JP3583021B2 - 農用トラクタの走行変速装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農用トラクタに用いる走行変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記走行用変速装置としては、例えば特開平９−２４０２９７号公報に開示されているように、主変速機構と副変速機構との組み合わせによって多段（８段）の変速を行うとともに、この走行変速系に、主変速機構における各変速段の間の伝動比より小さい伝動比で２段の変速を行う高低変速機構を直列に配置したものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の走行用変速装置は、主変速機構と副変速機構との組み合わせによって得られる変速段数（８段）に、高低変速機構による２段の変速を組み合わせることによって、都合１６段の変速が可能となるものである。更に、入り切り選択可能な超減速機構を前記走行変速系に直列に配備することで、前進域では前記変速段数の２倍の３２段の変速が可能となっている。
【０００４】
しかし、上記のように３２段もの変速段があると、比較的低速で走行する作業走行用の変速域では作業に合わせて細かく変速できて便利であるが、比較的高速で走行する移動走行用の変速域では変速段数が多過ぎて、かえって操作性や取扱い性が悪化しがちとなり、実用上では問題となる。
【０００５】
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、作業走行用の変速域では各種の作業に好適な速度を設定して走行することができるとともに、移動走行用の変速域では細か過ぎない変速段を選択して操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことのできる実用性に優れた農用トラクタの走行変速装置を提供することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００７】
（構成）請求項１に係る発明は、主変速機構と、副変速機構と、主変速機構における各変速段の間の伝動比より小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構とを直列に配置し、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、作業走行用の低速域の各変速段に高低変速機構の２段の変速をそれぞれ組み合わせた変速段を設定するとともに、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、移動走行用の高速域の各変速段には高低変速機構の高速段のみを組み合わせた変速段を設定するように、前記高速域において前記高低変速機構が低速段へ変速されるのを牽制阻止する手段を備えてあることを特徴とする。
【０００８】
（作用） 請求項１の発明の構成によると、作業走行用の速度域である低速域では、主・副変速機構における低速側の各変速段に、伝動比の小さい変速を行う高低変速機構の２段の変速をそれぞれ組み合わせた変速段の変速が可能となり、例えば、主・副変速機構における低速域の変速段が４段であれば、各段ごとに高低変速機構による２段の変速が行われて、都合８段の細かい変速が可能となる。
【０００９】
また、移動走行用の速度域である高速域では、主・副変速機構における高速側の各変速段に、高低変速機構の高速段のみを組み合わせた変速段の変速が可能となり、例えば、主・副変速機構における低速域の変速段が４段であれば、その各段ごとに高低変速機構による高速段の変速が設定されて、結局、４段の粗い変速が行われることになる。
【００１０】
（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、作業走行用の低速域では各種の作業に好適な速度を多段に細かく設定して走行することができるとともに、移動走行用の高速域では細か過ぎない変速段を選択して、操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことのできる実用性に優れた走行変速装置を構成することができた。
【００１１】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１２】
（構成） 請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記主変速部と副変速部との間に前記高低変速機構と前後進切換え機構とを介在し、かつ、前記前後進切換え機構における前進側の伝動下手側に前記高低変速機構を配備してある。
【００１３】
（作用） 上記構成によると、前後進切換え機構を「前進」に切り換えると、高低変速機構を介した変速が可能となり、請求項１の発明の（作用）の欄で説明したように、低速域では多段に細かく変速できるとともに、高速域では大まかな速度差による変速が可能となる。また、前後進切換え機構を「後進」に切り換えると、高低変速機構を介在することなく、主変速機構の変速段数と副変速機構の変速段数とを乗じた比較的少ない段数での変速が可能となる。
【００１４】
（効果） 従って、請求項２に係る発明によると、「前進」での作業走行用の低速域では各種の作業に好適な速度を多段に細かく設定して走行することができるとともに、「前進」での移動走行用の高速域では細か過ぎない変速段を選択して、操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことができる。また、「後進」では「前進」での変速段数に比べて少ない段数で、かつ、最高速度が余り大きくない変速を行って、安全かつ軽快に走行することができ、前後進のそれぞれに応じた好適な変速を行うことが可能となる。
【００１５】
〔請求項３に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１６】
（構成） 請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の発明におおいて、前記主変速機構、副変速機構、および、高低変速機構を、単一の変速レバーで変速操作するよう構成してある。
【００１７】
（作用・効果） 上記構成によると、低速域と高速域のそれぞれにおいて好適な変速を行うことができる多段の変速を、単一の変速レバーで容易に行うことができ、取扱い性において優れたものとなる。
【００１８】
〔請求項４に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１９】
（構成） 請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明において、作業走行用の前記変速域に８または９段の変速段を設定するとともに、移動走行用の前記変速域に４または３段の変速段を設定してある。
【００２０】
（作用・効果） 上記構成によると、作業走行用の変速域はきめ細かく速度を選択できるとともに、移動走行用の変速域では大きい速度変更を迅速に行うことができる。
【００２１】
〔請求項５に係る発明の構成、作用および効果〕
【００２２】
（構成） 請求項５に係る発明は、請求項４記載の発明において、走行変速系に入り切り操作可能な超減速機構を直列に配備するとともに、この超減速機構が切り状態において、作業走行用の前記変速域の車速を約１．５ 〜４ ｋｍ／ｈに、かつ、移動走行用の前記変速域の車速を約５ ｋｍ／ｈ以上に、それぞれ設定してある。
【００２３】
（作用・効果） 上記構成によると、作業走行用の変速域の車速は、通常の耕耘作業から代掻き作業までの広範囲な作業に好適であり、また、移動走行用の変速域の車速は、圃場への行き帰りや圃場間での移動走行を迅速に行うのに好適となる。
【００２４】
〔請求項６に係る発明の構成、作用および効果〕
【００２５】
（構成） 請求項６に係る発明は、請求項５記載の発明において、前記超減速機構が入り操作された状態での最低速段の車速を０．２ ｋｍ／ｈ未満に設定してある。
【００２６】
（作用・効果） 上記構成によると、超減速機構を切り操作することで、低速から高速までの広い速度範囲の変速を任意に行うことができるとともに、超減速機構を入り操作して最低速段を選択することで、トレンチャーのような深堀り作業装置を連結しての芋堀り作業を行う好適に行うことができ、極低速での走行作業から高速の移動走行を幅広く行うことができ、実用上に利便性が高いものとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に、農用トラクタの全体側面が示されている。この例の農用トラクタは、トラクタ本機１の後部に外装式のリフトシリンダ３によって駆動昇降可能にロータリ耕耘装置４を連結して、乗用耕耘作業を行う形態に構成されており、機体前部に搭載したエンジン４の出力が主クラッチ５を介してミッションケース６に伝達され、ここで走行系とＰＴＯ系に分岐され、分岐された走行系の動力は適宜変速された後、主推進車輪である後輪７および操向車輪である前輪８が駆動されるようになっている。また、分岐されたＰＴＯ系の動力も適宜変速された後、機体後部のＰＴＯ軸９を介して前記ロータリ耕耘装置４に伝達されるようになっている。
【００２８】
図２に伝動系の概略を示すブロック図が、また、図３にミッションケース６に内蔵された変速装置の概略が示されている。主クラッチ５を介してミッションケース５に伝達されたエンジン出力は、カウンター軸１０を介して走行系とＰＴＯ系に分岐される。走行系には、４段の変速を行う主変速機構１１、多板式の変速用油圧クラッチ１２、前後進切換え機構１３、小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構１４、大きい伝動比で高低２段の変速を行う副変速機構１５、および、超減速機構１６が直列に配備されており、これら各変速機構で変速された動力が後部デフ機構１７を介して後輪７に伝達されるとともに、伝動軸１８おおよび前部デフ機構１９を介して前輪８に伝達されるようになっている。また、ＰＴＯ系には、前記カウンター軸１０で分岐された動力を、正転３段、逆転１段に変速して前記ＰＴＯ軸９に伝達するＰＴＯ変速機構２０が配備されている。
【００２９】
図３に示すように、前記主変速機構１１は、２つのシフトスリーブＳ１ ，Ｓ２ を択一的にシフト操作して４段の変速を行うように構成されたものであり、シフトスリーブＳ２ を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ１ を後方にシフトすることで１速が、シフトスリーブＳ１ を前方にシフトすることで２速が得られ、シフトスリーブＳ１ を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ２ を後方にシフトすることで３速が、シフトスリーブＳ２ を前方にシフトすることで４速が得られ、かつ、各シフトスリーブＳ１ ，Ｓ２ がそれぞれシーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ１ ，Ｃ２ によてシフト操作されるようになっている。
【００３０】
前後進切換え機構１３は、シフトスリーブＳ３ を前方にシフトすることで前進が、後方にシフトすることで後進が得られるものであり、ステアリングハンドル２１の左横側に設けた前後進切換えレバー２２に前記シフトスリーブＳ３ が連係されている。
【００３１】
そして、前後進切換え機構１３が前進に切り換えられると、前記変速用油圧クラッチ１２の出力側伝動軸２３の動力が中間遊転軸２４を介して前記高低変速機構１４に伝達される。高低変速機構１４で変速された動力は変速軸２５を介して前記副変速機構１５に伝達される。また、前後進切換え機構１３が後進に切り換えられると、前記出力側伝動軸２３の動力が高低変速機構１４を介することなく直接に前記変速軸２５に伝達される。
【００３２】
前記高低変速機構１４は、シフトスリーブＳ４ を前方にシフトすることで低速「Ｌｏ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈｉ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より小さく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ４ は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ４ によってシフト操作されるようになっている。
【００３３】
前記副変速機構１５は、シフトスリーブＳ５ を前方にシフトすることで低速「Ｌ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より大きく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ５ は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ５ によってシフト操作されるようになっている。
【００３４】
前記超減速機構１６は、シフトスリーブＳ６ を前方にシフトすることで「超減速切り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が直接に最終変速軸２６に伝達され、また、シフトスリーブＳ６ を後方にシフトすることで「超減速入り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が減速軸２７を迂回する間に大きく減速されて最終変速軸２６に伝達されるようになっている。そして、前記シフトスリーブＳ６ は、運転席２８の左側後方に配備されたクリープ変速レバー２９によって操作されるようになっている。
【００３５】
前記主変速機構１１を操作する油圧シリンダＣ１，Ｃ２ 、副変速機構１５を操作する油圧シリンダＣ、高低変速機構１４を操作する油圧シリンダＣ、および、変速用油圧クラッチ１２に対する油圧制御回路の構成が図３に示されている。図において、Ｖ１ 〜Ｖ６ は電磁式アンロード弁、Ｖ７ は電磁比例制御弁、Ｖ８ はパイロット式アンロード弁であり、３０は運転席２８の左横側に前後揺動可能に配備された変速レバー、３１はこの変速レバー３０の操作位置を検出するポテンショメータであり、前記電磁式アンロード弁Ｖ１ 〜Ｖ６ 、電磁比例制御弁Ｖ７ 、とともに制御装置３２に接続されている。
【００３６】
前記変速レバー３０は、図４、図６、および、図７に示すように、左側後輪フェンダ３３の内側に固定されたレバーガイド３４のガイド溝３５から突設されており、その操作ストロークの最後端が中立Ｎに設定されるとともに、これより前方に前進１２段、後進８段の変速位置が設定されている。
【００３７】
前記後輪フェンダ３３の内側には板金製の支持ブラケット３６が固着されるとともに、この支持ブラケット３６に回転自在に横架した支軸３７にレバー支点部材３８が固着され、レバー支点部材３８に前記変速レバー３０の基端が支軸３７と直交する前後向き支点ｘを介して左右揺動可能に枢支連結されている。また、前記支持ブラケット３６に連設した支持辺３６ａには前記ポテンショメータ３１が取付けられ、その操作軸３１ａと前記支軸３７とが同芯状に連結され、変速レバー３０の前後揺動位置がポテンショメータ３１によって検出可能となっている。
【００３８】
変速レバー３０は、その左右揺動支点ｘに装備されたねじりバネ３９によって常に左側に揺動付勢されており、段差状に形成された前記ガイド溝３５の左側縁に沿って案内移動されるようになっている。
【００３９】
また、前記支持ブラケット３６には側方から見て扇形の位置決めプレート部３６ｂが起立連設されている。この位置決めプレート部３６ｂの外周縁には、中立および１２段の変速位置に相当する位置決め凹部４１が形成されるとともに、前記レバー支点部材３８には、支点ｙ回りに上下揺動可能かつバネ４２によって下向きに揺動付勢されたデテントアーム４３が装着され、このデテントアーム４３に備えたローラ４４が前記位置決めプレート部３６ｂの外周縁の位置決め凹部４１に弾性係入されることで、変速レバー３０を中立および１２段の変速位置に安定保持することができるように構成されている。
【００４０】
前記変速レバー３０による前進１２段の変速と、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４の切り換え状態との関係は図９に示す図表のようになる。
【００４１】
すなわち、前進第１速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第２速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第３速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第４速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第５速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第６速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第７速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第８速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられる。
【００４２】
また、前進第９速から前進第１２速までは、副変速機構１５が高速「Ｈ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」にそれぞれ維持されたまま、主変速機構１１が１速から４速に切り換えられるようになっている。
【００４３】
図８に、前進での変速分布特性の一例が示されている。ここで、図中の（Ａ）は、超減速機構１６を「切り」にして通常走行を行う場合の特性、（Ｂ）は、超減速機構１６を「入り」にして極低速作業を行う場合の特性であり、通常の耕耘作業では、特性（Ａ）において低速域の前進第１速から前進第８速までが選択され、移動走行時には、特性（Ａ）において高速域の前進第９速から前進第１２速までが選択される。従って、作業走行時には低速域で細かく速度設定できるとともに、移動走行時には不必要に細かくない適度の粗さで走行速度を選択することができる。
【００４４】
なお、前後進変速レバー２２が「後進」に切り換えられると、主変速機構１１からの変速動力は高低変速機構１４を介することなく副変速機構１５に伝達されるこになり、主・副両変速機構１１，１５の組み合わせ選択によって８段の変速が実行される。つまり、この「後進」状態では、図８中に示されるように、前進第１速位置と前進第２速位置とが後進第１速位置に、前進第３速位置と前進第４速位置とが後進第２速位置に、前進第５速位置と前進第６速位置とが後進第３速位置に、前進第７速位置と前進第８速位置とが後進第４速位置になり、前進第９速位置から前進第１２速位置までが後進第５速位置から後進第８速位置になるのである。
【００４５】
前記変速レバー３０の変速操作位置が検出されると、電磁アンロード弁Ｖ１ 〜Ｖ６ を作動制御することで、変速に必要なシフトスリーブＳ１ 〜Ｓ５ を油圧シリンダＣ１ 〜 Ｃ５ によってシフト操作するとともに、電磁制御弁Ｖ７ を作動制御することになり、以下にその変速制御動作の一例を説明する。
【００４６】
図４は、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」の状態、つまり、前進第２速の状態が示されており、ポンプＰからの圧油によって変速用クラッチ１２はクラッチ入り状態にある。ここで変速レバー３０を前進第２速位置から前進第３速位置に移動させると、主変速機構１１を１速から２速に切り換えるとともに、高低変速機構１４を高速「Ｈｉ」から低速「Ｌｏ」に切り換えるために、電磁アンロード弁Ｖ１ ，Ｖ２ ，Ｖ５ が逆状態に駆動され、油圧シリンダＣ１ およびＣ４ が短縮作動を開始する。
【００４７】
油圧シリンダＣ１ ，Ｃ４ がシフト操作を開始すると、これによってチェック弁４６が機械的に開放されて油路４７の圧力が低下し、この油路の圧力をパイロット圧としているパイロット式アンロード弁Ｖ８ が復帰バネによって切り換え操作されて、走行用油圧クラッチ１２からの圧油排出が行われ、自動的にクラッチ切り状態となりシフトスリーブＳ１，Ｓ４ のシフト作動が円滑に行われる。
【００４８】
シフトスリーブＳ１，Ｓ４ が所定の変速位置にまでシフトされると、油圧シリンダＣ１ ，Ｃ４ によるチェック弁４６の強制開放作用がなくなって、チェック弁４６が再び閉じ、油路４７の圧力が上昇開始してアンロード弁Ｖ８ が走行用油圧クラッチ１２への圧油供給位置に切り換えられる。この場合、油路４７の圧力上昇が圧力センサＰＳで検知されることで、電磁比例制御弁Ｖ７ の開度制御が開始され、走行用油圧クラッチ１２に供給される圧油の昇圧が所定の特性で除々に行われ、ショックのないクラッチ入り制御が実行される。
【００４９】
説明は省略するが、他の変速段での作動についても基本的には上記と同様であり、シフトスリーブの作動の間は走行変速用クラッチを切り、シフト完了後に所定の昇圧特性で走行変速用クラッチを入り制御することになる。
【００５０】
〔別実施形態〕
本発明は以下のような形態で実施することもできる。
▲１▼ 図１１に示すように、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が高速「Ｈ」の状態で、高低変速機構１４を低速「Ｌｏ」にする変速段（前進第９速）を追加することで、前進１３段の変速を行うように構成することもできる。これによると、前進第１速から前進第９速を作業走行用に利用し、前進第１０速から前進第１３速を移動走行用に利用することができる。
▲２▼ 図１２に示すように、高低変速機構１４を変速系の最上手に配備して実施することもできる。
▲３▼ 上記実施形態では、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４を単一の変速レバー３０で操作するようにしているが、主変速機構１１と副変速機構１５を単一の変速レバーで操作し、高低変速機構１４をこの変速レバーのグリップに備えたスイッチで操作する形態にすることもできる。
▲４▼ 変速機構自体の形態も上記のように油圧シリンダで駆動シフトする形式のものの他に、各変速段ごとに油圧クラッチを備えて、そのクラッチ群の選択によって所望の変速段での伝動を行う形式のものに適用することも容易である。
▲５▼ 高低変速機構１４としては、シフト形式のものの他に遊星ギヤ式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタの全体側面図
【図２】伝動系のブロック図
【図３】伝動系の概略構成図
【図４】変速制御用の油圧回路図
【図５】運転部の正面図
【図６】変速レバー部分の側面図
【図７】変速レバー部分の背面図
【図８】変速用レバーガイド部の平面図
【図９】変速分布特性を示す線図
【図１０】変速段と変速機構の作動状態の関係を示す図表
【図１１】他の実施形態における前進変速段と変速機構の作動状態の関係を示す図表
【図１２】他の実施形態の伝動構造を示す側面図
【符号の説明】
１１ 主変速機構
１３ 前後進切換え機構
１４ 高低変速機構
１５ 副変速機構
１６ 超減速機構
３０ 変速レバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、農用トラクタに用いる走行変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記走行用変速装置としては、例えば特開平９−２４０２９７号公報に開示されているように、主変速機構と副変速機構との組み合わせによって多段（８段）の変速を行うとともに、この走行変速系に、主変速機構における各変速段の間の伝動比より小さい伝動比で２段の変速を行う高低変速機構を直列に配置したものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の走行用変速装置は、主変速機構と副変速機構との組み合わせによって得られる変速段数（８段）に、高低変速機構による２段の変速を組み合わせることによって、都合１６段の変速が可能となるものである。更に、入り切り選択可能な超減速機構を前記走行変速系に直列に配備することで、前進域では前記変速段数の２倍の３２段の変速が可能となっている。
【０００４】
しかし、上記のように３２段もの変速段があると、比較的低速で走行する作業走行用の変速域では作業に合わせて細かく変速できて便利であるが、比較的高速で走行する移動走行用の変速域では変速段数が多過ぎて、かえって操作性や取扱い性が悪化しがちとなり、実用上では問題となる。
【０００５】
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、作業走行用の変速域では各種の作業に好適な速度を設定して走行することができるとともに、移動走行用の変速域では細か過ぎない変速段を選択して操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことのできる実用性に優れた農用トラクタの走行変速装置を提供することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００７】
（構成）請求項１に係る発明は、主変速機構と、副変速機構と、主変速機構における各変速段の間の伝動比より小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構とを直列に配置し、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、作業走行用の低速域の各変速段に高低変速機構の２段の変速をそれぞれ組み合わせた変速段を設定するとともに、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、移動走行用の高速域の各変速段には高低変速機構の高速段のみを組み合わせた変速段を設定するように、前記高速域において前記高低変速機構が低速段へ変速されるのを牽制阻止する手段を備えてあることを特徴とする。
【０００８】
（作用） 請求項１の発明の構成によると、作業走行用の速度域である低速域では、主・副変速機構における低速側の各変速段に、伝動比の小さい変速を行う高低変速機構の２段の変速をそれぞれ組み合わせた変速段の変速が可能となり、例えば、主・副変速機構における低速域の変速段が４段であれば、各段ごとに高低変速機構による２段の変速が行われて、都合８段の細かい変速が可能となる。
【０００９】
また、移動走行用の速度域である高速域では、主・副変速機構における高速側の各変速段に、高低変速機構の高速段のみを組み合わせた変速段の変速が可能となり、例えば、主・副変速機構における低速域の変速段が４段であれば、その各段ごとに高低変速機構による高速段の変速が設定されて、結局、４段の粗い変速が行われることになる。
【００１０】
（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、作業走行用の低速域では各種の作業に好適な速度を多段に細かく設定して走行することができるとともに、移動走行用の高速域では細か過ぎない変速段を選択して、操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことのできる実用性に優れた走行変速装置を構成することができた。
【００１１】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１２】
（構成） 請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記主変速部と副変速部との間に前記高低変速機構と前後進切換え機構とを介在し、かつ、前記前後進切換え機構における前進側の伝動下手側に前記高低変速機構を配備してある。
【００１３】
（作用） 上記構成によると、前後進切換え機構を「前進」に切り換えると、高低変速機構を介した変速が可能となり、請求項１の発明の（作用）の欄で説明したように、低速域では多段に細かく変速できるとともに、高速域では大まかな速度差による変速が可能となる。また、前後進切換え機構を「後進」に切り換えると、高低変速機構を介在することなく、主変速機構の変速段数と副変速機構の変速段数とを乗じた比較的少ない段数での変速が可能となる。
【００１４】
（効果） 従って、請求項２に係る発明によると、「前進」での作業走行用の低速域では各種の作業に好適な速度を多段に細かく設定して走行することができるとともに、「前進」での移動走行用の高速域では細か過ぎない変速段を選択して、操作性や取扱い性に優れた変速操作を行うことができる。また、「後進」では「前進」での変速段数に比べて少ない段数で、かつ、最高速度が余り大きくない変速を行って、安全かつ軽快に走行することができ、前後進のそれぞれに応じた好適な変速を行うことが可能となる。
【００１５】
〔請求項３に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１６】
（構成） 請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の発明におおいて、前記主変速機構、副変速機構、および、高低変速機構を、単一の変速レバーで変速操作するよう構成してある。
【００１７】
（作用・効果） 上記構成によると、低速域と高速域のそれぞれにおいて好適な変速を行うことができる多段の変速を、単一の変速レバーで容易に行うことができ、取扱い性において優れたものとなる。
【００１８】
〔請求項４に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１９】
（構成） 請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明において、作業走行用の前記変速域に８または９段の変速段を設定するとともに、移動走行用の前記変速域に４または３段の変速段を設定してある。
【００２０】
（作用・効果） 上記構成によると、作業走行用の変速域はきめ細かく速度を選択できるとともに、移動走行用の変速域では大きい速度変更を迅速に行うことができる。
【００２１】
〔請求項５に係る発明の構成、作用および効果〕
【００２２】
（構成） 請求項５に係る発明は、請求項４記載の発明において、走行変速系に入り切り操作可能な超減速機構を直列に配備するとともに、この超減速機構が切り状態において、作業走行用の前記変速域の車速を約１．５ 〜４ ｋｍ／ｈに、かつ、移動走行用の前記変速域の車速を約５ ｋｍ／ｈ以上に、それぞれ設定してある。
【００２３】
（作用・効果） 上記構成によると、作業走行用の変速域の車速は、通常の耕耘作業から代掻き作業までの広範囲な作業に好適であり、また、移動走行用の変速域の車速は、圃場への行き帰りや圃場間での移動走行を迅速に行うのに好適となる。
【００２４】
〔請求項６に係る発明の構成、作用および効果〕
【００２５】
（構成） 請求項６に係る発明は、請求項５記載の発明において、前記超減速機構が入り操作された状態での最低速段の車速を０．２ ｋｍ／ｈ未満に設定してある。
【００２６】
（作用・効果） 上記構成によると、超減速機構を切り操作することで、低速から高速までの広い速度範囲の変速を任意に行うことができるとともに、超減速機構を入り操作して最低速段を選択することで、トレンチャーのような深堀り作業装置を連結しての芋堀り作業を行う好適に行うことができ、極低速での走行作業から高速の移動走行を幅広く行うことができ、実用上に利便性が高いものとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に、農用トラクタの全体側面が示されている。この例の農用トラクタは、トラクタ本機１の後部に外装式のリフトシリンダ３によって駆動昇降可能にロータリ耕耘装置４を連結して、乗用耕耘作業を行う形態に構成されており、機体前部に搭載したエンジン４の出力が主クラッチ５を介してミッションケース６に伝達され、ここで走行系とＰＴＯ系に分岐され、分岐された走行系の動力は適宜変速された後、主推進車輪である後輪７および操向車輪である前輪８が駆動されるようになっている。また、分岐されたＰＴＯ系の動力も適宜変速された後、機体後部のＰＴＯ軸９を介して前記ロータリ耕耘装置４に伝達されるようになっている。
【００２８】
図２に伝動系の概略を示すブロック図が、また、図３にミッションケース６に内蔵された変速装置の概略が示されている。主クラッチ５を介してミッションケース５に伝達されたエンジン出力は、カウンター軸１０を介して走行系とＰＴＯ系に分岐される。走行系には、４段の変速を行う主変速機構１１、多板式の変速用油圧クラッチ１２、前後進切換え機構１３、小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構１４、大きい伝動比で高低２段の変速を行う副変速機構１５、および、超減速機構１６が直列に配備されており、これら各変速機構で変速された動力が後部デフ機構１７を介して後輪７に伝達されるとともに、伝動軸１８おおよび前部デフ機構１９を介して前輪８に伝達されるようになっている。また、ＰＴＯ系には、前記カウンター軸１０で分岐された動力を、正転３段、逆転１段に変速して前記ＰＴＯ軸９に伝達するＰＴＯ変速機構２０が配備されている。
【００２９】
図３に示すように、前記主変速機構１１は、２つのシフトスリーブＳ１ ，Ｓ２ を択一的にシフト操作して４段の変速を行うように構成されたものであり、シフトスリーブＳ２ を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ１ を後方にシフトすることで１速が、シフトスリーブＳ１ を前方にシフトすることで２速が得られ、シフトスリーブＳ１ を中立に維持した状態でシフトスリーブＳ２ を後方にシフトすることで３速が、シフトスリーブＳ２ を前方にシフトすることで４速が得られ、かつ、各シフトスリーブＳ１ ，Ｓ２ がそれぞれシーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ１ ，Ｃ２ によてシフト操作されるようになっている。
【００３０】
前後進切換え機構１３は、シフトスリーブＳ３ を前方にシフトすることで前進が、後方にシフトすることで後進が得られるものであり、ステアリングハンドル２１の左横側に設けた前後進切換えレバー２２に前記シフトスリーブＳ３ が連係されている。
【００３１】
そして、前後進切換え機構１３が前進に切り換えられると、前記変速用油圧クラッチ１２の出力側伝動軸２３の動力が中間遊転軸２４を介して前記高低変速機構１４に伝達される。高低変速機構１４で変速された動力は変速軸２５を介して前記副変速機構１５に伝達される。また、前後進切換え機構１３が後進に切り換えられると、前記出力側伝動軸２３の動力が高低変速機構１４を介することなく直接に前記変速軸２５に伝達される。
【００３２】
前記高低変速機構１４は、シフトスリーブＳ４ を前方にシフトすることで低速「Ｌｏ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈｉ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より小さく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ４ は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ４ によってシフト操作されるようになっている。
【００３３】
前記副変速機構１５は、シフトスリーブＳ５ を前方にシフトすることで低速「Ｌ」が得られ、後方にシフトすることで高速「Ｈ」が得られるものであり、その高低変速による伝動比は、主変速機構１１における各変速段の間での伝動比より大きく設定されている。また、前記シフトスリーブＳ５ は、シーケンス弁を兼用した油圧シリンダＣ５ によってシフト操作されるようになっている。
【００３４】
前記超減速機構１６は、シフトスリーブＳ６ を前方にシフトすることで「超減速切り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が直接に最終変速軸２６に伝達され、また、シフトスリーブＳ６ を後方にシフトすることで「超減速入り状態」がもたらされて、前記副変速機構１５で変速された出力が減速軸２７を迂回する間に大きく減速されて最終変速軸２６に伝達されるようになっている。そして、前記シフトスリーブＳ６ は、運転席２８の左側後方に配備されたクリープ変速レバー２９によって操作されるようになっている。
【００３５】
前記主変速機構１１を操作する油圧シリンダＣ１，Ｃ２ 、副変速機構１５を操作する油圧シリンダＣ、高低変速機構１４を操作する油圧シリンダＣ、および、変速用油圧クラッチ１２に対する油圧制御回路の構成が図３に示されている。図において、Ｖ１ 〜Ｖ６ は電磁式アンロード弁、Ｖ７ は電磁比例制御弁、Ｖ８ はパイロット式アンロード弁であり、３０は運転席２８の左横側に前後揺動可能に配備された変速レバー、３１はこの変速レバー３０の操作位置を検出するポテンショメータであり、前記電磁式アンロード弁Ｖ１ 〜Ｖ６ 、電磁比例制御弁Ｖ７ 、とともに制御装置３２に接続されている。
【００３６】
前記変速レバー３０は、図４、図６、および、図７に示すように、左側後輪フェンダ３３の内側に固定されたレバーガイド３４のガイド溝３５から突設されており、その操作ストロークの最後端が中立Ｎに設定されるとともに、これより前方に前進１２段、後進８段の変速位置が設定されている。
【００３７】
前記後輪フェンダ３３の内側には板金製の支持ブラケット３６が固着されるとともに、この支持ブラケット３６に回転自在に横架した支軸３７にレバー支点部材３８が固着され、レバー支点部材３８に前記変速レバー３０の基端が支軸３７と直交する前後向き支点ｘを介して左右揺動可能に枢支連結されている。また、前記支持ブラケット３６に連設した支持辺３６ａには前記ポテンショメータ３１が取付けられ、その操作軸３１ａと前記支軸３７とが同芯状に連結され、変速レバー３０の前後揺動位置がポテンショメータ３１によって検出可能となっている。
【００３８】
変速レバー３０は、その左右揺動支点ｘに装備されたねじりバネ３９によって常に左側に揺動付勢されており、段差状に形成された前記ガイド溝３５の左側縁に沿って案内移動されるようになっている。
【００３９】
また、前記支持ブラケット３６には側方から見て扇形の位置決めプレート部３６ｂが起立連設されている。この位置決めプレート部３６ｂの外周縁には、中立および１２段の変速位置に相当する位置決め凹部４１が形成されるとともに、前記レバー支点部材３８には、支点ｙ回りに上下揺動可能かつバネ４２によって下向きに揺動付勢されたデテントアーム４３が装着され、このデテントアーム４３に備えたローラ４４が前記位置決めプレート部３６ｂの外周縁の位置決め凹部４１に弾性係入されることで、変速レバー３０を中立および１２段の変速位置に安定保持することができるように構成されている。
【００４０】
前記変速レバー３０による前進１２段の変速と、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４の切り換え状態との関係は図９に示す図表のようになる。
【００４１】
すなわち、前進第１速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第２速では、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第３速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第４速では、主変速機構１１が２速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第５速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第６速では、主変速機構１１が３速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられ、前進第７速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が低速「Ｌｏ」にそれぞれ切り換えられ、前進第８速では、主変速機構１１が４速、副変速機構１５が低速「Ｌ」のままで高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」に切り換えられる。
【００４２】
また、前進第９速から前進第１２速までは、副変速機構１５が高速「Ｈ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」にそれぞれ維持されたまま、主変速機構１１が１速から４速に切り換えられるようになっている。
【００４３】
図８に、前進での変速分布特性の一例が示されている。ここで、図中の（Ａ）は、超減速機構１６を「切り」にして通常走行を行う場合の特性、（Ｂ）は、超減速機構１６を「入り」にして極低速作業を行う場合の特性であり、通常の耕耘作業では、特性（Ａ）において低速域の前進第１速から前進第８速までが選択され、移動走行時には、特性（Ａ）において高速域の前進第９速から前進第１２速までが選択される。従って、作業走行時には低速域で細かく速度設定できるとともに、移動走行時には不必要に細かくない適度の粗さで走行速度を選択することができる。
【００４４】
なお、前後進変速レバー２２が「後進」に切り換えられると、主変速機構１１からの変速動力は高低変速機構１４を介することなく副変速機構１５に伝達されるこになり、主・副両変速機構１１，１５の組み合わせ選択によって８段の変速が実行される。つまり、この「後進」状態では、図８中に示されるように、前進第１速位置と前進第２速位置とが後進第１速位置に、前進第３速位置と前進第４速位置とが後進第２速位置に、前進第５速位置と前進第６速位置とが後進第３速位置に、前進第７速位置と前進第８速位置とが後進第４速位置になり、前進第９速位置から前進第１２速位置までが後進第５速位置から後進第８速位置になるのである。
【００４５】
前記変速レバー３０の変速操作位置が検出されると、電磁アンロード弁Ｖ１ 〜Ｖ６ を作動制御することで、変速に必要なシフトスリーブＳ１ 〜Ｓ５ を油圧シリンダＣ１ 〜 Ｃ５ によってシフト操作するとともに、電磁制御弁Ｖ７ を作動制御することになり、以下にその変速制御動作の一例を説明する。
【００４６】
図４は、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が低速「Ｌ」、高低変速機構１４が高速「Ｈｉ」の状態、つまり、前進第２速の状態が示されており、ポンプＰからの圧油によって変速用クラッチ１２はクラッチ入り状態にある。ここで変速レバー３０を前進第２速位置から前進第３速位置に移動させると、主変速機構１１を１速から２速に切り換えるとともに、高低変速機構１４を高速「Ｈｉ」から低速「Ｌｏ」に切り換えるために、電磁アンロード弁Ｖ１ ，Ｖ２ ，Ｖ５ が逆状態に駆動され、油圧シリンダＣ１ およびＣ４ が短縮作動を開始する。
【００４７】
油圧シリンダＣ１ ，Ｃ４ がシフト操作を開始すると、これによってチェック弁４６が機械的に開放されて油路４７の圧力が低下し、この油路の圧力をパイロット圧としているパイロット式アンロード弁Ｖ８ が復帰バネによって切り換え操作されて、走行用油圧クラッチ１２からの圧油排出が行われ、自動的にクラッチ切り状態となりシフトスリーブＳ１，Ｓ４ のシフト作動が円滑に行われる。
【００４８】
シフトスリーブＳ１，Ｓ４ が所定の変速位置にまでシフトされると、油圧シリンダＣ１ ，Ｃ４ によるチェック弁４６の強制開放作用がなくなって、チェック弁４６が再び閉じ、油路４７の圧力が上昇開始してアンロード弁Ｖ８ が走行用油圧クラッチ１２への圧油供給位置に切り換えられる。この場合、油路４７の圧力上昇が圧力センサＰＳで検知されることで、電磁比例制御弁Ｖ７ の開度制御が開始され、走行用油圧クラッチ１２に供給される圧油の昇圧が所定の特性で除々に行われ、ショックのないクラッチ入り制御が実行される。
【００４９】
説明は省略するが、他の変速段での作動についても基本的には上記と同様であり、シフトスリーブの作動の間は走行変速用クラッチを切り、シフト完了後に所定の昇圧特性で走行変速用クラッチを入り制御することになる。
【００５０】
〔別実施形態〕
本発明は以下のような形態で実施することもできる。
▲１▼ 図１１に示すように、主変速機構１１が１速、副変速機構１５が高速「Ｈ」の状態で、高低変速機構１４を低速「Ｌｏ」にする変速段（前進第９速）を追加することで、前進１３段の変速を行うように構成することもできる。これによると、前進第１速から前進第９速を作業走行用に利用し、前進第１０速から前進第１３速を移動走行用に利用することができる。
▲２▼ 図１２に示すように、高低変速機構１４を変速系の最上手に配備して実施することもできる。
▲３▼ 上記実施形態では、主変速機構１１、副変速機構１５、および、高低変速機構１４を単一の変速レバー３０で操作するようにしているが、主変速機構１１と副変速機構１５を単一の変速レバーで操作し、高低変速機構１４をこの変速レバーのグリップに備えたスイッチで操作する形態にすることもできる。
▲４▼ 変速機構自体の形態も上記のように油圧シリンダで駆動シフトする形式のものの他に、各変速段ごとに油圧クラッチを備えて、そのクラッチ群の選択によって所望の変速段での伝動を行う形式のものに適用することも容易である。
▲５▼ 高低変速機構１４としては、シフト形式のものの他に遊星ギヤ式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタの全体側面図
【図２】伝動系のブロック図
【図３】伝動系の概略構成図
【図４】変速制御用の油圧回路図
【図５】運転部の正面図
【図６】変速レバー部分の側面図
【図７】変速レバー部分の背面図
【図８】変速用レバーガイド部の平面図
【図９】変速分布特性を示す線図
【図１０】変速段と変速機構の作動状態の関係を示す図表
【図１１】他の実施形態における前進変速段と変速機構の作動状態の関係を示す図表
【図１２】他の実施形態の伝動構造を示す側面図
【符号の説明】
１１ 主変速機構
１３ 前後進切換え機構
１４ 高低変速機構
１５ 副変速機構
１６ 超減速機構
３０ 変速レバー
Claims (6)
- 主変速機構と、副変速機構と、主変速機構における各変速段の間の伝動比より小さい伝動比で高低２段の変速を行う高低変速機構とを直列に配置し、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、作業走行用の低速域の各変速段に高低変速機構の２段の変速をそれぞれ組み合わせた変速段を設定するとともに、前記主変速機構と副変速機構とによって現出される変速段の内、移動走行用の高速域の各変速段には高低変速機構の高速段のみを組み合わせた変速段を設定するように、前記高速域において前記高低変速機構が低速段へ変速されるのを牽制阻止する手段を備えてあることを特徴とする農用トラクタの走行変速装置。
- 前記主変速機構と副変速機構との間に前記高低変速機構と前後進切換え機構とを介在し、かつ、前記前後進切換え機構における前進側の伝動下手側に前記高低変速機構を配備してある請求項１記載の農用トラクタの走行変速装置。
- 前記主変速機構、副変速機構、および、高低変速機構を、単一の変速レバーで変速操作するよう構成してある請求項１または２記載の農用トラクタの走行変速装置。
- 作業走行用の前記変速域に８または９段の変速段を設定するとともに、移動走行用の前記変速域に４または３段の変速段を設定してある請求項１ないし３のいずれか一項に記載の農用トラクタの走行変速装置。
- 走行変速系に入り切り操作可能な超減速機構を直列に配備するとともに、この超減速機構が切り状態において、作業走行用の前記変速域の車速を約１．５ 〜４ ｋｍ／ｈに、かつ、移動走行用の前記変速域の車速を約５ ｋｍ／ｈ以上に、それぞれ設定してある請求項１ないし４のいずれか一項に記載の農用トラクタの走行変速装置。
- 前記超減速機構が入り操作された状態での最低速段の車速を０．２ ｋｍ／ｈ未満に設定してある請求項５記載の農用トラクタの走行変速装置。
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