JP7819085B2 - 作業車用無段変速動力伝達装置及び作業車 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速装置と遊星変速装置とを備えた作業車用無段変速動力伝達装置、及び当該作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車に関する。

無段変速装置と遊星変速装置とを組み合わせた無段変速動力伝達装置（ＨＭＴとも呼ばれる）は、ホイールローダやトラクタなどの作業車の動力伝達構造に利用されている。例えば、特許文献１には、エンジンからの動力が無段変速装置の油圧ポンプと遊星変速装置とに分岐され、さらに無段変速装置の油圧モータ軸からの無段変速出力が遊星変速装置に入力される無段変速動力伝達装置が開示されている。

特開２０２２－９６２０８号公報

特許文献１で開示されたような無段変速動力伝達装置では、遊星変速装置の太陽歯車に入力される無段変速装置の変速出力と、内歯歯車と遊星歯車とキャリアとから選択される遊星変速装置からの出力との組み合わせで、所望の変速動力が得られる。この無段変速動力伝達装置では、エンジン出力と無段変速出力とが遊星変速装置に入力されるとともに、遊星変速装置の選択された部材（内歯歯車、遊星歯車、キャリア）からの出力が後段に伝達されるので、適正な変速制御においては、リアルタイムでの各変速要素の回転数（回転速度）の検出が重要となる。

本発明の課題は、無段変速装置と遊星変速装置とを組み合わせた無段変速動力伝達装置を備えた無段変速動力伝達装置及び作業車において、各変速要素の回転数の検出が適正に行われ、効率的な無段変速制御が行われることである。また、複数の回転数検出器から回転数を取得することによりフェールセーフを得ることも課題とする。

本発明による作業車用無段変速動力伝達装置は、エンジンからのエンジン動力を走行装置に伝達する装置であり、前記エンジン動力を入力して無段変速動力を出力する無段変速装置と、前記エンジン動力と前記無段変速動力とを入力して遊星動力を出力する遊星変速装置と、前記遊星変速装置の変速段を選択する遊星クラッチ機構と、前記遊星動力を入力して前進動力または後進動力を前記走行装置に出力する前後進切換装置と、前記無段変速装置と前記遊星クラッチ機構と前記前後進切換装置を制御する制御信号を生成する変速制御ユニットと、を備え、
前記変速制御ユニットは、前記エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得部と、前記無段変速動力の回転数である無段変速回転数を取得する無段変速回転数取得部と、前記遊星動力の回転数である遊星回転数を取得する遊星回転数取得部と、前記前進動力または前記後進動力の回転数である走行回転数を取得する走行回転数取得部とを備え、
前記エンジン回転数取得部は、前記エンジンのエンジン制御ユニットから送られてくるエンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得し、前記エンジン制御ユニットから前記エンジン回転数が取得できない場合、前記エンジン回転数取得部は、前記無段変速装置に動力を入力する無段変速入力軸の回転数を検出する冗長エンジン回転検出器からの冗長エンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得する。

この構成によれば、エンジン回転数取得部によって取得されるエンジン回転数（エンジン出力回転数）、無段変速回転数取得部によって取得される無段変速回転数（無段変速装置出力回転数）、遊星回転数取得部によって取得される遊星回転数（遊星出力回転数）、走行回転数取得部によって取得される走行回転数（車速）のうちの少なくとも１つは、複数の回転検出器からの回転数信号が入力されるので、つまり少なくとも１つの回転数の検出に関して冗長性ないしはデュアルシステム化（フェールセーフ化）されているので、回転数検出の安全性が向上し、変速制御ユニットは、安全かつ効率的な無段変速制御を実現することができる。

本発明では、前記エンジン回転数取得部は、前記エンジンのエンジン制御ユニットから送られてくるエンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得し、前記無段変速回転数取得部は、前記無段変速装置の無段変速出力軸の回転を検出する無段変速回転検出器から送られてくる無段変速回転数信号に基づいて前記無段変速回転数を取得し、前記遊星回転数取得部は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転を検出する遊星回転検出器から送られてくる遊星回転数信号に基づいて前記遊星回転数を取得し、前記走行回転数取得部は、前記前後進切換装置の前後進出力軸の回転を検出する走行回転検出器から送られてくる走行回転数信号に基づいて前記走行回転数を取得する。この構成により、遊星変速装置へ入力されるエンジン出力及び無段変速装置出力の回転数、遊星変速装置の出力回転数、最終的な変速結果(車速)としての走行回転数、が正確に検出されるので、この検出結果に基づき、変速制御ユニットは、効率的な無段変速制御を正確に実現することができる。

エンジン出力及び無段変速出力の回転数、遊星変速装置の出力回転数、走行回転数は、変速制御にとって重要なファクタであるので、それらを検出するセンサが故障すれば、正確な無段変速制御が不能となる。このため、センサの二重化などの回転数検出のフェールセーフが必要となる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記エンジン回転数取得部は、前記無段変速装置に動力を入力する無段変速入力軸の回転数を検出する冗長エンジン回転数検出器からの冗長エンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得することができる。エンジン回転数は、エンジン制御のために必須のファクタであることから、エンジン制御ユニットで検知されている。しかしながら、エンジン制御ユニットからエンジン回転数が取得できない事態が生じた場合、エンジン回転数取得部は、別な検出系統でエンジン回転数を取得する必要がある。この構成では、エンジン回転数取得部のための冗長エンジン回転数検出器として、無段変速入力軸の回転数を検出する回転数検出器が、別に設けられているので、エンジン回転数取得に関するフェールセーフが実現している。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記遊星回転検出器は、主遊星回転検出器と冗長遊星回転検出器とを含み、前記主遊星回転検出器は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転に準じる回転を行う第１回転体の回転を検出し、前記冗長遊星回転検出器は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転に準じる回転を行う第２回転体の回転を検出する。この構成では、遊星変速装置の出力回転数は、主遊星回転検出器と冗長遊星回転検出器とによって検出可能であり、つまり、遊星変速装置の出力回転数の検出は冗長化されており、遊星変速装置の出力回転数に関するフェールセーフが実現している。さらに好ましい実施形態では、前記主遊星回転検出器は回転方向検出可能であり、前記冗長遊星回転検出器は回転方向検出不能である。この構成では、主遊星回転検出器が回転方向検出可能であるのに対して、冗長遊星回転検出器は、回転方向検出不能な廉価な検出器であり、これによりフェールセーフにかかるコストを抑制している。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行回転検出器は、主走行回転検出器と冗長走行回転検出器とを含み、前記主走行回転検出器は、車速を決定する第１回転部材の回転を検出し、前記冗長走行回転検出器は、車速を決定する第２回転部材の回転を検出する。この構成では、走行回転数（車速）は、主走行回転検出器と冗長走行回転検出器とによって検出可能であり、つまり、車速検出である走行回転検出は冗長化されており、走行回転数に関するフェールセーフが実現している。さらに好ましい実施形態では、前記主走行回転検出器は回転方向検出可能であり、前記冗長走行回転検出器は回転方向検出不能である。この構成では、主走行回転検出器が回転方向検出可能であるのに対して、冗長走行回転検出器は、回転方向検出不能な廉価な検出器であり、これによりフェールセーフにかかるコストを抑制している。

本願は、上述した作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車も、発明の対象としている。そのような作業車は、上述した作業車用無段変速動力伝達装置の作用及び効果を備える。

トラクタの側面図である。 無段変速動力伝達装置の模式図である。 遊星変速部の模式図である。 変速制御ユニットにおける入出力機器を示すブロック図である。 無段変速動力伝達装置の制御機能ブロック図である。 変速制御ユニットにおける車速変速の説明図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、トラクタ（「作業車」の一例）の走行車体に関し、図１に示される矢印Ｆの方向を「車体前側」、図１に示される矢印Ｂの方向を「車体後側」、図１に示される矢印Ｕの方向を「車体上側」、図１に示される矢印Ｄの方向を「車体下側」、図１の紙面表側の方向を「車体左側」、図１の紙面裏側の方向を「車体右側」とする。

〔トラクタの全体〕
図１に、トラクタが示されている。このトラクタは、左右一対の操向操作可能、かつ駆動可能な前車輪１（走行装置）、左右一対の駆動可能な後車輪２（走行装置）によって支持される走行車体３を備えている。走行車体３の前部に、エンジン４を備える原動部５が設けられている。走行車体３の後部に、操縦者が搭乗して運転操作を行う運転部６、ロータリ耕耘装置等の作業装置を昇降操作可能に連結するリンク機構７が設けられている。運転部６には、運転座席８、前車輪１を操向操作するステアリングホィール９、搭乗空間を覆うキャビン１０が備えられている。走行車体３の車体フレーム１１は、エンジン４、エンジン４の後部に前部が連結されたミッションケース１２、エンジン４の下部に連結された前輪支持フレーム１３などによって構成されている。ミッションケース１２の後部に、リンク機構７によって連結された作業装置にエンジン４からの動力を取り出して伝達する動力取出し軸１４が設けられている。

〔走行用の動力伝達装置〕
図２に示されるように、エンジン４からの動力(エンジン動力)を前車輪１および後車輪２に伝達する走行用の動力伝達装置１５は、エンジン４からの動力を変速して後輪差動機構１６および前輪差動機構１７に伝達するトランスミッション１８を備えている。トランスミッション１８は、ミッションケース１２に収容されている。

図２に示されるように、トランスミッション１８には、ミッションケース１２の前部に設けられ、エンジン４の出力軸４ａの動力が伝達される入力軸２０と、入力軸２０の動力が入力され、入力された動力を変速して出力する主変速部２１と、主変速部２１の出力が入力される前後進切換装置２３と、前後進切換装置２３の出力を後輪差動機構１６の入力軸１６ａに伝達するギヤ機構２４と、前後進切換装置２３の出力が入力され、入力された動力を変速して前輪差動機構１７に出力する前輪伝動部２５と、が備えられている。

〔主変速部〕
図２に示されるように、主変速部２１は、入力軸２０の動力が入力される無段変速装置２８と、入力軸２０の動力および無段変速装置２８の出力が入力される遊星変速装置３１と、遊星変速装置３１の変速段を選択する遊星クラッチ機構３７とを備えている。

無段変速装置２８は、図２に示されるように、入力軸２０の後端部に連結された回転軸２６の後端部に連結された第１ギヤ機構２７を介して、入力軸２０と連結されている無段変速入力軸としてのポンプ軸２８ａが連結された可変容量形の油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰからの圧油によって駆動される油圧モータＭとを備え、油圧ポンプＰの斜板角が変更されることにより、入力軸２０からの動力を正転動力と逆転動力とに変速して、かつ正転動力および逆転動力の回転速度を無段階に変速して、無段変速出力軸としてのモータ軸２８ｂから出力する。無段変速装置２８は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）と称せられる静油圧式の無段変速装置である。

遊星変速装置３１は入力軸２０の動力および無段変速装置２８の出力が入力される遊星変速部３１Ａを有する。遊星クラッチ機構３７は、遊星変速装置３１の出力部３１Ｂとして機能し、遊星変速部３１Ａの出力を４段階の速度レンジに分けして出力する。

図２，３に示されるように、遊星変速部３１Ａには、第１太陽ギヤ３２ａ、第１太陽ギヤ３２ａに噛み合う第１遊星ギヤ３２ｂ、第１遊星ギヤ３２ｂに噛み合う内歯が備えられた第１リングギヤ３２ｃを有する第１遊星変速部３２が備えられている。遊星変速部３１Ａには、第１遊星変速部３２よりも後側に設けられ、第２太陽ギヤ３３ａ、第２太陽ギヤ３３ａに噛み合う第２遊星ギヤ３３ｂ、第２遊星ギヤ３３ｂに噛み合う内歯が備えられた第２リングギヤ３３ｃ、第２遊星ギヤ３３ｂを支持する第２キャリヤ３３ｄを有する第２遊星変速部３３が備えられている。

図２に示されるように、第１太陽ギヤ３２ａと無段変速装置２８のモータ軸２８ｂとにわたって第２ギヤ機構３０が設けられ、無段変速装置２８の出力が第２ギヤ機構３０を介して第１太陽ギヤ３１ａに入力される。第１リングギヤ３２ｃと入力軸２０とにわたって第３ギヤ機構２９が設けられ、入力軸２０の動力が第３ギヤ機構２９を介して第１リングギヤ３２ｃに入力される。図２，３に示されるように、第１遊星変速部３２に、第１遊星ギヤ３２ｂと噛み合う連動ギヤ３２ｄが設けられ、連動ギヤ３２ｄと第２遊星ギヤ３３ｂとが連結部材３３ｅによって連動連結されている。第１遊星変速部３２と第２遊星変速部３３とは、いわゆる複合遊星変速部を構成している。

図２，３に示されるように、遊星クラッチ機構３７は、３重軸構造の第１入力軸３４ａ、第２入力軸３４ｂおよび第３入力軸３４ｃと、第１入力軸３４ａなどと平行に位置する出力軸３５を備えている。第１入力軸３４ａは、第２リングギヤ３３ｃに連結され、第２入力軸３４ｂは、第２キャリヤ３３ｄに連結され、第３入力軸３４ｃは、第２太陽ギヤ３３ａに連結されている。第１入力軸３４ａに第１レンジギヤ機構３６ａが連結され、第１レンジギヤ機構３６ａと出力軸３５とにわたって第１クラッチＣＬ１が設けられている。第３入力軸３４ｃに第２レンジギヤ機構３６ｂが連結され、第２レンジギヤ機構３６ｂと出力軸３５とにわたって第２クラッチＣＬ２が設けられている。第２入力軸３４ｂに第３レンジギヤ機構３６ｃが連結され、第３レンジギヤ機構３６ｃと出力軸３５とにわたって第３クラッチＣＬ３が設けられている。第３入力軸３４ｃに第４レンジギヤ機構３６ｄが連結され、第４レンジギヤ機構３６ｄと出力軸３５とにわたって第４クラッチＣＬ４が設けられている。

主変速部２１においては、エンジン４からの動力が入力軸２０、回転軸２６および第１ギヤ機構２７を介して油圧ポンプＰに入力されて無段変速装置２８によって正転動力と逆転動力とに変速してモータ軸２８ｂから出力され、かつ、出力される正転動力および逆転動力の回転数が無段階に変速される。無段変速装置２８の出力が第２ギヤ機構３０を介して第１遊星変速部３２の第１太陽ギヤ３２ａに入力され、エンジン４からの動力が入力軸２０および第３ギヤ機構２９を介して第１遊星変速部３２の第１リングギヤ３２ｃに入力され、入力された無段変速装置２８からの動力とエンジン４からの動力とが遊星変速部３１Ａの第１遊星変速部３２と第２遊星変速部３３とによって合成され、合成動力が第２遊星変速部３３から出力部３１Ｂに伝達されて出力軸３５から出力される。

主変速部２１においては、第１クラッチＣＬ１が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２リングギヤ３３ｃから出力部３１Ｂの第１入力軸３４ａに伝達され、出力部３１Ｂにおいて第１レンジギヤ機構３６ａ及び第１クラッチＣＬ１によって１速レンジにおいて無段階に変速する動力にして出力軸３５から出力される。

第２クラッチＣＬ２が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２太陽ギヤ３３ａから出力部３１Ｂの第３入力軸３４ｃに伝達され、出力部３１Ｂにおいて第２レンジギヤ機構３６ｂ及び第２クラッチＣＬ２によって２速レンジにおいて無段階に変速する動力にして出力軸３５から出力される。

第３クラッチＣＬ３が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２キャリヤ３３ｄから出力部３１Ｂの第２入力軸３４ｂに伝達され、出力部３１Ｂにおいて第３レンジギヤ機構３６ｃ及び第３クラッチＣＬ３によって３速レンジにおいて無段階に変速する動力にして出力軸３５から出力される。

第４クラッチＣＬ４が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２太陽ギヤ３３ａから出力部３１Ｂの第３入力軸３４ｃに伝達され、出力部３１Ｂにおいて第４レンジギヤ機構３６ｄ及び第４クラッチＣＬ４によって４速レンジにおいて無段階に変速する動力にして出力軸３５から出力される。

〔前後進切換装置〕
図２に示されるように、前後進切換装置２３は、遊星変速装置３１の出力軸３５に連結された入力軸２３ａと、入力軸２３ａと平行に設けられた出力軸２３ｂと、を備えている。入力軸２３ａに、前進クラッチＣＬＦおよび後進クラッチＣＬＲが設けられている。前進クラッチＣＬＦと出力軸２３ｂとにわたって前進ギヤ連動機構２３ｃが設けられ、後進クラッチＣＬＲと出力軸２３ｂとにわたって後進ギヤ連動機構２３ｄが設けられている。

前進クラッチＣＬＦは、入りに操作されると、入力軸２３ａと前進ギヤ連動機構２３ｃとを連結し、入力軸２３ａの動力が前進ギヤ連動機構２３ｃを介して出力軸２３ｂに伝達されるように前進伝動状態を現出する。後進クラッチＣＬＲは、入りに操作されると、入力軸２３ａと後進ギヤ連動機構２３ｄとを連結し、入力軸２３ａの動力が後進ギヤ連動機構２３ｄを介して出力軸２３ｂに伝達されるように後進伝動状態を現出する。

前後進切換装置２３においては、入力軸２３ａに遊星変速装置３１の出力が入力され、前進クラッチＣＬＦが入りに操作されることにより、入力軸２３ａの動力が前進クラッチＣＬＦおよび前進ギヤ連動機構２３ｃによって前進動力に変換されて出力軸２３ｂに伝達される。後進クラッチＣＬＲが入りに操作されることにより、入力軸２３ａの動力が後進クラッチＣＬＲおよび後進ギヤ連動機構２３ｄによって後進動力に変換されて出力軸２３ｂに伝達される。出力軸２３ｂの前進動力および後進動力は、ギヤ機構２４によって後輪差動機構１６および前輪伝動部２５に伝達される。

後輪差動機構１６においては、前後進切換装置２３から伝達された前進動力あるいは後進動力が左右の出力軸１６ｂから左右の後車輪２に伝達される。左の出力軸１６ｂの動力は、遊星減速機構３８Ｂを介して左の後車輪２に伝達される。左の出力軸１６ｂに操向ブレーキ３８Ａが設けられている。図示されないが、右の出力軸１６ｂから右の後車輪２への伝動系には、左の後車輪２への伝動系と同様に、遊星減速機構３８Ｂおよび操向ブレーキ３８Ａが設けられている。

〔前輪伝動部〕
図２に示されるように、前輪伝動部２５は、ギヤ機構２４の出力軸２４ａに連結された入力軸２５ａ、および、入力軸２５ａと平行に位置する出力軸２５ｂを備えている。入力軸２５ａに、等速クラッチＣＬＴ、および、等速クラッチＣＬＴよりも後側に位置する増速クラッチＣＬＨが設けられている。等速クラッチＣＬＴと出力軸２５ｂとにわたり、等速ギヤ機構４０が設けられている。増速クラッチＣＬＨと出力軸２５ｂとにわたり、増速ギヤ機構４１が設けられている。ギヤ機構２４の出力軸２４ａに駐車ブレーキ３９が設けられている。

前輪伝動部２５においては、等速クラッチＣＬＴが入りに操作されると、入力軸２５ａの動力が等速クラッチＣＬＴおよび等速ギヤ機構４０によって出力軸２５ｂに伝達され、かつ等速ギヤ機構４０によって等速伝動状態が現出され、前車輪１の周速度が後車輪２の周速度と同じになる状態で前車輪１を駆動する動力が出力軸２５ｂから出力される。増速クラッチＣＬＨが入りに操作されると、入力軸２５ａの動力が増速クラッチＣＬＨおよび増速ギヤ機構４１によって出力軸２５ｂに伝達され、かつ増速ギヤ機構４１によって前輪増速伝動状態が現出され、前車輪１の周速度が後車輪２の周速度よりも高速になる状態で前車輪１を駆動する動力が出力軸２５ｂから出力される。出力軸２５ｂからの出力は、出力軸２５ｂと前輪差動機構１７の入力軸１７ａとを連結する回転軸４２を介して前輪差動機構１７に入力される。

走行車体３は、等速クラッチＣＬＴが入りにされると、左右の前車輪１の平均周速度が左右の後車輪２の平均周速度と同じになる状態で前車輪１および後車輪２が駆動される四輪駆動状態になり、増速クラッチＣＬＨが入りにされると、左右の前車輪１の平均周速度が左右の後車輪２の平均周速度よりも高速になる状態で前車輪１および後車輪２が駆動される四輪駆動状態になる。これにより、増速クラッチＣＬＨが入りにされた場合、等速クラッチＣＬＴが入り状態にされた場合の旋回半径よりも小さい旋回半径で走行車体３を旋回走行させることができる。

〔回転検出器群について〕
エンジン動力の回転数であるエンジン回転数と、無段変速動力(無段変速装置２８の出力)の回転数である無段変速回転数と、遊星動力（遊星変速装置３１の出力）の回転数である遊星回転数と、前進動力（前後進切換装置２３の出力）または後進動力（前後進切換装置２３の出力）の回転数である走行回転数とを検出する回転検出器群７０が動力伝達装置１５に設けられている。回転検出器群７０は、複数の回転検出器からなり、特に、エンジン回転数を検出する主エンジン回転検出器７１と冗長エンジン回転検出器７２、無段変速回転数を検出する主無段変速回転検出器７３、遊星回転数を検出する主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５、走行回転数を検出する主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７が含まれている。「冗長」が付与された回転検出器は、「主」が付与された回転検出器のバックアップ回転検出器である。なお、この実施形態では、無段変速回転数を検出する回転検出器は、主無段変速回転検出器７３だけであり、バックアップ用の回転検出器は用意されていない。冗長回転検出器は主回転検出器のバックアップであるので、コストを下げるために、回転方向の識別が不能な（回転方向検出不能な）、廉価な回転検出器が用いられている。

主エンジン回転検出器７１は、エンジン４を制御するエンジン制御ユニットＥＵによって管理されている回転検出器である。エンジン制御ユニットＥＵでは、エンジン回転数を厳しく管理しているので、主エンジン回転検出器７１によるエンジン回転数は信頼性が高く、回転方向（正逆転）の識別も可能である。このエンジン回転数は、エンジン制御ユニットＥＵから車載ＬＡＮを通じて取得される。冗長エンジン回転検出器７２は、入力軸２０と連動連結している第１ギヤ機構２７のギヤ回転数（エンジン回転数に対応する）を検出するように設けられており、回転方向の識別は行わない。エンジン制御ユニットＥＵからのエンジン回転数が途絶えた場合に、冗長エンジン回転検出器７２の検出信号からエンジン回転数が演算される。

主無段変速回転検出器７３は、第２ギヤ機構３０のギヤ回転数（無段変速装置２８の出力回転数に対応する）を検出するように設けられており、回転方向の識別も可能である。無段変速装置２８が中立の場合、主無段変速回転検出器７３による回転数はゼロとなる。

主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５とは、遊星変速装置３１の出力回転数である前後進切換装置２３の入力回転数を検出する回転検出器である。主遊星回転検出器７４は、前後進切換装置２３の入力軸２３ａと一体回転するクラッチハウジング（第１回転体の一種）の回転数を検出するように設けられている。冗長遊星回転検出器７５は、遊星変速装置３１の出力軸３５と一体回転する遊星クラッチ機構３７のクラッチハウジング（第２回転体の一種）の回転数を検出するように設けられている。主遊星回転検出器７４は、回転方向の識別も可能であるが、冗長遊星回転検出器７５は、回転方向の識別は行わない。

前後進切換装置２３の入力側（エンジン側）の回転数は遊星変速装置３１の変速段により変動する。また、エンジン回転数と無段変速装置２８の出力回転数と遊星変速装置３１の変速段とにより、前後進切換装置２３の入力回転数は演算可能である。ただし、遊星クラッチ機構３７の全てのクラッチがＯＦＦであっても、連れ回りが生じることは、考慮される。

主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７とは、車速を決定する部材の回転数である走行回転数を検出する回転検出器である。主走行回転検出器７６は、前輪伝動部２５の入力軸２５ａと連動する等速クラッチＣＬＴのクラッチハウジング（第１回転部材の一種）の回転数を検出するように設けられている。冗長走行回転検出器７７は、前輪伝動部２５の入力軸２５ａと連動する増速クラッチＣＬＨのクラッチハウジング（第２回転部材の一種）の回転数を検出するように設けられている。主走行回転検出器７６は、回転方向の識別も可能であるが、冗長走行回転検出器７７は、回転方向の識別は行わない。

主走行回転検出器７６または冗長走行回転検出器７７の検出信号から、前後進切換装置２３の出力側の回転数は演算可能である。ただし、前後進切換装置２３のクラッチの結合状態に基づいて、前後進切換装置２３の入力側の回転数と前後進切換装置２３の出力側の回転数との関係が変化する。

〔変速制御ユニットについて〕
この無段変速動力伝達装置における変速制御は、図４と図５とに示す変速制御ユニット５０によって行われる。運転者による変速操作は、変速操作指令を与える変速操作具４５として運転部６に設けられている変速ペダル４６と前後進レバー４７とを用いて行われる。変速ペダル４６と前後進レバー４７との操作量は、変速制御ユニット５０に入力される。回転検出器群７０からの検出信号（回転数）も変速制御ユニット５０に入力される。変速制御ユニット５０は、無段変速装置２８，遊星クラッチ機構３７、前後進切換装置２３などの動作を油圧制御するための制御信号を生成する。

図５に示すように、変速制御ユニット５０には、変速制御部５１と、回転検出器判定部６０と、回転数取得部６１とが備えられている。変速制御部５１には、無段変速制御部５２と遊星クラッチ制御部５３と、前後進クラッチ制御部５４とが含まれている。無段変速制御部５２は、無段変速装置２８の動作（斜板角調整）を制御する制御信号を生成する。遊星クラッチ制御部５３は、遊星クラッチ機構３７の４つの油圧クラッチである、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３および第４クラッチＣＬ４のＯＮ(接続)／ＯＦＦ（遮断）を制御する制御信号を生成する。前後進クラッチ制御部５４は、前後進切換装置２３の２つの油圧クラッチである、前進クラッチＣＬＦおよび後進クラッチＣＬＲのＯＮ(接続)／ＯＦＦ（遮断）を制御する制御信号を生成する。

回転数取得部６１には、エンジン回転数取得部６２と、無段変速回転数取得部６３と、遊星回転数取得部６４と、走行回転数取得部６５とが含まれている。エンジン回転数取得部６２は、主エンジン回転検出器７１と冗長エンジン回転検出器７２とからのエンジン回転数信号である検出信号（検出値の一種）を取得して、エンジン４のエンジン回転数（検出値の一種）を求める。無段変速回転数取得部６３は、主無段変速回転検出器７３からの検出信号（検出値の一種である無段変速回転数信号）を取得して、無段変速回転数（検出値の一種）を求める。遊星回転数取得部６４は、主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５とからの検出信号（検出値の一種である遊星回転数信号）を取得して、例えば、遊星出力軸の回転数である遊星回転数（検出値の一種）を求める。走行回転数取得部６５は、主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７（走行回転数信号としての検出値の一種である、例えば前後進出力軸の回転を示す検出値）とからの検出信号を取得して、走行回転数（検出値の一種）を求める。なお、この実施形態では、無段変速回転数の検出に関しては、主無段変速回転検出器７３だけが設けられており、冗長無段変速回転検出器は設けられていないが、別の実施形態として、冗長無段変速回転検出器が設けられてもよい。

図６は、変速制御部５１による車速変速の説明図である。図６の縦軸は、エンジン回転数と、車速に対応する走行装置への入力軸１６ａの回転数である走行回転数（車速）との比（走行回転数／エンジン回転数）であるギヤ比：Ｇを示している。また、縦軸は、入力軸１６ａの走行回転数（車速）：Ｖも示している。図６の横軸は、無段変速装置２８の変速状態を示し、［Ｎ］は、中立状態を示し、［－ＭＡＸ］は、最高速の逆転動力を出力する変速状態を示す。［＋ＭＡＸ］は、最高速の正転動力を出力する変速状態を示す。［－Ｋ］は、逆転側のクラッチ切換えのための変速状態〔［－ＭＡＸ］の手前の変速状態〕を示し、［＋Ｋ］は、正転側のクラッチ切換えのための変速状態〔［＋ＭＡＸ］の手前の変速状態〕を示す。［Ｇ１］、［Ｇ２］、［Ｇ３］、［Ｇ４］は、予め設定されたギヤ比：Ｇである。変速制御部５１は、ギヤ比：Ｇと無段変速装置２８の変速状態とに基づいて、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３および第４クラッチＣＬ４を切り換え操作して入力軸１６ａの走行回転数（車速）：Ｖの変速制御を行う。

すなわち、第１クラッチＣＬ１が入りにされた状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］から［＋ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い、走行回転数（車速）：Ｖが１速レンジで零速度［０］から無段階に増速する。無段変速装置２８が［＋Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ１］になると、変速制御手段４８が第１クラッチＣＬ１を切りに切換え、第２クラッチＣＬ２を入りに切り換える。第２クラッチＣＬ２が入りの状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い、走行回転数（車速）：Ｖが２速レンジで無段階に増速する。無段変速装置２８が［－Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ２］になると、変速制御手段４８が第２クラッチＣＬ２を切りに切換え、第３クラッチＣＬ３を入りに切り換える。第３クラッチＣＬ３の入り状態で無段変速装置２８が［＋ＭＡＸ］に向けて変速操作されると、走行回転数（車速）：Ｖが３速レンジで無段階に増速する。無段変速装置２８が［＋Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ３］になると、変速制御手段４８が第３クラッチＣＬ３を切りに切換え、第４クラッチＣＬ４を入りに切り換える。第４クラッチＣＬ４の入り状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い走行回転数（車速）：Ｖが４速レンジで無段階に増速する。

〔回転検出器の異常判定について〕
回転検出器判定部６０は、遊星クラッチ機構３７及び前後進切換装置２３のクラッチ作動状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）に基づいて、複数の異常判定ルールから少なくとも1つの選択判定ルールを選択し、この選択判定ルールを用いて各回転検出器の異常を判定する。

回転検出器判定部６０によって判定された回転検出器群７０を構成する回転検出器の異常は、警告報知のみを行う低度異常状態と、一時的な走行を許可する中度異常状態と、走行緊急停止を行う重度異常状態とに区分けされる。

〔異常判定ルール＠１〕
エンジン制御ユニットＥＵからの車載ＬＡＮ間通信が途絶え、定期的に送られてくる主エンジン回転検出器７１によるエンジン回転数のデータが途絶えた場合、冗長エンジン回転検出器７２からの検出信号を用いて、エンジン回転数が演算され、変速制御は継続される。事前に、冗長エンジン回転検出器７２が異常判定されている場合、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦされ、エンジン４からの動力伝達が遮断され、車両は停止する。エンジン制御ユニットＥＵは、主エンジン回転検出器７１の異常判定を行うとともに、そのバックアップ機能も有する。エンジン制御ユニットＥＵのバックアップ機能が有効な場合、冗長エンジン回転検出器７２を用いた変速制御は行われない。エンジン制御ユニットＥＵによる主エンジン回転検出器７１の異常判定は、回転検出器判定部６０に送られる。つまり、この場合、エンジン制御ユニットＥＵは、主エンジン回転検出器７１の回転検出器判定部６０として機能する。

〔異常判定ルール＠２〕
エンジン制御ユニットＥＵからエンジン回転数のデータが順調に受け取られている状態で、エンジン制御ユニットＥＵからのエンジン回転数と冗長エンジン回転検出器７２によるエンジン回転数との間に閾値条件を超える差異(検出値の不一致)が生じた場合、冗長エンジン回転検出器７２が異常であると、判定される。エンジン制御ユニットＥＵからエンジン回転数のデータが途絶えている間は、冗長エンジン回転検出器７２の異常判定は行わずに、冗長エンジン回転検出器７２を用いた変速制御が行われる。冗長エンジン回転検出器７２のみが異常となった場合、車両走行は制限なしに続行される。冗長エンジン回転検出器７２が異常であるという警告は、行われる。

〔異常判定ルール＠３〕
遊星クラッチ機構３７がＯＮ状態の場合、エンジン回転数と無段変速回転数とから演算される遊星回転数の絶対値と、主遊星回転検出器７４の絶対値及び冗長遊星回転検出器７５との３つの値を、それぞれ２つずつ比較し、所定閾値条件を超える相違（検出値の不一致）が生じた場合、特定回転検出器の異常が、以下のように判定される。なお、主無段変速回転検出器７３による回転数を「Ｎｍ」、主遊星回転検出器７４による回転数を「Ｎｓ_ｍ」、冗長遊星回転検出器７５による回転数を「Ｎｓ_ｒ」とする。
（１）Ｎｓ_ｍとＮｓ_ｒが正常で、ＮｍとＮｓ_ｍ及びＮｍとＮｓ_ｒが異常の場合、主無段変速回転検出器７３が異常であると判定される。
（２）ＮｍとＮｓ_ｒが正常で、Ｎｓ_ｍとＮｍ及びＮｓ_ｍとＮｓ_ｒが異常の場合、主遊星回転検出器７４が異常であると判定される。
（３）ＮｍとＮｓ_ｍが正常で、Ｎｓ_ｒとＮｍ及びＮｓ_ｒとＮｓ_ｍが異常の場合、冗長遊星回転検出器７５が異常であると判定される。
主無段変速回転検出器７３のみが異常となった場合、及び主遊星回転検出器７４のみが異常の場合、前後進切換装置２３が中立にされるか（車速が低下した時点では前後進切換装置２３が操作されなくても車速が一定以下に下がれば、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦされることで、走行停止となる。冗長遊星回転検出器７５のみが異常となった場合、車両走行は制限なしに続行される。主無段変速回転検出器７３と主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５との全てが異常の場合、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦ（完全遮断）され、車両は停止する。

〔異常判定ルール＠４〕
遊星クラッチ機構３７がＯＦＦ状態（不完全結合状態）の場合、主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５との回転数の絶対値を比較し、閾値条件を超える相違（検出値の不一致）があれば、主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５との両方が異常であると判定される。
主無段変速回転検出器７３のみが異常となった場合、及び主遊星回転検出器７４と冗長遊星回転検出器７５との両方が異常となった場合、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦ（完全遮断）され、車両は停止する。

〔異常判定ルール＠５〕
前後進切換装置２３のクラッチが完全に結合している場合、主走行回転検出器７６による回転数と、冗長走行回転検出器７７による回転数と、主遊星回転検出器７４による回転数との３つの値（絶対値）を、それぞれ２つずつ比較し、所定閾値条件を超える相違（検出値の不一致）が生じた場合、以下のように特定回転検出器の異常が判定される。なお、主走行回転検出器７６による回転数を「Ｎｖ_ｍ」と、冗長走行回転検出器７７による回転数を「Ｎｖ_ｒ」とする。
（１）Ｎｖ_ｒとＮｓ_ｍが正常で、Ｎｖ_ｍとＮｖ_ｒ及びＮｖ_ｍとＮｓ_ｍが異常の場合、主走行回転検出器７６が異常であると判定される。
（２）Ｎｖ_ｍとＮｓ_ｍが正常で、Ｎｖ_ｒとＮｖ_ｍ及びＮｖ_ｒとＮｓ_ｍが異常の場合、冗長走行回転検出器７７が異常であると判定される。
（３）Ｎｖ_ｍとＮｖ_ｒが正常で、Ｎｓ_ｍとＮｖ_ｍ及びＮｓ_ｍとＮｖ_ｒが異常の場合、主遊星回転検出器７４が異常であると判定される。
（４）Ｎｖ_ｍとＮｖ_ｍとＮｓ_ｍとの間で、閾値条件を超える齟齬があれば、主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７と主遊星回転検出器７４との全てが異常と判断される。
主遊星回転検出器７４のみが異常となった場合、前後進切換装置２３が中立にされるか（車速が低下した時点では前後進切換装置２３が操作されなくても車速が一定以下に下がれば、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦされることで、走行停止となる。主走行回転検出器７６のみが異常となった場合、前後進切換装置２３が中立にされた後、遊星クラッチ機構３７の全クラッチがＯＦＦされる。冗長走行回転検出器７７のみが異常となった場合、車両走行は制限なしに続行される。主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７と主無段変速回転検出器７３との全てが異常となった場合、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦ（完全遮断）され、車両は停止する。

〔異常判定ルール＠６〕
前後進切換装置２３のクラッチが非結合状態（不完全結合状態）の場合、主走行回転検出器７６による回転数と冗長走行回転検出器７７による回転数の絶対値を比較し、閾値条件を超える相違があれば、主走行回転検出器７６と冗長走行回転検出器７７との両方が異常であると判定される。主遊星回転検出器７４のみが異常となった場合、遊星クラッチ機構３７の全クラッチ及び前後進切換装置２３の全クラッチがＯＦＦ（完全遮断）され、車両は停止する。

各回転検出器は、それぞれにおいて検出対象が回転しているとみなされる状況下で、検出回転数がゼロを示している場合、断線発生が推定される。特に、主走行回転検出器７６及び冗長走行回転検出器７７は、遊星クラッチ機構３７及び前後進切換装置２３のいずれかのクラッチが結合されていなければ、正常な回転検出が不能であるので、遊星クラッチ機構３７及び前後進切換装置２３が動力伝達状態であることが確認されてから、断線チェックが行われる。

回転検出器群７０の異常判定は、次のような所定の状況下ではスキップされる。
（１）回転数精度が低下する低車速の場合。
（２）エンジン回転数が負荷によりエンジンストールの発生近傍まで低下した場合。エンジンストールに対する制御演算を優先させるために、異常判定はスキップされる。
（３）特定の回転検出器が検出する回転数が所定閾値条件を逸脱している場合。当該特定回転検出器が組み込まれている異常判定はスキップされる。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、無段変速装置２８として、静油圧式無段変速装置が用いられたが、ベルト式無段変速装置や摩擦式無段変速装置が用いられてもよい。
（２）回転検出器群７０を構成する各回転検出器の配置は、上述した実施形態での配置に限定されない。回転検出器群７０は、実質的に同等な回転数を検出することができる全ての位置に配置することができる。
（３）変速制御ユニット５０に含まれる制御機能部は、他の制御機能部と統合してもよいし、複数に分割されてもよい。また、特定の制御機能部は、変速制御ユニット５０以外の制御ユニット（ＥＣＵ）に構築されてもよい。
（４）上述した実施形態では、遊星変速装置３１は、４段階の変速段に段階分けするように構成した例を示したが、３段階以下あるいは５段階以上の変速段に段階分けするものであってもよい。

（５）上上述した実施形態では、前車輪１および後車輪２を備えた例を示したが、走行装置としては、クローラ走行装置、あるいは、ミニクローラと車輪とを組み合わせたものを採用したものであってもよい。

（６）上述した実施形態では、変速ペダル４６を設けた例を示したが、これに限らず、変速レバーを変速操作具４５として採用したものであってもよい。

（７）上記した実施形態では、前後進レバー４７を設けた例を示したが、これに限らず、前後進ペダルを変速操作具４５として採用したものであってもよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、無段変速装置と遊星変速装置とを備えた作業車用無段変速動力伝達装置及び当該作業車用無段変速動力伝達装置を備えた種々の作業車に適用できる。

４ ：エンジン
１５ ：動力伝達装置
１６ ：後輪差動機構
１８ ：トランスミッション
２０ ：入力軸
２１ ：主変速部
２３ ：前後進切換装置
２３ａ ：入力軸
２３ｂ ：出力軸
２８ ：無段変速装置
３１ ：遊星変速装置
３１Ａ ：遊星変速部
３１Ｂ ：出力部
３２ ：第１遊星変速部
３３ ：第２遊星変速部
３５ ：出力軸
３７ ：遊星クラッチ機構
４８ ：変速制御手段
５０ ：変速制御ユニット
５１ ：変速制御部
５２ ：無段変速制御部
５３ ：遊星クラッチ制御部
５４ ：前後進クラッチ制御部
６０ ：回転検出器判定部
６１ ：回転数取得部
６２ ：エンジン回転数取得部
６３ ：無段変速回転数取得部
６４ ：遊星回転数取得部
６５ ：走行回転数取得部
７０ ：回転検出器群
７１ ：主エンジン回転検出器
７２ ：冗長エンジン回転検出器
７３ ：主無段変速回転検出器
７４ ：主遊星回転検出器
７５ ：冗長遊星回転検出器
７６ ：主走行回転検出器
７７ ：冗長走行回転検出器
ＥＵ ：エンジン制御ユニット
Ｍ ：油圧モータ
Ｐ ：油圧ポンプ

Claims (7)

1. エンジンからのエンジン動力を走行装置に伝達する作業車用無段変速動力伝達装置であって、
   前記エンジン動力を入力して無段変速動力を出力する無段変速装置と、
   前記エンジン動力と前記無段変速動力とを入力して遊星動力を出力する遊星変速装置と、 前記遊星変速装置の変速段を選択する遊星クラッチ機構と、
   前記遊星動力を入力して前進動力または後進動力を前記走行装置に出力する前後進切換装置と、
   前記無段変速装置と前記遊星クラッチ機構と前記前後進切換装置を制御する制御信号を生成する変速制御ユニットと、を備え、
   前記変速制御ユニットは、前記エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得部と、前記無段変速動力の回転数である無段変速回転数を取得する無段変速回転数取得部と、前記遊星動力の回転数である遊星回転数を取得する遊星回転数取得部と、前記前進動力または前記後進動力の回転数である走行回転数を取得する走行回転数取得部とを備え、
   前記エンジン回転数取得部は、前記エンジンのエンジン制御ユニットから送られてくるエンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得し、前記エンジン制御ユニットから前記エンジン回転数が取得できない場合、前記エンジン回転数取得部は、前記無段変速装置に動力を入力する無段変速入力軸の回転数を検出する冗長エンジン回転検出器からの冗長エンジン回転数信号に基づいて前記エンジン回転数を取得する作業車用無段変速動力伝達装置。
2. 前記無段変速回転数取得部は、前記無段変速装置の無段変速出力軸の回転を検出する無段変速回転検出器から送られてくる無段変速回転数信号に基づいて前記無段変速回転数を取得し、
   前記遊星回転数取得部は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転を検出する遊星回転検出器から送られてくる遊星回転数信号に基づいて前記遊星回転数を取得し、
   前記走行回転数取得部は、前記前後進切換装置の前後進出力軸の回転を検出する走行回転検出器から送られてくる走行回転数信号に基づいて前記走行回転数を取得する請求項１に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。
3. 前記遊星回転検出器は、主遊星回転検出器と冗長遊星回転検出器とを含み、前記主遊星回転検出器は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転に準じる回転を行う第１回転体の回転を検出し、前記冗長遊星回転検出器は、前記遊星変速装置の遊星出力軸の回転に準じる回転を行う第２回転体の回転を検出する請求項２に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。
4. 前記主遊星回転検出器は回転方向検出可能であり、前記冗長遊星回転検出器は回転方向検出不能である請求項３に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。
5. 前記走行回転検出器は、主走行回転検出器と冗長走行回転検出器とを含み、前記主走行回転検出器は、車速を決定する第１回転部材の回転を検出し、前記冗長走行回転検出器は、車速を決定する第２回転部材の回転を検出する請求項２に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。
6. 前記主走行回転検出器は回転方向検出可能であり、前記冗長走行回転検出器は回転方向検出不能である請求項５に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車。