JPH07139618A - 多段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の変速機構１，２，３の組合わせにより
車速を所要段数に変速可能とした多段変速装置におい
て、変速機構２，３を変速操作したときの車速の段数変
化を可及的に小さくする。 【構成】 パワーシフト変速機構１を変速操作するため
の入力手段６と、パワーシフト変速機構１以外の他の変
速機構２，３のシフト状態を検出する検出手段６５，７
３と、入力手段６を操作したときの入力信号に応じて油
圧アクチュエータ９へ出力する制御信号を設定するとと
もにパワーシフト変速機構１以外の他の変速機構２，３
を変速したときに操作前後における検出手段６５，７３
からの入力信号に応じて車速の段数変化が最小となるよ
うに油圧アクチュエータ９へ出力する制御信号を設定す
る変速制御手段１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラクタ等の車両に装
備される多段変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】農用、土木建設用として多様されている
トラクタ等の車両は、トレンチャ作業、除雪作業、ロー
タリ耕耘作業、ロータリ砕土作業、プラウ作業並びにト
レーラ牽引作業等のように多種多様の作業を行うため、
各種作業速度に見合った多段階の車速が必要である。

【０００３】そのため、かかる車両に装備される変速装
置（トランスミッション）には、例えば、エンジンの回
転動力を４段階に変速する一次変速機構（主変速）の出
力側に、２段変速可能な二次変速機構（第１副変速）を
設け、さらにこの二次変速機構の出力側に２段変速可能
な三次変速機構（第２副変速）を設けて、これらの組合
わせにより車速を１６段階に変速可能としたものがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】仮に、図５に示す車速
の変速例となるようにそれぞれの変速機構が組合せられ
ているとき、二次変速機構或いは三次変速機構を変速操
作すると、車速が４段或いは８段階一気に変速されるこ
ととなる。すなわち、例えば車速が４速の状態から、二
次変速機構を低速から高速へ変速すれば車速は８速とな
り、三次変速機構を低速から高速へ変速すれば車速は１
２速となる。

【０００５】しかし、車速の急激な段数変化があると、
スムースな作業・走行に支障をきたすこととなるため、
いずれの変速機構を変速するときでも、できるだけ車速
の段数変化は少ない方が好ましい。そこで、本発明は、
複数の変速機構の組合わせにより車速を多段階に変速可
能とした多段変速装置において、それぞれの変速機構を
変速したときの車速の段数変化を可及的に緩和すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、次の技術的手段を講じた。すなわち、
本発明は、複数の変速機構の組合わせにより車速を所要
段数に変速可能とされ、該複数の変速機構のうち一つは
制御信号により作動される変速用油圧アクチュエータを
有するパワーシフト変速機構とされ、該パワーシフト変
速機構を変速操作するための入力手段と、前記パワーシ
フト変速機構以外の他の変速機構のシフト状態を検出す
る検出手段とを備えた多段変速装置であって、前記入力
手段を操作したときに該入力手段からの入力信号に応じ
て前記油圧アクチュエータへ出力する制御信号を設定す
るとともに前記パワーシフト変速機構以外の他の変速機
構を変速したときに操作前後における前記検出手段から
の入力信号に応じて車速の段数変化が最小となるように
前記油圧アクチュエータへ出力する前記制御信号を設定
する変速制御手段を備えていることを特徴としている。

【０００７】

【作用】変速制御手段は、設定された制御信号を出力し
て油圧アクチュエータを作動させる。パワーシフト変速
機構を変速するべく入力手段を操作したときには、入力
手段からの入力信号に応じて油圧アクチュエータを作動
させる制御信号が変速制御手段により設定され、パワー
シフト変速機構が変速される。

【０００８】パワーシフト変速機構以外の他の変速機構
を変速したときには、操作前後における検出手段からの
入力信号により決定される車速の段数変化が最小となる
ようにパワーシフト変速機構の油圧アクチュエータを作
動させる制御信号が変速制御手段により設定され、パワ
ーシフト変速機構が変速される。すなわち、パワーシフ
ト変速機構以外の他の変速機構を変速操作したときに
は、パワーシフト変速機構を適宜変速することで車速の
段数変化が緩和されることとなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はトラクタのトランスミッションを例示して
おり、エンジンのクランク軸に連結されたフライホィー
ル１２に緩衝体１３を介して推進軸１４が連結され、こ
の推進軸１４の後端にＰＴＯ連動軸１５がスプライン嵌
合されてＰＴＯ動力伝達系を構成している。

【００１０】走行動力伝達系は、前後進切り換え機構１
７と、第１速〜第４速までの４段階に変速可能な一次変
速機構１と、高速Ｈ₁ と低速Ｌ₁ の２段階に変速可能な
二次変速機構２と、高速Ｈ₂ と低速Ｌ₂ の２段階に変速
可能な三次変速機構３と、前輪駆動切り換え機構１８と
を有しており、一次変速機構１と、二次変速機構２と、
三次変速機構３との組合せにより図５に示すように車速
を１６段階に変速可能な多段変速装置が構成されてい
る。

【００１１】前後進切り換え機構１７は油圧クラッチ式
であり、推進軸１４に設けた油圧パック１９と、推進軸
１４に遊嵌した後ギヤ２０と、ＰＴＯ連動軸１５に遊嵌
した走行推進軸２１に設けた前ギヤ２２と、後進伝動軸
２３に設けた伝動ギヤ２４，２５と、後ギヤ２０と伝動
ギヤ２４とに噛合するバックアイドラギヤ２６とを有
し、前進動力は推進軸１４から前ギヤ２２を介して走行
推進軸２１に伝達され、後進動力は後ギヤ２０からバッ
クアイドラギヤ２６、後進伝動軸２３の伝動ギヤ２４，
２５を介して前ギヤ２２から走行推進軸２１に伝達され
る。

【００１２】一次変速機構１は、油圧クラッチ式のパワ
ーシフト変速機構とされ、走行推進軸２１とそれに平行
に配置したカウンタ軸２８との間に、第１速ギヤ２９，
３０、第２速ギヤ３１，３２、第３速ギヤ３３，３４及
び第４速ギヤ３５，３６が配置され、第１速と第２速と
は油圧パック３７によって切り換えられ、第３速と第４
速とは油圧パック３８によって切り換え可能になってお
り、油圧パック３７，３８を介して第１速から第４速の
うちの１つを選択して、走行推進軸２１の動力をカウン
タ軸２８に伝達する。

【００１３】すなわち、一次変速機構１は、図３に示す
ように変速用油圧アクチュエータ９を有しており、該油
圧アクチュエータ９は、コントロールボックス７５に備
えた変速制御手段１０からの制御信号により作動され
る。油圧アクチュエータ９は、第１速〜第４速切換用の
４つの電磁バルブ９１，９２，９３，９４を備えてお
り、これら電磁バルブ９１，９２，９３，９４がそれぞ
れ信号線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４を介して変速制御手段
１０に接続されている。

【００１４】第１速用の電磁バルブ９１は励磁したとき
（信号線Ｎ１が通電されたとき）に油圧パック３７内の
第１速用ピストンシリンダ９５への油路を遮断するよう
に構成されており、第２速〜第４速用の電磁バルブ９
２，９３，９４は励磁したときに油圧パック３７，３８
内の第２速〜第４速用ピストンシリンダ９６，９７，９
８への油路が接続されるように構成されている。これに
より、変速制御手段１０或いはそれに関連する電気回路
がショート等したときでも、油圧ポンプ７７が作動して
いれば一次変速機構１は第１速に接続され、トラクタ車
体を前後に徐行させることができる。

【００１５】なお、図３において、符号４８は油圧パッ
ク１９内の前後進用ピストンシリンダ１９ａ，１９ｂに
選択的に圧油を供給する前後進切換バルブであり、該バ
ルブ４８は手動によっても操作可能とされている。ま
た、符号４９はクラッチペダル（図示せず）の踏み込み
量に応じて流量を制御する電磁比例弁である。二次変速
機構２はシフタ４０によってシフトギヤ４１を摺動する
ことにより切り換えるシンクロメッシュ（機械）式であ
り、カウンタ軸２８の後端に設けたギヤ４２と、カウン
タ軸２８の後方に同心に配置した伝動軸４３上のギヤ４
４と、ＰＴＯ連動軸１５に遊嵌したギヤ伝動体４５上の
ギヤ４６，４７とを有し、シフトギヤ４１を摺動して、
カウンタ軸２８と伝動軸４３とを直結することにより高
速動力を伝動軸４３に伝達し、カウンタ軸２８からギヤ
４２と、ギヤ伝動体４５上のギヤ４６，４７と、伝動軸
４３上のギヤ４４とを経由することにより低速動力を伝
動軸４３に伝達する。

【００１６】三次変速機構３はシフタ５０によってシフ
トギヤ５１を摺動することにより切り換える機械式であ
り、伝動軸４３の後端に設けたギヤ５２と、伝動軸４３
の後方に同心に配置したベベルピニオン軸５３に遊嵌し
たギヤ５４と、アイドラ軸５５上のギヤ５６，５７とを
有し、シフトギヤ５１を摺動して、伝動軸４３とベベル
ピニオン軸５３とを直結することにより高速動力をベベ
ルピニオン軸５３に伝達し、伝動軸４３からギヤ５２
と、アイドラ軸５５上のギヤ５６，５７と、ベベルピニ
オン軸５３上のギヤ５４とを経由することにより低速動
力をベベルピニオン軸５３に伝達する。

【００１７】前記ベベルピニオン軸５３からの動力は、
後輪デフ機構を介して後輪に伝達されると共に、ギヤ６
０，６１を介して前第１伝動軸６２に伝達され、この前
第１伝動軸６２から前輪駆動切り換え機構１８により、
前輪非駆動態様と、前輪等速態様と、前輪２倍速態様と
の３態様で前第２伝動軸６３に伝達され、この前第２伝
動軸６３から前輪デフ機構を介して前輪に伝達される。

【００１８】図１、２において、前記二次変速機構２の
シフタ４０はシフタ軸６６に摺動自在に支持され、この
シフタ４０に操作レバー４がリンク機構１６を介して連
動連結されており、操作レバー４の１方向（例えば前後
方向）の揺動によって二次変速機構２を高低Ｈ₁ ，Ｌ₁
に切り換え可能になっている。二次変速機構２のシフト
状態は、シフタ４０の側方に配置した二次変速検出手段
６５により検出される。この検出手段６５は、高速Ｈ₁
を検出する押しボタン式センサ６５Ｈと、低速Ｌ₁ を検
出する押しボタン式センサ６５Ｌとにより構成され、こ
れらセンサ６５Ｈ，６５Ｌはコントロールボックス７５
内の変速制御手段１０にそれぞれ信号線６４Ｈ，６４Ｌ
を介して接続されており、シフタ４０が高速Ｈ₁ に切り
換えられているとき信号線６４Ｈが通電され、シフタ４
０が低速Ｌ₁ に切り換えられているとき信号線６４Ｌが
通電される。

【００１９】一方、三次変速機構３もシンクロメッシュ
（機械）式であり、そのシフタ５０はシフタ軸６７と一
体移動可能に設けられ、このシフタ軸６７の両端は左右
シリンダ６８Ｌ，６８Ｒ内のピストン６９と連結され、
左右シリンダ６８Ｌ，６８Ｒ内に択一的に圧油を供給す
ることにより、シフタ５０を油圧で摺動させて三次変速
機構３を高低Ｈ₂ 、Ｌ₂ に切り換えるシフタ油圧移動可
能構造になっている。

【００２０】三次変速機構３のシフト状態は、シフタ５
０の側方に配置した三次変速検出手段７３によって検出
される。この検出手段７３は、例えば押しボタン式セン
サにより構成され、シフタ５０の高速Ｈ₂ 、中立Ｎ₂ 及
び低速Ｎ₂ の各位置を検出する。この三次変速検出手段
７３はコントロールボックス７５内の変速制御手段１０
に、高速検出信号線７４Ｈ及び低速検出信号線７４Ｌを
介して接続されており、高速Ｈ₂ を検出したとき高速検
出信号線７４Ｈが通電され、低速Ｌ₂ を検出したとき低
速検出信号線７４Ｌが通電され、中立Ｎ₂ を検出したと
きはいずれの信号線７４Ｈ，７４Ｌも通電されない。

【００２１】前記操作レバー４は、図２に示すようにガ
イド板７０によって操作移動方向が案内されており、こ
のガイド板７０は、操作レバー４を二次変速機構２の変
速操作のための案内をするガイド溝７１の中途から直交
（傾斜していても良い）する方向に溝７２が形成され、
操作レバー４が中立位置Ｎにあるとき、前記揺動と直交
（交差）方向に揺動（移動）可能になっており、この直
交方向移動で操作される三次変速切換スイッチ８が配置
されている。

【００２２】この三次変速切換スイッチ８は、コントロ
ールボックス７５内の三次変速制御手段１１に接続され
ており、三次変速切換スイッチ８を操作することにより
切り換え弁７６を操作可能であり、１回目の操作で切り
換え弁７６を介して油圧ポンプ７７からの圧油を左シリ
ンダ６８Ｌに供給していると、次の操作で切り換え弁７
６が切り換わり、圧油を右シリンダ６８Ｒに供給するこ
とになり、再び押すと逆になる。三次変速制御手段１１
は、フリップフロップを用いた論理回路により構成して
もよく、或いは、マイクロコンピュータを用いてもよ
い。

【００２３】前記操作レバー４の握り部上部には一次変
速機構１を変速操作するための入力手段６が設けられて
いる。この入力手段６は、増速用押しボタンスイッチ６
ａと減速用押しボタンスイッチ６ｂとからなり、これら
スイッチ６ａ，６ｂはコントロールボックス７５内の変
速制御手段１０にそれぞれ接続されている。次に、変速
制御手段１０のブロック図を図４に示す。これは、各種
動作に対応した仮想回路ブロックを想定して図示したも
のである。

【００２４】変速制御手段１０は、一次変速機構１のシ
フト状態を表すシフト情報を設定出力部１０１内に保持
しており、このシフト情報に基づいて設定出力部１０１
から油圧アクチュエータ９へ制御信号が出力される。シ
フト情報は、第１速から第４速までのいずれかの状態を
示すものである。すなわち、一次変速機構１の油圧アク
チュエータ９の第１速〜４速用電磁バルブ９１，９２，
９３，９４のそれぞれのソレノイドへの信号線Ｎ１，Ｎ
２，Ｎ３，Ｎ４には、シフト情報を基に表１に示すよう
に通電するように構成されており、シフト情報が第１速
を表しているときには、いずれの信号線にも通電されて
おらず、よって１速用の電磁バルブ９１のみが開放さ
れ、一次変速機構１が第１速にセットされる。シフト情
報が第２速を表しているときには、１速及び２速用の信
号線Ｎ１，Ｎ２に通電され、よって２速用の電磁バルブ
９２のみが開放され、一次変速機構１が第２速にセット
される。第３速、第４速も第２速の場合と同様である。

【００２５】

【表１】

【００２６】設定出力部１０１内のシフト情報は、変速
指令部１０２或いは強制設定部１０３により更新され
る。変速指令部１０２は、入力手段６からの入力信号に
基づいてシフト情報を１段階ずつ増減する。すなわち、
増速用押しボタンスイッチ６ａが操作されたときはシフ
ト情報を１段階増速し、変速用押しボタンスイッチ６ｂ
が操作されたときはシフト情報を１段階減速する。但
し、シフト情報が第１速を示しているときに減速操作し
たとき、或いは、シフト情報が第４速を示しているとき
に増速操作したときには、シフト情報を直前の状態に維
持するようになっている。

【００２７】強制設定部１０３は、変速機構２，３の変
速操作の前後における検出手段６５，７３からの入力信
号に基づいて車速が増速するか或いは減速するかを算出
し，車速が増速するときにはシフト情報を最低速に設定
し、車速が減速するときにはシフト情報を最高速に設定
することにより、パワーシフト変速機構１以外の他の変
速機構２，３を変速操作したときに、車速の段数変化を
可及的に小さくするようになっている。

【００２８】すなわち、操作前後において三次変速機構
３が低速Ｌ₂ から高速Ｈ₂ に切り換わったときシフト情
報を１速に強制設定し、逆に高速Ｈ₂ から低速Ｌ₂ に切
り換わったときシフト情報を４速に強制設定する。ま
た、操作前後において三次変速機構３が切り換わってい
ない場合に、二次変速機構２が低速Ｌ₁ から高速Ｈ₁ に
切り換わったときシフト情報を１速に強制設定し、逆に
高速Ｈ₁ から低速Ｌ₁ に切り換わったときシフト情報を
４速に強制設定する。

【００２９】なお、本実施例において操作前後とは、二
次変速機構２のシフタ４０が高速Ｈ ₁ 又は低速Ｌ₁ 位置
から中立位置Ｎ₁ になったときを操作開始時とし、中立
位置Ｎ₁ から再度高速Ｈ₁ 又は低速Ｌ₁ 位置になったと
きを操作完了時とする。以上仮想回路ブロックで説明し
た変速制御手段１０は、論理素子を用いて例えばフリッ
プフロップによるカウンタや微分回路等を備えて構成し
てもよく、また、マイクロコンピュータを用いて構成し
てもよい。

【００３０】なお、変速制御手段１０と三次変速制御手
段１１とを一つのマイクロコンピュータにより構成して
もよい。また、コントロールボックス７５内に車速表示
制御手段を設け、該車速表示制御手段からの出力信号に
より車速或いは一次〜三次変速機構１，２，３のシフト
状態を表示する表示装置を運転席に設けることが好まし
い。

【００３１】次に前記実施例における走行車両の変速操
作方法を説明する。１本の操作レバー４を低速Ｌ₁ にし
た状態で入力手段６を操作すると、車速は第１〜４速が
得られ、操作レバー４を高速Ｈ₁ にして入力手段６を操
作すると、車速は第５〜８速が得られる。操作レバー４
を揺動して中立位置Ｎにした後にその揺動と直交する方
向に移動すると、三次変速切換スイッチ８が操作され、
三次変速機構３を低速Ｌ₂ から高速Ｈ₂ に変速できる。
この三次変速切換スイッチ８の操作の際には二次変速機
構２は常に中立状態になるので、伝動軸４３とカウンタ
軸２８の接続が解除され、伝動軸４３の慣性力が小さく
なるため、三次変速機構３の切り換えは円滑に行われ
る。

【００３２】三次変速機構３を高速Ｈ₂ にした状態で、
操作レバー４を再度揺動して、二次変速機構２を低速Ｌ
₁ にして入力手段６を操作すると車速は第９〜１２速が
得られ、操作レバー４を高速Ｈ₁ 側に揺動してから入力
手段６を操作すると車速は第１３〜１６速が得られる。
操作レバー４を揺動して二次変速機構２或いは三次変速
機構３を変速操作したときには、上述したように変速制
御手段１０により一次変速機構１が自動制御され、入力
手段６を操作しなくとも操作レバー４の操作前後におけ
る車速の段数変化が最小となるように一次変速機構１が
自動的に変速される。

【００３３】即ち、例えば車速が第４速の状態から二次
変速機構２を高速Ｈ₁ に切り換えても車速は第８速とは
ならずに第５速となり、車速が第５速の状態から二次変
速機構２を低速Ｌ₁ に切り換えても車速は第１速とはな
らずに第４速となるように変速制御手段１０により制御
され、無意識的に大きく速度段数が変化しないようにな
っており、これにより走行又は作業中の変速操作を可及
的にスムースに行うことができる。なお、意識的に速度
段数を大きく変化させる場合は、二次変速機構２或いは
三次変速機構３を切り換えた後に入力手段６を操作すれ
ばよい。

【００３４】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、適宜設計変更することができる。例えば、上記
実施例では一次変速機構１をパワーシフト変速機構とし
て変速制御手段１０により制御しているが、二次変速機
構或いは三次変速機構を変速制御手段により制御する構
成とすることもできる。

【００３５】また、多段変速装置を構成する変速機構
は、上記実施例では一次〜三次変速機構１，２，３の３
つとしたが、２つの変速機構であっても、４つ以上の変
速機構により構成してもよい。また、一次変速機構１
は、２段階、３段階或いは５段階変速可能としてもよ
く、二次変速機構２と三次変速機構３は、３段階以上に
変速可能としてもよい。

【００３６】また、多段変速装置を構成するすべての変
速機構をパワーシフト変速機構としてもよく、この場
合、複数の変速機構のうち一つが変速制御手段によって
車速の段数変化を緩和するべく自動変速制御される構成
とすればよい。例えば、上記実施例の二次変速機構２
を、三次変速機構３と同様の構成として、すべての変速
機構１，２，３を油圧により作動させることができる。

【００３７】また、三次変速機構３のシフト状態を検出
する検出手段は、上記実施例ではシフタ５０の高低速Ｈ
₂ ，Ｌ₂ を検出する押しボタン式センサにより構成した
が、三次変速制御手段１１内にシフト情報を記憶するよ
うにしておき、この記憶されたシフト情報を変速制御手
段１０に出力するようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の変速機構の組合わせにより車速を所要段数に変速
可能とした多段変速装置において、変速機構を変速操作
したときの車速の段数変化を可及的に小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る多段変速装置を示す概略
説明図である。

【図２】同多段変速装置の変速操作機構を示す概略説明
図である。

【図３】同多段変速装置の油圧回路及び電気回路を示す
概略説明図である。

【図４】変速制御手段の仮想回路ブロック図である。

【図５】車速の変速例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 一次変速機構（パワーシフト変速機構） ２ 二次変速機構 ３ 三次変速機構 ６ 入力手段 ９ 一次変速機構の油圧アクチュエータ ６５ 二次変速機構のシフト状態を検出する検出手段 ７３ 三次変速機構のシフト状態を検出する検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の変速機構（１，２，３）の組合わ
   せにより車速を所要段数に変速可能とされ、該複数の変
   速機構（１，２，３）のうち一つは制御信号により作動
   される変速用油圧アクチュエータ（９）を有するパワー
   シフト変速機構（１）とされ、該パワーシフト変速機構
   （１）を変速操作するための入力手段（６）と、前記パ
   ワーシフト変速機構（１）以外の他の変速機構（２，
   ３）のシフト状態を検出する検出手段（６５，７３）と
   を備えた多段変速装置であって、前記入力手段（６）を
   操作したときに該入力手段（６）からの入力信号に応じ
   て前記油圧アクチュエータ（９）へ出力する制御信号を
   設定するとともに前記パワーシフト変速機構（１）以外
   の他の変速機構（２，３）を変速したときに操作前後に
   おける前記検出手段（６５，７３）からの入力信号に応
   じて車速の段数変化が最小となるように前記油圧アクチ
   ュエータ（９）へ出力する前記制御信号を設定する変速
   制御手段（１０）を備えていることを特徴とする多段変
   速装置。