JP2006342881A - 産業用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速度段の状態で方向転換を行う際、迅速な方向転換を可能とする産業用車両を提供することを目的とする。
【解決手段】 トランスミッション２の速度段が高速度段（３速または４速）の状態でホイールローダが走行されているとき、ホイールローダの方向転換の操作が実行されると、制御装置３１は、トランスミッション２を制御して、ホイールローダの方向転換を行い、同時に速度段を、方向転換される向きの２段速へシフトダウンする。これにより、制御装置３１により方向転換時の速度段である３速または４速から２速へシフトダウンされるとともにホイールローダの方向転換が行われるため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに後進駆動力が制動されることとなり、したがって迅速な方向転換を行うことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ホイールローダ等の産業用車両に関するものである。

従来の産業用車両の一例が、例えば特許文献１に開示されている。
この特許文献１に開示されている産業用車両（ローダ）は、前後進の切り換えを行う際、シフトダウン時にトランスミッションが許容できる車両速度が設定され、次のように変速しながら走行方向を転換する。
（１）１速時又は２速時に後進（又は前進）に操作した場合、１速又は２速のままで方向転換する。
（２）３速時に後進（又は前進）に操作した場合、２速クラッチが許容する車両速度以下で２速にシフトダウンし、２速で方向転換する。
（３）３速時に後進（又は前進）に操作した場合、２速クラッチが許容する車両速度を越えるとき、３速を保持する。
（４）４速時に後進（又は前進）に操作した場合、３速クラッチが許容する車両速度以下で３速にシフトダウンする。以後（２）、（３）と同じ変速になる。
（５）４速時に後進（又は前進）に操作した場合、３速クラッチが許容する車両速度を越えるとき、４速を保持する。

このように、高速度段の状態で方向転換を行う際、シフトダウンの制限を行い、トランスミッションの機械的損傷を回避しながら、迅速な方向転換を可能としている。
特開平１０−８９４６７号公報

しかし、上記産業用車両の構成によると、速度段が高い状態、すなわち３速時（４速時）に後進（又は前進）に操作した際に、２速クラッチ（３速クラッチ）が許容する車両速度を超えるとき｛上記（３）、（５）のとき｝、高速度段である３速（４速）に保持されるため、エンジンブレーキのかかりが弱く減速に時間を要することとなり、なかなか方向が切り換らず、すなわちしばらく前進（又は後進）した後に後進することとなり、方向転換を行うまでに時間を要することとなる。

そこで本発明は、高速度段の状態で方向転換を行う際、迅速な方向転換を可能とする産業用車両を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の産業用車両は、前進又は後進、及び複数の速度段に切換可能なクラッチを有するトランスミッションと、前記トランスミッションの切換を制御する制御装置とを備えた産業用車両であって、前記車両が前記トランスミッションの速度段が高速度段の状態で走行されているとき、前記車両の方向転換の操作が実行されると、前記制御装置は、前記トランスミッションを制御して、前記車両の前後進クラッチの切り換えと、前記速度段の前記方向転換される向きの２速へのシフトダウンとを同時に実行することを特徴としたものである。

上記構成によれば、産業用車両の方向転換時において速度段が高速度段であった場合、制御装置により方向転換時の速度段が２速へシフトダウンされるとともに産業用車両の方向転換が行われるため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わり、すなわち方向転換前の駆動力より強い進行方向と逆方向の駆動力が加わり、前後進が急速且つスムーズに切り換る。

また、請求項２に記載の産業用車両は、請求項１に記載の発明であって、前記産業用車両は車両速度を検出する速度検出装置を備え、前記制御装置は、前記車両の方向転換の操作が実行されると、前記速度検出装置により検出されている車両速度を確認し、車両速度が所定の速度段が許容する車両速度を超えていると、前記速度段のシフトダウンを前記方向転換より先に行い、前記検出されている車両速度が前記許容する車両速度以下に低下すると、前記車両の前後進クラッチの切り換えと、前記速度段の前記方向転換される向きの２速へのシフトダウンとを同時に実行することを特徴としたものである。

上記構成によれば、産業用車両の方向転換時において速度段が高速度段であった場合、制御装置は、産業用車両に備えられている速度検出装置により検出される産業用車両の（現在の）車速を確認し、この車速が所定の速度段が許容する車両速度を超えていると、上記高速度段から通常のシフトダウンを行い、検出されている産業用車両の（現在の）車速が所定の速度段が許容する車両速度以下であると、産業用車両の方向転換を行い、同時に高速度段が選択されている速度段を、方向転換される向きの２速へシフトダウンされるため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わり、すなわち方向転換前の駆動力より強い進行方向と逆方向の駆動力が加わり、前後進が急速且つスムーズに切り換る。

本発明の産業用車両は、方向転換時において速度段が高速度段であった場合、制御装置は、方向転換時の速度段を２速へシフトダウンすること、および産業用車両の方向転換を同時に実行するため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わり、したがって迅速な方向転換を行うことができる。

以下に、本発明の実施の形態における産業用車両について、図面を参照しながら説明する。
本発明は、前進又は後進、及び複数の速度段に切換可能なクラッチを有するトランスミッションと、前記トランスミッションの切換を制御する制御装置とを備えた産業用車両である。

図１に示すホイールローダ（産業用車両の一例）において、１はエンジン、２はエンジン１の駆動軸に連結され、前後進切換モジュレート機構を装備したトランスミッションである。そして、このトランスミッション２の出力軸にプロペラシャフト３が連結され、プロペラシャフト３により前後の車軸４，５へ動力が伝達される。

また、運転席には、前後進操作レバーと変速操作レバーを兼ねたトランスミッション操作レバー６｛（前進／中立／後進）と（１速／２速／３速／４速）との組合せの操作位置を有することとしている｝が設けられている。

また、７はプロペラシャフト３の回転方向と回転数を検出するための回転センサであり、２相パルス出力型のロータリ・エンコーダを使用している。この回転センサ７の９０度位相差を有するパルス信号は速度検出装置３２（図２、後述する）へ入力されている。

図２に示すように、上記トランスミッション２には、チャージングポンプ（油ポンプ）１１から供給された作動油の圧力調整（調圧）を行うトランスミッションコントロールバルブ１２と、トランスミッションコントロールバルブ１２より調圧された作動油が供給される１速（１ＳＴ）油圧クラッチ１３を作動させる１速（１ＳＴ）クラッチ用ソレノイドバルブ１４，２速（２ＮＤ）油圧クラッチ１５を作動させる２速（２ＮＤ）クラッチ用ソレノイドバルブ１６，３速（３ＲＤ）油圧クラッチ１７を作動させる３速（３ＲＤ）クラッチ用ソレノイドバルブ１８，４速（４ＴＨ）油圧クラッチ１９を作動させる４速（４ＴＨ）クラッチ用ソレノイドバルブ２０、および前進側（ＦＷＤ）油圧クラッチ２１または後進側（ＲＥＶ）油圧クラッチ２２を作動させる前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３が備えられ、トランスミッション操作レバー６の操作に応答して上記油圧クラッチが結合されることによりエンジンの駆動力を変速してプロペラシャフト３へ伝達する。なお、上記各油圧クラッチ１３，１５，１７，１９，２１，２２は、常時噛合い式の湿式多板油圧クラッチを使用している。

また、図２において、３１は、トランスミッション操作レバー６の操作により選択された速度段および前後方向の操作位置信号と速度検出装置３２により検出されたホイールローダの走行スピード（車速）を入力し、上記速度段クラッチ用ソレノイドバルブ１４，１６，１８，２０と前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３の制御を行う制御装置である。なお、制御装置３１は、マイコンで構成されており、制御プログラムに基づいて各バルブ１４，１６，１８，２０，２３の制御を行っている。

上記速度検出装置３２は、詳述すると、回転センサ７の９０度位相差を有するパルス信号を入力し、パルスの数によりプロペラシャフト３の回転数、すなわちホイールローダの車両速度（車速）を検出する。

また、上記制御装置３１には、２速で走行可能な速度｛所定の速度段が許容する車両速度（以下、２速可能車速という）｝が設定されたメモリ部３１Ａが設けられている。
以下に、上記トランスミッション２の機構について、図３を参照しながら説明する。

エンジン（図示せず）の回転軸に連結されたトルクコンバータ４０からの動力は、複数のシャフトを介して前後の車軸４，５へ伝達される機構となっている。すなわち、トルクコンバータ４０からの動力は前進・後進クラッチドラムシャフト４１に伝達され、各種ギヤ（後述する）を介して、この前進・後進クラッチドラムシャフト４１よりアイドラシャフト４２に伝達され、このアイドラシャフト４２より１速・２速クラッチドラムシャフト４３または３速・４速クラッチドラムシャフト４４に伝達され、１速・２速クラッチドラムシャフト４３または３速・４速クラッチドラムシャフト４４よりアウトプットシャフト４５に伝達され、このアウトプットシャフト４５よりプロペラシャフト３へ伝達され前後の車軸４，５へ伝達される。

上記各シャフト４１，４２，４３，４４，４５間の所望の動力伝達が、トランスミッション操作レバー６を操作して所望のクラッチをさせることにより行われている。
上記前進・後進クラッチドラムシャフト４１には、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３の（前進側）作動による前進側油圧クラッチ２１の動作により動力の伝達を行う前進クラッチハブギヤー５１と、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３の（後進側）作動による後進側油圧クラッチ２２の動作により動力の伝達を行う後進クラッチハブギヤー５２が取り付けられている。なお、後進クラッチハブギヤー５２には、バックギヤー５４が常時噛合っている。

上記アイドラシャフト４２には、前進クラッチハブギヤー５１と常時噛合っている第１アイドラギヤー５３と、バックギヤー５４と常時噛合っている第２アイドラギヤー５５が取り付けられている。これらギヤ構成により、前進側油圧クラッチ２１が動作しているとき、アイドラシャフト４２は正転（車輪、前進方向への回転）し、後進側油圧クラッチ２２が動作しているとき、アイドラシャフト４２は逆転（車輪、後進方向への回転）する。

上記１速・２速クラッチドラムシャフト４３（ローレンジシャフトともいう）には、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６の作動による２速油圧クラッチ１５の動作により第１アイドラギヤー５３と噛合い動力の伝達を行う２速クラッチハブギヤー５６と、１速クラッチ用ソレノイドバルブ１４の作動による１速油圧クラッチ１３の動作により第２アイドラギヤー５５と噛合い動力の伝達を行う１速クラッチハブギヤー５７と、ローレンジギヤー５８が取り付けられている。これらギヤ構成により、２速油圧クラッチ１５が動作しているとき、２速クラッチハブギヤー５６により１速・２速クラッチドラムシャフト４３は回転し、１速クラッチ１３が動作しているとき、１速クラッチハブギヤー５７により１速・２速クラッチドラムシャフト４３は回転する。この１速・２速クラッチドラムシャフト４３の回転によりローレンジギヤー５８が回転する。回転方向は、アイドラシャフト４２の回転方向による。

上記３速・４速クラッチドラムシャフト４４（ハイレンジシャフトともいう）には、４速クラッチ用ソレノイドバルブ２０の作動による４速油圧クラッチ１９の動作により第１アイドラギヤー５３と噛合い動力の伝達を行う４速クラッチハブギヤー５９と、３速クラッチ用ソレノイドバルブ１８の作動による３速油圧クラッチ１７の動作により第２アイドラギヤー５５と噛合い動力の伝達を行う３速クラッチハブギヤー６０と、ハイレンジギヤー６１が取り付けられている。これらギヤ構成により、４速油圧クラッチ１９が動作しているとき、４速クラッチハブギヤー５９により３速・４速クラッチドラムシャフト４４は回転し、３速クラッチ１７が動作しているとき、３速クラッチハブギヤー６０により３速・４速クラッチドラムシャフト４４は回転する。この３速・４速クラッチドラムシャフト４４の回転によりハイレンジギヤー６１が回転する。回転方向は、アイドラシャフト４２の回転方向による。

上記アウトプットシャフト４５には、ローレンジギヤー５８と常時噛合っている第１アウトプットシャフトギヤー６２と、ハイレンジギヤー６１と常時噛合っている第２アウトプットシャフトギヤー６３が取り付けられている。ローレンジギヤー５８またはハイレンジギヤー６１の回転により、アウトプットシャフト４５が回転する。

なお、第２アイドラギヤー５５と１速クラッチハブギヤー５７とのギア比、第１アイドラギヤー５３と２速クラッチハブギヤー５６のギヤ比、第２アイドラギヤー５５と３速クラッチハブギヤー６０のギヤ比、第１アイドラギヤー５３と４速クラッチハブギヤー５９のギヤ比は、各速度段により設定される回転数に応じて設定されている。

ここで、例えば前進３速のときの動力は、前進・後進クラッチドラムシャフト４１→前進クラッチハブギヤー５１→第１アイドラギヤー５３→アイドラシャフト４２→第２アイドラギヤー５５→３速クラッチハブギヤー６０→３速・４速クラッチドラムシャフト４４→ハイレンジギヤー６１→第２アウトプットシャフトギヤー６３→アウトプットシャフト４５と伝達されて、プロペラシャフト３より前後の車軸４，５を駆動する。

また、例えば後進２速のときの動力は、前進・後進クラッチドラムシャフト４１→後進クラッチハブギヤー５２→バックギヤー５４→第２アイドラギヤー５５→アイドラシャフト４２→２速クラッチハブギヤー６０→１速・２速クラッチドラムシャフト４３→ローレンジギヤー５８→第１アウトプットシャフトギヤー６２→アウトプットシャフト４５と伝達されて、プロペラシャフト３より前後の車軸４，５を駆動する。

以下に、上記構成により走行中にトランスミッション操作レバー６により方向転換操作が行われたとき、制御装置３１により実行される動作を、図４を参照しながら説明する。
まず、トランスミッション操作レバー６の操作により１速が選択されて走行しているときに、方向転換するよう操作されると（前進位置から後進位置、または後進位置から前進位置に操作されると）（ステップ−１）、制御装置３１は、１速クラッチ用ソレノイドバルブ１４の作動をそのまま維持し、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−２）。これにより、１速油圧クラッチ１３の動作はそのままで、前進側油圧クラッチ２１の動作から後進側油圧クラッチ２２の動作、または後進側油圧クラッチ２２の動作から前進側油圧クラッチ２１の動作へ切り換り、ホイールローダは１速のまま方向転換される。

次に、トランスミッション操作レバー６の操作により２速が選択されて走行しているときに、方向転換するよう操作されると（前進位置から後進位置、または後進位置から前進位置に操作されると）（ステップ−３）、制御装置３１は、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６の作動をそのまま維持し、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−４）。これにより、２速油圧クラッチ１６の動作はそのままで、前進側油圧クラッチ２１の動作から後進側油圧クラッチ２２の動作、または後進側油圧クラッチ２２の動作から前進側油圧クラッチ２１の動作へ切り換り、ホイールローダは２速のまま方向転換される。

次に、トランスミッション操作レバー６の操作により３速が選択されて走行しているときに、方向転換するよう操作されると（前進位置から後進位置、または後進位置から前進位置に操作されると）（ステップ−５）、まず速度検出装置３２により検出されたホイールローダの（現在の）車速とメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速と比較され（ステップ−６）、この車速が２速可能車速以下であった場合、制御装置３１は、３速クラッチ用ソレノイドバルブ１８を非作動（オフ）とし、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６を作動させ、同時に前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−７）。これにより、ホイールローダは３速から２速へシフトダウンされるとともに、方向転換される。なお、進行方向と逆方向の２速へシフトダウンした後は、アクセルの踏み込み具合により３速へシフトアップされる。

このように、ホイールローダの（現在の）車速が２速可能車速以下に低下すると、制御装置３１は、３速が選択されている速度段の２速へのシフトダウンと、ホイールローダの方向転換とを同時に実行するため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わる。

また、制御装置３１は、上記車速が制御装置３１のメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速を越えていた場合、３速クラッチ用ソレノイドバルブ１８を非作動（オフ）とし、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６を作動させる（ステップ−８）。これにより、３速から２速へシフトダウンされる。そして、車速が制御装置３１のメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速以下となると（ステップ−９）、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−１０）。これにより、ホイールローダは方向転換される。なお、２速へシフトダウンし進行方向と逆方向の方向転換された後は、アクセルの踏み込み具合により３速へシフトアップされる。

このように、ホイールローダの（現在の）車速が２速可能車速を超えていると、制御装置３１は、まず方向転換は行わずに、３速が選択されている速度段を２速へシフトダウンさせ、車速が２速可能車速以下となるのを待ってホイールローダの方向転換を行う。

次に、トランスミッション操作レバー６の操作により４速が選択されて走行しているときに、方向転換するよう操作されると（前進位置から後進位置、または後進位置から前進位置に操作されると）（ステップ−１１）、まず速度検出装置３２により検出されたホイールローダの（現在の）車速とメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速と比較され（ステップ−１２）、この車速が２速可能車速以下であった場合、制御装置３１は、４速クラッチ用ソレノイドバルブ２０を非作動（オフ）とし、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６を作動させ、同時に前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−１３）。これにより、ホイールローダは４速から２速へシフトダウンされるとともに、方向転換される。なお、進行方向と逆方向の２速へシフトダウンした後は、アクセルの踏み込み具合により４速へシフトアップされる。

このように、ホイールローダの（現在の）車速が２速可能車速以下に低下すると、制御装置３１は、４速が選択されている速度段の２速へのシフトダウンと、ホイールローダの方向転換とを同時に実行するため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わる。

また、制御装置３１は、上記車速が制御装置３１のメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速を越えていた場合、４速クラッチ用ソレノイドバルブ２０を非作動（オフ）とし、３速クラッチ用ソレノイドバルブ１８を作動させる（ステップ−１４）。これにより、４速から３速へシフトダウンされる。続いて３速クラッチ用ソレノイドバルブ１８を非作動（オフ）とし、２速クラッチ用ソレノイドバルブ１６を作動させる（ステップ−１５）。これにより、３速から２速へシフトダウンされる。そして、車速が制御装置３１のメモリ部３１Ａに設定されている２速可能車速以下となると（ステップ−１６）、前後進クラッチ用ソレノイドバルブ２３を逆に作動させる（ステップ−１７）。これにより、ホイールローダは方向転換される。なお、２速へシフトダウンし進行方向と逆方向の方向転換された後は、アクセルの踏み込み具合により４速へシフトアップされる。

このように、ホイールローダの（現在の）車速が２速可能車速を超えていると、制御装置３１は、まず方向転換は行わずに、４速が選択されている速度段を３速へシフトダウンさせ、続いて２速へシフトダウンさせ、車速が２速可能車速以下となるのを待ってホイールローダの方向転換を行う。

以上のように実施の形態によれば、ホイールローダの方向転換時において速度段が３速または４速（高速度段）であった場合、制御装置３１により方向転換時の速度段である３速または４速から２速へシフトダウンされるとともにホイールローダの方向転換が行われるため、強いエンジンブレーキが作動されて減速されるとともに進行方向と逆方向の駆動力が加わることとなり、したがって迅速な方向転換を行うことができる。

また方向転換時に、車速が２速可能車速以下であると、２速へシフトダウンされるとともにホイールローダの方向転換が行われるため、方向転換時に、クラッチの伝達トルク許容内でギヤチャンジが実行され、各アイドラギヤ５３，５５に対してかかるトルクにより破損する恐れを回避することができる。

なお、ホイールローダの方向転換時において速度段が３速または４速（高速度段）であった場合、制御装置３１は、ホイールローダに備えられている速度検出装置３２により検出されるホイールローダの（現在の）車速を確認し、この車速が２速可能車速を超えていると、３速または４速から通常のシフトダウンを２速まで行い、検出されているホイールローダの（現在の）車速が２速可能車速以下となった後、ホイールローダの方向転換を行うことにより、方向転換時に、各アイドラギヤ５３，５５に対して大きなトルクがかかり、破損する恐れを回避している。

なお、上記実施の形態では、制御装置３１のメモリ部３１Ａには、２速可能車速が設定されているが、前進時に２速で走行可能な速度（前進２速可能車速）、後進時に２速で走行可能な速度（後進２速可能車速）を別々に設定し、前進から後進へ方向転換するときは後進２速可能車速を車速との比較参照し、後進から前進へ方向転換するときは前進２速可能車速を車速との比較参照とするようにすることもできる。

また、上記実施の形態では、制御装置３１のメモリ部３１Ａには、２速可能車速が設定されているが、これに限ることはなく、他の速度段に設定された速度でとすることも可能である。

また、上記実施の形態では、ホイールローダの方向転換時において速度段が高速度段であった場合、制御装置３１により方向転換時の速度段が２速へシフトダウンされていたが、これに限ることはなく、他の低速度段へシフトダウンさせてもよい。

本発明の実施の形態におけるホイールローダの動力伝達図である。 同ホイールローダの制御構成図である。 同トランスミッションの構成を示す図である。 同方向転換時における各速度段の切り換えを示すフローチャート図である。

符号の説明

２ トランスミッション
１３ １速（１ＳＴ）油圧クラッチ
１５ ２速（２ＮＤ）油圧クラッチ
１７ ３速（３ＲＤ）油圧クラッチ
１９ ４速（４ＴＨ）油圧クラッチ
２１ 前進側（ＦＷＤ）油圧クラッチ
２２ 後進側（ＲＥＶ）油圧クラッチ

Claims (2)

1. 前進又は後進、及び複数の速度段に切換可能なクラッチを有するトランスミッションと、前記トランスミッションの切換を制御する制御装置とを備えた産業用車両であって、
   前記車両が前記トランスミッションの速度段が高速度段の状態で走行されているとき、前記車両の方向転換の操作が実行されると、前記制御装置は、前記トランスミッションを制御して、前記車両の前後進クラッチの切り換えと、前記速度段の前記方向転換される向きの２速へのシフトダウンとを同時に実行すること
   を特徴とする産業用車両。
2. 前記産業用車両は車両速度を検出する速度検出装置を備え、
   前記制御装置は、前記車両の方向転換の操作が実行されると、前記速度検出装置により検出されている車両速度を確認し、車両速度が所定の速度段が許容する車両速度を超えていると、前記速度段のシフトダウンを前記方向転換より先に行い、前記検出されている車両速度が前記許容する車両速度以下に低下すると、前記車両の前後進クラッチの切り換えと、前記速度段の前記方向転換される向きの２速へのシフトダウンとを同時に実行すること
   を特徴とする請求項１に記載の産業用車両。

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