JP5592829B2

JP5592829B2 - 農作業機の変速伝動装置

Info

Publication number: JP5592829B2
Application number: JP2011078546A
Authority: JP
Inventors: 裕治加藤; 正慈大久保; 吉郎高尾; 山中　　之史; 孝広内
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012211673A

Description

本発明は、エンジン駆動力を入力する入力軸と、前記入力軸によって駆動されて前後進に無段変速可能な油圧式無段変速機と、前記入力軸の駆動力と前記油圧式無段変速機の出力とを合成して合成駆動力を出力する遊星伝動部と、走行装置に出力する出力回転体とを設けた農作業機の変速伝動装置に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載された変速伝動装置があった。特許文献１に記載されたものでは、エンジンから前後輪に動力伝達する伝動系に、油圧式無段変速装置、遊星歯車機構及び２つの油圧クラッチを設け、２つの油圧クラッチの一方が接続されることにより、エンジンの出力が油圧式無段変速装置によって変速された後に前後輪に伝達され、２つの油圧クラッチの他方が接続されることにより、油圧式無段変速装置の出力が遊星歯車装置に入力されて遊星歯車装置がエンジンの出力と油圧式無段変速装置の出力とを合成して合成駆動力を出力し、この合成駆動力が前後輪に伝達される。すなわち、２つの油圧クラッチを切換えることにより、ＨＳＴモードの駆動系（ＨＳＴモード伝動）を現出させて前後輪を駆動したり、ＨＭＴモードの駆動系（ＨＭＴモード伝動）を現出させて前後輪を駆動したりできるものである。

特開２００１−１０８０６１号公報

ＨＳＴモード伝動での変速伝動が行なわれる場合、遊星伝動部の遊星ギヤが自転するなど、遊星伝動部にサンギヤと遊星ギヤの相対回転や遊星ギヤとリングギヤの相対回転が発生しても、遊星伝動部から出力回転体への出力が発生しなければよいのであるが、サンギヤと遊星ギヤの相対回転や遊星ギヤとリングギヤの相対回転が発生すると、その相対回転による動力ロスが発生する。

本発明の目的は、ＨＭＴモード伝動によってもＨＳＴモード伝動によっても走行装置に伝動できるものでありながら、ＨＳＴモード伝動での動力ロスを抑制できる農作業機の変速伝動装置を提供することにある。

本第１発明は、エンジン駆動力を入力する入力軸と、前記入力軸によって駆動されて前後進に無段変速可能な油圧式無段変速機と、前記入力軸の駆動力と前記油圧式無段変速機の出力とを合成して合成駆動力を出力する遊星伝動部と、走行装置に出力する出力回転体とを設けた農作業機の変速伝動装置において、
前記入力軸の駆動力と前記油圧式無段変速機の出力とが前記遊星伝動部によって合成され、前記遊星伝動部による合成駆動力が前記出力回転体に伝達されるＨＭＴモード伝動を現出するように、前記遊星伝動部を前記入力軸と前記油圧式無段変速機のモータ軸と前記出力回転体とに連動させる合成伝動状態と、
前記油圧式無段変速機の出力が単独で前記出力回転体に伝達されるＨＳＴモード伝動を現出するように、かつ、ＨＳＴモード伝動を現出する状態で、前記遊星伝動部を構成するサンギヤと遊星ギヤとリングギヤを前記油圧式無段変速機のモータ軸と一体回転させるように、前記遊星伝動部の前記入力軸に対する連動を絶ちながら前記遊星伝動部と前記油圧式無段変速機のモータ軸を連動させ、かつ前記油圧式無段変速機のモータ軸と前記出力回転体を連動させた単独伝動状態とに切換え操作自在な伝動切換えクラッチ機構を設けてあり、
前進の高速側における変速域において、前記合成伝動状態となり、前進の低速側における変速域及び後進の変速域において、前記単独伝動状態となるように構成されている。

本第１発明の構成によると、伝動切換えクラッチ機構が合成伝動状態に切り換え操作されると、伝動切換えクラッチ機構は、遊星伝動部を入力軸と油圧無段変速機のモータ軸と出力回転体とに連動させ、入力軸によって入力されるエンジン駆動力と油圧無段変速機の出力とが遊星伝動部によって合成され、遊星伝動部によって出力される合成駆動力が出力回転体に伝達されて出力回転体から走行装置に出力されるＨＭＴモード伝動を現出させる。伝動切換えクラッチ機構が単独伝動状態に切り換え操作されると、伝動切換えクラッチ機構は油圧式無段変速機のモータ軸と出力回転体を連動させ、入力軸によって入力されるエンジン駆動力が油圧式無段変速機によって変速され、油圧式無段変速によって出力される変速駆動力が出力回転体に伝達されて出力回転体から走行装置に出力されるＨＳＴモード伝動を現出させる。伝動切換えクラッチ機構は、ＨＳＴモード伝動を現出する状態では、遊星伝動部の入力軸に対する連動を絶ちながら遊星伝動部と油圧式無段変速機のモータ軸とを連動させて遊星伝動部のサンギヤと遊星ギヤとリングギヤを油圧無段変速機のモータ軸と一体回転させるから、遊星伝動部のサンギヤと遊星ギヤの相対回転及び遊星ギヤとリングギヤの相対回転が発生しない。

従って、高速出力の場合、ＨＭＴモード伝動を現出させて、遊星伝動部による合成駆動力によって走行装置を駆動できるとともに油圧式無段変速機の変速操作によって走行速度を変速することができ、低速出力の場合、ＨＳＴモード伝動を現出させて、油圧式無段変速機による出力によって走行装置を駆動できるとともに油圧式無段変速機の変速操作によって走行速度を変速することができるものでありながら、ＨＳＴモード伝動の場合、遊星伝動部にサンギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤの相対回転が発生する場合に生じる動力ロスの発生を回避して、走行装置を効率よく駆動できる。

本第２発明は、前記遊星伝動部のサンギヤと前記油圧式無段変速機のモータ軸とを一体回転自在に連動するよう構成して、
前記遊星伝動部のキャリヤを前記入力軸に対する連動入り状態と連動切り状態に切換える入力側クラッチ機構を備えて、
前記油圧式無段変速機のモータ軸の前記出力回転体に対する連動を絶ちながら前記遊星伝動部のリングギヤと前記出力回転体を一体回転自在に連動させる第１伝動状態と、前記油圧式無段変速機のモータ軸を前記遊星伝動部のリングギヤ及び前記出力回転体に一体回転自在に連動させる第２伝動状態とを択一的に現出する出力側クラッチ機構を備えて、前記伝動切換えクラッチ機構を構成してある。

本第２発明の構成によると、入力側クラッチ機構によって遊星伝動部のキャリヤを入力軸に対する連動入り状態に切り換えることにより、出力側クラッチ機構を第１伝動状態に切り換えると、出力側クラッチ機構が油圧式無段変速機のモータ軸の出力回転体に対する連動を絶ちながら遊星伝動部のリングギヤと出力回転体とを一体回転自在に連動されることにより、ＨＭＴモード伝動が現出される。入力側クラッチ機構によって遊星伝動部のキャリヤを入力軸に対する連動切り状態に切り換えることにより、出力側クラッチ機構を第２伝動状態に切り換えると、出力側クラッチ機構が油圧式無段変速機のモータ軸を遊星伝動部のリングギヤ及び出力回転体に一体回転自在に連動させることにより、ＨＳＴモード伝動が現出され、かつ遊星伝動部のサンギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤがモータ軸と一体回転する。

従って、ＨＭＴモード伝動によってもＨＳＴモード伝動によって走行装置を駆動できるとともにＨＳＴモード伝動での駆動を効率よくできる変速伝動装置を、遊星伝動部の入力側に入力側クラッチ機構を設け、遊星伝動部の出力側に出力側クラッチ機構を設けるだけで構造簡単に得ることができる。

本第３発明は、前記出力側クラッチ機構を、前記遊星伝動部のリングギヤと前記出力回転体とを連動状態に維持しながら、前記遊星伝動部のサンギヤと前記出力回転体とを連動入り状態と連動切り状態に切換えるように構成してある。

本第３発明の構成によると、サンギヤと出力回転体を連動入り状態と連動切り状態に切換えるだけの構造簡単なクラッチ機構に出力側クラッチ機構を構成することにより、ＨＭＴモード伝動と、サンギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤがモータ軸と一体回転するＨＳＴモード伝動とに切換えることができる。

従って、ＨＳＴモード伝動においてサンギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤがモータ軸と一体回転する変速伝動装置を出力側クラッチ機構の面から構造簡単に得ることができる。

コンバインの全体を示す側面図である。伝動構造を示す概略正面図である。ＨＭＴモード伝動での変速伝動装置を示す縦断正面図である。ＨＳＴモード伝動での変速伝動装置を示す縦断正面図である。入力側クラッチ機構及び出力側クラッチ機構の操作状態と、伝動切換えクラッチ機構の操作状態と、変速伝動装置の伝動形態との関係を示す説明図である。油圧式無段変速機の変速状態と変速伝動装置の出力速度との関係を示す説明図である。変速操作装置を示すブロック図である。第１の別実施構造を備えた変速伝動装置を示す縦断正面図である。第２の別実施構造を備えた変速伝動装置を示す縦断正面図である。第３の別実施構造を備えた変速伝動装置を示す縦断正面図である。第４の別実施構造を備えた変速伝動装置を示す縦断正面図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る変速伝動装置をコンバインに装備した場合について説明する。
図１に示すように、コンバインは、左右一対のクローラ式の走行装置１，１によって自走するように構成され、かつ乗用型の運転部２を装備された走行機体と、走行機体の機体フレーム３の前部に連結された刈取り部４と、機体フレーム３の後部側に刈取り部４の後方に配置して設けられた脱穀装置５と、機体フレーム３の後部側に脱穀装置５の横側方に配置して設けられた穀粒タンク６とを備えて構成してあり、稲、麦などの収穫作業を行う。

すなわち、刈取り部４は、機体フレーム３の前部から前方向きに上下揺動自在に延出する刈取り部フレーム４ａを備え、この刈取り部フレーム４ａが昇降シリンダ７によって揺動操作されることにより、刈取り部４の前端部に設けられた分草具４ｂが地面近くに下降した下降作業位置と、分草具４ｂが地面から高く上昇した上昇非作業位置とに昇降する。刈取り部４を下降作業位置に下降させて走行機体を走行させると、刈取り部４は、分草具４ｂによって刈取対象の植立穀稈を引起し経路に導入し、引起し経路に導入した植立穀稈を引起し装置４ｃによって引起しながらバリカン型の刈取装置４ｄによって刈取り、刈取り穀稈を供給装置４ｅによって脱穀装置５に供給する。脱穀装置５は、供給装置４ｅからの刈取り穀稈の株元側を脱穀フィードチェーン５ａによって挟持して機体後方向きに搬送し、刈取り穀稈の穂先側を扱室（図示せず）に供給して脱穀処理し、脱穀穀粒を穀粒タンク６に送り込む。

運転部２に備えられた運転座席２ａの下方にエンジン８を設け、エンジン８が出力する駆動力を、機体フレーム３の前端部に設けたミッションケース１１を備えた伝動構造１０によって左右一対の走行装置１，１に伝達するように構成してある。

図２は、伝動構造１０の概略構造を示す正面図である。この図に示すように、伝動構造１０は、エンジン８の出力軸８ａからのエンジン駆動力を、伝動ベルト１２ａが備えられた伝動機構１２を介してミッションケース１１の上端部の横側に設けられた変速伝動装置２０に入力し、この変速伝動装置２０の出力を、ミッションケース１１に内装された走行ミッション１３に入力して走行ミッション１３が備える左右一対の操向クラッチ機構１４，１４の左側の操向クラッチ機構１４から左側の走行装置１の駆動軸１ａに伝達し、右側の操向クラッチ機構１４から右側の走行装置１の駆動軸１ａに伝達する。

伝動構造１０は、ミッションケース１１に内装された刈取りミッション１５を備え、変速伝動装置２０の出力を、刈取りミッション１５に入力して刈取り出力軸１６から刈取り部４の駆動軸４ｆに伝達する。

変速伝動装置２０について説明する。
図３，４に示すように、変速伝動装置２０は、ミッションケース１１の上端側に横側部が連結される変速ケース２１を備えた遊星変速部２０Ａと、変速ケース２１のミッションケース１１に連結する側とは反対側の横側部にケーシング３１が連結された油圧式無段変速機３０とを備えて構成してある。

変速ケース２１は、遊星伝動部４０及び伝動機構５０を収容する主ケース部２１ａと、入力軸２２及び伝動軸２３と油圧式無段変速機３０の連結部を収容し、かつ変速ケース２１とケーシング３１のポートブロック３４を連結する連結ケース部２１ｂとを備えて構成してある。変速ケース２１は、主ケース部２１ａの出力回転体２４が位置する下部側面の横外側に膨出形成された膨出部分２１ｃでミッションケース１１に連結される。連結ケース部２１ｂの走行機体上下方向での大きさが主ケース部２１ａの走行機体上下方向での大きさよりも小になっている。主ケース部２１ａを、機体前後方向視での縦断面形状が縦長形状となるように形成し、ケーシング３１を、機体前後方向視での縦断面形状が縦長形状となるように形成し、遊星変速部２０Ａと油圧式無段変速機３０が機体横方向に並びながら、変速伝動装置２０全体としての機体横方向幅が小となり、変速伝動装置２０は、横外側に突出しないように走行機体の左右方向ではコンパクトな状態でミッションケース１１の横側部に連結されている。さらに、ケーシング３１の下部側面には下端側ほど機体内側に傾斜する傾斜面３１Ａが形成され、この傾斜面３１Ａにモータ軸３３ａのベアリングを支持する膨出部３１Ｂが形成されて、変速伝動装置２０の更なるコンパクト化が図られている。また、ケーシング３１の上面には上向きにオイルフィルタ２０Ｆが配置され、オイルフィルタ２０Ｆの横外側への突出を回避して更なるコンパクトが図られている。

遊星変速部２０Ａは、変速ケース２１の上端側に回転自在に支持された機体横向きの入力軸２２と、変速ケース２１の下端側に入力軸２２と平行又はほぼ平行に回転自在に支持された伝動軸２３及び回転軸型の出力回転体２４と、伝動軸２３に支持された遊星伝動部４０と、入力軸２２と遊星伝動部４０のキャリヤ４１とに亘って設けた伝動機構５０とを備えている。

入力軸２２は、油圧式無段変速機３０のポンプ軸３２ａに対して同軸芯状に並ぶよう配置されている。入力軸２２は、変速ケース２１から横外側に突出している側で伝動機構１２を介してエンジン８の出力軸８ａに連結するように構成され、エンジン８に連結される側とは反対側でジョイント２２ａを介して油圧式無段変速機３０のポンプ軸３２ａに一体回転自在に連結されており、伝動機構１２を介してエンジン駆動力を入力し、エンジン駆動力によって駆動されて油圧式無段変速機３０の油圧ポンプ３２を駆動する。

出力回転体２４は、油圧式無段変速機３０に対して入力軸２２のエンジン連結側が位置する側と同じ側に油圧式無段変速機３０のモータ軸３３ａと同軸芯状に並ぶように配置されている。出力回転体２４は、変速ケース２１から横外側に突出している側で走行ミッション１１の入力部に連動するよう構成されており、遊星伝動部４０及び油圧式無段変速機３０からの駆動力を走行ミッション１３を介して左右一対の走行装置１，１に出力する。

油圧式無段変速機３０は、ケーシング３１の上端側にポンプ軸３２ａが回転自在に支持されている油圧ポンプ３２と、ケーシング３１の下端側にモータ軸３３ａが回転自在に支持されている油圧モータ３３とを備えて構成してある。油圧ポンプ３２は、可変容量形のアキシャルプランジャポンプによって構成し、油圧モータ３３は、アキシャルプランジャモータによって構成してある。油圧モータ３３は、油圧ポンプ３２によって吐出され、ポートブロック３４の内部に形成された油路を介して供給される圧油によって駆動される。油圧式無段変速機３０には、ポンプ軸３２ａの端部に装備されたチャージポンプ９０によって補充用の作動油が供給される。チャージポンプ９０は、ポンプ軸３２ａに一体回転自在に取り付けられたロータ９０ａ、及びケーシング３１に脱着自在に連結されたポンプケーシング９０ｂを備えている。

したがって、油圧式無段変速機３０は、油圧ポンプ３２が備える斜板３２ｂの角度変更操作が行なわれることにより、前進伝動状態と後進伝動状態と中立状態とに切り換わる。油圧式無段変速機３０は、前進伝動状態に切換え操作されると、入力軸２２からポンプ軸３２ａに伝達されるエンジン駆動力を前進駆動力に変換してモータ軸３３ａから出力し、後進伝動状態に切換え操作されると、入力軸２２からポンプ軸３２ａに伝達されるエンジン駆動力を後進駆動力に変換してモータ軸３３ａから出力し、前進伝動状態と後進伝動状態のいずれにおいても、エンジン駆動力を無段階に変速して出力する。油圧式無段変速機３０は、中立状態に切換え操作されると、モータ軸３３ａからの出力を停止する。

遊星伝動部４０は、油圧式無段変速機３０に対して入力軸２２のエンジン連結側が位置する側と同じ側に、モータ軸３３ａと出力回転体２４の間に位置する状態で配置されている。遊星伝動部４０は、伝動軸２３に支持されるサンギヤ４２と、サンギヤ４２に噛合う複数個の遊星ギヤ４３と、各遊星ギヤ４３に噛合うリングギヤ４４と、複数個の遊星ギヤ４３を回転自在に支持するキャリヤ４１とを備えている。キャリヤ４１は、遊星ギヤ４３を延出端部で回転自在に支持するアーム部４１ａと、複数本のアーム部４１ａの基端側が連結している筒軸部４１ｂとを備え、筒軸部４１ｂで伝動軸２３にベアリングを介して回転自在に支持されている。

伝動軸２３とモータ軸３３ａとは、ジョイント２３ａを介して一体回転自在に連結し、伝動軸２３とサンギヤ４２とは、スプライン構造を介して一体回転自在に連結しており、サンギヤ４２は、モータ軸３３ａに対して一体回転自在に連動している。

リングギヤ４４と出力回転体２４とは、伝動軸２３に対してこれの軸芯方向に並んで相対回転自在に外嵌した環状の遊星側連動体２６及び環状の出力側連動体２７によって一体回転自在に連動している。すなわち、遊星側連動体２６は、遊星側連動体２６の外周部から放射状にかつ一体回転自在に延出する複数本の係合アーム部２６ａを備えている。複数本の係合アーム部２６ａは、リングギヤ４４の複数箇所に係合しており、遊星側連動体２６は、リングギヤ４４に対して一体回転自在に連動している。出力側連動体２７は、遊星側連動体２６に対して係合爪２７ａによって一体回転自在に係合し、出力回転体２４に対してスプライン構造によって一体回転自在に係合しており、遊星側連動体２６と出力回転体２４とを一体回転自在に連結している。遊星側連動体２６は、伝動軸２３にベアリングを介して相対回転自在に支持されている。出力側連動体２７は、変速ケース２１にベアリングを介して回転自在に支持されている。

伝動機構５０は、キャリヤ４１の筒軸部４１ｂに一体回転自在に設けられたキャリヤ４１の入力ギヤ４１ｃに噛合う状態で入力軸２２にニードルベアリングを介して相対回転自在に支持された伝動ギヤ５２と、伝動ギヤ５２と入力軸２２に亘って設けた入力側クラッチ機構５５とを備えて構成してある。

入力側クラッチ機構５５は、入力軸２２に一体回転及び摺動操作自在に支持されたクラッチ体５６と、クラッチ体５６の一端側と伝動ギヤ５２の横側部とに亘って設けたクラッチ機構本体５７とを備えて構成してある。クラッチ体５６は、クラッチ体５６の端部に内嵌された油圧ピストン５８によって摺動操作される。クラッチ機構本体５７は、クラッチ体５６に設けた噛合い爪と伝動ギヤ５２に設けた噛合い爪とが係脱することによって入り状態と切り状態に切り換わるように噛合いクラッチに構成してある。

入力側クラッチ機構５０は、クラッチ機構本体５７が入り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２と伝動ギヤ５２を一体回転自在に連動させるように入り状態に切換え操作され、遊星伝動部４０のキャリヤ４１を入力軸２２に対する連動入り状態に切り換える。

入力側クラッチ機構５０は、クラッチ機構本体５７が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２と伝動ギヤ５２の連動を絶つように切り状態に切換え操作され、遊星伝動部４０のキャリヤ４１を入力軸２２に対する連動切り状態に切り換える。

したがって、遊星伝動部４０は、入力側クラッチ機構５０が入り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２のエンジン連結側と無段変速機連結側との間に位置する部位から入力軸２２の駆動力を伝動機構５０を介してキャリヤ４１に入力する。遊星伝動部４０は、入力側クラッチ機構５０が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２に対する連動を絶たれた状態になる。

遊星伝動部４０のサンギヤ４２と遊星側連動体２６とに亘り、伝動軸２３に外嵌されたクラッチ体６１を備えた出力側クラッチ機構６０を設けてある。

クラッチ体６１は、クラッチ体６１の内周側に形成してある油室に圧油が供給されることにより、入り付勢ばね６２に抗してサンギヤ４２に向けて摺動操作されて切り位置に切り換わり、油室から圧油が排出されることにより、入り付勢ばね６２によって遊星側連動体２６に向けて摺動操作されて入り位置に切り換わる。クラッチ体６１は、入り位置に切り換わると、クラッチ体６１に設けてあるクラッチ爪６１ａと遊星側連動体２６に設けてあるクラッチ爪とが係合して、遊星側連動体２６に対して一体回転自在に連結する。クラッチ体６１は、サンギヤ４２に対して係合爪６１ｂによって一体回転自在に係合した状態を維持しながら摺動操作され、サンギヤ４２に対する係合状態を維持しながら入り位置になる。クラッチ体６１は、切り位置に切り換わると、クラッチ爪６１ａによる遊星側連動体２６に対する係合を解除する。

したがって、出力側クラッチ機構６０は、クラッチ体６１が切り位置に切換え操作されることにより、サンギヤ４２と遊星側連動体２６の連動を絶つことで、モータ軸３３ａの出力回転体２４に対する連動を絶ち、この状態において遊星伝動部４０のリングギヤ４４と出力回転体２４が一体回転自在に連動する第１伝動状態を現出し、遊星伝動部４０の合成駆動力の出力回転体２４からの出力を可能にする。

出力側クラッチ機構６０は、クラッチ体６１が入り位置に切換え操作されることにより、サンギヤ４２と遊星側連動体２６を一体回転自在に連動させることで、モータ軸３３ａを出力回転体２４に一体回転自在に連動させる第２伝動状態を現出し、油圧無段変速機３０による出力の出力回転体２４からの出力を可能し、かつ、サンギヤ４２と伝動軸２３が一体回転自在に連動し、リングギヤ４４と遊星側連動体２６が一体回転自在に連動していることにより、遊星ギヤ４３の自転が発生しないように、サンギヤ４２と遊星ギヤ４３とリングギヤ４４がモータ軸３３ａと一体回転することを可能にする。

出力側クラッチ機構６０は、遊星伝動部４０のリングギヤ４４と出力回転体２４とを連動状態に維持しながら、遊星伝動部４０のサンギヤ４３と出力回転体２４とを連動入り状態と連動切り状態に切換える。

したがって、遊星伝動部４０は、入力側クラッチ機構５５が入り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構６０が切り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２の駆動力を伝動機構５０を介してキャリヤ４１に入力し、油圧無段変速機３０のモータ軸３３ａからの出力を伝動軸２３を介してサンギヤ４２に入力し、入力軸２２の駆動力と油圧無段変速機３０の出力とを合成して合成駆動力を発生させ、発生させた合成駆動力をリングギヤ４４から遊星側連動体２６及び出力側連動体２７を介して出力回転体２４に出力する。

入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０を備えて、伝動切換えクラッチ機構７０を構成してある。伝動切換えクラッチ機構７０は、入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッキ機構６０が切換え操作されることにより、単独伝動状態と合成伝動状態とに切り換わる。

図５は、入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０の操作状態と、伝動切換えクラッチ機構７０の操作状態と、変速伝動装置２０の伝動形態との関係を示す説明図である。図５に示す「切」は、入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０の切り状態を示し、「入」は、入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０の入り状態を示す。この図に示すように、伝動切換えクラッチ機構７０は、入力側クラッチ機構５５が切り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構６０が入り状態に切換え操作されると、単独伝動状態に切り換わり、入力側クラッチ機構５５が入り状態に切換え操作され、出力側クラッチ機構６０が切り状態に切換え操作されると、合成伝動状態に切り換わる。

図３は、ＨＭＴモード伝動での変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、伝動切換えクラッチ機構７０は、合成伝動状態に切り換わると、入力軸２２の駆動力と油圧式無段変速機３０の出力とが遊星伝動部４０によって合成され、遊星伝動部４０による合成駆動力が出力回転体２４に伝達されるＨＭＴモード伝動を変速伝動装置２０に現出させる。変速伝動装置２０は、ＨＭＴモード伝動の状態になると、入力軸２２に入力されたエンジン駆動力を油圧式無段変速機３０及び遊星伝動部４０の両方によって変速し、変速後の駆動力をリングギヤ４４から出力回転体２４に伝達して出力回転体２４から左右一対の走行装置１，１に伝達する。

図４は、ＨＳＴモード伝動での変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、伝動切換えクラッチ機構７０は、単独伝動状態に切り換わると、油圧式無段変速機３０の出力が遊星伝動部４０による変速を受けないで単独で出力回転体２４に伝達されるＨＳＴモード伝動を変速伝動装置２０に現出させる。変速伝動装置２０は、ＨＳＴモード伝動の状態になると、エンジン駆動力を、油圧式無段変速機３０と遊星伝動部４０のうちの遊星伝動部４０による変速を行なわず、油圧式無段変速機３０だけによる変速を行い、変速後の駆動力をモータ軸３３ａから伝動軸２３、サンギヤ４２、クラッチ体６１、遊星側連動体２６及び出力側連動体２７を介して出力回転体２４に伝達し、出力回転体２４から左右一対の走行装置１，１に伝達する。

伝動切換えクラッチ機構７０は、変速伝動装置２０をＨＳＴモード伝動の状態に操作した場合、入力軸２２から遊星伝動部４０のキャリヤ４１への伝動が絶たれた状態にあり、サンギヤ４２が伝動軸２３を介してモータ軸３３ａに一体回転自在に連動された状態にあり、リングギヤ４４が遊星側連動体２６、クラッチ体６１、サンギヤ４２及び伝動軸２３を介してモータ軸３３ａに一体回転自在に連動された状態にあることから、遊星伝動部４０のサンギヤ４２、遊星ギヤ４３及びリングギヤ４４をモータ軸３３ａと一体回転するよう操作することになり、変速伝動装置２０は、ＨＳＴモード伝動を現出する状態に操作された場合、遊星ギヤ４３の自転を発生させず、すなわちサンギヤ４２と遊星ギヤ４３の相対回転及び遊星ギヤ４３とリングギヤ４４の相対回転を発生させずに、油圧無段変速機３０のモータ軸３３ａの出力を出力回転体２４に伝達する。

図６は、エンジン８が設定の一定速度の駆動力を出力するようにアクセルセットされた状態における油圧式無段変速機３０の変速状態と変速伝動装置２０の出力回転体２４による出力速度との関係を示す説明図である。図６の横軸は、油圧式無段変速機３０の変速状態を示し、「ｎ」は、油圧式無段変速機３０の中立位置を示し、「−ｍａｘ」は、油圧式無段変速機３０の後進伝動状態での最高速位置を示し、「＋ｍａｘ」は、油圧式無段変速機３０の前進伝動状態での最高速位置を示す。図６の縦軸は、出力回転体２４による出力速度を示す。図６に示す実線Ｒ及び実線ＦＬは、入力側クラッチ機構５５が切り状態に、出力側クラッチ機構６０が入り状態に操作された場合、すなわち変速伝動装置２０がＨＳＴモード伝動の状態に操作された場合における出力速度の変化を示す。図６に示す実線ＦＨは、入力側クラッチ機構５５が入り状態に、出力側クラッチ機構６０が切り状態に操作された場合、すなわち変速伝動装置２０がＨＭＴモード伝動の状態に操作された場合における出力速度の変化を示す。

実線Ｒ及び実線ＦＬで示すように、入力側クラッチ機構５５が切り状態に維持され、出力側クラッチ機構６０が入り状態に維持された状態において、油圧式無段変速機３０が後進伝動状態の最高速位置「−ｍａｘ」に操作されると、出力速度が後進の最高速度「ＲＶＨ」になる。油圧式無段変速機３０が後進伝動状態の最高速位置「−ｍａｘ」から中立位置「ｎ」に向けて変速操作されるに伴い、後進の出力速度が無段階に減速していく。油圧式無段変速機３０が中立位置「ｎ」に至ると、出力速度が零「０」になる。油圧式無段変速機３０が中立位置「ｎ」から前進伝動状態の最高速位置「＋ｍａｘ」に向けて変速操作されるに伴い、前進の出力速度が無段階に増速していく。油圧式無段変速機３０が前進伝動状態の最高速位置「＋ｍａｘ」に至ると、出力速度が前進の中間速度「ＦＶＭ」になる。

実線ＦＨで示すように、油圧式無段変速機３０が前進伝動状態の最高速位置「＋ｍａｘ」に至ると、入力側クラッチ機構５５が切り状態から入り状態に切換え制御され、出力側クラッチ機構６０が入り状態から切り状態に切換え制御され、入力側クラッチ機構５５が入り状態に維持され、出力側クラッチ機構６０が切り状態に維持された状態において、油圧式無段変速機３０が前進伝動状態の最高速位置「＋ｍａｘ」から後進伝動状態の最高速位置「−ｍａｘ」に向けて変速操作されるに伴い、前進の出力速度が無段階に増速していく。油圧式無段変速機３０が後進伝動状態の最高速位置「＋ｍａｘ」に至ると、前進の出力速度が最高速度「ＦＶＨ」になる。

図６に示す「Ｎ」は、実線ＦＨを油圧式無段変速機３０の前進側の最高速位置「＋ｍａｘ」を超えて出力回転が零「０」となる点まで延長したときの横軸の値を示す。油圧式無段変速機３０の前進側の最高速位置「＋ｍａｘ」の横軸の値を１とすると、Ｎ＝１．６〜２．２となる。つまり、Ｎ＝１．６〜２．２となるように、油圧式無段変速機３０における油圧ポンプ３２及び油圧モータ３３の容量、並びに遊星伝動部４０の伝動ギヤ比を設定してある。

図７は、変速伝動装置２０を変速操作する変速操作装置７１を示すブロック図である。この図に示すように、変速操作装置７１は、油圧式無段変速機３０の変速操作部３０ａ、入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０の操作部５５ａ，６０ａに連係された制御装置７２と、制御装置７２に連係された変速検出センサ７３、エンジン回転数センサ７４、変速機出力回転数センサ７５及び出力回転数センサ７６とを備えている。

変速操作部３０ａは、油圧式無断変速機３０における油圧ポンプ３２の斜板３２ｂの角度変更操作を行なう電動アクチュエータ又は油圧アクチュエータによって構成してある。入力側クラッチ機構５５の操作部５５ａは、入力軸２２の内部に形成された操作油路を介して油圧ピストン５８に接続された操作弁によって構成してあり、油圧ピストン５８を操作してクラッチ体５６を摺動操作することにより、入力側クラッチ機構５５を切り換え操作する。出力側クラッチ機構６０の操作部６０ａは、伝動軸２３の内部に形成された操作油路を介してクラッチ体６１の油室に接続された操作弁によって構成してあり、クラッチ体６１の油室に対する操作油の供給及び排出を行なうことにより、クラッチ体６１を摺動操作して出力側クラッチ機構６０を切り換え操作する。

変速検出センサ７３は、変速レバー７７の操作位置を検出し、この検出結果を制御装置７２に出力する。エンジン回転数センサ７４は、エンジン８の回転数を検出し、この検出結果を制御装置７２に出力する。変速機出力回転数センサ７５は、油圧式無段変速機３０の出力回転数を検出し、この検出結果を制御装置７２に出力する。出力回転数センサ７６は、変速伝動装置２０の出力回転数を検出し、この検出結果を制御装置７２に出力する。

制御装置７２は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、変速制御手段７８を備えている。変速制御手段７８は、変速検出センサ７３及び変速機出力回転数センサ７５による検出情報を基に、油圧式無段変速機３０の変速状態が変速レバー７７の操作位置に対応したものになるように、変速操作部３０ａを操作して油圧式無段変速機３０を変速制御する。

変速制御手段７８は、油圧式無段変速機３０を変速制御するに加え、エンジン回転数センサ７４による検出情報を基に、アクセルセットされたエンジン８の回転数を検出し、この検出結果、変速検出センサ７３、変速機出力回転数センサ７５及び出力回転数センサ７６による検出情報を基に、図５，６に示す如く変速伝動装置２０がＨＳＴモード伝動及びＨＭＴモード伝動を現出して伝動するように、操作部５５ａ及び操作部６０ａを操作して入力側クラッチ機構５５及び出力側クラッチ機構６０を所定のタイミングで切り換え制御する。

〔別実施構造〕
図８は、第１の別実施構造を備えた変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、第１の別実施構造を備えた変速伝動装置２０では、油圧式無段変速機３０を、可変容量型の油圧ポンプ３２と可変容量型の油圧モータ３３を備えて構成してある。

図９は、第２の別実施構造を備えた変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、第２の別実施構造を備えた変速伝動装置２０では、出力側クラッチ機構６０を、伝動軸２３に一体回転自在に設けた支持体６３と遊星側連動体２６に設けたクラッチボディ部とに亘って設けた多板式の摩擦クラッチ部６４を備えて、摩擦式のクラッチ機構に構成してある。この出力側クラッチ機構６０は、摩擦クラッチ部６４がサンギヤ４２に支持された油圧ピストン６５によって入り状態と切り状態に切換え操作されることにより、モータ軸３３ａと出力回転体２４を連動入り状態と連動切る状態に切換え操作する。

図１０は、第３の別実施構造を備えた変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、第３の別実施構造を備えた変速伝動装置２０では、入力側クラッチ機構５５を、入力側連動ギヤ５２に一体回転自在に設けた支持部と入力軸２２に一体回転自在に設けたクラッチボディ部５９ａとに亘って設けた多板式の摩擦クラッチ部５９を備えて、摩擦式のクラッチ機構に構成してある。この入力側クラッチ機構５５は、摩擦クラッチ部５９がクラッチボディ部５９ａに内装された油圧ピストン５９ｂによって入り状態と切り状態に切換え操作されることにより、入力軸２２と入力側連動ギヤ５２を連動入り状態と連動切る状態に切換え操作する。

図１１は、第４の別実施構造を備えた変速伝動装置２０を示す縦断正面図である。この図に示すように、第４の別実施構造を備えた変速伝動装置２０では、出力側クラッチ機構６０を、伝動側２３に一体回転自在に設けた支持部６６と出力側連動体２７に一体回転自在に連結されたクラッチボディ６７ａとに亘って設けた多板式の摩擦クラッチ部６７を備えて、摩擦式のクラッチ機構に構成してある。この出力側クラッチ機構６０は、摩擦クラッチ部６７がクラッチボディ６７ａに内装された油圧ピストン６７ｂによって入り状態と切り状態に切換え操作されることにより、モータ軸３３ａと出力回転体２４を連動入り状態と連動切り状態に切換え操作する。

第４の別実施構造を備えた変速伝動装置２０では、リングギヤ４４とモータ軸３３ａとを連動入り状態と連動切り状態に切換え自在な摩擦クラッチ機構７９を備え、ＨＳＴモード伝動においてサンギヤ４２、遊星ギヤ４３及びリングギヤ４４がモータ軸３３ａと一体回転する状態と、ＨＳＴモード伝動においてリングギヤ４４が回転自在な状態とに切換え自在になっている。

〔別実施例〕
（１）上記した実施例では、入力軸２２の駆動力を遊星伝動部４０のキャリヤ４１に入力し、遊星伝動部４０のリングギヤ４４の駆動力を出力回転体２４に伝達するよう構成した例を示したが、入力軸２２の駆動力を遊星伝動部４０のリングギヤ４４に入力し、遊星伝動部４０のキャリヤ４１の駆動力を出力回転体２４に伝達するよう構成して実施してもよい。

（２）上記した実施例では、入力軸２２をポンプ軸３２ａと別体に形成してポンプ軸３２ａにジョイント２２ａを介して連結し、伝動軸２３をモータ軸３３ａと別体に形成してモータ軸３３ａにジョイント２３ａを介して連結した例を示したが、入力軸２２をポンプ軸３２ａに一体形成し、伝動軸２３をモータ軸３３ａに一体形成して実施してもよい。

本発明は、コンバインの他、田植機、運搬車など各種の車両に利用できる。

１走行装置
２２入力軸
２４出力回転体
３０油圧式無段変速機
３３ａモータ軸
４０遊星伝動部
４１キャリヤ
４２サンギヤ
４３遊星ギヤ
４４リングギヤ
５５入力側クラッチ機構
６０出力側クラッチ機構
７０伝動切換えクラッチ機構

Claims

エンジン駆動力を入力する入力軸と、前記入力軸によって駆動されて前後進に無段変速可能な油圧式無段変速機と、前記入力軸の駆動力と前記油圧式無段変速機の出力とを合成して合成駆動力を出力する遊星伝動部と、走行装置に出力する出力回転体とを設けた農作業機の変速伝動装置であって、
前記入力軸の駆動力と前記油圧式無段変速機の出力とが前記遊星伝動部によって合成され、前記遊星伝動部による合成駆動力が前記出力回転体に伝達されるＨＭＴモード伝動を現出するように、前記遊星伝動部を前記入力軸と前記油圧式無段変速機のモータ軸と前記出力回転体とに連動させる合成伝動状態と、
前記油圧式無段変速機の出力が単独で前記出力回転体に伝達されるＨＳＴモード伝動を現出するように、かつ、ＨＳＴモード伝動を現出する状態で、前記遊星伝動部を構成するサンギヤと遊星ギヤとリングギヤを前記油圧式無段変速機のモータ軸と一体回転させるように、前記遊星伝動部の前記入力軸に対する連動を絶ちながら前記遊星伝動部と前記油圧式無段変速機のモータ軸を連動させ、かつ前記油圧式無段変速機のモータ軸と前記出力回転体を連動させた単独伝動状態とに切換え操作自在な伝動切換えクラッチ機構を設けてあり、
前進の高速側における変速域において、前記合成伝動状態となり、前進の低速側における変速域及び後進の変速域において、前記単独伝動状態となるように構成されている農作業機の変速伝動装置。
前記遊星伝動部のサンギヤと前記油圧式無段変速機のモータ軸とを一体回転自在に連動するよう構成して、
前記遊星伝動部のキャリヤを前記入力軸に対する連動入り状態と連動切り状態に切換える入力側クラッチ機構を備えて、
前記油圧式無段変速機のモータ軸の前記出力回転体に対する連動を絶ちながら前記遊星伝動部のリングギヤと前記出力回転体を一体回転自在に連動させる第１伝動状態と、前記油圧式無段変速機のモータ軸を前記遊星伝動部のリングギヤ及び前記出力回転体に一体回転自在に連動させる第２伝動状態とを択一的に現出する出力側クラッチ機構を備えて、前記伝動切換えクラッチ機構を構成してある請求項１記載の農作業機の変速伝動装置。
前記出力側クラッチ機構を、前記遊星伝動部のリングギヤと前記出力回転体とを連動状態に維持しながら、前記遊星伝動部のサンギヤと前記出力回転体とを連動入り状態と連動切り状態に切換えるように構成してある請求項２記載の農作業機の変速伝動装置。