(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、噛み合いクラッチ式変速機の変速用ギヤ同士の噛み合いを一度の変速操作で確実に行うことができるＨＳＴ走行装置により駆動される走行式作業機械の変速システムを提供することである。【解決手段】  走行式作業機械の変速システムはＨＳＴ２及びその制御用油圧回路３と、これに接続され、シフトスイッチ７２により操作される噛み合いクラッチ式変速機５及びその制御油圧回路６と、前記噛み合いクラッチ式変速機５の変速動作の完了を検出するニュートラルスイッチ６１と、ＨＳＴ制御圧力の開閉を行う流路選択電磁弁６５を備えている。【選択図】  図１
2006105268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機により駆動される両傾転型の油圧ポンプ及びこの油圧ポンプに閉回路接続された油圧モータを有するＨＳＴと、このＨＳＴの油圧ポンプに設けられた傾転制御機構を駆動制御するＨＳＴ制御用油圧回路と、前記ＨＳＴの油圧モータに接続され、シフト操作手段により操作される噛み合いクラッチ式変速機とを備え、
前記ＨＳＴ制御用油圧回路は、前記傾転制御機構を駆動するための制御圧力を生成する制御圧力発生回路と、この制御圧力発生回路と前記傾転制御機構との間に配置された前後進切替弁と、ブレーキペダルの操作に連動して開き、前記制御圧力発生回路の制御圧力を作動油タンクに導くインチングバルブとを有する走行式作業機械の変速システムにおいて、
前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作が完了したかどうかを検出する中立検出手段と、
前記ＨＳＴ制御用油圧回路の前記インチングバルブの下流側に配置され、絞り付き回路と絞りなし回路を選択可能な流路選択弁と、
前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されないときは、前記流路選択弁を前記絞り付き回路を選択する位置に切り替え、それ以外のときは前記流路選択弁を前記絞りなし回路を選択する位置に保持する中立解除制御手段とを備えることを特徴とする走行式作業機械の変速システム。
【請求項２】
請求項１記載の走行式作業機械の変速システムにおいて、
前記中立解除制御手段は、前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されないときは、前記流路選択弁を前記絞り付き回路を選択する位置に切り替えるとともに、前記前後進切替弁を前進位置、後進位置のいずれかに切り替えることを特徴とする走行式作業機械の変速システム。
【請求項３】
請求項１記載の走行式作業機械の変速システムにおいて、
前記中立解除制御手段は、前記シフト操作手段が操作されたかどうかを判断し、前記シフト操作手段が操作されていないときは処理を終了することを特徴とする走行式作業機械の変速システム。
【請求項４】
請求項１記載の走行式作業機械の変速システムにおいて、
前記ブレーキペダルが操作されたかどうかを検出するブレーキ操作検出手段を更に備え、
前記中立解除制御手段は、前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキペダルの操作が検出されないときは、前記シフト操作手段の操作による噛み合いクラッチ式変速機の切り替えを無効とすることを特徴とする走行式作業機械の変速システム。
【請求項５】
請求項１記載の走行式作業機械の変速システムにおいて、
前記中立解除制御手段は、前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されない状態が一定時間継続したときは、前記噛み合いクラッチ式変速機及び前記流路選択弁を前記シフト操作手段の操作前の状態に戻すことを特徴とする走行式作業機械の変速システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＳＴ油圧走行装置により駆動される走行式作業機械の変速システムに係わり、特に噛み合いクラッチ式変速機を有する走行式作業機械の変速システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の走行式作業機械の油圧駆動装置として、例えば特開平６−５８４１２号公報に示すように、傾転を制御する傾転制御機構を有し原動機により駆動される両傾転型の油圧ポンプと、この油圧ポンプと一対の主管路により閉回路接続され、この油圧ポンプからの吐出圧により駆動される油圧モータとを備えたＨＳＴ（Hydro Static Transmission）と呼ばれる油圧走行回路を備えたＨＳＴ走行装置が知られている。
【０００３】
このＨＳＴ走行装置では、運転席のアクセルの踏込み操作による原動機の回転数に応じて油圧ポンプの吐出容量を変化させ、そのポンプ吐出量に応じて油圧モータの回転数を変化させて、作業車両の走行速度を増減させている。
【０００４】
また、ＨＳＴ走行装置の出力側は例えば走行時と作業時で走行速度を変えるために変速機に接続されている。変速機としては、変速用の複数段のギヤとそれらに対して、スプラインを介して選択的に連結されるシフトスリーブとを設けた噛み合いクラッチ式変速機が一般的に用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５８４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
噛み合いクラッチ式変速機を備えた変速システムにおいては、変速動作時に、出力ギヤとシフトスリーブのスプライン歯の山同士が正対して噛み合わず、変速機の切り替えに失敗する場合がある。このような場合、オペレータが前後進切替レバーを前進側に入れてＨＳＴ走行装置の油圧モータを回すと、正対したスプライン歯の山がずれて噛み合い変速動作を完了することができる。
【０００７】
しかし、ＨＳＴの油圧モータを回して、スプライン歯を噛み合わせるためには、油圧モータを低速で回転させることが必要であり、そのためにはオペレータは前後進切替レバーの操作を微妙に調整しながらスプライン歯が噛み合うまで何度かレバー操作をしなければならない場合がある。また、ブレーキペダルがインチングバルブに連動しているシステムでは、ブレーキペダルの踏み操作を解除して、インチングバルブを閉じ状態にしなければ、ＨＳＴ油圧モータの傾転シリンダを作動するための制御圧力が発生しない。この制御圧力が発生しなければ前後進切替レバーを操作しても油圧ポンプの傾転は増加せず、油圧モータは回らない。よって、このようなシステムでは、上記のように変速機の切り替えに際し、前後進切替レバーを操作してスプライン歯の噛み合わせを行わせる場合はブレーキペダルから足を離して、ブレーキを解除する必要がある。しかし、ブレーキを解除して変速を行うことは安全性の面から望ましくなく、また路面が傾斜している場合はブレーキを解除することができず、オペレータは前後進切替レバーによるスプラインの噛み合わせ操作を行うことができない。
【０００８】
本発明の目的は、噛み合いクラッチ式変速機の切り替えを容易かつ確実に安全に行うことができるＨＳＴ走行装置を備えた走行式作業機械の変速システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原動機により駆動される両傾転型の油圧ポンプ及びこの油圧ポンプに閉回路接続された油圧モータを有するＨＳＴと、このＨＳＴの油圧ポンプに設けられた傾転制御機構を駆動制御するＨＳＴ制御用油圧回路と、前記ＨＳＴの油圧モータに接続され、シフト操作手段により操作される噛み合いクラッチ式変速機とを備え、前記ＨＳＴ制御用油圧回路は、前記傾転制御機構を駆動するための制御圧力を生成する制御圧力発生回路と、この制御圧力発生回路と前記傾転制御機構との間に配置された前後進切替弁と、ブレーキペダルの操作に連動して開き、前記制御圧力発生回路の制御圧力を作動油タンクに導くインチングバルブとを有する走行式作業機械の変速システムにおいて、前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作が完了したかどうかを検出する中立検出手段と、前記ＨＳＴ制御用油圧回路の前記インチングバルブの下流側に配置され、絞り付き回路と絞りなし回路を選択可能な流路選択弁と、前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されないときは、前記流路選択弁を前記絞り付き回路を選択する位置に切り替え、それ以外のときは前記流路選択弁を前記絞りなし回路を選択する位置に保持する中立解除制御手段とを備えるものとする。
【００１０】
このように構成した本発明の作用は次のようである。
【００１１】
オペレータは、ブレーキペダルの踏み操作をしてブレーキをかけた状態でシフト操作手段を操作して、噛み合いクラッチ式変速機の切り替え（変速）を行う。このとき、噛み合いクラッチ式変速機の切り替えに失敗した場合は、中立検出手段はそのことを検出し、中立解除制御手段は流路選択弁を絞り付き回路を選択する位置に切り替える。これにより制御圧力発生回路には絞り付き回路の絞り開度に応じた、通常操作時の制御圧力より低い制御圧力（中立解除用の制御圧力）が発生し、この状態で前後進切替弁を切り替えると、その低い制御圧力が傾転制御機構に導かれ、ＨＳＴの油圧ポンプの傾転が僅かに増大し、ＨＳＴの油圧モータが低速で回転し、噛み合いクラッチ式変速機のスプラインが噛み合う。これにより噛み合いクラッチ式変速機の切り替えを容易かつ確実に行うことができる。
【００１２】
また、ブレーキペダルを踏み操作し、インチングバルブが開いた状態にあることを前提として絞り付き回路を機能させ、中立解除用の低圧の制御圧力を発生させるので、ブレーキをかけた状態でＨＳＴの油圧モータを回転させることで、噛み合いクラッチ式変速機の切り替えを安全に行うことができる。
【００１３】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記中立解除制御手段は、前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されないときは、前記流路選択弁を前記絞り付き回路を選択する位置に切り替えるとともに、前記前後進切替弁を前進位置、後進位置のいずれかに切り替えるものとする。
【００１４】
これによりオペレータが前後進切替レバーを操作しなくても、自動で前後進切替弁が前進位置、後進位置のいずれかに切り替わるようになり、噛み合いクラッチ式変速機の切り替え操作がより容易となる。
【００１５】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記中立解除制御手段は、前記シフト操作手段が操作されたかどうかを判断し、前記シフト操作手段が操作されていないときは処理を終了するものとする。
【００１６】
これによりシフト操作手段の操作があった場合にのみ中立解除制御手段は機能するようになり、中立検出手段の誤作動による流路選択弁の切り替えが防止され、機器の信頼性が向上する。
【００１７】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記ブレーキペダルが操作されたかどうかを検出するブレーキ操作検出手段を更に備え、前記中立解除制御手段は、前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキペダルの操作が検出されないときは、前記シフト操作手段の操作による噛み合いクラッチ式変速機の切り替えを無効とするものとする。
【００１８】
これによりブレーキペダルが踏み操作された場合にのみ噛み合いクラッチ式変速機の切り替え操作が行えるようになり、オペレータの誤動作による走行中の噛み合いクラッチ式変速機の切り替えが防止され、一層の安全確保と変速機の保護が可能となる。
【００１９】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記中立解除制御手段は、前記中立検出手段により前記噛み合いクラッチ式変速機の変速動作の完了が検出されない状態が一定時間継続したときは、前記噛み合いクラッチ式変速機及び前記流路選択弁を前記シフト操作手段の操作前の状態に戻すものとする。
【００２０】
これにより噛み合いクラッチ式変速機のシフトスリーブが外れない場合に、この状態のまま中立解除制御手段が機能してＨＳＴの油圧モータが回転し、作業機械が意図しない動きを生じることが防止され、一層の安全性が図れる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、噛み合いクラッチ式変速機の変速動作中にギヤ同士が噛み合わず、変速動作が完了しない場合に、操作性に優れかつ信頼性の高い中立解除制御が行える走行式作業機械の変速システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図４により説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態による走行式作業機械の変速システムを示す油圧回路図である。
【００２５】
図１において、本実施形態による走行式作業機械の変速システムは、原動機であるエンジン１（例えばディーゼルエンジン）と、油圧走行回路（以下ＨＳＴという）２及びその制御用油圧回路３と、噛み合いクラッチ式変速機５及びその制御用油圧回路６とからなるＨＳＴ走行装置（以下適宜ＨＳＴシステムという）とを備えている。
【００２６】
ＨＳＴ２はエンジン１に駆動される両傾転型の可変容量油圧ポンプ１１と、可変容量油圧モータ１２と、油圧ポンプ１１の傾転を制御する傾転制御機構である傾転シリンダ１５とを備え、油圧ポンプ１１と油圧モータ１２は一対の主管路１３，１４により接続され、閉回路を構成している。傾転シリンダ１５は両ロッドシリンダタイプであり、ピストン１５ａを挟んで２つのシリンダ室１５ｂ，１５ｃを有している。
【００２７】
ＨＳＴ２の制御用油圧回路３は、ＨＳＴ制御用の油圧源である制御圧力発生回路８と、制御圧力発生回路８から傾転シリンダ１５の圧油の給排を制御する前後進切替弁３５と、ブレーキペダル３８に連動して作動するインチングバルブ３６とを備えている。
【００２８】
制御圧力発生回路８はエンジンにより駆動される固定容量型のチャージポンプ３１と、パイロットリリーフ弁３２と、固定絞り３３と、制御圧力調整弁３４とを備えている。エンジン１により駆動されるチャージポンプ３１から吐出される圧油の流量はエンジン１の回転数に比例して増加する。このとき、固定絞り３３の下流側の圧力はパイロットリリーフ弁３２により一定圧に保たれているため、チャージポンプ３１の流量の増加に比例して固定絞り３３の前後差圧は増大する。制御圧力調整弁３４は固定絞り３３の前後差圧を検出し、この差圧に比例した圧力を傾転シリンダ１５の制御圧力として管路１００，１０１に出力する。
【００２９】
前後進切替弁３５はＦ（前進）位置、Ｎ（中立）位置、Ｒ（後進）位置の３つのバルブ位置を有しており、後述する前後進切替レバー７１により操作される。
【００３０】
前後進切替弁３５がＮ位置にあるときは、傾転シリンダ１５の２つのシリンダ室１５ｂ，１５ｃに接続された管路１０２，１０３を作動油タンク３７に連通させ、傾転シリンダ１５のピストン１５ａは中立位置に保たれる。このとき両傾転型の油圧ポンプ１１の傾転も中立位置（傾転角ゼロ）に保持され、両傾転型の油圧ポンプ１１がエンジン１により駆動されても油圧ポンプ１１の吐出流量はゼロとなる。
【００３１】
前後進切替弁３５がＦ位置に切り替えられると、管路１０１を管路１０３に接続し、管路１０２を作動油タンク３７に連通させ、傾転シリンダ１５の図示左側のシリンダ室１５ｃに制御圧力を供給する。これにより、傾転シリンダ１５のピストン１５ａは図示右方向に移動し、油圧ポンプ１１の傾転角を前進方向に移動し、油圧ポンプ１１は前進側の主管路１３に圧油を吐出する。油圧モータ１２はその吐出油により駆動され、前進方向に回転する。前述したように、制御圧力発生回路８により生成された制御圧力はエンジン回転数に比例して増大する。制御圧力が増大すれば、それに応じて傾転シリンダ１５のピストン１５ａの移動量も増大し、両傾転型の油圧ポンプ１１の傾転角も増大する。これにより、油圧ポンプ１１はエンジン回転数の上昇に応じて滑らかに応答良く吐出流量を増大させ、油圧モータ１２の回転数を増大させる。よってエンジン回転数の上昇に応じて油圧モータ１２の出力回転数も滑らかに応答良く増大し、滑らかで力強い加速走行が可能となる。
【００３２】
前後進切替弁３５がＲ位置に切り替えられると、管路１０１を管路１０２に接続し、管路１０３を作動油タンク３７に連通させ、傾転シリンダ１５の図示右側のシリンダ室１５ｂに制御圧力を供給する。これにより、傾転シリンダ１５のピストン１５ａは図示左方向に移動し、油圧ポンプ１１の傾転角を後進方向に移動し、油圧ポンプ１１は後進側の主管路１４に圧油を吐出する。油圧モータ１２はその吐出油により駆動され、後進方向に回転する。この場合も、制御圧力発生回路８により生成された制御圧力はエンジン回転数に比例して増大するため、滑らかで力強い加速走行が可能となる。
【００３３】
インチングバルブ３６は制御圧力管路１００、１０１に接続された管路１０４に設けられている。管路１０４のインチングバルブ３６の下流側は作動油タンク３７に接続されている。インチングバルブ３６はブレーキペダル３８が踏み操作されていないときは閉じており、このとき管路１００、１０１には前述した制御圧力が発生する。ブレーキペダル３８が踏み操作されると図示しないブレーキ機構が作動し制動力が加わるとともに、ブレーキペダル３８の踏み操作に連動してインチングバルブ３６は開口面積を増大させ、開放状態となる。インチングバルブ３６が開放状態になると、管路１００、１０１の制御圧力は作動油タンク３７に開放され、制御圧力はタンク圧（ほぼ０）になる。
【００３４】
これにより、前後進切替弁３５がＦ位置またはＲ位置にあっても、傾転制御シリンダ１５は中立位置に戻り、両傾転型の油圧ポンプ１１の傾転角が中立位置になり、吐出流量がゼロになる。これにより、ブレーキペダル３８を踏み操作したときは、ブレーキ機構により走行の制動を行うとともに油圧モータ１２の回転数を下げ、油圧モータ１２の無駄な回転を回避する。
【００３５】
なお、インチングバルブ３６に対しては図示しないインチングペダルが設けられており、インチングペダルの操作によっても油圧モータ１２の回転数を制御し、車速を制御することができる。
【００３６】
噛み合いクラッチ式変速機５は低速段ギヤ列２１と高速段ギヤ列２２とシフトスリーブ２３と変速ピストンシリンダ５４とを備えている。低速段ギヤ列２１は互いに噛み合う入力ギヤ２１ａと出力ギヤ２１ｂを有し、高速段ギヤ列２２は互いに噛み合う入力ギヤ２２ａと出力ギヤ２２ｂを有している。入力ギヤ２１ａ，２２ａは油圧モータ１２に連結された入力軸２５に取り付けられ、油圧モータ１２と一体に回転可能である。出力ギヤ２１ｂ，２２ｂは出力軸２６に軸受を介して相対回転可能に支持され、シフトスリーブ２３を介して選択的に連結可能である。つまり、シフトスリーブ２３は出力軸２６の拡径部分にスプライン結合されており、出力ギヤ２１ｂ，２２ｂの内径ボス部の外周にはシフトスリーブ２３のスプラインと係合可能なスプラインが形成され、シフトスリーブ２３を低速段ギヤ列２１側にシフトしたときは、シフトスリーブ２３のスプラインは出力軸２６のスプラインと出力ギヤ２１ｂのスプラインの両方に噛み合って、出力ギヤ２１ｂを出力軸２６に連結し、シフトスリーブ２３を高速段ギヤ列２２側にシフトしたときは、シフトスリーブ２３のスプラインは出力軸２６のスプラインと出力ギヤ２２ｂのスプラインの両方に噛み合って出力ギヤ２２ｂを出力軸２６に連結する。出力軸２６は継手２７及び外部出力軸２８を介して図示しない後輪の車軸に連結され、車軸を回転させる。
【００３７】
変速ピストンシリンダ５４はシフトスリーブ２３を駆動するためのものであり、シフトスリーブ２３に連結されたピストンロッド５４ａを有している。
【００３８】
噛み合いクラッチ式変速機５の制御用油圧回路６はエンジン１により駆動されるパイロットポンプ５１と、パイロットリリーフ弁５２と、変速用電磁弁５３とを備えている。
【００３９】
パイロットポンプ５１は固定容量型油圧ポンプであり、エンジン１により駆動され管路２００に圧油を吐出する。パイロットリリーフ弁５２は管路２００に設けられ、パイロットポンプ５１により管路２００に生成されるパイロット圧を一定値に維持する。
【００４０】
変速用電磁弁５３は変速ピストンシリンダ５４の動作方向を切り替え、噛み合いクラッチ式変速機５の変速動作を行わせるためのものであり、管路２００から分岐する管路２０２と、変速ピストンシリンダ５４のロッド側室５４ｂに接続された管路２０４との間、及び変速ピストンシリンダ５４のボトム側室５４ｃに接続された管路２０５と作動油タンク３７に接続された管路２０３との間に配置されている。
【００４１】
変速用電磁弁５３は低速位置Ａと、高速位置Ｂの２つの切替位置を有し、後述するシフトスイッチ７２により、切り替え操作される。
【００４２】
変速用電磁弁５３が低速位置Ａにあるときには、パイロット圧の管路２００に接続された管路２０２を管路２０５に接続し、変速ピストンシリンダ５４のボトム側室５４ｃにパイロット圧を供給し、作動油タンク３７に接続された管路２０３を管路２０４に接続し、変速ピストンシリンダ５４のロッド側室５４ｂを作動油タンク３７に連通させる。これにより、変速ピストンシリンダ５４のピストンロッド５４ａは図示左方に移動し、シフトスリーブ２３を低速段ギヤ列２１側にシフトさせ、噛み合いクラッチ式変速機５を低速に切り替える。
【００４３】
変速用電磁弁５３が高速位置Ｂに切り替えられると、パイロット圧の管路２００に接続された管路２０２を管路２０４に接続し、変速ピストンシリンダ５４のロッド側室５４ｂにパイロット圧を供給し、作動油タンク３７に接続された管路２０３を管路２０４に接続し、変速ピストンシリンダ５４のボトム側室５４ｃを作動油タンク３７に連通させる。これにより、変速ピストンシリンダ５４のピストンロッド５４ａは図示右方に移動し、シフトスリーブ２３を高速段ギヤ列２２側にシフトさせ、噛み合いクラッチ式変速機５を高速に切り替える。
【００４４】
また、本実施の形態による走行式作業機械の変速システムは、ニュートラルスイッチ６１と、固定絞り６２を備えた絞り付き管路６３と、絞りのない普通の管路６４と、流路選択電磁弁６５とからなる変速中立解除システムを備えている。
【００４５】
ニュートラルスイッチ６１は噛み合いクラッチ式変速機５の変速動作が完了しているかどうかを検出するものであり、変速ピストンシリンダ５４に取り付けられ、変速ピストンシリンダ５４のピストン位置を監視する。噛み合いクラッチ式変速機５は、変速操作時に出力ギヤ２１ｂ又は２２ｂとシフトスリーブ２３のスプライン歯の山同士が正対し、噛み合わない場合がある。このとき、シフトスリーブ２３は所定量シフトせず、変速ピストンシリンダ５４のピストンも所定量移動せず、変速ピストンシリンダ５４のピストンはシリンダストローク範囲の中央付近で停止する。ニュートラルスイッチ６１は噛み合いクラッチ式変速機５の変速動作が完了し、変速ピストンシリンダ５４のピストンがストロークエンド付近にあるときは、作動せず、変速ピストンシリンダ５４のピストンがストロークエンド以外の位置にあるときは、変速動作が完了していないと判断し、後述するコントローラ７０にＯＮ信号を送信する。
【００４６】
流路選択電磁弁６５は管路１０４のインチングバルブ３６の下流側と絞り付き管路（絞り付き回路）６３及び絞りなし管路（絞りなし回路）６４との間に配置されている。また流路選択電磁弁６５は開放位置Ｃと絞り位置Ｄの２つの切替位置を有し、後述するコントローラ７０からの駆動信号により駆動される。絞り付き管路６３及び絞りなし管路６４の下流側は、作動油タンク３７に接続されている。
【００４７】
流路選択電磁弁６５が開放位置Ｃにあるときは管路１０４を絞りなし管路６４に接続し、インチングバルブ３６の下流側を絞りなしで作動油タンク３７に連通させる。これにより、インチングバルブ３６が開放状態にあるときは、管路１００，１０１の制御圧力が作動油タンク３７に開放され、制御圧力はタンク圧（ほぼ０）になる。
【００４８】
流路選択電磁弁６５が絞り位置Ｄに切り替えられると管路１０４を絞り付き管路６３に接続し、インチングバルブ３６の下流側を固定絞り６２を介して作動油タンク３７に接続する。これにより、インチングバルブ３６が開放状態にあったとしても、管路１００，１０１には、固定絞り６２の開口面積に応じたインチングバルブ３６が閉じているときの制御圧力よりも低い中立解除用の制御圧力が発生する。
【００４９】
なお、流路選択電磁弁６５の下流側の管路６３に固定絞り６２を設ける代わりに流路選択電磁弁６５を絞り位置Ｄに切り替えたときの流路選択弁６５の内部管路に固定絞りを設けてもよい。
【００５０】
図２は本実施の形態の変速システムが搭載される走行式作業機械の一例として、テレスコピックハンドラー（別名リフトトラック）の外観を示す図である。
【００５１】
図２において、テレスコピックハンドラーは、車体４１と、車体４１上に位置する運転室４２と、車体４１に運転室４２の側部を起伏可能に取り付けられ、伸縮可能なブーム４３と、ブーム４３の先端に回動可能に取り付けられた先端部４４と、その先端に取り付けられた荷役作業に用いるフォーク４５とを備えており、ブーム４３と先端部４４とフォーク４５は作業装置を構成している。また本図では、省略しているが、ブーム４３、先端部４４及びフォーク４５にはそれぞれ油圧アクチュエータが取り付けられ、各作業部材はこの油圧アクチュエータにより駆動される。
【００５２】
想像線はブーム４３を上げた状態と、ブーム４３を上げかつ伸長した状態を示している。このときブーム４３を上げた状態にしても、フォーク４５の姿勢は変わらない。
【００５３】
車体４１には前輪４６及び後輪４７が取り付けられ、前輪４６及び後輪４７はＨＳＴシステム４を備えた変速システムにより駆動される。
【００５４】
図３は本実施形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【００５５】
図３において、本実施の形態の変速システムはコントローラ７０を有し、コントローラ７０は通常制御部７５と中立解除制御部７６とを有している。
【００５６】
通常制御部７５は前後進切替レバー装置７７とＯＮ／ＯＦＦ式のシフトスイッチ７２からの信号を入力し、所定の演算処理を行ない、前後進切替弁３５と変速用電磁弁５３、及びシフト位置表示装置６７の動作を制御する。
【００５７】
前後進切替レバー装置のレバー７１（以下前後進切替レバーという）はＮ（中立）位置とＦ（前進）位置とＲ（後進）位置の３位置に切り替え操作可能であり、前後進切替レバー７１がＮ位置にあるときは、通常制御部７５は前後進切替弁３５に信号を出力せず、前後進切替弁３５はＮ（中立）位置に保たれる。
【００５８】
前後進切替レバー７１がＦ位置に操作されると、通常制御部７５は、前後進切替弁３５にＦ位置駆動信号を出力し、前後進切替弁３５をＦ位置に切り替える。前後進切替レバー７１がＲ位置に操作されると、通常制御部７５は、前後進切替弁３５にＲ位置駆動信号を出力し、前後進切替弁３５のバルブ位置をＲ位置に切り替える。
【００５９】
シフトスイッチ７２はオペレータが指で押したときにのみＯＮ信号を出力するモーメンタリ動作のスイッチであり、通常制御部７５はシフトスイッチ７２が押されてＯＮ信号を出力する都度、変速用電磁弁５３を低速位置Ａから高速位置Ｂ、或いはその逆に切り替える。また、通常制御部７５は、変速用電磁弁５３を低速位置Ａに切り替えたときはシフト位置表示装置６７の低速表示ランプ６７ａを点燈し、変速用電磁弁５３を高速位置Ｂに切り替えたときはシフト位置表示装置６７の高速表示ランプ６７ｂを点燈する。
【００６０】
中立解除制御部７６は、シフトスイッチ７２とニュートラルスイッチ６１からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、流路選択電磁弁６５と警報音発生装置６６、シフト位置表示装置６７の動作を制御する。
【００６１】
図４は中立解除制御部７６の処理機能を示すフローチャートである。
図４において、まず、シフトスイッチ７２が操作されたかどうかを検出する（ステップＳ１０１）。この検出はシフトスイッチ７２のＯＮ信号の入力を見ることにより行なう。シフトスイッチ７２が操作されていない場合には、次の処理手順には進まない（ステップＳ１０２）。シフトスイッチ７２が操作された場合はニュートラルスイッチ６１がＯＮになったかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。ニュートラルスイッチ６１がＯＦＦの場合には、処理を終了する（ステップＳ１０２）。ニュートラルスイッチ６１がＯＮの場合には、警報音発生装置６６を作動し、かつ選択した変速位置に該当するランプ６７ａ又は６７ｂを点滅し（ステップＳ１０４）、流路選択電磁弁６５をＯＮにする（ステップＳ１０５）。
【００６２】
続いて、ニュートラルスイッチ６１がＯＦＦになったかどうかを検出する（ステップＳ１０６）。ニュートラルスイッチ６１がＯＮのままであれば処理を繰り返し（ステップＳ１０５）、ニュートラルスイッチ６１がＯＦＦになれば、警報音発生装置６６を停止し、かつ選択した変速位置に該当するランプ６７ａ又は６７ｂを点燈し（ステップＳ１０７）、流路選択電磁弁６５をＯＦＦにし（ステップＳ１０８）、処理を終了する（ステップＳ１０９）。
【００６３】
次に本実施の形態の走行式作業機械の変速システムの動作について説明する。
【００６４】
通常、走行式作業機械の変速操作はブレーキペダル３８を踏み操作し、走行式作業機械を停止した状態にして行われる。このとき、前述したようにブレーキペダル３８とインチングバルブ３６が連動しているため、インチングバルブ３６は全開となり、管路１００，１０１の制御圧力が低下し、ＨＳＴ２の油圧ポンプ１１の傾転は中立位置（傾転角ゼロ）となり、その結果油圧モータ１２は停止する。
【００６５】
この状態で、オペレータがシフトスイッチ７２を操作すると、コントローラ７０の通常制御部７５から変速用電磁弁５３に指令信号が入力され、変速用電磁弁５３が切り替えられ、変速ピストンシリンダ５４のピストンが作動する。これによりシフトスリーブ２３が移動し、通常はシフトスリーブ２３が低速段ギヤ列２１側又は高速段ギヤ列２２側のスプラインと噛み合い、変速動作が終了する。しかし、前述したように、出力ギヤ２１ｂ又は２２ｂとシフトスリーブ２３のスプライン歯の山同士が正対し、噛み合わない状態が発生することがある。
【００６６】
この場合、ニュートラルスイッチ６１が作動し、コントローラ７０の中立解除制御部７６にＯＮ信号を送信する。コントローラ７０の中立解除制御部７６はこのＯＮ信号を受けて、警報音発生装置６６を作動し、警報音を発生するとともに、選択した変速位置に該当するランプ６７ａ又は６７ｂを点滅する（図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。また、流路選択電磁弁６５を開放位置Ｃから絞り位置Ｄに切り替え（図４のステップＳ１０５）、管路１０４の下流側を絞り付き管路６３に接続する。これにより絞り付き管路６３が選択され、その固定絞り６２により管路１００，１０１に中立解除用の制御圧力が発生する。
【００６７】
オペレータは警報音及びランプの点滅により、噛み合いクラッチ式変速機５が中立状態にあることを知り、前後進切替レバー７１をＦ位置又はＲ位置に切り替える。このとき管路１００，１０１には中立解除用の制御圧力が発生しているため、前後進切替弁３５をＦ位置又はＲ位置に切り替えると、傾転制御シリンダ１５が駆動され、油圧ポンプ１１の傾転角が増加する。これにより油圧ポンプ１１は圧油を吐出し、油圧モータ１２は低速で回転する。
【００６８】
油圧モータ１２が回転すると、油圧モータ１２に接続された入力軸２５を介して入力ギヤ２１ａ，２２ａが回転し、これに噛み合う出力ギヤ２１ｂ，２２ｂが回転し、正対していたスプライン歯の山同士がずれて噛み合い、変速動作が完了する。
【００６９】
変速動作が完了するとニュートラルスイッチ６１はＯＮ信号の出力を停止し（図４のステップ１０６）、コントローラ７０の中立解除制御部７６は警報音発生装置６６の作動を停止するとともに、切り替えた変速位置に該当するランプ６７ａ又は６７ｂを点燈する（図４のステップＳ１０７）。また、流路選択電磁弁６５を元の開放位置Ｃに戻す（図４のステップＳ１０８）。
【００７０】
また、万一、ニュートラルスイッチ６１の誤動作により、正常な変速状態でＯＮ信号が発生したとしても、コントローラ７０の中立解除制御部７６はシフトスイッチ７２のＯＮ信号を入力し、シフトスイッチ７２のＯＮ信号が入力されたときのみ制御フローに入るため、流路選択電磁弁６５と警報音発生装置６６及び表示ランプが誤動作することがなく、動作の信頼性を確保することができる。
【００７１】
以上のように本実施の形態によれば、噛み合いクラッチ式変速機５の変速動作時に、ニュートラルスイッチ６１からのＯＮ信号により、変速動作が完了していないことが検出されると、流路選択電磁弁６５を絞り位置Ｄに切り替えて、管路１００，１０１に中立解除用の制御圧力を発生し、油圧モータ１２を低速で回転して、変速動作を完了することができるので、オペレータは噛み合いクラッチ式変速機５の変速操作を容易かつ確実に行うことができる。
【００７２】
また、流路選択電磁弁６５をＨＳＴ２の制御用油圧回路３のインチングバルブ３６の下流に設けたので、オペレータがブレーキペダル３８を踏み操作して、インチングバルブ３６が開いた状態を前提として、絞り付き管路６３を機能させ、中立解除用の制御圧力を発生させることができ、オペレータは噛み合いクラッチ式変速機５の変速操作を安全に行うことができる。
【００７３】
また、中立解除制御部７６はシフトスイッチ７２が操作されたかどうかを検出し、操作された場合にのみその後の処理を実行するようにしたため、ニュートラルスイッチ６１の誤作動による流路選択電磁弁６５の切り替えが防止され、機器の信頼性が向上する。
【００７４】
本発明の第２の実施の形態を図５及び図６により説明する。
【００７５】
図５は本実施形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【００７６】
図５において、本実施の形態の変速システムはコントローラ７０Ａを有し、コントローラ７０Ａは通常制御部７５と中立解除制御部７６Ａとを有している。
【００７７】
通常制御部７５の機能は第1の実施形態のものと同じである。
中立解除制御部７６Ａは、前後進切替レバー装置７７とシフトスイッチ７２とニュートラルスイッチ６１からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、前後進切替弁３５と流路選択電磁弁６５と警報音発生装置６６及びシフト位置表示装置６７の動作を制御する。
【００７８】
図６は中立解除制御部７６Ａの処理機能を示すフローチャートである。
図６において、中立解除制御部７６Ａは、シフトスイッチ７２が操作され、ニュートラルスイッチ６１がＯＮで、警報音発生装置６６を作動させた（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）後、流路選択電磁弁６５をＯＮにする（ステップＳ１０５）前に、前後進切替レバー７１がＦ位置又はＲ位置にあるかどうかを判定し（ステップＳ２０５）、前後進切替レバー７１がＦ位置又はＲ位置にない場合には、自動的に前後進切替弁３５のＦ側を励磁し（ステップＳ２０６）、前後進切替弁３５をＦ（前進）位置に切り替える。それ以外は図４に示すフローチャートによる中立解除制御部７６の処理機能と同じである。
【００７９】
以上のように構成した本実施の形態においては、中立解除制御部７６において、シフトスイッチ７２の操作による変速操作が行われた場合に、ニュートラルスイッチ６１からのＯＮ信号により変速動作が完了していないことが検出されると、前後進切替レバー７１のレバー位置を検出し、前後進切替レバー７１がＮ位置にあるときには、自動的に前後進切替弁３５をＦ位置に切り替える（図６のステップＳ２０６）制御が行われる。これにより、制御前の前後進切替レバー７１のレバー位置にかかわらず、自動的に油圧ポンプ１１の傾転角が増加して、油圧モータ１２が回転し、変速動作が完了する。これにより、オペレータは前後進切替レバー７１の煩わしい操作を行うことなく、確実に変速操作を行うことができる。
【００８０】
本発明の第３の実施の形態を図７及び図８により説明する。
図７は本実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
図７において、本実施の形態の変速システムはコントローラ７０Ｂを有し、コントローラ７０Ｂは通常制御部７５Ａと中立解除制御部７６Ｂとを有している。
【００８１】
通常制御部７５Ａは前後進切替レバー装置７７とシフトスイッチ７２と中立解除制御部７６Ｂからの信号を入力し、所定の演算処理を行い、前後進切替弁３５と変速用電磁弁５３及びシフト位置表示装置６７の動作を制御する。
【００８２】
中立解除制御部７６Ｂは、シフトスイッチ７２及びニュートラルスイッチ６１と、ブレーキペダル３８のペダル位置を検出するペダル位置検出装置７３からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、流路選択電磁弁６５と警報音発生装置６６及びシフト位置表示装置６７の動作を制御する。また、通常制御部７５Ａにシフトスイッチ７２の操作の有効、無効に関する信号を送る。
【００８３】
図８は中立解除制御部７６Ｂの処理機能を示すフローチャートである。
図８において、中立解除制御部７６Ｂは、まず、最初にペダル位置検出手段７３からの信号によりブレーキペダル３８が踏み操作されたかどうかを判断し（ステップＳ３０１）、ブレーキペダル３８が踏み操作された場合は、シフトスイッチ７２のＯＮ信号があるかどうかを判断する処理（ステップＳ１０１）に進み、ブレーキペダル３８が踏み操作されていない場合にはシフトスイッチ７２の操作を無効にする信号を通常制御部７５Ａに送り、次の処理（ステップＳ１０１）には進まない。それ以外の処理機能は図４に示すフローチャートによる中立解除制御部７６と同じである。
【００８４】
通常制御部７５Ａはシフトスイッチ７２の操作を無効にする信号を受け取ると、シフトスイッチ７２からのＯＮ信号があっても、変速用電磁弁５３を切り替えない。
【００８５】
以上のように構成した本実施の形態においては、中立解除制御部７６において、ブレーキペダル３８が踏み操作されたかどうかを検出し、ブレーキペダル３８が踏み操作されていない場合には、シフトスイッチ７２の操作が無効となり、変速操作を不可能とし、ブレーキペダル３８を踏み操作したときのみ変速操作を可能とするので、オペレータの誤作動による走行中の噛み合いクラッチ式変速機５の切り替えが防止され、一層の安全確保と変速機の保護が可能となる。
【００８６】
本発明の第４実施形態を図９及び図１０により説明する。
図９は本実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
図９において、本実施の形態の変速システムはコントローラ７０Ｃを有し、コントローラ７０Ｃは通常制御部７５Ａと中立解除制御部７６Ｃとを有している。
【００８７】
通常制御部７５Ａの機能は第３の実施形態のものと同じである。
【００８８】
中立解除制御部７６Ｃは、前後進切替レバー装置７７とシフトスイッチ７２とニュートラルスイッチ６１とペダル位置検出装置７３からの信号を入力し、所定の演算を行い、前後進切替弁３５と流路選択電磁弁６５と警報音発生装置６６とシフト位置表示装置６７の動作を制御する。また、通常制御部７５Ａにシフトスイッチ７２の有効、無効に関する信号を送る。
【００８９】
図１０は中立解除制御部７６Ｃの処理機能を示すフローチャートである。
図１０と図６及び図８との比較から分かるように、中立解除制御部７６Ｃは図６に示すフローチャートによる中立解除制御部７６Ａの処理機能と、図８に示すフローチャートによる中立解除制御部７６Ｂの処理機能を組み合わせたものである。
【００９０】
従って本実施の形態によれば第２の実施の形態及び第３の実施の形態の両方の効果が得られる。
【００９１】
本発明の第５の実施の形態を図１１により説明する。
本実施の形態の変速システムの制御系は図９に示した第４の実施の形態のものと同じであり、便宜上、各部分に同じ符号を付して説明する。本実施の形態において、コントローラ７０Ｄは通常制御部７５Ａと中立解除制御部７６Ｄとを有している。
【００９２】
通常制御部７５Ａの機能は第３の実施の形態のものと同じである。
【００９３】
図１１は中立解除制御部７６Ｄの処理機能を示すフローチャートである。
図１１において、図１０に示すフローチャートによる中立解除制御部７６Ｃの処理機能に対する中立解除制御部７６Ｄの処理機能の動作との相違点は、ステップＳ５１０、Ｓ５１１の処理が追加された点である。つまり、シフトスイッチ７２が操作され、ニュートラルスイッチ６１がＯＮで、警報音発生装置６６が作動し、流路選択電磁弁６５がＯＮに切り替えられた（ステップＳ３０１〜Ｓ１０５）後、ニュートラルスイッチ６１のＯＮ信号の出力時間が一定時間（例えば２秒）以上経過したかどうかを検出し（ステップＳ１０６，Ｓ５１０）、当該時間が一定時間（２秒）以上経過していなければ流路選択電磁弁６５をＯＮにする処理を繰り返し（Ｓ１０５）、一定時間以上経過した場合には、流路選択電磁弁６５を開放位置Ｃに戻して、中立解除の制御を中止し、かつ変速用電磁弁５３及びシフト位置表示装置６７をシフトスイッチ７２が押される前の状態に戻す（ステップＳ５１１）。
【００９４】
シフトスイッチ７２を押して、変速用電磁弁５３を切り替え、変速動作を行わせるとき、作業機のサービスブレーキ等の影響や坂道での作業機の自重により、出力軸２６に駆動力が生じている場合は、元のギヤのスプラインからスリーブ２３が抜けない場合がある。この状態で、ニュートラルスイッチ６１がＯＮ信号を出して、中立解除制御により、油圧モータ１２が回転すると、出力軸２６に駆動力が発生し、作業機械が走行する可能性がある。
【００９５】
以上のように本実施の形態によれば、中立解除制御部７６においてニュートラルスイッチ６１の作動時間を検出し、作動時間が一定時間経過すると自動的に中立解除制御を中止し、変速用電磁弁５３及びシフト位置表示装置６７を元の状態に戻すので、変速動作でスリーブ２３がスプラインから抜けない場合の、作業機械の意図しない走行を防止し、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施形態による走行式作業機械の変速システムの油圧回路図である。
【図２】本発明による走行式作業機械の変速システムの適用例であるテレスコピックハンドラの側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの中立解除制御部で行われる処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの中立解除制御部で行われる処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの中立解除制御部で行われる処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの制御系を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの中立解除制御部で行われる処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第５の実施の形態による走行式作業機械の変速システムの中立解除制御部で行われる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１    エンジン（原動機）
２    ＨＳＴ
３    制御用油圧回路
５    噛み合いクラッチ式変速機
６    制御用油圧回路
１１    油圧ポンプ
１２    油圧モータ
１５    傾転シリンダ（傾転制御機構）
２１    低速段ギヤ列
２２    高速段ギヤ列
２３    シフトスリーブ
５４    変速ピストンシリンダ
２５    ギヤ入力軸
２６    出力軸
３１    チャージポンプ
３２    パイロットリリーフ弁
３３    固定絞り
３４    制御圧力調整弁
３５    前後進方向切替弁
３６    インチングバルブ
３８    ブレーキペダル
５１    パイロットポンプ
５２    パイロットリリーフ弁
５３    変速用電磁弁
６１    ニュートラルスイッチ（中立検出手段）
６２    絞りなし回路
６３    絞り付き回路
６４    固定絞り
６５    流路選択電磁弁（流路選択弁）
６６    警報音発生装置
６７    シフト位置表示装置
７０    コントローラ
７１    前後進切替レバー
７２    シフトスイッチ（シフト操作手段）
７３    ペダル位置検出装置
７５    通常制御部
７６    中立解除制御部
【図１】
2006105268.tif 000003
【図２】
2006105268.tif 000004
【図３】
2006105268.tif 000005
【図４】
2006105268.tif 000006
【図５】
2006105268.tif 000007
【図６】
2006105268.tif 000008
【図７】
2006105268.tif 000009
【図８】
2006105268.tif 000010
【図９】
2006105268.tif 000011
【図１０】
2006105268.tif 000012
【図１１】
2006105268.tif 000013