JP2000266181A

JP2000266181A - ハイドロスタティックトランスミッション装置

Info

Publication number: JP2000266181A
Application number: JP11071343A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mitamura; 正三田村
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】省エネルギー化を図ることのできるは色度ス
タティックトランスミッション装置を提供することであ
る。【解決手段】可変容量形ポンプ１と流体圧モータ３と
を、前進走行ライン２及び後進走行ライン４を介して接
続してなる閉回路に、制動時に流体圧モータ３に発生す
る慣性エネルギーを蓄えておき、必要なときにそのエネ
ルギーを放出して補助動力を付与する補助動力機構と、
この補助動力機構を制御する制御機構とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ホイールローダ
等の車両の走行駆動機構として用いられるハイドロスタ
ティックトランスミッション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイドロスタティックトランスミッショ
ン装置とは、可変容量形ポンプと、油圧モータとによっ
て、閉回路を構成したものである。エンジンの駆動力で
可変容量形ポンプを回転させると、この可変容量形ポン
プは、斜板の傾きに応じて作動油を吐出する。そして、
その吐出油によって油圧モータを回転させて、車両を走
行させる。なお、この油圧モータから排出される作動油
は、可変容量形ポンプへと戻される。

【０００３】このようにしたハイドロスタティックトラ
ンスミッション装置では、可変容量形ポンプの斜板の傾
きを調整することで、油圧モータの回転速度、すなわ
ち、車速を、無段階的に連続的にコントロールすること
ができる。また、可変容量形ポンプの斜板の傾きを反対
にすれば、その吐出方向を逆にすることもできる。した
がって、油圧モータを正逆両方向に回転させて、車両を
前進走行させたり、後進走行させたりすることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近では、制動時に発
生する慣性エネルギーを蓄積しておき、そのエネルギー
を車両の発進・加速時に利用して、省エネルギー化を図
る車両が実用化されている。ところが、ホイールローダ
等の車両に用いられるハイドロスタティックトランスミ
ッション装置においては、現在のところ、かかる省エネ
ルギーシステムは採用されていない。この発明の目的
は、省エネルギー化を図ることのできるハイドロスタテ
ィックトランスミッション装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ハイドロ
スタティックトランスミッション装置に係り、エンジン
を駆動源とし、斜板の傾きに応じて吐出量及び吐出方向
を変える可変容量形ポンプと、両方向の流れを許容し、
その回転力によって車両を走行させる流体圧モータと、
可変容量形ポンプの一方のポートを流体圧モータの一方
のポートに接続する前進走行ラインと、可変容量形ポン
プの他方のポートを流体圧モータの他方のポートに接続
する後進走行ラインと、制動時に流体圧モータに発生す
る慣性エネルギーを蓄えておき、必要なときにそのエネ
ルギーを放出して補助動力を付与する補助動力機構と、
この補助動力機構を制御する制御機構とを備えた点に特
徴を有する。

【０００６】第２の発明は、第１の発明において、補助
動力機構は、ポンプ・モータと、ポンプ・モータを前進
走行ラインに連通したり、その連通を遮断したりし、ま
た、ポンプ・モータを後進走行ラインに連通したり、そ
の連通を遮断したりする切換手段と、ポンプ・モータに
連係するフライホイールとからなる点に特徴を有する。

【０００７】第３の発明は、第１の発明において、補助
動力機構は、アキュムレータと、制動時に発生する圧力
をアキュムレータに蓄え、必要なときにその圧力を放出
する切換手段とからなる点に特徴を有する。

【０００８】第４の発明は、第１の発明において、補助
動力機構は、流体圧モータに連係する発電機能を有する
電動モータと、この電動モータの電源であり、電動モー
タが発電機能を発揮しているときに蓄電機となるバッテ
リとからなるバッテリとからなる点に特徴を有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に、この発明のハイドロスタ
ティックトランスミッション装置の第１実施例を示す。
可変容量形ポンプ１を、その動力源であるエンジンＥに
連係している。そして、この可変容量形ポンプ１の一方
のポート１ａを、前進走行ライン２を介して、油圧モー
タ３の一方のポート３ａに接続している。また、この可
変容量形ポンプ１の他方のポート１ｂを、後進走行ライ
ン４を介して、油圧モータ３の他方のポート３ｂに接続
している。したがって、これら可変容量形ポンプ１と、
油圧モータ３とによって、閉回路が構成されることにな
る。

【００１０】エンジンＥの駆動力によって上記可変容量
形ポンプ１を回転させた状態で、可変容量形ポンプ１の
斜板を前進走行範囲で傾けると、その傾きに応じて、こ
の可変容量形ポンプ１はポート１ａから前進走行ライン
２に作動油を吐出する。可変容量形ポンプ１が前進走行
ライン２に作動油を吐出すれば、その吐出量に応じて油
圧モータ３が正転させられる。そして、この油圧モータ
３の回転力が、デフ５を介して車輪側に伝えられて、車
両を前進走行させることになる。また、車両を後進走行
させるときは、可変容量形ポンプ１の斜板を後進走行範
囲で傾ける。この場合は、可変容量形ポンプ１が後進走
行ライン４に作動油を吐出して、油圧モータ３を逆転さ
せることになる。

【００１１】このようにしたハイドロスタティックトラ
ンスミッション装置にポンプ・モータ６を設置し、この
ポンプ・モータ６を前進走行ライン２及び後進走行ライ
ン４に接続している。ただし、ポンプ・モータ６を前進
走行ライン２及び後進走行ライン４に接続する途中に
は、それぞれ切換弁７ａ、７ｂを介在させている。これ
ら切換弁７ａ、７ｂは、スプリング８ａ、８ｂによって
保たれるノーマル状態で連通位置にある。そして、電磁
ソレノイド９ａ、９ｂを励磁すると、図１に示すよう
に、スプリング８ａ、８ｂに抗して遮断位置に切換わる
ようにしている。

【００１２】さらに、上記ポンプ・モータ６には、伝達
軸１０を介してフライホイール１１を連係している。た
だし、この伝達軸１０の途中には、ポンプ・モータ６と
フライホイール１１とを連係したり、その連係を遮断し
たりするクラッチ機構１２を設けている。そして、上記
電磁ソレノイド９ａ、９ｂやクラッチ機構１２を、コン
トローラＣによって制御するようにしている。なお、こ
のコントローラＣが、本発明でいう制御機構を構成する
ものである。

【００１３】次に、この第１実施例のハイドロスタティ
ックトランスミッション装置の作用を説明する。アクセ
ルペダル１３を踏んだ状態で、可変容量形ポンプ１の斜
板を前進走行範囲で傾けると、前述したように、可変容
量形ポンプ１が前進走行ライン２に作動油を吐出して、
車両を前進走行させることができる。

【００１４】このとき、コントローラＣは、電磁ソレノ
イド９ａ、９ｂを励磁状態にし、図１に示すように、切
換弁７ａ、７ｂを遮断位置に保つ。したがって、走行ラ
イン２、４を流れる作動油がポンプ・モータ６側に流れ
込むことがなく、通常のハイドロスタティックトランス
ミッションとして機能させることができる。また、コン
トローラＣは、クラッチ機構１２を断状態にして、ポン
プ・モータ６とフライホイール１１との連係を遮断して
いる。したがって、後述するようにフライホイール１１
が回転していても、ポンプ・モータ６がポンプとして機
能するのを防いで、無駄なエネルギーが消費されるのを
抑えることができる。

【００１５】上記の状態から車両を停止させようと、ア
クセルペダル１３の踏み込みを止め、ブレーキペダル１
４を踏んだとする。このとき、エンジンＥの回転数が低
くなり、可変容量形ポンプ１の回転数が低くなる。しか
し、油圧モータ３は、慣性によって正回転し続けようと
するので、ポンプ機能を発揮し、ポート１ａから吸い込
んだ作動油を、ポート１ｂから後進走行ライン４に吐出
しようとする。したがって、後進走行ライン４には圧力
が発生することになる。

【００１６】そこで、アクセルペダル１３の踏み込みを
止め、ブレーキペダル１４を踏んだとき、コントローラ
Ｃは、電磁ソレノイド９ｂの励磁を止めて、後進走行ラ
イン４に接続する切換弁７ｂを連通位置に切り換える。
したがって、後進走行ライン４に発生した圧力がポンプ
・モータ６に導かれ、このポンプ・モータ６を回転させ
て、モータとして機能させることになる。

【００１７】また、コントローラＣは、クラッチ機構１
２を接状態にして、ポンプ・モータ６とフライホイール
１１とを連係する。したがって、上記のようにモータと
して機能するポンプ・モータ６の回転力が、伝達軸１０
を介してフライホイール１１に伝えられることになる。
以上述べたようにして、制動時に油圧モータ３に発生す
る慣性エネルギーを、フライホイール１１の回転エネル
ギーに変換して蓄えておくことができる。

【００１８】なお、フライホイール１１に回転エネルギ
ーが十分に蓄えられたら、コントローラＣは、再び電磁
ソレノイド９ｂを励磁状態して、切換弁７ｂを遮断位置
に戻す。また、クラッチ機構１２を断状態にして、ポン
プ・モータ６とフライホイール１１との連係を遮断す
る。

【００１９】車両が停止した状態から再び前進発進する
とき、コントローラＣは、電磁ソレノイド９ａの励磁を
止めて、前進走行ライン２に接続する切換弁７ａを連通
位置に切り換える。また、コントローラＣは、クラッチ
機構１２を接状態にして、ポンプ・モータ６とフライホ
イール１１とを連係する。

【００２０】したがって、回転しているフライホイール
１１によってポンプ・モータ６が回転させられ、このポ
ンプ・モータ６が今度はポンプとして機能する。そし
て、ポンプ・モータ６が吐出する作動油は、切換弁７ａ
を通過して前進走行ライン２に導かれる。したがって、
その作動油によって、油圧モータ３を回転させる補助動
力を得ることができ、省エネルギー化を図ることが可能
となる。なお、車両を発進させるときについて説明した
が、車両を加速させるときに、同様に補助動力を得るよ
うにしてもよい。また、車両の前進走行時について説明
をしたが、後進走行時も同じ原理で作動する。

【００２１】以上述べた第１実施例では、ポンプ・モー
タ６として可変容量タイプのものを使用している。した
がって、上記のようにポンプ・モータ６がモータやポン
プとして機能しているときに、傾転角をコントローラＣ
によって制御すれば、蓄えるエネルギーや補助動力の大
きさを制御することができる。また、切換弁７ａ、７ｂ
がこの発明でいう切換手段を構成するが、これら切換弁
７ａ、７ｂとして、単にオン・オフするだけでなく、電
磁ソレノイド９ａ、９ｂの励磁量によって連通開度を調
整できるものを使用すれば、その連通開度に応じて、蓄
えるエネルギーや補助動力の大きさを制御することがで
きる。

【００２２】なお、図１に示すように、コントローラＣ
には、可変容量形ポンプ１の回転数、油圧モータ３の回
転数、可変容量形ポンプ１の斜板の傾き、フライホイー
ル１１の回転数を入力している。そして、具体的な説明
は省略するが、これら信号に基づいて車両の走行状況を
判断し、既述したような制御を行うことにしている。た
だし、これらすべての信号が必ず必要というものではな
く、必要に応じて選択したり、他のセンサ類を追加した
りしてもかまわない。

【００２３】図２に示す第２実施例は、ポンプ・モータ
６ではなく、アキュムレータ１５を、前進走行ライン２
及び後進走行ライン４に接続している。そして、アキュ
ムレータ１５を前進走行ライン２及び後進走行ライン４
に接続する途中に、切換弁７ａ、７ｂをそれぞれ介在さ
せている。なお、この第２実施例の切換弁７ａ、７ｂ
は、上記第１実施例で述べたのとは反対に、ノーマル状
態で遮断位置にあり、電磁ソレノイド９ａ、９ｂを励磁
したときに連通位置に切換わる構成となっているが、い
ずれを採用してもかまわない。このようにした第２実施
例では、上記第１実施例と同じように作動して、油圧モ
ータ３に発生する慣性エネルギーを、アキュムレータ１
５に圧力として蓄えておくことができる。そして、車両
の発進時や加速時に、アキュムレータ１５に蓄えられた
圧力を放出することで、省エネルギー化を図ることが可
能となる。

【００２４】なお、圧力センサ１６を設け、アキュムレ
ータ１５の圧力をコントローラＣにフィードバックすれ
ば、コントローラＣは、それに基づいて切換弁７ａ、７
ｂを制御することができる。例えば、制動時に慣性によ
って油圧モータ３がポンプ機能を発揮するときでも、ア
キュムレータ１５に既に十分な圧力が蓄えられているな
らば、コントローラＣは切換弁７ａあるいは７ｂを連通
位置に切り換えない。この場合、アキュムレータ１５の
圧力が逆に走行ライン２、４側に流れ出すような状況を
防ぐことができる。

【００２５】図３に示す第３実施例は、上記第２実施例
と同じくアキュムレータ１５を用いたものであるが、こ
のアキュムレータ１５を、走行ライン２、４に接続する
のではなく、走行ライン２、４から離して設置してい
る。図３に示すように、デフ５に、連係軸１７を介して
ポンプ・モータ６を連係している。ただし、この連係軸
１７の途中には、デフ５とポンプ・モータ６とを連係し
たり、その連係を遮断したりするクラッチ機構１２を設
けている。そして、上記ポンプ・モータ６には、切換弁
７を介してアキュムレータ１５を接続している。この切
換弁７は、スプリング８によって保たれるノーマル状態
で遮断位置にあり、電磁ソレノイド９を励磁状態にする
と、連通位置に切換わるようにしたものである。なお、
この第３実施例では、この切換弁７が、この発明でいう
切換手段を構成するものである。

【００２６】次に、この第３実施例のハイドロスタティ
ックトランスミッション装置の作用を説明する。アクセ
ルペダル１３を踏んだ状態で、可変容量形ポンプ１の斜
板を前進走行範囲で傾けると、前述したように、可変容
量形ポンプ１が前進走行ライン２に作動油を吐出して、
車両を前進走行させることができる。このとき、コント
ローラＣは、電磁ソレノイド９を非励磁状態にし、図３
に示すように、切換弁７を遮断位置に保つ。したがっ
て、アキュムレータ１５に圧力を蓄えられていれば、そ
の状態が維持されることになる。また、コントローラＣ
は、クラッチ機構１２を断状態にして、デフ５とポンプ
・モータ６との連係を遮断している。したがって、ポン
プ・モータ６がポンプとして機能するのを防いで、無駄
なエネルギーが消費されるのを抑えることができる。

【００２７】上記の状態から車両を停止させようと、ア
クセルペダル１３の踏み込みを止め、ブレーキペダル１
４を踏んだとする。このとき、油圧モータ３は、慣性に
よって正回転し続けようとするので、ポンプ機能を発揮
し、ポート１ａから吸い込んだ作動油を、ポート１ｂか
ら後進走行ライン４に吐出しようとする。

【００２８】そこで、アクセルペダル１３の踏み込みを
止め、ブレーキペダル１４を踏んだとき、コントローラ
Ｃは、クラッチ機構１２を接状態にして、デフ５とポン
プ・モータ６とを連係する。したがって、上記のように
慣性によって正回転し続けようとする油圧モータ３の回
転力が、デフ５を介してポンプ・モータ６に伝えられ、
ポンプ・モータ６がポンプとして機能することになる。
また、コントローラＣは、電磁ソレノイド９を励磁状態
にして、切換弁７を連通位置に切り換える。したがっ
て、上記のようにポンプとして機能するポンプ・モータ
６の吐出作動油がアキュムレータ１５に導かれ、その圧
力が蓄えられることになる。以上述べたようにして、油
圧モータ３に発生する慣性エネルギーを、アキュムレー
タ１５に圧力として蓄えておくことができる。

【００２９】なお、アキュムレータ１５にエネルギーが
十分に蓄えられたら、コントローラＣは、再び切換弁７
を遮断位置に復帰させる。また、クラッチ機構１２を断
状態にして、デフ５とポンプ・モータ６との連係を遮断
する。車両が停止した状態から再び前進発進するとき、
コントローラＣは、切換弁７を連通位置に切り換える。
また、コントローラＣは、クラッチ機構１２を接状態に
して、デフ５とポンプ・モータ６とを連係する。

【００３０】したがって、アキュムレータ１５に蓄えら
れた圧力が放出されて、ポンプ・モータ６を回転させ、
このポンプ・モータ６が今度はモータとして機能する。
そして、ポンプ・モータ６の回転力が、デフ５を介して
補助動力として作用することになる。もちろん、この第
３実施例においても、車両を加速させるときに同様に補
助動力を得るようにしてもよく、また、車両の後進走行
時も同じ原理で作動する。

【００３１】図４に示す第４実施例は、制動時に油圧モ
ータ３に発生する慣性エネルギーを、電気エネルギーに
変換して蓄える構成にしている。図４に示すように、可
変容量形ポンプ１を、エンジンＥとともに、発電機能を
有する電動モータ１８にも連係している。そして、この
電動モータ１８を、その電源であるバッテリＢに接続し
ている。

【００３２】このようにした第４実施例では、車両を停
止させようと、アクセルペダル１３の踏み込みを止め、
ブレーキペダル１４を踏んだとき、油圧モータ３が慣性
によって正回転し続けようとする。したがって、この油
圧モータ３がポンプ機能を発揮し、ポート１ａから吸い
込んだ作動油をポート１ｂから後進走行ライン４に吐出
する。そして、その作動油によって可変容量形ポンプ１
が回転し、電動モータ１８に発電機能を発揮させて、バ
ッテリＢに蓄電することになる。そして、車両が停止し
た状態から再び発進するとき、あるいは、加速時に、エ
ンジンＥの駆動力に加えて、バッテリＢに蓄えられた電
力によって電動モータ１８が駆動し、可変容量形ポンプ
１を回転させる。

【００３３】なお、この第４実施例では、さらに、上記
バッテリＢを電源とするサブモータ１９を設けている。
そして、このサブモータ１９を駆動源とするサブポンプ
２０を設置し、このサブポンプ２０を、方向切換弁２１
を介して前進走行ライン２及び後進走行ライン４に接続
している。上記方向切換弁２１は、スプリング２２ａ、
２２ｂによって保たれる中立位置で、サブポンプ２０を
両走行ライン２、４から遮断するとともに、サブポンプ
２０の吸込ポート２０ｂを吐出ポート２０ａに連通して
いる。したがって、サブモータ１９が回転しても、サブ
ポンプ２０は作動油を循環させるだけであり、その消費
エネルギーをわずかに抑えることができる。

【００３４】電磁ソレノイド２３ａを励磁すると、方向
切換弁２１が前進位置に切換わって、サブポンプ２０の
吸込ポート２０ｂを後進走行ライン４に連通し、吐出ポ
ート２０ａを前進走行ライン２に連通する。したがっ
て、油圧モータ３が正回転するのに対して、言い換えれ
ば、車両が前進走行するのに対して、さらに補助動力を
付与することが可能となる。逆に、電磁ソレノイド２３
ｂを励磁すると、サブポンプ２０の吸込ポート２０ｂを
前進走行ライン２に連通し、吐出ポート２０ａを後進走
行ライン４に連通する。したがって、油圧モータ３が逆
回転するのに対して、言い換えれば、車両が後進走行す
るのに対して、さらに補助動力を付与することが可能と
なる。なお、コントローラＣによってサブモータ１９の
駆動力を制御すれば、補助動力の大きさを制御すること
ができる。

【００３５】符号２４は、チャージポンプである。一般
的に、ハイドロスタティックトランスミッション装置で
は、閉回路に作動油を循環させることから、発熱等の不
具合が生じやすい。そこで、その不具合を解消するため
にチャージポンプ２４を設け、その吐出油を、チェック
弁２５ａ、２５ｂを介して閉回路に供給するようにして
いる。また、具体的には図示しないが、閉回路に供給さ
れる作動油と同量の作動油を、閉回路からタンク戻すよ
うにしている。そして、上記サブポンプ２０の吸込ポー
ト２０ｂを上記チェック弁２５ａ、２５ｂ間に接続して
おけば、サブポンプ２０が作動油を循環させている場合
に、吸い込み流量が不足するようなことがない。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、ハイドロスタティッ
クトランスミッション装置自体を変更するのではなく、
動力補助機構を追加するだけで、制動時に発生する慣性
エネルギーを蓄積しておき、そのエネルギーを、車両の
発進・加速時に利用して省エネルギー化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図1】第１実施例のハイドロスタティックトランスミ
ッション装置を示す回路図である。

【図２】第２実施例のハイドロスタティックトランスミ
ッション装置を示す回路図である。

【図３】第３実施例のハイドロスタティックトランスミ
ッション装置を示す回路図である。

【図４】第４実施例のハイドロスタティックトランスミ
ッション装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１可変容量形ポンプ１ａ、１ｂポート２前進走行ライン３油圧モータ３ａ、３ｂポート４後進走行ライン６ポンプ・モータ７、７ａ、７ｂ切換弁１５アキュムレータ１８発電機能を有する電動モータＣコントローラＢバッテリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンを駆動源とし、斜板の傾きに応
じて吐出量及び吐出方向を変える可変容量形ポンプと、
両方向の流れを許容し、その回転力によって車両を走行
させる流体圧モータと、可変容量形ポンプの一方のポー
トを流体圧モータの一方のポートに接続する前進走行ラ
インと、可変容量形ポンプの他方のポートを流体圧モー
タの他方のポートに接続する後進走行ラインと、制動時
に流体圧モータに発生する慣性エネルギーを蓄えてお
き、必要なときにそのエネルギーを放出して補助動力を
付与する補助動力機構と、この補助動力機構を制御する
制御機構とを備えたことを特徴とするハイドロスタティ
ックトランスミッション装置。
【請求項２】補助動力機構は、ポンプ・モータと、ポ
ンプ・モータを前進走行ラインに連通したり、その連通
を遮断したりし、また、ポンプ・モータを後進走行ライ
ンに連通したり、その連通を遮断したりする切換手段
と、ポンプ・モータに連係するフライホイールとからな
ることを特徴とする請求項１記載のハイドロスタティッ
クトランスミッション装置。
【請求項３】補助動力機構は、アキュムレータと、制
動時に発生する圧力をアキュムレータに蓄え、必要なと
きにその圧力を放出する切換手段とからなることを特徴
とする請求項１記載のハイドロスタティックトランスミ
ッション装置。
【請求項４】補助動力機構は、流体圧モータに連係す
る発電機能を有する電動モータと、この電動モータの電
源であり、電動モータが発電機能を発揮しているときに
蓄電機となるバッテリとからなることを特徴とする請求
項１記載のハイドロスタティックトランスミッション装
置。