JP3097693B2 - 電子シフト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子シフト装置
に関するものであり、トラクタ等の移動車両に利用され
る。

【０００２】

【従来技術】本出願人は、過去に電子シフト装置を出願
しているが、この電子シフト装置は、電気信号に応じて
任意の位置に変速を可能にしたものであって、具体的に
はシンクロメッシュ式の主変速装置と副変速装置、及び
これらの変速装置の直前に前後進切替用の油圧クラッチ
が設けられ、主変速操作用の押しボタンあるいは副変速
操作用のレバーを操作すると、前後進切替用の油圧クラ
ッチが切られて油圧によって動作されるシフターが目標
とされる変速位置まで移動操作され、その後に再び油圧
クラッチが接続されて動力が伝達されるように構成され
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな従来装置にあっては、オペレータが変速段数を設定
すると、キースイッチをＯＦＦにした後もその変速位置
が記憶されていたために、オペレータが変わったり、あ
るいは同一のオペレータでも日を置いてトラクターに乗
ると、それまで何速に変速が入っていたのかわからず、
変速位置が高速側になっているとエンジンを掛けてクラ
ッチを繋いだ途端に機体が急発進してしまうといった危
険性を有していた。

【０００４】一方、作業を一時的に中断し、再び作業を
行なうときには変速位置が第１速ではなく元の変速位置
に戻る方が能率的である。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】この発明は前記問題点に鑑
みて提案するものであり、きわめて効率的な電子シフト
装置を提供せんとするものである。このため、次のよう
な技術的手段を講じた。即ち、ギヤ式主変速装置とギヤ
式副変速装置とを備え、両変速装置の組み合わせにより
変速段が得られるように構成すると共に、前記変速装置
の少なくとも１つは、コントローラの指令により電磁弁
を切換え、アクチュエータを作動させて変速位置を切り
替えるように構成した電子シフト装置において、該電子
シフト装置には変速位置を記憶する手段と、タイマーと
を備え、エンジン停止後一定時間内に、キースイッチを
ＯＮにすると前記記憶された変速位置へ変速すべく前記
電磁弁へ対して変速指令を行う制御手段が設けられてい
ることを特徴とする電子シフト装置とした。

【０００６】

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、この発明
の実施の形態を説明する。まず、構成から説明すると、
はトラクタ、２は前輪、３は後輪である。トラクタ１の
機体前部にはエンジン４を搭載し、エンジン４の後部に
はメインクラッチ５を収容しているクラッチハウジング
６、変速装置を収容しているミッションケース８を連設
している。ミッションケース８内には、４段の変速が可
能なシンクロメッシュ式の主変速装置９と、同じく４段
の変速が可能なシンクロメッシュ式の副変速装置１０
と、機体の進行する向きを変更する油圧切替式の前後進
切替装置１１が直列に設けられている。前後進切替装置
１１の油圧クラッチ１３は前進側（Ｆ側）油圧クラッチ
１３ａと後進側（Ｒ側）油圧クラッチ１３ｂとからな
る。そして、主変速装置９と副変速装置１０の組合せに
より、図８の表に示すような１６段の変速段数が前後進
共に得られるように構成している。

【０００８】主変速装置９と副変速装置１０とを操作す
る単一の変速レバー１２のアーム部は、図２、図４に示
すように操縦席１４横のＨ型をした変速ガイド１５のガ
イド溝１５ａに挿通されている。この操作レバー１２の
把手部分には速度増速用の押しボタン式変速スイッチ１
６と、減速用の変速スイッチ１７が設けられ、例えば増
速用の変速スイッチ１６を押すと、１速から４速側に順
次シフトアップされ、減速用の変速スイッチ１７を押す
と、逆に４速から１速側にシフトダウンされ、このよう
に変速スイッチ１６、１７を適宜操作して主変速装置９
を１速から４速の範囲で変速操作する。

【０００９】変速レバー１２は副変速装置１０も切り替
え操作できるものであるが、この実施例では副変速装置
１０を切り替える場合にはクラッチペダル７を踏み込ん
でメインクラッチ５を切ってから変速を行なうように構
成している。即ち、メインクラッチ５を切った後に、変
速レバー１２を変速ガイド溝１５ａに沿って前後あるい
は左右に動かせば、高速（Ｌ速）、低速（Ｌ速）、中速
（Ｍ速）、超低速（ＬＬ速）の４段の変速がなされるも
のである。なお、メインクラッチ５の代わりに前記前後
進切替装置１１の油圧クラッチ１３を切って変速を行な
わせるようにしても良い。そして、変速レバー１２の動
きは、油圧クラッチ１３のクラッチを接続するタイミン
グ調整（昇圧制御）やモニター表示に利用されるため、
ミッションケース８の横側部にその動きを感知する位置
検出センサ２０，２１が埋め込まれている。

【００１０】図３はその詳細構造を示すものである。２
本のシフターピン２３，２４がミッションケース８内に
おいて前後方向に沿わせるようにして上下２段に軸支さ
れ、これらのシフターピン２３，２４に副変速装置１０
の変速ギヤの切替を行なうシフター２５、２６が夫々嵌
合装着されている。２７，２８はシフターピン２３，２
４と一体の突状部であり、これらの突状部２７，２８の
上面はＵ字状に切り欠かれて凹み２７ａ，２８ａが形成
されており、変速レバー１２下端の球状部１２ａがこの
凹み２７ａ，２８ａに択一的に入り込むように構成して
いる。そして、変速レバー１２の球状部１２を凹み２７
ａ（あるいは２８ａ）に係合させて前後方向に動かせ
ば、副変速装置１０のシフター２５（あるいは２６）が
前後方向に移動して変速がなされるようにしている。

【００１１】このとき、シフター２５，２６が前後方向
に移動すると、そのシフター２５，２６と一体のカム２
５ａ，２６ａがミッションケース８の壁に埋め込まれた
位置検出センサ２０，２１のピン２０ａ，２１ａを押し
込んで変速位置を検出するものである。具体的には、ピ
ン２０ａ，２１ａの出入量で検出位置が定まるものであ
り、位置検出センサ２０は、Ｈ速ー中立（Ｎ）ーＬ速の
各位置を検出し、位置検出センサ２１はＭ速ー中立
（Ｎ）ーＬＬ速の各位置を検出する。図４は変速操作部
を正面から見た要部の断面図である。

【００１２】前記したように、この実施の形態では主変
速操作だけ、ノークラッチ操作で変速が行なわれるので
あって、変速レバー１２の変速スイッチ１６、１７を押
して主変速装置９が切り替え操作されるときには、ま
ず、前後進切替装置１１の油圧式クラッチ１３がＯＦＦ
状態に切り換えられ、ついで主変速装置９のシフター３
１，３２を操作するアクチュエータとしてのピストンロ
ッド３３，３４が油圧によって強制的に軸長手方向に移
動され、シフター３１，３２が所定の変速位置に達した
ことが電気的に検出されると再び前後進切替装置１１の
油圧クラッチ１３が接続される。これらの切り替えは後
述するコントローラ３５によって全て電気的に制御され
るものである。

【００１３】図９はその制御系を構成するコントローラ
３５と各センサ、スイッチ類からなる入力手段と、ソレ
ノイド等の出力手段との関係を説明したブロック図であ
る。コントローラ３５には、主変速装置９のシフター３
１，３２操作用の電磁弁１８、１９を切り替えるための
ソレノイド３７、３８、３９、４０と、前後進切替装置
１１の油圧クラッチ１３を切り替える電磁弁２２のソレ
ノイド４１、４２と、前後進切替装置１１を昇圧制御用
比例減圧弁４５を制御する比例ソレノイド４７が接続さ
れている。この比例ソレノイド４７はパルスのデューテ
ィ比を変えて油圧クラッチ１３を接続するタイミングを
制御するものである。具体的には、油圧クラッチ１３を
接続する場合、図７に示すように接続初期の段階ではピ
ストンを目標位置まで素速く動かすために、短時間（イ
ニシャル時間として５０〜１００ｍｓｅｃ設定）だけ１
００％デューティのパルス電流を流し、その後、一旦、
圧力を下げ、クラッチを滑らかに接続するために徐々に
パルスのデューティ比を上げる構成としている。

【００１４】図９において、符号４８はモニターラン
プ、４９は主変速装置９を操作するシフターの位置を検
出する位置センサである。また、このコントローラ３５
には、エンジン４の回転数を検出する回転センサ５２、
後輪３の回転数を検出する車輪回転センサ５３、前後進
切替用レバー３０に設けたＦーＲ切替スイッチ５４、警
報器としてのブザー５５、各センサ類の動作状態を確認
する点検モードに切り替えるときに押すチェックスイッ
チ５６、電源を各部に供給するためのメインキースイッ
チ５７等が接続されている。

【００１５】そして、コントローラ３５には、主変速装
置９の自動変速のためのプログラムと共に、キースイッ
チ５７操作と連動して変速指令が出されるプログラムが
その記憶手段（図示省略）の中に書き込まれている。以
下、このプログラムについて説明する。図１０に示すフ
ローチャートにおいて、まず、ステップＳ１で各センサ
やスイッチの状態が読み込まれ、キースイッチ５７がＯ
Ｎされた直後であれば（ステップＳ２）、コントローラ
３５から主変速装置９の第１速用のソレノイド３７に対
して励磁する指令が出され、第１速が選択される（ステ
ップＳ３）。このため、副変速装置１０が何速に入って
いても主変速装置９は低速側に切り替えられているから
機体が高速で発進するようなことはない。

【００１６】その後、オペレータが主変速装置９を操作
する増速用のスイッチ１６あるいは減速用のスイッチ１
７を操作すると、第１速から第４速の範囲内で主変速装
置９が切り替えられ、また、副変速装置１０も変速レバ
ー１２をＨ型変速ガイド１５のガイド溝１５ａに沿って
操作することによってＨ速からＬＬ速の範囲で４段の変
速が行なえるようにしている。この主変速操作及び副変
速操作はステップＳ４の「シフト変更処理」のサブルー
チンで制御内容が規定されている。この制御以外に、副
変速装置１０を操作したときに、主変速装置９も自動的
に切り替わるプログラムが設定されている。即ち、副変
速装置１０を高速側から低速側に切り替えたときには、
主変速装置９はそれまで入っていた位置から直ちに第４
速に切り替わり、逆に副変速装置１０を低速側から高速
側にシフトアップしたときには、主変速装置９は第１速
にシフトダウンされるように構成している。これらは図
８の変速段数表に従って制御されるものであって、変速
レバー１２を操作して副変速装置１０を切り替えたとき
に車速が急に上がったり下がったりするのを防止するも
のである。

【００１７】なお、同フローチャートのステップＳ５で
示した「クラッチ昇圧処理」は、油圧クラッチ１３のク
ラッチ圧を徐々に高めてクラッチを滑らかに且つ迅速に
接続する処理を行なうサブルーチンである。以上の実施
の形態から明らかなように、キースイッチ５７をＯＮに
すると、主変速装置９を直ちに第１速にする指令がコン
トローラ３５から出されるので機体が高速で前進したり
後進したりする恐れがなくなり、この結果、安全な電子
シフト装置が得られたのである。なお、この実施例で
は、キースイッチ５７をＯＮにしたときに主変速装置９
を第１速に切り替えるように構成したが、副変速装置１
０を低速のＬＬ速に切り替えるように構成しても良く、
あるいは主変速装置９、副変速装置１０共に低速側に切
り替えるようにしても良い。

【００１８】また、この実施の形態では、主変速装置９
と副変速装置１０とを単一の変速レバー１２で操作する
ように構成したので、従来装置に比較して操作レバーの
本数が少なくなり、部品点数が少なくなる分だけ廉価に
構成できる特徴がある。次に図１１及び図１２について
説明する。先の例はキースイッチ５７をＯＮにしたとき
に、主変速装置９を直ちに第１速にしたものであるが、
作業を一時的に中断し、再び作業を行なうときには主変
速装置９が第１速ではなく元の変速位置にある方が能率
的であることが多い。そこで、この改良装置は、エンジ
ン４が停止して長時間が経過したときには主変速装置９
を第１速に切り替え、一時的に中断した作業を再開する
ようなときには元の変速位置を維持させるように制御す
るようにしたものである。図９のブロック図と構成が同
じものは同一符号を付し、異なるものだけ新たに符号を
付している。

【００１９】図１１において符号６１はスタータモー
タ、６２はスタータリレー、６３は発電器、６４はバッ
テリーである。図１２において、まず、スイッチ類やセ
ンサの状態を読み込み（ステップ♯１）、オペレータが
トラクタ１のキースイッチ５７をＯＦＦにすると（ステ
ップ♯２）直ちにコントローラ３５内に組み込まれたタ
イマーが作動し（ステップ♯３）、同時に現在の変速位
置を記憶する（ステップ♯４）。トラクタ１を倉庫等に
保管して十分な時間が経過していることが確認される
と、主変速装置９に対する出力指令を第１速とし、これ
を記憶手段に記憶させる（ステップ♯６）。

【００２０】そして、このとき、エンジン４停止時に、
コントローラ３５から余分な出力指令が出されてバッテ
リー６４が放電しないように変速制御のための自動出力
をＯＦＦ状態とする（ステップ♯７）。一方、作業中に
停止したエンジン４を再び始動するときにはキースイッ
チ５７をＯＮ操作する。この場合は、主変速装置９に対
する出力指令として第１速が記憶手段に書き込まれてい
ないので、エンジン４停止前の元の変速指令が有効と判
断され、そのオペレータが設定していた変速位置に制御
される（ステップ♯１０、♯１１、♯１２）。

【００２１】図１３乃至図１６は油圧クラッチ１３の圧
力を昇圧制御する比例減圧弁４５にについて説明したも
のである。比例ソレノイド４７をデューティ制御で駆動
電流を変化させて圧力制御する場合、通常１００Ｈｚ程
度の駆動周波数を用いている。このとき、圧力も１００
Ｈｚの周期で微小に変動しており、変動分（２〜３ｋｇ
ｆ／ｃｍ2）を均すために平均化処理を施し、その平均
した圧力が設定圧力になるように制御している。この場
合、油圧クラッチ１３内の圧力は油圧回路に接続された
圧力センサ７０で検出されるが、圧力変動の周期と検出
の周期が同一であると、いつも同じポイント（例えば図
１４のＰ点）の圧力を検出することになって正確な圧力
検出ができないという問題点がある。

【００２２】そこで、この改良例では、これまでの１０
ｍｓｅｃ間隔で検出していたものをその半分の５ｍｓｅ
ｃ間隔としたものである。平均圧力を正確にするために
は検出周期を更に短く平均個数を多くすると良い。

【００２３】

【発明の効果】この発明は前記の如く、ギヤ式主変速装
置とギヤ式副変速装置とを備え、両変速装置の組み合わ
せにより変速段が得られるように構成すると共に、前記
変速装置の少なくとも１つは、コントローラの指令によ
り電磁弁を切換え、アクチュエータを作動させて変速位
置を切り替えるように構成した電子シフト装置におい
て、該電子シフト装置には変速位置を記憶する手段と、
タイマーとを備え、エンジン停止後一定時間内に、キー
スイッチをＯＮにすると前記記憶された変速位置へ変速
すべく前記電磁弁へ対して変速指令を行う制御手段が設
けられているので、長期間停止させていた機体のエンジ
ンを掛けたとき、機体が高速で発進するといった不具合
がなく、不慣れな者でも安全に操作できるものである。

【００２４】また、作業を一時中断した場合には、元の
変速位置へ変速されるので作業の能率を損なうことがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの全体側面図である。

【図２】トラクタの平面図である。

【図３】副変速装置の位置検出センサとシフターとの関
係を説明した図である。

【図４】副変速装置のシフターと変速レバーとの関係を
説明した図である。

【図５】動力伝達線図である。

【図６】前後進切替装置及び主変速装置の油圧回路図で
ある。

【図７】昇圧制御のパターンを説明した図である。

【図８】変速段数を説明した表である。

【図９】制御ブロック図である。

【図１０】制御フローチャートである。

【図１１】改良装置のブロック図である。

【図１２】改良装置の制御フローチャートである。

【図１３】改良装置の油圧回路図である。

【図１４】油圧クラッチの作動圧力の変動の様子を説明
したグラフである。

【図１５】制御フローチャートである。

【符号の説明】

１ トラクター ９ 主変速装置 １０ 副変速装置 １８ 主変速用の電磁弁 １９ 主変速用の電磁弁 ３５ コントローラ ５７ キースイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 弘喜 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 審査官 小谷 一郎 (56)参考文献 特開 平２−182543（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−52429（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 3/02 F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤ式主変速装置とギヤ式副変速装置と
   を備え、両変速装置の組み合わせにより変速段が得られ
   るように構成すると共に、前記変速装置の少なくとも１
   つは、コントローラの指令により電磁弁を切換え、アク
   チュエータを作動させて変速位置を切り替えるように構
   成した電子シフト装置において、該電子シフト装置には
   変速位置を記憶する手段と、タイマーとを備え、エンジ
   ン停止後一定時間内に、キースイッチをＯＮにすると前
   記記憶された変速位置へ変速すべく前記電磁弁へ対して
   変速指令を行う制御手段が設けられていることを特徴と
   する電子シフト装置。