JP2005106123A - 制御弁及び変速操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正方向への移動操作、逆方向への移動操作、任意の操作位置における位置保持操作、並びに、中立操作位置への戻り操作を適切に行えるように制御することが可能な制御弁を提供する。
【解決手段】 中立位置に復帰付勢されるスプールが正方向出力位置に移動すると、一方の正方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ他方の逆方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となり、スプールが逆方向出力位置に移動すると、逆方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ正方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となり、中立位置において一対の出力ポート夫々を排出ポートに接続し、中立位置と正方向出力位置との間の正方向保持位置及び中立位置と逆方向出力位置との間の逆方向保持位置の夫々において、一対の出力ポートを入力ポート及び排出ポートのいずれにも接続されない状態となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、中立位置から正方向に移動した正方向出力位置及び前記中立位置から逆方向に移動した逆方向出力位置に移動自在なスプールと、そのスプールを前記中立位置に復帰付勢する付勢手段とが備えられ、前記スプールが前記正方向出力位置に移動すると、一対の出力ポートのうちの一方の正方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ他方の逆方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となり、前記スプールが前記逆方向出力位置に移動すると、前記逆方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ前記正方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となるように構成されている制御弁、及び、その制御弁を備えた変速操作装置に関する。

上記構成の制御弁において、従来では、前記スプールが、前記中立位置、前記正方向出力位置及び前記逆方向出力位置の３つの操作位置に夫々移動自在な構成となっており、スプールが前記中立位置にある状態では、前記一対の出力ポートを前記入力ポート及び前記排出ポートのいずれにも接続されない状態となるように構成されたものがあった。そして、その制御弁における一対の出力ポートが、この制御弁の被制御対象としての複動型の流体圧シリンダの一対の流体圧室の夫々に接続され、制御弁からの作動流体の供給により流体圧シリンダが正逆方向に移動操作されて無段変速装置の変速用の被操作体を変速するように構成したものがあった（例えば、特許文献１参照。）。説明を加えると、制御弁におけるスプールが前記正方向出力位置に移動すると流体圧シリンダが流体圧により正方向に操作され、スプールが前記逆方向出力位置に移動すると流体圧シリンダが流体圧により逆方向に操作され、制御弁におけるスプールが中立位置に移動すると流体圧シリンダはそのときの変速操作位置で保持される構成である（以下、第１の従来例という）。

又、従来では、上述したような構成とは異なり、次のように構成したものもあった。
すなわち、前記スプールが、前記中立位置、前記正方向出力位置及び前記逆方向出力位置の３つの操作位置に夫々移動自在な構成となっている点は、上記第１の従来例と同じであるが、スプールが中立位置にある状態で一対の出力ポートを入力ポート及び排出ポートのいずれにも接続されない状態とする構成に代えて、前記スプールが中立位置にある状態では一対の出力ポート夫々を排出ポートに接続する状態とするように構成するものである。例えば、このような構成の制御弁を上記したような流体圧シリンダに接続した場合であれば、スプールを中立位置に移動すると流体圧シリンダの一対の流体圧室は共に排出状態となるものである。このとき、流体圧シリンダが変速中立状態に向けて復帰付勢される構成としていれば、流体圧シリンダは変速中立状態に戻ることになる（以下、第２の従来例という）。
特開２００２−３６４７４６号公報

上記第１の従来例においては、前記制御弁におけるスプールを前記正方向出力位置又は前記逆方向出力位置に移動操作することにより、制御弁による被制御対象である流体圧シリンダを正方向又は逆方向に操作させて、例えば無段変速装置を増速させたり減速させたりすることができ、無段変速装置を所望の速度に変速操作している状態で前記スプールを中立位置に戻すと、前記一対の出力ポートを前記入力ポート及び前記排出ポートのいずれにも接続されない状態となることから、流体圧シリンダの一対の流体圧室に供給されている流体である作動油は流動しない状態で保持されるから、流体圧シリンダはそのときの変速操作位置で位置保持されることになるので、所望の変速位置に保持させることができることになる。

しかしながら、上記第１の従来例においては、制御対象である流体圧シリンダを正方向に操作する状態、逆方向に操作する状態、及び、操作位置を保持する状態のいずれかに切り換えるものであるから、例えば、機械的に詰まりが生じてスプールが前記正方向出力位置又は前記逆方向出力位置のいずれかの操作位置に操作することができなくなると、スプールを、前記正方向出力位置又は前記逆方向出力位置のいずれか一方の操作位置と中立位置との間でしか移動させることができず、流体圧シリンダを変速中立状態に戻すことができないものとなる不利がある。

又、流体圧や電磁力等を利用してスプールを移動操作させる構成のものにおいて、例えば、流体圧シリンダが所望の変速位置にあるときに、流体圧や電磁力を制御するための制御機構が動作異常になりスプールを移動操作させることができなくなった場合においても上記したような制御弁による制御対象である流体圧シリンダを変速中立位置に戻すことができないものとなる不利がある。

これに対して、上記第２の従来例では、スプールが中立位置に戻し操作されると、一対の出力ポート夫々を排出ポートに接続することになるので、上記したような流体圧シリンダに接続されるものにおいては、この流体圧シリンダの一対の流体圧室は共に排出状態となるので、スプールが前記正方向出力位置又は前記逆方向出力位置のいずれかの操作位置に操作できなくなっても変速中立状態に戻すことができるものの、この第２の従来例においては、次のような不利な点があった。

つまり、上記第２の従来例では、前記スプールを前記正方向出力位置又は前記逆方向出力位置に移動操作することにより流体圧シリンダを正方向又は逆方向に操作させて、無段変速装置を増速させたり減速させたりすることができるが、無段変速装置の変速状態が所望の速度に変速されている状態で前記スプールを中立位置に戻すと、流体圧シリンダが常に変速中立位置に戻し操作されることになるから、任意の操作位置で位置保持させることができない不利がある。特に、無段変速装置の変速操作に用いるものであれば、任意の変速位置で保持させることができないものとなる不利がある。

本発明の目的は、中立操作位置から正方向並びに逆方向に移動する被制御対象に対して、正方向への移動操作、逆方向への移動操作、任意の操作位置における位置保持操作、並びに、中立操作位置への戻り操作を適切に行えるように制御することが可能な制御弁を提供する点にある。

又、本発明の別の目的は、上記したような制御弁を用いて、増速方向への操作、減速向への操作、任意の変速操作位置における位置保持、並びに、変速中立状態への復帰を適切に行えるようにすることが可能な変速操作装置を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、中立位置から正方向に移動した正方向出力位置及び前記中立位置から逆方向に移動した逆方向出力位置に移動自在なスプールと、そのスプールを前記中立位置に復帰付勢する付勢手段とが備えられ、前記スプールが前記正方向出力位置に移動すると、一対の出力ポートのうちの一方の正方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ他方の逆方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となり、前記スプールが前記逆方向出力位置に移動すると、前記逆方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ前記正方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となるように構成されている制御弁において、前記スプールが、前記中立位置と前記正方向出力位置との間の正方向保持位置、及び、前記中立位置と前記逆方向出力位置との間の逆方向保持位置に移動自在に構成され、前記中立位置において前記一対の出力ポート夫々を前記排出ポートに接続する状態となり、前記正方向保持位置及び前記逆方向保持位置の夫々において、前記一対の出力ポートを前記入力ポート及び前記排出ポートのいずれにも接続されない状態となるように構成されている点にある。

すなわち、前記スプールが中立位置にあると一対の出力ポート夫々を前記排出ポートに接続する状態となる。一対の出力ポートは被制御対象に接続されるものであるが、中立位置においてはこれら一対の出力ポート夫々が排出ポートに接続されているので、被制御対象が例えば中立操作位置に復帰付勢されているものであれば、その中立操作位置に復帰することが可能となる。つまり、被制御対象に対して中立操作位置への戻り操作を行うことが可能となる。

そして、前記スプールが前記正方向保持位置又は前記逆方向保持位置に移動すると、一対の出力ポートを入力ポート及び排出ポートのいずれにも接続されない状態となる。この状態では被制御対象は、入力ポートから流体が供給されることがなく、又、流体が排出されることもないので、そのときの操作位置で位置保持されることになる。このように、被制御対象に対して所望の操作位置における位置保持操作を行うことが可能となる。

前記スプールが前記正方向出力位置に移動すると、一対の出力ポートのうちの一方の正方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ他方の逆方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となる。つまり、入力ポートから圧油や高圧空気等の圧力流体が供給され、その圧力流体が入力ポートに接続された正方向出力ポートを通して被制御対象に供給され、逆方向出力ポートに接続された排出ポートを通して被制御対象からの戻り流体が排出されることになり、被制御対象が正方向に移動操作されることになる。つまり、被制御対象に対して正方向への移動操作を行うことが可能となる。

前記スプールが前記逆方向出力位置に移動すると、逆方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ正方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となる。このときは、前記圧力流体が入力ポートから逆方向出力ポートを通して被制御対象に供給され、正方向出力ポートに接続された排出ポートを通して被制御対象からの戻り流体が排出されることになり、被制御対象が逆方向に移動操作されることになる。つまり、被制御対象に対して逆方向への移動操作を行うことが可能となる。

従って、中立操作位置から正方向並びに逆方向に移動する被制御対象に対して、正方向への移動操作、逆方向への移動操作、所望の操作位置における位置保持操作、並びに、中立操作位置への戻り操作を適切に行えるように制御することが可能な制御弁を提供できるに至った。

本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成の制御弁を備えた変速操作装置であって、変速操作用の被操作具を中立位置から正方向に操作すると正転出力状態にて変速し、且つ、前記被操作具を中立位置から逆方向に操作すると逆転出力状態にて変速する無段変速装置と、前記制御弁における前記一対の出力ポートが一対の流体圧室の夫々に接続されてその制御弁からの作動流体の供給により前記被操作具を正逆方向に変速操作する複動型の流体圧シリンダとが備えられている点にある。

すなわち、上記第２特徴構成によれば、制御弁における一対の出力ポートが被制御対象としての複動型の流体圧シリンダの一対の流体圧室の夫々に接続される。そして、制御弁におけるスプールが前記正方向出力位置に移動すると、制御弁の正方向出力ポートから一対の流体圧室のうちの一方の流体圧室に作動流体が供給され、他方の流体圧室から逆方向出力ポートを通して作動流体が排出されることにより、複動型の流体圧シリンダが中立操作位置から正方向に操作されて前記変速操作用の被操作具を中立位置から正方向に操作して無段変速装置を正転出力状態にて変速を行うことができる。

又、制御弁におけるスプールが前記逆方向出力位置に移動すると、制御弁の逆方向出力ポートから一対の流体圧室のうちの他方の流体圧室に作動流体が供給され、一方の流体圧室から正方向出力ポートを通して作動流体が排出されることにより、複動型の流体圧シリンダが中立操作位置から逆方向に操作されて変速操作用の被操作具を中立位置から逆方向に操作して無段変速装置を逆転出力状態にて変速を行うことができる。

そして、制御弁におけるスプールが、前記正方向出力位置から前記正方向保持位置に移動するか、又は、前記逆方向出力位置から前記逆方向保持位置に移動すると、流体圧シリンダの一対の流体圧室に供給されている流体は流動しない状態で保持され、流体圧シリンダはそのときの操作位置で位置保持されるので、変速操作用の被操作具はそのときの変速位置で位置保持されることになる。つまり、任意の変速操作位置で位置保持することができる。

又、制御弁におけるスプールが中立位置に移動すると、複動型の流体圧シリンダの一対の流体圧室夫々が一対の出力ポート夫々が通して排出ポートに接続されるので、複動型の流体圧シリンダが中立操作位置に復帰付勢されているものであれば、適切に中立操作位置に復帰させることが可能となる。

従って、増速方向への操作、減速向への操作、任意の変速操作位置における位置保持、並びに、変速中立状態への復帰を適切に行えるようにすることが可能な変速操作装置を提供できるに至った。

本発明の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、前記制御弁に、前記スプールを正方向に移動させるために作動用流体が供給される正転用の圧力操作部、及び、前記スプールを逆方向に移動させるために作動用流体が供給される逆転用の圧力操作部が夫々備えられ、前記正転用の圧力操作部及び逆転用の圧力操作部の夫々に対する作動用流体の供給状態を制御する一対の電磁弁が、作動用流体を供給する供給状態と作動用流体を排出する排出状態とに切り換え自在で且つ前記排出状態に復帰付勢される状態で設けられている点にある。

すなわち、上記第３特徴構成によれば、制御弁に正転用の圧力操作部及び逆転用の圧力操作部が夫々備えられており、一対の電磁弁により、前記正転用の圧力操作部及び逆転用の圧力操作部の夫々に対する作動用流体の供給状態を制御することによって、スプールを移動操作させるのである。

正転用の圧力操作部に対応する電磁弁を前記供給状態に切り換えると、正転用の圧力操作部に作動用流体が供給され逆転用の圧力操作部から作動用流体が排出されるからスプールは正方向に移動する。又、逆転用の圧力操作部に対応する電磁弁を前記供給状態に切り換えると、逆転用の圧力操作部に作動用流体が供給され正転用の圧力操作部から作動用流体が排出されるからスプールは逆方向に移動する。尚、このとき、作動流体の供給状態を変更調整することで、付勢手段による付勢力に抗してスプールを中立位置から正方向又は逆方向に移動させる移動量を調整することにより、前記正方向出力位置と前記正方向保持位置とを切り換えたり、前記逆方向出力位置と前記逆方向保持位置とを切り換えたりすることで対応できる。

そして、前記各電磁弁夫々を前記排出状態に切り換えていれば、前記各圧力操作部から作動用流体が排出され、しかも、スプールは前記付勢手段により中立位置に復帰付勢されているから、スプールは中立位置に維持されることになる。そして、前記各電磁弁は、前記排出状態に復帰付勢される状態で設けられているから、例えば、スプールが中立位置から外れて正逆方向のいずれかに移動している状態で電力供給が停止されるような異常状態が発生した場合においても、スプールは中立位置に戻すことができ、使用上の安全性を確保することができる。

以下、本発明に係る制御弁及び変速操作装置をコンバインにおける変速操作装置に適用した場合について図面に基づいて説明する。

図１に作業車の一例であるコンバインの全体側面が示されており、このコンバインは、左右一対のクローラ式の走行装置１Ｒ、１Ｌの駆動で走行する走行機体２の前部に、植立穀稈を刈り取って後方に向けて搬送する刈取搬送装置３を昇降可能に連結し、走行機体２に、刈取搬送装置３からの刈取穀稈を受け取って脱穀・選別処理を施す脱穀装置４と、脱穀装置４からの穀粒を貯留する穀粒タンク５とを搭載するとともに、穀粒タンク５の前方箇所に搭乗運転部６を形成することによって構成されている。

次に、このコンバインの伝動構造について説明する。
図２に示すように、直進走行状態における走行速度を高低変速自在な直進変速用の無段変速装置７と、旋回走行時において旋回中心側に位置する走行装置の走行速度を高低変速自在な操作用の無段変速装置８と、それらの無段変速装置７、８からの動力が入力され、左右の走行装置１Ｒ、１Ｌへの動力が出力されるミッションケース９とを備えて伝動系が構成されている。前記直進変速用の無段変速装置７と旋回操作用の無段変速装置８は、コンバインの車体に搭載されているエンジンからの動力によって駆動される可変油圧ポンプ７Ａ、８Ａと、その可変油圧ポンプ７Ａ、８Ａからの供給油で回転駆動される油圧モーター７Ｂ、８Ｂとの対で構成された周知構造の静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）によって構成されている。ちなみに、エンジンの動力は、伝動ベルト１０及び伝動プーリ１１を介して可変油圧ポンプ７Ａ、８Ａの伝動軸１２に伝達される。

前記ミッションケース９は、その内部に、前記直進変速用の無段変速装置７の出力軸２０と、前記旋回操作用の無段変速装置８の出力軸２１との夫々が内挿され、これら両出力軸２０、２１からの動力が左右一対の走行装置１Ｒ、１Ｌに伝達される一方、直進変速用の無段変速装置７の動力が刈取搬送装置３に伝達される構成となっている。前記直進変速用の無段変速装置７の出力軸２０には、副変速用の大小一対の出力ギヤ２０ａ、２０ｂ及び刈取部駆動用の出力ギア２０ｃが固着されている。
副変速軸２２には、前記出力ギヤ２０ａ、２０ｂが常時噛合する副変速用の小径ギヤ２２ａと大径ギヤ２２ｂとが相対回転自在に支持され、その両ギヤ２２ａ、２２ｂの中間位置に、副変速軸２２と一体回転する副変速用シフトギヤ２２ｄが軸芯方向で摺動自在に外嵌されている。この副変速用シフトギヤ２２ｄを摺動操作することで高低二段に変速操作自在な副変速装置が構成されている。又、副変速軸２２には出力ギア２２ｅが固着されており、この出力ギア２２ｅに対して、支持軸２３に一体に設けたセンターギヤ２４が常時噛合する状態で設けられている。

前記支持軸２３には、センターギヤ２４を挾む両側に、そのセンターギヤ２４を通して伝えられる動力を前記各無段変速装置７、８のうちの何れの駆動系から入力させるかを左右各別に切り換え自在な伝動経路切り換え機構が設けられている。この伝動経路切り換え機構は、外周部に旋回操作用の無段変速装置８の伝動系に連係された外周ギヤ部２５ａを備える左右一対の多板式の摩擦クラッチ２５、２５と、前記センターギヤ２４の両側面とこれに対向するシフトギア２６との間に形成された左右一対の噛み合いクラッチ２７、２７とで構成されている。前記左右のシフトギア２６は、回転軸芯方向にシフト操作自在であって、噛み合いクラッチ２７が噛み合う状態と、多板式の摩擦クラッチ２５が圧接して伝動入りとなる状態とに切り換え自在に構成され、左右一対の噛み合いクラッチ２７、２７が夫々噛み合う状態では左右の摩擦クラッチ２５、２５は夫々切り状態となる。つまり、クラッチ２７、２７が夫々噛み合い左右のシフトギア２６が共にセンターギヤ２４に係合している状態では、シフトギア２６を介して、左右の走行装置１Ｒ、１Ｌが同方向に同速駆動される機体直進状態となる。

前記左右のシフトギア２６、２６は夫々、押圧スプリング２９、２９による押圧力に抗して操向用油圧シリンダ３０Ｒ、３０Ｌでシフト操作することにより、噛み合いクラッチ２７、２７を切り操作して摩擦クラッチ２５、２５を入り操作可能に構成されており、この操向用油圧シリンダ３０Ｒ、３０Ｌの操作は、図３に示すように、電磁弁３２、３３を切り換え操作することにより行うように構成されている。左右いずれかのシフトギア２６が摩擦クラッチ２５入り状態になると、それに連動される走行装置は、旋回操作用の無段変速装置８の変速動力が伝達される状態となる。

前記旋回操作用の無段変速装置８の出力軸２１には、その両端部に伝動ギヤ２１ａ、２１ｂが固着され、両伝動ギヤ２１ａ、２１ｂのそれぞれに前記各摩擦クラッチ２５、２５の外周ギヤ部２５ａ、２５ａが噛合されている。前記左右のシフトギア２６、２６のうちの一方を、センターギヤ２４との噛み合いを外す側にシフト操作すると、そのシフトギア２６の移動した側の摩擦クラッチ２５が圧接されて入り状態となり、その摩擦クラッチ２５を介して旋回操作用の無段変速装置８の動力がシフトギア２６に伝達され、シフトギア２６から中継ギア３４及びファイナルギア３５を介して一方の走行装置に伝達され、機体旋回状態となる。このシフトギア２６はセンターギヤ２４に噛合しているときも、摩擦クラッチ２５の入り側に操作されているときにも常時走行装置への伝動系の中継ギヤ３４に噛合するように構成されている。

前記直進変速用の無段変速装置７は、中立位置から正転方向並びに逆転方向夫々について無段階に変速操作可能な構成となっており、又、搭乗運転部６には前後方向に沿って所定の前後操作範囲にわたり手動操作によって揺動可能な主変速レバー１４が設けられている。そして、図３に示すように、可変油圧ポンプ７Ａの斜板１３が油圧サーボ機構ＳＶを介して主変速レバー１４に連係され、主変速レバー１４の操作指令に基づいて斜板１３の角度を変更することにより油圧モーター７Ｂ側の出力状態を無段階に変更するように構成されている。つまり、主変速レバー１４に対する手動操作があれば、その操作に対して油圧サーボ機構ＳＶの作用により油圧操作力にてアシスト操作を行うことにより変速操作を軽く操作することができる構成となっている。

そして、図８に示すように、変速レバー１４が中立域にあり中立状態が指令されていると、前記斜板１３が中立状態となり油圧モーター７Ｂは回転せず停止状態に維持され、主変速レバー１４からの指令が前進増速側もしくは後進増速側への変速指令であると、主変速レバー１４の操作指令に応じて油圧サーボ機構ＳＶによって斜板１３の角度が正転方向（前進増速方向）もしく逆転方向（後進増速方向）に油圧操作力によって主変速レバー１４による指令量だけ傾倒操作され、油圧モーター７Ｂが指令に応じた速度で正転方向又は逆転方向に回転駆動されるように変速操作される構成となっている。

一方、旋回操作用の無段変速装置８も前記直進変速用の無段変速装置７と同様に、正転方向並びに逆転方向夫々について無段階に変速操作可能な構成となっている。しかし、この旋回操作用の無段変速装置８は手動操作で変速を行うのではなく、可変油圧ポンプ８Ａの斜板１５（変速用の被操作体の一例）が油圧式の旋回用操作機構１６に連係され、この旋回用操作機構１６により斜板角を変更することにより油圧モーター８Ｂ側の出力状態を変更するように構成されている。この旋回用操作機構１６は、図３に示すように、旋回操作用の無段変速装置８における斜板１５に連動連結された複動型の変速用油圧シリンダ１７と、この変速用油圧シリンダ１７に対する油圧制御を行う油圧制御ユニットＶＵとを備えて構成されている。前記変速用油圧シリンダ１７は、内装される左右一対のバネ１７ａ、１７ｂの付勢力により中立位置に復帰付勢される構成となっている。

次に、前記油圧制御ユニットＶＵの構成について説明する。
この油圧制御ユニットＶＵは、図４に示すように、変速用油圧シリンダ１７を中立変速位置から正転方向及び逆転方向夫々に駆動すべく油圧供給状態を制御する油圧パイロット式の制御弁３６を備えて構成されている。この制御弁３６は、中立位置から正方向に移動した正方向出力位置及び前記中立位置から逆方向に移動した逆方向出力位置に移動自在なスプール３７と、そのスプール３７を前記中立位置に復帰付勢する付勢手段としての一対のコイルバネ３８、３９とを備えて構成されている。

又、この制御弁３６には、前記スプール３７を正方向に移動させるために作動用流体としての作動油が供給される正転用の圧力操作部４０、及び、前記スプール３７を逆方向に移動させるために作動用流体としての作動油が供給される逆転用の圧力操作部４１が夫々備えられ、正転用の圧力操作部４０及び逆転用の圧力操作部４１の夫々に対する作動油の供給状態を制御する一対のパイロット圧制御用の電磁弁４２、４３が、作動用流体を供給する供給状態と作動用流体を排出する排出状態とに切り換え自在で且つ排出状態に復帰付勢される状態で設けられている。

つまり、前記一対のパイロット圧制御用の電磁弁４２、４３は図示しない油圧ポンプから供給される作動用流体としての作動油を前記各圧力操作部４０、４１に供給する供給状態と油圧ポンプからの供給を停止して圧力操作部４０、４１を排油路４４に接続する排出状態との二位置に切り換え自在な二位置切り換え式の電磁弁で構成され、これらのパイロット圧制御用の電磁弁４２、４３はバネ４５、４６により前記排出状態に復帰付勢される構成であり、ソレノイド４７、４８に通電して励磁することでバネ４５、４６の付勢力に抗して弁体を操作して前記供給状態に切り換える構成となっている。従って、このパイロット圧制御用の電磁弁４２、４３は通電を停止すると常に排出状態になりその状態を維持することになる。

そして、前記制御弁３６には、変速用の油圧シリンダ１７の一対の作動油室１７Ａ、１７Ｂ（流体圧室の一例）に各別に接続される一対の出力ポートＯＰ１、ＯＰ２が設けられ、前記スプール３７が前記正方向出力位置に移動すると一対の出力ポートＯＰ１、ＯＰ２のうちの一方の正方向出力ポートＯＰ１を入力ポートＩＰに接続し、且つ、他方の逆方向出力ポートＯＰ２を排出ポートＤＰに接続する状態となり、前記スプール３７が前記逆方向出力位置に移動すると、前記逆方向出力ポートＯＰ２を入力ポートＩＰに接続し且つ前記正方向出力ポートＯＰ１を排出ポートＤＰに接続する状態となるように構成されている。

又、前記スプール３７が、前記中立位置と前記正方向出力位置との間の正方向保持位置、及び、前記中立位置と前記逆方向出力位置との間の逆方向保持位置に移動自在に構成され、前記中立位置において前記一対の出力ポートＯＰ１、ＯＰ２夫々を前記排出ポートＤＰに接続する状態となり、前記正方向保持位置及び前記逆方向保持位置の夫々において、前記一対の出力ポートＯＰ１、ＯＰ２を前記入力ポートＩＰ及び前記排出ポートＤＰのいずれにも接続されない状態となるように構成されている。

説明を加えると、前記スプール３７を軸芯方向にスライド自在に支持する弁本体の摺動用の内周面には、スプール３７の軸芯方向の中央部分に入力ポートＩＰに連通する入力ポート用油路４９が形成され、その入力ポート用油路４９の軸芯方向の両外側部に一対の出力ポートＯＰ１、ＯＰ２に夫々連通する出力ポート用油路５０、５１が形成されている。それらの一対の出力ポート用油路５０、５１よりも更に軸芯方向の両外側部には排出ポートＤＰに夫々連通する排出ポート用油路５２、５３が夫々形成されている。前記スプール３７の外周部には、前記各出力ポート用油路５０、５１と前記各排出ポート用油路５２、５３とを連通させたり、前記各出力ポート用油路５０、５１と入力ポート用油路４９とを連通させるための一対の連通路５４、５５が夫々形成されている。

そして、図４に示すような中立位置では前記各連通路５４、５５が前記各出力ポート用油路５０、５１と前記各排出ポート用油路５２、５３とを接続する状態となる。そして、この中立位置からスプール３７を正方向に設定量移動させると、図５（イ）に示すような正方向出力位置になり、この正方向出力位置では、一対の連通路５４、５５のうちの一方の連通路５４が正方向出力ポートＯＰ１に対応する出力ポート用油路５０と前記入力ポート用油路４９とを接続し、他方の連通路５５が逆方向出力ポートＯＰ２に対応する出力ポート用油路５１と前記排出ポート用油路５３とを接続する状態となる。従って、変速用油圧シリンダ１７は正方向（前進増速方向）に移動操作されることになる。

又、中立位置からスプール３７を逆方向に設定量移動させると、図５（ロ）に示すような逆方向出力位置になり、この逆方向出力位置では、一対の連通路５４、５５のうちの他方の連通路５５が逆方向出力ポートＯＰ２に対応する出力ポート用油路５１と前記入力ポート用油路４９とを接続し、前記一方の連通路５４が正方向出力ポートＯＰ１に対応する出力ポート用油路５１と前記排出ポート用油路５２とを接続する状態となる。従って、変速用油圧シリンダ１７は逆方向（後進増速方向）に移動操作される。

前記中立位置からスプール３７を正方向に前記設定量よりも小さい小操作量を移動させると、図６（イ）に示すような、中立位置と正方向出力位置との間の正方向保持位置になる。この正方向保持位置では、前記一対の連通路５４、５５は夫々一対の出力ポート用油路５０、５１に接続しているが、入力ポート用油路４９及び排出ポート油路５２、５３のいずれにも接続されない状態となる。従って、変速用油圧シリンダ１７はそのときの変速位置をそのまま保持する状態となる。

そして、前記中立位置からスプール３７を逆方向に前記設定量よりも小さい小操作量を移動させると、図６（ロ）に示すような、中立位置と逆方向出力位置との間の逆方向保持位置になる。この逆方向保持位置では、正方向保持位置と同様に、一対の連通路５４、５５は夫々一対の出力ポート用油路５０、５１に接続しているが、入力ポート用油路４９及び排出ポート油路５２、５３のいずれにも接続されない状態となる。従って、変速用油圧シリンダ１７はそのときの変速位置をそのまま保持する状態となる。

上記したような無段変速装置７、８の変速動作について説明を加えると、例えば図７に示すように、斜板１３、１５の変速位置が中立位置Ｎを含む所定幅を有する中立域にあれば変速出力（走行速度）は零となり、斜板１３、１５の変速位置がその中立域から所定方向に回動操作されると前進方向への走行速度が無段階に増速操作され、斜板１３、１５が中立域から所定方向と反対方向に操作されると後進方向への走行速度が無段階に増速操作される構成となっている。

そして、搭乗運転部６には、中立位置から左右方向に沿って所定の左右操作範囲にわたり揺動操作可能な旋回指令手段としての旋回レバー５６が備えられ、図３に示すように、その旋回レバー５６の操作位置を検出する回転式のポテンショメータからなる旋回レバーセンサ５７、一対の無段変速装置７、８夫々の出力回転速度を前記ギア２２ｅ及びギア２１ａの歯数をカウントすることにより検出する回転センサ５８、５９、前記各無段変速装置７、８の斜板角を各別に検出する変速位置検出手段としてのポテンショメータ式の変速位置センサ６０、６１、ダイヤル操作により旋回モードを３段階に切り換える旋回モード切換え操作具６２等が備えられ、これらの入力情報に基づいて旋回用操作機構１６及び操向用油圧シリンダ３０Ｒ、３０Ｌの動作を制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ利用の制御装置Ｈが備えられている。

次に、制御装置Ｈによる旋回制御について説明を加えると、図８のフローチャートに示すように、例えば、主変速レバー１４を操作して直進走行しているときに、旋回レバー５６が中立位置から左右いずれかに旋回操作されると、旋回中心側つまり旋回方向が右であれば右側の操向用油圧シリンダ３０Ｒを作動させて右側の走行装置１Ｒに旋回用の無段変速装置８の変速動力を伝達させる状態に切り換える（ステップ１〜４）。つまり、旋回中心側（右側）の走行装置が旋回用の無段変速装置８にて駆動され、旋回中心側とは反対側（左側）の走行装置が直進用の無段変速装置７にて駆動される伝動状態に切り換わる。そして、左右の走行装置１Ｒ、１Ｌが回転方向が同じであってそれらの回転速度の速度比率が旋回レバー５６にて指令される旋回半径に対応する速度比率となるように、旋回用の無段変速装置の目標変速位置を求める（ステップ５）。

その目標変速位置を求める処理について説明を加えると、旋回レバー５６の旋回指令操作領域における直進指令位置から離れる方向への移動量と旋回半径に対応する速度比率との関係が図８に示すように二次関数に対応する関係として定めて記憶されている。一方、前記変速位置センサ６０によって検出される直進用の無段変速装置７の斜板角検出値と、図９に示すような関係の関数とから、旋回用の無段変速装置８の目標変速位置すなわち目標斜板位置を求めるのである。そして、変速位置センサ６０によって検出される旋回用の無段変速装置８の変速位置が目標変速位置になるように旋回用操作機構１６の作動を制御して変速操作を行う（ステップ６〜８）。ちなみに、直進変速用の無段変速装置７は変速レバー１４に対する手動操作にて変速位置が調整されることになる。

図９に示す関係について説明を加えると、図９のラインＬ１は基準となる直進側の無段変速装置の速度を示している。ラインＬ２は緩旋回モードにおける目標回転速度の変化を示し、ラインＬ３は信地旋回モードにおける目標回転速度の変化を示し、ラインＬ４は超信地旋回モードにおける目標回転速度の変化を示しており、前記旋回モード切換え操作具６２にて指定された旋回モードが選択されることになる。説明を加えると、ラインＬ２にて示す緩旋回モードでは、旋回レバー５６が最大操作位置にまで操作されると、旋回側の走行装置が反対側の走行装置の走行速度Ｖの約１／３の速度にまで減速されるように、旋回レバー５６の操作位置に対する、左右の走行装置１Ｒ、１Ｌの速度比率の変化特性が予め設定されている。ラインＬ３で示す信地旋回モードにおいては、旋回レバー５６が最大操作位置にまで操作されると、旋回側の走行装置の走行速度が零となるまで減速されるように、旋回レバー５６の操作位置に対する左右の走行装置１Ｒ、１Ｌの速度比率が予め設定されている。又、ラインＬ４に示す超信地旋回モードにおいては、旋回レバー５６が最大操作位置にまで操作されると、旋回側の走行装置の走行速度が反対側の走行装置の駆動回転方向とは逆回転方向で、反対側の走行装置の速度と同速度になるように、旋回レバー５６の操作位置に対する左右の走行装置１Ｒ、１Ｌの速度比率が予め設定されている。

前記旋回用の無段変速装置８を変速操作するときの前記旋回用操作機構１６の作動を制御する処理について説明する。例えば、旋回レバー５６の操作に伴って旋回用の無段変速装置８を前進増速方向に変速させるときには、前記制御弁３６におけるスプール３７を正方向出力位置に移動操作させる。具体的には、正転用の圧力操作部４０に対するパイロット圧制御用の電磁弁４２におけるソレノイド４７に設定周期毎にオンとオフとを繰り返すパルス電流を供給するようにしており、そのデューティ比を設定値以上の大きい値に変更調整する。そのことによりスプール３７が電磁力によってバネ３９の付勢力に抗して移動操作され、正方向出力位置に移動するのである。旋回用の無段変速装置８を後進増速方向に変速させるときには、前記制御弁３６におけるスプール３７を逆方向出力位置に移動操作させるが、このときは、逆転用の圧力操作部４１に対するパイロット圧制御用の電磁弁４３を同様にして制御することになる。

そして、増速操作によって旋回用の無段変速装置８の変速位置が目標変速位置になると、前記スプール３７を前記正方向保持位置に移動させる。つまり、前記ソレノイド４７に対するパルス電流のデューティ比を前記設定値よりも小さい保持用のデューティ比になるように変更調整するのである。そのことにより、ソレノイド４７の電磁力とバネ３９の付勢力とが釣り合ってスプール３７はその位置で保持されることになる。その結果、変速用油圧シリンダ１７はそのときの変速位置をそのまま保持するのである。尚、逆方向保持位置で保持させる場合にもこのような正方向保持位置での操作を同様な処理を行う。

旋回用の無段変速装置８を中立位置に戻すときは、前記各パイロット圧制御用の電磁弁４２、４３に対するソレノイド４７、４８を夫々無通電状態に切り換えて、スプール３７をバネ３８、３９の付勢力によって中立位置に復帰させるのである。この中立位置では、変速用油圧シリンダ１７の各作動油室１７Ａ、１７Ｂが共に排油状態となって、変速用油圧シリンダ１７は、前記バネ１７ａ、１７ｂの付勢力並びに旋回用の無段変速装置８の斜板１５の中立復元力によって中立位置に復帰することになる。

旋回レバー５６が中立位置にあるときは直進走行用の速度同期処理を実行する（ステップ９）。この速度同期処理は、左右の操向用油圧シリンダ３０Ｒ、３０Ｌはいずれも作動させないので走行装置の走行速度を自動制御によって変速させる機能はないが、手動の変速操作によって変速される直進変速用の無段変速装置７の回転方向と同じ方向にその出力回転速度と略同じ出力回転速度で常に回転するように、前記各回転センサ５８、５９の検出情報に基づいて旋回用無段変速装置８の斜板を変速操作する処理が行われることになる。

〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。

（１）上記実施形態では、前記制御弁のスプールが軸芯方向にスライド操作することで油路の切り換えを行うようにしたが、このような構成に代えて、スプールとしては、軸芯周りで回動操作して油路の切り換えを行うように構成するものでもよい。

（２）上記実施形態では、前記制御弁が、パイロット油圧によりスプールが移動操作される状態で油圧パイロット操作式に構成され、正転用の圧力操作部や逆転用の圧力操作部に作動用流体としての作動油が供給されるものを例示したが、作動油を供給するものに限らず空気圧にて操作されるもの等、他の流体を用いて操作するものでもよく、又、作動流体を用いるものに限らず、ソレノイド等を用いて電磁力にてスプールを移動操作させるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、旋回レバーの移動操作量をポテンショメータにて検出して、旋回レバーの操作に伴って旋回用の無段変速装置を無段階に変速操作させる構成としたが、このような構成に限らず、例えば、旋回レバーの移動操作量の変位を複数のスイッチで段階的に検出するようにしたり、旋回指令用のスイッチを押し操作する時間で旋回半径を異ならせるように指令する構成等、各種の形態で実施してもよい。

（４）上記実施形態では、直進変速用の無段変速装置と旋回用の無段変速装置とを備えて、直進走行状態においては直進変速用の無段変速装置の変速出力を分岐させて左右走行装置に伝える構成として、旋回走行状態において、旋回中心側の走行装置を旋回用の無段変速装置により変速させて旋回走行させる構成のものを例示したが、このような構成に代えて、左右一対の走行装置を夫々各別に無段変速装置にて変速する構成とし、直進状態では左右一対の無段変速装置を同一速度で駆動し、旋回走行状態では、左右の無段変速装置に速度差をつけるように制御して旋回させる構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、前記制御弁を、旋回用の無段変速装置を変速操作する変速操作装置に適用したものを例示したが、前記制御弁は、複動型の被制御対象、例えば流体圧シリンダ等を切り換え制御するものであれば、変速操作装置に限らずどのような装置にも適用することができる。

（６）上記実施形態では、変速操作装置が備えられる車両としてコンバインを例示したが、コンバインに限らず、トラクターやその他の農作業機でもよく建設用作業車等であってもよい。

コンバインの全体側面図 伝動構造を示す概略構成図 制御ブロック図 中立状態の油圧制御ユニットの構成を示す図 変速操作状態の油圧制御ユニットの構成を示す図 変速位置保持状態の油圧制御ユニットの構成を示す図 変速位置と変速出力との関係を示す図 制御動作のフローチャート 旋回レバーの操作位置と速度比率との関係を示す図

符号の説明

８ 無段変速装置
１５ 被操作体
１７ 流体圧シリンダ
１７Ａ、１７Ｂ 流体圧室
３７ スプール
３８、３９ 付勢手段
４０、４１ 圧力操作部
４２、４３ 電磁弁
ＤＰ 排出ポート
ＩＰ 入力ポート
ＯＰ１、ＯＰ２ 出力ポート

Claims (3)

1. 中立位置から正方向に移動した正方向出力位置及び前記中立位置から逆方向に移動した逆方向出力位置に移動自在なスプールと、そのスプールを前記中立位置に復帰付勢する付勢手段とが備えられ、
   前記スプールが前記正方向出力位置に移動すると、一対の出力ポートのうちの一方の正方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ他方の逆方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となり、前記スプールが前記逆方向出力位置に移動すると、前記逆方向出力ポートを入力ポートに接続し且つ前記正方向出力ポートを排出ポートに接続する状態となるように構成されている制御弁であって、
   前記スプールが、前記中立位置と前記正方向出力位置との間の正方向保持位置、及び、前記中立位置と前記逆方向出力位置との間の逆方向保持位置に移動自在に構成され、
   前記中立位置において前記一対の出力ポート夫々を前記排出ポートに接続する状態となり、前記正方向保持位置及び前記逆方向保持位置の夫々において、前記一対の出力ポートを前記入力ポート及び前記排出ポートのいずれにも接続されない状態となるように構成されている制御弁。
2. 請求項１に記載の制御弁を備えた変速操作装置であって、
   変速操作用の被操作具を中立位置から正方向に操作すると正転出力状態にて変速し、且つ、前記被操作具を中立位置から逆方向に操作すると逆転出力状態にて変速する無段変速装置と、
   前記制御弁における前記一対の出力ポートが一対の流体圧室の夫々に接続されてその制御弁からの作動流体の供給により前記被操作具を正逆方向に変速操作する複動型の流体圧シリンダとが備えられている変速操作装置。
3. 前記制御弁に、前記スプールを正方向に移動させるために作動用流体が供給される正転用の圧力操作部、及び、前記スプールを逆方向に移動させるために作動用流体が供給される逆転用の圧力操作部が夫々備えられ、
   前記正転用の圧力操作部及び逆転用の圧力操作部の夫々に対する作動用流体の供給状態を制御する一対の電磁弁が、作動用流体を供給する供給状態と作動用流体を排出する排出状態とに切り換え自在で且つ前記排出状態に復帰付勢される状態で設けられている請求項２記載の変速操作装置。

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