JPH0193664A - 鉄道車輛用制動装置付液体変速機及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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駆動の鉄道車輛の制動装置
付液体変速機に関するものである。

（発明が解決しようとする問題点） トルクコンバータのタービンホイールの回転をブレーキ
などで回転を固定し、出力軸とインペラホイールを直結
することによりてトルクコンバータをストール状態にし
て制動をかける方法は既に公知のものであるが、このと
ぎ生ずるタービン制動の大きさは、車速に比例して増加
し、％に高速域では急激に増加するために、この方式と
空気ブレーキを併用するときは、全体の制動トルクの大
゛１さが、車輪がスリップを起さないような制動ド・：
１ 斗りの限界値を越えることがあり、車輪がスリツ速され
るときなどでは上記の方式とは異なるがブレーキで固定
しないでタービンホイールを過速状態にしても制動が得
られるが、上記の場合忙比較して充分に大きな制動トル
クを得ることができない・ （問題を解決するための手段） 本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
タービン制動をかけたとき、空気プレーヤを併用しても
、車速に関係なく、全体の制動トルクがスリップの発生
限界制動トルクを越えないように、トルクコンバータの
作動油圧を、高速域でも車速に関係なくほぼ一定したタ
ービン制動トルクを与えるような通常運転の作動油圧よ
りも減少させた一定値に維持するように制御する油圧制
御回路を設けたものである。

（作　用） 、三１第２図は、横軸に車速な、縦軸に制動トルクをナ
ロットして、トルクコンバータの作動油圧をバ遣メータ
として、車速とタービン制動の関係を示一 したもので、トルクコンバータの作動油圧を最高のＰ□
からＰ２．Ｐ、、Ｐ４と減少させていくとぎ、Ｐ□から
Ｐ３ｔでは図中の実線Ｔ□ｅ　Ｔｇ　＊　’ｒ３ｓなど
のように車速の増加につれてタービン制動トルクが急激
に増加する傾向がみられるが、Ｐ４　Ｋなると実線Ｔ４
のようにほぼ水平に近いなめらかな変化な示すようｋな
る１本発明では実線Ｔ４のようなほぼ一定のタービン制
動を与えるトルクコンバータの作動油圧Ｐ４を適用する
。

第２図において、実線人は空気ブレーキの、実線Ｅはエ
ンジンブレーキのそれぞれ制御トルクを示したもので、
これらと上記のタービン制動トルクＴ４を加えた全制動
トルクが実線Ａｏ　ｋＣ相当し、実線Ｔｏで示された車
輪のスリップが起らないための限界制動トルクよりも小
さくなっている。

（実施例） 第１図は本発明が適用される鉄道車輛用の制動装置付液
体変速機の１例を示したもので、ディーゼルエンジン（
図示せず）からの動力は液体変速機１の入力軸２より、
この入力軸２に対して同名であり【、しかも同じクラッ
チケーシング３内に設けられた外側の変速用湿式多板ク
ラッチ４及び内側の直結用湿式多板クラッチ５に伝達さ
れる。

変速クラッチ４への回転は、入力軸２と一体のクラッチ
ケージング３から、このクラッチケージング３に固定し
たクラッチ内部円筒６より、この内部円筒６の外周とク
ラッチ外部円筒７と忙それぞれ軸方向摺動自在忙スプラ
イン嵌合したクラッチ板８及び９を交互に配設し、クラ
ッチケーシング３の環状シリンダーに軸方向摺動自在に
嵌押した環状クラッチピストン１０と、内部円筒６の端
部に固着した環状平板のバックプレート１１とで押圧し
て摩擦係合することｋよりて外部円筒７からトルクコン
バーター２のインペラ軸１４に伝達されてインペラホイ
ル１３を回転する。

一方直結用クラッチ５への回転は、このクラッチ内部円
筒６の内側と、ハブ１５とにそれぞれ軸Ｉ： ′方向摺動自在にスプライン嵌合したクラッチ板１６及
び１７を、クラッチケーシング３の環状シリン、、ｆ−
に軸方向摺動自在に嵌押した環状クラッチピストン１８
とバックプレート１１とで押圧して摩擦係合することに
よりてハブ１５からこのハブ１５と一体の変直軸１９に
直接伝達される。

上記トルクコンバーター２のインペラホイル１３の回転
によってトルクコンバーター２のサーキット内に発生す
る作動油の循環流によってタービンホイル２０が回転さ
れ、このタービンホイル２゜と一体で変直軸１９に軸支
された円筒状のタービン軸２１から、このタービン軸２
１と同名の変直軸１９に、７リーホイル２２を介して回
転速度が変速されて伝達される。２３はハウジング２４
に固定したステータで、循環流を整流する作用をする。

上記の７リーホイール２２は一方向のみの回転を伝達す
るもので、直結クラッチ５が係合して直結状態にあると
きは、スリップし【タービン軸２１にトルクコンバータ
を介して伝達される変速運転の状態となる。変速運転は
、大きな出力トルクを必要とする発進時とか加速時に、
直結運転は、充分に加速された後の定速運転時に適用さ
れるものである。

変直軸１９からの回転は、との変直軸１９と一体の歯車
２５より、この歯車２５と噛合う歯車２６及び２７を経
て、それぞれ正転湿式多板クラッチ２８及び逆転湿式多
板クラッチ２９に伝達される。

正転クラッチ２８及び逆転クラッチ２９は、それぞれ歯
車２６及び２７と一体で、クラッチ出力軸３０及び３１
に回転自在に嵌押した同芯クラッチ入力軸（３２）から
、この入力軸（３２）と一体のハブ（３３）と、クラッ
チドラム（３５）と釦、それぞれ軸方向摺動自在にスプ
ライン嵌合したクラッチ板（３４）と（３６）とが、ク
ラッチドラム（３５）　Ｋ設けたクラッチピストン（３
７）とバックプレート（３８）とくよって押圧されて摩
擦係合することによってクラッチ出力軸３０及び３１に
、それぞれ正転及び逆転した回転を伝達する。逆転クラ
ッチ２９の出力側の歯車３９は、正転クラッチ２８の出
力側の歯車４０と噛合い逆方向の回転を軸３０に与える
。このような構成のもとで、正転クラッチ２８、又は、
逆転クラッチ２９のどちらか一方を選択して係合するこ
とによっ【軸３０に正転、又は、逆転の回転が与えられ
。

この回転は、更に軸３０と一体の歯車４１から出力軸４
２と一体の歯車４３と噛合うことによって出力軸４２に
与えられ、この出力軸４２からペバルギャ−（図示せず
）を介して車軸に伝達される。

トルクコンバータ１２のタービンｌ１１１２１はタービ
ンブレーキ４４の入力側とも一体く構成されている。こ
のタービンブレーキ４４は湿式多板クラｉチで、タービ
ン軸２１は、タービンブレーキ４４の入力側の内部円筒
４５と一体に構成され、この内部円筒４５にはクラッチ
板４６が、及びハウジング２３に固定された外部円筒４
７ＶＣはクラッチ５するピストン４９と、他方の端に固
着したバッキングプレート５０とＫよって抑圧されて係
合するように構成されている。このようにしてクラッチ
板４６及び４８が係合されるとタービン軸２１より７リ
ーホイール２２を介して変直軸１９への動力伝達が断た
れるととも釦、タービンホイル２０が固定されることか
らトルクコンバータ１２はスト−ル状態となって、交直
軸１９から直結クラッチ４５及び変速クラッチ４を経て
車軸より回転されるインペラホイール１３にタービン制
動が作用して車輛に制動がかかることＫなる。

このタービン制動の手順について第３図のタイムチャー
トを参照して説明する。第３図は横軸忙経過時間をとっ
て各操作信号の０Ｎ−ＯＦＦ状態を示したもので、エン
ジン及び交直軸の回転速度と、変直クラッチ及びタービ
ンブレーキのクラッチ作動油圧、トルクコンバータの作
動油圧の変動を併記したものである。

］第３図において、まず時間ｔ□で制動ＯＮのボタンが
押されて制動指令信号ＢがＯＮされると、デイ−１論ル
エンジンがこれに連動して２ノツチでの始動指令信号Ｎ
を受けて、エンジンの出力回転速度、即ち、変速機の入
力回転速度Ｒ１が時間ｔ１から上昇を開始して時間ｔ、
に至りて交直軸の回転速度、即ち。

出力回転速度（車速に該当する）Ｒｏにほぼ一致する値
まで増加すると、エンジンの指令信号ＮがＯＦＦされる
と同時にアイドリング指令信号Ｉ及び交直クラッチ係合
指令信号ＣがＯＮされて、エンジンがアイドリング状態
忙なると共νζ直結及び変速クラッチのクラッチ作動油
圧切換電磁弁が開かれて作動油圧が供給される、その結
果、直結及び変速クラッチの作動油圧が時間ｔ２から実
線Ｐａのように上昇し始めて、時間ｔ４に至るとクラッ
チの係合が達成され、入出力回転速度Ｒ１とＲｏとが一
致する。

このよう忙して変速及び直結クラッチが係合されるが、
それ以ｍＫ、タービンブレーキへの作動、油圧ＰｂがＰ
ばやや遅１１供給さ７１１！５＆Ｃ制御“：されて、Ｐ
ｂが係合を示す時間ｔ４よりもやや遅れ左時間ｔｌＩで
タービンブレーキを係合する油圧Ｋｊする。この時間ｔ
、でタービン制動が作動すると同時に後述する如くトル
クコンバータの作動油圧ｐｔもＰ４（第２図）ＩＣ減少
されて、第２図に示したような制動トルクＴ４が時間ｔ
、かう作用して交直軸の回転速度Ｒｏは漸次減少し始め
る。

上記のような操作を達成するための油圧制御回路及び電
子制御回路の一実施例を第４図及び第５図に示した。

まず第４図忙おいて、トルクコンバータ及びクラッチの
作動圧油は、油圧ポンプ５１Ｃよりて油溜５３より油路
５２に供給され、この油路５２に設けた正逆転クラッチ
調圧弁５４の排出油路５５を通って途中、変速及び直結
クラッチ・タービンブレーキ調圧弁５６で調圧された後
、油路５７と５８とに分岐し、油路５７からの圧油は変
速及び直結クラッチ昇圧調圧弁５９から油路６０を経て
、油路６１と６２とに分岐され、油路６１か、らは変速
切換電磁弁６３で切換えられて変速り′ラッチ４に、油
路６２からは直結切換電磁弁６４で切換えられて直結ク
ラッチ４５にそれぞれ供゛秘される。他方の油路５８は
タービンブレーキ９［１’６５からタービンブレーキ昇
圧調圧弁６６を経て油路６７を通ってタービンブレーキ
に供給される。

上記の変速及び直結クラッチ・タービンブレーキ調圧弁
５６からの排出油路６８の圧油はトルクコンバータ調圧
弁６９を経て調圧された後、絞り７０と一方向弁７１を
経てトルクコンバーター２の低圧何人ロア２に供給され
る。トルクコンパータサー午ツド内を循環する作動圧油
は摩擦損失によって発生する熱を除去するためにトルク
コンバータ１２の高圧側の出ロア３から、冷却器７４を
有する油路７５に流出し冷却器７４を経て冷却された後
、一方向弁７１を経て低圧何人ロア２より流入する冷却
用循環回路が設けられている。

タービンブレー中４４の操作は、直結クラッチ５が係合
されたことをチエツク弁７６で検出すること忙よってな
される。即ち、直結切換電磁弁６４かう直結クラッチ５
に圧油を供給する油路７７よ、り分岐した油路７８を経
てチエツク弁７６に、直七クラッチ５が係合して上昇し
た作動油圧を与えることによって、変速切換電磁弁６３
がら変速クラッチ４への油路７９から分岐する油路８ｏ
と油路８１とを連通して、変速クラッチ４が係合されて
上昇した作動油圧を油路８１を経てタービンブレーキ切
換弁６５に、図中で右側から与えてスプール弁（図示せ
ず）を左方に押圧し℃油路５８と油路８２とを連通し【
タービンブレーキ４４１Ｃ昇圧弁６６を経て作動油圧を
供給するよ５忙作動する。

このようにして変速クラッチ４と直結クラッチ５とが、
ともに係合された後で、しかも直結クラッチ５の係合が
必ず達成されてからタービンブレーキに作動油圧を与え
るよ５にしたので、シ曹ツクのない安定した制動が確実
に得られる。

このタービンブレーキ切換弁６５には、これと連動して
作動するトルクコンバータ調圧切換弁８３＝１・が設け
られており、この弁８３によりてトルク；−□、ンバー
タ低圧調整弁８４に通じる油路８５と、トルクコンバー
タ１２の作動油の冷却循環油路７５ぐ１１ −から分岐した油路８６とを連通することによってトル
クコンバータ１２の作動油圧が減少された一定圧（第２
図のＰ４Ｖｃ相当する＞ｒｔｃ調整されるよう釦なって
いる。

直結クラッチ５への油路７７の別の分岐油路８７がトル
クコンバータ入口バイパス弁８８に右側からスプール弁
（図示せず）を左方忙抑圧して循環油路７５の（分岐油
路８９）に接続している流入ボートをドレンボートに連
通させるととくよって循環油路の圧油な、絞りを経て排
出するようにしたのでトルクコンバーター２の作動油圧
をすみやかく所定の調整圧まで減少することができる。

又、上記の油圧ポンプ５１からの油路５２は正転クラッ
チ２８及び逆転クラッチ２９への油路９０及び９１を分
岐し、正転切換電磁弁９２及び逆転切換電磁弁９３を経
てそれぞれ切換えられた後、油路９４により正転クラッ
チ２８に、油路９５にプリ逆転クラッチ２９に切換えら
れて供給される”ｉ、　５　＜なっている。

一 ′；次いで第５図において、タービン制動をかけるパ） −ために制動オンスイッチ１０１が押されると、Ｌのパ
ルス信号１０２を出力して、７Ｔクリツプ７０ツブ１０
３のＳ端子が受けてＱ端子よりＨ（高い電圧）の信号１
０４が出力される。この信号１０４によってディーゼル
エンジンが始動すると同時に、このＨの信号１０４がイ
ンバーター０５を経てＬの信号１０６に変換され、次い
で微分回路１０７でＬのパルス信号１０８となり、π１
７リツプ７０ツブ１（１９のＳ端子が受けてＱ端子より
Ｈの信号１１０を出力し、この信号１１０によってエン
ジンのスロットルレバーが２ノツチノ出力状態を与える
ように制御される。

一方、変速機の入力軸に設けたエンジン回転速度を検出
するための入力回転速度検出器１１１及び交直軸に設け
た車速を検出するための出力回転、速度検出器１１２か
らの検出信号１１３及び１１４を、Ｆ−Ｖ変換器１１５
及び１１６に与えて電圧−信号１１７及び１１８に変え
た後、信号１１８を一：′） 狭抗１１９で相当する出力回転速度よりも僅かに、減少
させた値に補正した信号１２０に変えて、信１４１１７
とともに比較器１２１に与え、エンジンの回転速度が増
加して交直軸の回転速度と一致する僅か手前の回転速度
に達すると負の電圧信号１２２が出力されるようにして
入力軸と交直軸の結合のタイはングをよくする。この信
号１２２は微分回路１２３を経て工、のパルス信号１２
４としＱ端子からＨＯｆＳ号１２６を出力し、前記のＨ
の信号１０４ととも忙アンドゲート１２７を経てエンジ
ンをアイドリングにするＨの信号１２８を出力するが、
これと同時忙、上記のＨの信号１２６がインバータ１２
９を経てＬの信号１３０に変えられた後、微分回路１３
１でＬのパルス信号１３２となり、後述する如くＨの状
態にある信号１３３とともにアンドゲート１３４を経て
、Ｌのパルス信号１３５として、１丁クリップフロップ
１（１９のＳ端子が受けて、Ｑ端子からの出力信号１１
０をＩ（からＬに変えて、２ノツチの信号が切られる。

；更に、同時に、上記のＨのパルス信号１２４をｉ号１
０４ととも忙アンドゲート１３８を経て、Ｈの信号１３
９を出力し、この信号１３９によって変速切換電磁弁６
３及び直結切換電磁弁６４を励磁して、変速クラッチ４
及び直諸クラッチ５を係合するように作動する。

変速クラッチ４及び直結クラッチ５の係合てやや遅れて
自動的にタービンブレーキの係合がなされることは既に
記述した如くである。

このようにしてタービン制動をかけた状態を解放すると
きは、オアースイッチ１０４を押してＬのパルス信号１
４１を出力して、Ｈの状態にある信号１４２ととも忙ア
ンドゲート１４３を経てＬのパルス信号１３３として、
ＩＴ７リツプ７０ッ夜 プ１０３，１（１９，１２５及び１３６が＠端子に受け
て各Ｑ端子からこれまでＨな出力していた信号１０４，
１１０，１２６及び１３７をＬに変えれば、すべての作
動信号はＬとなりて、タービンブレーキ４４．変速クラ
ッチ４．直結クラッチ５−ビン制御トルク（Ｔ４）が急
激に減少して充分な制動トルクが得られなりのとアンド
リングの状態で車速か減少するとエンストを起すことが
あるので、一定の許容速度以下になりたとき自動的忙タ
ービン制動を解放する制御回路が含まれている。

この制御は入力回転速度検出信号１１７を比較器１４５
で入力回転速度設定器１４６からの許容限界入力回転速
度つ設定信号１４７と比較して、この信号１４７より減
少するときは出力信号１４８の電圧が正から負に変換し
、この負になりた信号１４８は微分回路１４９でＬのパ
ルス信号１４２となって、Ｈの状態にある信号１４１と
ともにアンドゲート１４３を経てＬのパルス信号１３３
として各Ｒ８７リツプ７０ツブのＲ端子が受けてＱ端子
からの信号がＨからＬ！ｌｃ変換する。従うて上記した
如くタービン制動が解放されること忙なる。

ルクが車速に関係なくほぼ一定の大きさに維持されるよ
うｋａ１１整したので、高速域で空気ブレーキを併用し
ても車輪のスリップが発生する限界制動トルクを越える
ことがなく、又、変速クラッチ及び直結クラッチの両者
が係合され次いでトルクコンバータの作動油圧を下げて
からタービンブレーキを係合するよ５Ｋしてタービンブ
レーキの作動、を遅らせたので、シ夏ツクのない安定し
た制動が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は制動装着付液体変速機の構成断面を。 第２図はトルクコンバータの作動油圧をパラメータとし
て車速と制動トルクの関係を、第３図はエンジン及びク
ラッチへの指令信号、入出力回転速度及びドルクコ／パ
ータ、クラッチ、タービンブレーキなどの作動油圧と経
過時間の関係を、　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　−，１第４図は油圧制御回路を及び第５図は電子
制御・；［ ４・・・変速クラッチ、　５・・・直結クラッチ、１２
・・・トルクコンバータ、　　１３・・・インペラホイ
ール、１９・・・交直軸、　　２０−・・タービンホイ
ール、２１・・・タービン軸、　　　　　２２−・・フ
リーホイル、２３・・・ハウジング、　　　　２８・・
・正転クラッチ、２９・・・逆転クラッチ、　　　４４
・・・タービンブレーキ、４７・・・ブレーキドラム、 １１１−・・入力回転速度検出器、 １１２−・・出力回転速度検出器。 特許出願人　　新潟コンバーター株式会社゛　同上　日
本国有鉄道 嶌２重 、￥１３鳴 手続補正書（方式） 昭和６３年　６月５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルエンジンに接続される入力側に変速クラ
   ッチ（４）及び直結クラッチ（５）を同軸に設け、直角
   駆動歯車装置を介して車軸に接続される出力側に正転ク
   ラッチ（２８）及び逆転クラッチ（２９）を設け、直結
   クラッチ（５）の出力側に接続する変直軸（１９）を上
   記の正逆転クラッチ（２８）及び（２９）の入力側に接
   続し、変速クラッチ（４）の出力側を、トルクコンバー
   タ（１２）のインペラホイール（１３）に、このトルク
   コンバータ（１２）のタービンホイール（２０）と一体
   で、上記変直軸（１９）と同芯の円筒状のタービン軸（
   ２１）を、フリーホイル（２２）を介して一方向回転自
   在に変直軸（１９）にそれぞれ接続し、更にこのタービ
   ン軸（２１）を、液体変速機（１）のハウジング（２３
   ）に出力側の外部円筒（４７）を固定したタービンブレ
   ーキ（４４）の入力側に接続したことを特徴とする鉄道
   車輛用制動装置付液体変速機。 ２、第１項記載の鉄道車輛用液体変速機において、変直
   クラッチ（４）及び（５）の入力軸（２）にエンジンの
   回転速度を検出する入力回転速度検出器（１１１）を、
   変速機（１９）に車速を検出する出力回転速度検出器（
   １１２）をそれぞれ設け、車輛を走行状態から停止する
   とき、エンジンを始動させて上記入力軸（２）の回転速
   度を増大して、上記回転速度検出器（１１１）及び（１
   １２）の検出信号の比較によって、入力軸（２）の回転
   速度が変直軸（１９）の回転速度にほぼ一致するまで接
   近したらその検知信号でエンジンをアイドリング状態に
   維持するとともに、変速クラッチ（４）及び直結クラッ
   チ（５）を嵌合する嵌合指令を発し、この指令にやや遅
   れてタービンブレーキ（４４）が嵌合を開始する遅延回
   路を設け、変速クラッチ（４）及び直結クラッチ（５）
   が嵌合した信号を受けてアイドリング状態からエンジン
   ブレーキの状態に切換えるように自動的に制御すること
   を特徴とする鉄道車輛用制動装置付液体変速機の制御方
   法。 ３、変速クラッチ（４）及び直結クラッチ（５）にクラ
   ッチ作動圧軸が供給されて、少なくとも直結クラッチ（
   ５）の作動油圧が上昇したことが検知されてからタービ
   ンブレーキ（４４）への作動圧油の供給とトルクコンバ
   ータ（１２）の作動油圧の減少調整を自動的に制御する
   ようにした第２項記載の鉄道車輛用制動装置付液体変速
   機の制御方法。 ４、タービンブレーキ（４４）を作動するとき、トルク
   コンバータ（１２）の作動油圧を、タービンブレーキ（
   ４４）によって与えられる制動トルクの大きさが車速の
   変動の広い範囲に渡ってほぼ一定に維持されるような値
   に調整されるようにした第２及び３項記載の鉄道車輛用
   制動装置付液体変速機の制御方法。