混合动力作业车辆制造技术

本发明专利技术提供一种混合动力作业车辆，其能够通过简单的结构，车辆安装性优良并且高效率地传递动力。具备：引擎（1）；通过该引擎驱动的油压泵（4）；配置在车辆前方，以油压泵作为驱动源进行作业的作业装置（5）；通过引擎的旋转力发电的电动机/发电机（6）；通过由该电动机/发电机发出的电力对车轮进行旋转驱动来使车辆行驶的行驶驱动装置，并且在经由中心关节（15）使车辆弯折的同时进行转向，该混合动力作业车辆构成为，行驶驱动装置具备：多个电动机（21、22）；与这些多个电动机联结，将来自多个电动机的动力传递到车轮的推进轴（8），其中，隔着中心关节前后分开配置多个电动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种混合动力作业车辆，特别适合于在经由中心关节使车辆弯折的同时进行转向的铰接式的混合动力作业车辆。
技术介绍
近年来，从环境问题、原油提价等方面出发，对各エ业产品的节能意向提高了。目前在以柴油机的油压驱动系统为中心的建筑车辆、作业用车辆等领域中也有这样的倾向，基于电动化的高效率化、节能化的事例逐渐增加。例如在建筑机械等中，对车辆的驱动部分进行电动化、即将动力源设为电动机的情况下，除了废气的減少以外，还能够期待引擎的高效率驱动(混合动力)、动カ传递效率的提高、再生电カ的回收等许多节能效果。另外，在上述建筑车辆、作业用车辆等领域中，叉车的电动化最先进，使用电池的电カ驱动电动机的“电池叉车”领先于其他车辆被实用化。进而，最近在油压挖掘机、引擎式叉车等中，开始对组合了柴油机和电动机的“混合动カ车辆”进行产品化。在此，在正在进行基于电动化的环境对应、节能化的建筑机械、作业用车辆中，在混合动カ化的情况下可以期待较大的燃料费用降低效果的车辆中有轮式装载机。现有的轮式装载机例如如图10所示，是以下的作业用车辆，即具有行驶部(轮部分)、前端的油压作业部(起重机/翻斗部分)，通过转矩变换器(以下记载为转矩变换器)2和变速器(T/M)3将引擎I的动カ传递到轮胎来进行行驶，同时通过以油压泵4作为驱动源的前端部的油压作业装置5的翻斗部分对砂土等进行搬运。这样，现在最常用的轮式装载机在动カ源中只使用引擎，通过转矩变换器2和变速器(T/M)3驱动行驶，通过油压泵4驱动前端的油压作业部。在对上述现有的轮式装载机的行驶驱动部分进行电动化的情况下，能够将转矩变换器2、变速器3部分的传递效率提高到基于电的传递效率。进而，在轮式装载机中，在作业中频繁地重复进行发动、停止的行驶动作，因此通过对上述行驶驱动部分进行电动化，能够将以前作为机械制动的热损失而排出的制动时的能量作为再生电カ来回收、再利用。如以上那样，如果对现有的轮式装载机的驱动装置的一部分实施电动化来混合动力化，则据说一般能够将燃料消耗量降低百分之几十左右。在实现该混合动カ化时可以考虑若干种结构。首先，如果包含一般的汽车来考虑，则混合机种中大致有2种类型，它们大致分为并联混合型和串联混合型。其中，串联混合型是以下的形式，即引擎和电动机的动カ传递路径串联连接，即通过引擎的动カ来驱动发电机，通过该发电电カ来驱动电动机。与此相对，并联混合型是以下的形式，即同时使用引擎和电池或大容量电容的蓄电装置，通过电动机的动カ直接机械地对弓I擎的动力进行辅助。在此，通过电动机进行辅助的引擎动カ的传递方式采用了各种方式，例如与现有的轮式装载机的行驶部分同样地使用了组合转矩变换器、变速器(T/M)的方式、或一般称为HST的基于油压驱动装置的方式。另外，最近作为能够机械地最有效率地传递引擎的动力的方式，还提出了组合行星齿轮和电动机来进行电气变速的结构。在这样在混合机中考虑各种系统结构，在汽车、建筑机械中实施混合动カ化的情况下，需要与其作业/动作内容、设备规格等匹配地准备最佳的混合动カ结构。其中，本专利技术中作为对象的作业车辆(轮式装载机、自卸卡车等)除了行驶所需要的动カ以外，还通过引擎负担占比较大的动カ比例的来自前端的油压作业装置的要求动力，因此，可以认为在上述的并联混合动カ系统中，基于电动机的辅助方法比较复杂，并且可以认为应用在一般的汽车中还没有太普及的串联混合型也是有效的。在此，图11表示将一般的串联混合动カ系统应用于轮式装载机的情况的结构例子。图11所示的结构例子是对轮式装载机的驱动部中的行驶部进行电动化所得的混合动カ结构，在引擎I的输出轴上安装有电动机/发电机(M/G) 6、对其进行控制的逆变器7、安装在行驶部的输出轴(推进轴)8上的行驶用电动机9、对其控制的逆变器10。另外，蓄电装置11经由DCDC变换器12与逆变器7、10电连接，在这些电力变换器之间进行直流电カ的收发。特别在图11的例子中，将蓄电装置11记载为双电层电容器，通过DCDC变换器12进行电容电压的升降压控制，与电カ的逆变器7、10进行直流电カ的往来。在图11所示的混合动カ轮式装载机中，也与图10的现有机同样地，具有向进行砂土等的挖掘作业的前端的油压作业装置5供给油的油压泵4，实施与目的对应的作业。与此相对，车辆的行驶主要利用基于引擎I的动カ而通过电动机/发电机(M/G) 6发电的电力，通过行驶用电动机9对车辆进行行驶驱动。在图10的现有机中，转矩变换器2的损失大，但通过如图11所示那样对该部分进行电动化，预测到动カ传递效率的改善。另外，在行驶时，在蓄电装置11中，对在车辆制动时产生的再生电カ进行吸收、对引擎I进行动力(转矩)辅助，能够有助于降低车辆的消耗能量。但是，在轮式装载机是图11所示那样的混合动カ系统的情况下，考虑以下的问题点。在此，在图12中表示轮式装载机所要求的行驶驱动性能的ー个例子。轮式装载机一般在进行4轮车轮行驶的同时实施砂土等的搬运作业、以及铲入天然地面的挖掘作业，因此在停止或极低速时需要大的驱动力，进而在高速侧，甚至以30 40km/h左右的车速行驶。由此，如图12所示，在轮式装载机中，与一般エ业用的电动机所要求的动作范围有很大差异，要求宽动作范围的行驶驱动性能。在希望在图11所示那样的通过ー个行驶用电动机9来行驶的混合动カ系统中实现这样的行驶驱动性能的情况下，只通过行驶用电动机9驱动低速的大转矩和高速旋转区域的双方，因此电动机需要所要求的输出的大致成倍左右的容量。可以认为如果是相对于实际要求的性能具有成倍左右的容量的电动机，则非常难以安装在车辆中。因此，为了解决上述问题，将行驶驱动用的电动机分为多个来安装是有效的方法。作为与使用了 2台电动机的作业机械有关的技术，例如在专利文献I中掲示了一种具备行驶体和作业机的行驶作业机械，其特征在于，具备第一电动机；第二电动机；转矩分配传递机构，其输入第一电动机和第二电动机的驱动转矩，将第一电动机和第二电动机的驱动转矩分配传递到行驶体的驱动轴和作业机的驱动轴。由此记载了以下的内容，即在以电动机为驱动源使行驶作业机械的行驶体、作业机动作时，通过减小电动机的容量的总和，并且简化用于将电动机的驱动カ分配到各驱动轴的结构、控制内容，能够降低装置成本，并且提高能量效率。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-205777号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在上述技术记载的行驶作业机械中，ー边在2个电动机中分配作业用油压泵的动力和行驶部的动カー边运转，因此需要进行控制以便与机械的动作模式对应地随时重复进行动カ分配，实现它的控制内容与之相应地变得复杂。进而，在该行驶作业机械通过引擎的动カ驱动发电机，通过发电所得的电カ驱动电动机的混合机的情况下，相对于现有的作业机，传递效率有可能降低。因此，本专利技术的目的在干提供ー种混合动力作业车辆，在轮式装载机这样的在通过4轮的轮胎进行行驶的同时通过前端的油压作业装置进行作业的轮式作业车辆中，能够通过简单的结构，车辆安装性优良并且高效地传递动力。用于解决课题的手段为了达到上述目的，本专利技术是ー种混合动力作业车辆(例如铰接型的轮式装载机、自卸卡车)，具备引擎；通过该引擎驱动的油压泵；配置在车辆前方，以上述油压泵为驱动源进行作业的作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.17 JP 2010-2094491.一种混合动力作业车辆，具备引擎；通过该引擎驱动的油压泵；配置在车辆前方，以上述油压泵为驱动源来进行作业的作业装置；通过上述引擎的旋转力发电的电动机/发电机；通过由该电动机/发电机发出的电力对车轮进行旋转驱动来使车辆行驶的行驶驱动装置，并且在经由中心关节使上述车辆弯折的同时进行转向，其特征在于， 上述行驶驱动装置具备多个电动机；与这些多个电动机联结，将来自上述多个电动机的动力传递到上述车轮的推进轴， 隔着上述中心关节前后分开配置上述多个电动机。2.根据权利要求1所述的混合动力作业车辆，其特征在于， 上述多个电动机包括具有能够从低速区域到高速区域输出转矩的特性的高速型电动机；具有与该高速型电动机相比低速区域中的转矩大而高速区域中的转矩小的特性的低速型电动机， 将上述低速型电动机配置在上述中心关节的后方侧，将上述高速型电动机配置在上述中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子悟，伊君高志，森木秀一，伊藤德孝，柳本裕章，菊地彻，小鹰稔生，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：
国别省市：