作業車両用トランスミッション
【課題】バックホーローダにおいて、多段化によって走行性能を良好に維持しつつ、低速で行われる作業時の変速をスムーズに行う。
【解決手段】このトランスミッション６は、入力軸４０、中間軸４１，４２、出力軸４３，４４、動力伝達機構、及び動力伝達経路を切り換える制御部を備えている。動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチＲと、速度段を切り替えるための第１〜第３クラッチＣ１〜Ｃ３と、を含み、前進用クラッチは速度領域を切り換えるための前進低速用クラッチＦＬ及び前進高速用クラッチＦＨを有している。制御部は、ローダ作業に用いられる前進１速〜３速においては、前進低速用クラッチＦＬ、前進高速用クラッチＦＨ、第１〜第３クラッチＣ１〜Ｃ３のうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える。
【解決手段】このトランスミッション６は、入力軸４０、中間軸４１，４２、出力軸４３，４４、動力伝達機構、及び動力伝達経路を切り換える制御部を備えている。動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチＲと、速度段を切り替えるための第１〜第３クラッチＣ１〜Ｃ３と、を含み、前進用クラッチは速度領域を切り換えるための前進低速用クラッチＦＬ及び前進高速用クラッチＦＨを有している。制御部は、ローダ作業に用いられる前進１速〜３速においては、前進低速用クラッチＦＬ、前進高速用クラッチＦＨ、第１〜第３クラッチＣ１〜Ｃ３のうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッション、特に、ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両としてのバックホーローダは、車両の前方にローダバケットを有し、後方にバックホーを有している。また、運転室に設けられた運転席は、走行時やローダバケットでの作業時には前方を向くように、またバックホーでの作業時には後方を向くように、回転可能に構成されている。
【０００３】
以上のようなバックホーローダには、多軸式のトランスミッションが搭載されている。このトランスミッションは、エンジンからの動力が入力される入力軸と、車輪に動力を出力する出力軸と、入力軸と出力軸との間に配置された１つ以上の中間軸と、を有している。また、各軸には、前後進切換用の油圧クラッチ及び速度段切換用の複数の油圧クラッチが設けられている。なお、以下では、油圧クラッチを単に「クラッチ」と記す。
【０００４】
ここで、従来のトランスミッションにおける前後進切換用クラッチは、それぞれ１つの前進用クラッチ及び後進用クラッチを有している。しかし、このような構成では、前進時の変速段数が制限されて多段構成にすることができない。このため、中速から高速での走行において、加速性が悪い。
【０００５】
そこで、速度段切換用クラッチの個数を増やして多段化することが考えられる。しかし、速度段切換用クラッチの個数を増やすと、部品点数が増え、トランスミッション全体が大型化される。また、速度段切換用クラッチの個数を増やすと、前進側だけではなく、多段化が不要な後進側の段数も増えてしまう。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１に示されるようなトランスミッションが提供されている。この特許文献１に示されたトランスミッションは、入力軸と、２つの中間軸と、出力軸と、を備えている。そして、入力軸に後進用クラッチ及び前進低速用クラッチが設けられ、一方の中間軸に前進高速用クラッチが設けられている。また、速度段切換用クラッチとして３つのクラッチが設けられている。
【０００７】
以上のように、特許文献１に示されたトランスミッションでは、前進時の低速・高速の切換用として前進用低速クラッチと前進用高速クラッチを有し、速度段切換用クラッチとして第１〜第３のクラッチを有しているので、前進６段の速度段が得られ、少ない部品点数で多段化が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３０２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
バックホーローダの特有の使用態様として、作業現場においてローダ作業に用いられるだけではなく、作業現場間を移動したり、あるいはバックホーローダが格納されている場所から作業現場まで自走したりするような用いられ方がある。このため、バックホーローダには、良好な作業性のみならず、良好な走行性能も求められる。
【００１０】
ここで、特許文献１に示されるような構成によって多段化されたバックホーローダは、中速から高速における加速性が向上されている。このため、良好な走行性能を有している。
【００１１】
一方、ローダ作業時においては、低速度段を用いて作業が行われるが、この低速度段の間の変速時に、応答性が悪いという問題がある。これは、変速時に、前進低速用クラッチと前進高速用クラッチとの間で切換が行われるとともに、速度段切換用クラッチの間においても切換が行われるからである。この変速時のクラッチ切換に伴う応答性の悪化については、後に詳述する。
【００１２】
そして、変速時の応答性が悪いと、変速途中で、エンジンからのトルクが車輪に伝達されないトルク切れの期間が長くなる。変速時にトルク切れの期間が長いと、変速途中で車両の速度が大きく低下することになる。このような変速時の車両速度の低下は、特に低速で作業しているときには相対的に大きくなるので、オペレータにとって違和感があり、また変速時のショックが大きくなる。また、変速時の応答性の悪化は、迅速な作業の妨げになる。
【００１３】
本発明の課題は、作業車両において、多段化によって走行性能を良好に維持しつつ、主に作業時に使用される低速度段での変速をスムーズに行えるようにすることにある。
【００１４】
ここで、特許文献１において、低速度段の間で変速を行った場合の応答性の悪化について詳細に説明する。特許文献１のトランスミッションにおいて、各変速段のクラッチのオン、オフは図１に示す通りである。図１において、「○」はクラッチオン（クラッチ係合状態＝動力伝達状態）を示している。なお、図１では前進側のみを示している。
【００１５】
図２は、特許文献１のトランスミッションにおいて、例えば前進２速（Ｆ２）から前進３速（Ｆ３）に変速する場合の各クラッチの指令油圧の変化を示したものである。図１から明らかなように、前進２速では前進高速用クラッチＦＨと速度段切換用の第１クラッチＣ１とがオンされ、前進３速では前進低速用クラッチＦＬと速度段切換用の第２クラッチＣ２とがオンされる。
【００１６】
図２（ａ）は前進２速から３速に変速される場合にオンされる第２クラッチＣ２の指令油圧の変化を示し、同図（ｂ）はこの変速時にオフされる第１クラッチＣ１の指令油圧の変化を示している。また、同図（ｃ）は前進２速から３速に変速される場合にオンされる前進低速用クラッチＦＬの指令油圧の変化を示し、同図（ｄ）はこの変速時にオフされる前進高速用クラッチＦＨの指令油圧の変化を示している。
【００１７】
前進２速から３速に変速を行う場合には、前述のように、前進低速用クラッチＦＬ及び第２クラッチＣ２が用いられる（オンにされる）。このとき、迅速な変速を行うために両クラッチに対して同時にオン指令をすることが考えられる。しかし、両クラッチに同時にオン指令を与えると、前進低速用クラッチＦＬと第２クラッチＣ２のいずれが先に実際にクラッチ係合状態になるのか保証されない。仮に第２クラッチＣ２より先に前進低速用クラッチＦＬがオンになると、前進２速でオン状態であった第１クラッチＣ１と前進低速用クラッチＦＬとが過渡的にオンになる。前進低速用クラッチＦＬと第１クラッチＣ１とがオンになると、図１から明らかなように前進１速になる。
【００１８】
以上のように、前進２速から３速にシフトアップ操作をしたにもかかわらず、過渡的に前進１速にシフトダウンされる場合が起こり得る。すると、オペレータとしては、前進２速から３速に加速したにもかかわらず、一時的に減速されることになり、変速時のショックが大きくなる。
【００１９】
以上のような変速時の不具合を避けるためには、図２に示すようなタイミングで各クラッチを制御する必要がある。
【００２０】
すなわち、前進２速から３速への変速操作がなされると、図２に示すように、まず速度段切換用の第２クラッチＣ２に対して、タイミングｔ１で先にオン指令が出力される。次に、第２クラッチＣ２においてフィルオンが検出された時点で前進低速用クラッチＦＬに対してオン指令が出力される。なお、フィルオンとは、油圧クラッチにおけるピストン背面のシリンダ室に作動油が充満された状態である。そして、前進低速用クラッチＦＬに供給される作動油の油圧が所定以上になったタイミングｔ２で、前進３速への変速が完了する。
【００２１】
このようなタイミングで各クラッチをオンすることにより、シフトアップ操作のときに一時的に減速されるような不具合を避けることができる。
【００２２】
しかし、以上のようなタイミングで各クラッチの制御を行うと、オペレータが変速操作をしたタイミングｔ１から、前進３速への変速が完了するタイミングｔ２までの時間が長くなる。すると、変速途中でトルク切れが生じ、その期間が長くなる。特に、ローダ作業等を行う低速度領域で長い期間トルク切れが生じると、その間に車両の速度が大きく低下し、前進３速への変速が完了した時点でショックが生じることになる。また、変速の応答性が悪いので、迅速な作業を行うことができない。
【００２３】
なお、中速度段から高速度段を用いて走行を行う中速度から高速度領域では、変速のために長い時間を要してトルク切れが生じても、車両の慣性が大きいので速度はそれほど低下しない。このため、変速完了時にオペレータに与えるショックは比較的小さい。
【００２４】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、特にローダ作業等を行う低速度領域において、変速時のショックを少なくし、かつ迅速な変速によって作業性を良好にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
第１発明に係る作業車両のトランスミッションは、ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションであって、動力が入力される入力軸と、作業車両の車輪に連結される出力軸と、入力軸と出力軸との間に配置された少なくとも１つの中間軸と、入力軸から中間軸を介して出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、入力軸から出力軸への動力伝達経路を切り替える切換手段と、を備えている。動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、速度段を切り替えるための複数の速度段切換用クラッチと、を含み、前進用クラッチ及び後進用クラッチの少なくとも一方は速度領域を切り換えるための複数のクラッチを有している。切換手段は、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える。
【００２６】
ここでは、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみが切り換えられ、変速される。このため、従来のトランスミッションのように２つのクラッチを切り換える場合に比較して変速に要する時間が短縮される。したがって、変速時のショックを抑えることができ、しかも迅速な変速によって作業性を良好にすることができる。
【００２７】
第２発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１発明のトランスミッションにおいて、切換手段は、ローダ作業用速度段より高速の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの少なくとも１つの速度領域切換用クラッチを切り換える。
【００２８】
ここでは、高速の変速段においては２つのクラッチの切換によって変速がなされる場合がある。しかし、高速度領域では、変速に長い時間を要しても車両の速度低下が少ないので、オペレータに与える変速時のショックは小さい。
【００２９】
第３発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１又は第２発明のトランスミッションにおいて、前進用クラッチは前進用第１クラッチ及び前進用第２クラッチ有し、速度段切換用クラッチは、第１クラッチ、第２クラッチ、及び第３クラッチを有している。切換手段は、各速度段で各クラッチを以下のように制御する。
【００３０】
前進１速では前進用第１クラッチと第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３１】
前進２速では前進用第１クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３２】
前進３速では前進用第２クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３３】
前進４速では前進用第１クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態する。
【００３４】
前進５速では前進用第２クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３５】
後進１速では後進用クラッチと第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３６】
後進２速では後進用クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３７】
後進３速では後進用クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３８】
ここでは、ローダ作業を行う前進１速から３速の間の変速時には、１つのクラッチのみの切換で変速が可能である。具体的には、前進１速と２速の間は、第１クラッチと第２クラッチとの間の切換のみで変速が可能である。前進２速と３速の間は、前進用第１クラッチと前進用第２クラッチとの間の切換のみで変速が可能である。
【００３９】
第４発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１発明のトランスミッションにおいて、前進用クラッチ及び後進用クラッチは入力軸に配置されている。
【００４０】
作業車両用のトランスミッションでは、一般的に、入力軸の回転数がもっとも高く、この回転が減速されて出力軸に伝達される。したがって、入力軸のトルクが最も小さい。この入力軸に、使用頻度の高い前進用クラッチ及び後進用クラッチが配置されているので、これらのクラッチの容量を小さくして小型化が可能になり、またこれらのクラッチの摩耗を抑えることができる。
【００４１】
第５発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１から第４発明のいずれかのトランスミッションにおいて、出力軸は、中間軸からの動力を前輪に伝達する前出力軸と、中間軸からの動力を後輪に伝達する後出力軸と、を有している。
【発明の効果】
【００４２】
以上のような本発明では、特に低速度領域で作業を行う作業車両において、多段化によって走行性能を良好に維持しつつ、低速度領域での変速時のショックを抑えることができる。また、迅速な変速によって作業性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のトランスミッションにおける前進時の各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図。
【図２】従来のトランスミッションにおける変速時の不具合を説明するための、各クラッチへの指令油圧の変化を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバックホーローダの外観斜視図。
【図４】前記バックホーローダのトランスミッションの概略構成図。
【図５】前記バックホーローダの制御ブロック図。
【図６】図４に示したトランスミッションにおける各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図。
【図７】前進１速の動力伝達経路を示す図。
【図８】前進２速の動力伝達経路を示す図。
【図９】前進３速の動力伝達経路を示す図。
【図１０】前進４速の動力伝達経路を示す図。
【図１１】前進５速の動力伝達経路を示す図。
【図１２】後進１速の動力伝達経路を示す図。
【図１３】後進２速の動力伝達経路を示す図。
【図１４】後進３速の動力伝達経路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
［全体構成］
図３に本発明の一実施形態による作業車両としてのバックホーローダ１の外観を示している。バックホーローダ１は、１台で掘削作業及び積み込み作業を行うことができる作業車両である。このバックホーローダは主に、本体２と、ローダ３と、バックホー４と、左右のスタビライザ５と、を備えている。
【００４５】
本体２は、エンジン及びトランスミッション６（図４参照）等の機器類を支持するフレーム１０と、フレーム１０に搭載された運転室１１と、それぞれ1対の前輪１２及び後輪１３と、を備えている。バックホーローダ１の特徴的な構成として、前輪１２の径に比較して後輪１３の径は大きくなっている。したがって、前輪１２に連結されたアクスルは後輪１３に連結されたアクスルの位置より低い位置に配置されている。エンジン及びトランスミッション等の機器類は、外装カバー１４によって覆われている。運転室１１の内部には、オペレータが着座する運転席１６が設けられている。運転席１６は、前方向きの位置と後方向きの位置とで回転が可能である。また、運転室１１の内部には、ステアリングや、各種のペダル、ローダ３やバックホー４を操作するための操作部材、前後進切換操作のための前後進切換レバー、変速操作のための変速レバー等が設けられている。
【００４６】
エンジンはフレーム１０の前部に搭載されている。エンジンは、トランスミッション及びアクスルを介して前輪１２及び後輪１３を駆動し、また各種油圧機器を作動させるための油圧ポンプを駆動する。
【００４７】
トランスミッション６は、詳細は後述するが、図４に示すように、複数の軸を有しており、リバース軸を除く各軸には、油圧クラッチ又は油圧ブレーキが設けられている。
【００４８】
ローダ３は、運転室１１の前方に配置されており、積み込み作業を行うための作業機である。ローダ３は、ローダアーム２０と、ブラケット２１と、リンク２２と、ローダバケット２３と、バケットシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、を有している。
【００４９】
ローダアーム２０は、基端部がフレーム１０に回動自在に支持され、先端にローダバケット２３が回動自在に装着されている。ブラケット２１は、基端部がローダアーム２０に回動自在に支持され、先端にはバケットシリンダ２４のロッドの先端とリンク２２の一端とが回動自在に連結されている。バケットシリンダ２４の基端部はフレーム１０に回動自在に支持されている。また、リンク２２の先端はバケット２３に回動自在に連結されている。アームシリンダ２５は、基端部がフレーム１０に回動自在に支持され、アームシリンダ２５のロッドの先端がローダアーム２０の長手方向の中間部に回動自在に連結されている。
【００５０】
以上のような構成によって、アームシリンダ２５のロッドが突出するとローダアーム２０が上方に回動し、アームシリンダ２５のロッドが後退するとローダアーム２０が下方に回動する。また、バケットシリンダ２４のロッドが突出すると、ブラケット２１が前方に回動し、リンク２２が前方に移動してローダバケット２３が下方に回動する。逆に、アームシリンダ２４のロッドが後退すると、ブラケット２１が後方に回動し、リンク２２が後方に移動してローダバケット２３が上方に回動する。
【００５１】
バックホー４は、運転室１１の後方に配置されており、掘削作業を行うための作業機である。バックホー４は、ブーム３０と、アーム３１と、バケットリンク３２と、バックホーバケット３３と、ブームシリンダ３４と、アームシリンダ３５と、バケットシリンダ３６と、を有している。ブーム３０は、基端部が図示しないブラケットを介してフレーム１０に左右方向に回動可能に支持されている。ブーム３０の先端部にはアーム３１の基端部が回動自在に連結され、アーム３１の先端にバックホーバケット３３が回動自在に連結されている。ブームシリンダ３４は、一端がフレーム１０に取り付けられたブラケット（図示せず）に回動自在に連結され、他端がブーム３０に固定されたブームブラケット３７に回動自在に連結されている。アームシリンダ３５は、一端がブームブラケット３７に回動自在に連結され、他端がアーム３１の基端部に回動自在に連結されている。バケットシリンダ３６は、基端部がアーム３１に回動自在に連結され、先端がバケットリンク３２に回動自在に連結されている。
【００５２】
以上のような構成によって、ブームシリンダ３４のロッドが突出するとブーム３０は下方に回動し、ブームシリンダ３４のロッドが後退するとブーム３０は上方に回動する。また、アームシリンダ３５のロッドが突出するとアーム３１は下方に回動し、アームシリンダ３５のロッドが後退するとアーム３１は上方に回動する。さらに、バケットシリンダ３６のロッドが突出すると、バケットリンク３２を介してバックホーバケット３３が回動し、バックホーバケット３３の開口部がアーム３１に接近する。一方、バケットシリンダ３６のロッドが後退すると、バケットリンク３２を介してバックホーバケット３３が回動し、バックホーバケット３３の開口部がアーム３１から離間する。
【００５３】
なお、図示していないが、バックホー４は、ブーム３０をフレーム１０に連結しているブームブラケットを左右方向に回動するためのブラケットシリンダを有している。ブラケットシリンダの一端はフレーム１０に回動自在に連結され、他端はブームブラケットに回動自在に連結されている。ブラケットシリンダのロッドが突出すると、ブームブラケットは左右方向の一方側に回動し、ブラケットシリンダのロッドが後退すると、ブームブラケットは左右方向の他方側に回動する。
【００５４】
左右のスタビライザ５は、バックホー４による作業時に、バックホーローダ１の姿勢を安定させて転倒を防止するためのものである。左右のスタビライザ５はそれぞれフレーム１０の後左部及び後右部に設けられている。このスタビライザ５を、バックホーローダ１の左右側方に張り出した状態で接地し、後輪１３が地面から離れるまでバックホーローダ１の本体後部を持ち上げることにより、掘削作業時のバックホーローダ１の姿勢を安定させることができる。
【００５５】
［トランスミッション］
図４にトランスミッション６の概略構成を示す。このトランスミッション６は、動力が入力される入力軸４０と、第１中間軸４１と、第２中間軸４２と、前出力軸４３と、後出力軸４４と、リバース軸４５と、を有している。各軸４０〜４５は互いに平行に配置されている。また、このトランスミッション６は、ロックアップクラッチ４６を有するトルクコンバータ４７を有している。
【００５６】
＜入力軸４０＞
入力軸４０は、トルクコンバータ４７を介して、あるいはロックアップクラッチ４６を介してエンジンからの動力が入力される。各軸４０〜４５のうちで、この入力軸４０が最も高い位置に配置されている。入力軸４０には、入力軸ギアＧｉと、後進用クラッチＲと、前進低速用クラッチＦＬと、が設けられている。入力軸ギアＧｉは入力軸４０に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチＲと前進低速用クラッチＦＬの入力側は共通の入力軸クラッチパック５０を有しており、入力軸クラッチパック５０は入力軸４０に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチＲの出力側には後進用クラッチギアＧｃｒが設けられ、前進低速用クラッチＦＬの出力側には前進低速用クラッチギアＧｃｆｌが設けられている。後進用クラッチギアＧｃｒ及び前進低速用ギアＧｃｆｌは、ともに入力軸４０に対して相対回転自在に支持されている。
【００５７】
＜第１中間軸４１＞
第１中間軸４１は入力軸４０と前出力軸４３との間に配置されている。第１中間軸４１には、第１中間軸ギアＧｍ１と、第１クラッチＣ１と、前進高速用クラッチＦＨと、が設けられている。第１中間軸ギアＧｍ１は第１中間軸４１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチＣ１と前進高速用クラッチＦＨの入力側は共通の第１クラッチパック５１を有しており、第１クラッチパック５１は第１中間軸４１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチパック５１の外周には第１パックギアＧｐ１が設けられている。第１パックギアＧｐ１は前進低速用クラッチギアＧｃｆｌに噛み合っている。第１クラッチＣ１の出力側には第１クラッチギアＧｃ１が設けられ、前進高速用クラッチＦＨの出力側には前進高速用クラッチギアＧｃｆｈが設けられている。前進高速用クラッチギアＧｃｆｈは入力軸ギアＧｉに噛み合っている。第１クラッチギアＧｃ１及び前進高速用ギアＧｃｆｈは、ともに第１中間軸４１に対して相対回転自在に支持されている。
【００５８】
＜第２中間軸４２＞
第２中間軸４２は入力軸４０と前出力軸４３との間に配置されている。第２中間軸４２には、第２中間軸ギアＧｍ２と、第２クラッチＣ２と、第３クラッチＣ３と、が設けられている。第２中間軸ギアＧｍ２は、第２中間軸４２に相対回転不能に固定され、前進高速用クラッチギアＧｃｆｈに噛み合っている。第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３の入力側は共通の第２クラッチパック５２を有しており、第２クラッチパック５２は第２中間軸４２に相対回転不能に固定されている。第２クラッチパック５２の外周には第２パックギアＧｐ２が設けられている。第２パックギアＧｐ２は第１クラッチギアＧｃ１に噛み合っている。第２クラッチＣ２の出力側には第２クラッチギアＧｃ２が設けられ、第３クラッチＣ３の出力側には第３クラッチギアＧｃ３が設けられている。第３クラッチギアＧｃ３は第１パックギアＧｐ１に噛み合っている。第２クラッチギアＧｃ２及び第３クラッチギアＧｃ３は、ともに第２中間軸４２に対して相対回転自在に支持されている。
【００５９】
＜前出力軸４３＞
前出力軸４３は、各軸４０〜４５のうちで最も低い位置に配置されている。また、前出力軸４３は前輪１２に連結可能である。前出力軸４３には、駆動方式切換用クラッチＣＳが設けられている。この駆動方式切換用クラッチＣＳは、クラッチオンによって第２中間軸４２の動力を前出力軸４３に伝達し、クラッチオフによって第２中間軸４２と前出力軸４３との間の動力伝達を遮断する。すなわち、２輪駆動と４輪駆動とを切り換えるためのクラッチである。駆動方式切換用クラッチＣＳのクラッチパック５３は前出力軸４３に相対回転不能に固定されている。また、このクラッチＣＳの入力側には、第１前出力軸ギアＧｆ１と第２前出力軸ギアＧｆ２とが設けられている。これらの前出力軸ギアＧｆ１，Ｇｆ２は、ともに前出力軸４３に回転自在に支持されており、また両ギアＧｆ１，Ｇｆ２は互いに相対回転不能に固定されている。なお、両ギアＧｆ１，Ｇｆ２は１つの部材で構成されていてもよい。
【００６０】
＜後出力軸４４＞
後出力軸４４は、前出力軸４３より高い位置に配置されている。また、後出力軸４４は、従来のトランスミッションとは異なり、第２中間軸４２と別の軸で構成され、両者は切り離されている。後出力軸４４は後輪１３に連結可能である。後出力軸４４には、後出力軸ギアＧｒと、パーキングブレーキＰＢとが設けられている。後出力軸ギアＧｒは、後出力軸４４に相対回転不能に固定されており、第２前出力軸ギアＧｆ２と噛み合っている。
【００６１】
＜リバース軸４５＞
リバース軸４５には、後進用の第１ギアＧｂ１及び第２ギアＧｂ２が相対回転不能に設けられている。後進用第１ギアＧｂ１は後進用クラッチギアＧｃｒに噛み合っている。後進用第２ギアＧｂ２は第１パックギアＧｐ１に噛み合っている。
【００６２】
＜動力伝達機構＞
以上のように、複数のギア及びクラッチによって、入力軸４０から第１中間軸４１及び第２中間軸４２に動力を伝達する第１動力伝達機構が構成されている。また、第２中間軸ギアＧｍ２と、第１及び第２前出力軸ギアＧｆ１，Ｇｆ２と、駆動方式切換用クラッチＣＳと、によって、第２中間軸４２から前出力軸４３に動力を伝達するとともに、前出力軸４３から後出力軸４４に動力を伝達する第２動力伝達機構が構成されている。
【００６３】
なお、以上の各クラッチ及びパーキングブレーキＰＢは、複数の摩擦板を有し、油圧によって作動するピストンを備えた油圧クラッチ（ブレーキ）によって構成されている。
【００６４】
［制御ブロック］
図５に、変速制御に関する制御ブロックを示している。このバックホーローダ１は制御部６０を有している。制御部６０には、前後進切換用レバーの位置を検出するセンサ６１、及び変速レバーの位置を検出するセンサ６２が接続されている。また、制御部６０には、クラッチを制御するためのコントロールバルブ６３が接続されている。なお、図４では、１つのコントロールバルブ６３を示しているが、各クラッチに対応してそれぞれコントロールバルブが設けられている。すなわち、複数のコントロールバルブが制御部６０に接続されている。そして、制御部６０は、各センサ６１，６２からの信号を受けて、各コントロールバルブに制御信号を出力し、トランスミッション６の各軸に設けられた複数の油圧クラッチのオン／オフを制御する。具体的には、制御部６０は、変速レバーの操作を受けて、各クラッチのオン、オフを図６に示すように制御する。図６において、「○」はクラッチオン（クラッチ係合状態＝動力伝達状態）を示している。
【００６５】
［動作］
次に、各変速段における動力伝達経路について説明する。なお、ここでは、駆動方式切換用クラッチＣＳは常にオンで、前輪１２及び後輪１３にエンジンからの動力が伝達される４輪駆動の場合について説明する。
【００６６】
＜前進１速＞
前進１速（Ｆ１）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第１クラッチＣ１がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００６７】
この場合は、図７の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００６８】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第１クラッチＣ１→第１クラッチギアＧｃ１→第２パックギアＧｐ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００６９】
＜前進２速＞
前進２速（Ｆ２）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第２クラッチＣ２がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７０】
この場合は、図８の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７１】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７２】
＜前進３速＞
前進３速（Ｆ３）の場合は、前進高速用クラッチＦＨ及び第２クラッチＣ２がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７３】
この場合は、図９の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７４】
入力軸４０→入力軸ギアＧｉ→前進高速用クラッチギアＧｃｆｈ→前進高速用クラッチＦＨ→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７５】
＜前進４速＞
前進４速（Ｆ４）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７６】
この場合は、図１０の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７７】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７８】
＜前進５速＞
前進５速（Ｆ５）の場合は、前進高速用クラッチＦＨ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７９】
この場合は、図１１の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８０】
入力軸４０→入力軸ギアＧｉ→前進高速用クラッチギアＧｃｆｈ→前進高速用クラッチＦＨ→第１中間軸４１→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８１】
＜後進１速＞
後進１速（Ｒ１）の場合は、後進用クラッチＲ及び第１クラッチＣ１がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００８２】
この場合は、図１２の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８３】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第１クラッチＣ１→第１クラッチギアＧｃ１→第２パックギアＧｐ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８４】
＜後進２速＞
後進２速（Ｒ２）の場合は、後進用クラッチＲ及び第２クラッチＣ２がオン（動力伝達）され、他のクラッチはオフ（動力遮断）される。
【００８５】
この場合は、図１３の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８６】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８７】
＜後進３速＞
後進３速（Ｒ３）の場合は、後進用クラッチＲ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００８８】
この場合は、図１４の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８９】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００９０】
［ローダ作業に用いられる速度段］
各速度段においては、以上のような動力伝達経路で動力が伝達される。ここで、一般的には、車両の最高速度は約４０km/hである。また、ローダ作業は、約１２km/h以下の速度で行われ、速度段としては１速〜３速が用いられる。
以下に、前進時の各速度段における標準的な速度を示す。
前進１速：０km/h〜５．５km/h
前進２速：０km/h〜１１．０km/h
前進３速：９．０km/h〜１６．４km/h
前進４速：１４．４km/h〜２５．６km/h
前進５速：２３．６km/h〜４０．０km/h
【００９１】
［特徴］
このような実施形態では、ローダ作業の際に選択される前進１速〜３速間の変速時には、１つのクラッチの切換のみで変速が可能である。具体的には、前進１速と２速の間の変速は、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の切換のみで可能である。また前進２速と３速の間の変速は、前進低速用クラッチＦＬと前進高速用クラッチＦＨの切換のみで可能である。
【００９２】
このため、素早い変速が可能になり、変速時における車両の速度低下が小さく、変速時のショックを抑えることができる。また、同様の理由により、迅速な作業が可能になる。
【００９３】
また、バックホーローダにおいて使用頻度の高い後進用クラッチＲと前進低速用クラッチＦＬとを、負荷トルクのもっとも小さい入力軸４０に設けているので、これらのクラッチ容量を小さくすることができる。また、これらのクラッチの摩耗を抑えることができる。
【００９４】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００９５】
（１）前記実施形態では、前進用クラッチとして前進低速用クラッチ及び前進高速用クラッチを設けたが、これらに追加して前進中速用クラッチを設けてもよい。また、前進側に代えて後進側に同様の複数のクラッチを設けてもよい。さらに、前進側と後進側の両方に同様の複数のクラッチを設けてもよい。
【００９６】
（２）前記実施形態では、本発明をバックホーローダに適用したが、本発明はホイールローダ等の他の作業車両にも同様に適用することができる。
【００９７】
（３）前記実施形態では、２つの中間軸を有するトランスミッションを例にとって説明したが、中間軸の個数は限定されない。１つの中間軸、あるいは３つ以上の中間軸を有するトランスミッションにも、本発明を同様に適用することができる。
【００９８】
（４）前記実施形態における変装段数は一例であって、本発明はこれらの変速段数に限定されるものではない。さらに、各クラッチの配置についても同様であり、前記実施形態の配置に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１ バックホーローダ
３ ローダ
４ バックホー
６ トランスミッション
１２ 前輪
１３ 後輪
４０ 入力軸
４１ 第１中間軸
４２ 第２中間軸
４３ 前出力軸
４４ 後出力軸
４５ リバース軸
６０ 制御部
ＦＬ 前進低速用クラッチ
ＦＨ 前進高速用クラッチ
Ｒ 後進用クラッチ
Ｃ１〜Ｃ３ 第１〜第３クラッチ
ＣＳ 駆動方式切換用クラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッション、特に、ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両としてのバックホーローダは、車両の前方にローダバケットを有し、後方にバックホーを有している。また、運転室に設けられた運転席は、走行時やローダバケットでの作業時には前方を向くように、またバックホーでの作業時には後方を向くように、回転可能に構成されている。
【０００３】
以上のようなバックホーローダには、多軸式のトランスミッションが搭載されている。このトランスミッションは、エンジンからの動力が入力される入力軸と、車輪に動力を出力する出力軸と、入力軸と出力軸との間に配置された１つ以上の中間軸と、を有している。また、各軸には、前後進切換用の油圧クラッチ及び速度段切換用の複数の油圧クラッチが設けられている。なお、以下では、油圧クラッチを単に「クラッチ」と記す。
【０００４】
ここで、従来のトランスミッションにおける前後進切換用クラッチは、それぞれ１つの前進用クラッチ及び後進用クラッチを有している。しかし、このような構成では、前進時の変速段数が制限されて多段構成にすることができない。このため、中速から高速での走行において、加速性が悪い。
【０００５】
そこで、速度段切換用クラッチの個数を増やして多段化することが考えられる。しかし、速度段切換用クラッチの個数を増やすと、部品点数が増え、トランスミッション全体が大型化される。また、速度段切換用クラッチの個数を増やすと、前進側だけではなく、多段化が不要な後進側の段数も増えてしまう。
【０００６】
このような問題を解決するために、特許文献１に示されるようなトランスミッションが提供されている。この特許文献１に示されたトランスミッションは、入力軸と、２つの中間軸と、出力軸と、を備えている。そして、入力軸に後進用クラッチ及び前進低速用クラッチが設けられ、一方の中間軸に前進高速用クラッチが設けられている。また、速度段切換用クラッチとして３つのクラッチが設けられている。
【０００７】
以上のように、特許文献１に示されたトランスミッションでは、前進時の低速・高速の切換用として前進用低速クラッチと前進用高速クラッチを有し、速度段切換用クラッチとして第１〜第３のクラッチを有しているので、前進６段の速度段が得られ、少ない部品点数で多段化が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３０２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
バックホーローダの特有の使用態様として、作業現場においてローダ作業に用いられるだけではなく、作業現場間を移動したり、あるいはバックホーローダが格納されている場所から作業現場まで自走したりするような用いられ方がある。このため、バックホーローダには、良好な作業性のみならず、良好な走行性能も求められる。
【００１０】
ここで、特許文献１に示されるような構成によって多段化されたバックホーローダは、中速から高速における加速性が向上されている。このため、良好な走行性能を有している。
【００１１】
一方、ローダ作業時においては、低速度段を用いて作業が行われるが、この低速度段の間の変速時に、応答性が悪いという問題がある。これは、変速時に、前進低速用クラッチと前進高速用クラッチとの間で切換が行われるとともに、速度段切換用クラッチの間においても切換が行われるからである。この変速時のクラッチ切換に伴う応答性の悪化については、後に詳述する。
【００１２】
そして、変速時の応答性が悪いと、変速途中で、エンジンからのトルクが車輪に伝達されないトルク切れの期間が長くなる。変速時にトルク切れの期間が長いと、変速途中で車両の速度が大きく低下することになる。このような変速時の車両速度の低下は、特に低速で作業しているときには相対的に大きくなるので、オペレータにとって違和感があり、また変速時のショックが大きくなる。また、変速時の応答性の悪化は、迅速な作業の妨げになる。
【００１３】
本発明の課題は、作業車両において、多段化によって走行性能を良好に維持しつつ、主に作業時に使用される低速度段での変速をスムーズに行えるようにすることにある。
【００１４】
ここで、特許文献１において、低速度段の間で変速を行った場合の応答性の悪化について詳細に説明する。特許文献１のトランスミッションにおいて、各変速段のクラッチのオン、オフは図１に示す通りである。図１において、「○」はクラッチオン（クラッチ係合状態＝動力伝達状態）を示している。なお、図１では前進側のみを示している。
【００１５】
図２は、特許文献１のトランスミッションにおいて、例えば前進２速（Ｆ２）から前進３速（Ｆ３）に変速する場合の各クラッチの指令油圧の変化を示したものである。図１から明らかなように、前進２速では前進高速用クラッチＦＨと速度段切換用の第１クラッチＣ１とがオンされ、前進３速では前進低速用クラッチＦＬと速度段切換用の第２クラッチＣ２とがオンされる。
【００１６】
図２（ａ）は前進２速から３速に変速される場合にオンされる第２クラッチＣ２の指令油圧の変化を示し、同図（ｂ）はこの変速時にオフされる第１クラッチＣ１の指令油圧の変化を示している。また、同図（ｃ）は前進２速から３速に変速される場合にオンされる前進低速用クラッチＦＬの指令油圧の変化を示し、同図（ｄ）はこの変速時にオフされる前進高速用クラッチＦＨの指令油圧の変化を示している。
【００１７】
前進２速から３速に変速を行う場合には、前述のように、前進低速用クラッチＦＬ及び第２クラッチＣ２が用いられる（オンにされる）。このとき、迅速な変速を行うために両クラッチに対して同時にオン指令をすることが考えられる。しかし、両クラッチに同時にオン指令を与えると、前進低速用クラッチＦＬと第２クラッチＣ２のいずれが先に実際にクラッチ係合状態になるのか保証されない。仮に第２クラッチＣ２より先に前進低速用クラッチＦＬがオンになると、前進２速でオン状態であった第１クラッチＣ１と前進低速用クラッチＦＬとが過渡的にオンになる。前進低速用クラッチＦＬと第１クラッチＣ１とがオンになると、図１から明らかなように前進１速になる。
【００１８】
以上のように、前進２速から３速にシフトアップ操作をしたにもかかわらず、過渡的に前進１速にシフトダウンされる場合が起こり得る。すると、オペレータとしては、前進２速から３速に加速したにもかかわらず、一時的に減速されることになり、変速時のショックが大きくなる。
【００１９】
以上のような変速時の不具合を避けるためには、図２に示すようなタイミングで各クラッチを制御する必要がある。
【００２０】
すなわち、前進２速から３速への変速操作がなされると、図２に示すように、まず速度段切換用の第２クラッチＣ２に対して、タイミングｔ１で先にオン指令が出力される。次に、第２クラッチＣ２においてフィルオンが検出された時点で前進低速用クラッチＦＬに対してオン指令が出力される。なお、フィルオンとは、油圧クラッチにおけるピストン背面のシリンダ室に作動油が充満された状態である。そして、前進低速用クラッチＦＬに供給される作動油の油圧が所定以上になったタイミングｔ２で、前進３速への変速が完了する。
【００２１】
このようなタイミングで各クラッチをオンすることにより、シフトアップ操作のときに一時的に減速されるような不具合を避けることができる。
【００２２】
しかし、以上のようなタイミングで各クラッチの制御を行うと、オペレータが変速操作をしたタイミングｔ１から、前進３速への変速が完了するタイミングｔ２までの時間が長くなる。すると、変速途中でトルク切れが生じ、その期間が長くなる。特に、ローダ作業等を行う低速度領域で長い期間トルク切れが生じると、その間に車両の速度が大きく低下し、前進３速への変速が完了した時点でショックが生じることになる。また、変速の応答性が悪いので、迅速な作業を行うことができない。
【００２３】
なお、中速度段から高速度段を用いて走行を行う中速度から高速度領域では、変速のために長い時間を要してトルク切れが生じても、車両の慣性が大きいので速度はそれほど低下しない。このため、変速完了時にオペレータに与えるショックは比較的小さい。
【００２４】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、特にローダ作業等を行う低速度領域において、変速時のショックを少なくし、かつ迅速な変速によって作業性を良好にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
第１発明に係る作業車両のトランスミッションは、ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションであって、動力が入力される入力軸と、作業車両の車輪に連結される出力軸と、入力軸と出力軸との間に配置された少なくとも１つの中間軸と、入力軸から中間軸を介して出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、入力軸から出力軸への動力伝達経路を切り替える切換手段と、を備えている。動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、速度段を切り替えるための複数の速度段切換用クラッチと、を含み、前進用クラッチ及び後進用クラッチの少なくとも一方は速度領域を切り換えるための複数のクラッチを有している。切換手段は、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える。
【００２６】
ここでは、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみが切り換えられ、変速される。このため、従来のトランスミッションのように２つのクラッチを切り換える場合に比較して変速に要する時間が短縮される。したがって、変速時のショックを抑えることができ、しかも迅速な変速によって作業性を良好にすることができる。
【００２７】
第２発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１発明のトランスミッションにおいて、切換手段は、ローダ作業用速度段より高速の変速段においては、複数の速度領域切換用クラッチ及び複数の速度段切換用クラッチのうちの少なくとも１つの速度領域切換用クラッチを切り換える。
【００２８】
ここでは、高速の変速段においては２つのクラッチの切換によって変速がなされる場合がある。しかし、高速度領域では、変速に長い時間を要しても車両の速度低下が少ないので、オペレータに与える変速時のショックは小さい。
【００２９】
第３発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１又は第２発明のトランスミッションにおいて、前進用クラッチは前進用第１クラッチ及び前進用第２クラッチ有し、速度段切換用クラッチは、第１クラッチ、第２クラッチ、及び第３クラッチを有している。切換手段は、各速度段で各クラッチを以下のように制御する。
【００３０】
前進１速では前進用第１クラッチと第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３１】
前進２速では前進用第１クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３２】
前進３速では前進用第２クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３３】
前進４速では前進用第１クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態する。
【００３４】
前進５速では前進用第２クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３５】
後進１速では後進用クラッチと第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３６】
後進２速では後進用クラッチと第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３７】
後進３速では後進用クラッチと第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする。
【００３８】
ここでは、ローダ作業を行う前進１速から３速の間の変速時には、１つのクラッチのみの切換で変速が可能である。具体的には、前進１速と２速の間は、第１クラッチと第２クラッチとの間の切換のみで変速が可能である。前進２速と３速の間は、前進用第１クラッチと前進用第２クラッチとの間の切換のみで変速が可能である。
【００３９】
第４発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１発明のトランスミッションにおいて、前進用クラッチ及び後進用クラッチは入力軸に配置されている。
【００４０】
作業車両用のトランスミッションでは、一般的に、入力軸の回転数がもっとも高く、この回転が減速されて出力軸に伝達される。したがって、入力軸のトルクが最も小さい。この入力軸に、使用頻度の高い前進用クラッチ及び後進用クラッチが配置されているので、これらのクラッチの容量を小さくして小型化が可能になり、またこれらのクラッチの摩耗を抑えることができる。
【００４１】
第５発明に係る作業車両用トランスミッションは、第１から第４発明のいずれかのトランスミッションにおいて、出力軸は、中間軸からの動力を前輪に伝達する前出力軸と、中間軸からの動力を後輪に伝達する後出力軸と、を有している。
【発明の効果】
【００４２】
以上のような本発明では、特に低速度領域で作業を行う作業車両において、多段化によって走行性能を良好に維持しつつ、低速度領域での変速時のショックを抑えることができる。また、迅速な変速によって作業性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来のトランスミッションにおける前進時の各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図。
【図２】従来のトランスミッションにおける変速時の不具合を説明するための、各クラッチへの指令油圧の変化を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバックホーローダの外観斜視図。
【図４】前記バックホーローダのトランスミッションの概略構成図。
【図５】前記バックホーローダの制御ブロック図。
【図６】図４に示したトランスミッションにおける各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図。
【図７】前進１速の動力伝達経路を示す図。
【図８】前進２速の動力伝達経路を示す図。
【図９】前進３速の動力伝達経路を示す図。
【図１０】前進４速の動力伝達経路を示す図。
【図１１】前進５速の動力伝達経路を示す図。
【図１２】後進１速の動力伝達経路を示す図。
【図１３】後進２速の動力伝達経路を示す図。
【図１４】後進３速の動力伝達経路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
［全体構成］
図３に本発明の一実施形態による作業車両としてのバックホーローダ１の外観を示している。バックホーローダ１は、１台で掘削作業及び積み込み作業を行うことができる作業車両である。このバックホーローダは主に、本体２と、ローダ３と、バックホー４と、左右のスタビライザ５と、を備えている。
【００４５】
本体２は、エンジン及びトランスミッション６（図４参照）等の機器類を支持するフレーム１０と、フレーム１０に搭載された運転室１１と、それぞれ1対の前輪１２及び後輪１３と、を備えている。バックホーローダ１の特徴的な構成として、前輪１２の径に比較して後輪１３の径は大きくなっている。したがって、前輪１２に連結されたアクスルは後輪１３に連結されたアクスルの位置より低い位置に配置されている。エンジン及びトランスミッション等の機器類は、外装カバー１４によって覆われている。運転室１１の内部には、オペレータが着座する運転席１６が設けられている。運転席１６は、前方向きの位置と後方向きの位置とで回転が可能である。また、運転室１１の内部には、ステアリングや、各種のペダル、ローダ３やバックホー４を操作するための操作部材、前後進切換操作のための前後進切換レバー、変速操作のための変速レバー等が設けられている。
【００４６】
エンジンはフレーム１０の前部に搭載されている。エンジンは、トランスミッション及びアクスルを介して前輪１２及び後輪１３を駆動し、また各種油圧機器を作動させるための油圧ポンプを駆動する。
【００４７】
トランスミッション６は、詳細は後述するが、図４に示すように、複数の軸を有しており、リバース軸を除く各軸には、油圧クラッチ又は油圧ブレーキが設けられている。
【００４８】
ローダ３は、運転室１１の前方に配置されており、積み込み作業を行うための作業機である。ローダ３は、ローダアーム２０と、ブラケット２１と、リンク２２と、ローダバケット２３と、バケットシリンダ２４と、アームシリンダ２５と、を有している。
【００４９】
ローダアーム２０は、基端部がフレーム１０に回動自在に支持され、先端にローダバケット２３が回動自在に装着されている。ブラケット２１は、基端部がローダアーム２０に回動自在に支持され、先端にはバケットシリンダ２４のロッドの先端とリンク２２の一端とが回動自在に連結されている。バケットシリンダ２４の基端部はフレーム１０に回動自在に支持されている。また、リンク２２の先端はバケット２３に回動自在に連結されている。アームシリンダ２５は、基端部がフレーム１０に回動自在に支持され、アームシリンダ２５のロッドの先端がローダアーム２０の長手方向の中間部に回動自在に連結されている。
【００５０】
以上のような構成によって、アームシリンダ２５のロッドが突出するとローダアーム２０が上方に回動し、アームシリンダ２５のロッドが後退するとローダアーム２０が下方に回動する。また、バケットシリンダ２４のロッドが突出すると、ブラケット２１が前方に回動し、リンク２２が前方に移動してローダバケット２３が下方に回動する。逆に、アームシリンダ２４のロッドが後退すると、ブラケット２１が後方に回動し、リンク２２が後方に移動してローダバケット２３が上方に回動する。
【００５１】
バックホー４は、運転室１１の後方に配置されており、掘削作業を行うための作業機である。バックホー４は、ブーム３０と、アーム３１と、バケットリンク３２と、バックホーバケット３３と、ブームシリンダ３４と、アームシリンダ３５と、バケットシリンダ３６と、を有している。ブーム３０は、基端部が図示しないブラケットを介してフレーム１０に左右方向に回動可能に支持されている。ブーム３０の先端部にはアーム３１の基端部が回動自在に連結され、アーム３１の先端にバックホーバケット３３が回動自在に連結されている。ブームシリンダ３４は、一端がフレーム１０に取り付けられたブラケット（図示せず）に回動自在に連結され、他端がブーム３０に固定されたブームブラケット３７に回動自在に連結されている。アームシリンダ３５は、一端がブームブラケット３７に回動自在に連結され、他端がアーム３１の基端部に回動自在に連結されている。バケットシリンダ３６は、基端部がアーム３１に回動自在に連結され、先端がバケットリンク３２に回動自在に連結されている。
【００５２】
以上のような構成によって、ブームシリンダ３４のロッドが突出するとブーム３０は下方に回動し、ブームシリンダ３４のロッドが後退するとブーム３０は上方に回動する。また、アームシリンダ３５のロッドが突出するとアーム３１は下方に回動し、アームシリンダ３５のロッドが後退するとアーム３１は上方に回動する。さらに、バケットシリンダ３６のロッドが突出すると、バケットリンク３２を介してバックホーバケット３３が回動し、バックホーバケット３３の開口部がアーム３１に接近する。一方、バケットシリンダ３６のロッドが後退すると、バケットリンク３２を介してバックホーバケット３３が回動し、バックホーバケット３３の開口部がアーム３１から離間する。
【００５３】
なお、図示していないが、バックホー４は、ブーム３０をフレーム１０に連結しているブームブラケットを左右方向に回動するためのブラケットシリンダを有している。ブラケットシリンダの一端はフレーム１０に回動自在に連結され、他端はブームブラケットに回動自在に連結されている。ブラケットシリンダのロッドが突出すると、ブームブラケットは左右方向の一方側に回動し、ブラケットシリンダのロッドが後退すると、ブームブラケットは左右方向の他方側に回動する。
【００５４】
左右のスタビライザ５は、バックホー４による作業時に、バックホーローダ１の姿勢を安定させて転倒を防止するためのものである。左右のスタビライザ５はそれぞれフレーム１０の後左部及び後右部に設けられている。このスタビライザ５を、バックホーローダ１の左右側方に張り出した状態で接地し、後輪１３が地面から離れるまでバックホーローダ１の本体後部を持ち上げることにより、掘削作業時のバックホーローダ１の姿勢を安定させることができる。
【００５５】
［トランスミッション］
図４にトランスミッション６の概略構成を示す。このトランスミッション６は、動力が入力される入力軸４０と、第１中間軸４１と、第２中間軸４２と、前出力軸４３と、後出力軸４４と、リバース軸４５と、を有している。各軸４０〜４５は互いに平行に配置されている。また、このトランスミッション６は、ロックアップクラッチ４６を有するトルクコンバータ４７を有している。
【００５６】
＜入力軸４０＞
入力軸４０は、トルクコンバータ４７を介して、あるいはロックアップクラッチ４６を介してエンジンからの動力が入力される。各軸４０〜４５のうちで、この入力軸４０が最も高い位置に配置されている。入力軸４０には、入力軸ギアＧｉと、後進用クラッチＲと、前進低速用クラッチＦＬと、が設けられている。入力軸ギアＧｉは入力軸４０に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチＲと前進低速用クラッチＦＬの入力側は共通の入力軸クラッチパック５０を有しており、入力軸クラッチパック５０は入力軸４０に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチＲの出力側には後進用クラッチギアＧｃｒが設けられ、前進低速用クラッチＦＬの出力側には前進低速用クラッチギアＧｃｆｌが設けられている。後進用クラッチギアＧｃｒ及び前進低速用ギアＧｃｆｌは、ともに入力軸４０に対して相対回転自在に支持されている。
【００５７】
＜第１中間軸４１＞
第１中間軸４１は入力軸４０と前出力軸４３との間に配置されている。第１中間軸４１には、第１中間軸ギアＧｍ１と、第１クラッチＣ１と、前進高速用クラッチＦＨと、が設けられている。第１中間軸ギアＧｍ１は第１中間軸４１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチＣ１と前進高速用クラッチＦＨの入力側は共通の第１クラッチパック５１を有しており、第１クラッチパック５１は第１中間軸４１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチパック５１の外周には第１パックギアＧｐ１が設けられている。第１パックギアＧｐ１は前進低速用クラッチギアＧｃｆｌに噛み合っている。第１クラッチＣ１の出力側には第１クラッチギアＧｃ１が設けられ、前進高速用クラッチＦＨの出力側には前進高速用クラッチギアＧｃｆｈが設けられている。前進高速用クラッチギアＧｃｆｈは入力軸ギアＧｉに噛み合っている。第１クラッチギアＧｃ１及び前進高速用ギアＧｃｆｈは、ともに第１中間軸４１に対して相対回転自在に支持されている。
【００５８】
＜第２中間軸４２＞
第２中間軸４２は入力軸４０と前出力軸４３との間に配置されている。第２中間軸４２には、第２中間軸ギアＧｍ２と、第２クラッチＣ２と、第３クラッチＣ３と、が設けられている。第２中間軸ギアＧｍ２は、第２中間軸４２に相対回転不能に固定され、前進高速用クラッチギアＧｃｆｈに噛み合っている。第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３の入力側は共通の第２クラッチパック５２を有しており、第２クラッチパック５２は第２中間軸４２に相対回転不能に固定されている。第２クラッチパック５２の外周には第２パックギアＧｐ２が設けられている。第２パックギアＧｐ２は第１クラッチギアＧｃ１に噛み合っている。第２クラッチＣ２の出力側には第２クラッチギアＧｃ２が設けられ、第３クラッチＣ３の出力側には第３クラッチギアＧｃ３が設けられている。第３クラッチギアＧｃ３は第１パックギアＧｐ１に噛み合っている。第２クラッチギアＧｃ２及び第３クラッチギアＧｃ３は、ともに第２中間軸４２に対して相対回転自在に支持されている。
【００５９】
＜前出力軸４３＞
前出力軸４３は、各軸４０〜４５のうちで最も低い位置に配置されている。また、前出力軸４３は前輪１２に連結可能である。前出力軸４３には、駆動方式切換用クラッチＣＳが設けられている。この駆動方式切換用クラッチＣＳは、クラッチオンによって第２中間軸４２の動力を前出力軸４３に伝達し、クラッチオフによって第２中間軸４２と前出力軸４３との間の動力伝達を遮断する。すなわち、２輪駆動と４輪駆動とを切り換えるためのクラッチである。駆動方式切換用クラッチＣＳのクラッチパック５３は前出力軸４３に相対回転不能に固定されている。また、このクラッチＣＳの入力側には、第１前出力軸ギアＧｆ１と第２前出力軸ギアＧｆ２とが設けられている。これらの前出力軸ギアＧｆ１，Ｇｆ２は、ともに前出力軸４３に回転自在に支持されており、また両ギアＧｆ１，Ｇｆ２は互いに相対回転不能に固定されている。なお、両ギアＧｆ１，Ｇｆ２は１つの部材で構成されていてもよい。
【００６０】
＜後出力軸４４＞
後出力軸４４は、前出力軸４３より高い位置に配置されている。また、後出力軸４４は、従来のトランスミッションとは異なり、第２中間軸４２と別の軸で構成され、両者は切り離されている。後出力軸４４は後輪１３に連結可能である。後出力軸４４には、後出力軸ギアＧｒと、パーキングブレーキＰＢとが設けられている。後出力軸ギアＧｒは、後出力軸４４に相対回転不能に固定されており、第２前出力軸ギアＧｆ２と噛み合っている。
【００６１】
＜リバース軸４５＞
リバース軸４５には、後進用の第１ギアＧｂ１及び第２ギアＧｂ２が相対回転不能に設けられている。後進用第１ギアＧｂ１は後進用クラッチギアＧｃｒに噛み合っている。後進用第２ギアＧｂ２は第１パックギアＧｐ１に噛み合っている。
【００６２】
＜動力伝達機構＞
以上のように、複数のギア及びクラッチによって、入力軸４０から第１中間軸４１及び第２中間軸４２に動力を伝達する第１動力伝達機構が構成されている。また、第２中間軸ギアＧｍ２と、第１及び第２前出力軸ギアＧｆ１，Ｇｆ２と、駆動方式切換用クラッチＣＳと、によって、第２中間軸４２から前出力軸４３に動力を伝達するとともに、前出力軸４３から後出力軸４４に動力を伝達する第２動力伝達機構が構成されている。
【００６３】
なお、以上の各クラッチ及びパーキングブレーキＰＢは、複数の摩擦板を有し、油圧によって作動するピストンを備えた油圧クラッチ（ブレーキ）によって構成されている。
【００６４】
［制御ブロック］
図５に、変速制御に関する制御ブロックを示している。このバックホーローダ１は制御部６０を有している。制御部６０には、前後進切換用レバーの位置を検出するセンサ６１、及び変速レバーの位置を検出するセンサ６２が接続されている。また、制御部６０には、クラッチを制御するためのコントロールバルブ６３が接続されている。なお、図４では、１つのコントロールバルブ６３を示しているが、各クラッチに対応してそれぞれコントロールバルブが設けられている。すなわち、複数のコントロールバルブが制御部６０に接続されている。そして、制御部６０は、各センサ６１，６２からの信号を受けて、各コントロールバルブに制御信号を出力し、トランスミッション６の各軸に設けられた複数の油圧クラッチのオン／オフを制御する。具体的には、制御部６０は、変速レバーの操作を受けて、各クラッチのオン、オフを図６に示すように制御する。図６において、「○」はクラッチオン（クラッチ係合状態＝動力伝達状態）を示している。
【００６５】
［動作］
次に、各変速段における動力伝達経路について説明する。なお、ここでは、駆動方式切換用クラッチＣＳは常にオンで、前輪１２及び後輪１３にエンジンからの動力が伝達される４輪駆動の場合について説明する。
【００６６】
＜前進１速＞
前進１速（Ｆ１）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第１クラッチＣ１がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００６７】
この場合は、図７の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００６８】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第１クラッチＣ１→第１クラッチギアＧｃ１→第２パックギアＧｐ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００６９】
＜前進２速＞
前進２速（Ｆ２）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第２クラッチＣ２がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７０】
この場合は、図８の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７１】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７２】
＜前進３速＞
前進３速（Ｆ３）の場合は、前進高速用クラッチＦＨ及び第２クラッチＣ２がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７３】
この場合は、図９の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７４】
入力軸４０→入力軸ギアＧｉ→前進高速用クラッチギアＧｃｆｈ→前進高速用クラッチＦＨ→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７５】
＜前進４速＞
前進４速（Ｆ４）の場合は、前進低速用クラッチＦＬ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７６】
この場合は、図１０の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００７７】
入力軸４０→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチギアＧｃｆｌ→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００７８】
＜前進５速＞
前進５速（Ｆ５）の場合は、前進高速用クラッチＦＨ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００７９】
この場合は、図１１の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８０】
入力軸４０→入力軸ギアＧｉ→前進高速用クラッチギアＧｃｆｈ→前進高速用クラッチＦＨ→第１中間軸４１→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８１】
＜後進１速＞
後進１速（Ｒ１）の場合は、後進用クラッチＲ及び第１クラッチＣ１がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００８２】
この場合は、図１２の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８３】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第１クラッチＣ１→第１クラッチギアＧｃ１→第２パックギアＧｐ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８４】
＜後進２速＞
後進２速（Ｒ２）の場合は、後進用クラッチＲ及び第２クラッチＣ２がオン（動力伝達）され、他のクラッチはオフ（動力遮断）される。
【００８５】
この場合は、図１３の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８６】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第１中間軸４１→第１中間軸ギアＧｍ１→第２クラッチギアＧｃ２→第２クラッチＣ２→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００８７】
＜後進３速＞
後進３速（Ｒ３）の場合は、後進用クラッチＲ及び第３クラッチＣ３がオンされ、他のクラッチはオフされる。
【００８８】
この場合は、図１４の一点鎖線の矢印で示すように、入力軸４０に入力された動力は、以下の経路で前出力軸４３及び後出力軸４４に伝達される。
【００８９】
入力軸４０→後進用クラッチＲ→後進用クラッチギアＧｃｒ→後進用第１ギアＧｂ１→リバース軸４５→後進用第２ギアＧｂ２→第１パックギアＧｐ１→第３クラッチギアＧｃ３→第３クラッチＣ３→第２中間軸４２→第２中間軸ギアＧｍ２→第１前出力軸ギアＧｆ１
第１前出力軸ギアＧｆ１からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側：→駆動方式切換用クラッチＣＳ→前出力軸４３
・後輪側：→第２前出力軸ギアＧｆ２→後出力軸ギアＧｒ→後出力軸４４
【００９０】
［ローダ作業に用いられる速度段］
各速度段においては、以上のような動力伝達経路で動力が伝達される。ここで、一般的には、車両の最高速度は約４０km/hである。また、ローダ作業は、約１２km/h以下の速度で行われ、速度段としては１速〜３速が用いられる。
以下に、前進時の各速度段における標準的な速度を示す。
前進１速：０km/h〜５．５km/h
前進２速：０km/h〜１１．０km/h
前進３速：９．０km/h〜１６．４km/h
前進４速：１４．４km/h〜２５．６km/h
前進５速：２３．６km/h〜４０．０km/h
【００９１】
［特徴］
このような実施形態では、ローダ作業の際に選択される前進１速〜３速間の変速時には、１つのクラッチの切換のみで変速が可能である。具体的には、前進１速と２速の間の変速は、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の切換のみで可能である。また前進２速と３速の間の変速は、前進低速用クラッチＦＬと前進高速用クラッチＦＨの切換のみで可能である。
【００９２】
このため、素早い変速が可能になり、変速時における車両の速度低下が小さく、変速時のショックを抑えることができる。また、同様の理由により、迅速な作業が可能になる。
【００９３】
また、バックホーローダにおいて使用頻度の高い後進用クラッチＲと前進低速用クラッチＦＬとを、負荷トルクのもっとも小さい入力軸４０に設けているので、これらのクラッチ容量を小さくすることができる。また、これらのクラッチの摩耗を抑えることができる。
【００９４】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００９５】
（１）前記実施形態では、前進用クラッチとして前進低速用クラッチ及び前進高速用クラッチを設けたが、これらに追加して前進中速用クラッチを設けてもよい。また、前進側に代えて後進側に同様の複数のクラッチを設けてもよい。さらに、前進側と後進側の両方に同様の複数のクラッチを設けてもよい。
【００９６】
（２）前記実施形態では、本発明をバックホーローダに適用したが、本発明はホイールローダ等の他の作業車両にも同様に適用することができる。
【００９７】
（３）前記実施形態では、２つの中間軸を有するトランスミッションを例にとって説明したが、中間軸の個数は限定されない。１つの中間軸、あるいは３つ以上の中間軸を有するトランスミッションにも、本発明を同様に適用することができる。
【００９８】
（４）前記実施形態における変装段数は一例であって、本発明はこれらの変速段数に限定されるものではない。さらに、各クラッチの配置についても同様であり、前記実施形態の配置に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１ バックホーローダ
３ ローダ
４ バックホー
６ トランスミッション
１２ 前輪
１３ 後輪
４０ 入力軸
４１ 第１中間軸
４２ 第２中間軸
４３ 前出力軸
４４ 後出力軸
４５ リバース軸
６０ 制御部
ＦＬ 前進低速用クラッチ
ＦＨ 前進高速用クラッチ
Ｒ 後進用クラッチ
Ｃ１〜Ｃ３ 第１〜第３クラッチ
ＣＳ 駆動方式切換用クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションであって、
動力が入力される入力軸と、
作業車両の車輪に連結される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１つの中間軸と、
前記入力軸から前記中間軸を介して前記出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、
前記入力軸から前記出力軸への動力伝達経路を切り換える切換手段と、
を備え、
前記動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、速度段を切り替えるための複数の速度段切換用クラッチと、を含み、前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチの少なくとも一方は速度領域を切り換えるための複数の速度領域切換用クラッチを有しており、
前記切換手段は、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、前記複数の速度領域切換用クラッチ及び前記複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える、
作業車両用トランスミッション。
【請求項２】
前記切換手段は、ローダ作業用速度段より高速の変速段においては、前記複数の速度領域切換用クラッチ及び前記複数の速度段切換用クラッチのうちの少なくとも１つの速度領域切換用クラッチを切り換えて変速段を切り換える、請求項１に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項３】
前記前進用クラッチは前進用第１クラッチ及び前進用第２クラッチ有し、
前記速度段切換用クラッチは、第１クラッチ、第２クラッチ、及び第３クラッチを有し、
前記切換手段は、
前進１速では前記前進用第１クラッチと前記第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進２速では前記前進用第１クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進３速では前記前進用第２クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進４速では前記前進用第１クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進５速では前記前進用第２クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進１速では前記後進用クラッチと前記第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進２速では前記後進用クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進３速では前記後進用クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする、
請求項１又は２に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項４】
前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチは前記入力軸に配置されている、請求項１に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項５】
前記出力軸は、前記中間軸からの動力を前輪に伝達する前出力軸と、前記中間軸からの動力を後輪に伝達する後出力軸と、を有している、請求項１から４のいずれかに記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項１】
ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションであって、
動力が入力される入力軸と、
作業車両の車輪に連結される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１つの中間軸と、
前記入力軸から前記中間軸を介して前記出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、
前記入力軸から前記出力軸への動力伝達経路を切り換える切換手段と、
を備え、
前記動力伝達機構は、前後進切換用の前進用クラッチ及び後進用クラッチと、速度段を切り替えるための複数の速度段切換用クラッチと、を含み、前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチの少なくとも一方は速度領域を切り換えるための複数の速度領域切換用クラッチを有しており、
前記切換手段は、ローダ作業に用いられる複数の変速段においては、前記複数の速度領域切換用クラッチ及び前記複数の速度段切換用クラッチのうちの１つのクラッチのみを切り換えて変速段を切り換える、
作業車両用トランスミッション。
【請求項２】
前記切換手段は、ローダ作業用速度段より高速の変速段においては、前記複数の速度領域切換用クラッチ及び前記複数の速度段切換用クラッチのうちの少なくとも１つの速度領域切換用クラッチを切り換えて変速段を切り換える、請求項１に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項３】
前記前進用クラッチは前進用第１クラッチ及び前進用第２クラッチ有し、
前記速度段切換用クラッチは、第１クラッチ、第２クラッチ、及び第３クラッチを有し、
前記切換手段は、
前進１速では前記前進用第１クラッチと前記第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進２速では前記前進用第１クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進３速では前記前進用第２クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進４速では前記前進用第１クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進５速では前記前進用第２クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進１速では前記後進用クラッチと前記第１クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進２速では前記後進用クラッチと前記第２クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進３速では前記後進用クラッチと前記第３クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする、
請求項１又は２に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項４】
前記前進用クラッチ及び前記後進用クラッチは前記入力軸に配置されている、請求項１に記載の作業車両用トランスミッション。
【請求項５】
前記出力軸は、前記中間軸からの動力を前輪に伝達する前出力軸と、前記中間軸からの動力を後輪に伝達する後出力軸と、を有している、請求項１から４のいずれかに記載の作業車両用トランスミッション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４４３６８（Ｐ２０１３−４４３６８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１７２５（Ｐ２０１１−１８１７２５）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【特許番号】特許第５０９５８４９号（Ｐ５０９５８４９）
【特許公報発行日】平成２４年１２月１２日（２０１２．１２．１２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【特許番号】特許第５０９５８４９号（Ｐ５０９５８４９）
【特許公報発行日】平成２４年１２月１２日（２０１２．１２．１２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]