(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）からトルクコンバータ（３）に伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチ（２）と、前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御するコントローラ（８）とを備える作業車両において、
車両の左右の駆動輪（７，７）のいずれかの回転数を検出する回転数検出器（２１）と、
前記トルクコンバータ（３）の出力軸からデファレンシャル（６）の入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器（２２）とを備え、
前記コントローラ（８）は、前記軸回転数検出器（２２）で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪（７，７）に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器（２１）で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御し、スリップを防止することを特徴とする作業車両。
【請求項２】
エンジン（１）からトルクコンバータ（３）に伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチ（２）と、作業時に車両の駆動輪（７）を駆動するトルクが所定の値となるように前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御するコントローラ（８）とを備える作業車両において、
左右の駆動輪（７，７）のいずれかの回転数を検出する回転数検出器（２１）と、
前記トルクコンバータ（３）の出力軸からデファレンシャル（６）の入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器（２２）とを備え、
前記コントローラ（８）は、前記軸回転数検出器（２２）で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪（７，７）に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器（２１）で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御し、スリップを防止することを特徴とする作業車両。
【請求項３】
エンジン（１）からトルクコンバータ（３）に伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチ（２）と、作業時に車速が所定の値となるように前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御するコントローラ（８）とを備える作業車両において、
車両の左右の駆動輪（７，７）のいずれかの回転数を検出する回転数検出器（２１）と、
前記トルクコンバータ（３）の出力軸からデファレンシャル（６）の入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器（２２）とを備え、
前記コントローラ（８）は、前記軸回転数検出器（２２）で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪（７，７）に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器（２１）で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチ（２）の係合度を制御し、スリップを防止することを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動輪を駆動する走行動力の伝達率を可変とした作業車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、建設機械等の作業車両において、エンジンとトルクコンバータとの間に係合度を変更自在なモジュレートクラッチを介装し、トルクコンバータに伝達される走行動力を可変とする動力伝達装置が知られている。図４は、特開平１１−２３０３３４号に開示された動力伝達装置のブロック図であり、以下図４に基づいて従来技術を説明する。
【０００３】
図４において、エンジン１の動力は、モジュレートクラッチ２（従来技術ではクラッチ）と、モジュレートクラッチ２及び作業機をそれぞれ駆動する油圧ポンプ１５，１６とに分配される。モジュレートクラッチ２から出力した動力は、順次トルクコンバータ３、トランスミッション４、ドライブシャフト５へと伝達され、デファレンシャル６を介して左右の駆動輪７，７を駆動する。
【０００４】
動力伝達装置は、モジュレートクラッチ２の係合度を制御するコントローラ８（従来技術では制御器）を備え、エンジン１からトルクコンバータ３に伝達される走行動力を変更する。
ドライブシャフト５にはトルク検出器９が付設され、コントローラ８はこのトルク検出器９の出力信号に基づいて駆動輪７，７を駆動するトルクを検出する。オペレータは、トルク設定ダイヤル１３からコントローラ８に設定トルクを入力し、コントローラ８はトルクがこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する。
作業車両の車体１０には車速検出器１１が設けられ、コントローラ８はこの車速検出器１１の出力信号に基づいて車速を検出する。オペレータは、車速設定ダイヤル１４からコントローラ８に設定車速を入力し、コントローラ８は車速がこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する。
【０００５】
オペレータは、過去の作業経験や知識に基づいて、作業状況や路面の状態からどのような走行動力が最適であるかを判断する。そして、上述したトルク設定ダイヤル１３や車速設定ダイヤル１４等を使用してモジュレートクラッチ２の係合度を変更し、作業車両のスリップを防止したり、作業車両の速度を抑えて作業効率を向上させたりしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には次に述べるような問題がある。
【０００７】
従来技術においては、オペレータが車両がスリップ状態にあるか否かを判断し、手動でモジュレートクラッチ２の係合度を設定して作業車両の走行動力を制御している。そのため、オペレータの伎倆が未熟でこの設定を誤ったような場合や、予期しない事態が起きた場合には、従来技術のみでは車両のスリップを確実に抑止できない場合がある。
【０００８】
例えば、トルクや車速の設定を高くし過ぎて走行動力が強くなり、駆動輪７，７を駆動するトルクが強くなり過ぎて作業車両がスリップしてしまうといった問題が生じる。
また作業現場において、雨や車輪による抉れ等によって局所的に土質が軟弱になっているような場所に作業車両が踏み込んだ場合、急激に駆動輪７，７のグリップ力が変化するために、上記のような制御のみではスリップを抑止することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、作業車両のスリップを確実に防止する動力伝達装置を備えた作業車両を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る作業車両は、エンジンからトルクコンバータに伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチと、前記モジュレートクラッチの係合度を制御するコントローラとを備える作業車両において、車両の左右の駆動輪のいずれかの回転数を検出する回転数検出器と、前記トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器とを備え、前記コントローラは、前記軸回転数検出器で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチの係合度を制御し、スリップを防止している。
【００１１】
これによれば、トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、換算した回転数と左右の駆動輪のいずれかの回転数との差に基づいて車輪のスリップの兆候を検知し、これに伴って、モジュレートクラッチの係合度を制御してスリップを抑止している。従って、コントローラがスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチの係合度を弱めるので、スリップが起きにくい。そして、譬えオペレータがモジュレートクラッチの操作を誤ったり、予期しない土質の弱い場所に作業車両が踏み込んだりしてスリップが起きたとしても、即座にコントローラがモジュレートクラッチの係合度を弱めるので、確実にスリップを抑止することができる。従って、作業が良好に行われて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００１２】
また、作業車両は、エンジンからトルクコンバータに伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチと、作業時に車両の駆動輪を駆動するトルクが所定の値となるように前記モジュレートクラッチの係合度を制御するコントローラとを備える作業車両において、左右の駆動輪のいずれかの回転数を検出する回転数検出器と、前記トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器とを備え、前記コントローラは、前記軸回転数検出器で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチの係合度を制御し、スリップを防止している。
【００１３】
これによれば、トルクが所定の値の値となるような制御を行い、かつ、トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、換算した回転数と左右の駆動輪のいずれかの回転数との差に基づいて車輪のスリップの兆候を検知してモジュレートクラッチの係合度を制御し、スリップを抑止している。これにより、予めスリップが起きにくいようにトルクを制御しているのに加え、譬えオペレータがトルクの設定を誤ったり、作業車両が軟弱な土質の場所に踏み込んだりしてスリップが起きた場合にも、コントローラがスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチの係合度を制御する。従って、スリップを確実に抑止できるので、作業が良好に行われて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００１４】
また、作業車両は、エンジンからトルクコンバータに伝達する走行動力を変更自在とするモジュレートクラッチと、作業時に車速が所定の値となるように前記モジュレートクラッチの係合度を制御するコントローラとを備える作業車両において、車両の左右の駆動輪のいずれかの回転数を検出する回転数検出器と、前記トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を検出する軸回転数検出器とを備え、前記コントローラは、前記軸回転数検出器で検出された回転軸回転数を前記左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、前記換算した回転数と前記回転数検出器で検出された回転数との差に基づき、車輪のスリップの兆候を検知して前記モジュレートクラッチの係合度を制御し、スリップを防止している。
【００１５】
これによれば、速度が所定の値の値となるような制御を行い、かつ、トルクコンバータの出力軸からデファレンシャルの入力軸に至るいずれかの回転軸の回転数を左右の駆動輪に伝わる際の回転数に換算し、換算した回転数と左右の駆動輪のいずれかの回転数との差に基づいて車輪のスリップの兆候を検知して、モジュレートクラッチの係合度を制御してスリップを抑止している。これにより、速度が所定の値となっているので、掘削等の作業時に作業車両が大きく進み過ぎてしまうようなことがなく、作業を効率的に行うことが可能である。そして、スリップが起き始めたとしても、コントローラがスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチの係合度を制御するので、スリップを確実に抑止できる。従って、作業が良好に行われて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００１６】
また、本発明の作業車両は、左右の駆動輪の回転数差に基づいてスリップの兆候を検知するのに比較して、より正確なスリップ検知が可能である。そして、このスリップ検知に基づいて、モジュレートクラッチの係合度を制御し、スリップを防止しているので、確実にスリップの防止が可能となっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明による実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態において、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１８】
図１は、第１実施形態による動力伝達装置のブロック図である。図１においてエンジン１の動力は、モジュレートクラッチ２と、モジュレートクラッチ２及び作業機２０をそれぞれ駆動する油圧ポンプ１５，１６とに分配される。モジュレートクラッチ２から出力した動力は、順次トルクコンバータ３、トランスミッション４、ドライブシャフト５へと伝達され、デファレンシャル６を介して駆動輪７，７を駆動する。
また、油圧ポンプ１５からはモジュレートクラッチ２を駆動するクラッチ圧を送る油圧配管１７が、モジュレートクラッチ２に接続している。油圧配管１７の途中には、クラッチ圧の最大油圧を設定するリリーフ弁１８と、入力した電流に基づいてクラッチ圧を制御する比例電磁弁１９とが接続されている。比例電磁弁１９はコントローラ８に電気的に接続され、コントローラ８から入力する電流に基づいてクラッチ圧を制御し、モジュレートクラッチ２の係合度を変更する。
尚、このようなモジュレートクラッチ２は、係合度を変更して半クラッチ状態で使用されることを前提としているので、通常のトランスミッションのギアを変更するためのクラッチよりも、摩擦に強い材質で構成されている。
【００１９】
左右の駆動輪７，７には、それぞれの回転数を計測する回転数検出器２１，２１が付設されている。回転数検出器２１，２１はコントローラ８に電気的に接続され、左右の駆動輪７，７の回転数をそれぞれ検出して、コントローラ８に入力している。
ドライブシャフト５にはトルク検出器９が付設され、駆動輪７，７を駆動するトルクを検出してコントローラ８に入力する。また、作業車両の車体１０には車速検出器１１が設けられ、作業車両の車速を検出してコントローラ８に入力する。
また、オペレータの足元には、左ブレーキペダルと兼用されるモジュレートペダル１２が設置されている。オペレータがこのモジュレートペダル１２を踏まないときはモジュレートクラッチ２は係合状態にあり、これを踏み込むとモジュレートクラッチ２が完全に切り離されて、同時に車輪のブレーキも作動するようになっている。
【００２０】
次に、ホイールローダで積込作業を行なう場合を例にとって、本発明の作用を説明する。
オペレータは、これを操作して、モジュレートクラッチ２を断続させながら作業を行なう。例えば、掘削時やバケットを上昇させる際には、モジュレートペダル１２を踏み込んでモジュレートクラッチ２を切断し、エンジン１の動力が作業機２０に大きく分配されるようにする。また、バケットに積み込んだ積込物をトラック等に運搬する際には、モジュレートクラッチ２を係合させて直結にし、エンジン１の動力が駆動輪７，７に大きく分配されるようにする。
【００２１】
また、オペレータは、駆動輪７，７を駆動するトルクを所定値に設定して作業を行なうことが可能である。その場合には、トルク設定ダイヤル１３からコントローラ８に設定トルクを入力する。コントローラ８は、図示しないスイッチによってトルク設定ダイヤル１３の指令が有効であるか否かを判断し、有効である場合には、トルク検出器９からの入力信号に基づき、トルクがこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する。
また、オペレータは、車速を所定値に設定して作業を行なうことが可能である。その場合には、車速設定ダイヤル１４からコントローラ８に設定車速を入力する。コントローラ８は、図示しないスイッチによって車速設定ダイヤル１４の指令が有効であるか否かを判断し、有効である場合には、車速検出器１１からの入力信号に基づき、車速がこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する。
【００２２】
そして、コントローラ８は回転数検出器２１，２１からの入力信号に基づいて左右の駆動輪７，７の回転数差ΔＮを算出し、車両がスリップしそうか否かを判断する。そして、スリップが起きそうな際、或いは起きてしまった際には、モジュレートクラッチ２の係合度を弱めて走行動力を小さくし、車輪のスリップを抑止するようにしている。
図２に、スリップの抑止を行なうための手順の一例を、フローチャートで示す。なお、以下、フローチャートでは各ステップ番号にＳを付して表す。
【００２３】
作業開始後、コントローラ８は常に、前記回転数検出器２１，２１の検出信号を演算し、左右の駆動輪７，７の回転数差ΔＮを算出している（Ｓ１）。
そして、この回転数差ΔＮが第１の閾値ΔＮ１以上になったか否かを判断し（Ｓ２）、回転数差ΔＮが第１の第１の閾値ΔＮ１未満であればスリップが発生していないと判断してＳ１に戻る。
また、Ｓ２において、回転数差ΔＮが所定の値ΔＮ１以上であれば、コントローラ８はスリップが発生したと判断し、比例電磁弁１９に信号を出力して、モジュレートクラッチ２の係合度を現在の係合度から所定の割合だけ弱める（Ｓ３）。
そして、改めて左右の駆動輪７，７の回転数差ΔＮを算出し（Ｓ４）、この回転数差ΔＮを第２の閾値ΔＮ２と比較する（Ｓ５）。
Ｓ５において、回転数差ΔＮが第２の閾値ΔＮ２以上であれば、まだスリップが継続していると判断してＳ３に戻り、係合度をさらに弱める。また、Ｓ５で回転数差ΔＮが第２の閾値ΔＮ２未満であれば、駆動車輪７，７のグリップが回復してスリップが抑止されたと判断し、モジュレートクラッチ２の係合度を強めて（Ｓ６）、Ｓ１に戻る。
【００２４】
以上説明したように第１実施形態によれば、左右の駆動輪７，７の回転数差ΔＮに基づいて車輪のスリップの兆候を検知し、モジュレートクラッチ２の係合度を制御してスリップを抑止している。
これにより、コントローラ８がスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチ２の係合度を弱めるので、スリップが起きにくい。そして、譬えオペレータがモジュレートクラッチ２の操作を誤ったりしてスリップが起きたとしても、即座にモジュレートクラッチ２の係合度を弱めて、スリップを抑止することができる。従って、作業が良好に行なわれて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００２５】
また、オペレータがトルク設定ダイヤル１３によってトルクを設定し、コントローラ８はトルクがこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する作業車両において、車輪のスリップの兆候を検知してモジュレートクラッチ２の係合度を制御し、スリップを抑止している。
これにより、予めトルクを制御しているのでスリップが起きにくいのに加えて、コントローラ８がスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチ２の係合度を制御しているので、トルク制御のみの場合に比べて、スリップがより確実に防止される。従って、作業が良好に行なわれて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００２６】
また、オペレータが車速設定ダイヤル１４によって車速を設定し、コントローラ８は車速がこの設定値となるようにモジュレートクラッチ２の係合度を制御する作業車両において、車輪のスリップの兆候を検知してモジュレートクラッチ２の係合度を制御し、スリップを抑止している。
これにより、速度が所定の値となっているので、掘削等の作業時に作業車両が大きく進み過ぎてしまうようなことがなく、作業を効率的に行なうことが可能である。しかも、コントローラ８がスリップの兆候を検知して自動的にモジュレートクラッチ２の係合度を制御するので、スリップを確実に防止できる。従って、作業が良好に行なわれて作業効率が向上すると共に、車輪の寿命も長くなる。
【００２７】
また、上記フローチャートにおいて、Ｓ３でクラッチの係合度を現在の係合度から所定の割合だけ弱めるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、スリップが起きたと判断したときは、現在の係合度に関わりなく、所定の係合度にしてもよいし、現在の回転数差ΔＮに基づいて弱める度合いを変更するようにしてもよい。
【００２８】
次に、第２実施形態について説明する。
図３は、第２実施形態による動力伝達装置のブロック図である。図３において、デファレンシャル６と左右の駆動輪７，７との間は、左右の車軸２３，２３によって連結されている。左又は右の車軸２３には、駆動輪７の回転数を計測する回転数検出器２１が付設されている。
また、トランスミッション４には、ドライブシャフト５の回転数を計測するミッション回転数検出器２２が付設されている。回転数検出器２１及びミッション回転数検出器２２は、コントローラ８に電気的に接続され、左右の駆動輪７及びドライブシャフト５の回転数をそれぞれ検出して、コントローラ８に入力している。
【００２９】
コントローラ８は、回転数検出器２１及びミッション回転数検出器２２からの入力信号に基づいて、駆動輪７の回転数と、ドライブシャフト５の回転数を算出する。そしてドライブシャフト５の回転数に、デファレンシャル６等のギア比に基づく所定の係数をかけ、ドライブシャフト５の回転数が駆動輪７に伝わる際の換算回転数に換算する。そして、この換算回転数と、駆動輪７の回転数の測定値との差である換算回転数差を算出する。車両がスリップしない場合には、この換算回転数差はほぼ０となり、換算回転数差が大きくなるほど、スリップしている可能性が高くなる。
スリップの判断は、図２に示したフローチャートと同様であり、Ｓ１，Ｓ２において、回転数差ΔＮの代わりに、換算回転数差が所定の値より大きければ、スリップしそうであると判定している。そして、スリップが起きそうな際、或いは起きてしまった際には、第１実施形態と同様にモジュレートクラッチ２の係合度を弱めて走行動力を小さくし、車輪のスリップを抑止する。
【００３０】
以上説明したように第２実施形態によれば、左右いずれかの駆動輪７の回転数と、ドライブシャフト５の回転数から算出した換算回転数との換算回転数差を算出し、換算回転数差に基づいて車両がスリップしそうか否かを判断している。左右の駆動輪７，７の回転数は互いに車両の走行条件による変動が大きく、その回転数差ΔＮに基づいてはスリップの検知が困難になることもある。これに対し、換算回転数の変動は小さいため、片側の駆動輪７の回転数との差を取ることで、より正確にスリップを判断することが可能である。
従って、このような正確なスリップの判断に基づいて、モジュレートクラッチ２の係合度を調整するので、よりスリップが起きにくくなる。従って、作業が良好に行なわれて作業効率が向上する。
尚、上記説明では、ドライブシャフト５の回転数を例に取って説明したが、これに限られるものではなく、トルクコンバータ３の出力軸とデファレンシャル６の入力軸との間の、いずれかの回転軸の回転数であればよい。このときには、換算回転数を算出するための係数を必要に応じて変えて、換算を行なうようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における動力伝達装置のブロック図。
【図２】スリップの抑止を行なうための手順の一例を示すフローチャート。
【図３】第２実施形態における動力伝達装置のブロック図。
【図４】従来技術における動力伝達装置のブロック図。
【符号の説明】
１：エンジン、２：モジュレートクラッチ、３：トルクコンバータ、４：トランスミッション、５：ドライブシャフト、６：デファレンシャル、７：駆動輪、８：コントローラ、９：トルク検出器、１０：車体、１１：車速検出器、１２：モジュレートペダル、１３：トルク設定ダイヤル、１４：車速設定ダイヤル、１５：油圧ポンプ、１６：油圧ポンプ、１７：油圧配管、１８：リリーフ弁、１９：比例電磁弁、２０：作業機、２１：回転数検出器、２２：ミッション回転数検出器、２３：車軸。
【図１】
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【図２】
0004357099.tif 000003
【図３】
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【図４】
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