JP4655482B2 - 作業車両の変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、農用トラクタ等の作業車両の変速装置に関するものである。

農用トラクタ等の変速装置においては、従来、シンクロメッシュ式の主変速装置を増速ボタンと減速ボタンのスイッチ操作によって切替制御する例が知られている（特許文献１参照）。この変速装置は、オペレータのボタン操作により多段の主変速を切替えることにより、作業に合った目的速度に調節することができる。

この場合において、作業場所を移動するための道路走行の際は、他の走行車両や通行人等との関係から頻繁に車速調節の必要が生じるので、その都度オペレータがボタン操作するのは煩に耐えないという問題があり、これを解決するために、自動変速式の変速装置が提案された。この自動変速式の変速装置は、路上走行の場合にアクセルペダル操作に応じて自動変速するように構成したものであり、この変速装置により、オペレータの操作負担を軽減して走行状況に合わせた変速調節が可能となる。しかし、機体を停止する際は、最低速までシフトダウンするべく走行速度に応じた回数のスイッチ操作を要するという煩わしさがあった。
特開平０７−２１７７２９号公報

解決しようとする問題点は、煩わしいスイッチ操作を要することなく機体を停止することができる作業車両の変速装置を得ることにある。

請求項１に係る発明は、アクチュエータの駆動を介して切り替えられる第一変速装置と、この第一変速装置の変速位置を手動設定する変速設定部と、この変速設定部の設定に応じて切替指令を出力し前記第一変速装置の変速位置を切り替える制御部と、手動操作用の変速レバーを介して変速位置の切替えが可能な第二変速装置とを備えた作業車両の変速装置において、前記変速レバーは、第二変速装置のいずれかの変速位置で作業用ポジションと路上用ポジションを選択可能で、かつ、前記制御部は、前記変速レバーの変速位置が路上用ポジションに切り替えられ、車速およびエンジン回転速度がそれぞれ所定値以下であることを条件に、クラッチ操作に応じて第一変速装置を最低速位置にシフトダウンすることを特徴とする。

上記構成の作業車両の変速装置は、変速レバーにより路上用ポジションに切り替え、アクセルペダルの操作により第一変速装置が切替えられて速度調節され、また、機体停止の際は、車速およびエンジン回転速度に基づいて機体停止の体勢に入ったことを制御部が判定することにより、機体停止時のクラッチ操作とともに、第一変速装置が最低速位置にシフトダウンされる。

請求項２に係る発明は、前記制御部による変速処理は、前記第一変速装置を増速、減速する変速ボタンを常時有効に設定すると共に、増速、減速の変速ボタンは、通常走行時も押し続ける操作により、連続してシフトアップ、シフトダウンするように構成することを特徴とする。

上記構成の作業車両の変換装置は、増速、減速の変速ボタンを常時有効に設定することにより、自動変速入切スイッチを「入」としてアクセルペダル（エンジン回転数）の操作による自動的なシフトアップ、シフトダウンが可能となる。また、必要なタイミングにおける手動変速操作が可能となる。

本発明の作業車両の変速装置は以下の効果を奏する。
請求項１の効果は、機体停止時のクラッチ操作とともに、第一変速装置が最低速位置にシフトダウンされるので、オペレータが煩わしい付帯操作を要することなく、機体を停止することができる。

請求項２の効果は、前記請求項１による効果に加え、制御部による変速処理は、増速、減速の変速ボタンを常時有効に設定することにより、自動変速入切スイッチを「入」としてアクセルペダル（エンジン回転数）の操作による自動的なシフトアップ、シフトダウンが可能となるのみならず、必要なタイミングにおける手動変速操作が可能となる。また、シフトアップ、シフトダウンの連続変速動作により、１〜８段の主変速の切替えのための繰り返し操作を要することなく、変速ボタンを押したままの操作で多段に及ぶ変速が可能となる。

上記技術思想に基づき具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る作業車両の１例を示す農用トラクタの側面図である。農用トラクタは、前輪ａと後輪ｂとを備えた機体前部のボンネット内にエンジンｃを搭載し、このエンジンｃの回転動力をミッションケース内の変速装置ｊに伝達し、この変速装置ｊで適宜減速された動力を前輪ａと後輪ｂとに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸ｋを介して作業機Ｋ１に出力するように構成している。また、オペレータによる操作のために、ステアリングハンドルｈの前側に運転状態を表示するモニタｍ、下側に前後進切換の前後進切換レバーｎとアクセルレバーＬ、基部にクラッチペダルｔ１とアクセルペダルｐ、変速装置ｊの上部に設けた操縦席ｑの脇に変速レバー７等が配置され、図示せぬ制御部により自動変速可能に構成される。

変速装置ｊは、図２の伝動系統展開図に示すように、前段の第一主変速装置ｄと後段の第二主変速装置ｇとによる主変速装置（第一変速装置）を中心に、その前後に前後進切換機構ｆ、副変速装置（第二変速装置）ｅを介設して構成される。第一主変速装置ｄは変速用アクチュエータとなる油圧シリンダ１１ａ、１１ａ及び油圧クラッチ１１ｂ、１１ｂにより前段側の４速ギヤ組ｄ１から後段側の１速ギヤ組ｄ４が切換えられ、第二主変速装置ｇは変速用アクチュエータとなる内部ピストンを備えた低速クラッチｇ１と高速クラッチｇ２により増速と減速の２速が切換えられる。これら第一主変速装置ｄと第二主変速装置ｇは、変速レバー７に組み込んだ増速スイッチ７ａと減速スイッチ７ｂによりシフト操作される。第一主変速装置ｄの前段の前後進切換機構ｆは、前進クラッチｆ１と後進クラッチｆ２によって機体の進行方向を前後に切り換える。副変速装置ｅは変速レバー７によって３段階に切換えられる。

前後進切換機構ｆの入力側には、主クラッチｔを介してエンジンｃから動力を受ける。副変速装置ｅの出力側は後輪デフｒに伝動され、後輪デフｒの伝動系にはブレーキ装置ｒ１を備えてアクチュエータｒ２により制動するとともに後輪ｂを駆動する。また、副変速装置ｅの出力は、前輪増速装置ｓに分岐されて前輪デフｓ１に伝動する。作業機動力は、エンジンｃから分けてＰＴＯクラッチｕに受け、ＰＴＯ変速装置ｖを介してＰＴＯ軸ｗに出力される。

このように構成することにより、トラクタの変速構成は、図３に示す変速装置の全２４速の変速位置から所定の速度に調節することができる。詳細には、図４の変速レバーポジションの正面図のように、「Ｈ」「Ｍ」「Ｌ」の３つのポジション（変速位置）があり、「Ｈ」ポジションには、作業走行と路上走行のサブポジションがあり、これらを変速レバー７の手動操作で選択し、対応して備える４個の変速位置センサ３ａ〜３ｄで検出する。また、変速レバー７に設けた増速スイッチ７ａと減速スイッチ７ｂの押し操作によって、制御部となる後述のコントローラ１０の指令を介して１速から８速の主変速装置のギヤポジションから１つの変速位置を選択する構成となっている。

制御部は、図５の入出力系統図に示すように、コントローラ１０の入力側に、前記油圧シリンダ１１ａ、１１ａの作動位置を検出する主変速センサ２、スロットル位置センサ４、エンジン回転センサ５、変速レバー７の変速位置センサ３ａ〜３ｄ、変速レバー７に設けられた増速スイッチ７ａと減速スイッチ７ｂとから成る変速スイッチ、自動変速入切スイッチ７ｓ、クラッチペダルスイッチ６のほかに各種のセンサと接続して信号を受け、また、コントローラ１０の出力側に、１速から４速までの第一主変速装置ｄの切替制御弁のソレノイド群１１、前後進切換機構ｆを切り換える前進と後進の切替制御弁のソレノイド群１２、第二主変速ｇの高速クラッチｇ２と低速クラッチｇ１の切換操作を行う増減切換のＨｉ−Ｌｏ制御弁のソレノイド１３、その他の機器の駆動部と接続して制御指令を出力する。

前記増速スイッチ７ａ、減速スイッチ７ｂは、車速帯域を手動で選択操作する変速レバー７のグリップ部に備えられ、増速と減速の操作信号を送る。この増速、減速の操作信号に応じて第二主変速ｇのＨｉ−Ｌｏ制御弁のソレノイド１３と第一主変速ｄの切換制御弁のソレノイド群１１へ切換信号が送られ、主変速装置ｄ，ｇの変速位置が切り換えられる。これらのスイッチ７ａ、７ｂと変速レバー７の操作により、変速走行に際してワンレバーで自在に操作することができる。

次に、制御部による具体的な変速制御処理について説明する。
制御部には、変速前提条件を判定するために、シフトアップまたはシフトダウンのための変速前提条件を設定し、さらに、変速切替処理のために、シフトアップ、またはシフトダウンのそれぞれに応じて条件設定する。

具体的には、変速前提条件は、シフトアップ制御およびシフトダウン制御ともに、(１)自動変速入切スイッチ７ｓ「入」、(2)副変速位置「路上」、(3)リニアシフト「前進」、(4)クラッチペダルスイッチ「ＯＦＦ」、すなわち、切替スイッチにより自動変速を選択し、変速レバー７を路上ポジションに操作し、前進走行中においてクラッチペダルを踏んでいないことを前提条件とする４条件判定により判定するように構成する。

この４条件判定の他に、必要により、シフトダウン制御のための変速前提条件として、上記(4)クラッチペダルスイッチ「ＯＦＦ」の条件を除外した３条件判定、すなわち、クラッチペダル操作に無関係に、他の３条件により判定するように構成する。

シフトアップ切替処理は、上記変速前提条件を満たす場合において、エンジン回転がスロットル指示回転まで僅差（例えば、その差が２００ｒｐｍ未満）の状態が所定時間継続したことを切替条件として設定する。このシフトアップ切替処理においては、メインクラッチの接続圧力のカーブのパターンがエンジン回転の上昇率に応じて切替わるように構成する。エンジン回転の上昇率は、シフトアップ判定時に直前までの上昇率を演算し、接続圧力のカーブは、図６に示す複数の圧力パターンＡ，Ｂから選ぶ。例えば、エンジン回転上昇率が３００ｍｓｅｃについて２００ｒｐｍ未満であれば、低い圧力ｐ１から短時間ｔ１で急速に昇圧する圧力パターンＢで制御し、エンジン回転上昇率が上記以上であれば、高い圧力ｐ２から長時間ｔ２で緩く昇圧する圧力パターンＡで接続圧力を制御する。このようにメインクラッチの接続圧力を加速度に応じて切替制御することにより、増速時の変速ショックを緩和してオペレータの体感性を改善することができる。

シフトダウン切替処理は、上記４条件判定による変速前提条件を満たす場合において、エンジン回転が規定値以下、かつ、スロットル指示回転まで大差（例えば、その差が８００ｒｐｍ超）の状態が所定時間継続したことを切替条件として設定する。この条件設定により、いわゆるキックダウン制御が可能となる。

そのほか、各種の条件設定をすることにより、アイドリング、惰性走行、停車等の状況に応じて自動シフトダウン切替処理が可能となる。詳細には、次のとおりである。
アイドリングにおいて自動でシフトダウンするためには、上記４条件判定による変速前提条件を満たす場合において、エンジン回転がアイドリングを判定するための規定値以下の状態が所定時間継続したことを切替条件として設定する。
クラッチを踏んで惰性走行している際に自動でシフトダウンするためには、上述の３条件判定による変速前提条件を満たす場合において、車速が規定値以下の状態が所定時間継続したことを切替条件として設定する。
クラッチを踏んで停車する際に自動でシフトダウンするためには、上述の３条件判定による変速前提条件を満たす場合において、車速が規定値以下でエンジン回転が規定値以下となったことを切替条件として最低速位置までシフトダウンするように設定する。

さらに、制御部による変速処理は、増速、減速の変速ボタンを常時有効に設定することにより、自動変速入切スイッチ７ｓを「入」としてアクセルペダル（エンジン回転数）の操作による自動的なシフトアップ、シフトダウンが可能となるのみならず、必要なタイミングにおける手動変速操作が可能となる。

一方、自動変速後の規定時間内は増速スイッチａの操作を無効とし、また、減速スイッチｂについては、さらに昇圧開始から所定時間内に限り、該当する場合は減速開始動作後の所定時間内を含め、その操作を無効とすることにより、クラッチの未接続時間を減少して空走を防止することができる。

また、増速、減速の変速ボタンａ，ｂは、通常走行時（リニアシフトＯＮ，クラッチＯＦＦ，サブシフト入り）も押し続ける操作により、連続してシフトアップ、シフトダウンするように構成する。この連続変速処理は、昇圧開始から所定時間経過の後に、該当する場合は増減速開始動作から所定時間の経過を待った後に、行うように構成する。このシフトアップ、シフトダウンの連続変速動作により、１〜８段の主変速ｄ、ｇの切替えのための繰り返し操作を要することなく、変速ボタンａ，ｂを押したままの操作で多段に及ぶ変速が可能となる。

本発明に係る変速装置の適用例を示す農用トラクタの側面図である。 本発明に係る変速装置の伝動系統展開図である。 図２の変速機の変速組合わせ表である。 図２の変速機の変速レバーポジションの正面図である。 本発明に係る車両の自動変速装置の制御部の入出力系統図である。 圧力パターンである。

符号の説明

２ 主変速センサ
３ａ〜３ｄ 変速位置センサ
４ スロットル位置センサ
５ エンジン回転センサ
６ クラッチペダルスイッチ
７ 変速レバー
７ａ 増速スイッチ（変速設定部）
７ｂ 減速スイッチ（変速設定部）
７ｓ 自動変速入切スイッチ
１０ コントローラ（制御部）
Ａ，Ｂ 圧力パターン
ｄ 第一主変速装置（第一変速装置）
ｅ 副変速装置（第二変速装置）
ｆ１ 前進クラッチ
ｆ２ 後進クラッチ
ｇ 第二主変速装置（第一変速装置）
ｊ 変速装置
ｐ アクセルペダル
ｐ１，ｐ２ 圧力
ｔ 主クラッチ
ｔ１，ｔ２ 時間

Claims (2)

1. アクチュエータの駆動を介して切り替えられる第一変速装置（ｄ，ｇ）と、この第一変速装置（ｄ，ｇ）の変速位置を手動設定する変速設定部（７ａ，７ｂ）と、この変速設定部（７ａ，７ｂ）の設定に応じて切替指令を出力し前記第一変速装置（ｄ，ｇ）の変速位置を切り替える制御部（１０）と、手動操作用の変速レバー（７）を介して変速位置の切替えが可能な第二変速装置（ｅ）とを備えた作業車両の変速装置において、
   前記変速レバー（７）は、第二変速装置（ｅ）のいずれかの変速位置で作業用ポジション（３ａ〜３ｃ）と路上用ポジション（３ｄ）を選択可能で、かつ、前記制御部（１０）は、前記変速レバー（７）の変速位置が路上用ポジション（３ｄ）に切り替えられ、車速およびエンジン回転速度がそれぞれ所定値以下であることを条件に、クラッチ操作に応じて第一変速装置（ｄ，ｇ）を最低速位置にシフトダウンすることを特徴とする作業車両の変速装置。
2. 前記制御部（１０）による変速処理は、前記第一変速装置（ｄ，ｇ）を増速、減速する変速ボタン（ａ，ｂ）を常時有効に設定すると共に、増速、減速の変速ボタン（ａ，ｂ）は、通常走行時も押し続ける操作により、連続してシフトアップ、シフトダウンするように構成することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速装置。

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