JP2008275057A - Inching valve structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業車両に搭載されたパワーシフトトランスミッションのインチングバルブ構造に関し、特に、簡単な構造で以って温度補償に対する信頼性を向上させることができるインチングバルブ構造に関する。 The present invention relates to an inching valve structure for a power shift transmission mounted on an industrial vehicle, and more particularly to an inching valve structure that can improve the reliability of temperature compensation with a simple structure.
フォークリフトやストラドルキャリヤ等の荷役機械、或いはモータグレーダや自走式スクレーパ(モータスクレーパ)、ブルドーザ、車輪式トラクタショベル(ホイールローダ)等の建設土木機械などの産業車両においては、荷役動作等の作業を行いながらインチング走行を行うインチング装置が具備されている。インチング装置は、車両を微速で前進或いは後進させる走行制御を行う装置であり、産業車両における作業性を向上させたり、停止や発進、或いは方向転換を円滑にしたりするために用いられている。
インチング装置では、インチングペダル或いはブレーキペダルの踏み込み動作によりインチングバルブを制御してインチング走行を行うことが一般的である。
In industrial vehicles such as forklifts and straddle carriers, and other construction vehicles such as motor graders, self-propelled scrapers (motor scrapers), bulldozers, wheeled tractor excavators (wheel loaders) An inching device that performs inching traveling while performing is provided. The inching device is a device that performs traveling control for moving the vehicle forward or backward at a slow speed, and is used to improve workability in an industrial vehicle, or to smoothly stop, start, or change direction.
In an inching device, inching travel is generally performed by controlling an inching valve by depressing an inching pedal or a brake pedal.
図4に、インチング装置を備えたパワーシフトトランスミッションの一例を示す(特許文献1参照)。同図に示されるように、ポンプ51にてオイルパン52から油を吸い上げるとともに、レギュレータバルブ53によりポンプ吐出圧の調圧が行われる。アキュムレータバルブ54は、変速時のクラッチの係合を滑らかにするためのものである。
インチングペダル55は、インチングバルブ56を作動して、メイン油圧を減圧してクラッチ59、60の開放或いは、半クラッチ状態を可能にする。前進/中立/後進切換レバー58は、セレクタバルブ57を作動して前進クラッチ59又は後進クラッチ60にメイン油圧を送るか、両クラッチの油圧をドレンするかして各ポジションの切換を行う。
FIG. 4 shows an example of a power shift transmission provided with an inching device (see Patent Document 1). As shown in the figure, the
The
上記したインチングバルブの構造において、従来はインチングバルブのインチングピストン位置を機械的な力若しくは油圧によって制御していた。機械的にピストン位置を制御する場合、インチングペダル或いはブレーキペダルによりケーブルやリンク機構を介して機械的にピストン位置を制御するようになっている。一方、油圧によりピストン位置を制御する場合、インチングピストンと制御油室とを設け、制御油室の油圧を電磁弁のPWM制御等により可変に設定することによりピストン位置を制御していた。 In the inching valve structure described above, the inching piston position of the inching valve has been conventionally controlled by mechanical force or hydraulic pressure. When the piston position is mechanically controlled, the piston position is mechanically controlled via a cable or a link mechanism by an inching pedal or a brake pedal. On the other hand, when the piston position is controlled by oil pressure, an inching piston and a control oil chamber are provided, and the piston position is controlled by variably setting the oil pressure of the control oil chamber by PWM control of a solenoid valve or the like.
インチングバルブのピストン位置制御を油圧制御により行うようにしたインチングバルブ構造の一例を図5に示す(特許文献2参照)。このインチングバルブは、作動油を給排するための入口ポート3、出口ポート4、排油ポート5、6がバルブ本体2に形成されており、該バルブ本体2内にはインチングピストン7と、筒状のスプール弁体8とが摺動自在に嵌合されている。スプール弁体8は、内部に摺動自在に嵌合されたインナスプール弁体10を有する。インチングピストン7とスプール弁体8の一端面の間にはインチングスプリング13が介装されており、バルブ本体2とスプール弁体8との間にも対抗スプリング14が介装されている。
バルブ本体2とインチングピストン7とで仕切られた制御油室25には制御油路26が連通しており、この制御油路26の途中にはインチングペダルの踏み込み量に対応して制御油路内の油圧を調整する電磁弁27が介装されている。この電磁弁27にてインチングピストンへの圧力を調整することによりインチングスプリング13のスプリング力を変化させ、クラッチへ供給される油圧を可変に調圧するようになっている。
An example of an inching valve structure in which the piston position of the inching valve is controlled by hydraulic control is shown in FIG. 5 (see Patent Document 2). In this inching valve, an
A
また、特許文献3(特開平7−232576号公報)には、インチング走行機能を損なうことなく構造を簡素化したインチング装置について開示されている。これは、車両走行方向とブレーキペダルの踏み込み量を検出し、検出した電気信号に基づいて、作動油の方向及び流量を制御する比例電磁式セレクタバルブを備えた構成となっている。 Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-232576) discloses an inching device having a simplified structure without impairing the inching traveling function. This is configured to include a proportional electromagnetic selector valve that detects the vehicle traveling direction and the amount of depression of the brake pedal, and controls the direction and flow rate of hydraulic oil based on the detected electrical signal.
上記したように従来のインチング装置においては、インチングバルブのピストン位置を、機械的な力、若しくは特許文献2及び特許文献3に記載されるごとく油圧制御により調整し、クラッチ油圧を可変に調圧していた。
しかしながら、インチングバルブのピストン位置を機械的な力により制御する場合、インチングペダルとインチングバルブをケーブルやリンク機構により連結することとなり、これらの配置等に制約が発生し易く、インチングバルブやインチングペダルのレイアウトを自由に設定することができないという問題があった。また、インチングバルブにトランスミッションの振動が伝わり、調圧精度を維持することが困難であった。
また、インチングバルブのピストン位置を油圧により制御する場合、温度変化に対する補償を与えることが難しい。即ち、温度変化に対する油圧の変化は敏感であるため、調圧精度が低下したり、温度に応じて調整する必要があるなど制御が複雑化する惧れがある。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な構造で以って温度補償に対する信頼度の高い制御を可能としたインチングバルブ構造を提供することを目的とする。
As described above, in the conventional inching device, the piston position of the inching valve is adjusted by mechanical force or hydraulic control as described in
However, when the piston position of the inching valve is controlled by a mechanical force, the inching pedal and the inching valve are connected by a cable or a link mechanism. There was a problem that the layout could not be set freely. Further, transmission vibration is transmitted to the inching valve, and it is difficult to maintain pressure regulation accuracy.
In addition, when the piston position of the inching valve is controlled by oil pressure, it is difficult to compensate for temperature changes. That is, since the change of the oil pressure with respect to the temperature change is sensitive, there is a risk that the pressure adjustment accuracy may be lowered or the control may be complicated, such as the need to adjust according to the temperature.
Accordingly, in view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an inching valve structure that enables highly reliable control for temperature compensation with a simple structure.
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、バルブ本体内に、インチングピストンとこれに連係したスプール弁体とが摺動自在に嵌挿され、前記インチングピストンと前記スプール弁体との間にインチングスプリングが介装されるとともに前記スプール弁体と前記バルブ本体との間に対抗スプリングが介装されており、前記インチングピストンの軸方向位置に基づいて前記インチングスプリングによる前記スプール弁体への付勢力が設定され、該付勢力に応じて前記スプール弁体の位置が閉弁側若しくは開弁側に調整されることにより前進用若しくは後進用のクラッチに供給する作動油の流量を制御するようにしたインチングバルブ構造において、
前記インチングピストンの軸方向に対して直線的に作動するモータ、若しくは直線的に作動する作動機構を備えたモータからなる位置決めモータを備え、該位置決めモータの被駆動部が、前記インチングピストンのインチングスプリング当接面と反対側の一端面に直接連結され、電気的制御信号に基づいて前記位置決めモータにより前記インチングピストンの位置が可変に制御されるようにしたことを特徴とする。
Therefore, in order to solve such a problem, the present invention is configured such that an inching piston and a spool valve body linked to the inching piston are slidably inserted into the valve body, and the inching piston and the spool valve body are interposed between the inching piston and the spool valve body. An inching spring is interposed and a counter spring is interposed between the spool valve body and the valve body, and the inching spring is attached to the spool valve body based on the axial position of the inching piston. An urging force is set, and the flow rate of the hydraulic oil supplied to the forward or reverse clutch is controlled by adjusting the position of the spool valve body to the valve closing side or the valve opening side according to the urging force. Inching valve structure
A positioning motor comprising a motor that operates linearly with respect to the axial direction of the inching piston, or a motor that includes an operating mechanism that operates linearly, and a driven portion of the positioning motor is an inching spring of the inching piston It is directly connected to one end surface opposite to the contact surface, and the position of the inching piston is variably controlled by the positioning motor based on an electrical control signal.
さらにこれらの発明において、前記位置決めモータは、インチングペダルの踏み込み量を検出するインチング開度センサからの電気的制御信号に基づいて制御されることを特徴とする。
本発明によれば、インチングバルブのピストン位置を、インチングピストンに直接連結された(作動機構が介在する場合を含む)位置決めモータにより制御して、クラッチへ供給する作動油の流量制御(調圧)を行うようにしたため、従来の油圧式及び機械式に比べて構造を簡素化することができ、且つ温度補償に対する信頼度を向上させ、高精度で簡単な制御を可能としている。
Further, in these inventions, the positioning motor is controlled based on an electrical control signal from an inching opening degree sensor that detects a depression amount of an inching pedal.
According to the present invention, the piston position of the inching valve is controlled by the positioning motor directly connected to the inching piston (including the case where the operation mechanism is interposed), and the flow rate control (pressure regulation) of the hydraulic oil supplied to the clutch is performed. Therefore, the structure can be simplified as compared with the conventional hydraulic type and mechanical type, reliability for temperature compensation is improved, and high-precision and simple control is possible.
以上記載のごとく本発明によれば、インチングバルブの駆動手段として、インチングピストンに直結させた位置決めモータを用いたため、簡単な構造で以って、温度補償に対する信頼性の高いインチングバルブを提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, since the positioning motor directly connected to the inching piston is used as the driving means of the inching valve, an inching valve having high reliability with respect to temperature compensation is provided with a simple structure. Is possible.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施例に係るインチングバルブ構造を示す模式的な断面図、図2は本発明の実施例が適用されるトランスミッションの油圧回路を示す図、図3は本発明の実施例が具備するモータの一例を示す概略断面図である。
本実施例は、フォークリフトやストラドルキャリヤ等の荷役機械、或いはモータグレーダや自走式スクレーパ(モータスクレーパ)、ブルドーザ、車輪式トラクタショベル(ホイールローダ)等の建設土木機械などの産業車両に好適に適用され、この産業車両に搭載されたパワーシフトトランスミッションのインチングバルブ構造に関するものである。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an inching valve structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic circuit of a transmission to which the embodiment of the present invention is applied, and FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. It is a schematic sectional drawing which shows an example of the motor to comprise.
This embodiment is suitably applied to industrial vehicles such as forklifts and straddle carriers, etc., or construction engineering machines such as motor graders, self-propelled scrapers (motor scrapers), bulldozers, wheeled tractor excavators (wheel loaders). The present invention relates to an inching valve structure of a power shift transmission mounted on this industrial vehicle.
まず、図2を参照して、本実施例に係るインチングバルブ構造を具備したトランスミッションの油圧回路につき説明する。この油圧回路は、図4に示した回路と略同一である。尚、この油圧回路は一例であり、他の回路を有するトランスミッションにも本実施例のインチングバルブ構造が適用できることは勿論である。
図2に示されるように、油溜め30からギヤポンプ31によって吸い上げられる作動油は、油路40を介してメインレギュレータバルブ33に供給され、該メインレギュレータバルブ33にて吐出圧の調圧が行われる。メインレギュレータバルブ33にて調圧された作動油は、油路44を介してトルクコンバータに送られるとともに、油路42を介してインチングバルブ1に送られる。油路42上にはオリフィス43が設けられている。
さらに、メインレギュレータバルブ33からの作動油の一部は、油路41を介してアキュムレータバルブ34にも送られる。アキュムレータバルブ34は、変速時のクラッチの係合を円滑にするためのものである。
First, with reference to FIG. 2, the hydraulic circuit of the transmission provided with the inching valve structure according to the present embodiment will be described. This hydraulic circuit is substantially the same as the circuit shown in FIG. Note that this hydraulic circuit is an example, and the inching valve structure of this embodiment can of course be applied to a transmission having other circuits.
As shown in FIG. 2, the hydraulic oil sucked up by the
Further, a part of the hydraulic oil from the
インチングバルブ1は、不図示のインチングペダル(或いはブレーキペダル)からの電気的制御信号に基づいて位置決めモータを作動し、該モータに直結されたインチングピストンの位置を調整することによりセレクタバルブ35(クラッチ36、37)に供給されるメイン油圧を調圧するようになっている。
インチングバルブ1からの作動油は、セレクタバルブ35を介して前進用クラッチ36又は後進用クラッチ37に送られる。このインチングバルブ1では、インチングペダルの踏み込み量に応じてクラッチ36、37のうちの係合状態にある方の作動油を低下させ、開放或いは半クラッチ状態を実現する。インチングバルブ1の具体的構造については後述する。
セレクタバルブ35は、前進/中立/後進切換レバー(図4参照)の手動操作により作動し、前進クラッチ用回路46又は後進クラッチ用回路47へ作動油が送られる。尚、ここでは前進1速/後進1速のパワーシフトトランスミッションにつき説明するが、前進2速用、後進2速用などの多段変速を可能とした構成にも本実施例を適用可能である。この場合、セレクタバルブと前進/後進クラッチ36、37との間にシフトバルブ(図示略)を設け、電磁弁の開閉によりシフトバルブを作動させ、前進/後進クラッチ36、37に接続するメイン油圧回路46、47を切り替えるようにするとよい。
The
The hydraulic oil from the
The
次に、図1を参照して、本実施例に係るインチングバルブ構造につき説明する。
このインチングバルブ構造はバルブ本体2を有し、該バルブ本体2には、上流側の油路40に連通する入口ポート3と、下流側の油路42に連通する出口ポート4と、上記した油溜め30(図2参照)に夫々接続する2つの排油ポート5、6とが形成されている。
また、バルブ本体2には、インチングピストン7、及び筒状をなすスプール弁体8とが摺動自在に嵌合されている。該インチングピストン7は、バルブ本体2の一端側に形成されたシリンダ11内を摺動するように配置される。外周面に入口ポート3と出口ポート4とを連通させるか、或いは出口ポート4と排油ポート6とを連通させる環状溝9が形成されたスプール弁体8内には、インナスプール弁体10が摺動自在に嵌合されている。
Next, an inching valve structure according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
This inching valve structure has a
The
さらに本実施例では、前記バルブ本体2のシリンダ11側に面するインチングピストン7の一端面(図中、左側の端面)に、インチングピストン7の位置を調整する位置決めモータ12が接続されている。
前記位置決めモータ12は、インチングピストン7の軸方向に対して直線的に作動するモータ、若しくは直線的に作動する作動機構を備えたモータからなる。
リニア駆動する高精度のモータとしては、例えば超音波モータが好適に用いられる。また、作動機構を備えたモータとしては、例えばステッピングモータやサーボモータが好適に用いられる。この作動機構は、回転運動を直線運動に変換する機構であり、ラック・ピニオン機構、ボールねじ機構などが挙げられる。
前記位置決めモータ12の被駆動部12’は、直線的に往復動するごとく作動する。該被駆動部12’は、インチングピストン7のインチングスプリング当接面と反対側の一端面(図中、左側の端面)に直接連結される。
Further, in this embodiment, a
The
For example, an ultrasonic motor is preferably used as the high-precision motor that linearly drives. Moreover, as a motor provided with the operation mechanism, for example, a stepping motor or a servo motor is preferably used. This operating mechanism is a mechanism that converts rotational motion into linear motion, and examples thereof include a rack and pinion mechanism and a ball screw mechanism.
The driven
この位置決めモータ12は、図中矢印方向の直線運動力を発生し、インチングピストン7の軸方向位置を所定位置に設定する。このとき、インチングペダル(或いはブレーキペダル)の踏み込み量をインチング開度センサにより検出し、該インチング開度センサからの電気的制御信号に基づいて位置決めモータ12を駆動させるようになっている。これにより、位置決めモータ12に連結したインチングピストン7は、踏み込み量に応じた所定位置に可変に制御される。図3に位置決めモータ12の一例を示す。同図に示されるように、該モータ12は有底円筒状のケーシング121を備え、該ケーシング121内に、ブラシが収容されたブラシホルダ122と、ブラシの内周側に配置されたコンミテータ123と、コイルを有するコア124と、該コアの外周側に設置されたマグネット125とが配設されている。そして、制御回路(不図示)に基づいてブラシに給電され、ブラシからコンミテータ123を介してコア124のコイルに電流が流れ、マグネット125の磁束によりコア124が回転駆動される。この回転力は不図示のシャフトに伝達され、該シャフトから上記した差動機構を介して直線運動を発生させる。この直線運動を用い、インチングピストン7にて所定の移動量を得るには、インチング開度センサからの電気的制御信号を受けた制御回路にて給電量を制御することにより行われる。
The
外周面が一方の排油ポート5に臨むインチングピストン7とスプール弁体8の一端面との間には、所定のスプリング力を有するインチングスプリング13が介装されており、バルブ本体2の他端側(図中、右側)とインナスプール弁体10との間にも、このインナスプール弁体10をインチングピストン7の他端面に付勢する対抗スプリング14が介装されている。
また、インナスプール弁体10の中央部には、バルブ本体2の他端側とスプール弁体8の他端側とで囲まれた調圧油室15に臨む油穴16が形成されている。この油穴16の一端側にはスプール弁体8の一端側に形成された油穴17を介して前記排油ポート6に連通し得る排油用油穴18が形成され、又、この油穴16の途中にはスプール弁体8の中央部に形成された環状溝9に臨む油穴19を介して、前記入口ポート3か、或いは出口ポート4に連通し得る調整用油穴20が形成されている。
An inching
An
上記したインチングバルブ1における作用を説明する。
運転者がインチングペダルを踏み込まない状態においては、位置決めモータ12によりインチングピストン7がバルブ本体2の右側に位置するように設定される。このとき、スプール弁体8はインチングピストン7とともにバルブ本体2の右側に付勢され、インナスプール弁体10は対抗スプリング14のスプリング力によってインチングピストン7の他端面に付勢された状態となっている。この結果、上流側油路40に接続する入口ポート3と、下流側油路42に接続する出口ポート14とが環状溝9を介して連通状態にあり、下流側油路42からの低ライン圧が油路42及び前セレクタバルブ35(図2参照)を介してクラッチ36、37側に供給される一方、調圧油室15内は油穴16及び排油用油穴18、油穴17を介して排油ポート6に連通した状態となっている。
The operation of the inching
In a state where the driver does not depress the inching pedal, the
この状態から、運転者がインチングペダルを踏み込むと、インチング開度センサ(図示略)がその開度を検出して電気的制御信号に変換し、この制御信号を位置決めモータ12に送る。該位置決めモータ12は制御信号に基づいて駆動し、インチングピストン7を踏み込み量に応じて最右端から左側に向けて移動させる。そして、インチングスプリング13、対抗スプリング14のスプリング力により、インナスプール弁体10の他端側に形成した環状のばね受け部21がスプール弁体8の内周面に形成した段部22に当接するまで、インチングピストン7とインナスプール弁体10とが移動する。この結果、調圧油室15が油穴16及び調整用油穴20、油穴19を介して入口ポート3に連通状態となり、低ライン圧が調圧油室15内にも供給される。
When the driver depresses the inching pedal from this state, an inching opening degree sensor (not shown) detects the opening degree and converts it into an electrical control signal, which is sent to the
ここから、さらにインチングペダルが踏み込まれると、位置決めモータ12によりインチングピストン7がさらに左側に移動し、これによりスプール弁体8も同時に左側に移動する。この結果、インチングペダルの踏み込み量の変化に応じてスプール弁体8が入口ポート3を塞ぎ得る状態になると同時に環状溝9を介して出口ポート4と排油ポート6とが連通し得る状態となり、クラッチ36、37側に供給されていた作動油がセレクタバルブ35及び油路42を介して排出される。このようにして、インチングペダルの踏み込み量に応じた位置決めモータ12によるインチングピストン7の位置と、インチングスプリング13のスプリング力に比例した油圧に作動油が調圧されることにより、半クラッチ状態からクラッチ36、37が完全に開放される等の制御が行われる。
尚、上記した各種スプール、スプリング、油路等の構成はこれに限定されるものではなく、他の構成に、本実施例に係る位置決めモータ機構を適用することも可能である。
From this point, when the inching pedal is further depressed, the inching piston 7 is further moved to the left by the
The configurations of the various spools, springs, oil passages and the like described above are not limited to this, and the positioning motor mechanism according to the present embodiment can be applied to other configurations.
本実施例によれば、インチングバルブ1のピストン位置を、インチングピストン7に直接連結された(作動機構が介在する場合を含む)位置決めモータにより制御して、クラッチへ供給する作動油の流量制御(調圧)を行うようにしたため、従来の油圧式及び機械式に比べて構造を簡素化することができ、且つ温度補償に対する信頼度を向上させ、高精度で簡単な制御を可能としている。
According to the present embodiment, the piston position of the inching
1 インチングバルブ
2 バルブ本体
3 入口ポート
4 出口ポート
5、6 排油ポート
7 インチングピストン
8 スプール弁体
10 インナスプール弁体
11 シリンダ
12 位置決めモータ
13 インチングスプリング
14 対抗スプリング
33 メインレギュレータバルブ
34 アキュムレータバルブ
35 セレクタバルブ
38 トルクコンバータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記インチングピストンの軸方向に対して直線的に作動するモータ、若しくは直線的に作動する作動機構を備えたモータからなる位置決めモータを備え、該位置決めモータの被駆動部が、前記インチングピストンのインチングスプリング当接面と反対側の一端面に直接連結され、電気的制御信号に基づいて前記位置決めモータにより前記インチングピストンの位置が可変に制御されるようにしたことを特徴とするインチングバルブ構造。 An inching piston and a spool valve body linked to the inching piston are slidably fitted in the valve body, an inching spring is interposed between the inching piston and the spool valve body, and the spool valve body A counter spring is interposed between the valve main body, and a biasing force to the spool valve body by the inching spring is set based on an axial position of the inching piston, and the spool according to the biasing force is set. In the inching valve structure in which the flow rate of the hydraulic oil supplied to the forward or reverse clutch is controlled by adjusting the position of the valve body to the valve closing side or the valve opening side.
A positioning motor comprising a motor that operates linearly with respect to the axial direction of the inching piston, or a motor that includes an operating mechanism that operates linearly, and a driven portion of the positioning motor is an inching spring of the inching piston An inching valve structure characterized in that it is directly connected to one end surface opposite to the contact surface, and the position of the inching piston is variably controlled by the positioning motor based on an electrical control signal.
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