JP2009241830A - Traveling working vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a traveling working vehicle provided with a motive power transmission structure capable of improving energy efficiency in a whole of a system, controlling acceleration/deceleration of advancement/retreating by a simple structure, attaining the most efficient engine driving even viewed from an aspect of fuel consumption of an engine and an exhaust gas and further efficiently distributing working machine motive power and traveling motive power without speed-change shock at a real time. <P>SOLUTION: A first power generation motor 3 is provided so as to be directly connected to an engine 2, and a shaft B of the first power generation motor 3 is connected to a shaft C of a hydraulic pump system 6 and is connected to a planetary gear mechanism 5. A shaft of a second power generation motor 4 is connected to the planetary gear mechanism 5, and a shaft E of the planetary gear mechanism 5 is connected to a wheel drive system 10. A use mode of the first power generation motor 3 and the second power generation motor 4 is controlled according to the number of revolution of the engine, a traveling mode of the traveling working vehicle and the rotation number of the shaft E. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a traveling work vehicle such as a wheel loader, and more particularly, to a traveling work vehicle that is hybridized by combining power from an engine and power from an electric motor as a drive source in the traveling work vehicle.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a traveling work vehicle such as a wheel loader, a configuration in which a working machine such as a boom or a bucket and a traveling body such as a wheel are operated using an engine as a driving source is known as a general configuration. For example, a wheel loader is used in a combination of a start / stop pattern in traveling, a soil sanding pattern by a work machine, and a pattern such as earth lifting and soil removal. Moreover, these combined patterns are repeated within a short time cycle.

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。   As a result, the engine as the power source is controlled in accordance with a severe variable load, and therefore the engine output torque and the engine speed are frequently adjusted. In addition, the engine rotational speed and the engine output torque must be adjusted in accordance with the severe fluctuating load, which hinders deterioration of fuel consumption and suppression of exhaust gas.

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。   On the other hand, in recent years, attempts have been made to reduce the load fluctuation applied to the engine by combining the power from the engine as the drive source of the traveling work vehicle with the power from the electric motor to achieve a hybrid.

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。   As a hybrid work vehicle, the conventional wheel loader uses a torque converter or HST circuit to distribute power to the work machine pump and the drive transmission via a torque converter or HST circuit. In particular, there has been proposed a hybrid construction vehicle (see Patent Document 1) in which only the traveling side having a large required power is electrified. In addition, a hybrid drive type wheel system work vehicle (see Patent Document 2) in which an electric motor as a power source for a work machine and an electric motor as a power source for traveling are separately provided has been proposed. .

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。   Furthermore, the continuously variable transmission that changes the output from the engine is composed of two electric motors and three planetary speed reducers, and the power can be switched as required from low speed to high speed. A transmission (see Patent Document 3) and two electric motors that also act as a generator are arranged on the output shaft of the engine, and the two electric motors and one planetary speed reducer constitute a continuously variable transmission. Hybrid vehicles (see Patent Document 4) have been proposed.

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15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15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。   The hybrid construction vehicle described in Patent Document 1 is shown as a conventional example 1 according to the present invention, and FIG. 15 shows an overall configuration diagram of the hybrid construction vehicle. As shown in FIG. 15, the power output from the engine 50 is distributed through a power distribution mechanism 55 to drive a hydraulic pump 51 for a work machine actuator and a generator 52 that converts it into electric energy.

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。   The electric energy generated by the generator 52 is charged in the battery 54, and the electric power from the battery 54 is supplied to the motor 53 as traveling power. Further, since the battery 54 can function as a buffer in the electric energy mode, the battery 54 can absorb a violent power fluctuation load required when the construction vehicle travels. Therefore, the output fluctuation of the engine 50 can be leveled. Further, by providing the clutch 56 on the output shaft of the engine 50, it is possible to perform idling stop.

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16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16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。   The hybrid drive wheel system work vehicle described in Patent Document 2 is shown as a conventional example 2 according to the present invention, and FIG. 16 shows an overall configuration diagram of the hybrid drive wheel system work vehicle. As shown in FIG. 16, an electric motor 61 as a power source for the work machine and an electric motor 62 as a power source for traveling are separately provided. Drive energy from the engine 60 is converted into electric energy by the generator 63 and the battery 64 is charged. The electric motor 61 and the electric motor 62 are driven by the electric energy charged in the battery 64.

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。   As described above, since the electric motor 61 for the working machine and the electric motor 62 for traveling can be controlled as completely independent power sources, only the necessary power is taken out from the battery 64 regardless of the operating conditions. Can be used. The engine 60 can be operated under optimum conditions both in terms of fuel consumption and exhaust gas. Further, the regenerative energy from the work machine and the regenerative energy from the traveling power can be stored in the battery 64 by using the electric motors 61 and 62 as generators.

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17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17に示すように、エンジン70からの駆動力は、無段階変速機を介して出力シャフト71から取り出され、車両を走行させる駆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。   The electromechanical transmission described in Patent Document 3 is shown as a conventional example 3 according to the present invention, and FIG. 17 shows an overall configuration diagram of the electromechanical transmission. As shown in FIG. 17, the driving force from the engine 70 is taken out from the output shaft 71 via the continuously variable transmission and used as the driving force for running the vehicle. The continuously variable transmission consists of two generator-motors 72, 73 and three planetary speed reducers 74, 75, 76, allowing the vehicle to switch speeds as required from low speed to high speed. ing.

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18にはハイブリッド型車両の全体構成図を示している。図18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。
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。
特開2005−133319号公報 特開2006−233843号公報 特開2000−108693号公報 特開平05−281542号公報
The hybrid type vehicle described in Patent Document 4 is shown as a conventional example 4 according to the present invention, and FIG. 18 shows an overall configuration diagram of the hybrid type vehicle. As shown in FIG. 18, two electric motors 82 and 83 that also act as a generator are arranged on the output shaft 81 of the engine 80, and the two electric motors 82 and 83 and one planetary speed reducer 84 are stepless. It constitutes a transmission.
Since it is configured in this way, acceleration / deceleration control when the hybrid vehicle moves forward / backward is controlled freely by the control of the two electric motors 82 and 83 while maintaining a mode in which the engine speed is kept constant. It becomes possible to do.
JP 2005-133319 A JP 2006-233843 A JP 2000-108693 A JP 05-281542 A

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、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。   A traveling work vehicle such as a wheel loader requires a very large traveling power during excavation. That is, during digging, a large traction force with a large torque is required while traveling at a low speed. Therefore, in the hybrid construction vehicle and the wheel system work vehicle shown in Patent Documents 1 and 2, it is inevitable to increase the size of the electric motor when attempting to obtain a large traction force while performing low-speed traveling.

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。   Furthermore, in order to satisfy the demand for large torque, it is desirable to increase the size in the radial direction as compared with the size in the axial direction as the configuration of the rotor in the electric motor. However, on the other hand, it is necessary to rotate the electric motor at high speed when the traveling work vehicle is cruising. For this purpose, the rotor of the electric motor is configured to be long in the axial direction and small in the radial direction. This is a desirable configuration.

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、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。   In this way, contradictory circumstances occur which are mutually contradictory in the motor design. Therefore, in the hybrid construction vehicle and the wheel system work vehicle shown in Patent Documents 1 and 2, if priority is given to taking out large torque at low speed, it becomes difficult to satisfy the maximum speed during cruise traveling. Have a problem.

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、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。   That is, the hybrid construction vehicle of Patent Document 1 has a configuration in which traveling power is provided by a single electric motor 53. For this reason, the electric motor 53 must have both characteristics such that a large torque can be output at a low speed and a high-speed rotation can be performed at a high speed. In order to satisfy both of these characteristics, the electric motor 53 must have a very large configuration.

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。このため、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。   Further, in the wheel system work vehicle disclosed in Patent Document 2, as in the case of the hybrid construction vehicle disclosed in Patent Document 1, the traveling power motor must be configured to be large. Moreover, since the electric motor 61 is separately provided for the work machine, the electric motor 61 that is not used at all other than when the work machine is driven is mounted. For this reason, it is necessary to provide a wide space for mounting the electric motors 61 and 62, and the cost of the on-vehicle equipment is greatly increased.

更に、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。   Further, in the wheel system work vehicle of Patent Document 2, all of the drive output from the engine 60 is converted into electric energy by the generator 63 and the battery 64 is charged. The electric power charged in the battery 64 is used as electric power for driving the electric motor 61 for operating the work implement and the electric motor 62 for traveling. For this reason, when the wheel system work vehicle of patent document 2 is seen from the surface of the energy utilization efficiency in the whole system, the problem that the energy utilization efficiency in the whole system will fall has arisen. Moreover, this problem has become such a big problem that it cannot be ignored.

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。   As means for solving the problems in the hybrid construction vehicle and wheel work vehicle shown in Patent Documents 1 and 2, as shown in Patent Documents 3 and 4, the driving power from the engine is combined with the power from the electric motor. A continuously variable transmission has been proposed.

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でのクラッチ係合が避けられず、ギアシフトを行う度ごとにクラッチ係合回数が多くなる。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、クラッチの大型化が避けられないことになる。   In the traveling work vehicle having the electromechanical transmission shown in Patent Document 3, clutch engagement from the low speed range to the medium speed range that is most frequently used is inevitable, and the number of clutch engagements is increased every time the gear shift is performed. Become more. Further, since the clutch is frequently engaged during the work, the life of the clutch is deteriorated in addition to the shift shock. Or, in order to prevent deterioration of the life of the clutch, an increase in the size of the clutch is inevitable.

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い、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しまう。   In the hybrid vehicle shown in Patent Document 4, when the high-speed cruise operation is performed on the hybrid vehicle, the number of rotations of the electric motors 82 and 83 to be mounted becomes too large, and the lubrication equipment and the cooling device We must try to increase the size. In addition, problems such as a reduction in the life of the rotating parts of the electric motors 82 and 83, a reduction in system efficiency due to loss of the rotating parts, and a reduction in reliability of the electric motors 82 and 83 are caused.

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た走行作業車両を提案する。   The present invention improves the energy efficiency of the entire system, makes it possible to control the acceleration / deceleration of the forward / rearward movement with a simple structure, enables the most efficient engine operation in terms of engine fuel consumption and exhaust gas, Proposed is a traveling work vehicle equipped with a power transmission structure that can efficiently distribute the motive power and the traveling power without shifting shock in real time.

本発明の課題は請求項1及び2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接続した第一発電電動機と、前記第一発電電動機の出力軸に接続した油圧ポンプシステム及び遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構にその出力軸を接続させた第二発電電動機と、前記第一発電電動機と前記第二発電電動機とに、それぞれインバータを介して接続した蓄電装置と、前記遊星歯車機構の出力軸に接続したホイール駆動システムと、を備え、
前記遊星歯車機構における異なる構成部位に、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ることを最も主要な特徴となしている。
The object of the present invention can be achieved by the inventions described in claims 1 and 2.
That is, in the traveling work vehicle of the present invention, the first generator motor connected to the output shaft of the engine, the hydraulic pump system and planetary gear mechanism connected to the output shaft of the first generator motor, and the output to the planetary gear mechanism. A second generator-motor having a shaft connected thereto, a power storage device connected to each of the first generator-motor and the second generator-motor via an inverter, and a wheel drive system connected to the output shaft of the planetary gear mechanism; With
The main feature is that the output shaft of the first generator motor and the output shaft of the second generator motor are respectively connected to different components in the planetary gear mechanism.

また、本発明の走行作業車両では、前記エンジンの回転数と、前記走行作業車両の走行モードと、前記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、前記第一発電電動機及び前記第二発電電動機をそれぞれ、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に切替える切替え手段を備えてなることを主要な特徴となしている。   Further, in the traveling work vehicle of the present invention, the first generator motor and the first motor according to the rotational speed of the engine, the traveling mode of the traveling work vehicle, and the rotational speed for driving the wheel in the wheel drive system. The main feature is that each of the two generator motors includes switching means for switching between a free rotation mode in which torque is not generated, a mode in which the two-generator motor is operated as a generator, and a mode in which the motor is operated as a motor.

本発明の走行作業車両では、エンジンからの駆動力を、第一発電電動機を介して油圧ポンプシステムと遊星歯車機構とに伝達することができる。しかも、エンジンからの駆動系とは別の駆動系として構成した第二発電電動機からの駆動力を、同じ遊星歯車機構に伝達することができる。そして、遊星歯車機構から出力された駆動力でホイール駆動システムを駆動する構成となっている。   In the traveling work vehicle of the present invention, the driving force from the engine can be transmitted to the hydraulic pump system and the planetary gear mechanism via the first generator motor. In addition, the driving force from the second generator motor configured as a driving system different from the driving system from the engine can be transmitted to the same planetary gear mechanism. The wheel driving system is driven by the driving force output from the planetary gear mechanism.

また、第一発電電動機の出力軸が接続した遊星歯車機構の構成部位と、第二発電電動機の出力軸が接続した遊星歯車機構の構成部位とは、異なる構成部位として構成している。これによって、遊星歯車機構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。   Further, the constituent part of the planetary gear mechanism connected to the output shaft of the first generator motor and the constituent part of the planetary gear mechanism connected to the output shaft of the second generator motor are configured as different constituent parts. Thereby, the drive rotation speed output from the planetary gear mechanism can be controlled to an arbitrary rotation speed by the rotation speed of the output shaft of the first generator motor and the rotation speed of the output shaft of the second generator motor.

即ち、エンジンの駆動だけでは油圧ポンプ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、エンジンの出力軸に接続した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。   In other words, when the energy required to drive the hydraulic pump system or wheel drive system cannot be obtained only by driving the engine, the first generator motor and / or the second generator motor connected to the output shaft of the engine is appropriately used as the motor. By working, you can make up for the shortage of energy.

エンジンの動力だけで充分に、油圧ポンプ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、一種のフライホイールとして作用さ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。   When the energy required to drive the hydraulic pump system and wheel drive system is sufficient with only the power of the engine, the first generator motor should be in a free mode and act as a kind of flywheel. Can do. Also, when the engine power is surplus or when the power returns from the hydraulic pump system, the first generator motor is used as a generator to convert the surplus energy and regenerative energy into electrical energy, and the power storage device Can be charged.

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遊星歯車機構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。
Further, during the forward / backward advance and acceleration / deceleration operations of the traveling work vehicle, the regenerative energy generated by the power returned from the wheel drive system to the planetary gear mechanism is generated by the first generator motor and / or the second generator. It can be converted into electrical energy by an electric motor and the power storage device can be charged.
The electric energy charged in the power storage device in this way can be used as driving energy when the first generator motor and the second generator motor are operated as motors.

また、本発明の走行作業車両では、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、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切替え手段を設けておくことができる。
切替え手段を切替えることによって、第一発電電動機と第二発電電動機とをそれぞれ個別に、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に切替えることができる。
In the traveling work vehicle of the present invention, each of the first generator motor and the second generator motor according to the rotational speed of the engine, the traveling mode of the traveling work vehicle, and the rotational speed for driving the wheel in the wheel drive system. Switching means for switching the use mode can be provided.
By switching the switching means, the first generator motor and the second generator motor can be individually switched to a free rotation mode in which torque is not generated, a mode in which the motor is operated as a generator, and a mode in which the motor is operated as a motor.

即ち、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、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、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。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。   That is, the first power generation is performed so that the torque and the rotational speed applied to the wheel drive system are optimized according to the rotational speed of the engine, the traveling mode of the traveling work vehicle, and the rotational speed for driving the wheel in the wheel drive system. Each use mode in an electric motor and a 2nd generator motor can be switched. In addition, in each of the first generator motor and the second generator motor, the power returning from the wheel drive system to the first generator motor and the second generator motor can be absorbed by the first generator motor and / or the second generator motor. The usage mode can be switched.

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。   Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. The configuration of the traveling work vehicle of the present invention will be described below by taking a wheel loader as an example. However, as the traveling work vehicle of the present invention, the present invention can be suitably applied to a traveling work vehicle such as a forklift, for example, other than the wheel loader configuration described below. For this reason, this invention is not limited to the Example demonstrated below, A various change is possible.

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の駆動力は、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、軸Cを介して油圧ポンプシステム6及び遊星歯車機構5に伝達される構成となっている。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からの駆動力は、第二発電電動機4の出力軸である軸Dを介して遊星歯車機構5に伝達される構成となっている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an internal structure of a traveling work vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the driving force of the engine 2 is transmitted to the first generator motor 3 connected to the shaft A that is the output shaft of the engine 2, and the shaft B that is the output shaft of the first generator motor 3. It is configured to be transmitted to the hydraulic pump system 6 and the planetary gear mechanism 5 via the shaft C. Further, the driving force from the second generator motor 4 configured as a drive source different from the engine 2 is transmitted to the planetary gear mechanism 5 via the axis D which is the output shaft of the second generator motor 4. ing.

尚、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力や油圧ポンプシステム6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。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。   When the power returned from the wheel drive system 10 or the power returned from the hydraulic pump system 6 acts on the shaft B, the shaft B does not become the output shaft of the first generator motor 3, but the first power generator The motor 3 functions as an input shaft that works as a generator. Similarly, when the engine 2 is not overloaded, or when the power returned from the wheel drive system 10 acts on the axis D, the axis D does not become the output shaft of the second generator motor 4. In addition, the second generator motor 4 functions as an input shaft that works as a generator.

またこのとき、次に説明する遊星歯車機構5の出力軸である軸Eは、ホイール駆動システム10から戻ってきた動力を遊星歯車機構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。遊星歯車機構5の出力軸である軸Eは、ホイール駆動システム10に接続している。ホイール駆動システム10は、遊星歯車機構5の軸Eに接続した回転数をHiとLowとに切替える変速機11と、変速機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。
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。
At this time, the axis E, which is the output shaft of the planetary gear mechanism 5 described below, functions as an input shaft when the power returned from the wheel drive system 10 is input to the planetary gear mechanism 5. An axis E that is an output shaft of the planetary gear mechanism 5 is connected to the wheel drive system 10. The wheel drive system 10 includes a transmission 11 for switching the rotational speed connected to the axis E of the planetary gear mechanism 5 between Hi and Low, a power transmission mechanism 15 to which an output from the transmission 11 is transmitted, and a power transmission mechanism 15 And a pair of front wheels 18a and a pair of rear wheels 18b that are rotationally driven by rotation distributed by the front differential 16a and the rear differential 16b. It has become.
Further, for the front wheel 18a and the rear wheel 18b, a front wheel brake 17a and a rear wheel brake 17b for applying braking to the respective wheels are provided.

油圧ポンプシステム6は、軸Cの回転を取り出す油圧ポンプ用の歯車列7と、油圧ポンプ用歯車列7によって取り出された回転によって駆動される第一油圧ポンプ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。   The hydraulic pump system 6 includes a hydraulic pump gear train 7 that extracts the rotation of the shaft C, and a first hydraulic pump 6a and a second hydraulic pump 6b that are driven by the rotation extracted by the hydraulic pump gear train 7. Has been. The first hydraulic pump 6a is configured as a variable displacement hydraulic pump that supplies pressure oil to a working machine actuator, etc., and the second hydraulic pump 6b is a fixed displacement type for driving auxiliary equipment that discharges pilot pressure, etc. It is configured as a pump.

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。   The first generator motor 3 is connected to a battery 21 that is a power storage device via a first inverter 20a, and the second generator motor 4 is connected to the battery 21 that is a power storage device via a second inverter 20b. Yes. The first inverter 20a and the second inverter 20b are, according to the control signal from the controller 25, the first generator motor 3 and the second generator motor 4 in a free rotation mode, a mode in which the motor operates as a generator, and a mode in which the motor operates as a motor. Can be switched to.

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。   When the first generator motor 3 and the second generator motor 4 are operated as generators, the battery 21 can be charged with the electric energy generated by the first generator motor 3 and the second generator motor 4. . Further, when the first generator motor 3 and the second generator motor 4 are operated as electric motors, the first generator motor 3 and the second generator motor 4 can be operated as electric motors with the electric power charged in the battery 21.

コントローラ25には、遊星歯車機構5の軸E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に対する制御信号を出力する。   The controller 25 receives a detection signal from a speed sensor 30 that detects the number of revolutions on the axis E of the planetary gear mechanism 5, and also includes an operation amount of an accelerator pedal 26, an operation amount of a brake pedal 27, and a forward / reverse switching lever 28. A signal relating to the switching position at is input. The controller 25 controls the fuel amount to the engine 2 with respect to a fuel injection device (not shown) based on the values of these input signals and the like, and outputs control signals for the first inverter 20a and the second inverter 20b. .

即ち、エンジン2の駆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や油圧ポンプシステム6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の駆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。   That is, when the controller 25 determines that the driving force of the engine 2 is insufficient, the first inverter 20a and / or the second inverter is used so that the first generator motor 3 and / or the second generator motor 4 are operated as an electric motor. Control 20b. In addition, when it is determined that there is power returned from the wheel drive system 10 or the hydraulic pump system 6, or when it is determined that the driving force of the engine 2 is excessive, or the engine 2 is excessively overloaded. When it is determined, the first inverter 20a and / or the second inverter 20b are controlled so that the first generator motor 3 and / or the second generator motor 4 function as a generator.

第一発電電動機3の軸Bが接続した遊星歯車機構5の構成部位と、第二発電電動機4の軸Dが接続した遊星歯車機構5の構成部位とは、異なる構成部位が選択されている。これによって、遊星歯車機構5から出力される軸Eにおける回転数を、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における回転数とによって、任意の回転数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、軸Eにおける回転数を更に細かく制御することができる。   Different constituent parts are selected for the constituent part of the planetary gear mechanism 5 to which the axis B of the first generator motor 3 is connected and the constituent part of the planetary gear mechanism 5 to which the axis D of the second generator motor 4 is connected. As a result, even if the rotation speed of the shaft E output from the planetary gear mechanism 5 is a mode in which the rotation speed of the engine 2 is kept constant, the rotation speed of the first generator motor 3 on the axis B and the second generator motor It can be controlled to an arbitrary number of revolutions according to the number of revolutions on the axis D of 4. Then, by controlling the rotational speed of the engine 2 with the controller 25, the rotational speed on the axis E can be controlled more finely.

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前後進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。   That is, the rotational fluctuation amount of the shaft B interlocked with the engine 2 is suppressed so as to be minimized, and the rotational speed of the second generator motor 4 operated as an electric motor is greatly varied, so that the traveling work vehicle is This makes it possible to perform the necessary forward / backward movement. In addition, since the first generator motor 3 is provided on the shaft B interlocked with the engine 2, the mode and motor in which the first generator motor 3 is used as a generator so that the amount of rotational fluctuation of the shaft B is minimized. It is possible to control the mode to be used or a free mode that does not generate torque.

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の駆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。   In addition, when the first generator motor 3 and the second generator motor 4 are operated by only the driving force of the engine as in the past by performing the IV quadrant operation of forward / reverse rotation, power running and regeneration, respectively. With the same operation as the operation, it is possible to perform forward / backward movement and acceleration / deceleration operations on the traveling work vehicle. The power necessary to perform each operation can be uniformly applied to the wheel drive system 10.

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。   Further, the power returned from the wheel drive system 10 can be absorbed by the first generator motor 3 and the second generator motor 4. Moreover, since the power returned from the wheel drive system 10 can be absorbed by the first generator motor 3 and the second generator motor 4, the engine 2 is overloaded by the power returned from the wheel drive system 10. It can be prevented from joining.

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と遊星歯車機構5の軸E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。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三象限、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。   Here, the IV quadrant operation described above will be explained. The IV quadrant here is a quadrant for indicating the relative relationship between the rotation direction and the sign of torque in the axis B of the first generator motor 3, the axis D of the second generator motor 4, and the axis E of the planetary gear mechanism 5. It is defined as That is, the case where both the rotational speed and torque are positive signs is the first quadrant, the case where the rotational speed is negative and the torque is positive signs is the second quadrant, and the case where both the rotational speed and torque are negative signs. The fourth quadrant is the third quadrant, where the number of revolutions is a plus sign and the torque is a minus sign. The quadrants I and III in which the second generator motor 4 is used as a motor are referred to as power running, and the II and IV quadrants in which the second generator motor 4 is used as a generator are referred to as regeneration. This is illustrated in FIG.

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。   The description of the IV quadrant operation will be described by taking as an example a case where a V-shape operation, which is a representative operation in the wheel loader used as the traveling work vehicle 1, is performed. V-shape operation is a series of operations that excavate piled sediment, load the sediment into the wheel loader bucket, reload the loaded sediment into a dump truck, and return to the original standby position after the replacement. This is the work (operation) for one cycle.

この一連のサイクル作業を従来のエンジンの駆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。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として説明を続けていくことにする。   When this series of cycle work is performed only with the driving force of the conventional engine, the time change between the rotational speed and the torque input / output to / from the wheel drive system 10 is a graph as shown in FIG. Also in the hybrid traveling work vehicle 1 according to the present invention, the drive source of the engine 2, the first generator motor 3, and the second generator motor 4 is controlled as described below, so that the wheel drive system 10 is input and output. The graph of the time change between the rotation speed and the torque can be drawn so as to be the same graph as the graph shown in FIG. Therefore, in the following description, the graph shown in FIG. 3 will be described as a graph obtained by the present invention.

図3において、太線はホイール駆動システム10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。   In FIG. 3, the thick line indicates the rotational speed input / output to / from the wheel drive system 10, and the dotted line indicates the torque input / output to / from the wheel drive system 10. The number of rotations and torque are given plus and minus signs.

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。   When the input shaft 11 of the traveling work vehicle 1 rotates in the forward direction, a plus sign is attached as the sign of the rotational speed, and the input shaft 11 of the traveling work vehicle 1 rotates in the reverse direction. In this case, a minus sign is attached as a sign of the rotational speed. In addition, when the signs of the rotational speed and torque are both positive and negative, the drive sources of the engine 2, the first generator motor 3 and the second generator motor 4 perform power running to indicate the state. When the signs of the torques are opposite to each other, a state is shown in which regeneration is performed by the power returned from the wheel drive system 10.

ところで、図1に示した実施例1では、遊星歯車機構5内の構成を記載していないので、遊星歯車機構5内の構成を示している実施例5を用いて、以下において説明を行うことにする。尚、実施例5を示した図7においては、図1と同じ構成部材に関しては、同じ部材符号を用いているが、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は図示を省略している。   By the way, in Example 1 shown in FIG. 1, since the structure in the planetary gear mechanism 5 is not described, it demonstrates below using Example 5 which has shown the structure in the planetary gear mechanism 5. FIG. To. In FIG. 7 showing the fifth embodiment, the same reference numerals are used for the same components as in FIG. 1, but some of the controller 25, speed sensor 30, accelerator pedal 26, etc. shown in FIG. The illustration of this configuration is omitted.

図7に示す走行作業車両1では、第一発電電動機3の軸Bが、遊星歯車機構35のリング歯車35dを直接駆動する構成となっている。第二発電電動機4の軸Dは、遊星歯車機構35の太陽歯車35aに接続し、遊星歯車機構35の軸Eは、遊星歯車機構35のキャリア35cに接続した構成となっている。また、リング歯車35dと太陽歯車35aとに噛合する遊星歯車35bは、キャリア35cによって回転自在に支承されている。そして、第一油圧ポンプ6a、第二油圧ポンプ6bを駆動する歯車列7は、リング歯車35dの回転を取り出す構成になっている。   In the traveling work vehicle 1 shown in FIG. 7, the shaft B of the first generator motor 3 is configured to directly drive the ring gear 35 d of the planetary gear mechanism 35. The axis D of the second generator motor 4 is connected to the sun gear 35a of the planetary gear mechanism 35, and the axis E of the planetary gear mechanism 35 is connected to the carrier 35c of the planetary gear mechanism 35. The planetary gear 35b that meshes with the ring gear 35d and the sun gear 35a is rotatably supported by the carrier 35c. The gear train 7 that drives the first hydraulic pump 6a and the second hydraulic pump 6b is configured to extract the rotation of the ring gear 35d.

図7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。
3 will be described with reference to FIG.
The stop mode “1” in the table of FIG.

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、遊星歯車機構35の出力軸である軸E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、遊星歯車機構35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。   In the stop mode in which the wheel loader is stopped in an empty state, the brake is depressed, and the rotation of the shaft E that is the output shaft of the planetary gear mechanism 35 is stopped. Therefore, the rotational speed from the engine 2 is transmitted to the axis D of the second generator motor 4 via the planetary gear mechanism 35. Then, the second generator motor 4 idles in the minus direction and absorbs the rotational speed from the engine. At this time, the second generator motor 4 is in a free mode in which torque is not generated and is not a load on the engine 2.

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。   When the description of the table shown in FIG. 3 is added, the operation modes of “1” to “10” are arranged as items on the horizontal axis, and the second generator motor 4 and the first generator motor 3 are arranged as columns. The engine 2, shaft B, shaft C, accelerator pedal 26, brake pedal 27, and forward / reverse switching lever 28 are arranged in this order. And the place where the item on the vertical axis overlaps with the item on the horizontal axis shows the mode state of the member indicated by the item on the vertical axis in the operation mode set as the item on the horizontal axis.

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。   For example, in the stop mode “1”, the second generator motor 4 is in the second quadrant operation and is in a free mode in which torque is not generated. The first generator motor 3 and the engine 2 and the shaft B are all in the quadrant I operation. The axis C is in a “−” state that is not related to the traveling of the wheel loader. The accelerator pedal 26 is in an “OFF” state in which the accelerator pedal 26 is not operated, the brake pedal 27 is in an “ON” state in which the accelerator pedal 26 is operating, and the forward / reverse switching lever 28 is in the neutral position “N” position. Indicates that it is placed.

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。   The Roman numerals “I”, “II”, “III”, and “IV” represent the quadrants shown in FIG. 2, and “N”, “F”, “ “B” indicates that the switching positions of the forward / reverse switching lever 28 are a neutral position, a forward position, and a reverse position, respectively.

図3の表における「2」の前進発進モード。   The forward start mode of “2” in the table of FIG.

この前進発進モードでは、前後進切替レバー28(図1参照)が前進位置「N」に入り、ブレーキペダル27(図1参照)が「ON」から「OFF」となり、アクセルペダル26(図1参照)が「OFF」から「ON」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、遊星歯車機構35の軸Eに発生するように、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、遊星歯車機構35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。   In this forward start mode, the forward / reverse switching lever 28 (see FIG. 1) enters the forward position “N”, the brake pedal 27 (see FIG. 1) changes from “ON” to “OFF”, and the accelerator pedal 26 (see FIG. 1). ) Will be stepped from “OFF” to “ON”. The first generator motor 3, the second generator motor 4, or the shaft A of the engine 2 generates torque so that torque proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 26 is generated on the axis E of the planetary gear mechanism 35. At this time, the torque is distributed to the second generator motor 4 and the first generator motor 3 or the shaft A of the engine 2 according to the planetary gear coupling method in the planetary gear mechanism 35 and the gear ratio at that time.

即ち、図7の場合においてエネルギー損失を考えなければ、下記の様にトルクτの配分がなされる。
τr = τp/(1+α) = τs/α
ここでαは、遊星歯車のギア比であり、τrはリング歯車35dにおけるトルク、τpはキャリア35cにおけるトルク、τsは太陽歯車35aにおけるトルクを表している。
That is, if energy loss is not considered in the case of FIG. 7, the torque τ is distributed as follows.
τr = τp / (1 + α) = τs / α
Here, α is the gear ratio of the planetary gear, τr is the torque in the ring gear 35d, τp is the torque in the carrier 35c, and τs is the torque in the sun gear 35a.

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の回転によって軸Eを回転させようとする。しかし、ホイールローダが停止中のため、遊星歯車機構35の軸Eは停止している。そこで、停止している軸E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。   When the accelerator pedal 26 is depressed, a throttle (not shown) for supplying fuel to the engine 2 opens, and the engine 2 tries to increase the rotational speed together with the torque output. At this time, the shaft E is rotated by the rotation of the engine 2. However, since the wheel loader is stopped, the axis E of the planetary gear mechanism 35 is stopped. Therefore, the reaction force torque that is to be returned to the engine 2 from the stopped shaft E flows toward the shaft D of the second generator motor 4.

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、遊星歯車機構35の軸E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。図7で示す遊星歯車機構35の構成では、太陽歯車35aを駆動する第二発電電動機4の回転数、リング歯車35dを駆動するエンジン2又は第一発電電動機3の回転数、キャリア35cによって駆動される遊星歯車機構35の軸Eの回転数の関係は、下記式で表すことができる。
ωr = (1+α)ωp − αωs
ここで、αは、遊星歯車のギア比であり、ωrはリング歯車35dにおける角速度、ωpはキャリア35cにおける角速度、ωsは太陽歯車35aにおける角速度を表している。
At this time, the first generator motor 3 is controlled so as to rotate the axis E of the planetary gear mechanism 35 in the forward direction of the wheel loader while keeping the rotational speed output from the engine 2 constant. In the configuration of the planetary gear mechanism 35 shown in FIG. 7, the rotational speed of the second generator motor 4 that drives the sun gear 35a, the rotational speed of the engine 2 or the first generator motor 3 that drives the ring gear 35d, and the carrier 35c. The relationship of the rotational speed of the axis E of the planetary gear mechanism 35 can be expressed by the following equation.
ωr = (1 + α) ωp − αωs
Here, α is a gear ratio of the planetary gear, ωr is an angular velocity in the ring gear 35d, ωp is an angular velocity in the carrier 35c, and ωs is an angular velocity in the sun gear 35a.

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、遊星歯車機構35の軸E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。遊星歯車機構35の軸Eの回転数が所定の回転数となったか否かは、速度センサ30(図1参照)によって、検出することができる。   The rotation speed of the second generator motor 4 is controlled by the controller 25 that monitors the rotation speed of the engine 2 so that the rotation speed of the axis E of the planetary gear mechanism 35 becomes a predetermined rotation speed. Whether or not the rotational speed of the axis E of the planetary gear mechanism 35 has reached a predetermined rotational speed can be detected by the speed sensor 30 (see FIG. 1).

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、遊星歯車機構35の軸E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。
In the starting stage, the second generator motor 4 that has been idly reversed in the minus direction is controlled at a predetermined number of revolutions while generating electricity by rotating in the minus direction so as to satisfy the relational expression of the torque and the number of revolutions described above. (Second quadrant operation). As a result, a large torque required to advance the wheel loader can be output from the axis E of the planetary gear mechanism 35 with the engine speed kept constant.
In this mode, the second generator motor 4 will act as a generator, and the generated energy will be charged to the battery 21 or consumed by the first generator motor 3 acting as a motor. Become.

図3の表における「3」の前進モード。   The forward mode “3” in the table of FIG.

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。遊星歯車機構35の軸E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、軸E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。   When the wheel loader starts moving forward in the forward mode, the second generator motor 4 gradually decreases the rotational speed and finally reaches zero speed. Since the axis E of the planetary gear mechanism 35 rotates based on the relative rotational speed between the axes B and D, when the shaft E reaches a certain rotational speed, the second generator motor 4 reaches zero speed, Further, the sign of the rotational speed is reversed from the rotation in the minus direction to the rotation in the plus direction, and the vehicle is continuously accelerated.

このとき、アクセルペダル26(図1参照)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、遊星歯車機構35の軸E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。   At this time, since the accelerator pedal 26 (see FIG. 1) remains in the depressed “ON” mode, the rotation speed of the second generator motor 4 is successively increased to the axis of the planetary gear mechanism 35 in order to continue acceleration. In accordance with the rotational speed at E and the engine rotational speed, control is performed to achieve a desired rotational speed.

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。   When the sign of the rotation speed of the second generator motor 4 is reversed from minus to plus, the second generator motor 4 shifts from the power generation mode to the power running mode (first quadrant). That is, when the sign of the rotation speed of the second generator motor 4 is reversed to plus, the second generator motor 4 functions as an electric motor.

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も第一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、遊星歯車機構35の軸E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。   As a result, the second generator motor 4 has so far supplied power generation energy for supplying power to the first generator motor 3, but energy is required for the second generator motor 4 to function as a motor. Since the engine 2 is also operating in the first quadrant at the same time as the second generator motor 4, the first generator motor 3 becomes a generator (fourth quadrant) and supplies energy to the second generator motor 4. become. In this way, the same graph as the graph at the time of forward movement in FIG. 3 can be drawn as the rotation speed and torque on the axis E of the planetary gear mechanism 35.

図3の表における「4」、「5」の前進・掘削モード。   The forward and excavation modes of “4” and “5” in the table of FIG.

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、遊星歯車機構35の軸Eからの出力としては、ホイールローダが低速走行を行い、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。   In this forward / excavation mode, the soil moves forward while excavating soil. In this mode, as an output from the axis E of the planetary gear mechanism 35, the wheel loader is required to travel at a low speed and to obtain a large torque. In this mode, the wheel loader receives a reaction force from the earth and sand, so the vehicle speed tends to become unstable.

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。   As a result, the wheel loader repeats start, stop, and advance in small steps, and the forward start mode and the forward mode described above are sequentially switched according to the travel mode of the wheel loader. At this time, it is the second generator motor 4 that needs to switch the operation most frequently.

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の回転数と遊星歯車機構35の軸Eの回転数とを常時モニタしておくことで、アクセルペダル26(図1参照)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。   However, when the second generator motor 4 whose operation is most frequently switched is examined and examined, the rotational speed of the shaft A of the engine 2 or the shaft B of the first generator motor 3 and the rotational speed of the shaft E of the planetary gear mechanism 35 are Is constantly monitored so that the optimum torque and rotational speed can be drawn from the second generator motor 4 from the accelerator opening by the accelerator pedal 26 (see FIG. 1) and the vehicle speed of the wheel loader. It can be seen that the rotation of 4 is only controlled.

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、遊星歯車機構35の軸E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。   Also at this time, by controlling the first generator motor 3 and the second generator motor 4, the same graph as the graph at the time of forward excavation in FIG. 3 can be drawn as the rotation speed and torque on the axis E of the planetary gear mechanism 35. Can do.

図3の表における「6」の後進(土砂運搬)モード。   “6” reverse (sediment transport) mode in the table of FIG.

この後進(土砂運搬)モードにおいて、前後進切替レバー28(図1参照)が、後進位置へと切り替えられると、遊星歯車機構35の軸E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。   In this reverse (sediment transport) mode, when the forward / reverse switching lever 28 (see FIG. 1) is switched to the reverse position, the first power generation is performed so as to reverse the direction of the rotational speed on the axis E of the planetary gear mechanism 35. The motor 3 and the second generator motor 4 work together to change the control scheme.

即ち、アクセルペダル26(図1参照)によるアクセル開度により、遊星歯車機構35の軸E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。   That is, the first generator motor 3 and the second generator motor 4 are controlled so that the axis E of the planetary gear mechanism 35 rotates in the reverse direction by the accelerator opening by the accelerator pedal 26 (see FIG. 1). The second generator motor 4 is in the third quadrant operation mode in which the signs of the rotation speed and torque are reversed, and the first generator motor 3 is coaxial with the engine 2, so the rotation speed is constant, but the sign of torque is reversed. The fourth quadrant operation mode is set.

第二発電電動機4は前進時と同様に、エンジン2の回転数と遊星歯車機構35の軸Eにおける回転数とにより、軸E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(図1参照)によるアクセル開度によって、軸E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。   The second generator motor 4 is subjected to rotational speed control for setting the shaft E to a predetermined rotational speed, based on the rotational speed of the engine 2 and the rotational speed of the planetary gear mechanism 35 on the shaft E, as in the forward movement. The first generator motor 3 is subjected to torque control for absorbing torque distributed from the shaft E by the accelerator opening degree by the accelerator pedal 26 (see FIG. 1). At this time, the reference rotational speed is determined by the rotational speed of the engine 2.

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、遊星歯車機構35の軸E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。   Also at this time, by controlling the first generator motor 3 and the second generator motor 4, the same graph as the graph at the time of reverse travel (sediment transport) of FIG. Can be drawn.

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。   The “7” forward start mode, “8” forward mode, “9” forward / load mode, and “10” reverse mode in the table of FIG. The same control as in the mode is repeated.

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と同様の回転数とトルクとを遊星歯車機構35の軸E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。   As described above, in the present invention, the engine 2, the first generator motor 3, and the second generator motor 4 are controlled corresponding to each work mode in the wheel loader while taking advantage of the hybrid of the traveling work vehicle. Thus, the same rotation speed and torque as those performed by the engine alone can be applied to the axis E of the planetary gear mechanism 35. That is, it is possible to operate a traveling work vehicle such as a hybrid wheel loader by the same operation as that performed by the engine alone.

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。   Returning to FIG. 1 and continuing the description, as the wheel loader, the traveling speed required for excavation / loading work is only required for the speed range from the low speed range to the medium speed range. However, on the other hand, it is necessary to be able to run at high speed when moving in the workplace.

図1に示した変速機11を切替えることによって、高速走行時には、変速機11をHiモードに切替えることで、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。   By switching the transmission 11 shown in FIG. 1, when the vehicle is traveling at high speed, the transmission 11 can be switched to the Hi mode, so that the number of revolutions necessary for traveling at high speed can be given to the wheel. For this reason, it is not necessary to enlarge the second generator motor 4 and to configure the rotational speed of the second generator motor 4 to be extremely high.

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、変速機11をLowモードに切替えておくだけで良く、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、変速機11をLowモードからHiモードへの切替え時に、中速から高速走行に切り替わるタイミングでの変速ショックも大きな問題はならない。
尚、変速機11の構成に関しては、以下で行う各実施例の説明の後において説明を行う。
Further, during normal work, as described above, the speed is limited to the speed range from the low speed range to the medium speed range. Therefore, it is only necessary to switch the transmission 11 to the Low mode, and there is no concern about a shift shock or the like. Furthermore, when high-speed traveling is required, since the vehicle will start in an empty state in which earth and sand etc. are not loaded in the work machine such as a bucket, when switching the transmission 11 from the Low mode to the Hi mode, The shift shock at the timing of switching from medium speed to high speed is not a big problem.
The configuration of the transmission 11 will be described after the description of each embodiment described below.

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。   Since the present invention is configured as described above, the hybrid traveling work vehicle can be operated in the same operation as that performed by a conventional engine alone in the entire range from low speed to high speed.

また、エンジン2の軸Aと連動して回転する遊星歯車機構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。   Further, it is possible to rotate the shaft B that is the input shaft of the planetary gear mechanism 5 that rotates in conjunction with the shaft A of the engine 2 so that the fluctuation of the rotational speed is minimized. Alternatively, the rotational speed of the engine 2 can be controlled so that the engine rotational speed is most suitable for fuel consumption and exhaust gas reduction corresponding to the load required for the engine 2.

本願発明における、エンジン2、第一発電電動機3、遊星歯車機構5、第二発電電動機4及遊星歯車機構5の軸E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軸Eにおける回転数と、軸E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。
The functions of the devices in the shaft E of the engine 2, the first generator motor 3, the planetary gear mechanism 5, the second generator motor 4, and the planetary gear mechanism 5 in the present invention can be summarized as follows.
That is, the engine 2 is required to output an optimum rotational speed in accordance with the required load, and further, is required to have an engine rotational speed most suitable for fuel consumption and exhaust gas reduction. That is, the engine 2 outputs the rotational speed of the shaft E required to obtain the driving power for running the wheel loader and the rotational speed required of the shaft E, and the optimum rotational speed required of the engine 2 is output. It is required to meet.

第二発電電動機4としては、軸Eに要求される回転数が出力できるように、遊星歯車機構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。
The second generator motor 4 adjusts the rotational speed from the engine 2 via the planetary gear mechanism 5 so that the rotational speed required for the shaft E can be output.
As the first generator motor 3, when the output required from the engine 2 and the optimal engine speed cannot be adjusted from the output from the engine 2 and the output from the second generator motor 4, The first generator motor 3 works as a motor to assist the shortage. As a result, the load on the engine 2 can be reduced. Further, in order to rotate the engine 2 at the optimum rotational speed, it may function as a load on the engine 2 or may function as a generator that supplies electric power to the battery 21.

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。
Then, by generating electricity by using the first generator motor 3 as a generator, it is possible to brake the rotation of the engine 2 and to increase the load applied to the engine 2.
However, the amount of power stored when the first generator-motor 3 is operated as a generator is also limited by the amount of power stored in the battery 21 that is the power source of the second generator-motor 4.

遊星歯車機構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、遊星歯車機構5内で調整して遊星歯車機構5の軸Eに出力することができる。
軸E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。
As the planetary gear mechanism 5, the rotation speed and torque input from the shaft B from the engine 2 and the first generator motor 3 and the shaft D of the second generator motor 4 are adjusted in the planetary gear mechanism 5. It can be output to the axis E of the planetary gear mechanism 5.
The axis E can output rotation in accordance with the traveling speed of the wheel loader.

次に、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。   Next, the operation of the hydraulic pump system 6 that drives the work implement actuator during excavation work at low speeds will be described. At this time, the number of revolutions of the engine 2 is set to be lower in accordance with a request for traveling power supplied to the wheel loader. On the other hand, since the first hydraulic pump 6a that drives the work implement actuator requires a large amount of power, the discharge flow rate from the first hydraulic pump 6a is increased.

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、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。   For this reason, the pump discharge capacity per rotation of the first hydraulic pump 6a can be increased by configuring the first hydraulic pump 6a as a variable displacement hydraulic pump. And even if the rotational speed of the engine 2 is kept low, the operating speed and power of the work implement actuator do not decrease. That is, the range in which the power in the work implement actuator can be adjusted is expanded regardless of the rotational speed of the engine 2.

尚、この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25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な際には、油圧ポンプシステム6の動力を供給する軸Cをモータリングして、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25から供給する電力を制御することができる。   It is necessary to ensure both the traveling power of the wheel loader and the power of the work implement actuator during excavation work at this low speed. For this reason, it is necessary to increase the amount of power stored in the battery 25 in advance, and when the work implement actuator needs power instantaneously, the shaft C that supplies power for the hydraulic pump system 6 is motored. Thus, it is possible to control the electric power supplied from the battery 25 to the first generator motor 3 that is working as an electric motor.

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。   That is, the power from the engine 2 can be distributed to the wheel drive system 10, and the power to the hydraulic pump system 6 can be driven by the first generator motor 3 that is operating as an electric motor.

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。   Therefore, in the present invention, it is possible to perform a greater work than the engine 2 is outputting. As a result, it is possible to configure the engine 2 with a smaller capacity, and it is possible to output more power than the power of the engine mounted on the conventional traveling work vehicle.

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。   However, the work machine actuator requires a large amount of power for a time of only a few seconds for scooping earth and sand, and is an intermittent operation. On the other hand, the electric power required to be generated by the first generator motor 3 or the second generator motor 4 that has worked as a generator is always required to be used as power for running the wheel loader. It is what. For this reason, even if the working machine actuator as described above requests the necessary power instantaneously, the energy consumed by the first generator motor 3 at this time is the amount of power generated by the second generator motor 4 Will be better.

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、常に回転している必要がある。このため、油圧ポンプシステム6の入力軸となる軸Cは、遊星歯車機構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、油圧ポンプシステム6を配置しておくことが望ましい構成となる。   Similarly to the rotation of the engine 2, the second hydraulic pump 6b for driving the auxiliary machinery and the first hydraulic pump 6a for the working machine need to be driven only in a certain rotational direction and always rotate. For this reason, the axis C that is the input shaft of the hydraulic pump system 6 is a member that has the smallest fluctuation in the number of rotations among the members that are the input and output shafts in the planetary gear mechanism 5, and is linked to the axis A of the engine 2. The most preferable configuration is to extract the rotation from the member coupled to the shaft B. That is, it is desirable to arrange the hydraulic pump system 6 on the rotating shaft close to the engine 2 in the entire vehicle.

図4は、本願発明に係わる第2実施例であり、油圧ポンプシステム6における歯車列7の構成及び遊星歯車機構32における内部構成を具体的に示している。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。   FIG. 4 is a second embodiment according to the present invention, and specifically shows the configuration of the gear train 7 in the hydraulic pump system 6 and the internal configuration in the planetary gear mechanism 32. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, regarding the same members, the same reference numerals as those used in Example 1 are used, and the description thereof is omitted. Further, regarding the configuration of a part of the controller 25, the speed sensor 30, the accelerator pedal 26, etc. shown in FIG. 1, those members are not shown in FIG.

図4に示すように、第一発電電動機3の軸Bは、第一油圧ポンプ6aの駆動軸を兼ねるとともに、軸Bに設けた歯車37が、油圧ポンプシステム6における歯車列7の一部を構成している。第一発電電動機3の軸Bに設けた歯車37は歯車38を介して、遊星歯車機構32におけるリング歯車32dの外周に形成した外歯と噛合している。   As shown in FIG. 4, the shaft B of the first generator motor 3 also serves as the drive shaft of the first hydraulic pump 6 a, and the gear 37 provided on the shaft B serves as a part of the gear train 7 in the hydraulic pump system 6. It is composed. A gear 37 provided on the shaft B of the first generator motor 3 meshes with external teeth formed on the outer periphery of the ring gear 32d in the planetary gear mechanism 32 via a gear 38.

遊星歯車機構32におけるリング歯車32dの内歯には、キャリア32cに支承された遊星歯車32bが噛合しており、キャリア32cの回転は、軸Eによって取り出される構成となっている。軸Eは、ホイール駆動システム10への入力軸として構成されている。遊星歯車32bが噛合する太陽歯車32aは、第二発電電動機4の軸Dに設けられている。   The planetary gear 32b supported by the carrier 32c meshes with the internal teeth of the ring gear 32d in the planetary gear mechanism 32, and the rotation of the carrier 32c is extracted by the shaft E. The axis E is configured as an input shaft to the wheel drive system 10. The sun gear 32a with which the planetary gear 32b meshes is provided on the axis D of the second generator motor 4.

即ち、エンジン2及び第一発電電動機3からの回転は、遊星歯車機構32におけるリング歯車32dに入力され、第二発電電動機4からの回転は、太陽歯車32aに入力される構成となっている。そして、キャリア32cによって取り出された回転が、遊星歯車機構32からの出力となっている。   That is, the rotation from the engine 2 and the first generator motor 3 is input to the ring gear 32d in the planetary gear mechanism 32, and the rotation from the second generator motor 4 is input to the sun gear 32a. The rotation taken out by the carrier 32c is an output from the planetary gear mechanism 32.

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。   In the second embodiment, since the first hydraulic pump 6a for the work machine actuator is directly connected to the engine 2 and the first generator motor 3, even when a large work machine power is instantaneously required, One generator motor 3 can direct a large amount of power to the work machine actuator without delay in response. And it becomes possible to perform the agile operation | movement of a working machine actuator.

図5は、本願発明に係わる第3実施例であり、油圧ポンプシステム6における第二油圧ポンプ6bへの動力を、遊星歯車機構33から取り出す配設構成とするとともに、第二発電電動機4を遊星歯車機構33とホイール駆動システム10との間に配設した配置構成としている。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5ではそれらの部材の図示を省略している。   FIG. 5 shows a third embodiment according to the present invention, in which the power to the second hydraulic pump 6b in the hydraulic pump system 6 is arranged to be taken out from the planetary gear mechanism 33, and the second generator motor 4 is connected to the planetary gear. The arrangement is arranged between the gear mechanism 33 and the wheel drive system 10. Other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, regarding the same members, the same reference numerals as those used in Example 1 are used, and the description thereof is omitted. Further, regarding the configuration of a part of the controller 25, the speed sensor 30, the accelerator pedal 26, and the like shown in FIG. 1, those members are not shown in FIG.

図5に示すように、第一発電電動機3の軸Bは、第一油圧ポンプ6aの駆動軸を兼ねた構成になっており、第一発電電動機3の軸Bに設けた歯車37は歯車38を介して、遊星歯車機構32におけるリング歯車32dの外周に形成した外歯と噛合している。また、リング歯車32dの回転によって、第二油圧ポンプ6bが駆動される構成となっている。   As shown in FIG. 5, the shaft B of the first generator motor 3 is configured to also serve as the drive shaft of the first hydraulic pump 6 a, and the gear 37 provided on the shaft B of the first generator motor 3 is a gear 38. Is engaged with external teeth formed on the outer periphery of the ring gear 32d in the planetary gear mechanism 32. Further, the second hydraulic pump 6b is driven by the rotation of the ring gear 32d.

遊星歯車機構32におけるリング歯車32dの内歯には、キャリア32cに支承された遊星歯車32bが噛合しており、キャリア32cの回転は、軸Eによって取り出される構成となっている。軸Eは、ホイール駆動システム10への入力軸として構成されている。遊星歯車32bが噛合する太陽歯車32aは、第二発電電動機4の軸Dに設けられており、軸D内には、軸Eが貫通している。   The planetary gear 32b supported by the carrier 32c meshes with the internal teeth of the ring gear 32d in the planetary gear mechanism 32, and the rotation of the carrier 32c is extracted by the shaft E. The axis E is configured as an input shaft to the wheel drive system 10. The sun gear 32a meshed with the planetary gear 32b is provided on the axis D of the second generator motor 4, and the axis E passes through the axis D.

実施例3では、補機用の第二油圧ポンプ6b又は作業機用の第一油圧ポンプ6aを遊星歯車機構32の1端側に配置することができるため、従来の構成における動力分配装置などが不要となり、駆動効率を高めるとともに、動力伝達部における構成を小型化することが可能となる。   In the third embodiment, the second hydraulic pump 6b for auxiliary machinery or the first hydraulic pump 6a for working machinery can be disposed on one end side of the planetary gear mechanism 32. It becomes unnecessary, and it becomes possible to increase the driving efficiency and downsize the configuration of the power transmission unit.

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軸Bで遊星歯車機構34のリング歯車34dを直結駆動する構成となっている。そして、歯車列7を介して第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ8bを駆動し、更に太陽歯車34aに設けた歯車列8を介して第二発電電動機4の軸Dを配している。また、キャリア34cの回転を軸Eにおける回転として取り出している構成となっている。   FIG. 6 shows a fourth embodiment according to the present invention in which the ring gear 34d of the planetary gear mechanism 34 is directly driven by the shaft B rotating in conjunction with the shaft A of the engine 2. The first hydraulic pump 6a and the second hydraulic pump 8b are driven via the gear train 7, and the axis D of the second generator motor 4 is arranged via the gear train 8 provided on the sun gear 34a. Further, the rotation of the carrier 34c is extracted as the rotation about the axis E.

尚、図6においても、実施例1における部材と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、その説明を省略している。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6ではそれらの部材の図示を省略している。   In FIG. 6, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in the first embodiment, and the description thereof is omitted. Further, regarding the configuration of a part of the controller 25, the speed sensor 30, the accelerator pedal 26, and the like shown in FIG. 1, those members are not shown in FIG.

第4実施例によれば、エンジン2の動力を効率良く走行用の動力として振り分けることができるので、ホイールローダの走行時における加減速を機敏に行なわせることができ、しかも、ブレーキ操作時における回生エネルギーの吸収量を増大させることができる。   According to the fourth embodiment, since the power of the engine 2 can be efficiently distributed as power for traveling, acceleration / deceleration during traveling of the wheel loader can be performed quickly, and regeneration during braking is performed. The amount of energy absorbed can be increased.

図7は、本願発明に係わる第5実施例の構成を示しているが、実施例5の構成に関しては、上述したIV象限の説明時において既に説明を行なっているので、構成についての説明は、省略する。   FIG. 7 shows the configuration of the fifth embodiment according to the present invention. Since the configuration of the embodiment 5 has already been described when the above-described IV quadrant is described, the description of the configuration is as follows. Omitted.

図7で示すように第5実施例では、エンジン2の軸Aと連動して回転する軸Bで、遊星歯車機構35のリング歯車35dを直結駆動する構成となっている。そして、歯車列7を介して第一油圧ポンプ6a及び第二油圧ポンプ8bを駆動し、更に太陽歯車34aに第二発電電動機4の軸Dを直結している。また、キャリア34cの回転を軸Eにおける回転として取り出す構成となっている。   As shown in FIG. 7, in the fifth embodiment, the ring gear 35d of the planetary gear mechanism 35 is directly driven by the shaft B that rotates in conjunction with the shaft A of the engine 2. The first hydraulic pump 6a and the second hydraulic pump 8b are driven via the gear train 7, and the shaft D of the second generator motor 4 is directly connected to the sun gear 34a. Further, the rotation of the carrier 34c is extracted as the rotation about the axis E.

第5実施例の構成によれば、上述した実施例1〜4の中で遊星歯車機構35を含む変速機構部を最も小型化することができる。従って、従来の走行作業車両におけるレイアウト構成から、変更箇所を最も少なくした状態で実施例5の構成を設けることができる。   According to the configuration of the fifth embodiment, the speed change mechanism portion including the planetary gear mechanism 35 in the first to fourth embodiments can be minimized. Therefore, the configuration of the fifth embodiment can be provided in a state where the number of changed portions is minimized from the layout configuration in the conventional traveling work vehicle.

従来のホイールローダでは、車体中央上部にはオペキャブを配し、車体下部には前後方向に沿ってアクスルを配し、中央にはプロペラシャフトを貫通させて配置した構成となっている。このように構成されているため、エンジンを車両後部でアクスル部よりも上部部位に配置している。   In the conventional wheel loader, an operation cab is arranged at the upper center of the vehicle body, an axle is arranged along the front-rear direction at the lower part of the vehicle body, and the propeller shaft is penetrated at the center. Since it is comprised in this way, the engine is arrange | positioned in the upper part rather than the axle part in the vehicle rear part.

ホイールローダの掘削反力を得るために、エンジンの様な重量物を車体後部に配置することで、車体の最後部に配しているカウンタウェイトを小さく構成できるといった効果が得られる。そして、本発明では、変速機構部を小型化することができるので、エンジンを設置した前部の部位を、変速機構部用の設置スペースとして活用することができる。   In order to obtain the excavation reaction force of the wheel loader, by placing a heavy object such as an engine at the rear part of the vehicle body, it is possible to obtain an effect that the counterweight disposed at the rearmost part of the vehicle body can be made small. In the present invention, since the speed change mechanism portion can be reduced in size, the front portion where the engine is installed can be utilized as an installation space for the speed change mechanism portion.

従来における走行作業車両では、エンジンを設置した前部のスペースにトルコンやPTO(動力分配機)、多段のトランスミッションといった機器を押し込めて配設してきた。そこで、本願発明に係わるハイブリッド車においても、このスペース領域を活用するため、実施例5のようにエンジン出力軸の前方側に、エンジン出力軸と同軸上となるように第一発電電動機3、遊星歯車機構35、第二発電電動機4、変速機11等の機器を配置することが最も望ましい構成となる。   In a conventional traveling work vehicle, devices such as a torque converter, a PTO (power distribution machine), and a multi-stage transmission have been placed in the front space where the engine is installed. Therefore, in the hybrid vehicle according to the present invention, in order to utilize this space region, the first generator motor 3 and the planetary gear are arranged on the front side of the engine output shaft so as to be coaxial with the engine output shaft as in the fifth embodiment. Arrangement of devices such as the gear mechanism 35, the second generator motor 4, and the transmission 11 is the most desirable configuration.

変速機11の構成例Configuration example of transmission 11

図8〜図14に示している変速機11の構成例について説明を行う。変速機11の構成例として、図8〜図14にそれぞれ構成を示しているが、変速機11の構成としては、これらの構成例に限定されるものではなく、多様な変形が可能である。また、変速機11の構成として2段変速の例を示しているが、多段変速の構成としておくこともできる。   A configuration example of the transmission 11 shown in FIGS. 8 to 14 will be described. Although the configuration is shown in FIGS. 8 to 14 as configuration examples of the transmission 11, the configuration of the transmission 11 is not limited to these configuration examples, and various modifications can be made. Further, although an example of a two-speed shift is shown as the configuration of the transmission 11, a multi-speed shift configuration may be used.

図8に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを大小2組の歯車と第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2とによって構成している。この構成では、Hiモードでは第一クラッチCL1を係合させ、第二クラッチCL2 を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。また、Lowモードでは第一クラッチCL1 を切り離し、第二クラッチCL2 を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、構造が最も簡便でシンプルな構成となっている。
In the transmission 11 shown in FIG. 8, Hi-Low switching is configured by two sets of large and small gears, the first clutch CL1, and the second clutch CL2. In this configuration, in the Hi mode, the first clutch CL1 is engaged and the second clutch CL2 is disengaged, so that the rotation entered from in can be converted into high-speed rotation and output from out. Further, in the low mode, the first clutch CL1 is disconnected and the second clutch CL2 is engaged, so that the rotation entered from in can be converted into a low-speed rotation and output from out.
In the configuration of the transmission 11, the structure is the simplest and simplest.

図9に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを大小2組の歯車と1組の遊星歯車機構14と第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2と第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2とによって構成している。この構成では、Hiモードでは第一クラッチCL1を切り離し、第二クラッチCL2 を係合させ、第一ブレーキBL1を係合させて、第二ブレーキBL2 を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the transmission 11 shown in FIG. 9, Hi-Low switching is performed with two sets of large and small gears, a set of planetary gear mechanisms 14, a first clutch CL 1, a second clutch CL 2, a first brake BL 1 and a second brake BL 2 It is composed by. In this configuration, in Hi mode, the first clutch CL1 is disengaged, the second clutch CL2 is engaged, the first brake BL1 is engaged, and the second brake BL2 is disengaged, so that the rotation entered from in is rotated at high speed. Can be output from out.

また、Lowモードでは第一クラッチCL1を係合させ、第二クラッチCL2を切り離し、第一ブレーキBL1を切り離して、第二ブレーキBL2 を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、モード切替において一方の変速動作における無駄な連れ周り部が少なく構成されているので、効率的な変速が可能となっている。
In Low mode, the first clutch CL1 is engaged, the second clutch CL2 is disconnected, the first brake BL1 is disconnected, and the second brake BL2 is engaged. And can be output from out.
In the configuration of the transmission 11, since there are few useless followers in one shift operation in mode switching, an efficient shift is possible.

図10に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを大小1組の歯車と1組の遊星歯車機構14と第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2と大歯車40のスライド機構とから構成されている。Hiモードでは第一ブレーキBL1を係合させ、第二ブレーキBL2を切り離して、大歯車40を遊星歯車機構14から遠ざける方向(図中点線状態)にスライドさせることによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the transmission 11 shown in FIG. 10, the switching between Hi and Low is made up of a set of large and small gears, a set of planetary gear mechanisms 14, a first brake BL1, a second brake BL2, and a large gear 40 slide mechanism. ing. In Hi mode, the first brake BL1 is engaged, the second brake BL2 is disconnected, and the large gear 40 is slid in the direction away from the planetary gear mechanism 14 (indicated by the dotted line in the figure), so that the rotation entered from in is accelerated It can be converted to rotation and output from out.

また、Lowモードでは第一ブレーキBL1を切り離し、第二ブレーキBL2を係合させ、大歯車40を遊星歯車機構14に近づける方向(図中実線状態)にスライドさせることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the low mode, the first brake BL1 is disconnected, the second brake BL2 is engaged, and the large gear 40 is slid in a direction (solid line state in the figure) close to the planetary gear mechanism 14, thereby rotating from the in. It can be converted to low-speed rotation and output from out.

尚、Hi−Lowの切り替え時において、大歯車40をスライドさせる際に、大歯車40と小歯車とがスムーズに噛合できるように、即ち、噛合位置の同期をとるために、図示されない歯車速度検出手段によって、入力側速度を調整することで、大歯車40のスライドをよりスムーズに移行させることができる。
この変速機11の構成では、モード切替において一方の変速動作における無駄な連れ周り部が少なくなり、効率的な変速が可能となる。
In addition, when the large gear 40 is slid at the time of Hi-Low switching, a gear speed detection (not shown) is performed so that the large gear 40 and the small gear can be smoothly meshed, that is, in order to synchronize the meshing position. By adjusting the input side speed by means, the slide of the large gear 40 can be shifted more smoothly.
In the configuration of the transmission 11, there is less useless part in one shift operation in mode switching, and an efficient shift is possible.

図11に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを大小2組の歯車と1組の遊星歯車機構14と第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2と、第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2とから構成されている。Hiモードでは、第一クラッチCL1CL1を切り離して、第二クラッチCL2 を係合させ、第一ブレーキBL1を係合させて、第二ブレーキBL2を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the transmission 11 shown in FIG. 11, Hi-Low switching is performed with two sets of large and small gears, a set of planetary gear mechanisms 14, a first clutch CL1, a second clutch CL2, a first brake BL1, and a second brake BL2. It consists of and. In Hi mode, the first clutch CL1CL1 is disengaged, the second clutch CL2 is engaged, the first brake BL1 is engaged, and the second brake BL2 is disengaged to convert the rotation entered from in to high speed rotation. And can be output from out.

また、Lowモードでは第一クラッチCL1を係合させ、第二クラッチCL2 を切り離し、第一ブレーキBL1を切り離して、第二ブレーキBL2 を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、モード切替において一方の変速動作における無駄な連れ周り部が少なく、効率的な変速が可能である。
In Low mode, the first clutch CL1 is engaged, the second clutch CL2 is disconnected, the first brake BL1 is disconnected, and the second brake BL2 is engaged. And can be output from out.
In the configuration of the transmission 11, there is little useless part in one shift operation in mode switching, and an efficient shift is possible.

図12に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを1組の遊星歯車機構14と遊星歯車と第一クラッチCL1及び第二クラッチCL2と、第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2とから構成されている。Hiモードでは、第二クラッチCL2 を切り離し、第一クラッチCL1を係合させ、第一ブレーキBL1を係合させて、第二ブレーキBL2 を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the transmission 11 shown in FIG. 12, Hi-Low switching is constituted by a set of planetary gear mechanism 14, a planetary gear, a first clutch CL1, a second clutch CL2, and a first brake BL1 and a second brake BL2. Has been. In the Hi mode, the second clutch CL2 is disengaged, the first clutch CL1 is engaged, the first brake BL1 is engaged, and the second brake BL2 is disengaged to convert the rotation entered from in to high speed rotation. Can be output from out.

また、Lowモードでは、第二クラッチCL2 を係合させ、第一クラッチCL1を切り離し、第一ブレーキBL1を切り離して、第二ブレーキBL2 を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、モード切替において一方の変速動作における無駄な連れ周り部が少なく、効率的な変速が可能となる。
In the low mode, the second clutch CL2 is engaged, the first clutch CL1 is disengaged, the first brake BL1 is disengaged, and the second brake BL2 is engaged. It can be converted and output from out.
In the configuration of the transmission 11, there is little useless part in one shift operation in mode switching, and an efficient shift is possible.

図13に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを2組の遊星歯車機構14a、14bと第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2とから構成されている。Hiモードでは、第一ブレーキBL1を係合し、第二ブレーキBL2を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   The transmission 11 shown in FIG. 13 includes two sets of planetary gear mechanisms 14a and 14b and a first brake BL1 and a second brake BL2 for Hi-Low switching. In the Hi mode, by engaging the first brake BL1 and disconnecting the second brake BL2, the rotation entered from in can be converted into high-speed rotation and output from out.

また、Lowモードでは、第一ブレーキBL1を切り離し、第二ブレーキBL2を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、inとoutの入出力が同軸上に配置される構成となっているので、変速機11を小型化することが可能となる。更に、遊星歯車機構14a、14bの外周部に配置する保持ブレーキ装置という簡素な構成にすることができる。
In the Low mode, the first brake BL1 is disconnected and the second brake BL2 is engaged, so that the rotation entered from in can be converted into a low-speed rotation and output from out.
In the configuration of the transmission 11, since the input and output of in and out are arranged coaxially, the transmission 11 can be downsized. Furthermore, a simple configuration of a holding brake device disposed on the outer peripheral portion of the planetary gear mechanisms 14a and 14b can be achieved.

図14に示した変速機11では、Hi−Lowの切り替えを2組の遊星歯車機構14a、14bと第一ブレーキBL1及び第二ブレーキBL2とから構成されている。Hiモードでは、第一ブレーキBL1を係合させ、第二ブレーキBL2を切り離すことによって、inから入った回転を高速回転に変換してoutから出力させることができる。   In the transmission 11 shown in FIG. 14, the Hi-Low switching is constituted by two sets of planetary gear mechanisms 14a, 14b, a first brake BL1, and a second brake BL2. In the Hi mode, the first brake BL1 is engaged and the second brake BL2 is disconnected, so that the rotation entered from in can be converted into high-speed rotation and output from out.

また、Lowモードでは、第一ブレーキBL1を切り離し、第二ブレーキBL2を係合させることによって、inから入った回転を低速回転に変換してoutから出力させることができる。
この変速機11の構成では、inとoutの入出力が同軸上に配置されるため、変速機11を小型化することが可能となる。更に、遊星歯車機構14a、14bの外周部に配置する保持ブレーキ装置という簡素な構成にすることができる。
In the Low mode, the first brake BL1 is disconnected and the second brake BL2 is engaged, so that the rotation entered from in can be converted into a low-speed rotation and output from out.
In the configuration of the transmission 11, since the input and output of in and out are coaxially arranged, the transmission 11 can be reduced in size. Furthermore, a simple configuration of a holding brake device disposed on the outer peripheral portion of the planetary gear mechanisms 14a and 14b can be achieved.

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。   The technical idea of the present invention can be applied to a device or the like to which the technical idea of the present invention can be applied.

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)1 is an overall configuration diagram of a traveling work vehicle according to an embodiment of the present invention. Example 1 IV象限の説明図である。(説明図)It is explanatory drawing of IV quadrant. (Explanation) 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)It is the figure which showed the state of each structural member corresponding to the operation | movement pattern of a traveling work vehicle. (Example) 走行作業車両の他の全体構成図である。(実施例2)It is another whole block diagram of a traveling work vehicle. (Example 2) 走行作業車両の別の全体構成図である。(実施例3)It is another whole block diagram of a traveling work vehicle. (Example 3) 走行作業車両の更に別の全体構成図である。(実施例4)It is another whole block diagram of a traveling work vehicle. (Example 4) 走行作業車両の更に他の全体構成図である。(実施例5)FIG. 10 is still another overall configuration diagram of the traveling work vehicle. (Example 5) 変速機の構成図である。(実施例)It is a block diagram of a transmission. (Example) 変速機の他の構成図である。(実施例)It is another block diagram of a transmission. (Example) 変速機の別の構成図である。(実施例)It is another block diagram of a transmission. (Example) 変速機の更に別の構成図である。(実施例)It is another block diagram of a transmission. (Example) 変速機の更に他の構成図である。(実施例)FIG. 6 is still another configuration diagram of the transmission. (Example) 変速機のまた他の構成図である。(実施例)It is another block diagram of a transmission. (Example) 変速機の更にまた他の構成図である。(実施例)It is still another configuration diagram of the transmission. (Example) 走行作業車両の全体構成図である。(従来例1)1 is an overall configuration diagram of a traveling work vehicle. (Conventional example 1) 走行作業車両の全体構成図である。(従来例2)1 is an overall configuration diagram of a traveling work vehicle. (Conventional example 2) 走行作業車両の全体構成図である。(従来例3)1 is an overall configuration diagram of a traveling work vehicle. (Conventional example 3) 走行作業車両の全体構成図である。(従来例4)1 is an overall configuration diagram of a traveling work vehicle. (Conventional example 4)

符号の説明Explanation of symbols

1・・・走行作業車両、3・・・第1発電電動機、4・・・第2発電電動機、5・・・遊星歯車機構、6・・・油圧ポンプシステム、10・・・ホイール駆動システム、11・・・変速機、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、32〜35・・・遊星歯車機構、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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Travel work vehicle, 3 ... 1st generator motor, 4 ... 2nd generator motor, 5 ... Planetary gear mechanism, 6 ... Hydraulic pump system, 10 ... Wheel drive system, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Transmission, 20a ... 1st inverter, 20b ... 2nd inverter, 21 ... Battery, 25 ... Controller, 32-35 ... Planetary gear mechanism, 50 ... Engine 51 ... hydraulic pump, 52 ... generator, 53 ... motor, 54 ... battery, 60 ... engine, 61, 62 ... generator motor, 63 ... generator, 64 ... Battery, 70 ... Engine, 72, 73 ... Electric generator motor, 74-76 ... Planetary reducer, 80 ... Engine, 82, 83 ... Electric motor, 84 ... Planetary reducer.

Claims (2)

エンジンの出力軸に接続した第一発電電動機と、
前記第一発電電動機の出力軸に接続した油圧ポンプシステム及び遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構にその出力軸を接続させた第二発電電動機と、
前記第一発電電動機と前記第二発電電動機とに、それぞれインバータを介して接続した蓄電装置と、
前記遊星歯車機構の出力軸に接続したホイール駆動システムと、
を備え、
前記遊星歯車機構における異なる構成部位に、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ることを特徴とする走行作業車両。
A first generator motor connected to the output shaft of the engine;
A hydraulic pump system and a planetary gear mechanism connected to the output shaft of the first generator motor;
A second generator motor having an output shaft connected to the planetary gear mechanism;
A power storage device connected to each of the first generator motor and the second generator motor via an inverter, and
A wheel drive system connected to the output shaft of the planetary gear mechanism;
With
A traveling work vehicle, wherein an output shaft of the first generator motor and an output shaft of the second generator motor are respectively connected to different components of the planetary gear mechanism.
前記エンジンの回転数と、前記走行作業車両の走行モードと、前記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、前記第一発電電動機及び前記第二発電電動機をそれぞれ、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に切替える切替え手段を備えてなることを特徴とする請求項1記載の走行作業車両。   Torque is not generated in each of the first generator motor and the second generator motor according to the engine speed, the travel mode of the traveling work vehicle, and the speed at which the wheel is driven in the wheel drive system. 2. The traveling work vehicle according to claim 1, further comprising switching means for switching between a free rotation mode, a mode for operating as a generator, and a mode for operating as an electric motor.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011190072A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Kobe Steel Ltd Working vehicle
JP2011245987A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hybrid wheel loader
WO2012035928A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 日立建機株式会社 Hybrid work vehicle
KR20120085370A (en) * 2011-01-24 2012-08-01 두산인프라코어 주식회사 Hybrid system based on Hydrostatic transmission
WO2013024868A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 日立建機株式会社 Work vehicle
WO2015072264A1 (en) * 2013-11-15 2015-05-21 株式会社小松製作所 Work vehicle, and method of controlling same
US20150273998A1 (en) * 2012-12-12 2015-10-01 Hiroaki Kiyokami Hybrid vehicle
JP2018105114A (en) * 2018-02-22 2018-07-05 株式会社小松製作所 Work vehicle and method for controlling the same
IT201800001308A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Soma Aurelio Hybrid work vehicle with CVT gearbox
JP2020525358A (en) * 2017-06-29 2020-08-27 ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド Transmission unit for hybrid vehicles
CN114875983A (en) * 2022-06-21 2022-08-09 吉林大学 Site power consumption electro-hydraulic hybrid wheel loader

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001190006A (en) * 2000-11-10 2001-07-10 Equos Research Co Ltd Hybrid car
JP2006205777A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Komatsu Ltd Traveling working machine
US20080121447A1 (en) * 2005-05-12 2008-05-29 Jurgen Lang Drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine and an electric drive unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001190006A (en) * 2000-11-10 2001-07-10 Equos Research Co Ltd Hybrid car
JP2006205777A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Komatsu Ltd Traveling working machine
US20080121447A1 (en) * 2005-05-12 2008-05-29 Jurgen Lang Drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine and an electric drive unit

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011190072A (en) * 2010-03-16 2011-09-29 Kobe Steel Ltd Working vehicle
US8812197B2 (en) 2010-05-27 2014-08-19 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hybrid wheel loader
JP2011245987A (en) * 2010-05-27 2011-12-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hybrid wheel loader
KR101752520B1 (en) * 2010-05-27 2017-06-29 가부시키가이샤 케이씨엠 Hybrid wheel loader
JP2012062003A (en) * 2010-09-17 2012-03-29 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hybrid work vehicle
US9038759B2 (en) 2010-09-17 2015-05-26 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hybrid work vehicle
WO2012035928A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 日立建機株式会社 Hybrid work vehicle
KR20120085370A (en) * 2011-01-24 2012-08-01 두산인프라코어 주식회사 Hybrid system based on Hydrostatic transmission
KR101666689B1 (en) 2011-01-24 2016-10-17 두산인프라코어 주식회사 Hybrid system based on Hydrostatic transmission
WO2013024868A1 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 日立建機株式会社 Work vehicle
JP2013039875A (en) * 2011-08-16 2013-02-28 Hitachi Constr Mach Co Ltd Work vehicle
CN103732466A (en) * 2011-08-16 2014-04-16 日立建机株式会社 Work vehicle
US9249557B2 (en) 2011-08-16 2016-02-02 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work vehicle
US20150273998A1 (en) * 2012-12-12 2015-10-01 Hiroaki Kiyokami Hybrid vehicle
CN105026234A (en) * 2013-11-15 2015-11-04 株式会社小松制作所 Work vehicle, and method of controlling same
JP2015096401A (en) * 2013-11-15 2015-05-21 株式会社小松製作所 Work vehicle and control method thereof
WO2015072264A1 (en) * 2013-11-15 2015-05-21 株式会社小松製作所 Work vehicle, and method of controlling same
US9885168B2 (en) 2013-11-15 2018-02-06 Komatsu Ltd. Work vehicle and control method for same
JP2020525358A (en) * 2017-06-29 2020-08-27 ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド Transmission unit for hybrid vehicles
JP7184868B2 (en) 2017-06-29 2022-12-06 ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド Transmission unit for hybrid vehicles
US11780315B2 (en) 2017-06-29 2023-10-10 Gkn Automotive Ltd. Transmission assembly for a hybrid vehicle
IT201800001308A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Soma Aurelio Hybrid work vehicle with CVT gearbox
WO2019142036A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 Ecothea S.R.L. Hybrid work vehicle having a cvt
JP2018105114A (en) * 2018-02-22 2018-07-05 株式会社小松製作所 Work vehicle and method for controlling the same
CN114875983A (en) * 2022-06-21 2022-08-09 吉林大学 Site power consumption electro-hydraulic hybrid wheel loader
CN114875983B (en) * 2022-06-21 2023-06-27 吉林大学 Electro-hydraulic hybrid power wheel loader for field

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