(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸に直列的に接続した第一発電電動機及びアクチュエータ駆動システムと、
複数列の遊星歯車機構を直列に配した減速装置と、
前記エンジンとは異なる駆動源に接続した第二発電電動機と、
前記第二発電電動機の出力軸が接続された前記減速装置の出力軸に接続されたホイール駆動システムと、
前記第一発電電動機及び前記第二発電電動機に、それぞれインバータを介して接続した蓄電装置とを備え、
前記第二発電電動機の出力軸と前記減速装置の出力軸とが、同じ軸芯上に配され、
前記エンジンの出力軸と前記減速装置の出力軸と前記ホイール駆動システムの入力軸とが、それぞれ異なる軸芯上に配され、
前記減速装置における異なる入力部位に、前記第一発電電動機の出力軸と前記第二発電電動機の出力軸とがそれぞれ接続されてなり、
前記減速装置の出力軸が、異なる列における前記遊星歯車機構の出力部位からそれぞれ取り出され、
一方の出力軸が中低速用出力軸として、また他方の出力軸が高速用出力軸として構成され、前記中低速用出力軸及び高速用出力軸が、それぞれ一対のクラッチを介して前記ホイール駆動システムの入力軸に接続されてなることを特徴とする走行作業車両。
【請求項２】
前記減速装置が、三列からなる遊星歯車機構によって構成され、
前記第一発電電動機の出力軸が、一列目の前記遊星歯車機構と二列目の前記遊星歯車機構とに接続され、
前記減速装置における前記中低速用出力軸が、一列目の前記遊星歯車機構又は三列目の前記遊星歯車機構の出力部位から取り出され、前記高速用出力軸が、三列目の前記遊星歯車機構又は一列目の前記遊星歯車機構の出力部位から取り出されてなることを特徴とする請求項１記載の走行作業車両。
【請求項３】
前記一対のクラッチが、前記ホイール駆動システムの入力軸に設けられてなることを特徴とする請求項１又は２記載の走行作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダなどの走行作業車両に関し、特に、走行作業車両における駆動源として、エンジンからの動力と電動機からの動力とを組み合わせてハイブリッド化を図った走行作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダなどの走行作業車両では、エンジンを駆動源としてブーム、バケットなどの作業機と、車輪などの走行体とが作動される構成が、従来から一般的な構成として知られている。そして、例えば、ホイールローダでは、走行上の起動停止パターンと作業機による土砂のすくい込みパターンと土砂持ち上げ及び排土等のパターンとを組合せた使われ方がされている。しかも、これらの組み合わせたパターンは、短い時間サイクル内において繰り返し行われることになる。
【０００３】
その結果、動力源としてのエンジンは、激しい変動負荷に合わせて制御されることになるため、エンジン出力トルクとエンジン回転数とが頻繁に調整されることになる。しかも、激しい変動負荷に合わせて、エンジン回転数とエンジン出力トルクとを調整せざるを得なくなり、燃費の悪化や排気ガスを抑制することに対しての妨げになっている。
【０００４】
これに対し、近年では、走行作業車両の駆動源としてのエンジンからの動力と電動機からの動力とを組み合わせてハイブリッド化を図り、エンジンに加わる負荷変動を抑える試みが行われている。
【０００５】
ハイブリッド化を図った走行作業車両としては、従来のホイールローダでは、エンジン出力をトルクコンバータやHST回路を介して、作業機用ポンプと走行用トランスミッションとに動力配分する構成であったのに対して、特に要求動力が大きな走行側のみを電動化したハイブリッド式建設車両（特許文献１参照。）が提案されている。また、作業機用の動力源とした電動モータと走行用の動力源とした電動モータとをそれぞれ別個に設けたハイブリッド駆動式のホイール系作業車両（特許文献２参照。）なども提案されている。
【０００６】
更に、エンジンからの出力を変速する無段階変速機を、２台の電動モータと３つの遊星減速機とによって構成し、低速から高速までの要求通りに、動力の切り替えを可能とした電気機械式トランスミッション（特許文献３参照。）や、エンジンの出力軸上に発電機としても作用する２つの電動モータを配置し、前記２つの電動モータと１つの遊星減速機とによって無段階変速機を構成したハイブリッド型車両（特許文献４参照。）などが提案されている。
【０００７】
特許文献１に記載されたハイブリッド式建設車両を、本発明に係わる従来例１として、図９にはハイブリッド式建設車両の全体構成図を示している。図９に示すように、エンジン50から出力された動力は、動力分配機構55を介して分配され、作業機アクチュエータ用の油圧ポンプ51と電気エネルギーに変換する発電機52とを駆動している。
【０００８】
発電機52により発電された電気エネルギーは、バッテリ54に充電されるとともに、バッテリ54からの電力が、走行動力としてのモータ53に供給される構成になっている。そして、バッテリ54を電気エネルギーモードにおいてバッファとして機能させることができるので、建設車両の走行時に要求される激しい動力の変動負荷を、バッテリ54によって吸収することができる。従って、エンジン50の出力変動を平準化することができる。また、エンジン50の出力軸にクラッチ56を設けておくことで、アイドリングストップを行わせることも可能にしている。
【０００９】
特許文献２に記載されたハイブリッド駆動式のホイール系作業車両を、本発明に係わる従来例２として、図１０にはハイブリッド駆動式のホイール系作業車両の全体構成図を示している。図１０に示すように、作業機用の動力源とした電動モータ61と走行用の動力源とした電動モータ62とをそれぞれ別個に設けている。エンジン60からの駆動エネルギーは、発電機63によって電気エネルギーに変換されて、バッテリ64に充電される。そして、電動モータ61と電動モータ62とは、バッテリ64に充電された電気エネルギーによって駆動される。
【００１０】
このように、作業機用の電動モータ61と走行用の電動モータ62とを、全く独立した動力源としてそれぞれ制御することができるので、運転条件に係わらず、必要な動力のみをバッテリ64から取り出して使うことができる。そして、エンジン60を、燃費の点においても、また排ガスの点においても、最適な条件下で運転させることが可能になる。また、作業機からの回生エネルギーも、走行動力からの回生エネルギーも、電動モータ61、62をそれぞれ発電機として働かせることにより、バッテリ64に蓄えておくことができる。
【００１１】
特許文献３に記載された電気機械式トランスミッションを、本発明に係わる従来例３として、図１１には電気機械式トランスミッションの全体構成図を示している。図１１に示すように、エンジン70からの動力は、無段階変速機を介して出力シャフト71から取り出され、車両を走行させる動力として使用される。無段階変速機は２台の発電電動モータ72、73と３つの遊星減速機74、75、76とによって構成されており、車両を低速走行から高速走行まで、要求通りの速度切り替えが可能となっている。
【００１２】
特許文献４に記載されたハイブリッド型車両を、本発明に係わる従来例４として、図１２にはハイブリッド型車両の全体構成図を示している。図１２に示すように、エンジン80の出力軸81上に発電機としても作用する２つの電動モータ82、83を配置し、２つの電動モータ82、83と１つの遊星減速機84とによって無段階変速機を構成している。
【００１３】
このように構成されているので、エンジン回転数を一定に維持したモードのままで、ハイブリッド型車両が前後進を行う時の加減速制御を、２つの電動モータ82、83の制御によって自在に制御することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−１３３３１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３８４３号公報
【特許文献３】特開２０００−１０８６９３号公報
【特許文献４】特開平０５−２８１５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ホイールローダの様な走行作業車両では、掘削時には非常に大きな走行動力が要求されている。即ち、掘削時には中低速走行を行いつつ、大トルクによる大きな牽引力が要求されている。そこで、特許文献１、２に示したハイブリッド式建設車両やホイール系作業車両において、中低速走行を行いつつ、大きな牽引力を得ようとすると、電動モータを大型化することが避けられない。
【００１５】
更に、大トルクの要求を満たすためには、電動モータにおける回転子の構成として、軸方向の寸法に比べて径方向の寸法を大型化することが望ましい構成となる。しかし、一方において走行作業車両の巡航走行時においては、電動モータを高速回転させることが必要となり、そのためには、電動モータの回転子を軸方向に長く、かつ径方向の寸法を小さく構成しておくことが望ましい構成となる。
【００１６】
このように、モータ設計上において互いに相反する背反事情が発生してしまう。従って、特許文献１、２に示したハイブリッド式建設車両やホイール系作業車両では、中低速時において大トルクの取り出しを優先させると、逆に、巡航走行時におけて最高速度を満たすことが困難になってしまう問題を抱えている。
【００１７】
即ち、特許文献１のハイブリッド式建設車両では、走行動力が単一の電動モータ53によって、まかなわれる構成となっている。このため、電動モータ53としては、中低速時には大きなトルクを出力させることができ、高速走行時には高速回転を行わせることができるといった、両方の特性を有しなければならなくなる。この両方の特性を満足させるためには、電動モータ53としては、非常に大きな構成にしておかなければならないことになる。
【００１８】
また、特許文献２のホイール系作業車両では、特許文献１のハイブリッド式建設車両の場合と同様に、走行動力用モータを大きく構成にしておかなければならない。しかも、作業機用としても電動モータ61を別個に配置しているので、作業機を駆動する時以外は全く使用されない電動モータ61が搭載されることになる。更に、電動モータ61、62を搭載するスペースを広く構成しておくことが必要となり、また、車両搭載機器のコストが大幅に増大してしまうことになる。
【００１９】
更にまた、特許文献２のホイール系作業車両では、エンジン60からの駆動出力の全てを、発電機63によって電気エネルギーに変換して、バッテリ64に充電している。そして、バッテリ64に充電された電力を、作業機操作用の電動モータ61や走行用の電動モータ62の駆動用の電力として活用する構成になっている。このため、システム全体におけるエネルギー活用効率という面から特許文献２のホイール系作業車両を見ると、システム全体におけるエネルギーの活用効率が低下してしまうという問題が生じている。しかも、この問題は、無視しておくことができないくらいの大きな問題になっている。
【００２０】
これら特許文献１、２に示したハイブリッド式建設車両やホイール系作業車両における問題を解決する手段として、特許文献３、４で示したような、エンジンからの駆動動力に電動モータからの動力を組み合わせた無段階変速機が提案されている。
【００２１】
特許文献３に示した電気機械式トランスミッションを備えた走行作業車両では、最も頻繁に使われる低速域から中速域においてクラッチ係合を行うことが避けられず、ギアシフトを行う度ごとにクラッチ係合回数が多くなってしまう。また、作業時にも頻繁にクラッチ係合が行われるので、変速ショックに加えて、クラッチの寿命の悪化が発生してしまう。あるいは、クラッチの寿命の悪化を防止するためには、クラッチの大型化が避けられないことになる。
【００２２】
特許文献４に示したハイブリッド型車両では、ハイブリッド型車両で高速巡航の運転を行う際に、搭載される電動モータ82、83の回転数が非常に大きくなり過ぎてしまう。そのため、潤滑機器や冷却装置の大型化を図っておかなければならない。しかも、電動モータ82、83の回転部における寿命低下や回転部ロスに伴うシステム効率の低下、電動モータ82、83の信頼性低下といった問題を招いている。
【００２３】
本発明は、システム全体におけるエネルギー効率を改善し、簡素な構造で前後進の加減速を制御可能とし、エンジンの燃費、排ガスの面から見ても最も効率的なエンジン運転を可能とし、更に作業機動力と走行動力とを効率よく、しかも、リアルタイムに変速ショックなく分配できる動力伝達構造を備え、更に、中低速時と高速走行時に、選択的にホイール駆動システムへ動力を伝達する出力軸を切り替えることができる走行作業車両を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の課題は請求項１〜３に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本発明の走行作業車両では、エンジンの出力軸に直列的に接続した第一発電電動機及びアクチュエータ駆動システムと、複数列の遊星歯車機構を直列に配した減速装置と、前記エンジンとは異なる駆動源に接続した第二発電電動機と、前記第二発電電動機の出力軸が接続された前記減速装置の出力軸に接続されたホイール駆動システムと、前記第一発電電動機及び前記第二発電電動機に、それぞれインバータを介して接続した蓄電装置とを備え、前記第二発電電動機の出力軸と前記減速装置の出力軸とが、同じ軸芯上に配され
、前記エンジンの出力軸と前記減速装置の出力軸と前記ホイール駆動システムの入力軸とが、それぞれ異なる軸芯上に配され、前記減速装置における異なる入力部位に、前記第一発電電動機の出力軸と前記第二発電電動機の出力軸とがそれぞれ接続されてなり、前記減速装置の出力軸が、異なる列における前記遊星歯車機構の出力部位からそれぞれ取り出され、一方の出力軸が中低速用出力軸として、また他方の出力軸が高速用出力軸として構成され、前記中低速用出力軸及び高速用出力軸が、それぞれ一対のクラッチを介して前記ホイール駆動システムの入力軸に接続されてなることを最も主要な特徴となしている。
【００２５】
また、本発明の走行作業車両では、前記減速装置が、三列からなる遊星歯車機構によって構成され、前記第一発電電動機の出力軸が、一列目の前記遊星歯車機構と二列目の前記遊星歯車機構とに接続され、
前記減速装置における前記中低速用出力軸が、一列目の前記遊星歯車機構又は三列目の前記遊星歯車機構の出力部位から取り出され、前記高速用出力軸が、三列目の前記遊星歯車機構又は一列目の前記遊星歯車機構の出力部位から取り出されてなることを主要な特徴となしている。
更にまた、本発明の走行作業車両では、前記一対のクラッチが、前記ホイール駆動システムの入力軸に設けられてなることを主要な特徴となしている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の走行作業車両では、エンジンからの動力を、第一発電電動機とアクチュエータ駆動システムとに伝達することができる。また、エンジンからの動力は、第一発電電動機を介して、複数列の遊星歯車機構から構成された減速装置に伝達することができる。しかも、エンジンとは異なる駆動源に接続された第二発電電動機からの動力を、同じ減速装置に伝達することができる。そして、減速装置から中低速用と高速用との２種類の出力を取り出し、取り出した２種類の出力を、一対のクラッチを介して選択して、ホイール駆動システムの入力軸に伝達する構成となっている。
【００２７】
また、第一発電電動機の出力軸が接続した減速装置の入力部位と、第二発電電動機の出力軸が接続した減速装置の入力部位とは、異なる入力部位として構成している。これによって、減速装置から出力される駆動回転数を、第一発電電動機の出力軸における回転数と第二発電電動機の出力軸における回転数とによって、任意の回転数に制御することができる。
【００２８】
しかも、減速装置からの出力を、減速装置を構成している遊星歯車機構のうちで異なる列の遊星歯車機構からそれぞれ取り出すことで、一方の出力軸を中低速用出力軸として構成し、他方の出力軸を高速用出力軸として構成しておくことができる。
【００２９】
このように構成されているので、エンジンの駆動だけではアクチュエータ駆動システムやホイール駆動システムを駆動するのに必要なエネルギーが得られないときには、第一発電電動機及び／又は第二発電電動機を適宜電動機として働かせることで、エネルギーの不足分を補うことができる。アクチュエータ駆動システムとしては、例えば、油圧ポンプ駆動システムなどがある。以下では、アクチュエータ駆動システムとして、油圧ポンプ駆動システムを構成した場合について説明を続けていくことにする。
【００３０】
エンジンの動力だけで充分に、油圧ポンプ駆動システムやホイール駆動システムを駆動するのに必要なエネルギーが得られているときには、第一発電電動機をフリーなモードとして作動させることで、エンジンの出力軸に設けた一種のフライホイールとして第一発電電動機を働かせておくことができる。また、エンジンの動力が余っているときや、油圧ポンプ駆動システムから動力が戻ってきたときには、第一発電電動機を発電機として働かせることによって、余ったエネルギーや回生エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電装置に充電しておくことができる。
【００３１】
更に、走行作業車両の前後進と加速・減速動作中において、ホイール駆動システム側から減速装置に戻ってきた動力による回生エネルギーは、発電機として作用させた第一発電電動機及び／又は第二発電電動機によって電気エネルギーに変換して、蓄電装置に充電しておくことができる。
このようにして蓄電装置に充電された電気エネルギーは、第一発電電動機及び第二発電電動機を電動機として働かせるときの駆動エネルギーとして使用することができる。
【００３２】
尚、第一発電電動機及び第二発電電動機におけるそれぞれの使用モードの切り替えは、エンジンの回転数と、走行作業車両の走行モードと、ホイール駆動システムにおけるホイールを駆動する回転数とに応じて制御しておくことができる。
第一発電電動機及び第二発電電動機におけるそれぞれの使用モードとしては、トルクを発生させないフリー回転のモードと、発電機として働かせるモードと、電動機として働かせるモードとすることができる。
【００３３】
そして、エンジンの回転数と、走行作業車両の走行モードと、ホイール駆動システムにおけるホイールを駆動する回転数とに応じて、第一発電電動機及び第二発電電動機におけるそれぞれの使用モードを切替えることができる。このようにして、第一発電電動機及び第二発電電動機におけるそれぞれの使用モードを切替えることによって、ホイール駆動システムに与えるトルク及び回転数が最適となるように制御することができる。また、ホイール駆動システムから第一発電電動機及び第二発電電動機に戻ってくる動力を、第一発電電動機及び／又は第二発電電動機において吸収できるように、第一発電電動機及び第二発電電動機におけるそれぞれの使用モードを切替えることができる。
【００３４】
減速装置からの出力を、中低速用出力軸と高速用出力軸とに分けて取り出すことができる構成となっているので、一対のクラッチにおけるそれぞれの断接を選択制御することによって、高速走行時に必要とされる回転数や、低速から中速域における走行時に必要とされる回転数を容易に取り出すことができる。
【００３５】
エンジンの出力軸と減速装置の出力軸とホイール駆動システムの入力軸とを、それぞれ異なる軸芯上に配することによって、第一発電電動機と第二発電電動機と減速装置とにおける長手方向の寸法を短く構成することができる。これにより、ホイール駆動システムとエンジンとの間に、第一発電電動機と第二発電電動機と減速装置とを配しておくことができる。
【００３６】
第一発電電動機と第二発電電動機と減速装置とをコンパクト化することができるので、従来の走行作業車両において構成されていた、ホイール駆動システムとエンジンとの間におけるレイアウト寸法を変更することなく、第一発電電動機と第二発電電動機と減速装置とを搭載することができる。これによって、走行作業車両のハイブリッド化を容易に行わせることができる。
【００３７】
また、中低速用出力軸と高速用出力軸とによって中低速回転と高速回転とを取り出すことができるので、高速走行が要求される際には、高速用出力軸をホイール駆動システムの入力軸に接続させておくだけで、ホイール駆動システムに対して、クラッチやブレーキの係合を含む変速切替なしで、第一発電電動機及び第二発電電動機の制御のみで、必要とする回転数を与えることができる。このため、高速回転をホイール駆動システムに与えるために、第二発電電動機を大型化させて第二発電電動機の回転数を極端に高く構成しておくことが必要なくなる。
【００３８】
更に、通常作業時における低速から中速域までの速度を得る場合には、中低速用出力軸をホイール駆動システムの入力軸に接続させておくだけで、ホイール駆動システムに対して簡単に必要とする回転数を与えることができる。従って、変速ショック等の心配が一切なくなる。
【００３９】
また、本発明の走行作業車両では、減速装置の構成として、三列からなる遊星歯車機構によって構成しておくことができる。そして、第一発電電動機の出力軸を、一列目の遊星歯車機構と二列目の遊星歯車機構とに接続した構成にしておくことができる。また、一列目の遊星歯車機構及び三列目の遊星歯車機構の一方から中低速用出力軸を取り出し、他方から高速用出力軸を取り出す構成としておくことができる。
【００４０】
このように構成しておくことによって、減速装置内では小さなトルクが作用するところにおいて、第二発電電動機の回転を作用させての減速制御を行うことができる。これにより、第二発電電動機に対して高負荷の反力が作用するのを防止でき、第二発電電動機の寿命を延ばすことができる。
【００４１】
また、本発明の走行作業車両では、一対のクラッチをホイール駆動システムの入力軸に設けておくことができる。このように構成することによって、一対のクラッチを配設しても、減速装置における出力方向の長さ寸法を短く構成しておくことができる。
【００４２】
尚、一対のクラッチをホイール駆動システムの入力軸に設けておく構成以外にも、それぞれのクラッチを中低速用出力軸と高速用出力軸とに設けておくこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明の走行作業車両の構成としては、以下においてはホイールローダを例にあげて説明を行う。しかし、本発明の走行作業車両としては、以下で説明するホイールローダの構成以外のものであっても、例えば、フォークリフトなどの走行作業車両に対しても本願発明を好適に適用することができる。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。
【実施例１】
【００４４】
図１は、本発明の実施形態に係わる走行作業車両1の内部構造を示す全体構成図である。図１に示すように、エンジン2からの動力は、エンジン2の出力軸である軸Aに接続した第一発電電動機3に伝達されるとともに、第一発電電動機3の出力軸である軸Bを介して減速装置5の第一入力IN1に伝達されるとともに、軸Bを介して軸Cに接続した図示せぬアクチュエータ駆動システムに伝達される構成となっている。
【００４５】
また、エンジン2とは別の駆動源として構成した第二発電電動機4からの動力は、第二発電電動機4の出力軸である軸Dを介して減速装置5の第二入力IN2に伝達される構成となっている。即ち、軸Bは、減速装置5の第一入力IN1に接続しており、軸Dは、減速装置5の第二入力IN2に接続している。減速装置5からの出力軸としては、高速回転を出力する高速用出力軸5aと中低速回転を出力する中低速用出力軸5bとから構成されている。高速用出力軸5aは、減速装置5の第二出力OUT2に接続しており、中低速用出力軸5bは、減速装置5の第一出力OUT1に接続している。
【００４６】
高速用出力軸5a及び中低速用出力軸5bの回転は、それぞれ伝動歯車8a，8bと伝動歯車9a，9bとホイール駆動システム10の入力軸11に設けた第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2とを介して、入力軸11に伝達される構成となっている。即ち、第一クラッチCL1が接続され、第二クラッチCL2が切り離されているときには、高速用出力軸5aの回転を伝動歯車8a，9aを介して入力軸11で取り出すことができる。また、第一クラッチCL1が切り離され、第二クラッチCL2が接続されているときには、中低速用出力軸5bの回転を伝動歯車8b，9bを介して入力軸11で取り出すことができる。
【００４７】
尚、減速装置5としては、図６〜図８において減速装置5の内部構成を示しているように、複数の遊星歯車機構を直列に配置した構成となっている。また、第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2を入力軸11に設けた構成について説明を行ったが、第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2をそれぞれ、高速用出力軸5a及び中低速用出力軸5bに設けた構成としておくこともできる。
【００４８】
尚、減速装置5を構成する複数列の遊星歯車機構としては、実施例４〜実施例６で示すような３列の遊星歯車機構に限定されるものではなく、２列以上の複数列として構成しておくことができる。
【００４９】
ホイール駆動システム10から戻ってきた動力や軸Cに接続した図示せぬアクチュエータ駆動システムから戻ってきた動力が、軸Bに作用するときには、軸Bは第一発電電動機3の出力軸とはならずに、第一発電電動機3を発電機として働かせる入力軸として機能することになる。
【００５０】
同様に、エンジン2に過負荷が加わらないようにするときや、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力が、軸Dに作用するときには、軸Dは第二発電電動機4の出力軸とはならずに、第二発電電動機4を発電機として働かせる入力軸として機能することになる。
またこのとき、次に説明する減速装置5の出力軸である高速用出力軸5a又は中低速用出力軸5bは、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力を減速装置5に入力するときには、入力軸として機能することになる。
【００５１】
高速用出力軸5a又は中低速用出力軸5bからの回転は、入力軸11によってホイール駆動システム10に導入されることになる。ホイール駆動システム10は、入力軸11からの出力が伝達される動力伝達機構15と、動力伝達機構15からの出力がそれぞれ伝達される前デファレンシャル16a、後デファレンシャル16bと、前デファレンシャル16a及び後デファレンシャル16bによって分配された回転によって回転駆動される一対の前輪18a及び一対の後輪18bとを備えた構成になっている。
【００５２】
また、前輪18aと後輪18bに対しては、それぞれの車輪に対して制動を加える前輪ブレーキ17aと後輪ブレーキ17bとが設けられている。前輪ブレーキ17a及び後輪ブレーキ17bは、後述するブレーキペダル27の操作によって作動する。
【００５３】
軸Cからの回転力が伝達される図示せぬアクチュエータ駆動システムとしては、実施例２で示すように、アクチュエータ駆動用の可変容量型油圧ポンプやパイロット圧の供給や補機駆動用の圧油を供給する固定容量型油圧ポンプ等を備えた油圧ポンプ駆動システムとして構成しておくことも、走行駆動用以外の動力を出力する駆動システム等として構成しておくことができる。
【００５４】
第一発電電動機3は、第一インバータ20aを介して蓄電装置であるバッテリ21に接続されており、第二発電電動機4は、第二インバータ20bを介して蓄電装置であるバッテリ21に接続されている。第一インバータ20a及び第二インバータ20bは、コントローラ25からの制御信号に応じて、第一発電電動機3及び第二発電電動機4をフリー回転のモードと、発電機として働かせるモードと、電動機として働かせるモードとに切替えることができる。
【００５５】
そして、第一発電電動機3及び第二発電電動機4を発電機として働かせているときには、第一発電電動機3及び第二発電電動機4で発電した電気エネルギーを、バッテリ21に充電させておくことができる。また、第一発電電動機3及び第二発電電動機4を電動機として働かせているときには、バッテリ21に充電した電力で第一発電電動機3及び第二発電電動機4を電動機として働かせることができる。
【００５６】
コントローラ25には、入力軸11における回転数を検出する速度センサ30からの検出信号が入力されるとともに、アクセルペダル26の操作量、ブレーキペダル27の操作量、前後進切替レバー28における切替位置等に係わる信号が入力される。コントローラ25は、これらの入力信号の値等に基づいて、図示せぬ燃料噴射装置に対してエンジン2への燃料量を制御するとともに、第一インバータ20a及び第二インバータ20bに対する制御信号、第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2に対する断接制御信号を出力する。
【００５７】
即ち、エンジン2からの動力が不足しているとコントローラ25が判断したときには、第一発電電動機3及び／又は第二発電電動機4を電動機として働かせるように、第一インバータ20a及び／又は第二インバータ20bに対しての制御を行う。また、ホイール駆動システム10や軸Cに接続した図示せぬアクチュエータ駆動システムから戻ってきた動力があると判断したときには、あるいは、エンジン2からの動力が余っていると判断したときやエンジン2に過大の過負荷が加わってしまうと判断したときなどには、第一発電電動機3及び／又は第二発電電動機4を発電機として働かせるように、第一インバータ20a及び／又は第二インバータ20bに対しての制御を行う。
【００５８】
第一発電電動機3の軸Bは減速装置5の第一入力IN1に接続し、第二発電電動機4の軸Dは減速装置5の第二入力IN2に接続しているので、エンジン2の回転数を一定に維持したモードであっても、第一発電電動機3の軸Bにおける回転数と第二発電電動機4の軸Dにおける回転数とを制御することによって、高速用出力軸5a及び中低速用出力軸5bから出力するそれぞれの回転数が、所望の回転数となるように制御することができる。
そして、エンジン2の回転数をコントローラ25で制御することによって、高速用出力軸5a及び中低速用出力軸5bから出力されるそれぞれの回転数を更に細かく制御することができる。
【００５９】
即ち、エンジン2と連動する軸Bの回転変動量が最小限となるように抑制して、電動機として作動させた第二発電電動機4の回転数を大幅に変動させることで、走行作業車両に対して必要な走行動作を行わせることが可能となる。しかも、エンジン2と連動する軸Bに第一発電電動機3を備えているので、軸Bの回転変動量が最小限となるように、第一発電電動機3を発電機として使用するモードや電動機として使用するモードあるいはトルクを発生させないフリーなモードなどに制御することができる。
【００６０】
しかも、第一発電電動機3と第二発電電動機4とを、それぞれ正逆回転と力行及び回生とのIV象限運転を行わせることによって、従来のようにエンジンからの動力だけで行っていたときの操作と同じ操作で、走行作業車両に対する前後進及び加速・減速の各動作を行わせることができる。そして、それぞれの動作を行わせるのに必要な動力を、満遍なくホイール駆動システム10に与えることができる。
【００６１】
更には、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力を第一発電電動機3と第二発電電動機4とによって吸収することができる。しかも、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力を第一発電電動機3と第二発電電動機4とによって吸収することができるので、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力によって、エンジン2に過大の負荷が加わってしまうのを防止できる。
【００６２】
ここで、上述したIV象限運転について、説明を加えていくことにする。ここでいうIV象限とは、第一発電電動機3の軸Bと第二発電電動機4の軸Dと減速装置5の高速用出力軸5a及び中低速用出力軸5bとにおける回転方向とトルクの符号との相対関係を示すための象限として定義している。
【００６３】
即ち、回転数とトルクの双方がプラス符号の場合を第Ｉ象限とし、回転数がマイナスの符号でトルクがプラスの符号の場合を第II象限、回転数とトルクの双方がマイナス符号の場合を第III象限、回転数がプラスの符号でトルクがマイナス符号の場合を第IV象限としている。そして、第二発電電動機4を電動機として使用する第I及びIII象限を力行、第二発電電動機4を発電機として使用する第II及びIV象限を回生という。これを図示したものが、図２である。
【００６４】
IV象限運転についての説明を、走行作業車両1として用いたホイールローダにおける代表的作業であるＶシェープ運転が行われる場合を例に挙げて説明する。Ｖシェープ運転とは、山積みされている土砂を掘削して土砂をホイールローダのバケット内に積み込み、積み込まれた土砂をダンプトラックに積み替えし、積み替え後に元の待機位置にまで戻る一連の動作を、１サイクルとする作業（運転）のことである。
【００６５】
この一連のサイクル作業を従来のようにエンジンからの動力だけで行ったときに、ホイール駆動システム10に入出力される回転数とトルクとの時間変化としては、図３に示すようなグラフとなる。本願発明におけるハイブリッド化した走行作業車両1においても、エンジン2や第一発電電動機3や第二発電電動機4の駆動源を以下で説明するように制御することで、ホイール駆動システム10に入出力される入力軸11における回転数とトルクとの時間変化のグラフを、図３に示しているグラフと同じグラフとなるように描かせることができる。
【００６６】
そこで、以下においては、図３に示しているグラフを、本願発明によって得られたグラフでもあるとして説明を続けていくことにする。
尚、Ｖシェープ運転は、ホイールローダを中低速状態で走行させているので、このときの入力軸11としては、第一クラッチCLが切り離され、第二クラッチCL2が接続されて、中低速用出力軸5bと接続した状態になっている。
【００６７】
図３において、太線はホイール駆動システム10の入力軸11に入出力される回転数を示し、点線はホイール駆動システム10の入力軸11に入出力されるトルクを示している。回転数とトルクとには、プラスとマイナスの符号を付している。
【００６８】
走行作業車両1の入力軸11が前進を行う方向に回転しているとき、回転数の符号としてプラスの符号を付しており、走行作業車両1の入力軸11が後進を行う方向に回転しているとき、回転数の符号としてマイナスの符号を付している。また、回転数とトルクとの符号がともにプラスのときと、ともにマイナスのとき、エンジン2や第一発電電動機3や第二発電電動機4の駆動源が力行を行って状態を示し、回転数とトルクの符号が互いに逆の符号のとき、ホイール駆動システム10から戻された動力によって回生が行われている状態を示している。
【００６９】
図１を参照しながら、図３の説明を行う。
図３の表における「１」の停止モード。
【００７０】
ホイールローダが、空荷状態で停止している停止モードでは、ブレーキが踏み込まれ、減速装置5の中低速用出力軸5bの回転が停止している。このため、エンジン2からの回転数は、減速装置5を介して第二発電電動機4の軸Dに伝わる。そして、第二発電電動機4はマイナス方向に空回りし、エンジンからの回転数を吸収することになる。このとき第二発電電動機4としては、トルクを発生させないフリーなモードになって、エンジン2に対しての負荷となっていない。
【００７１】
図３に示した表について説明を加えると、横軸の項目として「１」〜「１０」の各動作モードを配しており、縦列の項目として、第二発電電動機4、第一発電電動機3、エンジン2、軸B、軸C，アクセルペダル26、ブレーキペダル27、前後進切替レバー28の各部材を、この順番で配している。そして、縦軸の項目と横軸の項目とが重なったところが、横軸の項目とした動作モードでの、縦軸の項目で示した部材のモード状態を示している。
【００７２】
例えば、「１」の停止モードでは、第二発電電動機4は第II象限運転の状態にあり、トルクを発生させないフリーなモードになっている。第一発電電動機3及びエンジン2と軸Bは、ともに第Ｉ象限運転の状態にある。軸Cは、ホイールローダの走行とは関係ない「−」の状態となっている。アクセルペダル26は、作動していない「OFF」状態となっており、ブレーキペダル27は、作動している「ON」状態となっており、前後進切替レバー28は、中立位置「N」位置に置かれていることを示している。
【００７３】
また、ローマ数字「I」、「II」、「III」、「IV」は、それぞれ図２で示した象限を表しており、前後進切替レバー28の列における「N」、「F」、「B」は、前後進切替レバー28の切替え位置がそれぞれ中立位置、前進位置、後進位置であることを表している。
【００７４】
図３の表における「２」の前進発進モード。
【００７５】
この前進発進モードでは、前後進切替レバー28が前進位置「F」に入り、ブレーキペダル27が「ON」状態から「OFF」状態となり、アクセルペダル26が「OFF」応対から「ON」状態に踏み込まれることになる。アクセルペダル26の踏み込み量に比例したトルクが、減速装置5の中低速用出力軸5bにおいて発生するように、第一発電電動機3、第二発電電動機4、又はエンジン2の軸Aがトルクを発生させる。このとき、トルクの配分は、減速装置5を構成する遊星歯車機構における遊星歯車の結合方法とそのときのギア比とによって、第二発電電動機4と第一発電電動機3又はエンジン2の軸Aとに配分されることになる。
【００７６】
アクセルペダル26が踏み込まれると、エンジン2に燃料を供給する図示せぬスロットルが開き、エンジン2はトルク出力と共に回転数を上げようとする。このとき、エンジン2の回転によって中低速用出力軸5bを回転させようとする。
【００７７】
しかし、ホイールローダを走行させるためには、所定以上の駆動トルクを必要とするが、中低速用出力軸5bを回転させようとする駆動トルクが所定の駆動トルク以下であるときには、ホイールローダは停止中となっている。このため、停止している中低速用出力軸5bからエンジン2に戻されようとする反力トルクは、第二発電電動機4の軸Dの方に流れることになる。
【００７８】
このとき、第一発電電動機3は、エンジン2から出力された回転数を一定に保ちながら、中低速用出力軸5bを、ホイールローダの前進方向に回転させるように、制御されている。
そして、第二発電電動機4は、エンジン2の回転数をモニタしているコントローラ25によって、中低速用出力軸5bの回転数が所定の回転数となるように、回転数制御される。中低速用の回転数が所定の回転数となったか否かは、入力軸11に設けた速度センサ30によって、検出することができる。
【００７９】
発進段階において、マイナス方向に空回り逆転していた第二発電電動機4は、上述したトルクと回転数の関係式を満たす様に、マイナス方向に回転して発電を行いながら所定の回転数で制御される（第II象限運転）ことになる。これにより、エンジン回転数を一定にしたモードのまま、ホイールローダを前進させるのに必要な大きなトルクを、減速装置5の中低速用出力軸5bから出力させることができる。
このモードにおいては、第二発電電動機4は発電機として働くことになり、発電されたエネルギーは、バッテリ21に充電されるか、あるいは電動機として働いている第一発電電動機3によって消費されることになる。
【００８０】
図３の表における「３」の前進モード。
【００８１】
前進モードとなって、ホイールローダが前進し始めると、第二発電電動機4は、回転数を徐々に小さくして行き、ついにはゼロ速度にまで到達する。減速装置5の中低速用出力軸5bは、軸Bと軸Dとの相対回転数に基づいて回転を行うため、中低速用出力軸5bがある回転数にまで達すると第二発電電動機4はゼロ速度にまで到達し、更にマイナス方向の回転からプラス方向の回転へと回転数の符号を反転して車両を加速させ続ける。
【００８２】
このとき、アクセルペダル26は踏まれた「ON」モードのままにあるので、更に加速を続けようとして、第二発電電動機4の回転数は、逐次、減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数とエンジン回転数とに応じて、所望の回転数となるように制御されることになる。
【００８３】
第二発電電動機4の回転数における符号がマイナスからプラスに反転すると、第二発電電動機4は発電モードから力行モード（第Ｉ象限）へと移行する。即ち、第二発電電動機4の回転数の符号がプラスに反転することによって、第二発電電動機4は電動機として働くことになる。
【００８４】
これによって、第二発電電動機4は、今まで第一発電電動機3への給電用に発電エネルギーを供給していたが、自身が電動機として働くためにエネルギーが必要となる。第二発電電動機4と同時にエンジン2も第Ｉ象限において運転しているため、第一発電電動機3は、発電機（第IV象限）となって、第二発電電動機4へのエネルギーを供給することになる。このようにして、減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数とトルクとして、図３の前進時におけるグラフと同じグラフを描かせることができる。
【００８５】
図３の表における「４」、「５」の前進・掘削モード。
【００８６】
この前進・掘削モードでは、土砂を掘削しながら、前進することになる。このモードでは、減速装置5の中低速用出力軸5bからの出力としては、ホイールローダが中低速走行を行い、しかも、大きなトルクが得られることが要求される。そしてこのモードにおいては、ホイールローダが土砂からの反力を受けるため、車速も不安定になりやすい。
【００８７】
その結果、ホイールローダとしては、発進、停止、前進を小刻みに繰り返すこととなり、上述した前進発進のモードと前進モードとが逐次、ホイールローダの走行モードに従って切り替わることになる。このとき、最も頻繁に動作を切り替える必要があるのは第二発電電動機4である。
【００８８】
しかし、最も頻繁に動作が切り替わる第二発電電動機4について検討を加えて見ると、エンジン2の軸A又は第一発電電動機3の軸Bの回転数と減速装置5の中低速用出力軸5bの回転数（本願では、ホイール駆動システム10の入力軸11の回転数として速度センサ30で検出。）と、を常時モニタしておくことで、アクセルペダル26によるアクセル開度とホイールローダの車速とから、最適なトルク及び回転数が第二発電電動機4から引き出せるように、第二発電電動機4の回転が制御されているに過ぎないことがわかる。
【００８９】
このときも、第一発電電動機3及び第二発電電動機4を制御することによって、減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数とトルクとして、図3の前進掘削時におけるグラフと同じグラフを描かせることができる。
【００９０】
図3の表における「６」の後進（土砂運搬）モード。
【００９１】
この後進（土砂運搬）モードにおいて、前後進切替レバー28が、後進位置へと切り替えられると、減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数の方向を逆転させるように、第一発電電動機3と第二発電電動機4とが連動して制御スキームを変更する。
【００９２】
即ち、アクセルペダル26によるアクセル開度により、減速装置5の中低速用出力軸5bが逆転方向に回転するように、第一発電電動機3と第二発電電動機4とが制御される。第二発電電動機4としては、回転数とトルクの符号が反転した第III象限運転モード、第一発電電動機3はエンジン2と同軸上にあるため、回転数は一定だが、トルクの符号が反転する第IV象限運転モードとなる。
【００９３】
第二発電電動機4は前進時と同様に、エンジン2の回転数と減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数とにより、減速装置5の中低速用出力軸5bを所定の回転数にするための回転数制御が行われる。第一発電電動機3は、アクセルペダル26によるアクセル開度によって、減速装置5の中低速用出力軸5bから配分されるトルクを吸収するためのトルク制御が行われる。このとき、基準となる回転数としては、エンジン2の回転数によって決定されることになる。
【００９４】
このときも、第一発電電動機3及び第二発電電動機4を制御することによって、減速装置5の中低速用出力軸5bにおける回転数とトルクとして、図３の後進（土砂運搬）時におけるグラフと同じグラフを描かせることができる。
【００９５】
図３の表における「７」の前進発進モード、「８」の前進モード、「９」の前進・積込みモード、及び「１０」の後進モードは、それぞれ上述した「１」〜「６」の各モードと同様の制御が繰り返し行われることになる。
【００９６】
このように、本発明では、走行作業車両をハイブリッド化した利点を活かしつつ、ホイールローダにおける各作業モードに対応して、エンジン2と第一発電電動機3と第二発電電動機4とを制御することによって、エンジン単独にて行っていた場合と同様の回転数とトルクとを減速装置5の中低速用出力軸5bに対して与えることができる。即ち、エンジン単独にて行っていたときと同じ操作で、ハイブリッド化したホイールローダ等の走行作業車両を操作することが可能となる。
【００９７】
図１に戻って説明を続けると、ホイールローダとしては、掘削・積み込み作業の際に求められる走行速度は、低速域から中速域までの間における速度しか求められていない。しかし、一方において、作業場内での移動時等においては、高速走行を行えることが必要となる。
【００９８】
そこで、高速走行を行うときには、中低速用出力軸5bと入力軸11との接続を切り離して、高速用出力軸5aを入力軸11に接続することで、高速走行時に必要とされる回転数をホイールに与えることができる。このため、第二発電電動機4を大型化して第二発電電動機4の回転数を極端に高く構成しておくことが必要なくなる。
【００９９】
また、通常作業時には、上述した通り、低速域から中速域までの間における速度に限られるため、中低速用出力軸5bと入力軸11とを接続させておくだけで良く、変速ショック等の心配が一切なくなる。更に、高速走行が要求される際には、バケットなどの作業機内に土砂などが積み込まれていない空荷状態で発進することになるため、第一クラッチCL1と第二クラッチCL2との断接を切替える時に、中速から高速走行に切り替わるので変速ショックも大きな問題にはならない。
このように本願発明は構成されているので、低速から高速の全速度領域において、従来のエンジン単独で行っていた場合と同じ操作で、ハイブリッド化した走行作業車両を操作することができる。
【０１００】
また、エンジン2の軸Aと連動して回転する減速装置5の入力軸である軸Bを、極力回転数の変動か少なくなるように回転させることが可能となる。または、エンジン2に要求される負荷に対応して、燃費と排ガス低減に最も適したエンジン回転数となるように、エンジン2の回転数を制御することが可能となる。
【０１０１】
本願発明における、エンジン2、第一発電電動機3、減速装置5、第二発電電動機4及中低速用出力軸5bと入力軸11と減速装置5の出力軸5a、5bにおける、それぞれの機器における機能としては、次のようにまとめることができる。
即ち、エンジン2としては、要求負荷に合わせて最適な回転数を出力することが求められており、しかも、燃費と排ガス低減に最も適したエンジン回転数となるように求められている。即ち、エンジン2には、ホイールローダを走行させる走行動力を得るのに要求される減速装置5の出力軸5a、5bにおける回転数と、減速装置5の出力軸5a、5bに要求される回転数を出力するとともにエンジン2に要求される最適回転数を満たすことが求められている。
【０１０２】
第二発電電動機4としては、減速装置5の出力軸5a、5bに要求される回転数が出力できるように、減速装置5を介してエンジン2からの回転数を調整することになる。
第一発電電動機3としては、エンジン2からの出力と第二発電電動機4からの出力とからでは、エンジン2に要求される負荷と最適なエンジン回転数とを調整することができない場合には、第一発電電動機3が電動機として働くことによって、不足分をアシストする。これによって、エンジン2の負荷を減じることができる。また、エンジン2を最適回転数で回転させるために、エンジン2に対する負荷として働くことも、バッテリ21へ電力を供給する発電機として働くこともある。
【０１０３】
そして、第一発電電動機3を発電機として働かせて発電を行なうことで、エンジン2の回転に対してブレーキを掛けることができ、エンジン2に加わる負荷を大きくすることも可能となる。
但し、第二発電電動機4の動力源であるバッテリ21内に蓄えられている蓄電量によっても、第一発電電動機3を発電機として働かせたときの発電量が制約されることになる。
【０１０４】
減速装置5としては、エンジン2及び第一発電電動機3からの軸Bと、第二発電電動機4の軸Dとから入力された回転数、トルクとを、減速装置5内で調整して減速装置5の出力軸5a、5bに出力することができる。
減速装置5の出力軸5a、5bとしては、ホイールローダの走行速度に合わせた回転を出力することができる。そして、第一クラッチCL1と第二クラッチCL2とを断接することで、ホイール駆動システム10に高速回転又は中低速回転を供給することができる。
【実施例２】
【０１０５】
図４は、本願発明に係わる第２実施例であり、アクチュエータ駆動システムとして油圧ポンプ駆動システム6を構成した例を示している。他の構成は、実施例１と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。また、図１に示したコントローラ25、速度センサ30、アクセルペダル26等の一部の構成に関して、図４ではそれらの部材の図示を省略している。
【０１０６】
また、以下で説明する実施例３から実施例６の構成をそれぞれ説明する図５〜図８においても、同じ部材に関しては実施例１において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略し、図１に示したコントローラ25、速度センサ30、アクセルペダル26等の一部の構成に関しても、図５〜図８ではそれらの部材の図示を省略している。
【０１０７】
図４に示すように、軸Bに直結した軸Cからの回転力が伝達される油圧ポンプ駆動システム6は、第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ6bとから構成されている。第一油圧ポンプ6aは、作業機用アクチュエータ等に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプとして構成されており、第二油圧ポンプ6bは、パイロット圧等を吐出する補機駆動用の固定容量型ポンプとして構成されている。
【０１０８】
第２実施例において第一油圧ポンプ6aは、エンジン軸に直結または、連動した軸に結合した配置構成となっている。そして、第一発電電動機3の軸Bは、減速装置5の第一入力IN1に接続した構成となっている。このように構成しておくことによって、第一油圧ポンプ6aの軸Cは、回転変動が少なく、かつ一方向にしか回転しない構成となり、効率よくポンプ負荷をいつでも駆動することが可能となる。
【０１０９】
ここで次に、中低速走行での掘削作業時における作業機アクチュエータを駆動する油圧ポンプ駆動システム6の動作について説明する。このとき、エンジン2の回転数としては、ホイールローダに供給する走行動力の要求に合わせて低めに設定される。一方で、作業機アクチュエータを駆動する第一油圧ポンプ6aには大きな動力が要求されるため、第一油圧ポンプ6aからの吐出流量を増大させていくことになる。
【０１１０】
このため、第一油圧ポンプ6aを可変容量型の油圧ポンプとして構成しておくことにより、第一油圧ポンプ6aの斜板角を制御するだけで第一油圧ポンプ6aの１回転当たりにおけるポンプ吐出容量を大きくすることができる。そして、エンジン2の回転数を小さくした状態のままでも、第一油圧ポンプ6aからの吐出流量を増大させることができるので、作業機アクチュエータの作動速度や動力が低下することがない。つまり、エンジン2の回転数に左右されずに、作業機アクチュエータにおける動力を調整することができる範囲が拡大することになる。
【０１１１】
尚、この中低速走行での掘削作業時には、ホイールローダの走行動力と作業機アクチュエータの動力とをともに確保しておく必要がある。このため、事前にバッテリ21に蓄えた蓄電量を大きくしておくことが必要となり、作業機アクチュエータが瞬時に動力を必要とする際には、油圧ポンプ駆動システム6の動力を供給する軸Cをモニタリングして、電動機として働かせている第一発電電動機3にバッテリ21から供給する電力を制御することができる。
【０１１２】
つまり、エンジン2からの動力は、ホイール駆動システム10に振り分け、油圧ポンプ駆動システム6への動力は、電動機として働かせている第一発電電動機3によって駆動させることができる。
【０１１３】
従って、本願発明では、エンジン2が出力している以上の大きな仕事を行なうことができる。この結果、エンジン2をより小さな容量として構成しておくことが可能となり、従来における走行作業車両に搭載されているエンジンのパワー以上のパワーを出すことが可能となる。
【０１１４】
但し、作業機アクチュエータが大きな動力を要するのは、土砂をすくい込むほんの数秒単位の時間であって、しかも、間欠動作である。これに対して、発電機として働かせた第一発電電動機3や第二発電電動機4によって発電することが求められている電力としては、ホイールローダを走行させるための動力として使用することが常時要求されているものである。このため、上述したような作業機アクチュエータが瞬時に必要な動力を要求したとしても、このときに第一発電電動機3によって消費されるエネルギーとしては、第二発電電動機4によって発電される発電量の方が上回ることになる。
【０１１５】
補機駆動用の第二油圧ポンプ6bと作業機用の第一油圧ポンプ6aとは、エンジン2の回転と同様に、一定回転方向にのみ駆動され、かつ、常に回転させておくことが必要となる。このため、油圧ポンプ駆動システム6の入力軸となる軸Cは、減速装置5における入出力軸となる部材の中で最も回転数の変動が少ない部材であって、エンジン2の軸Aと連動した軸Bに結合している部材から回転を取り出すように構成しておくことが最も望ましい構成となる。つまり、車両全体の中でエンジン2に近い回転軸に、油圧ポンプ駆動システム6を配置しておくことが望ましい構成となる。
【０１１６】
実施例２では、作業機アクチュエータ用の第一油圧ポンプ6aが、エンジン2と第一発電電動機3と直結した構成となっているので、大きな作業機動力が瞬時に要求される場合においても、第一発電電動機3によって応答遅れなく、作業機アクチュエータに対して大きな動力を振り向けることができる。そして、作業機アクチュエータの機敏な動作を行わせることが可能となる。
【実施例３】
【０１１７】
図５は、本願発明に係わる第３実施例であり、第一発電電動機3は、エンジン2の軸Aに直結された構成ではなく、減速装置5の第一入力IN1に直結した構成となっており、エンジン2の軸Aとは伝動歯車7a，7bの噛み合いを介して、駆動される構成となっている。
他の構成は、実施例２と同様の構成となっている。そのため、同じ部材に関しては実施例１、２において用いた部材符号と同じ符号を用いることで、その説明を省略する。
【０１１８】
第一発電電動機3は、伝動歯車7a，7bの噛み合いを介してエンジン2の回転が伝達される構成となっているので、エンジン2の軸Aよりも第一発電電動機3を高速に回転させることができる。これにより、第一発電電動機3における発電効率を高めることができる。しかも、第二発電電動機4の軸Dは、減速装置5の第二入力IN2に直結した構成となっているので、減速装置5を構成する複数列の遊星歯車機構に対しての速度制御性は、第二発電電動機4を制御することによって簡単に高められる。
【０１１９】
また、補機駆動用の第二油圧ポンプ6b及び作業機用の第一油圧ポンプ6aは、エンジン2の回転と同じ様に、一定回転方向にのみ回転駆動され、しかも、常に回転している必要がある。第２実施例においても第３実施例においても、第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ6bは、減速装置5の入出力軸の中で最も回転数変動が少ない、エンジン2の軸Aと連動した軸Cに連結された構成となっているので、第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ6bを常に回転を行わせて、しかも一定回転方向にのみ回転駆動しておくことができる。
【実施例４】
【０１２０】
図６は、本願発明に係わる第４実施例であり、エンジン2の軸Aと連動して回転する第一発電電動機3の軸Bによって、減速装置5を構成する一列目の遊星歯車機構32におけるリング歯車32d及び二列目の遊星歯車機構33におけるリング歯車33dを、それぞれ直結駆動する構成となっている。
【０１２１】
そして、第二発電電動機4の軸Dは、一列目と二列目の遊星歯車機構32,33におけるそれぞれの太陽歯車32a，33aを駆動する構成となっている。また、三列目における遊星歯車機構34の太陽歯車34aは、二列目の遊星歯車機構33におけるキャリア33cと結合されており、三列目の遊星歯車機構34におけるリング歯車34dは固定された構成となっている。
【０１２２】
そして、三列目の遊星歯車機構34におけるキャリア34cは、中低速用出力軸5bと結合している。また、高速用出力軸5aは、一列目の遊星歯車機構32におけるキャリア32cと結合している。高速用出力軸5aには、伝動歯車8aが設けられており、伝動歯車8aは、入力軸11に設けた第一クラッチCL1を介して支持されている伝動歯車9aに噛合している。また、中低速用出力軸5bには、伝動歯車8bが設けられており、伝動歯車8bは、入力軸11に設けた第二クラッチCL2を介して支持されている伝動歯車9bに噛合している。
【０１２３】
第一クラッチCL1を接続させて、第二クラッチCL2を切り離すと、減速装置5から出力された高速回転の走行動力が、高速用出力軸5aからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。また、第一クラッチCL1を切り離して、第二クラッチCL2を接続させると、減速装置5から出力された中低速回転の走行動力が、中低速用出力軸5bからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。
【０１２４】
実施例４の構成では、第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ6bの配置に関して、２連ポンプの配置構成の例を示しているが、電動歯車等の動力分配装置を介在させてそれぞれの油圧ポンプを駆動させる構成といったバリエーションも考えられる。どのようなバリエーションの配置構成を採用するかは、走行作業車両の車両構造によって使い分けることができる。
【実施例５】
【０１２５】
図７は、本願発明に係わる第５実施例であり、エンジン2の軸Aと連動して回転する第一発電電動機3の軸Bによって、減速装置5を構成する一列目の遊星歯車機構32におけるリング歯車32d及び二列目の遊星歯車機構33におけるキャリア33cを、それぞれ直結駆動する構成となっている。
【０１２６】
そして、第二発電電動機4の軸Dは、一列目と三列目の遊星歯車機構32,34におけるそれぞれの太陽歯車32a，34aを駆動する構成となっている。また、三列目における遊星歯車機構34のリング歯車34dは、二列目の遊星歯車機構33における太陽歯車33aと結合されており、二列目の遊星歯車機構33におけるリング歯車33dは固定された構成となっている。
【０１２７】
そして、三列目の遊星歯車機構34におけるキャリア34cは、高速用出力軸5aと結合している。また、中低速用出力軸5bは、一列目の遊星歯車機構32におけるキャリア32cと結合している。高速用出力軸5aには、伝動歯車8aが設けられており、伝動歯車8aは、入力軸11に設けた第一クラッチCL1を介して支持されている伝動歯車9aに噛合している。また、中低速用出力軸5bには、伝動歯車8bが設けられており、伝動歯車8bは、入力軸11に設けた第二クラッチCL2を介して支持されている伝動歯車9bに噛合している。
【０１２８】
尚、図７における高速用出力軸5a、伝動歯車8a,9a及び第一クラッチCL1の配設部位としては、図７の向かって右側に配設されており、中低速用出力軸5b、伝動歯車8b,9b及び第二クラッチCL2の配設部位としては、図７の向かって左側に配設されている。このため、出力軸5a，5b、伝動歯車8a,8b，9a，9b及びクラッチCL1,CL2の配置としては、実施例４の構成を示した図６における配置構成とは逆の配置構成となっている。
【０１２９】
第一クラッチCL1を接続させて、第二クラッチCL2を切り離すと、減速装置5から出力された高速回転の走行動力が、高速用出力軸5aからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。また、第一クラッチCL1を切り離して、第二クラッチCL2を接続させると、減速装置5から出力された中低速回転の走行動力が、中低速用出力軸5bからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。
【実施例６】
【０１３０】
図８は、本願発明に係わる第６実施例であり、第一発電電動機3は、エンジン2の軸Aに直結された構成ではなく、伝動歯車7a、8aを介してエンジン2の軸Aに接続した構成となっている。第一発電電動機3の軸Bは、減速装置5を構成する一列目の遊星歯車機構32におけるリング歯車32d及び二列目の遊星歯車機構33のリング歯車33dに、それぞれ直結した構成となっている。
【０１３１】
そして、第二発電電動機4の軸Dは、一列目と三列目の遊星歯車機構32,34におけるそれぞれの太陽歯車32a，34aを駆動する構成となっている。また、三列目における遊星歯車機構34のリング歯車34dは、二列目の遊星歯車機構33における太陽歯車33aと結合されており、二列目の遊星歯車機構33におけるキャリア33cは固定された構成となっている。
【０１３２】
そして、三列目の遊星歯車機構34におけるキャリア34cは、高速用出力軸5aと結合している。また、中低速用出力軸5bは、一列目の遊星歯車機構32におけるキャリア32cと結合している。高速用出力軸5aには、伝動歯車8aが設けられており、伝動歯車8aは、入力軸11に設けた第一クラッチCL1を介して支持されている伝動歯車9aに噛合している。また、中低速用出力軸5bには、伝動歯車8bが設けられており、伝動歯車8bは、入力軸11に設けた第二クラッチCL2を介して支持されている伝動歯車9bに噛合している。
尚、図８における出力軸5a，5b、伝動歯車8a,8b，9a，9b及びクラッチCL1,CL2の配置構成は、図７における配置構成と同じ配置構成になっている。
【０１３３】
第一クラッチCL1を接続させて、第二クラッチCL2を切り離すと、減速装置5から出力された高速回転の走行動力が、高速用出力軸5aからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。また、第一クラッチCL1を切り離して、第二クラッチCL2を接続させると、減速装置5から出力された中低速回転の走行動力が、中低速用出力軸5bからホイール駆動システム10の入力軸11に伝達されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、本発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本発明の技術思想を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施形態に係わる走行作業車両の全体構成図である。（実施例１）
【図２】IV象限の説明図である。（説明図）
【図３】走行作業車両の動作パターンに対応した各構成部材の状態を示した図である。（実施例）
【図４】走行作業車両の他の全体構成図である。（実施例２）
【図５】走行作業車両の別の全体構成図である。（実施例３）
【図６】走行作業車両の更に別の全体構成図である。（実施例４）
【図７】走行作業車両の更に他の全体構成図である。（実施例５）
【図８】走行作業車両のまた他の全体構成図である。（実施例６）
【図９】走行作業車両の全体構成図である。（従来例１）
【図１０】走行作業車両の全体構成図である。（従来例２）
【図１１】走行作業車両の全体構成図である。（従来例３）
【図１２】走行作業車両の全体構成図である。（従来例４）
【符号の説明】
【０１３６】
１・・・走行作業車両、３・・・第１発電電動機、４・・・第２発電電動機、５・・・減速装置、６・・・油圧ポンプ駆動システム、１０・・・ホイール駆動システム、１１・・・入力軸、２０ａ・・・第一インバータ、２０ｂ・・・第二インバータ、２１・・・バッテリ、２５・・・コントローラ、３２・・・一列目の遊星歯車機構、３３・・・二列目の遊星歯車機構、３４・・・三列目の油性歯車機構、５０・・・エンジン、５１・・・油圧ポンプ、５２・・・発電機、５３・・・モータ、５４・・・バッテリ、６０・・・エンジン、６１、６２・・・発電モータ、６３・・・発電機、６４・・・バッテリ、７０・・・エンジン、７２，７３・・・発電電動モータ、７４〜７６・・・遊星減速機、８０・・・エンジン、８２，８３・・・電動モータ、８４・・・遊星減速機。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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