JP2000310322A - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、油圧シリンダなどにより変速位置を切
り替える変速制御装置は、ギヤの噛合いを円滑にするた
めギヤの切替前に動力上手側の伝達経路を「切」とする
ものであるが、この「切」の出力からアクチュエータを
作動するまでの設定時間（クラッチの応答遅れや慣性力
の影響が無くなると想定される時間）は、車両がいかな
る状態でも一定であった。この為、オペレータが変速操
作してペダルクラッチを離しても車両が発進せず、その
後所定時間が経過した後で車両が発進し、操作性を損な
うという課題があった。 【解決手段】 主クラッチを入切するクラッチペダル８
に、この踏込み操作を検出するセンサ９を設け、前記変
速装置３Ａを切替えるときにペダル８の踏込み操作を検
出している場合には、前記通常時よりもアクチュエータ
７Ａ，７Ｂを早期に作動してギヤの切替えを完了する構
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、車両の変速制御
装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】従
来、農業用トラクタなどでは、特開平５−５２２５４号
公報に示されるように、エンジンの回転動力を主クラッ
チと複数の変速装置を介して後輪、または前輪へ伝達
し、前記変速装置の１つを切替えるときには、当該変速
装置の動力上手側に設けたリバースチェンジ、またはメ
インチェンジにて動力伝達経路を「切」とし、油圧シリ
ンダの作動により目的の変速位置へ切替える変速制御装
置を備えたものが知られている。

【０００３】しかしながら、これら従来の変速制御装置
は、ギヤの噛合いを円滑にするため油圧シリンダの作動
前、即ちギヤの切替前に動力上手側の伝達経路を「切」
とするものであるが、この「切」の出力から油圧シリン
ダを作動する設定時間（クラッチの応答遅れや慣性力の
影響が無くなると想定されるまでの遅延時間）は、車両
がいかなる状態でも一定であった。

【０００４】この為、例えば車両を停止した状態でこれ
から発進する際、オペレータが変速位置を設定し、クラ
ッチペダルを任意に操作して動力伝達を「入」としても
車両が発進せず、その後所定時間が経過した後で車両が
発進することとなり、タイムラグを生じ操作性を損なう
という課題があった。一方、前記クラッチ（従来公報で
はリバースチェンジに相当）を常時短時間で「入」とす
る構成とすると、走行中にギヤの切り替えが円滑に行わ
れずショックを生じたり、車速が急激に変わるという課
題が生じる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を鑑
みて、車両の変速制御装置を以下のように構成した。即
ち、エンジン１の回転動力を主クラッチ２とギヤ式変速
装置３Ａを介して後輪４，４、または前輪５，５へ伝達
し、前記変速装置３Ａを切替えるときには、当該変速装
置３Ａの動力上手側に設けたクラッチ６ａ，６ｂにて動
力伝達経路を「切」として設定時間（ｔ２）経過後、ア
クチュエータ７Ａ，７Ｂの作動により目的の変速位置へ
切替える変速制御装置を備えた車両において、前記車両
の主クラッチ２をペダル８操作により入切可能に構成す
ると共に、この踏込み操作を検出するセンサ９を設け、
前記変速装置３Ａを切替えるときにペダル８の踏込み操
作を検出している場合には、前記設定時間（ｔ２）より
も短い設定時間（ｔ１）でアクチュエータ７Ａ，７Ｂを
作動することを特徴とする車両の変速制御装置とした。

【０００６】

【発明の効果】以上のように構成した車両の変速制御装
置は、前記ギヤ変速装置３Ａを切替えるときにクラッチ
ペダル８の踏込み操作を検出している場合、即ちオペレ
ータが人為的に動力を入切する場合は、前記アクチュエ
ータ７Ａ，７Ｂを前記所定時間（ｔ１）より早い時間に
作動する構成としたので、ギヤの切替えが早期に完了さ
れ、前述のように発進時にタイムラグを生じず、任意に
車両を発進でき操作性を損なうことが無い。

【０００７】

【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）の
変速制御装置について説明する。トラクタ１０は、図２
に示すように、ボンネット１１の内部に搭載されたディ
ーゼルエンジン１からクラッチハウジング、ミッション
ケース１２等を一体的に連結して車体の剛体主枠とし、
前記主枠の前部左右に一対の前輪４，４をミッションケ
ース１２後側部に左右一対の後輪５，５を設けている。
また前記ミッションケース１２には、前後進切替装置６
と変速装置（主変速装置３Ａ、副変速装置３Ｂ）を内装
し、エンジン１の回転動力を適宜減速して、前記前輪
５，５、または後輪４，４へ伝達し駆動する構成となっ
ている。

【０００８】前記ボンネット１１の後部にはハンドルポ
スト１３を設け、この上端部にステアリングハンドル１
４を突出し、側部にアクセルレバーや前後進切替レバー
１５を設けている。そしてこの前後進切替レバー１５の
回動基部には、後進操作を検出するセンサとしてレバー
を後進位置へスライド操作するとＯＮする後進スイッチ
２４を設けている。

【０００９】ハンドルポスト１３の下方には、クラッチ
ペダル８を設け、この踏込み操作によって後述する主ク
ラッチ２の動力伝達を「入」「切」する構成となってい
る。またこのクラッチペダル８の回動基部には、踏込み
状態を検出するセンサとして、クラッチペダルセンサ９
を設けている。トラクタ１０の操縦席１６周囲について
説明する。

【００１０】操縦席１６の側方には、車体後部の作業機
１８の高さを変更する作業機昇降用レバー１７や変速レ
バー１８を設け、前記昇降用レバー１７の回動基部には
レバー操作位置を検出するポテンショメータ１９を設け
ている 変速レバー１８は、「Ｈ」型シフト式レバーで、この回
動操作でリンク機構を介して後述する副変速装置３Ｂを
切替える構成となっている。また、レバーノブ部２０に
上下一対の変速スイッチ（主変速アップスイッチ２１、
主変速ダウンスイッチ２２）を設け、同スイッチ２１，
２２のＯＮ操作毎に後述するコントローラ２３の通電指
令を介して、変速用アクチュエータである２つの油圧シ
リンダ７Ａ，７Ｂのピストンを伸縮し、主変速装置３Ａ
の変速位置を１段ずつ切替える構成となっている。

【００１１】そして、これらのポテンショメータ１９や
変速スイッチ２１，２２の各種検出器や設定器は、操縦
席１５下方の制御部であるコントローラ２３へ接続する
構成となっている。トラクタ１０の車体後部には、作業
機昇降用油圧シリンダ２５を内装するシリンダケース２
６を備え、前記シリンダ２５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２７を上下回動する構成
となっている。また、車体後部には、トップリンクと左
右のロワーリンクからなる３点リンク機構を設け、同リ
ンク機構に作業機２８を連結する構成となっている。そ
して前記リフトアーム２７の片側には、この回動基部に
リフトアーム角センサ２９を設けている。

【００１２】これにより、前記コントローラ２３は、作
業機昇降用レバー１７の検出角度とリフトアーム２７の
設定角度とを一致させるように、作業機上昇用比例圧力
制御弁のソレノイド３０Ａ、或いは作業機下降用比例圧
力制御弁のソレノイド３０Ｂへ通電し作業機２８を昇降
する構成となっている。トラクタ１０の動力伝達構成に
ついて図１に基づいて説明する。

【００１３】前記エンジン１から出力した回転動力は、
動力上手側から順に前記主クラッチ２、前後進切替装置
６、主変速装置３Ａと伝達され、最終的に副変速装置３
Ｂにて減速された回転動力を後輪デフ機構３５を介して
後輪４，4へ、または前輪伝達軸３６、及び前輪デフ機
構３７を介して前輪５，5へ伝達する構成となってい
る。

【００１４】前後進切替装置６は、湿式多板形態の前進
用クラッチ６ａ、若しくは後進用クラッチ６ｂを有する
パワーシフト式切替装置であり、主クラッチ２から伝達
された回転駆動力を、主変速装置３Ａへ正転、若しくは
逆回転で伝達する切替装置である。前後進切替装置６に
は、夫れ夫れ常時噛合いギヤを設けた前後進入力軸４４
と、リバース軸４５と、前記前進用クラッチ４３Ａと後
進用クラッチ４３Ｂとを設けた前後進出力軸４６とが夫
れ夫れ平行して設けられている。そして、エンジン１の
回転動力は、前後進切り替えレバー１５が前方にスライ
ドされ後進スイッチがＯＦＦであると、コントローラ２
３を介して後述する切替制御弁４７が切替えられ、前進
用クラッチ６ａのピストン部に圧油が入り同クラッチの
ディスクが圧着する。また、前後進切替レバー１５が後
方へスライド操作され、後進スイッチ２４がＯＮする
と、コントローラ２３を介して前記切替制御弁４７が切
替えられ、後進用クラッチ６ｂのピストン部に圧油が入
り同クラッチ６ｂのディスクが圧着する。

【００１５】ここで、図３と図４に基づいて、前記前後
進切替装置６の油圧回路構成について説明する。前記エ
ンジン１より駆動されるポンプＰは、ミッションケース
１２を兼ねたオイルタンクＴより油を吸い上げ、減圧弁
Ｒを介して前後進切替用油路５０へと油を送り込む。同
油路５０では、最初に前記前進用、及び後進用クラッチ
６ａ，６ｂのディスク部へ送油する潤滑用油路５１を分
岐し、更に電磁比例減圧弁５２を備えた油圧調整用油路
５３を分岐して設けている。そして前後進切替用油路５
０は、切替制御弁５４を通じ前進用クラッチ６ａ、若し
くは後進用クラッチ６ｂへ圧油を連通する構成となって
いる。

【００１６】前記電磁比例減圧弁５２は、通常コントロ
ーラ２３により一定の通電状態に保たれ、ポンプＰから
の圧油はパイロットスプール５５に作用して、図中右方
向へ移動しリリーフ部のポペット５６にかかる荷重とな
る。このため、ポペット５６は閉じられたままで、前記
油路内の図（Ｂ）中ポイントＡ，Ｂ，Ｃは同圧となり油
の流れは生じない。

【００１７】そしてこの状態で、前記前後進切替レバー
１５が一方、例えば前方へ操作されると、コントローラ
２３の通電により切替制御弁５４の前進側ソレノイド５
４ａへ通電が行われ、切替制御弁５４の図中右側の油室
５４ＡがＰポートと連通し、前進用クラッチ６ａへ圧油
が流れ込む。一方前記電磁比例減圧弁５２は、この時コ
ントローラ２３による電圧が所定時間の間一定に保持さ
れており、前記切替制御弁５４を通る圧油はオリフィス
５７で決められた流量の速度で前記クラッチ６ａのクラ
ッチピストン４３を動かす。尚、この状態では、クラッ
チピストン４３は、ピストンのストロークエンドまで作
動しないように前記電磁比例減圧弁５２へ通電が保たれ
ている。

【００１８】そして、前記変速スイッチ２１，２２の信
号検出から一定時間（例えば１６０ｍｓｅｃ）後、電磁
比例減圧弁５２への通電量を下げると、前記パイロット
スプール５５に作用する力が無くなり、このパイロット
スプール５５はスプリング５８の付勢力により図中左側
に戻り、調整ネジ５９にて初期セットされた油圧力にて
ピストン４３をストロークエンド迄動かし、このピスト
ン４３がストロークエンドに達すると前記ポイントＢの
圧力は初期圧力に戻る。

【００１９】その後、電磁比例制御弁５２への通電量を
徐々に上昇させていくことで、クラッチピストン４３の
押圧力も徐々に上がりクラッチディスクを緩やかに圧着
していく。尚、前後進切替レバー１５を後方へ操作し、
後進スイッチ２４がＯＮとなって車両を後進する場合も
同様であるため説明は省略する。

【００２０】主変速装置３Ａは、「１−２速」、及び
「３−４速」用の切替制御弁６１，６２と、この制御弁
６１，６２により圧油を受けて作動するアクチュエータ
となる複動式油圧シリンダー（以下、「３−４速」変速
用油圧シリンダ７Ａ，「１−２速」変速用油圧シリンダ
７Ｂ）を有するシンクロメッシュギア式の変速装置であ
る。

【００２１】主変速装置３Ａには、前記主変速入力軸６
３と主変速出力軸６４とが平行して設けられ、両軸間６
３，６４間に前方から順に４速ギヤ組６５、３速ギヤ組
６６、２速ギヤ組６７、１速ギヤ組６８が設けられてい
る。前記４速ギヤ組６５と３速ギヤ組６６との駆動側ギ
ヤ間には、シンクロ機構を有するシフターリングを設
け、該リングを前記「３速−４速」変速用油圧シリンダ
７Ａのピストン伸縮により前後スライドする構成となっ
ている。

【００２２】これにより、油圧シリンダ７Ａのピストン
伸長により前記４速ギヤ組６５を介して動力が伝達され
「４速」となり、油圧シリンダ７Ａのピストン短縮によ
り前記３速ギヤ組６６を介して動力が伝達され「３速」
となる。同じく、前記２速ギヤ組６７と１速ギヤ組６８
との駆動側ギヤ間にも、シンクロ機構を有するシフター
リングを設け、該リングを前記「１−２速」変速用油圧
シリンダ７Ｂのピストン伸縮により前後スライドする構
成となっている。

【００２３】これにより、油圧シリンダ７Ｂのピストン
伸長により前記２速ギヤ組６７を介して動力が伝達され
「２速」となり、油圧シリンダ７Ｂのピストン短縮によ
り前記１速ギヤ組６８を介して動力が伝達され「１速」
となる。従って、主変速装置３Ａは四段の変速位置を有
する構成となっている。副変速装置３Ｂは、前記変速レ
バー１８の手動操作によりリンク機構を介して切替える
スライディングメッシュギヤ式の変速装置である。副変
速装置３Ｂには、図１中上側から第一カウンター軸７
０、「Ｈ速（高速）」から「Ｍ速（中速）」「Ｌ速（低
速）」「ＬＬ速（超低速）」の４つの変速ギヤを遊転自
在に設ける副変速出力軸７１、そして第二カウンター軸
７２を平行して設けている。また、前記第二カウンター
軸７２の前部には、前記「Ｈ速」と「Ｍ速」の変速ギヤ
と常時噛合っている前後２つのギヤを有する第三カウン
ター軸７３を遊転して設けている。

【００２４】そして、変速レバー１８をＨ式レバーガイ
ドに沿って、内前方へ回動操作するとシフタ７４が前方
へスライドされ、前記「Ｈ速」ギヤが副変速出力軸７１
と直結して「Ｈ速」となり、内後方へ回動操作するとシ
フタ７４が後方へスライドされ、前記第三カウンター軸
７３、「Ｍ速」ギヤ、副変速出力軸７１と回転動力が伝
達されて「Ｍ速」となる。

【００２５】また、変速レバー１８をＨ式レバーガイド
に沿って、外前方へ回動操作するとシフタ７５が前方へ
スライドされ、回転動力は第一カウンター軸、中継軸７
６、第二カウンター軸７２、「ＬＬ速」ギヤと伝達され
「ＬＬ速」となり、外後方へ回動操作するとシフタ７５
が後方へスライドされ、回転動力は前記第一カウンター
軸７０、中継軸７６、「Ｌ速」ギヤと伝達されて「Ｌ
速」となる。

【００２６】従って、副変速装置３Ｂは四段の変速位置
を有する構成となっている。以上のように構成した主変
速装置３Ａと副変速装置３Ｂとを有するトラクタ１０
は、図６に示すように夫れ夫れギヤ組を組み合わせて全
１６段の変速が可能となっている。コントローラ２３
は、内部に各種信号を処理するＣＰＵと、この発明の制
御プログラムを格納したＥＥＰＲＯＭと、各種信号を一
時記憶するＲＡＭと、タイマー等を有する構成となって
おり、入力部には、作業機昇降用レバー１７のポテンシ
ョメータ１９、リフトアーム角センサ２９、後進スイッ
チ２４、主変速アップスイッチ２１、主変速ダウンスイ
ッチ２２、クラッチペダルスイッチ９、「１−２速」、
及び「３−４速」切替用の変速用油圧シリンダ７Ａ，７
Ｂのピストン伸縮量を検出するポテンショメータ３１
Ａ，３１Ｂ等を接続して設けている。

【００２７】また、出力部には、作業機昇降用油圧シリ
ンダ２５への圧油を挿通する作業機上昇用、及び下降用
の比例圧力制御弁のソレノイド３０Ａ，３０Ｂと、ブザ
ー３２、前記２つの変速用油圧シリンダ７Ａ，７Ｂのピ
ストンを夫れ夫れ伸縮操作する切替制御弁６１，６２の
ソレノイド６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ等を接続し
て設けている。

【００２８】以上のように構成したトラクタ１０の変速
装置は、図７乃至図９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位置の切り替えが行われ
る。最初に図７のように、ＳＴＥＰ１でエンジンキース
イッチがＯＮされると、コントローラ２３により各種セ
ンサや設定器の接続状態、設定状態などが読み込まれ
る。そして、エンジンキースイッチＯＮの時だけは主変
速装置３Ａが「１速」に切り替えられる。続けて後進制
御、変速制御（副変速）、変速制御（主変速）等の各種
制御の処理が行われ、リターンとなる。

【００２９】主変速装置３Ａに係る変速制御は、図９に
示すように、ＳＴＥＰ１で、変速スイッチ２１，２２の
操作が検出され、これがＹＥＳの場合ＳＴＥＰ２で、主
変速装置３Ａより動力上手側に位置する前後進切替装置
６の現在圧着しているクラッチ６ａ（６ｂ）を「切」と
する。続けてスイッチ信号が変速アップスイッチ２１か
ダウンスイッチ２２かどうかを判定し（ＳＴＥＰ３）、
変速ダウンスイッチ２２で、且つクラッチペダルスイッ
チ９がＯＮであるとき（ＳＴＥＰ４）には所定時間ｔ２
（例えば３ｓｅｃ＝走行中、コントローラ２３により変
速が行われてもギヤが円滑に噛合うと想定される時間）
経過後に現変速位置を１速だけ減速するよう切替制御弁
６１，６２のソレノイド６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２
ｂへ通電を開始する。

【００３０】また、前記ＳＴＥＰ３，４の判定がＮＯの
場合は、所定時間ｔ１（例えば３００ｍｓｅｃ）経過後
に現変速位置を１速だけ減速するよう前記切り替制御弁
への通電を開始する。一方、スイッチ信号が変速アップ
であったり、変速ダウンであってもクラッチペダル８の
踏込み操作が無い場合には、前述同様所定時間ｔ１経過
後に現変速位置を１速だけ増速、若しくは減速するよう
前記切替制御弁６１，６２のソレノイド６１ａ，６１
ｂ，６２ａ，６２ｂへ通電を開始する。

【００３１】そして、ＳＴＥＰ６にて、前記ポテンショ
メータ３１Ａ，３１Ｂにより目的の変速位置に対応する
ピストン伸縮位置となると前記通電を停止し、前後進切
替装置６の前進用、若しくは後進用クラッチ６ａ，６ｂ
を元に戻し、ブザーを１回鳴らしてエンドとなる。尚、
前記後進制御は、図８のように、前記後進スイッチがＯ
Ｎで、且つ副変速が「Ｈ速」主変速が「４速」であると
きに、自動的に主変速を「３速」に切替えるものであ
る。これにより、作業中、高速で後進することが無くな
り車両の安全性を保ことができる。

【００３２】以上のように構成したトラクタ１０の変速
制御装置は、クラッチペダル８の踏込み操作を検出して
いる時で、特に減速操作のときにだけ、変速を迅速に完
了する構成、即ち変速スイッチ２１，２２の検出後、油
圧シリンダ７Ａ，７Ｂへの通電を通常よりも早めに出力
し、続くクラッチ６ａ（６ｂ）も早期に圧着して変速を
完了する構成としたので、トラクタ１０はオペレータの
ペダル操作により発進できる状態となる。

【００３３】これにより、例えば前記切替制御弁６１，
６２への通電開始時間を長く遅らせ、例えば、常時変速
用油圧シリンダ７Ａ，７Ｂへの出力を走行中、コントロ
ーラ２３だけによるギヤ切り替えを想定した構成（所定
時間ｔ２だけの設定）とと比較して、発進時にトラクタ
１０が進まないといった課題を無くし、車両の操作性を
向上することができる。

【００３４】またこの発明では、主変速装置３Ａを切り
替える際に動力上手側の前後進切替装置６のクラッチを
利用して動力伝達を「切」とする構成としたが、これに
替えて前記主クラッチ２や別途専用のクラッチをコント
ローラ２３の通電指令により入切する構成としても良い
し、またクラッチペダルを踏み込んでいるときは、設定
時間（ｔ２）を０秒、即ち遅延時間を無しとしても良
い。また、クラッチペダル８の踏み込み状態を検出する
構成としては、クラッチペダル８から主クラッチ６まで
の動力伝達部材の変位を検出したり、主クラッチ８自体
の圧着状態を検出して間接的に検出する構成としても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの動力伝達線図。

【図２】トラクタの全体側面図。

【図３】前後進切替装置に係る油圧回路図。

【図４】前後進切替装置に係る制御弁の構成を示す図。

【図５】コントローラの接続状態を示すブロック図。

【図６】各変速位置とアクチュエータの作動状態を示す
図。

【図７】制御フローチャート（１）。

【図８】制御フローチャート（２）。

【図９】制御フローチャート（３）。

【符号の説明】

１ 前輪 ２ 主クラッチ ３Ａ 主変速装置 ３Ｂ 副変速装置 ４ 後輪 ５ 前輪 ６ 前後輪切替装置 ６ａ 前輪用クラッチ ６ｂ 後進用クラッチ ７Ａ 「３−４速」変速用油圧シリンダ ７Ｂ 「１−２速」変速用油圧シリンダ ８ クラッチペダル ９ クラッチペダルスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大下 淳一 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 (72)発明者 村上 徹司 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 Ｆターム(参考） 3D041 AA30 AA53 AA59 AA80 AB05 AC11 AC17 AC18 AD18 AD30 AD31 AE14 AE32 AF00 3J052 AA01 CA01 CA11 CA14 CB01 CB16 EA03 FB31 GA26 GC65 HA01 KA15 LA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン１の回転動力を主クラッチ２と
   ギヤ式変速装置３Ａを介して後輪４，４、または前輪
   ５，５へ伝達し、前記変速装置３Ａを切替えるときに
   は、当該変速装置３Ａの動力上手側に設けたクラッチ６
   ａ，６ｂにて動力伝達経路を「切」として設定時間（ｔ
   ２）経過後、アクチュエータ７Ａ，７Ｂの作動により目
   的の変速位置へ切替える変速制御装置を備えた車両にお
   いて、前記車両の主クラッチ２をペダル８操作により入
   切可能に構成すると共に、この踏込み操作を検出するセ
   ンサ９を設け、前記変速装置３Ａを切替えるときにペダ
   ル８の踏込み操作を検出している場合には、前記設定時
   間（ｔ２）よりも短い設定時間（ｔ１）でアクチュエー
   タ７Ａ，７Ｂを作動することを特徴とする車両の変速制
   御装置。