JP2007064394A - 作業車両の変速操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＳＴを備えたトラクタにおいて、シャトル操作式の前後進切替レバーの操作と変速レバーの操作を機械的連動機構を介してトラニオン軸へ伝達するに当たり、同連動機構を、障害物や泥土、雨水等との接触を防止し、破損、磨耗を防止する
【解決手段】ＨＳＴ（３）を内装するミッションケース（１２Ｂ）の隣り合う面に、前後進切替レバー（５）の操作に連動する回動軸（５３）と、変速レバー（２７）の操作に連動する回動軸（６３）を同ケース（１２Ｂ）内に貫入し、前記ケース（１２Ｂ）内に、前記両回動軸（５３，６３）の操作を前記ＨＳＴ（３）のトラニオン軸（７）へ伝達する連動機構（Ｌ）を構成する。
【選択図】 図１３

Description

この発明は、無段式変速装置を備え、車体の前後進を切り替える所謂シャトル式の前後進切替レバーと車速を調整する変速レバーを有する農業、建築、運搬用の作業車両の変速操作装置に関する。

従来、農業用トラクタには、ギヤ式の前後進切替機構とギヤ式の変速装置を備え、ハンドル下方に備える所謂シャトル式前後進切替レバーにて前記前後進切替機構を操作し、操縦席側方に備える変速レバーにて変速装置を操作する構成が知られている。

また前記トラクタには、変速装置をＨＳＴにて構成し、単一のレバー（ＨＳＴレバー）にて車両の前後進と車速を操作する構成も知られている。
前記のようにギヤ式変速装置を備え、前後進切替レバーと変速レバーにて車速を操作するトラクタでは、主に前後進を繰り返す高負荷作業、例えばローダ作業等に利用され、また変速装置にＨＳＴを備えたトラクタでは、主に細かな車速調整が要望される芝刈作業などに利用される。
特開2003-134903号

前記のように、トラクタでは主たる作業に応じて、ギヤ式変速装置を備え前後進切替レバーと変速レバーを備えたタイプ、若しくはＨＳＴ式変速装置を備え単一のレバーを備えたタイプの何れか一方のタイプを選択するものであるので、他の作業では作業時の変速操作性を損うものであった。これに対し、前後進切替レバーと変速レバーの位置を電気的に検出し、電気または油圧アクチュエータを用いてＨＳＴのトラニオン軸を操作する構成とすると、製造コストが高くつく。またこれら変速操作装置を機械的に構成する場合は、障害物や泥土、雨水等との接触を防止し、破損、磨耗を防止する構成が望まれる。

この発明は上記課題を鑑みて、作業車両の変速操作装置を以下のように構成した。
即ち、請求項１の発明では、無段式変速装置（３）を備え、同変速装置（３）を車両の前後進行方向を切り替える前後進切替レバー（５）と、車速を調整する変速レバー（２７）にて操作する作業車両において、前記無段式変速装置（３）を内装するミッションケース（１２Ｂ）の隣り合う面に、前後進切替レバー（５）の操作に連動する回動軸（５３）と、変速レバー（２７）の操作に連動する回動軸（６３）を同ケース（１２Ｂ）内に貫入し、前記ケース（１２Ｂ）内に、前記両回動軸（５３，６３）の操作を前記無段式変速装置（３）のトラニオン軸（７）へ伝達する連動機構（Ｌ）を構成したことを特徴とする作業車両の変速操作装置とした。
（作用）
以上のように構成した作業車両では、前後進切替レバー（５）の操作にて、回動軸（５３）を介して車両の前後進が設定され、変速レバー（２７）の操作にて、回動軸（６３）を介して車両の車速が設定される。

これにより、無段式変速装置（３）を有する車両においても、前後進切替レバー（５）で車両の前後進を操作することができ、また変速レバー（６）で車両の車速を無段階に調整することができるので、前記のように、前後進を繰り返す作業と車速を微調整する必要がある作業何れにおいても、車両の操作性を損なうことが無い。

またこの変速操作装置は、ミッションケース（１２Ｂ）内に、前後進切替レバー（５）と変速レバー（６）に連動する二つの回動軸（５３，６３）を接続する機械的連動機構を備える構成としているので、安価に構成しつつ、障害物や泥土、雨水等との接触を防止し、破損、磨耗を防止することができる。

以下、図面に基づいて、この発明を農業用トラクタに搭載した形態について説明する。
最初にトラクタＴの全体構成について説明する。
トラクタＴは、図７〜図９に示すように、車体前部のボンネット１１内にエンジンＥを設け、同エンジンＥの回転動力を、伝動ケース１２（前方からクラッチハウジング１２Ａ、スペーサケース１２Ｂ、ミッションケース１２Ｃ）内の伝動機構を介して走行装置となる左右前輪２，２と後輪３，３へ伝達する構成としている。

また、前記ミッションケース１２Ｃの後上部には、作業機昇降用油圧シリンダ１３を内装するシリンダケース１５を設け、このシリンダケース１５の左右両側にリフトアーム１４，１４を回動自在に枢着し、前記シリンダ１３のピストン伸縮操作により前記リフトアーム１４，１４を上下に回動操作する構成となっている。また前記ミッションケース１２Ｃの後部には、トップリンクと左右ロワリンクとから成る三点リンク機構を設け、同リンク機構に各種作業機を連結する構成となっている。

また前記エンジンＥの後方には、ハンドルコラム１７を立設し、同コラム１７にステアリングハンドル１９を突設支持すると共に、コラム側部に車体の進行方向を前後に切り替える所謂シャトル操作式の前後進切替レバー５を突設する構成となっている。また前記前後進切替レバー５は、レバーガイドの係止溝にて「前進」と「中立」と「後進」の三つの操作位置に位置決めする構成となっている。

また前記ハンドル１９下方のフロア２０上には、左右ブレーキペダル２１Ｌ，２１Ｒを設け、前記スペーサケース１２Ｂ下部に構成した左右方向のシャフト軸２１Ｓに支持する構成としている。また前記フロア上には、クラッチペダル２２やアクセルペダルを備える構成となっている。また前記スペーサケース１２Ｂ内にはＨＳＴ３を内装し、この上面に検油口２９ａを備え、側面に検油窓２９ｂを備える構成となっている。

また前記ハンドル１９の後方には操縦席２を設け、この操縦席２側方のフェンダー２３上に、図９に示すように、前記リフトアーム１４を上下回動操作するポジションレバー１８とＨＳＴ３の出力回転数を調整する主変速レバー（以下、ＨＳＴレバー６）、更には副変速装置の変速位置を切り替える副変速レバー２７を設けている。

次に図１０に基づいてトラクタＴの動力伝達構成について説明する。
前記エンジンＥから出力された回転動力は、前記クラッチペダル２２の踏み込み操作にて入り切りされる主クラッチ３０を介し、伝動軸を介して無段式変速装置となる前記ＨＳＴ３のポンプ入力軸３１へ伝達される。そしてＨＳＴポンプ３ｐへ入力された回転は、後述するトラニオン軸７の操作角度に応じてＨＳＴモータ３ｍのモータ出力軸３２から出力される。

尚、前記ＨＳＴ３は、図１０に示すように、ＨＳＴポンプ３ｐのトラニオン軸７を車体左右中央位置で上向きに突設した状態で配置し、同ポンプ３ｐの左右一側にＨＳＴモータ３ｍを備える構成となっている。

また前記モータ出力軸３２から出力された回転動力は、Ｌ，Ｍ，Ｈの三段変速可能なコンスタントメッシュギヤ式副変速装置３３へ伝達され、同変速装置で変速された回転を、後輪デフ機構３４を介して左右後輪１Ｒ，１Ｒへ伝達し、また前記前輪増側機構３５、前輪駆動軸３５ａ、及び前輪デフ機構３６を介して左右前輪１Ｆ，１Ｆへ伝達する構成となっている。

また前記エンジンＥの回転動力は、ＰＴＯ系正逆切替機構及びＰＴＯ変速装置を介して前記ミッションケース１２Ｃの背面に突設したＰＴＯ軸３８へ伝達する構成となっている。

尚、図中の符号３９は、前記ブレーキペダル２１Ｌ（２１Ｒ）の踏み込み操作、若しくは油圧シリンダのピストン伸縮操作で制動する左右後輪ブレーキを示す。
次に図１１に基づいてトラクタの油圧回路構成について説明する。

トラクタＴは、第一及び第二の油圧ポンプＰ１，Ｐ２を設け、夫々のポンプは、前記伝動ケース３内に充填した作動油兼潤滑油を吸い上げて、各油圧アクチュエータへ送り込む構成となっている。前記第一ポンプＰ１は、回路上手側でパワーステアリング用油路Ｌ１９に圧油を送り込み、この余剰油をＨＳＴ３の閉回路Ｌ３内にチャージ油として送り込む構成となっている。また前記第二ポンプＰ２は、切替制御弁を介して前記作業機昇降用油圧シリンダ１３へ圧油を送り込む構成となっている。

尚、図中、符号７はＨＳＴポンプ３ｐの斜板を操作するトラニオン軸を示し、図中符号４０はオイルクーラ、４１はフィルターを示す。
次に、この発明の要部となる前記ＨＳＴ３の変速操作装置の構成について説明する。

この変速操作装置は、前記前後進切替レバー５とＨＳＴレバー６と、前記スペーサケース１２Ｂ内に備えたレバー連動機構Ｌ等から構成されている。
詳しくは、図１４に示すように、前記前後進切替レバー５の基部は、前記ハンドルコラム１７内の連動軸５０を介してクラッチハウジング１２Ａ上面の連動アーム５１に連動連結され、同アーム５１とスペーサケース１２Ｂ上面に突出した前後進入力アーム５２とを調整具となるターンバックル５８を介して連結する構成となっている。これにより、前後進入力アーム５２の回動位置を調整し、後述するＨＳＴ３のトラニオン軸７の中立位置を調整
することができる。

また前記前後進入力アーム５２は、図１に示すように、スペーサケース１２Ｂ内に貫通させ、且つ上下方向に配す前後進入力軸５３に取り付けられ、この前後進入力軸５３は、軸下部に、二本のアーム片（以下、上連動アーム５４ａと下連動アーム５４ｂ）を有する筒軸５４を回転自在に挿通し、同軸下端部にアーム片（以下、前後進切替アーム５３ａ）を固設する構成となっている。

また前記前後進切替アーム５３ａの先端部には、下方へ突設するピン５３ｐ（第一回動軸）を設けると共に、前記下連動アーム５４ｂの先端部にも、下方へ突設するピン５４ｐ（第二回動軸）を設け、両ピン５３ｐ，５４ｐを前記前後進入力軸５３の下方に配置した回転台５５の長穴状係止溝５５ａに係止する構成となっている。

また前記上連動アーム５４ａは、連動プレート５６を介して前記トラニオン軸７と一体のトラニオン軸操作アーム７ａへ回動自在に連結する構成となっている。
一方、前記ＨＳＴレバー６の基部は、前記フェンダー２３内側の連動軸を介してレバー連動機構Ｌの変速入力軸６３に連結する構成となっている。この変速入力軸６３は、軸先端部にシフターアーム６３ａを固設し、同アーム６３ａを、前記回転台５５を回転自在に支持し且つ前後方向に配する支持軸６４上にスライド自在に支持する回転台支持筒６５に係止する構成となっている。

尚、図１中符号６６は、前記レバー連動機構Ｌ、詳しくは支持軸６４に備える部材をスペーサケース１２Ｂのコーナ部に取り付ける取付ブラケット６６を示す。また符合Ｎはトラニオン軸７の「中立」位置を示し、「Ｆ」は前進域、「Ｒ」は後進域を示す。また変速入力軸６３に記載した一点鎖線Ｓｍｉｎは、前記ＨＳＴレバー６を最低速位置に設定した時のシフターアーム６３ａの位置を示し、一点鎖線ＳｍａｘはＨＳＴレバー６を最高速位置に設定した時のシフターアーム６３ａの位置を示す。

以上のように構成したレバー連動機構Ｌは、前記前後進切替レバー５を「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に回動保持することで、前後進入力軸５３及び前後進切替アーム５３ａを回動させ、同アーム５３ａに備えたピン５３ｐの位置を前記「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に対応する位置にそれぞれ位置決めする。これにより、前記回転台５５の角度、詳しくは前進、後進、中立位置での初期位置が設定される。即ち、前記トラニオン軸７に対する位置を変更する。そして前記夫々の初期位置で、前記ＨＳＴレバー６を前後に操作すると、変速入力軸６３及びシフターアーム６３ａを回転させ、回転台支持筒６５を支持軸６４上をスライド移動させる。これにより、前記前後進入力軸５３と一体のピン５３ｐを中心に回転台５５が回動操作され、これに係合するピン５４ｐ及び筒軸５４が回転し、更に上連動アーム５４ａ、連動プレート５６、トラニオン軸操作アーム７ａの連動を介して前記トラニオン軸７の回動位置が変更される。よって、ＨＳＴモータ３ｍから出力される回転動力が変速され、車速が変速される。

各状態の作用を具体的に説明する。
図１と図２は、前後進切替レバー５を「中立」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定したレバー連動機構Ｌを示す。この場合、平面視で前記回転台５５と支持軸６４が略平行状態であり、前記前後進入力軸５３及び同軸５３と一体のピン５３ｐと筒軸５４のピン５４ｐが略一直線上に配置される為、ＨＳＴレバー６を高速若しくは低速側へ回動操作しても、前記回転台５５の係止溝５５ａ内を両ピン５３ｐ，５４ｐが摩擦抵抗無く移動するだけであり、下連動アーム５４ｂは回動角を維持する。よって、ＨＳＴレバー６の操作をトラニオン軸７へ伝達しない構成、即ち変速操作を無効とする。

また図３は、前後進切替レバー５を「前進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定した状態を示す。この場合、前記前後進切替アーム５３ａのピン５３ｐは、支持軸６４に対し平面視（図３中（Ｃ））で、前記「中立」位置に設定した場合よりも、離れた位置に設定される。そして、前記ＨＳＴレバー６を高速側へ回動操作すると、前記変速入力軸６３の回動と共に回転台５５が支持軸６４上を前方へスライド操作され、前記ピン５３ｐが回転台５５の係止溝５５ａ内で摩擦摺動することで、前記ピン５４ｐ及びこれと一体の筒軸５４が回転し、上連動アーム５４ａ、連結プレート５６、トラニオン軸取付アーム７ａの動きを介してトラニオン軸７を前進操作域で回動する。よって、車両を前進域で変速する。尚、図４は、前後進切替レバー５を「前進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最高速」位置に設定した状態を示す。

また図５は、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定した状態を示す。この場合、前記前後進切替アーム５３ａのピン５３ｐは、支持軸６４に対し平面視（図５中（ｃ））で、前記「中立」位置に設定した場合よりも、接近した位置に設定される。そして、前記ＨＳＴレバー６を高速側へ回動操作すると、前記変速入力軸６３の回動と共に回転台５５が支持軸６４上を前方へスライド操作され、前記ピン５３ｐが回転台５５の係止溝５５ａ内で摩擦摺動することで、前記ピン５４ｐ及びこれと一体の筒軸５４が回転し、上連動アーム５４ａ、連結プレート５６、トラニオン軸取付アーム７ａの動きを介してトラニオン軸７を後進操作域で回動する。よって、車両を後進域で変速する。尚、図６は、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最高速」位置に設定した状態を示す。

また前記レバー連動機構Ｌでは、前記前後進切替アーム５３ａを前記支持軸６４に対し若干角度を持たせ、前後進切替レバー５を「中立」操作時、ピン５３ｐが「前進」位置に変位させることで、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定した場合は、「前進」位置に設定した場合よりも、変速範囲が狭く、且つ高車速とならないように設定している。

以上のように構成したＨＳＴの変速操作装置は、細かな車速調整が必要な作業においては、従来通り、ＨＳＴレバー６にて車速を無段階に調整することができ、また前後進を繰り返す作業では、ギヤ式変速装置を有する車両と同様に、前後進切替レバー５にて前後進の切り替え操作ができるので、両形態の作業共に操作性が良い。またこれら連動機構を機械的連動機構にて構成したので、同操作装置をセンサやアクチュエータなど電気、油圧機器にて構成することと比較して安価に構成することができる。

また前記レバー連動機構では、前後進切替レバー５を「前進」位置、若しくは「後進」位置に操作し、クラッチを接続すると同時に、車両が発進する構成となっているので、例えばＨＳＴレバー６を別途操作しないと発進しない構成と比較して、操作位置を間違え難くまた作業を迅速に開始することができる。

次に図１と図１２〜図１５に基づいて、前記レバー連動機構Ｌの取り付け構成について説明する。
前記ＨＳＴ３は、このトラニオン軸７を上向きにして前記スペーサケース１２Ｂの内壁面１２Ｂ１の後方に取り付けられる一方、前記ブラケット６６は、前部と後部に取付穴６６ｆ，６６ｒを備え、この前側の取付穴６６ｆをスペーサケース１２Ｂ内の前壁１２Ｂ２の後面にボルトにて取り付け、後ろ側の取付穴６６ｒを前記内壁面１２Ｂ１の前面にボルトにて取り付ける構成となっている。またケース１２Ｂ内には、ラインＸの位置の高さまで潤滑油兼ＨＳＴの作動油を充填する構成となっている。これにより、前記レバー連動機構Ｌの一部、詳しくは、回転台３３の高さまで潤滑油に浸かる為、磨耗による作動不良を防止することができる
また同レバー連動機構Ｌは、詳しくは前後進入力軸５３と変速入力軸６３以下の伝動下手側の部材は、障害物や泥土、雨水等の異物との接触を防止し、磨耗や腐食による作動不良を防止することができる。

尚、この発明の別形態としては、スペーサケース１２Ｂの隣り合う面として、上面と左右一側面を利用して、各操作軸４３，６３をケース内に貫入する構成としたが、前後進切替レバー５の前後進入力軸５３をケース側面から貫入し、ＨＳＴレバー６の変速入力軸６３をケース１２Ｂ上面から貫入する構成としたり、左右反対のケース１２Ｂ側面から一方の入力軸を貫入する構成としても良い。またレバー連動機構Ｌを形状の異なるロッドやプレート、或いはワイヤ等にて構成しても良い。

前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。 （Ａ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。 （Ａ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。（Ｄ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。 前後進を前進位置、変速位置を最高速位置としたレバー連動機構の斜視図。 （Ａ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。（Ｄ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。 前後進を後進位置、変速位置を最高速位置としたレバー連動機構の斜視図。 トラクタの全体側面図。 各ミッションケースの側面図。 フェンダー上の各レバーの配置を示す平面図。 トラクタの伝動機構線図。 トラクタの油圧回路図。 ミッションケースの斜視図。 ミッションケースの正面図。 ミッションケースの平面図。 レバー連動機構の取付状態を示すミッションケースを破断した斜視図。

符号の説明

Ｅ エンジン
Ｌ レバー連動機構
Ｔ トラクタ
１Ｆ 前輪
１Ｒ 後輪
３ ＨＳＴ
５ 前後進切替レバー
６ ＨＳＴレバー（変速レバー）
７ トラニオン軸
７ａ トラニオン軸操作アーム（操作アーム）
１２ 伝動ケース
５３ｐ ピン（第一回動軸）
５４ａ 前後進切替アーム（連動アーム）
５４ｐ ピン（第二回動軸）

Claims (1)

1. 無段式変速装置（３）を備え、同変速装置（３）を車両の前後進行方向を切り替える前後進切替レバー（５）と、車速を調整する変速レバー（２７）にて操作する作業車両において、前記無段式変速装置（３）を内装するミッションケース（１２Ｂ）の隣り合う面に、前後進切替レバー（５）の操作に連動する回動軸（５３）と、変速レバー（２７）の操作に連動する回動軸（６３）を同ケース（１２Ｂ）内に貫入し、前記ケース（１２Ｂ）内に、前記両回動軸（５３，６３）の操作を前記無段式変速装置（３）のトラニオン軸（７）へ伝達する連動機構（Ｌ）を構成したことを特徴とする作業車両の変速操作装置。

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