JP2007239978A

JP2007239978A - 作業車

Info

Publication number: JP2007239978A
Application number: JP2006067459A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Nakatani; 安信中谷; Fumitake Okunishi; 文武奥西; Yoshibumi Horiuchi; 堀内　　義文; Hiroki Bessho; 弘樹別所; Yoshihiro Kawahara; 川原　　好博; Mitsugi Furubayashi; 貢古林; Shinichiro Saji; 伸一郎佐治; Masaki Hayashi; 林　　正樹
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: US20070219047A1; US7854182B2; JP4704938B2

Abstract

【課題】静油圧式無段変速装置からなる主変速装置の伝動下手にギヤ変速式の副変速装置を配備した走行伝動系が備えられた作業車において、主変速装置からトルクが出力されている状態でも、副変速装置の変速操作を円滑容易に行えるようにする。
【解決手段】主変速装置１２における油圧ポンプＰと油圧モータＭとをつなぐ一対の変速用油路ａ，ｂをバイパス油路ｇで連通接続するとともに、このバイパス油路ｇを開閉する弁機構６５を、運転部に備えられた人為操作具７３によって任意に開閉操作可能に構成してある。
【選択図】図８

Description

本発明は、静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）からなる主変速装置の伝動下手にギヤ変速式の副変速装置を配備した走行伝動系が備えられた農作業車、運搬車、草刈機、多目的車両、などの作業車に関する。

上記作業車の一例である多目的車両として、例えば、特許文献１に開示されているように、エンジン動力を主変速装置（静油圧式無段変速装置）に入力して無段変速し、その一定回転方向の変速出力を、前後進の切り換えと前進速度の複数段変速を行うギヤ式の副変速装置に伝達するよう構成したものが知られている。
特開２００４−２５７４４７号公報

上記伝動構造においては、副変速装置を切り換え操作する場合には走行系のブレーキを制動操作して変速操作を行うのであるが、例えば、登坂走行中に副変速操作を行う場合、静油圧式無段変速装置における変速用油路の差圧が大きい状態、つまり、静油圧式無段変速装置からのトルクが副変速装置に作用した状態のままでギヤシフトを行うことになって、円滑にシフト操作できないことがあり、何回か繰返して変速を行う、等の操作が必要となって煩わしいものとなる。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、主変速装置からトルクが出力されている状態でも、副変速装置の変速操作を円滑容易に行えるようにすることを目的としている。

第１の発明は、静油圧式無段変速装置からなる主変速装置の伝動下手にギヤ変速式の副変速装置を配備した走行伝動系が備えられた作業車において、
前記主変速装置における油圧ポンプと油圧モータとをつなぐ一対の変速用油路をバイパス油路で連通接続するとともに、このバイパス油路を開閉する弁機構を、運転部に備えられた人為操作具によって任意に開閉操作可能に構成してあることを特徴とする。

上記構成によると、登坂走行中の副変速操作のように、主変速装置（静油圧式無段変速装置）における変速用油路の差圧が大きい状態でも、運転部の人為操作具を操作して弁機構を開くことで、変速用油路の差圧を消滅させて主変速装置からのトルク発生を無くすことができ、副変速装置におけるギヤシフトを円滑に行うことができる。

従って、第１の発明によると、主変速装置における変速用油路の差圧が大きい状態でも、副変速装置の変速操作を円滑容易に行うことができるようになった。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記走行系に備えられたブレーキを操作するブレーキ操作具と前記弁機構とを連動連結し、ブレーキの制動操作に連動して弁機構の開路操作がなされるよう構成してあるものである。

上記構成によると、副変速装置の変操作に先立って制動操作を行うことで、主変速装置におけるバイパス油路を開くための弁操作もなされることになり、副変速操作を容易化する上で有効となる。

第３の発明は、上記第２の発明において、
前記弁機構に、前記バイパス油路に対して直列に配備された一対の開閉スプールを備え、一方の開閉スプールを前記ブレーキ操作具に連動連結するとともに、他方の開閉スプールを運転部に備えられた他の人為操作具に連動連結してあるものである。

上記構成によると、制動操作だけではバイパス油路が開かれることはなく、例えば、速度を落とすために制動操作を行ってもバイパス油路が開かないので、バイパス油路の開放によって主変速装置からの出力が急になくなって急停止してしまうようなことはない。
副変速操作が困難な場合にのみ制動操作と併せて専用の人為操作具を操作することでバイパス油路を開いて副変速操作が容易な状態をもたらすことができる。

第４の発明は、上記第３の発明において、
前記ブレーキ操作具に連動連結された一方の前記開閉スプールを、前記バイパス油路の低圧側に配備してあるものである。

上記構成によると、走行中には制動操作が比較的頻繁に行われることになるが、この場合、ブレーキ操作具に連動連結された一方の前記開閉スプールには高圧が作用していないのでスプール摺動に抗する抵抗が少なく、制動操作を軽快に行うことができる。

図１に、作業車の一例である多目的車両の側面が、図２にその走行系の平面が、図３にその伝動系統図がそれぞれ示されている。この作業車は、独立懸架された左右一対の操向自在な前輪１、独立懸架された左右一対の後輪２を備え、かつ、前後輪間にエンジン３を搭載した車体フレーム４の前部に、座席５、日除けフレーム６を備えた運転部７が設けられるとともに、車体フレーム４の後部に、油圧シリンダ８によって上下に揺動されるダンプ荷台９が配備された基本構造を備えている。

エンジン３はミッションケース１１の前端に直結されており、このミッションケース１１の後部に静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）を利用した主変速装置１２が組み込まれるとともに、ミッションケース１１の前部にギヤ変速を行う副変速装置１３が組み込まれている。

エンジン３からの出力は、主伝動軸１４を介して主変速装置１２の入力軸１５に伝達され、主変速装置１２の出力軸１６から取出された一定回転方向の変速動力が、第１伝動軸１７を介して副変速装置１３に伝達される。副変速装置１３は、コンスタントメッシュ式に構成されており、第１シフトスリーブ１８を前方にシフトすることで前進１速（Ｆ1）、第２シフト部材１９を後方にシフトすることで前進２速（Ｆ2）、第２シフト部材１９を前方にシフトすることで前進３速（Ｆ3）、第１シフト部材１８を後方にシフトすることで後進（Ｒ）がそれぞれ得られるように構成されている。第１シフト部材１８および第２シフト部材１９は、運転部７におけるステアリングハンドル２０の横脇に配備された変速レバー２１（図１１参照）にワイヤ連係されており、変速レバー２１をＨ形変速径路に沿って切り換え移動することで前進３段、後進１段の変速操作を行うよう構成されている。

副変速装置１３から取出された変速動力は、第２伝動軸３０を介して後部デフ装置３１に伝達された後、左右の後輪２に分岐伝達される。副変速装置１３から出力された変速動力の一部は中間伝動軸３２を経て前輪駆動軸３３に分岐伝達された後、伝動軸３４，３５を介して前部デフ装置３６に伝達され、ここで左右に分岐されて前輪１に伝達されるようになっている。前輪駆動軸３３にはギヤシフトによって動力の断続を行う前輪駆動クラッチ３７が装備されており、前輪駆動クラッチ３７を入れることで前輪１および後輪２を駆動しての四輪駆動走行モードが現出され、前輪駆動クラッチ７を切ることで後輪２のみを駆動する２輪駆動走行モードが現出されるようになっている。なお、前輪駆動クラッチ３７は前記変速レバー２１の側脇に配備された走行モード選択レバー２２によって切換え操作されるようになっている。

前輪１への伝動系、および、後輪２への伝動系にはそれぞれ多板式のブレーキ３８，３９が装備されている。図９に示すように、前輪用のブレーキ３８は、内装されたピストン（図示せず）を油圧操作で変位させることで摩擦板群の圧接操作を行うよう構成されている。後輪用のブレーキ３９はブレーキ操作レバー４０を操作シリンダ４１によって揺動操作して、内装されたカム（図示せず）を回動することで摩擦板群の圧接操作を行うよう構成されている。前輪用のブレーキ３８および操作シリンダ４１は、運転部７の足元に配備されたブレーキペダル４２によって操作されるマスターシリンダ４３に配管接続されており、ブレーキペダル４２を踏み込んでマスターシリンダ４３から圧油を送出することで、前輪用のブレーキ３８が操作油圧に応じて制動作動するとともに、操作シリンダ４１が退入作動して後輪用のブレーキ３９が操作油圧に応じて制動作動し、ブレーキペダル４２の踏み込みを解除することで操作油圧が消滅して各ブレーキ３８，３９が制動解除状態に復帰するよう構成されている。

なお、前記ブレーキ操作レバー４０は運転部７に備えられた駐車レバー４４にワイヤ連係されており、駐車レバー４４を「駐車」位置に操作保持することで、左右の後輪２のブレーキ３９のみを制動しての駐車が行われるようになっている。

図５に示すように、前記主変速装置１２はミッションケース１１の後端部に一体形成された変速ハウジング５０、この変速ハウジング５０の後端に連結されるポートブロック５１、変速ハウジング５０内に組み込まれた油圧ポンプＰと主油圧モータＭ、ポートブロック４１の外側に装着された副油圧モータＳＭを備えている。

油圧ポンプＰはアキシャルプランジャ式の可変容量型ポンプに、主油圧モータＭはアキシャルプランジャ式の定変容量型モータに、副油圧モータＳＭはアキシャルプランジャ式の可変容量型ポンプに構成されており、主・副両油圧モータＭ，ＳＭに共通のモータ軸がこの主変速装置１２の出力軸１６となっている。

図８の油圧回路図に示すように、主変速装置１２における油圧ポンプＰの斜板５２は、後述するように、ブレーキペダル４２と並んで配備された加速ペダル５３に油圧サーボ機構５４を介して連係されている。加速ペダル５３の踏込みを解除した状態では、図５に示すように、斜板５２は中立（斜板角度０°）に復帰維持されて圧油の吐出が停止されて走行停止状態がもたらされ、加速ペダル５３を踏込むに連れて斜板５２の角度が大きくなって吐出量が多くなり、出力軸１６の回転速度が速くなる。

油圧ポンプＰと主・副両油圧モータＭ，ＳＭはポートブロック５１の内部に形成された一対の変速用油路ａ，ｂで連通接続されている。一方の変速用油路ａは油圧ポンプＰからの圧油が主・副両油圧モータＭ，ＳＭに供給されるので常に高圧側となり、他方の変速用油路ｂは戻り用となるので常に低圧側となる。両変速用油路ａ，ｂには、漏洩した油を補充するためのチャージ油路ｃが接続されており、エンジン動力によって駆動されるチャージポンプＣＰからの圧油が供給油路ｅを介してチャージ油路ｃに供給されるようになっている。チャージ油路ｃに補充されるチャージ油の圧（チャージ圧）はリリーフ弁５５によって設定値に維持されている。

油圧サーボ機構５４は以下のように構成されている。図８に示すように、加速ペダル５３がサーボバルブ５６に機械的に連動連結されるとともに、サーボバルブ５６がサーボシリンダ５７に連通接続されている。サーボシリンダ５７が油圧ポンプＰの斜板操作部に連動連結されるとともに、サーボシリンダ５７の変位がフィードバック機構５８によってサーボバルブ５６にフィードバックされるように構成されており、加速ペダル５３の踏み込み位置に対応して油圧ポンプＰの斜板５２が操作されるようになっている。油圧サーボ機構５４の一次側油路ｆはチャージ油供給用の油路ｅに接続されており、油圧サーボ機構５４のシステム圧がチャージ圧と同一となっている。

副油圧モータＳＭの斜板５８は、制御ピストン５９の先端と、復帰バネ６０によって前方に付勢された復帰ピストン６１とで前後から挟持されており、図５に示すように、制御ピストン５９が前方移動限界まで後退している時、副油圧モータＳＭにおける斜板５８の角度が中立（斜板角度０°）となり、制御ピストン５９が復帰バネ６０に抗して後方に進出するに連れて斜板５８の角度が大きくなって副油圧モータＳＭの容量が増大するよう構成されている。復帰バネ６０は初期圧縮をかけて組み込んであり、斜板５８が予め設定されたバネ荷重で中立側に付勢されている。

制御ピストン５９は、油圧ポンプＰからの圧油を主・副両油圧モータＭ，ＳＭに供給する高圧側の変速用油路ａに制御用油路ｈを介して接続されており、変速用油路ａの圧力と復帰バネ６０のバネ力とが均衡したところで斜板５８の角度が安定するようになっている。以下に制御ピストン５９を利用しての自動変速制御作動について説明する。

加速ペダル５３を踏込むと、油圧ポンプＰにおける斜板５２の角度が大きくなり、斜板角度に応じた量の圧油が吐出されて主油圧モータＭおよび副油圧モータＳＭに供給される。この場合、走行負荷が設定以下の範囲にあって変速用油路ａおよび制御用油路ｈの圧が設定以下であると、制御用油路ｈの圧を受ける制御ピストン５９の進出力よりも復帰バネ６０の初期バネ力の方が大きいものとなり、図６に示すように、副油圧モータＳＭの斜板５８は中立（斜板角度０°）に維持され、油圧ポンプＰからの圧油の全量が主油圧モータＭに供給され、出力軸１６は主油圧モータＭのみによって駆動されることになる。

走行負荷が設定範囲を越えて圧油供給油路ａおよび制御用油路ｈの圧が設定値を上回ると、制御用油路ｈの圧を受ける制御ピストン５９の進出力が復帰バネ６０の初期バネ力より大きくなって、図７に示すように、副油圧モータＳＭの斜板５８の角度が大きくなって副油圧モータＳＭにモータ容量が発生し、油圧ポンプＰからの圧油が主油圧モータＭと副油圧モータＳＭとに供給される。つまり、走行負荷が設定範囲を越えて大きくなると、自動的にモータ側の全容量が大きくなって出力軸３２が減速駆動され、出力トルクが高められる。

走行負荷の増大に伴って副油圧モータＳＭの斜板角度が最大になった後、更に走行負荷が高まると、変速用油路ａの圧が更に高いもとのとなる。ここで、変速用油路ａの圧力は油圧ポンプＰの斜板５２を中立側に押し戻す反力として作用しており、通常負荷時には、この反力は油圧サーボ機構５４におけるサーボシリンダ５７で支持されているのであるが、上記のように変速用油路ａの圧力が特に高くなって斜板５２にかかる油圧反力が大きくなると、チャージ圧と同一の低圧のシステム圧で作動するサーボシリンダ５７で斜板角度を維持することができなくなり、斜板５２は油圧反力によて自動的に斜板角度が減少する方向、つまり、減速側に強制変位させられ、変速用油路ａの圧が高められて出力トルクが増大されるのである。

なお、詳細な構造の説明は省略するが、主変速装置１２を操作する加速ペダル５３は、エンジン３の回転速度を変更する調速機構（図示せず）にも連動連結されてアクセルペダルとしての機能をも備えており、加速ペダル５３を踏み込まない走行停止状態ではエンジン３はアイドリング回転速度にあり、加速ペダル５３を踏み込んで走行速度を増大するに連れてエンジン回転速度が高められるようになっている。

図８の油圧回路図に示されるように、主変速装置１２における変速用油路ａ，ｂの間にはバイパス油ｇが設けられるとともに、このバイパス油路ｇを開閉する弁機構６５が介在されている。

前記弁機構６５は、直線スライド式の一対の開閉スプール６６，６７をバイパス油路ｇに対して直列に配備して構成されている。図１０に示すように、両開閉スプール６６，６７はポートブロック５１に組み込まれて、それぞれ内装した復帰バネ６８，６９によって閉路位置にスライド付勢され、縦軸心周りに回動される操作レバー７０，７１によってそれぞれ独立してスライド操作されるようになっている。

一対の開閉スプール６６，６７のうち、低圧の変速用油路ｂ側に位置する開閉スプール６６の操作レバー７０が、一方の後輪用ブレーキ３９のブレーキ操作レバー４０に連係バネ７２を介して連動連結されている。ブレーキペダル４２を踏み込んで制動をかけることに連動して開閉スプール６６が復帰バネ６８に抗して押し込み変位されて、スプール外周の溝６６ａがバイパス油路ｇに臨む開路位置に操作され、ブレーキペダル４２の踏み込みを解除することで開閉スプール６６が閉路位置に復帰するよう構成されている。この場合、開閉スプール６６には変速用油路ｂからの圧がラジアル荷重として作用するが、変速用油路ｂは戻り側の低圧油路であるために大きいラジアル荷重が発生することはなく、開閉スプール６６は摺動抵抗の少ない状態でスライド変位する。

一対の開閉スプール６６，６７のうち、高圧の変速用油路ａ側に位置する他方の開閉スプール６７は、運転部７において変速レバー２１の近くに配備された操作ノブ７３（操作具）に操作ワイヤ７４を介して連係されており、操作ノブ７３を引いて操作ワイヤ７４を引き操作することで、任意に開閉スプール６７を復帰バネ６９に抗して押し込み変位させ、スプール外周の溝６７ａがバイパス油路ｇに臨む開路位置に操作することができるようになっている。

本発明に係る走行用伝動構造は以上のように構成されており、変速レバー２１で副変速装置１３を操作して前進３段、後進１段のいずれかを選択した状態で、加速ペダル５３を踏み込み調節することで任意の変速および加減速を行うことができる。

変速レバー２１を操作する場合には、第１シフトスリーブ１８および第２シフトスリーブ１９の切換えシフトを円滑に行うために、加速ペダル５３を踏んでいた足をブレーキペダル４２に踏み替え、主変速装置１２を中立復帰させながら走行制動をかけることになるが、走行条件によっては主変速装置１２の中立復帰が充分になされていない状態で副変速装置１３を操作することもあり、このような場合には、主変速装置１２の出力軸１６からトルクが発生しているので、第１シフトスリーブ１８および第２シフトスリーブ１９の切換えシフトが円滑に行いにくい状態となる。そこで、このような場合には、操作ノブ７３を引くことで開閉スプール６７を開いてバイパス油路ｇを開放し、変速用油路ａの圧を変速用油路ｂに逃がして出力軸１６からのトルク発生を無くし、第１シフトスリーブ１８および第２シフトスリーブ１９を入力トルクのかからない状態で円滑に切換えシフトすることができるのである。

〔他の実施例〕

（１）上記実施例では、２つの操作が同時に行われた時にのみバイパス油路ｇが開路されるようにするために、弁機構６５に一対の開閉スプール６６，６７を直列に配備して、両開閉スプール６６，６７が開路されることでバイパス油路ｇが開路されるように構成しているが、単一の開閉スプールをブレーキペダル（ブレーキ操作具）４２と、操作ノブ（人為操作具）７３にそれぞれ連動連結し、ブレーキペダル４２と操作ノブ７３のそれぞれの操作で開閉スプールが半ストロークづつ操作されるようにして、ブレーキペダル４２と操作ノブ７３が共に操作された時のみバイパス油路ｇが開路されるように構成して実施することもできる。

（２）上記実施例では、主変速装置１２で一定回転方向の無段変速を行い、副変速装置１３で前後進の切換えを含む複数段の変速を行うようにしているが、主変速装置１２で前後進の切換えと無段変速を行い、副変速装置１３でさらに複数段の変速を行う仕様で実施することもできる。

（３）走行停止用のブレーキ３８，３９を運転部７に配備したブレーキレバー（ブレーキ操作具４２）で制動操作するように構成するもよい。

（４）前記弁機構６５における他方の開閉スプール６７を任意に開閉操作する人為操作具としては、上記のように操作ノブ７３を利用する他に、ブレーキペダル４２および加速ペダル５３を踏み込み操作することのない左足で操作される操作ペダルを利用することもできる。

（５）副変速装置１３は、変速を円滑に行いやすいコンスタントメッシュ式あるいはシンクロメッシュ式が好ましいが、ギヤ咬合を選択する単純なギヤシフト式の副変速装置を装備したものに適用することもできる。

作業車全体の側面図走行系の平面図走行用の伝動系統図伝動構造の縦断側面図中立停止状態における主変速装置の縦断側面図通常負荷での走行状態における主変速装置の縦断側面図高負荷での走行状態における主変速装置の縦断側面図主変速装置の油圧回路図ブレーキ操作系の連係図弁機構の断面図変速レバー、走行モード選択レバー及び操作ノブの付近の斜視図

符号の説明

７運転部
１２主変速装置
１３副変速装置
３９ブレーキ
４２ブレーキ操作具（ブレーキペダル）
６５弁機構
６６開閉スプール
６７開閉スプール
７３人為操作具
Ｐ油圧ポンプ
Ｍ油圧モータ
ａ変速用油路
ｂ変速用油路
ｇバイパス油路

Claims

静油圧式無段変速装置からなる主変速装置の伝動下手にギヤ変速式の副変速装置を配備した走行伝動系が備えられた作業車において、
前記主変速装置における油圧ポンプと油圧モータとをつなぐ一対の変速用油路をバイパス油路で連通接続するとともに、このバイパス油路を開閉する弁機構を、運転部に備えられた人為操作具によって任意に開閉操作可能に構成してあることを特徴とする作業車。
前記走行系に備えられたブレーキを操作するブレーキ操作具と前記弁機構とを連動連結し、ブレーキの制動操作に連動して弁機構の開路操作がなされるよう構成してある請求項１記載の作業車。
前記弁機構に、前記バイパス油路に対して直列に配備された一対の開閉スプールを備え、一方の開閉スプールを前記ブレーキ操作具に連動連結するとともに、他方の開閉スプールを運転部に備えられた他の人為操作具に連動連結してある請求項２記載の作業車。
前記ブレーキ操作具に連動連結された一方の前記開閉スプールを、前記バイパス油路の低圧側に配備してある請求項３記載の作業車。