(57)【要約】【課題】前側及び後側の車輪に空転が発生した場合でも、走行し得る四輪駆動式産業用車両を提供する。【解決手段】前部車軸及び後部車軸の途中にディファレンシャアル装置が配置されると共に、両ディファレンシャアル装置同士が連結軸により連結され、各車軸の先端部に車輪を駆動するモータがそれぞれ設けられたホイールローダであって、各モータ41を制御する制御装置44を、エンコーダ45により検出された回転速度に基づき前側及び後側における左右の車輪同士の回転速度比を演算する速度比演算部46と、この速度比演算部にて求められた回転速度比及び予め求められた内外輪の回転半径比に基づき前側及び後側における左右の車輪のいずれかが空転しているか否かを判断する空転判断部47と、この空転判断部にて空転していると判断された場合に、空転している車輪のモータ41のトルクを低下させるトルク指令を出力するトルク指示部48とから構成したもの。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体フレームの前部および後部に前部車軸および後部車軸を配置するとともに、これら各車軸の途中にディファレンシャアル装置を配置し、これら前部および後部のディファレンシャアル装置同士を連結軸により連結し、上記各車軸の先端部に車輪を駆動する電動機をそれぞれ設けてなる四輪駆動式産業用車両であって、
上記各電動機を制御するための制御装置を具備するとともに、
この制御装置を、
上記各車輪の回転速度を検出する回転速度検出器にて検出された回転速度を入力して、前側および後側における左右の車輪同士の回転速度比を演算する速度比演算部と、
この速度比演算部にて求められた回転速度比および予め求められている当該産業用車両の最小回転半径における内外輪の回転半径比に基づき前側および後側における左右の車輪のいずれかが空転しているか否かを判断する空転判断部と、
この空転判断部にて空転していると判断された場合に、空転している車輪の電動機のトルクを低下させるトルク指令を出力するトルク指示部とから構成したことを特徴とする四輪駆動式産業用車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪駆動式の産業用車両、例四輪駆動式のホイールローダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用車両としては、主に、建設・土木用に用いられるホイールローダがあり、この中でも、大型のものには、車輪がそれぞれ電動機により駆動される四輪駆動方式および車両本体の前部と後部とが折れ曲がる屈折式が採用されているものがある。
【０００３】
このようなホイールローダの駆動部分の概略構成を図７に基づき説明すると、車両本体の底部フレーム（所謂、シャーシである）の前部および後部に、それぞれ中間にディファレンシャアル装置５１，５２が設けられた前部車軸（アクスル軸ともいう）５３および後部車軸５４が設けられるとともに、底部フレームの中心部には、前後方向で両ディファレンシャアル装置５１，５２同士を連結する連結軸（プロペラシャフトに対応する）５５が配置されている。なお、各ディファレンシャアル装置５１，５２としては、公知の差動歯車装置が用いられている。
【０００４】
そして、前部車軸５３および後部車軸５４の各先端部には、それぞれ前側の左右の車輪５６および後側の左右の車輪５７を個別に回転させるための電動機５８が設けらている。なお、各電動機５８の駆動軸の一端側がそれぞれ車軸５３，５４側に連結されるとともに、他端側が各車輪５６，５７に連結されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２９５０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の構成によると、前側および後側の左右の車輪５６Ｌ，５６Ｒ；５７Ｌ，５７Ｒ同士はそれぞれディファレンシャアル装置５１，５２を介して接続されているとともに、前後のディファレンシャアル装置５１，５２同士も連結軸５５を介して連結されており、例えば前側（または後側）の左右のいずれか片方の車輪５６（または５７）がスリップにより空転した場合には、空転が発生していない後側（または前側）の車軸５４（または５３）から回転駆動力が伝達されるが、前側車輪５６および後側車輪５７に空転が発生した場合には、走行し得ないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、前側および後側の車輪に空転が発生した場合でも、走行し得る四輪駆動式産業用車両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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の四輪駆動式産業用車両は、車両本体フレームの前部および後部に前部車軸および後部車軸を配置するとともに、これら各車軸の途中にディファレンシャアル装置を配置し、これら前部および後部のディファレンシャアル装置同士を連結軸により連結し、上記各車軸の先端部に車輪を駆動する電動機をそれぞれ設けてなる四輪駆動式産業用車両であって、
上記各電動機を制御するための制御装置を具備するとともに、
この制御装置を、
上記各車輪の回転速度を検出する回転速度検出器にて検出された回転速度を入力して、前側および後側における左右の車輪同士の回転速度比を演算する速度比演算部と、
この速度比演算部にて求められた回転速度比および予め求められている当該産業用車両の最小回転半径における内外輪の回転半径比に基づき前側および後側における左右の車輪のいずれかが空転しているか否かを判断する空転判断部と、
この空転判断部にて空転していると判断された場合に、空転している車輪の電動機のトルクを低下させるトルク指令を出力するトルク指示部とから構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成によると、前側および後側における左右の車輪の回転速度比と、産業用車両の最小回転半径における内外輪の回転半径比とを比較することにより、前側および後側の両車輪のいずれかが空転しているか否かを判断するとともに、前側および後側の車輪にそれぞれ空転が発生している判断された場合に、空転している車輪の電動機のトルクを低下させるトルク指令を出力するようにしたので、空転している車輪のトルクを低下させて地面に対するグリップ力を増加させることができ、したがって走行可能状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る四輪駆動式産業用車両の側面図である。
【図２】同産業用車両の平面図である。
【図３】同産業用車両の駆動部分を示す平面図である。
【図４】同産業用車両のディファレンシャアル装置の要部平面図である。
【図５】同産業用車両における制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】同産業用車両の制御を説明するための模式平面図である。
【図７】従来例の同四輪駆動式産業用車両の駆動部分を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る四輪駆動式産業用車両を具体的に示した実施例に基づき説明する。
本実施例においては、四輪駆動式産業用車両として、建設・土木用に用いられるホイールローダについて説明する。なお、このホイールローダは、土砂の掘削・運搬などを行い得るもので、大型で且つ四輪駆動式であり、さらに車体が前後に屈折し得るものについて説明する。
【００１２】
図１および図２に示すように、このホイールローダの車両本体１は、左右に前部車輪４を有する前側本体部２と、同じく左右に後部車輪５を有する後側本体部３とから構成され、また両本体部２，３同士は、鉛直方向の連結ピン６により、互いに屈折可能つまり換向可能に連結されるとともに、両本体部２，３同士間に亘って設けられた左右一対の屈折用つまり換向用油圧シリンダ（以下、換向用シリンダという）７により換向（ステアリング）が行われるものである。
【００１３】
上記前側本体部２には、ブーム１１の一端部が水平ピン１２を介して鉛直面内で傾動自在に支持されるとともに、その先端には、同じく水平ピン１３を介してバケット１４がやはり鉛直面内で、つまり上下方向で揺動自在に取り付けられており、また上記ブーム１１と前側本体部２との間には当該ブーム１１を傾動させる傾動用油圧シリンダ（以下、傾動用シリンダという）１５が設けられており、さらにブーム１１の中間部には、水平ピン１６を介して前後方向に長いリンク体１７が揺動自在に支持されている。なお、リンク体１７の中間部が水平ピン１６により支持されている。
【００１４】
そして、このリンク体１７の前端部とバケット１４の後面側とはリンク材１８を介して連結されるとともに、リンク体１７の後端部と前側本体部２との間にはバケット１４を上下方向で揺動させる揺動用油圧シリンダ（以下、揺動用シリンダという）１９が配置されている。
【００１５】
したがって、運転席８に設けられた操作レバーにより、傾動用シリンダ１５を作動させることにより、ブーム１１を傾動させてバケット１４を上下方向で移動させることができ、また揺動用シリンダ１９を作動させることにより、バケット１４を上下方向で揺動させることができる。つまり、バケット１４を、その開口部が下向くダンプ姿勢と、クラウド姿勢との間で揺動させることができる。
【００１６】
次に、本発明の要旨である四輪駆動系統について説明する。
図３に示すように、車両本体１の底部フレーム（車両本体フレームで、所謂、シャーシである）の前部および後部には（つまり、前側本体部２および後側本体部３には）、それぞれ途中につまり中間にディファレンシャアル装置２３，２４が設けられた前部車軸（前部アクスル軸ともいう）２１および後部車軸（後部アクスル軸ともいう）２２が配置されるとともに、底部フレームの中心部で且つ前後方向に配置されて両車軸２１，２２同士を接続する、すなわち両ディファレンシャアル装置２３，２４同士を連結する連結軸（プロペラシャフトに対応する）２５が設けられている。したがって、前部のディファレンシャアル装置２３の左右には、前部左側および前部右側車軸部２１ａ，２１ｂが、また後部のディファレンシャアル装置２４の左右には、後部左側および後部右側車軸部２２ａ，２２ｂが配置されることになる。なお、連結軸２５の途中には、ユニバーサルジョイント２６（図６にだけ示す）が設けられている。
【００１７】
各ディファレンシャアル装置２３，２４としては公知のものが用いられており、ここで、図４に基づき、ディファレンシャアル装置２３，２４を簡単に説明しておく。
このディファレンシャアル装置２３，２４は、ディファレンシャアルケース３１と、このディファレンシャアルケース３１にピニオン軸（スパイダともいう）３２を介して回転自在に支持された左右一対のピニオンギヤ３３と、これらピニオンギヤ３３に同時に噛合されかつディファレンシャアルケース３１に左右方向の回転軸３４を介して回転自在に支持された一対のサイドギヤ３５と、これらサイドギヤ３５と同一軸心でもってディファレンシャアルケース３１に固定されたリングギヤ３６と、このリングギヤ３６の回転軸心と直交する軸心方向である前後方向の回転軸３７の端部に設けられるとともに当該リングギヤ３６に噛合されるピニオンギヤ３８とから構成されている。そして、左右方向の回転軸３４がそれぞれ対応する車軸部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに連結されるとともに、前後方向の回転軸３７が連結軸２５に連結されている。
【００１８】
そして、各車軸部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの先端部には、それぞれ車輪４，５を個別に駆動して回転させるためのモータ（電動機）４１が設けられている。なお、各モータ４１の駆動軸の一端側が各車軸部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ側に連結されるとともに、他端側がそれぞれ車輪４，５に連結されており、またモータ４１は例えば車軸２１，２２を覆っているケーシング（図示せず）に固定されている。また、各車輪４，５には減速機４２が内蔵されている。
【００１９】
次に、ホイールローダの駆動制御構造について簡単に説明する。
すなわち、図５に示すように、各モータ４１に対応してその回転速度を制御するためのインバータ（図２においては、仮想線にて示す）４３が車両本体１の底部フレームに設けられるとともに、これら各インバータ４３を制御して車輪４，５の回転速度（単位時間当りの回転数である）を制御する制御装置４４が設けられており、また各車輪４，５の回転速度を検出し得る回転速度検出器として例えばエンコーダ４５が具備されている。なお、このエンコーダ４５は、例えば各モータ４１または各車軸部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに設けられて、モータ４１または車軸部２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの回転速度を検出するようにしたものである。
【００２０】
また、上記制御装置４４には、図５および図６に示すように、回転速度検出器４４からの検出信号すなわち回転速度を入力して、左右の前部車輪４Ｌ，４Ｒの回転速度ＶｆＬ，ＶｆＲおよび後部車輪５Ｌ，５Ｒの回転速度ＶｒＬ，ＶｒＲに基づき、内輪と外輪の回転速度比ｒ１（外輪の回転速度／内輪の回転速度：例えばＶｆＲ／ＶｆＬ）を求める速度比演算部４６と、この速度比演算部４６で求められた内外輪の回転速度比ｒ１を入力するとともにこの内外輪の回転速度比ｒ１と予め求められている当該ホイールローダの最小回転半径における内輪回転半径（Ｒｉ）と外輪回転半径（Ｒｏ）との比である回転半径比ｒ２（Ｒｏ／Ｒｉ）とを比較して車輪４，５が空転しているか否かを判断する空転判断部４７と、この空転判断部４７で得られた判断結果を入力して、各インバータ４３にトルク指令を出力するトルク指示部４８とが具備されている。
【００２１】
上記空転判断部４７では、内外輪の回転速度比ｒ１と、当該ホイールローダの最小回転半径における内外輪の回転半径比ｒ２とを比較し、内外輪の回転速度比ｒ１が回転半径比ｒ２を超えている場合には、回転速度が大きい方の車輪４，５が空転を起こしていると判断される。例えば、図６においては、前部右側車輪４Ｒと後部左側車輪５Ｌが空転している場合を示す（破線の矢印にて示す）。
【００２２】
そして、空転を起こしている車輪４Ｒ，５Ｌがトルク指示部４８に出力されて、このトルク指示部４８からこれら車輪４Ｒ，５Ｌに対応するモータ４１のインバータ４３に対してトルクを低下させる指令が出力される。なお、トルク指令としては、例えば現時点のトルクを例えばモータ定格トルクの８％程度まで低下させるような指示である。
【００２３】
そして、このような制御が所定時間（例えば、２０ｍｓｅｃ）ごとに行われており、内外輪の回転速度比ｒ１が回転半径比ｒ２より小さくなった場合、つまり空転がなくなった場合には、元のトルク値に戻される。この判断についても、空転判断部４７で行われており、したがって空転判断部４７にて空転がなくなったと判断された場合に、トルク指示部４８からトルクを元に戻す指令、つまりトルクの増加指令が出力される。
【００２４】
すなわち、ホイールローダにより土砂などの掘削・運搬作業を行っている最中に、例えば前側と後側のそれぞれ左右の車輪４，５の片方がスリップして空転した場合には、空転判断部４７にて空転していると判断される。したがって、トルク指示部４８から空転している前側および後側の車輪４，５のモータ４１に（正確には、インバータ４３に）トルクを低下させる（抑える）指令が出力される。このように、空転している車輪４，５のトルクが低下すると、地面に対する車輪４，５のグリップ力（把持力）が回復するため、スリップがなくなり、走行可能な状態となる。
【００２５】
そして、スリップがなくなると、空転判断部４７およびトルク指示部４８から、元のトルクに戻す指令が出力される。
上述したように、前側および後側における内外輪の回転速度比と、産業用車両の最小回転半径における内外輪の回転半径比とを比較することにより、つまりその大小に基づき、前側および後側の両車輪のいずれかが空転しているか否かを判断するとともに、前側および後側の車輪にそれぞれ空転が発生している判断された場合に、空転している車輪のモータのトルクを低下させるトルク指令を出力するようにしたので、空転している車輪のトルクを低下させて地面に対するグリップ力を増加させることができ、したがって走行可能状態に戻すことができる。
【００２６】
なお、上記実施例においては、本発明をホイールローダに適用した場合について説明したが、勿論、このホイールローダに限定されるものではなく、他の四輪駆動式産業用車両にも適用し得るものである。
【符号の説明】
【００２７】
１      車両本体
２      前側本体部
３      後側本体部
４      前側車輪
５      後側車輪
２１      前部車軸
２２      後部車軸
２３      ディファレンシャアル装置
２４      ディファレンシャアル装置
２５      連結軸
４１      モータ
４３      インバータ
４４      制御装置
４５      エンコーダ
４６      速度比演算部
４７      空転判断部
４８      トルク指示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010220448.tif 000007
【図６】
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【図７】
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