特許 6539629 作業機械のクラッチ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6539629

(24)【登録日】2019年6月14日

(45)【発行日】2019年7月3日

(54)【発明の名称】作業機械のクラッチ制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 48/02 20060101AFI20190625BHJP

   F16N 29/00 20060101ALI20190625BHJP

   F01P 7/08 20060101ALN20190625BHJP

   F01P 7/12 20060101ALN20190625BHJP

   F01P 7/02 20060101ALN20190625BHJP

【ＦＩ】

   F16D48/02 640D

   F16D48/02 640J

   F16N29/00 D

   !F01P7/08 B

   !F01P7/12 F

   !F01P7/02 H

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-192116(P2016-192116)

(22)【出願日】2016年9月29日

(65)【公開番号】特開2018-54048(P2018-54048A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年7月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福田 直紀

(72)【発明者】

【氏名】尾坂 忠史

(72)【発明者】

【氏名】河野 竜治

(72)【発明者】

【氏名】荒井 雅嗣

(72)【発明者】

【氏名】井刈 孝信

(72)【発明者】

【氏名】田中 貴照

【審査官】 星名 真幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平４−２９６２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１７１１５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２１４５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１８５２５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ２５／００ − ２５／１２

Ｆ１６Ｄ ３５／００

Ｆ１６Ｄ ４８／００ − ４８／１２

Ｆ０１Ｐ ７／０８

Ｆ０１Ｐ ７／１２

Ｆ１６Ｎ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンに接続される湿式のクラッチと、前記クラッチの出力軸と接続されるファンと、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記クラッチの油温を検出する油温度センサと、前記ファンの回転数を検出するファン回転数センサと、前記クラッチの動作を制御するコントローラと、を備えた作業機械のクラッチ制御装置であって、
前記コントローラは、
入力されるクラッチ接続要求に基づいて、前記ファンの目標ファン回転数を演算する目標ファン回転数演算部と、
前記目標ファン回転数と前記クラッチの制御信号との関係を規定した複数のクラッチ特性曲線を前記クラッチの油温と前記エンジンの回転数とに対応付けて記憶するクラッチ特性曲線記憶部と、
前記油温度センサおよび前記エンジン回転数センサから出力される検出信号に基づき、前記複数のクラッチ特性曲線の中から１つの前記クラッチ特性曲線を選択し、選択された前記クラッチ特性曲線を参照して前記目標ファン回転数に対応する第１のクラッチ制御信号を出力するクラッチ指令演算部と、
前記目標ファン回転数と、前記ファン回転数センサから出力される前記ファンの実ファン回転数との差分に基づき、第２のクラッチ制御信号を出力するフィードバック制御部と、
前記第１のクラッチ制御信号と前記第２のクラッチ制御信号とを加算して、第３のクラッチ制御信号を前記クラッチに対して出力する加算器と、を含むことを特徴とする作業機械のクラッチ制御装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記クラッチ特性曲線記憶部には、前記クラッチに供給される油が劣化した場合の前記目標ファン回転数と前記クラッチの制御信号との関係を規定した複数の油劣化時クラッチ特性曲線が、前記クラッチの油温と前記エンジンの回転数とに対応付けて予め記憶されており、
前記コントローラは、前記クラッチの油温と前記エンジンの回転数とに対応する前記クラッチ特性曲線と前記油劣化時クラッチ特性曲線とを比較して前記油の劣化を判定する油劣化判定部をさらに含むことを特徴とする作業機械のクラッチ制御装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記油劣化判定部による判定結果を報知する報知装置をさらに備えたことを特徴とする作業機械のクラッチ制御装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記コントローラは、前記実ファン回転数、前記クラッチの油温、前記エンジンの回転数、および前記第３のクラッチ制御信号を入力し、前記クラッチ特性曲線記憶部に記憶されている前記クラッチ特性曲線を修正するためのクラッチ特性曲線修正信号を出力するクラッチ特性曲線修正部をさらに含み、
前記クラッチ特性曲線記憶部は、前記クラッチ特性曲線修正信号に基づき、自身に記憶されている前記クラッチ特性曲線を修正することを特徴とする作業機械のクラッチ制御装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記コントローラは、前記クラッチ特性曲線修正部で生成された前記クラッチ特性曲線修正信号を記憶する修正信号記憶部をさらに含み、
前記クラッチ特性曲線修正部は、前記修正信号記憶部に記憶されている前記クラッチ特性曲線修正信号を、前記エンジンの停止時に出力することを特徴とする作業機械のクラッチ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械のクラッチ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、「滑り制御装置にクラッチ特性曲線メモリが設けられており、該メモリは位置目標信号を特性曲線の形でデータに依存して記憶しており、該データはクラッチにより目標位置で伝達される回転トルクを表すものであり、クラッチ特性曲線メモリは位置目標信号を、回転トルク検出装置により検出された機関の瞬時回転トルクの値に相応して出力し、滑り制御装置はクラッチ特性曲線メモリの位置目標信号を、該滑り制御装置の制御器により形成された制御信号成分に重畳する」構成が記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−２９６２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

湿式の摩擦クラッチは、摩擦プレート間を油（エンジンオイル）で潤滑させる構造である。そのため、湿式の摩擦クラッチでは、油の粘性によりクラッチが空転していても損失トルク、いわゆるドラグトルクが発生する。ドラグトルクは、油温度、入力回転数によって変化するため、クラッチ特性はクラッチの使用状況により変化する。したがって、エンジンによって駆動するファンを目標回転数へ近似させる際、クラッチ特性の変化を考慮しないと応答が遅くなってしまい、ファンを所望の回転数に制御することが困難であるという課題がある。この課題について、特許文献１では何ら言及されていない。

【0005】

本発明は、ファンを適切な回転数に制御できる作業機械のクラッチ制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、エンジンと、前記エンジンに接続される湿式のクラッチと、前記クラッチの出力軸と接続されるファンと、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記クラッチの油温を検出する油温度センサと、前記ファンの回転数を検出するファン回転数センサと、前記クラッチの動作を制御するコントローラと、を備えた作業機械のクラッチ制御装置であって、前記コントローラは、入力されるクラッチ接続要求に基づいて、前記ファンの目標ファン回転数を演算する目標ファン回転数演算部と、前記目標ファン回転数と前記クラッチの制御信号との関係を規定した複数のクラッチ特性曲線を前記クラッチの油温と前記エンジンの回転数とに対応付けて記憶するクラッチ特性曲線記憶部と、前記油温度センサおよび前記エンジン回転数センサから出力される検出信号に基づき、前記複数のクラッチ特性曲線の中から１つの前記クラッチ特性曲線を選択し、選択された前記クラッチ特性曲線を参照して前記目標ファン回転数に対応する第１のクラッチ制御信号を出力するクラッチ指令演算部と、前記目標ファン回転数と、前記ファン回転数センサから出力される前記ファンの実ファン回転数との差分に基づき、第２のクラッチ制御信号を出力するフィードバック制御部と、前記第１のクラッチ制御信号と前記第２のクラッチ制御信号とを加算して、第３のクラッチ制御信号を前記クラッチに対して出力する加算器と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ファンを適切な回転数に制御できる作業機械のクラッチ制御装置を提供できる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るクラッチ制御装置が適用される作業機械のエンジンルーム内の全体構成図である。

【図2】図１に示すクラッチの断面図である。

【図3】第１実施形態に係るクラッチ制御装置のコントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。

【図4】クラッチ特性曲線を示す図である。

【図5】クラッチ油温度毎のクラッチ特性曲線を示した図である。

【図6】エンジン回転数毎のクラッチ特性曲線を示した図である。

【図7】目標ファン回転数演算部による目標ファン回転数Ｎｆｔの演算方法を示す図である。

【図8】フィードバック制御部によるクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂの演算方法を示す図である。

【図9】クラッチ指令演算部によるクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃの演算方法を示す図である。

【図10】第２実施形態に係るクラッチ制御装置のコントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。

【図11】クラッチ特性曲線の修正前と修正後を示す図である。

【図12】現在のクラッチ特性曲線と油劣化時のクラッチ特性曲線との比較を示す図である。

【図13】エンジンオイルの劣化判定方法を説明するための図である。

【図14】エンジンオイルの劣化判定の範囲を説明するための図である。

【図15】コントローラによるクラッチ特性曲線の修正処理の手順を示すフローチャートである。

【図16】図１５に定義された修正処理の詳細手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る作業機械のクラッチ制御装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。

【0010】

「第１実施形態」
図１は本発明に係るクラッチ制御装置が適用される作業機械のエンジンルーム内の全体構成図である。本発明に係るクラッチ制御装置は、例えば油圧ショベル、ホイールローダ、ダンプトラック等の種々の作業機械に適用可能であるが、以下の実施形態では本発明を油圧ショベルに適用した例を説明する。

【0011】

図１に示すように、エンジンルーム１００には原動機としてのエンジン１１が配設されており、エンジン１１は駆動軸１１ａを介して様々な機器、例えば発電機１０が接続されている。また、エンジン１１にはエンジンコントローラ２５が搭載されており、このエンジンコントローラ２５がエンジン１１の状態監視、回転数指令に応じた燃料噴射量の調整などを行っている。また、エンジン１１は、エンジン１１の冷却水を冷却するラジエータ２１と配管２４を介して接続され、また、ターボによって圧縮された吸気ガスを冷却するインタークーラ２２と配管２３を介して接続されている。なお、エンジン１１の冷却水は、ポンプ（Ｐ）により配管２４内を循環している。

【0012】

ファン１２は、クラッチ１３を介してエンジン１１と接続されており、エンジン１１の駆動により回転して、ラジエータ２１およびインタークーラ２２に冷却風を供給する。クラッチ１３には油配管１４ａ、１４ｂを通じてエンジン１１からエンジンオイルが供給されている。油配管１４ａ、１４ｂには、クラッチ１３に供給するエンジンオイルの圧力を調整するための電磁ソレノイド駆動式の圧力制御弁（例えば、減圧弁）２７が設けられている。

【0013】

エンジンルーム１００の外にはコントローラ５０が配設され、エンジン１１の回転数指令を作成した後、エンジン１１のエンジンコントローラ２５へ送信したり、クラッチ１３の断接状態の制御をしたりしている。

【0014】

また、図１に示すように、ファン１２の回転数を計測するファン回転数センサ３１、エンジン１１の駆動軸１１ａの回転数を計測するエンジン回転数センサ３２、クラッチ１３からの戻り油の温度を計測する油温度センサ３３を備えている。ファン回転数センサ３１、エンジン回転数センサ３２、および油温度センサ３３はコントローラ５０と接続されている。

【0015】

次に、クラッチ１３の構造について説明する。図２は、図１に示すクラッチ１３の断面図である。図２に示すクラッチ１３は、ディスククラッチの一種である湿式多板型クラッチであり、入力軸８０と一体である摩擦プレート８３と、出力軸８１と一体である摩擦プレート８４とを接触させて摩擦力を発生させることで入力軸８０の回転を出力軸８１に伝達させている。ここで、多板型とは、一対の摩擦プレート８３、８４が入力軸側と出力軸側で交互に複数組み（図２では５組）配置されているクラッチのことを示す。また、湿式とは、一対の摩擦プレート８３、８４間にエンジンオイル（以下、「油」と略記する場合がある）が供給されているクラッチのことを示す。

【0016】

具体的には、クラッチ１３は、入力軸８０、出力軸８１、固定軸８２、入力軸側の摩擦プレート８３、出力軸側の摩擦プレート８４、これら摩擦プレート８３、８４を押圧するピストン８５、摩擦プレート８３、８４を引き離す方向に力を加える皿ばね８６、ピストン８５に力を印加するための油が供給されるピストン室８７、ピストン室８７の油圧を制御する圧力制御弁２７（図１参照）、その他図示しないシールリング、軸受、止め輪などで構成されている。

【0017】

固定軸８２はエンジン１１に図示しないボルトなどで固定され、入力軸８０は図示しないベルトなどで駆動される。固定軸８２にはピストン室８７と連通している油通路８２ａ、摩擦プレート８３、８４へ油を供給する油通路８２ｂ、油を排出するための油通路８２ｃが設けられている。また、出力軸８１にはボルトなどでファン１２が固定されている。

【0018】

エンジン１１のエンジンコントローラ２５は、エンジン１１の稼働状況、冷却水・吸気ガスの温度からクラッチ接続要求Ｓｃ−ｅ（図３参照）を作成し、コントローラ５０へ出力する。クラッチ接続要求Ｓｃ−ｅは例えばデューティ比（パルス信号のＨｉｇｈの時間割合を百分率で表したもの）の形で出力され、エンジン１１の稼働状況が悪くなったり、冷却水・吸気ガスの温度が高くなったりするほどデューティ比の値は大きくなる。

【0019】

クラッチ１３は、コントローラ５０から出力されたクラッチ制御信号Ｓｃ（図３参照）に従って動作する（詳細は後述する）。圧力制御弁２７にはクラッチ制御信号Ｓｃの値に応じた電圧が印加される。圧力制御弁２７は印加電圧の大きさに従い、弁を開く。圧力制御弁２７が開いている時には油通路８２ａと高圧側の油配管１４ａとが連通し、ピストン室８７の圧力が上昇する。圧力制御弁２７が閉じている時には油通路８２ａと低圧側の油配管１４ｂとが連通し、ピストン室８７の圧力が低下する。印加電圧が高いほど、ピストン室８７の圧力は高くなり、印加電圧が低いほどピストン室８７の圧力も低くなる。ピストン室８７の圧力が上昇するとピストン８５は一対の摩擦プレート８３、８４を押圧する。

【0020】

一対の摩擦プレート８３、８４は押圧され接触すると、摩擦力により入力軸８０の回転を出力軸８１へ伝達し、ファン１２を回転させる。逆に、ピストン室８７の圧力が低くなると、ピストン８５が一対の摩擦プレート８３、８４を押圧する力が低下する。ピストン８５の力が低下すると、一対の摩擦プレート８３、８４は皿ばね８６の押圧力により互いに離されるため、入力軸８０の回転を出力軸８１へ伝達しなくなり、ファン１２の回転が弱まる。このように、ピストン室８７内の圧力を変化させることにより、ファン１２の回転数を制御する。

【0021】

この時、クラッチ１３内には油が油通路８２ｂから供給され、摩擦プレート８３、８４間を潤滑する。そして、クラッチ１３内に供給された油は、油通路８２ｃから排出される。この油によって、一対の摩擦プレート８３、８４が接触していなくても一対の摩擦プレート８３、８４間の油を介して入力軸８０の回転を出力軸８１へ伝える力、すなわちドラグトルクが発生する。

【0022】

ドラグトルクの大きさは、油の粘性、摩擦プレート８３、８４間の隙間、エンジン１１の回転数に依存する。油の温度、エンジン回転数は使用状況により変化していくため、クラッチ特性は常に変化する。そこで、本実施形態では、変化するクラッチ特性に対応したクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃ（図３参照）の演算を行って、ファン１２の回転数が適切となるよう制御している。以下、本実施形態に係るクラッチ制御装置の具体的な制御について説明する。

【0023】

図３は第１実施形態に係るクラッチ制御装置のコントローラ５０の内部構成を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係るコントローラ５０は、例えば図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによる処理を実行するための各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（Hard Disc Drive）などの記憶装置と、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）と、を含むハードウェアを用いて構成されている。

【0024】

図３に示すように、コントローラ５０は、目標ファン回転数Ｎｆｔを演算する目標ファン回転数演算部６０と、クラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃ（第１のクラッチ制御信号）を生成するクラッチ指令演算部６２と、クラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂ（第２のクラッチ制御信号）を生成するフィードバック制御部６１と、クラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃとクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂとを加算してクラッチ制御信号Ｓｃ（第３のクラッチ制御信号）を出力する加算器６４と、を含む。また、クラッチ指令演算部６２は、複数のクラッチ特性曲線を記憶するクラッチ特性曲線記憶部６２ａを有している。

【0025】

コントローラ５０は、エンジン１１のエンジンコントローラ２５からクラッチ接続要求Ｓｃ−ｅを受け取り、目標ファン回転数演算部６０へ入力する。目標ファン回転数演算部６０はクラッチ接続要求Ｓｃ−ｅから目標ファン回転数Ｎｆｔを決定する。目標ファン回転数演算部６０にて決定された目標ファン回転数Ｎｆｔは、フィードバック制御部６１およびクラッチ指令演算部６２に入力される。

【0026】

フィードバック制御部６１にはファン回転数センサ３１で検出した実ファン回転数Ｎｆも入力され、フィードバック制御部６１は、実ファン回転数Ｎｆと目標ファン回転数Ｎｆｔの差分に応じたクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂを出力する。

【0027】

クラッチ指令演算部６２には、目標ファン回転数Ｎｆｔのほか、油温度センサ３３で検出したクラッチ油温度Ｔｏとエンジン回転数センサ３２で検出したエンジン回転数Ｎｅも入力される。クラッチ指令演算部６２は、入力されたクラッチ油温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅに基づいて、クラッチ特性曲線記憶部６２ａに記憶されている複数のクラッチ特性曲線の中から適切なクラッチ特性曲線を選択する。そして、クラッチ指令演算部６２は、選択されたクラッチ特性曲線を参照して、入力された目標ファン回転数Ｎｆｔに対するクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃを出力する。

【0028】

加算器６４は、入力されたクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂおよびクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃを加算して、クラッチ制御信号Ｓｃをクラッチ１３に出力する。このクラッチ制御信号Ｓｃに従ってクラッチ１３が動作することで、ファン１２のファン回転数が適切に制御される。

【0029】

次に、クラッチ特性曲線について図４を参照して説明する。図４はクラッチ特性曲線を示す図である。クラッチ特性曲線は、目標ファン回転数Ｎｆｔとクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃの関係を表したもので、図４に示すように、目標ファン回転数Ｎｆｔが決まるとクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃが一意的に決まる曲線である。クラッチ特性曲線は、一定回転数で駆動するエンジン１１に接続したクラッチ１３へ接続信号を入力し、クラッチ１３の出力軸８１の回転数を測定することで実験的に作成することができる。

【0030】

次に、クラッチ油温度Ｔｏの変化によるクラッチ特性への影響について図５を参照して説明する。図５はクラッチ油温度毎のクラッチ特性曲線を示した図である。図５に示すように、クラッチ１３はクラッチ油温度Ｔｏによって特性が変化し、クラッチ特性曲線Ｌ１を基準とした場合、クラッチ油温度Ｔｏが高くなるとクラッチ特性曲線Ｌ２のようにクラッチ特性曲線はクラッチ特性曲線Ｌ１より左上へ、正確には原点（０，０）から点Ｐ（Ｎｆｔｍａｘ，１００）を結んだ直線へ近づく。一方、クラッチ油温度Ｔｏが低くなると、クラッチ特性曲線Ｌ３のように右下に凸の形となる。

【0031】

油は温度が高くなると粘性が小さく、温度が低くなると粘性が大きくなるため、一般に温度が高くなるとドラグトルクは小さく、温度が低くなるとドラグトルクは大きくなる。ドラグトルクが小さい時の回転の伝達は摩擦プレート８３、８４の摩擦力が支配的となり、クラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃに比例してファン回転数は変化する。また、ドラグトルクが大きいときには、摩擦プレート８３、８４の摩擦力に加えてドラグトルクにより回転の伝達が大きくなるため、クラッチの接触が小さい場合でもファン回転数は大きくなる。

【0032】

次に、エンジン回転数Ｎｅの変化によるクラッチ特性への影響について図６を参照して説明する。図６はエンジン回転数毎のクラッチ特性曲線を示した図である。クラッチ１３のドラグトルクはクラッチ１３の入力軸８０と出力軸８１の回転数差が大きいほど大きくなる。また、クラッチ１３の入力軸８０の回転数が出力軸８１の最大回転数となるため、クラッチ特性曲線Ｌ１を基準とした場合にエンジン回転数Ｎｅが低いほど、クラッチ特性曲線Ｌ２のようにクラッチ特性曲線は最大値がクラッチ特性曲線Ｌ１より左側へ、曲線が原点（０，０）と点Ｐ２（Ｎｆｔ２，１００）を繋いだ直線に近くなる。一方、エンジン回転数Ｎｅが高くなると、クラッチ特性曲線Ｌ３のようにクラッチ特性曲線は最大値がクラッチ特性曲線Ｌ１より右側へ、曲線が原点（０，０）と点Ｐ３（Ｎｆｔｍａｘ，１００）を繋いだ直線から乖離して右下方向に凸の形となる。

【0033】

このように、クラッチ油温度Ｔｏの変化とエンジン回転数Ｎｅの変化によってクラッチ特性曲線は多様な変化をするため、本実施形態では、複数のクラッチ特性曲線がクラッチ特性曲線記憶部６２ａに記憶されている。

【0034】

次に、各演算部の演算方法について説明する。まず、目標ファン回転数演算部６０の演算方法について、図７を用いて説明する。図７は目標ファン回転数演算部６０による目標ファン回転数Ｎｆｔの演算方法を示す図である。図７に示すように、目標ファン回転数演算部６０は、横軸がクラッチ接続要求Ｓｃ−ｅ、縦軸が目標ファン回転数Ｎｆｔとなるようなルックアップテーブル７０を有している。クラッチ接続要求Ｓｃ−ｅが入力されると、ルックアップテーブル７０により目標ファン回転数Ｎｆｔが決定され出力される。ルックアップテーブル７０はラジエータ２１およびインタークーラ２２の冷却能力を考慮して、クラッチ接続要求Ｓｃ−ｅに対して必要なファン回転数となるように目標ファン回転数Ｎｆｔを設定している。

【0035】

次に、フィードバック制御部６１の演算方法について、図８を用いて説明する。図８はフィードバック制御部６１によるクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂの演算方法を示す図である。図８に示すように、フィードバック制御部６１は、ゲイン７１、加算器７２、比例ゲイン７３、積分ゲイン７４、微分ゲイン７５、積分器７６、微分器７７、および加算器７８を有している。フィードバック制御部６１は、実ファン回転数Ｎｆと目標ファン回転数Ｎｆｔが入力されると、実ファン回転数Ｎｆをゲイン７１により−１倍し、加算器７２により目標ファン回転数Ｎｆｔとの差分ΔＮｆを算出する。

【0036】

差分ΔＮｆは３つの信号に分岐し、第１の信号は比例ゲイン７３が乗算され、第２の信号は積分ゲイン７４が乗算された後、積分器７６により積分され、第３の信号は微分ゲイン７５が乗算された後、微分器７７により微分され、これら３つの信号は加算器７８により加算され、クラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂとして出力される。

【0037】

なお、比例ゲイン７３、微分ゲイン７５の値を０とすることで、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御として用いることもできる。比例ゲイン７３、積分ゲイン７４、微分ゲイン７５の値は、実験により発散、振動しない値を求めて設定している。

【0038】

次に、クラッチ指令演算部６２の演算方法について、図９を用いて説明する。図９はクラッチ指令演算部６２によるクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃの演算方法を示す図である。図９に示すように、クラッチ特性曲線記憶部６２ａにはクラッチ特性曲線ＬＵＴ１乃至ＬＵＴｎが保存されている。ｎの値は、使用するエンジン回転数Ｎｅの範囲、クラッチ油温度Ｔｏの範囲、およびクラッチ特性曲線を作成する間隔により適切な個数が決まる。クラッチ特性曲線を作成する間隔は、最低でもエンジン回転数２００ｒｐｍ毎、クラッチ油温度１０℃毎が好ましい。

【0039】

クラッチ指令演算部６２は、クラッチ油温度Ｔｏ、エンジン回転数Ｎｅが入力されると、クラッチ特性曲線記憶部６２ａに記憶されているクラッチ特性曲線ＬＵＴ１乃至ＬＵＴｎの中から、入力されたクラッチ油温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとに対応する１つのクラッチ特性曲線７９を選択する。クラッチ指令演算部６２は、選択されたクラッチ特性曲線７９に目標ファン回転数Ｎｆｔを入力して、その目標ファン回転数Ｎｆｔに対するクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃを出力する。

【0040】

こうして演算されたクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃとクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂとは、上述したように加算器６４により加算され、コントローラ５０からクラッチ制御信号Ｓｃとしてクラッチ１３に出力される。そして、このクラッチ制御信号Ｓｃにより、圧力制御弁２７の動作が制御される。そのため、ピストン室８７の圧力が所望の値となり、ドラグトルクを考慮した適切なクラッチ１３の出力軸８１の回転数となる。

【0041】

このように本実施形態では、現状のクラッチ状態を考慮したクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃと、クラッチ１３の摩耗や油の劣化によって生ずるファン回転数の目標値と現在値との乖離を考慮したクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂとから生成されるクラッチ制御信号Ｓｃによってクラッチ１３の動作を制御するため、素早く（応答性が高く）、正確なファン回転数を得ることができ、余剰なファン動力を低減し、燃料消費量を少なくすることができる。

【0042】

「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態に係るクラッチ制御装置について説明する。図１０は第２実施形態に係るクラッチ制御装置のコントローラ５０の内部構成を示す機能ブロック図である。図１０に示すように、第２実施形態では、コントローラ５０がエンジンオイルの劣化を判定する油劣化判定部６２ｂと、クラッチ特性曲線を修正するクラッチ特性曲線修正部６３とをさらに含む構成とした点に主な特徴がある。そこで、以下ではこれらの特徴部分を中心に説明し、第１実施形態と同一構成についての説明は省略する。

【0043】

図１０に示すように、クラッチ特性曲線修正部６３は、実ファン回転数Ｎｆ、クラッチ油温度Ｔｏ、エンジン回転数Ｎｅ、およびクラッチ制御信号Ｓｃを受け取り、クラッチ特性曲線修正信号Ｓｍを演算により生成する。クラッチ特性曲線修正信号Ｓｍはクラッチ特性曲線記憶部６２ａに入力され、クラッチ特性曲線記憶部６２ａが、クラッチ特性曲線記憶部６２ａに記憶されているクラッチ特性曲線を修正する。なお、クラッチ特性曲線の修正頻度は、例えば１回／日程度が好ましい。修正頻度を高くすると、フィードバック制御による回転数差分の補完と干渉し、ハンチングが発生し、ファン回転数を制御することが困難になるからである。

【0044】

クラッチ特性曲線修正部６３は、クラッチ特性曲線修正信号Ｓｍを記憶する修正信号記憶部６３ａを有している。エンジン１１の駆動中に演算されたクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍは、一旦、修正信号記憶部６３ａに記憶される。そして、エンジン１１の停止処理において、クラッチ特性曲線記憶部６２ａにクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍが送信され、クラッチ特性曲線が修正される。つまり、油圧ショベルが運転を停止する毎にクラッチ特性曲線が修正される。

【0045】

クラッチ特性曲線の修正方法について図１１を用いて説明する。図１１は、クラッチ特性曲線の修正前と修正後を示す図である。図１１に示すように、クラッチ特性曲線修正信号Ｓｍは、修正クラッチ特性曲線番号ＬＵＴｍ、修正目標回転数Ｎｆｍ、および修正クラッチ制御信号Ｓｃｍから構成されている。クラッチ特性曲線記憶部６２ａは、クラッチ特性曲線修正部６３からクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍを受け取ると、修正クラッチ特性曲線番号ＬＵＴｍのクラッチ特性曲線を呼び出し、修正目標回転数Ｎｆｍのときのクラッチ制御信号を修正クラッチ制御信号Ｓｃｍに置き換える。この修正を、受信したクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍ毎に行い、修正されたクラッチ特性曲線がクラッチ特性曲線記憶部６２ａに新たに記憶される（更新される）。こうして、油圧ショベルの運転開始時に、常に最新のクラッチ特性曲線に基づいてクラッチ１３の動作を制御できる。よって、ファン１２の回転数も常に最適な状態に保つことができる。

【0046】

また、第２実施形態では、クラッチ指令演算部６２が、油の劣化を判定する油劣化判定部６２ｂを有している。さらに、クラッチ特性曲線記憶部６２ａには、油の劣化を判定するために、例えば図１２に示すような油劣化時のクラッチ特性曲線が、クラッチ油温度Ｔｏとエンジン回転数Ｎｅとに対応付けて複数記憶されている。図１２は、現在のクラッチ特性曲線と油劣化時のクラッチ特性曲線との比較を示す図である。

【0047】

油劣化判定部６２ｂは、現在のクラッチ特性曲線を油劣化時のクラッチ特性曲線と比較し、両者が近似していれば、油（エンジンオイル）の交換を促すように警告発信機（報知装置）６４に警告を発信する（図１０参照）。なお、油劣化時のクラッチ特性曲線は、油交換の目安となる使用時間、例えば、２０００時間使用した油でのクラッチ特性を測定して油劣化時のクラッチ特性曲線として記憶しておけば良い。

【0048】

エンジンオイルの劣化判定方法について説明する。図１３はエンジンオイルの劣化判定方法を説明するための図、図１４はエンジンオイルの劣化判定の範囲を説明するための図である。図１３に示すように、油劣化判定部６２ｂは、判定を行う対象の現在のクラッチ特性曲線と油が劣化した際のクラッチ特性曲線を目標ファン回転数全体で差分を取り、その差分の値の平均値（ｍｅａｎ）と劣化判定用の閾値ΔＳｃ-ｔｈを比較し、平均値が閾値ΔＳｃ-ｔｈ以下であれば油が劣化していると判定する。

【0049】

そして、油の劣化判定の範囲については、エンジン回転数が最高回転数のみの比較でも良いし、他にも図１４に示すように、エンジン回転数がハイアイドルから最高回転数までの範囲で現在のクラッチ特性曲線と油が劣化した際のクラッチ特性曲線との差分を取り、その差分すべてで平均値を算出して、劣化判定用の閾値ΔＳｃ-ｔｈと比較する方法でもよい。

【0050】

次に、コントローラ５０によるクラッチ特性曲線の修正処理の手順について、図１５および図１６を用いて説明する。図１５は、コントローラ５０によるクラッチ特性曲線の修正処理の手順を示すフローチャート、図１６は図１５に定義された修正処理の詳細手順を示すフローチャートである。

【0051】

エンジン１１が駆動した時点、すなわち油圧ショベルの運転が開始された時点から制御が始まり（ステップＳ１）、エンジン１１のエンジンコントローラ２５から、クラッチ接続要求Ｓｃ−ｅ、実ファン回転数Ｎｆ、クラッチ油温度Ｔｏ、エンジン回転数Ｎｅがコントローラ５０に入力される（ステップＳ２）。目標ファン回転数演算部６０は、ステップＳ２で入力されたクラッチ接続要求Ｓｃ−ｅから目標ファン回転数Ｎｆｔを演算する（ステップＳ３）。フィードバック制御部６１は、ステップＳ３で演算された目標ファン回転数Ｎｆｔ、ステップＳ２で入力された実ファン回転数Ｎｆからクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂを演算する（ステップＳ４）。

【0052】

クラッチ指令演算部６２は、クラッチ特性曲線記憶部６２ａに保存されている複数のクラッチ特性曲線の中からステップＳ２で入力されたクラッチ油温度Ｔｏ、エンジン回転数Ｎｅに対応する、現状に最適なクラッチ特性曲線を選択する（ステップＳ５）。そして、クラッチ指令演算部６２は、ステップＳ５で選択されたクラッチ特性曲線、ステップＳ３で演算された目標ファン回転数Ｎｆｔからクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃを演算する（ステップＳ６）。

【0053】

加算器６４は、ステップＳ４で演算されたクラッチ制御信号Ｓｃ−ｆｂとステップＳ６で演算されたクラッチ制御信号Ｓｃ−ｃｃを加算して、クラッチ制御信号Ｓｃを求める（ステップＳ７）。コントローラ５０は、ステップＳ７で演算されたクラッチ制御信号Ｓｃをクラッチ１３へ出力する（ステップＳ８）。

【0054】

クラッチ特性曲線修正部６３は、ステップＳ８で演算されたクラッチ制御信号Ｓｃ、ステップＳ２で入力された実ファン回転数Ｎｆ、クラッチ油温度Ｔｏ、エンジン回転数Ｎｅからクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍを作成する（ステップ９）。クラッチ特性曲線修正部６３は、ステップＳ９で作成されたクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍを、エンジン１１の駆動中、修正信号記憶部６３ａに記憶する（ステップＳ１０）。

【0055】

次いで、コントローラ５０は、現在エンジン１１が停止シーケンスに入っているか判定する（ステップＳ１１）。入っている場合、ステップＳ１２に進む。入っていない場合、ステップＳ２に戻る。

【0056】

ステップＳ１２に進むと、修正信号記憶部６３ａに記憶されているクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍがクラッチ特性曲線記憶部６２ａに出力される。そして、このクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍに基づいて、クラッチ特性曲線の修正処理が実行される。このステップＳ１２の処理の詳細について、図１６を参照して説明する。修正処理が開始されると（ステップＳ１２−１）、クラッチ特性曲線記憶部６２ａは、集積したクラッチ特性曲線修正信号Ｓｍからクラッチ特性の近似曲線を作成し（ステップＳ１２−２）、作成した近似曲線からＬＵＴのテーブル値を作成する（ステップＳ１２−３）。

【0057】

次いで、クラッチ特性曲線記憶部６２ａは、ＬＵＴのテーブル値に対応するクラッチ特性曲線に上書きし（ステップＳ１２−４）、上書きしたクラッチ特性曲線を保存する（ステップＳ１２−５）。ステップＳ１２−６において、上書きしていないクラッチ特性曲線があればステップＳ１２−４に戻り、なければ修正処理は終了する（ステップＳ１２−７）。そして、図１５に戻り、コントローラ５０はエンジン１１の停止処理を行って（ステップＳ１３）、処理を終了する（ステップＳ１４）。

【0058】

このように、第２実施形態によれば、クラッチ特性曲線修正部６３によりクラッチ特性曲線の補正を行うことができるため、現在のクラッチの状態を考慮して、より正確にファン１２の回転数を制御できる。また、油劣化判定部６２ｂによりエンジンオイルの劣化を判定し、警告発信機６５によりユーザにエンジンオイルの交換を促すことで、適切なタイミングでエンジンオイル交換をすることができるため、エンジンの寿命低下、故障を防止し、エンジンの修理・交換頻度を低減できる。

【0059】

なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。例えば、第２実施形態では油劣化判定部６２ｂによりエンジンオイルの劣化を判定して警告を出す構成としたが、特にエンジンオイルの交換を報知する必要がなければ、コントローラ５０から油劣化判定部６２ｂの構成を外すことも可能である。

【符号の説明】

【0060】

１１ エンジン
１２ ファン
１３ クラッチ
３１ ファン回転数センサ
３２ エンジン回転数センサ
３３ 油温度センサ
５０ コントローラ
６０ 目標ファン回転数演算部
６１ フィードバック制御部
６２ クラッチ指令演算部
６２ａ クラッチ特性曲線記憶部
６２ｂ 油劣化判定部
６３ クラッチ特性曲線修正部
６３ａ 修正信号記憶部
６４ 加算器
６５ 警告発信機（報知装置）
８０ クラッチの入力軸
８１ クラッチの出力軸
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｆ 実ファン回転数
Ｎｆｔ 目標ファン回転数
Ｔｏ クラッチ油温度
Ｓｃ クラッチ制御信号（第３のクラッチ制御信号）
Ｓｃ−ｃｃ クラッチ制御信号（第１のクラッチ制御信号）
Ｓｃ−ｆｄ クラッチ制御信号（第２のクラッチ制御信号）
Ｓｃ−ｅ クラッチ接続要求
Ｓｍ クラッチ特性曲線修正信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】