JP2001065674A - トラクタの走行変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速レバーの操作位置を電気的に検出して、
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
速装置において、変速操作位置判別用の回路構成の簡素
化を図る。 【解決手段】 変速レバー３０の操作位置をポテンショ
メータからの出力電圧として検出して、その検出結果に
基づいて複数段のギヤ変速を行うよう構成し、中立位置
Ｎにおける出力電圧ｅ₀ と現在の検出電圧ｅとの差Δｅ
に基づいて変速レバー３０の操作位置を判別するよう構
成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速レバーの操作
位置をポテンショメータからの出力電圧として検出し
て、その検出結果に基づいて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】上記変速装置においては、変速レバーの
操作位置検出用のポテンショメータからの出力電圧を各
変速位置に相当して設定された各基準値と比較して、現
在の操作位置を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記操作位置判別形態
は、検出電圧の絶対値を判別するものであるから、初期
基準値調整を１台ごと行う必要があり、また、ポテンシ
ョメータなどに印加する電圧を特に安定化させる必要が
あり、変速操作位置判別用の回路構成が複雑になるもの
であった。

【０００４】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであって、変速操作位置の判別形態に改良を加え
ることで、特別な初期基準値調整を不要にするとともに
回路構成の簡素化を図ることを主たる目的としている。

【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ポテンショメ
ータからの出力電圧として検出して、その検出結果に基
づいて複数段のギヤ変速を行うよう構成したトラクタの
走行変速装置であって、予め設定された基準操作位置に
おける基準電圧と、ポテンショメータから出力された現
在の検出電圧との差に基づいて変速レバーの操作位置を
判別するよう構成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、変速レバーが或る変速位置に操作されると、予め設
定された基準操作位置における基準電圧と現在の検出電
圧との差が演算され、この値が各変速位置に対応して設
定された基準値と比較演算されて、現在の操作位置が判
別され、これに基づいて変速操作が自動的に行われる。

【０００８】この場合、基準操作位置と各変速位置との
間における変速レバーの機械的な変位量は決まっている
ので、ポテンショメータからの出力電圧の絶対値にかか
わらず基準操作位置における基準電圧と各変速位置での
検出電圧との差は、各変速位置ごとで一定となり、変速
レバーにポテンショメータを組付けた際に、その出力電
圧や基準電圧を調整する必要はなくなる。

【０００９】（効果） 従って、請求項１に係る発明に
よると、変速レバーの操作位置を、基準操作位置からの
相対位置として認識するので、ポテンショメータの初期
調整などの手間が不要であるとともに、ポテンショメー
タに印加する電圧を厳密に一定にするような必要もなく
なり、変速位置判別用の回路構成の簡素化を図る上で有
効となる。

【００１０】〔請求項２に係る発明の構成、作用および
効果〕

【００１１】（構成） 請求項２に係る発明のトラクタ
の走行変速装置は、請求項１記載の発明において、前記
基準操作位置を中立位置に設定してある。

【００１２】（作用・効果） 上記構成によると、変速
段数にかかわらず基準操作位置を共通に利用でき、変速
段数の仕様変更にも対応しやすいものとなる。

【００１３】〔請求項３に係る発明の構成、作用および
効果〕

【００１４】（構成） 請求項３に係る発明のトラクタ
の走行変速装置は、請求項１または２記載の発明におい
て、前記変速レバーが変位された時、隣接する変速位置
に到達するまでの間は変速操作前の変速段を維持するよ
う構成してある。

【００１５】（作用・効果） 上記構成によると、変速
レバーを移動操作した際の勢いで所望の変速位置を越え
てしまっても、隣接する変速位置に至らなければその変
速段が維持されるこになり、請求項１または２に記載の
発明の上記効果をもたらすとともに、違和感のない変速
を行うことが可能となる。

【００１６】〔請求項４に係る発明の構成、作用および
効果〕

【００１７】（構成） 請求項４に係る発明のトラクタ
の走行変速装置は、請求項１ないし３のいずれか一項に
記載の発明において、エンジン始動時において、変速レ
バーが隣接する変速位置の中間にある場合、近い方の変
速位置に相当する変速段を設定するよう構成してある。

【００１８】（作用） 上記構成によると、エンジンが
始動された時点で、基準操作位置における出力電圧と現
在の検出電圧との差から、隣接する変速位置のいずれに
近いかが判断され、その近い方の変速段が設定される。

【００１９】（効果） 従って、請求項４に係る発明に
よると、基準操作位置における出力電圧と現在の検出電
圧との差から現在の操作位置を判断するので、ポテンシ
ョメータへの印加電圧が変動したとしても、変速レバー
の操作位置を的確に判断でき、エンジン始動時に設定さ
れる変速段が電圧によって変わるようなことが未然に回
避され、違和感のない変速を行うことが可能となる。

【００２０】

【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。

【００２１】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ＰＴ
Ｏ軸９に伝達するＰＴＯ変速機構２０が配備されてい
る。

【００２２】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 によてシフト操作
されるようになっている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】前記副変速機構１５は、シフトスリーブＳ
5 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。

【００２７】前記超減速機構１６は、シフトスリーブＳ
6 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Ｓ
6 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。

【００２８】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３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。

【００２９】前記変速レバー３０は、図４、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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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４
１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。

【００３３】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９に示す図表
のようになる。

【００３４】すなわち、前進第１速では、主変速機構１
１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１
５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。

【００３５】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１
１が１速から４速に切り換えられるようになっている。

【００３６】図８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。

【００３７】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。

【００３８】前記変速レバー３０の変速操作位置が検出
されると、電磁アンロード弁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。

【００３９】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１
１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、電磁アンロード弁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。

【００４０】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パイロット式アンロード弁Ｖ8 が復
帰バネによって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。

【００４１】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Ｖ
7 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。

【００４２】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。

【００４３】次に、前記変速レバー３０の操作位置をポ
テンショメータ３１からの出力変化に基づいて判別する
形態を、図１１のフロー図、および、図１２の概念図に
基づいて説明する。

【００４４】ポテンショメータ３１から取り出された検
出電圧ｅが読み取られると (♯1)、予め設定されている
中立位置（Ｎ）における基準電圧ｅ₀ と前記検出電圧ｅ
との差Δｅが演算され (♯2)、各変速位置ごとに予め設
定されている比較値Δｅ₁ 〜Δｅ₁₂と前記電圧差Δｅが
比較され (♯3)、変速レバー３０の操作位置が判断され
(♯4)、判断された変速位置に基づいて上記変速制御が
実行される (♯5)。

【００４５】前記基準電圧ｅ₀ は、ポテンショメータ３
１の組付け調整時に読み取った中立位置（Ｎ）における
検出電圧ｅがそのまま基準電圧として決定されたもので
あり、その絶対値に多少の誤差があることは問題になら
ない。また、各変速位置における検出電圧と基準電圧ｅ
₀ との差Δｅ₁ 〜Δｅ₁₂のそれぞれは、基準電圧ｅ₀の
絶対値の大きさにかかわらず、中立位置（Ｎ）から各変
速位置までの機械的な位置偏差とポテンショメータ３１
の特性に基づいて予め割り出される一定の値であり、こ
の差Δｅ₁ 〜Δｅ₁₂を各変速位置ごとの比較値に設定し
て、演算した前記電圧差Δｅと比較することで、変速レ
バー３０の現在の操作位置を判断することができるので
ある。

【００４６】ここで、或る変速位置にある変速レバー３
０が他の変速位置に移動操作され始めた際、隣接する変
速位置に移動したことが判別されるまでは現在の変速段
が維持されるようになっている。例えば、図１３の模擬
図に示すように、前進５速にある変速レバー３０を増
速方向に動かした場合、前進６速に到るまでは前進５
速状態が維持され、また、前進６速にある変速レバー
３０を減速方向に動かした場合、前進５速に到るまで
は前進６速状態が維持されることになり、変速レバー３
０が前進５速と前進６速の間にあっても、現出され
る変速段はその操作される前の変速状態によって異なる
ことになる。

【００４７】また、エンジンが始動された時点で、変速
レバー３０が隣接する変速位置の中間に位置しているよ
うな場合には、近い方の変速位置の変速段が目標の変速
段に設定されるようになっている。例えば、エンジンが
始動された時点で、変速レバー３０が前進１速と前進
２速の間にあり、かつ、前進１速側に寄っていれば
前進１速が目標の変速段に決定され、前進２速側に寄
っていれば前進２速が目標の変速段に決定されて変速制
御が実行されるのである。

【００４８】〔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。 変速レバー３０の操作位置を判断する基準操作位置
としては、中立位置（Ｎ）以外の変速位置でもよく、例
えば前進１速あるいは最高速（実施形態では前進１２
速）を基準操作位置とすることもできる。 上記実施形態では、主変速機構１１、副変速機構１
５、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１
４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。 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。 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。

【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】変速操作位置判別用のフローチャート

【図１２】変速操作位置判別のための概念図

【図１３】変速段の決定判別を説明する模擬図

【符号の説明】

３０ 変速レバー ３１ ポテンショメータ Ｎ 中立位置 ｅ₀ 出力電圧 ｅ 検出電圧 Δｅ 電圧差

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速レバーの操作位置をポテンショメー
   タからの出力電圧として検出して、その検出結果に基づ
   いて複数段のギヤ変速を行うよう構成したトラクタの走
   行変速装置であって、 予め設定された基準操作位置における基準電圧と、ポテ
   ンショメータから出力された現在の検出電圧との差に基
   づいて変速レバーの操作位置を判別するよう構成してあ
   ることを特徴とするトラクタの走行変速装置。
2. 【請求項２】 前記基準操作位置を中立位置に設定して
   ある請求項１記載のトラクタの走行変速装置。
3. 【請求項３】 前記変速レバーが変位された時、隣接す
   る変速位置に到達するまでの間は変速操作前の変速段を
   維持するよう構成してある請求項１または２記載のトラ
   クタの走行変速装置。
4. 【請求項４】 エンジン始動時において、変速レバーが
   隣接する変速位置の中間にある場合、近い方の変速位置
   に相当する変速段を設定するよう構成してある請求項１
   ないし３のいずれか一項に記載のトラクタの走行変速装
   置。