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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024022148
(43)【公開日】2024-02-16
(54)【発明の名称】変速機構
(51)【国際特許分類】
F16H 61/02 20060101AFI20240208BHJP
F16H 61/28 20060101ALI20240208BHJP
F16H 59/04 20060101ALI20240208BHJP
F16H 61/12 20100101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
F16H61/02
F16H61/28
F16H59/04
F16H61/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022125514
(22)【出願日】2022-08-05
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100168583
【弁理士】
【氏名又は名称】前井 宏之
(72)【発明者】
【氏名】末松 佑太
(72)【発明者】
【氏名】石田 博康
【テーマコード（参考）】
3J067
3J552
【Ｆターム（参考）】
3J067AA03
3J067AA21
3J067AB23
3J067AC02
3J067BA51
3J067CA31
3J067DA52
3J067DB32
3J067FB83
3J067GA14
3J552MA04
3J552MA17
3J552NA07
3J552NB01
3J552PA51
3J552PB01
3J552QC04
3J552RA12
3J552RA19
3J552SA26
3J552SA30
3J552SB02
3J552TA01
3J552VA01W
3J552VA62W
(57)【要約】
【課題】ポテンショメータを用いることなく変速操作による変速部材の移動を判定することにより、ポテンショメータの数を低減して、変速機構を小型化できる。
【解決手段】変速機構（１００）は、変速操作を受け付ける変速操作部（１１０）と、特定の回転位相で出力を変速する変速部材（１２０）と、変速操作部（１１０）の変速操作に基づいて変速部材（１２０）を変速するアクチュエータ（１３０）と、アクチュエータ（１３０）に流れる電流を測定する測定部（１４０）と、測定部（１４０）において測定された電流に基づいて変速部材（１２０）の変速動作を判定する制御部（１８２）とを備える。
【選択図】図２
【解決手段】変速機構（１００）は、変速操作を受け付ける変速操作部（１１０）と、特定の回転位相で出力を変速する変速部材（１２０）と、変速操作部（１１０）の変速操作に基づいて変速部材（１２０）を変速するアクチュエータ（１３０）と、アクチュエータ（１３０）に流れる電流を測定する測定部（１４０）と、測定部（１４０）において測定された電流に基づいて変速部材（１２０）の変速動作を判定する制御部（１８２）とを備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
変速操作を受け付ける変速操作部と、
特定の回転位相で出力を変速する変速部材と、
前記変速操作部の変速操作に基づいて前記変速部材を変速するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流れる電流を測定する測定部と、
前記測定部において測定された前記電流に基づいて、前記変速部材の変速動作を判定する制御部と
を備える、変速機構。
特定の回転位相で出力を変速する変速部材と、
前記変速操作部の変速操作に基づいて前記変速部材を変速するアクチュエータと、
前記アクチュエータに流れる電流を測定する測定部と、
前記測定部において測定された前記電流に基づいて、前記変速部材の変速動作を判定する制御部と
を備える、変速機構。
【請求項2】
前記制御部は、前記測定部において測定された前記電流の所定のピーク値に基づいて前記変速部材の変速動作を判定する、請求項１に記載の変速機構。
【請求項3】
前記制御部は、前記測定部において測定された前記電流の変化量に基づいて前記変速部材の変速動作を判定する、請求項２に記載の変速機構。
【請求項4】
前記制御部は、前記変速部材の変速動作が完了しなかったと判定した場合、前記アクチュエータに出力する電流を増加させる、請求項２または３に記載の変速機構。
【請求項5】
前記制御部は、前記変速部材の変速動作が完了しなかったと判定した場合、前記アクチュエータに逆方向の電流を出力する、請求項４に記載の変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変速機構に関する。
【背景技術】
【0002】
走行車両が前進と後退との間で変速できることにより、走行車両は、好適に操作される。例えば、田植機等の作業用走行車両は、前進および後退を切り替えるように変速動作可能であることにより、作業用走行車両の作業性を向上できる。
【0003】
典型的には、走行車両の運転者は、変速レバー等の操作手段を介して走行車両の前進と後退との間で変速する。前後方向に操作することによって変速部材の変速段を切り替え可能な主変速レバーにおいて、変速段に応じて左右方向の操作による機能を異ならせることが検討されている（特許文献１参照）。特許文献１の作業車両では、主変速レバーの操作に応じてモーターを作動させることにより、スライドギアの変速段を切り替えできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－２０２６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の作業車両では、スライドギアの位置は、ポテンショメータで検知される。このように、スライドギアの位置をポテンショメータで検知する場合、変速機構を小型化できないことがある。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポテンショメータを用いることなく変速操作による変速部材の移動を判定することにより、ポテンショメータの数を低減可能な変速機構を、をひいては小型化された変速機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一局面によれば、変速機構は、変速操作を受け付ける変速操作部と、特定の回転位相で出力を変速する変速部材と、前記変速操作部の変速操作に基づいて前記変速部材を変速するアクチュエータと、前記アクチュエータに流れる電流を測定する測定部と、前記測定部において測定された前記電流に基づいて、前記変速部材の変速動作を判定する制御部とを備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ポテンショメータを用いることなく変速操作による変速部材の移動を判定することにより、ポテンショメータの数を低減でき、これにより、変速機構を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態の変速機構を備えた走行車両の模式図である。
【図2】本実施形態の変速機構を備えた走行車両の模式的なブロック図である。
【図3】本実施形態の変速機構における入力操作部の模式的な斜視図である。
【図4】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の変速機構における測定部の測定結果を示すグラフである。
【図5】本実施形態の変速機構における変速部材の模式図である。
【図6】（ａ）～（ｃ）は、本実施形態の変速機構における変速部材のシフトの変化を示す模式図である。
【図7】（ａ）～（ｃ）は、本実施形態の変速機構の変化を示す模式図である。
【図8A】本実施形態の変速機構を備えた走行車両における変速部材の切り替えを説明するためのフローチャートである。
【図8B】本実施形態の変速機構を備えた走行車両における変速部材の切り替えを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明による変速機構の実施形態を説明する。図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を記載することがある。
【0011】
まず、図１を参照して、本実施形態の変速機構１００を備えた走行車両２００を説明する。図１は、本実施形態の変速機構１００を備えた走行車両２００の左側面図である。走行車両２００は、農業用作業車両の一例である。ここでは、走行車両２００の一例として、田植機について説明する。ただし、走行車両２００は、田植機に限定されず、他の農業用作業車両であってもよい。
【0012】
走行車両２００は、車両の回転によって走行する。走行車両２００は、前進だけでなく後退できる。
【0013】
また、走行車両２００は、走行車両２００自体によって作業を行う。走行車両２００は、移動しながら作業可能であることが好ましい。本実施形態において、走行車両２００の前進方向は、図１の紙面において左方向である。なお、以下の説明では、走行車両２００の前進方向に向かって左側を左と称し、走行車両２００の前進方向に向かって右側を右と称することがある。
【0014】
図１に示されるように、走行車両２００は、走行部２１０と、ボディ２２０と、施肥機２３０と、植付部２４０と、測位ユニット２６０と、表示部２７０とを備える。走行部２１０、施肥機２３０、植付部２４０、測位ユニット２６０および表示部２７０は、ボディ２２０に取り付けられる。
【0015】
走行部２１０は、走行車両２００の車体として構成される。走行部２１０により、走行車両２００は走行する。走行部２１０は、変速機構１００と、エンジン２１１と、ハンドル２１２と、ペダル２１３と、前輪２１４と、後輪２１６とを備える。走行部２１０は、エンジン２１１の動力によって走行する。
【0016】
前輪２１４および後輪２１６は、それぞれボディ２２０に対して左右一対に設けられている。前輪２１４および後輪２１６は、ボディ２２０を支持する。
【0017】
ボディ２２０は、ミッションケース２２２と、ボンネット２２４と、ダッシュボード２２６と、運転座席２２８とを有する。ミッションケース２２２は、左右の前輪２１４の間に配置される。ボンネット２２４は、ミッションケース２２２の前方上方に配置される。ダッシュボード２２６は、ボンネット２２４に対して運転座席２２８側に配置される。運転座席２２８は、前輪２１４と後輪２１６との間に配置される。運転座席２２８は、運転者の座席として用いられる。
【0018】
本実施形態において、前輪２１４の車軸には、車速センサ２５０が配置されている。車速センサ２５０は、車軸の回転を検出することで、走行部２１０の走行速度を検出する。なお、車速センサ２５０は、前輪２１４と異なる位置に配置されてもよい。
【0019】
エンジン２１１は、ボディ２２０の前側に支持されている。エンジン２１１は、ボンネット２２４に覆われる。ボンネット２２４は、開閉可能に構成されている。エンジン２１１は、走行車両２００の動力源として機能する。
【0020】
エンジン２１１の動力は、ミッションケース２２２に入力される。ミッションケース２２２は、変速機構１００を収容する。エンジン２１１の動力は、ミッションケース２２２により変速されて、前輪２１４および後輪２１６に伝達される。変速機構１００は、エンジン２１１から前輪２１４または後輪２１６への出力を変速する。また、エンジン２１１の動力は、ミッションケース２２２を介して、植付部２４０に伝達される。
【0021】
運転座席２２８には、走行車両２００の運転者が着座する。運転座席２２８は、ボディ２２０の前後方向において前輪２１４と後輪２１６との間に配置されている。運転座席２２８の前方には、ダッシュボード２２６および表示部２７０が配置される。ダッシュボード２２６には、ハンドル２１２が配置される。
【0022】
表示部２７０は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイのようなディスプレイによって構成される。また、液晶ディスプレイ等の表面に、タッチパネルが一体化された構成であってもよい。タッチパネルは、運転者の操作を受け付ける操作部２８０の一例である。操作部２８０は、タッチパネルに限定されず、ハードスイッチまたはハードボタン等であってもよい。
【0023】
本実施形態では、表示部２７０は、保持具（不図示）によってハンドル２１２の右側に取り付けられている。ただし、表示部２７０の位置はこれに限定されず、表示部２７０は、運転座席２２８に着座する運転者が視認できる位置に配置されればよい。
【0024】
ハンドル２１２は、運転座席２２８の前方に配置されたステアリングコラムに取り付けられている。運転者がハンドル２１２を手で握って回すことで、前輪２１４および後輪２１６の直進および旋回を指示できる。
【0025】
ペダル２１３は、運転座席２２８の前側の床から上方に突出するように配置されている。ペダル２１３を足で踏むことによって、運転者は、ペダル２１３を操作する。また、ペダル２１３には、運転者がペダル２１３への踏込みを解除したときにペダル２１３を戻すための戻しバネが取り付けられている（不図示）。
【0026】
運転者がペダル２１３を足で踏み込むことで、走行部２１０の走行を指示する。具体的には、運転者がペダル２１３を足で踏み込む深さを変更することによって、走行部２１０の増速または減速を指示する。一方、運転者がペダル２１３から足を離すことによって、走行部２１０の走行停止を指示する。
【0027】
植付部２４０は、走行部２１０の後方に配置されている。植付部２４０は、苗を圃場に対して植え付ける。植付部２４０は、昇降リンク機構２４１を介して走行部２１０に連結されている。植付部２４０は、例えば、植付ユニット２４２および苗載台２４３を含む。苗載台２４３には、苗マットが載置される。苗載台２４３に載置された苗マットの苗は、植付ユニット２４２に供給される。植付ユニット２４２は、苗を圃場に植え付ける。
【0028】
走行部２１０には、昇降シリンダ２４４が配置されている。昇降シリンダ２４４が伸縮駆動することにより、走行部２１０に対して植付部２４０を上下に昇降させる。
【0029】
施肥機２３０は、肥料タンク２３１と、繰出部２３２と、搬送ホース２３４と、ブロワ２３５と、繰出体２３６とを備える。本実施形態では、施肥機２３０は、複数の肥料タンク２３１と、肥料タンク２３１と同数の繰出部２３２とを備える。施肥機２３０は、走行部２１０に支持され圃場で作業する作業部の一例であり、圃場に農用資材を供給する作業を行う。
【0030】
肥料タンク２３１は、走行部２１０の前後方向において運転座席２２８と苗載台２４３との間の位置に配置されている。本実施形態において、肥料タンク２３１は、例えば、粉粒体状の肥料を貯留する。粉粒体状の肥料は、農用資材の一例である。
【0031】
繰出部２３２は、肥料タンク２３１の下部に接続されている。繰出部２３２は、肥料タンク２３１から供給された肥料を所定量ずつ下方に繰り出す。
【0032】
繰出部２３２の内部には、肥料が通過可能な経路が配置されている（不図示）。当該経路には、略円板形状を有する繰出体２３６が回転可能に配置されている。即ち、繰出部２３２は、繰出体２３６を含む。繰出体２３６には、所定量の肥料を収容可能な複数の繰出凹部が形成されている（不図示）。繰出体２３６を回転させることによって、繰出凹部に収容された肥料が経路の下流に繰り出される。
【0033】
なお、電動モーターは、施肥機２３０の適宜の位置に取り付けられる。電動モーターは、繰出部２３２の繰出体２３６を回転させる駆動源として機能する。
【0034】
搬送ホース２３４は、繰出部２３２の内部に配置される経路の下流側に接続されている。搬送ホース２３４は、可撓性を有する細長いチューブ状の部材である。
【0035】
ブロワ２３５は、繰出部２３２に近接した適宜の位置に配置されている。ブロワ２３５は、空気流を生成して、繰出部２３２の内部の経路に空気流を送り出す。その結果、搬送ホース２３４を通じて当該経路の下流に繰り出された肥料が圃場に供給される（施肥される）。
【0036】
施肥コントローラは、電動モーターを制御して繰出体２３６の動作速度を変更することによって、単位時間当たりに搬送ホース２３４に繰り出される肥料の量を変更する。
【0037】
測位ユニット２６０は、走行車両２００の位置を示す位置情報を取得する。測位ユニット２６０は、例えば、測位用アンテナ、および位置情報受信機を含む。測位用アンテナは、例えば衛星測位システム（ＧＮＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の測位システムを構成する測位衛星からの信号を受信する。測位用アンテナで受信された測位信号は、位置情報受信機に入力される。位置情報受信機は、入力された測位信号を信号処理して走行車両２００の位置を示す位置情報を取得する。
【0038】
図２は、本実施形態に係る走行車両２００の構成を示すブロック図である。走行車両２００は、走行部２１０、施肥機２３０、車速センサ２５０、測位ユニット２６０、表示部２７０および操作部２８０に加えて、制御部１８２、記憶部１８４、および、通信部２９０を備える。
【0039】
制御部１８２は、例えば、中央処理演算装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）のようなプロセッサを有する。プロセッサは、記憶部１８４に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、コンピュータプログラムで規定された各種処理を実行する。制御部１８２の詳細については後述する。
【0040】
記憶部１８４は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）のようなメモリを有する。記憶部１８４は、制御部１８２によって実行されるコンピュータプログラムを記憶する。また、記憶部１８４は、複数の圃場のそれぞれに関する作業情報を記憶する。作業情報は、例えば、圃場の位置情報、圃場の名称、圃場の供給量計画情報等を含む。
【0041】
通信部２９０は、サーバと無線通信を行う。通信部２９０は、サーバから供給量計画情報を受信して、制御部１８２へ出力する。制御部１８２は、通信部２９０がサーバから受信した供給量計画情報を、記憶部１８４に記憶する。
【0042】
図２に示される制御部１８２は、サーバから受信した供給量計画情報を記憶部１８４に記憶する構成であるが、この構成に限定されない。例えば、制御部１８２は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の記憶媒体に記憶されている供給量計画情報を読み出して、記憶部１８４に記憶してもよい。
【0043】
変速機構１００は、変速操作部１１０と、変速部材１２０と、アクチュエータ１３０と、測定部１４０とを備える。変速操作部１１０は、運転者の変速操作を受け付ける。運転者は、変速部材１２０の変速動作を実行するために変速操作部１１０を操作する。運転者が変速操作部１１０を操作することにより、変速部材１２０は、出力を変速する。例えば、運転者は、変速操作部１１０を操作して、変速部材１２０の駆動を前進に切り替える。この場合、前輪２１４および／または後輪２１６は、前進方向に回転する。あるいは、運転者は、変速操作部１１０を操作して、変速部材１２０の駆動を後退に切り替える。この場合、前輪２１４および／または後輪２１６は、後退方向に回転する。
【0044】
変速部材１２０は、特定の回転位相で変速する。変速部材１２０は、変速操作部１１０の変速操作に応じて、特定の回転位相で変速する。変速部材１２０は、シャフトに対して移動可能なシフトを有してもよい。
【0045】
アクチュエータ１３０は、変速操作部１１０の変速操作に応じて、変速部材１２０の回転位相を変速する。例えば、アクチュエータ１３０は、モーターを含む。アクチュエータ１３０は、シフトの位置を移動させる。
【0046】
アクチュエータ１３０は、制御部１８２の制御により、変速部材１２０を変速する。制御部１８２は、変速操作部１１０の変速操作に応じてアクチュエータ１３０を制御する。例えば、変速操作部１１０が前進するよう操作されると、制御部１８２の制御により、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０の駆動を前進に切り替える。あるいは、変速操作部１１０が後進するよう操作されると、制御部１８２の制御により、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０の駆動を後進に切り替える。
【0047】
測定部１４０は、アクチュエータ１３０の出力を測定する。例えば、測定部１４０は、アクチュエータ１３０に流れる電流を測定する。一例では、測定部１４０は、電流計を含む。
【0048】
変速操作部１１０は、運転者によって操作される入力操作部１１２と、入力操作部１１２の操作結果を検知する操作検知部１１４とを有してもよい。例えば、入力操作部１１２は、レバーを含み、操作検知部１１４は、ポテンショメータを含む。
【0049】
上述したように、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０のシフトの位置を移動させる。このように、変速機構１００は、シフトバイワイヤであってもよい。
【0050】
【0051】
図３に示すように、入力操作部１１２は、運転者によって操作される。例えば、入力操作部１１２は、レバー１１２ａを含む。レバー１１２ａは、ハンドル２１２の側方および運転座席２２８の前方のダッシュボード２２６に配置される。
【0052】
ダッシュボード２２６には、レバー１１２ａが移動可能な開口部１１２ｂが設けられる。レバー１１２ａは、開口部１１２ｂに沿って操作できる。レバー１１２ａの操作に応じて走行車両２００は走行する。
【0053】
開口部１１２ｂは、前後方向に延びる第１部分１１２ｂ１と、第１部分に隣接して前後方向に延びる第２部分１１２ｂ２と、第１部分１１２ｂ１と第２部分１１２ｂ２とを連絡して左右方向に延びる連絡部分１１２ｂ３とを有する。第１部分１１２ｂ１において、レバー１１２ａは、前進、中立位置（ニュートラル）、後退のいずれかの位置に操作できる。
【0054】
レバー１１２ａが第１部分１１２ｂ１に位置する場合、走行車両２００は、レバー１１２ａの位置に応じて走行する。この場合、走行車両２００は、レバー１１２ａの位置に応じて走行するとともに作業できる。
【0055】
レバー１１２ａが第１部分１１２ｂ１の前進の位置に操作される場合、走行車両２００は前進する。レバー１１２ａが第１部分１１２ｂ１のニュートラルの位置に操作される場合、エンジン２１１が駆動していても、走行車両２００は走行しない。レバー１１２ａが第１部分１１２ｂ１の後退の位置に操作される場合、走行車両２００は後退する。
【0056】
レバー１１２ａが第２部分１１２ｂ２に位置する場合、走行車両２００は、前進する。この場合、走行車両２００は、走行とともに作業できないが、レバー１１２ａが前進の位置にある場合と比べて速い速度で走行できる。
【0057】
次に、図１～図４を参照して、本実施形態における変速機構１００を説明する。図４（ａ）および図４（ｂ）は、測定部１４０による測定結果を示すグラフである。ここでは、測定部１４０は、アクチュエータ１３０の電流を測定する。
【0058】
図４（ａ）に示すように、測定部１４０によって測定された電流のうち所定部分のピーク値が所定値以上である場合、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作を判定する。例えば、制御部１８２は、測定部１４０によって測定された電流において、正の突入電流の発生後に２Ａ程度に減少してから増加して減少するまでのピーク値が３Ａ以上である場合、制御部１８２は、変速部材１２０がニュートラルから前進に変速したと判定する。
【0059】
同様に、制御部１８２は、測定部１４０によって測定された電流において、負の突入電流の発生後に－２Ａ程度に増加してから減少して増加するまでのピーク値が－３Ａ以下である場合、制御部１８２は、変速部材１２０が前進からニュートラルに変速したと判定する。また、制御部１８２がアクチュエータ１３０に逆方向の電流を出力することにより、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を逆方向に変速できる。
【0060】
ここでは、変速部材１２０が前進とニュートラルとの間で変速した場合について説明したが、変速部材１２０がニュートラルと後退との間で変速する場合も同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【0061】
なお、図４（ａ）を参照した上述の説明では、電流のピーク値に基づいて変速部材１２０の変速動作を判定したが、本実施形態はこれに限定されない。電流の変化量に基づいて変速部材１２０の変速動作を判定してもよい。
【0062】
図４（ｂ）に示すように、電流の変化量が所定値以上である場合、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作を判定する。例えば、制御部１８２は、測定部１４０によって測定された電流値が、正の突入電流の発生後に２Ａ程度に減少してから所定の閾値よりも大きい変化量で減少する場合、制御部１８２は、変速部材１２０がニュートラルから前進に変速したと判定する。
【0063】
同様に、制御部１８２は、測定部１４０によって測定された電流値が、負の突入電流の発生後に－２Ａ程度に増加してから所定の閾値よりも大きい変化量で増加する場合、制御部１８２は、変速部材１２０が前進からニュートラルに変速したと判定する。また、制御部１８２がアクチュエータ１３０に逆方向の電流を出力することにより、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を逆方向に変速できる。
【0064】
また、ここでも、変速部材１２０が前進とニュートラルとの間で変速した場合について説明したが、変速部材１２０がニュートラルと後退との間で変速する場合も同様であり、冗長を避ける目的で重複する説明を省略する。
【0065】
なお、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作が完了していないと判定した場合、アクチュエータ１３０に出力する電流を増加させてもよい。例えば、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作が完了していないと判定した場合、次にアクチュエータ１３０に出力する電流の絶対値が先に出力した電流の絶対値よりも大きくなるように設定を変更してもよい。これにより、先の変速動作では、測定部１４０の測定結果から変速部材１２０の変速動作を判定できなかった場合でも、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を変速できるため、次回以降の変速動作では、測定部１４０の測定結果から変速部材１２０の変速動作を判定できる。これにより、変速機構１００の個体差として変速動作に必要な電流が不足する場合でも、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を変速できる。
【0066】
さらに、電流の絶対値が大きくなるように設定を変更した後でも、変速部材１２０の変速動作を判定できなかった場合、制御部１８２は、アクチュエータ１３０にあらかじめ設定された電流とは逆方向の電流を出力した後で、アクチュエータ１３０による変速部材１２０の変速を実行してもよい。このように、変速動作に必要な電流を出力した場合でも変速動作が完了しなかった場合には、アクチュエータ１３０が変速部材１２０を一旦逆方向に変速することにより、その後、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を所定の方向に変速できる。
【0067】
なお、電流の絶対値が大きくなるように設定を変更する場合でも、電流の絶対値の最大値があらかじめ設定されていることが好ましい。これにより、アクチュエータ１３０に過剰な電流が流れることを抑制できる。
【0068】
【0069】
図５に示すように、変速部材１２０は、エンジン２１１によって回転するシャフトＳに取り付けられる。変速部材１２０は、シャフトＳの回転の位相を変えて伝達する。
【0070】
例えば、変速部材１２０は、シフタ１２２と、第１クラッチ部分１２４と、第２クラッチ部分１２６とを有する。シフタ１２２は、第１クラッチ部分１２４および第２クラッチ部分１２６に対して移動する。例えば、シフタ１２２の移動により、シャフトＳの回転は、第１クラッチ部分１２４に伝達される。また、シフタ１２２が別に移動することにより、シャフトＳの回転は、第２クラッチ部分１２６に伝達される。
【0071】
ここでは、変速部材１２０は、ボールクラッチを有してもよい。変速部材１２０がボールクラッチを有する場合、シフタ１２２を移動させてボールクラッチのボールをシャフトＳに対して押圧することにより、シャフトＳの回転を伝達できる。
【0072】
なお、変速部材１２０がボールクラッチである場合には、変速操作部１１０によって変速操作されても、変速部材１２０が適切に変速しないことがある。例えば、変速部材１２０が特定の位相のためボールクラッチのボールが移動できず、変速部材１２０が適切に変速しないことがある。これに対して、本実施形態の変速機構１００では、測定部１４０による測定結果から、アクチュエータ１３０が変速部材１２０を適切に変速したか判定できる。このため、本実施形態の変速機構１００では、変速部材１２０がボールクラッチであっても、変速部材１２０が適切に変速したか簡便に判定できる。また、本実施形態の変速機構１００では、ポテンショメータを用いることなく変速操作による変速部材１２０の移動を判定することにより、ポテンショメータの数を低減でき、これにより変速機構１００を小型化できる。
【0073】
次に、図１～図６を参照して、本実施形態の変速機構１００における変速部材１２０を説明する。図６（ａ）～図６（ｃ）は、本実施形態の変速機構１００における変速部材１２０の模式図である。図６（ａ）～図６（ｃ）では、図面が過度に複雑になることを避ける目的で、シャフトＳに対して＋Ｚ方向側の構成のみを示している。
【0074】
図６（ａ）に示すように、変速部材１２０は、シフタ１２２と、第１クラッチ部分１２４と、第２クラッチ部分１２６と、ボール１２８ａと、ボール１２８ｂとを有する。シフタ１２２、第１クラッチ部分１２４および第２クラッチ部分１２６は、シャフトＳの周囲に配置される。第１クラッチ部分１２４は、第２クラッチ部分１２６に対して＋Ｘ方向側に位置する。典型的には、シフタ１２２は、アクチュエータ１３０からの駆動に応じて移動するが、ここでは、シフタ１２２を移動させる構成について省略する。
【0075】
シフタ１２２は、第１クラッチ部分１２４および第２クラッチ部分１２６に対して移動する。シフタ１２２は、ボール１２８ａおよびボール１２８ｂを覆う。シフタ１２２は、端部１２２ａと、端部１２２ｂと、中央部１２２ｃとを有する。端部１２２ａ、端部１２２ｂ、中央部１２２ｃのそれぞれとシャフトＳの間に空間１２２ｈが設けられる。中央部１２２ｃは、端部１２２ａと、端部１２２ｂとを連結する。端部１２２ａは、中央部１２２ｃに対して＋Ｘ方向側に位置し、端部１２２ｂは、中央部１２２ｃに対して－Ｘ方向側に位置する。
【0076】
ボール１２８ａは、第１クラッチ部分１２４に対応して配置される。第１クラッチ部分１２４には、挿入孔１２４ｈが設けられる。ボール１２８ａは、挿入孔１２４ｈに対応して配置される。
【0077】
ボール１２８ｂは、第２クラッチ部分１２６に対応して配置される。第２クラッチ部分１２６には、挿入孔１２６ｈが設けられる。ボール１２８ｂは、挿入孔１２６ｈに対応して配置される。
【0078】
図６（ａ）に示すように、変速操作部１１０がニュートラルの位置に操作されている場合、シフタ１２２において、ボール１２８ａおよびボール１２８ｂは、挿入孔１２４ｈおよび挿入孔１２６ｈに挿入されることなく、空間１２２ｈ内に収まる状態になる。この場合、シフタ１２２は、ボール１２８ａおよびボール１２８ｂを固定しないため、シャフトＳの回転は、第１クラッチ部分１２４および第２クラッチ部分１２６のいずれにも伝達しない。
【0079】
図６（ｂ）に示すように、変速操作部１１０がニュートラルから前進に操作されると、シフタ１２２は－Ｘ方向に移動する。このとき、シフタ１２２の端部１２２ａがボール１２８ａと接触してボール１２８ａを押し出すことにより、ボール１２８ａは第１クラッチ部分１２４の挿入孔１２４ｈに挿入される。シフタ１２２の端部１２２ａは、ボール１２８ａに接触した状態でボール１２８ａをシャフトＳに押し付けており、ボール１２８ａは、第１クラッチ部分１２４に固定され、挿入孔１２４ｈに挿入された状態でシャフトＳとともに回転する。このとき、ボール１２８ｂは、第２クラッチ部分１２６に固定されないままである。このため、シャフトＳの回転は、第１クラッチ部分１２４に伝達される。一方で、シャフトＳの回転は、第２クラッチ部分１２６には伝達しない。
【0080】
図６（ｃ）に示すように、変速操作部１１０がニュートラルから後退に操作されると、シフタ１２２は＋Ｘ方向に移動する。このとき、シフタ１２２の端部１２２ｂがボール１２８ｂと接触してボール１２８ｂを押し出すことにより、ボール１２８ｂは第２クラッチ部分１２６の挿入孔１２６ｈに挿入される。シフタ１２２の端部１２２ｂは、ボール１２８ｂに接触した状態でボール１２８ｂをシャフトＳに押し付けており、ボール１２８ｂは、第２クラッチ部分１２６に固定され、挿入孔１２６ｈに挿入された状態でシャフトＳとともに回転する。このとき、ボール１２８ａは、第１クラッチ部分１２４に固定されないままである。このため、シャフトＳの回転は、第２クラッチ部分１２６に伝達される。一方で、シャフトＳの回転は、第１クラッチ部分１２４には伝達しない。
【0081】
変速部材１２０がボールクラッチを含む場合、シフタ１２２がボール１２８ａおよび／またはボール１２８ｂを適切に押し出すことができずに、変速部材１２０が適切に変速動作できないことがある。例えば、変速部材１２０が特定の位相のためボールクラッチのボールが移動できず、変速部材１２０が適切に変速しないことがある。この場合でも、本実施形態の変速機構１００では、測定部１４０がアクチュエータ１３０を流れる電流を測定することにより、アクチュエータ１３０による変速部材１２０の変速動作が適切に行われたか否かを精度よく判定できる。
【0082】
【0083】
図７（ａ）に示すように、変速機構１００は、変速部材１２０、アクチュエータ１３０および測定部１４０に加えてリンク機構１５０をさらに備える。リンク機構１５０は、シフタ１２２と、アクチュエータ１３０とを連結する。シフタ１２２は、アクチュエータ１３０の動作により、シャフトＳに対して移動する。
【0084】
リンク機構１５０は、付勢バネロッド１５２と、連結機構１５４と、シャフト１５６を備える。付勢バネロッド１５２は、アクチュエータ１３０の動作に応じて伸縮する。付勢バネロッド１５２は、アクチュエータ１３０が動作することで変位すると、アクチュエータ１３０の変位に応じて伸縮し、伸縮しながら連結機構１５４を変位させる。例えば、アクチュエータ１３０が付勢バネロッド１５２に近づく方向に変位した場合、付勢バネロッド１５２に力が付与され、付勢バネロッド１５２は縮む。アクチュエータ１３０が付勢バネロッド１５２から離れる方向に変位した場合、付勢バネロッド１５２は伸びる。
【0085】
連結機構１５４は、付勢バネロッド１５２と、シャフト１５６とを連結する。シャフト１５６は、変速部材１２０のシフタ１２２に取り付けられる。シャフト１５６の動きに応じて、シフタ１２２は移動する。
【0086】
図７（ａ）において、変速操作部１１０がニュートラルに操作された場合、アクチュエータ１３０は、付勢バネロッド１５２に対して力を付与しない。この場合、測定部１４０は、アクチュエータ１３０の電流を測定しなくてもよい。
【0087】
図７（ｂ）に示すように、変速操作部１１０がニュートラルから前進に操作されると、アクチュエータ１３０は、付勢バネロッド１５２を引っ張る。これにより、付勢バネロッド１５２と連結機構１５４との連結部分は、シャフト１５６から離れる方向に移動する。この場合、測定部１４０がアクチュエータ１３０の電流を測定することにより、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作を判定できる。
【0088】
図７（ｃ）に示すように、変速操作部１１０がニュートラルから後退に操作されると、アクチュエータ１３０は、付勢バネロッド１５２を圧縮する。これにより、付勢バネロッド１５２と連結機構１５４との連結部分は、シャフト１５６に近づく方向に移動する。この場合も、測定部１４０がアクチュエータ１３０の電流を測定することにより、制御部１８２は、変速部材１２０の変速動作を判定できる。
【0089】
次に、図１～図８Ｂを参照して、本実施形態の変速機構１００を備えた走行車両２００における変速動作を説明する。図８Ａおよび図８Ｂは、本実施形態の変速機構１００を備えた走行車両２００における変速動作を説明するためのフローチャートである。
【0090】
図８Ａに示すように、ステップＳ１１０において、アクチュエータ１３０は、変速部材１２０を変速させる。このとき、測定部１４０は、アクチュエータ１３０の電流を測定する。
【0091】
ステップＳ１２２において、電流値が所定の条件を満たすか否かを判定する。例えば、制御部１８２は、測定部１４０において測定された電流の絶対値が所定の条件を満たすか否かを判定する。一例では、制御部１８２は、測定部１４０において測定された電流の絶対値が、上限閾値よりも大きいか、下限閾値よりも大きく上限閾値以下であるか、下限閾値以下であるかを判定する。
【0092】
電流の絶対値が下限閾値よりも大きく上限閾値以下である場合（ステップＳ１２２においてＯＫ）、処理は、ステップＳ１２４に進む。また、電流の絶対値が上限閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２２おいて過大）、処理は、ステップＳ１２２ａに進む。一方、電流の絶対値が下限閾値以下である場合（ステップＳ１２２おいて過少）、処理は、ステップＳ１２２ｐに進む。
【0093】
ステップＳ１２２ｐにおいて、アクチュエータ１３０の出力を停止する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の出力を停止する。その後、ステップＳ１２２ｑにおいて、制御部１８２は、変速機構１００が異常状態である旨を出力する。例えば、制御部１８２の制御により、変速機構１００の異常状態を報知する。
【0094】
ステップＳ１２２ａにおいて、異常状態の発生回数（異常発生回数）が閾値よりも大きいか否かを判定する。詳細には、制御部１８２は、異常発生回数が閾値よりも大きいか否かを判定する。異常発生回数が閾値以下である場合（ステップＳ１２２ａにおいてＮｏ）、処理は、ステップＳ１２２ｂに進む。また、異常発生回数が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２２ａおいてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１２２ｃに進む。
【0095】
例えば、閾値が１回に設定されている場合、制御部１８２は、異常発生回数が１回よりも大きいか否かを判定する。異常発生回数が１回以下である場合、制御部１８２は、異常発生回数が閾値以下であると判定する。一方で、異常発生回数が２回以上である場合、制御部１８２は、異常発生回数が閾値よりも大きいと判定する。
【0096】
ステップＳ１２２ｂにおいて、アクチュエータ１３０の出力を反転させる。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０を逆方向に回転させる電流を出力する。これにより、電流値が過大となっても、変速機構１００内において生じる負荷を解消することができる。その後、処理は、ステップＳ１１０に戻る。
【0097】
ステップＳ１２２ｃにおいて、アクチュエータ１３０の出力を停止する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の出力を停止する。その後、ステップＳ１２２ｄにおいて、制御部１８２は、変速機構１００が異常状態である旨を出力する。例えば、制御部１８２の制御により、変速機構１００の異常状態を報知する。
【0098】
ステップＳ１２４において、アクチュエータ１３０の電流の位相が目標値に到達したか否かを判定する。例えば、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の電流の位相が目標値に到達したか否かを判定する。
【0099】
アクチュエータ１３０の電流の位相が目標値に到達しない場合（ステップＳ１２４においてＮｏ）、処理は、ステップＳ１２４ａに進む。また、アクチュエータ１３０の電流の位相が目標値に到達する場合（ステップＳ１２４おいてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１２６に進む。
【0100】
ステップＳ１２４ａにおいて、経過時間が閾値よりも大きいか否かを判定する。詳細には、制御部１８２は、経過時間が閾値よりも大きいか否かを判定する。経過時間が閾値以下である場合（ステップＳ１２４ａにおいてＮｏ）、処理は、ステップＳ１１０に戻る。また、経過時間が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２４ａおいてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１２４ｂに進む。
【0101】
ステップＳ１２４ｂにおいて、アクチュエータ１３０の出力を停止する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の出力を停止する。その後、ステップＳ１２４ｃにおいて、制御部１８２は、変速機構１００が異常状態である旨を出力する。例えば、制御部１８２の制御により、変速機構１００の異常状態を報知する。
【0102】
ステップＳ１２６において、アクチュエータ１３０の出力を停止する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の出力を停止する。その後、処理は、ステップＳ１２８に進む。
【0103】
図８Ｂに示すように、ステップＳ１２８において、変速機構１００のデテントが検知されるか否か判定する。詳細には、制御部１８２は、測定部１４０によって測定されたアクチュエータ１３０を流れる電流の傾きからデテントが検知されるか否かを判定する。変速機構１００のデテントは、変速機構１００の変速動作が適切に切り替わることによって検知される。
【0104】
デテントが検知されない場合（ステップＳ１２８においてＮｏ）、処理は、ステップＳ１２８ａに進む。また、デテントが検知される場合（ステップＳ１２８おいてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１２８ｐに進む。
【0105】
ステップＳ１２８ａにおいて、異常発生回数が閾値よりも大きいか否かを判定する。詳細には、制御部１８２は、異常発生回数が閾値よりも大きいか否かを判定する。異常発生回数が閾値以下である場合（ステップＳ１２８ａにおいてＮｏ）、処理は、ステップＳ１２８ｂに進む。また、異常発生回数が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２８ａおいてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１２８ｃに進む。
【0106】
ステップＳ１２８ｂにおいて、アクチュエータ１３０の目標位相を暫定的に更新する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の目標位相を暫定的に更新する。その後、処理は、ステップＳ１１０に戻る。
【0107】
ステップＳ１２８ｃにおいて、制御部１８２は、変速機構１００が異常状態である旨を出力する。例えば、制御部１８２の制御により、変速機構１００の異常状態を報知する。
【0108】
ステップＳ１２８ｐにおいてアクチュエータ１３０の目標位相を更新する。詳細には、制御部１８２は、アクチュエータ１３０の目標位相を更新する。その後、処理は、ステップＳ１３０に進む。
【0109】
ステップＳ１３０において、シフト位置が目標位置に到達したか否かを判定する。詳細には、制御部１８２は、シフト位置が目標位置に到達したか否かを判定する。シフト位置が目標位置に到達する場合（ステップＳ１３０においてＹｅｓ）、処理は、ステップＳ１３０ａに進む。また、シフト位置が目標位置に到達していない場合（ステップＳ１３０おいてＮｏ）、処理は、ステップＳ１３０ｂに進む。
【0110】
ステップＳ１３０ａにおいて、シフトポジションを点灯する。詳細には、制御部１８２は、シフトポジションを点灯する。その後、処理は、終了する。
【0111】
ステップＳ１３０ｂにおいて、制御部１８２は、変速機構１００が異常状態である旨を出力する。例えば、制御部１８２の制御により、変速機構１００の異常状態を報知する。その後、処理は、終了する。
【0112】
本実施形態によれば、アクチュエータ１３０を流れる電流により、変速部材１２０による変速動作を判定できる。これにより、変速部材１２０の変速動作を簡便に判定できる。
【0113】
なお、上述した説明では、走行車両２００の一例として田植機を説明したが、本実施形態はこれに限定されない。走行車両２００は、トラクターであってもよい。
【0114】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明は、変速機構に好適に用いられる。
【符号の説明】
【0116】
１００ 変速機構
１１０ 変速操作部
１２０ 変速部材
１３０ アクチュエータ
１４０ 測定部
２００ 走行車両
１１０ 変速操作部
１２０ 変速部材
１３０ アクチュエータ
１４０ 測定部
２００ 走行車両
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】