JP4667615B2 - Vehicle speed change device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の走行車両に設ける変速装置において、可変容量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータを用いて、車速の変更幅を広げ、その操作を容易にできるようにする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、トラクタ等の作業車両において、油圧式無段変速装置(以下HST)を主変速装置とし、更に副変速装置を設けて変速可能とした技術は公知となっている。これは、HSTが可変容量型の油圧ポンプと定容量型の油圧モータを用いていたので、HSTの後段に駆動力を増減するための多段の副変速装置が必要となっていた。そして、これら変速装置は各々に変速操作具が設けてあり、前記油圧ポンプの斜板を主変速レバーと連結して、該主変速レバーを回動することによって主変速を行なっていた。副変速装置は歯車選択式に構成され、スライダを副変速レバーと連結して、該副変速レバーを操作することによって副変速を行ない、それぞれ別々に操作するようにしていた。また、フットペダルにより主変速操作を行なうように構成した技術も公知となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主変速レバーと副変速レバーは別々の位置に配置されていたために、希望の車速を得るのにレバー操作が増えて、煩雑となっていた。また、副変速装置が歯車選択式に構成していたために、副変速操作をするときにはメインクラッチを操作して動力伝達を切断してからでないと操作できず、作業能率が低下したり、操作性が悪くなっていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を用いる。
請求項1においては、可変容量型油圧ポンプ(51)と可変容量型油圧モータ(52)を有する油圧式無段変速装置(23)を搭載し、更に該油圧式無段変速装置(23)の後段に、更に変速を可能とする副変速装置(24)を配置した走行車両において、該油圧ポンプ(51)の可動斜板(53)を足動変速操作具であるフットペダル(15)と連動連結し、該フットペダル(15)は、ステップ(14)上に前進ペダル(15F)と後進ペダル(15R)として配置し、該油圧モータ(52)の可動斜板(54)をアクチュエータ(55)と連動連結し、該アクチュエータ(55)は切換バルブ(56)と接続され、該切換バルブ(56)のソレノイド(56a・56b)を、シフトスイッチ(59)により操作可能とし、前記座席(11)の近傍に前記副変速装置(24)を操作する副変速レバー(12)を配置し、該副変速レバー(12)のグリップ(12a)の前面にシフトスイッチ(59)を突出配置し、該シフトスイッチ(59)を上方へ回動することにより油圧式無段変速装置(23)を増速させ、該シフトスイッチ(59)を下方へ回動することにより減速可能に構成したものである。
【0005】
請求項2においては、請求項1記載の車速変更装置において、前記副変速装置(24)を高低の2段の変速を可能とする油圧クラッチ式変速装置により構成し、前記副変速レバー(12)の前後への回動操作により切換バルブ(64)を操作して、低速油圧クラッチ(65)または高速油圧クラッチ(66)を接続して副変速操作を可能に構成したものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の解決すべき課題及び手段は以上の如くであり、次に添付の図面に示した本発明の一実施例を説明する。図1は本発明の変速変更装置を装備したトラクタの側面図、図2は駆動伝達経路を示すスケルトン図、図3は制御ブロック図、図4は変速レバーの配置部の側面図である。
【0007】
まず、本発明に係る変速変更装置を具備した作業車両の一実施例であるトラクタの概略構成について説明する。図1において、本機前部のボンネット1内にエンジン2が配置され、該エンジン2をボンネット1にて覆い、該ボンネット1の後部のダッシュボード10上に操向手段となるステアリングハンドル17を突出している。該ステアリングハンドル17の後方に座席11を配設し、該座席11近傍に後述する副主変速と油圧モータ52の可動斜板54の角度を変更するシフト操作具となる副変速レバー12やシフトスイッチ59や作業機昇降レバー等が配置されている。前記ダッシュボード10と座席11の間のステップ14上には足動型の主変速操作具としてフットペダル15が配置され、後述する油圧ポンプ51の可動斜板53と連動連結されている。これら副変速レバー12やフットペダル15や座席シート11及びステアリングハンドル17等が配設されている部分を操縦部13とし、キャビン3で覆っている。
【0008】
また、本機前部両側に前輪8・8を支架し、後部両側に後輪6・6を支架している。また、前記座席シート11下部にミッションケース5が配置され、該ミッションケース5の後方に、各種作業機を装着するための三点リンク式の作業機装着装置4が取り付けられている。該ミッションケース5の後面よりPTO軸27が突出されて、作業機を駆動可能としている。また、ミッションケース5の前下部に、前輪動力取出ケース7が設けられ、該前輪動力取出ケース7より前方に伝動軸9を介してフロントアクスルケースに動力を伝え、該フロントアクスルケースに支持した前輪8を駆動可能する構成としている。
【0009】
次に、トラクタの駆動伝達系について、図2を用いて説明する。前記エンジン2の出力軸の後部に、図示しないダンパーまたはクラッチを介してミッションケース5内に配置したHST(油圧式無段変速装置)23の油圧ポンプ51の入力軸33に動力が伝えられ、該入力軸33は油圧ポンプ51を貫通して後方に延出されて、油圧ポンプ51を駆動するとともにPTOクラッチ25、PTO変速機構26を介してPTO軸27に動力が伝達される。
【0010】
前記HST23の後側、つまり、動力伝達経路の下流側に副変速装置24が設けられ、該副変速装置24は油圧式のクラッチにより変速を可能としており、本実施例では高低の2段の変速を可能とし、後述する切換バルブ64の操作で低速クラッチ65または高速クラッチ66を作動させることにより変速可能としている。該副変速装置24の出力軸がドライブ軸30として、該ドライブ軸30の後端に設けたドライブピニオン32を介して後輪デフ装置34に動力が伝えられ、該後輪デフ装置34より左右のデフヨーク軸35L・35R、最終減速機構36・36を介して後輪6・6が駆動される構成としている。
【0011】
また、前記ドライブ軸30上に前輪駆動歯車40が固設され、該前輪駆動歯車40より二連のカウンター歯車41を介して前輪変速装置29に伝えられる。該前輪変速装置29は油圧式の4輪駆動クラッチ37と前輪増速クラッチ38からなり、両クラッチがOFFの場合には後輪のみの2輪駆動となり、路上走行等で作動される。4輪駆動クラッチ37がONされると、前輪8・8と後輪6・6が同速で駆動され、作業時等で作動される。前輪増速クラッチ38は作業時においてステアリングハンドル17を設定角度以上回転させると、ONされて前輪8・8の駆動速度を後輪6・6よりも増速し、約2倍の速度で駆動するようにしている。
【0012】
前記前輪変速装置29により変速された後の動力は出力軸より前記伝動軸9を介してフロントアクスルケース内のフロントデフ装置43に動力が伝達され、該フロントデフ装置43より両側のデフヨーク軸44L・44R、最終減速機構45を介して前輪8・8を駆動するようにしている。
【0013】
次に、本発明に関わる変速変更装置について説明する。前記HST23は可変容量型の油圧ポンプ51と可変容量型の油圧モータ52から構成され、油圧ポンプ51を構成する可動斜板53は図1、図3に示す、足動主変速操作具となるフットペダル(HSTペダル)15と図示しないリンク等を介して連結され、該フットペダル15は操縦部13に配置され、本実施例ではステップ14上に前進ペダル15Fと後進ペダル15Rが配置されている。但し、前進ペダル15Fと後進ペダル15Rは左右に並設されるが、シーソー式として一つのフットペダル15で変速操作可能に構成することもできる。
【0014】
前記前進ペダル15Fを踏み込み操作することによって、油圧モータ52の出力軸31が正回転され、前進ペダル15Fの回動量に比例して可動斜板53も回動されて傾倒され、吐出油量を傾斜角度に比例して増加させて出力回転を増加させることができ、前進の主変速ができる。また、後進ペダル15Rを踏み込むと、可動斜板53が前記と逆方向に傾倒され、逆方向に圧油が送油され油圧モータ52の出力軸31が逆方向に回転されて、前記同様に後進ペダル15Rの回動角に比例した出力回転が得られて、後進の主変速ができる。
【0015】
また、油圧モータ52を構成する可動斜板54は図示しないリンク等を介してアクチュエータ55と連結され、該アクチュエータ55を作動させることによって可動斜板54を傾倒させるようにしている。該アクチュエータ55は本実施例では油圧シリンダとしているが、モータやソレノイド等により構成することもでき限定するものではない。
【0016】
該アクチュエータ55は流量制御用絞り及び逆流防止用のチェックバルブを介して切換バルブ56と接続され、該切換バルブ56は電磁バルブにて構成され、該切換バルブ56のソレノイド56a・56bはコントローラ57と接続され、該コントローラ57には該ソレノイド56a・56bを駆動するためのシフト操作具となるシフトスイッチ59と接続されている。該コントローラ57には前記アクチュエータ55の作動位置を検知するセンサー58と接続されている。
【0017】
また、前記シフトスイッチ59は前記操縦部13に配置され、該シフトスイッチ59の操作が容易にできるように、本実施例では図4に示すように、副変速レバー12に一体的に設けられている。即ち、副変速レバー12のグリップ12aの側面にシフトスイッチ59が配置され、本実施例では前面に配置している。但し、左右側方に配置することもできる。該シフトスイッチ59を上方へ回動することによって増速させることができ、下方へ回動することによって減速できるようにしている。また、シフト操作具はレバースイッチに限定するものではなく、シーソースイッチや押しボタンスイッチを二つ用いて増減操作したり、ボリュームを用いてダイヤルやツマミ等で増減操作することも可能である。
【0018】
前記切換バルブ56の一次側はフローデバイダ60を介して油圧ポンプ61と接続され、該油圧ポンプ61はエンジン2により駆動され、ミッションケース5内の作動油を吸入して吐出するようにしている。そして、前記フローデバイダ60の他方の二次側は前記作業機装着装置4の昇降機構62と接続され、該昇降機構62は前記ミッションケース5上に載置した油圧ケース内の油圧シリンダに作動油を送油してリフトアームを回動できるようにしている。63はアクチュエータ55の作動油圧を設定するリリーフバルブである。前記切換バルブ56のタンクポートには切換バルブ64と接続され、該切換バルブ64の二次側には前記副変速装置24の低速クラッチ65と高速クラッチ66に接続されて、副変速レバー12を回動することによって切換バルブ64を切り換えて、低速クラッチ65または高速クラッチ66を作動させて、副変速を可能としている。
【0019】
以上のような構成において、走行開始時には、まず、副変速レバーで副変速装置24の変速を行い、次に、フットペダル15を踏んで主変速を行なう。この主変速操作はオペレーターが所望の速度が得られるように足動で行なう。このフットペダル15の踏み込みにより、油圧ポンプ51の可動斜板53が傾倒され、該油圧ポンプ51から所定量の圧油が吐出される。このようにフットペダル15で設定した所望の速度で走行した状態でも、作業機の負荷や傾斜等によって速度が変動したり、現在の速度よりも若干上げたい場合や下げたい場合が生じるが、従来では、主変速レバーを回動するか、或いは、クラッチペダルを踏んで動力伝達を切り、副変速装置で変速していたのであるが、主変速レバーの操作では微妙な操作が難しく、大きく変速比を変えることにも限界があった。また、副変速装置を変速することは作業を一旦中断することになるので、仕上がりに微妙な変化が生じ面倒な操作となっていた。
【0020】
本発明ではこのようなときに、前記フットペダル15で設定された油圧ポンプ51のポンプ容量はそのままで、副変速レバー12近傍に設けたシフトスイッチ59を操作することにより、コントローラ57を介してソレノイド56a(または56b)が作動されて切換バルブ56が切り換えられて、アクチュエータ55に圧油が送油されて、アクチュエータ55となる油圧シリンダが伸長(または縮小)され、油圧モータ52の可動斜板54を傾倒して出力軸31の回転数を変更して、増速または減速できるようにしているのである。このとき、ポンプ容量を一定として、油圧モータ52の可動斜板54を傾倒して、この傾倒角度が大きいとモータ容量が大きくなり、出力回転は減速され、低速時の作業のとき、更に低速とすることにより、作業精度を向上することができる。可動斜板54の傾倒角度を小さくすると油圧モータ52のモータ容量は小さくなり出力回転は増速され、作業能率を向上することができる。
【0021】
なお、シフトスイッチ59は中立復帰型のスイッチで構成して、増速(UP)または減速(DOWN)に操作しているときのみアクチュエータ55は作動され、アクチュエータ55の作動位置はセンサー58によって検知され、ストロークの限界まで操作できる。また、フットペダル15を中立に戻したときには、コントローラ57の制御によって、アクチュエータ55は可動斜板54の最大傾斜と最小傾斜の中間位置となるように作動させ、次の操作時に所定の範囲で速度の増減ができるようにしている。また、副変速が高速位置に変速されているときには、車両には最高速度が定められているため、その最高速度以下の範囲でシフトスイッチ59により操作できるようにしている。
【0022】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したことにより、次のような効果が得られる。
請求項1の如く、可変容量型油圧ポンプ(51)と可変容量型油圧モータ(52)を有する油圧式無段変速装置(23)を搭載し、更に該油圧式無段変速装置(23)の後段に、更に変速を可能とする副変速装置(24)を配置した走行車両において、該油圧ポンプ(51)の可動斜板(53)を足動変速操作具であるフットペダル(15)と連動連結し、該フットペダル(15)は、ステップ(14)上に前進ペダル(15F)と後進ペダル(15R)として配置し、該油圧モータ(52)の可動斜板(54)をアクチュエータ(55)と連動連結し、該アクチュエータ(55)は切換バルブ(56)と接続され、該切換バルブ(56)のソレノイド(56a・56b)を、シフトスイッチ(59)により操作可能とし、前記座席(11)の近傍に前記副変速装置(24)を操作する副変速レバー(12)を配置し、該副変速レバー(12)のグリップ(12a)の前面にシフトスイッチ(59)を突出配置し、該シフトスイッチ(59)を上方へ回動することにより油圧式無段変速装置(23)を増速させ、該シフトスイッチ(59)を下方へ回動することにより減速可能に構成したので、フットペダル(15)で油圧ポンプの可動斜板を変更することによる主変速操作に加えて、シフトスイッチ(59)の操作で油圧モータの可動斜板を傾倒して無段変速が可能となり、ミッションの大きさを変えることなく、多段もしくは無段の変速操作の操作範囲を広げられるとともに、クラッチを切る等の操作なく簡単な操作で無段変速が可能となった。
また、足で主変速操作を行いながら、手動で走行速度を微妙に変更できるようになり、走行速度の設定範囲を広げて、所望の変速速度に容易に変更できるようになったのである。
【0023】
また、油圧ポンプの容量を大きくして、油圧モータの容量も大きくして低速で作業する場合に出力トルクを大きくでき、油圧モータの容量を小さくすれば高速回転が可能となる。また、油圧ポンプの容量を小さくしてモータの容量を大きくすれば低速出力回転となり、作業精度を向上することがで、これらのように、油圧ポンプと油圧モータの可動斜板を傾倒させて容量を変更することによって様々な作業に対応することが可能となり、作業域を広げることができたのである。
また、前記シフト操作具をスイッチにより構成し、該シフト操作具を副変速レバーに配置したので、作業時の運転操作時に副変速レバーを握りながらシフトスイッチを操作することができ、副変速操作とシフト操作の操作性を向上できる。
【0024】
請求項2に記載の如く、請求項1記載の車速変更装置において、前記副変速装置(24)を高低の2段の変速を可能とする油圧クラッチ式変速装置により構成し、前記副変速レバー(12)の前後への回動操作により切換バルブ(64)を操作して、低速油圧クラッチ(65)または高速油圧クラッチ(66)を接続して副変速操作を可能に構成したので、従来の技術の如く、副変速装置を歯車選択式に構成している為に、副変速レバーをするときにはメインクラッチを操作して動力伝達を切断してからでないと操作できず、作業能率が低下したり、操作性が悪くなっていたという不具合を解消することが出来たのである。
これにより副変速レバー(12)とシフトスイッチ(59)のどちらもメインクラッチの操作をすることなく変速操作が出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の変速変更装置を装備したトラクタの側面図である。
【図2】 駆動伝達経路を示すスケルトン図である。
【図3】 制御ブロック図である。
【図4】 副変速レバーの配置部の側面図である。
【符号の説明】
12 副変速レバー
15 フットペダル
23 HST(油圧式無段変速装置)
51 油圧ポンプ
52 油圧モータ
53・54 可動斜板
55 アクチュエータ
59 シフトスイッチ(シフト操作具)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for widening a change range of a vehicle speed and facilitating the operation thereof using a variable displacement hydraulic pump and a variable displacement hydraulic motor in a transmission provided in a traveling vehicle such as a tractor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a work vehicle such as a tractor, a technique is known in which a hydraulic continuously variable transmission (hereinafter referred to as HST) is used as a main transmission and further provided with a sub-transmission to enable shifting. This is because the HST uses a variable displacement type hydraulic pump and a constant displacement type hydraulic motor, so that a multi-stage auxiliary transmission for increasing or decreasing the driving force is required after the HST. Each of these transmissions is provided with a transmission operation tool, and the main transmission is performed by connecting the swash plate of the hydraulic pump to the main transmission lever and rotating the main transmission lever. The sub-transmission device is configured as a gear selection type, and the slider is connected to the sub-transmission lever, and the sub-transmission lever is operated to perform sub-transmission, and each is operated separately. Also known is a technique in which a main shift operation is performed by a foot pedal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the main speed change lever and the sub speed change lever are arranged at different positions, the number of lever operations increases to obtain a desired vehicle speed, which is complicated. In addition, since the sub-transmission device is configured as a gear selection type, when performing a sub-transmission operation, it can only be operated after the main clutch is operated to cut off the power transmission, resulting in reduced work efficiency and operability. Was getting worse.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses the following means in order to solve the above problems.
In
[0005]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle speed changing device according to the first aspect, the auxiliary transmission device (24) is constituted by a hydraulic clutch type transmission device that enables two-stage shift of high and low, and the auxiliary transmission lever (12). The switching valve (64) is operated by rotating the valve back and forth, and the low speed hydraulic clutch (65) or the high speed hydraulic clutch (66) is connected to enable the sub-shift operation .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The problems and means to be solved by the present invention are as described above. Next, an embodiment of the present invention shown in the accompanying drawings will be described. 1 is a side view of a tractor equipped with a speed change device of the present invention, FIG. 2 is a skeleton diagram showing a drive transmission path, FIG. 3 is a control block diagram, and FIG. 4 is a side view of an arrangement portion of a speed change lever.
[0007]
First, a schematic configuration of a tractor which is an embodiment of a work vehicle provided with a speed change device according to the present invention will be described. In FIG. 1, an
[0008]
Further,
[0009]
Next, the drive transmission system of the tractor will be described with reference to FIG. Power is transmitted to the
[0010]
A
[0011]
Further, a front
[0012]
The power after being shifted by the front
[0013]
Next, a gear change device according to the present invention will be described. The
[0014]
By depressing the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
In addition, the
[0018]
The primary side of the switching
[0019]
In the above configuration, at the start of traveling, first, the
[0020]
In the present invention, in such a case, the
[0021]
The
[0022]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
As in
In addition, the traveling speed can be changed manually while performing the main shifting operation with the foot, and the setting range of the traveling speed can be expanded to easily change to the desired shifting speed.
[0023]
Further, when the capacity of the hydraulic pump is increased and the capacity of the hydraulic motor is increased to work at a low speed, the output torque can be increased, and when the capacity of the hydraulic motor is decreased, high speed rotation is possible. In addition, if the capacity of the hydraulic pump is reduced and the capacity of the motor is increased, low-speed output rotation can be achieved and work accuracy can be improved. In this way, the movable swash plate of the hydraulic pump and hydraulic motor can be tilted to increase the capacity. By changing, it became possible to handle various work and expanded the work area.
In addition, since the shift operating tool is constituted by a switch and the shift operating tool is disposed on the sub-shift lever, the shift switch can be operated while holding the sub-shift lever during driving operation. The operability of the shift operation can be improved.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, in the vehicle speed changing device according to the first aspect, the auxiliary transmission (24) is constituted by a hydraulic clutch type transmission that enables two-stage shift of high and low, and the auxiliary transmission lever ( 12) By operating the switching valve (64) by rotating back and forth in 12) and connecting the low-speed hydraulic clutch (65) or the high-speed hydraulic clutch (66) to enable the sub-shift operation, Since the auxiliary transmission is configured as a gear selection type, when operating the auxiliary transmission lever, it can only be operated after the main clutch is operated and the power transmission is cut off. The problem that the operability had deteriorated could be solved.
As a result, both the auxiliary transmission lever (12) and the shift switch (59) can perform a shifting operation without operating the main clutch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a tractor equipped with a speed change device of the present invention.
FIG. 2 is a skeleton diagram showing a drive transmission path.
FIG. 3 is a control block diagram.
FIG. 4 is a side view of an arrangement portion of an auxiliary transmission lever.
[Explanation of symbols]
12
51
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