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JP3695975B2 - 産業用車両 - Google Patents

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JP3695975B2
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茂男 大地
一弥 伊藤
知行 菊田
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスミッションを備えた産業用車両に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記産業用車両のトランスミッションの方式を大きく2つに分けると、トルコントランスミッション方式と、ハイドロスタティックポンプ(以下HSTポンプと略す)により駆動される油圧駆動モータ(以下HSTモータと略す)に連結さたトランスミッションを変速する方式がある。以下、このHSTモータのトランスミッション方式について説明する。
【0003】
従来、エンジンに直結されたHSTポンプと、このポンプにより駆動されるHSTモータを備え、前記HSTモータに連結され車軸を駆動するトランスミッションが設けられた産業用車両では、エンジンの回転数をアクセルペダルの操作で制御して、HSTモータの回転を制御し、あるいはHSTポンプからHSTモータへ吐出される作動油の量を設定するHSTポンプの斜板の角度を制御して、HSTモータの回転を制御し、さらにトランスミッションで変速して車両の速度を調節している。
【0004】
従来の上記産業用車両の要部構成を図5に基づいて詳細に説明する。
【0005】
図5において、1はアクセルペダル2の操作によりその回転数が制御されるエンジンであり、このエンジン1に、HSTポンプ3、ブームやバケットなど荷役装置のメイン回路へオイルを供給するメインポンプ4、およびチャージングポンプ5が直結されている。
【0006】
HSTポンプ3は上記のように斜板6によりそのスクローク(図示せず)が変化してHSTモータ7へ吐出される作動油の量が変化するポンプであり、角度設定用サーボシリンダ9により斜板6の角度設定を制御することにより、HSTモータ7の回転数が制御される。また、チャージングポンプ5は、斜板6のHSTコントロールバルブ10に作動油を供給している。
【0007】
HSTコントロールバルブ10は、方向変換レバーの前進、ニュートラル、後進の選択操作に応じて、サーボシリンダ9の両サポートにチャージングポンプ5からの作動油により圧力差を発生する。またHSTコントロールバルブ10のインチング用ソレノイドバルブ11が、ブレーキペダル12の操作を検出するインチング検出圧力センサ13により駆動されると、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少して車両は低速あるいは停止する。
【0008】
上記構成による動作について説明する。
【0009】
まず、エンジン1が回転すると、チャージングポンプ5から吐出された作動油はHSTコントロールバルブ10へ供給され、方向変換レバーが前進あるいは後進位置に操作されると、圧力差がサーボシリンダ9の両ポートにかかる(この圧力差がサーボシリンダ9のコントロール圧力となる)。次に、アクセルペダル2が踏み込まれると、エンジン1の回転数が増大し、チャージングポンプ5の作動油の吐出量が増大し、コントロール圧力が増大する。そして、コントロール圧力が斜板6を作動する力に達すると、HSTポンプ3の斜板6が回動し、HSTポンプ3からHSTモータ7に作動油が吐出され、車両は前進あるいは後進する。また、このときメインポンプ4から吐出された作動油は荷役装置のメイン回路へ供給される。
【0010】
また、ブレーキペダル12が操作されると、インチング検出圧力センサ13を介してインチング用ソレノイドバルブ11が駆動され、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少して車両は低速あるいは停止する。また、車両に負荷が加わると、HSTポンプ3の斜板6に中立復帰の力が増大し、斜板6の角度が減少して車両の速度は自動的に遅くなる。
【0011】
また図5に示すように、HSTモータ7の軸に変速機15の一方の軸が接続され、この変速機21の他方の軸には車軸16が接続され、この車軸16に駐車ブレーキ17と常用ブレーキ(ディスクブレーキ)18が取付けられている。駐車ブレーキ17は、駐車ブレーキノブ19により駆動され、常用ブレーキ18はブレーキペダル12の操作により、マスタシリンダ20を介して駆動される。また、変速機15は、トランスミッション用チェンジレバーの操作により、速度段が選択され、変速される。また図5において、21は車軸16の回転数(車両速度周波数)を検出することにより車両の速度を検出する走行速度検出器(速度検出手段の一例)である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような産業用車両では、荷役作業と走行を繰り返すため、トランスミッション用チェンジレバーによる変速操作が頻繁に行われ、また負荷、無負荷による条件の違いや坂路など様々な状況に対応して変速操作を行わなければならないため、作業性が悪く、作業員の負担が大きいという問題があった。
【0013】
そこで、本発明は、様々な状況に容易に対応することができ、かつ作業性を向上できる産業用車両を提供することを目的としたものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、トランスミッションを備えた産業用車両であって、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、前記トランスミッションの1速ギアのみを使用する1速固定モードと、前記トランスミッションの2速ギアのみを使用する2速固定モードと、前記トランスミッションの高速のギアを使用して自動変速するエコノミーモードと、前記トランスミッションの全てのギアを使用して自動変速するパワーモードとを選択する選択手段と、前記速度検出手段により検出される車両の速度と前記選択手段により選択されたモードに基づいて、前記トランスミッションの変速を制御する制御手段と、前記車両を低速あるいは停止とするインチング用ソレノイドバルブを備え、前記制御手段は、前記エコノミーモードまたはパワーモードにより運転中、前記選択手段により1速固定モードまたは2速固定モードが選択されたとき、前記速度検出手段により検出される車両の速度が、選択された1速固定モードまたは2速固定モードのギアの速度範囲を越えていると、前記インチング用ソレノイドバルブを駆動して前記車両の速度を1速ギアまたは2速ギアを使用する速度範囲まで減速し、その後、選択された1速固定モードまたは2速固定モードへ移行することを特徴とするものである。
【0015】
上記構成によれば、船内作業など、狭い場所での作業や坂路での作業や強いエンジンブレーキが必要な場合に有効な1速ギアを使用する「1速固定モード」、または最高速度制限が有り、また変速ポイントがなくブレーキポイントが重なり変速ショックが発生することがないため、不安定荷物や精密な荷物を運んだりする場合に最適な2速ギアを使用する「2速固定モード」、またはオートマチックで運転する際、負荷の大きい場合あるいは低速での走行が必要な場合に使用される、全てのギアを使用して自動変速する「パワーモード」、またはオートマチックで運転する際、変速ショックが少なく加速性に優れ、よって作業効率の向上が見込め、また燃費の向上が見込める、高速のギアを使用して自動変速する「エコノミーモード」が選択され、選択されたモードと車両の速度に基づいてトランスミッションの変速が行われる。前記モードは、負荷、無負荷による作業状況の違いや坂路など様々な路面の状態に合わせて、選択でき、すなわち様々な状況に容易に対応することができ、さらにこれらモードでは、作業員が変速を行う必要はないことから、作業性を向上でき、作業員の負担を軽減することができる。またエコノミーモードまたはパワーモードにより運転中、1速固定モードまたは2速固定モードが選択されると、自動的に安全な速度まで減速され、選択された固定モードのギアへ切り替わることにより、変速によるショックがなくなり、荷崩れなどが防止される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、従来例の図5の構成と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【0021】
図1は本発明の実施の形態を示す産業用車両の要部制御構成図である。
【0022】
図1において、31は制御装置(制御手段の一例)であり、運転席に設けたシフトホールド・セレクトスイッチ(選択手段の一例)32の操作により選択された速度モード信号と、運転席に設けたオートミッションモード・セレクトスイッチ(選択手段の一例)33の操作により選択されたオートマチック時の速度モード信号と、走行速度検出器21の車両速度信号を入力し、変速機15の1速と3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35とインチング用ソレノイドバルブ11を制御する。
【0023】
上記シフトホールド・セレクトスイッチ32により、「1速固定モード」と「2速固定モード」と「オートマチックモード」が選択され、オートミッションモード・セレクトスイッチ33により、「オートマチックモード」が選択されているとき、「エコノミーモード」と「パワーモード」が選択される。
【0024】
上記各速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35には、チャージングポンプ5から供給された作動油がトランスミッションコントロールバルブ37より調圧されて供給され、1速ギア1STと3速ギア3RDへ供給され、また変速機15の1速と3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35がいずれも選択されていないとき、作動油は2速ギア2NDへ供給され、2速ギアが選択される。
【0025】
図4に各ギアにおける車速と駆動力の関係を示す。上記「パワーモード」では、1速ギア−2速ギアの変速は8km(時速)、2速ギア−3速ギアの変速は17km(時速)により行われ、変速ポイントはエンジンのトルクを有効に使用するようにセットされている。また「エコノミーモード」では、2速ギア−3速ギアの変速は13km(時速)により行われ、変速ポイントはパワーモードより早くセットされている。
【0026】
上記制御装置31のブロック図を図2と図3に示す。
【0027】
図3に示すように、変速ポイントを検出するため、走行速度検出器21の車両速度が13kmより大きくなるとオンし、11kmより小さくなるとオフし、オンのときリレイ#E23を励磁する比較器41と、走行速度検出器21の車両速度が8kmより大きくなるとオンし、6kmより小さくなるとオフし、オンのときリレイ#P12を励磁する比較器42と、走行速度検出器21の車両速度が17kmより大きくなるとオンし、15kmより小さくなるとオフし、オンのときリレイ#P23を励磁する比較器43が設けられている。
【0028】
また図2に示すように、操作スイッチ32,33の各スイッチの操作信号に対応して「1速固定モード」のリレイ#1S,「2速固定モード」のリレイ#2S,「エコノミーモード」のリレイ#AE,「パワーモード」のリレイ#APが設けられている。
【0029】
さらに、「1速固定モード」が選択されたとき、走行速度検出器21の車両速度が8kmより大きい場合(リレイ#1Sオンでかつリレイ#P12オンの場合)、あるいは「2速固定モード」が選択されたとき、走行速度検出器21の車両速度が13kmより大きい場合(リレイ#2Sオンでかつリレイ#E23オンの場合)に励磁されるリレイ#LCKが設けられ、このリレイ#LCKが動作すると(オンすると)、インチング用ソレノイドバルブ11へ動作信号が出力される。よって、1速または2速の固定モードへ移行するとき、これらモードのギアの速度範囲を超えていると、インチング用ソレノイドバルブ11が駆動され、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少してHSTモータ7の回転数nが減少され、車両が減速される。
【0030】
さらに、「1速固定モード」が選択されたとき、走行速度検出器21の車両速度が8kmより小さい場合(リレイ#1Sオンでかつリレイ#P12オフの場合)、あるいは「2速固定モード」が選択されたとき、走行速度検出器21の車両速度が13kmより小さい場合(リレイ#2Sオンでかつリレイ#E23オフの場合)に励磁されるリレイ#CHGが設けられ、「エコノミーモード」のリレイ#AEと「パワーモード」のリレイ#APは、このリレイ#CHGが動作すると(オンすると)、リセットされる。44と45は、RSフリップフロップである。
【0031】
よって、リレイ#AEとリレイ#APは、これらリレイ#AEとリレイ#APがセットされている状態で、「1速固定モード」または「2速固定モード」が選択された場合にでも、これら固定モードのギアの速度範囲まで減速されるまでリセットされることはなく、状態が維持され、急激な変速ショックを防止している。
【0032】
また図3に示すように、1速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34には、「1速固定モード」が選択され(リレイ#1Sオン)かつ「エコノミーモード」でなく(リレイ#AEオフ)かつ「パワーモード」でないとき(リレイ#APオフ)、または「パワーモード」が選択され(リレイ#APオン)かつ走行速度検出器21の車両速度が8kmより小さいとき(リレイ#P12オフ)、信号が出力され、1速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34が励磁される。
【0033】
また3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ35には、「エコノミーモード」が選択され(リレイ#AEオン)かつ走行速度検出器21の車両速度が13kmより大きいとき(リレイ#E23オン)、「パワーモード」が選択され(リレイ#APオン)かつ走行速度検出器21の車両速度が17kmより大きいとき(リレイ#P23オン)、信号が出力され、3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ35が励磁される。
【0034】
上記構成による作用を説明する。
【0035】
まず、エンジン1が回転すると、チャージングポンプ5から吐出された作動油はHSTコントロールバルブ10とトランスミッションコントロールバルブ37へ供給され、方向変換レバーが前進あるいは後進位置に操作されると、圧力差がサーボシリンダ9の両ポートにかかる(この圧力差がサーボシリンダ9のコントロール圧力となる)。
「1速固定モード」による運転
この状態(車両は停止中)、シフトホールド・セレクトスイッチ32により「1速固定モード」が選択されると、リレイ#1Sが励磁され、制御装置31により1速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34が励磁され、作動油が1速ギア1STへ供給され、変速機15の1速ギアが接続される。
【0036】
次に、アクセルペダル2が踏み込まれると、エンジン1の回転数が増大し、チャージングポンプ5の作動油の吐出量が増大し、コントロール圧力が増大する。そして、コントロール圧力が斜板6を作動する力に達すると、HSTポンプ3の斜板6が回動し、HSTポンプ3からHSTモータ7に作動油が吐出され、HSTモータ7が駆動され、変速機15の1速ギアを介して車軸16が駆動され、車両は前進あるいは後進する。また、このときメインポンプ4から吐出された作動油はメイン回路へ供給される。
【0037】
また、ブレーキペダル12が操作されると、常用ブレーキ18がマスタシリンダ20を介して駆動されるとともに、インチング検出圧力センサ13を介してインチング用ソレノイドバルブ11が駆動され、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少してHSTモータ7の回転数は減少し、車両は低速あるいは停止する。また、車両に負荷が加わると、HSTポンプ3の斜板6に中立復帰の力が増大し、斜板6の角度が減少して車両の速度は自動的に遅くなる。
【0038】
このように、「1速固定モード」では、1速ギアのみが使用される。このモードは低速での走行しかできない反面、駆動力が大きいことから、船内作業など、狭い場所での作業や坂路での作業や強いエンジンブレーキが必要な場合に有効である。
「2速固定モード」による運転
シフトホールド・セレクトスイッチ32により「2速固定モード」が選択されると、リレイ#2Sが励磁され、リレイ#2Sがオンとなると、1速および3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となるため、図1に示すように作動油が変速機15の2速ギア2NDへ供給され、2速ギアが接続される。他の作用は「1速固定モード」のときと同様である。
【0039】
このように、「2速固定モード」では、2速ギアのみが使用される。最高速度制限が有る場合に使用に有効であり、また変速ポイントがなくブレーキポイントが重なり変速ショックが発生することがないため、不安定や荷物や精密な荷物を運んだりする場合に最適である。
「パワーモード」による運転
シフトホールド・セレクトスイッチ32により「オートマチックモード」が選択され、このときオートミッションモード・セレクトスイッチ33により「パワーモード」が選択されていると、リレイ#APが励磁される。最初は、パワーモードの変速ポイントを検出するリレイ#P12,#P23はともにオフであるので、制御装置31により1速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34が励磁され、作動油が1速ギア1STへ供給され、変速機15の1速ギアが接続される。
【0040】
そして、アクセルペダル2が踏み込まれて車両の速度が増して、パワーモードの変速ポイントを超えてリレイ#P12が動作すると、1速および3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となり、2速ギアが接続される。そしてさらに車両の速度が増して、パワーモードの変速ポイントを超えてリレイ#P23が動作すると、制御装置31により3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ35が励磁され、作動油が3速ギア3RDへ供給され、変速機15の3速ギアが接続される。
【0041】
また減速されて、リレイ#P23がオフとなると、1速および3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となり、2速ギアが接続される。そして、さらに減速されて、リレイ#P12がオフとなると、制御装置31により1速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34が励磁され、作動油が1速ギア1STへ供給され、変速機15の1速ギアが接続される。
【0042】
このように、「パワーモード」では、1速ギア−2速ギア−3速ギアの自動変速が行われる。この「パワーモード」は、オーマチックで運転するときに、負荷が大きい場合、低速での走行が必要な場合に有効である。
【0043】
またこの「パワーモード」が選択された状態(リレイ#APがオン)で、シフトホールド・セレクトスイッチ32により「1速固定モード」または「2速固定モード」が選択されたとき、これら1速または2速の固定モードのギアの速度範囲を超えていると、リレイ#LCKが励磁され、インチング用ソレノイドバルブ11が駆動され、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少してHSTモータ7の回転数nが減少され、車両が減速される。そして、選択された固定モードのギアの速度範囲まで減速されると、リレイ#CHGが励磁され、リレイ#APがリセットされ、選択された固定モードへ移行する。よって、変速ショックが防止され、荷崩れを防止することができる。
「エコノミーモード」による運転
シフトホールド・セレクトスイッチ32により「オートマチックモード」が選択され、このときオートミッションモード・セレクトスイッチ33により「エコノミーモード」が選択されていると、リレイ#AEが励磁される。最初は、エコノミーモードの変速ポイントを検出するリレイ#E23はオフであるので、1速および3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となるため、図1に示すように作動油が変速機15の2速ギア2NDへ供給され、2速ギアが接続される。
【0044】
そして、アクセルペダル2が踏み込まれて車両の速度が増して、エコノミーモードの変速ポイントを超えてリレイ#E23が動作すると、制御装置31により3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ35が励磁され、作動油が3速ギア3RDへ供給され、変速機15の3速ギアが接続される。また減速されて、再びリレイ#E23がオフとなると、1速および3速の速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となり、2速ギアが接続される。
【0045】
このように、「エコノミーモード」では、2速ギア−3速ギアの自動変速が行われる。図4に示すように、2速ギア−3速ギアの変速は、13km(時速)により行われ、変速ポイントはパワーモードより早くセットされていることにより、「エコノミーモード」は変速ショックが少なく加速性に優れ、よって、作業効率の向上が見込め、また燃費の向上が見込める。
【0046】
またこの「エコノミーモード」が選択された状態(リレイ#AEがオン)で、シフトホールド・セレクトスイッチ32により「1速固定モード」または「2速固定モード」が選択されたとき、これら1速または2速の固定モードのギアの速度範囲を超えていると、インチング用ソレノイドバルブ11が駆動され、サーボシリンダ9へのコントロール圧力が調整され、エンジン1の回転数に関係なく斜板6の角度が減少してHSTモータ7の回転数nが減少され、車両が減速される。そして、固定モードのギアの速度範囲まで減速されると、リレイ#AEがリセットされ、選択された固定モードへ移行する。よって、変速ショックが防止され、荷崩れを防止することができる。
【0047】
以上のように、シフトホールド・セレクトスイッチ32とオートミッションモード・セレクトスイッチ33により、負荷、無負荷による作業状況の違いや坂路など様々な路面の状態に合わせて、各モードを選択でき、すなわち様々な状況に容易に対応することができ、さらにこれらモードでは、作業員が変速を行う必要はないことから、作業性を向上でき、作業員の負担を軽減することができる。
【0048】
また制御装置31が何らかの理由により機能しなくなったときでも、速度段クラッチ用ソレノイドバルブ34,35はともに無励磁となり、2速ギアが接続されることにより、車両を移動させることができる。
【0049】
なお、上記実施の形態では、減速される際にインチング用ソレノイドバルブ11を駆動することによりHSTモータ7の回転数nを減少しているが、常用ブレーキ18を動作させる、あるいはエンジン1の回転数を落とすように制御するなど他の方法によりHSTモータ7の回転数nを減少させ、減速させることができる。
【0050】
また各モードを選択する手段(シフトホールド・セレクトスイッチ32とオートミッションモード・セレクトスイッチ33)を、スイッチ形式としているが、レバー形式とすることもできる。レバー形式とすると、モードを頻繁に切り替えるとき、操作効率が向上する。
【0051】
また上記実施の形態では、HSTモータのトランスミッション方式について説明しているが、本発明はトルコントランスミッション方式においても適用することができ、同様の効果を期待することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、様々な状況に容易に対応することができ、かつ作業性を向上できる産業用車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す産業用車両の要部制御構成図である。
【図2】同産業用車両の制御装置のブロック図である。
【図3】同産業用車両の制御装置のブロック図である。
【図4】同産業用車両の各変速ギアの車速と駆動力の特性図である。
【図5】従来の産業用車両の要部構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 アクセルペダル
3 HSTポンプ(ハイドロスタティックポンプ)
4 メインポンプ
5 チャージングポンプ
6 斜板
7 HSTモータ(油圧駆動モータ)
9 サーボシリンダ
10 HSTコントロールバルブ
11 インチング用ソレノイドバルブ
12 ブレーキペダル
13 インチング検出圧力センサ
15 変速機
16 車軸
17 駐車ブレーキ
18 常用ブレーキ
21 走行速度検出器(速度検出手段)
31 制御装置(制御手段)
32 シフトホールド・セレクトスイッチ(選択手段)
33 オートミッションモード・セレクトスイッチ(選択手段)
34,35 速度段クラッチ用ソレノイドバルブ
37 トランスミッションコントロールバルブ

Claims (1)

  1. トランスミッションを備えた産業用車両であって、
    前記車両の速度を検出する速度検出手段と、
    前記トランスミッションの1速ギアのみを使用する1速固定モードと、前記トランスミッションの2速ギアのみを使用する2速固定モードと、前記トランスミッションの高速のギアを使用して自動変速するエコノミーモードと、前記トランスミッションの全てのギアを使用して自動変速するパワーモードとを選択する選択手段と、
    前記速度検出手段により検出される車両の速度と前記選択手段により選択されたモードに基づいて、前記トランスミッションの変速を制御する制御手段と、
    前記車両を低速あるいは停止とするインチング用ソレノイドバルブ
    を備え、
    前記制御手段は、前記エコノミーモードまたはパワーモードにより運転中、前記選択手段により1速固定モードまたは2速固定モードが選択されたとき、前記速度検出手段により検出される車両の速度が、選択された1速固定モードまたは2速固定モードのギアの速度範囲を越えていると、前記インチング用ソレノイドバルブを駆動して前記車両の速度を1速ギアまたは2速ギアを使用する速度範囲まで減速し、その後、選択された1速固定モードまたは2速固定モードへ移行すること
    を特徴とする産業用車両。
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