JP2000145924A - 油圧機械式駆動システムに関連したエンジンの負の負荷を制御するための装置及び方法 - Google Patents
油圧機械式駆動システムに関連したエンジンの負の負荷を制御するための装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジン及び駆動トレーンがオーバースピー
ド状態になるのを防止する油圧機械式駆動システムのオ
ーバースピード制御システムを提供することである。 【解決手段】 エンジン速度センサがエンジンの回転速
度を検出して実エンジン速度信号を生成する。走行速度
センサが機械の走行速度を検出して実走行速度信号を生
成する。オーバースピードコントローラが実エンジン速
度信号を比例及び積分閾値と比較し、実エンジン速度信
号の大きさと対応する閾値との間の差を示す比例及び積
分誤差信号を生成し、対応する誤差信号から比例及び積
分制御信号を計算し、比例及び積分制御信号を合成して
コマンド信号を生成する。容量コントローラがコマンド
信号を受け取って負のエンジン負荷を調整するために可
変容量ポンプ及びモータの一方を制御して、エンジン又
は駆動トレーンのオーバースピード起こすことなくエン
ジンの減速パワーを最適化する。
ド状態になるのを防止する油圧機械式駆動システムのオ
ーバースピード制御システムを提供することである。 【解決手段】 エンジン速度センサがエンジンの回転速
度を検出して実エンジン速度信号を生成する。走行速度
センサが機械の走行速度を検出して実走行速度信号を生
成する。オーバースピードコントローラが実エンジン速
度信号を比例及び積分閾値と比較し、実エンジン速度信
号の大きさと対応する閾値との間の差を示す比例及び積
分誤差信号を生成し、対応する誤差信号から比例及び積
分制御信号を計算し、比例及び積分制御信号を合成して
コマンド信号を生成する。容量コントローラがコマンド
信号を受け取って負のエンジン負荷を調整するために可
変容量ポンプ及びモータの一方を制御して、エンジン又
は駆動トレーンのオーバースピード起こすことなくエン
ジンの減速パワーを最適化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に油圧機械式
駆動システムの制御システムに関し、特に、駆動システ
ムがオーバースピードになるのを防止する油圧機械式駆
動システムの制御システムに関する。
駆動システムの制御システムに関し、特に、駆動システ
ムがオーバースピードになるのを防止する油圧機械式駆
動システムの制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械、特に土砂作業機械は機械の車輪又
はトラックを駆動するために油圧駆動システムを使用し
ている。機械の速度は、油圧駆動システムの２つの油圧
要素の吐出量を制御することにより調整される。
はトラックを駆動するために油圧駆動システムを使用し
ている。機械の速度は、油圧駆動システムの２つの油圧
要素の吐出量を制御することにより調整される。
【０００３】油圧トランスミッション又は油圧機械式ト
ランスミッションを使用する土砂移動機械についての１
つの共通した問題は、エンジンがオーバースピード状態
で機械が作動されることである。
ランスミッションを使用する土砂移動機械についての１
つの共通した問題は、エンジンがオーバースピード状態
で機械が作動されることである。
【０００４】オーバースピード状態は、機械が急激に減
速しているとき、又は機械が下り坂を走行しているとき
に発生する。このようなオーバースピード状態のときに
は、エンジン及び駆動トレーンがシステムに抵抗負荷を
与えるようにパワートレイン中でトルクの逆転が発生す
る。
速しているとき、又は機械が下り坂を走行しているとき
に発生する。このようなオーバースピード状態のときに
は、エンジン及び駆動トレーンがシステムに抵抗負荷を
与えるようにパワートレイン中でトルクの逆転が発生す
る。
【０００５】油圧トランスミッションにおいては、油圧
モータはポンプのように作用し、油圧ポンプはモータの
ように作用する。これは望ましくないストレスを駆動ト
レーン及びエンジンに与えることになる。
モータはポンプのように作用し、油圧ポンプはモータの
ように作用する。これは望ましくないストレスを駆動ト
レーン及びエンジンに与えることになる。
【０００６】オーバースピード状態は、設計された各構
成部品の作動速度を超過することにより、ポンプ、モー
タ及びエンジンに大きな損傷を引き起こすことになる。
成部品の作動速度を超過することにより、ポンプ、モー
タ及びエンジンに大きな損傷を引き起こすことになる。
【０００７】この問題を克服する一つの試みは、エンジ
ン速度をモニタしてポンプ及びモータの吐出量を調整し
てオーバースピード状態を回避することである。しか
し、このようなシステムはオーバースピード状態に反応
するのが遅すぎることがあり、パワートレーンの構成部
品を損傷する。
ン速度をモニタしてポンプ及びモータの吐出量を調整し
てオーバースピード状態を回避することである。しか
し、このようなシステムはオーバースピード状態に反応
するのが遅すぎることがあり、パワートレーンの構成部
品を損傷する。
【０００８】また、これらのオープンループ制御システ
ムはオーバースピード状態は防止するが、直接機械の減
速を制御してエンジンの摩擦曲線により提供されるエネ
ルギーの消散を最適化するものではない。このようなエ
ンジン摩擦曲線が図４に示されており、エンジン速度に
対するエンジントルクが示されている。
ムはオーバースピード状態は防止するが、直接機械の減
速を制御してエンジンの摩擦曲線により提供されるエネ
ルギーの消散を最適化するものではない。このようなエ
ンジン摩擦曲線が図４に示されており、エンジン速度に
対するエンジントルクが示されている。
【０００９】あるシステムでは、エンジン速度の微分又
はエンジン速度の変化を計算することによりオーバース
ピード状態を予測し、この計算された項（ｔｅｒｍ）に
反応するように試みている。
はエンジン速度の変化を計算することによりオーバース
ピード状態を予測し、この計算された項（ｔｅｒｍ）に
反応するように試みている。
【００１０】しかし、多くの場合微分項（ｔｅｒｍ）は
ノイズの多いパラメータであり、フィードバック信号と
して使用するのは困難である。あるシステムでは微分計
算をフィルタリングしているが、フィルタは遅れを内在
しており、これは微分項が元々除去しようとしていたも
のである。
ノイズの多いパラメータであり、フィードバック信号と
して使用するのは困難である。あるシステムでは微分計
算をフィルタリングしているが、フィルタは遅れを内在
しており、これは微分項が元々除去しようとしていたも
のである。
【００１１】本発明は上述した両方の問題を克服せんと
するものである。
するものである。
【００１２】
【発明の開示】本発明の一つの側面においては、エンジ
ン及びドライブトレーンをオーバースピードにならない
ように制御する装置が開示されている。エンジンは、可
変容量ポンプ及び可変容量モータを含んだ油圧機械式駆
動システムに駆動連結されている。
ン及びドライブトレーンをオーバースピードにならない
ように制御する装置が開示されている。エンジンは、可
変容量ポンプ及び可変容量モータを含んだ油圧機械式駆
動システムに駆動連結されている。
【００１３】エンジン速度センサがエンジンの回転速度
を検出し、エンジンの回転速度を示す実エンジン速度信
号を生成する。走行速度センサが機械の走行速度を検出
し、機械の走行速度を示す実走行速度信号を生成する。
を検出し、エンジンの回転速度を示す実エンジン速度信
号を生成する。走行速度センサが機械の走行速度を検出
し、機械の走行速度を示す実走行速度信号を生成する。
【００１４】オーバースピードコントローラが実エンジ
ン速度信号を比例及び積分閾値と比較し、実エンジン速
度信号の大きさと対応する閾値との差を示す比例及び積
分誤差信号を生成し、対応する誤差から比例及び積分制
御信号を生成し、制御信号を合成してコマンド信号を生
成する。
ン速度信号を比例及び積分閾値と比較し、実エンジン速
度信号の大きさと対応する閾値との差を示す比例及び積
分誤差信号を生成し、対応する誤差から比例及び積分制
御信号を生成し、制御信号を合成してコマンド信号を生
成する。
【００１５】容量コントローラがコマンド信号を受取
り、可変容量ポンプ及びモータの一つの容量を制御して
エンジンに係る負の負荷を制御する。
り、可変容量ポンプ及びモータの一つの容量を制御して
エンジンに係る負の負荷を制御する。
【００１６】
【発明を実施するための最良の形態】図１を参照する
と、エンジン１２を有する機械（図示せず）に使用する
ためのトランスミッションシステム１０が示されてい
る。図示されたトランスミッションシステム１０は連続
可変型であり、機械式トランスミッション１４と、連続
可変トランスミッション１６と、マイクロプロセッサに
基いたコントローラ、別各オーバースピードコントロー
ラ１８と、検出装置２０と、コマンド入力装置２２とを
含んでいる。
と、エンジン１２を有する機械（図示せず）に使用する
ためのトランスミッションシステム１０が示されてい
る。図示されたトランスミッションシステム１０は連続
可変型であり、機械式トランスミッション１４と、連続
可変トランスミッション１６と、マイクロプロセッサに
基いたコントローラ、別各オーバースピードコントロー
ラ１８と、検出装置２０と、コマンド入力装置２２とを
含んでいる。
【００１７】図示されたトランスミッションシステムは
連続可変トランスミッションとして示されているが、本
発明は油圧機械式トランスミッションシステム、油圧ト
ランスミッションシステムを含んだいかなるタイプの連
続可変トランスミッションにも適用可能である。作業シ
ステム２４が駆動シャフト２６によりトランスミッショ
ン１０に連結されている。
連続可変トランスミッションとして示されているが、本
発明は油圧機械式トランスミッションシステム、油圧ト
ランスミッションシステムを含んだいかなるタイプの連
続可変トランスミッションにも適用可能である。作業シ
ステム２４が駆動シャフト２６によりトランスミッショ
ン１０に連結されている。
【００１８】機械式トランスミッション１４及び関連す
るクラッチ制御装置２８は、ギア装置３０を介してエン
ジン１２に作動的に連結されている。機械式トランスミ
ッション１４は、ギア装置３０を介してエンジン１２に
作動的に連結され、モータの出力シャフト３４を介して
油圧トランスミッション１６に作動的に連結された加算
プラネタリ機構３２を含んでいる。
るクラッチ制御装置２８は、ギア装置３０を介してエン
ジン１２に作動的に連結されている。機械式トランスミ
ッション１４は、ギア装置３０を介してエンジン１２に
作動的に連結され、モータの出力シャフト３４を介して
油圧トランスミッション１６に作動的に連結された加算
プラネタリ機構３２を含んでいる。
【００１９】加算プラネタリ機構３２の出力は駆動シャ
フト２６に連結されている。機械式トランスミッション
１４は更に、高速クラッチ３６，３８と低速クラッチ４
０を含んでいる。
フト２６に連結されている。機械式トランスミッション
１４は更に、高速クラッチ３６，３８と低速クラッチ４
０を含んでいる。
【００２０】クラッチ制御装置２８は、例えばパイロッ
トポンプ４２のような加圧パイロット流体源とコントロ
ーラ１８に接続されており、コントローラ１８からの電
気信号に応じて作動して各速度クラッチ３６，３８及び
４０の係合及び係合の解除を制御する。
トポンプ４２のような加圧パイロット流体源とコントロ
ーラ１８に接続されており、コントローラ１８からの電
気信号に応じて作動して各速度クラッチ３６，３８及び
４０の係合及び係合の解除を制御する。
【００２１】油圧トランスミッション１６及び関連する
油圧制御装置、別名容量コントローラ４４は、ポンプの
入力駆動シャフト４６を介してエンジン１２に作動的に
連結されている。
油圧制御装置、別名容量コントローラ４４は、ポンプの
入力駆動シャフト４６を介してエンジン１２に作動的に
連結されている。
【００２２】油圧トランスミッション１６は可変容量ポ
ンプ４８と、ポンプ容量アクチュエータ５０と、管路５
４，５６により可変容量ポンプ４８に流体的に接続され
た可変容量モータ５２と、モータ容量アクチュエータ５
８とを含んでいる。
ンプ４８と、ポンプ容量アクチュエータ５０と、管路５
４，５６により可変容量ポンプ４８に流体的に接続され
た可変容量モータ５２と、モータ容量アクチュエータ５
８とを含んでいる。
【００２３】油圧制御装置４４はパイロットポンプ４２
とコントローラ１８に接続されており、コントローラ１
８からの電気信号に応じて作動してポンプ及びモータ容
量アクチュエータ５０，５８の各々の動きを制御する。
とコントローラ１８に接続されており、コントローラ１
８からの電気信号に応じて作動してポンプ及びモータ容
量アクチュエータ５０，５８の各々の動きを制御する。
【００２４】コマンド入力装置２２は、望ましい機械速
度信号を生成するために零速度位置から最大速度位置に
わたり移動可能な速度ペダル６２を有する速度入力機構
６０と、中立位置から前進位置又は後進位置に選択的に
移動可能な方向制御レバー６６を有する方向制御機構６
４と、第１位置と第４位置の間で選択的に移動可能な速
度レバー７０を有する速度範囲制御機構６８を含んでい
る。
度信号を生成するために零速度位置から最大速度位置に
わたり移動可能な速度ペダル６２を有する速度入力機構
６０と、中立位置から前進位置又は後進位置に選択的に
移動可能な方向制御レバー６６を有する方向制御機構６
４と、第１位置と第４位置の間で選択的に移動可能な速
度レバー７０を有する速度範囲制御機構６８を含んでい
る。
【００２５】エンジンはエンジン制御ソフトウェアを格
納したＲＡＭ及びＲＯＭを含んでいる。望ましい実施形
態においては、このエンジン制御ソフトウェアは望まし
いエンジン速度を示すエンジンガバナーの設定値を含ん
でいる。
納したＲＡＭ及びＲＯＭを含んでいる。望ましい実施形
態においては、このエンジン制御ソフトウェアは望まし
いエンジン速度を示すエンジンガバナーの設定値を含ん
でいる。
【００２６】望ましいエンジン速度に基いて、本発明に
関連したオーバースピードコントロール装置は、オーバ
ースピードの計算に使用される比例閾値及び積分閾値を
決定する。
関連したオーバースピードコントロール装置は、オーバ
ースピードの計算に使用される比例閾値及び積分閾値を
決定する。
【００２７】検出装置２０はポンプの入力シャフト４６
の速度を検出するように作動し、エンジン１２の回転速
度を示すエンジン速度信号をコントローラ１８に差し向
けるエンジン速度センサ７６を含んでいる。
の速度を検出するように作動し、エンジン１２の回転速
度を示すエンジン速度信号をコントローラ１８に差し向
けるエンジン速度センサ７６を含んでいる。
【００２８】トランスミッション速度センサ７８はモー
タの出力シャフト３４の速度を検出するように作動し、
モータの出力速度を示すモータ出力速度信号をコントロ
ーラ１８に差し向ける。
タの出力シャフト３４の速度を検出するように作動し、
モータの出力速度を示すモータ出力速度信号をコントロ
ーラ１８に差し向ける。
【００２９】走行速度センサ８０は出力駆動シャフト２
６の速度を検出するように作動し、機械の走行速度を示
す機械走行速度信号をコントローラ１８に差し向ける。
６の速度を検出するように作動し、機械の走行速度を示
す機械走行速度信号をコントローラ１８に差し向ける。
【００３０】図２を参照すると、エンジンのオーバース
ピード制御装置１００に関連した本発明の論理ブロック
ダイヤグラムが示されている。エンジンオーバースピー
ド制御装置はコントローラ１８にソフトウェアとして組
み込まれている。エンジンオーバースピード制御装置１
００は、比例フィードバックコントローラ１０５と積分
フィードバックコントローラ１１０を含んでいる。
ピード制御装置１００に関連した本発明の論理ブロック
ダイヤグラムが示されている。エンジンオーバースピー
ド制御装置はコントローラ１８にソフトウェアとして組
み込まれている。エンジンオーバースピード制御装置１
００は、比例フィードバックコントローラ１０５と積分
フィードバックコントローラ１１０を含んでいる。
【００３１】比例フィードバックコントローラ１０５
は、（所定のエンジン速度、例えば１９５０ｒ．ｐ．
ｍ．を示す）比例閾値を受取り、この閾値を実エンジン
速度と比較し、ブロック１１５で比例誤差を生成する。
は、（所定のエンジン速度、例えば１９５０ｒ．ｐ．
ｍ．を示す）比例閾値を受取り、この閾値を実エンジン
速度と比較し、ブロック１１５で比例誤差を生成する。
【００３２】比例誤差に比例ゲイン値（Ｐゲイン）が掛
けられて、ブロック１２０で比例制御信号（Ｐ項）を生
成する。積分フィードバックコントローラ１１０は、
（所定のエンジン速度、例えば２２００ｒ．ｐ．ｍ．を
示す）積分閾値を受取り、この積分閾値を実エンジン速
度と比較して、ブロック１２５で積分誤差を生成する。
けられて、ブロック１２０で比例制御信号（Ｐ項）を生
成する。積分フィードバックコントローラ１１０は、
（所定のエンジン速度、例えば２２００ｒ．ｐ．ｍ．を
示す）積分閾値を受取り、この積分閾値を実エンジン速
度と比較して、ブロック１２５で積分誤差を生成する。
【００３３】積分誤差を積分するのに応じて、ブロック
１３０で積分誤差について積分計算が実行される。積分
計算に積分ゲイン値（Ｉゲイン）が掛けられて、ブロッ
ク１３５で積分制御信号（Ｉ項）を生成する。
１３０で積分誤差について積分計算が実行される。積分
計算に積分ゲイン値（Ｉゲイン）が掛けられて、ブロッ
ク１３５で積分制御信号（Ｉ項）を生成する。
【００３４】比例及び積分制御信号はブロック１４０で
合成されて、ループゲインが掛けられてオーバースピー
ド信号を生成する。加算機１４５でオーバースピード信
号に望ましい機械速度を示す信号が加算されて、コマン
ド信号を生成する。
合成されて、ループゲインが掛けられてオーバースピー
ド信号を生成する。加算機１４５でオーバースピード信
号に望ましい機械速度を示す信号が加算されて、コマン
ド信号を生成する。
【００３５】コマンド信号は容量アクチュエータ５０，
５８を調整する容量コントローラ４４に供給されて、ポ
ンプ４８及びモータ５２の容量を制御する。
５８を調整する容量コントローラ４４に供給されて、ポ
ンプ４８及びモータ５２の容量を制御する。
【００３６】よって、コマンド信号はエンジン１２の負
の負荷を減少させるために機械の減速率を制御し、駆動
トレーン及びエンジンがオーバースピードになるのを防
止する。
の負荷を減少させるために機械の減速率を制御し、駆動
トレーン及びエンジンがオーバースピードになるのを防
止する。
【００３７】ここで注意すべきは、比例ゲイン、即ちＰ
ゲイン及びループゲインは所定のゲイン値を示してお
り、積分ゲイン、即ちＩゲインについては以下に議論さ
れる。
ゲイン及びループゲインは所定のゲイン値を示してお
り、積分ゲイン、即ちＩゲインについては以下に議論さ
れる。
【００３８】好ましくは、本発明のエンジンオーバース
ピード制御装置１００は、２つの可変値、即ち機械速度
及びオーバースピード積分誤差に応じて、積分ゲイン値
を決定する。
ピード制御装置１００は、２つの可変値、即ち機械速度
及びオーバースピード積分誤差に応じて、積分ゲイン値
を決定する。
【００３９】例えば、積分ゲイン値は図３に示されてい
るように機械速度とオーバースピード積分誤差の関数で
ある。積分ゲイン値は機械速度の双曲線関数として示さ
れているが、比較的高い積分ゲイン値が比較的ゆっくり
した機械走行速度に使用され、比較的低い積分ゲイン値
が比較的高い機械走行速度に使用されるといったよう
に、積分ゲイン値は数多くの形態を取ることができる。
るように機械速度とオーバースピード積分誤差の関数で
ある。積分ゲイン値は機械速度の双曲線関数として示さ
れているが、比較的高い積分ゲイン値が比較的ゆっくり
した機械走行速度に使用され、比較的低い積分ゲイン値
が比較的高い機械走行速度に使用されるといったよう
に、積分ゲイン値は数多くの形態を取ることができる。
【００４０】更に、積分ゲイン値は図３に示されている
ようにオーバースピード積分誤差の関数として急なスロ
ープとして示されているが、比較的高い積分ゲイン値が
非オーバースピード状態（正の積分制御誤差）に使用さ
れ、比較的低い積分誤差がオーバースピード状態（負の
積分制御誤差）に使用されるといったように、積分ゲイ
ン値は数多くの形態を取ることができる。
ようにオーバースピード積分誤差の関数として急なスロ
ープとして示されているが、比較的高い積分ゲイン値が
非オーバースピード状態（正の積分制御誤差）に使用さ
れ、比較的低い積分誤差がオーバースピード状態（負の
積分制御誤差）に使用されるといったように、積分ゲイ
ン値は数多くの形態を取ることができる。
【００４１】望ましい実施形態においては、当該技術分
野においては良く知られている３次元ルックアップテー
ブルが積分ゲイン値を格納するために使用される。比例
及び積分要素の各係数は、従来の制御設計方法を使用し
て決定される。
野においては良く知られている３次元ルックアップテー
ブルが積分ゲイン値を格納するために使用される。比例
及び積分要素の各係数は、従来の制御設計方法を使用し
て決定される。
【００４２】以上の説明では本発明は図面に示された望
ましい実施形態について記述されたが、本発明の精神及
び範囲を逸脱せずして数多くの付加的な実施形態を当業
者は考え出し得ることに注意すべきである。
ましい実施形態について記述されたが、本発明の精神及
び範囲を逸脱せずして数多くの付加的な実施形態を当業
者は考え出し得ることに注意すべきである。
【００４３】
【産業上の利用可能性】本発明はエンジンがオーバース
ピードであるかを決定し、エンジン及び駆動トレーンの
オーバースピードを防止し、エンジンの減速機能を利用
してエンジン速度が最適速度となるようにするために、
ポンプ４８及びモータ５２の容量を増減して機械の減速
率を制御する。
ピードであるかを決定し、エンジン及び駆動トレーンの
オーバースピードを防止し、エンジンの減速機能を利用
してエンジン速度が最適速度となるようにするために、
ポンプ４８及びモータ５２の容量を増減して機械の減速
率を制御する。
【００４４】この状態が図４に示されている。理想的な
エンジンの落ち着き速度の例が点Ｂに示されている。点
Ｂはエンジンが自然の減速力（エンジンブレーキ）を提
供するエンジンの作動状態を示している。
エンジンの落ち着き速度の例が点Ｂに示されている。点
Ｂはエンジンが自然の減速力（エンジンブレーキ）を提
供するエンジンの作動状態を示している。
【００４５】オーバースピード状態の間の通常のエンジ
ン作動速度を示す点Ｃでは、エンジンが殆ど自然の減速
力（エンジンブレーキ）を提供しないことに注意された
い。点Ａは駆動トレーンのオーバースピード損傷が発生
した点を示している。
ン作動速度を示す点Ｃでは、エンジンが殆ど自然の減速
力（エンジンブレーキ）を提供しないことに注意された
い。点Ａは駆動トレーンのオーバースピード損傷が発生
した点を示している。
【００４６】エンジンのオーバースピードに応じて、機
械の走行速度が比較的遅いときには、コントローラ１８
は積極的な積分ゲイン値を使用してエンジンの負の負荷
を減少させ、機械の走行速度が比較的高いときには適度
な積分ゲイン値を使用する。
械の走行速度が比較的遅いときには、コントローラ１８
は積極的な積分ゲイン値を使用してエンジンの負の負荷
を減少させ、機械の走行速度が比較的高いときには適度
な積分ゲイン値を使用する。
【００４７】更に、エンジン速度が（点Ｂで示されてい
る）エンジンの自然減速点以下の時には、コントローラ
１８が積極的な積分ゲイン値を使用し、エンジン速度が
点Ａと、Ｂの間の時には適度な積分ゲイン値を使用す
る。
る）エンジンの自然減速点以下の時には、コントローラ
１８が積極的な積分ゲイン値を使用し、エンジン速度が
点Ａと、Ｂの間の時には適度な積分ゲイン値を使用す
る。
【００４８】エンジンの作動速度が積分閾値よりも大き
いときには、適度な積分ゲイン値が使用されてゆっくり
と有効な減速率を調整し、これによりエンジンの負のト
ルクを減少させてエンジン速度を強制的に積分閾値に復
帰させる。
いときには、適度な積分ゲイン値が使用されてゆっくり
と有効な減速率を調整し、これによりエンジンの負のト
ルクを減少させてエンジン速度を強制的に積分閾値に復
帰させる。
【００４９】エンジン速度が積分閾値よりも低いときに
は、積極的な積分ゲイン値が使用されて有効的な減速率
を増加し、エンジンの減速特性を利用して減速が望まし
い機械速度によりぴったりと追随するようにする。
は、積極的な積分ゲイン値が使用されて有効的な減速率
を増加し、エンジンの減速特性を利用して減速が望まし
い機械速度によりぴったりと追随するようにする。
【００５０】オーバースピード積分ゲインの関数である
負のエンジントルクが変更される割合は、安定性及び反
応性に応じて調整される。
負のエンジントルクが変更される割合は、安定性及び反
応性に応じて調整される。
【００５１】図５を参照すると、望ましい機械速度、コ
マンド信号、実エンジン速度、オーバースピード積分
項、オーバースピード比例項（ｔｅｒｍ）とを比較した
本発明に関連したオーバースピード制御の例が示されて
いる。
マンド信号、実エンジン速度、オーバースピード積分
項、オーバースピード比例項（ｔｅｒｍ）とを比較した
本発明に関連したオーバースピード制御の例が示されて
いる。
【００５２】開示されたオーバースピード制御は間欠的
に作動し、以下の２つの状態のうちの一方、（１）エン
ジンがオーバースピードであること、即ちエンジン速度
が比例オーバースピード閾値以上であること、或いは
（２）積分フィードバックコントローラの積分項が非ゼ
ロ値でないのを満足するのに応じて活性化される。
に作動し、以下の２つの状態のうちの一方、（１）エン
ジンがオーバースピードであること、即ちエンジン速度
が比例オーバースピード閾値以上であること、或いは
（２）積分フィードバックコントローラの積分項が非ゼ
ロ値でないのを満足するのに応じて活性化される。
【００５３】図５の点Ａ〜点Ｂの曲線部分を参照する
と、オーバースピード制御が非活性化された状態が示さ
れている。しかし、ひとたびエンジン速度が比例オーバ
ースピード閾値（点Ｂとして示されている）以上に上昇
すると、エンジンに負の負荷がかかり、オーバースピー
ド制御が活性化されているのでエンジンはオーバースピ
ード状態にあると言える。
と、オーバースピード制御が非活性化された状態が示さ
れている。しかし、ひとたびエンジン速度が比例オーバ
ースピード閾値（点Ｂとして示されている）以上に上昇
すると、エンジンに負の負荷がかかり、オーバースピー
ド制御が活性化されているのでエンジンはオーバースピ
ード状態にあると言える。
【００５４】点Ｃと点Ｄの間では、エンジン速度が積分
オーバースピード閾値以上であるので、積分項は終了す
る。点Ｄ〜点Ｅの間では、エンジン速度を自然減速点近
辺に維持しようとしてオーバースピード制御が実行され
る。機械速度が望ましいレベルに到達したなら、オーバ
ースピード制御は点Ｅで示されるように非活性化され
る。
オーバースピード閾値以上であるので、積分項は終了す
る。点Ｄ〜点Ｅの間では、エンジン速度を自然減速点近
辺に維持しようとしてオーバースピード制御が実行され
る。機械速度が望ましいレベルに到達したなら、オーバ
ースピード制御は点Ｅで示されるように非活性化され
る。
【００５５】好ましくは、本発明のオーバースピード制
御は比例プラス積分フィードバックコントローラの比例
項（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｅｒｍ）及び積分項
（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｔｅｒｍ）に独立した閾値を使用
する。
御は比例プラス積分フィードバックコントローラの比例
項（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｅｒｍ）及び積分項
（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｔｅｒｍ）に独立した閾値を使用
する。
【００５６】例えば、オーバースピード制御の比例項
は、エンジン速度が図５に示された比例オーバースピー
ド閾値以上に上昇するときに活性化され、積分項はエン
ジン速度が積分オーバースピード閾値以上に上昇したと
きに活性化される。
は、エンジン速度が図５に示された比例オーバースピー
ド閾値以上に上昇するときに活性化され、積分項はエン
ジン速度が積分オーバースピード閾値以上に上昇したと
きに活性化される。
【００５７】ここで、比例オーバースピード閾値は積分
オーバースピード閾値よりも低いエンジン速度である。
独立した閾値を有する利点は、比例項はエンジンがオー
バースピード状態になったらすぐに適用されてエンジン
が大きなオーバーシュート制御状態になることを防止す
ることである。
オーバースピード閾値よりも低いエンジン速度である。
独立した閾値を有する利点は、比例項はエンジンがオー
バースピード状態になったらすぐに適用されてエンジン
が大きなオーバーシュート制御状態になることを防止す
ることである。
【００５８】しかし、積分項はエンジン速度に零の安定
状態誤差を提供しようとする。かくして、積分オーバー
スピード閾値はいかなる構成部品にも損傷を与えずにエ
ンジンをその自然減速点近辺に強制的に維持するように
構成することができる。
状態誤差を提供しようとする。かくして、積分オーバー
スピード閾値はいかなる構成部品にも損傷を与えずにエ
ンジンをその自然減速点近辺に強制的に維持するように
構成することができる。
【００５９】本発明の他の側面、目的及び利益は添付図
面、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を研究するこ
とにより得ることができる。
面、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を研究するこ
とにより得ることができる。
【図１】本発明を利用した油圧機械式連続可変トランス
ミッションの概略図である。
ミッションの概略図である。
【図２】本発明の比例プラス積分フィードバックコント
ローラを用いたオーバースピード制御を示している。
ローラを用いたオーバースピード制御を示している。
【図３】３次元積分ゲインテーブルを示している。
【図４】代表的なエンジントルク曲線とオーバースピー
ド状態のときのエンジンの理想的な作動位置を示してい
る。
ド状態のときのエンジンの理想的な作動位置を示してい
る。
【図５】オーバースピード制御の作動に関連したエンジ
ン速度曲線を示している。
ン速度曲線を示している。
１０ トランスミッションシステム １２ エンジン １４ 機械式トランスミッション １６ 連続可変トランスミッション １８ コントローラ ２０ 検出装置 ２２ コマンド入力装置 ３６，３８ 高速クラッチ ４０ 低速クラッチ ４２ パイロットポンプ ４８ 可変容量ポンプ ５０ ポンプ容量アクチュエータ ５２ 可変容量モータ ５８ モータ容量アクチュエータ
Claims (16)
- 【請求項１】 油圧機械式駆動システムに関連したエン
ジンの負の負荷を制御するための装置であって、 エンジンにより回転駆動される可変容量ポンプ及びモー
タと；エンジンの回転速度を検出し、エンジンの回転速
度を示す実エンジン速度信号を生成するエンジン速度セ
ンサと；機械の走行速度を検出し、機械の走行速度を示
す実走行速度信号を生成する走行速度センサと；実エン
ジン速度信号を比例及び積分閾値と比較し、実エンジン
速度信号の大きさと対応する閾値との間の差を示す比例
及び積分誤差信号を生成し、対応する誤差信号に応じて
比例及び積分制御信号を生成し、比例及び積分制御信号
を合成してコマンド信号を生成するオーバースピードコ
ントローラと；コマンド信号を受取り、可変容量ポンプ
及びモータの一方の容量を制御して負のエンジン負荷を
調整する容量コントローラと；を具備したことを特徴と
するエンジンの負の負荷を制御するための装置。 - 【請求項２】 オーバースピードコントローラは、比例
閾値を受取り、該比例閾値を実エンジン速度と比較して
比例誤差信号を生成し、比例誤差信号に比例ゲイン値を
掛けて比例制御信号を生成する比例コントローラを含ん
でいることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 オーバースピードコントローラは、積分
閾値を受取り、この積分閾値を実エンジン速度と比較し
て積分誤差信号を生成し、積分誤差信号に対して積分計
算を実行し、積分計算信号に積分ゲイン値を掛けて積分
制御信号を生成する積分コントローラを含んでいること
を特徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 比例制御信号及び積分制御信号を合成
し、この合成したものにゲイン値を掛けてオーバースピ
ード信号を生成する手段を含んでいることを特徴とする
請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 オーバースピード信号に望ましい機械速
度を示す信号を合成してコマンド信号を生成する手段を
含んでいることを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 比較的低い機械走行速度に対して比較的
高い積分ゲイン値を利用し、比較的高い機械走行速度に
対して比較的低い積分ゲイン値を利用する手段を含んで
いることを特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 非オーバースピード状態のときに比較的
高い積分ゲイン値を利用し、オーバースピード状態のと
きに比較的低い積分ゲイン値を利用する手段を含んでい
ることを特徴とする請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 比例コントローラはエンジン速度が比例
閾値以上に上昇するのに応じて活性化されることを特徴
とする請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 積分コントローラはエンジン速度が積分
閾値以上に上昇するのに応じて活性化され、積分閾値は
比例閾値よりも高いエンジン速度を示すことを特徴とす
る請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 油圧機械式トランスミッションを有す
る連続可変トランスミッションを含むことを特徴とする
請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】 容量コントローラは可変容量ポンプ及
びモータの容量を調整し、負のエンジン負荷を調整する
ために機械走行速度を制御することを特徴とする請求項
１記載の装置。 - 【請求項１２】 エンジンにより回転駆動される可変容
量ポンプ及びモータを有する油圧機械式駆動システムに
関連したエンジンの負の負荷を制御するための方法であ
って、 エンジン回転速度を示す実エンジン速度信号を生成し；
機械走行速度を示す実走行速度信号を生成し；実エンジ
ン速度信号を比例閾値及び積分閾値と比較し、実エンジ
ン速度信号の大きさと対応する閾値との差を示す比例及
び積分誤差信号を生成し、対応する誤差信号に基いて比
例制御値及び積分制御値を計算し、比例制御値と積分制
御値を合成してコマンド信号を生成し；コマンド信号を
受け取って、負のエンジン負荷を調整するために可変容
量ポンプ及びモータの一方を制御する；各ステップを具
備したことを特徴とするエンジンの負の負荷を制御する
ための方法。 - 【請求項１３】 比例閾値を受取り、この比例閾値を実
エンジン速度と比較して比例誤差信号を生成し、比例誤
差信号に比例ゲイン値を掛けて比例制御信号を生成する
ステップを更に含むことを特徴とする請求項１２記載の
方法。 - 【請求項１４】 積分閾値を受取り、この積分閾値を実
エンジン速度と比較して積分誤差信号を生成し、積分誤
差信号に対して積分計算を実行し、積分計算信号に積分
ゲイン値を掛けることにより積分制御信号を生成するス
テップを更に含むことを特徴とする請求項１３記載の方
法。 - 【請求項１５】 比例制御信号と積分制御信号を合成
し、合成したものにゲイン値を掛けてオーバースピード
信号を生成するステップを更に含むことを特徴とする請
求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 オーバースピード信号に望ましい機械
速度を示す信号を合成してコマンド信号を生成するステ
ップを更に含むことを特徴とする請求項１５記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/190,425 US5996343A (en) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Overspeed control system for a hydro-mechanical drive system |
| US09/190425 | 1998-11-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000145924A true JP2000145924A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=22701304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11291456A Pending JP2000145924A (ja) | 1998-11-12 | 1999-10-13 | 油圧機械式駆動システムに関連したエンジンの負の負荷を制御するための装置及び方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5996343A (ja) |
| JP (1) | JP2000145924A (ja) |
| DE (1) | DE19948627A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385970B1 (en) * | 1998-08-20 | 2002-05-14 | Caterpillar Inc. | Underspeed control system for a hydromechanical drive system and method of operating same |
| US6087732A (en) * | 1998-09-28 | 2000-07-11 | Lucent Technologies, Inc. | Bond pad for a flip-chip package |
| JP3535788B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2004-06-07 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 半導体記憶装置 |
| JP2001280465A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Honda Motor Co Ltd | 無段変速機の制御方法 |
| US6343250B1 (en) | 2000-05-19 | 2002-01-29 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for smoothing the output of a hydrostatic transmission near zero speed |
| US6409628B1 (en) | 2000-09-29 | 2002-06-25 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for preventing hunting between ranges in a continuously variable transmission |
| US6424902B1 (en) | 2000-10-30 | 2002-07-23 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for operating a continuously variable transmission in the torque limited region near zero output speed |
| US7296496B2 (en) * | 2005-01-12 | 2007-11-20 | Caterpillar Inc. | Method of slowing a hydrostatic drive work machine |
| US20080171626A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-17 | Sauer-Danfoss Inc. | Hydromechanical transmission with output summer |
| US7822532B2 (en) * | 2008-02-08 | 2010-10-26 | Caterpillar Inc | Power-based underspeed control |
| US8261544B2 (en) * | 2008-08-28 | 2012-09-11 | Caterpillar Inc. | Control system and method for braking a hydrostatic drive machine |
| US8326499B2 (en) * | 2008-12-02 | 2012-12-04 | Caterpillar Inc. | Retarding control of a machine through power dissipation through power source and parasitic loads |
| US8607559B2 (en) * | 2009-12-29 | 2013-12-17 | Eaton Corporation | Fluid bypass system |
| US8738241B2 (en) | 2011-05-31 | 2014-05-27 | Caterpillar Inc. | Pump overspeed protection method and machine using same |
| US9303633B2 (en) | 2012-09-14 | 2016-04-05 | Caterpillar Inc. | Over-speed control system and method |
| US9328821B2 (en) * | 2013-06-10 | 2016-05-03 | Caterpillar Inc. | Hydrostatic drive system |
| US9739273B2 (en) | 2014-05-21 | 2017-08-22 | Caterpillar Inc. | Rotatable component overspeed protection method |
| US9476626B2 (en) * | 2014-08-29 | 2016-10-25 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Variable speed compressor control with lost rotor mitigation |
| CN109556649B (zh) * | 2018-11-30 | 2020-12-22 | 安徽云汉智能科技有限公司 | 一种智能传感器的信号采集监测方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5644431A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-23 | Nippon Denso Co Ltd | Method of controlling revolution speed of engine |
| US4453378A (en) * | 1982-04-19 | 1984-06-12 | Chandler Evans, Inc. | Torsional mode suppressor |
| US4561055A (en) * | 1982-12-06 | 1985-12-24 | Deere & Company | Transmission controller |
| JPS6130770A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-13 | Diesel Kiki Co Ltd | 車速検出装置 |
| US4956779A (en) * | 1988-11-22 | 1990-09-11 | General Signal Corporation | Digital overspeed controller for use in a vital processing system |
| JPH02204654A (ja) * | 1989-02-01 | 1990-08-14 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の燃料供給制御装置 |
| US5189620A (en) * | 1989-10-06 | 1993-02-23 | United Technologies Corporation | Control system for gas turbine helicopter engines and the like |
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| US5435131A (en) * | 1994-04-11 | 1995-07-25 | Caterpillar Inc. | Adaptive overspeed control for a hydrostatic transmission |
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-
1998
- 1998-11-12 US US09/190,425 patent/US5996343A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-08 DE DE19948627A patent/DE19948627A1/de not_active Withdrawn
- 1999-10-13 JP JP11291456A patent/JP2000145924A/ja active Pending
Also Published As
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|---|---|
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