(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械（１）のためのギヤボックス（１００）であって、
前記ギヤボックス（１００）は変速ギヤの第１の組と変速ギヤの第２の組に配置できるように構成されており、
前記ギヤボックスは、
−  ギヤボックスハウジング（１５６）と、
−  トルクを受け入れるように構成された入力軸（１０２）と、
−  前記ギヤボックスの遊星歯車装置（１４４）に接続されて前記ギヤボックス（１００）からトルクを供給する出力軸（１０８）と、
−  前記遊星歯車装置（１４４）のリングギヤ（１５４）とギヤボックスハウジング（１５６）の間に配置されて前記リングギヤ（１５４）の前記ギヤボックスハウジング（１５６）への接続を可能にする摩擦円板クラッチ装置（１５２）と、
−  前記ギヤボックス（１００）が前記変速ギヤの第１の組に配置されているときには係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、及び
−  前記ギヤボックス（１００）が前記変速ギヤの第２の組に配置されているときには開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、前記摩擦円板クラッチ装置を制御可能に交互に作動させるように構成された制御装置と、
を備えるギヤボックス（１００）。
【請求項２】
前記変速ギヤの第１の組と前記変速ギヤの第２の組との間の交互の作動が、前記摩擦円板クラッチ装置の係合および開放によってそれぞれ制御される、請求項１に記載のギヤボックス（１００）。
【請求項３】
前記変速ギヤの第１の組が複数のより低速の変速ギヤを含むとともに、前記変速ギヤの第２の組が複数のより高速の変速ギヤを含み、
前記より低速の変速ギヤが、前記より高速の変速ギヤに比較して前記出力軸（１０８）により低い回転速度比をもたらす、請求項１又は２に記載のギヤボックス（１００）。
【請求項４】
前記制御装置は、第１の時点における前記出力軸（１０８）の回転速度及び／又はトルクを表す入力信号を取得すると共に、前記第１の時点における前記回転速度及び／又はトルクを第２の時点における前記出力軸（１０８）の回転速度及び／又はトルクと比較するように更に構成され、
前記制御装置は、前記入力信号と前記比較に基づいて前記摩擦円板クラッチ装置を制御するように更に構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のギヤボックス（１００）。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１の時点と前記第２の時点との間における回転速度及び／又はトルクの差が予め定められた閾値を上回る場合に、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間であるいは開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を交互に作動させるように更に構成されている、請求項４に記載のギヤボックス（１００）。
【請求項６】
前記制御装置は、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）の温度を表す入力信号を受信するとともに、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）に対する冷却液の供給を制御可能に開始するように更に構成されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のギヤボックス（１００）。
【請求項７】
ギヤボックス（１００）を制御する方法であって、
前記ギヤボックス（１００）は、変速ギヤの第１の組と変速ギヤの第２の組に配置されるように構成され、
前記ギヤボックスは、前記ギヤボックス（１００）のギヤボックスハウジング（１５６）と前記ギヤボックス（１００）の遊星歯車装置（１４４）のリングギヤ（１５４）との間に配置されて前記リングギヤ（１５４）の前記ギヤボックスハウジング（１５６）への接続を可能にする摩擦円板クラッチ装置（１５２）を備えており、
前記遊星歯車装置（１４４）は、前記ギヤボックスからトルクを供給するために前記ギヤボックス（１００）の出力軸（１０８）に連結されており、
前記方法が、
−  前記ギヤボックス（１００）の運転状態を表す入力信号を取得する段階（Ｓ１）、
−  前記入力信号を予め定められた規則の組と比較する段階（Ｓ２）、
−  前記ギヤボックス（１００）が前記変速ギヤの第１の組に配置されている場合に、前記入力信号及び前記予め定められた規則の組に基づいて、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を交互に作動させる段階（Ｓ３）、
及び
−  前記ギヤボックス（１００）が前記変速ギヤの第２の組に配置されている場合に、前記入力信号及び前記予め定められた規則の組に基づいて、開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を交互に作動させる段階（Ｓ３）、を含む方法。
【請求項８】
前記ギヤボックス（１００）の運転状態を表す前記入力信号が、前記出力軸（１０８）の回転速度及び／又はトルクの経時的な変化の情報を含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記予め定められた規則の組が、回転速度及び／又はトルクの経時的な差の予め定められた閾値を含んでおり、
前記方法は、
−  回転速度及び／又はトルクの前記差が前記閾値を上回る場合に、前記係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間であるいは前記開放した状態と前記少なくとも部分的に係合した状態との間で、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を制御可能に交互に作動させる段階、
を更に含んでいる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記予め定められた規則の組が前記出力軸の減速の閾値を含んでおり、
前記方法は、
−  前記出力軸の前記減速が前記閾値を下回る場合に、前記変速ギヤの第２の組において、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を少なくとも部分的に係合した状態に置く段階、
を更に含んでいる請求項７乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記ギヤボックス（１００）が作業機械（１）に配置され、
前記予め定められた規則の組が前記作業機械の速度の閾値を更に含んでおり、
前記方法は、
−  前記作業機械（１）の速度が前記閾値より低い場合に、前記変速ギヤの第１の組において、前記係合した状態と前記少なくとも部分的に係合した状態の間で前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）を交互に作動させる段階、
を更に含んでいる請求項７乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
−  前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）の温度を表す入力信号を取得する段階、及び
−  前記温度が予め定められた温度限界を上回っている場合に、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）に冷却液を供給する段階、
を更に含んでいる請求項７乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）が前記係合した状態及び／又は前記少なくとも部分的に係合した状態に配置されているときに、前記摩擦円板クラッチ装置（１５２）に冷却液を供給する、請求項７乃至１２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械のためのギヤボックスであって、その出力軸に接続されている遊星歯車装置のリングギヤとギヤボックスハウジングとの間に摩擦円板クラッチ装置を備えるとともに、摩擦円板クラッチ装置を制御するように構成された制御装置を更に備えるギヤボックスに関する。本発明はまた、ギヤボックスを制御する方法に関する。本発明は、産業用建設機械分野の作業機械、特にアーティキュレーテッドホーラーに適用できる。本発明をアーティキュレーテッドホーラーに関して説明するが、本発明はこの特定の機械に限定されるものではなく、他の建設機械あるいは他の車両、例えばトラック等に用いることもできる。
【背景技術】
【０００２】
重量物の輸送との関係において、アーティキュレーテッドホーラーの形態の作業機械が多用されている。そのような作業機械は、例えば、道路あるいはトンネルの建設、砂採取場、鉱山、林業及び同様の環境に関係する輸送のために利用できる。したがって、アーティキュレーテッドホーラーは、普通の道路が存在しない起伏の多い地形や滑りやすい地面において、大きくかつ重い積荷と共に頻繁に運転される。
【０００３】
アーティキュレーテッドホーラーは、積荷を受け取って運ぶためのコンテナーを有するフレーム操舵型の作業機械である。そのような作業機械は、前側フレーム及び第１組の車輪を有する前側部分と、後側フレーム及び第２組の車輪を有する後側部分とを備えている。前側部分と後側部分との間には枢軸継手が配置されて、鉛直方向に延びる軸の回りで前側部分と後側部分が互いに揺動できるようになっている。更にまた、作業機械は、鉛直方向に延びるピボット軸の回りで前側部分と後側部分を互いに揺動させることにより作業機械を操舵する手段を含んでいる。操舵手段は、一般的に一対の油圧シリンダを含んでいる。
【０００４】
上述したように、アーティキュレーテッドホーラーは起伏の多い地形において、多用されるので、結果として、作業機械の異なる部分は、そのような環境において、適切に働くことができるように良好に寸法決めされなければならない。ギヤボックスは、起伏の多い地形との組合せで重負荷を扱うために寸法決めされなければならない、アーティキュレーテッドホーラーの代表的な部分である。ギヤボックスの重要な面は、苛酷な地形における運転並びに例えば通常の道路上での比較的高い速度での運転の両方を可能にする、比較的大きいステップの変速比を有することである。
【０００５】
特許文献１が開示しているパワーシフト可能な多段変速機は、複数の軸線上に歯車構造を分割することにより、小さい全長を有すると共に、異なる系列の速度比及び速度比ステップに適合できるようになっている。更にまた、そのパワーシフト可能な多段変速機は、ギヤボックスの従来のトルクコンバータに取って代わり得る、入力軸に関係するブレーキ装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００２９４３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、そのブレーキ装置は、サイズが比較的小さいだけでなく典型的なトルクコンバータに取って代わり得るものではあるが、特許文献１に開示されているギヤボックスは、例えば上述した起伏の多い地形において、より効率的に作動できるように、更なる改善が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、先行技術の解決策に関して改良された機能を有するギヤボックスを提供することにある。
【０００９】
本発明の第１の態様によると、作業機械のためのギヤボックスであって、変速ギヤの第１の組と変速ギヤの第２の組に配置されるように構成されるとともに、ギヤボックスハウジングと、トルクを受け入れるように構成された入力軸と、ギヤボックスの遊星歯車装置に接続された、ギヤボックスからトルクを供給するための出力軸と、遊星歯車装置のリングギヤとギヤボックスハウジングの間に配置されて、そのリングギヤのギヤボックスハウジングへの接続を可能にする摩擦円板クラッチ装置と、ギヤボックスが変速ギヤの第１の組に配置されているときには係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、及びギヤボックスが変速ギヤの第２の組に配置されているときには開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、摩擦円板クラッチ装置を制御可能に交互に作動させる制御装置と、を備えるギヤボックスが提供される。
【００１０】
摩擦円板クラッチ装置を有する本発明のギヤボックスを提供することにより、先行技術に開示されている別個のブレーキ装置の必要性を低減することができ、それによって、入力軸に関係するトルクコンバータ並びにブレーキ装置の必要性が低下する。摩擦円板クラッチ装置の配置は、先行技術の解決策と比較したときに、ギヤボックスに生じる変速を安定させる。摩擦円板クラッチ装置が、ギヤボックスの歯車の「後側」に配置されているからである。さらに、制御装置によって、摩擦円板クラッチ装置を制御することにより、数多くの機能をギヤボックスにもたらすことができる。一つの有利な実施例によると、急な坂道等において、作業機械を発進させるときに、ギヤボックスが変速ギヤの第１の組に含まれる変速ギヤの一つに配置されているときに、より多くのエネルギーをギヤボックスにもたらすべく、制御装置は、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で摩擦円板クラッチ装置を交互に作動させるように構成できる。これにより、通常の歯車で走行する前に、すなわち完全に係合させる前に摩擦円板クラッチ装置を滑らせるようにし、それによって、車両を発進させる間におけるエンジン不調のリスクを小さくしつつより強力な挙動をもたらすことができる。また、制御装置は摩擦円板クラッチ装置を制御するように構成することができ、摩擦円板クラッチ装置を制御して少なくとも部分的に係合した状態、すなわち滑っている状態にすることにより、作動の間のギヤボックスにおけるトルク変動及び回転速度変動を相殺できるようにして、ギヤボックスの比較的安定しかつ滑らかな運転特性を達成できる。更なる実施例として、摩擦円板クラッチ装置を開放した状態に配置する速度、すなわち変速ギヤの第２の組でギヤボックスを運転するときに、摩擦円板クラッチ装置を作業機械のためのブレーキとして用いることもできる。これにより、開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態、すなわち滑っている状態との間で摩擦円板クラッチ装置を変化させることは、アーティキュレーテッドホーラーを減速させる。したがって、摩擦円板クラッチ装置は、通常の車輪ブレーキと共に、そのようなイベントにおいて、アーティキュレーテッドホーラーの速度を低下させる。
【００１１】
更に、制御装置は、変速ギヤの第１あるいは第２の組のうちのギヤを切り換えるときに、摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合した状態に配置するべく制御することもできる。これにより、ギヤボックスの痙攣的な作動を摩擦円板クラッチ装置によって、安定させることができる。
【００１２】
「係合する」という言い回しは、以下の説明及び説明の全体にわたって、遊星歯車装置のリングギヤがギヤボックスハウジングに固定されるものと解釈されるべきである。したがって、「少なくとも部分的に係合する」という言い回しは、摩擦円板クラッチ装置が滑っている状態、すなわち完全に係合していないが完全に開放してもいない状態と解釈されるべきである。
【００１３】
更なる例示的な実施形態によると、変速ギヤの第１の組と変速ギヤの第２の組との間の交互の作動は、摩擦円板クラッチ装置の係合および開放によって、それぞれ制御される。
【００１４】
これにより、ギヤボックスを変速ギヤの第１の組において、作動させるときに、摩擦円板クラッチ装置は普通に係合した状態に配置される。ギヤボックスを変速ギヤの第２の組において、作動させるときに、摩擦円板クラッチ装置は普通に開放した状態に配置される。したがって、ギヤボックスにおける変速ギヤの第１と第２の組の間の違いの明瞭な区別が定まる。
【００１５】
更なる例示的な実施形態によると、変速ギヤの第１の組は複数のより低速な変速ギヤを含むとともに、変速ギヤの第２の組は複数のより高速な変速ギヤを含み、より低速な変速ギヤは、より高速な変速ギヤに比較して出力軸により低い回転速度比をもたらす。
【００１６】
例示的な実施形態によると、前記制御装置は、第１の時点における出力軸の回転速度及び／又はトルクを表す入力信号を取得すると共に、第１の時点における回転速度及び／又はトルクを第２の時点における出力軸の回転速度及び／又はトルクと比較するように更に構成することができ、制御装置は、その入力信号とその比較とに基づいて摩擦円板クラッチ装置を制御するように更に構成される。
【００１７】
これにより、制御装置は、出力軸の速度及び／又はトルクの変動に関する入力を受け取るとともに、この入力に対する応答として摩擦円板クラッチ装置を制御できる。したがって、例えばギヤボックスにおけるトルク変動を安定させることができるように、摩擦円板クラッチ装置を制御できる。
【００１８】
例示的な実施形態によると、制御装置は、第１の時点と第２の時点との間における回転速度及び／又はトルクの差が予め定められた閾値を上回る場合に、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間であるいは開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、摩擦円板クラッチ装置を交互に作動させるように更に構成される。
【００１９】
これにより、作動の間に発生し得る外乱にもかかわらず、ギヤボックスを比較的スムーズに作動させることができる。摩擦円板クラッチ装置が、制動あるいは滑り動作によって、そのような外乱を連続的に安定させることができるからである。したがって、回転速度及び／又はトルクの経時的な変化は、摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合する状態に配置する時を決定するための、制御装置の入力としての役割を果たすこともできる。「経時的な」という用語は相対的に短い期間、すなわち１秒の一部、あるいは相対的により長い時間、すなわち１秒から２、３秒及び最高で数秒とすることができる。
【００２０】
例示的な実施形態によると、制御装置は、摩擦円板クラッチ装置の温度を表す入力信号を受信すると共に、摩擦円板クラッチ装置に対する冷却液の供給を制御可能に開始するように更に構成できる。
【００２１】
この例示的な実施形態の長所は、摩擦円板クラッチ装置が通常は乾式クラッチ装置として作動し、必要なときにのみ冷却液を受け取ることができることにある。したがって、摩擦円板クラッチ装置は、半乾式クラッチとして作動できる。したがって、係合したあるいは少なくとも部分的に係合した状態に配置されるときに、冷却液を摩擦円板クラッチ装置に供給できる。温度センサー等は、冷却液を供給する必要がある時を決定するために利用できる。しかしながら、制御装置は、例えばクラッチの摩擦要素の回転速度の測定や、クラッチの温度容量に関する入力と組合せたクラッチの経時的な負荷圧力の推定等の、他のパラメータによって、温度を推定できる。
【００２２】
本発明の第２の態様によると、ギヤボックスを制御する方法であって、そのギヤボックスは変速ギヤの第１の組と変速ギヤの第２の組に配置されるように構成され、そのギヤボックスは、ギヤボックスのギヤボックスハウジングとギヤボックスの遊星歯車装置のリングギヤとの間に配置されて、そのリングギヤのギヤボックスハウジングへの接続を可能にする摩擦円板クラッチ装置を備えており、その遊星歯車装置は、ギヤボックスからトルクを供給するためにギヤボックスの出力軸に連結されており、その方法は：ギヤボックスの運転状態を表す入力信号を取得する段階、入力信号を予め定められた規則の組と比較する段階、ギヤボックスが変速ギヤの第１の組に配置されている場合に、入力信号と予め定められた規則の組に基づいて、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で摩擦円板クラッチ装置を交互に作動させる段階、及びギヤボックスが変速ギヤの第２の組に配置されている場合に、入力信号と予め定められた規則の組に基づいて、開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で摩擦円板クラッチ装置を交互に作動させる段階、を含む方法が提供される。
【００２３】
この第２の態様の作用及び特徴の大部分は、本発明の第１の態様に関して上述したものに類似している。
【００２４】
したがって、摩擦円板クラッチ装置は、ギヤボックスの特定の運転状態に基づいて、係合した状態、少なくとも部分的に係合した状態及び開放した状態の間で、制御可能に交互に作動するように構成される。したがって、運転状態を表す入力信号は、運転状態及び／又はギヤボックスの部品の挙動に関する情報をもたらす、ギヤボックスに対する入力信号と解釈できる。ギヤボックスの部品の挙動は、例えばギヤボックスのクラッチ、軸、歯車等の挙動と解釈されるべきである。
【００２５】
例示的な実施形態によると、ギヤボックスの運転状態を表す入力信号は、出力軸の回転速度及び／又はトルクの経時的な変化の情報を含むことができる。
【００２６】
更に、予め定められた規則の組は、回転速度及び／又はトルクの経時的な差の予め定められた閾値を含むことができ、かつこの方法は、回転速度及び／又はトルクの経時的な差が閾値を上回る場合に、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間であるいは開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で、摩擦円板クラッチ装置を制御可能に交互に作動させる段階を含む。
【００２７】
これによって、アーティキュレーテッドホーラーの不安定な挙動を実質的に回避できる。摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合した状態に配置することにより、ギヤボックスがそのような挙動を補償できるからである。
【００２８】
例示的な実施形態によると、予め定められた規則の組が出力軸の減速の閾値を含み、この方法は、出力軸の減速が閾値を下回る場合に、変速ギヤの第２の組において、摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合した状態に置く段階を含む。
【００２９】
例えば、摩擦円板クラッチ装置が開放した状態に配置されている速度で作業機械が走行しており、かつ作業機械が制動を開始するときに、作業機械のブレーキ効率を更に高めるために、摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合した状態に配置できる。
【００３０】
例示的な実施形態によると、ギヤボックスが作業機械に配置され、予め定められた規則の組が作業機械の速度の閾値を更に含み、この方法は、作業機械の速度がその閾値より低い場合に、変速ギヤの第１の組において、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態の間で摩擦円板クラッチ装置を交互に作動させる段階を更に含む。
【００３１】
この例示的な実施形態の長所は、作業機械の速度が予め定められた最小限度を下回る場合に、車両のより強力な挙動を提供すると共にエンジン不調あるいは車両の不安定な挙動を回避するべく、係合した状態と少なくとも部分的に係合した状態との間で摩擦円板クラッチ装置が交互に作動するように構成できることにある。
【００３２】
更に、運転状態を表す入力信号は、作業機械の現在の速度及び負荷と共に、どのギヤを現在使用しているかに関する情報を含むこともできる。例えば、作業機械が静止していて積荷がない場合、より高速なギヤで静止状態から発進することが有利であり得る。そのような場合は、アーティキュレーテッドホーラーが所定の速度に達するまで、少なくとも部分的に係合した状態に摩擦円板クラッチ装置を配置することが有利であり得る。
【００３３】
例示的な実施形態によると、この方法は、摩擦円板クラッチ装置の温度を表す入力信号を取得する段階、及びその温度が予め定められた温度限界を上回っている場合に、摩擦円板クラッチ装置に冷却液を供給する段階、を更に含むことができる。
【００３４】
例示的な実施形態によると、摩擦円板クラッチ装置が係合した状態及び／又は少なくとも部分的に係合した状態に配置されたときに、摩擦円板クラッチ装置に冷却液を供給できる。
【００３５】
本発明の更なる特徴及び長所は、添付の請求の範囲及び以下の説明を考慮するときに明らかになる。本発明の範囲を逸脱することなしに、以下に説明する以外の実施形態を生みだすべく、本発明の異なる特徴を組み合わせ得ることは、当業者が理解するところである。例えば、本発明の異なる長所についての上述した説明は車両を前方に運転することのみに関連して記載されているが、本発明の様々な実施形態は、ギヤボックスを後進歯車のうちの一つにもたらすときに、すなわち作業機械を後方に運転するときにもちろん適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の、上記および追加の目的、特徴および長所は、本発明の例示的実施形態についての以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明によってより理解されるであろう。
【００３７】
【図１】図１は、本発明によるギヤボックスを備えるアーティキュレーテッドホーラーの斜視図を示している。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるギヤボックスの断面側面図を示している。
【図３ａ】図３ａは、本発明にしたがって異なる状態に配置された摩擦円板クラッチ装置の例示的な実施形態のそれぞれを詳細に示している。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明にしたがって異なる状態に配置された摩擦円板クラッチ装置の例示的な実施形態のそれぞれを詳細に示している。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明にしたがって異なる状態に配置された摩擦円板クラッチ装置の例示的な実施形態のそれぞれを詳細に示している。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明にしたがって異なる状態に配置された摩擦円板クラッチ装置の例示的な実施形態のそれぞれを詳細に示している。
【図４】図４は、図２に示したギヤボックスを運転する方法の例示的なフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
ここで、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照しつつ、本発明をより完全に以下に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現できるとともに、本明細書に記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、この実施形態は完全さ及び完全性のために提供されているのである。類似の参照符号は、この説明の全体にわたって類似の要素を指している。
【００３９】
図１は、運転者のための運転席３を具備した前側部分２と積荷を受ける容器５を具備した後側部分４とを備える、アーティキュレーテッドホーラーの形態の作業機械１を示している。その容器は、好ましくは後側部分に揺動自在に接続されるとともに、一対の傾動シリンダ６、例えば油圧シリンダによって、傾動自在となっている。前側部分は、前側フレーム７と、この前側フレーム７に懸架された一対の車輪８とを有している。後側部分４は、後側フレーム９と、この後側フレーム９に懸架された二組の車輪１０、１１とを有している。
【００４０】
この作業機械は、フレーム操舵型であり、すなわち作業機械１の前側部分２と後側部分４を接続する枢軸継手１２がある。前側部分と後側部分は互いに枢着されて、実質的に鉛直方向に延びる枢軸１３の回りに揺動する。
【００４１】
作業機械は、前側部分２と後側部分４との相対的な移動により作業機械を旋回させるために、作業機械の両側に配置された操舵シリンダである２つの油圧シリンダ１４を有した油圧装置を好ましくは備える。しかしながら、これらの油圧シリンダは、この機械を操舵するための、例えば電気機械リニアアクチュエータといった任意の他のリニアアクチュエータに置き換えることができる。
【００４２】
作業機械は、作業機械の前側部分と後側部分を接続して、作業機械の長手方に延びる実質的に水平な枢軸の回りで前側部分と後側部分が互いに揺動できるようにする、第２の枢軸継手を更に備えることができる。
【００４３】
この作業機械を様々な状況において、すなわち異なるタイプの地形で走行できるようにするために、作業機械は特定の運転状態に応じて異なる変速比をもたらすギヤボックスを必要とする。図２に目を向けると、本発明の例示的な実施形態のギヤボックス１００の断面側面図が示されている。図２に示されているギヤボックス１００は、エンジンからギヤボックス１００にトルクを提供するべく、アーティキュレーテッドホーラーの内燃機関等に接続されるように構成された、入力軸１０２を備えている。ギヤボックス１００は、主軸１０４、カウンタ軸１０６、出力軸１０８及び後進歯車軸１１０を更に備えている。入力軸１０２は、エンジンから内側入力軸１０２’あるいは外側入力軸１０２’ ’のうちの一つへのトルクを制御するクラッチユニット１１２に連結されている。内側入力軸１０２’及び外側入力軸１０２’ ’には、内側入力歯車１１４及び外側入力歯車１１６がそれぞれ設けられている。更にまた、内側入力歯車１１４及び外側入力歯車１１６は、第１カウンタ軸歯車１１８及び第２カウンタ軸歯車１２０とそれぞれ噛み合っている。これにより、エンジンのトルクは、入力軸１０２から、内側入力軸１０２’及び外側入力軸１０２’ ’のうちの一つを介して、カウンタ軸１０６に供給できる。
【００４４】
さらに、カウンタ軸１０６は第３カウンタ軸歯車１２２及び第４カウンタ軸歯車１２４を更に有しており、それらは第１主軸歯車１３２及び第２主軸歯車１３４とそれぞれ噛み合っている。第１主軸歯車１３２は、クラッチ１３０を介して内側入力軸１０２’に接続可能である。第２主軸歯車１３４は、クラッチ１３３を介して主軸１０４に接続可能である。更にまた、クラッチ１２６は第３カウンタ軸歯車１２２をカウンタ軸１０６に接続し、クラッチ１２８は第４カウンタ軸歯車１２４をカウンタ軸１０６に接続する。したがって、各クラッチ１２６、１２８、１３０、１３３と、カウンタ軸１０６上の歯車と主軸１０４上の歯車との間の歯み合いを介した、カウンタ軸１０６から主軸１０４へのトルク伝達が可能になる。また、第４カウンタ軸歯車１２４は、後進歯車軸１１０上に配置された後進歯車１３６と噛み合っている。
【００４５】
歯車１４０及び１４２は後進歯車に関係している。後進歯車は本明細書には明示的に説明されていないが、本明細書に説明されている前進被駆動歯車のいずれかについての本発明の機能及び利益を後進歯車に等しく適用できることは、当業者が認めるところである。
【００４６】
更にまた、内側入力軸１０２’からのトルクは、内側入力軸１０２’と主軸１０４との間に配置されたクラッチ１３８によって、主軸１０４にもたらすこともできる。この場合、カウンタ軸１０６は無負荷となる。
【００４７】
更にまた、主軸１０４は出力軸１０８に接続されて、主軸１０４及びギヤボックス１００からのトルクを、例えばアーティキュレーテッドホーラー１の車輪に供給する。主軸１０４は、遊星歯車装置１４４により出力軸１０８に連結されている。より詳しくは、遊星歯車装置１４４の太陽歯車１４６は主軸１０４に連結されており、一方では遊星歯車装置１４４の遊星歯車キャリヤ１４８は出力軸１０８に連結されている。第１遊星歯車クラッチ１５０は主軸１０４を遊星歯車キャリヤ１４８に連結するように構成され、かつ摩擦円板クラッチ装置１５２はリングギヤ１５４をギヤボックスハウジング１５６に連結するように構成され、ギヤボックスハウジング１５６は上述したギヤボックスの様々な部品を囲むように構成されている。太陽歯車１４６はまた、一実施形態において、第１遊星歯車クラッチ１５０によりリングギヤ１５４に接続できる。摩擦円板クラッチ装置１５２及びその機能については、図３ａ〜図４に関連して以下に更に説明する。更に、摩擦円板クラッチ装置１５２は、乾式クラッチあるいは湿式クラッチとすることができる。摩擦円板クラッチ装置は、解放時には半乾式クラッチとして、係合時には湿式クラッチとして用いることもできる。これにより、例えば摩擦円板クラッチ装置１５２の温度が特定の及び予め定められた温度限界に達したときに、摩擦円板クラッチ装置１５２に対し冷却液を制御可能に供給できる。
【００４８】
所望のギヤを選択するときには、その時点で用いる特定のギヤに応じて上述した異なるクラッチを係合させあるいは開放させる。それぞれ異なるギヤの接続についての詳細な説明は、この出願においては与えられない。ギヤボックスの異なるギヤの間でどのように変速するかは、当業者が知るところであるからである。しかしながら、本出願の創意に富んだ概念をより良く理解するために、変速ギヤの第１の組及び変速ギヤの第２の組について異なる使用モードを以下に説明する。変速ギヤの第１の組は、変速ギヤの第２の組に対し、速度はより低いが増加させたトルクをアーティキュレーテッドホーラーにもたらす。
【００４９】
図３ａに目を向けると、変速ギヤの第１の組のうちの一つでアーティキュレーテッドホーラーを走行させるときの、遊星歯車装置１４４の一実施形態が示されている。図示のように、第１遊星歯車クラッチ１５０は開放状態にあるが、摩擦円板クラッチ装置１５２は係合状態にある。すなわち、遊星歯車装置１４４のリングギヤ１５４はギヤボックスハウジング１５６に固定されている。これにより、太陽歯車１４６が回転すると、遊星歯車キャリヤ１４８が太陽歯車１４６の回りに回転し、それによって、主軸１０４と出力軸１０８との間に固定された速度比をもたらす。
【００５０】
他方、変速ギヤの第２の組のうちの一つでアーティキュレーテッドホーラーを走行させるときには、図３ｂに詳細に示されているように、第１遊星歯車クラッチ１５０は係合状態にあるが、摩擦円板クラッチ装置１５２は開放状態にあって、リングギヤ１５４はギヤボックスハウジング１５６に対して回転できるようになっている。これにより、遊星歯車キャリヤ１４８は遊星歯車装置１４４の太陽歯車１４６並びにリングギヤ１５４に対して固定され、それによって、主軸１０４及び出力軸１０８を同じ回転速度で回転させる。
【００５１】
ここで、遊星歯車装置１４４のリングギヤ１５４をギヤボックスハウジング１５６に連結する摩擦円板クラッチ装置１５２について、以下の詳細な説明の焦点を合わせる。特に、摩擦円板クラッチ装置１５２の様々な機能及び働きについて説明する。
【００５２】
アーティキュレーテッドホーラー１の運転シナリオを示す図３ｃを参照すると、第１遊星歯車クラッチ１５０は開放状態にあり、アーティキュレーテッドホーラー１は、上述した変速ギヤの第１の組に含まれる変速ギヤのうちの一つで走行している。摩擦円板クラッチ装置１５２は、上述したように、係合状態にある通常の動作モードにある。しかしながら、この摩擦円板クラッチ装置１５２は、図３ｃに示されている少なくとも部分的に係合した状態とすることもできる。この少なくとも部分的に係合した状態は、摩擦円板クラッチ装置１５２が滑っている、すなわちリングギヤ１５４とギヤボックスハウジングとの間の相対的な、しかしながら拘束された運動が可能であると理解されるべきである。より低速な変速ギヤの組でギヤボックスを運転するときには、摩擦円板クラッチ装置１５２を少なくとも部分的に係合した状態に制御可能に置くことが有利であり得る。例えば、アーティキュレーテッドホーラーを静止状態から発進させるときに、より低速な変速ギヤの組に含まれる一つの変速ギヤを用いつつ、摩擦円板クラッチ装置１５２をスリップさせることでエンジンの出力を増加させることができ、エンジン不調のリスクを低下させる。この働きは、急な坂道で発進するとき、あるいはアーティキュレーテッドホーラーに例えば作業物質等によって、大きな負荷がかかっているときの使用が特に有利であり得る。
【００５３】
更にまた、例えば主軸１０４と出力軸１０８との間におけるトルクあるいは回転速度の変動を安定させるために、摩擦円板クラッチ装置１５２を少なくとも部分的に係合した状態に置くことが有利であり得る。これにより、このためにトルクコンバータを用いる必要がない。これらのトルクあるいは回転速度の変動は、例えば変速ギヤの第１の組のうちの変速ギヤの変更、様々なエンジン負荷、あるいはギヤボックスに多くの場合に用いられる動力取出装置（ＰＴＯ）から生じた負荷によって、ギヤボックスに頻繁に発生し得る。これにより、例えばエンジンから主軸１０４に発生する不規則な挙動は、摩擦円板クラッチ装置１５２を少なくとも部分的に係合した状態に制御して置くことにより安定させることができる。したがって、不規則な挙動が車両の車輪にもたらされることは全くなく、それによって、運転者及び乗客の運転時の快適さが高まる。
【００５４】
ここでアーティキュレーテッドホーラー１の運転シナリオを示す図３ｄに目を向けると、第１遊星歯車クラッチ１５０が係合状態にある。すなわち、アーティキュレーテッドホーラー１は、上述したように変速ギヤの第の２組に含まれる変速ギヤのうちの一つで運転されている。摩擦円板クラッチ装置１５２は、上述したように、開放状態に置かれた通常の動作モードにある。したがって、アーティキュレーテッドホーラー１が変速ギヤの第２の組で走行するときに、摩擦円板クラッチ装置は通常通りに開放される。しかしながら、摩擦円板クラッチ装置１５２を少なくとも部分的に係合した状態、すなわち図３ｄに示すように滑っている状態に制御可能に置くことにより、摩擦円板クラッチ装置１５２を車両のための補助ブレーキとして利用できる。これにより、摩擦円板クラッチ装置を少なくとも部分的に係合させると出力軸１０８の速度が低下し、それにより、変速ギヤの第２の組において、主軸１０４及び出力軸１０８が同じ速度で回転するので車両の速度は低下する。また、変速ギヤの第２の組の変速ギヤを変更するときに生じ得るトルク及び／又は速度の変動を安定させるために、摩擦円板クラッチ装置は、開放した状態と少なくとも部分的に係合した状態とを制御可能に交互に動作させることができる。
【００５５】
最後に、上述した摩擦円板クラッチ装置１５２を制御する方法の例示的な一実施形態を示す図４を参照する。アーティキュレーテッドホーラー１を運転しあるいは静止させるときには、車両の状態に関する情報をもたらす信号をギヤボックス１００の制御装置（図示せず）等に連続的に供給できる。したがって、ギヤボックス１００の制御装置は、ギヤボックス１００の運転状態を表す入力信号Ｓ１を取得する。この運転状態は、例えば上述した急な坂道における発進状態、例えば変速、エンジンの挙動、ＰＴＯの負荷等によって、生じるトルク及び／又は回転速度の変動とすることができる。したがって、この運転状態を表す入力信号は、アーティキュレーテッドホーラー１の運転状態及び／又はギヤボックス部品の挙動に関する情報をもたらす、ギヤボックス１００への入力信号と解釈できる。その後、制御装置は、入力信号Ｓ２を予め定められた規則の組と比較する。この予め定められた規則の組は、例えば車両の速度、説明した例示的な急な坂道の斜度、トルク及び／又は回転速度の変動レベル、特定の位置に車両を停止させるために必要な制動レベル等に関する閾値を含むことができる。その後、制御装置は、入力信号及び予め定められた規則の組に基づいて、摩擦円板クラッチ装置１５２を係合した状態、開放した状態あるいは少なくとも部分的に係合した状態のうちの一つの状態Ｓ３に置く。
【００５６】
更にまた、摩擦円板クラッチ装置１５２は、上述したように、湿式摩擦円板クラッチ装置並びに乾燥摩擦円板クラッチ装置として用いることができる。このことは、摩擦円板クラッチ装置に対し必要に応じて冷却液を制御可能に供給するように構成された制御装置によって、制御できる。したがって、摩擦円板クラッチ装置１５２は、半乾式クラッチ装置として運転できる。例えば、制御装置は、摩擦円板クラッチ装置１５２の温度を表す入力信号を受信できる。摩擦円板クラッチ装置が上述した係合状態あるいは少なくとも部分的に係合した状態のうちの一つにあるときに、温度は一般的に高くなる。温度が予め定められた温度限界、すなわち予め定められた規則に達したときに、制御装置は、摩擦円板クラッチ装置に対し冷却液を制御可能に供給し、それによって、摩擦円板クラッチ装置を湿式摩擦円板クラッチ装置とするように構成される。
【００５７】
本発明を特定のタイプのギヤボックスについて説明してきたが、本発明を等しく適用できる他のタイプのギヤボックスを除外するものに限定されるものと本発明を解釈すべきではない。例えば、本発明は上述した内側の及び外側の入力軸を有するギヤボックスにおける使用には限定されない。本発明は、例えばカウンタ軸あるいは主軸にトルクを供給する一つの入力軸が設けられたギヤボックスにも等しく適用できる。したがって、上述した本発明の例示的な実施形態の説明及び添付の図面は、本発明の非限定的な実例として考えられるべきであり、保護の範囲は添付の請求の範囲によって、定められる。請求の範囲における如何なる参照符号も、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００５８】
１         作業機械／アーティキュレーテッドホーラー
２         前側部分
３         運転席
４         後側部分
５         器
６         傾動シリンダ
７         前側フレーム
８         車輪
９         後側フレーム
１０       車輪
１１       車輪
１２       枢軸継手
１３       枢軸
１４       油圧シリンダ
１００     ギヤボックス
１０２     入力軸
１０２’   内側入力軸
１０２’ ’外側入力軸
１０４     主軸
１０６     カウンタ軸
１０８     出力軸
１１０     後進歯車軸
１１４     内側入力歯車
１１６     外側入力歯車
１１８     第１カウンタ軸歯車
１２０     第２カウンタ軸歯車
１２２     第３カウンタ軸歯車
１２４     第４カウンタ軸歯車
１２６     クラッチ
１２８     クラッチ
１３０     クラッチ
１３２     第１主軸歯車
１３３     クラッチ
１３４     第２主軸歯車
１３６     後進歯車
１３８     クラッチ
１４０     歯車
１４４     遊星歯車装置
１４６     太陽歯車
１４８     遊星歯車キャリヤ
１５０     第１遊星歯車クラッチ
１５２     摩擦円板クラッチ装置
１５４     リングギヤ
１５６     ギヤボックスハウジング
Ｓ１       入力信号の取得
Ｓ２       規則との比較
Ｓ３       摩擦円板クラッチ装置の配置
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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