JP2008280796A - パラレルハイブリッド駆動装置及びそれを備えた建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】パラレルハイブリッド駆動装置において、油圧ポンプの回転数を自由に変更可能とすることで流量を調整し、エンジンの出力軸にクラッチを設けることなく、電動発電機だけでもポンプが駆動できるようにする。
【解決手段】パラレルハイブリッド駆動装置（50）に、エンジン（31）と、発電機及び電動機の両機能を有する電動発電機（33）と、該電動発電機（33）に電気的に接続された蓄電装置（35, 36）と、固定容量型ポンプ（38）とを設ける。リングギヤ（40）とエンジン（31）の出力軸（32）とが噛み合い、第１サイドギヤ（41）と電動発電機（33）の出力軸（34）とが連結され、第２サイドギヤ（42）と固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）とが連結される差動装置（43）を設ける。コントローラ（52）によってエンジン（31）及び電動発電機（33）の回転数を操作して固定容量型ポンプ（38）の回転数を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パラレルハイブリッド駆動装置及びそれを備えた建設機械に関するものである。

従来より、省エネルギの観点から、いわゆるパラレルハイブリッド駆動装置を備えた油圧ショベル等の作業機械が知られている。このようなパラレルハイブリッド作業機械は、エンジン及びエンジンに直結した電動発電機を備えている。油圧ポンプに必要な動力が少ないときに余ったエンジンの出力で電動発電機を回転して発電させ、発電された電力が蓄電装置に蓄えられる。この蓄電装置に蓄えておいた電力をエンジンの出力が不足したときに電動発電機に供給することで、エンジンの出力の不足が補われる。このことで、エンジンが低出力のものでよくなり、エンジン負荷が平均化されて効率のよい運転条件で運転できるので、燃費が向上する。

例えば、特許文献１には、エンジンの出力軸にクラッチを介して接続された油圧ポンプと、この油圧ポンプを経由して接続され、発電機動作又は電動機動作を行う発電機兼電動機と、これにより発電された電力を蓄えるバッテリと、発電機兼電動機の動作状態に応じてクラッチの断続制御を行う制御装置とを備えた油圧ショベルが知られている。この油圧ショベルでは、ハイブリッド駆動による省エネルギ運転と、発電機兼電動機のみによる排気ガスゼロ運転を作業状況に応じて使い分けられる。
特開２００３−９３０８号公報

しかしながら、従来のパラレルハイブリッド駆動装置では、ポンプの入力軸がエンジンの出力軸に直接連結されているので、ポンプの回転数は、エンジンの回転数に付随して変更される。このため、ポンプの回転数を実用に耐えうるだけの応答性で変化させることができないので、ポンプ流量の調整には、ポンプ容量の可変機構が必要となり、同容量の固定容量型ポンプに比べて大型で高価な可変容量ポンプを使用せざるを得ない。

また、エンジンの出力軸にクラッチを設けて切り離さないと、エンジンを止めて電動発電機だけでポンプを駆動することはできないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パラレルハイブリッド駆動装置において、エンジンを最も効率のよい、定格回転数で運転させながら、油圧ポンプの回転数を自由に変更可能とすることで流量を調整し、また、エンジンの出力軸にクラッチを設けることなく、電動発電機だけでもポンプが駆動できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）を差動装置（43）を介してエンジン（31）の出力軸（32）と電動発電機（33）の出力軸（34）とに接続するようにした。

具体的には、第１の発明では、エンジン（31）と、発電機及び電動機の両機能を有する発電機兼電動機（以下、電動発電機（33）と呼ぶ）と、該電動発電機（33）に電気的に接続された蓄電装置（35, 36）と、油圧ポンプ（38）とを備えたパラレルハイブリッド駆動装置（50）を対象とする。

そして、上記パラレルハイブリッド駆動装置（50）は、
リングギヤ（40）と上記エンジン（31）の出力軸（32）とが噛み合い、第１サイドギヤ（41）と上記電動発電機（33）の出力軸（34）とが連結され、第２サイドギヤ（42）と上記油圧ポンプ（38）の入力軸（39）とが連結される差動装置（43）と、
上記エンジン（31）及び上記電動発電機（33）の回転数を操作して上記油圧ポンプ（38）の回転数を調整する制御手段（52）とを備える構成とする。

上記の構成によると、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）は、差動装置（43）を介してエンジン（31）の出力軸（32）及び電動発電機（33）の出力軸（34）に接続されているので、その回転数は、エンジン（31）の回転数を最も効率のよい定格回転数に保ったままでも変更が可能である。このため、効率のよいエンジン運転が可能であると共に、油圧ポンプ（38）には、流量調整のための容量可変機構は必要とされず、固定容量型ポンプ（38）が使用可能である。また、エンジン（31）の出力軸（32）にクラッチを設けなくても、差動装置（43）により、電動発電機（33）だけでも油圧ポンプ（38）が駆動できる。さらに、油圧ポンプ（38）に必要な動力が少ないときに余ったエンジン（31）の出力で電動発電機（33）を回転して発電させ、発電された電力が蓄電装置（35, 36）に蓄えられる。この蓄電装置（35, 36）に蓄えておいた電力をエンジン（31）の出力が不足したときに電動発電機（33）に供給することで、エンジン（31）の出力に動力を追加できる。このことで、エンジン（31）が低出力のものでよくなり、エンジン（31）負荷が平均化されて効率のよい運転条件で運転できるので、燃費が向上する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記制御手段（52）は、
上記エンジン（31）を駆動しているときであって、
上記油圧ポンプ（38）の回転数を０以上で且つ上記リングギヤ（40）の回転数の２倍未満とするとき、上記電動発電機（33）を発電機として作動させ、上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍から上記電動発電機（33）の回転数を引いた値とし、
上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍以上で且つ該油圧ポンプ（38）の最高回転数以下とするとき、上記電動発電機（33）を電動機として作動させ、上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍に上記電動発電機（33）の回転数を加えた値とし、
上記エンジン（31）を停止しているとき、上記電動発電機（33）を電動機として作動させ、その回転数と同じ回転数で上記油圧ポンプ（38）を回転させる構成とする。

上記の構成によると、差動装置（43）でエンジン（31）の出力軸（32）と、電動発電機（33）の出力軸（34）と、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）とが接続されているので、エンジン（31）を駆動しているときに、電動発電機（33）を発電機として使用するときには、エンジン（31）の動力は、負荷の小さい電動発電機（33）の出力軸（34）又は油圧ポンプ（38）の入力軸（39）に伝わる。このため、電動発電機（33）の軸負荷トルクが油圧ポンプ（38）の軸負荷トルクよりも小さいと、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）が止まり、電動発電機（33）の出力軸（34）のみが回転する。一方、電動発電機（33）の軸負荷トルクが油圧ポンプ（38）の軸負荷トルクよりも大きいと、電動発電機（33）の出力軸（34）が止まり、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）のみが回転する。そこで、制御手段（52）により、電動発電機（33）の軸負荷トルクを油圧ポンプ（38）の軸負荷トルク値前後に適宜行き来させ、差動装置（43）により油圧ポンプ（38）が希望する回転数で安定して回転するように調整する。このことで、油圧ポンプ（38）の回転数がリングギヤ（40）の回転数の２倍未満のときには、電動発電機（33）がエンジン（31）に駆動されて発電機として作動し、電動発電機（33）の回転数と油圧ポンプ（38）の回転数との和は、リングギヤ（40）の回転数の２倍となる。このことで、油圧ポンプ（38）の回転数は、リングギヤ（40）の回転数の２倍から電動発電機（33）の回転数を引いた値となる。このとき、エンジン（31）に余力があっても、そのときの油圧ポンプ（38）の軸負荷トルクと同じトルクでしか発電できないので、エンジン（31）は、定格トルク以下で運転される。油圧ポンプ（38）の軸負荷トルクが大きいほど、発電量は大きくなり、その電力は蓄電装置（35, 36）に蓄電される。

エンジン（31）を駆動しているときに、油圧ポンプ（38）の回転数をリングギヤ（40）の回転数の２倍以上とするときには、制御手段（52）により、電動発電機（33）は、電動機として機能し、その軸負荷トルクとリングギヤ（40）のトルクの和が油圧ポンプ（38）の軸負荷トルク値前後に適宜行き来させるように蓄電装置（35, 36）で蓄えられた電力を利用して逆回転される。このことで、油圧ポンプ（38）の回転数はリングギヤ（40）の回転数の２倍に電動発電機（33）の回転数（絶対値）を加えた値となる。また、エンジン（31）は、常に最も効率のよい定格運転となる。

エンジン（31）を停止して蓄電装置（35, 36）の電力で電動発電機（33）を電動機として機能させるときには、制御手段（52）により、油圧ポンプ（38）は、逆回転する電動発電機（33）と同じ回転数、軸負荷トルクで回転される。

このように、制御手段（52）により、電動発電機（33）が発電機又は電動機として機能し、その回転数を制御されることで、油圧ポンプ（38）の回転数が自由に調整される。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記油圧ポンプ（38）は、固定容量型ポンプ（38）とする。

上記の構成によると、差動装置（43）により、油圧ポンプ（38）の回転数が自由に変更できるので、固定容量型ポンプ（38）であっても、自由に流量調整が行われる。また、固定容量型ポンプ（38）は、同容量の可変容量型ポンプに比べて構造が簡単なため、小型で安価である。

第４の発明では、建設機械（1 ）は、第１乃至第３のいずれか１つの発明のパラレルハイブリッド駆動装置（50）を備えている。

上記の構成によると、クラッチ操作を必要とせず、エンジン（31）の回転数を一定に保ったまま、小型で安価な固定容量型ポンプ（38）の回転数が自由に変更されることにより、効率よく油圧アクチュエータが使用される。

第５の発明では、第４の発明において、
建設機械は、油圧ショベル（1 ）とする。

上記の構成によると、油圧ショベル（1 ）は、クレーン車をはじめとする他の建設機械（1 ）と比較して、アクチュエータを多数搭載している上にアクチュエータの作動速度変化が頻発する。具体的には、各種シリンダの伸縮動作を頻繁に行うと共に、旋回速度が高速から低速へと頻繁に変化する。このような油圧ショベル（1 ）において、エンジン（31）の回転数を一定に保ったまま、効率のよい油圧ポンプ（38）の作動が可能であるため、作業効率が向上する。

以上説明したように、上記第１の発明によれば、油圧ポンプ（38）の入力軸（39）を差動装置（43）を介してエンジン（31）の出力軸（32）及び電動発電機（33）の出力軸（34）に接続して回転数の容易に変更可能としている。このため、油圧ポンプ（38）の回転数を自由に変更することができると共に、エンジン（31）の出力軸（32）にクラッチを設けることなく、電動発電機（33）だけでも固定容量型ポンプ（38）が駆動できるパラレルハイブリッド駆動装置（50）が得られる。

上記第２の発明によれば、制御手段（52）により、電動発電機（33）を発電機又は電動機として機能させ、その回転数を制御することで、油圧ポンプ（38）の回転数を自由に調整している。このため、極めて効率よく油圧ポンプ（38）が駆動される。

上記第３の発明によれば、差動装置（43）によりポンプ（38）の回転数が自由に変更できるので、同容量の可変容量型ポンプに比べて小型で安価な定容量型ポンプを使用することができる。

上記第４の発明によれば、小型で安価な固定容量型ポンプ（38）を使用し、エンジンと電動発電機（33）とを併用して動かす建設機械（1 ）が得られる。

上記第５の発明によれば、建設機械（1 ）を、アクチュエータを多数搭載し、その作動速度変化が頻発する油圧ショベル（1 ）としたことにより、エンジン（31）の回転数を一定に保ったまま、油圧ポンプ（38）を作動させることができるので、作業効率を格段に向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−油圧ショベルの構成−
図２は本発明の実施形態のパラレルハイブリッド駆動装置（50）を備えた建設機械としての油圧ショベル（1 ）を示す。この油圧ショベル（1 ）は、左右の走行モータ（2, 2）により走行可能な下部走行体（4 ）を備えている。走行モータ（2, 2）は、油圧モータとする。下部走行体（4 ）は、前側にドーザブレード（5 ）が、ブレードシリンダ（6 ）により起伏可能に連結されている。

この下部走行体（4 ）の上に上部旋回体（10）が旋回可能に載置されている。上部旋回体（10）は、油圧モータよりなる旋回モータ（11）により旋回されると共に、スイベルジョイント（12）により、両者間で電気及び油圧が伝達されるようになっている。

上部旋回体（10）には、アタッチメントとして、ブーム（19）が起伏可能に設けられている。ブーム（19）は、ブームシリンダ（20）を伸縮させることで起伏可能となっている。このブーム（19）には、先端にバケット（21）を有するアーム（22）がオフセット且つ揺動可能に接続されている。すなわち、ブームオフセットシリンダ（23）により、アーム（22）が水平方向にオフセット自在となり、アームシリンダ（24）により、アーム（22）が上下方向に揺動自在となっている。バケット（21）は、バケットシリンダ（25）を伸縮させることで上下方向に揺動自在に構成されている。

図１に示すように、パラレルハイブリッド駆動装置（50）は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関よりなるエンジン（31）を備えている。このエンジン（31）の出力軸（32）には、差動装置（43）が接続されている。すなわち、エンジン（31）の出力軸（32）のドライブピニオンギヤ（44）には、リングギヤ（40）が噛み合っている。このリングギヤ（40）とデフケース（45）とが回転され、その動力は、第１サイドギヤ（41）と第２サイドギヤ（42）に噛み合うピニオンギヤ（46）に伝達される。第１サイドギヤ（41）は、発電機及び電動機の両機能を有する電動発電機（33）の出力軸（34）と連結されている。第２サイドギヤ（42）と油圧ポンプとしての固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）とが連結されている。固定容量型ポンプ（38）は、背面から見て右回りを正転とし、正転のみ行われる。エンジン（31）は、出力軸（32）から見て左回りを正転とし、正転のみ行われる。電動発電機（33）は、出力軸（34）から見て右回りを正転とし、両方に回転可能となっている。

上記電動発電機（33）には、インバータコンバータ（53）が接続されている。電動発電機（33）で発電された電力は、インバータコンバータ（53）で整流され、蓄電装置としてのキャパシタ（35）とバッテリ（36）とに蓄電されるようになっている。

パラレルハイブリッド駆動装置（50）は、制御手段としてのコントローラ（52）を備えている。このコントローラ（52）は、エンジン（31）及び電動発電機（33）の回転数を操作して固定容量型ポンプ（38）の回転数を調整する機能を有している。

コントローラ（52）は、エンジン（31）を駆動しているときに、固定容量型ポンプ（38）の回転数を０以上で且つリングギヤ（40）の回転数の２倍未満とするとき、電動発電機（33）を発電機として作動させるようになっている。エンジン（31）によって、電動発電機（33）及び固定容量型ポンプ（38）が駆動されることになり、電動発電機（33）の回転数と固定容量型ポンプ（38）の回転数とを合わせた値がリングギヤ（40）の回転数の２倍となる。

また、コントローラ（52）は、エンジン（31）を駆動しているときに、固定容量型ポンプ（38）の回転数をリングギヤ（40）の回転数の２倍以上で且つ該固定容量型ポンプ（38）の最高回転数以下とするとき、電動発電機（33）を電動機として作動させるようになっている。エンジン（31）と電動発電機（33）とで固定容量型ポンプ（38）を駆動させることになり、固定容量型ポンプ（38）の回転数は、リングギヤ（40）の回転数の２倍に電動発電機（33）の回転数を加えた値となる。

さらに、コントローラ（52）は、エンジン（31）を停止しているとき、電動発電機（33）を電動機として作動させ、その逆回転する回転数と同じ回転数で固定容量型ポンプ（38）を回転させるようになっている。

−作動−
次に、本実施形態にかかるパラレルハイブリッド駆動装置（50）の作動について図面を用いて説明する。

具体例として、このパラレルハイブリッド駆動装置（50）は、５ｔｏｎ級の油圧ショベル（1 ）に用いられるものとする。固定容量型ポンプ（38）の容量（固定）は２４ｃｃ／ｒｅｖで、最大回転数５４００ｒｐｍとし、容量２４ｃｃ／ｒｅｖ×最大回転数５４００ｒｐｍのときに最大流量１３０Ｌ／ｍｉｎとなる。許容圧力は２４．５ＭＰａ、最高圧を出すために必要な入力トルクは、９３．６Ｎｍとなる（簡単のため効率１００％とする）。リングギヤ（40）の歯数とドライブピニオンギヤ（44）の歯数との比ＮＮは、３とする（ＮＮ＝３）。エンジン（31）の定格は２４００ｒｐｍ−６７Ｎｍとする。リングギヤ（40）のところで、８００ｒｐｍ−２０１Ｎｍになる。電動発電機（33）の回転数可変範囲は−５４００〜１６００ｒｐｍ（−は、逆回転を示す）とし、最大トルクは、９３．６Ｎｍである。定馬力制限は２２ｋＷとする。

図４に示すように、まず、ステップＳ１において、運転者が希望の作業を行うためにレバー操作を行う。

すると、ステップＳ２において、固定容量型ポンプ（38）の運転状態を、現状からその流量を増やす又は減らす、また、その吐出圧力を上げる又は下げるのどちらに変化させるかを決める。

このとき、固定容量型ポンプ（38）の流量増加は回転数の増加で、流量減少は回転数の減少で実現される。吐出圧力上昇は入力軸（39）の軸トルクの増大で、吐出圧力低下は、軸トルクの減少に置き換えられる。

次いで、ステップＳ４において、固定容量型ポンプ（38）が望みの運転状態に近づくように電動発電機（33）の出力軸（34）の回転数及び軸トルクを１ステップ変化させる。

このときの制御について具体的に説明する。

まず、ポンプ流量が少ないときについて説明する（図３の領域Ａ）。差動装置（43）でエンジン（31）の出力軸（32）と、電動発電機（33）の出力軸（34）と、固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）とが接続されているので、エンジン（31）の動力は、負荷の小さい方の電動発電機（33）の出力軸（34）と固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）に伝わる。このとき、電動発電機（33）の軸負荷トルクが固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルクよりも小さいと、固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）が止まり、電動発電機（33）の出力軸（34）のみが回転してしまう。一方、電動発電機（33）の軸負荷トルクが固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルクよりも大きいと、電動発電機（33）の出力軸（34）が止まり、固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）のみが回転する。そこで、コントローラ（52）により、電動発電機（33）の軸負荷トルクを固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルク値前後に適宜行き来させ、差動装置（43）により固定容量型ポンプ（38）が希望する回転数で安定して回転するように調整する。固定容量型ポンプ（38）の回転数及び軸トルクは、機構上以下の（式１）及び（式２）の関係がある。固定容量型ポンプ（38）の回転数は０〜１６００ｒｐｍで、発電機状態の電動発電機（33）の回転数も０〜１６００ｒｐｍとなる。

固定容量型ポンプ（38）の回転数＝リングギヤ（40）の回転数×２−電動発電機（33）の回転数 … （式１）
固定容量型ポンプ（38）の軸トルク＝リングギヤ（40）の出力トルク−電動発電機（33）の軸トルク … （式２）

このように、固定容量型ポンプ（38）の回転数がリングギヤ（40）の回転数の２倍未満のときには、電動発電機（33）は、エンジン（31）に駆動されて発電機として作動し、エンジン（31）によって、電動発電機（33）及び固定容量型ポンプ（38）が駆動される。

このとき、エンジン（31）に余力があっても、そのときの固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルクと同じトルクでしか発電できないので、エンジン（31）は、常に定格トルク以下で運転される。固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルクが大きいほど、発電量は大きくなり、その電量は蓄電装置（35, 36）に蓄電される。

次いで、ポンプ流量が多いときについて説明する（図３の領域Ｂ）。コントローラ（52）により、電動発電機（33）は、その軸負荷トルクとリングギヤ（40）のトルクとの和が固定容量型ポンプ（38）の軸負荷トルク値前後に適宜行き来させるように蓄電装置（35, 36）で蓄えられた電力を利用して逆回転される。固定容量型ポンプ（38）の回転数及び軸トルクは、上記（式１）及び（式２）により計算される。（式１）において、逆転する電動発電機（33）の回転数は、負の値とする。したがって、固定容量型ポンプ（38）の回転数は、リングギヤ（40）の回転数の２倍に電動発電機（33）の回転数の絶対値が加えられた値となる。固定容量型ポンプ（38）の回転数は１６００〜５４００ｒｐｍで、電動機状態の電動発電機（33）の回転数は、０〜−３８００ｒｐｍとなる。

このように、コントローラ（52）により、電動発電機（33）が発電機又は電動機として機能し、その回転数を制御されることで、固定容量型ポンプ（38）の回転数が自由に調整される。

次いで、フローチャートの説明に戻り、ステップＳ５において、固定容量型ポンプ（38）が望み通りの流量及び吐出圧力で運転されているかが判断される。ＹＥＳのときには、ステップＳ６に進み、ＮＯのときには、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ６では、エンジン（31）が、最も効率のよい定格回転数及び定格トルクである定格運転状態が維持できているかが判定される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ８に進んで、制御が完了し、その状態で運転が継続される。ＮＯの場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、エンジン（31）が定格回転数に近づくように、電動発電機（33）の出力軸（34）の回転数及び軸トルクを調整する。このように、エンジン（31）の効率のよい運転を維持しながら、固定容量型ポンプ（38）の回転数が自由に調整される。次いで、ステップＳ６に戻る。

このように、固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）は、差動装置（43）を介してエンジン（31）の出力軸（32）及び電動発電機（33）の出力軸（34）に接続されているので、その回転数は、エンジン（31）の回転数を一定としても変更が可能である。このため、固定容量型ポンプ（38）には、流量調整のための容量可変機構は必要とされず、固定容量型ポンプ（38）が使用可能である。

一方、エンジン（31）を停止して蓄電装置（35, 36）の電力で電動発電機（33）を電動機として機能させるときについて説明する。

このときには、上記ステップＳ６及びＳ７が省略される。ステップＳ４において、コントローラ（52）により、固定容量型ポンプ（38）は、電動発電機（33）と同じ回転数、軸負荷トルクで回転される。具体例としては、図３の領域Ａ及びＢの領域をカバーする。固定容量型ポンプ（38）の回転数は０〜５４００ｒｐｍで、電動機状態の電動発電機（33）の回転数は、０〜−５４００ｒｐｍとなる。なお、固定容量型ポンプ（38）に必要な軸トルクが変化したとき、電動発電機（33）の軸トルク変化の遅れ分のみリングギヤ（40）を回そうとするトルクが発生するが、トルク合致後は、このトルクはなくなるので、エンジン（31）にブレーキを設ける必要はない。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかるパラレルハイブリッド駆動装置によると、固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）を差動装置（43）を介してエンジン（31）の出力軸（32）及び電動発電機（33）の出力軸（34）に接続して回転数の容易に変更可能としている。このため、油圧ポンプ（38）の回転数を自由に変更することができると共に、エンジン（31）の出力軸（32）にクラッチを設けることなく、電動発電機（33）だけでも固定容量型ポンプ（38）が駆動できるパラレルハイブリッド駆動装置（50）が得られる。

コントローラ（52）により、電動発電機（33）を発電機又は電動機として機能させ、その回転数を制御することで、固定容量型ポンプ（38）の回転数を自由に調整している。このため、極めて効率よく固定容量型ポンプ（38）を駆動することができる。

差動装置（43）により固定容量型ポンプ（38）の回転数が自由に変更できるので、同容量の可変容量型ポンプに比べて小型で安価な固定容量型ポンプを使用することができる。

小型で安価な固定容量型ポンプ（38）を使用した、電動発電機（33）でエンジン（31）の出力調整をする燃費のよい油圧ショベル（1 ）が得られる。このことは、アクチュエータを多数搭載し、その作動速度変化が頻発する油圧ショベル（1 ）において、作業効率の向上が顕著である。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、差動装置（43）において、リングギヤ（40）とエンジン（31）の出力軸（32）とが噛み合い、第１サイドギヤ（41）と電動発電機（33）の出力軸（34）とが連結され、第２サイドギヤ（42）と固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）とが連結されるようにしているが、図５に示すように、リングギヤ（40）と固定容量型ポンプ（38）の入力軸（39）とが噛み合い、第１サイドギヤ（41）とエンジン（31）の出力軸（32）とが連結され、第２サイドギヤ（42）と電動発電機（33）の出力軸（34）とが連結されるようにしてもよい。この場合にも、コントローラ（52）の制御により、エンジン（31）の回転数に制限されず、固定容量型ポンプ（38）の回転数の調整が可能である。

固定容量型ポンプでできることは全て可変容量ポンプでも実現できるので、本発明は固定容量ポンプに限定されず、可変容量ポンプを用いてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、油圧ショベルのような建設機械に使用されるパラレルハイブリッド駆動装置について有用である。

パラレルハイブリッド駆動装置の構成を示す概略図である。 パラレルハイブリッド駆動装置を備えた油圧ショベルの斜視図である。 固定容量型ポンプの出力を表すグラフである。 エンジンが定格運転するときの固定容量型ポンプの回転数及び軸トルクの制御を示すフローチャートである。 その他の実施形態にかかる図１相当図である。

符号の説明

３１ エンジン
３２ 出力軸
３３ 電動発電機
３４ 出力軸
３５ キャパシタ（蓄電装置）
３６ バッテリ（蓄電装置）
３８ 固定容量型ポンプ（油圧ポンプ）
３９ 入力軸
４０ 第１軸
４１ 第２軸
４２ 第３軸
４３ 差動装置
５０ パラレルハイブリッド駆動装置
５２ コントローラ（制御手段）

Claims (5)

1. エンジン（31）と、発電機及び電動機の両機能を有する電動発電機（33）と、該電動発電機（33）に電気的に接続された蓄電装置（35, 36）と、油圧ポンプ（38）とを備えたパラレルハイブリッド駆動装置（50）において、
   リングギヤ（40）と上記エンジン（31）の出力軸（32）とが噛み合い、第１サイドギヤ（41）と上記電動発電機（33）の出力軸（34）とが連結され、第２サイドギヤ（42）と上記油圧ポンプ（38）の入力軸（39）とが連結される差動装置（43）と、
   上記エンジン（31）及び上記電動発電機（33）の回転数を操作して上記油圧ポンプ（38）の回転数を調整する制御手段（52）とを備えている
   ことを特徴とするパラレルハイブリッド駆動装置。
2. 請求項１に記載のパラレルハイブリッド駆動装置において、
   上記制御手段（52）は、
   上記エンジン（31）を駆動しているときであって、
   上記油圧ポンプ（38）の回転数を０以上で且つ上記リングギヤ（40）の回転数の２倍未満とするとき、上記電動発電機（33）を発電機として作動させ、上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍から上記電動発電機（33）の回転数を引いた値とし、
   上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍以上で且つ該油圧ポンプ（38）の最高回転数以下とするとき、上記電動発電機（33）を電動機として作動させ、上記油圧ポンプ（38）の回転数を上記リングギヤ（40）の回転数の２倍に逆転する上記電動発電機（33）の回転数を加えた値とし、
   上記エンジン（31）を停止しているとき、上記電動発電機（33）を電動機として作動させ、その逆回転する回転数と同じ回転数で上記油圧ポンプ（38）を回転させる
   ことを特徴とするパラレルハイブリッド駆動装置。
3. 請求項２に記載のパラレルハイブリッド駆動装置において、
   上記油圧ポンプ（38）は、固定容量型ポンプ（38）である
   ことを特徴とするパラレルハイブリッド駆動装置。
4. 請求項２に記載のパラレルハイブリッド駆動装置（50）を備えている
   ことを特徴とする建設機械。
5. 油圧ショベル（1 ）である
   ことを特徴とする請求項４に記載の建設機械。

Images