JP2002356161A - ディーゼル機関車の逆走防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車輪が逆走方向へ回転した場合には直ちにこれ
を検知して制動する逆走防止装置を提供する。 【解決手段】ディーゼル機関車はフロントクラッチ１を
備えたトルクコンバータ１０をディーゼルエンジン７０
とトランスミッション２０の間に設ける。そして、トラ
ンスミッション２０の第２中間軸２４に回転角検知器２
７を設け、制御装置５０で回転角検知器２７の信号を演
算処理して第２中間軸２４の回転方向を判定し、設定さ
れている進行方向と逆方向であるときは制動装置を作動
させるようにした。この逆走防止装置を設けることによ
り、自動車に使用されているのと同様な簡素で安価なト
ルクコンバータを搭載することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関車
の惰行運転時における逆走を防止する装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば、製鉄所構内で使用されるディー
ゼル機関車は、案内羽根軸に固定用ブレーキと反転用ブ
レーキを備えたトルクコンバータをディーゼルエンジン
とトランスミッションの間に設けたものが使用されてい
る。

【０００３】このトルクコンバータは、図６に示すよう
に、エンジン出力軸３１に連結され常時回転されるポン
プ羽根３２と、第１タービン羽根３３および第２タービ
ン羽根３４と案内羽根３５とで構成され、タービン軸３
６に外嵌して案内羽根軸３７が設けられている。そし
て、タービン軸３６の前端部はエンジン軸３１とは直結
クラッチ３９によって接続可能となっており、後端部は
出力軸４６に連結されたフリーホイール軸４４にスプラ
インで連結されている。

【０００４】案内羽根軸３７には固定用ブレーキ４０と
反転用ブレーキ４１が設けられており、これを作用させ
ることによりタービン軸をストールやカップリング状態
にすることができる。反転用ブレーキ４１のブレーキ胴
には遊星歯車機構４２が組み込まれており、サンギア４
２ａは案内羽根軸３７に固設され、キャリア４２ｃはブ
レーキ胴に連結され、リングギア４２ｄはフリーホイー
ル軸４４に連結されている。

【０００５】反転用ブレーキは発進時には自動的に作用
するように構成されており、案内羽根３２の吸収トルク
は案内羽根軸３７から遊星歯車機構４２によってトルク
を倍加してフリーホイール軸４４に追加される。そし
て、ある程度の速度になると反転用ブレーキ４１が解除
されて、固定用ブレーキ４０が作用する。これにより案
内羽根３５は固定する。なお、このとき遊星歯車機構４
２のサンギア４２ａは停止するので、遊星ギア４２ｂは
リングギア４２ｄと同方向に回動する。

【０００６】さらに車速が増加すると直結クラッチ３９
が作動し、エンジンの動力はトルクコンバータを介さず
に直結状態に切り替えられる。なお、固定用ブレーキ４
０と反転用ブレーキ４１を同時に作用させると、案内羽
根軸３７と遊星ギア４２ｂの軸が固定されるので、ター
ビン軸３６が強制的にストールする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のトルクコンバー
タは、発進時に大きなトルクを発生させることができる
が、固定用ブレーキと反転用ブレーキを備えているの
で、部品点数が多く大型となり高価であるばかりでな
く、搭載スペースも多く必要としている。

【０００８】このため、自動車に搭載されているよう
な、小型軽量で安価なトルクコンバータに置き換えたい
という要望がある。ところで、ディーゼル機関車では、
貨車を連結するために惰行運転で接近し、連結後は逆走
するといった往復走行を頻繁に繰り返すが、上記のトル
クコンバータはノッチ０のときは反転用ブレーキが作用
しており、逆転方向にはブレーキがかかった状態となっ
ているので、逆走することはない。

【０００９】しかしながら、通常自動車に搭載されてい
るトルクコンバータは固定用ブレーキおよび反転用ブレ
ーキがなく、エンジンとはフロントクラッチを介して接
続するようになっているので、このフロントクラッチが
切り離されている惰行運転時は、トルクコンバータ以降
はフリーの状態となり、正転方向にも逆転方向にも回転
してしまうことになる。

【００１０】ディーゼル機関車を逆進させる場合には、
完全に停止させた後に逆転クラッチの切り換え操作を行
うのが原則である。しかし、停止後に逆転操作をしても
車両の質量が大きく複数両連結されているところから慣
性力や傾斜路にしたがって移動し、これが操作した進行
方向とは逆方向である状態が発生し易い。

【００１１】この状態はトルクコンバータを損傷させ易
く、また、貨車を軌条端末付近で駐車させるときは、か
なりの余裕をみなければならないといった問題が生じ
る。そこで、本発明はディーゼル機関車に固定用ブレー
キおよび反転用ブレーキを備えない簡素なトルクコンバ
ータを搭載できるようにするため、車輪が逆走方向へ回
転した場合には直ちにこれを検知して制動させる逆走防
止装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の手段を採った。即ち、フロントクラ
ッチを備えたトルクコンバータをディーゼルエンジンと
トランスミッションの間に設けたディーゼル機関車にお
いて、トランスミッションの中間軸に回転角検出器を設
け、該回転角検出器の信号を取り込んで回転角の移動量
を演算して該中間軸の回転方向を判定し、これが設定さ
れている進行方向と逆方向である場合は制動装置を作動
させる制御装置を設けたことを特徴としている。

【００１３】この発明のディーゼル機関車に搭載される
トルクコンバータは固定用ブレーキおよび反転用ブレー
キが付設された特別なものではなく、一般の自動車に搭
載されているものと同様である。この種のトルクコンバ
ータには、通常フロントクラッチが設けられており、惰
行運転時には切り離される。

【００１４】ディーゼル機関車を逆走させる場合は当然
ながら車を完全に停止させ、しかる後に、逆転器を操作
するのが原則であるが、貨車が連結されているとディー
ゼル機関車の進行方向とは逆の方向に流される状態が起
こり、トルクコンバータのフロントクラッチから後方の
動力伝達軸は設定された進行方向に対し、逆回転するこ
とが起こる。また、傾斜地での連結作業においても同様
のことが起こる。

【００１５】本発明は、トランスミッションの逆転クラ
ッチより後方に位置する動力伝達の中間軸に回転方向を
検知するための回転角検出器（アブソコーダ）を設け、
指定されている進行方向と逆の回転方向であると判定し
たときは主ブレーキを作動させて停止させ逆走を防止し
たものである。

【００１６】なお、中間軸は車軸と同方向に回転する軸
（例えば出力軸）であればよく、特に限定するものでは
ない。回転角検出器は１回転型または多回転型のいずれ
でもよい。また、１回転の分解能は付設する中間軸の最
高回転数の４倍以上のものを選定するのが望ましい。

【００１７】制御装置では単位時間（処理サイクルタイ
ム）毎に回転角検出器の値を読み取り、前回読み取り値
を減じて移動量を求め回転方向を判定する。なお、移動
量が一定値以下である場合は、ギアのバックラッシュな
どを考慮し、前回の回転方向のままとするのがよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の全体構成の概
略を示すブロック図で、ディーゼルエンジン７０の動力
は、フロントクラッチ１を備えたトルクコンバータ１０
を介してトランスミッション２０に伝達されている。

【００１９】トランスミッション２０の中間軸には回転
角検出器２７が設けられており、制御装置５０でサイク
ルタイム毎に該中間軸の回転角を読み込み、移動量を演
算して回転方向を判定し、現在設定されている正転また
は逆転の操作信号と比較して中間軸が逆方向の回転であ
るときはブレーキ作動装置６０へブレーキ作動の指令を
送るようにしている。

【００２０】図２は、トルクコンバータ１０およびトラ
ンスミッション２０の内容を示すもので、エンジンから
の動力は駆動リング２に伝達され、駆動リング２の内歯
スプラインに結合されているスパイダ３に伝達される。
そして、スパイダ３の内歯スプラインに結合されている
シンタープレート４とクラッチハブ６の外歯スプライン
に結合されているスチールプレート５がクラッチピスト
ン７の作動によって密着しコンバータ入力軸８へ動力が
伝達される。

【００２１】トルクコンバータ２０はインペラホイール
１２、ステータホイール１３およびタービンホイール１
１を備え、タービンホイール１１の回転をコンバータ出
力軸１４へ伝達している。トランスミッション２０は、
上から逆転クラッチ軸２２、正転クラッチ軸２１、第１
中間軸２３、第２中間軸２４、第３中間軸２５および出
力軸２６の各軸を備え、正転クラッチ軸２１はコンバー
タ出力軸１４に連結され、第２中間軸２４には回転角検
出器２７が設けられている。

【００２２】そして、正転１速のときは、正転クラッチ
軸２１の正転１速クラッチＣ１が嵌入（電磁弁による）
し、正転クラッチ軸２１の歯車Ｇ３から歯車Ｇ５，Ｇ
６，Ｇ７，Ｇ８，Ｇ９へ伝達され出力軸２６へ伝達され
る。また、正転２速のときは正転２速クラッチＣ２が嵌
入し、歯車Ｇ２から歯車Ｇ４，歯車Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，
Ｇ８，Ｇ９へ伝達され出力軸２６へ伝達される。

【００２３】一方、逆転１速のときは、逆転クラッチ軸
２２の逆転１速クラッチＣ３が嵌入し、正転クラッチ軸
２１の歯車Ｇ１から逆転クラッチ軸２２の歯車Ｇ１１へ
伝達され、歯車Ｇ３１から歯車Ｇ５へ伝達される。ま
た、逆転２速のときは、逆転クラッチ軸２２の逆転２速
クラッチＣ４が嵌入し、歯車Ｇ２１から歯車Ｇ４へ伝達
される。なお、歯車Ｇ５から出力軸２６への伝達経路は
上記と同じである。

【００２４】回転角検出器２７は１回転すると０に復帰
する１回転型のもので、１回転当たりの分解能は４０９
６のものを使用している。制御装置５０では一定時間
（サイクルタイム）毎に読み込んだ回転角を演算処理す
る。回転角検出器２７は正回転のときは右上がり、逆回
転のときは右下がりになる特性を備えているので、現地
点の読取値と前回の読取値の差が正であれば正回転、負
であるときは逆回転と判断できる。なお、図４に示すよ
うに、前回の読取値Ｐ１と現地点の読取値Ｐ２が０に復
帰する近傍では回転方向の判断は逆になる。

【００２５】以上のことを踏まえて回転方向の判断フロ
ーを図３に基づいて説明する。まず、ステップ１００で
回転角Ｐ１を検出し、ステップ１１０で回転角Ｐ２を検
出する。そして、ステップ１２０で移動量すなわち回転
角の差（Ｐ２−Ｐ１）を算出し、その絶対値を２０４８
（分解能の半分）と比較する。回転角の差（Ｐ２−Ｐ
１）の絶対値が２０４８より小さい場合はＰ１，Ｐ２が
ともに１回転の測定範囲であるＰｎの線上に位置するの
で、ステップ１３０で正負の符号にしたがって回転方向
を判断する。

【００２６】次に、回転角の差（Ｐ２−Ｐ１）の絶対値
が２０４８より大きい場合はＰ１とＰ２が図４に示すよ
うに０を挟んだ位置であるので、ステップ１４０で正負
の符号を逆にして回転方向を判断する。そして、判定さ
れた回転方向が現在嵌入している正転側のクラッチＣ
１、Ｃ２または逆転側のクラッチＣ３，Ｃ４と同方向で
あるか否かを判断し、異なる場合はブレーキ作動装置６
０へ指令を送り主ブレーキを作動させて車両を停止させ
る。 回転方向の判定が終了したら、Ｐ２の値はＰ１へ
セットされ、次に読み込む値をＰ２とする。

【００２７】なお、上記実施の形態では回転角検出器の
分解能を４０９６としたが、これに限るものではなく、
回転角検出器２７を設ける中間軸の最大回転数に基づい
て適宜定めればよい。また、分解能は中間軸の最大回転
数の４倍以上とするのが望ましい。

【００２８】さらに、回転角検出器は１回転型のもので
説明したが、多回転型のものも当然使用することができ
る。この場合は図５に示すように、１回転目に２回転目
の数値を積算して読み取ればよい。なお、この場合で
も、読取値Ｐ１，Ｐ２が復帰点（０）を跨ぐ場合は１回
転型と同様の判定を行うことになる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のディーゼル
機関車の逆走防止装置は、トランスミッションの中間軸
に回転角検出器を設け、該回転角検出器の信号を取り込
んで回転角の移動量を演算して該中間軸の回転方向を判
定し、これが設定されている進行方向と逆方向である場
合は制動装置を作動させる制御装置を設けたので、固定
用ブレーキおよび反転用ブレーキを備えてないトルクコ
ンバータを搭載しても、貨車との連結時における逆走を
簡便に防止できる。したがって、連結作業が安全にでき
るとともに簡素でコンパクトな自動車に使用されている
トルクコンバータを搭載できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼル動車の逆走防止装置の概略
を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるトルクコンバータ
およびトランスミッションの構成を示す説明図である。

【図３】同 回転方向を判定するフローチャートであ
る。

【図４】同 回転角検出器の検出の説明図である。

【図５】同 多回転型の回転角検出器の場合の検出の説
明図である。

【図６】従来ディーゼル機関車に搭載されているトルク
コンバータの説明図である。

【符号の説明】

１…フロントクラッチ ２…駆動リング ３…スパイダ ４…シンタープレート ５…スチールプレート ６…クラッチハブ ７…クラッチピストン ８…コンバータ入力軸 １０…トルクコンバータ １１…タービンホイール １２…インペラホイール １３…ステータホイール １４…コンバータ出力軸 ２０…トランスミッション ２１…正転クラッチ軸 ２２…逆転クラッチ軸 ２３…第１中間軸 ２４…第２中間軸 ２５…第３中間軸 ２６…出力軸 ２７…回転角検出器 ３１…エンジン連結軸 ３２…ポンプ羽根 ３３…第１タービン羽根 ３４…第２タービン羽根 ３５…案内羽根 ３６…タービン軸 ３７…案内羽根軸 ４０…固定用ブレーキ ４１…反転用ブレーキ ４２…遊星歯車機構 ４２ａ…サンギア ４２ｂ…遊星ギア ４２ｃ…キャリア ４２ｄ…リングギア ４４…フリーホイール軸 ４５…フリーホイール ４６…コンバータ出力軸 ５０…制御装置 ６０…ブレーキ作動装置 ７０…ディーゼルエンジン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フロントクラッチを備えたトルクコンバー
   タをディーゼルエンジンとトランスミッションの間に設
   けたディーゼル機関車において、トランスミッションの
   中間軸に回転角検出器を設け、該回転角検出器の信号を
   取り込んで回転角の移動量を演算して該中間軸の回転方
   向を判定し、これが設定されている進行方向と逆方向で
   ある場合は制動装置を作動させる制御装置を設けたこと
   を特徴とするディーゼル機関車の逆走防止装置。