JP3623132B2 - トラクタの走行変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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】
上記変速装置としては、変速レバーの操作位置を電気的に検出して、その検出結果に基づいて電磁弁を作動制御してシフト用の油圧アクチュエータを作動させ、複数段のギヤ変速を行うよう構成した変速制御手段を備えたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の走行変速装置においては、電磁弁のソレノイドに断線あるいはショートなどの通電故障が発生すると、選択操作した変速段を現出することができなくなって機体が停止してしなうことになり、作業走行の途中にこのような状態になると、牽引移動や修理等のために作業が中断されてしまって作業再開に手間取る場合があった。
【０００４】
本発明は、万が一、電磁弁のソレノイドに通電故障が発生したとしても、変速レバーの指示通りの変速はできないまでも、少なくとも安全側の速度での走行を行うことで、機体停止をもたらすことなく走行を続行することができるようにすることを目的とする。
【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電気的に検出して、その検出結果に基づいて電磁弁を作動制御して複数段のギヤ変速を行う変速制御手段を備えたトラクタの走行変速装置において、電磁弁のソレノイドの通電故障を判別する手段を備え、変速レバーによって選択された変速段を現出する通電制御対象となる電磁弁のソレノイドの通電故障が判別された時には、選択された変速段より低速段への変速制御を実行するよう構成し、同時に通電制御されることのない複数のソレノイドに対する通電故障検出用回路を共用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、選択された変速段をもたらす電磁弁のソレノイドが通電故障していると、選択された変速段より低速側での変速可能な変速段へ目標変速段が自動的に変更されて、その変更された目標変速段への変速制御が行われる。
そして、通電制御しようとしているソレノイドの認識と、通電故障検出用回路を介した故障発生の認識により、通電故障の発生しているソレノイドを特定することができる。
【０００８】
（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、万が一、電磁弁のソレノイドに断線故障やショート故障が発生したとしても、変速レバーで選択した変速段の速度での走行はできなくても、それより遅い安全側の速度での走行は続行することができ、修理のために作業が長時間中断されてしまうようなことを防止することができる。
又、複数の各ソレノイドごとに通電故障検出用回路を備えなくてもすみ、制御用回路構成の簡素化に有効となる。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
前記変速レバー３０の変速操作位置が検出されると、電磁弁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。
【００２８】
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。
【００２９】
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油圧パイロット式アンロード弁Ｖ8 が復帰バネによってアンロード位置に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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ここで、電磁弁Ｖ1 〜Ｖ6 における各ソレノイドＳＬ1 〜ＳＬ6 がショートや断線などの事故によって通電駆動不能となると、変速不能な変速段が発生することになる。
【００３３】
つまり、電磁弁Ｖ1 のソレノイドＳＬ1 が通電故障によって通電駆動不能となると、主変速機構１１を１速に切り換えることが不能となるので、前進１，２，９速、および、後進１，５速が現出不能となる。
【００３４】
また、電磁弁Ｖ2 のソレノイドＳＬ2 が通電故障によって通電駆動不能となると、主変速機構１１を２速に切り換えることが不能となるので、前進３，４，１０速、および、後進２，６速が現出不能となる。
【００３５】
また、電磁弁Ｖ3 のソレノイドＳＬ3 が通電故障によって通電駆動不能となると、主変速機構１１を３速に切り換えることが不能となるので、前進５，６，１１速、および、後進３，７速が現出不能となる。
【００３６】
また、電磁弁Ｖ4 のソレノイドＳＬ4 が通電故障によって通電駆動不能となると、主変速機構１１を４速に切り換えることが不能となるので、前進７，８，１２速、および、後進４，８速が現出不能となる。
【００３７】
また、電磁弁Ｖ5 のソレノイドＳＬ5 が通電故障によって通電駆動不能となると、高低変速機構１４を低速「Ｌｏ」に切り換えることが不能となるので、前進１，３，５，７速が現出不能となる。
【００３８】
また、電磁弁Ｖ6 のソレノイドＳＬ6 が通電故障によって通電駆動不能となると、副変速機構１５を高速「Ｈ」に切り換えることが不能となるので、前進９〜１２速、および、後進５〜８速が現出不能となる。
【００３９】
そこで、変速レバー３０によって指示した変速段がソレノイドの通電故障によって変速不能であることが判別されると、それより低速側で変速可能な最高変速段に目標変速段が自動的に変更されて、その目標変速段に切り換える変速制御が行われる。そして、ソレノイド通電故障の判別は以下のように行われる。
【００４０】
つまり、図１１に示されるように、制御装置３２と各電磁弁Ｖ1 〜Ｖ6 のソレノイドＳＬ1 〜ＳＬ6 は夫々ドライバＤ1 〜Ｄ6 を介して接続されるとともに、各ソレノイドＳＬ1 〜ＳＬ6 の断線あるいはショートなどの通電故障を検出する通電故障検出用回路ａが接続されている。この通電故障検出用回路ａは、各ソレノイドに供給される電流を抵抗Ｒを介して電圧値に変換して制御装置３２にフィードバックし、そのフィードバックされた電圧値の大きさからソレノイドの通電作動状態を判断するものであり、或る変速段への変速指令が出されて、所定のソレノイドのドライバに駆動指令が出力された際、フィードバックされた電圧値が異常に低い値となる時には、そのソレノイドに断線や導通不良が発生していると判断し、また、フィードバックされた電圧値が異常に高い値となる時には、そのソレノイドにショートが発生していると判断する。なお、ソレノイドＳＬ1 とソレノイドＳＬ2 とは同時に通電制御されることがなく、また、ソレノイドＳＬ3 とソレノイドＳＬ4 とは同時の通電制御されることがないので、これらの対については通電故障検出用回路ａが共用されている。
【００４１】
上記のようにして、ソレノイドに断線やショートなどの通電故障が発生していることが判断されると、目標変速段が自動的に低速側に変更されることになり、各ソレノイドＳＬ1 〜ＳＬ6 が故障している状態での各変速操作と、これに対して実際に現出する変速段との関係が図１２に示されている。
【００４２】
つまり、電磁弁Ｖ1 のソレノイドＳＬ1 が通電故障の場合には、前進１，２速が現出不能で、前進９速の操作位置で前進８速が現出され、後進１，５速が現出不能となる。
【００４３】
また、電磁弁Ｖ2 のソレノイドＳＬ2 が通電故障の場合には、前進３，４速の操作位置で前進２速が現出され、前進１０速の操作位置で前進９速が現出され、後進２，６速が現出不能となる。
【００４４】
また、電磁弁Ｖ3 のソレノイドＳＬ3 が通電故障の場合には、前進５，６速の操作位置で前進４速が現出され、前進１１速の操作位置で前進１０速が現出され、後進３，７速が現出不能となる。
【００４５】
また、電磁弁Ｖ4 のソレノイドＳＬ4 が通電故障の場合には、前進７，８速の操作位置で前進６速が現出され、前進１２速の操作位置で前進１１速が現出され、後進４，８速が現出不能となる。
【００４６】
また、電磁弁Ｖ5 のソレノイドＳＬ5 が通電故障の場合には、前進１速が現出不能で、前進３速の操作位置で前進２速が現出され、前進５速の操作位置で前進４速が現出され、前進７速の操作位置で前進６速が現出され、後進は電磁弁Ｖ5 の作動に関係が無いので、全操作位置での変速が可能となる。
【００４７】
また、電磁弁Ｖ6 のソレノイドＳＬ6 が通電故障の場合には、前進１〜８速、および、後進１〜４速の変速は可能であるが、前進９〜１２速、および、後進５〜８速の変速は不能となる。
【００４８】
なお、電磁弁のソレノイドに通電故障が発生した場合には、そのことを運転者に認識させるために、ランプ表示や液晶表示を行うとよい。また、現出不能な変速段を表示する手段をフロントパネルやレバーガイド３４に備えておくと一層使い勝手が良いものとなる。
【００４９】
〔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） 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。
（２） 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。
（３） 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。
（４） 通電故障検出用回路ａを各ソレノイドごとに備えてもよい。
【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】電磁弁駆動用およびソレノイド故障判別用の回路図
【図１２】電磁弁通電故障時における変速操作と現出される変速段との関係を示す図表
【符号の説明】
３０ 変速レバー
Ｖ1 〜Ｖ6 電磁弁
ＳＬ1 〜ＳＬ6 ソレノイド
ａ 通電故障検出用回路

Claims (1)

1. 変速レバー（３０）の操作位置を電気的に検出して、その検出結果に基づいて電磁弁（Ｖ１〜Ｖ６）を作動制御して複数段のギヤ変速を行う変速制御手段を備えたトラクタの走行変速装置において、
   電磁弁（Ｖ１〜Ｖ６）のソレノイド（ＳＬ１〜ＳＬ６）の通電故障を判別する手段を備え、変速レバー（３０）によって選択された変速段を現出する通電制御対象となる電磁弁（Ｖ１〜Ｖ６）のソレノイド（ＳＬ１〜ＳＬ６）の通電故障が判別された時には、選択された変速段より低速段への変速制御を実行するよう構成し、同時に通電制御されることのない複数のソレノイドに対する通電故障検出用回路（ａ）を共用してあることを特徴とするトラクタの走行変速装置。

Images