CN101529130B - 工业车辆的变速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供工业车辆的变速控制装置，其具有：检测液力变扭器的输入轴和输出轴的速度比的速度比检测部；变速控制部，若检测到的速度比为第1规定值以上则对变速箱的速度级进行加档，若检测到的速度比为小于第1规定值的第2规定值以下则进行减档；通过操作者的操作对向1速的减档进行指令的操作部件。变速控制部，在通过操作部件指令减档时，不拘于由速度比检测部检测的速度比，以规定时间将速度级维持在1速。

Description

工业车辆的变速控制装置

技术领域

本发明涉及轮式装载机等工业车辆的变速控制装置。 

背景技术

以往，公知一种将发动机的输出转矩经由转矩变换器(以下称液力变扭器)传递给变速箱的装置(例如参照专利文献1)。在该专利文献1记载的装置中，计算出液力变扭器的输入轴侧和输出轴侧的转速比即速度比，若该速度比到达预定的规定值，则自动使其加档或减档。 

专利文献1：日本专利第3388594号公报 

但是，例如，在使轮式装载机急冲入堆积的砂土中并进行挖掘作业的情况下，需要较大的驱动力。但是，上述专利文献1记载的装置中，由于在液力变扭器的速度比较大时自动进行加档，例如即使在1速状态下急冲入砂土中，会出现在将要突入之前被加档到2速的情况，所以存在在掘削作业时不能够得到充足的驱动力的情况。 

发明内容

本发明的工业车辆的变速控制装置具有：速度比检测部，检测液力变扭器的输入轴和输出轴的速度比；变速控制部，若检测的速度比为第1规定值以上则对变速箱的速度级进行加档，若检测的速度比为小于第1规定值且的第2规定值以下则进行减档；操作部件，通过操作者的操作对向1速的减档进行指令。在通过操作部件指令减档时，变速控制部不拘于由速度比检测部检测的速度比，以规定时间将速度级维持在1速。 

优选允许在以2速行驶时通过操作部件的操作向1速切换，并禁止 在以3速以上行驶时向1速切换。 

优选在没有通过操作部件指令减档时，将行驶时的最小速度级限制在2速。 

还具有通过操作者的操作设定变速箱的最大速度级的速度级设定部，在加档时能够将速度级限制在设定的最大速度级以下。 

优选操作部件被设置在操作作业用致动器的作业用操作部件上或其附近。 

本发明的工业车辆的变速控制装置具有：转速检测部，对液力变扭器的输入轴和输出轴的各转速进行检测；电磁阀控制部，对变速箱变速用的电磁阀进行驱动；变速控制部，具有对由转速检测部检测的信号进行输入的输入部、以及根据输入到该输入部的信号对输入轴和输出轴的速度比进行计算的计算部，若所计算的速度比为第1规定值以上则对变速箱的速度级进行加档，若所计算的速度比为小于第1规定值的第2规定值以下则进行减档；操作部件，通过操作者的操作发出向1速减档的指令。变速控制部还具有：存储部，在该存储部中设定有规定时间，该规定时间比在挖掘作业时从使速度级降到1速直到使车辆急冲入砂土所需的标准时间大；输出部，在通过操作部件发出向1速减档的指令时，不拘于计算的速度比，向电磁阀控制部输出控制信号，在规定时间期间将速度级维持在1速。 

以上的变速控制装置优选适用于下述的工业车辆上，该工业车辆具有：四个轮胎；被轮胎支承并以能够折曲的方式设置的车身；构成车身的前侧车架及后侧车架；设在后侧车架的前侧的驾驶室；设在后侧车架的后侧的发动机室；相对于前侧车架能在上下方向转动地设置的斗杆；能转动地设在斗杆的前端的铲斗。 

发明的效果 

根据本发明，在通过操作部件指令减档时，能够将速度级以规定时间控制在1速，因此，在根据液力变扭器速度比进行变速控制的情况下，不会进行不希望的加档，作业时能够得到充分的驱动力。 

附图说明

图1是本发明的实施方式的轮式装载机的侧视图。 

图2是表示本发明的实施方式的变速控制装置的概要结构的图。 

图3是表示各速度级的车速和驱动力的关系的图。 

图4是表示驾驶室内的结构的主要部分立体图。 

图5是表示图2的控制器的变速控制处理的一例的流程图。 

图6是表示液力变扭器速度比和液力变扭器效率的关系的图。 

图7是表示本实施方式的变速控制装置的动作的一例的图。 

图8是说明挖掘作业时的动作的图。 

具体实施方式

以下，参照图1～图8对本发明的实施方式的工业车辆的变速控制装置进行说明。 

图1是本实施方式的变速控制装置被适用的工业车辆的一例即轮式装载机的侧视图。轮式装载机100由具有斗杆111、铲斗112、轮胎113等的前部车身110和具有驾驶室121、发动机室122、轮胎123等的后部车身120构成。斗杆111通过斗杆液压缸114的驱动在上下方向上转动(俯仰运动)，铲斗112通过铲斗液压缸115的驱动在上下方向上转动(卸载或铲装)。前部车身110和后部车身120通过中心销101相互自由转动地连结，通过转向液压缸(未图示)的伸缩，前部车身110相对于后部车身120向左右折曲。 

图2是表示本实施方式的变速控制装置的概要结构的图。在发动机1的输出轴上连结有转矩变换器2(以下称作液力变扭器)的输入轴，液力变扭器2的输出轴连结在变速箱3上。液力变扭器2为公知的由叶轮、涡轮、定子构成的流体离合器，发动机1的旋转经由液力变扭器2传递给变速箱3。变速箱3具有能在1速～4速间变速的液压离合器，液力变扭器2的输出轴的旋转通过变速箱3变速。变速后的旋转经由传动轴4、车轴5传递给轮胎113、123，车辆行驶。 

液力变扭器2具有使输出转矩相对于输入转矩增大的功能，即具 有使转矩比为1以上的功能。转矩比伴随着液力变扭器2的输入轴和输出轴的转速比即液力变扭器速度比e的增加而变小。例如，若在发动机转速一定的状态下在行驶过程中行驶负荷变大，则液力变扭器2的输出轴的转速即车速减小，速度比e变小。此时，由于转矩比增加，车辆能够以更大的驱动力(牵引力)行驶。各速度级的车速和驱动力的关系如图3所示，在同一速度级的状态下进行比较，若车速慢则驱动力大(低速高转矩)，若车速快则驱动力小(高速低转矩)。另外，速度级越小，越能够得到大的驱动力。 

变速箱3为具有与各速度级对应的电磁阀(1速用电磁阀～4速用电磁阀)的自动变速器。这些电磁阀由从控制器10向电磁阀控制部11输出的控制信号驱动。即，从控制器10输出控制信号时，电磁阀控制部11根据该控制信号向电磁阀输出控制信号，驱动电磁阀。由此，在1速～4速之间速度级自动变更。 

自动变速控制有在液力变扭器速度比e到达规定值时进行变速的液力变扭器速度比基准控制和在车速到达规定值时进行变速的速度基准控制两种方式。在本实施方式中，如后述那样通过液力变扭器速度比控制对速度级进行控制。根据液力变扭器速度比控制，由于即使车速低只要负荷小就加档，所以加档的时间点提前，与速度比基准控制相比，在燃油费和噪音方面具有优势。 

另一方面，液力变扭器速度比控制存在着与想在1速状态下开始作业的操作者的意愿相违背地被加档到2速的情况。例如，将车辆设定在1速状态并急冲入堆积的砂土等中，在冲入砂土之前，由于负荷较小而马上加速到2速，因此不能够在1速状态下冲入砂土，存在作业时不能得到较大驱动力的情况。因此，在本实施方式中，构成以下所述的变速控制装置。 

在控制器10上连接有：检测油门踏板31的操作量的操作量检测器12；检测液力变扭器2的输入轴的转速Ni的转速检测器14；检测液力变扭器2的输出轴的转速Nt的转速检测器15；检测变速箱3的输出轴的旋转速度即检测车速的车速检测器16；指令从2速向1速减档的 减档开关7；在1速～4速之间指令最大速度级的换档开关8；指令车辆前进后退的前进后退切换开关9。 

图4(a)为表示驾驶室121内的结构的主要部分立体图。在驾驶室121内设有座椅32、方向盘33、油门踏板31、制动踏板34、变速杆35、操作杆36、37等。变速杆35为选择1速～4速的操作部件，通过变速杆35来操作换档开关8(图2)。操作杆36、37分别为斗杆液压缸驱动用及铲斗液压缸驱动用的操作部件，根据杆操作量驱动液压缸114、115。 

如图4(b)所示，操作杆36、37并排设在座椅右侧的仪表台38的前部，操作者通过左手操作方向盘33，通过右手能同时操作两侧的操作杆36、37。在操作杆36、37的前侧设有推按式的减档开关7(图2)，操作者能够边操作操作杆36、37边操作减档开关7。 

图5是表示控制器10的变速控制处理的一例的流程图。控制器10具有：输入各种信号的输入部10a；输出各种控制信号的输出部10b；存储器等存储部10c；CPU等计算部10d。 

图5所示的处理例如通过发动机钥匙开关的ON开始，并由计算部10d执行。在步骤S1中，对变速箱3是否切换到2速，即对是否从控制器10向电磁阀控制部11输出2速指令进行判定。若步骤S1为肯定则进入步骤S2，若为否定则进入步骤S5。在步骤S2中，对是否操作减档开关7进行判定。若判定为操作减档开关7(ON)则进入步骤S3，若判定未操作(OFF)则进入步骤S5。 

在步骤S3中，从输出部10b向电磁阀控制部11输出1速指令，将速度级切换到1速。此时，启动计时器，对从1速指令被输出后经过的时间t进行计数。在步骤S4中，对时间t是否为存储部10c中所预定的规定时间ta以上进行判定。若步骤S4为否定则回到步骤S3，重复进行同样的处理。由此，从操作减档开关7开始的规定时间ta内禁止自动变速，车辆被固定在1速状态。规定时间ta是考虑了例如在挖掘作业时使速度级降到1速后直到使车辆急冲入砂土中所需要的标准时间，而被设定为比该时间稍长的时间(例如1～2秒左右)。 

在步骤S5中，通过被输入到输入部10a中的来自转速检测器14、15的信号计算液力变扭器2的输入轴的转速Ni和输出轴的转速Nt的比，即计算液力变扭器速度比e(＝Nt/Ni)。在步骤S6中，对液力变扭器速度比e是否为预定的规定值eu以上进行判定。在液力变扭器速度比e和液力变扭器2的效率之间存在例如图6所示的关系。规定值eu为变速时的液力变扭器速度比e的上限值，其被设定为能够维持规定值以上的液力变扭器效率的速度比(例如0.8)。 

若步骤S6为肯定则进入步骤S7，对现在的速度级是否为由换档开关8设定的最大速度级进行判定。若步骤S7为肯定则返回，若为否定则进入步骤S8。在步骤S8中，从输出部10b向电磁阀控制部11输出加档信号。由此，变速箱3加1档。 

此外，速度比e的规定值eu、ed被设定为图3的1速度级的特性和2速度级的特性的交点Px的值。因此，在1速行驶时驱动力减小，在驱动力到达交点Px时加档到2速。在2速行驶时驱动力增加，在驱动力到达交点Px时减档到1速。由此，从1速到2速、从2速到1速顺畅地换档，变速冲击减少。此时，若发动机转速降低，则各速度级的特性向左侧转换，交点Px沿箭头方向偏移，速度比e不拘于发动机转速，为大致恒定。 

另一方面，在步骤S6中，若判定成液力变扭器速度比e不足规定值eu则进入步骤S9，对液力变扭器速度比e是否为预定的规定值ed以下进行判定。规定值ed为液力变扭器速度比e的下限值，被设定成图6所示那样能够维持规定值以上的液力变扭器效率的速度比(例如0.3)。若步骤S9为肯定则进入步骤S10，对变速箱3是否被切换成3速或4速进行判定。在被切换成3速或4速时进入步骤S11，在被切换成1速或2速时返回。在步骤S11中，从输出部10b向电磁阀控制部11输出减档指令。由此，变速箱3从3速向2速或从4速向3速减1档。 

通过以上的控制器10的处理，变速箱3的速度级如图7所示地进行变化。例如以4速行驶时，行驶负荷变大，液力变扭器速度比e减少到规定值ed时，如图中L1所示，变速箱3减档到3速(步骤S11)。在刚刚进行该减档后，液力变扭器2的输出轴的转速Nt增加，从而速度比e2变大(例如0.7左右)，速度比e2为ed＜e2＜eu的关系。以3速行驶时，液力变扭器速度比e减少到规定值ed时也同样，在该情况下，减档到2速。以2速行驶时，即使液力变扭器速度比e下降到规定值ed以下，只要不操作减档开关7就不减档，最小速度级为2速。

在以2速行驶时若操作减档开关7，如图的L2所示，变速箱3减档到1速(步骤S3)。1速状态下，不拘于液力变扭器速度比e，至少维持规定时间ta。在规定时间ta后，液力变扭器速度比e成为规定值eu以上，则变速箱3加档到2速(步骤S8)。另一方面，规定时间ta后，若液力变扭器速度比e不足规定值eu，则不加档到2速，维持1速状态。 

例如，将换档开关8设定在4速并以3速进行行驶的过程中，行驶负荷变小，液力变扭器速度比e增加到规定值eu，则如图中的L3所示，变速箱3被加档到4速(步骤S8)。在刚刚进行加档后液力变扭器2的输出轴的转速Nt减少，从而速度比e1变小(例如0.4)，速度比e1为ed＜e1＜eu的关系。以2速行驶时，液力变扭器速度比e增加到规定值eu时也同样，该情况下加档到3速。 

在换档开关8被设定在1速～3速时，不会超过该设定速度级地进行加档，最大速度级被限制。例如，在换档开关8被设定在3速时，即使液力变扭器速度比e成为规定值eu以上也不会加档到4速，维持3速状态。 

下面，对使铲斗112急冲入堆积的砂土中进行挖掘作业的情况的动作进行说明。如图8所示，在时刻T1，使轮式装载机100(车辆)发动。由于在发动时不操作减档开关7，所以车辆以2速发动，并朝向砂土山前进行驶。在时刻T2，车辆移动到砂土附近，操作者操作减档开关7。该情况下，若车辆以3速以上行驶，则通过换档开关8的操作等切换到2速行驶后，操作减档开关7。由此，变速箱3切换成规定时间ta、1速。 

然后，在时刻T3，使铲斗112冲入砂土山。该情况下，只要T3-T2＜ta，就能够以1速状态使铲斗112冲入，得到大的驱动力。因此， 此，能够容易地将砂土挖入铲斗内，作业效率提高。另外，由于为1速状态，车速降低，所以能够降低铲斗冲入时的冲击。 

铲斗冲入后，由于在车辆上作用有较大的负荷，所以液力变扭器速度比e＜eu。因此，铲斗112在冲入后，即使经过规定时间ta也能维持1速状态，发挥大的驱动力。将砂土挖入铲斗112内，并使车辆后退时，作用在车辆上的负荷减少。此时，液力变扭器速度比e成为eu，车辆自动加档。由此，不会使车辆进行不必要的1速行驶，燃烧效率提高并能降低噪音。此外，在不需要大的驱动力的砂土等挖掘作业中，使用者也可以以2速的状态进行作业。 

根据本实施方式，能够发挥以下的作用效果。 

(1)由于通过操作减档开关7能在规定时间ta将速度级切换到1速，所以在急冲入堆积的砂土等中时不会进行不希望的加档，能够得到充分的驱动力。 

(2)由于只需操作一次减档开关7，之后无需操作减档开关7，所以不需要烦杂的操作。对此，例如在通过减档开关的操作而仅减档到1速的结构中，即使在将要急冲入砂土之前一旦操作减档开关，也会马上加档到2速，因此需要反复操作减档开关，操作变得烦杂。 

(3)由于在操作杆36、37的附近设置减档开关7，所以能够容易地边操作操作杆36、37边操作减档开关7。 

(4)由于在作业时不需要通过换档开关8的操作将最大速度级限制在1速，所以在经过规定时间ta后，负荷变轻，自动加档，能够防止维持不必要的1速状态。 

(5)由于以2速行驶时，允许通过减档开关7的操作向1速切换，所以变速冲击小。 

(6)只要不操作减档开关7，就能够限制最小速度级为2速，在2速～4速的范围内进行变速，因此，在通常行驶时以2速起动，起动时的冲击小。 

(7)由于通过换档开关8能够控制最大速度级，所以能够减少变速次数进行作业。 

(8)液力变扭器速度比e为规定值eu以上时进行加档，并且为规定值ed以下时进行减档，所以液力变扭器效率成为规定值以上，燃烧效率提高。 

此外，在上述实施方式中，通过对减档开关7进行操作能以规定时间ta减档到1速，也可以对规定时间ta进行变更。例如可以设置模式开关，根据被选择的模式变更规定时间ta。以2速行驶时使减档开关7的操作有效化，也可以在3速或4速行驶时使减档开关7的操作有效化。例如，可以设定成在3速行驶时若操作减档开关7，则立即减档到1速，也可以设定成在每次操作减档开关7时从3速→2速、2速→1速分别各下降一级速度级。 

虽然设定成在液力变扭器速度比e为规定值ed以下时，以2速为限进行减档，但也可以设定成减档到1速。由此，在负荷重时，能够自动地进行1速行驶。以1速行驶时若操作减档开关7，可以从该时刻开始使1速状态维持规定时间ta。此外，也可以通过模拟的信号电路计量规定时间ta。 

虽然设定成液力变扭器速度比e为规定值eu(第1规定值)以上或规定值ed(第2规定值)以下，从控制器10向电磁阀控制部11输出控制信号，进行自动变速，但变速控制部的结构也可以为上述以外的结构。即，通过减档开关7的操作，不拘于液力变扭器速度比e，只要能在规定时间ta减档到1速，变速控制部的结构可以是任何结构。 

虽然在作业用操作部件即操作杆36、37的附近设置减档开关7，也可以在操作杆自身上设置减档开关7。虽然设定成通过减档开关7的操作发出向1速减档的指令，也可以通过其他的操作部件发出减档指令。虽然是通过转速检测器14、15的信号检测液力变扭器速度比e，但速度比检测部可以为任何结构。虽然通过变速杆35操作换档开关8并设定最大速度级，但速度级设定部不限于此。虽然通过转速检测器14对液力变扭器2的输入轴的转速Ni进行检测，并通过转速检测器15对输出轴的转速Nt进行检测，但是转速检测部的结构不限于此。 

以上说明了适用于轮式装载机的变速控制装置的实施例，对于轮式挖掘机或叉车等其他的工业车辆的变速控制装置来说也能够同样适用本发明。即，只要能够实现本发明的特征、功能，本发明不限于实施方式的变速控制装置。 

本申请以日本国专利申请2006-323029号(2006年11月30日提出)为基础，在此援引其内容。 

Claims (6)

1.一种工业车辆的变速控制装置，其特征在于，

具有：速度比检测部，检测液力变扭器的输入轴和输出轴的速度比；

变速控制部，若上述检测的速度比为第1规定值以上则对变速箱的速度级进行加档，若上述检测的速度比为小于上述第1规定值的第2规定值以下则进行减档；

操作部件，通过操作者的操作发出向1速减档的指令，

在通过上述操作部件指令减档时，上述变速控制部不拘于由上述速度比检测部检测的速度比，以规定时间将速度级维持在1速，

并且，上述变速控制部允许在以2速行驶时通过上述操作部件的操作向1速切换，并禁止在以3速以上行驶时向1速切换。

2.如权利要求1所述的工业车辆的变速控制装置，其特征在于，

在没有通过上述操作部件指令减档时，上述变速控制部将行驶时的最小速度级限制在2速。

3.如权利要求1所述的工业车辆的变速控制装置，其特征在于，

还具有速度级设定部，其通过操作者的操作设定变速箱的最大速度级，

上述变速控制部在加档时将速度级限制在上述设定的最大速度级以下。

4.如权利要求1所述的工业车辆的变速控制装置，其特征在于，

上述操作部件被设置在操作作业用致动器的作业用操作部件上或其附近。

5.一种工业车辆的变速控制装置，其特征在于，

具有：转速检测部，对液力变扭器的输入轴和输出轴的各转速进行检测；

电磁阀控制部，对变速箱变速用的电磁阀进行驱动；

变速控制部，具有对由上述转速检测部检测的信号进行输入的输入部、以及根据输入到该输入部的信号对上述输入轴和上述输出轴的速度比进行计算的计算部，若所计算的速度比为第1规定值以上则对变速箱的速度级进行加档，若所计算的速度比为小于上述第1规定值的第2规定值以下则进行减档；

操作部件，通过操作者的操作发出向1速减档的指令，

上述变速控制部还具有：

存储部，在该存储部中设定有规定时间，该规定时间比在挖掘作业时从使速度级降到1速后直到使车辆急冲入砂土所需的标准时间大；

输出部，在通过上述操作部件发出向1速减档的指令时，不拘于上述计算的速度比，向上述电磁阀控制部输出控制信号，在上述规定时间期间将速度级维持在1速，

并且，上述变速控制部允许在以2速行驶时通过上述操作部件的操作向1速切换，并禁止在以3速以上行驶时向1速切换。

6.一种工业车辆，具有：

四个轮胎；

具有以能够折曲的方式设置的前侧车架和后侧车架、且被上述轮胎支承的车身；

设在上述后侧车架的前侧的驾驶室；

设在上述后侧车架的后侧的发动机室；

相对于上述前侧车架能在上下方向转动地设置的斗杆；

以能转动的方式设在上述斗杆的前端的铲斗；

权利要求1所述的变速控制装置。

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