JPH1054461A - 作業機の無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速操作具の操作で機体を完全に停車させた
状態からショックを発生させず円滑に機体を前進させ得
る作業機を合理的に構成する。 【解決手段】 可変容量型の油圧ポンプＰからの作動油
を第１油路Ｄ１を介して油圧モータＭに供給することで
機体を前進させ、油圧ポンプＰからの作動油を第２油路
Ｄ２を介して油圧モータＭに供給することで機体を後進
させる無段変速系を構成し、変速レバーを中立位置に設
定した際に、開放作動して第２油路Ｄ２の圧力をドレン
油路に逃がす中立弁４９を連係手段Ｋで操作自在に備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンで駆動さ
れる可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから供
給される作動油を回転力に変換して走行系に伝える油圧
モータと、油圧ポンプと油圧モータとの間に形成される
機体前進用の第１油路と、油圧ポンプと油圧モータとの
間に形成される機体後進用の第２油路と、油圧ポンプを
制御する変速操作具とを備えると共に、変速操作具を中
立位置から前進域に大きく操作するほど第１油路を介し
て油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油量を増
大させ、変速操作具を中立位置から後進域に大きく操作
するほど第２油路を介して油圧ポンプから油圧モータに
供給される作動油量を増大させ、変速操作具を中立位置
に設定すると前記第１油路及び第２油路夫々への作動油
の供給量を最も小さくするよう該変速操作具と油圧ポン
プとを連係させてある作業機の無段変速装置の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のように構成された無段変速
装置として農用トラクタに備えたものを例に挙げると特
開昭６２‐１３７２２４号公報、あるいは、特開昭６２
‐１３７２２３号公報に示されるものが存在し、これら
の従来例のうち前者のものでは、油圧モータと油圧ポン
プとの間に前進用の第１油路と後進用の第２油路との一
対の油路を形成し、これら第１油路、第２油路夫々の圧
をドレン油路（排油路）に逃がすよう一対の中立弁（開
閉弁）を備え、夫々の中立弁が夫々の油路の圧力上昇に
伴って閉塞作動し、圧力低下に伴って開放作動するよう
パイロット圧操作型に構成されている。又、従来例のう
ち後者のものでは、油圧モータと油圧ポンプとの間に前
進用の第１油路と後進用の第２油路との一対の油路を形
成し、これら第１油路、第２油路夫々の圧をドレン油路
（排油路）に逃がすよう一対の中立弁（開閉弁）を備
え、又、変速操作具（フートペダル）の操作量を計測す
るポテンショメータを備え、このポテンショメータから
の信号に基づいて変速操作具の操作量を計測して油圧ポ
ンプを制御すると共に、ポテンショメータからの信号に
基づいて変速操作具が中立位置にあることが判別される
と夫々の中立弁を開放操作して第１油路と第２油路と圧
をドレン油路に逃がすよう電気式に中立弁を操作するよ
う構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例について考
察するに、何れの従来例でも変速操作具が中立位置の近
傍にある場合には現実に油圧ポンプから僅かに作動油が
送り出されていても、中立弁の開放作動によって油圧モ
ータへの作動油の圧力の作用を完全に解除して機体が微
速で移動する現象を発生させないものとなっている。し
かし、例えば変速操作具が中立位置にある状態で油圧ポ
ンプから第１油路に対して僅かに作動油が送り出される
連係関係にあるものでは、変速操作具が中立位置にある
状態で中立弁が開放状態にあり機体が微速で移動する現
象を阻止するものであるが、この状態から変速操作具を
前進側に操作した場合には第１油路に対する作動油の供
給がある程度増大した状態で中立弁が閉塞して油圧ポン
プからの作動油が油圧モータに供給されるので走行開始
時にショックを発生させることもある。

【０００４】この不都合を解消するには中立弁を備えず
に変速操作具が中立位置にある場合には油圧ポンプから
作動油が送り出されない状態に変速操作具と油圧ポンプ
との連係を調節する必要があるが、このように精密な調
節を必要とするものでは調節に手間が掛かることから改
善の余地がある。特に、この種の無段変速装置を備えた
作業機は機体を停止させた状態から前進させる操作の頻
度が高いことから前進開始時のショックを低減する技術
が望まれている。

【０００５】本発明の目的は、変速操作具を中立位置に
設定した場合には機体が微速で移動する現象を阻止する
と同時に、機体を停止状態から前進させる場合にはショ
ックを発生させることのない無段変速装置を合理的に構
成する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は冒頭に記したように、可変容量型の油圧ポン
プと、走行駆動用の油圧モータと、機体前進用の第１油
路と、機体後進用の第２油路と、油圧ポンプを制御する
変速操作具とを備えた作業機の無段変速装置において、
前記変速操作具を中立位置に設定した際に、操作手段の
作用による開放作動で前記第２油路の圧力をドレン油路
に逃がす中立弁を備えている点にあり、その作用は次の
通りである。

【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は、前記
操作手段を前記第２油路の圧力低下に伴って中立弁を開
放し、前記第２油路の圧力上昇に伴って中立弁を閉塞す
るよう、中立弁に直接作用するパイロット油路で構成し
てある点にあり、その作用は次の通りである。

【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は、前記
変速設定系に変速設定位置を計測するポテンショメータ
を備えると共に、前記中立弁を電磁操作型に構成し、前
記操作手段をポテンショメータからの信号に基づいて変
速設定系が中立位置にあることを判別した際に中立弁を
開放位置に操作する制御系で構成してある点にあり、そ
の作用は次の通りである。

【０００９】〔作用〕上記第１の特徴によると、変速操
作具を中立位置に設定した場合には操作手段が中立弁を
開放操作して第２油路の圧力をドレン油路の逃がす結
果、機体を完全に停止させ、又、変速操作具を中立位置
から前進側に操作した場合には従来例のように中立弁を
閉塞操作するためのストロークを操作すること無く、該
変速操作具を中立位置から僅かに前進側に操作するだけ
で第１油路に対して作動油の供給が可能になると共に、
該操作具の操作量の操作に対応した量の作動油を送り得
るものとなる。つまり、本発明では中立弁を機体を後進
させる油路の側にのみ備えた構成であるが、変速操作具
を中立位置に設定した場合に油圧ポンプを正確に中立位
置に設定しなくとも油圧ポンプから第２油路の側に対し
て僅かに作動油が流れ出す程度に設定することを許して
変速操作具が中立位置にある状態で走行機体が微速で移
動する現象を回避し得るものになると同時に、変速操作
具を中立位置から前進側に操作した場合には中立弁が開
放状態にあっても即座に第１油路に対して作動油を供給
して機体の前進を可能にするものとなる。

【００１０】上記第２の特徴によると、操作手段を油路
等で形成できるので、変速設定系と中立弁とを機械式に
連係したものと比較して可動部材等を用いない簡単な構
造で該中立弁を操作し得るものとなる。

【００１１】上記第３の特徴によると、電気的に変速設
定系の中立位置を計測して電磁操作型の中立弁を開放操
作するよう構成したので、操作手段を機械式に連係した
ものと比較して中立弁の操作を開閉作動を迅速に行わせ
得るものとなると同時に、電気的な処理で中立位置の設
定を容易に行えるものとなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ステアリング
操作される駆動型の前車輪１、及び、駆動型の後車輪２
を備えた走行機体３の前部にエンジン４を搭載すると共
に、この走行機体３の後部にエンジン４からの動力が伝
えられる静油圧式の無段変速装置５、及び、ミッション
ケース６を配置し、このミッションケース６からの動力
を後車輪２に伝える後車軸ケース７をミッションケース
６に連結状態に備え、このミッションケース６からの動
力を前車輪１に伝える前車軸ケース８を機体中央部に配
置し、又、走行機体３の中央部に運転座席９を配置し、
走行機体３の後端部に対しリフトシリンダ１０で駆動昇
降するリンク機構１１を介し苗植付装置Ａを連結して作
業機としての乗用型の田植機を構成する。

【００１３】前記運転座席９の右側部に苗植付装置Ａの
昇降制御と植付クラッチＣ（後述する）の入り切り操作
とを行う昇降レバー１２を備え、運転座席９の前方位置
に前記無段変速装置５を操作する変速操作具としての主
変速レバー１３を配置し、運転座席９の左側部に前記ミ
ッションケース６内のギヤ式の副変速機構（後述する）
を操作する副変速レバー１４を備えている。尚、前記植
付クラッチＣは、前記ミッションケース６に内蔵され、
このミッションケース６から苗植付装置Ａに対して動力
を伝える伝動軸１５が決まった回転位相にある場合にの
み切り操作を許容して苗植付装置Ａの植付アーム（後述
する）が圃場との接触を回避した姿勢で動力を遮断する
よう構成されている。

【００１４】苗植付装置Ａは、前記伝動軸１５を介して
伝えられる動力でロータリケース１６に一対ずつ備えた
植付アーム１７，１７で成る植付機構を作動させて苗載
せ台１８に載置したマット状苗Ｗを植付アーム１７の植
付爪で切出して１株ずつ圃場面に移植するよう構成され
ている。

【００１５】図２に示すように、エンジン４から無段変
速装置５に対する伝動系が形成され、この伝動系ではエ
ンジン４の出力軸４Ａに対してゴムカップリング２１を
介して連結する第１中間軸２２、この第１中間軸２２の
後端に対してゴムカップリング２１を介して連結する多
板式の主クラッチ２３、この主クラッチ２３から動力が
伝えられ、かつ、前記前車軸ケース８を前後方向に貫通
する第２中間軸２４、この第２中間軸２４からの動力が
伝えられ、かつ、無段変速装置５の入力軸５Ａに対して
動力を伝えるよう両端にオルダム継手式のジョイント
Ｊ，Ｊが形成された第３中間軸２５夫々を備えて構成さ
れている。又、ミッションケース６からの変速動力を前
車輪１に伝えるよう無段変速装置５の後面側から前面側
に貫通する走行伝動軸２６からの動力を前車輪ケース８
の入力軸８Ａに伝えるよう両端にユミバーサルジョイン
ト２７，２７を備えた駆動軸２８を備えて走行用の伝動
系が形成されている。

【００１６】図３に示すように、前記オルダム継手式の
ジョイントＪ，Ｊは第３中間軸２５の両端部のスプライ
ン部に外嵌支持される咬合部材２９と、夫々の咬合部材
２９の咬合爪２９Ａが係入する咬合溝３０Ａを有した被
咬合部材３０とで構成され、前部の咬合部材２９の咬合
爪２９Ａの径方向での形成方向と、後部の咬合部材２９
の咬合爪２９Ａの径方向での形成方向とを回転方向で９
０度の位相差（互いに直交する姿勢）を設定することで
伝動時の軸芯のズレをジョイントＪ，Ｊで吸収して異音
の発生を阻止し乍ら円滑な伝動を可能にするものとなっ
ている。

【００１７】図４に示すように、前記無段変速装置５は
入力軸５Ａからの動力で駆動される可変容量型の油圧ポ
ンプＰと、この油圧ポンプＰから供給される作動油で駆
動される油圧モータＭとを備え（詳細は後述する）、前
記ミッションケース６の内部には油圧モータＭからの変
速動力が伝えられる第１軸３３からの動力を前記副変速
レバー１４で操作されるギヤ式の副変速機構３４を介し
て後車輪２の差動機構３５に伝える伝動系と、この差動
機構３５に伝えられる動力を分岐して前記走行伝動軸２
６に伝える伝動系と、第１軸３３からの動力を第２軸３
６に備えたギヤを介して第３軸３７のギヤ変速系に伝
え、この第３軸３７からの動力を更にギヤ式に第４軸３
８、及び、第５軸３９に伝え、この第５軸３９からの動
力をミッションケース６の後面の第１動力取出し軸３９
Ａに伝え、更に、前記伝動軸１５に伝える苗植付装置Ａ
を駆動する伝動系を備え、又、エンジン４からの動力と
等しい回転数の動力を第６軸４０を介してミッションケ
ース後面の第２動力取出し軸４０Ａに伝える伝動系が形
成されている。尚、第３軸３７と第４軸３８との間には
圃場面に対する走行方向での苗の植付間隔を調節するギ
ヤ式の株間変速機構４１を備え、第４軸３８には苗植付
装置Ａから過負荷が作用した際に伝動を遮断するジャン
プクラッチ４２を備え、第５軸３９には前記植付クラッ
チＣを備えている。

【００１８】図５に示すように、第３軸３７、第５軸３
９に形成されたギヤの下部の位置までミッションケース
６の内部の潤滑油の液面レベルＬを設定し、これら第３
軸３７、第５軸３９に形成されたギヤの外周と近接する
位置の内周面が達する油案内部４３をミッションケース
６の内面に形成することで、伝動時には第３軸３７、第
５軸３９に形成されたギヤの回転によってギヤモータ式
に潤滑油を吸い上げて最上部の第４軸３８の高さまで供
給できるようになっている。尚、後車輪２に対する差動
機構３５からの動力は前記後車軸ケース７を介して後車
輪２に伝えられるようになっている。

【００１９】図８に示すように、無段変速装置５は、可
変容量型の油圧ポンプＰと、この油圧ポンプＰからの作
動油の供給で駆動される油圧モータＭとを備えると共
に、油圧ポンプＰと油圧モータＭとの間に第１油路Ｄ１
と第２油路Ｄ２との一対の油路を形成して静油圧式に構
成されている。尚、油圧ポンプＰは内部に斜板角の調節
で作動油の吐出方向の切換と吐出量の調節を行うアキシ
ャルプランジャ型に構成され（図示せず）又、油圧モー
タＭは油圧ポンプＰから供給される作動油の供給方向で
回転方向が決まり、かつ、作動油の供給量で回転速度が
設定されるアキシャルプランジャ型に構成されている
（図示せず）。そして、この無段変速装置５の駆動力に
よって機体３を前進させる場合に油圧ポンプＰからの作
動油を第１油路Ｄ１を介して油圧モータＭに送ると共
に、第２油路Ｄ２を介して油圧ポンプＰに戻し、機体３
を後進させる場合には油圧モータＭからの作動油を第２
油路Ｄ２を介して油圧モータＭ側に送ると共に、第１油
路Ｄ１を介して油圧ポンプＰに戻すよう作動油の流動方
向が設定され、これらの油路Ｄ１，Ｄ２にはエンジン４
で駆動されるチャージポンプ４６からの作動油をチェッ
ク弁４７を介して供給する系、第１油路Ｄ１、第２油路
Ｄ２の何れか一方の油路の圧力の増大時に他方の油路に
圧力を逃がすリリーフ弁４８，４８、及び、第２油路Ｄ
２の圧力低下時には開放作動し、第２油路Ｄ２の圧力上
昇時には閉塞作動するようパイロット油路４９Ｐからの
パイロット圧で切換操作され、開放作動時には第２油路
Ｄ２の圧をドレン油路Ｔに逃がす中立弁４９を備えてい
る。尚、パイロット油路４９Ｐで請求項１の操作手段Ｋ
が構成されている。

【００２０】図６、図７に示すように、該無段変速装置
５の側面には斜板角の調節で油圧ポンプＰからの作動油
量を調節するトラニオン軸５０と、このトラニオン軸５
０に備えた調速レバー５１を中立姿勢に戻す中立付勢機
構Ｂとを備え、又、これらの後部位置には電動式の変速
モータ５２を備えると共に、この変速モータ５２のピニ
オンギヤ５２Ａに咬合するセクタギヤ５３を横向き軸芯
の支軸５４周りで揺動自在に備え、このセクタギヤ５３
に形成したアーム部５３Ａと調速レバー５１とをロッド
５５を介して連係し、セクタギヤ５３の軸芯と同軸芯に
無段変速装置５の変速状態を計測するポテンショメータ
型の変速センサ５６を備えている。又、中立付勢機構Ｂ
はトラニオン軸５０と一体揺動する戻しレバー５７にロ
ーラ５８を遊転支承し、このローラ５８との接当で戻し
レバー５７を中立位置の復元操作するカム面５９Ａを形
成したカム部材５９を横向き姿勢の支軸６０に揺動自在
に支持し、かつ、カム面５９Ａをローラ側に接触する側
に付勢力を作用させる戻しバネ６１を備えて構成されて
いる。

【００２１】図９に示すように、主変速レバー１３の変
速位置を計測するよう該レバー１３の基端部にレバーセ
ンサ６２を備え、このレバーセンサ６２と変速センサ５
６とからの信号に基づいて変速モータ５２を制御する制
御装置６３とを備えて変速制御系が構成されている。こ
の制御装置６３はマイクロプロセッサ（図示せず）を備
えて成り、主変速レバー１３を中立位置Ｎから前進域Ｆ
及び後進域Ｒに変速操作した場合にはレバーセンサ６２
で計測される設定信号値と変速センサ５６からの信号値
とが釣り合うまで変速モータ５２を駆動して変速制御を
行うプログラムが設定され、又、主変速レバー１３を中
立位置Ｎに設定した場合には同様の制御によって調速レ
バー５１を中立姿勢に操作するようプログラムが設定さ
れている。

【００２２】又、調速レバー５１が中立位置Ｎにある場
合には油圧ポンプＰからの作動油が第２油路Ｄ２に対し
て極めて僅かに送り出されるよう機械的な連係を設定す
ることで主変速レバー１３が中立位置Ｎにある場合に
は、第２油路Ｄ２の圧力低下に伴って中立弁４９が開放
作動する結果、第２油路Ｄ２の圧をドレン油路Ｔの逃が
して機体３を完全に停車させるようになっており、この
停車状態から主変速レバー１３を前進側に操作した場合
には油圧ポンプＰから油圧モータＭに対する作動油の供
給量を、殆ど零の状態から徐々に増大させてショックを
発生させずに円滑な増速を行い得るようになっている。
尚、主変速レバー１３の操作位置に対する作動油の供給
量をグラフ化すると図１０に示す如く、主変速レバー１
３を中立位置Ｎから機体後進側に操作した場合には従来
例と同様に所定量操作した時点で既に増大した量の作動
油が供給されるものの、主変速レバー１３を中立位置Ｎ
から機体前進側に操作した場合には滑らかに作動油の増
大を図ってショックを発生させずに微速での前進を可能
にするものとなっている。

【００２３】このように、本発明では単一の中立弁４９
を後進側の第２油路Ｄ２に備えたことによって中立付勢
機構Ｂからの付勢力で調速レバー５１を中立姿勢に設定
した場合に油圧ポンプＰからの作動油の吐出量を零にす
る微妙な調節を行わずとも、後進側、即ち油圧ポンプＰ
から第２油路Ｄ２の側に僅かに作動油が流れ出す程度の
調節でも機体３の移動を完全に停止させ得るものとな
り、しかも、主変速レバー１３を中立位置Ｎから前進域
Ｆに向けて操作した場合には中立弁４９の閉塞作動が遅
れ、開放状態にあっても油圧モータＭの駆動を開始でき
るのでレバー１３の操作と連動して前進側、即ち第１油
路Ｄ１の側に対する作動油の供給量を滑らかに増大させ
て円滑な増速を可能にして、田植機のように機体３を停
止状態から専ら前進させて作業を行うものでも走行開始
時の滑らかな増速で快適な作業を可能にするものとなっ
ている。尚、中立弁４９が開放状態のまま油圧ポンプＰ
から油圧モータＭの側に作動油の供給が開始された場合
には、この中立弁４９の開放位置で弁内のオリフィスの
作用で多少とも油圧モータＭから油圧ポンプＰに対して
作動油が戻されるものの、戻される作動油が大きく減少
するので、チャージポンプ４６からの第２油路Ｄ２に対
して作動油を補給して油圧ポンプＰからの作動油の送出
し量を減少させないものとなっている。

【００２４】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、図１１に示すように、中立弁４９を電
磁弁で構成して変速設定系が中立位置Ｎに設定された場
合、電気的に開放位置に操作し、中立位置Ｎから増速方
向に操作された場合には電気的に閉塞操作するよう制御
装置６３と連係して構成することも可能である。この構
成の場合には制御装置６３から中立弁４９を制御する信
号系で操作手段Ｋが構成される。尚、の別実施の形態で
前記実施の形態と同じ機能を有するものには実施の形態
と同じ番号、符号を附した。

【００２５】又、本発明は変速操作具と中立弁とを機械
式に連係することが可能であり、油圧ポンプの制御を人
為操作力で行うよう構成することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】従って、変速操作具を中立位置に設定し
た場合には機体が微速で移動する現象を阻止すると同時
に、機体を停止状態から前進させる場合にはショックを
発生させることなく円滑に機体を発進させ得る無段変速
装置が合理的に構成された（請求項１）。又、中立弁を
油圧操作式に構成することで中立弁を開閉操作する系が
小型で簡便に構成でき（請求項２）、又、電気式に中立
弁を開閉操作するよう構成したことによって変速操作具
と中立弁とを正確に連係させて変速操作具が中立位置に
ある場合には確実に機体の移動を阻止し、しかも、変速
操作具を中立位置から後進側に操作した場合には大きい
ストロークを操作しなくとも機体の後進を可能にするも
のとなった（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】伝動系の側面図

【図３】第３中間軸のジョイント部の分解斜視図

【図４】ミッションケースの伝動系を示す線図

【図５】ミッションケースの縦断面図

【図６】無段変速装置の操作系の側面図

【図７】無段変速装置の操作系の詳細を示す側面図

【図８】無段変速装置の油圧回路図

【図９】変速制御系のブロック回路図

【図１０】主変速レバーの操作量に対する作動油を供給
量をグラフ化した図

【図１１】無段変速装置の別実施の形態を表す油圧回路
図

【符号の説明】

４ エンジン １３ 変速操作具 ４９ 中立弁 ５６ ポテンショメータ ６３ 制御装置 Ｄ１ 第１油路 Ｄ２ 第２油路 Ｋ 操作手段 Ｍ 油圧モータ Ｐ 油圧ポンプ Ｎ 中立位置 Ｆ 前進域 Ｒ 後進域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンで駆動される可変容量型の油圧
   ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油を回転
   力に変換して走行系に伝える油圧モータと、油圧ポンプ
   と油圧モータとの間に形成される機体前進用の第１油路
   と、油圧ポンプと油圧モータとの間に形成される機体後
   進用の第２油路と、油圧ポンプを制御する変速操作具と
   を備えると共に、変速操作具を中立位置から前進域に大
   きく操作するほど第１油路を介して油圧ポンプから油圧
   モータに供給される作動油量を増大させ、変速操作具を
   中立位置から後進域に大きく操作するほど第２油路を介
   して油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油量を
   増大させ、変速操作具を中立位置に設定すると前記第１
   油路及び第２油路夫々への作動油の供給量を最も小さく
   するよう該変速操作具と油圧ポンプとを連係させてある
   作業機の無段変速装置であって、 前記変速操作具を中立位置に設定した際に、操作手段の
   作用による開放作動で前記第２油路の圧力をドレン油路
   に逃がす中立弁を備えている作業機の無段変速装置。
2. 【請求項２】 前記操作手段を前記第２油路の圧力低下
   に伴って中立弁を開放し、前記第２油路の圧力上昇に伴
   って中立弁を閉塞するよう、中立弁に直接作用するパイ
   ロット油路で構成してある請求項１記載の作業機の無段
   変速装置。
3. 【請求項３】 前記変速設定系に変速設定位置を計測す
   るポテンショメータを備えると共に、前記中立弁を電磁
   操作型に構成し、前記操作手段をポテンショメータから
   の信号に基づいて変速設定系が中立位置にあることを判
   別した際に中立弁を開放位置に操作する制御系で構成し
   てある請求項１記載の作業機の無段変速装置。