JP2003247568A - 作業車両のクラッチ制御装置 - Google Patents

作業車両のクラッチ制御装置

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JP2003247568A
JP2003247568A JP2002044814A JP2002044814A JP2003247568A JP 2003247568 A JP2003247568 A JP 2003247568A JP 2002044814 A JP2002044814 A JP 2002044814A JP 2002044814 A JP2002044814 A JP 2002044814A JP 2003247568 A JP2003247568 A JP 2003247568A
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control
detecting
switching
hydraulic
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JP2002044814A
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Kenji Tamaoki
研二 玉置
Masahiko Miyamoto
雅彦 宮本
Norihiko Ando
詔彦 安藤
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IHI Shibaura Machinery Corp
Original Assignee
IHI Shibaura Machinery Corp
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  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式多板式の前後進切換クラッチを備えたト
ラクタ等の作業車両において、エンジン回転数や変速段
等に影響されず、スムースなクラッチ操作ができるよう
にする。 【解決手段】 前後進切換レバーセンサー111により
検知した前後進切換レバー8の回動位置の出力信号、ポ
テンションメータ114により検知したクラッチペダル
46の操作量の出力信号、エンジン回転数センサー11
1により検知したエンジン回転数の出力信号、及び、副
変速レバーセンサー113により検知した副変速レバー
9の回動位置の出力信号をコントローラ110に伝達
し、コントローラ110は入力された各信号をもとに制
御弁51の電磁比例弁52・53を切り換え可能とし、
前後進切換を行う湿式多板クラッチ17F・17Rに供
給する送油量及び送油方向を制御した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタ等の作業
車両のクラッチ制御装置の技術に関するものであり、詳
細には、湿式多板式の前後進切換クラッチを備えたトラ
クタのクラッチ制御装置の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、トラクタ等の作業車両におい
ては、エンジンの回転動力を主クラッチを介してミッシ
ョンケース内の変速機構に伝達し、変速装置には歯車摺
動式や油圧クラッチ式や油圧式無段変速装置等があり、
油圧クラッチ式変速装置においては、その主クラッチを
「断」として前後進切換や変速操作を行う構成としてい
る。変速機構や前後進切換機構はレバーの操作により電
磁制御弁を切り換えて、エンジンの回転動力を正転また
は逆転に切り換えて後段の変速装置に伝達することとし
た技術は公知となっている。例えば、特開2001−2
89267の技術である。この技術においては、湿式多
板式の前後進切換クラッチを前後進切換レバーで切り換
え可能に構成し、該前後進切換レバーを操作することに
より方向切換弁を切り換えるように構成し、一方、クラ
ッチペダルの回動基部に回動角検出手段を設けて制御手
段と接続するとともに、クラッチペダルの踏込み操作に
連動して制御弁が切り換わるように構成している。この
構成により、クラッチペダルを踏み込むと、前後進切換
レバーの操作に優先して方向切換弁を中立位置に切り換
えるように構成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の機構で
は、クラッチペダルの踏込み位置に応じて方向切換弁を
切り換えるように構成したものであって、エンジンの回
転数が高くても低くても方向制御弁は同じ切換操作とな
っていたので、油圧ポンプから送油される油圧はエンジ
ン回転数により変動するため、クラッチに供給される油
量が変化してバルブを操作するだけでは、スムースなク
ラッチ操作が困難であった。また、方向切換弁の切換操
作は変速段も考慮していなかったので、変速時のショッ
クが大きくなるという不具合もあった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。
【0005】即ち、請求項1においては、作業車両の前
後進切換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチ
ペダルの操作量を検出する手段と、前後進切換油圧クラ
ッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる制御弁とを
有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進切換を行う
多板式の油圧クラッチを制御する構成であって、前記制
御弁をクラッチペダルの操作量に応じて切り換えて、前
記油圧クラッチに供給する流量もしくは圧力を制御した
ものである。
【0006】請求項2においては、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、エンジンの回転数を検知す
る手段と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポンプの間に
電磁切換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ制御手段
と接続して、前後進切換を行う多板式の油圧クラッチを
制御する構成であって、エンジンの回転数に応じて前記
油圧クラッチに供給する流量もしくは圧力を制御したも
のである。
【0007】請求項3においては、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、変速位置を検知する手段
と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポンプの間に電磁切
換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ制御手段と接続
して、前後進切換を行う多板式の油圧クラッチを制御す
る構成であって、変速位置に応じて前記油圧クラッチに
供給する流量もしくは圧力を制御したものである。
【0008】請求項4においては、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、エンジンの回転数を検知す
る手段と、変速位置を検知する手段と、前後進切換油圧
クラッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる制御弁
とを有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進切換を
行う多板式の油圧クラッチを制御する構成であって、ク
ラッチペダルの操作量、及び、エンジンの回転数、及
び、変速位置に応じて前記油圧クラッチに供給する流量
もしくは圧力を制御したものである。
【0009】請求項5においては、前記クラッチペダル
の操作信号を、前後進切換操作具の検知信号より優先し
て制御回路で処理するようにしたものである。
【発明の実施の形態】本発明の解決すべき課題及び手段
は以上の如くであり、次に添付の図面に示した本発明の
一実施例を説明する。図1は本発明のクラッチ制御装置
を装備したトラクタの側面図、図2はクラッチ制御装置
の回路図、図3はクラッチ制御のフローチャートであ
る。図4は駆動伝達経路を示すスケルトン図である。
【0010】まず、本発明に係るクラッチの制御装置を
装備した一実施例であるトラクタの概略構成について説
明する。図1において、エンジンフレーム1上にエンジ
ン2が配置され、該エンジン2をボンネット3にて覆
い、該ボンネット3の後部のダッシュボード4上に操向
手段となるハンドル5を突出している。該ダッシュボー
ド4側部にアクセルレバーと前後進切換操作具となる前
後進切換レバー8が突出され、前記ハンドル5の後方に
座席シート6を配設し、該座席シート6の側部に主変速
操作具となる主変速レバー7及び、副変速操作具となる
副変速レバー9やポジションレバー等が配置され、該座
席シート6及びハンドル5が配設されている部分を操縦
部18としている。なお、前記各レバーの配置位置は限
定するものではなく、操縦部18の近傍であればよく、
例えば、前記各レバーを全てはダッシュボード4等に配
置することもできる。
【0011】また、前記エンジン2の後部にはクラッチ
ハウジング10が連結されて、該クラッチハウジング1
0内には後述する主クラッチ11を収納して、該主クラ
ッチ11にステップ上に配置したクラッチペダル46と
連動連結されている。該クラッチハウジング10の後部
に伝動ケース12を介してミッションケース13が連設
され、該ミッションケース13の両側にリアアクスルケ
ースを介して後輪15を支承している。また、該ミッシ
ョンケース13の後部には、各種作業機を装着するため
の三点リンク式の作業機装着装置16が設けられ、該ミ
ッションケース13の後面よりPTO軸が突出されて、
作業機を駆動可能としている。また、エンジンフレーム
1にフロントアクスルケースを介して前輪14を支承し
ている。
【0012】次に、トラクタの駆動伝達系について、図
4を用いて説明する。前記エンジン2の出力軸の後部に
主クラッチ11を介して前後進切換機構22が設けら
れ、該前後進切換機構22の後方に主変速機構23が設
けられ、その後部に副変速機構24が設けられ、変速後
の走行用の動力がドライブ軸30に伝達される。一方、
前記エンジン2の出力軸の動力はパイプ軸31内の伝動
軸32にも伝えられ、該伝動軸32の後端よりPTOク
ラッチ26を介してミッションケース13の後端に設け
たPTO軸27に動力を伝達可能としている。前記エン
ジン2の出力軸近傍にエンジン2の回転数を検知する手
段として回転数センサー111が配置され、該エンジン
回転数センサー111は図2に示すように、コントロー
ラ110と接続されている。
【0013】そして、前記副変速機構24の出力軸をド
ライブ軸30として、前記副変速機構24で変速された
後の動力が、該ドライブ軸30の後端に設けたドライブ
ピニオン33を介して後輪デフ装置34に動力が伝えら
れ、該後輪デフ装置34より左右のデフヨーク軸35L
・35R、最終減速機構36・36を介して後輪15・
15が駆動される構成としている。
【0014】また、前記ドライブ軸30上に前輪駆動歯
車40が固設され、該前輪駆動歯車40よりカウンター
歯車41を介して2WD/4WD切換装置29に伝えら
れる。該2WD/4WD切換装置29のスライダ37を
摺動させて噛合させることにより前輪14・14と後輪
15・15が同速で駆動され、作業時等で作動される。
【0015】前記2WD/4WD切換装置29から伝動
軸19を介してフロントアクスルケース内のフロントデ
フ装置43に動力が伝達され、該フロントデフ装置43
より両側のデフヨーク軸44L・44R、最終減速機構
45・45を介して前輪14・14を駆動するようにし
ている。
【0016】前記前後進切換機構22は湿式多板式の油
圧クラッチ17F・17Rからなり、前記前後進切換レ
バー8の回動操作により後述する制御弁51を前進位置
または後進位置に切り換えて、油圧クラッチ17Fまた
は17RをONとして車体の進行方向を前後設定する。
前記前後進切換レバー8の回動基部には前後進切換操作
具の回動位置検知手段である前後進切換レバーセンサー
(またはスイッチ)112が設けられており(図2)、
前後進切換レバー8の中立、前進、後進の回動位置を検
知する構成としている。但し、回動位置を検出できる場
所であれば、前記前後進切換レバー8のどこに配置して
も差し支えない。そして、前記前後進切換レバーセンサ
ー112はコントローラ110と接続されており、該前
後進切換レバーセンサー112により検出された電気信
号は該コントローラ110に伝達される。
【0017】また、前記副変速機構24は、副変速レバ
ー9を操作することにより、ミッションケース13内の
摺動歯車38が摺動されて3段の変速を可能としてい
る。前記副変速レバー9の基部に副変速操作具の回動位
置検知手段である副変速レバーセンサー(またはスイッ
チ)113が配置され(図2)、前記副変速レバー9の
回動位置を検知する構成としている。但し、回動位置を
検出できる場所であれば、前記副変速レバー9のどこに
配置しても差し支えない。そして、前記副変速レバーセ
ンサー113はコントローラ110と接続されており、
該副変速レバーセンサー113により検出された電気信
号は該コントローラ110に伝達される。
【0018】そして、前記クラッチペダル46の回動基
部には、該クラッチペダル46の回動角検知手段である
ポテンションメータ114が設けられており(図2)、
該クラッチペダル46の操作量、すなわち、該クラッチ
ペダル46の回動角を電気的に検出し、その回動角に比
例した電流を出力する。そして、前記ポテンションメー
タ114はコントローラ110と接続されており、該ポ
テンションメータ114により検出された電気信号は該
コントローラ110に伝達される。
【0019】次に、図2より油圧回路と制御構成につい
て説明する。エンジン2の駆動により油圧ポンプ50が
駆動され、ミッションケース13内からフィルタを介し
て吸込まれた作動油が油圧ポンプ50から吐出されて、
カットオフバルブ56を介して制御弁51に送られ、前
後進切換クラッチである湿式多板式の油圧クラッチ17
Fまたは17Rに供給可能としている。該制御弁51
は、前進側の電磁比例弁52と後進側の電磁比例弁53
よりなり、各電磁比例弁52・53のソレノイド52a
・53aは制御手段であるコントローラ110に接続さ
れている。前後進切換レバー8が中立のときにはソレノ
イド52a・53aをOFFとして、電磁比例弁52・
53も中立位置として油圧クラッチ17F・17RもO
FFとなっている。前後進切換レバー8を前進位置に切
り換えると、電磁比例弁52がONされて油圧クラッチ
17Fが作動可能とし、前後進切換レバー8を後進位置
に切り換えると電磁比例弁53がONされて油圧クラッ
チ17Rが作動可能とされる。55はリリーフバルブで
あり、制御弁への油圧を設定し、規定圧以上の圧油は潤
滑油としてクラッチ等へ送油される。
【0020】また、前記カットオフバルブ56は3ポー
ト2位置切換のバルブで構成され、操作部がクラッチペ
ダル46と連結されて、クラッチペダル46の最大踏み
込み時に前記カットオフバルブ56が切り換えられるよ
うにしている。前記カットオフバルブ56は油圧ポンプ
50と制御弁51の間に配置されており、クラッチペダ
ル46の最大踏み込み時に、制御弁51への作動油の供
給を遮断するように作動する。即ち、クラッチペダル4
6の最大踏み込み時において、クラッチ操作の出力信号
を前後進切換レバー8の出力信号よりも優先させてカッ
トオフバルブ56を作動させるクラッチ制御を行い、ポ
テンションメータが故障してもエンジンの回転を強制的
に遮断するようにし、安全性を向上している。
【0021】図2、図3によりクラッチの制御について
説明する。まず、エンジン2の回転数をエンジン回転数
センサー111により検知し、前後進切換レバー8の回
動位置を前後進切換レバーセンサー112により検出
し、クラッチペダル46の回動位置をポテンションメー
タ114により検出し、変速位置(本実施例では副変速
レバー9の変速位置)を副変速レバーセンサー113に
より検知し、それぞれの検出値がコントローラ110に
入力される。該コントローラ110は入力された前記各
信号をもとにソレノイド52a・53aを駆動して制御
弁51の電磁比例弁52・53を切り換え可能とし、油
圧ポンプ50からの圧油の送油量及び送油方向を変更す
る。
【0022】即ち、前進走行するときには、まず、変速
するためにクラッチペダル46を最大踏み込む。この場
合には、主クラッチ11が「切」となり動力がミッショ
ンケース13側へ伝達されない状態であり、変速レバー
により変速可能となる。そしてこのとき、カットオフバ
ルブ56は切り換えられており制御弁51に作動油は供
給されない。作業時においては、エンジン2の回転数は
上昇されており、副変速装置は副変速レバー9により低
速または中速に変速される。この状態で、前後進切換レ
バー8を中立位置から前進位置に回動させてクラッチペ
ダル46の踏み込みを小さくして(離して)いくと徐々
に「接」となり、そのクラッチペダル46の回動量はポ
テンションメータ114により検出されて、その回動量
及び副変速装置の変速段に合わせてコントローラ110
は油圧ポンプ50からの圧油の送油量が増加する(油圧
が高くなる)ように、電磁比例弁52が切り換えられ
る。制御弁51の電磁比例弁52は送油(供給)量を調
節するために、絞り量を調節したり、或いは、ON/O
FFの切換時間を調節して、例えば、PWM制御して、
クラッチペダル46の操作量、または、変速レバー9の
変速位置、または、エンジン回転数に応じて、或いは、
クラッチペダル46の操作量と変速レバー9の変速位置
とエンジン回転数を全て考慮に入れて、制御弁51を切
り換えて、前記油圧クラッチに供給する流量を制御して
いる。このとき、作業時であるので、エンジン2の回転
数は高く、負荷も大きいため電磁比例弁52は比較的流
量を多くする(圧力を高くする)ことでスムースな発進
が可能となる。
【0023】路上走行時等における前進発進時において
は、エンジン2はアイドル回転とされ、副変速装置は副
変速レバー9により高速に変速される。この状態で、前
後進切換レバー8を中立位置から前進位置に回動させて
クラッチペダル46の踏み込みを小さくして(離して)
いくと徐々に「接」となり、そのクラッチペダル46の
回動量はポテンションメータ114により検出されて、
前記同様に、その回動量や副変速装置の変速段等に合わ
せてコントローラ110は油圧ポンプ50からの圧油の
送油量を徐々に増加する(油圧が高くなる)ように、電
磁比例弁52が切り換えられる。このとき、路上走行発
進するので、変速比が高いため急激な送油量の増加(油
圧を高くすること)を避けて急発進しないようにしてス
ムースに発進できるようにしている。
【0024】後進時に発進するときには、エンジン2の
回転数が低い場合も高い場合も、また、副変速装置が高
・中・低いずれの変速段においても急発進は避けるよう
に、前後進切換レバー8を中立位置から後進位置に回動
させてクラッチペダル46の踏み込みを小さくして(離
して)いくと徐々に「接」となり、そのクラッチペダル
46の回動量はポテンションメータ114により検出さ
れて、その回動量に合わせてコントローラ110は油圧
ポンプ50からの圧油の送油量を徐々に増加する(油圧
が高くなる)ように、電磁比例弁53が切り換えられ
る。このとき、送油量の増加(油圧を高くすること)割
合は小さいので、急発進することなくスムースに後進が
できるようにしている。尚、クラッチペダル46を踏み
込んでいる(操作している)ときは、前後進切換レバー
8を操作して、前後進切換レバーセンサー112から信
号が入力されても、ポテンションメータ114からの信
号が優先してコントローラ110で処理され、ペダル操
作時に前後進切換ができず、前進または後進または中立
を維持するように制御弁51を制御する構成として、途
中で切り換えできない構成としている。
【0025】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
以下に示すような効果を奏する。
【0026】即ち、請求項1に示す如く、作業車両の前
後進切換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチ
ペダルの操作量を検出する手段と、前後進切換油圧クラ
ッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる制御弁とを
有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進切換を行う
多板式の油圧クラッチを制御する構成であって、前記制
御弁をクラッチペダルの操作量に応じて切り換えて、前
記油圧クラッチに供給する流量もしくは圧力を制御した
ので、クラッチ操作に合わせて前後進切換がスムースに
行なわれ、変速ショックや発進時のショックが緩和さ
れ、スムースに発進することが可能となる。
【0027】請求項2に示す如く、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、エンジンの回転数を検知す
る手段と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポンプの間に
電磁切換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ制御手段
と接続して、前後進切換を行う多板式の油圧クラッチを
制御する構成であって、エンジンの回転数に応じて前記
油圧クラッチに供給する流量もしくは圧力を制御したの
で、エンジン回転数が高い時に前後進切換をしても、変
速ショックがなく、急発進することがなく、スムースな
発進が可能となる。
【0028】請求項3に示す如く、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、変速位置を検知する手段
と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポンプの間に電磁切
換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ制御手段と接続
して、前後進切換を行う多板式の油圧クラッチを制御す
る構成であって、変速位置に応じて前記油圧クラッチに
供給する流量もしくは圧力を制御したので、変速段毎に
前後進切換操作フィーリングが異なることがなく、ショ
ックがなくスムースなクラッチ操作が可能となる。
【0029】請求項4に示す如く、作業車両の前後進切
換操作具の回動位置を検知する手段と、クラッチペダル
の操作量を検出する手段と、エンジンの回転数を検知す
る手段と、変速位置を検知する手段と、前後進切換油圧
クラッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる制御弁
とを有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進切換を
行う多板式の油圧クラッチを制御する構成であって、ク
ラッチペダルの操作量、及び、エンジンの回転数、及
び、変速位置に応じて前記油圧クラッチに供給する流量
もしくは圧力を制御したので、エンジン回転数、及び、
変速段に影響されない円滑なクラッチ操作が可能とな
り、ペダル操作に応じたクラッチ操作ができて、スムー
スな発進が可能となる。
【0030】請求項5に示す如く、前記クラッチペダル
の操作信号を、前後進切換操作具の検知信号より優先し
て制御回路で処理するようにしたので、前後進切換レバ
ー操作よりクラッチ操作が優先されることになり、一般
的なマニュアル式の自動車に近い運転感覚を得ることが
でき、より安全な作業が可能となる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクラッチ制御装置を装備したトラクタ
の側面図。
【図2】クラッチ制御装置の回路図。
【図3】クラッチ制御のフローチャート。
【図4】駆動伝達経路を示すスケルトン図。
【符号の説明】
8 前後進切換レバー 9 副変速レバー 17F・17R 湿式多板クラッチ 46 クラッチペダル 51 制御弁 52・53 電磁比例弁 52a・53a ソレノイド 56 カットオフバルブ 110 コントローラ 111 エンジン回転数センサー 112 前後進切換レバーセンサー 113 副変速レバーセンサー 114 ポテンションメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 詔彦 長野県松本市石芝1丁目1番1号 石川島 芝浦機械株式会社松本工場内 Fターム(参考) 3J057 AA04 BB04 GA47 GB02 GB17 GB26 GB35 GC10 GE07 HH04 HH05 JJ03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 作業車両の前後進切換操作具の回動位置
    を検知する手段と、クラッチペダルの操作量を検出する
    手段と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポンプの間に電
    磁切換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ制御手段と
    接続して、前後進切換を行う多板式の油圧クラッチを制
    御する構成であって、前記制御弁をクラッチペダルの操
    作量に応じて切り換えて、前記油圧クラッチに供給する
    流量もしくは圧力を制御したことを特徴とする作業車両
    のクラッチ制御装置。
  2. 【請求項2】 作業車両の前後進切換操作具の回動位置
    を検知する手段と、クラッチペダルの操作量を検出する
    手段と、エンジンの回転数を検知する手段と、前後進切
    換油圧クラッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる
    制御弁とを有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進
    切換を行う多板式の油圧クラッチを制御する構成であっ
    て、エンジンの回転数に応じて前記油圧クラッチに供給
    する流量もしくは圧力を制御したことを特徴とする作業
    車両のクラッチ制御装置。
  3. 【請求項3】 作業車両の前後進切換操作具の回動位置
    を検知する手段と、クラッチペダルの操作量を検出する
    手段と、変速位置を検知する手段と、前後進切換油圧ク
    ラッチと油圧ポンプの間に電磁切換弁からなる制御弁と
    を有し、それぞれ制御手段と接続して、前後進切換を行
    う多板式の油圧クラッチを制御する構成であって、変速
    位置に応じて前記油圧クラッチに供給する流量もしくは
    圧力を制御したことを特徴とする作業車両のクラッチ制
    御装置。
  4. 【請求項4】 作業車両の前後進切換操作具の回動位置
    を検知する手段と、クラッチペダルの操作量を検出する
    手段と、エンジンの回転数を検知する手段と、変速位置
    を検知する手段と、前後進切換油圧クラッチと油圧ポン
    プの間に電磁切換弁からなる制御弁とを有し、それぞれ
    制御手段と接続して、前後進切換を行う多板式の油圧ク
    ラッチを制御する構成であって、クラッチペダルの操作
    量、及び、エンジンの回転数、及び、変速位置に応じて
    前記油圧クラッチに供給する流量もしくは圧力を制御し
    たことを特徴とする作業車両のクラッチ制御装置。
  5. 【請求項5】 前記クラッチペダルの操作信号を、前後
    進切換操作具の検知信号より優先して制御回路で処理す
    るようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2
    または請求項3または請求項4記載の作業車両のクラッ
    チ制御装置。
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