JP3537860B2 - 車両の駆動トレーン用電子式油圧制御装置 - Google Patents

車両の駆動トレーン用電子式油圧制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に車両を制御可
能に運転する電子式油圧制御装置及び方法に関するもの
であり、より詳しくは、電子制御モジュールと１つ又は
それ以上の手動アクチュエーター機構を備えて、トルク
コンバーター入力クラッチの係合を含む車両の駆動ライ
ンのある種の作動モードを電子制御モジュールにより達
成する電子式油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両において「インチング」を行
う１つの方法では、変速機はギヤが入た状態でフットペ
ダルを使用してブレーキを人為的に調節していた。この
方法はかなり運転者の努力を要し、車両の常用ブレーキ
がかなり速く磨耗するため好ましくない。他の良く知ら
れている方法では、フットペダルを踏み込んで車両の常
用ブレーキがかけられたとき、連動するディスクと円板
形式の変速機クラッチがスリップするようにし、変速機
を実質的にニュートラルにする。これは多くの場合、圧
力源とクラッチの間に配置された「インチング」弁に作
用するブレーキシステム流体回路により達成され、往復
運転用のリフト付きトラックに広く使用されている。こ
れは、エンジンの速度は比較的速い速度に維持しながら
車両の対地速度をより正確に制御して減速することがで
き、エンジンにより作動される補助装置の迅速な応答を
可能にする点で望ましいものである。しかし、これらの
両運転方法では、人為的に操作される制御部材の設定位
置を固定した状態での制御されたスリップを行うこと
は、これまで実行できなかった。
【０００３】車両をインチングすることができるように
する他の従来の方法は、車両のエンジンと変速機の間を
係合させる入力クラッチである。典型的には、入力クラ
ッチは運転者用のペダルで操作される。運転者用のペダ
ルは、入力クラッチを接断し、それにより、駆動トレー
ンにより伝達される動力を変化させ、車両を減速させ
る。しかし、エンジンは車輪以外の車両上の装置、例え
ば地面掘削器具、操向装置等にも動力を供給する。も
し、運転者が例えば操向操作中、荷上げ作業中のように
他の運転をしながら、車両を加速しようとすると、エン
ジンの荷重が過大になり制御不能になり、「ドラッグ」
状態又はストール状態になる場合もある。また負荷が増
加すると、車両が減速し、付属装置の応答が遅くなる場
合がある。また、負荷が増加するとエンジンを低回転ア
イドリングから高回転アイドリングへ加速するのに必要
な時間が増加する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
の１つ又はそれ以上を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様とし
て、車両の駆動トレーンの電子式油圧制御装置が提供さ
れる。駆動トレーンは、エンジン、変速機、圧力流体
源、エンジンと変速機の間を連動させる入力クラッチを
含む。制御装置はエンジンの回転出力速度を検知し、そ
れに反応してエンジン速度の関数として、入力クラッチ
の接断を行う。
【０００６】
【実施例】大量の土を動かすホイールローダー等の車両
１２に使用する駆動トレーン１０が、図２に図示されて
いる。駆動トレーンはエンジン１４を含み、このエンジ
ンは流体トルクコンバータ２０のハウジング１８に結合
されて、これを駆動するシャフト１６を有する。トルク
コンバータはポンプ（Ｐ）即ちインペラー要素２２、静
止支持部材２６に結合されたリアクター（Ｒ）即ちリア
クター要素２４、中心に配置された出力シャフト３０に
結合されたタービン（Ｔ）即ちタービン要素２８を有す
る。これらの羽根を備えたコンバータ要素は環状である
ことがよく知られているため、出力シャフト３０の下方
に位置する部分は省略してある。出力シャフト３０が多
段変速機３２に入力を与える。好ましくは多段変速機は
複数の相互に連結した遊星ギヤセット（図示せず）を有
し、概略的に示す一対の円板型の方向クラッチ又はブレ
ーキ３４、３６及び複数の円板型の速度クラッチ又はブ
レーキ３８、４０、４２、４４の作動により選択的に係
合されて、作動的に対応するグループを形成する。本実
施例では、選択的にクラッチ又はブレーキ３４、３６、
３８、４０、４２、４４と連通する複数の圧力制御弁
（図示せず）を備えた通常の油圧作動変速機制御装置４
６の作用により、前進４速、後進４速が得られる。加圧
ポンプ４８は、タンク即ち貯蔵器５０から所定の設定圧
力例えば３２０ｐｓｉ（２，２００ｋＰａ）を有する通
常の優先弁５２に流体を送る。
【０００７】別体の加圧ポンプ４９が他の車両上の装
置、例えば作業器具用リンク機構又は操向装置１１５に
流体動力を供給する。この別体の加圧ポンプ４９はま
た、駆動トレーンにより駆動される。駆動トレーンはま
た、エンジン１４とトルクコンバータ２０の間に位置
し、回転するハウジング１８をポンプ要素２２に制御可
能に連動させる円板型入力クラッチ即ちインペラークラ
ッチ６４、回転するハウジングをタービン要素２８に選
択的に結合する円板型ロックアップクラッチ６６、トル
クコンバータを迂回し、直接機械的に結合する出力シャ
フト３０を有する。入力クラッチ６４は、環状ピストン
６８を備え、このピストン６８は環状作動室７０を加圧
することにより、通常の交互配置されたプレートと円板
に向かって移動して係合状態となる。また、ロックアッ
プクラッチ６６は、係合状態にするための環状ピストン
７２と環状作動室７４を含む。図１、図２に示すよう
に、電子式油圧制御装置７６が駆動トレーン１０を作動
させる為に備えられる。この制御装置７６は、電力源７
９に結合されていて、内部マイクロプロセッサー（図示
せず）を含む電子制御モジュール７８を備える。マイク
ロプロセッサーという言葉は、プログラムを組み込むこ
とができるマイクロコンピューター、マイクロプロセッ
サー、集積回路等を含むことを意味する。電子制御モジ
ュール７８は、複数のセンサーやスイッチからの入力信
号をマイクロプロセッサーが読める形式に変換するのに
充分な電子回路を含む。電子制御モジュール７８はま
た、変速機３２、インペラークラッチ６４、ロックアッ
プクラッチ６６を後述するマイクロプロセッサー出力信
号に応じて作動させるための複数の電磁弁を駆動するの
に充分な電力を供給する回路を含む。マイクロプロセッ
サーは、１つ又はそれ以上の手動で選択した作動信号と
複数の自動発生作動信号を受信するため、予め選定した
論理規則をプログラムされている。
【０００８】図１の上左の部分は、変速機制御装置４６
を操作し、車両１２のギヤ比と方向を変えるための第１
アクチュエーター手段即ち第１アクチュエーター機構８
０を図示している。このようなアクチュエーター手段は
直立した制御ハンドル８２を含み、制御ハンドルは作動
要素８６を含む速度選択手段即ち速度選択装置８４を有
し、車両１２のギヤ比を変える。アクチュエーター手段
はまた、他の作動要素９０を含む方向選択手段即ち方向
選択装置８８を含み、車両の前後方向運動の方向を変え
る。より詳細には、一実施例では、作動要素８６は回転
軸９２の周りを運転者の親指で動かすことができ、制御
ハンドル８２上の表示板９４により示される４つのギヤ
比位置の任意の１つに合わせることができるようになっ
ている。制御ハンドルに示されていない従来の回転電子
スイッチが、ワイヤーハーネス９６を通って電子制御モ
ジュール７８へこの４つのギヤ比、即ち速度位置に対応
する電子信号を送る。同様に、運転者の人指し指が、可
動の作動要素９０を３つの位置の任意の１つに合わせる
ことができるようになっている。他の実施例では、ロー
タリースイッチがシフトアップスイッチとシフトダウン
スイッチに置き換えられている。シフトアップスイッチ
とシフトダウンスイッチの作動により、電子信号が電子
制御モジュール７８へ送られる。電子制御モジュール７
８が、この信号に応答して変速機を次の個々の高又は低
ギヤ比へシフトさせる。
【０００９】制御ハンドル内の３点電子スイッチ（図示
せず）により、同じワイヤーハーネス９６を通って電子
制御モジュール７８へ、変速機制御装置４６の運転の前
進、中立又は後進モードに対応して電子信号を送ること
ができる。図２に示すように、他のワイヤーハーネス９
８が電子制御モジュール７８から、それぞれ前進、後
進、１速、２速、３速、４速のギヤ比に対応した６つの
運転者操作電磁弁１００、１０２、１０４、１０６、１
０８、１１０へ延びる。これは以後、変速機電磁弁とい
う。一方、方向クラッチと速度クラッチは従来のレバー
アームと制御弁により機械的に作動させることができ
る。電子制御モジュール７８は自動的に２つの制御信号
を受け取る。図２に示すように、エンジン速度センサー
１１２が駆動トレーンの静止部分に取り付けられてい
て、エンジンシャフト１６又はそれに直接結合された回
転ハウジング１８の回転速度に比例した電子周波数信号
を信号ライン１１４へ送る。他の速度センサー１１６
が、トルクコンバーター出力シャフト３０の回転速度に
対応した電子信号を信号ライン１１８を通って電子制御
モジュールへ送り、またその回転方向の信号を従来方法
の信号形式で送る。トルクコンバーター出力シャフトの
速度は変速機の入力速度と等しい。
【００１０】図１を参照すると、電子式油圧制御装置７
６は横方向のピボットピンの周りに揺動可能な制御部材
即ち踏み込み左ペダル１２２を含む。左ペダルが上の位
置から真ん中の位置まで踏み込まれると、エンジン１４
からポンプ要素２２へトルクを伝達する入力クラッチ６
４の容量はそれに比例して減少する。左ペダル１２２が
予め設定した位置まで踏み込まれると、常用ブレーキに
より車両１２のブレーキがかけれれる。さらに、電子式
油圧制御装置７６は、車両エンジン１４の速度を増すと
きに使用する人為的にピボットピン周りに踏み込む右制
御部材即ちペダル１５４を有するのが好ましい。一方、
右ペダルがアクセルとして働くか減速機として働くかは
重要ではなく、右ペダル１５４はエンジン速度減少機能
を果たすようにすることができる。図２は、コンバータ
ー入力クラッチ６４の係合の程度を制御する第２アクチ
ュエーター手段１２０が、ソレノイド作動の即ち電磁イ
ンペラークラッチ弁１７０を含むことを示し、この弁は
電子信号ライン１７２により電子制御モジュール７８に
結合されている。この弁は油圧で分岐供給導管１７４に
より第１導管５４に接続されていて、また分岐ドレーン
導管１７６によりリザーバー５０に、制御導管１７８に
より入力クラッチ室７０に接続されている。一般的に、
インペラークラッチ弁１７０は３方向比例減圧弁であ
り、電磁弁１８０につながる信号ライン１７２のコイル
電流が増加するのに従って、制御導管１７８の圧力を減
少させる。
【００１１】電子式油圧制御装置７６は、第３アクチュ
エーター手段即ち第３アクチュエーター機構２３２を含
み、これによって、コンバーター出力シャフト３０の予
め設定した速度において、ロックアップクラッチ６６を
制御可能に係合させ、該ロックアップクラッチ６６と出
力シャフト３０との間の直接の機械的結合を得られるよ
うになっている。第３アクチュエーター手段２３２は、
電子制御モジュール７８に応答するソレノイド作動する
即ち電磁式のロックアップクラッチ弁２３４を含む。電
子式油圧制御装置７６は手動及び自動で駆動トレーンを
制御し、特にロックアップクラッチと入力即ちインペラ
ークラッチを制御する。このようなシステムの１つは、
１９９１年８月２０日にミッチェルらに与えられた米国
特許第５，０４０，６４８号に開示されていて、ここに
参照する。好ましい実施例においては、電子式油圧制御
装置７６が制御弁１７０を制御可能に調節し、加速の間
のエンジン速度の関数として入力クラッチを係合させ、
あるいは解除する。図３を参照すると、エンジン速度が
第１設定値例えば１２００ｒｐｍ以下のとき、制御弁１
７０が作動し、第１入力クラッチ圧力Ａを保持する。エ
ンジン速度が第２設定値例えば１４００ｒｐｍを超える
と、制御弁１７０が作動し、第２入力クラッチ圧力Ｂを
保持する。第１設定値と第２設定値の間の加速の間、制
御弁１７０が作動し、示されているように入力クラッチ
圧力を第１、第２入力クラッチ圧力の間に調節する。好
ましい実施例においては、第２設定値における入力クラ
ッチ圧力（Ｂ）は 可能な最大クラッチ圧力に設定され
る。最大クラッチ圧力は、クラッチに油を供給する油圧
システムにより決まる。しかし、クラッチ圧力Ｂはそれ
より低い圧力に設定することもできる。
【００１２】クラッチ圧力の調節は、この技術分野で公
知のルックアップテーブルにより達成できる。クラッチ
圧力ＡとＢは経験的に決められ、他の要因の中で車両の
型と大きさに関係する。例えば、一実施例では、クラッ
チ圧力Ａは車両が１１パーセントの勾配で車両の位置を
維持するのに必要な最小の圧力に決められている。
【００１３】
【発明の効果】図面と実施例により説明したように、本
発明においては、加速の間入力クラッチを自動制御する
ことができる。電子式油圧制御装置により、駆動トレー
ンを手動と自動で制御することができる。より詳しく
は、入力クラッチの人為的な制御は運転者用のペダルに
より、自動制御は一連の論理規則により行うことができ
る。その上、本発明によれば電子式油圧制御装置により
加速の間入力クラッチの自動制御を行うことができる。
上述したように、エンジン速度が設定値以下のとき、入
力クラッチ圧力は経験により得られる最小圧力（Ａ）に
保持される。加速の間、入力クラッチ圧力はエンジン速
度の関数として調節される。エンジン速度が第２設定値
に達すると、入力クラッチ圧力は第２設定値（Ｂ）に保
持される。運転者が運転者用のペダル１２２を作動させ
ると、その作動は上述の調節に優先する。本発明の他の
態様、目的、特徴は図面、発明の詳細な説明、特許請求
の範囲を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子式油圧制御装置の１実施例の上部
部分の概略斜視図である。
【図２】車両の駆動トレーンを示す電子式油圧制御装置
の残りの下部部分の概略図である。
【図３】本発明の実施例によるエンジン速度の関数とし
て入力クラッチ圧力の変化を示す例示的な図である。
【符号の説明】
１０・・駆動トレーン １２・・車両 １４・・エンジン １６・・シャフト １８・・ハウジング ２０・・トルクコンバーター ２２・・インペラー ２４・・リアクター ２６・・静止支持部材 ２８・・タービン ３０・・出力シャフト ３２・・変速機 ３４，３６・・方向クラッチ ３８，４０，４２，４４・・速度クラッチ ４６・・変速機制御装置 ４８，４９・・加圧ポンプ ５０・・リザーバー ５２・・優先弁 ５４・・第１導管 ６４・・入力クラッチ ６６・・ロックアップクラッチ ６８・・環状ピストン ７０・・環状作動室 ７２・・環状ピストン ７４・・環状作動室 ７６・・電子式油圧制御装置 ７８・・電子制御モジュール ７９・・電力源 ８０・・アクチュエーター ８２・・制御ハンドル ８４・・速度選択装置 ８６・・作動要素 ８８・・方向選択装置 ９０・・作動要素 ９２・・回転軸 ９４・・表示板 ９６，９８・・ワイヤーハーネス １００，１０２，１０４，１０６，１０８，１１０・・
電磁弁 １１２・・エンジン速度センサー １１４，１１８・・信号ライン １１５・・操向装置 １２０・・第２アクチュエーター １２２・・左ペダル １５４・・右ペダル １７０・・制御弁 １７２・・信号ライン １７４・・分岐供給導管 １７６・・分岐ドレーン導管 １７８・・制御導管 １８０・・電磁弁 ２３２・・第３アクチュエーター手段 ２３４・・ロックアップクラッチ弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール イー ジャンツ アメリカ合衆国 イリノイ州 61603 ピオーリア イースト マックルーア アベニュー 912 (56)参考文献 特開 昭59−80527（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−12648（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 48/02 B60K 41/02 F16H 61/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン、変速機、圧力流体源、及び前
    記エンジンと変速機の間を駆動連結する入力クラッチを
    含む車両の駆動トレーン用電子式油圧制御装置におい
    て、 前記エンジンの回転出力速度を検知し、それに応答して
    エンジン速度信号を出す手段、 圧力流体を制御可能に前記圧力源から前記入力クラッチ
    へ送り、それにより制御可能に前記入力クラッチの接断
    を行う弁手段、及び、 前記エンジン速度信号を受け取り、前記弁手段を前記エ
    ンジン速度信号の関数として制御可能に作動させる電子
    制御モジュール、とを備え、 前記電子制御モジュールは、前記弁手段を制御可能に作
    動させて、前記エンジン速度信号に応答して前記入力ク
    ラッチ内の第１設定しきい値より低い第１設定圧力を維
    持し、 前記弁手段を制御可能に作動させて、前記エンジン速度
    信号に応答して前記入力クラッチ内に第２設定しきい値
    より高い第２設定圧力を維持し、 前記弁手段を制御可能に作動させて、前記エンジン速度
    信号に応答して前記入力クラッチ内の前記第１，第２設
    定圧力を前記第１，第２設定しきい値の間に調節するよ
    うになったことを特徴とする制御装置。
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