(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中立位置Ｎを挟んで変速ギヤ間のシフタを操作する変速用油圧シリンダを変速用のメタル７３内に設けたものにおいて、このメタル７３内に油圧シリンダ内部に大小径の異なるシリンダ室７７，７８を形成し、大径のシリンダ室７８内に、大径部と小径部からなる筒型ピストン７２を摺動自在に設け、小径のシリンダ室７７内に前記筒型ピストン７２の小径部と略同径のピストン７１を有するピストンロッド１６を摺動自在に支持して設ける一方、ピストンロッド１６の他端部を前記筒型ピストン７２の通孔に挿入し、また、ピストンロッド１６の反対側をメタル７３の外方に突出させて変速用のシフタを取り付けると共に、メタル７３外に突出した部位に位置決め用の係止部８３を設け、更に前記両シリンダ室７７，７８へ通じる油圧回路には、非通電時にポンプからの作動油を略均等に送り込む制御弁２４を設け、前記筒型ピストン７２と両ロッド型ピストン７１とを互いに当接させて、前記シフタ位置を中立位置に保持する構成としたことを特徴とする車両の変速用油圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の変速用油圧シリンダの構成に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は、過去に所謂電子シフト装置に関する出願（特願平４−１９９６９０号）をしているが、この電子シフト装置は、電気信号に応じて任意の位置に変速を可能にしたものであって、具体的には、レバーあるいは押しボタンからなるシフト操作具と、変速を行なう際に入り切りする油圧クラッチと、油圧で操作されるシフター等を備え、オペレータがシフト操作を行なうと、電気信号により、まず油圧クラッチが切られ、ついで変速用のシフターが油圧で動かされ、シフト位置センサがそれを検出すると、再び油圧クラッチが接続されるように構成したものである。
【０００３】
尚、上記出願の電子シフト装置は、シフト出力を出しているにも拘らず、シフターが目標とする正規の変速位置に入らない場合に一定時間シフト出力、即ち、リトライ出力を出すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したような従来装置にあっては、変速用油圧シリンダを操作する制御弁、或いはこの制御弁に指令を出力するコントローラ等に故障が生じた場合、特に非通電時状態となった時には、前記変速位置をメカ的にニュートラルに戻して車両を安全に停止させることが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記問題点に鑑みて提案するものであり、トラクタの変速装置を以下のように構成した。
即ち、中立位置Ｎを挟んで変速ギヤ間のシフタを操作する変速用油圧シリンダを変速用のメタル７３内に設けたものにおいて、このメタル７３内に油圧シリンダ内部に大小径の異なるシリンダ室７７，７８を形成し、大径のシリンダ室７８内に、大径部と小径部からなる筒型ピストン７２を摺動自在に設け、小径のシリンダ室７７内に前記筒型ピストン７２の小径部と略同径のピストン７１を有するピストンロッド１６を摺動自在に支持して設ける一方、ピストンロッド１６の他端部を前記筒型ピストン７２の通孔に挿入し、また、ピストンロッド１６の反対側をメタル７３の外方に突出させて変速用のシフタを取り付けると共に、メタル７３外に突出した部位に位置決め用の係止部８３を設け、更に前記両シリンダ室７７，７８へ通じる油圧回路には、非通電時にポンプからの作動油を略均等に送り込む制御弁２４を設け、前記筒型ピストン７２と両ロッド型ピストン７１とを互いに当接させて、前記シフタ位置を中立位置に保持する構成としたことを特徴とする車両の変速用油圧シリンダとした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。まず、構成から説明すると、１はトラクター、２は前輪、３は後輪である。トラクターの機体前部にはエンジン４を搭載し、エンジン４の後部にはメインクラッチ５を収容しているクラッチハウジング６、変速装置を収容しているミッションケース８を連設している。ミッションケース８内には、４段の変速が可能な主変速装置９と、同じく４段の変速が可能な副変速装置１０と、機体の進行する向きを変更する前後進切換装置１１が設けられている。
【０００７】
変速レバー１２の把手部分には速度増減用のボタン式変速スイッチ１４が設けられ、これを操作して主変速装置９を１速から４速まで切り換る。変速レバー１２は前後及び左右方向の２軸を中心として揺動可能に構成されており、横方向外側に倒すと、まず変速感知センサ１５がＯＮとなり、この状態を維持しつつ変速レバー１２を前後方向に揺動させると副変速装置１０が機械的にＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｈの４速の範囲で切り換えられる。
【０００８】
主変速装置９、及び副変速装置１０は共にシンクロメッシュ式の変速装置で構成され、前後進切換装置１１のみ油圧クラッチで構成されている。変速を行なう場合であって、主変速装置９が切り換られるときには、まず、前後進切換装置１１の油圧クラッチがＯＦＦに切り換えられ、ついで主変速装置９のシフターを操作するピストンロッド（アクチュエータ）１６が油圧によって強制的に軸長手方向に移動され、シフターが所定の変速位置に達すると再び前後進切換装置１１の油圧クラッチが接続される。
【０００９】
一方、副変速装置１０が切り換えられるときには、先に述べたように前後進切換装置１１の油圧クラッチが切られ、変速レバー１２を移動させた後、変速感知センサ１５が変速レバー１２の復帰（変速レバー１２が横方向内側に倒された状態）を検出すると、前記油圧クラッチが再び接続されるように構成している。これらの切り換えは全て電気的に制御される。
【００１０】
図２はその制御装置のブロック図を示すものであり、マイコンからなる制御部１８には、主変速装置９切換用のソレノイド２０、２１、２２、２３と、前後進切換装置１１切換用のソレノイド２５、２６と、前後進切換装置１１の昇圧制御バルブ２８を制御するソレノイド３０が接続されている。ソレノイド２０と２１、及び２２と２３は夫々対をなすもので、前者は１速ー２速用の切換バルブ２４を制御し、後者は３速ー４速用の切換バルブ２７を制御する。
【００１１】
３２は変速位置を表示するモニタランプである。また、この制御部１８には、エンジン４の回転数を検出する回転センサ３４、後輪３の回転数を検出する車輪回転センサ３５、前後進切換用レバー３７に設けたＦーＲ切換スイッチ３８、主変速装置９及び副変速装置１１のシフターの位置を検出する位置センサ４０、４１、及び前記の変速スイッチ１４、変速感知センサ１５等が接続されている。前記の車輪回転センサ３５は、最終減速軸である後輪駆動軸に直接取り付けても良いが、後輪駆動軸に至る前の軸に取り付け、後輪３の回転数を間接的に検出する構成としても良い。
【００１２】
図３はトラクター１に設けられた油圧機器類全体の配管構成を示す回路図である。簡単に全体の回路構成を説明すると、メインポンプ４５から送り出された作動油は外部油圧取出用のサブコンバルブ４６に流入し、さらに分流弁４７を介して一部は水平制御用のバルブ４８に入り、水平シリンダ４９を伸縮制御する。そして、分流弁４７で分流された残りの作動油は作業機昇降制御用のバルブ５０に流入してメインシリンダ５１に送り込まれ、リフトアーム５２を回動させて作業機を昇降させるように構成している。
【００１３】
前記メインポンプ４５とは独立しているサブポンプ５５には一定圧力の作動油を取り出すための減圧弁５７が接続され、一定の圧力に保たれた作動油を利用してパワーステアリング装置５９、前後進切換装置１１、ＰＴＯクラッチ制御装置６０、前輪速度制御装置６２、電子シフト装置６４が作動される。
【００１４】
ＰＴＯクラッチ制御装置６０は、ＰＴＯクラッチ６６とこれを入切するバルブ６７とで構成され、前輪速度制御装置６２は油圧クラッチ６９とバルブ７０とで構成される。この前輪速度制御装置６２は図示外のモード切換スイッチや前輪２の切れ角を検出するセンサと連繋されて、前輪２の速度を後輪３と略同一にする標準四輪駆動状態、前輪２の周速を後輪３のそれより増速させる前輪倍速駆動状態、あるいは後輪３のスリップ状態に応じて２駆、４駆を自動的に選択するフルタイム駆動状態とに切り換えられるようにしている。
【００１５】
同油圧回路図に記載された電子シフト装置６４のピストンロッド１６、ピストン７１、７２、ケース側のメタル７３部分の詳細構造は図４に示す通りである。１速−２速と３速−４速の構造は同一であるから片側の構造についてのみ簡単に説明する。ピストンロッド１６の長手方向中間部にはピストン７１が一体的に設けられ、その横に筒型の大径ピストン７２が横方向に摺動自在に嵌合されている。
【００１６】
大径のピストン７２はメタル７３に形成した肩部７４、７５に当接する範囲内で移動できる。小径のピストン７１はメタル７３の端面７６と大径ピストン７２の片側端面７９に当接する範囲で左右に移動する。
７７、７８はシリンダ室、８０、８１はシリンダ室７７、７８と連通して作動油が流出入するポートである。ピストンロッド１６のメタル７３外に臨む部位には係止凹部８３が設けられ、これにロックピン８５が嵌入係止する。ロックピン８５は２つのピストンロッド１６が同時に作動しないように牽制する機能を果たすものであって、この図の場合、３速−４速用のピストンロッド１６のみ動き得る。同図に示されたピストンロッド１６の位置は中立状態を示し、前記切換弁２７の切り換え操作により、右側のシリンダ室７８に作動油が流入するとピストンロッド１６は左側に移動し、図示外のシフターが同方向に移動操作されて３速となり、反対側のシリンダ室７７に作動油が流入するとピストンロッド１６は右側に移動し、シフターが右側に移動して４速となる。尚、前記切換弁２７に通電が行われていない場合には、両シリンダ室７７、７８へ同圧がかかり、小径のピストン７１は大径のピストン側に付勢され、また大径のピストン７２は径の違いにより小径のピストンを押し戻すも前記肩部７４に規制されて両ピストンは当接した状態でその位置を保持する。
【００１７】
次に図５に示すフローチャートに基づいて電子シフト装置６４の制御プログラムを説明する。まず最初に制御部１８に接続されている種々のセンサ類、スイッチ類の状態が読み込まれ（ステップＳ１）、特に、主変速装置９と副変速装置１０のシフターの抜けがないかどうか位置センサ４０、４１の状態が読み込まれる（ステップＳ２）。シフト出力があって、シフターが目標の位置に移動したことが位置センサ４０、４１で確認されると、前記昇圧制御バルブ２８のソレノイド３０に制御電流が流され、クラッチが徐々に接続される（ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。
【００１８】
シフト出力を出しているときであって、シフターが目標位置に入らない場合には一旦その出力をＯＦＦにし、同時に昇圧制御バルブ２８の昇圧出力もＯＦＦにする（ステップＳ７）。そして、車輪回転センサ３５の検出状況から変化率を求め（ステップＳ８）、低速であれば再度シフト出力を出し、以下、これを数回繰り返す（ステップＳ１２）。一方、位置センサ４０、４１が何らかの原因で故障し、シフト出力が出ているのにシフターが目標位置まで動いたことを位置センサ４０、４１で確認できないときには、先の場合と同じように一旦シフト出力、及び昇圧出力をＯＦＦにし（ステップＳ７）、車輪回転センサ３５の変化率を測定する（ステップＳ８）。この場合、車輪回転センサ３５の増加が著しく許容値を上回ったときには、機体が暴走する危険があると見做して、位置センサ４０、４１の信号がなくても、シフト出力を出し、昇圧制御バルブ２８のソレノイド３０に電流を流してクラッチを接続する（ステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００１９】
この場合、シフト出力は元の変速位置にシフターを戻すように出力するか、あるいは、以前よりも減速比が大きい変速位置にシフターを移動させるように制御することが望ましい。以上述べたように、シフト抜けがあったり、シフターが目標位置に入らないときには、リトライ処理することで機体の暴走を防止することができ、また、たとえ位置センサ４０、４１の故障等でシフターの動きが確認できなくても、車輪回転センサ３５の値から機体の速度が増加していることが判断でき、その結果に基づいてクラッチを接続させるようにしたものであるから、下り坂でトラクターが暴走するといった危険が生じることがない。
【００２０】
次に図６乃至図１２に基づいて電子シフト装置６４に関連する他の機構の改良を説明する。図６のフローチャートは電子シフト装置６４のシフターが目標位置に入り難いときに、一度クラッチを接続し、ついで、シフト出力を出そうとしたものである。
【００２１】
シフターが目標位置に入らないときには、これを油圧で動かそうとしてもなかなか入り難いことがあり、このような場合には、クラッチを短時間接続して軸に回転動力を伝えてやった方が良いことがある。同フローチャートにおいて、シフト変更処理は、変速レバー１２による変速操作を表わし、リバース変更処理は前後進切換レバー３７による切り換え操作を表わしている。シフト出力があって、シフターが目標位置に入ったときにはリトライ処理を止め、昇圧制御バルブ２８のソレノイド３０を励磁してクラッチを接続する（ステップＮ５、Ｎ６、Ｎ７）。シフト出力が出されているときであって、シフターが所定の位置に入っていないときには、リトライ処理を行なうべくフラグを立て（ステップＮ１１）、その後、シフト出力をＯＦＦにしてクラッチを接続する（ステップＮ８、Ｎ１２、Ｎ１３）。そして、一定時間後にクラッチを切り（ステップＮ９）、シフト出力を出し（ステップＮ１０）、シフターが目標とする位置に入るまでリトライ処理を行なう。
【００２２】
図７のフローチャートは、シフターが一定時間経過しても目標位置に入らなかったときには、シフト出力をそのまま出しておいて、クラッチを接続させようとするものである。変速装置自体が故障したときは別として、シフターを移動させる油圧力が不足しているときや、位置センサの故障等によってシフターが入り難いときに、シフト出力を出し続け、この状態で昇圧制御バルブ２８のソレノイド３０に通電してクラッチを接続する。すると、シンクロが同期し易くなり、シフターが目標とする位置に入り易い。
【００２３】
そして図８、図９は、昇圧制御バルブ２８の圧力制御の仕方を説明したものである。この制御装置の特徴は、路上走行時は徐々に圧力を高め、作業時は高い圧力でクラッチを接続するようにした点である。アスファルト路上と圃場とでは、地面と車輪の間の摩擦係数が異なるために、クラッチを接続して機体を発進させるときの伝達トルクが異なる。
【００２４】
停止状態から発進する場合、クラッチ伝達トルクはアスファルト路上では小さく、圃場では路上走行の場合よりも比較的大きい伝達トルクが必要である。この点から、この改良装置では、図９に示すような特性でクラッチが接続される制御方法を採用した。同図において、Ｔ0はピストンがクラッチ板に接触する時間、Ｔ1は半クラッチ状態でトラクター１が発進しようとする時間、Ｔ2はトラクターが徐々に加速していく時間を表わしている。
【００２５】
なお、この制御装置においては、トラクターが路上走行中か、作業中かをリフトアーム５２の位置で検出するようにしている。即ち、リフトアーム５２が上昇していることをリフトアーム５２に取り付けたセンサが検出し、それが一定時間継続しているときには路上走行と判断し、昇圧制御カーブは図９のＡパターンでクラッチを接続する。
【００２６】
図１０は電子シフト装置６４の切換バルブ２４、２７を改良したものを示している。小径のシリンダ室７７側に流入する切換バルブの回路中に絞りを入れ、流量を調整する。この装置においては、１速と２速、あるいは３速と４速との間でピストンロッド１６が動く速度を略同一としている。この例では、オペレータが変速レバー１２を握ってシフト操作を行なったとき、ピストンロッド１６の動く方向によって動作速度が異なることがないのでオペレータは違和感なく操作できる。
【００２７】
図１１は絞りを設けずにシフト用のシリンダ室の左右の径を同一にした場合を示している。図１２は図１１で説明したシリンダの構成において、ピストン９０を挾んで左右のシリンダ間に差圧が発生する絞り付の回路９１を設けたものを図示している。同図において、ソレノイド２０、２１、２２、２３をＯＦＦにして切換バルブ２４、２７を中立にすると、左右のシリンダ室７７、７８に掛かる圧力がバランスして差圧をなくすようにピストン９０が移動し、ピストンロッド１６が中立位置に復帰する。このように、簡単な差圧発生回路９１をシリンダに付加するだけで、簡単に中立位置を設定することが可能になる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明は前記の如く、中立位置Ｎを挟んで変速ギヤ間のシフタを操作する変速用油圧シリンダを変速用のメタル７３内に設けたものにおいて、このメタル７３内に油圧シリンダ内部に大小径の異なるシリンダ室７７，７８を形成し、大径のシリンダ室７８内に、大径部と小径部からなる筒型ピストン７２を摺動自在に設け、小径のシリンダ室７７内に前記筒型ピストン７２の小径部と略同径のピストン７１を有するピストンロッド１６を摺動自在に支持して設ける一方、ピストンロッド１６の他端部を前記筒型ピストン７２の通孔に挿入し、また、ピストンロッド１６の反対側をメタル７３の外方に突出させて変速用のシフタを取り付けると共に、メタル７３外に突出した部位に位置決め用の係止部８３を設け、更に前記両シリンダ室７７，７８へ通じる油圧回路には、非通電時にポンプからの作動油を略均等に送り込む制御弁２４を設け、前記筒型ピストン７２と両ロッド型ピストン７１とを互いに当接させて、前記シフタ位置を中立位置に保持する構成としたことを特徴とする車両の変速用油圧シリンダとしたので、制御弁２４に通電が行われていないときには、両ロッド型ピストン７１は、筒型ピストン７２側へ付勢される。一方、筒型ピストン７２は両ロッド型ピストンよりも径が大きい分、両ロッド型ピストン７１側へ付勢されるが、小径のシリンダ室の壁に規制されて両ピストン７１，７２はシリンダ室内の位置、即ち変速ギヤにおいては中立位置を保持する。これにより、車両は確実に停止状態に維持される。
また、前記筒型ピストン７２は、大径部だけでなく小径部もピストンロッド１６に支持されているので、変速時に倒れがなく、軸長手方向にスムーズに移動して円滑な変速操作が可能となる。さらに、メタル７３外へ突出したピストンロッド１６部分には位置決め用の係止部８３が形成されているので、このピストンロッド１６を確実に所定の位置に停止させることができ、チェンジもつれを生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクターの全体側面図である。
【図２】制御系を示すブロック図である。
【図３】油圧回路図である。
【図４】シフター操作部分の断面図である。
【図５】制御プログラムの内容を説明するフローチャートである。
【図６】一部改良した制御装置のフローチャートである。
【図７】一部改良した制御装置のフローチャートである。
【図８】昇圧制御バルブの制御内容を説明したフローチャートである。
【図９】圧力特性カーブを示したグラフである。
【図１０】一部を改良した油圧回路図である。
【図１１】一部を改良した油圧回路図である。
【図１２】一部を改良した油圧回路図である。
【符号の説明】
１    トラクター
９    主変速装置
１０    副変速装置
１１    前後進切換装置
１２    変速レバー
１６    ピストンロッド
１８    制御部
２４    切換バルブ
２７    切換バルブ
【図１】
0003796094.tif 000002
【図２】
0003796094.tif 000003
【図３】
0003796094.tif 000004
【図４】
0003796094.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003796094.tif 000009
【図９】
0003796094.tif 000010
【図１０】
0003796094.tif 000011
【図１１】
0003796094.tif 000012
【図１２】
0003796094.tif 000013