JP5379524B2

JP5379524B2 - 前後進切換バルブの切換位置検出装置

Info

Publication number: JP5379524B2
Application number: JP2009067630A
Authority: JP
Inventors: 博行有田
Original assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: JP2010216642A

Description

本発明は、前進動力伝動経路に介設される前進用油圧クラッチと、後進動力伝動経路に介設される後進用油圧クラッチとを備える作業車両に設けられ、各油圧クラッチを選択的に入り切りさせる前後進切換バルブの切換位置検出装置に関する。

複数の油圧クラッチを用いて主変速装置や前後進切換装置を構成し、選択的な油圧クラッチの入り切りにもとづいて、主変速や前後進切換えを行うようにした作業車両が知られている。例えば、特許文献１に示される前後進切換装置は、前進動力伝動経路に介設される前進用油圧クラッチと、後進動力伝動経路に介設される後進用油圧クラッチとを備えており、各油圧クラッチを前後進切換バルブで選択的に入り切りさせることにより、機体を前後進させるようになっている。

ところで、この種の作業車両では、所定の変速操作に応じて対応する変速装置の油圧バルブを切換えるだけでなく、他の変速装置の油圧バルブも連動的に切換制御する場合がある。例えば、前後進切換レバーが中立位置に操作された場合は、前後進切換装置の油圧クラッチを切りにするだけでなく、主変速装置の油圧クラッチも切りとし、前後進切換レバーが中立位置から前進位置又は後進位置に操作された場合は、前後進切換装置の油圧クラッチを入りにした後、主変速装置の油圧クラッチを昇圧制御で入りとすることにより、スムーズな発進が可能となる。そして、このような制御を行う作業車両では、前後進切換操作から機体発進までのタイムラグを短くするために、前後進切換装置の油圧クラッチが入りとなった後、可及的速やかに主変速バルブ（比例制御弁）の昇圧制御を開始することが求められる。

特許第４２１７４１７号公報

しかしながら、従来の作業車両では、前後進切換レバーの操作位置を位置検出スイッチで検出し、該位置検出スイッチの検出信号にもとづいて、主変速バルブの制御タイミングを決定していたので、前後進切換レバーから前後進切換バルブに至る経路に存在するガタや遊びに起因し、前後進切換バルブと主変速バルブのシーケンス制御に大きなズレが生じる惧れがあった。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、前進動力伝動経路に介設される前進用油圧クラッチと、後進動力伝動経路に介設される後進用油圧クラッチとを備える作業車両に設けられ、各油圧クラッチを選択的に入り切りさせる前後進切換バルブの切換位置検出装置であって、前記前後進切換バルブは、前進用油圧クラッチ及び後進用油圧クラッチを切りとする中立位置と、前進用油圧クラッチのみを入りとする前進位置と、後進用油圧クラッチのみを入りとする後進位置とに摺動操作されるスプールを備えて構成され、前記切換位置検出装置は、スプールの凹凸部に直接又間接的に接触してスプールの各操作位置を検出する中立位置検出スイッチ、前進位置検出スイッチ及び後進位置検出スイッチを備えると共に、これらの位置検出スイッチを並列状に集中配置し、かつ、スプールの凹凸部に対して上方から接触させて構成するにあたり、前記前後進切換バルブは、スプールを摺動自在に支持するバルブボディに、油圧ポンプが接続されるポンプポートと、油タンクが接続されるタンクポートと、前進用油圧クラッチが接続されるＡポートと、後進用油圧クラッチが接続されるＢポートとを備え、前記切換位置検出装置は、前記バルブボディに設けられて、スプールの凹凸部を囲むスイッチケースを備えると共に、スイッチケースの内部が、スイッチケース及び／又はバルブボディに形成されるブリーザ孔を介してタンクポートに連通されることを特徴とする前後進切換バルブの切換位置検出装置である。

請求項１の発明によれば、中立位置検出スイッチ、前進位置検出スイッチ及び後進位置検出スイッチにより、前後進切換バルブのスプール位置を検出するので、前後進切換レバーから前後進切換バルブに至る経路に存在するガタや遊びに拘わらず、前進用油圧クラッチや後進用油圧クラッチの入り切りタイミングを高精度に検出することが可能になる。また、中立位置検出スイッチ、前進位置検出スイッチ及び後進位置検出スイッチは、並列状に集中配置されているので、前後進切換バルブの大型化を回避できるだけでなく、スイッチ配線を簡素化することができる。しかも、中立位置検出スイッチ、前進位置検出スイッチ及び後進位置検出スイッチは、スプールの凹凸部に対して上方から接触するので、スイッチ内部に金属摩耗粉などが入りにくくなり、その結果、金属摩耗粉などによる接点不良の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。
また、スイッチケースの内部が、ブリーザ孔を介してタンクポートに連通されるので、スプールの押し引きに伴うスイッチケース内の圧力変動を解消し、スプールの操作負荷を軽減することができる。

トラクタの側面図である。トランスミッションケースの全体断面図である。トラクタの油圧構成を示す油圧回路図である。操作部の平面図である。メータパネルの正面図である。制御装置の入出力を示すブロック図である。変速パターンの説明図である。前後進切換装置が切り換えられた場合における制御例を示すタイミングチャートである。前後進切換装置が切り換えられた場合における制御例を示すフローチャートである。取付状態を示す前後進切換バルブの正面図である。前後進切換バルブの断面図である。前後進切換バルブの構成を示す油圧回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、Ｔは農用のトラクタ（作業車両）であって、該トラクタＴには、トランスミッションケース１が搭載されている。図２に示すように、トランスミッションケース１は、主クラッチ機構２を介してエンジンＥの動力を入力すると共に、入力した動力を走行動力伝動経路３とＰＴＯ動力伝動経路４とに分岐させる。

走行動力伝動経路３には、摩擦多板式の油圧クラッチＣ１〜Ｃ４を用いて構成され、４段の変速を行う第一主変速装置５と、摩擦多板式の油圧クラッチＣＦ、ＣＲを用いて構成され、走行動力の正逆転変速を行う前後進切換装置６と、常時噛合式の歯車変速装置を用いて構成され、３段の変速を行う副変速装置７と、摩擦多板式の油圧クラッチＣＬ、ＣＨを用いて構成され、高低２段の変速を行う第二主変速装置８とが設けられている。

前後進切換装置６を構成する油圧クラッチＣＦ、ＣＲのうち、前進用油圧クラッチＣＦは、前進動力伝動経路に介設される一方、後進用油圧クラッチＣＲは、後進動力伝動経路に介設されており、これらの油圧クラッチＣＦ、ＣＲを後述する前後進切換バルブ１００で選択的に入り切りすることにより前進と後進の切り換えが行われる。また、前進動力及び後進動力は、第一主変速装置５と第二主変速装置８による変速の組み合せによって８段の変速が可能であり、さらに、副変速装置７による変速を組み合せることによって２４段の変速が可能になる。

第一主変速装置５、副変速装置７及び第二主変速装置８で変速された走行動力は、前車軸及び後車軸に伝動される。前車軸への動力伝動経路には、前車軸に伝達する動力を高低に変速又は切断する倍速伝動装置９が設けられており、該倍速伝動装置９による動力の変速又は切断によって、旋回時における前輪倍速駆動や４駆、２駆の切換えが行われるようになっている。そして、倍速伝動装置９は、摩擦多板式の油圧クラッチを用いて構成されることにより、円滑な変速や切断が可能となっている。

ＰＴＯ動力伝動経路４には、摩擦多板式の油圧クラッチを用いて構成されるＰＴＯクラッチ１０と、常時噛合式の歯車変速装置を用いて構成されるＰＴＯ変速装置１１とが設けられており、走行状態に影響されない独立したＰＴＯ動力伝動系、すなわち、インディペンデントＰＴＯ仕様のＰＴＯ動力伝動経路４を構成している。

本実施形態のトラクタＴには、図３に示すような油圧回路が構成されている。この油圧回路は、２つの油圧ポンプＰ１、Ｐ２を備え、一方の油圧ポンプＰ１から供給される油圧で、倍速伝動装置９、リフトシリンダ１２及びリフトロッドシリンダ１３を動作させ、他方の油圧ポンプＰ２から供給される油圧で、ステアリングユニット１４、第一主変速装置５、前後進切換装置６、第二主変速装置８、ＰＴＯクラッチ１０及び自動ブレーキ旋回装置１５を動作させるように構成されている。

少なくとも、第一主変速装置５及び第二主変速装置８の油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨは、電磁弁の制御にもとづいて作動される。電磁比例弁の昇圧制御にもとづく油圧クラッチの作動制御によれば、変速ショックの少ない円滑な走行変速が可能となるが、第一主変速装置５及び第二主変速装置８の各油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨをすべて電磁比例弁で制御するものでは、電磁比例弁の必要個数が多くなり、高価な走行変速装置となってしまうという問題がある。また、第二主変速装置８の各油圧クラッチＣＬ、ＣＨを電磁比例弁で制御し、第一主変速装置５の各油圧クラッチＣ１〜Ｃ４を電磁方向切換え弁で制御するようにした場合、安価な走行変速装置とすることが可能であるが、電磁比例弁の昇圧制御にもとづいて円滑な走行変速を行うには、変速の度に第二主変速装置８の油圧クラッチＣＬ、ＣＨを断続しなければならないため、第二主変速装置８に設けられる油圧クラッチＣＬ、ＣＨの耐久性を向上させなければならない。

そこで、本実施形態のトラクタＴでは、図３に示すように、第一主変速装置５の各油圧クラッチＣ１〜Ｃ４を、それぞれ電磁比例弁１６ａ〜１６ｄの昇圧制御にもとづいて択一的に作動制御し、第二主変速装置８の各油圧クラッチＣＬ、ＣＨを、電磁方向切換弁１７の切換え制御にもとづいて作動制御する。このようにすると、第一主変速装置５及び第二主変速装置８の各油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨをすべて電磁比例弁で制御するものに比べ、走行変速装置を安価に構成することができる。また、変速の度に第二主変速装置８の油圧クラッチＣＬ、ＣＨを断続する必要がないので、第二主変速装置８に設けられる油圧クラッチＣＬ、ＣＨの耐久性を向上させるためのコストアップが回避される。尚、第二主変速装置８の油圧クラッチＣＬ、ＣＨを作動させる油路には、油圧クラッチＣＬ、ＣＨの接続状態を検出すための圧力スイッチ１８が設けられ、また、油圧回路の適所には、作動油の温度を検出するための油温センサ１９が設けられている。

図１及び図４に示すように、トラクタＴの機体上には、オペレータが乗車する操作部２０が構成されている。操作部２０には、オペレータが着座する運転席が設けられると共に、走行操作や作業機Ｗの操作を行うための各種操作具が設けられている。例えば、運転席２１の前方には、機体を操向するためのステアリングハンドルＨや、ワイヤ又はロッドを介して前後進切換装置６（前後進切換バルブ１００）を切り換えるための前後進切換レバー２２が設けられ、運転席２１の左側方には、副変速装置７を切り換えるための副変速レバー２３が設けられている。また、副変速レバー２３のグリップ部２３ａには、第一主変速装置５及び第二主変速装置８を変速操作するための変速スイッチ（増速スイッチ２４、減速スイッチ２５）が設けられると共に、副変速レバー２３を高速側に切り換える際に選択的に操作される高速スタートスイッチ２６が設けられている。

図５に示すように、運転席２１の前方には、メータパネル２７が設けられている。メータパネル２７内には、タコメータや各種のモニタランプが設けられるだけでなく、各種の状態表示や設定表示を行う表示部２８が設けられている。本実施形態の表示部２８は、液晶パネルで構成されると共に、表示部２８の下方位置に設けられる複数の操作スイッチＳＷ１〜ＳＷ６で画面の切り換え操作や、各種の設定操作が行われるようになっている。

図６に示すように、トラクタＴには、マイコンなどを用いて構成される制御装置２９が設けられている。本実施形態の制御装置２９は、３つのマイコン２９ａ〜２９ｃを用いて構成されており、その入力側には、前述した圧力スイッチ１８、油温センサ１９、増速スイッチ２４、減速スイッチ２５、高速スタートスイッチ２６、操作スイッチＳＷ１〜ＳＷ６に加え、副変速レバー２３の操作位置（高速、中速、低速、ニュートラル）を検出する４つの副変速スイッチ３０〜３３と、前後進切換操作（中立、前進、後進）を検出する中立位置検出スイッチ３４、前進位置検出スイッチ３５及び後進位置検出スイッチ３６と、車速を検出する車速センサ３７と、エンジン回転を検出するエンジン回転センサ３８とが接続されている。また、制御装置２９の出力側には、前述した電磁比例弁１６ａ〜１６ｄ、電磁方向切換弁１７、表示部２８などが接続されている。

制御装置２９は、予めＲＯＭに書き込まれたプログラムにしたがって、主に電磁比例弁１６ａ〜１６ｄ及び電磁方向切換弁１７を制御し、図７に示すような変速パターンを現出させる。具体的には、増速スイッチ２４の操作に応じて第一主変速装置５及び第二主変速装置８を変速させるシフトアップ制御、減速スイッチ２５の操作に応じて第一主変速装置５及び第二主変速装置８を変速させるシフトダウン制御、副変速レバー２３の操作に応じて第一主変速装置５及び第二主変速装置８を変速させる副変速操作連動制御、エンジン始動時における第一主変速装置５及び第二主変速装置８の初期変速段を設定する初期変速段設定制御、前後進切換操作に応じて第一主変速装置５及び第二主変速装置８を入り切りさせる前後進操作連動制御などが行われるようになっている。

図８及び図９に示すように、前後進操作連動制御は、前後進切換操作に応じて第一主変速装置５及び第二主変速装置８を入り切りさせる制御であり、前後進切換装置６が中立（ニュートラル）から前進又は後進に切り換えられた場合には、変速スイッチ（２４、２５）によって設定される第一及び第二主変速装置（５、８）の所定変速段の油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨを入り作動させ、前後進切換装置６が前進又は後進から中立に切り換えられた場合には、第一及び第二主変速装置（５、８）の接続された油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨを切り作動させる。そして、油圧クラッチＣ１〜Ｃ４、ＣＬ、ＣＨの入り作動を、電磁比例弁１６ａ〜１６ｄの昇圧制御で行うことにより、スムーズな発進が可能となる。

このような連動制御を行う場合、前後進切換操作から機体発進までのタイムラグを短くするために、前後進切換装置６の油圧クラッチＣＦ、ＣＲが入りとなった後、可及的速やかに電磁比例弁１６ａ〜１６ｄの昇圧制御を開始することが求められるが、従来では、前後進切換レバー２２の操作位置を位置検出スイッチで検出し、該位置検出スイッチの検出信号にもとづいて、制御タイミングを決定していたので、前後進切換レバー２２から前後進切換バルブ１００に至る経路に存在するガタや遊びに起因し、前後進切換バルブ１００と電磁比例弁１６ａ〜１６ｄのシーケンス制御に大きなズレが生じる惧れがあった。

そこで、本発明においては、図１０〜図１２に示すように、前後進切換バルブ１００に切換位置検出装置１０１を設け、前後進切換バルブ１００の切換位置を直接検出可能としている。具体的に説明すると、前後進切換バルブ１００は、前進用油圧クラッチＣＦ及び後進用油圧クラッチＣＲを切りとする中立位置と、前進用油圧クラッチＣＦのみを入りとする前進位置と、後進用油圧クラッチＣＲのみを入りとする後進位置とに摺動操作されるスプール１０２を備えて構成される一方、切換位置検出装置１０１は、スプール１０２の凹凸部１０３に直接又間接的に接触してスプール１０２の各操作位置を検出する中立位置検出スイッチ３４、前進位置検出スイッチ３５及び後進位置検出スイッチ３６を備えて構成されている。このようにすると、前後進切換レバー２２から前後進切換バルブ１００に至る経路に存在するガタや遊びに拘わらず、前進用油圧クラッチＣＦや後進用油圧クラッチＣＲの入り切りタイミングを高精度に検出することが可能になる。

また、これらの位置検出スイッチ３４〜３６は、一箇所に並列状に集中配置されると共に、スプール１０２の凹凸部１０３に対して上方から接触される。このようにすると、位置検出スイッチ３４〜３６の集中配置にもとづいて、前後進切換バルブ１００の大型化を回避できるだけでなく、スイッチ配線を簡素化することができる。しかも、位置検出スイッチ３４〜３６がスプール１０２の凹凸部１０３に対して上方から接触するので、スイッチ内部に金属摩耗粉などが入りにくくなり、その結果、金属摩耗粉などによる接点不良の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。

前後進切換バルブ１００は、スプール１０２を摺動自在に支持するバルブボディ１０４に、油圧ポンプＰが接続されるポンプポート１０５と、油タンクＴが接続されるタンクポート１０６と、前進用油圧クラッチＣＦが接続されるＡポート１０７と、後進用油圧クラッチＣＲが接続されるＢポート１０８とを備えており、スプール１０２の摺動操作に応じて、各ポート１０５〜１０８の連通状況を変更することにより、油圧クラッチＣＦ、ＣＲを選択的に入り切りさせる。

一方、切換位置検出装置１０１は、バルブボディ１０４の一側面に設けられて、スプール１０２の先端部に形成される凹凸部１０３を囲む筒状のスイッチケース１０９を備えている。スイッチケース１０９の上部には、一列に並ぶ３つのスイッチ取付孔１０９ａ〜１０９ｃが形成されており、これらのスイッチ取付孔１０９ａ〜０９ｃに対し、位置検出スイッチ３４〜３６の検出部が上方から挿入取付けされる。これにより、位置検出スイッチ３４〜３６は、一箇所に並列状に集中配置され、かつ、スプール１０２の凹凸部１０３に対して上方から接触することとなる。

スイッチケース１０９の内部においては、スプール１０２の移動に応じて圧力変動が生じる可能性がある。このような圧力変動は、スプール１０２の操作負荷を増大させる惧れがあるので、可及的に一定圧力に保つことが好ましい。そこで、本実施形態では、スイッチケース１０９の内部を、スイッチケース１０９及び／又はバルブボディ１０４に形成されるブリーザ孔１１０を介してタンクポート１０６に連通させている。このようにすると、スプール１０２の押し引きに伴うスイッチケース１０９内の圧力変動を解消し、スプール１０２の操作負荷を軽減することができる。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、前進動力伝動経路に介設される前進用油圧クラッチＣＦと、後進動力伝動経路に介設される後進用油圧クラッチＣＲとを備えるトラクタＴに設けられ、各油圧クラッチＣＦ、ＣＲを選択的に入り切りさせる前後進切換バルブ１００の切換位置検出装置１０１であって、前後進切換バルブ１００は、前進用油圧クラッチＣＦ及び後進用油圧クラッチＣＲを切りとする中立位置と、前進用油圧クラッチＣＦのみを入りとする前進位置と、後進用油圧クラッチＣＲのみを入りとする後進位置とに摺動操作されるスプール１０２を備えて構成され、切換位置検出装置１０１は、スプール１０２の凹凸部１０３に直接又間接的に接触してスプール１０２の各操作位置を検出する中立位置検出スイッチ３４、前進位置検出スイッチ３５及び後進位置検出スイッチ３６を備えると共に、これらの位置検出スイッチ３４〜３６を並列状に集中配置し、かつ、スプール１０２の凹凸部１０３に対して上方から接触させて構成されるので、前後進切換レバー２２から前後進切換バルブ１００に至る経路に存在するガタや遊びに拘わらず、前進用油圧クラッチＣＦや後進用油圧クラッチＣＲの入り切りタイミングを高精度に検出することが可能になる。また、中立位置検出スイッチ３４、前進位置検出スイッチ３５及び後進位置検出スイッチ３６は、並列状に集中配置されているので、前後進切換バルブ１００の大型化を回避できるだけでなく、スイッチ配線を簡素化することができる。しかも、中立位置検出スイッチ３４、前進位置検出スイッチ３５及び後進位置検出スイッチ３６は、スプール１０２の凹凸部１０３に対して上方から接触するので、スイッチ内部に金属摩耗粉などが入りにくくなり、その結果、金属摩耗粉などによる接点不良の発生を防止し、信頼性を向上させることができる。

また、前後進切換バルブ１００は、スプール１０２を摺動自在に支持するバルブボディ１０４に、油圧ポンプＰが接続されるポンプポート１０５と、油タンクＴが接続されるタンクポート１０６と、前進用油圧クラッチＣＦが接続されるＡポート１０７と、後進用油圧クラッチＣＲが接続されるＢポートと１０８を備え、切換位置検出装置１０１は、バルブボディ１０４に設けられて、スプール１０２の凹凸部１０３を囲むスイッチケース１０９を備えると共に、スイッチケース１０９の内部が、スイッチケース１０９及び／又はバルブボディ１０４に形成されるブリーザ孔１１０を介してタンクポートＴに連通されるので、スプール１０２の押し引きに伴うスイッチケース１０９内の圧力変動を解消し、スプール１０３の操作負荷を軽減することができる。

１トランスミッションケース
６前後進切換装置
２２前後進切換レバー
３４中立位置検出スイッチ
３５前進位置検出スイッチ
３６後進位置検出スイッチ
１００前後進切換バルブ
１０１切換位置検出装置
１０２スプール
１０３凹凸部
１０４バルブボディ
１０５ポンプポート
１０６タンクポート
１０７Ａポート
１０８Ｂポート
１０９スイッチケース
１１０ブリーザ孔
ＣＦ前進用油圧クラッチ
ＣＲ後進用油圧クラッチ

Claims

前進動力伝動経路に介設される前進用油圧クラッチと、後進動力伝動経路に介設される後進用油圧クラッチとを備える作業車両に設けられ、各油圧クラッチを選択的に入り切りさせる前後進切換バルブの切換位置検出装置であって、
前記前後進切換バルブは、
前進用油圧クラッチ及び後進用油圧クラッチを切りとする中立位置と、前進用油圧クラッチのみを入りとする前進位置と、後進用油圧クラッチのみを入りとする後進位置とに摺動操作されるスプールを備えて構成され、
前記切換位置検出装置は、
スプールの凹凸部に直接又間接的に接触してスプールの各操作位置を検出する中立位置検出スイッチ、前進位置検出スイッチ及び後進位置検出スイッチを備えると共に、これらの位置検出スイッチを並列状に集中配置し、かつ、スプールの凹凸部に対して上方から接触させて構成するにあたり、
前記前後進切換バルブは、
スプールを摺動自在に支持するバルブボディに、
油圧ポンプが接続されるポンプポートと、
油タンクが接続されるタンクポートと、
前進用油圧クラッチが接続されるＡポートと、
後進用油圧クラッチが接続されるＢポートとを備え、
前記切換位置検出装置は、
前記バルブボディに設けられて、スプールの凹凸部を囲むスイッチケースを備えると共に、スイッチケースの内部が、スイッチケース及び／又はバルブボディに形成されるブリーザ孔を介してタンクポートに連通される
ことを特徴とする前後進切換バルブの切換位置検出装置。