JP2006506589A - 作業機械のための流体駆動装置 - Google Patents

Abstract

流体駆動装置は駆動機関、トルクコンバータ及び後置の変速機を有し、特に大きなドライブレンジを有する作業機械、例えばホイールローダに適している。最大駆動力の制限のために、トルクコンバータに一次クラッチ及びコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が配属され、これらが直列に配置され、変速機制御装置により制御される単一の弁を介してただ１つの制御圧力により、すべての運転状態でまず一次クラッチが、次いでコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が締結されるように操作することができる。

Description

本発明は駆動モータ、トルクコンバータ及び後置の変速機を有し、トルクコンバータにコンバータロックアップクラッチ及び最大駆動力の制限のための一次クラッチが配属された、特に大きなドライブレンジを有する作業機械、例えば自走クレーンのための流体駆動装置に関する。

駆動モータ、トルクコンバータ及び後置の変速機からなる流体駆動装置はかねてから多数の様々な車両に使用されている。作業機械の場合は、後置の変速機はたいていパワーシフト（負荷時切換可能な）逆転機として構成される。このような変速機では前進と後退にそれぞれ１個の負荷時可動クラッチが設けられる。

流体トルクコンバータ、入力軸、出力軸、逆転装置及びクラッチを有する負荷時切換可能な逆転機の一例がドイツ国特許出願公開ＤＥ１９８４６９５５Ａ１により公知である。これは特に産業車両に適した逆転機であり、多段逆転機の入力ユニットとして使用することもでき、その他の作業機械、例えばホイールローダに適している。

負荷時切換可能な逆転機は一連の利点を有する。即ち構造がコンパクトであり、シフトが快適である。また油圧操作式クラッチは操作圧力を調整することによって、制御された負荷転移が保証されるように操作することができる。特定の作業機械、例えばフォークリフトでは逆転操作のほかに、その他の運転状態、例えば発進、寸動及び制動が重要である。

大きなドライブレンジを有する作業機械、例えば自走クレーンではトルクコンバータにコンバータロックアップクラッチが取り付けられ、トルクコンバータにステータフリーホイールが配属される。コンバータロックアップクラッチは、トルク変換が必要でない小さな駆動力要求の場合に締結され、これによってドライブトレインの効率を改善するように設計されている。

冒頭に述べた流体駆動装置によって、最大駆動力を変えること、特にそれを制限することはできない。固定制動点、即ち定常出力で駆動力はもっぱら駆動機関の回転数に依存するからである。全負荷のもとでトルクコンバータは走行用駆動装置のための最大出力を受けとり、その大部分をオイルで熱に変換する。作業用駆動装置のための油圧ポンプが高い出力を生じるには、駆動機関を高い回転数に保たなければならない。

駆動機関の高い回転数でこのような流体駆動装置の駆動力を制限するのに、２つのやり方がある。１つは、トルクコンバータに二次クラッチ、例えば走行方向クラッチを後置することであり、又は駆動機関とトルクコンバータ（トルクコンバータのポンプインペラ）の間に一次クラッチを設けることである。

エネルギーの理由から二次クラッチより一次クラッチを優先させなければならない。その場合二次クラッチは変換比の分だけ高いトルクを伝達しなければならないが、一次クラッチはそうでないことを考慮しなければならない。

駆動力の制限のための滑りクラッチは、トルクコンバータが受領する動力を減少するためにも利用される。作業機械の場合は走行用駆動装置と、駆動機関に依存する作業用油圧装置のオイルポンプとを同時に駆動し、その際動力をまさに要求されるところへ導くことがしばしば必要である。

出願人は、走行方向滑りクラッチにより駆動力の微小な制御を行う二次クラッチを備えた作業用寸動機能付きのいわゆる作業用動力伝達装置を製造する。

ところが負荷時可動クラッチは、特にホイールローダに必要な大きな操作動力に長時間耐えることができない。従って駆動力制限機能は不可能である。

一次クラッチとコンバータロックアップクラッチを組込んだトルクコンバータ付き流体駆動装置がCaterpiller社により提案された。その制御のために２個の互いに独立の制御弁が必要である。その結果、これらの弁の制御に必要な電子制御装置は２個のアナログ出力を持たねばならない。またトルクコンバータに組込まれたクラッチは、コンバータの内圧が著しく変動し、計測がすこぶる困難であり、常に一次クラッチ又はコンバータロックアップクラッチの当該の制御ピストンの片側にしか作用しない欠点がある。またコンバータの内圧は温度及び通常設けられるコンバータ安全弁の特性に大いに左右される。

本発明の課題は、駆動機関の高い回転数で駆動力を簡単かつ確実に制限することができる、大きなドライブレンジを有する作業機械、特にホイールローダのための流体駆動装置を提供することである。

駆動機関、トルクコンバータ及び後置の変速機を有する冒頭で詳しく述べた種類の流体駆動装置から出発して、請求項１の特徴開示部分に示された特徴によってこの課題が解決される。

有利な実施態様が従属請求項に記載されている。

本発明に基づきコンバータロックアップクラッチと一次クラッチが直列に配置され、これらのクラッチは変速機制御装置により制御される単一の弁を介してただ１つの制御圧力により、すべての運転状態でまず一次クラッチが、次いでコンバータロックアップクラッチが締結されるように操作することができる。

本発明に基づき設けられる２つのクラッチの直列回路は、ピストン戻しばねの寸法を適当に定め、及び／又はピストン面を適当に設計することによって得られる。

２つのクラッチを後置の変速機の内室の中に配置すれば特に好都合である。それによって、その制御がコンバータ内に働く内圧とまったく無関係であるという利点が得られる。その場合２つのクラッチを並列して又は重なり合って取り付けることが直ちに可能である。

次に、２つの有利な実施例を示した図面に基づき本発明を詳述する。

図１に概略図で示した流体駆動装置で、１４は自動車の駆動機関を示す。駆動機関１４にトルクコンバータが後置されており、そのポンプインペラを２で、そのタービンホイールを５で、そのステータを６で示す。ステータ６にフリーホール７が配属されている。

トルクコンバータに変速機が後置されており、そのハウジングを８で、その駆動軸を１で示す。この変速機は周知のパワーシフト（負荷時切換可能な）逆転機であることが好ましい。これは当業者がよく知っているから、ここで詳しく説明しない。通常前進又は後退用の負荷時可動クラッチを備えた変速機は、作業機械で好用される。

大きなドライブレンジを有する作業機械、特に自走クレーンでも流体駆動装置を使用することができるように、トルクコンバータにコンバータロックアップクラッチＷＫが配属されている。トルク変換が必要でない小さな駆動力要求の場合は、コンバータロックアップクラッチが締結され、こうしてドライブトレインの効率が改善される。

先行技術で公知の作業機械用流体駆動装置に慣用のコンバータロックアップラッチＷＫがトルクコンバータに取り付けられると、最大駆動力を１００％未満の値に制限することは不可能である。その場合固定制動点即ち固定出力で、駆動力はもっぱら駆動機関の回転数に依存する。全負荷で走行用駆動装置の最大出力がトルクコンバータに送り込まれて、オイルで熱に変換される。作業用油圧ポンプ１５が高い出力を生じるためには、駆動機関１４が高い回転数で回転しなければならない。

そこで高いエンジン回転数で駆動力を制限するために、一次クラッチ１６が設けられる。本発明に基づき一次クラッチとコンバータロックアップクラッチＷＫはただ１つの制御圧力で操作される。この場合は１個の制御弁しか必要でなく、当該の電子制御装置にただ１つのアナログ出力しか設けられない。運転状態は、常にまず一次クラッチ１６が、次いでコンバータロックアップクラッチＷＫが締結されるようになっている。

この目的のために一次クラッチ１６のピストン１０とコンバータロックアップクラッチＷＫのピストン１１は、制御圧力Ｐ_sysの上昇とともにまず一次クラッチ１６がトルクを伝達し、コンバータロックアップクラッチＷＫはなお切断されるように設計されている。制御圧力がさらに上昇すると、一次クラッチ１６に続いてコンバータロックアップクラッチＷＫも締結され、トルクを伝達する。一次クラッチ１６のピストン１０のピストン戻しばねとコンバータロックアップクラッチＷＫのピストン１１のピストン戻しばね１３及びそれぞれのピストン面を適当に設計することによって得られる２つのクラッチのこの直列回路は、図２に関数Ｔ＝ｆ（Ｐ）で示されている。選んだ例では、制御圧力Ｐ_sysの印加の後にまず一次クラッチ１６が締結され、この場合９バールの高い制御圧力に到達するとコンバータロックアップクラッチＷＫが締結される。

図１及び３に示すように、２つのクラッチを後置の変速機の内部に配置すれば特に好都合である。これによってその制御がコンバータ内で働く内圧及びその変化に無関係だからである。

図１に示す実施例では、一次クラッチ１６とコンバータロックアップクラッチＷＫがハウジング８の内部に配置されている。なお、３はトルクコンバータのポンプインペラ２と結合されたピストンサポート、４はピストンサポート３と結合されたディスクサポート、９はタービンホイール５と結合され、後続の多段変速機に至る以後の動力伝達経路を可能にするアウトプットギヤを示す。

図３に示す実施例では同じ部材に同じ参照符号を付してあり、２つのクラッチが並列ではなく、重なり合って配置されている。

本発明によれば、一次クラッチ１６の内側ディスクが入力軸１と、外側ディスクがポンプインペラ２と結合されている。２つのクラッチピストン１０、１１の間に圧油供給装置がある。圧油はこの場合駆動軸１の図示しない中心穴及び駆動軸１とポンプインペラ軸の間の図示しないピストンリングを経てピストン室に送られる。

本発明に基づく流体駆動装置の第１の実施例の断面概略図を示す。 ２つのクラッチの直列回路を説明するための線図を示す。 本発明に基づく流体駆動装置の第２の実施例を示す。

符号の説明

１ 入力軸
２ トルクコンバータのポンプインペラ
３ ピストンサポート
４ ディスクサポート
５ タービンホイール
６ ステータ
７ フリーホイール
８ ハウジング
９ アウトプットギヤ
１０ 一次クラッチ１６のピストン
１１ コンバータロックアップクラッチＷＫのピストン
１２ 一次クラッチ１６のピストンの戻しばね
１３ コンバータロックアップクラッチＷＫのピストンの戻しばね
１４ 駆動機関
１５ 作業用油圧装置のポンプ駆動装置
１６ 一次クラッチ
ＷＫ コンバータロックアップクラッチ

Claims (8)

1. 駆動機関、トルクコンバータ及び後置の変速機を有し、トルクコンバータにコンバータロックアップクラッチＷＫ及び最大駆動力の制限のための一次クラッチ（１６）が配属された、特に大きなドライブレンジを有する作業機械、例えば自走クレーンのための流体駆動装置において、
   一次クラッチ（１６）とコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が直列に配置され、変速機制御装置により制御される単一の弁を介してただ１つの制御圧力により、すべての運転状態でまず一次クラッチ（１６）が、次いでコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が締結されるように操作されることを特徴とする流体駆動装置。
2. ピストン戻しばね（１２、１３）の寸法を適当に定め、及び／又はピストン（１０、１１）のピストン面を適当に設計することによって、一次クラッチ（１６）とコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）の直列回路を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の流体駆動装置。
3. トルクコンバータがステータのフリーホイール（７）を介して後置の変速機と結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体駆動装置。
4. 一次クラッチ（１６）もコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）も後置の変速機の内部に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の流体駆動装置。
5. 一次クラッチ（１６）とコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が並列して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の流体駆動装置。
6. 一次クラッチ（１６）とコンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）が重なり合って配置されていることを特徴とする請求項４に記載の流体駆動装置。
7. 一次クラッチ（１６）の内側ディスクが駆動軸と、一次クラッチ（１６）の外側ディスクがトルクコンバータのポンプインペラ（２）と結合されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の流体駆動装置。
8. コンバータロックアップクラッチ（ＷＫ）の内側ディスクがトルクコンバータのタービンホイール（５）と、外側ディスクがトルクコンバータのポンプインペラ（２）と結合されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１つに記載の流体駆動装置。

Images