(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主変速機(19)によって車両エンジン(E) から入力トルクを受け取る一対の第１推進ホィール(17)と、第２推進ホィールの各々と連結して作動するホィールモータ(37L,37R) を含む油圧式伝動装置から入力トルクを受け取る一対の第２推進ホィール(35L,35R) と、ポンプ吐出量に関するコマンド信号(51)に応じてこの吐出量を変えるように作動する手段を有する可変容量形ポンプ(39)とを含む形式の車両推進装置であって、
(a) 前記ホィールモータ(37L,37R) への予想モータ流量を決定し、かつこれに応じて予想モータ流量信号(69)を発生するための手段(67)と、
(b) 指定したポンプ圧力に対応する圧力コマンド信号(77)を発生する手段(78)と、
(c) 前記第２推進ホィール(35L,35R) のための前記ホィールモータ(37L,37R) への実際のモータ流量(75)を検出する手段(73)と、
(d)前記第１推進ホイール(17)に対して前記第２推進ホイール(35L,35R)の車軸が上下動するのを抑えるために、ポンプ吐出量を表す信号（99）とポンプ速度信号（63）とをマルチプレクサ（101）に入力して、実際のポンプ流量（103）を計算し、このポンプ流量と前記実際のモータ流量（75）とを比較し、装置内の漏れ量（107）を決定するための第１処理手段（49,105）と、
(e)前記装置内の漏れ量（107）とポンプ圧力（59）を装置の漏れ量ゲインを表す信号（111）に変換するフィルタを有し、この漏れ量ゲイン信号と圧力コマンド信号（77）により、ポンプ吐出量を調整する信号に基づいて、前記漏れ量(107)を補償するために前記予想モータ流量（75）を調整し、かつ前記ポンプ吐出量に関するコマンド信号（51）を発生させる第２処理手段（49,109）とを備えていることを特徴とする車両推進装置。
【請求項２】
前記ホィールモータ(37L,37R) への予想モータ流量を決定する手段は、前記一対の第２推進ホィール(35L,35R) の実際の回転速度と、前記ホィールモータの予想モータ流量とを決定する手段(71L,71R) を含んでいることを特徴とする請求項１記載の車両推進装置。
【請求項３】
前記ホィールモータ(37L,37R) への予想モータ流量を決定する手段は、さらに、ステアリング位置とステアリング角度を決定する手段を含んでいることを特徴とする請求項２記載の車両推進装置。
【請求項４】
前記装置内の漏れ量(107) を補償するための第２処理手段は、モータ速度信号を受け取って、漏れ量のゲイン信号(111) を算出する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の車両推進装置。
【請求項５】
負荷(35L,35R) と、この負荷に連結して作動する油圧モータ(37L,37R) と、ポンプ吐出量に関するコマンド信号(51)に応じてその吐出量を変化させる手段(52)を有し、動力源(E) から入力トルクを受け取る可変容量形ポンプ(39)とを備える形式の油圧伝動装置であって、
(a) 前記油圧モータ(37L,37R) への予想モータ流量を決定し、かつこれに応じて予想モータ流量信号(69)を発生するための手段(67)と、
(b) 指定したポンプ圧力に対応する圧力コマンド信号(77)を発生する手段(78)と、
(c) 前記油圧モータ(37L,37R) への実際のモータ流量(75)を検出する手段(73)と、
(d)前記第１推進ホイール(17)に対して前記第２推進ホイール(35L,35R)の車軸が上下動するのを抑えるために、ポンプ吐出量を表す信号（99）とポンプ速度信号（63）とをマルチプレクサ（101）に入力して、実際のポンプ流量（103）を計算し、このポンプ流量と前記実際のモータ流量（75）とを比較し、装置内の漏れ量（107）を決定するための第１処理手段（49,105）と、
(e)前記装置内の漏れ量（107）とポンプ圧力（59）を装置の漏れ量ゲインを表す信号（111）に変換するフィルタを有し、この漏れ量ゲイン信号と圧力コマンド信号（77）により、ポンプ吐出量を調整する信号に基づいて、前記漏れ量(107)を補償するために前記予想モータ流量（75）を調整し、かつ前記ポンプ吐出量に関するコマンド信号（51）を発生させる第２処理手段（49,109）とを備えていることを特徴とする油圧伝動装置。
【請求項６】
前記ポンプ吐出量に関するコマンド信号(95)を所定の最小及び最大のポンプ吐出量の範囲内に抑制する手段(93)をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の油圧伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に車両の駆動システムに関し、特に、補助前輪駆動装置等の車両推進装置において使用可能な可変容量形ポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なグレーダ（grader）車両において、後輪がエンジンにより機械式変速機及び差動装置のギヤセットを介して機械的に駆動される。油圧手段による主の機械式駆動装置を補うために、補充用駆動装置と呼ばれる補助前輪駆動装置が良く知られている。本発明のポンプは、機械的に駆動される前輪と、油圧で駆動される後輪とを有する車両に利用されるけれども、特に、後輪が機械的に駆動され、前輪が油圧駆動されるグレーダ車等の車両に用いるとき、有効に機能するもので、以下これに関連して記載する。
【０００３】
特に、補助駆動装置は、エンジンにより駆動され、一対の油圧モータに加圧流体を供給する流体ポンプを含み、各油圧モータは、前輪の一方を駆動し、これにより、主の後輪駆動装置を補助することができる。一般的に流体ポンプは、スワッシュプレート(swashplate)型の軸方向ピストン等の可変容量形ポンプからなっている。このようなポンプにおいて、ポンプの吐出量は、一対のストロークシリンダによって制御され、このシリンダは、サーボ装置によって制御される特定のストロークシリンダへの制御圧力とこれに連通するチャージポンプからの制御圧力とによって作動する。
【０００４】
ポンプ吐出量を制御するために、入力を車両駆動装置の種々の作動パラメータに応じてサーボ装置に供給することが当業者の間では良く知られている。このような作動パラメータは、一般的に、主推進ホィールの回転速度、油圧ホィールモータの流量を含んでいる。このような装置は、一般的に前輪速度を制御してきたが、ホィールトルクを制御する試みによって、推進用後輪に対して前輪が過小速度状態と過大速度状態の間で変化する前車軸のホップ（飛び上がり）である上下動を引き起こす「ホィールホップ(wheel hop) 」と呼ばれる好ましくない現象が助長される。
【０００５】
上述の形式の駆動装置に関する問題点の１つは、圧力が補償されたポンプ出力における圧力が油圧のリークにより影響を受け、この漏れ量が油圧にほぼ比例して発生することである。ポンプ出力の圧力における油圧漏れ量の影響を減少するために、ポンプ吐出量（および流量）は、ポンプ圧力と漏れ量の増加の積に比例する量によって増加する。本発明以前では、当業者に良く知られているが、漏れ量の増加に対してある定数値が使用されていたが、この漏れ量の増加は、部分的に許容誤差、作動温度、及び流体速度の変化によりポンプからポンプへと実際に変化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような事情に鑑みて、本発明の目的は、実際の装置における油圧漏れ量の変動に対して補償できる圧力調整された可変容量形ポンプの制御装置を提供するものであり、また、この制御装置を有する車両推進装置及び油圧伝動装置を提供することである。さらなる本発明の目的は、瞬間的なポンプ圧力等の現在の状態を測定して対処するよりもフィードフォワード制御による計算によって、装置内の漏れ量を補償する、圧力調整された可変容量形ポンプの制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的及び他の目的を達成するために、本発明は、各請求項に記載の構成を有している。具体的には、本発明の車両推進装置は、主変速機によって車両エンジンから入力トルクを受け取る一対の第１推進ホィールと、第２推進ホィールの各々と連結して作動するホィールモータを含む油圧式伝動装置から入力トルクを受け取る一対の第２推進ホィールと、ポンプ吐出量に関するコマンド信号に応じてこの吐出量を変えるように作動する手段を有する可変容量形ポンプとを含んでいる。そして、改良点は、
前記ホィールモータへの予想モータ流量を決定し、かつこれに応じて予想モータ流量信号を発生するための手段と、指定したポンプ圧力に対応する圧力コマンド信号を発生する手段と、前記第２推進ホィールのための前記ホィールモータへの実際のモータ流量を検出する手段と、前記第１推進ホイールに対して前記第２推進ホイールの車軸が上下動するのを抑えるために、ポンプ吐出量を表す信号とポンプ速度信号とをマルチプレクサに入力して、実際のポンプ流量を計算し、このポンプ流量と前記実際のモータ流量とを比較し、装置内の漏れ量を決定するための第１処理手段と、前記装置内の漏れ量とポンプ圧力を装置の漏れ量ゲインを表す信号に変換するフィルタを有し、この漏れ量ゲイン信号と圧力コマンド信号により、ポンプ吐出量を調整する信号に基づいて、前記漏れ量を補償するために前記予想モータ流量を調整し、かつ前記ポンプ吐出量に関するコマンド信号を発生させる第２処理手段とを備えている。
【０００８】
さらに、他の請求項によれば、ホィールモータへの予想モータ流量を決定する手段は、一対の第２推進ホィールの実際の回転速度と、ホィールモータの予想モータ流量とを決定する手段を含み、また、ステアリング位置とステアリング角度を決定する手段を含んでいる。さらに、装置内の漏れ量を補償するための第２処理手段は、モータ速度信号を受け取って、漏れ量のゲイン信号を算出する手段を含むことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、連結構造を示すモータグレーダ（地ならし機）１１の概略図であり、このグレーダ１１は、前側ボディ部分１１ａと後側ボディ部分１１ｂを有し、かつエンジン１３と主駆動装置１５を備えている。主駆動装置１５は、通常の機械式主変速機１９を介してエンジン１３によって駆動される２対の後輪（第１推進ホィール）１７と、後部差動装置２１を含んでいる。変速機１９は、ギヤセレクタ２３とクラッチペダル２５に応答し、これらは両方共モータグレーダ１１の運転室２７内に配置されている。
【００１０】
一般的に、ギヤセレクタ２３は、８つの前進ギヤ位置、ニュートラル位置、及び少なくとも数個の後退ギヤ位置の間で移動可能である。ギヤセレクタセンサ２９は、セレクタ２３の位置の各々に対応する特定の出力信号を発生する。また、クラッチペダルセンサ３１があり、このセンサは、クラッチペダル２５が押し下げられる（あるいは解除される）時は、常に適当な信号を出力する。ギヤセレクタセンサ２９およびクラッチペダルセンサ３１からの信号は、当業者に良く知られているように、変速機１９の作動を制御するために伝送される。
【００１１】
図１に関連して図２を見ると、補充の油圧式前輪駆動（ＨＦＷＤ）装置３３が示されている。このＨＦＷＤ装置３３は、右側と左側の前駆動輪（第２推進ホィール）３５Ｌ，３５Ｒを含み、この前輪は、車軸３８Ｌ，３８Ｒを介してそれぞれ油圧モータ（ホィールモータ）３７Ｌ，３７Ｒにより駆動される。このモータ３７Ｌ，３７Ｒは、可変容量形ポンプ３９（図１参照）から加圧流体を受け取る。ポンプ３９は、当業者に良く知られているように、入力軸４０（図１にのみ示す。）を介してエンジン１３から入力駆動トルクを受ける。ポンプ３９とモータ３７Ｌ，３７Ｒとの間には、バルブアセンブリが配置され、ここでは概略的に４１で示す。このバルブアセンブリは、本発明の構成要素を形成しないので、特にこれ以上の説明は省略する。当業者には気がつくであろうが、前輪駆動装置３３は、一般的に、運転者によって手動で選択されて連結する。大抵の車両は、この前輪駆動装置を有し、適当なロックアウト機能がある。これにより、前輪駆動装置３３は、変速機がニュートラル、またはクラッチが切り離されているときを除いて、いつでも連結できる。
【００１２】
運転室２７内には、ステアリングホィール４３が設けられており、この機能は、車両の前駆動輪３５Ｌ，３５Ｒを操舵することである。これは、一般的に、本発明の譲受人によって商業的に販売されている形式の油圧式で連結されたステアリング制御ユニットを用いることによって達成されるが、これも本発明の一部を構成するものではないので、これ以上の説明を省略する。
【００１３】
また、図２には、ＨＦＷＤ制御装置４９が示されている。この制御装置４９は、車両用マイクロプロセッサ（後述の結合点１０５とともに第１処理手段を構成する。）からなり、運転室２７内に配置されており、以下に詳述するように、ポンプ３９およびバルブアセンブリ４１の両方に、また、これらの両方から、種々の電気信号が入力かつ出力される。
【００１４】
図３において、ＨＦＷＤ制御装置４９に包含されるロジックがある程度詳細に示されている。このロジックは、後述するように多数の入力を有し、その最大の目的は、ポンプ吐出量に関するコマンド信号５１を発生することである。このコマンド信号は、一例としてコントローラ５２に伝送され、このコントローラが、コマンド信号５１における変動に応じて、ポンプ３９のストローク（吐出量）を変えるように作動する電気・油圧式制御装置を構成する。
【００１５】
本発明の重要な点は、装置内の漏れ量を連続的に補償するために、ポンプ３９の吐出量を変えることであり、その結果、前駆動輪３５Ｌ，３５Ｒの所望トルクが維持される。
【００１６】
図２において、可変容量形ポンプ３９は、一対の導管５３，５５を介して油圧モータ３７Ｌ，３７Ｒに加圧流体を供給する。そして、ポンプ圧力センサ５７が概略的に示され、このセンサは、導管５３と連通し、ＨＦＷＤ制御装置４９にポンプ圧力信号５９を伝送するように作動する。
【００１７】
ポンプ速度センサ６１（図３にのみ示す。）は、ポンプ速度信号６３を制御装置４９に伝送する。１つのセンサ（図示略）が後輪１７の速度を測定し、対応する後輪速度信号６５を制御装置４９に伝送し、さらに、特に、図３のロジックにおける作動ブロック６７に伝送する。そして、油圧モータの吐出量（流量）、ステアリング角度、車両配置を知ることにより、予想モータ流量を表す信号（予想モータ流量信号）６９を発生することができる。
【００１８】
信号６９は、理論的なモータ流量、即ち、本装置内で漏れ量がない場合において、後輪１７と同一速度で油圧モータ３７Ｌ，３７Ｒを駆動するのに必要とする流量を示す。瞬間的なステアリング角度とともに、車両ステアリング装置の位置に関する情報が、図３では示されていないが、作動ブロック６７に付加的入力として与えられる。
【００１９】
前駆動輪３５Ｌ，３５Ｒに関連して、図面には示されていないが、一対のセンサが設けられ、作動ブロック７３に伝送される一対の前輪速度信号７１Ｌ，７１Ｒを発生する。この作動ブロックでは、油圧モータ３７Ｌ，３７Ｒの吐出量を知ることにより、実際のモータ流量を表す信号７５を決定する。当業者には理解できるように、車両が回転する場合、前輪速度信号７１Ｌ，７１Ｒは、異なるが、この場合、信号７５は、モータ３７Ｌ，３７Ｒへの合計流量を表す。
【００２０】
ＨＦＷＤ制御装置４９への他の入力の１つは、運転者によって与えられるマニュアル入力７８の結果としての圧力コマンド信号７７である。この信号７７は、ポンプ圧力信号５９が圧力コマンド信号７７と比較される結合点７９に伝送され、その結果、信号５９と信号７７の差を表す誤差信号８１が発生する。この誤差信号８１は、作動ブロック８３に伝送され、そこで、誤差信号８１に所定のゲインが加えられて、結合点８７に一方の入力信号としての増幅信号８５を伝送する。また、他方の入力信号１１９は、以下に説明する。
【００２１】
結合点８７の出力は、作動ブロック８９に伝送され、そこで、結合点８７の出力は、ポンプ速度信号６３により割り算をして、ポンプ吐出量信号９１を効果的に発生する。この信号９１は、作動ブロック９３に送られて、ここで、信号９１は、可変容量形ポンプ３９に対して許容された吐出量の所定の最大値と最小値とが比較される。言い換えれば、作動ブロック９３は、制御装置４９が最小吐出量限界値よりも小さく、あるいは最大吐出量限界値よりも大きい、ポンプ吐出量を指定できないようにする。この作動ブロック９３の出力は、作動ブロック９７に送られる信号９５であり、このブロック９７では、適当なゲインが加えられ、さらにポンプ吐出量コマンド信号５１が発生する。
【００２２】
本発明の重要な１つの点は、作動ブロック９７が、指定したポンプ吐出量を表す信号９９をマルチプレクサ１０１に伝送し、このマルチプレクサ１０１への他方の入力がポンプ速度信号６３になることである。マルチプレクサ１０１は、コマンド信号９９とポンプ速度信号９３を乗算し、ポンプ３９からの瞬間的な流量を表す出力信号１０３を出力する。この信号１０３は、結合点１０５に送られ、一方、この結合点に送られる他方の入力信号は、モータ３７Ｌ，３７Ｒへの実際の全流量を表す信号７５である。実際のポンプ流量を表す信号１０３と実際の全モータ流量を表す信号７５とを比較することによって、結合点１０５は、制御装置４９と共に第１処理手段を構成し、装置３３における瞬間的な漏れ量を表す信号１０７を発生することができる。
【００２３】
装置の漏れ量は、信号５９によって表されるように実際のポンプ圧力に比例していると考えられることに注目すべきである。この漏れ量信号１０７は、作動ブロック１０９に送られる。この作動ブロック１０９は、フィルタを構成し、制御装置４９と共に第２処理手段となり、瞬間的な漏れ量信号１０７とポンプ圧力信号５９を装置の「漏れ量ゲイン」を表す信号１１１に変換するように作動する。漏れ量が、圧力×漏れ量ゲインに等しいとする場合に、ポンプ圧力が最小値以上で、装置のリリーフ設定圧力以下であるときにのみフィルタの評価がなされることに注目してほしい。この漏れ量ゲイン信号１１１は、結合点１１３に送られ、この結合点に他方の入力信号としての圧力コマンド信号７７も入力する。この結合点１１３では、信号７７と信号１１１が乗算され、漏れ量を補償するために必要となるポンプ吐出量を調整する信号１１５を発生する。信号１１５は、結合点１１７に送られ、ここで、信号１１５に予想モータ流量を表す信号６９が加えられる。結合点１１７は、出力信号１１９を発生し、これを他方の入力として上述した結合点８７に送る。
【００２４】
こうして、結合点８７には、ポンプ圧力誤差を表す信号８５と、瞬間的な漏れ量が調整された予想流量を表す信号１１９が入力する。上述したように、信号８５と信号１１９の合計は、ポンプ吐出量コマンド信号５１を発生するのに用いられる。
【００２５】
本発明の重要な点によれば、信号５１によって命令された必要なポンプ吐出量は、本質的にフィードフォワード制御を用いて計算され、また、はるかに少ない程度でフィードバック制御、即ち、測定されたポンプ圧力とモータ速度を用いて計算される。これは、作動ブロック８３における定数Ｋがより小さい値を有し、かつ、フィルタ１０９において、かなり長い時定数を用いることによって達成される。
【００２６】
以上説明したことから、本発明の車両推進装置は、ホィールモータと、ポンプ吐出量コマンド信号に応じて変化する可変容量形ポンプを有する油圧伝動装置を含み、予想モータ流量を決定してこれに対応する予想モータ流量信号と、所望のポンプ圧力に対応する圧力コマンド信号を発生し、さらに、実際のモータ流量を検出し、一方、制御装置により装置の漏れ量を決定し、かつこの漏れ量を補償するために予想モータ流量信号を調整し、適切なポンプ吐出量コマンド信号を発生することができる。その結果、予想モータ流量、ポンプ速度、及びポンプ圧力×漏れ量ゲイン等をフィードフォワード制御により得ることにより、測定されたポンプ圧力によるフィードバック制御を用いた場合よりもより少ない漏れ量が可能になり、これにより、ホィールホップを減少することができる。
【００２７】
本発明は、この明細書において詳細に説明してきたが、本発明の種々の変更及び修正は、この明細書を読めば当業者にとって容易に明らかとなろう。このような変更及び修正のすべては、添付の特許請求の範囲内においてのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用することができる形式の車両の例を示す、一般的なモータグレーダの側面図である。
【図２】本発明のポンプ制御装置を利用する補助前輪駆動装置の全体を示す油圧系統概略図である。
【図３】本発明を包含する図２のポンプ制御装置のロジック回路図である。
【符号の説明】
１１  グレーダ
１３  エンジン
１５  主駆動装置
１７  後輪
１９  機械式変速機
３３  前輪駆動装置
３５Ｌ，３５Ｒ  前輪
３７Ｌ，３７Ｒ  油圧モータ
３９  可変容量形ポンプ
４９  制御装置
５１  コマンド信号
５２  コントローラ
６７  作動ブロック
６９  信号
７３  作動ブロック
７５  信号
７７  圧力コマンド信号
１０３  信号
１０５  結合点
１０７  漏れ量信号
【図１】
0004178435.tif 000002
【図２】
0004178435.tif 000003
【図３】
0004178435.tif 000004