KR20120099719A

KR20120099719A - 작업 차량의 클러치 제어 장치

Info

Publication number: KR20120099719A
Application number: KR1020127015283A
Authority: KR
Inventors: 고지 효도; 다까시 다께야마; 아끼라 시모히라
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-09-11
Also published as: IN2012DN05190A; US20120296530A1; EP2514987A4; JP2011122707A; JP5503954B2; EP2514987A1; EP2514987B1; US8855870B2; CN102656384B; WO2011074582A1; CN102656384A

Abstract

작업 차량의 클러치 제어 장치는, 작업 차량의 제동력을 검출하는 제동력 검출 장치와, 트랜스미션의 설정 속도단을 검출하는 속도단 검출 장치와, 제동력 검출 장치에 의해 검출되는 작업 차량의 제동력에 기초하여 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한 경우에, 전진 클러치를 해방하도록 전진 클러치의 결합/해방을 제어하는 클러치 제어 장치와, 속도단 검출 장치에 의해 검출되는 트랜스미션의 설정 속도단에 기초하여, 클러치 제어 장치에 있어서의 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 전환 장치를 구비한다.

Description

작업 차량의 클러치 제어 장치{OPERATION VEHICLE CLUTCH CONTROL DEVICE}

본 발명은, 작업 차량의 클러치 제어 장치에 관한 것이다.

휠 로더 등의 작업 차량에서는, 예를 들어 덤프 트럭에 토사 등을 싣는 작업을 행하는 경우에는, 덤프 트럭에 접근할 때에 브레이크를 밟아 차량을 감속시키면서, 작업기 장치(버킷)를 상방으로 올리기 위해 액셀러레이터 페달을 답입(stepping)하여 엔진 회전수를 고회전으로 유지하도록 하고 있다. 따라서, 브레이크의 작동 상태를, 예를 들어 브레이크 액압에 의해 검출하고, 검출된 브레이크 액압이 소정의 값을 초과하면, 전후진용 클러치를 해방하여 구동력의 전달을 차단하는 클러치 컷오프 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 제2001-263384호 공보

그러나 상술한 클러치 컷오프 장치에서는, 전후진용 클러치의 해방 타이밍을 브레이크의 작동 상태만으로 판단하고 있으므로, 작업 차량의 작업 상태나 노면의 경사 정도에 따라서는, 전후진용 클러치의 해방 타이밍이 적절하지 않게 되어 버린다.

본 발명의 제1 형태에 따른 작업 차량의 클러치 제어 장치는, 작업 차량의 제동력을 검출하는 제동력 검출 장치와, 트랜스미션의 설정 속도단을 검출하는 속도단 검출 장치와, 제동력 검출 장치에 의해 검출되는 작업 차량의 제동력에 기초하여 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한 경우에, 전진 클러치를 해방하도록 전진 클러치의 결합/해방을 제어하는 클러치 제어 장치와, 속도단 검출 장치에 의해 검출되는 트랜스미션의 설정 속도단에 기초하여, 클러치 제어 장치에 있어서의 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 전환 장치를 구비한다.

본 발명의 제2 형태는, 제1 형태에 따른 작업 차량의 클러치 제어 장치에 있어서, 트랜스미션은, 복수의 속도단을 갖고, 속도단 검출 장치에 의해, 트랜스미션이 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 전환 장치는, 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 형태는, 제2 형태에 따른 작업 차량의 클러치 제어 장치에 있어서, 적어도, 전진 클러치를 빠른 타이밍에 해방하는 제1 단계와, 전진 클러치를 늦은 타이밍에 해방하는 제2 단계 사이에서, 전진 클러치의 해방 타이밍을 선택 가능한 타이밍 선택 장치를 더 구비하고, 전환 장치는, 타이밍 선택 장치에 의해 제1 단계가 선택되어 있는 경우에, 트랜스미션이 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 전진 클러치를 해방하는 타이밍이 늦춰지도록 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 형태는, 제1 내지 제3 형태에 따른 작업 차량의 클러치 제어 장치에 있어서, 클러치 제어 장치는, 제동력이 클러치 컷오프 임계값 이상인 경우에 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단해도 된다.

본 발명의 제5 형태에 따른 휠 로더는, 제1 내지 제4 형태에 기재된 작업 차량의 클러치 제어 장치를 구비한다.

본 발명에 따르면, 여러 상황에 따라서 클러치 컷오프의 타이밍을 자동적으로 적절한 타이밍으로 변경할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다.
도 2는 휠 로더의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 트랜스미션의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 토크 컨버터 속도비와 속도단의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 V 셰이프 로딩에 대해 도시하는 도면이다.
도 6은 토사 등의 덤프 트럭에의 적재시의 휠 로더의 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 경사로에 있어서 작업할 때의 휠 로더의 상태를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 휠 로더에 있어서의 클러치 제어 처리의 동작을 나타낸 흐름도이다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 관한 작업 차량의 클러치 제어 장치의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시 형태에 관한 클러치 제어 장치가 적용되는 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다. 휠 로더(100)는, 아암(111), 작업기 장치인 버킷(112), 타이어(113) 등을 갖는 전방부 차체(110)와, 운전실(121), 엔진실(122), 타이어(123) 등을 갖는 후방부 차체(120)로 구성된다. 아암(111)은 아암 실린더(114)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전[부앙동(俯仰動)]하고, 버킷(112)은 버킷 실린더(115)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 크라우드)한다. 전방부 차체(110)와 후방부 차체(120)는 센터 핀(101)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시하지 않음)의 신축에 의해 후방부 차체(120)에 대해 전방부 차체(110)가 좌우로 굴절한다.

도 2는 휠 로더(100)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 엔진(1)의 출력축에는 토크 컨버터(2)의 입력축(21)(도 3 참조)이 연결되고, 토크 컨버터(2)의 출력축(22)(도 3 참조)은 트랜스미션(3)에 연결되어 있다. 토크 컨버터(2)는 주지의 임펠러, 터빈, 스테이터로 이루어지는 유체 클러치이며, 엔진(1)의 회전은 토크 컨버터(2)를 통해 트랜스미션(3)에 전달된다. 트랜스미션(3)은, 후술하는 바와 같이 그 속도단을 1속 내지 4속으로 변속하는 액압 클러치를 갖고, 토크 컨버터(2)의 출력축의 회전은 트랜스미션(3)에 의해 변속된다. 변속 후의 회전이, 프로펠러 샤프트(4), 액슬(5)을 통해 타이어(113, 123)에 전달되어, 휠 로더가 주행한다.

액슬(5)에는, 휠 로더(100)를 감속, 정지시키기 위한 브레이크부(5a)가 설치되어 있다. 브레이크부(5a)는, 브레이크 밸브(32)를 통해 브레이크액(작동유)이 공급되면, 작동유의 압력에 따른 제동력을 발생시킨다. 브레이크 밸브(32)는, 작동유의 유압원(30)으로부터 공급되는 압유를 스프링(32a)의 압축력에 따른 압력으로 감압하는 감압 밸브이다. 운전실(121) 내에 설치된 브레이크 페달(31)이 작업자에 의해 답입되면, 브레이크 페달(31)의 답입력에 따라서 스프링(32a)이 압축된다. 따라서, 브레이크 밸브(32)는, 작동유의 유압원(30)으로부터 공급되는 압유를 브레이크 페달(31)의 답입력에 따른 압력으로 되도록 감압한다. 브레이크 밸브(32)는, 스프링(32a)의 압축력[즉, 브레이크 페달(31)의 답입력]이 높아질수록, 높은 압력의 작동유를 브레이크부(5a)에 공급하도록 작동유의 압력을 감압한다. 부호 34는 작동유 탱크이다.

또한, 도시하지 않은 작업용 유압 펌프는 엔진(1)에 의해 구동되고, 이 유압 펌프로부터의 토출유는 도시하지 않은 방향 제어 밸브를 통해 작업용 액추에이터[예를 들어, 아암 실린더(114)]로 유도된다. 방향 제어 밸브는 도시하지 않은 조작 레버의 조작에 의해 구동되고, 조작 레버의 조작량에 따라서 액추에이터를 구동할 수 있다.

토크 컨버터(2)는 입력 토크에 대해 출력 토크를 증대시키는 기능, 즉 토크비를 1 이상으로 하는 기능을 갖는다. 토크비는, 토크 컨버터(2)의 입력축(21)의 회전수 Ni와 출력축(22)의 회전수 Nt의 비인 토크 컨버터 속도비 e(＝Nt/Ni)의 증가에 수반하여 작아진다. 예를 들어, 엔진 회전수가 일정 상태에서 주행중에 주행 부하가 커지면, 토크 컨버터(2)의 출력축(22)의 회전수, 즉 차속이 감소하고, 토크 컨버터 속도비 e가 작아진다. 이때, 토크비는 증가하므로, 보다 큰 주행 구동력(견인력)으로 차량 주행이 가능해진다.

여기서, 트랜스미션(3)의 구성에 대해 설명한다. 도 3은 트랜스미션(3)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 트랜스미션(3)은, 복수의 클러치 샤프트(SH1 내지 SH3), 아웃풋 샤프트(SH4), 복수의 기어(G1 내지 G13), 전진용 유압 클러치(전진 클러치)(18), 후진용 유압 클러치(후진 클러치)(19), 1속 내지 4속용 유압 클러치(C1 내지 C4)를 구비한다. 각 유압 클러치(18, 19, C1 내지 C4)는, 트랜스미션 제어 장치(20)를 통해 공급되는 압유(클러치압)에 의해 결합 또는 해방된다. 즉 유압 클러치(18, 19, C1 내지 C4)에 공급되는 클러치압이 증가하면 클러치(18, 19, C1 내지 C4)는 결합되고, 클러치압이 감소하면 해방된다.

토크 컨버터(2)의 출력축(22)은, 클러치 샤프트(SH1)에 연결되고, 아웃풋 샤프트(SH4)의 양단부는, 도 2의 프로펠러 샤프트(4)를 통해 차량 전후의 액슬(5)에 연결되어 있다. 도 3에서는, 전진 클러치(18)와 1속용 클러치(C1)가 결합 상태이고, 다른 클러치(19, C2 내지 C4)가 해방 상태에 있다. 이 경우에는, 기어(G1)와 클러치 샤프트(SH1)가 일체로 되어 회전하는 동시에, 기어(G6)와 클러치 샤프트(SH2)가 일체로 되어 회전한다.

이때 엔진(1)의 출력 토크는, 도 3에 굵은선으로 나타내는 바와 같이 토크 컨버터(2)의 입력축(21), 출력축(22), 클러치 샤프트(SH1), 전진 클러치(18), 기어(G1, G3, G5, G6), 1속용 클러치(C1), 클러치 샤프트(SH2), 기어(G8, G12)를 통해 아웃풋 샤프트(SH4)에 전달된다. 이에 의해 1속 주행이 가능해진다.

1속으로부터 2속으로 변속하는 경우에는, 트랜스미션 제어 장치(20)를 통해 공급되는 클러치압에 의해 1속용 클러치(C1)를 해방하고, 2속용 클러치(C2)를 결합한다. 이에 의해 엔진(1)의 출력 토크는, 토크 컨버터(2)의 입력축(21), 출력축(22), 클러치 샤프트(SH1), 전진 클러치(18), 기어(G1, G3, G7), 2속용 클러치(C2), 클러치 샤프트(SH2), 기어(G8, G12)를 통해 아웃풋 샤프트(SH4)에 전달되어, 2속 주행이 가능해진다. 1속으로부터 2속 이외의 변속, 즉 2속으로부터 3속, 3속으로부터 4속, 4속으로부터 3속, 3속으로부터 2속, 2속으로부터 1속으로의 변속도 마찬가지로 클러치(C1 내지 C4)를 제어함으로써 행해진다.

자동 변속 제어에는, 토크 컨버터 속도비 e가 소정값에 도달하면 변속하는 토크 컨버터 속도비 기준 제어와, 차속이 소정값에 도달하면 변속하는 차속 기준 제어의 2가지의 방식이 있다. 본 실시 형태에서는, 토크 컨버터 속도비 기준 제어에 의해 트랜스미션(3)의 속도단을 제어한다.

도 4는 토크 컨버터 속도비 e와 속도단의 관계를 나타내는 도면이다. 주행 부하가 낮아지고, 토크 컨버터 속도비 e가 증가하여 토크 컨버터 속도비 e가 소정값 eu 이상으로 되면 속도단은 1단 시프트 업한다. 이에 의해 토크 컨버터 속도비 e가 e1(ed＜e1＜eu)로 된다. 반대로 주행 부하가 높아지고, 토크 컨버터 속도비 e가 저하되어 토크 컨버터 속도비 e가 소정값 ed 이하로 되면, 속도단은 1단 시프트 다운한다. 이에 의해 토크 컨버터 속도비 e가 e2(ed＜e2＜eu)로 된다. 소정값 eu, ed는, 미리 컨트롤러(10)에 설정되어 있다. 컨트롤러(10)는, 트랜스미션(3)의 현재의 설정 속도단을 검출한다.

도 2에 도시하는 컨트롤러(10)는, CPU, ROM, RAM, 그 밖의 주변 회로 등을 갖는 연산 처리 장치를 포함하여 구성된다. 컨트롤러(10)에는, 액셀러레이터 페달(12)의 조작량을 검출하는 페달 조작량 검출기(12a)와, 토크 컨버터(2)의 입력축(21)의 회전수 Ni를 검출하는 회전수 검출기(14)와, 토크 컨버터(2)의 출력축(22)의 회전수 Nt를 검출하는 회전수 검출기(15)와, 트랜스미션(3)의 출력축의 회전 속도, 즉 차속 v를 검출하는 차속 검출기(16)가 접속되어 있다. 컨트롤러(10)에는, 차량의 전후진을 지령하는 전후진 전환 스위치(7)와, 1속 내지 4속의 사이에서 최대 속도단을 지령하는 시프트 스위치(8)와, 클러치 컷오프(후술)를 행할지 여부를 선택하는 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(10)에는, 트랜스미션(3)에 있어서의 변속을 자동으로 행할지 수동으로 행할지를 전환하는 변속 수단 전환 장치(35)와, 후술하는 바와 같이 전후진용 클러치(18, 19)를 컷오프할 때의 조건을 전환하는 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 접속되어 있다.

컨트롤러(10)에는, 브레이크 페달(31)의 조작량을 검출하는 페달 조작량 검출기(31a)와, 브레이크부(5a)에 공급되는 작동유의 압력을 검출하는 압력 센서(33)가 접속되어 있다. 컨트롤러(10)는 페달 조작량 검출기(12a)에 의해 검출한 액셀러레이터 페달(12)의 조작량에 따라서 엔진(1)의 회전 속도(회전수)를 제어한다.

예를 들어, 휠 로더(100)에 의해 덤프 트럭에 토사 등을 싣는 작업을 행하는 경우 등에는, 작업자는, 덤프 트럭에 접근할 때에 브레이크 페달(31)을 답입하여 휠 로더(100)를 감속시키면서, 버킷(112)을 상방으로 올리기 위해 액셀러레이터 페달(12)도 답입하여 엔진(1)의 회전수를 고회전으로 유지하도록 하고 있다. 컨트롤러(10)는, 클러치 컷오프를 작동하도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있는 경우에는, 후술하는 클러치 컷오프 조건이 충족되었다고 판단되면, 전후진용 클러치(18, 19)를 해방(컷오프)하기 위한 제어 신호(컷오프 신호)를 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력한다. 트랜스미션 제어 장치(20)에서는, 컷오프 신호를 수신하면, 트랜스미션 제어 장치(20)에 설치되어 있는 클러치 컷오프 밸브(17)(도 2)가 클러치(18, 19)의 클러치압을 감소시킨다. 이에 의해, 클러치(18, 19)가 해방되어, 주행 구동력(이하, 단순히 구동력이라 함)의 전달이 차단된다.

상술한 바와 같이, 토사 등을 싣는 작업을 행할 때에 접근하는 대상물(이하, 접근 대상물이라 함)에 접근하였다고 판단되었을 때 등에 클러치(18, 19)를 해방하는 것을, 클러치 컷오프라 하고 있다. 또한, 컨트롤러(10)는, 클러치 컷오프를 하지 않도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있는 경우에는, 클러치 컷오프 조건이 충족되어도 컷오프 신호를 출력하지 않는다. 따라서, 클러치 컷오프를 하지 않도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있는 경우에는, 상술한 클러치 컷오프는 행해지지 않는다.

도 5는 토사 등을 덤프 트럭에 싣는 방법 중 하나인 V 셰이프 로딩에 대해 도시하는 도면이다. V 셰이프 로딩에서는, 우선 화살표 a로 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)를 전진시켜 토사 등을 퍼 올리고, 그 후, 화살표 b로 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)를 일단 후퇴시킨다. 그리고 화살표 c로 나타내는 바와 같이, 덤프 트럭을 향해 휠 로더(100)를 전진시켜, 퍼 올린 토사 등을 덤프 트럭에 싣고, 화살표 d로 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)를 원래의 위치로 후퇴시킨다.

도 5의 화살표 c로 나타내는 토사 등의 덤프 트럭에의 적재시에는, 굴삭시와 같이 큰 구동력이 필요하지 않으므로, 작업자는, 시프트 스위치(8)에 의해 최대 속도단을 2속으로 설정하거나, 변속 수단 전환 장치(35)에 의해 트랜스미션(3)에 있어서의 변속을 수동으로 행하도록 전환한 후, 속도단을 2속으로 고정하도록 설정하고 있다.

도 6은 도 5의 화살표 c로 나타내는 토사 등의 덤프 트럭에의 적재시의 휠 로더(100)의 상태를 설명하는 도면이다. 설명의 편의상, 접근 대상물인 덤프 트럭에 접근할(어프로치할) 때의 초기의 단계이며, 휠 로더(100)를 가속시키는 단계를 어프로치 초기라 한다. 덤프 트럭에 어프로치할 때의 중기의 단계이며, 휠 로더(100)를 감속하기 시작하고 나서 휠 로더(100)가 정지할 때까지의 단계를 어프로치 중기라 한다. 휠 로더(100)가 정지하고 나서, 버킷(112) 내의 토사 등을 덤프 트럭에 방토(放土) 종료할 때까지의 단계를 어프로치 후기라 한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 어프로치 초기에서는, 휠 로더(100)를 가속시키는 동시에 버킷(112)을 상승시키기 위해, 액셀러레이터 페달(12)이 최대한으로 답입된다. 어프로치 중기에서는, 버킷(112)을 상승시키기 위해, 액셀러레이터 페달(12)이 최대한으로 답입되지만, 휠 로더(100)를 감속시키기 위해 브레이크 페달(31)도 서서히 답입된다. 어프로치 후기에서는, 휠 로더(100)를 정지시켜 두기 위해 브레이크 페달(31)이 최대한으로 답입된다. 클러치 컷오프를 하도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있는 경우에는, 어프로치 중기의 작업자에 의한 브레이크 페달(31)의 답입 등에 의해, 후술하는 클러치 컷오프 조건이 충족되면, 상술한 바와 같이, 클러치 컷오프가 행해진다.

따라서, 덤프 트럭에의 접근시에 구동력의 전달이 차단되므로, 구동력에 저항하여 휠 로더(100)를 감속 및 정지시킬 필요가 없다. 이에 의해, 클러치 컷오프를 하지 않고 구동력에 저항하여 휠 로더(100)를 감속 및 정지시켰을 때에 비해, 브레이크부(5a)에 대한 부담을 줄일 수 있고, 브레이크부(5a)의 온도 상승을 억제하여, 브레이크부(5a)의 각 부의 소모를 억제할 수 있다. 또한, 클러치 컷오프를 작동시킨 경우는, 엔진(1)의 회전수가 높은 상태를 유지시키면서 휠 로더(100)를 감속, 정지시켜도, 입력축(21)과 출력축(22)의 회전수 비인 토크 컨버터 속도비 e가 거의 1인 상태로, 엔진(1)으로부터 토크 컨버터(2)로의 입력 토크가 매우 작으므로, 토크 컨버터(2)에 있어서의 동력 손실을 저감하여, 연료 소비량을 저감시킬 수 있다.

그러나 클러치 컷오프의 타이밍이 적절하지 않은 경우에는, 클러치 컷오프에 의해 구동력의 전달이 갑자기 차단되게 되므로, 휠 로더(100)의 구동력이 급격하게 감소하여 휠 로더(100)의 피칭을 유발할 우려가 있다. 토사 등을 싣는 작업을 행하는 경우 등에는, 버킷(112)의 위치가 높기 때문에, 피칭이 보다 커지는 경향에 있다. 그로 인해, 피칭을 기피하는 작업자가, 종래의 휠 로더에 의해 덤프 트럭에 토사 등을 싣는 작업을 행하는 경우 등에는, 클러치 컷오프를 하지 않도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)를 선택하여, 상술한 클러치 컷오프가 행해지지 않도록 하고 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상술한 바와 같은 피칭을 유발할 우려는 없지만, 브레이크부(5a)의 각 부의 소모나, 토크 컨버터(2)에 있어서의 동력 손실의 증대를 초래하게 된다.

한편, 도 7에 도시하는 바와 같이, 급경사(예를 들어, 경사 각도가 20도 정도)인 경사로를 올라가면서 작업을 행하는 경우에는, 일반적으로 큰 구동력을 필요로 하므로, 트랜스미션(3)의 속도단은 저속인 1속으로 설정되어 있다. 급경사로에서는, 휠 로더(100)의 자중이 휠 로더(100)가 내려가는 방향(후퇴하는 방향)으로의 주행 부하로서 작용하므로, 평지와 동일한 조건으로 클러치 컷오프를 행하면 클러치 컷오프의 타이밍이 지나치게 빠르다. 클러치 컷오프의 타이밍이 지나치게 빠를 경우, 제동력이 충분하지 않은 상태에서 클러치 컷오프에 의해 주행 구동력이 끊겨 버리므로, 휠 로더(100)가 그때까지와는 반대로 경사로를 하강하기 시작해 버린다. 이 경우, 작업자가 다시 브레이크 페달을 답입하여 휠 로더(100)를 정지시키려고 하므로, 휠 로더(100)가 급정지하여 상술한 바와 같은 피칭을 유발할 우려가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 평지에서의 버킷(112)의 상승을 수반하는 토사 등의 적재 작업에 있어서는, 빠르게 클러치 컷오프를 작동시키는 동시에, 급경사로에서의 작업에 있어서는, 늦게 클러치 컷오프를 작동시키는 것이 바람직하다. 상술한 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)는, 작업자의 조작에 의해 수동으로, 클러치 컷오프의 타이밍을 빠르게(제1 단계), 늦게(제2 단계) 및 중간 정도(제3 단계)의 사이에서 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 평지에서의 토사 등의 적재 작업에는, 클러치 컷오프가 빠르게 작동하는 제1 단계가 적합하다. 한편, 급경사로에서의 작업에는, 클러치 컷오프가 늦게 작동하는 제2 단계가 적합하다. 그러나 작업자에게 있어서는, 주행/작업 상황에 따라서 어느 단계를 선택하면 좋을지를 판단하는 것이 곤란하고, 또한 클러치 컷오프의 타이밍을 변경할 때마다 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)를 조작할 필요가 있어, 번잡하다.

따라서, 본 실시 형태의 휠 로더(100)에서는, 클러치 컷오프의 작동 타이밍, 즉 클러치 컷오프 조건을 이하에 서술하는 바와 같이 자동으로 전환하도록 구성함으로써, 다양한 주행/작업 상황에 따라서 클러치 컷오프의 타이밍이 적절해지도록 하고 있다.

---클러치 컷오프 제어---

본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같은 다양한 주행/작업 상황에 대응한 최적의 타이밍에서의 클러치 컷오프를 실현하기 위해, 이하와 같이 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 결정한다.

(1) 트랜스미션(3)의 속도단이 2속으로 설정된 상태에서 행해지는, 평지에서의 버킷(112)의 상승을 수반하는 토사 등의 적재 작업 등에 있어서는, 빠르게 클러치 컷오프를 작동시킨다.

(2) 트랜스미션(3)의 속도단이 1속으로 설정된 상태에서 행해지는, 급경사로에서의 작업 등에 있어서는, 늦게 클러치 컷오프를 작동시킨다.

구체적으로는, 트랜스미션(3)의 설정 속도단, 압력 센서(33)에 의해 검출된 브레이크 액압(Plb)의 정보에 기초하여, 클러치 컷오프 조건을 자동적으로 전환한다. 이하에, 클러치 컷오프 제어를, 도 8의 흐름도를 사용하여 설명한다. 도 8에 나타내는 처리에 있어서는, 브레이크 액압(Plb)의 임계값을 클러치 컷오프 조건으로서 사용한다.

도 8은 일 실시 형태의 휠 로더(100)에 있어서의 클러치 제어 처리의 동작을 나타낸 흐름도이다. 휠 로더(100)의 도시하지 않은 이그니션 스위치가 온되면, 도 8에 나타내는 처리를 행하는 프로그램이 기동되어, 컨트롤러(10)에 의해 반복 실행된다. 스텝 S1에 있어서, 압력 센서(33)에 의해 검출된 브레이크 액압(Plb)의 정보 및 트랜스미션(3)의 현재의 설정 속도단의 정보를 취득하여, 스텝 S3으로 진행한다. 스텝 S3에 있어서, 클러치 컷오프를 하도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있는지 여부를 판단한다.

스텝 S3이 긍정 판단되면, 즉 클러치 컷오프를 하도록 클러치 컷오프 선택 스위치(9)가 선택되어 있다고 판단되면 스텝 S5로 진행하여, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제1 단계로 설정되어 있는지 여부를 판단한다. 스텝 S5가 긍정 판단되면, 즉 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제1 단계로 설정되어 있다고 판단되면 스텝 S7로 진행하여, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속인지 여부를 판단한다. 스텝 S5가 부정 판정되면, 즉 2속, 3속, 또는 4속 중 어느 하나가 설정되어 있으면, 스텝 S9로 진행한다.

스텝 S9에서는, 스텝 S1에서 취득한 브레이크 액압(Plb)이 제1 브레이크 액압 컷오프 임계값 P1 이상인지 여부를 판단한다. 제1 브레이크 액압 컷오프 임계값 P1은, 예를 들어 평지에 있어서의 토사 등을 싣는 작업 등에 있어서, 빠른 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있는 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 속도단이 2속으로 설정되어 있어 접근 대상물(덤프 트럭)에 접근하였을 때에, 액셀러레이터 페달(12)이 최대한으로 답입되어 있어도, 주행 구동력에 저항하여 차속을 저하시킬 수 있을 정도의 제동력을 발생시키는 브레이크 액압(Plb)에 상당하는 값으로 한다. 스텝 S9가 긍정 판단되어, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단되면, 스텝 S11로 진행하여, 상술한 컷오프 신호를 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력하여 복귀한다. 이에 의해, 예를 들어 평지에서의 토사 등의 적재 작업에 있어서, 브레이크 액압(Plb)이 낮은, 즉 제동력이 낮고 차속이 높을 때에, 빠른 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있다.

스텝 S5가 부정 판단되면 스텝 S13으로 진행하여, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제3 단계로 설정되어 있는지 여부를 판단한다. 스텝 S13이 긍정 판정되면, 즉 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제3 단계로 설정되어 있다고 판단되면, 스텝 S15로 진행하여, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속인지 여부를 판단한다. 스텝 S15가 부정 판정되면, 즉 2속, 3속, 또는 4속 중 어느 하나가 설정되어 있으면, 스텝 S17로 진행한다. 스텝 S17에서는, 스텝 S1에서 취득한 브레이크 액압(Plb)이 제2 브레이크 액압 컷오프 임계값 P2 이상인지 여부를 판단한다.

제2 브레이크 액압 컷오프 임계값 P2는, 제1 브레이크 액압 컷오프 임계값 P1보다도 큰 값이며, 중간 정도의 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있는 값으로 설정되어 있다. 스텝 S17이 긍정 판단되어, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단되면 스텝 S11로 진행한다. 이에 의해, 브레이크 액압(Plb)이 중간 정도, 즉 제동력도, 차속도 중간 정도일 때에, 중간 정도의 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있다.

스텝 S13이 부정 판단되면, 즉 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제3 단계로 설정되어 있다고 판단되면, 스텝 S19로 진행하여, 스텝 S1에서 취득한 브레이크 액압(Plb)이 제3 브레이크 액압 컷오프 임계값 P3 이상인지 여부를 판단한다. 제3 브레이크 액압 컷오프 임계값 P3은, 제2 브레이크 액압 컷오프 임계값 P2보다도 큰 값이며, 늦은 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있는 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 제3 브레이크 액압 컷오프 임계값 P3은, 경사 각도가 20도 정도인 경사로에서 클러치(18, 19)가 해방되어도 휠 로더(100)가 경사로를 내려가지 않을 정도로 제동력을 발생시키는 브레이크 액압(Plb)에 상당하는 값으로 한다. 스텝 S19가 긍정 판단되어, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단되면 스텝 S11로 진행한다. 이에 의해, 예를 들어 경사로에서의 작업에 있어서, 브레이크 액압(Plb)이 높은, 즉 제동력이 높고 차속이 낮을 때에, 늦은 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있다.

한편, 스텝 S7이 긍정 판단되면, 스텝 S19로 진행한다. 즉, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제1 단계로 설정된 상태에서, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속이라고 판단되면, 스텝 S19에 있어서 브레이크 액압(Plb)이 제3 브레이크 액압 컷오프 임계값 P3 이상인지 여부를 판단한다. 스텝 S19가 긍정 판단되어, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단되면, 스텝 S11로 진행한다. 이와 같이, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제1 단계로 설정되어 있어도, 트랜스미션(3)이 1속으로 설정되어 있으면, 클러치 컷오프 조건이 자동적으로 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 늦추도록 전환된다. 즉, 브레이크 액압 컷오프 임계값이, 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 늦추는 값으로 자동적으로 전환된다.

또한, 스텝 S15가 긍정 판단되면, 스텝 S19로 진행한다. 즉, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제3 단계로 설정된 상태에서, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속이라고 판단되면, 스텝 S19에 있어서 브레이크 액압(Plb)이 제3 브레이크 액압 컷오프 임계값 P3 이상인지 여부를 판단한다. 스텝 S19가 긍정 판단되어, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단되면, 스텝 S11로 진행한다. 이와 같이, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제3 단계로 설정되어 있어도, 트랜스미션(3)이 1속으로 설정되어 있으면, 클러치 컷오프 조건이 자동적으로 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 늦추도록 전환된다. 즉, 브레이크 액압 컷오프 임계값이, 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 늦추는 값으로 자동적으로 전환된다.

스텝 S3, S9, S17, 또는 S19가 부정 판단되면, 복귀한다.

클러치 컷오프 조건을 상술한 바와 같이 자동적으로 전환하도록 구성함으로써, 평지에서의 토사의 적재 작업 및 경사로에서의 작업시의 각각의 상황에 최적의 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시키는 것이 가능해진다. 또한, 작업자에게 있어서는, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)의 전환 조작을 빈번히 행할 필요가 없으므로, 조작성이 좋다.

상술한 일 실시 형태에 따르면 이하와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다.

(1) 휠 로더(100)의 제동력에 기초하여 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한 경우에, 컨트롤러(10)는 전후진 클러치(18, 19)를 해방하여 클러치 컷오프를 작동시킨다. 컨트롤러(10)는, 또한 트랜스미션(3)의 설정 속도단에 기초하여, 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환한다. 이에 의해, 작업자가 수동으로 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)를 조작하는 일 없이, 여러 상황에 따라서 클러치 컷오프의 타이밍을 자동적으로 적절한 타이밍으로 변경할 수 있다. 또한, 주행/작업 상황에 따른 적절한 타이밍에 클러치 컷오프가 작동하므로 휠 로더(100)의 움직임이 원활해진다.

(2) 복수의 속도단을 갖는 트랜스미션(3)이 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 컨트롤러(10)는 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환한다. 트랜스미션(3)이 저속의 속도단으로 설정되어 있는 경우, 즉 휠 로더(100)가 큰 구동력을 필요로 하는 급경사로에서의 작업 등을 행하고 있는 경우에는, 클러치 컷오프 조건을 자동으로 변경하므로, 작업 상황에 따른 적절한 타이밍에 클러치 컷오프를 작동시킬 수 있다.

(3) 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)는, 적어도 전후진 클러치(18, 19)를 빠른 타이밍에 해방하는 제1 단계와, 전후진 클러치(18, 19)를 늦은 타이밍에 해방하는 제2 단계 사이에서, 해방 타이밍을 선택 가능하게 구성되어 있다. 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)에 의해 제1 단계가 설정되어 있는 경우에, 트랜스미션(3)이 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 컨트롤러(10)는 전후진 클러치(18, 19)를 해방하는 타이밍이 늦춰지도록 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환한다. 이에 의해, 휠 로더(100)가 큰 구동력을 필요로 하는 급경사로에서의 작업 등을 행하고 있는 경우에는, 클러치 컷오프의 작동 타이밍이 빠른 제1 단계가 선택되어 있었다고 해도, 클러치 컷오프의 작동 타이밍이 늦춰지도록 전환된다. 따라서, 작업자가 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)를 조작하는 일 없이, 적절한 타이밍에 클러치 컷오프가 작동하게 된다.

--- 변형예---

(1) 상술한 설명에서는, 클러치 컷오프 조건으로서, 브레이크 액압(Plb)을 고려하도록 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 브레이크 액압(Plb) 대신에, 예를 들어 페달 조작량 검출기(31a)에 의해 검출한 브레이크 페달(31)의 조작량(페달 스트로크 또는 페달 각도)이나, 도시하지 않은 검출기에 의해 검출하는 브레이크 페달(31)의 답입력을 클러치 컷오프 조건으로서 고려하도록 해도 된다. 즉, 브레이크의 작동 상태(제동력의 크기)를 직접적으로 혹은 간접적으로 검출할 수 있는 파라미터이면, 클러치 컷오프 조건으로서 고려하는 파라미터는 브레이크 액압(Plb)에 한정되지 않는다. 여기서, 클러치 컷오프 조건의 파라미터로서 작업 차량의 제동력을 사용하는 경우도, 상술한 브레이크 액압(Plb)과 마찬가지로, 제동력이 미리 적절하게 설정된 클러치 컷오프 임계값 이상인 경우에, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한다.

(2) 상술한 설명에서는, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)의 조작에 의해 클러치 컷오프 조건을 1단계 내지 3단계 중 어느 하나로 설정할 수 있도록 구성하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 클러치 컷오프 작동 단계를 2단계로 하여, 클러치 컷오프의 타이밍을 「빠름」과 「늦음」중 어느 하나로부터 선택할 수 있도록 해도 된다. 즉, 클러치 컷오프 작동 단계는, 적어도 2단계 이상이며, 클러치 컷오프의 타이밍을 적어도 「빠름」과 「늦음」 중 어느 하나로 설정할 수 있으면 된다.

(3) 상술한 설명에서는, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제1 단계, 또는 제3 단계로 설정되어 있었던 경우에, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속이라고 판단되면, 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 늦추도록 클러치 컷오프 조건을 자동적으로 전환하도록 구성하였다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 클러치 컷오프 작동 단계 전환 스위치(36)가 제2 단계로 설정되어 있었던 경우에, 트랜스미션(3)의 설정 속도단이 1속 이외라고 판단되면, 클러치 컷오프의 작동 타이밍을 빠르게 하도록 클러치 컷오프 조건을 자동적으로 전환하도록 해도 된다.

(4) 상술한 설명에서는, 클러치 컷오프 조건으로서, 휠 로더(100)의 제동력[브레이크 액압(Plb), 브레이크 페달(31)의 조작량 등]을 사용하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 클러치 컷오프 조건으로서, 휠 로더(100)의 제동력과 함께, 토크 컨버터(2)의 속도비 e를 사용해도 된다. 속도비 e는, 토크 컨버터(2)의 입력축(21)의 회전수 Ni와 출력축(22)의 회전수 Nt의 비(＝Nt/Ni)이다. 구체적으로는, 브레이크 액압(Plb)이 설정값 이상, 또한 토크 컨버터 속도비 e가 설정값 이하인 경우에, 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단하여, 클러치 컷오프를 작동시켜도 된다.

(5) 상술한 설명에서는, 클러치 컷오프를 행하는 경우에는, 전후진용 클러치(18, 19)를 컷오프하기 위한 컷오프 신호를 컨트롤러(10)가 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력하도록 구성하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 클러치 컷오프를 행하는 시점에서 결합되어 있는 쪽의 클러치만을 컷오프하도록 컷오프 신호를 컨트롤러(10)가 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력하도록 구성해도 된다. 즉, 휠 로더(100)가 전진하고 있을 때에 클러치 컷오프를 행하는 경우에는, 전진용 클러치(18)만을 컷오프하도록 컷오프 신호를 컨트롤러(10)가 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력하도록 구성해도 된다.

(6) 상술한 설명에서는, 트랜스미션(3)에 있어서의 선택 가능한 속도단의 단수는 4단이었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 3단이어도 되고, 5단 이상이어도 된다. 또한 상술한 설명에서는, 작업 차량의 일례로서 휠 로더(100)를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 포크리프트, 텔레스코픽 핸들러, 리프트 트럭 등, 다른 작업 차량이어도 된다.

(7) 상술한 각 실시 형태 및 변형예는, 각각 조합해도 된다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태의 것에 전혀 한정되지 않고, 작업 차량의 제동력을 검출하는 제동력 검출 장치와, 트랜스미션의 설정 속도단을 검출하는 속도단 검출 장치와, 제동력 검출 장치에 의해 검출되는 작업 차량의 제동력에 기초하여 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한 경우에, 전진 클러치를 해방하도록 전진 클러치의 결합/해방을 제어하는 클러치 제어 장치와, 속도단 검출 장치에 의해 검출되는 트랜스미션의 설정 속도단에 기초하여, 클러치 제어 장치에 있어서의 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 전환 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 각종 구조의 작업 차량의 클러치 제어 장치를 포함하는 것이다.

본 출원은 일본 특허 출원 제2009-283138호(2009년 12월 14일 출원)를 기초로 하고, 그 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

Claims

작업 차량의 제동력을 검출하는 제동력 검출 장치와,
트랜스미션의 설정 속도단을 검출하는 속도단 검출 장치와,
상기 제동력 검출 장치에 의해 검출되는 상기 작업 차량의 제동력에 기초하여 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단한 경우에, 전진 클러치를 해방하도록 상기 전진 클러치의 결합/해방을 제어하는 클러치 제어 장치와,
상기 속도단 검출 장치에 의해 검출되는 상기 트랜스미션의 설정 속도단에 기초하여, 상기 클러치 제어 장치에 있어서의 상기 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는 전환 장치를 구비하는, 작업 차량의 클러치 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 트랜스미션은, 복수의 속도단을 갖고,
상기 속도단 검출 장치에 의해, 상기 트랜스미션이 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 상기 전환 장치는, 상기 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는, 작업 차량의 클러치 제어 장치.
제2항에 있어서, 적어도, 상기 전진 클러치를 빠른 타이밍에 해방하는 제1 단계와, 상기 전진 클러치를 늦은 타이밍에 해방하는 제2 단계 사이에서, 상기 전진 클러치의 해방 타이밍을 선택 가능한 타이밍 선택 장치를 더 구비하고,
상기 전환 장치는, 상기 타이밍 선택 장치에 의해 상기 제1 단계가 선택되어 있는 경우에, 상기 트랜스미션이 상기 저속의 속도단으로 설정되어 있다고 검출되면, 상기 전진 클러치를 해방하는 타이밍이 늦춰지도록 상기 클러치 컷오프 조건을 자동으로 전환하는, 작업 차량의 클러치 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치 제어 장치는, 상기 제동력이 클러치 컷오프 임계값 이상인 경우에 상기 클러치 컷오프 조건을 충족시킨다고 판단하는, 작업 차량의 클러치 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 작업 차량의 클러치 제어 장치를 구비하는, 휠 로더.