作業車両
【課題】簡易な構成により、作業機接続に伴って制動力が付加されて路上等における移動走行の際の安定走行を確保することができる作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両は、作業機（Ｆ）を接続するヒッチ（Ｈ）と、走行伝動系に介設して摩擦ローラ（５）によって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部（４）と、その変速比を制御することによりアクセルペダル（Ｎ）の踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダル（Ｎ）を戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部（Ｇ）とを備えて構成され、上記ヒッチ（Ｈ）には、作業機（Ｆ）の接続を検出する接続センサ（Ｒ）を設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部（Ｇ）に設けたものである。
【解決手段】作業車両は、作業機（Ｆ）を接続するヒッチ（Ｈ）と、走行伝動系に介設して摩擦ローラ（５）によって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部（４）と、その変速比を制御することによりアクセルペダル（Ｎ）の踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダル（Ｎ）を戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部（Ｇ）とを備えて構成され、上記ヒッチ（Ｈ）には、作業機（Ｆ）の接続を検出する接続センサ（Ｒ）を設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部（Ｇ）に設けたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速調節用のトロイダル変速機構を内設し、接続した作業機の牽引作業走行およびペダル操作による路上走行が可能な作業車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すトロイダル無段変速作業車両は、車速調節用のトロイダル変速機構を内設し、ヒッチに接続した作業機の牽引作業走行と、ペダル操作による路上走行とを可能に構成したものである。路上走行においては、制御部が変速比を制御することによりアクセルペダルの踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダルＮを戻した時に所定の逆トルクで制動制御することにより、一般の変速伝動部によるエンジンブレーキ相当の操作性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３２１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒッチに接続した作業機によって大きな質量増加となることから、ブレーキ操作によっても大きな慣性力によって制動距離が増大することから、特に路上走行において走行秩序の混乱を招くことがあり、その一方で、作業機の接続に適合しうる制動機構やブレーキ制御の新たな付加はコスト負担の増加と煩わしい切替え操作を強いられるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡易な構成により、作業機接続に伴って制動力が付加されて路上等における移動走行の際の安定走行を確保することができるトロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、作業走行のための作業機を接続するヒッチと、原動機から走行駆動輪に至る走行伝動系に介設して摩擦ローラによって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部と、その変速比を制御することによりアクセルペダルの踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダルを戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部とを備えた作業車両において、上記ヒッチに作業機の接続を検出する接続センサを設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部に設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記トロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両は、アクセルペダルの操作によって制御部がトロイダル無段変速伝動部の変速比を制御することにより、踏込み操作によって目標車速まで増速し、踏込みを解除することによって所定の制動トルクで減速し、また、作業機接続時においては、係数切替制御により、ヒッチに設けた接続センサの検出信号によって制動トルクが所定の倍率で増加される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記制御部による係数切替制御は、前後進のいずれについても適用することを特徴とする。上記制御部により、作業機接続時は、前後進のいずれについても同様に大きな制動力が作用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の作業車両は、以下の効果を奏する。
請求項１の発明の作業車両は、アクセルペダルの操作によって路上走行する際に、ペダル操作を解除することによって所定の制動トルクで減速し、この制動トルクは、接続センサと係数制御とにより作業機接続時に所定の倍率で増加して安定走行のための大きな制動力が自動的に適用されることから、簡易な構成により、オペレータによる切替え操作を要することなく、作業機接続に応じて路上等における移動走行の際の安定走行が確保される。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１の効果に加え、作業機接続時は、前後進のいずれについても同様に大きな制動力が作用することから、安定した走行が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の作業車両の側面図
【図２】本発明を実施したミッションケースの側断面図
【図３】ミッションケース内の動力伝動系統図
【図４】本発明主要部の油圧駆動系統図
【図５】トロイダル変速部の一部拡大側面図
【図６】トロイダル変速部の一部拡大断面図
【図７】トロイダル変速部の一部拡大側断面図
【図８】トロイダル変速部の一部拡大側面図
【図９】車速とバリエータ比との関係図
【図１０】車速制御システムの入出力構成図
【図１１】制動トルク切替制御のフローチャート
【図１２】エンジン回転数対応制御のフローチャート
【図１３】比例ゲインの上限値制御のフローチャート
【図１４】出力ディレー制御のフローチャート
【図１５】制御動作の切替制御のフローチャート
【図１６】ヒッチの背面斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は作業車両の一例として農業機械であるトラクタの側面図を示している。
トロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両は、４輪駆動走行が可能な走行装置Ａ，Ｂを備えた機体の後部にヒッチＨを介してロータリ等の圃場作業機Ｆを昇降可能に連結して使用され、これらの圃場作業を行うための各種機器を操作するための操作具を配置した操縦部Ｄを備えるほか、機器を駆動するための原動機Ｃ、その動力を変速伝動する前後進無段変速伝動装置１、各種の操作具によって各機器の動作を制御する制御装置（不図示）を備えて構成される。
【００１３】
前後進無段変速伝動装置のミッションケース１は、図２に示すように、前からフロントケース１ａ、ミドルケース１ｂ、リアケース１ｃの三つの中空ケースを連結して一体に構成している。
【００１４】
フロントケース１ａは、前隔壁２と後隔壁３とを有し、その内部に溜めるオイルはトロイダル変速機構用の専用オイルでミドルケース１ｂとリアケース１ｃに溜めるオイルとは異ならせている。このフロントケース１ａ内に、上からバリエータ軸１０、走行駆動入力軸１１、ＰＴＯ入力軸１２、前輪駆動軸１３を軸支している。バリエータ軸１０の前方で軸心線上には、エンジンＥの出力軸と直結するメイン入力軸１４を軸架している。このように、トロイダル変速機構４に用いるオイルを一般的に使うミッションケース１内に溜めるオイルと分離して溜めることで、オイル循環でトロイダル変速機構４を効果的に冷却できる。
【００１５】
メイン入力軸１４に前隔壁２の内側で固着したギア１５は、下位の走行駆動入力軸１１に固着した大小ギア１６、４３の大径ギア１６に噛み合って増速伝動し、この大小ギア１６、４３の小径ギア部４３が同時に回転する。この小径ギヤ４３は、さらに下位のＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１８に噛み合って減速伝動している。ＰＴＯ入力軸１２はミドルケース１ｂ内の中継軸４２に設けたＰＴＯ軸変速機構４４に繋がるが、このＰＴＯ軸変速機構４４の伝動前側でミドルケース１ｂ内において、ワンウエイクラッチ２９を設けており、エンジン停止時のゆり戻しによる逆回転を防止している。前記メイン入力軸１４に固着しているギア１５に対して、バリエータ軸１０を回転可能に支持している。
【００１６】
最下位の前輪駆動軸１３は、後述するミドルケース１ｂ側からの伝動により前側のフロントデフ軸１７へ動力を伝動している。フロントデフ軸１７は、フロントデフギア装置１９を介して左右の前輪２０を駆動する。（図３参照）
【００１７】
前記バリエータ軸１０に装着したトロイダル変速機構４について説明する。バリエータ軸１０と一体回転する２つの出力ディスク４ａ，４ａと、両出力ディスク４ａ，４ａの中央側に位置して下方の走行駆動入力軸１１に固着したギア２１に中継ギア２２を介して噛み合うギア２３と共に回転する入力ディスク４ｂ，４ｂを設けている。そして、前記出力ディスク４ａ，４ａと入力ディスク４ｂ，４ｂとの間に摩擦ローラ支持アーム６９の先端部に枢支した摩擦ローラ５を片側三個ずつ軸支する構成（バリエータ機構）としている。
【００１８】
摩擦ローラ支持アーム６９はフルクラムプレート６８に構成している作動シリンダ６内を往復移動するピストン９６のピストンロッド７に連結している。また、摩擦ローラ５はローラ支持部材５１で支持され、このローラ支持部材５１と摩擦ローラ支持アーム６９との間は球面ベアリングＢで支持されている。（図６参照）
【００１９】
また、フルクラムプレート６８に対する作動シリンダ６のシリンダ孔５５の配置を図８に示している。
この片側三個ずつの摩擦ローラ５を油圧操作での位置を変更することにより摩擦ローラ５の傾倒角が変更され、前記入力ディスク４ｂ，４ｂから出力ディスク４ａ，４ａへ伝わる動力伝達比が変更されてバリエータ軸１０の回転を変速する構成となっている。この変速伝動効率は約８０〜９０％と良く、特に低速での伝動効率が高いのが特徴である。
なお、トロイダル変速機構４の具体的構造は、後述する。
【００２０】
バリエータ軸１０の回転は、後隔壁３のミドルケース１ｂ側でバリエータ軸１０に連結した入力クラッチ軸２５にスプライン嵌合したギア２６とワンウエイクラッチ６０を駆動すると共に、遊星機構６１のサンギア６１ａを駆動する。一方、前記走行駆動入力軸１１は、後続の延長軸６２、この延長軸６２上のギア６３、このギア６３と噛みあう前記入力クラッチ軸２５に遊嵌させたギア２８を介して、遊星機構６１のプラネタリギア６１ｂを支持するキャリア６１ｃを、サンギア６１ａの周りに公転駆動する。
【００２１】
また、前記入力クラッチ軸２５の終端側には、油圧クラッチ形態の高速側クラッチ６４を設け、これに隣接して同様に油圧クラッチ形態の低速側クラッチ６５を配置する。なお、高速側クラッチ６４は、そのクラッチ入りによって入力クラッチ軸２５と出力クラッチ軸６６を接続する。また、低速側クラッチ６５は、遊星機構６１のリングギア６１ｄと出力クラッチ軸６６とを接続する構成としている。これら高速側クラッチ６４と低速側クラッチ６５とによって符号３０の高低切替クラッチを構成する。
【００２２】
高低切替クラッチ３０の高速側クラッチ６４が入りとなり、低速側クラッチ６５が切りの状態では、変速されたバリエータ軸１０の回転、即ち入力クラッチ軸２５の回転が高速側クラッチ６４と伝動ドラム６７を経由して出力クラッチ軸６６に伝達され、その回転はバリエータ軸１０が低速の正転から高速の正転まで変速回転（「ハイレジーム」という）する。
【００２３】
また高低切替クラッチ３０の低速側クラッチ６５が入りとなり、高速側クラッチ６４が切りの状態では、変速されたバリエータ軸１０の回転がサンギア６１ａに伝達され、一方延長軸６２の回転は、ギア６３、ギア２８、プラネタリギア６１ｂを介して遊星機構６１のキャリア６１ｃを駆動するため、サンギア６１ａとキャリア６１ｃの回転との合成回転でリングギア６１ｄを回転駆動し、このリングギア６１ｄと一体回転するケーシング６１ｅの回転が、低速側クラッチ６５と伝動ドラム６７を経由して出力クラッチ軸６６に伝達する。この場合の出力クラッチ軸６６の回転は、低速の逆転からゼロ回転を通過して低速の正転まで変速回転（「ローレジーム」という）する。
【００２４】
また、走行駆動入力軸１１の延長軸６２には、入力クラッチ軸２５にスプライン嵌合しているギア２６と噛み合うワンウエイクラッチ２７の外ギア２７ａを設けている。
【００２５】
また、入力クラッチ軸２５のワンウエイクラッチ６０の外ギア２８と噛み合うギア６３を、延長軸６２にスプライン嵌合して動力を伝動している。このような遊星機構６１のプラネタリギア６１ｂとサンギア６１ａの駆動構成でリングギア６１ｄが変速駆動される。
【００２６】
なお、ワンウェイクラッチ６０に外ギア２８を形成し、直接伝動することで伝動構成を単純化しローレジームからハイレジームへの変速伝動を段差無く円滑に行える。
【００２７】
以上の構成で、低速側クラッチ６５を繋げば、出力クラッチ軸６６は低速の逆転からゼロ回転を通過して低速の正転まで変速され、さらに正転で増速するには高速側クラッチ６４を繋いで摩擦ローラ５の傾きを変えていくことになる。この低速側クラッチ６５と高速クラッチ６４の断続タイミング、いわゆるローレジームからハイレジームへの引継ぎが低速側クラッチ６５と高速側クラッチ６４とから構成される高低切替クラッチ３０の断続で制御されて、低速逆転からゼロ回転を通過して高速正転へ滑らかに変速されることになる。
【００２８】
この高低切替クラッチ３０の出力クラッチ軸６６の後端にスプライン嵌合したギア３１は、リアデファレンシャルギア装置３４のデフ軸３２にスプライン嵌合しているギア３３と噛み合っているので、出力クラッチ軸６６の回転はデフ軸３２を駆動する。デフ軸３２の回転はリアデファレンシャルギア装置３４を介して左右の後輪３５へ伝動される。
【００２９】
デフ軸３２の回転は、ギア３７からＰＴＯ出力軸４１に遊嵌した二連ギア３６ａ、３６ｂを介して前輪駆動延長軸３９にスプライン嵌合しているギア３８に伝動され、このギヤ３８が回転することで前輪駆動延長軸３９を駆動する。
【００３０】
前輪駆動延長軸３９には、トラクタの旋回時に前輪を同速回転、或いは増速回転して駆動させる前輪増速クラッチ４０を装着している。さらにこの前輪駆動延長軸３９に中継軸４８を介して、前輪駆動軸１３に伝動すべく連結している。前輪増速クラッチ４０については、油圧クラッチを切り換えて軸４０ａを経由して中継軸４８を駆動する場合が増速である。
【００３１】
次に、トロイダル変速機構４の詳細な説明を図４以降で説明する。
トロイダル変速機構４の概要は、前記の如く、バリエータ軸１０に装着した入力ディスク４ｂ、４ｂと出力ディスク４ａ、４ａの間に摩擦ローラ５を設け、この摩擦ローラ５の傾斜角度を変更して入力ディスク４ｂの回転を加減速して出力ディスク４ａに伝動する構成である。
【００３２】
図５に示すように、摩擦ローラ５は、ミッションケース１の一部を構成するフロントケース１ａの右側面に取り付けたフルクラムプレート６８に設ける摩擦ローラ支持アーム６９の先端に枢支している。そして、前側の入出力ディスク４ａ，４ｂと後側の入出力ディスク４ａ，４ｂとの間にそれぞれ三個づつ円周方向に等しく分配して設けている。
【００３３】
図６に示すように、摩擦ローラ支持アーム６９の一端側は球面ベアリングＢを介してローラ支持部材５１を支持しており、このローラ支持部材５１で摩擦ローラ５を支持軸５２で回転可能に支持している構成である。摩擦ローラ支持アーム６９の多端側にはピストンロッド７が連結している。ピストンロッド７はフルクラムプレート６８内のピストン９６とともに往復移動する。
【００３４】
フルクラムプレート６８は、摩擦ローラ支持アーム６９を枢支するボス部６８ａをフロントケース１ａ内に向けて突設すると共に、フルクラムプレート６８の内部に摩擦ローラ支持アーム６９を回動する作動シリンダ６を設け、この作動シリンダ６のピストン９６に連結しているピストンロッド７を摩擦ローラ支持アーム６９に枢着している。（図６、図７を参照）７ａがピストンロッド７と摩擦ローラ支持アーム６９の枢着軸である。
【００３５】
シリンダ孔５５の部屋５５ａ（図４、図６参照）に油を送油すると、ピストン９６とピストンロッド７は矢印９６ａ方向に移動する。すると、摩擦ローラ支持アーム６９と共に摩擦ローラ５が枢支軸７２を支点として６９ａ方向に回転する。シリンダ孔５５の部屋５５ｂ（図４、図６参照）に油を送油すると逆の動きをする。
【００３６】
図７のシリンダ孔５５に対するピストン９６の位置は、ギヤードニュートラル（ＧＮ）を示している。即ち、トロイダル変速機構４が回転を伝達しない位置であり、前進側と後進側の境界位置を示している。ピストン９６が矢印Ｐ方向に移動すると、機体は後進する。また、ピストン９６が矢印Ｑ方向に移動すると、機体は低速前進する。このとき低速クラッチ６５は入り状態のローレジームである。
【００３７】
ピストン９６がフルクラムプレート６８の端部６８ａまできた状態がローレジームの最高回転数であるので、さらに機体を高速状態にしたい場合には、高速クラッチ６４を入り状態としてハイレジームにする。そして、ピストン９６をＳ方向に移動していくと、高速の正転状態で加速していく構成である。
【００３８】
トロイダル変速機構４の複数の摩擦ローラ５は同時に同じ方向へ傾くという変速動作をするので、フルクラムプレート６８の表裏のいずれか一方側にピストンロッド７を伸び出しする前記油圧供給部屋５５ａを構成し、他方側にピストンロッド７を退避する前記油圧供給部屋５５ｂを構成することで、オイル供給回路の構成を単純化できる。
【００３９】
以上の構成で、前記エンジンＥの回転をトロイダル変速機構４へ伝達し、このトロイダル変速機構４で変速する回転を高低切替クラッチ３０に伝動する。そしてこの高低切替クラッチ３０の低速クラッチを接続してトロイダル変速機構４の摩擦ローラ５の傾きを変更すると、出力回転を低速域内で逆転から正転に亘って無段階で変速する。この変速は作業車両を対地作業に適した低速度で前後進する走行条件に適している。また高低切替クラッチ３０を高速にしてトロイダル変速機構４の摩擦ローラ５の傾きを変更すると、出力回転を高速域内で正転から逆転に亘って無段階で変速する。この変速は作業車両が路上を移動する走行条件に適している。
【００４０】
対地作業機を駆動するＰＴＯ出力軸４１は、次のように伝動している。
前後隔壁２，３の内部で、前記トロイダル変速機構４の下部に軸架した走行駆動入力軸１１に固着したギア４３をＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１８と噛み合わせて、このＰＴＯ入力軸１２の回転を後隔壁３の後部に設けるＰＴＯ軸変速機構４４とＰＴＯクラッチ４５を介してＰＴＯ出力軸４１に伝動している。ＰＴＯ出力軸４１の回転は、リアケース１ｃ内に設けるＰＴＯ軸第二変速機構４６で適宜の回転数に変速してＰＴＯ出力軸４７に伝動する。また、ＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１１５と油圧ポンプ７４の入力軸に固着したギア１１６を噛み合わせて油圧ポンプ７４を駆動している。
【００４１】
トロイダル変速機構４の油圧制御系は、図４のシステム系統図に示すように、各摩擦ローラ５・・・を進退駆動する複動型の作動シリンダ６・・・を備え、かつ、それぞれの摩擦ローラ支持アーム６９・・・に形成した油路５４を介して専用オイルを摩擦ローラ５・・・へ供給し、入力ディスク４ｂと出力ディスク４ａとの間の摩擦伝動を確保しつつ潤滑と冷却を行うとともに、各作動シリンダ６・・・による摩擦ローラ５・・・の進退駆動とバリエータ軸１０の軸端入力によるエンドロード圧とを制御する。これらのオイルはフロントケース１ａ内に溜めたトロイダル変速専用オイルで循環して使用する。これにより、トロイダル変速機構４に用いるオイルを一般的に使うミッションケース１内に溜めるオイルと分離して溜めることが出来て、オイル循環でトロイダル変速機構４を効果的に冷却できるようになる。
【００４２】
詳細には、複数の摩擦ローラ５の複数の作動シリンダ６は、すべてを並列に油圧接続してフルクラムプレート６８のピストンロッド７の伸び出し側および退避側の作用油圧をそれぞれ制御する２つの油圧供給制御部を有する。このように、複数の作動シリンダ６のピストンロッド７を同時に伸び出し及び退避させるように駆動する油圧供給路を構成するにあたり、フルクラムプレート６８の表裏のいずれか一方側に伸び出し側の供給路を構成し、他方側に退避側の供給路を構成する。これにより、複数の摩擦ローラ５を同時に同じ方向へ傾けるような変速動作の場合について、圧力オイル供給回路の構成を単純化できるようになる。
【００４３】
サクションフィルタ７６を通ってポンプ７４で吸引されたオイルは再度目の細かいフィルタ８５を通って鉄粉などの異物を除かれて、メインリリーフ弁９ａで圧を調整され、前記の油圧制御部へ送られる流れと、摩擦ローラ５の潤滑と電磁バルブ９７への流れに分岐する。
【００４４】
電磁バルブ９７への流れは、リリーフ弁９９とアキュムレータ９８で圧を一定に保持されて摩擦ローラ５の潤滑と冷却に使われる。
油圧制御部へ送られる流れは、チェック弁８６を通って、アキュムレータ８４で圧を安定して作動シリンダ６の伸長側および短縮側の制御部と入出力ディスク４ａ，４ｂの圧力制御用に分岐される。
【００４５】
作動シリンダ６の伸長側油圧回路は、変速比によって電流値で制御される電磁減圧弁９０と送油方向を切替えるパイロット弁８９とアキュムレータ９２と圧油の脈動を吸収して流量を絞る第１モードダンパ１０１で構成され、作動シリンダ６の短縮側油圧回路は、同じく、電磁減圧弁８８とパイロット弁８７とアキュムレータ９１と第１モードダンパ１００で構成されている。各作動シリンダ６の供給直前に第３モードダンパ１０７を設けてさらに油圧の安定を図っている。
【００４６】
作動シリンダ６の短縮側の圧力Ｓ１は電磁バルブ８８とチェック弁８７で調整され、作動シリンダ６の伸長側の圧力Ｓ２は電磁バルブ９０とチェック弁９８で調整される。こちら側にも第３モードダンパ１０８を設けてさらに油圧の安定を図っている。
【００４７】
また、入出力ディスク４ａ，４ｂの圧力制御用回路にはリリーフ弁１０４と二つのシャトル弁７９，８０により直接の圧力と前記短縮側圧力Ｓ１と伸長側の圧力Ｓ２の高い方の流れを変速部のエンドロード圧としてディスク圧供給部１０５へ供給するように構成することにより、摩擦ローラ５・・・の傾斜動作による速度変更と対応してエンドロード圧を制御して各摩擦ローラ５・・・の転動接触圧を調整する。
【００４８】
さらに、各作動シリンダ６には伸長側と短縮側のエアー抜き路１０９，１１０を設けて、このエアー抜き路１０９，１１０をフロントケース１ａの前記フルクラムプレート６８の取付側と反対側の底部に設けるエアーパージ弁１０２とアンチキャビテーションチェック弁１０３に繋いでいる。５４ｂは潤滑回路であり、図６に示す油路５４に油を送って潤滑する構成としている。
【００４９】
図９は、車速とバリエータ比との関係を示している。横軸が車速（ｋｐｈ）であり、縦軸がバリエータ比である。Ｌは前述したローレジームであり、低速側クラッチ６５が入り状態の速度範囲を示している。Ｈは前述したハイレジームであり、高速側クラッチ６４が入り状態の速度範囲を示している。
【００５０】
高低切替クラッチ３０は、トロイダル変速部４による高速の変速動力と低速の差動動力とを受け、これら動力を受ける２系統のクラッチ６４，６５を制御することにより、操作具と対応する目標車速に合わせて停止速を含む前後進低速域については差動動力を出力し、また、前進中高速域については変速動力を出力することにより、作業車両の停止速を含む前後進無段変速走行を可能とする。この切替え制御のための高速側と低速側の回転数、走行車速は、高低切替クラッチ３０の入出力軸２５，６６のギヤ２６，３１に臨むセンサ２５ｓ，６６ｓの信号およびエンジン回転数により算出する。
【００５１】
ＧＮはギヤードニュートラルであり、速度がゼロの位置である。Ｓはシンク位置であり、低速側クラッチ６５と高速側クラッチ６４の切り換え点である。このシンクＳ位置でのクラッチを切り換える直前において、油圧回路内に背圧をかけることでクラッチの切替ショックを防止できるようになる。この背圧のレベルは、低速側クラッチ６５又は高速側クラッチ６４の大きさに比例して決定するようにする。
【００５２】
機体を停車するときにはギヤードニュートラルＧＮに制御するが、トラクタが一定時間走行しない場合は低速側クラッチ６５への油圧を送らないようにすることで、機体停止中の無駄なエネルギ消費を抑制できる。車速センサからの信号により機体が停止しない場合には、再度ギヤードニュートラルＧＮ制御で機体を停止させるようにする。
【００５３】
（車速制御）
次に、前後進無段変速伝動装置による車速制御について説明する。
図１０は、車速制御システムの入出力構成図である。制御装置Ｇは、走行調節用の各種の操作具のセンサ信号に応じてトロイダル変速機構４のシリンダ６および高低切替クラッチ３０の各クラッチ６４，６５を油圧制御することによって目標車速に合うように前後進無段変速伝動装置１を制御する。
【００５４】
作業モード切替スイッチＰにより、「作業モード」、「路上モード」等を選択することができ、「作業モード」では、一定車速による作業走行のために、車速設定ダイヤルＳの設定による一定車速制御をを行い、「路上モード」では、作業圃場との間の移動の際の路上走行ために、アクセルペダルＮの操作に応じた車速調節制御を行う。
【００５５】
この路上モードによる車速調節制御については、路上走行における操作性を確保するために、制御装置Ｇが、リニアレバーと称する前後進選択レバーＫ、アクセルペダルＮ、ブレーキペダルＭの信号に対応する目標車速に合うように前後進無段変速伝動装置を制御することにより、ペダル操作によって無段階の変速比による伝動制御を行い、また、アクセルペダルＮから足を離した時は、エンジンブレーキ相当の制動トルクが駆動輪に作用するように変速制御し、その制動トルクの大きさは、後部ヒッチＨの接続を検出する接続センサとしてリヤカバーセンサＲや、図１６のヒッチの背面斜視図に示すように、レバー操作により作業機を接続するロックプレートＳの回動検出スイッチＲを設け、その接続信号により、作業機Ｆの牽引の有無によって切替え可能に構成する。また、接続センサＲは、により構成する。
【００５６】
詳細には、図１１のフローチャートに示すように、アクセルペダルＮによる走行モードであることを判定する処理ステップ１（以下において「Ｓ１」の如く略記する。）において、作業モード切替スイッチＰの信号が「走行モード」判定であり、エンジンブレーキの判定（Ｓ２）において、アクセルペダルＮの踏込量の検出により足を離した場合に該当し、作業機Ｆの接続判定（Ｓ３）において、後部ヒッチＨの接続を検出するリヤカバーセンサＲの信号が接続に該当する場合に限り、接続が無い場合に適用する所定の出力要求トルクを係数処理（例えば、１．５培）によって増加（Ｓ４）し、すなわち、変速比をより低速側に制御して駆動輪により大きな制動トルクを作用する。
【００５７】
このように、アクセル操作による走行中において、オペレータがアクセルペダルＮから足を離した時のエンジンブレーキ相当の制動トルクの大きさを作業機Ｆの接続の有無によって切替えを行うことにより、作業車両がロータリ等の作業機Ｆを接続している時の全体の質量の増大によっても、特段のブレーキ機構やブレーキの油圧制御等を要することなく、接続部に設けた簡易なスイッチとトロイダル変速制御の係数処理によってエンジンブレーキ効果を自動的に確保することができ、制動距離の増大による不測の事態を招くことなく、安定した路上走行が可能となる。また、前後進選択レバーＫの切替えによる前後進のいずれについても係数切替処理を適用することにより、機体の後退操作を含め、同様の制動トルクにより安定走行が可能となる。
【００５８】
また、上記における制動トルクは、エンジンが高回転数の時に強く作用して乗り心地を悪化させ、低回転数の時に弱く作用して制動距離が長くなることから、エンジンが高回転の程、制動トルクを小さくし、低回転の程、大きく制御出力するように制御部を構成することにより、エンジン回転数の変化によることなく、ブレーキの強さを、ほぼ均等にしてオペレータにとって快適なフィーリングで減速することことができる。
【００５９】
具体的には、エンジン回転数対応制御のフローチャートを図１２に示すように、制御出力する要求トルクをより大小に切替え可能に構成し、アクセルペダルモードで所定車速（例えば、３ｋｍ／ｈ）以上の走行の際にペダル操作量が所定割合（例えば、１０％）以下の場合（Ｓ１１〜Ｓ１３）において、エンジンが高回転である場合はエンジンブレーキの要求トルクを小さくし、低回転の場合は大きくする（Ｓ１４〜Ｓ１６）ように制御部を構成する。
【００６０】
この場合において、制御出力する要求トルクの最小リミット値を大小に切替え可能に構成し、要求トルクの前記切替えの代わりに、要求トルクの最小リミット値をエンジン回転数により切替えすることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
次に、設定車速を維持して走行する一定車速作業走行または設定トルクを維持して走行する一定レシオ作業走行による後退走行においては、リニアレバーの操作によって前進走行に切替えた際に、変速目標車速に対する大きな加速幅により出力が過大となってオーバーシュートを招き、オペレータに大きなショックを与えるという作業走行上の問題があった。
【００６２】
このような問題の解決のために、設定車速と現在車速の偏差が正の時は、比例ゲインが従来よりも小さくなるように大小の上限値を切替え可能に設け、比例ゲインをその範囲内に抑えるように制御部を構成することにより、バリエータがシンク側からオーバードライブ側に駆動する際に、出力が大きくなり過ぎないようにしてバリエータのオーバーシュートを防止し、スムーズな変速が可能となる。
【００６３】
具体的には、比例ゲインの上限値として通常とより小さい大小の上限値（例えば、５０００と３０００）を切替え可能に構成した上で、比例ゲインの上限値制御のフローチャートを図１３に示すように、一定車速、一定レシオのモードで、Ｌクラッチ接続の場合（Ｓ２１，Ｓ２２）において、設定車速と現在車速の偏差が正である場合は比例ゲイン上限値を低い方の３０００、他の場合は大きい方の５０００に切替える（Ｓ２３〜Ｓ２５）ように制御部を構成する。
【００６４】
また、一定車速または一定レシオのモードの作業走行中におけるレートリミッタの作動による設定車速変更の際は、上記における設定車速と現在車速の偏差の代わりに、設定車速変更中に限り比例ゲイン上限値を低く切替えることにより、設定車速変更によるオーバーシュートを抑えてスムーズな変速が可能となる。
【００６５】
また、上記レートリミッタの作動による設定車速変更については、制御動作の切替制御のフローチャートを図１５に示すように、設定車速変更中に限り、通常のＰＩ制御をＰ制御に切替え（Ｓ４１〜Ｓ４３）するように制御部を構成することにより、設定車速変更によるオーバーシュートを抑えてスムーズな変速が可能となる。
【００６６】
また、出力ディレー制御のフローチャートを図１４に示すように、一定車速または一定レシオのモードの作業走行における逆進操作について、設定車速と現在車速の偏差の符号が正負で反転する場合に限り、所定の出力ディレー（例えば、１００ｍｓ）を設ける（Ｓ３１，Ｓ３２）ことにより、オーバーシュートが発生しても、直ぐに反転出力をしないことでオーバーシュートを抑制し、スムーズな変速が可能となる。
【００６７】
次に、アクセル操作による走行モードにおける走行制御について説明すると、アクセルペダルの踏込量をポテンショによって検出することにより、同じ踏込み位置が連続する場合に、エンジン回転を徐々に落とし、トロイダル変速機構４による前後進無段変速伝動装置１の減速比を下げ一定車速を保つように制御することにより、負荷が増えた時はエンジン回転を上げて対応しつつ、トルク低下時にエンジン回転を下げて燃費改善が可能となる。
【００６８】
また、上記構成のアクセルについて、その踏込み操作の加速度によって走行加速のスピードを変えるように車速制御することにより、走行加速がオペレータの意に沿った操作感覚となり、操作性の改善を図ることができる。同様に、アクセルの戻し加速度によって減速のスピードを変えるように車速制御することにより、制動力がオペレータの意に沿った操作感覚となり、操作性の改善を図ることができる。
【００６９】
（走行制御）
次に、走行モードにおいては、アクセルペダルから足を離してブレーキペダルを踏込み操作した場合に、マイナスのホイルトルクを出力するようにトロイダル変速機構４を制御することにより、ホイル負荷に対抗するトロイダル変速機構４の動作を抑えて操作感覚に適合させることができる。また、前進走行において、アクセルペダルの踏込みが無くなくなるとマイナストルクを出力し、かつ、リバースレバーがバックに操作されたときに、マイナストルクを増大することにより、慣性による走行を減速して操作感覚に適合させることができる。後退走行は、上記の反対に制御する。
【００７０】
次に、左右のブレーキペダルについて踏込み位置を検出するスイッチをそれぞれ設け、走行モードにおいて、踏み具合に応じて減速比率を変えるように制動制御を構成する。すなわち、左右のブレーキペダルについて検出位置をずらして配置し、最初の検出から次の検出までの経過時間によってバリエータの減速度合いを変更する。
【００７１】
このような２つのスイッチによる簡易な構成により、踏み具合の強さを検出する高コストの圧力センサを要することなく、オペレータの減速意図を反映した制動制御を構成することができる。この制動制御の適用は、左右両方のブレーキペダルが踏まれたときに限り、片輪ブレーキの時は適用しない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 前後進無段変速伝動装置
４ トロイダル変速機構
Ａ 前輪（走行装置）
Ｂ 後輪（走行装置）
Ｆ 作業機
Ｇ 制御装置
Ｈ ヒッチ
Ｋ 前後進選択レバー
Ｍ ブレーキペダル
Ｎ アクセルペダル
Ｐ 作業モード切替スイッチ
Ｒ リヤカバーセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車速調節用のトロイダル変速機構を内設し、接続した作業機の牽引作業走行およびペダル操作による路上走行が可能な作業車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すトロイダル無段変速作業車両は、車速調節用のトロイダル変速機構を内設し、ヒッチに接続した作業機の牽引作業走行と、ペダル操作による路上走行とを可能に構成したものである。路上走行においては、制御部が変速比を制御することによりアクセルペダルの踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダルＮを戻した時に所定の逆トルクで制動制御することにより、一般の変速伝動部によるエンジンブレーキ相当の操作性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３２１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒッチに接続した作業機によって大きな質量増加となることから、ブレーキ操作によっても大きな慣性力によって制動距離が増大することから、特に路上走行において走行秩序の混乱を招くことがあり、その一方で、作業機の接続に適合しうる制動機構やブレーキ制御の新たな付加はコスト負担の増加と煩わしい切替え操作を強いられるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡易な構成により、作業機接続に伴って制動力が付加されて路上等における移動走行の際の安定走行を確保することができるトロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、作業走行のための作業機を接続するヒッチと、原動機から走行駆動輪に至る走行伝動系に介設して摩擦ローラによって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部と、その変速比を制御することによりアクセルペダルの踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダルを戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部とを備えた作業車両において、上記ヒッチに作業機の接続を検出する接続センサを設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部に設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記トロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両は、アクセルペダルの操作によって制御部がトロイダル無段変速伝動部の変速比を制御することにより、踏込み操作によって目標車速まで増速し、踏込みを解除することによって所定の制動トルクで減速し、また、作業機接続時においては、係数切替制御により、ヒッチに設けた接続センサの検出信号によって制動トルクが所定の倍率で増加される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記制御部による係数切替制御は、前後進のいずれについても適用することを特徴とする。上記制御部により、作業機接続時は、前後進のいずれについても同様に大きな制動力が作用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の作業車両は、以下の効果を奏する。
請求項１の発明の作業車両は、アクセルペダルの操作によって路上走行する際に、ペダル操作を解除することによって所定の制動トルクで減速し、この制動トルクは、接続センサと係数制御とにより作業機接続時に所定の倍率で増加して安定走行のための大きな制動力が自動的に適用されることから、簡易な構成により、オペレータによる切替え操作を要することなく、作業機接続に応じて路上等における移動走行の際の安定走行が確保される。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１の効果に加え、作業機接続時は、前後進のいずれについても同様に大きな制動力が作用することから、安定した走行が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の作業車両の側面図
【図２】本発明を実施したミッションケースの側断面図
【図３】ミッションケース内の動力伝動系統図
【図４】本発明主要部の油圧駆動系統図
【図５】トロイダル変速部の一部拡大側面図
【図６】トロイダル変速部の一部拡大断面図
【図７】トロイダル変速部の一部拡大側断面図
【図８】トロイダル変速部の一部拡大側面図
【図９】車速とバリエータ比との関係図
【図１０】車速制御システムの入出力構成図
【図１１】制動トルク切替制御のフローチャート
【図１２】エンジン回転数対応制御のフローチャート
【図１３】比例ゲインの上限値制御のフローチャート
【図１４】出力ディレー制御のフローチャート
【図１５】制御動作の切替制御のフローチャート
【図１６】ヒッチの背面斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は作業車両の一例として農業機械であるトラクタの側面図を示している。
トロイダル無段変速伝動部を備えた作業車両は、４輪駆動走行が可能な走行装置Ａ，Ｂを備えた機体の後部にヒッチＨを介してロータリ等の圃場作業機Ｆを昇降可能に連結して使用され、これらの圃場作業を行うための各種機器を操作するための操作具を配置した操縦部Ｄを備えるほか、機器を駆動するための原動機Ｃ、その動力を変速伝動する前後進無段変速伝動装置１、各種の操作具によって各機器の動作を制御する制御装置（不図示）を備えて構成される。
【００１３】
前後進無段変速伝動装置のミッションケース１は、図２に示すように、前からフロントケース１ａ、ミドルケース１ｂ、リアケース１ｃの三つの中空ケースを連結して一体に構成している。
【００１４】
フロントケース１ａは、前隔壁２と後隔壁３とを有し、その内部に溜めるオイルはトロイダル変速機構用の専用オイルでミドルケース１ｂとリアケース１ｃに溜めるオイルとは異ならせている。このフロントケース１ａ内に、上からバリエータ軸１０、走行駆動入力軸１１、ＰＴＯ入力軸１２、前輪駆動軸１３を軸支している。バリエータ軸１０の前方で軸心線上には、エンジンＥの出力軸と直結するメイン入力軸１４を軸架している。このように、トロイダル変速機構４に用いるオイルを一般的に使うミッションケース１内に溜めるオイルと分離して溜めることで、オイル循環でトロイダル変速機構４を効果的に冷却できる。
【００１５】
メイン入力軸１４に前隔壁２の内側で固着したギア１５は、下位の走行駆動入力軸１１に固着した大小ギア１６、４３の大径ギア１６に噛み合って増速伝動し、この大小ギア１６、４３の小径ギア部４３が同時に回転する。この小径ギヤ４３は、さらに下位のＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１８に噛み合って減速伝動している。ＰＴＯ入力軸１２はミドルケース１ｂ内の中継軸４２に設けたＰＴＯ軸変速機構４４に繋がるが、このＰＴＯ軸変速機構４４の伝動前側でミドルケース１ｂ内において、ワンウエイクラッチ２９を設けており、エンジン停止時のゆり戻しによる逆回転を防止している。前記メイン入力軸１４に固着しているギア１５に対して、バリエータ軸１０を回転可能に支持している。
【００１６】
最下位の前輪駆動軸１３は、後述するミドルケース１ｂ側からの伝動により前側のフロントデフ軸１７へ動力を伝動している。フロントデフ軸１７は、フロントデフギア装置１９を介して左右の前輪２０を駆動する。（図３参照）
【００１７】
前記バリエータ軸１０に装着したトロイダル変速機構４について説明する。バリエータ軸１０と一体回転する２つの出力ディスク４ａ，４ａと、両出力ディスク４ａ，４ａの中央側に位置して下方の走行駆動入力軸１１に固着したギア２１に中継ギア２２を介して噛み合うギア２３と共に回転する入力ディスク４ｂ，４ｂを設けている。そして、前記出力ディスク４ａ，４ａと入力ディスク４ｂ，４ｂとの間に摩擦ローラ支持アーム６９の先端部に枢支した摩擦ローラ５を片側三個ずつ軸支する構成（バリエータ機構）としている。
【００１８】
摩擦ローラ支持アーム６９はフルクラムプレート６８に構成している作動シリンダ６内を往復移動するピストン９６のピストンロッド７に連結している。また、摩擦ローラ５はローラ支持部材５１で支持され、このローラ支持部材５１と摩擦ローラ支持アーム６９との間は球面ベアリングＢで支持されている。（図６参照）
【００１９】
また、フルクラムプレート６８に対する作動シリンダ６のシリンダ孔５５の配置を図８に示している。
この片側三個ずつの摩擦ローラ５を油圧操作での位置を変更することにより摩擦ローラ５の傾倒角が変更され、前記入力ディスク４ｂ，４ｂから出力ディスク４ａ，４ａへ伝わる動力伝達比が変更されてバリエータ軸１０の回転を変速する構成となっている。この変速伝動効率は約８０〜９０％と良く、特に低速での伝動効率が高いのが特徴である。
なお、トロイダル変速機構４の具体的構造は、後述する。
【００２０】
バリエータ軸１０の回転は、後隔壁３のミドルケース１ｂ側でバリエータ軸１０に連結した入力クラッチ軸２５にスプライン嵌合したギア２６とワンウエイクラッチ６０を駆動すると共に、遊星機構６１のサンギア６１ａを駆動する。一方、前記走行駆動入力軸１１は、後続の延長軸６２、この延長軸６２上のギア６３、このギア６３と噛みあう前記入力クラッチ軸２５に遊嵌させたギア２８を介して、遊星機構６１のプラネタリギア６１ｂを支持するキャリア６１ｃを、サンギア６１ａの周りに公転駆動する。
【００２１】
また、前記入力クラッチ軸２５の終端側には、油圧クラッチ形態の高速側クラッチ６４を設け、これに隣接して同様に油圧クラッチ形態の低速側クラッチ６５を配置する。なお、高速側クラッチ６４は、そのクラッチ入りによって入力クラッチ軸２５と出力クラッチ軸６６を接続する。また、低速側クラッチ６５は、遊星機構６１のリングギア６１ｄと出力クラッチ軸６６とを接続する構成としている。これら高速側クラッチ６４と低速側クラッチ６５とによって符号３０の高低切替クラッチを構成する。
【００２２】
高低切替クラッチ３０の高速側クラッチ６４が入りとなり、低速側クラッチ６５が切りの状態では、変速されたバリエータ軸１０の回転、即ち入力クラッチ軸２５の回転が高速側クラッチ６４と伝動ドラム６７を経由して出力クラッチ軸６６に伝達され、その回転はバリエータ軸１０が低速の正転から高速の正転まで変速回転（「ハイレジーム」という）する。
【００２３】
また高低切替クラッチ３０の低速側クラッチ６５が入りとなり、高速側クラッチ６４が切りの状態では、変速されたバリエータ軸１０の回転がサンギア６１ａに伝達され、一方延長軸６２の回転は、ギア６３、ギア２８、プラネタリギア６１ｂを介して遊星機構６１のキャリア６１ｃを駆動するため、サンギア６１ａとキャリア６１ｃの回転との合成回転でリングギア６１ｄを回転駆動し、このリングギア６１ｄと一体回転するケーシング６１ｅの回転が、低速側クラッチ６５と伝動ドラム６７を経由して出力クラッチ軸６６に伝達する。この場合の出力クラッチ軸６６の回転は、低速の逆転からゼロ回転を通過して低速の正転まで変速回転（「ローレジーム」という）する。
【００２４】
また、走行駆動入力軸１１の延長軸６２には、入力クラッチ軸２５にスプライン嵌合しているギア２６と噛み合うワンウエイクラッチ２７の外ギア２７ａを設けている。
【００２５】
また、入力クラッチ軸２５のワンウエイクラッチ６０の外ギア２８と噛み合うギア６３を、延長軸６２にスプライン嵌合して動力を伝動している。このような遊星機構６１のプラネタリギア６１ｂとサンギア６１ａの駆動構成でリングギア６１ｄが変速駆動される。
【００２６】
なお、ワンウェイクラッチ６０に外ギア２８を形成し、直接伝動することで伝動構成を単純化しローレジームからハイレジームへの変速伝動を段差無く円滑に行える。
【００２７】
以上の構成で、低速側クラッチ６５を繋げば、出力クラッチ軸６６は低速の逆転からゼロ回転を通過して低速の正転まで変速され、さらに正転で増速するには高速側クラッチ６４を繋いで摩擦ローラ５の傾きを変えていくことになる。この低速側クラッチ６５と高速クラッチ６４の断続タイミング、いわゆるローレジームからハイレジームへの引継ぎが低速側クラッチ６５と高速側クラッチ６４とから構成される高低切替クラッチ３０の断続で制御されて、低速逆転からゼロ回転を通過して高速正転へ滑らかに変速されることになる。
【００２８】
この高低切替クラッチ３０の出力クラッチ軸６６の後端にスプライン嵌合したギア３１は、リアデファレンシャルギア装置３４のデフ軸３２にスプライン嵌合しているギア３３と噛み合っているので、出力クラッチ軸６６の回転はデフ軸３２を駆動する。デフ軸３２の回転はリアデファレンシャルギア装置３４を介して左右の後輪３５へ伝動される。
【００２９】
デフ軸３２の回転は、ギア３７からＰＴＯ出力軸４１に遊嵌した二連ギア３６ａ、３６ｂを介して前輪駆動延長軸３９にスプライン嵌合しているギア３８に伝動され、このギヤ３８が回転することで前輪駆動延長軸３９を駆動する。
【００３０】
前輪駆動延長軸３９には、トラクタの旋回時に前輪を同速回転、或いは増速回転して駆動させる前輪増速クラッチ４０を装着している。さらにこの前輪駆動延長軸３９に中継軸４８を介して、前輪駆動軸１３に伝動すべく連結している。前輪増速クラッチ４０については、油圧クラッチを切り換えて軸４０ａを経由して中継軸４８を駆動する場合が増速である。
【００３１】
次に、トロイダル変速機構４の詳細な説明を図４以降で説明する。
トロイダル変速機構４の概要は、前記の如く、バリエータ軸１０に装着した入力ディスク４ｂ、４ｂと出力ディスク４ａ、４ａの間に摩擦ローラ５を設け、この摩擦ローラ５の傾斜角度を変更して入力ディスク４ｂの回転を加減速して出力ディスク４ａに伝動する構成である。
【００３２】
図５に示すように、摩擦ローラ５は、ミッションケース１の一部を構成するフロントケース１ａの右側面に取り付けたフルクラムプレート６８に設ける摩擦ローラ支持アーム６９の先端に枢支している。そして、前側の入出力ディスク４ａ，４ｂと後側の入出力ディスク４ａ，４ｂとの間にそれぞれ三個づつ円周方向に等しく分配して設けている。
【００３３】
図６に示すように、摩擦ローラ支持アーム６９の一端側は球面ベアリングＢを介してローラ支持部材５１を支持しており、このローラ支持部材５１で摩擦ローラ５を支持軸５２で回転可能に支持している構成である。摩擦ローラ支持アーム６９の多端側にはピストンロッド７が連結している。ピストンロッド７はフルクラムプレート６８内のピストン９６とともに往復移動する。
【００３４】
フルクラムプレート６８は、摩擦ローラ支持アーム６９を枢支するボス部６８ａをフロントケース１ａ内に向けて突設すると共に、フルクラムプレート６８の内部に摩擦ローラ支持アーム６９を回動する作動シリンダ６を設け、この作動シリンダ６のピストン９６に連結しているピストンロッド７を摩擦ローラ支持アーム６９に枢着している。（図６、図７を参照）７ａがピストンロッド７と摩擦ローラ支持アーム６９の枢着軸である。
【００３５】
シリンダ孔５５の部屋５５ａ（図４、図６参照）に油を送油すると、ピストン９６とピストンロッド７は矢印９６ａ方向に移動する。すると、摩擦ローラ支持アーム６９と共に摩擦ローラ５が枢支軸７２を支点として６９ａ方向に回転する。シリンダ孔５５の部屋５５ｂ（図４、図６参照）に油を送油すると逆の動きをする。
【００３６】
図７のシリンダ孔５５に対するピストン９６の位置は、ギヤードニュートラル（ＧＮ）を示している。即ち、トロイダル変速機構４が回転を伝達しない位置であり、前進側と後進側の境界位置を示している。ピストン９６が矢印Ｐ方向に移動すると、機体は後進する。また、ピストン９６が矢印Ｑ方向に移動すると、機体は低速前進する。このとき低速クラッチ６５は入り状態のローレジームである。
【００３７】
ピストン９６がフルクラムプレート６８の端部６８ａまできた状態がローレジームの最高回転数であるので、さらに機体を高速状態にしたい場合には、高速クラッチ６４を入り状態としてハイレジームにする。そして、ピストン９６をＳ方向に移動していくと、高速の正転状態で加速していく構成である。
【００３８】
トロイダル変速機構４の複数の摩擦ローラ５は同時に同じ方向へ傾くという変速動作をするので、フルクラムプレート６８の表裏のいずれか一方側にピストンロッド７を伸び出しする前記油圧供給部屋５５ａを構成し、他方側にピストンロッド７を退避する前記油圧供給部屋５５ｂを構成することで、オイル供給回路の構成を単純化できる。
【００３９】
以上の構成で、前記エンジンＥの回転をトロイダル変速機構４へ伝達し、このトロイダル変速機構４で変速する回転を高低切替クラッチ３０に伝動する。そしてこの高低切替クラッチ３０の低速クラッチを接続してトロイダル変速機構４の摩擦ローラ５の傾きを変更すると、出力回転を低速域内で逆転から正転に亘って無段階で変速する。この変速は作業車両を対地作業に適した低速度で前後進する走行条件に適している。また高低切替クラッチ３０を高速にしてトロイダル変速機構４の摩擦ローラ５の傾きを変更すると、出力回転を高速域内で正転から逆転に亘って無段階で変速する。この変速は作業車両が路上を移動する走行条件に適している。
【００４０】
対地作業機を駆動するＰＴＯ出力軸４１は、次のように伝動している。
前後隔壁２，３の内部で、前記トロイダル変速機構４の下部に軸架した走行駆動入力軸１１に固着したギア４３をＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１８と噛み合わせて、このＰＴＯ入力軸１２の回転を後隔壁３の後部に設けるＰＴＯ軸変速機構４４とＰＴＯクラッチ４５を介してＰＴＯ出力軸４１に伝動している。ＰＴＯ出力軸４１の回転は、リアケース１ｃ内に設けるＰＴＯ軸第二変速機構４６で適宜の回転数に変速してＰＴＯ出力軸４７に伝動する。また、ＰＴＯ入力軸１２に固着したギア１１５と油圧ポンプ７４の入力軸に固着したギア１１６を噛み合わせて油圧ポンプ７４を駆動している。
【００４１】
トロイダル変速機構４の油圧制御系は、図４のシステム系統図に示すように、各摩擦ローラ５・・・を進退駆動する複動型の作動シリンダ６・・・を備え、かつ、それぞれの摩擦ローラ支持アーム６９・・・に形成した油路５４を介して専用オイルを摩擦ローラ５・・・へ供給し、入力ディスク４ｂと出力ディスク４ａとの間の摩擦伝動を確保しつつ潤滑と冷却を行うとともに、各作動シリンダ６・・・による摩擦ローラ５・・・の進退駆動とバリエータ軸１０の軸端入力によるエンドロード圧とを制御する。これらのオイルはフロントケース１ａ内に溜めたトロイダル変速専用オイルで循環して使用する。これにより、トロイダル変速機構４に用いるオイルを一般的に使うミッションケース１内に溜めるオイルと分離して溜めることが出来て、オイル循環でトロイダル変速機構４を効果的に冷却できるようになる。
【００４２】
詳細には、複数の摩擦ローラ５の複数の作動シリンダ６は、すべてを並列に油圧接続してフルクラムプレート６８のピストンロッド７の伸び出し側および退避側の作用油圧をそれぞれ制御する２つの油圧供給制御部を有する。このように、複数の作動シリンダ６のピストンロッド７を同時に伸び出し及び退避させるように駆動する油圧供給路を構成するにあたり、フルクラムプレート６８の表裏のいずれか一方側に伸び出し側の供給路を構成し、他方側に退避側の供給路を構成する。これにより、複数の摩擦ローラ５を同時に同じ方向へ傾けるような変速動作の場合について、圧力オイル供給回路の構成を単純化できるようになる。
【００４３】
サクションフィルタ７６を通ってポンプ７４で吸引されたオイルは再度目の細かいフィルタ８５を通って鉄粉などの異物を除かれて、メインリリーフ弁９ａで圧を調整され、前記の油圧制御部へ送られる流れと、摩擦ローラ５の潤滑と電磁バルブ９７への流れに分岐する。
【００４４】
電磁バルブ９７への流れは、リリーフ弁９９とアキュムレータ９８で圧を一定に保持されて摩擦ローラ５の潤滑と冷却に使われる。
油圧制御部へ送られる流れは、チェック弁８６を通って、アキュムレータ８４で圧を安定して作動シリンダ６の伸長側および短縮側の制御部と入出力ディスク４ａ，４ｂの圧力制御用に分岐される。
【００４５】
作動シリンダ６の伸長側油圧回路は、変速比によって電流値で制御される電磁減圧弁９０と送油方向を切替えるパイロット弁８９とアキュムレータ９２と圧油の脈動を吸収して流量を絞る第１モードダンパ１０１で構成され、作動シリンダ６の短縮側油圧回路は、同じく、電磁減圧弁８８とパイロット弁８７とアキュムレータ９１と第１モードダンパ１００で構成されている。各作動シリンダ６の供給直前に第３モードダンパ１０７を設けてさらに油圧の安定を図っている。
【００４６】
作動シリンダ６の短縮側の圧力Ｓ１は電磁バルブ８８とチェック弁８７で調整され、作動シリンダ６の伸長側の圧力Ｓ２は電磁バルブ９０とチェック弁９８で調整される。こちら側にも第３モードダンパ１０８を設けてさらに油圧の安定を図っている。
【００４７】
また、入出力ディスク４ａ，４ｂの圧力制御用回路にはリリーフ弁１０４と二つのシャトル弁７９，８０により直接の圧力と前記短縮側圧力Ｓ１と伸長側の圧力Ｓ２の高い方の流れを変速部のエンドロード圧としてディスク圧供給部１０５へ供給するように構成することにより、摩擦ローラ５・・・の傾斜動作による速度変更と対応してエンドロード圧を制御して各摩擦ローラ５・・・の転動接触圧を調整する。
【００４８】
さらに、各作動シリンダ６には伸長側と短縮側のエアー抜き路１０９，１１０を設けて、このエアー抜き路１０９，１１０をフロントケース１ａの前記フルクラムプレート６８の取付側と反対側の底部に設けるエアーパージ弁１０２とアンチキャビテーションチェック弁１０３に繋いでいる。５４ｂは潤滑回路であり、図６に示す油路５４に油を送って潤滑する構成としている。
【００４９】
図９は、車速とバリエータ比との関係を示している。横軸が車速（ｋｐｈ）であり、縦軸がバリエータ比である。Ｌは前述したローレジームであり、低速側クラッチ６５が入り状態の速度範囲を示している。Ｈは前述したハイレジームであり、高速側クラッチ６４が入り状態の速度範囲を示している。
【００５０】
高低切替クラッチ３０は、トロイダル変速部４による高速の変速動力と低速の差動動力とを受け、これら動力を受ける２系統のクラッチ６４，６５を制御することにより、操作具と対応する目標車速に合わせて停止速を含む前後進低速域については差動動力を出力し、また、前進中高速域については変速動力を出力することにより、作業車両の停止速を含む前後進無段変速走行を可能とする。この切替え制御のための高速側と低速側の回転数、走行車速は、高低切替クラッチ３０の入出力軸２５，６６のギヤ２６，３１に臨むセンサ２５ｓ，６６ｓの信号およびエンジン回転数により算出する。
【００５１】
ＧＮはギヤードニュートラルであり、速度がゼロの位置である。Ｓはシンク位置であり、低速側クラッチ６５と高速側クラッチ６４の切り換え点である。このシンクＳ位置でのクラッチを切り換える直前において、油圧回路内に背圧をかけることでクラッチの切替ショックを防止できるようになる。この背圧のレベルは、低速側クラッチ６５又は高速側クラッチ６４の大きさに比例して決定するようにする。
【００５２】
機体を停車するときにはギヤードニュートラルＧＮに制御するが、トラクタが一定時間走行しない場合は低速側クラッチ６５への油圧を送らないようにすることで、機体停止中の無駄なエネルギ消費を抑制できる。車速センサからの信号により機体が停止しない場合には、再度ギヤードニュートラルＧＮ制御で機体を停止させるようにする。
【００５３】
（車速制御）
次に、前後進無段変速伝動装置による車速制御について説明する。
図１０は、車速制御システムの入出力構成図である。制御装置Ｇは、走行調節用の各種の操作具のセンサ信号に応じてトロイダル変速機構４のシリンダ６および高低切替クラッチ３０の各クラッチ６４，６５を油圧制御することによって目標車速に合うように前後進無段変速伝動装置１を制御する。
【００５４】
作業モード切替スイッチＰにより、「作業モード」、「路上モード」等を選択することができ、「作業モード」では、一定車速による作業走行のために、車速設定ダイヤルＳの設定による一定車速制御をを行い、「路上モード」では、作業圃場との間の移動の際の路上走行ために、アクセルペダルＮの操作に応じた車速調節制御を行う。
【００５５】
この路上モードによる車速調節制御については、路上走行における操作性を確保するために、制御装置Ｇが、リニアレバーと称する前後進選択レバーＫ、アクセルペダルＮ、ブレーキペダルＭの信号に対応する目標車速に合うように前後進無段変速伝動装置を制御することにより、ペダル操作によって無段階の変速比による伝動制御を行い、また、アクセルペダルＮから足を離した時は、エンジンブレーキ相当の制動トルクが駆動輪に作用するように変速制御し、その制動トルクの大きさは、後部ヒッチＨの接続を検出する接続センサとしてリヤカバーセンサＲや、図１６のヒッチの背面斜視図に示すように、レバー操作により作業機を接続するロックプレートＳの回動検出スイッチＲを設け、その接続信号により、作業機Ｆの牽引の有無によって切替え可能に構成する。また、接続センサＲは、により構成する。
【００５６】
詳細には、図１１のフローチャートに示すように、アクセルペダルＮによる走行モードであることを判定する処理ステップ１（以下において「Ｓ１」の如く略記する。）において、作業モード切替スイッチＰの信号が「走行モード」判定であり、エンジンブレーキの判定（Ｓ２）において、アクセルペダルＮの踏込量の検出により足を離した場合に該当し、作業機Ｆの接続判定（Ｓ３）において、後部ヒッチＨの接続を検出するリヤカバーセンサＲの信号が接続に該当する場合に限り、接続が無い場合に適用する所定の出力要求トルクを係数処理（例えば、１．５培）によって増加（Ｓ４）し、すなわち、変速比をより低速側に制御して駆動輪により大きな制動トルクを作用する。
【００５７】
このように、アクセル操作による走行中において、オペレータがアクセルペダルＮから足を離した時のエンジンブレーキ相当の制動トルクの大きさを作業機Ｆの接続の有無によって切替えを行うことにより、作業車両がロータリ等の作業機Ｆを接続している時の全体の質量の増大によっても、特段のブレーキ機構やブレーキの油圧制御等を要することなく、接続部に設けた簡易なスイッチとトロイダル変速制御の係数処理によってエンジンブレーキ効果を自動的に確保することができ、制動距離の増大による不測の事態を招くことなく、安定した路上走行が可能となる。また、前後進選択レバーＫの切替えによる前後進のいずれについても係数切替処理を適用することにより、機体の後退操作を含め、同様の制動トルクにより安定走行が可能となる。
【００５８】
また、上記における制動トルクは、エンジンが高回転数の時に強く作用して乗り心地を悪化させ、低回転数の時に弱く作用して制動距離が長くなることから、エンジンが高回転の程、制動トルクを小さくし、低回転の程、大きく制御出力するように制御部を構成することにより、エンジン回転数の変化によることなく、ブレーキの強さを、ほぼ均等にしてオペレータにとって快適なフィーリングで減速することことができる。
【００５９】
具体的には、エンジン回転数対応制御のフローチャートを図１２に示すように、制御出力する要求トルクをより大小に切替え可能に構成し、アクセルペダルモードで所定車速（例えば、３ｋｍ／ｈ）以上の走行の際にペダル操作量が所定割合（例えば、１０％）以下の場合（Ｓ１１〜Ｓ１３）において、エンジンが高回転である場合はエンジンブレーキの要求トルクを小さくし、低回転の場合は大きくする（Ｓ１４〜Ｓ１６）ように制御部を構成する。
【００６０】
この場合において、制御出力する要求トルクの最小リミット値を大小に切替え可能に構成し、要求トルクの前記切替えの代わりに、要求トルクの最小リミット値をエンジン回転数により切替えすることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００６１】
次に、設定車速を維持して走行する一定車速作業走行または設定トルクを維持して走行する一定レシオ作業走行による後退走行においては、リニアレバーの操作によって前進走行に切替えた際に、変速目標車速に対する大きな加速幅により出力が過大となってオーバーシュートを招き、オペレータに大きなショックを与えるという作業走行上の問題があった。
【００６２】
このような問題の解決のために、設定車速と現在車速の偏差が正の時は、比例ゲインが従来よりも小さくなるように大小の上限値を切替え可能に設け、比例ゲインをその範囲内に抑えるように制御部を構成することにより、バリエータがシンク側からオーバードライブ側に駆動する際に、出力が大きくなり過ぎないようにしてバリエータのオーバーシュートを防止し、スムーズな変速が可能となる。
【００６３】
具体的には、比例ゲインの上限値として通常とより小さい大小の上限値（例えば、５０００と３０００）を切替え可能に構成した上で、比例ゲインの上限値制御のフローチャートを図１３に示すように、一定車速、一定レシオのモードで、Ｌクラッチ接続の場合（Ｓ２１，Ｓ２２）において、設定車速と現在車速の偏差が正である場合は比例ゲイン上限値を低い方の３０００、他の場合は大きい方の５０００に切替える（Ｓ２３〜Ｓ２５）ように制御部を構成する。
【００６４】
また、一定車速または一定レシオのモードの作業走行中におけるレートリミッタの作動による設定車速変更の際は、上記における設定車速と現在車速の偏差の代わりに、設定車速変更中に限り比例ゲイン上限値を低く切替えることにより、設定車速変更によるオーバーシュートを抑えてスムーズな変速が可能となる。
【００６５】
また、上記レートリミッタの作動による設定車速変更については、制御動作の切替制御のフローチャートを図１５に示すように、設定車速変更中に限り、通常のＰＩ制御をＰ制御に切替え（Ｓ４１〜Ｓ４３）するように制御部を構成することにより、設定車速変更によるオーバーシュートを抑えてスムーズな変速が可能となる。
【００６６】
また、出力ディレー制御のフローチャートを図１４に示すように、一定車速または一定レシオのモードの作業走行における逆進操作について、設定車速と現在車速の偏差の符号が正負で反転する場合に限り、所定の出力ディレー（例えば、１００ｍｓ）を設ける（Ｓ３１，Ｓ３２）ことにより、オーバーシュートが発生しても、直ぐに反転出力をしないことでオーバーシュートを抑制し、スムーズな変速が可能となる。
【００６７】
次に、アクセル操作による走行モードにおける走行制御について説明すると、アクセルペダルの踏込量をポテンショによって検出することにより、同じ踏込み位置が連続する場合に、エンジン回転を徐々に落とし、トロイダル変速機構４による前後進無段変速伝動装置１の減速比を下げ一定車速を保つように制御することにより、負荷が増えた時はエンジン回転を上げて対応しつつ、トルク低下時にエンジン回転を下げて燃費改善が可能となる。
【００６８】
また、上記構成のアクセルについて、その踏込み操作の加速度によって走行加速のスピードを変えるように車速制御することにより、走行加速がオペレータの意に沿った操作感覚となり、操作性の改善を図ることができる。同様に、アクセルの戻し加速度によって減速のスピードを変えるように車速制御することにより、制動力がオペレータの意に沿った操作感覚となり、操作性の改善を図ることができる。
【００６９】
（走行制御）
次に、走行モードにおいては、アクセルペダルから足を離してブレーキペダルを踏込み操作した場合に、マイナスのホイルトルクを出力するようにトロイダル変速機構４を制御することにより、ホイル負荷に対抗するトロイダル変速機構４の動作を抑えて操作感覚に適合させることができる。また、前進走行において、アクセルペダルの踏込みが無くなくなるとマイナストルクを出力し、かつ、リバースレバーがバックに操作されたときに、マイナストルクを増大することにより、慣性による走行を減速して操作感覚に適合させることができる。後退走行は、上記の反対に制御する。
【００７０】
次に、左右のブレーキペダルについて踏込み位置を検出するスイッチをそれぞれ設け、走行モードにおいて、踏み具合に応じて減速比率を変えるように制動制御を構成する。すなわち、左右のブレーキペダルについて検出位置をずらして配置し、最初の検出から次の検出までの経過時間によってバリエータの減速度合いを変更する。
【００７１】
このような２つのスイッチによる簡易な構成により、踏み具合の強さを検出する高コストの圧力センサを要することなく、オペレータの減速意図を反映した制動制御を構成することができる。この制動制御の適用は、左右両方のブレーキペダルが踏まれたときに限り、片輪ブレーキの時は適用しない。
【符号の説明】
【００７２】
１ 前後進無段変速伝動装置
４ トロイダル変速機構
Ａ 前輪（走行装置）
Ｂ 後輪（走行装置）
Ｆ 作業機
Ｇ 制御装置
Ｈ ヒッチ
Ｋ 前後進選択レバー
Ｍ ブレーキペダル
Ｎ アクセルペダル
Ｐ 作業モード切替スイッチ
Ｒ リヤカバーセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業走行のための作業機（Ｆ）を接続するヒッチ（Ｈ）と、原動機から走行駆動輪（Ａ，Ｂ）に至る走行伝動系に介設して摩擦ローラ（５）によって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部（４）と、その変速比を制御することによりアクセルペダル（Ｎ）の踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダル（Ｎ）を戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部（Ｇ）とを備えた作業車両において、
上記ヒッチ（Ｈ）に作業機（Ｆ）の接続を検出する接続センサ（Ｒ）を設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部（Ｇ）に設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記制御部（Ｇ）による係数切替制御は、前後進のいずれについても適用することを特徴とする請求項１記載の作業車両。
【請求項１】
作業走行のための作業機（Ｆ）を接続するヒッチ（Ｈ）と、原動機から走行駆動輪（Ａ，Ｂ）に至る走行伝動系に介設して摩擦ローラ（５）によって無段階の変速比で動力を伝達するトロイダル無段変速伝動部（４）と、その変速比を制御することによりアクセルペダル（Ｎ）の踏込みに応じた目標車速まで駆動制御するとともに、アクセルペダル（Ｎ）を戻した時に所定の逆トルクによる制動制御をする制御部（Ｇ）とを備えた作業車両において、
上記ヒッチ（Ｈ）に作業機（Ｆ）の接続を検出する接続センサ（Ｒ）を設け、その検出信号を受けて上記逆トルクを所定の倍率で増加する係数切替制御を上記制御部（Ｇ）に設けたことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記制御部（Ｇ）による係数切替制御は、前後進のいずれについても適用することを特徴とする請求項１記載の作業車両。
【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１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１４９４６２（Ｐ２０１１−１４９４６２Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７４１（Ｐ２０１０−９７４１）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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