JP2001124200A - 作業車両の静油圧式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常多用される出力要求に合わせてＨＳＴの
容量を定め、作業内容に応じて随時出力を増大できるよ
うにしたＨＳＴを得る。 【解決手段】 可変式油圧ポンプ３１と、この油圧ポン
プ３１にて駆動される油圧モータ３２とを備えた静油圧
式無段変速装置（ＨＳＴ）１２に於いて、油圧モータ３
２の傾転角切替ポート４１に掛かるポート圧力は、方向
制御弁４２の切替により２段階に変更可能であり、この
方向制御弁４２は電磁弁４５によって切り替わる。ＨＳ
Ｔペダル２１の踏み込み量をポテンショメータ３９で検
出し、且つ、アーム角センサ２８によりアームが上げ位
置にあるか否かを判定する。アーム下げ位置では、コン
トローラ４０は作業負荷が大であると見做して電磁弁４
５を開放位置（ハ）にして方向制御弁４２を（ロ）位置
に切り替える。従って、油圧モータ３２の傾転角が大と
なり、ＨＳＴ１２の出力トルクが高トルクとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は作業車両の静油圧式
無段変速装置に関するものであり、特に、トラクタや田
植え機等の作業車両の静油圧式無段変速装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】比較的
小型の作業車両に於いては、エンジン動力を静油圧式無
段変速装置（ＨＳＴ）によって変速するものが知られて
いる。該ＨＳＴはエンジン動力によって駆動される可変
式油圧ポンプと、この油圧ポンプにて駆動される油圧モ
ータとを組み合わせて構成され、トラニオン軸の回転に
て油圧ポンプの傾転角を変更することにより、油圧モー
タの回転を無段階に変速して出力するものである。

【０００３】しかし、道路等を高速走行する場合と、作
業機を装着して負荷が掛かった状態で走行する場合とで
は、ＨＳＴに対する出力要求が異なってくる。最大の出
力要求に合わせて容量の大きなＨＳＴを搭載した場合は
駆動馬力が大きくなり、出力要求が小さなときであって
も無駄な馬力を消費することになり、非効率であるとと
もに、消費する燃料が多くなって不経済である。一方、
容量の小さいＨＳＴを搭載し、出力要求が大きいときは
変速装置によって出力トルクを増大させることもできる
が、副変速装置の変速段数が増えるため操作性が悪くな
る。

【０００４】そこで、通常多用される出力要求に合わせ
てＨＳＴの容量を定め、作業内容に応じて随時出力を増
大できるようにしたＨＳＴを得るために解決すべき技術
的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、エンジンの回転動力
にて駆動され、且つ、変速ペダルの踏み込み操作に応じ
て吐出量を変更する可変式油圧ポンプと、この油圧ポン
プにて駆動される油圧モータとを具備する静油圧式無段
変速装置を搭載した作業車両に於いて、前記油圧モータ
に内部斜板の傾転角を段階的に変更するアクチュエータ
を設けるとともに、機体に連結した作業機の高さを検出
するセンサを設け、該センサの検出値に応じて前記油圧
モータの傾転角を変更し、前記油圧モータの出力トルク
を切り替えるように構成した作業車両の静油圧式無段変
速装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従って詳述する。図１は作業車両の一例としてトラ
クタ１０を示し、機体の前部にエンジン１１を搭載し、
該エンジン１１の回転動力は静油圧式無段変速装置（Ｈ
ＳＴ）１２により減速されてトランスミッション１３に
伝達され、走行系及びＰＴＯ系に分岐される。走行系の
動力にて前輪１４及び後輪１５が駆動され、機体後部に
例えばロータリ作業機（図示せず）等を連結したとき
は、ＰＴＯ系に動力にて該ロータリ作業機が駆動され
る。尚、１６はリフトアームであり、リフトシリンダ１
７の伸縮によって上下回動する。

【０００７】一方、運転席１８の前方にステアリングハ
ンドル１９が設けられ、該ステアリングハンドル１９の
近傍に作業機昇降レバー２０を設けてある。前述したよ
うに、機体後部にロータリ作業機を連結したときは、該
作業機昇降レバー２０の操作により、前記リフトシリン
ダ１７が駆動されてリフトアーム１６が上下回動し、リ
ンク機構を介してロータリ作業機が昇降する。また、運
転席１８の下方のフロアには、変速ペダルであるＨＳＴ
ペダル２１が前後回動可能に設けられ、後述するよう
に、該ＨＳＴペダル２１を踏み込むことによって、前記
ＨＳＴ１２の回転出力を変速できるように形成してあ
る。

【０００８】本実施の形態では、当該トラクタ１０にて
掘削作業を行えるように、機体の前方に左右一対のアー
ム２２，２２を取り付け、このアーム２２，２２の先端
部にバケット２３を装着してある。前記アーム２２はア
ームシリンダ２４の伸縮により上下に回動し、バケット
２３はバケットシリンダ２５の伸縮によって掬い動作が
行われる。前記ステアリングハンドル１９の前方には、
作業機操作レバーであるアーム操作レバー２６及びバケ
ット操作レバー２７が設けられており、該アーム操作レ
バー２６及びバケット操作レバー２７にて前記アームシ
リンダ２４及びブームシリンダ２５の伸縮操作が行われ
る。尚、２８はアームの持上げ角を検出するためのアー
ム角センサであり、２９はバケットの掬い角を検出する
ためのバケット角センサである。

【０００９】図２及び図３に示すように、前記ＨＳＴ１
２はクラッチハウジング３０の後壁面に取り付けられて
おり、エンジン１１の回転動力にて駆動される可変式油
圧ポンプ３１と、この油圧ポンプ３１にて駆動される油
圧モータ３２とを備え、且つ、該ＨＳＴ１２はトランス
ミッション１３と一体に固設されたケース３３内に収容
されている。エンジン１１の回転動力は主クラッチ３４
によって入り切りされ、主クラッチ３４が入りの状態で
は、エンジン１１の回転動力が主クラッチ３４から後方
へ突出する回転軸３５を経て前記ＨＳＴ１２の油圧ポン
プ軸３６に入力される。

【００１０】油圧ポンプ３１の側方に突設されたトラニ
オン軸３７は、モータシリンダ若しくは油圧シリンダ等
のアクチュエータ３８の駆動によって回動する。オペレ
ータが前記ＨＳＴペダル２１を前後何れかに踏み込んだ
ときは、該ＨＳＴペダル２１の踏み込み角をポテンショ
メータ３９にて検出し、該ポテンショメータ３９の検出
値に基づくコントローラ４０から指令信号によって前記
アクチュエータ３８が駆動され、トラニオン軸３７が回
転して油圧ポンプ３１の吐出量が無段階に変更される。

【００１１】このように、ＨＳＴペダル２１の踏み込み
量を電気的に検出してトラニオン軸３７を回転させるた
め、ＨＳＴ１２の出力を増大するときにＨＳＴペダル２
１の踏力が少なくて済み、走行負荷の増加による踏力の
急変がなくなって安定した操作感が得られる。また、車
速を一定に保持するクルーズコントロール機能を簡単に
構成することができる。

【００１２】ここで、油圧モータ３２の内部斜版の傾転
角を変更する傾転角切替ポート４１に掛かるポート圧力
は、方向制御弁４２によって２段階に切り替わり、通常
は該方向制御弁４２が(イ)位置にあって、傾転角切替ポ
ート４１がタンク４３に連通しているため、ポート圧力
が低圧となっている。従って、油圧モータ３２の傾転角
が小となり、前記油圧ポンプ３１の吐出量に応じて、モ
ータ軸４４が低トルクにて回転する。即ち、機体の高速
走行に適した状態となる。

【００１３】いま、前記コントローラ４０からの指令に
より電磁弁４５が開放位置（ハ）に切り替われば、油圧
源４６のパイロット油が該電磁弁４５を介して前記方向
制御弁４２のパイロットポートに作用し、前記方向制御
弁４２が(ロ)位置に切り替わる。従って、油圧ポンプ３
１の吐出油が傾転角切替ポート４１に作用してポート圧
力が高圧となり、油圧モータ３２の傾転角が大となって
モータ軸４４が高トルクにて回転する。即ち、高負荷の
作業に適した状態となる。前記傾転角切替ポート４１に
掛かるポート圧力を切り替える方向制御弁４２と、該方
向制御弁４２のパイロット圧を切り替える電磁弁４５等
から、油圧モータ３２の傾転角を段階的に変更するアク
チュエータが構成される。

【００１４】前記電磁弁４５の切り替えは、ＨＳＴペダ
ル２１の踏み込み量と前記バケット２３を装着したアー
ム２２の持上げ角によって制御される。図３乃至図５に
示すように、掘削作業中は前記アーム角センサ２８の検
出値によりアーム２２が上げ位置にあるか否かを監視す
る（ステップ１）。アーム２２が下げ位置にあるとき
は、バケット２３が地面に接近して土砂を前方に押し寄
せながら走行している状態であり、作業負荷が大であ
る。然るときは、コントローラ４０からの指令信号によ
り前記電磁弁４５を開放位置（ハ）にし、方向制御弁４
２を（ロ）位置に切り替えて、油圧モータ３２をＬｏｗ
モードにする（ステップ４）。従って、油圧モータ３２
の傾転角が大となり、該油圧モータ３２は出力トルクが
高トルクにて回転し、図５の実線に示すように、ＨＳＴ
ペダル２１の踏み込み量に対して一定の割合で油圧モー
タ３２の回転数が増加する。

【００１５】これに対して、ステップ１に於いてアーム
２２が上げ位置にあるときは、バケット２３が地面から
浮上して土砂を運搬するために走行している状態であ
り、土砂を押し寄せながら前進するときよりも作業負荷
が軽くなる。然るときは、前記ポテンショメータ３９の
検出値によりＨＳＴペダル２１の踏込み量を監視する
（ステップ２）。ＨＳＴペダル２１の踏み込み量が小で
あるときは、ステップ４にジャンプし、前述と同様にし
て油圧モータ３２をＬｏｗモードにする。一方、ステッ
プ２に於いてＨＳＴペダル２１の踏み込み量が切替えポ
イント以上に大であるときは、前記電磁弁４５を閉止位
置（ニ）にして方向制御弁４２を（イ）位置に切り替
え、油圧モータ３２をＨｉｇｈモードにする（ステップ
３）。従って、油圧モータ３２の傾転角が小となり、該
油圧モータ３２は低トルクにて高速回転するため、機体
は高速走行が可能となる。

【００１６】このように、ＨＳＴペダル２１の踏み込み
量とアーム操作レバー２６の操作に連動し、作業負荷の
変動に応じて前記油圧モータ３２の傾転角が変更される
ため、その都度スイッチ切り替え等の操作を行わずし
て、ＨＳＴ１２の出力トルクを自動的に高低２段階に切
り替えることができる。

【００１７】或いは、図１及び図３に示した作業機昇降
レバー２０の操作によって前記電磁弁４５を切り替える
ように構成してもよい。該作業機昇降レバー２０は、前
述したように、リフトアーム１６を回動してロータリ作
業機等を昇降させるものであるが、掘削作業を行う場合
はロータリ作業機が連結されていないので、該作業機昇
降レバー２０は不要となっている。この作業機昇降レバ
ー２０の操作によって前記電磁弁４５を開閉すれば、オ
ペレータがステアリングハンドル１９から手を離すこと
なく、前記油圧モータ３２の傾転角を変更できる。斯く
して、非使用作業機操作レバーである前記作業機昇降レ
バー２０の有効利用が図られるとともに、ステアリング
操作性を損なうことなくＨＳＴ１２の出力トルクを簡単
に切り替えることができる。

【００１８】而して、図２に示すように、前記ＨＳＴ１
２にて変速された動力は、ＨＳＴ１２の前面部に設けら
れた減速装置４７にて減速された後に、駆動伝達軸４８
を介してトランスミッション１３に伝達され、更に、ト
ランスミッション１３にて走行系の動力が変速された後
に、リヤデファレンシャル装置４９を経て後輪１５が駆
動される。

【００１９】図６は前記ＨＳＴペダル２１を示し、該Ｈ
ＳＴペダル２１は前進ペダル２１Ｆと後進ペダル２１Ｒ
の２つのペダルにて構成され、１つのペダル軸５１に前
進ペダルのハブ２１Ｆａと後進ペダルのハブ２１Ｒａが
同軸に枢着されている。図中右側を機体の前方向とすれ
ば、一方のハブ２１Ｆａの前方且つ斜め上方に前進ペダ
ル２１Ｆが固設され、他方のハブ２１Ｒの後方且つ斜め
上方に後進ペダル２１Ｒが固設されている。また、前進
ペダルのハブ２１Ｆａの下面にアーム２１Ｆｂを垂設
し、後進ペダルのハブ２１Ｒａの下面にアーム２１Ｒｂ
を垂設するとともに、一方のアーム２１Ｆｂに前進用の
リンク２１Ｆｃを連結し、他方のアーム２１Ｒｂに後進
用のリンク２１Ｒｃを連結する。更に、後進ペダルのア
ーム２１Ｒｂの下端部には第２のハブ２１Ｒｄが固設さ
れている。図示した状態では、この第２のハブ２１Ｒｄ
は軸等に装着されず、中空状態となっている。

【００２０】而して、オペレータがＨＳＴペダル２１を
踏み込むとき、つま先にて前進ペダル２１Ｆを前方へ踏
み込めば、前記ペダル軸５１を中心にハブ２１Ｆａが図
中時計回りに回動し、前進用のリンク２１Ｆｃが後方へ
押されて前記ＨＳＴ１２のトラニオン軸３７が前進側に
回転するため、機体が前進走行する。これに対して、踵
にて後進ペダル２１Ｒを後方へ踏み込めば、前記ペダル
軸５１を中心にハブ２１Ｒａが反時計回りに回動し、後
進用のリンク２１Ｒｃが前方へ引かれて前記ＨＳＴ１２
のトラニオン軸３７が後進側に回転するため、機体が後
進走行する。

【００２１】図７は２ペダル式の構成を示し、前記ペダ
ル軸５１の前方且つ斜め下方に第２のペダル軸５２が平
行に設けられており、前述した図６の構成と同様に、一
方のペダル軸５１には前進ペダル２１Ｆのハブ２１Ｆａ
が枢着されている。また、他方のペダル軸５２には前記
後進ペダル２１Ｒを前後逆向きにして第２のハブ２１Ｒ
ｄが枢着されている。尚、このとき前記ハブ２１Ｒａに
は軸等が装着されず、中空状態となっている。このよう
に、予め２つのペダル軸５１，５２を設けておくことに
より、図６に示した前後シーソー式のペダル配置と、図
７に示した２ペダル式のペダル配置とを、オペレータが
任意に選択することができる。

【００２２】図８は機械式のクルーズコントロール機能
を備えたＨＳＴペダル５５を示し、該ＨＳＴペダル５５
はペダル軸５６に枢着されており、該ＨＳＴペダル５５
と一体に回動可能なアーム５７が装着されている。符号
５８は前記トラニオン軸３７と一体に回動するベルクラ
ンクアームであり、該ベルクランクアーム５８の一端部
にリンク５９を連結し、このリンク５９を介して前記Ｈ
ＳＴペダル５５の動きがトラニオン軸３７に伝達され
る。

【００２３】また、ピン６０を中心に上下回動可能なア
ーム６１を枢着し、該アーム６１の上面に略Ｖ字形の凹
部６２を設け、該アーム６１の他端部に引張コイルばね
６３を係止して該アーム６１を上方へ付勢するととも
に、前記ベルクランクアーム５８に枢着したローラ６４
を該アーム６１の凹部６２に当接させる。トラニオン軸
３７が中立位置にあるときは、該ローラ６４が前記凹部
６２の中央部に位置するように形成されている。

【００２４】従って、オペレータが前記ＨＳＴペダル５
５に足を乗せて踏み込み操作を行えば、リンク５９を介
してベルクランクアーム５８が回動し、トラニオン軸３
７が回転して機体が前進または後進し、これと同時に、
ベルクランクアーム５８の回動によって、前記ローラ６
４がアーム６１を押し下げながら凹部６２の斜面を転動
する。そして、オペレータが前記ＨＳＴペダル５５から
足を外せば、前記引張コイルばね６３によってアーム６
１が上方に付勢されているため、該アーム６１に押され
てローラ６４が凹部６２の中央部に戻される。依って、
トラニオン軸３７が中立位置に戻る。即ち、ＨＳＴペダ
ル５５から足を外せば、ＨＳＴ１２は自動的に中立位置
に復帰するように形成されている。

【００２５】ここで、前記ベルクランクアーム５８の他
端面に鋸歯状のフック６５を設け、該フック６５と対峙
する位置に、鋸歯状のラックアーム６６を枢着する。オ
ペレータがＨＳＴペダル５５を踏み込んでトラニオン軸
３７を回転させ、機体が走行しているときに、クルーズ
コントロール用のレバー若しくはペダル（何れも図示せ
ず）の操作により、リンク６７を介して前記ラックアー
ム６６がベルクランクアーム５８側に押圧されると、前
記ラックアーム６６にフック６５が係止してベルクラン
クアーム５８の回動が止まり、トラニオン軸３７の回転
位置が保持される。従って、オペレータがＨＳＴペダル
５５の踏み込み操作を止めたとしても、機体が一定速度
で走行する。

【００２６】クルーズコントロールを解除するには、Ｈ
ＳＴペダル５５を前進側に（図中時計回りに）踏み込む
ことにより、フック６５とラックアーム６６の係止が外
れてベルクランクアーム５８が回動可能となり、再び機
体の走行速度を任意に変更することができる。

【００２７】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上記一実施の形態に詳述したよ
うに、作業車両に静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）を搭
載し、且つ、該ＨＳＴの油圧モータの傾転角を段階的に
変更するアクチュエータを設けるとともに、作業機の高
さを検出するセンサを設けてある。そして、作業機の高
さに応じて前記アクチュエータを駆動し、前記油圧モー
タの出力トルクを切り替えるようにしたので、スイッチ
切り替え等の操作を行わずして、作業負荷が増減に応じ
て自動的にＨＳＴの出力トルクを変更することができ
る。

【００２９】斯くして、通常多用される出力要求に合わ
せてＨＳＴの容量を定めることができ、無駄な馬力を消
費することなく、作業内容に応じて随時出力を増大する
ことが可能となる等、正に著大なる効果を奏する発明で
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施の形態を示すものである。

【図１】掘削作業仕様のトラクタの側面図。

【図２】ＨＳＴ及びトランスミッションの構成を示す展
開縦断側面図。

【図３】ＨＳＴの制御回路図。

【図４】制御の手順を示すフローチャート。

【図５】ＨＳＴの出力特性を示すグラフ。

【図６】（ａ）は前後シーソー式のＨＳＴペダルの平面
図、（ｂ）は前後シーソー式のＨＳＴペダルの側面図。

【図７】（ａ）は２ペダル式のＨＳＴペダルの平面図、
（ｂ）は２ペダル式のＨＳＴペダルの側面図。

【図８】機械式のクルーズコントロール機能を備えたＨ
ＳＴペダルの側面図。

【符号の説明】

１０ トラクタ １１ エンジン １２ 静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ） ２６ アーム操作レバー ２８ アーム角センサ ３１ 油圧ポンプ ３２ 油圧モータ ３７ トラニオン軸 ３８ アクチュエータ ３９ ポテンショメータ ４０ コントローラ ４１ 傾転角切替ポート ４２ 方向制御弁 ４５ 電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D042 AA01 AA05 AB12 BA02 BA08 BD02 3J053 AA01 AB01 AB31 DA26 EA01 FC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転動力にて駆動され、且
   つ、変速ペダルの踏み込み操作に応じて吐出量を変更す
   る可変式油圧ポンプと、この油圧ポンプにて駆動される
   油圧モータとを具備する静油圧式無段変速装置を搭載し
   た作業車両に於いて、前記油圧モータに内部斜板の傾転
   角を段階的に変更するアクチュエータを設けるととも
   に、機体に連結した作業機の高さを検出するセンサを設
   け、該センサの検出値に応じて前記油圧モータの傾転角
   を変更し、前記油圧モータの出力トルクを切り替えるよ
   うに構成したことを特徴とする作業車両の静油圧式無段
   変速装置。