JP4589649B2 - ホイールローダのクラッチ制御装置およびホイールローダ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキペダルおよびクラッチカットペダルの踏み込み操作に応じてトランスミッションのクラッチをカットするホイールローダのクラッチ制御装置およびホイールローダに関する。

従来より、ホイールローダ等の作業車両においては、ブレーキペダルの踏み込み操作によりブレーキ装置を作動するとともに、走行用トランスミッションのクラッチをカットしてホイールへの動力の伝達を遮断し、エンジンにかかる負荷を低減するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。これによれば、カットオフ設定器によりカットオフ圧を設定し、ブレーキ操作によるブレーキ圧がこのカットオフ圧以上になるとクラッチをカットする。

特開２００１−２６３３８４号公報

上述した特許文献１記載の装置では、カットオフ圧を小さい値に設定すると、高速走行時にブレーキペダルを軽く踏んだだけでクラッチがカットされてしまい、エンジンブレーキ（油圧ブレーキ）を有効に機能させることができない。逆に、カットオフ圧を大きい値に設定すると、低速走行時にブレーキペダルを大きく踏み込まなければクラッチがカットされず、操作性が悪い。

（１） 請求項１の発明によるホイールローダのクラッチ制御装置は、アクセルペダルの操作によってエンジン回転数を高め、かつ、アクセルペダル以外のペダルの操作によってブレーキ装置を作動させながら作業を行うホイールローダのクラッチ制御装置において、エンジンにより発生した走行駆動力を車輪へ伝達する接続状態と、走行駆動力の車輪への伝達を遮断する遮断状態との２つの状態をオンオフ的に切り換えるクラッチ手段と、アクセルペダル以外のペダルの操作によってブレーキ装置のブレーキ作動圧を変更するブレーキ作動圧変更手段と、ブレーキ作動圧を検出するブレーキ作動圧検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、車速検出手段により検出された車速とブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧の大きさに応じて、クラッチ手段を接続状態に切り換えるか、遮断状態に切り換えるかを制御するクラッチ制御手段とを備え、クラッチ制御手段は、車速検出手段により検出された車速が所定車速未満のとき、ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が第１の所定値未満であれば、接続状態となるようにクラッチ手段を制御し、ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が第１の所定値以上であれば、遮断状態となるようにクラッチ手段を制御し、クラッチ制御手段は、車速検出手段により検出された車速が所定車速以上のとき、ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が第１の所定値よりも大きい第２の所定値未満であれば、接続状態となるようにクラッチ手段を制御し、ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が第２の所定値以上であれば、遮断状態となるようにクラッチ手段を制御することを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載のホイールローダのクラッチ制御装置において、クラッチ制御手段による制御の無効指令を入力する無効指令部材を有し、クラッチ制御手段は、無効指令部材により無効指令が入力されると、車速検出手段により検出された車速およびブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧に拘わらず、接続状態となるようにクラッチ手段を制御することを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のホイールローダのクラッチ制御装置において、第１の所定値および／または第２の所定値を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明によるホイールローダは、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ制御装置と、エンジンと、ホイールローダを制動するブレーキ装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、車速とペダルの操作による制動指令の大きさに応じてクラッチ手段を制御して走行駆動力の車輪への伝達を遮断するようにしたので、ペダルの操作によるクラッチカットのタイミングを車速に応じて変更することができ、エンジンブレーキを有効に機能させることができる。

以下、図１〜図５を参照して本発明によるクラッチ制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るクラッチ制御装置の概略構成を示す図であり、図２はこのクラッチ制御装置が適用されるホイールローダの走行用油圧回路図である。

図２に示すようにエンジンＥによって駆動される可変容量形油圧ポンプ２１と油圧モータ２２とは、一対の主管路２３Ａ，２３Ｂにより閉回路接続されている。油圧モータ２１には変速機２４を介してホイール２５が接続され、ホイール２５は油圧ポンプ２１の吐出量に応じた速度で駆動される。油圧ポンプ２１の傾転角はレギュレータ２６によって制御される。チャージポンプ２７はエンジンＥによって駆動され、チャージポンプ２７からの圧油は絞り２８で制御されてレギュレータ２６に供給される。チャージポンプ２７の吐出量はアクセルペダル１１（図３）の踏み込み量に応じて増減し、この吐出量の変化によりレギュレータ２６が駆動される。

すなわち、アクセルペダル１１を踏み込み操作するとエンジン回転数の増加によりチャージポンプ２７の吐出量が増加し、油圧ポンプ２１の傾転量が増加する。これにより油圧モータ２２への吐出量が増加し、車速が上昇する。一方、アクセルペダル１１を戻し操作するとエンジン回転数の減少によりチャージポンプ２７の吐出量が減少し、油圧ポンプ２１の傾転量が減少する。これにより油圧モータ２２への吐出量が減少し、油圧モータ２２に油圧ブレーキが作用して、車速が低下する。油圧モータ２２の回転方向、すなわちレギュレータ２６への圧油の流れは電磁切換弁２９により制御される。

エンジンＥによって駆動される油圧ポンプ３０からの圧油はそれぞれ電磁切換弁３１，３２を介して前進用油圧クラッチ３３および後進用油圧クラッチ３４に供給される。電磁切換弁３１，３２は前後進切換レバー１３（図３）の操作に応じて切り換えられる。すなわち前後進切換レバー１３が前進側に操作されると電磁切換弁３１のソレノイド３１ａが通電し、電磁切換弁３１は位置ロに切り換わる。これにより油圧クラッチ３３へ圧油が供給され、クラッチ３３が接続される。前後進切換レバー１３が後進側に操作されると電磁切換弁３２のソレノイド３２ａが通電し、電磁切換弁３２は位置ロに切り換わる。これにより油圧クラッチ３４へ圧油が供給され、クラッチ３４が接続される。前後進切換レバー１３が中立位置に操作されると電磁切換弁３１，３２のソレノイド３１ａ，３２ａが非通電状態となり、電磁切換弁３１，３２はそれぞれ位置イに切り換わる。これにより油圧ポンプ３０から油圧クラッチ３３，３４への圧油の供給が停止され、クラッチ３３，３４がカット（切断）され、ニュートラル状態となる。なお、クラッチ３３，３４は前後進切換レバー１３の操作に応じて切り換えられるだけでなく、後述するように車速に応じて切り換えられる。

このような油圧走行車両には、図１に示すようにブレーキペダル１０の操作によって作動するサービスブレーキ７が設けられている。図１においてブレーキペダル１０を操作するとその操作量に応じてブレーキバルブ１が駆動され、作動油タンク４からの作動油がブレーキバルブ１を介してブレーキシリンダ６に供給され、サービスブレーキ７が作動する。なお、後述するクラッチカットペダル１２を操作しても操作量に応じてブレーキバルブ１が駆動され、サービスブレーキ７が作動する。

ここで、走行減速時にクラッチ３３，３４をカットすると、油圧モータ２２とホイール２５との間の動力の伝達が遮断され、油圧ブレーキが効かなくなる。その結果、サービスブレーキ７の負担が増大し、サービスブレーキ７の寿命低下を招く。一方、高負荷作業を行う場合には、低速走行中であってもアクセルペダル１１を踏み込み、エンジンＥを高回転させる場合がある。この場合には油圧モータ２２の駆動力の増加を抑え、エンジン負荷とサービスブレーキ７の負担を軽減するためにクラッチカットすることが好ましい。そこで、本実施の形態では、ブレーキペダル１０またはクラッチカットペダル１２の操作による減速時に、車速に応じてクラッチカットするタイミングを制御する。

図３に示すように運転室には、ブレーキペダル１０の他、アクセルペダル１１と踏み込み操作によりクラッチをカットするクラッチカットペダル１２が配置されている。このクラッチカットペダル１２は、ブレーキペダル１０と同様に操作量に応じてブレーキバルブ１を駆動し、サービスブレーキ７を作動させる機能を有する。したがって、走行単独動作時には、アクセルペダル１１と隣り合って設けられるブレーキペダル１０が、アクセルペダル１１から離した右足によって操作され、走行速度が制御される。フロントアタッチメントと走行との複合動作による作業中には、右足でアクセルペダル１１が操作され、左足でクラッチカットペダル１２が操作されてフロントアタッチメントの動作速度と走行速度とが制御される。また、運転室には後述するクラッチカット制御の無効を指令する切換スイッチ３が配置されている。なお、１３は前後進切換レバーであり、このレバー１３を前進側または後進側に操作すると電磁切換弁２９が前進側または後進側に切り換わる。

図１に示すようにコントローラ９には、ブレーキペダル１０の操作量に応じたブレーキ作動圧ｐを検出する圧力センサ２と、車速ｖを検出する車速検出器５と、切換スイッチ３が接続されている。なお、図示は省略するが、圧力センサ２はクラッチカットペダル１２の操作量に応じたブレーキ作動圧ｐも検出する。コントローラ９ではこれらからの入力信号に応じて以下のような処理を実行し、電磁切換弁３１，３２の各ソレノイド３１ａ，３２ａにそれぞれ制御信号を出力する。

図４は、本実施の形態に係るコントローラ９での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で切換スイッチ３がオンか否か、すなわちクラッチカット制御の無効指令が入力されているか否かを判定する。切換スイッチ３がオンと判定されると、ステップＳ６に進み、オフと判定されるとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、車速検出器５により検出された車速ｖが予め設定された設定値ｖ１以上か否かを判定する。所定値ｖ１は油圧ブレーキ力が一定以上となる車速（例えば１５ｋｍ／ｈ程度）に設定する。

ステップＳ２が肯定されるとステップＳ３に進み、圧力センサ２により検出されたブレーキ作動圧ｐが予め定めた所定値ｐ１以上か否かを判定する。図５に示すように、所定値ｐ１はブレーキペダル１０のフル操作時のブレーキ作動圧ｐmaxよりも小さい値に設定される。ステップＳ３が肯定されるとステップＳ５に進み、ソレノイド３１ａ，３２ａへの出力をオフして電磁切換弁３１，３２をそれぞれ位置イ（中立位置）に切り換え、クラッチ３３，３４を切断する。ステップＳ３が否定されるとステップＳ６に進み、前後進切換レバー１３の操作に応じてソレノイド３１ａまたは３２ａへ制御信号を出力し、電磁切換弁３１または３２を位置ロに切り換え、クラッチ３３，３４のいずれか一方を接続する。

一方、ステップＳ２が否定されるとステップＳ４に進み、ブレーキ作動圧ｐが予め定めた所定値ｐ２以上か否かを判定する。ここで、所定値ｐ２は、図５に示すように所定値ｐ１よりも小さい値に設定される。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進んで電磁切換弁３１，３２をそれぞれ位置イに切り換え、否定されるとステップＳ６に進んで電磁切換弁３１または３２を位置ロに切り換える。

次に、本実施の形態に係るクラッチ制御装置の主要な動作を説明する。
車両を低速走行（ｖ＜ｖ１）させながらフロントアタッチメントによる作業、例えばバケットによる土砂のすくい上げ、土砂の荷降ろし、荷積み、掘削あるいはスノーブレードによる除雪などを行うとき、アクセルペダル１１を踏み込み操作してエンジン回転数を高めるとともに、クラッチカットペダル１２を踏み込み操作してサービスブレーキ７を作動する。クラッチカットペダル１２の踏み込みによりブレーキ作動圧ｐが所定値ｐ２以上になると（図５の領域Ａ）、電磁切換弁３１，３２は位置イに切り換わる（ステップＳ５）。これによりクラッチ３３，３４がカットされ、エンジンＥおよびサービスブレーキ７にかかる負荷が低減される。この場合、所定値ｐ２は低めの値に設定されるため、クラッチカットペダル１２をそれほど大きく踏み込まなくてもブレーキ作動圧ｐは所定値ｐ２以上となり、作業性が向上する。

車両を高速走行（ｖ≧ｖ１）させている場合に、アクセルペダル１１を戻し操作するとともにブレーキペダル１０を踏み込み操作すると、サービスブレーキ７が作動する。このときブレーキ作動圧ｐが所定値ｐ１未満であれば（図５の領域Ｂ）、電磁切換弁３１または３２は位置ロに切り換わる（ステップＳ６）。これによりクラッチ接続状態が維持され、油圧モータ２２に油圧ブレーキが作用する。この場合、所定値ｐ１は所定値ｐ２より大きな値に設定されているので、低速走行時にクラッチカットされる踏み込み量であっても高速走行時にはクラッチカットされない。このためサービスブレーキ７に大きな負担をかけることなく車両を効果的に減速することができる。

切換スイッチ３をオンすると、車速ｖおよびブレーキ作動圧ｐの大きさに拘わらず、前後進切換レバー１３の操作に応じて電磁切換弁３１または３２が位置ロに切り換わる（ステップＳ６）。これにより例えばブレーキペダル１０を操作しながら低速で登板走行している場合にクラッチ接続状態が維持され、坂道での発進が容易となる。

以上の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏する。
（１）高速走行時（ｖ≧ｖ１）に、ブレーキペダル１０およびクラッチカットペダル１２の操作によりクラッチカットするブレーキ作動圧の設定値ｐ２を、低速走行時（ｖ＜ｖ１）にクラッチカットするブレーキ作動圧の設定値ｐ１よりも大きくした。これにより高速走行時にサービスブレーキ７とともに油圧ブレーキを作動することができ、サービスブレーキ７の寿命低下を抑制することができる。
（２）低速走行時には少ないブレーキペダル１０およびクラッチカットペダル１２の操作によりクラッチカットすることができ、低速走行しながら高負荷作業を良好に行うことができる。
（３）クラッチカットの無効を指令する切換スイッチ３を設けるようにしたので、坂道での発進が容易である。

なお、上記実施の形態では、所定値ｐ１，ｐ２を固定値としたが、所定値ｐ２（第１の所定値）および／または所定値ｐ１（第２の所定値）を可変値とすることもできる。この場合、運転席に調整手段として設定ダイヤルを設け、設定ダイヤルの操作により所定値ｐ１，ｐ２を設定する、あるいは運転席に設定スイッチを設け、設定スイッチを操作したときのブレーキ作動圧ｐを所定値ｐ１，ｐ２として設定すればよい。これによりクラッチをカットするブレーキ作動圧ｐが乗員の好みに応じて調整可能となり、良好な操作性が得られる。

上記実施の形態では、クラッチカットを行う際のブレーキ作動圧ｐの設定値として、所定車速ｖ１以上のときの設定値ｐ１を所定車速ｖ１未満のときの設定値ｐ２よりも小さくしたが、車速ｖとブレーキ操作による制動指令に応じてクラッチカットのタイミングを制御するのであれば、クラッチ制御手段の構成は上述したものに限らない。例えば図５で所定値ｐ２からｐ１に車速に応じて徐々に変更するようにしてもよい。また、コントローラ９が電磁切換弁３１，３２のソレノイド３１ａ，３２ａに制御信号を出力してクラッチ３３，３４を断接するようにしたが、クラッチ制御手段を他の構成としてもよい。電磁切換弁３１，３２をオンオフ的に切り換えるようにしたが、車速ｖあるいはブレーキ作動圧ｐに応じて徐々に切り換えるようにしてもよい。

上記実施の形態では、エンジンＥにより油圧ポンプ２１を駆動し、ポンプ吐出油により油圧モータ２２を回転して走行駆動力を発生するとともに、このエンジンにより発生した走行駆動力を油圧クラッチ３３，３４によりホイール２５に伝達または非伝達するようにしたが、クラッチ手段はこれに限定されない。運転室に切換スイッチ３を設けたが、無効指令部材はこれに限定されない。車速検出手段として車速センサ５を用いたが、車速センサ以外により車速を検出することもできる。ブレーキペダル１０およびクラッチカットペダル１２の操作量（ブレーキ作動圧ｐ）に応じてクラッチ３３，３４を制御したが、いずれか一方（例えばブレーキペダル１０）の操作量に応じてクラッチ３３，３４を制御してもよい。制動指令検出手段として圧力センサ２を用いたが、ポテンショメータ等によりブレーキペダル１０およびクラッチカットペダル１２の操作量を検出するようにしてもよい。ただし、圧力センサ２を用いれば、ペダル操作量だけでなく温度の影響（油の粘性）も考慮されるため、油圧クラッチ３３，３４の制御にとって好ましい。

上記実施の形態はホイールローダに適用したが、ホイールショベル等の他の作業車両にも適用することができる。したがって、走行用油圧回路は図２のものに限定されない。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のクラッチ制御装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係るクラッチ制御装置の概略構成を示す図。 本発明が適用されるホイールローダの走行用油圧回路図。 本発明が適用されるホイールローダの運転室内の操作部材の配置を示す図。 図１のコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。 本実施の形態の動作を示す特性図。

符号の説明

Ｅ エンジン
２ 圧力センサ
３ 切換スイッチ
５ 車速センサ
７ サービスブレーキ
９ コントローラ
１０ ブレーキペダル
２５ ホイール
３１,３２ 電磁切換弁

Claims (4)

1. アクセルペダルの操作によってエンジン回転数を高め、かつ、アクセルペダル以外のペダルの操作によってブレーキ装置を作動させながら作業を行うホイールローダのクラッチ制御装置において、
   エンジンにより発生した走行駆動力を車輪へ伝達する接続状態と、走行駆動力の車輪への伝達を遮断する遮断状態との２つの状態をオンオフ的に切り換えるクラッチ手段と、
   前記アクセルペダル以外のペダルの操作によって前記ブレーキ装置のブレーキ作動圧を変更するブレーキ作動圧変更手段と、
   前記ブレーキ作動圧を検出するブレーキ作動圧検出手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記車速検出手段により検出された車速と前記ブレーキ作動圧検出手段により検出された前記ブレーキ作動圧の大きさに応じて、前記クラッチ手段を前記接続状態に切り換えるか、前記遮断状態に切り換えるかを制御するクラッチ制御手段とを備え、
   前記クラッチ制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が所定車速未満のとき、前記ブレーキ作動圧検出手段により検出された前記ブレーキ作動圧が第１の所定値未満であれば、前記接続状態となるように前記クラッチ手段を制御し、前記ブレーキ作動圧検出手段により検出された前記ブレーキ作動圧が第１の所定値以上であれば、前記遮断状態となるように前記クラッチ手段を制御し、
   前記クラッチ制御手段は、前記車速検出手段により検出された車速が前記所定車速以上のとき、前記ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値未満であれば、前記接続状態となるように前記クラッチ手段を制御し、前記ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧が前記第２の所定値以上であれば、前記遮断状態となるように前記クラッチ手段を制御することを特徴とするホイールローダのクラッチ制御装置。
2. 請求項１に記載のホイールローダのクラッチ制御装置において、
   前記クラッチ制御手段による制御の無効指令を入力する無効指令部材を有し、
   前記クラッチ制御手段は、前記無効指令部材により無効指令が入力されると、前記車速検出手段により検出された車速および前記ブレーキ作動圧検出手段により検出されたブレーキ作動圧に拘わらず、前記接続状態となるように前記クラッチ手段を制御することを特徴とするホイールローダのクラッチ制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のホイールローダのクラッチ制御装置において、
   前記第１の所定値および／または前記第２の所定値を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とするホイールローダのクラッチ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のクラッチ制御装置と、
   エンジンと、
   ホイールローダを制動するブレーキ装置とを備えることを特徴とするホイールローダ。
   

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