作业车辆的变速控制装置的制作方法

专利名称：作业车辆的变速控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将发动机的动力经驱动力传递路径作为驱动力传递给车轮(轮胎)的 作业车辆，特别是涉及控制变速的装置。
背景技术：
在从轮式装载机的发动机到车轮(轮胎)的驱动力传递路径上，设有传输器、调 制离合器、带锁止离合器的液力变矩器(液力变矩器、锁止离合器)、前进离合器、后退离合 器、具有各速度档离合器的变速器、减速器。发动机的输出(扭矩)经传输器、调制离合器、带锁止离合器的液力变矩器中的锁 止离合器或液力变矩器、变速器、减速器传递给车轮(轮胎)。调制离合器一直以来在轮式装载机等作业车辆中设置在发动机和液力变矩器之 间，用于变更输入侧和输出侧的结合程度来改变从发动机传递给液力变矩器的动力。调制 离合器由液压离合器构成，通过改变液压的大小，液压离合器进行结合动作(连接动作)或 释放动作(切断动作)。调制离合器由微动踏板调节结合程度。通过调制离合器将传递给轮胎的驱动力改 变到所需程度，由此能够进行微动作业即微速行驶或作业器和行驶的切实的复合动作等， 能够提高作业效率。带锁止离合器的液力变矩器设置在调制离合器和变速器之间。当在车轮上作用有 负载即作用有妨碍车轮旋转的力时，带锁止离合器的液力变矩器中的液力变矩器根据负载 的变化，自动无级地改变传递给变速器的扭矩，从而改变车轮的驱动力。在施加有车轮无法 旋转的负载时，还能够通过液力变矩器减少发动机的旋转变动，从而能够防止发动机停止 (enginestop)。再有，为了确保作业时的牵引力，相比其它作业车辆，搭载在轮式装载机上 的液力变矩器的失速扭矩比设定得较大。带锁止离合器的液力变矩器中的锁止离合器在调制离合器和变速器之间与带锁 止离合器的液力变矩器中的液力变矩器并列设置。为了补偿液力变矩器的动力损失，在不 需要液力变矩器的特性的速度区域，锁止离合器将液力变矩器的泵和涡轮直接连接而形成 锁止状态(离合器结合状态)。在轮式装载机中，锁止离合器根据条件自动工作。即，锁止离合器根据条件自动接 通(结合动作)或断开(释放动作)。变速器根据要行进的方向、需要的驱动力、需要的速度(车速)，选择性地使前进 离合器、后退离合器、各速度档离合器进行结合动作或释放动作。在轮式装载机的驾驶室中设置有前进后退选择操作杆、变速杆、自动降档开关。通 过前进后退选择操作杆、变速杆的操作，能够选择前进(F)、后退(R)、包括1档、2档、3档、4 档各速度档的档位区。在前进后退选择操作杆、变速杆被操作到「前进」、「2档」位置时，在变速器中使前 进离合器、2档速度档离合器选择性地进行结合动作，只要前进后退选择操作杆、变速杆不被操作到其它位置或者自动降档开关不被接通操作，就固定在该前进的2档速度档(称之 为「F2」)。自动降档开关例如设置在作业器用操作杆上。在前进后退选择操作杆、变速杆被 操作到「前进」、「2档」位置，自动降档开关被接通操作时，减到前进的1档速度档(称之为 「F1」)。由此，车轮获得更大的驱动力(牵引力)。也就是说，「2档」位置是由2档、1档 (自动降档开关接通时)构成的档位区。此外，「4档」位置在2档、3档和4档之间自动变速。通过将自动降档开关接通， 从4档减到3档。另外，「3档」位置在2档和3档之间自动变速。通过将自动降档开关接 通，从3档减到2档。轮式装载机所进行的代表性作业方式之一有V型(加载)运转。V型运转是指在如下路径上反复往返的运转，S卩，向土石方前进并挖掘砂土，挖掘 后后退，到达方向转换位置后转换方向，然后前进，将砂土装入料斗或翻斗汽车中。在挖掘时，轮式装载机一边加速一边进行使挖掘用的作业器钻入土石方的动作。 此时，施加给车轮的负载大，车轮要求来自发动机的大的驱动力。在V型运转时，由于低速且需要大的驱动力(牵引力)的作业占大半部分，所以通 常在通过变速杆操作到「2档」位置的情况下进行作业。并且，在钻入土石方时等需要非常 大的驱动力(牵引力)的重挖掘时，按照驾驶员的意愿，自动降档开关被接通操作，减到前 进的1档速度档(F1)。另外，在V型运转时，由于在低速下繁琐地进行前进后退的切换，并且基本上以车 速为零或接近零的状态进行(重)挖掘的作业占大半部分，所以为了防止发动机停止，通 常，锁止离合器处于释放状态，经液力变矩器将发动机的驱动力传递给车轮(以下，称为液 力变矩器工作状态)。这样，在V型运转时，始终处于「液力变矩器工作状态」，在重挖掘时等需要更大的 驱动力时，从前进的2档速度档F2变到前进的1档速度档F1。此外，以下将锁止离合器处 于结合状态称为锁止状态。再有，在「2档」位置，随着车速降低，按照F2的锁止状态一F2的液力变矩器工作 状态一F1的液力变矩器工作状态的顺序变化。另外，如上所述，调制离合器原本用于进行微动作业。另外，一直以来，在轮式装载机作业时，通过控制调制离合器的结合程度来防止轮 胎打滑。在专利文献1中，记载了如下发明算出作业车辆的左右驱动轮的转速之差，算出 的转速差越大，越降低调制离合器压力，减弱调制离合器的结合程度，降低传递给轮胎的驱 动力。专利文献1日本特开2001-146928号公报在轮式装载机中，有在维持必要牵弓丨力的同时进一步降低燃料消耗量的需要。然而，以往，在轮式装载机的代表性作业方式即V型运转时，始终处于「液力变矩 器工作状态」，经液力变矩器将发动机的驱动力传递给车轮。因此，液力变矩器的驱动力的 传递损耗很大，由于在V型运转中持续该液力变矩器工作状态，所以不能避免燃料消耗量 的恶化。即，在以往的轮式装载机中，考虑V型作业时的作业性，在前进1档速度档F1，始终处于液力变矩器工作状态，若在前进2档速度档F2的状态下接通自动降档开关，则不经 过前进1档速度档F1的锁止状态而变速到前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态。因 而，尽管在V型作业时没有特殊的问题，但在选择「2档」档位区，在规定速度以下、即成为前 进2档速度档F2的液力变矩器工作状态的车速以下缓慢行驶时，燃料消耗率恶化。在此，在钻入土石方时等重挖掘时，确实需要对自动降档开关进行接通操作，在液 力变矩器工作状态下减到前进1档速度档F1，即便忽视燃料消耗量也要获得大的牵引力。 但是，在重挖掘时以外，就不需要那么大的牵引力，反而是使锁止离合器形成结合状态更能 够减少传递损耗，减少燃料消耗量。但是，如果单纯使锁止离合器形成结合状态(锁止状态)，与液力变矩器工作状态 相比，确实是驱动力的传递损耗减少，燃料消耗量减少，可是，在低速下的前进后退切换时， 或者基本上车速为零或接近零的状态的(重)挖掘时，随着车速的降低，发动机转速显著下 降，容易造成发动机停止(engine stop)。

发明内容
本发明鉴于上述实际情况而提出，所要解决的课题在于，在轮式装载机等作业车 辆中，能够进行在维持必要牵引力的同时进一步降低燃料消耗量，并且不会导致发动机停 止的变速。此外，如上所述，调制离合器原本用于进行微动作业，另外从专利文献来看，以往 出于防止轮胎打滑的目的，仅有控制调制离合器的结合程度的例子，并没有将调制离合器 如本发明那样用于变速的控制的例子。第一发明是一种作业车辆的变速控制装置，将发动机的动力经调制离合器、带锁 止离合器的液力变矩器、变速器作为驱动力传递给车轮，其特征在于，包括变速用操作件；和控制器，其至少进行所述调制离合器及所述带锁止离合器的液力变矩器中的锁止 离合器的控制，所述控制器如下进行离合器控制在车速为第一车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器结合的锁止状态，在车速为低于所述第一车速的第二车速以下时，形成锁止离合器结合而调制离合 器滑动的锁止及调制离合器滑动状态，在锁止及调制离合器滑动状态持续规定时间以上、或车速为低于所述第二车速的 第三车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器释放的液力变矩器工作状态。第二发明是一种作业车辆的变速控制装置，将发动机的动力经调制离合器、带锁 止离合器的液力变矩器、变速器作为驱动力传递给车轮，其特征在于，包括变速用操作件；和控制器，其至少进行所述调制离合器及所述带锁止离合器的液力变矩器中的锁止 离合器的控制， 所述控制器如下进行离合器控制在车速为第一车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器结合的锁止状态，在车速为低于所述第一车速的第二车速以下时，形成锁止离合器结合而调制离合器滑动的锁止及调制离合器滑动状态，在锁止及调制离合器滑动状态持续规定时间以上、或车速为低于所述第二车速的 第三车速以下时，形成锁止离合器及调制离合器滑动的两离合器滑动状态，在两离合器滑动状态下发动机转速为规定转速以下时，形成调制离合器结合且锁 止离合器释放的液力变矩器工作状态。第三发明根据第一发明，其特征在于，所述控制器进行在锁止及调制离合器滑动状态下将发动机转速维持在规定转速 以上的控制。第四发明根据第二发明，其特征在于，所述控制器进行在锁止及调制离合器滑动状态下将发动机转速维持在规定转速 以上的控制。第五发明根据第一发明，其特征在于，变速用操作件包括自动降档开关，所述控制器在自动降档开关被接通操作时进行转移到液力变矩器工作状态的控 制。第六发明根据第二发明，其特征在于，变速用操作件包括自动降档开关，所述控制器在自动降档开关被接通操作时进行转移到液力变矩器工作状态的控 制。本发明适用于如图1所示的作业车辆1，该作业车辆1包括作业器la，发动机10 的动力经调制离合器20、带锁止离合器的液力变矩器35中的液力变矩器30或锁止离合器 40、变速器50作为驱动力传递给车轮60，并且，以变速用操作件70所选择的速度档行驶。如图3所示，控制机构80在由变速用操作件70选择了包括适合作业时的速度档 (「前进F」、「2档」)的档位区「2档位置」时(步骤101)，根据车速V的降低，进行从调制 离合器20结合且锁止离合器40结合的锁止状态(步骤105)，经过锁止离合器40结合而调 制离合器20滑动的锁止及调制离合器滑动状态(步骤108)，转移到调制离合器20结合且 锁止离合器40释放的液力变矩器工作状态(步骤113)的离合器控制(第一发明)。具体来说，在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负载的状态转移，随之车速V 逐渐降低时，经过前进2档速度档F2的锁止状态、前进1档速度档F1的锁止状态、进而前 进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态，向前进1档速度档F1的液力变矩器工作 状态转移(图6(f))。与之相对，在现有技术中，在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负 载的状态转移，随之车速V逐渐降低时，从前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态，通过 自动降档开关73的接通操作向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(图6 (f))。如图7所示，本发明与现有技术相比，在相同的车速区域C，现有技术为前进2档速 度档F2的液力变矩器工作状态，而本发明为前进1档速度档F1的锁止状态。因此，在相同 的车速区域C，效率增加斜线A所示量。随之，如图6(f)所示，本发明与现有技术相比，马力 损失减少斜线B所示量。由此，相比于现有技术，本发明能够显著减少燃料消耗量。另一方面，将图7所示现有技术的前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态下的 牵引力性能特性L2t与本发明的前进1档速度档F1的锁止状态下的牵引力性能特性Liu、前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态下的牵引力性能特性Llm对比，在相同的 车速区域C，牵引力(驱动力)是相同程度，能够维持与现有技术基本相同大小的牵引力。另外，在相同的低速的车速区域C2，现有技术为液力变矩器工作状态，而本发明为 锁止状态，所以尽管有发动机停止的可能性，但针对于此，在该车速区域C2使调制离合器 20滑动，因而能够抑制图4(a)的虚线F所示的随着车速V的降低发动机转速N下降的情 况。具体来说，调节调制离合器20的结合程度，形成调制离合器滑动状态，以将发动机转速 N维持在发动机不停止的规定转速NO以上(第三发明、第四发明)。由此，能够使现有技术 中成为液力变矩器工作状态的车速区域C形成锁止状态，在低于现有技术的车速区域C，能 够不使发动机停止而维持锁止状态。其结果是，根据本发明，在轮式装载机等作业车辆中，能够进行在维持必要牵引力 的同时进一步降低燃料的消耗量，并且不会导致发动机停止的变速。可是，当调制离合器20滑动的状态长时间持续时，构成离合器的部件有可能会烧 损，所以进行如下控制设定维持为锁止及调制离合器滑动状态这一限度的时间T 1，在超 过该设定时间t 1时不再继续锁止及调制离合器滑动状态(图4(a))。在第二发明中，如图2所示，控制机构80在通过变速用操作件70选择了包括适合 作业时的速度档(「前进」、「2档」)的档位区「2档位置」时(步骤101)，根据车速V的降 低，从调制离合器20结合且锁止离合器40结合的锁止状态(步骤105)转移到锁止离合器 40结合而调制离合器20滑动的锁止及调制离合器滑动状态(步骤108)。接着，控制机构 80根据车速V的降低，进行如下离合器控制转移到锁止离合器40及调制离合器20滑动 的两离合器滑动状态(步骤111)，进而，经过该两离合器滑动状态，转移到调制离合器20结 合且锁止离合器40释放的液力变矩器工作状态(步骤113)。具体来说，在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负载的状态转移，随之车速V 逐渐降低时，经过前进2档速度档F2的锁止状态、前进1档速度档F1的锁止状态、前进1 档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态，再经过前进1档速度档F1的两离合器滑动状 态，向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(图6(f))。利用图4、图5、图6说明经过两离合器滑动状态转移到液力变矩器工作状态时的 效果。假设不经过前进1档速度档F1的两离合器滑动状态(图4的时刻t4 t5)，从前 进1档速度档F1的锁止状态经过前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态直接转 移到前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态，则如图6(d)的虚线G所示，在从液力变矩 器30的锁止状态向液力变矩器工作状态变速时，产生发动机扭矩的突降、发动机扭矩中断 这一现象，给操作员带来不适感、冲击，并给车体也带来冲击。为此，在第二发明中，在转移 到锁止离合器40及调制离合器20滑动的两离合器滑动状态之后，向液力变矩器工作状态 转移。通过形成两离合器滑动状态，发动机转速N上升到不产生发动机扭矩的突降、发动机 扭矩中断这一现象所需要的转速N 1(图4(a)的时刻t5、图5(c))，能够抑制发动机扭矩的 突降现象、发动机扭矩中断现象的产生，顺利地变速到前进1档速度档F1的液力变矩器工 作状态。第五发明、第六发明与现有技术同样，是在重挖掘时根据操作员的意愿强制性调 低档，转移到最低速度档的液力变矩器工作状态的发明。
第五发明、第六发明如图1所示，变速用操作件70包括前进后退选择操作杆71、变 速杆72和自动降档开关73。控制机构80如图2所示，在前进后退选择操作杆71、变速杆 72分别被操作到「前进F」、「2档」位置时(步骤101)，只要自动降档开关73没有被接通操 作(步骤201的判断为否)，就会如上所述，根据车速V的降低，经过前进2档速度档F2的 锁止状态、前进1档速度档F1的锁止状态、前进1档速度档F1下的锁止及调制离合器滑动 状态、前进1档速度档F1下的两离合器滑动状态，向前进1档速度档F1的液力变矩器工作 状态转移(步骤103、步骤105、步骤108、步骤111、步骤113)。但是，在自动降档开关73被接通操作的时点(步骤201的判断为是)，不管车速V 如何，都会向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(步骤113)。因此，根据第五发明、第六发明，与以往同样，能够按照操作员的意愿在重挖掘时 等必要的时候产生大的牵引力。


图1是表示实施例的作业车辆的发动机转速控制装置的结构的框图，是对轮式装 载机的结构中涉及本发明的部分进行表示的图。图2是用于说明第一离合器控制例的图，是表示由控制器进行的处理的顺序的流 程图，图2(a)是表示离合器控制的处理顺序的流程图，图2(b)是表示对应于自动降档开关 的接通操作的控制的处理顺序的流程图。图3是用于说明第二离合器控制例的图，是表示由控制器进行的处理的顺序的流 程图，图3(a)是表示离合器控制的处理顺序的流程图，图3(b)是表示对应于自动降档开关 的接通操作的控制的处理顺序的流程图。图4(a)、(b)、(c)是用于说明流程图的各处理的曲线图。图5(a)、(b)、(c)、(d)是表示实验数据的曲线图，是用于说明实施例的效果的曲 线图。图6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(F)是表示实验数据的曲线图，是用于说明实施例的 效果的曲线图。图7是表示牵引力性能、效率的曲线图，是用于说明实施例的效果的曲线图。
具体实施例方式以下，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的结构的框图，对轮式装载机的 结构中涉及到本发明的部分进行了表示。如该图1所示，在从轮式装载机1的发动机10到车轮(轮胎)60的驱动力传递路 径90上，设有传输器2、调制离合器20、带锁止离合器的液力变矩器35中的锁止离合器40、 带锁止离合器的液力变矩器35中的液力变矩器30、具有前进离合器和后退离合器及各速 度档离合器的变速器50、减速器3。轮式装载机1的发动机10的输出轴与传输器2连接。 传输器2与带锁止离合器的液力变矩器35中的液力变矩器30及锁止离合器40连接的同 时还与液压泵9连接。发动机10的输出(扭矩)的一部分通过传输器2、调制离合器20、带锁止离合器的液力变矩器35中的锁止离合器40或液力变矩器30、变速器50、减速器3传递给车轮(轮 胎)60。另外，发动机10的剩余输出通过传输器2传递给液压泵9。由此，驱动液压泵9，使 从液压泵9喷出的压力油经由操作阀lb传递给液压促动器lc，使作业器la等工作。调制离合器20设置在发动机10和液力变矩器30之间，用于变更输入侧和输出侧 的结合程度，以改变从发动机10向液力变矩器30传递的动力。调制离合器20由湿式多板 的液压离合器构成，通过改变液压的大小，使液压离合器进行结合动作(连接动作)或者释 放动作(切断动作)。本实施例中，在向调制离合器20供给的液压变大时，进行结合动作， 在液压变小时，进行释放动作。带锁止离合器的液力变矩器35中的液力变矩器30设置在调制离合器20和变速 器50之间。带锁止离合器的液力变矩器35中的锁止离合器40与液力变矩器30并列地设置 在调制离合器20和变速器50之间。锁止离合器40由湿式多板的液压离合器构成，通过改 变液压的大小，使液压离合器进行结合动作(连接动作)或者释放动作(切断动作)。本实 施例中，在向锁止离合器40供给的液压变大时，进行结合动作，在供给液压变小时，进行释 放动作。变速器50具有与前进行驶档F对应的前进离合器55、与后退行驶档R对应的后 退离合器56、与各速度档对应的速度档离合器、即与1档速度档、2档速度档、3档速度档、4 档速度档分别对应的1档离合器51、2档离合器52、3档离合器53、4档离合器54。各离合 器由湿式多板的液压离合器构成。变速器50根据要前进的方向、需要的驱动力、需要的速 度(车速)，使前进离合器55、后退离合器56、各速度档离合器51 54选择性进行结合动 作、释放动作。通过控制向变速器50的各离合器51 56供给或从各离合器51 56排出的压力 油的液压，来控制变速器50的各离合器51 56的输入侧和输出侧的摩擦结合力。同样， 通过控制向锁止离合器40供给或从锁止离合器40排出的压力油的液压(以下，称为锁止 离合器压力)，来控制锁止离合器40的输入侧和输出侧的摩擦结合力。同样，通过控制向调 制离合器20供给或从调制离合器20排出的压力油的液压(以下，称为调制离合器压力)， 来控制调制离合器20的输入侧和输出侧的摩擦结合力。变速器50的各离合器51 56、锁止离合器40、调制离合器20由控制器80控制 结合动作、释放动作。在轮式装载机1的驾驶室中设有变速用操作件70。变速用操作件70包括前进后 退选择操作杆71、变速杆72、自动降档开关73和锁止开关5。通过前进后退选择操作杆71和变速杆72的操作，能够选择前进(F)、后退(R)、包 括1档、2档、3档、4档各速度档的档位区。前进后退选择操作杆71根据操作位置选择前进行驶档(前进离合器55)或后退 行驶档(后退离合器56)。表示前进后退选择操作杆7的操作位置(前进位置「F」、后退位 置「R」)的前进后退位置信号被输入到控制器80。变速杆72根据操作位置选择速度档的变速范围即档位区。变速杆72的选择位置 例如包括档位区「1档」、档位区「2档」、档位区「3档」、档位区「4档」。档位区「2档」是只 在前进后退位置处于前进位置「F」时自动降档开关73被接通操作的情况下才减到1档速度档，除此之外固定在2档速度档的低速的档位区位置，将2档速度档作为最高速度档。表 示变速杆72的操作位置(档位区「1档」、「2档」、「3档」、「4档」)的档位区信号被输入到 控制器80。在V型运转时等繁琐地进行前进后退切换的低速作业时，变速杆72通常被操作 到档位区「2档」。控制器80对向离合器供给的压力油进行控制，以在变速器50中选择性地结合与 前进后退选择操作杆71、变速杆72的选择位置对应的离合器。在前进后退选择操作杆71、变速杆72分别被操作到「前进F」、「2档」位置时，控 制器80以在变速器50中使前进离合器55、2档速度档离合器52选择性地进行结合动作的 方式进行控制。只要前进后退选择操作杆71、变速杆72不被操作到其它位置，或自动降档 开关73不被接通操作，就固定到该前进的2档速度档F2。对于选择了档位区「2档」时的 自动变速的控制将在后面叙述。自动降档开关73设置在作业器用操作杆上。在自动降档开关73被接通操作时， 表示接通操作的操作信号被输入到控制器80。在前进后退选择操作杆71、变速杆72被分 别操作到「前进F」、「2档」位置时，若输入自动降档开关73的接通操作信号，则控制器80 以在变速器50中使前进离合器55、1档速度档离合器51选择性地进行结合动作且成为液 力变矩器工作状态的方式进行控制。由此，减到前进的1档速度档F1，车轮60获得更大的 驱动力(牵引力)。在轮式装载机1的驾驶室中设有用于使锁止离合器40接通(结合动作)或断开 (释放动作)的锁止离合器开关5。锁止离合器开关5的操作信号被输入到控制器80。控制器80在除后述的执行离合器控制时以外的通常控制时，根据锁止离合器开 关5的操作信号控制锁止离合器40。即，在锁止离合器开关5的操作信号的内容为断开时， 控制器80以使锁止离合器40进行释放动作的方式进行控制。另外，在锁止离合器开关5 的操作信号的内容为接通时，控制器80以使锁止离合器40进行结合动作的方式进行控制。锁止离合器开关5是为了使锁止无效而始终以液力变矩器工作状态行驶而使用 的开关。在执行离合器控制时，控制器80不管锁止离合器开关5的操作信号的内容如何， 都按照离合器控制的顺序，对锁止离合器40的结合动作、释放动作进行自动控制。在轮式装载机1的驾驶室中设有用于调节调制离合器20的结合程度的微动踏板 4。表示微动踏板4的操作量的信号被输入到控制器80。控制器80在除后述的执行离合器控制时以外的通常控制时，根据微动踏板4的操 作量控制调制离合器20。S卩，控制器80以能够得到与微动踏板4的操作量对应的结合程度 的方式对调制离合器20进行控制。在执行离合器控制时，控制器80按照离合器控制的顺序对调制离合器20的结合 动作、释放动作进行控制。但是，在操作微动踏板4时，从安全方面考虑使微动踏板4的操 作优先于离合器控制。在变速器50的输出轴上设有检测变速器输出轴的转速N t的车速传感器6。表示 车速传感器6的检测转速Nt的信号被输入到控制器80。控制器80将输入的变速器输出轴 转速Nt变换成轮式装载机1的车体速度(以下，称为车速)V。在轮式装载机1的驾驶席中设有加速踏板7。加速踏板7被操作员踩踏操作，表示 加速踏板7的踩踏操作量即节流量的信号被输入到控制器80。
控制器80以能够得到与节流量对应的目标转速的方式对发动机10进行控制。发 动机10是柴油发动机，发动机输出的控制通过调节向缸内喷射的燃料量来进行。该调节通 过控制在发动机10的燃料喷射泵上设置的调速器来进行。作为调速器，一般使用全程控制 方式的调速器，根据负载调节发动机转速和燃料喷射量，以得到与节流量对应的目标转速。 即，调速器以消除目标转速和实际发动机转速的偏差的方式增减燃料喷射量。发动机10设有检测发动机10的实际转速N的发动机转速传感器8。表示发动机 转速传感器8的检测转速N的信号被输入到控制器80。(第一离合器控制例)图2是表示由控制器80进行的处理的顺序的流程图。图2(a)是表示离合器控制 的处理顺序的流程图，图2(b)是表示与自动降档开关73的接通操作对应的控制的处理顺 序的流程图。图2(a)和图2(b)并存进行处理。图4(a)是表示以横轴为时间t、纵轴为发动机转速N、车速V时的发动机转速N、车 速V的时间变化的曲线图。图4(b)是表示以横轴为时间t、纵轴为调制离合器压力时的调制离合器压力的时 间变化的曲线图。图4(c)是表示以横轴为时间t、纵轴为锁止离合器压力时的锁止离合器压力的时 间变化的曲线图。图4(a)、(b)、(c)的时间轴公用。以下，参照图2和图4进行说明。控制器80首先判断前进后退选择操作杆71、变速杆72是否分别被操作到「前进 F」、「2档」位置(步骤101)。当该结果被判断为前进后退选择操作杆71、变速杆72分别被操作到「前进F」、 「2档」位置以外时(步骤101的判断为否)，转移到通常控制(步骤102)，不进行步骤103 以下的离合器控制。与此相对，在判断为前进后退选择操作杆71、变速杆72分别被操作到「前进F」、「2 档」位置时(步骤101的判断为是)，不进行通常控制(步骤102)，而是执行步骤103以下 的离合器控制。S卩，控制器80以在时刻tl在变速器50中使前进离合器55、2档速度档离合器52 选择性地进行结合动作的方式进行控制。与此同时，以成为调制离合器20结合且锁止离合 器40结合的锁止状态的方式控制调制离合器20及锁止离合器40。其结果是，转移到前进 2档速度档F2的锁止状态(步骤103 图4(a)、(b)、(c)的时刻tl t2)。接着，判断当前的车速V是否在阈值VI以下(步骤104)。如果当前的车速V没有在阈值VI以下(步骤104的判断为否)，则维持前进2档 速度档F2的锁止状态，但在当前的车速V变为阈值VI以下时(步骤104的判断为是)，控 制器80以在变速器50中使前进离合器55、1档速度档离合器51选择性地进行结合动作的 方式进行控制。与此同时，以维持调制离合器20结合且锁止离合器40结合的锁止状态的 方式控制调制离合器20及锁止离合器40。其结果是，转移(变速)到前进1档速度档F1 的锁止状态(步骤105 图4(a)、(b)、(c)的时刻t2 t3)。接着，判断当前的车速V是否在设定成低于上述VI的阈值V2以下(步骤106)。如果当前的车速V没有在阈值V2以下(步骤106的判断为否)，则维持前进1档速度档F1的锁止状态，但在当前的车速V变为阈值V2以下时(步骤106的判断为是)，控 制器80启动对时间t进行计时的计时器(步骤107:图4(a)、(b)、(c)的时刻t3)，转移 到锁止离合器40结合而调制离合器20滑动的锁止及调制离合器滑动状态。具体来说，以 将发动机转速N维持在不使发动机停止的规定转速NO以上的方式，进行调节调制离合器 20的结合程度的调制离合器滑动控制，使调制离合器20形成滑动状态。例如，从发动机转 速传感器8反馈发动机10的实际转速N，调节调制离合器压力以使目标转速NO和实际转 速N的偏差为零(时刻t3 t4)。但是，在实施例中，如图4(b)所示，在车速V达到阈值 V12 0V2)的时点(图4(b)的时刻t23)，通过预先进行使调制离合器压力减压到规定压 力的处理，在图4(b)的时刻t23 t3之间进行用于上述调制离合器滑动控制的准备(步 骤 108)。若进行上述调制离合器滑动控制，使调制离合器20滑动的状态长时间持续，则构 成离合器的部件有可能烧损，所以进行如下控制设定维持为锁止及调制离合器滑动状态 这一限度的时间T 1，超过该设定时间T 1时，不再继续锁止及调制离合器滑动状态(步骤 109)。另外，在从液力变矩器30的锁止状态向液力变矩器工作状态变速时，有可能产生 发动机扭矩的突降、发动机扭矩中断这一现象，所以为了抑制该情况，在转移到锁止离合器 40及调制离合器20滑动的两离合器滑动状态(步骤111)后，向液力变矩器工作状态(步 骤113)转移。为此，判断计时器的计时时间t是否达到设定时间T 1(步骤109)。接着，判断当 前的车速V是否在设定成低于上述V2的阈值V3以下(步骤110)。其结果是，在计时器的计时时间T没有达到设定时间(步骤109的判断为 否)，且当前的车速V没有在阈值V3以下时(步骤110的判断为否)，维持锁止及调制离合 器滑动状态(步骤108)，但在计时器的计时时间t达到设定时间T1(步骤109的判断为 是)，或当前的车速V变为阈值V3以下时(步骤110的判断为是)，向两离合器滑动状态转 移。即，控制器80以使发动机转速N上升到不产生发动机扭矩的突降、发动机扭矩中断这一 现象所需要的转速m的方式，进行调节锁止离合器40及调制离合器20的结合程度的两离 合器滑动控制，使锁止离合器40及调制离合器20这两个离合器形成滑动状态。两离合器 滑动控制如下进行逐渐使锁止离合器40滑动直到发动机转速N恢复到必要转速m，并且 保持调制离合器20的滑动状态直到发动机转速N恢复到必要转速m (步骤111 图4(a)、 (b)、(c)的时刻 t4 t5)。在发动机转速N上升到上述阈值m的时点(步骤112的判断为是)，控制器80使 调制离合器20进行结合动作且使锁止离合器40进行释放动作(图4(a)、(b)、(c)的时刻 t5)。由此，形成如下的液力变矩器工作状态在调制离合器压力逐渐上升的同时，锁止离合 器压力逐渐降低，在调制离合器20结合的同时，锁止离合器40释放。其结果是，转移到前 进1档速度档F1的液力变矩器工作状态(步骤113 图4(a)、(b)、(c)的时刻t6)。在图2(a)所示的处理执行中，如图2(b)所示，始终判断自动降档开关73是否被 接通操作(步骤201)。在前进后退选择操作杆71、变速杆72分别被操作到「前进F」、「2档」位置时(步 骤101)，只要自动降档开关73没有被接通操作(步骤201的判断为否)，就会如上所述，随着车速V的降低，经过前进2档速度档F2的锁止状态、前进1档速度档F1的锁止状态、前 进1档速度档F1下的锁止及调制离合器滑动状态、前进1档速度档F1下的两离合器滑动 状态，向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(步骤103、步骤105、步骤108、步 骤111、步骤113)。但是，在自动降档开关73被接通操作的时点(步骤201的判断为是)，不管车速V 如何，都会向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(步骤113)。因此，与以往同样，能够按照操作员的意愿，在重挖掘时等必要的时候产生大的牵 引力。下面，以现有技术为比较例对上述第一离合器控制例的效果进行说明。图5、图6是表示实验数据的曲线图。图5(a) (d)、图6(a) (e)是表示本实施例的数据的图，表示以前进2档速度 档F2行驶过程中，在负载作用下车速逐渐降低，在规定时刻自动降档开关73接通，由此切 换到F1的液力变矩器工作状态时的各参数的时间变化。此外，图5(a) (d)、图6(a) (e)还能够掌握在自动降档开关73没有被接通操作的情况下随着车速降低自动地变速到 F1液力变矩器工作状态时的数据。图6(f)是将本实施例的数据和现有技术的数据进行比 较的图。图5(a)表示加速踏板7的节流量的时间变化，图5(b)表示车速V的时间变化，图 5(c)表示发动机10的转速N的时间变化，图5(d)表示速度档的时间变化。图6(a)表示锁止离合器压力的时间变化，图6(b)表示调制离合器压力的时间变 化，图6 (c)表示液力变矩器30的变速比的时间变化，图6 (d)表示液力变矩器30的输出轴 扭矩的时间变化，图6(e)表示动力传递路径90的效率(以下，称为效率)的时间变化，图 6(f)表示损失马力的时间变化。图5、图6的各曲线图中的时间轴公用。图6(f)在图中表示本实施例的变速模式和现有技术的变速模式。如图6(f)所示，在本实施例中，在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负载的状 态转移，随之车速V逐渐降低时，经过前进2档速度档F2的锁止状态(时刻tl t2)、前进 1档速度档F1的锁止状态(时刻t2 t3)、进而前进1档速度档F1的锁止及调制离合器 滑动状态(时刻t3 t4)、前进1档速度档F1的两离合器滑动状态(时刻t4 t5)，向前 进1档速度档F1的液力变矩器工作状态(时刻t5 t6 )转移(图6 (f))。与此相对，在现有技术中，即使在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负载的状 态转移，随之车速V逐渐降低时，也保持前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态。不过， 当在与实施例相同的时刻变为重负载且自动降档开关73被接通操作时，从与实施例相同 的时刻t5向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移(图6(f))。图7是表示牵引力性能、效率的曲线图，横轴由车速V表示。在图7中，Liu表示前 进1档速度档F1的锁止状态下的牵引力性能特性，Lit表示前进1档速度档F1的液力变 矩器工作状态下的牵引力性能特性，L2u表示前进2档速度档F2的锁止状态下的牵引力性 能特性，L2t表示前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态下的牵引力性能特性。另外， Llm表示前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态下的牵引力性能特性。n2t表 示前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态下的效率，n It表示前进1档速度档F1的液
13力变矩器工作状态下的效率。另外，nlm表示前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑 动状态下的效率。此外，前进1档速度档F1的锁止状态下的效率、前进2档速度档F2的锁 止状态下的效率为1。如图7所示，将本实施例与现有技术进行对比，在相同的车速区域C，现有技术中 为前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态，而本实施例中为前进1档速度档F1的锁止 状态。因此，在相同的车速区域C，效率增加斜线A所示量。随之，如图6(f)所示，本实施例 与现有技术相比，马力损失减少斜线B所示量。进而，如图7所示，本实施例中，将现有技术 中为前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态的车速区域C3设定为前进2档速度档F2 的锁止状态。因此，在相同的车速区域C3，效率增加斜线D所示量。随之，如图6(f)所示， 本实施例与现有技术相比，马力损失减少斜线E所示量。由此，相比于现有技术，本实施例能够显著减少燃料消耗量。另一方面，将图7所示的现有技术的前进2档速度档F2的液力变矩器工作状态下 的牵引力性能特性L2t和本实施例的前进1档速度档F1的锁止状态下的牵引力性能特性 Liu、前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态下的牵引力性能特性Llm进行对比， 在相同的车速区域C，牵引力(驱动力)相等，能够维持与现有技术大体相同大小的牵引力。另外，在相同的车速区域C2，现有技术中为液力变矩器工作状态，而本实施例中为 锁止状态，所以有可能发动机停止，但对此，在该车速区域C2，由于使调制离合器20滑动， 所以能够抑制如图4(a)的虚线F所示的发动机转速N随着车速V的降低而降低的情况。由 此，能够将现有技术中成为液力变矩器工作状态的车速区域C形成锁止状态，在比现有技 术低的车速区域C，能够在不使发动机停止的情况下维持锁止状态。其结果是，根据本实施例，在轮式装载机1中，能够进行维持必要的牵引力且进一 步降低燃料消耗量，同时不会导致发动机停止的变速。此外，假设不经过前进1档速度档F1的两离合器滑动状态(时刻t4 t5)，而是 从前进1档速度档F1的锁止状态经过前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态直 接转移到前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态，则如图6(d)中虚线G所示，在从液力 变矩器30的锁止状态向液力变矩器工作状态变速时，有可能产生发动机扭矩的突降、发动 机扭矩中断这一现象，给操作员带来不适感、冲击，且给车体也带来冲击。为此，在本实施例 中，在转移到锁止离合器40及调制离合器20滑动的两离合器滑动状态后，向液力变矩器工 作状态转移。通过形成两离合器滑动状态，如图5(c)或图4(a)所示，能够使发动机转速N 上升到不发生发动机扭矩的突降、发动机扭矩中断这一现象所需要的转速N 1，抑制发动机 扭矩的突降现象、发动机扭矩中断现象的产生，顺利地变速到前进1档速度档F1的液力变 矩器工作状态。此外，在上述本实施例的控制中，如图7所示，F2锁止时的特性L2u与F2液力变 矩器时的特性L2t相交的点的车速和F2锁止时的特性L2u与F1锁止时的特性Liu相交的 点的车速大体相同，所以控制成从F2锁止状态不经过F2液力变矩器工作状态而减到F1锁 止状态(图2的步骤103、105)。但是，在上述两交点的车速明显不同时，可以替换图2的控 制算法，进行从F2锁止状态经过F2液力变矩器工作状态减到F1锁止状态的控制。(第二离合器控制例)在上述第一离合器控制例中，经过前进1档速度档F1的两离合器滑动状态(时刻t4 t5)，转移到前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态(时刻t5 t6 )。但是，也可以不经过前进1档速度档F1的两离合器滑动状态，而是经过前进1档 速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态，直接向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状 态转移。图3是表示由控制器80进行的处理的顺序的流程图，与图2相比，省略了与前进 1档速度档F1的两离合器滑动状态相关的步骤111、112的处理。根据本实施例的控制，在从较轻负载的状态向重挖掘时等较重负载的状态转移， 随之车速V逐渐降低时，经过前进2档速度档F2的锁止状态(步骤103)、前进1档速度档 F1的锁止状态(步骤105)、进而前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态(步骤 108)，向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态(步骤113)转移。因而，根据本实施例，与上述第一离合器控制例同样，在轮式装载机1中，能够得 到如下效果可进行维持必要的牵引力且进一步降低燃料消耗量，同时不会导致发动机停 止的变速。但是，在从液力变矩器30的锁止状态向液力变矩器工作状态变速时，可能产生发 动机扭矩的突降、发动机扭矩中断这一现象，给操作员带来不适感、冲击，给车体也带来冲 击。为此，优选进行替代第一控制例中进行的两离合器滑动控制的代替控制，例如在从液力 变矩器30的锁止状态向液力变矩器工作状态变速时，进行使发动机10的扭矩瞬间上升的 发动机扭矩控制，由此，抑制发动机扭矩的突降、发动机扭矩中断。另外，在上述各实施例中，当判断为前进后退选择操作杆71、变速杆72分别被操 作到「前进F」、「2档」位置时(步骤101的判断为是)，执行步骤103 步骤113的离合器 控制，不过，用于执行离合器控制的速度档选择位置可根据作业车辆的种类、作业方式适当 变更。例如，在判断为被操作到「前进F」、「1档」位置时，可以执行经过前进1档速度档F1 的锁止状态、前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态向前进1档速度档F1的液 力变矩器工作状态转移的离合器控制，在判断为被操作到「前进F」、「3档」位置时，可以执 行经过前进3档速度档F3的锁止状态、前进2档速度档F2的锁止状态、前进1档速度档F1 的锁止状态、前进1档速度档F1的锁止及调制离合器滑动状态，向前进1档速度档F1的液 力变矩器工作状态转移的离合器控制。当然，此时，也可以经过前进1档速度档F1的两离 合器滑动状态向前进1档速度档F1的液力变矩器工作状态转移。总之，作为本发明，在通过变速用操作件70选择了适合作业时的速度档的情况 下，只要能够进行离合器控制即可，而不管选择的速度档位置如何。另外，在上述各实施例中，采用了从前进2档速度档F2的锁止状态向前进1档速 度档F1的锁止状态转移的变速模式(步骤103、105)，不过也可以采用从前进2档速度档 F2的液力变矩器工作状态向前进1档速度档F1的锁止状态转移的变速模式。另外，在上述各实施例中，在执行离合器控制的过程中，在自动降档开关73被接 通操作的时点(步骤201的判断为是)，不管车速V如何，都强制性地变速到前进1档速度 档F1的液力变矩器工作状态(步骤113)，但也可以不进行上述的强制性变速。此时，省略 图2 (b)、图3 (b)所示的处理，不管自动降档开关73的操作如何，都按照图2 (a)、图3 (a)所 示的处理顺序进行变速。另外，在实施例中，作为作业车辆假定轮式装载机而进行了说明，不过，只要是设置了调制离合器、液力变矩器、锁止离合器、变速器的作业车辆，本发明也同样能够适用于 叉车、推土机等其它作业车辆。
权利要求
一种作业车辆的变速控制装置，将发动机的动力经调制离合器、带锁止离合器的液力变矩器、变速器作为驱动力传递给车轮，其特征在于，包括变速用操作件；和控制器，其至少进行所述调制离合器及所述带锁止离合器的液力变矩器中的锁止离合器的控制，所述控制器如下进行离合器控制在车速为第一车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器结合的锁止状态，在车速为低于所述第一车速的第二车速以下时，形成锁止离合器结合而调制离合器滑动的锁止及调制离合器滑动状态，在锁止及调制离合器滑动状态持续规定时间以上、或车速为低于所述第二车速的第三车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器释放的液力变矩器工作状态。
2.—种作业车辆的变速控制装置，将发动机的动力经调制离合器、带锁止离合器的液 力变矩器、变速器作为驱动力传递给车轮，其特征在于，包括变速用操作件；和控制器，其至少进行所述调制离合器及所述带锁止离合器的液力变矩器中的锁止离合 器的控制，所述控制器如下进行离合器控制在车速为第一车速以下时，形成调制离合器结合且锁止离合器结合的锁止状态， 在车速为低于所述第一车速的第二车速以下时，形成锁止离合器结合而调制离合器滑 动的锁止及调制离合器滑动状态，在锁止及调制离合器滑动状态持续规定时间以上、或车速为低于所述第二车速的第三 车速以下时，形成锁止离合器及调制离合器滑动的两离合器滑动状态，在两离合器滑动状态下发动机转速为规定转速以下时，形成调制离合器结合且锁止离 合器释放的液力变矩器工作状态。
3.根据权利要求1所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于，所述控制器进行在锁止及调制离合器滑动状态下将发动机转速维持在规定转速以上 的控制。
4.根据权利要求2所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于，所述控制器进行在锁止及调制离合器滑动状态下将发动机转速维持在规定转速以上 的控制。
5.根据权利要求1所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于， 变速用操作件包括自动降档开关，所述控制器在自动降档开关被接通操作时进行转移到液力变矩器工作状态的控制。
6.根据权利要求2所述的作业车辆的变速控制装置，其特征在于， 变速用操作件包括自动降档开关，所述控制器在自动降档开关被接通操作时进行转移到液力变矩器工作状态的控制。
全文摘要
一种作业车辆的变速控制装置，在轮式装载机等作业车辆中，能够进行在维持必要牵引力的同时进一步降低燃料消耗量，并且不会导致发动机停止的变速。控制机构在通过变速用操作件选择了适合作业时的速度档(「前进」、「2档」)时，根据车速的降低，从调制离合器结合且锁止离合器结合的锁止状态转移到锁止离合器结合而调制离合器滑动的锁止及调制离合器滑动状态。接着，控制机构根据车速的降低进行离合器控制，即，转移到锁止离合器及调制离合器滑动的两离合器滑动状态，进而经过该两离合器滑动状态，转移到调制离合器结合且锁止离合器释放的液力变矩器工作状态。
文档编号F16H59/68GK101855478SQ200880115668
公开日2010年10月6日 申请日期2008年8月27日 优先权日2007年9月28日
发明者久世隆, 九间雅昭, 山口英治 申请人:株式会社小松制作所