JP2000508047A - 逆転機の切換要素の熱的負荷を減少させるための逆転機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 入力軸（８）、従動軸（１５）、少なくとも一つの前進走行用の逆転切換要素（２）と後進走行用の逆転切換要素（３）、それぞれ一つの速度段が付属されている複数の切換要素（５、６）を備えた後置接続された負荷切換可能な補助歯車装置（４）を有している作業機械用の逆転機（１）の切換要素（２、３、５、６）の熱的負荷を減少するための逆転機の制御方法を提案する。本発明に基づいて、逆転切換要素（２、３）は調整・制御ユニット（１２）によって電気式および又は液圧式に、切換過程の際に一つの逆転切換要素（２、３）に加えて切換過程に応じて、力束内に位置し逆転の始めに係合されていた後置接続された補助歯車装置（４）の少なくとも一つの別の切換要素（５、６）が摩擦ないし滑り状態にされるように制御される。これによって摩擦負荷は逆転切換要素（２、３）と別の滑る切換要素（５、６）とに分配される。

Description

【発明の詳細な説明】 逆転機の切換要素の熱的負荷を減少させるための逆転機の制御方法 本発明は、作業機械用の逆転機の切換要素の熱的負荷を減少するための逆転機 の制御方法に関する。 速度段を切り換えるために二つ以上の切換要素が利用され、これにより車両が 前進方向および後進方向に同じように走行する働きをするような、特に中間軸構 造の実際に公知の逆転機の場合、前進走行から後進走行にあるいはその逆に切り 換える切換過程中に、滑る切換要素は大きな熱的負荷を受ける。逆転は通常唯一 の切換要素ないし唯一の逆転クラッチだけで実施されるので、この切換要素だけ が全部の動力損失ないし摩擦エネルギを吸収しなければならない。 この大きな熱的負荷は、それに応じて切換要素を頑丈に設計することを要求し 、そのために切換要素の所要構造空間が大きくなり、重量が大きくなり、製造費 用が高くなるという欠点を生ずる。 ドイツ特許第３８１２３２７号明細書には、自動車の二重クラッチ形変速機お よびその調整方法が記載されている。この二重クラッチ形変速機は、互いに選択 的にかみ合う平歯車組を介して結合された入力軸と出力軸とを有している。また 、第１のクラッチ半部が入力軸に、第２のクラッチ半部が軸ないし軸を包囲する 中空軸に固く結合されてた、第１のクラッチおよび第２のクラッチが設けられて いる。ある一つの速度段において、入力軸と出力軸との間で力束をクラッチ、軸 、切換スリーブおよび第１の歯車組を介して、ないしはその隣の速度段において 第２のクラッチ、中空軸、切換スリーブおよび第２の歯車組を介して導くために 、クラッチを作動させる切換手段が使用される。自動車を始動する際、ある一つ の速度段のそれに属するクラッチとそれに対応した切換スリーブ、および同時に も う一つのクラッチとこのクラッチに属する速度段の切換スリーブが作動される。 それから、ある一つの速度段のクラッチの出力回転数がその入力回転数に到達し たとき、この速度段における力束が切り離される。 この公知の方法ないし二重クラッチ形変速機は、この二重クラッチ形変速機に おける一つないし複数の始動クラッチの摩擦による熱的負荷を減少させる能力を 提供する。 たしかにこの上述の方法は、二重クラッチ形変速機において、始動の際に摩擦 面に熱の形で発生するかなりのエネルギが一つの切換要素で吸収されるだけでな く、二つの切換要素に分配されるという利点を生ずるが、その分配はその都度の クラッチの運転状態に無関係に一様であり、このため、例えば既に他のクラッチ より大きな摩擦現象を有するクラッチが過熱してしまうことがある。 さらにまた、ドイツ特許第３８１２３２７号明細書に記載の方法は、入力軸お よび出力軸が互いに選択的にかみ合う平歯車組を介して結合され、特に極端な始 動過程の際に、摩擦負荷を減少するために使用する二重クラッチ形変速機でしか 適用できないという欠点がある。 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の逆転機の制御方法を、特に中間軸構造の 逆転機における逆転切換の際に、すなわち前進走行から後進走行にあるいはその 逆に切り換える際に関与する切換要素の熱的な過負荷を防止するように改良する ことにある。 この課題は請求の範囲第１項に記載の手段によって解決される。 本発明に基づく逆転機の制御方法によって、切換要素における摩擦作業による 熱的負荷を切換過程に関与する切換要素に意図的に分配することができ、これに よってこれらの切換要素は寿命が長くなるか小形に設計でき、過大な摩擦負荷に より過熱されることはない。 これは、それらの切換要素の所要構造空間、費用および重量がかなり減少され るという利点を生ずる。 切換要素ないし逆転クラッチにおける摩擦出力および摩擦エネルギが減少する ことによって、特に切換時間が短縮するという利点が生ずる。 本発明に基づく逆転機の制御方法はさらに、油圧式切換方式において利用する 油の劣化が遅らされ、これによってオイル交換の時間間隔を長くできるという利 点を生ずる。これによって運転費用も有利に節約することができる。 本発明の別の利点および有利な実施態様は、従属請求の範囲および図面を参照 した以下の実施例の説明から明らかに理解できる。 図１は、本発明に基づく逆転機の制御方法ないしその作用を説明するための逆 転機の極めて概略的な原理的構成図、 図２は、本発明に基づく逆転機の制御方法の作用を説明するための極めて概略 的な原理的制御系統図である。 図１において、符号１は例えばホィールローダのような作業機械に利用される 逆転機である。この逆転機１は、前進走行用の逆転切換要素２と後進走行用の逆 転切換要素３を有している。 図１において、符号４は逆転切換要素２、３に後置接続された負荷切換可能な 補助歯車装置であり、それぞれ一つの速度段に対応する切換要素５、６を備えて いる。 逆転切換要素２、３並びに切換要素５、６は、それぞれ二つのクラッチ半部２ Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂを備えた摩擦クラッチとして形 成されている。 図示した実施例において、符号７は逆転機１の入力軸８を駆動するエンジンで あり、その入力軸８はトルクコンバータ９に結合されている。このトルクコンバ ータ９は始動のために使用され、切換要素２、３、５、６が受けねばならない増 大したトルクを形成する。トルクコンバータ９、中間接続された質量１０および 歯車１１を介して、力束が入力軸８から逆転切換要素２、３の第１のクラッチ半 部２Ａ、３Ａに伝達される。摩擦クラッチないし逆転クラッチとして形成された 逆転切換要素２、３は負荷の下で切り換えでき、これによってそのような逆転機 において走行中に前進走行から後進走行にあるいはその逆に切り換えできる。 例えば運転手によって方向制御レバー（図示せず）が切り換えられ、したがっ て前進走行から後進走行にあるいはその逆に切り換えられたとき、圧力が供給さ れる切換要素２、３、５、６は調整制御ユニット１２によって所定のクラッチの 圧力がしゃ断され、別のクラッチに圧力が供給されるように制御される。 この切換過程中にトルクコンバータ９も作用しており、これはトルクコンバー タ入力回転数およびトルクコンバータ出力回転数に関係してトルクコンバータ入 力トルクおよびトルクコンバータ出力トルクを発生し、これによって追加的に逆 転の際に逆転エネルギないし摩擦エネルギの一部を吸収する。 全摩擦負荷が一つの逆転クラッチ２あるいは３にかかることを防止するため、 および切換要素２、３、５、６の熱的負荷を減少させるため、これらの切換要素 は調整制御ユニット１２によって電気式および液圧式に、逆転切換過程中に一つ の逆転切換要素２あるいは３に加えて、前進走行から後進走行にあるいはその逆 の切換過程に応じて、後置接続されている補助歯車装置４の力束内にある別の切 換要素５あるいは６が滑り状態に置かれるように制御される。このために、それ に関与して逆転の始めに既に係合ないし接続されていた切換要素５あるいは６に おける圧力が、続いて再び圧力を供給するためにまず完全に放出される。したが って、この補助的な切換要素５あるいは６も摩擦作業を引き受けることができる 。この切換要素５あるいは６に圧力が供給される際の圧力経過は、勾配（Rampe ）状に上昇して延びる。 走行方向の選択に応じて、力束は逆転切換要素２あるいは３の第１のクラッチ 半部２Ａあるいは３Ａから、第２のクラッチ半部２Ｂあるいは３Ｂを介して質量 １０が配置された中間軸１３に伝達され、そこから後置接続された補助歯車装置 ４に伝達される。その逆転切換要素３のクラッチ半部３Ｂと中間軸１３との間に は、回転方向を逆転するために中間歯車１４が配置されている。 力束は、中間軸１３から切換要素５ないし６の第１のクラッチ半部５Ａないし ６Ａに伝達され、そこから切換位置に応じて第２のクラッチ半部５Ｂあるいは第 ２のクラッチ半部６Ｂを介して、概略的に示された従動装置１６に通じている従 動軸１５に伝達される。 切換要素５、６を備えた補助歯車装置４の代わりに、より多くの切換要素を備 えた補助歯車装置を利用することも勿論できる。 次に、この逆転機の制御方法を説明するために、前進走行から後進走行への逆 転切換の切換過程、すなわち走行中に逆転切換要素２から逆転切換要素３に切り 換えられる過程について述べる。その場合、例えば逆転の始めに、すなわち前進 走行の状態において切換要素６が係合していることが前提とされる。逆転中に切 換要素５は従来公知の逆転機の場合と同様に解除されており、追加的にいまや公 知の逆転切換の場合と全く異なって、逆転の始めに係合していた切換要素６が後 進走行用の逆転切換要素３に加えて滑らされる。これによって、切換中に生ずる 摩擦出力は逆転切換要素３と追加的に滑らされる切換要素６とに分配されるので 、逆転切換要素３の熱的過負荷が防止される。 基本的には、後置接続された切換要素５、６（その数は他の実施例において場 合によってはもっと多いことがある）のうちの逆転切換の始めに係合していた切 換要素が常に滑らされる。 切換要素２、３、５、６についてその微分回転数Δｎ２、Δｎ３、Δｎ５、Δ ｎ６が各時点において測定あるいは計算によって求められる。このために、逆転 機１、特に軸８、１３、１５、切換要素２、３、５、６、エンジン７および従動 装置１６における例えば回転数および温度のような運転状態データを検出し、こ れらを調整制御ユニット１２に伝えるセンサ（図示せず）が設けられている。こ のことは、図１にデータ配線を記号化している幾つかの代表的な矢印１７で示さ れている。 活動している逆転切換要素および追加的に接続された切換要素５あるいは６の 微分回転数が、調整制御ユニット１２に付属された電子回路（図示せず）を介し て調整される。 切換要素２、３、５、６は種々の大きさの圧力で制御ないし作動され、その関 係する構造部品、特に切換要素２、３、５、６の調整制御ユニット１２による制 御は、図１において幾つかの代表的な矢印１８で示されている。 次に、図２を参照して逆転機１の制御方法の機能について詳細に説明する。こ こでも上述したのと同様に、前進走行から後進走行への切換過程について、すな わち滑る切換要素３、６について考慮する。 図１の一つの逆転切換要素２あるいは３における圧力が、切換過程の際に制御 分と調整分とによって調整される。 図２から理解できるように、調整分は調整器１９によって、制御分は概略的に 示されている勾配発生器２０によって調整される。その調整器１９からやって来 る原理的に示された配線２１、および勾配発生器２０からやって来る制御配線２ ２はインターフェース２３交わり、そこから調整分および制御分が指令配線１８ を介して概略的に示された液圧装置２４に与えられ、この液圧装置２４が図１に おける逆転切換要素２、３に圧力を供給する。後置接続された補助歯車装置４の 切換要素５、６は、図２に概略的に示された勾配状圧力経過を予設定する勾配発 生器２５を介して制御される。 具体的に上述した切換過程において、制御分および調整分から成る逆転切換要 素３における圧力は指令配線１８を介して調整され、補助的な滑る切換要素６に おける圧力も同様に指令配線１８を介して調整される。従動軸１５に対応する切 換要素６における圧力は、したがって時間依存形勾配状圧力経過によって予設定 される純粋な制御圧力である。 入力軸８、従動軸１５並びに切換要素２、３、５、６について、それぞれ回転 数が回転数検出器２６によって測定される。しかし図２に示された回転数検出器 ２６の数は実際の数に対応しておらず、多数の回転数検出器に対して単に記号的 に示されている。回転数検出器２６で求められた回転数は、滑る切換要素、この 場合には逆転切換要素３および切換要素６における微分回転数Δｎ３、Δｎ６を 求める測定値処理装置２７に導かれる。これら両微分回転数は、全逆転過程中に おいて同じにしなければならない。求められた微分回転数Δｎ６およびΔｎ３は 配線２８を介して調整器１９に導かれ、そこで微分回転数間の差に対する零に設 定された目標値と比較される。図２において２９は目標値発生器である。その目 標値「零」は、関与する切換要素３、６に均等に摩擦出力を分配することに相当 している。両方の滑る切換要素６、３の微分回転数Δｎ６、Δｎ３に場合によっ て差が生じた場合、その差から調整器１９は逆転切換要素３にもっと伝える調整 量を求める。微分回転数Δｎ６、Δｎ３の差が零であるとき、調整器１９は活動 せず、これに反してその差が零でないとき、相応した調整量が調整器１９から逆 転切換要素６に与えられる。 上述の逆転過程の際、両方の滑る切換要素３、６が通常状態のように同じ摩擦 荷重で負荷されることが前提とされている。関与する切換要素３、６に異なった 摩擦荷重をかけることが、例えば切換要素における異なった摩耗現象のために望 まれるときには、零からずれた目標値によって荷重は切換要素３、６に意図的に ふぞろいに分配される。これによって摩擦荷重は個々に切換要素の熱的負荷容量 に合わされる。 符号の説明 １ 逆転機 ２ 逆転切換要素 ２Ａ クラッチ半部 ２Ｂ クラッチ半部 ３ 逆転切換要素 ３Ａ クラッチ半部 ３Ｂ クラッチ半部 ４ 後置接続された補助歯車装置 ５ 切換要素 ６ 切換要素 ６Ａ クラッチ半部 ６Ｂ クラッチ半部 ７ エンジン ８ 入力軸 ９ トルクコンバータ １０ 質量 １１ 歯車 １２ 調整・制御ユニット １３ 中間軸 １４ 中間歯車 １５ 従動軸 １６ 従動装置 １７ データ配線 １８ 指令配線 １９ 調整器 ２０ 勾配発生器 ２１ 配線 ２２ 配線 ２３ インターフェース ２４ 液圧装置 ２５ 勾配発生器 ２６ 回転数検出器 ２７ 測定値処理装置 ２８ 配線 ２９ 目標値発生器

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１１月２１日（１９９７．１１．２１） 【補正内容】 請求の範囲 １． 入力軸（８）、従動軸（１５）、少なくとも一つの前進走行用の逆転切 換要素（２）と後進走行用の逆転切換要素（３）、それぞれ一つの速度段が付属 されている複数の切換要素（５、６）を備えた後置接続された負荷切換可能な補 助歯車装置（４）を有している作業機械用の逆転機の制御方法において、逆転機 （１）の切換要素（２、３、５、６）の熱的負荷を減少するために、逆転切換要 素（２、３）が調整・制御ユニット（１２）によって電気式および又は液圧式に 、切換過程の際に一つの逆転切換要素（２、３）に加えて切換過程に応じて、力 束内に位置し逆転の始めに係合されていた後置接続された補助歯車装置（４）の 少なくとも一つの別の切換要素（５、６）が摩擦ないし滑り状態にされるように 制御され、その際に生ずる摩擦負荷が逆転切換要素（２、３）と別の滑る切換要 素（５、６）とに分配されることを特徴とする逆転機の制御方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 入力軸（８）、従動軸（１５）、少なくとも一つの前進走行用の逆転切 換要素（２）と後進走行用の逆転切換要素（３）、それぞれ一つの速度段が付属 されている複数の切換要素（５、６）を備えた後置接続された負荷切換可能な補 助歯車装置（４）を有している作業機械用の逆転機（１）の切換要素（２、３、 ５、６）の熱的負荷を減少するための逆転機の制御方法であって、逆転切換要素 （２、３）が調整・制御ユニット（１２）によって電気式および又は液圧式に、 切換過程の際に一つの逆転切換要素（２、３）に加えて切換過程に応じて、力束 内に位置し逆転の始めに係合されていた後置接続された補助歯車装置（４）の少 なくとも一つの別の切換要素（５、６）が摩擦ないし滑り状態にされるように制 御され、その際に生ずる摩擦負荷が逆転切換要素（２、３）と別の滑る切換要素 （５、６）とに分配されることを特徴とする逆転機の切換要素の熱的負荷を減少 するための逆転機の制御方法。 ２． 逆転切換要素（２、３）および後置接続された補助歯車装置（４）の切 換要素（５、６）が切り換えるために圧力を供給されることを特徴とする請求の 範囲第１項記載の逆転機の制御方法。 ３． 切換過程の際に逆転切換要素（２、３）における圧力が制御分および調 整分を介して調整されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の 逆転機の制御方法。 ４． 切換過程に関与する逆転切換要素（２、３）の圧力の調整分に対する調 整量として、逆転切換要素（２、３）および補助歯車装置（４）の滑り状態にさ れた補助的な切換要素（５、６）の微分回転数（Δｎ２、Δｎ３、Δｎ５、Δｎ ６）の差が使用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載 の逆転機の制御方法。 ５． 通常運転に対して、微分回転数（Δｎ２、Δｎ３、Δｎ５、Δｎ６）の 差に対する目標値が零に設定されていることを特徴とする請求の範囲第４項記載 の逆転機の制御方法。 ６． 微分回転数（Δｎ２、Δｎ３、Δｎ５、Δｎ６）の差に対して零からず れた目標値の設定によって、摩擦負荷が的確に切換要素（２、３、５、６）に分 配されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の逆転機の制 御方法。 ７． 後置接続された補助歯車装置（４）の補助的な滑る切換要素（５、６） に、時間依存形勾配状圧力経過が予設定されることを特徴とする請求項１ないし ６のいずれか１つに記載の逆転機の制御方法。