WO2013145477A1 - 作業車両及びそのインチング制御装置 - Google Patents

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WO2013145477A1
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heat generation
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hydraulic
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哲矢 森本
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Definitions

  • the present invention relates to an inching control device, and more particularly to an inching control device provided in a work vehicle having an inching function and controlling a clutch hydraulic pressure supplied to a hydraulic clutch at the time of inching operation.
  • the present invention also relates to a work vehicle provided with the above inching control device.
  • Some work vehicles have an inching function that causes a hydraulic clutch provided in the transmission to slip to reduce the vehicle speed.
  • the vehicle speed can be reduced while maintaining the number of revolutions of the engine at a predetermined number of revolutions. For example, in a motor grader, it may travel while performing leveling work with a blade. In this case, the operator can adjust the vehicle speed while suppressing the decrease in the driving force of the blade by operating the inching pedal to cause the clutch to slip.
  • Patent Documents 1 to 3 techniques for protecting the clutch at the time of inching operation have been proposed.
  • the work vehicle disclosed in Patent Document 1 calculates the load on the clutch during inching, and performs control to lower the engine speed when the load on the clutch exceeds a threshold.
  • the calorific value of the clutch is detected during inching, and an alarm is issued when the calorific value exceeds a reference value.
  • the temperature of the clutch plate is detected during inching, and when the detected temperature exceeds a threshold value, the clutch is engaged or released.
  • the engine speed is reduced when the load on the clutch exceeds a threshold during inching.
  • the discharge amount of the oil pump for supplying the lubricating oil is reduced, and the amount of lubricating oil to the clutch is reduced. Therefore, the clutch can not be sufficiently protected.
  • the clutch is engaged or released to protect the clutch, so inching is forcibly terminated and the workability is impaired. For example, during inching, if the clutch is engaged or released for clutch protection, the vehicle speed will suddenly rise or the vehicle will stop. In particular, when the work load or traveling load is large, the vehicle may stop suddenly.
  • An object of the present invention is to ensure that the clutch can be reliably protected at the time of inching operation and that the workability at the time of inching operation is not impaired.
  • a hydraulic clutch for power transmission having a clutch plate to which a friction material is fixed, and an inching operation member for causing the hydraulic clutch to slip; And controls the hydraulic pressure of the clutch supplied to the hydraulic clutch when the inching operation member is operated.
  • the inching control device includes an allowable heat generation rate acquiring means for acquiring an allowable heat generation rate of the clutch plate, an operation amount detecting means for detecting an operation amount of the inching operation member, and a clutch plate being inching from the operation amount of the inching operation member.
  • the heat generation rate calculation means for calculating the heat generation rate, and the hydraulic control means for controlling the clutch hydraulic pressure so that the heat generation rate obtained by the heat generation rate calculation means during inching does not exceed the allowable heat generation rate.
  • the heat generation rate of the clutch plate is determined from the operation amount of the inching operation member. Then, the clutch oil pressure of the hydraulic clutch that is performing inching is controlled so that the heat generation rate of the clutch plate does not exceed the allowable heat generation rate of the clutch plate.
  • the heat generation rate of the clutch plate can be suppressed within the allowable heat generation rate, the hydraulic clutch that is performing inching can be reliably protected.
  • the control of the clutch hydraulic pressure is performed by obtaining the heat generation rate, which is a change rate of the heat generation amount, not the heat generation amount.
  • the temperature of the clutch plate differs depending on whether the heat is generated in a short time or in a long time. The reason is that the effect of heat radiation is stronger when heat is generated over a long time.
  • the heat generation state of the clutch plate is grasped every moment using the heat generation rate. Therefore, the clutch plate and the hydraulic clutch including the same can be protected more appropriately. In addition, since inching can not be forcibly terminated, workability is not impaired. In particular, in the case of a hydraulic clutch at the time of inching in which the heat generation state changes momentarily according to the operation amount of the inching operation member, the effect of using the heat generation rate is large.
  • the inching control device for a work vehicle is the device according to the first aspect, wherein relative rotation number detection means for detecting a relative rotation number that is a rotation number difference between input and output of the hydraulic clutch; It further comprises a clutch hydraulic pressure obtaining means for obtaining a clutch hydraulic pressure corresponding to the operation amount of the member, and a storage means in which the friction coefficient of the friction material is stored. Then, the heat generation rate calculation means calculates the heat generation rate of the clutch plate based on the relative rotational speed, the clutch oil pressure, and the friction coefficient.
  • the inching control device for a working vehicle further includes clutch hydraulic upper limit value calculation means for calculating a clutch hydraulic pressure upper limit value corresponding to the allowable heat generation rate in the device of the second side surface.
  • the oil pressure control means sets the clutch oil pressure to the clutch oil pressure upper limit value when the heat generation rate obtained by the heat generation rate calculation means exceeds the allowable heat generation rate.
  • the clutch hydraulic pressure upper limit value corresponding to the allowable heat generation rate is set, so the heat generation of the clutch plate is suppressed and the hydraulic clutch is effective. Can be protected.
  • the inching hydraulic upper limit value calculation means determines at least a condition value including an allowable heat generation rate, a relative rotation speed, and a friction coefficient Calculate the upper limit value.
  • the storage means stores the inherent allowable heat generation rate determined by the specifications of the clutch plate.
  • the control device further includes a correction allowable heat generation rate calculation unit and an allowable heat generation ratio setting unit.
  • the correction allowable heat generation rate calculation means calculates the correction allowable heat generation rate in accordance with the temperature of the clutch plate during inching.
  • the allowable heat generation rate setting means selects the smaller of the inherent allowable heat generation rate and the corrected allowable heat generation rate as the allowable heat generation rate.
  • the inching control device for a working vehicle further includes an oil temperature sensor, a storage means, and a clutch plate temperature calculation means in the device of the fifth aspect.
  • the oil temperature sensor detects the temperature of the lubricating oil supplied to the hydraulic clutch.
  • the storage means stores the heat transfer coefficient of the lubricating oil and the specification value of the clutch plate.
  • the clutch plate temperature calculation means calculates the temperature of the clutch plate during inching based on the condition value including the oil temperature, the heat transfer coefficient of lubricating oil, and the specification value of the clutch plate.
  • the inching control device for a working vehicle is the device of the sixth aspect, wherein the clutch plate temperature calculation means calculates the temperature of the clutch plate at a predetermined cycle during inching. Then, the correction allowable heat generation rate calculation means calculates the correction allowable heat generation amount in accordance with the temperature of the clutch plate obtained in a predetermined cycle.
  • the temperature of the clutch plate changes from moment to moment. Therefore, in the invention of the seventh aspect, the temperature of the clutch plate is calculated at a predetermined cycle to obtain the correction allowable heat generation rate. Therefore, the hydraulic clutch can be protected more reliably.
  • the work vehicle includes an engine, a traveling mechanism for causing the vehicle to travel, and a hydraulic clutch having a clutch plate to which a friction material is fixed to transmit the driving force from the engine to the traveling mechanism. And an inching operation member for causing the hydraulic clutch to slip, and an inching control device of the first to seventh side surfaces.
  • the clutch can be reliably protected at the time of inching operation, and in addition, the inching is not forcibly terminated during inching, and the workability is improved.
  • the external appearance perspective view of a work vehicle Side view of work vehicle.
  • the block diagram which shows the structure of a work vehicle.
  • the flowchart of a clutch protection process. 6 is a flowchart for setting an allowable heat generation rate. The figure which shows the restriction
  • FIG. 1 and 2 are an external perspective view and a side view of a motor grader 1 provided with an inching control device according to an embodiment of the present invention.
  • the motor grader 1 performs ground leveling, snow removal, light cutting, material mixing, etc., and comprises six running wheels consisting of a pair of left and right front wheels 11 and two rear wheels 12 each, a front wheel 11 and a rear And a blade 42 provided between the wheel 12 and the wheel 12. In FIGS. 1 and 2, only one of the four rear wheels 12 located on the left side is shown.
  • the motor grader 1 includes a frame 2, a cab 3, and a work implement 4. Further, as shown in FIG. 3 which is a block diagram, the motor grader 1 includes an engine 5, a power transmission mechanism 6, a traveling mechanism 9, a hydraulic drive mechanism 7, an operation unit 10, a control unit 8 and the like.
  • the frame 2 is constituted by a rear frame 21 and a front frame 22.
  • the rear frame 21 accommodates the engine 5, the power transmission mechanism 6, the hydraulic drive mechanism 7, and the like. Further, the rear frame 21 is provided with the four rear wheels 12 described above, and these rear wheels 12 are rotationally driven by the driving force from the engine 5.
  • the front frame 22 is attached to the front of the rear frame 21 and the front wheel 11 is attached to the front end thereof.
  • the driver's cab 3 is mounted on the rear frame 21. Inside the driver's cab 3, operating parts such as a steering wheel, a shift lever, an operating lever of the working machine 4, a brake, an accelerator pedal 14, and an inching pedal 13 (see FIG. 3) Is provided.
  • the work machine 4 includes a drawbar 40, a circle 41, a blade 42, a hydraulic motor 49, a pair of lift cylinders 44 and 45, a drawbar shift cylinder 46, a blade shift cylinder 47, and a tilt cylinder 48.
  • the front end of the drawbar 40 is pivotably attached to the front end of the front frame 22, and the rear end of the drawbar 40 moves up and down due to the synchronized expansion and contraction of the pair of lift cylinders 44, 45. Thereby, the blade 42 can be moved in the vertical direction.
  • the drawbar 40 tilts in the vertical direction by the different expansion and contraction of the lift cylinders 44 and 45.
  • the drawbar 40 swings up and down around an axis along the traveling direction of the vehicle by the expansion and contraction of the drawbar shift cylinder 46. Thereby, the inclination angle of the blade 42 can be changed.
  • the circle 41 is rotatably attached to the rear end of the drawbar 40.
  • the circle 41 is driven by a hydraulic motor 49 and rotates clockwise or counterclockwise with respect to the drawbar 40 as viewed from above the vehicle.
  • the blade 42 is slidable in a lateral direction (left-right direction with respect to the traveling direction of the vehicle) with respect to the circle 41, and supported so as to be swingable up and down around an axis parallel to the lateral direction.
  • the blade 42 can move laterally with respect to the circle 41 by means of a blade shift cylinder 47 supported by the circle 41.
  • the blade 42 can be swung about an axis parallel to the lateral direction with respect to the circle 41 by the tilt cylinder 48 (see FIG. 2) to change the direction in the vertical direction. Thereby, the inclination angle with respect to the advancing direction of the blade 42 can be changed.
  • the hydraulic motor 49 can rotate the circle 41 by being driven by pressure oil supplied from a first hydraulic pump 71 described later.
  • the hydraulic cylinders 44 to 48 are driven by the hydraulic pressure supplied from the first hydraulic pump 71.
  • the blade 42 can move up and down with respect to the vehicle, change the inclination with respect to the traveling direction, change the inclination with respect to the lateral direction, and rotate and shift in the lateral direction via the drawbar 40 and the circle 41.
  • a fuel injection pump 15 is attached to the engine 5, and fuel is supplied from the fuel injection pump 15 to the engine 5.
  • the supply amount is controlled by a command signal output from the control unit 8 described later to the electronic governor 16.
  • the rotational speed of the engine 5 is detected by an engine rotational speed sensor 81, and is sent to the control unit 8 as a detection signal.
  • the control unit 8 can control the number of revolutions of the engine 5 by controlling the amount of fuel supplied to the engine 5 by sending a command signal to the electronic governor 16.
  • the power transmission mechanism 6 is a mechanism for transmitting the driving force from the engine 5 to the rear wheel 12, and includes a torque converter 62 and a transmission 60.
  • the torque converter 62 is connected to the output side of the engine 5.
  • the torque converter 62 is provided with a lockup clutch 70 that directly connects the member on the input side of the torque converter 62 and the member on the output side.
  • the lockup clutch 70 switches between the engaged state and the released state according to the vehicle speed. When the vehicle speed reaches a certain level or more, a command signal is transmitted from the control unit 8 to the lockup clutch control valve 58, the hydraulic pressure is supplied to the lockup clutch 70, and the lockup clutch 70 is engaged.
  • the transmission 60 includes an FL clutch 63, an F clutch 64, an R clutch 65, a first clutch 66, a second clutch 67, a third clutch 68, a fourth clutch 69, and a plurality of transmission gears (not shown).
  • Each of the clutches 63 to 69 is a multi-plate hydraulic clutch driven by the hydraulic pressure supplied from a second hydraulic pump 72 described later. That is, each of the clutches 63 to 69 has a clutch plate on the input side and a clutch plate on the output side, and friction materials are provided on both sides of one of the clutch plates.
  • the transmission 60 is provided with an oil temperature sensor 90 that detects the oil temperature in the transmission 60.
  • One of the FL clutch 63 and the FH clutch 64 is engaged during forward movement, and the R clutch 65 is engaged during reverse movement.
  • the 1st clutch 66, the 2nd clutch 67, the 3rd clutch 68, and the 4th clutch 69 are engaged when transmitting the driving force to the corresponding transmission gears.
  • the combination of one of the FL clutch 63 and the FH clutch 64 and one of the 1st clutch 66 to 4th clutch 69 enables selection of the first to eighth speed stages during forward movement.
  • the combination of the R clutch 65 and any one of the 1st clutch 66 to 4th clutch 69 makes it possible to select one of the first to fourth speed stages.
  • the input rotational speed to the FL clutch 63 and the FH clutch 64 is detected by the input rotational speed sensor 82, and the detection result is sent to the control unit 8. Further, the output rotational speed from the FL clutch 63 and the FH clutch 64 is detected by an output rotational speed sensor 83, and the detection result is sent to the control unit 8.
  • the traveling mechanism 9 is a mechanism for causing the vehicle to travel using the driving force from the engine 5.
  • the driving force from the engine 5 is transmitted via the power transmission mechanism 6.
  • the traveling mechanism 9 has a final reduction gear not shown, a tandem device 61 and a rear wheel 12.
  • the driving force output from the transmission 60 is transmitted to the rear wheel 12 via the final reduction gear and the tandem device 61, and the rear wheel 12 is rotationally driven.
  • the hydraulic drive mechanism 7 is a mechanism for generating hydraulic pressure by the driving force from the engine 5 and driving the clutches 63 to 69, the hydraulic motor 49, and the cylinders 44 to 48 by the hydraulic pressure.
  • the hydraulic drive mechanism 7 has a first hydraulic pump 71, a second hydraulic pump 72, first to fifth cylinder control valves 73 to 77, a hydraulic motor control valve 78, and first to seventh clutch control valves 51 to 57.
  • the first hydraulic pump 71 is driven by the driving force from the engine 5 and supplies pressure oil to the cylinders 44 to 48 and the hydraulic motor 49.
  • the first hydraulic pump 71 is a variable displacement hydraulic pump in which the displacement of the pressure oil to be discharged can be changed by changing the tilt angle of the swash plate by the pump displacement control cylinder 71a.
  • the second hydraulic pump 72 is driven by the driving force from the engine 5 and supplies pressure oil to the clutches 63 to 69 and the lockup clutch 70.
  • Each of the hydraulic pressure control valves 73 to 78 and 51 to 57 is an electromagnetic proportional control valve capable of adjusting the hydraulic pressure by being electrically controlled by the control unit 8.
  • the first to fifth cylinder control valves 73 to 77 adjust the hydraulic pressure supplied to the cylinders 44 to 48. Further, the hydraulic pressure supplied to each of the cylinders 44 to 48 is detected by a hydraulic pressure sensor (not shown), and the detection result is sent to the control unit 8.
  • the hydraulic motor control valve 78 adjusts the hydraulic pressure supplied to the hydraulic motor 49 described above.
  • the first to seventh clutch control valves 51 to 57 adjust the hydraulic pressure supplied to the clutches 63 to 69.
  • the first clutch control valve 51 regulates the hydraulic pressure supplied to the FL clutch 63
  • the second clutch control valve 52 regulates the hydraulic pressure supplied to the FH clutch 64.
  • the third clutch control valve 53 adjusts the hydraulic pressure supplied to the R clutch 65.
  • the fourth clutch control valve 54 supplies the hydraulic pressure supplied to the 1st clutch 66
  • the fifth clutch control valve 55 supplies the hydraulic pressure supplied to the 2nd clutch 67
  • the sixth clutch control valve 56 supplies the hydraulic pressure supplied to the 3rd clutch 68.
  • the seventh clutch control valve 57 adjusts the hydraulic pressure supplied to the fourth clutch 69, respectively.
  • the hydraulic pressure supplied to each of the clutches 63 to 69 is detected by a hydraulic pressure sensor, and the detection result is sent to the control unit 8.
  • a hydraulic pressure sensor for detecting the oil pressure supplied to the FL clutch 63
  • the oil pressure sensor 85 for detecting the oil pressure supplied to the FH clutch 64 are illustrated, and other oil pressure sensors are omitted. There is.
  • the operation unit 10 is a portion operated by the operator to control the traveling of the motor grader 1 and the work implement 4.
  • the operation unit 10 includes operation members such as an inching pedal 13 and an accelerator pedal 14.
  • the inching pedal 13 is an operation member operated to reduce the vehicle speed by causing the FL clutch 63 or the FH clutch 64 to slip.
  • the depression amount of the inching pedal 13 is detected by the sensor 13 a, and the detection result is sent to the control unit 8.
  • the accelerator pedal 14 is an operation member for setting the engine rotational speed to a desired rotational speed.
  • the depression amount of the accelerator pedal 14 is detected by the sensor 14 a, and the detection result is sent to the control unit 8.
  • the control unit 8 controls the first to fifth cylinder control valves 73 to 77 and the hydraulic motor control valve 78 based on operation signals from the operation unit 10 and detection signals from various sensors, and operates the work machine 4. be able to. For example, the control unit 8 transmits a command signal to the first cylinder control valve 73 and the second cylinder control valve 74 to control the hydraulic pressure supplied to the lift cylinders 44 and 45, thereby vertically moving the blade 42. It can be moved.
  • control unit 8 controls the first to seventh clutch control valves 51 to 57 based on operation signals from the operation unit 10, signals from various sensors, etc. Control can be performed.
  • the controller 8 determines the amount of fuel supplied to the engine 5 based on the operation signal from the accelerator pedal 14 and the engine rotational speed detected by the engine rotational speed sensor 81. Then, the control unit 8 transmits a command signal corresponding to the determined supply amount to the electronic governor. As a result, the amount of fuel injection from the fuel injection pump is adjusted to an amount commensurate with the amount of depression of the accelerator pedal 14, and the engine speed is controlled. Thus, the operator can control the output of the work implement 4 and the speed of the vehicle.
  • the control unit 8 adjusts a command signal to the first clutch control valve 51 or the second clutch control valve 52 based on the signal from the sensor 13a.
  • the hydraulic pressure supplied to the FL clutch 63 or the FH clutch 64 is reduced. That is, the pressing force of the clutch in the engaged state of the FL clutch 63 or the FH clutch 64 is reduced, and the clutch is slipped.
  • the driving force transmitted from the power transmission mechanism 6 to the traveling mechanism 9 is reduced, and the vehicle speed is reduced. Therefore, by operating the inching pedal 13, the operator can adjust the vehicle speed while suppressing the decrease in the engine speed and maintaining the output of the work implement 4.
  • T TL + A x q 'x (1-e- Bt ) + (T'-TL) x e- Bt- (1)
  • A f 1 (a, ⁇ , Ne)
  • B f 2 ( ⁇ , Ne, c, ⁇ , V 0)
  • T ' previous clutch plate temperature [° C.]
  • TL Transmission oil temperature [° C]
  • q ' Heat generation rate [MPa ⁇ m / sec]
  • ⁇ clutch plate heat transfer coefficient (experimental value)
  • Ne Engine speed [rpm]
  • t Sampling time [sec]
  • the heat generation rate q ' is calculated by the following equation (2).
  • the clutch command hydraulic pressure (Pr) is a value obtained based on the depression amount of the inching pedal 13.
  • the relationship between the depression amount of the inching pedal 13 and the clutch command hydraulic pressure is mapped in advance and stored in the memory of the control unit 8.
  • the clutch plate relative rotation number ( ⁇ N) is obtained from the detection results of the input rotation number sensor 82 and the output rotation number sensor 83.
  • step S1 the current clutch plate temperature is calculated from the clutch plate temperature of the previous cycle and the clutch command oil pressure.
  • step S1 in the first cycle the transmission oil temperature obtained from the oil temperature sensor is used as the clutch plate temperature.
  • step S2 the allowable heating rate q'al is determined.
  • the allowable heat generation rate q'al varies with the temperature of the clutch plate, and thus can be obtained by the flowchart shown in FIG. 5, but the description of the flowchart shown in FIG. 5 will be described later.
  • step S2 When the allowable heating rate q'al is determined in step S2, the process proceeds to step S3.
  • step S3 the depression amount of the inching pedal 13 is detected.
  • step S4 a clutch hydraulic pressure command value Pr0 is obtained from the depression amount of the inching pedal 13.
  • the clutch hydraulic pressure in this case is a hydraulic pressure supplied to the hydraulic clutch that is performing slip control by the inching operation.
  • step S5 the input rotational speed N1 and the output rotational speed N2 of the hydraulic clutch that is performing inching control are detected. That is, in order to obtain the heat generation rate q ′ of the current clutch plate in the equation (2), the clutch plate relative rotation speed ( ⁇ N) is obtained.
  • step S6 it is determined whether the hydraulic clutch in the process of inching is in the half clutch state. This determination may be made based on whether or not the inching pedal 13 is depressed, or based on the clutch hydraulic pressure command value set in step S4. Alternatively, it may be determined by the relative rotation number of the clutch plate. When judging by the clutch hydraulic pressure command value, it is judged whether the clutch hydraulic pressure command value is equal to or less than a predetermined value.
  • step S5 If it is determined in step S5 that the clutch is in the half clutch state, the process proceeds from step S6 to step S7.
  • step S7 the heat generation rate q 'of the current clutch plate is calculated using equation (2). Further, in this step S7, the clutch hydraulic pressure upper limit value Prmax of the hydraulic clutch that is performing inching control is acquired from the allowable heat generation rate q'al. Since the clutch hydraulic pressure upper limit Prmax is determined by the allowable heat generation rate q'al, it will be described later together with the description of the setting of the allowable heat generation rate q'al.
  • step S8 it is determined whether the current heat generation rate q 'obtained in step S7 exceeds the allowable heat generation rate q'al obtained in step S2.
  • step S9 the clutch hydraulic pressure of the hydraulic clutch that is performing inching is set to the clutch hydraulic pressure upper limit value Prmax obtained in step S7.
  • the clutch hydraulic pressure of the hydraulic clutch is set to a hydraulic pressure lower than the clutch hydraulic pressure Pro according to the depression amount of the inching pedal 13.
  • step S10 the clutch hydraulic pressure of the hydraulic clutch that is performing inching is set to a clutch hydraulic pressure Pro according to the depression amount of the inching pedal 13.
  • step Q1 a heat generation rate first allowable value q'al1 (specific allowable heat generation rate) determined by the specifications of the clutch plate stored in the memory of the control unit 8 is obtained.
  • step Q2 a heat generation rate second allowable value q'al2 (corrected allowable heat generation rate) determined by the temperature of the clutch plate is determined by the following equation (3).
  • Tal (Tal-TL- (T'-TL) e- Bt / A / (1-e- Bt )-(3)
  • the allowable temperature value (Tal) of the clutch plate is a value predetermined by the specification of the clutch plate and the experience value, and is stored in the memory of the control unit 8 as described above.
  • step Q3 it is determined whether the heat release rate second allowable value q'al2 is equal to or higher than the heat release rate first allowable value q'al1. If the heat release rate second allowable value q'al2 is equal to or higher than the heat release rate first allowable value q'al1, the process proceeds to step Q4, and the heat release rate first allowable value q'al1 is adopted as the allowable heat release rate q'al. . When the heat release rate second allowable value q'al2 is smaller than the heat release rate first allowable value q'al1, the heat release rate second allowable value q'al2 is adopted as the allowable heat release rate q'al.
  • the heat generation rate first allowable value q'al1 determined by the specifications of the clutch plate is compared with the heat generation rate second allowable value q'al2 determined by the temperature of the clutch plate during inching, and the smaller value is the allowable heat generation rate Let q'al.
  • step Q6 the clutch hydraulic pressure upper limit value Prmax of the hydraulic clutch that is executing inching control is obtained from the allowable heat generation rate q'al according to the following equation (4).
  • the heat generation rate first allowable value determined by the specifications of the clutch plate is compared with the heat generation rate second allowable value calculated based on the temperature of the clutch plate during inching, and the smaller one is used as the allowable heat generation rate. , The clutch plate can be protected more reliably.
  • the setting of the allowable heat generation rate q'al is not limited to the above embodiment. That is, the allowable heat generation rate q'al may be set as the heat generation rate first allowable value q'al1 determined by the specification of the clutch plate, and the heat generation rate second allowable value q determined by the temperature of the clutch plate during inching operation. It is good also as' al2.
  • the temperature of the clutch plate is calculated by equation (1), but may be determined by a sensor.
  • the clutch can be reliably protected at the time of inching operation, and in addition, the inching is not forcibly terminated during inching, and the workability is improved.

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Description

作業車両及びそのインチング制御装置
　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。
　本発明の第１側面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、を備えている。
　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。
　本発明の第２側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第１側面の装置において、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、をさらに備えている。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。
　本発明の第３側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第２側面の装置において、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をさらに備えている。そして、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。
　ここでは、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。
　本発明の第４側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第３側面の装置において、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。
　本発明の第５側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第１から第４側面のいずれかの装置において、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。
　本発明の第６側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第５側面の装置において、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。
　本発明の第７側面に係る作業車両のインチング制御装置は、第６側面の装置において、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側面の発明では、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。
　本発明の第８側面に係る作業車両は、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７側面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。
　本発明のインチング制御装置では、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。
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 (8)

  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、
    を備えた作業車両のインチング制御装置。
  2. 　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、
    をさらに備え、
    　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をさらに備え、
    　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、
    請求項２に記載の作業車両のインチング制御装置。
  4. 　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３に記載の作業車両のインチング制御装置。
  5. 　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から４のいずれかに記載の作業車両のインチング制御装置。
  6. 　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５に記載の作業車両のインチング制御装置。
  7. 　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６に記載の作業車両のインチング制御装置。
  8. 　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７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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