KR20120117777A - 작업 차량의 변속 제어 장치 - Google Patents

Abstract

작업 차량의 변속 제어 장치는, 작업 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 장치와, 트랜스미션의 속도단을 시프트 업 및 시프트 다운하는 변속 장치와, 차속 검출 장치에서 검출된 차속이 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면, 변속 장치에 의한 시프트 업을 허가하는 변속 제어 장치와, 작업기 장치의 높이 위치를 검출하는 높이 위치 검출 장치와, 작업 차량의 전진 주행과 후진 주행을 전환하는 전후진 전환 장치와, 차속이 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면 변속 장치에 의한 시프트 업을 행하는 통상 제어와, 통상 제어에 대하여 시프트 업의 타이밍을 지연시키는 지연 제어를 전환하는 시프트 업 제어 전환 선택 장치를 구비한다.

Description

작업 차량의 변속 제어 장치{GEAR SHIFTING CONTROL DEVICE FOR OPERATION VEHICLE}

본 발명은, 작업 차량의 변속 제어 장치에 관한 것이다.

종래부터, 휠 로더 등의 작업 차량의 변속 제어 장치로서, 차속이 설정 속도로 되었을 때에 트랜스미션의 속도단을 자동적으로 변경하는 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 휠 로더에서는, 덤프 트럭에 토사를 적재하는 작업을 행하는 경우 등에, 덤프 트럭에 접근한 시점에서 속도단이 변경되어 버리면, 의도하지 않게 차속이 변동될 우려가 있다. 따라서, 리프트 아암의 각도 등으로부터 산출한 작업기 장치(버킷)의 높이가 설정 높이 이상으로 된 경우에는, 설정 속도단을 소정 시간 유지하도록 구성된 변속 제어 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

일본 특허 제3344491호 공보

그러나 상술한 변속 제어 장치에 있어서, 변속 타이밍을 결정하는 상술한 설정 속도를, 엔진의 회전수가 낮을수록 저하시키도록 구성한 경우, 굴삭 작업 후의 후진 주행 시에 바로 시프트 업이 행해져 버린다. 따라서, 토사를 덤프 트럭에 적재하기 위해 전진 주행으로 전환한 경우에, 후진 감속 시의 차량의 흐름이 커져, 작업 효율이 저하되어 버린다. 또한, 토사를 적재하기 위해 덤프 트럭에 전진 주행하여 접근하는 경우에, 액셀러레이터 페달의 스텝핑량이 적고, 엔진 회전수가 낮으면, 버킷이 상술한 설정 높이에 도달하기 전에 차속이 설정 속도에 도달하여, 의도하지 않게 시프트 업이 행해지는 일이 일어날 수 있다. 이 시프트 업에 의해 차량이 가속하므로, 작업자의 상정보다도 빨리 덤프 트럭에 접근해 버리게 된다. 이 경우에 작업자는, 브레이크를 걸어 차량을 정지시켜, 덤프 트럭에 토사를 적재할 수 있는 높이 위치까지 버킷을 상승시키지 않으면 안 된다. 그로 인해, 작업 효율이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 제1 형태에 의한 작업 차량의 변속 제어 장치는, 작업 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 장치와, 트랜스미션의 속도단을 시프트 업 및 시프트 다운하는 변속 장치와, 차속 검출 장치에서 검출된 차속이 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면, 변속 장치에 의한 시프트 업을 허가하는 변속 제어 장치와, 작업기 장치의 높이 위치를 검출하는 높이 위치 검출 장치와, 작업 차량의 전진 주행과 후진 주행을 전환하는 전후진 전환 장치와, 차속이 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면 변속 장치에 의한 시프트 업을 행하는 통상 제어와, 통상 제어에 대하여 시프트 업의 타이밍을 지연시키는 지연 제어를 전환하는 시프트 업 제어 전환 선택 수단을 구비한다.

본 발명의 제2 형태는, 제1 형태에 의한 작업 차량의 변속 제어 장치에 있어서, 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며, 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 전후진 전환 장치에 의해 전진 주행이 선택되면, 변속 제어 장치는, 높이 위치 검출 장치에 의해 검출되는 작업기 장치의 높이 위치가 설정값보다 낮은 경우에는, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 작업기 장치의 높이 위치가 설정값 이상인 경우에는, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 변속 제어 장치는, 작업기 장치의 높이 위치가 설정값 이상인 경우에는, 차속이 제2 시프트 업 허가 차속 이상을 전진 설정 시간 계속하면, 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 변속 장치를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 형태는, 제1 또는 제2 형태에 의한 작업 차량의 변속 제어 장치에 있어서, 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며, 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 전후진 전환 장치에 의해 후진 주행이 선택되면, 변속 제어 장치는, 작업기 장치의 높이에 관계없이 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 차속이 제2 시프트 업 허가 차속 이상을 후진 설정 시간 계속하면, 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 변속 장치를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 형태는, 제1 내지 제3 형태에 의한 작업 차량의 변속 제어 장치에 있어서, 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며, 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 통상 제어가 선택되어 있는 경우, 작업기 장치의 높이 및 전후진 전환 장치의 설정에 관계없이, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 차속이 제1 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면, 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 변속 장치를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제5 형태에 의한 휠 로더는, 제1 내지 제4 형태에 의한 변속 제어 장치를 구비한다.

작업 차량에 의한 작업 내용이나 기호에 따라, 시프트 업을 통상 제어와 지연 제어 사이에서 임의로 전환 선택할 수 있어, 작업 차량의 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도.
도 2는 변속 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 3은 차속과 속도단의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 휠 로더의 주행 성능을 나타내는 도면.
도 5는 V 셰이프 로딩에 대해 설명하는 도면.
도 6의 (a), (b)는 종래 기술에 있어서의 굴삭 후의 후진 시와, 토사 등의 적재 시에 있어서의 트랜스미션의 속도단의 변화에 대해 설명하는 도면.
도 7의 (a), (b)는 일 실시 형태에 있어서의 굴삭 후의 후진 시와, 토사 등의 적재 시에 있어서의 트랜스미션의 속도단의 변화에 대해 설명하는 도면.
도 8은 일 실시 형태에 의한 시프트 업의 지연 제어 처리의 흐름을 설명하는 흐름도.

이하, 도 1 내지 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 작업 차량의 변속 제어 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 의한 변속 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 대하여 전방부 차체(110)가 좌우로 굴절한다.

도 2는 본 실시 형태에 관한 변속 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 엔진(1)의 출력축에는 토크 컨버터(2)의 도시하지 않은 입력축이 연결되고, 토크 컨버터(2)의 도시하지 않은 출력축은 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, 그 속도단을 1속 내지 4속으로 변속하는 액압 클러치를 갖고, 토크 컨버터(2)의 출력축의 회전은 트랜스미션(3)으로 변속된다. 변속 후의 회전은, 프로펠러 샤프트(4), 액슬(5)을 통해 타이어(113, 123)에 전달되어, 휠 로더(100)가 주행한다. 엔진(1)의 회전수는, 엔진 회전수 센서(25)에 의해 검출된다.

작업용 유압 펌프(6)는 엔진(1)에 의해 구동되고, 유압 펌프(6)로부터의 토출유는 방향 제어 밸브(7)를 통해 작업용 액추에이터(8)[예를 들어, 아암 실린더(114)]로 유도된다. 방향 제어 밸브(7)는 조작 레버(9)의 조작에 의해 구동되고, 조작 레버(9)의 조작량에 따라 액추에이터(8)를 구동할 수 있다. 버킷(112)의 높이는, 버킷 높이를 검출하기 위한 센서(버킷 높이 검출용 센서)(26)의 검출값에 기초하여 컨트롤러(10)에 의해 산출된다. 버킷 높이 검출용 센서(26)는, 예를 들어, 전방부 차체(110)에 대한 아암(111)의 각도를 검출하는 센서 및 아암(111)에 대한 버킷(112)의 각도를 검출하는 센서이다. 즉, 버킷(112)의 높이는, 이들 각 센서의 검출값과, 미리 기억되어 있는 아암(111)의 길이나 형상, 장착 위치 등의 정보에 기초하여 컨트롤러(10)에 의해 산출된다.

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

트랜스미션(3)은, 각 속도단에 대응한 솔레노이드 밸브를 갖는 자동 변속기이다. 이들 솔레노이드 밸브는, 컨트롤러(10)로부터 트랜스미션 제어 장치(20)로 출력되는 제어 신호에 의해 구동되고, 이에 의해 1속 내지 4속 사이에서 속도단이 자동적으로 변경된다. 본 실시 형태에서는, 트랜스미션(3)의 속도단은, 예를 들어 1속도단으로부터 4속도단까지 설치되어 있다.

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

도 3은 차속 v와 속도단의 관계를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(10)가 차속 v에 따라 트랜스미션 제어 장치(20)에 제어 신호를 출력하고, 도 3에 나타내는 바와 같이 차속 v에 따라 트랜스미션(3)을 변속한다. 즉, 차속 v가 변속 허가 차속 v12로 상승하면, 1속으로부터 2속으로 시프트 업하고, 차속 v가 변속 허가 차속 v12로부터 변속 허가 차속 v23으로 상승하면, 2속으로부터 3속으로 시프트 업하고, 차속 v가 변속 허가 차속 v23으로부터 변속 허가 차속 v34로 상승하면, 3속으로부터 4속으로 시프트 업한다. 한편, 차속 v가 변속 허가 차속 v43으로 저하되면, 4속으로부터 3속으로 시프트 다운하고, 차속 v가 변속 허가 차속 v32로 저하되면, 3속으로부터 2속으로 시프트 다운하고, 차속 v가 변속 허가 차속 v21로 저하되면, 2속으로부터 1속으로 시프트 다운한다. 또한, 시프트 체인지를 안정적으로 행하도록, 변속 허가 차속 v12, v23, v34는 각각 변속 허가 차속 v21, v32, v43보다도 크게 설정되어 있다. 이들 각 변속 허가 차속은 시프트 업 또는 시프트 다운을 허가하는 임계값이며, 미리 컨트롤러(10)에 설정되어 있다. 트랜스미션 제어 장치(20)는, 각 속도단에 대응한 솔레노이드 밸브로 구성되어 있고, 컨트롤러(10)로부터의 제어 신호에 의해 구동된다.

본 실시 형태에서는, 컨트롤러(10)는, 엔진(1)의 회전수가 낮으면 각 변속 허가 차속을 저하시키고, 엔진(1)의 회전수가 높으면 각 변속 허가 차속을 상승시킨다. 이와 같이, 컨트롤러(10)가 엔진(1)의 회전수에 따라 각 변속 허가 차속을 변경함으로써, 연료 소비량 저감에 효과가 있다.

도 4는 본 실시 형태의 휠 로더(100)의 주행 성능을 나타내는 도면이다. 설명의 편의상, 도 4에서는, 시프트 업 시의 변속 허가 차속(시프트 업 허가 차속)만을 기재하고 있지만, 시프트 다운 시의 변속 허가 차속(시프트 다운 허가 차속)에 대해서도 마찬가지이다. 각 속도단에 있어서의 주행 성능을 나타내는 곡선의 교점 x1, x2, x3은 엔진(1)의 회전수가 저하되면 화살표 a1, a2, a3으로 나타내는 바와 같이 이동한다. 각 변속 허가 차속은, 대략 이 교점 x1, x2, x3으로 설정되어 있다. 도 4에 있어서, A, B, C로 나타내는 차속의 범위는, 엔진(1)의 회전수에 따라 변속 허가 차속 v12, v23, v34가 변화되는 범위를 각각 나타내고 있다.

본 실시 형태에서는, 후술하는 시프트 업 지연 제어에 있어서, 도 4에 나타내는 변속 허가 차속(제1 시프트 업 허가 차속) V23을, 엔진(1)의 회전수에 관계없이 변속 허가 차속(제2 시프트 업 허가 차속) V23a와 같이 상승시켜(끌어올려), 2속으로부터 3속으로의 시프트 업이 일어나기 어려워지도록 하고 있다. 여기서, 제2 시프트 업 허가 차속 v23a는, 엔진(1)의 회전수에 따라 변화되는 제1 시프트 업 허가 차속 v23의 최대값에 대하여, 예를 들어 10％ 정도 높은 값으로 되도록 설정되어 있다.

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(11)의 조작량을 검출하는 페달 조작량 검출기(12)와, 토크 컨버터(2)의 도시하지 않은 입력축의 회전수 Ni를 검출하는 회전수 검출기(13)와, 토크 컨버터(2)의 도시하지 않은 출력축의 회전수 Nt를 검출하는 회전수 검출기(14)와, 트랜스미션(3)의 출력축의 회전 속도, 즉 차속 v를 검출하는 차속 검출기(15)가 접속되어 있다. 컨트롤러(10)에는, 차량의 전후진을 지령하는 전후진 전환 스위치(17)와, 1속 내지 4속 사이에서 최대 속도단을 지령하는 시프트 스위치(18)와, 상술한 엔진 회전수 센서(25) 및 버킷 높이 검출용 센서(26)와, 트랜스미션(3)에 있어서의 변속을 자동으로 행할지 수동으로 행할지를 전환하는 매뉴얼?자동 변속 수단 전환 장치(27)가 접속되어 있다.

또한, 컨트롤러(10)에는, 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)가 접속되어 있다. 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)는, 매뉴얼?자동 변속 수단 전환 장치(27)에 의해 자동 변속이 선택되어 있는 경우에, 차속 v가 변속 허가 차속 이상으로 되면 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 행하는 통상 제어와, 통상 제어에 대하여 시프트 업의 타이밍을 늦추는 지연 제어를 전환하기 위한 장치이다.

컨트롤러(10)는, 액셀러레이터 페달(11)의 조작량에 따라 엔진(1)의 회전 속도(회전수)를 제어한다. 또한, 컨트롤러(10)는, 상술한 바와 같이 엔진 회전수 센서(25)에 의해 검출한 엔진(1)의 회전수에 따라 각 변속 허가 차속을 변경하는 동시에, 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 지연 제어가 선택된 경우에는, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업의 타이밍을 늦추도록 지연 제어를 행한다. 또한, 컨트롤러(10)는, 지연 제어에 있어서 시프트 업 지연 시간을 계측하는 도시하지 않은 타이머도 구비하고 있다.

도 5는 토사 등을 덤프 트럭에 적재하는 방법의 하나인 V 셰이프 로딩에 대해 도시하는 도면이다. V 셰이프 로딩에서는, 우선, 화살표 a로 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)를 전진시켜 토사 등을 퍼올리고, 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, 퍼올린 토사 등을 덤프 트럭에 적재하고, 화살표 d로 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)를 원래의 위치로 후퇴시킨다.

도 5의 화살표 b로 나타내는 토사 등의 굴삭 후의 후퇴 시 및 화살표 c로 나타내는 토사 등의 덤프 트럭에의 적재 시에, 종래의 휠 로더(100)에서는 트랜스미션(3)의 속도단이 어떻게 변화되는지를, 도 6의 (a), (b)를 각각 참조하여 설명한다.

도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 버킷(112)으로 토사 등을 굴삭하고 나서 후진하는 경우(도 5의 화살표 b), 통상, 굴삭 작업은 1속 또는 2속으로 행해지므로, 후진하기 시작하였을 때(스타트 시)의 속도단은, 1속 또는 2속이다. 액셀러레이터 페달(11)의 스텝핑량이 적고 엔진(1)의 회전수가 낮으면, 상술한 바와 같이 변속 허가 차속 V23이 저하된다. 그로 인해, 후진 주행의 개시 후 바로, 2속으로부터 3속으로 시프트 업해 버린다. 3속으로 시프트 업한 상태에서 덤프 트럭에 접근하기 위해 전진으로 전환하면, 휠 로더(100)는 후진하면서 감속하므로, 차량의 후방으로의 흐름이 커져 빠르게 전진 주행으로 이행할 수 없어, 작업 효율의 저하를 초래하게 된다. 3속으로 시프트 업한 상태에서는 구동력이 작고, 차량의 후방으로의 흐름이 커져 버린다. 여기서, 차량의 흐름이라 함은, 예를 들어 3속으로 시프트 업하여 차속이 상승한 상태에 있어서, 후진으로부터 전진으로 전환될 때까지의 제동 거리가 길어져 작업자가 의도한 이상으로 차량이 후방으로 계속해서 움직이는 것을 말한다.

도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전진 주행으로 전환하여 덤프 트럭에 토사 등을 적재할 때에는(도 5의 화살표 c), 버킷(112)을 상승시키면서 덤프 트럭을 향해 휠 로더(100)를 전진시키고 있다. 덤프 트럭을 향해 전진하기 시작하였을 때(스타트 시)의 속도단은, 1속 또는 2속이다. 액셀러레이터 페달(11)의 스텝핑량이 적고 엔진(1)의 회전수가 낮으면, 상술한 바와 같이 변속 허가 차속 v23이 저하된다. 그로 인해, 덤프 트럭에의 적재에 필요한 높이까지 버킷(112)이 상승하기 전에 차속이 변속 허가 차속 v23에 도달하여, 2속으로부터 3속으로 시프트 업하게 된다.

이 시프트 업에 의해 차속이 더욱 증가하게 되므로, 덤프 트럭에의 적재에 필요한 높이까지 버킷(112)이 상승하기 전에, 휠 로더(100)가 덤프 트럭에 도달해 버릴 우려가 있다. 이 경우에는, 휠 로더(100)의 작업자는, 브레이크를 걸어 휠 로더(100)를 정지시켜 버킷(112)을 상승시키지 않으면 안 된다. 그로 인해, 작업 효율이 저하될 뿐만 아니라, 휠 로더(100)의 작업자에 번잡함을 느끼게 해 버린다.

종래 기술로서, 버킷(112)의 높이가 설정 높이 이상으로 된 경우에는, 그때의 속도단을 유지하도록 구성된 변속 장치가 알려져 있다. 그러나 휠 로더(100)에 당해 변속 장치를 사용하였다고 해도, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 버킷(112)이 설정 높이에 도달하기 전에 차속이 변속 허가 차속 v23에 도달하여, 2속으로부터 3속으로 시프트 업해 버리면, 상술한 문제를 해소할 수 없다. 또한, 설정 높이를 낮게 해 버리면, 버킷(112)을 낮은 높이 위치로 하여 행하는 굴삭 작업이나 고속 주행 시에, 작업자의 의도와는 다른 속도단으로 유지되어 버린다고 하는 다른 문제를 초래하게 된다.

이에 대해, 본 실시 형태에 있어서는, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 지연시키는 지연 제어를 행함으로써, 굴삭 후의 후진 시(화살표 b) 및 덤프 트럭에의 토사의 적재 시(화살표 c)에, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업의 타이밍을 종래의 휠 로더에 비해 지연하고, 원하지 않는 차량의 흐름이나 증속을 억제한다. 구체적으로는, 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 지연 제어가 선택되면, 차량의 진행 방향 및 작업기 장치인 버킷(112)의 높이에 기초하여, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 시프트 업 허가 차속을 설정한다. 이하에, 시프트 스위치(18)에 의해 최대 속도단이 3속으로 설정되어 있었던 경우에 대해, 상세하게 설명한다.

(1) 후진 주행 시의 지연 제어

화살표 b로 나타내는 바와 같이 토사 등을 굴삭한 후, 후진 주행하는 경우에는, 버킷(112)의 높이에 관계없이, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 변속 허가 차속을 제2 시프트 업 허가 차속 V23a로 설정한다. 상술한 바와 같이, 제2 시프트 업 허가 차속 V23a는, 제1 시프트 업 허가 차속 V23보다도 큰 값으로 설정되어 있다. 컨트롤러(10)는, 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상의 차속이 후진 설정 시간 Tr 이상 계속한 경우에, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가한다. 후진 설정 시간 Tr은, 예를 들어 V 셰이프 로딩에 있어서 후진할 때에, 3속으로의 시프트 업이 일어나기 어려워지도록, 미리 적절한 값을 설정해 둔다. 예를 들어, 후진 설정 시간 Tr＝5초로 한다.

도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 토사 등의 굴삭 후, 작업자가 액셀러레이터 페달(11)을 최대로 스텝핑하여(풀 액셀러레이터로) 후진 주행하는 경우, 차속은 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상으로 될 가능성이 있지만, 후진 설정 시간 Tr이 경과할 때까지는 2속으로부터 3속으로 시프트 업하는 일은 없다. V 셰이프 로딩에 있어서 후진 주행하는 시간은, 통상, 3 내지 4초 정도이므로, 후진 설정 시간 Tr을 예를 들어 5초로 설정함으로써, 대부분의 경우, 후진 주행 시에 3속으로 시프트 업하지 않고, 2속인 채로 주행할 수 있다.

작업자가 액셀러레이터 페달(11)을 절반 정도 스텝핑하여(하프 액셀러레이터로) 후진 주행하는 경우, 통상, 차속은 제2 시프트 업 허가 차속 V23a까지 상승하지 않으므로, 휠 로더는 2속인 채로 주행한다. 이에 의해, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 전환하였을 때의 차량 흐름이 적어지게 된다. 또한, 전진 주행으로의 전환 후에는 1속 또는 2속으로 발진(發進)하게 되므로, 가속성이 좋아, 작업 시간(사이클 타임)을 단축할 수 있다.

(2) 전진 주행 시의 지연 제어

화살표 c로 나타내는 바와 같이 전진 주행하는 경우에는, 버킷(112)의 높이가 설정값보다도 낮은 경우에 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 제1 시프트 업 허가 차속 V23과, 버킷(112)의 높이가 설정값 이상인 경우에 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 제2 시프트 업 허가 차속 V23a를 설정한다.

버킷(112)의 높이의 설정값은, 예를 들어, 운반 자세에 있어서의 버킷(112)의 높이와, 아암(111)이 대략 수평으로 되는 최대 리치 시에 있어서의 버킷(112)의 높이의 중간 위치로 설정되어 있다. 여기서, 운반 자세에 있어서의 버킷(112)의 높이라 함은, 버킷(112)의 하단부(하면)가 휠 로더(100)의 지상 최저고 부근에 위치할 때의 버킷(112)의 높이이다. 아암(111)이 대략 수평으로 되는 상태라 함은, 아암(111)의 기단부의 요동 중심과 선단부의 버킷(112)의 요동 중심이 대략 수평으로 되는 상태이다.

도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 버킷(112)의 높이가 설정값까지 상승하면, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 차속이, 제1 시프트 업 허가 차속 V23으로부터 제2 시프트 업 허가 차속 V23a로 끌어올려진다. 작업자가 액셀러레이터 페달(11)을 최대로 스텝핑하여(풀 액셀러레이터로) 전진 주행하는 경우, 차속은 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상으로 될 가능성이 있지만, 전진 설정 시간 Tf가 경과할 때까지는 2속으로부터 3속으로 시프트 업하는 일은 없다. 덤프 트럭에의 적재 작업을 위해 버킷(112)을 설정값 이상의 높이로 유지하여 전진 주행하는 시간은, 통상, 2 내지 3초이다. 따라서, 전진 설정 시간 Tf를 예를 들어 4초로 설정함으로써, 대부분의 경우, 3속으로 시프트 업하는 일 없이, 덤프 트럭에 접근할 수 있다.

작업자가 액셀러레이터 페달(11)을 절반 정도 스텝핑하여(하프 액셀러레이터로) 전진 주행하는 경우, 통상, 차속은 제2 시프트 업 허가 차속 V23a까지 상승하지 않으므로, 버킷(112)을 설정값 이상의 높이로 유지한 상태에서, 휠 로더는 2속인 채로 덤프 트럭에 접근할 수 있다. 이에 의해, 적재 작업을 위해 덤프 트럭에 접근하는 경우에, 휠 로더가 3속으로 시프트 업함으로써 고속 상태로 브레이크를 작동시킬 필요가 없어져, 작업자의 피로 경감과 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

(3) 통상 제어

시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 통상 제어가 선택되면, 차량의 진행 방향 및 버킷(112)의 높이에 관계없이, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 허가하는 변속 허가 차속을, 제1 시프트 업 허가 차속 V23으로 설정한다. 이에 의해, 전진 주행 및 후진 주행 모두, 차속이 제1 시프트 업 허가 차속 V23 이상으로 되면, 지연 시간(전진 설정 시간 Tf, 후진 설정 시간 Tr)을 설정하는 일 없이, 빠르게 2속으로부터 3속으로 시프트 업한다. 예를 들어 주행 거리가 긴 경우 등은, 3속을 선택함으로써 엔진 회전 속도를 억제하여 저연비로 주행하는 것이 가능해진다.

도 8에, 본 실시 형태에 있어서, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업 지연 제어를 행하는 경우의 처리 수순의 흐름도를 나타낸다. 도 8의 흐름도는, 특히, 시프트 스위치(18)에 의해 최대 속도단이 3속으로 설정되어 있었던 경우에, 휠 로더가 2속으로부터 3속으로 시프트 업하는 경우의 제어의 흐름을 나타내고 있다. 도 8의 처리는, 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 지연 제어가 선택되면 개시되고, 컨트롤러(10)로 반복 실행된다.

우선, 스텝 S1에 있어서, 차속 검출기(15)에 의해 차속 v를 검출한다. 스텝 S2에서는, 전후진 전환 스위치(17)에 의해 전진 주행이 선택되어 있는지의 여부를 판정한다. 전진 주행이 선택되어 있는 경우에는, 스텝 S3으로 진행하고, 버킷 높이 검출용 센서(26)의 검출값에 기초하여 버킷(112)의 높이를 산출한다. 스텝 S4에서는, 스텝 S3에서 산출한 버킷(112)의 높이가 설정값을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 스텝 S4가 긍정 판정되면 스텝 5로 진행한다. 스텝 S5에서는, 스텝 S1에서 검출한 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상인지의 여부를 판정한다.

스텝 S5가 긍정 판정되면, 스텝 S6으로 진행하고, 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상의 차속이 전진 설정 시간 Tf 이상 계속하고 있는지의 여부를 판정한다. 스텝 S6이 긍정 판정되면, 스텝 S7로 진행하고, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 행한다. 한편, 스텝 S5 또는 S6이 부정 판정되면, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업은 행하지 않고, 도 8의 처리를 반복한다. 또한, 스텝 S5가 부정 판정되면, 컨트롤러(10)는, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상으로 되고 나서의 경과 시간을 계측하는 타이머(도시하지 않음)를 리셋한다.

스텝 S4가 부정 판정되고, 버킷(112)의 높이가 설정값보다 낮은 경우에는, 스텝 S8로 진행한다. 스텝 S8에서는, 차속 v가 제1 시프트 업 허가 차속 V23 이상인지의 여부를 판정한다. 스텝 S8이 긍정 판정되면, 스텝 S7로 진행하고, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 행한다. 스텝 S8이 부정 판정되면, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업은 행하지 않고, 도 8의 처리를 반복한다.

한편, 스텝 S2가 부정 판정되고, 전후진 전환 스위치(17)에 의해 후진 주행이 선택되어 있는 경우에는, 스텝 S9로 진행한다. 스텝 S9에서는, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상인지의 여부를 판정한다. 스텝 S9가 긍정 판정되면, 스텝 S10으로 진행하고, 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상의 차속이 후진 설정 시간 Tr 이상 계속하고 있는지의 여부를 판정한다. 스텝 S10이 긍정 판정되면, 스텝 S7로 진행하고, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업을 행한다. 한편, 스텝 S9 또는 S10이 부정 판정되면, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업은 행하지 않고, 도 8의 처리를 반복한다. 또한, 스텝 S9가 부정 판정되면, 컨트롤러(10)는, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상으로 되고 나서의 경과 시간을 계측하는 타이머(도시하지 않음)를 리셋한다.

본 실시 형태에 따르면 이하와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다.

(1) 휠 로더(100)의 컨트롤러(10)는, 차속 v가 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면 시프트 업을 허가하는 차속 기준 제어에 의해 자동 변속 제어를 행한다. 상술한 일 실시 형태에서는, 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)를 구비하고, 차속 v가 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면 시프트 업을 행하는 통상 제어와, 통상 제어에 대하여 시프트 업의 타이밍을 지연시키는 지연 제어를 전환하는 것이 가능하다. 이에 의해, 휠 로더(100)의 작업자는, 휠 로더(100)에 의한 작업 내용이나 기호에 따라, 자동 변속 제어를 통상 제어와 지연 제어 사이에서 임의로 전환 선택할 수 있다. 지연 제어를 선택함으로써, 예를 들어, V 셰이프 로딩에 있어서 변속 허가 속도의 저하에 의한 작업자의 의도에 반하는 시프트 업 및 이 시프트 업에 기인하는 휠 로더(100)의 증속을 억제할 수 있다. 따라서, 덤프 트럭에의 적재에 필요한 높이까지 버킷(112)이 상승하기 전에 휠 로더(100)가 덤프 트럭에 도달해 버린다고 하는 문제를 방지하여, 작업 효율의 저하를 방지할 수 있다.

(2) 트랜스미션(3)의 속도단은, 3속 이상으로 구성되어 있다. 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 전후진 전환 스위치(17)에 의해 전진 주행이 선택되면, 컨트롤러(10)는, 버킷(112)(작업기 장치)의 높이 위치가 설정값보다 낮은 경우에는, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속 V23으로 설정하고, 버킷(112)의 높이 위치가 설정값 이상인 경우에는, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속 V23보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속 V23a로 설정한다. 그리고 버킷(112)의 높이 위치가 설정값 이상인 경우에는, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상을 전진 설정 시간 Tf 계속하면, 트랜스미션(3)의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업한다. 지연 제어가 선택되고, 휠 로더(100)가 전진 주행하는 경우에는, 버킷(112)의 높이가 설정값 이상으로 되면, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업이 일어나기 어려워지도록 구성하였다. 이에 의해, 예를 들어, V 셰이프 로딩의 덤프 트럭으로의 접근 시에 다용하는 2속 주행 시에 작업자의 의도에 반하는 시프트 업을 효과적으로 억제할 수 있으므로, 상술한 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

(3) 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 전후진 전환 스위치(17)에 의해 후진 주행이 선택되면, 컨트롤러(10)는, 버킷(112)의 높이에 관계없이 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속 V23보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속 V23a로 설정하고, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23a 이상을 후진 설정 시간 Tr 계속하면, 트랜스미션(3)의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업한다. 이에 의해, 예를 들어 V 셰이프 로딩에 있어서 굴삭 후에 후진하는 경우에, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업이 일어나기 어려워진다. 따라서, 후진으로부터 전진으로 전환하였을 때의 차량 흐름이 적어지는 동시에, 전진 전환 후에 2속(또는 1속)으로 가속할 수 있어, 작업 시간을 단축하여 효율적으로 작업을 행할 수 있다.

(4) 시프트 업 제어 전환 선택 장치(28)에 의해 통상 제어가 선택되어 있는 경우, 버킷(112)의 높이 및 전후진 전환 스위치(17)의 설정에 관계없이, 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속 V23으로 설정하고, 차속 v가 제1 시프트 업 허가 차속 V23 이상으로 되면, 트랜스미션(3)의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업한다. 지연 제어를 선택한 경우에 3속으로의 시프트 업을 행하기 위해서는, 차속 v가 제2 시프트 업 허가 차속 V23 이상을 설정 시간 Tf 또는 Tr 계속할 필요가 있고, 풀 액셀러레이터에 가까운 상태로 계속해서 운전할 필요가 있다. 따라서, 주행 거리가 긴 경우에는 통상 제어를 선택하는 것이 저연비 운전의 관점에서는 효과적이다.

변형예

(1) 상술한 설명에서는, 2속으로부터 3속으로의 시프트 업의 지연 제어에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 1속으로부터 2속으로의 시프트 업을 지연하도록 구성해도 되고, 3속으로부터 4속으로의 시프트 업을 지연하도록 구성해도 된다. 즉, 도 7의 (a), (b)에 도시하는 후진 주행 시 및 전진 주행 시에 있어서, 작업자의 의도에 반하는 시프트 업을 억제할 수 있도록, 저속도단으로부터 1개 위의 속도단으로의 시프트 업을 지연하도록 구성할 수 있다. 또한, 트랜스미션(3)에 있어서의 선택 가능한 속도단의 단수는 4단에는 한정되지 않고, 3단이어도, 5단 이상이어도 된다.

(2) 상술한 설명에서는, 변속 제어 장치를 구성하는 컨트롤러(10)를 구비하는 작업 차량의 일례로서 휠 로더(100)를 예로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 포크리프트, 텔레핸들러, 리프트 트럭 등, 다른 작업 차량이어도 된다.

(3) 상술한 설명에서는, 제2 시프트 업 허가 차속 v23a가, 엔진(1)의 회전수에 따라 변화되는 제1 시프트 업 허가 차속 v23의 최대값에 대하여, 예를 들어 10％ 정도 높은 값으로 되도록 설정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 시프트 업 허가 차속 v23a를, 엔진(1)의 회전수에 따라 변화되는 제1 시프트 업 허가 차속 v23의 최대값과, 2속에 있어서의 최대 차속 V2(도 4 참조)의 대략 중간 정도로 설정해도 된다.

(4) 상술한 실시 형태 및 각 변형예는, 각각 조합해도 된다.

본 출원은 일본 특허 출원 제2009-283139호(2009년 12월 14일 출원)를 기초로 하고, 그 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

Claims (5)

1. 작업 차량의 차속을 검출하는 차속 검출 장치와,
   트랜스미션의 속도단을 시프트 업 및 시프트 다운하는 변속 장치와,
   상기 차속 검출 장치에서 검출된 차속이 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면, 상기 변속 장치에 의한 시프트 업을 허가하는 변속 제어 장치와,
   작업기 장치의 높이 위치를 검출하는 높이 위치 검출 장치와,
   상기 작업 차량의 전진 주행과 후진 주행을 전환하는 전후진 전환 장치와,
   상기 차속이 상기 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면 상기 변속 장치에 의한 시프트 업을 행하는 통상 제어와, 상기 통상 제어에 대하여 시프트 업의 타이밍을 지연시키는 지연 제어를 전환하는 시프트 업 제어 전환 선택 장치를 구비하는, 작업 차량의 변속 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며,
   상기 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 상기 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 상기 전후진 전환 장치에 의해 전진 주행이 선택되면,
   상기 변속 제어 장치는, 상기 높이 위치 검출 장치에 의해 검출되는 상기 작업기 장치의 높이 위치가 설정값보다 낮은 경우에는, 상기 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 상기 작업기 장치의 높이 위치가 상기 설정값 이상인 경우에는, 상기 시프트 업 허가 차속을 상기 제1 시프트 업 허가 차속보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속으로 설정하고,
   상기 변속 제어 장치는, 상기 작업기 장치의 높이 위치가 상기 설정값 이상인 경우에는, 상기 차속이 상기 제2 시프트 업 허가 차속 이상을 전진 설정 시간 계속하면, 상기 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 상기 변속 장치를 제어하는, 작업 차량의 변속 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며,
   상기 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 상기 지연 제어가 선택되어 있는 경우, 상기 전후진 전환 장치에 의해 후진 주행이 선택되면,
   상기 변속 제어 장치는, 상기 작업기 장치의 높이에 관계없이 상기 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속보다도 큰 제2 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 상기 차속이 상기 제2 시프트 업 허가 차속 이상을 후진 설정 시간 계속하면, 상기 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 상기 변속 장치를 제어하는, 작업 차량의 변속 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스미션의 속도단은 3속 이상이며,
   상기 시프트 업 제어 전환 선택 장치에 의해 상기 통상 제어가 선택되어 있는 경우, 상기 작업기 장치의 높이 및 상기 전후진 전환 장치의 설정에 관계없이, 상기 시프트 업 허가 차속을 제1 시프트 업 허가 차속으로 설정하고, 상기 차속이 상기 제1 시프트 업 허가 차속 이상으로 되면, 상기 트랜스미션의 속도단을 2속으로부터 3속으로 시프트 업하도록 상기 변속 장치를 제어하는, 작업 차량의 변속 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 변속 제어 장치를 구비하는, 휠 로더.

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