專利名稱：作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置、作業(yè)車輛及行駛驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪式裝載機(jī)、輪式液壓挖掘機(jī)等作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置、作業(yè)車輛及行駛控制方法。
背景技術(shù)：
在這種作業(yè)車輛中，以往公知有這樣的行駛驅(qū)動(dòng)裝置用閉合
壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由傳動(dòng)軸傳遞給車輪，從而對(duì)車輛進(jìn)行行駛驅(qū)動(dòng)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5-306768號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述行駛驅(qū)動(dòng)裝置雖然基于HST的特性在低速行駛時(shí)能夠發(fā)揮出大的牽引力，但另一方面，在高速行駛時(shí)齒輪的傳遞損失變大，因此存在著燃料效率降低的問(wèn)題。
本發(fā)明的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置包括HST驅(qū)動(dòng)裝置，其具有由原動(dòng)才幾驅(qū)動(dòng)的液壓泵和與該液壓泵以閉合回路連4lr的液壓馬
驅(qū)動(dòng)；第一驅(qū)動(dòng)輪，由HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；第二驅(qū)動(dòng)輪，由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；車速4企測(cè)部，用于4全測(cè)車速；以及控制部，將原動(dòng)4幾的輸出分配給H S T驅(qū)動(dòng)裝置和電動(dòng)馬達(dá)，使得隨著由車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速的增加，分配到HST驅(qū)動(dòng)裝置的第一動(dòng)力的比例減小，分配到電動(dòng)馬達(dá)的第二動(dòng)力的比例增大。
也可以設(shè)置馬達(dá)發(fā)電機(jī)以代替電動(dòng)馬達(dá)，當(dāng)用由原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)發(fā)電機(jī)時(shí)，馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)馬達(dá)發(fā)揮作用，當(dāng)由行駛時(shí)的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)發(fā)電機(jī)時(shí)，馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用，并且，設(shè)置判斷車輛的加速/減速指令的輸出的判斷部，若由判斷部判斷為加速指令被輸出，則使馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)
馬達(dá)發(fā)揮作用，將原動(dòng)機(jī)的輸出分配給HST驅(qū)動(dòng)裝置和馬達(dá)發(fā)電機(jī)，使得隨著由車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速的增加，分配到HST驅(qū)動(dòng)裝置的第 一動(dòng)力的比例減小，分配到馬達(dá)發(fā)電機(jī)的第二動(dòng)力的比例增大，若由判斷部判斷為減速指令被輸出，則使馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)
揮作用。
在該情況下，也可以在由判斷部判斷為減速指令被輸出時(shí)，該減速指令值越大就越使馬達(dá)發(fā)電機(jī)的發(fā)電量增加。
還可以包括用于檢測(cè)加速指令值的加速檢測(cè)部，并且可以將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力分配到HST驅(qū)動(dòng)裝置和電動(dòng)馬達(dá)，使得加速指令值越大，第一動(dòng)力和第二動(dòng)力就越增加。
優(yōu)選第一驅(qū)動(dòng)輪為前輪，第二驅(qū)動(dòng)輪為后輪。
還可以是，當(dāng)由車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在第一規(guī)定值以下的范圍內(nèi)時(shí)，將第一動(dòng)力的比例控制為比第二動(dòng)力的比例大的恒定的比例，當(dāng)由車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在大于第 一規(guī)定值且小于比第一規(guī)定值大的第二規(guī)定值的范圍內(nèi)時(shí)，使第 一動(dòng)力的比例逐漸減小，當(dāng)由車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在第二規(guī)定值以上的范圍內(nèi)時(shí)，使第一動(dòng)力的比例為零。
也可以具有將基于HST驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞給第一驅(qū)動(dòng)輪的齒輪機(jī)構(gòu)。
也可以具有轉(zhuǎn)矩控制部，該轉(zhuǎn)矩控制部對(duì)電動(dòng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，使得在基于HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力為零之前，電動(dòng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩保持恒定，在由于車速的增加而基于HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力成為零之后，基于電動(dòng)馬達(dá)的牽引力開(kāi)始減小。
本發(fā)明的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)方法是，作業(yè)車輛具有將由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和液壓馬達(dá)以閉合回^各連4妄的HST驅(qū)動(dòng)裝置，由該HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)輪，由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)輪，隨著
6車速的增加，使分配到HST驅(qū)動(dòng)裝置的第一動(dòng)力的比例減小，分配 到電動(dòng)馬達(dá)的第二動(dòng)力的比例增大。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，由于用HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)輪，用電動(dòng)馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)輪，并且隨著車速的增加而減小分配到HST驅(qū)動(dòng)裝 置的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的比例，因此能夠使HST驅(qū)動(dòng)裝置高效地動(dòng)作，提 高燃料效率。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的輪式裝載 才幾的側(cè)—見(jiàn)圖。
圖2是示出了第 一 實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是示出了圖2的HST行駛回路的詳細(xì)構(gòu)成的液壓回路圖。
圖4 (a)是示出了在圖3的回路中使用的液壓泵的泵傾轉(zhuǎn)角與
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓的關(guān)系的圖，圖4 (b)是示出了液壓馬達(dá)的馬達(dá)傾轉(zhuǎn)角
與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓的關(guān)系的圖。
圖5(a) 圖5 (c)是分別示出了通過(guò)第一實(shí)施方式的行駛驅(qū)
動(dòng)裝置而獲得的車輛整體的牽引力、HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力、電動(dòng)
馬達(dá)的牽引力的特性的圖。
圖6是示出了圖2的控制器內(nèi)的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖7是示出了牽引力與動(dòng)力的關(guān)系的圖。
圖8是示出了第二實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9(a) 圖9 (c)是分別示出了通過(guò)第二實(shí)施方式的行駛驅(qū)
動(dòng)裝置而獲得的車輛整體的牽引力、HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力、電動(dòng)
馬達(dá)的牽引力的特性的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照?qǐng)D1~圖7說(shuō)明本發(fā)明的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式。圖1是作為應(yīng)用第一實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的作業(yè)車輛的一
個(gè)例子的輪式裝載機(jī)的側(cè)視圖。輪式裝載機(jī)100由具有動(dòng)臂111、 4產(chǎn) 斗112和車輪(前輪)113等的前部車身110和具有駕駛室121、發(fā) 動(dòng)機(jī)室122和車輪(后輪)123等的后部車身120構(gòu)成。動(dòng)臂111 在動(dòng)臂缸114的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行俯仰動(dòng)作，伊斗112在伊斗缸115的驅(qū) 動(dòng)下進(jìn)行傾倒或鏟裝。前部車身110與后部車身120通過(guò)中心銷101 以彼此能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式連接，前部車身IIO通過(guò)轉(zhuǎn)向油缸(圖 中未示出)的伸縮而相對(duì)于后部車身120向左右折曲。前輪113和 后輪123由下面那樣的行駛驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，從而車輛行駛。
圖2是示出了第一實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。行駛 驅(qū)動(dòng)裝置具有用于驅(qū)動(dòng)前輪113的前輪驅(qū)動(dòng)裝置10、和用于驅(qū)動(dòng)后 輪123的后輪驅(qū)動(dòng)裝置20。
前輪驅(qū)動(dòng)裝置10具有由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的可變?nèi)萘啃偷囊簤罕?11、和由來(lái)自液壓泵11的液壓油驅(qū)動(dòng)的可變?nèi)萘啃偷囊簤厚R達(dá)12。 液壓泵11和液壓馬達(dá)12以閉合回路連接，形成所謂的HST行駛回 路。液壓馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)通過(guò)減速器13和車軸14傳遞到前輪113， 前輪113由HST行駛驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。減速器13具有能夠多級(jí)(例 如，低/高)切換的齒輪機(jī)構(gòu)。
這樣的HST行駛驅(qū)動(dòng)裝置(以下也簡(jiǎn)稱為HST)由于能夠在低 速行駛時(shí)發(fā)揮極大的牽引力，因此需要使輪軸及傳動(dòng)軸成為適于低 速齒輪的堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)牽引力，故而存在軸尺寸和齒輪尺寸變 大的傾向。因此，在將齒輪切換成高速齒輪以進(jìn)行高速行駛時(shí)，會(huì) 引起齒輪的傳遞損失變大，燃料效率降低。因此，在本實(shí)施方式中， 像下面那樣由電動(dòng)馬達(dá)構(gòu)成后輪驅(qū)動(dòng)裝置20，并在高速行駛時(shí)用電 動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)后輪123。
后輪驅(qū)動(dòng)裝置20具有由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)21、對(duì)發(fā)電機(jī) 21發(fā)出的電進(jìn)行蓄電的電池22、由發(fā)電機(jī)21發(fā)出的電力驅(qū)動(dòng)的電 動(dòng)馬達(dá)23、和對(duì)電動(dòng)馬達(dá)23的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的變換器24。電動(dòng)馬 達(dá)23的旋轉(zhuǎn)通過(guò)減速器25和車軸26傳遞到后輪123,從而由電動(dòng)
8馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)后輪123。減速器25與減速器13—樣，具有能夠多級(jí) (例如，低/高)切換的齒輪機(jī)構(gòu)。
變換器24由來(lái)自控制器50的控制信號(hào)控制?？刂破?0上連接 有用于檢測(cè)車速v的車速檢測(cè)器51和用于檢測(cè)加速踏板的操作量A 的操作量檢測(cè)器52?？刂破?0根據(jù)來(lái)自這些檢測(cè)器的信號(hào)，如后述 那樣根據(jù)馬達(dá)23的目標(biāo)輸出Pw2 (圖6)來(lái)控制電動(dòng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn) 矩T。
這里，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明前輪驅(qū)動(dòng)裝置10的結(jié)構(gòu)。圖3是示出了 HST行駛回路的詳細(xì)構(gòu)成的圖。如圖3所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出軸 上連接有電荷泵(charge pump) 15,在電荷泵15的下游設(shè)有節(jié)流閥 16。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于加速踏板(圖中未示出)的踏入而增加時(shí)， 電荷泵15的排出壓力增加。來(lái)自該電荷泵15的液壓油經(jīng)由前進(jìn)后 退切換閥17而^皮導(dǎo)入到傾轉(zhuǎn)缸18，傾轉(zhuǎn)缸18;帔驅(qū)動(dòng)。由此，液壓 泵11的傾轉(zhuǎn)角qp隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而變大，從而泵排出量增 加，液壓馬達(dá)12的轉(zhuǎn)速增加。根據(jù)前進(jìn)后退切換桿19的操作，由 來(lái)自控制器50的控制信號(hào)切換前進(jìn)后退切換閥17,以控制從液壓泵 11向、液壓馬達(dá)12的液壓油的流動(dòng)方向。
泵傾轉(zhuǎn)角q不僅根據(jù)加速踏板的踏入量、還根據(jù)作用在液壓泵 11上的負(fù)荷的大小而變化。例如當(dāng)最大限度地踏入加速踏板，從而 發(fā)動(dòng)機(jī)1以全馬力輸出時(shí)，行駛負(fù)載增加，于是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低， 泵傾轉(zhuǎn)角變小，泵排出量減少。該情況下的負(fù)載(馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓P)與 泵傾轉(zhuǎn)角qp的關(guān)系如圖4 (a)所示。圖4 (a)的特性fl f3是分別 表示動(dòng)力恒定時(shí)的馬力線圖，當(dāng)分配到HST的動(dòng)力Pwl (圖6)變 小時(shí)，馬力線圖以f1—f2—fi的方式移動(dòng)。此外，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓的最 大值Pmax由圖中未示出的安全閥來(lái)限制，泵傾轉(zhuǎn)角的最大值qpmax 由泵自身的結(jié)構(gòu)而物理性地限制。
在圖3中，液壓馬達(dá)12的驅(qū)動(dòng)壓P^皮導(dǎo)向傾轉(zhuǎn)油缸12a，馬達(dá) 傾轉(zhuǎn)角qm根據(jù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓P而變化。也就是說(shuō)，當(dāng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓P 為規(guī)定值Pa以上時(shí)，傾轉(zhuǎn)油缸12a被驅(qū)動(dòng)到大傾轉(zhuǎn)量側(cè)，如圖4(b)
9所示，馬達(dá)傾轉(zhuǎn)角qm從小傾轉(zhuǎn)量qml向大傾轉(zhuǎn)量qm2變化。傾轉(zhuǎn) 油缸12a設(shè)置有通過(guò)螺線管12b的勵(lì)磁來(lái)調(diào)整規(guī)定值Pa的數(shù)值的調(diào) 整機(jī)構(gòu)。規(guī)定值Pa由來(lái)自后述的控制器50的控制信號(hào)根據(jù)HST的 目標(biāo)動(dòng)力Pwl而控制。也就是說(shuō)，當(dāng)目標(biāo)動(dòng)力Pwl變大時(shí)，規(guī)定值 Pa以特性g3—g2—gl的方式變大。
圖4(a)的fl f3和圖4(b)的gl g3分別對(duì)應(yīng)于同一動(dòng)力Pwl。 例如動(dòng)力Pwl最大時(shí)的泵傾轉(zhuǎn)角qp的特性是fl,馬達(dá)傾轉(zhuǎn)角qm的 特性是gl,規(guī)定值Pa被設(shè)定為與泵傾轉(zhuǎn)角為最大值qpmax時(shí)的馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)壓P1相等。由此，若在以HST的動(dòng)力Pwl為最大、馬達(dá)傾 轉(zhuǎn)角為小傾轉(zhuǎn)量qml的狀態(tài)行駛時(shí)，行駛負(fù)載變大，則首先馬達(dá)傾 轉(zhuǎn)角qm沿特性gl增加到qm2,之后，泵傾轉(zhuǎn)角qp沿特性fl減小。
圖5 (a) ~圖5 (c)是示出了車輛的行駛速度v與驅(qū)動(dòng)力(牽 引力)F的關(guān)系的圖。圖5 ( a)的a是最大程度地踏入加速踏板時(shí) 的車輛整體的牽引力的特性。該特性a表示車輛發(fā)揮最大動(dòng)力時(shí)、 即發(fā)動(dòng)機(jī)1輸出全功率時(shí)的車輛整體的牽引力Fa,牽引力Fa隨著車 速v的增加而減小。即由于車輛的動(dòng)力P通常表示為P-Fxv,因此 若P保持為最大動(dòng)力，則隨著車速增加，牽引力減小。
圖5 (a)的bl、 cl分別是加速踏板最大踏入量時(shí)的基于前輪驅(qū) 動(dòng)裝置10 (HST驅(qū)動(dòng)裝置)的前輪113的牽引力Fb、和基于后輪驅(qū) 動(dòng)裝置20 (電動(dòng)馬達(dá)23)的后輪123的牽引力Fc的特性，將特性 bl和特性cl疊加就成為特性a。在本實(shí)施方式中，像圖5(b) 、 (c) 所示的那樣設(shè)定前輪113的牽引力Fb的特性和后輪123的牽引力 Fc的特性。此外，在圖5 (b)、圖5 (c)中，示出了與不同的加速 踏板的操作量對(duì)應(yīng)的多個(gè)特性bl b3、 cl c3，當(dāng)踏板操作量增加時(shí)， 牽引力Fb的特性以b3—b2—bl的方式變化，牽引力Fc的特性以 c3—c2—cl的方式變4匕。
特性bl、 cl分別是加速踏板最大踏入時(shí)的特性。在加速踏板最 大踏入時(shí)，如圖5(b)所示，在車速到達(dá)vl之前，前輪113的牽引 力Fb是恒定的，之后Fb逐漸減小，在車速為v2時(shí)為零。另一方面，如圖5 (c)所示，后輪123的牽引力Fc在車速到達(dá)v2之前是恒定 的，之后Fc逐漸減小，在車速為v3時(shí)為零。這樣，通過(guò)進(jìn)行設(shè)定 使?fàn)恳b為零時(shí)的車速v2與牽引力Fc開(kāi)始減小時(shí)的車速v2相 等，車輛整體的牽引力Fa根據(jù)車速平滑地減小，從而能夠降低振動(dòng)。
在本實(shí)施方式中，控制電動(dòng)馬達(dá)23的輸出轉(zhuǎn)矩T，使前輪113 的牽引力Fb與后輪123的牽引力Fc分別沿圖5 (b)、圖5 (c)的 特性變化。另外控制圖4 (b)的規(guī)定值Pa。下面就該點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是示出了控制器50內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的框圖。在目標(biāo)動(dòng)力運(yùn)算部 58中，預(yù)先存儲(chǔ)有HST驅(qū)動(dòng)裝置的目標(biāo)動(dòng)力Pwl的特性和電動(dòng)馬 達(dá)23的目標(biāo)動(dòng)力Pw2的特性。這些特性表示如何根據(jù)車速v對(duì)HST 和電動(dòng)馬達(dá)23分配發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。Pwl與Pw2的合計(jì)值Pw0表示 車輛整體的動(dòng)力，動(dòng)力PwO與車速v無(wú)關(guān)，是恒定的。此外，由于 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出根據(jù)加速踏板的操作量A的增加而增加，因此設(shè)定為 加速踏^反的才喿作量A越大，目標(biāo)動(dòng)力Pwl、 Pw2越大。
將目標(biāo)動(dòng)力Pwl、Pw2設(shè)定為與車速v相對(duì)應(yīng)的大小。即，在v^va 的低速區(qū)域中，設(shè)定為HST的目標(biāo)動(dòng)力Pwl比電動(dòng)馬達(dá)23的目標(biāo) 動(dòng)力Pw2大。在va〈v〈vb的中速區(qū)域中，設(shè)定為目標(biāo)動(dòng)力Pwl的 比例逐漸減少，目標(biāo)動(dòng)力Pw2的比例逐漸增加。在v^vb的高速區(qū)域 中，設(shè)定為目標(biāo)動(dòng)力Pwl為零，目標(biāo)動(dòng)力Pw2最大(=PwO)。目 標(biāo)動(dòng)力運(yùn)算部58基于該設(shè)定了的特性，根據(jù)車速v和加速踏板的操 作量A計(jì)算目標(biāo)動(dòng)力Pwl、 Pw2,并將目標(biāo)動(dòng)力Pwl、 Pw2分別輸 出給規(guī)定值運(yùn)算部54和轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部53。
在轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部53中，預(yù)先存儲(chǔ)有電動(dòng)馬達(dá)23的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩T與 馬達(dá)23的轉(zhuǎn)速Nm及動(dòng)力Pw2的關(guān)系。當(dāng)前的馬達(dá)轉(zhuǎn)速Nm由控制 器自己控制，轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部53根據(jù)圖示的特性計(jì)算出與目標(biāo)動(dòng)力Pw2 和馬達(dá)轉(zhuǎn)速Nm相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩T。并且，控制變換器24，使電 動(dòng)馬達(dá)23輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩T。由此，電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力Pw2成為在 目標(biāo)動(dòng)力運(yùn)算部58中設(shè)定的值。
這樣，將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的一部分作為電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力Pw2分出，剩余的部分被分配到HST， HST的動(dòng)力Pwl成為在目標(biāo)動(dòng)力運(yùn)算部 58中設(shè)定的目標(biāo)動(dòng)力Pwl。在規(guī)定值運(yùn)算部54中預(yù)先存儲(chǔ)有目標(biāo)動(dòng) 力Pwl與規(guī)定值Pa的關(guān)系。規(guī)定值運(yùn)算部54根據(jù)該關(guān)系計(jì)算出與 目標(biāo)動(dòng)力Pwl對(duì)應(yīng)的規(guī)定值Pa,并將控制信號(hào)輸出到液壓馬達(dá)12 的螺線管12b。由此控制規(guī)定值Pa。
下面對(duì)圖5 (b)的HST牽引力Fb與圖6的HST目標(biāo)動(dòng)力Pwl 的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。圖7是示出了 HST牽引力Fb與HST動(dòng)力Pwl的 關(guān)系的圖，圖中的bl與圖5 (b)所示的特性為同一特性。圖7的 bll bl4分別是動(dòng)力恒定的曲線，并且有bll 〉bl2〉M3〉b14的關(guān) 系。由于在車速v〈va的范圍內(nèi)Pwl是恒定的(圖6),因此牽引力 Fb沿動(dòng)力恒定的曲線bll變化。由于當(dāng)車速超過(guò)va時(shí)動(dòng)力Pwl逐 漸減小，因此牽引力Fb ^Mv曲線bll上的點(diǎn)Pll向曲線b12上的點(diǎn) P12—曲線M3上的點(diǎn)P13—曲線M4上的點(diǎn)P14推移。其結(jié)果是， 能夠從圖6的動(dòng)力Pwl的特性得到圖5 (b)的牽引力Fb的特性。 下面說(shuō)明第 一 實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作的 一個(gè)例子。 若在車輛的起動(dòng)時(shí)最大程度地踏入加速踏板，則從液壓泵11向 液壓馬達(dá)12供給液壓油，由HST驅(qū)動(dòng)前輪113。另外，根據(jù)來(lái)自變 換器24的信號(hào)使電動(dòng)馬達(dá)23旋轉(zhuǎn)，由電動(dòng)馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)后輪123。 此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出纟皮分配到HST和電動(dòng)馬達(dá)23,并且在車速v到 達(dá)規(guī)定值va之前，像圖6所示的那樣，分配到HST的動(dòng)力Pwl大 于分配到電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力Pw2 (Pwl >Pw2)。因此，HST能夠 高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠像圖5所示的那樣在低速時(shí)獲得高牽引力的 行駛性能。
在車速v在va以上vb以下的區(qū)域中時(shí)，隨著車速v的增加， 分配到電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力Pw2增力口，分配到HST的動(dòng)力Pwl減少。 當(dāng)車速v為vb (=v2)以上時(shí)，Pwl為零，泵傾轉(zhuǎn)角qp為零。由此 如圖5所示，牽引力Fb為零，能夠獲得高速低牽引力的行駛性能。 在該情況下，只由電動(dòng)馬達(dá)23的牽引力Fc牽引車輛。因此，不需 要由HST使車輛高速行駛，從而減少高速行駛時(shí)HST驅(qū)動(dòng)裝置中的
12動(dòng)力損失，能夠提高燃料效率。
通過(guò)以上的第一實(shí)施方式能夠得到下面的作用效果。
(1) 由HST行駛驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)前輪113,由電動(dòng)馬達(dá)23驅(qū)動(dòng) 后輪123,并且當(dāng)車速v在va以上vb以下的區(qū)域時(shí)，隨著車速v的 增加，分配到HST的動(dòng)力Pwl根據(jù)車速減少，當(dāng)車速v大于vb時(shí)， Pwl為零。由此，在車速為v2以上的高速行駛時(shí)，只在車輛上作用 電動(dòng)馬達(dá)23的牽引力Fc， HST驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力損失減少，燃料效率 提高。
(2) 由電動(dòng)馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)后輪123,因此作為車輛整體能夠獲得 大的牽引力Fa。因此，與只用HST獲得牽引力Fa的情況相比，能 夠使HST的泵11和馬達(dá)12小型化。
(3) 由操作量檢測(cè)器52檢測(cè)加速踏板的操作量A,并且操作 量A越大，HST的動(dòng)力Pwl和電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力Pw2越大(圖6), 因此，能夠始終高效地向HST和電動(dòng)馬達(dá)23分配發(fā)動(dòng)才幾的輸出。
(4) 由HST驅(qū)動(dòng)作用在車軸上的負(fù)載較大的前輪113，由電動(dòng) 馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)軸負(fù)載較小的后輪123，因此，電動(dòng)馬達(dá)23的牽引力 Fc 4艮小即可，因此能夠通過(guò)HST和電動(dòng)馬達(dá)23構(gòu)筑最佳的行駛系 統(tǒng)。
(5) 當(dāng)根據(jù)車速v改變動(dòng)力Pwl的分配時(shí)，與該動(dòng)力Pwl對(duì) 應(yīng)的泵傾轉(zhuǎn)角qp和馬達(dá)傾轉(zhuǎn)角qm自動(dòng)變化，因此，不需要由控制 器50直接控制傾轉(zhuǎn)角qp、 qm,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(第二實(shí)施方式)
參照?qǐng)D8 、 9對(duì)本發(fā)明的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。 在第二實(shí)施方式中，作為后輪驅(qū)動(dòng)裝置20,設(shè)置發(fā)電機(jī)馬達(dá)以 代替電動(dòng)馬達(dá)23,用于在減速時(shí)對(duì)車輛具有的動(dòng)能進(jìn)行回收。圖8 是示出了第二實(shí)施方式的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。此外，對(duì)與圖2 相同的部位標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記，以下主要說(shuō)明其不同點(diǎn)。
除了車速檢測(cè)器51和加速操作量檢測(cè)器52,控制器50上還連 接有用于檢測(cè)制動(dòng)踏板的操作量B的操作量檢測(cè)器57?？刂破?0
13從操作量檢測(cè)器52的操作量A中減去操作量檢測(cè)器57的操作量B， 若差值為正則輸出加速指令，若差值為負(fù)則輸出減速指令。當(dāng)輸出 加速指令時(shí)，發(fā)電機(jī)馬達(dá)55發(fā)揮作為電動(dòng)馬達(dá)的功能；當(dāng)輸出減速 指令時(shí)，發(fā)電機(jī)馬達(dá)55發(fā)揮作為發(fā)電機(jī)的功能。此外，作業(yè)用泵連 接在輪式裝載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上，還可以操作加速踏板以便在作 業(yè)時(shí)調(diào)節(jié)作業(yè)馬力。因此，像輪式裝載機(jī)這樣的工業(yè)車輛有時(shí)會(huì)同
時(shí)操作加速踏板和制動(dòng)踏板。
當(dāng)發(fā)電機(jī)馬達(dá)55作為電動(dòng)馬達(dá)發(fā)揮作用時(shí)，與來(lái)自控制器50 的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流經(jīng)由變換器(invertor) /轉(zhuǎn)換器 (convertor)56而被供給到發(fā)電機(jī)馬達(dá)55，因此發(fā)電機(jī)馬達(dá)55驅(qū)動(dòng)。 關(guān)于這點(diǎn)，與第一實(shí)施方式相同，例如在制動(dòng)踏板非操作時(shí)，發(fā)電 機(jī)馬達(dá)55的動(dòng)力Pw2如圖6所示根據(jù)加速踏板的操作量A和車速v 而變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)馬達(dá)55作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用時(shí)，由發(fā)電機(jī)馬達(dá)55 發(fā)出的電力經(jīng)由變換器(invertor) /轉(zhuǎn)換器(convertor) 56為電池22 充電。
圖9 (a) 圖9 (c)是示出了第二實(shí)施方式的車速v與牽引力F 的關(guān)系的圖，分別與第一實(shí)施方式的圖5 (a) ~圖5 (c)對(duì)應(yīng)。若 在車輛行駛時(shí)輸出減速指令(制動(dòng)指令)，則發(fā)電機(jī)馬達(dá)55作為發(fā) 電機(jī)發(fā)揮作用，因此牽引力Fc為負(fù)，對(duì)車輛作用制動(dòng)力。由此，能 夠?qū)p速時(shí)的動(dòng)能回收到電池22中。在該情況下，減速指令值越大， 發(fā)電量越多，制動(dòng)力增加。當(dāng)車速v降低時(shí)，基于HST的液壓制動(dòng) 器同時(shí)動(dòng)作。在該情況下，基于發(fā)電機(jī)馬達(dá)55的制動(dòng)器首先動(dòng)作， 在仍然不足的情況下，基于HST的液壓制動(dòng)器動(dòng)作。這樣，發(fā)電機(jī) 馬達(dá)55能夠優(yōu)先發(fā)電，從而能夠高效地回收動(dòng)能。
由此，根據(jù)第二實(shí)施方式，由于由發(fā)電機(jī)馬達(dá)55驅(qū)動(dòng)后輪123， 并在減速時(shí)進(jìn)行發(fā)電，因此能夠?qū)p速時(shí)不需要的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能 進(jìn)行回收，從而能夠改善燃料效率。由于對(duì)加速踏板的操作量A和 制動(dòng)踏板的操作量B進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)該操作量A、 B的差值來(lái)判 斷減速指令，并且，減速指令值越大，發(fā)電機(jī)馬達(dá)55的發(fā)電量越增
14加，制動(dòng)力增加，因此，能夠?qū)囕v施加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力。
此外，在上述實(shí)施方式中，通過(guò)將作為馬達(dá)發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)馬
達(dá)55作為發(fā)電機(jī)使用來(lái)對(duì)車輛作用制動(dòng)力，但是也可以驅(qū)動(dòng)制動(dòng)盤(pán) 來(lái)作用制動(dòng)力，即并用機(jī)械制動(dòng)。雖然用控制器50從加速踏板的操 作量A和制動(dòng)踏板的操作量B的差值來(lái)判斷加速/減速指令，但判斷 部并不限于此。
雖然以使HST行駛驅(qū)動(dòng)裝置的泵傾轉(zhuǎn)角qp和馬達(dá)傾轉(zhuǎn)角qm機(jī) 械式變更的方式形成了 HST液壓回路，但是也可以通過(guò)電子控制直 接控制傾轉(zhuǎn)角qp、qm。雖然由HST驅(qū)動(dòng)作為第 一驅(qū)動(dòng)輪的前輪113， 由電動(dòng)馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)作為第二驅(qū)動(dòng)4侖的后輪123,但是也可以由電動(dòng) 馬達(dá)23驅(qū)動(dòng)前輪113,由HST驅(qū)動(dòng)后輪123，而且，車輪113、 123 的驅(qū)動(dòng)方式的組合不限于上述的組合。雖然由操作量檢測(cè)器52檢測(cè) 加速踏板的操作量A,但是也可以使用其他的加速檢測(cè)部。
當(dāng)由車速檢測(cè)器51檢測(cè)出的車速v在va (第 一規(guī)定值)以下的 低速區(qū)域，使HST的動(dòng)力Pwl (第一動(dòng)力)比電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力 Pw2 (第二動(dòng)力)大并保持恒定，在va〈v〈vb (第二規(guī)定值)的中 速區(qū)域，在逐漸減小Pwl的同時(shí)，逐漸增加Pw2,在v^vb的高度區(qū) 域，使Pwl為零，使Pw2為最大(PwO)(圖6),但是，作為控 制部的控制器50的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)，只要隨著車速v的增加， 對(duì)HST和電動(dòng)馬達(dá)23分配發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，^吏分配給HST的動(dòng)力的比 例減小，分配給電動(dòng)馬達(dá)23的動(dòng)力的比例增大即可。因此，牽引力 Fa Fc的特性也不限于圖5、 9所示的特性。只要能夠?qū)﹄妱?dòng)馬達(dá)23 的輸出轉(zhuǎn)矩T進(jìn)行控制，使?fàn)恳b為零時(shí)的車速v2與牽引力Fc 開(kāi)始減少時(shí)的車速v2相等(圖5),那么作為轉(zhuǎn)矩控制部的控制器 50的結(jié)構(gòu)可以是任意。
上述實(shí)施方式應(yīng)用于輪式裝載機(jī)，但是本發(fā)明也同樣能夠應(yīng)用 在其他的作業(yè)車輛(例如輪式液壓挖掘機(jī))中。也就是說(shuō)，只要能 夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)特征和功能，本發(fā)明不限于實(shí)施方式的行駛驅(qū) 動(dòng)裝置。
15本申請(qǐng)以日本專利申請(qǐng)2006-326694號(hào)(2006年12月4日提出 申請(qǐng))為基礎(chǔ)，并將其內(nèi)容作為引用文字寫(xiě)入本案。
權(quán)利要求
1. 一種作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括HST驅(qū)動(dòng)裝置，其具有由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和與該液壓泵以閉合回路連接的液壓馬達(dá)；電動(dòng)馬達(dá)，用由所述原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的電力對(duì)該電動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；第一驅(qū)動(dòng)輪，由所述HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；第二驅(qū)動(dòng)輪，由所述電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；車速檢測(cè)部，用于檢測(cè)車速；以及控制部，將所述原動(dòng)機(jī)的輸出分配給所述HST驅(qū)動(dòng)裝置和所述電動(dòng)馬達(dá)，使得隨著由所述車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速的增加，分配到所述HST驅(qū)動(dòng)裝置的第一動(dòng)力的比例減小，分配到所述電動(dòng)馬達(dá)的第二動(dòng)力的比例增大。
2. —種作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括HST驅(qū)動(dòng)裝置，其具有由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和與該液壓泵以 閉合回3各連4妄的液壓馬達(dá)；馬達(dá)發(fā)電^li,當(dāng)用由所述原動(dòng)^l的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)該馬 達(dá)發(fā)電機(jī)時(shí)，所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)馬達(dá)發(fā)揮作用，當(dāng)由行駛時(shí) 的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)該馬達(dá)發(fā)電機(jī)時(shí)，所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用；第一驅(qū)動(dòng)輪，由所述HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；第二驅(qū)動(dòng)輪，由所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；車速檢測(cè)部，用于檢測(cè)車速；判斷部，用于判斷車輛的加速/減速指令的輸出；以及 控制部，若由所述判斷部判斷為加速指令被輸出，則使所述馬 達(dá)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)馬達(dá)發(fā)揮作用，將所述原動(dòng)機(jī)的輸出分配給所述 HST驅(qū)動(dòng)裝置和所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)，使得隨著由所述車速檢測(cè)部檢測(cè) 出的車速的增加，分配到所述HST驅(qū)動(dòng)裝置的第 一動(dòng)力的比例減小， 分配到所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)的第二動(dòng)力的比例增大，若由所述判斷部判斷為減速指令被輸出，則使所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用。
3. 如權(quán)利要求2所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在由所述判斷部判斷為減速指令被輸出時(shí)，該減速指令值越大，所述控制部就越使所述馬達(dá)發(fā)電機(jī)的發(fā)電量增加。
4. 如權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括用于4企測(cè)加速指令值的加速4企測(cè)部，動(dòng)馬達(dá)/使得l速指令值越大，第一動(dòng)力和第二動(dòng)力就越增加。；
5. 如權(quán)利要求1~4的任一項(xiàng)所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)輪是前輪，第二驅(qū)動(dòng)輪是后輪。
6. 如權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)由所述車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在第 一規(guī)定值以下的范圍內(nèi)時(shí)，所述控制部將所述第 一動(dòng)力的比例控制為比第二動(dòng)力的比例大的恒定的比例，當(dāng)由所述車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在大于所述第 一規(guī)定值且小于比第 一規(guī)定值大的第二規(guī)定值的范圍內(nèi)時(shí)，所述控制部使所述第一動(dòng)力的比例逐漸減小，當(dāng)由所述車速檢測(cè)部檢測(cè)出的車速在所述第二規(guī)定值以上的范圍內(nèi)時(shí)，所述控制部使所述第一動(dòng)力的比例為零。
7. 如權(quán)利要求1 6的任一項(xiàng)所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有將基于所述HST驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞給所述第一驅(qū)動(dòng)輪的齒輪一幾構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求1~7的任一項(xiàng)所述的作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述控制部具有轉(zhuǎn)矩控制部，該轉(zhuǎn)矩控制部對(duì)所述電動(dòng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，使得在基于所述HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力為零之前，所述電動(dòng)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩保持恒定，在由于車速的增加而基于所述HST驅(qū)動(dòng)裝置的牽引力成為零之后，基于所述電動(dòng)馬達(dá)的牽引力開(kāi)始減小。
9. 一種作業(yè)車輛，其特征在于，包括權(quán)利要求1~8的任一項(xiàng)所述的行駛驅(qū)動(dòng)裝置。
10. —種作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，回路連接的HST驅(qū)動(dòng)裝置，由該HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)輪，由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)輪，隨著車速的增加，使分配到所述H S T驅(qū)動(dòng)裝置的第 一 動(dòng)力的比例減小，分配到所述電動(dòng)馬達(dá)的第二動(dòng)力的比例增大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置、作業(yè)車輛及行駛驅(qū)動(dòng)方法。作業(yè)車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置包括具有由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵和與該液壓泵以閉合回路連接的液壓馬達(dá)的HST驅(qū)動(dòng)裝置、用由原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)、由HST驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)輪、由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)輪、檢測(cè)車速的車速檢測(cè)部、以及控制部，所述控制部將原動(dòng)機(jī)的輸出分配給HST驅(qū)動(dòng)裝置和電動(dòng)馬達(dá)，使得隨著檢測(cè)出的車速的增加，由HST驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的第一動(dòng)力的比例減小，由電動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的第二動(dòng)力的比例增大。
文檔編號(hào)B60W10/10GK101535109SQ200780040608
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者中山晃, 豐岡司, 宇田川勉, 菅谷誠(chéng) 申請(qǐng)人:日立建機(jī)株式會(huì)社