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CN102917942A - 轮式装载机 - Google Patents

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CN102917942A
CN102917942A CN2011800263887A CN201180026388A CN102917942A CN 102917942 A CN102917942 A CN 102917942A CN 2011800263887 A CN2011800263887 A CN 2011800263887A CN 201180026388 A CN201180026388 A CN 201180026388A CN 102917942 A CN102917942 A CN 102917942A
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pair
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electro
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伊藤德孝
菊地彻
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

一种轮式装载机包括：车身，在连结部以能够操舵的方式连结有前构架和后构架；隔着连结部，安装在前构架的车轴上的至少一对前轮以及安装在后构架的车轴上的至少一对后轮；驱动一对前轮的一对前轮用电动马达以及驱动一对后轮的一对后轮用电动马达；转向控制部，在进行操舵操作的期间，为了使前构架和后构架以结合部为中心相互向相反方向转动，而使内轮侧彼此之间的速度的大小关系与外轮侧彼此之间的速度的大小关系相反，且以与操舵角度对应的速度差来驱动一对前轮用电动马达和一对后轮用电动马达，而使车身折曲；和旋转行驶控制部，若判断为操舵操作结束，则驱动一对前轮用电动马达及一对后轮用电动马达，以使外轮侧的前轮用电动马达的速度差和内轮侧的前轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差，并使外轮侧的后轮用电动马达的速度差和内轮侧的后轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差。

Description

轮式装载机
技术领域
本发明涉及轮式装载机。
背景技术
前构架与后构架以连结轴为旋转轴折曲的铰接(articulate)式轮式装载机在连结轴的前后具有左右一对的前轮和左右一对的后轮。左右的前轮及左右的后轮分别经由差速器并通过车轮轴而连结。发动机的驱动轴的旋转经由液力变矩器、变速箱传递至传动轴，该传动轴的旋转经由差速器传递至前轮及后轮，由此使车辆行驶。
另外，还公知了一种轮式装载机，其中，在各车轮轴上安装有电动马达，通过各电动马达驱动一对前轮的各轮以及一对后轮的各轮。
在上述轮式装载机中，在发动机上连结有发电机，通过发动机的驱动轴的旋转而驱动发电机。而且，将来自发电机的电力供给至各电动马达，从而驱动前轮及后轮。另外，在轮式装载机中，当旋转行驶时，虽然会将前构架及后构架折曲，来使车身转向，但该车身的转向是通过随着操舵操作而进行伸缩的转向用液压缸来实现的(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2000-177411号公报
在上述现有文献记载的轮式装载机中，是通过转向用液压缸来进行车身的转向的(参照专利文献1的第24段)。在该方法中，当进行车身的转向时，需要对转向用液压缸施加很大的驱动力，从而导致液压装置大型化。由此，随着轮式装载机大型化，能量的消耗量会变大，另外，随之而来的对环境的不良影响也会变大。
发明内容
根据本发明的第一方式，轮式装载机包括：在连结部以能够操舵的方式连结有前构架和后构架的车身；隔着连结部，安装在前构架的车轴上的至少一对前轮以及安装在后构架的车轴上的至少一对后轮；驱动一对前轮的一对前轮用电动马达以及驱动一对后轮的一对后轮用电动马达；转向控制部，在进行操舵操作的期间，为了使前构架和后构架以结合部为中心相互向相反方向转动，而使内轮侧彼此之间的速度的大小关系与外轮侧彼此之间的速度的大小关系相反，且以与操舵角度对应的速度差来驱动一对前轮用电动马达和一对后轮用电动马达，而使车身折曲；和旋转行驶控制部，若判断为操舵操作结束，则驱动一对前轮用电动马达及一对后轮用电动马达，以使外轮侧的前轮用电动马达的速度差和内轮侧的前轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差，并使外轮侧的后轮用电动马达的速度差和内轮侧的后轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差。
根据本发明的第二方式优选为，在第一方式的轮式装载机中，进一步具有分别与前构架和后构架连结，并通过与操舵操作联动的伸缩动作而将车身折曲的一对转向液压缸。
根据本发明的第三方式优选为，在第二方式的轮式装载机中，一对转向液压缸追随着通过由转向控制部驱动的电动马达的速度差而折曲的车身的转向动作，而进行伸缩动作。
根据本发明的第四方式优选为，在第三方式的轮式装载机中，进一步具有与一对转向液压缸的各缸底室及活塞杆室连接的防气穴阀。
根据本发明的第五方式优选为，在第一至第四方式的轮式装载机中，连结部位于与安装有一对前轮的前车轴和安装有一对后轮的后车轴的距离相等的中间位置。
根据本发明的第六方式优选为，在第五方式的轮式装载机中，转向控制部以相同的转速使驱动内轮侧的前轮的前轮用电动马达和驱动外轮侧的后轮的后轮用电动马达驱动，并以相同的转速使驱动外轮侧的前轮的前轮用电动马达和驱动内轮侧的后轮的后轮用电动马达驱动。
根据本发明的第七方式优选为，在第五或第六方式的轮式装载机中，旋转行驶控制部以相同的转速使驱动内轮侧的前轮的前轮用电动马达和驱动内轮侧的后轮的后轮用电动马达驱动，并以相同的转速使驱动外轮侧的前轮的前轮用电动马达和驱动外轮侧的后轮的后轮用电动马达驱动。
发明效果
根据本发明，由于以使一对前轮和一对后轮的内轮侧彼此之间的速度的大小关系与外轮侧彼此之间的速度的大小关系相反的方式进行驱动而使车身转向，所以无需很大的液压装置，能够使轮式装载机小型化，并且减少能量消耗。
附图说明
图1是作为本发明的轮式装载机的一个实施方式的混合动力轮式装载机的外观立体图。
图2是图1所示的混合动力轮式装载机的俯视图。
图3是表示图2所示的混合动力轮式装载机的折曲状态的俯视图。
图4是图1所示的混合动力轮式装载机的侧视图。
图5是本发明的轮式装载机的系统框图。
图6是表示本发明的轮式装载机的电动马达与转向液压缸的关系的示意图。
图7是用于说明图6所示的轮式装载机的转向动作的示意图。
图8是用于说明图6所示的轮式装载机的旋转动作的示意图。
图9是本发明的轮式装载机的旋转动作的处理流程图。
具体实施方式
以下，以混合动力轮式装载机作为一个实施方式，参照附图对本发明的轮式装载机进行具体说明。
图1是混合动力轮式装载机的外观立体图，图2是图1所示的混合动力轮式装载机的俯视图，图3是图2所示的轮式装载机的折曲状态的俯视图，图4是图1所示的混合动力轮式装载机的侧视图。但是，在图2～图4中，省略了图1所示的作业装置(铲斗)的图示。
如下所述，图1～图4所示的混合动力轮式装载机100是具有铰接式的车身1的作业车辆，该铰接式的车身1通过结合构架18而以能够折曲的方式连结有前部车身2和后部车身7。
前部车身2配置在混合动力轮式装载机100的前侧，包括：形成为大致箱状的前构架3；设置在该前构架3的下侧的前车轴4；设置在该前车轴4的左右两端的前轮5A、5B；和以能够俯仰动作的方式安装在前构架3的前侧的作业装置6。
在此，前车轴4收纳在左右的车轴管4A内且以能够旋转的方式被支承。车轴管4A固定在前构架3的下面。由此，前车轴4在不能以辊轴O为中心进行滚动运动的状态下安装在前构架3上。另外，在前车轴4与前构架3之间，没有设置各种缓冲用悬架装置等，而形成通过前构架3、前车轴4、前轮5A、5B等来支承施加给作业装置6的较大的载荷的结构。
作业装置6包括：以能够俯仰动作的方式安装在设于前构架3的左右两侧的上端侧的托架部3A上的斗杆6A；和以能够转动的方式安装在该斗杆6A的顶端部的铲斗6B。斗杆6A通过斗杆液压缸6C转动动作，铲斗6B通过铲斗液压缸6D转动动作。作业装置6通过由斗杆液压缸6C和铲斗液压缸6D进行的转动动作而使铲斗6B沿着上下方向俯仰动作，并通过铲斗6B进行沙土等的搬运作业以及向自卸车的装载作业等。
后部车身7在前部车身2的后方以能够向左右方向折曲的状态与前部车身2连结。该后部车身7包括：收纳驱动源8的后构架9；设置在该后构架9的下侧的后车轴10；设置在后车轴10的左右两端的后轮5C、5D；和设置在后构架9上的驾驶室12。
后构架9由收纳有发动机、电动及发电机及液压泵等驱动源8的收纳框部9A、和设置在该收纳框部9A的前侧的结合部9B构成。关于电动及发电机及液压泵，详见后述。
在收纳框部9A的下侧，设有沿着车身1的左右方向延伸的一对支承托架13。一对支承托架13以通过后构架9的长度方向上的中间部而分离的方式配置。车身1的宽度方向的中心轴被设为在前构架3和后构架9的全长范围内穿插的辊轴O。在各支承托架13上，设有沿着辊轴O贯通的穿插孔(未图示)。在上述一对支承托架13之间配置有后车轴10的支承部14。
在支承部14的左右两侧固定有对后车轴10进行收纳的车轴管10A，同时，在其前后两侧突出设置有沿着辊轴O延伸的支承轴14A。支承部14的支承轴14A穿插在支承托架13的穿插孔(未图示)内。由此，后车轴10相对于后构架9以能够绕辊轴O转动的方式轴支承。另外，后车轴10与前车轴4一同，通过传动轴15而与驱动源8连结。
另一方面，在结合部9B上设有沿着辊轴O延伸的圆筒状的结合筒部16，并且，在该结合筒部16内设有结合轴20和轴支承该结合轴20的轴承(未图示)。另外，在结合部9B上配置有供操作人员乘入的驾驶室12。
在设于前构架3与后构架9之间的结合构架18上，设有位于左右方向的中央且在上下两端侧沿着垂直方向(图4的折曲轴Z方向)延伸的连结轴(销)19，并且，设有沿着辊轴O向后构架9侧延伸的圆筒状的结合轴20。
结合构架18在被前构架3的上板3B、下板3C(参照图4)夹着的状态下经由连结轴19与前构架3连结，并且，通过将结合轴20穿插在结合部9B的结合筒部16内而与后构架9连结。
由此，如图3所示，结合构架18以折曲轴Z为中心，将前构架3和后构架9以能够沿着左右方向折曲的方式连结。另外，结合构架18的结合轴20通过轴承(未图示)以能够将辊轴O作为中心旋转的方式轴支承。这样，结合构架18将前构架3和后构架9以能够相对滚动运动的方式连结。
结合构架18与前构架3通过以辊轴O为对称轴的一对转向用液压缸22L及22R而连结。在结合构架18的前侧设有一对结合托架21，在该结合托架21上安装有各转向用液压缸22L、22R的一端侧。另外，各转向用液压缸22L、22R的另一端侧安装在前构架3的下板3C(参照图4)上。转向用液压缸22L及22R形成为通过从驱动源8的液压泵(未图示)给/排液压油而伸缩，从而使前构架3相对于后构架9在左右方向上折曲的结构。
另外，在混合动力轮式装载机100中，滚动振动限制用液压缸23是设置在后构架9与后车轴10之间的滚动振动限制用的液压传动装置。滚动振动限制用液压缸23分别位于左右后轮5C、5D附近，且以在上下方向上延伸的状态配置。滚动振动限制用液压缸23，其软管的缸底侧安装在后构架9上，活塞杆的顶端侧安装在收纳后车轴10的车轴管10A上。滚动振动限制用液压缸23与驱动源8内的液压泵(未图示)连接。左右的滚动振动限制用液压缸23与缸底侧和活塞杆侧的差压对应地，向后构架9与后车轴10之间施加绕辊轴O的推力。由此，液压缸23形成为限制后构架9的滚动振动(绕辊轴O的振动)的结构。
在本实施方式的混合动力轮式装载机中，通过结合部9B及结合构架18，将前构架3和后构架9以能够绕辊轴O相对滚动运动的方式连结。由此，即使在前构架3由于基于作业装置6进行的挖掘作业等而绕辊轴O振动时，也能使用结合构架18等而使后构架9相对于前构架3相对地滚动运动。由此，能够防止振动从前构架3向后构架9传递。另外，使用设置在后构架9与后车轴10之间的滚动振动限制用液压缸23，而向后构架9与后车轴10之间施与绕辊轴O的推力，来限制后构架9的滚动振动。其结果是，能够使设置在后构架9上的驾驶室12的乘坐舒适感提高。
在前车轴4的两端部与前轮5A及5B之间，分别安装有电动马达(前轮电动马达)MA及电动马达(前轮电动马达)MB。在后车轴10的两端部与后轮5C、5D之间，分别安装有电动马达(后轮电动马达)MC及电动马达(后轮电动马达)MD。在各电动马达MA～MD与前轮5A、5B及后轮5C、5D之间，分别安装有带制动器的减速机31A～31D。在传动轴15与前车轴4之间安装有差速器32F，在传动轴15与后车轴10之间安装有差速器32B。
在该混合动力轮式装载机100中，随着收纳在驱动源8内的发动机的驱动轴的旋转，电动及发电机进行发电，发电产生的电力直接或者与蓄电装置中蓄存的电力一起供给至各电动马达MA～MD。而且，通过各电动马达MA～MD向前轮5A、5B及后轮5C、5D给予行驶驱动力。另外，通过使前轮5A、5B及后轮5C、5D分别以规定的转速进行旋转，从而使前部车身2和后部车身7以将连结轴19为中心轴而相对地变化连结角度的方式转动，由此车身1折曲，即转向。关于该动作，详见后述，但在本发明的轮式装载机中，当前部车身2和后部车身7折曲时，转向用液压缸22L及22R追随着基于前部车身2及后部车身7的上述动作所进行的折曲而伸缩。这种情况下，转向用液压缸22的伸缩不会先行于通过由电动马达MA～MD驱动的前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的差而折曲的车身1的动作。
图5是本发明的轮式装载机的系统框图。
首先，对电路进行说明。如上所述，前构架3和后构架9以能够将连结轴19为中心转动的方式连结。在前构架3上，通过前车轴4安装有一对电动马达MA及MB。在后构架9上，通过后车轴10安装有一对电动马达MC及MD。
各电动马达MA～MD通过来自电源控制部51的控制信号而旋转驱动。
如上所述，在驱动源8内，收纳有发动机8A、电动及发电机8B。另外，虽未图示，但在驱动源8中收纳有向后述的转向用液压缸22L及22R给/排液压油的转向液压用泵(未图示)。电动及发电机8B通过发动机8A的驱动轴旋转而发电。
混合动力轮式装载机100具有蓄电装置52。当发动机制动器运转而车速减速时，电源控制部51进行控制以将各电动马达MA～MD中积蓄的电能量再生并向蓄电装置52充电。另外，进行控制以使电动及发电机8B所产生的电能量充电至蓄电装置52中。电源控制部51包括变换器，在从电动马达MA～MD或电动及发电机8B输出的电流为交流电的情况下，转换成直流电并向蓄电装置52充电。另外，将从蓄电装置52取出的直流电流转换成交流电流，并以电动及发电机8B作为电动机来进行动作。通过以电动及发电机8B作为电动机来进行动作，而在通过发动机8A来驱动向斗杆液压缸6C、铲斗液压缸6D或滚动振动限制用液压缸23给/排液压油的液压泵时，能够支援发动机8A。
当驱动发动机8A时，电动及发电机8B作为发电机而进行动作，由该电动及发电机8B产生的电力供给至各电动马达MA～MD，且分别通过来自电源控制部51的控制信号控制而旋转。通过控制各电动马达MA～MD而使其旋转，前轮5A、5B及后轮5C、5D分别以适当的转速旋转，混合动力轮式装载机100以四轮驱动进行直行及旋转行驶。在驾驶室12内具有方向盘、加速踏板、制动踏板等操作杆，通过操作这些操作杆，控制向各电动马达MA～MD施加的电流，调整正转、反转切换以及车身的转向等。另外，通过制动踏板操作，来驱动带制动器的减速机31A～31D的制动而将车身1停止。
控制装置50以包括CPU、ROM、RAM以及运算处理装置的方式构成。将从操舵角检测器55发送出的方向盘54的操舵角度的信息输入至控制装置50。控制装置50根据从操舵角检测器55输出的操舵角度的信息，对使各电动马达MA～MD旋转的转速NA～ND进行运算，并根据该运算结果使各电动马达MA～MD旋转。另外，控制装置50根据从操舵角检测器55发送出的操舵角度的信息，对转向用液压缸22L及22R的伸缩量进行运算。而且，根据该运算结果，控制装置50经由电动马达控制阀驱动用执行机构57，来控制方向控制阀62的位置的切换以及从方向控制阀62流出的液压油的流量。
在控制装置50中，根据从操舵角检测器55发送出的操舵角度的信息，运算前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的比。控制装置50向所算出的转速的比中乘以当时的转速(速度)，而算出与前轮5A、5B及后轮5C、5D分别对应的目标转速NA～ND。而且，控制装置50向各电动马达MA～MD的变换器输出与各目标转速NA～ND相对应的控制信号，使各电动马达MA～MD以各自的转速NA～ND旋转。由此，前构架3和后构架9折曲成与操舵操作对应的折曲角。
在控制装置50中，运算与方向盘54的操舵角度相对应的内外轮旋转差，即运算前轮5A和5B或后轮5C和5D的转速的比。控制装置50向所算出的转速的比中乘以当时的转速(速度)，而算出与前轮5A、5B及后轮5C、5D分别对应的目标转速NA～ND。而且，控制装置50向各电动马达MA～MD的驱动器(未图示)输出各转速NA～ND的信息。此外，在以下的说明中，使前轮(动轮)5A、5B及后轮(动轮)5C、5D的转速和与各动轮相对应的各电动马达MA～MD的转速相同。由此，通过各驱动器，使各电动马达MA～MD以各自的转速NA～ND旋转，前轮5A、5B及后轮5C、5D分别以与操舵角度相对应的内外轮旋转差而旋转行驶。
混合动力轮式装载机100具有转速检测器56A～56D，检测前轮5A、5B的转速NA、NB以及后轮5C、5D的转速NC、ND。来自各转速检测器56A～56D的输出信号被输入至控制装置50中，在控制装置50中，与操舵操作对应地，预先判断是否达到了所运算的转速。
接下来，对液压回路进行说明。此外，在图5中，省略了斗杆液压缸6C、铲斗液压缸6D、滚动振动限制用液压缸23以及向这些液压缸排出液压油的液压泵等的图示。
在转向用液压缸22L及22R上，从转向液压用泵61排出的液压油经由方向控制阀62而进行给油。另外，从转向用液压缸22L及22R排出的排出油经由带防气穴功能的溢流阀(防气穴阀；antivoid valve)63、64返回至油箱66。
油路67在分支点67a处分支，与转向液压缸22L的缸底室和转向液压缸22R的活塞杆室连接。油路68在分支点68a处分支，与转向液压缸22R的缸底室和转向液压缸22L的活塞杆室连接。因此，当经由方向控制阀62使来自转向液压用泵61的液压油向油路71排出时，使液压油经由油路67流入至转向液压缸22L的缸底室，与此同时，来自转向液压缸22L的活塞杆室的排出油从油路68及带防气穴功能的溢流阀63向油箱66排出，从而转向液压缸22L伸长。另外，当来自转向液压用泵61的液压油向油路71排出时，液压油流入至转向液压缸22R的活塞杆室，与此同时，来自转向液压缸22R的缸底室的排出油从油路67及带防气穴功能的溢流阀64向油箱66排出，从而转向液压缸22R缩回。
另一方面，当来自转向液压用泵61的液压油经由方向控制阀62向油路72排出时，经由油路68流入至转向液压缸22R的缸底室，与此同时，来自转向液压缸22R的活塞杆室的排出油从油路67及带防气穴功能的溢流阀64向油箱66排出，从而转向液压缸22R伸长。另外，当来自转向液压用泵61的液压油向油路72排出时，液压油流入至转向液压缸22L的活塞杆室，与此同时，来自转向液压缸22L的缸底室的排出油从油路68及带防气穴功能的溢流阀68向油箱66排出，从而转向液压缸22L缩回。
转向液压缸22L及22R相对于前构架3及后构架9以连结轴19为对称轴对称地安装。另外，在转向液压缸22L及22R为相同形状/尺寸的情况下，转向液压缸22L及22R伸缩的量和速度相同。
如上所述，控制阀驱动用执行机构57根据来自控制装置50的控制信号，将方向控制阀62切换至使转向液压泵61与油路71连接的位置、和使转向液压泵61与油路72连接的位置。另外，控制阀驱动用执行机构57与方向盘的操作速度对应地，对在转向液压缸22L及22R的缸底室及活塞杆室中流入流出的液压油的量，即将转向液压缸22L及22R伸缩的速度进行调整。
这种情况下，使伸缩转向液压缸22L及22R的速度不超过在前构架3和后构架9折曲时，根据由电动马达MA～MD驱动的前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的差而折曲的车身1的折曲的速度。也就是说，前构架3和后构架9的折曲，换言之转向，根据由电动马达MA～MD驱动的前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的差而进行。转向液压缸22L及22R的伸缩量达到如下的伸缩量：通过因电动马达MA～MD的转速的差而使前构架3和后构架9折曲的驱动力，来拉伸或压缩各液压缸的活塞杆，而与操舵操作的角度相对应。
这样，转向液压缸22L及22R的伸缩是追随着前构架3和后构架9的折曲而进行的，不是为了使前构架3和后构架9折曲而进行的。因此，转向液压缸22L及22R无需很大的驱动力，对其进行驱动的液压装置是小型的装置即可。
虽然是通过电动马达MA～MD来进行车身1的折曲，但装备转向液压缸22L及22R的理由也是为了确保在前轮5A、5B及后轮5C、5D上作用有外力时的可靠性。也就是说，根据道路状况和驾驶时的操舵，当在前轮5A、5B或后轮5C、5D上作用有外力时，仅通过电动马达MA～MD，无法完全抵抗外力，而导致前轮5A、5B或后轮5C、5D的操舵角度变化，从而会产生与路面之间的打滑等。转向液压缸22L及22R会防止该打滑等。
如上所述，转向液压缸22L及22R追随着前构架3和后构架9的折曲。这就意味着，在转向液压缸22L及22R的各活塞杆或各软管在前构架3和后构架9折曲时，向伸展方向拉伸。也就是说，向转向液压缸22L及22R的液压油来不及流入，使活塞杆室或缸底室成为负压。成为负压的是在转向液压缸22L及22R中分别与扩张方向对应的室侧。
带防气穴功能的溢流阀63及64是针对这种状态而具备的，其发挥的作用是，从经由止回阀而与油箱66连通的油路73，向转向液压缸22L及22R中的缸底室或活塞杆室的成为负压的一侧的室供给返回油，从而实现立即充满的作用。
图6～图8是表示本发明的轮式装载机的电动马达与转向液压缸的关系的示意图，图6表示转向前的状态，图7表示转向时的过渡状态，图8表示转向后的旋转行驶的状态。
图6是表示操作方向盘54之前的状态的示意俯视图。在该状态下，前构架3和后构架9的中心轴一致，位于从连结轴19的中心轴通过的一条直线上。在该状态下，安装在前构架3上的电动马达MA、MB及安装在后构架9上的电动马达MC、MD分别使所对应的各前轮5A、5B和后轮5C、5D以相同的转速NA～ND旋转。另外，转向液压缸22L及22R的活塞杆室拉伸成相同的长度。
图7表示在图6的状态下操作方向盘54，例如在从驾驶室12侧观察为向左方向旋转的情况下的过渡状态。在控制装置50中，随着方向盘54的操作，根据从操舵角检测器55发送出的操舵角度信号，来运算前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的比。另外，向其结果所得到的转速的比中乘以当时的转速，算出前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速。而且，经由各电动马达MA～MD的变换器，使各电动马达MA～MD以各自的转速NA～ND旋转。
在通过连结轴19将前构架3和后构架9转动而使车身1转向的情况下，使前轮5A、5B的内轮和外轮为不同的速度，使后轮5C、5D的内轮和外轮为不同的速度。但是，前轮5A、5B的内轮和外轮的速度的大小的关系与后轮5C、5D的内轮和外轮的速度的大小的关系是相反的。
例如，图7中，在从后构架9观察使前构架3向逆时针方向转动(左旋转)的情况下，在前构架3一侧，成为外轮的电动马达MA(驱动前轮5A)的转速NA与成为内轮的电动马达MB(驱动前轮5B)的转速NB相比较大。
另一方面，在后构架9一侧，成为外轮的电动马达MC(驱动后轮5C)的转速NC与成为内轮的电动马达MD(驱动后轮5D)的转速ND相比较小。
由于成为外轮的电动马达MA(驱动前轮5A)的转速NA与成为内轮的电动马达MB(驱动前轮5B)的转速NB相比较大，所以前构架3以连结轴19为中心向逆时针方向转动。另外，由于成为外轮的电动马达MC(驱动后轮5C)的转速NC与成为内轮的电动马达MD(驱动后轮5D)的转速ND相比较小，所以后构架9以连结轴19为中心向顺时针方向转动。其结果是，前构架3和后构架9以连结轴19为中心仅合计转动折曲角θ。而且，前构架3的中心轴和后构架9的中心轴成为与转动前的180度仅小θ的角度。
连结轴19的中心和前车轴4的中心轴的距离LF与连结轴19的中心和后车轴10的中心轴的距离LR相等的情况(参照图6)如下。电动马达MA的转速NA与电动马达MD的转速ND相等，电动马达MB的转速NB与电动马达MC的转速NC相等。也就是说，与电动马达MA的转速NA相对的电动马达MB的转速NB的比和与电动马达MD的转速ND相等的电动马达MC的转速NC的比相等。连结轴19的中心和前车轴4的中心轴的距离LF与连结轴19的中心和后车轴10的中心轴的距离LR不相等的情况如下。电动马达MA的转速NA和电动马达MD的转速ND以及电动马达MB的转速NB和电动马达MC的转速NC分别与距离LF和距离LR的长度的比相对应地变化。但是，即使在这种情况下，驱动前轮5A、5B的电动马达MA、MB的转速NA、NB的大小关系与驱动后轮5C、5D的电动马达MC、MD的转速NC、ND的大小关系相反。
这样，在前轮侧，外轮以比内轮大的速度行驶，在后轮侧，内轮以比外轮大的速度行驶，由此，如图7所示，从后构架9侧观察，前构架3侧相对地向逆时针方向旋转。由此，车身1折曲成折曲角θ。
随着车身1折曲，成为内轮侧的转向液压缸22L由于前构架3和后构架9的距离变小而缩回。另外，成为外轮侧的转向液压缸22R由于前构架3和后构架9的距离变大而伸展。
在图7所示的车身1的转向结束之后，如图8所示，电动马达MA、MC与电动马达MB、MD以有内外轮旋转差的转速进行旋转，使得分别在外侧的半径Rout的轨道上以及内侧的半径Rin的轨道上旋转行驶。
在连结轴19的中心和前车轴4的中心轴的距离LF与连结轴19的中心和后车轴9的中心轴的距离LR相等的情况下，前轮5A的转速NA与后轮5C的转速NC相同，后轮5C与前轮5A在相同半径Rout上旋转行驶。前轮5B的转速NB与后轮5D的转速ND相同，后轮5D与前轮5B在相同半径Rin上旋转行驶。如上所述，在连结轴19的中心和前车轴4的中心轴的距离LF与连结轴19的中心和后车轴9的中心轴的距离LR不同的情况下，与距离LF和距离LR的长度的比相对应，前轮5A、5B的旋转半径与后轮5C、5D的旋转半径不同。其结果是，后轮5C、5D在前轮5A、5B的旋转半径的外侧或内侧旋转行驶。
接下来，对本发明的轮式装载机100的动作进行说明。
图9表示与本发明的轮式装载机100的旋转行驶相关的处理流程的一个实施方式。该处理流程通过执行控制装置50内的CPU的控制程序而进行。
如步骤S1所示，旋转动作的处理流程在轮式装载机100以电动马达MC～MD的各转速NA～ND相同的方式行驶，且发电机8A的驱动轴旋转，且转向液压用泵61被驱动的状态下开始。这种情况下，以车身1的折曲角度θ为零来进行说明。
在步骤S2中，判断是否进行了方向盘54的操舵操作。该判断在控制装置50中，根据是否从操舵角检测器55发送了操舵角度信号而进行。若操作了方向盘54，并检测到操舵信号，则在步骤S3中，判断方向盘54的操舵操作是否正在继续。
步骤S3是判断是否在规定的时间内从操舵角检测器55继续输入有操舵角度的信息的处理。若在步骤S3中判断为在规定的时间内从操舵角检测器55输入有操舵角度的信息，则视为方向盘54正在操作并进行步骤S4的处理。若在步骤S3中判断为在规定的时间内从操舵角检测器55未输入有操舵角度的信息，则视为操舵操作结束或中止并进行步骤S7的处理。
若在规定的时间内从操舵角检测器55发送出操舵角度的信息，则在步骤S4中，在控制装置50中运算使前构架3和后构架9成为与方向盘54的操舵角对应的折曲角(转向角)θ的各电动马达MA～MD的转速NA～ND。如上所述，各电动马达MA～MD的转速NA～ND是如下算出的：运算成为与操舵角对应的折曲角θ的各电动马达MA～MD的转速的比，并向该转速的比中乘以当时的转速。而且，在步骤S5中，向变换器发送出控制信号，并使各电动马达MA～MD分别以所算出的转速NA～ND而旋转。
另外，若在步骤S3中判断为在规定的时间内从操舵角检测器55输入有操舵角度的信息，则与步骤S4并行，在步骤S11中，运算与方向盘54的操舵角对应的转向液压缸22L及22R的伸缩量。而且，在步骤S12中，向控制阀驱动用执行机构57发送与运算结果对应的控制信号，将方向控制阀62切换至与方向盘54的旋转方向对应的位置，并且调整从方向控制阀62向油路71或72流出的液压油的流量。
如上所述，伸缩转向液压缸22L及22R的速度不超过根据由电动马达驱动MA～MD的前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的差而折曲的车身1的折曲的速度。换言之，车身1的折曲先行于根据由电动马达驱动MA～MD的前轮5A、5B及后轮5C、5D的转速的差而进行的动作。也就是说，转向液压缸22L及22R的伸缩以追随着前构架3和后构架9的折曲的速度而进行。步骤S11中的控制装置50的运算是以适合这种条件的方式进行的。
此外，在图9中，虽然表示了将步骤S4与步骤S11并行处理，但这是为了便于说明，实际上，步骤S4与步骤S11是连续处理的。该情况下，哪个步骤先行都可以。
继步骤S5及步骤S12的处理之后，在步骤S6中，判断前轮5A、5B及后轮5C、5D是否分别达到了通过运算而算出的转速NA～ND。即，在控制装置50中，将从转速检测器56A～56D发送出的前轮5A、5B及后轮5C、5D的实际转速与通过运算而算出的转速NA～ND进行对比。在前轮5A、5B及后轮5C、5D的实际转速未达到通过运算而算出的转速NA～ND的情况下，返回步骤S3，继而驱动各电动马达MA～MD。若判断出前轮5A、5B及后轮5C、5D分别达到了通过运算而算出的转速NA～ND，则进行步骤S7的处理。
步骤S7是如图7所示地前构架3与后构架9的折曲角θ达到了与方向盘54的操舵操作角度对应的折曲角θ，并如图8所示地向在与该折曲角θ对应的半径的轨道上旋转的行驶过渡的状态。因此，在步骤S7中，在控制装置50中，运算具有与方向盘54的操舵角度对应的内外轮旋转差的各电动马达MA～MD的转速NA～ND的比，并向该运算结果中乘以当时的转速，算出各电动马达MA～MD的转速NA～ND。而且，在步骤S8中，使各电动马达MA～MD以所算出的NA～ND进行旋转。
然后，在步骤S9中，判断前轮5A、5B及后轮5C、5D是否分别达到了转速NA～ND。在这种情况下，与步骤S6中的处理相同地，在控制装置50中，将从转速检测器56A～56D发送出的前轮5A、5B及后轮5C、5D的实际转速与通过运算而算出的转速NA～ND进行对比。在前轮5A、5B及后轮5C、5D未分别达到转速NA～ND的情况下，返回步骤S3，继而驱动各电动马达MA～MD。若判断出前轮5A、5B及后轮5C、5D分别达到了转速NA～ND，则返回步骤S2。
在步骤S9中，判断为前轮5A、5B及后轮5C、5D分别达到了转速NA～ND的状态是，如图8所示地轮式装载机100在与方向盘54的操作对应的半径的轨道上旋转行驶的状态。通过重复步骤S2～步骤S9，轮式装载机100能够一边任意改变方向一边行驶。
根据作为本发明的实施方式而表示的混合动力轮式装载机100，可以实现以下效果。
(1)车身1的转向通过控制与前轮5A、5B和后轮5C、5D的各动轮对应安装的行驶用电动马达MA～MD的转速NA～ND而进行。由此，不再需要以液压缸进行车身的转向的情况下所需的很大的液压装置，从而能够使轮式装载机的尺寸小型化。另外，使消耗电力变少，对环境来说也是希望的。
(2)如上述(1)所述，由于车身1的转向是通过控制行驶用电动马达MA～MD的转速NA～ND而进行的，所以能够极快速地完成。在以往的仅由液压驱动而进行的转向中，由于液压操作阀的滑阀的应答延迟会发生积蓄，从而设置在方向盘上的、用于作为旋转角度的参照物的旋钮的位置会发生偏离(旋钮错位)，则会对方向盘操作造成妨碍。但是，在本发明的实施方式中，能够防止这种旋钮错位。
(3)而且，进行车身的转向时的转向动作的速度能够与行驶速度相关联，并通过程序设计而进行调整。由此，即使在高速行驶时，也能进行抑制速度指令值的控制，使得能够缓慢地转向，从而使防止轮式装载机的左右回转(横滚)也变得很容易。
(4)与由电动马达MA～MD的转速控制而进行的转向操作不同地，在前构架3及后构架9之间，作为转向的支持而设有转向液压缸22L及22R。由此，即使在行驶中在前轮5A、5B和后轮5C、5D上作用有外力，也能通过转向液压缸22L及22R来防止或缓和车身1的打滑等。
(5)如上述(4)所述，在本发明的轮式装载机的实施方式中，具有作为转向用的转向液压缸22L及22R。由此，即使万一行驶用电动马达MA～MD的控制发生异常，车身1的转向也能完成。由此，能够获得以往技术无法得到的高可靠性和安全性。
(6)在相对于转向液压缸22L及22R的缸底室及活塞杆室给/排来自转向液压泵61的液压油的油路71、72与油箱66之间，安装有带防气穴功能的溢流阀63、64。由此，即使是转向液压缸22L及22R的伸缩追随前构架3及后构架9的折曲的结构，在转向液压缸22L及22R成为了负压的情况下，也能立即在液压缸的软管内充满返回油。
作为本发明的轮式装载机的一个实施方式所表示的混合动力轮式装载机能够如下变形或谋求应用。
(1)在上述实施方式中，为了确保可靠性，使用的是具有转向液压缸22L及22R的轮式装载机。但是，具有转向液压缸22L及22R不一定是必需的。
(2)虽然将作业装置作为铲斗，但也能装备除雪装置等其他作业装置。
(3)虽然以混合动力式对轮式装载机进行了说明，但也可以是全电动式。
(4)虽然前轮及后轮分别为左右一对，但也可以将任何一方或双方设为多对，能够适用于所有车身折曲的轮式装载机。
(5)也可以为，安装检测前构架3和后构架9的折曲角θ的检测器，并根据折曲角θ的检测信号而进行将车身1转向时的折曲角θ的控制，来代替根据前轮5A、5B和后轮5C、5D的转速而进行的方法。
另外，本发明的轮式装载机在发明主旨的范围内可以进行各种变形来构成，要点是具备如下部件即可，即具备：车身，在连结部以能够操舵的方式连结有前构架和后构架；隔着连结部，安装在前构架上的至少一对前轮以及安装在后构架上的至少一对后轮；驱动一对前轮的一对前轮用电动马达以及驱动一对后轮的一对后轮用电动马达；转向控制机构，在进行操舵操作的期间，为了使所述前构架和所述后构架以所述结合部为中心相互向相反方向转动，而使内轮侧彼此的速度的大小关系与外轮侧彼此的速度的大小关系相反，且以与操舵角度对应的速度差来驱动一对前轮用电动马达和一对后轮用电动马达，而使车身折曲；和旋转行驶控制机构，若判断为操舵操作结束，则对所述一对前轮用电动马达及所述一对后轮用电动马达进行驱动，以使其分别在外轮侧和内轮侧具有与操舵角度对应的内外轮的速度差。
在上述中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包括在本发明的范围内。
将以下优先权基础申请的公开内容作为引用文，并编入至此。日本专利申请2010年第121390号(2010年5月27日申请)

Claims (7)

1.一种轮式装载机，其特征在于，包括：
在连结部以能够操舵的方式连结有前构架和后构架的车身；
隔着所述连结部，安装在所述前构架的车轴上的至少一对前轮以及安装在所述后构架的车轴上的至少一对后轮；
驱动所述一对前轮的一对前轮用电动马达以及驱动所述一对后轮的一对后轮用电动马达；
转向控制部，在进行操舵操作的期间，为了使所述前构架和所述后构架以所述结合部为中心相互向相反方向转动，而使内轮侧彼此之间的速度的大小关系与外轮侧彼此之间的速度的大小关系相反，且以与操舵角度对应的速度差来驱动所述一对前轮用电动马达和所述一对后轮用电动马达，而使所述车身折曲；和
旋转行驶控制部，若判断为操舵操作结束，则驱动所述一对前轮用电动马达及所述一对后轮用电动马达，以使外轮侧的前轮用电动马达的速度差和内轮侧的前轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差，并使外轮侧的后轮用电动马达的速度差和内轮侧的后轮用电动马达的速度差具有与操舵角度对应的内外轮的速度差。
2.根据权利要求1所述的轮式装载机，其特征在于，还具有分别与所述前构架和所述后构架连结，并通过与操舵操作联动的伸缩动作而将所述车身折曲的一对转向液压缸。
3.根据权利要求2所述的轮式装载机，其特征在于，所述一对转向液压缸追随着通过由所述转向控制部驱动的所述电动马达的速度差而折曲的所述车身的转向动作，而进行伸缩动作。
4.根据权利要求3所述的轮式装载机，其特征在于，还具有与所述一对转向液压缸的各缸底室及活塞杆室连接的防气穴阀。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的轮式装载机，其特征在于，所述连结部位于与安装有所述一对前轮的前车轴和安装有所述一对后轮的后车轴的距离相等的中间位置。
6.根据权利要求5所述的轮式装载机，其特征在于，
所述转向控制部以相同的转速使驱动内轮侧的所述前轮的所述前轮用电动马达和驱动外轮侧的所述后轮的所述后轮用电动马达驱动，并以相同的转速使驱动外轮侧的所述前轮的所述前轮用电动马达和驱动内轮侧的所述后轮的所述后轮用电动马达驱动。
7.根据权利要求5或6所述的轮式装载机，其特征在于，
所述旋转行驶控制部以相同的转速使驱动内轮侧的所述前轮的所述前轮用电动马达和驱动内轮侧的所述后轮的所述后轮用电动马达驱动，并以相同的转速，使驱动外轮侧的所述前轮的所述前轮用电动马达和驱动外轮侧的所述后轮的所述后轮用电动马达驱动。
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