JP2006205777A - Traveling working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホイールローダなどの走行作業機械に関し、特に、走行体と作業機とを備え走行と作業を同時に行うことがある走行作業機械に関する。 The present invention relates to a traveling work machine such as a wheel loader, and more particularly to a traveling work machine that includes a traveling body and a work machine and that may perform traveling and work simultaneously.
ホイールローダ、油圧ショベルなどの建設機械は、エンジンを駆動源としてブーム、バケットなどの作業機、車輪、履帯などの走行体が作動される構成が従来、一般的である。 2. Description of the Related Art Conventionally, construction machines such as a wheel loader and a hydraulic excavator generally have a configuration in which a working machine such as a boom and a bucket, and a traveling body such as a wheel and a crawler are operated using an engine as a drive source.
しかし、近年の環境汚染や石油資源枯渇への対応のために、駆動源としてエンジンと電動モータを併用したり、エンジンを電動モータに置き換えた車両が、一般自動車の分野のみならず建設機械などの走行作業機械の分野においても開発されつつある。 However, in order to cope with environmental pollution and oil resource depletion in recent years, vehicles that use an engine and an electric motor together as a drive source or replace the engine with an electric motor are not only used in the field of general automobiles but also in construction machinery. It is also being developed in the field of traveling work machines.
後掲する特許文献１には、油圧ショベルのブーム、アーム、バケット、走行体、上部旋回体といった各駆動軸毎に、電動モータを取り付け、個別の電動モータによって、これらブーム、アーム、バケット、走行体、上部旋回体の各駆動軸を作動させるという発明が記載されている。
上述したように、電動モータを各作業機毎に、走行体の各駆動軸毎に個別に設け、個別に作動させる構成とした場合には、駆動軸の要求馬力以上に馬力を出力し得る容量の電動モータを各駆動軸毎に用意しなければならない。このため、個別の電動モータの容量の総和（馬力の総和）が、１つのエンジンで各駆動軸を駆動する従来構成の場合のエンジン馬力と比較して大きなものにならざるを得ない。これにより電動モータが大型化し、装置コストが増大するとともに、エネルギー効率が低下するという問題が招来する。 As described above, when an electric motor is individually provided for each work machine and for each drive shaft of the traveling body and configured to operate individually, a capacity capable of outputting horsepower beyond the required horsepower of the drive shaft. The electric motor must be prepared for each drive shaft. For this reason, the sum total of the capacities of individual electric motors (total horsepower) must be larger than the engine horsepower in the case of the conventional configuration in which each drive shaft is driven by one engine. This increases the size of the electric motor, increases the cost of the apparatus, and causes a problem that energy efficiency decreases.
一方で、従来の油圧システムのように、エンジンの駆動力を、油圧ポンプを介して各駆動軸に振り分けていたのと同様に、エンジンを電動モータに置き換えて、電動モータの駆動力を、各駆動軸に振り分けるように構成することも考えられる。 On the other hand, as in the conventional hydraulic system, the engine driving force is distributed to each driving shaft via a hydraulic pump, and the engine is replaced with an electric motor so that the electric motor driving force is It is also conceivable to arrange to distribute to the drive shaft.
しかし、このように電動モータの駆動力を各駆動軸に振り分けた場合には、その構成、制御内容が、油圧システムによって各駆動軸に振り分ける従来の構成、制御内容と比較して、複雑となり、装置コストが増大する。 However, when the driving force of the electric motor is distributed to each drive shaft in this way, the configuration and control content are complicated compared to the conventional configuration and control content distributed to each drive shaft by the hydraulic system, The equipment cost increases.
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、電動モータを駆動源として走行作業機械の走行体、作業機を作動させるに際して、電動モータの容量の総和を小さくするとともに、電動モータの駆動力を各駆動軸に振り分けるための構成、制御内容を簡易なものとすることで、装置コストを低減させるとともに、エネルギー効率を向上させることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and when operating a traveling body and a working machine of a traveling work machine using an electric motor as a driving source, the total capacity of the electric motor is reduced and driving of the electric motor is performed. The problem to be solved is to reduce the apparatus cost and improve the energy efficiency by simplifying the configuration and control contents for distributing the force to the drive shafts.
第１発明は、
走行体（１３）と作業機（１８、１９）とを備えた走行作業機械において、
第１の電動モータ（５）と、
第２の電動モータ（６）と、
第１および第２の電動モータ（５、６）の駆動トルクが入力され、第１および第２の電動モータ（５、６）の駆動トルクが走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）と作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に分配されて伝達されるトルク分配伝達機構（１０）と
を備えたことを特徴とする。
The first invention is
In the traveling work machine including the traveling body (13) and the work machines (18, 19),
A first electric motor (5);
A second electric motor (6);
The drive torques of the first and second electric motors (5, 6) are input, and the drive torques of the first and second electric motors (5, 6) work with the drive shaft (11a) of the traveling body (13). And a torque distribution transmission mechanism (10) distributed and transmitted to the drive shaft (12a) of the machine (18, 19).
第２発明は、第１発明において、
前記走行作業機械は、ホイールローダ（１）であり、
前記トルク分配伝達機構（１０）は、第１の電動モータ（５）の駆動トルクの全部が走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）に伝達され、第２の電動モータ（６）の駆動トルクの全部または一部が走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）に伝達されるように構成されていること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
The traveling work machine is a wheel loader (1),
The torque distribution transmission mechanism (10) transmits the entire driving torque of the first electric motor (5) to the driving shaft (11a) of the traveling body (13), and the driving torque of the second electric motor (6). Is configured to be transmitted to the drive shaft (11a) of the traveling body (13).
第３発明は、第１発明において、
前記トルク分配伝達機構（１０）は、差動歯車機構で構成されていること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
The torque distribution / transmission mechanism (10) is a differential gear mechanism.
第４発明は、第１発明において、
前記トルク分配伝達機構（１０）は、遊星歯車機構で構成されていること
を特徴とする。
A fourth invention is the first invention,
The torque distribution / transmission mechanism (10) is a planetary gear mechanism.
第５発明は、第１発明において、
前記トルク分配伝達機構（１０）は、差動歯車機構で構成され、
第２の電動モータ（６）の出力軸（６ａ）は、前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の入力軸（１０ｂ）に連結され、
前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の出力軸（１０ｄ）は、作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に連結され、
第２の入力軸（１０ｂ）と、第２の出力軸（１０ｄ）との係合、係合解除を行うクラッチ（６１）が設けられること
を特徴とする。
A fifth invention is the first invention,
The torque distribution transmission mechanism (10) is constituted by a differential gear mechanism,
The output shaft (6a) of the second electric motor (6) is connected to the second input shaft (10b) of the torque distribution transmission mechanism (10),
The second output shaft (10d) of the torque distribution transmission mechanism (10) is connected to the drive shaft (12a) of the work machine (18, 19),
A clutch (61) for engaging and disengaging the second input shaft (10b) and the second output shaft (10d) is provided.
第６発明は、第１発明において、
前記トルク分配伝達機構（１０）は、遊星歯車機構で構成され、
第２の電動モータ（６）の出力軸（６ａ）は、前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の入力軸（１０ｂ）に連結され、
前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の出力軸（１０ｄ）は、作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に連結され、
第２の入力軸（１０ｂ）と、第２の出力軸（１０ｄ）との係合、係合解除を行うクラッチ（６１）が設けられ、
第２の入力軸（１０ｂ）と、遊星歯車（１１０）との連結、連結解除を行うクラッチ（６２）が設けられること
を特徴とする。
A sixth invention is the first invention,
The torque distribution transmission mechanism (10) is composed of a planetary gear mechanism,
The output shaft (6a) of the second electric motor (6) is connected to the second input shaft (10b) of the torque distribution transmission mechanism (10),
The second output shaft (10d) of the torque distribution transmission mechanism (10) is connected to the drive shaft (12a) of the work machine (18, 19),
A clutch (61) that engages and disengages the second input shaft (10b) and the second output shaft (10d) is provided.
A clutch (62) for connecting and releasing the connection between the second input shaft (10b) and the planetary gear (110) is provided.
第７発明は、第６発明において、
遊星歯車（１１０）のリングギア（１０Ｒ）を制動するブレーキ（６３）が設けられること
を特徴とする。
A seventh invention is the sixth invention,
A brake (63) for braking the ring gear (10R) of the planetary gear (110) is provided.
第１発明によれば、図１に示すように、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクがトルク分配伝達機構に入力され、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクが走行体１３の駆動軸１１ａと作業機の駆動軸１２ａに分配されて伝達される。
According to the first invention, as shown in FIG. 1, the drive torques of the first and second
これにより図１１に示すように、第１および第２の電動モータ５、６の容量の総和を小さくできる。また、図２に示すように、既存の車載システムに、電動モータ５、６、インバータ３、４、バッテリ２、遊星歯車機構などで構成されるトルク分配伝達機構１０、コントローラ２０を追加するだけでよく、第１および第２の電動モータ５、６の駆動力を各駆動軸１１ａ、１２ａに振り分けるための構成、制御内容を簡易なものとすることができる。これにより装置コストが低減し、エネルギー効率が向上する。
Thereby, as shown in FIG. 11, the sum total of the capacity | capacitance of the 1st and 2nd
第２発明によれば、図１に示すように、ホイールローダ１において、第１の電動モータ５の駆動トルクの全部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達され、第２の電動モータ６の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達される。なお、第２の電動モータ６の駆動トルクの一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達された場合には、第２の電動モータ６の駆動トルクの残りは、作業機１８、１９の駆動軸１２ａに伝達される。
According to the second invention, as shown in FIG. 1, in the
ホイールローダ１は、掘削時などに走行動力に大きな動力を必要とする。第２発明によれば、第１の電動モータ５の駆動トルクのみならず、通常は作業機動力に振り分けられている第２の電動モータ６の駆動トルクの全部を走行動力に振り分けることが可能であり、ホイールローダ１で掘削作業を行う際に、大きな走行動力を得ることができ、作業効率が向上する。
The
第３発明によれば、たとえば図２２（ａ）、（ｂ）に示す遊星歯車１１０あるいはディファレンシャルギア１３０といった差動歯車を用いた差動歯車機構によって、トルク分配伝達機構１０が構成される。
According to the third invention, the torque
第４発明によれば、図２２（ａ）に示す遊星歯車１１０を用いた遊星歯車機構によって、トルク分配伝達機構１０が構成される。
According to the fourth invention, the torque
第５発明によれば、図２３（ａ）に示すように、第２の入力軸１０ｂと、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄとの係合、係合解除を行うクラッチ６１が設けられ、走行動力のみが必要で作業機動力が不要な場合には、クラッチ６１の係合が解除され、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクの全てが、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃに伝達され、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄには伝達されないように制御される。このため、走行動力のみが必要で作業機動力が不要な状況には、作業機出力軸１０ｄは回転駆動されなくなり、油圧ポンプ１２から吐出される圧油が無駄にタンクに排出されてエネルギーロスを生じることが回避される。
According to the fifth aspect of the present invention, as shown in FIG. 23A, the
第６発明によれば、図２３（ａ）に示すように、クラッチ６１に加えて、第２の入力軸１０ｂと、ギア１０ｅとの連結、連結解除を行うクラッチ６２が設けられ、作業機動力のみが必要で走行動力が不要な場合には、クラッチ６２の連結が解除され、第２の電動モータ６によって遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒが回転駆動されないように制御される。このため、作業機動力のみが必要で走行動力が不要な状況には、第２の電動モータ６によって遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒを介して走行出力軸１０ｃが駆動されるようなことがなくなり、エネルギーロスを生じることが回避される。
According to the sixth aspect of the invention, as shown in FIG. 23 (a), in addition to the
第７発明によれば、図２３（ａ）に示すように、クラッチ６１、６２に加えて、遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒを制動するブレーキ６３が設けられる。これにより、たとえば図２３（ｂ）に示すごとく、作業モードＡ〜Ｅに応じて、クラッチ６１、６２の係合、解除、ブレーキ６３を作動、解除を制御することができるようになり、その結果として、余分な動力の消費が抑制されて、エネルギー効率を高めることができる。
According to the seventh invention, as shown in FIG. 23A, in addition to the
後述するように、特にホイールローダでは、掘削と走行の頻繁な作業比率の変更がある。このため、各作業で最適な動力伝達を得るために逐次、作業モードを選択することが多大な燃費改善につながる。 As will be described later, particularly in a wheel loader, there is a frequent change in work ratio between excavation and traveling. For this reason, in order to obtain the optimum power transmission in each work, sequentially selecting the work mode leads to a great improvement in fuel consumption.
以下、図面を参照して本発明に係る走行作業機械の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、走行作業機械としてホイールローダを想定する。しかし、本発明としては油圧ショベルなどの他の走行作業機機械にも適用可能である。 Embodiments of a traveling work machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, a wheel loader is assumed as the traveling work machine. However, the present invention can also be applied to other traveling work machine machines such as a hydraulic excavator.
図１（ａ）は、第１実施例のホイールローダ１の内部の構成を示している。
Fig.1 (a) has shown the internal structure of the
同図１（ａ）に示すように、駆動部７は、バッテリ２、インバータ３、４、第１および第２の電動モータ５、６からなる。バッテリ２は、インバータ３を介して第１の電動モータ５に電気的に接続されているとともに、インバータ４を介して第２の電動モータ６に電気的に接続されている。バッテリ２は、キャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池や燃料電池によって構成されている。
As shown in FIG. 1A, the
図１（ａ）の破線で示す駆動部７は、図１（ｂ）に示す構成に置き換えてもよい。図１（ｂ）に示す駆動部７は、エンジン８の出力軸が発電機９の駆動軸に連結され、発電機９がインバータ３、４を介して第１および第２の電動モータ５、６に電気的に接続されるように構成されている。さらに、図１（ａ）、（ｂ）を組み合わせて駆動部７を構成してもよい。
The
第１および第２の電動モータ５、６の出力軸５ａ、６ａはそれぞれ、トルク分配伝達機構としての遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａ、第２の入力軸１０ｂに連結されている。遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃは、走行体１３の駆動軸１１ａとしての動力伝達機構１１の入力軸１１ａに連結されている。遊星歯車機構１０の第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄは、作業機の駆動軸１２ａとしての可変容量型の油圧ポンプ１２の駆動軸１２ａに連結されている。
The
遊星歯車機構１０は、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを入力して、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを走行体１３の駆動軸１１ａと作業機の駆動軸１２ａに分配して伝達するように構成されている。また、遊星歯車機構１０は、第１の電動モータ５の駆動トルクの全部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達され、第２の電動モータ６の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達されるように構成されている。
The
図１２（ａ）は、遊星歯車１１０を正面図にて示し、図１２（ｂ）は、図１に対応させて遊星歯車１１０の側面を拡大して示している。 この図１２と図１を併せ参照して説明すると、第１の電動モータ５の出力軸５ａは、遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａを介して遊星歯車１１０のサンギア１０Ｓに連結されている。第２の電動モータ６の出力軸６ａは、遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂを介してギア１０ｅに連結されている。ギア１０ｅは、遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒに歯合している。
FIG. 12A shows the
遊星歯車１１０のプラネタリウムギア１０Ｐは、プラネタリウムキャリア１０ＰＣに連結されており、プラネタリウムキャリア１０ＰＣは遊星歯車機構１０の第１の出力軸１０ｃを介して、走行体１３の駆動軸１１ａに連結されている。
The
遊星歯車機構１０のギア１０ｅは、遊星歯車機構１０の第２の出力軸１０ｄを介して、作業機の駆動軸１２ａに連結されている。
The
動力伝達機構１１は、駆動軸１１ａと、駆動軸１１ａに連結された減速用ギア１１ｂと、減速用ギア１１ｂに連結されたプロペラシャフト１１ｃと、プロペラシャフト１１ｃに連結されたディファレンシャルギア１１ｄと、ディファレンシャルギア１１ｄに連結されたアクスルシャフト１１ｅと、アクスルシャフト１１ｅに連結されたファイナルギア１１ｆとからなり、ファイナルギア１１ｆは、走行体としての車輪１３に連結されている。車輪１３は、たとえばホイールローダ１の前輪に相当する。なお、図１に示すプロペラシャフト１１ｃから車輪１３までの構成を、前輪、後輪共に同様の構成として、４輪駆動車とする実施も可能である。
The
図２は、油圧ポンプ１２を含む各種油圧機器と、これら各種油圧機器と、第１および第２の電動モータ５、６を駆動制御する制御系の構成をブロック図にて示している。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of various hydraulic devices including the
すなわち、油圧ポンプ１２の吐出口１２ｂは、吐出油路２５、方向切換弁１４、方向流量制御弁１５を介して油圧シリンダ１６、１７のシリンダ室に連通している。油圧シリンダ１６、１７はそれぞれ、作業機１８、１９に連結している。作業機１８、１９は、たとえばホイールローダ１のブーム、バケットである。
That is, the
油圧シリンダ１６、１７のシリンダ室は、方向流量制御弁１５、方向切換弁１４、戻り油路２７、タンク２２を介して油圧ポンプ１２の吸込み口１２ｃに連通している。油圧ポンプ１２の斜板の傾転位置は、サーボ機構２８によって駆動される。
The cylinder chambers of the
吐出油路２５には、油圧ポンプ１２の吐出圧を検出する圧力センサ２６が設けられている。第２の出力軸１０ｄないしは油圧ポンプ１２の駆動軸１２ａには、油圧ポンプ１２の回転数を検出する回転数センサ２９が設けられている。
The
第１の出力軸１０ｃないしは動力伝達機構１１の駆動軸１１ａには、駆動トルクを検出するトルクセンサ３０が設けられている。また、走行体１３には、車速を検出する車速センサ１２７が設けられている。
The
アクセルペダル２３、作業機用操作レバー２４は、たとえば運転室に設けられている。なお、ホイールローダ１では、ステアリングの操作によって車体の向きが変化されるが、本実施例では説明の便宜のため省略している。
The
圧力センサ２６、回転数センサ２９、トルクセンサ３０、車速センサ１２７の検出信号、アクセルペダル２３、作業機用操作レバー２４の操作量を示す信号は、コントローラ２０に入力される。
A signal indicating the operation amount of the pressure sensor 26, the
インバータ３、４は、電動モータ用制御器２１から出力される制御信号によって駆動制御される。電動モータ用制御器２１は、コントローラ２０から入力される制御信号によって駆動制御される。
The
コントローラ２０では、油圧ポンプ１２のサーボ機構２８を駆動制御するための制御信号、方向流量制御弁１５の弁位置を駆動制御するための制御信号、第１および第２の電動モータ５、６を駆動制御するための制御信号が生成され、サーボ機構２８、方向流量制御弁１５、電動モータ用制御器２１にそれぞれ出力される。
In the
コントローラ２０から、第１の電動モータ５で正（＋）極性のトルクを発生させるための制御信号が出力されると、インバータ３は、第１の電動モータ５が電動機として作動するように制御する。この場合には、バッテリ２に蓄積された直流電力は、インバータ３で交流電力に変換されて第１の電動モータ５に供給され、第１の電動モータ５の出力軸５ａが回転駆動される。これにより第１の電動モータ５でトルクが発生し、このトルクは、第１の電動モータ５の出力軸５ａを介して遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａに伝達される。
When the
コントローラ２０から、第１の電動モータ５で負（−）極性のトルクを発生させるための制御信号が出力されると、インバータ３は、第１の電動モータ５が発電機として作動するように制御する。この場合には、第１の電動モータ５の出力軸５ａのトルクが、第１の電動モータ５に吸収されて発電が行われる。第１の電動モータ５で発生した交流電力は、インバータ３で直流電力に変換されて、直流電源線を介してバッテリ２に供給され直流電力として蓄積される。
When the
コントローラ２０から、第２の電動モータ６で正（＋）極性のトルクを発生させるための制御信号が出力されると、インバータ４は、第２の電動モータ６が電動機として作動するように制御する。この場合には、バッテリ２に蓄積された直流電力は、インバータ４で交流電力に変換されて第２の電動モータ６に供給され、第２の電動モータ６の出力軸６ａが回転駆動される。これにより第２の電動モータ６でトルクが発生し、このトルクは、第２の電動モータ６の出力軸６ａを介して遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂに伝達される。
When the
コントローラ２０から、第２の電動モータ６で負（−）極性のトルクを発生させるための制御信号が出力されると、インバータ４は、第２の電動モータ６が発電機として作動するように制御する。この場合には、第２の電動モータ６の出力軸６ａのトルクが、第２の電動モータ６に吸収されて発電が行われる。第２の電動モータ６で発生した交流電力は、インバータ４で直流電力に変換されて、直流電源線を介してバッテリ２に供給され直流電力として蓄積される。
When the
第１の電動モータ５で発生した駆動トルクは、遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａ、サンギア１０Ｓ、プラネタリウムギア１０Ｐ、プラネタリウムキャリア１０ＰＣ、第１の出力軸１０ｃを介して、走行体１３の駆動軸１１ａに伝達される。一方、第２の電動モータ６で発生した駆動トルクは、遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂ、第２の出力軸１０ｄを介して、作業機１８、１９の駆動軸１２ａ、つまり油圧ポンプ１２の駆動軸１２ａに伝達されるとともに、遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂ、ギア１０ｅ、リングギア１０Ｒ、プラネタリウムギア１０Ｐ、プラネタリウムキャリア１０ＰＣ、第１の出力軸１０ｃを介して、走行体１３の駆動軸１１ａに伝達される。
The drive torque generated by the first
図１（ａ）に示すバッテリ２を、図１（ｂ）に示すエンジン８、発電機９に置き換えた場合には、エンジン８の出力トルクが発電機９で吸収されて発電が行われ、第１および第２の電動モータ５、６に電力が供給され、第１および第２の電動モータ５、６が電動機として作動する（正（＋）極性のトルクが発生する）。また、第１および第２の電動モータ５、６が発電機として作動する（負（−）極性のトルクが発生する）と、第１および第２の電動モータ５、６で発生した交流電力が、インバータ３、４で直流電力に変換されて、発電機９に供給されて発電機９が電動機として作動して、発電機９で発生したトルクがエンジン８の出力軸に伝達されて、エンジン８で発生したトルクに加算される。
When the
図３（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、図２に示す構成要素のうち主要な構成要素、つまりバッテリ２、電動モータ５、６、遊星歯車機構１０、油圧ポンプ１２の車体への配置例を示している。図３（ａ）は、ホイールローダ１の上面図で、図３（ｂ）は、ホイールローダ１の側面図である。
FIGS. 3A and 3B are main components among the components shown in FIGS. 1A and 2, that is, the
図６は、第１および第２の電動モータ５、６の制御系、つまりコントローラ２０の構成をブロック図で示している。
FIG. 6 is a block diagram showing the control system of the first and second
同図６に示すように、アクセルペダル２３の操作量（ペダル踏込み量）αを示す信号は、偏差演算部３０に入力される。車速センサ１２７で検出された現在の車速（走行出力軸１０ｃの現在の回転数）βを示す信号は、偏差演算部３０に入力される。偏差演算部３０では、ペダル踏込み量αと現在の車速βとの偏差α−βが演算されて、この偏差α−βに応じた制御指令が第１の電動モータ５に与えられる。トルクセンサ３０では、走行出力軸１０ｃの現在のトルクが検出され、この現在のトルクがフィードバック量として第１の電動モータ５に与えられる。第１の電動モータ５は、偏差α−βに応じて、回転数とトルクが調整される。
As shown in FIG. 6, a signal indicating the operation amount (pedal depression amount) α of the
また、操作レバー２４の操作量εを示す信号は、方向流量制御弁１５に入力される。方向流量制御弁１５では、操作量εに応じて弁位置が変化され、スプールの開口面積が変化され、油圧シリンダ１６、１７に供給される圧油の流量が変化され、作業機１８、１９の作動速度が変化される。油圧ポンプ１２から所望の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）の圧油が吐出されるように、回転数センサ２９で検出された作業機出力軸１０ｄの現在の回転数γに応じて、油圧ポンプ１２の斜板の傾転位置（容量；ポンプ１回転当たりのポンプ吐出量）が調整される。油圧ポンプ１２の現在の容量、圧力センサ２６で検出された現在の圧油の圧力がフィードバック量として第２の電動モータ６に与えられ、第２の電動モータ６は、偏差α−βに応じて回転数が調整されるとともに、作業機出力軸１０ｄの現在の回転数γに応じて、トルクが調整される。
A signal indicating the operation amount ε of the
図７、図８は、図６に示す制御系の動作、つまりコントローラ２０で行われる制御内容をフローチャートで示している。 FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing the operation of the control system shown in FIG.
まず、アクセルペダル２３の踏込み量αが入力され（ステップ１０１）、ペダル踏込み量αと現在の車速βとの偏差α−βが０でないかどうかが判断される（ステップ１０２）。
First, the depression amount α of the
偏差α−βが０ではない場合には、偏差α−βの値に応じて、第１の電動モータ５のトルク増減値、第１および第２の電動モータ５、６の回転数の増減値が演算される。具体的には、まず走行出力軸１０ｃの回転数の増減値が求められる。そして、この回転数増減値に対応する遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａ、１０ｂの回転数の増減値、つまり第１および第２の電動モータ５、６の回転数の増減値が求められる。偏差α−βに応じたトルク増減値、回転数増減値分だけ、トルク、回転数が増減するように、第１の電動モータ５の回転数、トルクが調整されるとともに、第２の電動モータ６の回転数が調整される（ステップ１０３）。
When the deviation α−β is not 0, the torque increase / decrease value of the first
つぎに走行出力軸１０ｄの現在の回転数βが検出され（ステップ１０４）、ステップ１０１以下の処理が同様に繰り返し実行される。
Next, the current rotational speed β of the
ステップ１０３で第２の電動モータ６の回転数が調整されると、それに応じて作業機出力軸１０ｄの回転数γが変化され、油圧ポンプ１２の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）が変化される。
When the rotation speed of the second
そこで、回転数センサ２９で作業機出力軸１０ｄの現在の回転数γが検出され（ステップ１０５）、油圧ポンプ１２から所望の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）の圧油が吐出されるように、作業機出力軸１０ｄの現在の回転数γに応じて、油圧ポンプ１２の斜板の傾転位置（容量；ポンプ１回転当たりのポンプ吐出量）が調整される（ステップ１０６）。
Therefore, the current rotational speed γ of the work
操作レバー２４の操作量εが入力され（ステップ１０７）、操作量εに応じて方向流量制御弁１５の弁位置が変化され、スプールの開口面積が変化され、油圧シリンダ１６、１７に供給される圧油の流量が変化され、作業機１８、１９の作動速度が変化される（ステップ１０８）。
The operation amount ε of the
作業機出力軸１０ｄの回転数γが変化したか否かが判断され（ステップ１０９）、作業機出力軸１０ｄの回転数γが変化した場合には、その変化分に応じたトルク増分が演算され、演算されたトルク増分だけトルクが増大するように、第２の電動モータ６のトルクが調整される（ステップ１１０）。
It is determined whether or not the rotational speed γ of the work implement
つぎに第２の電動モータ６のトルクが、定格トルク範囲に収まっているか否かが判断され（ステップ１１１）、定格トルク範囲に収まっている場合には、ステップ１０７以下の処理が同様に繰り返し実行されるが、定格トルク範囲に収まっていない場合には、定格トルク範囲内に収まるように油圧ポンプ１２の斜板の傾転位置を調整して油圧ポンプ１２の容量を低下させる（ステップ１１２）。ステップ１１２の処理を経て、手順は再度ステップ１０９に移行する。
Next, it is determined whether or not the torque of the second
つぎに、図４（ａ）に示すように、ホイールローダ１の代表的作業であるＶシェープ運転が行われる場合を想定して説明する。
Next, as illustrated in FIG. 4A, description will be made assuming a case where a V-shape operation, which is a typical operation of the
Ｖシェープ運転とは、図４（ａ）に示すように、ホイールローダ１が山積みされている土砂４０を掘削して土砂をバケットに積込み、積み込まれた土砂をダンプトラック５０に積込み、元の待機位置に戻るまでの一連の動作を、１サイクルとする作業（運転）のことである。
As shown in FIG. 4 (a), the V shape operation means excavating the earth and
Ｖシェープ運転は、空荷状態での前進（１）、掘削（２）、積荷状態での後進（３）、積荷状態での前進（４）、積込み（５）、空荷状態での後進（６）の６つのモードから構成されている。ホイールローダ１では、掘削と走行の頻繁な作業比率の変更がある。
V-shape operation includes forward movement (1) in an unloaded state, excavation (2), backward movement in a loaded state (3), forward movement in a loaded state (4), loading (5), backward movement in an unloaded state ( 6) The six modes are configured. In the
すなわち、ホイールローダ１が空荷状態で、山積みされた土砂４０の近傍まで前進走行し（空荷前進（１））、山積みされた土砂４０の近傍に到達すると、ホイールローダ１が前進状態で土砂４０に突っ込み作業機（ブーム、バケット）１８、１９を上昇作動させバケット内に土砂を積み込む（掘削（２））。バケット内に土砂が積み込まれると、作業機１８、１９を上方に移動させながらホイールローダ１が元の待機地点まで後進走行する（積荷後進（３））。元の待機地点に到達すると、進行方向を変えてバケット内に土砂を積み込んだままホイールローダ１がダンプトラック５０の場所まで前進走行する（積荷前進（４））。そして、ホイールローダ１がダンプトラック５０の場所に到達すると走行を停止して、作業機１８、１９を下降作動させてダンプトラック５０に土砂を積み込む（積込み（５））。バケット内の土砂全てをダンプトラック５０に積み込むと、ホイールローダ１は、空荷状態で元の待機地点まで後進走行する。なお、待機地点に戻った時点で作業機１８、１９は、元の位置、姿勢に戻される（空荷後進（６））
図４（ｂ）は、Ｖシェープ運転の各モード毎に、走行出力軸（第１の出力軸）１０ｃ、作業機出力軸（第２の出力軸）１０ｄにかかる負荷の大きさを表で示している。同図４（ｂ）に示す◎、○は、負荷の大きさの程度を示しており、○よりも◎の方が負荷が大きいことを示す。
That is, when the
FIG. 4B is a table showing the load applied to the traveling output shaft (first output shaft) 10c and the work implement output shaft (second output shaft) 10d for each mode of the V-shape operation. ing. ◎ and ○ shown in FIG. 4B indicate the magnitude of the load, and ◎ indicates that the load is larger than ○.
図５は、Ｖシェープ運転時に、走行出力軸１０ｃで消費される馬力Ｌ3、作業機出力軸１０ｄで消費される馬力Ｌ2、これら両方を合わせた全馬力Ｌ1の時間変化をグラフにて示している。ここで、作業機馬力Ｌ2は、ステアリング操作に必要な馬力を含むものとする。図５において破線Ｌ4は、第１および第２の電動モータ５、６の１個当たりの定格出力を示している。
FIG. 5 is a graph showing the time change of the horsepower L3 consumed by the traveling
つぎに、Ｖシェープ運転中の動作を、空荷前進のモード（１）、掘削のモード（２）を代表させて、図７、図８の処理と関連付けて説明する。 Next, the operation during the V-shape operation will be described in association with the processes of FIGS. 7 and 8 by representing the unloading forward mode (1) and the excavation mode (2).
（１）空荷前進時
ホイールローダ１は、空荷状態で前進する。空荷状態であるため操作レバー２４はほとんど中立位置にあり、方向流量制御弁１５は、ほぼ中立位置にある。また、前進走行しているためアクセルペダル２３は、踏み込まれており、踏込み量αに応じて、第１の電動モータ５の回転数、トルクが調整されるとともに、第２の電動モータ６の回転数が調整される（図７のステップ１０３）。図４（ｂ）、図５に示すように、空荷前進時には、走行出力軸１０ｃには負荷がかかり走行出力軸１０ｃで馬力が消費されるが、作業機出力軸１０ｄには負荷がほとんどなく馬力がほとんど消費されない状態となる。
(1) At the time of empty load advancement The
（２）掘削時
掘削時には、ホイールローダ１は、掘削対象の土砂４０の位置に、作業機１８、１９の１つであるバケットの位置、姿勢を合わせつつ、バケットを土砂４０を押土しながら微速前進する。ホイールローダ１が土砂４０中に深く突っ込むと、車体の走行慣性エネルギーが有効に作用して、車速が急減に低下する。このため偏差α−βが急激に変化し、第１の電動モータ５のトルクが大きくなる（図７のステップ１０３）とともに、第２の電動モータ６のトルクが大きくなる（図８のステップ１１０）。ただし第１および第２の電動モータ５、６のトルクは、インバータ３、４から出力可能な電流によって制限される。
(2) During excavation During excavation, the
掘削時には、アクセルペダル２３を踏み込んでホイールローダ１は前進走行によって土砂４０を押し続けるばかりでなく、操作レバー２４を操作して作業機１８、１９（ブーム、バケット）を徐々に上方に作動させてバケット内に土砂を効率よく積み込んでいく。このため作業機１８、１９に供給される圧油の流量が大きく変化する（図８のステップ１０８）。
At the time of excavation, the
このように掘削時には、走行出力軸１０ｃ、作業機出力軸１０ｄともに大きな負荷がかかる。
Thus, during excavation, a large load is applied to both the
ただし、掘削時には、走行出力軸１０ｃで、作業機出力軸１０ｄにおける消費馬力以上の大きな馬力が消費されるため、第２の電動モータ６のトルクが、作業機出力軸１０ｄに優先して走行出力軸１０ｃに配分されるように動作する。
However, during excavation, the traveling
また、上述したように偏差α−βが急減に変化するため、第１および第２の電動モータ５、６の回転数が動的に変化する。
Further, as described above, since the deviation α-β changes rapidly, the rotation speeds of the first and second
このため第２の電動モータ６は、走行状態に応じて、回転数が大きく変化して、それに応じて作業機出力軸１０ｄの回転数γが大きく変化する。
For this reason, the second
このため油圧ポンプ１２の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）が大きく変化してしまい、操作レバー２４の操作量εに比例した作業機１８、１９の作動速度の調整（図８のステップ１０７、１０８）が不安定になる。
For this reason, the discharge flow rate (pump discharge amount per unit time) of the
そこで、油圧ポンプ１２の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）を一定の所望流量に維持するために、作業機出力軸１０ｄの現在の回転数γに応じて、油圧ポンプ１２の斜板の傾転位置（容量；ポンプ１回転当たりのポンプ吐出量）が調整される。
Therefore, in order to maintain the discharge flow rate (pump discharge amount per unit time) of the
たとえばアクセルペダル２３の踏込むことによって、第２の電動モータ６の回転数が低下したとすると、作業機出力軸１０ｄの回転数が低下して油圧ポンプ１２の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）が低下する。この場合には、油圧ポンプ１２の吐出流量（単位時間当たりのポンプ吐出量）の低下を抑制して一定の所望流量に維持するために、油圧ポンプ１２の容量が大きくなるように調整される（図８のステップ１０６）。
For example, if the rotation speed of the second
以上のように掘削時には、図４（ｂ）に示すように、走行出力軸１０ｃ、走行出力軸１０ｃともに大きな負荷がかかり、図５に示すように、走行出力軸１０ｃで、作業機出力軸１０ｄにおける消費馬力以上の大きな馬力が消費され、それらを合算した全馬力は、Ｖシェープ運転中の各モードの中で最も大きなものとなる。
As described above, during excavation, a large load is applied to both the
なお、後進時、積込み時には、以下のように動作する。 Note that the following operation is performed during reverse travel and loading.
後進時には、前進時における遊星歯車機構１０のプラネタリウムギア１０Ｐ（走行出力軸１０ｃ）、リングギア１０Ｒ、サンギア１０Ｓの回転方向が反転する。このため第１および第２の電動モータ５、６は、前進時とは反対の方向に回転駆動される。第２の電動モータ６の反転に伴い作業機出力軸１０ｄの回転方向も反転して、油圧ポンプ１２が逆回転することから、油圧ポンプ１２から方向流量制御弁１５に圧油が供給されるように、方向切換弁１４が切換作動される。
During reverse travel, the rotational directions of the
積荷み時には、走行出力軸１０ｃの回転駆動が停止されており、作業機出力軸１０ｄのみが駆動されている。作業機出力軸１０ｄは、リングギア１０Ｒに連結されているため、走行出力軸１０ｃの回転駆動を停止させるために、サンギア１０Ｓはリングギア１０Ｒに対して反転するように第１の電動モータ５が駆動される。ただし走行動力は不要であるため第１の電動モータ５は無負荷の状態で回転させればよい。
At the time of loading, the rotation output of the traveling
図９は、第１および第２の電動モータ５、６の回転数と駆動トルクとの関係および走行出力軸１０ｃの回転数と駆動トルクとの関係を示している。
FIG. 9 shows the relationship between the rotational speed of the first and second
掘削モード時には、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ11のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ12の点を用い、遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃの回転数と駆動トルクは、Ｌ13のごとく変化する。すなわち、Ｌ13に示すように、走行出力軸１０ｃは、０ｒｐｍから１０００ｒｐｍ近傍まで、最大トルク（およそ３２０Ｎｍ）を出力して、低速の高トルク一定値にて駆動される。このとき第１の電動モータ５は、Ｌ11に示すように、走行出力軸１０ｃのトルクの半分以下の約１２０Ｎｍの定トルクにて、−１０００ｒｐｍから１０００ｒｐｍの間で駆動される。走行出力軸１０ｃが０ｒｐｍのときには、第１の電動モータ５は、−１０００ｒｐｍで駆動されている。
In the excavation mode, the rotation speed and drive torque of the first
第１の電動モータ５がマイナス方向に回転してマイナスのトルクを発生している場合には、発電作用して、インバータ３を介してバッテリ２に電力が蓄積される。また、図１（ｂ）の構成の場合には、エンジン８に第１の電動モータ５で発生したトルクが加えられエンジン８がアシストされる。
When the first
第２の電動モータ６は、Ｌ12に示すように、約５００ｒｐｍで１９０Ｎｍのトルクを出力している。第２の電動モータ６の最大出力は、この動作点を基準に設計されている。
As shown by L12, the second
第２の電動モータ５には、作業機出力軸１０ｄにも連結されている。このため走行出力軸１０ｃに大きな負荷がかかる掘削時に、作業機１８、１９も同時に作動させる場合には、全馬力がモータ容量を超えてしまうことがあるため、走行に必要なトルクの一部を減じて、作業機側にトルクを配分するように動作する。すなわち、第１および第２の電動モータ５、６は、トルク最大点でリミットをかけて運転され、この状態で作業機１８、１９が作動すると、第２の電動モータ６は、作業機１８、１９からの反作用によりトルクを受けて、自動的に走行出力軸１０ｃのトルクが減じられ、第２の電動モータ６の駆動トルクの一部が作業機出力軸１０ｄに分配される。
The second
走行モード時、たとえば空荷前進モード時には、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ14のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ15のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃの回転数と駆動トルクは、Ｌ16のごとく変化する。すなわち、Ｌ16に示すように、走行出力軸１０ｃは、一定馬力線上、つまり車速の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。たとえば図１（ｂ）に示すようにエンジン８を駆動源とする場合には、エンジン８の定格出力である２７．２ｋＷ一定の馬力曲線に沿って走行出力軸１０ｃが駆動される。このとき第１および第２の電動モータ５、６はそれぞれ、Ｌ14、Ｌ15に示すように、エンジン８の定格出力の半分に相当する１３．６ｋＷ一定の馬力曲線に沿って駆動される。図９において矢印は、高速方向、つまり増速方向に変化する様子を示している。
In the traveling mode, for example, in the empty forward mode, the rotational speed and driving torque of the first
このように第１の電動モータ５の駆動トルクと第２の電動モータ６の駆動トルクが加算されて、走行出力軸１０ｃに伝達される。
Thus, the drive torque of the first
車速が上昇するほど（Ｌ16において走行出力軸１０ｃの回転数が上昇するほど）、第１および第２の電動モータ５、６の回転数が上昇するように（Ｌ14、Ｌ15において回転数が上昇するように）、第１および第２の電動モータ５、６のトルク、回転数が制御される。ただし車速の最高速度は、遊星歯車１１０のギア比（サンギア１０Ｓ、リングギア１０Ｒ、プラネタリウムギア１０Ｐのギア比）に応じて定まる。
The higher the vehicle speed (the higher the rotational speed of the traveling
図１０は、図１（ａ）の第１実施例の比較例を示している。 FIG. 10 shows a comparative example of the first embodiment of FIG.
図１０に示すように、比較例にあっては、走行出力軸１０ｃ、作業機出力軸１０ｄがそれぞれ第１の電動モータ５、第２の電動モータ６によって個別に駆動され、第１実施例のようなトルク配分は行われない。
As shown in FIG. 10, in the comparative example, the traveling
図１１は、第１実施例、比較例それぞれで使用される第１および第２の電動モータ５の出力（ｋＷ）、最大トルク（Ｎｍ）、最高回転数（ｒｐｍ）を対比して示している。
FIG. 11 compares the output (kW), maximum torque (Nm), and maximum rotation speed (rpm) of the first and second
すなわち、走行動力用の第１の電動モータ５の出力については、第１実施例の場合には比較例の場合の１/２で済み、第１および第２の電動モータ５、６の全体でみても２/３に済んでおり、大幅にモータ容量を低くできることがわかる。また、第１の電動モータ５の最大トルクについては、比較例の場合には３２０Ｎｍという大トルクを必要としているが、第１実施例の場合には、その半分以下で済んでおり、また第２の電動モータ６の最大トルクをみても比較例の２/３以下で済んでおり、大幅にモータ容量を低く抑えることができるのがわかる。また、第１および第２の電動モータ５、６の最高回転数については、比較例の場合に比して第１実施例の場合は低くなっており、これによりモータの小型化が図られることがわかる。このように第１実施例によれば、第１および第２の電動モータ５、６の容量を小さくでき小型化が実現されることから、コストを抑制でき、ホイールローダ１の小さな場積に収容することが可能となる。また、これに伴いインバータや電力供給線を小容量にすることができ、電力素子の耐久性を向上させることができる。よってコスト低減のみならず信頼性を向上させることができる。
That is, about the output of the 1st
つぎに第２実施例について説明する。 Next, a second embodiment will be described.
図１３は、図１（ａ）に対応する図であり、第２実施例の構成を示している。また、図１４は、図９に対応する図であり、第２実施例における第１および第２の電動モータ５、６の回転数と駆動トルクとの関係および走行出力軸１０ｃの回転数と駆動トルクとの関係を示している。なお、以下の説明では第１実施例と同一構成要素には同一符号を付して適宜説明を省略する。
FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 1A and shows the configuration of the second embodiment. FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 9, and shows the relationship between the rotational speed and driving torque of the first and second
第２実施例では、第１実施例と同様に、遊星歯車機構１０は、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを入力して、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを走行体１３の駆動軸１１ａと作業機の駆動軸１２ａに分配して伝達するように構成されている。また、遊星歯車機構１０は、第１の電動モータ５の駆動トルクの全部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達され、第２の電動モータ６の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達されるように構成されている。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
すなわち、図１３に示すように、第１の電動モータ５の出力軸５ａは、遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａを介してギア１０ｇに連結されている。ギア１０ｇは、遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒに歯合している。
That is, as shown in FIG. 13, the
第２の電動モータ６の出力軸６ａは、遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂを介してギア１０ｅに連結されている。ギア１０ｅは、ギア１０ｆに歯合している。ギア１０ｆは、遊星歯車１１０のサンギア１０Ｓに連結されている。
遊星歯車１１０のプラネタリウムギア１０Ｐは、プラネタリウムキャリア１０ＰＣに連結されており、プラネタリウムキャリア１０ＰＣは遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃを介して、走行体１３の駆動軸１１ａに連結されている。
The
The
遊星歯車機構１０のギア１０ｅは、遊星歯車機構１０の第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄを介して、作業機１８、１９の駆動軸１２ａに連結されている。
The
第２実施例の構成によれば、図１４に示すように、掘削モード時には、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ21のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ22のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃの回転数と駆動トルクは、Ｌ23のごとく変化する。すなわち、Ｌ23に示すように、走行出力軸１０ｃは、０ｒｐｍから１０００ｒｐｍ近傍まで、最大トルク（およそ３２０Ｎｍ）を出力して、低速の高トルク一定値にて駆動される。
According to the configuration of the second embodiment, as shown in FIG. 14, in the excavation mode, the rotational speed and driving torque of the first
第２の電動モータ６がマイナスの方向に回転してマイナスのトルクを発生している場合には、油圧ポンプ１２に第２の電動モータ６で発生したトルクが加えられ、油圧ポンプ１２が回転駆動される。このため主に低速で走行しながら掘削している場合に、走行動力に比例した大きなトルクで作業機１８、１９が作動して大きな掘削力が得られる。ただし、単なる押土作業であって大きな掘削力が要求されない場合には、第２の電動モータ６を発電作用させて、バッテリ２に電力を蓄積させたり、エンジン８をアシストするように、インバータ４を制御してもよい。この場合には、油圧ポンプ１２から吐出される圧油を低圧でリリーフしてタンク２２に戻すようにすることで、第２の電動モータ６の発電電力を大きくするように制御することが望ましい。
When the second
走行モード時、たとえば空荷前進モード時には、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ24のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ25のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃの回転数と駆動トルクは、Ｌ26のごとく変化する。すなわち、Ｌ26に示すように、走行出力軸１０ｃは、一定馬力線上、つまり車速の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。たとえば図１（ｂ）に示すようにエンジン８を駆動源とする場合には、エンジン８の定格出力である２７．２ｋＷ一定の馬力曲線に沿って走行出力軸１０ｃが駆動される。このとき第１および第２の電動モータ５、６はそれぞれ、Ｌ24、Ｌ25に示すように、エンジン８の定格出力の半分に相当する１３．６ｋＷ一定の馬力曲線に沿って駆動される。このように第１の電動モータ５の駆動トルクと第２の電動モータ６の駆動トルクが加算されて、走行出力軸１０ｃに伝達される。
In the traveling mode, for example, in the empty forward mode, the rotational speed and driving torque of the first
車速が上昇するほど（Ｌ26において走行出力軸１０ｃの回転数が上昇するほど）、第１および第２の電動モータ５、６の回転数が上昇するように（Ｌ24、Ｌ25において回転数が上昇するように）、第１および第２の電動モータ５、６のトルク、回転数が制御される。ただし車速の最高速度は、遊星歯車１１０のギア比（サンギア１０Ｓ、リングギア１０Ｒ、プラネタリウムギア１０Ｐのギア比）に応じて定まる。
The higher the vehicle speed (the higher the rotational speed of the
つぎに第３実施例について説明する。 Next, a third embodiment will be described.
図１５は、図１（ａ）に対応する図であり、第３実施例の構成を示している。また、図１６〜図１８は、図９に対応する図であり、第３実施例における第１および第２の電動モータ５、６の回転数と駆動トルクとの関係および走行出力軸１０ｃないしは作業機出力軸１０ｄの回転数と駆動トルクとの関係を示している。なお、以下の説明では第１実施例と同一構成要素には同一符号を付して適宜説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 1A and shows the configuration of the third embodiment. FIGS. 16 to 18 are diagrams corresponding to FIG. 9, and the relationship between the rotational speed and the driving torque of the first and second
第３実施例では、第１実施例と同様に、遊星歯車機構１０は、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを入力して、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを走行体１３の駆動軸１１ａと作業機の駆動軸１２ａに分配して伝達するように構成されている。また、遊星歯車機構１０は、第１の電動モータ５の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達され、第２の電動モータ６の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達されるように構成されている。
In the third embodiment, as in the first embodiment, the
第１実施例、第２実施例では、遊星歯車機構１０は、１つの遊星歯車１１０で構成されていたのに対して、第３実施例では、遊星歯車機構１０は、２つの遊星歯車、つまり第１の遊星歯車１１０と第２の遊星歯車２１０とから構成されている。
In the first embodiment and the second embodiment, the
すなわち、図１５に示すように、第１の電動モータ５の出力軸５ａは、遊星歯車機構１０の第１の入力軸１０ａを介してギア１０ｈに連結されている。ギア１０ｈは、ギア１０ｉに歯合している。ギア１０ｉは、第１の遊星歯車１１０のサンギア１１０Ｓに連結されている。また、ギア１０ｈは、第２の遊星歯車２１０のリングギア２１０Ｒに歯合している。このように、第１の電動モータ５の出力軸５ａが回転駆動されると、第１の遊星歯車１１０のサンギア１１０Ｓが回転駆動されるとともに、第２の遊星歯車２１０のリングギア２１０Ｒが回転駆動される。
That is, as shown in FIG. 15, the
第２の電動モータ６の出力軸６ａは、遊星歯車機構１０の第２の入力軸１０ｂを介してギア１０ｊに連結されている。ギア１０ｊは、ギア１０ｋに歯合し、ギア１０ｋは、ギア１０ｌに歯合し、ギア１０ｌは、ギア１０ｍに歯合している。ギア１０ｍは、第２の遊星歯車１１０のサンギア２１０Ｓに連結されている。また、ギア１０ｊは、第１の遊星歯車１１０のリングギア１１０Ｒに歯合している。このように、第２の電動モータ６の出力軸６ａが回転駆動されると、第２の遊星歯車２１０のサンギア２１０Ｓが回転駆動されるとともに、第１の遊星歯車１１０のリングギア１１０Ｒが回転駆動される。
The
第１の遊星歯車１１０のプラネタリウムギア１１０Ｐは、プラネタリウムキャリア１１０ＰＣに連結されており、プラネタリウムキャリア１１０ＰＣは遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃを介して、走行体１３の駆動軸１１ａに連結されている。
The
第２の遊星歯車２１０のプラネタリウムギア２１０Ｐは、プラネタリウムキャリア２１０ＰＣに連結されており、プラネタリウムキャリア２１０ＰＣは遊星歯車機構１０の第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄを介して、作業機１８、１９の駆動軸１２ａに連結されている。
A
第３実施例の構成によれば、図１６に示すように、走行モード時、たとえば空荷前進モード時には、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ31のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ32のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃの回転数と駆動トルクは、Ｌ33のごとく変化する。すなわち、Ｌ33に示すように、走行出力軸１０ｃは、一定馬力線上、つまり車速の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。たとえば図１（ｂ）に示すようにエンジン８を駆動源とする場合には、エンジン８の定格出力である２７．２ｋＷ一定の馬力曲線に沿って走行出力軸１０ｃが駆動される。このとき第１および第２の電動モータ５、６はそれぞれ、Ｌ31、Ｌ32に示すように、エンジン８の定格出力の半分に相当する１３．６ｋＷ一定の馬力曲線に沿って駆動される。このように第１の電動モータ５の駆動トルクと第２の電動モータ６の駆動トルクが加算されて、走行出力軸１０ｃに伝達される。
According to the configuration of the third embodiment, as shown in FIG. 16, in the traveling mode, for example, in the empty forward mode, the rotational speed and driving torque of the first
車速が上昇するほど（Ｌ33において走行出力軸１０ｃの回転数が上昇するほど）、第１および第２の電動モータ５、６の回転数が上昇するように（Ｌ31、Ｌ32において回転数が上昇するように）、第１および第２の電動モータ５、６のトルク、回転数が制御される。
The higher the vehicle speed (the higher the rotational speed of the
図１６では、走行出力軸１０ｃの回転数とトルクとの関係Ｌ33を示しているが、作業機出力軸１０ｄは、走行出力軸１０ｃに連動して駆動される。すなわち、作業機出力軸１０ｄは、曲線Ｌ33と同様に、車速の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。
Although FIG. 16 shows a relationship L33 between the rotational speed and torque of the
掘削モード時、積込みモード時には、走行優先モード若しくは作業機優先モードで運転することが可能である。走行優先モードとは、作業機出力軸１０ｄよりも走行出力軸１０ｃを優先して、走行出力軸１０ｃにより多くのトルクを配分するモードのことであり、作業機優先モードとは、走行出力軸１０ｃよりも作業機出力軸１０ｄを優先して、作業機出力軸１０ｄにより多くのトルクを配分するモードのことである。
During the excavation mode and the loading mode, it is possible to operate in the travel priority mode or the work implement priority mode. The travel priority mode is a mode in which the
図１７は、走行優先モードで掘削若しくは積込みを行う場合を示しており、同図１７に示すように、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ41のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ42のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄの回転数と駆動トルクは、Ｌ43のごとく変化する。すなわち、Ｌ43に示すように、作業機出力軸１０ｄは、一定馬力線上、つまり回転数の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。
FIG. 17 shows a case where excavation or loading is performed in the travel priority mode. As shown in FIG. 17, the rotational speed and driving torque of the first
図１７では、作業機出力軸１０ｄの回転数とトルクとの関係Ｌ33を示しているが、走行出力軸１０ｃについても、作業機出力軸１０ｄに連動して駆動される。すなわち、走行出力軸１０ｃは、図１６に示す曲線Ｌ33に沿って駆動される。
Although FIG. 17 shows a relationship L33 between the rotation speed and torque of the work implement
走行出力軸１０ｃのトルク（図１６のＬ33）と、作業機出力軸１０ｄのトルク（図１７のＬ43）を比較すると、同じ回転数であれば作業機出力軸１０ｄのトルクに比して走行出力軸１０ｃのトルクの方が大きいことがわかる。
When the torque of the
作業機出力軸１０ｄの回転数は、走行出力軸１０ｄの回転数（車速）の変化、トルクの変化に応じて変動する。このため、作業機出力軸１０ｄの回転数（油圧ポンプ２の回転数）の変動に応じて、油圧ポンプ２の容量を変化させて、油圧ポンプ１２から一定の所望の吐出流量の圧油を吐出させる制御が行われる（図８のステップ１０６）。
The rotation speed of the work
図１８は、作業機優先モードで掘削若しくは積込みを行う場合を示しており、同図１８に示すように、第１の電動モータ５の回転数と駆動トルクは、Ｌ51のごとく変化し、第２の電動モータ６の回転数と駆動トルクは、Ｌ52のごとく変化し、遊星歯車機構１０の第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄの回転数と駆動トルクは、Ｌ53のごとく変化する。すなわち、Ｌ53に示すように、作業機出力軸１０ｄは、一定馬力線上、つまり回転数の上昇に応じてトルクが減じられる曲線上に沿って駆動される。
FIG. 18 shows a case where excavation or loading is performed in the work machine priority mode. As shown in FIG. 18, the rotation speed and driving torque of the first
ただし、走行出力軸１０ｃの回転駆動を常時停止させるために、第１の電動モータ５が曲線Ｌ51に沿って低回転から高回転に移行するに伴い、第２の電動モータ６が曲線Ｌ52に沿って低回転から高回転に移行するように制御される。
However, in order to always stop the rotation drive of the
作業機出力軸１０ｄは、走行出力軸１０ｃの回転に連動していないため、車速とは無関係に作業機出力軸１０ｄのトルクを変化させることができる。つまり作業機出力軸１０ｄを低回転、高トルクの状態に維持すれば、図１７の走行優先モードに比して、より大きなトルクを作業機出力軸１０ｄから出力させることができる。
Since the work implement
このため掘削時、積込み時における作業効率が向上する。 For this reason, the work efficiency at the time of excavation and loading improves.
図１９は、第３実施例、比較例（図１０）それぞれで使用される第１および第２の電動モータ５の出力（ｋＷ）、最大トルク（Ｎｍ）、最高回転数（ｒｐｍ）を対比して示している。
FIG. 19 compares the output (kW), maximum torque (Nm), and maximum rotational speed (rpm) of the first and second
すなわち、第１の電動モータ５の出力については、第３実施例の場合は、比較例の場合の１/２で済み、第１および第２の電動モータ５、６全体でみても２/３に済んでおり、大幅にモータ容量を低くできることがわかる。また、第１の電動モータ５の最大トルクについては、比較例の場合には３２０Ｎｍという大トルクを必要としているが、第３実施例の場合には、その半分以下で済んでおり、大幅にモータ容量を低く抑えることができるのがわかる。また、第１および第２の電動モータ５、６の最高回転数については、比較例の場合に比して第３実施例の場合は高くなっており、これによりモータの小型化が図られることがわかる。このように第３実施例によれば、第１および第２の電動モータ５、６の容量を小さくでき小型化が実現されることから、コストを抑制でき、ホイールローダ１の小さな場積に収容することが可能となる。また、これに伴いインバータや電力供給線を小容量にすることができ、電力素子の耐久性を向上させることができる。よってコスト低減のみならず信頼性を向上させることができる。
In other words, the output of the first
上述した第１、第２、第３実施例は、一例であり、種々の変形が可能である。 The first, second, and third embodiments described above are merely examples, and various modifications are possible.
特に、遊星歯車機構１０は、第１、第２、第３実施例の構成のものに限定されるわけでなく、種々の構成例が考えられる。
In particular, the
図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、遊星歯車機構１０の各種構成パターンを示している。図２０中の符号は、第１、第２、第３実施例で用いたものと同じとして説明する。
20A, 20B, 20C, and 20D show various configuration patterns of the
図２０（ａ）は、１つの遊星歯車１１０で遊星歯車機構１０が構成されるパターンであり、第１の入力軸１０ａが遊星歯車１１０に連結し、第２の入力軸１０ｂが遊星歯車１１０に連結し、第２の入力軸１０ｂが第２の出力軸１０に連結している構成パターンを示している。図２０（ａ）の構成パターンには、連結される構成要素に応じて、２つのパターンがある。それら２つのパターンが、第１実施例、第２実施例の遊星歯車機構１０に相当する。
FIG. 20A shows a pattern in which the
第１実施例の場合は、第１の入力軸１０ａが遊星歯車１１０のサンギア１０Ｓに連結するとともに、第２の入力軸１０ｂが遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒに連結し、第２の入力軸１０ｂが第２の出力軸１０ｄに連結するように遊星歯車機構１０が構成されている。
In the case of the first embodiment, the
第２実施例の場合は、第１の入力軸１０ａが遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒに連結するとともに、第２の入力軸１０ｂが遊星歯車１１０のサンギア１０Ｓに連結し、第２の入力軸１０ｂが第２の出力軸１０ｄに連結するように遊星歯車機構１０が構成されている。これら両パターンともに遊星歯車１１０のプラネタリウムキャリア１０ＰＣ（プラネタリウムギア１０Ｐ）が第１の出力軸１０ｃに連結している。
In the case of the second embodiment, the
遊星歯車１１０では、リングギア１０Ｒとサンギア１０Ｓの出力の加算がプラネタリウムキャリア１０ＰＣ（プラネタリウムギア１０Ｐ）の出力となる関係が成立する。この特性を有効に利用して、第１および第２実施例では、第１の出力軸１０ｃを走行出力軸１０ｃとなし、第２の出力軸１０ｄを作業機出力軸１０ｄとなすことで、第１の電動モータ５の駆動トルクの全部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達され、第２の電動モータ６の駆動トルクの全部または一部が走行体１３の駆動軸１１ａに伝達されるようにして、掘削時などに、走行出力軸（第１の出力軸）１０ｃから大きなトルクを出力させるようにしている。
In the
図２０（ｂ）は、２つの遊星歯車１１０、２１０で遊星歯車機構１０が構成されるパターンであり、第１の入力軸１０ａが第１の遊星歯車１１０、第２の遊星歯車２１０に連結し、第２の入力軸１０ｂが第１の遊星歯車１１０、第２の遊星歯車２１０に連結している構成パターンを示している。図２０（ｂ）の構成パターンには、連結される構成要素に応じて、１２個のパターンがある。それら１２個のパターンを、図２１に示す。
FIG. 20B shows a pattern in which the
図２１は、各パターン毎に、第１の入力軸１０ａが連結される第１の遊星歯車１１０、第２の遊星歯車２１０の各構成要素（表の左から２番目の欄）、第２の入力軸１０ｂが連結される第１の遊星歯車１１０、第２の遊星歯車２１０の各構成要素（表の左から３番目の欄）、第１および第２の出力軸１０ｃ、１０ｄそれぞれが連結される第１および第２の遊星歯車１１０、２１０の構成要素（表の最も右の欄）を、表にて示している。図２１中、Ｓは、サンギアを示し、Ｒは、リングギアを示し、Ｐはプラネタリウムキャリア（プラネタリウムギア）を示している。
FIG. 21 shows each component of the first
第３実施例の場合は、図２１中のパターン２に相当する。すなわち、第３実施例の場合は、第１の入力軸１０ａが第１の遊星歯車１１０のサンギア１１０Ｓ（図２１中、Ｓ）に連結するとともに、第２の遊星歯車２１０のリングギア２１０Ｒ（図２１中、Ｒ）に連結し、第２の入力軸１０ｂが第１の遊星歯車１１０のリングギア１１０Ｒ（図２１中、Ｒ）に連結するとともに、第２の遊星歯車２１０のサンギア２１０Ｓ（図２１中、Ｓ）に連結し、第１および第２の出力軸１０ｃ、１０ｄそれぞれが第１および第２の遊星歯車１１０、２１０のプラネタリウムキャリア１１０ＰＣ、２１０ＰＣ（図２１中、Ｐ、Ｐ）に連結するように遊星歯車機構１０が構成されている。
The case of the third embodiment corresponds to the
図２０（ｃ）は、２つの遊星歯車１１０、２１０で遊星歯車機構１０が構成されるパターンであり、第１の入力軸１０ａが第１の遊星歯車１１０に連結し、第２の入力軸１０ｂが第２の遊星歯車２１０に連結し、第１の出力軸１０ｃが第２の遊星歯車２１０に連結し、第２の出力軸１０ｄが第１の遊星歯車１１０に連結している構成パターンを示している。図２０（ｃ）の構成パターンには、連結される構成要素に応じて、およそ２０個のパターンがある。
FIG. 20C shows a pattern in which the
図２０（ｄ）は、２つの遊星歯車１１０、２１０で遊星歯車機構１０が構成されるパターンであり、第１の入力軸１０ａが第１の遊星歯車１１０、第２の遊星歯車２１０に連結し、第２の入力軸１０ｂが第２の遊星歯車２１０に連結し、第２の出力軸１０ｄが第１の遊星歯車１１０に連結している構成パターンを示している。図２０（ｄ）の構成パターンには、連結される構成要素に応じて、３０個以上のパターンがある。
FIG. 20D shows a pattern in which the
電動モータの容量の総和を小さくでき、エネルギー効率が向上するという観点からみて、特に効果があったのは、図２０（ａ）、（ｂ）に示す構成パターンであった。 In view of the fact that the total capacity of the electric motor can be reduced and the energy efficiency is improved, the configuration patterns shown in FIGS. 20A and 20B are particularly effective.
また、以上の各実施例では、トルク分配伝達機構１０を、遊星歯車機構で構成した場合について説明したが、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを入力して、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクを走行体１３の駆動軸１１ａと作業機１８、１９の駆動軸１２ａに分配して伝達できるものであれば、任意の構成とすることができる。
Further, in each of the above embodiments, the case where the torque
たとえばトルク分配伝達機構１０を歯車の組合せで構成するとすれば、遊星歯車機構に限定されることなく、差動歯車機構の範疇であれば、如何様にも構成することができる。
For example, if the torque distribution /
図２２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ互いに等価な差動歯車機構を示している。 22 (a) and 22 (b) show differential gear mechanisms equivalent to each other.
図２２（ａ）は、第１〜第３実施例で使用した遊星歯車１１０を示している。図２２（ｂ）は、自動車の後輪のデフ装置などに使用されるディファレンシャルギア３１０を示している。
FIG. 22A shows the
遊星歯車１１０、ディファレンシャルギア３１０は、共に、第１の入力軸、第２の入力軸からトルクを入力して、これら入力トルクを加算して、加算したトルクを出力軸から出力するという点で等価である。よって、たとえば遊星歯車１１０をディファレンシャルギア３１０に置換して、第１実施例〜第３実施例のトルク分配伝達機構１０を構成してもよい。
Both the
つぎに、余分な動力の消費を抑制して、よりエネルギー効率を高めることができる実施例について説明する。 Next, an embodiment in which the consumption of excess power is suppressed and the energy efficiency can be further increased will be described.
図２３（ａ）は、第１実施例に、クラッチ６１、クラッチ６２、ブレーキ６３を付加した第４実施例を示している。
FIG. 23A shows a fourth embodiment in which a clutch 61, a clutch 62, and a
すなわち、第１実施例では、走行動力のみが必要で作業機動力が不要な状況であっても、作業機出力軸１０ｄが常時回転駆動しているため、油圧ポンプ１２から吐出される圧油が無駄にタンクに排出されてエネルギーロスが生じることがあった。そこで、図２３（ａ）に示すように、第２の入力軸１０ｂと、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄとの係合、係合解除を行うクラッチ６１を設け、走行動力のみが必要で作業機動力が不要な場合には、クラッチ６１の係合を解除し、第１および第２の電動モータ５、６の駆動トルクの全てが、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃに伝達され、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄには伝達されないように制御してもよい。
That is, in the first embodiment, even when only traveling power is required and work machine power is not required, the work
また、第１実施例では、作業機動力のみが必要で走行動力が不要な状況であっても、第２の電動モータ６が作業機出力軸１０ｄのみならず遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒを常時回転駆動しているため、エネルギーロスが生じることがあった。そこで、図２３（ａ）に示すように、第２の入力軸１０ｂと、ギア１０ｅとの連結、連結解除を行うクラッチ６２を設け、作業機動力のみが必要で走行動力が不要な場合には、クラッチ６２の連結を解除して、第２の電動モータ６によって第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄのみ回転駆動させ、遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒを回転駆動させないように制御してもよい。
In the first embodiment, the second
また、遊星歯車１１０のリングギア１０Ｒを制動するブレーキ６３を設け、作業モードに応じて、クラッチ６１、６２の係合、解除、ブレーキ６３を作動、解除を制御してもよい。ブレーキ６３が作動すると、リングギア１０Ｒが定位置に固定され、ブレーキ６３の作動が解除すると、リングギア１０Ｒが自由回転状態になる。
Further, a
図２３（ｂ）は、作業モードと、動力配分される駆動軸（走行出力軸、作業機出力軸）と、クラッチ６１、６２の係合、解除状態、ブレーキ６３の作動、解除状態と、動力源との関係を示した表である。
FIG. 23B shows the work mode, the drive shaft (travel output shaft, work implement output shaft) to which power is distributed, the engagement and release states of the
作業モードＡの場合には、第２の電動モータ６のみが動力源として回転駆動され、クラッチ６１は係合され、クラッチ６２は解除され、ブレーキ６３は作動されるように制御される。この場合には、第２の電動モータ６の動力が、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄに伝達される。
In the work mode A, only the second
作業モードＢの場合には、第１および第２の電動モータ５、６が動力源として回転駆動され、クラッチ６１は解除され、クラッチ６２は係合され、ブレーキ６３は解除されるように制御される。この場合には、第１および第２の電動モータ５、６の動力が、合算されて、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃに伝達される。
In the work mode B, the first and second
作業モードＣの場合には、第１の電動モータ５が動力源として回転駆動され、クラッチ６１は解除され、クラッチ６２は解除され、ブレーキ６３は作動されるように制御される。この場合には、第１の電動モータ５の動力が、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃに伝達される。
In the work mode C, the first
作業モードＤの場合には、第１および第２の電動モータ５、６が動力源として回転駆動され、クラッチ６１は係合され、クラッチ６２は係合され、ブレーキ６３は解除されるように制御される。この場合には、第１および第２の電動モータ５、６の動力が、配分されて、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃ、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄに伝達される。
In the work mode D, the first and second
作業モードＥの場合には、第１および第２の電動モータ５、６が動力源として回転駆動され、クラッチ６１は係合され、クラッチ６２は解除され、ブレーキ６３は作動されるように制御される。この場合には、第１および第２の電動モータ５、６の動力がそれぞれ、独立して、第１の出力軸（走行出力軸）１０ｃ、第２の出力軸（作業機出力軸）１０ｄに伝達される。
In the work mode E, the first and second
たとえば、作業モードＡ〜Ｅを選択するスイッチを、ホイールローダの運転室の操作パネルに、設け、選択スイッチの操作に応じて、図２３（ｂ）に示すごとく、クラッチ６１、６２の係合、解除、ブレーキ６３の作動、解除を自動的に制御するように構成することができる。
For example, a switch for selecting the operation modes A to E is provided on the operation panel of the wheel loader cab, and according to the operation of the selection switch, as shown in FIG. The release, the operation of the
ホイールローダでは、作業機出力軸１０ｄに比べて走行出力軸１０ｃに、より大きい動力が必要とされる状況で運転されることが多い。このような状況のときに作業モードＢを選択すれば、２つの電動モータ５、６を合算した動力のすべてが、走行出力軸１０ｃのみに伝達されるため、より作業効率を高めることができる。
In many cases, the wheel loader is operated in a situation where greater power is required for the
また、一般道を巡航走行するような場合に、作業モードＣを選択すれば、１つの電動モータ５の動力によって走行されるため、燃費が向上する。
Further, when traveling on a general road, if the work mode C is selected, the vehicle is driven by the power of one
また、積込み作業時に、作業モードＡを選択し、掘削時に、状況に応じて、作業モードＤまたは作業モードＥを選択することで、Ｖシェープ運転全体を通して作業効率が向上する。特に、Ｖシェープ運転では、前述のとおり、掘削、運搬、積込みを短時間で繰り返すため、前述の作業モードの選択を操作パネル上で行うことは困難となる。そこで、図２４に示すように自動的に作業モードを選択する実施も可能である。すなわち、基本的にＶシェープ運転を想定すると、作業モードＤを選択してから一定時間、作業機用操作レバー２４が操作されない場合には、クラッチ６１が解除され、自動的に作業モードＢに移行される。この場合、積み荷がバケット内にあることが想定される。このため作業機が落下しないように制御弁１５のスプールの開口が閉じられる。また、作業モードＢで運転中に作業機用操作レバー２４が操作されると、クラッチ６１が係合して、作業モードＤに戻る。また、作業モードＤを選択してから一定時間アクセルペダル２３が踏み込まれない場合には、クラッチ６２が解除され、ブレーキ６３が作動されて、作業モードＡに移行する。また、作業モードＡで運転中にアクセルペダル２３が踏み込まれると、作業モードＤに戻る。
Further, by selecting the work mode A at the loading work and selecting the work mode D or the work mode E according to the situation at the time of excavation, the work efficiency is improved throughout the V shape operation. In particular, in the V-shape operation, as described above, excavation, transportation, and loading are repeated in a short time, so that it is difficult to select the above-described work mode on the operation panel. Therefore, it is possible to automatically select a work mode as shown in FIG. That is, assuming V-shape operation basically, when the work implement operating
このように本実施例によれば、作業状態に応じて、クラッチ６１、６２の係合、解除、ブレーキ６３の作動、解除を制御するようにしたので、余分な動力の消費が抑制され、エネルギー効率を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, since the engagement and release of the
第１実施例に、クラッチ６１、クラッチ６２、ブレーキ６３を設ける場合について説明したが、第２実施例、第３実施例についても同様にクラッチ６１、６２、ブレーキ６３を設ける実施も当然可能である。
In the first embodiment, the case where the clutch 61, the clutch 62, and the
１ ホイールローダ
５ 第１の電動モータ
６ 第２の電動モータ
１０ トルク分配伝達機構
１１ａ 走行体の駆動軸
１２ａ 作業機の駆動軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第１の電動モータ（５）と、
第２の電動モータ（６）と、
第１および第２の電動モータ（５、６）の駆動トルクが入力され、第１および第２の電動モータ（５、６）の駆動トルクが走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）と作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に分配されて伝達されるトルク分配伝達機構（１０）と
を備えたことを特徴とする走行作業機械。 In the traveling work machine including the traveling body (13) and the work machines (18, 19),
A first electric motor (5);
A second electric motor (6);
The drive torques of the first and second electric motors (5, 6) are input, and the drive torques of the first and second electric motors (5, 6) work with the drive shaft (11a) of the traveling body (13). A torque distribution transmission mechanism (10) distributed and transmitted to the drive shaft (12a) of the machine (18, 19).
前記トルク分配伝達機構（１０）は、第１の電動モータ（５）の駆動トルクの全部が走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）に伝達され、第２の電動モータ（６）の駆動トルクの全部または一部が走行体（１３）の駆動軸（１１ａ）に伝達されるように構成されていること
を特徴とする請求項１記載の走行作業機械。 The traveling work machine is a wheel loader (1),
The torque distribution transmission mechanism (10) transmits the entire driving torque of the first electric motor (5) to the driving shaft (11a) of the traveling body (13), and the driving torque of the second electric motor (6). The traveling work machine according to claim 1, wherein all or part of the traveling work machine is configured to be transmitted to the drive shaft (11a) of the traveling body (13).
を特徴とする請求項１記載の走行作業機械。 The traveling work machine according to claim 1, wherein the torque distribution transmission mechanism (10) includes a differential gear mechanism.
を特徴とする請求項１記載の走行作業機械。 The traveling work machine according to claim 1, wherein the torque distribution transmission mechanism (10) is a planetary gear mechanism.
第２の電動モータ（６）の出力軸（６ａ）は、前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の入力軸（１０ｂ）に連結され、
前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の出力軸（１０ｄ）は、作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に連結され、
第２の入力軸（１０ｂ）と、第２の出力軸（１０ｄ）との係合、係合解除を行うクラッチ（６１）が設けられること
を特徴とする請求項１記載の走行作業機械。 The torque distribution transmission mechanism (10) is constituted by a differential gear mechanism,
The output shaft (6a) of the second electric motor (6) is connected to the second input shaft (10b) of the torque distribution transmission mechanism (10),
The second output shaft (10d) of the torque distribution transmission mechanism (10) is connected to the drive shaft (12a) of the work machine (18, 19),
The traveling work machine according to claim 1, further comprising a clutch (61) for engaging and disengaging the second input shaft (10b) and the second output shaft (10d).
第２の電動モータ（６）の出力軸（６ａ）は、前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の入力軸（１０ｂ）に連結され、
前記トルク分配伝達機構（１０）の第２の出力軸（１０ｄ）は、作業機（１８、１９）の駆動軸（１２ａ）に連結され、
第２の入力軸（１０ｂ）と、第２の出力軸（１０ｄ）との係合、係合解除を行うクラッチ（６１）が設けられ、
第２の入力軸（１０ｂ）と、遊星歯車（１１０）との連結、連結解除を行うクラッチ（６２）が設けられること
を特徴とする請求項１記載の走行作業機械。 The torque distribution transmission mechanism (10) is composed of a planetary gear mechanism,
The output shaft (6a) of the second electric motor (6) is connected to the second input shaft (10b) of the torque distribution transmission mechanism (10),
The second output shaft (10d) of the torque distribution transmission mechanism (10) is connected to the drive shaft (12a) of the work machine (18, 19),
A clutch (61) that engages and disengages the second input shaft (10b) and the second output shaft (10d) is provided.
The traveling work machine according to claim 1, further comprising a clutch (62) for connecting and releasing the second input shaft (10b) and the planetary gear (110).
を特徴とする請求項６記載の走行作業機械。 The traveling work machine according to claim 6, further comprising a brake (63) for braking the ring gear (10R) of the planetary gear (110).
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