(57)【要約】      （修正有）【課題】プロペラシャフトを小型化して取り付け作業性等を向上させること。【解決手段】フロントフレームに、前輪側アクスル３０の駆動源となる電動機２１を備え、電動機２１と前輪側アクスル３０とを連結するプロペラシャフト８を設ける。電動機２１の出力軸４０には、プロペラシャフト８と接続される電動機側継手４１が設けられ、電動機側継手４１は、電動機２１の出力軸４０の軸方向への移動を許容するように設ける。【選択図】図３
2016011021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪側のアクスルと作業装置とを備えたフロントフレームと、後輪側のアクスルと、エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、この発電機によって発電された電力を蓄電する蓄電器と、前記蓄電器および前記発電機から出力される電力を制御する制御装置とを備えたリアフレームとを備え、前記フロントフレームとリアフレームとが屈曲可能に連結された建設機械の動力伝達装置において、
前記フロントフレームおよび前記リアフレームの一方または両方には、前記アクスルの駆動源となる電動機を備え、
前記電動機と前記アクスルとを連結するプロペラシャフトを備え、
前記電動機の出力軸および前記アクスルの入力軸には、それぞれ前記プロペラシャフトと接続される継手が設けられ、
前記電動機または前記アクスルは、前記継手の前記電動機の出力軸または前記アクスルの入力軸の軸方向への移動を許容する移動機構を有することを特徴とする建設機械の動力伝達装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記電動機の出力軸端部に設けられるスプラインと、前記電動機のケーシングに設けられ、前記継手の前記電動機の出力軸と嵌合する嵌合部を収容する凹部から構成されること特徴とする請求項１に記載の建設機械の動力伝達装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記スプラインを潤滑する潤滑油を貯留する潤滑油溜め部であり、前記凹部の開口端部と前記継手との間には、シールを有することを特徴とする請求項２に記載の建設機械の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ等の建設機械の動力伝達装置に係わり、特に、電動機を動力源とし、この動力源からの動力をプロペラシャフトを介して車輪に伝達する建設機械の動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械としてのホイールローダは、荷役装置を備えたフロントフレームと、エンジン等の駆動源を備えたリアフレームとを有し、フロントフレームに前輪が、リアフレームに後輪が設けられる。そして、リアフレームに対して、フロントフレームを左右に屈曲させることにより、ステアリングする構成になっている。そして、エンジンの動力は、プロペラシャフトを介して、前輪側のアクスルと、後輪側のアクスルとに伝達される。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６９４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のようなホイールローダは、リアフレームに対してフロントフレームが屈曲する構成を有するために、リアフレーム側に設けたエンジンの動力をフロントフレームに設けた前輪側のアクスルに伝達するプロペラシャフトには、フロントフレームの屈曲に伴うエンジンと前輪側アクスルとの距離の変化に追従させるために、ジョイント機構と伸縮機構とを備えている。
【０００５】
そのため、ホイールローダ組立時に、エンジンとアクスルとの間にプロペラシャフトを取り付ける際には、この伸縮機構を利用してプロペラシャフトを縮めた状態にしておき、エンジンとアクスル間にプロペラシャフトを挿入し、プロペラシャフトの一方を伸長させてエンジンに連結し、その後、他方を伸長させて前輪側のアクスルに連結するという方法が取られていた。
【０００６】
近年、省エネルギー化の要請により、駆動源を電動機にし、エンジンにより発電した電力によりこの電動機を駆動するようにしたハイブリッド型のホイールローダが登場している。このハイブリッド型のホイールローダは、フロントフレーム側とリアフレーム側のそれぞれに、駆動源となる電動電動機を備え、それらの電動機によりそれぞれ前輪側アクスル、後輪側アクスルを駆動するようになっている。
【０００７】
電動機と前輪側アクスル、後輪側アクスルとは、それぞれ短軸のプロペラシャフトにより連結される構成となっているが、これらプロペラシャフトの前輪側アクスル、および後輪側アクスルと電動機との取付作業を考慮して、伸縮機構を備えたプロペラシャフトを用いると、プロペラシャフトが大型化してレイアウト上の制約を生じさせるとともに、重量が嵩んで取付作業性を悪化させるという課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたもので、その目的は、プロペラシャフトを小型化して取り付け作業性等を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、前輪側のアクスルと作業装置とを備えたフロントフレームと、後輪側のアクスルと、エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、この発電機によって発電された電力を蓄電する蓄電器と、前記蓄電器および前記発電機から出力される電力を制御する制御装置とを備えたリアフレームとを備え、前記フロントフレームとリアフレームとが屈曲可能に連結されてなり、前記フロントフレームおよび前記リアフレームの一方または両方には、前記アクスルの駆動源となる電動機を備え、前記電動機と前記アクスルとを連結するプロペラシャフトを備え、前記電動機の出力軸および前記アクスルの入力軸には、それぞれ前記プロペラシャフトと接続される継手が設けられ、前記電動機または前記アクスルは、前記継手の前記電動機の出力軸または前記アクスルの入力軸の軸方向への移動を許容する移動機構を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記移動機構は、前記電動機の出力軸端部に設けられるスプラインと、前記電動機のケーシングに設けられ、前記継手の前記電動機の出力軸と嵌合する嵌合部を収容する凹部から構成されること特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記凹部は、前記スプラインを潤滑する潤滑油を貯留する潤滑油溜め部であり、前記凹部の開口端部と前記継手との間には、シールを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プロペラシャフトを小型化でき、機器のレイアウトを効率良く行うことができ、プロペラシャフトの取付作業性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の建設機械の動力伝達装置を備える、ホイールローダのシステム構成図である。
【図２】図１におけるシステムを搭載したホイールローダの全体側面図である。
【図３】本発明の要部拡大図である。
【図４】図３における作業状態を示す状態説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る建設機械の動力伝達装置の一実施形態として、ハイブリッドホイールローダを例に挙げて説明する。まず、２基の走行用電動機（電動機）２１、２２を備えたハイブリッドホイールローダのシステム構成を図１に示す。図１に示すホイールローダは、シリーズハイブリッド型のホイールローダであり、エンジン１を駆動して電動機・ジェネレータ６により発電した電力により走行用電動機２１、２２を回転させ、その回転を前輪側アクスル３０、後輪側アクスル７０に伝達して４個の車輪１３を回転駆動して車両を走行させる構成となっている。
【００１５】
具体的には、図１に示すハイブリッドシステムでは、プロペラシャフト８の軸上、またはその付近に走行用電動機２１、２２を配置して走行駆動装置が構成されている。走行用電動機２１、２２が回転すると、その動力はプロペラシャフト８へと伝達され、アクスル３０、７０を介して車輪１３が回転駆動するのである。
【００１６】
さらに、この実施の形態に係るホイールローダは、車両の中心あたりで中折れしてステアリングするアーティキュレートタイプの車両であり、プロペラシャフト８の中折れする部分にセンタージョイント（ＣＪ）１５が組み込まれている（図１）と共に、このセンタージョイント１５より前側のフロントフレーム５０と後側のリアフレーム６０とを有している（図２参照）。
【００１７】
そして、センタージョイント（ＣＪ）１５を挟んで前後のプロペラシャフト８のそれぞれに、走行用電動機として電動機（Ｍ１）２１、電動機（Ｍ２）２２が配置されている。例えば、車体の前方側に搭載される電動機（Ｍ１）２１をフロントフレーム５０側に設け、車体の後方側に搭載される電動機（Ｍ２）２２をリアフレーム６０側に設けてある。
【００１８】
なお、図１において、符号７は、モータ・ジェネレータを制御する制御装置としてのインバータ、符号１１、１２は、蓄電装置およびコンバータであり、エンジン１、モータ・ジェネレータ６、インバータ７、蓄電装置１１およびコンバータ１２はリアフレーム６０に設けられる。
【００１９】
また、エンジン１を駆動すると油圧ポンプ４が作動し、この油圧ポンプ４から圧油が油圧作業装置（作業装置）５へと供給される。油圧作業装置５に供給された圧油は、制御弁Ｃ／Ｖを介してバケット、リフト、ステアリングへと供給されており、図示しない運転室からオペレータが操作レバー等を操作することにより、バケット、リフト、ステアリングは所定の動作を行うことができるようになっている。
【００２０】
このように、図１に示すハイブリッドホイールローダは、２基の走行用電動機２１、２２の出力軸を機械的に接続した状態で車両の要求する動力を分配して駆動するため、走行用電動機２１、２２は１基の電動機で構成する際に比べて、容量が小さい電動機で構成することが可能となる。結果、１基の走行用電動機で構成する場合に比べ、リアフレーム６０側に設ける電動機（Ｍ２）２２の大きさを小さく構成でき、車両への搭載性（レイアウトの自由度）が向上する。
【００２１】
ここで、２基の走行用電動機２１、２２を同一仕様の電動機とした場合、２つの電動機２１、２２は図１に示すようにプロペラシャフト８で機械的に接続されているため、車両から要求される動力を１／２分ずつ出力するようにすればよい。
【００２２】
次に図３により、電動機２１、２２とプロペラシャフトとの接続構造を説明する。図３は、フロントフレーム５０側に設けられた電動機２１と、車輪１３（前輪）を駆動する前輪側アクスル３０と、プロペラシャフト８との接続構造を説明する要部拡大図（断面）である。前輪側アクスル３０および電動機２１は、フロントフレーム５０に取り付けられ、取付状態において、それらの位置関係、距離は固定されている。
【００２３】
プロペラシャフト８は、両端部にそれぞれ連結部８ａを備え、連結部８ａ間には、それらを連結する軸部８ｂを備える。なおこの軸部８ｂには、伸縮構造を有しない。車輪１３が取り付けられる前輪側アクスル３０は、入力軸３１と、この入力軸３１の先端部に取り付けられたアクスル側継手３２を有する。このアクスル側継手３２の端部にはプロペラシャフト８との連結部となるフランジ３３を有し、このフランジ３３にプロペラシャフト８の一端部に設けられた連結部８ａが不図示のボルト等の連結具によって連結される。
【００２４】
電動機２１は、出力軸４０を有し、この出力軸４０の先端部には後述する電動機側継手４１をスプライン結合するためのスプライン４２が形成されている。また、この電動機２１のケーシング４３には、出力軸４０のスプライン４２の周囲に空間を形成するように凹部４４が設けられ、この凹部４４には、グリース等の潤滑油が充填される。この出力軸４０のスプライン４２には、電動機側継手４１がスプライン結合される。
【００２５】
この電動機側継手４１の一方端にはプロペラシャフト８の連結部８ａと連結するフランジ４５を有し、他方端には、出力軸４０のスプライン４２に嵌合される円筒状の嵌合部４６を有する。電動機側継手４１の嵌合部４６は、出力軸４０のスプライン４２に軸方向に移動可能に嵌合され、嵌合部４６が凹部４４内に収容された状態と、凹部４４内から突出した状態との間で移動することでアクスル側継手３２のフランジ３３と電動機側継手４１のフランジ４５との距離が変更可能になっている。
【００２６】
電動機側継手４１の嵌合部４６が凹部４４内に収容されるように出力軸４０上を移動（前輪側アクスル３０から離れる方向）したときには、電動機側継手４１のフランジ４５とアクスル側継手３２のフランジ３３との間隔が大きくなり、電動機側継手４１の嵌合部４６が凹部４４内から突出するように出力軸４０上を移動（前輪側アクスル３０に近づく方向）したときには、電動機側継手４１のフランジ４４とアクスル側継手３２のフランジ３３との間隔が小さくなるようになっている。
【００２７】
なお、凹部４４の開口端部と電動機側継手４１の嵌合部４６との間には凹部４４内に充填された潤滑油の外部への漏れを防止するシール４７が設けられている。そして、この電動機側継手４１のフランジ４５とプロペラシャフト８の連結部８ａとがボルト等の締結具によって連結される。
【００２８】
次に図４を用いて電動機２１の出力軸４０と前輪側アクスル３０の入力軸３１とをプロペラシャフト８により連結する連結作業を説明する。図４に示すように、まず、電動機側継手４１を、その嵌合部４６が凹部４４内に最も格納された状態に移動させて、電動機側継手４１とアクスル側継手３２との間をプロペラシャフト８の全長以上に広げておく。
【００２９】
次に電動機側継手４１とアクスル側継手３２との間に、プロペラシャフト８を配置し、プロペラシャフト８の一方端の連結部８ａをアクスル側継手３２のフランジ３３に連結する。この連結作業は、両者間に不図示のボルトを締結することにより行う。次に電動機側継手４１をプロペラシャフト８の他方端の連結部８ａに向けて移動させる。この作業は、凹部４４内に収容されている電動機側継手４１の嵌合部４６を凹部４４外に突出させるように電動機側継手４１をアクスル側継手３２方向に引き出すことにより行う。
【００３０】
そして、この電動機側継手４１のフランジ４４をプロペラシャフト８の他方端に設けられる連結部８ａに当接させて、両者を不図示のボルトにより締結することにより連結する。これにより、前輪側アクスル３０の入力軸３１と電動機２１の出力軸４０とプロペラシャフト８との連結作業は完了する。電動機側継手４１は電動機２１の出力軸４０にスプライン結合され、軸方向への移動を許容する状態になっているが、プロペラシャフト８には伸縮機構を有さないため、電動機側継手４１をプロペラシャフト８の連結部８ａに連結した時点で電動機側継手４１の出力軸４０に対する移動が拘束され、電動機側継手４１は、実質出力軸４０に固定された状態となる。
【００３１】
なお、上述説明は、フロントフレーム５０側に設けられた電動機２１と、車輪１３（前輪）を駆動する前輪側アクスル３０とをプロペラシャフト８で接続する例を説明したが、リアフレーム６０側に設けられた電動機２２と車輪１３（後輪）を駆動する後輪側アクスル７０とをプロペラシャフト８で接続する場合も同様の構造を用いることができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、電動機２１の出力軸４０側の電動機側継手４１を軸方向に移動可能にしたので、伸縮機構を有するプロペラシャフトを用いる必要がなく、プロペラシャフト８の小型化を実現できる。また、小型のプロペラシャフト８を用いることができるため、フレーム構造を大型化することなく、フロントフレーム５０側およびリアフレーム６０側のそれぞれに、駆動源となる電動機２１、２２を備えることが可能になり、駆動効率のよいハイブリッドホイールローダを実現することが可能になる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、電動機２１側に設けた電動機側継手４１を出力軸４０に対して移動可能な構成としたが、前輪側アクスル３０とアクスル側継手３２を、それらと同様な構成にすることによりアクスル側継手３２を入力軸３１に対して移動可能にしても良い。その場合、電動機２１側の電動機側継手４１は、出力軸４０に対して軸方向に移動しないように連結するものとする。
【符号の説明】
【００３４】
１；エンジン
５；作業装置
６；モータ・ジェネレータ（発電機）
８；プロペラシャフト
８ａ；連結部
２１、２２；電動機
３０；前輪側アクスル
３１；入力軸
３２；アクスル側継手
３３、４５；フランジ
４０；出力軸
４１；電動機側継手
４２；スプライン
４３；ケーシング
４４；凹部
４６；嵌合部
４７；シール
【図１】
2016011021.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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