JP2004176917A

JP2004176917A - 油圧走行車両の自動変速装置

Info

Publication number: JP2004176917A
Application number: JP2003380106A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Genji; 雅明源司; Eric Jacques; ジャックエリック
Original assignee: Komatsu UK Ltd
Current assignee: Komatsu UK Ltd
Priority date: 2002-11-23
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2004-06-24
Also published as: GB0227398D0; CN100575748C; DE10354196B4; GB2395533A; CN1502495A; DE10354196A1; FR2847635A1; FR2847635B1; GB2395533B

Abstract

【課題】車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択し得る油圧走行車両の自動変速装置を提供する。
【解決手段】変速機（１４）の変速制御手段と、アクセルペダル（２３Ａ）の踏込み量を検出する踏込み量検出手段と、走行モータ（１３）に圧油を送る走行ポンプ（１２）の負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、油圧走行車両の車速を検出する車速検出手段と、検出された負荷圧が所定値以上であり、かつ検出された踏込み量が所定値以上であり、かつ検出された車速に基づいて油圧走行車両が減速状態にあると判断される場合には、変速機制御手段にシフトダウン信号を送り、変速機（１４）をシフトダウンさせるコントローラ（３０）とを備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧走行車両の自動変速装置に関するものである。

従来、作業車両である産業車両に搭載される変速機は、本来の作業用の極微低速領域から一般道路を走行するための通常の走行速度までの変速領域をカバーする必要があるため、一般には多段の変速段を前後進共に有している。そしてこのような車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択し得る自動変速機が提案され、走行状態検出手段としては車両の走行速度を検出する車速センサや、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ等を採用している（例えば、特許文献１）。

特開平５−２２３１４９号公報

しかしながら、油圧走行車両では、油圧ポンプや油圧モータに加わる負荷の変動に応じて、油圧モータと組み合わせた変速機を変速させることが有効であり、前記特許文献１に示された技術を用いることでは、油圧走行車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択し得る自動変速機を得ることができない。さらに、上記従来技術では、高価であり、しかも構造が複雑なため故障しやすくメンテナンスが大変であるという問題もある。

本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択し得る油圧走行車両の自動変速装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明に係る油圧走行車両の自動変速装置は、第１に、
変速機の変速制御手段と；走行モータに圧油を送る走行ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と；油圧走行車両の車速を検出する車速検出手段と；負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上であり、車速検出手段により検出された車速に基づいて油圧走行車両が減速状態にあると判断される場合には、変速機制御手段にシフトダウン信号を送り、変速機をシフトダウンさせるコントローラとを備えることを特徴とするものである。

本発明に係る油圧走行車両の自動変速装置は、第２に、
変速機の変速制御手段と；アクセルペダルの踏込み量を検出する踏込み量検出手段と；走行モータに圧油を送る走行ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と；油圧走行車両の車速を検出する車速検出手段と；負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上であり、かつ踏込み量検出手段により検出された踏込み量が所定値以上であり、かつ車速検出手段により検出された車速に基づいて油圧走行車両が減速状態にあると判断される場合には、変速機制御手段にシフトダウン信号を送り、変速機をシフトダウンさせるコントローラとを備えることを特徴とするものである。

前記各発明において、前記変速制御手段は２位置切換弁であるのが好ましい。

また、前記油圧走行車両の自動変速装置において、変速機は２段にするのが好ましい。

前記第１の特徴を有する発明によれば、走行ポンプの負荷圧が所定値以上であり、かつ油圧走行車両が減速状態である場合に、変速機をシフトダウンさせる。このため、作業車両である油圧走行車両は、車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択され、上り勾配の坂道などの走行抵抗の大きな走行路でも、車速が大幅に落ちることなく快適に走行できる。

また、前記第２の特徴を有する発明によれば、走行ポンプの負荷圧が所定値以上であり、かつアクセルペダルの踏込み量が所定値以上であり、かつ油圧走行車両が減速状態である場合に、変速機をシフトダウンさせる。このため、作業車両である油圧走行車両は、車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択され、上り勾配の坂道などの走行抵抗の大きな走行路でも、車速が大幅に落ちることなく快適に走行できる。

前記各発明において、変速機の変速制御手段を、構造が簡単でコストの低い、２位置切換弁とすれば、油圧走行車両の自動変速装置の構造も簡単となり、従って油圧走行車両の自動変速装置の製造コストが低くできる。

また、前記変速機を２段にすれば、低コスト化が可能となる。しかも、上記負荷圧検出手段を使用しているため、２段変速機や２位置切換弁などの安価な構成にもかかわらず、従来技術と同等又は実用上問題のない性能レベルが得られる。

次に、本発明による油圧走行車両の自動変速装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動変速装置のシステム構成図である。

図１に示すように、エンジン１１には走行ポンプ１２が接続され、走行ポンプ１２はエンジン１１により駆動され圧油を吐出する。走行ポンプ１２から吐出された圧油は、走行制御弁２１及び油圧用スイベルジョイント１５を介して、走行モータ１３に送られる。走行モータ１３は、変速機１４の入力軸（図示せず）と接続されており、変速機１４を駆動する。

変速機１４には走行速度検出用ポンプ１７が設けられており、変速機１４の出力軸の回転に比例して回転するようになっている。走行速度検出用ポンプ１７から吐出された圧油は、油圧用スイベルジョイント１５を介して走行速度検出用モータ１８に送られる。走行ポンプ１２は可変容量油圧ポンプであり、容量制御手段１２Ｃを有している。また、走行モータ１３は可変容量油圧モータであり、容量制御手段１３Ｃを有している。

なお、作業車両（図示せず）は、下部走行体（図示せず）と上部旋回体（図示せず）を備えており、上部旋回体には作業機（図示せず）を備え、下部走行体と上部旋回体との連結部に油圧用スイベルジョイント１５を設けている。エンジン１１及びコントローラ３０は上部旋回体に設けられ、変速機１４は下部走行体に設けられている。

変速機１４は、油圧用スイベルジョイント１５を介して、変速制御手段である変速バルブ１６と接続している。変速バルブ１６は、ミッション用ポンプ１９からの圧油を油圧スイベルジョイント１５を介し、変速機１４の１速クラッチ１４Ｆまたは２速クラッチ１４Ｓに送っている。変速バルブ１６は、構造が簡単でコストの低い、２位置切換弁であり、図示の１速位置１６Ａと２速位置１６Ｂとを、コントローラ３０からの変速信号により切換えている。

変速機１４は、遊星歯車機構を有しており、変速バルブ１６からの圧力信号により、遊星歯車機構の変速比を切換えるための、低速用の１速クラッチ１４Ｆまたは高速用の２速クラッチ１４Ｓに圧力を加えたり、圧力を開放し、入り切りして速度段を設定している。１速クラッチ１４Ｆおよび２速クラッチ１４Ｓは、圧油を加えてクラッチを入れ、圧油を開放してクラッチを切る方式のクラッチである。変速機１４は、１速及び２速の２段の速度段を有している。変速機１４を１速とする場合には、変速バルブ１６を１速位置１６Ａとして、１速クラッチ１４Ｆに変速バルブ１６からの圧油を加えて１速クラッチを入れ、２速クラッチ１４Ｓの圧油を開放して２速クラッチ１４Ｓを切り、変速機１４を１速としている。また、変速機１４を２速とする場合には、変速バルブ１６を２速位置１６Ｂとして、２速クラッチ１４Ｓに変速バルブ１６からの圧油を加えて２速クラッチを入れ、１速クラッチ１４Ｆの圧油を開放して１速クラッチ１４Ｆを切り、変速機１４を２速としている。

車速検出用モータ１８の出力軸には車速信号発生用の車速検出ギヤ３５が設けられ、車速検出用モータ１８により回転する。車速検出ギヤ３５の外周には、例えば、所定数の、歯、スリット及び凹凸が形成されている。車速検出センサ３１は、車速検出ギヤ３５の外周に近接して設けられ、車速検出ギヤ３５の外周の、例えば、所定数の歯が車速検出センサ３１の信号検出部を通り過ぎるときに発生するパルスを電気信号として発生している。

車速検出センサ３１は、コントローラ３０と接続し、コントローラ３０に電気信号として車速信号を送っている。車速検出手段はこのように、車速検出ギヤ３５、車速検出センサ３１およびコントローラ３０を有した構成となっている。コントローラ３０は車速信号を演算処理して車速を算出する。

走行制御弁２１は、図示の中立位置Ｎから前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに切換わり、走行ポンプ１２から吐出される圧油の方向を制御して、走行モータ１３に送っている。走行制御弁２１は、前後進切換弁２２からのパイロット圧力である走行パイロット圧を、走行制御弁２１の前進側受圧部２１Ｆまたは後進側受圧部２１Ｒに受けることにより、中立位置Ｎから前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに切換わる。前後進切換弁２２は、コントローラ３０からの前進信号により図示の前進位置ＦＫに切換わり、また後進信号により後進位置ＲＫに切換わる。

アクセルペダル２３Ａは、踏込まれることにより走行パイロット圧弁２３を作動させ走行パイロット圧を発生させている。アクセルペダル２３Ａの踏込み量検出手段である走行パイロット圧は、アクセルペダル２３Ａの踏込み量に応じて変化し、アクセルペダル２３Ａの踏込み量が増加すると所定の比率で増加するようになっている。

走行パイロット圧弁２３と前後進切換弁２２の間の回路には、走行パイロット圧センサ３２が設けられており、走行パイロット圧センサ３２は検出した走行パイロット圧信号をコントローラ３０に送っている。走行ポンプ１２と走行制御弁２１の間の回路には、負荷圧検出手段である走行負荷圧センサ３３が設けられており、走行負荷圧センサ３３は検出した走行負荷圧信号をコントローラ３０に送っている。

前後進スイッチ３４はコントローラ３０に接続され、前進指令信号または後進指令信号をコントローラ３０に送っている。コントローラ３０は、走行パイロット圧センサ３２が検出した走行パイロット圧信号を受けると、走行パイロット圧信号の大きさにより、アクセルペダル２３Ａの踏込み量を算出している。また、コントローラ３０は、走行ポンプ１２と走行制御弁２１の間の回路の走行負荷圧センサ３３が検出した走行負荷圧信号を受けると、走行抵抗による負荷として、走行ポンプ１２の吐出している圧油の圧力が所定の値を超えていないかを算出している。更に、コントローラ３０は、車速検出センサ３１の検出した電気信号である車速信号を演算処理して車速を算出する。そして車速の経時変化を演算処理して、車速が増加している加速状態であるか、車速が減速している減速状態であるかを判断している。

コントローラ３０は、前記の走行パイロット圧信号の大きさにより算出したアクセルペダル２３Ａの踏込み量が所定値以上（例えば、アクセルペダル２３Ａの全踏込み量の４分の３以上の踏込み量）であり、かつ走行負荷圧センサ３３が検出した走行負荷圧信号が走行ポンプ１２の最大セット圧の所定値以上（例えば、走行ポンプ１２の最大セット圧の８０％以上）であり、かつ車速の経時変化を演算処理して求めた走行状態が、車速が減速している減速状態である場合には、変速制御手段である変速バルブ１６にシフトダウン信号を送る。変速バルブ１６は、油圧用スイベルジョイント１５を介して、変速機１４の１速クラッチ１４Ｆを入れ２速クラッチ１４Ｓを切って作動させ、速度段を１速の速度段に変速する。変速機１４は、例えば現在の速度段が、前進２速であれば前進１速に変速する。

次に、本実施形態の油圧走行車両の自動変速装置の作動を説明する。オペレータが、前後進スイッチ３４を前進側に切換えると、前後進切換弁２２は前進位置ＦＫとなり、そこでアクセルペダル２３Ａを踏込むと、走行パイロット圧が走行制御弁２１の前進側受圧部２１Ｆに加わり、中立位置Ｎから前進位置Ｆに切換わる。

コントローラ３０は、前後進スイッチ３４の前進指令信号と、速度段レバー（図示せず）により設定された速度段信号、例えば２速とにより、まず、変速バルブ１６を１速位置１６Ａに切り換え、１速クラッチ１４Ｆを入れ２速クラッチ１４Ｓを切って作動させ、前進１速に変速機１４を変速する。走行制御弁２１は、走行ポンプ１２から吐出される圧油を油圧用スイベルジョイント１５を介して、走行モータ１３の前進側ポート１３Ｆに送る。走行モータは前進方向に回転して、変速機１４を駆動し、作業車両は前進走行する。

車速が増加して車速検出センサ３１からの車速信号が２速シフトアップの所定値になると、コントローラ３０は、変速信号であるシフトアップ信号を変速バルブ１６に送り、変速バルブ１６を２速位置１６Ｂに切換え、１速クラッチ１４Ｆを切って２速クラッチ１４Ｓを入れて作動させ、変速機１４を前進２速に変速する。これにより、作業車両は高速走行をするが、上り勾配の坂道を走行する場合には、走行抵抗が増加するので、だんだん車速が落ち、走行ポンプの１２の吐出圧も増加してゆく。オペレータは、アクセルペダル２３Ａを踏込み、車速を確保しようとする。

そして、コントローラ３０は、走行パイロット圧信号の大きさにより算出したアクセルペダル２３Ａの踏込み量が所定値以上（例えば、アクセルペダル２３Ａの全踏込み量の４分の３以上の踏込み量）であり、かつ走行負荷圧センサ３３が検出した走行負荷圧信号が走行ポンプ１２の最大セット圧の所定値以上（例えば、走行ポンプ１２の最大セット圧の８０％以上）であり、かつ車速の経時変化を演算処理して求めた走行状態が、車速が減速している減速状態である場合には、変速制御手段である変速バルブ１６に変速信号であるシフトダウン信号を送る。

シフトダウン信号を受けた変速バルブ１６は、１速位置１６Ａに切換わり、油圧用スイベルジョイント１５を介して、変速機１４の２速クラッチ１４Ｓを切り、１速クラッチ１４Ｆを入れて作動させ、速度段を１段低い速度段である前進１速に変速するシフトダウンを行う。従って、作業車両である油圧走行車両は、車両の運転状態に応じて最適な変速段を自動的に選択され、上り勾配の坂道などの走行抵抗の大きな走行路でも、車速が大幅に落ちることなく快適に走行できる。

なお、変速機１４は、一例として１速と２速の２段の速度段を備えるもので説明したが、１速、２速及び３速の３段の速度段を持つ変速機でもよい。更に、それ以上の複数の速度段、例えば４速を備えた４段の速度段を持つ変速機でも、さらには５速を備えた５段の速度段を持つ変速機でも良い。また、油圧走行車両は上部旋回体を持たない車両でも良い。例えば、ホイールローダでも、フォークリフトでも、又その他の作業車両にでも適用できる。上部旋回体を備えていない車両に本発明の自動変速装置を適用する場合には、油圧用スイベルジョイント１５を省略すれば良い。

上記実施形態においては、変速機１４の低速用の１速クラッチ１４Ｆおよび高速用の２速クラッチ１４Ｓは、圧油を加えてクラッチを入れ、圧油を開放してクラッチを切る方式のクラッチである。しかし、逆に、低速用の１速クラッチ１４Ｆおよび高速用の２速クラッチ１４Ｓにクラッチ接続用のスプリングを設け、圧油を開放してクラッチを入れ、圧油を加えてクラッチを切る方式としても良い。この方式では、変速機１４を１速とする場合には、１速クラッチ１４Ｆへの変速バルブ１６からの圧油を開放して１速クラッチを入れ、２速クラッチ１４Ｓに圧油を加えて２速クラッチ１４Ｓを切り、変速機１４を１速とする。一方、変速機１４を２速とする場合には、２速クラッチ１４Ｓへの変速バルブ１６からの圧油を開放して２速クラッチを入れ、１速クラッチ１４Ｆに圧油を加えて１速クラッチ１４Ｆを切り、変速機１４を２速とすれば良い。

本発明の一実施形態に係る自動変速装置のシステム構成図

符号の説明

１１エンジン
１２走行ポンプ
１３走行モータ
１４変速機
１５油圧スイベルジョイント
１６変速バルブ
１８車速検出用モータ
２１走行制御弁
２３Ａアクセルペダル
３０コントローラ
３１車速検出センサ

Claims

変速機（１４)の変速制御手段と、
走行モータ（１３）に圧油を送る走行ポンプ（１２）の負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、
油圧走行車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上であり、かつ前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記油圧走行車両が減速状態にあると判断される場合には、前記変速機制御手段にシフトダウン信号を送り、前記変速機（１４）をシフトダウンさせるコントローラ（３０）とを備える
ことを特徴とする油圧走行車両の自動変速装置。
変速機（１４）の変速制御手段と、
アクセルペダル（２３Ａ）の踏込み量を検出する踏込み量検出手段と、
走行モータ（１３）に圧油を送る走行ポンプ（１２）の負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、
油圧走行車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上であり、かつ前記踏込み量検出手段により検出された踏込み量が所定値以上であり、かつ前記車速検出手段により検出された車速に基づいて前記油圧走行車両が減速状態にあると判断される場合には、前記変速機制御手段にシフトダウン信号を送り、前記変速機（１４）をシフトダウンさせるコントローラ（３０）とを備える
ことを特徴とする油圧走行車両の自動変速装置。
前記変速制御手段は、２位置切換弁（１６）であることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧走行車両の自動変速装置。
前記変速機（１４）は、２段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧走行車両の自動変速装置。