JP2872369B2

JP2872369B2 - ディーゼル動車の空転防止制御方法

Info

Publication number: JP2872369B2
Application number: JP2204559A
Authority: JP
Inventors: 敏夫岩田
Original assignee: NIIGATA KONBAATAA KK
Current assignee: NIIGATA KONBAATAA KK
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH0487840A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はディーゼルエンジンからの動力をトルクコン
バータ及びトランスミッションからなる変速機を介して
動輪に伝達するディーゼル動車において、動輪に発生す
る空転を防止するために、変速機の油圧式多板クラッチ
にスリップを与えるディーゼル動車の空間防止制御方法
に関するものである。

（従来の技術）ディーゼル動車では、エンジン回転をフルノッチにし
た力行時に動輪が空転を起し易く、始動時におけるトル
クコンバータを介した変速運転時はもとより、トルクコ
ンバータを介さない直結運転時でも、レールが湿潤して
いるトンネル内や、周辺を樹木で覆われた山間地などの
走行ではしばしば発生する。そして、一旦、空転が発生
すると、動輪とレールとの間の摩擦計数は小さくなるの
で、そのままでは空転は一向に収まらず、その間に車輪
やレールなどが磨耗することになる。従って、空転が発
生したときは、すみやかに抑止することが望ましい。

従来は、空転が発生したときは、エンジンの回転速度
を下げていくことによって、これを防止した。即ち、動
輪側と従輪側とに設けた各々の回転速度検出器からの検
出信号を比較して、両者の間で回転数差を生ずることに
より空転の発生を検知したときは、エンジンの電子ガバ
ナーに出力回転速度を低下していく信号を出力して燃料
噴射ポンプを徐々に絞っていく制御を継続し、出力回転
速度の減少にともない空転が収束したならば、これを上
記の比較信号が検知して、エンジンに燃料噴射量増加の
指令を出力して出力回転速度を上昇していくように空転
防止制御がなされている。

（発明が解決しようとする問題点）このように空転の発生時に、電子ガバナーを介して燃
料噴射ポンプを、漸次、絞るように制御して、エンジン
の出力回転速度を徐々に減少していくことによって空転
の防止を達成する方式は、制御装置が複雑で高価であ
り、エンジン及び燃料制御系の大きな慣性モーメントと
燃焼の遅れのため回転速度を下げていくのに時間を要
し、空転が収まるような回転速度に低下するまでに時間
がかかり、すみやかに空転を抑止することが難しい。

（問題を解決する為の手段）上記の問題点を解決するために、本発明では空転が発
生したら変速機の入力側に設けられた変速クラッチ又は
直結クラッチ、あるいはトルクコンバータの出力側で、
かつトランスミッションの入力軸となる変直軸に設けら
れた変直軸クラッチのクラッチ作動油圧を降下させ、該
クラッチをスリップさせて動輪への伝達トルクを低減す
る制御により、すみやかにしかも容易に空転を防止する
ことを可能にした。

（実施例）第１図及び第２図は本発明の空間防止制御方法を採用
したディーゼル動車用変速機の簡単な構成を示したもの
である。第１図及び第２図の実施例において、それぞれ
同じ部品は同じ番号で示している。まず、第１図におい
て、ディーゼルエンジン１のクランク軸が、図示されて
いないフライホイール継手を介して変速機２の入力側に
設けた変直クラッチ３の入力軸４に接続される。この変
直クラッチ３は変速クラッチ５と直結クラッチ６とから
なり、変速クラッチ５の入力側の内部円筒７は入力軸４
と一体に、そして出力側の外部円筒８はトルクコンバー
タ９のインペラホイール10に中空軸11を介して一体にそ
れぞれ結合し、直結クラッチ６の入力側の外部円筒12は
入力軸４と一体に、そして出力側の内部円筒13はトラン
スミッション15の入力軸となる変直軸14と一体にそれぞ
れ結合し、変速クラッチ５及び直結クラッチ６の内部円
筒７、13の外周スプラインに内側クラッチ板16,17を、
そして外部円筒8,12の内周スプラインに外側クラッチ板
18,19を軸方向摺動自在に交互に配列して嵌挿し、環状
のクラッチピストン20,21により押圧されて嵌合するよ
うに構成されている。

トルクコンバータ９の出力側のタービンホイール22
は、フリーホイール23を介して変直軸14に一方向回転自
在に接続し、インペラホイール10の流入側とタービンホ
イール22の流出側との間に、ステータ24がハウジング25
に回転が固定されて設けられている。

トランスミッション15の構成は図示されていないが、
これは歯車式変速機で変速段及び正逆転の切換を、クラ
ッチの嵌脱によってなされる構成になっており、クラッ
チは機械式、油圧多板式のどちらでもよい。

トランスミッション15の出力軸26はユニバーサルジョ
イント27から、ベベルギアからなる直角駆動装置28を経
て、動輪30の車軸31に接続される。

上記の変速クラッチ５及び直結クラッチ６を嵌合する
ためクラッチピストン20及び21を押圧作動するクラッチ
作動油圧は、油圧ポンプ32によって油溜33から、油路34
にある調圧弁35で一定の圧力に調整されて、油路36及び
37に分岐され、油路36及び37に設けた切換電磁弁38及び
39、そして、油圧制御弁としての比例電磁弁40及び41を
経て供給される。

この切換電磁弁38及び39、そして、比例電磁弁,40及
び41を作動する指令信号42,43,44及び45は、トランスミ
ッション15の出力側に設けた出力回転速度検出器45、及
び、従輪47の車軸48に設けた車速検出器49からの検出信
号50及び51をコントローラ52が受け、比較演算して出力
される。

このように構成された変速機の始動運転においては、
まず大きな始動トルクを得るために、変速クラッチ５を
嵌合して、エンジン１からの動力を入力軸４、変速クラ
ッチ５、中空軸11,トルクコンバータ9,フリーホイール2
3を経て、変直軸14に伝達して、トルクコンバータ９を
介した大きな出力トルクがトランスミッション15を経て
動輪30に伝えられる。

このような変速運転のもとで、所定の車速に達したな
らば、トルクコンバータによる効率の低下をさけるため
と、始動時のような大きな出力トルクを必要としないこ
とから、変速クラッチ５を脱にして直結クラッチ６を嵌
合し、エンジン１からの動力を、トルクコンバータ９を
介さないで、直結クラッチ６より、直接、変直軸14を経
て、同様にして、動輪30に伝達する。

このような変速機の運転制御において、動輪に空転が
発生したときの本発明の空転防止作動について以下に詳
述する。

動輪30に空転が発生していないときは、動輪30と従輪
47とは同一の回転数であることから、動輪30の回転速度
を検知する出力回転速度検出器46からの検出信号50と、
従輪47の回転数を検知する車速検出器49からの検出信号
51とは同一の値になっている。従って、信号50及び51を
コントローラ52が受けて比較演算した結果、比例電磁弁
40又は41に出力される油圧油圧制御信号44又は45は出力
されない。ところが、エンジン１から動輪30に動力が伝
達されたもとで、動輪30に空転が発生すると、動輪30の
従輪47に対する回転数が増加する結果、信号50は信号51
よりも増加し、コントローラ52は、信号50及び51を比較
してその差が一定値を越えたことを検知すると、例え
ば、変速運転の指令信号53を受けて変速運転のもとにあ
るときは、比例電磁弁40に、変速クラッチ５へのクラッ
チ作動油圧を漸次減少する制御信号を出力すると同時
に、エンジン１に燃料噴射制御から回転速度制御に切換
える信号を出力し、エンジン回転速度を空転発生時の回
転速度又はこれよりもやや低めの一定回転速度に維持す
るように制御して、空転の結果負荷トルクの急激な減少
にともなうエンジンの吹上りを防止する。このようにし
てクラッチ作動油圧が減少しクラッチがスリップしはじ
めて、クラッチ出力トルクが粘着引張力以下に減少する
と再粘着し空転が収束する。その結果、検出信号50と51
とが等しくなり、コントローラ52がこれを検知すると、
クラッチ作動油圧を徐々に上昇するように比例電磁弁40
に信号44を出力する。そしてクラッチ５はスリップしな
がら油圧の上昇に比例して出力トルク及び出力回転数を
増加していき、クラッチ作動油圧が最高圧力に達してク
ラッチを完全に嵌合したならば、コントローラ52は、エ
ンジンに回転数制御から燃料噴射制御に切換える信号を
出力して車速を増加していく。又、直結運転の場合は直
結指令信号54をコントローラ52が受けて、比例電磁弁41
を作動して直結クラッチ６へのクラッチ作動油圧を制御
する以外は変速運転の場合と同一であるので詳細は省略
する。第２図は本発明の他の実施例であり、第１図の実
施例とほぼ同様な構成及び機能を有するものであるが、
第２図に示す実施例では変直クラッチ３のほかにトルク
コンバータ９の出力側の変直軸14とトランスミッション
15との間に変直軸クラッチ60が設けられており、この変
直軸クラッチ60の入力側の外部円筒61は変直軸14と一体
に、そして出力側の内部円筒62はトランスミッション15
の入力軸63にそれぞれ結合し、変直軸クラッチ60の内部
円筒62の外周スプラインに内側クラッチ板64を、そして
外部円筒61の内周スプラインに外側クラッチ板65を軸方
向摺動自在に交互に配列して嵌挿し、環状のクラッチピ
ストン66により押圧されて嵌合するように構成されてい
る。

上記の変直軸クラッチ60を嵌合するため、クラッチピ
ストン66を押圧作動するクラッチ作動油圧は油圧ポンプ
32によって油溜33から、油路34にある調圧弁35で一定の
圧力に調整されて、油路67に設けた切換電磁弁68及び油
圧制御弁としての比例電磁弁69を経て供給される。この
比例電磁弁69を作動する指令信号71は、トランスミッシ
ョン15の出力側に設けた出力回転速度検出器46、及び従
輪47の車軸48に設けた車速検出器49からの検出信号50及
び51をコントローラ52が受け比較演算して出力される。

一方、変速クラッチ５及び直結クラッチ６を嵌合する
クラッチ作動油圧は、油路34から分岐された油路36,37
に設けた切換電磁弁38及び39を経て供給される。このよ
うに構成された変速機の始動運転においては、大きな始
動トルクを得るために、まず変速クラッチ５を嵌合し、
ついで変直軸クラッチ60を嵌合して、エンジン１からの
動力を入力軸４、変速クラッチ５、中空軸11、トルクコ
ンバータ９、フリーホイール23、変直軸14、変直軸クラ
ッチ60を経てトランスミッション15に伝達し、動輪30に
伝える。

上記変速運転のもとで、所定の車速に達したならば切
換電磁弁38への通電を断ち、変速クラッチ５を脱にし、
切換電磁弁39を通電して直結クラッチ６を嵌合し、エン
ジン１からの動力をトルクコンバータ９を介さないで、
直結クラッチ６より直接変直軸クラッチ60を経て同様に
して動輪30に伝達する。このような変速機の運転制御に
おいて、動輪に空転が発生した時の本発明の空転防止作
動について以下に説明する。

動輪30に空転が発生していない時は、第１図の実施例
と同様に検出信号50と51とは同一の値になっているの
で、比例電磁弁69に出力される油圧制御信号71は出力さ
れない。

しかし、動輪30に空転が発生すると、動輪30の従輪47
に対する回転数が増加する結果、信号50は信号51よりも
増加し、コントローラ52は信号50及び51を比較してその
差が一定値を越えたことを検知すると、変速運転の指令
信号53を受けて変速運転にあるときと、直結指令信号54
を受けて直結運転にあるときとを問わず、比例電磁弁69
に変直軸クラッチ60へのクラッチ作動油圧を漸次減少す
る制御信号を出力すると同時に、エンジン１に燃料噴射
制御から回転速度制御に切換える信号を出力し、エンジ
ン回転速度を空転発生時の回転速度又は、これよりもや
や低めの一定回転速度に維持するように制御して、負荷
トルクの急激な減少にともなうエンジンの吹上りを防止
する。

このようにしてクラッチ作動油圧か減少し、該クラッ
チがスリップしはじめてクラッチ出力トルクが粘着引張
力以下に減少すると再粘着し、空転が収束する。その結
果、検出信号50と51とが等しくなり、コントローラ52が
これを検知するとクラッチ作動油圧を徐々に上昇するよ
うに比例電磁弁69に信号71を出力する。そして変直軸ク
ラッチ60はスリップしながら油圧の上昇に比例して出力
トルク及び出力回転数を増加していき、クラッチ作動油
圧が最高圧力に達してクラッチを完全に嵌合したなら
ば、コントローラ52はエンジン１に回転数制御から燃料
噴射制御に切換える信号を出力して車速を増加してい
く。

空転防止制御にともなうクラッチ作動油圧、エンジン
回転数、クラッチ出力回転数及び車速の経時変化を図示
したのが第３図である。

第３図において、クラッチ作動油圧Ａは空転発生時の
t₁からやや早めの速度で漸次降下し、t₃で空転の収束が
検出されると、徐々に上昇しはじめ、t₅でもとの最高圧
力にもどり、エンジン回転数Ｂは、t₁で、空転が発生し
た瞬間の負荷トルクの急激な減少のためやや増加する
が、同時に、燃料噴射制御から回転数制御に切換わっ
て、空転発生時の回転数よりもやや低めの回転数に制御
されるので、徐々にこの回転数まで減少し（t₄〜t₅）、
空転が収まりクラッチ作動油圧がもとの最高圧力になる
と（t₅）、再び、燃料噴射制御に切換わって増加してい
く。このようにクラッチ作動油圧とエンジン回転数を制
御することによって、クラッチ出力回転数Ｃはt₁からエ
ンジン回転数の上昇につれて増加しはじめるがt₂でクラ
ッチがスリップ状態になると、出力トルクの低下にとも
ない減少しはじめ、t₃で空転が収束してからはクラッチ
作動油圧の上昇につれて増加し、t₄でクラッチスリップ
がなくなるとエンジンの回転数と一致し、その後、クラ
ッチが完全に嵌合されるt₅で燃料噴射制御に切換えられ
たエンジンの回転数の上昇により増加していき、車速Ｄ
はt₁から減少しはじめるもt₃から回復にむかいt₄から増
加していくように変化する。

（発明の効果）ディーゼル動車における動輪の空転の発生は、始動時
の変速運転及びこれに次ぐ直結運転で車両を加速してい
くときに起り易く、このような力行時の空転は、一旦発
生すると動輪のスリップによるレール面との摩擦係数が
小さくなり、更に悪化するため燃料噴射量を減少させエ
ンジンを大幅に減速して空転を防止していた。しかし本
発明の空転防止制御方法は、エンジンを燃料噴射制御か
ら回転数制御に切換えて、ほぼ同じ回転数を維持したも
とで、変速運転のときは変速クラッチを、又、直結運転
の時は直結クラッチをスリップさせて出力トルクを減少
させるのみで空転を防止するもので、簡単な操作で、迅
速になされるという効果がある。

また、トルクコンバータ出力側の変直軸クラッチをス
リップさせて空転を防止する方法は、変速運転時も直結
運転時も該クラッチのクラッチ作動油圧を制御するのみ
で上記と同様の効果が得られると共に、トルクコンバー
タの出力側をスリップさせるので変速運転時の空転抑止
の応答性は更に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の空間防止制御方法を採用し
たディーゼル動車用変速機の簡単な構成を図示したもの
である。第３図は空転防止制御がなされたときの、クラ
ッチ作動油圧、エンジン回転数、クラッチ出力回転数及
び車速の経時変化を図示したものである。１……ディーゼルエンジン、２……変速機、３……変直
クラッチ、５……変速クラッチ、６……直結クラッチ、
９……トルクコンバータ、14……変直軸、15……トラン
スミッション、30……動輪、40,41,69……比例電磁弁、
46……出力回転速度検出器、47……従輪、49……車速検
出器、52……コントローラ、60……変直軸クラッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ１６Ｈ 45/00 Ｆ１６Ｈ 45/00 Ｅ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの出力を変速クラッチ
又は直結クラッチ、トルクコンバータ、及び複数の速度
段を有するトランスミッションを経て動輪に伝達するデ
ィーゼル動車用変速機において、前記変速クラッチ及び
直結クラッチを油圧式多板クラッチで構成し、動輪に空
転が発生したときは、エンジンの回転速度を一定に維持
するとともに、変速クラッチ又は直結クラッチのいずれ
か嵌合している方のクラッチ作動油圧を漸次降下させて
該クラッチのクラッチ板間にスリップを与え、それによ
って動輪の空転が収束したならばクラッチ作動油圧を漸
次上昇させて該クラッチを完全に嵌合し、その後エンジ
ンの回転速度を上げていくように制御することを特徴と
するディーゼル動車の空転防止制御方法。
【請求項２】ディーゼルエンジンの出力を変速クラッチ
又は直結クラッチ、トルクコンバータ、トルクコンバー
タ出力側に設けられた変直軸クラッチ、及び複数の速度
段を有するトランスミッションを経て動輪に伝達するデ
ィーゼル動車用変速機において、前記変直軸クラッチを
油圧式多板クラッチで構成し、動輪に空転が発生したと
きは、エンシンの回転速度を一定に維持するとともに、
変直軸クラッチのクラッチ作動油圧を漸次降下させて該
クラッチのクラッチ板間にスリップを与え、それによっ
て動輪の空転が収束したならばクラッチ作動油圧を漸次
上昇させて該クラッチを完全に嵌合し、その後エンジン
の回転速度を上げていくように制御することを特徴とす
るディーゼル動車の空転防止制御方法。