JP4325086B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の変速制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
従来、農業用トラクタ等には、特開平５−５２２５４号公報に示されるように、変速レバーの操作を機械式連動部材を介して変速位置を切り替える第一変速装置（サブチェンジ）と、変速アップ用及び変速ダウン用のスイッチ式変速操作部のスイッチ操作により油圧シリンダの駆動を介して変速位置を切り替える第二変速装置（メインチェンジ）と、クラッチ用アクチュエータの駆動によりエンジンの回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構（リバースチェンジ）とを備えたものが知られている。
【０００３】
また、特開平６−１１５３６７号公報に示されるように、前記第二変速装置の変速操作部を、第一変速装置を切り替える変速レバーの把持部（グリップ部）に設けたものが知られている。これら従来のものは、一定の変速域をアクチュエータの駆動を介して変速することで、クラッチペダルの踏込み操作を必要としない所謂ノークラッチ変速を目的としたものである。
【０００４】
しかしながら、前記従来の技術では、コストを抑えるために一定の変速域だけをアクチュエータにより切り替える構成としているので、スイッチ式変速操作部により第二変速装置をアップ若しくはダウンさせてこの変速位置が最高速若しくは最低速にきたときには、第一変速装置を手動で機械的に切り替える必要が生じる。このとき、レバー位置を変更する為、即ちギヤを円滑に切り替える為に、クラッチペダルの踏込み操作を余儀なくされる。
【０００５】
このため、特に第二変速装置の最高速位置若しくは最低速位置を含む上下数段間に亘って頻繁に変速するときには、クラッチペダルの踏込み操作が必要なときと必要でない場合が有り、無駄なクラッチペダル操作を行って足が疲れたり、変速操作が連続して行えないといった煩わしさがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を鑑みて車両の変速制御装置を以下のように構成した。
【０００７】
即ち、請求項１の発明では、変速レバー１の操作を機械式連動部材を介して変速位置を切り替える第一変速装置２と、前記変速レバー１に設けた変速アップ用及び変速ダウン用のスイッチ式変速操作部４Ｆ，４Ｒのスイッチ操作により変速用アクチュエータ７，８の駆動を介して変速位置を切り替える第二変速装置６と、クラッチ用アクチュエータの駆動によりエンジンの回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構３とを備えた車両の変速制御装置であって、前記変速レバー１の変速アップ用スイッチ４Ｆのスイッチ信号に応じて第二変速装置６ａ，６ｂの変速位置をアップさせると共に、この変速位置が最高速位置に設定された状態では、前記スイッチ信号の継続時間に亘って前記クラッチ用アクチュエータの駆動により前記回転動力の伝達を切に保持する制御手段５を備えたことを特徴とする車両の変速制御装置とした。
【０００８】
また、請求項２の発明では、変速レバー１の操作を機械式連動部材を介して変速位置を切り替える第一変速装置２と、前記変速レバー１に設けた変速アップ用及び変速ダウン用のスイッチ式変速操作部４Ｆ，４Ｒのスイッチ操作により変速用アクチュエータ７，８の駆動を介して変速位置を切り替える第二変速装置６ａ，６ｂと、クラッチ用アクチュエータの駆動によりエンジンの回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構３とを備えた車両の変速制御装置であって、前記変速レバー１の変速ダウン用スイッチ４Ｄのスイッチ信号に応じて第二変速装置６の変速位置をダウンさせると共に、この変速位置が最低速位置に設定された状態では、前記スイッチ信号の継続時間に亘って前記クラッチ用アクチュエータの駆動により前記回転動力の伝達を切に保持する制御手段５を備えたことを特徴とする車両の変速制御装置とした。
【０００９】
【００１０】
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成した請求項１又は請求項２の発明では、変速アップ用または変速ダウン用のスイッチ式変速操作部を前記クラッチの動力伝達状態を切とする操作部としたので、連続して変速アップ若しくはダウンするときには、変速レバーを握ったままで第一変速装置及び第二変速装置を切り替えることができ、前記のようにクラッチペダルの踏込み操作が不要となり変速操作が簡単となる。また、別途クラッチ切用に操作部を設ける場合と比較して部品点数を削減することができ、生産コストを抑えることができる。
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタ（以下、トラクタ１０）の変速制御装置について説明する。最初にトラクタ１０の全体構成に付いて説明する。
【００１４】
トラクタ１０は、図１に示すように、ボンネット内部にディーゼルエンジン１１を備え、このエンジン１１の回転動力を後述する各種変速装置へ入力し適宜減速した後、後輪１２または前後輪１３，１２へ伝達して走行する構成となっている。
【００１５】
操縦席１５の前方には、表示手段となる各種ランプや液晶モニタを備えたメータパネル１６やステアリングハンドル１７を突出するハンドルポスト１８を設け、このポスト側面よりアクセルレバー等を突出して設けている。ステアリングハンドル１７下方には、左右ブレーキペダルやクラッチペダル１９等を設け、このクラッチペダル１９の回動基部には同ペダル１９の踏み込み操作を検出する手段としてリミットスイッチ２０を設けている。
【００１６】
また、操縦席１５側方には、ｙ型シフト式の変速レバー１を突出して設け、同レバー１を回動操作することで後述する第一変速装置となる副変速装置２の変速位置をロッド、プレート、またはこれらロッド部材を連結したリンク機構またはカム機構等の機械式連動部材を介して切り替える構成となっている。また変速レバー１の把持部には、図２に示すように、第二変速装置となる第一主変速装置６ａ及び第二主変速装置６ｂの変速位置を現位置からアップ若しくはダウン指令する上下一対の自己復帰型スイッチからなる変速操作部（以下、変速アップスイッチ４Ｕ、変速ダウンスイッチ４Ｄ）を設け、これら変速スイッチ４Ｕ（４Ｄ）の押し操作により、後述する複数のアクチュエータ（第一主変速装置６ｂの変速位置を切り替える主変速用高速クラッチ８Ａのクラッチピストン及び主変速用低速クラッチ８Ｂのクラッチピストン、第二主変速装置６ａの変速位置を切り替える主変速用第一油圧シリンダ８Ａ及び主変速用第二油圧シリンダ８Ｂ）を作動させて前記第一、第二主変速装置６ａ，６ｂを連携して切り替える構成となっている。
【００１７】
また変速レバー１の把持部内側面には、車体の前後進を切り替えるスライド式の前後進切替スイッチ２１と、車体後部に連結する作業機の昇降位置を変更するシーソー式の作業機昇降スイッチ２２とを設けている。更に変速レバー把持部の外側には、ＰＴＯ軸の回転を入切するＰＴＯ入切スイッチ２３を設けている。
【００１８】
更に操縦席１５側方には、前記作業機昇降スイッチ２２とは別の作業機昇降手段として作業機昇降用レバー２４を設け、このレバー２４の回動基部に操作位置を検出するポテンショメータ２５を設けている。そしてレバー２４のガイド近傍には、作業機の上昇高さを制限する手段として上げ位置調整ダイヤル２６と、作業機の下限高さを制限する手段として下げ位置調整ダイヤル２７等の各種設定器を設けている。
【００１９】
そして、上記センサ２５や設定器２６，２７は、操縦席１５下方の制御手段である各種コントローラ５（作業機昇降用コントローラ５ａ、変速用コントローラ５ｂ）へ接続する構成となっている。トラクタ１０の車体後部には、作業機昇降用油圧シリンダ３０を内装するシリンダケースを備え、前記シリンダ３０のピストン伸縮によりケース左右に支持するリフトアームを上下回動する構成となっている。また、車体後部には、トップリンクと左右のロワーリンクからなる３点リンク機構３１を設け、同リンク機構３１に作業機３２を連結する構成となっている。尚、図例ではロータリ作業機を連結する構成となっている。そして前記リフトアームの片側には、この回動基部にリフトアーム角センサ３３を設けている。
【００２０】
これにより、後述する作業機用コントローラ５ａは、作業機昇降用レバー２４の操作角度とリフトアームの設定角度とを一致させるように、または前記作業機昇降スイッチ２２の押込み操作に応じて作業機上昇用の比例圧力制御弁３５のソレノイド３５ｓ、或いは作業機下降用比例圧力制御弁３６のソレノイド３６ｓへ通電し作業機３２を昇降するポジション制御を行う構成となっている。
【００２１】
次に、トラクタ１０の動力伝達構成と油圧回路について図３乃至図５に基づいて説明する。前記エンジン１１の回転動力は、クラッチハウジング内の主クラッチ４０にて断続操作され、順にミッションケース内の第一主変速装置６ａ、前後進切替装置３、第二主変速装置６ｂ、副変速装置２と伝達する構成となっている。
【００２２】
第一主変速装置６ａは、「高」「低」二つの湿式多板形態のクラッチ（主変速用高速クラッチ８Ａ，主変速用低速クラッチ８Ｂ）を有する所謂パワーシフト式変速装置であり、同変速装置６ａで変速した回転動力を前後進切替装置３へ伝達する構成となっている。また前記両クラッチ８Ａ，８Ｂは、第一主変速用切替制御弁４１により常にどちらか一方、通常時には低速クラッチ８Ｂへ圧油を送り内部のクラッチピストン作動してクラッチディスクを圧着する構成となっている。
【００２３】
また前後進切替装置３は、同じく湿式多板形態の前進用クラッチ３Ｆと後進用クラッチ３Ｒ及びカンターギヤを有するカウンター軸等から成る変速装置であり、前記前後進切替スイッチ２１のスイッチ操作により、前後進切替用切替制御弁４２の油路切替操作を介して、夫れ夫れ対応した前進用クラッチ３Ｆ、後進用クラッチ３Ｒのディスクが圧着する。また、前記スイッチ２１が「Ｎ（ニュートラル）」に設定された場合は両クラッチ３Ｆ，３Ｒの動力伝達が共に「切」となる構成となっている。
【００２４】
第二主変速装置６ｂは、シンクロメッシュギヤ式変速装置であり、前記前後進切替装置３より出力された回転動力を４つのギヤ組（図中、動力上手側から４速ギヤ組、３速ギヤ組、２速ギヤ組、１速ギヤ組）の何れか１つを通じて副変速装置２へ伝達する構成となっている。また、前記４速ギヤ組と３速ギヤ組との駆動側ギヤ間には、シンクロ機構を有するシフターリングを設け、このリングを前記主変速用第一油圧シリンダ７Ａのピストン伸縮により前後スライドする構成となっている。即ち、同シリンダ７Ａのピストン伸長により前記４速ギヤ組を介して動力が伝達され「４速」となり、同油圧シリンダ７Ａのピストン短縮により前記３速ギヤ組を介して動力が伝達され「３速」となる。
【００２５】
同じく、前記２速ギヤ組と１速ギヤ組との駆動側ギヤ間にも、シンクロ機構を有するシフターリングを設け、該リングを主変速用第二油圧シリンダ７Ｂのピストン伸縮により前後スライドする構成となっている。即ち、同油圧シリンダ７Ｂのピストン伸長により前記２速ギヤ組を介して動力が伝達され「２速」となり、同油圧シリンダ７Ｂのピストン短縮により前記１速ギヤ組を介して動力が伝達され「１速」となる。尚、前記油圧シリンダ７Ａ，７Ｂも、前記油圧クラッチ３Ｆ，３Ｒと同様に夫れ夫れの切替制御弁４３，４４の油路切り替えによって作動する構成となっている。
【００２６】
これにより、第二主変速装置６ｂは四段の変速位置を有する構成となっている。副変速装置２は、前記変速レバー１の手動操作により前記機械的連動部材を介して切替えるコンスタントメッシュギヤ式の変速装置となっている。詳しくは、図中上側から第一カウンター軸４５、「Ｈ速」、「Ｍ速」、「Ｌ速」の３つの変速ギヤを設ける副変速出力軸４６、そして前記副変速出力軸４６後部に遊転自在に設けた減速ギヤ５０と連動する第二カウンター軸４７を平行して設けている。
【００２７】
そして、変速レバー１をｙ型ガイドに沿って、外前方へ回動操作するとシフタ４８が前方へスライドされ、第二主変速装置６ｂより伝動される「Ｈ速」ギヤを介して副変速出力軸４６と直結して「Ｈ速」となり、外後方へ回動操作するとシフタ４８が後方へスライドされ、前記第一カウンター軸４５、「Ｍ速」ギヤ、副変速出力軸４６と回転動力が伝達されて「Ｍ速」となる。
【００２８】
また、変速レバー１をガイドに沿って、内後方へ回動操作するとシフタ４９が前方へスライドされ、回転動力は第一カウンター軸４５、減速ギヤ５０、第二カウンター軸４７、「Ｌ速」ギヤと伝達され「Ｌ速」となる。これにより、副変速装置３１は三段の変速位置を有する構成となっている。
【００２９】
以上のようにトラクタ１０は、前記第一主変速装置６ａ、第二主変速装置６ｂ及び副変速装置２の夫れ夫れのギヤ組を組み合わせて、図４に示すように、前進２４段、後進２４の変速段を得る構成となっており、１段ら８段、９段から１６段、１７段から２４段の変速域を前記変速スイッチ４Ｕ，４Ｄの操作によって変速する構成となっている。
【００３０】
尚、図３中の符号５１は、四輪駆動用クラッチと旋回時に前輪１３を増速駆動する前輪駆動クラッチを有する前輪駆動装置を示し、符号５３は、前記ＰＴＯ入切スイッチ２３の切り替えに応じて、ＰＴＯ軸５２への動力伝達を入切するＰＴＯ入切用クラッチを示す。
【００３１】
次に、トラクタ１０の制御系統について図６に基づいて説明する。前記トラクタ１０のコントローラ５は、前記作業機昇降機構に関する情報を処理する作業機昇降用コントローラ５ａと、変速制御に関する情報を処理する走行用コントローラ５ｂとから構成され、夫れ夫れのコントローラは各種信号を処理するＣＰＵと、これら信号情報を一時記憶するＲＡＭ、各種制御プログラムを格納するＥＥＰＲＯＭ、そしてタイマー等を有する構成となっている。またこれらのコントローラは互いのセンサ情報や出力情報を通信回線により送受信する構成となっている。
【００３２】
作業機昇降用コントローラ５ａは、この入力部に作業機昇降用レバー２４のポテンショメータ２５、リフトアーム角センサ３３、上げ位置調整ダイヤル２６下げ位置調整ダイヤル２７等を接続して設け、出力部には前記作業機昇降用油圧シリンダへ油路を接続する作業機上昇用の圧力比例制御弁３５のソレノイド３５ｓ、及び作業機下降用の圧力比例制御弁３６のソレノイド３６ｓ等を接続して設けている。
【００３３】
一方、前記走行用コントローラ５ｂは、この入力部に前後進切替スイッチ２１、クラッチペダル基部のリミットスイッチ２０、作業機昇降スイッチ２２、変速アップスイッチ４Ｕ、変速ダウンスイッチ４Ｄ、ＰＴＯ入切スイッチ２３、そして前記主変速用油圧シリンダの作動位置を検出する主変速位置センサ等を接続して設け、出力部には前進用クラッチ３Ｆ及び後進用クラッチ３Ｒを圧着するべく圧油を切り替える切替制御弁４２のソレノイド４２ｆ，４２ｒ、前記第一、第二主変速装置６ａ，６ｂの複数の変速用アクチュエータを作動させる切替制御弁４１，４３、４４の各ソレノイド４１ｓ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ等を接続して設けている。
【００３４】
以上のように構成したトラクタ１０では、図７に示す変速制御のプログラムの概要を示すフローチャートのように変速制御が実行される。最初にトラクタ１０の電源を入としエンジンを始動すると、走行用コントローラ５ｂは、ＳＴＥＰ１で各種センサやスイッチ類の状態を読み込む。そして、ＳＴＥＰ２で変速ダウンスイッチ４Ｄが押されているかどうかを判定し、これがＹＥＳの場合はＳＴＥＰ３で現在の変速位置が最低速、即ち第１速であるかどうかを判定する。そしてこれもＹＥＳの場合はＳＴＥＰ４へ進み、前記変速ダウンスイッチ４Ｄの信号を検出している時間に亘って、前記切替制御弁４２への通電を停止して前後進用クラッチ３Ｆ，３Ｒを中立位置に保持する。
【００３５】
一方、前記ＳＴＥＰ３の判定がＮＯ場合は、通常の変速、即ち現位置から１速だけ下の変速位置にギヤが切り替わるべく前記主変速の各切替制御弁のソレノイドへ通電を行う。尚、このとき前記スイッチ４ＤのＯＮ毎に現位置を１速だけ下げる方法と、同スイッチ４Ｄが押されている継続時間に応じて１速ずつ下げる方法とがある。
【００３６】
また同様に変速アップスイッチ４Ｕが押されているときには、ＳＴＥＰ７で現在の変速位置が最高速、即ち第８速であるかどうかを判定する。そしてこれがＹＥＳの場合はＳＴＥＰ８へ進み、前記変速アップスイッチ４Ｕの信号を検出している時間に亘って、前記前後進切替装置３のクラッチ３Ｆ，３Ｒを操作する切替制御弁４２への通電を停止して両クラッチ３Ｆ，３Ｒを中立位置に保持する。
【００３７】
尚、前記主変速装置６ａ，６ｂを変速スイッチ４Ｕ，４Ｄにより切り替えるときにも前後進切替装置３の前後クラッチ３Ｆ，３Ｒを中立位置に設定するが、この時には前記主変速位置センサの検出情報に基づいて再度自動的にクラッチが圧着される。また、副変速装置２が高速側へ切り替えられたときには主変速装置は低速側（例えば第１速）へ、低速側へ切り替えられたときには主変速装置は高速側（例えば第８速）へ、自動的に切り替えられる構成となっている。
【００３８】
以上のように構成したトラクタ１０の変速制御装置は、前記変速レバー１の把持部の変速アップスイッチ４Ｕまたは変速ダウンスイッチ４Ｄを押込むと、この間は前後進用クラッチ３Ｆ，３Ｒの動力伝達状態が切に保持されるため、オペレータの操作の操作時間、操作感に合ったギヤの切替を行うことができる。
【００３９】
また別途クラッチ切用の操作部を設けることなく、変速アップスイッチ４Ｕと変速ダウンスイッチ４Ｄを前記クラッチ３Ｆ，３Ｒの動力伝達状態を切とする操作部としたので、部品点数を削減し、生産コストを抑えることができる上、連続して変速アップ若しくはダウンするときには、変速レバー１を持ったままで副変速装置及び主変速装置を切り替えることができ、前記のようにクラッチペダル１９の踏込み操作が不要となり変速操作が簡単となる。
【００４０】
更にここでは、エンジン１１の回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構を別途設けることなく、前後進切替装置３のクラッチ３Ｆ，３Ｒを利用したので、前述同様に、部品点数が削減され、生産コストを抑えることができる。尚、このクラッチ機構は、第二主変速装置６ｂを利用する方法としても良いし、他の変速装置を有する場合はその変速装置にアクチュエータを備えて動力伝達を切とする構成としても良い。
【００４１】
次に、前記変速制御の詳細について説明する。図８に示すフローチャートは、前記トラクタ１０のエンジン始動時や発進時に行われる制御フローであり、ここではＳＴＥＰ１で各種センサやスイッチ類の状態を読み込んだ後、ＳＴＥＰ２で変速アップスイッチ４Ｕ、または変速ダウンスイッチ４Ｄが押されているかどうか、ＳＴＥＰ３でクラッチペダル１９が踏込まれているかどうかを判定し、これらが共にＹＥＳの場合は、ＳＴＥＰ４で前記スイッチ４Ｕ（４Ｄ）のＯＮ継続時間毎に変速位置を１速ずつアップ若しくはダウンさせる。またＳＴＥＰ３の判定がＮＯの場合は、前記ＳＴＥＰ４の処理をジャンプして同操作を規制し、スイッチＯＮ毎に１速ずつアップ若しくはダウンさせる構成としている。
【００４２】
これにより、オペレータがトラクタ１０の発進を自ら操作しようとするとき、即ちクラッチペダル１９の踏み込みを検出しているときには、スイッチ４Ｕ，４Ｄの押し込み操作が必要無く目的とする車速を迅速に設定することができ、変速操作を向上することができる。
【００４３】
次に前記作業機昇降用コントローラ５ａの制御について、特に前記作業機昇降スイッチ２２の操作による処理を説明する。前記作業機昇降スイッチ２２は、内部に作業機上昇用と下降用に夫れ夫れ２段式のスイッチを設け、同スイッチの押込操作が浅い場合、即ち作業機３２を微少に上げ下げする操作と、押込操作が深い場合、即ち作業機３２を最上げ位置若しくは最下げ位置に一気に昇降する操作を区別する構成となっている。またこの昇降速度は、作動中のリフトアーム位置を適宜読み込み、目標値との差に応じて比例圧力制御弁３５，３６のソレノイド３５ｓ，３６ｓへの通電量を変更する構成となっている。
【００４４】
以上のように変速レバー１の把持部に作業機昇降用の操作部を設けたことで、前記変速操作と同時に作業機３２の昇降操作が行えて迅速に作業を行うことができる。また、前記スイッチ２２を二段階に押し込む構成としたので、従来作業機昇降装置の分野において、作業機の微小昇降操作と予め設定した目標位置に大きく昇降する操作を別々の操作部材によって操作する構成と比較して、状況の変化に対しても昇降操作を連続的にて変更することができ、操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トラクタの全体側面図。
【図２】 変速レバーの斜視図。
【図３】 トラクタの伝動機構図。
【図４】 各変速位置の組み合わせを示す図。
【図５】 トラクタの一部油圧回路図。
【図６】 コントローラの接続状態を示す図。
【図７】 変速制御の概要を示すフローチャート（１）。
【図８】 変速制御の概要を示すフローチャート（２）。
【図９】 ポジション制御の概要を示すフローチャート（１）
【図１０】 ポジション制御の概要を示すフローチャート（２）
【符号の説明】
１ 変速レバー
２ 副変速装置
３ 前後進切替装置
４Ｕ 変速アップスイッチ
４Ｄ 変速ダウンスイッチ
５ コントローラ
６ 主変速装置
７Ａ 主変速用第一油圧シリンダ
７Ｂ 主変速用第二油圧シリンダ
８Ａ 主変速用高速クラッチ
８Ｂ 主変速用低速クラッチ
１０ トラクタ

Claims (2)

1. 変速レバー（１）の操作を機械式連動部材を介して変速位置を切り替える第一変速装置（２）と、 前記変速レバー（１）に設けた変速アップ用及び変速ダウン用のスイッチ式変速操作部（４Ｆ，４Ｒ）のスイッチ操作により変速用アクチュエータ（７，８）の駆動を介して変速位置を切り替える第二変速装置（６）と、クラッチ用アクチュエータの駆動によりエンジンの回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構（３）とを備えた車両の変速制御装置であって、前記変速レバー（１）の変速アップ用スイッチ（４Ｆ）のスイッチ信号に応じて第二変速装置（６ａ，６ｂ）の変速位置をアップさせると共に、この変速位置が最高速位置に設定された状態では、前記スイッチ信号の継続時間に亘って前記クラッチ用アクチュエータの駆動により前記回転動力の伝達を切に保持する制御手段（５）を備えたことを特徴とする車両の変速制御装置。
2. 変速レバー（１）の操作を機械式連動部材を介して変速位置を切り替える第一変速装置（２）と、前記変速レバー（１）に設けた変速アップ用及び変速ダウン用のスイッチ式変速操作部（４Ｆ，４Ｒ）のスイッチ操作により変速用アクチュエータ（７，８）の駆動を介して変速位置を切り替える第二変速装置（６ａ，６ｂ）と、クラッチ用アクチュエータの駆動によりエンジンの回転動力の伝達を入切可能なクラッチ機構（３）とを備えた車両の変速制御装置であって、前記変速レバー（１）の変速ダウン用スイッチ（４Ｄ）のスイッチ信号に応じて第二変速装置（６）の変速位置をダウンさせると共に、この変速位置が最低速位置に設定された状態では、前記スイッチ信号の継続時間に亘って前記クラッチ用アクチュエータの駆動により前記回転動力の伝達を切に保持する制御手段（５）を備えたことを特徴とする車両の変速制御装置。

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