JP6199593B2

JP6199593B2 - トラクタの変速装置

Info

Publication number: JP6199593B2
Application number: JP2013085751A
Authority: JP
Inventors: 裕輔橋本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP2014209005A

Description

本発明は、変速領域の全域でスムーズな変速を可能とするトラクタの変速装置に関する。

従来、エンジンからの動力を油圧式無段変速装置に伝えて変速し、変速後の動力とエンジンからの動力とを遊星歯車機構を用いて合成し、低速域や後進速域では主に油圧式無段変速装置からの経路により駆動し、高速域では主に遊星歯車機構からの経路により駆動して、伝達効率を向上するようにした技術が公知となっている（特許文献１参照）。

特開２０１０−２６５９３９号公報

従来の変速装置は、油圧式無段変速装置により変速した後の動力と、エンジンからの動力とを遊星歯車機構を用いて合成し、前後進切換装置を経て、副変速装置により高低変速していたが、副変速装置は歯車選択歯合式の変速装置を採用していたので、高低変速切換を行うには、主クラッチを切って出力回転を止める必要があり、スムーズな変速が困難であった。また、変速領域の全域を無段変速できるようにするためには、容量の大きな油圧式無段変速装置を採用するか、あるいは、遊星ギヤ列を増加させる必要があり、コストアップが避けられなかった。

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。

請求項１においては、エンジンから入力される動力を変速する油圧式無段変速装置と、主変速装置と、副変速装置とを備える変速装置において、前記副変速装置は、油圧クラッチにより構成されてアクチュエータにより変速切換可能に構成され、前記アクチュエータは、制御装置により制御され、前記制御装置には、走行速度検知手段が接続され、前記制御装置は、増速時または減速時に走行速度が設定速度に至ると副変速装置を切り換え、さらに、前記制御装置は、作業モードに切り換えると副変速装置を低速位置に保持するとともに、入力軸と平行に前後方向にミッションケースに回転自在に支持されるクラッチ軸が設けられ、前記主変速装置は、前記クラッチ軸上に設けられており、油圧式の低速クラッチと、油圧式の後進クラッチと、油圧式の高速クラッチとを有し、前記副変速装置は、前記クラッチ軸と出力軸の間に設けられており、油圧式の副変速低速クラッチと、油圧式の副変速高速クラッチを有するものである。

請求項２においては、エンジンから入力される動力を変速する油圧式無段変速装置と、主変速装置と、副変速装置とを備える変速装置において、前記副変速装置は、油圧クラッチにより構成されてアクチュエータにより変速切換可能に構成され、前記アクチュエータは、制御装置により制御され、前記制御装置には、走行速度検知手段が接続され、前記制御装置は、増速時または減速時に走行速度が設定速度に至ると副変速装置を切り換え、さらに、前記制御装置は、作業モードに切り換えると副変速装置を低速位置に保持するとともに、入力軸と平行に前後方向にミッションケースに回転自在に支持されるクラッチ軸が設けられ、前記クラッチ軸にクラッチケースが設けられ、前記クラッチケースに主変速装置の油圧式の低速クラッチと油圧式の高速クラッチが設けられ、さらに、前記クラッチ軸上には、主変速装置の油圧式の後進速クラッチと、副変速装置の油圧式の副変速低速クラッチと、油圧式の副変速高速クラッチとが配置されているものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、設定走行速度で副変速装置が自動的に変速されて、変速ショックがなくスムーズな増速または減速が得られる。
また、従来技術のように、油圧式無段変速装置の容量をそれほど大きくすることなく、また、遊星ギヤ列をそれほど増加させることなく、幅広い速度レンジの変速をスムーズに実現することができる。
また、前進・後進を切り換えた後に、下手側に副変速装置が存在するので、前進・後進のそれぞれに適切な速度レンジを実現することができる。
また、特に、クラッチ軸上に各油圧クラッチを集中的に配置することにより、さらにコンパクトなトラクタの変速装置を実現することができる。

本発明の変速装置を備える作業車両の全体側面図。本発明の変速装置の側面図。同じくスケルトン図。制御ブロック図。変速状態における、斜板傾斜角度と走行速度との関係を示す図。他の実施形態の変速装置の側面図。同じくスケルトン図。

まず、本発明に係わる作業車両１をトラクタとした全体構成について、図１より説明する。なお、矢印Ｆ方向を前方とする。作業車両１は、エンジン３が機体フレーム２０の前部のボンネット２内に搭載され、該ボンネット２の後方にはステアリングハンドル４が配設され、該ステアリングハンドル４の後方には、オペレータが着座する運転席５が設けられ、キャビン２１により覆われている。そして、該運転席５の下方には、変速装置３０を収納するミッションケース６が配設され、該ミッションケース６の後部両側には、リアアクスルケース８を介して後輪１０・１０が支承されている。

また、前記ミッションケース６の下前部から伝動軸２２を介して、フロントアクスルケース７に動力が伝達され、前輪９・９が駆動されるようにしている。

次に、図２及び図３を用いて、本発明に係る変速装置３０の構成について説明する。変速装置３０は、主としてミッションケース６、入力軸３１、油圧式無段変速装置４０、主変速装置５０、副変速装置６０、ＰＴＯ変速装置７０、差動機構８０等を具備する。

前記ミッションケース６には前後方向に、入力軸３１、ＨＳＴ入力軸４１、ＨＳＴ出力軸２６、クラッチ軸５１、出力軸６１、ＰＴＯ入力軸７１、ＰＴＯ軸７２が軸受を介して回転自在に支持されている。入力軸３１には、エンジン３により発生された動力がダンパー２３を介して伝達される。入力軸３１は、前後方向にミッションケース６に支持され、後端には同一軸心上にＰＴＯ入力軸７１が連設される。入力軸３１の前部上にはポンプ駆動歯車２２１が固設され（図３）、ポンプ駆動歯車２２１は入力軸３１と平行に配置したポンプ軸２２３上に固設したポンプ従動歯車２２２と歯合されている。ポンプ軸２２３の前端には作業機用油圧ポンプ２２４やチャージポンプ２２５が配置されて駆動可能としている。

前記入力軸３１の後部には増速用歯車機構が設けられる。増速歯車機構は増速歯車２４と増速従動歯車２５からなり、入力軸３１の後部上に増速歯車２４が固設される。該増速歯車２４はＨＳＴ入力軸４１の後部上に固設した増速従動歯車２５と歯合されている。このように、前記入力軸３１とＨＳＴ入力軸４１は、増速用歯車機構を介して連動連結されているので、出力馬力が大きいエンジンに対して小型の油圧式無段変速装置４０で変速可能となり、従来の油圧式変速装置と遊星歯車機構を有する変速装置に比べて小型化でき、ひいては、コスト削減化を図ることができる。前記ＨＳＴ入力軸４１の前端には油圧式無段変速装置４０が配置され、ＨＳＴ入力軸４１の中央部上にはパイプ状のＨＳＴ出力軸２６が外嵌され、該ＨＳＴ出力軸２６上には前から主変速装置５０の低速駆動歯車２７、後進速駆動歯車２８、高速駆動歯車２９が固設されている。

油圧式無段変速装置４０は、入力される動力を無段階に変速して出力するものである。油圧式無段変速装置４０は、油圧ポンプ４２、油圧モータ４３、シリンダブロック４４等を具備する。前記油圧式無段変速装置４０は、ＨＳＴ入力軸４１とＨＳＴ出力軸２６が同一軸心上に配置され、油圧ポンプ４２と油圧モータ４３が直列に配置されるため、コンパクトに構成され、ミッションケース６の後部に配置される主変速装置５０よりも前上部の空いた空間に配置されて、ミッションケース６全体をコンパクトな構成としている。

油圧ポンプ４２は、その容量を変更可能に構成された可変容量型油圧ポンプとしている。油圧ポンプ４２は、入力側プランジャ４２ａ、入力側斜板４２ｂ、入力側スプール弁等を具備する。入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・は、シリンダブロック４４の軸心と平行に形成された複数の孔に挿入され、往復摺動することで作動油の吸入及び排出を行うようにしている。

入力側斜板４２ｂは、斜板アクチュエータ１１０により傾斜角度を変更可能に構成され、斜板アクチュエータ１１０は運転席５近傍に設けた主変速レバーの回動に応じて作動される。詳しくは、図４に示すように、主変速レバーの操作位置は主変速操作位置検出手段１５により検出され、斜板アクチュエータ１１０及び主変速操作位置検出手段１５は制御装置１００と接続されている。こうして、主変速レバーの操作に応じて斜板アクチュエータ１１０が作動され、入力側斜板４２ｂが傾倒され後述するＨＳＴ出力軸２６の回転数を変更できるようにしている。斜板アクチュエータ１１０はモータ、またはソレノイド、または電磁弁を用いた油圧サーボ等により構成でき、限定するものではない。入力側斜板４２ｂには、入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・の突出端が当接、または係合される。入力側スプール弁は、シリンダブロック４４に形成される複数の孔に挿入され、入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・によって吸入又は排出される作動油の油路を切り換えるものである。

上記の如く構成された油圧ポンプ４２において、入力側斜板４２ｂが傾斜している際にシリンダブロック４４が回転すると、入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・及び入力側スプール弁はＨＳＴ入力軸４１の周りをシリンダブロック４４と共に回転しながら、シリンダブロック４４の孔内をその軸線方向に往復運動する。当該入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・の往復運動により、入力側スプール弁が切り換える油路を通じて、作動油が油圧モータ４３へ吸入及び排出される。

油圧モータ４３は、その容量を変更不可能な定容量型油圧モータとしている。油圧モータ４３は、主として出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・、出力側斜板４３ｂ、出力側スプール弁等を具備する。出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・は、シリンダブロック４４に軸心と平行に形成された複数の孔に挿入され、圧送される作動油により往復摺動される。

出力側斜板４３ｂは、ＨＳＴ入力軸４１に対する傾斜角度が変更不能に構成された板状の部材である。出力側斜板４３ｂは、ＨＳＴ入力軸４１上であって、シリンダブロック４４の後方に、ＨＳＴ入力軸４１と相対回転可能となるように配置される。出力側斜板４３ｂには、出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・の突出端が当接、または係合される。出力側スプール弁は、シリンダブロック４４に形成される複数の孔に挿入され、出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・に吸入又は排出される作動油の油路を切り換えるものである。

上記の如く構成された油圧モータ４３において、油圧ポンプ４２により作動油が供給されると、出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・はシリンダブロック４４の孔内をその軸線方向に往復運動する。当該出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・の往復運動により、出力側斜板４３ｂがシリンダブロック４４に対して相対的に回転する。

シリンダブロック４４は、略円柱状の部材であり、入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・、入力側スプール弁、出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・、及び出力側スプール弁が挿通される複数の孔が形成される。シリンダブロック４４の軸心部には、ＨＳＴ入力軸４１が挿通され、ＨＳＴ入力軸４１とスプライン嵌合される。これによって、シリンダブロック４４はＨＳＴ入力軸４１と一体的に回転する。

ＨＳＴ出力軸２６は、前端が出力側斜板４３ｂと連結されて一体的に回転するように構成されている。ＨＳＴ出力軸２６は、その軸心部を中空に形成された中空軸とし、その内部にＨＳＴ入力軸４１が挿通される。

上記構成において油圧式無段変速装置４０の動作態様について説明する。エンジン３から入力軸３１に伝達された動力は、増速歯車２４と増速従動歯車２５により増速されて、ＨＳＴ入力軸４１に伝えられる。この動力によりＨＳＴ入力軸４１上に固定したシリンダブロック４４が回転される。この際、入力側斜板４２ｂがシリンダブロック４４の回転軸（ＨＳＴ入力軸４１）の軸線と直交している場合、すなわち、入力側斜板４２ｂの傾斜角度が０の場合、入力側プランジャ４２ａ・４２ａ・・・は往復運動を行わない。従って、油圧ポンプ４２から油圧モータ４３への作動油の供給が断たれるため、出力側プランジャ４３ａ・４３ａ・・・が往復運動をすることはなく、出力側斜板４３ｂはシリンダブロック４４と一体的に回転する。すなわち、ＨＳＴ出力軸２６は、出力側斜板４３ｂ及びシリンダブロック４４を介して、ＨＳＴ入力軸４１と一体的に回転する。

入力側斜板４２ｂを減速側に傾斜させると、出力側斜板４３ｂはシリンダブロック４４に対してＨＳＴ入力軸４１の回転方向と逆方向に相対的に回転する。図５に示すように、入力側斜板４２ｂの傾斜角度を最大減速側（Ｙ方向）に傾斜させると、ＨＳＴ出力軸２６の回転数は０となるように設定され、走行停止状態となる。

入力側斜板４２ｂを増速側（Ｘ方向）に傾斜させると、出力側斜板４３ｂはシリンダブロック４４に対してＨＳＴ入力軸４１の回転方向と同方向に相対的に回転する。入力側斜板４２ｂの傾斜角度を最大増速側まで傾斜させると、ＨＳＴ出力軸２６の回転数はＨＳＴ入力軸４１の回転数の２倍となるように設定している。

また、本実施形態の如く油圧式無段変速装置４０をＨＳＴ入力軸４１上に配置することによって、コンパクト化が図れ、入力軸３１から増速してＨＳＴ入力軸４１に入力することによって、油圧式無段変速装置４０の作動油量を増加させて変速装置３０の大型化を伴うことなく、低馬力のエンジン３により動力を入力して変速することにより、従来よりも大きな機体の作業車両を作動させることができる。

次に、主変速装置５０について、説明する。主変速装置５０は、低速駆動歯車２７、後進速駆動歯車２８、高速駆動歯車２９、クラッチ軸５１、低速クラッチ５２、低速従動歯車５３、後進クラッチ５４、後進速歯車５５、高速クラッチ５６、高速従動歯車５７、遊星歯車機構３９等からなり、前進の高低と後進とを切換可能としている。

前記ＨＳＴ出力軸２６上には、前からの順に低速駆動歯車２７、後進速駆動歯車２８、高速駆動歯車２９が固設される。クラッチ軸５１は、入力軸３１やＨＳＴ入力軸４１と平行に前後方向にミッションケース６に回転自在に支持される。クラッチ軸５１上に前から順に低速従動歯車５３、後進速歯車５５、高速従動歯車５７が回転自在に遊嵌されている。

低速従動歯車５３は入力軸３１上に遊嵌した中間歯車３２を介して低速駆動歯車２７から動力が伝達される。中間歯車３２は大径ギヤ３２ａと小径ギヤ３２ｂかなり、大径ギヤ３２ａは低速駆動歯車２７と歯合され、小径ギヤ３２ｂは低速従動歯車５３と歯合される。こうして、低速駆動歯車２７から減速して低速従動歯車５３に動力が伝達される。後進速歯車５５は後進速駆動歯車２８と歯合され、後進速駆動歯車２８から動力が後進速歯車５５に伝達される。

高速従動歯車５７は入力軸３１上に遊嵌した伝動歯車１８と歯合され、伝動歯車１８は遊星歯車機構３９のアウターギヤ３６と一体的に構成されている。遊星歯車機構３９は、サンギヤ３５、アウターギヤ３６、プラネタリギヤ３７、キャリヤ３８等を具備する。

サンギヤ３５は、入力軸３１上であってキャリヤ３８の前方に回転自在に支持されている。サンギヤ３５の前部には一体的に遊星入力歯車３４が形成され、遊星入力歯車３４は高速駆動歯車２９と歯合されている。サンギヤ３５は、プラネタリギヤ３７・３７・・・と噛合される。

キャリヤ３８は、入力軸３１上に外嵌固定され、キャリヤ３８の前外周部にプラネタリギヤ３７・３７・・・が回転自在に支持される。プラネタリギヤ３７・３７・・・は、入力軸３１を中心とする同心円上に複数具備される。

アウターギヤ３６は、入力軸３１上であってサンギヤ３５の後方に回転自在に支持される。アウターギヤ３６は、前端外周部の内周に歯が形成されている。アウターギヤ３６の後端部に伝動歯車１８が形成されている。アウターギヤ３６は、プラネタリギヤ３７・３７・・・と噛合される。

上記の構成において、高速駆動歯車２９から遊星入力歯車３４を介してサンギヤ３５に動力が伝達され、サンギヤ３５からプラネタリギヤ３７・３７・・・を介してアウターギヤ３６に伝達されて増速され、伝動歯車１８より高速従動歯車５７に動力が伝達される。

前記低速クラッチ５２は、低速従動歯車５３とクラッチ軸５１との間で油圧式無段変速装置４０からの動力を断接するものである。低速クラッチ５２は油圧クラッチにより構成され、クラッチ軸５１上に設けられる。低速クラッチ５２は、低速従動歯車５３のボス部とクラッチ軸５１上に固設したクラッチケース５８との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。低速クラッチ５２への圧油の送油の切り換えは、図４に示すように、電磁バルブによりなる主変速低速アクチュエータ１１１により切り換えられ、該主変速低速アクチュエータ１１１は制御装置１００と接続されて制御される。この制御は後述する。

後進クラッチ５４は、後進速歯車５５とクラッチ軸５１との間で油圧式無段変速装置４０からの動力を断接するものである。後進クラッチ５４は、後進速歯車５５のボス部とクラッチ軸５１上に固設したクラッチケース５８との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。後進クラッチ５４への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる主変速後進アクチュエータ１１２により切り換えられ、該主変速後進アクチュエータ１１２は制御装置１００と接続されて制御される。

高速クラッチ５６は、高速従動歯車５７とクラッチ軸５１との間で油圧式無段変速装置４０からの動力を断接するものである。高速クラッチ５６は高速従動歯車５７のボス部とクラッチ軸５１上に固設したクラッチケース５９との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。高速クラッチ５６への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる主変速高速アクチュエータ１１３により切り換えられ、該主変速高速アクチュエータ１１３は制御装置１００と接続されて制御される。

また、クラッチ軸５１と出力軸６１との間には副変速装置６０が配設される。副変速装置６０は、副変速低速駆動歯車６２、副変速高速駆動歯車６３、副変速低速従動歯車６４、副変速高速従動歯車６５、副変速低速クラッチ６６、副変速高速クラッチ６７等を備える。

副変速低速駆動歯車６２と副変速高速駆動歯車６３はクラッチ軸５１上に固設され、副変速低速駆動歯車６２は出力軸６１上に遊嵌した副変速低速従動歯車６４と歯合され、副変速高速駆動歯車６３は出力軸６１上に遊嵌した副変速高速従動歯車６５と歯合されている。

副変速低速クラッチ６６は、副変速低速従動歯車６４と出力軸６１との間で主変速装置５０からの動力を断接するものである。副変速低速クラッチ６６は油圧クラッチにより構成され、出力軸６１上に設けられる。副変速低速クラッチ６６は、副変速低速従動歯車６４のボス部と出力軸６１上に固設したクラッチケース６８との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。副変速低速クラッチ６６への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる副変速低速アクチュエータ１１４により切り換えられ、該副変速低速アクチュエータ１１４は制御装置１００と接続されて制御される。

副変速高速クラッチ６７は、油圧クラッチにより構成され、出力軸６１上に設けられる。副変速高速クラッチ６７は、副変速高速従動歯車６５のボス部と出力軸６１上に固設したクラッチケース６８との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。副変速高速クラッチ６７への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる副変速高速アクチュエータ１１５により切り換えられ、該副変速高速アクチュエータ１１５は制御装置１００と接続されて制御される。

前記出力軸６１の後端には、ピニオン６９が形成され、該ピニオン６９は差動機構８０のリングギヤ８１と歯合されている。差動機構８０はベベルギヤからなるデフサイドギヤやデフピニオンと、デフロック装置等からなり、両側からデフ出力軸８２Ｌ・８２Ｒを突出し、デフ出力軸８２Ｌ・８２Ｒ上にはそれぞれブレーキ装置８３・８３が設けられている。前記デフ出力軸８２Ｌ・８２Ｒの端部から遊星歯車機構からなる最終減速歯車機構８４・８４を介して車軸８５Ｌ・８５Ｒと連動連結され、エンジン３から変速装置３０により変速した動力を車軸８５Ｌ・８５Ｒに固設した後輪１０・１０に伝達可能に構成している。

また、前記出力軸６１の前部には前輪出力歯車９１が固設され、該前輪出力歯車９１から前輪増速機構９０に動力を伝達可能としている。前輪増速機構９０は４輪駆動歯車９２と前輪増速駆動歯車９３と４輪従動歯車９５と前輪増速従動歯車９６と４輪駆動クラッチ９７と前輪増速クラッチ９８等を具備する。

前輪出力歯車９１は中間軸９４上に固設した４輪駆動歯車９２と歯合され、４輪駆動歯車９２は前輪出力軸９９上に遊嵌した４輪従動歯車９５と歯合されている。また、中間軸９４上には前輪増速駆動歯車９３が固設され、前輪増速駆動歯車９３は前輪出力軸９９上に遊嵌した前輪増速従動歯車９６と歯合されている。なお、中間軸９４及び前輪出力軸９９は出力軸６１と平行に配設されている。前記前輪出力軸９９の前端にはユニバーサルジョイント、伝動軸２２、前輪差動機構等を介して前輪９・９に動力が伝達される。

前記４輪従動歯車９５と前輪出力軸９９との間には４輪駆動クラッチ９７が配設され、前輪増速従動歯車９６と前輪出力軸９９との間には前輪増速クラッチ９８が配設される。４輪駆動クラッチ９７は油圧クラッチにより構成され、前輪出力軸９９上に設けられる。

４輪駆動クラッチ９７は、４輪従動歯車９５のボス部と前輪出力軸９９上に固設したクラッチケース１００との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。４輪駆動クラッチ９７への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる４ＷＤアクチュエータ１１８により切り換えられ、該４ＷＤアクチュエータ１１８は制御装置１００と接続されて制御される。

前輪増速クラッチ９８は、前輪増速従動歯車９６のボス部と前輪出力軸９９上に固設したクラッチケース１００との間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。前輪増速クラッチ９８への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなる増速アクチュエータ１１９により切り換えられ、該増速アクチュエータ１１９は制御装置１００１１と接続されて制御される。

このような構成において、図示しない前輪駆動切換操作具により２輪駆動に切り換えた場合は、４輪駆動クラッチ９７および前輪増速クラッチ９８はオフ、つまり、４ＷＤアクチュエータ１１８および増速アクチュエータ１１９は作動されず、後輪１０・１０のみ駆動される。前輪駆動切換操作具により４輪駆動に切り換えた場合は、４輪駆動クラッチ９７が作動され、出力軸６１から前輪９に動力が伝達され、前輪９・９および後輪１０・１０が駆動される。この４輪駆動状態において、図示しない選択手段により前輪増速が選択されていると、ステアリングハンドル４が直進位置から設定角度以上回転されると、４輪駆動クラッチ９７がオフとなると同時に前輪増速クラッチ９８がオンとなり、前輪９・９が増速されて駆動される。

また、前記入力軸３１の後端には、ＰＴＯクラッチ７３を介してＰＴＯ入力軸７１と接続可能としている。つまり、入力軸３１の後方延長軸線上にＰＴＯ入力軸７１が同心に配置され、入力軸３１とＰＴＯ入力軸７１の間にＰＴＯクラッチ７３が配置される。ＰＴＯクラッチ７３は油圧クラッチにより構成され、入力軸３１後端に形成したボス部とＰＴＯ入力軸７１上に固設したクラッチケースとの間に摩擦板を配置し、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接して動力を伝達可能としている。ＰＴＯクラッチ７３には一体的に慣性ブレーキ７５が設けられ、クラッチケース７４とミッションケース６との間に摩擦板が配設され、圧油によりピストンを伸長させて摩擦板を圧接してＰＴＯ軸７２（ＰＴＯ入力軸７１）を制動可能としている。ＰＴＯクラッチ７３及び慣性ブレーキ７５への圧油の送油の切り換えは、電磁バルブよりなるＰＴＯアクチュエータ１１６と慣性ブレーキアクチュエータ１１７とにより切り換えられ、該ＰＴＯアクチュエータ１１６と慣性ブレーキアクチュエータ１１７は制御装置１００と接続されて制御される。

前記ＰＴＯ入力軸７１の後部上には、前からＰＴＯ３速歯車７６、ＰＴＯ２速歯車７７、ＰＴＯ１速歯車７８、ＰＴＯ逆転歯車７９が固設され、ＰＴＯ入力軸７１と平行にＰＴＯ軸７２が架設され、該ＰＴＯ軸７２上に前からＰＴＯ３速従動歯車１７６、ＰＴＯ２速従動歯車１７７、ＰＴＯ１速従動歯車１７８、ＰＴＯ逆転従動歯車１７９が遊嵌され、ＰＴＯ３速歯車７６はＰＴＯ３速従動歯車１７６と歯合され、ＰＴＯ２速歯車７７はＰＴＯ２速従動歯車１７７と歯合され、ＰＴＯ１速歯車７８はＰＴＯ１速従動歯車１７８と歯合され、ＰＴＯ逆転歯車７９はカウンタ歯車１７３を介してＰＴＯ逆転従動歯車１７９と歯合されている。

ＰＴＯ軸７２上にはスライダ１７１が相対回転不能、かつ、摺動自在に外嵌され、スライダ１７１は、ＰＴＯ３速従動歯車１７６、ＰＴＯ２速従動歯車１７７、ＰＴＯ１速従動歯車１７８、ＰＴＯ逆転従動歯車１７９と摺動させることにより選択的に係合可能に構成されている。スライダ１７１は操縦部の運転席５近傍に配置されるＰＴＯ変速レバーと連動連結され、変速操作可能としている。

次に、制御回路につて説明する。図４に示すように、制御装置１００には、モード切換手段１７、エンジン回転数検知手段１１、ＨＳＴ出力軸回転数検知手段１２、走行速度検知手段１３、車速設定手段１４、主変速操作位置検出手段１５、前後進切換検知手段１６、斜板アクチュエータ１１０、主変速低速アクチュエータ１１１、主変速後進アクチュエータ１１２、主変速高速アクチュエータ１１３、副変速低速アクチュエータ１１４、副変速高速アクチュエータ１１５、ＰＴＯアクチュエータ１１６、慣性ブレーキアクチュエータ１１７、４ＷＤアクチュエータ１１８、増速アクチュエータ１１９等が接続されている。なお、図示及び説明は省くが、アクセルレバーまたはアクセルペダルのエンジン回転数設定値検知手段やＰＴＯ変速レバー位置検知手段やステアリングハンドル４の操作位置検知手段等も制御装置１００と接続されている。

制御装置１００は、変速装置３０の油圧クラッチを走行速度に応じて切換制御する。制御装置１００は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を具備する。モード切換手段１７は作業モードと自動走行モードと高速移動走行モードとを切り換えるもので、スイッチまたダイヤル等で構成される。各モードの変速状態は後述する。エンジン回転数検知手段１１は、フライホイル近傍に配置されてエンジン３の出力回転数を検出する。但し、入力軸３１またはＨＳＴ入力軸４１の回転数を検出してもよい。ＨＳＴ出力軸回転数検知手段１２は、油圧式無段変速装置４０のＨＳＴ出力軸２６の回転数を検知する。

走行速度検知手段１３は、出力軸６１の回転数を検知して制御装置１００に入力し走行速度に変換する。但し、走行速度は車軸８５Ｌ・８５Ｒの回転数を検知したり、レーザドップラ振動計等を用いて検出してもよく限定するものではない。車速設定手段１４は、所望の速度で走行させたい場合に速度設定するものであり、ダイヤル等で構成されている。

主変速操作位置検出手段１５は、運転席５近傍に配置される主変速操作手段となる主変速レバーの回動位置（操作位置）を検知するものであり、本実施例では無段階に変速可能としている。前後進切換検知手段１６はステアリングハンドル４近傍に配置される前後進切換レバーの切り換え位置を検出するもので、スイッチ等で構成される。

上記の如く構成された変速装置３０の動作について、図５を用いて説明する。まず、作業モードについて説明する。作業モードは副変速装置６０を低速位置に保持し、高速走行ができないようにした状態で走行しながら作業するモードである。具体的には、エンジン３始動後において、作業車両１により耕耘作業等を行う場合には、モード切換手段１７を作業モードに切り換える。前後進切換レバーが中立位置で、主変速レバーが中立位置のとき、主変速装置５０および副変速装置６０のクラッチはオフとなっており、入力側斜板４２ｂは斜板アクチュエータ１１０の作動によりＨＳＴ入力軸４１に対して直角方向の一側（Ｙ方向とする）の最大傾倒位置となるＢ位置まで傾倒され、ＨＳＴ出力軸２６の回転が停止状態となるようにしている。このＨＳＴ出力軸２６の回転はＨＳＴ出力軸回転数検知手段１２により検知されフィードバックされている。

作業を行うために、ＰＴＯ変速レバーを所望の変速位置に操作すると、ＰＴＯクラッチ７３がオンとなりＰＴＯ軸７２が回転可能とされる。エンジン回転数設定手段となるアクセルレバーを作業回転数に設定しエンジン回転数を上昇させ、前後進切換レバーを前進側に切り換えることにより、主変速低速アクチュエータ１１１および副変速低速アクチュエータ１１４が作動されて低速クラッチ５２および副変速低速クラッチ６６がオン（接）となる。そして、主変速レバーを高速側に徐々に回動していくと、斜板アクチュエータ１１０が作動されて入力側斜板４２ｂが他側方向（Ｘ方向とする）に傾倒され、図５のａ線のように、Ｂ位置から車速が上昇される。

このときの、油圧式無段変速装置４０のＨＳＴ出力軸２６からの動力伝達経路は、ＨＳＴ出力軸２６→低速駆動歯車２７→中間歯車３２→低速従動歯車５３→低速クラッチ５２→クラッチ軸５１→副変速低速駆動歯車６２→副変速低速従動歯車６４→副変速低速クラッチ６６→出力軸６１と伝達され、後輪１０及び前輪９を回転駆動する。

そして更に、主変速レバーを高速側に徐々に回動した場合には、走行速度が第一設定速度ｖ１に達すると、主変速装置５０が低速から高速に切り換わる。つまり、制御装置１００が走行速度検知手段１３からの検出値がｖ１を越えたと判断すると、主変速低速アクチュエータ１１１を非作動として低速クラッチ５２をオフ（断）とすると同時に、主変速高速アクチュエータ１１３を作動して高速クラッチ５６をオン（接）とする。そして、斜板アクチュエータ１１０を前記と逆方向に作動させ入力側斜板４２ｂをＹ方向に傾斜させる。こうして走行速度が上昇され、図５のｂ線のように、車速が上昇される。但し、作業モードの場合、制御装置１００により副変速装置６０が低速に切り換えられた状態に維持され、高速走行ができないようにしている。つまり、主変速レバーを高速側に更に回動しても副変速装置６０は変速されず、走行速度は設定速度以上速く走行することが制限されている。

このときの、油圧式無段変速装置４０のＨＳＴ出力軸２６からの動力伝達経路は、ＨＳＴ出力軸２６→高速駆動歯車２９→遊星入力歯車３４→遊星歯車機構３９→伝動歯車１８→高速従動歯車５７→高速クラッチ５６→クラッチ軸５１→副変速低速駆動歯車６２→副変速低速従動歯車６４→副変速低速クラッチ６６→出力軸６１と伝達され、後輪１０及び前輪９を回転駆動する。

また、走行を停止した（中立）状態から前後進切換レバーを後進側に回動すると、主変速後進アクチュエータ１１２および副変速低速アクチュエータ１１４が作動されて後進クラッチ５４および副変速低速クラッチ６６がオン（接）となる。なおこのとき、前進側の低速クラッチ５２と高速クラッチ５６はオフとなっている。そして、主変速レバーを高速側に徐々に回動していくと、斜板アクチュエータ１１０が作動されて入力側斜板４２ｂがＸ方向に傾倒され、図５のｃ線のように、車速が上昇される。

次に、自動走行モードについて説明する。自動走行モードは車速に合わせて副変速装置が変速されるモードであり、走行速度が第二設定速度ｖ２（ｖ１＜ｖ２）となるＡ位置までは前記作業モードと同様に制御される。そして、走行速度が第二設定速度ｖ２を越えると、主変速装置５０が高速から低速に切り換えられ、副変速装置６０が低速から高速に切り換えられる。つまり、走行速度検知手段１３により走行速度が第二設定速度ｖ２を越えたと検知すると、制御装置１００は、主変速高速アクチュエータ１１３を非作動として高速クラッチ５６をオフとし、主変速低速アクチュエータ１１１を作動として低速クラッチ５２をオンとする。同時に、副変速低速アクチュエータ１１４を非作動として副変速低速クラッチ６６をオフとし、副変速高速アクチュエータ１１５を作動させて副変速高速クラッチ６７をオンとする。そして、主変速レバーを高速側に徐々に回動していくと、斜板アクチュエータ１１０が作動されて入力側斜板４２ｂがＸ方向に傾倒され、図５のｄ線のように、車速が上昇される。

このときの、油圧式無段変速装置４０のＨＳＴ出力軸２６からの動力伝達経路は、ＨＳＴ出力軸２６→低速駆動歯車２７→中間歯車３２→低速従動歯車５３→低速クラッチ５２→クラッチ軸５１→副変速高速駆動歯車６３→副変速高速従動歯車６５→副変速高速クラッチ６７→出力軸６１と伝達され、後輪１０及び前輪９を回転駆動する。

但し、車速設定手段１４が第二設定速度ｖ２よりも少し速く、後述する第四設定速度ｖ４よりも遅い第三設定速度ｖ３以下（ｖ２＜ｖ３＜ｖ４）に設定されている場合には、第二設定速度ｖ２を越えても主変速装置５０および副変速装置６０は切り換えられずｂ線の延長上のｆ線の走行速度に制御される。

さらに、走行速度が増加され、第四設定速度ｖ４に達すると、副変速装置６０はそのままで主変速装置５０が低速から高速に切り換えられる。すなわち、走行速度検知手段１３により走行速度が第四設定速度ｖ４を越えたと検知すると、制御装置１００は、主変速低速アクチュエータ１１１を非作動として低速クラッチ５２をオフとして主変速高速アクチュエータ１１３を作動し高速クラッチ５６をオンとする。そして、主変速レバーを高速側に徐々に回動していくと、斜板アクチュエータ１１０が前記と逆方向作動されて入力側斜板４２ｂがＹ方向に傾倒され、図５のｅ線のように、車速が上昇される。

このときの、油圧式無段変速装置４０のＨＳＴ出力軸２６からの動力伝達経路は、ＨＳＴ出力軸２６→高速駆動歯車２９→遊星入力歯車３４→遊星歯車機構３９→伝動歯車１８→高速従動歯車５７→高速クラッチ５６→クラッチ軸５１→副変速高速駆動歯車６３→副変速高速従動歯車６５→副変速高速クラッチ６７→出力軸６１と伝達され、後輪１０及び前輪９を回転駆動する。

高速走行から減速する場合は前記と逆のクラッチ切換が行われる。そして、副変速装置６０が高速に切り換わった状態において前後進切換レバーを後進に切り換えると、Ａ位置において副変速装置６０は低速に切り換えられず、ｇ線を減速してＢ位置に至り停止し、副変速装置６０は低速に切り換わりｃ線で後進する。

次に、高速移動走行モードについて、説明する。高速移動走行モードは副変速装置６０が高速に切り換えられた状態で維持され、主変速装置５０のみ切り換えられる。即ち、停止した状態から前後進切換レバーを前進に切り換えて主変速レバーを増速側に回動すると、主変速装置５０が低速に、副変速装置６０が高速に切り換えられる。つまり、主変速低速アクチュエータ１１１を作動として低速クラッチ５２をオンとし、副変速高速アクチュエータ１１５を作動させて副変速高速クラッチ６７をオンとする。そして、主変速レバーを高速側に徐々に回動していくと、斜板アクチュエータ１１０が作動されて入力側斜板４２ｂがＸ方向に傾倒され、図５のｇ線およびｄ線で車速が上昇される。

そして、第四設定速度ｖ４に達すると、副変速装置６０は低速から高速に切り換えられる。つまり、主変速装置５０はそのままで、副変速低速アクチュエータ１１４が非作動として副変速低速クラッチ６６がオフとなり、同時に、副変速高速アクチュエータ１１５が作動されて、副変速高速クラッチ６７がオンとなる。

また、前後進レバーを後進側に切り換えると、副変速装置６０は高速位置で、変速低速アクチュエータ１１１と主変速高速アクチュエータ１１３は非作動で主変速後進アクチュエータ１１２が作動されて、後進クラッチ５４がオンとなり、図５のｈ線で車速が上昇される。なお、副変速装置６０が高速位置で前進走行しているときに、前後進レバーを後進に切り換えると危険な状態となるので、制御装置１００は警報を発して主変速装置５０のクラッチ（低速クラッチ５２または高速クラッチ５６）を切るようにし、走行を停止してから後進クラッチ５４が入るようにしている。

次に、変速装置３０の第二の実施形態である変速装置２００について図６、図７より説明する。なお、第一の実施形態における変速装置３０と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

入力軸３１の後端部のミッションケース６の後部に油圧式無段変速装置４０が配置される。このように配置することでミッションケース６の後面を閉じる蓋体を外すことにより油圧式無段変速装置４０を容易にメンテナンスすることが可能となっている。油圧式無段変速装置４０の油圧ポンプ４２の前部に油圧モータ４３が配置され、円筒状に構成してＨＳＴ出力軸２６は前方に突出して入力軸３１上に遊嵌される。ＨＳＴ出力軸２６の前端上に低速駆動歯車２７が固設され、低速駆動歯車２７の前方の入力軸３１上に遊星歯車機構３９を介して高速駆動歯車２９が遊嵌されている。

前記高速駆動歯車２９の前方の入力軸３１上にＰＴＯ駆動軸１２１が固設され、ＰＴＯ駆動軸１２１はＰＴＯ入力軸７１上に遊嵌されたＰＴＯ従動歯車１２２と歯合される。ＰＴＯ入力軸７１は入力軸３１と平行に配設される。前記ＰＴＯ従動歯車１２２のボス部とＰＴＯ入力軸７１上に固設したクラッチケース７４との間にＰＴＯクラッチ７３が構成され、クラッチケース７４とミッションケース６との間に慣性ブレーキ７５が構成される。前記ＰＴＯ従動歯車１２２はポンプ駆動歯車をかねており、ポンプ従動歯車２２２と更に歯合され、作業機用油圧ポンプ２２４とチャージポンプ２２５を駆動可能に構成している。

前記ＰＴＯ入力軸７１は後方に延設されて、その軸上にＰＴＯ３速歯車７６、ＰＴＯ２速歯車７７、ＰＴＯ１速歯車７８、ＰＴＯ逆転歯車７９が固設される。ＰＴＯ３速歯車７６、ＰＴＯ２速歯車７７、ＰＴＯ１速歯車７８はＰＴＯ入力軸７１と平行に配設したＰＴＯ伝動軸１８０上に遊嵌したＰＴＯ３速従動歯車１７６、ＰＴＯ２速従動歯車１７７、ＰＴＯ１速従動歯車１７８とそれぞれ歯合される。ＰＴＯ逆転歯車７９はカウンタ歯車１７３を介してＰＴＯ逆転従動歯車１７９と歯合される。ＰＴＯ伝動軸１８０は後方に延設され、減速歯車１８１・１８２を介してＰＴＯ軸７２と連動連結される。

前記ＨＳＴ出力軸２６の前端上に固設した低速駆動歯車２７は、クラッチ軸５１上に遊嵌した低速従動歯車５３と歯合され、該低速従動歯車５３のボス部とクラッチケース５８との間に低速クラッチ５２が構成されている。

前記遊星歯車機構３９のアウターギヤ３６から前方へ延設したボス部に形成された高速駆動歯車２９は、クラッチ軸５１上に遊嵌した高速従動歯車５７と歯合され、高速従動歯車５７のボス部とクラッチケース５８との間に高速クラッチ５６が形成されている。

前記高速クラッチ５６の後方におけるクラッチ軸５１上には、後進速クラッチ５４と副変速装置６０の副変速低速クラッチ６６と副変速高速クラッチ６７が配置される。後進速歯車５５はクラッチ軸５１上に遊嵌され、クラッチ軸５１に固設したクラッチケース５９と後進速歯車５５のボス部との間に後進クラッチ５４が形成され、進速歯車５５はカウンタ歯車１５５を介して出力軸６１上に固設した後進従動歯車１５６と歯合して連動される。

副変速高速駆動歯車６３はクラッチ軸５１に遊嵌され、クラッチ軸５１に固設したクラッチケース５９と副変速高速駆動歯車６３のボス部との間に副変速高速クラッチ６７が形成される。副変速高速駆動歯車６３は出力軸６１に固設した副変速高速従動歯車６５と歯合される。

副変速低速駆動歯車６２はクラッチ軸５１に遊嵌され、クラッチ軸５１に固設したクラッチケース６８と副変速低速駆動歯車６２のボス部との間に副変速低速クラッチ６６が形成され、副変速低速駆動歯車６２は副変速低速従動歯車６４と歯合される。

出力軸６１の後端にはピニオン６９が形成され、前記同様に差動機構８０、最終減速歯車機構８４を介して後輪１０に動力を伝達可能に構成されている。また、出力軸６１の前部には前輪出力歯車９１が固設され、前記同様に前輪増速機構９０、前輪差動機構を介して前輪９に動力を伝達可能に構成している。また、第二実施形態において、走行速度変速時には、前記同様に図５に示す速度で、低速クラッチ５２、後進クラッチ５４、高速クラッチ５６、副変速低速クラッチ６６、副変速高速クラッチ６７が入切制御される。

以上のように、エンジン３から入力される動力を変速する油圧式無段変速装置４０と、主変速装置５０と、副変速装置６０とを備える変速装置において、前記副変速装置６０は油圧クラッチにより構成されてアクチュエータにより変速切換可能に構成され、該アクチュエータは制御装置１００により制御され、該制御装置１００には、走行速度検知手段１３が接続され、制御装置１００は、増速時または減速時に走行速度が設定速度に至ると副変速装置６０を切り換えるので、設定走行速度で副変速装置６０が自動的に変速されて、変速ショックがなくスムーズな増速または減速が得られる。副変速操作が不要となって変速操作が簡単となり、最適変速速度で走行できる。

また、前記制御装置１００には、作業モードと、自動走行モードと、高速移動走行モードとを切り換えるモード切換手段１７が接続され、前記制御装置１００は、前記モード切換手段を作業モードに切り換えると副変速装置を低速位置に保持するので、車速上昇操作をしても、作業に適した速度範囲内で走行され、無理な負荷もかからず走行できる。

前記制御装置１００は、前記モード切換手段１７を高速移動走行モードに切り換えると副変速装置を高速位置に保持するので、走行速度が大きく変化しても副変速装置は変速されず、低速域での主変速切換や副変速装置の切換をなくすことができて、スムーズな加速及び減速が可能となる。また、変速装置の切換による摩耗を減少して寿命を長くすることができる。

１作業車両
３エンジン
１３走行速度検知手段
１７モード切換手段
３０変速装置
４０油圧式無段変速装置
５０主変速装置
６０副変速装置
１００制御装置

Claims

エンジンから入力される動力を変速する油圧式無段変速装置と、主変速装置と、副変速装置とを備える変速装置において、
前記副変速装置は、油圧クラッチにより構成されてアクチュエータにより変速切換可能に構成され、
前記アクチュエータは、制御装置により制御され、
前記制御装置には、走行速度検知手段が接続され、
前記制御装置は、増速時または減速時に走行速度が設定速度に至ると副変速装置を切り換え、
さらに、前記制御装置は、作業モードに切り換えると副変速装置を低速位置に保持するとともに、
入力軸と平行に前後方向にミッションケースに回転自在に支持されるクラッチ軸が設けられ、
前記主変速装置は、前記クラッチ軸上に設けられており、油圧式の低速クラッチと、油圧式の後進クラッチと、油圧式の高速クラッチとを有し、
前記副変速装置は、前記クラッチ軸と出力軸の間に設けられており、油圧式の副変速低速クラッチと、油圧式の副変速高速クラッチを有する
ことを特徴とするトラクタの変速装置。
エンジンから入力される動力を変速する油圧式無段変速装置と、主変速装置と、副変速装置とを備える変速装置において、
前記副変速装置は、油圧クラッチにより構成されてアクチュエータにより変速切換可能に構成され、
前記アクチュエータは、制御装置により制御され、
前記制御装置には、走行速度検知手段が接続され、
前記制御装置は、増速時または減速時に走行速度が設定速度に至ると副変速装置を切り換え、
さらに、前記制御装置は、作業モードに切り換えると副変速装置を低速位置に保持するとともに、
入力軸と平行に前後方向にミッションケースに回転自在に支持されるクラッチ軸が設けられ、
前記クラッチ軸にクラッチケースが設けられ、
前記クラッチケースに主変速装置の油圧式の低速クラッチと油圧式の高速クラッチが設けられ、
さらに、前記クラッチ軸上には、主変速装置の油圧式の後進速クラッチと、副変速装置の油圧式の副変速低速クラッチと、油圧式の副変速高速クラッチとが配置されている
ことを特徴とするトラクタの変速装置。