JP2014145403A - 作業車両の多段変速走行伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業車両を一時的に停車する際に、必要に応じて、ブレーキ操作のみによる簡易な操作で安定停止するとともに、ブレーキ操作終了後の安定した取扱いに移行することができる作業車両用の多段変速走行伝動装置を提供する。
【解決手段】作業車両の多段変速走行伝動装置は、主変速装置（１１，１２）と、走行クラッチ（１３）と、副変速機構（１４）とを直列して備え、走行動力を走行車輪（２，３）に伝達可能に構成され、随時の切替え操作が可能な機能選択スイッチ（２１ｎ）および上記ブレーキ操作の検出スイッチ（２４ｓ）を設け、このブレーキ操作検出スイッチ（２４ｓ）により上記ブレーキ操作と対応して、上記機能選択スイッチ（２１ｎ）の切替えを条件として、上記走行クラッチ（１３）を所定の制動対応接続圧（Ｐｂ）に接続制御することにより、必要により、機体の安定停止とその後の安定移行を可能とするものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、走行調節用の走行クラッチと多段変速伝動機構とを備える作業車両の多段変速走行伝動装置に関するものである。

作業車両に使用される多段変速走行伝動装置は、一般に、動力伝達を断接調節する走行クラッチと、伝達動力を多段階に切替える主変速機構と、正逆転切替機構と、車速域選択のための副変速機構とを直列して構成され、エンジン動力を多段に変速して走行車輪に伝達することにより、多様な作業走行に対応することができる。

特許文献１の例においては、走行伝動系として、接続圧力制御可能な２つの切替クラッチによって正逆転切替機構を構成することにより走行クラッチを兼用するものであり、走行車輪の制動と連動して走行クラッチとしての２つの切替クラッチを制御してエンジン動力を遮断することにより、クラッチ操作を要することなく、ブレーキ操作のみによる簡易な操作でエンジン停止を招くことなく作業車両を安定して停止することができ、圃場整地調整等のために発進と停止を頻繁に繰返す作業における走行操作負荷を軽減して能率良く作業を進めることができ、また、路上移動走行の際に、発進と停止および車速調節による協調走行を要する走行環境に容易に対応することができる。

特開２０１２−１１６３０１号公報

しかしながら、ブレーキ操作によって停車した後において、続くアクセル操作により再発進する際のブレーキ終了の時点で走行車輪の拘束が無くなることから、急傾斜の上り坂等、状況により、オペレータの意に反した車両後退に至り、再発進できない事態や、事故の危険を招くことがあった。

本発明の課題は、作業車両を一時的に停車する際に、必要に応じて、ブレーキ操作のみによる簡易な操作で安定停止するとともに、ブレーキ操作終了後の安定した取扱いに移行することができる作業車両用の多段変速走行伝動装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、走行動力を多段階に変速切替えする主変速装置（１１，１２）と、ペダル操作に応じて接続圧力制御可能に走行動力の伝達を調節する走行クラッチ（１３）と、走行動力の車速帯域を切替える副変速機構（１４）とを直列して備え、内燃式原動部（４）からアクセル操作に応じた走行動力をブレーキ操作に応じて制動可能な走行車輪（２，３）に伝達する作業車両の多段変速走行伝動装置において、随時の切替え操作が可能な機能選択スイッチ（２１ｎ）および上記ブレーキ操作の検出スイッチ（２４ｓ）を設け、このブレーキ操作検出スイッチ（２４ｓ）により上記ブレーキ操作と対応して、上記機能選択スイッチ（２１ｎ）の切替えを条件として、上記走行クラッチ（１３）を所定の制動対応接続圧（Ｐｂ）に接続制御することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）に走行車両が所定の基準車速以上である場合に、上記操作開始時（Ｔ０）から所定時間（Ｔｆ）の範囲について前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）から操作終了時（Ｔ１）までの範囲で、前記走行車両が所定車速以上となる間について、前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）に走行車両が所定車速以上で、上記操作開始時（Ｔ０）から所定時間（Ｔｆ）の範囲に加え、前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）から操作終了時（Ｔ１）までの範囲で走行車両が所定車速以上の間について、前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明において、前記ブレーキ操作時（Ｔ０）から終了時（Ｔ１）までの時間が規定時間（Ｔ）以下の場合に、その終了時（Ｔ１）から前記走行クラッチ（１３）の接続を所定の勾配で昇圧制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明により、多段変速走行伝動装置は、副変速機構（１４）の切替えによる各車速帯域について、走行クラッチ（１３）の接続制御により主変速装置（１１，１２）の多段変速走行動力を走行車輪（２，３）に伝達することによって作業車両を走行駆動し、この場合にブレーキ操作によって走行車輪（２，３）を制動した時は、機能選択スイッチ（２１ｎ）が切替え状態であれば、ブレーキ操作の検出スイッチ（２４ｓ）を介して走行クラッチ（１３）を所定の制動対応接続圧（Ｐｂ）に接続制御することにより、必要に応じて、車両を停止保持しうる走行動力で走行車輪（２，３）に伝動し、クラッチ操作なしにエンジン回転を継続しつつ安定して走行車両を停止することができるとともに、ブレーキ操作終了後における上記接続圧（Ｐｂ）からの連続的な取扱いが可能となる。

請求項２に係る発明により、請求項１に係る発明の効果に加え、ブレーキ操作の開始時（Ｔ０）において所定車速以上の場合に、ブレーキ操作の開始時（Ｔ０）から所定時間（Ｔｆ）の範囲について走行クラッチ（１３）が制動対応接続圧（Ｐｂ）によることなく開放制御されることから、高回転する車輪の制動力が制動対応接続圧（Ｐｂ）による走行クラッチ（１３）を介して作用することによるエンジン停止を回避でき、また、エンジン回転の低下が見込まれる所定時間（Ｔｆ）の経過以降については、制動対応接続圧（Ｐｂ）による安定保持に移行することができる。
また、上記クラッチ制御においては、走行伝動系に基づく車速検出が、車輪ロックを除く限定的な検出でありながら、その範囲で確実に車速検出を可能とすることから、特に、この限定的かつ確実な走行伝動系の回転検出により、急ブレーキにより駆動車輪がロックされる場合をカバーした制御が可能となる。

請求項３に係る発明により、請求項１に係る発明の効果に加え、ブレーキ操作の開始時（Ｔ０）から終了時（Ｔ１）までの範囲で所定の基準車速以上である間について、走行クラッチ（１３）が制動対応接続圧（Ｐｂ）によることなく開放制御されることから、高回転する車輪の制動力が制動対応接続圧（Ｐｂ）による走行クラッチ（１３）を介して作用することによるエンジン停止を回避でき、ブレーキの操作終了時（Ｔ１）以降については制動対応接続圧（Ｐｂ）による安定保持に移行することができる。
また、上記クラッチ制御においては、走行伝動系に基づく車速検出が、車輪ロックを除く限定的な検出でありながら、その範囲で確実に車速検出を可能とすることから、特に、この限定的かつ確実な走行伝動系の回転検出により、駆動車輪のロックを生じないブレーキ操作の場合について適正な制御が可能となる。

請求項４に係る発明により、請求項１に係る発明の効果に加え、ブレーキ操作に伴うエンジン停止を招く事態を幅広く回避するとともに、その後については制動対応接続圧（Ｐｂ）による安定保持に移行することができるとともに、限定的かつ確実な走行伝動系の回転検出により、駆動車輪のロックを生じないブレーキ操作の場合のみならず、急ブレーキにより駆動車輪がロックされる場合をもカバーするシステム構成が可能となる。

請求項５に係る発明により、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、所定時間（Ｔ）以下のブレーキ操作終了に限り、その終了時（Ｔ１）から走行クラッチ（１３）を所定の勾配で昇圧制御することにより、機体の揺れや振動等による瞬間的なブレーキペダル動作によって走行クラッチ（１３）が制動対応圧（Ｐｂ）に接続制御されたときに、アクセル操作等の発進操作を要することなく、元の接続状態に即時復帰して車両走行を継続することが可能となる。

トラクタの全体側面図 走行伝動装置の伝動系統展開図 変速伝動系の変速段別伝動構成リスト 変速制御のシステムブロック図 主変速レバーのレバーガイドの見取図 停車時（ａ）と発進操作時（ｂ）の変速制御の伝動構成リスト ブレーキ対応クラッチ制御のタイミングチャート アクセルペダル操作移行のタイミングチャート クラッチペダル操作移行のタイミングチャート ブレーキ操作中のクラッチペダル操作移行のタイミングチャート 補正による圧力経過特性図 クラッチの部分開放制御のタイミングチャート ブレーキ操作の誤検出対応制御のタイミングチャート

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の適用対象となる作業車両の一例として示すトラクタの全体側面図である。この作業車両１は、前後の走行車輪２，３によって圃場作業可能に機体を支持し、機体前部のエンジン４の動力を受けて走行車輪２，３に変速伝動する変速伝動系を内設した走行伝動装置５であるトランスミッションを備える。この走行伝動装置５は、また、作業機伝動系を内設することにより、ＰＴＯと略称される作業動力供給部６に伝動し、後部ヒッチに装着した耕耘用ロータリ等の作業機Ｗを駆動可能に構成される。

（伝動系）
走行伝動装置５は、図２の伝動系統展開図に示すように、エンジン動力を受ける走行入力軸１１ａから２系統並列配置のクラッチによりそれぞれ高低の変速比で変速伝動する２つの高低速変速機構１１，１１と、それぞれの系統毎に選択動力をパワーシンクロシフトにより選択して高低の変速比で変速伝動する２つの主変速機構１２，１２と、両系統の出力を共通に受けてその正転と逆転の２つの入力からクラッチにより正逆切替伝動する前後進切替機構１３と、その正逆転動力をギヤシフトによって多段（図例は４段）に変速可能な副変速機構１４とを備えることにより、多段変速可能にエンジン動力を走行出力軸１４ｂに変速伝動し、差動部３ａを介して後輪３を駆動するとともに、走行出力軸１４ｂから前輪伝動機構１６により選択可能に差動部２ａを介して前輪２を駆動する走行用の変速伝動系を備え、また、作業機伝動系としてＰＴＯ変速伝動部１５を設けてその作業クラッチ入力軸である作業入力軸１５ａに分岐動力を受け、ＰＴＯ軸１５ｂを介して作業動力供給部６に伝動する。

上記走行伝動装置５の走行伝動系について詳細に説明する。
両系統の高低速変速機構１１，１１は、それぞれ、高低変速軸１１ｂ，１１ｂに高速低速２つの変速ギア１１ｃ、１１ｄを軸支してそれぞれの対軸伝動を選択する２つのクラッチによって構成され、エンジン動力を受ける走行入力軸１１ａから２つの変速ギア１１ｃ，１１ｄによって変速した高低２速から選択して接続する。それぞれの高低２速は、両高低速変速機構１１，１１について変速比を共通の「Ｈ速」と「Ｌ速」に構成する。

両主変速機構１２，１２は、それぞれ、上記高低変速軸１１ｂ，１１ｂの伝動下手側に高速低速２つの変速ギア１２ｃ，１２ｄを軸支してそれぞれの対軸伝動をシフト操作により噛合選択する２つのシンクロシフトメッシュから構成され、２つの変速ギア１２ｃ，１２ｄによって変速された高低２速から選択して高速または低速の変速動力を両主変速機構１２，１２に共通の主変速軸１２ｂに出力する。それぞれの高低２速は、系統が異なる主変速機構１２，１２の間で変速比の順位が隣接するように、例えば、一方が「第４速」と「第２速」、他方が「第３速」と「第１速」の計４速によって構成する。

前後進切替機構１３は、正逆転変速軸１３ｂに正転逆転２つの変速ギア１３ｃ，１３ｄを軸支してそれぞれの対軸伝動を接続圧力制御可能に選択する２つのクラッチから構成され、主変速軸１２ｂおよびその逆回転のカウンタ軸１３ｅから対応して２つの変速ギア１３ｃ，１３ｄに受けることにより、正逆転動力を切替えて正逆転軸１３ｂに変速接続する。また、前後進切替機構１３は、クラッチペダル操作に応じて接続圧力制御することにより、走行動力の伝達を調節する走行クラッチとして機能する。

副変速機構１４は、走行出力軸１４ｂの上手側に軸支した高速側の高低２つの変速ギア１４ｃ，１４ｄの対軸伝動をシフト操作によって選択する２つの噛合ギヤによる第１選択部１４ｅと、走行出力軸１４ｂの下手側に同様に軸支した低速側の高低２つの変速ギア１４ｆ，１４ｇの対軸伝動をシフト操作によって選択する２つの噛合ギヤによる第２選択部１４ｈと、その２つの変速ギア１４ｆ，１４ｇにそれぞれ減速伝動する２つの中間減速ギアセット１４ｊ，１４ｋを正逆転変速軸１３ｂの伝動下手側に軸支して「Ｈ速」、「Ｍ速」、「Ｌ速」、「ＬＬ速」の計４速を切替え可能に構成される。

詳細には、第１選択部１４ｅの高低２つの変速ギア１４ｃ，１４ｄは、正逆転変速軸１３ｂから「Ｈ速」と「Ｍ速」の高低２速を対応して伝動することにより、走行出力軸１４ｂに「Ｈ速」と「Ｍ速」を切替え可能に伝動し、その低速側の変速ギア１４ｄを第１選択部１４ｅの下手側に配置して中間減速ギアセット１４ｊを介して第２選択部１４ｈの「Ｌ速」の高速側の変速ギア１４ｆに伝動するとともに、この「Ｌ速」の変速ギア１４ｆから中間減速ギアセット１４ｋを介してその下手側配置の「ＬＬ速」の低速側の変速ギア１４ｇに伝動することにより、走行出力軸１４ｂに「Ｌ速」と「ＬＬ速」を切替え可能に伝動する。

前輪伝動機構１６は、走行出力軸１４ｂから同速および増速を選択可能に伝動する２つのクラッチにより構成され、両クラッチを中立とする後輪駆動走行と、同速のクラッチによる４輪駆動走行と、さらに増速のクラッチによる前輪増速駆動走行を可能とする。

このようにして、走行伝動装置５は、４速の切替えが可能に直列する高低速変速機構１１と主変速機構１２を２系統並列して切替え可能な主変速装置により８速の走行変速を可能に構成し、また前後進切替機構１３により正逆転を切替え、副変速機構１４により４段階（H，M，L，LL）に速度帯域を切替えてエンジン動力を走行車輪２，３に伝達しつつ、ＰＴＯ変速伝動部１５によりPTO軸６の回転を多段階に変速して作業機Ｗに動力を供給する。

上記構成の高低速変速機構１１，１１の切替え駆動は切替弁によってクラッチを作動させ、また、前後進切替機構１３の切替え駆動は比例圧力制御弁によって伝動力制御可能に構成することにより、圧力制御の際に、クラッチやバルブ、制御部の駆動回路のそれぞれの特性のバラツキに対応した安定化が可能となる。すなわち、変速時のクラッチ駆動中に常にどちらか接続状態となる側のクラッチ圧力コントロールすることで、個々の比例弁制御が不要となり、製品間の変速特性のバラツキを小さく抑えて低コストで安定したシステムを構成することができる。

また、高低速変速機構１１，１１と共にエンジン動力を作業入力軸１５ａに受け、作業機動力制御用のＰＴＯ変速伝動部１５を設けることにより、高低速変速機構１１，１１と作業入力軸１５ａに常時エンジン動力が供給されることから、最小限の伝動構成によって走行系と作業系にエンジン動力を供給する走行伝動装置５を構成することができる。

上記構成の主変速機構１２，１２は、２系統のそれぞれの上下流両側をクラッチ式の高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３とによって挟まれることから、これら上手と下手のクラッチ部材によりエンジン４と走行車輪２，３の両方からの回転伝達の遮断が可能となり、エンジン回転と車速との回転差を受けることがないので、小容量のシンクロ機構によって迅速に変速切替えができる。したがって、上記走行伝動装置５は、走行中における変速切替性を確保した上で、主変速機構１２，１２の小型化によるトランスミッション全長の短縮化が可能となり、それに伴う車両のコンパクト化によって作業車両の小回り性の向上に寄与することができる。

また、上記構成の前後進切替機構１３は、前進ギヤと後進ギヤをクラッチにより切替え可能に構成することによりコンパクト化できるので、クラッチの前或いは後にギヤシフト式の前後進切替機構を設ける場合より、必要な前後長寸法を短縮して構成することができる。

（変速構成）
上記構成の変速伝動系の具体的な伝動構成は、図３の変速段別リストに示すように、低速Ｌと高速Ｈを切替える高低速変速機構１１，１１の一方を主変速機構１２，１２の１速−３速の切替えによる１Ｌ、１Ｈ、３Ｌ、３Ｈの４変速段、他方を２速−４速の切替えによる２Ｌ、２Ｈ、４Ｌ、４Ｈの４変速段が選択でき、前進Ｆと後進Ｒを切替える前後進切替機構１３の組合わせにより、前後進についてそれぞれ８速の多段変速が可能となる。また、主変速機構１２，１２の系統別に不連続の変速段を切替え構成することにより、両系統を同時に変速駆動することが可能となることから、１段ずつの順次変速の際に最小限の伝動遮断で円滑な変速が可能となる。

上記構成の走行伝動装置５は、変速を含む走行制御のための操作具と変速制御用の制御部Ｃを備え、操作具として、踏込操作用のクラッチペダル２１、順次式変速指示具である主変速レバー２２、前後進選択用の前後進レバー２３を設け、図４のシステムブロック図に示すように、操作具それぞれの操作センサ２１ｓ…および各機器の動作センサ１２ｓ…、回転センサ４ｒ，１３ｒ等の信号を制御部Ｃに入力して各変速機器の駆動部１１ｆ…を制御可能な変速制御システムを構成するとともに、ノークラッチ設定スイッチ２１ｎにより後述の連動制御の適用を選択可能に構成する。

クラッチペダル２１は、クラッチペダルセンサ２１ｓからの踏込量信号を制御部Ｃに入力し、踏込操作に応じて高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３とを共に中立に伝動遮断制御し、また、主変速レバー２２は、図５のレバーガイドの見取図に示すように、ポジション１から８までの変速段ポジションとニュートラルＮおよびアクセル変速用の自動変速ＡＴのポジションを設け、ニュートラルＮのポジションで高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３の伝動を共に中立とするとともに、主変速機構１２，１２の両系統をいずれかの変速段に切替え伝動制御することにより、エンジン側と走行車輪側のいずれについてもクラッチのつき回りによる動力伝達が防止され、また、変速済みの主変速機構１２，１２により、クラッチペダル２１の戻し操作に応じて動力伝達が開始されることから、主変速機構１２，１２のシンクロ動作特性によることなく、応答性を確保することができる。

主変速機構１２，１２は、非伝動側の系統についても変速を完了状態に保持するように構成し、主変速レバー２２の指示に応じて異なる変速位置に保持する。例えば、主変速レバー２２の指示がポジション２の場合は、１速−３速の系統の高低速変速機構１１を高速Ｈ側、１速―３速の主変速機構１２を１速に変速制御し、前後進切替機構１３を伝動制御し、この時、他の２速―４速の系統は、高低速変速機構１１を中立、主変速機構１２を２速に変速制御した状態に保持することにより、レバー操作で変速した時は主変速機構１２が既に変速済みであることから、多くの場合において変速操作と連動した切替えが不要となるので、変速時の機器動作を少なくして変速完了までの時間を最小限に短縮することができる。

主変速レバー２２の変速指示位置と主変速機構１２，１２の変速位置の関係は、少なくとも以下の如くに制御する。すなわち、主変速レバー２２の指示位置が１〜３速の場合は両系統の変速段を１速と２速とし、指示が６〜８速の場合は変速段を３速と４速とし、指示が４，５速の場合はいずれかの変速段に変速することにより、変速制御処理のアルゴリズムが簡単になり、変速操作と連動したシンクロシフト式の変速部の変速動作を少なくすることができる。

変速の際の詳細な制御は、主変速機構１２，１２の変速が完了してから動力伝達できるようにクラッチ伝動を制御し、高低速変速機構１１，１１は変速後のクラッチのミート位置までのピストン移動時間を加味し、クラッチを変速前のポジションに伝動状態で保持するように制御することで、動力遮断を極力少なくすることができる。

また、変速前に高低速変速機構１１，１１の中立動作とほぼ同時に前後進切替機構１３を減圧側に駆動し、変速後に高低速変速機構１１，１１のクラッチの推定ミートタイミングに合わせて減圧側から徐々に接続トルクを大きくする側（昇圧）に駆動することにより、変速した際の動力遮断が少なく、二重噛みなしに制御できるので、変速のフィーリングを改善することができる。

変速指示変化幅が複数段以上の場合は中間変速段への変速を介して最終変速目標位置に変速するように、主変速レバー２２による変速位置の変化量によって変速方式を変更する。例えば、１速から８速などの車速差が大きい場合は、一気に変速するとその車速差に応じた加速度が発生して変速ショックが大きくなるので、複数段の変速の際は、１変速段から２変速段を間に置いた中間変速位置を入れて変速することで、車速差を少なくした変速によって変速ショックを和らげることができる。

主変速レバー２２の変速位置は、ポテンショメータ等のアナログ量で検出し、検出刻み量をほぼ一定にした刻み幅の範囲で変速指示位置を決定するように構成することにより、指示位置毎に幅を設けて変速指示位置を容易に確定することができる。また、検出値をアナログ量とすることで操作を継続しているのか完了したのか判断でき、例えば、１速から４速に変速している過程における２速位置なのか、１速から２速までの操作の完了による２速なのか、その判断が可能となる。

この場合において、操作方向に対して、変速指示位置範囲にヒステリシスを設ける等の方策により、変速制御の安定化を図ることができる。例えば、１速と２速の検出が繰り返し変化する等の切替わりの位置での検出のチャタリング的な検出を防止することができる。

（中間変速段制御）
次に、中間変速段による変速制御について説明する。
変速制御部Ｃの制御処理により、変速指示具２２の操作途中と操作終了との操作区分を所定の基準によって判定し、操作途中の判定であれば、全変速段から選択した所定の中間変速段の通過により、通過した中間変速段に順次切替え、その終了に続いて操作終了の判定による変速段に切替える。

このように変速制御を構成することにより、高低速変速機構１１、主変速機構１２、および前後進切替機構１３からなる変速伝動系を変速指示具２２の操作に応じて変速制御部Ｃにより前後進の多段の変速段に切替えができ、また、変速指示具の操作状況について操作途中と操作終了の操作区分を判別し、操作終了までの中間変速段の切替を経て操作終了の判定による変速段に切替えられる。したがって、多段の変速段の一部を選択して中間変速段を設定することにより、変速指示具を大きく操作する場合にあっても操作開始とともに迅速に変速段の切替えが開始され、また、変速指示具を急速に操作した場合にあっても、操作終了時の変速段まで中間変速段の順次切替えを経て変速ショック無しに円滑な変速が可能となる。

変速指示具２２の操作途中と操作終了の操作区分は、変速指示具の操作速度に基づいて操作状況を判定することができ、この判定区分により、変速指示具を一気に操作した場合は操作終了時を含む中間点毎に変速され、また、操作を低速で継続した場合は１段ずつの変速となり、いずれも操作に対応して制御動作されることから、作業者が違和感なく操作することができる。

（レバー中立制御）
変速指示具２２を中立Ｎにポジション操作した場合については、高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３とを共にクラッチオフして伝動遮断するとともに、主変速機構１２，１２の両系統をそれぞれの低速側の変速段に伝動制御することにより、次に変速指示具２２による変速操作が開始された際に、主変速機構１２，１２のシンクロ動作を要することなく、上下流両側の変速機構１１，１３のクラッチの伝動動作とともに変速伝動が可能となるので、変速動作の応答性を向上することができる。

（伝動中立制御）
副変速１４の中立操作を除く変速伝動系の中立制御は、高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３を共に中立に伝動制御するとともに、主変速機構１２，１２の両系統を所定の変速段に伝動制御することにより、二重噛み状態の主変速機構１２，１２がその上下流両側で伝動遮断状態となることから、つき回り動力による走行車輪２，３への伝動が遮断されて機体の安定を確保することができる。

（変速制御例）
次に、変速制御動作の具体例について説明する。
まず、停車時の変速伝動系の変速伝動制御は、図６（ａ）の伝動構成リストに示すように、２系統の高低速変速機構１１，１１と前後進切替機構１３をオフに制御するとともに、２系統の主変速機構１２，１２については、主変速レバー２２の位置と対応した位置に伝動制御する。

例えば、前後進レバー２３を中立のＮ位置に操作して停車中のときは、主変速レバー２２が１速位置であれば、２系統の主変速機構１２，１２のみを準備のために立ち上げて１速オンと２速オンに伝動制御する。また、クラッチペダル２１を踏込み位置に操作して停車中のときは、主変速レバー２２が１速位置であれば、同様に、２系統の主変速機構１２，１２のみを準備のために立ち上げて１速オンと２速オンに伝動制御する。

また、発進操作時の変速伝動系の変速伝動制御は、図６（ｂ）の伝動構成リストに示すように、前後進レバー２３または、クラッチペダル２１の操作と対応して高低速変速機構１１と前後進切替機構１３をクラッチにより伝動制御する一方で、２系統の主変速機構１２，１２についてはその伝動状態を維持する。

（ブレーキ対応制御）
次に、ブレーキ対応制御について説明する。
図７のブレーキ対応クラッチ制御のタイミングチャートに示すように、走行クラッチである前後進切替機構１３のクラッチについて、伝動接続圧Ｐｔで走行中に、オペレータのブレーキ操作によって検出スイッチ２４ｓがブレーキ操作検出信号を発した時Ｔ０に、例えば半クラッチ等の滑り伝動による所定の制動対応接続圧Ｐｂに接続制御し、ブレーキ操作の終了時Ｔ１からの経過に応じて制動対応接続圧Ｐｂを初期圧として一定傾斜で徐々に増圧制御する制御処理を設ける。

上記制御処理により、ブレーキ操作に応じて前後進切替機構１３のクラッチの滑りにより車両を停止保持しうる走行動力によって走行車輪２，３が駆動されることから、クラッチ操作を要することなくブレーキ操作のみで、エンジン停止を招くことなく安定して走行車両を停止することができ、次いで、ブレーキの終了によっても走行車輪２，３のトルクにより安定して車両を停止保持することができるので、路面勾配等によりオペレータの意に反した車両移動を招くことがなく、再発進等のための次の操作に移行することができ、また、急勾配等によって車両後退が始っても、一定傾斜で初期圧Ｐｂから徐々に増圧制御されるので、それ以上の後退が抑制されるとともに、急発進を招くことなく、円滑に再発進に移行することができる。

上記制御においては、制動対応接続圧Ｐｂは、高速ほど接続圧が高くなるように、副変速位置に対応して設定した圧力を用いる。 例えば、伝動接続圧を２０kgf/cm2の場合において、副変速位置別の制動対応接続圧Ｐｂを、「高速」のＨ位置で2.3〜2.4kgf/cm2、「中速」のＭ位置で1.8〜1.9kgf/cm2、「低速」「超低速」のＬ，ＬＬ位置で1.4〜1.5kgf/cm2とする（「cm2」は平方センチメートルを表す。以下同様とする。）。

また、上記傾斜増圧は、一定時間（例えば、0.1秒）毎に少なくとも制動対応接続圧Ｐｂの１／１０以下ずつ徐々に増圧し、増圧勾配は、高速ほど急勾配になるように、副変速位置に対応して設定した勾配を用いる。 例えば、副変速位置別の勾配を、「高速」のＨ位置で100msecに0.2〜0.3kgf/cm2、「中速」「低速」「超低速」のＭ〜ＬＬ位置で100msecに0.1〜0.2kgf/cm2とする。

このように、副変速機構１４の切替位置と対応する制動対応接続圧Ｐｂと傾斜増圧を用いて走行クラッチ１３を接続制御することにより、走行伝動装置５の伝動時の減速比に基づいた伝動制御が可能となるので、走行車輪２，３の踏面トルクが相違する多様な作業条件について共通してバランスの良い取扱いが可能となる。
また、ブレーキ操作の検出スイッチ２４ｓは、車両のストップランプ用のスイッチと共用することにより、部品点数を削減することができる。

（アクセル移行制御）
次に、再発進のためのアクセル移行制御について説明する。
前記ブレーキ対応制御において、アクセルペダルの操作があった場合は、図８のタイミングチャートに示すように、ブレーキ終了後のアクセルペダル操作に基づき、同ペダル操作開始時Ｔ２から比較調節により昇圧して通常の伝動接続圧Ｐｔに保持するアクセル移行対応としての昇圧パターンの制御処理を設けることにより、オペレータの走行開始の意思に応じた発進対応動作が可能となる。

上記アクセルペダル移行対応の昇圧パターンにおける比較調節は、アクセルペダル操作時Ｔ２に上記制動対応接続圧Ｐｂと同等以下の圧力Ｐａから前記ブレーキ終了による傾斜増圧より急勾配で昇圧を開始し、このアクセル対応昇圧とブレーキ終了による傾斜増圧とが等しくなった時Ｔｅから高い方の圧力によりクラッチを制御し、この比較調節により、発進時のショックを抑えつつオペレータの発進意思に沿った早めのトルクアップが可能となる。

（クラッチ移行制御）
また、前記ブレーキ対応制御において、クラッチペダルの操作があった場合は、図９のタイミングチャートに示すように、ブレーキ操作の終了後において、クラッチペダル操作開始時Ｔ３以降のペダル操作量と対応する指示圧とブレーキ終了による傾斜増圧とが等しくなった時Ｔｅから低い方の圧力によりクラッチを制御することにより、クラッチペダル操作によって示される動力遮断のオペレータの意向に沿うことができる。

さらに、ブレーキ操作中にあっては、図１０のタイミングチャートに示すように、クラッチペダル操作によって示される動力遮断のオペレータの意向に沿うことができるとともに、誤ってクラッチペダルの戻し操作があっても、この誤操作に伴うエンジン停止を防止することができる。

また、前記ブレーキ対応制御における制動対応接続圧Ｐｂは、作動油温度変化や、圧力の昇降方向によるヒステリシスによって多少の変動があり、この変動により、坂道における保持や、平坦路における車両駆動を止めるためのブレーキ力（踏力）に影響することから、ブレーキ操作の間について規定時間毎に常に補正を行って適正範囲内に設定することにより、安定した効果を得ることができる。

補正は、オーバーシューによる挙動（高めにオーバーシューすると、ブレーキ操作を上まわって前へ動こうとする挙動が現れる）を車両状態の観察によってその補正方向を判断することができ、また、補正量が最小分解能に近いコントロール（0.1〜0.15kgf/cm2）となることから、離散的なデジタル量を越える場合に、単一の目標点についてハンチング状態となって収束しにくくなり、すなわち、図１１の補正による圧力経過特性図における補正例（ｃ）に示すように、許容幅無しに単一の目標点によって補正すると、0.3〜0.4kgf/cm2の補正のたびにバラツキが発生する状態が多くなるので、補正例（ｂ）に示すように、目標点について所定の許容範囲を設けることにより、高めの安定、または、低めのオーバーシュートにより収束が容易となる。

（機能選択）
次に、上記ブレーキ対応制御に関する適用除外制御について説明する。
随時の切替え操作が可能な機能選択スイッチ２１ｎであるノークラッチ設定スイッチ２１ｎによる機能選択を条件として、上記ブレーキ操作を検出したときに走行クラッチ１３を所定の制動対応接続圧Ｐｂに接続制御する制御処理を設けることにより、状況に応じてオペレータが適用をコントロールすることができ、上記機能の適用を要しない場合には、制動対応接続圧Ｐｂの接続制御による走行クラッチ１３の負荷を抑えてオペレータの意向に基づく車両走行が可能となる。

この場合において、ノークラッチ設定スイッチ２１ｎは、非ロック式でメモリー機能による記憶保持型に構成することにより、エンジン停止後においてもスイッチ操作状態が維持されることから機能の入れ忘れを防止でき、また、機能が適用しえない場合にはシステム側で機能を不適用として処理し、機能の選択を制限することができる。

（車速対応制御）
次に、車速対応による走行クラッチ１３の制御について説明する。
ブレーキ操作対応で走行クラッチ１３を制動対応接続圧Ｐｂに接続制御するブレーキ対応制御において、ブレーキ操作開始時Ｔ０に走行車両が所定の基準車速以上である場合に、ブレーキ操作開始時Ｔ０からの所定時間Ｔｆの範囲について走行クラッチ１３の接続を開放する制御処理を設ける。

上記制御処理により、所定の基準車速（例えば、5km/h）以上で車両走行中におけるブレーキ操作の開始から所定時間Ｔｆ（例えば、１秒間）の範囲について走行クラッチ１３の開放によって動力伝達が遮断されることから、低減速伝動の車輪の制動力が制動対応接続圧Ｐｂの走行クラッチ１３を介して作用することによるエンジン停止を回避でき、また、エンジン回転の低下が見込まれる所定時間Ｔｆの経過以降については、制動対応接続圧Ｐｂによる安定保持に移行することができる上に、車輪ロック時を除く限定的な車速検出手段である走行伝動系に基づく車速検出を適用することにより、急ブレーキにより駆動車輪がロックされる場合をカバーして、容易かつ確実に車速を検出することができる。

また、車速対応による走行クラッチ１３の他の制御例について説明すると、ブレーキ操作の開始から終了までの範囲Ｔ０〜Ｔ１で、走行車両が所定の基準車速以上となる間について、走行クラッチ１３の接続を開放する制御処理を設けることにより、ブレーキ操作の開始から終了までの範囲で所定の基準車速以上である間について、走行クラッチ１３が開放されて伝動が遮断されることから、低減速伝動の車輪の制動力によるエンジン停止を回避でき、ブレーキ操作の終了以降については制動対応接続圧Ｐｂによる安定保持に移行することができる上に、車輪ロック時を除く限定的な車速検出手段である走行伝動系に基づく車速検出を適用することにより、駆動車輪のロックを生じないブレーキ操作の場合について容易かつ確実に車速を検出することができる。

さらに、ブレーキの操作開始時Ｔ０および操作中における車速対応による走行クラッチ１３の制御例について説明すると、ブレーキの操作開始時Ｔ０に走行車両が所定車速以上の場合に操作開始時Ｔ０から所定時間Ｔｆの範囲と、ブレーキの操作開始から操作終了までの範囲で走行車両が所定車速以上の間について、走行クラッチ１３の接続を開放する制御処理を設けることにより、ブレーキ操作に伴うエンジン停止を招く事態を幅広く回避するとともに、その後については制動対応接続圧Ｐｂによる安定保持に移行することができるとともに、車輪ロック時を除く限定的な車速検出手段である走行伝動系に基づく車速検出を適用することにより、ブレーキ操作による駆動車輪のロックの有無に関係なく、容易かつ確実に車速を検出することができる。

（複数クラッチ制御）
次に、走行伝動系の他のクラッチの制御により動力伝達を遮断する例について説明する。
図１２のタイミングチャートに示すように、ブレーキ操作Ｔ０〜Ｔ１対応で制動対応接続圧Ｐｂに走行クラッチ１３を制御するとともに、ブレーキ操作開始時Ｔ０からの所定時間Ｔｆの範囲について、２つの高低速変速機構１１，１１の伝動側のクラッチの接続を開放し、その後に再接続する制御処理を設ける。

上記制御処理は、上記同様の伝動調節効果を奏するのみならず、別のクラッチの開放と接続の高速動作により、走行クラッチ１３の開放による初期ポジションから制動対応接続圧Ｐｂに戻す制御より高速化することができるとともに、走行クラッチ１３の圧力制御により、車速低下に至るような負荷を受けたときに、急加速を抑えることができる。また、ブレーキ操作中を含む車速対応制御についても、別のクラッチにより開放と接続とを行うことにより、同様の作用効果を得ることができる。

（誤動作対応）
次に、ブレーキ操作信号の誤検出時の対応制御について説明する。
図１３（ａ）のタイミングチャートに示すように、走行時の揺れ等に伴うブレーキペダルの動きをブレーキスイッチが２４ｓ検出した場合は、制動対応接続圧Ｐｂとその後の所定傾斜の増圧制御によるブレーキ対応制御により車速低下を招くことから、図１３（ｂ）のタイミングチャートに示すように、誤検出判定のための所定の規定時間Ｔ内のブレーキ操作について、急傾斜の増圧制御による誤検出対応の制御処理を設ける。

この制御処理により、瞬間的なブレーキ検出に伴って走行クラッチ１３が制動対応圧Ｐｂに接続制御されたときに、アクセル操作等の発進操作を要することなく、急傾斜の増圧制御によって元の走行状態に即時復帰して走行を継続することが可能となる。

また、図１３（ｃ）のタイミングチャートに示すように、所定の規定時間Ｔについて検出しないオンディレーを設けることにより、所定の規定時間Ｔを越えるブレーキ操作に限りブレーキ対応制御の適用が可能となる。また、図１３（ｄ）のタイミングチャートに示すように、所定の規定時間Ｔのオンディレーを経てブレーキ対応制御を開始し、検出データの終了により急傾斜の増圧制御に切替えることにより、元の接続圧Ｐｔによる伝動を迅速に回復することができる。

また、上記誤検出判定のための規定時間Ｔのほかに、極力短い規定時間（例えば、100msec以下）を設けて双方の条件によりコントロールすることにより、安全な走行と操作時の素早い圧力保持が可能となり、また、走行クラッチ１３の圧力制御により、車速低下に至るような負荷を受けたときに、急加速を抑えることができる。

以上におけるクラッチ圧制御は、ブレーキ操作と連動して走行クラッチ軸の発生トルクを制御することにより、ブレーキ操作のみによって走行の停止、発進が可能となる。また、ブレーキペダル操作の検出スイッチによる検出信号に応じて走行クラッチ１３の発生トルクを所定の低トルクで保持する制御処理を設け、このトルク基準の制御により、半クラッチ状態によって的確な機体保持が可能となり、このブレーキペダルに足を触れた状況で走行動力遮断による不安定化を確実に回避することができる。

（クラッチ保護）
また、以上のブレーキ対応制御において、ブレーキ操作時間が過大な場合は、半クラッチの多用に対するクラッチ保護のための警告ブザー等によってオペレータに認識させることができる。また、走行クラッチ１３の伝動上手側に主変速装置１２，１３がある変速伝動構成の場合にあっては、ブレーキ操作と連動して主変速位置を所定の低速位置に変更し、ブレーキ操作の終了について適用する制御に基づいて元の変速位置に戻す制御処理を設け、または、エンジン回転を同様に制御することにより、半クラッチ時の入力回転を抑えてクラッチ保護を図ることができる。

（自動変速）
上記主変速の変速制御において、変速位置を元に戻すタイミングは、アクセル操作の検出時として適用することにより、自動変速の発進時と同等の操作感を確保することができ、また、元の変速位置までの増速は、アクセル操作開度とエンジン回転数の関係から得られる余裕度マップに基づき、アクセル操作に応じて余裕度の範囲で増速する制御処理を設けることにより、さらに、アクセル変速による自動変速に近づけた操作感を確保することができる。

上記における元の変速位置までの増速の場合において、目標位置が元の変速位置と異なる場合は、その後の主変速レバー操作で変速目標位置が変化したときに、現在目標位置の低い側を優先して制御し、レバー位置と目標位置が一致したときに、目標位置をレバー位置とする制御処理を設けることにより、操作レバーと自動制御との２系統の目標位置がある場合に低い方優先として安全側に構成することができる。

また、上記自動変速処理は、アクセル操作時に規定の回転以上に操作されている場合は増速を規制し、アクセル操作位置が規定の回転条件以下に操作された後に規制を解除することにより、エンジンが高回転の状態で変速する場合に、高速レンジでは急増速となることがあり、そのようなオペレータの不安感を解消することができる。

（ブレーキ検出）
ブレーキ検出スイッチは、ブレーキ作動までの踏込み遊びの範囲のブレーキの作動開始位置に近い側で作用するように構成することにより、ブレーキ解除に際して車両保持力が無くなる早い段階で増圧を開始することができるので、保持圧力を低めに設定することができ、クラッチの保護を図ることができる。また、上記ブレーキ検出位置を遊びによる作動開始位置と一致させることにより、この作動位置をブレーキ遊び調整の目安とすることができる。

（前後進切替対応）
ブレーキ踏込みによる制動対応圧保持制御中において、前後進切替操作があった場合は、前後進切替えと昇圧のタイミングを変更し、前後進切替弁１３ｆのオフから所定時間以上の経過後に前後進昇圧弁１３ｇの切替えを行う制御処理を設けることにより、一般に100msec以下程度の前後進切替弁１３ｆの切替え遅れに対応して切替え前のクラッチが作動中の前後進昇圧弁１３ｇによる昇圧作用を受ける事態を防止することができる。

（旋回対応）
ブレーキ操作の検出は、左右独立ブレーキの両ブレーキ操作を条件とし、例えば、片側に設けたストップランプ用のスイッチ２４ｓと、左右の連結部に設けた連結検出センサー２４ｗとによる両者の検出、または、左右独立ブレーキのそれぞれの操作検出スイッチによる両者の検出とすることにより、片側操作による旋回走行時における走行停止を回避することができる。

２ 走行車輪
３ 走行車輪
４ 内燃式原動部
５ 多段変速走行伝動装置
１１ 高低速変速機構（主変速装置）
１２ 主変速機構（主変速装置）
１３ 走行クラッチ
１４ 副変速機構
２１ｎ 機能選択スイッチ
２４ｓ ブレーキ操作検出スイッチ
Ｐｂ 制動対応接続圧
Ｔ 規定時間
Ｔ０ ブレーキ操作時
Ｔ１ 操作終了時
Ｔｆ 所定時間

Claims (5)

1. 走行動力を多段階に変速切替えする主変速装置（１１，１２）と、ペダル操作に応じて接続圧力制御可能に走行動力の伝達を調節する走行クラッチ（１３）と、走行動力の車速帯域を切替える副変速機構（１４）とを直列して備え、内燃式原動部（４）からアクセル操作に応じた走行動力をブレーキ操作に応じて制動可能な走行車輪（２，３）に伝達する作業車両の多段変速走行伝動装置において、
   随時の切替え操作が可能な機能選択スイッチ（２１ｎ）および上記ブレーキ操作の検出スイッチ（２４ｓ）を設け、このブレーキ操作検出スイッチ（２４ｓ）により上記ブレーキ操作と対応して、上記機能選択スイッチ（２１ｎ）の切替えを条件として、上記走行クラッチ（１３）を所定の制動対応接続圧（Ｐｂ）に接続制御することを特徴とする作業車両用の多段変速走行伝動装置。
2. 前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）に走行車両が所定の基準車速以上である場合に、上記操作開始時（Ｔ０）から所定時間（Ｔｆ）の範囲について前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする請求項１記載の作業車両の多段変速走行伝動装置。
3. 前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）から操作終了時（Ｔ１）までの範囲で、前記走行車両が所定車速以上となる間について、前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする請求項１記載の作業車両の多段変速走行伝動装置。
4. 前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）に走行車両が所定車速以上で、上記操作開始時（Ｔ０）から所定時間（Ｔｆ）の範囲に加え、前記ブレーキの操作開始時（Ｔ０）から操作終了時（Ｔ１）までの範囲で走行車両が所定車速以上の間について、前記走行クラッチ（１３）の接続を開放制御することを特徴とする請求項１記載の作業車両の多段変速走行伝動装置。
5. 前記ブレーキ操作時（Ｔ０）から終了時（Ｔ１）までの時間が規定時間（Ｔ）以下の場合に、その終了時（Ｔ１）から前記走行クラッチ（１３）の接続を所定の勾配で昇圧制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の作業車両の多段変速走行伝動装置。

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