JP3158049B2 - 作業車の走行変速構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人為的に正逆に操
作される変速操作具と走行用の無段変速装置の変速部と
を機械的に連動連結して、変速操作具により無段変速装
置を変速操作するように構成した作業車の走行変速構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】前述のような作業車の走行変速構造の一
例が、特開平６‐２０１００７号公報に開示されてい
る。この構造では、人為的に正逆に操作される変速レバ
ー（前記公報の図１及び図４中の１６）（変速操作具に
相当）と、走行用の無段変速装置とを機械的に連動連結
して、ウォーム減速機構（前記公報の段落番号〔０００
９〕参照）を介して電動モータ（前記公報の図１及び図
４中の１３）の動力を、変速レバーの操作方向に沿って
正逆にアシスト力として与えるように構成している。変
速レバーが人為的に操作されているか否か、及び変速レ
バーの操作方向を検出するスイッチ（前記公報の図１及
び図４中の１７，１８）（第１検出手段に相当）を備え
て、変速レバーが人為的に操作されていると、変速レバ
ーの操作方向にアシスト力が与えられるように電動モー
タに操作電流を供給するように構成している。このよう
に電動モータにより変速レバーにアシスト力を与えるよ
うに構成することによって、変速レバーによる変速操作
が軽く行える。ウォーム減速機構を備えることにより、
変速レバーから手を離した場合（電動モータは停止）、
無段変速装置自身が低速側に戻ろうとしても、無段変速
装置がその変速位置に保持されるのであり、無段変速装
置を任意の変速位置で保持する専用の摩擦保持機構が不
要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のウォーム減速機
構の減速比は非常に大きく、電動モータのアシスト力に
先行して変速操作具を操作しようとしても、ウォーム減
速機構により変速操作具を先行して操作することはでき
ない。

【０００４】従って、前述のように電動モータからウォ
ーム減速機構を介してアシスト力を変速操作具に与える
構成では、変速操作具の操作が遅いものとなるので、変
速操作具を素早く操作して無段変速装置を変速操作する
と言うことが行えなくなり、操作性の面で改善の余地が
ある。本発明は、作業車の走行変速構造において、無段
変速装置を任意の変速位置で保持する専用の摩擦保持機
構を不要にすると言う利点を残しながら、変速操作具を
素早く操作しての無段変速装置の変速操作が行えるよう
に構成することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

〔Ｉ〕請求項１の特徴によると、変速操作具の人為的な
操作に伴い第１検出手段の検出に基づいて電動モータに
操作電流が供給され、電動モータの動力が変速操作具に
アシスト力として与えられ、変速操作具による無段変速
装置の変速操作が軽く行える。請求項１の特徴ではウォ
ーム減速機構を備えていないので、電動モータからの動
力を変速操作具にアシスト力として与える通常の状態に
対して、これとは逆に変速操作具の操作力を電動モータ
に伝えることもできる。これにより、電動モータの抵抗
に抗して変速操作具を素早く操作すれば、電動モータの
アシスト力に先行して、変速操作具により無段変速装置
を素早く変速操作することができる。

【０００６】このようにウォーム減速機構を備えていな
いと、変速操作具から手を離した状態で（電動モータは
停止）、無段変速装置をその変速位置に保持すると言う
ことはあまり期待できない。そこで、請求項１の特徴に
よれば変速操作具が人為的に操作されていないと、電動
モータに保持電流が供給されて変速操作具に対し小さな
アシスト力が与えられる。これにより、この小さなアシ
スト力と、無段変速装置の低速側に戻ろうとする力とが
釣り合って、無段変速装置がその変速位置に保持され
る。作業車が坂道を下るときは、無段変速装置が足まわ
りから増速方向に力を受けるために、前記の力の釣り合
いが崩れて、変速操作具が増速側に移動することも考え
られるが、請求項１の構成によれば、第２検出手段によ
り無段変速装置が増速側に作動したことが検出される
と、制御手段が電動モータへの保持電流の供給量を低下
させて、前記の小さなアシスト力をさらに小さくする
（又はゼロにする）から、無段変速装置が足まわりから
受ける増速方向の力と、前記のさらに小さくした（又は
ゼロになった）アシスト力とを合計した力が、前記無段
変速装置の低速側に戻ろうとする力よりも大きくなるこ
とがなく、変速操作具の増速側への移動を回避すること
ができる。

【０００７】〔ＩＩ〕請求項２の特徴によると、請求項
１の場合と同様に前項〔Ｉ〕に記載の「作用」を備えて
おり、これに加えて以下のような「作用」を備えてい
る。前記第２検出手段により無段変速装置の増速側への
作動が検出されると、制御手段が電動モータへの保持電
流の供給量を停止させて、電動モータを接地ブレーキと
して作用する状態に切換えるから、変速操作具の増速側
への移動を確実に回避することができる。

【０００８】〔ＩＩＩ〕請求項３の特徴によると、請求
項１又は２の場合と同様に前項〔Ｉ〕又は〔ＩＩ〕に記
載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような
「作用」を備えている。前記第２検出手段は、変速操作
具と前記変速部とを機械的に連動連結する連係機構中の
特定部材が、無段変速装置の増速側への作動に追従移動
するのを検出するよう構成してあるから、第２検出手段
の設置が容易で、設置作業の効率を上げることができ
る。

【０００９】〔ＩＶ〕請求項４の特徴によると、請求項
１又は２，３の場合と同様に前項〔Ｉ〕又は〔ＩＩ〕，
〔ＩＩＩ〕に記載の「作用」を備えており、これに加え
て以下のような「作用」を備えている。制御手段が第２
検出手段の検出値を第１設定時間ごとに繰り返し検出す
ると共に、最新の検出値と、この最新の検出値を検出し
たときから、第１設定時間よりも長い時間前に検出した
検出値とを比較して、その差が設定値よりも大きいと、
前記無段変速装置が増速側に作動したと判別するから、
電動モータへの保持電流の供給量の低下を必要とする無
段変速装置の増速側への作動を正確に把握できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図４は作業車の一例であるコンバ
インの伝動系を示しており、エンジン１からの動力がテ
ンションクラッチを備えたベルト伝動機構２を介して、
ベルト式の無段変速装置３の入力プーリー４に伝達され
る。無段変速装置３からの動力がミッションケース５の
油圧クラッチ式の前後進切換装置（図示せず）、及び走
行用のギヤ変速装置（図示せず）を介して、左右のクロ
ーラ走行装置６に伝達される。ギヤ変速装置の直前から
分離した動力が、ミッションケース５からベルト伝動機
構７を介して、機体の前部の刈取部８に伝達される。

【００１１】次に、ベルト式の無段変速装置３及びその
変速操作構造について説明する。図２に示すように、入
力プーリー４が固定された入力軸９に第１割プーリー１
１、出力軸１０に第２割プーリー１２を備えて、第１及
び第２割プーリー１１，１２に亘り伝動ベルト１３を巻
回している。第１及び第２割プーリー１１，１２は、入
力軸９及び出力軸１０にスプライン構造で固定されるプ
ーリー部分１４、及び軸芯方向に移動自在なプーリー部
分１５から構成されており、第２割プーリー１２の移動
側のプーリー部分１５はバネ１６で固定側のプーリー部
分１４側に付勢され、出力軸１０側の負荷が大きくなる
のに比例して移動側のプーリー部分１５を固定側のプー
リー部分１４に押すカム機構１７が設けられている。

【００１２】第１割プーリー１１の移動側のプーリー部
分１５にベアリングを介してリング部材１８が外嵌さ
れ、リング部材１８に固定された一対のピン１８ａが無
段変速装置３のケース側の凹部１９に入り込んで、リン
グ部材１８が回り止めされている。図３及び図２に示す
ように、円筒状のカム部材２０（変速部に相当）がベア
リングを介して入力軸９に外嵌されて、直線状の底部２
０ａと左右対象な一対の傾斜面２０ｂとで構成された凹
部がカム部材２０に一対形成されており、リング部材１
８のピン１８ａのローラー１８ｂが、カム部材２０の一
対の凹部に入り込んでいる。

【００１３】図２及び図３に示す状態は、第１割プーリ
ー１１の移動側のプーリー部分１５が固定側のプーリー
部分１４から紙面左方に最も離れ、第２割プーリー１２
の移動側のプーリー部分１５が固定側のプーリー部分１
４に最も接近した最低速位置の状態である。この状態か
らカム部材２０を右及び左に回転させると、傾斜面２０
ｂを介してリング部材１８及び第１割プーリー１１の移
動側のプーリー部分１５が、固定側のプーリー部分１４
側に押し操作されて接近し、第１割プーリー１１での伝
動ベルト１３の巻回半径が大きくなっていく。これに伴
って第２割プーリー１２の移動側のプーリー部分１５
が、固定側のプーリー部分１４から紙面右方に離れてい
くのであり、無段変速装置３が高速側に変速操作されて
いく。

【００１４】次に、ベルト式の無段変速装置３及び前後
進切換装置の操作構造について説明する。図２及び図１
に示すように、無段変速装置３の外側においてカム部材
２０の端部にボス部材２１が固定され、ボス部材２１に
扇型ギヤ２２（特定部材に相当）が固定されている。機
体の固定部に電動モータ２３が固定され、平ギヤによる
減速機構２４が電動モータ２３に備えられており、減速
機構２４のピニオンギヤ２４ａが扇型ギヤ２２に咬合し
ている。ボス部材２１にリング部材２５が外嵌されてお
り、リング部材２５に変速レバー２６（変速操作具に相
当）が支持されている。つまり、変速部としてのカム部
材２０は、変速レバー２６と機械的に連動連結されてい
る。

【００１５】リング部材２５のアーム２５ａのピン２５
ｂが、扇型ギヤ２２の開孔２２ａに入り込んでおり、ゴ
ム状の一対の感圧センサー２７，２８（第１検出手段に
相当）が、アーム２５ａのピン２５ｂを挟み込むように
扇型ギヤ２２に固定されている。前後進切換装置を前進
位置、後進位置及び中立停止位置に切換操作する切換弁
（図示せず）が備えられており、扇型ギヤ２２と切換弁
とがプッシュプルワイヤ２９及び融通機構３０を介して
連係されている。

【００１６】無段変速装置３側の固定壁４３にポテンシ
ョメータ４１（第２検出手段に相当）を取り付けると共
に、このポテンショメータ４１から延びる揺動レバー４
２の先端側の横向きピン４２ａを、前記扇型ギヤ２２に
形成した長孔２２ｂに挿通させて、無段変速装置３の変
速状態を検出可能に構成してある。尚、ポテンショメー
タ４１の検出値は、２５６段階にＡ／Ｄ変換されて、後
述の制御装置３１にて読み込まれるようになっている。

【００１７】図５に示すように、電動モータ２３を操作
する制御装置３１（制御手段に相当）、制御装置３１か
らの信号により前進側Ｆの駆動状態に切換操作される
（即ち変速レバー２６が、図１において反時計周りであ
る正転側に揺動するように切換操作される）第１電磁リ
レー３２、後進側Ｒの駆動状態に切換操作される（即ち
変速レバー２６が、図１において時計周りである逆転側
に揺動するように切換操作される）第２電磁リレー３
３、電動モータ２３に後述するパルス信号Ｐ１，Ｐ２を
供給する入り状態と電動モータ２３の端子２３ａ，２３
ｂを接地（短絡）させる切り状態とに切換操作される第
３電磁リレー３４が備えられている。第１，２，３電磁
リレー３２，３３，３４の励磁駆動用のトランジスタ３
５，３７，３８、パルス信号Ｐ１，Ｐ２用のトランジス
タ３９、電動モータ２３に供給する保持電流Ａ２の値を
検出する為の基準抵抗器４０が備えられている。

【００１８】次に、変速レバー２６によるベルト式の無
段変速装置３及び前後進切換装置の操作について、図６
に基づいて説明する。

【００１９】変速レバー２６を中立停止位置Ｎから前進
側Ｆの範囲に操作していると、プッシュプルワイヤ２９
及び切換弁により、前後進切換装置が前進位置に操作さ
れており、変速レバー２６を中立停止位置Ｎから後進側
Ｒの範囲に操作していると、プッシュプルワイヤ２９及
び切換弁により、前後進切換装置が後進位置に操作され
ている。

【００２０】変速レバー２６を、図１において反時計周
りである正転側（又は逆転側）に操作し始めると、ピン
２５ｂが正転側の感圧センサー２７（又は逆転側の感圧
センサー２８）に押圧されて（ステップＳ１，Ｓ２）、
正転側の感圧センサー２７（又は逆転側の感圧センサー
２８）から信号が制御装置３１に入力される。これによ
り、制御装置３１から図７に示すような正転側（又は逆
転側）のパルス信号Ｐ１が出力されて、パルス信号Ｐ１
に応じた正転側（又は逆転側）の操作電流Ａ１が電動モ
ータ２３に出力され（ステップＳ３，Ｓ４）、電動モー
タ２３から変速レバー２６に対して正転側（又は逆転
側）に沿ったアシスト力が与えられる。

【００２１】以上のように、中立停止位置Ｎから前進側
Ｆの範囲において、変速レバー２６を正転側に操作する
と、電動モータ２３から正転側にアシスト力が与えられ
て、無段変速装置３が増速側に変速操作されるのであ
り、変速レバー２６を逆転側に操作すると、電動モータ
２３から逆転側にアシスト力が与えられて、無段変速装
置３が減速側に変速操作される。

【００２２】逆に中立停止位置Ｎから後進側Ｒの範囲に
おいて、変速レバー２６を逆転側に操作すると、電動モ
ータ２３から逆転側にアシスト力が与えられて、無段変
速装置３が増速側に変速操作されるのであり、変速レバ
ー２６を正転側に操作すると、電動モータ２３から正転
側にアシスト力が与えられて、無段変速装置３が減速側
に変速操作される。この場合、図７に示すように一つの
周期Ｔにおいて、パルス信号Ｐ１の出力時間Ｔ’と停止
時間Ｔ’’との比（Ｔ’／Ｔ’’）が１．０に設定され
ているので、パルス信号Ｐ１が連続的に出力される状態
となっている。

【００２３】次に変速レバー２６の操作を止めると、正
転側及び逆転側の感圧センサー２７，２８の信号が停止
する（ステップＳ１，Ｓ２）。

【００２４】中立停止位置Ｎから前進側Ｆの範囲（又は
中立停止位置Ｎから後進側Ｒの範囲）において、変速レ
バー２６の操作を止め、電動モータの後述の短絡状態で
の保持時間中にないと（ステップＳ５，Ｓ１１，Ｓ１
４）、制御装置３１から図７に示すような正転側（又は
逆転側）のパルス信号Ｐ２が出力される。このパルス信
号Ｐ２において、一つの周期Ｔでの出力時間Ｔ’と停止
時間Ｔ’’との比（Ｔ’／Ｔ’’）が充分に小さい値
（例えば０．１〜０．２）に設定されているので、正転
側（又は逆転側）の所定値Ｂの保持電流Ａ２（前述の操
作電流Ａ１よりも充分に小さい）が、電動モータ２３に
出力される（ステップＳ６，Ｓ８）。

【００２５】図２に示すベルト式の無段変速装置３は、
伝動ベルト１３の張力により中立停止位置Ｎ側に戻ろう
としているので、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８での電動モ
ータ２３の正転側（又は逆転側）の小さなアシスト力
と、無段変速装置３の前述の中立停止位置Ｎ側への復帰
付勢力とが釣り合って、変速レバー２６及び無段変速装
置３がその操作位置（変速位置）に保持される。

【００２６】この場合に、どれだけの値の正転側（又は
逆転側）の保持電流Ａ２を電動モータ２３に供給する
と、変速レバー２６及び無段変速装置３が保持されるの
かが実験等により事前に把握されており、その正転側
（又は逆転側）の保持電流Ａ２の値が所定値Ｂである。

【００２７】電動モータ２３に供給される正転側（又は
逆転側）の保持電流Ａ２において、図７に示すように所
定値Ｂを含む小範囲Ｃ内の保持電流Ａ２のみの値が（小
範囲Ｃから外れた保持電流Ａ２の値は無視される）、フ
ィードバックされて検出されており、正転側（又は逆転
側）の保持電流Ａ２が所定値Ｂに維持されるように、パ
ルス信号Ｐ２における出力時間Ｔ’と停止時間Ｔ’’と
の比（Ｔ’／Ｔ’’）が、制御装置３１によって自動的
に変更操作される。

【００２８】前記保持電流Ａ２を供給している状態で、
ポテンショメータ４１の検出値（０〜２５５ポイント）
が第１設定時間Ｔ１（例えば２５０ｍｓｅｃ（ミリ
秒））ごとに繰かえし検出される。そして、最新の検出
値と、この最新の検出値を検出したときから、前記第１
設定時間Ｔ１よりも長い時間Ｔ３（例えば３ｓｅｃ
（秒））前に検出した検出値とを比較して、その差が２
ポイント（設定値に相当）以上増えていると、無段変速
装置３が増速側に作動したと制御装置３１が判別し、電
動モータ２３への保持電流Ａ２の供給量を停止させると
ともに、図５に示す第３電磁リレー３４を切り状態と
し、電動モータ２３の端子２３ａ，２３ｂを接地させて
短絡状態に設定する（ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１２，
Ｓ１３）。これによって電動モータ２３が接地ブレーキ
として作用する。この状態は最低第２設定時間Ｔ２（例
えば３ｓｅｃ）は保持される。

【００２９】変速レバー２６が中立停止位置Ｎに操作さ
れた場合には、電動モータ２３への操作電流Ａ１（保持
電流Ａ２）の供給系が短絡された状態に設定される（ス
テップＳ１０，Ｓ１２）。これは図５に示す第３電磁リ
レー３４を切り状態として、電動モータ２３の端子２３
ａ，２３ｂを接地させて、短絡された状態とする。

【００３０】〔発明の実施の別形態〕上記実施形態にお
いては、無段変速装置３が増速側に作動したと制御装置
３１が判別すると、電動モータ２３への保持電流Ａ２の
供給量を停止させて、電動モータ２３を接地ブレーキと
して作用させたが、このように保持電流Ａ２の供給量を
停止させることなく、単に電動モータ２３への保持電流
Ａ２の供給量を低下させるだけでもよい。

【００３１】本発明はベルト式の無段変速装置以外に、
静油圧式無段変速装置等、その他の無段変速装置にも適
用できる。

【００３２】前記出力時間Ｔ’，Ｔ’’，第１，第２，
第３設定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、上記の値に限定され
るものではなく、各種の状況に応じて変更可能である。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の特徴によると、変速操作具に
アシスト力を与える電動モータを備えた作業車の走行変
速構造においてウォーム減速機構を備えずに、無段変速
装置が低速側に戻ろうとするのに抗した保持電流を既存
の電動モータに供給するように構成することによって、
変速操作具を素早く操作しての無段変速装置の変速操作
が行えるようになり、操作性の向上を図ることができ
た。ウォーム減速機構を装備した場合と同様に、変速操
作具及び無段変速装置を任意の変速位置で保持する専用
の摩擦保持機構を備えておらず、さらに変速操作具にア
シスト力を与える既存の電動モータを、変速操作具及び
無段変速装置を任意の操作位置（変速位置）で保持する
ものに兼用しているので、構造の簡素化の面でも有利で
ある。そして、作業車が坂道を下るときに、変速操作具
の増速側への移動を回避することができるから、操縦者
に違和感を与えることがない。

【００３４】請求項２の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてい
る。そして、請求項２の特徴では、変速操作具の増速側
への移動を確実に回避することができるから、作業車が
坂道を下るときに操縦者に違和感を与えることがないと
いう上記請求項１の構成による効果を、より確実に奏す
ることができる。

【００３５】請求項３の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてい
る。そして請求項３の特徴では、第２検出手段の設置が
容易で、設置作業の効率を上げることができるから、作
業性をよくすることができる。

【００３６】請求項４の特徴によると、請求項１又は２
又は３の場合と同様に前述の請求項１又は２又は３の
「発明の効果」を備えている。そして、請求項４の特徴
によると、電動モータへの保持電流の供給量の低下を必
要とする無段変速装置の増速側への作動を正確に把握で
きるから、作業車が坂道を下るときに操縦者に違和感を
与えることがないという上記請求項１の構成による効果
を、より確実に奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】無段変速装置、変速レバー及び電動モータ付近
の側面図

【図２】無段変速装置の縦断背面図

【図３】無段変速装置における変速操作用のカム部材の
平面図

【図４】コンバインの伝動系を示す概略図

【図５】電動モータの制御系を示す図

【図６】変速レバーによる変速操作時の制御の流れを示
す図

【図７】パルス信号、電動モータに供給される操作電流
及び保持電流の状態を示す図

【符号の説明】

３ 走行用の無段変速装置、ベルト式の無段変
速装置 ２０ 走行用の無段変速装置の変速部 ２２ 特定部材 ２３ 電動モータ ２６ 変速操作具 ２７，２８ 第１検出手段 ３１ 制御手段 ４１ 第２検出手段 Ａ１ 操作電流 Ａ２ 保持電流 Ｔ１ 第１設定時間 Ｔ２ 第２設定時間 Ｔ３ 第１設定時間よりも長い時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/36 F16H 63/00 - 63/48 F16H 9/00 - 9/26 B60K 20/00 - 20/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人為的に正逆に操作される変速操作具と
   走行用の無段変速装置の変速部とを機械的に連動連結す
   ると共に、電動モータの動力を前記変速操作具の操作方
   向に沿って正逆にアシスト力として与えるように構成
   し、前記変速操作具の操作方向と、その変速操作具が人
   為的に操作されているか否かとを検出する第１検出手段
   を備えるとともに、その第１検出手段の検出情報に基づ
   いて、前記変速操作具が人為的に操作されていると、前
   記変速操作具の操作方向にアシスト力が与えられるよう
   に、前記電動モータに操作電流を供給する制御手段を備
   えた作業車の走行変速構造であって、 前記第１検出手段により前記変速操作具が人為的に操作
   されていないことが検出されると、前記無段変速装置が
   低速側に戻ろうとするのを前記電動モータの増速側への
   動力にて阻止すべく、前記制御手段を、前記電動モータ
   に保持電流を供給するよう構成すると共に、前記無段変
   速装置の変速状態を検出する第２検出手段を設けて、前
   記制御手段を、前記電動モータに保持電流を供給してい
   る状態で、前記第２検出手段の検出情報に基づいて、前
   記無段変速装置が増速側に作動したことを判別すると、
   前記電動モータへの前記保持電流の供給量を低下させる
   よう構成してある作業車の走行変速構造。
2. 【請求項２】 前記制御手段を、前記無段変速装置の増
   速側への作動を判別すると、前記電動モータへの前記保
   持電流の供給量を停止させて、前記電動モータを、接地
   ブレーキとして作用する状態に切換えるよう構成してあ
   る請求項１記載の作業車の走行変速構造。
3. 【請求項３】 前記第２検出手段を、前記変速操作具と
   前記変速部とを機械的に連動連結する連係機構中の特定
   部材の移動を検出するよう構成してある請求項１又は２
   記載の作業車の走行変速構造。
4. 【請求項４】 前記制御手段を、前記第２検出手段の検
   出値を第１設定時間ごとに繰り返し検出すると共に、最
   新の検出値と、この最新の検出値を検出したときから、
   前記第１設定時間よりも長い時間前に検出した検出値と
   を比較して、その差が設定値よりも大きいと、前記無段
   変速装置が増速側に作動したと判別するよう構成してあ
   る請求項１，２又は３に記載の作業車の走行変速構造。
5. 【請求項５】 前記電動モータへの前記保持電流の供給
   量を低下させるに伴って、その状態を第２設定時間保つ
   ように、前記制御装置を構成してある請求項１，２，３
   又は４に記載の作業車の走行変速構造。
6. 【請求項６】 前記走行用の無段変速装置がベルト式の
   無段変速装置である請求項１，２，３，４又は５に記載
   の作業車の走行変速構造。