JP3773830B2 - 作業車両の非常用走行機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧式無段変速機構（以下ＨＳＴと記載する）と遊星歯車機構とを備えた油圧−機械式変速装置を搭載した作業車両の、ＨＳＴが故障したときの非常用走行機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２００１−２２５７６１号公報に掲載されているように、ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）と遊星歯車機構とを備えた油圧−機械式変速装置が知られている。油圧−機械式変速装置では動力伝達経路においてＨＳＴの下方に遊星歯車機構を設けて無段変速できるようにしている。
上記油圧−機械式変速装置を備えた走行車両では、通常、ＨＳＴと遊星歯車機構とこれらを制御する制御装置が電気回路で接続されており、ＨＳＴの油圧ポンプの可動斜板角を制御装置で制御することにより変速している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＨＳＴ又は制御装置、ＨＳＴ及び制御装置が故障すると、走行車両はそれ以上の走行を停止してしまう。例えば、走行車両がトラクタの場合、作業中に圃場の中央でＨＳＴ、制御装置、ＨＳＴ及び制御装置のうち何れかが故障すると、圃場の中で変速装置の修理をしなければならない事態が生じる。
そこで、本発明では、ＨＳＴ、制御装置、ＨＳＴ及び制御装置のうち何れかが故障した非常時に、一時的に走行車両を走行させるための非常用走行機構を提案する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、可動斜板による可変容量型の油圧ポンプと油圧モータを有する油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前進ギアと後進ギアの切り替えによる前後進切換機構と、これらを制御する制御装置を具備した油圧―機械式変速装置を搭載する走行車両において、油圧式無段変速機構、制御装置、油圧式無段変速機構及び制御装置のうち何れかの故障時に、油圧ポンプの可動斜板角をゼロとし、さらに、遊星歯車機構の要素であるサンギアの回転を固定した状態でエンジンを回転させて走行するようにしたものである。
【０００６】
請求項２においては、前記油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前後進切換機構と制御装置とを接続している電子回路に、制御装置を経由しない非常用回路を構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る油圧−機械式トランスミッションのスケルトン図、図２はＨＳＴの側面断面展開図、図３はミッション前部の側面断面展開図である。図４はＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図、図５はＨＳＴ斜板の制御の例を説明するグラフ図、図６はモータ出力軸の回転を停止しサンギア１を固定させるための一例を示す図である。
図７は本発明の第二実施例に係るミッション前部の側面断面展開図、図８は同じくＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図である。
【０００８】
〔第一実施例〕
図１乃至図３を参照して、本発明の第一実施例に係る油圧−機械式変速装置について説明する。この油圧−機械式変速装置は作業車両、本実施例では農用トラクタに適用されており、ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）２１、遊星歯車機構１０及び前後進切換機構１６を含むミッション３０を備えて構成されている。
【０００９】
まず、走行駆動系を説明する。
図２に示す如く、ＨＳＴ２１は油圧ポンプ２２及び油圧モータ２３を備えており、両者２１・２２は平板状のセンタセクション３２に付設されて、ＨＳＴハウジング３１内に収容されている。前記センタセクション３２はミッションケース３３に固設されている。
【００１０】
ＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の回転軸心をポンプ出力軸２５が貫通しており、該ポンプ出力軸２５は駆動源であるエンジン２０からの動力を該油圧ポンプ２２に伝達するとともに、遊星歯車機構１０に伝達させ、さらには後述するＰＴＯ駆動系を介して、図１に示すＰＴＯ軸５３へも動力を伝達させている。
【００１１】
前記ポンプ出力軸２５には油圧ポンプ２２のシリンダブロック２２ｂが係合されて相対回転不能とされ、ポンプ出力軸２５とともにシリンダブロック２２ｂが駆動される構成になっている。該シリンダブロック２２ｂには複数のプランジャ２２ｃが摺動自在に配設され、該プランジャ２２ｃの頭部には可動斜板２２ａが当接している。該可動斜板２２ａは傾動自在に枢支され、その傾斜角を調節することにより油圧ポンプ２２の容積を変更することができる。
【００１２】
油圧ポンプ２２により吐出された作動油は、センタセクション３２に設けられた油路を介して油圧モータ２３に送油される。そして、同様にシリンダブロック、プランジャ等より構成される固定容積型の油圧モータ２３を駆動させることによって、該油圧モータ２３のモータ出力軸２６の回転速度及び方向を制御する構成になっている。
なお、本実施例のＨＳＴ２１では油圧ポンプのみを可変容積型とし、油圧モータは固定容積型としているが、その構成のＨＳＴに限るものでもない。例えば、油圧ポンプと油圧モータの双方を可変容積型とする構成でも、本発明を適用することができる。
【００１３】
ミッション３０の構成について、図１乃至図４を参照して説明する。
ミッション３０はミッションケース３３により被装されており、該ミッションケース３３にはポンプ出力軸２５、モータ出力軸２６、出力軸２７、副変速軸２８、ＰＴＯ軸５３等が水平で前後方向に配設され、それぞれ回動自在に支持されている。また、ミッションケース３３内には前からＨＳＴ２１、遊星歯車機構１０、前後進切換機構１６が順に配設されている。
【００１４】
そして、遊星歯車機構１０の後部において、油圧−機械式変速装置の出力軸２７に前進ギア１１と後進ギア１２の二つのギア１１・１２が遊嵌され、これらのギア１１・１２、前後進切換クラッチ１９、リバースギア１５及びパイプ軸７の前後に形成されたギア７ａ・７ｂ等で前後進切換機構１６を形成している。
そして、前進ギア１１及び後進ギア１２と、出力軸２７との間には前後進切換クラッチ１９を介設している。この前後進切換クラッチ１９は、スライダ１９ａを前後に摺動させることによって出力軸２７が、前進ギア１１とのみ係合した状態（Ｆ）、後進ギア１２とのみ係合した状態（Ｒ）、前進ギア１１及び後進ギア１２のいずれにも係合しない状態（Ｎ）に切り換えることができるようにしている。よって、前後進切換クラッチ１９は二つの駆動モード（前進駆動モードと後進駆動モード）を切り換えるために用いられ、駆動モードに応じて、前進ギア１１と後進ギア１２のうちいずれか一方を出力軸２７と係合させ他方を係合解除させることにより、前進ギア１１と後進ギア１２のいずれか一方から出力軸２７に動力が伝達されるようにしている。
【００１５】
また、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出したモータ出力軸２６には、モータ側入力ギア９が外嵌されており、該モータ側入力ギア９と、前記出力軸２７に遊嵌したサンギア１の前部に外嵌したギア６とが噛合してサンギア１を出力軸２７を中心として回転駆動している。
【００１６】
一方、前記ポンプ出力軸２５は前記ＨＳＴ２１のセンタセクション３２を貫通してミッションケース３３内に延出しており、該延出部分上にポンプ側入力ギア８を外嵌している。該ポンプ側入力ギア８と、サンギア１に同心的に遊嵌したキャリア５の前部外周面に形成したギア５ａとが噛合して、キャリア５を回転させている。
そして、該キャリア５には、前記サンギア１及びリングギア３と噛合する複数のプラネタリギア２・２が支承されて、これらの、サンギア１、プラネタリギア２・２、リングギア３、キャリア５等よりで遊星歯車機構１０を構成している。
【００１７】
前記遊星歯車機構１０の第一の要素たるサンギア１は出力軸２７に対して相対回転可能に外嵌され、プラネタリギア２は前記サンギア１と、サンギア１に同心して配置され前記前進ギア１１と一体的に回動する第三の要素たるリングギア３に噛合している。そして、前進ギア１１は、ポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前部に形成されたギア７ａに噛合している。
前記プラネタリギア２は、出力軸２７上に遊嵌された第二の要素たるキャリア５に回転自在に支持され、自転しながら該キャリア５とともに公転し得るように構成されている。該キャリア５の前部にはギア５ａが固設されており、該ギア５ａは、前記ポンプ出力軸２５上に外嵌したポンプ側入力ギア８と噛合している。
【００１８】
また、前記前進ギア１１と噛合するギア７ａを前端部に形成したパイプ軸７の後端には、ギア７ｂが形成され、従って、これらのギア７ａ・７ｂはポンプ出力軸２５に遊嵌した状態とされている。そして、後端側のギア７ｂはリバースギア１５を介して出力軸２７に遊嵌した後進ギア１２に動力を伝達している。
【００１９】
次に、前記前後進切換機構１６より後方の動力伝達構成について説明する。
【００２０】
出力軸２７の後端にはカップリングを介して伝達軸３４が連結されており、該伝達軸３４の後部に二つのギア１７・１８を固定している。
前記伝達軸３４と平行に副変速軸２８が支持され、該副変速軸２８上にはギア６０・６１が遊嵌されており、該ギア６０・６１が前記ギア１７・１８に噛合して互いに異なる回転数で駆動している。そして、副変速軸２８に設けられた副変速クラッチ６２を操作することにより、ギア６０・６１のうちいずれか一方の回転駆動力を副変速軸２８に伝達できるように構成し、副変速機構を構成している。該副変速軸２８の後端にはベベルギア６９が形設され、該ベベルギア６９を介して後輪デフ７０に動力が伝達される。
【００２１】
また、図３に示す如く、副変速軸２８の前端部には二つのギア６３・６４が固設されており、該ギア６３・６４は前輪出力軸２９上に遊嵌されたギア６５・６６にそれぞれ噛合し、該ギア６５・６６を異なる回転数で駆動している。また、前輪出力軸２９上には二つの油圧クラッチ６７・６８が設けられており、該油圧クラッチ６７・６８のうちいずれか一方を接続することにより、ギア６５・６６のいずれか一方の回転駆動力を前輪出力軸２９に伝達できるようにし、前輪増速切換機構を構成している。
【００２２】
次に、図１を参照してＰＴＯ駆動系を説明する。
前記ポンプ出力軸２５の後端はＰＴＯクラッチ４０を介してＰＴＯ入力軸４１に伝達される。ＰＴＯ入力軸４１の後端には三つのギア４２・４３・４４が相対回転不能に挿嵌され、それぞれＰＴＯ副変速軸４５に遊嵌されたギア４６・４７・４８に噛合している。そしてＰＴＯ副変速クラッチ４９の操作により三段階に変速された出力が、ギア５０・５２・５４を介してＰＴＯ軸５３に伝達され、作業機等に動力を伝達するよう構成している。
【００２３】
次に、以上の構成におけるトランスミッションにおいて、前進・後進の各駆動モードにおける走行駆動系の駆動伝達構成を説明する。
【００２４】
最初に、前進駆動モードとしたときの駆動伝達構成について説明する。
前進駆動モードにおいては、前記前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７は前進ギア１１と係合され、後進ギア１２とは係合を解除される。
【００２５】
油圧モータ２３から後方へ延出したモータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９と噛合するサンギア１の軸部に外嵌されたギア６によって、モータ出力軸２６の回転動力はサンギア１に伝達されて、サンギア１を回転駆動する。
一方、油圧ポンプ２２から後方へ延出したポンプ出力軸２５に外嵌したポンプ側入力ギア８と噛合するキャリア５外周部に形成されたギア５ａにより、ポンプ出力軸２５の回転動力がキャリア５に伝達される。キャリア５が回転すると、遊星歯車機構１０のプラネタリギア２が回転して、該プラネタリギア２によってサンギア１及びリングギア３に動力が伝達される。
従って、前記キャリア５に支持され、さらに前記サンギア１に噛合しているプラネタリギア２には、両者５・１の回転が合成されて伝達され、該合成された駆動力が、該プラネタリギア２に噛合するリングギア３に伝達される。リングギア３は出力軸２７に遊嵌した前進ギア１１と連結部材１１ａを介して連結固定されており、リングギア３と前進ギア１１は出力軸２７を中心に同様に回転する。そして、前進ギア１１の回転動力は前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７に伝達されている。
【００２６】
このとき、モータ出力軸２６のからの出力と、ポンプ出力軸２５からの出力とが合成された回転動力によって、出力軸２７は前進側へ回転することになる。従って、油圧ポンプ２２と油圧モータ２３の出力の大小によって出力軸２７の回転速度を変化させ走行速度を変化させるのである。
そして、出力軸２７の動力は副変速軸２８を経て後輪や前輪に伝達され、車両が駆動されることとなる。
【００２７】
次に、後進駆動モードとしたときの駆動伝達構成について説明する。
後進駆動モードにおいては、前記前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７は後進ギア１２に係合され、前進ギア１１は係合を解除される。
【００２８】
油圧モータ２３から後方へ延出したモータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９と噛合するサンギア１の軸部に外嵌されたギア６によって、モータ出力軸２６の回転動力はサンギア１に伝達されて、サンギア１を回転駆動している。
一方、油圧ポンプ２２から後方へ延出したポンプ出力軸２５に外嵌した入力ギア８と噛合するキャリア５外周部に形成されたギア５ａにより、ポンプ出力軸２５の回転動力がキャリア５に伝達される。キャリア５が回転すると、遊星歯車機構１０のプラネタリギア２に伝達されて、該プラネタリギア２によってサンギア１に動力が伝達される。
【００２９】
そして、該プラネタリギア２はリングギア３と噛合しており、リングギア３は出力軸２７に遊嵌した前進ギア１１と連結部材１１ａを介して連結固定されており、リングギア３と前進ギア１１は出力軸２７を中心に同様に回転する。前進ギア１１は前後進切換クラッチ１９とは係合が解除されているので、該前進ギア１１の回転は出力軸２７に伝達されずに、前進ギア１１と噛合する出力ギア７ａによって、該出力ギアを前端に形成するパイプ軸７に伝達される。パイプ軸７が回転駆動されると、この回転動力は、該パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂからリバースギア１５を介して出力軸２７に遊嵌した後進ギア１２に伝達される。そして、後進駆動モードでは前後進切換クラッチ１９が後進ギア１２に係合されているので、該後進ギア１２によって油圧モータ２３と油圧ポンプ２２の出力を合成した回転が出力軸２７に伝達される。さらに、出力軸２７の動力は副変速軸２８を経て後輪や前輪に伝達され、車両が駆動されることとなる。
【００３０】
次に、ＨＳＴ斜板制御機構の構成を説明する。
【００３１】
本実施例においては図３に示す如く、モータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９に近接して設けた検出器８１で、該モータ出力軸２６の回転量をパルス信号として検出し、またその回転方向をも検出できるようにしている。さらに、図４に示す如く、前記出力軸２７に固定したダミーギア８２ａにも検出器８２を近接して設け、該検出器８２にて該出力軸２７の回転量やその方向を検出している。また、図１に示す如く、エンジン２０のクランク軸にも検出器８３が設けられて、エンジン回転数を検出可能としている。
【００３２】
車両の運転席には主変速レバー８４が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８４ａが配設され、該主変速レバー８４の操作位置を検出できるようにしている。また、同様に前後進切換レバー８９が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８９が配設され、該主変速レバー８９の操作位置を検出できるようにしている。さらに、副変速スイッチ８７も設けられて、該副変速スイッチ８７の操作位置を検出できるようにしている。
なお、本実施例では、主変速レバー８４は中立と変速に、前後進切換レバー８９は前進、中立及び後進に、副変速スイッチ８７は低速、中速及び高速に切換操作可能としている。
【００３３】
図４に示す如く前記三つの検出器８１・８２・８３は制御装置９０に電気的に接続され、該制御装置９０は前記主変速レバー８４の操作位置や前記検出器８２の検出値をもとに、車速が該主変速レバー８４で指示される車速となるよう、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６を通じて前記油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を制御する。
【００３４】
また、前記第前後進切換クラッチ１９のシフタ１９ａを駆動する油圧シリンダ９４には、電磁弁９３が接続されて圧油を給排可能に構成されており、前記制御装置９０は該電磁弁９３に対し電気的に接続され、同様に制御装置９０に接続されている前記前後進切換レバー８９の操作位置を検出することによって、前記電磁弁９３を制御するようにしている。
【００３５】
また、制御装置９０では、回動角検出手段８９ａで得られた前後進切換レバー８９の操作位置が、前進位置であるとき、「前進駆動モード」となって前記電磁弁９３に信号を送り、前記前後進切換クラッチ１９を前進ギア１１と係合させ、後進ギア１２との係合を解除させる。一方、後進位置であるとき、「ＨＳＴ後進駆動モード」となって電磁弁９３に信号を送り、前記前後進切換クラッチ１９を後進ギア１２と係合させ、前進ギア１１との係合を解除させる。また、中立位置であるとき、電磁弁９３に信号を送って前後進切換クラッチ１９と、前進ギア１１及び後進ギア１２の双方ともの係合を解除させる。このように、前記電磁弁９３を電気的に制御してクラッチ１９を係脱させるように構成している。
【００３６】
なお、車両の運転部の適宜位置にはクラッチ係脱手段たるクラッチペダル８５が配設され、該クラッチペダル８５の枢支部にはその踏込み量を検出するための回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８５ａが配設されて、該回動角検出手段８５ａは制御装置９０に接続されている。
そして制御装置９０はクラッチペダル８５の踏込み量を調べ、予め定められた所定の閾値Ａをこえて踏み込まれている場合は前記駆動モードの如何にかかわらず、前後進切換クラッチ１９は前進ギア１１及び後進ギア１２の双方とも係合が解除された状態となるよう制御する。
この制御によって、前後進切換クラッチ１９には、前述の如く駆動モードを切り換えさせるとともに、車両のメインクラッチ（動力伝達クラッチ）としての役割をも担わせている。
【００３７】
ここで、ＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の吐出量と、油圧−機械式変速装置の出力軸である出力軸２７の関係について説明する。
図５は、縦軸を油圧ポンプ吐出量、横軸を車速、即ち、油圧−機械式変速装置の合成出力による出力軸２７の回転数としたグラフである。図のグラフＧ１はポンプ吐出量が−Ａから＋Ａの範囲で変化した場合の後進モードによるポンプ吐出量と車速の関係を表し、グラフＧ２が前進モードによるポンプ吐出量と車速の関係を表している。つまり、上述した後進モードから前進モードへの切換操作は、この二つのグラフＧ１・Ｇ２の交点Ｆ１において行うことを示している。
交点Ｆ１では車速がゼロであり、即ち、出力軸２７の回転数がゼロの状態であり、ポンプ吐出量は−Ａから＋Ａの範囲で変化した場合の最大値となっている。
【００３８】
また、図のＦ０点はＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２のポンプ吐出量がゼロとなる点、即ち、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの角度がゼロとなる点である。
このＦ０点では、制御装置９０又は、ＨＳＴ２１の少なくとも一方が故障したときに、主変速レバー８４及び副変速スイッチ８７を定位置に固定し、前後進切換レバー８９とエンジンの回転数を操作することで車両を一時的に走行させて圃場から脱出するための、非常用走行機構を作動させることができる。
【００３９】
以下に、上記非常用走行機構について説明する。
【００４０】
まず、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出するモータ出力軸２６の回転を強制的に固定して、モータ出力軸２６からの出力を遊星歯車機構１０や出力軸２７に伝達しないようにするとともに、遊星歯車機構１０のサンギア１の回転を固定する。
例えば、図６に示す如く、ミッションケース３３に穿設した孔３３ａに挿入した状態にある検出器８１を取り外して、露出した孔３３ａから硬質の棒状部材１０２を挿入してモータ側入力ギア９に噛ませて、モータ側入力ギア９の回転を強制的に固定することができ、また、該モータ側入力ギア９に噛合するギア６が固定されることによって、サンギア１の回転が固定される。但し、前記棒状部材１０２はモータ出力軸２６の回転力に抗することのできる物質を採用して、非常用走行時に折れたり破砕したりしないようにする。
そして、非常用走行機構を作動させるときには主変速レバー８４は中立位置に固定してＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａ角度をゼロとし、副変速スイッチ８７は低速位置（Ｌｏ）に固定しておく。
【００４１】
また、図４に示す如く、非常用回路９９として、制御装置９０を経由しない電気回路を構成する。非常用回路９９には、その電気回路を必要に応じて閉じることのできるよう接続部材９９ａが設けられていて、通常は非常用回路９９が開いていて電気信号は経由しないようにされている。そして、非常用回路９９の接続部材９９ａを接続して電気回路を閉じると、電気信号は優先的に非常用回路９９を経由して送られるようにされている。
【００４２】
上述の如くモータ側入力ギア９の回転を強制的に固定すると、エンジン２０の動力は油圧ポンプ２２後方から延出するポンプ出力軸２５からのみミッション３０に伝達される。但し、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの角度はゼロであるので、エンジン２０からの動力はＨＳＴ２１で変速されない。
ポンプ出力軸２５に伝達された回転動力は該ポンプ出力軸２５に外嵌された入力ギア８が、出力軸２７に遊嵌したキャリア５の前部に形成されたギア５ａと噛合して、遊星歯車機構１０へ伝達される。キャリア５が回転すると、該キャリア５に支承されたプラネタリギア２・２が、その回転を固定されているサンギア１と噛合しながらサンギア１の周囲を回転する。そして、該プラネタリギア２・２と噛合しているリングギア３によって、該リングギア３と一体となって回転する前進ギア１１に動力が伝達される。
【００４３】
そして、前後進切換クラッチ１９が前進ギア１１と係合しているときは、前進ギア１１の回転が出力軸２７に伝達され、車両が前進する方向に出力軸２７が回転駆動される。
また、前後進切換クラッチ１９が後進ギア１２と係合しているときは、前記前進ギア１１の回転がポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前端に形成されたギア７ａと噛合して、該パイプ軸７を回転駆動し、さらに、パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂによって、リバースギア１５を介して後進ギア１２に動力が伝達され、出力軸２７が車両が後進する方向へ回転駆動される。
【００４４】
このように、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障したとき、非常用走行機構によって、前後進切換クラッチ１９を操作する前後進切換レバー８９で、走行方向の前後進を操作し、車速、即ち、出力軸２７の回転数はエンジン２０の回転数によって調整して、車両を走行させることができる。
よって、車両が圃場の中にあるとき等に、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障すれば、圃場内でトランスミッションを分解・修理することは困難であるが、本発明により車両の圃場からの脱出は可能となり、上記非常用走行機構によって車両は作業しやすい位置まで走行したうえで修理することができるので、作業能率の向上に寄与する。
【００４５】
〔第二実施例〕
次に、第二実施例について説明する。
図７及び図８に示す如く、第二実施例は、前述の第一実施例と略同一の構成であるが、さらにモータ出力軸２６とモータ側入力ギア９との間にクラッチ２６ａを設け、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３から動力伝達の入切を、モータ出力軸２６から出力軸２７との間で制御できるようにしている。
【００４６】
これに加え、前進ギア１１と出力軸２７の間に第一油圧クラッチ１３を介設し、後進ギア１２と出力軸２７との間に第二油圧クラッチ１４を介設している。この第一油圧クラッチ１３及び第二油圧クラッチ１４は、二つの駆動モード（前進駆動モードと後進駆動モード）を切り換えるために用いられ、駆動モードに応じて、前進ギア１１と後進ギア１２のうちいずれか一方を第一油圧クラッチ１３又は第二油圧クラッチ１４と係合させ他方を係合解除させることにより、前進ギア１１と後進ギア１２のいずれか一方から出力軸２７に動力が伝達されるようにしている。
【００４７】
次に、第二実施例におけるＨＳＴ斜板制御機構の構成を説明する。
【００４８】
図７及び図８に示す如く、モータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９に近接して設けた検出器８１で、該モータ出力軸２６の回転量をパルス信号として検出し、またその回転方向をも検出できるようにしている。さらに、前記出力軸２７に固定したダミーギア８２ａにも検出器８２を近接して設け、該検出器８２にて該出力軸２７の回転量やその方向を検出している。また、エンジン２０のクランク軸にも検出器８３が設けられて、エンジン回転数を検出可能としている。
【００４９】
車両の運転席には主変速レバー８４が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８４ａが配設され、該主変速レバー８４の操作位置を検出できるようにしている。また、同様に前後進切換レバー８９が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８９が配設され、該主変速レバー８９の操作位置を検出できるようにしている。さらに、副変速スイッチ８７も設けられて、該副変速スイッチ８７の操作位置を検出できるようにしている。
なお、本実施例では、主変速レバー８４は中立と変速に、前後進切換レバー８９は前進、中立及び後進に、副変速スイッチ８７は低速、中速及び高速に切換操作可能としている。
【００５０】
図８に示す如く前記三つの検出器８１・８２・８３は制御装置９０に電気的に接続され、該制御装置９０は前記主変速レバー８４の操作位置や前記検出器８２の検出値をもとに、車速が該主変速レバー８４で指示される車速となるよう、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６を通じて前記油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を制御する。
また、前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４や、前記第三のクラッチ２６ａのシフタを駆動する油圧シリンダ９７には、それぞれ電磁弁９１・９２・９８が接続されて圧油を給排可能に構成されており、前記制御装置９０は該電磁弁９１・９２・９８に対し電気的に接続されている。
【００５１】
前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４に接続された電磁弁９１・９２は前記前後進切換レバー８９の操作位置を検出することによって制御されている。
制御装置９０では、回動角検出手段８９ａで得られた前後進切換レバー８９の操作位置が、前進位置であるとき、「前進駆動モード」となって前記電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第一の油圧クラッチ１３を前進ギア１１と係合させ、第二の油圧クラッチ１４と後進ギア１２との係合を解除させる。一方、後進位置であるとき、「ＨＳＴ後進駆動モード」となって電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第二の油圧クラッチ１４を後進ギア１２と係合させ、前記第一の油圧クラッチ１３と前進ギア１１との係合を解除させる。また、中立位置であるとき、電磁弁９１・９２に信号を送って前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４と、前進ギア１１又は後進ギア１２の双方ともの係合を解除させる。このように、前記電磁弁９３を電気的に制御してクラッチ１９を係脱させるように構成している。
【００５２】
なお、車両の運転部の適宜位置にはクラッチ係脱手段たるクラッチペダル８５が配設され、該クラッチペダル８５の枢支部にはその踏込み量を検出するための回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８５ａが配設されて、該回動角検出手段８５ａは制御装置９０に接続されている。
そして、制御装置９０によってクラッチペダル８５の踏込み量を調べ、予め定められた所定の閾値Ａをこえて踏み込まれている場合は前記駆動モードの如何にかかわらず、第一・第二油圧クラッチ１３・１４は前進ギア１１及び後進ギア１２の双方とも係合が解除された状態となるよう制御する。
この制御によって、第一・第二油圧クラッチ１３・１４には、前述の如く駆動モードを切り換えさせるとともに、車両のメインクラッチ（動力伝達クラッチ）としての役割をも担わせている。
【００５３】
そして、第二実施例においても、第一実施例と同様に、制御装置９０又は、ＨＳＴ２１の少なくとも一方が故障したときに、主変速レバー８４及び副変速スイッチ８７を定位置に固定し、前後進切換レバー８９とエンジンの回転数を操作することで車両を一時的に走行させて圃場から脱出するための、非常用走行機構を作動させることができる。
【００５４】
以下に、上記非常用走行機構について説明する。
【００５５】
まず、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出するモータ出力軸２６に設けられたクラッチ２６ａを切断して、モータ出力軸２６からの出力を遊星歯車機構１０や出力軸２７に伝達しないようにする。
そして、非常用走行機構を作動させるときには主変速レバー８４は中立位置に固定してＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａ角度をゼロとし、副変速スイッチ８７は低速位置（Ｌｏ）に固定しておく。但し、前後進切換レバー８９を操作するときには、一時的に主変速レバー８４を操作する必要がある。
【００５６】
また、図７に示す如く、非常用回路９９として、制御装置９０を経由しない電気回路を構成する。非常用回路９９には、その電気回路を必要に応じて閉じることのできるよう接続部材９９ａが設けられていて、通常は非常用回路９９が開いていて電気信号は経由しないようにされている。そして、非常用回路９９の接続部材９９ａを接続して電気回路を閉じると、電気信号は優先的に非常用回路９９を経由して送られるようにされている。
【００５７】
エンジン２０の動力は油圧ポンプ２２後方から延出するポンプ出力軸２５からのみミッション３０に伝達され、ポンプ出力軸２５に伝達された動力は該ポンプ出力軸２５に外嵌された入力ギア８が、出力軸２７に遊嵌したキャリア５の前部に形成されたギア５ａと噛合して、遊星歯車機構１０へ伝達される。キャリア５が回転すると、該キャリア５に支承されたプラネタリギア２・２が、その回転を固定されているサンギア１と噛合しながらサンギア１の周囲を回転する。そして、該プラネタリギア２・２と噛合しているリングギア３によって、該リングギア３と一体となって回転する前進ギアに動力が伝達される。
【００５８】
そして、第一油圧クラッチ１３が前進ギア１１と係合しているときは、前進ギア１１の回転が出力軸２７に伝達され、車両が前進する方向に出力軸が回転駆動される。
また、第二油圧クラッチ１４が後進ギア１２と係合しているときは、前記前進ギア１１の回転がポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前端に形成されたギア７ａと噛合して、該パイプ軸７を回転駆動し、さらに、パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂによって、リバースギア１５を介して後進ギア１２に動力が伝達され、出力軸２７が車両が後進する方向へ回転駆動される。
【００５９】
このように、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障したとき、非常用走行機構によって、第一・第二油圧クラッチ１３・１４を操作する前後進切換レバー８９で、走行方向の前後進を操作し、車速、即ち、出力軸２７の回転数はエンジン２０の回転数によって調整して、車両を走行させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００６１】
即ち、請求項１に示す如く、可動斜板による可変容量型の油圧ポンプと油圧モータを有する油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前進ギアと後進ギアの切り替えによる前後進切換機構と、これらを制御する制御装置を具備した油圧―機械式変速装置を搭載する走行車両において、油圧式無段変速機構、制御装置、油圧式無段変速機構及び制御装置のうち何れかの故障時に、油圧ポンプの可動斜板角をゼロとし、さらに、遊星歯車機構の要素であるサンギアの回転を固定した状態でエンジンを回転させて走行するようにしたので、エンジンの回転動力を直接変速装置の出力軸に伝達して車両を走行させることを可能とし、さらに、前後進切換機構により前後動操作可能である。
【００６２】
請求項２に示す如く、前記油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前後進切換機構と制御装置とを接続している電子回路に、制御装置を経由しない非常用回路を構成したので、制御装置が故障しても、非常用回路を利用して一時的に車両を走行するよう制御可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧−機械式トランスミッションのスケルトン図。
【図２】ＨＳＴの側面断面展開図。
【図３】ミッション前部の側面断面展開図。
【図４】ＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図。
【図５】ＨＳＴ斜板の制御の例を説明するグラフ図。
【図６】モータ出力軸の回転を停止しサンギア１を固定させるための一例を示す図。
【図７】本発明の第二実施例に係るミッション前部の側面断面展開図。
【図８】同じくＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図。
【符号の説明】
１ サンギア
９ モータ側入力ギア
１０ 遊星歯車機構
１６ 前後進切換機構
２０ エンジン
２１ ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）
２２ 油圧ポンプ
２２ａ 可動斜板
２３ 油圧モータ
２５ ポンプ出力軸
２６ モータ出力軸
２７ 出力軸
９０ 制御装置
９９ 非常用回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧式無段変速機構（以下ＨＳＴと記載する）と遊星歯車機構とを備えた油圧−機械式変速装置を搭載した作業車両の、ＨＳＴが故障したときの非常用走行機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特開２００１−２２５７６１号公報に掲載されているように、ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）と遊星歯車機構とを備えた油圧−機械式変速装置が知られている。油圧−機械式変速装置では動力伝達経路においてＨＳＴの下方に遊星歯車機構を設けて無段変速できるようにしている。
上記油圧−機械式変速装置を備えた走行車両では、通常、ＨＳＴと遊星歯車機構とこれらを制御する制御装置が電気回路で接続されており、ＨＳＴの油圧ポンプの可動斜板角を制御装置で制御することにより変速している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＨＳＴ又は制御装置、ＨＳＴ及び制御装置が故障すると、走行車両はそれ以上の走行を停止してしまう。例えば、走行車両がトラクタの場合、作業中に圃場の中央でＨＳＴ、制御装置、ＨＳＴ及び制御装置のうち何れかが故障すると、圃場の中で変速装置の修理をしなければならない事態が生じる。
そこで、本発明では、ＨＳＴ、制御装置、ＨＳＴ及び制御装置のうち何れかが故障した非常時に、一時的に走行車両を走行させるための非常用走行機構を提案する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、可動斜板による可変容量型の油圧ポンプと油圧モータを有する油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前進ギアと後進ギアの切り替えによる前後進切換機構と、これらを制御する制御装置を具備した油圧―機械式変速装置を搭載する走行車両において、油圧式無段変速機構、制御装置、油圧式無段変速機構及び制御装置のうち何れかの故障時に、油圧ポンプの可動斜板角をゼロとし、さらに、遊星歯車機構の要素であるサンギアの回転を固定した状態でエンジンを回転させて走行するようにしたものである。
【０００６】
請求項２においては、前記油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前後進切換機構と制御装置とを接続している電子回路に、制御装置を経由しない非常用回路を構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る油圧−機械式トランスミッションのスケルトン図、図２はＨＳＴの側面断面展開図、図３はミッション前部の側面断面展開図である。図４はＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図、図５はＨＳＴ斜板の制御の例を説明するグラフ図、図６はモータ出力軸の回転を停止しサンギア１を固定させるための一例を示す図である。
図７は本発明の第二実施例に係るミッション前部の側面断面展開図、図８は同じくＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図である。
【０００８】
〔第一実施例〕
図１乃至図３を参照して、本発明の第一実施例に係る油圧−機械式変速装置について説明する。この油圧−機械式変速装置は作業車両、本実施例では農用トラクタに適用されており、ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）２１、遊星歯車機構１０及び前後進切換機構１６を含むミッション３０を備えて構成されている。
【０００９】
まず、走行駆動系を説明する。
図２に示す如く、ＨＳＴ２１は油圧ポンプ２２及び油圧モータ２３を備えており、両者２１・２２は平板状のセンタセクション３２に付設されて、ＨＳＴハウジング３１内に収容されている。前記センタセクション３２はミッションケース３３に固設されている。
【００１０】
ＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の回転軸心をポンプ出力軸２５が貫通しており、該ポンプ出力軸２５は駆動源であるエンジン２０からの動力を該油圧ポンプ２２に伝達するとともに、遊星歯車機構１０に伝達させ、さらには後述するＰＴＯ駆動系を介して、図１に示すＰＴＯ軸５３へも動力を伝達させている。
【００１１】
前記ポンプ出力軸２５には油圧ポンプ２２のシリンダブロック２２ｂが係合されて相対回転不能とされ、ポンプ出力軸２５とともにシリンダブロック２２ｂが駆動される構成になっている。該シリンダブロック２２ｂには複数のプランジャ２２ｃが摺動自在に配設され、該プランジャ２２ｃの頭部には可動斜板２２ａが当接している。該可動斜板２２ａは傾動自在に枢支され、その傾斜角を調節することにより油圧ポンプ２２の容積を変更することができる。
【００１２】
油圧ポンプ２２により吐出された作動油は、センタセクション３２に設けられた油路を介して油圧モータ２３に送油される。そして、同様にシリンダブロック、プランジャ等より構成される固定容積型の油圧モータ２３を駆動させることによって、該油圧モータ２３のモータ出力軸２６の回転速度及び方向を制御する構成になっている。
なお、本実施例のＨＳＴ２１では油圧ポンプのみを可変容積型とし、油圧モータは固定容積型としているが、その構成のＨＳＴに限るものでもない。例えば、油圧ポンプと油圧モータの双方を可変容積型とする構成でも、本発明を適用することができる。
【００１３】
ミッション３０の構成について、図１乃至図４を参照して説明する。
ミッション３０はミッションケース３３により被装されており、該ミッションケース３３にはポンプ出力軸２５、モータ出力軸２６、出力軸２７、副変速軸２８、ＰＴＯ軸５３等が水平で前後方向に配設され、それぞれ回動自在に支持されている。また、ミッションケース３３内には前からＨＳＴ２１、遊星歯車機構１０、前後進切換機構１６が順に配設されている。
【００１４】
そして、遊星歯車機構１０の後部において、油圧−機械式変速装置の出力軸２７に前進ギア１１と後進ギア１２の二つのギア１１・１２が遊嵌され、これらのギア１１・１２、前後進切換クラッチ１９、リバースギア１５及びパイプ軸７の前後に形成されたギア７ａ・７ｂ等で前後進切換機構１６を形成している。
そして、前進ギア１１及び後進ギア１２と、出力軸２７との間には前後進切換クラッチ１９を介設している。この前後進切換クラッチ１９は、スライダ１９ａを前後に摺動させることによって出力軸２７が、前進ギア１１とのみ係合した状態（Ｆ）、後進ギア１２とのみ係合した状態（Ｒ）、前進ギア１１及び後進ギア１２のいずれにも係合しない状態（Ｎ）に切り換えることができるようにしている。よって、前後進切換クラッチ１９は二つの駆動モード（前進駆動モードと後進駆動モード）を切り換えるために用いられ、駆動モードに応じて、前進ギア１１と後進ギア１２のうちいずれか一方を出力軸２７と係合させ他方を係合解除させることにより、前進ギア１１と後進ギア１２のいずれか一方から出力軸２７に動力が伝達されるようにしている。
【００１５】
また、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出したモータ出力軸２６には、モータ側入力ギア９が外嵌されており、該モータ側入力ギア９と、前記出力軸２７に遊嵌したサンギア１の前部に外嵌したギア６とが噛合してサンギア１を出力軸２７を中心として回転駆動している。
【００１６】
一方、前記ポンプ出力軸２５は前記ＨＳＴ２１のセンタセクション３２を貫通してミッションケース３３内に延出しており、該延出部分上にポンプ側入力ギア８を外嵌している。該ポンプ側入力ギア８と、サンギア１に同心的に遊嵌したキャリア５の前部外周面に形成したギア５ａとが噛合して、キャリア５を回転させている。
そして、該キャリア５には、前記サンギア１及びリングギア３と噛合する複数のプラネタリギア２・２が支承されて、これらの、サンギア１、プラネタリギア２・２、リングギア３、キャリア５等よりで遊星歯車機構１０を構成している。
【００１７】
前記遊星歯車機構１０の第一の要素たるサンギア１は出力軸２７に対して相対回転可能に外嵌され、プラネタリギア２は前記サンギア１と、サンギア１に同心して配置され前記前進ギア１１と一体的に回動する第三の要素たるリングギア３に噛合している。そして、前進ギア１１は、ポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前部に形成されたギア７ａに噛合している。
前記プラネタリギア２は、出力軸２７上に遊嵌された第二の要素たるキャリア５に回転自在に支持され、自転しながら該キャリア５とともに公転し得るように構成されている。該キャリア５の前部にはギア５ａが固設されており、該ギア５ａは、前記ポンプ出力軸２５上に外嵌したポンプ側入力ギア８と噛合している。
【００１８】
また、前記前進ギア１１と噛合するギア７ａを前端部に形成したパイプ軸７の後端には、ギア７ｂが形成され、従って、これらのギア７ａ・７ｂはポンプ出力軸２５に遊嵌した状態とされている。そして、後端側のギア７ｂはリバースギア１５を介して出力軸２７に遊嵌した後進ギア１２に動力を伝達している。
【００１９】
次に、前記前後進切換機構１６より後方の動力伝達構成について説明する。
【００２０】
出力軸２７の後端にはカップリングを介して伝達軸３４が連結されており、該伝達軸３４の後部に二つのギア１７・１８を固定している。
前記伝達軸３４と平行に副変速軸２８が支持され、該副変速軸２８上にはギア６０・６１が遊嵌されており、該ギア６０・６１が前記ギア１７・１８に噛合して互いに異なる回転数で駆動している。そして、副変速軸２８に設けられた副変速クラッチ６２を操作することにより、ギア６０・６１のうちいずれか一方の回転駆動力を副変速軸２８に伝達できるように構成し、副変速機構を構成している。該副変速軸２８の後端にはベベルギア６９が形設され、該ベベルギア６９を介して後輪デフ７０に動力が伝達される。
【００２１】
また、図３に示す如く、副変速軸２８の前端部には二つのギア６３・６４が固設されており、該ギア６３・６４は前輪出力軸２９上に遊嵌されたギア６５・６６にそれぞれ噛合し、該ギア６５・６６を異なる回転数で駆動している。また、前輪出力軸２９上には二つの油圧クラッチ６７・６８が設けられており、該油圧クラッチ６７・６８のうちいずれか一方を接続することにより、ギア６５・６６のいずれか一方の回転駆動力を前輪出力軸２９に伝達できるようにし、前輪増速切換機構を構成している。
【００２２】
次に、図１を参照してＰＴＯ駆動系を説明する。
前記ポンプ出力軸２５の後端はＰＴＯクラッチ４０を介してＰＴＯ入力軸４１に伝達される。ＰＴＯ入力軸４１の後端には三つのギア４２・４３・４４が相対回転不能に挿嵌され、それぞれＰＴＯ副変速軸４５に遊嵌されたギア４６・４７・４８に噛合している。そしてＰＴＯ副変速クラッチ４９の操作により三段階に変速された出力が、ギア５０・５２・５４を介してＰＴＯ軸５３に伝達され、作業機等に動力を伝達するよう構成している。
【００２３】
次に、以上の構成におけるトランスミッションにおいて、前進・後進の各駆動モードにおける走行駆動系の駆動伝達構成を説明する。
【００２４】
最初に、前進駆動モードとしたときの駆動伝達構成について説明する。
前進駆動モードにおいては、前記前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７は前進ギア１１と係合され、後進ギア１２とは係合を解除される。
【００２５】
油圧モータ２３から後方へ延出したモータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９と噛合するサンギア１の軸部に外嵌されたギア６によって、モータ出力軸２６の回転動力はサンギア１に伝達されて、サンギア１を回転駆動する。
一方、油圧ポンプ２２から後方へ延出したポンプ出力軸２５に外嵌したポンプ側入力ギア８と噛合するキャリア５外周部に形成されたギア５ａにより、ポンプ出力軸２５の回転動力がキャリア５に伝達される。キャリア５が回転すると、遊星歯車機構１０のプラネタリギア２が回転して、該プラネタリギア２によってサンギア１及びリングギア３に動力が伝達される。
従って、前記キャリア５に支持され、さらに前記サンギア１に噛合しているプラネタリギア２には、両者５・１の回転が合成されて伝達され、該合成された駆動力が、該プラネタリギア２に噛合するリングギア３に伝達される。リングギア３は出力軸２７に遊嵌した前進ギア１１と連結部材１１ａを介して連結固定されており、リングギア３と前進ギア１１は出力軸２７を中心に同様に回転する。そして、前進ギア１１の回転動力は前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７に伝達されている。
【００２６】
このとき、モータ出力軸２６のからの出力と、ポンプ出力軸２５からの出力とが合成された回転動力によって、出力軸２７は前進側へ回転することになる。従って、油圧ポンプ２２と油圧モータ２３の出力の大小によって出力軸２７の回転速度を変化させ走行速度を変化させるのである。
そして、出力軸２７の動力は副変速軸２８を経て後輪や前輪に伝達され、車両が駆動されることとなる。
【００２７】
次に、後進駆動モードとしたときの駆動伝達構成について説明する。
後進駆動モードにおいては、前記前後進切換クラッチ１９によって出力軸２７は後進ギア１２に係合され、前進ギア１１は係合を解除される。
【００２８】
油圧モータ２３から後方へ延出したモータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９と噛合するサンギア１の軸部に外嵌されたギア６によって、モータ出力軸２６の回転動力はサンギア１に伝達されて、サンギア１を回転駆動している。
一方、油圧ポンプ２２から後方へ延出したポンプ出力軸２５に外嵌した入力ギア８と噛合するキャリア５外周部に形成されたギア５ａにより、ポンプ出力軸２５の回転動力がキャリア５に伝達される。キャリア５が回転すると、遊星歯車機構１０のプラネタリギア２に伝達されて、該プラネタリギア２によってサンギア１に動力が伝達される。
【００２９】
そして、該プラネタリギア２はリングギア３と噛合しており、リングギア３は出力軸２７に遊嵌した前進ギア１１と連結部材１１ａを介して連結固定されており、リングギア３と前進ギア１１は出力軸２７を中心に同様に回転する。前進ギア１１は前後進切換クラッチ１９とは係合が解除されているので、該前進ギア１１の回転は出力軸２７に伝達されずに、前進ギア１１と噛合する出力ギア７ａによって、該出力ギアを前端に形成するパイプ軸７に伝達される。パイプ軸７が回転駆動されると、この回転動力は、該パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂからリバースギア１５を介して出力軸２７に遊嵌した後進ギア１２に伝達される。そして、後進駆動モードでは前後進切換クラッチ１９が後進ギア１２に係合されているので、該後進ギア１２によって油圧モータ２３と油圧ポンプ２２の出力を合成した回転が出力軸２７に伝達される。さらに、出力軸２７の動力は副変速軸２８を経て後輪や前輪に伝達され、車両が駆動されることとなる。
【００３０】
次に、ＨＳＴ斜板制御機構の構成を説明する。
【００３１】
本実施例においては図３に示す如く、モータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９に近接して設けた検出器８１で、該モータ出力軸２６の回転量をパルス信号として検出し、またその回転方向をも検出できるようにしている。さらに、図４に示す如く、前記出力軸２７に固定したダミーギア８２ａにも検出器８２を近接して設け、該検出器８２にて該出力軸２７の回転量やその方向を検出している。また、図１に示す如く、エンジン２０のクランク軸にも検出器８３が設けられて、エンジン回転数を検出可能としている。
【００３２】
車両の運転席には主変速レバー８４が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８４ａが配設され、該主変速レバー８４の操作位置を検出できるようにしている。また、同様に前後進切換レバー８９が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８９が配設され、該主変速レバー８９の操作位置を検出できるようにしている。さらに、副変速スイッチ８７も設けられて、該副変速スイッチ８７の操作位置を検出できるようにしている。
なお、本実施例では、主変速レバー８４は中立と変速に、前後進切換レバー８９は前進、中立及び後進に、副変速スイッチ８７は低速、中速及び高速に切換操作可能としている。
【００３３】
図４に示す如く前記三つの検出器８１・８２・８３は制御装置９０に電気的に接続され、該制御装置９０は前記主変速レバー８４の操作位置や前記検出器８２の検出値をもとに、車速が該主変速レバー８４で指示される車速となるよう、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６を通じて前記油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を制御する。
【００３４】
また、前記第前後進切換クラッチ１９のシフタ１９ａを駆動する油圧シリンダ９４には、電磁弁９３が接続されて圧油を給排可能に構成されており、前記制御装置９０は該電磁弁９３に対し電気的に接続され、同様に制御装置９０に接続されている前記前後進切換レバー８９の操作位置を検出することによって、前記電磁弁９３を制御するようにしている。
【００３５】
また、制御装置９０では、回動角検出手段８９ａで得られた前後進切換レバー８９の操作位置が、前進位置であるとき、「前進駆動モード」となって前記電磁弁９３に信号を送り、前記前後進切換クラッチ１９を前進ギア１１と係合させ、後進ギア１２との係合を解除させる。一方、後進位置であるとき、「ＨＳＴ後進駆動モード」となって電磁弁９３に信号を送り、前記前後進切換クラッチ１９を後進ギア１２と係合させ、前進ギア１１との係合を解除させる。また、中立位置であるとき、電磁弁９３に信号を送って前後進切換クラッチ１９と、前進ギア１１及び後進ギア１２の双方ともの係合を解除させる。このように、前記電磁弁９３を電気的に制御してクラッチ１９を係脱させるように構成している。
【００３６】
なお、車両の運転部の適宜位置にはクラッチ係脱手段たるクラッチペダル８５が配設され、該クラッチペダル８５の枢支部にはその踏込み量を検出するための回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８５ａが配設されて、該回動角検出手段８５ａは制御装置９０に接続されている。
そして制御装置９０はクラッチペダル８５の踏込み量を調べ、予め定められた所定の閾値Ａをこえて踏み込まれている場合は前記駆動モードの如何にかかわらず、前後進切換クラッチ１９は前進ギア１１及び後進ギア１２の双方とも係合が解除された状態となるよう制御する。
この制御によって、前後進切換クラッチ１９には、前述の如く駆動モードを切り換えさせるとともに、車両のメインクラッチ（動力伝達クラッチ）としての役割をも担わせている。
【００３７】
ここで、ＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の吐出量と、油圧−機械式変速装置の出力軸である出力軸２７の関係について説明する。
図５は、縦軸を油圧ポンプ吐出量、横軸を車速、即ち、油圧−機械式変速装置の合成出力による出力軸２７の回転数としたグラフである。図のグラフＧ１はポンプ吐出量が−Ａから＋Ａの範囲で変化した場合の後進モードによるポンプ吐出量と車速の関係を表し、グラフＧ２が前進モードによるポンプ吐出量と車速の関係を表している。つまり、上述した後進モードから前進モードへの切換操作は、この二つのグラフＧ１・Ｇ２の交点Ｆ１において行うことを示している。
交点Ｆ１では車速がゼロであり、即ち、出力軸２７の回転数がゼロの状態であり、ポンプ吐出量は−Ａから＋Ａの範囲で変化した場合の最大値となっている。
【００３８】
また、図のＦ０点はＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２のポンプ吐出量がゼロとなる点、即ち、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの角度がゼロとなる点である。
このＦ０点では、制御装置９０又は、ＨＳＴ２１の少なくとも一方が故障したときに、主変速レバー８４及び副変速スイッチ８７を定位置に固定し、前後進切換レバー８９とエンジンの回転数を操作することで車両を一時的に走行させて圃場から脱出するための、非常用走行機構を作動させることができる。
【００３９】
以下に、上記非常用走行機構について説明する。
【００４０】
まず、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出するモータ出力軸２６の回転を強制的に固定して、モータ出力軸２６からの出力を遊星歯車機構１０や出力軸２７に伝達しないようにするとともに、遊星歯車機構１０のサンギア１の回転を固定する。
例えば、図６に示す如く、ミッションケース３３に穿設した孔３３ａに挿入した状態にある検出器８１を取り外して、露出した孔３３ａから硬質の棒状部材１０２を挿入してモータ側入力ギア９に噛ませて、モータ側入力ギア９の回転を強制的に固定することができ、また、該モータ側入力ギア９に噛合するギア６が固定されることによって、サンギア１の回転が固定される。但し、前記棒状部材１０２はモータ出力軸２６の回転力に抗することのできる物質を採用して、非常用走行時に折れたり破砕したりしないようにする。
そして、非常用走行機構を作動させるときには主変速レバー８４は中立位置に固定してＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａ角度をゼロとし、副変速スイッチ８７は低速位置（Ｌｏ）に固定しておく。
【００４１】
また、図４に示す如く、非常用回路９９として、制御装置９０を経由しない電気回路を構成する。非常用回路９９には、その電気回路を必要に応じて閉じることのできるよう接続部材９９ａが設けられていて、通常は非常用回路９９が開いていて電気信号は経由しないようにされている。そして、非常用回路９９の接続部材９９ａを接続して電気回路を閉じると、電気信号は優先的に非常用回路９９を経由して送られるようにされている。
【００４２】
上述の如くモータ側入力ギア９の回転を強制的に固定すると、エンジン２０の動力は油圧ポンプ２２後方から延出するポンプ出力軸２５からのみミッション３０に伝達される。但し、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの角度はゼロであるので、エンジン２０からの動力はＨＳＴ２１で変速されない。
ポンプ出力軸２５に伝達された回転動力は該ポンプ出力軸２５に外嵌された入力ギア８が、出力軸２７に遊嵌したキャリア５の前部に形成されたギア５ａと噛合して、遊星歯車機構１０へ伝達される。キャリア５が回転すると、該キャリア５に支承されたプラネタリギア２・２が、その回転を固定されているサンギア１と噛合しながらサンギア１の周囲を回転する。そして、該プラネタリギア２・２と噛合しているリングギア３によって、該リングギア３と一体となって回転する前進ギア１１に動力が伝達される。
【００４３】
そして、前後進切換クラッチ１９が前進ギア１１と係合しているときは、前進ギア１１の回転が出力軸２７に伝達され、車両が前進する方向に出力軸２７が回転駆動される。
また、前後進切換クラッチ１９が後進ギア１２と係合しているときは、前記前進ギア１１の回転がポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前端に形成されたギア７ａと噛合して、該パイプ軸７を回転駆動し、さらに、パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂによって、リバースギア１５を介して後進ギア１２に動力が伝達され、出力軸２７が車両が後進する方向へ回転駆動される。
【００４４】
このように、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障したとき、非常用走行機構によって、前後進切換クラッチ１９を操作する前後進切換レバー８９で、走行方向の前後進を操作し、車速、即ち、出力軸２７の回転数はエンジン２０の回転数によって調整して、車両を走行させることができる。
よって、車両が圃場の中にあるとき等に、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障すれば、圃場内でトランスミッションを分解・修理することは困難であるが、本発明により車両の圃場からの脱出は可能となり、上記非常用走行機構によって車両は作業しやすい位置まで走行したうえで修理することができるので、作業能率の向上に寄与する。
【００４５】
〔第二実施例〕
次に、第二実施例について説明する。
図７及び図８に示す如く、第二実施例は、前述の第一実施例と略同一の構成であるが、さらにモータ出力軸２６とモータ側入力ギア９との間にクラッチ２６ａを設け、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３から動力伝達の入切を、モータ出力軸２６から出力軸２７との間で制御できるようにしている。
【００４６】
これに加え、前進ギア１１と出力軸２７の間に第一油圧クラッチ１３を介設し、後進ギア１２と出力軸２７との間に第二油圧クラッチ１４を介設している。この第一油圧クラッチ１３及び第二油圧クラッチ１４は、二つの駆動モード（前進駆動モードと後進駆動モード）を切り換えるために用いられ、駆動モードに応じて、前進ギア１１と後進ギア１２のうちいずれか一方を第一油圧クラッチ１３又は第二油圧クラッチ１４と係合させ他方を係合解除させることにより、前進ギア１１と後進ギア１２のいずれか一方から出力軸２７に動力が伝達されるようにしている。
【００４７】
次に、第二実施例におけるＨＳＴ斜板制御機構の構成を説明する。
【００４８】
図７及び図８に示す如く、モータ出力軸２６に外嵌したモータ側入力ギア９に近接して設けた検出器８１で、該モータ出力軸２６の回転量をパルス信号として検出し、またその回転方向をも検出できるようにしている。さらに、前記出力軸２７に固定したダミーギア８２ａにも検出器８２を近接して設け、該検出器８２にて該出力軸２７の回転量やその方向を検出している。また、エンジン２０のクランク軸にも検出器８３が設けられて、エンジン回転数を検出可能としている。
【００４９】
車両の運転席には主変速レバー８４が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８４ａが配設され、該主変速レバー８４の操作位置を検出できるようにしている。また、同様に前後進切換レバー８９が設けられて、その枢支部には回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８９が配設され、該主変速レバー８９の操作位置を検出できるようにしている。さらに、副変速スイッチ８７も設けられて、該副変速スイッチ８７の操作位置を検出できるようにしている。
なお、本実施例では、主変速レバー８４は中立と変速に、前後進切換レバー８９は前進、中立及び後進に、副変速スイッチ８７は低速、中速及び高速に切換操作可能としている。
【００５０】
図８に示す如く前記三つの検出器８１・８２・８３は制御装置９０に電気的に接続され、該制御装置９０は前記主変速レバー８４の操作位置や前記検出器８２の検出値をもとに、車速が該主変速レバー８４で指示される車速となるよう、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６を通じて前記油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を制御する。
また、前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４や、前記第三のクラッチ２６ａのシフタを駆動する油圧シリンダ９７には、それぞれ電磁弁９１・９２・９８が接続されて圧油を給排可能に構成されており、前記制御装置９０は該電磁弁９１・９２・９８に対し電気的に接続されている。
【００５１】
前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４に接続された電磁弁９１・９２は前記前後進切換レバー８９の操作位置を検出することによって制御されている。
制御装置９０では、回動角検出手段８９ａで得られた前後進切換レバー８９の操作位置が、前進位置であるとき、「前進駆動モード」となって前記電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第一の油圧クラッチ１３を前進ギア１１と係合させ、第二の油圧クラッチ１４と後進ギア１２との係合を解除させる。一方、後進位置であるとき、「ＨＳＴ後進駆動モード」となって電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第二の油圧クラッチ１４を後進ギア１２と係合させ、前記第一の油圧クラッチ１３と前進ギア１１との係合を解除させる。また、中立位置であるとき、電磁弁９１・９２に信号を送って前記第一・第二油圧クラッチ１３・１４と、前進ギア１１又は後進ギア１２の双方ともの係合を解除させる。このように、前記電磁弁９３を電気的に制御してクラッチ１９を係脱させるように構成している。
【００５２】
なお、車両の運転部の適宜位置にはクラッチ係脱手段たるクラッチペダル８５が配設され、該クラッチペダル８５の枢支部にはその踏込み量を検出するための回動角検出手段（例えば、ポテンショメータ）８５ａが配設されて、該回動角検出手段８５ａは制御装置９０に接続されている。
そして、制御装置９０によってクラッチペダル８５の踏込み量を調べ、予め定められた所定の閾値Ａをこえて踏み込まれている場合は前記駆動モードの如何にかかわらず、第一・第二油圧クラッチ１３・１４は前進ギア１１及び後進ギア１２の双方とも係合が解除された状態となるよう制御する。
この制御によって、第一・第二油圧クラッチ１３・１４には、前述の如く駆動モードを切り換えさせるとともに、車両のメインクラッチ（動力伝達クラッチ）としての役割をも担わせている。
【００５３】
そして、第二実施例においても、第一実施例と同様に、制御装置９０又は、ＨＳＴ２１の少なくとも一方が故障したときに、主変速レバー８４及び副変速スイッチ８７を定位置に固定し、前後進切換レバー８９とエンジンの回転数を操作することで車両を一時的に走行させて圃場から脱出するための、非常用走行機構を作動させることができる。
【００５４】
以下に、上記非常用走行機構について説明する。
【００５５】
まず、ＨＳＴ２１の油圧モータ２３より後方に延出するモータ出力軸２６に設けられたクラッチ２６ａを切断して、モータ出力軸２６からの出力を遊星歯車機構１０や出力軸２７に伝達しないようにする。
そして、非常用走行機構を作動させるときには主変速レバー８４は中立位置に固定してＨＳＴ２１の油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａ角度をゼロとし、副変速スイッチ８７は低速位置（Ｌｏ）に固定しておく。但し、前後進切換レバー８９を操作するときには、一時的に主変速レバー８４を操作する必要がある。
【００５６】
また、図７に示す如く、非常用回路９９として、制御装置９０を経由しない電気回路を構成する。非常用回路９９には、その電気回路を必要に応じて閉じることのできるよう接続部材９９ａが設けられていて、通常は非常用回路９９が開いていて電気信号は経由しないようにされている。そして、非常用回路９９の接続部材９９ａを接続して電気回路を閉じると、電気信号は優先的に非常用回路９９を経由して送られるようにされている。
【００５７】
エンジン２０の動力は油圧ポンプ２２後方から延出するポンプ出力軸２５からのみミッション３０に伝達され、ポンプ出力軸２５に伝達された動力は該ポンプ出力軸２５に外嵌された入力ギア８が、出力軸２７に遊嵌したキャリア５の前部に形成されたギア５ａと噛合して、遊星歯車機構１０へ伝達される。キャリア５が回転すると、該キャリア５に支承されたプラネタリギア２・２が、その回転を固定されているサンギア１と噛合しながらサンギア１の周囲を回転する。そして、該プラネタリギア２・２と噛合しているリングギア３によって、該リングギア３と一体となって回転する前進ギアに動力が伝達される。
【００５８】
そして、第一油圧クラッチ１３が前進ギア１１と係合しているときは、前進ギア１１の回転が出力軸２７に伝達され、車両が前進する方向に出力軸が回転駆動される。
また、第二油圧クラッチ１４が後進ギア１２と係合しているときは、前記前進ギア１１の回転がポンプ出力軸２５に遊嵌されたパイプ軸７の前端に形成されたギア７ａと噛合して、該パイプ軸７を回転駆動し、さらに、パイプ軸７の後端に形成されたギア７ｂによって、リバースギア１５を介して後進ギア１２に動力が伝達され、出力軸２７が車両が後進する方向へ回転駆動される。
【００５９】
このように、ＨＳＴ２１や該ＨＳＴ２１を制御している制御装置９０が故障したとき、非常用走行機構によって、第一・第二油圧クラッチ１３・１４を操作する前後進切換レバー８９で、走行方向の前後進を操作し、車速、即ち、出力軸２７の回転数はエンジン２０の回転数によって調整して、車両を走行させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００６１】
即ち、請求項１に示す如く、可動斜板による可変容量型の油圧ポンプと油圧モータを有する油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前進ギアと後進ギアの切り替えによる前後進切換機構と、これらを制御する制御装置を具備した油圧―機械式変速装置を搭載する走行車両において、油圧式無段変速機構、制御装置、油圧式無段変速機構及び制御装置のうち何れかの故障時に、油圧ポンプの可動斜板角をゼロとし、さらに、遊星歯車機構の要素であるサンギアの回転を固定した状態でエンジンを回転させて走行するようにしたので、エンジンの回転動力を直接変速装置の出力軸に伝達して車両を走行させることを可能とし、さらに、前後進切換機構により前後動操作可能である。
【００６２】
請求項２に示す如く、前記油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前後進切換機構と制御装置とを接続している電子回路に、制御装置を経由しない非常用回路を構成したので、制御装置が故障しても、非常用回路を利用して一時的に車両を走行するよう制御可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧−機械式トランスミッションのスケルトン図。
【図２】ＨＳＴの側面断面展開図。
【図３】ミッション前部の側面断面展開図。
【図４】ＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図。
【図５】ＨＳＴ斜板の制御の例を説明するグラフ図。
【図６】モータ出力軸の回転を停止しサンギア１を固定させるための一例を示す図。
【図７】本発明の第二実施例に係るミッション前部の側面断面展開図。
【図８】同じくＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図。
【符号の説明】
１ サンギア
９ モータ側入力ギア
１０ 遊星歯車機構
１６ 前後進切換機構
２０ エンジン
２１ ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）
２２ 油圧ポンプ
２２ａ 可動斜板
２３ 油圧モータ
２５ ポンプ出力軸
２６ モータ出力軸
２７ 出力軸
９０ 制御装置
９９ 非常用回路
Claims (2)
- 可動斜板による可変容量型の油圧ポンプと油圧モータを有する油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前進ギアと後進ギアの切り替えによる前後進切換機構と、これらを制御する制御装置を具備した油圧―機械式変速装置を搭載する走行車両において、油圧式無段変速機構、制御装置、油圧式無段変速機構及び制御装置のうち何れかの故障時に、油圧ポンプの可動斜板角をゼロとし、さらに、遊星歯車機構の要素であるサンギアの回転を固定した状態でエンジンを回転させて走行するようにしたことを特徴とする作業車両の非常用走行機構。
- 前記油圧式無段変速機構と、遊星歯車機構と、前後進切換機構と制御装置とを接続している電子回路に、制御装置を経由しない非常用回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の非常用走行機構。
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