JP2000291696A

JP2000291696A - トラクタの変速装置

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Publication number: JP2000291696A
Application number: JP2000060605A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Ono; 弘喜小野; Mitsuhiko Ikeda; 光彦池田; Toyoji Otsuka; 豊史大塚
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2000-10-20
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: JP3487252B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、トラクタではアスファルト上の路上走
行、若しくは圃場走行に関らず、変速時に入切する油圧
クラッチの昇圧特性は常に一定であったため、発進時に
ショックを生じたり、スリップを生じるなどの課題が有
った。【解決手段】ソレノイドバルブへの通電により油圧シ
リンダのピストンを駆動して変速位置を切り替える変速
装置と、この変速位置の切替時にエンジンからの動力伝
達を一旦「切」とする油圧クラッチを備えると共に、車
体後部には作業機を昇降自在に連結するリフトアームを
備えたトラクタにおいて、前記リフトアームに回動位置
を検出するセンサを設け、このセンサの検出に応じて前
記油圧クラッチの昇圧特性を変更する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トラクタの変速
装置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、トラクタがアスファルト上の
路上走行、若しくは圃場走行に関らず、変速時に入切す
る油圧クラッチの昇圧特性は常に一定であったため、例
えば発進時にショックを生じたり、スリップを生じるな
どの課題が有った。

【０００５】また特に、トラクタでは、リフトアームの
状態、即ち作業機の高さによって牽引力が異なるため適
切な伝達トルクが異なり、前記ショックやスリップの主
な原因となっていた。

【０００６】

【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、ソレノイドバルブ２７，２４
への通電により油圧アクチュエータ１６，１６を駆動し
て変速位置を切り替える変速装置９と、この変速位置の
切替時にエンジンからの動力伝達を一旦「切」とする油
圧クラッチを備えると共に、車体後部には作業機を昇降
自在に連結するリフトアーム５２を備えたトラクタにお
いて、前記リフトアーム５２に回動位置を検出するセン
サを設け、このセンサの検出に応じて前記油圧クラッチ
の昇圧特性を変更する制御部１８を備えたトラクタの変
速装置とした。

【０００７】また、ソレノイドバルブ２７，２４への通
電により油圧アクチュエータ１６，１６を駆動して変速
位置を切り替える変速装置９と、この変速位置の切替時
にエンジンからの動力伝達を一旦「切」とする油圧クラ
ッチを備えると共に、車体後部には作業機を昇降自在に
連結するリフトアーム５２を備えたトラクタにおいて、
この車両には同車両が作業状態か非作業状態かを検出す
るセンサを設け、このセンサの検出に応じて、前記油圧
クラッチの昇圧特性を変更する制御部１８を備えたこと
を特徴とするトラクタの変速装置とした。また、前記リ
フトアーム５２に回動位置を検出するセンサを設け、こ
のセンサの検出により、車両を作業状態か非作業状態か
を判断することを特徴とする請求項２に記載のトラクタ
の変速装置とした。

【０００８】

【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。

【０００９】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。

【００１０】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。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。

【００１１】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。

【００１２】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、４
１、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。

【００１３】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。

【００１４】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１
１、ＰＴＯクラッチ制御装置６０、前輪速度制御装置６
２、電子シフト装置６４が作動される。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速ー２速と３速ー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、その横に大径のピストン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７
７、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速ー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、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。

【００１７】次に図５に示すフローチャートに基づいて
この発明に係る電子シフト装置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４
０、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Ｏ
ＦＦにし、同時に昇圧制御バルブ２８の昇圧出力もＯＦ
Ｆにする（ステップＳ７）。そして、車輪回転センサ３
５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、４
１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Ｓ
７）、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Ｓ
９、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３
５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Ｎ
５、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Ｎ１
１）、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、この発明の昇圧制御
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】そして、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９
１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、トラクタの発進
時や変速時に油圧クラッチ昇圧特性を、作業状態、また
はリフトアームの回動状態に応じて変更する構成とした
ので、適切な伝達トルクを得ることにより発進時や変速
時にショックやスリップを防止することができる。

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソレノイドバルブ２７，２４への通電に
より油圧アクチュエータ１６，１６を駆動して変速位置
を切り替える変速装置９と、この変速位置の切替時にエ
ンジンからの動力伝達を一旦「切」とする油圧クラッチ
を備えると共に、車体後部には作業機を昇降自在に連結
するリフトアーム５２を備えたトラクタにおいて、前記
リフトアーム５２に回動位置を検出するセンサを設け、
このセンサの検出に応じて前記油圧クラッチの昇圧特性
を変更する制御部１８を備えたトラクタの変速装置。
【請求項２】ソレノイドバルブ２７，２４への通電に
より油圧アクチュエータ１６，１６を駆動して変速位置
を切り替える変速装置９と、この変速位置の切替時にエ
ンジンからの動力伝達を一旦「切」とする油圧クラッチ
を備えると共に、車体後部には作業機を昇降自在に連結
するリフトアーム５２を備えたトラクタにおいて、この
車両には同車両が作業状態か非作業状態かを検出するセ
ンサを設け、このセンサの検出に応じて、前記油圧クラ
ッチの昇圧特性を変更する制御部１８を備えたことを特
徴とするトラクタの変速装置。
【請求項３】前記リフトアーム５２に回動位置を検出
するセンサを設け、このセンサの検出値により、車両を
作業状態か非作業状態かを判断することを特徴とする請
求項２に記載のトラクタの変速装置。