KR20130082077A

KR20130082077A - 휠 로더

Info

Publication number: KR20130082077A
Application number: KR1020127030838A
Authority: KR
Inventors: 노리타카 이토; 도루 기쿠치
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2011149069A1; JP5498858B2; CN102917942A; JP2011245988A; EP2578472A1; US20130068544A1

Abstract

휠 로더는, 전 프레임과 후 프레임이 연결부에 있어서 조타 가능하게 연결된 차체와, 연결부를 사이에 두고, 전 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 전륜 및 후 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 후륜과, 한 쌍의 전륜을 구동하는 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 한 쌍의 후륜을 구동하는 한 쌍의 후륜용 전동 모터와, 조타 조작을 행하고 있는 사이에는, 전 프레임과 후 프레임이 결합부를 중심으로 하여 서로 역방향으로 회전 운동하도록, 한 쌍의 전륜용 전동 모터와 한 쌍의 후륜용 전동 모터를, 내륜 측끼리에 있어서의 속도의 대소 관계와 외륜 측끼리의 속도의 대소 관계가 반대이고, 또한, 조타 각도에 대응하는 속도차로 구동하여 차체를 굴곡시키는 방향 전환 제어부와, 조타 조작이 종료되었다고 판단되면, 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 한 쌍의 후륜용 전동 모터를 구동하여, 외륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하고, 외륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하는 선회 주행 제어부를 구비한다.

Description

휠 로더{WHEEL LOADER}

본 발명은, 휠 로더에 관한 것이다.

전(前) 프레임과 후(後) 프레임이 연결축을 회전축으로 하여 굴곡되는 아티큘레이트식의 휠 로더는, 연결축의 전후에 좌우 한 쌍의 전륜과, 좌우 한 쌍의 후륜을 구비한다. 좌우의 전륜 및 좌우의 후륜은, 각각, 디퍼렌셜 장치를 개재하여 차륜축으로 연결되어 있다. 엔진의 구동축의 회전이 토오크 컨버터, 트랜스미션을 통하여 프로펠러 샤프트에 전달되고, 이 프로펠러 샤프트의 회전이 디퍼렌셜 장치를 통하여 전륜 및 후륜에 전달되어서 차량이 주행된다.

또, 각 차륜축에 전동 모터를 장착하고, 한 쌍의 전륜의 각각, 및 한 쌍의 후륜의 각각을 각 전동 모터에 의해 구동하는 휠 로더도 알려져 있다.

상기의 휠 로더에서는, 엔진에 발전기를 연결하고, 엔진의 구동축의 회전에 의해 발전기를 구동한다. 그리고, 발전기로부터의 전력을 각 전동 모터에 공급하여, 전륜 및 후륜을 구동한다. 또, 휠 로더에서는, 선회 주행할 때에, 전 프레임 및 후 프레임을 굴곡시켜, 차체를 방향 전환하지만, 이 차체의 방향 전환은, 조타 조작에 따라 신축하는 스티어링용 유압 실린더에 의해 이루어진다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2000-177411호 공보

상기 선행 문헌에 기재된 휠 로더에서는, 차체의 방향 전환을, 스티어링용 유압 실린더에 의해 행하는 것이다(특허문헌 1의 제24단락 참조). 이 방법에서는, 차체의 방향 전환을 행할 때에, 스티어링용 유압 실린더에 큰 구동력이 필요하게 되어, 유압 장치가 대형화된다. 이 때문에, 휠 로더가 대형화됨과 함께, 에너지의 소비량이 커지고, 또한, 이에 따라 환경에 대한 악영향도 커진다.

본 발명의 제1 태양에 의하면, 휠 로더는, 전 프레임과 후 프레임이 연결부에 있어서 조타(操舵) 가능하게 연결된 차체와, 연결부를 사이에 두고, 전 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 전륜 및 후 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 후륜과, 한 쌍의 전륜을 구동하는 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 한 쌍의 후륜을 구동하는 한 쌍의 후륜용 전동 모터와, 조타 조작을 행하고 있는 사이에는, 전 프레임과 후 프레임이 결합부를 중심으로 하여 서로 역방향으로 회전 운동하도록, 한 쌍의 전륜용 전동 모터와 한 쌍의 후륜용 전동 모터를, 내륜 측끼리에 있어서의 속도의 대소 관계와 외륜 측끼리의 속도의 대소 관계가 반대이고, 또한, 조타 각도에 대응하는 속도차로 구동하여 차체를 굴곡시키는 방향 전환 제어부와, 조타 조작이 종료되었다고 판단되면, 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 한 쌍의 후륜용 전동 모터를 구동하여, 외륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하고, 외륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하는 선회 주행 제어부를 구비한다.

본 발명의 제2 태양에 의하면, 제1 태양의 휠 로더에 있어서, 각각, 전 프레임과 후 프레임에 연결되고, 조타 조작에 연동하는 신축 동작에 의해 차체를 굴곡시키는 한 쌍의 스티어링 유압 실린더를 추가로 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 태양에 의하면, 제2 태양의 휠 로더에 있어서, 한 쌍의 스티어링 유압 실린더는, 방향 전환 제어부에 의해 구동되는 전동 모터의 속도차에 의해 굴곡되는 차체의 방향 전환 동작에 추종하어 신축 동작하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 태양에 의하면, 제3 태양의 휠 로더에 있어서, 한 쌍의 스티어링 유압 실린더의 각각의 보텀실 및 로드실에 접속된 안티 보이드 밸브를 추가로 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 제5 태양에 의하면, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 태양의 휠 로더에 있어서, 연결부는, 한 쌍의 전륜이 장착된 전 차축과 한 쌍의 후륜이 장착된 후 차축의 거리가 동일한 중간 위치에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제6 태양에 의하면, 제5 태양의 휠 로더에 있어서, 방향 전환 제어부는, 내륜 측의 전륜을 구동하는 전륜용 전동 모터와, 외륜 측의 후륜을 구동하는 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키고, 외륜 측의 전륜을 구동하는 전륜용 전동 모터와, 내륜 측의 후륜을 구동하는 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제7 태양에 의하면, 제5 또는 제6 휠 로더에 있어서, 선회 주행 제어부는, 내륜 측의 전륜을 구동하는 전륜용 전동 모터와, 내륜 측의 후륜을 구동하는 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키고, 외륜 측의 전륜을 구동하는 전륜용 전동 모터와, 외륜 측의 후륜을 구동하는 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 전륜과 한 쌍의 후륜의 내륜 측끼리의 속도의 대소 관계와 외륜 측끼리의 속도의 대소 관계가 반대가 되도록 구동하여 차체를 방향 전환하기 때문에, 큰 유압 장치가 불필요하게 되어, 휠 로더를 소형화하고, 또한, 소비 에너지를 작게 할 수 있다.

도 1은 이 발명에 따른 휠 로더의 일 실시 형태로서의 하이브리드 휠의 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 휠 로더의 상면도.
도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 휠 로더가 굴곡된 상태를 나타내는 상면도.
도 4는 도 1에 도시된 하이브리드 휠 로더의 측면도.
도 5는 이 발명에 따른 휠 로더의 시스템 블록도.
도 6은 이 발명에 따른 휠 로더의 전동 모터와 스티어링 유압 실린더의 관계를 나타내는 모식도.
도 7은 도 6에 도시된 휠 로더의 방향 전환 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 8은 도 6에 도시된 휠 로더의 선회 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 9는 이 발명에 따른 휠 로더의 선회 동작의 처리 플로우도.

이하, 본 발명에 관련된 휠 로더를, 하이브리드 휠 로더를 일 실시 형태로서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 하이브리드 휠 로더의 외관 사시도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 하이브리드 휠 로더의 상면도이며, 도 3은, 도 2에 도시된 휠 로더가 굴곡된 상태의 상면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 하이브리드 휠 로더의 측면도이다. 단, 도 2∼도4에서는, 도 1에 도시된 작업 장치(버킷)는, 도시가 생략되어 있다.

도 1∼도 4에 도시된 하이브리드 휠 로더(100)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 전부 차체(2)과 후부 차체(7)가, 결합 프레임(18)에 의해 굴곡 가능하게 연결된 아티큘레이트식의 차체(1)를 가지는 작업 차량이다.

전부 차체(2)는, 하이브리드 휠 로더(100) 전측에 배치되어 있고, 대략 상자 형상으로 형성된 전 프레임(3)과, 이 전 프레임(3)의 하측에 설치된 전 차축(4)과, 이 전 차축(4)의 좌, 우 양단(兩端)에 설치된 전륜(5A, 5B)과, 전 프레임(3)의 전측에 부앙동(俯仰動) 가능하게 장착된 작업 장치(6)를 구비하고 있다.

여기서, 전 차축(4)은, 좌, 우의 차축 관(管)(4A) 내에 수용되어서 회전 가능하게 지지되어 있다. 차축 관(4A)은 전 프레임(3)의 하면에 고정되어 있다. 이것에 의해, 전 차축(4)은, 롤 축(O)을 중심으로 하는 롤 운동이 불가능한 상태로 전 프레임(3)에 장착되어 있다. 또, 전 차축(4)과 전 프레임(3)의 사이에는, 각종 완충용 현가(懸架) 장치 등은 설치되어 있지 않고, 작업 장치(6)에 가해지는 큰 하중을 전 프레임(3), 전 차축(4), 전륜(5A, 5B) 등에 의해 지지하는 구성으로 되어 있다.

작업 장치(6)는, 전 프레임(3)의 좌, 우 양측의 상단(上端) 측에 설치된 브래킷부(3A)에 부앙동 가능하게 장착된 아암(6A)과, 이 아암(6A)의 선단(先端)부에 회전 운동 가능하게 장착된 버킷(6B)을 구비하고 있다. 아암(6A)은, 아암 실린더(6C)에 의해 회전 운동 동작되고, 버킷(6B)은 버킷 실린더(6D)에 의해 회전 운동 동작된다. 작업 장치(6)는, 아암 실린더(6C)와 버킷 실린더(6D)에 의한 회전 운동 동작에 의해, 버킷(6B)을 상, 하 방향으로 부앙 동작시켜서, 버킷(6B)에 의해 토사 등의 운반 작업 및 덤프트럭으로의 적하 작업 등을 행한다.

후부 차체(7)는 전부 차체(2)의 후방에, 좌우 방향으로 굴곡 가능한 상태로 전부 차체(2)에 연결되어 있다. 이 후부 차체(7)는, 구동원(8)을 수용하는 후 프레임(9)과, 이 후 프레임(9)의 하측에 설치된 후 차축(10)과, 후 차축(10)의 좌, 우 양단에 설치된 후륜(5C, 5D)과, 후 프레임(9) 상에 설치된 운전실(12)을 구비하고 있다.

후 프레임(9)은, 엔진, 전동/발전기 및 유압 펌프 등의 구동원(8)이 수용된 수용 프레임부(9A)와, 이 수용 프레임부(9A) 전측에 설치된 결합부(9B)로 구성되어 있다. 전동/발전기 및 유압 펌프에 대해서는 후술한다.

수용 프레임부(9A)의 하측에는, 차체(1)의 좌우 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 지지 브래킷(13)이 설치되어 있다. 한 쌍의 지지 브래킷(13)은, 후 프레임(9)의 길이 방향에 있어서의 중간부에서 이간하여 배치되어 있다. 차체(1)의 폭 방향의 중심축은, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 전체 길이에 걸쳐 삽입 통과하는 롤 축(O)으로 되어 있다. 각 지지 브래킷(13)에는, 롤 축(O)을 따라 관통한 삽입 통과 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 상기한 한 쌍의 지지 브래킷(13)의 사이에는 후 차축(10)의 지지부(14)가 배치되어 있다.

지지부(14)는, 그 좌, 우 양측에 후 차축(10)을 수용한 차축 관(10A)이 고착 됨과 함께, 전, 후 양측에는 롤 축(O)을 따라 연장되는 지지 축(14A)이 돌출하여 설치되어 있다. 지지부(14)의 지지 축(14A)은, 지지 브래킷(13)의 삽입 통과 구멍(도시 생략) 내에 삽입 통과되어 있다. 이것에 의해, 후 차축(10)은, 후 프레임(9)에 대하여 롤 축(O)의 주변에 회전 운동 가능하게 축 지지되어 있다. 또, 후 차축(10)은, 전 차축(4)과 함께 프로펠러 샤프트(15)를 통하여 구동원(8)에 연결되어 있다.

한편, 결합부(9B)에는, 롤 축(O)을 따라 연장되는 원통 형상의 결합통부(16)가 설치됨과 함께, 당해 결합통부(16) 내에는 결합축(20)과, 이 결합축(20)을 축 지지하는 베어링(도시 생략)이 설치되어 있다. 또, 결합부(9B) 상에는, 작업자가 탑승하는 운전실(12)이 배치되어 있다.

전 프레임(3)과 후 프레임(9) 사이에 설치된 결합 프레임(18)에는, 좌, 우 방향의 중앙에 위치하여 상, 하 양단 측에 연직 방향(도 4의 굴곡축 Z 방향)으로 연장되는 연결축(핀)(19)이 설치됨과 함께, 롤 축(O)을 따라 후 프레임(9) 측을 향하여 연장되는 원통 형상의 결합축(20)이 설치되어 있다.

결합 프레임(18)은, 전 프레임(3)의 상판(3B), 하판(3C)(도 4 참조)에 끼워진 상태로 연결축(19)을 개재하여 전 프레임(3)에 연결됨과 함께, 결합축(20)이 결합부(9B)의 결합통부(16) 내에 삽입 통과됨으로써 후 프레임(9)에 연결되어 있다.

이것에 의해, 결합 프레임(18)은, 굴곡축 Z를 중심으로 하여 전 프레임(3)과 후 프레임(9)을, 도 3에 도시하는 바와 같이, 좌우 방향으로 굴곡 가능하게 연결되어 있다. 또, 결합 프레임(18)의 결합축(20)은, 베어링(도시 생략)에 의해 롤 축(O)을 중심으로 회전 가능하게 축 지지되어 있다. 이처럼, 결합 프레임(18)은, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)을 상대 롤 운동 가능하게 연결되어 있다.

결합 프레임(18)과 전 프레임(3)은, 롤 축(O)을 대칭축으로 하는 한 쌍의 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)에 의해 연결되어 있다. 결합 프레임(18) 전측에는, 한 쌍의 결합 브래킷(21)이 설치되어 있고, 이 결합 브래킷(21)에, 각 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)의 일단 측이 장착되어 있다. 또, 각 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)의 타단 측은, 전 프레임(3)의 하판(3C)(도 4 참조)에 장착되어 있다. 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)는, 구동원(8)의 유압 펌프(도시 생략)로부터 압유가 공급, 배출됨으로써 신축되고, 전 프레임(3)을 후 프레임(9)에 대하여 좌우 방향으로 굴곡시키는 구성으로 되어 있다.

또, 하이브리드 휠 로더(100)에 있어서, 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)는 후 프레임(9)과 후 차축(10)의 사이에 설치된 롤 진동 제한용의 액추에이터이다. 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)는, 좌우의 후륜(5C, 5D) 근방에 각각 위치하고, 상하 방향으로 연장된 상태로 배치되어 있다. 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)는, 그 튜브의 보텀 측이 후 프레임(9)에 장착되고, 로드의 선단 측이 후 차축(10)을 수용하는 차축 관(10A)에 장착되어 있다. 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)는, 구동원(8) 내의 유압 펌프(도시 생략)에 접속되어 있다. 좌우의 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)는, 보텀 측과 로드 측의 차압에 따라, 후 프레임(9)과 후 차축(10) 사이에 롤 축(O) 주변의 추력(推力)을 가한다. 이것에 의해, 유압 실린더(23)는, 후 프레임(9)의 롤 진동[롤 축(O) 주변의 진동]을 제한하는 구성으로 되어 있다.

이 실시 형태에 있어서의 하이브리드 휠 로더에서는, 결합부(9B) 및 결합 프레임(18)에 의해, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)을 롤 축(O)의 주변에 상대 롤 운동 가능하게 연결되어 있다. 이 때문에, 작업 장치(6)에 의한 굴삭 작업 등에 의해 전 프레임(3)이 롤 축(O) 주변에 진동할 때이어도, 결합 프레임(18) 등을 사용하여 전 프레임(3)에 대하여 후 프레임(9)을 상대적으로 롤 운동시킬 수 있다. 이 때문에, 전 프레임(3)으로부터 후 프레임(9)에 진동이 전달되는 것을 방지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 후 프레임(9)과 후 차축(10) 사이에 설치한 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)를 사용하여 후 프레임(9)과 후 차축(10) 사이에 롤 축(O) 주변의 추력을 부여하여, 후 프레임(9)의 롤 진동을 제한한다. 그 결과, 후 프레임(9)에 설치된 운전실(12)의 승차감을 향상시킬 수 있다.

전 차축(4)의 양단부와 전륜(5A, 5B) 사이에는, 각각, 전동 모터(전륜 전동 모터)(M_A) 및 전동 모터(전륜 전동 모터)(M_B)가 장착되어 있다. 후 차축(10)의 양단부와 후륜(5C, 5D) 사이에는, 각각, 전동 모터(후륜 전동 모터)(M_C) 및 전동 모터(후륜 전동 모터)(M_D)가 장착되어 있다. 각 전동 모터(M_A∼M_D)와 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D) 사이에는, 각각, 브레이크 부착 감속기(31_A∼31_D)가 개재 장착되어 있다. 프로펠러 샤프트(15)와 전 차축(4) 사이에는 디퍼렌셜 장치(32F)가 개재 장착되고, 프로펠러 샤프트(15)와 후 차축(10) 사이에는 디퍼렌셜 장치(32B)가 개재 장착되어 있다.

이 하이브리드 휠 로더(100)에서는, 구동원(8) 내에 수용된 엔진의 구동축의 회전에 따라서, 전동/발전기가 발전을 행하고, 발전된 전력이 직접 또는 축전 장치에 충전된 전력과 함께 각 전동 모터(M_A∼M_D)에 공급된다. 그리고, 각 전동 모터(M_A∼M_D)에 의해 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)에 주행 구동력이 부여된다. 또, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 소정의 회전수로 회전됨으로써, 전부 차체(2)와 후부 차체(7)가 연결축(19)을 중심축으로 하여 상대적으로 연결 각도를 변화시키도록 회전 운동하고, 이것에 의해 차체(1)가 굴곡, 즉, 방향 전환된다. 이 동작의 상세는 후술하지만, 본 발명에 관련된 휠 로더에 있어서는, 전부 차체(2)와 후부 차체(7)가 굴곡될 때, 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)는, 전부 차체(2) 및 후부 차체(7)의 상기 동작에 의한 굴곡에 추종하여 신축한다. 이 경우, 스티어링용 유압 실린더(22)의 신축이, 전동 모터(M_A∼M_D)에 구동되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 차에 의해 굴곡되는 차체(1)의 동작에 선행되는 일은 없다.

도 5는, 이 발명에 관련된 휠 로더의 시스템 블록도이다.

우선, 전기 회로에 대하여 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)은, 연결축(19)을 중심으로 하여 회전 운동 가능하게 연결되어 있다. 전 프레임(3)에는, 한 쌍의 전동 모터(M_A, M_B)가 전 차축(4)을 개재하여 장착되어 있다. 후 프레임(9)에는, 한 쌍의 전동 모터(M_C, M_D)가 후 차축(10)을 개재하여 장착되어 있다. 각 전동 모터(M_A∼M_D)는, 전원 제어부(51)로부터의 제어 신호에 의해 회전 구동된다.

상기 서술한 바와 같이, 구동원(8) 내에는, 엔진(8A), 전동/발전기(8B)가 수용되어 있다. 또, 도시 생략하였지만, 구동원(8)에는, 후술하는 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)에 압유를 공급, 배출하는 스티어링 유압용 펌프(도시 생략)가 수용되어 있다. 전동/발전기(8B)는, 엔진(8A)의 구동축이 회전함으로써 발전된다.

하이브리드 휠 로더(100)는, 축전 장치(52)를 구비하고 있다. 전원 제어부(51)는, 엔진 브레이크가 작동하여 차속이 감속되었을 때, 각 전동 모터(M_A∼M_D)에 축적된 전기 에너지를 회생하여 축전 장치(52)에 충전되도록 제어한다. 또, 전동/발전기(8B)가 발전된 전기 에너지를 축전 장치(52)에 충전되도록 제어한다. 전원 제어부(51)는, 인버터를 포함하고 있고, 전동 모터(M_A∼M_D) 또는 전동/발전기(8B)로부터 출력되는 전류가 교류인 경우에는, 직류로 변환하여 축전 장치(52)에 충전한다. 또, 축전 장치(52)로부터 취출(取出)되는 직류 전류를 교류 전류로 변환하여, 전동/발전기(8B)를 전동기로서 동작시킨다. 전동/발전기(8B)를 전동기로서 동작시킴으로써, 엔진(8A)에 의해 아암 실린더(6C), 버킷 실린더(6D) 또는 롤 진동 제한용 유압 실린더(23)에 압유를 공급, 배출하는 유압 펌프를 구동할 때, 엔진(8A)을 어시스트할 수 있다.

엔진(8A)을 구동하면, 전동/발전기(8B)가 발전기로서 동작하고, 이 전동/발전기(8B)에 의해 발전된 전력이 각 전동 모터(M_A∼M_D)에 공급되며, 각각, 전원 제어부(51)로부터의 제어 신호에 의해 제어되어 회전한다. 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 제어하여 회전함으로써, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 적절한 회전수로 회전하고, 하이브리드 휠 로더(100)는 4륜 구동으로 직진 및 선회 주행을 행한다. 운전실(12) 내에는 스티어링 핸들, 액셀러레이터 페달, 브레이크 페달 등의 조작 레버가 구비되어 있고, 이들 조작 레버를 조작함으로써, 각 전동 모터(M_A∼M_D)로의 전류를 제어하여, 정전(正轉), 역전 전환 및 차체의 방향 전환 등이 조정된다. 또, 브레이크 페달 조작에 의해 브레이크 부착 감속기(31A∼31D)의 브레이크를 구동하여 차체(1)를 정지한다.

제어 장치(50)는, CPU, ROM, RAM 및 연산 처리 장치를 포함하여 구성되어 있다. 조타각 검출기(55)로부터 송출되는 핸들(54)의 조타 각도의 정보는 제어 장치(50)에 입력된다. 제어 장치(50)는, 조타각 검출기(55)로부터 출력되는 조타 각도의 정보에 기초하여, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 회전하는 회전수(N_A∼N_D)를 연산하고, 그 연산 결과에 기초하여, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 회전시킨다. 또, 제어 장치(50)는, 조타각 검출기(55)로부터 송출되는 조타 각도의 정보에 기초하여, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축량을 연산한다. 그리고, 그 연산 결과에 기초하여, 제어 장치(50)는, 전동 모터 제어 밸브 구동용 액추에이터(57)를 통하여, 방향 제어 밸브(62)의 위치의 전환 및 방향 제어 밸브(62)로부터 유출되는 압유의 유량을 제어한다.

제어 장치(50)에서는, 조타각 검출기(55)로부터 송출되는 조타 각도의 정보 에 기초하여, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 비를 연산한다. 제어 장치(50)는, 산출한 회전수의 비에, 그때의 회전수(속도)를 곱하여, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이 각각 대응하는 목표 회전수(N_A∼N_D)를 산출한다. 그리고, 제어 장치(50)는, 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 인버터에 각 목표 회전수(N_A∼N_D)에 따른 제어 신호를 출력하고, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 각각의 회전수(N_A∼N_D)로 회전시킨다. 이것에 의해, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)은 조타 조작에 대응하는 굴곡각으로 굴곡된다.

제어 장치(50)에서는, 핸들(54)의 조타 각도에 대응한 내외륜 회전차, 즉, 전륜(5A, 5B) 또는 후륜(5C, 5D)의 회전수의 비를 연산한다. 제어 장치(50)는, 산출한 회전수의 비에, 그때의 회전수(속도)를 곱하여, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D) 각각에 대응하는 회전수(N_A∼N_D)를 산출한다. 그리고, 제어 장치(50)는, 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 드라이버(도시 생략)에 각 회전수(N_A∼N_D)의 정보를 출력한다. 또한, 이하의 설명에서는, 전륜[동륜(動輪)](5A, 5B) 및 후륜(동륜)(5C, 5D)의 회전수와, 각 동륜에 대응하는 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수는 동일하게 한다. 이것에 의해, 각 드라이버에 의하여, 각 전동 모터(M_A∼M_D)가, 각각의 회전수(N_A∼N_D)로 회전되고, 전륜(5A, 5B), 및 후륜(5C, 5D)은, 각각, 조타 각도에 따른 내외륜 회전차로 선회 주행한다.

하이브리드 휠 로더(100)는, 전륜(5A, 5B)의 회전수(N_A, N_B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수(N_C, N_D)를 검출하는 회전수 검출기(56A∼56D)를 구비하고 있다. 각 회전수 검출기(56A∼56D)로부터의 출력 신호는 제어 장치(50)에 입력되고, 제어 장치(50)에 있어서, 조타 조작에 따라, 미리, 연산된 회전수에 도달했는지의 여부가 판단된다.

다음으로, 유압 회로에 대하여 설명한다. 또한, 도 5에서는, 아암 실린더(6C), 버킷 실린더(6D), 롤 진동 제한용 유압 실린더(23) 및 이들 실린더에 압유를 토출하는 유압 펌프 등은 도시가 생략되어 있다.

스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)에는, 스티어링 유압용 펌프(61)로부터 토출된 압유가 방향 제어 밸브(62)를 통하여 급유된다. 또, 스티어링용 유압 실린더(22L, 22R)로부터 배출된 배유(排油)는, 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(안티 보이드 밸브)(63, 64)를 통하여 탱크(66)로 되돌아간다.

유로(油路)(67)는, 분기점(67a)에 있어서 분기되어, 스티어링 유압 실린더(22L)의 보텀실과 스티어링 유압 실린더(22R)의 로드실에 접속되어 있다. 유로(68)는, 분기점(68a)에 있어서 분기되어, 스티어링 유압 실린더(22R)의 보텀실과 스티어링 유압 실린더(22L)의 로드실에 접속되어 있다. 따라서, 방향 제어 밸브(62)를 통하여 스티어링 유압용 펌프(61)로부터의 압유가 유로(71)로 토출되면, 유로(67)를 통하여 스티어링 유압 실린더(22L)의 보텀실에 압유가 유입되고, 이것과 함께 스티어링 유압 실린더(22L)의 로드실로부터 배유가 유로(68) 및 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(63)로부터 탱크(66)로 배출되어, 스티어링 유압 실린더(22L)가 신장된다. 또, 스티어링 유압용 펌프(61)로부터의 압유가 유로(71)로 토출되면, 스티어링 유압 실린더(22R)의 로드실에 압유가 유입되고, 이것과 함께 스티어링 유압 실린더(22R)의 보텀실로부터 배유가 유로(67) 및 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(64)로부터 탱크(66)로 배출되어, 스티어링 유압 실린더(22R)가 축퇴(縮退)된다.

한편, 방향 제어 밸브(62)를 통하여 스티어링 유압용 펌프(61)로부터의 압유가 유로(72)로 토출되면, 유로(68)를 통하여 스티어링 유압 실린더(22R)의 보텀실로 유입되고, 이것과 함께 스티어링 유압 실린더(22R)의 로드실로부터 배유가 유로(67) 및 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(64)로부터 탱크(66)로 배출되어, 스티어링 유압 실린더(22R)가 신장된다. 또, 스티어링 유압용 펌프(61)로부터의 압유가 유로(72)로 토출되면, 스티어링 유압 실린더(22L)의 로드실에 압유가 유입되고, 이것과 함께 스티어링 유압 실린더(22L)의 보텀실로부터 배유가 유로(68) 및 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(68)로부터 탱크(66)로 배출되어, 스티어링 유압 실린더(22L)가 축퇴된다.

스티어링 유압 실린더(22L, 22R)가, 전 프레임(3) 및 후 프레임(9)에 대하여 연결축(19)을 대칭축으로 하여 대칭으로 장착되어 있다. 또, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)가 동일한 형상·사이즈인 경우에는, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)가 신축되는 양과 속도는 동일하다.

제어 밸브 구동용 액추에이터(57)는, 상기 서술한 바와 같이, 제어 장치(50)로부터의 제어 신호에 의해, 방향 제어 밸브(62)를, 스티어링 유압 펌프(61)와 유로(71)가 접속되는 위치와 스티어링 유압 펌프(61)와 유로(72)가 접속되는 위치로 전환한다. 또, 제어 밸브 구동용 액추에이터(57)는, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 보텀실 및 로드실에 유입출되는 압유의 양, 즉, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 신축하는 속도를 스티어링 핸들의 조작 속도에 따라 조정한다.

이 경우, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 신축하는 속도는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)이 굴곡될 때, 전동 모터(M_A∼M_D)에 구동되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 차에 의해 굴곡되는 차체(1)의 굴곡의 속도에 선행되지 않도록 되어 있다. 즉, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡, 바꿔 말하면, 방향 전환은, 전동 모터(M_A∼M_D)에 구동되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 차에 의해 이루어진다. 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축량은, 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수의 차에 의해 전 프레임(3)과 후 프레임(9)이 굴곡되는 구동력에 의해, 각 실린더의 로드가 잡아 당겨지거나 또는 압축되어서, 조타 조작의 각도에 대응한 신축량에 도달한다.

이와 같이, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축은, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡에 추종하는 것이며, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)을 굴곡시키도록 행하여지는 것은 아니다. 따라서, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)는, 큰 구동력이 필요하지 않아, 이것을 구동하는 유압 장치는 작은 것으로 족하다.

차체(1)의 굴곡을 전동 모터(M_A∼M_D)에 의해 행함에도 불구하고, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 장비하는 이유는, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)에 외력이 작용했을 때의 신뢰성의 확보 때문이다. 즉, 도로 상황이나 운전 시의 조타에 의해, 전륜(5A, 5B) 혹은 후륜(5C, 5D)에 외력이 작용하면, 전동 모터(M_A∼M_D)만으로는, 외력에 완전히 저항할 수 없어 전륜(5A, 5B) 혹은 후륜(5C, 5D)의 조타 각도가 변화되어서, 노면과의 사이에서 미끄러짐 등이 일어난다. 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)는, 이 미끄러짐 등을 방지한다.

상기한 바와 같이, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡에 추종한다. 이것은, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 각 로드 또는 각 튜브는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)이 굴곡될 때에, 신장하는 방향으로 잡아 당겨지는 것을 의미한다. 즉, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)로의 압유의 유입이 늦어져서, 로드실 또는 보텀실이 부압(負壓)이 된다. 부압이 되는 것은, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)에 있어서, 각각, 확장 방향에 대응하는 실 측이다.

안티 보이드 부착 릴리프 밸브(63, 64)는, 이러한 상태에 대응하기 위하여 구비되어 있다. 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)에 있어서의 보텀실 또는 로드실 중, 부압이 된 측의 실에, 체크 밸브를 통해 탱크(66)에 연통되는 유로(73)로부터 리턴 오일을 공급하여, 즉시, 충족시키는 작용을 하는 것이다.

도 6 내지 도 8은, 본 발명에 관련된 휠 로더의 전동 모터와 스티어링 유압 실린더의 관계를 나타내는 모식도이고, 도 6은, 방향 전환 전의 상태를 나타내며, 도 7은 방향 전환 시의 과도 상태를 나타내고, 도 8은 방향 전환 후의 선회 주행의 상태를 나타낸다.

도 6은, 핸들(54)을 조작하기 전의 상태를 나타내는 모식적인 평면도이다. 이 상태에서는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 중심축은 일치하고, 연결축(19)의 중심을 통과하는 하나의 직선 상에 위치한다. 이 상태에서는, 전 프레임(3)에 장착된 전동 모터(M_A, M_B) 및 후 프레임(9)에 장착된 전동 모터(M_C, M_D)는, 각각, 대응하는 각 전륜(5A, 5B), 후륜(5C, 5D)을 동일한 회전수(N_A∼N_D)로 회전시키고 있다. 또, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 로드는, 동일한 길이로 인출되어 있다.

도 7은, 도 6의 상태에서 핸들(54)을 조작하여, 예를 들면, 운전실(12) 측으로부터 보아, 좌 방향으로 회전한 경우의 과도 상태를 나타낸다. 제어 장치(50)에서는, 핸들(54)의 조작에 따라, 조타각 검출기(55)로부터 송출되는 조타 각도 신호에 기초하여, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 비를 연산한다. 또, 그 결과 얻어진 회전수의 비에, 그때의 회전수를 곱하여, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수를 산출한다. 그리고, 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 인버터를 통해, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 각각의 회전수(N_A∼N_D)로 회전시킨다.

전 프레임(3)과 후 프레임(9)을 연결축(19)으로 회전 운동시켜 차체(1)를 방향 전환하는 경우, 전륜(5A, 5B)의 내륜과 외륜은 다른 속도로 하고, 후륜(5C, 5D)의 내륜과 외륜은 다른 속도로 한다. 단, 전륜(5A, 5B)의 내륜과 외륜의 속도의 대소의 관계와, 후륜(5C, 5D)의 내륜과 외륜의 속도의 대소의 관계는 반대가 된다.

예를 들면, 도 7에 있어서, 후 프레임(9)으로부터 보아 전 프레임(3)을 반시계 방향으로 회전 운동(좌 선회)시키는 경우, 전 프레임(3) 측에 있어서는, 외륜이 되는 전동 모터(M_A)[전륜(5A)을 구동]의 회전수(N_A)는 내륜이 되는 전동 모터(M_B) [전륜(5B)을 구동]의 회전수(N_B)보다 크다.

한편, 후 프레임(9) 측에 있어서는, 외륜이 되는 전동 모터(M_C)[후륜(5C)을 구동]의 회전수(N_C)는 내륜이 되는 전동 모터(M_D)[후륜(5D)을 구동]의 회전수(N_D)보다 작다.

외륜이 되는 전동 모터(M_A)[전륜(5A)을 구동]의 회전수(N_A)가 내륜이 되는 전동 모터(M_B)[전륜(5B)을 구동]의 회전수(N_B)보다 큰 것에 의해, 전 프레임(3)은, 연결축(19)을 중심으로 반시계 방향으로 회전 운동한다. 또, 외륜이 되는 전동 모터(M_C)[후륜(5C)을 구동]의 회전수(N_C)가 내륜이 되는 전동 모터(M_D)[후륜(5D)을 구동]의 회전수(N_D)보다 작은 것에 의해, 후 프레임(9)은, 연결축(19)을 중심으로 시계 방향으로 회전 운동한다. 이 결과, 전 프레임(3)과 후 프레임이, 연결축(19)을 중심으로 합계하여 굴곡각 θ만큼 회전 운동한다. 그리고, 전 프레임(3)의 중심축과 후 프레임(9)의 중심축은, 회전 운동 전의 180도보다 θ만큼 작은 각도가 된다.

연결축(19)의 중심과 전 차축(4)의 중심축의 거리(L_F)와 연결축(19)의 중심과 후 차축(10)의 중심축의 거리(L_R)가 동일한 경우(도 6 참조)는 다음과 같아진다. 전동 모터(M_A)의 회전수(N_A)와 전동 모터(M_D)의 회전수(N_D)는 동일하고, 전동 모터(M_B)의 회전수(N_B)와 전동 모터(M_C)의 회전수(N_C)는 동일하다. 즉, 전동 모터(M_A)의 회전수(N_A)에 대한 전동 모터(M_B)의 회전수(N_B)의 비와, 전동 모터(M_D)의 회전수(N_D)에 대한 전동 모터(M_C)의 회전수(N_C)의 비는 동일하다. 연결축(19)의 중심과 전 차축(4)의 중심축의 거리(L_F)와 연결축(19)의 중심과 후 차축(10)의 중심축의 거리(L_R)가 동일하지 않은 경우에는 다음과 같아진다. 전동 모터(M_A)의 회전수(N_A)와 전동 모터(M_D)의 회전수(N_D) 및 전동 모터(M_B)의 회전수(N_B)와 전동 모터(M_C)의 회전수(N_C)는, 각각, 거리(L_F)와 거리(L_R)의 길이의 비에 대응하여 변화된다. 그러나, 이 경우이어도, 전륜(5A, 5B)을 구동하는 전동 모터(M_A, M_B)의 회전수(N_A, N_B)의 대소 관계와, 후륜(5C, 5D)을 구동하는 전동 모터(M_C, M_D)의 회전수(N_C, N_D)의 대소 관계는 반대이다.

이와 같이, 전륜 측에 있어서는, 외륜이 내륜보다 큰 속도로 주행하고, 후륜 측에 있어서는, 내륜이 외륜보다 큰 속도로 주행함으로써, 도 7에 도시하는 바와 같이, 후 프레임(9) 측으로부터 보아 전 프레임(3) 측이 상대적으로 반시계 방향 방향으로 회전한다. 이것에 의해, 차체(1)가 굴곡각 θ로 굴곡된다.

차체(1)가 굴곡됨에 따라, 내륜 측이 되는 스티어링 유압 실린더(22L)는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 거리가 작아지기 때문에 축퇴된다. 또, 외륜 측이 되는 스티어링 유압 실린더(22R)는, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 거리가 커지기 때문에 신장된다.

도 7에 도시된 차체(1)의 방향 전환이 종료된 후, 도 8에 도시되는 바와 같이, 전동 모터(M_A, M_C)와, 전동 모터(M_B, M_D)는, 각각, 외측의 반경 Rout의 궤도 상 및 내측의 반경 Rin의 궤도 상을 선회 주행하도록, 내외륜 회전차가 나는 회전수로 회전된다.

연결축(19)의 중심과 전 차축(4)의 중심축의 거리(L_F)와 연결축(19)의 중심과 후 차축(9)의 중심축의 거리(L_R)가 동일한 경우, 전륜(5A)의 회전수(N_A)와 후륜(5C)의 회전수(N_C)는 동일하고, 후륜(5C)은 전륜(5A)과 동일 반경 Rout 상을 선회 주행한다. 전륜(5B)의 회전수(N_B)와 후륜(5D)의 회전수(N_D)는 동일하고, 후륜(5D)은 전륜(5B)와 동일 반경 Rin 상을 선회 주행한다. 상기 서술한 바와 같이, 연결축(19)의 중심과 전 차축(4)의 중심축의 거리(L_F)와 연결축(19)의 중심과 후 차축(9)의 중심축의 거리(L_R)가 다른 경우에는, 거리(L_F)와 거리(L_R)의 길이의 비에 대응하여, 전륜(5A, 5B)의 회전 반경과 후륜(5C, 5D)의 회전 반경은 다른 것이 된다. 그 결과, 후륜(5C, 5D)은 전륜(5A, 5B)의 회전 반경의 외측 또는 내측을 선회 주행한다.

다음으로, 본 발명에 관련된 휠 로더(100)의 동작에 대하여 설명한다.

도 9는, 본 발명에 관련된 휠 로더(100)의 선회 주행에 관한 처리 플로우의 일 실시 형태를 나타낸다. 이 처리 플로우는 제어 장치(50) 내의 CPU의 제어 프로그램을 실행하여 행하여진다.

선회 동작의 처리 플로우는, 단계 S1에 나타내는 바와 같이, 휠 로더(100)가, 전동 모터(M_C∼M_D)의 각 회전수(N_A∼N_D)가 동일하게 주행하고, 엔진(8A)의 구동축이 회전하여 스티어링 유압용 펌프(61)가 구동된 상태로 스타트한다. 이 경우, 차체(1)의 굴곡 각도 θ는 제로인 것으로서 설명한다.

단계 S2에 있어서, 핸들(54)의 조타 조작이 이루어졌는지의 여부가 판단된다. 이 판단은 제어 장치(50)에 있어서, 조타각 검출기(55)로부터 조타 각도 신호가 송출되었는지의 여부에 기초하여 행하여진다. 핸들(54)이 조작되어, 조타 신호가 검출되면, 단계 S3에 있어서, 핸들(54)의 조타 조작이 계속 중인지의 여부가 판단된다.

단계 S3은, 소정의 시간 내에 조타각 검출기(55)로부터 조타 각도의 정보가 계속하여 입력되는지의 여부를 판단하는 처리이다. 단계 S3에 있어서 조타각 검출기(55)로부터 조타 각도의 정보가 소정의 시간 내에 입력되어 있다고 판단되면, 핸들(54)의 조작 중으로 간주하여 단계 S4의 처리를 행한다. 단계 S3에 있어서 조타각 검출기(55)로부터 조타 각도의 정보가 소정의 시간 내에 입력되지 않는 경우에는, 조타 조작이 종료 또는 중지로 간주하여, 단계 S7의 처리를 행한다.

조타각 검출기(55)로부터 조타 각도의 정보가 소정의 시간 내에 송출되어 있는 경우에는, 단계 S4에 있어서, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)이 핸들(54)의 조타각에 대응하는 굴곡각(방향 전환각) θ가 되는 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)를, 제어 장치(50)에 있어서 연산한다. 상기 서술한 바와 같이, 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)는, 조타각에 대응하는 굴곡각 θ가 되는 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수의 비를 연산하고, 이 회전수의 비에 그때의 회전수를 곱하여 산출된다. 그리고, 단계 S5에 있어서, 인버터로 제어 신호를 송출하여 각 전동 모터(M_A∼M_D)를, 각각, 산출된 회전수(N_A∼N_D)로 회전시킨다.

또, 단계 S3에 있어서 조타각 검출기(55)로부터 조타 각도의 정보가 소정의 시간 내에 입력되어 있다고 판단되면, 단계 S4와 병행하여, 단계 S11에 있어서, 핸들(54)의 조타각에 대응하는 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축량을 연산한다. 그리고, 단계 S12에 있어서, 제어 밸브 구동용 액추에이터(57)에 연산 결과에 대응하는 제어 신호를 송출하여, 방향 제어 밸브(62)를 핸들(54)의 회전 방향에 대응하는 위치로 전환함과 함께, 방향 제어 밸브(62)로부터 유로(71 또는 72)로 유출되는 압유의 유량을 조정한다.

상기한 서술한 바와 같이, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 신축하는 속도는, 전동 모터(M_A∼M_D)에 구동되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 차에 의해 굴곡되는 차체(1)의 굴곡의 속도에 선행되지 않는다. 바꿔 말하면, 차체(1)의 굴곡은, 전동 모터(M_A∼M_D)에 구동되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 회전수의 차에 의해 이루어지는 동작이 선행된다. 즉, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축은, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡에 추종하는 속도로 이루어진다. 단계 S11 있어서의 제어 장치(50)의 연산은, 이러한 조건에 적합하도록 행하여진다.

또한, 도 9에서는, 단계 S4와 단계 S11을 병행하여 처리하도록 나타내었지만, 이것은 설명의 편의상 나타낸 것으로, 실제로는, 단계 S4와 단계 S11은 시리얼로 처리된다. 그 경우, 어느 단계가 선행되어도 지장이 없다.

단계 S5 및 단계 S12의 처리에 이어서, 단계 S6에 있어서, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 연산에 의해 산출된 회전수(N_A∼N_D)에 도달하였는지의 여부가 판단된다. 즉, 제어 장치(50)에 있어서, 회전수 검출기(56A∼56D)로부터 송출되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 실제의 회전수와, 연산에 의해 산출된 회전수(N_A∼N_D)가 대비된다. 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 실제의 회전수가, 연산에 의해 산출된 회전수(N_A∼N_D)에 도달하고 있지 않은 경우에는, 단계 S3으로 되돌아가고, 계속해서, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 구동한다. 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 연산에 의해 산출된 회전수(N_A∼N_D)에 도달하였다고 판단된 경우는, 단계 S7의 처리를 행한다.

단계 S7은, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡각 θ가, 도 7에 도시하는 바와 같이, 핸들(54)의 조타 조작 각도에 대응하는 굴곡각 θ에 도달하고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 그 굴곡각 θ에 대응한 반경의 궤도 상을 선회하는 주행으로 이행하는 상태이다. 따라서, 단계 S7에 있어서는, 제어 장치(50)에 있어서, 핸들(54)의 조타 각도에 대응하는 내외륜 회전차가 나는 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)의 비를 연산하고, 그 연산 결과에 그때의 회전수를 곱하여 각 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)를 산출한다. 그리고, 단계 S8에 있어서, 산출된 N_A∼N_D로 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 회전시킨다.

이후는, 단계 S9에 있어서, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 회전수(N_A∼N_D)에 도달하였는지의 여부가 판단된다. 이 경우에 있어서도, 단계 S6에 있어서의 처리와 마찬가지로, 제어 장치(50)에 있어서, 회전수 검출기(56A∼56D)로부터 송출되는 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)의 실제의 회전수와, 연산에 의해 산출된 회전수(N_A∼N_D)가 대비된다. 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 회전수(N_A∼N_D)에 도달하지 않은 경우에는, 단계 S3으로 되돌아가고, 계속해서, 각 전동 모터(M_A∼M_D)를 구동한다. 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 회전수(N_A∼N_D)에 도달하였다고 판단된 경우에는, 단계 S2로 되돌아간다.

단계 S9에 있어서, 전륜(5A, 5B) 및 후륜(5C, 5D)이, 각각, 회전수(N_A∼N_D)에 도달하였다고 판단된 상태는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 휠 로더(100)가 핸들(54)의 조작에 대응한 반경의 궤도상을 선회 주행하고 있는 상태이다. 단계 S2∼단계 S9가 반복되는 것에 의해, 휠 로더(100)는, 임의로 방향을 바꾸면서 주행을 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태로서 나타내는 하이브리드 휠 로더(100)에 의하면, 이하에 나타내는 효과를 갖는다.

(1) 차체(1)의 방향 전환은, 전륜(5A, 5B), 후륜(5C, 5D)의 각 동륜에 대응하여 장착한 주행용 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)를 제어하여 행하여진다. 이 때문에, 차체의 방향 전환을 유압 실린더로 행하는 경우에 필요하게 되는 큰 유압 장치는 불필요하게 되어 휠 로더의 사이즈를 소형화할 수 있다. 또, 소비 전력이 작아져서, 환경에 대해서도 바람직한 것이 된다.

(2) 상기 (1)에 기재한 바와 같이, 차체(1)의 방향 전환은, 주행용 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수(N_A∼N_D)를 제어하여 행하여지기 때문에, 매우 고속으로 수행된다. 종래의 유압 구동만에 의한 방향 전환에서는 유압 조작 밸브의 스풀의 응답 지연이 축적되는 것에 의해, 핸들에 설치된 회전 각도의 기준으로 하기 위한 노브의 위치에 어긋남(노브 어긋남)이 발생하여, 핸들 조작에 지장이 생기는 경우가 있지만, 본 발명의 실시 형태에서는, 이러한 노브 어긋남을 방지하는 것이 가능해진다.

(3) 이에 더하여, 차체의 방향 전환을 행할 때의 방향 전환 동작의 속도는, 주행 속도에 관련지어서 프로그래밍에 의해 조정을 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 고속 주행 시에 있어서도, 완만하게 방향 전환하도록 속도 지령값을 억제한 제어로 할 수 있어, 휠 로더의 횡전(橫轉)을 막도록 하는 것이 용이해진다.

(4) 전동 모터(M_A∼M_D)의 회전수 제어에 의한 방향 전환 조작과는 별도로 전 프레임(3) 및 후 프레임(9) 사이에, 방향 전환의 서포트로서 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 설치하였다. 이 때문에, 주행 중에 전륜(5A, 5B), 후륜(5C, 5D)에 외력이 작용하여도, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)에 의하여 차체(1)의 미끄러짐 등을 방지 또는 완화할 수 있다.

(5) 상기 (4)에 기재하는 바와 같이, 본 발명의 휠 로더에 있어서의 실시예에서는, 방향 전환용으로서의 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 구비하고 있다. 이 때문에, 만에 하나, 주행용 전동 모터(M_A∼M_D)의 제어에 이상이 생겼다고 하여도, 차체(1)의 방향 전환는 완수된다. 따라서, 종래 기술에서는 얻을 수 없는, 높은 신뢰성과 안전성을 얻을 수 있다.

(6) 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 보텀실 및 로드실에 대하여 스티어링 유압 펌프(61)로부터의 압유를 공급, 배출하는 유로(71, 72)와 탱크(66) 사이에 안티 보이드 부착 릴리프 밸브(63, 64)를 개재 장착하였다. 이 때문에, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)의 신축이 전 프레임(3) 및 후 프레임(9)의 굴곡에 추종하는 구조이어도, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)가 부압이 된 경우에는, 즉시, 실린더의 튜브 내로 리턴 오일을 충족하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관련된 휠 로더의 일 실시 형태로서 나타낸 하이브리드 휠 로더는 이하와 같이 변경하거나 또는 적용을 도모할 수 있다.

(1) 상기 실시 형태에서는, 신뢰성을 확보하기 위하여, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 구비한 휠 로더로 하였다. 그러나, 반드시, 스티어링 유압 실린더(22L, 22R)를 구비할 필요는 없다.

(2) 작업 장치를 버킷으로 하였지만, 제설 장치 등, 다른 작업 장치를 장비 할 수 있다.

(3) 휠 로더를 하이브리드식으로 설명하였지만, 전체 전동식으로 하는 것도 가능하다.

(4) 전륜 및 후륜을 각각 좌우 한 쌍으로 하였만, 어느 하나, 또는 양방을 복수 쌍으로 하는 것도 가능하고, 차체가 굴곡되는 휠 로더의 전체에 적용할 수 있다.

(5) 차체(1)를 방향 전환할 때의 굴곡각 θ의 제어를, 전륜(5A, 5B)과 후륜(5C, 5D)의 회전수에 기초하여 행하는 방법 대신, 전 프레임(3)과 후 프레임(9)의 굴곡각 θ를 검출하는 검출기를 장착하고, 굴곡각 θ의 검출 신호에 기초하여 행하도록 해도 된다.

그 밖에, 본 발명에 관련된 휠 로더는, 발명의 취지의 범위 내에 있어서, 다양하게 변형하여 구성하는 것이 가능하고, 요는, 전 프레임과 후 프레임이 연결부에 있어서 조타 가능하게 연결된 차체와, 연결부를 사이에 두고, 전 프레임에 장착된 적어도 한 쌍의 전륜 및 후 프레임에 장착된 적어도 한 쌍의 후륜과, 한 쌍의 전륜을 구동하는 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 한 쌍의 후륜을 구동하는 한 쌍의 후륜용 전동 모터와, 조타 조작을 행하고 있는 사이에는, 상기 전 프레임과 상기 후 프레임이 상기 결합부를 중심으로 하여 서로 역방향으로 회전 운동하도록, 한 쌍의 전륜용 전동 모터와 한 쌍의 후륜용 전동 모터를, 내륜 측끼리에 있어서의 속도의 대소 관계와 외륜 측끼리의 속도의 대소 관계가 반대이고, 또한, 조타 각도에 대응하는 속도차로 구동하여 차체를 굴곡시키는 방향 전환 제어 수단과, 조타 조작이 종료되었다고 판단되면, 상기 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 상기 한 쌍의 후륜용 전동 모터를, 각각, 외륜 측과 내륜 측에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 구동하는 선회 주행 제어 수단을 구비하는 것이면 된다.

상기에서는, 다양한 실시 형태 및 변형예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 태양도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

일본국 특허 출원 2010년 제121390호(2010년 5월 27일 출원)

Claims

전 프레임과 후 프레임이 연결부에 있어서 조타(操舵) 가능하게 연결된 차체와,
상기 연결부를 사이에 두고, 상기 전 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 전륜 및 상기 후 프레임의 차축에 장착된 적어도 한 쌍의 후륜과,
상기 한 쌍의 전륜을 구동하는 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 상기 한 쌍의 후륜을 구동하는 한 쌍의 후륜용 전동 모터와,
조타 조작을 행하고 있는 사이에는, 상기 전 프레임과 상기 후 프레임이 상기 결합부를 중심으로 하여 서로 역방향으로 회전 운동하도록, 상기 한 쌍의 전륜용 전동 모터와 상기 한 쌍의 후륜용 전동 모터를, 내륜 측끼리에 있어서의 속도의 대소 관계와 외륜 측끼리의 속도의 대소 관계가 반대이고, 또한, 조타 각도에 대응하는 속도차로 구동하여 상기 차체를 굴곡시키는 방향 전환 제어부와,
조타 조작이 종료되었다고 판단되면, 상기 한 쌍의 전륜용 전동 모터 및 상기 한 쌍의 후륜용 전동 모터를 구동하여, 외륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 전륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하고, 외륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차와 내륜 측의 후륜용 전동 모터의 속도차에, 조타 각도에 대응하는 내외륜의 속도차가 나도록 하는 선회 주행 제어부를 구비하는 휠 로더.
제1항에 있어서,
각각, 상기 전 프레임과 상기 후 프레임에 연결되어, 조타 조작에 연동하는 신축 동작에 의해 상기 차체를 굴곡시키는 한 쌍의 스티어링 유압 실린더를 추가로 가지는 휠 로더.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 스티어링 유압 실린더는, 상기 방향 전환 제어부에 의해 구동되는 상기 전동 모터의 속도차에 의해 굴곡되는 상기 차체의 방향 전환 동작에 추종하여 신축 동작하는 휠 로더.
제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 스티어링 유압 실린더의 각각의 보텀실 및 로드실에 접속된 안티 보이드 밸브를 추가로 가지는 휠 로더.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연결부는, 상기 한 쌍의 전륜이 장착된 전 차축과 상기 한 쌍의 후륜이 장착된 후 차축의 거리가 동일한 중간 위치에 위치하고 있는 휠 로더.
제5항에 있어서,
상기 방향 전환 제어부는, 내륜 측의 상기 전륜을 구동하는 상기 전륜용 전동 모터와, 외륜 측의 상기 후륜을 구동하는 상기 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키고, 외륜 측의 상기 전륜을 구동하는 상기 전륜용 전동 모터와, 내륜 측의 상기 후륜을 구동하는 상기 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키는 휠 로더.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 선회 주행 제어부는, 내륜 측의 상기 전륜을 구동하는 상기 전륜용 전동 모터와, 내륜 측의 상기 후륜을 구동하는 상기 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키고, 외륜 측의 상기 전륜을 구동하는 상기 전륜용 전동 모터와, 외륜 측의 상기 후륜을 구동하는 상기 후륜용 전동 모터를 동일한 회전수로 구동시키는 휠 로더.