JPH0419464A - 車両系建設機械の無段変速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、車両系建設機械の無段変速制御装置に関する
。

［従来の技術］ プーリと■ベルトとを用いた車両用無段変速機の制御装
置として、本発明者が同日出願した（ｒ；）の「車両用
無段変速制御装置」がある。この車両用無段変速制御装
置は、原動機加減速装置の操作量に対応した無段変速装
置の最小減速比決定手段と、原動機の回転数とトルクコ
ンバータの出力回転数とから負荷に応じて決定されるベ
ルト変速比決定手段と、車速制御装置の操作に基づく最
大減速比の設定が可能な変速比決定手段とを備えていそ
してこの車両用無段変速制御装置は、原動機回転数、ベ
ルト入出力回転数および車速制御装置の操作量などをそ
れぞれセンサにより検出してＣＰＵに入力し、ＣＰＵの
制御プログラムに基づいてあらかじめ定めた最適変速特
性から目標変速比を求め、その目標変速比に応した油圧
制御信号により駆動側および従動側プーリが制御される
ようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の無段変速制御装置は、車速制御装置の操作に基づ
く最大減速比の設定が可能な変速比決定手段を備えてい
るので、車速制御装置の操作度合たとえばインチンクペ
ダルの踏み込み量に応して減速比が修正される。従って
たとえば装輪式掘削積込機を用いてトラックに土砂を積
み込む場合のように、建設機械等が作業をしながら走行
する際の車速制御が運転者の意図を反映できるようにな
っている。

しかしながら上記構造の無段変速制御装置においては、
原動機回転数、ベルト入出力回転数などを検出するセン
サに異常が発生した場合の対策が考慮されていない。一
般に建設機械は凹凸の激しい路面を走行しながら作業を
することが多く、かつ土砂の掘削、積み込み等の作業中
に車両各部に振動、衝撃が加わるので、主として舗装路
面を走行する一般車両に比へて各センサが受ける被害量
も大きい。センサに異常が発生した場合には目標変速比
が設定できなかったり、■ベルトの挟圧力が適当てなく
なる。たとえはベルト人力回転数センサが断線すると、
実減速比が常時ゼロとなり、目標減速比に対して大きな
偏差が発生する。最大減速比でこの異常が発生すると、
急激に最小減速比になろうとして変速が始まり、運転者
の予想を超えた走行状態になったり、最大減速比に戻そ
うとしても制御不能となって危険な状況に陥る。

本発明は上記従来の問題点に着目し、無段変速の制御に
必要な各種センサに異常が発生した場合に、運転者と車
両およびその周辺の人や物に対する安全を確保するため
の車両系建設機械の無段変速制御装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明に係る車両系建設機械
の無段変速制御装置は、原動機にトルクコンバータと前
後進クラッチとを介して連結され、溝間隔制御が可能な
駆動側プーリと、駆動輪側に連結され、溝間隔制御が可
能な従動側プーリと、前記の両プーリに巻掛けられた■
ベルトとを有し、原動機加減速装置の操作量に対応した
無段変速装置の最小減速比決定手段と、原動機の回転数
とトルクコンバータの出力回転数とから負荷に応して決
定されるベルト変速比決定手段と、車速制御装置の操作
に基づく最大減速比の設定が可能な変速比決定手段とを
備えたベルト式無段変速制御装置において、原動機の回
転数、ベルト入出力回転数などを検出する各種センサに
対する異常検出手段と、異常を検出した場合には前後進
クラッチの係合を断つ異常処理手段とを追設する構成と
し、このような構成において、原動機の回転数、ベルト
入出力回転数などを検出する各種センサに対する異常検
出手段により異常を検出した場合、これを運転者に認識
させる表示手段を追設してもよい。

［作用コ 上記構成によれば、車両系建設機械の無段変速制御装置
において、原動機の回転数、ベルト入出力回転数などを
検出する各種センサに対する異常検出手段と、異常処理
手段およびセンサの異常発生を運転者に認識させる表示
手段とを追設したので、原動機回転数センサ、ベルト人
出力回転数センサなと無段変速の制御に必要な各種セン
サのいずれか一つ以上に異常が発生した場合には、前後
進クラッチが切れ、原動機とベルト式無段変速装置間の
動力伝達が遮断される。これにより車両の暴走等不測の
事態発生を防止することができるとともに、異常の発生
を運転者に表示するので、修理を促すことができる。

［実施例］ 以下に本発明に係る車両系建設機械の無段変速制御装置
の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。こ
の無段変速制御装置の基本構造は、本発明者が同日出願
した（Ｊ）の「車両用無段変速制御装置」と同一である
が、まずその概略を第６図により説明する。

第６図において、エンジンｌに連結されたトルクコンバ
ータ２の出力軸３には後進歯車４と油圧式の前進用クラ
ッチ５が取着され、前進用クラッチ５の出力軸６には後
進主歯車７が固着され、軸端は駆動側プーリ８に連結さ
れている。また中間歯車９を介して前記後進歯車４と噛
み合う従動歯車１０の軸１１には油圧式の後進用クラッ
チ１２が取着され、後進用クラッチ１２の出力軸１３に
は前記後進主歯車７と噛み合う後進副歯車１４が固着さ
れている。前記駆動側プーリ８から無端のＶベルト１５
を介して動力を伝達される従動側プーリ１６は車両駆動
用出力軸１７と同一軸上に構成されている。

ベルト制御、油圧式前後進クラッチ制御用の油圧源とし
て、油圧ポンプ１８がエンジン１の出力軸に図示しない
歯車を介して連結され、油圧ポンプ１８の配管はそれぞ
れ圧力比例弁１９，２０゜２１．２２を介して前進用ク
ラッチ５、後進用クラッチ１２、駆動側プーリ８、従動
側プーリ１６に接続されている。なお、前記圧力比例弁
は電磁油圧比例弁で、これらの弁に制御信号を入力する
ための配線がコントローラ１００との間に設けられてい
る。またエンジン１出力軸にエンジン回転数センサ１０
１、出力軸６にベルト人力回転数センサ１０２、出力軸
１７にベルト出力回転数センサ１０３、アクセルペダル
２３にアクセルペダル位置センサ１０４、車速を落とす
ために設けられたインチングペダル２４にインチンクペ
ダル位置センサ１０５、シフトレバ−２５にシフトレバ
−スイッチ１０６がそれぞれ装着され、これらのセンサ
、スイッチからコントローラ１００に電気信号を入力す
るための配線がコントローラ１００との間に設けられて
いる。更に、リリーフ弁２６を介してトルクコンバータ
２に作動油を供給する回路２７がトルクコンバータ２に
接続され、次に変速装置潤滑回路２８に接続されている
。

第１図は実施例に係る車両系建設機械の無段変速制御装
置のセンサの異常検出、異常処理の概略プロセスを示す
図で、第２図はベルト変速比制御、クラッチ制御用コン
トローラ１００の内部構成を示す図である。

第２図に示すように、コントローラ１００にはエンジン
回転数センサ１０１、ベルト人力回転数センサ１０２、
ベルト出力回転数センサ１０３、アクセルペダル位置セ
ンサ１０４、インチンクペダル位置センサ１０５および
シフトレバ−スイッチ１０６からの電気信号がそれぞれ
人力される。

これらのセンサからの信号は人力インターフェース１１
１に送られる。ここには図示しないが波形整形回路、Ａ
／Ｄ変換器が必要に応じて入れられる。コントローラ１
００は入力インターフェース１１１、ＣＰＵ１１２、Ｒ
ＯＭ１１３、ＲＡＭ１１４および出力インターフェース
１１５，１５１を有しており、これらはアドレスバスお
よびデータバスによって結ばれている。ＲＯＭ１１３に
は、ベルト変速比制御およびクラッチ制御を行うための
プログラムと、異常処理のプログラムおよびこれらの処
理に必要なデータを格納しである。ＲＡＭ１１４には前
記各種センサおよびスイッチからの情報、制御に必要な
パラメータ等を一時的に格納する。コントローラ１００
の出力信号はそれぞれ増幅器１１６，１１７，１１８，
１１９を介して圧力比例弁１９．２０．２１．２２に出
力される。またインターフェース１５１を通して表示装
置５０に結ばれている。

次にコントローラ１００内の回転数センサ部インターフ
ェース１１１の具体的内容について、エンジン回転数セ
ンサ１０１を例にとって、第３図で説明する。ここては
回転数センサとして、非接触形の電磁ピックアップが用
いられている。回路１２２でエンジン回転数センサ１０
１と並列に抵抗Ｒ１を挿入し、かつＡ端から抵抗Ｒ２を
介して基準電圧を印加してＢ端の電圧■８をＣＰＵ１１
２に取り込む。ＣＰＵチップにアナログ入力端子があれ
ばそこに接続し、またＣＰＵチップにアナログ入力端子
がなければＡ／Ｄ変換器を通して接続する。この回路で
はエンジン回転数センサ１０１が断線したときは常に高
い電圧がＣＰＵに取り込まれ、短絡したときは常に低い
電圧がＣＰＵに取り込まれる。この情報を基にＣＰＵて
処理される。

第４図に、正常時および異常時の電圧波形を示す。一方
、センサ信号は第３図に示す波形整形回路１２０を通っ
てパルスカウンタ１２１に結ばれ、ＣＰＵ１１２につな
がっている。

第３図において、ＣＰＵ１１２にＡ、　　８間の電圧Ｖ
Ａを取り込むようにしてもよい。この場合は第４図に示
した断線時の電圧が正常時の波形より低く、短絡時の電
圧が正常時の波形より高くなる。

ベルト入力回転数センサ１０２．ベルト出力回転数セン
サ１０３等も上記と同様であるので、説明は省略する。

ベルト変速比制御、クラッチ制御および異常処理制御ル
ーチン２００の具体的内容について回転数センサを例に
とり、第５図を参照して説明する。

同図において、まずステップ２０１で、アクセルペダル
位置、エンジン回転数、ベルト入出力回転数など各セン
サからの情報が読み込まれる。次にステップ３０１て、
回転数センサの異常監視信号ＶＢを読み込む。たとえば
回転数センサから読み取った回転数が０であるのは、断
線、短絡あるいは回転していない場合のいずれかである
。従ってステップ３０２て回転数が０であるかどうかを
判定し、０てないならばステップ２０２て通常の制御ル
ーチンを実行する。

回転数が０てあれば、ステップ３０３て異常監視信号Ｖ
Ｂと断線設定電圧（しきい値）とを比較し、ＶＢの方が
大きければ断線であるので、ステップ３０５で断線フラ
ッグを立てる。またＶＢが断線設定電圧より小さい場合
は、ステップ３０４てＶＢと短絡設定電圧（しきい値）
とを比較し、ＶＢの方が小さければ短絡であるので、ス
テップ３０６て短絡フラッグを立てる。断線または短絡
のフラッグが立てられると、ステップ３０７で前後進ク
ラッチをＯＦＦにする信号を出力し、次にステップ３０
８で異常モードが何であるかをフラッグに応して表示し
た後、リターンする。

ＶＢが断線設定電圧より小さく、かつ短絡設定電圧より
大きい場合、センサは正常であるのてステップ２０２に
行き、通常の制御ルーチンを実行する。上記のような異
常発生の有無検出および異常検出時の処理は、無段変速
制御装置に用いられているすべてのセンサに対して行わ
れる。

すべてのセンサが正常であればステップ２０２てアクセ
ルペダル位置に対応した減速比ρａを算出する。ρａは
アクセルペダルストロークをＸａとしたとき　　ρａ＝
ｆ（ｘａ）　　で表される関数で算出してもよく、テー
ブルデータから検索してもよい。このステップでは、ア
クセルペダル位置から算出しろる最小の減速比を設定し
ている。また、インチングペダルが踏み込まれていれば
ステップ２０４以降のルーチンに入り、インチングペダ
ルが踏み込まれていなければ後述するステップ２２０へ
入る。

インチングペダルが踏み込まれている場合、ステップ２
０２て算出した減速比ρａと、前回のルーチンでインチ
ングペダルが踏み込まれていて減速比が１は正されてい
たときの減速比ρｉとを比較し、ρａくρｉならばステ
ップ２０５へ行き、そうでないときはステップ２０７て
ρａをρ１に置き換えた上、ステップ２０５へ行く。こ
のステップでは、前回のルーチンてρ１がリセットされ
ている場合、ρ１＝０となっているので、ステップ２０
７てインチンク開始時の減速比をセットしている。次ぎ
にステップ２０５てインチンクペダルの踏み込み量に応
して減速比を大きくする演算を行い、目標減速比、ノ８
とする。すなわち車速を減速する操作となる。ここでは
前回の減速比をρインチンクペダルストロークをＸｌと
したときρｇ＝ｆ（、ρｉ、ｘｉ）　　で表される関数
で算出している。

一方インチングペダルが踏み込まれていない場合は、ス
テップ２２０てトルクコンバータの速度比ｅを下記０式
で算出する。なお■式において、ｋｌは常数である。

次にステップ２２１てｅに対応した修正減速比ρＩを求
める。ここでは、ρｇ＝ｆ＜ρａ、ｅ）で表される間数
として算出してもよい。更にステップ２２２ては修正減
速比ρ１を目標減速比ρｇに置き換えて処理をしやすく
している。

続いてステップ２０８て、現状の減速比ρｐを下記０式
で算出し、ステップ２０９て目標減速比ρｇと現在のベ
ルト減速比ρｐの偏差Ｅを算出する。

次にステップ２１０で偏差Ｅに対応する駆動側プーリ用
圧力比例弁２１への出力と、従動側プーリ用圧力比例弁
２２への出力とを算出し、その値をそれぞれの圧力比例
弁に出力しリターンする。

また第７図に示すように、エンジンに前後進クラッチを
介して駆動側プーリを連結し、従動側プーリの出力軸に
減速歯車を介して車両駆動用出力軸を配設した無段変速
装置に対しても、上記と同様に本発明を適用することが
できる。同図において第６図と共通のものには同一番号
を付し、３１はフライホイール、３２はブレーキ、３３
は車両駆動用出力軸である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれは、原動機の回転数セ
ンサ、ベルト入出力回転数センサなど各種センサに対す
る異常検出手段を設け、異常発生時には原動機からベル
ト式無段変速装置に伝達される動力を前後進クラッチで
遮断することにしたので、センサの異常によってひき起
こされる車両の異常事態を未然に防止し、運転者と車両
およびその周辺の人や物に対する安全を確保することが
できる。また異常モードを表示することにより、異常発
生センサへの対策がとり易くなる。

本発明は、建設機械のみならず、フォークリフト等の産
業車両にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る車両系建設機械の無段変速制御装
置のセンサの異常検出、異常処理の概略プロセスを示す
図、第２図は変速制御用コントローラの内部構成を示す
図、第３図はコントローラ内の回転数センサ部インター
フェースの具体的構造を示す図、第４図は前記第３図の
回路で発生する正常時および異常時の電圧波形を示す図
、第５図はコントローラの制御ルーチンを示す図、第６
図は実施例に係る車両系建設機械の無段変速制御装置の
概略構成を示す油圧および電気回路図、第７図は本発明
の第２実施例を示す説明図である。 ｌ・・・・・・エンジン ２・・・・・・トルクコンバータ ５・・・・・・前進用クラッチ ８・・・・・・駆動側プーリ １２・・・・・・後進用クラッチ １５・・・・・・■ベルト １６・・・・・・従動側プーリ ２３・・・・・・アクセルペダル ２４・・・・・・インチングペダル １００・・・・・・コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原動機にトルクコンバータと前後進クラッチとを
   介して連結され、溝間隔制御が可能な駆動側プーリと、
   駆動輪側に連結され、溝間隔制御が可能な従動側プーリ
   と、前記の両プーリに巻掛けられたＶベルトとを有し、
   原動機加減速装置の操作量に対応した無段変速装置の最
   小減速比決定手段と、原動機の回転数とトルクコンバー
   タの出力回転数とから負荷に応じて決定されるベルト変
   速比決定手段と、車速制御装置の操作に基づく最大減速
   比の設定が可能な変速比決定手段とを備えたベルト式無
   段変速制御装置において、原動機の回転数、ベルト入出
   力回転数などを検出する各種センサに対する異常検出手
   段と、異常を検出した場合には前後進クラッチの係合を
   断つ異常処理手段とを追設したことを特徴とする車両系
   建設機械の無段変速制御装置。
2. （２）原動機の回転数、ベルト入出力回転数などを検出
   する各種センサに対する異常検出手段により異常を検出
   した場合、これを運転者に認識させる表示手段を追設し
   た請求項（１）記載の車両系建設機械の無段変速制御装
   置。