JP2006516708A - 油圧トランスミッション - Google Patents

Abstract

開ループ方式で操作される油圧トランスミッションは、調整可能な油圧モータによって作動される。加速又は減速のために、油圧モータは電子制御装置（８）によって、希望車速が測定された車速と一致するように調整される。

Description

本発明は請求項１の上位概念で詳しく定義された種類の油圧トランスミッションに関する。

種概念に基づく油圧トランスミッションは、例えば車輪形掘削機のような建設機械で移動台車の駆動のために使用される。この場合油圧ポンプと油圧モータが開ループ方式で操作され、油圧ポンプは作動油タンクから作動油を取り出し、作動管を経て油圧モータへ送る。しばしば油圧モータに切換え可能な変速装置が後置される。下り坂走行時に車両の不当な加速を防止するために、油圧モータを出る作動油の流れを圧力制限弁で制限することができる。この場合ブレーキ弁が油圧モータの作動油の流れを制限し、もどり作動管の油圧を上昇させ、この油圧が油圧モータの調整されたキャパシティーとともに制動トルクを発生する。この制動トルクは油圧モータのキャパシティーの変化によって変化し、後置の変速装置及び挿入されるギヤの減速比に応じて駆動輪に作用する。油圧モータの最小キャパシティーがセットされ、坂道の勾配により車両に作用する坂道下降力が、油圧モータがブレーキ弁によって生じる可能な制動トルクを超えると、危険な運転状態が起こる。

ＥＰ０５３０８４２Ｂ１は、ブレーキ弁を有し、ブレーキ弁が生じる油圧に応じて油圧モータのキャパシティーが調整される可逆油圧トランスミッションを開示する。こうして油圧モータは急勾配の走行時に最大キャパシティーにセットされ、それによって油圧モータの最大限発生可能なブレーキトルクが生じる。油圧モータの調整はもっぱらブレーキ弁が生じる動圧に応じて行われるから、このブレーキトルクによって生じる減速を調節することは不可能である。またこの減速は、後置の減速装置のセットされる減速比に応じて車両に様々に影響する。

本発明の根底にあるのは、惰行運転時も車両を不適切な走行状態にしない油圧トランスミッションを提供する課題である。

この課題は主請求項の特徴を有する種概念に基づく油圧トランスミッションによって解決される。

本発明によれば、必要な速度要求が車両によって実現されるようにキャパシティーを調整するために、油圧モータが電子制御装置によって制御される。そのために速度要求が電子制御装置に送られる。速度要求は例えばアクセルペダル位置又は主制御弁の位置から、もしくは圧力センサによって主制御弁のためのアクセルペダルの制御圧力で、又はアクセルペダルの回転角センサで検出される。また電子制御装置は車速に相当する信号を受け取る。車速は例えばトランスミッションの出力回転数又は油圧モータの回転数と変速装置の減速比との組合せから取り出すことができる。モータの最小キャパシティーは機械的に制限されない。測定された車速が所望の車速と異なるときは、所望の車速が実際の車速と一致するように、油圧モータのキャパシティーが調整される。そのために、制御圧力に応じて調整可能な又は電気的に比例調整可能なカスケード圧力制御式油圧モータが使用される。モータにブレーキ弁が付設され、モータとブレーキ弁の間に二次的に働く圧力制限弁がある。加速過程即ちトラクションドライブでは、油圧モータのための電子制御装置の制御信号はジーゼルエンジンの現行回転数及びアクセルペダル位置、それとともに体積流量に対応して、相応に可能な速度が得られるように調整される。即ち信号は先行する。

油圧モータは与えられた作動油量及び利用可能な走行性能から出てくる制御圧力に従って、キャパシティーを調整する。現行速度が目標速度に近づくと、目標速度と実際速度の偏差をできるだけ小さくするために、現行車速及び／又は導き出される目標及び実際速度差に応じて（特性図表）、油圧モータのための制御信号が適当に調整される。現行速度が目標速度より大きい場合も、同じ特性図表を使用することができる。

車両が目標速度に比して高い実際速度を有するならば（例えば下り坂走行又はアクセルペダルの低速への変更によって生じる）、電子制御装置は油圧モータを大きなキャパシティーに調整し、それによって速度が減少されるように制御する。こうして油圧モータへの流入圧力が所定の値以下に低下すると、ブレーキ弁が閉鎖し始め、このため油圧モータの出口側で油圧が上昇し、この油圧は油圧モータの調整されたキャパシティーと連係してブレーキ圧力及びブレーキトルクを発生する。ブレーキ操作時のキャパシティー調整の度合によって、減速度を調節することが可能である。ブレーキ操作時にキャパシティー調整は、電子制御装置が記憶された特性図表から取り出す減速目標値と減速実際値の偏差に応じて電子制御される。減速目標値に対して複数の限界値、例えば「ハード」、「中間」及び「ソフト」を選定することが可能である。電子制御装置は出力回転数の変化から実際減速を決定する。こうして後置の減速装置の選択された減速比に関係なく、常に同じ減速がセットされる。同時に運転者が常用ブレーキを操作すると、自動的に減速「ハード」がセットされるように、電子制御を構成することが可能である。これによって常用ブレーキの負担の度合が減少する。

別の実施形態では温度センサが油圧タンクにあり、超過温度の場合にその信号によって許容車速が低減される。別の実施形態では冬期運転時の暖機段階で、運転温度に達するまで、最大速度を制限することが可能である。

別の実施形態ではオイルの品質に応じて速度を制限することが可能である。

別の実施形態では車両が超低速位置にある限り、油圧モータのキャパシティーを最大キャパシティーに保つことが可能である。

正常な運転状態から超低速への移行は、予選択した減速に従って導かれる。

制御圧力に応じて調整可能な油圧モータ又は電気的に比例調整可能なカスケード圧力制御式油圧モータを油圧トランスミッションに使用することによって、圧力調整でセットされた高圧を超えるトラクションドライブで、油圧モータを自動的により大きなキャパシティーに調整することが可能である。これによって車両が必要な駆動力を調達することが保証される。

このようにして本発明に基づく油圧トランスミッションによって作動油温度、作動油量及び後置の減速段に関係なく、所定の車両減速又は加速を得ることが可能である。また下り走行でも危険運転状態が起こらないことが保証される。

その他の特徴は図の説明で明らかである。

図１：
駆動機関１が油圧ポンプ２を駆動する。油圧ポンプ２は作動油タンク３から作動油を取り出す。油圧ポンプ２は主制御弁４を介して油圧モータ５に接続されている。油圧モータ５は２つの作動管６を経て主制御弁４に接続され、主制御弁４は変位に応じて一方の作動管を油圧ポンプ２に、一方の作動管を作動油タンク３に接続する。油圧モータ５は制御圧力に応じて調整可能なカスケード圧力制御式油圧モータであり、図示しないブレーキ弁及び二次的に動作する、図示しない圧力制限弁を有する。油圧モータ５に切換え可能な減速装置７が後置されている。減速装置７は車輪と結合されている。電子制御装置８はセンサ９を介して主制御弁４の変位を受け取る。主制御弁４はアクセルペダル１０に直結されている。電子制御装置８は回転数センサ１１を介して、車両の車速に相当する出力回転数信号を受領する。さらに電子制御装置８は例えば３つの減速段階「ソフト」、「中間」、「ハード」を選択することができる減速選択スイッチ１２、超低速スイッチ１３（これを作動すると電子制御装置８が油圧モータ５のキャパシティーを最大キャパシティーにセットする）、ブレーキスイッチ１４（その操作とともに電子制御装置８が自動的に減速「ハード」にセットされる）及び車両データを確定する入力装置１５に接続されている。温度センサ１６は作動油タンク３の温度を検出する。それによって電子制御装置８はこの温度に応じて油圧モータ５のキャパシティーを調整する。電子制御装置８は回転数センサ１６及びセンサ１７を介して油圧ポンプ２の吐出し流量を検出する。

電子制御装置と油圧モータ制御弁は台車に配置することもできる。

こうして運転者がアクセルペダルでセットした希望速度に車速が到達するように、油圧モータ５を調整することが可能である。また車両は減速装置７の切換えられた減速比に関係なく、運転者が決定する減速「ハード」、「中間」又は「ソフト」で均一に減速される。

図２：
速度制御がどのように行なわれるか、が線図に示されている。運転者の要求、即ち目標車速はアクセルペダル位置又は主制御弁の位置から、もしくは圧力センサによりアクセルペダルの制御圧力又は内燃機関回転数で決定される。実際速度と目標速度の差を縦軸にとった。横軸に油圧モータのキャパシティーをとった。測定された油圧モータ回転数及び出力回転数と減速装置の現行変速比から算出される現行加速に応じて、種々の特性直線がこの特性図表に記載されている。油圧モータ・キャパシティーの最小値、例えば５４．５０ｃｍ³／ｒｅｖは、最大内燃機関回転数でアクセルペダルを一杯に操作したときに、車速区分例えば２０，２５ｋｍ／ｈ又は３４，００ｋｍ／ｈに関係する最大車速に到達するために理論上必要な最小キャパシティーに相当する。油圧モータ・キャパシティーの最大値は使用する油圧モータの最大キャパシティーであるか、又は惰行運転でトランスミッションの最大許容駆動トルクを超える場合は、換算値である。現行車両加速が正であり、すこぶる高く、例えばａ＝２であるならば（これは線１８に相当し、例えば下り坂区間の加速走行時に起こる）、超過速度を先導するために、目標速度のすでに４ｋｍ／ｈ手前で油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭが増加される。現行車両加速がほぼゼロ、即ちａ＝０であるならば（これは線１９に相当し、例えば平坦地で起こる）、油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭは目標速度に達するまで変更されない。速度ｖ＿Ｉｓｔが目標速度ｖ＿Ｓｏｌｌを超えて上昇すると、油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭはまずごく僅かに増加し、実際速度ｖ＿Ｉｓｔが引続き増加すると、指数的に上昇する。このことは平坦地走行時の振動を防止する。現行車両加速が負であり、例えばａ＝−２であれば（これは線２０に示される）、油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭは例えば４ｋｍ／ｈの速度超過に至るまで変化せず、実際速度ｖ＿Ｉｓｔが引続き増加すると最大値まで上昇する。中間値を補間することができる。

後置の２段減速装置を使用する場合は、以下のことが可能である。即ち１速ではすべての車速区分、例えば２０ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、最大速度３４ｋｍ／ｈに対して単一の特性図表が存在する。即ち１速では最大動作速度が等しい。２速では各速度ごとに特性図表が存在する。この特性図表又は関数は電子制御装置に保存されている。

図２に挙げた油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭの最小値は理論的に計算したもので（＝ｆ（Ｑ＿Ｆａｈｒｅｎ，ｎ＿ｓｏｌｌ）、極めて小さいから、種々の許容範囲のもとでいずれにせよ最大車速ｖ＿ｍａｘに到達することができる。従って車両をキャリブレーションする必要はない。適応制御によって実際の最小必要油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭが決定される。定常運転状態で、例えば内燃機関が最大回転数で運転され、アクセルペダルが一杯に操作され及び／又は現行加速がほぼゼロであり、実際速度が目標速度より大きい場合は、制御偏差がほぼゼロになるまで、特性図表の最小油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭ値を増加する。この適応制御によって、現存する許容範囲例えばポンプの調整、主すべり弁の流量制御の調整、主すべり弁の制御圧力ピストン行程の識別信号、アクセルペダル位置−制御圧力識別信号、ＨＤＤ制御の制御電流−制御圧力の識別信号及び油圧モータの制御圧力−キャパシティーｑ＿ＨＭ識別信号が補正される。適応制御が決定する油圧モータ・キャパシティーｑ＿ＨＭの値は、電子制御装置の持久記憶領域に保存される。

油圧トランスミッションのブロック構成図を示す。 油圧モータ調整の線図を示す。

符号の説明

１ 駆動機関
２ 油圧ポンプ
３ 作動油タンク
４ 主制御弁
５ 油圧モータ
６ 作動管
７ 減速装置
８ 電子制御装置
９ センサ
１０ アクセルペダル
１１ 回転数センサ
１２ 減速選択スイッチ
１３ 超低速スイッチ
１４ ブレーキスイッチ
１５ 入力装置
１６ 回転数センサ
１７ センサ
１８ 線
１９ 線
２０ 線

Claims (10)

1. 少なくとも１個の油圧ポンプ（２）と、２個の作動管（６）に接続され、キャパシティーが調整可能な少なくとも１個の油圧モータ（５）とを備え、油圧ポンプ（２）が作動油を作動油タンク（３）から取り出して、少なくとも１個の作動管（６）を経て油圧モータ（５）に送り、また油圧モータ（５）を出る作動油の流れを制限することができるブレーキ弁を備えた移動台車用油圧トランスミッションにおいて、
   センサ（１１）が車速又はこの車速に対応する出力回転数を検出して電子制御装置（８）に送り、電子制御装置（８）が速度要求に応じてこれに相当する車速又は出力回転数を計算し、センサ（１１）が検出した車速又は出力回転数が計算された車速又は出力回転数にほぼ一致するように、油圧モータ（５）のキャパシティーを調整することを特徴とする油圧トランスミッション。
2. 電子制御装置（８）が油圧モータ（５）を、車両の減速があらかじめ確定した一定の値をとるように調整することを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
3. あらかじめ確定した値が可変であることを特徴とする、請求項２に記載の油圧トランスミッション。
4. あらかじめ確定した特性図表に基づいて減速を調整することを特徴とする、請求項２に記載の油圧トランスミッション。
5. 車両のブレーキ弁（１４）を操作することによって、あらかじめ確定した最大の減速が得られるように、油圧モータ（５）が自動的に調整されることを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
6. 油圧モータ（５）に切換え可能な減速装置（７）が後置され、電子制御装置（８）が切換えられた変速比を考慮することを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
7. 現行速度が目標速度に近づくと、油圧モータ（５）を調整する制御信号がそれに対応して調整されることを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
8. 手動操作可能な信号（１３）によって、電子制御装置（８）が油圧モータ（５）を最大キャパシティーに保持することを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
9. センサ（１６）が作動油の温度を検出し、電子制御装置（８）が油圧モータ（５）を、所定の温度を超えないように調整することを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。
10. 油圧モータの最小限必要なキャパシティーを電子制御装置が計算し、実際の最小キャパシティーと上記のキャパシティーを比較し、続いて適応制御が油圧モータの実際に必要なキャパシティーを決定し、制御偏差がほぼゼロになるまで、記憶された値を変更することを特徴とする、請求項１に記載の油圧トランスミッション。

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