JP3741729B2 - パワーシフト変速機用の電気油圧式制御機構 - Google Patents

Description

本発明は、特に作業機械におけるパワーシフト変速機用の電気油圧式制御機構であって、外部の圧力媒体源からのライン圧によって操作可能な複数の切替え部材を備えており、圧力媒体源と切替え部材との間に複数のシフトバルブが配置されていて、これらのシフトバルブがそれぞれパイロット圧を介して操作可能である形式のものに関する。
例えばショベルローダのような作業用機械においてはパワーシフト変速機もしくはグループ変速機が用いられており、この変速機は一般に走行方向選択用の複数の切替え部材と共に、変速比、即ち前進走行用の種々の速度範囲もしくは変速段を選定することができる付加的な複数の切替え部材をも備えている。このような変速機を作業用機械もしくは車両に可能な限りフレキシブルに配置できるようにするために、切替え部材は遠隔制御可能に、即ち、リンク機構の代わりにケーブル接続によって制御可能であるように構成される。
このため、実地に供用されている公知のパワーシフト変速機用の変速機制御機構は電気油圧式の信号変換器を備えていて、この信号変換器においては、電気的に１つの主制御スイッチを介して制御可能な複数の油圧・機械式の構成部材が用いられる。
このような公知の電気油圧式の信号変換器はたしかにコスト的に極めて有利といえる利点を有している。というのは、多くの場合主機能用の付加的なセンサ機構を省略できるからである。従って、このような形式の変速機制御機構は特に低コストシステム用として適している。
しかしながら、この公知の電気油圧式信号変換器を備えた変速機制御機構は次の点で著しい難点を有している。即ち、例えば１つのシフトバルブのような相応のシフト部材が働く際には常に付属の切替え部材が操作され、しかも、シフトバルブが運転者によって操作されたか又は例えば短絡のような思わぬ作動トラブルの結果操作されたかには全く関係無く操作されるという点である。
作動トラブルの場合には、既に操作された変速段切替え部材に加えてさらに別の切替え部材が操作されるということもあり得る。その結果は変速機の損傷を招くと共に、運転状態や路面状態の次第によっては車両挙動の不安定や事故の危険につながりかねない。
このような電気油圧式信号変換器を備えた公知の変速機制御機構の難点を回避するものとして、相応のソフトウエアを一体化した１つの電子制御器を介して信号解析をする包括的なセンサ機構を付加的に備えた変速機制御機構も知られている。
しかしながらこのような電子システムは大掛かりで著しいコスト増となる。
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電気油圧式制御機構において、その変速機制御機構を、構造的に簡単な形態にも拘らず、切替え部材の操作が運転者の意図でなされたかどうかを識別できるように構成することである。
このような課題を本発明は次のようにして解決した。すなわち、３つの切替え部材の各１つが、３つのシフトバルブのうちの２つが操作され、かつ他の１つのシフトバルブが操作されない特定された切替え状態の際に操作可能であるように構成されているのである。
１つの切替え部材を操作もしくは切り替えできるようにするためには、３つのシフトバルブのうちの２つが同時に操作されねばならず、かつ他の１つのシフトバルブが操作されないままでなければならないということにより、本発明による電気油圧式制御機構は、切替えミスもしくは思わぬ切替え部材操作を十分阻止することができて、それらを原因とした変速機への損傷作用が防止されるか又は著しく軽減されるという利点をもたらす。
切り替えミスの防止により運転中の安全性も著しく向上する。
さらに、元々必要とするシフトバルブおよび方向制御部材が用いられるだけなので、構造形態が特に簡単でコスト的にも有利であるという利点も得られる。
別の利点ならびに有利な実施態様については請求の範囲の実施態様項ならびに次に詳述する図示の実施例に示す通りである。
図面は、３つの切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３を備えたパワーシフト変速機用の電気油圧式制御機構の回路図である。
この電気油圧式制御機構は３つのシフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３を備えている。これらのシフトバルブは、切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３とこれら切替え部材を操作するために加圧されたライン圧を供給する外部の圧力媒体源１との間に直列に配置されている。
ライン圧は、シフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３の位置次第で、圧力導管２を介して圧力媒体源１からシフトバルブＳＶ１へ、このシフトバルブＳＶ１から圧力導管３又は別の圧力導管４を介してシフトバルブＳＶ２へ、このシフトバルブＳＶ２から３つの圧力導管５、６、７の内の１つを介してシフトバルブＳＶ３へ、さらにこのシフトバルブＳＶ３から圧力導管８を介して切替え部材ＳＥ３へ、又は圧力導管９を介して切替え部材ＳＥ２へ、又は圧力導管１０を介して切替え部材ＳＥ１へと導かれる。
シフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３は、外部の別の圧力媒体源１１から供給されるパイロット圧を介してシフト可能である。このためパイロット圧は圧力導管１２および各１つの中間接続されたラインフィルタ１３を介して制御弁Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３へ導かれる。３つの制御弁はそれぞれ圧力導管１４、１５、１６を介してシフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３の１つに接続されている。
シフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３を操作するためにはそれぞれ付属する制御弁Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が電気パルスを介して制御される。制御弁自体の操作は、例えば作業機械の運転者が押しボタンによる変速段選択のために電気パルスの形の制御信号を制御弁Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３へ送ることによって遠隔制御式になされる。
以下に図示の実施例の作用形式を説明する。
この電気油圧式制御装置の原理は次の点にある。すなわち、３つのシフトバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３の内で一定の数がシフトされて一定の数は操作されない特定された切替え状態が生じた場合にはじめて、そのつど切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３の１つが操作されるという点である。図示の実施例においては、このように特定された切替え状態は、２つの操作されたシフトバルブと１つの操作されないシフトバルブとの組み合わせが生じている場合である。切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３の１つを操作するためには２つのシフトバルブが操作されて、１つのシフトバルブは操作されないままでなければならないが、この場合操作される２つのシフトバルブの組み合わせによって３つの切替え部材の内いずれが切り替えられるかが決まる。シフトバルブがたんに１つだけ操作されたり、３つすべてが操作されたり、あるいはいずれのシフトバルブも操作されないという場合は、中立位置に設定されている。
図示の切替え状態の場合、油圧媒体は加圧されたライン圧を受けて外部の圧力媒体源１から圧力導管２を介してシフトバルブＳＶ１の入り口１７へ流れている。圧力媒体はシフトバルブＳＶ１内で入り口１７から出口１８へ、次いで圧力導管４を介してシフトバルブＳＶ２へ流れ、ここにおいて閉ざされた入り口１９に当たる。シフトバルブＳＶ２が制御弁Ｙ２を介して操作されない場合、圧力媒体の流れはここで止められる。
この状態でシフトバルブＳＶ２が操作されると、このシフトバルブ内に入り口１９と圧力導管７へ通ずる出口２０との接続路が開放され、これによって圧力媒体はシフトバルブＳＶ２内から圧力導管７を介してシフトバルブＳＶ３へ流れることができる。圧力媒体流は閉ざされた入り口２１で止められる。シフトバルブＳＶ３が操作されない限り、この圧力媒体は切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３のいずれへも流れることができず、変速機制御は中立位置へ切り替わる。というのは、シフトバルブが１つだけ、すなわちシフトバルブＳＶ２だけが操作されたからである。
このシフトバルブＳＶ２と同時にシフトバルブＳＶ３も制御弁Ｙ３を介して操作されると、シフトバルブＳＶ３内で入り口２１と出口２２との接続路が開放され、圧力媒体は圧力導管１０を介して切替え部材ＳＥ１へ流れてこの切替え部材を操作する。
バリエーションの１つとして、シフトバルブＳＶ２およびシフトバルブＳＶ３に加えてシフトバルブＳＶ１も制御弁Ｙ１を介して操作された場合、圧力媒体は圧力導管３を介してシフトバルブＳＶ２の入り口２３へ、次いで出口２４から圧力導管６を介してシフトバルブＳＶ３のこの場合閉ざされている入り口２５まで流れる。圧力媒体流はこの入り口２５で止められる。かくして３つの切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３のいずれへの圧力媒体の流れも不可能である。このように３つのシフトバルブすべてが操作されたケースでは、変速機制御が中立位置となる。
これに対して、図示の切り替え状態での別の切り替え操作としてシフトバルブＳＶ１が操作され、圧力媒体が圧力導管３を介してシフトバルブＳＶ２の入り口２３へ導かれ、しかもこの場合シフトバルブＳＶ２が操作されないままであると、圧力媒体はシフトバルブＳＶ２の出口２６から圧力導管５を介してシフトバルブＳＶ３の最初閉ざされていた入り口２７へ流れることができる。運転者が押しボタンによりシフトバルブＳＶ１と並んでシフトバルブＳＶ３をも制御弁Ｙ３を介して操作すると、シフトバルブＳＶ３内でその出口２８への接続路の開放が生じ、これによって圧力媒体は圧力導管９を介して切替え部材ＳＥ２へ導かれてこの切替え部材を操作する。
別のバリエーションとして、シフトバルブＳＶ１およびＳＶ２が操作されると、圧力媒体はシフトバルブＳＶ１、圧力導管３、シフトバルブＳＶ２、圧力導管６を介してシフトバルブＳＶ３へ導かれる。シフトバルブＳＶ３は図示の操作されてない状態では入り口２５から出口２９への接続路が開放状態であり、この出口２９から圧力媒体は圧力導管８を介して切替え部材ＳＥ３へ導かれてこの切替え部材を操作する。
以上の説明から分かるように、切替え部材ＳＥ１は、２つのシフトバルブＳＶ２およびＳＶ３が操作されてシフトバルブＳＶ１は図示の操作されないままの状態の時にのみ操作することができる。切替え部材ＳＥ２の操作のためには２つのシフトバルブＳＶ１およびＳＶ３が操作されねばならないし、切替え部材ＳＥ３の操作のためには２つのシフトバルブＳＶ１およびＳＶ２が操作されねばならない。これに対して、シフトバルブが１つだけ又は３つすべて操作された場合や１つも操作されない場合、変速機は中立位置を占める。
操作された位置の１つが不全になると、いかなる場合でも中立位置に変わる。
切替え部材ＳＥ１、ＳＥ２，ＳＥ３の１つを操作するためにはシフトバルブが２つ操作されるという特定の切り替え状態が生じていなければならないので、思わぬ切り替えミスならびにシフトバルブ操作時の中立位置から変速段への思わぬシフトを阻止することができる。
このような変速機制御によって、変速機の絶対的な中立状態を設定することができる。
符号の説明
１ 圧力媒体源
２ 圧力導管
３ 圧力導管
４ 圧力導管
５ 圧力導管
６ 圧力導管
７ 圧力導管
８ 圧力導管
９ 圧力導管
１０ 圧力導管
１１ 圧力媒体源
１２ 圧力導管
１３ ラインフィルタ
１４ 圧力導管
１５ 圧力導管
１６ 圧力導管
１７ シフトバルブＳＶ１の入口
１８ シフトバルブＳＶ１の出口
１９ シフトバルブＳＶ２の入口
２０ シフトバルブＳＶ２の出口
２１ シフトバルブＳＶ３の入口
２２ シフトバルブＳＶ３の出口
２３ シフトバルブＳＶ２の入口
２４ シフトバルブＳＶ２の出口
２５ シフトバルブＳＶ３の入口
２６ シフトバルブＳＶ２の出口
２７ シフトバルブＳＶ３の入口
２８ シフトバルブＳＶ３の出口
２９ シフトバルブＳＶ３の出口
ＳＥ１ 切替え部材
ＳＥ２ 切替え部材
ＳＥ３ 切替え部材
ＳＶ１ シフトバルブ
ＳＶ２ シフトバルブ
ＳＶ３ シフトバルブ
Ｙ１ 制御弁
Ｙ２ 制御弁
Ｙ３ 制御弁

Claims (5)

1. パワーシフト変速機用の電気油圧式制御機構であって、外部の圧力媒体源（１）からのライン圧によって操作可能な３つの切替え部材（ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）を備えており、圧力媒体源と切替え部材との間に３つのシフトバルブ（ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３）が配置されていて、これらのシフトバルブがそれぞれパイロット圧を介して操作可能である形式のものにおいて、
   切替え部材（ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３）の各１つを操作するために、３つのシフトバルブ（ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３）のうちの２つが同時に操作されるとともに、他の１つのシフトバルブ（ＳＶ１又はＳＶ２又はＳＶ３）が操作されないままであることが必要とされることを特徴とする、電気油圧式制御機構。
2. 中立位置が、３つのシフトバルブ（ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３）のすべてが同時に操作されるか又は１つだけ操作されるか又は１つも操作されないことによって特定されていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の電気油圧式制御機構。
3. 第１の切替え部材（ＳＥ１）が第２および第３のシフトバルブ（ＳＶ２およびＳＶ３）の操作によって、第２の切替え部材（ＳＥ２）が第１および第３のシフトバルブ（ＳＶ１およびＳＶ３）の操作によって、第３の切替え部材（ＳＥ３）が第１および第２のシフトバルブ（ＳＶ１およびＳＶ２）の操作によって、それぞれ操作可能であることを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記載の電気油圧式制御機構。
4. シフトバルブ（ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３）を操作するためのパイロット圧が制御弁（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３）を介して制御可能であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の電気油圧式制御機構。
5. 制御弁（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３）が個々に電気パルスを介して制御可能であることを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の電気油圧式制御機構。

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