JP5087162B1 - 作業車両用トランスミッション - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このトランスミッションは、入力軸40と、出力軸43,44と、中間軸41,42と、動力伝達機構と、動力伝達経路を切り換える制御部60と、を備えている。動力伝達機構は、前進低速用クラッチFLと、前進高速用クラッチFHと、後進用クラッチRと、複数の速度段切換用クラッチC1〜C3と、を含んでいる。制御部60は、前進から後進への切換操作時には前進低速用クラッチFL又は前進高速用クラッチFHをオフするとともに後進用クラッチRをオンすることによって変速可能な後進変速段に切り換え、後進から前進への切換操作時には後進用クラッチRをオフするとともに前進低速用クラッチFLをオンすることよって変速可能な前進変速段に切り換える。
【選択図】図5
Description
図1に本発明の一実施形態による作業車両としてのバックホーローダ1の外観を示している。バックホーローダ1は、1台で掘削作業及び積み込み作業を行うことができる作業車両である。このバックホーローダ1は主に、本体2と、ローダ3と、バックホー4と、左右のスタビライザ5と、を備えている。
図2にトランスミッション6の概略構成を示す。このトランスミッション6は、動力が入力される入力軸40と、第1中間軸41と、第2中間軸42と、前出力軸43と、後出力軸44と、リバース軸45と、を有している。各軸40〜45は互いに平行に配置されている。また、このトランスミッション6は、ロックアップクラッチ46を有するトルクコンバータ47を有している。
入力軸40は、トルクコンバータ47を介して、あるいはロックアップクラッチ46を介してエンジンからの動力が入力される。各軸40〜45のうちで、この入力軸40が最も高い位置に配置されている。入力軸40には、入力軸ギアGiと、後進用クラッチRと、前進低速用クラッチFLと、が設けられている。入力軸ギアGiは入力軸40に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチRと前進低速用クラッチFLの入力側は共通の入力軸クラッチパック50を有しており、入力軸クラッチパック50は入力軸40に相対回転不能に固定されている。後進用クラッチRの出力側には後進用クラッチギアGcrが設けられ、前進低速用クラッチFLの出力側には前進低速用クラッチギアGcflが設けられている。後進用クラッチギアGcr及び前進低速用ギアGcflは、ともに入力軸40に対して相対回転自在に支持されている。
第1中間軸41は入力軸40と前出力軸43との間に配置されている。第1中間軸41には、第1中間軸ギアGm1と、第1クラッチC1と、前進高速用クラッチFHと、が設けられている。第1中間軸ギアGm1は第1中間軸41に相対回転不能に固定されている。第1クラッチC1と前進高速用クラッチFHの入力側は共通の第1クラッチパック51を有しており、第1クラッチパック51は第1中間軸41に相対回転不能に固定されている。第1クラッチパック51の外周には第1パックギアGp1が設けられている。第1パックギアGp1は前進低速用クラッチギアGcflに噛み合っている。第1クラッチC1の出力側には第1クラッチギアGc1が設けられ、前進高速用クラッチFHの出力側には前進高速用クラッチギアGcfhが設けられている。前進高速用クラッチギアGcfhは入力軸ギアGiに噛み合っている。第1クラッチギアGc1及び前進高速用ギアGcfhは、ともに第1中間軸41に対して相対回転自在に支持されている。
第2中間軸42は入力軸40と前出力軸43との間に配置されている。第2中間軸42には、第2中間軸ギアGm2と、第2クラッチC2と、第3クラッチC3と、が設けられている。第2中間軸ギアGm2は、第2中間軸42に相対回転不能に固定され、前進高速用クラッチギアGcfhに噛み合っている。第2クラッチC2と第3クラッチC3の入力側は共通の第2クラッチパック52を有しており、第2クラッチパック52は第2中間軸42に相対回転不能に固定されている。第2クラッチパック52の外周には第2パックギアGp2が設けられている。第2パックギアGp2は第1クラッチギアGc1に噛み合っている。第2クラッチC2の出力側には第2クラッチギアGc2が設けられ、第3クラッチC3の出力側には第3クラッチギアGc3が設けられている。第3クラッチギアGc3は第1パックギアGp1に噛み合っている。第2クラッチギアGc2及び第3クラッチギアGc3は、ともに第2中間軸42に対して相対回転自在に支持されている。
前出力軸43は、各軸40〜45のうちで最も低い位置に配置されている。また、前出力軸43は前輪12に連結可能である。前出力軸43には、駆動方式切換用クラッチCSが設けられている。この駆動方式切換用クラッチCSは、動力伝達状態(=クラッチオン)にすることによって第2中間軸42の動力を前出力軸43に伝達し、動力遮断状態(=クラッチオフ)によって第2中間軸42と前出力軸43との間の動力伝達を遮断する。すなわち、2輪駆動と4輪駆動とを切り換えるためのクラッチである。駆動方式切換用クラッチCSのクラッチパック53は前出力軸43に相対回転不能に固定されている。また、このクラッチCSの入力側には、第1前出力軸ギアGf1と第2前出力軸ギアGf2とが設けられている。これらの前出力軸ギアGf1,Gf2は、ともに前出力軸43に回転自在に支持されており、また両ギアGf1,Gf2は互いに相対回転不能に固定されている。なお、両ギアGf1,Gf2は1つの部材で構成されていてもよい。
後出力軸44は、前出力軸43より高い位置に配置されている。また、後出力軸44は、従来のトランスミッションとは異なり、第2中間軸42と別の軸で構成され、両者は切り離されている。後出力軸44は後輪13に連結可能である。後出力軸44には、後出力軸ギアGrと、パーキングブレーキPBとが設けられている。後出力軸ギアGrは、後出力軸44に相対回転不能に固定されており、第2前出力軸ギアGf2と噛み合っている。
リバース軸45には、後進用の第1ギアGb1及び第2ギアGb2が相対回転不能に設けられている。後進用第1ギアGb1は後進用クラッチギアGcrに噛み合っている。後進用第2ギアGb2は第1パックギアGp1に噛み合っている。
以上のように、複数のギア及びクラッチによって、入力軸40から第1中間軸41及び第2中間軸42に動力を伝達する第1動力伝達機構が構成されている。また、第2中間軸ギアGm2と、第1及び第2前出力軸ギアGf1,Gf2と、駆動方式切換用クラッチCSと、によって、第2中間軸42から前出力軸43に動力を伝達するとともに、前出力軸43から後出力軸44に動力を伝達する第2動力伝達機構が構成されている。
図3に、変速制御に関する制御ブロックを示している。このバックホーローダ1は制御部60を有している。制御部60には、前後進切換レバーの位置を検出するセンサ61、変速レバーの位置を検出するセンサ62、及び車速を検出するセンサ63が接続されている。また、制御部60には、クラッチを制御するためのコントロールバルブ64が接続されている。なお、図3では、1つのコントロールバルブ64を示しているが、各クラッチに対応してそれぞれコントロールバルブが設けられている。すなわち、複数のコントロールバルブが制御部60に接続されている。そして、制御部60は、各センサ61,62,63からの信号を受けて、各コントロールバルブ64に制御信号を出力し、トランスミッション6の各軸に設けられた複数の油圧クラッチのオン/オフを制御する。
次に、各変速段における動力伝達経路について説明する。なお、ここでは、駆動方式切換用クラッチCSは常にオンで、前輪12及び後輪13にエンジンからの動力が伝達される4輪駆動の場合について説明する。
前進1速(F1)の場合は、前進低速用クラッチFL及び第1クラッチC1がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
前進2速(F2)の場合は、前進低速用クラッチFL及び第2クラッチC2がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
前進3速(F3)の場合は、前進高速用クラッチFH及び第2クラッチC2がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
前進4速(F4)の場合は、前進低速用クラッチFL及び第3クラッチC3がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
前進5速(F5)の場合は、前進高速用クラッチFH及び第3クラッチC3がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
後進1速(R1)の場合は、後進用クラッチR及び第1クラッチC1がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
後進2速(R2)の場合は、後進用クラッチR及び第2クラッチC2がオン(動力伝達)され、他のクラッチはオフ(動力遮断)される。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
後進3速(R3)の場合は、後進用クラッチR及び第3クラッチC3がオンされ、他のクラッチはオフされる。
第1前出力軸ギアGf1からは、前輪側と後輪側に分かれて、次のように伝達される。
・前輪側:→駆動方式切換用クラッチCS→前出力軸43
・後輪側:→第2前出力軸ギアGf2→後出力軸ギアGr→後出力軸44
Vシェープ作業において、前進から後進、又は後進から前進への操作がされた場合は、図5及び図6のテーブルにしたがって、変速後の速度段が選択される。なお、図5及び図6において、「クラッチ切換枚数」とは、変速に際してオン/オフを切り換えなければならないクラッチの個数を示している。以下、前後進の切換制御について詳細に説明する。
<後進1速(R1)→前進>
後進1速で作業中に、前後進切換レバーが前進に切り換えられた場合は、変速後の速度段は以下のように選択される。
後進2速で作業中に、前後進切換レバーが前進に切り換えられた場合は、変速レバーの位置にかかわらず、変速後の速度段は以下のように選択される。
後進3速で作業中に、前後進切換レバーが前進に切り換えられた場合は、変速レバーの位置にかかわらず、変速後の速度段は以下のように選択される。
<前進1速(F1)→後進>
前進1速で作業中に、前後進切換レバーが後進に切り換えられた場合は、変速後の速度段は以下のように選択される。
前進2速で作業中に、前後進切換レバーが後進に切り換えられた場合は、変速レバーの位置にかかわらず、変速後の速度段は以下のように選択される。
前進3速で作業中に、前後進切換レバーが後進に切り換えられた場合は、変速レバーの位置にかかわらず、変速後の速度段は以下のように選択される。
前進4速で作業中に、前後進切換レバーが後進に切り換えられた場合は、変速レバーの位置にかかわらず、変速後の速度段は以下のように選択される。
前進5速で作業中に、前後進切換レバーが後進に切り換えられた場合は、前進3速及び前進4速から後進に切り換える場合とまったく同様にして、変速後の速度段が選択される。なお、この場合の車速のしきい値はVF52である。
(1)前後進切換用の前進低速用クラッチ、前進高速用クラッチ、及び後進用クラッチのうち、Vシェープ作業時の前後進切換操作時においては、前進低速用クラッチ及び後進用クラッチのみを切り換えることによって変速が可能である。したがって、前進高速用クラッチの負荷トルクは小さく、前進高速用クラッチを小型化することができる。
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
3 ローダ
4 バックホー
6 トランスミッション
12 前輪
13 後輪
40 入力軸
41 第1中間軸
42 第2中間軸
43 前出力軸
44 後出力軸
45 リバース軸
60 制御部
61 前後進切換レバー位置検出センサ
62 変速レバー位置検出センサ
63 車速検出センサ
FL 前進低速用クラッチ
FH 前進高速用クラッチ
R 後進用クラッチ
C1〜C3 第1〜第3クラッチ
Claims (6)
- ローダ作業を行う作業車両に搭載される多軸式トランスミッションであって、
動力が入力される入力軸と、
作業車両の車輪に連結される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも1つの中間軸と、
前記入力軸から前記中間軸を介して前記出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、
前記入力軸から前記出力軸への動力伝達経路を切り換える切換手段と、
を備え、
前記動力伝達機構は、前進低速度領域で動力伝達状態にされる前進低速用クラッチと、前進高速度領域で動力伝達状態にされる前進高速用クラッチと、後進時に動力伝達状態にされる後進用クラッチと、速度段を切り換えるための複数の速度段切換用クラッチと、を含み、
前記切換手段は、前進時に後進側への切換が操作されたときには前記前進低速用クラッチ又は前記前進高速用クラッチを動力遮断状態にするとともに前記後進用クラッチを動力伝達状態にすることによって変速可能な後進変速段に切り換え、後進時に前進側への切換が操作されたときには前記後進用クラッチを動力遮断状態にするとともに前記前進低速用クラッチを動力伝達状態にすることよって変速可能な前進変速段に切り換える、
作業車両用トランスミッション。 - 前記切換手段は、前後進の切換操作時には、複数の前記速度段切換用クラッチのそれぞれの動力伝達状態又は動力遮断状態を維持する、請求項1に記載の作業車両用トランスミッション。
- 車速を検出する車速検出手段をさらに備え、
前記切換手段は、前後進切換操作時には、前記車速検出手段の検出結果に応じて複数の前記速度段切換用クラッチの動力伝達状態及び動力遮断状態を制御する、
請求項1に記載の作業車両用トランスミッション。 - 最高速度段を決定するための変速レバーの位置を検出する変速レバー位置検出手段をさらに備え、
前記切換手段は、前後進切換操作時には、前記変速レバー位置検出手段の検出結果に応じて複数の前記速度段切換用クラッチの動力伝達状態及び動力遮断状態を制御する、
請求項1又は3に記載の作業車両用トランスミッション。 - 前記速度段切換用クラッチは、第1クラッチ、第2クラッチ、及び第3クラッチを有し、
前記切換手段は、
前進1速から前進5速の前進5段の速度段を切り換えるとともに、後進1速から後進3速の速度段を切り換えるものであり、
前進1速では前記前進低速用クラッチと前記第1クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進2速では前記前進低速用クラッチと前記第2クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進3速では前記前進高速用クラッチと前記第2クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進4速では前記前進低速用クラッチと前記第3クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
前進5速では前記前進高速用クラッチと前記第3クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進1速では前記後進用クラッチと前記第1クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進2速では前記後進用クラッチと前記第2クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にし、
後進3速では前記後進用クラッチと前記第3クラッチとを動力伝達状態にするとともに、他のクラッチを動力遮断状態にする、
請求項1又は2に記載の作業車両用トランスミッション。 - 前記切換手段は、
前進1速又は後進1速で前後進切換操作がされたときには、前記第1クラッチの動力伝達状態を維持し、前記前進低速用クラッチと前記後進用クラッチとの間で動力伝達状態を切り換え、
前進2速又は後進2速で前後進切換操作がされたときには、前記第2クラッチの動力伝達状態を維持し、前記前進低速用クラッチと前記後進用クラッチとの間で動力伝達状態を切り換え、
前進3速で後進切換操作がされたときには、前記第2クラッチの動力伝達状態を維持し、前記前進高速用クラッチと前記後進用クラッチとの間で動力伝達状態を切り換え、
前進4速又は後進3速で前後進切換操作がされたときには、前記第3クラッチの動力伝達状態を維持し、前記前進低速用クラッチと前記後進用クラッチとの間で動力伝達状態を切り換え、
前進5速で後進切換操作がされたときには、前記第3クラッチの動力伝達状態を維持し、前記前進高速用クラッチと前記後進用クラッチとの間で動力伝達状態を切り換える、
請求項5に記載の作業車両用トランスミッション。
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