JP4815928B2

JP4815928B2 - トラクタ

Info

Publication number: JP4815928B2
Application number: JP2005219682A
Authority: JP
Inventors: 秀司石丸; 邦彦家木; 勉渡部; 千年松長; 崇脇野; 輝樹松川
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: KR100714813B1; KR20070014938A; JP2007032773A

Description

この発明は、農業、建築、運搬用の作業車両に関し、特に無段式変速装置を備え、車体の前後進を切り替える所謂シャトル操作式の前後進切替レバーと車速を調整する変速レバーを有するトラクタの変速操作装置に関する。

従来、農業用トラクタには、ギヤ式の前後進切替機構とギヤ式変速装置を備え、ハンドル下方に備える所謂シャトル操作式の前後進切替レバーにて前記前後進切替機構を操作し、操縦席側方に備える変速レバーにて変速装置を操作する構成が知られている。

また前記トラクタには、変速装置をＨＳＴにて構成し、単一のレバー（ＨＳＴレバー）にて車両の前後進と変速を操作する構成も知られている。
前記のようにギヤ式変速装置を備え、前後進切替レバーと変速レバーにて車両を操作するトラクタでは、主に前後進を繰り返す高負荷作業、例えばローダ作業等に利用され、一方ＨＳＴを備えたトラクタでは、主に細かな車速調整が要望される芝刈作業などに利用される。
特開2003-134903号

そして、トラクタのユーザは、主たる作業に応じて、前記ＨＳＴを備え、単一のレバーにて車体を操作する仕様か、若しくはギヤ式変速装置を備え、前後進切替レバーと変速レバーにて車体を操作する仕様を選択するものであるので、主たる作業以外の作業、例えばギヤ式変速装置を備えたトラクタで芝刈作業を行う場合は、細かな車速調整ができず操作性が悪く、またＨＳＴを備えたトラクタでは、前後進を繰り返すローダ作業や圃場内での牽引作業で、前後進を切り替える毎に変速位置を調整する必要が生じて前記同様、操作性を損うものであった。

またこれら変速装置を、スイッチやモータといった電気または油圧機器にて構成すると、生産コストが高くつくという課題が想定される。

この発明は上記課題を鑑みて、作業車両の変速操作装置を以下のように構成した。
即ち、請求項１の発明では、エンジン（Ｅ）の回転動力を走行装置（１Ｆ，１Ｒ）へ伝達する無段式変速装置（３）と、同無段式変速装置（３）の出力回転方向を正逆に切り替え操作する前後進切替レバー（５）と、同無段式変速装置（３）の出力回転数を変速操作する変速レバー（６）とを備えた作業車両であって、前記無段式変速装置（３）に、出力回転方向を正逆切り替え且つ回転数を変速操作する操作軸（７）及び同操作軸（７）と一体の操作アーム（７ａ）を設け、前記前後進切替操作レバー（５）に、「前進」と「中立」と「後進」操作位置に応じて前後進入力軸（５３）及び前後進切替アーム（５３ａ）を回動させ、前後進切替アーム（５３ａ）に備えた第一回動軸（５３ｐ）の位置を前記「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に対応する位置にそれぞれ位置決めし、前記操作軸（７）に対する位置を変更する構成とし、前記第一回動軸（５３ｐ）の位置を位置決めした状態で変速レバー（６）を前後に操作すると、変速入力軸（６３）及びシフターアーム（６３ａ）を回転させ、回転台支持筒（６５）を支持軸（６４）上でスライド移動させる構成とし、前記第一回動軸（５３ｐ）を中心に回転台（５５）が回動操作され、これに係合する第二回動軸（５４ｐ）及び連動プレート（５６）及び操作アーム（７ａ）の連動を介して、前記操作軸（７）の回動位置を変更する機械的連動機構を設けたことを特徴とするトラクタとした。
（請求項１の作用）
以上のように構成した請求項１の発明では、前後進切替レバー（５）を、「前進」操作位置、「中立」操作位置、若しくは「後進」位置に設定するに従い、これに応じて、無段式変速装置（３）の操作アーム（７ａ）に対する第一回動軸（５３ｐ）の位置が変更され、操作アーム（７ａ）の位置を変更する。よって、無段式変速装置（３）の出力回転方向を決定し、車両を「前進」、「中立（停止）」、「後進」の状態に設定する。そして、変速レバー（６）を操作すると、前記第一回動軸（５３）を中心に連動アーム（５４ａ）が回転して、前記操作アーム（７ａ）を回動操作する。即ち、無段式変速装置（３）の出力回転を変速し、車速を変速する。

また請求項２の発明では、前記前後進切替レバー（５）と変速レバー（６）から前記無段式変速装置（３）の操作アーム（７ａ）に至る機械的連動機構（Ｌ）の一部を、前記無段式変速装置（３）を内装するケース（１２）内で潤滑油に浸かる位置に備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速操作装置とした。
（請求項２の作用）
以上のように構成した請求項２の発明では、ケース（１２）内で保護され、また潤滑された状態で機械的連動機構（Ｌ）が作動する。

これにより、請求項１の発明では、細かな車速調整が必要な作業においては、従来通り、変速レバー（６）にて車速を無段階に調整することができ、また前後進を繰り返す作業では、ギヤ式変速装置を有する車両と同様に、前後進切替レバー（５）にて前後進の切り替え操作ができるので、両形態の作業共に操作性が良い。またこれら連動機構を機械的連動機構にて構成したので、同操作装置をセンサやアクチュエータなど電気、油圧機器にて構成することと比較して安価に構成することができる。
また、前後進切替レバー（５）を「前進」位置、若しくは「後進」位置に操作し、クラッチを接続すると同時に、車両が発進する構成となっているので、例えば変速レバー（６）を別途操作しないと発進しない構成と比較して、操作位置を間違え難くまた作業を迅速に開始することができる。

また請求項２の発明では、これら機械的連動機構の一部をケース（１２）内の潤滑油に浸かる位置に取り付ける構成としたので、異物との接触や磨耗、腐食を防止し、作動不良を防止することができる。

以下、図面に基づいて、この発明を農業用トラクタに搭載した形態について説明する。
最初にトラクタＴの全体構成について説明する。
トラクタＴは、図７〜図９に示すように、車体前部のボンネット１１内にエンジンＥを設け、同エンジンＥの回転動力を、伝動ケース１２（前方からクラッチハウジング１２Ａ、スペーサケース１２Ｂ、ミッションケース１２Ｃ）内の伝動機構を介して走行装置となる左右前輪２，２と後輪３，３へ伝達する構成としている。

また、前記ミッションケース１２Ｃの後上部には、作業機昇降用油圧シリンダ１３を内装するシリンダケース１５を設け、このシリンダケース１５の左右両側にリフトアーム１４，１４を回動自在に枢着し、前記シリンダ１３のピストン伸縮操作により前記リフトアーム１４，１４を上下に回動操作する構成となっている。また前記ミッションケース１２Ｃの後部には、トップリンクと左右ロワリンクとから成る三点リンク機構を設け、同リンク機構に各種作業機を連結する構成となっている。

また前記エンジンＥの後方には、ハンドルコラム１７を立設し、同コラム１７にステアリングハンドル１９を突設支持すると共に、コラム側部に車体の進行方向を前後に切り替える所謂シャトル操作式の前後進切替レバー５を突設する構成となっている。また前記前後進切替レバー５は、レバーガイドの係止溝にて「前進」と「中立」と「後進」の三つの操作位置に位置決めする構成となっている。

また前記ハンドル１９下方のフロア２０上には、左右ブレーキペダル２１Ｌ，２１Ｒやクラッチペダル２２、更にはアクセルペダルを備える構成となっている。
また前記ハンドル１９の後方には操縦席２を設け、この操縦席２側方のフェンダー２３上に、図９に示すように、前記リフトアーム１４を上下回動操作するポジションレバー１８とＨＳＴ３の出力回転数を調整する主変速レバー（以下、ＨＳＴレバー６）、更には副変速装置の変速位置を切り替える副変速レバー２７を設けている。

次に図１０に基づいてトラクタＴの動力伝達構成について説明する。
前記エンジンＥから出力された回転動力は、前記クラッチペダル２２の踏み込み操作にて入り切りされる主クラッチ３０を介し、伝動軸を介して無段式変速装置となる前記ＨＳＴ３のポンプ入力軸３１へ伝達される。そしてＨＳＴポンプ３ｐへ入力された回転は、後述するトラニオン軸７の操作角度に応じてＨＳＴモータ３ｍのモータ出力軸３２から出力される。

尚、前記ＨＳＴ３は、図１１に示すように、ＨＳＴポンプ３ｐのトラニオン軸７を車体左右中央位置で上向きに突設した状態で配置し、同ポンプ３ｐの左右一側にＨＳＴモータ３ｍを備える構成となっている。

また前記モータ出力軸３２から出力された回転動力は、Ｌ，Ｍ，Ｈの三段変速可能なコンスタントメッシュギヤ式副変速装置３３へ伝達され、同変速装置で変速された回転を、後輪デフ機構３４を介して左右後輪１Ｒ，１Ｒへ伝達し、また前記前輪増側機構３５及び前輪デフ機構３６を介して左右前輪１Ｆ，１Ｆへ伝達する構成となっている。

また前記エンジンＥの回転動力は、ＰＴＯ系正逆切替機構及びＰＴＯ変速装置を介して前記ミッションケース１２Ｃの背面に突設したＰＴＯ軸３８へ伝達する構成となっている。

尚、図中の符号３９は、前記ブレーキペダル２１Ｌ（２１Ｒ）の踏み込み操作、若しくは油圧シリンダのピストン伸縮操作で制動する左右後輪ブレーキを示す。
次に図１１に基づいてトラクタの油圧回路構成について説明する。

トラクタＴは、第一及び第二の油圧ポンプＰ１，Ｐ２を設け、夫々のポンプは、前記伝動ケース３内に充填した作動油兼潤滑油を吸い上げて、各油圧アクチュエータへ送り込む構成となっている。前記第一ポンプＰ１は、回路上手側でパワーステアリング用油路Ｌ１９に圧油を送り込み、この余剰油をＨＳＴ３の閉回路Ｌ３内にチャージ油として送り込む構成となっている。また前記第二ポンプＰ２は、切替制御弁を介して前記作業機昇降用油圧シリンダ１３へ圧油を送り込む構成となっている。

尚、図中、符号７はＨＳＴポンプ３ｐの斜板を操作するトラニオン軸を示し、図中符号４０はオイルクーラ、４１はフィルターを示す。
次に、この発明の要部となる前記ＨＳＴ３の変速操作装置の構成について説明する。

この変速操作装置は、前記前後進切替レバー５とＨＳＴレバー６と、前記スペーサケース１２Ｂ内に備えたレバー連動機構Ｌ等から構成されている。
詳しくは、図１４に示すように、前記前後進切替レバー５の基部は、前記ハンドルコラム１７内の連動軸５０を介してクラッチハウジング１２Ａ上面の連動アーム５１に連動連結され、同アーム５１とスペーサケース１２Ｂ上面に突出した前後進入力アーム５２とを調整具となる伸縮ロッド５３を介して連結する構成となっている。これにより、前後進入力アーム５２の回動位置を調整し、後述するＨＳＴ３のトラニオン軸７の中立位置を調整することができる。

また前記前後進入力アーム５２は、図１に示すように、スペーサケース１２Ｂ内に貫通させ、且つ上下方向に配す前後進入力軸５３に取り付けられ、この前後進入力軸５３は、軸下部に、二本のアーム片（以下、上連動アーム５４ａと下連動アーム５４ｂ）を有する筒軸５４を回転自在に挿通し、同軸下端部にアーム片（以下、前後進切替アーム５３ａ）を固設する構成となっている。

また前記前後進切替アーム５３ａの先端部には、下方へ突設するピン５３ｐ（第一回動軸）を設けると共に、前記下連動アーム５４ｂの先端部にも、下方へ突設するピン５４ｐ（第二回動軸）を設け、両ピン５３ｐ，５４ｐを前記前後進入力軸５３の下方に配置した回転台５５の長穴状係止溝５５ａに係止する構成となっている。

また前記上連動アーム５４ａは、連動プレート５６を介して前記トラニオン軸７と一体のトラニオン軸操作アーム７ａへ回動自在に連結する構成となっている。
一方、前記ＨＳＴレバー６の基部は、前記フェンダー２３内側の連動軸を介してレバー連動機構Ｌの変速入力軸６３に連結する構成となっている。この変速入力軸６３は、軸先端部にシフターアーム６３ａを固設し、同アーム６３ａを、前記回転台５５を回転自在に支持し且つ前後方向に配する支持軸６４上にスライド自在に支持する回転台支持筒６５に係止する構成となっている。

尚、図１中符号６６は、前記レバー連動機構Ｌ、詳しくは支持軸６４に備える部材をスペーサケース１２Ｂのコーナ部に取り付ける取付ブラケット６６を示す。また符合Ｎはトラニオン軸７の「中立」位置を示し、「Ｆ」は前進域、「Ｒ」は後進域を示す。また変速入力軸６３に記載した一点鎖線Ｓｍｉｎは、前記ＨＳＴレバー６を最低速位置に設定した時のシフターアーム６３ａの位置を示し、一点鎖線ＳｍａｘはＨＳＴレバー６を最高速位置に設定した時のシフターアーム６３ａの位置を示す。

以上のように構成したレバー連動機構Ｌは、前記前後進切替レバー５を「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に回動保持することで、前後進入力軸５３及び前後進切替アーム５３ａを回動させ、同アーム５３ａに備えたピン５３ｐの位置を前記「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に対応する位置にそれぞれ位置決めする。これにより、前記回転台５５の角度、詳しくは前進、後進、中立位置での初期位置が設定される。即ち、前記トラニオン軸７に対する位置を変更する。そして前記夫々の初期位置で、前記ＨＳＴレバー６を前後に操作すると、変速入力軸６３及びシフターアーム６３ａを回転させ、回転台支持筒６５を支持軸６４上をスライド移動させる。これにより、前記前後進入力軸５３と一体のピン５３ｐを中心に回転台５５が回動操作され、これに係合するピン５４ｐ及び筒軸５４が回転し、更に上連動アーム５４ａ、連動プレート５６、トラニオン軸操作アーム７ａの連動を介して前記トラニオン軸７の回動位置が変更される。よって、ＨＳＴモータ３ｍから出力される回転動力が変速され、車速が変速される。

各状態の作用を具体的に説明する。
図１と図２は、前後進切替レバー５を「中立」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定したレバー連動機構Ｌを示す。この場合、平面視で前記回転台５５と支持軸６４が略平行状態であり、前記前後進入力軸５３及び同軸５３と一体のピン５３ｐと筒軸５４のピン５４ｐが略一直線上に配置される為、ＨＳＴレバー６を高速若しくは低速側へ回動操作しても、前記回転台５５の係止溝５５ａ内を両ピン５３ｐ，５４ｐが摩擦抵抗無く移動するだけであり、下連動アーム５４ｂは回動角を維持する。よって、ＨＳＴレバー６の操作をトラニオン軸７へ伝達しない構成、即ち変速操作を無効とする。

また図３は、前後進切替レバー５を「前進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定した状態を示す。この場合、前記前後進切替アーム５３ａのピン５３ｐは、支持軸６４に対し平面視（図３中（Ｃ））で、前記「中立」位置に設定した場合よりも、離れた位置に設定される。そして、前記ＨＳＴレバー６を高速側へ回動操作すると、前記変速入力軸６３の回動と共に回転台５５が支持軸６４上を前方へスライド操作され、前記ピン５３ｐが回転台５５の係止溝５５ａ内で摩擦摺動することで、前記ピン５４ｐ及びこれと一体の筒軸５４が回転し、上連動アーム５４ａ、連結プレート５６、トラニオン軸取付アーム７ａの動きを介してトラニオン軸７を前進操作域で回動する。よって、車両を前進域で変速する。尚、図４は、前後進切替レバー５を「前進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最高速」位置に設定した状態を示す。

また図５は、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最低速」位置に設定した状態を示す。この場合、前記前後進切替アーム５３ａのピン５３ｐは、支持軸６４に対し平面視（図５中（ｃ））で、前記「中立」位置に設定した場合よりも、接近した位置に設定される。そして、前記ＨＳＴレバー６を高速側へ回動操作すると、前記変速入力軸６３の回動と共に回転台５５が支持軸６４上を前方へスライド操作され、前記ピン５３ｐが回転台５５の係止溝５５ａ内で摩擦摺動することで、前記ピン５４ｐ及びこれと一体の筒軸５４が回転し、上連動アーム５４ａ、連結プレート５６、トラニオン軸取付アーム７ａの動きを介してトラニオン軸７を後進操作域で回動する。よって、車両を後進域で変速する。尚、図６は、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定し、ＨＳＴレバー６を「最高速」位置に設定した状態を示す。

また前記レバー連動機構Ｌでは、前記前後進切替アーム５３ａを前記支持軸６４に対し若干角度を持たせ、前後進切替レバー５を「中立」操作時、ピン５３ｐが「前進」位置に変位させることで、前後進切替レバー５を「後進」位置に設定した場合は、「前進」位置に設定した場合よりも、変速範囲が狭く、且つ高車速とならないように設定している。

以上のように構成したＨＳＴの変速操作装置は、細かな車速調整が必要な作業においては、従来通り、ＨＳＴレバー６にて車速を無段階に調整することができ、また前後進を繰り返す作業では、ギヤ式変速装置を有する車両と同様に、前後進切替レバー５にて前後進の切り替え操作ができるので、両形態の作業共に操作性が良い。またこれら連動機構を機械的連動機構にて構成したので、同操作装置をセンサやアクチュエータなど電気、油圧機器にて構成することと比較して安価に構成することができる。

また前記レバー連動機構では、前後進切替レバー５を「前進」位置、若しくは「後進」位置に操作し、クラッチを接続すると同時に、車両が発進する構成となっているので、例えばＨＳＴレバー６を別途操作しないと発進しない構成と比較して、操作位置を間違え難くまた作業を迅速に開始することができる。

次に図１と図１２〜図１５に基づいて、前記レバー連動機構Ｌの取り付け構成について説明する。
前記ブラケット６６は、前部と後部に取付穴６６ｆ，６６ｒを備え、この取付穴６６ｆ，６６ｒを前記スペーサケース１２Ｂ内コーナ部の壁面にボルトにて取り付ける構成となっている。またケース１２Ｂ内には、ラインＸの位置の高さまで潤滑油兼ＨＳＴの作動油を充填する構成となっている。

これにより、前記レバー連動機構Ｌの一部、詳しくは、回転台３３の高さまで潤滑油に浸かる為、磨耗による作動不良を防止することができる。また同レバー連動機構は、詳しくは前後進入力軸５３と変速入力軸６３以下の伝動下手側の部材は、異物との接触や腐食による作動不良を防止することができる。

尚、この発明の別形態としては、無段式変速装置にＨＭＴを構成しても良いし、ＣＶＴやトロイダル型変速装置を備える構成としても良い。また機械的連動機構は、形状の異なるロッドやプレート、或いはワイヤ等にて構成しても良い。

前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。（Ａ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を中立位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。（Ａ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。（Ｄ）前後進を前進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。前後進を前進位置、変速位置を最高速位置としたレバー連動機構の斜視図。（Ａ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の側面図。（Ｂ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の正面図。（Ｃ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の平面図。（Ｄ）前後進を後進位置、変速位置を最低速位置としたレバー連動機構の斜視図。前後進を後進位置、変速位置を最高速位置としたレバー連動機構の斜視図。トラクタの全体側面図。各ミッションケースの側面図。フェンダー上の各レバーの配置を示す平面図。トラクタの伝動機構線図。トラクタの油圧回路図。ミッションケースの斜視図。ミッションケースの正面図。ミッションケースの平面図。レバー連動機構の取付状態を示すミッションケースを破断した斜視図。

Ｅエンジン
Ｌレバー連動機構
Ｔトラクタ
１Ｆ前輪
１Ｒ後輪
３ＨＳＴ
５前後進切替レバー
６ＨＳＴレバー（変速レバー）
７トラニオン軸
７ａトラニオン軸操作アーム（操作アーム）
１２伝動ケース
５３ｐピン（第一回動軸）
５４ａ前後進切替アーム（連動アーム）
５４ｐピン（第二回動軸）

Claims

エンジン（Ｅ）の回転動力を走行装置（１Ｆ，１Ｒ）へ伝達する無段式変速装置（３）と、同無段式変速装置（３）の出力回転方向を正逆に切り替え操作する前後進切替レバー（５）と、同無段式変速装置（３）の出力回転数を変速操作する変速レバー（６）とを備えた作業車両であって、
前記無段式変速装置（３）に、出力回転方向を正逆切り替え且つ回転数を変速操作する操作軸（７）及び同操作軸（７）と一体の操作アーム（７ａ）を設け、
前記前後進切替操作レバー（５）に、「前進」と「中立」と「後進」操作位置に応じて前後進入力軸（５３）及び前後進切替アーム（５３ａ）を回動させ、前後進切替アーム（５３ａ）に備えた第一回動軸（５３ｐ）の位置を前記「前進」位置、「中立」位置、「後進」位置に対応する位置にそれぞれ位置決めし、前記操作軸（７）に対する位置を変更する構成とし、
前記第一回動軸（５３ｐ）の位置を位置決めした状態で変速レバー（６）を前後に操作すると、変速入力軸（６３）及びシフターアーム（６３ａ）を回転させ、回転台支持筒（６５）を支持軸（６４）上でスライド移動させる構成とし、
前記第一回動軸（５３ｐ）を中心に回転台（５５）が回動操作され、これに係合する第二回動軸（５４ｐ）及び連動プレート（５６）及び操作アーム（７ａ）の連動を介して、前記操作軸（７）の回動位置を変更する機械的連動機構を設けたことを特徴とするトラクタ。
前記前後進切替レバー（５）と変速レバー（６）から前記無段式変速装置（３）の操作アーム（７ａ）に至る機械的連動機構（Ｌ）の一部を、前記無段式変速装置（３）を内装するケース（１２）内で潤滑油に浸かる位置に備えたことを特徴とする請求項１に記載のトラクタ。