JP4607001B2 - 走行型車両 - Google Patents

Description

本発明は、静油圧式無段変速装置を経た駆動源の出力と電動モータの出力との差動出力を走行装置に伝達する走行型車両に関する。

除雪機、芝刈り機、トラクタ、コンバイン等の走行型車両は、作業者の操作に応じて車速を無段階に調整するためにＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；静油圧式無段変速装置）を備える。
また、ＨＳＴの代わりに左右一対の電動モータを備え、電動モータの出力と、内燃式エンジンのような駆動源の出力との差動出力を走行装置夫々に伝達し、電動モータの出力を制御することによって車速を無段階に調整する走行型車両が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１９９７５５号公報

ＨＳＴは液圧を利用するため低速域では粘性の影響が大きく、このため一般に車軸の回転数が低い低速域では効率良く変速することができない。ところで、走行型車両は作業中は低速で走行することが多く、作業（例えば除雪）による負荷が走行型車両に加わるため、ＨＳＴによって走行装置を効率良く駆動させることができない。
この結果、走行型車両は、特に作業中に作業者の操作に応じて適切に変速することができず、作業効率が悪化するという問題があった。
一方、電動モータによって変速する場合、車軸の回転数が高い高速域では、変速のために大出力の高価な大型電動モータを走行型車両に搭載する必要があった。

本発明は斯かる問題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、車速操作部から入力された車速が所定車速未満であるとき、入力された車速に応じた差動出力を得べく静油圧式無段変速装置の出力と電動モータの出力とを制御する構成とすることにより、静油圧式無段変速装置を備えているにもかかわらず、低速域で小出力の安価な小型電動モータを用いて、効率良く変速することができる走行型車両を提供することにある。

本発明の他の目的は、作業機が作動しない場合、入力された車速に応じて静油圧式無段変速装置の出力を制御する構成とすることにより、静油圧式無段変速装置を用いて、効率良く変速することができる走行型車両を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、作業機が作動する場合、入力された車速が所定車速以上であるとき、入力された車速に応じて静油圧式無段変速装置の出力を制御し、入力された車速が所定車速未満であるとき、入力された車速に応じて電動モータの出力を制御する構成とすることにより、作業効率を向上させることができる走行型車両を提供することにある。

本発明に係る走行型車両は、駆動源の出力を変速して差動機構に伝達する静油圧式無段変速装置と、出力を前記差動機構に伝達する電動モータと、前記静油圧式無段変速装置の出力及び前記電動モータの出力の差動出力を前記差動機構から伝達される走行装置と、車速の指示が入力操作される車速操作部と、前記静油圧式無段変速装置の出力及び前記電動モータの出力夫々を制御する制御部とを備える走行型車両であって、作業機と、前記駆動源から前記作業機への駆動力を継／断するクラッチとを備え、前記制御部は、前記車速操作部から入力された車速が、最高速よりも遅く“０”よりも速い所定車速以上であるか否かを判定する手段と、前記クラッチの継／断に基づいて前記作業機を作動させるか否かを判定する手段と、前記作業機を作動させないと判定した場合、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記電動モータの出力を略一定に保つ出力保持手段、及び、前記車速に応じて前記静油圧式無段変速装置の出力を制御する出力制御手段と、前記作業機を作動させると判定した場合、前記車速が前記所定車速未満であると判定したとき、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記静油圧式無段変速装置の出力を略一定に保つ手段、及び、前記車速に応じて前記電動モータの出力を制御する手段とを有し、前記作業機を作動させると判定した場合、前記車速が前記所定車速以上であると判定したとき、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記出力保持手段及び前記出力制御手段を実行するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、車速操作部から入力された車速（以下、入力車速という）が所定車速未満であるとき、制御部は、静油圧式無段変速装置の出力と電動モータの出力との差動出力が入力車速に応じた出力となるよう静油圧式無段変速装置の出力及び電動モータの出力の両方を制御する。つまり、静油圧式無段変速装置及び電動モータの両方を変速手段として用いる。この場合、入力車速に応じた適切な差動出力を差動機構が走行装置に伝達して走行装置を駆動させるため、入力車速に応じた車速が得られる。

また、本発明にあっては、例えば除雪用の作業機を備え、除雪作業を行なわずに街路を走行する場合のように、作業機を作動させない場合、除雪による抵抗が無い分、走行型車両は除雪作業中よりも高速で走行すると考えられる。
ここで、制御部は、入力車速の大小にかかわらず電動モータの出力を略一定（例えば回転数“０”）に保ちつつ、入力車速に応じて静油圧式無段変速装置の出力を制御する。つまり、静油圧式無段変速装置を主変速手段として用いる。このとき、略一定出力の電動モータの出力と、静油圧式無段変速装置の出力との差動出力は入力車速に応じた適切な差動出力となり、この差動出力を差動機構が走行装置に伝達して走行装置を駆動させるため、入力車速に応じた車速が得られる。

更に、本発明にあっては、除雪作業中に高速走行する場合のように、作業機を作動させる場合、しかも入力車速が所定車速以上であるとき、制御部が電動モータの出力を略一定（例えば回転数“０”）に保ちつつ、入力車速に応じて静油圧式無段変速装置の出力を制御する。つまり、静油圧式無段変速装置を主変速手段として用いる。このとき、略一定出力の電動モータの出力と、静油圧式無段変速装置の出力との差動出力は入力車速に応じた適切な差動出力となり、この差動出力を差動機構が走行装置に伝達して走行装置を駆動させるため、入力車速に応じた車速が得られる。

一方、除雪作業中に低速走行する場合のように、作業機を作動させる場合、しかも入力車速が所定車速未満であるとき、除雪による抵抗が走行型車両に加わるため、走行型車両は除雪作業を行ないつつ非常に低速で走行すると考えられる。ここで、制御部は静油圧式無段変速装置の出力を略一定（例えば適宜の低い回転数）に保ちつつ、入力車速に応じて電動モータの出力を制御する。
このとき、略一定出力の静油圧式無段変速装置の出力と、電動モータの出力との差動出力は入力車速に応じた適切な差動出力となり、この差動出力を差動機構が走行装置に伝達して走行装置を駆動させるため、入力車速に応じた車速が得られる。

本発明の走行型車両による場合、低速域における変速モードを、静油圧式無段変速装置及び電動モータの両方を変速手段として用いるモードに自動的に切り換えることができる。この結果、走行型車両は、作業者の操作に応じて適切に変速することができる。
また、変速の際、電動モータと静油圧式無段変速装置とを両方を同時的に用いるため、電動モータ単体を用いる場合よりも小出力の安価な小型電動モータを用いて、効率良く変速することができる。また、静油圧式静油圧式無段変速装置を備えることによって、滑らかな旋回と高い出力伝達効率とを得ることができる。
更に、電動モータの出力が小さいため、電動モータの消費電力が小さく、省エネとなる。

また、本発明の走行型車両による場合、非作業中の変速モードを、静油圧式無段変速装置を主変速手段として用いるモードに自動的に切り換えることができる。この結果、一般に高速で走行型車両が運用される非作業中に電動モータを主変速手段として用いることがないため、小出力の安価な小型電動モータを備えることができる。また、静油圧式無段変速装置を用いて、高速域で効率良く変速することができる。更に、電動モータの出力が一定であるため、静油圧式無段変速装置の出力を制御して所望の差動出力を得ることが容易である。

ここで、非作業中は静油圧式無段変速装置の効率が悪化する低速で走行型車両が運用されることが少ないため、仮に、低速域における変速モードを、電動モータを主変速手段として用いるモードに切り換える場合、モードの切り換えによって、逆に走行型車両の運用効率が悪化することが考えられる。つまり、本発明の走行型車両はモードの切り換えによる運用効率の悪化を防止している。

更にまた、本発明の走行型車両による場合、作業中の高速域における変速モードを、静油圧式無段変速装置を主変速手段として用いるモードに自動的に切り換えることができ、作業中の低速域における変速モードを、電動モータを主変速手段として用いるモードに自動的に切り換えることができる。このため、走行型車両は、車速の高低にかかわらず、作業中に作業者の操作に応じて適切に変速することができ、作業効率を向上させることができる。
更に、電動モータ（又は静油圧式無段変速装置）の出力が一定であるため、静油圧式無段変速装置（又は電動モータ）の出力を制御して所望の差動出力を得ることが容易である。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係る走行型車両１の構成を示す側面図である。また、図２は、走行型車両１の走行系の動力伝達機構６の構成を示すブロック図であり、図３は、同じく模式的説明図である。
図１に示すように、走行型車両１はウォークビハインド型の除雪機である。
走行型車両１は除雪用の作業機である除雪部２、走行型車両１を駆動するための駆動部３、左右一対のクローラ式走行装置である走行装置４Ｌ，４Ｒ、作業者が走行型車両１を操作するための操作部５を備え、これらは機体フレーム１１に支持されている。以下では、走行型車両１の左側の構成要素の符号末尾にＬ、右側の構成要素の符号末尾にＲを付す。

機体フレーム１１前部には除雪部２、機体フレーム１１上部には駆動部３、機体フレーム１１下部には走行装置４Ｌ，４Ｒ、機体フレーム１１後方上部には操作部５が、夫々配置されている。
また、機体フレーム１１内には、図２及び図３に示すような走行系の動力伝達機構６を収納するギヤケースが設けられている。

除雪部２は、走行型車両１の前方の雪を除雪部２内に掻き込むための掻込オーガ２１、掻込オーガ２１を包囲するオーガハウジング２２、掻込オーガ２１が掻き込んだ雪を走行型車両１の側方へ排出するためのブロワ２４、ブロワ２４を収容するブロワハウジング２３、雪の排出管であるシュータ２５を備える。このような除雪部２が作動することによって、走行型車両１の前方の雪が掻き込まれて、走行型車両１の側方へ排出され、走行型車両１の走行経路上の雪が除去される。
掻込オーガ２１及びブロワ２４は、駆動部３が備えるエンジン３１の出力を利用して駆動される。

駆動部３は、駆動源として内燃式のエンジン３１を備え、更に、エンジン３１の出力を利用して発電する発電機３２と、機体フレーム１１に固定されているバッテリ３３と、左右一対の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを有する動力伝達機構６を備える（図２及び図３）。エンジン３１は、例えば電圧が夫々１２Ｖ（又は２４Ｖ）の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒと比べて高出力であり、走行時の牽引力及び除雪部２の駆動力が大きく、高効率な走行及び作業が可能である。

発電機３２の発電電力は、制御部３０と、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの駆動回路（インバータ）３６Ｌ，３６Ｒとに電力を伝達する。駆動回路３６Ｌ，３６Ｒは制御部３０に接続されており、制御部３０は駆動回路３６Ｌ，３６Ｒに電動モータ制御信号を出力することによって、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力（具体的には回転数）を制御する。ここで、電動モータ制御信号は、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ夫々の回転数に関連付けて、予め制御部３０に与えられている。
発電機３２の発電電力は制御部３０及び駆動回路３６Ｌ，３６Ｒ以外の図示しない電気機器にも伝達され、余剰電力はバッテリ３３に充電されて、このバッテリ３３から必要に応じて電動モータ６１Ｌ，６１Ｒに伝達される。

つまり、駆動部３においては、エンジン３１からの直接の出力と、発電機３２の発電電力で駆動される電動モータ６１Ｌ，６１Ｒからの出力とを各部へ伝達する。除雪部２はエンジン３１の直接の出力で駆動され、走行装置４Ｌ，４Ｒはエンジン３１の直接の出力と電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力（エンジン３１の間接の出力）との差動出力で駆動される。
以下では、エンジン３１の出力からの実際の出力の内、発電機３２での発電による負荷を除いて残った動力をエンジン出力という。

走行装置４Ｌ（４Ｒ）は、無端ベルトであるクローラベルト４３Ｌ（４３Ｒ）と、クローラベルト４３Ｌ（４３Ｒ）が巻回される駆動スプロケット４１Ｌ（４１Ｒ）及び従動スプロケット４２Ｌ（４２Ｒ）と、夫々左右水平方向に配された走行駆動軸（以下、単に車軸という）４５Ｌ（４５Ｒ）及び従動車軸４４とを備える。

前記ギヤケースを内蔵する機体フレーム１１からは車軸４５Ｌ（４５Ｒ）が回転可能に支持されて左（右）に突設されており、車軸４５Ｌ（４５Ｒ）に駆動スプロケット４１Ｌ（４１Ｒ）が外嵌固定されている。また、機体フレーム１１の車軸４５Ｌ（４５Ｒ）後方からは従動車軸４４が回転可能に支持されて左（右）に突設されており、従動車軸４４に従動スプロケット４２Ｌ（４２Ｒ）が外嵌固定されている。
車軸４５Ｌ（４５Ｒ）は前記差動出力が伝達されることによって個別に回転し、車軸４５Ｌ（４５Ｒ）の回転によって走行装置４Ｌ（４Ｒ）が回転駆動される。

図２及び図３に示すように、走行型車両１は、駆動部３において二種類の動力、つまりエンジン出力と電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力とを利用して、走行可能に構成されている。そして、この二種類の動力を走行装置４Ｌ，４Ｒに伝達する機構として、動力伝達機構６が設けられている。走行装置４Ｌ，４Ｒ夫々の回転速度（車速）を調整することによって、走行型車両１は直進（前進又は後進）し、また、滑らかに旋回（右旋回又は左旋回）する。

動力伝達機構６は、エンジン出力と、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力との差動出力を、左右の車軸４５Ｌ，４５Ｒに伝達するよう構成されている。車軸４５Ｌ，４５Ｒ夫々に伝達された差動出力が異なる場合、走行型車両１は旋回し、前記差動出力が同一である場合、走行型車両１は直進する。
ここで、差動出力とは、エンジン出力と電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力との差又は和を一つの運動にして出力したものである。

動力伝達機構６には、夫々遊星差動機構である左右一対の差動機構６２Ｌ，６２Ｒが備えられている。遊星差動機構は、太陽ギヤ、遊星キャリア、リングギヤの三要素を備え、この三要素のうち二つの要素が入力側の要素とされ、一つの要素が出力側の要素とされて、二つの入力側要素の差動出力が、一つの出力側要素に伝達される。
具体的には、走行型車両１左（右）側の差動機構６２Ｌ（６２Ｒ）がエンジン出力と左（右）側の電動モータ６１Ｌ（６１Ｒ）の出力との差動出力を左（右）側の車軸４５Ｌ（４５Ｒ）に伝達する。

以下では、主に動力伝達機構６の走行型車両１左側の差動機構６２Ｌ及び走行装置４Ｌを例示して説明するが、走行型車両１右側の差動機構６２Ｒ及び走行装置４Ｒも同様の構成、作用及び効果を有する。
差動機構６２Ｌにおける二つの入力側要素は、太陽ギヤ８２Ｌと、内周面及び外周面夫々に歯車部が形成され、しかも回転を可能としたリングギヤ８５Ｌである。太陽ギヤ８２Ｌにはエンジン出力軸３１ａが動力伝達可能に接続され、リングギヤ８５Ｌには、電動モータ６１Ｌの電動モータ出力軸６１１Ｌが動力伝達可能に接続されている。また、出力側要素は、複数の遊星ギヤ８４Ｌ，８４Ｌ，…が支持されている略円盤状の遊星キャリア８３Ｌであり、遊星キャリア８３Ｌに車軸４５Ｌが動力伝達可能に接続されている。

次に、エンジン３１から差動機構６２Ｌまでの動力伝達経路について説明する。
エンジン出力軸３１ａには、エンジンクラッチ３８を介して第１プーリ７１が設けられ、第１プーリ７１と第２プーリ７２とがベルト７３に巻回されて、動力伝達可能に接続されている。エンジンクラッチ３８をオン／オフすることによって、第１プーリ７１がエンジン出力軸３１ａに固定され、エンジン出力を伝達可能なオン状態と、第１プーリ７１がエンジン出力軸３１ａに固定されず、エンジン出力が伝達不可能なオフ状態とが切り換えられる。

動力伝達機構６はギヤケース内前側に静油圧式無段変速装置であるＨＳＴ６０を備えている。ただし、ＨＳＴ６０のＨＳＴ入力軸６０ａはギヤケースの一面を貫通して回転自在に設けられており、ＨＳＴ出力軸６０ｂはギヤケース内にＨＳＴ入力軸６０ａの延長線上に回転自在に設けられており、第２プーリ７２はギヤケース外前側に配されている。
第２プーリ７２はＨＳＴ入力軸６０ａに外嵌固定されており、ＨＳＴ出力軸６０ｂには、第１ベベルギヤ７４が外嵌固定されている。

ギヤケース内には、第２伝達軸７５が、ＨＳＴ入力軸６０ａ及びＨＳＴ出力軸６０ｂの軸方向と略直交する左右水平方向に回転自在に支持されており、第２伝達軸７５上には、第１ベベルギヤ７４と噛合する第２ベベルギヤ７６、及び、第１スプロケット７７が外嵌固定されている。
第２伝達軸７５の右端部にはブレーキ装置６３が設けられており、ブレーキ装置６３の作動により第２伝達軸７５の回転が制止されると、差動機構６２Ｌ，６２Ｒの太陽ギヤ８２Ｌの回転がロックされる。

ギヤケース内には、第３伝達軸８１が車軸４５Ｌ，４５Ｒと同軸上に配されて左右水平方向に回転自在に支持されており、第３伝達軸８１には第２スプロケット８０が外嵌固定されており、第２スプロケット８０と第１スプロケット７７とはチェーン７８が巻回されて動力伝達可能に接続されている。
第３伝達軸８１の左側中央部には、太陽ギヤ８２Ｌが外嵌固定されている。

つまり、エンジン３１から差動機構６２Ｌに至る動力伝達経路は、エンジンクラッチ３８がオン状態であり、ブレーキ装置６３が作動していない（制動していない）場合、エンジン３１のエンジン出力軸３１ａ→第１プーリ７１→ベルト７３→第２プーリ７２→ＨＳＴ入力軸６０ａの順であり、ＨＳＴ６０で変速された後、ＨＳＴ出力軸６０ｂ→第１ベベルギヤ７４→第２ベベルギヤ７６→第２伝達軸７５→第１スプロケット７７→チェーン７８→第２スプロケット８０→第３伝達軸８１→差動機構６２Ｌの入力側要素である太陽ギヤ８２Ｌの順である。

次に、電動モータ６１Ｌから差動機構６２Ｌまでの動力伝達経路について説明する。
電動モータ６１Ｌの電動モータ出力軸６１１Ｌにはウォーム８７Ｌが外嵌固定されており、ウォーム８７Ｌは、リングギヤ８５Ｌの外周面の歯車部と噛合している。ここで、リングギヤ８５Ｌの外周面の歯車部はウォーム８７Ｌのウォームホイールを兼ねている。
つまり、電動モータ６１Ｌから差動機構６２Ｌに至る動力伝達経路は、電動モータ６１Ｌの電動モータ出力軸６１１Ｌ→ウォーム８７Ｌ→差動機構６２Ｌの入力側要素であるリングギヤ８５Ｌの順である。
電動モータ６１Ｌは、遊星キャリア８３Ｌの回転速度を減速させる方向に、リングギヤ８５Ｌを回転駆動するようにしてある。

差動機構６２Ｌにおいて、遊星キャリア８３Ｌは、軸受を介して第３伝達軸８１の左端部を支持している。また、遊星キャリア８３Ｌの右側面には複数の回転軸８６Ｌ，８６Ｌ，…が突設され、各回転軸８６Ｌに１個の遊星ギヤ８４Ｌが回転可能に支持されている。遊星ギヤ８４Ｌ，８４Ｌ，…は、太陽ギヤ８２Ｌと互いに噛合しており、更に、リングギヤ８５Ｌの内周面の歯車部と互いに噛合している。
つまり、差動機構６２Ｌにおける動力伝達経路は、太陽ギヤ８２Ｌ及びリングギヤ８５Ｌ→遊星ギヤ８４Ｌ，８４Ｌ，…→回転軸８６Ｌ，８６Ｌ，…→遊星キャリア８３Ｌの順である。

更に、差動機構６２Ｌから車軸４５Ｌまでの動力伝達経路について説明する。
車軸４５Ｌの右端部は、差動機構６２Ｌに備える遊星キャリア８３Ｌに、スプライン嵌合により外嵌固定されている。
つまり、差動機構６２Ｌから車軸４５Ｌに至る動力伝達経路は、差動機構６２Ｌの出力側要素である遊星キャリア８３Ｌ→車軸４５Ｌの順である。そして、車軸４５Ｌに伝達された駆動力、即ち差動機構６２Ｌから伝達された差動出力が駆動スプロケット４１Ｌに伝達される。この差動出力は、更に詳細には、ＨＳＴ６０で変速されたエンジン出力と、電動モータ６１Ｌの出力との差動出力である。

電動モータ６１Ｌを停止させ、電動モータ６１Ｌの出力が“０”の状態でエンジン出力のみによって走行型車両１を走行させる場合、差動機構６２Ｌのリングギヤ８５Ｌが回転しないよう固定する必要がある。仮にリングギヤ８５Ｌの回転を固定しない場合、エンジン出力の一部がリングギヤ８５Ｌから電動モータ６１Ｌに伝達されて（エンジン出力が電動モータ６１Ｌに逆流して）車速、走行安定性等が低下することがある。

しかしながら本実施の形態においては、リングギヤ８５Ｌをウォームホイールとし、ウォーム８７Ｌと互いに噛合させてあるため、ウォーム８７Ｌのセルフロック機能を利用することによって、電動モータ６１Ｌへの駆動力の逆流が防止される。この結果、電動モータ６１Ｌと差動機構６２Ｌとの間に駆動力逆流防止用のクラッチ、ブレーキ等を備える必要がなく、走行型車両１の部品点数及び製造コストを低減することができる。
ここで、セルフロック機能とは、ウォームの回転によってウォームホイールを回転させることは容易であるが、逆は困難であるという性質を利用したものである。

さて、ＨＳＴ６０は、エンジン３１の出力である回転速度を変速して差動機構６２Ｌに伝達する静油圧式無段変速装置である。ＨＳＴ６０は、ＨＳＴ入力軸６０ａを有する油圧ポンプ、及びＨＳＴ出力軸６０ｂを有する油圧電動モータ、並びに油圧ポンプと油圧電動モータとを流体的に接続するための油圧回路を筐体に収容してある（各不図示）。油圧ポンプは可動斜板式のアキシャルピストンポンプであり、油圧電動モータは可動斜板式のアキシャルピストン電動モータである。

ＨＳＴ６０の出力の大小は、ＨＳＴ入力軸６０ａが１回転する間に油圧ポンプから油圧電動モータへ搬送される圧油の量を調整する可動斜板の角度（以下、ＨＳＴ斜板角度という）の大小に対応し、圧油の量が多い場合はＨＳＴ出力軸６０ｂの回転数が多くなる。このため、ＨＳＴ斜板角度を制御することによってＨＳＴ６０の出力が制御される。

ＨＳＴ６０にはアクチュエータ６０ｃが併設してある。アクチュエータ６０ｃは制御部３０に接続されており、制御部３０はアクチュエータ６０ｃにＨＳＴ制御信号を出力することによって、ＨＳＴ６０の出力（具体的には回転数）を制御する。ここで、ＨＳＴ制御信号は、ＨＳＴ６０の回転数に対応するＨＳＴ斜板角度に関連付けて、予め制御部３０に与えられている。

ところで、走行型車両１が備える作業系の動力伝達機構として、エンジン出力軸３１ａ上には、除雪部２への動力伝達に関わる駆動プーリ又はギヤ、発電機３２への動力伝達に関わる駆動プーリ又はギヤ等（各不図示）が備えられている。作業系の動力伝達機構はエンジン３１から除雪部２への駆動力の伝達を行ない、この動力伝達機構の中途に、除雪部２への駆動力の伝達のオン／オフを行なう除雪クラッチ３７が設けられている。

操作部５は、機体フレーム１１に固設された後面視逆Ｕ字状のハンドル５１に設けられた各種レバーを備える。
ハンドル５１上端部の左右一側にはクラッチレバー５０が設けられ、他側には除雪レバー５５が設けられており、各レバーは夫々デッドマンクラッチレバーである。

クラッチレバー５０は、作業者がクラッチレバー５０を操作すると該クラッチレバー５０の動作が図示しない検出器により検出され、この検出器が検出した動作に基づいて制御部３０から指令信号がエンジンクラッチ３８及びブレーキ装置６３に加えられ、ブレーキ装置６３が解除動作するとともにエンジンクラッチ３８が継合動作し、エンジン３１の回転動力が差動機構６２Ｌ，６２Ｒに伝動され、また、作業者がクラッチレバー５０の操作を開放するとブレーキ装置６３が制動動作するとともにエンジンクラッチ３８が解除動作し、エンジン３１の回転動力が差動機構６２Ｌ，６２Ｒに伝動されないように構成されている。

除雪レバー５５は図示しない伝動部材を介して除雪クラッチ３７に接続されており、エンジン３１の回転動力を除雪部２に伝動／遮断するように構成されている。
除雪レバー５５の動作は図示しない検出器により検出され、この検出器が検出した動作に基づいて制御部３０は、エンジン３１の回転動力が除雪部２に伝動／遮断されたか、即ち除雪レバー５５がオン状態／オフ状態にされたか否かを判定することによって、除雪クラッチ３７のオン／オフ、即ち除雪部２を作動させるか否かを判定する。

ハンドル５１中途部には操作ボックス５２Ｌ，５２Ｒ，５３が固設されており、操作ボックス５２Ｌ，５２Ｒには旋回レバー５４Ｌ，５４Ｒが、操作ボックス５３に変速レバー５６が、夫々設けられている。

旋回レバー５４Ｌ（５４Ｒ）は旋回する場合に作業者によって操作される旋回操作部であり、作業者が手動で左（右）方向に夫々傾倒可能としてある。旋回レバー５４Ｌ，５４Ｒは、図示しない検出器が検出した旋回レバー５４Ｌ，５４Ｒの傾倒角度（操作量）に応じて、作業者が所望する走行型車両１の旋回半径（旋回の緩急）を指示する旋回レバー操作量が制御部３０に入力されるようにしてある。

ここで、旋回レバー５４Ｌ，５４Ｒ両方の旋回レバー操作量が“０”の場合は直進（又は停止）を意味し、旋回レバー５４Ｌの旋回レバー操作量が“０”超過の場合は左旋回を意味し、旋回レバー５４Ｒの旋回レバー操作量が“０”超過の場合は右旋回を意味する。つまり、本実施の形態における旋回レバー操作量は旋回レバー５４Ｌ，５４Ｒの操作方向と、この操作方向への操作量の絶対値とを含んでいる。

変速レバー５６は操作角度が図示しない検出器により検出されるように構成されており、この検出器が検出した操作角度に基づいて制御部３０からＨＳＴ制御信号がアクチュエータ６０ｃに加えられ、ＨＳＴ６０を変速動作させる。
つまり、変速レバー５６は車速を無段階に変更する場合に作業者によって操作されることによって車速の指示が入力操作される車速操作部である。

変速レバー５６は、中立位置を傾倒角度“０”として前後方向に傾倒可能に設けてあり、変速レバー５６の前後の傾倒角度、即ち、作業者が所望する走行型車両１の車速を指示する変速レバー角度が制御部３０に入力されるようにしてある。変速レバー５６の前側傾倒及び後側傾倒は、夫々前進及び後進に対応している。以下では簡単のため、前進に関して説明し、傾倒角度は絶対値とする。
傾倒角度が所定傾倒角度以下の範囲は低速域の車速に対応し、所定傾倒角度超過の範囲は高速域の車速に対応する。更に、変速レバー５６を前方端部に位置させた場合は最大傾倒角度（最大操作量）となる。

制御部３０は、変速レバー５６からの入力である変速レバー角度に基づいて、作業者が所望する車速を得るために必要なＨＳＴ斜板角度を算出し、算出されたＨＳＴ斜板角度に関連付けられたＨＳＴ制御信号をアクチュエータ６０ｃに出力することによって、ＨＳＴ６０の出力を制御する。このようにして制御部３０はエンジン出力の変速を行なう。

本実施の形態においては、走行型車両１の直線時及び旋回時の両方で、エンジン出力と左右の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力との差動出力が利用される。ただし、直進時には、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの電動モータ出力軸６１１Ｌ，６１１Ｒは互いに略同一の回転数及び回転方向で駆動されるが、旋回時には、電動モータ出力軸６１１Ｌ，６１１Ｒ夫々の回転数の差又は回転方向の違いが利用される。
以下では、図４〜図６の特性図並びに図７のフローチャートに基づいて、走行型車両１の直進について説明する。

図４は、走行型車両１の変速レバー５６の除雪作業中の変速レバー角度とＨＳＴ６０及び電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ夫々の出力との関係を示す特性図である。また、図５は、走行型車両１の変速レバー５６の非除雪作業中の変速レバー角度とＨＳＴ６０及び電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ夫々の出力との関係を示す特性図である。各図中の横軸は変速レバー５６の傾倒角度であり、縦軸はＨＳＴ６０及び電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ夫々の出力（具体的にはＨＳＴ出力軸６０ｂの回転数に対応するＨＳＴ斜板角度、及び電動モータ出力軸１３１Ｌ，１３１Ｒ夫々の回転数）である。

また、図６は、走行型車両１の変速レバー５６の除雪作業中の変速レバー角度と走行型車両１の車速との関係を示す特性図である。図中横軸は変速レバー５６の傾倒角度であり、縦軸は走行型車両１の実際の車速（車軸４５Ｌ，４５Ｒの回転数）である。

走行型車両１は、除雪作業中、変速レバー５６が低速域にある（具体的には変速レバー５６の傾倒角度が低速域に対応している範囲内にある）か否かに応じて、モータ変速モードとＨＳＴ変速モードとを切り換えて作動し、非除雪作業中はＨＳＴ変速モードのみで作動するように構成されている。

ＨＳＴ変速モードは、変速レバー５６の傾倒角度の増大に比例して、ＨＳＴ６０の出力を増大させ、かつ、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ両方の出力を“０”で一定にする（図４及び図５）。
一方、モータ変速モードは、変速レバー５６の傾倒角度の増大に比例して、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ両方の出力を増大させ、かつ、ＨＳＴ６０の出力を所定の出力で一定にすべく、ＨＳＴ斜板角度を所定ＨＳＴ斜板角度となす。ここで、ＨＳＴ６０の所定出力は、低速域と高速域との境界の車速における変速レバー角度に対応する出力である（図４）。
図４及び図５に示すような特性図は、予め制御部３０に与えられている。

除雪作業中は、雪の抵抗が走行型車両１に加わるため、特に変速レバー５６が低速域にある場合は車速が非常に遅い。このため、ＨＳＴ６０の出力のみで走行する場合、ＨＳＴ６０が使用する圧油の粘性によって、図６の二点差線に示すように、効率良く変速することができない。しかしながら、ＨＳＴ６０の出力を“０”とし、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力のみで変速する場合は大出力の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒが必要となる。
このため、除雪作業中の低速域では、所定出力のＨＳＴ６０と、変速レバー５６の傾倒角度に応じた電動モータ６１Ｌ，６１Ｒ両方の出力とで変速することによって、小出力の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを備えることができ、しかも、図６の実線に示すように、効率良く変速することができる。

一方、除雪作業中の高速域、及び非除雪作業中は、走行型車両１の車速が早いため、特にＨＳＴ６０の出力のみで効率良く変速することができる。仮に、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを併用して変速する場合は大出力の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒが必要となるが、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力は“０”であるため、小出力の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを備えることができる。

図７は、制御部３０が実行する変速処理の手順を示すフローチャートである。
制御部３０は、除雪レバー５５のオン状態／オフ状態を判定することによって、除雪クラッチ３７がオン状態であるか否かを判定する（Ｓ１１）。
除雪クラッチ３７がオン状態である場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、走行型車両１は除雪作業中であり、制御部３０は変速レバー５６の傾倒角度を受け付け（Ｓ１２）、受け付けた変速レバー角度に基づいて変速レバー５６が低速域にあるか否かを判定する（Ｓ１３）。
また、除雪クラッチ３７がオフ状態である場合（Ｓ１１でＮＯ）、走行型車両１は非除雪作業中であり、制御部３０は変速レバー５６の傾倒角度を受け付ける（Ｓ１４）。

変速レバー５６が低速域にある場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部３０は、図４に示されるような所定ＨＳＴ斜板角度に関連付けられたＨＳＴ制御信号（所定ＨＳＴ制御信号）をアクチュエータ６０ｃへ出力する（Ｓ１５）。アクチュエータ６０ｃは入力された所定ＨＳＴ制御信号に応じてＨＳＴ６０のＨＳＴ斜板角度を所定ＨＳＴ斜板角度に変更し、このとき、ＨＳＴ６０は所定のＨＳＴ出力で駆動される。

次に制御部３０は、Ｓ１２で受け付けた変速レバー５６の傾倒角度と、図４に示されるような特性図とに基づいて、所要の電動モータ回転数を算出し（Ｓ１６）、算出した電動モータ回転数に関連付けられた電動モータ制御信号を電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの駆動回路３６Ｌ，３６Ｒ両方へ出力する（Ｓ１７）。Ｓ１７の処理によって、電動モータ６１Ｌ，６１ＲはＳ１６で算出した所要の電動モータ回転数を出力する。

変速レバー５６が高速域にある場合（Ｓ１３でＮＯ）、又はＳ１４の処理完了後、制御部３０は電動モータ制御信号の出力を停止して電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを両方とも停止させ（Ｓ１８）、次に制御部３０は、Ｓ１２又はＳ１４で受け付けた変速レバー５６の傾倒角度と、図４又は図５に示されるような特性図とに基づいて、所要のＨＳＴ斜板角度を算出する（Ｓ１９）。ただし、Ｓ１１で除雪クラッチ３７がオン状態である場合（Ｓ１１でＹＥＳの場合、即ち除雪作業中）は図４に示されるような特性図、Ｓ１１で除雪クラッチ３７がオフ状態である場合（Ｓ１１でＮＯの場合、即ち非除雪作業中）は図５に示されるような特性図を用いる。

最後に制御部３０は、Ｓ１９で算出したＨＳＴ斜板角度に関連付けられたＨＳＴ制御信号をアクチュエータ６０ｃへ出力する（Ｓ２０）。アクチュエータ６０ｃは入力されたＨＳＴ制御信号に応じてＨＳＴ６０のＨＳＴ斜板角度を変更し、このとき、ＨＳＴ６０は、Ｓ１９で算出した所要のＨＳＴ斜板角度に対応する所要のＨＳＴ出力で駆動される。

Ｓ１７又はＳ２０の処理完了後、制御部３０は処理をＳ１１へ戻す。

以上のような変速処理における制御部３０は、静油圧式無段変速装置の出力及び電動モータの出力夫々を制御する制御部として機能する。
Ｓ１３における制御部３０は、車速操作部から入力された車速が所定車速以上であるか否かを判定する手段として機能し、Ｓ１５からＳ１７において、前記車速が前記所定車速未満であると判定したとき（Ｓ１３でＹＥＳのとき）、前記車速に応じた前記差動出力を得べく前記静油圧式無段変速装置の出力及び前記電動モータの出力の両方を制御するようにしてある。

Ｓ１１における制御部３０は、クラッチの継／断に基づいて作業機を作動させるか否かを判定する手段として機能する。

Ｓ１８からＳ２０における制御部３０は、前記作業機を作動させないと判定した場合（Ｓ１１でＮＯの場合）、前記電動モータの出力を略一定に保つ出力保持手段（Ｓ１８における制御部３０）と、前記車速に応じて前記静油圧式無段変速装置の出力を制御する出力制御手段（Ｓ１９及びＳ２０における制御部３０）として機能する。また、Ｓ１８からＳ２０における制御部３０は、前記作業機を作動させると判定した場合（Ｓ１１でＹＥＳの場合）、前記車速が前記所定車速以上であると判定したとき（Ｓ１３でＮＯの場合）、前記出力保持手段と、前記出力制御手段として機能する。

Ｓ１５〜Ｓ１７における制御部３０は、前記作業機を作動させると判定した場合（Ｓ１１でＹＥＳの場合）、前記車速が前記所定車速未満であると判定したとき（Ｓ１３でＹＥＳのとき）、前記静油圧式無段変速装置の出力を略一定に保つ手段（Ｓ１５における制御部３０）と、前記車速に応じて前記電動モータの出力を制御する手段（Ｓ１６及びＳ１７における制御部３０）として機能する。

以上のような走行型車両１は、エンジン出力を左右に分配し、各々遊星差動機構を用いて電動モータ出力を合成させることで左右走行部の回転数を制御（減速）し、２種類の変速モードを条件によって切り換えることによって、低速直進補助に旋回補助用電動モータを使用し、操向操作する。
このため、走行型車両１は小出力で安価な小型電動モータを備えることができる。

具体的には、走行型車両１は、ＨＳＴ６０を１個と、安価な２個の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒとを備えるため、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの代わりにＨＳＴを更に備える必要がなく、走行型車両１の製造コストを低減することができる。また、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒのみを備える場合よりも燃費を向上させることができ、ＨＳＴ６０のみを備える場合よりも柔軟に運用することができる。
また、１個の差動機構６２Ｌ（６２Ｒ）に対して１個の専用の電動モータ６１Ｌ（６１Ｒ）が設けられているため、２個の差動機構６２Ｌ，６２Ｒに対して１個の共用の電動モータを備える場合よりも小出力で安価な電動モータを備えることができる。更に、共用の電動モータの出力を２個の差動機構６２Ｌ，６２Ｒに配分する複雑な機構を必要としないため、走行型車両１の構成が簡易である。

しかも、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力を遊星キャリア８３Ｌ，８３Ｒの回転速度の減速方向に用いている。この場合、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒへ逆流してくるエンジン出力にアシストされる形で電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力を差動機構６２Ｌ，６２Ｒに入力することになる。
仮に、増速方向に用いる場合は、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒへ逆流してくるエンジン出力に抵抗して電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力を差動機構６２Ｌ，６２Ｒに入力する必要がある。
以上の結果、本実施の形態においては、電動モータ６１Ｌ，６１Ｒの出力を増速方向に用いる場合よりも小型小出力の電動モータ６１Ｌ，６１Ｒを備えることができる。

なお、走行型車両は乗用型でも非乗用型（手押し型）でもよく、また、除雪機に限るものではない。更に、クローラ式走行装置に限らず、例えばホイール式の走行装置でもよい。また、ＨＳＴの代わりに他の静油圧式無段変速装置（例えばＣＶＴ）を備えてもよい。

また、一対の電動モータではなく１個の電動モータの出力を左右の差動機構に分配し、更に、クラッチで左右を切り換える構成でもよい。
更に、一対の電動モータの一方を駆動させ他方を停止させる構成ではなく、両方を駆動する構成でもよい。

本発明に係る走行型車両の構成を示す側面図である。 本発明に係る走行型車両の動力伝達機構の構成を示すブロック図である。 本発明に係る走行型車両の動力伝達機構の構成を示す模式的説明図である。 本発明に係る走行型車両の作業中の変速レバー角度とＨＳＴ及び電動モータ夫々の出力との関係を示す特性図である。 本発明に係る走行型車両の非作業中の変速レバー角度とＨＳＴ及び電動モータ夫々の出力との関係を示す特性図である。 本発明に係る走行型車両の変速レバー角度と車速との関係を示す特性図である。 本発明に係る走行型車両の制御部が実行する変速処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 走行型車両
２ 除雪部（作業機）
３０ 制御部
３１ エンジン（駆動源）
３７ 除雪クラッチ（クラッチ）
４Ｒ，４Ｌ 走行装置
５６ 変速レバー（車速操作部）
６０ ＨＳＴ（静油圧式無段変速装置）
６１Ｌ，６１Ｒ 電動モータ
６２Ｌ，６２Ｒ 差動機構

Claims (1)

1. 駆動源の出力を変速して差動機構に伝達する静油圧式無段変速装置と、
   出力を前記差動機構に伝達する電動モータと、
   前記静油圧式無段変速装置の出力及び前記電動モータの出力の差動出力を前記差動機構から伝達される走行装置と、
   車速の指示が入力操作される車速操作部と、
   前記静油圧式無段変速装置の出力及び前記電動モータの出力夫々を制御する制御部と
   を備える走行型車両であって、
   作業機と、
   前記駆動源から前記作業機への駆動力を継／断するクラッチと
   を備え、
   前記制御部は、
   前記車速操作部から入力された車速が、最高速よりも遅く“０”よりも速い所定車速以上であるか否かを判定する手段と、
   前記クラッチの継／断に基づいて前記作業機を作動させるか否かを判定する手段と、
   前記作業機を作動させないと判定した場合、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記電動モータの出力を略一定に保つ出力保持手段、及び、前記車速に応じて前記静油圧式無段変速装置の出力を制御する出力制御手段と、
   前記作業機を作動させると判定した場合、前記車速が前記所定車速未満であると判定したとき、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記静油圧式無段変速装置の出力を略一定に保つ手段、及び、前記車速に応じて前記電動モータの出力を制御する手段と
   を有し、
   前記作業機を作動させると判定した場合、前記車速が前記所定車速以上であると判定したとき、直進の際、前記車速に応じた前記差動出力を得べく、前記出力保持手段及び前記出力制御手段を実行するようにしてあることを特徴とする走行型車両。

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