JP3927397B2

JP3927397B2 - HST swash plate control mechanism of hydraulic-mechanical transmission

Info

Publication number: JP3927397B2
Application number: JP2001323495A
Authority: JP
Inventors: 文雄石橋; 幸雄久保田; 晃史黒田
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd; Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd; Yanmar Co Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: JP2003130214A

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と称する）を具備する油圧−機械式変速装置の、ＨＳＴに加わる負荷の検出のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＨＳＴを備えた変速装置が知られている。ＨＳＴ式変速装置は可変容量型の油圧ポンプの可動斜板を主変速操作手段と連結連動して、該主変速操作手段を回動操作することにより油圧ポンプからの吐出量を変更して出力回転数を変更して主変速を行い、主変速操作手段を中立位置から逆方向に回動することにより前後進を切り換えて、同時に変速を行えるようにしている。
【０００３】
ＨＳＴは負荷が大きくなると、回路内の油圧が上昇し、油圧が上昇するとＨＳＴの特性上、油の漏れや圧縮により容積効率が低下し、油圧ポンプの可動斜板の角度が一定であっても油圧−機械式変速装置の車軸に連動する出力軸の回転数が変化し、すなわち、車速が変化する。また、ＨＳＴに加わる負荷は、油圧ポンプと油圧モータの間の回路に圧力検出手段を設けて、これにより検出される圧力値により、検出することが一般的にされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明に係る油圧−機械式変速装置では、変速装置の出力軸等の車軸に連動する軸の回転数を検出して、主変速操作手段の操作により決定された可動斜板の角度（ＨＳＴ斜板角）を補正することで、車速を主変速操作手段による操作に対して一定とするための構造であり、また、その補正値からＨＳＴに加わる負荷を検出するための方法を提案する。
【０００５】
【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。
【０００６】
後進域の全域〜前進低速域では、油圧式無段変速機構（２１）で変速した出力を得る「ＨＳＴモード」とし、前進の中速域〜高速域では、該油圧式無段変速機構（２１）による出力と、エンジン（２０）からの出力を遊星歯車機構（１０）で合成して変速した出力を得る「ＨＭＴモード」とした油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）において、主変速操作手段（８４）の操作位置に応じて、前記油圧式無段変速機構（２１）のＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角を変更し、該主変速操作手段（８４）の操作量を検出する回動角検出手段（８４ａ）、車軸に連動する出力軸（２７）の回転数を検出する検出器（８２）、及び、ＨＳＴ斜板角を変更させるアクチュエータ（８６）を備え、該出力軸（２７）の目標回転数を、主変速操作手段（８４）によって設定されたＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角に対応する値とし、該出力軸（２７）の検出器（８２）によって検出された回転数が目標回転数と異なれば、アクチュエータ（８６）を介してＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角を補正制御し、該アクチュエータ（８６）の補正操作量又はＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角の補正量より油圧式無段変速機構（２１）に加わる負荷を検出し、該補正量の値が予め設定した一定値を越えると、該油圧式無段変速機構（２１）の異常を警告し、メンテナンスを促すものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
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、図４はＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図である。
【０００９】
図５は制御装置のメイン制御フローを説明するフローチャート図、図６は図６は速度制御ブロックの処理を表すフローチャート図、図７は中立制御ブロックの処理を表すフローチャート図、図８はＰＴＯ軸に加わる負荷の算出式を示す図である。
【００１０】
本実施例では、ＨＳＴ（油圧式無段変速機構）を具備する変速装置の一例として、ＨＳＴと遊星歯車機構とを備えた油圧−機械式変速装置を挙げている。従って、本発明に係る作業車両のＨＳＴ斜板制御機構は、本実施例に限定されるものではなく、例えば、ＨＳＴを変速装置とした作業車両にも適応させることができる。以下に、本実施例に係る油圧−機械式変速装置を搭載した作業車両について説明する。
【００１１】
〔走行駆動系〕
まず、走行駆動系を説明する。図１及び図２に示すように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。
【００１２】
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、更には後述するＰＴＯ駆動系を介して、ＰＴＯ軸５３へも動力を伝達させている。
【００１３】
該ポンプ出力軸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。
【００１４】
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。
【００１５】
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内には遊星歯車機構１０が設けられている。遊星歯車機構１０は前記ＨＳＴ２１の後方に配設され、後述するサンギア１、プラネタリギア２、リングギア３、キャリア５等より構成されている。
【００１６】
一方、ＨＳＴ２１のモータ出力軸２６にはギア１２とリングギア３のボス部３ａが遊嵌されており、該リングギア３のボス部３ａと該モータ出力軸２６との間には第一の油圧パッククラッチ１３が、ギア１２とモータ出力軸２６との間には第二の油圧パッククラッチ１４が、それぞれ介在させてある。この二つの油圧パッククラッチ１３・１４は二つの駆動モード（ＨＭＴ駆動モードとＨＳＴ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二つの油圧パッククラッチ１３・１４のうちいずれか一方を係合させ他方を係合解除させることにより、リングギア３又はギア１２のいずれか一方を介して出力軸２７に動力が伝達されることとなる。
【００１７】
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。
【００１８】
この遊星歯車機構１０を説明する。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に遊嵌され、プラネタリギア２は前記サンギア１と、前記サンギア１に同心して配置された、第三の要素たるリングギア３に噛合している。ここでプラネタリギア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が形成されており、該ギア５ａは、前記ポンプ出力軸２５上に外嵌されたポンプ側入力ギア８と噛合している。
【００１９】
一方、前記出力軸２７と平行にＨＳＴ２１のモータ出力軸２６が配設されており、該モータ出力軸２６上にはモータ側入力ギア９が固定されて、出力軸２７に遊嵌したサンギア１の前部に外嵌固定したギア６とモータ側入力ギア９が噛合してサンギア１を回転駆動している。このモータ出力軸２６上には、モータ側入力ギア９の後方に更にギア１５が固設してあり、該ギア１５は、前記出力軸２７上に遊嵌される前記ギア１２と噛合している。
【００２０】
図１で示すように出力軸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１に示すように、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】
〔ＰＴＯ駆動系〕
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】
〔各駆動モードにおける駆動伝達構成〕
次に、以上の構成におけるトランスミッションにおいて、ＨＭＴ／ＨＳＴ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】
〔ＨＭＴ駆動モード〕
最初に、ＨＭＴ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。ＨＭＴ駆動モードにおいては前記二つの油圧パッククラッチ１３・１４のうち第一の油圧パッククラッチ１３は係合され、第二の油圧クラッチ１４は係合を解除される。
【００２５】
エンジン２０に連結されたポンプ出力軸２５に固設のポンプ側入力ギア８が、前記キャリア５に形成されたギア５ａに噛合しているので、ポンプ出力軸２５の回転出力が遊星歯車機構１０のキャリア５に伝達される。一方、モータ出力軸２６の回転出力によって、モータ側入力ギア９とサンギア１の前部に固設のギア６が噛合してサンギア１が回転駆動されている。従って、前記キャリア５に支持され、更に前記サンギア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。
【００２６】
そして、ＨＭＴ駆動モードにおいては前記第一の油圧パッククラッチ１３が係合するよう制御されるので、リングギア３の回転動力が出力軸２７に伝達される。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】
〔ＨＳＴ駆動モード〕
次に、ＨＳＴ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。ＨＳＴ駆動モードにおいては前記二つの油圧パッククラッチ１３・１４のうち第二の油圧クラッチ１４が係合され、第一の油圧パッククラッチ１３は係合を解除される。
【００２８】
ギア１２には前述のとおりギア１５が噛合されているので、モータ出力軸２６の回転出力が出力軸２７に伝達される。この動力は副変速軸２８を経て後輪や前輪に伝達され、車両が駆動される。
【００２９】
このＨＳＴ駆動モードにおいては、エンジン２０の出力が前後輪にまで伝達されるまでの間に遊星歯車機構１０を経由しない動力伝達構成となっている。即ち、エンジン２０の出力がポンプ出力軸２５を介してキャリア５を駆動するが、リングギア３のボス部３ａと出力軸２７が係合しないので、遊星歯車機構１０はそのキャリア５の回転により空転するのみとされる。結局は、エンジン２０の出力はＨＳＴ２１により変速されてモータ出力軸２６→出力軸２７と伝達された後、副変速されて前後輪に伝達されることになる。
【００３０】
〔ＨＳＴ斜板制御機構の構成〕
次に、ＨＳＴ斜板制御機構の構成を説明する。図４はＨＳＴ斜板制御のための構成を示す説明図である。
【００３１】
本実施例においては、図３及び図４に示すように、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。更に、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。また図４に示すように、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。更には車両の運転席には主変速操作手段である主変速レバー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。
【００３２】
図４に示すように前記三つの検出器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。これについては後述する。また、前記第一・第二油圧パッククラッチ１３・１４には、それぞれ電磁弁９１・９２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に対し電気的に接続されている。
【００３３】
制御装置９０は前記検出器８２・８３の検出値からトランスミッションの変速比を計算する演算手段を備えており、求められた変速比が高速側の一定領域にあるときは「ＨＭＴ駆動モード」となって前記電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第一の油圧パッククラッチ１３を係合させ、第二の油圧クラッチ１４を係合解除させる。一方、変速比が低速側の一定領域にあるときは「ＨＳＴ駆動モード」となって電磁弁９１・９２に信号を送り、前記第一の油圧パッククラッチ１３を係合解除させ、第二の油圧クラッチ１４を係合させる。即ち、中速域〜高速域では「ＨＭＴ駆動モード」、低速域では「ＨＳＴ駆動モード」というように、変速比に応じて二つの駆動モードを自動切換し、前記電磁弁９１・９２を電気的に制御してクラッチ１３・１４を係脱させるように構成しているのである。
【００３４】
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、第一・第二の油圧パッククラッチ１３・１４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・第二の油圧パッククラッチ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。言い換えれば、「ＨＳＴ駆動モード」のときは第二の油圧クラッチ１４が、「ＨＭＴ駆動モード」のときは第一の油圧パッククラッチ１３が、それぞれメインクラッチ（動力伝達クラッチ）としての役割を果たすように構成している。
【００３５】
〔斜板角制御〕
次に、上記ＨＳＴ斜板制御機構により行われる斜板角制御について、図５以降のフローチャートを参照しながら説明する。図５は制御装置のメイン制御フローを説明するフローチャート図、図６は速度制御ブロックの処理を表すフローチャート図、図７は中立制御ブロックの処理を表すフローチャート図である。
【００３６】
最初に、メインフローについて図５を参照しながら説明する。制御ループが開始されると、制御装置９０は主変速レバー８４の操作位置を調べ、該主変速レバー８４が中立位置（正確には、中立位置近傍の設定範囲以内）にあるかどうかを判定する（１０１）。中立位置近傍にない場合は後述する速度制御ブロックを実行し、その操作位置に応じてＨＳＴ斜板角を変更させる制御を行う（１０４）。主変速レバー８４が中立位置近傍の設定範囲内にある場合は、制御装置９０は前記検出器８２・８３の検出値から変速比を計算し、該変速比が予め設定されたゼロ付近の範囲（変速比−Ｕ〜＋Ｕ）内にあるか否かを判定する（１０２）。変速比が該設定範囲−Ｕ〜＋Ｕを外れている場合は、前記の速度制御ブロックを実行する。設定範囲−Ｕ〜＋Ｕ内にある場合は、後述する中立制御ブロックを実行し、本機を停止させるべくＨＳＴ斜板角を制御する。対応する制御ブロックを実行した後は、再びステップ１０１に戻り、同じ処理を反復する。
【００３７】
前記した速度制御ブロックについて、図６を参照して説明する。速度制御ブロックでは、まず、前記検出器８１又は検出器８２からのパルスを調べ、本機の実際の車速がゼロであるかどうか（実際には、ゼロ近傍の予め設定された車速の範囲に入っているかどうか）を判定する（２０１）。実際の車速が前記範囲に入っていない場合は、前記検出器８１からの信号をもとにモータ出力軸２６の回転方向を調べ、本機の進行方向と主変速レバー８４の操作方向との関係を判定する（２０５）。両者の関係が逆である場合は、主変速レバー８４の操作位置の如何にかかわらず、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐを中立位置に対応した値（ゼロ）に設定する（２０６）。この処理により、オペレータが主変速レバー８４を中立位置を跨いで急激に反転操作しても、激しい変速ショックは抑制されることになる。これについては後述する。
【００３８】
一方、前記条件分岐２０１において本機の実際の車速がゼロ近傍の前記範囲内に入っていると判定された場合、又は、前記条件分岐２０５において本機進行方向と主変速レバー８４の操作方向との関係が一致していると判定された場合は、制御装置９０はスイッチ８７の状態を調べ、その操作位置に応じて応答特性係数ｋの値を定める（２０２）。応答特性係数ｋは低速側が小さくなるように前記操作位置との対応関係を設定しており、本実施例では、「低速位置」Ｌの場合はｋ＝０．３、「中速位置」Ｍ及び「高速位置」Ｈの場合はｋ＝１としている。
【００３９】
次に制御装置９０は、主変速レバー８４の操作位置を調べる（２０３）。得られた主変速レバー８４の操作位置は数値として変数Ｒに保持され、この変数Ｒは前進側に操作された場合はプラスの値を、後進側に操作された場合はマイナスの値をとるようにしてある。主変速レバー８４が中立位置に操作されているときはＲはゼロであり、Ｒは、主変速レバー８４が中立位置から操作される量が大きいほど、ゼロから離れた値をとることとなる。
【００４０】
次に制御装置９０は、主変速レバー８４の操作位置を表す前記数値Ｒに前記応答特性係数ｋを乗じたものに基づいて、可動斜板２２ａを傾斜させる目標角度（ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐ）を定める（２０４）。このＰを定めるにあたっては、予め作成され制御装置９０に記憶されてある、両者の対応関係を表す関数又はマップが用いられる。この処理を行うことにより、主変速レバー８４の操作量に対する車両変速比の応答特性を、前記スイッチ８７に基づいて切り換えることができる。
【００４１】
こうして得られたＨＳＴ斜板制御目標値Ｐは数値で表され、モータ出力軸２６を正転させる側に可動斜板２２ａを傾斜させる場合は正の値、逆転させる側に可動斜板２２ａを傾斜させる場合は負の値とされ、可動斜板２２ａを中立位置に制御させる場合はＰ＝０が対応し、目標とする可動斜板２２ａの傾斜角度が大きくなるに従ってゼロから離れた値をとるようにしている。主変速レバー８４が中立位置にあれば前記Ｒはゼロであり、これに対応するＨＳＴ斜板制御目標値はＰ＝０になる。
【００４２】
以上に説明したフローにおいてＨＳＴ斜板制御目標値Ｐを決定した後は、該目標値Ｐに基づいた値をＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令する（２０７）。
【００４３】
但し、ＨＳＴ２１は、負荷が大きくなるに連れ、回路内の油圧が上昇し、ＨＳＴ２１の特性上、油の漏れや圧縮により容積効率が変化し、可動斜板２２ａの角度がある一定の値であっても、出力軸２７の回転数が変化することがある。そこで、本発明では、ＨＳＴ２１の容積効率の変化をくみ取ったＨＳＴ２１の斜板角制御を行うようにしている。以下に、その補正フローについて説明する。
【００４４】
上述の如くＨＳＴ斜板制御目標値Ｐが決定され、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６が該目標値Ｐに対応して作動したあとの検出器８２の値を読みとり、出力軸２７の実際の回転数ｍを検知し、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐに対応した出力軸２７の目標回転数Ｍｐであるかどうか判断する。すなわち、目標回転数Ｍと実際の回転数ｍとの差Ｍ（Ｍ＝Ｍｐ−ｍ）を算出し、差ＭがＨＳＴに加わる負荷により発生したと推定し、差Ｍを評価するのである（２０８）。なお、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐに対応する目標回転数Ｍｐは、予め作成され制御装置９０に記憶されてある、両者の対応関係を表す関数又はマップが用いられる。
【００４５】
差Ｍの値がゼロの時は、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６の補正制御は行わず、従って、ＨＳＴ斜板角はそのままの傾斜角度に維持される。このとき、先程ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値をメモリに記憶させて（２０９）、ブロックの処理を終了する。なお、本実施例において、「差Ｍの値がゼロ」は厳密にゼロ値ではなく、ゼロとその誤差範囲（−Ｍα〜＋Ｍα）の値をとるときゼロと見なすことにする。差Ｍのゼロ誤差範囲（−Ｍα〜＋Ｍα）は予め設定し制御装置９０に記憶させておく。誤差Ｍαは、ゼロに近い値であって、ＨＳＴに応じて個々に設定することが好ましい。
【００４６】
差Ｍの値がゼロ以外の値をとるとき（厳密には、誤差範囲（−Ｍα〜＋Ｍα）以外の値をとるとき）は、実際の回転数ｍが目標回転数Ｍｐと異なるわけであるから、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐを補正して、ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６の補正制御をしなければならない。そこで、差Ｍの値に対応するＨＳＴ斜板制御の補正角度である補正値ｊをＨＳＴ斜板制御目標値Ｐに加味した真のＨＳＴ斜板制御目標値Ｐ１を決定する（２１０）。なお、このＨＳＴ斜板制御目標値Ｐ１を定めるにあたっては、予め作成され制御装置９０に記憶されてある、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐと補正値ｊの両者の対応関係を表す関数又はマップが用いられる。
【００４７】
そして、新たに決定された真のＨＳＴ斜板制御目標値Ｐ１に基づいた値をＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令する（２１１）。この補正フローは、差Ｍの値がゼロに近付くまで反復され、より実際の回転数ｍを目標の回転数Ｍｐに近づけて、所望通りの車速を得るようにする。差Ｍの値がゼロとなると、先程ＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値をメモリに記憶させて（２０９）、ブロックの処理を終了する。
このように、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐを補正制御することで、油温の上昇や、ＨＳＴ容積効率の変化に対応して、主変速レバー８４の操作量に対し一定の車速を保持することができる。
【００４８】
また、前記補正値ｊの値は、ＨＳＴ２１に加わる負荷の値によって変化する。すなわち、補正値ｊの値を知ることで、ＨＳＴ２１に加わる負荷を検出することができるのである。そして、補正値ｊの値が予め設定した一定値を越えると、ＨＳＴ２１の異常を警告するようにして、メンテナンスを促すようにする。なお、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐに基づいてＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値と、ＨＳＴ斜板制御目標値Ｐ１に基づいてＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値との差を知ることで、ＨＳＴ２１に加わる負荷を検出するようにすることもできる。
【００４９】
本実施例のように、ＨＳＴ２１の負荷検出手段として、通常のＨＳＴ斜板制御に必要とされる検出手段から得られる情報を基にＨＳＴ２１の負荷を検出することができるので、ＨＳＴ回路内の圧力を圧力センサ等のＨＳＴの負荷検出のための検出手段を別途設ける必要がなく、コストダウンに寄与している。
【００５０】
さらに、上述の如くＨＳＴ２１に加わる負荷を知ることで、ＰＴＯ軸５３から取り出した動力を利用して作業する場合、エンジン２０に加わる負荷とＨＳＴ２１に加わる負荷から、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷を算出することができる（図８）。すなわち、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷は、エンジン２０に加わる負荷と、ＨＳＴ２１に加わる負荷の差であり、このようにＰＴＯ軸５３に加わる負荷を制御装置９０で自動的に算出して、作業者がＰＴＯ軸５３に加わる負荷の値を容易に知ることができるようにしている。なお、エンジン２０に加わる負荷はエンジン２０に装備された電子制御式ガバナ１０３において検出され、数値として制御装置９０に伝達されるようにしている。そして制御装置９０において、同じく数値として検出したＨＳＴ２１に加わる負荷との差からＰＴＯ軸５３に加わる負荷が数値として算出される。さらに、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷の値が予め定めた一定値を越えたり、又は、ＰＴＯ軸５３に作業機を連結していない場合にＰＴＯ軸５３に加わる負荷が検出されたりすれば、動作異常を警告するように構成されている。
【００５１】
上述のようにＰＴＯ軸５３に加わる負荷を知ることができるので、ロータリによる耕耘作業等では、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷の大きさによって耕深を変化させたり、車速を変化することで過負荷を防止したりすることができる。また、芝刈り作業等では、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷が大きくなると刈り取った芝が多く、逆に、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷が小さくなると刈り取った芝が少ないと判断できる。よって、ＰＴＯ軸５３に加わる負荷の大きさに応じて車速を変化させることで、刈り取る芝の量を一定に保持しなながら作業することができる。
【００５２】
中立制御ブロックについて、図７を参照して説明する。中立制御の処理においては、まず、中立制御ブロックに切り換わった直後であるか否か（言い換えれば、直前まで速度制御ブロックの処理が行われていたか否か）を判定し（３０１）、中立制御ブロックに切り換わった直後であればカウント積算値ｎをゼロに初期化する（３０２）。次に、前記モータ出力軸２６に設けられた回転数検出器８１が前回の制御ループから今回の制御ループまでの間に送信するパルスをカウントして、そのパルスの回数を変数Ｃに記憶させる（３０３）。回転数検出器８１は、前記モータ側入力ギア９の一歯分の回転を一回のパルスとして検出するように構成される。従って、前記パルス回数Ｃは該モータ出力軸２６の回転速度に比例し、まったく静止しているときはＣ＝０となる。なお、パルス回数Ｃはモータ出力軸２６の回転方向に関わらず、常に正の値をとる。
【００５３】
制御装置は次に、回転数検出器８１からの信号に基づいて、前記モータ出力軸２６の回転方向を判定する（３０４）。前記モータ出力軸２６の回転が正転方向の場合は、前回の制御ループにおけるカウント積算値ｎをメモリから読み出した上で、前記パルス回数Ｃをカウント積算値ｎに加算し（３０５）、得られたカウント積算値ｎが所定の設定値＋Ｎを上回っているかどうかを判定する（３０６）。上回っている場合は、前回のＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値より設定値Ｓだけ逆転側（前記モータ出力軸２６の逆転側をいう。）にシフトさせた値を該アクチュエータ８６に対し指令するとともに（３０７）、積算値ｎをゼロにリセットする（３０８）。更には、ＨＳＴ斜板角アクチュエータに対し新しく指令した値をメモリに保持させる（３０９）。カウント積算値ｎが所定の設定値＋Ｎを上回っていない場合は該アクチュエータ８６の制御は行わず、従って、ＨＳＴ斜板角はそのままの傾斜角度に維持される。
【００５４】
一方、前記条件分岐３０４において前記モータ出力軸２６の回転が逆転方向であると判定された場合は、前回の制御ループにおけるカウント積算値ｎをメモリから読み出した上で、前記パルス回数Ｃをカウント積算値ｎから減算し（３１０）、得られたカウント積算値ｎが所定の設定値−Ｎを下回っているか判定する（３１１）。下回っている場合は、前回のＨＳＴ斜板角アクチュエータ８６に指令した値より設定値Ｓだけ正転側（前記モータ出力軸２６の正転側をいう。）にシフトさせた値を該アクチュエータ８６に対し指令するとともに（３１２）、積算値ｎをゼロにリセットする（３０８）。更には、ＨＳＴ斜板角アクチュエータに対し新しく指令した値をメモリに保持させる（３０９）。カウント積算値ｎが所定の設定値−Ｎを下回っていない場合は該アクチュエータ８６の制御は行わず、従って、ＨＳＴ斜板角はそのままの傾斜角度に維持される。
【００５５】
以上のフローの後、新しいカウント積算値ｎをメモリに記憶させて（３１３）、中立制御ブロックのフローが終了する。
【００５６】
【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。
【００５７】
後進域の全域〜前進低速域では、油圧式無段変速機構（２１）で変速した出力を得る「ＨＳＴモード」とし、前進の中速域〜高速域では、該油圧式無段変速機構（２１）による出力と、エンジン（２０）からの出力を遊星歯車機構（１０）で合成して変速した出力を得る「ＨＭＴモード」とした油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）において、主変速操作手段（８４）の操作位置に応じて、前記油圧式無段変速機構（２１）のＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角を変更し、該主変速操作手段（８４）の操作量を検出する回動角検出手段（８４ａ）、車軸に連動する出力軸（２７）の回転数を検出する検出器（８２）、及び、ＨＳＴ斜板角を変更させるアクチュエータ（８６）を備え、該出力軸（２７）の目標回転数を、主変速操作手段（８４）によって設定されたＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角に対応する値とし、該出力軸（２７）の検出器（８２）によって検出された回転数が目標回転数と異なれば、アクチュエータ（８６）を介してＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角を補正制御し、該アクチュエータ（８６）の補正操作量又はＨＳＴ斜板（２２ａ）の傾斜角の補正量より油圧式無段変速機構（２１）に加わる負荷を検出し、該補正量の値が予め設定した一定値を越えると、該油圧式無段変速機構（２１）の異常を警告し、メンテナンスを促すので、油温の上昇や、ＨＳＴの容積効率の変化に対応して、ＨＳＴ斜板角を変更し車軸に連動する軸の回転数を種変速操作手段の操作量に対し一定とすることができる。
【００５８】
また、ＨＳＴ斜板角の補正量よりＨＳＴに加わる負荷を検出するので、ＨＳＴの油圧ポンプと油圧モータの間に圧力センサを設けずとも、ＨＳＴ斜板角を制御するために必要な検出手段のみでＨＳＴに加わる負荷を検出することができるのである。
【００５９】
また、アクチュエータの補正操作量よりＨＳＴに加わる負荷を検出するので、ＨＳＴの油圧ポンプと油圧モータの間に圧力センサを設けずとも、ＨＳＴ斜板角を制御するために必要な検出手段のみでＨＳＴに加わる負荷を検出することができるのである。
【００６０】
また、該補正量の値が予め設定した一定値を越えると、該油圧式無段変速機構（２１）の異常を警告し、メンテナンスを促すので、油圧式無段変速機構（２１）に発生した異常を素早く感知することが出来るのである。
【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】制御装置のメイン制御フローを説明するフローチャート図。
【図６】図６は速度制御ブロックの処理を表すフローチャート図。
【図７】中立制御ブロックの処理を表すフローチャート図。
【図８】ＰＴＯ軸に加わる負荷の算出式を示す図。
【符号の説明】
２０エンジン
２１ＨＳＴ（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
８１検出器
８２検出器
８４主変速レバー（主変速操作手段）
８４ａ検出手段
８６アクチュエータ
９０制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for detecting a load applied to an HST in a hydraulic-mechanical transmission including a hydraulic continuously variable transmission mechanism (hereinafter referred to as HST).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a transmission equipped with an HST is known. In the HST transmission, the movable swash plate of the variable displacement hydraulic pump is connected to the main transmission operating means, and the main transmission operating means is rotated to change the discharge amount from the hydraulic pump and rotate the output. The main shift is performed by changing the number, and the main shift operation means is rotated in the reverse direction from the neutral position to switch the forward and backward travel so that the shift can be performed simultaneously.
[0003]
When the load increases, the hydraulic pressure in the circuit increases. When the hydraulic pressure increases, the volumetric efficiency decreases due to oil leakage and compression due to the characteristics of the HST, and even if the angle of the movable swash plate of the hydraulic pump is constant. The rotation speed of the output shaft that is linked to the axle of the hydraulic-mechanical transmission changes, that is, the vehicle speed changes. In general, the load applied to the HST is detected by a pressure detection means provided in a circuit between the hydraulic pump and the hydraulic motor, and the pressure value detected thereby.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the hydraulic-mechanical transmission according to the present invention, the rotational speed of a shaft interlocked with an axle such as the output shaft of the transmission is detected, and the angle of the movable swash plate (HST slope) determined by the operation of the main transmission operating means. By correcting the plate angle), a structure for making the vehicle speed constant with respect to the operation by the main shift operating means and a method for detecting the load applied to the HST from the correction value are proposed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0006]
In the reverse range to the forward low speed range, an “HST mode” is obtained to obtain an output shifted by the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21), and in the forward intermediate speed range to the high speed range, the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21 ) And the output from the engine (20) are combined by the planetary gear mechanism (10) to obtain a shifted output, in a hydraulic-mechanical transmission (HMT) in the “HMT mode”, the main transmission operating means ( 84) The angle of rotation of the HST swash plate (22a) of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is changed according to the operation position of 84, and the operation amount of the main transmission operation means (84) is detected. A detector (84a), a detector (82) for detecting the rotational speed of the output shaft (27) interlocking with the axle, and an actuator (86) for changing the HST swash plate angle, The target rotational speed is set by the main transmission operating means (84). If the rotation speed detected by the detector (82) of the output shaft (27) is different from the target rotation speed, the value corresponds to the set inclination angle of the HST swash plate (22a). Then, the inclination angle of the HST swash plate (22a) is corrected and controlled, and the load applied to the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) from the correction operation amount of the actuator (86) or the correction amount of the inclination angle of the HST swash plate (22a). When the value of the correction amount exceeds a predetermined constant value, an abnormality of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is warned and maintenance is urged .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be described.
[0008]
1 is a skeleton diagram of a hydraulic-mechanical transmission according to the present invention, FIG. 2 is a side sectional development view of an HST, FIG. 3 is a side sectional development view of a front part of a transmission, and FIG. 4 is a configuration for controlling an HST swash plate. It is explanatory drawing shown.
[0009]
FIG. 5 is a flow chart for explaining the main control flow of the control device, FIG. 6 is a flow chart representing the processing of the speed control block, FIG. 7 is a flow chart representing the processing of the neutral control block, and FIG. It is a figure which shows the calculation formula of the applied load.
[0010]
In this embodiment, a hydraulic-mechanical transmission including an HST and a planetary gear mechanism is cited as an example of a transmission including an HST (hydraulic continuously variable transmission). Therefore, the HST swash plate control mechanism of the work vehicle according to the present invention is not limited to the present embodiment, and can be applied to, for example, a work vehicle using the HST as a transmission. Below, the working vehicle carrying the hydraulic-mechanical transmission which concerns on a present Example is demonstrated.
[0011]
[Travel drive system]
First, the traveling drive system will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the HST 21 includes a hydraulic pump 22 and a hydraulic motor 23, and both 21 and 22 are attached to a flat center section 32 and are accommodated in an HST housing 31. The center section 32 is fixed to the mission case 33.
[0012]
A pump output shaft 25 passes through the rotational axis of the hydraulic pump 22 of the HST 21, and the pump output shaft 25 transmits power from the engine 20 as a drive source to the hydraulic pump 22 and also to the planetary gear mechanism 10. In addition, power is transmitted to the PTO shaft 53 via a PTO drive system described later.
[0013]
The pump output shaft 25 is engaged with a cylinder block 22b of the hydraulic pump 22 so that the pump block is not relatively rotatable, and the cylinder block 22b is driven together with the pump output shaft 25. A plurality of plungers 22c are slidably disposed on the cylinder block 22b, and a movable swash plate 22a is in contact with the head of the plunger 22c. The movable swash plate 22a is pivotably supported, and the volume of the hydraulic pump 22 can be changed by adjusting the tilt angle.
[0014]
The hydraulic oil discharged by the hydraulic pump 22 is sent to the hydraulic motor 23 through an oil passage provided in the center section 32. Similarly, by driving a fixed displacement hydraulic motor 23 composed of a cylinder block, a plunger and the like, the rotational speed and direction of the motor output shaft 26 of the hydraulic motor 23 are controlled. In the HST 21 of this embodiment, only the hydraulic pump is a variable displacement type and the hydraulic motor is a fixed displacement type, but the invention is not limited to the HST having the configuration. For example, the present invention can be applied to a configuration in which both the hydraulic pump and the hydraulic motor are variable displacement types.
[0015]
The configuration of the mission 30 will be described with reference to FIGS. The mission 30 is covered by a mission case 33. The mission case 33 includes a pump output shaft 25, a motor output shaft 26, an output shaft 27, an auxiliary transmission shaft 28, a PTO shaft 53, etc. disposed horizontally and in the front-rear direction. Each is supported rotatably. A planetary gear mechanism 10 is provided in the mission case 33. The planetary gear mechanism 10 is disposed behind the HST 21 and includes a sun gear 1, a planetary gear 2, a ring gear 3, a carrier 5, and the like which will be described later.
[0016]
On the other hand, the boss 3a of the gear 12 and the ring gear 3 is loosely fitted to the motor output shaft 26 of the HST 21, and a first hydraulic pressure is provided between the boss 3a of the ring gear 3 and the motor output shaft 26. A second hydraulic pack clutch 14 is interposed between the pack clutch 13 and the gear 12 and the motor output shaft 26, respectively. The two hydraulic pack clutches 13 and 14 are used to switch between two drive modes (HMT drive mode and HST drive mode), and one of the two hydraulic pack clutches 13 and 14 is engaged according to the drive mode. By combining and releasing the other, the power is transmitted to the output shaft 27 via either the ring gear 3 or the gear 12.
[0017]
On the other hand, the pump output shaft 25 extends through the center section 32 of the HST 21 into the transmission case 33, and the pump side input gear 8 is externally fitted on the extended portion. The pump-side input gear 8 and a gear 5a formed on the front outer peripheral surface of the carrier 5 concentrically loosely fitted to the sun gear 1 mesh with each other to rotate the carrier 5. A plurality of planetary gears 2 and 2 meshing with the sun gear 1 and the ring gear 3 are supported on the carrier 5. The sun gear 1, the planetary gears 2 and 2, the ring gear 3, the carrier 5, etc. Constitutes the planetary gear mechanism 10.
[0018]
The planetary gear mechanism 10 will be described. The sun gear 1 as the first element of the planetary gear mechanism 10 is loosely fitted to the output shaft 27, and the planetary gear 2 meshes with the sun gear 1 and the ring gear 3 as the third element disposed concentrically with the sun gear 1. is doing. Here, the planetary gear 2 is rotatably supported by a carrier 5 as a second element loosely fitted on the output shaft 27, and is configured to revolve with the carrier 5 while rotating. A gear 5 a is formed at the front portion of the carrier 5, and the gear 5 a meshes with a pump-side input gear 8 fitted on the pump output shaft 25.
[0019]
On the other hand, a motor output shaft 26 of the HST 21 is disposed in parallel with the output shaft 27, and the motor side input gear 9 is fixed on the motor output shaft 26, and the sun gear 1 loosely fitted to the output shaft 27 is arranged. The gear 6 externally fitted and fixed to the front portion and the motor-side input gear 9 mesh with each other to rotationally drive the sun gear 1. A gear 15 is further fixed on the motor output shaft 26 behind the motor side input gear 9, and the gear 15 meshes with the gear 12 loosely fitted on the output shaft 27. .
[0020]
As shown in FIG. 1, a transmission shaft 34 is connected to the rear end of the output shaft 27 via a coupling, and two gears 17 and 18 are fixed to the rear portion of the transmission shaft 34. A sub-transmission shaft 28 is supported in parallel with the transmission shaft 34, and gears 60 and 61 are loosely fitted on the sub-transmission shaft 28. The gears 60 and 61 mesh with the gears 17 and 18 to each other. Driving at different speeds. Then, by operating the sub-transmission clutch 62 provided on the sub-transmission shaft 28, the rotational drive force of either one of the gears 60 and 61 can be transmitted to the sub-transmission shaft 28, and the sub-transmission mechanism is configured. It is composed. A bevel gear 69 is formed at the rear end of the auxiliary transmission shaft 28, and power is transmitted to the rear wheel differential 70 via the bevel gear 69.
[0021]
As shown in FIG. 1, two gears 63 and 64 are fixed to the front end portion of the auxiliary transmission shaft 28, and the gears 63 and 64 are gears 65 and 66 loosely fitted on the front wheel output shaft 29. And the gears 65 and 66 are driven at different rotational speeds. Further, two hydraulic clutches 67 and 68 are provided on the front wheel output shaft 29, and one of the hydraulic clutches 67 and 68 is connected to rotate one of the gears 65 and 66. A force can be transmitted to the front wheel output shaft 29 to constitute a front wheel acceleration switching mechanism.
[0022]
[PTO drive system]
Next, the PTO drive system will be described with reference to FIG. The rear end of the pump output shaft 25 is transmitted to the PTO input shaft 41 via the PTO clutch 40. Three gears 42, 43, and 44 are inserted into the rear end of the PTO input shaft 41 so as not to rotate relative to each other, and mesh with gears 46, 47, and 48 that are loosely fitted to the PTO auxiliary transmission shaft 45, respectively. The output shifted in three stages by the operation of the PTO auxiliary transmission clutch 49 is transmitted to the PTO shaft 53 via the gears 50, 52 and 54, and the power is transmitted to the working machine and the like.
[0023]
[Drive transmission configuration in each drive mode]
Next, the drive transmission configuration of the travel drive system in each of the HMT / HST drive modes in the transmission having the above configuration will be described.
[0024]
[HMT drive mode]
First, the drive transmission configuration when in the HMT drive mode will be described. In the HMT drive mode, the first hydraulic pack clutch 13 is engaged and the second hydraulic clutch 14 is released from the two hydraulic pack clutches 13 and 14.
[0025]
Since the pump-side input gear 8 fixed to the pump output shaft 25 connected to the engine 20 meshes with the gear 5 a formed on the carrier 5, the rotational output of the pump output shaft 25 is generated by the planetary gear mechanism 10. It is transmitted to the carrier 5. On the other hand, by the rotational output of the motor output shaft 26, the motor-side input gear 9 and the front gear 6 are engaged with the fixed gear 6 so that the sun gear 1 is rotationally driven. Accordingly, the planetary gear 2 supported by the carrier 5 and further meshed with the sun gear 1 is combined and transmitted to the planetary gear 2, and the combined driving force is transmitted to the planetary gear 2. It is transmitted to the meshing ring gear 3.
[0026]
In the HMT drive mode, the first hydraulic pack clutch 13 is controlled to be engaged, so that the rotational power of the ring gear 3 is transmitted to the output shaft 27. The power of the output shaft 27 is transmitted to the rear wheels and the front wheels via the auxiliary transmission shaft 28, and the vehicle is driven.
[0027]
[HST drive mode]
Next, the drive transmission configuration when in the HST drive mode will be described. In the HST drive mode, the second hydraulic clutch 14 of the two hydraulic pack clutches 13 and 14 is engaged, and the first hydraulic pack clutch 13 is disengaged.
[0028]
Since the gear 15 is engaged with the gear 12 as described above, the rotation output of the motor output shaft 26 is transmitted to the output shaft 27. This power is transmitted to the rear wheels and the front wheels via the auxiliary transmission shaft 28, and the vehicle is driven.
[0029]
In this HST drive mode, the power transmission configuration is such that the output of the engine 20 is not transmitted through the planetary gear mechanism 10 until the output of the engine 20 is transmitted to the front and rear wheels. That is, the output of the engine 20 drives the carrier 5 via the pump output shaft 25, but the planetary gear mechanism 10 is idled by the rotation of the carrier 5 because the boss 3 a of the ring gear 3 and the output shaft 27 are not engaged. It is only to do. Eventually, the output of the engine 20 is shifted by the HST 21 and transmitted from the motor output shaft 26 to the output shaft 27, and then sub-shifted and transmitted to the front and rear wheels.
[0030]
[Configuration of HST swash plate control mechanism]
Next, the configuration of the HST swash plate control mechanism will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration for controlling the HST swash plate.
[0031]
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a detector 81 provided in the vicinity of the motor-side input gear 9 fitted on the motor output shaft 26 is used to determine the rotation amount of the motor output shaft 26 as a pulse signal. And the direction of rotation can also be detected. Further, a detector 82 is provided close to the dummy gear 82 a fixed to the output shaft 27, and the rotation amount and direction of the output shaft 27 are detected by the detector 82. As shown in FIG. 4, a detector 83 is also provided on the crankshaft of the engine 20 so that the engine speed can be detected. Further, a main shift lever 84 that is a main shift operation means is provided in the driver's seat of the vehicle, and a rotation angle detecting means (for example, a potentiometer) 84a is provided at the pivotal support portion of the main shift lever 84. The operation position can be detected.
[0032]
As shown in FIG. 4, the three detectors 81, 82, and 83 are electrically connected to a control device 90, and the control device 90 has an operation position of the main transmission lever 84 and a detection value of the detector 82. At the same time, the inclination angle of the movable swash plate 22a of the hydraulic pump 22 is controlled through the HST swash plate angle actuator 86 so that the vehicle speed becomes the vehicle speed indicated by the main transmission lever 84. This will be described later. In addition, electromagnetic valves 91 and 92 are connected to the first and second hydraulic pack clutches 13 and 14, respectively, so that pressure oil can be supplied and discharged, and the control device 90 includes the electromagnetic valves 91 and 92. Are electrically connected.
[0033]
The control device 90 is provided with calculation means for calculating the transmission gear ratio from the detection values of the detectors 82 and 83. When the obtained gear ratio is in a constant region on the high speed side, the “HMT drive mode” is set. Then, a signal is sent to the electromagnetic valves 91 and 92, the first hydraulic pack clutch 13 is engaged, and the second hydraulic clutch 14 is disengaged. On the other hand, when the gear ratio is in a constant region on the low speed side, the “HST drive mode” is set, a signal is sent to the solenoid valves 91 and 92, the first hydraulic pack clutch 13 is disengaged, and the second hydraulic pressure is set. The clutch 14 is engaged. That is, two drive modes are automatically switched according to the gear ratio, such as “HMT drive mode” in the medium to high speed range and “HST drive mode” in the low speed range, and the electromagnetic valves 91 and 92 are electrically connected. Thus, the clutches 13 and 14 are engaged and disengaged.
[0034]
A clutch pedal 85, which is a clutch engagement / disengagement means, is disposed at an appropriate position of the driving part of the vehicle. ) 85a, and the rotation angle detecting means 85a is connected to the control device 90. Then, the control device 90 checks the amount of depression of the clutch pedal 85, and if it is depressed beyond a predetermined threshold A, the first and second hydraulic pack clutches 13 regardless of the drive mode. -Both 14 are controlled to be in a disengaged state. By this control, the first and second hydraulic pack clutches 13 and 14 are caused to switch the drive mode as described above and also serve as a main clutch (power transmission clutch) of the vehicle. In other words, the second hydraulic clutch 14 functions as a main clutch (power transmission clutch) in the “HST drive mode” and the first hydraulic pack clutch 13 in the “HMT drive mode”. It is configured.
[0035]
(Swash plate angle control)
Next, the swash plate angle control performed by the HST swash plate control mechanism will be described with reference to the flowcharts in FIG. FIG. 5 is a flowchart illustrating the main control flow of the control device, FIG. 6 is a flowchart illustrating the processing of the speed control block, and FIG. 7 is a flowchart illustrating the processing of the neutral control block.
[0036]
First, the main flow will be described with reference to FIG. When the control loop is started, the control device 90 checks the operation position of the main transmission lever 84 and determines whether or not the main transmission lever 84 is in a neutral position (more precisely, within a set range near the neutral position). (101). If not in the vicinity of the neutral position, a speed control block, which will be described later, is executed, and control is performed to change the HST swash plate angle in accordance with the operation position (104). When the main transmission lever 84 is within the set range near the neutral position, the control device 90 calculates the transmission ratio from the detection values of the detectors 82 and 83, and the transmission ratio is within a preset range around zero ( It is determined whether the gear ratio is within the gear ratio (-U to + U) (102). When the gear ratio is out of the set range -U to + U, the speed control block is executed. If it is within the set range -U to + U, a neutral control block described later is executed to control the HST swash plate angle to stop the machine. After executing the corresponding control block, the process returns to step 101 and the same process is repeated.
[0037]
The speed control block described above will be described with reference to FIG. In the speed control block, first, the pulse from the detector 81 or the detector 82 is examined to determine whether the actual vehicle speed of the machine is zero (in fact, it falls within a preset vehicle speed range near zero). (201). If the actual vehicle speed is not within the above range, the rotational direction of the motor output shaft 26 is checked based on the signal from the detector 81, and the relationship between the traveling direction of the machine and the operating direction of the main speed change lever 84. (205). If the relationship between the two is opposite, the HST swash plate control target value P is set to a value (zero) corresponding to the neutral position regardless of the operation position of the main transmission lever 84 (206). With this process, even if the operator suddenly reverses the main speed change lever 84 across the neutral position, a severe speed change shock is suppressed. This will be described later.
[0038]
On the other hand, when it is determined in the conditional branch 201 that the actual vehicle speed of the machine is within the range near zero, or in the conditional branch 205, the traveling direction of the machine and the operating direction of the main speed change lever 84 When it is determined that the relations are identical, the control device 90 examines the state of the switch 87 and determines the value of the response characteristic coefficient k according to the operation position (202). The response characteristic coefficient k is set to correspond to the operation position so that the low speed side becomes smaller. In this embodiment, when “low speed position” L, k = 0.3, “medium speed position” M and In the case of “high speed position” H, k = 1.
[0039]
Next, the control device 90 checks the operation position of the main transmission lever 84 (203). The obtained operation position of the main transmission lever 84 is held as a numerical value in the variable R, and this variable R takes a positive value when operated forward and a negative value when operated backward. It is. R is zero when the main transmission lever 84 is operated to the neutral position, and R takes a value farther from zero as the amount by which the main transmission lever 84 is operated from the neutral position is larger.
[0040]
Next, the control device 90 makes a target angle (HST swash plate control target value P) for inclining the movable swash plate 22a based on the value R representing the operation position of the main transmission lever 84 multiplied by the response characteristic coefficient k. ) Is determined (204). In determining this P, a function or map representing the correspondence between the two created in advance and stored in the control device 90 is used. By performing this process, the response characteristic of the vehicle gear ratio with respect to the operation amount of the main transmission lever 84 can be switched based on the switch 87.
[0041]
The HST swash plate control target value P obtained in this way is represented by a numerical value. When the movable swash plate 22a is inclined toward the forward rotation side of the motor output shaft 26, the positive value is obtained. When the movable swash plate 22a is controlled to a neutral position, P = 0 corresponds to the value, and takes a value away from zero as the target tilt angle of the movable swash plate 22a increases. I have to. If the main transmission lever 84 is in the neutral position, the R is zero, and the corresponding HST swash plate control target value is P = 0.
[0042]
After the HST swash plate control target value P is determined in the flow described above, a value based on the target value P is commanded to the HST swash plate angle actuator 86 (207).
[0043]
However, in the HST 21, as the load increases, the hydraulic pressure in the circuit increases, and due to the characteristics of the HST 21, the volumetric efficiency changes due to oil leakage and compression, and the angle of the movable swash plate 22a is a certain value. However, the rotational speed of the output shaft 27 may change. Therefore, in the present invention, the swash plate angle control of the HST 21 taking into account the change in the volumetric efficiency of the HST 21 is performed. The correction flow will be described below.
[0044]
As described above, the HST swash plate control target value P is determined, the value of the detector 82 after the HST swash plate angle actuator 86 is operated corresponding to the target value P is read, and the actual rotational speed m of the output shaft 27 is read. Is detected, and it is determined whether or not it is the target rotational speed Mp of the output shaft 27 corresponding to the HST swash plate control target value P. That is, a difference M (M = Mp−m) between the target rotational speed M and the actual rotational speed m is calculated, and it is estimated that the difference M is caused by a load applied to the HST, and the difference M is evaluated (208). ). For the target rotational speed Mp corresponding to the HST swash plate control target value P, a function or map representing the correspondence between the two prepared in advance and stored in the control device 90 is used.
[0045]
When the value of the difference M is zero, correction control of the HST swash plate angle actuator 86 is not performed, and therefore the HST swash plate angle is maintained at the same tilt angle. At this time, the value previously instructed to the HST swash plate angle actuator 86 is stored in the memory (209), and the block processing is terminated. In this embodiment, “the value of the difference M is zero” is not strictly a zero value, but is regarded as zero when taking a value of zero and its error range (−Mα to + Mα). The zero error range (−Mα to + Mα) of the difference M is set in advance and stored in the control device 90. The error Mα is a value close to zero, and is preferably set individually according to the HST.
[0046]
When the value of the difference M takes a value other than zero (strictly speaking, when it takes a value other than the error range (−Mα to + Mα)), the actual rotational speed m is different from the target rotational speed Mp. Therefore, the correction control of the HST swash plate angle actuator 86 must be performed by correcting the HST swash plate control target value P. Accordingly, a true HST swash plate control target value P1 is determined by adding a correction value j, which is a correction angle of HST swash plate control corresponding to the value of the difference M, to the HST swash plate control target value P (210). In determining the HST swash plate control target value P1, a function or map representing the correspondence between the HST swash plate control target value P and the correction value j, which is created in advance and stored in the control device 90, is used. It is done.
[0047]
Then, a value based on the newly determined true HST swash plate control target value P1 is commanded to the HST swash plate angle actuator 86 (211). This correction flow is repeated until the value of the difference M approaches zero, and the actual rotational speed m is brought closer to the target rotational speed Mp so as to obtain a desired vehicle speed. When the value of the difference M becomes zero, the value previously instructed to the HST swash plate angle actuator 86 is stored in the memory (209), and the block processing is terminated.
As described above, by correcting and controlling the HST swash plate control target value P, it is possible to maintain a constant vehicle speed with respect to the operation amount of the main transmission lever 84 in response to a rise in oil temperature or a change in HST volumetric efficiency. Can do.
[0048]
The correction value j varies depending on the load applied to the HST 21. That is, by knowing the correction value j, the load applied to the HST 21 can be detected. When the value of the correction value j exceeds a preset constant value, the maintenance is urged by warning the abnormality of the HST 21. The difference between the value commanded to the HST swash plate angle actuator 86 based on the HST swash plate control target value P and the value commanded to the HST swash plate angle actuator 86 based on the HST swash plate control target value P1 is known. Thus, a load applied to the HST 21 can be detected.
[0049]
As in the present embodiment, the load of the HST 21 can be detected as the load detection means of the HST 21 based on information obtained from the detection means required for normal HST swash plate control. Therefore, it is not necessary to separately provide detection means for detecting the HST load such as a pressure sensor, which contributes to cost reduction.
[0050]
Further, by knowing the load applied to the HST 21 as described above, when working using the power extracted from the PTO shaft 53, the load applied to the PTO shaft 53 is calculated from the load applied to the engine 20 and the load applied to the HST 21. (FIG. 8). That is, the load applied to the PTO shaft 53 is the difference between the load applied to the engine 20 and the load applied to the HST 21. Thus, the load applied to the PTO shaft 53 is automatically calculated by the control device 90, so that the operator can The load value applied to the PTO shaft 53 can be easily known. The load applied to the engine 20 is detected by an electronically controlled governor 103 equipped on the engine 20 and transmitted to the control device 90 as a numerical value. In the control device 90, the load applied to the PTO shaft 53 is calculated as a numerical value from the difference from the load applied to the HST 21 that is also detected as a numerical value. Further, if the value of the load applied to the PTO shaft 53 exceeds a predetermined constant value, or if the load applied to the PTO shaft 53 is detected when no work machine is connected to the PTO shaft 53, an abnormal operation is detected. Configured to warn you.
[0051]
Since the load applied to the PTO shaft 53 can be known as described above, in the rotary work or the like, the overload is changed by changing the tilling depth or the vehicle speed depending on the load applied to the PTO shaft 53. Can be prevented. In lawn mowing work and the like, it can be determined that there is much grass cut when the load applied to the PTO shaft 53 is large, and conversely, when the load applied to the PTO shaft 53 is small, there is little grass cut. Therefore, by changing the vehicle speed according to the magnitude of the load applied to the PTO shaft 53, it is possible to work while keeping the amount of turf to be trimmed constant.
[0052]
The neutral control block will be described with reference to FIG. In the neutral control process, first, it is determined whether or not it is immediately after switching to the neutral control block (in other words, whether or not the speed control block process has been performed until immediately before) (301), and neutral control is performed. If it is immediately after switching to the block, the count integrated value n is initialized to zero (302). Next, the rotational speed detector 81 provided on the motor output shaft 26 counts the pulses transmitted between the previous control loop and the current control loop, and stores the number of pulses in the variable C ( 303). The rotation number detector 81 is configured to detect the rotation of one tooth of the motor side input gear 9 as one pulse. Therefore, the number of pulses C is proportional to the rotational speed of the motor output shaft 26, and C = 0 when the motor is stationary at all. The number of pulses C always takes a positive value regardless of the rotation direction of the motor output shaft 26.
[0053]
Next, the control device determines the rotational direction of the motor output shaft 26 based on the signal from the rotational speed detector 81 (304). When the rotation of the motor output shaft 26 is in the forward rotation direction, the count integrated value n in the previous control loop is read from the memory, and the number of pulses C is added to the count integrated value n (305). It is determined whether or not the counted integrated value n exceeds a predetermined set value + N (306). If it exceeds the value, the value shifted to the reverse rotation side (referring to the reverse rotation side of the motor output shaft 26) by the set value S from the previous value commanded to the HST swash plate angle actuator 86 is commanded to the actuator 86. At the same time (307), the integrated value n is reset to zero (308). Further, the newly commanded value for the HST swash plate angle actuator is held in the memory (309). When the count integrated value n does not exceed the predetermined set value + N, the actuator 86 is not controlled, and the HST swash plate angle is maintained at the same inclination angle.
[0054]
On the other hand, if it is determined in the conditional branch 304 that the rotation of the motor output shaft 26 is in the reverse direction, the count integrated value n in the previous control loop is read from the memory, and then the number of pulses C is integrated. Subtraction is made from the value n (310), and it is determined whether the obtained count integrated value n is below a predetermined set value -N (311). If the value is lower than the value commanded to the previous HST swash plate angle actuator 86, a value shifted to the forward rotation side (referring to the forward rotation side of the motor output shaft 26) by the set value S is transferred to the actuator 86. In response to the command (312), the integrated value n is reset to zero (308). Further, the newly commanded value for the HST swash plate angle actuator is held in the memory (309). When the count integrated value n is not less than the predetermined set value −N, the actuator 86 is not controlled, and the HST swash plate angle is maintained at the same inclination angle.
[0055]
After the above flow, the new count integrated value n is stored in the memory (313), and the flow of the neutral control block ends.
[0056]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0057]
In the reverse range to the forward low speed range, an “HST mode” is obtained to obtain an output shifted by the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21), and in the forward intermediate speed range to the high speed range, the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21 ) And the output from the engine (20) are combined by the planetary gear mechanism (10) to obtain a shifted output, in a hydraulic-mechanical transmission (HMT) in the “HMT mode”, the main transmission operating means ( 84) The angle of rotation of the HST swash plate (22a) of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is changed according to the operation position of 84, and the operation amount of the main transmission operation means (84) is detected. A detector (84a), a detector (82) for detecting the rotational speed of the output shaft (27) interlocking with the axle, and an actuator (86) for changing the HST swash plate angle, The target rotational speed is set by the main transmission operating means (84). If the rotation speed detected by the detector (82) of the output shaft (27) is different from the target rotation speed, the value corresponds to the set inclination angle of the HST swash plate (22a). Then, the inclination angle of the HST swash plate (22a) is corrected and controlled, and the load applied to the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) from the correction operation amount of the actuator (86) or the correction amount of the inclination angle of the HST swash plate (22a). When the value of the correction amount exceeds a preset constant value, an abnormality of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is warned and maintenance is urged . In response to this change, the HST swash plate angle can be changed so that the rotational speed of the shaft interlocked with the axle can be made constant with respect to the operation amount of the seed transmission operation means.
[0058]
Further, since the load applied to the HST is detected from the correction amount of the HST swash plate angle, only detection means necessary for controlling the HST swash plate angle is provided without providing a pressure sensor between the HST hydraulic pump and the hydraulic motor. Thus, the load applied to the HST can be detected.
[0059]
Further, since the load applied to the HST is detected from the correction operation amount of the actuator, the HST is detected only by the detection means necessary for controlling the HST swash plate angle without providing a pressure sensor between the HST hydraulic pump and the hydraulic motor. It is possible to detect the load applied to the.
[0060]
Further, if the value of the correction amount exceeds a preset constant value, an abnormality of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is warned and maintenance is urged, so that this occurred in the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21). Abnormalities can be detected quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram of a hydraulic-mechanical transmission according to the present invention.
FIG. 2 is a developed side sectional view of the HST.
FIG. 3 is a developed side sectional view of the front part of the mission.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration for controlling an HST swash plate.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a main control flow of the control device.
FIG. 6 is a flowchart showing processing of a speed control block.
FIG. 7 is a flowchart showing processing of a neutral control block.
FIG. 8 is a diagram showing a calculation formula for a load applied to the PTO shaft.
[Explanation of symbols]
20 engine 21 HST (hydraulic continuously variable transmission mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Hydraulic pump 22a Movable swash plate 23 Hydraulic motor 25 Pump output shaft 26 Motor output shaft 27 Output shaft 81 Detector 82 Detector 84 Main transmission lever (Main transmission operation means)
84a Detection means 86 Actuator 90 Control device

Claims

In the reverse range to the forward low speed range, an “HST mode” is obtained to obtain an output shifted by the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21), and in the forward intermediate speed range to the high speed range, the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21 ) And the output from the engine (20) are combined by the planetary gear mechanism (10) to obtain a shifted output, in a hydraulic-mechanical transmission (HMT) in the “HMT mode”, the main transmission operating means ( 84) The angle of rotation of the HST swash plate (22a) of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is changed according to the operation position of 84, and the operation amount of the main transmission operation means (84) is detected. A detector (84a), a detector (82) for detecting the rotational speed of the output shaft (27) interlocking with the axle, and an actuator (86) for changing the HST swash plate angle, The target rotational speed is set by the main transmission operating means (84). If the rotation speed detected by the detector (82) of the output shaft (27) is different from the target rotation speed, the value corresponds to the set inclination angle of the HST swash plate (22a). Then, the inclination angle of the HST swash plate (22a) is corrected and controlled, and the load applied to the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) from the correction operation amount of the actuator (86) or the correction amount of the inclination angle of the HST swash plate (22a). When the value of the correction amount exceeds a preset constant value, an abnormality of the hydraulic continuously variable transmission mechanism (21) is warned and maintenance is urged . HST swash plate control mechanism.