作业车辆的变速控制装置及变速控制方法

专利名称：作业车辆的变速控制装置及变速控制方法
技术领域：
本发明涉及作业车辆的变速控制装置及变速控制方法，该作业车辆具有工作装 置，发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装置传递到行驶体，根据车速的下降，将 变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡。
背景技术：
推土机具有工作装置、发动机、动力传递装置及行驶体。动力传递装置具有带锁止 离合器变矩器和变速装置，使发动机的输出经由带锁止离合器变矩器的变矩器或锁止离合 器、变速装置传递到行驶体。推土机还具有变速控制装置，该变速控制装置根据车速的下 降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡。行驶体由履带构成。带锁止离合 器变矩器设置在发动机和变速装置之间。带锁止离合器变矩器的变矩器是这样的装置，即、 在履带上作用有负载即阻碍履带旋转的力的情况下，根据负载的变化，自动地连续地(無 段階1二 )改变传递到变速装置的扭矩，从而使履带的驱动力发生变化。即使在施加了使履 带不能旋转的负载的情况下，通过变矩器也能够减小发动机的旋转变动，能够防止发动机 停止(停机)。带锁止离合器变矩器的锁止离合器位于发动机和变速装置之间，并与带锁止离合 器变矩器的变矩器并列设置。锁止离合器是这样的装置，即、为了补偿变矩器的动力损失， 在不需要变矩器特性的速度范围内，将变矩器的泵与涡轮直接连接而处于锁止状态(离合 器连接状态)的装置。在本说明书中，锁止状态是指将锁止离合器接合而使锁止离合器处 于连接的状态，变矩器状态是指将锁止离合器切断而使锁止离合器处于断开状态并经由变 矩器内的流体传递动力的状态。在推土机中锁止离合器根据条件自动地动作。即，锁止离合器根据条件自动地进 行接合(连接动作)、切断(断开动作)。变速装置是这样的装置，即根据将要行驶的方向、所需的驱动力及所需的速度 (车速)，选择性地对前进离合器F，后退离合器R，各速度挡离合器即一速1st、二速2nd、三 速3rd进行连接动作、断开动作。在推土机的驾驶室设有前进或后退选择操作杆和变速杆。通过操作前进或后退选 择操作杆、变速杆，能够在包括前进F、后退R、一速、二速、三速的各速度挡的挡位内进行选 择。例如，当前进或后退选择操作杆、变速杆被操作到“前进”、“二速”的位置时，只要 前进或后退选择操作杆、变速杆没有被操作到其他位置，变速控制装置就将该前进的二速 速度挡作为最高速度挡来进行自动变速。在将挡位选择在“二速”时的推土机中，典型的变速模式如下。变速模式1 根据车速的下降，从二速的锁止状态变速到二速的变矩器状态，从二 速的变矩器状态变速到一速的锁止状态，从一速的锁止状态变速到一速的变矩器状态。变速模式2 根据车速的下降，从二速的锁止状态变速到一速的锁止状态，从一速的锁止状态变速到一速的变矩器状态。在上述任一个变速模式中，当从二速变速到一速时都处在锁止状态。推土机利用推土板等工作装置对于地面边推土边进行挖掘作业。在进行该挖掘作 业时，由于低速且需要大的驱动力(牵引力)的作业占据大部分，因此，通常由变速杆将挡 位操作在“二速”来进行作业。根据上述变速模式进行变速。在插入到地面中时等、进行需要非常大的驱动力(牵引力)的繁重挖掘时，从二速 经由一速的锁止状态将速度挡降低至一速的变矩器状态。在锁止状态下，由于带锁止离合器变矩器的扭矩传递效率高、也能够减少发动机 的燃料消耗量，因此，期待在得到所需的牵引力且发动机不停机的范围内尽量转换到锁止 状态来进行作业。如果采用上述变速模式，由于在从二速减挡至一速时处于锁止状态，在接着变速 为一速的变矩器状态之前的期间，以一速的锁止状态进行作业，因此，能够满足上述要求。在下述的专利文献1中公开了这样的发明，即推土机具有带锁止离合器变矩器， 根据负载大小控制变速而得到最合适的速度挡，并且，根据负载对锁止离合器进行接合或 切断控制而得到最合适的牵引力。专利文献1 (日本)特开平05-93429号公报在从二速变速到一速时施加在车体上的负载平缓地增加的情况下，一般不存在问 题，但是，例如在工作装置插入大的土丘中等情况下，从二速变速到一速时施加在车体上的 负载陡增，即使变速到一速的锁止状态，也会在极短的时间内转换到一速的变矩器状态。此 时，在车体中发生两级连续的变速冲击，即从二速转换到一速的锁止状态时的变速冲击，以 及接着从一速的锁止状态转换到一速的变矩器状态时的冲击。由于该二级变速冲击不仅对 车体带来恶劣影响，也使操作人员感到不适，因此需要抑制该二级变速冲击的发生。另外，当在施加于车体的负载陡增的状态下转换到一速的锁止状态时，由于在车 体几乎停止的状态下陡增的负载直接作用于发动机，因此发动机转速急速下降，扭矩降低。 因此，之后即使转换到了一速的变矩器状态，发动机转速的下降以及扭矩的降低也不能迅 速恢复，车体(行驶体、车轮部)在未产生足够的牵引力的情况下进行减速，因此，可能依然 导致发生变速冲击，或者根据情况甚至会导致发动机停机。

发明内容
本发明是鉴于这样的实际情况而作出的。本发明需要解决的课题在于，尽量在保 持锁止状态、效率和耗油量优良的状态下进行作业，并且，在车体上急剧施加负载、或从高 速速度挡急速变速到低速速度挡时抑制发生冲击，在低速速度挡中抑制发动机转速下降和 扭矩降低。第一发明提供作业车辆的变速控制装置，该作业车辆具有发动机、行驶体及动力 传递装置，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡，该变速 控制装置具有负载增加率运算机构和变速控制机构。动力传递装置具有变矩器、锁止离合 器及变速装置，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装置传递到行驶体。负载增 加率运算机构运算施加在作业车辆上的负载的增加率。在从高速速度挡变速到低速速度挡 时、负载增加率小于负载增加率阈值的情况下，变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度挡。另外，在从高速速度挡变速到低速速度挡时、 负载增加率在负载增加率阈值以上的情况下，变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离 合器断开的变矩器状态，变速到低速速度挡。第二发明提供作业车辆的变速控制装置，该作业车辆具有发动机、行驶体及动力 传递装置，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡，该变速 控制装置具有加速度检测机构和变速控制机构。动力传递装置具有变矩器、锁止离合器及 变速装置，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装置传递到行驶体。加速度检测 机构检测作业车辆的速度的减少率。在从高速速度挡变速到低速速度挡时、车速减少率小 于车速减少率阈值的情况下，变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止 状态，变速到低速速度挡。另外，在从高速速度挡变速到低速速度挡时、车速减少率为车速 减少率阈值以上的情况下，变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器 状态，变速到低速速度挡。第三发明是在第一发明的基础上，在从二速变速到一速时、负载增加率小于负载 增加率阈值的情况下，变速控制机构从二速的变矩器状态变速到一速的锁止状态。另外，在 从二速变速到一速时、负载增加率在负载增加率阈值以上的情况下，变速控制机构从二速 的变矩器状态变速到一速的变矩器状态。第四发明是在第二发明的基础上，在从二速变速到一速时、车速减少率小于车速 减少率阈值的情况下，变速控制机构从二速的变矩器状态变速到一速的锁止状态。另外，在 从二速变速到一速时、车速减少率为车速减少率阈值以上的情况下，变速控制机构从二速 的变矩器状态变速到一速的变矩器状态。第五发明提供作业车辆的变速控制方法，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合 器、变速装置传递到行驶体，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低 速速度挡，该变速控制方法具有求出作业车辆的负载的增加率的步骤；在从高速速度挡 变速到低速速度挡时施加在作业车辆上的负载的增加率小于负载增加率阈值的情况下，从 高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度挡，在从高速速度挡变 速到低速速度挡时施加在作业车辆的负载的增加率为负载增加率阈值以上的情况下，从高 速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速度挡的步骤。第六发明提供作业车辆的变速控制方法，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合 器、变速装置传递到行驶体，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低 速速度挡，该变速控制方法具有求出作业车辆的速度的减少率的步骤；在从高速速度挡 变速到低速速度挡时作业车辆的速度的减少率小于车速减少率阈值的情况下，从高速速度 挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度挡，在从高速速度挡变速到低速 速度挡时作业车辆的速度的减少率为车速减少率阈值以上的情况下，从高速速度挡转换到 将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速度挡的步骤。


图1是表示实施例的作业车辆的变速控制装置结构的方框图，是针对涉及本发明 的部分表示推土机结构的图；图2是表示在控制装置中进行的处理步骤的流程图3是表示车体速度与牵引力(负载)之间关系的图；图4是针对涉及本发明的部分表示控制装置的内部结构的方框图；图5(a) (1)是进行用于验证实施例的效果的试验并用时间图表示该试验数据 的图。附图标记说明1作业车辆；2工作装置；3发动机；4b变矩器；4a锁止离合器；4带锁止离合器变 矩器；5行驶体(履带)；6变速装置；10动力传递装置；20控制装置；21负载增加率运算机 构(加速度检测机构)；22变速控制机构。
具体实施例方式下面，参照

本发明的实施方式。图1是表示实施方式的作业车辆的变速控制装置结构的方框图，针对涉及本发明 的部分表示推土机的结构。如图1所示，本实施例的装置构成为包括如下部件包括推土板的工作装置2、由 柴油发动机构成的发动机3、由履带构成的行驶体5、动力传递装置10、作为变速控制装置 的控制装置20。动力传递装置10具有带锁止离合器变矩器4和变速装置6，使发动机3的 输出经由带锁止离合器变矩器4的锁止离合器4a或变矩器4b传递到行驶体5。控制装置 20根据车速V的下降，将变速装置6的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡。如图1所示，在作业车辆1的自发动机3至履带5的驱动力传递装置10中，设有 动力输出装置(PT0) 7，带锁止离合器变矩器4，前进离合器F，后退离合器R，具有各速度挡 离合器lSt、2nd、3rd的变速装置6，最终减速装置8及链轮9。作业车辆1的发动机3的输 出轴与动力输出装置7连接。动力输出装置7与带锁止离合器变矩器4的变矩器4b的泵 和锁止离合器4a连接，并且与液压泵11连接。发动机3的一部分输出(扭矩)，经过动力输出装置7、带锁止离合器变矩器4的 锁止离合器4a或变矩器4b的泵和涡轮、变速装置6、最终减速装置8、链轮9传递到履带5。 另外，发动机3的剩余的输出经过动力输出装置7传递到液压泵11。由此，液压泵11被驱 动，从液压泵11排出的液压油经过未图示的操作阀，传递到作为未图示的提升液压缸等而 构成的液压执行机构，使推土板等工作装置2工作。带锁止离合器变矩器4设置在发动机3和变速装置6之间。带锁止离合器变矩器 4的变矩器4b是这样的装置，即、在履带5上作用负载即阻碍履带旋转的力的情况下，根据 负载的变化，自动地连续地改变传递到变速装置6的扭矩，从而使履带5的驱动力发生变 化。即使在施加了使履带5不能旋转的负载的情况下，通过变矩器4b也能够减小发动机3 的旋转变动，能够防止发动机停止(停机)。作为变矩器4b的性能特性的相对于速度比e 的扭矩比Et的特性被存储在控制装置20中。在此，速度比e是变矩器4b的输出转速Nt 与变矩器4b的输入转速Ne之比。另外，扭矩比Et是变矩器4b的输出扭矩Tto与变矩器 4b的输入扭矩Tti之比。另外，输入转速Ne与由发动机转速传感器33检测到的发动机转 速Ne相等，输出转速Nt则由变矩器输出转速传感器34来检测。带锁止离合器变矩器4的锁止离合器4a位于发动机3和变速装置6之间，并与带 锁止离合器变矩器4的变矩器4b并列设置。锁止离合器4a是这样的装置，即为了补偿变
7矩器4b的动力损失，在不需要变矩器4b特性的速度范围内，将变矩器4b的泵与涡轮直接 连接而处于锁止状态(离合器连接状态)。在本说明书中，锁止状态是指将锁止离合器4a 接合而使锁止离合器4a处于连接的状态，变矩器状态是指将锁止离合器4a切断而使锁止 离合器4a断开并经由变矩器4b内的流体传递动力的状态。在推土机中锁止离合器4a根据条件自动地动作。即，锁止离合器4a根据条件自 动地进行接合(连接动作)、切断(断开动作)。锁止离合器4a由液压离合器构成。实施 例的锁止离合器4a在离合器压力变高时连接(接合)，在离合器压力变低时断开(切断)。变速装置6是这样的装置，即根据要行驶的方向、所需的驱动力及所需的速度(车 速)，选择性地对前进离合器F，后退离合器R，各速度挡离合器即一速1st、二速2nd、三速 3rd进行连接动作、断开动作。变速装置6的各离合器由液压离合器构成。实施例的变速装 置6的各离合器在离合器压力变高时连接，在离合器压力变低时断开。变速装置6的前进离合器F，后退离合器R，各速度挡离合器即一速1st、二速2nd、 三速3rd，锁止离合器4a的连接动作、断开动作由控制装置20来控制。在作业车辆1的驾驶室设有燃油刻度盘31和减速踏板32。燃油刻度盘31由操作人员操作，表示作为燃油刻度盘31的操作量的发动机目标 转速的信号输入到控制装置20。减速踏板32由操作人员踩踏而操作，表示作为减速踏板 32的踩踏操作量的减速转速信号输入到控制装置20。在发动机3中，设有检测发动机3的实际转速Ne的发动机转速传感器33。表示发 动机转速传感器33的检测转速Ne的信号输入到控制装置20。在变矩器4的输出轴上，设有检测变矩器输出轴的转速Nt的变矩器输出转速传感 器34。表示变矩器输出转速传感器34的检测转速Nt的信号输入到控制装置20。另外，也 可以构成为，代替变矩器输出转速传感器34，在变速装置6的输出轴上设置变速装置输出 转速传感器35，将表示变速装置6的输出轴转速Ntr的信号输入到控制装置20。在控制装 置20中，根据由变矩器输出转速传感器34检测的变矩器输出轴转速Nt和从变矩器4的输 出轴到履带5的减速比，检测作业车辆1的实际速度V即车速V。另外，在使用变速装置输 出转速传感器35的情况下，根据由变速装置输出转速传感器35检测的变速装置输出轴转 速Ntr和从变速装置6的输出轴到履带5的减速比，检测车速V。在控制装置20中向发动机3发出发动机输出指令而控制发动机3，以得到与燃油 刻度盘31的操作量对应的目标转速。发动机3是柴油发动机，通过调整向缸体内喷射的燃 料量来进行发动机输出的控制。通过控制附设在发动机3的燃料喷射泵的调速器(⑶ t )来进行该调整。作为调速器，采用全速控制方式的调速器，根据负载调整发动机转速和 燃油喷射量，以达到与燃油刻度盘操作量对应的目标转速。即，调速器通过增加或减少燃油 喷射量，消除目标转速和实际发动机转速之间的偏差。该控制是基于发动机转速传感器33 的检测信号Ne进行的。另外，在控制装置20中存储有相对于发动机转速的发动机输出扭 矩的特性图。另外，控制装置20根据减速踏板32的踩踏操作量，控制发动机3的转速Ne，以使 发动机3的转速Ne下降。在作业车辆1的驾驶室设有前进或后退选择操作杆41和变速杆42。通过操作前 进或后退选择操作杆41和变速杆42，能够在变速装置6的包括前进F、后退R、一速1st、二速2nd、三速3rd的各速度挡的挡位中进行选择。前进或后退选择操作杆41根据操作位置选择前进行驶挡(前进离合器F)或者后 退行驶挡(后退离合器R)。表示前进或后退选择操作杆41的操作位置(前进位置“F”、后 退位置“R”)的前进或后退位置信号输入到控制装置20。变速杆42根据操作位置选择作为变速挡的变速范围的挡位。变速杆42的选择位 置由例如挡位“一速”、挡位“二速”和挡位“三速”构成。挡位“二速”是将二速速度挡2nd 固定为最高速度挡而进行自动变速的挡位位置。同样，挡位“三速”是将三速速度挡3rd固 定为最高速度挡而进行自动变速的挡位位置。表示变速杆42的操作位置(挡位“一速”、“二速”、“三速”)的挡位信号输入到控制 装置20。在挖掘作业时等以低速进行作业的情况下，操作变速杆42通常位于挡位“二速”。图4是针对涉及本发明的部分表示控制装置20的内部结构的方框图。控制装置20具有加速度检测机构21和变速控制机构22。在加速度检测机构21中检测作业车辆1的车速V的减少率a。作为车速减少率 (加速度)a，采用设置在车体上的加速度传感器36的检测值。另外，也可以通过车速V的测量值进行运算而求出车速减少率a。此时，加速度检 测机构21基于如上所述测量出的车速V，检测车速V的减少率a (加速度)。车速减少率 a通过下式(1)求出。例如，从现在的车速V19开始，根据各个采样间隔(例如0.01s)测 量过去 20 次的车速 V(V19、V18、V17、V16、. 、())，并根据这些车速 V19、V18、V17、V16、.、
0求出车速减少率(加速度)a。即，用10去除从测量的10次车速V之和(V19、V18.....
V10之和)减去之前测量的10次车速V之和(V9、V8.....V0之和)得到的值而求出车速
减少率a。a = (( E V19、V18、V17、 、V10)-( E V9、V8、V7、. . .、V0)/10......(1)虽然在上式中利用车速V求出车速减少率(加速度)a，但是，可以使用由变矩器 输出转速传感器34检测的变矩器4的输出轴转速Nt代替车速V，还可以使用由变速装置输 出转速传感器35检测的变速装置6的输出轴转速Ntr代替车速V。控制装置20的变速控制机构22控制供给到离合器的液压油，以通过变速装置6 选择性地将对应于前进或后退选择操作杆41、变速杆42的选择位置的离合器连接，并且， 控制锁止离合器4a的连接或断开。在控制装置20中，当从二速变速到一速时，执行基于车速减少率a值的后述的本 实施例的变速控制。下面，以在上述变速模式1中进行通常的变速控制的情况为例进行说明。图3表示车体速度V与牵引力(负载)F之间的关系。在图3中，F2T/C表示在变 速装置6中前进离合器F、速度挡离合器2 (前进二速；F2)被选择连接、锁止离合器4a进行 断开动作(变矩器状态；T/C)时的牵引力F的特性，F1L/U表示在变速装置6中前进离合 器F、速度挡离合器1st (前进一速；F1)被选择连接、锁止离合器4a进行连接动作(锁止 状态；L/U)时的牵引力F的特性，F1T/C表示在变速装置6中前进离合器F、速度挡离合器 1st (前进一速；F1)被选择连接、锁止离合器4a进行断开动作(变矩器状态；T/C)时的牵 引力F的特性。
图2是表示在控制装置20中进行的处理步骤的流程图。首先，判断车速V是否达到从二速变速到一速的速度阈值VI以下(步骤101)。接着，检测作业车辆1的车速V的减少率a (步骤102)。车速减少率a的检测通 过由设置于作业车辆1的加速度传感器36检测加速度来进行。或者，可以通过车速V的测 量值进行运算而求出减少率a。接着，比较检测到的车速减少率a和车速减少率阈值a c，判断车速减少率a是 否在车速减少率阈值a c以上(步骤103)。结果，当判断车速V达到从二速变速到一速的速度阈值VI以下，并且车速减少率 a小于车速减少率阈值a c时，即当从二速变速到一速时车速V的减少率a平缓，与之相 对应，如图3的Fa所示，牵引力F(负载)在每单位时间内的增加量(Fa)小的情况下(步骤 101的判断为是，步骤103的判断为否)，进行控制，以使图3中从F2T/C特性转换为F1L/U 特性。即，在自动变速P0点，从二速切换到一速时锁止离合器4a接合，从二速的变矩器状 态变速到一速的锁止状态。由此，发动机3的扭矩和带锁止离合器变矩器4的扭矩在一速 的锁止状态的特性F1L/U上的P1点进行匹配(步骤105)。不久，如果车速V进一步下降而 达到从一速的锁止状态变速到一速的变矩器状态的速度阈值V2以下，则锁止离合器4a接 合，从一速的锁止状态转换为一速的变矩器状态，在一速的变矩器状态的特性F1T/C上的 P2点进行匹配。这样，在车速减少率a小的情况下，按照上述变速模式1进行变速(通常 控制)。另一方面，当判断车速V为从二速变速到一速的速度阈值VI以下，并且车速减少 率a为车速减少率阈值a c以上时，即在从二速变速到一速时车速V急剧减少的情况下， 若用牵引力置换，则如图3的Fb所示，当牵引力F(负载)在每单位时间内的增加量(Fb) 大时(步骤101的判断为是，步骤103的判断为是)，进行控制以使图3中从F2T/C特性转 换为F1T/C特性。即，从二速切换到一速时锁止离合器4a保持切断状态，从二速的变矩器 状态变速到一速的变矩器状态。由此，发动机3的扭矩和带锁止离合器变矩器4的扭矩在 一速的变矩器状态的特性F1T/C上的P2点进行匹配(步骤104)。这样，在车速减少率a 大的情况下，在上述变速模式1中跳过一速的锁止状态而进行变速。在上述实施例中，将车速V的减少率a看作负载的增加率来进行判断，但是，也可 以直接实施负载的增加率的运算。此时，在图4的方框图中，设置负载增加率运算机构21 来代替加速度检测机构21，利用负载增加率运算机构21运算施加在作业车辆1上的负载 的增加率0。负载的增加率0能够作为带锁止离合器变矩器4的输出扭矩的增加率来求 出。变矩器4的输出扭矩能够通过下式(2)求出。Tto = TeoXEt......(2)这里，Tto是变矩器4的输出扭矩。Teo是发动机输出扭矩(与变矩器4b的输入 扭矩相等)，通过存储在控制装置20的发动机转速-发动机输出扭矩的特性图求得。Et是 扭矩比，通过变矩器4b的速度比e以及存储在控制装置20中的变矩器4b的速度比-扭矩 比的特性图唯一地求得。另外，变矩器4b的速度比e通过由发动机转速传感器33测量到 的变矩器4b的输入转速Ne和由变矩器输出转速传感器34测量到的变矩器4b的输出转速 Nt求出。另外，负载的增加率0也可以作为牵引力F的增加率来求得。牵引力F能够通过下式⑶求出。F =(系数)XTtoXRXK/(LXZ)......(3)这里，Tto是上述变矩器4的输出扭矩，R是动力传递装置10的总减速比，K是从 变速装置6的输入轴到链轮9的动力传递效率，L是履带5的链带节距，Z是链轮9的啮合 齿数。另外，在图2的流程图中，在运算出施加在作业车辆1上的负载的增加率0 (步 骤102)之后，判断负载增加率0是否为负载增加率阈值0 c以上(步骤103)；结果，当从 二速变速到一速时，如果判断为施加在作业车辆1上的负载增加率0小于负载增加率阈值 3 c，则从二速将锁止离合器4a接合而转换到锁止状态，变速到一速。另外，当从二速变速 到一速时，如果判断为负载增加率0为负载增加率阈值以上，则从二速转换到保持锁 止离合器切断状态的变矩器状态，变速到一速(图2的步骤103，104，105)。这样，在负载增加率0小的情况下，按照上述变速模式1进行变速(通常控制)， 并且，在负载增加率3大的情况下，在上述变速模式1中跳过一速的锁止状态而进行变速。接着，说明本实施例的作用效果。根据本实施例，如果从二速变速到一速时施加于车体的负载平缓增加，则从二速 减挡至一速的锁止状态。之后，在变化到一速的变矩器状态期间，由于在一速的锁止状态下 进行作业，因此，能够在带锁止离合器变矩器4中的扭矩的传递效率高、发动机的燃料消耗 量也少的状态下进行作业。另一方面，例如在工作装置插入到大的土丘等情况、从二速变速到一速时施加在 车体上的负载陡增的情况下，从二速转换到一速的变矩器状态。由此，能够抑制像以前那 样由于从二速变速到锁止状态，之后立即转换到一速的变矩器状态而产生的“二级变速冲 击”。图5是进行用于验证实施例的效果的试验并用时间图表示该试验数据的图。图 5 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)是从二速变速到一速时车速减少率a大的情况下的数据。图 5(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)是从二速变速到一速时车速减少率a小的情况下的数据。在 图5中各图的横轴是共同的时间轴。在试验中，在作业车辆1上安装感官评价用加速度计， 通过加速度计的振幅大小等，评价带给操作人员的变速冲击。图5 (a)、(g)表示变速装置6的输出轴的转速Ntr的时间变化，图5 (b)、(g)表示 感官评价用的加速度计的输出(振幅)，图5(c)、(i)表示二速速度挡离合器2nd的离合器 压力的时间变化，图5(d)、(j)表示一速速度挡1st的离合器压力的时间变化，图5(e)、(k) 表示锁止离合器4a的离合器压力的时间变化，图5(f)、(1)表示前进离合器F的离合器压 力的时间变化。从这些图可知，在从二速变速到一速时车速V的减少率a大的情况下，如果以变 矩器状态进行变速，则通过加速度计观测到的加速度与以锁止状态进行变速时相同，车体 及操作人员所受到的变速冲击非常小，从而不会带来不适感。另外，根据本实施例，由于不像以前那样在施加于车体的负载陡增的状态下转换 到一速的锁止状态，而是转换到一速的变矩器状态，因此，不会在车体几乎停止的状态下使 急剧变化的负载直接作用于发动机，从而能够抑制发动机转速急剧回落，抑制扭矩下降。在图3中，用虚线L表示在现有技术即在施加于车体的负载陡增的状态下转换到一速的锁止状态时的扭矩的匹配点的轨迹。如虚线L所示，由于在一速的锁止状态下负载 陡增，因此，发动机转速急速下降并且牵引力F急速下降(匹配点P3)。与之相对，在本实 施例中，发动机转速和牵引力F不会象前述那样急速下降，牵引力F根据车速V的下降而上 升，在一速的变矩器状态的特性F1L/U上的P2点进行匹配。这样根据本实施例，能够尽量保持锁止状态、在效率和耗油量优良的状态下进行 作业，而且，能够抑制从高速速度挡变速到低速速度挡时的冲击，并且能够抑制低速速度挡 中的发动机转速的下降、扭矩的下降。另外，在上述实施例中，以在通常控制时按照变速模式1进行变速的情况为例进 行了说明，但是，本发明也能够适用在通常控制时按照变速模式2进行变速的情况。在该情 况下，当从二速的锁止状态减挡至一速时，如果车速减少率a或者负载增加率0小，则从 二速的锁止状态转换到一速的锁止状态，当从二速的锁止状态减挡至一速时，如果车速减 少率a或者负载增加率0大，则从二速的锁止状态转换到一速的变矩器状态。另外，在上述实施例中，根据从二速变速到一速时的负载增加率0或者车速减少 率a，将锁止离合器4a接合或切断，但是，根据作业车辆的种类，也有以高于二速、一速的 高挡的速度挡进行作业的情况。因此，也可以根据从三速以上的高档减挡时(例如，从三速 减挡至二速)的负载增加率或者车速减少率，将锁止离合器接合或切断。另外，在实施例中，作为作业车辆1以推土机为例进行了说明，但是，只要是为具 有锁止离合器、变矩器、变速装置的结构且进行自动变速的作业车辆，本发明同样能够适用 于推土机以外的作业车辆。工业实用性根据本发明，能够尽量保持锁止状态、在效率和耗油量优良的状态下进行作业，而 且，抑制从高速速度挡变速到低速速度挡时发生的冲击以及低速速度挡中的发动机转速的 下降、扭矩的降低。
权利要求
一种作业车辆的变速控制装置，该作业车辆具有发动机、行驶体及动力传递装置，该动力传递装置具有变矩器、锁止离合器及变速装置，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装置传递到行驶体，该变速控制装置根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡；该变速控制装置的特征在于，具有负载增加率运算机构，其运算施加在作业车辆的负载的增加率；变速控制机构，在从高速速度挡变速到低速速度挡而负载增加率小于负载增加率阈值的情况下，该变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度挡，在从高速速度挡变速到低速速度挡而负载增加率为负载增加率阈值以上的情况下，该变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速度挡。
2.—种作业车辆的变速控制装置，该作业车辆具有发动机、行驶体及动力传递装置，该 动力传递装置具有变矩器、锁止离合器及变速装置，使发动机的输出经由变矩器或锁止离 合器、变速装置传递到行驶体，该变速控制装置根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高 速速度挡变速到低速速度挡；该变速控制装置的特征在于，具有加速度检测机构，其检测作业车辆的速度的减少率；变速控制机构，在从高速速度挡变速到低速速度挡而车速减少率小于车速减少率阈值 的情况下，该变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低 速速度挡，在从高速速度挡变速到低速速度挡而车速减少率为车速减少率阈值以上的情况 下，该变速控制机构从高速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速 度挡。
3.如权利要求1所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于，在从二速变速到一速而负载增加率小于负载增加率阈值的情况下，变速控制机构从二 速的变矩器状态变速到一速的锁止状态，在从二速变速到一速而负载增加率为负载增加率 阈值以上的情况下，变速控制机构从二速的变矩器状态变速到一速的变矩器状态。
4.如权利要求2所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于，在从二速变速到一速而车速减少率小于车速减少率阈值的情况下，变速控制机构从二 速的变矩器状态变速到一速的锁止状态，在从二速变速到一速而车速减少率为车速减少率 阈值以上的情况下，变速控制机构从二速的变矩器状态变速到一速的变矩器状态。
5.一种作业车辆的变速控制方法，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装 置传递到行驶体，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡； 该变速控制方法的特征在于，具有求出作业车辆的负载增加率的步骤；在从高速速度挡变速到低速速度挡而施加在作业车辆上的负载的增加率小于负载增 加率阈值的情况下，从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度 挡，在从高速速度挡变速到低速速度挡而施加在作业车辆上的负载的增加率为负载增加率 阈值以上的情况下，从高速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速 度挡的步骤。
6.一种作业车辆的变速控制方法，使发动机的输出经由变矩器或锁止离合器、变速装 置传递到行驶体，根据车速的下降，将变速装置的速度挡从高速速度挡变速到低速速度挡；该变速控制方法的特征在于，具有求出作业车辆的速度减少率的步骤；在从高速速度挡变速到低速速度挡而作业车辆的速度减少率小于车速减少率阈值的 情况下，从高速速度挡转换到将锁止离合器连接的锁止状态，变速到低速速度挡，在从高速 速度挡变速到低速速度挡而作业车辆的速度减少率为车速减少率阈值以上的情况下，从高 速速度挡转换到将锁止离合器断开的变矩器状态，变速到低速速度挡的步骤。
全文摘要
本发明提供一种作业车辆的变速控制装置及变速控制方法。负载增加率运算机构(21)运算施加在作业车辆(1)上的负载的增加率β(步骤102)。当从高速速度挡(二速)变速到低速速度挡(一速)时，在负载增加率β小于负载增加率阈值βc的情况下，变速控制机构(22)从高速速度挡(二速)转换到将锁止离合器(4a)连接的锁止状态而变速到低速速度挡(一速)(步骤(103)，(105))。另外，当从高速速度挡(二速)变速到低速速度挡(一速)时，在负载增加率β为负载增加率阈值βc以上的情况下，变速控制机构(22)从高速速度挡(二速)转换到将锁止离合器断开的变矩器状态而变速到低速速度挡(一速)(步骤(103)，(104))。
文档编号F16H59/48GK101878385SQ200880111869
公开日2010年11月3日 申请日期2008年10月7日 优先权日2007年10月22日
发明者中川智裕, 山本茂, 岛田健二郎 申请人:株式会社小松制作所