特開 2024-73228 作業車用無段変速動力伝達装置及び作業車

(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】P2024073228

(43)【公開日】2024-05-29

(54)【発明の名称】作業車用無段変速動力伝達装置及び作業車

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/462 20100101AFI20240522BHJP

   F16H 61/42 20100101ALI20240522BHJP

【ＦＩ】

F16H61/462

F16H61/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184327

(22)【出願日】2022-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】山口 哲雄

(72)【発明者】

【氏名】岩瀬 竜馬

【テーマコード（参考）】

3J053

【Ｆターム（参考）】

3J053AA01

3J053AB02

3J053AB12

3J053AB32

3J053AB50

3J053EA07

(57)【要約】

【課題】作業負荷等に起因して、遊星変速装置における元変速段から次変速段への切替時に生じる切替ショックを抑制する無段変速動力伝達技術の提供。
【解決手段】作業車用無段変速動力伝達装置は、変速操作指令に基づいて、静油圧式無段変速装置２８の変速比と遊星変速装置３１の変速段とを制御する変速制御ユニット５０を備える。変速制御ユニット５０は、静油圧式無段変速装置２８のギヤ比を調節する制御信号を生成する無段変速制御部５２と、遊星クラッチ機構３２の変速段を変更するためのクラッチ制御信号を生成する遊星クラッチ制御部５３と、走行装置１、２に伝達される動力の走行速度と圧力検出部９７による静油圧式無段変速装置２８の検出油圧とに基づいて、遊星クラッチ制御部５３による変速段の切替タイミングを変更する切替タイミング変更部５５とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンからのエンジン動力を走行装置に伝達する作業車用無段変速動力伝達装置であって、
前記エンジン動力を入力して無段変速動力を出力する静油圧式無段変速装置と、
前記エンジン動力と前記無段変速動力とを入力して遊星動力を出力する遊星変速装置と、
前記静油圧式無段変速装置における閉回路の油圧を検出する圧力検出部と、
前記遊星変速装置の変速段を選択する遊星クラッチ機構と、
変速操作指令に基づいて、前記静油圧式無段変速装置と前記遊星クラッチ機構とを制御する変速制御ユニットとを備え、
前記変速制御ユニットは、
前記静油圧式無段変速装置の変速比を調節する制御信号を生成する無段変速制御部と、
前記遊星変速装置の変速段を変更するためのクラッチ制御信号を生成する遊星クラッチ制御部と、
前記走行装置に伝達される動力の走行速度と前記圧力検出部による検出油圧とに基づいて、前記遊星クラッチ制御部による変速段の切替タイミングを変更する切替タイミング変更部と、
を備える作業車用無段変速動力伝達装置。

【請求項2】

前記切替タイミング変更部は、前記切替タイミングに一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性を与え、元変速段から次変速段から切り替えた直後に再び前記元変速段に移行することを抑制する請求項１に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。

【請求項3】

前記切替タイミング変更部は、少なくとも前記検出油圧から前記切替タイミングを導出する切替タイミングテーブルを備えている請求項１に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。

【請求項4】

前記切替タイミングテーブルは、前記検出油圧と、前記閉回路の油温と、前記遊星変速装置の現状の変速段とから前記切替タイミングを導出する請求項３に記載の作業車用無段変速動力伝達装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンからのエンジン動力を走行装置に伝達する作業車用無段変速動力伝達装置、及び当該作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車に関する。

【背景技術】

【0002】

走行装置を構成する前車輪及び後車輪にエンジンの動力を伝達する走行伝動装置が特許文献１に開示されている。この走行伝動装置では、エンジンからの動力がＨＳＴと称せられる静油圧式無段変速装置の油圧ポンプと遊星変速装置とに分岐され、静油圧式無段変速装置の油圧モータ軸からの無段変速出力と、エンジンからの動力とが遊星変速装置に入力され、遊星変速装置からの出力が走行装置に伝達される。遊星変速装置は、遊星クラッチ機構によって切り替えられる複数の変速段を有する。ＨＳＴ斜板の傾動操作による車速制御において、利用されている変速段での車速範囲が超えると、元変速段から次変速段への切替が行われる。元変速段から次変速段への切替点は設計的に決定された固定値であり、予め設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－９６２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１による無段変速動力伝達装置では、元変速段での車速値が固定値に達すると次変速段に切り替えられるが、作業負荷等に基づくＨＳＴ閉回路の内圧変化によりＨＳＴの容積効率が変化すると、固定値で次変速段に切り替えると、当初に予定されている速度値が現出されずに、大きな切替ショックが生じる。

【0005】

本発明の目的は、作業負荷等に起因して、遊星変速装置における元変速段から次変速段への切替時に生じる切替ショックを抑制する無段変速動力伝達技術の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による作業車用無段変速動力伝達装置はエンジンからのエンジン動力を走行装置に伝達する装置であり、
前記エンジン動力を入力して無段変速動力を出力する静油圧式無段変速装置と、前記エンジン動力と前記無段変速動力とを入力して遊星動力を出力する遊星変速装置と、前記静油圧式無段変速装置における閉回路の油圧を検出する圧力検出部と、前記遊星変速装置の変速段を選択する遊星クラッチ機構と、変速操作指令に基づいて、前記静油圧式無段変速装置と前記遊星クラッチ機構とを制御する変速制御ユニットとを備え、
前記変速制御ユニットは、
前記静油圧式無段変速装置の変速比を調節する制御信号を生成する無段変速制御部と前記遊星変速装置の変速段を変更するためのクラッチ制御信号を生成する遊星クラッチ制御部と、前記走行装置に伝達される動力の走行速度と前記圧力検出部による検出油圧とに基づいて、前記遊星クラッチ制御部による変速段の切替タイミングを変更する切替タイミング変更部とを備える。

【0007】

この構成によれば、遊星クラッチ機構において、元変速段から次変速段に切り替えられる切替タイミングが、固定値ではなくて、走行装置に伝達される動力の走行速度と静油圧式無段変速装置における閉回路の検出油圧とに基づいて、リアルタイムに決定される。つまり、その都度の変速環境に基づいて変速段の切替が行われるので、遊星変速装置における固定値での元変速段から次変速段への切替時における、作業負荷等に起因する切替ショックが抑制される。

【0008】

走行速度（走行装置に送られる動力の速度）と検出油圧とに基づいて決定された切替タイミングが変速段を切り替える切替点として用いられる。しかしながら、この切換点の近傍で、静油圧式無段変速装置の出力がふらつくと、結果的に走行速度がふらつき、遊星クラッチ機構のクラッチ切替が繰り返されるという不都合が生じる。この不都合を抑制するためには、切替タイミングに閾値を与え、多少の走行速度のふらつきで、遊星クラッチ機構のクラッチ切替が行われないようにするとよい。特に、一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性、つまり一方の変化方向に対して第一の閾値が用いられ、他方の変化方向に対して第二の閾値が用いられる閾値特性が、切替タイミングに用いられると好都合である。このことから、本発明では、前記切替タイミング変更部は、前記切替タイミングに一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性を与え、元変速段から次変速段から切り替えた直後に再び前記元変速段に移行することを抑制するように構成されている。

【0009】

本発明では、前記切替タイミング変更部は、少なくとも前記検出油圧から前記切替タイミングを導出する切替タイミングテーブルを備えている。切替タイミングテーブルが、シフトアップ環境やシフトダウン環境別の種々の変速条件によって規定される種々の切替タイミング導出式に基づいてされる場合、その複数の切替タイミング導出式から、最適な切替タイミング導出式（切替タイミングテーブル）を選択することで、理想的な切替点が得られる。

【0010】

例えば、静油圧式無段変速装置における出力のふらつきは、閉回路の油温、閉回路における高圧側と低圧側との差圧であるＨＳＴ有効圧である検出油圧、さらにはエンジン回転数等によって、生じる。このことから、本発明では、前記切替タイミングテーブルは、前記検出油圧と、前記閉回路の油温と、前記遊星変速装置の現状の変速段とから前記切替タイミングを導出するように構成されている。このような切替タイミングテーブルは、実機での実験や、シミュレータによるシミュレーション結果などを参照して、作成される。

【0011】

本願は、上述した作業車用無段変速動力伝達装置を備えた作業車も、発明の対象としている。そのような作業車は、上述した作業車用無段変速動力伝達装置の作用及び効果を備える。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】トラクタの側面図である。

【図2】無段変速動力伝達装置の模式図である。

【図3】遊星変速部の模式図である。

【図4】変速制御ユニットにおける入出力機器を示すブロック図である。

【図5】無段変速動力伝達装置の制御機能ブロック図である。

【図6】無段変速装置および無段変速装置の操作構造を示す油圧回路図である。

【図7】変速制御ユニットにおける車速変速の説明図である。

【図8】クラッチ切替過程を示すダイヤグラムである。

【図9】クラッチ切替過程を示すダイヤグラムである。

【図10】クラッチ切替過程を示すダイヤグラムである。

【図11】クラッチ切替過程を示すダイヤグラムである。

【図12】切替タイミングテーブルのベースとなる複数の切替タイミング導出式を示すグラフ群を示す図であり。

【図13】一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性を示す領域を含むクラッチ切替過程を示すダイヤグラム。

【図14】一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性を特定する数値を示す数値表である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、トラクタ（「作業車」の一例）の走行車体に関し、図１に示される矢印Ｆの方向を「車体前側」、図１に示される矢印Ｂの方向を「車体後側」、図１に示される矢印Ｕの方向を「車体上側」、図１に示される矢印Ｄの方向を「車体下側」、図１の紙面表側の方向を「車体左側」、図１の紙面裏側の方向を「車体右側」とする。

【0014】

〔トラクタの全体〕
図１に、トラクタが示されている。このトラクタは、左右一対の操向操作可能、かつ駆動可能な前車輪１（走行装置）、左右一対の駆動可能な後車輪２（走行装置）によって支持される走行車体３を備えている。走行車体３の前部に、エンジン４を備える原動部５が設けられている。走行車体３の後部に、操縦者が搭乗して運転操作を行う運転部６、ロータリ耕耘装置等の作業装置を昇降操作可能に連結するリンク機構７が設けられている。運転部６には、運転座席８、前車輪１を操向操作するステアリングホィール９、搭乗空間を覆うキャビン１０が備えられている。走行車体３の車体フレーム１１は、エンジン４、エンジン４の後部に前部が連結されたミッションケース１２、エンジン４の下部に連結された前輪支持フレーム１３などによって構成されている。ミッションケース１２の後部に、リンク機構７によって連結された作業装置にエンジン４からの動力を取り出して伝達する動力取出し軸１４が設けられている。

【0015】

〔走行用の動力伝達装置〕
図２に示されるように、エンジン４からの動力（エンジン動力）を前車輪１および後車輪２に伝達する走行用の動力伝達装置１５は、エンジン４からの動力を変速して後輪差動機構１６および前輪差動機構１７に伝達するトランスミッション１８を備えている。トランスミッション１８は、ミッションケース１２に収容されている。

【0016】

図２に示されるように、トランスミッション１８には、ミッションケース１２の前部に設けられ、エンジン４の出力軸４ａの動力が伝達される入力軸２０と、入力軸２０の動力が入力され、入力された動力を変速して出力する主変速部２１と、主変速部２１の出力が入力される前後進切換装置２３と、前後進切換装置２３の出力を後輪差動機構１６の入力軸１６ａに伝達するギヤ機構２４と、前後進切換装置２３の出力が入力され、入力された動力を変速して前輪差動機構１７に出力する前輪伝動部２５と、が備えられている。

【0017】

〔主変速部〕
図２に示されるように、主変速部２１は、入力軸２０の動力が入力される静油圧式無段変速装置２８と、入力軸２０の動力および無段変速装置２８の出力が入力される遊星変速装置３１と、遊星変速装置３１の変速段を選択する遊星クラッチ機構３７とを備えている。

【0018】

静油圧式無段変速装置２８は、図２に示されるように、入力軸２０の後端部に連結された回転軸２６の後端部に連結された第１ギヤ機構２７を介して、入力軸２０と連結されている無段変速入力軸としてのポンプ軸２８ａが連結された可変容量形の油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰからの圧油によって駆動される油圧モータＭとを備え、油圧ポンプＰの斜板角が変更されることにより、入力軸２０からの動力を正転動力または逆転動力に変更し、かつ正転動力および逆転動力の回転速度を無段階に変速する。静油圧式無段変速装置２８は、所定の変速比（所定の斜板角）で、無段変速出力軸としてのモータ軸２８ｂから動力を出力し、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）と称せられる。以後、静油圧式無段変速装置２８は、単に無段変速装置２８と略称される。

【0019】

遊星変速装置３１は入力軸２０の動力および無段変速装置２８の出力が入力される遊星変速部３１Ａを有する。遊星クラッチ機構３７は、遊星変速装置３１の出力部３１Ｂとして機能し、遊星変速部３１Ａの出力を４段階の速度レンジに段階分けして出力する。

【0020】

図２，３に示されるように、遊星変速部３１Ａには、第１太陽ギヤ３２ａ、第１太陽ギヤ３２ａに噛み合う第１遊星ギヤ３２ｂ、第１遊星ギヤ３２ｂに噛み合う内歯が備えられた第１リングギヤ３２ｃを有する第１遊星変速部３２が備えられている。遊星変速部３１Ａには、第１遊星変速部３２よりも後側に設けられ、第２太陽ギヤ３３ａ、第２太陽ギヤ３３ａに噛み合う第２遊星ギヤ３３ｂ、第２遊星ギヤ３３ｂに噛み合う内歯が備えられた第２リングギヤ３３ｃ、第２遊星ギヤ３３ｂを支持する第２キャリヤ３３ｄを有する第２遊星変速部３３が備えられている。

【0021】

図２に示されるように、第１太陽ギヤ３２ａと無段変速装置２８のモータ軸２８ｂとにわたって第２ギヤ機構３０が設けられ、無段変速装置２８の出力が第２ギヤ機構３０を介して第１太陽ギヤ３２ａに入力される。第１リングギヤ３２ｃと入力軸２０とにわたって第３ギヤ機構２９が設けられ、入力軸２０の動力が第３ギヤ機構２９を介して第１リングギヤ３２ｃに入力される。図２，３に示されるように、第１遊星変速部３２に、第１遊星ギヤ３２ｂと噛み合う連動ギヤ３２ｄが設けられ、連動ギヤ３２ｄと第２遊星ギヤ３３ｂとが連結部材３３ｅによって連動連結されている。第１遊星変速部３２と第２遊星変速部３３とは、いわゆる複合遊星変速部を構成している。

【0022】

図２，３に示されるように、遊星クラッチ機構３７は、３重軸構造の第１入力軸３４ａ、第２入力軸３４ｂおよび第３入力軸３４ｃと、第１入力軸３４ａなどと平行に位置する出力軸３５を備えている。第１入力軸３４ａは、第２リングギヤ３３ｃに連結され、第２入力軸３４ｂは、第２キャリヤ３３ｄに連結され、第３入力軸３４ｃは、第２太陽ギヤ３３ａに連結されている。第１入力軸３４ａに第１レンジギヤ機構３６ａが連結され、第１レンジギヤ機構３６ａと出力軸３５とにわたって第１クラッチＣＬ１が設けられている。第３入力軸３４ｃに第２レンジギヤ機構３６ｂが連結され、第２レンジギヤ機構３６ｂと出力軸３５とにわたって第２クラッチＣＬ２が設けられている。第２入力軸３４ｂに第３レンジギヤ機構３６ｃが連結され、第３レンジギヤ機構３６ｃと出力軸３５とにわたって第３クラッチＣＬ３が設けられている。第３入力軸３４ｃに第４レンジギヤ機構３６ｄが連結され、第４レンジギヤ機構３６ｄと出力軸３５とにわたって第４クラッチＣＬ４が設けられている。

【0023】

主変速部２１においては、エンジン４からの動力が入力軸２０、回転軸２６および第１ギヤ機構２７を介して油圧ポンプＰに入力されて無段変速装置２８によって正転動力と逆転動力とに変速してモータ軸２８ｂから出力され、かつ、出力される正転動力および逆転動力の回転数が無段階に変速される。無段変速装置２８の出力が第２ギヤ機構３０を介して第１遊星変速部３２の第１太陽ギヤ３２ａに入力され、エンジン４からの動力が入力軸２０および第３ギヤ機構２９を介して第１遊星変速部３２の第１リングギヤ３２ｃに入力され、入力された無段変速装置２８からの動力とエンジン４からの動力とが遊星変速部３１Ａの第１遊星変速部３２と第２遊星変速部３３とによって合成され、合成動力が第２遊星変速部３３から出力部３１Ｂに伝達されて出力軸３５から出力される。

【0024】

主変速部２１においては、第１クラッチＣＬ１が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２リングギヤ３３ｃから出力部３１Ｂの第１入力軸３４ａに伝達される。出力部３１Ｂにおける第１レンジギヤ機構３６ａ及び第１クラッチＣＬ１を通じて、１速レンジにおける無段変速動力が出力軸３５から出力される。

【0025】

第２クラッチＣＬ２が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２太陽ギヤ３３ａから出力部３１Ｂの第３入力軸３４ｃに伝達される。出力部３１Ｂにおける第２レンジギヤ機構３６ｂ及び第２クラッチＣＬ２を通じて２速レンジにおける無段変速動力が出力軸３５から出力される。

【0026】

第３クラッチＣＬ３が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２キャリヤ３３ｄから出力部３１Ｂの第２入力軸３４ｂに伝達される。出力部３１Ｂにおける第３レンジギヤ機構３６ｃ及び第３クラッチＣＬ３を通じて３速レンジにおける無段変速動力が出力軸３５から出力される。

【0027】

第４クラッチＣＬ４が入りにされた状態で無段変速装置２８が変速操作されると、遊星変速部３１Ａによって合成される合成動力が第２太陽ギヤ３３ａから出力部３１Ｂの第３入力軸３４ｃに伝達される。出力部３１Ｂにおける第４レンジギヤ機構３６ｄ及び第４クラッチＣＬ４を通じて４速レンジにおける無段変速動力が出力軸３５から出力される。

【0028】

〔前後進切換装置〕
図２に示されるように、前後進切換装置２３は、遊星変速装置３１の出力軸３５に連結された入力軸２３ａと、入力軸２３ａと平行に設けられた出力軸２３ｂと、を備えている。入力軸２３ａに、前進クラッチＣＬＦおよび後進クラッチＣＬＲが設けられている。前進クラッチＣＬＦと出力軸２３ｂとにわたって前進ギヤ連動機構２３ｃが設けられ、後進クラッチＣＬＲと出力軸２３ｂとにわたって後進ギヤ連動機構２３ｄが設けられている。

【0029】

前進クラッチＣＬＦは、入りに操作されると、入力軸２３ａと前進ギヤ連動機構２３ｃとを連結し、入力軸２３ａの動力が前進ギヤ連動機構２３ｃを介して出力軸２３ｂに伝達されるように前進伝動状態を現出する。後進クラッチＣＬＲは、入りに操作されると、入力軸２３ａと後進ギヤ連動機構２３ｄとを連結し、入力軸２３ａの動力が後進ギヤ連動機構２３ｄを介して出力軸２３ｂに伝達されるように後進伝動状態を現出する。

【0030】

前後進切換装置２３においては、入力軸２３ａに遊星変速装置３１の出力が入力され、前進クラッチＣＬＦが入りに操作されることにより、入力軸２３ａの動力が前進クラッチＣＬＦおよび前進ギヤ連動機構２３ｃによって前進動力に変換されて出力軸２３ｂに伝達される。後進クラッチＣＬＲが入りに操作されることにより、入力軸２３ａの動力が後進クラッチＣＬＲおよび後進ギヤ連動機構２３ｄによって後進動力に変換されて出力軸２３ｂに伝達される。出力軸２３ｂの前進動力および後進動力は、ギヤ機構２４によって後輪差動機構１６および前輪伝動部２５に伝達される。

【0031】

後輪差動機構１６においては、前後進切換装置２３から伝達された前進動力あるいは後進動力が左右の出力軸１６ｂから左右の後車輪２に伝達される。左の出力軸１６ｂの動力は、遊星減速機構３８Ｂを介して左の後車輪２に伝達される。左の出力軸１６ｂに操向ブレーキ３８Ａが設けられている。図示されないが、右の出力軸１６ｂから右の後車輪２への伝動系には、左の後車輪２への伝動系と同様に、遊星減速機構３８Ｂおよび操向ブレーキ３８Ａが設けられている。

【0032】

〔前輪伝動部〕
図２に示されるように、前輪伝動部２５は、ギヤ機構２４の出力軸２４ａに連結された入力軸２５ａ、および、入力軸２５ａと平行に位置する出力軸２５ｂを備えている。入力軸２５ａに、等速クラッチＣＬＴ、および、等速クラッチＣＬＴよりも後側に位置する増速クラッチＣＬＨが設けられている。等速クラッチＣＬＴと出力軸２５ｂとにわたり、等速ギヤ機構４０が設けられている。増速クラッチＣＬＨと出力軸２５ｂとにわたり、増速ギヤ機構４１が設けられている。ギヤ機構２４の出力軸２４ａに駐車ブレーキ３９が設けられている。

【0033】

前輪伝動部２５においては、等速クラッチＣＬＴが入りに操作されると、入力軸２５ａの動力が等速クラッチＣＬＴおよび等速ギヤ機構４０によって出力軸２５ｂに伝達され、かつ等速ギヤ機構４０によって等速伝動状態が現出され、前車輪１の周速度が後車輪２の周速度と同じになる状態で前車輪１を駆動する動力が出力軸２５ｂから出力される。増速クラッチＣＬＨが入りに操作されると、入力軸２５ａの動力が増速クラッチＣＬＨおよび増速ギヤ機構４１によって出力軸２５ｂに伝達され、かつ増速ギヤ機構４１によって前輪増速伝動状態が現出され、前車輪１の周速度が後車輪２の周速度よりも高速になる状態で前車輪１を駆動する動力が出力軸２５ｂから出力される。出力軸２５ｂからの出力は、出力軸２５ｂと前輪差動機構１７の入力軸１７ａとを連結する回転軸４２を介して前輪差動機構１７に入力される。

【0034】

走行車体３は、等速クラッチＣＬＴが入りにされると、左右の前車輪１の平均周速度が左右の後車輪２の平均周速度と同じになる状態で前車輪１および後車輪２が駆動される四輪駆動状態になり、増速クラッチＣＬＨが入りにされると、左右の前車輪１の平均周速度が左右の後車輪２の平均周速度よりも高速になる状態で前車輪１および後車輪２が駆動される四輪駆動状態になる。これにより、増速クラッチＣＬＨが入りにされた場合、等速クラッチＣＬＴが入り状態にされた場合の旋回半径よりも小さい旋回半径で走行車体３を旋回走行させることができる。

【0035】

〔回転検出器群について〕
エンジン４の出力動力の回転数であるエンジン回転数と、無段変速動力(無段変速装置２８の出力)の回転数である無段変速回転数と、遊星動力（遊星変速装置３１の出力）の回転数である遊星回転数と、前進動力（前後進切換装置２３の出力）または後進動力（前後進切換装置２３の出力）の回転数である走行回転数とを検出する回転検出器群７０が動力伝達装置１５に設けられている。回転検出器群７０は複数適所に配置された回転検出器からなり、エンジン回転数を検出するエンジン回転検出器、無段変速回転数を検出する無段変速回転検出器、遊星回転数を検出す主遊星回転検出器、走行回転数を検出する走行回転検出器などが含まれている。

【0036】

〔変速制御ユニットについて〕
この無段変速動力伝達装置における変速制御は、図４と図５とに示す変速制御ユニット５０によって行われる。運転者による変速操作は、変速操作具４５として運転部６に設けられている変速ペダル４６と前後進レバー４７とを用いて行われる。変速ペダル４６と前後進レバー４７との操作量は、変速操作指令として、変速制御ユニット５０に入力される。回転検出器群７０からの検出信号（回転数）も変速制御ユニット５０に入力される。変速制御ユニット５０は、無段変速装置２８，遊星クラッチ機構３７、前後進切換装置２３などの動作を油圧制御するための制御信号を生成する。

【0037】

無段変速装置２８の油圧回路は図６に示されている。無段変速装置２８の油圧ポンプＰの斜板Ｐｓｐに油圧シリンダ９０が連結され、油圧シリンダ９０に操作油路９１を介して変速操作弁９２が接続されている。変速操作弁９２に給油路９３を介して油圧ポンプ９４が接続されている。変速操作弁９２のポート切替により、油圧ポンプ９４によって供給される作動油が油圧シリンダ９０の２つの油室のうちの一方あるいは他方に入り、油圧シリンダ９０が作動し、油圧シリンダ９０に対する作動油の供給停止により、油圧シリンダ９０に位置が保持される。無段変速装置２８は、変速操作弁９２のポート切替を通じて、斜板Ｐｓｐを正転方向あるいは逆転方向に傾動する。この傾動により、無段変速装置２８の変速が現出される。具体的には、変速操作弁９２は電磁操作弁によって構成され、変速操作弁９２のソレノイド９２ａの動作が変速制御ユニット５０によって制御される。無段変速装置２８の油圧ポンプＰと油圧モータＭとを接続する閉回路９５に緊急用リリーフ弁９６が接続されている。さらに、この閉回路９５を構成する第1駆動油路と第２駆動回路とに、閉回路９５の油圧を検出する圧力検出部としての圧力センサ９７が設けられている。第1駆動油路と第２駆動回路との間に生じる差圧は、ＨＳＴ有効圧と称せられ、圧力センサ９７の検出値から求められる。

【0038】

図５に示すように、変速制御ユニット５０には、変速制御部５１と、回転数取得部６１、操作量取得部６２、圧力取得部６３が備えられている。

【0039】

変速制御部５１には、無段変速制御部５２と、遊星クラッチ制御部５３と、前後進クラッチ制御部５４と、切替タイミング変更部５５とが含まれている。無段変速制御部５２は、無段変速装置２８の斜板角を調整する制御信号を生成する。遊星クラッチ制御部５３は、遊星クラッチ機構３７の４つの油圧クラッチである、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３、第４クラッチＣＬ４のＯＮ(接続)／ＯＦＦ（遮断）を制御するクラッチ制御信号を生成する。前後進クラッチ制御部５４は、前後進切換装置２３の２つの油圧クラッチである、前進クラッチＣＬＦおよび後進クラッチＣＬＲのＯＮ(接続)／ＯＦＦ（遮断）を制御するクラッチ制御信号を生成する。切替タイミング変更部５５は、前車輪１や後車輪２に伝達される動力の速度（走行速度：走行回転数）、圧力センサ９７によって検出される検出油圧（詳しくは、無段変速制御部５２のＨＳＴ有効圧）、などに基づいて、遊星クラッチ制御部５３による変速段の切替タイミング（油圧クラッチの切替タイミング）を変更する。切替タイミング変更部５５は、少なくとも検出油圧から切替タイミングを導出する切替タイミングテーブル５５ａを備えている

【0040】

回転数取得部６１は、回転検出器群７０からの検出信号を入力して、エンジン回転数、無段変速回転数、遊星回転数、走行回転数を演算して（ここでの回転数は速度と同等な意味を持っている）、変速制御部５１に与える。操作量取得部６２は、変速ペダル４６や前後進レバー４７などの変速操作具４５からの操作信号を入力して、変速操作量に変換して、変速制御部５１に与える。圧力取得部６３は、圧力センサ９７からの検出信号を入力して、無段変速制御部５２における油圧の閉回路９５を構成する第１駆動回路と第２駆動回路との油圧とそれらの差圧を演算して、変速制御部５１に与える。

【0041】

図７は、変速制御部５１による車速変速の説明図である。図７の縦軸は、エンジン回転数と、車速に対応する走行装置への入力軸１６ａの回転数である走行回転数（走行速度：車速）との比（走行回転数／エンジン回転数）であるギヤ比：Ｇを示している。つまり、ギヤ比：Ｇは走行回転数に対応する数値である。また、縦軸は、入力軸１６ａの走行回転数（車速）：Ｖも示している。図７の横軸は、無段変速装置２８の変速状態を示し、［Ｎ］は、中立状態を示し、［－ＭＡＸ］は、最高速の逆転動力を出力する変速状態を示す。［＋ＭＡＸ］は、最高速の正転動力を出力する変速状態を示す。［－Ｋ］は、逆転側のクラッチ切換えのための変速状態〔［－ＭＡＸ］の手前の変速状態〕を示し、［＋Ｋ］は、正転側のクラッチ切換えのための変速状態〔［＋ＭＡＸ］の手前の変速状態〕を示す。［Ｇ１］、［Ｇ２］、［Ｇ３］、［Ｇ４］は、予め設定されたギヤ比：Ｇである。変速制御部５１は、ギヤ比：Ｇと無段変速装置２８の変速状態とに基づいて、第１クラッチＣＬ１、第２クラッチＣＬ２、第３クラッチＣＬ３および第４クラッチＣＬ４を切り換え操作して入力軸１６ａの走行回転数：Ｖの変速制御を行う。

【0042】

すなわち、第１クラッチＣＬ１が入りにされた状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］から［＋ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い、走行回転数：Ｖが１速レンジで零速度［０］から無段階に増速する。無段変速装置２８が［＋Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ１］になると、変速制御部５１が第１クラッチＣＬ１を切りに切換え、第２クラッチＣＬ２を入りに切り換える。第２クラッチＣＬ２が入りの状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い、走行回転数：Ｖが２速レンジで無段階に増速する。無段変速装置２８が［－Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ２］になると、変速制御部５１が第２クラッチＣＬ２を切りに切換え、第３クラッチＣＬ３を入りに切り換える。第３クラッチＣＬ３の入り状態で無段変速装置２８が［＋ＭＡＸ］に向けて変速操作されると、走行回転数：Ｖが３速レンジで無段階に増速する。無段変速装置２８が［＋Ｋ］になり、ギヤ比：Ｇが［Ｇ３］になると、変速制御部５１が第３クラッチＣＬ３を切りに切換え、第４クラッチＣＬ４を入りに切り換える。第４クラッチＣＬ４の入り状態で無段変速装置２８が［－ＭＡＸ］に向けて変速されるに伴い走行回転数：Ｖが４速レンジで無段階に増速する。

【0043】

〔遊星クラッチの切替タイミングについて〕
次に、遊星クラッチ制御部５３と切替タイミング変更部５５とによる、遊星クラッチ機構３７の遊星クラッチの切替タイミング（変速段切替タイミング：変速段切替点）を、図８から図１１を用いて説明する。なお、遊星クラッチ機構３７は、４つの遊星クラッチを備えているが、図８から図１１では、そのうちの２つのクラッチ、つまり第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２との間のクラッチ切替が示されている。なお、縦軸のギヤ比を示している数値は、（走行回転数／エンジン回転数）×１００００である。横軸は、無段変速制御部５２の油圧ポンプＰの斜板Ｐｓｐの傾斜度（斜板角度）である。

【0044】

図８は、第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２へのクラッチ切替の理想的な過程を示している。設計的に設定されているクラッチ切替点（設計切替点：固定点または設定点）は、ギヤ比（車速）が「Ｇ１」となる点である。無段変速装置２８が無負荷状態であれば、設計切替点で、第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２へのクラッチ切替が行われると、第１クラッチＣＬ１で実現する第１変速段から第２クラッチＣＬ２で実現する第２変速段への移行において、ギヤ比（車速と考えてよい）が連続して増加するスムーズな変速が実現する。

【0045】

作業車の走行時に、無段変速装置２８が無負荷状態となることはほとんどない。無段変速装置２８に負荷がかかると、無段変速装置２８の容積効率が変化する。このため、図９で示すように、設計切替点にむけて加速操作すれば、ギヤ比（車速）が「Ｇ１」に達した時点でクラッチ切替が行われ、図９の太い矢印で示すように、一旦ギヤ比が下がり、その後、加速が行われる。図９において、「Ｇ１－α」は、ギヤ比が「Ｇ１」からある値：αだけ下がった値を示している。このことは、第１クラッチＣＬ１で実現する第１変速段から第２クラッチＣＬ２で実現する第２変速段の移行において、ギヤ比、つまり車速が不連続に変動することを意味し、違和感のある変速となる。

【0046】

この問題を抑制するために、切替タイミング変更部５５は、無段変速制御部５２のＨＳＴ有効圧に基づいてクラッチ切替タイミング（演算切替点）を演算し、当該クラッチ切替タイミングで遊星クラッチ制御部５３はクラッチ切替を行う。つまり、図１０で示すように、クラッチ切替の前後でギヤ比(車速)ができる限り一定となるような演算切替点でクラッチ切替を行うことで、クラッチの二重咬み合い期間によりギヤ比、つまり車速が「Ｇ１」に戻る期間が短くなり、実質的にスムーズな加速が実現する。図１０は、シフトアップ時の過程を示しているが、シフトダウン時も、クラッチ切替タイミング（演算切替点）でクラッチ切替を行うことで、図１１に示すようなクラッチ切替過程となり、実質的にスムーズな減速が実現する。図１０においても、「Ｇ１－α」は、ギヤ比が「Ｇ１」からある値：αだけ下がった値を示しており、図１１では、「Ｇ１＋β」は、ギヤ比が「Ｇ１」からある値：βだけ上がった値を示している。

【0047】

〔切替タイミングテーブルについて〕
適切なクラッチ切替タイミングを演算するためには、入力パラメータとして、無段変速制御部５２の油温とＨＳＴ有効圧、エンジン回転数、元変速段と次変速段などが用いられる。これらを入力パラメータとして適切なクラッチ切替タイミングを導出するためのプログラム構造として、入力値としての入力パラメータに対して、出力値としてのクラッチ切替タイミングを割り当てるルックアップテーブルが好都合である。このルックアップテーブルが切替タイミングテーブル５５ａである。このような切替タイミングテーブル５５ａは、一例として、図１１に示すように、各入力パラメータの値を選択しながらシミュレーション等を行って生成されるＨＳＴ有効圧とギヤ比との複数の関係式に基づいて作成することができる。図１２では、この関係式が一次式で示されているが、もちろん二次式やその他の多次元多項式で示されてもよい。

【0048】

切替タイミング変更部５５は、クラッチ切替点付近で、クラッチ切替が頻繁に繰り返されることを回避するため、シフトアップ及びシフトダウンでの切替タイミングに一方側からの変化時と他方側からの変化時とで閾値が異なる閾値特性を与えている。つまり、この閾値特性では、ギヤ比（車速）が高い方から低い方への変化方向に対して第一の閾値が用いられ、ギヤ比（車速）が低い方から高い方への変化方向に対して第二の閾値を用いられ、これにより、いわゆるヒステリシスコンパレータのような制御挙動が得られる。このような閾値特性を用いたクラッチ切替過程の一例を、図１３と図１４とを用いて、以下に説明する。なお、図１３において、この閾値特性を示す領域は、四角形で囲まれている。図１３の例は、第１クラッチＣＬ１（第１変速段）から第２クラッチＣＬ２（第２変速段）へのシフトアップでの閾値特性を示しているが、シフトアップでの閾値特性も類似または同一でもよい。また、図１４におけるギヤ比（車速）を示す定数、α１、α２、α３、β１、β２、β３、γ１、γ２、γ３は、実験的、経験的、及び設計的に決定される。

【0049】

（１）第１変速段における、目標ギヤ比（目標車速）及び現ギヤ比（現車速）が「Ｇ１」よりかなり低い値（第１値）での走行中に、ＨＳＴ有効圧に基づいて演算された演算切替点が「Ｇ１」よりやや低い値（第１値より高い第２値）とする。
（２）操作量取得部６２からの目標ギヤ比が、演算切替点を超える「Ｇ１」より高い値（第３値）となると、目標ギヤ比は第２値に設定され、第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２へのクラッチ切替が行われ、シフトアップした切替点として第２値が記録される。
（３）クラッチ切替終了後、第２クラッチＣＬ２から第１クラッチＣＬ１へのシフトダウン切替点が、第３値より高い値である第４値と演算される。
（４）ここでの閾値特性領域（図１３の斜線で描かれた四角形）の上限値は、図１４の表に示されているように、「Ｇ１＋α１」であり、目標ギヤ比は第３値であるので、シフトダウン演算切替点は先に記録した第２値で、上書きされる。
（５）この結果、目標ギヤ比が第３値、シフトダウン演算切替点が第３値より低い値である第２値であるので、シフトダウンは行われず、ギヤ比は第３値に保たれる。
（６）その後、目標ギヤ比が閾値特性領域の上限値「Ｇ１＋α１」を超えた時点からは、（４）で述べたような第２値で上書き記録することは行わない。その結果、シフトダウン演算切替点が上限値「Ｇ１＋α１」より低い第４値であれば、目標ギヤ比が第４値を下回った時点で、シフトダウンクラッチ切替が行われる。
（７）（４）の後、目標ギヤ比が閾値特性領域の上限値「Ｇ１＋α１」を超えずに第２値より低い第５値に下がった場合、目標ギヤ比が上書きされた演算切替点である第２値を下回った時点で、シフトダウンが行われ、その際のギヤ比が記録される。
（８）次に、第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２へのクラッチ切替が終了した後、このシフトアップの切替点が第５値より低い第６値であったと仮定する。
（９）第１変速段と第２変速段との間の閾値特性領域（図１３の斜線で描かれた四角形）の下限値は、図１４の表に示されているように、「Ｇ１－α２」であり、そこで目標ギヤ比が「Ｇ１－α２」より高い値である第５値であれば、シフトアップ演算切替点は先に記録した第２値で、上書きされる。
（１０）それ以降は、この閾値特性領域を離れるか、あるいは離れずに元変速段に戻っていくかによって、上書きをするかしないかが判断され、そのシフトアップ切替点またはシフトダウン切替点に基づいてクラッチ切替が行われる。

【0050】

上記の例は、シフトアップとシフトダウンが直ぐに元変速段に戻るようなクラッチ切替過程である。通常の加減速が行われる場合では、一定時間内に閾値特性領域を通過するため、確率的にこの閾値特性での制御挙動が維持されることは少ない。

【0051】

〔別実施の形態〕
（１）回転検出器群７０を構成する回転検出器の種類や配置は、上述した実施形態での種類や配置に限定されない。実質的に同等な回転数を検出することができる全ての種類の回転検出器が利用可能であり、それらの配置も実質的に同等な回転数を検出することができる位置であれば自在である。
（２）変速制御ユニット５０に含まれる制御機能部は、他の制御機能部と統合してもよいし、複数に分割されてもよい。また、特定の制御機能部は、変速制御ユニット５０以外の制御ユニット（ＥＣＵ）に構築されてもよい。
（３）上述した実施形態では、遊星変速装置３１は、４段階の変速段に段階分けするように構成した例を示したが、３段階以下あるいは５段階以上の変速段に段階分けするものであってもよい。

【0052】

（４）上述した実施形態では、前車輪１および後車輪２を備えた例を示したが、走行装置としては、クローラ走行装置、あるいは、ミニクローラと車輪とを組み合わせたものを採用したものであってもよい。

【0053】

（５）上述した実施形態では、変速ペダル４６を設けた例を示したが、これに限らず、変速レバーを変速操作具４５として採用したものであってもよい。

【0054】

（６）上述した実施形態では、前後進レバー４７を設けた例を示したが、これに限らず、前後進ペダルを変速操作具４５として採用したものであってもよい。

【0055】

（７）検出油圧から遊星変速装置３１の変速段を切り替える切替タイミングを導出する切替タイミングテーブル５５ａは、作業車による作業種別や運転者の特性に適合するように複数種類を用意し、任意選択可能にしてもよい。

【0056】

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明は、無段変速装置と遊星変速装置とを備えた作業車用無段変速動力伝達装置及び当該作業車用無段変速動力伝達装置を備えた種々の作業車に適用できる。
に適用できる。

【符号の説明】

【0058】

１ ：前車輪（走行装置）
２ ：後車輪（走行装置）
４ ：エンジン
１６ ：後輪差動機構
１６ａ ：入力軸
１６ｂ ：出力軸
１８ ：トランスミッション
２０ ：入力軸
２３ ：前後進切換装置
２８ ：静油圧式無段変速装置（無段変速装置）
２８ａ ：ポンプ軸
２８ｂ ：モータ軸
３１ ：遊星変速装置
３１Ａ ：遊星変速部
３１Ｂ ：出力部
３７ ：遊星クラッチ機構
４５ ：変速操作具
４６ ：変速ペダル
４７ ：前後進レバー
５０ ：変速制御ユニット
５１ ：変速制御部
５２ ：無段変速制御部
５３ ：遊星クラッチ制御部
５４ ：前後進クラッチ制御部
５５ ：切替タイミング変更部
５５ａ ：切替タイミングテーブル
９５ ：閉回路
９７ ：圧力センサ
Ｍ ：油圧モータ
Ｐ ：油圧ポンプ
Ｐｓｐ ：斜板

【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】