JP2004058947A - 動力車両の変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車速設定が容易で動力伝達効率の高い動力車両の変速装置を提供することを目的とする。
【解決手段】エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両１において、運転席１１の近傍にダイヤル調整式のつまみ、又はペダル式、又は操作レバー式の車速設定具１３を設け、あるいは、作業機の種類や作業内容を指定する設定器９８を設け、車速設定具１３又は前記設定器９８で設定された車速となるようにトロイダル型変速機を制御させる制御手段９５を設ける。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクターや乗用芝刈機、乗用管理機等の動力車両の変速装置に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トラクターや乗用芝刈機等の動力農機においても操作性や作業性の向上を図るために無段変速装置が搭載されつつある。
無段変速装置で一番手近な方法は２組の割プーリ間にベルトを巻き回してプーリの間隙を変えることによって出力プーリ側の変速を行なわせるものである。
【０００３】
また、ベルト伝動に変わるものとして静油圧式無段変速装置（所謂ＨＳＴ）を搭載したものも増加している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のトラクター等において、ベルト伝動では熱の問題が発生することがあり、高温になるとベルトの耐久性が低下することが多く、また、静油圧式無段変速装置の場合は伝動効率の点で機械式変速装置よりも劣るという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような問題点を解消するために提案するものであって、次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項１記載の本発明では、エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両１において、運転席１１の近傍に車速設定具１３を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置の構成とした。
【０００６】
請求項２の発明は、前記車速設定具１３がダイヤル調整式のつまみで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置の構成とした。
また、請求項３記載の発明では、前記車速設定具１３がペダルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置の構成とした。
【０００７】
また、請求項４の発明では、前記車速設定具１３が前後移動可能な操作レバー１５で構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置とした。
請求項５の発明は、エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両１において、運転席１１の近傍に作業機の種類や作業内容を指定する設定器９８を設け、この設定器９８で設定された車速となるようにトロイダル型変速機８を制御させる制御手段９５を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置の構成とした。
【０００８】
【作用】
エンジン５の回転をトロイダル変速機８の入力軸３４に伝えると入力ディスク３５が回転駆動される。車速設定具１３を操作すると出力ディスク３７に対するパワーローラ３８の傾斜角度が変更されて減速比が調節され、この伝動下手に設けられた遊星機構との差動により駆動車輪２，３の回転数が変更調節される。
【０００９】
特にこの発明では車速設定具であるダイヤル調整式つまみや変速ペダルや変速操作レバーを適宜操作することによって駆動車輪２，３の回転数が変更されてオペレータが所望とする速度に簡単に変更できる。
また、前記車速設定具１３に代えて作業の種類又は作業の内容を指定する設定器９８を選択操作すると、その作業内容、作業の種類に適した速度が自動的に選択されることになって作業に不慣れなオペレータであっても最適な作業速度の下で作業を行なうことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照しながら構成を説明する。図１の符号１は、この発明に係るトラクターを示しており、トラクター１は機体の四隅に駆動車輪としての前輪２，２と後輪３，３とを備えている。
【００１１】
機体前部のボンネット４内にはエンジン５が設けられ、エンジン５の回転動力をミッションケース６内のトロイダル変速装置８に伝達している。トロイダル変速装置８については後述する。
トラクター１の運転席１１の前方には計器盤１０とステアリングハンドル１２を設け、運転席１１横の操作パネル１４には車速設定具としてのダイヤル調整式つまみ７を設けている。このダイヤル調整式つまみ７に代えて変速ペダル９又は変速操作レバー１５を設けても良く、変速ペダル９の場合はフロア１７の右側に設け、変速操作レバー１５の場合には操作パネル１４に前後方向に移動操作可能に設ける。
【００１２】
なお、図２においては、ダイヤル調整式つまみ７、変速ペダル９、変速操作レバー１５を夫々独立させて設けると共にこれら３つの車速設定具を全て備えた構成を便宜上１つの図面に記載したが、この発明においては、車速設定具は１つあれば十分であり、これら３つの車速設定具が全部設けられる必要はないのである。また、これらの車速設定具１３はポテンショメータで構成されていて、操作量を電圧に換算して設定する。
【００１３】
また、ミッションケース６の後上部には油圧シリンダケース１６が設けられ、この油圧シリンダケース１６の左右両側にはリフトアーム１８，１８が回動自由に枢着されている。リフトアーム１８，１８と機体後下部に枢着したロワーリンク２０，２０との間にはリフトロッド２１，２１が介装連結されていて、これらのロワーリンク２０，２０とリフトロッド２１，２１とトップリンク２２とにより作業機を連結する３点リンク機構２３が構成されている。
【００１４】
油圧操作レバー２７を前後方向に回動操作することにより、油圧シリンダケース１６内の油圧シリンダ（図示省略）に作動油が供給されて、あるいは排出されてリフトアーム１８，１８が昇降回動する。
次に図３に示す動力伝達線図について構成を説明する。
【００１５】
エンジン５の回転動力は主クラッチ３０を介して動力分配ギヤ３２に伝達される。動力分配ギヤ３２を固着支持している入力軸３４には前後一対の入力ディスク３５，３５が一体的に設けられ、これらのディスク３５，３５に対向するように出力ディスク３７，３７が入力軸３４の上に回転自在に遊嵌されている。
【００１６】
符号３８は入力ディスク３５から出力ディスク３７に動力を伝達するパワーローラで外周部が両デイスク３５，３７に常時接するように設けられ、油圧シリンダ４０のピストンロッド（図示省略）によりその傾斜角度が適宜変更調節される。
【００１７】
なお、前記入力ディスク３５と出力ディスク３７とパワーローラ３８をまとめてバリエータＶと呼ぶものとする。
入力ディスク３５から出力ディスク３７へ伝達される回転速度はパワーローラ３８の傾斜角度によって変化する。
【００１８】
パワーローラ３８が相対的に高い半径位置で入力ディスク３５に接すると共に、相対的に低い半径位置で出力ディスク３７と接触すると出力ディスク３７の回転数は増加し、反対にパワーローラ３８が相対的に低い半径位置で入力ディスク３５に接すると共に、相対的に高い半径位置で出力ディスク３７と接触すると出力ディスク３７の回転数は減少する。
【００１９】
出力ディスク３７にはこれと一体で出力スプロケット４１が設けられ、前記入力軸３４と平行に設けられた出力軸４４上に遊嵌されたカウンタ軸４５に固着の入力スプロケット４６との間にチェン４８が介装されている。
なお、これら出力スプロケット４１、入力スプロケット４６、チェン４８を一組のプーリとベルトからなるベルト伝動機構（図示省略）によって構成しても良い。
【００２０】
前記カウンタ軸４５の前端にはサンギヤ４９が固着され、後端には高速時に入り状態になる高速用油圧クラッチ５０が設けられている。
サンギヤ４９は遊星ギヤ５２と噛み合い、更にこの遊星ギヤ５２はインターナルギヤ５４と常時噛み合う。
【００２１】
インターナルギヤ５４は出力軸４４と一体的に固着されると共に、遊星ギヤ５２を支えるキャリヤ５５は低速側の油圧クラッチ５８と一体化されている。
また、この低速側の油圧クラッチ５８の入力側にはギヤ６０が一体的に固着されており、このギヤ６０は前記動力分配ギヤ３２と常時噛み合っている。
【００２２】
従って、低速側油圧クラッチ５８が接続されているときには、動力分配ギヤ３２からの回転動力がキャリヤ５５に支持された遊星ギヤ５２に伝達され、一方、バリエータＶを介して減速された回転動力がサンギヤ４９に伝達され、キャリヤ５５及びサンギヤ５２の噛み合いによる合成した回転動力がインターナルギヤ５４を介して出力軸４４に伝達されるように構成している。
【００２３】
このようにバリエータＶによる増減速操作によって出力軸４４には前進から後進までの回転が無段階で取れるようになっている。なお、バリエータＶの増減速、言い換えるとパワーローラ３８，３８の角度調整は、ダイヤル調整式つまみ７又は変速ペダル９又は変速操作レバー１５のうちの１つの車速設定具１３によって行なわれるものである。
【００２４】
変速ペダル９の場合、この変速ペダル９を前進側に踏み込むと出力軸４４の回転は正転方向（前進側）に回転し、反対に後進側に踏み込むと出力軸４４は逆転方向（後進側）に回転して機体を後退させるようにしている。
変速ペダル９に代えて変速操作レバー１５を設けた場合も同様で、変速操作レバー１５を前方に倒せばその倒し角度に略比例して機体は前進速度を増大させ、逆に変速操作レバー１５を後方に倒せばそれに応じて後進速度が増大するように構成している。
【００２５】
ダイヤル調整式つまみ７の場合には、これを一方の側に回すと前進速が得られ、反対方向に回すと後進速が得られる。前進、後進共に停止位置（中立位置）からつまみ７を大きく回す程進行速度が増大するようにしている。
そして、変速ペダル９、変速操作レバー１５、ダイヤル式設定器１３いずれの場合にあっても、車速が速くなると自動的に低速側油圧クラッチ５８が切れて高速側油圧クラッチ５０が入り、従って、遊星ギヤ機構を全く介さないで高速の回転がギヤ６２，６３，６４，６５を順次介して出力軸４４に伝達されるようにしている。これらの制御は後述するコントローラ９５の指令によって行なわれる。
【００２６】
なお、図３において、符号６７は後輪デフ装置、６８は最終減速ギヤ機構、７０は前輪駆動ギヤ、７４は前輪増速装置、７６は前輪デフ装置である。
前輪増速装置７４は従来周知の構造であるため、詳細な説明は省略するが、ステアリングハンドル１２を略直進方向に維持して作業をしているときは等速クラッチ７４ａが接続されて前輪２と後輪３の回転周速が略等しくなり、畦際等でステアリングハンドル１２を回動操作したときには増速クラッチ７４ｂが接続されて前輪２の周速が後輪３の周速の約２倍程度に増速されて前輪２が速く回されるように構成している。
【００２７】
同図において、動力分配ギヤ３２の回転はＰＴＯ駆動軸７５上のＰＴＯ入力ギヤ７７に伝達され、更にＰＴＯクラッチ７８、ＰＴＯ変速装置８０を順次介して機体後部に設けられたＰＴＯ軸８２に伝達される。
更にトラクター１の後部にはロータリ耕耘装置８５が３点リンク機構２３を介して昇降自在に連結されている。ロータリ耕耘装置８５は耕耘軸８６とこの耕耘軸８６に取り付けられた耕耘爪８７とこれらの上方を覆う耕耘カバー８８と後部カバー８９等からなり、本機側に設けた耕深設定器９０で設定した耕耘深さとなるように油圧昇降機構が制御される。このため、ロータリ耕耘装置８５側には耕深センサ９２が設けられ、この耕深センサ９２は耕耘カバー８８の後部に取り付けられ、部カバー８９の揺動角を耕深変化として捉えるようにしている。後述するが、前記耕深設定器９０による設定値と耕深センサ９２による検出値が常時比較され、設定耕深となうようにコントローラ９５から油圧昇降装置の上昇用比例弁９６と下降用比例弁９７に対して制御指令が出される。
【００２８】
図４は車速制御のための制御ブロック図であり、構成を説明するとコントローラ９５の入力側には前記耕深設定器９０と耕深センサ９２と車速設定器１３が接続されている。ここで云う車速設定器１３は前述の通り変速ペダル９又は変速操作レバー１５又はダイヤル調整式つまみ７であり、これらのうちの１つがコントローラ９５に接続されてバリエータの一部を構成する油圧シリンダ４０を制御する。
【００２９】
また、コントローラ９５の入力側には作業の種類や内容を設定する作業内容設定器９８が接続されている。
この作業内容設定器９８は不慣れな作業者でも簡単に適切な車速が選択できるように操縦席の近傍に設けられたものであって、この実施例では、「モーア作業」と「ブームスプレーヤ作業」と「ロータリ耕耘作業」と「プラウ作業」の４種類の作業が選択できるようになっている。
【００３０】
例えば、ロータリ耕耘作業のボタンスイッチを押すと、ロータリ作業速である０．２ｋｍ／ｈ〜４ｋｍ／ｈの中の中間速が選択され、その車速を得るためにパワーローラ３８の姿勢が制御される。
同じようにプラウ選択ボタンスイッチを押すと７ｋｍ／ｈ〜１０ｋｍ／ｈの中から８ｋｍ／ｈ前後の車速となるパワーローラ３８の傾きが指定され、コントローラ９５の指令によってパワーローラ３８の姿勢が制御される。
【００３１】
なお、この実施例におけるトラクター１はロータリ耕耘装置８５の作業負荷が大きくなった場合にはロータリ耕耘装置８５を上昇させる負荷制御機能が設けられており、図５はその制御フローを示すフローチャートである。
即ち、車速設定器で設定した作業速で作業を行なっているときであって、耕耘負荷の増大により、車速が設定された車速に比較して低下したときには、上昇用比例弁９６に対してコントローラ９５側から所定の短時間だけ上昇指令が出され、その負荷を乗り切ったら元の耕深まで下げるようにしたものである。
【００３２】
又、図６、図７は制御の内容を一部変更したものを示すものであり、図６はトラクター１後部に連結したロータリ耕耘装置８５の如き作業機を上昇させたときには車速をダウンさせ、旋回を容易にさせたものである。
図７はステアリングハンドル１２を回動操作したときに、その操舵角が所定角度を越えるとまず作業機を上昇させ、ついで車速をダウンさせるようにしたものである。このように構成することによって、旋回時の操作が簡略化され、車速も滑らかに変更されることになって枕地を荒して旋回するようなことがなくなるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
即ち、請求項１記載の発明では、エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両１において、運転席１１の近傍に車速設定具１３を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置としたので、オペレータはこの車速設定器１３を操作すれば簡単に所望とする車速を得ることができ、しかも、ベルト伝動方式にあったような熱の発生による耐久性の欠如や動力伝達効率の悪化といった従来の不具合はなく、操作性のみならず作業性が著しく向上する。
【００３４】
また、請求項２の発明は、前記車速設定具１３がダイヤル調整式のつまみで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置としたので、運転席１１横の狭い場所でも簡単に設置することができ、特に農用トラクターのように多くの設定具が備えられている動力車両であっても設置場所の制約を受けずに合理的に設けることができる。
【００３５】
また、請求項３の発明は、前記車速設定具１３がペダルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置としたので、乗用車を運転するような感覚でトラクター等の動力車両を運転操作でき、長時間の作業であっても疲れることがなく、操作性、作業性が向上する。
【００３６】
また、請求項４の発明は、前記車速設定具１３が前後移動可能な操作レバーで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置としたので、これまでの油圧パワーシフトや油圧式無段変速装置を操作するような感覚で車両の車速変更操作が行なえ、操作に戸惑うようなことがなく、前進速から後進速までを簡単にしかも無段で得ることができて、作業性、操作性が向上する。
【００３７】
また、請求項５の発明は、エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両において、運転席１１の近傍に作業機の種類や作業内容を指定する設定器９８を設け、この設定器９８で設定された車速となるようにトロイダル型変速機を制御させる制御手段９５を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置としたので、運転に不慣れなオペレータであってもその作業に最適な車速を簡単に設定でき、操作性が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクターとロータリ耕耘装置の側面図である。
【図２】トラクターの平面図である。
【図３】動力伝達線図である。
【図４】制御ブロック図である。
【図５】フローチャートである。
【図６】フローチャートである。
【図７】フローチャートである。
【符号の説明】
１　　　トラクター
２　　　前輪
３　　　後輪
４　　　ボンネット
５　　　エンジン
６　　　ミッションケース
８　　　トロイダル変速装置
１０　計器盤
１１　運転席
１２　ステアリングハンドル
１３　車速設定器
１４　操作パネル
１５　操作レバー

Claims (5)

1. エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両１において、運転席１１の近傍に車速設定具１３を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置。
2. 前記車速設定具１３がダイヤル調整式のつまみで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置。
3. 前記車速設定具１３がペダルで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置。
4. 前記車速設定具１３が前後移動可能な操作レバーで構成されていることを特徴とする請求項１記載の動力車両の変速装置。
5. エンジン５からの動力をミッションケース６内のトロイダル型変速機８に伝えて車輪２，３を駆動する動力車両において、運転席１１の近傍に作業機の種類や作業内容を指定する設定器９８を設け、この設定器９８で設定された車速となるようにトロイダル型変速機を制御させる制御手段９５を設けたことを特徴とする動力車両の変速装置。

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