JP5276733B1 - 作業車両及びそのインチング制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インチング操作時においてクラッチを確実に保護でき、しかもインチング操作時の作業性を損なわないようにする。
【解決手段】この装置は、クラッチプレートの許容発熱率を獲得する許容発熱率獲得手段と、インチング操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、インチング操作部材の操作量からインチング中のクラッチプレートの発熱率を演算する発熱率演算手段と、インチング中に発熱率演算手段で得られた発熱率が許容発熱率を超えないようにクラッチ油圧を制御する油圧制御手段と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、インチング制御装置、特に、インチング機能を備えた作業車両に設けられ、インチング操作時に油圧式クラッチに供給されるクラッチ油圧を制御するインチング制御装置に関する。また、本発明は、以上のインチング制御装置を備えた作業車両に関する。
作業車両においては、トランスミッションに設けられた油圧式クラッチに滑りを生じさせて車速を低下させるインチング機能を備えたものがある。このインチング機能を用いれば、エンジンの回転数を所定の回転数に維持したまま車速を低下させることができる。例えば、モーターグレーダでは、ブレードにより整地作業を行いながら走行する場合がある。この場合、オペレータは、インチングペダルを操作してクラッチに滑りを生じさせることにより、ブレードの駆動力の低下を抑えながら車速を調整することができる。
このようなインチング機能を備えた作業車両においては、インチング操作時間が長くなると、クラッチ発熱量が増大し、クラッチの摩耗が増大してしまう。そして、過負荷の状態でインチング操作を続けると、クラッチの破損につながる場合もある。
そこで、特許文献１〜３に示されるように、インチング操作時におけるクラッチの保護のための技術が提案されている。
特許文献１に示された作業車両では、インチング中のクラッチの負荷を算出し、クラッチの負荷がしきい値を超えた場合にはエンジン回転数を低くするような制御を行っている。特許文献２に示された装置では、インチング中にクラッチの発熱量を検出し、発熱量が基準値を超えた場合にアラームを発するようにしている。また、特許文献３に示された装置では、インチング中にクラッチプレートの温度を検出し、検出温度がしきい値を超えた場合は、クラッチを締結あるいは開放するようにしている。
特開２００９−１８６００３号公報 特開平０６−３４４７８２号公報 特開２００３−１６６６３４号公報
特許文献１に示された装置では、インチング中にクラッチの負荷がしきい値を超えた場合にエンジン回転数を低下させている。しかし、エンジン回転数を下げると、潤滑油を供給するためのオイルポンプの吐出量が低下し、クラッチへの潤滑油量が減ることになる。したがって、クラッチを十分に保護することができない。
また、特許文献２に示された装置では、クラッチの発熱量が基準値を超えた場合にアラームが発せられるだけであるので、やはりクラッチを確実に保護することはできない。
さらに、特許文献３に示された装置では、クラッチ保護のためにクラッチを締結あるいは開放するので、インチングが強制的に終了させられてしまい、作業性が損なわれる。例えば、インチング中に、クラッチ保護のためにクラッチが締結あるいは開放されると、車速が急に上がったり、あるいは車両が停止したりすることになる。特に、作業負荷や走行負荷が大きい場合には、車両が急停止する場合がある。
本発明の課題は、インチング操作時においてクラッチを確実に保護でき、しかもインチング操作時の作業性を損なわないようにすることにある。
第１発明に係る作業車両のインチング制御装置は、摩擦材が固定されたクラッチプレートを有する動力伝達用の油圧式クラッチと、油圧式クラッチにすべりを生じさせるためのインチング操作部材と、を有する作業車両に設けられる装置であり、インチング操作部材の操作時に油圧式クラッチに供給されるクラッチ油圧を制御する。このインチング制御装置は、クラッチプレートの許容発熱率を獲得する許容発熱率獲得手段と、インチング操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、インチング操作部材の操作量からインチング中のクラッチプレートの発熱率を演算する発熱率演算手段と、インチング中に発熱率演算手段で得られた発熱率が許容発熱率を超えないようにクラッチ油圧を制御する油圧制御手段と、油圧式クラッチの入出力の回転数差である相対回転数を検出する相対回転数検出手段と、インチング操作部材の操作量に対応するクラッチ油圧を求めるクラッチ油圧獲得手段と、摩擦材の摩擦係数が格納された記憶手段と、許容発熱率に対応するクラッチ油圧上限値を演算するクラッチ油圧上限値演算手段と、を備えている。そして、発熱率演算手段は、相対回転数、クラッチ油圧、及び摩擦係数によってクラッチプレートの発熱率を演算する。また、油圧制御手段は、発熱率演算手段で得られた発熱率が許容発熱率を超えた場合はクラッチ油圧をクラッチ油圧上限値に設定する。
この装置では、インチング操作をしている際に、インチング操作部材の操作量からクラッチプレートの発熱率が求められる。そして、このクラッチプレートの発熱率がクラッチプレートの許容発熱率を超えないように、インチングを行っている油圧式クラッチのクラッチ油圧が制御される。
ここでは、クラッチプレートの発熱率が許容発熱率内に抑えられるので、インチングを行っている油圧式クラッチを確実に保護することができる。
特に、ここでは、発熱量ではなく、発熱量の変化率である発熱率を求めてクラッチ油圧の制御を行っている。同じ発熱量であっても、短い時間に発熱する場合と長い時間かかって発熱する場合とでは、クラッチプレートの温度は異なる。それは、長い時間かかって発熱する場合の方が放熱の影響が強く出るからである。
そこで、本発明では、発熱率を用いて時々刻々クラッチプレートの発熱状況を把握している。このため、より適切にクラッチプレート及びそれを含む油圧式クラッチを保護することができる。また、インチングが強制的に終了させられることがないので、作業性が損なわれることはない。特に、インチング操作部材の操作量に応じて時々刻々発熱状態が変化するインチング時の油圧クラッチでは、発熱率を用いる効果は大きい。
また、インチング中にクラッチプレートの発熱率が許容発熱率を超えた場合は、許容発熱率に対応するクラッチ油圧上限値に設定されるので、クラッチプレートの発熱が抑えられ、油圧式クラッチを効果的に保護することができる。
第２発明に係る作業車両のインチング制御装置は、第１発明の装置において、インチング油圧上限値演算手段は、少なくとも、許容発熱率、相対回転数、摩擦係数を含む条件値からクラッチ油圧上限値を演算する。
第３発明に係る作業車両のインチング制御装置は、第１又は第２発明の装置において、記憶手段はクラッチプレートの仕様によって決まる固有許容発熱率を格納している。また、この制御装置は、修正許容発熱率演算手段と、許容発熱率設定手段と、をさらに備えている。修正許容発熱率演算手段は、インチング中のクラッチプレートの温度に応じて修正許容発熱率を演算する。許容発熱率設定手段は、固有許容発熱率と修正許容発熱率のうちの小さい方を許容発熱率として選択する。
ここでは、クラッチプレートの仕様によって決まる許容発熱率（固有発熱率）だけではなく、インチング中のクラッチプレートの温度によって決まる許容発熱率（修正許容発熱率）をも考慮して許容発熱率を決めている。したがって、油圧式クラッチをより確実に保護することができる。
第４発明に係る作業車両のインチング制御装置は、第３発明の装置において、油温センサと、記憶手段と、クラッチプレート温度演算手段と、をさらに備えている。油温センサは油圧式クラッチに供給される潤滑油の温度を検出する。記憶手段は潤滑油の熱伝達率及びクラッチプレートの仕様値が格納されている。クラッチプレート温度演算手段は、油温、潤滑油の熱伝達率、クラッチプレートの仕様値を含む条件値によってインチング中のクラッチプレートの温度を演算する。
ここでは、クラッチプレートの温度を演算により求めているので、クラッチプレートの温度を検出するためのセンサが不要になる。
第５発明に係る作業車両のインチング制御装置は、第４発明の装置において、クラッチプレート温度演算手段は、インチング中に所定の周期でクラッチプレートの温度を演算により求めるものである。そして、修正許容発熱率演算手段は、所定の周期で得られたクラッチプレートの温度に応じて修正許容発熱量を演算する。
ここで、インチング中はクラッチプレートの温度は時々刻々と変化する。そこで、この第７発明では、クラッチプレートの温度を所定の周期で演算し、修正許容発熱率を求めている。したがって、より確実に油圧式クラッチを保護することができる。
第６発明に係る作業車両は、エンジンと、車両を走行させるための走行機構と、摩擦材が固定されたクラッチプレートを有する油圧式クラッチを含みエンジンからの駆動力を走行機構に伝達するトランスミッションと、油圧式クラッチにすべりを生じさせるためのインチング操作部材と、第１から第５発明のインチング制御装置と、を備えている。
以上のような本発明では、インチング操作時においてクラッチを確実に保護でき、しかもインチング中にインチングが強制終了させられることがなく、作業性が良好になる。
作業車両の外観斜視図。 作業車両の側面図。 作業車両の構成を示すブロック図。 クラッチ保護処理のフローチャート。 許容発熱率を設定するためのフローチャート。 クラッチ保護制御による発熱率の制限を示す図。
［全体構成］
ここでは、作業車両としてモーターグレーダを例にとって説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態によるインチング制御装置を備えたモーターグレーダ１の外観斜視図及び側面図である。
モーターグレーダ１は、整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合等を行うものであり、左右１対の前輪１１及び片側２輪ずつの後輪１２からなる６つの走行輪と、前輪１１と後輪１２との間に設けられたブレード４２と、を有している。なお、図１及び図２では、４つの後輪１２のうち左側に位置するもののみを示している。
このモーターグレーダ１は、図１及び図２に示すように、フレーム２と、運転室３と、作業機４と、を備えている。また、ブロック構成図である図３に示すように、モーターグレーダ１は、エンジン５、動力伝達機構６、走行機構９、油圧駆動機構７、操作部１０、制御部８等を備えている。
［フレーム及び運転室］
フレーム２は後部フレーム２１及び前部フレーム２２によって構成されている。
後部フレーム２１は、エンジン５、動力伝達機構６、油圧駆動機構７等を収容している。また、後部フレーム２１には、前述の４つの後輪１２が設けられており、これらの後輪１２がエンジン５からの駆動力によって回転駆動される。
前部フレーム２２は、後部フレーム２１の前方に取り付けられており、その前端部に前輪１１が取り付けられている。
運転室３は、後部フレーム２１に載置されており、その内部には、ハンドル、変速レバー、作業機４の操作レバー、ブレーキ、アクセルペダル１４、インチングベダル１３等の操作部（図３参照）が設けられている。
［作業機］
作業機４は、ドローバ４０、サークル４１、ブレード４２、油圧モータ４９、１対のリフトシリンダ４４，４５、ドローバシフトシリンダ４６、ブレードシフトシリンダ４７、チルトシリンダ４８を有している。
ドローバ４０の前端部は、前部フレーム２２の前端部に揺動可能に取付けられており、１対のリフトシリンダ４４，４５の同期した伸縮によって、ドローバ４０の後端部が上下に昇降する。これにより、ブレード４２を上下方向に移動させることができる。また、ドローバ４０はリフトシリンダ４４，４５の異なった伸縮によって上下方向に傾動する。さらに、ドローバ４０はドローバシフトシリンダ４６の伸縮によって車両進行方向に沿った軸を中心に上下に揺動する。これにより、ブレード４２の傾斜角度を変更することができる。
サークル４１はドローバ４０の後端部に回転可能に取付けられている。サークル４１は、油圧モータ４９によって駆動され、ドローバ４０に対し車両上方から見て時計方向または反時計方向に回転する。
ブレード４２は、サークル４１に対して横方向（車両の進行方向に対する左右方向）に滑動可能、且つ、横方向に平行な軸を中心に上下に揺動可能に支持されている。具体的には、ブレード４２は、サークル４１に支持されたブレードシフトシリンダ４７によりサークル４１に対して横方向に移動することができる。また、ブレード４２は、チルトシリンダ４８（図２参照）によって、サークル４１に対して横方向に平行な軸を中心に揺動して上下方向に向きを変更することができる。これにより、ブレード４２の進行方向に対する傾斜角度を変更することができる。
油圧モータ４９は、後述する第１油圧ポンプ７１から供給される圧油によって駆動されることにより、サークル４１を回転させることができる。また、各油圧シリンダ４４〜４８は、第１油圧ポンプ７１から供給される油圧によって駆動される。
以上のように、ブレード４２は、ドローバ４０、サークル４１を介して、車両に対する上下の昇降、進行方向に対する傾きの変更、横方向に対する傾きの変更、回転、左右方向のシフトを行なうことができる。
［エンジン］
図３に示すように、エンジン５には、燃料噴射ポンプ１５が付設されており、燃料噴射ポンプ１５からエンジン５に燃料が供給される。その供給量は、後述する制御部８から電子ガバナ１６に出力される指令信号によって制御される。なお、エンジン５の回転数は、エンジン回転数センサ８１によって検知され、検知信号として制御部８へ送られる。制御部８は、電子ガバナ１６へ指令信号を送ることにより、エンジン５への燃料の供給量を制御して、エンジン５の回転数を制御することができる。
［動力伝達機構］
動力伝達機構６は、エンジン５からの駆動力を後輪１２に伝達するための機構であり、トルクコンバータ６２及びトランスミッション６０を有している。
トルクコンバータ６２はエンジン５の出力側に接続されている。トルクコンバータ６２には、トルクコンバータ６２の入力側の部材と出力側の部材とを直結するロックアップクラッチ７０が設けられている。ロックアップクラッチ７０は、車速によって係合状態と開放状態とに切り替わる。車速が一定以上になると、制御部８からロックアップクラッチ制御弁５８へ指令信号が送信され、ロックアップクラッチ７０へ油圧が供給されてロックアップクラッチ７０が係合状態になる。
トランスミッション６０は、ＦＬクラッチ６３、ＦＨクラッチ６４、Ｒクラッチ６５、１ｓｔクラッチ６６、２ｎｄクラッチ６７、３ｒｄクラッチ６８、４ｔｈクラッチ６９や、図示しない複数の変速ギアを有している。各クラッチ６３〜６９は、後述する第２油圧ポンプ７２から供給される油圧により駆動される多板型の油圧式クラッチである。すなわち、各クラッチ６３〜６９は、それぞれ入力側のクラッチプレート及び出力側のクラッチプレートを有し、いずれかのクラッチプレートの両面には摩擦材が設けられている。なお、このトランスミッション６０には、トランスミッション６０内の油温を検出する油温センサ９０が設けられている。
ＦＬクラッチ６３及びＦＨクラッチ６４は前進時にいずれか一方が係合状態となり、Ｒクラッチ６５は後進時に係合状態となる。１ｓｔクラッチ６６、２ｎｄクラッチ６７、３ｒｄクラッチ６８、４ｔｈクラッチ６９は、それぞれ対応する変速ギアに駆動力を伝達する場合に係合状態となる。このトランスミッション６０では、前進時には、ＦＬクラッチ６３及びＦＨクラッチ６４のいずれかと、１ｓｔクラッチ６６〜４ｔｈクラッチ６９のいずれかとの組合せによって、１〜８速の速度段の選択が可能である。また、後進時には、Ｒクラッチ６５と、１ｓｔクラッチ６６〜４ｔｈクラッチ６９のいずれかとの組合せによって、１〜４速の速度段の選択が可能である。
なお、ＦＬクラッチ６３及びＦＨクラッチ６４への入力回転数は、入力回転数センサ８２によって検出され、検出結果は制御部８へ送られる。また、ＦＬクラッチ６３及びＦＨクラッチ６４からの出力回転数は、出力回転数センサ８３によって検出され、検出結果は制御部８へ送られる。
［走行機構］
走行機構９は、エンジン５からの駆動力を用いて車両を走行させるための機構である。走行機構９は、動力伝達機構６を介してエンジン５からの駆動力が伝達される。走行機構９は、図示しない最終減速機、タンデム装置６１、後輪１２を有している。トランスミッション６０から出力された駆動力は、最終減速機及びタンデム装置６１を介して後輪１２に伝達され、後輪１２が回転駆動される。
［油圧駆動機構］
油圧駆動機構７は、エンジン５からの駆動力によって油圧を発生させ、油圧によって各クラッチ６３〜６９、油圧モータ４９，各シリンダ４４〜４８を駆動するための機構である。油圧駆動機構７は、第１油圧ポンプ７１、第２油圧ポンプ７２、第１〜第５シリンダ制御弁７３〜７７、油圧モータ制御弁７８、第１〜第７クラッチ制御弁５１〜５７を有する。
第１油圧ポンプ７１は、エンジン５からの駆動力によって駆動され、各シリンダ４４〜４８及び油圧モータ４９に圧油を供給する。第１油圧ポンプ７１は、ポンプ容量制御シリンダ７１ａによって、斜板の傾転角度を変更されることによって、吐出する圧油の容量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。
第２油圧ポンプ７２は、エンジン５からの駆動力によって駆動され、各クラッチ６３〜６９及びロックアップクラッチ７０に圧油を供給する。
各油圧制御弁７３〜７８，５１〜５７は、制御部８によって電気的に制御されることにより、油圧を調整することができる電磁比例制御弁である。
第１〜第５シリンダ制御弁７３〜７７は、各シリンダ４４〜４８へ供給される油圧を調整する。また、各シリンダ４４〜４８へ供給される油圧は、図示しない油圧センサによって検出され、その検出結果は制御部８へ送られる。
油圧モータ制御弁７８は、上述した油圧モータ４９に供給される油圧を調整する。
第１〜第７クラッチ制御弁５１〜５７は、各クラッチ６３〜６９へ供給される油圧を調整する。具体的には、第１クラッチ制御弁５１はＦＬクラッチ６３へ供給される油圧を調整し、第２クラッチ制御弁５２はＦＨクラッチ６４へ供給される油圧を調整する。第３クラッチ制御弁５３はＲクラッチ６５へ供給される油圧を調整する。第４クラッチ制御弁５４は１ｓｔクラッチ６６へ供給される油圧を、第５クラッチ制御弁５５は２ｎｄクラッチ６７へ供給される油圧を、第６クラッチ制御弁５６は３ｒｄクラッチ６８へ供給される油圧を、第７クラッチ制御弁５７は４ｔｈクラッチ６９へ供給される油圧を、それぞれ調整する。
各クラッチ６３〜６９へ供給される油圧は油圧センサによって検出され、その検出結果は制御部８へ送られる。なお、図３では、ＦＬクラッチ６３へ供給される油圧を検知する油圧センサ８４と、ＦＨクラッチ６４へ供給される油圧を検知する油圧センサ８５のみ図示しており、他の油圧センサは省略している。
［操作部］
操作部１０は、モーターグレーダ１の走行や作業機４を制御するためにオペレータによって操作される部分である。操作部１０は、インチングペダル１３、アクセルペダル１４等の操作部材を有している。インチングペダル１３は、ＦＬクラッチ６３又はＦＨクラッチ６４に滑りを生じさせて車速を低減させるために操作される操作部材である。インチングペダル１３の踏み込み量はセンサ１３ａによって検出され、検出結果は制御部８に送られる。アクセルペダル１４は、エンジン回転数を所望の回転数に設定するための操作部材である。アクセルペダル１４の踏み込み量はセンサ１４ａによって検出され、検出結果は制御部８に送られる。
［制御部］
制御部８は、操作部１０からの操作信号や各種センサからの検知信号などに基づいて第１〜第５シリンダ制御弁７３〜７７や油圧モータ制御弁７８を制御し、作業機４を作動することができる。例えば、制御部８は、第１シリンダ制御弁７３及び第２シリンダ制御弁７４へ指令信号を送信して、リフトシリンダ４４，４５へ供給される油圧を制御することにより、ブレード４２を上下方向に移動させることができる。
また、制御部８は、操作部１０からの操作信号や、各種センサからの信号などに基づいて、第１〜第７クラッチ制御弁５１〜５７を制御することにより、車両の状態に適した変速制御を行うことができる。
制御部８は、アクセルペダル１４からの操作信号とエンジン回転数センサ８１が検出したエンジン回転数とに基づいて、エンジン５への燃料の供給量を決定する。そして、制御部８は、決定された供給量に対応した指令信号を電子ガバナに送信する。これにより、燃料噴射ポンプからの燃料噴射量が、アクセルペダル１４の踏み込み量に見合った量に調整され、エンジン回転数が制御される。これにより、オペレータは、作業機４の出力や車両の速度を制御することができる。
また、制御部８は、インチングペダル１３が操作されている場合には、センサ１３ａからの信号に基づいて、第１クラッチ制御弁５１又は第２クラッチ制御弁５２への指令信号を調整する。これにより、ＦＬクラッチ６３又はＦＨクラッチ６４へ供給される油圧が低下する。すなわち、ＦＬクラッチ６３又はＦＨクラッチ６４のうち係合状態にあるクラッチの押付力が低下し、クラッチに滑りが生じる。これにより、動力伝達機構６から走行機構９へと伝達される駆動力が低減され、車速が低減する。従って、オペレータは、インチングペダル１３を操作することにより、エンジン回転数の低下を抑えて作業機４の出力を維持しながら、車速を調整することができる。
［クラッチ保護制御］
このモーターグレーダ１では、インチング操作中の過剰なクラッチの発熱を防止するために、クラッチ保護制御が実行される。以下、インチングの際に実行されるクラッチ保護制御について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、図４に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
ここで、クラッチ保護制御のために、制御部８のメモリには以下の諸元値が予め記憶されている。
・クラッチプレートの摩擦材の摩擦係数：μ
・油圧式クラッチのピストン面積：APｒ［cm２］
・ピストンのリターンスプリング力：Fs［N］
・クラッチプレート摩擦面１面当たりの実面積：Ad［cm２］
・クラッチプレート摩擦面の平均円周長：Cm［m］
・クラッチプレート温度許容値（経験値）：Tal［℃］
・クラッチプレート熱伝達率（実験値）：β
・クラッチプレート有効面積率：ａ
・クラッチプレートの仕様によって決まる発熱率第１許容値q'al１（固有許容発熱率）
ｃ：クラッチプレートの比熱［cal/g/℃］
γ：クラッチプレートの比重［g/cm３］
V0：クラッチプレートの厚み［cm］
まず、ステップＳ１では、クラッチプレートの温度が算出される。クラッチプレートの温度Ｔは、以下の式（１）によって算出される。
Ｔ=TL+A×q'×(1−e-Bt)+(T'−TL)×e-Bｔ −−（１）
A＝ｆ１（ａ，β，Ne）
B＝ｆ２（β，Ne，ｃ，γ，V0）
T'：前回のクラッチプレート温度［℃］
TL：トランスミッションの油温［℃］
ｑ'：発熱率［MPa・m/sec］
β：クラッチプレート熱伝達率(実験値)
Ne：エンジン回転数［rpm］
ｔ：サンプリング時間［sec］
また、発熱率q'は、以下の式（２）によって算出される。
q'＝μ×P×V −−（２）
μ：摩擦材の摩擦係数
P：クラッチ面圧［MPa］＝（Pr×Apr×100−Fs）/Ad/100
Pr：クラッチ指令油圧［MPa］
Apr：油圧式クラッチのピストン面積［cm２］
Fs：ピストンのリターンスプリング力［N］
Ad：クラッチプレート摩擦面１面当たりの実面積［cm２］
V：クラッチプレートの相対周速［m/s］＝Cm×ΔN/60
Cm：クラッチプレート摩擦面の平均円周長［m］
ΔN：クラッチプレート相対回転数［rpm］
なお、前述のように、クラッチプレート有効面積率（ａ）、クラッチプレートの比熱（ｃ）、クラッチプレートの比重（γ）、クラッチプレートの厚み（V0）、クラッチプレートの摩擦材の摩擦係数（μ）、油圧式クラッチのピストン面積（APｒ）、ピストンのリターンスプリング力（Fs）、クラッチプレート摩擦面１面当たりの実面積（Ad）、クラッチプレート摩擦面の平均円周長（Cm）、クラッチプレート熱伝達率（実験値β）の各値は、制御部８のメモリに予め格納されている。
また、クラッチ指令油圧（Pr）はインチングペダル１３の踏み込み量に基づいて求められる値である。インチングペダル１３の踏み込み量とクラッチ指令油圧との関係は、予めマッピングされて制御部８のメモリに格納されている。さらに、クラッチプレート相対回転数（ΔN）は、入力回転数センサ８２及び出力回転数センサ８３の検出結果から求められる。
ステップＳ１では、前の周期のクラッチプレート温度及びクラッチ指令油圧から現在のクラッチプレート温度を算出する。なお、最初の周期におけるステップＳ１では、油温センサから得られたトランスミッション油温をクラッチプレート温度とする。
次にステップＳ２では、許容発熱率q'alを求める。許容発熱率q'alは、クラッチプレートの温度によって変化するので、図５に示すフローチャートによって求められるが、図５に示すフローチャートの説明は後述する。
ステップＳ２で許容発熱率q'alが求められると、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３ではインチングペダル１３の踏み込み量を検出する。そして、ステップＳ４において、インチングペダル１３の踏み込み量からクラッチ油圧指令値Pr0を求める。なお、この場合のクラッチ油圧は、インチング操作によって滑り制御を行っている油圧式クラッチに供給される油圧である。
ステップＳ５では、インチング制御を行っている油圧式クラッチの入力回転数N１と出力回転数N２とを検出する。すなわち、式（２）において現在のクラッチプレートの発熱率q'を求めるために、クラッチプレート相対回転数（ΔN）を求める。
ステップＳ６では、インチングを行っている油圧式クラッチが半クラッチ状態であるか否かを判断する。この判断は、インチングペダル１３が踏み込まれているか否かによって判断してもよいし、ステップＳ４で設定されたクラッチ油圧指令値によって判断してもよい。また、クラッチプレートの相対回転数で判断してもよい。クラッチ油圧指令値で判断する場合は、クラッチ油圧指令値が所定の値以下か否かで判断する。
ステップＳ５で半クラッチ状態であると判断された場合は、ステップＳ６からステップＳ７に移行する。
次にステップＳ７では、式（２）を用いて、現在のクラッチプレートの発熱率q'を算出する。また、このステップＳ７では、許容発熱率q'alからインチング制御を行っている油圧式クラッチのクラッチ油圧上限値Prmaxを獲得する。このクラッチ油圧上限値Prmaxは許容発熱率q'alによって決まるので、後に許容発熱率q'alの設定に関する説明と併せて説明する。
次にステップＳ８では、ステップＳ７で求められた現在の発熱率q'がステップＳ２で得られた許容発熱率q'alを超えているか否かを判断する。
現在の発熱率q'が許容発熱率q'alを超えていれば、ステップＳ８からステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、インチングを行っている油圧式クラッチのクラッチ油圧をステップＳ７で求められたクラッチ油圧上限値Prmaxに設定する。これにより、油圧式クラッチのクラッチ油圧はインチングペダル１３の踏み込み量に応じたクラッチ油圧Proより低い油圧に設定される。
また、現在の発熱率q'が許容発熱率q'alを超えていない場合は、ステップＳ８からステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、インチングを行っている油圧式クラッチのクラッチ油圧を、インチングペダル１３の踏み込み量に応じたクラッチ油圧Proに設定する。
＜許容発熱率q'alの設定＞
許容発熱率q'alを設定するための処理を、図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＱ１では、制御部８のメモリに記憶されているクラッチプレートの仕様によって決まる発熱率第１許容値q'al１（固有許容発熱率）を獲得する。次に、ステップＱ２において、クラッチプレートの温度によって決まる発熱率第２許容値q'al２（修正許容発熱率）を、以下の式（３）によって求める。
q'al２＝（Tal−TL−（T'−TL）e-Bt／A／(1−e-Bt)−−（３）
Tal：クラッチプレートの温度許容値［℃］
なお、クラッチプレートの温度許容値（Tal）は、クラッチプレートの仕様及び経験値によって予め定められている値であり、前述のように、制御部８のメモリに記憶されている。
次にステップＱ３では、発熱率第２許容値q'al２が発熱率第１許容値q'al１以上か否かを判断する。発熱率第２許容値q'al２が発熱率第１許容値q'al１以上である場合は、ステップＱ４に移行し、許容発熱率q'alとして発熱率第１許容値q'al１を採用する。また、発熱率第２許容値q'al２が発熱率第１許容値q'al１より小さい場合は、許容発熱率q'alとして発熱率第２許容値q'al２を採用する。
すなわち、クラッチプレートの仕様によって決まる発熱率第１許容値q'al１と、インチング中のクラッチプレートの温度によって決まる発熱率第２許容値q'al２とを比較し、小さい方の値を許容発熱率q'alとする。
次にステップＱ６では、許容発熱率q'alからインチング制御を実行している油圧式クラッチのクラッチ油圧上限値Prmaxを以下の式（４）により求める。
Prmax＝（q'al×Ad×100／μ／V+Fs）／Apr／100 −−−（４）
Ad：クラッチプレート摩擦面１面当たりの実面積［cm２］
μ：摩擦材の摩擦係数
V：クラッチプレートの相対周速［m/s］＝Cm×ΔN/60
Fs：ピストンのリターンスプリング力［N］
Apr：油圧式クラッチのピストン面積［cm２］
なお、これらの値は、前述のように、制御部８のメモリに記憶されている、あるいは記憶されている値から求められる。
以上のような制御を実行することにより、図６に示すように、許容発熱率q'alを超える発熱率（図６の斜線領域で示す部分）となるようなインチング操作が制限される。
［特徴］
（１）インチング操作中にクラッチプレートの発熱率が許容発熱率を超えた場合は、許容発熱率に対応するクラッチ油圧上限値に設定される。したがって、クラッチプレートの発熱が抑えられ、クラッチプレートを確実に保護できる。
（２）クラッチプレートの発熱量ではなく発熱率を求めてクラッチ油圧の制御を行っているので、発熱量によって制御を行う場合に比較して、時々刻々発熱状態が変化するインチング中の油圧クラッチでは、より正確な温度を算出することができる。このため、より適切にクラッチプレートを保護することができる。
（３）インチング操作中に、インチングが強制的に終了させられることがないので、車速が急に上がったり、車両が停止したりすることがない。したがって、作業性が損なわれることはない。
（４）クラッチプレートの仕様によって決まる発熱率第１許容値と、インチング中のクラッチプレートの温度によって演算された発熱率第２許容値とを比較し、小さい方の値を許容発熱率としているので、クラッチプレートを、より確実に保護することができる。
（５）インチング中のクラッチプレートの温度を演算により求めているので、クラッチプレートの温度を検出するためのセンサが不要になる。
（６）インチング操作中に時々刻々変化するクラッチプレートの温度に応じて許容発熱率を修正しているので、より確実にクラッチプレートを保護できる。
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
（ａ）許容発熱率q'alの設定については、前記実施形態に限定されない。すなわち、許容発熱率q'alを、クラッチプレートの仕様によって決まる発熱率第１許容値q'al１としてもよいし、また、インチング操作中のクラッチプレートの温度によって求められる発熱率第２許容値q'al２としてもよい。
（ｂ）前記実施形態では、クラッチプレートの温度を式（１）により演算して求めたが、センサによって求めてもよい。
（ｃ）許容発熱率を、クラッチプレートの温度から式（３）により求めたが、予め両者の対応マップを用意してメモリに記憶しておくようにしてもよい。
（ｄ）作業車両としてモーターグレーダを例にとって説明したが、本発明は他の作業車両にも同様に適用することができる。
１ モーターグレーダ
５ エンジン
８ 制御部
９ 走行機構
１３ インチングペダル
５１ 第１クラッチ制御弁
５２ 第２クラッチ制御弁
６０ トランスミッション
６３ ＦＬクラッチ
６４ ＦＨクラッチ
８２ 入力回転数センサ
８３ 出力回転数センサ

Claims (6)

  1. 摩擦材が固定されたクラッチプレートを有する動力伝達用の油圧式クラッチと、前記油圧式クラッチにすべりを生じさせるためのインチング操作部材と、を有する作業車両に設けられ、前記インチング操作部材の操作時に前記油圧式クラッチに供給されるクラッチ油圧を制御するインチング制御装置であって、
    前記クラッチプレートの許容発熱率を獲得する許容発熱率獲得手段と、
    前記インチング操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、
    前記インチング操作部材の操作量からインチング中の前記クラッチプレートの発熱率を演算する発熱率演算手段と、
    インチング中に、発熱率演算手段で得られた発熱率が前記許容発熱率を超えないように前記クラッチ油圧を制御する油圧制御手段と、
    前記油圧式クラッチの入出力の回転数差である相対回転数を検出する相対回転数検出手段と、
    前記インチング操作部材の操作量に対応するクラッチ油圧を求めるクラッチ油圧獲得手段と、
    前記摩擦材の摩擦係数が格納された記憶手段と、
    前記許容発熱率に対応するクラッチ油圧上限値を演算するクラッチ油圧上限値演算手段と、
    を備え、
    前記発熱率演算手段は、前記相対回転数、前記クラッチ油圧、及び前記摩擦係数によって前記クラッチプレートの発熱率を演算し、
    前記油圧制御手段は、前記発熱率演算手段で得られた発熱率が前記許容発熱率を超えた場合はクラッチ油圧を前記クラッチ油圧上限値に設定する、
    作業車両のインチング制御装置。
  2. 前記インチング油圧上限値演算手段は、少なくとも、前記許容発熱率、前記相対回転数、前記摩擦係数を含む条件値から前記クラッチ油圧上限値を演算する、請求項１に記載の作業車両のインチング制御装置。
  3. 前記記憶手段は前記クラッチプレートの仕様によって決まる固有許容発熱率を格納し、
    インチング中の前記クラッチプレートの温度に応じて修正許容発熱率を演算する修正許容発熱率演算手段と、
    前記固有許容発熱率と前記修正許容発熱率のうちの小さい方を前記許容発熱率として選択する許容発熱率設定手段と、
    をさらに備えた、請求項１又は２に記載の作業車両のインチング制御装置。
  4. 前記油圧式クラッチに供給される潤滑油の温度を検出する油温センサと、
    前記潤滑油の熱伝達率及び前記クラッチプレートの仕様値が格納された記憶手段と、
    前記油温、前記潤滑油の熱伝達率、前記クラッチプレートの仕様値を含む条件値によってインチング中の前記クラッチプレートの温度を演算するクラッチプレート温度演算手段と、
    をさらに備えた、請求項３に記載の作業車両のインチング制御装置。
  5. 前記クラッチプレート温度演算手段は、インチング中に所定の周期で前記クラッチプレートの温度を演算により求めるものであり、
    前記修正許容発熱率演算手段は、所定の周期で得られた前記クラッチプレートの温度に応じて前記修正許容発熱量を演算する、
    請求項４に記載の作業車両のインチング制御装置。
  6. エンジンと、
    車両を走行させるための走行機構と、
    摩擦材が固定されたクラッチプレートを有する油圧式クラッチを含み、前記エンジンからの駆動力を前記走行機構に伝達するトランスミッションと、
    前記油圧式クラッチにすべりを生じさせるためのインチング操作部材と、
    請求項１から５に記載のインチング制御装置と、
    を備えた作業車両。
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