JPH10502434A - 自動車特に建設用走行車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、自動車特に建築用走行車の駆動装置に関する。ディーゼルエンジン（２４）に対して、サーボポンプ（２５）とサーボモータ（１）および供給ポンプ（２６）から成る液圧式変速機が後置接続されている。負荷切換可能な遊星歯車装置（２）の速度段を切り換えるために、速度段切換弁（３４、４０）が設けられている。ブレーキ切換弁（３０）によってブレーキ（１４）が作動させられる。ブレーキ切換弁（３０）は、配管部分（３３、３９）を介して速度段切換弁に接続されている。ブレーキ切換弁（３０）の一方の切換位置において、アキュムレータ（３７）が圧力媒体で充填される。ブレーキ切換弁（３０）の他方の切換位置において、アキュムレータとブレーキ（１４）の圧力室（２０）とが接続される。通常の走行運転において、アキュムレータは常に圧力媒体で充填されている。制動運転において、調整可能な残留圧力が常にブレーキに作用する。これは動的制動に対して設計されている。制動は常に高速段において行われ、許容できない大きな減速値が避けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車特に建設用走行車の駆動装置 特に例えばホィールローダー、ショベルカー、キャタピラーのような建設用走 行車に採用されている冒頭に述べた形式の駆動装置の場合、駆動エンジン特にデ ィーゼルエンジンは液圧式サーボポンプを駆動する。このサーボポンプは、サー ボモータと共に、その変速比が特に回転数に関係する制御圧力によって調整（自 動車駆動制御）されるような液圧式変速機を形成している。この駆動装置には、 液圧式変速機のほかに負荷切換可能な変速機（しばしば２速・遊星歯車装置）が 含まれている。この負荷切換可能な変速機によって、駆動装置の有用な変速比範 囲を増大できる。 建築用走行車、例えばホィールローダーは、その作業サイクルを１速段で走行 する。走行速度はディーゼルエンジンの可変回転数を介して液圧式変速機によっ て変更される。負荷切換変速機によって機械的変速比を走行中でも負荷のもとで 変更することができる。 所定の走行速度、例えば２５ｋｍ／ｈより速く走行できる建設用走行車に対し て、ブレーキに関する種々の法規ないし規定を厳守しなければならない。通常の 運転ブレーキのほかに、単一回路ブレーキ系統において補助ブレーキが存在しな ければならない。同様に固定ブレーキあるいは保持ブレーキも必要である。ヨー ロッパ特許第Ａ０４０８５９２号明細書において、二つの摩擦クラッチ（一つの クラッチと一つのブレーキ）が互いに無関係に作動できるような、負荷切換可能 な２速・遊星歯車装置が知られている。内側に位置する摩擦クラッチは、遊星歯 車装置の内側親歯車（サンギヤ）と外側親歯車（リングギヤ）との間で作用する 。従って、両親歯車は選択的に固定できる（固定ブレーキ機能および又は補助ブ レ ーキ機能）。動的非常制動を行うためにブレーキ弁が作動されたとき、あるいは 制御圧力ないし給電が喪失した際、上述した法規に応じて所定の減速が達成され ねばならない。このために必要な制動トルクは、摩擦クラッチによって伝達でき る最大設計トルクよりも明らかに小さい。この状態は許容できない大きな制動を 生じてしまうか、駆動輪（ホィール）をロックさせてしまう。このような場合に 運転手は走行車を支配できなくなる。 本発明の目的は、制動作用が道路並びにオフロードにおいて、走行速度および 走行車重量に合わされるような駆動装置を作ることにある。 本発明の目的は、ブレーキ切換弁が速度段切換弁に配管部分を介して接続され 、ブレーキ切換弁の一方の切換位置においてアキュムレータが圧力媒体で充填さ れ、ブレーキ切換弁の他方の切換位置においてアキュムレータとブレーキの圧力 室とが接続されることによって達成される。本発明の方式は特に、アキュムレー タが通常の（ブレーキ切換弁が開かれている）走行運転において、常に圧力媒体 で充填されているので有利である。制動運転において、アキュムレータは圧力媒 体容積をクラッチないしブレーキの圧力室に開口している圧力媒体配管に与える 。このようにして調整された残留圧力が、常にブレーキに作用している。これは 動的制動に対して設計されている。制動は常に高速段において行われ、考え得る 危険要因となる許容できない大きな減速値が確実に避けられる。 ブレーキ切換弁は速度段切換弁に有利に前置接続されているので、接続配管が 供給ポンプからブレーキ切換弁の入口に通じている。アキュムレータは配管によ ってブレーキ切換弁に続いている配管部分に接続されている。 本発明の駆動装置の有利な実施態様は、ブレーキ切換弁が配管部分を介して圧 力媒体配管に接続され、この圧力媒体配管が一方ではブレーキ弁に、他方ではブ レーキ（ないしクラッチ）の圧力室に接続されていることにある。制動運転にお いて、ブレーキ弁は調整された圧力を、アキュムレータが圧力媒体を補給する間 にわたって維持できる。アキュムレータは圧力媒体配管に供給するので、調整さ れた残留圧力が常にブレーキに作用する。 合理的に製造するために、速度段切換弁、ブレーキ切換弁およびブレーキ弁が 共通の弁ブロックにまとめられていることが有利である。速度段の切換に関係し て、速度段切換弁から出ている圧力媒体配管が、絞りが並列接続されている逆止 め弁を介してクラッチおよびブレーキの圧力室に接続されていることが有利であ る。絞りが並列接続されている逆止め弁によって、非常に単純な手段で有効な圧 力変調が実施される。このようにしてクラッチないしブレーキの係合状態から解 除状態あるいはその逆の移行挙動が適正にされる。 速度段切換弁が信号配線を介して電子式変速機制御装置に接続されている３ポ ート２位置切換弁として形成されているとき、構造的に簡単な方式が得られる。 全部の弁を同じ構造に形成できる。 ブレーキ切換弁および速度段切換弁は、無電流状態において圧力媒体通路を遮 断する切換位置にある。このようにして通常の制動運転のほかに停電の際の非常 制動も可能である。 制御圧力を監視するために、圧力センサが圧力媒体配管内にかかっている圧力 を検出することが有利である。この圧力がクラッチないしブレーキを作動するた めに十分でないとき、走行運転は電子式制御装置によって阻止される。ブレーキ が効いていないときに、クラッチないしブレーキに通じている圧力媒体配管が無 圧である場合、変速機制御装置は速度段切換弁を作動するように反応する。 圧力センサの代わりに、選択的に圧力スイッチを利用することができる。 駐車ブレーキを作動させるために、スイッチが制御配線を介して変速機制御装 置に接続されている。このスイッチは速度段切換弁を無電流に切り換えるために 信号を発信し、一方で駐車ブレーキランプが点灯する。 図１は遊星歯車装置として形成された駆動装置の一部としての、負荷切換可能 な２速変速機の歯車列の概略図、 図２は速度段切換およびブレーキに対する主要構成要素を備えた駆動装置の液 圧式制御装置の配管系統図、 図３は図１および図２における駆動装置の一部詳細断面図である。 図１には、負荷切換可能な２速・変速機に対する駆動機器を備えた駆動装置の 一部が概略的に示されている。その２速・変速機は好適には遊星歯車装置２とし て形成され、駆動機器は好適には液圧サーボモータ１である。負荷切換可能な変 速機は二つ以上の速度段を有することもできる。 サーボモータ１は両回転方向において回転数およびトルクを出発回転数零から 無段階に変換できる。サーボモータ１は遊星歯車装置２の駆動軸３を駆動する。 遊星歯車装置２は内側親歯車（サンギヤ）４、外側親歯車（リングギヤ）５、 複数の遊星歯車６および遊星歯車キャリヤ７から構成されている。遊星歯車キャ リア７は従動軸８上に支持され、切換装置９を介してこれに相対回転不能に接続 できる。従動軸８は、出力軸１２の歯車１１にかみ合い結合されている歯車１０ を支持している。出力軸１２を介して例えばホィールローダーの車輪（ホィール ）が駆動される。 負荷切換可能な遊星歯車装置２の二つの速度段は、クラッチ１３およびブレー キ１４を介して液圧式に切り換えられる。クラッチ１３およびブレーキ１４の共 通のディスクホルダ１５は、外側親歯車５と一体構造部品として作られている。 １速段を投入するために内側に位置するクラッチ１３は、圧力媒体配管１７を 介して圧力室１６に圧力媒体が導入されることによって解除される。その場合、 ピストン１８がばね、好適には円板ばね１９の力に抗して左に移動される。外側 に位置するブレーキ１４は係合（閉鎖）されている。 ２速段を投入するためにクラッチ１３が係合され、一方で、好適には圧力変調 によりオーバーカット切換後にブレーキ１４が解除される。そのために圧力媒体 配管２１を介して圧力室２０に圧力媒体が導入される。ピストン２２は円板ばね ２３の力に抗して（図面において）左に移動される。 図２には、負荷切換可能な遊星歯車装置２の駆動および作動に対して必要な機 能グループの全てが示されている。ここで遊星歯車装置の作動とは、速度段を切 り換えるため、および走行運転中にブレーキを作動させるためのクラッチ１３と ブレーキ１４との共働作用を意味している。 駆動エンジン特にディーゼルエンジン２４は、液圧サーボポンプ２５を駆動す る。これはサーボモータ１と一緒に、変速比を自動車駆動制御装置によって電子 式に調整する液圧式変速機を形成している。 電気・液圧式変速機制御にとって必要な圧力媒体は、供給ポンプによって液溜 まり２７から、逆止め弁２９が挿入接続されている接続配管２８を介してブレー キ切換弁３０の入口に導かれる。ブレーキ切換弁３０は３ポート２位置電磁切換 弁であり、電子式変速機制御装置３１によって制御信号配線３２を介して制御さ れる。図示されている切換位置において、ブレーキ切換弁３０は遮断されている （無電流）。ブレーキ切換弁３０から配管部分３３が速度段切換弁３４に通じて いる。この速度段切換弁も３ポート２位置切換弁として形成され、制御信号配線 ３５を介して電子式変速機制御装置３１によって制御される。 速度段切換弁３４は図示されている切換位置において無電流である（流路が遮 断されている）。 配管部分３３から配管３６が分岐している。これは液体空気式アキュムレータ ３７に通じている。配管３６に絞り３８が存在している。 配管部分３３から他の配管部分３９が分岐し、他の速度段切換弁４０の入口に 通じている。この速度段切換弁は速度段切換弁３４と同じ構造をしており、制御 信号配線４１を介して変速機制御装置３１に接続されている。 速度段切換弁３４によって、遊星歯車装置２のクラッチ１３が投入される。こ のために設けられた圧力媒体配管１７は、速度段切換弁３４から遊星歯車装置２ に通じている（図１、圧力室１６）。 速度段切換弁４０によってブレーキ１４が作動される。このために設けられた 圧力媒体配管２１は、速度段切換弁４０から遊星歯車装置２に通じている（図１ 、圧力室２０）。 圧力媒体配管１７、２１に二方弁４４が接続され、この二方弁４４に圧力セン サ４３が制御信号配線４２を介して接続されている。これらの圧力媒体配管内に かかる圧力は、圧力センサ４３によって連続的に監視される。この圧力がクラッ チ１３およびブレーキ１４を作動するために十分でないとき、変速機制御装置が 走行運転を中断する。ブレーキ１４が閉鎖されていないが圧力媒体配管１７、２ １が無圧であるとき、変速機制御装置は、例えば一方の速度段切換弁３４あるい は４０を作動させるように反応する。この処置によって、走行車の駆動輪のロッ クが阻止される。種々の圧力範囲を認識できる圧力センサの代わりに、圧力スイ ッチを利用することができる。圧力センサ４３と二方弁４４とを組み合わせる代 わりに、三つの圧力センサを利用することができる。 戻り配管４９は、速度段切換弁４０を液溜まり２７に接続している。戻り配管 ４９に、速度段切換弁３４の戻り配管５０が開口している。ブレーキ切換弁３０ を介しての圧力媒体の戻りは、他の圧力媒体配管５２に開口している配管部分５ １を介して行われる。圧力媒体配管５２は、一方ではブレーキ弁５３に接続され 、他方では遊星歯車装置２に通じており、配管節点５４で圧力媒体配管２１に接 続されている。配管節点５４は、ブレーキ１４の圧力室２０にかかる圧力が、圧 力媒体配管２１における圧力媒体の圧力並びに圧力媒体配管５２における圧力媒 体の圧力に関係することを保証している。 遊星歯車装置２の２速段は次のように投入される。 即ち、速度段切換弁４０の右側領域が投入される。供給ポンプ２６によって搬 送される圧力媒体が、開いたブレーキ切換弁３０および圧力媒体配管２１を介し てシリンダ室５５（図３）に到達する。シリンダ室５５の中に、ピストン５６が 圧縮コイルばね５７の力の作用のもとで、軸方向に移動可能に支持されている。 圧力媒体は、ばねで荷重されている逆止め弁５８および圧力媒体配管２１の延長 部を介して、ブレーキ１４の圧力室２０に到達する。ピストン２２は、左に移動 される。ブレーキ１４は解除される。 ２速段から１速段にシフトダウンする際、速度段切換弁４０の位置が変化し、 図１に示されている切換位置をとる。圧力媒体配管２１は、戻り配管４９を介し て液溜まり２７に接続される。速度段切換弁４０の切換位置の変化によって、ピ ストン５６が、圧力室２０から流出する圧力媒体によって（逆止め弁５８が閉じ られている場合）圧縮コイルばね５７の力に抗して左に移動される。ブレーキ１ ４が衝撃的に全トルクを伝達することを防止するために、摩擦要素の空隙が零ま で減少したとき、いまシリンダ室５５内においてピストン５６によって封じ込ま れている右側の圧力媒体は、絞り５９およびピストン５６における半径方向に延 びる孔６０を通って、圧力媒体配管２１を介して液溜まりに流出する。その時間 的な経過は、圧縮コイルばね５７の特性および絞り５９の設計によって影響され る。ピストン５６の前にかかる圧力の連続的な減少によって、ブレーキ１４は連 続的な移動によって最終的に円板ばね２３によって完全に係合される。 駆動軸３に一体化されている圧力媒体配管１７の中に、ばねで荷重されたピス トン６２、ばねで荷重された逆止め弁６３、それに並列接続された絞り６４を備 えたシリンダ室６１が位置している。クラッチ１３の圧力室１６の充填ないし排 出の過程は、圧力室２０に関して説明した方式で行われる。クラッチ１３を解除 するために、速度段切換弁３４の右側領域が投入される。クラッチが係合ないし 閉鎖されている場合、圧力媒体配管１７は配管５０を介して液溜まり２７への戻 り配管４９に接続される（図２参照）。 クラッチ１３およびブレーキ１４に対して、別個に速度段切換弁３４ないし４ ０が設けられているので、種々のオーバーカット切換が非常に簡単に実現できる 。 液体空気式アキュムレータ３７は、走行運転中において（ブレーキ切換弁３０ が貫流位置に切り換えられている場合）常に圧力媒体で充填される。 制動運転中において、ブレーキ切換弁３０は無電流であり、即ち図２の左側領 域が投入される。液体空気式アキュムレータ３７は、貯えた圧力媒体容積を絞り ３８および配管５１を通して配管５２に与え、開かれた逆止め弁６５および圧力 媒体配管２１（配管節点５４）を介して圧力室２０に与える。 ブレーキ弁５３は、調整された圧力を、液体空気式アキュムレータ３７が補給 する間にわたり維持できる。この場合、アキュムレータは絞り５９および漏洩個 所を通して流出する量よりも多量の圧力媒体を与える。圧力媒体配管５２を介し て、圧力室２０は制動運転において常に残留圧力を供給される。従って、ブレー キ１４は動的制動に対して例えば最高速度からの全制動に対して適用される。制 動は常に２速段において行われる（クラッチは残留圧力がなく、ブレーキは残留 圧力を有している）。このために必要な制動トルクは、ブレーキ１４（ないしク ラッチ１３）によって伝達できる最大設計トルクよりも明らかに小さい。制動運 転において、圧力室２０に与えられている残留圧力は、許容できない高い減速値 ないし走行車車輪のロックを防止する。どんな場合でも、運転手は走行車を支配 できる。有利には、残留圧力は走行車重量に関係して調整でき、これによって路 面ないしオフロードにおける最高速度において、その都度最適に決定された制動 作用が達成される。 弁即ちブレーキ切換弁３０、速度段切換弁３４、速度段切換弁４０、二方弁４ ４およびブレーキ弁５３を（図において太い破線で示されている）共通の弁ブロ ック６６にまとめることが有利である。 スイッチ４５は、制御信号配線４６を介して変速機制御装置３１に接続されて いる。スイッチ４５が駐車ブレーキを作動するための信号を発信したとき、ブレ ーキ切換弁３０および速度段切換弁３４、４０が無電流に切り換えられ、同時に 図示されていない駐車ブレーキランプが点灯される。 電子式変速機制御装置３１は配線４７を介してコントローラ４８に接続されて いる。 コントローラ４８は、前進（Ｖ）、中立（Ｎ）、後進（Ｒ）の切換位置をとれ る。コントローラは、１速段および２速段に対する選択位置のほかに、遊星歯車 装置の両速度段が自動的に切り換えられるドライブ位置Ｄに移動できる。 ブレーキ弁５３は適量の制動を達成するために手動ブレーキ弁によって制御で きる。 符号の説明 １ サーボモータ ２ 遊星歯車装置 ３ 駆動軸 ４ 内側親歯車（サンギヤ） ５ 外側親歯車（リングギヤ） ６ 遊星歯車 ７ 遊星歯車キャリア ８ 従動軸 ９ 切換装置 １０ 歯車 １１ 歯車 １２ 出力軸 １３ クラッチ １４ ブレーキ １５ ディスクホルダ １６ 圧力室 １７ 圧力媒体配管 １８ ピストン １９ 円板ばね ２０ 圧力室 ２１ 圧力媒体配管 ２２ ピストン ２３ 円板ばね ２４ ディーゼルエンジン ２５ サーボポンプ ２６ 供給ポンプ ２７ 液溜まり ２８ 接続配管 ２９ 逆止め弁 ３０ ブレーキ切換弁 ３１ 変速機制御装置 ３２ 制御信号配線 ３３ 配管部分 ３４ 速度段切換弁 ３５ 制御信号配線 ３６ 配管 ３７ アキュムレータ ３８ 絞り ３９ 配管部分 ４０ 速度段切換弁 ４１ 制御信号配線 ４２ 制御信号配線 ４３ 圧力センサ ４４ 二方弁 ４５ スイッチ ４６ 制御信号配線 ４７ 配管 ４８ コントローラ ４９ 戻り配管 ５０ 戻り配管 ５１ 配管部分 ５２ 圧力媒体配管 ５３ ブレーキ弁 ５４ 配管節点 ５５ シリンダ室 ５６ ピストン ５７ 圧縮コイルばね ５８ 逆止め弁 ５９ 絞り ６０ 孔 ６１ シリンダ室 ６２ ピストン ６３ 逆止め弁 ６４ 絞り ６５ 逆止め弁 ６６ 弁ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:54 59:68 (72)発明者 レグナー，ユルゲン ドイツ連邦共和国 フリードリッヒスハー フェン、ハーレッセンシュトラーセ、15 (72)発明者 マン，エゴン ドイツ連邦共和国 フリードリッヒスハー フェン、アラマネンウェーク、11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 駆動機器（ディーゼルエンジン２４）、サーボポンプ（２５）とサーボ モータ（１）と供給ポンプ（２６）とから成る液圧式変速機、負荷切換可能な変 速機特に二つの速度段を有する遊星歯車装置（２）、この遊星歯車装置（２）の 速度段を切り換えるための速度段切換弁（３４、４０）およびブレーキを作動す るためのブレーキ切換弁（３０）を備えた電気・液圧式変速機制御装置を有して いる自動車特にホィールローダー、ショベルカー、キャタピラーのような建設用 走行車の駆動装置において、 ブレーキ切換弁（３０）が速度段切換弁（３４、４０）に配管部分（３３、３ ９）を介して接続され、ブレーキ切換弁（３０）の一方の切換位置においてアキ ュムレータ（３７）が圧力媒体で充填され、ブレーキ切換弁（３０）の他方の切 換位置においてアキュムレータ（３７）とブレーキ（１４）の圧力室（２０）と が接続されることを特徴とする自動車特に建築用走行車の駆動装置。 ２． 供給ポンプ（２６）から接続配管（２８）がブレーキ切換弁（３０）の 入口に通じ、アキュムレータ（３７）が配管（３６）によって配管部分（３３な いし３９）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の駆動装置 。 ３． 配管（３６）に絞り（３８）が配置されていることを特徴とする請求の 範囲第２項記載の駆動装置。 ４． ブレーキ切換弁（３０）が配管部分（５１）を介して圧力媒体配管（５ ２）に接続され、この圧力媒体配管（５２）が一方ではブレーキ弁（５３）に、 他方では圧力室（２０）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記 載の駆動装置。 ５． 速度段切換弁（３４、４０）およびブレーキ弁（５３）が戻り配管（４ ９）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の駆動装置。 ６． ブレーキ弁（５３）が手動ブレーキ弁によって制御できることを特徴と する請求の範囲第４項記載の駆動装置。 ７． 速度段切換弁（３４、４０）、ブレーキ切換弁（３０）およびブレーキ 弁（５３）が共通の弁ブロック（６６）にまとめられていることを特徴とする請 求の範囲第１項又は第４項に記載の駆動装置。 ８． 速度段切換弁（３４、４０）から出でいる圧力媒体配管（１７、２１） が絞り（５９、６４）が、並列接続されている逆止め弁（５８、６３）を介して クラッチ（１３）およびブレーキ（１４）の圧力室（１６、２０）に接続されて いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の駆動装置。 ９． ブレーキ切換弁（３０）および速度段切換弁（３４、４０）が、信号配 線（３２、３５、４１）を介して電子式変速機制御装置に接続されている電磁式 ３ポート２位置切換弁として形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項 記載の駆動装置。 １０． ブレーキ切換弁（３０）および速度段切換弁（３４、４０）が無電流 状態において圧力媒体通路を遮断することを特徴とする請求の範囲第９項記載の 駆動装置。 １１． 圧力センサ（４３）が圧力媒体配管（１７、２１）内にかかっている 圧力を監視していることを特徴とする請求の範囲第８項記載の駆動装置。 １２． 圧力媒体配管（１７、２１）内の圧力がクラッチ（１３）およびブレ ーキ（１４）を作動するために十分でないとき、変速機制御装置（３１）が走行 運転を阻止することを特徴とする請求の範囲第１０項記載の駆動装置。 １３． スイッチ（４５）が制御信号配線（４６）を介して変速機制御装置（ ３１）に接続され、駐車ブレーキを作動するために速度段切換弁（３４、４０） を無電流に切り換えるための信号を発信し、その場合駐車ブレーキランプが点灯 されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の駆動装置。