JP2006307940A - 車両の変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の油圧クラッチを有する変速装置を備えるトラクタでは、油圧や電気系に故障が生じた場合、全クラッチが「入」若しくは「切」となって、変速位置が超低速、若しくは高速位置に固定され、迅速且つ安全に移動することができないという課題が有った。
【解決手段】トラクタの主変速装置を、二箇所のクラッチディスクを択一的に入切して、遊星ギヤ機構のキャリアの回転を許容、停止することで、動力伝達比を高低に切り替える３つの高低切替クラッチで構成する。各クラッチのディスクには、一方のクラッチディスクを常時入に付勢するバネと、コントローラによる通電時に他方のクラッチディスクを入とする油圧ピストンを備える。前記３つの遊星ギヤ機構の動力伝達比は、１つだけを減速若しくは１つだけを増速に設定し、全ての油圧ピストンが非作動となる場合及び作動し続ける場合に、最低速及び最高速を除く、中速位置（２速ｏｒ７速）となる様、設定する。
【選択図】 図７

Description

この発明は、トラクタや建設車両等の車両の変速装置に関するものである。

従来からトラクタ等の動力車両には油圧クラッチを用いた変速装置が用いられている。一般的には、機体の前後進操作を行なうリバーサ機構に油圧クラッチを用いたり、主変速装置に油圧クラッチを用いることが多い。特に大型のトラクタでは操作性の向上を図る目的と、クラッチ接続時のショックを軽減する目的から主変速装置のみならず副変速装置まで油圧クラッチを用いることが多い。例えば、特許文献１には、エンジンの後方に油圧式リバーサ機構を設け、その伝動後位に４段変速が可能な油圧式主変速装置と副変速装置を設けたものが記載されている。
特開平8-338525号公報（図１）

ところで、前記のような農業トラクタでは、各種作業に対応して、凡そ０．．２ｋｍ／ｈの超低速から３０．０ｋｍ／ｈといった高車速に亘って、多段の変速段を構成する必要がある。そして、コントローラにより、これら油圧クラッチを用いた変速装置を電気的または油圧的に操作する場合は、電気系統または油圧系統に故障が生じたときにでも、車両を安全に移動できる構成が望まれる。

例えば従来のトラクタでは、油圧系統に故障が生じ、変速装置を構成する全ての油圧クラッチに作動油を送ることができない状態に陥った場合、変速位置が前記超低速位置となって、路上走行に適さない変速位置を使って修理場へ赴くこととなり操作性が悪かったり、全変速位置がニュートラル位置となってしまうと、作業場まで移動できないという課題が有った。一方、電気系統にショートが生じて、全変速装置のクラッチに油圧がかかり続ける状態に陥った場合には、高車速となる高速位置で移動することを余儀なくされ、安全性を損なうという課題が有った。

この発明が解決しようとする課題は、変速装置の故障時にでも、車両を安全且つ迅速に移動ができる車両の変速装置を提供することにある。

このため、請求項１の発明は、次のような構成を採用した。
即ち、二箇所のクラッチディスクを択一的に入切操作して、遊星ギヤ機構（２８，２８，２８）のキャリアの回転を許容、停止することで、動力伝達比を高低二段階に切り替える３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）と、前記各変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の各クラッチディスクを通電指令により圧着操作して、車両の変速位置を切り替える制御手段（７）とを有する車両であって、
前記変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の各二箇所のクラッチディスクには、一方のディスクを常時入状態に付勢する付勢手段（６０，２６０，２６１）と、前記制御手段（７）による通電指令時に前記付勢手段（６０，２６０，２６１）の付勢力に抗して前記一方のクラッチディスクを切操作すると共に他方のクラッチディスクを入とするアクチュエータ（６３，２６３，２６４）を備え、
前記３つの遊星ギヤ機構（２８，２８，２８）の動力伝達比を、前記３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合及び作動時である場合に、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）により得られる最低速位置及び最高速位置を除く中速位置となるべく３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の内１つの変速装置（９ａ）の動力伝達比を増速若しくは減速となる様設定したことを特徴とする車両の変速装置とした。

（請求項１の作用）
以上のように構成した請求項１の発明では、３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）間においては遊星ギヤ機構（２８，２８，２８）により動力が常時伝達状態となっており、また３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合、及び全アクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動状態である場合には、同変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）により得られる変速位置が最低速及び最高速位置を除く、中速位置となる。

また請求項２の発明では、前記車両は、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）にて構成される主変速装置（９）と、これら主変速装置（９）よりも動力伝達比の大きい副変速装置（８６）を備え、
前記主変速装置（９）では０．１ｋｍ／ｈ〜１．０ｋｍ／ｈの車速レンジを複数段に亘って切り替え可能に設定すると共に、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合の中速位置を、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動し続ける場合の中速位置よりも高速に設定したことを特徴とする請求項１に記載の車両の変速装置とした。

（請求項２の作用）
以上のように構成した請求項２の発明では、主変速装置（９）と副変速装置（８６）にて、少なくとも１６段の変速位置を得ることができ、主変速装置（９）の油圧系統または電気系統に故障が生じた場合は、０．１ｋｍ／ｈから１ｋｍ／ｈ間の車速域において、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合の中速位置を、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動時し続ける場合の中速位置よりも高速となる。

これにより、請求項１の発明では、電気系統または油圧系統に故障が生じ、全変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）のアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時となった状態、若しくは３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動し続ける状態に陥っても中速位置、即ち移動に適した速度となり車両を迅速且つ安全に移動することができる。

また請求項２の発明では、請求項１の発明を、０．１ｋｍ／ｈ〜１ｋｍ／ｈの車速域で各種作業を行う車両を想定し、また電気系統または油圧系統の故障時に、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合は、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動時し続ける場合である場合よりも可能性が高いと想定して、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合の中速位置を、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動時し続ける場合である場合の中速位置よりも高速としたので、前記同様、一般道路でも、極力適度な車速で車両を迅速且つ安全に移動することができる。

以下、図面に基づいてこの発明を備えた農業用トラクタを説明する。
図１はトラクタ１の側面図である。このトラクタ１は、走行装置として左右前輪２，２と左右後輪３，３を備え、ボンネット４内に搭載したエンジン５の回転動力をミッションケース６内の変速装置によって適宜減速し、その回転動力を前記前輪２，２と後輪３，３に伝達するように構成している。

なお、動力伝達経路については後述するが、前記ミッションケース６内には機体の進行方向を切替える前後進切替装置８と車速を変更する主変速装置９及び副変速装置８６が設けられている。そして、ステアリングハンドル１１の下方に設けた前後進切替レバー１０を前後方向に動かすことによって機体が前進若しくは後進するようになっている。また、前記ミッションケース６の後上部には油圧シリンダケース１４が設けられ、この油圧シリンダケース１４の左右両側にはリフトアーム１５，１５が回動自在に枢着されている。リフトアーム１５，１５とロワーリンク１６，１６との間にはリフトロッド１７，１７が介装連結され、ロワーリンク１６，１６の後部には作業機であるロータリ耕耘装置１８が連結されている。
そして操縦席１２の側方に設けた油圧操作レバー２０を上昇側に操作して油圧シリンダケース１４内に収容されている油圧シリンダ（図示省略）に作動油を供給するとリフトアーム１５，１５が上昇側に回動され、リフトロッド１７、ロワーリンク１６等を介してロータリ耕耘装置１８が上昇する。反対にこの油圧操作レバー２０を下降側に操作すると油圧シリンダ内の作動油は油圧タンクを兼ねる前記ミッションケース６内に排出され、リフトアーム１５，１５を下降回動させる。
また前記ロータリ耕耘装置１８は、耕耘部２１と耕耘部２１上方を覆うロータリカバー２２とロータリカバー２２後部に枢着されたリヤカバー２３等を有する構成となっている。

次に図２、図３、図４に基づいて動力伝達経路について説明する。
前記エンジン５の後部には、前面にフライホイール２５を収納し且つ後面にベアリング取付穴を備えたフライホイールケース２６を連結し、更にこのケース２６後部に、前記フライホイール１５と一体の出力軸２７端部のサンギヤ２７ａ、及び同ギヤ２７ａにより駆動される遊星ギヤ機構２８等を内装するミッションケース６を連結する構成となっている。

前記遊星ギヤ機構２８は、前記サンギヤ２７ａとキャリヤ３０と複数個のプラネタリギヤ３２…と出力側のサンギヤ３４等からなり、プラネタリギヤ３２…はキャリヤ３０に固着された３本のピン３５…に夫々回転自在に支持されている。１つのプラネタリギヤ３２は大小の２段ギヤ３２ａ，３２ｂを備え、前記出力軸２７の端部に形成した出力軸２７のサンギヤ２７ａがプラネタリギヤ３２の大径ギヤ３２ａに噛み合い、このプラネタリギヤ３２の小径ギヤ３２ｂはキャリヤ３０にピン３７にて支持されたギヤ３９に噛み合い、このギヤ３９が前記出力側サンギヤ３４に直接噛み合うように構成している。

符号４０は軸長手方向に沿うボス部４０ａを中心部に有する断面形状が椀状の回転体であり、進行方向前側が開口されており、この回転体４０は前記キャリヤ３０に図示外のボルトによって一体的に固着されている。従ってキャリヤ３０が回転するとこの回転体４０も一緒に回転する。これらキャリヤ３０と回転体４０が一体になったものは前後２箇所のベアリング４１，４２によって支持されている。

また前記出力側サンギヤ３４は、この後部に断面形状をクランク状とし、且つ半径方向外側に向けて径が大きく拡がった円筒部３４ｂが形成され、この円筒部３４ｂには前後方向に沿うスリット３４ｃが設けられ、このスリット３４ｃにドーナツ状のクラッチディスク４４…が複数枚、前後に移動はできるが回転はできない状態で嵌合装着されている。通常の状態ではこれらクラッチディスク４４同士の間隔は開いていて動力を伝達する状態にはなっていない。

そして前記回転体４０の内側に嵌合されたピストン４６がシリンダ室４７内に流入した作動油によって前側に移動させられると前記クラッチディスク４４…は圧着されて前記キャリヤ３０とサンギヤ３４を一体化する。この状態ではサンギヤ３４とスプライン嵌合している伝動軸４８が正転方向に回転させられて機体は前進する。

なお、このトラクタ１では、前記ピストン４６とクラッチディスク４４とで前後進切替装置８の前進クラッチを構成するものであり、以下前進用のクラッチを前進クラッチＡと呼ぶ。またこの前進クラッチＡの半径方向外側には後述する後進クラッチＢが設けられる。

前進クラッチＡと後進クラッチＢを収容する固定ドラム５０は円筒状をなし、中央部には前後の空間部を仕切る仕切壁５５が設けられている。前記固定ドラム５０は、外周部に突部５０ｂが一体的に設けられ、この突部５０ｂをミッションケース６内の適当箇所に設けた内壁に固定して固定ドラム５０を支持する構成となっている。

また前記前進クラッチＡと後進クラッチＢとの間を仕切るように介装された回転体４０のスリット部４０ａと、固定ドラム５０の外周縁前端部のスリット部５０ａとの間にもドーナツ状に形成された複数のクラッチディスク５２…が介装され、このクラッチディスク５２…をシリンダ室５８内に収容された後進用のピストン５３が押圧するとキャリヤ３０が固定されて回転を停止し、前記出力側サンギヤ３４のみが回転させられ、その結果、伝動軸４８が逆向きに回転し、機体を後進させるようにしている。上記説明から明らかなように、後進クラッチＢは、ピストン５３とクラッチディスク５２とで構成されている。

また前記固定ドラム５０の仕切壁５５には油路５７が形成されており、この油路５７と前進用のシリンダ室４７、後進用のシリンダ室５８が夫々接続され、作動油が各シリンダ室に流入する構成となっている。

一方、仕切壁５５の後側空間部には、前側と同じように半径方向に２室が設けられ、半径方向の内側の室には皿バネ（付勢手段）６０が設けられ、外側の室にはシリンダ室６２とピストン６３（アクチュエータ）が設けられている。符号６５は前側空間部に配設された回転体４０に相当する第２の回転体であり、固定ドラム５０に設けたベアリング６６により回転自在に支持されている。また前記回転体６５の外周には前後方向に沿うスリット６８が複数箇所設けられ、このスリット６８…と伝動軸４８の大径部４８ａとの間には軸長手方向には移動できるが回転はできない状態で複数個のクラッチディスク７０…が介装されている。この回転体６５のスリット６８…と固定ドラム５０の後部外周に設けた前後方向に沿うスリット７２…との間にも軸長手方向には移動できるが回転はできない状態で複数個のクラッチディスク７４…が介装されている。
また更に前記両クラッチディスク７０，７４の間には、これを仕切る１枚のセパレータプレート７５が設けられ、このセパレータプレート７５を前記皿バネ６０で常時前側に向けて押圧すべく構成している。この皿バネ６０によりセパレータプレート７５は前記ピストン６３を非作動側に押し戻される。
即ち、このセパレータプレート７５は前後方向に移動可能な状態でクラッチディスク７０とクラッチディスク７４との間に設けられており、常態では半径方向内側のクラッチディスク７０同士を圧着して外側のクラッチディスク７４間には隙間がある状態としている。反対にシリンダ室６２内に作動圧油を流入させてピストン６３を後方へ移動させると半径方向外側のクラッチディスク７４同士は圧着されるが半径方向内側のクラッチディスク７０同士には隙間が生じるように構成している。

なお、このトラクタ１では内側の皿バネ６０とクラッチディスク７０を低速クラッチＣと呼び、その外側のピストン６３とクラッチディスク７４を高速クラッチＤと呼び、全体を第一高低切替クラッチ（Ｃ，Ｄ）と呼ぶものとする。
更に前記の第２回転体６５の後部には、遊星ギヤ機構２８、詳しくは前側キャリヤ３０と同じようにキャリヤ７７が一体的に固着され、このキャリヤ７７にもピン７８によってプラネタリギヤ７９が回転自在に支持されている。

前記プラネタリギヤ７９は大径ギヤ７９ａと小径のギヤ７９ｂからなり、大径ギヤ７９ａは前記伝動軸４８側のサンギヤ８２に噛み合い、小径のギヤ７９ｂは出力軸８０側のサンギヤ８０ａに噛み合っている。

このような構成において、皿バネ６０によってセパレータプレート７５がクラッチディスク７０…を押圧しているときは伝動軸４８と回転体６５とが一体となり、従って後キャリヤ７７も回転体６５と一体となってベアリング６６の周りを回転し、出力軸８０から低速の回転が取り出されるように構成している。

そして、前記シリンダ室６２に作動油が供給されると皿バネ６０に抗してピストン６３が後方へ向けて移動し、回転体６５及びキャリヤ７７を固定ドラム５０に押し付け、これらを固定する。このため、伝動軸４８の回転は伝動軸４８の後方寄り部位に設けられたサンギヤ８２、プラネタリギヤ７９等を順次介して出力軸８０側に取り出される。この場合、先の場合よりも比較的増速された回転が出力軸８０から取り出されることになる。言い換えると、低速クラッチＣが繋がった状態では低速状態となり、高速クラッチＤが接続されると高速状態に切り替るように構成している。なお、これら遊星ギヤ機構２８と前記第一高低切替クラッチ（Ｃ，Ｄ）を合わせて第一主変速装置９ａと呼ぶこととする。

以上のように、固定ドラム５０に対して中央の仕切壁５５を挟んで前側に前進クラッチＡと後進クラッチＢが設けられ、仕切壁５５の後側には低速クラッチＣと高速クラッチＤが設けられ、前記前進クラッチＡは後進クラッチＢよりも半径方向内側にあり、低速クラッチＣは高速クラッチＤよりも内側に設けられているのである。しかも、前進クラッチＡと後進クラッチＢとは前後方向において重なり、低速クラッチＣと高速クラッチＤも前後方向に一部重なるように構成したので、４つのクラッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するものでありながら変速装置の前後方向の長さを大幅に短縮することができるのである。

またこの発明では、固定ドラム５０の前側において、半径方向内側に前進クラッチＡを設け、その外側に後進クラッチＢを設け、キャリヤ３０とサンギヤ３４を一体化して直接伝達する側を前進とし、後進側をプラネタリギヤ３２を介したギヤ伝達としたので、使用頻度が高い前進側の動力伝達効率が良く馬力の損失なども少なくなるものである。

また前記第一主変速９ａの後方には、前記出力軸８０から取り出された回転動力を更に４段に変速する第二主変速装置９ｂと第三主変速装置９ｃを備える構成となっている。
詳しくは、前記前後進切替装置８及び第一主変速装置９ａを収容する前側の変速ユニット８３に対して４段変速が可能な後側の変速ユニット８４が設けられ、この変速ユニット８４は、前記前側の変速ユニット８３のうち、第一主変速装置９ａの部分だけを取り出してこれを前後対称に設けて、第二主変速装置９ｂと第三主変速装置９ｃを構成している。そして、前側の変速ユニット８３における第一高低切替クラッチ（Ｃ，Ｄ）に相当する第二高低切替クラッチ（Ｅ，Ｆ）で２段の変速が行ない、後側の変速ユニット８４の第三高低切替クラッチ（Ｆ，Ｈ）で更に４段の変速が行なって、走行変速段数は全部で８段の変速が可能となっている。

図３と図４に基づいて、前記後側の変速ユニット８４の構成について概略説明すると、固定ドラム２５０の前後中央部には仕切壁２５５が設けられ、この仕切壁２５５を挟んで前側の空間部に第二主変速装置９ｂの高速クラッチＥと低速クラッチＦが収容され、後側の空間部に第三主変速装置９ｃの高速クラッチＧと低速クラッチＨが収容されている。前記第二主変速装置９ｂの高速クラッチＥは皿バネ２６０とクラッチディスク２７０で構成され、低速クラッチＦはピストン２６３とクラッチディスク２７４で構成され、この低速クラッチＦは高速クラッチＥに対して半径方向外側に設けられ、両クラッチＥ，Ｆは前後方向において一部重なるように設けられている。
また仕切壁２５５の後側には第三主変速装置９ｃの高速クラッチＧと低速クラッチＨが収容され、第３クラッチＧは皿バネ２６１とクラッチディスク２７１で構成され、低速クラッチＨはピストン２６４とクラッチディスク２６２で構成されている。また前記低速クラッチＨは高速クラッチＧに対して半径方向外側に設けられ、前後方向においては一部クラッチ同士が重なるように配置される。

また前記第二主変速装置９ｂの２組のクラッチディスク２７０，２７４を前後方向に移動自在に嵌合支持している前側の回転体３００はベアリング３０２によって固定ドラム２５０に回転自在に支持され、この回転体３００の前端部はプラネタリギヤ３０４を支持するキャリヤ３０６と一体的に構成されている。プラネタリギヤ３０６は２段ギヤで構成され、大径のギヤ３０４ａは出力軸８０後端のサンギヤ３１０に噛み合い、小径ギヤ３０４ｂは第２伝動軸３２０にスプライン嵌合されたサンギヤ３１６に噛み合う。皿バネ２６０によってセパレータプレート２７５は常時後側へ向けて押圧され、高速クラッチＥの入り状態を保つ。即ち、サンギヤ３１６とキャリヤ３０６は一体となって高速で回転する。

一方、ピストン２６３が前側へ移動され、セパレータプレート２７５を介して皿バネ２６０を前側へ移動させると、外側のクラッチディスク２７４同士が圧着されて低速クラッチＦが入りとなりキャリヤ３０６及び回転体３００を固定ドラム２５０に押し付ける。

この結果、前側の変速ユニット８３側の出力軸８０の回転は遊星ギヤ機構２８のプラネタリギヤ３０４を経由してサンギヤ３１６及びこれにスプライン嵌合された第２伝動軸３２０に動力が伝達される。この場合、前記高速クラッチＥが接続されているときよりも減速比が大きく、回転速度はやや遅くなるようにギヤ比が設定される。
また仕切壁２５５を挟んだ後側空間部、即ち第三主変速装置９ｃにおいても同様であり、常態においては皿バネ２６１によりセパレータプレート３２２を介して小径ドーナツ状のクラッチディスク２７１が押圧され、高速クラッチＧが入り状態となる。

一方、ピストン２６４が後方へ向けて押圧されると半径方向外側のクラッチディスク２６２同士が圧着され、低速クラッチＨが入り状態となる。高速クラッチＧが入り状態となるか、低速クラッチＨが入り状態となるかによって第３出力軸３５０の回転速度が変わる。即ち、高速クラッチＧが入りになると第２伝動軸３２０後端のサンギヤ３３０とキャリヤ３２８は一体となって回転し、低速クラッチＨが入り状態になると回転体３２４とキャリヤ３２８は停止され、第２伝動軸３２０の回転は比較的低速回転でサンギヤ３３０、プラネタリギヤ３３２を順次介して第３出力軸３５０に伝達される。

以上のように、前記トラクタ１の主変速装置９では、最も動力上手側に設定された第一高低切替クラッチ（Ｃ，Ｄ）による動力の減速比（入力軸に対する出力時の回転）を、１以上、即ち増速となる設定とし、第二高低切替クラッチ（Ｅ，Ｆ）と第三高低切替クラッチ（Ｇ，Ｈ）による動力の減速比を１以下、即ち減速となる設定としている（図７参照）。

よって、例えば、主変速における最低速位置となる第１速は、第一高低切替クラッチのピストン６３が非作動、即ちコントローラ（制御手段）７による通電が「切（ＯＦＦ）」で、第二高低切替クラッチのピストン２６３が作動、即ちコントローラ７による通電が「入（ＯＮ）」で、第三高低切替クラッチのピストン２６４が作動、即ちコントローラ７による通電が「入（ＯＮ）」の組合わせとなっている。
また主変速における最高速位置となる第８速では、第一高低切替クラッチのピストン６３が作動、即ちコントローラ７による通電が「入（ＯＮ）」で、第二高低切替クラッチのピストン２６３が非作動、即ちコントローラ７による通電が「切（ＯＦＦ）」で、第三高低切替クラッチのピストン２６３非作動、即ちコントローラ７による通電が「切（ＯＦＦ）」の組合わせとなっている。

また３つの高低切替クラッチのピストンが作動、即ちコントローラ７の通電が全て「入（ＯＮ）」となった場合には、第２速となり、３つの高低切替クラッチのピストンが非作動、即ちコントローラ７の通電が全て「切（ＯＦＦ）」となった場合には、中速位置、詳しくは第７速となる設定となっている。
これにより、トラクタ１の主変速装置９では、油圧系または電気系にトラブルが生じて、前記３つの高低切替クラッチのピストン全てに油圧がかからない状態に陥っても、主変速装置９は中速位置、詳しくは第２速に設定され、反対に３つの高低切替クラッチのピストンに油圧がかかり続ける状態に陥っても、第７速に設定されるので、適度な速度で車両を迅速且つ安全に、修理場等へ移動することができる。

更に図４の動力伝達線図に基づいてこの主変速装置９の下手側に構成された副変速装置８６について説明する。
副変速装置８６は、前記主変速装置９にて適宜変速された回転を第三出力軸３５０から、各減速ギヤまたはクラッチを介して同軸上の副変速軸８７へ伝える変速装置である。

副伝動軸８７上に設けられた前側の副変速第一シフタ８８を前方に移動させると副変速の「高速Ｈ」が得られ、この副変速第一シフタ８８を後側に移動させると副変速の「中速Ｍ」が得られ、後側の副変速第二シフタ８９を後方へ移動させると副変速の「低速Ｌ」が得られ、これらの変速された回転動力がドライブピニオン軸９１に伝達される。ドライブピニオン軸９１の動力は更に後輪デフ装置９２、後輪最終減速機構９３を介して後車軸９４に伝達される。

一方、ドライブピニオン軸９１から分岐した前輪駆動用の動力は、等速四駆クラッチ９５と増速クラッチ９６からなる前輪増速装置９７に伝達され、等速四駆クラッチ９５が接続されると後輪３と前輪２の周速度が略等しい状態で前後輪２，３が駆動され、増速クラッチ９６が接続されると前輪駆動軸９８は増速回転され、前輪２は後輪３よりもその周速度が倍になって回転するように構成されている。なお、図４において符号９９は前輪デフ装置、１００は前輪ファイナルケース部の減速機構、１０１は前輪最終減速機構である。
以上のように構成したトラクタ１の走行系の動力伝達機構では、図７に示すように、８段の主変速と３段の副変速で前後各２４段の変速位置を得ることができる。

次に同図に基づいてＰＴＯ系の動力伝達機構を説明する。
前記エンジン５の回転動力は、ギヤ機構１０４を介してＰＴＯクラッチ１０６へ伝達され、同クラッチ１０６にて入切された回転動力は、高低２段の切替が可能なＰＴＯ変速装置１０９にて適宜変速され、ＰＴＯ伝動軸１０５を介して更にこの後方に備えた正逆転切替装置１０８に伝達される構成となっている。そして、この正逆転切替装置１０８で正逆切り替えられた回転がＰＴＯ軸１１０から取り出される構成となっている。従って、この実施例では正転、逆転とも２段の回転がとれるようになっている。

次に図５に示す油圧回路について説明する。
油圧ポンプ１１５から送り出された作動油は、比例減圧弁１２０に入って一定の圧力に保持され、回路上手から順に、前記前進クラッチＡと後進クラッチＢのピストン４６，５３と、第一主変速装置９ａの高速クラッチＤを作動させるピストン６３と、第二主変速装置９ｂの低速クラッチＦを作動させるピストン２６３と、第三主変速装置９ｃの低速クラッチを作動させるピストン２６４を夫々制御する比例制御弁１２１，１２２，１２３，１２４，１２５に送られる。これらの比例制御弁は、前記コントローラ７からの通電指令によって弁の開口量が制御される。例えば、前記前進クラッチＡと後進クラッチＢは、クラッチペダル１２９の回動基部に設けられたポテンショメータ１２８からの信号を受けて比例制御がなされる。したがって、従来の機械式クラッチを有するトラクタや自動車のようにクラッチペダル１２９の踏込量に応じて、またエンジンの負荷状態応じて、半クラッチ状態を作り出し、車速を無段階に得ることができるものである。また前後進切替装置８以外の比例制御弁１２２，１２３，１２４、１２５については、変速のタイミングや車速、負荷の状態等に応じてコントローラ７から指令が出され、クラッチ接続のタイミングが適宜コントロールされる。

更に前進クラッチＡと後進クラッチＢに対しては２組の比例制御弁１２１，１２２だけでなく２位置４ポート式の１個の切替制御弁１３５が並列に設けられており、この切替弁１３５は、通常は両クラッチＡ，Ｂとミッションケース６との間を遮断するが、前記クラッチペダル１２９基部に備えた最大踏込操作検出スイッチ１３０がＯＮするとこの切替弁１３５が開口側に移動して前進クラッチＡあるいは後進クラッチＢ室内の作動油が油圧タンク６側に戻るようにしているのである。

即ち、クラッチペダル１２９を終端まで踏み込むとシリンダ室内に流入していた作動油がミッションケース６に戻るために走行系動力は中立状態になって機体が停止するのである。
尚、前記クラッチペダル１２９の最大踏込み操作は、前記スイッチ１３０の検知を優先するものの、前記ポテンショメータ式のクラッチペダル踏込位置センサ１２８でも常時検出する構成となっている。そして、何れか一方だけが最大踏込み位置を検出しない場合は、前記センサ若しくはスイッチの故障と判定してメータパネル１３１に警告を表示する構成となっている。
次に図８に基づいて、前記変速装置９，８６の操作系について説明する。
前記操縦席１２の側方には、変速レバー１３を設け、このレバーグリップに変速スイッチ（増速スイッチ１３Ａ，減速スイッチ１３Ｂ）を備え、この増速スイッチ１３Ａを押し込む毎に、前記主変速位置９を１段ずつアップし、減速スイッチ１３Ｂ押し込む毎に主変速位置を１段ずつダウンする構成となっている。また同変速レバー１３を、略「ｈ」型のレバーガイド１３Ｇに沿って前後左右にシフト操作することで、前記の通り、副変速の変速位置を「低速Ｌ」，「中速Ｍ」，「高速Ｈ」の三段階に切り替える構成となっている。また同変速レバー１３は、前記副変速「高速Ｈ」の位置、詳しくは最前方位置で左右外側に傾倒可能して「路上走行ＨＨ」位置に操作可能に構成され、同レバー１３を傾倒したときには、副変速位置を「高速Ｈ」に維持したまま、車両を路上走行状態であることを指定する構成となっている。
またこれら変速レバー１３の基部には、同レバー位置の操作位置検出する変速レバー位置検出スイッチ１３Ｌ，１３Ｍ，１３Ｈ，１３ＨＨが設けられ、前記変速スイッチ１３Ａ，１３Ｂと共にコントローラ７へ信号を送信する構成となっている。
これにより、コントローラ７では、同レバー１３が通常の副変速「低速Ｌ」，「中速Ｍ」，「高速Ｈ」位置にあるときには、トラクタ１は作業状態と判定して前記主変速装置９を１〜８段まで使用可能とし、同レバー１３が「路上走行ＨＨ」位置に傾倒した場合には、前記主変速装置を４段に制限、詳しくは図７例の通り、第一主変速装置９ａを「高」の状態を維持して、第二主変速装置９ｂと第三主変速装置９ｃの切替にて全４段の変速位置を使用可能としている。
次に、前記コントローラ７の構成について、図６に基づいて説明する。
前記コントローラ７は、内部に各種情報を処理するＣＰＵと、制御プログラムを格納するＥＥＰＲＯＭと、これら情報を一時的に記憶するＲＡＭと、他のコントローラ７と通信を行う通信器を備える構成となっている。
そしてコントローラ７の入力部には、前後進切替レバー１０基部に備えた前進操作検出スイッチ１０ｆと後進操作検出スイッチ１０ｒと、変速レバー１３に備えた増速スイッチ１０Ａ、減速スイッチ１０Ｂ、変速制御入切スイッチ１３Ｃ、同レバーの操作位置を検出する変速レバー位置検出スイッチ１３Ｌ，１３Ｍ，１３Ｈ，１３ＨＨ、エンジンのスロットル位置を検出するスロットル位置センサ５ａ、エンジン回転センサ５ｂ、クラッチペダル踏込位置センサ１２８、クラッチペダル最大踏込操検出スイッチ１３０等を接続する構成となっている。
またコントローラ７の出力部には、前記前進クラッチＡを「入」とする比例制御弁１２１のソレノイド１２１ｓ、後進クラッチＢを「入」とする比例制御弁１２２のソレノイド１２２ｓ、前後進クラッチを共に「切」とする切替制御弁１３５のソレノイド、第一主変速装置９ａの高速クラッチを「入」とする比例制御弁１２３のソレノイド１２３ｓ、第二主変速装置９ｂの低速クラッチを「入」とする比例制御弁１２４のソレノイド１２４ｓ、第三主変速装置９ｃの低速クラッチを「入」とする比例制御弁１２５のソレノイド１２５ｓ等を接続する構成となっている。
そして、以上のように構成したトラクタ１のコントローラ７では、前記変速レバー１３に備えた変速制御入切スイッチ１３Ｃの入切設定により、図１０と図１１に示す変速制御が行われる。
前記変速制御では、前記変速制御入切スイッチ１３Ｃが入（ＯＮ）であるかどうかを判定し、これが切（ＯＦＦ）であれば、前記変速レバー１３の切替操作や変速スイッチ１３Ａ，１３Ｂの押込み操作に応じた主変速の切替が行なわれる。詳しくは変速レバー１３を操作し、副変速位置を切り替えた場合は、主変速位置を車速の変動が極力少なくなる最低速位置若しくは最高速位置に切り替える。また変速スイッチ１３Ａ，１３Ｂの押込み操作毎に主変速位置を１段ずつアップダウンさせる。
一方、前記変速制御入切スイッチ１３Ｃが入であるときには続けて、同レバー１３が「路上走行ＨＨ」位置に設定されているか、前記前後進切替レバー１０は前進位置であるか、スロットル位置は所定回転以上の位置に設定されているかどうかを判定し、これらが全てＹＥＳの判定であれば、アクセル操作とエンジン負荷条件による変速制御が行われる。
この前記アクセル操作とエンジン負荷条件による変速制御は、前記主変速装置を４段に制限された状態で行なわれる切替制御であって、図１１に示すように、前記エンジン５のスロットル位置センサ５ａに応じた設定エンジン回転数と、エンジン回転センサ５ｂによる実エンジン回転数の差により、トラクタ１の走行負荷状態を検出し、この差が所定値を超えた状態が一定時間継続すると、主変速位置９を現位置から１段アップする一方、前記エンジン回転センサ９ｂによる実エンジン回転数が下がるに従い現位置からダウンする構成となっている。
また前記のようなコントローラ７により主変速位置を切り替える際には、まず図１２に示すように、目的の変速クラッチを１つずつ、１ステップないし２ステップで切り替える変速パターンをセットする。そしてこのパターンに従って前記各制御弁のソレノイドへ通電を行なって変速を開始する。またこれらクラッチの昇圧カーブは、車両の加速度に応じて、詳しくは前記車速センサの値が緩やかに上昇、若しくは下降する様、昇圧する構成となっている。

次にトラクタ１に備えたクラッチペダル１２９の作用について説明する。
通常トラクタ１を発進する時には、まず前記変速レバー１３に設けた変速スイッチを押して変速段を指定し、この状態で前後進レバー１０を前進側に移動させ、踏んでいたクラッチペダル１２９から徐々に足を離す。これに連動して、油圧ポンプ１１５から送り出された作動圧油は比例減圧弁１２０を通って比例制御弁１２１に至り、圧力制御された作動油が前進側のシリンダ室４７内に流入する。これにより前記前進クラッチＡのピストン４６が前方に移動してクラッチディスク４４を圧着し、遊星ギヤ機構２８のキャリヤ３０とサンギヤ３４とを一体化し、出力軸２７と同じ方向の回転を伝動軸４８に与える。この場合において、オペレータによって変速段が指定されているので、前側の変速ユニット８３か後側の変速ユニット８４の中の選択されたクラッチが接続され、目的の主変速が得られる。同時に副変速装置８６は「高速Ｈ」、「中速Ｍ」、「低速Ｌ」の中の３段の中から１段が選択され、オペレータが指定した変速段で機体を走行させることができる。

また前記前後進レバー１０を後進側に引くと前進クラッチＡはＯＦＦとなり、後進クラッチＢが作動する。

即ち、前進クラッチ側のシリンダ室４７内の作動油はタンク側に戻され、その半径方向外側に設けられた後進クラッチ用のシリンダ室５８内に作動油が流入する。すると、ピストン５３が前側に移動してクラッチディスク５２同士を圧着し、キャリヤ３０を固定ドラム５０側に固定する。この場合には出力軸２７の回転は出力ギヤ２７ａ、遊星ギヤ機構２８のプラネタリギヤ３２ａ、３２ｂ，ギヤ３９、サンギヤ３４を順次経て伝動軸４８に逆向きの回転を与える。機体は前進速度と略同速で後方に動き出し、機体を後退させる。

またトラクタ１の前進走行中、あるいは後進走行中は、前記クラッチペダル１２９の踏み込み操作を、ポテンショメータ式のクラッチペダル踏込位置センサ１２８とクラッチペダル最大踏込位置検出スイッチ１３０にて検出し、前進クラッチＡ若しくは後進クラッチＢを踏込み位置に応じて半クラッチ状態としたり、切り操作して機体を停止させる構成となっている。

以上のような構成において、前進クラッチＡも後進クラッチＢも比例制御弁１２１，１２２で制御する構成としたので、クラッチ接続のショックを軽減させることができる。また、この実施例では前後進切替装置８を構成するにあたり、遊星ギヤ機構２８のキャリヤ３０を回転させるか固定するかによって前進側と後進側の選択を行わせるようにしたが、ブレーキを掛けてキャリヤ３０を固定する場合は大きい力が必要である。この例では前進側のクラッチを半径方向内側とし、キャリヤ３０を固定する際に大きな制動力が要る後進側のクラッチを半径方向外側としたので、前進走行時あるいは後進走行時の動力伝達効率もよく、エンジン馬力を損失するようなことがない。また、前進側の油圧クラッチと後進側の油圧クラッチは夫々独立して構成されているので、前進側のクラッチを接続した状態で後進側のクラッチを僅かに接続して伝動軸の回転を微妙に制御することもでき、作業負荷に応じたクラッチの圧力制御も簡単に行える。

またこのトラクタ１では前後進切替装置８の伝動後位に、高速クラッチＣと低速クラッチＤを有する第一主変速装置９ａを設け、これに遊星ギヤ機構２８を連係させ、さらにその伝動後位にも２組の高低クラッチと遊星ギヤ機構を組み合わせた第二、第三主変速装置９ｂ，９ｃを設けて、図７に示す組合せの中から１つの変速段を選択するように構成したが、このような構成にすれば、変速時に動力伝達が途切れることがない。
よって、前記の通り、主変速装置９の油圧系若しくは電気系にトラブルが生じて主変速装置９にかかる全クラッチＤ，Ｆ，Ｈのピストンが非作動、若しくは作動状態で固定される状態となっても、副変速位置８６との組合わせで、移動に適する車速を複数段取ることができ、トラクタ１を迅速且つ安全に移動することができる。
尚、一般的に人間が歩く速度は、凡そ３〜５ｋｍ／ｈに相当し、前記トラクタ等での路上走行速は、凡そ１０〜３５ｋｍ／ｈに相当し、前記トラクタ１では、前記主変速装置９にかかる全クラッチＤ，Ｆ，Ｈのピストンが非作動に陥っても、第１５速と第２３速の二段の変速をカバーする設定となっている。
また本願発明の別形態としては、図１３に示すように、３つの変速装置９ａ，９ｂ，９ｃの内１つの変速装置（９ａ）の動力伝達比を減速とし、他を増速として、全クラッチの制御弁に対し非通電、及び通電時に最低速位置及び最高速位置を除く中速位置となるべく構成しても良い。

また、この実施例においては、固定ドラム５０の中央仕切壁５５に油路５７を設け、この仕切壁５５を挟んで前後に各１組のクラッチを設けて変速ユニットを構成するものであるから、構成を簡潔にすることができ、油路も簡単に構成でき、取り扱いが容易になるものである。特に１つの変速ユニット８３（あるいは８４）を構成するにあたり、１本の伝動軸４８を固定ドラム５０の前後一方から組み込み、この伝動軸４８に対して前後から遊星ギヤ機構２８，２８を組み付けるように構成したので組付性に優れ、分解組立作業が容易になる特徴を有する。

トラクタの全体側面図。 変速装置の要部の断面図（１）。 変速装置の要部の断面図（２）。 動力伝達線図。 トラクタの一部油圧回路図。 コントローラの接続状態を示すブロック図。 変速段数とクラッチの作動の関係を説明する図。 操縦席側方の斜視図。 メータパネルの正面図。 変速制御の概要を示す制御フローチャート（１）。 変速制御の概要を示す制御フローチャート（２）。 主変速切替時のクラッチ通電パターンを示す図。 この発明の別形態の変速段数とクラッチの作動の関係を説明する図。

符号の説明

Ａ 前進クラッチ
Ｂ 後進クラッチ
Ｃ 第一主変速装置の低速クラッチ
Ｄ 第一主変速装置の高速クラッチ
Ｅ 第二主変速装置の高速クラッチ
Ｆ 第二主変速装置の低速クラッチ
Ｇ 第三主変速装置の高速クラッチ
Ｈ 第三主変速装置の低速クラッチ
１ トラクタ
２ 前輪
３ 後輪
７ コントローラ
８ 前後進切替装置
９ 主変速装置
９Ａ 第一主変速装置
９Ｂ 第二主変速装置
９Ｃ 第三主変速装置
１０ 前後進レバー
１３ 変速レバー
２８ 遊星ギヤ機構
６３ クラッチピストン
８６ 副変速装置
２６３ クラッチピストン
２６４ クラッチピストン

Claims (2)

1. 二箇所のクラッチディスクを択一的に入切操作して、遊星ギヤ機構（２８，２８，２８）のキャリアの回転を許容、停止することで、動力伝達比を高低二段階に切り替える３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）と、前記各変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の各クラッチディスクを通電指令により圧着操作して、車両の変速位置を切り替える制御手段（７）とを有する車両であって、
   前記変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の各二箇所のクラッチディスクには、一方のディスクを常時入状態に付勢する付勢手段（６０，２６０，２６１）と、前記制御手段（７）による通電指令時に前記付勢手段（６０，２６０，２６１）の付勢力に抗して前記一方のクラッチディスクを切操作すると共に他方のクラッチディスクを入とするアクチュエータ（６３，２６３，２６４）を備え、
   前記３つの遊星ギヤ機構（２８，２８，２８）の動力伝達比を、前記３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合及び作動時である場合に、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）により得られる最低速位置及び最高速位置を除く中速位置となるべく３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の内１つの変速装置（９ａ）の動力伝達比を増速若しくは減速となる様設定したことを特徴とする車両の変速装置。
2. 前記車両は、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）にて構成される主変速装置（９）と、これら主変速装置（９）よりも動力伝達比の大きい副変速装置（８６）を備え、
   前記主変速装置（９）では０．１ｋｍ／ｈ〜１．０ｋｍ／ｈの車速レンジを複数段に亘って切り替え可能に設定すると共に、前記３つの変速装置（９ａ，９ｂ，９ｃ）の３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が非作動時である場合の中速位置を、３つ全てのアクチュエータ（６３，２６３，２６４）が作動し続ける場合の中速位置よりも高速に設定したことを特徴とする請求項１に記載の車両の変速装置。

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