| 【発明の名称】 |
電動走行式産業用車両 |
| 【発明者】 |
【氏名】今村 浩二
|
| 【要約】 |
【課題】トランスミッションが設けられていない電動走行式のホイールローダにおいて、非常用ポンプを駆動させるための動力を容易に確保する。
【解決手段】前車体部に前部モータ４１で回転する車輪９が設けられ、後車体部に後部モータ４２で回転する車輪１０が設けられ、ステアリング装置は、後車体部に対して前車体部を回動させるシリンダと、作動油をシリンダへ供給するポンプと、このポンプの異常時に代わりに作動油をシリンダへ供給する非常用ポンプ２４とで構成され、両前部モータ４１間に前部差動装置４９が設けられ、前部差動装置４９の左右一対のアクスルシャフト５４が両前部モータ４１の回転軸５９に連結され、非常用ポンプ２４の回転駆動軸が、動力取出用歯車６７，６８，６９を介して、前部差動装置４９の左右一方のアクスルシャフト５４に連動連結されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 車体が前車体部と後車体部とに分割され、上記前車体部と後車体部とが左右方向へ相対的に回動自在に連結され、上記前車体部に、左右一対の前部走行車輪と、これら前部走行車輪を個々に回転駆動させる左右一対の前部モータとが設けられ、上記後車体部に、左右一対の後部走行車輪と、これら後部走行車輪を個々に回転駆動させる左右一対の後部モータとが設けられ、上記車体にステアリング装置が設けられ、上記ステアリング装置は、後車体部に対して前車体部を左右方向へ回動させるステアリングシリンダと、ステアリングに連動して切換えられかつ上記ステアリングシリンダの動作を制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブを介して作動流体をステアリングシリンダへ供給するステアリングポンプと、このステアリングポンプの異常時にステアリングポンプの代わりに作動流体をステアリングシリンダへ供給する非常用ポンプとで構成され、上記両前部モータ間に前部差動装置が設けられ、上記前部差動装置の左右一対のアクスルシャフトが両前部モータの回転軸に連結され、上記両後部モータ間に後部差動装置が設けられ、上記後部差動装置の左右一対のアクスルシャフトが両後部モータの回転軸に連結され、上記前部差動装置のリングギヤに歯合するピニオンと後部差動装置のリングギヤに歯合するピニオンとの間がプロペラシャフトで接続され、上記非常用ポンプの回転駆動軸が、動力取出用歯車を介して、前部または後部差動装置の左右いずれか一方のアクスルシャフトに連動連結されていることを特徴とする電動走行式産業用車両。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行車輪を個々にモータで回転駆動させることにより走行する電動走行式産業用車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図９，図１０に示すように、産業用車両の一例であるホイールローダ１においては、エンジン２によって各走行車輪９，１０を回転駆動させることにより走行するタイプがある。すなわち、車体５は前車体部６と後車体部７とに分割され、これら前車体部６と後車体部７とは、連結軸８を介して、左右方向へ相対的に回動自在に連結されている。上記前車体部６には左右一対の前部走行車輪９が設けられ、後車体部７には、上記エンジン２と左右一対の後部走行車輪１０と運転室（図示せず）とが設けられている。
【０００３】上記エンジン２の動力は、トルクコンバータ３２とトランスミッション１２とプロペラシャフト１３ａ，１３ｂと前後両差動装置１４，１５（ディファレンシャル装置）とを介して前後各走行車輪９，１０へ伝達される。
【０００４】また、図８，図９に示すように、ホイールローダ１には、車体５の向きを左右へ換向させるステアリング装置１７が設けられている。このステアリング装置１７は、上記運転室内に設けられたステアリング１８と、後車体部７に対して前車体部６を左右方向へ回動させる左右一対のステアリングシリンダ１９，２０と、上記ステアリング１８に連動して切換えられかつ上記両ステアリングシリンダ１９，２０の動作を制御するステアリングバルブ２１と、このステアリングバルブ２１を介して作動油をタンク２３から両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給するステアリングポンプ２２と、ステアリングポンプ２２に異常が発生した場合にステアリングポンプ２２の代わりに作動油をタンク２３から両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給する非常用ポンプ２４とで構成されている。
【０００５】上記ステアリングバルブ２１は、ステアリングポンプ２２から両ステアリングシリンダ１９，２０へ接続された供給流路２６の途中に設けられている。また、上記ステアリングポンプ２２は上記エンジン２から取り出された動力によって駆動される。また、上記非常用ポンプ２４は、図１０に示すように、トランスミッション１２のケース３３に取付けられ、トランスミッション１２の出力軸から取り出された動力によって駆動される。
【０００６】また、図８に示すように、上記非常用ポンプ２４から吐出された作動油は、切換弁２５によって、上記供給流路２６に合流する合流流路２７と、タンク２３に回収される回収流路２８とのいずれかに切り換えられて流れ込む。また、上記切換弁２５は圧力スイッチ２９によって切り換えられ、この圧力スイッチ２９はステアリングポンプ２２の吐出圧によって作動する。
【０００７】これによると、通常時（すなわちステアリングポンプ２２に異常が無い場合）、エンジン２を作動させることにより、ステアリングポンプ２２が駆動する。そして、ステアリング１８を左回転することにより、ステアリングバルブ２１が中立位置Ｎから一方の切換位置Ａへ切り換わり、ステアリングポンプ２２から吐出した作動油が両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給され、左側のステアリングシリンダ１９のピストンロッド１９ａが短縮するとともに、右側のステアリングシリンダ２０のピストンロッド２０ａが伸長する。これにより、前車体部６が、連結軸８を中心に、後車体部７に対して左方向へ回動し、以って、ホイールローダ１が左旋回する。
【０００８】同様に、ステアリング１８を右回転することにより、ステアリングバルブ２１が他方の切換位置Ｂへ切り換わり、ステアリングポンプ２２から吐出した作動油が両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給され、左側のステアリングシリンダ１９のピストンロッド１９ａが伸長するとともに、右側のステアリングシリンダ２０のピストンロッド２０ａが短縮する。これにより、前車体部６が、連結軸８を中心に、後車体部７に対して右方向へ回動し、以って、ホイールローダ１が右旋回する。
【０００９】上記のようにステアリングポンプ２２に異常が無い場合、非常用ポンプ２４はトランスミッション１２の出力軸から取り出された動力によって駆動しているが、ステアリングポンプ２２の吐出圧によって圧力スイッチ２９がオフの状態になっているため、切換弁２５が一方の切換位置Ｃに切り換わり、非常用ポンプ２４から吐出された作動油は回収流路２８を通ってタンク２３へ回収される。
【００１０】また、万一、ステアリングポンプ２２に異常が発生して停止した場合、ステアリングポンプ２２の吐出圧が低下し、圧力スイッチ２９がオフからオンの状態に切り換わる。これにより、切換弁２５が一方の切換位置Ｃから他方の切換位置Ｄに切り換わり、非常用ポンプ２４から吐出された作動油は合流流路２７を通り供給流路２６へ流れ込む。これにより、ステアリングポンプ２２が異常停止した場合であっても、ステアリングポンプ２２の代わりに、非常用ポンプ２４から両ステアリングシリンダ１９，２０へ作動油が供給されるため、ホイールローダ１の左旋回や右旋回が行なえる。
【００１１】尚、ホイールローダ１が左旋回または右旋回する際の内外輪の回転速度差は差動装置１４，１５によって付与される。また、エンジン２がストップした場合、ステアリングポンプ２２も停止してしまうが、ホイールローダ１を牽引することによって、トランスミッション１２の出力軸が回転するため、非常用ポンプ２４が駆動し、両ステアリングシリンダ１９，２０へ作動油が供給され、ホイールローダ１の左旋回や右旋回が可能となる。
【００１２】上記のホイールローダ１は図１０に示すようにエンジン２で各走行車輪９，１０を回転駆動させるタイプであるが、最近では、各走行車輪９，１０を個々にモータで回転駆動させる電動走行式のホイールローダが登場している。このような電動走行式のホイールローダでは、エンジンで発電機を駆動させ、発電機で得られた電力を各モータへ供給して各モータを駆動させている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような電動走行式のホイールローダでは、図１０で示したようなトランスミッション１２が不要となるため、非常用ポンプ２４を駆動させるための動力を確保することが困難であった。
【００１４】本発明は、トランスミッションが設けられていない電動走行式の産業用車両において、非常用ポンプを駆動させるための動力を容易に確保することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、車体が前車体部と後車体部とに分割され、上記前車体部と後車体部とが左右方向へ相対的に回動自在に連結され、上記前車体部に、左右一対の前部走行車輪と、これら前部走行車輪を個々に回転駆動させる左右一対の前部モータとが設けられ、上記後車体部に、左右一対の後部走行車輪と、これら後部走行車輪を個々に回転駆動させる左右一対の後部モータとが設けられ、上記車体にステアリング装置が設けられ、上記ステアリング装置は、後車体部に対して前車体部を左右方向へ回動させるステアリングシリンダと、ステアリングに連動して切換えられかつ上記ステアリングシリンダの動作を制御するステアリングバルブと、このステアリングバルブを介して作動流体をステアリングシリンダへ供給するステアリングポンプと、このステアリングポンプの異常時にステアリングポンプの代わりに作動流体をステアリングシリンダへ供給する非常用ポンプとで構成され、上記両前部モータ間に前部差動装置が設けられ、上記前部差動装置の左右一対のアクスルシャフトが両前部モータの回転軸に連結され、上記両後部モータ間に後部差動装置が設けられ、上記後部差動装置の左右一対のアクスルシャフトが両後部モータの回転軸に連結され、上記前部差動装置のリングギヤに歯合するピニオンと後部差動装置のリングギヤに歯合するピニオンとの間がプロペラシャフトで接続され、上記非常用ポンプの回転駆動軸が、動力取出用歯車を介して、前部または後部差動装置の左右いずれか一方のアクスルシャフトに連動連結されているものである。
【００１６】これによると、各モータを駆動することにより、各走行車輪が回転駆動して産業用車両が走行する。ステアリングを回転することにより、ステアリングバルブが切換えられ、ステアリングポンプの作動によって、作動流体がステアリングポンプからステアリングシリンダへ供給され、ステアリングシリンダが作動する。これにより、前車体部が後車体部に対して左右方向へ回動するため、産業用車両の左旋回や右旋回が行なえる。
【００１７】万一、走行中に、ステアリングポンプに異常が発生して停止した場合でも、各モータの回転軸と一体に各アクスルシャフトも回転しているため、いずれかのアクスルシャフトの回転駆動力の一部が動力取出用歯車を介して非常用ポンプの回転駆動軸へ伝達され、これにより、非常用ポンプが駆動し、ステアリングポンプの代わりに、作動流体が非常用ポンプによってステアリングシリンダへ供給される。したがって、産業用車両の左旋回や右旋回が可能となる。
【００１８】このように、トランスミッションが不要な電動走行式の産業用車両であっても、非常用ポンプを駆動させるための動力を確保することができる。さらに、各モータへの電力の供給が遮断されてしまった場合であっても、産業用車両を牽引することによって、各走行車輪が外部からの力で回転し、各モータの回転軸と一体に各アクスルシャフトも回転するため、非常用ポンプが駆動し、ステアリングポンプの代わりに、作動流体が非常用ポンプによってステアリングシリンダへ供給される。これにより、牽引時においても、産業用車両の左旋回や右旋回が可能となる。
【００１９】また、いずれかの走行車輪が浮いたりスリップして負荷（摩擦抵抗）が少ない状態になったとき、浮いたりスリップした走行車輪に対応するモータの駆動力が前部および後部差動装置とプロペラシャフトとを介して残りの走行車輪へ分配される。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。尚、従来のものと同じ構成を有する部材は同一の番号を付記して説明を省略する。
【００２１】図５，図６に示すように、電動走行式のホイールローダ４０（産業用車両の一例）の前車体部６には、左右一対の前部走行車輪９を回転駆動させる左右一対の前部モータ４１が設けられている。また、後車体部７には、左右一対の後部走行車輪１０を回転駆動させる左右一対の後部モータ４２と、各モータ４１，４２に電力を供給する発電機４３と、この発電機４３を駆動させるエンジン４４とが設けられている。尚、各走行車輪９，１０側には各モータ４１，４２の回転速度を減らすブレーキ付き減速機４７が設けられている。
【００２２】また、ステアリングポンプ２２は、ポンプ用プロペラシャフト４５を介してエンジン４４からの駆動軸４６に接続されており、エンジン４４の駆動力によって作動する。
【００２３】図１に示すように、上記両前部モータ４１間には前部差動装置４９（ディファレンシャル装置）が設けられ、さらに、両後部モータ４２間には後部差動装置５０が設けられている。尚、上記前部差動装置４９は両前部モータ４１間に設けられた前部ボックス７１（図２参照）内に収納されており、同様に、上記後部差動装置５０は両後部モータ４２間に設けられた後部ボックス７２内に収納されている。
【００２４】図３に示すように、上記両差動装置装置４９，５０はそれぞれ、ディファレンシャルケース５１と、このディファレンシャルケース５１にスバイダ５２を介して遊転自在に支持された前後一対のピニオンギヤ５３と、これらピニオンギヤ５３に同時に歯合されかつディファレンシャルケース５１にアクスルシャフト５４を介して遊転自在に支持された左右一対のサイドギヤ５５と、これらサイドギヤ５５と同一軸心としてディファレンシャルケース５１に固定されたリングギヤ５６と、このリングギヤ５６に歯合されるピニオン５７とで構成されている。そして、図１，図２に示すように、各アクスルシャフト５４が、対応するモータ４１，４２の回転軸５９に連結されている。
【００２５】尚、図３に示すように、両差動装置４９，５０は、左右方向において相対的に１８０°変位した状態で配置されている。また、互いに直交する上記ピニオンギヤ５３とサイドギヤ５５とは、歯数の等しい（すなわちギヤ比１：１）マイタ歯車として構成されている。
【００２６】図１，図３に示すように、上記前部差動装置４９のピニオン５７と後部差動装置５０のピニオン５７とはプロペラシャフト６０の両端部に設けられている。上記プロペラシャフト６０は、前部シャフト体６０ａと、後部シャフト体６０ｂと、これら両シャフト体６０ａ，６０ｂ間に設けられている中間部シャフト体６０ｃとに３分割されている。これら各シャフト体６０ａ，６０ｂ，６０ｃ間はそれぞれ自在継手６１，６２（ユニバーサルジョイント）によって接続されている。尚、プロペラシャフト６０は、前後複数の軸受け装置（図示せず）を介して、回転自在に車体５に保持されている。
【００２７】また、図１〜図３に示すように、前部ボックス７１の外側には、ブラケット６５を介して、上記非常用ポンプ２４が設けられている。この非常用ポンプ２４の回転駆動軸６６に第１の動力取出用歯車６７が設けられており、前部差動装置４９の左右いずれか一方のアクスルシャフト５４に第２の動力取出用歯車６８が設けられている。さらに、上記ブラケット６５の内部には、上記第１および第２の動力取出用歯車６７，６８間に歯合する第３の動力取出用歯車６９が設けられている。これにより、非常用ポンプ２４の回転駆動軸６６は、上記第１〜第３の動力取出用歯車６７〜６９を介して、前部差動装置４９の左右いずれか一方のアクスルシャフト５４に連動連結される。
【００２８】以下、上記構成における作用を説明する。図５，図６に示すように、エンジン４４で発電機４３を駆動することにより、発電機４３から各モータ４１，４２へ電力が供給され、各モータ４１，４２が駆動して各走行車輪９，１０が回転駆動し、ホイールローダ４０が走行する。通常時（すなわちステアリングポンプ２２に異常が無い場合）、上記エンジン４４の駆動により、ポンプ用プロペラシャフト４５が回転し、ステアリングポンプ２２が作動する。
【００２９】また、上記各モータ４１，４２の駆動によって、各モータ４１，４２の回転軸５９と一体に各アクスルシャフト５４が回転し、このうち図２に示すように前部差動装置４９の左右一方のアクスルシャフト５４の回転駆動力の一部が、第１〜第３の動力取出用歯車６７〜６９を介して取り出され、非常用ポンプ２４の回転駆動軸６６に伝達される。これにより、回転駆動軸６６が回転し、非常用ポンプ２４が駆動する。
【００３０】例えば、図８に示すように、ステアリング１８を左回転した場合、ステアリングバルブ２１が中立位置Ｎから一方の切換位置Ａへ切り換わり、ステアリングポンプ２２から吐出した作動油が両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給され、左側のステアリングシリンダ１９のピストンロッド１９ａが短縮するとともに、右側のステアリングシリンダ２０のピストンロッド２０ａが伸長する。これにより、前車体部６が、連結軸８を中心に、後車体部７に対して左方向へ回動し、以って、ホイールローダ４０が左旋回する。
【００３１】同様に、ステアリング１８を右回転した場合、ステアリングバルブ２１が他方の切換位置Ｂへ切り換わり、ステアリングポンプ２２から吐出した作動油が両ステアリングシリンダ１９，２０へ供給され、左側のステアリングシリンダ１９のピストンロッド１９ａが伸長するとともに、右側のステアリングシリンダ２０のピストンロッド２０ａが短縮する。これにより、前車体部６が、連結軸８を中心に、後車体部７に対して右方向へ回動し、以って、ホイールローダ４０が右旋回する。
【００３２】上記のようにステアリングポンプ２２に異常が無い場合、非常用ポンプ２４は図２に示すように前部差動装置４９の左右一方のアクスルシャフト５４から取り出された動力によって駆動しているが、図８に示すようにステアリングポンプ２２の吐出圧によって圧力スイッチ２９がオフの状態になっているため、切換弁２５が一方の切換位置Ｃに切り換わり、非常用ポンプ２４から吐出された作動油は回収流路２８を通ってタンク２３へ回収される。
【００３３】また、万一、ステアリングポンプ２２に異常が発生して停止した場合、ステアリングポンプ２２の吐出圧が低下し、圧力スイッチ２９がオフからオンの状態に切り換わる。これにより、切換弁２５が一方の切換位置Ｃから他方の切換位置Ｄに切り換わり、非常用ポンプ２４から吐出された作動油は合流流路２７を通り供給流路２６へ流れ込む。これにより、ステアリングポンプ２２が異常停止した場合であっても、ステアリングポンプ２２の代わりに、非常用ポンプ２４から両ステアリングシリンダ１９，２０へ作動油が供給されるため、ホイールローダ４０の左旋回や右旋回が行なえる。
【００３４】このように、トランスミッションが不要な電動走行式のホイールローダ４０であっても、非常用ポンプ２４を駆動させるための動力を確保することができる。さらに、何らかの異常でエンジン２がストップして、各モータ４１，４２が停止してしまった場合であっても、ホイールローダ４０を牽引することによって、各走行車輪９，１０が外部からの力で回転し、各モータ４１，４２の回転軸５９と一体に各アクスルシャフト５４も回転するため、非常用ポンプ２４が駆動し、ステアリングポンプ２２の代わりに、作動油が非常用ポンプ２４によってステアリングシリンダ１９，２０へ供給される。これにより、牽引時においても、ホイールローダ４０の左旋回や右旋回が可能となる。
【００３５】また、通常の走行時には、各モータ４１，４２の回転軸５９と一体に全てのアクスルシャフト５４が同方向に同回転数で回転されることから、図３に示されるように、ピニオンギヤ５３は回転せず、両差動装置４９，５０ならびにプロペラシャフト６０は、相互に駆動力を伝達することもなく空転状態になり、以て機械効率は高い（大きい）ものになる。
【００３６】また走行時に、４輪のうち１輪が浮いたとき、たとえば左の前部走行車輪９が浮いたとき、この左の前部走行車輪９は負荷（摩擦抵抗）が無い（少ない）ことから高速回転しようとする。すなわち図４に示されるように、前部差動装置４９における左前のアクスルシャフト５４が、右前のアクスルシャフト５４の回転ａに比べて高速回転Ａを行うことになり、その回転数差によってピニオンギヤ５３が回転し、右前のアクスルシャフト５４を高速回転させようとするが、このとき前部モータ４１の特性が低速側ほど高トルクとなるようになっており、以て左の前部走行車輪９が高速回転するのを抑えるように働く。
【００３７】さらに、前部差動装置４９におけるリングギヤ５６の回転数と、後部差動装置５０におけるリングギヤ５６の回転数とに回転数差が生じるが、このとき、前後両リングギヤ５６間でプロペラシャフト６０により駆動力の伝達が行われて、後部差動装置５０におけるピニオンギヤ５３が増速回転し、以て左の前部走行車輪９の駆動力が残りの３輪に分配されて、残り３輪を増速回転ａ＋αさせることになる。
【００３８】すなわち、各走行車輪９，１０のうち、いずれかの単数個または複数個の走行車輪９，１０が浮いたり、負荷（摩擦抵抗）が少ない状態になったとき、残りの走行車輪９，１０に対して、４個のモータ４１，４２のトルクを利用でき、以て浮いた走行車輪９，１０に対応するモータ４１，４２の駆動力を、残りの走行車輪９，１０に有効に分配し得る。
【００３９】上記実施の形態では、図５に示すように、産業用車両の一例としてホイールローダ４０を挙げたが、フォークリフト等の他の産業用車両であってもよい。上記実施の形態では、図２に示すように、非常用ポンプ２４が前部ボックス７１に設けられ、非常用ポンプ２４の回転駆動軸６６が、第１〜第３の動力取出用歯車６７〜６９を介して、前部差動装置４９の左右一方のアクスルシャフト５４に連動連結されているが、左右他方のアクスルシャフト５４に連動連結されてもよい。また、非常用ポンプ２４が後部ボックス７２に設けられ、非常用ポンプ２４の回転駆動軸６６が、第１〜第３の動力取出用歯車６７〜６９を介して、後部差動装置５０の左右一方（または他方）のアクスルシャフト５４に連動連結されてもよい。
【００４０】上記実施の形態では、図２に示すように、ブラケット６５に非常用ポンプ２４を１台設けているが、ステアリングシリンダ１９，２０のサイズに応じて、図７に示すように、非常用ポンプ２４を２台（または３台以上）ブラケット６５に設けてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、万一、走行中に、ステアリングポンプに異常が発生して停止した場合でも、各モータの回転軸と一体に各アクスルシャフトも回転しているため、いずれかのアクスルシャフトの回転駆動力の一部が動力取出用歯車を介して非常用ポンプの回転駆動軸へ伝達される。これにより、非常用ポンプが駆動し、ステアリングポンプの代わりに、作動流体が非常用ポンプによってステアリングシリンダへ供給される。したがって、産業用車両の左旋回や右旋回が可能となる。このように、トランスミッションが不要な電動走行式の産業用車両であっても、非常用ポンプを駆動させるための動力を確保することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２４１
【氏名又は名称】ティー・シー・エム株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年７月１８日（２０００．７．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−３４１０５（Ｐ２００２−３４１０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月３１日（２００２．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２１６７３０（Ｐ２０００−２１６７３０） |
|