JP2013144504A - Wheel type construction machine - Google Patents

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Tomoyuki Iwata
智之 岩田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost and space-saving wheel type construction machine, while saving energy, reducing exhaust gas, and reducing noise due to power recovery at deceleration.SOLUTION: A wheel type construction machine 19 includes: a hydraulic pump 40 to be driven by an engine 22 and/or a first electric motor 23; a hydraulic motor 13 to be driven by pressurized oil which is supplied from the hydraulic pump 40; a drive transmission device 15 for transmitting driving force of the hydraulic motor 13 to wheels 11a, 11b; and a power shaft for connecting the drive transmission device 15 and the hydraulic motor 13. The wheel type construction machine further includes: a second electric motor 14 connecting with the power shaft; an inverter 51 for driving the second electric motor 14; and a battery device 24 to be connected with the second electric motor 14.

Description

本発明は、ホイール式建設機械に係り、特にホイール式ショベルなどのホイール式建設機械をハイブリッド化したホイール式建設機械に関する。   The present invention relates to a wheel type construction machine, and more particularly to a wheel type construction machine in which a wheel type construction machine such as a wheel type excavator is hybridized.

従来、ホイールショベルなどのホイール式建設機械においては、掘削などを行う油圧作業回路と同様に、エンジン駆動力を油圧回路で伝達し走行を行っている。油圧作業装置は油圧ポンプを備え、この油圧ポンプもエンジンで駆動され圧油を吐出する。アクセルペダルを操作するとエンジン回転数が制御され、ポンプ流量と走行駆動力の両方を制御することで、作業に必要な油圧作業装置におけるポンプ流量を確保しつつ、走行装置の駆動力制御を行っている。   Conventionally, in a wheel-type construction machine such as a wheel excavator, the engine driving force is transmitted through the hydraulic circuit in the same manner as a hydraulic work circuit for excavation or the like. The hydraulic working device includes a hydraulic pump, and this hydraulic pump is also driven by an engine to discharge pressure oil. When the accelerator pedal is operated, the engine speed is controlled, and by controlling both the pump flow rate and the travel drive force, the drive force control of the travel device is performed while ensuring the pump flow rate in the hydraulic work device necessary for the work. Yes.

一方、近年、建設機械のハイブリッド化が検討されていて、駆動源をハイブリッド化することにより、エンジンの負荷変動を抑え、省エネや排ガス低減、低騒音化を可能とするハイブリッド式建設車両がある(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, in recent years, hybrid construction machines have been studied, and there are hybrid construction vehicles that can reduce engine load fluctuations, save energy, reduce exhaust gas, and reduce noise by hybridizing the drive source ( For example, see Patent Document 1).

特開2005−133319号公報JP 2005-133319 A

上述した従来技術においては、エンジンに駆動される発電機で発生した電力をバッテリと走行駆動用の電動機とに供給することで、ホイールを駆動している。エンジンの動力が電気に変換されて走行駆動に使用されるため、従来の油圧伝達方式に比べて動力伝達効率が向上する。また、走行減速時に走行駆動用の電動機の発電効果により制動エネルギを回収することができるので、省エネ効率が向上する。   In the above-described prior art, the wheel is driven by supplying electric power generated by the generator driven by the engine to the battery and the electric motor for driving. Since the engine power is converted into electricity and used for driving, the power transmission efficiency is improved as compared with the conventional hydraulic transmission system. In addition, since the braking energy can be recovered by the power generation effect of the electric motor for traveling during traveling deceleration, the energy saving efficiency is improved.

ところで、車体重量が大きく走行抵抗の大きい建設機械においては、走行駆動に大きな動力を必要とする。上述した従来技術においては、走行駆動用の電動機のみでこの動力を賄う必要があるが、その動力は、従来の油圧伝達方式に搭載されたエンジンの定格出力と大略等しい値になる場合がある。   By the way, in a construction machine having a large vehicle body weight and a large running resistance, a large amount of power is required for driving. In the above-described conventional technology, it is necessary to cover this power only with the electric motor for driving, but the power may be approximately equal to the rated output of the engine mounted in the conventional hydraulic transmission system.

このため、このような電動機を設けることは、製造コストの増大や搭載スペース確保のための車体寸法の増大を招くという問題がある。   For this reason, providing such an electric motor has a problem that the manufacturing cost increases and the size of a vehicle body for securing a mounting space is increased.

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、減速時の動力回収による省エネや排ガス低減、低騒音化を可能としながら、低コスト、省スペースのホイール式建設機械を提供するものである。   The present invention has been made based on the above-described matters, and its purpose is to provide a low-cost, space-saving wheel-type construction machine that enables energy saving, exhaust gas reduction, and noise reduction by recovering power during deceleration. To do.

上記の目的を達成するために、第1の発明は、エンジン及び/または第1の電動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される油圧モータと、前記油圧モータの駆動動力をホイールに伝える駆動伝達装置と、前記駆動伝達装置と前記油圧モータとを結合する動力軸とを備えたホイール式建設機械であって、前記動力軸に結合する第2の電動機と、前記第2の電動機を駆動するインバータと、前記第2の電動機に接続される蓄電装置とを備えるものとする。   In order to achieve the above object, the first invention is a hydraulic pump driven by an engine and / or a first electric motor, a hydraulic motor driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump, and the hydraulic pressure A wheel-type construction machine comprising: a drive transmission device that transmits drive power of a motor to a wheel; and a power shaft that couples the drive transmission device and the hydraulic motor; a second electric motor coupled to the power shaft; And an inverter that drives the second electric motor, and a power storage device connected to the second electric motor.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記第2の電動機の出力が前記エンジンの定格出力の半分以下であることを特徴とする。   The second invention is characterized in that, in the first invention, the output of the second electric motor is half or less of the rated output of the engine.

更に、第3の発明は、第1又は第2の発明において、上部旋回体と下部走行体とを有し、前記油圧ポンプを駆動する第1の電動機と前記上部旋回体駆動用の第3の電動機と前記第1の電動機及び第3の電動機を駆動するインバータと蓄電装置とが前記上部旋回体に配置され、前記第2の電動機が前記下部走行体に配置され、前記第2の電動機がスリップリングを介して前記上部旋回体に配置された前記蓄電装置と接続されていることを特徴とする。   Furthermore, the third invention is the first or second invention, comprising an upper swing body and a lower traveling body, a first electric motor for driving the hydraulic pump, and a third for driving the upper swing body. An electric motor, an inverter that drives the first electric motor and the third electric motor, and a power storage device are arranged on the upper swing body, the second electric motor is arranged on the lower traveling body, and the second electric motor slips. It is connected to the power storage device arranged on the upper swing body through a ring.

また、第4の発明は、第1又は第2の発明において、上部旋回体と下部走行体とを有し、前記油圧ポンプを駆動する第1の電動機と前記上部旋回体駆動用の第3の電動機と前記第1の電動機及び前記第3の電動機を駆動するインバータとが前記上部旋回体に配置され、前記第2の電動機と前記蓄電装置とが前記下部走行体に配置され、前記第1及び前記第3の電動機がスリップリングを介して前記下部走行体に配置された前記蓄電装置と接続されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first electric motor for driving the hydraulic pump and the third revolving unit for driving the upper revolving unit have an upper revolving unit and a lower traveling unit. An electric motor and an inverter that drives the first electric motor and the third electric motor are disposed in the upper swing body, the second electric motor and the power storage device are disposed in the lower traveling body, and the first and The third electric motor is connected to the power storage device disposed in the lower traveling body via a slip ring.

本発明によれば、走行駆動用のアクチュエータとして出力サイズ比の大きな油圧モータと制動時のエネルギ回収を主たる目的とする小出力の電動モータとを同一回転軸で併用するように設けたので、電動機を含めた走行駆動装置の搭載スペースを縮小すると共に、製造コストを抑制することができる。この結果、減速時の動力回収による省エネや排ガス低減、低騒音化を可能としながら、低コスト、省スペースのホイール式建設機械を提供することができる。   According to the present invention, the hydraulic motor having a large output size ratio and the small output electric motor mainly intended for energy recovery during braking are provided to be used together on the same rotating shaft as the driving drive actuator. As well as reducing the mounting space for the travel drive device including the manufacturing cost, the manufacturing cost can be reduced. As a result, it is possible to provide a low-cost, space-saving wheel-type construction machine while enabling energy saving, exhaust gas reduction, and noise reduction by power recovery during deceleration.

本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベル示す側面図である。1 is a side view showing a hybrid wheel excavator provided with a first embodiment of a wheel-type construction machine of the present invention. 本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an electric / hydraulic device constituting a first embodiment of a wheel type construction machine of the present invention. 本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベルの上部旋回体を示す上面図である。It is a top view which shows the upper turning body of the hybrid type wheel shovel provided with 1st Embodiment of the wheel type construction machine of this invention. 本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベルの下部走行体を示す上面図である。It is a top view which shows the lower traveling body of the hybrid type wheel excavator provided with 1st Embodiment of the wheel type construction machine of this invention. 本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベル示す側面図である。It is a side view which shows the hybrid type wheel shovel provided with 2nd Embodiment of the wheel type construction machine of this invention. 本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。It is a system block diagram of the electric / hydraulic apparatus which comprises 2nd Embodiment of the wheel type construction machine of this invention. 本発明のホイール式建設機械の第3の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。It is a system block diagram of the electric / hydraulic apparatus which comprises 3rd Embodiment of the wheel type construction machine of this invention.

以下、本発明のホイール式建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the wheel type construction machine of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベル示す側面図、図2は本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。第1の実施の形態において、本発明のホイール式建設機械はハイブリッド式ホイールショベルに適用したものである。   FIG. 1 is a side view showing a hybrid wheel excavator provided with a first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention, and FIG. 2 is an electric / motor-constituting first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention. 1 is a system configuration diagram of a hydraulic device. In the first embodiment, the wheel type construction machine of the present invention is applied to a hybrid type wheel excavator.

図1において、ハイブリッド式ホイールショベル1は下部走行体10と、下部走行体10の上部に旋回可能に設けた上部旋回体20と、フロント作業機30とを備えている。   In FIG. 1, the hybrid wheel excavator 1 includes a lower traveling body 10, an upper revolving body 20 that is turnable on the upper portion of the lower traveling body 10, and a front work machine 30.

下部走行体10は、走行用の前側ホイール11a,後側ホイール11bと、シャシフレーム12と、前後側ホイール11a,11bを駆動制御する走行用油圧モータ13、走行用電動モータ14及びトランスミッション15等で構成される駆動装置19とを備えている。   The lower traveling body 10 includes a traveling front wheel 11a, a rear wheel 11b, a chassis frame 12, a traveling hydraulic motor 13 that drives and controls the front and rear wheels 11a and 11b, a traveling electric motor 14, a transmission 15, and the like. And a drive device 19 configured.

この走行用油圧モータ13の回転軸と走行用電動モータ14の回転軸とはトランスミッション15に結合されている。トランスミッション15からは、車体前後方向に伸びたプロペラシャフト16によって、前側ホイール11a及び後側ホイール11bのそれぞれに連結された前側アクスル17a及び後側アクスル17bへ動力を伝達している。   The rotating shaft of the traveling hydraulic motor 13 and the rotating shaft of the traveling electric motor 14 are coupled to the transmission 15. Power is transmitted from the transmission 15 to a front axle 17a and a rear axle 17b connected to the front wheel 11a and the rear wheel 11b, respectively, by a propeller shaft 16 extending in the longitudinal direction of the vehicle body.

シャシフレーム12の内部には、上部旋回体20に設けた油圧ポンプ40からの圧油とバッテリ24からの電力が供給されるセンタジョイント42とスリップリング50が設けられている。供給された圧油は走行用油圧モータ13を回転させ、供給された電力はインバータ51を介して走行用電動モータ14を回転させる。   Inside the chassis frame 12, a center joint 42 and a slip ring 50 to which pressure oil from a hydraulic pump 40 provided in the upper swing body 20 and electric power from the battery 24 are supplied are provided. The supplied pressure oil rotates the traveling hydraulic motor 13, and the supplied electric power rotates the traveling electric motor 14 via the inverter 51.

上部旋回体20は、旋回フレーム21と、旋回フレーム21上に設けられた、原動機としてのエンジン22と、エンジン22により駆動されるアシスト発電モータ23と、旋回電動モータ25と、アシスト発電モータ23及び旋回電動モータ25とに電気的に接続されるバッテリ24等から構成され、旋回電動モータ25の駆動力により下部走行体10に対して上部旋回体20(旋回フレーム21)を旋回駆動させている。   The upper swing body 20 includes a swing frame 21, an engine 22 as a prime mover provided on the swing frame 21, an assist power generation motor 23 driven by the engine 22, a swing electric motor 25, an assist power generation motor 23, and The upper rotating body 20 (the turning frame 21) is driven to turn with respect to the lower traveling body 10 by the driving force of the turning electric motor 25. The battery 24 is electrically connected to the turning electric motor 25.

また、上部旋回体20の左側前方部には運転室26が、上部旋回体20の後方部にはカウンタウエイト27がそれぞれ配設されている。さらに、上部旋回体20の前方部には上下方向に回動可能に多関節形式のフロント作業機30が配設されている。フロント作業機30は、ブーム31と、ブーム31を駆動するためのブームシリンダ32と、ブーム31の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム33と、アーム33を駆動するためのアームシリンダ34と、アーム33の先端に回転可能に軸支されたバケット35と、バケット35を駆動するためのバケットシリンダ36等で構成されている。   A driver's cab 26 is disposed at the left front portion of the upper swing body 20, and a counterweight 27 is disposed at the rear portion of the upper swing body 20. Furthermore, an articulated front working machine 30 is disposed in front of the upper swing body 20 so as to be rotatable in the vertical direction. The front work machine 30 includes a boom 31, a boom cylinder 32 for driving the boom 31, an arm 33 that is rotatably supported near the tip of the boom 31, and an arm cylinder 34 for driving the arm 33. And a bucket 35 rotatably supported at the tip of the arm 33, a bucket cylinder 36 for driving the bucket 35, and the like.

さらに、上部旋回体20の旋回フレーム21上には、上述したブームシリンダ32、アークシリンダ34、バケットシリンダ36等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システムが搭載されている。油圧システムは、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ40(図2)及び各アクチュエータを駆動制御するためのコントロールバルブ41(図2)を含み、油圧ポンプ40はエンジン22及び/又はアシスト発電モータ23によって駆動される。   Further, a hydraulic system for driving hydraulic actuators such as the boom cylinder 32, the arc cylinder 34, and the bucket cylinder 36 described above is mounted on the swing frame 21 of the upper swing body 20. The hydraulic system includes a hydraulic pump 40 (FIG. 2) serving as a hydraulic source for generating hydraulic pressure, and a control valve 41 (FIG. 2) for driving and controlling each actuator. The hydraulic pump 40 includes the engine 22 and / or an assist generator motor. 23.

次に、ホイールショベルの電動・油圧機器のシステム構成について概略説明する。図2に示すように、エンジン22の回転軸は、アシスト発電モータ23と油圧ポンプ40の各回転軸と連結されている。エンジン22の駆動力はアシスト発電モータ23と油圧ポンプ40とに伝達されている。油圧ポンプ40から吐出された圧油は、図示しない操作装置からの指令に応じて流量と方向を制御するコントロールバルブ41を介して、ブームシリンダ32、アームシリンダ34、バケットシリンダ36及び走行用油圧モータ13に供給される。   Next, a system configuration of the electric / hydraulic device of the wheel excavator will be schematically described. As shown in FIG. 2, the rotating shaft of the engine 22 is connected to the rotating shafts of the assist power generation motor 23 and the hydraulic pump 40. The driving force of the engine 22 is transmitted to the assist generator motor 23 and the hydraulic pump 40. The pressure oil discharged from the hydraulic pump 40 is supplied to a boom cylinder 32, an arm cylinder 34, a bucket cylinder 36, and a traveling hydraulic motor via a control valve 41 that controls a flow rate and a direction according to a command from an operating device (not shown). 13 is supplied.

電動システムは、上述した走行用電動モータ14、アシスト発電モータ23、バッテリ24及び旋回電動モータ25と、インバータ51,52,53及びスリップリング50等から構成されている。   The electric system includes the traveling electric motor 14, the assist power generation motor 23, the battery 24, the turning electric motor 25, the inverters 51, 52, 53, the slip ring 50, and the like.

バッテリ24からの直流電力は図示しないチョッパ等によって所定の母線電圧に昇圧されて、走行用電動モータ14を駆動するためのインバータ51、アシスト発電モータ23を駆動するためのインバータ52、及び旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ53に入力される。走行用電動モータ14、アシスト発電モータ23及び旋回電動モータ25の駆動状態(力行しているか回生しているか)によって、バッテリ24は充放電されることになる。   DC power from the battery 24 is boosted to a predetermined bus voltage by a chopper or the like (not shown), an inverter 51 for driving the traveling electric motor 14, an inverter 52 for driving the assist power generation motor 23, and a swing electric motor 25 is input to an inverter 53 for driving 25. The battery 24 is charged and discharged depending on the driving state (whether it is powering or regenerating) of the traveling electric motor 14, the assist power generation motor 23, and the turning electric motor 25.

下部走行体10に設けられた駆動装置19を構成する走行用油圧モータ13は、上部旋回体20の油圧ポンプ40からセンタジョイント42を介して導かれた圧油を受けて駆動力を発生する。また、駆動装置19を構成する走行用電動モータ14の回転軸は、走行用油圧モータ13の回転軸と結合されていて、これらの駆動力は、トランスミッション15とプロペラシャフト16と前側アクスル17a,後側アクスル17bとによって、前側ホイール11a及び後側ホイール11bへ伝達されている。走行用電動モータ14は、上部旋回体20と下部走行体10の間の電力伝達を行うスリップリング50と走行用電動モータ14を駆動するインバータ51とを介してバッテリ24と電気的に接続している。   The traveling hydraulic motor 13 constituting the driving device 19 provided in the lower traveling body 10 receives the pressure oil introduced from the hydraulic pump 40 of the upper swing body 20 through the center joint 42 and generates a driving force. Further, the rotating shaft of the traveling electric motor 14 constituting the driving device 19 is coupled to the rotating shaft of the traveling hydraulic motor 13, and these driving forces are transmitted to the transmission 15, the propeller shaft 16, the front axle 17a, and the rear axle. It is transmitted to the front wheel 11a and the rear wheel 11b by the side axle 17b. The traveling electric motor 14 is electrically connected to the battery 24 via a slip ring 50 that transmits power between the upper swing body 20 and the lower traveling body 10 and an inverter 51 that drives the traveling electric motor 14. Yes.

ここで、走行用電動モータ14の出力は、走行減速時の動力回収に必要充分な容量が望ましく、走行用油圧モータ13と併用することで、駆動能力が確保されればよい。例えば、エンジン22の定格出力の半分以下であることが望ましい。自重の大きな建設機械においてはその走行抵抗も大きい為、走行駆動に大きな動力を必要とする。このことは、減速時の回収動力も走行抵抗により大きく損失することを意味する。このため、駆動時の動力伝達効率向上のためだけにその走行をまかなえる容量の走行用電動モータ14を設けたとしても、減速時の動力回収の観点からは、期待する効果は得られないと考えられるからである。   Here, the output of the traveling electric motor 14 is desirably a capacity that is necessary and sufficient for power recovery during traveling deceleration, and it is sufficient that the driving ability is ensured by using it together with the traveling hydraulic motor 13. For example, it is desirable that the output is less than half of the rated output of the engine 22. A construction machine with a large weight also requires a large amount of power to travel because of its large traveling resistance. This means that the recovered power during deceleration is also greatly lost due to running resistance. For this reason, even if a traveling electric motor 14 having a capacity capable of covering the traveling only for the purpose of improving the power transmission efficiency at the time of driving, it is considered that the expected effect cannot be obtained from the viewpoint of power recovery during deceleration. Because it is.

次に、ホイールショベルを構成する機器の配置について概略説明する。図3は本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベルの上部旋回体を示す上面図、図4は本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベルの下部走行体を示す上面図である。図3及び図4において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Next, the arrangement of the devices constituting the wheel excavator will be schematically described. FIG. 3 is a top view showing an upper turning body of a hybrid wheel excavator provided with the first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention, and FIG. 4 is a first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention. It is a top view which shows the lower traveling body of the hybrid type wheel shovel provided with. 3 and 4, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 and FIG. 2 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.

図3に示すように、上部旋回体20の旋回フレーム21の略中心部には、旋回電動モータ25と、センタジョイント42とスリップリング50とが配置されている。運転室26の後方であって、旋回電動モータ25の後部には、エンジン22とアシスト発電モータ23と油圧ポンプ40とが、それぞれの回転軸を直列に結合する形で横長姿勢に配置されている。なお、エンジン22とアシスト発電モータ23と油圧ポンプ40とで構成したユニットをパワーユニット60と称する。   As shown in FIG. 3, a swing electric motor 25, a center joint 42, and a slip ring 50 are disposed at a substantially central portion of the swing frame 21 of the upper swing body 20. Behind the cab 26 and behind the swing electric motor 25, the engine 22, the assist power generation motor 23, and the hydraulic pump 40 are arranged in a horizontally long posture in such a manner that their respective rotation shafts are coupled in series. . A unit composed of the engine 22, the assist power generation motor 23, and the hydraulic pump 40 is referred to as a power unit 60.

パワーユニット60の後方には、バッテリ24とアシスト発電モータ23を駆動するためのインバータ52と旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ53とが配置されている。これらは、上部旋回体20の後方部に設けたカウンタウエイト27の内部に設けた空隙部に配置されている。   An inverter 52 for driving the battery 24 and the assist power generation motor 23 and an inverter 53 for driving the swing electric motor 25 are arranged behind the power unit 60. These are arranged in a gap provided in the counterweight 27 provided in the rear part of the upper swing body 20.

下部走行体10においては、図4に示すように、シャシフレーム12の幅方向中央部を軸方向にプロペラシャフト16が配置されている。このプロペラシャフト16の軸方向略中央部には、前側と後側の各プロペラシャフト16と連結するトランスミッション15が配設されている。このトランスミッション15において、プロペラシャフト16と軸方向に平行に駆動軸が設けられていて、この駆動軸に走行用油圧モータ13と走行用電動モータ14の各回転軸が連結されている。   In the lower traveling body 10, as shown in FIG. 4, a propeller shaft 16 is disposed in the axial direction at the center in the width direction of the chassis frame 12. A transmission 15 that is connected to the front and rear propeller shafts 16 is disposed at a substantially central portion in the axial direction of the propeller shaft 16. In the transmission 15, a drive shaft is provided in parallel to the propeller shaft 16 in the axial direction, and the rotation shafts of the traveling hydraulic motor 13 and the traveling electric motor 14 are connected to the drive shaft.

走行用電動モータ14を駆動するためのインバータ51は、シャシフレーム12に配置された走行用油圧モータ13の部位の幅方向の反対側に配置されている。   The inverter 51 for driving the traveling electric motor 14 is disposed on the opposite side in the width direction of the portion of the traveling hydraulic motor 13 disposed on the chassis frame 12.

上述した本実施の形態において、ハイブリッド式ホイールショベル1は、油圧ポンプ40と走行用油圧モータ13による油圧伝達によって走行駆動する場合と、動力伝達の一部を走行用電動モータ14による電力伝達によってまかなって走行駆動する場合とがある。後者の場合、油圧伝達に比べて電気伝達の方がエネルギの伝達効率が良い為、前者の走行よりも駆動効率が良くなる。またバッテリ24に蓄積した電力を使うことで、一時的にエンジン22の定格出力以上の駆動力で走行駆動することも可能となる。   In the present embodiment described above, the hybrid wheel excavator 1 is driven by the hydraulic transmission by the hydraulic pump 40 and the traveling hydraulic motor 13 and part of the power transmission by the electric power transmitted by the traveling electric motor 14. May be driven to travel. In the latter case, since electric energy transmission has better energy transmission efficiency than hydraulic transmission, driving efficiency is better than the former traveling. Further, by using the electric power stored in the battery 24, it is possible to temporarily drive the vehicle with a driving force exceeding the rated output of the engine 22.

ハイブリッド式ホイールショベル1の走行減速時には、走行用電動モータ14の発電効果によって制動力をかけつつ、発電した制動エネルギを回収する。このとき制動力は走行用油圧モータ13とブレーキ等を併用することが望ましい。発電した電力はバッテリ24に蓄えることで、他の旋回電動モータ25やアシスト発電モータ23の電力として使用可能となる。この結果、ハイブリッド式ホイールショベル1において、総合的に省エネを達成することが出来る。   When the hybrid wheel excavator 1 travels and decelerates, the braking energy generated is recovered while applying a braking force by the power generation effect of the traveling electric motor 14. At this time, it is desirable to use a traveling hydraulic motor 13 and a brake together as the braking force. The generated electric power is stored in the battery 24, so that it can be used as electric power for the other swing electric motor 25 and the assist power generation motor 23. As a result, in the hybrid wheel excavator 1, energy saving can be achieved comprehensively.

上述した本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態によれば、走行駆動用のアクチュエータとして出力サイズ比の大きな走行用油圧モータ13と制動時のエネルギ回収を主たる目的とする小出力の走行用電動モータ15とを同一回転軸で併用するように設けたので、電動機を含めた駆動装置19の搭載スペースを縮小すると共に、製造コストを抑制することができる。この結果、減速時の動力回収による省エネや排ガス低減、低騒音化を可能としながら、低コスト、省スペースのホイール式建設機械を提供することができる。   According to the first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention described above, the travel hydraulic motor 13 having a large output size ratio as the travel drive actuator and the small output mainly intended for energy recovery during braking. Since the traveling electric motor 15 is provided so as to be used together on the same rotating shaft, the mounting space of the driving device 19 including the electric motor can be reduced and the manufacturing cost can be suppressed. As a result, it is possible to provide a low-cost, space-saving wheel-type construction machine while enabling energy saving, exhaust gas reduction, and noise reduction by power recovery during deceleration.

また、上述した本発明のホイール式建設機械の第1の実施の形態によれば、重量物であるバッテリ24をカウンタウエイト27の内側に収納したので、本来デッドウエイトであるバッテリ24の重量をカウンタウエイト27の重量として生かすことができる。このことにより、バッテリ24の搭載のための新たなスペースを設けなくても良くなり、省スペース化が図れる。   Further, according to the first embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention described above, since the heavy battery 24 is accommodated inside the counterweight 27, the weight of the battery 24 that is originally deadweight is counted. It can be utilized as the weight of the weight 27. Thus, it is not necessary to provide a new space for mounting the battery 24, and the space can be saved.

以下、本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態を図面を用いて説明する。図5は本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態を備えたハイブリッド式ホイールショベル示す側面図、図6は本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。図5及び図6において、図1乃至図4に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Hereinafter, a second embodiment of the wheel type construction machine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a side view showing a hybrid type wheel excavator provided with a second embodiment of the wheel type construction machine of the present invention, and FIG. 6 is an electric motor constituting the second embodiment of the wheel type construction machine of the present invention. 1 is a system configuration diagram of a hydraulic device. 5 and 6, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 to FIG. 4 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.

図5に示す本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。   Although the second embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention shown in FIG. 5 is configured by a hydraulic pressure source and a work machine that are substantially the same as those of the first embodiment, the following configurations are different.

第1の実施の形態におけるバッテリ24とアシスト発電モータ23を駆動するためのインバータ52と旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ53とは、上部旋回体20の後方部のカウンタウエイト27の内部に配置されていたが、本実施の形態においては、バッテリ24を下部走行体10側のシャシフレーム12の幅方向外側に配置すると共に、インバータ52,53を、運転室26の後方であって、旋回電動モータ25の後部に配置している。   The inverter 52 for driving the battery 24 and the assist generator motor 23 and the inverter 53 for driving the swing electric motor 25 in the first embodiment are located inside the counterweight 27 at the rear portion of the upper swing body 20. However, in the present embodiment, the battery 24 is disposed outside the chassis frame 12 on the lower traveling body 10 side in the width direction, and the inverters 52 and 53 are disposed behind the cab 26 and turn. It arrange | positions at the rear part of the electric motor 25. FIG.

図6に示すように、下部走行体10に配置されたバッテリ24と上部旋回体20に配置されたアシスト発電モータ23を駆動するためのインバータ52と旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ53とは、スリップリング50を介して電気的に接続されている。   As shown in FIG. 6, an inverter 52 for driving the battery 24 disposed in the lower traveling body 10, an assist power generation motor 23 disposed in the upper swing body 20, and an inverter 53 for driving the swing electric motor 25, Are electrically connected via a slip ring 50.

上述した本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、上述した本発明のホイール式建設機械の第2の実施の形態によれば、重量物であるバッテリ24を下部走行体10に配置したので、ハイブリッド式ホイールショベル1の重心を下げることができる。この結果、ハイブリッド式ホイールショベル1の安定性が向上する。
According to the second embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
Further, according to the second embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention described above, since the heavy battery 24 is arranged in the lower traveling body 10, the center of gravity of the hybrid wheel excavator 1 can be lowered. . As a result, the stability of the hybrid wheel excavator 1 is improved.

以下、本発明のホイール式建設機械の第3の実施の形態を図面を用いて説明する。図7は本発明のホイール式建設機械の第3の実施の形態を構成する電動・油圧機器のシステム構成図である。図7において、図1乃至図6に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Hereinafter, a third embodiment of the wheel type construction machine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a system configuration diagram of the electric / hydraulic equipment constituting the third embodiment of the wheel type construction machine of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 to FIG.

図7に示す本発明のホイール式建設機械の第3の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の油圧源等で構成されるが、以下の構成が異なる。   Although the third embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention shown in FIG. 7 is configured by a hydraulic pressure source or the like that is substantially the same as that of the first embodiment, the following configuration is different.

第3の実施の形態において、本発明のホイール式建設機械はハイブリッド式ホイールローダ2に適用している。このため、第1及び第2の実施の形態におけるセンタジョイント42、スリップリング50、旋回電動モータ25、及び旋回電動モータ25を駆動するためのインバータ53等を省略している。   In the third embodiment, the wheel type construction machine of the present invention is applied to the hybrid wheel loader 2. For this reason, the center joint 42, the slip ring 50, the swing electric motor 25, the inverter 53 for driving the swing electric motor 25, and the like in the first and second embodiments are omitted.

駆動装置19は、走行用の前側ホイール11a,後側ホイール11bと、シャシフレーム12と、前後側ホイール11a,11bを駆動制御する走行用油圧モータ13、走行用電動モータ14及びトランスミッション15等で構成されている。   The driving device 19 includes a traveling front wheel 11a, a rear wheel 11b, a chassis frame 12, a traveling hydraulic motor 13 that drives and controls the front and rear wheels 11a and 11b, a traveling electric motor 14, a transmission 15, and the like. Has been.

上述した本発明のホイール式建設機械の第3の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。   According to the third embodiment of the wheel-type construction machine of the present invention described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

なお、本発明の実施の形態においては、ホイールショベルとホイールローダを例に説明したが、これらに限るものではない。走行用油圧モータ13で走行駆動するホイール式の建設機械にも本発明を同様に適用することができる。   In the embodiment of the present invention, the wheel excavator and the wheel loader have been described as examples. However, the present invention is not limited thereto. The present invention can be similarly applied to a wheel-type construction machine that is driven to travel by the traveling hydraulic motor 13.

また、本発明の実施の形態においては、蓄電装置としてバッテリ24を備えた建設機械について説明したが、これに限るものではない。例えばキャパシタを蓄電装置として用いてもよい。   In the embodiment of the present invention, the construction machine including the battery 24 as the power storage device has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a capacitor may be used as the power storage device.

1 ハイブリッド式ホイールショベル
2 ハイブリッド式ホイールローダ
10 下部走行体
11a 前側ホイール
11b 後側ホイール
12 シャシフレーム
13 走行用油圧モータ
14 走行用電動モータ
15 トランスミッション
16 プロペラシャフト
17a 前側アクスル
17b 後側アクスル
19 駆動装置
20 上部旋回体
21 旋回フレーム
22 エンジン
23 アシスト発電モータ
24 バッテリ(蓄電装置)
25 旋回電動モータ
26 運転室
27 カウンタウエイト
30 フロント作業機
31 ブーム
32 ブームシリンダ
33 アーム
34 アームシリンダ
35 バケット
36 バケットシリンダ
40 油圧ポンプ
41 コントロールバルブ
42 センタジョイント
50 スリップリング
51 インバータ
52 インバータ
53 インバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid type wheel excavator 2 Hybrid type wheel loader 10 Lower traveling body 11a Front wheel 11b Rear wheel 12 Chassis frame 13 Traveling hydraulic motor 14 Traveling electric motor 15 Transmission 16 Propeller shaft 17a Front axle 17b Rear axle 19 Drive device 20 Upper revolving structure 21 Revolving frame 22 Engine 23 Assist power generation motor 24 Battery (power storage device)
25 swing electric motor 26 cab 27 counterweight 30 front work machine 31 boom 32 boom cylinder 33 arm 34 arm cylinder 35 bucket 36 bucket cylinder 40 hydraulic pump 41 control valve 42 center joint 50 slip ring 51 inverter 52 inverter 53 inverter

Claims (4)

エンジン及び/または第1の電動機により駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される油圧モータと、
前記油圧モータの駆動動力をホイールに伝える駆動伝達装置と、
前記駆動伝達装置と前記油圧モータとを結合する動力軸とを備えたホイール式建設機械であって、
前記動力軸に結合する第2の電動機と、
前記第2の電動機を駆動するインバータと、
前記第2の電動機に接続される蓄電装置とを備える
ことを特徴とするホイール式建設機械。
A hydraulic pump driven by an engine and / or a first electric motor;
A hydraulic motor driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump;
A drive transmission device for transmitting the drive power of the hydraulic motor to the wheel;
A wheel-type construction machine comprising a power shaft that couples the drive transmission device and the hydraulic motor,
A second electric motor coupled to the power shaft;
An inverter for driving the second electric motor;
A wheel type construction machine comprising: a power storage device connected to the second electric motor.
請求項1に記載のホイール式建設機械において、
前記第2の電動機の出力が前記エンジンの定格出力の半分以下である
ことを特徴とするホイール式建設機械。
In the wheel type construction machine according to claim 1,
The wheel type construction machine, wherein the output of the second electric motor is less than half of the rated output of the engine.
請求項1又は2に記載のホイール式建設機械において、
上部旋回体と下部走行体とを有し、
前記油圧ポンプを駆動する第1の電動機と前記上部旋回体駆動用の第3の電動機と前記第1の電動機及び第3の電動機を駆動するインバータと蓄電装置とが前記上部旋回体に配置され、
前記第2の電動機が前記下部走行体に配置され、
前記第2の電動機がスリップリングを介して前記上部旋回体に配置された前記蓄電装置と接続されている
ことを特徴とするホイール式建設機械。
In the wheel type construction machine according to claim 1 or 2,
An upper swing body and a lower traveling body,
A first electric motor for driving the hydraulic pump, a third electric motor for driving the upper rotating body, an inverter for driving the first electric motor and the third electric motor, and a power storage device are disposed on the upper rotating body,
The second electric motor is disposed on the lower traveling body;
The wheel type construction machine, wherein the second electric motor is connected to the power storage device arranged on the upper swing body through a slip ring.
請求項1又は2に記載のホイール式建設機械において、
上部旋回体と下部走行体とを有し、
前記油圧ポンプを駆動する第1の電動機と前記上部旋回体駆動用の第3の電動機と前記第1の電動機及び前記第3の電動機を駆動するインバータとが前記上部旋回体に配置され、
前記第2の電動機と前記蓄電装置とが前記下部走行体に配置され、
前記第1及び前記第3の電動機がスリップリングを介して前記下部走行体に配置された前記蓄電装置と接続されている
ことを特徴とするホイール式建設機械。
In the wheel type construction machine according to claim 1 or 2,
An upper swing body and a lower traveling body,
A first electric motor for driving the hydraulic pump, a third electric motor for driving the upper rotating body, an inverter for driving the first electric motor and the third electric motor, are disposed on the upper rotating body;
The second electric motor and the power storage device are disposed on the lower traveling body,
The wheel-type construction machine, wherein the first and third electric motors are connected to the power storage device disposed in the lower traveling body via a slip ring.
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