JP7512232B2 - Work Machine - Google Patents
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Description
本発明は、固定容量型油圧ポンプを備えた作業機に関する。 The present invention relates to a work machine equipped with a fixed displacement hydraulic pump.
従来、エンジンと、エンジンの動力により駆動して作動油を吐出する固定容量型の油圧ポンプと、固定容量型の油圧ポンプから圧送された作動油で駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータにより駆動する作業装置とを備えた作業機が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a work machine is known that includes an engine, a fixed displacement hydraulic pump that is driven by the power of the engine to discharge hydraulic oil, a hydraulic actuator that is driven by the hydraulic oil pumped from the fixed displacement hydraulic pump, and a work device that is driven by the hydraulic actuator (see, for example, Patent Document 1).
固定容量型油圧ポンプを備えた作業機では、走行負荷等の作業装置以外で生じる負荷が大きい場合、作業装置の駆動に利用できるエンジン動力が少なくなり、また油圧ポンプが固定容量型であるために作業装置の駆動に必要な油圧を確保しにくくなり、作業装置の操作性が低下するという問題がある。一方、走行負荷等が小さい場合、作業装置の操作性は向上するが、必要以上の流量で作業装置が駆動されることがあり、余剰な作動油をリリーフすることでロスが生じる。また、作業装置の駆動のために多くの流量が必要である場合、流量が不足するおそれがある。 In a work machine equipped with a fixed displacement hydraulic pump, when the load generated by something other than the working equipment, such as the traveling load, is large, the engine power available for driving the working equipment is reduced, and because the hydraulic pump is a fixed displacement type, it is difficult to ensure the hydraulic pressure required to drive the working equipment, resulting in a problem of reduced operability of the working equipment. On the other hand, when the traveling load, etc. is small, the operability of the working equipment improves, but the working equipment may be driven with a flow rate higher than necessary, and losses occur due to the relief of excess hydraulic oil. Also, when a large flow rate is required to drive the working equipment, there is a risk of the flow rate being insufficient.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、固定容量型の油圧ポンプによって作業装置の駆動に適した圧力及び流量の作動油を供給することができる作業機を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a work machine that can supply hydraulic oil at a pressure and flow rate suitable for driving a work device using a fixed displacement hydraulic pump.
本発明が上記課題を解決するために講じた技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業機は、エンジンと、モータ・ジェネレータと、前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力により作動する油圧ポンプと、前記エンジンの動力が入力される第１軸と、前記油圧ポンプに動力を出力する第２軸と、前記モータ・ジェネレータの動力が入力される又は前記モータ・ジェネレータに動力を出力する第３軸と、を有する動力伝達機構と、前記油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される作業装置と、前記モータ・ジェネレータの回転を制御する制御部と、を備え、前記油圧ポンプは、固定容量型の油圧ポンプであり、前記動力伝達機構は、前記制御部が前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させたとき、前記油圧ポンプの回転数が前記エンジンの回転数と独立して変化するように前記モータ・ジェネレータの動力を前記油圧ポンプに伝達し、前記動力伝達機構は、遊星歯車機構と、第１歯車機構及び第２歯車機構を有し、前記遊星歯車機構は、前記第１軸に入力された動力が伝達される内歯車と、前記第３軸と接続された太陽歯車と、前記内歯車及び太陽歯車と噛み合うとともに前記第２軸に動力を出力する遊星歯車と、を有し、前記第１歯車機構は、前記第１軸と接続された第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車を有し、前記第２歯車機構は、前記第２軸と接続された第３歯車と、前記第３歯車と噛み合う第４歯車を有し、前記内歯車は前記第２歯車と接続され、前記遊星歯車は前記第４歯車と接続されており、前記太陽歯車の回転数を０としたとき、前記エンジンの回転数と前記油圧ポンプの回転数が一致する。
また、作業機は、エンジンと、モータ・ジェネレータと、前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力により作動する油圧ポンプと、前記エンジンの動力が入力される第１軸と、前記油圧ポンプに動力を出力する第２軸と、前記モータ・ジェネレータの動力が入力される又は前記モータ・ジェネレータに動力を出力する第３軸と、を有する動力伝達機構と、前記油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される作業装置と、前記モータ・ジェネレータの回転を制御する制御部と、を備え、前記油圧ポンプは、固定容量型の油圧ポンプであり、前記動力伝達機構は、前記制御部が前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させたとき、前記油圧ポンプの回転数が前記エンジンの回転数と独立して変化するように前記モータ・ジェネレータの動力を前記油圧ポンプに伝達し、前記動力伝達機構は、遊星歯車機構と、第１歯車機構及び第２歯車機構を有し、前記遊星歯車機構は、前記第１軸に入力された動力が伝達される内歯車と、前記第３軸と接続された太陽歯車と、前記内歯車及び太陽歯車と噛み合うとともに前記第２軸に動力を出力する遊星歯車と、を有し、前記第１歯車機構は、前記第１軸と接続された第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車を有し、前記第２歯車機構は、前記第２軸と接続された第３歯車と、前記第３歯車と噛み合う第４歯車を有し、前記内歯車は前記第２歯車と接続され、前記遊星歯車は前記第４歯車と接続されており、前記動力伝達機構は、さらに、前記第２歯車に接続された第１接続軸と、前記太陽歯車に接続された第２接続軸と、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断する一方向クラッチと、を有し、前記一方向クラッチは、前記第２歯車の回転数が前記太陽歯車の回転数よりも大きいときは、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を遮断し、前記第２歯車の回転数が前記太陽歯車の回転数以下であるときは、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容する。
The technical means adopted by the present invention to solve the above problems are characterized as follows.
The working machine includes an engine, a motor generator, a hydraulic pump operated by power of the engine and/or the motor generator, a power transmission mechanism having a first shaft to which the power of the engine is input, a second shaft which outputs power to the hydraulic pump, and a third shaft to which the power of the motor generator is input or which outputs power to the motor generator, a working device driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump, and a control unit which controls the rotation of the motor generator, the hydraulic pump being a fixed displacement hydraulic pump, and the power transmission mechanism controls the rotation speed of the motor generator so that the rotation speed of the hydraulic pump changes independently of the rotation speed of the engine when the control unit changes the rotation speed of the motor generator. The power transmission mechanism transmits power of a generator to the hydraulic pump , and the power transmission mechanism has a planetary gear mechanism, a first gear mechanism, and a second gear mechanism, the planetary gear mechanism has an internal gear to which power input to the first shaft is transmitted, a sun gear connected to the third shaft, and a planetary gear that meshes with the internal gear and the sun gear and outputs power to the second shaft, the first gear mechanism has a first gear connected to the first shaft and a second gear that meshes with the first gear, the second gear mechanism has a third gear connected to the second shaft and a fourth gear that meshes with the third gear, the internal gear is connected to the second gear and the planetary gear is connected to the fourth gear, and when the rotation speed of the sun gear is set to 0, the rotation speed of the engine and the rotation speed of the hydraulic pump match.
The working machine includes an engine, a motor generator, a hydraulic pump operated by power of the engine and/or the motor generator, a power transmission mechanism having a first shaft to which the power of the engine is input, a second shaft which outputs power to the hydraulic pump, and a third shaft to which the power of the motor generator is input or which outputs power to the motor generator, a working device driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump, and a control unit which controls rotation of the motor generator, the hydraulic pump being a fixed displacement hydraulic pump, the power transmission mechanism transmitting the power of the motor generator to the hydraulic pump such that the rotation speed of the hydraulic pump changes independently of the rotation speed of the engine when the control unit changes the rotation speed of the motor generator, the power transmission mechanism having a planetary gear mechanism, a first gear mechanism and a second gear mechanism, the planetary gear mechanism transmitting the power input to the first shaft to the hydraulic pump. the first gear mechanism has a first gear connected to the first shaft and a second gear meshing with the first gear, the second gear mechanism has a third gear connected to the second shaft and a fourth gear meshing with the third gear, the internal gear is connected to the second gear and the planetary gear is connected to the fourth gear, the power transmission mechanism further has a first connecting shaft connected to the second gear, a second connecting shaft connected to the sun gear, and a one-way clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft, the one-way clutch interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft when the rotation speed of the second gear is greater than the rotation speed of the sun gear, and allows the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft when the rotation speed of the second gear is equal to or less than the rotation speed of the sun gear.
好ましくは、作業機は、前記作業装置に供給される作動油の圧力を検出する圧力検出部を備え、前記制御部は、前記圧力検出部により検出された作動油の圧力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させる。
好ましくは、前記制御部は、前記圧力検出部により検出された作動油の圧力が一定となるように前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させる。
Preferably, the work machine is provided with a pressure detection unit that detects the pressure of hydraulic oil supplied to the work device, and the control unit changes the rotation speed of the motor-generator based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure detection unit.
Preferably, the control unit changes the rotation speed of the motor-generator so that the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure detection unit remains constant.
好ましくは、前記モータ・ジェネレータと接続されたバッテリを備え、前記制御部は、前記エンジンの出力及び前記作動油の圧力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させることにより、前記バッテリから前記モータ・ジェネレータに電力を供給する給電状態と、前記モータ・ジェネレータにより発生した電力を前記バッテリに充電する充電状態とを切り替える。 Preferably, a battery is provided connected to the motor generator, and the control unit changes the rotation speed of the motor generator based on the output of the engine and the pressure of the hydraulic oil to switch between a power supply state in which the battery supplies power to the motor generator and a charging state in which the battery is charged with power generated by the motor generator.
好ましくは、前記制御部は、前記モータ・ジェネレータの正回転と逆回転を切り替え可能であり、前記モータ・ジェネレータが正回転したとき、当該正回転により発生した動力が前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動を補助し、前記モータ・ジェネレータが逆回転したとき、当該逆回転により発生した回生電力が前記バッテリに充電される。
好ましくは、前記モータ・ジェネレータをショートブレーキ運転したとき、前記エンジンの回転数と前記油圧ポンプの回転数が一致する。
Preferably, the control unit is capable of switching between forward and reverse rotation of the motor-generator, and when the motor-generator rotates forward, power generated by the forward rotation assists the engine in driving the hydraulic pump, and when the motor-generator rotates reversely, regenerative power generated by the reverse rotation charges the battery.
Preferably, when the motor-generator is subjected to short brake operation, the rotation speed of the engine and the rotation speed of the hydraulic pump are equal to each other.
好ましくは、前記動力伝達機構は、前記第１軸から動力を伝達可能な第１接続軸と、前記第３軸から動力を伝達可能な第２接続軸と、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断するクラッチと、を有している。 Preferably, the power transmission mechanism has a first connecting shaft capable of transmitting power from the first shaft, a second connecting shaft capable of transmitting power from the third shaft, and a clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft.
好ましくは、前記動力伝達機構は、前記第２歯車に接続された第１接続軸と、前記太陽歯車に接続された第２接続軸と、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断する電磁クラッチと、を有している。
好ましくは、前記クラッチが前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容したとき、前記モータ・ジェネレータの動力は、前記第３軸から前記第２接続軸及び前記第１接続軸を介して前記第１軸へと伝達される。
Preferably, the power transmission mechanism includes a first connecting shaft connected to the second gear, a second connecting shaft connected to the sun gear, and an electromagnetic clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft.
Preferably, when the clutch allows the first connecting shaft to be connected to the second connecting shaft, the power of the motor-generator is transmitted from the third shaft to the first shaft via the second connecting shaft and the first connecting shaft.
好ましくは、作業機は、前記エンジンの出力軸と接続された入力軸と、前記動力伝達機構の第１軸と接続された出力軸とを有する静油圧式無段変速装置と、前記静油圧式無段変速装置からの動力によって駆動する走行装置と、前記走行装置によって走行可能に支持された機体と、を備え、前記作業装置は、前記機体に昇降可能に設けられたブームと、前記ブームに装着された作業具と、を有している。 Preferably, the working machine includes a hydrostatic continuously variable transmission having an input shaft connected to the output shaft of the engine and an output shaft connected to the first shaft of the power transmission mechanism, a traveling device driven by power from the hydrostatic continuously variable transmission, and a machine body supported by the traveling device so that it can travel, and the working device includes a boom provided on the machine body so that it can be raised and lowered, and a working tool attached to the boom.
本発明に係る作業機によれば、モータ・ジェネレータの回転数を変化させたとき、油圧ポンプの回転数がエンジンの回転数と独立して変化するようにモータ・ジェネレータの動力を油圧ポンプに伝達することができるため、固定容量型の油圧ポンプの回転数を変化させて吐出容量を可変とすることが可能となる。そのため、固定容量型の油圧ポンプによって作業装置の駆動に適した圧力及び流量の作動油を供給することができる。 According to the working machine of the present invention, when the rotation speed of the motor generator is changed, the power of the motor generator can be transmitted to the hydraulic pump so that the rotation speed of the hydraulic pump changes independently of the rotation speed of the engine, so that it is possible to change the rotation speed of the fixed displacement hydraulic pump to make the discharge capacity variable. Therefore, the fixed displacement hydraulic pump can supply hydraulic oil at a pressure and flow rate suitable for driving the working device.
以下、本発明に係る作業機の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る作業機１を示す側面図である。図１では、作業機１の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機１は、コンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機（農業機械、建設機械、ユーティリティビークル等）であってもよい。
Hereinafter, preferred embodiments of a work machine according to the present invention will be described.
Fig. 1 is a side view showing a
作業機１は、機体２と、作業装置３と、走行装置４とを備えている。
機体２の上部には、キャビン５が搭載されている。キャビン５の後部は、機体２のブラケットに支持軸回りに揺動自在に支持されている。キャビン５の前部は、機体２の前部に載置されている。キャビン５内には、運転席６が設けられている。
走行装置４は、クローラ式走行装置により構成されている。走行装置４は、機体２の左側と右側にそれぞれ設けられている。
The
A
The
作業装置３は、機体２に昇降可能に設けられたブーム１０と、ブーム１０に装着された作業具１１と、を有している。ブーム１０は、リフトリンク１２及び制御リンク１３に支持されている。ブーム１０の基部側と機体２の後下部との間には、複動式の油圧シリンダからなるブームシリンダ１４が設けられている。ブームシリンダ１４を伸縮させることによりブーム１０が昇降する。ブーム１０の先端部には、作業具１１が装着されている。詳しくは、ブーム１０の先端部には、装着ブラケット１６が横軸回りに回動自在に枢支されている。装着ブラケット１６に作業具１１が取り付けられている。
The
また、装着ブラケット１６とブーム１０の先端側中途部との間には、複動式の油圧シリンダからなる作業具シリンダ１５が介装されている。作業具シリンダ１５の伸縮によって作業具１１が揺動（スクイ・ダンプ動作）する。
作業具１１は、装着ブラケット１６に対して着脱自在とされている。図１では、作業具１１としてバケットを示している。但し、作業具１１は、バケットとは異なる作業具、例えば、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等のアタッチメント（予備アタッチメント）等であってもよい。
A
The
上述したように、作業機１は、作業装置３を駆動するための油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）としてブームシリンダ１４及び作業具シリンダ１５を備えている。作業機１は、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１４及び作業具シリンダ１５）を駆動するための駆動システムを備えている。
図２は、作業機１が備える駆動システム２０の構成を示す図である。
As described above, the
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a
駆動システム２０は、エンジン２１、モータ・ジェネレータ２２、油圧ポンプ２３、動力伝達機構２４、制御部２５を備えている。
エンジン２１は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関である。エンジン２１の出力軸には、ＨＳＴ２６が接続されている。ＨＳＴ２６は、油圧ポンプと油圧モータとを含む静油圧式無段変速装置（Hydro-Static Transmission）である。ＨＳＴ２６は、エンジン２１の出力軸と接続された入力軸と、動力伝達機構２４と接続された出力軸とを有している。
The
The
モータ・ジェネレータ２２は、モータとして作動してエンジン２１の駆動をアシストするアシスト動作と、エンジン２１の動力によりジェネレータとして作動して発電する発電動作とを行う装置である。モータ・ジェネレータ２２としては、例えば、永久磁石埋込式の三相交流同期モータが使用される。モータ・ジェネレータ２２には、インバータ２７が接続されている。
The
油圧ポンプ２３は、エンジン２１及び／又はモータ・ジェネレータ２２の動力により作動する。油圧ポンプ２３は、固定容量型の油圧ポンプである。固定容量型の油圧ポンプは、ポンプ駆動軸の１回転当たりの作動油の吐出量が一定であるポンプである。固定容量型の油圧ポンプ２３としては、例えばギアポンプが使用される。
作業装置３は、油圧ポンプ２３から供給される作動油によって駆動される。作業装置３を駆動する油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１４、作業具シリンダ１５）と油圧ポンプ２３とを接続する油路には制御バルブ２８が設けられている。油圧ポンプ２３から供給される作動油は、制御バルブ２８を介して油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１４、作業具シリンダ１５）へと供給される。
The
The working
油圧ポンプ２３は、複数の油圧ポンプからなる油圧ポンプ列から構成されている。例えば、油圧ポンプ２３は、メインポンプとサブポンプからなる油圧ポンプ列から構成されている。但し、油圧ポンプ２３は、１つの油圧ポンプから構成されていてもよい。
動力伝達機構２４は、エンジン２１の動力及び／又はモータ・ジェネレータ２２の動力を油圧ポンプ２３に伝達する機構である。動力伝達機構２４の構成については、後ほど詳しく説明する。
The
The
制御部２５は、例えば、ＰＣＵ（Power Control Unit）から構成されている。制御部２５は、ＣＰＵ、電気電子回路、記憶部等を有している。記憶部は、ＲＡＭやＲＯＭ等から構成されている。記憶部には制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵは当該制御プログラム等に基づいて各種の制御を実行する。
制御部２５は、モータ・ジェネレータ２２の回転を制御する。制御部２５は、インバータ２７と接続されており、インバータ２７を介してモータ・ジェネレータ２２の回転を制御する。
The
The
制御部２５は、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることができる。尚、本発明において、回転数とは回転速度を意味し、単位時間当たりの回転の回数である。また、制御部２５は、モータ・ジェネレータ２２の正回転と逆回転を切り替えることができる。
制御部２５は、エンジン２１の出力（エンジン回転数等）を検出する検出装置（図示略）と接続されており、当該検出装置からエンジン２１の出力に関する情報を受信することができる。
The
The
図２に示すように、駆動システム２０は、バッテリ２９を備えている。バッテリ２９は、インバータ２７を介してモータ・ジェネレータ２２と接続されている。バッテリ２９は、モータ・ジェネレータ２２がモータとして作動するときには、モータ・ジェネレータ２２に電力を供給することができる。バッテリ２９は、モータ・ジェネレータ２２がジェネレータとして作動するときには、モータ・ジェネレータ２２の発電により生じた電力を貯蔵することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、駆動システム２０は、作業装置３に供給される作動油の圧力を検出する圧力検出部３０を備えている。圧力検出部３０は、流体圧センサ等から構成されている。圧力検出部３０は、制御バルブ２８と油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１４、作業具シリンダ１５）とを接続する油路を流れる作動油の圧力を検出する。
図３は、図２に示した駆動システム２０の一部である動力伝達系の機構を示す図である。駆動システム２０の動力伝達系の機構は、エンジン２１、ＨＳＴ２６、動力伝達機構２４、油圧ポンプ２３、モータ・ジェネレータ２２を備えている。
The
Fig. 3 is a diagram showing a power transmission mechanism which is a part of the
図３に示すように、動力伝達機構２４は、エンジン２１の動力が入力される第１軸３１と、油圧ポンプ２３に動力を出力する第２軸３２と、モータ・ジェネレータ２２の動力が入力される又はモータ・ジェネレータ２２に動力を出力する第３軸３３と、を有している。
第１軸３１は、ＨＳＴ２６の出力軸と接続されている。これにより、エンジン２１の動力はＨＳＴ２６を介して第１軸３１に入力される。但し、エンジン２１の動力を直接的に（ＨＳＴ２６介さずに）第１軸３１に入力してもよい。第２軸３２は、油圧ポンプ２３と接続されている。第３軸３３は、モータ・ジェネレータ２２と接続されている。
As shown in FIG. 3, the
The
動力伝達機構２４は、パラレルハイブリッド式の動力伝達機構である。動力伝達機構２４は、３つの歯車機構を組み合わせて構成されている。３つの歯車機構は、遊星歯車機構３４、第１歯車機構３５、第２歯車機構３６である。
遊星歯車機構３４は、２Ｋ－Ｈ型の遊星歯車機構である。遊星歯車機構３４は、内歯車３７、太陽歯車３８、遊星歯車３９を有している。内歯車３７には、第１軸３１に入力された動力が第１歯車機構３５を介して伝達される。太陽歯車３８は、第３軸３３と接続されている。遊星歯車３９は、内歯車３７及び太陽歯車３８と噛み合うとともに、第２歯車機構３６を介して第２軸３２に動力を出力する。
The
The
第１歯車機構３５は、第１軸３１と接続された第１歯車４１と、第１歯車４１と噛み合う第２歯車４２を有している。第１歯車機構３５は、第１軸３１から入力された動力（回転動力）の回転数を増加させる増速機構である。従って、第２歯車４２の歯数Ｚ２は、第１歯車４１の歯数Ｚ１よりも少ない（Ｚ１＞Ｚ２）。第１歯車４１が第１軸３１と一体的に第１軸３１と同方向に回転すると、第２歯車４２は第１歯車４１と逆方向に第１歯車４１よりも速い回転数で回転する。
The
第２歯車機構３６は、第２軸３２と接続された第３歯車４３と、第３歯車４３と噛み合う第４歯車４４を有している。第２歯車４２は、内歯車３７と接続されている。第４歯車４４は、遊星歯車３９と接続されている。第２歯車機構３６は、遊星歯車機構３４から出力される動力（回転動力）の回転方向を逆転させる逆転機構である。第２歯車機構３６は、回転速度は変化させない。従って、第３歯車４３の歯数は、第４歯車４４の歯数と同じである。第４歯車４４が遊星歯車３９の回転に伴って回転すると、第３歯車４３は第４歯車４４と逆方向に第４歯車４４と同じ回転数で回転する。
The
動力伝達機構２４を構成する各歯車の歯数は、モータ・ジェネレータ２２をショートブレーキ運転したとき（ゼロ回転としたとき）、エンジン２１の回転数と油圧ポンプ２３の回転数が一致するように設定される。言い換えれば、各歯車の歯数は、太陽歯車３８の回転数を０としたときに、エンジン２１の回転数と油圧ポンプ２３の回転数が一致するように設定される。さらに別の言い方をすれば、各歯車の歯数は、太陽歯車３８の回転数を０としたときに、第１軸３１の回転数と第２軸３２の回転数が一致するように設定される。
The number of teeth of each gear constituting the
図４は、図３に示した機構におけるモータ・ジェネレータ２２の回転数（一点鎖線で示す）、エンジン２１の回転数（実線で示す）、油圧ポンプ２３の回転数（破線で示す）の関係を示す速度線図である。図５は、図３に示した機構におけるモータ・ジェネレータ２２の動力（一点鎖線で示す）、エンジン２１の動力（実線で示す）、油圧ポンプ２３の動力（一点鎖線で示す）の関係を示す動力線図である。 Figure 4 is a speed diagram showing the relationship between the rotation speed of the motor-generator 22 (shown by a dashed line), the rotation speed of the engine 21 (shown by a solid line), and the rotation speed of the hydraulic pump 23 (shown by a dashed line) in the mechanism shown in Figure 3. Figure 5 is a power diagram showing the relationship between the power of the motor-generator 22 (shown by a dashed line), the power of the engine 21 (shown by a solid line), and the power of the hydraulic pump 23 (shown by a dashed line) in the mechanism shown in Figure 3.
図４、図５は、図３に示した機構における実際の出力例の一例を示したものである。図４において、縦軸は回転数（ｒｐｍ）である。図５において、縦軸は動力（ｋＷ）である。図４、図５において、横軸はモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させるために制御部２５の制御により変更される状態量（制御値）である。図４のＸはエンジン２１の定格出力での回転数を示し、図５のＹはエンジン２１の定格での出力（エンジン出力）を示している。
Figures 4 and 5 show an example of actual output in the mechanism shown in Figure 3. In Figure 4, the vertical axis is rotation speed (rpm). In Figure 5, the vertical axis is power (kW). In Figures 4 and 5, the horizontal axis is the state quantity (control value) that is changed by the control of the
図４に示すように、モータ・ジェネレータ２２の回転数が０であるとき、エンジン２１の回転数と油圧ポンプ２３の回転数が一致する。このとき、図５に示すように、モータ・ジェネレータ２２の動力（入出力される動力）は０であり、エンジン２１から出力される動力と油圧ポンプ２３に入力される動力が一致する。
図４に示すように、モータ・ジェネレータ２２の回転数を正方向に増加させた場合、油圧ポンプ２３の回転数が増加する。これにより、油圧ポンプ２３により供給される作動油の量（油圧ポンプ２３の吐出量）が増加する。このとき、図５に示すように、モータ・ジェネレータ２２の動力は正値であり、モータ・ジェネレータ２２はモータとして作動する。また、エンジン２１から出力される動力よりも油圧ポンプ２３に入力される動力が大きくなる。この動力の差（油圧ポンプ２３に入力される動力－エンジン２１から出力される動力）は、モータ・ジェネレータ２２がモータとして作動することにより発生する動力により補助（アシスト）される。つまり、油圧ポンプ２３は、エンジン２１からの動力とモータ・ジェネレータ２２からの動力により駆動する。
As shown in Fig. 4, when the rotation speed of the motor-
As shown in Fig. 4, when the rotation speed of the motor-
図４に示すように、モータ・ジェネレータ２２の回転数を負方向（正方向と逆回転する方向）に増加させた場合、油圧ポンプ２３の回転数が減少する。これにより、油圧ポンプ２３により供給される作動油の量（油圧ポンプ２３の吐出量）が減少する。このとき、図５に示すように、モータ・ジェネレータ２２の動力は負値であり、モータ・ジェネレータ２２はジェネレータとして作動する。また、エンジン２１から出力される動力は、油圧ポンプ２３に入力される動力よりも大きくなる。この動力の差（エンジン２１から出力される動力－油圧ポンプ２３に入力される動力）は、モータ・ジェネレータ２２に伝達され、モータ・ジェネレータ２２はジェネレータとして作動して発電する。モータ・ジェネレータ２２の発電によって生じた電力は、バッテリ２９（図２参照）に充電される。
As shown in FIG. 4, when the rotation speed of the
上記したように、動力伝達機構２４によれば、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変更することによって、油圧ポンプ２３の回転数を変化させることができる。従って、固定容量型の油圧ポンプ２３であっても回転数を変化させることにより、油圧ポンプ２３から吐出される容量を変化させることが可能となる。これにより、固定容量型の油圧ポンプ２３によって作業装置３の駆動に適した圧力と流量とを提供することができる。
As described above, the
図４に示すように、モータ・ジェネレータ２２の回転数の変更による油圧ポンプ２３の回転数の変化は、エンジン２１の回転数を一定とした状態で行うことができる。言い換えれば、エンジン２１の回転数と独立して油圧ポンプ２３の回転数を変化させることができる。
モータ・ジェネレータ２２の回転数の変更は、制御部２５がモータ・ジェネレータ２２の回転を制御することにより行われる。動力伝達機構２４は、制御部２５がモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させたとき、油圧ポンプ２３の回転数がエンジン２１の回転数と独立して変化するようにモータ・ジェネレータ２２の動力を油圧ポンプ２３に伝達する。
4, the rotation speed of the
The rotation speed of the motor-
制御部２５は、圧力検出部３０（図２参照）により検出された作動油の圧力に基づいてモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させる。より具体的には、制御部２５は、圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が一定となるように、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させる。これにより、作業装置３の負荷に応じて適当な流量の作動油を油圧ポンプ２３から供給することが可能となる。
The
このように、制御部２５が圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が一定となるようにモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることによって、作業装置３の負荷が一定となるように油圧ポンプ２３からの吐出量を制御することが可能となり、ロードセンシングシステムのような作用を発揮することができる。
また、制御部２５は、エンジン２１の出力及び圧力検出部３０により検出された作動油の圧力に基づいてモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることにより、バッテリ２９からモータ・ジェネレータ２２に電力を供給する給電状態と、モータ・ジェネレータ２２により発生した電力をバッテリ２９に充電する充電状態とを切り替えることができる。バッテリ２９の給電状態と充電状態との切り替えは、インバータ２７の入出力を制御することにより行うことができる。
In this way, by the
Furthermore, the
具体的には、制御部２５は、以下に説明する様にバッテリ２９の給電状態と充電状態とを切り替える。
制御部２５は、エンジン２１の出力に対して圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が大きいとき、即ち、エンジン２１の出力に対して作業装置３の負荷が大きいときは、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることにより、バッテリ２９からモータ・ジェネレータ２２に電力を供給する給電状態とする。このとき、モータ・ジェネレータ２２はモータとして作動し、エンジン２１の出力を補助する動力を油圧ポンプ２３に供給する。
Specifically, the
When the pressure of the hydraulic oil detected by the
制御部２５は、エンジン２１の出力に対して圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が小さいとき、即ち、エンジン２１の出力に対して作業装置３の負荷が小さいときは、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることにより、モータ・ジェネレータ２２により発生した電力をバッテリ２９に充電する充電状態とする。このとき、エンジン２１の動力の一部（エンジン２１から出力される動力－油圧ポンプ２３に入力される動力）は、モータ・ジェネレータ２２に伝達され、モータ・ジェネレータ２２をジェネレータとして作動させるための動力として使用される。
When the pressure of the hydraulic oil detected by the
圧力検出部３０により検出された作動油の圧力と作業装置３の負荷との関係は、予め実測やシミュレーション等により求められて、制御部２５の記憶部に記憶されている。また、上述したように、制御部２５は、エンジン２１の出力に関する情報を受信することができる。そのため、制御部２５は、圧力検出部３０により検出された作動油の圧力に基づいて作業装置３の負荷を算出し、当該負荷とエンジン２１の出力とを比較することができる。
The relationship between the pressure of the hydraulic oil detected by the
図６は、図２に示した駆動システムの動力伝達系の機構の別の例（第２例）を示す図である。以下、この第２例の動力伝達系の機構について、図２に示した動力伝達系の機構（第１例）と異なる点を説明する。第２例の機構について、以下に説明していない点は、第１例の機構と同じである。
動力伝達機構２４は、第１例の機構と同様の遊星歯車機構３４、第１歯車機構３５、第２歯車機構３６、第１軸３１、第２軸３２、第３軸３３を有している。
Fig. 6 is a diagram showing another example (second example) of the mechanism of the power transmission system of the drive system shown in Fig. 2. The following describes the power transmission system mechanism of this second example in terms of differences from the power transmission system mechanism (first example) shown in Fig. 2. The mechanism of the second example is the same as the mechanism of the first example in terms of points not described below.
The
また、動力伝達機構２４は、第１軸３１から動力を伝達可能な第１接続軸５１と、第３軸３３から動力を伝達可能な第２接続軸５２と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容又は遮断する一方向クラッチ５３と、を有している。第１接続軸５１は、第２歯車４２に接続されている。第２接続軸５２は、太陽歯車３８に接続されている。
一方向クラッチ５３は、第２歯車４２の回転数と太陽歯車３８の回転数との大小関係に応じて自動的に接続状態と遮断状態とが切り換わる。太陽歯車３８と第３軸３３は一体的に回転するため、一方向クラッチ５３は、第２歯車４２の回転数と第３軸３３の回転数との大小関係に応じて自動的に接続状態と遮断状態とが切り換わるということもできる。
The
The one-way clutch 53 automatically switches between an engaged state and a disengaged state depending on the magnitude relationship between the rotation speed of the
一方向クラッチ５３は、第２歯車４２の回転数が太陽歯車３８の回転数よりも大きいとき（第２歯車４２の回転数と第３軸３３の回転数よりも大きいとき）は、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断する。この場合、動力伝達機構２４は、第１例の動力伝達系の機構と同様の作用を発揮する。
モータ・ジェネレータ２２が正回転した場合、動力は図７に矢印で示す流れとなる。この場合、モータ・ジェネレータ２２はモータとして作動する力行状態となり、エンジン２１の動力を補助する動力を油圧ポンプ２３に供給する。
When the rotation speed of the
When the
モータ・ジェネレータ２２が逆回転した場合、動力は図８に矢印で示す流れとなる。この場合、モータ・ジェネレータ２２はジェネレータとして作動する回生状態となり、発生した回生電力はバッテリ２９（図２参照）に充電される。
一方向クラッチ５３は、第２歯車４２の回転数が太陽歯車３８の回転数以下であるとき（第２歯車４２の回転数と第３軸３３の回転数以下であるとき）は、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容する。このとき、第２歯車４２、第２軸３２、第３軸３３の回転数は等しくなる。そして、エンジン２１の動力の流れは、図９に黒矢印で示す流れとなる。この場合、モータ・ジェネレータ２２はモータとして作動する力行状態となり、エンジン２１の動力を補助する動力を油圧ポンプ２３に供給する。
When the
The one-way clutch 53 allows the connection between the first connecting
一方向クラッチ５３が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容したとき、モータ・ジェネレータ２２の動力は、第３軸３３から第２接続軸５２及び第１接続軸５１を介して第１軸３１へと伝達される。これにより、モータ・ジェネレータ２２の動力は、図９に白印で示すようにエンジン２１側へと戻り、エンジン２１の動力低減に寄与する或いはＨＳＴ２６の付加動力となる。
When the one-way clutch 53 allows the first connecting
モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側に戻して、エンジン２１の動力低減に寄与させることにより、エンジン２１の負荷が大きくなったときにモータ・ジェネレータ２２の動力によってエンジン２１の回転数の低下を抑制することができる。また、エンジン２１からの動力に加えてモータ・ジェネレータ２２の動力をＨＳＴ２６に付加することによって、ＨＳＴ２６から出力される動力を作業装置３以外（走行装置４等）の駆動に使用するとき、ＨＳＴ２６から出力される動力をモータ・ジェネレータ２２の動力により補助（アシスト）することができる。
By returning the power of the
このように、モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側に戻すことによって、例えば、油圧ポンプ２３が必要とする動力に比べてモータ・ジェネレータ２２から発生する動力が大きいとき場合に、余剰となるモータ・ジェネレータ２２の動力を有効利用することができる。
また、モータ・ジェネレータ２２の動力を全てエンジン２１へと戻す第１モードと、モータ・ジェネレータ２２の動力を全て油圧ポンプ２３に供給する第２モードとを、制御部２５が切り替え可能に構成することもできる。この場合、第１モードに切り替えるとエンジン２１の燃費を削減することができ、第２モードに切り替えると油圧ポンプ２３の回転数を増加して作業装置３の作業能力を増加することができる。
In this way, by returning the power of the motor-
The
図１０は、図２に示した駆動システムの動力伝達系の機構のさらに別の例（第３例）を示す図である。以下、この第３例の動力伝達系の機構について、図２に示した動力伝達系の機構（第１例）と異なる点を説明する。第３例の機構について、以下に説明していない点は、第１例の機構と同じである。
動力伝達機構２４は、第１例の機構と同様の遊星歯車機構３４、第１歯車機構３５、第２歯車機構３６、第１軸３１、第２軸３２、第３軸３３を有している。
Fig. 10 is a diagram showing yet another example (third example) of the mechanism of the power transmission system of the drive system shown in Fig. 2. The following describes the power transmission system mechanism of this third example in terms of differences from the power transmission system mechanism (first example) shown in Fig. 2. The mechanism of the third example is the same as the mechanism of the first example in terms of points not described below.
The
また、動力伝達機構２４は、第１軸３１から動力を伝達可能な第１接続軸５１と、第３軸３３から動力を伝達可能な第２接続軸５２と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容又は遮断する電磁クラッチ５４と、を有している。第１接続軸５１は、第２歯車４２に接続されている。第２接続軸５２は、太陽歯車３８に接続されている。
電磁クラッチ５４は、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容する状態（接続状態）と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断する状態（遮断状態）とを切り替え可能である。この切り替えは、制御部２５により電磁クラッチ５４の動作を制御することによって実行されるが、作業者が操作ボタン等の操作部を操作することにより実行されるように構成してもよい。
The
The
第３例の動力伝達機構２４によれば、電磁クラッチ５４を接続状態とすることにより、第２歯車４２、第２軸３２、第３軸３３の回転数は等しくなる。そして、エンジン２１の動力の流れは、図１１に黒矢印で示す流れとなる。この場合、モータ・ジェネレータ２２はモータとして作動する力行状態となり、エンジン２１の動力を補助する動力を油圧ポンプ２３に供給する。
According to the
電磁クラッチ５４が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容したとき、モータ・ジェネレータ２２の動力は、第３軸３３から第２接続軸５２及び第１接続軸５１を介して第１軸３１へと伝達される。これにより、モータ・ジェネレータ２２の動力は、図１１に白印で示すようにエンジン２１側へと戻り、エンジン２１の動力低減に寄与する或いはＨＳＴ２６の付加動力となる。また、図１２に白矢印で示すように、エンジン２１の余剰動力をモータ・ジェネレータ２２に供給し、モータ・ジェネレータ２２で発生した電力をバッテリ２９に充電することができる。
When the
電磁クラッチ５４を使用した場合、一方向クラッチ５３を使用した場合と異なり、第２歯車４２の回転数が太陽歯車３８の回転数以下であるときに限らずに、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容することができる。そのため、第２歯車４２の回転数と太陽歯車３８の回転数との大小関係に関係なく、適当なタイミングで第１接続軸５１と第２接続軸５２とを接続することにより、エンジン２１の動力低減やＨＳＴ２６への動力付加を実行したり、モータ・ジェネレータ２２で発生した電力をバッテリ２９に貯蔵したりすることができる。
When the
上記した実施形態に係る作業機１によれば、以下の効果を奏することができる。
作業機１は、エンジン２１と、モータ・ジェネレータ２２と、エンジン２１及び／又はモータ・ジェネレータ２２の動力により作動する油圧ポンプ２３と、エンジン２１の動力が入力される第１軸３１と、油圧ポンプ２３に動力を出力する第２軸３２と、モータ・ジェネレータ２２の動力が入力される又はモータ・ジェネレータ２２に動力を出力する第３軸３３と、を有する動力伝達機構２４と、油圧ポンプ２３から供給される作動油によって駆動される作業装置３と、モータ・ジェネレータ２２の回転を制御する制御部２５と、を備え、油圧ポンプ２３は固定容量型の油圧ポンプであり、動力伝達機構２４は、制御部２５がモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させたとき、油圧ポンプ２３の回転数がエンジン２１の回転数と独立して変化するようにモータ・ジェネレータ２２の動力を油圧ポンプ２３に伝達する。
The
The working
この構成によれば、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変更することによって、固定容量型の油圧ポンプ２３の回転数を変化させて吐出容量を可変とすることが可能となる。そのため、固定容量型の油圧ポンプ２３によって作業装置３の駆動に適した圧力及び流量の作動油を供給することができる。
また、作業機１は、作業装置３に供給される作動油の圧力を検出する圧力検出部３０を備え、制御部２５は、圧力検出部３０により検出された作動油の圧力に基づいてモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させる。
According to this configuration, it is possible to change the rotation speed of the fixed displacement
The
この構成によれば、作業装置３の負荷に応じて、適当な流量の作動油を油圧ポンプ２３から作業装置３に供給することが可能となる。
また、制御部２５は、圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が一定となるようにモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させる。
この構成によれば、圧力検出部３０により検出された作動油の圧力が一定となるように、モータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることによって、作業装置３の負荷が一定となるように油圧ポンプ２３からの吐出量を制御することが可能となり、ロードセンシングシステムのような作用を発揮することができる。
According to this configuration, it is possible to supply an appropriate flow rate of hydraulic oil from the
Furthermore, the
According to this configuration, by changing the rotation speed of the motor-
また、作業機１は、モータ・ジェネレータ２２と接続されたバッテリ２９を備え、制御部２５は、エンジン２１の出力及び作動油の圧力に基づいてモータ・ジェネレータ２２の回転数を変化させることにより、バッテリ２９からモータ・ジェネレータ２２に電力を供給する給電状態と、モータ・ジェネレータ２２により発生した電力をバッテリ２９に充電する充電状態とを切り替える。
The
この構成によれば、エンジン２１の出力に対して作業装置３の負荷が大きいときは、バッテリ２９からモータ・ジェネレータ２２に電力を供給する給電状態とし、エンジン２１の出力に対して作業装置３の負荷が小さいときは、モータ・ジェネレータ２２により発生した電力をバッテリ２９に充電する充電状態とすることができる。そのため、作業負荷に応じてバッテリの充電と放電とを切り替えて、使用するエネルギーの平準化を図ることができる。また、作業装置３が必要量以上の作動油で運転されることで作動油のリリーフによるロスが生じることを防ぐことができ、リリーフなしの省エネルギー運転が可能となる。
According to this configuration, when the load on the working
また、制御部２５は、モータ・ジェネレータ２２の正回転と逆回転を切り替え可能であり、モータ・ジェネレータ２２が正回転したとき、正回転により発生した動力がエンジン２１による油圧ポンプ２３の駆動を補助し、モータ・ジェネレータ２２が逆回転したとき、逆回転により発生した回生電力がバッテリ２９に充電される。
この構成によれば、モータ・ジェネレータ２２の正回転と逆回転を切り替えることによって、モータ・ジェネレータ２２をモータとして作動させてエンジン２１の動力をアシストすること、及び、モータ・ジェネレータ２２をジェネレータとして作動させて回生電力をバッテリ２９に充電することが可能となる。
In addition, the
According to this configuration, by switching between forward and reverse rotation of the motor-
また、モータ・ジェネレータ２２をショートブレーキ運転したとき、エンジン２１の回転数と油圧ポンプ２３の回転数が一致する。
この構成によれば、モータ・ジェネレータ２２をショートブレーキ運転する（ゼロ回転とする）ことによって、エンジン２１と油圧ポンプ２３とを直結運転させたときと同様の運転をすることができる。
Furthermore, when the
According to this configuration, by performing short brake operation of the motor generator 22 (at zero revolutions), it is possible to perform the same operation as when the
また、動力伝達機構２４は遊星歯車機構３４を有し、遊星歯車機構３４は、第１軸３１に入力された動力が伝達される内歯車３７と、第３軸３３と接続された太陽歯車３８と、内歯車３７及び太陽歯車３８と噛み合うとともに第２軸３２に動力を出力する遊星歯車３９と、を有している。
この構成によれば、固定容量型の油圧ポンプ２３の回転数を変化させて吐出容量を可変とできる作業機１をコンパクトな構成の動力伝達機構２４により実現することができる。
The
According to this configuration, a
また、動力伝達機構２４は、第１歯車機構３５及び第２歯車機構３６を有し、第１歯車機構３５は、第１軸３１と接続された第１歯車４１と、第１歯車４１と噛み合う第２歯車４２を有し、第２歯車機構３６は、第２軸３２と接続された第３歯車４３と、第３歯車４３と噛み合う第４歯車４４を有し、内歯車３７は第２歯車４２と接続され、遊星歯車３９は第４歯車４４と接続されている。
The
この構成によれば、各歯車の歯数を適当に設定することにより、第１歯車機構３５によって第１軸３１から入力された動力（回転動力）の回転数を増加させることができる。また、第２歯車機構３６によって遊星歯車機構３４から出力される動力（回転動力）の回転方向を逆転させることができる。そのため、エンジン２１及びモータ・ジェネレータ２２から入力される回転動力を、動力伝達機構２４により適当な回転（回転数及び回転方向）として固定容量型の油圧ポンプ２３に出力することができる。
With this configuration, by appropriately setting the number of teeth of each gear, the
また、太陽歯車３８の回転数を０としたとき、エンジン２１の回転数と油圧ポンプ２３の回転数が一致する。
この構成によれば、太陽歯車３８の回転数を０とすることによって、エンジン２１と油圧ポンプ２３とを直結運転させたときと同様の運転をすることができる。
また、動力伝達機構２４は、第１軸３１から動力を伝達可能な第１接続軸５１と、第３軸３３から動力を伝達可能な第２接続軸５２と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容又は遮断するクラッチ（一方向クラッチ５３又は電磁クラッチ５４）と、を有している。
Furthermore, when the rotation speed of the
According to this configuration, by setting the rotation speed of the
In addition, the
この構成によれば、クラッチ（一方向クラッチ５３又は電磁クラッチ５４）が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断した場合、動力伝達機構２４がパラレルハイブリッド機能を発揮することができる。具体的には、モータ・ジェネレータ２２が正回転した場合には、モータ・ジェネレータ２２が力行状態となってエンジン２１の動力を補助して油圧ポンプ２３を駆動することができる。モータ・ジェネレータ２２が逆回転した場合には、モータ・ジェネレータ２２が回生状態となって回生電力をバッテリ２９に充電することができる。一方、クラッチ（一方向クラッチ５３又は電磁クラッチ５４）が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容した場合、モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側へと戻すことができ、エンジン２１の動力低減に寄与することができる。
According to this configuration, when the clutch (one-way clutch 53 or electromagnetic clutch 54) cuts off the connection between the first connecting
また、動力伝達機構２４は、第２歯車４２に接続された第１接続軸５１と、太陽歯車３８に接続された第２接続軸５２と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容又は遮断する一方向クラッチ５３と、を有し、一方向クラッチ５３は、第２歯車４２の回転数が太陽歯車３８の回転数よりも大きいときは、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断し、第２歯車４２の回転数が太陽歯車３８の回転数以下であるときは、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容する。
The
この構成によれば、一方向クラッチ５３によって、第２歯車４２の回転数と太陽歯車３８の回転数との大小関係に応じて自動的に接続状態と遮断状態とを切り替えることが可能となる。そして、一方向クラッチ５３が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断した場合、動力伝達機構２４が上述のパラレルハイブリッド機能を発揮することができる。また、一方向クラッチ５３が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容した場合、モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側へと戻すことができ、エンジン２１の動力低減に寄与することができる。
With this configuration, the one-way clutch 53 can automatically switch between a connected state and a disconnected state depending on the magnitude relationship between the rotation speed of the
また、動力伝達機構２４は、第２歯車４２に接続された第１接続軸５１と、太陽歯車３８に接続された第２接続軸５２と、第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容又は遮断する電磁クラッチ５４と、を有している。
この構成によれば、電磁クラッチ５４によって、第２歯車４２の回転数と太陽歯車３８の回転数との大小関係に関係なく、適当なタイミングで第１接続軸５１と第２接続軸５２とを接続したり遮断したりすることができる。電磁クラッチ５４が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を遮断した場合、動力伝達機構２４が上述のパラレルハイブリッド機能を発揮することができる。一方、電磁クラッチ５４が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容した場合、モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側へと戻すことができ、エンジン２１の動力低減に寄与することができる。
The
According to this configuration, the electromagnetic clutch 54 can connect and disconnect the first connecting
また、電磁クラッチ５４が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容したとき、モータ・ジェネレータ２２の動力は、第３軸３３から第２接続軸５２及び第１接続軸５１を介して第１軸３１へと伝達される。
この構成によれば、電磁クラッチ５４が第１接続軸５１と第２接続軸５２との接続を許容したとき、モータ・ジェネレータ２２の動力をエンジン２１側へと戻すことができ、エンジン２１の動力低減に寄与することができる。
In addition, when the
According to this configuration, when the
また、作業機１は、エンジン２１の出力軸と接続された入力軸と、動力伝達機構２４の第１軸３１と接続された出力軸とを有する静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）２６と、静油圧式無段変速装置２６からの動力によって駆動する走行装置４と、走行装置４によって走行可能に支持された機体２と、を備え、作業装置３は、機体２に昇降可能に設けられたブーム１０と、ブーム１０に装着された作業具１１と、を有している。
The working
この構成によれば、ブーム１０と作業具１１とを含む作業装置３を備えたコンパクトトラックローダやスキッドステアローダ等のローダ作業機において、固定容量型の油圧ポンプ２３の回転数を変化させて作業装置３の駆動に適した圧力及び流量の作動油を供給することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
According to this configuration, in a loader work machine such as a compact track loader or skid steer loader equipped with a
Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment disclosed herein should be considered as illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
１ 作業機
２ 機体
３ 作業装置
４ 走行装置
１０ ブーム
１１ 作業具
２１ エンジン
２２ モータ・ジェネレータ
２３ 油圧ポンプ
２４ 動力伝達機構
２５ 制御部
２６ 静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）
２９ バッテリ
３０ 圧力検出部
３１ 第１軸
３２ 第２軸
３３ 第３軸
３４ 遊星歯車機構
３７ 内歯車
３８ 太陽歯車
３９ 遊星歯車
４１ 第１歯車
４２ 第２歯車
４３ 第３歯車
４４ 第４歯車
５１ 第１接続軸
５２ 第２接続軸
５３ クラッチ（一方向クラッチ）
５４ クラッチ（電磁クラッチ）
29
54 Clutch (electromagnetic clutch)
Claims (11)
モータ・ジェネレータと、
前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力により作動する油圧ポンプと、
前記エンジンの動力が入力される第１軸と、前記油圧ポンプに動力を出力する第２軸と、前記モータ・ジェネレータの動力が入力される又は前記モータ・ジェネレータに動力を出力する第３軸と、を有する動力伝達機構と、
前記油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される作業装置と、
前記モータ・ジェネレータの回転を制御する制御部と、
を備え、
前記油圧ポンプは、固定容量型の油圧ポンプであり、
前記動力伝達機構は、前記制御部が前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させたとき、前記油圧ポンプの回転数が前記エンジンの回転数と独立して変化するように前記モータ・ジェネレータの動力を前記油圧ポンプに伝達し、
前記動力伝達機構は、遊星歯車機構と、第１歯車機構及び第２歯車機構を有し、
前記遊星歯車機構は、前記第１軸に入力された動力が伝達される内歯車と、前記第３軸と接続された太陽歯車と、前記内歯車及び太陽歯車と噛み合うとともに前記第２軸に動力を出力する遊星歯車と、を有し、
前記第１歯車機構は、前記第１軸と接続された第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車を有し、
前記第２歯車機構は、前記第２軸と接続された第３歯車と、前記第３歯車と噛み合う第４歯車を有し、
前記内歯車は前記第２歯車と接続され、前記遊星歯車は前記第４歯車と接続されており、
前記太陽歯車の回転数を０としたとき、前記エンジンの回転数と前記油圧ポンプの回転数が一致する作業機。 The engine,
A motor generator;
a hydraulic pump operated by power of the engine and/or the motor generator;
a power transmission mechanism including a first shaft to which the power of the engine is input, a second shaft that outputs power to the hydraulic pump, and a third shaft to which the power of the motor-generator is input or which outputs power to the motor-generator;
a working device driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump; and
A control unit that controls the rotation of the motor generator;
Equipped with
The hydraulic pump is a fixed displacement hydraulic pump,
the power transmission mechanism transmits the power of the motor-generator to the hydraulic pump such that the rotation speed of the hydraulic pump changes independently of the rotation speed of the engine when the control unit changes the rotation speed of the motor-generator ;
the power transmission mechanism includes a planetary gear mechanism, a first gear mechanism, and a second gear mechanism,
the planetary gear mechanism includes an internal gear to which power input to the first shaft is transmitted, a sun gear connected to the third shaft, and a planetary gear that meshes with the internal gear and the sun gear and outputs power to the second shaft,
the first gear mechanism includes a first gear connected to the first shaft and a second gear meshing with the first gear,
the second gear mechanism includes a third gear connected to the second shaft and a fourth gear meshing with the third gear,
the internal gear is connected to the second gear, and the planetary gear is connected to the fourth gear,
A work machine in which, when the rotation speed of the sun gear is set to 0, the rotation speed of the engine and the rotation speed of the hydraulic pump match .
モータ・ジェネレータと、
前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力により作動する油圧ポンプと、
前記エンジンの動力が入力される第１軸と、前記油圧ポンプに動力を出力する第２軸と、前記モータ・ジェネレータの動力が入力される又は前記モータ・ジェネレータに動力を出力する第３軸と、を有する動力伝達機構と、
前記油圧ポンプから供給される作動油によって駆動される作業装置と、
前記モータ・ジェネレータの回転を制御する制御部と、
を備え、
前記油圧ポンプは、固定容量型の油圧ポンプであり、
前記動力伝達機構は、前記制御部が前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させたとき、前記油圧ポンプの回転数が前記エンジンの回転数と独立して変化するように前記モータ・ジェネレータの動力を前記油圧ポンプに伝達し、
前記動力伝達機構は、遊星歯車機構と、第１歯車機構及び第２歯車機構を有し、
前記遊星歯車機構は、前記第１軸に入力された動力が伝達される内歯車と、前記第３軸と接続された太陽歯車と、前記内歯車及び太陽歯車と噛み合うとともに前記第２軸に動力を出力する遊星歯車と、を有し、
前記第１歯車機構は、前記第１軸と接続された第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車を有し、
前記第２歯車機構は、前記第２軸と接続された第３歯車と、前記第３歯車と噛み合う第４歯車を有し、
前記内歯車は前記第２歯車と接続され、前記遊星歯車は前記第４歯車と接続されており、
前記動力伝達機構は、さらに、前記第２歯車に接続された第１接続軸と、前記太陽歯車に接続された第２接続軸と、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断する一方向クラッチと、を有し、
前記一方向クラッチは、前記第２歯車の回転数が前記太陽歯車の回転数よりも大きいときは、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を遮断し、前記第２歯車の回転数が前記太陽歯車の回転数以下であるときは、前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容する作業機。 The engine,
A motor generator;
a hydraulic pump operated by power of the engine and/or the motor generator;
a power transmission mechanism including a first shaft to which the power of the engine is input, a second shaft that outputs power to the hydraulic pump, and a third shaft to which the power of the motor-generator is input or which outputs power to the motor-generator;
a working device driven by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump; and
A control unit that controls the rotation of the motor generator;
Equipped with
The hydraulic pump is a fixed displacement hydraulic pump,
the power transmission mechanism transmits the power of the motor-generator to the hydraulic pump such that the rotation speed of the hydraulic pump changes independently of the rotation speed of the engine when the control unit changes the rotation speed of the motor-generator ;
the power transmission mechanism includes a planetary gear mechanism, a first gear mechanism, and a second gear mechanism,
the planetary gear mechanism includes an internal gear to which power input to the first shaft is transmitted, a sun gear connected to the third shaft, and a planetary gear that meshes with the internal gear and the sun gear and outputs power to the second shaft,
the first gear mechanism includes a first gear connected to the first shaft and a second gear meshing with the first gear,
the second gear mechanism includes a third gear connected to the second shaft and a fourth gear meshing with the third gear,
the internal gear is connected to the second gear, and the planetary gear is connected to the fourth gear,
the power transmission mechanism further includes a first connecting shaft connected to the second gear, a second connecting shaft connected to the sun gear, and a one-way clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft,
The one-way clutch cuts off the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft when the rotational speed of the second gear is greater than the rotational speed of the sun gear, and allows the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft when the rotational speed of the second gear is equal to or less than the rotational speed of the sun gear .
前記制御部は、前記圧力検出部により検出された作動油の圧力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させる請求項１又は２に記載の作業機。 A pressure detection unit is provided to detect the pressure of the hydraulic oil supplied to the working device,
3. The work machine according to claim 1, wherein the control unit changes the rotation speed of the motor-generator based on the pressure of the hydraulic oil detected by the pressure detection unit.
前記制御部は、前記エンジンの出力及び前記作動油の圧力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回転数を変化させることにより、前記バッテリから前記モータ・ジェネレータに電力を供給する給電状態と、前記モータ・ジェネレータにより発生した電力を前記バッテリに充電する充電状態とを切り替える請求項３に記載の作業機。 a battery connected to the motor generator;
4. The work machine according to claim 3, wherein the control unit switches between a power supply state in which power is supplied from the battery to the motor generator and a charging state in which power generated by the motor generator is charged to the battery by changing the rotation speed of the motor generator based on the output of the engine and the pressure of the hydraulic oil .
前記モータ・ジェネレータが正回転したとき、当該正回転により発生した動力が前記エンジンによる前記油圧ポンプの駆動を補助し、
前記モータ・ジェネレータが逆回転したとき、当該逆回転により発生した回生電力が前記バッテリに充電される請求項５に記載の作業機。 The control unit is capable of switching between forward and reverse rotation of the motor-generator,
When the motor-generator rotates in the forward direction, the power generated by the forward rotation assists the engine in driving the hydraulic pump,
6. The work machine according to claim 5 , wherein when the motor generator rotates in reverse, regenerative power generated by the reverse rotation is charged into the battery.
前記第１軸から動力を伝達可能な第１接続軸と、
前記第３軸から動力を伝達可能な第２接続軸と、
前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断するクラッチと、
を有している請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機。 The power transmission mechanism includes:
a first connecting shaft capable of transmitting power from the first shaft;
a second connecting shaft capable of transmitting power from the third shaft;
a clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft;
The working machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記第２歯車に接続された第１接続軸と、
前記太陽歯車に接続された第２接続軸と、
前記第１接続軸と前記第２接続軸との接続を許容又は遮断する電磁クラッチと、
を有している請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機。 The power transmission mechanism includes:
A first connecting shaft connected to the second gear;
A second connecting shaft connected to the sun gear;
an electromagnetic clutch that allows or interrupts the connection between the first connecting shaft and the second connecting shaft;
The working machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記モータ・ジェネレータの動力は、前記第３軸から前記第２接続軸及び前記第１接続軸を介して前記第１軸へと伝達される請求項８に記載の作業機。 When the clutch allows the first connecting shaft and the second connecting shaft to be connected to each other,
The work machine according to claim 8 , wherein the power of the motor-generator is transmitted from the third shaft to the first shaft via the second connecting shaft and the first connecting shaft.
前記静油圧式無段変速装置からの動力によって駆動する走行装置と、
前記走行装置によって走行可能に支持された機体と、
を備え、
前記作業装置は、前記機体に昇降可能に設けられたブームと、前記ブームに装着された作業具と、を有している請求項１～１０のいずれか１項に記載の作業機。 a hydrostatic continuously variable transmission having an input shaft connected to an output shaft of the engine and an output shaft connected to a first shaft of the power transmission mechanism;
A traveling device driven by power from the hydrostatic continuously variable transmission;
A machine body supported by the traveling device so as to be capable of running;
Equipped with
The work machine according to any one of claims 1 to 10 , wherein the work device comprises a boom that is provided on the machine body so as to be able to rise and fall, and a work tool attached to the boom.
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