JP2000158977A - 車両推進装置及び油圧伝動装置 - Google Patents

車両推進装置及び油圧伝動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】実際の装置における油圧漏れ量の変動に対して
補償できる圧力調整された制御装置を有する車両推進装
置及び油圧伝動装置を提供すること。 【解決手段】車両推進装置は、ホィールモータと、ポン
プ吐出量コマンド信号51に応じて変化する可変容量形ポ
ンプ39を有する油圧伝動装置を含み、予想モータ流量を
決定し、これに対応する信号69を発生する。圧力コマン
ド信号77は、所望のポンプ圧力に対応し、実際のモータ
流量75が検出され、一方、制御装置49がポンプ流量を計
算して、これらの値を比較して装置の漏れ量107 を決定
する。さらに、制御装置49は、この漏れ量を補償するた
めに予想モータ流量信号69を調整し、適切なポンプ吐出
量コマンド信号51を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に車両の駆
動システムに関し、特に、補助前輪駆動装置等の車両推
進装置において使用可能な可変容量形ポンプの制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なグレーダ（grader）車両におい
て、後輪がエンジンにより機械式変速機及び差動装置の
ギヤセットを介して機械的に駆動される。油圧手段によ
る主の機械式駆動装置を補うために、補充用駆動装置と
呼ばれる補助前輪駆動装置が良く知られている。本発明
のポンプは、機械的に駆動される前輪と、油圧で駆動さ
れる後輪とを有する車両に利用されるけれども、特に、
後輪が機械的に駆動され、前輪が油圧駆動されるグレー
ダ車等の車両に用いるとき、有効に機能するもので、以
下これに関連して記載する。
【０００３】特に、補助駆動装置は、エンジンにより駆
動され、一対の油圧モータに加圧流体を供給する流体ポ
ンプを含み、各油圧モータは、前輪の一方を駆動し、こ
れにより、主の後輪駆動装置を補助することができる。
一般的に流体ポンプは、スワッシュプレート(swashplat
e)型の軸方向ピストン等の可変容量形ポンプからなって
いる。このようなポンプにおいて、ポンプの吐出量は、
一対のストロークシリンダによって制御され、このシリ
ンダは、サーボ装置によって制御される特定のストロー
クシリンダへの制御圧力とこれに連通するチャージポン
プからの制御圧力とによって作動する。
【０００４】ポンプ吐出量を制御するために、入力を車
両駆動装置の種々の作動パラメータに応じてサーボ装置
に供給することが当業者の間では良く知られている。こ
のような作動パラメータは、一般的に、主推進ホィール
の回転速度、油圧ホィールモータの流量を含んでいる。
このような装置は、一般的に前輪速度を制御してきた
が、ホィールトルクを制御する試みによって、推進用後
輪に対して前輪が過小速度状態と過大速度状態の間で変
化する前車軸のホップ（飛び上がり）である上下動を引
き起こす「ホィールホップ(wheel hop) 」と呼ばれる好
ましくない現象が助長される。
【０００５】上述の形式の駆動装置に関する問題点の１
つは、圧力が補償されたポンプ出力における圧力が油圧
のリークにより影響を受け、この漏れ量が油圧にほぼ比
例して発生することである。ポンプ出力の圧力における
油圧漏れ量の影響を減少するために、ポンプ吐出量（お
よび流量）は、ポンプ圧力と漏れ量の増加の積に比例す
る量によって増加する。本発明以前では、当業者に良く
知られているが、漏れ量の増加に対してある定数値が使
用されていたが、この漏れ量の増加は、部分的に許容誤
差、作動温度、及び流体速度の変化によりポンプからポ
ンプへと実際に変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、実際の装置における油圧漏れ量の
変動に対して補償できる圧力調整された可変容量形ポン
プの制御装置を提供するものであり、また、この制御装
置を有する車両推進装置及び油圧伝動装置を提供するこ
とである。さらなる本発明の目的は、瞬間的なポンプ圧
力等の現在の状態を測定して対処するよりもフィードフ
ォワード制御による計算によって、装置内の漏れ量を補
償する、圧力調整された可変容量形ポンプの制御装置を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的及び他
の目的を達成するために、本発明は、各請求項に記載の
構成を有している。具体的には、本発明の車両推進装置
は、主変速機によって車両エンジンから入力トルクを受
け取る一対の第１推進ホィールと、第２推進ホィールの
各々と連結して作動するホィールモータを含む油圧式伝
動装置から入力トルクを受け取る一対の第２推進ホィー
ルと、ポンプ吐出量に関するコマンド信号に応じてこの
吐出量を変えるように作動する手段を有する可変容量形
ポンプとを含んでいる。そして、改良点は、前記ホィー
ルモータへの予想モータ流量を決定し、かつこれに応じ
て予想モータ流量信号を発生するための手段と、指定し
たポンプ圧力に対応する圧力コマンド信号を発生する手
段と、前記第２推進ホィールのための前記ホィールモー
タへの実際のモータ流量を検出する手段と、ポンプ流量
を計算し、このポンプ流量と前記実際のモータ流量を比
較し、装置内の漏れ量を決定するための第１処理手段
と、装置内の漏れ量を補償するために前記予想モータ流
量信号を調整し、かつ前記ポンプ吐出量に関するコマン
ド信号を発生させる第２処理手段とを備えている。
【０００８】さらに、他の請求項によれば、ホィールモ
ータへの予想モータ流量を決定する手段は、一対の第２
推進ホィールの実際の回転速度と、ホィールモータの予
想モータ流量とを決定する手段を含み、また、ステアリ
ング位置とステアリング角度を決定する手段を含んでい
る。さらに、装置内の漏れ量を補償するための第２処理
手段は、モータ速度信号を受け取って、漏れ量のゲイン
信号を算出する手段を含むことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、連結構造を示すモータグレーダ
（地ならし機）１１の概略図であり、このグレーダ１１
は、前側ボディ部分１１ａと後側ボディ部分１１ｂを有
し、かつエンジン１３と主駆動装置１５を備えている。
主駆動装置１５は、通常の機械式主変速機１９を介して
エンジン１３によって駆動される２対の後輪（第１推進
ホィール）１７と、後部差動装置２１を含んでいる。変
速機１９は、ギヤセレクタ２３とクラッチペダル２５に
応答し、これらは両方共モータグレーダ１１の運転室２
７内に配置されている。
【００１０】一般的に、ギヤセレクタ２３は、８つの前
進ギヤ位置、ニュートラル位置、及び少なくとも数個の
後退ギヤ位置の間で移動可能である。ギヤセレクタセン
サ２９は、セレクタ２３の位置の各々に対応する特定の
出力信号を発生する。また、クラッチペダルセンサ３１
があり、このセンサは、クラッチペダル２５が押し下げ
られる（あるいは解除される）時は、常に適当な信号を
出力する。ギヤセレクタセンサ２９およびクラッチペダ
ルセンサ３１からの信号は、当業者に良く知られている
ように、変速機１９の作動を制御するために伝送され
る。
【００１１】図１に関連して図２を見ると、補充の油圧
式前輪駆動（ＨＦＷＤ）装置３３が示されている。この
ＨＦＷＤ装置３３は、右側と左側の前駆動輪（第２推進
ホィール）３５Ｌ，３５Ｒを含み、この前輪は、車軸３
８Ｌ，３８Ｒを介してそれぞれ油圧モータ（ホィールモ
ータ）３７Ｌ，３７Ｒにより駆動される。このモータ３
７Ｌ，３７Ｒは、可変容量形ポンプ３９（図１参照）か
ら加圧流体を受け取る。ポンプ３９は、当業者に良く知
られているように、入力軸４０（図１にのみ示す。）を
介してエンジン１３から入力駆動トルクを受ける。ポン
プ３９とモータ３７Ｌ，３７Ｒとの間には、バルブアセ
ンブリが配置され、ここでは概略的に４１で示す。この
バルブアセンブリは、本発明の構成要素を形成しないの
で、特にこれ以上の説明は省略する。当業者には気がつ
くであろうが、前輪駆動装置３３は、一般的に、運転者
によって手動で選択されて連結する。大抵の車両は、こ
の前輪駆動装置を有し、適当なロックアウト機能があ
る。これにより、前輪駆動装置３３は、変速機がニュー
トラル、またはクラッチが切り離されているときを除い
て、いつでも連結できる。
【００１２】運転室２７内には、ステアリングホィール
４３が設けられており、この機能は、車両の前駆動輪３
５Ｌ，３５Ｒを操舵することである。これは、一般的
に、本発明の譲受人によって商業的に販売されている形
式の油圧式で連結されたステアリング制御ユニットを用
いることによって達成されるが、これも本発明の一部を
構成するものではないので、これ以上の説明を省略す
る。
【００１３】また、図２には、ＨＦＷＤ制御装置４９が
示されている。この制御装置４９は、車両用マイクロプ
ロセッサ（後述の結合点１０５とともに第１処理手段を
構成する。）からなり、運転室２７内に配置されてお
り、以下に詳述するように、ポンプ３９およびバルブア
センブリ４１の両方に、また、これらの両方から、種々
の電気信号が入力かつ出力される。
【００１４】図３において、ＨＦＷＤ制御装置４９に包
含されるロジックがある程度詳細に示されている。この
ロジックは、後述するように多数の入力を有し、その最
大の目的は、ポンプ吐出量に関するコマンド信号５１を
発生することである。このコマンド信号は、一例として
コントローラ５２に伝送され、このコントローラが、コ
マンド信号５１における変動に応じて、ポンプ３９のス
トローク（吐出量）を変えるように作動する電気・油圧
式制御装置を構成する。
【００１５】本発明の重要な点は、装置内の漏れ量を連
続的に補償するために、ポンプ３９の吐出量を変えるこ
とであり、その結果、前駆動輪３５Ｌ，３５Ｒの所望ト
ルクが維持される。
【００１６】図２において、可変容量形ポンプ３９は、
一対の導管５３，５５を介して油圧モータ３７Ｌ，３７
Ｒに加圧流体を供給する。そして、ポンプ圧力センサ５
７が概略的に示され、このセンサは、導管５３と連通
し、ＨＦＷＤ制御装置４９にポンプ圧力信号５９を伝送
するように作動する。
【００１７】ポンプ速度センサ６１（図３にのみ示
す。）は、ポンプ速度信号６３を制御装置４９に伝送す
る。１つのセンサ（図示略）が後輪１７の速度を測定
し、対応する後輪速度信号６５を制御装置４９に伝送
し、さらに、特に、図３のロジックにおける作動ブロッ
ク６７に伝送する。そして、油圧モータの吐出量（流
量）、ステアリング角度、車両配置を知ることにより、
予想モータ流量を表す信号（予想モータ流量信号）６９
を発生することができる。
【００１８】信号６９は、理論的なモータ流量、即ち、
本装置内で漏れ量がない場合において、後輪１７と同一
速度で油圧モータ３７Ｌ，３７Ｒを駆動するのに必要と
する流量を示す。瞬間的なステアリング角度とともに、
車両ステアリング装置の位置に関する情報が、図３では
示されていないが、作動ブロック６７に付加的入力とし
て与えられる。
【００１９】前駆動輪３５Ｌ，３５Ｒに関連して、図面
には示されていないが、一対のセンサが設けられ、作動
ブロック７３に伝送される一対の前輪速度信号７１Ｌ，
７１Ｒを発生する。この作動ブロックでは、油圧モータ
３７Ｌ，３７Ｒの吐出量を知ることにより、実際のモー
タ流量を表す信号７５を決定する。当業者には理解でき
るように、車両が回転する場合、前輪速度信号７１Ｌ，
７１Ｒは、異なるが、この場合、信号７５は、モータ３
７Ｌ，３７Ｒへの合計流量を表す。
【００２０】ＨＦＷＤ制御装置４９への他の入力の１つ
は、運転者によって与えられるマニュアル入力７８の結
果としての圧力コマンド信号７７である。この信号７７
は、ポンプ圧力信号５９が圧力コマンド信号７７と比較
される結合点７９に伝送され、その結果、信号５９と信
号７７の差を表す誤差信号８１が発生する。この誤差信
号８１は、作動ブロック８３に伝送され、そこで、誤差
信号８１に所定のゲインが加えられて、結合点８７に一
方の入力信号としての増幅信号８５を伝送する。また、
他方の入力信号１１９は、以下に説明する。
【００２１】結合点８７の出力は、作動ブロック８９に
伝送され、そこで、結合点８７の出力は、ポンプ速度信
号６３により割り算をして、ポンプ吐出量信号９１を効
果的に発生する。この信号９１は、作動ブロック９３に
送られて、ここで、信号９１は、可変容量形ポンプ３９
に対して許容された吐出量の所定の最大値と最小値とが
比較される。言い換えれば、作動ブロック９３は、制御
装置４９が最小吐出量限界値よりも小さく、あるいは最
大吐出量限界値よりも大きい、ポンプ吐出量を指定でき
ないようにする。この作動ブロック９３の出力は、作動
ブロック９７に送られる信号９５であり、このブロック
９７では、適当なゲインが加えられ、さらにポンプ吐出
量コマンド信号５１が発生する。
【００２２】本発明の重要な１つの点は、作動ブロック
９７が、指定したポンプ吐出量を表す信号９９をマルチ
プレクサ１０１に伝送し、このマルチプレクサ１０１へ
の他方の入力がポンプ速度信号６３になることである。
マルチプレクサ１０１は、コマンド信号９９とポンプ速
度信号９３を乗算し、ポンプ３９からの瞬間的な流量を
表す出力信号１０３を出力する。この信号１０３は、結
合点１０５に送られ、一方、この結合点に送られる他方
の入力信号は、モータ３７Ｌ，３７Ｒへの実際の全流量
を表す信号７５である。実際のポンプ流量を表す信号１
０３と実際の全モータ流量を表す信号７５とを比較する
ことによって、結合点１０５は、制御装置４９と共に第
１処理手段を構成し、装置３３における瞬間的な漏れ量
を表す信号１０７を発生することができる。
【００２３】装置の漏れ量は、信号５９によって表され
るように実際のポンプ圧力に比例していると考えられる
ことに注目すべきである。この漏れ量信号１０７は、作
動ブロック１０９に送られる。この作動ブロック１０９
は、フィルタを構成し、制御装置４９と共に第２処理手
段となり、瞬間的な漏れ量信号１０７とポンプ圧力信号
５９を装置の「漏れ量ゲイン」を表す信号１１１に変換
するように作動する。漏れ量が、圧力×漏れ量ゲインに
等しいとする場合に、ポンプ圧力が最小値以上で、装置
のリリーフ設定圧力以下であるときにのみフィルタの評
価がなされることに注目してほしい。この漏れ量ゲイン
信号１１１は、結合点１１３に送られ、この結合点に他
方の入力信号としての圧力コマンド信号７７も入力す
る。この結合点１１３では、信号７７と信号１１１が乗
算され、漏れ量を補償するために必要となるポンプ吐出
量を調整する信号１１５を発生する。信号１１５は、結
合点１１７に送られ、ここで、信号１１５に予想モータ
流量を表す信号６９が加えられる。結合点１１７は、出
力信号１１９を発生し、これを他方の入力として上述し
た結合点８７に送る。
【００２４】こうして、結合点８７には、ポンプ圧力誤
差を表す信号８５と、瞬間的な漏れ量が調整された予想
流量を表す信号１１９が入力する。上述したように、信
号８５と信号１１９の合計は、ポンプ吐出量コマンド信
号５１を発生するのに用いられる。
【００２５】本発明の重要な点によれば、信号５１によ
って命令された必要なポンプ吐出量は、本質的にフィー
ドフォワード制御を用いて計算され、また、はるかに少
ない程度でフィードバック制御、即ち、測定されたポン
プ圧力とモータ速度を用いて計算される。これは、作動
ブロック８３における定数Ｋがより小さい値を有し、か
つ、フィルタ１０９において、かなり長い時定数を用い
ることによって達成される。
【００２６】以上説明したことから、本発明の車両推進
装置は、ホィールモータと、ポンプ吐出量コマンド信号
に応じて変化する可変容量形ポンプを有する油圧伝動装
置を含み、予想モータ流量を決定してこれに対応する予
想モータ流量信号と、所望のポンプ圧力に対応する圧力
コマンド信号を発生し、さらに、実際のモータ流量を検
出し、一方、制御装置により装置の漏れ量を決定し、か
つこの漏れ量を補償するために予想モータ流量信号を調
整し、適切なポンプ吐出量コマンド信号を発生すること
ができる。その結果、予想モータ流量、ポンプ速度、及
びポンプ圧力×漏れ量ゲイン等をフィードフォワード制
御により得ることにより、測定されたポンプ圧力による
フィードバック制御を用いた場合よりもより少ない漏れ
量が可能になり、これにより、ホィールホップを減少す
ることができる。
【００２７】本発明は、この明細書において詳細に説明
してきたが、本発明の種々の変更及び修正は、この明細
書を読めば当業者にとって容易に明らかとなろう。この
ような変更及び修正のすべては、添付の特許請求の範囲
内においてのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用することができる形式の車両の例
を示す、一般的なモータグレーダの側面図である。
【図２】本発明のポンプ制御装置を利用する補助前輪駆
動装置の全体を示す油圧系統概略図である。
【図３】本発明を包含する図２のポンプ制御装置のロジ
ック回路図である。
【符号の説明】
１１ グレーダ １３ エンジン １５ 主駆動装置 １７ 後輪 １９ 機械式変速機 ３３ 前輪駆動装置 ３５Ｌ，３５Ｒ 前輪 ３７Ｌ，３７Ｒ 油圧モータ ３９ 可変容量形ポンプ ４９ 制御装置 ５１ コマンド信号 ５２ コントローラ ６７ 作動ブロック ６９ 信号 ７３ 作動ブロック ７５ 信号 ７７ 圧力コマンド信号 １０３ 信号 １０５ 結合点 １０７ 漏れ量信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主変速機(19)によって車両エンジン(E) か
    ら入力トルクを受け取る一対の第１推進ホィール(17)
    と、第２推進ホィールの各々と連結して作動するホィー
    ルモータ(37L,37R) を含む油圧式伝動装置から入力トル
    クを受け取る一対の第２推進ホィール(35L,35R) と、ポ
    ンプ吐出量に関するコマンド信号(51)に応じてこの吐出
    量を変えるように作動する手段を有する可変容量形ポン
    プ(39)とを含む形式の車両推進装置であって、(a) 前記
    ホィールモータ(37L,37R) への予想モータ流量を決定
    し、かつこれに応じて予想モータ流量信号(69)を発生す
    るための手段(67)と、(b) 指定したポンプ圧力に対応す
    る圧力コマンド信号(77)を発生する手段(78)と、(c) 前
    記第２推進ホィール(35L,35R) のための前記ホィールモ
    ータ(37L,37R) への実際のモータ流量(75)を検出する手
    段(73)と、(d) ポンプ流量(103) を計算し、このポンプ
    流量と前記実際のモータ流量(75)を比較し、装置内の漏
    れ量(107) を決定するための第１処理手段(49,105)と、
    (e) 前記装置内の漏れ量(107) を補償するために前記予
    想モータ流量信号(69)を調整し、かつ前記ポンプ吐出量
    に関するコマンド信号(51)を発生させる処理手段(49,10
    9)とを備えていることを特徴とする車両推進装置。
  2. 【請求項２】前記ホィールモータ(37L,37R) への予想モ
    ータ流量を決定する手段は、前記一対の第２推進ホィー
    ル(35L,35R) の実際の回転速度と、前記ホィールモータ
    の予想モータ流量とを決定する手段(71L,71R) を含んで
    いることを特徴とする請求項１記載の車両推進装置。
  3. 【請求項３】前記ホィールモータ(37L,37R) への予想モ
    ータ流量を決定する手段は、さらに、ステアリング位置
    とステアリング角度を決定する手段を含んでいることを
    特徴とする請求項２記載の車両推進装置。
  4. 【請求項４】前記装置内の漏れ量(107) を補償するため
    の第２処理手段は、モータ速度信号を受け取って、漏れ
    量のゲイン信号(111) を算出する手段を含むことを特徴
    とする請求項１記載の車両推進装置。
  5. 【請求項５】負荷(35L,35R) と、この負荷に連結して作
    動する油圧モータ(37L,37R) と、ポンプ吐出量に関する
    コマンド信号(51)に応じてその吐出量を変化させる手段
    (52)を有し、動力源(E) から入力トルクを受け取る可変
    容量形ポンプ(39)とを備える形式の油圧伝動装置であっ
    て、(a) 前記油圧モータ(37L,37R) への予想モータ流量
    を決定し、かつこれに応じて予想モータ流量信号(69)を
    発生するための手段(67)と、(b) 指定したポンプ圧力に
    対応する圧力コマンド信号(77)を発生する手段(78)と、
    (c) 前記油圧モータ(37L,37R) への実際のモータ流量(7
    5)を検出する手段(73)と、(d) ポンプ流量(103) を計算
    し、このポンプ流量と前記実際のモータ流量(75)を比較
    し、装置内の漏れ量(107) を決定するための第１処理手
    段(49,105)と、(e) 前記装置内の漏れ量(107) を補償す
    るために前記予想モータ流量信号(69)を調整し、かつ前
    記ポンプ吐出量に関するコマンド信号(51)を発生させる
    第２処理手段(49,109)とを備えていることを特徴とする
    油圧伝動装置。
  6. 【請求項６】前記ポンプ吐出量に関するコマンド信号(9
    5)を所定の最小及び最大のポンプ吐出量の範囲内に抑制
    する手段(93)をさらに含むことを特徴とする請求項５記
    載の油圧伝動装置。
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