WO1987006287A1 - Automatic transmission of wheel loader - Google Patents

Description

明 細 書 ホイ ル ロ ー ダの自動変速装置 技 術 分 野

こ の発明 は 、 ホイ ル ロ ーダの自動変速装置に関 し 、 特に掘削時に おけるシフ 卜 ダウ ン制御の自動化に関す る 背 景 技 術

一般に ホイ ル ロ ー ダはバケ ツ 卜 で地山を掘削 し 、 そ れをダンプ 卜 ラ ッ ク に積み込むために使用さ れる。 第

2 図は 、 ホイ ル ロ ー ダの掘削か ら ダンプ 卜 ラ ッ ク への 積み込みの一連の運転パタ ー ンを示すもので 、 これは V シ ェ ープ運転 と呼ばれる最も多 く 使用 される運転パ タ ー ンである 。

この V シ X —プ運転 （ 矢印で示す運転①〜⑤ ） で作 業時間を短 く するために は 、 次の よ う に運転するこ と が要求さ れる 。

すなわち 、 ホイ ル ロ ー ダ 1 を前進 2 速 （ F 2 ) で地 山 2 に向 っ て高速で前進 し （ 運転① 〉 、 地山 2 に近づ く と （ 0. 5 m〜 1 . 0 m ) 、 掘削作業を行 う 場合のけん 引力を大き く するために前進 1 速 （ F 1 ) で地山 2 に 突 っ 込む （ 運転② ） 。 掘削が終了する と 、 ホイ ル ロ ー ダ 1 を掘削作業位置か ら後進 2 速 （ R 2 ) で高速で後 退させ （ 運転③ ） 、 続いて ホイ ル ロ ーダ 1 の走行方向 を切 り 換えて ダンプ 卜 ラ ッ ク 3 に F 2 で高速接近させ る （ 運転④ ） 。 ダンプ 卜 ラ ッ ク 3 への稹込作業が終了 す る と 、 ダ ンプ 卜 ラ ッ ク 3 か ら R 2 で高速で離れる ( 運転⑤ ） 。

と ころで、 従来上記運転①か ら運転②に切 り 換える 場合に は、 速度段を F 2 か ら F 1 に切 り 換える と とも に 、 第 4 図に示すよ う にバケ ツ 卜 B Kを地山 2 に突込 むために接地 しなければな らず 、 操作が極めて煩雑で あ つ に 。

すなわち 、 前進時に は、 第 3 図に示すよ う に右手で ブーム レパー 4 を、 左手でステア リ ングハン ドル 5 を 持 っ ているため、 速度段を F 2 か ら に切 り換える と き に は左手をハ ン ドル 5 か ら離 して速度段を選択す るための レン ジ レバー 6 に持ち替えなければな らず、 ハ ン ドル振れが生 じ て危険であ り 、 かつ操作が煩雑で ある。 この操作が煩雑であるため 、 パケ ッ ト を接地す るこ とに気を と ら れ、 シフ ト ダウンを忘れた り 、 ま た シ フ 卜 ダ ウ ン し て も地山 に 突込ん だ 後で あ っ た り す る。

シフ ト ダゥ ンを忘れた場合に はけん引力が少な く ス ムーズなす く い込みを行う こ とができず、 バケ ツ 卜 に 荷を充分す く い込めなか っ た り する 。 ま た 、 シフ ト ダ ゥ ンが遅れた場台に は、 シフ ト 時のタ イ ムラ グが大き い と一時的に駆動力が働かない時間が発生 し 、 車体が 押 し戻された り オペ レー タ に不快感を与えた り し 、 ス ムーズなす く い込みを行う こ とができない不都合があ る o

本考案は上記実情に鑑みてなされた もので、 掘削時、 自動的にシフ ト ダウンするよう に し 、 オペ レー タ の操 作を軽減するこ とができるホイ ルロ ーダの自動変速装 置を提供するこ とを 目 的 と する 。 発 明 の 開 示

すなわち本発明では、 V シ I ープ運転時にバケ ツ 卜 底が地上で水平の位置を とるの はバケ ツ 卜 を地山 に突 つ 込む と きのみであるこ と に着 目 し 、 ブー ムおよ びパ ケ ッ 卜 が各所定の角度に達 した こ と を検出する検出手 段を夫々 設け 、 これ ら検出手段に よ っ てブー ムおよ び バ ケ ツ 卜 の双方が前記所定の角度に達 した こ とを検出 し た場 速度段を所定の低速度段に自動的に シフ 卜 ダ ゥ ンす る よ う にする。 このこ と に よ っ てパケ ッ ト を地 山 に突 っ 込む直前のオ ペ レー タ の操作を軽減する 。

ま た 、 本発明で は速度段が前進以外の例えば後進を 示 し て いる と き に は前記自動シフ 卜 ダウンを解除 し 、 速度段を前記低速段か ら指定さ れた速度段に 自動復帰 さ せ るよ う に し て いる 。 これに よ り 、 掘削終了後の後 進時における オペ レー タ 操作を転減する 。 図面の簡単な説明

第 1 図 は本発明の一実施例を示す回路図、 第 2 図 は ホ イ ル ロ ー ダの V シ エ ープ運転を説明するため に用い た図、 第 3 図は ホイ ル ロ ーダの運転席を示す図 、 第 4 図 はバケ ツ 卜 を地山 に突 っ 込む直前のホイ ル ロ ーダを 示す図である。 . 発明を実施するための最良の形態 以下、 本考案を添付図面を参照 して詳細に説明する 。 第 1 図は 、 本考案の一実施例を示す回路図である。 なお 、 この実施例において採用される 卜 ラ ンスミ ツ シ ヨ ンは 、 速度段 （ 前後進 4速 〉 を示す電気信号に基づ いてその速度段が決定さ れる 。

同第 1 図において 、 デ ィ レ ク シ ョ ナル レパー 7 は、 前進 F 、 中立 N 、 後退 Rを選択する レバーであ り 、 レ ン ジ レパ ー 6 は前進 F ま た は後進 R に お け る速度段 ( 1 速、 2速、 3速、 4速 〉 を選択する レバーである。 なお、 レンジ レバー 6およびデ ィ レク シ ョ ナル レバー 7 を総称 して 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ン レバー とい う 。

デ ィ レ ク シ ョ ナル レパー 7を前進 Fに入れる と 、 ソ レ ノ イ ド S O L F が付 勢さ れ 、 卜 ラ ン ス ミ ッ シ ョ ン ( 図示せず ） は前進に入 り 、 一方後退 R に入れる と 、 ソ レノ イ ド S 0 L Rが付勢さ れ、 卜 ラ ンス ミ ッ シ ョ ン は後退 R に入る 。

同様 に 、 レ ン ジ レバ ー ΰ を 1 速 、 2 速 、 3 速お よ ぴ 4 速 に 人 れる と 、 そ れぞれ ソ レ ノ イ ド S O L 1 、 S O L 2、 S O L 3およ ひ'は S O L 4 が付勢さ れ、 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ンは Ί 速、 2速、 3速および 4速に入 る。

すなわち 、 レンジ レバー 6およびデ ィ レク シ ョ ナル レバー 7をそれぞれ操作するこ と に よ り 、 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ンは前進 4速 と後進 4速の合計 8速の速度段を 選択する。

次に 、 本発明に よ っ て追加 した構成部分につ いて説 明す る。

上記追加構成部分はキ ャ ンセルポ タ ン Ί 0、 バケ ツ 卜 位置検出セ ンサ 1 Ί 、 ブー ム位置検出センサ 1 2、 ア ン ド回路 1 3 、 イ ンパー タ 1 4 , Λ 5 , Ί 6 , オ ア 回路 1 7 、 フ リ ッ プフ ロ ッ プ Ί 8 およ び切替スィ ッ チ 1 9 である 。

キ ャ ンセルポ タ ン 1 0 は 、 本発明に係る変速をキ ヤ ンセルする場台 に ポ タ ン操作するもので、 例えば第 3 図 に示サ よ う にブー ム レバー 4 のグ リ ッ プに配設され て いる 。 このキ ャ ンセルポタ ン 1 0 は通常信号 " 1 " を 、 ボタ ン操作する と信号 " 0 " をア ン ド回路 1 3 お よ びイ ンパー タ 1 6 に加える 。

バケ ツ 卜 位置検出セ .ンサ 1 1 お よ びブー ム位置検出 七 ンサ 1 2 は 、 それぞれバケ ツ 卜 およ びブー ムが予設 定 し た所定のバケ ツ 卜 角およ びブー ム角に達 した こ と を検出 す るもので 、 具体的に はそれぞれバケ ツ 卜 シ リ ンダお よ ぴプー ムシ リ ンダの特定伸長位置を検出 し 、 その検出時に信号 - " をア ン ド回路 1 3 に出力 する ものであ り 、 例えば リ ミ ツ 卜 スィ ッ チ や回動角度を検 出するエ ンコ ー ダ等を用いて構成さ れる 。 リ ミ ツ 卜 ス イ ッ チを用 いる場合 に は 、 上記シ リ ンダが特定伸長位 置に達する と オ ン る よ う に リ ミ ツ 卜 スィ ッ チを配置 し 、 エ ンコ ーダを用いる場合 に は上記シ リ ンダが特定 伸長位置に達する ときの回動角度 （ 予設定角度 〉 を比 較基準にする。

こ こで 、 バケ ツ 卜 シ リ ンダお よびプー ムシ リ ンダの 特定伸長位置 と は、 例えば第 4 図 に示す よ う にバケ ツ 卜 底面が接地 し 、 かつ水平の位置を とる ときの各シ リ ンダ位置をい う 。

ま た 、 デ ィ レク シ ョ ナル レパー 7 の操作に関連 して 、 デ ィ レ ク シ ョ ナル レパー 7 が前進 F に入 っ ている とき に は信号 " 1 " が ア ン ド 回路 Ί 3 お よ びィ ンパ一タ 1 4 に加わ り 、 レンジ レバー 6 の操作に 関連 し て 、 レ ンジ レパー 6 が 2 速に入 っ ている と き に は信号 " Ί " が ア ン ド回路 Ί 3 お よ びイ ンパー タ 1 5 に加わるよ う にな っ て いる。

ア ン ド回路 1 3 は上記 5 入力信 ¾ の ア ン ド条件を と り 、 ァ ン ド条件が成立する と信号 " Ί " を フ リ ッ プフ . ロ ッ プ Ί 8 のセ ッ 卜入力 S に加える。 ま た 、 ^ ァ回路 Ί 7 は、 上記 3 つのイ ンパー タ Ί 4 , 1 5 ， 1 6 の出 力 の オア条件を と り 、 、ずれか 1 つのイ ンパー タ か ら 信号 " 1 " が加え られる と 、 信号 " 1 " を フ リ ツ ァフ ロ ッ プ 1 8 の リ セ ッ 卜 入力 R に加える。

フ リ ッ プ フ ロ ッ プ Ί 8 は 、 セ ッ ト 入力 S に 信 号 " 1 " が加わる とセ ッ 卜 さ れ、 その出力端子 Qか ら信号 " 1 " を切替ス ィ ッ チ Ί 9 に 出 力 し 、 切 替 ス ィ ッ チ 1 9 の可 動接片 Ί 9 c を接点 1 9 b に接続 し 、 ま た リ セ ッ 卜 入力 R に 信号 " 1 " が加わる と リ セ ッ 卜 され、 その出力端子 Q か ら信号 " 0 " を切替スィ ッ チ 1 9 に 出力 し 、 切替スィ ッ チ 1 9 の 可動接片 Ί 9 c を接点 1 9 a に接続す る。

次に 、 ホイ ルロ ーダの運転に合わせ て本発明の作用 につ いて説明する。

ま ず 、 運転者は Vシ エ ープ運転における運転① （ 第 2 図参照 〉 では、 レンジ レバー 6 およ びデ ィ レ ク シ ョ ナル レパー 7 を操作 し 、 前進 2 速で走行する。 この と き 、 運転者はバケ ツ 卜 シ リ ンダが前記特定伸長位置に く る よ う にバケ ツ 卜 レバーを予め適宜に操作 しておき、 バケ ツ 卜 位置検出センサ Ί 1 か ら信号 " 1 " が出力さ れるよ う にする。 そ し て 、 運転者はホ イ ル ロ ー ダ 1 が地山 2 に近づ く と 、 ブー ム レパー 4 をプー ムシ リ ンダが前記特定伸長 位置に く る よ う に操作 し てバケ ツ 卜 を地面に接地させ る。 こ れに よ り 、 ブー ム位置検出セ ンサ 1 2 か ら信号 " Ί " が出力 さ れ、 ア ン ド回路 Ί 3 の ア ン ド条件が成 立 し て フ リ ッ プフ ロ ッ プ 1 8 がセ ッ 卜 さ れる 。

フ リ ッ プ フ ロ ッ プ 1 8 が セ ッ 卜 さ れる と 、 切 替ス イ ッ チ 1 9 の 可 動接 点 1 9 c は接点 1 9 a か ら接点 1 9 b に切 り 替え ら れ、 そ の結果、 レンジ レバー 6 が 2 速を選択 し て いて も 、 ソ レノ イ ド S 0 L 2 が消勢さ れる と とも に ソ レノ イ ド S O L 1 が付勢さ れ 、 速度段 が 2 速か ら 1 速に切 り 替え ら れる 。

す なわち 、 ブー ム レパー 4 を操作 し て バケ ツ 卜 が地 山 の突 っ 込む準備が整う と 、 自動的に 1 速に シ フ 卜 ダ ゥ ン して けん引力を増大させる 。

フ リ ッ プフ ロ ッ プ 1 8 が一旦 t ッ 卜 さ れる と 、 掘削 中 にバケ ツ 卜 位置お ぴブー ム位置が変化 し て も フ リ ッ プフ □ ッ プ 1 8 は リ セ ッ ト さ れず 、 引 き続き Ί 速が保 持さ れる 。

フ リ ッ プフ ロ ッ プ お 8 が リ セ ッ 卜 さ れる条件は 、 デ ィ レ ク シ ョ ナル レパー 7 を前進 F 以外に入れた と き 、 レンジ レバー 6 を 2 速以外に入れた ときおよ びキ ャ ン セルポタ ン Ί 0 を押 した ときである 。

通常、 掘削終了後、 ホイ ル ロ ーダは後進 2 ·速で地山 2 か ら後退させるが 、 この場合デ ィ レク シ ョ ナル レパ 一 7 を後退 R に入れる と 、 上記のよ う に フ リ ッ プフ ロ ッ プ 1 8 は リ セ ッ 卜 さ れる。 これに よ り 、 切替スイ ツ チ 1 9 の可動接点 Ί 9 c は接点 1 9 b か ら接点 1 9 a に切 り 替え ら れ、 現在 レンジ レバー 6 に よ っ て選択さ れて いる 2 速が選択さ れる よ う になる 。 す なわち 、 従 来、 掘削終了後の後退時に は 、 デ ィ レク シ ョ ナル レバ 一 7 と レ ンジ レバー 6 を同時操作 して後進 2 速を選択 しなければな ら なか っ たが 、 上記実施例ではデ ィ レク シ ョ ナル レパー 7 のみの操作で後進 2 速に切 り 替える こ とができる。

なお 、 V シ ι ープ運転以外の作業時 （ 整地時等 〉 も バ ケ ツ 卜 が接地かつ水平 という こ とが起こ り 得るが 、 この場台 に はキ ャ ンセルポタ ン Ί 0 を予め押 し 、 自動 的に シ フ 卜 ダウ ン しないよ う に しておけばよい。

ま た 、 作業現場の状態に よ っ て は地山の上方を削 り 取 り たい場合が生 じ る 。 この場合に は、 パク ッ 卜 位置 検出セ ン 1 1 お よ びブー ム位置検出 セ ンサ 1 2 に お ける検出バケ ツ 卜 位置およびブーム位 置を適宜修正す ればよ い。

更に 、 本実施例で は 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ン レバー と し てデ ィ レ ク シ ョ ナル レパー と レ ンジ レバーの 2 本のも のにつ いて説明 したが 、 1 本の場合で も本考案は適用 できる 。 更に ま た 、 電気式 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ンコ ン ト ロ ールを採用 していれば、 マニ ュ アルシフ ト 車、 才ー 卜 マチ ッ ク車及び両シフ ト 混合車のいずれにも適用可 能である。 産業上の利用可能性

以上のよう に 、 本発明にかかるホイ ルロ ー ダの自動 変速装置は、 Vシ エ ープ運転に よる掘削積込作業、 さ ら に通常の掘削作業に適用 して有用である 。 ·

Claims

請 求 の 範 囲 . バケ ツ 卜 およ びブー ムを有するホイ ル ロ ーダにお いて 、 速度段を示す信号を発生する速度段信号発生手 段 と 、

前記速度段信号に基づき係合する 卜 ラ ンスミ ッ シ ョ ンの速度段を電気的に選択する速度段選択手段 と 、 ブー ムが掘削に適当な所定のブー ム角に達 したこ と を検出する第 1 の検出手段 と 、

バケ ツ 卜 が掘削に適当な所定のバケ ツ 卜 角 とな っ た こ とを検出する第 2 の検出手段 と 、

前記第 1 および第 2 の検出手段の双方か ら検出信号 が出力された場合、 前記速度段信号発生手段か ら出力 されている信号に代えて所定の低速度段の信号を前記 速度段選択手段に出力する切替手段 と

を具えるよ う に した こ とを特徴 とするホイ ル ロ ーダ の自動変速装置。

2 . 前記切替手段は、 速度段信号発生手段の出力信号 が前進以外を示 した と きは、 該切替手段に よる前記切 替動作を解除 し 、 速度段信号発生手段の出力信号を前 記速度段選択手段に入力するこ とを特徴 とする請求の 範囲第 1 項記載のホイ ル ロ ーダの自動変速装置。

3 . 前記切替手段に よる前記切替動作を解除するキ ヤ ンセルポタ ンを更に有 し 、 前記切替手段はこのキ ャ ン セルポタ ンが投入された ときは速度段信号発生手段の 出力信号を前記速度段選択手段に入力するこ とを特徴 とする請求の範囲第 1 項記載のホイ ルロ ーダの自動変 速装置。 - 1 o -

4 . 前記切替手段に よる切替動作は、 速度段信号発生 手段の出力信号 が前進の所定の速度段を示 している と き に のみ行なわれる請求の範囲第 1 項記載のホイ ル 口 一ダの自 動変速装置。

5 . 前記切替手段に よ っ て切替え られる低速度段は第 1 速である請求の範囲第 1 項記載のホイ ル 口一ダの自 動変速装置。

6 . 前記所定の速度段は第 2 速であ り 、 かつ該切替手 段に よ っ て切替え られる低速度段は第 1 速である請求 の範囲第 4 項記載のホイ ル ロ ーダの自動変速装置。

7 . 前記速度段信号発生手段は、 前進、 中立およ び後 進を選択する第 Ί の レバー と 、 速度段を選択する第 2 の レバー とを有 し 、

前記切替手段は、 第 Ί の レバーの ¾進選択信号、 第 2 の レバーの 2 速選択信号、 第 1 の検出手段の検出信 号お よび第 2 の検出手段の検出信号の論理積を とるァ ン ド回路 と 、 前記第 Ί の レバーの前進選択信号の ¾理 反転信号およ び前記第 2 の レバーの 2 速選択信号の論 理反転信号の論理和を と るオア 回路 と 、 前記ア ン ド回 路の出力でセ ッ 卜 され前記オ ア回路の出力で リ セ ッ 卜 さ れる フ リ ッ プフ ロ ッ プ回路 と 、 この フ リ ッ プフ ロ ッ プ回路の出力 に よ り 第 2 の レバーの 2 速選択信号を 1 速選択信号に切替えて前記速度段選択手段に入力する 切替スィ ッ チ とを有する請求の範囲第 Ί 項記載のホイ ル ロ ーダの自動変速装置。

8 . 前記速度段信号発生手段は、 前進、 中立および後 進を選択する第 1 の レバー と 、 速度段を選択する第 2 の レブ 一 とを有 し 、 前記切替手段は 、 第 1 の レバー の前進選択信号、 第 2 の レバーの 2 速選択信号、 キ ャ ンセルポ タ ンの未投 入信号 、 第 1 の検出手段の検出信号お よび第 2 の検出 手段の検出信号の論理積を とるア ン ド回路 と 、 前記第 1 の レバーの前進選択信号の論理反転信号、 前記第 2 の レバーの 2 速選択信号の論理反転信号およびキ ャ ン セルポ タ ンの投入信号の論理和を とるオ ア 回路 と 、 前 記ア ン ド回路の出力でセ ッ 卜 さ れ前記オ ア回路の出力 で リ セ ッ 卜 さ れる フ リ.ッ プフ ロ ッ プ回路 と 、 このフ リ ッ プフ ロ ッ プ回路の出力 に よ り 第 2 の レバーの 2 速選 択信号を 1 速選択信号に切替えて前記速度段選択手段 に入力する切替スィ ツ チ と を有する請求の範囲第 3 項 記載の ホイ ル ロ ーダの自動変速装置。