JPH09310756A

JPH09310756A - 車両の変速装置

Info

Publication number: JPH09310756A
Application number: JP12608996A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ishida; 智之石田; Yoshinori Doi; 義典土居
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】変速レバーによって変速範囲を選択し、変速
スイッチで変速範囲内でのシフトチェンジを行う車両の
変速装置において、変速レバーのポジション検出機構に
異常が発生した場合の操作性低下を防止する。【解決手段】変速制御部に変速レバー１１のポジショ
ン検出スイッチの異常を検出する機能と、異常時におけ
る変速範囲制限解除機能を設ける。ポジション検出スイ
ッチの出力電圧が正常範囲外であるときは、自動的に超
低速範囲ＬＬにセットされ、エンジンを起動すると変速
範囲の制限を解除して、シフトアップスイッチ４２とシ
フトダウンスイッチ４３の操作により変速装置を１段か
ら最高速段までシフトチェンジすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の変速装置
に関するものであり、特に、トラクタ等、主変速機と副
変速機を備えた車両の変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
変速装置として主変速機と副変速機を備えたトラクタ等
の車両は、主変速機と副変速機とにそれぞれ変速レバー
が設けられているものが一般的であるが、変速操作を簡
便にするために、主変速機と副変速機とに電磁弁による
油圧変速機構を介装し、油圧変速機構を電気的にシーケ
ンス制御して変速するものが知られている。

【０００３】この変速装置は、ロータリ耕耘作業やプラ
ウ作業等の各種の作業や単なる走行等のそれぞれに対し
て適した変速範囲を個別に変速コントローラに設定し、
変速レバーによって変速範囲を選択するように構成さ
れ、選択した変速範囲内でのシフトアップあるいはシフ
トダウンは、変速レバーのグリップ部に設けた変速スイ
ッチで行うものである。

【０００４】主変速機と副変速機がそれぞれ４段変速機
で、それぞれの組合せにより合計１６段の変速範囲を有
する場合に、変速レバーによって走行ポジションを選択
すると、変速スイッチによって例えば１２段から最高速
の１６段までの走行範囲で変速ができ、超低速ポジショ
ンを選択した場合は１段から４段の超低速範囲で変速す
ることができるように構成されている。従って、主変速
機と副変速機のそれぞれの変速レバーを手動操作するも
のよりも操作が著しく容易になっている。

【０００５】しかしながら、変速範囲を選択する変速レ
バーのポジションを検出するスイッチやセンサ等に断線
や短絡等の異常が発生した場合は、変速範囲選択操作に
支障をきたすとともに、検出スイッチ等の異常出力によ
って変速範囲が低速あるいは中速から自動的に高速の走
行ポジションに切り替わった場合は、速度が急に上昇し
て危険な事態となる虞れがある。

【０００６】そこで、前記検出スイッチやセンサ等の異
常発生時における作業性の低下防止と安全性の確保を図
るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、
本発明は上記課題を解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために提案するものであり、主変速機並びに副
変速機に電気・油圧変速機構を介装し、前記電気・油圧
変速機構を制御する変速制御部に複数種類の変速範囲を
設定し、前記複数種類の変速範囲から任意の変速範囲を
選択する変速範囲設定手段と、シフトアップ・シフトダ
ウンを操作する変速操作手段とを設け、選択した変速範
囲内で前記変速操作手段により変速できるように構成し
た車両の変速装置において、前記変速範囲設定手段の出
力電圧に基づいて前記変速範囲設定手段の異常を判断す
る手段と、出力異常時に変速範囲の制限を解除する制御
手段とを設け、出力異常時において前記変速操作手段に
より最低変速位置から最高変速位置まで変速可能にした
ことを特徴とする車両の変速装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図に従って詳述する。図１は四輪駆動トラクタ１を示
し、前部フレーム２の後端部にミッションケース３が連
結され、前部フレーム２に搭載されたエンジン４の動力
は、ミッションケース３内で走行駆動系とＰＴＯ駆動系
に分配され、さらに走行駆動動力は後輪５と前輪６とに
分配される。運転室の前部のステアリングコラム７の上
端部にはステアリング８が配置され、ステアリングコラ
ム７の側面に前後進切替レバー９が設けられており、座
席１０の横に変速レバー１１が設けられている。

【０００９】四輪駆動トラクタ１の動力伝達機構の構成
は公知のものであり、図２に示すように、エンジン４の
回転を主クラッチ２１を介して前後進切替装置２２とＰ
ＴＯ正逆転切替装置２３とに伝達し、前後進切替装置２
２を経由した動力は、変速コントローラによって電気的
に制御される４段主変速機２４、４段湿式油圧クラッチ
式副変速機２５を介して後輪駆動軸２６と前輪駆動軸２
７に分配される。

【００１０】前輪駆動軸２７の中間には後輪駆動と四輪
駆動と前輪倍速四輪駆動とに切り換えるための湿式油圧
クラッチ式変速機２８が介装されている。また、ＰＴＯ
正逆転切替装置２３はＰＴＯ変速装置２９へ動力を伝達
し、車体の後部のＰＴＯ軸３０が回転駆動される。

【００１１】図３は、変速装置の油圧回路を示し、１速
／２速切替用油圧シリンダＡと、３速／４速切替用油圧
シリンダＢの２本の油圧シリンダをそれぞれ電磁切換弁
Ｖ１，Ｖ２にて中立位置から伸縮制御して主変速機２４
を変速する。

【００１２】副変速機２５は、２個の湿式油圧クラッチ
式変速機の両側油圧ポートにそれぞれ接続した４個の電
磁比例制御弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を切り換えて変速
機内のピストンを駆動し、高低２段のギヤのクラッチ接
続を切替えて変速するものであり、油圧源と超低速用油
圧ポートＣ_LLとを接続する油路の中間で上流側から中速
用油路、高速用油路、低速用油路が分岐され、それぞれ
の油路に電磁比例制御弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６が挿入
されている。

【００１３】また、それぞれの油路の分岐点間にはパイ
ロット操作切換弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９が挿入され、１個の
電磁比例制御弁が操作されたときは、その電磁比例制御
弁の分岐点より下流側の油路が閉鎖されて、同時に２組
の湿式油圧クラッチ式変速機が接続されないようにし、
異常の発生を防止するように構成されている。

【００１４】図４は電磁比例制御弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，
Ｖ６の制御回路を示し、変速コントローラ３１の制御弁
駆動回路によってスイッチングトランジスタＱをスイッ
チングして電磁比例制御弁ＶのソレノイドＳＯＬにパル
ス電流を流し、電磁比例制御弁Ｖを駆動する。そして、
スイッチングトランジスタＱのエミッタ電流によりエミ
ッタ抵抗Ｒに生じる電圧と、基準電圧発生部３２が出力
する基準電圧とが電圧コンパレータＯＰへ入力され、そ
の比較結果が変速コントローラ３１へフィードバックさ
れる。

【００１５】ソレノイドＳＯＬは温度によって内部抵抗
値が変化し、図５に示すように、温度が上昇すると抵抗
値も上昇して電流値Ｉが減少するが、変速コントローラ
３１は電圧コンパレータＯＰを介して検出されるパルス
電流が基準電流値Ｉ_REFに達するまでの立上がり時間Ｔ
に基づいて、所定のソレノイド駆動電力に要するパルス
幅の補正演算を行い、スイッチングトランジスタＱのオ
ン・オフデューティ比を制御してソレノイド駆動電力を
一定に制御する。

【００１６】尚、基準電流値Ｉ_REFは、最高温度時にお
けるソレノイドの電流値Ｉ_LOを超えない範囲で高く設定
してあり、これにより、検出時間Ｔを可及的に延長して
検出精度及び分解能の向上を図っている。

【００１７】また、パルス幅補正の基礎となる電流立上
がり時間Ｔは、直前過去の数回、例えば直前２回の立上
がり時間Ｔ_i-2，Ｔ_i-1と今回の立上がり時間Ｔ_iとか
ら平均時間Ｔmeを算出し、平均時間Ｔmeに基づいてパル
ス幅補正演算を行うことにより、図６に示すように、ソ
レノイドＳＯＬにパルス性ノイズｎが誘起された場合で
あってもノイズｎの影響による補正誤差を軽減してい
る。

【００１８】図７はパルスデューティ比制御の手順を示
し、電磁比例制御弁操作指令が入力されると（ステップ
１０１）、制御弁駆動回路が駆動パルスを出力すると同
時にタイマーがクロックカウントを開始する（ステップ
１０２）。そして、ソレノイドの電流が基準電流値Ｉ
_REFに達する立上がり時間Ｔ_iを検出すると（ステップ
１０３）、演算部は直前２回と今回の立上がり時間（Ｔ
_i-2，Ｔ_i-1，Ｔ_i）との平均時間Ｔmeを算出し（ステ
ップ１０４）、平均時間Ｔmeから求められる電流値と所
要電力エネルギー値とから出力パルスのオン時間を演算
する（ステップ１０５）。

【００１９】そして、算出されたオン時間をタイマーに
セットし（ステップ１０６）、タイマーがセット値をカ
ウントアップした時点で出力をオフする（ステップ１０
７→１０８）。そして１デューティサイクルタイムが経
過した時点でステップ１０９からステップ１０１にもど
る。

【００２０】従って、１デューティサイクル毎にオンパ
ルス幅が補正されて電磁比例制御弁Ｖの制御誤差補正が
リアルタイムに実行され、変速機の温度やソレノイド自
体の発熱による副変速機２５の変速タイミングの変動を
抑制して変速時のショックを防止できる。

【００２１】また、他の実施形態としては、直前数回の
電流立上がり時間と今回の立上がり時間とから平均時間
Ｔmeを算出する方法に代えて、立上がり時間の下限Ｔ
_MINを設定し、今回の立上がり時間Ｔ_iが下限立上がり
時間Ｔ_MINよりも短い場合は電磁ノイズ等の外乱の影響
とみなして、オンパルス幅を一定の設定時間、または、
直前のオンパルス幅と同一に制御するようにしてもよ
い。

【００２２】図８は、１６段の各変速位置における主変
速機２４と副変速機２５の変速位置の組合せを示す表で
あり、副変速機２５の各段（超低速ＬＬ、低速Ｌ、中速
Ｍ、高速Ｈ）において主変速機が１速から４速の間でシ
フトされ、より高速域あるいは低速域へ移行する場合
は、副変速機２５がシフトアップあるいはシフトダウン
されるとともに、副変速機２５のシフトアップと同時に
主変速機２４は４速から１速へシフトダウンされ、副変
速機２５のシフトダウンと同時に主変速機２４は１速か
ら４速へシフトアップされて１６段の変速を連続的に行
うことができる。

【００２３】図９に示すように、変速レバー１１は前後
に回動自在に機体へ軸着され、運転席の側方に設けた表
示板４１から上方へ突出し、先端のグリップ部１１ａの
側面にシフトアップスイッチ４２とシフトダウンスイッ
チ４３が設けられている。変速レバー１１は超低速ポジ
ションＬＬ、ロータリ作業ポジションＬ、プラウまたは
代掻き作業ポジションＭ、中立ポジションＮ、走行ポジ
ションＨの５位置でクリックストップし、変速レバー１
１の回転中心軸に連結されたロータリスイッチ（図示せ
ず）を介して変速コントローラ３１がポジションを検出
する。表示板４１には変速段にそれぞれ対応する１６個
のＬＥＤ４４が配列され、ＬＥＤ４４の列に各変速ポジ
ションの変速範囲が表示されている。

【００２４】また、変速レバー１１の回転中心軸はポテ
ンショメータに接続されており、変速コントローラ３１
は変速レバー１１の回転方向をポテンショメータの出力
電圧の増減によって判断し、変速レバー１１が現在のポ
ジションから離れたときに次のポジションに向けて変速
を開始し、変速操作のタイムラグを可及的に短縮するよ
うに構成してある。

【００２５】図１０に示すように、変速コントローラ３
１にはシフトアップスイッチ４２、シフトダウンスイッ
チ４３、変速レバー１１に連結したロータリスイッチ４
５、ポテンショメータ４６と、主変速機２４の油圧シリ
ンダＡ，ＢのポジションセンサＳＥＮ１，２，３，４
と、前後進切替レバー９の前進スイッチ４７、後退スイ
ッチ４８の各信号が入力され、その状態に応じて主変速
機２４の電磁切換弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳＯＬ１，
ＳＯＬ２，ＳＯＬ３，ＳＯＬ４と、副変速機２５の電磁
比例制御弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６のソレノイドＳＯＬ
_H，ＳＯＬ_M，ＳＯＬ_L，ＳＯＬ_LLとが駆動される。

【００２６】変速コントローラ３１のメモリには、表示
板４１に表示されている各変速ポジションＨ，Ｍ，Ｌ，
ＬＬの変速範囲データが格納されており、シフトアップ
スイッチ４２とシフトダウンスイッチ４３の操作によ
り、超低速ポジションＬＬでは１段から４段、ロータリ
作業ポジションＬは５段から１０段、プラウまたは代掻
き作業ポジションＭは８段から１２段、走行ポジション
Ｈは１２段から１６段の範囲で変速操作が可能である。

【００２７】また、変速コントローラ３１は表示器駆動
回路４９を介してダッシュボードの変速位置モニタ５０
に制御状態を表示する。変速位置モニタ５０には変速レ
バー１１のポジションを表示するＬＥＤのポジションイ
ンジケータ５１と、シフトアップスイッチ４２とシフト
ダウンスイッチ４３の入力に基づく目標変速位置情報を
表示する目標変速位置表示部５２と、現在の変速位置情
報を表示する現在変速位置表示部５３を備えている。

【００２８】例えば、６速状態でシフトアップスイッチ
４２を３回押せば、目標変速位置表示部５２の表示が６
から９に変わるとともに、変速装置が１段シフトアップ
する毎に現在変速位置表示部５３の表示が６から１段づ
つ増加し、最終的に目標変速位置である９速に達する。
従って、変速状態が目視できるとともに、変速後に現在
変速位置表示部５３と目標変速位置表示部５２との表示
が一致しない場合は変速装置に異常が発生したことを認
識することができる。

【００２９】また、変速コントローラ３１には、変速レ
バー１１の信号系に異常が発生した場合に対処する異常
対応機能が設けられており、この異常対応機能を図１１
に従って説明する。

【００３０】先ず、電源オン（ステップ１０１）によっ
て変速コントローラ３１は各センサ及びスイッチの出力
状態を読込む（ステップ１０２）。ここで、ロータリス
イッチ４５からの入力電圧が断線を示す０Ｖ、或いは短
絡を示す５Ｖであれば変速レバー１１の異常と判断され
るが、電圧が正常範囲である場合はその電圧が指示する
変速範囲データを読込んで変速範囲の上限値と下限値を
セットし、変速範囲制限状態としてステップ１０３から
ステップ１０４に進む。そして、変速範囲制限状態であ
るからステップ１０４からステップ２０１へ進み、通常
処理、即ちシフトアップスイッチ４２、シフトダウンス
イッチ４３の入力に応じて設定変速範囲内で変速処理を
行いステップ１０２へもどるルーチンを実行する。

【００３１】また、ロータリスイッチ４５の出力電圧が
正常範囲外の０Ｖ、或いは５Ｖ等の異常電圧であるとき
は、ステップ１０３からステップ１０５に進み、電源投
入直後であってエンジンが起動していない場合は、ステ
ップ１０６へ進んで超低速範囲ＬＬをセットする。これ
により、作業開始時にトラクタがオペレータの意思に反
して高速走行することが防止され、安全性が維持され
る。また、変速位置モニタ４９の超低速ポジションイン
ジケータＬＬを点滅させて異常の発生を警告する。

【００３２】異常発生により超低速範囲ＬＬにセットさ
れた後にエンジンを起動すると、ステップ１０５からス
テップ１０７に進み、変速範囲の制限を解除してシフト
アップスイッチとシフトダウンスイッチの操作によって
１速から１６速までの加速、減速が可能になるととも
に、現在の変速位置が属する変速範囲のポジションイン
ジケータ５１を点滅させる（ステップ１０８→１０９→
１１０または１０８→１１１→１１２）。

【００３３】また、上記の異常対応処理実行中に、自然
に、或いは修理等の対策により異常原因が消滅してロー
タリスイッチ４５の出力が正常範囲に復帰したときは、
ステップ１０３からステップ１０４に進む。そして、制
限解除状態であるからステップ１１３へ進み、変速レバ
ー１１が指示している変速範囲と現在の変速位置とを比
較する。

【００３４】ここで、例えば、変速レバー１１が中速ポ
ジションＭにあり、現在の変速位置が中速ポジションＭ
（５速〜１０速）の範囲外にある場合は、変速範囲制限
解除状態を維持してステップ１０８に進む。そして、変
速スイッチ４２，４３によるシフトアップ操作（ステッ
プ１０９→１１０）またはシフトダウン操作（ステップ
１１１→１１２）により、変速位置が変速レバー１１の
現在ポジションの変速範囲内に入ったときに、ステップ
１１３からステップ１１４に進み、変速範囲制限解除状
態から変速範囲制限状態に復帰する。続いて、ステップ
１０２→１０３→１０４→２０１と進んで、変速レバー
１１のポジションの変速範囲内でのみ変速スイッチ４
２，４３によるシフトアップ、シフトダウンが可能な通
常処理状態に入る。

【００３５】上述したように、変速レバー１１に異常が
発生したときは、エンジン起動時においては自動的に超
低速範囲ＬＬにセットされて急発進等の危険を防止し、
始動後あるいは作業中の異常発生時には、変速レバー１
１の変速範囲ポジションにかかわらず、変速スイッチ４
２，４３で全変速範囲のシフトチェンジが可能となり、
作業に支障をきたすことがない。

【００３６】また、変速レバー１１が正常で変速スイッ
チ４２，４３が異常となった場合は、変速レバー１１の
ポジションを切替えることにより、そのポジションの変
速範囲内で初期設定されている変速位置にシフトされる
ため、変速レバー１１による４段変速操作で作業を続行
することができる。尚、各変速範囲の初期設定変速位置
は特に限定するものではなく、各変速範囲内の中間位置
に設定したり、或いは、変速操作直前の変速範囲に最も
近い変速位置が自動的に選択されるように制御プログラ
ムを設定してもよい。

【００３７】尚、この発明は上記の実施形態に限定する
ものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の
改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたもの
に及ぶことは当然である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両の変
速装置は、変速レバー等の変速範囲設定手段に異常が発
生した場合は、変速範囲の制限が解除されて、変速スイ
ッチ等の変速操作手段により最低変速段から最高変速段
まで変速が可能になるので、作業及び走行に支障を来す
ことがなく、異常発生時における作業性の低下を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】四輪駆動トラクタの側面図。

【図２】四輪駆動トラクタの伝動機構図。

【図３】四輪駆動トラクタの変速装置の油圧回路図。

【図４】図３の電磁比例制御弁の電気回路図。

【図５】電磁比例制御弁のソレノイドの温度／電流特性
のグラフ。

【図６】電磁比例制御弁のソレノイドの駆動パルスを示
すグラフ。

【図７】電磁比例制御弁の駆動パルスのオンデューティ
制御のフローチャート。

【図８】主変速機と副変速機の変速順序を示す表であ
る。

【図９】運転席の変速レバー取付部分の平面図。

【図１０】変速コントローラの入出力解説図。

【図１１】操作レバーの異常対処のフローチャート。

【符号の説明】

１四輪駆動トラクタ９前後進切替レバー１１変速レバー２４主変速機２５副変速機３１変速コントローラ４２シフトアップスイッチ４３シフトダウンスイッチ４５ロータリスイッチ４６ポテンショメータ５０変速位置モニタ５１ポジションインジケータＶ１，Ｖ２電磁切換弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６電磁比例制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主変速機並びに副変速機に電気・油圧変
速機構を介装し、前記電気・油圧変速機構を制御する変
速制御部に複数種類の変速範囲を設定し、前記複数種類
の変速範囲から任意の変速範囲を選択する変速範囲設定
手段と、シフトアップ・シフトダウンを操作する変速操
作手段とを設け、選択した変速範囲内で前記変速操作手
段により変速できるように構成した車両の変速装置にお
いて、前記変速範囲設定手段の出力電圧に基づいて前記変速範
囲設定手段の異常を判断する手段と、出力異常時に変速
範囲の制限を解除する制御手段とを設け、出力異常時に
おいて前記変速操作手段により最低変速位置から最高変
速位置まで変速可能にしたことを特徴とする車両の変速
装置。