JPS6372920A - 可変速スリツピングクラツチの直結・スリツプ切換制御方法 - 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） 工場、ビル、住宅等で使用される給水ポンプ、送風機な
どを可変速駆動するためのスリッピングクラッチの回転
制御方法に関するものである。

（従来の技術） 電動機と、例えば給水ポンプとの間に可変速の油圧式多
板クラッチを設けて、所要給水量に合せて、このクラッ
チをスリップ制御することは従来から利用されており、
第１図を引用して従来例を説明する。

第１図において、電動機１からスリッピングクラッチ２
を介して給水ポンプ３が駆動されるもので、スリッピン
グクラッチ２の入力軸４と一体のハブ５のスプライン６
に入力側クラッチ板７が、出力軸８と一体のクラッチケ
ーシング９のスプライン１０に出力側クラッチ板１１が
それぞれ嵌合し、交互に配設されたクラッチ板７及び１
１はクラッチケーシング９内に軸方向摺動自在に嵌挿し
たクラッチピストン１２とクラッチケーシング９と一体
のバッキングプレート１３との間で押圧されて係合する
ように構成されている。

このスリッピングクラッチのスリップ制御は、給水ポン
プ３の吐出側の給水配管１４に設けた圧力検出器１５の
検出信号１６を変換器１７で電圧信号１８に変換した後
、圧力設定器１９からの設定信号２０とともに比較器２
１に与えて演算し、その偏差信号２２をＰＩＤｆ１１節
器２３で回器２３から、この出力信号２４を増巾器２５
で増巾した信号２６で、回転速度制御電磁弁２７のソレ
ノイド２８を作動させ、油圧ポンプ２９から途中調圧弁
３０を経て一定圧に調整されたライン３１の油圧を、上
記の信号２６にもとづいて制御し、ライン３２によりス
リッピングクラッチ２のクラッチピストン１２に与える
油圧を調整して、クラッチにスリップを与えて、出力軸
８の回転速度を、常に圧力設定信号２０に相当する検出
圧力を与えるような回転速度に維持する。

（本発明が解決しようとする問題点） スリッピングクラッチ２は、所要供給量に合わせてスリ
ップ０の完全直結状態からスリップ率１００％まで変動
させることができるが、直結に近い低スリップ範囲では
クラッチ板がスティックスリップ現象を起こし、これが
駆動系のねじり振動の発生源となっている。

本発明は、このスティックスリップ現象が生起するよう
な低スリップ範囲の使用を避ける為になされたものであ
る。

（問題を解決するための手段） クラッチ板がスティックスリップ現象を生起するような
スリップ範囲は、第２図の如くスリップ率を横軸に、ク
ラッチ板の摩擦係数を縦軸にとってこの関係を図示した
曲線ｐｓにおいて、右下がりの勾配を示す部分に該当す
るもので、一般にスリップ率が０〜５％位の範囲である
。これ以上上のスリップ率においては、スリップ率に関
係なくほぼ一定の摩耗係数を持っている。

本発明は、このスリップ率Ｏ〜５％付近の範囲を避けて
スリップ制御するようにしたもので、スリップ率とクラ
ッチの出力軸回転速度の関係を示した第３図において、
クラッチを操作する指令信号が増加して５％位のスリッ
プ率に相当する値になると、クラッチをスリップ状態か
ら直結状態に切換え、次いで指令信号が減少して８％位
のスリップ率に相当する値になると、クラッチを直結状
態からスリップ状態に切換える。このように、スリップ
から直結に、及び直結からスリップに切換えるスリップ
率を前者より後者を大きくして切換り時のハンチングを
防止する。又ＰＩＤ調節器を用いて指令信号に遅れた作
動時間を与えて切換時の変動をゆるやかにするような制
御になっている。

このような制御方式を適用したもとで、スリップ率が減
少して直結範囲に入ると、指令信号が直結信号に切換え
られるとともに、設定信号と比較演算される比較器への
検出信号が、０又は最小値の信号に切換えられる。その
結果、比較器から最大値の信号を出力してＰＩＤ調節器
に与え、ＰＩＤｊｌ１節器の出力信号を最大値に保持す
る。

一方、検出信号は最高許容設定信号と比較されており、
この許容値を越えて増加するときは、これまで比較器に
出力されていた０又は最小値の信号を検出信号にもどし
てＰＩＤ調節器からの出力信号を最大値から下降傾向信
号に変える。この下降出力信号が、先の直結切換時のス
リップ率よりもやや太き目のスリップ率に相当する出力
信号になると、指令信号を先の直結信号から上記の出力
信号に切換えて、クラッチをスリップ制御の状態にもど
す。

上記の検出信号は、例えばポンプ駆動の場合は、吐出流
体の圧力、温度、流量など、どれでも制御の対象にした
いものを適用することができる。

（実施例） 本発明の制御を給水ポンプ駆動に適用した実施例につい
て、第１図及び第４図を参照して説明する。

第１図は給水ポンプの簡単な駆動装置の構成と制御回路
を、第４図は、圧力検出信号、回転指令信号、入力信号
及び出力信号のタイムチャートを図示したものである。

給水ポンプ駆動装置及び制御回路の一部については従来
例で既に記述したので省略し、本発明の制御方法に関し
て以下に説明する。

上記の如く通常のスリップ運転においては、給水ポンプ
３の吐出圧の検出信号１８を回転設定信号２０と比較し
た偏差信号２２を、調整・増巾し、増巾信号２６として
回転速度制御電磁弁２７のソレノイド２８に与えてクラ
ッチ作動油圧を、給水ポンプが所定の吐出圧を与えるよ
うなスリッピングクラッチの出力回転速度を維持するよ
うに制御する。

このような状態のもとで、使用水量が増加して給水ポン
プ３の吐出圧が低下すると、その圧力検出信号１８が比
較器２１を経て出力する偏差信号２２も減少する結果、
ＰＩＤ調節器２３からの回転指令信号２４が増加しはじ
めて、増巾器２５を経て回転速度制御弁２７のソレノイ
ド２８に与えられる作動電流が増加するのでクラッチ作
動圧を上昇させ、クラッチのスリップ率が減少して、ク
ラッチの出力回転速度が、給水ポンプの吐出圧が設定値
に維持されるように増加する。回転指令信号２４は常に
比較器３３で、スリンピングクラッチ２の５％スリップ
率に相当する５％スリップ設定器３４からの５％設定信
号３５及び８％スリップ率に相当する８％スリップ設定
器３６からの設定信号３７と比較されており、更に吐出
圧の低下が継続して回転指令信号２４が５％設定信号を
越えて増加する時には、比較器３３より切換信号３８を
出力し、増巾器３９を経て増巾信号４０をソレノイド４
１に与え、切換スイッチ４２を切換えて、増巾器２５へ
の回転指令信号２４　　を、調節器２３からの出力信号
２４より直結設定器４３からの最大値の直結信号４４に
切換えてソレノイド２８に出力する。この最大値信号を
制御弁２７が受けてクラッチ２を直結状態に維持する。

従ってポンプからは、このときの原註のもとて最大の吐
出圧がでていることになる。一方、信号４０は分岐して
ソレノイド４５にも与えられ、スイッチ４６を切換えて
、０又は最小設定器４７からの最小値の信号４８を、圧
力検出信号１８に代えて入力信号１８＋を比較器２１に
与える。

このように入力信号１Ｂ＋をＯ又は最小値信号にすると
比較器２１は正の最大偏差信号を出力するので、調節器
２３は最高値信号を出力する状態におかれる。

上記したクラッチのスリップ状態から直結までの圧力検
出信号１８、ＰＩＤ出力信号２４、入力信号１８＋及び
回転指令信号２４１は第４図のタイムチャートの経過時
間ａ　ｗ　ｂの間に対して示されている。

ｂはスリップ率が５％に到達した点で、回転指令信号２
４１が急速に増加して最大値になってクラッチ２が直結
されることから圧力検出信号１８も、このときの流量に
よって示される吐出圧の検出信号まで急増する。又入力
信号１８１は０又は最小値にしたことからＰＩＤ出力信
号２４は漸次増加して最大値に達する。

クラッチ直結後も使用水量が増加してポンプの吐出圧の
減少が継続すると、圧力検出信号１８は減少を続ける（
第４図（イ）ｂｘｃ間）しかし、経過時間Ｃ以後、使用
水量が減少方向に転じて吐出圧が増大する傾向に変わる
と圧力検出信号１８は増加しはじめる（第４図（イ）ｃ
ｘｄ間）この圧力検出信号１８は最高許容吐出圧設定器
４９からの最高許容吐出圧設定信号５０と常に比較器５
１で比較されており、設定信号５０を越えるときは（第
４図（イ）ｄ）、信号５２を出力して増巾器５３を経て
増巾信号５４をソレノイド５５に与えて、ｂ接点スイッ
チ５６を開き、ソレノイド４５への増巾信号４０を断っ
て切換スイッチ４６を切換える。その結果、比較器２１
への入力信号１Ｂ、が、０又は最小値信号４８から圧力
検出信号１８に切換り設定信号２０と比較される。しか
し、まだクラッチ２は直結状態にあるので圧力検出信号
１８は第４図（イ）のｄ　”−ｅ間で示されるように増
加傾向にある。そのため偏差信号２２が増加することが
ら調節器２３からの出力信号２４は漸次、減少しはじめ
る。この出力信号２４は比較器３３でクラッチ２の８％
スリップ率に相当する８％スリップ設定器３６からの８
％設定信号３７と比較され、この設定信号３７を越えて
減少するときは、これまで出力していた信号４０を断っ
て（第４図のｅ）ソレノイド４１を消磁する。その結果
、切換スイッチ４２が切換って１回転指令信号２４１は
直結信号４４からＰＩＤ出力信号２４に切換る。従って
この増巾信号２６が制御弁２７を介してクラッチ２に８
％から、スリップ率が漸増するスリップ制御を与え、調
節器２３からの出力信号２４は除々に、圧力検出信号１
Ｂが設定信号２０に一致するまで減少を続けてクラッチ
のスリップ率を増加していく。圧力検出信号１８が許容
最高吐出圧信号４９を越えてから、クラッチ２にスリッ
プを与えるまでの各信号の変化は第４図のｄ　−ｙ　ｅ
間で示される。即ち回転指令信号２４．は直結信号４４
を出力し、圧力検出信号１８は許容最高吐出圧設定信号
５０を越えて増加を継続し、出力信号２４は減少しはじ
め、ｅ点で８％スリップ設定器３６からの８％設定信号
３７に相当する値になると、回転指令信号２４．は１０
０％の直結信号から８％スリップに相当する９２％まで
急落し、同時に圧力検出信号１８も設定圧力信号２０ま
で急落する。次いで、吐出水量の減少にともなう圧力検
出信号１日の増加が出力信号２４の漸減をきたし、回転
指令信号２４１はｅ　−％−ｆ間で示すようにゆるやか
に減少して吐出圧を設定圧に維持するようにクラッチ２
をスリップ制御する。

（発明の効果） 上記の実施例の如く本発明は可変速駆動スリッピングク
ラッチにおいて、０〜５％のような低スリップ率で直結
状態を与えるようにしたので、この範囲のスリップ運転
で発生するクラッチ板のスティックスリップ現象を排除
し、振動騒音及び駆動系の破損の原因になる軸の捩り振
動の発生を未然に防止する効果がある。

上記の実施では、回転速度制御電磁弁からの油圧を直接
クラッチに供給したが、遠心式制御弁に与えて間接的に
クラッチ油圧を制御することも可能であり本発明に含ま
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変速スリッピングクラッチを介した電動機に
よる給水ポンプの駆動装置の簡単な構成と本発明の制御
回路の一実施例を、第２図はクラッチ板のスリップ摩擦
係数の関係を、第３図はクラッチの低スリップ域におけ
る直結状態とスリップ状態の間のヒステリシスを与えた
切換制御を、及び第４図はスリップ−直結切換時の各制
御信号と経過時間との関係をそれぞれ図示したものであ
る。 １−ｍ−〜〜・電動機、２−・−・−・スリソピングク
ランチ、３　・・−・−・給水ポンプ、１５　・・・・
−・圧力検出器、１７−−−−−・変換器、１９・３４
・３６・４３・４７・４９〜・・−・−設定器、２１・
３３・５１　・−−・比較器、２５・３９・５３−・−
・増巾器、２７−−−−−・回転速度制御電磁弁、２８
・４１・４５・５５−−−−−・ソレノイド、４２・４
６・５６−・・−・・スイッチ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原動機よりスリッピングクラッチを介して、ポンプ
   、ブロアなどを変速駆動する際、此のスリッピングクラ
   ッチのスリップ率が、クラッチ板の接触面でスティック
   スリップ現象を発生する低スリップ率の範囲で、このス
   リッピングクラッチを自動的に直結にすることを特徴と
   する可変速スリッピングクラッチの直結・スリップ切換
   制御方法。 ２、第１項記載の装置において、ポンプ・ブロアなどの
   吐出流体の圧力の検出信号と設定信号とを比較し、その
   偏差信号を調節器で調節した上で回転指令信号として回
   転速度制御電磁弁に与え、この回転速度制御電磁弁によ
   ってクラッチ作動油圧を制御して所定の吐出流体圧力を
   与えるようにスリッピングクラッチのスリップを制御す
   るとき、使用流量が増加して圧力検出信号が低下すると
   、回転指令信号は増加するが、低スリップ率に相当する
   設定値を越えるときは回転速度制御電磁弁のソレノイド
   に与える上記指令信号を別個に設定されている最高値の
   直結信号に切換え、同時に圧力検出信号を別個に設定さ
   れている０又は最小値の入力信号に切換えることによっ
   て調節器からの出力信号を最高値に維持してクラッチを
   直結に維持し、又使用流量が増加から減少に転じること
   により圧力検出信号が減少から増加に転じて許容最高設
   定値を越えるときは上記入力信号を圧力検出信号に切換
   えて調節器に与え、次いで調節器からの出力信号が減少
   して上記のスリップ−直結の切換点よりも僅かに小さく
   設定した設定値を越えて減少する時は、回転指令信号を
   直結信号から上記の出力信号に切換えてソレノイドに与
   え、クラッチを直結からスリップに戻してポンプ、ブロ
   ア等の吐出圧が設定圧を維持するようにクラッチのスリ
   ップを制御する可変速スリッピングクラッチの直結・ス
   リップ切換制御方法。