JPH09242871A - 作業機の伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速操作を油圧アクチュエータで行うパワー
シフト装置を電気制御式に構成し、軽快な変速操作はそ
のままとしながら、そのための配設スペースを削減して
コンパクト化できる伝動装置を得る。 【解決手段】 走行用の主変速機構を駆動操作する２個
の油圧シリンダ１１，１２と、その作動を司る２個の４
位置切換式電磁弁１８〜２１と、変速用の油圧クラッチ
３を備え、変速に伴って油圧クラッチ３が自動的に入切
りされる電気制御式のパワーシフト装置を構成する。各
電磁弁１８〜２１の通電と非通電との組合わせによって
主変速機構Ａを４段変速できるように構成するととも
に、電磁弁１８〜２１を全て非通電の場合には１速位置
Ｓ1 に操作されるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタやホイー
ルローダ等の作業機の伝動装置に係り、詳しくは、変速
装置を電気制御式に構成した構造において電気系トラブ
ルが生じても何とか走行できるようにさせる技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平５‐１０４３９号公報に
示されるように、油圧アクチュエータで変速操作させ、
その変速操作に伴って走行用の油圧クラッチが自動的に
入切り操作されるようにした所謂パワーシフト構造が知
られている。つまり、変速するにはクラッチ操作が不要
であって、制御弁を切換えるための変速レバーを軽く操
作するだけで良く、軽快に変速できるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による伝
動装置の変速操作構造は全油圧式に構成されているの
で、多数の油圧機器やその配管の配設のために比較的大
なるスペースが必要であって、その点において近年の省
エネ化・コンパクト化の時流に対処する必要が生じてき
た。そこで本発明は、変速操作を油圧アクチュエータで
行うパワーシフト装置を電気制御式に構成し、軽快な変
速操作はそのままとしながらそのための配設スペースを
削減してコンパクト化できる伝動装置を得る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕上記目的達成のための第１発明は、走行用の変
速機構を変速操作する油圧アクチュエータと、この油圧
アクチュエータの作動を司る電磁切換弁と、この電磁切
換弁に変速指令を出す変速操作具とから電気制御式の変
速装置を構成するとともに、電磁切換弁への通電で変速
機構が非伝動状態となる側に油圧アクチュエータが作動
し、かつ、電磁切換弁への非通電で変速機構が伝動状態
となる側に油圧アクチュエータが作動するように構成し
てあることを特徴とする。

【０００５】第２発明は、走行用の変速機構を変速操作
する油圧シリンダと、この油圧シリンダの作動を司る２
個の２位置切換式電磁弁と、これら電磁弁に変速指令を
出す変速操作具とから電気制御式の変速装置を構成し、
両電磁弁を共に非通電とする消電状態、及びいずれか一
方の電磁弁のみ通電させる片通電状態との切換えによっ
て、変速機構が伝動状態となる２箇所の変速位置と、変
速機構が非伝動状態となる１箇所の中立位置との計３位
置に油圧シリンダを操作可能に構成するとともに、消電
状態においては油圧シリンダがいずれかの変速位置に操
作されるように構成してある点にある。

【０００６】第３発明は、第１発明又は第２発明におい
て、消電状態においては変速機構が最低速伝動状態とな
るように設定されていることにある。

【０００７】〔作用〕請求項１の構成では、変速操作は
比較的大なる力が発揮できる油圧アクチュエータで行わ
せ、その制御弁を電磁弁として制御系を電気式に構成す
ることにより、配管に代えて配線で良く、又、昇圧機構
等の油圧機器もマイコン等で構成できる等、変速操作系
に要するスペースを明確に少なくすることが可能にな
る。

【０００８】ところで、一般に作業機における油圧ポン
プはエンジンが回転している間は吐出作用し続けてお
り、かつ、変速操作されないときには機体が止まるよう
に構成する（所謂フェールセーフ）ことから、従来で
は、油圧アクチュエータ用の制御弁が自由状態にある
と、該油圧アクチュエータに圧油が供給されて変速機構
が非伝動状態となる構造を採っていた。つまり、エンジ
ンが回転しても機体は停止するのである。そこで、電気
制御式に構成した場合にもその考えを踏襲し、電磁弁へ
の非通電によって変速機構が非伝動状態となるように構
成することが検討されたが、これでは都合の悪いことが
ある。

【０００９】すなわち、電気系統にトラブルが生じて制
御不能になることを想定すると、場合によっては電磁切
換弁に通電されなくなって非伝動状態になることが考え
られるが、圃場等においてそのような状態になると、エ
ンジンが正常に回転しているにも拘らずに走行不能とな
り、自力で修理場所まで戻ることができないという不都
合が考えられる。従来の油圧制御方式では、油圧装置自
体の故障がない限りは制御弁の切換操作が可能であっ
て、このような不都合は構造上発生しなかったのであ
る。

【００１０】しかして、請求項１の構成では、電磁切換
弁への通電で変速機構が非伝動状態となる側に油圧アク
チュエータが作動し、かつ、電磁切換弁への非通電で変
速機構が伝動状態となる側に油圧アクチュエータが作動
するように構成してあるから、（イ）例え電気系統にト
ラブルが生じても、ワイヤーハーネスを外す等の電気を
遮断するようにさえすれば、変速機構が変速入りとなっ
て走行できる状態になり、修理場所や倉庫といった場所
に自力で帰還することができるようになる。

【００１１】請求項２の構成では、例えば１速−中立−
２速といった具合の３位置の変速操作を油圧シリンダで
現出させるに、通常では３位置切換弁を１個用いるとこ
ろを、２個の２位置切換弁で構成してある。通電と非通
電による単純構造の２位置切換弁に対して、正通電と負
通電と非通電が必要な３位置切換弁は構造複雑で大柄に
なり、かつ、通電方向の正逆変換手段も必要となる３位
置切換弁１個よりも２位置切換弁２個の方がコスト安で
済むようになる。加えて、両電磁弁を共に非通電とする
消電状態では変速位置に操作されて伝動状態になるか
ら、２個の２位置電磁切換弁で３変速位置を現出させる
構成を採りながらも、上記（イ）の作用を発揮できるよ
うになる。

【００１２】請求項３の構成では、電機系トラブル時に
は最低速で走行する状態となるから、トラブル発生場所
が登坂路途中とか、泥寧地といった大なる駆動トルクが
必要な悪条件でも自力帰還できるようになる。

【００１３】〔効果〕請求項１〜３のいずれに記載の伝
動装置でも、（ロ）電気制御式の変速装置とすること
で、電気系トラブルで走行不能になるという新たな問題
を未然に防止しながら、伝動装置全体としてのコンパク
ト化と軽快な変速操作との両立を図れるようにできた。

【００１４】請求項２に記載の伝動装置では、３位置変
速構造の変速システムを採りながらもコストを抑えた経
済的な状態で上記（ロ）の効果を奏することができた。

【００１５】請求項３に記載の伝動装置では、電気系ト
ラブルが発生したときの走行場所の如何に拘らずに自力
帰還できる利点が追加される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
作業機の一例であるトラクタの場合について図面に基づ
いて説明する。図１に伝動系が示され、１はエンジン、
２は主クラッチ、３は変速用（走行用）の油圧クラッ
チ、４は後輪、４ａは後輪用デフ機構、５は前輪、５ａ
は前輪用デフ機構、６はＰＴＯ変速機構、７はＰＴＯ用
の油圧クラッチ、８はＰＴＯ軸、Ａは走行用の主変速機
構、Ｂは走行用の第１副変速機構、Ｃは前後進切換機
構、Ｄは走行用の第２副変速機構である。

【００１７】主変速機構Ａは、２組のシフトギヤ９，１
０を備えたシンクロメッシュ形式に構成されて４段変速
が可能である。そして、高低２段の第１、第２副変速機
構Ｂ，Ｄ及び前後進切換機構Ｃも同様に、１個のシフト
ギヤ３０，３１，３２を備えたシンクロメッシュ形式に
構成されている。主変速機構Ａには、２組のシフトギヤ
９，１０をスライド操作する油圧変速シリンダ１１，１
２が、そして、第１、第２副変速機構Ｂ，Ｄには、各シ
フトギヤ３０，３２をスライド操作する油圧変速シリン
ダ１３，１４が夫々備えられている。

【００１８】図２に示すように、４個の油圧シリンダ１
１〜１４は、６個の２位置切換構造の電磁弁１７〜２２
のうちのいずれかを介して油圧ポンプ１５からの圧油が
供給されることで作動し、６個の電磁弁１７〜２２の組
合せによって１６段変速が可能である。そして、前後進
切換機構Ｃのシフトギヤ３１は、揺動式のシャトルレバ
ー１６に機械的に連動されており、人力によって切換操
作するように構成されている。

【００１９】このトラクタでは、主変速レバー２６の操
作で第１〜第５電磁弁１７〜２１を操作して８段変速す
る電気制御式に構成されており、次に、各変速機構Ａ，
Ｂ，Ｃの変速作用について説明する。先ず、第１副変速
機構Ｂでは、第１電磁弁１７に通電して排出位置ａへ切
換えると第１油圧シリンダ１３が短縮駆動されて高速段
Ｈ1 に操作され、第１電磁弁１７の通電を絶つ（非通
電）と弁バネ付勢力で供給位置ｂに切換わり、圧供給さ
れて第１油圧シリンダ１３が伸長駆動されて低速段Ｌ1
に操作される。

【００２０】次に、主変速機構Ａは、両端の変速位置と
それらの中間の中立位置との３位置に移動可能な第２及
び第３シリンダ１１，１２を備えており、第２シリンダ
１１は第２及び第３電磁弁１８，１９で、かつ、第３シ
リンダ１２は第４及び第５電磁弁２０，２１で夫々切換
操作される。さて、第２及び第３電磁弁１８，１９共に
非通電として圧供給位置ｂに切換えると、第２シリンダ
１１の両端の油室の双方に圧油供給されて第２シリンダ
１１が中間位置でバランスして止まり、中立位置Ｎが現
出される。第２電磁弁１８のみに通電すると排出位置ａ
に切換わり、第２シリンダ１１が伸長駆動されて４速位
置Ｓ4 に操作され、第３電磁弁１９のみに通電すると排
出位置ａに切換わり、第２シリンダ１１が短縮駆動され
て３速位置Ｓ3 に操作される。

【００２１】第４及び第５電磁弁２０，２１共に非通電
では、第４電磁弁２０は圧供給位置ｂに、かつ、第５電
磁弁２１は排出位置ａに夫々切換えられ、第３シリンダ
１２が短縮駆動されて１速位置Ｓ1 に操作される。第５
電磁弁２１のみに通電すると圧供給位置ｂに切換わり、
第３シリンダ１２が中間位置でバランスして止まり、中
立位置Ｎが現出される。そして、第４及び第５電磁弁２
０，２１共に通電すると、第４電磁弁２０は排出位置ａ
に、かつ、第５電磁弁２１は圧供給位置ｂに夫々切換わ
り、第３シリンダ１２が伸長駆動されて２速位置Ｓ2 に
操作される。

【００２２】第２副変速機構Ｄでは、第６電磁弁２２に
通電して排出位置ａへ切換えると、第４油圧シリンダ１
４が短縮駆動されて高速段Ｈ2 に操作され、第６電磁弁
２２の通電を絶つ（非通電）と弁バネ付勢力で供給位置
ｂに切換わり、圧供給されて第４油圧シリンダ１４が伸
長駆動されて低速段Ｌ2 に操作される。

【００２３】主変速レバー２６は、主変速機構Ａと第１
副変速機構Ｂとを操作するものであり、図４に示すよう
に第１〜第５電磁弁１７〜２１への通電と非通電とを組
合わせることにより、８段変速が行えるようにしてあ
る。例えば、中立位置では第５電磁弁２１のみＯＮ（通
電）にすれば現出でき、７速位置では第１，３，５電磁
弁１７，１９，２１の３つをＯＮすることで現出できる
といった具合であり、これにより、主変速レバー（変速
操作具の一例）２６からの変速指令に基づいて走行用の
変速機構である主変速機構Ａ及び第１副変速機構Ｂを３
個の油圧シリンダ（アクチュエータの一例）１１，１
２，１３で変速操作する電気制御式の変速装置Ｈｅを構
成している。

【００２４】そして、第１〜第５電磁弁１７〜２１がい
ずれもＯＦＦ（非通電）のときには１速位置となるよう
にしてあるので、エンジンが回転しておれば、例え電気
系統にトラブルが生じて制御不能に陥っても走行変速系
の伝動状態を現出でき、自走帰還できるのである。尚、
高低レバー２８は、主変速レバー２６とは別個に設けら
れており、第６電磁弁２２のみのＯＮ−ＯＦＦ操作を行
うものである。従って、２個のレバー２６，２８の操作
により、合計１６段の変速が可能である。つまり、図３
に示すように、主変速レバー２６の操作位置を検出する
ポテンショメータ２７、高低レバー２８が低速位置で作
動する高低スイッチ２９、第１〜第６電磁弁１７〜２
２、及び後述する昇圧弁３５が制御装置２５に接続され
ている。

【００２５】次に、変速操作に伴って油圧クラッチ３を
自動的に入切りするパワーシフト装置について説明す
る。パワーシフト装置は、全油圧式のものは基本的に公
知技術（特開平５‐１０４３９号等）であり、本願のも
のは一部を電気制御式に置き換えて構成したものである
が、作用については従来のものと同様である。

【００２６】図２に示す油圧回路において、第１〜第４
シリンダ１１〜１４毎、及びシャトルレバー１６に、変
速作動によって開閉操作されるバネ付きチェック弁３７
〜４１が設けてある。各チェック弁３７〜４１は、いず
れも変速位置（ピストンロッド１１ｐの凹みにコマ部材
３７ａが嵌まった状態）ではチェック作用状態となり、
中立位置又は変速切換途中位置（コマ部材３７ａがピス
トンロッド１１ｐに乗上げた状態）ではバネが押されて
開通状態となるものである。尚、１点破線で囲まれた部
分が単一のユニットに構成されるとともに、システム
用、クラッチ用、及びパイロット用の各検油ポート４
２、４３、４４が設けられている。

【００２７】又、パイロット圧によって操作される２位
置切換式の油圧クラッチ３用断続弁３４と、電磁比例弁
構造の昇圧弁３５とが設けてある。断続弁３４は、５個
のチェック弁３７〜４１が全て閉じてチェック機能して
いる状態のときにのみパイロット圧が立って供給位置ｂ
に切換わり、油圧クラッチ３が入りになるとともに、５
個のチェック弁３７〜４１のうちの一つでも開通すると
パイロット圧が無くなって排出位置ａに切換わり、油圧
クラッチ３が切りになる。尚、図２におけるＰＳは、パ
ワーステアリング装置のことである。

【００２８】昇圧弁３５は、ポンプ圧を油圧クラッチ３
に供給可能な供給位置ｂと、油をドレンする排出位置ａ
とに亘って可変調節することにより、断続弁３４が供給
位置ｂに切換えられているときの油圧クラッチ３への圧
を加減調節できるものである。つまり、断続弁３４の給
位置ｂへの切換わりに伴って昇圧弁３５の励磁を漸増制
御することにより、伝動ショックがないように油圧クラ
ッチ３への供給圧を徐々に昇圧させることができるので
あり、その昇圧制御手段Ｊが制御装置２５に備えてあ
る。

【００２９】以上の構成による作用を説明すると、例え
ば、第１副変速機構Ｂを低速位置Ｌ1 から高速位置Ｈ1
に切換え操作する場合では、先ず、低速位置Ｌ1 からの
離脱によって第１チェック弁３７が開通してパイロット
圧が無くなり、断続弁３４が排出位置ａに切換わって油
圧クラッチ３が切りになる。次いで、高速位置Ｈ1 に切
換わるとチェック弁３７が閉塞されてパイロット圧が立
ち、断続弁３４が供給位置ｂに切換わるとともに昇圧弁
３５が比較的緩速で排出位置ａから供給位置ｂへの切換
わり作動が開始され、油圧クラッチ３の入り作動が始ま
る。そして、昇圧弁３５が完全に供給位置ｂに切換わる
と、油圧クラッチ３も完全な伝動状態となってその入り
作動が終了するのであり、この変速に伴う一連のクラッ
チ操作が自動的に行われるのである。

【００３０】〔別実施形態〕例えば、第４電磁弁２０を
通電で供給位置ｂ、非通電で排出位置ａに、かつ、第５
電磁弁２１を通電で排出位置ａ、非通電で供給位置ｂに
夫々構成し、ワイヤーハーネスを外す等して電気系を絶
てば２速での走行が可能となるよに設定しても良い。
又、走行用の変速機構を高低２段と中立のみの少段数に
設定されたバインダー等の歩行型作業機でも、本願の内
容を適用可能である。請求項１に言う「変速機構」に
は、第１、第２副変速機構Ｂ，Ｄ、及び主変速機構Ａが
相当している。

【００３１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの伝動系を示す線図

【図２】変速操作用の油圧回路図

【図３】伝動装置の制御ブロック図

【図４】電磁弁の作動組合わせと変速段との関係を示す
表

【符号の説明】

１２ 油圧シリンダ ２０，２１ 電磁切換弁 ２６ 変速操作具 Ａ 変速機構 Ｈｅ 変速装置 Ｓ1,Ｓ2 変速位置 Ｎ 中立位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用の変速機構（Ａ）を変速操作する
   油圧アクチュエータ（１２）と、この油圧アクチュエー
   タ（１２）の作動を司る電磁切換弁（２１）と、この電
   磁切換弁（２１）に変速指令を出す変速操作具（２６）
   とから電気制御式の変速装置（Ｈｅ）を構成するととも
   に、前記電磁切換弁（２１）への通電で前記変速機構
   （Ａ）が非伝動状態となる側に前記油圧アクチュエータ
   （１２）が作動し、かつ、前記電磁切換弁（２１）への
   非通電で前記変速機構（Ａ）が伝動状態となる側に前記
   油圧アクチュエータ（１２）が作動するように構成して
   ある作業機の伝動装置。
2. 【請求項２】 走行用の変速機構（Ａ）を変速操作する
   油圧シリンダ（１２）と、この油圧シリンダ（１２）の
   作動を司る２個の２位置切換式電磁弁（２０），（２
   １）と、これら電磁弁（２０），（２１）に変速指令を
   出す変速操作具（２６）とから電気制御式の変速装置
   （Ｈｅ）を構成し、前記両電磁弁（２０），（２１）を
   共に非通電とする消電状態、及びいずれか一方の電磁弁
   （２０又は２１）のみ通電させる片通電状態との切換え
   によって、前記変速機構（Ａ）が伝動状態となる２箇所
   の変速位置（Ｓ1 ），（Ｓ2 ）と、前記変速機構（Ａ）
   が非伝動状態となる１箇所の中立位置（Ｎ）との計３位
   置に前記油圧シリンダ（１２）を操作可能に構成すると
   ともに、前記消電状態においては前記油圧シリンダ（１
   ２）がいずれかの前記変速位置（Ｓ1 又はＳ2 ）に操作
   されるように構成してある作業機の伝動装置。
3. 【請求項３】 前記消電状態においては前記変速機構
   （Ａ）が最低速伝動状態となるように設定されている請
   求項１又は２に記載の作業機の伝動装置。