DE112004002024T5

DE112004002024T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von Motorkraft

Info

Publication number: DE112004002024T5
Application number: DE112004002024T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Mooka Sato
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-08-31
Also published as: US20100144489A1; CN100470074C; JPWO2005040629A1; WO2005040629A1; CN1867783A; JP4516917B2

Abstract

Motorkraftübertragungsvorrichtung, aufweisend:
einen Motor (1 ), der durch eine Drosselklappe (5) gesteuert wird;
einen Drehmomentwandler (2), der die Kraft des Motors (1) an eine Lastvorrichtung überträgt;
eine Kupplung (10), die zwischen dem Motor (1) und dem Drehmomentwandler (2) vorgesehen ist und in der Lage ist, ein durch sie übertragenes Übertragungsdrehmoment zu steuern;
eine Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung (6), welche die Drosselklappe (5) betätigt;
eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (14), die die Drehzahl des Motors (1) erfasst;
eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung (13), welche die Kupplung (10) betätigt und das Übertragungsdrehmoment steuert; und
eine Steuereinrichtung (15), welche reagierend auf die Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (14) die Kupplungsbetätigungsvorrichtung (13) so anweist, dass das durch die Kupplung (10) übertragene Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen der Kraft eines Motors einer Baumaschine oder eines Automobils, oder irgendeiner anderen Arbeitsmaschine oder dergleichen, zu einem Drehmomentwandler, und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung des Beschleunigungsvermögens des Motors.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bezüglich einer Schlupfsteuerung einer Kupplung einer laufenden Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs ist ein automatisches Kupplungsschlupfmodus-Steuerverfahren und eine -vorrichtung beispielsweise im Patentdokument Nr. 1 beschrieben.
Gemäß diesem Schlupfmodus-Steuerungsverfahren und dieser -vorrichtung wird für ein Antriebssystem eines großen LKW, das einen Motor, eine Kupplung, einen Gangwechselmechanismus und ein Differential aufweist, eine automatische Kupplungssteuereinrichtung bereitgestellt, die ein Kupplungsbetätigungssignal zum Steuern eines Stellgliedes der Kupplung erzeugt. Gemäß den Anforderungen bewirkt diese automatische Kupplungssteuereinrichtung, dass bei der Reibungskupplung Schlupf auftritt, und führt das Einrücken dieser Kupplung so durch, dass bewirkt wird, dass sich die Antriebsdrehzahl des Gangwechseländerungsmechanismus asymptotisch an die Motordrehzahl annähert, wodurch eine Erzeugung von Torsionsschwingungen im Antriebssystem beim Einrücken der Kupplung verhindert wird.
Patentdokument Nr. 1: Offengelegte japanische Patentpublikation Heisei 9-210092 (Seiten 5 bis 8, 1, 5)
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bei dem zuvor beschriebenen Schlupfmodus-Steuerverfahren und der -vorrichtung für eine automatische Kupplung wird die Kupplung gemäß dem Drosselklappenöffnungsmaß so gesteuert, dass, je größer das Drosselklappenöffnungsmaß ist, desto kleiner der Schlupfwert für die Kupplung wird. Jedoch besteht bei einer einen Drehmomentwandler enthaltenden Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Radlader, wenn der Fahrer auf das Beschleunigungspedal getreten ist und versucht hat, den Motor sofort aus einem Zustand niedriger Drehzahl zu beschleunigen, um die Maschine aus dem Stillstand zu beschleunigen oder um mit der Ladearbeit zu beginnen, die Tendenz, dass das zur Verfügung stehende Abtriebsdrehmoment des Motors bezogen auf das durch den Drehmomentwandler absorbierte Drehmoment nicht ausreicht, so dass das Beschleunigen des Motors eine gewisse Zeit dauert, und außerdem tritt manchmal ein Problem in Bezug darauf auf, dass der Fahrer das Gefühl hat, dass irgendetwas nicht stimmt.
Demgemäß ist es das Ziel der Erfindung, das Beschleunigungsvermögen eines mit einem Drehmomentwandler gekoppelten Motors zu verbessern.
Die Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung weist auf: einen Motor, der durch eine Drosselklappe gesteuert wird; einen Drehmomentwandler, der die Kraft des Motors an eine Lastvorrichtung überträgt; eine Kupplung, die zwischen dem Motor und dem Drehmomentwandler vorgesehen ist und in der Lage ist, ein durch sie übertragenes Übertragungsdrehmoment zu steuern; eine Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung, welche die Drosselklappe betätigt; eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung, welche die Drehzahl des Motors erfasst; eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung, welche die Kupplung betätigt und das Übertragungsdrehmoment steuert; und eine Steuereinrichtung, welche reagierend auf die Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung die Kupplungsbetätigungsvorrichtung so anweist, dass das durch die Kupplung übertragene Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kupplung so betätigt, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis in einem unteren Drehzahlbereich kleiner als in einem oberen Drehzahlbereich wird. Und im unteren Drehzahlbereich kann die Kupplung 10 so betätigt werden, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit zunehmender Motordrehzahl ansteigt. Außerdem kann im oberen Drehzahlbereich die Kupplung so betätigt werden, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis konstant wird, und zwar beispielsweise 100%.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist weiter eine Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung enthalten, die ein Öffnungsmaß der Drosselklappe erfasst. Und die Steuereinrichtung weist, reagierend auf die Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung und die Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung die Kupplungsbetätigungsvorrichtung so an, dass das von der Kupplung übertragene Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungsmaß gesteuert wird.
Beispielsweise kann die Kupplung so betätigt werden, dass ein Drehmomentübertragungsverhältnis in einem unteren Drehzahlbereich kleiner als in einem oberen Drehzahlbereich wird. Und die Kupplung kann so betätigt werden, dass im unteren Drehzahlbereich das Drehmomentübertragungsverhaltnis mit Erhöhung der Motordrehzahl zunimmt, und so, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit der Zunahme des Drosselklappenöffnungsmaßes abnimmt. Außerdem kann die Drehzahlobergrenze des unteren Drehzahlbereichs gemäß dem Drosselklappenöffnungsmaß gesteuert werden, so dass die Drehzahlobergrenze des unteren Drehzahlbereichs mit zunehmendem Drosselklappenöffnungsmaß zunimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Übertragung der Kraft eines Motors an einen Drehmomentwandler über eine Kupplung, die zum Steuern eines Drehmomentübertragungsverhältnisses in der Lage ist, folgende Schritte: Steuern des Motors reagierend auf eine Drosselklappe; und Betätigen der Kupplung, so dass ein durch diese übertragenes Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird.
Gemäß der Erfindung ist durch das Drehmomentübertragungsverhältnis der zwischen Motor und Drehmomentwandler vorgesehenen Kupplung, das gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird, eine Verbesserung des Beschleunigungsvermögens des mit dem Drehmomentwandler verbundenen Motors möglich. Insbesondere wird, wenn die Kupplung so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis im unteren Drehzahlbereich kleiner als im oberen Drehzahlbereich gemacht wird, das Beschleunigungsvermögen des Motors im unteren Drehzahlbereich verbessert. Demgemäß wird das Beschleunigungsvermögen beim Starten des Motors und bei einem Anlaufen aus dem Stillstand und dergleichen verbessert.
Außerdem ist es, wenn eine solche Ausbildung vorliegt, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung nicht nur gemäß der Motordrehzahl, sondern auch gemäß dem Drosselklappenöffnungsmaß gesteuert wird, möglich, den Grad der Verbesserung des Beschleunigungsvermögens des Motors gemäß der durch den Fahrer erfolgenden Drosselklappenbetätigung anzupassen. Insbesondere wird, wenn die Kupplung so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit einer Vergrößerung des Drosselklappenöffnungsmaßes verringert wird, je stärker die Drosselklappe betätigt wird, desto stärker das Beschleunigungsvermögen des Motors verbessert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Figur zur Erläuterung eines Diagramms oder einer Funktion zum Festlegen eines Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwertes, der in einer Speichervorrichtung 22 einer Steuereinrichtung 15 bei dieser Ausführungsform gespeichert ist;
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Verarbeitungsablauf für eine Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung zeigt, die bei dieser Ausführungsform durch eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 durchgeführt wird;
4 ist eine Figur, welche eine Beziehung zwischen einem elektrischen Proportionalsteuerungsstrom für eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 und dem Drehmomentübertragungsverhältnis einer Kupplung 10 (an der vertikalen Achse angetragen) bei dieser Ausführungsform darstellt;
5 ist eine Figur, die eine Abtriebsdrehmomentkurve eines Motors und die Aufnahmedrehmomentkurve eines Drehmomentwandlers 2 angibt;
6 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7 ist eine Figur zur Erläuterung eines Diagramms oder einer Funktion zum Festlegen eines Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwertes, der in einer Speichervorrichtung 22 einer Steuereinrichtung 15 bei dieser Ausführungsform gespeichert ist; und
8 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Verarbeitungsablauf für eine Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung zeigt, die bei dieser Ausführungsform durch eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 durchgeführt wird.
BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit Bezug auf die Figuren erläutert.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Diese Motorkraftübertragungsvorrichtung kann typischerweise für eine Baumaschine wie beispielsweise einen Radlader verwendet werden, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt; sie kann für ein Fahrzeug wie beispielsweise einem LKW oder verschiedene andere Typen von Arbeitsmaschinen verwendet werden.
In 1 ist zwischen einem Motor 1 und einem Drehmomentwandler 2 eine Kupplung 10 vorgesehen, welche in der Lage ist, die Drehmomentübertragung kontinuierlich oder in vielen Stufen zu steuern. Die Kupplung 10 und der Motor 1 sind miteinander durch eine Antriebswelle 11 gekoppelt, und die Kupplung 10 und der Drehmomentwandler 2 sind miteinander durch eine Abtriebswelle 12 gekoppelt. Ein Gangwechselmechanismus 3 ist an der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers 2 angeordnet, und diese beiden sind miteinander durch eine Übertragungswelle 4 gekoppelt.
Eine Drosselklappe 5 ist vorgesehen, um den Kraftstofffluss zum Motor 1 zu steuern, und diese Drosselklappe 5 wird durch eine Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 6 gesteuert, und dadurch wird das Öffnungsmaß der Drosselklappe gesteuert. Diese Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 6 beinhaltet beispielsweise ein Gaspedal (Beschleunigungspedal) oder einen Beschleunigungshebel oder dergleichen, der durch den Fahrer betätigt wird, und reagierend auf eine Betätigung dieses Gaspedals oder -hebels oder dergleichen erfolgt eine Betätigung der Drosselklappe 5 durch eine mechanische, hydraulische, Vakuum- oder elektrische Betätigungs- oder Stelleinrichtung oder dergleichen.
Die Kupplung 10 wird durch eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 betätigt, und dadurch wird das durch die Kupplung 10 übertragene Drehmoment gesteuert. Die Kupplung 10 kann beispielsweise eine hydraulisch gesteuerte Mehrplatten-Reibungskupplung sein. Durch Steuern des hydraulischen Druckes, welcher der Kupplung 10 mit einem Proportionalventil zugeführt wird, steuert die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 den Schlupfausmaß der Reibungsplatten der Kupplung 10 von 10 bis maximal, mit anderen Worten steuert sie das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 von 100% bis 0%, und zwar kontinuierlich oder in vielen Stufen. Wenn das Schlupfausmaß Null ist, d. h. mit anderen Worten das Drehmomentübertragungsverhältnis 100% beträgt, dann sind das Drehmoment der Abtriebswelle 12 und das Drehmoment der Antriebswelle 11 gleich groß, wenn jedoch das Schlupfausmaß größer als Null ist, d. h. mit anderen Worten das Drehmomentübertragungsverhältnis geringer als 100% ist, dann ist das Drehmoment der Abtriebswelle 12 kleiner als das Drehmoment der Antriebswelle 11, und zwar um den Wert, um den das Drehmomentübertragungsverhältnis kleiner als 100% ist.
Am Motor 1 ist eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 14 vorgesehen. Eine Steuereinrichtung 15 ist beispielsweise ein Computer, der zuvor programmiert wurde, und beinhaltet eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 wie beispielsweise einen Mikroprozessor, und eine Speichervorrichtung 22 wie beispielsweise ein RAM und ein ROM. In der Speichervorrichtung 22 werden vorab ein Diagramm oder eine Funktion gespeichert, welche für die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 ein Steuerverfahren festlegt, das angibt, wie das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 gemäß der Motordrehzahl gesteuert werden soll. In der Steuereinrichtung 15 ist die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 so angeordnet, dass ihr der erfasste Wert der Motordrehzahl von der Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 14 zugeführt wird, um eine vorbestimmte Berechnung gemäß dem Diagramm oder der Funktion durchzuführen, die vorab in der Speichervorrichtung 22 gespeichert wurde, und um eine Führungsgröße an die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 auszugeben. Und die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 steuert den elektrischen Strom für das zuvor beschriebene Proportionalventil gemäß dieser Führungsgröße von der Steuereinrichtung 15, und steuert dadurch das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10.
2 ist eine Figur zur Erläuterung des Diagramms oder der Funktion für die Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung, die in der Speichervorrichtung 22 der Steuereinrichtung 15 gespeichert ist.
In 2 zeigt die vertikale Achse das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 (das Drehmoment der Abtriebswelle 12/das Drehmoment der Antriebswelle 11) [in%], hingegen zeigt die horizontale Achse die Motordrehzahl [in U/min]. Die stufenförmige durchgehende Linie a ist in der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 mittels des zuvor beschriebenen Diagramms oder Funktion festgelegt und zeigt ein Beispiel der Sollwerte für das Drehmomentübertragungsverhältnis. Die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 steuert das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 gemäß der Motordrehzahl, so dass es mit dem durch die durchgehende Linie a dargestellten Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert übereinstimmt.
Somit hat gemäß den durch die durchgehende Linie a dargestellten Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwerten das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 den Wert 50%, wenn die Motordrehzahl 750 U/min beträgt (dies ist beispielsweise die Leerlaufdrehzahl), und beträgt 60 %, wenn die Motordrehzahl 800 U/min beträgt, wenn hingegen die Motordrehzahl 1000 U/min beträgt, wird sie zu 100%. Und in einem Bereich einer Motordrehzahl oberhalb 1000 U/min (der Maximalwert kann beispielsweise ca. 3000 U/min betragen), wird das Drehmomentübertragungsverhältnis so gesteuert, dass es konstant 100% beträgt, jedoch erfolgt hier keine Regelung durch das in 2 dargestellte Diagramm oder Funktion.
In 2 zeigt die gestrichelte Linie b ein weiteres Beispiel von Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwerten. Wie beispielhaft anhand der durchgehenden Linie a und der Linie b dargestellt, kann der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert je nach Wunsch gemäß der Spezifikation oder der Anwendung des Motors 1 oder des Drehmomentwandlers 11 [sic, 2] oder irgendeines anderen Mechanismus, oder gemäß der Situation zu diesem Zeitpunkt oder irgendeiner ähnlichen Bedingung festgelegt werden.
Auf diese Weise wird in einem unteren Drehzahlbereich, welcher die Leerlaufdrehzahl beinhaltet (beispielsweise zwischen 750~1000 U/min im Fall der durchgezogenen Linie a) eine Steuerung so ausgeführt, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt, und zwar in einem Bereich unterhalb eines konstanten Wertes (beispielsweise 100%). Und in einem Drehzahlbereich oberhalb dieses unteren Drehzahlbereiches (beispielsweise im Bereich von 1000 U/min~Maximaldrehzahl (ca. 3000 U/min) im Fall der durchgezogenen Linie a), wird das Drehmomentübertragungsverhältnis so gesteuert, dass es auf den zuvor beschriebenen konstanten Wert festgelegt ist (beispielsweise 100%).
3 zeigt den Ablauf der Verarbeitung für die Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung, welche durch die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 durchgeführt wird.
Während der Motor 1 arbeitet, führt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 die in 3 dargestellte Routine in einem kurzen Zeitintervall wiederholt aus, und zwar in einer Größenordnung, bei der davon auszugehen ist, dass die Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung im Wesentlichen immer kontinuierlich durchgeführt wird. Wenn die Routine von 3 beginnt, wird bei Schritt S1 der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der erfasste Wert der aktuellen Motordrehzahl von der Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 14 zugeführt, und dann wird bei Schritt S2 überprüft, ob diese aktuelle Motordrehzahl kleiner oder gleich der maximalen Drehzahl des zuvor beschriebenen unteren Drehzahlbereichs ist, beispielsweise 1000 U/min, oder nicht (mit anderen Worten, ob sie innerhalb des unteren Drehzahlbereiches liegt, oder nicht). Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass die aktuelle Motordrehzahl innerhalb des unteren Drehzahlbereiches liegt, dann legt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 einen Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert fest, der dieser Motordrehzahl zugehörig ist, und zwar basierend auf dem Diagramm oder der Funktion in der Speichervorrichtung 22. Weiter wird, falls bei Schritt S2 entschieden wird, dass die aktuelle Motordrehzahl ein Drehzahlbereich oberhalb des unteren Drehzahlbereiches ist, dann bei Schritt S4 von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert auf 100% festgelegt. Danach sendet bei einem Schritt S4 die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 eine Führungsgröße an die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13, um den Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert anzuweisen, der zuvor bestimmt wurde. Und reagierend auf diese Führungsgröße steuert die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 einen elektrischen Strom mittels proportionaler Steuerung, um die Kupplung 10 durch hydraulischen Druck zu betätigen. Wie in 4 dargestellt, ist das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 (angetragen an der vertikalen Achse) fast proportional zum zuvor beschriebenen proportionalen elektrischen Steuerstrom. Als Ergebnis wird das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 so gesteuert, dass es mit dem Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert übereinstimmt.
Wie bereits zuvor mit Bezug auf 2 erläutert, wird durch die zuvor beschriebene Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung, wenn sich die Motordrehzahl im unteren Drehzahlbereich befindet, das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 auf einen Wert unterhalb 100% gesteuert, und das Drehmomentübertragungsverhältnis wird mit Erhöhung der Motordrehzahl erhöht; und wenn die Motordrehzahl den unteren Drehzahlbereich überschreitet, wird das Drehmomentübertragungsverhältnis auf 100% gehalten. Demgemäß ist, wenn der Fahrer oder die Bedienperson der Arbeitsmaschine die Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 6 betätigt und versucht, den Motor 1 aus einem langsam drehenden Zustand zu beschleunigen (beispielsweise dem Leerlaufzustand), wie etwa bei einer Beschleunigung der Arbeitsmaschine aus dem Stillstand, während sich die Motordrehzahl im unteren Drehzahlbereich befindet (beispielsweise unterhalb 1000 U/min), die Drehzahl der Abtriebswelle 12 der Kupplung 10 (mit anderen Worten die Eingangs- oder Antriebsdrehzahl des Drehmomentwandlers 2) niedriger als die Drehzahl der Antriebswelle 11 (mit anderen Worten niedriger als die Motordrehzahl). Demzufolge wird das verfügbare Drehmoment zur Beschleunigung des Motors 1, verglichen mit dem Fall, bei dem das Drehmomentübertragungsverhältnis 100% beträgt, vergrößert, und demgemäß beschleunigt der Motor 1 innerhalb kürzerer Zeit auf die gewünschte Drehzahl.
Die Art und Weise, auf welche das zur Beschleunigung des zuvor beschriebenen Motors verfügbare Drehmoment vergrößert wird, wird noch klarer anhand der in 5 dargestellten Leistungskurve verständlich.
In 5 ist auf der Vertikalachse das Drehmoment angetragen, und auf der Horizontalachse die Motordrehzahl. Die Kurve c zeigt die Drehmomentkurve des Motors 1, hingegen zeigt die Kurve d die Drehmomentaufnahmekurve des Drehmomentwandlers 2. Die durch die durchgehende Linie d dargestellte Drehmomentaufnahmekurve entspricht dem Fall, bei dem die Antriebsdrehzahl des Drehmomentwandlers 2 und die Motordrehzahl gleich groß sind, mit anderen Worten entspricht sie dem Fall eines Drehmomentübertragungsverhältnisses der Kupplung 10 von 100%.
Da das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 bei dem zuvor beschriebenen Typ des unteren Drehzahlbereiches weniger als 100% beträgt, ist demgemäß die Drehzahl der Abtriebswelle 12 der Kupplung, mit anderen Worten die Antriebs- oder Eingangsdrehzahl des Drehmomentwandlers 2, niedriger als die Drehzahl der Antriebswelle 12 [sic, 11] der Kupplung 10, mit anderen Worten als die Motordrehzahl. Dadurch bedingt ist, wie durch die gestrichelte Linie e in 5 dargestellt, das Eingangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 2 geringer als das durch die durchgehende Linie d dargestellte Aufnahmedrehmoment des Motordrehzahl-Drehmomentwandlers 2. Wenn beispielsweise die Motordrehzahl den Wert N hat, ist die Differenz B zwischen dem Abtriebs- oder Ausgangsdrehmoment des Motors 1 und dem Antriebs- oder Eingangsdrehmoment des Drehmomentwandlers 2 größer als der Unterschied A zwischen dem Abtriebsdrehmoment des Motors 1 und dem vom Drehmomentwandler 2 aufgenommenen Drehmoment, das der Motordrehzahl N zugehörig ist. Mit anderen Worten ist, im Vergleich zum Fall, bei dem das Drehmomentübertragungsverhältnis 100% beträgt, das zur Beschleunigung des Motors verfügbare Reservedrehmoment um die Größe der Drehmomentdifferenz B-A größer. Demgemäß wird das Beschleunigungsvermögen des Motors 1 im unteren Drehzahlbereich des Motors verbessert, und daraus kann auf eine Verkürzung der Beschleunigungszeit aus dem Stillstand oder der Zykluszeit für Arbeitsgänge, beispielsweise Ladevorgängen oder dergleichen, geschlossen werden.
6 ist ein Blockdiagramm, welches die Struktur einer Motorkraftübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. In 6 sind gleiche Elemente wie bei der bereits erläuterten ersten Ausführungsform mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Wiederholung einer Erläuterung gleicher Abschnitte entfällt; lediglich sich unterscheidende Abschnitte werden erläutert.
Wie in 6 dargestellt, ist eine Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung 16 an der Drosselklappe 5 vorgesehen, und ihr Ausgang ist mit der Steuereinrichtung 15 verbunden. Der Berechnungssteuervorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 wird ein von dieser Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung 16 erfasster Drosselklappenausmaßwert, sowie auch der Wert der von der von der Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 14 kommenden Motordrehzahl zugeführt. Und durch Durchführen einer vorbestimmten Berechnungsverarbeitung unter Verwendung eines Diagramms oder einer Funktion, die vorab in einer Speichervorrichtung 22 gespeichert wurde, bestimmt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 einen Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert, welcher der aktuellen Motordrehzahl und Drosselklappenöffnungsmaß zugehörig ist, und gibt eine Führungsgröße an die Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 aus, so dass das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 auf den Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert gesteuert wird. Im unteren Drehzahlbereich wird das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 so gesteuert, dass es 100% oder weniger beträgt, so dass das Drehmoment der Abtriebswelle 12 geringer ist als das Drehmoment der Antriebswelle 11. Dabei erfolgt eine Änderung des Drehmomentübertragungsverhältnisses nicht nur gemäß der Motordrehzahl, sondern auch gemäß dem Öffnungsmaß, um das die Drosselklappe vom Fahrer betätigt wird.
7 ist eine Figur, welche das Diagramm oder die Funktion zur Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung erläutert, die in der Speichervorrichtung 22 der Steuereinrichtung 15 gespeichert ist. 7 zeigt eine Beziehung zwischen Motordrehzahl [in U/min] und Drosselklappenöffnungsmaß [in %] zum Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert [in%].
Wie in 7 dargestellt, erfolgt im unteren Drehzahlbereich, welcher die Leerlaufdrehzahl (beispielsweise 750 U/min) beinhaltet, eine Änderung des Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwertes gemäß der Motordrehzahl, hingegen ist im Drehzahlbereich oberhalb des unteren Drehzahlberei ches der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert ein konstanter Wert (beispielsweise 100%). Und die Drehzahlobergrenze wird gemäß dem Drosselklappenöffnungsmaß verändert, so dass, je größer das Drosselklappenöffnungsmaß ist, desto größer die Drehzahlobergrenze des unteren Drehzahlbereiches wird. Beispielsweise kann bei einem Drosselklappenöffnungsmaß von 50% oder weniger die Drehzahlobergrenze die Leerlaufdrehzahl sein (und demgemäß ist der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert über den gesamten Drehzahlbereich konstant bei 100%); wenn hingegen das Drosselklappenöffnungsmaß 60% beträgt, kann die Drehzahlobergrenze 800 U/min betragen; wenn das Drosselklappenöffnungsmaß 80% beträgt, kann die Drehzahlobergrenze 900 U/min betragen; und wenn das Drosselklappenöffnungsmaß 100% beträgt, kann die Drehzahlobergrenze 1000 U/min betragen. Und im unteren Drehzahlbereich nimmt der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert mit Zunahme der Motordrehzahl zu, und außerdem nimmt der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert mit einer Zunahme des Drosselklappenöffnungsmaßes ab.
Die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 steuert das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 so, dass es mit dem Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert übereinstimmt, der wie zuvor beschrieben als Funktion der Motordrehzahl und des Drosselklappenausmaßes bestimmt wurde.
8 zeigt den Verarbeitungsablauf für die Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung, die von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Steuereinrichtung 15 durchgeführt wird.
Während der Motor 1 arbeitet, führt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 die in 8 dargestellte Routine in einem kurzen Zeitintervall wiederholt aus, und zwar einer Größenordnung, bei der davon auszugehen ist, dass die Drehmomentübertragungsverhältnissteuerung im Wesentlichen immer kontinuierlich durchgeführt wird. Wenn die Routine von 8 beginnt, wird bei Schritt S11 und Schritt S12 der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der erfasste Wert der Motordrehzahl und des Drosselklappenöffnungsmaßes zugeführt, und dann wird bei Schritt S13 überprüft, ob diese aktuelle Motordrehzahl kleiner oder gleich der maximalen Drehzahl des unteren Drehzahlbereichs ist (beispielsweise in dem in 7 dargestellten Fall 1000 U/min), und außerdem, ob das Drosselklappenöffnungsmaß größer oder gleich dem minimalen Öffnungsmaß ist, bei dem eine veränderliche Steuerung des Drehmomentübertragungsverhältnisses erforderlich ist (beispielsweise bei dem in 7 dargestellten Fall 50%) (mit anderen Worten, ob der Betriebspunkt, der durch die Kombination aus aktueller Motordrehzahl und Drosselklappenöffnungsmaß definiert ist, innerhalb des Bereiches liegt, für den eine veränderliche Steuerung des Drehmomentübertragungsverhältnisses erforderlich ist). Wenn das Ergebnis ist, dass entschieden wird, dass dieser Betriebspunkt innerhalb des Bereiches liegt, für den eine derartige veränderliche Steuerung erforderlich ist, dann bestimmt in Schritt S14 die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 einen Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert, welcher der aktuellen Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungsmaß zugehörig ist, wie in 7 dargestellt, und zwar basierend auf dem Diagramm oder der Funktion, die in der Speichervorrichtung 22 gespeichert wurde. Außerdem wird, falls bei Schritt S13 entschieden wird, dass sich der Betriebspunkt außerhalb des Bereiches befindet, für den eine derartige veränderliche Steuerung erforderlich ist, dann bei Schritt S15 von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 der Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert auf 100% festgelegt.
Danach erfolgt bei Schritt S16 durch die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 21 eine Anweisung der Kupplungsbetätigungsvorrichtung 13 und die Kupplung 10 wird betätigt, wodurch das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung 10 so gesteuert wird, dass es mit dem zuvor festgelegten Drehmomentübertragungsverhältnis-Sollwert übereinstimmt.
Gemäß der zuvor beschriebenen Steuerung wird, aufgrund der Tatsache, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis im unteren Drehzahlbereich weniger als 100% beträgt, das Motorbeschleunigungsvermögen verbessert. Außerdem wird, da sogar bei gleicher Motordrehzahl das Drehmomentübertragungsverhältnis mit zunehmendem Drosselklappenöffnungsmaß kleiner wird, demgemäß die Verbesserung des Motorbeschleunigungsvermögens sogar noch größer. Daher wird ein Motorbeschleunigungsvermögen erzielt, das an das Ausmaß der vom Fahrer vorgenommenen Drosselklappenbetätigung angepasst ist, und es wird dem Fahrer ermöglicht, einen Fahrbetrieb durchzuführen, der an sein eigenes Bediengefühl angepasst ist.
Auch wenn im Vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung erläutert wurden, verstehen sich diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung, und sie bedeuten keine Einschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsformen. Die Erfindung kann auch in Form verschiedener weiterer Ausführungsformen realisiert sein, vorausgesetzt, dass nicht von ihren Hauptmerkmalen abgewichen wird.
Auch wenn bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine hydraulisch gesteuerte Mehrplatten-Reibungskupplung verwendet wurde, ist es ebenfalls möglich, eine Vakuumkupplung, eine Magnetkupplung, eine mechanische Kupplung oder dergleichen zu verwenden. Weiter wäre es, auch wenn bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Erfassung des Drosselklappenöffnungsmaßes direkt unter Verwendung einer Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung erfolgte, es stattdessen auch möglich, diese Erfassung durch Erfassen des Betätigungswinkels, oder des Ausmaßes der Betätigung des Gaspedals oder des Drosselklappenbetätigungshebels zu bewerkstelligen.
Die Erfindung kann nicht nur auf eine Baumaschine wie beispielsweise einen Radlader oder ein Kranfahrzeug oder dergleichen angewandt werden, sondern auch auf verschiedene Typen von Arbeitsmaschinen, welche Drehmomentwandler in ihren Kraftübertragungssystemen verwenden.
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ÜBERTRAGEN VON MOTORKRAFT
Eine Motorkraftübertragungsvorrichtung zur Verbesserung des Beschleunigungsvermögens eines Motors, der mit einem Drehmomentwandler einer Baumaschine oder dergleichen gekoppelt ist, und zwar zum Zeitpunkt des Anfahrens und Beschleunigens, beinhaltet eine Kupplung (10), die in der Lage ist, das zwischen einem Motor (1) und einem Drehmomentwandler (2) übertragene Drehmoment zu steuern, und eine Steuereinrichtung (15), welche das Drehmomentübertragungsverhältnis der Kupplung (10) gemäß der Motordrehzahl steuert. In einem unteren Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl beispielsweise kleiner oder gleich 1000 U/min ist, wird das übertragene Drehmoment innerhalb eines Bereiches kleiner oder gleich 100% veränderlich gesteuert, und zwar so, dass es mit zunehmender Motordrehzahl zunimmt. Im oberen Drehzahlbereich oberhalb 1000 U/min wird das übertragene Drehmoment auf 100% gehalten.

Claims

Motorkraftübertragungsvorrichtung, aufweisend: einen Motor (1 ), der durch eine Drosselklappe (5) gesteuert wird; einen Drehmomentwandler (2), der die Kraft des Motors (1) an eine Lastvorrichtung überträgt; eine Kupplung (10), die zwischen dem Motor (1) und dem Drehmomentwandler (2) vorgesehen ist und in der Lage ist, ein durch sie übertragenes Übertragungsdrehmoment zu steuern; eine Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung (6), welche die Drosselklappe (5) betätigt; eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (14), die die Drehzahl des Motors (1) erfasst; eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung (13), welche die Kupplung (10) betätigt und das Übertragungsdrehmoment steuert; und eine Steuereinrichtung (15), welche reagierend auf die Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (14) die Kupplungsbetätigungsvorrichtung (13) so anweist, dass das durch die Kupplung (10) übertragene Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter eine Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung (16) aufweist, die ein Öffnungsmaß der Drosselklappe (5) erfasst, wobei die Steuereinrichtung reagierend auf die Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (14) und die Drosselklappenöffnungsmaß-Erfassungseinrichtung (16) die Kupplungsbetätigungsvorrichtung (13) so anweist, dass das von der Kupplung (10) übertragene Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungsmaß gesteuert wird.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kupplung (10) so betätigt wird, dass ein Drehmomentübertragungsverhältnis in einem unteren Drehzahlbereich kleiner als das in einem höheren Drehzahlbereich wird.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der im unteren Drehzahlbereich die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit Zunahme der Motordrehzahl zunimmt.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der im oberen Drehzahlbereich die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis konstant wird.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der im oberen Drehzahlbereich die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis 100% wird.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis in einem unteren Drehzahlbereich kleiner als in einem oberen Drehzahlbereich wird; und die Kupplung (10) so betätigt wird, dass im unteren Drehzahlbereich das Drehmomentübertragungsverhältnis mit einer Vergrößerung der Motordrehzahl zunimmt, und so, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit einer Zunahme des Drosselklappenöffnungsmaßes abnimmt.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Drehzahlobergrenze des unteren Drehzahlbereiches gemäß dem Drosselklappenausmaß so gesteuert wird, dass die Drehzahlobergrenze des unteren Drehzahlbereiches mit zunehmendem Drosselklappenöffnungsmaß zunimmt.
Motorkraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Kupplung (10) so betätigt wird, dass im oberen Drehzahlbereich das Drehmomentübertragungsverhältnis konstant wird.
Motorkraftübertragungsverfahren zur Übertragung der Kraft eines Motors (1) an einen Drehmomentwandler (2) über eine Kupplung (10), die zum Steuern eines Drehmomentübertragungsverhältnisses in der Lage ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Steuern des Motors (1) reagierend auf eine Drosselklappe (5); und Betätigen der Kupplung (10), so dass ein durch diese übertragenes Übertragungsdrehmoment gemäß der Motordrehzahl gesteuert wird.
Motorkraftübertragungsverfahren nach Anspruch 10, bei dem beim Schritt des Betätigens der Kupplung (10) die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis in einem unteren Drehzahlbereich kleiner als das in einem oberen Drehzahlbereich wird.
Motorkraftübertragungsverfahren nach Anspruch 11, bei dem im unteren Drehzahlbereich die Kupplung (10) so betätigt wird, dass das Drehmomentübertragungsverhältnis mit einer Zunahme der Motordrehzahl zunimmt.