JP2019064451A - Work vehicle - Google Patents

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昭範 神谷
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金子  悟
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浩志 歌代
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徳孝 伊藤
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Abstract

To suppress vibration of an engine at the time of changeover of a velocity stage thereby improving ride comfort.SOLUTION: A work vehicle comprising a control device which changes a drive mode between an engine drive mode in which a wheel is driven by power of an engine, and a motor drive mode in which a generator-motor is so made as to function as a motor, and the wheel is driven by power of the generator-motor. The control device releases a lock-up clutch and changes a drive mode to the motor drive mode at the time of gear changing of a transmission, and generates a load on a hydraulic circuit thereby decelerating a revolution speed of the engine. When a revolution speed of an input shaft of the transmission and a revolution speed of an output shaft of the engine become coincident with each other, the control device couples the lock-up clutch, and changes a drive mode to the engine drive mode from the motor drive mode.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、作業車両に関する。   The present invention relates to a work vehicle.

作業車両の一例であるホイールローダは、エンジンの動力をトルクコンバータ(トルコン)およびトランスミッション(T/M)によりタイヤに伝えて走行しながら、フロントの油圧作業部のバケット部分で土砂等を掘削・運搬する。   A wheel loader, which is an example of a work vehicle, excavates and transports earth and sand, etc. with a bucket portion of a hydraulic work unit at the front while traveling by transmitting engine power to a tire by a torque converter (torque converter) and transmission (T / M). Do.

ホイールローダの走行部を電動化した場合、トルコン損失が大きな低回転数領域の動力伝達をモータ駆動にすることによって損失を低減できる。また、中・高速領域ではロックアップクラッチを締結して、エンジンと車軸を直結してエンジン駆動を行うことにより、駆動効率を高めることができる。   When the traveling portion of the wheel loader is motorized, the loss can be reduced by driving the power transmission in the low rotational speed region where the torque converter loss is large in the low rotational speed region. Further, in the middle and high speed regions, the drive efficiency can be enhanced by engaging the lockup clutch and directly connecting the engine and the axle to drive the engine.

このようなホイールローダの一例として特許文献1には、「エンジンの出力軸とサンギヤとを結合又は切り離すエンジン切離クラッチを備え、蓄電器の蓄電量及び車速に基づいて、直結クラッチによりサンギヤとキャリア軸とを切り離すとともにエンジン切離クラッチによりエンジンの出力軸とサンギヤとを結合させてエンジン及び電動発電機によって発生したトルクによって走行させる第1の走行モード、又は直結クラッチによりサンギヤとキャリア軸とを結合させるとともにエンジン切離クラッチによりエンジンの出力軸と前記サンギヤとを切り離して電動発電機のみで走行させる第2の走行モードを設定する。」構成が開示されている(要約参照)。   As an example of such a wheel loader, Patent Document 1 discloses that “an engine disconnecting clutch for coupling or disconnecting the output shaft of the engine and the sun gear is provided, and the sun gear and the carrier shaft are , And the engine output shaft and the sun gear by the engine disconnect clutch, and the sun gear and the carrier shaft are coupled by the first running mode in which the vehicle travels with the torque generated by the engine and motor generator, or by the direct coupling clutch. In addition, a second travel mode is established in which the output shaft of the engine and the sun gear are disconnected by the engine disengagement clutch and the vehicle travels only with the motor generator (see abstract).

特許文献1では、車速が低速と中速の場合には、モータ動力とエンジン動力を組み合わせて、蓄電器の蓄電量に基づいて、変速機の変速段の切り換えを制御する一方、車速が高速の場合には、直結クラッチを締結することにより、エンジン駆動のみで走行して、高効率に駆動することが可能となる。   In Patent Document 1, when the vehicle speed is low and medium, the motor power and the engine power are combined, and switching of the transmission gear is controlled based on the storage amount of the capacitor, while the vehicle speed is high. In addition, by engaging the direct coupling clutch, it is possible to drive with high engine efficiency and drive with high efficiency.

特開2011−93345号公報JP, 2011-93345, A

特許文献1では、直結クラッチを締結し、速度段の切り換えを行った場合には、速度段切換時に変速機のギヤ比変更に応じた速度変更が生じるため、エンジンの振動が発生して、乗り心地が悪化するという課題がある。   In Patent Document 1, when the direct coupling clutch is engaged and switching of the speed gear is performed, a speed change occurs according to the change of the gear ratio of the transmission at the time of speed gear switching. There is a problem that comfort worsens.

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたもので、その目的は、作業車両において、速度段切換時にエンジンの振動を抑制して乗り心地を改善することにある。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to improve the ride comfort by suppressing the vibration of the engine at the time of speed gear switching in a work vehicle.

上記課題を解決するために、代表的な本発明は、エンジンと、前記エンジンの動力で発電する発電機と、前記発電機から供給される電力で駆動する発電電動機と、前記エンジンまたは前記発電電動機の動力を車輪に伝達するトランスミッションと、前記エンジンと前記トランスミッションとの間に設けられるロックアップクラッチと、前記エンジンの動力で駆動する油圧回路と、前記エンジンの動力により前記車輪を駆動するエンジン駆動モードと前記発電電動機をモータとして機能させ、前記発電電動機の動力により前記車輪を駆動するモータ駆動モードとの間で駆動モードを切り換える制御装置と、を備えた作業車両であって、前記制御装置は、前記トランスミッションの変速時に、前記ロックアップクラッチを解放して前記駆動モードを前記モータ駆動モードに切り換えると共に、前記油圧回路上にて負荷を発生させることで前記エンジンの回転数を減速させ、前記トランスミッションの入力軸の回転数と前記エンジンの出力軸の回転数とが一致したときに、前記ロックアップクラッチを締結して前記駆動モードを前記モータ駆動モードから前記エンジン駆動モードに切り換えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a typical present invention is an engine, a generator that generates electric power by the power of the engine, a generator motor driven by electric power supplied from the generator, the engine or the generator motor , A lock-up clutch provided between the engine and the transmission, a hydraulic circuit driven by the power of the engine, and an engine drive mode driving the wheels by the power of the engine And a control device that causes the generator motor to function as a motor and switches a drive mode between the motor drive mode in which the wheels are driven by the power of the generator motor, and the control device includes: At the time of a shift of the transmission, the lockup clutch is released to operate the drive mode. While switching to the motor drive mode, a load is generated on the hydraulic circuit to reduce the number of revolutions of the engine, and the number of revolutions of the input shaft of the transmission matches the number of revolutions of the output shaft of the engine Sometimes, the lockup clutch is engaged to switch the drive mode from the motor drive mode to the engine drive mode.

本発明によれば、速度段切換時にエンジンの振動を抑制して乗り心地を改善することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, it is possible to improve the ride comfort by suppressing the vibration of the engine at the time of speed stage switching. In addition, the subject except having mentioned above, a structure, and an effect are clarified by description of the following embodiment.

本発明に係る作業車両の一例であるホイールローダの外観側面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The external appearance side view of the wheel loader which is an example of the working vehicle which concerns on this invention. ホイールローダのシステム構成図。The system configuration figure of a wheel loader. ホイールローダの油圧回路図。Hydraulic circuit diagram of the wheel loader. ホイールローダの駆動モードの切り換え方法の説明図。Explanatory drawing of the switching method of the drive mode of a wheel loader. 制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control device. 速度段を切り換える際の駆動モードの切り換えの制御手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the control procedure of the switching of the drive mode at the time of switching a speed stage. ホイールローダが2速モータ駆動モードから3速に変速する場合のエネルギの流れを示す図。FIG. 7 is a diagram showing the flow of energy when the wheel loader shifts from the second speed motor drive mode to the third speed. ホイールローダが2速モータ駆動モードから3速に変速する場合のエネルギの流れを示す図。FIG. 7 is a diagram showing the flow of energy when the wheel loader shifts from the second speed motor drive mode to the third speed. ホイールローダが2速モータ駆動モードから3速に変速する場合のエネルギの流れを示す図。FIG. 7 is a diagram showing the flow of energy when the wheel loader shifts from the second speed motor drive mode to the third speed. ホイールローダが2速モータ駆動モードから3速に変速する場合のエネルギの流れを示す図。FIG. 7 is a diagram showing the flow of energy when the wheel loader shifts from the second speed motor drive mode to the third speed. 図7〜図10に示す状態の変化を、横軸に時間、縦軸に各回転数を取って示した図である。It is the figure which took time on each axis | shaft and took each rotation speed on the vertical axis | shaft in the change of the state shown to FIGS. 回生エネルギを油圧回路により消費する例を示す図。The figure which shows the example which consumes regenerative energy by a hydraulic circuit. 回生エネルギを熱抵抗器により消費する例を示す図。The figure which shows the example which consumes regenerative energy by a thermal resistor. 回生エネルギを車体慣性により消費する例を示す図。The figure which shows the example which consumes regenerative energy by vehicle body inertia. 回生エネルギを3相短絡ブレーキにより消費する例を示す図。The figure which shows the example which consumes regeneration energy by 3 phase short circuit brakes. 回生エネルギを排気装置により消費する例を示す図。The figure which shows the example which consumes regenerative energy by an exhaust device.

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols and redundant description will be omitted.

「第1実施形態」
図1は本発明に係る作業車両の一例であるホイールローダ200の外観側面図、図2は図1に示すホイールローダのシステム構成図である。図1に示すように、ホイールローダ200は、リフトアーム201、バケット20、前輪18a,18b等を有する前フレーム202と、運転室19、後輪18c,18d等を有する後フレーム203とを有する。リフトアーム201はリフトアームシリンダ13の駆動により上下方向に回動(俯仰動)し、バケット20はバケットシリンダ14の駆動により上下方向に回動(ダンプまたはクラウド)する。なお、前輪18a,18bと後輪18c,18dについて、総称する場合には車輪18として説明する。
First Embodiment
FIG. 1 is an external side view of a wheel loader 200 which is an example of a work vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a system configuration diagram of the wheel loader shown in FIG. As shown in FIG. 1, the wheel loader 200 has a front frame 202 having a lift arm 201, a bucket 20, front wheels 18a and 18b and the like, and a rear frame 203 having a cab 19 and rear wheels 18c and 18d and the like. The lift arm 201 is rotated (up and down) in the vertical direction by driving the lift arm cylinder 13, and the bucket 20 is rotated (dump or cloud) in the vertical direction by driving the bucket cylinder 14. The front wheels 18a and 18b and the rear wheels 18c and 18d will be described as the wheels 18 when collectively referred to.

前フレーム202と後フレーム203とは、不図示の連結軸により互いに回動自在に連結されている。このホイールローダ200は、連結軸にて前フレーム202と後フレーム203とが屈曲されるアーティキュレート式の作業車両である。前フレーム202と後フレーム203には、連結軸を中心とする一対のステアリングシリンダ(以下、ステアリングシリンダ)12の一端と他端とが、それぞれ回転可能に係止されている。後述する油圧回路(図3参照)により一対のステアリングシリンダ12のうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、前フレーム202と後フレーム203とをそれぞれ連結軸を中心に回転させることができる。これにより、前フレーム202と後フレーム203との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。   The front frame 202 and the rear frame 203 are rotatably connected to each other by a connecting shaft (not shown). The wheel loader 200 is an articulated work vehicle in which the front frame 202 and the rear frame 203 are bent at a connection shaft. In the front frame 202 and the rear frame 203, one end and the other end of a pair of steering cylinders (hereinafter referred to as steering cylinders) 12 centering on a connecting shaft are rotatably engaged. The front frame 202 and the rear frame 203 can be respectively rotated about the connecting shaft by extending one of the pair of steering cylinders 12 and degenerating the other by a hydraulic circuit (see FIG. 3) described later. As a result, the relative attachment angle between the front frame 202 and the rear frame 203 changes, and the vehicle body bends and turns.

図2に示すように、ホイールローダ200は、圧油で駆動する油圧作業部Aと、エンジン動力により車体を走行させる走行部Bとに大別される。上述したバケットシリンダ14、リフトアームシリンダ13、ステアリングシリンダ12は、油圧作業部Aを構成するもので、油圧ポンプ9からコントロールバルブ11を介して供給される圧油により駆動する。圧油をバケットシリンダ14、リフトアームシリンダ13に供給することで掘削等の作業が行われ、圧油をステアリングシリンダ12に供給することで、車体の操舵が行われる。   As shown in FIG. 2, the wheel loader 200 is roughly divided into a hydraulic working unit A driven by pressure oil and a traveling unit B for traveling a vehicle body by engine power. The bucket cylinder 14, the lift arm cylinder 13 and the steering cylinder 12, which constitute the hydraulic working unit A, are driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump 9 via the control valve 11. The hydraulic fluid is supplied to the bucket cylinder 14 and the lift arm cylinder 13 to perform work such as digging, and the hydraulic fluid is supplied to the steering cylinder 12 to steer the vehicle body.

一方、エンジン1、発電機5、油圧ポンプ9、コントロールバルブ11、インバータ6,8、チョッパ25、熱抵抗器26、発電電動機7、ギヤボックス31、トランスミッション33、排気装置27、絞り装置27a、車輪18、プロペラシャフト15f,15r、ディフェレンシャルギヤ16f、16r、ドライブシャフト17a,17b,17c,17d、回転数センサ41,42,43,44は、走行部Bを構成する。   On the other hand, engine 1, generator 5, hydraulic pump 9, control valve 11, inverters 6, 8, chopper 25, thermal resistor 26, generator motor 7, gearbox 31, transmission 33, exhaust device 27, throttle device 27a, wheels 18, the propeller shafts 15f and 15r, the differential gears 16f and 16r, the drive shafts 17a, 17b, 17c and 17d, and the rotation speed sensors 41, 42, 43, and 44 constitute a traveling unit B.

油圧ポンプ9は可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ9の回転軸はエンジン1の駆動軸と同軸上に設けられている。油圧ポンプ9がエンジン1により駆動されると、オイルタンク10(図3参照)の作動油がコントロールバルブ11を介してステアリングシリンダ12、リフトアームシリンダ13およびバケットシリンダ14に供給される。   The hydraulic pump 9 is a variable displacement hydraulic pump. The rotary shaft of the hydraulic pump 9 is provided coaxially with the drive shaft of the engine 1. When the hydraulic pump 9 is driven by the engine 1, the hydraulic oil of the oil tank 10 (see FIG. 3) is supplied to the steering cylinder 12, the lift arm cylinder 13 and the bucket cylinder 14 via the control valve 11.

コントロールバルブ11は、ステアリングシリンダ12、リフトアームシリンダ13およびバケットシリンダ14のボトム室またはロッド室への作動油の流れを制御する制御弁である。コントロールバルブ11は、運転室19内に設置された操作装置(図示せず)から出力される信号(油圧信号または電気信号)によって制御される。油圧ポンプ9からコントロールバルブ11に導かれた作動油は、操作装置の操作に応じてステアリングシリンダ12、リフトアームシリンダ13およびバケットシリンダ14に分配される。   The control valve 11 is a control valve that controls the flow of hydraulic fluid to the bottom chamber or rod chamber of the steering cylinder 12, the lift arm cylinder 13, and the bucket cylinder 14. The control valve 11 is controlled by a signal (hydraulic signal or electrical signal) output from an operating device (not shown) installed in the cab 19. The hydraulic oil guided from the hydraulic pump 9 to the control valve 11 is distributed to the steering cylinder 12, the lift arm cylinder 13 and the bucket cylinder 14 according to the operation of the operating device.

発電機5は、エンジン1の出力軸と同軸上にある回転軸にロータが取り付けられ、ロータの外周にステータが配置されている。発電機5は、エンジン1によってロータが回転することにより発電し、インバータ6およびインバータ8を介して発電電動機7に電力を供給する。ここで、発電機5の代わりに発電電動機を用いる構成とし、発電電動機を発電機として機能させて、発電した電力をキャパシタやバッテリ等の蓄電装置に蓄えておき、蓄電装置から供給される電力で発電電動機を電動機として機能させて、エンジン1をアシストするようにしても良い。   In the generator 5, a rotor is attached to a rotating shaft coaxial with the output shaft of the engine 1, and a stator is disposed on the outer periphery of the rotor. The generator 5 generates electricity when the rotor is rotated by the engine 1 and supplies power to the generator motor 7 via the inverter 6 and the inverter 8. Here, a generator-motor is used instead of the generator 5, and the generator-motor is made to function as a generator, and the generated electric power is stored in a storage device such as a capacitor or a battery. The generator motor may be functioned as a motor to assist the engine 1.

発電電動機7は、その出力軸がギヤボックス31の入力軸と連結されており、発電機5で発電した電力により駆動して、ギヤボックス31の入力軸にトルクを伝達する。また、後述するように、発電電動機7が回生する電力はチョッパ25及び熱抵抗器26を介して熱エネルギに変換されて消費される。   The generator motor 7 is connected at its output shaft to the input shaft of the gear box 31 and is driven by the electric power generated by the generator 5 to transmit torque to the input shaft of the gear box 31. Further, as will be described later, the electric power regenerated by the generator motor 7 is converted to thermal energy via the chopper 25 and the thermal resistor 26 and consumed.

エンジン1の出力軸はギヤボックス31の入力軸とロックアップクラッチ32を介して連結されている。また、ギヤボックス31の出力軸はトランスミッション33の入力軸とトランスミッションクラッチ34を介して連結されている。   The output shaft of the engine 1 is connected to the input shaft of the gearbox 31 via a lockup clutch 32. Further, the output shaft of the gear box 31 is connected to the input shaft of the transmission 33 via the transmission clutch 34.

エンジン1の出力トルクまたは発電電動機7の出力トルクは、ギヤボックス31、トランスミッション33の順に伝達され、プロペラシャフト15f,15r、ディファレンシャルギヤ16f,16rおよびドライブシャフト17a,17b,17c,17dを介して前輪18a,18bおよび後輪18c,18dへと伝えられ、ホイールローダ200は走行する。   The output torque of the engine 1 or the output torque of the generator motor 7 is transmitted in the order of the gear box 31 and the transmission 33, and is transmitted to the front wheels through the propeller shafts 15f and 15r, the differential gears 16f and 16r and the drive shafts 17a, 17b, 17c and 17d. The wheel loader 200 travels by being transmitted to the wheels 18a and 18b and the rear wheels 18c and 18d.

また、発電機5の回転軸の回転数を検出する回転数センサ41、エンジン1の出力軸の回転数を検出する回転数センサ42、発電電動機7の出力軸の回転数を検出する回転数センサ43、ギヤボックス31の出力軸の回転数を検出する回転数センサ44が設けられており、各回転数センサ41,42,43,44からの回転数信号は制御装置100に入力される。   Further, a rotation speed sensor 41 for detecting the rotation speed of the rotation shaft of the generator 5, a rotation speed sensor 42 for detecting the rotation speed of the output shaft of the engine 1, and a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the output shaft of the generator motor 7. A rotational speed sensor 44 is provided to detect the rotational speed of the output shaft of the gear box 31, and the rotational speed signals from the rotational speed sensors 41, 42, 43 and 44 are input to the control device 100.

制御装置100は、CPU、ROM、RAM、通信インターフェース(I/F)などを有し、制御プログラムに基づいてホイールローダ200の走行の制御、具体的にはホイールローダ200の駆動モードを切り換える制御などを行う。   Control device 100 has a CPU, a ROM, a RAM, a communication interface (I / F), etc., and controls the traveling of wheel loader 200 based on the control program, specifically, controls switching the driving mode of wheel loader 200, etc. I do.

次に、本実施形態に係るホイールローダ200が備える油圧回路について説明する。図3は図1に示すホイールローダ200の油圧回路図である。図3に示すように、ホイールローダ200の油圧回路には、油圧ポンプ9と、オイルタンク10と、コントロールバルブ11と、可変容量式の第2油圧ポンプ301と、第1比例弁302と、第2比例弁303と、油圧モータ304と、冷却ファン305と、冷却用コア306と、油温センサ307とが設けられている。   Next, a hydraulic circuit provided in the wheel loader 200 according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the wheel loader 200 shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the hydraulic circuit of the wheel loader 200, the hydraulic pump 9, the oil tank 10, the control valve 11, the variable displacement second hydraulic pump 301, the first proportional valve 302, the first A two proportional valve 303, a hydraulic motor 304, a cooling fan 305, a cooling core 306, and an oil temperature sensor 307 are provided.

油圧ポンプ9は、上述したように、エンジン1で駆動される発電機5によって駆動され、オイルタンク10の作動油をコントロールバルブ11を介してステアリングシリンダ12、リフトアームシリンダ13およびバケットシリンダ14(図1参照)に供給する。第1比例弁302は、制御装置(M/C)100からの制御信号に従って油圧ポンプ9の傾転量(容量)を変更可能に制御する。   As described above, the hydraulic pump 9 is driven by the generator 5 driven by the engine 1, and the hydraulic oil of the oil tank 10 is transmitted to the steering cylinder 12, the lift arm cylinder 13 and the bucket cylinder 14 via the control valve 11. Supply 1). The first proportional valve 302 variably controls the displacement amount (capacity) of the hydraulic pump 9 in accordance with a control signal from the control device (M / C) 100.

コントロールバルブ11は、第1方向制御弁308と、第2方向制御弁309とを含んで構成される。第1方向制御弁308は、運転室19内に設置された操作装置から出力される信号に応じて油圧ポンプ9から供給される作動油をステアリングシリンダ12へ供給する。第2方向制御弁309は、運転室19内に設置された操作装置から出力される信号に応じて油圧ポンプ9から供給される作動油を一対のリフトアームシリンダ13へ供給する。なお、図3において、バケットシリンダ14は図示を省略している。   The control valve 11 is configured to include a first direction control valve 308 and a second direction control valve 309. The first direction control valve 308 supplies hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 9 to the steering cylinder 12 in accordance with a signal output from an operating device installed in the driver's cab 19. The second direction control valve 309 supplies hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 9 to the pair of lift arm cylinders 13 in accordance with a signal output from an operating device installed in the driver's cab 19. In FIG. 3, the bucket cylinder 14 is not shown.

第2油圧ポンプ301が発電機5により駆動されると、オイルタンク10の作動油を油圧モータ304へ供給して油圧モータ304を駆動させる。第2比例弁303は、制御装置100からの制御信号に従って第2油圧ポンプ301の傾転量(容量)を変更可能に制御する。第2油圧ポンプ301の傾転量は、油温センサ307により検出されたオイルタンク10内の作動油の温度に基づいて制御される。   When the second hydraulic pump 301 is driven by the generator 5, the hydraulic oil of the oil tank 10 is supplied to the hydraulic motor 304 to drive the hydraulic motor 304. The second proportional valve 303 variably controls the amount of displacement (capacity) of the second hydraulic pump 301 in accordance with a control signal from the control device 100. The amount of displacement of the second hydraulic pump 301 is controlled based on the temperature of the hydraulic oil in the oil tank 10 detected by the oil temperature sensor 307.

冷却ファン305は油圧モータ304により駆動され、冷却ファン305の下流に設けられた冷却用コア306に流入した作動油を冷却する。このため、冷却ファン305の回転数は、第2油圧ポンプ301の傾転量に応じて制御される。換言すると、冷却ファン305の回転数は、油温センサ307により検出された作動油の温度に応じて制御される。   The cooling fan 305 is driven by the hydraulic motor 304 to cool the hydraulic oil that has flowed into the cooling core 306 provided downstream of the cooling fan 305. Therefore, the rotational speed of the cooling fan 305 is controlled in accordance with the amount of displacement of the second hydraulic pump 301. In other words, the rotational speed of the cooling fan 305 is controlled according to the temperature of the hydraulic oil detected by the oil temperature sensor 307.

また、コントロールバルブ11の下流側の第1管路400上に、すなわち、オイルタンク10への戻り流路に固定容量式流量制御弁(以下、固定絞りと呼ぶ)310が設けられている。そのため、油圧ポンプ9からの圧油は固定絞り310を通過してオイルタンク10に戻る。   In addition, a fixed displacement flow control valve (hereinafter, referred to as a fixed throttle) 310 is provided on the first conduit 400 downstream of the control valve 11, that is, in the return flow path to the oil tank 10. Therefore, the pressure oil from the hydraulic pump 9 passes through the fixed throttle 310 and returns to the oil tank 10.

固定絞り310では、圧油の流量が制限されて通過することにより、制動力に相当するエネルギが熱量として消費される。すなわち、この制動力が油圧ポンプ9に油圧負荷を与える。その結果、余剰電力で駆動されて油圧ポンプ9を駆動している発電機5の負荷が大きくなり、回生時の電気エネルギを消費することができる。これにより、エンジン1を速やかに減速させることができる(詳細後述)。なお、固定絞り310で発生する制動力に相当する熱は、冷却ファン305によって冷却される。   In the fixed throttle 310, energy flow equivalent to the braking force is consumed as heat when the flow rate of the pressure oil is limited and passed. That is, the braking force applies a hydraulic load to the hydraulic pump 9. As a result, the load of the generator 5 driven by the surplus power and driving the hydraulic pump 9 is increased, and the electric energy at the time of regeneration can be consumed. Thereby, the engine 1 can be decelerated promptly (details will be described later). The heat corresponding to the braking force generated by the fixed throttle 310 is cooled by the cooling fan 305.

次に、走行部Bの駆動モードについて説明する。走行部Bは、エンジン駆動モード(E)とモータ駆動モード(M)の2つの駆動モードによって駆動される。エンジン駆動モードは、エンジン1の動力をロックアップクラッチ32を介してトランスミッション33に直接伝達させることによって、車体を走行させる。モータ駆動モードは、エンジン1で発電機5を駆動し、発電機5で発電した電力で発電電動機7を力行動作させ(モータとして機能させ)、発電電動機7の回転駆動力をトランスミッション33に伝達させて、車体を走行させる。   Next, the drive mode of the traveling unit B will be described. The traveling unit B is driven by two drive modes, an engine drive mode (E) and a motor drive mode (M). In the engine drive mode, the power of the engine 1 is directly transmitted to the transmission 33 through the lockup clutch 32 to drive the vehicle body. In the motor drive mode, the generator 1 drives the generator 5, the power generated by the generator 5 causes the generator motor 7 to perform a powering operation (function as a motor), and the rotational drive force of the generator motor 7 is transmitted to the transmission 33. Run the car body.

エンジン駆動モードとモータ駆動モードは、ロックアップクラッチ32によって切り換える。ロックアップクラッチ32が締結されている場合はエンジン駆動モードで、ロックアップクラッチ32が解放されている場合はモータ駆動モードである。前述のように、本実施形態に係るホイールローダ200は、蓄電装置によらずに走行・作業が可能である。しかしながら、蓄電装置を備えていないため、回生されたエネルギは蓄電することができない。そこで、回生されたエネルギは、熱抵抗器26、排気装置27、油圧作業部A、発電電動機7の3相短絡ブレーキなどで消費する。   The engine drive mode and the motor drive mode are switched by the lockup clutch 32. The engine drive mode is set when the lockup clutch 32 is engaged, and the motor drive mode is set when the lockup clutch 32 is released. As described above, the wheel loader 200 according to the present embodiment can travel and work without using the power storage device. However, since the power storage device is not provided, the regenerated energy can not be stored. Therefore, the regenerated energy is consumed by the heat resistor 26, the exhaust system 27, the hydraulic working unit A, the three-phase short circuit brake of the generator motor 7, and the like.

次に、ホイールローダ200の駆動モードの切り換え方法について説明する。図4は、ホイールローダ200の駆動モードの切り換え方法を説明するための図である。エンジン1は停止時にトルクを出力できず、またエンジン1は低速回転ができないため、速度段が1速(低速)では、ホイールローダ200はモータ駆動モード(M)で走行する。2速、3速、4速へと速度段を切り換えた場合には、図4に示すようにそれぞれの速度段のギヤ比に応じてエンジン回転数が変化する。この速度段切換時(変速時)には、大きな回転数変化が生じるため、エンジン駆動モード(E)で速度段を切り換えた場合には、回転数変化により振動ショックが発生する。   Next, a method of switching the drive mode of the wheel loader 200 will be described. FIG. 4 is a diagram for describing a method of switching the drive mode of the wheel loader 200. As shown in FIG. Since the engine 1 can not output torque when stopped and the engine 1 can not rotate at low speed, the wheel loader 200 travels in the motor drive mode (M) at the first speed stage (low speed). When the speed gear is switched to second gear, third gear, or fourth gear, as shown in FIG. 4, the engine rotational speed changes according to the gear ratio of each speed gear. Since a large change in rotational speed occurs at the time of speed gear switching (during gear change), when the speed gear is switched in the engine drive mode (E), a vibration shock is generated due to the change in rotational speed.

そこで、本実施形態では、変速時(2段から3段、3段から4段へのシフトアップ時)にエンジン駆動モードからモータ駆動モードに切り換え、エンジン回転数を調整した後にモータ駆動モードからエンジン駆動モードに再び切り換える制御により、速度段切換時の振動ショックを抑止して乗り心地を改善している。なお、エンジン回転数の調整方法については後述する。   Therefore, in the present embodiment, the engine drive mode is switched to the motor drive mode at the time of shifting (when upshifting from 2nd to 3rd and 3rd to 4th), and after adjusting the engine speed, the engine is started from the motor drive mode The control to switch back to the drive mode suppresses the vibration shock at the time of speed stage switching to improve the ride comfort. The method of adjusting the engine speed will be described later.

次に、制御装置100の詳細について説明する。図5は制御装置100の機能ブロック図である。車速センサからの車速、オペレータの操作により生成されるブレーキ、前後進、アクセルの各信号から、速度段演算部110は速度段を演算する。速度段演算部110による速度段の演算結果から、速度段切換信号生成部120は速度段切換信号を生成する。速度段切換信号生成部120にて生成された速度段切換信号に基づいて、駆動モード切換部130は、エンジン駆動モードとモータ駆動モードとの間で駆動モードを切り換える。速度段切換時は、図3で説明したようにエンジン1の回転数変化が生じるため、エンジン回転数制御部140は、エンジン1の回転数を調整する。さらに、回生エネルギ消費制御部150は、エンジン1の回転数調整の際に得られる回生エネルギの消費方法を決定する(詳しくは後述)。   Next, details of the control device 100 will be described. FIG. 5 is a functional block diagram of the control device 100. As shown in FIG. The speed stage calculation unit 110 calculates the speed stage from the vehicle speed sensor from the vehicle speed sensor, the brake, forward / backward travel, and accelerator signals generated by the operation of the operator. The speed stage switching signal generator 120 generates a speed stage switching signal from the calculation result of the speed stage by the speed stage calculator 110. Based on the speed stage switching signal generated by speed stage switching signal generation section 120, drive mode switching section 130 switches the drive mode between the engine drive mode and the motor drive mode. At the time of speed stage switching, as described in FIG. 3, the rotational speed of the engine 1 changes, so the engine rotational speed control unit 140 adjusts the rotational speed of the engine 1. Furthermore, the regenerative energy consumption control unit 150 determines a regenerative energy consumption method obtained when adjusting the rotational speed of the engine 1 (details will be described later).

次に、制御装置100による駆動モードの切り換えの制御手順について説明する。図6は、速度段を切り換える際の駆動モードの切り換えの制御手順を示すフローチャートである。ここで、図6に示す処理は制御装置100により行われ、より具体的には図5に示す各部によって実行される。   Next, a control procedure of switching of the drive mode by the control device 100 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a control procedure of switching of the drive mode when switching the speed stage. Here, the process illustrated in FIG. 6 is performed by the control device 100, and more specifically, is performed by each unit illustrated in FIG.

図6に示すように、まず、速度段演算部110は、エンジン駆動モードまたはモータ駆動モードにおいて、車速センサからの車速、オペレータの操作により生成されるブレーキ、前後進、アクセルの各信号から速度段を演算し、演算結果を速度段切換信号生成部120に出力する(ステップS1)。   As shown in FIG. 6, first of all, in the engine drive mode or the motor drive mode, the speed stage calculation unit 110 generates the speed stage from the respective signals of the vehicle speed from the vehicle speed sensor, the brake generated by the operator's operation, Is calculated, and the calculation result is output to the speed stage switching signal generation unit 120 (step S1).

速度段切換信号生成部120は、速度段の演算結果に基づいて、速度段切換信号を生成する。例えば、3速から4速に変速すべきと判断した場合には、速度段切換信号生成部120は、速度段を4速に変速するための速度段切換信号を生成する(ステップS2)。駆動モード切換部130に速度段切換信号が入力されると、駆動モード切換部130は、図4に示すように駆動モードをエンジン駆動モードからモータ駆動モードに切り換える(ステップS3)。   The speed stage switching signal generation unit 120 generates a speed stage switching signal based on the calculation result of the speed stage. For example, when it is determined that the gear shift should be made from the third gear to the fourth gear, the gear shift signal generation unit 120 generates a gear shift signal for shifting the gear to the fourth gear (step S2). When the speed stage switching signal is input to the drive mode switching unit 130, the drive mode switching unit 130 switches the drive mode from the engine drive mode to the motor drive mode as shown in FIG. 4 (step S3).

駆動モードがモータ駆動モードに切り換えられると、エンジン回転数制御部140は、トランスミッションクラッチ34を解放して(ステップS4)、エンジン回転数が所望の値になるように制御する(ステップS5)。次いで、エンジン回転数制御部140は、回転数センサ44(図1参照)から入力されるトランスミッション33の入力軸回転数と、回転数センサ42から入力されるエンジン回転数とが一致しているか否か判定する。一致していなければ(ステップS6/No)、ステップS5に戻って、トランスミッション33の入力軸回転数とエンジン回転数とが一致するまで判定を繰り返す。一致していれば(ステップS6/Yes)、ステップS7においてエンジン回転数制御部140はトランスミッションクラッチ34を締結するよう制御する。   When the drive mode is switched to the motor drive mode, the engine speed control unit 140 releases the transmission clutch 34 (step S4), and controls the engine speed to a desired value (step S5). Then, engine speed control unit 140 determines whether the input shaft speed of transmission 33 input from speed sensor 44 (see FIG. 1) matches the engine speed input from speed sensor 42. Determine if If they do not match (step S6 / No), the process returns to step S5, and the determination is repeated until the input shaft speed of the transmission 33 and the engine speed match. If they match (step S6 / Yes), the engine speed control unit 140 controls the transmission clutch 34 to be engaged in step S7.

次いで、駆動モード切換部130は、ロックアップクラッチ32を締結するよう制御して(ステップS8)、駆動モードをモータ駆動モードからエンジン駆動モードに切り換えて(ステップS9)、処理を終了する。このように、本実施形態では、速度段を切り換える場合には、まず駆動モードをモータ駆動モードに切り換えたのち、エンジン回転数が速度段変更に適した回転数と一致してから駆動モードをエンジン駆動モードに切り換えるよう制御している。   Next, the drive mode switching unit 130 controls the lockup clutch 32 to be engaged (step S8), switches the drive mode from the motor drive mode to the engine drive mode (step S9), and ends the process. As described above, in this embodiment, when switching the speed gear, the drive mode is switched to the motor drive mode first, and then the engine speed is made equal to the rotation speed suitable for changing the speed gear. It is controlled to switch to the drive mode.

図7〜図10は、ホイールローダ200が2速モータ駆動モードから3速に変速(シフトアップ)する場合のエネルギの流れを示す図である。図中の矢印の向きはエネルギの流れを示している。なお、図2に示す構成の一部は、図7〜10において図示を省略している。   FIGS. 7 to 10 are diagrams showing the flow of energy when the wheel loader 200 shifts (shifts up) from the second speed motor drive mode to the third speed. The direction of the arrow in the figure indicates the flow of energy. In addition, a part of structure shown in FIG. 2 is abbreviate | omitting illustration in FIGS.

<Step(1)>:2速モータ駆動モード
図7に示すように、2速モータ駆動モードでは、エンジン1の動力で発電機5を駆動して発電し、インバータ6,8で周波数変換を行い、発電電動機7をモータとして機能させ、その発電電動機7の駆動力をトランスミッション33経由で車輪18に伝達させて、ホイールローダ200は走行している。なお、ロックアップクラッチ32は解放されている。このとき、エンジン回転数はNe、2速のモータ回転数(発電電動機7の回転数)はN2、2速のトランスミッション入力軸回転数はN2である。
<Step (1)>: Second-speed motor drive mode As shown in FIG. 7, in the second-speed motor drive mode, the generator 5 is driven by the power of the engine 1 to generate power, and inverters 6 and 8 perform frequency conversion. The wheel loader 200 travels by causing the generator motor 7 to function as a motor and transmitting the driving force of the generator motor 7 to the wheels 18 via the transmission 33. The lockup clutch 32 is released. At this time, the engine speed is Ne, the motor speed of the second speed (speed of the generator motor 7) is N2, and the speed of the transmission input shaft of the second speed is N2.

<Step(2)>:3速モータ駆動モード(発電電動機7の回転数調整)
図8に示すように、3速の速度段切換信号が入った場合には、トランスミッションクラッチ34を解放し、発電電動機7の負荷を0にする。この状態で、発電電動機7を発電機として機能させ、2速の回転数N2を3速の回転数N3に速度変更(減速)させる。このとき、発電電動機7にて回生した電気エネルギは、熱抵抗器26にて熱エネルギに変換されて消費される。すなわち、熱抵抗器26にて制動力に相当する熱エネルギが消費されることで、発電電動機7をN2からN3に減速させている。
<Step (2)>: 3-speed motor drive mode (rotational speed adjustment of generator motor 7)
As shown in FIG. 8, when the speed gear switching signal of the third speed is input, the transmission clutch 34 is released, and the load of the generator motor 7 is set to zero. In this state, the generator motor 7 is caused to function as a generator, and the speed N2 of the second speed is changed (decelerated) to the speed N3 of the third speed. At this time, the electric energy regenerated by the generator motor 7 is converted into heat energy by the heat resistor 26 and consumed. That is, the heat energy corresponding to the braking force is consumed by the heat resistor 26, thereby decelerating the generator motor 7 from N2 to N3.

<Step(3)>:3速モータ駆動モード(エンジン1の回転数調整)
図9に示すように、ロックアップクラッチ32を締結し、発電電動機7とエンジン1とを接続する。これにより、エンジン回転数は、発電電動機7の回転数N3に支配されるため、N2からN3に減速される。この時、エンジン回転数を減速させるための制動力に相当する回生エネルギが発電機5を介して熱抵抗器26にて消費される。
<Step (3)>: 3-speed motor drive mode (rotation speed adjustment of engine 1)
As shown in FIG. 9, the lockup clutch 32 is engaged, and the generator motor 7 and the engine 1 are connected. As a result, the engine rotational speed is controlled by the rotational speed N3 of the generator motor 7, so the speed is reduced from N2 to N3. At this time, regenerative energy corresponding to a braking force for reducing the engine speed is consumed by the thermal resistor 26 via the generator 5.

<Step(4)>:3速エンジン駆動モード
図10に示すように、エンジン1の回転数が発電電動機7の回転数と一致したところで、トランスミッションクラッチ34を締結し、エンジン1の駆動力を車輪18に伝達させる。これにより、3速でのエンジン駆動モードでのエンジン回転数はN3から加速するので、2速から3速へのスムーズな変速を実現できる。
<Step (4)>: Three-speed engine drive mode As shown in FIG. 10, when the number of revolutions of the engine 1 matches the number of revolutions of the generator motor 7, the transmission clutch 34 is engaged to drive the engine 1 Transmit to 18 As a result, since the engine rotational speed in the engine drive mode in the third gear accelerates from N3, a smooth shift from the second gear to the third gear can be realized.

図11は、図7〜図10で説明した状態の変化を、横軸に時間、縦軸に各回転数を取って示した図である。図中、(1)は図7の状態、(2)は図8の状態、(3)は図9の状態、(4)は図10の状態にそれぞれ相当する。   FIG. 11 is a diagram showing changes in the states described in FIGS. 7 to 10, with time on the horizontal axis and each rotation speed on the vertical axis. In the figure, (1) corresponds to the state of FIG. 7, (2) to the state of FIG. 8, (3) to the state of FIG. 9, and (4) to the state of FIG.

(1)では、ホイールローダ200は2速で発進し、その際、モータ駆動モードで走行しているので、エンジン1の出力軸の回転数Neは一定、発電電動機7の出力軸の回転数Nmは時間の経過に伴って増加し、トランスミッション33の入力軸の回転数Ntmも同様に時間の経過に伴って増加し、車軸の回転数Ntは時間の経過に伴って徐々に増加する。   In (1), since the wheel loader 200 starts at the second speed and travels in the motor drive mode at that time, the rotation speed Ne of the output shaft of the engine 1 is constant, and the rotation speed Nm of the output shaft of the generator motor 7 The rotation speed Ntm of the input shaft of the transmission 33 similarly increases with the passage of time, and the rotation speed Nt of the axle gradually increases with the passage of time.

(2)では、エンジン1の出力軸の回転数Neは一定だが、トランスミッションクラッチ34が解放され、発電電動機7が発電機として機能するため、発電電動機7の出力軸の回転数Nmとトランスミッション33の入力軸の回転数Ntmは時間と共に減少する。   In (2), although the rotation speed Ne of the output shaft of the engine 1 is constant, the transmission clutch 34 is released and the generator motor 7 functions as a generator, so the rotation speed Nm of the output shaft of the generator motor 7 and the transmission 33 The rotation speed Ntm of the input shaft decreases with time.

(3)では、エンジン1とロックアップクラッチ32が締結され、エンジン1の出力軸の回転数Neが時間と共に徐々に減少し、発電電動機7の出力軸の回転数Nmと一致する。   In (3), the engine 1 and the lockup clutch 32 are engaged, and the rotation speed Ne of the output shaft of the engine 1 gradually decreases with time, and coincides with the rotation speed Nm of the output shaft of the generator motor 7.

(4)では、トランスミッションクラッチ34が締結され、エンジン1の出力軸の回転数Neが時間の経過と共に増加すると、それに伴って、発電電動機7の出力軸の回転数Nm,トランスミッション33の入力軸の回転数Ntm、車軸の回転数Ntが増加する。すなわち、3速に切り換わって、ホイールローダ200は加速する。   In (4), when the transmission clutch 34 is engaged and the rotation speed Ne of the output shaft of the engine 1 increases with the passage of time, the rotation speed Nm of the output shaft of the generator motor 7 and the input shaft of the transmission 33 The rotational speed Ntm and the rotational speed Nt of the axle increase. That is, the wheel loader 200 accelerates by switching to the third speed.

次に、速度段切換時にエンジン1を減速させるために回生エネルギをどのように消費するかについて、いくつか具体例を挙げて説明する。なお、回生エネルギの消費の制御は制御装置100の回生エネルギ消費制御部150により行われる。   Next, how to consume the regenerative energy to decelerate the engine 1 at the time of speed gear switching will be described with some specific examples. The control of the consumption of the regenerative energy is performed by the regenerative energy consumption control unit 150 of the control device 100.

<油圧機器による回生エネルギの消費>
図12は、トランスミッション33の変速時に生成される回生エネルギを油圧回路により消費する例を示している。図12に示すように、エンジン1の動力は油圧ポンプ9及び各シリンダ12,13,14に伝達され、油圧作業部Aを駆動することで回生エネルギは消費される。すなわち、油圧回路上での油圧駆動により動力が消費されることにより負荷を発生させてエンジン1が減速し、エンジン1の回転数をトランスミッション33の入力軸の回転数と一致させることができる。なお、油圧回路を駆動させて回生エネルギを消費する例として、リフトアーム201やバケット20を作動させることのほかに、固定絞り310を用いて負荷掛けを行ったり、リリーフ弁315を作動させたりして回生エネルギを消費することができる。
<Consumption of regenerative energy by hydraulic equipment>
FIG. 12 shows an example in which the regenerative energy generated at the time of shifting of the transmission 33 is consumed by the hydraulic circuit. As shown in FIG. 12, the motive power of the engine 1 is transmitted to the hydraulic pump 9 and the cylinders 12, 13 and 14, and by driving the hydraulic working unit A, the regenerative energy is consumed. That is, the power is consumed by the hydraulic drive on the hydraulic circuit to generate a load, the engine 1 decelerates, and the rotational speed of the engine 1 can be matched with the rotational speed of the input shaft of the transmission 33. As an example of driving the hydraulic circuit to consume the regenerative energy, in addition to operating the lift arm 201 and the bucket 20, the fixed throttle 310 is used to perform loading, or the relief valve 315 is operated. Thus, regenerative energy can be consumed.

<熱抵抗器による回生エネルギの消費>
図13は、トランスミッション33の変速時に生成される回生エネルギを熱抵抗器26で消費する例を示している。図13に示すように、エンジン1の減速時に発生する回生エネルギは、発電機5を経由して熱抵抗器26で消費される。すなわち、熱抵抗器26においてエンジン1の動力が熱に変換されることにより負荷を発生させて、エンジン1が減速する。これにより、エンジン1の回転数をトランスミッション33の入力軸の回転数と一致させることができる。
<Consumption of regenerative energy by thermal resistor>
FIG. 13 shows an example in which the thermal energy is consumed by the regenerative energy generated when the transmission 33 is shifted. As shown in FIG. 13, the regenerative energy generated at the time of deceleration of the engine 1 is consumed by the thermal resistor 26 via the generator 5. That is, the power of the engine 1 is converted to heat in the thermal resistor 26 to generate a load, and the engine 1 decelerates. Thus, the rotational speed of the engine 1 can be made to coincide with the rotational speed of the input shaft of the transmission 33.

<回生エネルギの消費>
図14は、トランスミッション33の変速時に生成される発電機5の回生エネルギを消費する例を示している。図14に示すように、エンジン1の動力は、発電電動機7を加速させることで車体の運動エネルギとして消費される。すなわち、発電電動機7による加速がエンジン1の負荷となって、エンジン1は減速する。これにより、エンジン1の回転数をトランスミッション33の入力軸の回転数と一致させることができる。
<Consumption of regenerative energy>
FIG. 14 shows an example in which the regenerative energy of the generator 5 generated at the time of the shift of the transmission 33 is consumed. As shown in FIG. 14, the power of the engine 1 is consumed as kinetic energy of the vehicle body by accelerating the generator motor 7. That is, acceleration by the generator motor 7 becomes a load on the engine 1 and the engine 1 decelerates. Thus, the rotational speed of the engine 1 can be made to coincide with the rotational speed of the input shaft of the transmission 33.

<3相短絡ブレーキによる回生エネルギの消費>
図15は、トランスミッション33の変速時に生成される回生エネルギを発電機5の3相短絡ブレーキにより消費する例を示している。図15に示すように、エンジン1の動力は発電機5に伝達され、発電機5の3相短絡ブレーキによる銅損で消費している。すなわち、エンジン1は3相短絡ブレーキが負荷となって、減速する。これにより、エンジン1の回転数をトランスミッション33の入力軸の回転数と一致させることができる。
<Consumption of regenerative energy by 3-phase short circuit brake>
FIG. 15 shows an example in which the regenerative energy generated at the time of gear shift of the transmission 33 is consumed by the three-phase short circuit brake of the generator 5. As shown in FIG. 15, the motive power of the engine 1 is transmitted to the generator 5 and consumed by the copper loss due to the three-phase short circuit brake of the generator 5. That is, the engine 1 is decelerated by the load of the three-phase short circuit brake. Thus, the rotational speed of the engine 1 can be made to coincide with the rotational speed of the input shaft of the transmission 33.

<排気ブレーキによる回生エネルギの消費>
図16は、トランスミッション33の変速時に生成される回生エネルギを排気装置27により消費する例を示している。図16に示すように、エンジン1の排気管路には排気装置27が設けられており、この排気装置27は、排気ガスの流量を絞るための絞り装置27aを有している。この絞り装置27aで排気ガスの流量を絞って排気ブレーキを作動させることにより、エンジン1は、排気装置27の排気抵抗が負荷となって、減速する。これにより、エンジン1の回転数をトランスミッション33の入力軸の回転数と一致させることができる。
<Consumption of regenerative energy by exhaust brake>
FIG. 16 shows an example in which the regenerative device generated at the time of gear shift of the transmission 33 is consumed by the exhaust system 27. As shown in FIG. 16, an exhaust device 27 is provided in an exhaust pipe line of the engine 1, and the exhaust device 27 has a throttle device 27 a for throttling the flow rate of the exhaust gas. By throttling the flow rate of the exhaust gas with the expansion device 27a and operating the exhaust brake, the engine 1 is decelerated with the exhaust resistance of the exhaust device 27 as a load. Thus, the rotational speed of the engine 1 can be made to coincide with the rotational speed of the input shaft of the transmission 33.

以上説明したように、本実施形態によれば、速度段切換時にモータ駆動モードに切り換えてエンジン1の回転数とトランスミッション33の入力軸とが一致するように調整した後に、エンジン駆動モードに切り換える構成としたことにより、エンジン1の速度段切換時の振動を抑制でき、乗り心地が改善する。また、スムーズな速度段切換が可能となるため、エンストの防止を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, after switching to the motor drive mode at the time of speed gear switching, adjustment is made to switch to the engine drive mode after adjusting the rotational speed of the engine 1 and the input shaft of the transmission 33 to match. By doing this, it is possible to suppress the vibration at the time of speed gear switching of the engine 1 and to improve the ride comfort. In addition, since smooth speed gear switching can be performed, engine stall can be prevented.

また、速度段切換時に生じる回生エネルギは、油圧回路、熱抵抗器26、車体慣性、発電機5の3相短絡ブレーキ、排気装置27等により消費できるため、バッテリを搭載していないホイールローダ200であっても、速度段切換時の振動を抑制できる。   Further, since the regenerative energy generated at the time of speed stage switching can be consumed by the hydraulic circuit, the thermal resistor 26, the vehicle inertia, the three-phase short circuit brake of the generator 5, the exhaust system 27, etc. Even if there is, the vibration at the time of speed stage switching can be suppressed.

特に、油圧回路により回生エネルギを消費する場合(図12)、例えばリフトアーム201を回生エネルギにより昇降動作させるなど、掘削作業の一部として回生エネルギを用いることで、エネルギの有効利用を図ることができる。特にホイールローダでは、加速しながらリフトアーム201を上昇させ、ダンプトラックへ土砂を積載する積込み作業を頻繁に行う。よって、ホイールローダ200では、変速時の回生エネルギを油圧回路で消費する方法を採用するのが好ましいと言える。   In particular, in the case where the regenerative energy is consumed by the hydraulic circuit (FIG. 12), effective use of the energy can be achieved by using the regenerative energy as a part of the digging operation, for example, moving the lift arm 201 up and down with the regenerative energy. it can. In particular, in the wheel loader, the lift arm 201 is lifted while accelerating to frequently carry out a loading operation of loading the earth and sand onto the dump truck. Therefore, in the wheel loader 200, it can be said that it is preferable to adopt a method of consuming the regenerative energy at the time of gear change with a hydraulic circuit.

なお、図12〜図16に示す各消費方法は、単独で用いるだけでなく、互いに組み合わせて用いることもできる。例えば、回生エネルギを油圧回路の駆動で消費しながら(図12)、その他の消費方法を組み合わせてエンジン1を減速するようにしても良い。この場合、回生エネルギ消費制御部150(図5参照)により、各回転数センサ41,42,43,44から入力される値、油圧作業部Aの作業状態、ホイールローダ200の走行速度などから、いずれかの消費方法を単独であるいは組み合わせることを決定すれば良い。   The consumption methods shown in FIGS. 12 to 16 can be used not only alone but also in combination with each other. For example, the engine 1 may be decelerated by combining other consumption methods while consuming regenerative energy by driving the hydraulic circuit (FIG. 12). In this case, from the values input from the rotational speed sensors 41, 42, 43 and 44 by the regenerative energy consumption control unit 150 (see FIG. 5), the working state of the hydraulic working unit A, the traveling speed of the wheel loader 200, etc. It may be decided to use any of the consumption methods alone or in combination.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。シフトアップを例に挙げたが、シフトダウンに適用しても良い。但し、シフトダウン時においては、エンジン回転数を減少させる制御ではなく、増加させる制御が必要となる。この場合、エンジン制御しているコントローラに対し回転数を増加させる指令信号を出力することにより実現できる。さらに、シフトダウン時であれば、オペレータは減速したい意思をもっている場合が大半であるため、モータは回生していることが期待できる。この場合、発電機5は力行運転することが可能なため、より短時間でエンジン回転数を増加することが可能となる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment is described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the described configurations. Although the upshift has been exemplified, it may be applied to downshifting. However, at the time of downshifting, not the control for reducing the engine speed but the control for increasing the engine speed is required. In this case, this can be realized by outputting a command signal for increasing the rotational speed to the controller performing engine control. Furthermore, at the time of downshifting, it is expected that the motor is regenerating because in most cases the operator has the intention to decelerate. In this case, since the generator 5 can perform power running, it is possible to increase the engine speed in a shorter time.

また、本発明は、上述した実施形態では、熱抵抗器26を例に挙げて説明したが、この熱抵抗器26を蓄電装置に変えることも可能であり、技術思想として排除されるものではない。   Further, in the above-described embodiment, the present invention has been described by taking the thermal resistor 26 as an example, but it is also possible to change the thermal resistor 26 to a power storage device, and it is not excluded as a technical idea. .

1 エンジン
5 発電機
6 インバータ
7 発電電動機
8 インバータ
9 油圧ポンプ
11 コントロールバルブ
12 ステアリングシリンダ
13 リフトアームシリンダ
14 バケットシリンダ
18(18a,18b,18c,18d) 車輪
20 バケット
25 チョッパ
26 熱抵抗器
27 排気装置
27a 絞り装置
31 ギヤボックス
32 ロックアップクラッチ
33 トランスミッション
34 トランスミッションクラッチ
41,42,43,44 回転数センサ
100 制御装置
200 ホイールローダ
201 リフトアーム
1 Engine 5 Generator 6 Inverter 7 Generator Motor 8 Inverter 9 Hydraulic Pump 11 Control Valve 12 Steering Cylinder 13 Lift Arm Cylinder 14 Bucket Cylinder 18 (18a, 18b, 18c, 18d) Wheel 20 Bucket 25 Chopper 26 Thermal Resistor 27 Exhaust System 27a throttle device 31 gearbox 32 lockup clutch 33 transmission 34 transmission clutch 41, 42, 43, 44 RPM sensor 100 controller 200 wheel loader 201 lift arm

Claims (5)

エンジンと、前記エンジンの動力で発電する発電機と、前記発電機から供給される電力で駆動する発電電動機と、前記エンジンまたは前記発電電動機の動力を車輪に伝達するトランスミッションと、前記エンジンと前記トランスミッションとの間に設けられるロックアップクラッチと、前記エンジンの動力で駆動する油圧回路と、前記エンジンの動力により前記車輪を駆動するエンジン駆動モードと前記発電電動機をモータとして機能させ、前記発電電動機の動力により前記車輪を駆動するモータ駆動モードとの間で駆動モードを切り換える制御装置と、を備えた作業車両であって、
前記制御装置は、
前記トランスミッションの変速時に、前記ロックアップクラッチを解放して前記駆動モードを前記モータ駆動モードに切り換えると共に、前記油圧回路上にて負荷を発生させることで前記エンジンの回転数を減速させ、
前記トランスミッションの入力軸の回転数と前記エンジンの出力軸の回転数とが一致したときに、前記ロックアップクラッチを締結して前記駆動モードを前記モータ駆動モードから前記エンジン駆動モードに切り換えることを特徴とする作業車両。
An engine, a generator for generating power by the power of the engine, a generator motor driven by the power supplied from the generator, a transmission for transmitting the power of the engine or the generator motor to the wheels, the engine and the transmission A lock-up clutch provided between them, a hydraulic circuit driven by the motive power of the engine, an engine drive mode for driving the wheels by the motive power of the engine, and the generator motor functioning as a motor; A control device for switching a drive mode between the motor drive mode for driving the wheels by the
The controller is
At the time of shifting of the transmission, the lockup clutch is released to switch the drive mode to the motor drive mode, and a load is generated on the hydraulic circuit to reduce the number of revolutions of the engine.
The lockup clutch is engaged to switch the drive mode from the motor drive mode to the engine drive mode when the rotation speed of the transmission input shaft matches the rotation speed of the output shaft of the engine. Work vehicle to be.
請求項1に記載の作業車両であって、
前記発電機と電気的に接続される熱抵抗器をさらに備え、
前記制御装置は、
前記発電機を介して前記熱抵抗器において前記エンジンの動力が熱に変換されることにより負荷を発生させることで、前記エンジンの回転数を減速させることを特徴とする作業車両。
It is a work vehicle according to claim 1, and
And a thermal resistor electrically connected to the generator,
The controller is
A working vehicle characterized by reducing a rotational speed of the engine by generating a load by converting power of the engine into heat in the thermal resistor via the generator.
請求項1に記載の作業車両であって、
前記トランスミッションはトランスミッションクラッチを有し、
前記制御装置は、
前記トランスミッションクラッチを締結して前記発電電動機を加速させることにより負荷を発生させることで、前記エンジンの回転数を減速させることを特徴とする作業車両。
It is a work vehicle according to claim 1, and
The transmission has a transmission clutch,
The controller is
A work vehicle characterized by reducing the rotational speed of the engine by generating a load by engaging the transmission clutch and accelerating the generator motor.
請求項1に記載の作業車両であって、
前記エンジンの排気管路には排気ブレーキを作動させるための絞り装置を備え、
前記制御装置は、
前記排気ブレーキを作動させることにより負荷を発生させることで、前記エンジンの回転数を減速させることを特徴とする作業車両。
It is a work vehicle according to claim 1, and
The engine exhaust line is provided with a throttle device for operating an exhaust brake,
The controller is
A work vehicle characterized by reducing the rotational speed of the engine by generating a load by operating the exhaust brake.
請求項1に記載の作業車両であって、
前記発電機は、3相短絡させることで内部抵抗に電力を消費させる機構を有し、
前記制御装置は、
前記機構により電力を消費させて負荷を発生させることで、前記エンジンの回転数を減速させることを特徴とする作業車両。
It is a work vehicle according to claim 1, and
The generator has a mechanism that causes the internal resistance to consume power by shorting the three phases,
The controller is
A working vehicle characterized by reducing the number of revolutions of the engine by consuming power by the mechanism and generating a load.
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