JP2539376C - - Google Patents

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
に好適な変速制御装置に関する。 〔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形油圧ポ
ンプ５と、管路６によって接続された可変容量形油圧モータ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
変えてデイフアレンシヤルギヤ１３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に伝達するデイフアレンシヤルギヤ 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およびデイフアレンシヤルギヤ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操作に
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
車速が得られる。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、上記のように電源１１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課題〕 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ｉ１、２速時の減速比ｉ２とすると
、車速はｉ２ ／ｉ１ に減速するが、減速する過程で車体の慣性重量のため直ぐ
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ｉ１ ／ｉ２ 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 とのない走行車両の変速制御装置を提供するにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は、エンジンと、このエンジンによって駆動
される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータ
と、この油圧モータの出力軸に連結され、複数の変速段を有する歯車変速段と、
この歯車変速段の出力側にディファレンシャルギヤを介して連結したホイールと
、前記歯車変速機の変速段を切り換える変速段切換手段（後述の実施例における
電磁弁９およびコイル９ａ，９ｂ−以下同様）と、前記変速段切換手段に変速段
切換選択指令を出力する選択手段（スイッチ１０）とを備えた走行車両において
、前記走行車両の車速を検出する車速検出手段（歯車１４、電磁ピックアップ１
６およびＦＶ変換部１７）と、前記車速検出手段からの車速検出値と予め設定し
た車速設定値との大小を比較する比較手段（比較回路部１８）と、前記選択手段
と前記変速段切換手段との間に設けられ、前記比較手段によって、前記車速検出
値が前記車速設定値よりも大きいと判定されたときには、前記選択手段で選択さ
れた変速段よりも高い変速段に、また、前記車速検出値が前記車速設定値よりも
小さいと判定されたときには、前記選択手段で選択された変速段と同じ変速段側
に選択的に接続される切換制御手段（切換制御部１９）とを備えた走行車両の変
速制御装置において、前記切換制御手段（切換制御部１９）を、一端側が前記選
択手段の低い変速段の選択側（端子１０ａ）に接続され、他端側で前記変速段切
換手段の低い変速段への切換側（コイル９ａ）に接続された第１の端子（端子２
０ａ）と高い変速段への切換側（コイル９ｂ）に接続された第２の端子（端子２
０ｂ）とを前記比較手段からの出力に応じて切り換える接触子（２０ｃ）から構
成したことを特徴としている。 この場合、前記切換制御手段（切換制御部１９）を、一端側が前記選択手段の
低い変速段の選択側（端子１０ａ）に接続され、他端側で前記変速段切換手段の
低い変速段への切換側（コイル９ａ）に接続された第１の端子（端子２０ａ）と
高い変速段への切換側（コイル９ｂ）に接続された第２の端子（端子２０ｂ）と
を切り換える接触子（２０ｃ）と、この接触子を駆動する電磁リレー（２２）と
、この電磁リレーを前記比較手段（比較回路部１８）からの出力に応じて駆動す
る スイッチ（２１）とから構成することもできる。 また、前記切換制御手段を、低い変速段（１速）において切り換えを行う第１
の切換制御部（２３）と、低い変速段（１速）と高い変速段（３速）の中間の変
速段（２速）の切り換えを行う第２の切換制御部（２４）とから構成し、さらに
、前記第１の切換制御部（２３）を、一端側が前記選択手段（２５）の低い変速
段の選択側（端子２５ａ）に接続され、他端側で前記変速段切換手段の低い変速
段への切換側（１速）に接続された第１の端子（２３ａ）と前記選択手段（２５
）の中間の変速段の選択側（２５ｂ）に接続された第２の端子（２３ｂ）とを切
り換える第１の接触子（２３ｃ）とから構成し、前記第２の切換制御部（２４）
を、一端側が前記選択手段２５の中間の変速段の選択側（２５ｂ）に接続され、
他端側で前記変速段切換手段の中間の変速段への切換側（２速）に接続された第
３の端子（２４ａ）と高い変速段への切換側（３速）に接続された第４の端子（
２５ｃ）とを切り換える第２の接触子（２４ｃ）から構成し、前記比較手段を、
低い変速段における第１の車速設定値と比較して前記第１の切換制御部（２３）
に制御信号を出力する第１の比較回路部（２６）と、中間の変速段における第２
の車速設定値と比較して前記第２の切換制御部（２４）に制御信号を出力する第
２比較回路部と（２７）から構成することもできる。 〔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が
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、検出した車速が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、上記検出した車速が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、車速が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１
７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１
６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と導通する
端子２０ｂ、スイッチ１０の１速の端子１０ａと導通する可動接触子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１０ｄによって１速を選択した場合のみコイ
ル９ａ，９ｂに導通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およびデイフアレンシヤルギヤ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１
７に送られ、ＦＶ変換部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１８の出力が例えば”Ｈ”レベルとなって、可動接触子２０ｃを端子２
０ｂ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速に変速しても電磁ピックアップ１６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、この状態で車速が減速して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２
０ａ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２０ｃ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と電磁ピックアップ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３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２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄと、可動接触子２５ｅ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する
端子２３ａと、切換制御部２４の後述の可動接触子２４ｃと導通する端子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と導通する可動接触子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てある。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２４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２６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２
３ｂと導通する。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２３ｃ、端子２３ｂ、切換制御部２４の
可動接触子２４ｃ、端子２４ｂ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、車速が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、車速が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２
６，２７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た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信頼
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図はこの発明の実施例を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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   この油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、この油圧モータの
   出力軸に連結され、複数の変速段を有する歯車変速機と、この歯車変速機の出力
   側にディファレンシャルギアを介して連結したホイールと、前記歯車変速機の変
   速段を切り換える変速段切換手段と、前記変速段切換手段に変速段切換選択指令
   を出力する選択手段と、前記走行車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車
   速検出手段からの車速検出値と予め設定した車速設定値との大小を比較する比較
   手段と、前記選択手段と前記変速段切換手段との間に設けられ、前記比較手段に
   よって、前記車速検出値が前記車速設定値よりも大きいと判定されたときには、
   前記選択手段で選択された変速段よりも高い変速段に、また、前記車速検出値が
   前記車速設定値よりも小さいと判定されたときには、前記選択手段で選択された
   変速段と同じ変速段側に選択的に接続される切換制御手段とを備えた走行車両の
   変速制御装置において、 前記切換制御手段が、一端側が前記選択手段の低い変速段の選択側に接続され
   、他端側で前記変速段切換手段の低い変速段への切換側に接続された第１の端子
   と高い変速段への切換側に接続された第２の端子とを前記比較手段からの出力に
   応じて切り換える接触子からなることを特徴とする走行車両の変速制御装置。 【請求項２】 エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   この油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、この油圧モータの
   出力軸に連結され、複数の変速段を有する歯車変速機と、この歯車変速機の出力
   側にディファレンシャルギアを介して連結したホイールと、前記歯車変速機の変
   速段を切り換える変速段切換手段と、前記変速段切換手段に変速段切換選択指令
   を出力する選択手段と、前記走行車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車
   速検出手段からの車速検出値と予め設定した車速設定値との大小を比較する比較
   手段と、前記選択手段と前記変速段切換手段との間に設けられ、前記比較手段に
   よって、前記車速検出値が前記車速設定値よりも大きいと判定されたときには、 前記選択手段で選択された変速段よりも高い変速段に、また、前記車速検出値が
   前記車速設定値よりも小さいと判定されたときには、前記選択手段で選択された
   変速段と同じ変速段側に選択的に接続される切換制御手段とを備えた走行車両の
   変速制御装置において、 前記切換制御手段が、一端側が前記選択手段の低い変速段の選択側に接続され
   、他端側で前記変速段切換手段の低い変速段への切換側に接続された第１の端子
   と高い変速段への切換側に接続された第２の端子とを切り換える接触子と、この
   接触子を駆動する電磁リレーと、この電磁リレーを前記比較手段からの出力に応
   じて駆動するスイッチとからなることを特徴とする走行車両の変速制御装置。 【請求項３】 エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   この油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧モータと、この油圧モータの
   出力軸に連結され、複数の変速段を有する歯車変速機と、この歯車変速機の出力
   側にディファレンシャルギアを介して連結したホイールと、前記歯車変速機の変
   速段を切り換える変速段切換手段と、前記変速段切換手段に変速段切換選択指令
   を出力する選択手段と、前記走行車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車
   速検出手段からの車速検出値と予め設定した車速設定値との大小を比較する比較
   手段と、前記選択手段と前記変速段切換手段との間に設けられ、前記比較手段に
   よって、前記車速検出値が前記車速設定値よりも大きいと判定されたときには、
   前記選択手段で選択された変速段よりも高い変速段に、また、前記車速検出値が
   前記車速設定値よりも小さいと判定されたときには、前記選択手段で選択された
   変速段と同じ変速段側に選択的に接続される切換制御手段とを備えた走行車両の
   変速制御装置において、 前記切換制御手段が、低い変速段において切り換えを行う第１の切換制御部と
   、低い変速段と高い変速段の中間の変速段の切り換えを行う第２の切換制御部と
   からなり、 前記第１の切換制御部は、一端側が前記選択手段の低い変速段の選択側に接続
   され、他端側で前記変速段切換手段の低い変速段への切換側に接続された第１の
   端子と前記選択手段の中間の変速段の選択側に接続された第２の端子とを切り換
   える第１の接触子とからなり、 前記第２の切換制御部は、一端側が前記選択手段の中間の変速段の選択側に接
   続され、他端側で前記変速段切換手段の中間の変速段への切換側に接続された第
   ３の端子と高い変速段への切換側に接続された第４の端子とを切り換える第２の
   接触子からなり、 前記比較手段が低い変速段における第１の車速設定値と比較して前記第１の切
   換制御部に制御信号を出力する第１の比較回路部と、中間の変速段における第２
   の車速設定値と比較して前記第２の切換制御部に制御信号を出力する第２の比較
   回路部とからなることを特徴とする走行車両の変速制御装置。