JP5247167B2 - 作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は作業車両に関する。
作業車両においては、エンジンからの駆動力は、クラッチ、駆動軸、ギアなどを介して左右の駆動輪に伝達される。これにより、駆動輪が回転駆動され、車両が走行することができる。
例えば、特許文献1に記載の作業車両では、エンジンからの駆動力は、トルクコンバータ、トランスミッション、トランスファを介して横軸に伝達される。横軸は、車両の進行方向に垂直な駆動軸である。トランスファは、第1ベベルギアと第2ベベルギアとを有している。第1ベベルギアは、トランスミッションの出力軸に連結される。第2ベベルギアは、第1ベベルギアと噛み合っており、横軸に連結される。トランスファは、これらのベベルギアにより、エンジンの駆動力の伝達方向を変換して横軸に伝達する。横軸に伝達された駆動力は、左ステアリングクラッチ、左ブレーキを介して左駆動輪に伝達される。また、横軸に伝達された駆動力は、右ステアリングクラッチ、右ブレーキを介して右駆動輪に伝達される。そして、左右のステアリングクラッチおよび左右のブレーキが制御されることにより、直進走行、右旋回走行、左旋回走行などが行われる。
特開2000−142455号公報
しかし、上記のような作業車両では、第1ベベルギアの歯と第2ベベルギアの歯とが打ち合わされることにより、大きな音(以下、「歯打ち音」と呼ぶ)が発生することがある。例えば、車両の前進と後進とが切り替えられる場合には、第1ベベルギアの回転方向が切り替えられる。この場合、バックラッシュにより第1ベベルギアの歯が第2ベベルギアの歯を強打する。これにより、歯打ち音が発生する。この歯打ち音は、作業車両を操作するオペレータにとって不快なものであるため、歯打ち音を抑えることが望まれている。
本発明の課題は、不快な歯打ち音を抑えることができる作業車両を提供することにある。
第1発明に係る作業車両は、エンジンと、前進用クラッチと、後進用クラッチと、第1ギアと、第2ギアと、右駆動輪および左駆動輪と、右ステアリングクラッチと、左ステアリングクラッチと、制御部とを備える。前進用クラッチは、係合状態と非係合状態とに切り替え可能である。後進用クラッチは、前進用クラッチが係合状態である場合には非係合状態にされ、前進用クラッチが非係合状態である場合には係合状態にされる。第1ギアは、前進用クラッチが係合状態である場合に、エンジンからの駆動力によって回転駆動される。第1ギアは、後進用クラッチが係合状態である場合には、前進用クラッチが係合状態である場合とは逆方向に回転駆動される。第2ギアは、第1ギアと噛合する。右駆動輪および左駆動輪は、第2ギアからの駆動力により回転駆動されることにより、車両を走行させる。右ステアリングクラッチは、係合状態と非係合状態とに切り替え可能であり、係合状態において第2ギアからの駆動力を右駆動輪に伝達する。左ステアリングクラッチは、係合状態と非係合状態とに切り替え可能であり、係合状態において第2ギアからの駆動力を左駆動輪に伝達する。制御部は、前進用クラッチおよび後進用クラッチのうちの一方のクラッチの係合開始前に、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態とする。制御部は、少なくとも前記一方のクラッチの係合開始時点において、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態に維持する。
この作業車両では、前記一方のクラッチが非係合状態から係合状態に切り換えられると、エンジンからの駆動力が前記一方のクラッチを介して第1ギアに伝達される。これにより、第1ギアが所定の方向に回転する。また、第1ギアが回転することにより、第2ギアが回転する。そして、右ステアリングクラッチが係合状態である場合には、第2ギアからの駆動力が右駆動輪に伝達され、右駆動輪が回転する。また、左ステアリングクラッチが係合状態である場合には、第2ギアからの駆動力が左駆動輪に伝達され、左駆動輪が回転する。
ここで、この作業車両では、前記一方のクラッチの係合開始時点においては、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチが非係合状態に維持される。前記一方のクラッチの係合開始時点には、前記一方のクラッチの出力軸が回転し始め、これに伴って第1ギアが回転を開始する。すると、第1ギアの歯と第2ギアの歯とが衝突して、歯打ち音が発生する。しかし、この時点において、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチは非係合状態にされている。このため、駆動力の伝達経路における右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチより下流側には、歯打ち音が伝達され難くなる。これにより、この作業車両では、オペレータに聞こえる不快な歯打ち音を抑えることができる。
また、この作業車両では、前進用クラッチ後進用クラッチとが、それぞれ係合状態と非係合状態とに切り換えられることによって、第1ギアの回転方向を切り換えることができる。これにより、車両の前進と後進とを切り換えることができる。そして、車両の前進と後進とが切り換えられる際に第1ギアと第2ギアとにおいて生じる歯打ち音を抑えることができる。
発明に係る作業車両は、第発明の作業車両であって、操作部材をさらに備える。操作部材は、オペレータによって操作され、前進用クラッチ後進用クラッチとの切り替えを指示するための部材である。そして、制御部は、操作部材から前進用クラッチ後進用クラッチとを切り替える操作信号を受けたときに、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態とする。
この作業車両では、操作部材が操作されると、操作部材からの操作信号に基づいて前進用クラッチ後進用クラッチとの切換が行われる。このため、操作部材からの操作信号を受けた時に、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態とすることにより、前進用クラッチまたは後進用クラッチの係合開始時点において、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態に維持することができる。
発明に係る作業車両は、第2発明の作業車両であって、制御部は、操作部材から前進用クラッチ後進用クラッチとを切り替える操作信号を受けた時点から所定時間が経過したときに、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態とする。
この作業車両では、操作部材が操作されると、操作部材からの操作信号に基づいて前進用クラッチ後進用クラッチとの切換が行われる。ここで、前進用クラッチ後進用クラッチとの切換は、操作部材が操作されたときに瞬時に完了するわけではなく、僅かなタイムラグが存在する。このため、制御部が操作部材からの操作信号を受けた時から所定時間が経過した時に、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを非係合状態にすることにより、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチが非係合状態に維持される時間を短くすることができる。
発明に係る作業車両は、第1発明から第発明のいずれかの作業車両であって、制御部は、前記一方のクラッチの係合開始時点後であり且つ前記一方のクラッチの係合完了前に、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチを係合状態に戻す。
この作業車両では、前記一方のクラッチの係合開始時点後であり且つ前記一方のクラッチの係合完了前には、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチが係合状態に戻される。これにより、エンジンからの駆動力が右駆動輪および左駆動輪に十分に伝達され、車両が走行することができる。
本発明に係る作業車両では、第1ギアの歯と第2ギアの歯とが衝突して、歯打ち音が発生する際には、右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチは非係合状態にされている。このため、駆動力の伝達経路における右ステアリングクラッチおよび左ステアリングクラッチより下流側には、歯打ち音が伝達され難くなる。これにより、この作業車両では、オペレータに聞こえる不快な歯打ち音を抑えることができる。
本発明の一実施形態に係る作業車両1の概略システム構成図を図1に示す。この作業車両1は、例えばブルドーザであり、車両の前部に設けられたブレード(図示せず)により、土押し等の作業を行うことができる。
〔動力伝達系統の構成〕
この作業車両1では、エンジン2からの駆動力は、ダンパ3、PTO4を介してトルクコンバータ5に伝達される。トルクコンバータ5の出力軸は、トランスミッション6の入力軸に連結されており、トルクコンバータ5からトランスミッション6に駆動力が伝達される。トランスミッション6から出力された駆動力は、第1ベベルギア7および第2ベベルギア8を介して、横軸9に伝達される。横軸9に伝達された駆動力は、左ステアリングクラッチ11および左終減速装置13を介して、左スプロケット15(左駆動輪)に伝達される。また、横軸9に伝達された駆動力は、右ステアリングクラッチ12および右終減速装置14を介して、右スプロケット16(右駆動輪)に伝達される。各スプロケット15,16には履帯17,18が巻回されている。このため、スプロケットが回転駆動されると、履帯17,18が駆動され、これにより作業車両1が走行する。
ここで、トランスミッション6は、前進用クラッチ21(第1クラッチ、第2クラッチ)、後進用クラッチ22(第1クラッチ、第2クラッチ)、及び、複数の変速用クラッチ23−25を有している。変速用クラッチ23−25には、第1速用クラッチ23、第2速用クラッチ24、第3速用クラッチ25がある。これらのクラッチ21−25は、油圧によって係合状態と非係合状態とに切替可能な油圧クラッチである。クラッチ21−25は、油圧ポンプからの圧油を供給されることによって係合状態となる。また、クラッチ21−25は圧油を排出されることによって非係合状態となる。これらのクラッチ21−25への圧油の供給・排出は、トランスミッション操作弁26によって制御される。トランスミッション操作弁26は、後述する制御部10からの指令信号によって制御される。
前進用クラッチ21、後進用クラッチ22は、車両の前進・後進を切り換えるためのクラッチである。前進用クラッチ21が係合状態にされる場合には、後進用クラッチ22は非係合状態にされる。また、後進用クラッチ22が係合状態にされる場合には、前進用クラッチ21は非係合状態にされる。
第1速用クラッチ23、第2速用クラッチ24、第3速用クラッチ25は、変速比の異なる複数のギア列にそれぞれ対応して設けられている。そして、これらのクラッチ23−25のうちのいずれかが選択されて係合状態とされることにより、トランスミッションの速度段が切り替えられる。この作業車両1では、前進・後進のそれぞれにおいて3段階の変速が可能となっている。
トランスミッション6から出力された駆動力は、第1ベベルギア7および第2ベベルギア8において伝達方向を変換されて横軸9に伝達される。第1ベベルギア7は、前進用クラッチ21および後進用クラッチ22のいずれか一方が係合状態であり且つ複数の変速用クラッチ23−25のいずれか1つが係合状態である場合に、エンジン2からの駆動力によって回転駆動される。第1ベベルギア7は、後進用クラッチ22が係合状態である場合には、前進用クラッチ21が係合状態である場合とは逆方向に回転駆動される。また、前進用クラッチ21および後進用クラッチ22の両方が非係合状態である場合には、第1ベベルギア7には駆動力が伝達されず、第1ベベルギア7は停止している。第2ベベルギア8は、第1ベベルギア7と噛合しており、第1ベベルギア7の回転に伴って回転する。
右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11は、油圧によって係合状態と非係合状態とに切替可能な油圧クラッチである。これらのステアリングクラッチ11,12は、圧油を供給されることによって係合状態となる。また、ステアリングクラッチ11,12は圧油を排出されることによって非係合状態となる。これらのステアリングクラッチ11,12への圧油の供給・排出は、ステアリングクラッチ操作弁27,28によって制御される。ステアリングクラッチ操作弁27,28は、制御部10からの指令信号によって制御される。右ステアリングクラッチ12が係合状態である場合には、第2ベベルギア8からの駆動力が右スプロケット16に伝達される。左ステアリングクラッチ11が係合状態である場合には、第2ベベルギア8からの駆動力が左スプロケット15に伝達される。
また、駆動力の伝達経路において、左ステアリングクラッチ11と左終減速装置13との間には左ブレーキ31が設けられている。左ブレーキ31は、左スプロケット15の回転を制動することができる。また、右ステアリングクラッチ12と右終減速装置14との間には右ブレーキ32が設けられている。右ブレーキ32は、右スプロケット16の回転を制動することができる。これらのブレーキ31,32は、油圧によって制動状態と非制動状態とに切り換えられる。また、ブレーキ31,32への圧油の供給・排出は、ブレーキ操作弁33,34によって制御される。ブレーキ操作弁33,34は、制御部10からの指令信号によって制御される。
この作業車両1では、右ステアリングクラッチ12、右ブレーキ32、左ステアリングクラッチ11、左ブレーキ31が制御されることによって、左右の旋回動作を制御することができる。例えば、右ステアリングクラッチ12が非係合状態にされ且つ右ブレーキ32が制動されている状態において、左スプロケット15が回転駆動されると、作業車両1は右方向に旋回する。また、左ステアリングクラッチ11が非係合状態にされ且つ左ブレーキ31が制動されている状態において、右スプロケット16が回転駆動されると、作業車両1は左方向に旋回する。
〔操作部40および制御部10の構成〕
この作業車両1は、オペレータによって操作されることにより作業車両1に各種の動作を行わせるための操作部40が備えられている。操作部40は、図示しない運転室に内装されている。操作部40による操作内容は、操作信号として制御部10へ送られる。操作部40は、変速用操作部材41、走行用操作部材42などを有する。
変速用操作部材41は、トランスミッション6の速度段の切替を指示するためのものである。上述したように、この作業車両1では、第1速から第3速までの速度段の切替が可能であり、オペレータは変速用操作部材41を操作することにより、手動で速度段の切替を行うことができる。
走行用操作部材42は、作業車両1の前進・後進の切り換え、直進・旋回の切換を指示するためのものである。
制御部10は、マイクロコンピュータや数値演算プロセッサ等の演算処理装置を主体にして構成されており、制御データ等を記憶している。制御部10は、例えば、エンジン回転数に応じてトランスミッション6を最適な速度段に自動的に切り替える。また、制御部10は、変速用操作部材41からの操作信号に応じて、変速用クラッチ23−25の切換を行うこともできる。これにより、オペレータは手動で速度段の切替を行うことができる。
〔クラッチの切替制御〕
この作業車両1では、制御部10は、走行用操作部材42からの操作信号に応じて、前進・後退の切替を行う。以下、走行用操作部材42の操作によって前進・後退が切り替えられる場合の各種クラッチの制御について図2に基づいて説明する。
走行用操作部材42が前進位置から後進位置に操作されると、前進用クラッチ21から圧油が排出されると共に、後進用クラッチ22に圧油が供給される。なお、図2(a)は、前進用クラッチ21に供給される油圧(以下、「Fクラッチ圧」と呼ぶ)と、後進用クラッチ22に供給される油圧(以下、「Rクラッチ圧」と呼ぶ)との変化を示している。ここでは、時間T1において、走行用操作部材42が前進位置から後進位置に操作される。制御部10は、走行用操作部材42から操作信号を受けると、Fクラッチ圧を低減するようにトランスミッション操作弁26に指令信号を送信する。これにより、Fクラッチ圧が低減され、前進用クラッチ21が非係合状態とされる。また、制御部10は、走行用操作部材42から操作信号を受けると、Rクラッチ圧を増大させるようにトランスミッション操作弁26に指令信号を送信する。これにより、Rクラッチ圧が徐々に増大される。そして、時間T2において後進用クラッチ22の係合が開始される。このとき、図2(b)に示すように、選択されている第1速用クラッチ23の油圧(以下「1stクラッチ圧」と呼ぶ)も低減されるが、第1速用クラッチ23は滑りが生じうる状態で係合状態に維持される。このため、トランスミッション6からの駆動力の一部が第1ベベルギア7に伝達され、第1ベベルギア7が逆方向に回転し始める。ここでの「逆方向」とは、後述する「順方向」と逆の方向であり、作業車両1を後進させる方向を意味する。そして、通常、時間T2と時間T3との間で後進用クラッチ22の係合が完了する。また、第1速用クラッチ23が完全に係合した状態に戻される。これにより、トランスミッション6からの駆動力が完全に第1ベベルギア7に伝達される。
走行用操作部材42が後進位置から前進位置に操作されると、上記とは逆に、後進用クラッチ22から圧油が排出されると共に、前進用クラッチ21に圧油が供給される。これにより、前進用クラッチ21が係合状態とされると共に、後進用クラッチ22が非係合状態とされる。これにより、トランスミッション6からの駆動力が第1ベベルギア7に伝達され、第1ベベルギア7を順方向に回転させる。なお、ここでの「順方向」とは、作業車両1を前進させる方向を意味する。
走行用操作部材42が中立位置に操作されると、前進用クラッチ21および後進用クラッチ22の両方から圧油が排出され、トランスミッション6から第1ベベルギア7への駆動力の伝達が遮断された状態となる。
また、制御部10は、走行用操作部材42から前進用クラッチ21と後進用クラッチ22とを切り替える操作信号を受けたとき(時間T1)に、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11の油圧(以下、「ステアリングクラッチ圧」と呼ぶ)を低減させる指令信号をステアリングクラッチ操作弁27,28に送信する。これにより、図2(c)に示すように、ステアリングクラッチ圧が低減され、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態とされる。その後、Rクラッチ圧が上昇して、後進用クラッチ22の係合が開始される時点(時間T2)まで、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11は非係合状態に維持される。そして、制御部10は、後進用クラッチ22の係合開始を検知すると、直ちに、ステアリングクラッチ圧を上昇させる指令を送信する。これにより、時間T2から微小時間経過後に、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が係合状態に戻される。なお、後進用クラッチ22の係合開始は、後進用クラッチ22に設けられたフィルスイッチによって検知される。このフィルスイッチは、後進用クラッチ22内においてクラッチディスクを移動させるスプールの動きに反応して検知信号を制御部10に送信する。前進用クラッチ21にも同様のフィルスイッチが設けられている。
なお、図2では、走行用操作部材42が前進位置から後進位置に操作される場合について説明しているが、後進位置から前進位置に操作された場合も上記と同様のステアリングクラッチ圧の制御が行われる。これにより、前進用クラッチ21の係合開始時点において、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態に維持される。また、走行用操作部材42が中立位置から前進位置に切り換えられる場合や、中立位置から後進位置に切り換えられる場合も同様である。
〔特徴〕
この作業車両1では、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合が開始される時点において、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態に維持される。このため、第1ベベルギア7の歯と第2ベベルギア8の歯とが衝突して歯打ち音が発生するときに、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態になっている。このため、歯打ち音の伝搬を抑えて、歯打ち音がオペレータに聞こえることを抑えることができる。
<他の実施形態>
(a)
上記の実施形態では、制御部10は、走行用操作部材42から前進用クラッチ21と後進用クラッチ22とを切り替える操作信号を受けたときに、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11を非係合状態に切り換えている。しかし、図3に示すように、走行用操作部材42から前進用クラッチ21と後進用クラッチ22とを切り替える操作信号を受けたとき(時間T1)から所定時間Tdが経過したときに、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11を非係合状態に切り換えてもよい。この所定時間は、トランスミッション操作弁26がクラッチ圧を上昇させる指令を受けたときから前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22が係合を開始するまでに要する時間よりも短く設定される。
この場合も、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合が開始される時点において、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11を非係合状態に維持することができる。また、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態に維持される時間を短くすることができる。
(b)
上記の実施形態では、フィルスイッチにより前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合開始が検知されているが、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22に供給される圧油の流量が検知され、その検知結果により、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合開始が判断されてもよい。また、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22に供給される油圧が検知され、その検知結果により、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合開始が判断されてもよい。また、前進用クラッチ21、後進用クラッチ22、又はトランスミッション6の入力回転数と出力回転数との差が検知され、その検知結果により、前進用クラッチ21又は後進用クラッチ22の係合開始が判断されてもよい。
(c)
上記の実施形態では、制御部10が走行用操作部材42からの操作信号を受けた時点やフィルスイッチからの検知信号を受けた時点において、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11の係合・非係合が切り換えられている。しかし、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11の係合・非係合の切替のタイミングは、上記のものに限られず、少なくとも前進用クラッチ21または後進用クラッチ22の係合開始時点において、右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態に維持されればよい。
(d)
上記の実施形態では、前進用クラッチ21および後進用クラッチ22の切替時において右ステアリングクラッチ12および左ステアリングクラッチ11が非係合状態とされている。しかし、前進用クラッチ21および後進用クラッチ22に限らず、第1ベベルギア7への駆動力の伝達・非伝達を切り換えることができるものであれば、他のクラッチの切替時に同様のステアリングクラッチ11,12の制御が行われてもよい。
また、ベベルギアに限らず別種のギアにおける歯打ち音を抑えるために、本発明が適用されてもよい。
本発明は、不快な歯打ち音を抑えることができる効果を有し、作業車両として有用である。
作業車両の構成を示す図。 クラッチの切替制御を示すタイミングチャート。 他の実施形態におけるクラッチの切替制御を示すタイミングチャート。
2 エンジン
21 前進用クラッ
22 後進用クラッ
7 第1ベベルギア(第1ギア)
8 第2ベベルギア(第2ギア)
16 右スプロケット(右駆動輪)
15 左スプロケット(左駆動輪)
12 右ステアリングクラッチ
11 左ステアリングクラッチ
10 制御部
42 走行用操作部材(操作部材)

Claims (4)

  1. エンジンと、
    係合状態と非係合状態とに切り替え可能な前進用クラッチと、
    前記前進用クラッチが係合状態である場合には非係合状態にされ、前記前進用クラッチが非係合状態である場合には係合状態にされる後進用クラッチと、
    前記前進用クラッチが係合状態である場合に前記エンジンからの駆動力によって回転駆動され、前記後進用クラッチが係合状態である場合には、前記前進用クラッチが係合状態である場合とは逆方向に回転駆動される第1ギアと、
    前記第1ギアと噛合する第2ギアと、
    前記第2ギアからの駆動力により回転駆動されることにより車両を走行させる右駆動輪および左駆動輪と、
    係合状態と非係合状態とに切り替え可能であり、係合状態において前記第2ギアからの駆動力を前記右駆動輪に伝達する右ステアリングクラッチと、
    係合状態と非係合状態とに切り替え可能であり、係合状態において前記第2ギアからの駆動力を前記左駆動輪に伝達する左ステアリングクラッチと、
    前記前進用クラッチおよび前記後進用クラッチのうちの一方のクラッチの係合開始前に、前記右ステアリングクラッチおよび前記左ステアリングクラッチを非係合状態とし、少なくとも前記一方のクラッチの係合開始時点において、前記右ステアリングクラッチおよび前記左ステアリングクラッチを非係合状態に維持する制御部と、
    を備える作業車両。
  2. オペレータによって操作され、前記前進用クラッチと前記後進用クラッチとの切り替えを指示するための操作部材をさらに備え、
    前記制御部は、前記操作部材から前記前進用クラッチと前記後進用クラッチとを切り替える操作信号を受けたときに、前記右ステアリングクラッチおよび前記左ステアリングクラッチを非係合状態とする、
    請求項に記載の作業車両。
  3. 記制御部は、前記操作部材から前記前進用クラッチと前記後進用クラッチとを切り替える操作信号を受けた時点から所定時間が経過したときに、前記右ステアリングクラッチおよび前記左ステアリングクラッチを非係合状態とする、
    請求項2に記載の作業車両。
  4. 前記制御部は、前記一方のクラッチの係合開始時点後であり且つ前記一方のクラッチの係合完了前に、前記右ステアリングクラッチおよび前記左ステアリングクラッチを係合状態に戻す、
    請求項1からのいずれかに記載の作業車両。
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