JPS62242172A - 歯車変速機 - 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〕 この発明は、ホイールローダ、ホイールショベル等の油
圧駆動される走行車両に好適な歯車変速機に関する。

〔従来の技術〕

ホイールローダ、ホイールショベル等の油圧によって駆
動される走行車両にあっては、走行速度範囲が広く、か
つ大きな走行駆動力が要求されているので、一般的に第
４図に示すような動力系が採用されている。

第４図は従来のホイールローダの動力系の概略を示す説
明図で、同図において、該動力系は、動力源となるエン
ジン１と、油圧系２と、変速系３と、駆動系４とからな
っている。

油圧系２は、上記エンジン１によって駆動される両吐出
形の可変容量膨油圧ポンプ５と、管路６によって接続さ
れた可変容量膨油圧モータ７とからなり、上記管路６に
よって閉回路が形成されている。

変速系３は、上記油圧モータ７の出力軸に連結され、油
圧モータ７の回転数を変えてディファレンシャルギヤ１
３に伝達する複数の変速段を有する歯車変速機本体８と
、歯車変速機本体８の変速段を切り換える電磁弁９と、
電磁弁９のコイル９ａ、９ｂに通電することにより変速
段を選択する選択手段としてのスイッチ１０と、電磁弁
９を駆動するための電源１１とからなっている。

駆動系４は・車両を直接走行させるホイール１２と、前
記油圧モータ７の駆動力を歯車変速機本体８から得てホ
イール１２に伝達するディファレンシャルギヤ１３とか
らなっている。

そして、エンジン１の回転力が、油圧ポンプ５、油圧モ
ータ７、歯車変速機本体８およびディファレンシャルギ
ヤ１３を介してホイール１２に伝達され、ホイールロー
ダの走行が可能になる。

ここで、上記のように構成された動力系を有するホイー
ルローダの変速探作について検討する。

説明を簡単にするため、歯車変速機本体８の変速段の段
数を２段、すなわち１速と２速とに形成し、変速操作が
電磁弁９のコイル９ａ、９ｂへの通電操作によりおこな
われる場合を想定する。具体的には、スイッチ１０の端
子１０ａを短絡すればコイル９ａが励磁されて１速とな
り、より大きな駆動力が得られ、端子１０ｂを短絡すれ
ばコイル９ｂが励磁されて２速となり、より速い車速か
得られる。また、端子１０Ｃを選択すれば、コイル９ａ
、９ｂともに励磁されず、歯車変速機本体８の入力軸と
出力軸は切り離され、ニュートラルの状態になる。

したがって、変速段を選択する選択手段は、と記のよう
に電ａ１１と、オペレータによって切り換えられるスイ
ッチ１０と、スイッチ１０の操作により励磁されるコイ
ル９ａ、９ｂとから構成され、所望の変速段は単にオペ
レータのスイッチ操作と１対１に対応して選択されてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この従来例のようにスイッチ１０の切換位置
と変速段が１対１に対応していると、オペレータが走行
中に何らかの意図をもって、あるいは誤操作によってス
イッチ１０を２速から１速に切り換えた場合に問題が生
じることがある。すなわち、歯車変速機の１速時の減速
比をｉ８．２速時の減速比を１２とすると、車速は１　
ｚ　／　ｉＩに減速するが、減速する過程で車体の慣性
ｌｉ量のため直ぐには減速せず、反対にホイール１２の
回転により油圧モータ７が回され、一時的に変速前の油
圧モータ７の回転数の！ｉ／ｌｘ倍まで上昇する。した
がって、２速の最高速度で走行中に１速に切り換えた場
合には、油圧モータ７は許容最高回転数をはるかに越え
て回転し、油圧モータ７゛が破損する虞れがある。

この発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、オペレータの変速操作にかかわらず油
圧モータが許容最高回転数を越えて回転することのない
歯車変速機を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術の問題点を解決し、上記目的を達成するため、
この発明は、１！磁弁を介して変速段を切り換える油圧
駆動の走用車両に用いられる歯車変速機において、走行
車両の車速を検出する検出手段と、予め設定した車速と
該検出手段によって検出した車速とを比較する比較手段
と、比較手段による車速の比較結果から選択的に電磁弁
を切り換える切換手段を含む変速段の選択手段とを備え
た構成にしである。

〔作　用〕

上記手段によれば、予め設定した車速に応じて自動的に
電磁弁を切り換えることが可能な切換手段を変速段の選
択手段に設け、検出手段により検出した車速か比較手段
に設定された車速よりも大きいときは切換手段が減速比
の小さな変速段側を選択するように設定しておくと、選
択手段により減速比の小さな変速段から減速比の大きな
変速段を選択した場合、検出した車速か上記設定された
車速よりも高速のときには切換手段が電磁弁を切り換え
ないので、そのまま減速比の小さな変速段を選択したま
まであり、上記検出した車速か設定された車速よりも低
速になったときに始めて切換手段が電磁弁を切り換えて
減速比の大きな変速段に切り換わり、これにより選択手
段によって選択した変速段で車両の走行が可能になる。

したがって、高速走行中に選択手段により減速比の小さ
な変速段から減速比の大きな変速段を選択したとしても
、車速か許容最高回転数を越えて油圧モータを回転させ
ないある速度よりも低速にならない限り、変速段が切り
換わることはない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の第１実施例に係るホイールローダ
の動力系の説明図である。以下、従来例と同一もしくは
同一とみなせる構成要素には同一の符号を付して説明し
、重複する部分の説明は一部割愛する。

第１図において、変速系３は、歯車変速機本体８と、歯
車変速機本体８の出力軸１４に軸着された歯車１５と、
この歯車１５の歯の近傍に設置されたセンサとしての電
磁ピックアップ１６と、電磁ピックアップ１６のパルス
周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部（以下、ＦＶ
変換部と称する）１７と、ＦＶ変換部１７からの出力電
圧と予め設定した電圧の設定値とを比較する比較回路部
１８と、比較回路部１８からの出力によりコイル９ａ、
９ｂへの励磁回路を切り換える切換制御部１９とからな
っている。この例では、歯車１５と、電磁ピックアップ
１６およびＦＶ変換部１７が車速の検出手段を、比較回
路部１８が比較手段を、切換制御部１９が切換手段を、
スイッチ１０および電磁弁９が選択手段をそれぞれ構成
している。

切換制御部１９は、コイル９ａと導通する端子２０ａ、
コイル９ｂと導通ずる端子２０ｂ１スイツチ１０の１速
の端子１０ａと４通する可動接触子２０ｃを備え、比較
回路部１８からの出力によって該可動接触子２０ｃを直
接駆動可能に構成され、スイッチ１０の可動接触子１０
ｄによって１速を選択した場合のみコ・ｆル９ａ、９ｂ
にｍＺできるようになっている。その他、第１図におい
て特に説明しない各部は従来例と同一に構成されている
。

引き続き、上記のような変速系３を備えた走行車両の変
速動作について説明する。

走行車両は、エンジン１の回転力を油圧ポンプ５、油圧
モータ７、歯車変速機本体８およびディファレンシャル
ギヤ１３を介してホイール１２に伝達して、これを回転
駆動することにより走行する。走行時には、歯車変速機
本体８からの出力軸１４に設けた歯車１５も出力軸１４
と同回転し、該歯車１５の歯の通過毎に電磁ピックアッ
プ１６がパルス信号を発生する。このパルス信号はＦＶ
変換部１７に送られ、ＦＶ変喚部１７でパルス周波数に
比例した電圧信号に変換され、さらに比較回路部１８に
送られる。この場合、ＦＶ変換部１７で変換された電圧
信号は、パルス周波数に比例することから、歯車変速機
本体８の出力軸１４の回転数、すなわち車速に比例する
こととなる。比較回路部１８に送られた電圧信号は、予
め設定された電圧の設定値と比較され、送られた電圧信
号が設定値以下ならば比較回路部１８の出力が例えば“
Ｌ”レベルとなり、切換制御部１９の可動接触子２０ｃ
を端子２０ａ側に接触させ、上記電圧信号が設定値を越
えていれば比較回路部１日の出力が例えば“Ｈ”レベル
となって、可動接触子２０Ｃを端子２０ｂ側に接触させ
る。この比較回路部１８からの出力によって、切換制御
部１９は常時上記切換動作をおこなっている。上記設定
値は、歯車変速機本体８の変速段が１速であって、油圧
モータ７が許容最高回転数となった状態におけるＦＶ変
換部１７の出力電圧付近に設定されている。

したがって、２速で高速走行時にオペレータがスイッチ
１０を操作して１速に変速しても１！磁ピツクアツプ１
６によって検出した車速の電圧信号が、上記設定値より
も大きい場合には、切換制御部１９の可動接触子２０ｃ
は端子２０ｂ側と導通しているのでコイル９ｂに通電さ
れた状態となり、歯車変速機本体８の変速段は２速のま
まであり、油圧モータ３は許容最高回転数を越えること
はない。

そして、この状態で車速か減速してＦＶ変換部１７から
の出力が上記設定値より低くなると、可動接触子２０ｃ
は端子２０ａ側に切り換わり、コイル９ａへの通電によ
り歯車変速機本体８の変速段が始めて１速に切り換わる
。したがって、油圧モータ７が過回転によって破損する
虞れは全くない。

次に、第２の実施例について説明する。この第２実施例
は、比較回路部１８の出力のパワーが小さく、可動接触
子２０ｃを直接駆動することができない場合の例である
。

すなわち、この第２実施例に係る歯車変速機は、前記第
１実施例の歯車変速機に、比較回路部１８からの出力に
よって駆動される小容量のスイッチ２１と、このスイッ
チ２１の開閉動作によって駆動される電磁リレー２２を
付加したもので、その他は全て第１実施例と同一に構成
してあり、該電磁リレー２２は、スイッチ２１の開閉に
よりコイル２２ａへの励磁・励磁解除をおこない、これ
により切換制御部１９の可動接触子２０ｃを切り換える
ことができるようになっている。

上記のように構成すると、設定値とＦＶ変換部１７から
の入力電圧信号を比較回路部１８によって比較し、比較
回路部１８からの出力によりスイッチ２１を開閉して上
述のように電磁リレー２２を作動させて可動接触子２０
Ｃの切換動作をおこなわせ、電磁弁９を作動させること
ができる。これにより、比較回路部１８からの出力のパ
ワーの大小にかかわらず、的確に第１実施例と同様の動
作をおこなうことができる。

上記第１および第２の実施例において、車速検出用の歯
車１５は歯車変速機本体８からの出力軸１４に軸着され
ているが、ホイール１２の回転と比例して回転する部分
、すなわち車速に比例する部分であればどこに設けられ
てもよい。さらに、検出器として、歯車１５とｔｍピッ
クアップ１６を用いているが、光学式エンコーダや回転
数電圧変換器（タコジェネレータ）を用いることもでき
る。検出器として回転数電圧変換器（タコジェネレータ
）を用いた場合には、回転に比例した電圧が直接出力さ
れるので、ＦＶ変換部１７が不要になり、該回転数電圧
変換器（タコジェネレータ）からの出力が直接比較回路
部１８に入力される。

第３図に第３の実施例として、変速段を３１段に形成し
た場合の選択手段の一例を示す。

この選択手段は、手動により歯車変速機本体の変速段を
選択するスイッチ２５と、１速に関する切換制御部２３
と、２速に関する切換制御部２４とからなっている。ス
イッチ２５は、１速、２速。

３速およびニュートラルをそれぞれ選択する端子２５　
ａ、　　２５　ｂ、　　２５　ｃ、　　２５　ｄと、可
動接、触子２５ａとを備えている。切換制御部２３は、
歯車変速機本体の電磁弁の１速を選択するコイルと導通
ずる端子２３ａと、切換制御部２４の後述の可動接触子
２４ｃと導通ずる端子２３ｂと、スイッチ２５の１速を
選択する端子２５ａと導通する可動接触子２３ｃとを備
えている。また、切換制御部２４は、上記電磁弁の２速
を選択するコイルと導通する端子２４ａと、３速を選択
するコイルと導通する端子２４ｂと、スイッチ２５の２
速を選択する端子２５ｂと導通ずる可動接触子２４ｃと
を備えている。これらの切換制御部２３．２４は、それ
ぞれ別途独立して設けた比較回路部２６．２７の出力に
より作動するように構成され、比較回路部２７は２速で
、比較回路部２６は１速で、それぞれ油圧モータの許容
最高回転数を越えない車速に相応する電圧に前記設定値
を設定しである。これにより、切換制御部２３．２４は
前述の第１実施例と同様の動作をスイッチ２５による変
速段の選択操作に関連してそれぞれおこなう。

すなわち、例えば３速の最高速度で走行中にオペレータ
が誤まってスイッチ２５を操作して１速を選択したとす
る。このとき、車速は２速の許容最高回転数に相当する
速度よりも大きくなっているため、比較回路部２７から
の出力は設定値よりも大きいことを示し、切換制御部２
４に対し大きい旨の指令を出す。これにより、可動接触
子２４Ｃは端子２４ｂと導通する。また、比較回路部２
６からの出力も当然前記設定値よりも大きいことを示し
、同様に可動接触子２３Ｃは端子２３ｂと導通ずる。し
たがって、この場合、スイッチ２５の可動接触子２５ｅ
、端子２５ａ、切換制御部２３の可動接触子２３Ｃ１端
子２３ｂ、切換制御部２４の可動接触子２４Ｃ１端子２
４ｂを経て、３速を選択するコイルに通電され、スイッ
チ２５の操作位置（変速段の選択位置）は１速の位置に
あるにもかかわらず、歯車変速機本体の変速段は３速の
ままである。この状態で、例えばアクセル操作を止めて
ブレーキを作動させて減速し、車速か２速の設定値より
も小さくなると、比較回路部２７からの出力がその旨を
示し、これに応じて切換制御部２４の可動接触子２４ｃ
が端子２４ａ側に切り換わる。これにより、３速を選択
するコイルへの通電が停止され、２速を選択するコイル
への通電がおこなわれ、歯車変速機本体の変速段は２速
にシフトダウンされる。

この２速の状態からさらに減速し、車速か１速の設定値
よりも小さくなると、今度は比較回路部２６の出力がそ
の旨を示し、これに応じて切換制御部２３の可動接触子
２３ｃが端子２３ａ側に切り換わる。これにより２速を
選択するコイルへの通電が停止され、１速を選択するコ
イルが励磁されて歯車変速機本体の変速段も１速にシフ
トダウンされる。この時点でオペレータがスイッチ２５
によって選択した変速段と、歯車変速機本体の変速段が
一致する。したがって、この実施例にあってもオペレー
タの操作の如何にかかわらず油圧モータの回転数が許容
最高回転数を越えることは全くない、なお、この実施例
においては、比較回路部２６．２７からの出力により切
換制御部２３゜２４が作動するように構成されているが
、この出力のパワーが小さいときには第２実施例と同様
に電磁リレー等を配して動作させてもよいことはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

この発明は上記のように構成してあり、予め設定した車
速と、検出手段によって検出した車速とを比較手段によ
り比較して、この比較結果と選択手段によって選択した
変速段とに応じて歯車変速機本体の変速段を切り換える
ので、例えば比較手段によって比較する基準となる車速
を油圧モータの許容最高回転数に設定し、設定した車速
よりも遅い場合のみ減速比の大きな変速段に切り換わる
ようにしておくと、オペレータが減速比の小さな変速段
から減速比の大きな変速段を選択しても、上記設定した
車速よりも低速にならない限り減速比の大きな変速段に
切り換わることはない、このため、油圧モータが過回転
によって損傷する虞れはなく、油圧駆動の走行車両の（
ｔ　ＩＩＩ性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の詳細な説明するための
もので、第１図は第１実施例に係る油圧駆動のホイール
ローダの動力系の説明図、第２図は第２実施例に係るホ
イールローダの同様の説明図、第３図は第３実施例を示
す選択手段の説明図、第４図は従来例に係るホイールロ
ーダの動力系を示す説明図である。 ９・・・電磁弁、１０・・・スイッチ、１５・・・歯車
、１６・・・電磁ピックアップ、１７・・・ＦＶ変換部
（周波数電圧変換部）、１８・・・比較回路部、１９・
・・切換制御部。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁弁を介して変速段を切り換える油圧駆動の走行車両
   用の歯車変速機において、走行車両の車速を検出する検
   出手段と、予め設定した車速と該検出手段によって検出
   した車速とを比較する比較手段と、該比較手段による車
   速の比較結果から選択的に電磁弁を切り換える切換手段
   を含む変速段の選択手段とを備えたことを特徴とする歯
   車変速機。