(57)【要約】【課題】建設機械の作業状態に応じて一方側の車輪に伝達する他方の車輪の駆動力を調整すること。【解決手段】建設機械１は、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄの駆動軸にそれぞれ連結され、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄを回転駆動する電動モータ３ａ，３ｂ及び電動モータ３ｃ，３ｄと、後輪２ｃ，２ｄの駆動軸に連結され、後輪２ｃ，２ｄの回転に合わせて駆動される油圧ポンプ７ａ，７ｂと、前輪２ａ，２ｂの駆動軸に連結され、油圧ポンプ７ａ，７ｂから供給される圧油によって前輪２ａ，２ｂを回転駆動する油圧モータ５ａ，５ｂを備える。コントローラ１４は、建設機械１の作業状態に応じて、電動モータ３ａ〜３ｄの駆動力を制御すると共に、油圧ポンプ７ａ，７ｂから油圧モータ５ａ，５ｂに伝達されるトルクを制御することにより、前輪２ａ，２ｂに発生する駆動力を調整する。【選択図】図１
2011163048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方及び他方の車輪の駆動軸にそれぞれ連結され、当該一方及び他方の車輪を回転駆動する複数の電動モータと、
前記一方の車輪の駆動軸に連結され、当該一方の車輪の回転に合わせて駆動される油圧ポンプと、
前記他方の車輪の駆動軸に連結され、前記油圧ポンプから供給される圧油によって当該他方の車輪を回転駆動する油圧モータと、
建設機械の作業状態を検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段によって検出された建設機械の作業状態に応じて、前記複数の電動モータの駆動力を制御すると共に、前記油圧ポンプから前記油圧モータに伝達されるトルクを制御することによって、前記他方の車輪に発生する駆動力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする建設機械の駆動制御装置。
【請求項２】
前記作業状態検出手段は、前記他方の車輪だけが接地している状態を建設機械の第１の作業状態として検出し、
前記制御手段は、当該第１の作業状態が検出された場合、前記油圧ポンプから前記油圧モータに伝達されるトルクを制御することによって、前記一方の車輪の駆動力を他方の車輪の駆動軸に伝達する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項３】
建設機械の目標牽引力を算出する目標牽引力算出手段と、
前記目標牽引力算出手段によって算出された目標牽引力を出力する際に一方及び他方の車輪に掛かるべき負荷トルクを適正トルクとして算出する適正トルク算出手段と、
一方及び他方の車輪に掛かっている負荷トルクを実トルクとして検出する実トルク検出手段と、を備え、
前記作業状態検出手段は、前記適正トルク算出手段によって算出された一方の車輪の適正トルクが前記実トルク検出手段によって検出された一方の車輪の実トルクより大きい場合、建設機械の作業状態が第１の作業状態であると判定し、前記適正トルク算出手段によって算出された一方の車輪の適正トルクが前記実トルク検出手段によって検出された一方の車輪の実トルクより小さい場合には、一方及び他方の車輪が接地していると判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、一方及び他方の車輪が接地している場合には、他方の車輪を回転駆動する電動モータの出力馬力を、一方の車輪を回転駆動する電動モータの出力馬力より油圧モータの最小出力馬力分だけ小さく制御することを特徴とする請求項３に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項５】
前記作業状態検出手段は、前記建設機械の作業機が操作されている状態を建設機械の第２の作業状態として検出し、
前記制御手段は、建設機械の第２の作業状態が検出された場合、前記油圧ポンプから前記油圧モータに伝達されるトルクを制御することにより、前記一方の車輪の駆動力を他方の車輪の駆動軸に伝達する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項６】
建設機械の目標牽引力を算出する目標牽引力算出手段と、
前記第２の作業状態において前記目標牽引力算出手段によって算出された目標牽引力を出力する際に一方及び他方の車輪に掛かるべき負荷トルクを適正トルクとして算出する適正トルク算出手段とを備え、
前記制御手段は、前記適正トルク算出手段によって算出された適正トルクで一方及び他方の車輪が駆動されるように、前記複数の電動モータと前記油圧ポンプから前記油圧モータに伝達されるトルクとを制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項７】
前記一方の車輪は建設機械の後輪であり、前記他方の車輪は建設機械の前輪であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の建設機械の駆動制御装置。
【請求項８】
一方及び他方の車輪の駆動軸にそれぞれ連結され、当該一方及び他方の車輪を回転駆動する複数の電動モータと、前記一方の車輪の駆動軸に連結され、当該一方の車輪の回転に合わせて駆動される油圧ポンプと、前記他方の車輪の駆動軸に連結され、前記油圧ポンプから供給される圧油によって当該他方の車輪を回転駆動する油圧モータとを備える建設機械の駆動制御方法であって、
建設機械の作業状態を検出する作業状態検出ステップと、
前記作業状態検出ステップによって検出された建設機械の作業状態に応じて、前記複数の電動モータの駆動力を制御すると共に、前記油圧ポンプから前記油圧モータに伝達されるトルクを制御することによって、前記他方の車輪に発生する駆動力を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする建設機械の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪と後輪とを駆動することによって走行する建設機械の駆動制御装置及び駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前輪と後輪との四輪を駆動することによって走行する建設機械では、図５に示すように、後輪Ｒが浮き前輪Ｆだけが接地している状態になることがある。この時、前輪Ｆは、四輪全てが接地している状態にある時に得られる大きな牽引力を伝達させる必要になることがある。このような背景から、前輪だけが接地している状態にある時に、後輪の駆動力を前輪に伝達する動力伝達機構を有する建設機械が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の建設機械は、前輪及び後輪の駆動軸にそれぞれ設けられた前部差動装置及び後部差動装置と、前部差動装置と後部差動装置とを連結するシャフトとを有する。このような建設機械では、前輪だけが接地している状態にある時には、後輪の駆動力が、シャフトを介して後部差動装置から前部差動装置に機械式に伝達されるので、四輪全てが接地している状態にある時に得られる大きな牽引力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７７４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前輪だけが接地している状態にある時に前輪が必要とする駆動力は、建設機械の作業状態に応じて変化する。従って、前輪だけが接地している状態にある時に前輪に伝達されるべき後輪の駆動力の大きさは、建設機械の作業状態に応じて変化する。しかしながら、上述の建設機械では、前輪に伝達される後輪の駆動力の大きさは、前部差動装置を構成するギアと後部差動装置を構成するギアとのギア比によって決まる固定値である。このため、上述の建設機械では、建設機械の作業状態に応じて前輪に伝達される後輪の駆動力の大きさを必要な大きさに調整することができない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、作業状態に応じて一方の車輪に伝達する他方の車輪の駆動力を調整可能な建設機械の駆動制御装置及び駆動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る建設機械の駆動制御装置は、一方及び他方の車輪の駆動軸にそれぞれ連結され、一方及び他方の車輪を回転駆動する複数の電動モータと、一方の車輪の駆動軸に連結され、一方の車輪の回転に合わせて駆動される油圧ポンプと、他方の車輪の駆動軸に連結され、油圧ポンプから供給される圧油によって他方の車輪を回転駆動する油圧モータと、建設機械の作業状態を検出する作業状態検出手段と、作業状態検出手段によって検出された建設機械の作業状態に応じて、複数の電動モータの駆動力を制御すると共に、油圧ポンプから油圧モータに伝達されるトルクを制御することによって、他方の車輪に発生する駆動力を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る建設機械の駆動制御方法は、一方及び他方の車輪の駆動軸にそれぞれ連結され、一方及び他方の車輪を回転駆動する複数の電動モータと、一方の車輪の駆動軸に連結され、一方の車輪の回転に合わせて駆動される油圧ポンプと、他方の車輪の駆動軸に連結され、油圧ポンプから供給される圧油によって他方の車輪を回転駆動する油圧モータとを備える建設機械の駆動制御方法であって、建設機械の作業状態を検出する作業状態検出ステップと、作業状態検出ステップによって検出された建設機械の作業状態に応じて、複数の電動モータの駆動力を制御すると共に、油圧ポンプから油圧モータに伝達されるトルクを制御することによって、他方の車輪に発生する駆動力を制御する制御ステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る建設機械の駆動制御装置及び駆動制御方法によれば、建設機械の作業状態に応じて、一方の車輪の回転に合わせて駆動される油圧ポンプから他方の車輪を回転駆動する油圧モータに伝達されるトルクを制御するので、建設機械の作業状態に応じて他方の車輪に伝達される一方の車輪の駆動力を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である建設機械の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である建設機械の駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２に示す駆動制御処理における、建設機械の車速と最大牽引力の関係を示す図である。
【図４】図４は、図２に示す駆動制御処理における、建設機械のアクセル開度と牽引力出力比の関係を示す図である。
【図５】図５は、建設機械の後輪が浮き前輪だけが接地している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である建設機械の構成及びその駆動制御方法について説明する。
【００１２】
〔建設機械の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である建設機械の構成について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態である建設機械の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である建設機械１は、他方の車輪である前輪２ａ，２ｂ及び一方の車輪である後輪２ｃ，２ｄの駆動軸にそれぞれ連結された電動モータ３ａ，３ｂ及び電動モータ３ｃ，３ｄを備える。電動モータ３ａ〜３ｄはそれぞれ、多相交流モータにより構成されている。建設機械１は、電動モータ３ａ，３ｂ及び電動モータ３ｃ，３ｄの駆動出力によって前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄの駆動軸が回転駆動されることにより、走行する。
【００１４】
電動モータ３ａ〜３ｄにはそれぞれ、インバータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが接続されている。インバータ４ａ〜４ｄはそれぞれ、直流電源線を介して図示しない蓄電器に電気的に接続され、蓄電器に蓄積されている直流電力を交流電力に変換，出力する。インバータ４ａ〜４ｄはそれぞれ、電動モータ３ａ〜３ｄの出力トルクを検出し、コントローラ１４から出力される指令値に従って電動モータ３ａ〜３ｄの出力トルクが目標トルク値になるように電動モータ３ａ〜３ｄに供給する交流電力をフィードバック制御する。インバータ４ａ〜４ｄはそれぞれ、本発明に係る実トルク検出手段として機能する。図示しない蓄電器は、キャパシタや蓄電池等によって構成されている。図示しない蓄電器は、図示しない発電電動機が発電した電力を蓄積すると共に、蓄積された直流電力をインバータ４ａ〜４ｄに供給する。
【００１５】
電動モータ３ａ，３ｂの回転軸にはそれぞれ、油圧モータ５ａ，５ｂの回転軸が連結されている。油圧モータ５ａ，５ｂは、可変容量型の油圧モータである。油圧モータ５ａ，５ｂの容量は、コントローラ１４が電磁比例制御（Electromagnetic Proportional Control：ＥＰＣ）弁９ａ，９ｂを介して油圧モータ５ａ，５ｂの斜板６ａ，６ｂの傾転角を制御することによって、可変制御される。なお、本実施形態では、油圧モータ５ａ，５ｂとして可変容量型の油圧モータを用いたが、可変容量型の油圧モータの代わりに固定容量型の油圧モータを用いてもよい。
【００１６】
電動モータ３ｃ，３ｄの回転軸にはそれぞれ、油圧ポンプ７ａ，７ｂの駆動軸が連結されている。油圧ポンプ７ａ，７ｂは、可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ７ａ，７ｂのポンプ容量は、コントローラ１４がＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂを介して油圧ポンプ７ａ，７ｂの斜板８ａ，８ｂの傾転角を制御することによって、可変制御される。
【００１７】
油圧モータ５ａは、油圧ラインＬ１を介して油圧ポンプ７ａと閉回路接続され、油圧モータ５ｂは、油圧ラインＬ２を介して油圧ポンプ７ｂと閉回路接続されている。油圧ポンプ７ａ，７ｂは、電動モータ３ｃ，３ｄの駆動に応じて閉回路中の油を吸引し、吐出する。油圧ポンプ７ａ，７ｂから吐出された圧油は、油圧ラインＬ１，Ｌ２を介して油圧モータ５ａ，５ｂに供給され、油圧モータ５ａ，５ｂを回転する。
【００１８】
油圧モータ５ａ，５ｂから排出された油は、油圧ラインＬ１，Ｌ２を介して油圧ポンプ７ａ，７ｂに戻される。油圧ポンプ７ａ，７ｂが吐出する圧油量は、コントローラ１４がＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂの開度を制御することによって、調整される。このように、建設機械１は、油圧ポンプ７ａ，７ｂから吐出された圧油によって油圧モータ５ａ，５ｂを回転駆動する油圧駆動機構を備え、この油圧駆動機構によって後輪２ｃ，２ｄの駆動力を前輪２ａ，２ｂに伝達することができる。
【００１９】
建設機械１は、制御系として、ストロークセンサ１１，操作位置センサ１２，車速センサ１３，及びコントローラ１４を備える。ストロークセンサ１１は、アクセルペダル１５に設けられ、オペレータによるアクセルペダル１５の操作量を検出する。ストロークセンサ１１は、アクセルペダル１５の操作量を示す信号をコントローラ１４に入力する。操作位置センサ１２は、図示しないブームやバケット等の作業機を動作させるための作業機レバー１６の操作量を検出し、検出された操作量を示す信号をコントローラ１４に出力する。
【００２０】
車速センサ１３は、前輪２ａ，２ｂ又は後輪２ｃ，２ｄのいずれかの駆動軸に設けられ、前輪２ａ，２ｂ又は後輪２ｃ，２ｄのいずれかの駆動軸の回転数を検出する。車速センサ１３は、検出された回転数を示す信号をコントローラ１４に出力する。なお、車速センサ１３を全ての駆動軸に設け、その回転数の平均値をもって車速とするようコントローラ１４で処理する方法とすることができる。また、車速を検出することが目的であるので、車速センサ自体を用いずに、インバータ４ａ〜４ｄによる電動モータの駆動信号から車速を算出する方法を採用することができる。
【００２１】
コントローラ１４は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力回路等を含むマイクロコンピュータにより実現される。コントローラ１４内のＣＰＵは、ＲＯＭ内に格納されている制御プログラムをＲＡＭ内にロードし、ＲＡＭ内にロードされた制御プログラムを実行することによって、建設機械１全体の動作を制御する。コントローラ１４は、本発明に係る作業状態検出手段，制御手段，目標牽引力算出手段，及び適正トルク算出手段として機能する。
【００２２】
コントローラ１４のＲＯＭ内に格納される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ，フレキシブルディスク，ＣＤ−Ｒ，ＤＶＤ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。またＲＯＭ内に格納されている制御プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。またＲＯＭ内に格納されている制御プログラムをインターネット等の電気通信回線を介して提供又は配布するように構成してもよい。
【００２３】
〔駆動制御処理〕
このような構成を有する建設機械１では、コントローラ１４が以下に示す駆動制御処理を実行することにより、建設機械１の作業状態に応じて前輪２ａ，２ｂに伝達する後輪２ｃ，２ｄの駆動力の大きさを調整する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、コントローラ１４による駆動制御処理の流れについて説明する。
【００２４】
図２は、コントローラ１４による駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ１４による駆動制御処理は、建設機械１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、ステップＳ１の処理に進む。
【００２５】
ステップＳ１の処理では、コントローラ１４が、車速センサ１３から入力された前輪２ａ，２ｂ又は後輪２ｃ，２ｄの駆動軸の回転数を示す信号を用いて、建設機械１の車速Ｖを算出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２６】
ステップＳ２の処理では、コントローラ１４が、ステップＳ１の処理によって算出された車速Ｖで走行している際に建設機械１全体で出力可能な牽引力を最大牽引力Ｔｍａｘとして算出する。具体的には、コントローラ１４は、図３に示すような車速Ｖと最大牽引力Ｔｍａｘとの対応関係を示すマップを予めＲＯＭ内に備え、ステップＳ１の処理によって算出された車速Ｖに対応する最大牽引力Ｔｍａｘをマップから読み出すことにより、最大牽引力Ｔｍａｘを算出する。
【００２７】
図４に示すマップでは、車速Ｖが０以上Ｖ１（＞０）未満［ｋｍ／ｈ］の範囲内では最大牽引力Ｔｍａｘは所定値Ｔ１を維持し、車速ＶがＶ１以上の範囲内では最大牽引力Ｔｍａｘは車速Ｖの増加に応じて所定値Ｔ１から減少する。これは、建設機械１が低速で走行している時には、バケットに荷を積んでいる状態であったり、荷を積み込むために掘削作業をしている等、高速で走行している時と比較してより大きな牽引力が必要とされているケースが多いためである。
【００２８】
なお、本実施形態では、コントローラ１４は、マップを参照することによって最大牽引力Ｔｍａｘを算出したが、例えば予めＲＯＭ内に記憶された車速Ｖと最大牽引力Ｔｍａｘの関係を示す関数にステップＳ１の処理によって算出された車速Ｖを代入することにより、最大牽引力Ｔｍａｘを算出するようにしてもよい。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ３の処理では、コントローラ１４が、ストロークセンサ１１から入力されるアクセルペダル１５の操作量を示す信号に基づいて、建設機械１のアクセル開度を検出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ４の処理では、コントローラ１４が、ステップＳ３の処理によって検出されたアクセル開度において建設機械１全体で出力するべき牽引力を目標牽引力Ｔｃｍｄとして算出する。具体的には、コントローラ１４は、図４に示すようなアクセル開度と牽引力出力比Ｘ［％］の対応関係を示すマップを予めＲＯＭ内に備え、ステップＳ３の処理によって検出されたアクセル開度に対応する牽引力出力比Ｘの値を読み出す。そして、コントローラ１４は、以下の数式（１）に示すように、読み出された牽引力出力比Ｘ［％］の値をステップＳ２の処理によって算出された最大牽引力Ｔｍａｘに乗算することにより、目標牽引力Ｔｃｍｄを算出する。
【００３１】
図４に示すマップでは、牽引力出力比Ｘは、アクセル開度の増加に応じて増加する。これは、アクセルペダル１５の踏み込み量が大きい、すなわちアクセル開度が大きい程、オペレータがより大きな牽引力を必要としていると考えられるためである。なお、本実施形態では、コントローラ１４は、マップを参照することによって最大牽引力Ｔｍａｘを算出したが、例えば予めＲＯＭ内に記憶された車速Ｖと最大牽引力Ｔｍａｘの関係を示す関数にステップＳ１の処理によって算出された車速Ｖを代入することにより、最大牽引力Ｔｍａｘを算出するようにしてもよい。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ５の処理に進む。
【００３２】
【数１】
2011163048.tif 000003
【００３３】
ステップＳ５の処理では、コントローラ１４が、以下の数式（２）を用いて、ステップＳ４の処理によって算出された目標牽引力Ｔｃｍｄを出力した際に前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄに掛かるべき負荷トルクをそれぞれ適正トルクＴｃｆ，Ｔｃｒとして算出する。なお、数式２中のパラメータＲは、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄの半径を示す。また、数式（２）では、前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄの四輪全てが接地している際には、建設機械１全体の動力が前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄとに等配分されるように、目標牽引力Ｔｃｍｄを２（前輪２ａ，２ｂ分と後輪２ｃ，２ｄ分）で除算している。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ６の処理に進む。
【００３４】
【数２】
2011163048.tif 000004
【００３５】
ステップＳ６の処理では、コントローラ１４が、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄに実際に掛かっている負荷トルクを実トルクＴｆ，Ｔｒとして検出する。具体的には、コントローラ１４は、インバータ４ａ，４ｂが電動モータ３ａ，３ｂを制御する際に検出する電動モータ３ａ，３ｂの出力トルクの平均値を前輪２ａ，２ｂの実トルクＴｆとして検出する。また、コントローラ１４は、インバータ４ｃ，４ｄが電動モータ３ｃ，３ｄを制御する際に検出する電動モータ３ｃ，３ｄの出力トルクの平均値を後輪２ｃ，２ｄの実トルクＴｒとして検出する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ７の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ７の処理では、コントローラ１４が、本発明に係る作業状態検出手段として機能することにより、ステップＳ５の処理によって算出された後輪２ｃ，２ｄの適正トルクＴｃｒがステップＳ６の処理により検出された後輪２ｃ，２ｄの実トルクＴｒより大きいか否かを判別する。判別の結果、適正トルクＴｃｒが実トルクＴｒより大きい場合、コントローラ１４は、後輪２ｃ，２ｄの実トルクが適正な負荷トルク（四輪全てが接地している際に後輪２ｃ，２ｄに掛かる負荷トルク）より低いことから、後輪２ｃ，２ｄが浮き前輪２ａ，２ｂだけが接地している状態にあると判断し、駆動制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、適正トルクＴｃｒが後輪２ｃ，２ｄの実トルクＴｒ未満である場合には、コントローラ１４は、前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄの四輪全てが接地している状態にあると判断し、駆動制御処理をステップＳ９の処理に進める。
【００３７】
ステップＳ８の処理では、コントローラ１４が、ステップＳ５の処理によって算出された後輪２ｃ，２ｄの適正トルクＴｃｒとステップＳ６の処理により検出された後輪２ｃ，２ｄの実トルクＴｒの差分値を算出し、算出された差分値を後輪２ｃ，２ｄから前輪２ａ，２ｂに伝達されるべきトルク値（以下、油圧伝達トルクと表記）Ｔａｄｊに設定する。このような処理によれば、浮いていることによって後輪２ｃ，２ｄ側で無駄になっている出力トルクが前輪２ａ，２ｂ側に伝達されることになるので、前輪２ａ，２ｂだけが接地している状態である時でも、前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄの四輪全てが接地している状態にある時に得られる大きな牽引力が得られ、建設機械１の作業状態に合わせた牽引力を出力することができる。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ１０の処理に進む。
【００３８】
ステップＳ９の処理では、コントローラ１４が、後輪２ｃ，２ｄから前輪２ａ，２ｂに伝達するべきトルク値（以下、油圧伝達トルクと表記）Ｔａｄｊの値を０に設定する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ１０の処理に進む。
【００３９】
ステップＳ１０の処理では、コントローラ１４が、ステップＳ８又はステップＳ９の処理によって算出された油圧伝達トルクＴａｄｊに基づいて、ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂに対する制御指令値を生成する。具体的には、コントローラ１４は、油圧伝達トルクＴａｄｊが後輪２ｃ，２ｄから前輪２ａ，２ｂに伝達されるように、ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂに対する制御指令値を生成する。これにより、ステップＳ１０の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００４０】
ステップＳ１１の処理では、コントローラ１４が、ステップＳ４の処理によって算出された目標牽引力Ｔｃｍｄに基づいて、電動モータ３ａ〜３ｄに対する制御指令値Ｔｍｃを生成する。具体的には、コントローラ１４は、ステップＳ５の処理において算出された前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄに掛かるべきそれぞれの適正トルクＴｃｆ，Ｔｃｒを生成する。このような処理によれば、後輪２ｃ，２ｄが浮いている場合であっても、電動モータ３ｃ，３ｄで発生するトルクが油圧モータ７ａ，７ｂに吸収され、油圧伝達トルクＴａｄｊ分を前輪２ａ，２ｂに配分することができる。前輪２ａ，２ｂにて発生することができる牽引力は、目標牽引力Ｔｃｍｄの大きさになる。このような出力形態をとることによって、前輪２ａ，２ｂを駆動する電動モータ３ａ，３ｂは、後輪２ｃ，２ｄの浮きを考慮した出力の大きな電動モータを使用する必要がなく、全ての電動モータの合計出力を建設機械１の大きさに見合ったものにすればよい。また、前輪２ａ，２ｂ駆動用の電動モータ３ａ，３ｂと後輪２ｃ，２ｄ駆動用の電動モータ３ｃ，３ｄとの負荷を等配分することができるので、使用時間に応じた前後電動モータの品質劣化の差が少なくなり、建設機械１の耐久性や信頼性も向上する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ１２の処理に進む。
【００４１】
ステップＳ１２の処理では、コントローラ１４が、本発明に係る制御手段として機能することによって、ステップＳ１０及びステップＳ１１の処理によって生成された制御指令値をそれぞれＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂ及び電動モータ３ａ〜３ｄに出力する。この処理によって、電動モータ３ａ〜３ｄは、制御指令値に対応する出力トルクで前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄを回転駆動する。またこの際、ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂ及びＥＰＣ弁９ａ，９ｂの開度が制御されることによって、油圧伝達トルクＴａｄｊ分の大きさの駆動力が後輪２ｃ，２ｄから前輪２ａ，２ｂに伝達される。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、駆動制御処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００４２】
ここで、ＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂ及びＥＰＣ弁９ａ，９ｂの開度の制御について詳細に説明する。コントローラ１４は、ステップＳ８の処理を行い、油圧伝達トルクＴａｄｊを算出する。ステップＳ１０の処理において、コントローラ１４は、油圧ポンプ７ａ，７ｂが電動モータの発生するトルクを油圧伝達トルクＴａｄｊ分だけ吸収するのに最適な斜板角になるようにＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂのＥＰＣ弁制御指令値を算出する。また、コントローラ１４は、油圧ポンプ７ａ，７ｂからの油によってステップＳ１の処理において検出された前輪２ａ，２ｂの駆動軸の回転数になるように油圧モータ５ａ，５ｂのＥＰＣ弁９ａ，９ｂの制御指令値を生成する。一般に、可変容量型の油圧ポンプ７ａ，７ｂは、油圧ポンプ７ａ，７ｂの１回転当たりの吐出量が大きくなると吸収トルクが大きく、また運転の効率が高くなるので、油圧モータ７ａ，７ｂのＥＰＣ弁制御指令値は１回転当たりの吐出量が大きくなるように設定される。すると、後輪２ｃ，２ｄの電動モータ３ｃ，３ｄは、低回転で油圧モータ７ａ，７ｂを駆動することになる。このように動作させることによって、空転する後輪２ｃ，２ｄの回転は、空転が始まった時の回転よりも遅くなり、建設機械のオペレータ等に対して安心感を与えることができる。なお、油圧ポンプ，モータのＥＰＣ弁制御指令値の設定については、斜板角毎の回転数と吸収／出力トルクに関する数式から算出する、又は、コントローラ１４内のメモリに特性マップを持たせて参照する等の一般的な手法によって定めることができる。
【００４３】
ところで、油圧伝達トルクＴａｄｊ及び電動モータ制御指令値Ｔｍｃの算出についての変形例として、ステップＳ８の処理によって算出された油圧伝達トルクＴａｄｊから前輪２ａ，２ｂ側の電動モータ３ａ，３ｂが出力し得る最大出力トルクＴｍｍａｘを差し引いてもよい。この場合、油圧伝達トルクＴａｄｊ（＝Ｔｃｒ−Ｔｒ−Ｔｍｍａｘ）が油圧によって伝達されるトルクになる。このとき、コントローラ１４は、前輪２ａ，２ｂ側の電動モータ３ａ，３ｂの出力トルク値が最大出力トルクＴｍｍａｘ、後輪２ｃ，２ｄ側の電動モータ３ｂ，３ｃの出力トルクが油圧伝達トルクＴａｄｊを達成できるように、電動モータ制御指令値Ｔｍｃを生成する。このような制御によれば、前輪３ａ，３ｂ側の電動モータ３ａ，３ｂの出力トルクが電気的に制御されるので、素早く、且つ、滑らかに電動モータ３ａ，３ｂの出力を制御できると共に、後輪３ｃ，３ｄの空転をさらに抑えることができる。なお、最大出力トルクＴｍｍａｘを差し引くことによって油圧伝達トルクＴａｄｊが負の値になる場合には、コントローラ１４は、油圧伝達トルクＴａｄｊをゼロとし、前輪２ａ，２ｂ側の電動モータ３ａ，３ｂの出力トルク値の合計が目標牽引力Ｔｃｍｄと同じになるように電動モータ３ａ，３ｂに対する制御指令値Ｔｍｃを生成すればよい。これにより、後輪２ｃ，２ｄ側の電動モータ３ｂ，３ｃの回転数をゼロにすることができる。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる建設機械１は、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄの駆動軸にそれぞれ連結され、前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄを回転駆動する電動モータ３ａ，３ｂ及び電動モータ３ｃ，３ｄと、後輪２ｃ，２ｄの駆動軸に連結され、後輪２ｃ，２ｄの回転に合わせて駆動される可変容量型の油圧ポンプ７ａ，７ｂと、前輪２ａ，２ｂの駆動軸に連結され、油圧ポンプ７ａ，７ｂから供給される圧油によって前輪２ａ，２ｂを回転駆動する可変容量型の油圧モータ５ａ，５ｂとを備える。
【００４５】
そして、コントローラ１４は、建設機械１の作業状態を検出し、検出された建設機械１の作業状態に応じて、電動モータ３ａ〜３ｄの動作を制御すると共に、油圧ポンプ７ａ，７ｂから油圧モータ５ａ，５ｂに伝達されるトルクを制御することによって、前輪２ａ，２ｂの駆動軸に伝達される後輪２ｃ，２ｄの駆動力を調整する。このような構成によれば、建設機械１の作業状態に応じて、油圧ポンプ７ａ，７ｂから油圧モータ５ａ，５ｂに伝達されるトルクが制御されるので、作業状態に応じて前輪２ａ，２ｂに伝達する後輪２ｃ，２ｄの駆動力を調整することができる。
【００４６】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば本実施形態では、建設機械が前輪２ａ，２ｂが浮いている状態にある時（第１の作業状態）に後輪２ｃ，２ｄの駆動力を前輪２ｃ，２ｄに伝達したが、前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄの四輪全てが接地している状態であっても、建設機械１の作業機が操作されている状態にある時（第２の作業状態）に後輪２ｃ，２ｄの駆動力を前輪２ｃ，２ｄに伝達するようにしてもよい。
【００４７】
例えば、本実施形態の建設機械においては、作業機に土砂等を抱え込んでいる状態では、建設機械全体の重心が前方に移動し、前輪２ａ，２ｂの接地圧が上がるために、大きな駆動力を与えてもスリップしづらくなることが知られている。掘削作業のブーム上げを行う場合やブーム上げの状態で走行している場合等がこの状態に当たる。従って、このような状態が検知された場合に駆動力の配分を前輪２ａ，２ｂ側に移してもよい。
【００４８】
具体的には、始めに、コントローラ１４は、作業機の作業状態に応じて以下の数式（３）に示すパラメータＮの値を適宜変更することによって、例えば前輪２ａ，２ｂの駆動力を後輪の駆動力２ｃ，２ｄより大きくする等、作業機の作業状態に応じて前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄに対する目標牽引力Ｔｃｍｄの配分比率を決定する。次にコントローラ１４は、以下の数式（３），（４）を用いて前輪２ａ，２ｂの適正トルクＴｃｆと後輪２ｃ，２ｄの適正トルクＴｃｒを算出する。
【００４９】
そして、コントローラ１４は、算出された適正トルクＴｃｆ，Ｔｃｒで前輪２ａ，２ｂ及び後輪２ｃ，２ｄが駆動されるように電動モータ３ａ〜３ｄ及びＥＰＣ弁１０ａ，１０ｂに対する制御指令値を生成，出力する。なお、コントローラ１４は、例えば作業機を駆動するシリンダのボトム側の圧力，速度段を２速から１速に切り替えるキックダウンボタンのオン／オフ，作業機レバー１６の操作量等によって、作業機が操作されているか否かを判定することができる。
【００５０】
【数３】
2011163048.tif 000005
【数４】
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【００５１】
また、上記実施形態では、後輪２ｃ，２ｄの駆動力を前輪２ａ，２ｂに伝達する油圧駆動機構で、ポンプとモータ共に可変容量型を用いたが、どちらかを固定容量型とすることもできる。この場合、ポンプの吸収トルクを増減できるので、ポンプ側を可変容量型とすることが望ましい。さらに、両方を固定容量型としても、電動モータの回転数と駆動トルクとを制御し、油圧ポンプの流量を制御する方式とすることもできるし、油圧回路の油路Ｌ１，Ｌ２にポンプの吐出側と吸い込み側とをパイパスする油路を設け、そのパイパス油路を電磁弁により制御することによって、油圧モータへ流れる油量を制限し、油圧モータの駆動トルクを制御する構成も採用することができる。また、例えば油圧モータ５ａ，５ｂと油圧ポンプ７ａ，７ｂの配置を逆にする等、同様の機構や制御によって一方の車輪を前輪２ａ，２ｂ、他方の車輪を後輪２ｃ，２ｄとして、前輪２ａ，２ｂの駆動力を後輪２ｃ，２ｄに伝達するようにしてもよい。また、本実施形態では、建設機械１は前輪２ａ，２ｂと後輪２ｃ，２ｄの四輪によって構成されているが、本発明は四輪の建設機械に限定されることはなく、四輪以上の建設機械にも適用することができる。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る建設機械の駆動制御装置及び駆動制御方法は、複数の車輪を独立して駆動する各種建設機械に対し適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  建設機械
２ａ，２ｂ  前輪
２ｃ，２ｄ  後輪
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  電動モータ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  インバータ
５ａ，５ｂ  油圧モータ
６ａ，６ｂ  斜板
７ａ，７ｂ  油圧ポンプ
８ａ，８ｂ  斜板
９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ  ＥＰＣ弁
１１  ストロークセンサ
１２  操作位置センサ
１３  車速センサ
１４  コントローラ
１５  アクセルペダル
１６  作業機レバー
【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】
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