作業車両の走行駆動装置
【課題】走行安定性及び不整地での走行性能を良好に確保しつつ、動力伝達効率を高め、燃費の改善を実施上有効に図り得る作業車両の走行駆動装置を提供する。
【解決手段】走行駆動装置は、エンジン１により駆動される油圧ポンプ１１とこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータ１２とを有してなる油圧式動力伝達部１０と、エンジンにより駆動される発電機２１、バッテリ２２やキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機２５と、この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸３３に伝達する合力伝達部３０とを備える。
【解決手段】走行駆動装置は、エンジン１により駆動される油圧ポンプ１１とこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータ１２とを有してなる油圧式動力伝達部１０と、エンジンにより駆動される発電機２１、バッテリ２２やキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機２５と、この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸３３に伝達する合力伝達部３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダやホイールショベル、ホイールクレーンなどの作業車両の走行駆動装置に関し、特に、エンジン出力を油圧ポンプや油圧モータなどを用いて車軸に伝達するものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の作業車両の走行駆動装置としては、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを備え、この油圧モータの動力を車軸に伝達して駆動する油圧式のものが広く用いられている。この油圧式走行駆動装置には、油圧モータの戻り側配管がタンクに連通するものと、油圧ポンプと油圧モータとを閉回路で接続するいわゆるＨＳＴ（hydrostatic transmission）と呼ばれるものとがある。
【０００３】
ところが、上記従来の油圧式走行駆動装置では、油圧ポンプや油圧モータの効率が低く、また配管の圧損などのエネルギー損失があるため、動力伝達効率が低いという問題があった。さらに、減速時の運動エネルギーはブレーキにより消費され、回生されないため、エネルギー効率が低く燃費が悪いという問題もある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されるような走行駆動装置が提案されている。この提案の走行駆動装置は、エンジンにより駆動される油圧ポンプ及びこの油圧ポンプに閉回路で接続された油圧モータを有するＨＳＴ駆動装置と、エンジンの駆動により発生した電力を用いて駆動される電動機（電動モータ）と、上記ＨＳＴ駆動装置により駆動される第１の駆動輪と、上記電動機により駆動される第２の駆動輪と、車速を検出する車速検出手段と、この車速検出手段で検出した車速の増加に伴い、上記ＨＳＴ駆動装置に分配する動力の割合を小さくし、上記電動機に分配する動力の割合を大きくするように、エンジン出力をＨＳＴ駆動装置と電動機とに分配する制御手段とを備える。そして、この場合、車速の増加に伴いＨＳＴ駆動装置に分配するエンジン出力の割合が小さくなり、電動機に分配するエンジン出力の割合が大きくなるため、特に高速時における燃費の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−１３７５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記提案のものでは、その明細書の発明を実施するための最良の形態の項に記載されている如くＨＳＴ駆動装置により前輪を駆動し、電動機により後輪を駆動した場合、車速に応じて車両のステア特性が変化し、走行安定性が低下するという問題がある。すなわち、低速ではＨＳＴ駆動装置へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、車両はフロント駆動に近い状態となり、車両のステア特性は一般にアンダーステア特性となる一方、高速では電動機へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、車両はリア駆動に近い、あるいは完全にリア駆動状態となり、車両のステア特性は一般にオーバーステア特性となる。また、不整地での走行時に前輪がスタックしたとき、低速時は主にフロント駆動となっているため、スタック脱出のための後輪側の駆動力が不足し、不整地での走行性能が不十分であるという問題もある。
【０００７】
その上、低速時にはＨＳＴ駆動装置へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、例えば低速で一定速走行するように、低速かつ走行負荷トルクが低い場合でもＨＳＴ駆動装置が主に駆動され、その分動力伝達効率が低く、燃費が悪化する。また、高速時には電動機へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、高速領域での加速や登坂走行の場合に電動機が主に駆動され、ＨＳＴ駆動装置のトルクは使用されない。このため、十分な駆動トルクが確保できず、高速領域での加速性や登坂性が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、車軸の回転に伴ってＨＳＴ駆動装置の油圧モータが常時回転する構成になっているため、油圧モータの機械的回転損失が常に発生し、エネルギー効率が低下するという問題もある。
【０００９】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、エンジン出力を油圧機器と電気機器の併用により車軸に効率的に伝達することにより、走行安定性及び不整地での走行性能を良好に確保しつつ、動力伝達効率を高め、燃費の改善を実施上有効に図り得る作業車両の走行駆動装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、作業車両の走行駆動装置として、エンジンにより駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを有してなる油圧式動力伝達部と、エンジンにより駆動される発電機、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機と、この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸に伝達する合力伝達部とを備える構成にする。
【００１１】
この構成では、車両の走行状態などに応じて、エンジン出力を油圧式動力伝達部及び合力伝達部を介して車軸に伝達する第１の動力伝達系と、エンジン出力を一旦電力供給源の電力に変換した後この電力により電動機を駆動し、その動力を合力伝達部を介して車軸に伝達する第２の動力伝達系とを別々に使用したり、併用したりすることができる。例えば低速でかつ走行負荷トルクが低い場合には動力伝達効率の高い第２の動力伝達系を主に使用することにより、その分動力伝達効率を高めて燃費を改善することができる。また、高速領域での加速や登坂走行の場合には第１の動力伝達系と第２の動力伝達系の併用によって車軸に十分な動力を伝達することができ、高速領域での加速性や登坂性を高めることができる。
【００１２】
しかも、エンジン出力は、第１の動力伝達系と第２の動力伝達系とを介して同一の車軸に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好にすることができる。また、車軸として前輪車軸と後輪車軸の両方に適用した場合には不整地での走行時に例えば前輪がスタックしたとき後輪側の駆動によりスタック脱出することができ、不整地での走行性能を良好にすることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の作業車両の走行駆動装置において、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量を検出あるいは推定する検出推定手段と、この検出推定手段からの信号を受け、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを更に備える構成にする。
【００１４】
この構成では、エンジン出力、あるいはこれと関連するエンジン回転数又はアクセル量を検出推定手段により検出あるいは推定し、この検出推定手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、エンジン出力などが所定値より小さい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低出力時での動力伝達効率を確実に高めることができる。また、エンジン出力などが所定値より大きい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の作業車両の走行駆動装置において、走行負荷を検出あるいは推定する検出推定手段と、この検出推定手段からの信号を受け、走行負荷が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、走行負荷が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機と油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを更に備える構成にする。
【００１６】
この構成では、エンジン出力と関連する走行負荷を検出推定手段により検出あるいは推定し、この検出推定手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、走行負荷が所定値より小さい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低負荷時での動力伝達効率を確実に高めることができる。また、走行負荷が所定値より大きい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高負荷領域ないし高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３記載の作業車両の走行駆動装置において、上記電力供給源を、発電機と蓄電装置の両方で構成し、更にアクセルペダル又はブレーキペダルの操作を検出する操作検出手段を備え、上記制御手段は、この操作検出手段からの信号を受け、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合に、上記電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、上記蓄電装置の充電量が設定値より低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電し、上記蓄電装置の充電量が設定値より高い場合には回生した電力により上記発電機を電動機として動作させ、エンジンに正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費する制御を行うように設ける構成にする。この構成では、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合つまり減速時には、そのことを操作検出手段が検出し、この操作検出手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、蓄電装置の充電量が低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電するため、回生電力を有効に利用することができ、その分エネルギー効率を高めることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、更に、上記油圧式動力伝達部の油圧モータと合力伝達部との間に設けられたクラッチ装置を備える構成にする。この構成では、油圧モータの出力を車軸に伝達する場合には手動又は自動によりクラッチ装置を接続することにより、出力伝達を確保する一方、電動機のみで車軸を駆動して走行する場合にはクラッチ装置を切断することにより、油圧モータを停止させることができ、油圧モータの空転によるエネルギーロスを防止することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の作業車両の走行駆動装置において、上記クラッチ装置を、上記油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、上記油圧モータの回転数が合力伝達部の油圧モータ側入力回転数より低下したとき自動的に切断状態となる回転数感応型のもので構成する。この構成では、クラッチ装置が回転数感応型のものであって、その接続状態と切断状態の切替は、接続対象物同士である油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致するときに行われるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置の破損を防止することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、更に、上記電動機と合力伝達部との間に設けられた減速機を備える構成にする。この構成では、電動機から車軸への減速比が、減速機によって油圧モータから車軸へのそれよりも大きくなるため、電動機の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、上記合力伝達部は、減速比を変更可能な切替機構を有する構成にする。この構成では、車両の走行状態などに応じて、切替機構により合力伝達部での減速比を変更すること、例えばオンロードでは合力伝達部での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができ、また、オフロードでは合力伝達部での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明における作業車両の走行駆動装置によれば、低速で走行負荷トルクの低い場合には電動機などの動力伝達系を主に使用することにより、その分動力伝達効率を高めて燃費を改善することができ、また、高速領域での加速や登坂走行の場合には油圧モータなどの動力伝達系と電動機などの動力伝達系の併用によって車軸に十分な動力を伝達することができるので、高速領域での加速性や登坂性を高めることができる。しかも、エンジン出力は、油圧モータなどの動力伝達系と電動機などの動力伝達系とを介して同一の車軸に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好に確保することができ、また、車軸として前輪車軸と後輪車軸の両方に適用した場合には不整地での走行性能を良好に確保することができる。
【００２３】
特に、請求項２又は３に係る発明では、制御手段の制御の下に、低出力・低走行負荷の場合には油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低出力時での動力伝達効率を確実に高めることができ、また高出力・高走行負荷の場合には油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明では、走行中の減速時には制御手段の制御の下に、電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、蓄電装置の充電量が低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電するため、回生電力を有効に利用することができ、その分エネルギー効率を高めて燃費の改善をより図ることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明では、電動機のみで車軸を駆動して走行する場合クラッチ装置を切断することにより、油圧モータを停止させることができるので、油圧モータの空転によるエネルギーロスを防止することができ、燃費の改善をより一層図ることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明では、クラッチ装置が回転数感応型のものであるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置の破損を防止することができ、実施化を図る上で有効なものである。
【００２７】
請求項７に係る発明では、電動機から車軸への減速比が、減速機によって油圧モータから車軸へのそれよりも大きくなるため、電動機の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができ、電動機を小型化しながら電動機の出力を高めることができる。
【００２８】
さらに、請求項８に係る発明では、オンロードでは合力伝達部での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができるとともに、オフロードでは合力伝達部での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができ、走行性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の構成図である。
【図２】図２はコントローラの制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】図３は発電機側の動力制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図４】図４は油圧ポンプ側の動力制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図５】図５は減速時の走行制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】図６は発電機回転数と発電機トルク及び発電機出力との関係を示す特性図である。
【図７】図７はエンジン回転数とエンジン出力との関係を示す特性図である。
【図８】図８は発電機回転数と発電機目標トルクとの関係を示す特性図である。
【図９】図９は電動機回転数と電動機目標トルクとの関係を示す特性図である。
【図１０】図１０はポンプ差圧と油圧ポンプ目標流量との関係を示す特性図である。
【図１１】図１１は供給側配管内圧力と油圧モータ容量との関係を示す特性図である。
【図１２】図１２は車速、アクセル量、エンジン回転数、エンジン動力＋バッテリ動力、動力配分、アクチュエータ側動力、バッテリ充電量及びブレーキ量の時間軸上における相関関係を示す特性図の前半部である。
【図１３】図１３は同特性図の後半部である。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施形態を示す図１相当図である。
【図１５】図１５は本発明の第３の実施形態を示す図１相当図である。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施形態を示す図１相当図である。
【図１７】図１７は本発明の第５の実施形態を示す図１相当図である。
【図１８】図１８は本発明の第６の実施形態を示す図１相当図である。
【図１９】図１９は本発明の第７の実施形態を示す図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示し、１はエンジン、２はエンジン１の出力軸に連結されたパワーデバイダであって、このパワーデバイダ２は、エンジン１の出力を油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１と電気式動力伝達部２０の発電機２１とに分配するものである。
【００３２】
上記油圧式動力伝達部１０は、エンジン１の出力により駆動される可変容量型の油圧ポンプ１１と、この油圧ポンプ１１の吐出圧油により駆動される可変容量型の油圧モータ１２とを有し、この両者１１，１２を閉回路１３で接続したいわゆるＨＳＴと呼ばれる構成になっている。閉回路１３内の圧力は、一対の安全弁としての高圧リリーフ弁１４ａ，１４ｂにより所定値以下に設定されている。油圧ポンプ１１にはチャージポンプ１５が付設され、このチャージポンプ１５から吐出された作動油は低圧リリーフ弁１６により最低設定圧を確保しており、閉回路１３内の圧力が最低設定圧以下になった場合、チェック弁１７ａ，１７ｂから作動油を閉回路１３内に送り込むことで閉回路１３内の圧力を最低設定圧以上に確保し、閉回路１３内でのキャビテーションの発生を防止するようになっている。
【００３３】
上記電気式動力伝達部２０は、電力供給源として、エンジン１の出力により駆動される発電機２１と、蓄電装置としてのバッテリ２２とを有し、また、この電力供給源としての発電機２１又はバッテリ２２からコンバータ２３及びインバータ２４を介して供給される電力により駆動される電動機２５をも有している。ここで、コンバータ２３は、本来、発電機２１で発生した交流電力を直流電力に変換する回路であり、インバータ２４は、直流電力を交流電力に変換して電動機２５に供給する回路であるが、本実施形態では、後述するように車両の減速時に電動機２５を発電機として、発電機２１を電動機としてそれぞれ動作させる場合、コンバータ２３はインバータとして機能し、インバータ２４はコンバータとして機能するようになっている。
【００３４】
上記油圧式動力伝達部１０の出力部である油圧モータ１２の回転動力（出力）と上記電気式動力伝達部２０の出力部である電動機２５の回転動力（出力）とは、合力伝達部としてのトランスファー３０によって合わせられた後、プロベラシャフト３１及び差動装置３２を介して車軸３３に伝達され、この車軸３３及びその両端の車輪３４を回転駆動するようになっている。トランスファー３０は、油圧モータ１２の出力軸に連結された第１のギヤ３０ａと、電動機２５の出力軸に連結された第２のギヤ３０ｂと、第１及び第２のギヤ３０ａ，３０ｂに共に噛合しかつプロペラシャフト３１に連結された第３のギヤ３０ｃとを有している。尚、車両が２つの車軸３３を有する場合、２つの車軸３３に共に走行駆動装置を搭載してもよく、あるいは１つの車軸３３に走行駆動装置を搭載し、他の車軸をアイドラとしてもよい。３つ以上の車軸３３を有する場合も同様である。
【００３５】
さらに、４０は走行駆動装置の制御手段としてのコントローラであって、このコントローラ４０は、前後進切替スイッチ４１の信号に従って、上記油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１の作動油吐出方向を切り替えるとともに、上記電気式動力伝達部２０の電動機２５の回転方向をインバータ２４を介して切り替えるようになっている。コントローラ４０には、前後進切替スイッチ４１の信号以外に、エンジン１の出力回転数（つまりエンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出手段４２の信号、アクセルペダル４３の踏み込み操作量（アクセル量）を検出するアクセル操作検出手段４４の信号、コンバータ２３の一相の相電圧などから発電機２１の回転数を検出する発電機回転数検出手段４５の信号、インバータ２４の一相の相電圧などから電動機２５の回転数を検出する電動機回転数検出手段４６の信号、及び油圧ポンプ１１の作動油吸い込み口と作動油吐出口との差圧を検出するポンプ差圧検出手段４７の信号などが入力されるようになっており、コントローラ４０は、これらの信号に基づいて、エンジン１、油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１及び電気式動力伝達部２０の発電機２１などを制御するようになっている。
【００３６】
次に、上記コントローラ４０による制御のうち、エンジン出力を油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１２と電気式動力伝達部２０の発電機２１に分配する場合の制御内容を、図２ないし図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００３７】
図２において、スタートした後、先ず、ステップＳ１でアクセル操作検出手段４の信号に基づいてアクセル量が零より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳのとき、つまりアクセル操作中のときには、ステップＳ２でエンジン回転数検出手段４２によりエンジン回転数Ｎｅを検出するとともに、ステップＳ３でエンジン設定回転数Ｎｅ２を算出する。このエンジン設定回転数Ｎｅ２は、エンジン出力を発電機２１のみに分配できるエンジン回転数の最大値である。発電機２１の最大出力は、図６に示すように発電機回転数ＮｇがＮｇ１以上ではＰｗｇｍａｘ、Ｎｇ１未満ではＴｇｍａｘ×Ｎｇとなる。従って、Ｐｗｅ２は、
【００３８】
Ｎｇ≧Ｎｇ１の場合 Ｐｗｅ２＝Ｐｗｇｍａｘ／ηｇ （１）
【００３９】
Ｎｇ＜Ｎｇ１の場合 Ｐｗｅ２＝（Ｔｇｍａｘ×Ｎｇ）／ηｇ （２）
【００４０】
ここで、ηｇは発電機効率である。尚、低速で電動機２５の回転数が低い場合、電動機２５の最大入力電力が発電機２１の発電電力以下となることがある。この場合、発電機２１の発電量が電動機２５の最大入力電力を越えないように発電機２１の最大出力を制限してもよい。
【００４１】
続いて、ステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２のときのエンジン回転数Ｎｅ２よりも小さいか否かを判定する。ここで、図７に示すように、エンジン出力Ｐｗｅは、最大出力Ｐｗｅｍａｘを発生するエンジン回転数以下ではエンジン回転数Ｎｅに対し単調に増加する傾向にあることから、エンジン回転数Ｎｅからエンジン出力Ｐｗｅを容易にかつ確実に推定することができ、また、ステップＳ４の判定は、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２よりも小さいか否かを判定していることと同じである。
【００４２】
そして、上記ステップＳ４の判定がＹＥＳのとき、つまりエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２よりも小さい場合、ステップＳ５でエンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ配分するために発電機２１の入力動力Ｐｗｇ＝Ｐｗｅとした後、ステップＳ６でこれに基づき発電機側の動力制御を実行し、制御を終了する。尚、エンジン出力Ｐｗｅを発電機１にのみ分配する場合、油圧ポンプ１１の容量は零に制御される。
【００４３】
一方、上記ステップＳ４の判定がＮＯのとき、つまりエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上の場合、ステップＳ７でエンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１とに分配するためにエンジン出力Ｐｗｅのうち、エンジン出力設定値Ｐｗｅ２相当の動力を発電機２１の入力動力Ｐｗｇ（＝Ｐｗｅ２）に、残りの動力を油圧ポンプ１１の入力動力Ｐｗｐ（＝Ｐｗｅ−Ｐｗｅ２）にそれぞれ設定した後、この設定値に基づいて、ステップＳ８で発電機２１側の動力制御を実行するとともに、ステップＳ９で油圧ポンプ１１側の動力制御を実行し、制御を終了する。
【００４４】
また、上記ステップＳ１の判定がＮＯのとき、つまり走行中でアクセル量が零の減速時には、ステップＳ１０で減速時の走行制御を実行し、制御を終了する。
【００４５】
尚、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、バッテリ２２の放電電力分だけ発電機２１の入力動力Ｐｗｇを上述した値から減じることができる。この場合、発電機２１の発電量が減少し、エンジン１の負荷が下がるため、これに応じてエンジン回転数を下げるように制御してもよい。
【００４６】
上記ステップＳ６又はＳ８における発電機側の動力制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
【００４７】
すなわち、スタートした後、先ず、ステップＳ１１で先に設定した発電機２１の入力動力Ｐｗｇを確認するとともに、ステップＳ１２で発電機回転数検出手段４５により発電機２１の回転数Ｎｇを検出する。尚、発電機２１の回転数Ｎｇは、発電機回転数検出手段４５で検出する代わりに、エンジン回転数Ｎｇに減速比を乗じて求めるようにしてもよい。
【００４８】
続いて、ステップＳ１３で発電機２１の目標トルクＴｇを、発電機２１の回転数Ｎｇと発電機２１の入力動力Ｐｗｇを用いて下記の式（３）により算出する。
【００４９】
Ｔｇ＝Ｐｗｇ×ηｇ／Ｎｇ （３）
【００５０】
但し、この式（３）により算出した発電機２１の目標トルクＴｇが発電機２１の最大トルクＴｇｍａｘを越える場合には、目標トルクＴｇをＴｇｍａｘに制限する。これにより、発電機２１の目標トルクＴｇは、図８に示すような特性を有するものになる。
【００５１】
そして、ステップＳ１４で発電機２１のトルクが目標トルクＴｇになるように制御する。
【００５２】
次に、ステップＳ１５で電動機２５の出力動力Ｐｗｍを下記の式（４）により算出する。
【００５３】
Ｐｗｍ＝Ｐｗｇ×ηｇ×ηｍ （４）
【００５４】
ここで、ηｍは電動機２５の効率である。尚、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、発電機２１の入力動力Ｐｗｇに対しバッテリ２２の放電電力を加算して電動機２５の出力動力Ｐｗｍを設定してもよい。
【００５５】
続いて、ステップＳ１６で電動機回転数検出手段４６により電動機２５の回転数Ｎｍを検出した後、ステップＳ１７でこの電動機２５の回転数Ｎｍを基に下記の式（５）により電動機２５の目標トルクＴｍを算出する。
【００５６】
Ｔｍ＝Ｐｗｍ／Ｎｍ （５）
【００５７】
但し、この式（５）により算出した電動機２５の目標トルクＴｍが電動機２５の最大トルクＴｍｍａｘを越える場合には、目標トルクＴｍをＴｍｍａｘに制限する。これにより、電動機２５の目標トルクＴｍは、図９に示すような特性を有するものになる。
【００５８】
そして、ステップＳ１８で電動機２５のトルクが目標トルクＴｍになるように制御する。以上によって、発電機側の動力制御を終了する。
【００５９】
上記ステップＳ９における油圧ポンプ側の動力制御は、図４に示すフローチャートに従って行われる。
【００６０】
すなわち、スタートした後、ステップＳ２１で先に設定した油圧ポンプ１１の入力動力Ｐｗｐ（＝Ｐｗｅ−Ｐｗｅ２）を確認するとともに、ステップＳ２２でポンプ差圧検出手段４７により油圧ポンプ１１の差圧ΔＰｐを検出し、ステップＳ２３でエンジン回転数検出手段４２により検出したエンジン回転数Ｎｅにパワーデバイダ２の減速比を乗算することで油圧ポンプ１１の回転数Ｎｐを算出する。
【００６１】
続いて、ステップＳ２３で油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐを下記の式（６）により算出する。
【００６２】
Ｑｐ＝Ｐｗｐ／ΔＰｐ （６）
【００６３】
但し、この式（６）により算出した油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐが油圧ポンプ１１の最大流量Ｑｐｍａｘを越える場合には、目標流量ＱｐをＱｐｍａｘに制限する。ここで、油圧ポンプ１１の最大流量Ｑｐｍａｘは、下記の式（７）により決定される。
【００６４】
Ｑｐｍａｘ＝ηｐ×ｑｐｍａｘ×Ｎｐ （７）
【００６５】
但し、ηｐは油圧ポンプ１１の容積効率、ｑｐｍａｘは油圧ポンプ１１の最大容量である。従って、油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐは、図１０に示すような特性を有するものになる。
【００６６】
次に、ステップＳ２５で油圧ポンプ１１の目標容量ｑｐを下記の式（８）により算出する。
【００６７】
ｑｐ＝Ｑｐ／（ηｐ×Ｎｐ） （８）
【００６８】
そして、ステップＳ２６で油圧ポンプ１１の容量が目標容量ｑｐになるように制御する。以上によって、油圧ポンプ側の動力制御を終了する。
【００６９】
以上のような動力制御によれば、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上となる場合には、エンジン出力は発電機２１と油圧ポンプ１１に分配され、発電機２１あるいはバッテリ２２からの供給電力により駆動される電動機２５の出力と、油圧ポンプ１１から圧油として供給される動力により駆動される油圧モータ１２の出力とがトランスファー３０によって合わせられて車軸３３に伝達し、車軸３３を回転駆動する。
【００７０】
ここで、油圧モータ１２の容量制御の一例を、図１１を参照しながら説明するに、油圧モータ１２は、閉回路１３の供給側配管内圧力が設定値Ｐ１以上では容量ｑｐが最大容量ｑｐｍａｘになっており、供給側配管内圧力が設定値Ｐ１以下になると圧力が低下するに従って容量ｑｐが低下し、最終的に最低容量ｑｍｉｎとなる。最低容量ｑｍｉｎは例えば零としてもよい。すると、電動機２５のみで駆動する場合、油圧ポンプ１１の容量が零となり、油圧ポンプ１１からの吐出流量が零になるが、油圧モータ１２の最低容量ｑｍｍｉｎを零とすることで油圧モータ１２の吸い込み流量も零となり、吸い込み流量と吐出流量のバランスを取ることができる。また、上記容量制御としては、例えば閉回路１３の配管に圧力センサを設け、この圧力センサの圧力測定値を基にコントローラ４０により容量制御を電気的に行うか、あるいは油圧モータ１２に、油圧制御により制御特性が変更可能な機能を設けてもよい。
【００７１】
上記ステップＳ１０における減速時の走行制御は、図５に示すフローチャートに従って行われる。
【００７２】
すなわち、スタートした後、先ず、ステップＳ３１で電動機２５を発電機として動作させ、走行動力を回生する。続いて、ステップＳ３２でバッテリ２２からの信号に基づいてバッテリ充電量が設定値よりも小さいか否か判定し、この判定がＹＥＳのときには、ステップＳ３３で回生電力をバッテリ２２に充電して回収し、制御を終了する一方、判定がＮＯのときには、ステップＳ３４で発電機２１を電動機として動作させ、エンジン１に正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費し、制御を終了する。
【００７３】
次に、上記走行駆動装置の動作について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２及び図１３は、加速、高速での定速、減速、低速での定速の走行パターンを行った場合の車速、アクセル量、エンジン回転数、エンジン動力＋バッテリ動力、動力配分、アクチュエータ側動力、バッテリ充電量及びブレーキ量の変化特性を示す。
【００７４】
先ず、車両の加速時では、運転者がアクセルペダル４３を踏み込んで加速する。この場合、アクセル量の増加に応じてエンジン回転数が上昇し、エンジン出力Ｐｗｅはエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上になる。ここではフルアクセルとしているので、エンジン出力Ｐｗｅは最大出力Ｐｗｅｍａｘとなる。動力配分は、エンジン最大出力Ｐｗｅｍａｘのうち、出力設定値Ｐｗｅ２相当分を発電機入力動力として配分し、残り（Ｐｗｅｍａｘ−Ｐｗｅ２）を油圧ポンプ入力動力として分配する。但し、バッテリ充電量が設定値ＳＯＣ１以上の場合には、バッテリ２２が放電可能な状態にあるため、バッテリ２２に放電させ、バッテリ放電量分だけ発電機２１の発電量を減じることができる。この場合、発電機２１の発電量がバッテリ放電量分だけ減るため、エンジン出力もその分減少し、結果としてバッテリ放電量とエンジン出力の和がエンジン最大出力Ｐｗｅｍａｘとなる。また、バッテリ２２が放電中は、上記のようにエンジン出力が減少するので、エンジン出力の減少に見合った量だけエンジン回転数を引き下げてもよい。以上のことから、車両の加速時には発電機２５及びバッテリ２２から電力供給を受けた電動機２５が発生する出力と、油圧ポンプ１１から動力供給されることで駆動される油圧モータ１２の出力とがトランスファー３０などを介して車軸３３に伝達され、車軸３３を回転駆動する。
【００７５】
車両を定速で走行する場合、通常、加速時よりも少ない動力で走行することができる。そこで、定速走行になると運転者は速度に見合う程度にアクセル量を減少させる。このため、エンジン回転数が減少し、それに伴ってエンジン出力Ｐｗｅは出力設定値Ｐｗｅ２よりも減少する。この場合、エンジン出力Ｐｗｅは発電機２１にのみ分配され、油圧ポンプ１１への動力分配はされないので、油圧モータ１２は油圧ポンプ１１からの動力供給を受けなくなり、油圧モータ１２の出力動力は零となる。車軸３３は、発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５によって駆動される。
【００７６】
車両の減速時には、電動機２５が発電機として動作し、バッテリ２２への電力回生が行われ、バッテリ２２の充電量が回復する。
【００７７】
次に、上記走行駆動装置の効果について説明するに、低速で一定速走行する場合には、上述したようにエンジン出力Ｐｗｅは発電機２１にのみ分配され、この発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５によって車軸３３が駆動される。このため、エンジン出力Ｐｗｅの一部を動力伝達効率の低い油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１に分配する場合に比べて低速走行時での動力伝達効率を高め、その分燃費を改善することができる。
【００７８】
また、高速での加速や登坂走行の場合には、通常、運転者はアクセル量を大きくするようにアクセルペダル４３を操作するため、エンジン出力Ｐｗｅが増加するとともに、そのエンジン出力Ｐｗｅが発電機２１と油圧ポンプ１１とに分配され、発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５の出力と、油圧ポンプ１１より動力供給を受けて駆動される油圧モータ１２の出力とによって車軸３３が駆動される。このため、車軸３３に対し十分な駆動トルクを確保することができ、高速での加速性や登坂性を高めることができる。
【００７９】
しかも、エンジン出力Ｐｗｅは、油圧式動力伝達部１０と電気式動力伝達部２０とを介して同一の車軸３３に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好に確保することができる。また、車軸３３として前輪用車軸と後輪用車軸の両方に適用した場合には不整地での走行時に例えば前輪がスタックしたとき後輪側の駆動によりスタック脱出することができ、不整地での走行性能を良好にすることができる。
【００８０】
さらに、車両の減速時には、電動機２５を発電機として動作させ、回生した電力をバッテリ２２の充電に利用しているため、その分エネルギー効率を高めることができる。
【００８１】
図１４は本発明の第２の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第２の実施形態の場合、油圧式動力伝達部５０の構成が第１の実施形態の場合のそれと異なる。
【００８２】
すなわち、油圧式動力伝達部５０は、エンジン１の出力により駆動される油圧ポンプ５１と、この油圧ポンプ５１の吐出圧油により駆動される油圧モータ５２と、この両者５１，５２の間に介在された切替弁５３とを有している。切替弁５３は、前後進切替スイッチ４１の信号を受けるコントローラ４０の制御の下に、位置切替が行われることで油圧モータ５２の回転方向の切替を行うものである。
【００８３】
また、上記油圧式動力伝達部５０は、高圧リリーフ弁５４ａ，５４ｂ及びチェック弁５５ａ，５５ｂも有しているが、第１の実施形態の場合の油圧式動力伝達部１０の如きチャージポンプ１５や低圧リリーフ弁１６は存在しない構成になっている。尚、走行駆動装置の油圧式動力伝達部５０以外の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８４】
そして、上記第２の実施形態においても、走行駆動装置の基本的な動作及び効果は、第１の実施形態の場合のそれと同じである。
【００８５】
図１５は本発明の第３の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第３の実施形態の場合、走行駆動装置は、複数（図では２つ）の車軸３３ａ，３３ｂを駆動するのに適した構成になっている。
【００８６】
すなわち、走行駆動装置の油圧式動力伝達部１０は、油圧ポンプ１１の吐出圧油により駆動される一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂを有するＨＳＴの構成になっている。また、走行駆動装置の電気式動力伝達部２０は、電力供給源としての発電機２１又はバッテリ２２から供給される電力により駆動される一対の電動機２５ａ，２５ｂと、この各電動機２５ａ，２５ｂに対し発電機２１又はバッテリ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して供給する一対のインバータ２４ａ，２４ｂとを有している。
【００８７】
上記一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂの出力軸は、共にトランスファー３０の第１のギヤ３０ａに連結されているとともに、上記一対の電動機２５ａ，２５ｂの出力軸は、共にトランスファー３０の第２のギヤ３０ｂに連結されている。そして、一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂの出力と一対の電動機２５ａ，２５ｂの出力とはトランスファー３０によって合わせられた後、プロベラシャフト３１、車輪間差動装置３２ａ，３２ｂ及び車軸間差動装置６１を介して前後２つの車軸３３ａ，３３ｂに伝達され、この両車軸３３ａ，３３ｂ及びそれらの両端の車輪３４ａ，３４ｂを回転駆動するようになっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８８】
そして、上記第３の実施形態においては、作業車両のうち、特に車軸数の多い大型車両において、複数の車軸３３ａ，３３ｂを駆動するために大きな駆動トルクを要する場合にも対応することができるとともに、第１の実施形態の場合と同様に油圧モータ１２ａ，１２ｂ及び電動機２５ａ，２５ｂなどを制御することで、動力伝達効率を高めて燃費を改善することができるなどの効果をも奏する。
【００８９】
図１６は本発明の第４の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第４の実施形態の場合、走行駆動装置は、油圧式動力伝達部１０の油圧モータ１２とトランスファー３０との間に設けられたクラッチ装置７１を備えている。
【００９０】
上記クラッチ装置７１は、図に詳示していないが、ワンウェイクラッチなどの回転数感応型のものであり、油圧モータ１２の回転数とトランスファー３０の油圧モータ側入力部である第１のギヤ３０ａの回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、油圧モータ１２の回転数がトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数より低下したとき自動的に切断状態となるように設けられている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９１】
そして、第４の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様な効果を奏することに加えて、定速走行の如く電動機２５のみで車軸３３を駆動して走行する場合、油圧モータ１２の容量が零となり、その回転数がトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数より低下することから、クラッチ装置７１は自動的に切断状態になる。このため、トランスファー３０側からの動力伝達によって油圧モータ１２が空転することはなく、その分エネルギーロスを防止することができ、燃費の改善を図ることができる。
【００９２】
その上、上記クラッチ装置７１は回転数感応型のものであって、その接続状態と切断状態の切替は、接続対象物同士である油圧モータ１２の回転数とトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数とが一致するときに行われるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置７１の破損を防止することができる。
【００９３】
図１７は本発明の第５の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第５の実施形態の場合、走行駆動装置は、電動機２５とトランスファー３０との間に設けられた減速機８１を備える構成になっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９４】
そして、第４の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様に効果を奏することに加えて、電動機２５から車軸３３への減速比が、上記減速機８１によって油圧モータ１２から車軸３３へのそれよりも大きくなるため、電動機２５の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができ、その結果、電動機２５を小型化しながら電動機２５の出力を高めることができるという効果をも奏する。
【００９５】
図１８は本発明の第６の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第６の実施形態の場合、走行駆動装置は、電動機２５の出力と油圧モータ１２の出力とを合わせて車軸３３側に伝達する合力伝達部として、減速比を高低２段に変更可能な切替機構９１を有するトランスファー９０と、第４の実施形態の場合と同じく油圧モータ１２とトランスファー９０との間に設けられたクラッチ装置７１とを備えている。
【００９６】
上記切替機構９１は、油圧モータ１２及び電動機２５の出力を低い減速比で車軸３３側に伝達する３つのギヤ９２ａ，９２ｂ，９２ｃよりなる第１のギヤ列９２と、油圧モータ１２及び電動機２５の出力を高い減速比で車軸３３側に伝達する３つのギヤ９３ａ，９３ｂ，９３ｃよりなる第２のギヤ列９３と、上記第１及び第２のギヤ列９２，９３のいずれか一方を動力伝達状態に連結するためのセレクター９４とを有し、このセレクター９４を第１のギヤ列９２側に寄せたときには第１のギヤ列９２が動力伝達状態に連結され、第２のギヤ列９２が空転状態になることにより、油圧モータ１２及び電動機２５の出力が低い減速比で車軸３３側に伝達される一方、セレクター９４を第２のギヤ列９３側に寄せたときには第２のギヤ列９３が動力伝達状態に連結され、第１のギヤ列９２が空転状態になることにより、油圧モータ１２及び電動機２５の出力が高い減速比で車軸３３側に伝達されるようになっている。上記セレクター９４は、変速切替スイッチ９５の信号を受けるコントローラ４０の制御の下に、変速切替スイッチ９５の切替操作に応じてエアシリンダなどのアクチュエータ（図示せず）によって位置切替が行われるようになっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９７】
そして、上記第６の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様の効果と、油圧モータ１２とトランスファー９０との間に設けられたクラッチ装置７１を備えたことによる第４の実施形態の場合と同様の効果とに加えて、車両の走行状態などに応じて、トランスファー９０の切替機構９１により減速比を適宜変更することができる。例えばオンロードではトランスファー９０での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができ、また、オフロードではトランスファー９０での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができる。
【００９８】
図１９は本発明の第７の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第７の実施形態の場合、油圧モータ１２の出力と電動機２５の出力とを合わせて車軸３３に伝達する構成が、第１の実施形態の場合のそれと異なる。
【００９９】
すなわち、上記電動機２５は、油圧モータ１２の出力軸１０１に対し同軸に取り付けられ、電動機２５の出力と油圧モータ１２の出力は、出力軸１０１により合わせられ、トランスファー１０２及びプロベラシャフト３１などを介して車軸３３に伝達されるように構成されている。トランスファー１０２は、油圧モータ１０１の出力軸１０１と連結された第１のギヤ１０２ａと、この第１のギヤ１０２ａと噛合しかつプロペラシャフト３１に連結された第２のギヤ１０２ｂとを有している。第７の実施形態の場合、油圧モータ１２の出力軸１０１とトランスファー１０２とによって、油圧モータ１０１の出力と電動機２５の出力とを合わせて車軸３３に伝達する合力伝達部１００が構成されている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【０１００】
そして、上記第７の実施形態においても、走行駆動装置の基本的な動作及び効果は、第１の実施形態の場合のそれと同じである。
【０１０１】
尚、本発明は上記第１ないし第７の実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記第１の実施形態では、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段４２を設け、この検出手段４２で検出したエンジン回転数Ｎｅからエンジン出力Ｐｗｅを推定し、このエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２より小さい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ配分し、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上の場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１の両方に分配するようにしたが、本発明は、エンジン出力を、例えば出力トルクと回転数とを基に直接的に検出するエンジン出力検出手段を設け、この検出手段で検出したエンジン出力Ｐｗｅの大きさに応じて、エンジン出力Ｐｗｅの分配を制御するようにしてもよい。また、エンジン出力Ｐｗｅとエンジン回転数Ｎｅとは相関関係があり、しかもエンジン回転数Ｎｅをガバナで制御する場合アクセル量とエンジン回転数Ｎｅとは相関関係を有するようになるため、エンジン回転数又はアクセル量を検出手段で検出し、その検出値が所定値より小さい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ分配し、検出値が所定値より大きい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１の両方に分配するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、エンジン出力Ｐｗｅと走行負荷ＰｗＬとの間には、下記の式（９）に示す関係が成立する。
【０１０３】
ＰｗＬ＝Ｐｗｅ×ηａ （９）
【０１０４】
但し、ηａはアクチュエータ効率である。このように、エンジン出力Ｐｗｅと走行負荷ＰｗＬとがほぼ比例関係にあるため、本発明は、エンジン出力Ｐｗｅの代わりに、走行負荷ＰｗＬを検出あるいは推定する検出推定手段を設け、この検出推定手段で検出あるいは推定した走行負荷ＰｗＬの大きさに応じてエンジン出力Ｐｗｅの分配制御を行うようにしてもよい。ここで、走行負荷ＰｗＬの推定方法としては、例えば下記の式（１０）を用いればよい。
【０１０５】
ＰｗＬ＝｛Ｆｔ＋Ｆａ＋Ｍ（ｇ×ｓｉｎθ＋ａ）｝×Ｖ （１０）
【０１０６】
但し、Ｆｔはタイヤの転がり抵抗、Ｆａは空気抵抗、Ｍは車両質量、ｇは重力加速度、ａは加速度、Ｖは車速、θは路面傾斜角である。式（１０）より、車速Ｖ、加速度ａ及び路面傾斜角θをそれぞれ測定すれば走行負荷を推定することができる。
【０１０７】
加えて、上記第１の実施形態では、車両の減速時に電動機２５を発電機として動作させ、回生電力をバッテリ２２に充電するに当たり、その充電量が設定値以上の場合、発電機２１を電動機として動作させ、エンジン１に正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費するようにしたが、本発明は、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、発電機２１を電動機として動作させる代わりに、発電機２１と電動機２５との間に接続した回生抵抗器により回生電力を消費するように構成してもよい。また、バッテリ２２の代わりに、キャパシタなどのその他の蓄電装置を用いてもよい。さらに、車両の減速時としては、上記第１の実施形態の如くアクセルペダル４３の踏み込み量であるアクセル量が零のときに限らず、ブレーキペダルの踏み込み操作が入力された場合、その操作量つまりブレーキ操作量に応じて電動機２５の発電量を増加させてもよい。この場合にはブレーキ操作量の増加に応じて回生電力を増加させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ エンジン
１０，５０ 油圧式動力伝達部
１１，５１ 油圧ポンプ
１２，１２ａ，１２ｂ，５２ 油圧モータ
２０ 電気式動力伝達部
２１ 発電機（電力供給源）
２２ バッテリ（蓄電装置、電力供給源）
２５，２５ａ，２５ｂ 電動機
３０，９０ トランスファー（合力伝達部）
３３，３３ａ，３３ｂ 車軸
４０ コントローラ（制御手段）
４２ エンジン回転数検出手段
４３ アクセルペダル
４４ アクセル操作検出手段
７１ クラッチ装置
８１ 減速機
９１ 切替機構
１００ 合力伝達部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダやホイールショベル、ホイールクレーンなどの作業車両の走行駆動装置に関し、特に、エンジン出力を油圧ポンプや油圧モータなどを用いて車軸に伝達するものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の作業車両の走行駆動装置としては、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを備え、この油圧モータの動力を車軸に伝達して駆動する油圧式のものが広く用いられている。この油圧式走行駆動装置には、油圧モータの戻り側配管がタンクに連通するものと、油圧ポンプと油圧モータとを閉回路で接続するいわゆるＨＳＴ（hydrostatic transmission）と呼ばれるものとがある。
【０００３】
ところが、上記従来の油圧式走行駆動装置では、油圧ポンプや油圧モータの効率が低く、また配管の圧損などのエネルギー損失があるため、動力伝達効率が低いという問題があった。さらに、減速時の運動エネルギーはブレーキにより消費され、回生されないため、エネルギー効率が低く燃費が悪いという問題もある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されるような走行駆動装置が提案されている。この提案の走行駆動装置は、エンジンにより駆動される油圧ポンプ及びこの油圧ポンプに閉回路で接続された油圧モータを有するＨＳＴ駆動装置と、エンジンの駆動により発生した電力を用いて駆動される電動機（電動モータ）と、上記ＨＳＴ駆動装置により駆動される第１の駆動輪と、上記電動機により駆動される第２の駆動輪と、車速を検出する車速検出手段と、この車速検出手段で検出した車速の増加に伴い、上記ＨＳＴ駆動装置に分配する動力の割合を小さくし、上記電動機に分配する動力の割合を大きくするように、エンジン出力をＨＳＴ駆動装置と電動機とに分配する制御手段とを備える。そして、この場合、車速の増加に伴いＨＳＴ駆動装置に分配するエンジン出力の割合が小さくなり、電動機に分配するエンジン出力の割合が大きくなるため、特に高速時における燃費の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−１３７５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記提案のものでは、その明細書の発明を実施するための最良の形態の項に記載されている如くＨＳＴ駆動装置により前輪を駆動し、電動機により後輪を駆動した場合、車速に応じて車両のステア特性が変化し、走行安定性が低下するという問題がある。すなわち、低速ではＨＳＴ駆動装置へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、車両はフロント駆動に近い状態となり、車両のステア特性は一般にアンダーステア特性となる一方、高速では電動機へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、車両はリア駆動に近い、あるいは完全にリア駆動状態となり、車両のステア特性は一般にオーバーステア特性となる。また、不整地での走行時に前輪がスタックしたとき、低速時は主にフロント駆動となっているため、スタック脱出のための後輪側の駆動力が不足し、不整地での走行性能が不十分であるという問題もある。
【０００７】
その上、低速時にはＨＳＴ駆動装置へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、例えば低速で一定速走行するように、低速かつ走行負荷トルクが低い場合でもＨＳＴ駆動装置が主に駆動され、その分動力伝達効率が低く、燃費が悪化する。また、高速時には電動機へ分配するエンジン出力の割合が大きいことから、高速領域での加速や登坂走行の場合に電動機が主に駆動され、ＨＳＴ駆動装置のトルクは使用されない。このため、十分な駆動トルクが確保できず、高速領域での加速性や登坂性が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、車軸の回転に伴ってＨＳＴ駆動装置の油圧モータが常時回転する構成になっているため、油圧モータの機械的回転損失が常に発生し、エネルギー効率が低下するという問題もある。
【０００９】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に、エンジン出力を油圧機器と電気機器の併用により車軸に効率的に伝達することにより、走行安定性及び不整地での走行性能を良好に確保しつつ、動力伝達効率を高め、燃費の改善を実施上有効に図り得る作業車両の走行駆動装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、作業車両の走行駆動装置として、エンジンにより駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを有してなる油圧式動力伝達部と、エンジンにより駆動される発電機、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機と、この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸に伝達する合力伝達部とを備える構成にする。
【００１１】
この構成では、車両の走行状態などに応じて、エンジン出力を油圧式動力伝達部及び合力伝達部を介して車軸に伝達する第１の動力伝達系と、エンジン出力を一旦電力供給源の電力に変換した後この電力により電動機を駆動し、その動力を合力伝達部を介して車軸に伝達する第２の動力伝達系とを別々に使用したり、併用したりすることができる。例えば低速でかつ走行負荷トルクが低い場合には動力伝達効率の高い第２の動力伝達系を主に使用することにより、その分動力伝達効率を高めて燃費を改善することができる。また、高速領域での加速や登坂走行の場合には第１の動力伝達系と第２の動力伝達系の併用によって車軸に十分な動力を伝達することができ、高速領域での加速性や登坂性を高めることができる。
【００１２】
しかも、エンジン出力は、第１の動力伝達系と第２の動力伝達系とを介して同一の車軸に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好にすることができる。また、車軸として前輪車軸と後輪車軸の両方に適用した場合には不整地での走行時に例えば前輪がスタックしたとき後輪側の駆動によりスタック脱出することができ、不整地での走行性能を良好にすることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の作業車両の走行駆動装置において、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量を検出あるいは推定する検出推定手段と、この検出推定手段からの信号を受け、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを更に備える構成にする。
【００１４】
この構成では、エンジン出力、あるいはこれと関連するエンジン回転数又はアクセル量を検出推定手段により検出あるいは推定し、この検出推定手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、エンジン出力などが所定値より小さい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低出力時での動力伝達効率を確実に高めることができる。また、エンジン出力などが所定値より大きい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の作業車両の走行駆動装置において、走行負荷を検出あるいは推定する検出推定手段と、この検出推定手段からの信号を受け、走行負荷が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、走行負荷が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機と油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを更に備える構成にする。
【００１６】
この構成では、エンジン出力と関連する走行負荷を検出推定手段により検出あるいは推定し、この検出推定手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、走行負荷が所定値より小さい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低負荷時での動力伝達効率を確実に高めることができる。また、走行負荷が所定値より大きい場合には、油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高負荷領域ないし高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３記載の作業車両の走行駆動装置において、上記電力供給源を、発電機と蓄電装置の両方で構成し、更にアクセルペダル又はブレーキペダルの操作を検出する操作検出手段を備え、上記制御手段は、この操作検出手段からの信号を受け、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合に、上記電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、上記蓄電装置の充電量が設定値より低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電し、上記蓄電装置の充電量が設定値より高い場合には回生した電力により上記発電機を電動機として動作させ、エンジンに正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費する制御を行うように設ける構成にする。この構成では、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合つまり減速時には、そのことを操作検出手段が検出し、この操作検出手段からの信号を受ける制御手段の制御の下に、電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、蓄電装置の充電量が低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電するため、回生電力を有効に利用することができ、その分エネルギー効率を高めることができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、更に、上記油圧式動力伝達部の油圧モータと合力伝達部との間に設けられたクラッチ装置を備える構成にする。この構成では、油圧モータの出力を車軸に伝達する場合には手動又は自動によりクラッチ装置を接続することにより、出力伝達を確保する一方、電動機のみで車軸を駆動して走行する場合にはクラッチ装置を切断することにより、油圧モータを停止させることができ、油圧モータの空転によるエネルギーロスを防止することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の作業車両の走行駆動装置において、上記クラッチ装置を、上記油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、上記油圧モータの回転数が合力伝達部の油圧モータ側入力回転数より低下したとき自動的に切断状態となる回転数感応型のもので構成する。この構成では、クラッチ装置が回転数感応型のものであって、その接続状態と切断状態の切替は、接続対象物同士である油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致するときに行われるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置の破損を防止することができる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、更に、上記電動機と合力伝達部との間に設けられた減速機を備える構成にする。この構成では、電動機から車軸への減速比が、減速機によって油圧モータから車軸へのそれよりも大きくなるため、電動機の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置において、上記合力伝達部は、減速比を変更可能な切替機構を有する構成にする。この構成では、車両の走行状態などに応じて、切替機構により合力伝達部での減速比を変更すること、例えばオンロードでは合力伝達部での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができ、また、オフロードでは合力伝達部での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明における作業車両の走行駆動装置によれば、低速で走行負荷トルクの低い場合には電動機などの動力伝達系を主に使用することにより、その分動力伝達効率を高めて燃費を改善することができ、また、高速領域での加速や登坂走行の場合には油圧モータなどの動力伝達系と電動機などの動力伝達系の併用によって車軸に十分な動力を伝達することができるので、高速領域での加速性や登坂性を高めることができる。しかも、エンジン出力は、油圧モータなどの動力伝達系と電動機などの動力伝達系とを介して同一の車軸に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好に確保することができ、また、車軸として前輪車軸と後輪車軸の両方に適用した場合には不整地での走行性能を良好に確保することができる。
【００２３】
特に、請求項２又は３に係る発明では、制御手段の制御の下に、低出力・低走行負荷の場合には油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸が駆動されるため、低出力時での動力伝達効率を確実に高めることができ、また高出力・高走行負荷の場合には油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸が駆動されるため、高速領域での加速性や登坂性を確実に高めることができ、作動の信頼性を高めることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明では、走行中の減速時には制御手段の制御の下に、電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、蓄電装置の充電量が低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電するため、回生電力を有効に利用することができ、その分エネルギー効率を高めて燃費の改善をより図ることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明では、電動機のみで車軸を駆動して走行する場合クラッチ装置を切断することにより、油圧モータを停止させることができるので、油圧モータの空転によるエネルギーロスを防止することができ、燃費の改善をより一層図ることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明では、クラッチ装置が回転数感応型のものであるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置の破損を防止することができ、実施化を図る上で有効なものである。
【００２７】
請求項７に係る発明では、電動機から車軸への減速比が、減速機によって油圧モータから車軸へのそれよりも大きくなるため、電動機の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができ、電動機を小型化しながら電動機の出力を高めることができる。
【００２８】
さらに、請求項８に係る発明では、オンロードでは合力伝達部での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができるとともに、オフロードでは合力伝達部での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができ、走行性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の構成図である。
【図２】図２はコントローラの制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】図３は発電機側の動力制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図４】図４は油圧ポンプ側の動力制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図５】図５は減速時の走行制御ルーチンを示すフローチャート図である。
【図６】図６は発電機回転数と発電機トルク及び発電機出力との関係を示す特性図である。
【図７】図７はエンジン回転数とエンジン出力との関係を示す特性図である。
【図８】図８は発電機回転数と発電機目標トルクとの関係を示す特性図である。
【図９】図９は電動機回転数と電動機目標トルクとの関係を示す特性図である。
【図１０】図１０はポンプ差圧と油圧ポンプ目標流量との関係を示す特性図である。
【図１１】図１１は供給側配管内圧力と油圧モータ容量との関係を示す特性図である。
【図１２】図１２は車速、アクセル量、エンジン回転数、エンジン動力＋バッテリ動力、動力配分、アクチュエータ側動力、バッテリ充電量及びブレーキ量の時間軸上における相関関係を示す特性図の前半部である。
【図１３】図１３は同特性図の後半部である。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施形態を示す図１相当図である。
【図１５】図１５は本発明の第３の実施形態を示す図１相当図である。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施形態を示す図１相当図である。
【図１７】図１７は本発明の第５の実施形態を示す図１相当図である。
【図１８】図１８は本発明の第６の実施形態を示す図１相当図である。
【図１９】図１９は本発明の第７の実施形態を示す図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示し、１はエンジン、２はエンジン１の出力軸に連結されたパワーデバイダであって、このパワーデバイダ２は、エンジン１の出力を油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１と電気式動力伝達部２０の発電機２１とに分配するものである。
【００３２】
上記油圧式動力伝達部１０は、エンジン１の出力により駆動される可変容量型の油圧ポンプ１１と、この油圧ポンプ１１の吐出圧油により駆動される可変容量型の油圧モータ１２とを有し、この両者１１，１２を閉回路１３で接続したいわゆるＨＳＴと呼ばれる構成になっている。閉回路１３内の圧力は、一対の安全弁としての高圧リリーフ弁１４ａ，１４ｂにより所定値以下に設定されている。油圧ポンプ１１にはチャージポンプ１５が付設され、このチャージポンプ１５から吐出された作動油は低圧リリーフ弁１６により最低設定圧を確保しており、閉回路１３内の圧力が最低設定圧以下になった場合、チェック弁１７ａ，１７ｂから作動油を閉回路１３内に送り込むことで閉回路１３内の圧力を最低設定圧以上に確保し、閉回路１３内でのキャビテーションの発生を防止するようになっている。
【００３３】
上記電気式動力伝達部２０は、電力供給源として、エンジン１の出力により駆動される発電機２１と、蓄電装置としてのバッテリ２２とを有し、また、この電力供給源としての発電機２１又はバッテリ２２からコンバータ２３及びインバータ２４を介して供給される電力により駆動される電動機２５をも有している。ここで、コンバータ２３は、本来、発電機２１で発生した交流電力を直流電力に変換する回路であり、インバータ２４は、直流電力を交流電力に変換して電動機２５に供給する回路であるが、本実施形態では、後述するように車両の減速時に電動機２５を発電機として、発電機２１を電動機としてそれぞれ動作させる場合、コンバータ２３はインバータとして機能し、インバータ２４はコンバータとして機能するようになっている。
【００３４】
上記油圧式動力伝達部１０の出力部である油圧モータ１２の回転動力（出力）と上記電気式動力伝達部２０の出力部である電動機２５の回転動力（出力）とは、合力伝達部としてのトランスファー３０によって合わせられた後、プロベラシャフト３１及び差動装置３２を介して車軸３３に伝達され、この車軸３３及びその両端の車輪３４を回転駆動するようになっている。トランスファー３０は、油圧モータ１２の出力軸に連結された第１のギヤ３０ａと、電動機２５の出力軸に連結された第２のギヤ３０ｂと、第１及び第２のギヤ３０ａ，３０ｂに共に噛合しかつプロペラシャフト３１に連結された第３のギヤ３０ｃとを有している。尚、車両が２つの車軸３３を有する場合、２つの車軸３３に共に走行駆動装置を搭載してもよく、あるいは１つの車軸３３に走行駆動装置を搭載し、他の車軸をアイドラとしてもよい。３つ以上の車軸３３を有する場合も同様である。
【００３５】
さらに、４０は走行駆動装置の制御手段としてのコントローラであって、このコントローラ４０は、前後進切替スイッチ４１の信号に従って、上記油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１の作動油吐出方向を切り替えるとともに、上記電気式動力伝達部２０の電動機２５の回転方向をインバータ２４を介して切り替えるようになっている。コントローラ４０には、前後進切替スイッチ４１の信号以外に、エンジン１の出力回転数（つまりエンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出手段４２の信号、アクセルペダル４３の踏み込み操作量（アクセル量）を検出するアクセル操作検出手段４４の信号、コンバータ２３の一相の相電圧などから発電機２１の回転数を検出する発電機回転数検出手段４５の信号、インバータ２４の一相の相電圧などから電動機２５の回転数を検出する電動機回転数検出手段４６の信号、及び油圧ポンプ１１の作動油吸い込み口と作動油吐出口との差圧を検出するポンプ差圧検出手段４７の信号などが入力されるようになっており、コントローラ４０は、これらの信号に基づいて、エンジン１、油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１及び電気式動力伝達部２０の発電機２１などを制御するようになっている。
【００３６】
次に、上記コントローラ４０による制御のうち、エンジン出力を油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１２と電気式動力伝達部２０の発電機２１に分配する場合の制御内容を、図２ないし図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００３７】
図２において、スタートした後、先ず、ステップＳ１でアクセル操作検出手段４の信号に基づいてアクセル量が零より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳのとき、つまりアクセル操作中のときには、ステップＳ２でエンジン回転数検出手段４２によりエンジン回転数Ｎｅを検出するとともに、ステップＳ３でエンジン設定回転数Ｎｅ２を算出する。このエンジン設定回転数Ｎｅ２は、エンジン出力を発電機２１のみに分配できるエンジン回転数の最大値である。発電機２１の最大出力は、図６に示すように発電機回転数ＮｇがＮｇ１以上ではＰｗｇｍａｘ、Ｎｇ１未満ではＴｇｍａｘ×Ｎｇとなる。従って、Ｐｗｅ２は、
【００３８】
Ｎｇ≧Ｎｇ１の場合 Ｐｗｅ２＝Ｐｗｇｍａｘ／ηｇ （１）
【００３９】
Ｎｇ＜Ｎｇ１の場合 Ｐｗｅ２＝（Ｔｇｍａｘ×Ｎｇ）／ηｇ （２）
【００４０】
ここで、ηｇは発電機効率である。尚、低速で電動機２５の回転数が低い場合、電動機２５の最大入力電力が発電機２１の発電電力以下となることがある。この場合、発電機２１の発電量が電動機２５の最大入力電力を越えないように発電機２１の最大出力を制限してもよい。
【００４１】
続いて、ステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２のときのエンジン回転数Ｎｅ２よりも小さいか否かを判定する。ここで、図７に示すように、エンジン出力Ｐｗｅは、最大出力Ｐｗｅｍａｘを発生するエンジン回転数以下ではエンジン回転数Ｎｅに対し単調に増加する傾向にあることから、エンジン回転数Ｎｅからエンジン出力Ｐｗｅを容易にかつ確実に推定することができ、また、ステップＳ４の判定は、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２よりも小さいか否かを判定していることと同じである。
【００４２】
そして、上記ステップＳ４の判定がＹＥＳのとき、つまりエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２よりも小さい場合、ステップＳ５でエンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ配分するために発電機２１の入力動力Ｐｗｇ＝Ｐｗｅとした後、ステップＳ６でこれに基づき発電機側の動力制御を実行し、制御を終了する。尚、エンジン出力Ｐｗｅを発電機１にのみ分配する場合、油圧ポンプ１１の容量は零に制御される。
【００４３】
一方、上記ステップＳ４の判定がＮＯのとき、つまりエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上の場合、ステップＳ７でエンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１とに分配するためにエンジン出力Ｐｗｅのうち、エンジン出力設定値Ｐｗｅ２相当の動力を発電機２１の入力動力Ｐｗｇ（＝Ｐｗｅ２）に、残りの動力を油圧ポンプ１１の入力動力Ｐｗｐ（＝Ｐｗｅ−Ｐｗｅ２）にそれぞれ設定した後、この設定値に基づいて、ステップＳ８で発電機２１側の動力制御を実行するとともに、ステップＳ９で油圧ポンプ１１側の動力制御を実行し、制御を終了する。
【００４４】
また、上記ステップＳ１の判定がＮＯのとき、つまり走行中でアクセル量が零の減速時には、ステップＳ１０で減速時の走行制御を実行し、制御を終了する。
【００４５】
尚、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、バッテリ２２の放電電力分だけ発電機２１の入力動力Ｐｗｇを上述した値から減じることができる。この場合、発電機２１の発電量が減少し、エンジン１の負荷が下がるため、これに応じてエンジン回転数を下げるように制御してもよい。
【００４６】
上記ステップＳ６又はＳ８における発電機側の動力制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
【００４７】
すなわち、スタートした後、先ず、ステップＳ１１で先に設定した発電機２１の入力動力Ｐｗｇを確認するとともに、ステップＳ１２で発電機回転数検出手段４５により発電機２１の回転数Ｎｇを検出する。尚、発電機２１の回転数Ｎｇは、発電機回転数検出手段４５で検出する代わりに、エンジン回転数Ｎｇに減速比を乗じて求めるようにしてもよい。
【００４８】
続いて、ステップＳ１３で発電機２１の目標トルクＴｇを、発電機２１の回転数Ｎｇと発電機２１の入力動力Ｐｗｇを用いて下記の式（３）により算出する。
【００４９】
Ｔｇ＝Ｐｗｇ×ηｇ／Ｎｇ （３）
【００５０】
但し、この式（３）により算出した発電機２１の目標トルクＴｇが発電機２１の最大トルクＴｇｍａｘを越える場合には、目標トルクＴｇをＴｇｍａｘに制限する。これにより、発電機２１の目標トルクＴｇは、図８に示すような特性を有するものになる。
【００５１】
そして、ステップＳ１４で発電機２１のトルクが目標トルクＴｇになるように制御する。
【００５２】
次に、ステップＳ１５で電動機２５の出力動力Ｐｗｍを下記の式（４）により算出する。
【００５３】
Ｐｗｍ＝Ｐｗｇ×ηｇ×ηｍ （４）
【００５４】
ここで、ηｍは電動機２５の効率である。尚、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、発電機２１の入力動力Ｐｗｇに対しバッテリ２２の放電電力を加算して電動機２５の出力動力Ｐｗｍを設定してもよい。
【００５５】
続いて、ステップＳ１６で電動機回転数検出手段４６により電動機２５の回転数Ｎｍを検出した後、ステップＳ１７でこの電動機２５の回転数Ｎｍを基に下記の式（５）により電動機２５の目標トルクＴｍを算出する。
【００５６】
Ｔｍ＝Ｐｗｍ／Ｎｍ （５）
【００５７】
但し、この式（５）により算出した電動機２５の目標トルクＴｍが電動機２５の最大トルクＴｍｍａｘを越える場合には、目標トルクＴｍをＴｍｍａｘに制限する。これにより、電動機２５の目標トルクＴｍは、図９に示すような特性を有するものになる。
【００５８】
そして、ステップＳ１８で電動機２５のトルクが目標トルクＴｍになるように制御する。以上によって、発電機側の動力制御を終了する。
【００５９】
上記ステップＳ９における油圧ポンプ側の動力制御は、図４に示すフローチャートに従って行われる。
【００６０】
すなわち、スタートした後、ステップＳ２１で先に設定した油圧ポンプ１１の入力動力Ｐｗｐ（＝Ｐｗｅ−Ｐｗｅ２）を確認するとともに、ステップＳ２２でポンプ差圧検出手段４７により油圧ポンプ１１の差圧ΔＰｐを検出し、ステップＳ２３でエンジン回転数検出手段４２により検出したエンジン回転数Ｎｅにパワーデバイダ２の減速比を乗算することで油圧ポンプ１１の回転数Ｎｐを算出する。
【００６１】
続いて、ステップＳ２３で油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐを下記の式（６）により算出する。
【００６２】
Ｑｐ＝Ｐｗｐ／ΔＰｐ （６）
【００６３】
但し、この式（６）により算出した油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐが油圧ポンプ１１の最大流量Ｑｐｍａｘを越える場合には、目標流量ＱｐをＱｐｍａｘに制限する。ここで、油圧ポンプ１１の最大流量Ｑｐｍａｘは、下記の式（７）により決定される。
【００６４】
Ｑｐｍａｘ＝ηｐ×ｑｐｍａｘ×Ｎｐ （７）
【００６５】
但し、ηｐは油圧ポンプ１１の容積効率、ｑｐｍａｘは油圧ポンプ１１の最大容量である。従って、油圧ポンプ１１の目標流量Ｑｐは、図１０に示すような特性を有するものになる。
【００６６】
次に、ステップＳ２５で油圧ポンプ１１の目標容量ｑｐを下記の式（８）により算出する。
【００６７】
ｑｐ＝Ｑｐ／（ηｐ×Ｎｐ） （８）
【００６８】
そして、ステップＳ２６で油圧ポンプ１１の容量が目標容量ｑｐになるように制御する。以上によって、油圧ポンプ側の動力制御を終了する。
【００６９】
以上のような動力制御によれば、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上となる場合には、エンジン出力は発電機２１と油圧ポンプ１１に分配され、発電機２１あるいはバッテリ２２からの供給電力により駆動される電動機２５の出力と、油圧ポンプ１１から圧油として供給される動力により駆動される油圧モータ１２の出力とがトランスファー３０によって合わせられて車軸３３に伝達し、車軸３３を回転駆動する。
【００７０】
ここで、油圧モータ１２の容量制御の一例を、図１１を参照しながら説明するに、油圧モータ１２は、閉回路１３の供給側配管内圧力が設定値Ｐ１以上では容量ｑｐが最大容量ｑｐｍａｘになっており、供給側配管内圧力が設定値Ｐ１以下になると圧力が低下するに従って容量ｑｐが低下し、最終的に最低容量ｑｍｉｎとなる。最低容量ｑｍｉｎは例えば零としてもよい。すると、電動機２５のみで駆動する場合、油圧ポンプ１１の容量が零となり、油圧ポンプ１１からの吐出流量が零になるが、油圧モータ１２の最低容量ｑｍｍｉｎを零とすることで油圧モータ１２の吸い込み流量も零となり、吸い込み流量と吐出流量のバランスを取ることができる。また、上記容量制御としては、例えば閉回路１３の配管に圧力センサを設け、この圧力センサの圧力測定値を基にコントローラ４０により容量制御を電気的に行うか、あるいは油圧モータ１２に、油圧制御により制御特性が変更可能な機能を設けてもよい。
【００７１】
上記ステップＳ１０における減速時の走行制御は、図５に示すフローチャートに従って行われる。
【００７２】
すなわち、スタートした後、先ず、ステップＳ３１で電動機２５を発電機として動作させ、走行動力を回生する。続いて、ステップＳ３２でバッテリ２２からの信号に基づいてバッテリ充電量が設定値よりも小さいか否か判定し、この判定がＹＥＳのときには、ステップＳ３３で回生電力をバッテリ２２に充電して回収し、制御を終了する一方、判定がＮＯのときには、ステップＳ３４で発電機２１を電動機として動作させ、エンジン１に正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費し、制御を終了する。
【００７３】
次に、上記走行駆動装置の動作について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２及び図１３は、加速、高速での定速、減速、低速での定速の走行パターンを行った場合の車速、アクセル量、エンジン回転数、エンジン動力＋バッテリ動力、動力配分、アクチュエータ側動力、バッテリ充電量及びブレーキ量の変化特性を示す。
【００７４】
先ず、車両の加速時では、運転者がアクセルペダル４３を踏み込んで加速する。この場合、アクセル量の増加に応じてエンジン回転数が上昇し、エンジン出力Ｐｗｅはエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上になる。ここではフルアクセルとしているので、エンジン出力Ｐｗｅは最大出力Ｐｗｅｍａｘとなる。動力配分は、エンジン最大出力Ｐｗｅｍａｘのうち、出力設定値Ｐｗｅ２相当分を発電機入力動力として配分し、残り（Ｐｗｅｍａｘ−Ｐｗｅ２）を油圧ポンプ入力動力として分配する。但し、バッテリ充電量が設定値ＳＯＣ１以上の場合には、バッテリ２２が放電可能な状態にあるため、バッテリ２２に放電させ、バッテリ放電量分だけ発電機２１の発電量を減じることができる。この場合、発電機２１の発電量がバッテリ放電量分だけ減るため、エンジン出力もその分減少し、結果としてバッテリ放電量とエンジン出力の和がエンジン最大出力Ｐｗｅｍａｘとなる。また、バッテリ２２が放電中は、上記のようにエンジン出力が減少するので、エンジン出力の減少に見合った量だけエンジン回転数を引き下げてもよい。以上のことから、車両の加速時には発電機２５及びバッテリ２２から電力供給を受けた電動機２５が発生する出力と、油圧ポンプ１１から動力供給されることで駆動される油圧モータ１２の出力とがトランスファー３０などを介して車軸３３に伝達され、車軸３３を回転駆動する。
【００７５】
車両を定速で走行する場合、通常、加速時よりも少ない動力で走行することができる。そこで、定速走行になると運転者は速度に見合う程度にアクセル量を減少させる。このため、エンジン回転数が減少し、それに伴ってエンジン出力Ｐｗｅは出力設定値Ｐｗｅ２よりも減少する。この場合、エンジン出力Ｐｗｅは発電機２１にのみ分配され、油圧ポンプ１１への動力分配はされないので、油圧モータ１２は油圧ポンプ１１からの動力供給を受けなくなり、油圧モータ１２の出力動力は零となる。車軸３３は、発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５によって駆動される。
【００７６】
車両の減速時には、電動機２５が発電機として動作し、バッテリ２２への電力回生が行われ、バッテリ２２の充電量が回復する。
【００７７】
次に、上記走行駆動装置の効果について説明するに、低速で一定速走行する場合には、上述したようにエンジン出力Ｐｗｅは発電機２１にのみ分配され、この発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５によって車軸３３が駆動される。このため、エンジン出力Ｐｗｅの一部を動力伝達効率の低い油圧式動力伝達部１０の油圧ポンプ１１に分配する場合に比べて低速走行時での動力伝達効率を高め、その分燃費を改善することができる。
【００７８】
また、高速での加速や登坂走行の場合には、通常、運転者はアクセル量を大きくするようにアクセルペダル４３を操作するため、エンジン出力Ｐｗｅが増加するとともに、そのエンジン出力Ｐｗｅが発電機２１と油圧ポンプ１１とに分配され、発電機２１より電力供給を受けて駆動される電動機２５の出力と、油圧ポンプ１１より動力供給を受けて駆動される油圧モータ１２の出力とによって車軸３３が駆動される。このため、車軸３３に対し十分な駆動トルクを確保することができ、高速での加速性や登坂性を高めることができる。
【００７９】
しかも、エンジン出力Ｐｗｅは、油圧式動力伝達部１０と電気式動力伝達部２０とを介して同一の車軸３３に伝達されるものであるため、動力伝達系の変更により車両のステア特性が変化することはなく、走行安定性を良好に確保することができる。また、車軸３３として前輪用車軸と後輪用車軸の両方に適用した場合には不整地での走行時に例えば前輪がスタックしたとき後輪側の駆動によりスタック脱出することができ、不整地での走行性能を良好にすることができる。
【００８０】
さらに、車両の減速時には、電動機２５を発電機として動作させ、回生した電力をバッテリ２２の充電に利用しているため、その分エネルギー効率を高めることができる。
【００８１】
図１４は本発明の第２の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第２の実施形態の場合、油圧式動力伝達部５０の構成が第１の実施形態の場合のそれと異なる。
【００８２】
すなわち、油圧式動力伝達部５０は、エンジン１の出力により駆動される油圧ポンプ５１と、この油圧ポンプ５１の吐出圧油により駆動される油圧モータ５２と、この両者５１，５２の間に介在された切替弁５３とを有している。切替弁５３は、前後進切替スイッチ４１の信号を受けるコントローラ４０の制御の下に、位置切替が行われることで油圧モータ５２の回転方向の切替を行うものである。
【００８３】
また、上記油圧式動力伝達部５０は、高圧リリーフ弁５４ａ，５４ｂ及びチェック弁５５ａ，５５ｂも有しているが、第１の実施形態の場合の油圧式動力伝達部１０の如きチャージポンプ１５や低圧リリーフ弁１６は存在しない構成になっている。尚、走行駆動装置の油圧式動力伝達部５０以外の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８４】
そして、上記第２の実施形態においても、走行駆動装置の基本的な動作及び効果は、第１の実施形態の場合のそれと同じである。
【００８５】
図１５は本発明の第３の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第３の実施形態の場合、走行駆動装置は、複数（図では２つ）の車軸３３ａ，３３ｂを駆動するのに適した構成になっている。
【００８６】
すなわち、走行駆動装置の油圧式動力伝達部１０は、油圧ポンプ１１の吐出圧油により駆動される一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂを有するＨＳＴの構成になっている。また、走行駆動装置の電気式動力伝達部２０は、電力供給源としての発電機２１又はバッテリ２２から供給される電力により駆動される一対の電動機２５ａ，２５ｂと、この各電動機２５ａ，２５ｂに対し発電機２１又はバッテリ２２から供給される直流電力を交流電力に変換して供給する一対のインバータ２４ａ，２４ｂとを有している。
【００８７】
上記一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂの出力軸は、共にトランスファー３０の第１のギヤ３０ａに連結されているとともに、上記一対の電動機２５ａ，２５ｂの出力軸は、共にトランスファー３０の第２のギヤ３０ｂに連結されている。そして、一対の油圧モータ１２ａ，１２ｂの出力と一対の電動機２５ａ，２５ｂの出力とはトランスファー３０によって合わせられた後、プロベラシャフト３１、車輪間差動装置３２ａ，３２ｂ及び車軸間差動装置６１を介して前後２つの車軸３３ａ，３３ｂに伝達され、この両車軸３３ａ，３３ｂ及びそれらの両端の車輪３４ａ，３４ｂを回転駆動するようになっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８８】
そして、上記第３の実施形態においては、作業車両のうち、特に車軸数の多い大型車両において、複数の車軸３３ａ，３３ｂを駆動するために大きな駆動トルクを要する場合にも対応することができるとともに、第１の実施形態の場合と同様に油圧モータ１２ａ，１２ｂ及び電動機２５ａ，２５ｂなどを制御することで、動力伝達効率を高めて燃費を改善することができるなどの効果をも奏する。
【００８９】
図１６は本発明の第４の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第４の実施形態の場合、走行駆動装置は、油圧式動力伝達部１０の油圧モータ１２とトランスファー３０との間に設けられたクラッチ装置７１を備えている。
【００９０】
上記クラッチ装置７１は、図に詳示していないが、ワンウェイクラッチなどの回転数感応型のものであり、油圧モータ１２の回転数とトランスファー３０の油圧モータ側入力部である第１のギヤ３０ａの回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、油圧モータ１２の回転数がトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数より低下したとき自動的に切断状態となるように設けられている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９１】
そして、第４の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様な効果を奏することに加えて、定速走行の如く電動機２５のみで車軸３３を駆動して走行する場合、油圧モータ１２の容量が零となり、その回転数がトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数より低下することから、クラッチ装置７１は自動的に切断状態になる。このため、トランスファー３０側からの動力伝達によって油圧モータ１２が空転することはなく、その分エネルギーロスを防止することができ、燃費の改善を図ることができる。
【００９２】
その上、上記クラッチ装置７１は回転数感応型のものであって、その接続状態と切断状態の切替は、接続対象物同士である油圧モータ１２の回転数とトランスファー３０の第１のギヤ３０ａの回転数とが一致するときに行われるため、切替時のショックの発生やクラッチ装置７１の破損を防止することができる。
【００９３】
図１７は本発明の第５の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第５の実施形態の場合、走行駆動装置は、電動機２５とトランスファー３０との間に設けられた減速機８１を備える構成になっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９４】
そして、第４の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様に効果を奏することに加えて、電動機２５から車軸３３への減速比が、上記減速機８１によって油圧モータ１２から車軸３３へのそれよりも大きくなるため、電動機２５の発生トルクが小さいときでも高回転で出力することができ、その結果、電動機２５を小型化しながら電動機２５の出力を高めることができるという効果をも奏する。
【００９５】
図１８は本発明の第６の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第６の実施形態の場合、走行駆動装置は、電動機２５の出力と油圧モータ１２の出力とを合わせて車軸３３側に伝達する合力伝達部として、減速比を高低２段に変更可能な切替機構９１を有するトランスファー９０と、第４の実施形態の場合と同じく油圧モータ１２とトランスファー９０との間に設けられたクラッチ装置７１とを備えている。
【００９６】
上記切替機構９１は、油圧モータ１２及び電動機２５の出力を低い減速比で車軸３３側に伝達する３つのギヤ９２ａ，９２ｂ，９２ｃよりなる第１のギヤ列９２と、油圧モータ１２及び電動機２５の出力を高い減速比で車軸３３側に伝達する３つのギヤ９３ａ，９３ｂ，９３ｃよりなる第２のギヤ列９３と、上記第１及び第２のギヤ列９２，９３のいずれか一方を動力伝達状態に連結するためのセレクター９４とを有し、このセレクター９４を第１のギヤ列９２側に寄せたときには第１のギヤ列９２が動力伝達状態に連結され、第２のギヤ列９２が空転状態になることにより、油圧モータ１２及び電動機２５の出力が低い減速比で車軸３３側に伝達される一方、セレクター９４を第２のギヤ列９３側に寄せたときには第２のギヤ列９３が動力伝達状態に連結され、第１のギヤ列９２が空転状態になることにより、油圧モータ１２及び電動機２５の出力が高い減速比で車軸３３側に伝達されるようになっている。上記セレクター９４は、変速切替スイッチ９５の信号を受けるコントローラ４０の制御の下に、変速切替スイッチ９５の切替操作に応じてエアシリンダなどのアクチュエータ（図示せず）によって位置切替が行われるようになっている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００９７】
そして、上記第６の実施形態においては、第１の実施形態の場合と同様の効果と、油圧モータ１２とトランスファー９０との間に設けられたクラッチ装置７１を備えたことによる第４の実施形態の場合と同様の効果とに加えて、車両の走行状態などに応じて、トランスファー９０の切替機構９１により減速比を適宜変更することができる。例えばオンロードではトランスファー９０での減速比を高く切り替えることで高速走行性能を向上させることができ、また、オフロードではトランスファー９０での減速比を低く切り替えることで出力トルクを高めてオフロード走行性能を向上させることができる。
【００９８】
図１９は本発明の第７の実施形態に係る作業車両の走行駆動装置の全体構成を示す。この第７の実施形態の場合、油圧モータ１２の出力と電動機２５の出力とを合わせて車軸３３に伝達する構成が、第１の実施形態の場合のそれと異なる。
【００９９】
すなわち、上記電動機２５は、油圧モータ１２の出力軸１０１に対し同軸に取り付けられ、電動機２５の出力と油圧モータ１２の出力は、出力軸１０１により合わせられ、トランスファー１０２及びプロベラシャフト３１などを介して車軸３３に伝達されるように構成されている。トランスファー１０２は、油圧モータ１０１の出力軸１０１と連結された第１のギヤ１０２ａと、この第１のギヤ１０２ａと噛合しかつプロペラシャフト３１に連結された第２のギヤ１０２ｂとを有している。第７の実施形態の場合、油圧モータ１２の出力軸１０１とトランスファー１０２とによって、油圧モータ１０１の出力と電動機２５の出力とを合わせて車軸３３に伝達する合力伝達部１００が構成されている。尚、走行駆動装置のその他の構成は、第１の実施形態の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【０１００】
そして、上記第７の実施形態においても、走行駆動装置の基本的な動作及び効果は、第１の実施形態の場合のそれと同じである。
【０１０１】
尚、本発明は上記第１ないし第７の実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記第１の実施形態では、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段４２を設け、この検出手段４２で検出したエンジン回転数Ｎｅからエンジン出力Ｐｗｅを推定し、このエンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２より小さい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ配分し、エンジン出力Ｐｗｅがエンジン出力設定値Ｐｗｅ２以上の場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１の両方に分配するようにしたが、本発明は、エンジン出力を、例えば出力トルクと回転数とを基に直接的に検出するエンジン出力検出手段を設け、この検出手段で検出したエンジン出力Ｐｗｅの大きさに応じて、エンジン出力Ｐｗｅの分配を制御するようにしてもよい。また、エンジン出力Ｐｗｅとエンジン回転数Ｎｅとは相関関係があり、しかもエンジン回転数Ｎｅをガバナで制御する場合アクセル量とエンジン回転数Ｎｅとは相関関係を有するようになるため、エンジン回転数又はアクセル量を検出手段で検出し、その検出値が所定値より小さい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１にのみ分配し、検出値が所定値より大きい場合エンジン出力Ｐｗｅを発電機２１と油圧ポンプ１１の両方に分配するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、エンジン出力Ｐｗｅと走行負荷ＰｗＬとの間には、下記の式（９）に示す関係が成立する。
【０１０３】
ＰｗＬ＝Ｐｗｅ×ηａ （９）
【０１０４】
但し、ηａはアクチュエータ効率である。このように、エンジン出力Ｐｗｅと走行負荷ＰｗＬとがほぼ比例関係にあるため、本発明は、エンジン出力Ｐｗｅの代わりに、走行負荷ＰｗＬを検出あるいは推定する検出推定手段を設け、この検出推定手段で検出あるいは推定した走行負荷ＰｗＬの大きさに応じてエンジン出力Ｐｗｅの分配制御を行うようにしてもよい。ここで、走行負荷ＰｗＬの推定方法としては、例えば下記の式（１０）を用いればよい。
【０１０５】
ＰｗＬ＝｛Ｆｔ＋Ｆａ＋Ｍ（ｇ×ｓｉｎθ＋ａ）｝×Ｖ （１０）
【０１０６】
但し、Ｆｔはタイヤの転がり抵抗、Ｆａは空気抵抗、Ｍは車両質量、ｇは重力加速度、ａは加速度、Ｖは車速、θは路面傾斜角である。式（１０）より、車速Ｖ、加速度ａ及び路面傾斜角θをそれぞれ測定すれば走行負荷を推定することができる。
【０１０７】
加えて、上記第１の実施形態では、車両の減速時に電動機２５を発電機として動作させ、回生電力をバッテリ２２に充電するに当たり、その充電量が設定値以上の場合、発電機２１を電動機として動作させ、エンジン１に正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費するようにしたが、本発明は、バッテリ２２の充電量が設定値以上の場合、発電機２１を電動機として動作させる代わりに、発電機２１と電動機２５との間に接続した回生抵抗器により回生電力を消費するように構成してもよい。また、バッテリ２２の代わりに、キャパシタなどのその他の蓄電装置を用いてもよい。さらに、車両の減速時としては、上記第１の実施形態の如くアクセルペダル４３の踏み込み量であるアクセル量が零のときに限らず、ブレーキペダルの踏み込み操作が入力された場合、その操作量つまりブレーキ操作量に応じて電動機２５の発電量を増加させてもよい。この場合にはブレーキ操作量の増加に応じて回生電力を増加させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ エンジン
１０，５０ 油圧式動力伝達部
１１，５１ 油圧ポンプ
１２，１２ａ，１２ｂ，５２ 油圧モータ
２０ 電気式動力伝達部
２１ 発電機（電力供給源）
２２ バッテリ（蓄電装置、電力供給源）
２５，２５ａ，２５ｂ 電動機
３０，９０ トランスファー（合力伝達部）
３３，３３ａ，３３ｂ 車軸
４０ コントローラ（制御手段）
４２ エンジン回転数検出手段
４３ アクセルペダル
４４ アクセル操作検出手段
７１ クラッチ装置
８１ 減速機
９１ 切替機構
１００ 合力伝達部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを有してなる油圧式動力伝達部と、
エンジンにより駆動される発電機、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、
この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機と、
この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸に伝達する合力伝達部とを備えたことを特徴とする作業車両の走行駆動装置。
【請求項２】
エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量を検出あるいは推定する検出推定手段と、
この検出推定手段からの信号を受け、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを備えた請求項１記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項３】
走行負荷を検出あるいは推定する検出推定手段と、
この検出推定手段からの信号を受け、走行負荷が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、走行負荷が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機と油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを備えた請求項１記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項４】
上記電力供給源は、発電機と蓄電装置の両方からなり、
アクセルペダル又はブレーキペダルの操作を検出する操作検出手段を備えており、
上記制御手段は、この操作検出手段からの信号を受け、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合に、上記電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、上記蓄電装置の充電量が設定値より低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電し、上記蓄電装置の充電量が設定値より高い場合には回生した電力により上記発電機を電動機として動作させ、エンジンに正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費する制御を行うように設けられている請求項２又は３記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項５】
上記油圧式動力伝達部の油圧モータと合力伝達部との間に設けられたクラッチ装置を備えた請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項６】
上記クラッチ装置は、上記油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、上記油圧モータの回転数が合力伝達部の油圧モータ側入力回転数より低下したとき自動的に切断状態となる回転数感応型のものである請求項５記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項７】
上記電動機と合力伝達部との間に設けられた減速機を備えた請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項８】
上記合力伝達部は、減速比を変更可能な切替機構を有してなる請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項１】
エンジンにより駆動される油圧ポンプとこの油圧ポンプの吐出圧油により駆動される油圧モータとを有してなる油圧式動力伝達部と、
エンジンにより駆動される発電機、バッテリやキャパシタなどの蓄電装置又はその両方からなる電力供給源と、
この電力供給源から供給される電力により駆動される電動機と、
この電動機の出力と上記油圧式動力伝達部の油圧モータの出力とを合わせて車軸に伝達する合力伝達部とを備えたことを特徴とする作業車両の走行駆動装置。
【請求項２】
エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量を検出あるいは推定する検出推定手段と、
この検出推定手段からの信号を受け、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、エンジン出力、エンジン回転数又はアクセル量が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機及び油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを備えた請求項１記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項３】
走行負荷を検出あるいは推定する検出推定手段と、
この検出推定手段からの信号を受け、走行負荷が所定値より小さい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を小さく若しくは零にすることで、主に電動機の出力により車軸を駆動し、走行負荷が所定値より大きい場合上記油圧式動力伝達部へ分配するエンジン出力を大きくし、電動機と油圧式動力伝達部の両方の出力により車軸を駆動するように制御する制御手段とを備えた請求項１記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項４】
上記電力供給源は、発電機と蓄電装置の両方からなり、
アクセルペダル又はブレーキペダルの操作を検出する操作検出手段を備えており、
上記制御手段は、この操作検出手段からの信号を受け、走行中にアクセルペダルの操作量が減少若しくは零になった場合、あるいは走行中にブレーキペダルが操作された場合に、上記電動機を発電機として動作させ、走行動力を電力回生するとともに、上記蓄電装置の充電量が設定値より低い場合には回生した電力を蓄電装置に充電し、上記蓄電装置の充電量が設定値より高い場合には回生した電力により上記発電機を電動機として動作させ、エンジンに正転トルクを与えることでエンジンブレーキにより回生電力を消費する制御を行うように設けられている請求項２又は３記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項５】
上記油圧式動力伝達部の油圧モータと合力伝達部との間に設けられたクラッチ装置を備えた請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項６】
上記クラッチ装置は、上記油圧モータの回転数と合力伝達部の油圧モータ側入力回転数とが一致したとき自動的に接続状態となり、上記油圧モータの回転数が合力伝達部の油圧モータ側入力回転数より低下したとき自動的に切断状態となる回転数感応型のものである請求項５記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項７】
上記電動機と合力伝達部との間に設けられた減速機を備えた請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【請求項８】
上記合力伝達部は、減速比を変更可能な切替機構を有してなる請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の作業車両の走行駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−９８６８０（Ｐ２０１１−９８６８０Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５７３９（Ｐ２００９−２５５７３９）
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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