JP4853115B2 - 作業車両の走行変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行伝動制御可能な前後進切換機構と複数変速比の切換制御可能な主変速切換機構および高低速切換機構を備えて車速調節する作業車両の走行変速装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、走行伝動制御可能な前後進切換部（リバースクラッチ）と複数の変速比に切換え可能な主変速部等を備えて車速調節する作業車両の変速伝動装置が知られている。この変速伝動装置は主変速部のシンクロ機構を油圧ピストンで駆動する場合、リバースクラッチ等で動力を遮断しておき、その間に主変速部の切換えを行う。
上記変速伝動装置は、変速時に一時的に動力が遮断されることから、作業車両が高負荷で低速走行している場合等に走行停止を招くことがある。

これに対し、特許文献２に示されるように、主変速部の油圧クラッチを軽く２重噛み状態とし、この間にリバースクラッチ等を低圧力で保持することにより、変速動作の間についてある程度まで伝動力を確保することができるが、２重噛みは限界があることから、過大な走行抵抗を受けた場合には伝動トルクが不足して走行停止が長くなるという問題があった。
特許第３３５４６７２号公報 特許第３３７０２３１号公報

本発明の目的は、高負荷低速走行でも走行停止を招くことのない安定した変速走行が可能となる作業車両の走行変速装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、走行伝動制御可能に前後進切換えする前後進切換機構（２１）、複数変速比に切換え可能な主変速切換機構（２２）、高低の変速比に切換え可能な高低速切換機構（２３）を備え、それぞれの切換機構のクラッチ動作圧を制御部（４１）によって制御する作業車両の走行変速装置（５ａ）において、
上記制御部（４１）は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持し、該保持時間（Ｔｈ）が経過すると変速元のクラッチ圧（Ｐｔ）を下降させ、前記保持時間（Ｔｈ）の間に変速先のクラッチ圧を所定圧まで上昇させ、
昇圧バルブの制御は、クラッチの切位置においてクラッチ最大圧力に相当する駆動電流を出力し、同最大圧力より小さく設定した所定の判定圧力（Ｐｓ）に達するまでのピストンストローク時間を計測し、これを基準イニシャル時間（Ｔｓ）とし、
上記前後進切換機構（２１）についてのクラッチペダル操作に基づくクラッチ制御は、クラッチペダルによる入操作と対応して初期イニシャル出力を行い、
この初期イニシャル出力を、調整モードで測定した前進側と後進側の各々の規定圧到達時間を基準にこの規定圧到達時間より短い時間（Ｔ１）ではペダル位置で指示される圧力を越える第１の圧力相当の電流で駆動し、その後規定時間（Ｔ２）では第２の圧力相当であり、第１の圧力相当の電流より低い駆動電流で制御弁を駆動することによる油圧制御とし、この時のバルブ駆動は、実走行時に、クラッチミート直前に行い、
変速の切換えにおけるクラッチの駆動制御は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の変速元保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持した後に伝動を遮断し、変速先のクラッチを変速要求時から上記保持時間（Ｔｈ）を越えるイニシャル時間（Ｔｐ）について所定の初期油圧（Ｐ０）で駆動した後に、新たに所定の変化率の昇圧パターンで昇圧制御（Ｔｃ）して、変速元のクラッチの伝動遮断の後に変速先のクラッチの伝動が開始されて、伝動系統が切換えられ、
この場合に、切換先のクラッチ動作は、少なくとも緩急の２つの昇圧パターンによる動作圧制御を行い、その緩速昇圧を主変速切換機構（２２）に、急速昇圧を高低速切換機構（２３）に適用し、主変速切換機構（２２）および高低速切換機構（２３）の切換えを同時に開始制御し、
変速元の処理継続時間である前記変速元保持時間（Ｔｈ）は、変速先の初期イニシャル時間（Ｔｐ）よりも短い時間に設定し、
変速先のクラッチは、変速指示発生と同時に初期イニシャル出力するべく制御し、そのイニシャル出力は、調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短い時間について所定の初期油圧に応じた駆動電流を設定することを特徴とする作業車両の走行変速装置としたものである。
上記走行変速装置は、変速の際に、変速元のクラッチを変速要求時から所定の保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持する。保持時間（Ｔｈ）が経過すると変速元のクラッチ圧（Ｐｔ）を下降させる。保持時間（Ｔｈ）の間に変速先のクラッチ圧を所定圧まで上昇させる。

請求項２に係る発明は、副変速位置には、路上走行に適した数段の主変速切換機構を配置した変速レンジと同じ減速比を持つ作業用の別の副変速位置を配置し、同じ減速比を持つ車速であっても副変速位置により昇圧パターンを変更するように構成することを特徴とする作業車両の走行変速装置としたものである。

請求項１の走行変速装置は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持し、該保持時間（Ｔｈ）が経過すると変速元のクラッチ圧（Ｐｔ）を下降させ、前記保持時間（Ｔｈ）の間に変速先のクラッチ圧を所定圧まで上昇させる構成としているので、変速ショックの少ないスムーズな変速が可能となる。昇圧バルブの制御は、クラッチの切位置においてクラッチ最大圧力に相当する駆動電流を出力し、同最大圧力より小さく設定した所定の判定圧力（Ｐｓ）に達するまでのピストンストローク時間を計測し、これを基準イニシャル時間（Ｔｓ）ので、この基準イニシャル時間Ｔｓに基づいて、クラッチのピストンストロークが現実のストローク動作によって推定される。したがって、クラッチ毎にそれぞれのピストンストロークが推定され、このピストンストロークに基づき、接続タイミングを合わせた高精度のクラッチ制御による円滑な接続動作が可能となる。
クラッチペダル操作に基づくクラッチ制御は、クラッチペダルによる入操作と対応して初期イニシャル出力を行い、この初期イニシャル出力を、調整モードで測定した前進側と後進側の各々の規定圧到達時間を基準にこの規定圧到達時間より短い時間（Ｔ１）ではペダル位置で指示される圧力を越える第１の圧力相当の大きめの電流で駆動し、その後規定時間（Ｔ２）では第２の圧力相当あり、第１の圧力相当の電流より低い駆動電流で制御弁を駆動することによる油圧制御とし、この時のバルブ駆動は、実走行時に、クラッチミート直前に一旦圧力を落とすように行うので、比較的大きい第１の圧力相当の油圧駆動でクラッチピストンをミートポイント近くまでできるだけ素早く移動させ、ミート時は、第２の圧力相当の油圧駆動により確実に低い圧力でミートさせることができる。調整モードで個別のばらつきを考慮したピストンストローク相当時間（測定値）を基準にそのミートポイントよりも手前に相当する位置で駆動電流を下げることから、圧力フィードバックが掛かって圧力コントロールする時には、低い圧力から制御できる。
主変速の切換えにおけるクラッチの駆動制御は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の変速元保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持した後に伝動を遮断し、変速先のクラッチを変速要求時から上記保持時間（Ｔｈ）を越えるイニシャル時間（Ｔｐ）について所定の初期油圧（Ｐ０）で駆動した後に、新たに所定の変化率の昇圧パターンで昇圧制御（Ｔｃ）して、変速元のクラッチの伝動遮断の後に変速先のクラッチの伝動が開始されて、伝動系統が切換えられ、この場合に、切換先のクラッチ動作は、少なくとも緩急の２つの昇圧パターンによる動作圧制御を行い、その緩速昇圧を主変速切換機構（２２）に、急速昇圧を高低速切換機構（２３）に適用し、主変速切換機構（２２）および高低速切換機構（２３）の切換えを同時に開始制御するので、走行変速装置は、変速の際に、緩急の２つの昇圧パターンの差により主変速切換機構の切換え完了に至る前に高低速切換機構の切換えが完了可能となり、主変速切換機構の迅速な変速終了によって短い遮断時間で伝動が再開される。
変速元の処理継続時間である前記変速元保持時間（Ｔｈ）は、変速先の初期イニシャル時間（Ｔｐ）よりも短い時間に設定するので、伝動系の２重噛みを防止できる。
変速先のクラッチは、変速指示発生とほぼ同時に初期イニシャル出力するべく制御し、そのイニシャル出力は、調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短い時間について大きめの駆動電流を設定するので、初期イニシャル出力により、変速時も変速クラッチのピストンを素早くミートポイント近くまで移動して接続準備させ、条件に応じて昇圧することにより変速時間を短くすることができる。

請求項２の走行変速装置は、副変速位置には、路上走行に適した数段の主変速切換機構を配置した変速レンジと同じ減速比を持つ作業用の別の副変速位置を配置し、同じ減速比を持つ車速であっても副変速位置により昇圧パターンを変更するように構成するので、同じ減速比を持つ車速であっても路上走行と作業の副変速位置により昇圧パターンを変更し、路上走行と作業とで異なる走行負荷に対応した変速フィーリングのよい制御が副変速の選択操作だけで可能となる。

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
本発明の適用対象の作業車両の１例としての農用トラクタ１は、機体側面図を図１に示すように、前輪２、２と後輪３、３とを備えた機体前部のボンネット内にエンジン４を搭載し、このエンジン４の回転動力をミッションケース５内の変速伝動部（走行変速装置）５ａに伝達し、この変速伝動部５ａで適宜減速された動力を前輪２、２と後輪３、３とに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸６を介して作業機６ａに出力するように構成される。
また、オペレータによる操作のために、ミッションケース５の上部に操縦席７を設けて操作部を構成し、ステアリングハンドル１１の近傍に前後進切換の前後進切換レバー１３、基部にクラッチペダル１５等が配置され、制御部４１により自動変速可能に構成される。

変速伝動部５ａは走行動力と作業機動力を変速制御する機構部であり、図２の伝動系統展開図に示すように、走行系はエンジン４から動力を受ける前後進切換機構（前後進切換）２１、主変速切換機構２２、高低速切換機構２３、副変速機構２４により差動機構３ｄを介して後輪３，３に伝達し、また、前輪伝動クラッチ（二駆四駆切換クラッチ）２５を備えて二駆四駆切換制御可能に差動機構２ｄを介して前輪２，２に動力を伝達する。作業機系は、エンジン４から作業機動力を分岐して後部のＰＴＯ軸６に伝達制御するＰＴＯクラッチ２６、ＰＴＯ変速部２７等から構成される。

上記前後進切換機構２１は、前進・後進の２つのクラッチ２１ａ，２１ｂを連設した二連型クラッチを備えて前進と後進のギヤ列を前後進切換レバーの中立位置Ｎからの前進Ｆ、後進Ｒの選択操作による制御部の指令に応じて選択可能に構成する。また、発進と停止および副変速切換のためにクラッチペダル操作に応じて選択側のクラッチによりエンジンからの走行動力が伝動調節される。

上記主変速切換機構２２は、１速３速切換用クラッチ２２ａ，２２ｃと２速４速切換用クラッチ２２ｂ、２２ｄの２つの二連型クラッチを備えてその４つのクラッチ２２ａ〜２２ｄにより１速から４速までのギヤ列を選択可能に構成する。高低速切換機構２３はＬｏ・Ｈｉの２つのクラッチ２３ａ，２３ｂによる二連型クラッチを備えて低速と高速のギヤ列を選択可能に構成する。これら主変速切換機構２２および高低速切換機構２３は直列に連結し、踏み込み操作で変速するためのアクセルペダルや隣接の減速比に切換えるための増減速ボタンにより制御部の指令に応じて８速の変速幅内で切換可能な主変速部を形成する。

上記副変速機構２４は、オペレータ操作の変速レバー１８により高中低３速の変速比を切換可能なギヤ機構によって構成する。この高中低の変速比と対応して「Ｈ」「Ｍ」「Ｌ」の３つのレバーポジション（変速位置）を設定し、これらレバーポジションを作業走行のための速度帯域とし、動力伝達のない中立位置「Ｎ」から変速レバー１８の操作により速度帯域が選択される。

上記主変速切換機構２２、高低速切換機構２３および副変速機構２４の変速組合わせにより、全２４速の変速比を選択することができる。組合わせの決定は、変速レバー１８のシフト操作とアクセル操作等を介して制御部により条件に応じて選択され、機体走行速度を調節可能に構成する。

上記変速伝動部５ａを含む各機器の油圧制御系の構成は、油圧回路図を図３に示すように、油圧ポンプ３１ｐにより前後進切換機構２１の２つのクラッチ２１ａ，２１ｂ、主変速切換機構２２の４つのクラッチ２２ａ〜２２ｄおよび高低速切換機構２３の２つのクラッチ２３ａ，２３ｂ、ＰＴＯクラッチ２６、その他の油圧機器に作動油を供給する。作動油供給量は、上記前後進切換機構２１のクラッチ２１ａ，２１ｂの単位時間当たりの流量を他のクラッチより大きく配分する。この流量配分により、ポンプ容量を抑えつつオペレータのペダル操作等について応答性を確保することができる。

これらクラッチの動作制御については、前後進切換機構２１の前進「Ｆ」と後進「Ｒ」の２つのクラッチ２１ａ，２１ｂに切換弁３２を介設するとともに、比例制御弁３３ａをパイロットとして昇圧制御するリリーフ弁３３ｂを設け、また、両クラッチ２１ａ，２１ｂ間に作動側の油圧を検出する圧力センサ３４ｐ付きのシャトル弁３４を設ける。

主変速切換機構２２の動作制御は、その１速３速切換用のクラッチ２２ａ，２２ｃに切換弁３５ａを介設するとともに、その昇圧制御のために比例制御弁３６ａを設け、また、両クラッチ２２ａ，２２ｃ間に圧力センサ３７ｐ付きのシャトル弁３７ａを設け、同様に、２速４速切換用のクラッチ２２ｂ，２２ｄに切換弁３５ｂ、比例制御弁３６ｂ、圧力センサ３７ｑ付きのシャトル弁３７ｂを設ける。

高低速切換機構２３の動作制御は、低速「Ｌｏ」と高速「Ｈｉ」の２つのクラッチ２３ａ，２３ｂに切換弁３８ａ、３８ｂ、圧力センサ３８ｐ、３８ｑをそれぞれ介設し、また、ＰＴＯクラッチ２６の動作制御は、比例制御弁３９ａと切換弁３９ｂ、圧力センサ３９ｐを介設して動作制御する。

次ぎに、油圧制御系の制御構成について説明する。
油圧制御系の制御構成は、図４に示すように、制御部４１の入力側にモーメンタリ式操作部としてのクラッチペダルの踏込み検出スイッチ４２ｐと踏込みストロークを検出するストロークセンサ４２ｓ、アクセルの踏込みストロークを検出するアクセルセンサ４３、副変速位置センサ２４ｐ、前後進切換レバー２１ｐ、チェックスイッチ４４等の操作機器を接続して操作信号を入力し、油温センサ３２ｔ、前後進クラッチの圧力センサ３４ｐ、１速３速クラッチの圧力センサ３７ｐ、２速４速クラッチの圧力センサ３７ｑ、高低速切換機構２３の圧力センサ３８ｐ、３８ｑ等の機器動作センサによるセンサ信号を入力する。

制御部４１の出力側には、前後進切換弁３２とその昇圧制御用の比例制御弁３３ａ、１速３速切換弁３５ａとその昇圧制御用の比例制御弁３６ａ、２速４速切換弁３５ｂとその昇圧制御用の比例制御弁３６ｂの駆動ソレノイドを接続してそれぞれ駆動制御可能に構成する。

次に、調整モードの制御について説明する。
調整モードはクラッチの動作制御に必要な各クラッチの入位置を設定するクラッチ初期調整を行うモードである。このクラッチ初期調整は、調整モードの適用指示のためのチェックモード信号によって制御部４１により処理し、走行用クラッチを含む作業車両のクラッチのピストンストロークをそのストローク動作の測定によって推定を行う。

昇圧バルブの制御は、圧力変化特性図を図５に示すように、クラッチの切位置においてクラッチ最大圧力に相当する駆動電流を出力し、同最大圧力より小さく設定した所定の判定圧力Ｐｓに達するまでのピストンストローク時間を計測し、これを基準イニシャル時間Ｔｓとする。

このようにして測定された基準イニシャル時間Ｔｓに基づいて、クラッチのピストンストロークが現実のストローク動作によって推定される。したがって、クラッチ毎にそれぞれのピストンストロークが推定され、このピストンストロークに基づき、接続タイミングを合わせた高精度のクラッチ制御による円滑な接続動作が可能となる。

次に、前後進切換機構２１の前進・後進の２つのクラッチ２１ａ，２１ｂについて、クラッチペダル操作に基づくクラッチ制御について説明する。
図６は、クラッチ制御要部特性図である。クラッチペダル操作に基づくクラッチ制御として、クラッチペダルによる入操作と対応して初期イニシャル出力を行う。この初期イニシャル出力は、調整モードで測定した前進側と後進側おのおのの規定圧到達時間（基準イニシャル時間Ｔｓ）を基準にこの規定圧到達時間より短い時間Ｔ１でペダル位置で指示される圧力を越える第１の圧力相当の大きめの電流で駆動し、その後に必ず規定時間Ｔ２を第２の圧力相当の規定の低い駆動電流で制御弁を駆動することにより油圧制御する。このバルブ駆動は、実走行時に、ミート直前に一旦圧力を落とすように、クラッチミートしてから１度のみ行う。

上記バルブ駆動により、比較的大きい第１の圧力相当の油圧駆動でクラッチピストンをミートポイント近くまでできるだけ素早く移動させ、ミート時は、第２の圧力相当の油圧駆動により確実に低い圧力でミートさせることができる。調整モードで個別のばらつきを考慮したピストンストローク相当時間（測定値）を基準にそのミートポイントよりも手前に相当する位置で駆動電流を下げることから、圧力フィードバックが掛かって圧力コントロールする時には、低い圧力から制御できる。

上記前進・後進の２つのクラッチ２１ａ，２１ｂの油圧回路は、その切操作に少なくとも２つ以上のソレノイドバルブを切側に動作制御するように油圧回路を構成する。上記ソレノイドバルブは上手側に直列接続され、１つは送油遮断、他の１つは排油側に切換える。このように切側のアクチュエータを２つ以上持たせる回路構成により、動力を確実に遮断することができる。

次に、主変速の隣接変速位置への切換動作制御について説明する。
主変速の切換えにおけるクラッチの駆動制御は、図７（ａ）のタイミングチャートに示すように、変速元のクラッチは、変速要求時から所定の保持時間Ｔｈについてそのクラッチ圧Ｐｔを維持した後に伝動を遮断し、変速先のクラッチは、変速要求時から上記保持時間Ｔｈを越えるイニシャル時間Ｔｐについて所定の初期油圧Ｐ０で駆動した後に、新たに所定の変化率の昇圧パターンで昇圧制御Ｔｃする。
したがって、変速元のクラッチの伝動遮断の後に変速先のクラッチの伝動が開始され、図７（ｂ）の変速動作時の変速元と変速先のクラッチ圧力の経過例に示すようにして伝動系統が切換えられる。

この場合において、切換先のクラッチ動作について、少なくとも緩急の２つの昇圧パターンによる動作圧制御を行い、その緩速昇圧を主変速切換機構２２に、急速昇圧を高低速切換機構２３に適用し、主変速切換機構２２および高低速切換機構２３の切換えを同時に開始制御する。

このように制御することにより、上記走行変速装置は、変速の際に、緩急の２つの昇圧パターンの差により主変速切換機構２２の切換え完了に至る前に高低速切換機構２３の切換えが完了可能となり、主変速切換機構２２の迅速な変速終了によって短い遮断時間で伝動が再開される。

上記クラッチの詳細な駆動制御処理は、図８のフローチャートに示すように、変速ボタン操作の場合について、変速時間決定処理部（Ｓ４２ａ〜Ｓ４２ｅ）によってクラッチの変速時間を決定し、続く切換開始制御処理部（Ｓ４３）によってクラッチの切換準備駆動等をし、次の相互調整処理部（Ｓ４５ａ〜Ｓ４５ｆ）によって変速元と変速先のクラッチの相互調整をした後に、昇圧処理部（Ｓ４６）によって変速先クラッチを昇圧し、その後、後処理部（Ｓ４８ａ〜Ｓ４８ｅ）によって変速ボタン操作がない場合を含む変速に伴う後処理を行う。

上記各処理ブロックについて説明する。
まず、変速時間決定処理部（Ｓ４２ａ〜Ｓ４２ｅ）の処理ブロックについては、変速ボタン操作の判定処理（Ｓ４１）によって変速ボタン操作が検出された場合に適用され、主変速切換機構のクラッチについて変速元保持時間と変速先イニシャル時間を算出（Ｓ４２ａ，Ｓ４２ｂ）する。例えば、変速元保持時間Ｔｈは「変速先ピストンストローク時間―５０ｍｓｅｃ」、変速先イニシャル時間Ｔｐは「変速先ピストンストローク基準時間×０．９」により算出する。この場合、伝動系の２重噛みを防止するために、変速元の処理継続時間である変速元保持時間Ｔｈは、変速先の初期イニシャル時間Ｔｐよりもやや短い時間に設定する。

この場合における一方の変速元のクラッチについての上記継続駆動時間は、変速指示発生時に変速先のクラッチ調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短く、例えば５０ｍｓｅｃを短縮した時間を設定する。この一定時間の短縮は、変速先のクラッチが伝達圧力を発生する前に必ず伝達圧力なしの圧力まで低下してオフする必要があり、そのオフ時応答性の問題として、規定時間前に確実にオフしておくことにより変速先の圧力発生前に動力遮断をすることができる。

他方の変速先のクラッチは、変速指示発生とほぼ同時に初期イニシャル出力するべく制御し、そのイニシャル出力は、調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短い時間、すなわち、一定比率で短縮した短い時間、例えば、９０％に短縮した時間、または、一定時間を短縮した短い時間について大きめの駆動電流を設定する。この初期イニシャル出力により、変速時も変速クラッチのピストンを素早くミートポイント近くまで移動して接続準備させ、条件に応じて昇圧することにより変速時間を短くすることができる。

また、上記調整モードによる測定時間は、クラッチごとに異なるリーク量やピストンストロークのばらつきなどで異なることから、短縮度合いを同じ割合とし、または一定時間の短縮とすることでミートポイントに対してほぼ同等の手前位置で大電流から低い電流に変更できる結果、ミート時に大きな電流による高い圧力が加わって接続ショックになることが抑えられる。

次いで、高低変速機構の切換え判定（Ｓ４２ｃ）により該当する場合は、高低変速機構について、その変速元および変速先の駆動制御時間を設定（Ｓ４２ｄ）するとともに、変速待ち時間を算出（Ｓ４２ｅ）する。

すなわち、駆動制御時間設定処理（Ｓ４２ｄ）では、高低変速機構のクラッチの変速に際し、変速元には変速保持時間を設け、変速指示発生後に変速先のクラッチの調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短く、例えば１００ｍｓｅｃを短縮した時間を設定する。この継続時間は主変速切換機構クラッチ変速における継続する比率よりも短い比率の時間とする。

上記高低変速機構のクラッチは減速比を大きく変える部位であり、２重噛みした場合の負荷が大きく、確実に変速させながら動力遮断を少なくする必要があるので、高低変速機構の変速タイミングチャートを図９に示すように、主変速切換機構よりも長く安全性を確保して変速を行う。

また、変速待ち時間算出処理（Ｓ４２ｅ）において、副変速が高速以外の場合の変速待ち時間は、「変速先主変速ピストンストローク基準時間―変速先高低変速機構ピストンストローク基準時間―１００ｍｓｅｃ」により算出した時間を設定し、副変速が高速の場合は、「０ｍｓｅｃ」を設定する。

このように、高低変速機構のクラッチの変速は、変速指示発生後の変速待ち時間を設け、この時間の経過後に変速先クラッチの出力を開始する。上記変速待ち時間は、高低変速機構のクラッチ動作が主変速クラッチの変速より早く変速完了するように構成していることから、あまり早く変速が完了すると、増速指示なのに一瞬減速側（その逆もある）にトルク伝達され、これが車両の加速度変化として人に感じる場合がある。このような問題は上記変速待ち時間を設けることにより解消することができる。

上記変速先の出力開始待ち時間は、同時に変速する主変速切換機構の変速先ピストンストローク基準時間（調整時記憶時間）と高低変速機構のクラッチの変速先基準時間を基準に設定することにより、高低変速機構のクラッチの２重噛み合い防止と、変速時に高低変速機構側の変速が早過ぎないようにすることができる。

副変速が高速レンジの場合については、変速待ち時間を他の副変速位置より短く設定する。変速待ち時間を短くすると、高低変速機構のニュートラル時間が長くなり、動力遮断時間が長くなるが、高速レンジで走行中の車両慣性により動力遮断があっても他の低速位置よりは車速が落ちることが少なく、その一方、薄く２重噛み合いしている状態が高速レンジであると大きな急減速が発生するのでそのような危険性を抑えることができる。

続く切換開始制御処理部（Ｓ４３）の処理ブロックにおいては、前記駆動時間に基づいて変速出力を実施する。すなわち、変速元クラッチは、各保持時間について出力を保持し、変速先クラッチは、各イニシャル時間についてイニシャル出力を行う。

次の相互調整処理部（Ｓ４５ａ〜Ｓ４５ｆ）の処理ブロックにおいては、接続昇圧までの範囲で変速元と変速先のクラッチの相互調整をする。すなわち、変速元保持出力実施中に、変速先クラッチ圧力が規定圧以上になったことの判定処理（Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ）において、該当する場合は所定の対応調整処理（Ｓ４５ｃ，Ｓ４５ｄ）を行い、非該当であれば所定の昇圧前処理（４５ｅ，４５ｆ）を行う。

上記判定処理における変速先クラッチ圧力の判定処理（Ｓ４５ｂ）においては、油温の違いによって圧力損失が異なり、オイルが流れる場合の検出圧力が異なることから、変速先を初期イニシャル電流で駆動中における圧力判定のための規定圧力は、その油温により変更し、油温が低いほど判定の規定圧力を高く設定する。このように、判定のための規定圧力を油温対応とすることによって誤検出を防止することができる。

上記判定処理（Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ）により、変速元保持出力実施中に、変速先クラッチ圧力が規定圧以上の場合は、変速元クラッチ圧力が規定圧以下になるまでの間について、変速元出力をオフし、変速先出力を例えば、０．５ｋｇｆ毎平方ｃｍ程度に制御電流を変更（Ｓ４５ｃ，Ｓ４５ｄ）する。この場合、変速先出力はオフでもよく、高低変速機構クラッチはオフに制御する。

上記圧力判定処理（Ｓ４５ｂ）により、変速先クラッチ圧力が規定圧以上の圧力を圧力センサで検知した場合は、圧力牽制動作の圧力特性図を図１０に示すように、初期イニシャル電流出力を停止し、規定の低い圧力のベース圧力Ｐｂとして０．５〜０ｋｇｆ毎平方ｃｍ程度での駆動とし、変速元圧力が低い規定圧力以下に低下した後に指定の昇圧パターンで昇圧する。このように圧力制御することにより、何らかの原因で測定基準値での変速動作では変速元と変速先の両圧力が作用する可能性がある場合に、圧力センサで検知して２重噛みしないようにすることができる。

また、変速先クラッチの圧力が規定圧力以上になったときに、変速元の圧力が低い規定圧力以上ある時は、変速先クラッチのバルブ出力をオフし、同時に、変速先の主変速切換機構クラッチ出力牽制（昇圧せず低圧力を保持する）を実施する。このように制御することにより、高低変速機構クラッチが２重噛み合いを起こしそうになった時に、他の比例圧力制御弁を持つ変速位置をコントロールして２重噛み合いによるショックを最低限に抑えることができる。

圧力検知して初期イニシャル出力を途中で中止した場合は、既に低い圧力相当の電流で駆動していることから、「ごく短時間の規定時間について圧力０に近い電流による駆動出力」を実施しないことにより、上記制御の適用の間について動力伝達圧力が低すぎる時間が長くなって接続時のタイムラグが長くなる事態を回避することができる。

一方、上記判定処理（Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ）により、変速元保持出力の終了後の場合や、変速先クラッチ圧力が規定圧未満の場合は、昇圧開始タイミングを待ち（Ｓ４５ｅ）、昇圧初期イニシャル圧力出力の後、変速位置毎に異なる昇圧をする前にごく短時間の規定時間につき圧力０に近い電流（例えば、０．５ｋｇｆ毎平方ｃｍ相当）で駆動する時間を設ける（Ｓ４５ｆ）。

この場合において、油温センサで検出する温度が規定値以下の場合に、ごく短時間駆動する低い電流を更に低く、例えば、油温が２０℃未満であれば０ｋｇｆ毎平方ｃｍ相当以下の電流とする。このように想定より低く電流を設定して応答するようにすることにより、低温時のオイル粘性の特性から、圧力を低く設定しても追従性が悪く、同程度の圧力になるのに時間がかかるという不具合を解消して昇圧開始の圧力を予定の圧力とすることができる。

このように、昇圧する際に必ず上昇側で昇圧するようにすることにより、昇圧圧力を安定して出すことができ、また、出力によりこの間について駆動電流が低い状態になることから昇圧開始する電流自体も切れがよくなるという効果が得られ、圧力増加方向に変化させる時と減少方向に変化させる時で同じ電流でも安定する圧力が異なるという比例圧力制御弁のヒステリシスによる問題を解消することができる。

続く昇圧処理部（Ｓ４６）の処理ブロックにおいては、変速位置および変速感度スイッチに応じた昇圧パターンで昇圧する。この場合において、主変速切換機構のクラッチは同じ容量のクラッチを使用し、変速時の昇圧は変速位置に応じて昇圧パターンを変更する。

上記において、クラッチを同じ容量とすることにより部品が共用化できるのでコスト低減につながり、昇圧パターンを変更すれば、同様の変速フィーリングを得ることが可能（変速位置に応じて減速比が異なり、同様の変速フィーリングを得るには昇圧パターンを変えることで可能）、昇圧パターンの変更はプログラムだけで対応できるためトータル的にコスト低減につなげることができる。

また、操作パネル部には昇圧の感度を変更するスイッチを設け、昇圧パターンを変更可能とし、少なくとも一方は、ごく短時間で接続最大圧力で駆動するモードを作業に適した副変速位置で規定車速以上の全ての変速位置に設け、他の一方には徐々に昇圧するモードを設ける。このような制御構成とすることにより、特に牽引系の作業では動力遮断になる要素を極力短くしたいところであるが、作業によってはそれを行うと変速ショックにつながるので、これらを解決するために、オペレータによる昇圧モード変更を行うことで、作業に応じた昇圧パターンを選択可能になる。

副変速位置には、路上走行に適した数段の主変速切換機構を配置した変速レンジと同じ車速（同じ減速比）を持つ作業用の別の副変速位置を配置し、同じ減速比を持つ車速であっても副変速位置により昇圧パターンを変更するように構成する。このように、同じ減速比を持つ車速であっても路上走行と作業の副変速位置により昇圧パターンを変更することにより、路上走行と作業とで異なる走行負荷に対応した変速フィーリングのよい制御が副変速の選択操作だけで可能となる。

次に、後処理部（Ｓ４８ａ〜Ｓ４８ｅ）の処理ブロックについては、変速に伴う後処理として、変速ボタン操作がない場合を含め、副変速操作に伴う主変速切換機構の変更がある場合は、副変速が「高」の場合と「中」の場合のタイミングチャートの１例をそれぞれ図１１、図１２に示すように、副変速操作完了に伴い、目標主変速位置のクラッチを全圧力オンの制御出力（Ｓ４８ａ，Ｓ４８ｂ）をする。

このように、クラッチペダルの踏み込み操作が前提となる副変速の操作時は、同操作に基づいて決定される変速目標位置へ主変速切換機構が変速される時に、副変速の入り検出と連動して最大圧力相当の電流で主変速切換機構クラッチを接続することにより、昇圧動作が主変速側に入ってクラッチペダル操作と連動しなくなることによる違和感を回避することができる。

また、クラッチペダルが入っている時は変速動作の完了を待った上（Ｓ４８ｃ、Ｓ４８ｄ）で、リバースクラッチ（主クラッチとしての前後進切換機構のクラッチ）の圧力をクラッチペダル位置に応じた圧力にする（Ｓ４８ｅ）。

この場合の前半の処理においては、クラッチペダル操作が「切」から「入」位置を越えて戻っていた場合について、副変速操作に伴う主変速操作が完了した後にリバースクラッチ昇圧動作を行い、主変速および副変速の完了までメインクラッチ入りを待つことにより、主変速側が変速完了していない状態でクラッチペダル操作を半圧状態にしながら副変速が入り側に操作された時に発生するギヤ鳴りを防止することができる。

作業車両の機体側面図である。 作業車両の変速伝動部の伝動系統展開図である。 作業車両の油圧回路図である。 油圧制御系の制御構成図である。 調整モード油圧特性図である。 前後進切換機構のクラッチ制御要部特性図である。 切換制御のタイミングチャート（ａ）およびそのクラッチ圧力の経過例（ｂ）である。 変速制御処理のフローチャートである。 高低変速機構の変速タイミングチャートである。 圧力牽制動作の圧力特性図である。 副変速が「高」の場合のタイミングチャートの１例である。 副変速が「中」の場合のタイミングチャートの１例である。

１ 農用トラクタ（作業車両）
５ａ 変速伝動部（走行変速装置）
１５ クラッチペダル
１８ 変速レバー
２１ 前後進切換機構（前後進切換部）
２１ａ，２１ｂ クラッチ
２１ｐ 前後進切換レバー
２２ 主変速切換機構（主変速部）
２２ａ〜２２ｄ クラッチ
２３ 高低速切換機構（主変速部）
２３ａ，２３ｂ クラッチ
２４ 副変速機構（副変速部）
３２ 前後進切換弁
３５ａ、３５ｂ 切換弁
３８ａ 切換弁
４１ 制御部
Ｐ０ 初期油圧
Ｐｂ ベース圧力
Ｐｓ 判定圧力
Ｐｔ クラッチ圧（接続圧）
Ｔｃ 昇圧時間
Ｔｈ 保持時間
Ｔｐ イニシャル時間
Ｔｓ 基準イニシャル時間

Claims (2)

1. 走行伝動制御可能に前後進切換えする前後進切換機構（２１）、複数変速比に切換え可能な主変速切換機構（２２）、高低の変速比に切換え可能な高低速切換機構（２３）を備え、それぞれの切換機構のクラッチ動作圧を制御部（４１）によって制御する作業車両の走行変速装置（５ａ）において、
   上記制御部（４１）は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持し、該保持時間（Ｔｈ）が経過すると変速元のクラッチ圧（Ｐｔ）を下降させ、前記保持時間（Ｔｈ）の間に変速先のクラッチ圧を所定圧まで上昇させ、
   昇圧バルブの制御は、クラッチの切位置においてクラッチ最大圧力に相当する駆動電流を出力し、同最大圧力より小さく設定した所定の判定圧力（Ｐｓ）に達するまでのピストンストローク時間を計測し、これを基準イニシャル時間（Ｔｓ）とし、
   上記前後進切換機構（２１）についてのクラッチペダル操作に基づくクラッチ制御は、クラッチペダルによる入操作と対応して初期イニシャル出力を行い、
   この初期イニシャル出力を、調整モードで測定した前進側と後進側の各々の規定圧到達時間を基準にこの規定圧到達時間より短い時間（Ｔ１）ではペダル位置で指示される圧力を越える第１の圧力相当の電流で駆動し、その後規定時間（Ｔ２）では第２の圧力相当であり、第１の圧力相当の電流より低い駆動電流で制御弁を駆動することによる油圧制御とし、この時のバルブ駆動は、実走行時に、クラッチミート直前に行い、
   変速の切換えにおけるクラッチの駆動制御は、変速元のクラッチを変速要求時から所定の変速元保持時間（Ｔｈ）についてそのクラッチ圧（Ｐｔ）を維持した後に伝動を遮断し、変速先のクラッチを変速要求時から上記保持時間（Ｔｈ）を越えるイニシャル時間（Ｔｐ）について所定の初期油圧（Ｐ０）で駆動した後に、新たに所定の変化率の昇圧パターンで昇圧制御（Ｔｃ）して、変速元のクラッチの伝動遮断の後に変速先のクラッチの伝動が開始されて、伝動系統が切換えられ、
   この場合に、切換先のクラッチ動作は、少なくとも緩急の２つの昇圧パターンによる動作圧制御を行い、その緩速昇圧を主変速切換機構（２２）に、急速昇圧を高低速切換機構（２３）に適用し、主変速切換機構（２２）および高低速切換機構（２３）の切換えを同時に開始制御し、
   変速元の処理継続時間である前記変速元保持時間（Ｔｈ）は、変速先の初期イニシャル時間（Ｔｐ）よりも短い時間に設定し、
   変速先のクラッチは、変速指示発生と同時に初期イニシャル出力するべく制御し、そのイニシャル出力は、調整モードで測定した規定圧到達時間を基準に、この時間より短い時間について所定の初期油圧に応じた駆動電流を設定することを特徴とする作業車両の走行変速装置。
2. 副変速位置には、路上走行に適した数段の主変速切換機構を配置した変速レンジと同じ減速比を持つ作業用の別の副変速位置を配置し、同じ減速比を持つ車速であっても副変速位置により昇圧パターンを変更するように構成することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の走行変速装置。

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