JP5346456B2

JP5346456B2 - 作業車両の変速装置

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Publication number: JP5346456B2
Application number: JP2007258991A
Authority: JP
Inventors: 晃史黒田; 敏之三輪; 浩之北川; 章浩新熊; 勝則加藤
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2009085402A

Description

本発明は、ブレーキ機構と連動して制御される静油圧式無段変速機構を備える作業車両の変速装置に関する。

従来、エンジンの出力を可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータからなる静油圧式無段変速機構と、遊星ギヤ機構とで変速し、該変速後の出力を油圧クラッチからなる正逆転機構により正逆転変速する作業車両の変速装置が公知となっている。
このような変速装置は、作業車両の停止状態を認識して、正逆転機構の油圧クラッチを切断し、静油圧式無段変速機構の油圧ポンプに備える可動斜板を中立位置に制御するように構成されていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１３０２１３号公報

前述のような変速装置においては、エンジンからの動力が静油圧式無段変速機構の油圧ポンプに加えて、遊星ギヤ機構のリングギヤに伝達される一方、静油圧式無段変速機構の油圧モータからの変速動力が遊星ギヤ機構のサンギヤに伝達され、このリングギヤとサンギヤとの合成出力がプラネタリギヤから出力され、駆動輪に伝達可能とされていた。

このような構成で、静油圧式無段変速機構の油圧ポンプに備える可動斜板が中立位置に制御された場合、油圧ポンプから油圧モータへ作動油が流れないため、遊星ギヤ機構のサンギヤは回転されない。また、エンジンからの動力は可動斜板の角度にかかわらず常に伝達されるため、遊星ギヤ機構のリングギヤは回転される。

したがって、前記変速装置では、作業車両の停止状態を認識して、静油圧式無段変速機構の油圧ポンプに備える可動斜板が中立位置に制御された場合であっても、遊星ギヤ機構に含まれるリングギヤとプラネタリギヤとを介して駆動輪に動力が伝達されるので、作業車両の変速比はゼロとならなかった。

そこで、作業車両の停止時には、正逆転機構の油圧クラッチが接続されると、作業車両が急発進する可能性があることから、一旦可動斜板を走行速度がゼロとなる傾倒位置に制御された後、正逆転機構の油圧クラッチが接続されて、再発進が行われるようになっていた。

しかし、そのためにブレーキ機構の作動などにより作業車両が一時的に停止された場合、正逆転機構の油圧クラッチを接続する操作、すなわち走行状態を前進状態または後進状態に切り換える操作を行って、当該作業車両の走行を再開しようとしても、即座に再発進することができなかった。

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。

即ち、請求項１においては、油圧ポンプと油圧モータの少なくとも一方を可動斜板による可変容量型とする静油圧式無段変速機構と、遊星ギヤ機構とにより変速を行う作業車両の変速装置であって、走行状態を前進状態と後進状態と中立状態とに切り換える前後進切換機構と、駆動輪を制動するブレーキ機構と、前記静油圧式無段変速機構を変速する変速アクチュエータと、前記前後進切換機構を切り換える前後進切換アクチュエータと、前記ブレーキ機構を作動させるブレーキアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する制御手段とを備える作業車両の変速装置において、前記ブレーキ機構の作動状態を検出するブレーキ作動検出手段と、走行速度を検出する走行速度検出手段とを設けて、これらの検出手段を前記制御手段と接続し、走行時に前記ブレーキ機構が作動状態になると、前記前後進切換機構にて走行状態を中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御し、前記制御手段に前後進切換機構の切換状態を検出する前後進切換検出手段を接続し、走行時に前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構にて走行状態を中立状態に切り換えると、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御するものである。

請求項２においては、前記制御手段に駐車ブレーキ機構の作動状態を検出する駐車ブレーキ作動検出手段を接続し、前記ブレーキ機構の作動もしくは前記前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構を中立状態に切り換えて、作業車両が停止された状態で、前記駐車ブレーキ機構の操作手段が操作され前記駐車ブレーキ機構が作動状態になると、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、中立位置に制御するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、作業車両をブレーキ機構の作動により減速した場合に、作業車両の走行速度に合わせて可動斜板が傾倒され、減速途中または停止した後に、前進または後進走行を再開するために、前後進切換機構の切換操作を行うと、ショックを伴うことなく即座に再発進することが可能となる。

また、前記効果に加えて、前後進切換機構にて走行状態を中立状態にして、作業車両の走行を停止した場合に、前進または後進走行を再開するために、前後進切換機構の切換操作を行うと、即座に再発進することが可能となる。

請求項２においては、駐車時に静油圧式無段変速機構にかかる負荷を軽減して、トルクの損失や燃焼消費量の低減、騒音の抑制を図ることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係る変速装置を備える作業車両の全体的な構成を示した側面図、図２は変速装置の動力伝達機構の構成を示した図である。

図３は制御機構の構成を示したブロック図、図４は静油圧式無段変速機構に備えた出力調整部材の可動斜板の傾倒位置に対する作業車両の変速比と静油圧式無段変速装置の変速比との関係を示した図である。

まず、本発明の一実施例に係る作業車両をトラクタとして、該作業車両およびその変速装置の構成について説明する。

図１、図２に示すように、作業車両１においては、車両フレーム２が前後方向に延設されており、その前部にフロントアクスルケースが揺動自在に設けられ、該フロントアクスルケースに前輪３が軸支されている。一方、車両フレーム２の後部に変速装置４が設けられ、該変速装置４の左右両側にリヤアクスルケースが配設されて、該リヤアクスルケースに後輪５が軸支されている。

また、車両フレーム２の前後中途部にエンジン６が支持され、該エンジン６にフライホイール７と伝動機構８が順に連結されている。この伝動機構８が前記変速装置４と伝動軸９で連動連結されて、前記エンジン６からの動力がフライホイール７と、伝動機構８と、伝動軸９とを介して変速装置４に伝達可能とされている。

前記変速装置４には、走行系伝動経路とＰＴＯ駆動経路とが備えられ、前記エンジン６から伝動軸９などを介して入力された動力が、走行系伝動経路で駆動輪に伝達可能とされるとともに、ＰＴＯ駆動経路で当該作業車両１に装着される作業機などに出力可能とされている。

走行系伝動経路には、走行系主伝動経路と走行系副伝動経路とが含まれており、前記エンジン６からの動力が、走行系主伝動経路により主駆動輪として作用する前記後輪５へ伝達可能とされ、走行系副伝動経路により副駆動輪として作用する前記前輪３へ伝達可能とされている。

走行系伝動経路のうち、一方の走行系主伝動経路は、走行速度を調節する静油圧式無段変速機構１０や、遊星ギヤ機構２０や、主ディファレンシャルギヤ機構４０などで形成されている。他方の走行系副伝動経路は、副駆動輪用切換機構５０や、走行系副出力軸６０などで形成されている。

また、ＰＴＯ系駆動経路は、ＰＴＯクラッチ機構７０や、ＰＴＯ多段変速機構８０などで形成されている。

前記走行系主伝動経路において、静油圧式無段変速機構（ＨＳＴ）１０は、主変速装置として作用するものであり、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２とを備えて構成されている。この静油圧式無段変速機構１０では、油圧ポンプ１１がＨＳＴ入力軸１３に相対回転不能に支持され、油圧モータ１２がＨＳＴ出力軸１４に相対回転不能に支持されている。この油圧ポンプ１１と油圧モータ１２とは流体接続されている。

前記油圧ポンプ１１と油圧モータ１２の一方は固定容量型とされ、他方は可変容量型とされている。本実施の形態においては、油圧モータ１２が固定容量型とされ、油圧ポンプ１１が可変容量型とされており、該油圧ポンプ１１に出力調整部材が設けられている。なお、油圧モータ１２を可変容量型とし、油圧ポンプ１１を固定容量型としてもよい。

前記出力調整部材は可動斜板１５や、該可動斜板１５を傾倒させる制御軸などを備えて構成されている。そして、運転席近傍に備えられる主変速レバーや変速スイッチ等の主変速操作手段の操作に応じて作動する油圧シリンダ等の変速アクチュエータ１１１により、制御軸を軸線回りに回動させ、その回動に基づいて可動斜板１５を傾倒させて、油圧ポンプ１１の吐出量を変更するようになっている。

前記ＨＳＴ入力軸１３は前後方向に延設されており、その前端部に前記エンジン６が伝動軸９などを介して連動連結され、その後端部にて当該エンジン６からの動力が出力可能とされている。同様に、ＨＳＴ出力軸１４も前後方向に延設されており、その後端部から前記出力調整部材の可動斜板１５の斜板位置に基づく油圧ポンプ１１および油圧モータ１２による変速動力が出力可能とされている。

前記ＨＳＴ入力軸１３には定速出力軸１６が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結される一方、前記ＨＳＴ出力軸１４には変速出力軸１７が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結されている。そして、前記遊星ギヤ機構２０に、定速出力軸１６を介してエンジン６からの定速動力が入力され、且つ、変速出力軸１７を介して静油圧式無段変速機構１０からの変速動力が入力可能とされている。

遊星ギヤ機構２０は、サンギヤ２１と、インターナルギヤ２２と、遊星ギヤ２３と、合成出力部材２４とを備えて構成されている。この遊星ギヤ機構２０で、サンギヤ２１は変速出力軸１７に相対回転不能に支持され、インターナルギヤ２２は変速出力軸１７に相対回転自在に支持されて、定速ギヤ１８と噛合されている。定速ギヤ１８は定速出力軸１６に相対回転不能に支持されている。

前記遊星ギヤ２３はサンギヤ２１及びインターナルギヤ２２の内歯と噛合されている。合成出力部材２４は変速出力軸１７に相対回転自在に支持されて、遊星ギヤ２３のサンギヤ２１回りの公転成分を取り出し、定速動力および変速動力の合成回転を出力するようになっている。また、合成出力部材２４は合成入力ギヤ２５と連動連結されている。この合成入力ギヤ２５は走行系伝動軸２６に相対回転不能に支持されている。

前記走行系伝動軸２６は前後方向に延設され、その後部に油圧多板式の前後進切換機構３０が後続されて、前記遊星ギヤ機構２０からの合成出力が当該前後進切換機構３０に伝達されるようになっている。そしてこの前後進切換機構３０によって、走行系伝動軸２６から主ディファレンシャルギヤ機構４０への伝動状態が切換可能、すなわち主駆動輪である後輪５への伝動方向が切換可能とされている。

前記前後進切換機構３０は走行系伝動軸２６に支持されており、ハウジング３１と、前進側駆動部材３２Ｆと、前進側駆動ギヤ３３Ｆと、後進側駆動部材３２Ｒと、後進側駆動ギヤ３３Ｒと、更に図示しない前進側摩擦板群と、後進側摩擦板群とを備えて構成されている。

この前後進切換機構３０では、ハウジング３１が走行系伝動軸２６に相対回転不能に支持され、前進側駆動部材３２Ｆと後進側駆動部材３２Ｒとが当該ハウジング３１の前後両側でそれぞれ走行系伝動軸２６に相対回転自在に支持されている。前進側駆動ギヤ３３Ｆが前進側駆動部材３２Ｆに相対回転不能に支持され、後進側駆動ギヤ３３Ｒが後進側駆動部材３２Ｒに相対回転不能に支持されている。

そして、運転席近傍に備えられる前後進切換スイッチまたは前後進切換レバー等の前後進切換操作手段の操作に応じて作動する前進側摩擦板群と後進側摩擦板群とからなる油圧クラッチである前後進切換アクチュエータ１１２によって、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が選択的に係合または解除可能とされるとともに、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が選択的に係合または解除可能とされて、前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒが走行系伝動軸２６に連動連結可能とされている。

さらに、前後進切換アクチュエータ１１２は運転席近傍に備えられるクラッチペダル等の前後進切換操作手段の操作に応じても作動するように構成されており、このような前後進切換操作手段が操作されることで、当該前後進切換アクチュエータ１１２によりハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆ及び後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が解除されて、前進側駆動部材３２Ｆ及び後進側駆動部材３２Ｒが走行系伝動軸２６に連動されないようになっている。

また、前記走行系伝動軸２６と略平行に配置された主駆動輪出力軸３５が前後方向に延設されて、その後端部にディファレンシャルギヤ機構４０のリングギヤ４１が連動連結され、その前後中途部に前進側従動ギヤ３６Ｆと後進側従動ギヤ３６Ｒとが相対回転不能に支持されている。

この前進側従動ギヤ３６Ｆが前進側駆動ギヤ３３Ｆと噛合され、後進側従動ギヤ３６Ｒが伝動ギヤ４９を介して後進側駆動ギヤ３３Ｒと噛合されて、前進側駆動部材３２Ｆおよび後進側駆動部材３２Ｒが主駆動輪出力軸３５を介して主ディファレンシャルギヤ機構４０に連動連結されている。伝動ギヤ４９は走行系副伝動経路を形成する副駆動輪伝動軸４８に相対回転不能に支持されている。

ここで、前記前進側駆動部材３２Ｆと主駆動輪出力軸３５との間においては、歯車噛合式の副変速機構３７によって、本実施の形態では、高低二段の変速が行えるように構成されている。但し、三段以上の変速が行えるように構成することも可能である。

副変速機構３７は、前記前進側駆動ギヤ３３Ｆとして作用する前進側駆動高速ギヤ３３Ｆ（Ｈ）および前進側駆動低速ギヤ３３Ｆ（Ｌ）と、前記前進側従動ギヤ３６Ｆとして作用する前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）および前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）と、走行系シフタ３８とを備えて構成されている。

この副変速機構３７では、前進側駆動高速ギヤ３３Ｆ（Ｈ）と前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）とが噛合され、前進側駆動低速ギヤ３３Ｆ（Ｌ）と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）とが噛合され、走行系シフタ３８により前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）と前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）とが主駆動輪出力軸３５に選択的に係合可能とされている。

そして、運転席近傍に備えられる副変速レバーまたは副変速スイッチ等の操作手段の操作に応じて作動するシリンダやモータ等の副変速アクチュエータにより走行系シフタ３８が操作可能とされ、その操作にて副変速機構３７の変速段が高速段と低速段とに切り換えられるように構成されている。

すなわち、副主変速操作手段に基づく副変速アクチュエータの作動により走行系シフタ３８が摺動され、主駆動輪出力軸３５に前進側従動高速ギヤ３６Ｆ（Ｈ）が係合されると、高速側に変速され、前進側従動低速ギヤ３６Ｆ（Ｌ）が係合されると、低速側に変速され、その変速動力が主駆動輪出力軸３５に出力されるようになっている。

また、前記主駆動輪出力軸３５に連動連結する主ディファレンシャルギヤ機構４０の左右の出力軸４２はそれぞれ伝動ギヤ列を介して後輪５の車軸４３と連動連結されている。主ディファレンシャルギヤ機構４０の左右の出力軸４２にはそれぞれ走行系ブレーキ機構４５が設けられ、該走行系ブレーキ機構４５により各出力軸４２、つまり後輪５に独立して制動力を付加し得るようになっている。

そして、運転席近傍に備えられる操作手段であるブレーキペダル等の操作手段の操作に応じて作動するシリンダやモータなどのブレーキアクチュエータ１１３により、走行系ブレーキ機構４５が一時的に作動可能とされ、後輪５を制動して、作業車両１を減速もしくは停止させるようになっている。同じく運転席近傍に備えられる駐車ブレーキレバー等の操作手段の操作に応じて前記ブレーキアクチュエータ１１３により、走行系ブレーキ機構４５が作動状態を保持可能とされ、当該走行系ブレーキ機構４５が駐車ブレーキ機構として機能し、作業車両１を駐車させるようになっている。

このような構成によって、前後進切換機構３０において、前記前後進切換操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動により、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が係合されると、当該前後進切換機構３０が前進状態となり、前記前進側駆動部材３２Ｆが前記ハウジング３１を介して前記走行系伝動軸２６とともに回転されて、その回転が副変速機構３７にて変速された上で主駆動輪出力軸３５へ伝達され、その後、主ディファレンシャルギヤ機構４０の出力軸４２から車軸４３へ伝達されて、作業車両１が前進方向へ走行するように後輪５が回転されるようになっている。

逆に、前記操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動より、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が係合されると、前後進切換機構３０が後進状態となり、後進側駆動部材３２Ｒがハウジング３１を介して前記走行系伝動軸２６とともに回転されて、その回転が後進側駆動ギヤ３３Ｒと、伝動ギヤ４９と、後進側従動ギヤ３６Ｒを介して主駆動輪出力軸３５へ伝達され、その後、主ディファレンシャルギヤ機構４０の出力軸４２から車軸４３へ伝達されて、作業車両１が後進方向へ走行するように後輪５が回転されるようになっている。

また、前記前後進切換操作手段の操作に応じた前後進切換アクチュエータ１１２の作動より、ハウジング３１から前進側駆動部材３２Ｆへの動力伝達が解除され、且つ、ハウジング３１から後進側駆動部材３２Ｒへの動力伝達が解除されると、前後進切換機構３０が中立状態となり、前記走行系伝動軸２６の回転が車軸４３へ伝達されず、作業車両１が停止するようになっている。

前記走行系副伝動経路においては、前記走行系伝動軸２６と略平行に配置された副駆動輪伝動軸４８が前後方向に延設されて、前記副駆動輪用切換機構５０に連動連結されている。そしてこの副駆動輪用切換機構５０によって、後輪二駆状態と、前後輪等速四駆状態と、前輪増速四駆状態とが選択的に切換可能とされている。

前記副駆動輪用切換機構５０は走行系副出力軸６０に支持されており、ハウジング５１と、等速伝動部材５２（Ｌ）と、等速側従動ギヤ５３（Ｌ）と、増速伝動部材５２（Ｈ）と、増速側従動ギヤ５３（Ｈ）と、更に図示しない等速側摩擦板群と、増速側摩擦板群とを備えて構成されている。

この副駆動輪用切換機構５０では、ハウジング５１が走行系副出力軸６０に相対回転不能に支持され、等速伝動部材５２（Ｌ）と増速伝動部材５２（Ｈ）とがハウジング５１の前後両側でそれぞれ走行系副出力軸６０に回転自在に支持されている。等速側従動ギヤ５３（Ｌ）が等速伝動部材５２（Ｌ）に相対回転不能に支持され、増速側従動ギヤ５３（Ｈ）が増速伝動部材５２（Ｈ）に相対回転不能に支持されている。

そして、運転席近傍に備えられる操作手段の操作に応じて作動する等速側摩擦板群と増速側摩擦板群とからなる油圧クラッチであるアクチュエータによって、等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされて、等速伝動部材５２（Ｌ）または増速伝動部材５２（Ｈ）が走行系副出力軸６０に連動連結可能とされている。

また、前記副駆動輪伝動軸４８は走行系副出力軸６０と略平行に配置されており、その後端部に前記伝動ギヤ４９が相対回転不能に支持され、その前後中途部に等速側駆動ギヤ５５（Ｌ）と増速側駆動ギヤ５５（Ｈ）とが相対回転不能に支持されている。

この前記等速側駆動ギヤ５５（Ｌ）が等速側従動ギヤ５３（Ｌ）と噛合され、増速側駆動ギヤ５５（Ｈ）が増速側従動ギヤ５３（Ｈ）とが噛合されて、等速伝動部材５２（Ｌ）および増速伝動部材５２（Ｈ）が副駆動輪伝動軸４８に連動連結されている。

また、前記走行系副出力軸６０は、伝動軸６１などを介してフロントアクスルケース内の副ディファレンシャルギヤ機構６５に連動連結されている。副ディファレンシャルギヤ機構６５の左右の出力軸６６にはそれぞれ前輪３の車軸６７が連動連結されている。

このような構成によって、前記作業車両１が前進方向へ走行している場合には、前述のように前後進切換機構３０により前進側駆動部材３２Ｆから副変速機構３７を介して主駆動輪出力軸３５へ伝達された変速動力が、前記後進側従動ギヤ３６Ｒ及び前記伝動ギヤ４９を介して前記副駆動輪伝動軸４８へ伝達される。

逆に、前記作業車両１が後進方向へ走行している場合には、前述のように前後進切換機構３０により後進側駆動部材３２Ｒに伝達された回転が、前記後進側駆動ギヤ３３Ｒと前記伝動ギヤ４９とを介して前記副駆動輪伝動軸４８へ伝達される。

そして、副駆動輪用切換機構５０で、等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるときには、前記副駆動輪伝動軸４８から前記走行系副出力軸６０への動力伝達が断たれ、作業車両１が２駆状態となるようになっている。

等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達がアクチュエータの作動により係合されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるときには、前記走行系副出力軸６０が前記主駆動輸出力軸３５に同期回転させられ、作業車両１が等速四駆状態となるようになっている。

等速伝動部材５２（Ｌ）からハウジング５１への動力伝達が解除されるとともに、増速伝動部材５２（Ｈ）からハウジング５１への動力伝達がアクチュエータの作動により係合される場合、前記走行系副出力軸６０が前記主駆動輸出力軸３５よりも増速回転させられ、作業車両１が増速四駆状態となるようになっている。

また、前記ＰＴＯ系伝動経路においては、ＰＴＯクラッチ機構７０によりエンジン６からＰＴＯ軸８８への動力伝達が選択的に係合または遮断可能とされている。このＰＴＯクラッチ機構７０はＰＴＯクラッチ軸７５に支持されており、ＰＴＯ駆動側部材７１と、クラッチハウジング７２と、さらに図示しないＰＴＯ摩擦板群とを備えて構成されている。

前記ＰＴＯクラッチ機構７０では、ＰＴＯ駆動側部材７１がＰＴＯクラッチ軸７５に相対回転自在に支持され、クラッチハウジング７２がＰＴＯクラッチ軸７５に相対回転不能に支持されている。そして、運転席近傍に備えられる操作手段の操作に応じて作動するＰＴＯ摩擦板群からなる油圧クラッチであるアクチュエータによって、ＰＴＯ駆動側部材７１からクラッチハウジング７２への動力伝達が選択的に係合または解除可能とされている。

前記定速出力軸１６と略平行に配置されたＰＴＯクラッチ軸７５は前後方向に延設されており、該ＰＴＯクラッチ軸７５上のＰＴＯ駆動側部材７１が前記定速ギヤ１８と噛合されて、エンジン６に連動連結されている。さらに、ＰＴＯクラッチ機構７０にはこれと背反的に作動するＰＴＯブレーキ機構７３が設けられている。

そして、前記ＰＴＯクラッチ軸７５にＰＴＯ伝動軸７８が同軸上で軸線回りに相対回転不能に連結されるとともに、該ＰＴＯ伝動軸７８と略平行にＰＴＯ変速軸７９が配置されて前後方向に延設されている。このＰＴＯ伝動軸７８とＰＴＯ変速軸７９との間において、ＰＴＯ多段変速機構８０により、多段変速が可能とされている。

前記ＰＴＯ多段変速機構８０は、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１と、複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２と、ＰＴＯ変速シフタ８３とを備えて構成されている。このＰＴＯ多段変速機構８０では、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１がＰＴＯ伝動軸７８に相対回転不能に支持され、複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２がＰＴＯ変速軸７９に相対回転相対回転自在に支持されている。

そして、複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１と複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２とがそれぞれ直接または間接的に噛合され、ＰＴＯ変速シフタ８３により複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２がＰＴＯ変速軸７９に選択的に係合可能とされている。

本実施の形態においては、前記ＰＴＯ多段変速機構８０により、正転側４段および逆転側１段の合計５段の変速が可能とされている。このＰＴＯ多段変速機構８０は、前記複数のＰＴＯ駆動側変速ギヤ８１として作用する正転側第１〜第４段駆動ギヤ８１Ｆ（１）〜８１Ｆ（４）および逆転側駆動ギヤ８１Ｒと、前記複数のＰＴＯ従動側変速ギヤ８２として作用する正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）および逆転側従動ギヤ８２Ｒと、ＰＴＯ変速シフタ８３として作用する第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）、第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）、逆転用シフタ８３Ｒとを備えて構成されている。

前記ＰＴＯ多段変速機構８０では、正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）がそれぞれＰＴＯ変速軸７９に相対回転自在に支持されたうえで、前記正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）と前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）とが対向配置され、前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）と前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）とが対向配置されている。

これらの正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）はそれぞれＰＴＯ伝動軸７８に相対回転不能に支持された前記正転側第１〜第４段駆動ギヤ８１Ｆ（１）〜８１Ｆ（４）と噛合されている。前記逆転側駆動ギヤ８１Ｒはアイドルギヤ８４を介して前記逆転側従動ギヤ８２Ｒと噛合されている。

前記第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）は前記正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）と前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）の間に配置され、前記第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）は前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）と前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）との間に配置されている。

この第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）により正転側第１段従動ギヤ８２Ｆ（１）または前記正転側第４段従動ギヤ８２Ｆ（４）が選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）により前記正転側第２段従動ギヤ８２Ｆ（２）または前記正転側第３段従動ギヤ８２Ｆ（３）が選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。さらに、逆転用シフタ８３Ｒにより前記逆転側従動ギヤ８２Ｒが選択的に前記ＰＴＯ変速軸７９に係合可能とされる。

そして、運転席近傍に備えられるＰＴＯ変速レバー等の操作手段の操作に応じて前記第１／第４段用シフタ８３Ｆ（１−４）と、第２／第３段用シフタ８３Ｆ（２−３）と、逆転用シフタ８３Ｒとが操作可能とされ、その操作によりＰＴＯ変速軸７９に正転側第１〜第４段従動ギヤ８２Ｆ（１）〜８２Ｆ（４）および逆転側従動ギヤ８２Ｒのいずれかが係合されると、これに応じた変速が行われ、その変速動力が伝動軸８５に出力されるようになっている。

前記伝動軸８５はＰＴＯ変速軸７９と同軸上で軸線回りに相対回転可能に連結されており、該伝動軸８５にＰＴＯ軸８８が伝動ギヤ列を介して連動連結されて、変速動力が作業車両１に装着される作業機などに出力可能とされている。

次に、前記作業車両１の停止時における静油圧式無段変速機構１０に備えた出力調整部材の可動斜板１５の制御について説明する。

前記作業車両１またはその変速装置４には、図３に示すように、静油圧式無段変速機構１０の変速位置を主変速操作手段の操作位置などから検出する主変速検出手段１０１や、静油圧式無段変速機構１０に備えた出力調整部材の可動斜板１５の傾倒位置を検出する傾倒位置検出手段１０２や、前後進切換機構３０の切換状態を検出する前後進切換検出手段１０３や、後輪５または車軸等の回転数から走行速度を検出する走行速度検出手段１０４や、ブレーキ機構４５の作動状態を検出するブレーキ作動検出手段１０５や、駐車ブレーキ機構の作動状態を検知する駐車ブレーキ作動検出手段１０６となどが設けられ、これらが制御手段１００に接続されている。

さらに、前記作業車両１またはその変速装置４には、前記静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５を傾倒させて制御する変速アクチュエータ１１１や、前後進切換機構３０を切り換える前後進切換アクチュエータ１１２や、ブレーキ機構を作動させるブレーキアクチュエータ１１３などが設けられ、これらが制御手段１００に接続されている。なお、制御手段１００はＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備えており、このＲＯＭには制御プログラムが記憶されている。

本実施の形態においては、前記傾倒位置検出手段１０２は、静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えられた出力調整部材に設けられた制御軸の回動角度をポテンショメータ等により検出することで、当該制御軸を回動軸とする可動斜板１５の傾倒位置を検出するように構成されている。

前後進切換検出手段１０３は、前後進切換操作手段としての前後進切換レバーの操作位置をその基部に配設したポテンショメータ等により検出することで、前後進切換機構３０の切換状態を検出するように構成される。

ブレーキ作動検出手段１０５は、ブレーキ機構４５の操作手段としてのブレーキペダルの操作位置をその基部に配設したポテンショメータ等により検出することで、該ブレーキ機構４５の作動状態を検出するように構成されている。

駐車ブレーキ作動検出手段１０６は、駐車ブレーキ機構としての駐車ブレーキレバーの操作位置をその基部に配設したポテンショメータ等により検出することで、ブレーキ機構４５からなる駐車ブレーキ機構の作動状態を検出するように構成されている。

変速アクチュエータ１１１は、油圧シリンダで構成され、主変速操作手段の操作位置に対応して制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、出力調整部材の可動斜板１５を傾倒させて、静油圧式無段変速機構１０を変速可能とするようになっている。この変速時には前記傾倒位置検出手段１０２で検出される傾倒位置が制御手段１００で設定された傾倒位置となるように制御される。

前後進切換アクチュエータ１１２は、油圧クラッチで構成され、前後進切換操作手段の操作位置に対応して制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、前後進切換機構３０でハウジング３１と前進側駆動部材３２Ｆまたは後進側駆動部材３２Ｒとの動力伝達を係合または解除し、前進状態と後進状態と中立状態とを切換可能とするようになっている。

ブレーキアクチュエータ１１３は、油圧シリンダで構成され、ブレーキペダルの操作位置または後述の制御に応じて制御手段１００から出力される制御信号に基づいて切り換えられる電磁弁により作動され、出力軸４２に適切な制動力を付加して、後輪５を制動可能とするようになっている。

但し、前記アクチュエータは油圧シリンダや油圧クラッチに限定するものではなく、電動モータや電動シリンダや電磁クラッチ等で構成することも可能であり、限定するものではない。

そして、前述のように静油圧式無段変速機構１０と遊星ギヤ機構２０とによる変速にて作業車両１の変速比が変更される構成で、図４に示すように、該静油圧式無段変速機構１０の変速比がゼロとなる、つまり油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５が中立位置となるとき、作業車両１の変速比がゼロではなく、前後進切換機構３０の前進状態または後進状態への切換に応じて所定変速比Ｖ１・Ｖ２となるように設定されている。

さらに、静油圧式無段変速機構１０の変速比が所定変速比Ｒ１となる、つまり油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５が中立位置ではなく、所定の傾倒位置となるとき、作業車両１の変速比がゼロとなり、その走行速度がゼロとなるように設定されている。このときの可動斜板１５の所定の傾倒位置が、作業車両１の走行速度がゼロとなる傾倒位置である。

このような構成において、作業車両１の前進または後進走行時に、ブレーキ機構４５を用いて作業車両１が減速される場合、ブレーキペダル等のブレーキ操作手段の操作によりブレーキ機構４５が作動状態となると、前後進切換機構３０が中立状態に切り換えられ、走行速度検出手段１０４により減速される走行速度が検出されて制御手段１００に入力され、その走行速度に相当する変速比となるように変速アクチュエータ１１１が作動されて、静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５が傾倒される。

この減速途中で、ブレーキ操作手段の操作が解除されると、その時点の走行速度にあった傾倒位置に可動斜板１５が傾倒されるため、エンジンブレーキが掛かった状態となる。また、ブレーキ操作手段を操作した状態からその操作が解除され、主変速操作手段が操作された場合には、減速または増速のショックを受けることなくスムースに増速が可能となる。この際、前記ブレーキ作動検出手段１０５によりブレーキ機構４５の作動状態が検出されている。

また、減速途中で解除することなくブレーキ操作手段の操作で作業車両１が停止され、ブレーキ機構４５が作動状態で、走行速度検出手段１０４により走行速度がゼロであることが検出されると、制御手段１００からの制御信号により前後進切換アクチュエータ１１２が作動され、エンジン６から駆動輪への動力伝達が解除される。つまり、後輪５が駆動されない状態とされる。

この変速アクチュエータ１１１にて出力調整部材の可動斜板１５が、作業車両１の変速比がゼロとなる、すなわち走行速度がゼロとなる傾倒位置に制御されたときの静油圧式無段変速機構１０の変速比は、図４に示す所定の変速比Ｒ１となる。

また、作業車両１の前進または後進走行時に、前後進切換機構３０を用いて作業車両１が減速される場合、すなわち前後進切換レバーやクラッチペダル等の前後進切換操作手段の操作により前後進切換機構３０が中立状態に切り換えられ慣性力による減速が行われる場合、走行速度検出手段１０４により減速される走行速度が検出されて制御手段１００に入力され、その走行速度に相当する変速比となるように変速アクチュエータ１１１が作動されて、静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５が傾倒される。減速途中で前後進切換操作手段の操作を解除した場合は前記と同様に制御される。

そして、作業車両１が停止され、走行速度検出手段１０４により走行速度がゼロであることが検出されると、制御手段１００からの制御信号により変速アクチュエータ１１１が作動されて、該変速アクチュエータ１１１にて出力調整部材の可動斜板１５が、作業車両１の変速比がゼロとなる、すなわち走行速度がゼロとなる傾倒位置に制御される。このときの静油圧式無段変速機構１０の変速比は、図４に示す所定の変速比Ｒ１となる。

このようにして、ブレーキ機構４５の作動もしくは前後進切換操作手段の操作による中立状態への切換によって、作業車両１が減速された後、確実に停止され、走行速度がゼロである状態で、走行を再開するために、前後進切換操作手段の操作により前後進切換機構３０が中立状態から前進状態または後進状態に切り換えられると、即座に再発進可能とされている。

また、ブレーキ機構４５の作動もしくは前後進切換操作手段を操作して前後進切換機構３０を中立状態に切り換えて、作業車両が停止された状態で、駐車ブレーキレバー等の駐車ブレーキ機構の操作手段が操作されると、制御手段１００からの制御信号によりブレーキアクチュエータ１１３が作動されて、該ブレーキアクチュエータ１１３にて走行系ブレーキ機構４５の作動状態が保持される。つまり、駐車状態となって、駐車ブレーキ機構が作動状態とされる。

これによって、駐車ブレーキ作動検出手段１０６で駐車ブレーキが作動状態であることが検出されると、制御手段１００からの制御信号により変速アクチュエータ１１１が作動されて、該変速アクチュエータ１１１にて出力調整部材の可動斜板１５が、静油圧式無段変速機構１０の変速比がゼロとなる中立位置に制御される。このとき、作業車両１の変速比はゼロからＶ１もしくはＶ２となるが、前後進切換機構３０が中立状態であるので、確実に停止した状態となる。

したがって、静油圧式無段変速機構１０では、油圧ポンプ１１に作動油が流れなくなり、その吐出量がゼロとなって、油圧モータ１２が停止される。これにより、静油圧式無段変速機構１０にかかる負荷が軽減され、駐車時におけるトルクの損失や燃焼消費量の低減、さらに作業車両１の騒音の抑制が図られる。

また、前記変速装置４では、駐車ブレーキ機構（ブレーキ機構４５）での焼き付き等のために、作業車両１が走行して、駐車ブレーキ作動検出手段１０６により駐車ブレーキ機構が作動状態であることが検知されているにもかかわらず、制御手段１００にて作業車両１が走行状態であることが検知された場合、フェールセーフ機能として可動斜板１５が中立位置から走行速度がゼロとなる傾倒位置に制御される。

これによって、駐車ブレーキが作動状態であることが検知されている場合には、作業車両１が確実に停車状態に保持されるように図られている。なお、作業車両１の走行状態は、走行速度検出手段１０４により設定値、たとえば１００ｍｍ／ｈ以上の走行速度が検出された場合に検知される。また、このような制御が行われとき、駐車ブレーキ機構の異常を運転席近傍などに備えた警報装置により音や光で報知するように構成することも可能である。

以上のように、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２の少なくとも一方を可動斜板１５による可変容量型とする静油圧式無段変速機構１０と、遊星ギヤ機構２０とにより変速を行う作業車両１の変速装置４であって、走行状態を前進状態と後進状態と中立状態とに切り換える前後進切換機構３０と、駆動輪である後輪５を制動するブレーキ機構４５と、前記静油圧式無段変速機構１０を変速する変速アクチュエータ１１１と、前記前後進切換機構３０を切り換える前後進切換アクチュエータ１１２と、前記ブレーキ機構４５を作動させるブレーキアクチュエータ１１３と、これらのアクチュエータを制御する制御手段１００とを備える作業車両１の変速装置４において、前記ブレーキ機構４５の作動状態を検出するブレーキ作動検出手段１０５と、走行速度を検出する走行速度検出手段１０４とを設けて、これらの検出手段を前記制御手段１００と接続し、走行時に前記ブレーキ機構４５が作動状態になると、前記前後進切換機構３０にて走行状態を中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御するように構成したことから、作業車両１をブレーキ機構４５の作動により減速した場合に、作業車両１の走行速度に合わせて可動斜板１５が傾倒され、減速途中または停止した後に、前進または後進走行を再開するために、前後進切換機構３０の切換操作を行うと、ショックを伴うことなく即座に再発進することが可能となる。

また、前記作業車両１の変速装置４において、前記制御手段１００に前後進切換機構３０の切換状態を検出する前後進切換検出手段１０３を接続し、走行時に前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構３０にて走行状態を中立状態に切り換えると、前記静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御するように構成したことから、前後進切換機構３０にて走行状態を中立状態にして、作業車両の走行を停止した場合に、前進または後進走行を再開するために、前後進切換機構３０の切換操作を行うと、即座に再発進することが可能となる。

また、前記作業車両１の変速装置４において、前記制御手段１００に駐車ブレーキ機構の作動状態を検出する駐車ブレーキ作動検出手段１０６を接続し、前記ブレーキ機構の作動もしくは前記前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構３０を中立状態に切り換えて、作業車両が停止された状態で、前記駐車ブレーキ機構の操作手段が操作され、前記駐車ブレーキ機構が作動状態となると、前記静油圧式無段変速機構１０の油圧ポンプ１１に備えた出力調整部材の可動斜板１５を、中立位置に制御するように構成したことから、駐車時に静油圧式無段変速機構１０にかかる負荷を軽減して、トルクの損失や燃焼消費量の低減、騒音の抑制を図ることができる。

本発明の一実施例に係る変速装置を備える作業車両の全体的な構成を示した側面図。変速装置の動力伝達機構の構成を示した図。制御機構の構成を示したブロック図。静油圧式無段変速機構に備えた出力調整部材の可動斜板の傾倒位置に対する作業車両の変速比と静油圧式無段変速装置の変速比との関係を示した図。

１作業車両
４変速装置
５後輪（駆動輪）
１０静油圧式無段変速装置
１１油圧ポンプ
１２油圧モータ
１５可動斜板
３０前後進切換機構
４５ブレーキ機構
１００制御手段
１０４走行速度検出手段
１０５ブレーキ作動検出手段
１１１変速アクチュエータ
１１２前後進切換アクチュエータ
１１３ブレーキアクチュエータ

Claims

油圧ポンプと油圧モータの少なくとも一方を可動斜板による可変容量型とする静油圧式無段変速機構と、遊星ギヤ機構とにより変速を行う作業車両の変速装置であって、走行状態を前進状態と後進状態と中立状態とに切り換える前後進切換機構と、駆動輪を制動するブレーキ機構と、前記静油圧式無段変速機構を変速する変速アクチュエータと、前記前後進切換機構を切り換える前後進切換アクチュエータと、前記ブレーキ機構を作動させるブレーキアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御する制御手段とを備える作業車両の変速装置において、前記ブレーキ機構の作動状態を検出するブレーキ作動検出手段と、走行速度を検出する走行速度検出手段とを設けて、これらの検出手段を前記制御手段と接続し、走行時に前記ブレーキ機構が作動状態になると、前記前後進切換機構にて走行状態を中立状態に切り換えて、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御し、前記制御手段に前後進切換機構の切換状態を検出する前後進切換検出手段を接続し、走行時に前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構にて走行状態を中立状態に切り換えると、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、走行速度に合わせた傾倒位置に傾倒制御することを特徴とする作業車両の変速装置。
前記制御手段に駐車ブレーキ機構の作動状態を検出する駐車ブレーキ作動検出手段を接続し、前記ブレーキ機構の作動もしくは前記前後進切換操作手段を操作して前記前後進切換機構を中立状態に切り換えて、作業車両が停止された状態で、前記駐車ブレーキ機構の操作手段が操作され、前記駐車ブレーキ機構が作動状態になると、前記静油圧式無段変速機構の油圧ポンプまたは油圧モータの可動斜板を、中立位置に制御することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の変速装置。