(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の入口と出口を有し、内部で作動流体が循環することによって動力を伝達する流体式動力伝達装置と、
前記流体式動力伝達装置の前記出口における前記作動流体の圧力を調整することで、前記入口における前記作動流体の圧力を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力を検出する入口圧検出手段と、
前記流体式動力伝達装置の前記出口に接続され、前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力に応じてリリーフ圧を調整可能な出口リリーフ弁を有しており、
前記制御手段は、前記入口における前記作動流体の圧力と基準圧である所定の値とを比較し、前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力が前記所定の値より低くなると、前記入口における前記作動流体の圧力が前記所定の値以上になるまで、前記出口リリーフ弁の前記リリーフ圧を所定量ずつ上昇させて前記流体式動力伝達装置の前記出口における前記作動流体の圧力を上昇させる、
流体式動力伝達システム。
【請求項２】
前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力は、前記流体式動力伝達装置の入力回転速度に対する出力回転速度の比である速度比が小さくなるときに低くなり、
前記制御手段は、前記流体式動力伝達装置の前記速度比の全領域にわたって、前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力が前記所定の値より低くならないように、前記出口における前記作動流体の圧力を調整する、請求項１に記載の流体式動力伝達システム。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記出口リリーフ弁のリリーフ圧を制御可能な制御弁と、
前記流体式動力伝達装置の入口における前記作動流体の圧力に応じて前記制御弁を制御するコントローラとを更に有しており、
前記コントローラは、前記流体式動力伝達装置の入口における前記作動流体の圧力が前記所定の値より低くなると、前記制御弁を動作させて前記出口リリーフ弁の前記リリーフ圧を所定量ずつ上昇させる、請求項１に記載の流体式動力伝達システム。
【請求項４】
作動流体の入口と出口を有し、内部で作動流体が循環することによって動力を伝達する流体式動力伝達装置と、
前記流体式動力伝達装置の前記出口における前記作動流体の圧力を調整することで、前記入口における前記作動流体の圧力を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記流体式動力伝達装置の入口における前記作動流体の圧力と前記出口における前記作動流体の圧力とを比較する比較手段を有しており、
前記比較手段は、出入口圧差検出ピストンを有しており、
前記制御手段は、前記流体式動力伝達装置の前記出口に接続された出口リリーフ弁を有しており、
前記出口リリーフ弁は、弁と、前記弁に荷重を付与するスプリングとを有しており、
前記出口における前記作動流体の圧力が前記入口における前記作動流体の圧力より高くなると、前記出入口圧差検出ピストンが前記スプリングを圧縮して、それにより前記スプリングが前記弁に与える荷重が大きくなり、前記出口リリーフ弁の前記リリーフ圧が上昇し、前記流体式動力伝達装置の前記出口における前記作動流体の圧力が上昇する、
流体式動力伝達システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記流体式動力伝達装置の前記入口における前記作動流体の圧力が所定の値より低くならないように、前記出口における前記作動流体の圧力を調整する、
請求項４に記載の流体式動力伝達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体式動力伝達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータや流体継手は、車両に用いられる流体式動力伝達装置である。
トルクコンバータは、内部に充填された作動流体が循環することによって動力を伝達する機能を有しており、さらに速度比に応じてトルクを増幅する機能を有している。
トルクコンバータは、三種の羽根車（インペラー、タービンおよびステータ）から構成されている。インペラーは、例えば、エンジンのクランクシャフトに連結されている。タービンは、インペラーに対向して配置され、例えば、トランスミッションの入力シャフトに連結されている。タービンは、インペラーから流れる流体によって駆動される。ステータは、例えば、インペラーの内周部とタービンの内周部との間に配置されている。ステータは、例えば、ワンウェイクラッチを介して、トランスミッションから延びる固定シャフトに支持されている。
【０００３】
トルクコンバータ内には油圧回路から作動流体が供給され、排出される。例えば、作動流体は、インペラーハブと固定シャフトの間から供給され、インペラーとステータの間からトルクコンバータ内に入り、タービンとステータの間からトルクコンバータ外に出て、固定シャフトとトランスミッション入力シャフトの間から排出される。トルクコンバータから排出された作動流体は、トランスミッションの潤滑油として用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
流体継手は、トルクコンバータと同様に、内部に充填された作動流体が循環することによって動力を伝達する機能を有している。しかし、流体継手は、ステータを有しておらず、そのためトルク増幅機能を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２６３８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１３に、トルクコンバータの速度比が０（ストール時）から１まで変化する間のトルクコンバータの入口圧と出口圧の変化の一例を模式的に示す。なお、本明細書中において「速度比」とは、トルクコンバータの入力回転速度に対する出力回転速度の比を指すものとして使用する。このトルクコンバータでは、トルクコンバータ性能を安定させるために、出口にリリーフ弁を接続して出口圧を一定に制御している。図１３に示すように、入口圧は、速度比１から０に向かって徐々に低くなっている。このトルクコンバータでは、速度比１または速度比１近傍において入口圧を低い値に設定しているため、速度比０およびその近傍において入口圧は負圧になっている。入口圧が負圧になると、トルクコンバータ内を循環する作動流体にキャビテーションが生じる。トルクコンバータ内に生じるキャビテーションは、トルクコンバータの効率の低下や、羽根車の壊食といった問題を引き起こす。
【０００７】
なお、この例では入口圧が負圧になっている場合を示しているが、入口圧が負圧にならなければ必ずしもキャビテーションの発生を抑えられるとは限らず、入口圧が低ければ、たとえそれが負圧でなくても条件によっては、トルクコンバータ内部にキャビテーションが発生する場合がある。
このような問題は、トルクコンバータの速度比の低い領域での運転頻度の高いホイルローダのような建設機械において顕著であり、特にトルクコンバータの外径が大きく、入力回転速度が高い場合に問題となりやすい。
【０００８】
この問題を解決するための方策としては、例えば、トルクコンバータの出口に接続されたリリーフ弁のセット圧を高く設定することで、低速度比領域でのトルクコンバータ入口圧を高く保つことが考えられる。しかし、その場合は、高速度比領域での入口圧が必要以上に高くなってしまい、その結果、その圧力に耐えるためにトルクコンバータを強化する必要がある。また、スラスト荷重の増大などの弊害にも対処しなければならない。この結果、重量の増加やコストアップの問題が生じてしまう。
【０００９】
したがって、トルクコンバータにおいては、入口圧および出口圧を所定の範囲内に収まるように設計することが重要である。
なお、ここで言う所定の範囲とは、上述の説明からも理解できるとおり、下限値がキャビテーションを防止するために必要な設計的に決められる値であり、上限値がトルクコンバータの強度や重量などの制約から設計的に決められる値である。
【００１０】
本発明の課題は、流体式動力伝達装置の入口圧および出口圧を所定の範囲内に収めるための適切な手段を提供することである。すなわち、入口圧および出口圧の最大値を抑制しつつ、入口圧および出口圧の最小値を所定の必要圧以上に保持することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明に係る流体式動力伝達システムは、流体式動力伝達装置と、制御手段とを備えている。流体式動力伝達装置は、作動流体の入口と出口を有し、内部で作動流体が循環することによって動力を伝達する。制御手段は、流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力を調整することで、前記入口における前記作動流体の圧力を制御する。制御手段は、入口圧検出手段と、出口リリーフ弁を有している。入口圧検出手段は、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力を検出する。出口リリーフ弁は、流体式動力伝達装置の出口に接続されており、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力に応じてリリーフ圧を調整可能である。制御手段は、入口における前記作動流体の圧力と基準圧である所定の値を比較し、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の値より低くなると、入口における作動流体の圧力が所定の値以上になるまで、出口リリーフ弁の前記リリーフ圧を所定量ずつ上昇させて流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力を上昇させる。
【００１２】
この装置では、制御手段が流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力を調整することで、入口における作動流体の圧力を制御する。その結果、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の必要圧よりも低下することを抑えることができる。
この装置では、入口圧検出手段が流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力を検出して、制御手段が入口における作動流体の圧力に応じて流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力を調整する。その結果、入口における作動流体の圧力は、出口における作動流体の圧力を介して、フィードバック制御され、入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低下することを防ぐことができる。
【００１３】
この装置では、入口における作動流体の圧力が低下すると、出口における作動流体の圧力が上昇し、その結果、出口における作動流体の圧力の上昇に伴って、入口における作動流体の圧力の値が従来よりも高くなる。したがって、入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低下することを抑えることができる。
この装置では、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が低くなると、出口リリーフ弁は出口における作動流体の圧力を上昇させる。これにより、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低下すなることを防ぐことができる。
【００１４】
この装置では、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の必要圧以下にならない。
【００１５】
第２の発明に係る流体式動力伝達システムでは、第１の発明において、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力は、流体式動力伝達装置の入力回転速度に対する出力回転速度の比である速度比が小さくなるときに低くなり、制御手段は、流体式動力伝達装置の速度比の全領域にわたって、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の値より低くならないように、出口における作動流体の圧力を調整する。
この装置では、流体式動力伝達装置の速度比の全領域にわたって、入口における作動流体の圧力が所定の必要圧以下にならない。
【００１６】
第３の発明に係る流体式動力伝達システムでは、第１の発明において、制御手段は、制御弁と、コントローラとを更に有している。制御弁は、出口リリーフ弁のリリーフ圧を制御可能である。コントローラは、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力に応じて制御弁を制御し、前記流体式動力伝達装置の入口における前記作動流体の圧力が所定の値より低くなると、前記制御弁を動作させて前記出口リリーフ弁のリリーフ圧を所定量ずつ上昇させる。
【００１７】
この装置では、コントローラが入口における作動流体の圧力に応じて電気信号によって制御弁を制御し、制御弁が出口リリーフ弁のリリーフ圧を制御する。その結果、流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力が調整される。つまり、コントローラによって、入口における作動流体の圧力は、出口における作動流体の圧力を介して、フィードバック制御され、入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低下することを防ぐことができ、さらには、入口における作動流体の圧力を所定の必要圧力範囲内に保つことができる。
【００２２】
第４の発明に係る流体式動力伝達システムでは、作動流体の入口と出口を有し、内部で作動流体が循環することによって動力を伝達する流体式動力伝達装置と、流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力を調整することで、入口における作動流体の圧力を制御する制御手段とを備えている。制御手段は、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力と出口における作動流体の圧力とを比較する比較手段を有している。比較手段は、出入口圧差検出ピストンを有しており、制御手段は、流体式動力伝達装置の出口に接続された出口リリーフ弁を有しており、出口リリーフ弁は、弁と、弁に荷重を付与するスプリングとを有している。出口における作動流体の圧力が入口における作動流体の圧力より高くなると、出入口圧差検出ピストンがスプリングを圧縮して、それによりスプリングが弁に与える荷重が大きくなる。
【００２３】
この装置では、入口における作動流体の圧力が出口における作動流体の圧力より低くなると、前記の出入口圧差検出ピストンとスプリングの働きにより、出口リリーフ弁のリリーフ圧が上昇し、流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力が高くなる。流体式動力伝達装置の出口における作動流体の圧力が高くなると、それに伴い入口における作動流体の圧力も高くなる。出入口圧差検出ピストンは、入口と出口における作動流体の圧力差による荷重とスプリングの荷重が釣り合う位置で保持される。
【００２４】
入口における作動流体の圧力と出口における作動流体の圧力の差がより大きくなると、出入口圧差検出ピストンはさらにスプリングを圧縮し、出口リリーフ弁のリリーフ圧をさらに上昇させる。
以上より、出入口圧差検出ピストンにより検出された入口における作動流体の圧力と出口における作動流体の圧力の比較結果に応じて流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が制御され、入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低下することを抑えることができる。
【００２５】
第５の発明に係る流体式動力伝達システムでは、第４の発明において、制御手段は、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の値以下にならないように、出口における作動流体の圧力を調整する。
この装置では、流体式動力伝達装置の入口における作動流体の圧力が所定の必要圧より低くならない。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る流体式動力伝達システムでは、流体式動力伝達装置の高速度比領域での出入口圧の上昇を抑制しつつ、低速度比領域での入口圧が所定の必要圧以下に低下することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例が採用されたホイルローダの側面図。
【図２】本発明の一実施例が採用されたホイルローダの走行側機構の模式図。
【図３】本発明の第１実施形態としてのトルクコンバータの圧力調整装置を示す模式図。
【図４】本発明の第１実施形態を適用した場合の、トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態としてのトルクコンバータの圧力調整装置を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態を適用した場合の、トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示すグラフ。
【図７】本発明の第２実施形態におけるコントローラの制御動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態としてのトルクコンバータおよび油圧回路を示す模式図。
【図９】出口圧調圧弁の断面図の一例。
【図１０】本発明の第３実施形態を適用した場合の、トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示すグラフ。
【図１１】本発明の第４実施形態としてのトルクコンバータの圧力調整装置を示す模式図。
【図１２】本発明の第４実施形態を適用した場合の、トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示すグラフ。
【図１３】従来技術におけるトルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
１．ホイルローダ５０の構成
本発明の一実施形態に係るホイルローダ５０は、図１に示すように、車体５１と、車体の前部に装着されたリフトアーム５２と、このリフトアーム５２の先端に取り付けられたバケット５３と、車体５１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ５４と、車体５１の上部に搭載されたキャブ５５と、を備えている。
【００２９】
車体５１は、エンジン６１（図２参照）を収納するエンジンルームと、リフトアーム５２およびバケット５３を駆動するための制御バルブ、アクチュエータ等を制御するコントローラと、を有している。
リフトアーム５２は、先端に取り付けられたバケット５３を持ち上げるためのアーム部材であって、併設されたリフトシリンダによって駆動される。
バケット５３は、リフトアーム５２の先端に取り付けられており、バケットシリンダによってダンプおよびチルトされる。
キャブ５５は、転倒時運転者保護構造（ＲＯＰＳ構造）を有し、複数の鋼管と鋼板とを組み合わせて構成されるオペレータ用の運転室を形成している。
【００３０】
２．ホイルローダ５０の内部構成
ホイルローダ５０は、図２に示すように、主に、エンジン６１と、このエンジン６１によって駆動される走行側の機構および作業機側の機構や、これらの機構を制御するためのコントローラ等を含むエンジン負荷制御装置を、内部に備えている。
【００３１】
走行側機構は、エンジン６１の出力が入力されるトルクコンバータ６２と、トルクコンバータ６２に連結されたトランスミッション６３と、トランスミッション６３の出力軸に連結されたデファレンシャルギア６４と、駆動輪６５とを有している。トランスミッション６３は、前進用油圧クラッチ、後進用油圧クラッチ、複数の変速用クラッチ等を備えており、各油圧クラッチをオン、オフ制御することにより、前後進の切り換えおよび変速が行われる。
このホイルローダ５０は、エンジン６１によって駆動される機構として、走行系の機構以外に、主に、ステアリング機構（図示せず）、車体の前部に設けられたリフトアーム５２やバケット５３等のローダ、およびファン（図示せず）を有している。
これらの各機構を駆動するために、複数の油圧ポンプが、ＰＴＯ機構６６を介してエンジン６１に連結されている。
【００３２】
３．流体式動力伝達システム（第１実施形態）
図３に、本発明の一実施形態としての流体式動力伝達システムの模式図を示す。この装置は、主に、トルクコンバータ６２と、制御手段２とから構成されている。
【００３３】
（１）トルクコンバータ
トルクコンバータ６２は、エンジンのクランクシャフト４とトランスミッションの入力シャフト５との間で作動流体によって動力を伝達するための流体動力伝達装置である。トルクコンバータ６２は、フロントカバー６とインペラー７によって流体室を形成している。フロントカバー６は、内周部がクランクシャフト４に固定され、外周部がインペラー７の外周部に固定されている。トルクコンバータ６２は、流体室内に、インペラー７とタービン８とステータ９とを有している。トルクコンバータ６２内部で作動流体が循環すると、インペラー７からタービン８に動力が伝達される。
【００３４】
より具体的には、インペラー７は、インペラーシェル７ａおよびインペラーコア７ｃとそれらに固定された複数のインペラーブレード７ｂとから構成されている。タービン８は、タービンシェル８ａおよびタービンコア８ｃとそれらに固定された複数のタービンブレード８ｂとから構成されている。タービンシェル８ａの内周部はタービンハブ３２を介してトランスミッションの入力シャフト５に連結されている。ステータ９は、ステータシェル９ａおよびステータコア９ｃとそれらに固定された複数のステータブレード９ｂを有している。ステータシェル９ａはワンウェイクラッチ１１を介して固定シャフト１２に支持されている。固定シャフト１２は、トランスミッションの壁面に固定されており、トランスミッションの入力シャフト５の周りに配置された筒状である。
【００３５】
図示しない油圧回路は、作動流体をトルクコンバータ６２内に送り込み、さらにトルクコンバータ６２から作動流体を回収する。具体的には、作動流体は、インペラーハブ３１と固定シャフト１２の間から供給され、インペラー７とステータ９との間の入口１３からトルクコンバータ６２内に流入し、さらに、タービン８とステータ９との間からトルクコンバータ６２外に流出し、固定シャフト１２とトランスミッションの入力シャフト５の間の出口１４から排出される。
トルクコンバータ６２内では、作動流体は、インペラー７からタービン８に向かって流れることで、タービン８を回転させる。次に、作動流体は、タービン８からステータ９を通ってインペラー７に戻る。作動流体は、ステータ９によって流れの向きを変えられてから、インペラー７に戻る。
【００３６】
（２）制御手段
制御手段２は、トルクコンバータ６２の出口圧を調整することで、入口圧を制御するための手段である。より具体的には、トルクコンバータ６２の出口１４にはリリーフ弁１８が接続されており、制御手段２の他の構成がリリーフ弁１８を操作して出口圧を制御する。
【００３７】
制御手段２は、コントローラ１５と、入力回転センサ１６と、出力回転センサ１７と、リリーフ弁１８と、比例制御弁１９とを備えている。入力回転センサ１６は、エンジンのクランクシャフト４の回転速度を検出するセンサである。出力回転センサ１７は、トランスミッションの入力シャフト５の回転速度を検出するセンサである。リリーフ弁１８は、出口１４の圧力が設定圧力以下の時には弁が閉じて出口１４の圧力を上昇させ、出口１４の圧力が設定圧力以上になると弁が開いて逃し口より圧力を逃すことで、出口１４の圧力が設定圧力とほぼ等しくなるように調整している。比例制御弁１９は、コントローラ１５からの制御信号を受けて、リリーフ弁１８の設定圧力を制御するための弁である。コントローラ１５は、入力回転センサ１６から入力回転速度信号を受信して、さらに出力回転センサ１７から出力回転速度信号を受信する。コントローラ１５は、さらに、速度比（出力軸の回転速度を入力軸の回転速度で割った値）を計算する。コントローラ１５は、速度比に応じて、または、入力回転速度信号と速度比に応じて比例制御弁１９に適切な制御信号を送信する。
【００３８】
（３）制御動作
コントローラ１５は、入力回転センサ１６から入力回転速度信号を受信する。また、コントローラ１５は、入力回転センサ１６から受信した入力回転速度信号と出力回転センサ１７から受信した出力回転速度信号から速度比を算出する。コントローラ１５は、速度比に応じて、または、入力回転速度信号と速度比に応じて、比例制御弁１９に適切な制御信号を送信する。
【００３９】
比例制御弁１９は、コントローラ１５から受信した制御信号にしたがって、リリーフ弁１８の設定圧力を制御する。
リリーフ弁１８は、比例制御弁１９によって設定された圧力に出口１４の圧力を調整する。
図４に、トルクコンバータ速度比１から０に向けて出口圧が徐々に上昇するように制御した例を示す。なお、図４は、トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示す図であり、本実施形態の入口圧と出口圧は実線で示してあり、従来の入口圧と出口圧は破線で示してある。
【００４０】
入口圧は、トルクコンバータ速度比１から０に向かって徐々に低くなるが、トルクコンバータ速度比０〜１の全領域にわたって従来例に比べて高くなっている。その理由は、前述のように、出口圧が従来とは異なり一定ではなく、速度比が低下するにつれて上昇するように制御されているからである。
トルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧の変化は、入力回転速度によって異なるが、コントローラ１５は、速度比だけでなく、入力回転速度信号に応じても適切な制御信号を比例制御弁１９に送信する機能を有している。
【００４１】
図４には、異なる入力回転速度Ｎ１とＮ２の場合のグラフを合わせて示してある。入力回転速度がＮ１とＮ２の場合で出口圧のグラフが異なるのは、入力回転速度信号によってコントローラ１５が比例制御弁１９に送信する制御信号が異なるからである。
コントローラ１５は、トルクコンバータが運転される全ての入力回転速度および速度比において適切な制御信号を比例制御弁１９に送信するようにプログラミングされている。
【００４２】
この結果、入口圧は所定の必要圧（図４では、Ｐｓで表す）より高い値に保たれる。
したがって、入口圧の低下によるキャビテーションを抑えることができ、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食といった問題が防止できる。また、この実施例では、高速度比領域におけるトルクコンバータ入口圧は従来と変わらないため、重量の増加などの問題を軽減することができる。
【００４３】
（４）本実施形態の効果
（ａ）この装置では、制御手段２がトルクコンバータ６２の出口圧を調整することで、入口圧を制御する。したがって、トルクコンバータ６２の入口圧を比較的自由に制御できるので、トルクコンバータ６２の入口圧の低下を抑えることができる。本実施形態においてはトルクコンバータ６２の入口圧を所定の必要圧よりも高く保つことができる。その結果、作動流体にキャビテーションが生じにくく、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食を防止できる。
【００４４】
（ｂ）流体式動力伝達システムは、トルクコンバータ６２の入力回転速度と出力回転速度を検出する入力回転センサ１６と出力回転センサ１７をさらに備えている。制御手段２は、速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じて、トルクコンバータ６２の出口圧を調整する。
この装置では、入力回転センサ１６と出力回転センサ１７がトルクコンバータ６２の入力回転速度と出力回転速度を検出して、制御手段２が両回転速度から得られる速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じてトルクコンバータ６２の出口圧を調整する。つまり、速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じてトルクコンバータ６２の入口圧が所定の必要圧以上に制御される。
【００４５】
（ｃ）制御手段２は、速度比が低下するにつれて、トルクコンバータ６２の出口圧を上昇させる。その結果、出口圧の上昇に伴って、入口圧の値は従来よりも高くなる。また、制御手段２は、入力回転速度と速度比に応じて出口圧の上昇を制御する。
より具体的には、速度比０またはその近傍において、入口圧が極端に低くならず、所定の必要圧よりも高くできる。
【００４６】
（ｄ）制御手段２は、トルクコンバータ６２の出口１４に接続された出口リリーフ弁１８と、出口リリーフ弁１８のリリーフ圧を制御可能な比例制御弁１９と、速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じて比例制御弁１９を制御するコントローラ１５とを有している。この装置では、コントローラ１５が速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じて電気信号によって比例制御弁１９を制御し、比例制御弁１９が出口リリーフ弁１８のリリーフ圧を制御する。その結果、トルクコンバータ６２の出口圧が調整される。その結果、速度比、あるいは、入力回転速度と速度比に応じてトルクコンバータ６２の入口圧が所定の必要圧以上に制御される。
【００４７】
４．流体式動力伝達システム（第２実施形態）
図５に、本発明の一実施形態としての流体式動力伝達システムの模式図を示す。この装置は、主に、トルクコンバータ６２と、制御手段２とから構成されている。
（１）トルクコンバータ
トルクコンバータ６２の構成は第１実施形態と同じである。
【００４８】
（２）制御手段
制御手段２は、トルクコンバータ６２の出口圧を調整することで、入口圧を制御するための手段である。より具体的には、トルクコンバータ６２の作動流体出口１４にはリリーフ弁１８が接続されており、制御手段２の他の構成がリリーフ弁１８を操作して出口圧を制御する。
制御手段２は、コントローラ１５と、入口圧センサ２０と、比例制御弁１９とを備えている。入口圧センサ２０は、トルクコンバータ６２の入口圧を検出するセンサである。リリーフ弁１８は、作動流体出口１４の圧力が設定圧力以下の時には弁が閉じて作動流体出口１４の圧力を上昇させ、作動流体出口１４の圧力が設定圧力以上になると弁が開いて逃し口より圧力を逃すことで、作動流体出口１４の圧力が設定圧力とほぼ等しくなるように調整している。比例制御弁１９は、コントローラ１５からの制御信号を受けて、リリーフ弁１８の設定圧力を制御するための弁である。コントローラ１５は、入口圧センサ２０から入口圧信号を受信する。コントローラ１５は、さらに、入口圧に応じて、比例制御弁１９に制御信号を送信する。
【００４９】
（３）制御動作
図６に本実施形態におけるトルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示す。本実施形態の入口圧と出口圧は実線で示しており、従来の入口圧と出口圧は破線で示してある。本実施形態では、出口圧は速度比の低い領域において、速度比の低下につれて上昇し、入口圧は、速度比の低い領域で、ほぼ一定になっている。より具体的には、入口圧は所定の必要圧力以上に保たれている。
【００５０】
図７に本実施形態におけるコントローラ１５による制御動作のフローチャートを示す。
コントローラ１５は、図７のステップＳ１において入口圧Ｐ１を基準圧Ｐｓと比較する。ステップＳ１で、Ｐ１＜Ｐｓと判断された場合は、ステップＳ２において比例制御弁１９に対してリリーフ弁１８の設定圧Ｐ２をΔＰだけ上昇させるように電気信号を送る。
リリーフ弁１８の設定圧Ｐ２がΔＰだけ上昇することにより、出口圧もほぼΔＰだけ上昇し、これにより、入口圧も上昇する。
【００５１】
上記の各ステップは入口圧Ｐ１が、Ｐｓ≦Ｐ１を満足するまで繰り返される。この結果、トルクコンバータの速度比の全領域にわたって、入口圧Ｐ１は所定の必要圧（具体的には、本例の場合は、基準圧Ｐｓ）より低くなることはない。
したがって、入口圧の低下による作動流体のキャビテーションを抑えることができ、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食といった問題が防止できる。また、この実施例では、高速度比領域におけるトルクコンバータ入口圧は従来と同等とすることができる。そのため、トルクコンバータの重量増加などの問題を軽減することができる。
【００５２】
（４）本実施形態の効果
（ａ）この装置では、制御手段２がトルクコンバータ６２の出口圧を調整することで、入口圧を制御する。したがって、トルクコンバータ６２の入口圧を比較的自由に制御できるので、トルクコンバータ６２の入口圧の低下を抑えることができる。本実施形態においてはトルクコンバータ６２の入口圧を所定の必要圧よりも高く保つことができるので、作動流体にキャビテーションが生じにくく、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食を防止できる。
【００５３】
（ｂ）流体式動力伝達システムは、トルクコンバータの入口圧を検出する入口圧センサ２０をさらに備えている。制御手段２は、トルクコンバータ６２の入口圧に応じて、トルクコンバータ６２の出口圧を調整する。
この装置では、入口圧センサ２０がトルクコンバータ６２の入口圧を検出して、制御手段２が入口圧に応じてトルクコンバータ６２の出口圧を調整する。その結果、トルクコンバータ６２の入口圧は出口圧を介して、フィードバック制御され、入口圧が所定の必要圧より低下することを防ぐことができる。
【００５４】
（ｃ）制御手段２は、トルクコンバータ６２の入口圧を所定の必要圧力以上に保つように、トルクコンバータ６２の出口圧を調整する。
この装置では、トルクコンバータ６２の入口圧が所定の必要圧力を下回ろうとするとトルクコンバータ６２の出口圧を上昇させることで入口圧を上昇させる。その結果、入口圧の値は所定の必要圧力以上に保たれる。
【００５５】
制御手段２は、トルクコンバータ６２の出口に接続された出口リリーフ弁１８と、出口リリーフ弁１８のリリーフ圧を制御可能な比例制御弁１９と、トルクコンバータ６２の入口圧に応じて比例制御弁１９を制御するコントローラ１５とを有している。
この装置では、コントローラ１５が入口圧に応じて電気信号によって比例制御弁１９のソレノイドを制御し、比例制御弁１９が出口リリーフ弁１８のリリーフ圧を制御する。その結果、トルクコンバータ６２の出口圧が調整される。つまり、コントローラによって、トルクコンバータ６２の入口圧は、出口圧を介して、フィードバック制御され、入口圧が所定の必要圧より低下することを防ぐことができる。
【００５６】
５．流体式動力伝達システム（第３実施形態）
（１）トルクコンバータおよび油圧回路
図８に、発明の一実施形態としての流体式動力伝達システムの油圧回路図の一部を示す。この装置は、主に、トルクコンバータ１００と、出口圧調圧弁１０２とから構成されている。
トルクコンバータ１００の構成は第１実施形態と同じである。
トルクコンバータ１００の出口１２４には、オリフィス１０１と出口圧調圧弁１０２が互いに並列に接続されている。
出口圧調圧弁１０２は、トルクコンバータ１００の出口１２４の圧を調整することで入口１２３の圧を制御するものであり、より詳細にはトルクコンバータ１００の入口圧を検出して、それに応じて、トルクコンバータ１００の出口圧を調整する機能を有している。
【００５７】
（２）制御手段
図９に、制御手段としての出口圧調圧弁１０２の断面図の一例を示す。
出口圧調圧弁１０２は、主に、シリンダ１１１と、シリンダ１１１内に配置されたスプール１１２と、コイルスプリング１１３と、ピストン１１４と、を有している。シリンダ１１１は、主に、内部に、第１チャンバ１１６と、第２チャンバ１１７と、第３チャンバ１１８とを有している。第１チャンバ１１６には、トルクコンバータ１００の出口１２４からの油路が接続される第１ポート１１１ａが形成されている。第２チャンバ１１７は、第１チャンバ１１６に連続しており、さらに、オイルパンへの油路が接続される第２ポート１１１ｂが形成されている。第３チャンバ１１８は、第２チャンバ１１７に接続されており、さらに、トルクコンバータ１００の入口１２３から入口圧を導入する第３ポート１１１ｃが形成されている。
【００５８】
シリンダ１１１内に配置されたスプール１１２は、一方の端が第１チャンバ１１６側に、他方の端が第３チャンバ１１８側に位置している。スプール１１２は、第３チャンバ１１８側に大径部１１２ａを有しており、大径部１１２ａは第２チャンバ１１７と第３チャンバ１１８の間の環状の境界部分１１１ｄに摺動可能であり、第２チャンバ１１７と第３チャンバ１１８を遮断している。スプール１１２は、第１チャンバ１１６側に大径の筒状部１１２ｂを有している。筒状部１１２ｂは、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７との間の環状の境界部分１１１ｅに摺動可能である。スプール１１２が第１チャンバ１１６側に移動すると、やがて、筒状部１１２ｂは境界部分１１１ｅから離れ、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７とを連通させる。スプール１１２が最も第１チャンバ１１６側に移動した状態（図９の上側部分）では、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７との間の連通開口部１２１の面積が最大になる。逆に、スプール１１２が最も第３チャンバ１１８側に移動した状態（図９の下側）では、筒状部１１２ｂは境界部分１１１ｅに当接した状態になり、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７を遮断する。
【００５９】
コイルスプリング１１３は、スプール１１２の筒状部１１２ｂ内に配置され、プレート１３０に支持されて、スプール１１２に第３チャンバ１１８側への付勢力を与えている。一方、トルクコンバータ１００の入口１２３から導入された入口圧による第３チャンバ１１８内の油圧力は、スプール１１２を第１チャンバ１１６側へ付勢している。したがって、スプール１１２は、第３チャンバ１１８内の油圧力とコイルスプリング１１３のばね力が釣り合う位置で保持される。
【００６０】
第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７との間の連通開口部１２１の面積は、スプール１１２が保持される位置によって変化する。連通開口部１２１の面積が狭まる、もしくは、遮断されると、出口圧は上昇し、連通開口部１２１の面積が広がれば、出口圧は低下する。
【００６１】
（３）制御動作
図１０は、本実施形態におけるトルクコンバータ１００の速度比に対するトルクコンバータ１００の入口圧と出口圧の変化の一例を模式的に示す図である。なお、本実施形態の入口圧と出口圧は実線で示してあり、従来の入口圧と出口圧は破線で示してある。
図１０の本実施形態（実線）では、出口圧は速度比が１から低下していくにしたがい、徐々に上昇していく。そのため、入口圧は、速度比が１から低下していくにしたがい、徐々に従来より高くなっている。その結果、入口圧は基準圧Ｐｓより高い値に保持される。
出口圧調圧弁１０２の動作について説明する。
トルクコンバータの速度比１及びその付近ではトルクコンバータ１００の入口圧が高いため、第３チャンバ１１８で発生する油圧力が十分に大きい。したがって、スプール１１２は最も第１チャンバ１１６側に移動しており、筒状部１１２ｂの端部はプレート１３０に当接している。このため、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７との間の開口部１２１の面積は最大になっている。（図９の上側の状態）
一方、速度比が低下するにつれてトルクコンバータ１００の入口圧は低下していき、したがって第３チャンバ１１８の油圧力も低下する。やがて第３チャンバ１１８の油圧力がコイルスプリング１１３のばね力より小さくなると、スプール１１２はコイルスプリング１１３に押されて第３チャンバ１１８側に移動する。そのため、第１チャンバ１１６と第２チャンバ１１７との間の連通開口部１２１の面積が小さくなる。この結果、トルクコンバータ１００の出口圧は上昇し、これに伴い入口圧も上昇する。このようにして、出口圧調圧弁１０２はトルクコンバータ１００の入口圧と出口圧を調圧する。出口圧調圧弁１０２によって調圧された結果として、スプール１１２は、第３チャンバ１１８の油圧力とコイルスプリング１１３のばね力が釣り合う位置で保持される。
なお、トルクコンバータ１００の入口圧が上昇すると、逆の動作が生じる。
出口圧調圧弁１０２の各部の寸法および第１コイルスプリング１１３のばね定数は、トルクコンバータ１００の入口圧を必要圧（具体的には、本例の場合は、基準圧Ｐｓ）以上に保ち、さらに上記の調圧機能を有するように設計される。
【００６２】
（４）本実施形態の効果
（ａ）この装置では、出口圧調圧弁１０２がトルクコンバータ１００の出口１２４の圧を調整することで、入口１２３の圧を制御する。その結果、トルクコンバータ１００の入口１２３の圧の低下を抑えることができる。本実施形態においてはトルクコンバータ１００の入口１２３の圧を所定の必要圧よりも高く保つことができる。以上の結果、作動流体にキャビテーションが生じにくく、トルクコンバータ１００の性能低下や羽根車の壊食といった問題が防止できる。
【００６３】
（ｂ）出口圧調圧弁１０２は、トルクコンバータ１００の入口圧を検出して、入口圧に応じて、トルクコンバータ１００の出口圧を調整する。その結果、トルクコンバータ１００の入口圧は、出口圧調圧弁１０２よって、出口圧を介して、フィードバック制御され、入口圧が所定の必要圧以下になることを防ぐことができる。
（ｃ）出口圧調圧弁１０２は、トルクコンバータ１００の出口１２４に接続された出口リリーフ弁である。出口圧調圧弁１０２は、トルクコンバータ１００の入口圧に応じて出口圧を調整可能であり、トルクコンバータ１００の入口圧が低くなると出口圧を高くする。これにより、トルクコンバータ１００の入口圧は、出口圧調圧弁１０２よって、出口圧を介して、フィードバック制御され、入口圧が所定の必要圧以下になることを防ぐことができる。
【００６４】
６．流体式動力伝達システム（第４実施形態）
図１１に、本発明の一実施形態としての流体式動力伝達システムの模式図を示す。この装置は、主に、トルクコンバータ６２と制御手段２１とから構成されている。
（１）トルクコンバータ
トルクコンバータ６２の構成は第１実施形態と同じである。
【００６５】
（２）制御手段
制御手段２１は、トルクコンバータ６２の出口圧を制御するための手段である。より具体的には、トルクコンバータ６２の出口１４にはリリーフ弁２２が接続されており、制御手段２１の他の構成がリリーフ弁２２を操作して出口圧を制御する。
制御手段２１は、リリーフ弁２２と、それに設けられたロードスプリング２３と、出入口圧差検出弁２４とを備えている。ロードスプリング２３はリリーフ弁２２に荷重を付与し、リリーフ弁２２のリリーフ圧を設定している。出入口圧差検出弁２４は、入口圧と出口圧の差に応じて、ロードスプリング２３を圧縮するための弁である。出入口圧差検出弁２４は、シリンダ２５と、その中に配置され前後に第１チャンバ２７と第２チャンバ２８を形成する出入口圧差検出ピストン２６とを有している。第１チャンバ２７には、出口１４から出口圧が導入されている。第２チャンバ２８には、入口１３から入口圧が導入されている。出入口圧差検出ピストン２６は突出部がロードスプリング２３に当接している。以上の構造により、第１チャンバ２７の圧力（出口圧）が第２チャンバ２８の圧力（入口圧）より高くなると、出入口圧差検出ピストン２６がロードスプリング２３を圧縮する。ロードスプリング２３は、第１チャンバ２７と第２チャンバ２８の圧力差によって出入口圧差検出ピストン２６が押される力とロードスプリング２３の荷重が釣り合う位置まで圧縮される。
【００６６】
（３）制御動作
トルクコンバータの速度比１及びその付近では入口圧は出口圧より高いため、第１チャンバ２７の圧力は第２チャンバ２８の圧力より低い。したがって、出入口圧差検出弁２４の出入口圧差検出ピストン２６は図１１の右方向に押され、ロードスプリング２３を圧縮しない。
【００６７】
しかし、速度比が低下するにつれて入口圧は低下していくため、やがて、入口圧が出口圧を下回る。すると、第１チャンバ２７の圧力が第２チャンバ２８の圧力より高くなり、出入口圧差検出ピストン２６は、図１１の左方向に押され、ロードスプリング２３を圧縮する。ロードスプリング２３は、第１チャンバ２７と第２チャンバ２８の圧力差によって出入口圧差検出ピストン２６が押される力とロードスプリング２３の荷重が釣り合う位置まで圧縮される。ロードスプリング２３が圧縮されて荷重が増すことにより、リリーフ弁２２のリリーフ設定圧が上昇し、結果としてリリーフ弁２２によって調整される出口圧が上昇する。
【００６８】
第１チャンバ２７の圧力が第２チャンバ２８の圧力より高く、その差が大きいほど、出入口圧差検出ピストン２６が図１１の左方向に押される力は大きくなり、ロードスプリング２３の荷重がおおきくなり、出口圧の上昇も大きくなる。すなわち、出口圧が入口圧より高く、その差が大きいほど、出口圧の上昇も大きくなる。
図１２に本実施形態におけるトルクコンバータ速度比に対するトルクコンバータの入口圧および出口圧の変化の一例を模式的に示す。本実施形態の入口圧と出口圧は実線で示しており、従来の入口圧と出口圧は破線で示してある。
【００６９】
入口圧は、トルクコンバータ速度比０およびその近傍の領域にわたって従来例に比べて高くなり、入口圧が所定の必要圧（図１２では、Ｐｓで表す）より低くなることはない。
したがって、入口圧の低下による作動流体のキャビテーションを抑えることができ、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食といった問題が防止できる。また、この実施例では、高速度比領域におけるトルクコンバータ入口圧は従来と同等とすることができる。
【００７０】
（４）本実施形態の効果
（ａ）この装置では、制御手段２１がトルクコンバータ６２の出口圧を調整することで、入口圧を制御する。その結果、トルクコンバータ６２の入口圧の低下を抑えることができ、入口圧を所定の必要圧よりも高く保つことができる。したがって、作動流体にキャビテーションが生じにくく、トルクコンバータ６２の性能低下や羽根車の壊食といった問題が防止できる。
【００７１】
（ｂ）流体式動力伝達システムは、トルクコンバータ６２の入口圧と出口圧とを比較する出入口圧差検出弁２４をさらに備えている。制御手段２１は、比較結果に応じて、トルクコンバータ６２の出口圧を調整する。この装置では、出入口圧差検出弁２４がトルクコンバータの入口圧と出口圧とを比較し、制御手段２１が入口圧と出口圧の比較結果に応じてトルクコンバータ６２の出口圧を調整する。その結果、入口圧と出口圧の比較結果に応じてトルクコンバータ６２の入口圧が制御され、入口圧が所定の必要圧より低下することを防ぐことができる。
【００７２】
（ｃ）制御手段２１は、入口圧が出口圧より低くなると、両者の差に応じて、出口圧を上昇させる。この装置では、入口圧が出口圧より高いときには、出口圧は従来と同じであるが、入口圧が出口圧より低くなると、出口圧と入口圧の差に応じて、出口圧を上昇させる。
例えば、高い速度比領域では入口圧が出口圧より高いが、速度比の低下に伴い入口圧が低下し、低い速度比領域では入口圧が出口圧より低くなる場合がある。このような場合、この装置では、高い速度比領域では出口圧は従来と同じく一定に保たれるが、低い速度比領域では、制御手段が、入口圧と出口圧の差に応じて、出口圧を上昇させる。この結果、低い速度比領域での出口圧は速度比が低下するに連れて上昇していく。つまり、入口圧と出口圧の比較結果に応じて流体式動力伝達装置の入口圧が制御され、入口圧が所定の必要圧より低下することを抑えることができる。
【００７３】
（ｄ）出入口圧差検出弁２４は、出入口圧差検出ピストン２６を有している。制御手段２１は、トルクコンバータ６２の出口１４に接続された出口リリーフ弁２２を有している。出口リリーフ弁２２は、弁（図示せず）と、弁に荷重を付与するロードスプリング２３とを有している。出口圧が入口圧より高くなると、出入口圧差検出ピストン２６がロードスプリング２３を圧縮して、それによりロードスプリング２３が弁に与える荷重が大きくなる。そのため、出口リリーフ弁２２のリリーフ圧が高くなり、トルクコンバータ６２の出口圧が高くなる。出口圧が入口圧より高く、その差が大きいほど、出入口圧差検出ピストン２６はロードスプリング２３をより圧縮し、ロードスプリング２３が弁に与える荷重はより大きくなり、出口リリーフ弁２２のリリーフ圧はより高くなる。
【００７４】
例えば、高い速度比領域では入口圧が出口圧より高いが、速度比の低下に伴い入口圧が低下し、低い速度比領域では入口圧が出口圧より低くなり、速度比が０に近づくほど入口圧と出口圧の差が大きくなる場合がある。このような場合、この装置では、速度比が高く、入口圧が出口圧より高い速度比領域では出口圧は従来と同じく一定に保たれるが、速度比が低下し、入口圧が出口圧より低い速度比領域では、制御手段が、入口圧と出口圧の差に応じて、出口圧を上昇させる。この結果、低い速度比領域での出口圧は速度比が低下するに連れて上昇していく。つまり、入口圧と出口圧の比較結果に応じて流体式動力伝達装置の入口圧が制御され、入口圧が所定の必要圧より低下することを抑えることができる。
【００７５】
７．他の実施形態
本発明の実施形態の説明は例示の目的のために示されたものであり、それの変更は可能である。つまり、本発明に係る流体式動力伝達システムは前記実施形態に限定されない。
また、前記実施形態の説明に用いた、トルクコンバータの速度比に対する入口圧と出口圧の関係の図は、説明のための模式的なものであり、本発明の適用は、速度比の低下に比例して入口圧が低下する場合に限られるものではない。つまり、トルクコンバータの速度比に対する入口圧と出口圧の関係がどのような場合であっても、本発明を適用することが可能である。
【００７６】
前記実施形態ではトルクコンバータを開示したが、トルクコンバータの要素数や段数は前記実施形態に限定されない。
本発明は、例えば、ロックアップ装置付きトルクコンバータにも適用できる。
本発明は、流体継手（フルード・カップリング）にも適用できる。
本実施形態ではホイールローダを例に挙げて説明したが、ホイールローダ以外の建設機械、あるいは建設機械以外の他の車両（バス、トラック、乗用車や農業用の作業車両など）にも適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る流体式動力伝達システムは、出口圧を調整することによって入口圧を制御でき、各種車両、特に、建設機械や産業機械に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
２  制御手段
４  クランクシャフト
５  入力シャフト
６  フロントカバー
７  インペラー
８  タービン
９  ステータ
１２  固定シャフト
１３  トルクコンバータ入口
１４  トルクコンバータ出口
１５  コントローラ
１６  入力回転センサ
１７  出力回転センサ
１８  リリーフ弁
１９  比例制御弁
２１  制御手段
２２  リリーフ弁
２３  ロードスプリング
２４  出入口圧差検出弁
２５  シリンダ
２６  ピストン
６２  トルクコンバータ
【図１】
0005547823.tif 000002
【図２】
0005547823.tif 000003
【図３】
0005547823.tif 000004
【図４】
0005547823.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005547823.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005547823.tif 000011
【図１１】
0005547823.tif 000012
【図１２】
0005547823.tif 000013
【図１３】
0005547823.tif 000014