JPH09196142A - マシンの駆動列の電気油圧制御装置 - Google Patents

マシンの駆動列の電気油圧制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン、トランスミッション、トルクコン
バータおよびインペラクラッチを含むマシンの駆動列の
電気油圧式制御装置に関する。 【解決手段】 手動式インペラクラッチペダルは、イン
ペラクラッチペダルの位置に応答してインペラクラッチ
ペダル信号を発信する。インペラクラッチ電気油圧式バ
ルブはインペラクラッチに流体の流れを与え、インペラ
クラッチの係合または係合の解除を制御する。インペラ
クラッチペダル位置に応答するインペラクラッチ圧力曲
線がメモリ内に記録される。回転位置スイッチは、リム
プルの所望の減少を表す所望のリムプル設定値を選択し
て所望のリムプル信号を発信する。電子コントローラが
このリムプル信号を受信しインプラクラッチ圧力曲線を
変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にマシンを制御
的に作動させて動力伝達系統のトルクを減少させる電気
油圧式制御装置に関する。より詳細には、本発明はトル
クコンバータのインペラクラッチの圧力を選択的に制御
して動力伝達系統のトルクを減少させる電気油圧式制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンを高アイドルで作動中させなが
ら、マシンの動力伝達系統のトルク制御を行うことが好
ましい。ホイールローダ式のマシンにおいてそのような
制御を行なうことにより、材料を補足するための油圧作
業具に全動力を与えながら、オペレータは、マシンを積
み重ねられた材料に向けて“インチング”させることが
できる。動力伝達系統のトルク制御は、さらにホイール
のスリップを減少させるのに有効なリムプル（ｒｉｍｐ
ｕｌｌ）を減少させる。マシンをインチングさせる従来
の１態様において、トランスミッションをギア連結状態
とし、フットペダルを用いてブレーキを調整する。これ
は、オペレータの相当な努力を必要とすること、また常
用ブレーキが比較的早く摩耗することのために好ましく
ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】マシンにインチングの
能力を与える別の従来の方法において、インペラクラッ
チをマシンのエンジンとトランスミッションの間に接続
する。一般的に、インペラクラッチはオペレータのペダ
ルによって作動される。オペレータのペダルはインペラ
クラッチを係合したりまたは係合を解除したりするよう
に作動し、これにより、駆動列によって伝達される動力
が変化し、マシンの速度が落ちてホイールのスリップが
減少することになる。しかしながら、マシンをオペレー
タのペダルに比例する速度に維持することは、駆動列に
かかるトルクの変化のために困難である。本発明は上述
の問題の１つか２つ以上を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様におい
て、マシンの駆動列の電気油圧式制御装置を開示する。
手で作動されるインペラクラッチペダルは、インペラク
ラッチペダルの位置に応答してインペラクラッチペダル
信号を発信する。インペラクラッチ電気油圧バルブは流
体をインペラクラッチに流し、インペラクラッチを制御
的に係合したり係合を解除したりする。インペラクラッ
チペダルの位置に応答するインペラクラッチ圧力曲線が
メモリ内に記憶される。回転式位置スイッチは、リムプ
ルの所望の減少を表す所望のリムプル設定値を選択し、
所望のリムプル信号を発信する。電子コントローラは所
望のリムプル信号を受信し、インペラクラッチ圧力曲線
を変更する。この後、電子コントローラがインペラクラ
ッチペダル信号を受信して、電気油圧バルブを制御的に
作動させて、インペラクラッチ圧力曲線によって定めら
れた所望のインペラクラッチ圧力を作り出す。
【０００５】
【実施例】本発明は、ホイールローダのような土壌作業
用マシン１００の動力伝達系統のトルクを制御すること
に関する。マシンの動力、すなわち駆動列１０２が図１
に示されている。駆動列は、流体式トルクコンバータ１
０６に接続されているシャフト１０５を有するエンジン
１０４を含む。トルクコンバータは、回転ハウジング１
０７、インペラ要素１０８、リアクター要素１１０、お
よび中央に配置されている出力シャフト１１３に接続さ
れているタービン要素１１２を含む。出力シャフトは入
力を多段式トランスミッション１１４に与える。このト
ランスミッション１１４は、一対のディスクタイプの方
向性クラッチあるいはブレーキと複数のディスクタイプ
の速度クラッチあるいはブレーキの作動によって、複数
の組のプラネタリギアのうち協働するものと選択的に係
合される、複数の相互接続されたプラネタリギアを有す
るのが好ましい。トランスミッションの出力は、マシン
のドライブホイールに接続されている動力伝達系統１２
８を回転させる。
【０００６】駆動列は、ディスクタイプの入力クラッ
チ、すなわちエンジン１０４とトルクコンバータ１０６
との間に配置されており回転するハウジングをインペラ
要素に制御的に結合させるインペラクラッチ１１６と、
トルクコンバータを有効にバイパスするよう直結させる
ために、回転するハウジングをタービン要素および出力
シャフトとに選択的に結合するためのディスクタイプの
ロックアップクラッチ１１８と、を含むのが好ましい。
電気油圧式クラッチバルブ１２０はインペラクラッチを
作動させるように流体流れを供給し、電気油圧ロックア
ップクラッチバルブ１２２はロックアップクラッチを作
動させるように流体流れを供給する。電気油圧制御装置
１２４が駆動列の作動を制御するために設けられてい
る。制御装置は、内部マイクロプロセッサを含む電気制
御モジュール１２６を含む。マイクロプロセッサとは、
マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、集積回路
およびプラグラム可能なものを含むことを意味する。電
子制御モジュールは、複数のセンサーとスイッチからの
入力信号をマイクロプロセッサによって読み取り可能な
形態に変換するのに十分な電子回路と、複数のソレノイ
ドを駆動し、制御モジュールによって発生した信号に従
ってトランスミッション１１４、インペラクラッチ１１
６、およびロックアップクラッチ１１８を作動させるの
に十分な動力を作り出すための電気回路と、を含む。マ
イクロプロセッサは１つか２つ以上の手で選択された作
動信号と、自動的に発生した複数の作動信号とを受け取
るために所定のロジックルールでプログラムされる。
【０００７】温度センサー１４６が、トルクコンバータ
の温度を検出するのに設けられている。従って、温度セ
ンサーは、トルクコンバータの温度を表す温度信号を電
子制御モジュールに送る。電気油圧制御装置１２４は、
トランスミッションの作動を選択的に制御するオペレー
タ制御ハンドル１３４を含む。制御ハンドルは、トラン
スミッション制御信号を、所望のギア比またはマシンの
方向を表す制御モジュールに発信する。オペレータイン
ペラクラッチペダル１３６は、インペラクラッチの係合
の度合を選択的に制御するために設けられている。イン
ペラクラッチペダルは、横方向に向いたピボットピンの
まわりを回転可能である。ペダルが上昇位置から中間の
位置まで押下げられると、エンジンからインペラ要素１
０８にトルクを伝達するためのインペラクラッチ１１６
の能力は比例的に減少する。インペラクラッチペダルが
押下げられると、インペラクラッチペダルはペダル位置
に比例してインペラクラッチペダル信号を電子制御モジ
ュールに送る。
【０００８】油圧バルブ１４０と前後の組になったブレ
ーキ１４２、１４４とを含む常用ブレーキ機構１３８を
作動させるブレーキペダル（図示せず）の作動に応答し
てマシンのブレーキングが起きる。または、マシンのブ
レーキングは、インペラクラッチが所定の位置を越えて
押下げられることにより開始されてもよい。ブレーキバ
ルブ１４０は機械的にまたは電子的に作動されてもよ
い。このように、ブレーキペダルとインペラクラッチペ
ダルは、手でまたは電子的にブレーキバルブを作動させ
ればよい。以下の記載において、機械的に作動されるブ
レーキバルブを同じように用いてもよいことは本分野の
当業者であれば明白であるが、本発明では電子的に作動
されるブレーキバルブに関して記載する。最後に、アク
セルペダル（図示せず）がエンジンの速度を制御するの
に設けられていればよい。
【０００９】インペラクラッチペダルを押下げ、開いた
ループの動力伝達系統トルク制御を行うことに応答して
インペラクラッチを変更することも知られている。さら
に、インペラクラッチペダル位置に応答して、常用ブレ
ーキを調整することも知られている。例えば、最大圧力
のパーセンテージとしてのインペラクラッチ圧力と、最
大のパーセンテージとしてのブレーキ圧力を表す図２の
グラフを参照する。インペラクラッチ圧力とブレーキ圧
力はインペラクラッチペダルの押下げの関数である。例
えば、完全に上昇した４５度の第１の位置から中間の３
３度の第２の位置にペダルが押下げられると、電子制御
ジュールはインペラクラッチ圧力を比例的に調整する。
さらに、ペダルの押下げによって３３度の第２の位置を
越える位置になり、徐々に常用ブレーキの作動を行い完
全に押下げられた２５度の第３の位置になる。このよう
に、この従来の制御は、インペラクラッチとブレーキの
作動との間で所定量だけ重なり合い、動力伝達系統のト
ルクを制御する。このようなシステムの１つが米国特許
第５、０４０、６４８号に開示されている。本発明は、
この先行技術を引用し、この特許明細書の記述を本明細
書の記述の一部とする。
【００１０】本発明は、オペレータが、インペラクラッ
チの圧力の曲線を変更して最大許容可能なインペラクラ
ッチ圧力を減少させることができるようにする。これに
より動力伝達系統のトルクすなわちリムプルの改良され
た制御性をオペレータに与えることになる。リムプル
は、マシンが作り出すことのできる牽引力である。一般
的にマシンが第１のギアで動くことに応答してのみ、最
大許容可能なインペラクラッチの圧力が減少する。図３
を参照すると、オペレータの制御パネルのブロック線図
が示されている。４位置回転スイッチ２０５は４つのリ
ムプルの減少される設定値のうち１つを選択するように
設けられている。各リムプルの設定値は、減少した動力
伝達系統のトルクすなわちリムプルに対応する。例え
ば、設定１は最大リムプルの８０パーセントに対応し、
設定２は最大リムプルの７５パーセントに対応し、設定
３は最大リムプルの７０パーセントに対応し、さらに設
定４は最大リムプルの６５パーセントに対応する。２位
置ロッカースイッチ２１０は１００パーセントの最大リ
ムプル、またはスイッチ２０５により示されるリムプル
の減少した設定値のいずれかを選択するように設けられ
ている。電子制御は、スイッチ位置を表しスイッチ位置
に基づいた信号を受け取り、インペラクラッチ圧力曲線
を変更する。本分野の当業者であれば、４位置の回転ス
イッチは複数の別個の設定値で選択可能であるか、また
は２つの別個の設定値の間で無限に選択可能であればよ
いことがわかるであろう。
【００１１】インペラクラッチ圧力の曲線は、図２に示
したマスターインペラクラッチ圧力曲線から図４に示し
た変更されたインペラクラッチ圧力曲線に変更される。
位置スイッチ２０５の設定に従って、電子制御は、マス
ターインペラクラッチ圧力曲線における最大許容可能な
圧力を、動力伝達系統のトルクすなわちリムプルの所望
の減少に相当する、減少した最大許容可能な圧力に変更
する。本発明は、マスターインペラクラッチ圧力曲線を
変更することに関連して記載してきたが、本分野の当業
者であれば、複数のインペラクラッチ圧力曲線を用いて
もよいことがわかる。例えば、各インペラの設定値は、
それぞれが最大許容可能なインペラクラッチ圧力に対応
する複数のインペラクラッチ圧力曲線の１つに対応すれ
ばよい。オペレータが、最大リムプルの７０％の所望の
リムプルに相当する３のリムプル設定値を選択すると想
定する。電子制御は、リムプル設定値３を表す所望のリ
ムプル信号を受取り、これに対応して減少される最大許
容可能なインペラクラッチ圧力を求める。電子コントロ
ーラは、最初に最大リムプルの７０パーセントになるペ
ダルの位置を求める。この場合、最大リムプルの７０パ
ーセントは、３０パーセントのペダルの押下げすなわち
４０度のペダル位置に相当する。次いで、マスターイン
ペラクラッチ圧力曲線から、対応するインペラクラッチ
圧力が求められる、例えば４０度のペダル位置は最大ク
ラッチ圧力の４５パーセントのインペラクラッチ圧力に
相当する。最大クラッチ圧力の４５パーセントのインペ
ラクラッチ圧力は減少される最大許容可能なインペラク
ラッチ圧力になる。次いで、電子コントローラは、最大
許容可能なインペラクラッチ圧力が最大クラッチ圧力の
４５パーセントに等しい状態で、インペラクラッチ曲線
を変更する。
【００１２】変更されたすなわち修正されたインペラク
ラッチ圧力曲線が図４に示されている。完全に上昇した
第１の位置に相当するインペラクラッチ圧力が、例えば
最大許容可能なインペラクラッチ圧力の４５パーセント
である、減少された最大許容可能なクラッチ圧力に等し
い。ペダルの運動不能領域が存在せず、オペレータが選
択するリムプルすなわち圧力範囲内において、オペレー
タがペダル運動の全てを利用できるのが有効である。ト
ルクコンバータの温度が最大許容可能な温度を越えるこ
とに応答して、１００パーセントの最大リムプルに再び
戻ることが好ましい。このように、温度信号の大きさが
所定の値より大きいことに応答して、電子制御は、最大
許容可能なインペラクラッチ圧力をマスターインペラク
ラッチ圧力曲線に対応する圧力に変える。従って、トル
クコンバータとトランスミッションは、インペラクラッ
チがスリップすることによるオーバヒートから保護され
ることになる。
【００１３】インペラクラッチとブレーキ圧力曲線が電
子コントローラに備わっているソフトウェア内の３次元
のルックアップ表に記録される。例えば、ルックアップ
表は複数のインペラクラッチと、複数のペダル位置に対
応するブレーキ圧力値を記憶する。同様に、減少リムプ
ル設定値とこれに対応する減少した最大許容可能なイン
ペラクラッチ圧力は、電子コントローラにあるソフトウ
ェア内に記憶される。機械的に作動されるブレーキバル
ブが用いられる場合には、いかなるブレーキ圧力曲線も
記憶されない。オペレータに融通性を持たせるために、
本発明は減少リムプルの設定値を変更させることができ
る。例えば、図３をもう一度参照すると、器具パネル２
１５が示されている。器具パネルは１組のアナログゲー
ジ２２０、１組のディジタルゲージ２２５、キーパッド
２３０およびリムプル表示ランプ２３５を含む。ランプ
は減少したリムプルが“有効”であることをオペレータ
に示すのに用いられた。キーバッド２３０を介して適当
なモードを選択することによって、ディジタルゲージは
スイッチ２０５のスイッチ位置を表示し、これに対応す
る減少リムプル設定値を表示する。キーパッド２３０を
介して別のモードに入ることによって、あるいは整備工
具のような外部装置を用いることによって、オペレータ
はインペラクラッチペダルを操作して各スイッチの減少
リムプル設定値を変えることができる。これによって、
オペレータは、マシンの作動状態に従って減少されるリ
ムプル設定値を得ることができる。
【００１４】このように、本発明は上述の好ましい実施
例を参照して詳細に図示し記載してきたが、本分野の当
業者であれば、様々な別の実施例を本発明の精神と範囲
から逸脱することがなく考え出すことができるであろ
う。図に関する操作において、本発明は、エンジンが高
アイドルで作動中にマシンの動力伝達系統のトルク制御
を行うことができる。これにより、全動力を油圧作業具
に与えながら、オペレータはマシンをインチングするこ
とができ、動力伝達系統のトルクを減少できる。従っ
て、リムプルが減少され、ホイールのスリップを小さく
する。このために、電気油圧制御装置は、インペラクラ
ッチペダルの位置に応答して、インペラクラッチ圧力に
よって定められた圧力レベルにまでインペラクラッチ圧
力を制御し動力伝達系統のトルクを減少させる。オペレ
ータが動力伝達系統のトルクをより制御できるように、
本発明はインペラクラッチ圧力曲線を変更し、所望のイ
ンペラクラッチ圧力レベル間で改良されたペダル調節を
行うことになる。さらに、本発明は、リムプルスイッチ
を操作することによってオペレータが設定することので
きる特定のリムプル設定値によって所望のリムプルに何
回でも戻ることができる大きな自由度をオペレータに与
える。
【００１５】本発明の別の態様、目的および利点は図
面、発明の開示および請求の範囲を参照することによっ
て得ることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】マシンの動力列制御システムのブロック線図で
ある。
【図２】インペラクラッチ圧力およびブレーキ圧力曲線
を表すグラフ図である。
【図３】マシンの制御パネルのブロック線図である。
【図４】変更されたインペラクラッチの圧力曲線を表す
グラフ図である。
【符号】
１００ 作業用マシン １０２ 駆動列 １０４ エンジン １０６ トルクコンバータ １０７ ハウジング １０８ インペラ要素 １１０ リアクタ要素 １１２ タービン要素 １１６ インペラクラッチ １２４ 電気油圧制御装置 １３６ インペラクラッチペダル １３８ 常用ブレーキ １４０ 油圧式ブレーキバルブ １４２、１４４ ブレーキ ２０５ 位置回転式スイッチ ２１５ パネル ２２０ アナログゲージ ２３０ キーバッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン ヴィー クリステンセン アメリカ合衆国 イリノイ州 61603 ピ オーリア ノース メリーランド 2311 (72)発明者 ミッチェル ジェイ マックゴーワン アメリカ合衆国 イリノイ州 61535 グ ローヴランド ヴァリー ヴィュー コー ト ５ (72)発明者 トーマス エル グリル アメリカ合衆国 イリノイ州 61341 マ ーセイルズ イースト 2375 ロード 3395

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、トランスミッションと、ト
    ルクコンバータと、 前記エンジンおよびトルクコンバータとの間に接続され
    ているインペラクラッチと、を含むマシンの駆動列の電
    気油圧制御装置において、 インペラクラッチペダル信号を位置に応答して作り出
    す、手動式インペラクラッチペダルと、 インペラクラッチを制御的に係合したり係合を解除する
    ように前記インペラクラッチに流体流れを与えるインペ
    ラクラッチ電気油圧式バルブと、 前記インペラクラッチペダルの位置に応答するインペラ
    クラッチ圧力曲線を記憶するためのメモリ手段と、 リムプル（ｒｉｍｐｕｌｌ）の所望の減少を表す所望の
    リムプル設定値を選択し、所望のリムプル信号を作り出
    すオペレータが選択可能な手段と、 前記所望のリムプル信号を受信し、前記インペラクラッ
    チ圧力曲線を変更する手段と、 前記インペラクラッチペダル信号を受信し、前記電気油
    圧式バルブを制御的に作動して、前記インペラクラッチ
    圧力曲線によって定められた所望のインペラクラッチ圧
    力を作り出す手段と、 を備える電気油圧制御装置。
  2. 【請求項２】 前記オペレータが選択可能な手段は、回
    転式位置スイッチを含むことを特徴とする請求項１に記
    載の電気油圧制御装置。
  3. 【請求項３】 前記所望のリムプル設定値はオペレータ
    によって変更可能であることを特徴とする請求項２に記
    載の電気油圧制御装置。
  4. 【請求項４】 前記トルクコンバータの温度を検出し、
    該トルクコンバータの温度を表す温度信号を発信する温
    度センサーを含むことを特徴とする請求項３に記載の電
    気油圧制御装置。
  5. 【請求項５】 前記温度信号を受信し、該温度信号が所
    定の値よりも大きいことに応答して、前記最初のインペ
    ラクラッチ圧力曲線を選択する手段を含むことを特徴と
    する請求項４に記載の電気油圧制御装置。
  6. 【請求項６】 １組のブレーキと、該１組のブレーキを
    制御的に係合したり係合を解除するように前記１組のブ
    レーキに流体流れを与える油圧バルブとを含むことを特
    徴とする請求項５に記載の電気油圧制御装置。
  7. 【請求項７】 前記ペダルが第１の位置から第２の位置
    まで押下げられることに応答して、前記インペラクラッ
    チペダル位置に比例して前記インペラクラッチ圧力を調
    整し、前記ペダルが第２の位置から第３の位置まで押下
    げられることに応答して前記インペラクラッチペダルの
    位置に比例してブレーキ圧力を調整する手段を含むこと
    を特徴とする請求項６に記載の電気油圧制御装置。
  8. 【請求項８】 前記メモリ手段は、前記インペラクラッ
    チペダル位置に応答するブレーキ圧力曲線を記憶し、前
    記制御手段は、前記ブレーキ油圧バルブを選択的に制御
    して、前記ブレーキ圧力曲線に応答して所望のブレーキ
    圧力を作り出すことを特徴とする請求項７に記載の電気
    油圧制御装置。
  9. 【請求項９】 エンジンと、トルクコンバータと、前記
    エンジンとトルクコンバータとの間に接続されたインペ
    ラクラッチと、インペラクラッチペダルと、を含むマシ
    ンの駆動列のトルクを制御する方法において、 インペラクラッチペダルの位置に応答してインペラクラ
    ッチペダル信号を発信し、 それぞれが最大許容可能なインペラクラッチ圧力に対応
    する複数の所望のリムプル設定値を記憶し、 所望のリムプル設定値を選択して所望のリムプル信号を
    発信し、 該所望のリムプル信号および前記インペラクラッチペダ
    ル信号を受信し、前記所望のリムプル設定値によって定
    められた前記最大許容可能なインペラクラッチ圧力以下
    の、前記インペラクラッチペダル位置に応答する所望の
    インペラクラッチ圧力を作り出す、 段階からなる方法。
  10. 【請求項１０】前記所望のリムプル設定値を変更する段
    階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記インペラクラッチペダル信号に応答
    するインペラクラッチ圧力曲線を記憶し、 前記所望のリムプル信号を受信して前記インペラクラッ
    チ圧力曲線を変更し、 前記インペラクラッチペダル信号を受信して、前記イン
    ペラクラッチ圧力曲線によって定められた前記所望のイ
    ンペラクラッチ圧力を作り出す、段階を含むことを特徴
    とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記トルクコンバータの温度を検出し
    て、該トルクコンバータの温度を表す温度信号を作り出
    し、 該温度信号を受信して、該温度信号が所定の値よりも大
    きいことに応答して前記最初のインペラクラッチ圧力曲
    線を選択する、 段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ペダルが第１の位置から第２の位
    置まで押下げられることに応答して前記インペラクラッ
    チペダル位置に比例して前記インペラクラッチ圧力を調
    整し、前記ペダルが第２の位置から第３の位置まで押下
    げられることに応答して前記インペラクラッチペダル位
    置に比例して前記ブレーキ圧力を調整する段階を含むこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記インペラクラッチペダル位置に応
    答するブレーキ圧力曲線を記憶し、該ブレーキ圧力曲線
    に応答して所望のブレーキ圧力を作り出す段階を含むこ
    とをと特徴とする請求項１３に記載の方法。
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