WO2005040629A1 - エンジン動力伝達装置及びその方法 - Google Patents

エンジン動力伝達装置及びその方法 Download PDF

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Yoshiharu Sato
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    • F16D2500/70438—From the output shaft
    • F16D2500/7044—Output shaft torque

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for transmitting the power of an engine to a torque converter in a construction machine, an automobile, and other work machines, and more particularly to a technique for improving the acceleration performance of an engine. .
  • Patent Literature 1 discloses a slip mode control method and device of an automatic clutch! Puru.
  • a clutch actuation signal for controlling a clutch actuator in a drive system of a large truck having an engine, a clutch, a transmission, and a differential.
  • An automatic clutch controller for generating the pressure is provided.
  • the automatic clutch controller slides the clutch as necessary, connects the friction clutch so that the transmission input speed approaches the engine speed asymptotically, and prevents the occurrence of torsional vibration of the drive system when the clutch is connected. I do.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9 210092 (Pages 5-8, FIGS. 1 and 5)
  • the clutch is operated in accordance with the throttle opening such that the slip value of the clutch decreases as the throttle opening increases.
  • the operator depresses the accelerator pedal to quickly start the engine or start heavy-load work, causing the engine to rapidly rotate at low speed.
  • the excess torque of the output torque of the engine with respect to the absorption torque of the torque converter tends to be insufficient, so that it takes time to accelerate the engine, and the operator may feel uncomfortable. .
  • an object of the present invention is to improve the acceleration performance of an engine coupled to a torque converter. Is to do.
  • An engine power transmission device provides an engine controlled by a throttle, a torque converter that transmits the power of the engine to a load device, and a transmission torque provided between the engine and the torque converter.
  • a controllable clutch a throttle operating device for operating the throttle, an engine speed detector for detecting the engine speed, a clutch operating device for operating the clutch to control the transmission torque, and an engine speed detecting device And a controller that instructs the clutch operating device to control the transmission torque of the clutch according to the engine speed in response to the clutch.
  • the clutch is operated so that the torque transmission force in the low-speed rotation region is smaller than that in the high-speed rotation region. Then, in the low-speed rotation range, the clutch (10) is operated so that the torque transmission rate increases as the engine speed increases. Further, the clutch is operated so that the torque transmission rate is constant, for example, 100% in a rotation range higher than the low-speed rotation range.
  • a throttle opening detector for detecting the opening of the throttle is further provided.
  • the controller responds to the engine speed detector and the throttle opening detector to instruct the clutch operating device to control the transmission torque of the clutch according to the engine speed and the throttle opening.
  • the clutch is operated so that the torque transmission force in the low-speed rotation range is smaller than that in the high-speed rotation range.
  • the clutch In the low-speed rotation range, the clutch is operated so that the torque transmission rate increases as the engine speed increases, and the torque transmission rate decreases as the throttle opening increases.
  • the upper limit rotational speed in the low speed rotation range is controlled in accordance with the throttle opening degree S such that the upper limit rotational speed in the low speed rotation range increases as the throttle opening increases.
  • a method of transmitting engine power to a torque converter through a clutch having a controllable torque transmission rate includes a step of controlling the engine in response to a throttle, and a step of controlling the engine in response to an engine speed. Operating the clutch to control the transmission torque.
  • the torque transfer rate of the clutch provided between the engine and the torque converter is controlled according to the engine speed, so that the acceleration performance of the engine coupled to the torque converter is improved. Can be improved.
  • the clutch is operated so that the torque transmission rate in the low-speed rotation range is smaller than that in the higher-speed rotation range, the acceleration performance of the engine in the low-speed rotation range is improved. Therefore, acceleration performance at the time of starting and starting the engine is improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an engine power transmission device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a map or a function for indicating a torque transmission rate set value stored in a storage device 22 of a controller 15 in the embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a process for controlling a torque transmission rate performed by an arithmetic processing unit 21 of a controller 15 in the embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing a relationship between a proportional control current of the clutch operating device 13 and a torque transmission rate (vertical axis) of the clutch 10 in the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an output torque curve of an engine 1 and an absorption torque curve of a torque converter 2.
  • FIG. 6 shows a configuration of an engine power transmission device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a map or a function for indicating a torque transmission rate set value stored in a storage device 22 of the controller 15 in the embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process for controlling a torque transmission rate performed by the arithmetic processing unit 21 of the controller 15 in the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an engine power transmission device according to a first embodiment of the present invention.
  • the engine power transmission device can be typically applied to a construction machine such as a wheel loader, but is not limited thereto, and can be applied to a vehicle such as a truck and various other working machines.
  • a clutch 10 whose transmission torque can be controlled continuously or in multiple stages can be provided between the engine 1 and the torque converter 2, a clutch 10 whose transmission torque can be controlled continuously or in multiple stages can be provided.
  • the clutch 10 and the engine 1 are connected by an input shaft 11, and the clutch 10 and the torque converter 2 are connected by an output shaft 12.
  • a transmission 3 is arranged on the output side of the torque converter 2, and both are connected by a transmission shaft 4.
  • the engine 1 is provided with a throttle 5 for controlling fuel, and the throttle 5 is operated by a throttle operating device 6, whereby the throttle opening is controlled.
  • the throttle operating device 6 includes, for example, an accelerator pedal or an accelerator lever operated by an operator, and responds to the movement of the accelerator pedal or the accelerator lever by a mechanical, hydraulic, pneumatic or electric actuator. To operate.
  • the clutch 10 is operated by the clutch operating device 13, whereby the transmission torque of the clutch 10 is controlled.
  • the clutch 10 is, for example, a hydraulically controlled multi-plate friction clutch.
  • the clutch operating device 13 controls the hydraulic pressure supplied to the clutch 10 with a proportional valve to reduce the slip amount of the friction plate of the clutch 10 from 0 to the maximum, that is, to increase the torque transmission rate of the clutch 10 from 100% to 0%. Up to a continuous or multi-stage control.
  • the engine 1 is provided with an engine speed detector 14.
  • the controller 15 is, for example, a programmed computer, and includes an arithmetic processing unit 21 such as a microprocessor and a storage unit 22 such as RAM and ROM.
  • the storage device 22 stores in advance a map or a function for instructing the arithmetic processing device 21 on a control method of how to control the torque transmission rate of the clutch 10 according to the engine speed.
  • the arithmetic processing unit 21 inputs the detected value of the engine speed as well as the engine speed detector 14, performs a predetermined calculation according to a map or a function previously stored in the storage device 22, and performs clutch operation.
  • An instruction signal is output to the operation device 13.
  • the clutch operating device 13 controls the current of the proportional valve according to the instruction signal from the controller 15 to control the torque transmission rate of the clutch 10.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a map or a function for controlling the torque transmission rate stored in the storage device 22 of the controller 15.
  • the vertical axis indicates the torque transmission rate of the clutch 10 (the torque of the output shaft 12 and the torque of the input shaft 11) [%], and the horizontal axis indicates the engine speed [rpm].
  • the step-like solid line a indicates a torque transmission rate setting value as an example, which is instructed to the arithmetic processing unit 21 by the above-described map or function.
  • the arithmetic processing unit 21 controls the torque transmission rate of the clutch 10 according to the engine speed so as to match the torque transmission rate set value indicated by the solid line a.
  • the torque transmission rate of the clutch 10 is set to 50% when the engine speed is 750 rpm (this is, for example, the idling speed) according to the torque transmission rate setting value indicated by the solid line a.
  • the power is 3 ⁇ 400rpm, it is reduced to 60%, and when the engine speed is 1 OOOrpm, it is increased to 100%.
  • the torque transmission rate is controlled to be constant at 100%.
  • a broken line b indicates another example of the torque transmission rate set value.
  • the torque transmission rate setting value is arbitrarily set according to the specifications and applications of the engine 1, the torque converter 11, and other machines, or conditions at that time. Good.
  • the low-speed rotation range including the idling rotation speed (for example, 750-1 in the case of the solid line a) In OOOrpm) the torque transmission rate is controlled to increase within a certain value (for example, 100%) or less as the engine speed increases. Then, in a rotation range higher than the low-speed rotation range (for example, lOOOOrpm in the case of the solid line a—the maximum rotation speed (about 3000rpm)), the torque transmission rate is controlled to be constant at the above-mentioned constant value (for example, 100%).
  • FIG. 3 shows a flow of a process for torque transmission rate control performed by the arithmetic processing unit 21 of the controller 15.
  • the arithmetic processing unit 21 repeats the torque transmission rate control substantially continuously during the operation of the engine 1 at short and time intervals such that it can be considered that the torque transmission rate control is performed continuously, as shown in FIG. Execute the routine.
  • the arithmetic processing unit 21 inputs the detected value of the current engine speed from the engine speed detector 14 in step S1, and the current engine speed is detected in step S2.
  • Power Check the maximum rotation speed in the low-speed rotation range described above, for example, whether it is lower than 100 rpm (that is, whether it is in the low-speed rotation range).
  • the arithmetic processing unit 21 responds to the engine speed in step S3 based on the map or function in the storage device 22.
  • the torque transmission rate setting value to be performed is determined. If it is determined in step S2 that the current engine speed is higher than the low speed range, the arithmetic processing unit 21 determines in step S4 that the torque transmission rate set value is 100%. I do. Thereafter, in step S4, the arithmetic processing unit 21 sends an instruction signal for instructing the determined torque transmission rate set value to the clutch operating device 13.
  • the clutch operating device 13 controls a proportional control current for hydraulically operating the clutch 10 in response to the instruction signal. As shown in FIG. 4, the torque transmission rate (vertical axis) of the clutch 10 is approximately proportional to the proportional control current. As a result, the torque transmission rate of the clutch 10 is controlled to match the torque transmission rate set value.
  • the torque transmission rate of clutch 10 is controlled to a value smaller than 100% by controlling the torque transmission rate as described above with reference to FIG.
  • the torque transmission rate increases, and when the engine speed exceeds the low speed range, the torque transmission rate is maintained at 100%. Therefore, as in the case of the starting acceleration of the work machine, the operator force of the work machine S operates the throttle operation device 6.
  • the rotation speed of the output shaft 12 of the clutch 10 that is, the torque converter 2 Input rotation speed
  • the surplus torque for accelerating the engine 1 increases, and thus the engine 1 accelerates to the desired rotation speed in a shorter time.
  • the vertical axis indicates torque
  • the horizontal axis indicates engine speed
  • Curve c shows the torque curve of engine 1
  • curve d shows the absorption torque curve of torque converter 2.
  • the absorption torque curve indicated by the solid line d corresponds to the case where the input speed of the torque converter 2 is the same as the engine speed, that is, the case where the torque transmission rate of the clutch 10 is 100%.
  • the torque transmission rate of the clutch 10 is smaller than 100%, so that the rotation speed of the output shaft 12 of the clutch 10, that is, the input rotation speed of the torque converter 2, is The rotation speed of the input shaft 12, that is, lower than the engine rotation speed. Therefore, as shown by the broken line e in FIG. 5, the input torque to the torque converter 2 is smaller than the absorption torque of the engine speed torque converter 2 shown by the solid line d.
  • the difference B between the output torque of the engine 1 and the input torque of the torque converter 2 is represented by the output torque of the engine 1 and the absorption torque of the torque converter 2 corresponding to the engine speed N. Is greater than A.
  • the excess torque force for accelerating the engine is larger by torque difference B-A than when the torque transmission rate is 100%. Therefore, the acceleration performance of the engine 1 in the low-speed rotation range of the engine 1 is improved, and the start-up acceleration time or the cycle time of work such as loading can be shortened.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an engine power transmission device according to the second embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those in the first embodiment already described, the overlapping description of the same parts will be omitted, and only different parts will be described.
  • a throttle opening detector 16 is provided in the throttle 5, and its output is Controller 15.
  • the arithmetic and control unit 21 of the controller 15 inputs the detected value of the throttle opening from the throttle opening detector 16 as well as the detected value of the engine speed as high as the engine speed detector 14. Then, the arithmetic processing unit 21 performs a predetermined arithmetic process using a map or a function stored in the storage device 22 in advance, so that the torque transmission rate set value corresponding to the current engine speed and the throttle opening degree is obtained. Is determined, and an instruction signal is output to the latch operating device 13 to control the torque transmission rate of the clutch 10 to the torque transmission rate set value.
  • the torque transmission rate of the clutch 10 is controlled to 100% or less, and the torque of the output shaft 12 becomes smaller than the torque of the input shaft 11. At that time, the torque transmission rate also changes according to the throttle opening operated by the operator, not just the engine speed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a map or a function for controlling the torque transmission rate stored in the storage device 22 of the controller 15.
  • Fig. 7 shows the relationship between the engine speed [rpm] and the throttle opening [%] and the torque transmission rate set value [%]! /
  • the set value of the torque transmission rate changes according to the engine rotation speed.
  • the transmissivity set value is a fixed value (for example, 100%).
  • the upper limit rotation speed changes according to the throttle opening so that the larger the throttle opening, the higher the upper limit rotation speed in the low-speed rotation range.
  • the upper limit rotation speed is the idle rotation speed when the throttle opening is 50% or less (therefore, the torque transmission rate set value is constant at 100% in the entire rotation speed range), and the throttle opening force At 0% it is 800 rpm, at 80% it is 900 rpm and at 100% it is 100 rpm.
  • the set value of the torque transmission rate increases with an increase in the engine speed, and the set value of the torque transmission rate decreases with an increase in the throttle opening.
  • the arithmetic processing unit 21 of the controller 15 controls the torque transmission rate of the clutch 10 so as to match the torque transmission rate set value defined as a function of the engine speed and the throttle opening as described above. .
  • FIG. 8 shows a flow of a process for controlling the torque transmission rate performed by the arithmetic processing unit 21 of the controller 15.
  • the arithmetic processing unit 21 repeats the routine shown in Fig. 8 at short time intervals that can be regarded as substantially performing the torque transmission rate control. Execute.
  • the arithmetic processing unit 21 inputs the detected values of the engine speed and the throttle opening in steps S11 and S12, and in step S13, inputs the current engine speed. Is less than the maximum rotational speed in the low-speed rotation range (10 OO rpm in the example shown in Fig.
  • the throttle opening is the minimum opening that requires variable control of the torque transmission rate (the example shown in Fig. 7). (I.e., whether the operating point force defined by the combination of the current engine speed and the throttle opening is within the range that requires variable control of the torque transmission rate). to decide.
  • the arithmetic processing unit 21 determines in step S14 based on the map or function stored in the storage device 22 as shown in FIG. Determine the torque transmission rate set value corresponding to the current engine speed and throttle opening. If it is determined in step S13 that the variable control is out of the required range, in step S15, the arithmetic processing unit 21 determines the torque transmission rate set value to be 100%. Thereafter, in step S16, the arithmetic processing unit 21 instructs the clutch operating unit 13 to operate the clutch 10 so that the torque transmission rate of the clutch 10 matches the determined torque transmission rate set value. Control.
  • the engine acceleration performance is improved because the torque transmission rate is lower than 100% in the low-speed rotation range. Also, even at the same engine speed, the larger the throttle opening, the smaller the torque transmission rate, and the greater the improvement in engine acceleration performance. Therefore, the engine acceleration performance that matches the operator's throttle operation amount can be obtained, and the operator can perform a driving operation that matches his / her own operational feeling.
  • a pneumatic, magnetic or mechanical clutch using a hydraulically controlled multi-plate friction clutch can also be used.
  • the throttle opening is directly detected by using the throttle opening detector.
  • the present invention is applicable to various working machines using a torque converter in a power transmission system connected only with construction machines such as a wheel loader and a crane truck.

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Abstract

　建設機械等のトルクコンバータに結合されたエンジンの発進加速時の加速性能を改善するためのエンジン動力伝達装置は、エンジン(1)とトルクコンバータ(2)との間に伝達トルク制御可能なクラッチ(10)と、エンジン回転数に応じてクラッチ(10)のトルク伝達率を制御するコントローラ(15)を備える。エンジン回転数が例えば１０００ｒｐｍ以下の低速回転域では、伝達トルクは、１００％以下の範囲内で、エンジン回転数の上昇に伴い増大するように、可変制御される。１０００ｒｐｍを越え高速回転域では、伝達トルクは１００％に維持される。

Description

明 細 書
エンジン動力伝達装置及びその方法
技術分野
[0001] 本発明は、建設機械や自動車やその他の作業機械などにお 、てエンジンの動力 をトルクコンバータに伝達するための装置及び方法に関し、特にエンジンの加速性 能を向上させるための技術に関する。
背景技術
[0002] 従来、車両の走行駆動装置のクラッチの滑りを制御する装置に関して、例えば特許 文献 1に自動クラッチの滑りモード制御方法および装置が記載されて！ヽる。
[0003] この自動クラッチの滑りモード制御方法および装置によれば、エンジンと、クラッチと 、変速機と、デフアレンシャルとを有する大型トラックの駆動系統において、クラッチァ クチユエータを制御するためのクラッチ作動信号を発生する自動クラッチコントローラ が設けられる。 自動クラッチコントローラは必要に応じてクラッチを滑らせ、変速機入 力速度をエンジン速度に漸近的に接近させるようにして摩擦クラッチを連結させ、クラ ツチ連結時の駆動系のねじり振動の発生を防止する。
[0004] 特許文献 1 :特開平 9 210092号公報 (第 5— 8頁、第 1図、第 5図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上述した自動クラッチの滑りモード制御方法および装置では、スロットル開度が大き いほどクラッチの滑り値が小さくなるように、スロットル開度に応じてクラッチが操作さ れる。しかし、例えばホイールローダのようなトルクコンバータを備えた作業機械にお いては、機械の発進加速又は重負荷作業開始のために、オペレータがアクセルぺダ ルを踏み込んでエンジンを低速回転状態力 急速に加速させようとした場合、トルク コンバータの吸収トルクに対するエンジンの出力トルクの余裕トルクが不足気味になり 、エンジンの加速に時間がかかり、また、オペレータが違和感を覚えるという問題が生 じることがある。
[0006] 従って、本発明の目的はトルクコンバータに結合されるエンジンの加速性能を改善 することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明に従うエンジン動力伝達装置は、スロットルによって制御されるエンジンと、 エンジンの動力を負荷装置に伝達するトルクコンバータと、エンジンとトルクコンパ一 タとの間に設けられた、伝達トルクが制御可能なクラッチと、スロットルを操作するスロ ットル操作装置と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出器と、クラッチを 操作してその伝達トルクを制御するクラッチ操作装置と、エンジン回転数検出器に応 答して、エンジン回転数に応じてクラッチの伝達トルクを制御するようクラッチ操作装 置に指示するコントローラとを備える。
[0008] 好適な実施形態では、低速回転域におけるトルク伝達率力 より高速な回転域に おけるそれよりも小さくなるように、クラッチが操作される。そして、低速回転域では、 エンジン回転数が上昇するのに伴 、トルク伝達率が増大するように、クラッチ (10)が 操作される。さらに、低速回転域より高速な回転域では、トルク伝達率が一定、例え ば 100%、になるように、クラッチが操作される。
[0009] 好適な実施形態では、スロットルの開度を検出するスロットル開度検出器が更に備 えられる。そして、コントローラが、エンジン回転数検出器及びスロットル開度検出器 に応答して、エンジン回転数及びスロットル開度に応じてクラッチの伝達トルクを制御 するように、クラッチ操作装置に指示する。
[0010] 例えば、低速回転域におけるトルク伝達率力 より高速な回転域におけるそれよりも 小さくなるように、クラッチが操作される。そして、低速回転域では、エンジン回転数が 上昇するのに伴いトルク伝達率が増大し、且つ、スロットル開度が拡大するのに伴い トルク伝達率が減少するように、クラッチが操作される。さらに、スロットル開度が大き V、ほど前記低速回転域の上限回転数が上昇するように、低速回転域の上限回転数 力 Sスロットル開度に応じて制御される。
[0011] 本発明の別の観点に従う、トルク伝達率が制御可能なクラッチを通じてエンジンの 動力をトルクコンバータに伝達する方法は、スロットルに応答してエンジンを制御す るステップと、エンジン回転数に応じて伝達トルクを制御するようにクラッチを操作する ステップとを有する。 [0012] 本発明によると、エンジンとトルクコンバータとの間に設けられたクラッチのトルク伝 達率が、エンジン回転数に応じて制御されることにより、トルクコンバータに結合され るエンジンの加速性能が改善され得る。特に、低速回転域におけるトルク伝達率が、 より高速な回転域におけるそれよりも小さくなるように、クラッチが操作されるようにす ると、低速回転域におけるエンジンの加速性能が向上する。よって、エンジンの始動 発進時などの加速性能が改善される。
[0013] さらに、エンジン回転数だけでなくスロットル開度に応じてクラッチのトルク伝達率を 制御するようにした場合には、オペレータによるスロットル操作に応じて、エンジンの 加速性能の向上度合いを調節できる。特に、スロットル開度が拡大するのに伴いトル ク伝達率が減少するように、クラッチが操作される場合には、スロットル操作が大きい ほどエンジンの加速性能はより大きく向上する。 図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の第 1実施形態に力かるエンジン動力伝達装置の構成を示すブロック図
[図 2]同実施形態においてコントローラ 15の記憶装置 22に記憶されているトルク伝達 率設定値を指示するためのマップ又は関数を説明する図。
[図 3]同実施形態にお ヽてコントローラ 15の演算処理装置 21が行うトルク伝達率制 御のための処理を示すフローチャート。
[図 4]同実施形態におけるクラッチ操作装置 13の比例制御電流とクラッチ 10のトルク 伝達率 (縦軸)との関係を示す図。
[図 5]エンジン 1の出力トルク曲線とトルクコンバータ 2の吸収トルク曲線を示す図。
[図 6]本発明の第 2実施形態にカゝかるエンジン動力伝達装置の構成を示-
[図 7]同実施形態においてコントローラ 15の記憶装置 22に記憶されているトルク伝達 率設定値を指示するためのマップ又は関数を説明する図。
[図 8]同実施形態にお ヽてコントローラ 15の演算処理装置 21が行うトルク伝達率制 御のための処理を示すフローチャート。
符号の説明 [0015] 1…エンジン、 2· ··トルクコンバータ、 5· ··スロットル、 6…スロットル操作装置、 10…ク ラッチ、 11· ··入力軸、 12· ··出力軸、 13· ··クラッチ操作装置、 14…エンジン回転数検 出器、 15· ··コントローラ、 16· ··スロットル開度検出器
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明に係るエンジン動力伝達装置の実施形態について図面を参照して説 明する。
[0017] 図 1は、本発明の第 1実施形態に力かるエンジン動力伝達装置の構成を示すブロッ ク図である。このエンジン動力伝達装置は、典型的には、ホイールローダのような建 設機械に適用することができるが、それだけに限らず、トラックのような車両やその他 の各種の作業機械に適用可能である。
[0018] 図 1において、エンジン 1とトルクコンバータ 2との間には、伝達トルクが連続的に又 は多段階で制御可能なクラッチ 10が設けられえる。クラッチ 10とエンジン 1とは入力 軸 11により連結され、クラッチ 10とトルクコンバータ 2とは出力軸 12により連結されて いる。トルクコンバータ 2の出力側には変速機 3が配置され、両者は伝導軸 4により連 結されている。
[0019] エンジン 1には燃料を制御するスロットル 5が設けられ、スロットル 5はスロットル操作 装置 6により操作され、それによりスロットル開度が制御される。スロットル操作装置 6 は、例えばオペレータによって操作されるアクセルペダル或いはアクセルレバー等を 含み、アクセルペダル或いはアクセルレバー等の動きに応答して機械式、油圧式、 空圧式あるいは電気式等のァクチユエータによってスロットル 5を操作する。
[0020] クラッチ 10はクラッチ操作装置 13により操作され、それによりクラッチ 10の伝達トル クが制御される。クラッチ 10は例えば油圧制御の多板式摩擦クラッチである。クラッチ 操作装置 13は、クラッチ 10に供給される油圧を比例弁で制御することにより、クラッ チ 10の摩擦板の滑り量を 0から最大まで、つまりクラッチ 10のトルク伝達率を 100% から 0%まで、連続的に又は多段階で制御する。滑り量が 0つまりトルク伝達率が 100 %のとき、出力軸 12のトルクと入力軸 11のトルクは等しいが、滑り量が 0より大きいつ まりトルク伝達率が 100 %未満のときは、出力軸 12のトルクは入力軸 11のトルクより、 トルク伝達率が 100%に足りな 、分だけ小さ!/、。 [0021] エンジン 1にはエンジン回転数検出器 14が設けられている。コントローラ 15は、例 えばプログラムされたコンピュータであり、マイクロプロセッサのような演算処理装置 2 1と、 RAM及び ROMのような記憶装置 22を備える。記憶装置 22には、エンジン回転 数に応じてクラッチ 10のトルク伝達率をどのように制御するべきかという制御方法を 演算処理装置 21に指示するマップ又は関数が予め記憶されている。コントローラ 15 では、演算処理装置 21が、エンジン回転数検出器 14力もエンジン回転数の検出値 を入力し、記憶装置 22に予め記憶されているマップ又は関数に従がい所定の演算 をして、クラッチ操作装置 13に指示信号を出力するようになっている。クラッチ操作装 置 13は、コントローラ 15からの指示信号に従って、上記比例弁の電流を制御してクラ ツチ 10のトルク伝達率を制御する。
[0022] 図 2は、コントローラ 15の記憶装置 22に記憶されているトルク伝達率制御のための マップ又は関数を説明する図である。
[0023] 図 2において、縦軸はクラッチ 10のトルク伝達率（出力軸 12のトルク Z入力軸 11の トルク）〔％〕を示し、横軸はエンジン回転数〔rpm〕を示す。階段状の実線 aは、上記 マップ又は関数により演算処理装置 21に指示される、一例としての、トルク伝達率設 定値を示す。演算処理装置 21は、クラッチ 10のトルク伝達率を、エンジン回転数に 応じて、実線 aで示すトルク伝達率設定値に一致するように制御する。
[0024] 従って、クラッチ 10のトルク伝達率は、実線 aに示すトルク伝達率設定値に従って、 エンジン回転数が 750rpm (これは、例えばアイドリング回転数である）の時は 50% にされ、エンジン回転数力 ¾00rpmの時は 60%にされ、そして、エンジン回転数が 1 OOOrpmの時は 100%にされる。図 2に示すマップ又は関数では規定されてないが、 エンジン回転数が lOOOrpmより大きい範囲（最大値は例えば約 3000rpm)では、ト ルク伝達率は 100%で一定に制御される。
[0025] 図 2にお 、て、破線 bはトルク伝達率設定値の他の例を示して ヽる。実線 a、 bに例 示されたように、トルク伝達率設定値は、エンジン 1やトルクコンバータ 11やその他の 機械の仕様や用途、或いは、その時の状態などの条件に応じて任意に設定されてよ い。
[0026] このように、アイドリング回転数を含む低速回転域 (例えば、実線 aの場合の 750— 1 OOOrpm)では、エンジン回転数の上昇に伴ってトルク伝達率が一定値（例えば 100 %)以下の範囲で増大するように制御される。そして、低速回転域より高い回転域 (例 えば、実線 aの場合の lOOOrpm—最大回転数 (約 3000rpm) )では、トルク伝達率 は上記一定値 (例えば 100%)で一定に制御される。
[0027] 図 3は、コントローラ 15の演算処理装置 21が行うトルク伝達率制御のための処理の 流れを示す。
[0028] 演算処理装置 21は、エンジン 1が作動している間、トルク伝達率制御が実質的に 常時継続して行われて 、るとみなせる程度の短 、時間間隔で繰り返し、図 3に示す ルーチンを実行する。図 3のルーチンが開始されると、演算処理装置 21は、ステップ S1で、エンジン回転数検出器 14から現在のエンジン回転数の検出値を入力し、ステ ップ S2で、現現在のエンジン回転数力 上述した低速回転域の最大回転数、例えば lOOOrpm以下かどうか（つまり、低速回転域に入っているかどうか）をチェックする。 その結果、現在のエンジン回転数が低速回転域に入っていると判断されると、演算 処理装置 21は、ステップ S3で、記憶装置 22内のマップ又は関数に基づいて、その エンジン回転数に対応するトルク伝達率設定値を決定する。また、ステップ S2で現 在のエンジン回転数が低速回転域より高い回転域にあると判断された場合には、演 算処理装置 21は、ステップ S4で、トルク伝達率設定値を 100%と決定する。その後、 ステップ S4で、演算処理装置 21は、決定されたトルク伝達率設定値を指示する指示 信号をクラッチ操作装置 13に送る。クラッチ操作装置 13は、その指示信号に応答し て、クラッチ 10を油圧で操作するための比例制御電流を制御する。図 4に示すように 、クラッチ 10のトルク伝達率 (縦軸）は、上記比例制御電流にほぼ比例するようになつ ている。結果として、クラッチ 10のトルク伝達率は、トルク伝達率設定値に一致するよ うに制御される。
[0029] 上述したトルク伝達率の制御により、既に図 2を参照して説明したように、エンジン 回転数が低速回転域にあるときには、クラッチ 10のトルク伝達率は 100%より小さい 値に制御され、エンジン回転数の上昇に伴いトルク伝達率が増大し、そして、ェンジ ン回転数が低速回転域を超えると、トルク伝達率は 100%に維持される。従って、作 業機械の発進加速時のように、作業機械のオペレータ力 Sスロットル操作装置 6を操作 してエンジン 1を低速状態 (例えばアイドル状態)から加速しょうとする場合、 回転数が低速回転域 (例えば lOOOrpm以下）にある間は、クラッチ 10の出力軸 12 の回転数（つまり、トルクコンバータ 2の入力回転数）が、入力軸 11の回転数（つまり、 エンジン回転数)よりも低くなる。その結果、トルク伝達率が 100%である場合に比較 して、エンジン 1を加速するための余裕トルクが増し、よって、より短時間にエンジン 1 が所望回転数まで加速する。
[0030] 上記したエンジンを加速するための余裕トルクが増大する状況は、図 5に示す性能 曲線を参照することで、一層容易に理解される。
[0031] 図 5において、縦軸はトルクを示し、横軸はエンジン回転数を示す。曲線 cはェンジ ン 1のトルク曲線を示し、曲線 dはトルクコンバータ 2の吸収トルク曲線を示す。実線 d で示される吸収トルク曲線は、トルクコンバータ 2の入力回転数がエンジン回転数と同 一であるとき、つまり、クラッチ 10のトルク伝達率が 100%である場合に対応する。
[0032] 上述したように低速回転域においては、クラッチ 10のトルク伝達率が 100%より小さ いから、クラッチ 10の出力軸 12の回転数、つまりトルクコンバータ 2の入力回転数は 、クラッチ 10の入力軸 12の回転数、つまりエンジン回転数より低い。そのため、図 5に 破線 eで示すように、トルクコンバータ 2への入力トルクは、実線 dで示すエンジン回転 数トルクコンバータ 2の吸収トルクより小さい。例えばエンジン回転数が Nである時、ェ ンジン 1の出力トルクとトルクコンバータ 2の入力トルクとの差 Bは、エンジン 1の出力ト ルクとエンジン回転数 Nに対応するトルクコンバータ 2の吸収トルクとの差 Aよりも大と なる。すなわち、エンジンを加速するための余裕トルク力 トルク伝達率が 100%の場 合に比較して、トルク差分 B— Aだけ大きい。従って、エンジン 1の低速回転域におけ るエンジンの加速性能が向上し、発進加速タイム或いは積込等の作業のサイクルタ ィムの短縮が図れる。
[0033] 図 6は、本発明の第 2実施形態にカゝかるエンジン動力伝達装置の構成を示すブロッ ク図である。図 6において、既に説明した第 1実施形態と同種の要素には同一符号を 付し、同一の部分についての重複説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する
[0034] 図 6に示すように、スロットル開度検出器 16がスロットル 5に設けられ、その出力がコ ントローラ 15に接続される。コントローラ 15の演算制御装置 21は、エンジン回転数検 出器 14力ものエンジン回転数の検出値とともに、スロットル開度検出器 16からのスロ ットル開度の検出値も入力する。そして、演算処理装置 21は、記憶装置 22に予め記 憶されているマップ又は関数を用いて所定の演算処理を行うことで、現在のエンジン 回転数とスロットル開度に対応したトルク伝達率設定値を決定し、そして、ラッチ操作 装置 13に指示信号を出力して、クラッチ 10のトルク伝達率をトルク伝達率設定値に 制御させる。低速回転域において、クラッチ 10のトルク伝達率が 100%以下に制御さ れ、出力軸 12のトルクが入力軸 11のトルクより小さくなる。その際、エンジン回転数だ けでなぐオペレータにより操作されるスロットル開度に応じても、トルク伝達率が変化 する。
[0035] 図 7は、コントローラ 15の記憶装置 22に記憶されているトルク伝達率制御のための マップ又は関数を説明する図である。図 7は、エンジン回転数〔rpm〕及びスロットル 開度〔％〕とトルク伝達率設定値〔％〕との関係を示して！/、る。
[0036] 図 7に示すように、アイドル回転数 (例えば 750rpm)を含む低速回転域において、 トルク伝達率設定値はエンジン回転数に応じて変化し、低速回転域より高速の回転 域では、トルク伝達率設定値は一定値 (例えば 100%)になる。そして、スロットル開 度が大きいほど低速回転域の上限回転数が高くなるように、スロットル開度に応じて 上限回転数が変化する。例えば、上限回転数はスロットル開度が 50%以下ではアイ ドル回転数であり（よって、全回転数域にてトルク伝達率設定値は 100%で一定であ る）、スロッ卜ル開度力 0%では 800rpm、 80%で 900rpm、 100%で lOOOrpmであ る。そして、低速回転域では、エンジン回転数の上昇に伴ってトルク伝達率設定値は 増大し、かつ、スロットル開度の増大に伴ってともなってトルク伝達率設定値は減少 する。
[0037] コントローラ 15の演算処理装置 21は、上記のようなエンジン回転数とスロットル開度 の関数として定められたトルク伝達率設定値に一致するように、クラッチ 10のトルク伝 達率を制御する。
[0038] 図 8は、コントローラ 15の演算処理装置 21が行うトルク伝達率制御のための処理の 流れを示す。 [0039] エンジン 1が作動している間、演算処理装置 21は、トルク伝達率制御が実質的に 継続的に行われているみなせる程度の短い時間間隔で、図 8に示されてルーチンを 繰り返し実行する。図 8に示されるルーチンを開始すると、演算処理装置 21は、ステ ップ S 11と S 12で、エンジン回転数とスロットル開度の検出値を入力し、ステップ S 13 で、現在のエンジン回転数が低速回転域の最大回転数（図 7に示した例の場合は 10 OOrpm)以下であり、且つ、スロットル開度がトルク伝達率の可変制御が必要な最低 開度（図 7に示した例の場合は 50%)以上である力 (つまり、現在のエンジン回転数と スロットル開度との組み合わせで定義される動作点力 トルク伝達率の可変制御が必 要な範囲内であるかどうか)を判断する。その結果、可変制御が必要な範囲内である と判断されると、演算処理装置 21は、ステップ S 14で、記憶装置 22に記憶されたマツ プ又は関数に基づいて、図 7に示したような現在のエンジン回転数とスロットル開度と に対応したトルク伝達率設定値を決定する。また、ステップ S 13で可変制御が必要な 範囲外であると判断されると、演算処理装置 21は、ステップ S15で、トルク伝達率設 定値を 100%に決定する。その後、演算処理装置 21は、ステップ S16で、クラッチ操 作装置 13に指示してクラッチ 10を操作させて、クラッチ 10のトルク伝達率を、決定さ れたトルク伝達率設定値に一致するように制御する。
[0040] 上記の制御によれば、低速回転域においてトルク伝達率が 100%より低くなること により、エンジン加速性能が向上する。また、同じエンジン回転数であっても、スロット ル開度が大きいほどトルク伝達率はより小さくなるので、エンジン加速性能が向上は より大きくなる。よって、オペレータのスロットル操作量に合ったエンジン加速性能が 得られ、オペレータは自分の操作感覚に合った運転操作を行うことができる。
[0041] 以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例 示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明 は、その要旨を逸脱することなぐその他の様々な態様でも実施することができる。
[0042] 上記実施形態において、油圧制御の多板式摩擦クラッチが用いられている力 空 圧式、磁力式あるいは機械式等のクラッチも使用可能である。また、上記実施形態で は、スロットル開度検出器を用いて直接スロットル開度を検出するようにしているが、こ れに代えて、アクセルペダルあるいはスロットル操作レバー等の操作角度、又は操作 量等を検出するようにしても良 ヽ。
本発明は、ホイールローダやクレーン車等の建設機械だけでなぐ動力伝達系にト ルクコンバータを用いて 、る種々の作業機械に適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] スロットル (5)によって制御されるエンジン (1)と、
前記エンジン (1)の動力を負荷装置に伝達するトルクコンバータ (2)と、
前記エンジン (1)と前記トルクコンバータ (2)との間に設けられた、伝達トルクが制御 可能なクラッチ (10)と、
前記スロットル (5)を操作するスロットル操作装置 (6)と、
前記エンジン (1)の回転数を検出するエンジン回転数検出器 (14)と、
前記クラッチ (10)を操作して前記伝達トルクを制御するクラッチ操作装置 (13)と、 前記エンジン回転数検出器 (14)に応答して、前記エンジン回転数に応じて前記クラ ツチ (10)の伝達トルクを制御するよう前記クラッチ操作装置 (13)に指示するコントロー ラ (15)と
を備えたエンジン動力伝達装置。
[2] 前記スロットル (5)の開度を検出するスロットル開度検出器 (16)を更に備え、
前記コントローラが、前記エンジン回転数検出器 (14)及び前記スロットル開度検出 器 (16)に応答して、前記エンジン回転数及び前記スロットル開度に応じて前記クラッ チ (10)の伝達トルクを制御するように、前記クラッチ操作装置 (13)に指示する請求項 1 記載の動力伝達装置。
[3] 低速回転域における前記トルク伝達率が、より高速な回転域におけるそれよりも小さ くなるように、前記クラッチ (10)が操作される請求項 1又は 2記載のエンジン動力伝達
[4] 前記低速回転域では、前記エンジン回転数が上昇するのに伴 、前記トルク伝達率 が増大するように、前記クラッチ (10)が操作される請求項 3記載の動力伝達装置。
[5] 前記より高速な回転域では、前記トルク伝達率が一定になるように、前記クラッチ (10) が操作される請求項 4記載のエンジン動力伝達装置。
[6] 前記より高速な回転域では、前記トルク伝達率が 100%になるように、前記クラッチ (10)が操作される請求項 4記載のエンジン動力伝達装置。
[7] 低速回転域における前記トルク伝達率力 より高速な回転域におけるそれよりも小さ くなるように、前記クラッチ (10)が操作され、 前記低速回転域では、前記エンジン回転数が上昇するのに伴 、前記トルク伝達率 が増大し、且つ、前記スロットル開度が拡大するのに伴い前記トルク伝達率が減少す るように、前記クラッチ (10)が操作される請求項 2記載の動力伝達装置。
[8] 前記スロットル開度が大き!、ほど前記低速回転域の上限回転数が上昇するように、 前記低速回転域の上限回転数が前記スロットル開度に応じて制御される請求項 7記 載の動力伝達装置。
[9] 前記より高速な回転域では、前記トルク伝達率が一定になるように、前記クラッチ (10) が操作される請求項 7又は 8記載の動力伝達装置。
[10] トルク伝達率が制御可能なクラッチ (10)を通じてエンジン (1)の動力をトルクコンバータ
(2)に伝達する方法において、
スロットル (5)に応答して前記エンジン (1)を制御するステップと、
前記エンジン回転数に応じて前記伝達トルクを制御するように前記クラッチ (10)を操 作するステップと
を有するエンジン動力伝達方法。
[11] 前記クラッチ (10)を操作するステップでは、低速回転域における前記トルク伝達率が
、より高速な回転域におけるそれよりも小さくなるように、前記クラッチ (10)が操作され る請求項 10記載のエンジン動力伝達方法。
[12] 前記低速回転域では、前記エンジン回転数が上昇するのに伴い前記トルク伝達率 が増大するように、前記クラッチ (10)が操作される請求項 11記載のエンジン動力伝達 方法。
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