JP4981773B2 - 産業車両のクラッチ故障診断方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は産業車両のクラッチ故障診断方法及び装置に関する。

フォークリフトなどの産業車両の故障診断装置では、従来、リアルタイムで前記産業車両の各部材の状態を検出する各センサからの検出信号を監視し、この検出信号の値としきい値とを比較することによって、前記各部材の正常／異常の判断を行っている。

なお、関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００２−９２１３７号公報

特にフォークリフト等の産業車両では、その運転状況（運転の頻度や負荷の大きさなどの状況）がユーザの作業内容などに応じて実に様々である。従って、フォークリフトに備えたクラッチなどの各部材の故障時期（寿命）も、前記運転状況に応じて実に様々であるため、前記部材のメンテナンス時期を一律に設定することはできない。このため、例えば事前に交換部品の準備など行って効率的にメンテナンスを行おうとする場合、前記運転状況に応じた前記部材の寿命を求めることによって、前記部材のメンテナンス時期を推定する必要がある。

しかしながら、上記の如く従来の故障診断装置では、リアルタイムで各センサからの検出信号を監視して正常／異常の判断を行っているだけであるため、クラッチなどの部材がどれくらいの稼働時間で故障するのか（どれくらい寿命があるのか）を判断することができず、前記部材のメンテナンス時期を推定することができなかった。

従って本発明は上記の事情に鑑み、運転状況に応じたクラッチ寿命やクラッチ残存寿命を求めることができるフォークリフト等の産業車両のクラッチ故障診断方法及び装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の産業車両のクラッチ故障診断方法は、産業車両に装備されたクラッチの故障診断方法であって、
検出したクラッチ前後の回転速度差ΔＶと、検出したクラッチ油圧Ｐと、クラッチ板の摩擦係数μとに基づいて、次の［数９］式から、クラッチ吸収エネルギｑを計算し、

このクラッチ吸収エネルギｑを、次の［数１０］式のように積分して、単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算し、

このクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと、寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと、前記単位時間ｔとに基づいて、次の［数１１］式から、クラッチ寿命Ｌ_Hを計算すること、

を特徴とする。

また、第２発明の産業車両のクラッチ故障診断方法は、第１発明の産業車両のクラッチ故障診断方法において、
前記クラッチ寿命Ｌ_Hと、検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数１２］式から、クラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算すること、

を特徴とする。

また、第３発明の産業車両のクラッチ故障診断装置は、産業車両に装備されたクラッチの故障診断装置であって、
クラッチ前後の回転速度差ΔＶを検出するクラッチ前後回転速度差検出手段と、
クラッチ油圧Ｐを検出するクラッチ油圧検出手段と、
前記クラッチ前後回転速度差検出手段で検出したクラッチ前後回転速度差ΔＶと、前記クラッチ油圧検出手段で検出したクラッチ油圧Ｐと、クラッチ板の摩擦係数μとに基づいて、次の［数１３］式から、クラッチ吸収エネルギｑを計算するクラッチ吸収エネルギ計算手段と、

前記クラッチ吸収エネルギ計算手段で計算したクラッチ吸収エネルギｑを、次の［数１４］式のように積分して、単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算するクラッチ吸収エネルギ積算手段と、

前記クラッチ吸収エネルギ積算手段で計算したクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと、寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと、前記単位時間ｔとに基づいて、次の［数１５］式から、クラッチ寿命Ｌ_Hを計算するクラッチ寿命計算手段と、

を備えたことを特徴とする。

また、第４発明の産業車両のクラッチ故障診断装置は、第３発明の産業車両のクラッチ故障診断装置において、
産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、
前記クラッチ寿命計算手段で計算したクラッチ寿命Ｌ_Hと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数１６］式から、クラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算するクラッチ残存寿命計算手段と、

を備えたことを特徴とする。

第１発明の産業車両のクラッチ故障診断方法によれば、産業車両に装備されたクラッチの故障診断方法であって、検出したクラッチ前後の回転速度差ΔＶと検出したクラッチ油圧Ｐとクラッチ板の摩擦係数μとに基づいて［数９］式からクラッチ吸収エネルギｑを計算し、このクラッチ吸収エネルギｑを［数１０］式のように積分して単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算し、このクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと前記単位時間ｔとに基づいて［数１１］式からクラッチ寿命Ｌ_Hを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じたクラッチ寿命Ｌ_Hを求めることができる。

第２発明の産業車両のクラッチ故障診断方法によれば、第１発明の産業車両のクラッチ故障診断方法において、前記クラッチ寿命Ｌ_Hと検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数１２］式からクラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じたクラッチ残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、このクラッチ残存寿命Ｌ_Rに基づいて、産業車両の運転状況に応じたクラッチのメンテナンス時期を推定することもできる。

第３発明の産業車両のクラッチ故障診断装置によれば、産業車両に装備されたクラッチの故障診断装置であって、クラッチ前後の回転速度差ΔＶを検出するクラッチ前後回転速度差検出手段と、クラッチ油圧Ｐを検出するクラッチ油圧検出手段と、前記クラッチ前後回転速度差検出手段で検出したクラッチ前後回転速度差ΔＶと前記クラッチ油圧検出手段で検出したクラッチ油圧Ｐとクラッチ板の摩擦係数μとに基づいて［数１３］式からクラッチ吸収エネルギｑを計算するクラッチ吸収エネルギ計算手段と、前記クラッチ吸収エネルギ計算手段で計算したクラッチ吸収エネルギｑを［数１４］式のように積分して単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算するクラッチ吸収エネルギ積算手段と、前記クラッチ吸収エネルギ積算手段で計算したクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと前記単位時間ｔとに基づいて［数１５］式からクラッチ寿命Ｌ_Hを計算するクラッチ寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第１発明と同様、産業車両の運転状況に応じたクラッチ寿命Ｌ_Hを求めることができる。

第４発明の産業車両のクラッチ故障診断装置によれば、第３発明の産業車両のクラッチ故障診断装置において、産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、前記クラッチ寿命計算手段で計算したクラッチ寿命Ｌ_Hと前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数１６］式からクラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算するクラッチ残存寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第２発明と同様、産業車両の運転状況に応じたクラッチ残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、このクラッチ残存寿命Ｌ_Rに基づいて、産業車両の運転状況に応じたクラッチのメンテナンス時期を推定することもできる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系とクラッチ故障診断装置の概要図、図２は前記クラッチ故障診断装置の機能を説明するブロック図である。

図１に示すように、フォークリフトの動力伝達系ではエンジン１の動力を、トルクコンバータ２、トランスミッション３内のクラッチ４を介して駆動輪５（実際には２輪であるが、図１では簡略的に１輪のみを図示している）へ伝達する。その結果、エンジン１の動力によって駆動輪５が、矢印Ａの如く回転駆動される。

このとき、クラッチ４ではクラッチ板４ａが油圧で押圧されてエンジン動力の入力側と出力側とが連結されることにより、エンジン１の動力を駆動輪５に伝達する。前記油圧は、油タンク６内の油を油ポンプ７で昇圧し、流量調整弁８で流量調整されてクラッチ１４（クラッチ板１４ａ）に供給される。そして、クラッチ１４では前記油圧でクラッチ板４ａを押圧して前記入力側と出力側とを連結しようとする際にクラッチ板４ａが摩耗する。このクラッチ板４ａの摩耗が進行すると、ついにはクラッチ４が十分な連結機能を発揮しなくなる。このため、クラッチ４は適宜メンテナンスする必要がある。しかし、クラッチ板４ａがどれくらいの稼働時間で故障（摩耗）するのか（どれくらいの寿命を有しているのか）は、フォークリフトの運転状況に応じて様々である。

従って、本実施の形態例ではフォークリフトに備えたクラッチ故障診断装置１１によって、フォークリフトの運転状況に応じたクラッチ寿命Ｌ_Hとクラッチ残存寿命Ｌ_Rとを求める。

図１及び図２に基づき、このクラッチ故障診断装置１１の各手段について詳述する。なお、クラッチ故障診断装置１１はマイクロコンピュータを備えたものであり、各手段の計算処理などはソフトウエアによって実施される。

図２に示すように、クラッチ故障診断装置１１では、まず、クラッチ前後回転速度差検出手段２１によってクラッチ４の前後の回転速度差ΔＶを検出し、且つ、クラッチ油圧検出手段２２によってクラッチ油圧Ｐを検出する。クラッチ前後回転速度差ΔＶはクラッチ４の前側（エンジン動力の入力側）の回転速度と、クラッチ４の後側（エンジン動力の出力側）の回転速度との差である。クラッチ油圧Ｐはクラッチ４（クラッチ板４ａ）に作用する圧油の圧力である。

クラッチ前後回転速度差検出手段２１としては、例えば、図１に示すようなクラッチ１４の前側（エンジン動力の入力側）に設けられた第１のクラッチ回転軸４Ａの回転速度Ｖ₁を検出する第１の回転速度センサ２１Ａと、クラッチ１４の後側（エンジン動力の出力側）に設けられた第２のクラッチ回転軸４Ｂの回転速度を検出する第２の回転速度センサ２１Ｂと、第１の回転速度センサ２１Ａの検出値（回転速度Ｖ₁）と第２の回転速度センサ２１Ｂの検出値（回転速度Ｖ₂）との差を演算する手段とを備えた構成とすることができる。

クラッチ油圧検出手段２２としては、例えば図１に示すような流量調整弁８に装備されている圧力センサ２２Ａを用いることができる。この場合、圧力センサ２２Ａによって流量調整弁８から流出する圧油の圧力を検出し、この圧力センサ２２Ａの検出値をクラッチ油圧Ｐとして用いる。

続いて、クラッチ吸収エネルギ計算手段２３では、クラッチ前後回転速度差検出手段２１で検出したクラッチ前後回転速度差ΔＶと、クラッチ油圧検出手段２２で検出したクラッチ油圧Ｐと、クラッチ板４ａの摩擦係数μとに基づいて、次の［数１７］式から、クラッチ吸収エネルギｑを計算する。クラッチ板４ａの摩擦係数μは、クラッチ故障診断装置１１に備えたＩＣメモリなどの記憶手段（図示省略）に予め記憶されている。

クラッチ吸収エネルギ積算手段２４では、クラッチ吸収エネルギ計算手段２３で計算したクラッチ吸収エネルギｑを、次の［数１８］式のように積分して、単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算する。前記単位時間ｔの具体的な値については任意に設定することができるが、例えば８時間や２４時間などに設定する。

そして、クラッチ寿命計算手段２５では、クラッチ吸収エネルギ積算手段２４で計算したクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと、寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと、前記単位時間ｔとに基づいて、次の［数１９］式から、クラッチ寿命Ｌ_Hを計算する。

寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitは、クラッチ故障診断装置１１に備えたＩＣメモリなどの記憶手段（図示省略）に予め記憶されている。寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitは、クラッチ板４ａが摩耗し過ぎてクラッチ４ａが連結機能を発揮しなくなる限界のクラッチ吸収エネルギ積算量であり、実験や机上計算によって求めることができる。

車両稼働時間検出手段２６では、フォークリフトが稼働した時間の積算値である車両稼働時間ｔ_Nを検出する。車両稼働時間検出手段２６としては、例えば図１に示すようなアワメータ２６Ａを用いることができる。アワメータ２６Ａはフォークリフトのコンソールボックスに装備されており、エンジン１のスタータスイッチをＯＮにしてからＯＦＦにするまでの時間を積算するものである。

そして、クラッチ残存寿命計算手段２７では、クラッチ寿命計算手段２５で計算したクラッチ寿命Ｌ_Hと、車両稼働時間検出手段２６で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数２０］式から、クラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算する。

かくして、クラッチ故障診断装置１１ではクラッチ１４（クラッチ板１４ａ）の故障診断、即ち、フォークリフトの運転状況に応じたクラッチ寿命Ｌ_Hの診断（推定）とクラッチ残存寿命Ｌ_Rの診断（推定）とが行われる。

また、図１に示すように、クラッチ故障診断装置１１にはランプやブザーなどの警報装置１２と、液晶ディスプレイなどの表示装置１３とが接続されている。図２に示すように、警報装置１２ではクラッチ残存寿命Ｌ_Hの時間が所定時間以内になると警報を発し、表示装置１３ではクラッチ残存寿命Ｌ_Hの時間を表示する。

以上のように、本実施の形態例に係るフォークリフトのクラッチ故障診断装置１１によれば、フォークリフトに装備されたクラッチ４の故障診断装置であって、クラッチ前後の回転速度差ΔＶを検出するクラッチ前後回転速度差検出手段２１と、クラッチ油圧Ｐを検出するクラッチ油圧検出手段２２と、クラッチ前後回転速度差検出手段２１で検出したクラッチ前後回転速度差ΔＶとクラッチ油圧検出手段２２で検出したクラッチ油圧Ｐとクラッチ板１４ａの摩擦係数μとに基づいて［数１７］式からクラッチ吸収エネルギｑを計算するクラッチ吸収エネルギ計算手段２３と、クラッチ吸収エネルギ計算手段２３で計算したクラッチ吸収エネルギｑを［数１８］式のように積分して単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算するクラッチ吸収エネルギ積算手段２４と、クラッチ吸収エネルギ積算手段２４で計算したクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと前記単位時間ｔとに基づいて［数１９］式からクラッチ寿命Ｌ_Hを計算するクラッチ寿命計算手段２５とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じたクラッチ寿命Ｌ_Hを求めることができる。

更に、本実施の形態例のフォークリフトのクラッチ故障診断装置１１によれば、フォークリフトの稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段２６と、クラッチ寿命計算手段２５で計算したクラッチ寿命Ｌ_Hと車両稼働時間検出手段２６で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数２０］式からクラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算するクラッチ残存寿命計算手段２７とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じたクラッチ残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、このクラッチ残存寿命Ｌ_Rに基づいて、フォークリフトの運転状況に応じたクラッチ１４（クラッチ板１４ａ）のメンテナンス時期を推定することもできる。

なお、上記では本発明をフォークリフトに適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明はフォークリフト以外の産業車両にも適用することができる。

本発明は産業車両のクラッチ故障診断方法及び装置に関するものであり、フォークリフトなどの産業車両の動力伝達系に装備されているクラッチの故障診断（クラッチ寿命やクラッチ残存寿命の推定）を行う場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系とクラッチ故障診断装置の概要図である。 前記クラッチ故障診断装置の機能を説明するブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ トランスミッション
４ クラッチ
４ａ クラッチ板
４Ａ 第１のクラッチ回転軸
４Ｂ 第２のクラッチ回転軸
５ 駆動輪
６ 油タンク
７ 油ポンプ
８ 流量調整弁
１１ クラッチ故障診断装置
１２ 警報装置
１３ 表示装置
２１ クラッチ前後回転速度差検出手段
２１Ａ 第１の回転速度センサ
２１Ｂ 第２の回転速度センサ
２２ クラッチ油圧検出手段
２２Ａ 圧力センサ
２３ クラッチ吸収エネルギ計算手段
２４ クラッチ吸収エネルギ積算手段
２５ クラッチ寿命計算手段
２６ 車両稼働時間検出手段
２６Ａ アワメータ
２７ クラッチ残存寿命計算手段

Claims (4)

1. 産業車両に装備されたクラッチの故障診断方法であって、
   検出したクラッチ前後の回転速度差ΔＶと、検出したクラッチ油圧Ｐと、クラッチ板の摩擦係数μとに基づいて、次の［数１］式から、クラッチ吸収エネルギｑを計算し、
   

   

   このクラッチ吸収エネルギｑを、次の［数２］式のように積分して、単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算し、
   

   

   このクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと、寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと、前記単位時間ｔとに基づいて、次の［数３］式から、クラッチ寿命Ｌ_Hを計算すること、
   

   

   を特徴とする産業車両のクラッチ故障診断方法。
2. 請求項１に記載する産業車両のクラッチ故障診断方法において、
   前記クラッチ寿命Ｌ_Hと、検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数４］式から、クラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算すること、
   

   

   を特徴とする産業車両のクラッチ故障診断方法。
3. 産業車両に装備されたクラッチの故障診断装置であって、
   クラッチ前後の回転速度差ΔＶを検出するクラッチ前後回転速度差検出手段と、
   クラッチ油圧Ｐを検出するクラッチ油圧検出手段と、
   前記クラッチ前後回転速度差検出手段で検出したクラッチ前後回転速度差ΔＶと、前記クラッチ油圧検出手段で検出したクラッチ油圧Ｐと、クラッチ板の摩擦係数μとに基づいて、次の［数５］式から、クラッチ吸収エネルギｑを計算するクラッチ吸収エネルギ計算手段と、
   

   

   前記クラッチ吸収エネルギ計算手段で計算したクラッチ吸収エネルギｑを、次の［数６］式のように積分して、単位時間ｔ当たりのクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑを計算するクラッチ吸収エネルギ積算手段と、
   

   

   前記クラッチ吸収エネルギ積算手段で計算したクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑと、寿命限界のクラッチ吸収エネルギ積算値Ｑ_limitと、前記単位時間ｔとに基づいて、次の［数７］式から、クラッチ寿命Ｌ_Hを計算するクラッチ寿命計算手段と、
   

   

   を備えたことを特徴とする産業車両のクラッチ故障診断装置。
4. 請求項３に記載する産業車両のクラッチ故障診断装置において、
   産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、
   前記クラッチ寿命計算手段で計算したクラッチ寿命Ｌ_Hと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数８］式から、クラッチ残存寿命Ｌ_Rを計算するクラッチ残存寿命計算手段と、
   

   

   を備えたことを特徴とする産業車両のクラッチ故障診断装置。

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