前記パワーローラ（７）を操作することにより、前記第一入力ギヤ（１３）と第二入力ギヤ（１４）の合成力が第二軸（１２）へ伝達される。また前記第一出力ギヤ（１３）へ伝達された回転動力は、ＰＴＯ伝動ギヤ（２５）を介して第三軸（２４）へ伝達される。クラッチペダルを踏み込むとキャリア（２０）へ動力伝達するクラッチ（１９）が切り状態になる。そして、第二入力ギヤ（１４）とともにトロイダル型変速機（２）は空転している。
請求項２の作用は、クラッチペダルを踏み込み操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が後に切りとなってＰＴＯ軸（２３）の回転が停止する。クラッチペダルを踏み離し操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が先に入りとなってＰＴＯ軸（２３）が回転開始する。
【０００５】
【発明の効果】
以上のように構成した作業車両では、第一軸（４）からＰＴＯを連動する第三軸（２４）へ動力を分岐する構造において、ＰＴＯ伝動ギヤ（２５）をトロイダル型変速機（２）から得られる回転動力を合成する第一入力ギヤ（１３）を利用して駆動する構成としたので、別途第三軸（２４）へ動力を分岐させるギヤを設ける構成と比較して、車体の動力伝達構造の前後長を極力短く構成することができる上、部品点数を削減或いは生産時の組立て工数を削減して生産コストを削減することができる。また、クラッチペダルの走行系の動力の入り切りを行うにあたり、キャリア（２０）へ動力伝達するクラッチ（１９）を用いて走行系の動力の入り切りを行う構成としたので、エンジンからの回転動力を入り切り操作する専用のクラッチが不要となる。
請求項２では、クラッチペダルの操作で走行系とＰＴＯ系の入り切り操作が同時にできるので、作業性が向上するようになる。また、クラッチペダルを踏み込み操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が後に切りとなってＰＴＯ軸（２３）の回転が停止し、クラッチペダルを踏み離し操作すると走行系のクラッチ（１９）よりもＰＴＯクラッチ（５９）が先に入りとなってＰＴＯ軸（２３）が回転開始するので、未作業地が生じるのを防止できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタ（以下、トラクタ１０）について説明する。
最初にトラクタＴの構成に付いて説明する。
【０００７】
トラクタＴは、図２に示すように、ボンネット内部にディーゼルエンジン１を備え、このエンジン１下方に左右前輪３ａ，３ａを支持するフロントアクスルケースを設けると共に、エンジン１後部に、後述する無段式変速装置となるトロイダル型速装機２等を内装するミッションケース３０を接続し、更にこのケース３０後部左右に後輪３ｂ，３ｂを支持するリヤアクスルケース３１を接続して設けている。
【０００８】
また前記ボンネット後部でミッションケース３０の上方には、操縦席を取り囲むキャビン３３を設け、この内部にパイロットランプや液晶モニタ等、各種計器や警報ブザーを有するメータパネル３４を設け、更にその後方にステアリングハンドル３５を突設するハンドルポスト３６を設けている。
【０００９】
また、前記ハンドルポスト３６の一側面には、車両の速度及び進行方向を前後に切替える操作手段となる前後進切替レバー３７を設け、この回動基部にレバー操作位置、即ち前進操作と後進操作を検出する前進スイッチ３８ｆ及び後進スイッチ３８ｒを設けている。
【００１０】
また、ハンドルポスト３６の下方で且つフロア上には、左右後輪３ｂ，３ｂを独立して制動する左右ブレーキペダル３９ｌ，３９ｒやクラッチペダル、エンジン回転数を設定保持するアクセルペダル４１等を設け、前記左右夫れ夫れのペダルの回動基部にペダル踏込操作を検出する手段として踏込量センサ４２ｌ，４２ｒ，４３，４４を設けている。
【００１１】
また前記操縦席の近傍には、ロータリ耕耘時の作業機４５の作業高さを設定する耕深設定器４６、ＰＴＯ軸４１の回転を任意に入切するインディペンデントＰＴＯ入切スイッチ４７、作業機昇降用レバー、後述するトロイダル型変速機２の出力回転を設定保持する変速レバー５０等を設け、この作業機昇降用レバー及び変速レバー５０の回動基部には夫れ夫れ操作位置を検出するポテンショメータ４９，５１を設けている。
【００１２】
そして、上記各種設定器４６，４７…やセンサ３８ｆ，３８ｒ…は、操縦席下方の制御手段１０である各種コントローラ１０ａ，１０ｂ…に接続する構成となっている。
またトラクタＴの車体後部には、作業機昇降用油圧シリンダを内装するシリンダケースを備え、前記シリンダのピストン伸縮によりケース左右に支持するリフトアーム５２を上下回動する構成となっている。また、車体後部には、トップリンク４８ａと左右のロワーリンク４９ｂ，４９ｂからなる３点リンク機構４８を設け、同リンク機構４８に各種作業機を連結する構成となっている。尚、図例ではロータリ作業機４５を連結した構成となっている。そして前記リフトアーム５２の片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ５３を設けている。
【００１３】
これにより、後述する作業機用コントローラ１０ａでは、前記作業機昇降用レバーの操作角度とリフトアーム５２の設定角度を一致させるように作業機上昇用の比例流量制御弁のソレノイド５４、或いは作業機下降用比例流量制御弁のソレノイド５５へ通電し作業機４５を昇降するポジション制御を行う構成となっている。また作業中には前記耕深設定器４６の設定値と別途設けた作業機の耕深センサとの検出値が一致させるように作業機上昇用の比例流量制御弁のソレノイド５４、或いは作業機下降用比例流量制御弁のソレノイド５５へ通電し作業機４５を昇降するデプス制御を行う構成となっている。
【００１４】
次に、トラクタＴの動力伝達構造について図１に基づき説明する。
前記エンジン１の回転動力はエンジン出力軸５６から取り出され、ミッションケース３０上方に軸支する第一軸４に伝達される。
この第一軸４には動力上手から順に、第一出力ギヤ５と、後述するダブルキャビティ式のトロイダル型無段変速機２の前後入力ディスク６，６を軸支すると共に、同軸上且つ前記前後の入力ディスク６，６の間に各前後の入力ディスク６，６と対向させる出力ディスク８，８及び前記出力ディスク８，８と一体回転する第二出力ギヤ９を回転自在に設け、更に前記各入出力ディスク６，８間に油圧力により傾倒角を変更し伝達動力を変速するアクチュエータとして、パワーローラ７を設ける構成となっている。
【００１５】
また、前記第一軸４の下方には併設して第二軸１２を設け、この第二軸１２上に、前記第一出力ギヤ５と噛み合い回転を逆転して伝達する第一入力ギヤ１３と、前記第二出力ギヤ９の回転をチェーン１１を介して同方向で伝達する第二入力ギヤ１４とを空転して設け、両入力ギヤ１３，１４間に前記第二入力ギヤ１４の回転をサンギヤ１５の回転として入力する遊星ギヤ機構１８を設けている。
【００１６】
この遊星ギヤ機構１８は、前記第二軸１２上を空転する前記サンギヤ１５と、サンギヤ１５と噛み合う複数の遊星ギヤ１６，１６…と、第二軸１２と一体的に軸支されたインターナルギヤ１７、そして前記遊星ギヤ１６，１６…間を連結するキャリア２０等を有する構成となっている。
【００１７】
一方、前記第一入力ギヤ１３は、その後部を前記前後進切替レバー３７の操作に連動してアクチュエータ（内部ピストン）の駆動により圧着する湿式多板形態のクラッチ（以下、走行クラッチ１９）を設け、同クラッチ１９の被駆動側ディスクを前記キャリア２０と一体的に構成している。
【００１８】
また前記第二軸１２の後部には、前輪駆動伝達ギヤ２７を設け前記遊星ギヤ機構１８から出力された回転を前輪増速装置２８、前輪デフ機構３２を介して左右前輪３ａ，３ａへ伝達すると共に、第二軸１２の後端部にピニオンギヤ２９を設けて後輪デフ機構３２を介して後輪３ｂ，３ｂへ伝達する構成となっている。
【００１９】
尚、前記前輪増速装置２８は、トラクタＴの旋回操作に連動して前輪３ａ，３ａの周速を後輪３ｂ，３ｂの周速に対して増速する装置である。また、図１中符号５８ｌ，５８ｒは、前記ブレーキペダル３９ｌ，３９ｒの踏み込み操作または前記前輪増速装置２８同様、トラクタＴの旋回操作に連動して旋回内側の後輪３ｂをアクチュエータにより独立して制動するブレーキ装置を示す。
【００２０】
更に前記ミッションケース３０内の下部には、前記第二軸１２と併設してＰＴＯ軸２３へ動力を伝達する第三軸２４を設け、この第三軸２４に、前記第一入力ギヤ１３の回転を伝達するＰＴＯ動力伝動ギヤ２５を設けると共に、前記インディペンデントＰＴＯ入切スイッチ４７のＯＮ操作により圧着するＰＴＯクラッチ５９を設ける構成となっている。
【００２１】
以上のように構成したトラクタＴの動力伝達構造では、エンジンの回転動力が、トロイダル型変速機２にて無段階に変速されて第二入力ギヤ１４へ伝達され、さらに遊星ギヤ機構１８のサンギヤ１５へ伝達される。一方、第一出力ギヤ５に伝達された回転動力は、順に第二入力ギヤ１２、クラッチ１９、前記遊星ギヤ機構１８のキャリア２０と伝達される。そして、この状態で前記変速レバー５０や前後進切替レバー３７或いはクラッチペダルの操作でパワーローラ７の傾倒角を操作することにより、前記第一入力ギヤ１３と第二入力ギヤ１４の合成力（回転トルク）が第二軸１２へ正転（前進状態）から、無回転（停止状態）、或いは逆転（後進状態）まで無段階で伝達される。
【００２２】
これにより、エンジン１の回転動力をＰＴＯ系動力へ分岐する構成、即ち第三軸への動力伝達構成において、伝動ギヤ２５を遊星ギヤ機構１８への動力を伝達する第一入力ギヤ１３を利用して駆動する構成としたので、別途第三軸２４へ動力を分岐させるギヤを設ける構成と比較して、車体の動力伝達構造の前後長を極力短く構成することができる上、部品点数を削減或いは生産時の組立て工数を削減して生産コストを削減することができる。
【００２３】
またここでは前記遊星ギヤ機構１８を、トロイダル変速機２を有する軸とは別の軸に構成したので、両機構１８，２を同軸芯上に構成するものと比較して動力伝達構造、換言するとミッションケース３０の前後長を極力短することができる。
【００２４】
尚、前記トロイダル型変速機２及び遊星ギヤ機構１９への回転動力伝達構造では、回転方向を相互に逆にしたり、チェーン１１をベルト部材としたりクラッチ１９を噛合式に構成する等、構成部品を変更しても良い。またクラッチ１９での前後進切替時の速度を各ギヤ系により、前進よりも後進の場合をやや低速に設定する構成としても良い。
【００２５】
次に前記トラクタＴの動力伝達構成を用いた変速・ＰＴＯに関する制御について説明する。
前記トラクタＴの制御手段１０は、図３に示すように、前記変速に関する制御を処理する走行用コントローラ１０ａと、作業機昇降に関する制御を処理する作業機制御用コントローラ１０ｂと、前記メータパネル等の各種表示警報器を制御するメータパネル用コントローラ１０ｃから構成され、夫れ夫れのコントローラは各種信号を処理するＣＰＵと、これら信号情報を一時記憶するＲＡＭ、各種制御プログラムを格納するＥＥＰＲＯＭ等を有する構成となっている。また各コントローラ１０ａ，１０ｂ…は夫れ夫れ個別の通信回線により接続され互いのセンサ情報や出力情報を送受信する構成となっている。
【００２６】
前記走行用コントローラ１０ａは、この入力部に前後進切替レバー３７基部の前進スイッチ３８ｆと後進スイッチ３８ｒと、前記変速レバー５０基部のレバー位置センサ５１、アクセルペダル踏込量センサ４４、クラッチペダル踏込量センサ４３、左右のブレーキペダル踏込量センサ４２ｌ，４２ｒ等を接続して設け、更に出力部に、前記走行クラッチ１９へ圧油を送る切替制御弁のソレノイド６０、前記パワーローラ７の傾倒角を変更するべく圧油を調整する比例圧力制御弁のソレノイド７５、更には前記左右後輪ブレーキ５８ｌ，５８ｒを作動させる比例圧力制御弁のソレノイド６３ｌ，６３ｒ、前輪増速装置２８の切替制御弁のソレノイド６４等を接続して設けている。
【００２７】
また、作業機昇降用コントローラ１０ｂは、入力部に作業機昇降用レバーのポテンショメータ４９、耕深設定器４６、リフトアーム角センサ５３、ＰＴＯ入切スイッチ４７等を接続して設け、出力部に前記作業機昇降用シリンダへ圧油を送る比例流量制御弁の上昇用及び下降用ソレノイド５４，５５、ＰＴＯクラッチ５９を入切操作する切替制御弁のソレノイド６２を接続して設けている。
【００２８】
また メータパネル用コントローラ１０ｃは、各種制御状態を示すパイロットランプや車両の状態を示す液晶パネル、ブザー等を接続して設けている。
以上のように構成したトラクタＴでは、図４に示す制御プログラムの概要を示すフローチャートのように変速・ＰＴＯ入切制御が実行される。
【００２９】
最初にトラクタＴの電源を入としエンジン１を始動すると、前記制御手段１０の各コントローラ１０ａ，１０ｂ…では、ＳＴＥＰ１の処理で各種センサやスイッチ類の状態を読み込み、ＳＴＥＰ２で前記変速レバー５０及び前後進切替レバー３７の操作位置に応じてパワーローラ７の傾倒角を設定する。これによりトラクタＴの進行方向と車速が設定される。そして、ＳＴＥＰ３で、クラッチペダルの踏込量センサ４３の踏み込み操作が検出され、これがＹＥＳの場合は、ＳＴＥＰ４へ進み、この踏込量に応じて、前記パワーローラ７の傾倒角の調整と走行クラッチ１９を入切操作する切替制御弁の通電操作を行う。即ち、クラッチペダルが軽く踏み込まれている場合は、前記走行クラッチ１９の動力伝達状態を入に維持しつつ、トロイダル型変速機２のパワーローラ７の傾倒位置を減速側に変更し、遊星ギヤ機構１８にて出力される回転動力を減速する。そして、クラッチペダルが一定量以上大きく踏込まれている場合は、走行クラッチ１９の動力伝達状態を切とする。尚、前記動力伝達を切とする状態は、トロイダル型変速機２及びクラッチ１９の合成力が０を保つ位置にパワーローラ７の傾倒角を維持する構成としても良い。
【００３０】
これにより、従来エンジン１からの回転動力を切操作する専用のクラッチ、所謂メインクラッチを設ける必要が無くなり、前記同様、トラクタＴの動力伝達構造を極力短く構成することができる。
前記ＳＴＥＰ３出の判定がＮＯの場合は、ＳＴＥＰ５でクラッチペダルを踏み離し操作を判定し、これがＹＥＳの場合は、ＳＴＥＰ６で走行クラッチ１９を入り操作すると共に、前記変速レバー５０の指示位置に応じた速度となるようパワーローラ７の傾倒角を徐々に増速側に調整する。一方、クラッチペダル踏み込み操作、及び踏み離し操作が共に無い場合は、変速レバー５０の指示位置を保持するべく、前記パワーローラ７の傾倒角を変更する（ＳＴＥＰ７）。
【００３１】
またＰＴＯ制御では、ＳＴＥＰ８で、前記クラッチペダルの踏み込み操作と連動して、ＰＴＯクラッチ５９を入切操作する。即ち、クラッチペダルが大きく踏み込まれると車体が停止するため、例えばロータリ耕耘機４５の耕耘爪の回転を停止させるべく前記切替制御弁のソレノイド６２へ通電を行なってＰＴＯクラッチ５９を切とする。
【００３２】
これにより、前記ロータリ耕耘時のトラクタＴのダッシング現象や、ＰＴＯ軸２３の回転を薬液ポンプの駆動に利用する散布作業等、通常走行しながら行なう作業での不具合を防止することができる。
尚、ここではクラッチペダルの踏み込み、踏み離し操作時に、未作業地が生じないようＰＴＯ系の動力伝達は、前駆走行系の動力伝達とよりも後に切とし、先に入とする構成となっている。
【００３３】
次にこの発明の別形態について説明する。
図５に示すトラクタＴの動力伝達機構図は、前記トラクタＴの走行装置をクローラ型走行装置に変更した例を示す。ここでは、前記エンジン出力軸５６の伝動下手側に設けるトロイダル変速機２を左右個別に設け、夫れ夫れの回転動力を左右クローラ７０，７０へ伝達する構成となっている。尚、主な部材、制御方法は前記トラクタＴの構成と同様であるため説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のトラクタの動力伝達構造を示す図。
【図２】トラクタの全体側面図。
【図３】コントローラの接続状態を示す図。
【図４】ＰＴＯクラッチ制御の概要を示すフローチャート。
【図５】別形態を示すトラクタの動力伝達構造を示す図。
【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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