JP2013203377A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに油圧を供給する電動油圧ポンプとを組み込んだ油圧式車両操作装置を備えた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle including a hydraulic vehicle operation device incorporating a hydraulic actuator and an electric hydraulic pump that supplies hydraulic pressure to the hydraulic actuator.
油圧式車両操作装置として変速機の油圧操作機構を採用した車両として、変速機に設けた変速用油圧ポンプを走行駆動用電動モータで駆動し、また、この変速用油圧ポンプから供給される変速油圧をコントローラで制御して所望の変速比を実現するものがある。このような変速用油圧ポンプを電動モータで駆動する変速機では、変速油圧の立ち上がりが遅延することでスムーズな変速ができなくなることを避けるために、電動モータを常時回転させておくことで、変速機に対して変速油圧を常に供給するようにしている。しかし、電動モータを常時回転させておくと、バッテリが無駄に消費され、不経済である。この問題を解決するために、特許文献1による変速機の油圧制御装置では、変速用油圧ポンプを駆動する電動モータを、シフトレバーがパーキングレンジ又はニュートラルレンジにセットされ且つハンドブレーキが引かれているとともにアクセルペダルが未踏状態のときに停止させ、またシフトレバーがパーキングレンジ又はニュートラルレンジにセットされた状態で、少なくともハンドブレーキが戻され或はアクセルペダルが踏まれたときに上記電動モータを起動させている。つまり、電動油圧ポンプのON・OFF制御のタイミングを車両操作状態に応じて決定することで、電動油圧ポンプ、つまりポンプを駆動する電動モータが無駄に回転することを抑制し、バッテリの消費を抑えている。この油圧式車両操作装置では、電動油圧ポンプのON・OFFを油圧が必要なタイミングで制御することでバッテリ消費を抑制しているが、油圧ポンプの回転数を調整することによりその油圧量を最適にするような制御までは考慮されていない。
As a vehicle that employs a transmission hydraulic operation mechanism as a hydraulic vehicle operation device, a transmission hydraulic pump provided in the transmission is driven by an electric motor for driving, and a transmission hydraulic pressure supplied from the transmission hydraulic pump is also provided. Is controlled by a controller to achieve a desired gear ratio. In a transmission in which such a transmission hydraulic pump is driven by an electric motor, in order to avoid a situation where a smooth shift cannot be performed due to a delay in the rise of the shift hydraulic pressure, the electric motor is constantly rotated to change the speed. The transmission hydraulic pressure is always supplied to the machine. However, if the electric motor is always rotated, the battery is wasted and it is uneconomical. In order to solve this problem, in the hydraulic control device for a transmission according to
また、油圧式車両操作装置として、電動油圧ポンプを用いた車両用電動油圧式パワーステアリング装置を搭載した車両が特許文献2に記載されている。この車両用電動油圧式パワーステアリング装置では、ステアリングホイールを操作すると、ステアリング機構を通じて、この操作に応じて操舵輪が操舵される。このとき、電動油圧ポンプが電動機を駆動源として作動して、作動油を駆動し、この作動油が油圧回路を通じて、ピストン機構に供給され、このピストン機構により、このステアリング機構における操舵が助勢される。この電動油圧ポンプの作動は、ポンプ制御手段により、操舵角検出手段からの検出信号に基づき制御され、特に、直進判定手段により、該操舵角検出手段で検出された操舵角が所定量以下であって操舵状態の変化頻度が所定以上の場合に該車両が直進走行モードにあると判定されると、ポンプ制御手段に設けられたポンプ停止手段により、電動油圧ポンプの作動が停止される。直進走行で操向角が一定の場合は電動油圧ポンプを停止することでバッテリの消費を抑制しているが、特に大きな操向角で操作されるトラクタなどの作業車では、種々の操向過程においても油圧回路に供給されるべき必要油圧量が異なるので、単純に直進走行と旋回走行だけを条件として電動油圧ポンプのON・OFF制御を行っても不十分である。
Further,
上記実情に鑑み、バッテリ消費に関してより効果的な電動ポンプ制御が行われる油圧式車両操作装置を備えた車両が望まれている。 In view of the above circumstances, there is a demand for a vehicle including a hydraulic vehicle operation device that performs more effective electric pump control with respect to battery consumption.
上記課題を解決するため、本発明の車両は、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに油圧を供給する電動油圧ポンプとを組み込んだ油圧式車両操作装置と、前記電動油圧ポンプに電力を供給するバッテリと、前記油圧式車両操作装置に対する操作量を与える操作具と、前記操作量を検出する操作量検出部と、前記操作量に関する操作情報を入力パラメータとして前記油圧アクチュエータへの油圧供給に必要となる前記電動油圧ポンプのポンプ回転数を算定するポンプ回転数算定部と、前記ポンプ回転数算定部で算定されたポンプ回転数で前記電動油圧ポンプが駆動するように前記電動油圧ポンプに制御信号を出力する油圧ポンプ制御部とを備えている。 In order to solve the above-described problems, a vehicle according to the present invention includes a hydraulic vehicle operating device incorporating a hydraulic actuator, an electric hydraulic pump that supplies hydraulic pressure to the hydraulic actuator, and a battery that supplies electric power to the electric hydraulic pump. An operation tool that provides an operation amount for the hydraulic vehicle operation device, an operation amount detection unit that detects the operation amount, and operation information related to the operation amount that is necessary for supplying hydraulic pressure to the hydraulic actuator as input parameters. A pump rotation number calculation unit that calculates the pump rotation number of the electric hydraulic pump, and a control signal is output to the electric hydraulic pump so that the electric hydraulic pump is driven at the pump rotation number calculated by the pump rotation number calculation unit And a hydraulic pump control unit.
この構成により、油圧式車両操作装置のための操作具の操作量に応じて、その操作によって必要となる油圧を満たすべき電動油圧ポンプのポンプ回転数が算定され、その算定されたポンプ回転数を目標として電動油圧ポンプが駆動制御される。これにより、単なる電動油圧ポンプのON・OFF制御に比べ、バッテリ消費に関してより効果的な電動ポンプ制御が実現する。 With this configuration, the pump rotation speed of the electric hydraulic pump that should satisfy the hydraulic pressure required by the operation is calculated according to the operation amount of the operation tool for the hydraulic vehicle operation device, and the calculated pump rotation speed is calculated. The electric hydraulic pump is driven and controlled as a target. Thereby, compared with simple ON / OFF control of the electric hydraulic pump, more effective electric pump control with respect to battery consumption is realized.
バッテリが上がってしまうと、バッテリの品質保持に悪影響を及ぼすため、また車両が動かなくなるという不都合も生じえるので、バッテリが上がってしまうことは回避しなければならない。このことから、油圧式車両操作装置の操作性だけから電動油圧ポンプの回転数を制御するのでなく、バッテリの充電量も考慮することが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記バッテリの充電量を算定する充電量算定部が備えられ、前記充電量が追加的な入力パラメータとして前記ポンプ回転数算定部におけるポンプ回転数の算定に用いられる。 If the battery rises, it will adversely affect the quality maintenance of the battery, and the vehicle may become inoperable. Therefore, it is necessary to prevent the battery from going up. For this reason, it is preferable not only to control the rotational speed of the electric hydraulic pump only from the operability of the hydraulic vehicle operating device but also to consider the charge amount of the battery. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, a charge amount calculation unit for calculating the charge amount of the battery is provided, and the charge amount is an additional input parameter. Used to calculate numbers.
本発明の好適な実施形態の1つでは、前記操作具がステアリングホイールで、前記油圧式車両操作装置がパワーステアリング装置であり、前記操作量に関する操作情報が、操向角度または操向角速度あるいはその両方である。作業車両などでは、大きな操向角をもった操向操作が頻繁に行われるので、パワーステアリング装置の油圧回路には適切な油圧量の供給が重要である。また、ステアリングホイールの操作では、その操向角の角度値によって、またその操作中の操作速度、つまり操向角速度によっても必要とされる油圧量も異なる。従って、電動油圧ポンプの回転数が操向角度や操向角速度に基づいて算定されると好都合である。 In one preferred embodiment of the present invention, the operation tool is a steering wheel, the hydraulic vehicle operation device is a power steering device, and the operation information related to the operation amount is a steering angle or a steering angular velocity or a steering angle velocity thereof. Both. In a work vehicle or the like, a steering operation with a large steering angle is frequently performed. Therefore, it is important to supply an appropriate hydraulic pressure to the hydraulic circuit of the power steering apparatus. In the operation of the steering wheel, the amount of hydraulic pressure required also varies depending on the angle value of the steering angle and the operating speed during the operation, that is, the steering angular speed. Therefore, it is convenient if the rotation speed of the electric hydraulic pump is calculated based on the steering angle and the steering angular velocity.
上述した油圧式車両操作装置の電動油圧ポンプ制御は、バッテリ消費量が最適に抑制されるので、ハイブリッド車両のようにバッテリ消費に関して厳しい制約がある車両においては特に利点がある。このため、本発明による車両の好適な適用例は、前記バッテリが走行駆動用モータジェネレータと兼用であるような電動駆動タイプの車両である。 The electric hydraulic pump control of the hydraulic vehicle operating device described above is particularly advantageous in a vehicle that has severe restrictions on battery consumption, such as a hybrid vehicle, because the battery consumption is optimally suppressed. Therefore, a preferred application example of the vehicle according to the present invention is an electrically driven vehicle in which the battery is also used as a travel drive motor generator.
以下、本発明による、油圧式車両操作装置を備えた車両の具体的な実施の形態を説明する前に、図1を用いて本発明で採用されている油圧式車両操作装置の基本原理を説明する。図1に例示された車両はハイブリッド作業車であり、油圧式車両操作装置としてパワーステアリング装置9が取り扱われている。
Before explaining a specific embodiment of a vehicle equipped with a hydraulic vehicle operating device according to the present invention, the basic principle of the hydraulic vehicle operating device employed in the present invention will be described with reference to FIG. To do. The vehicle illustrated in FIG. 1 is a hybrid work vehicle, and a
このパワーステアリング装置9は、ハンドルポスト22の上方に配置されたステアリングホイール21と、このステアリングホイール21による操向操作を入力として操向輪2aの操向角を変更するパワステ油圧回路90とを備えている。パワステ油圧回路90は、ステアリングホイール21の回転変位を操作入力とするパワステ制御弁として機能するパワステ油圧制御ユニット91と、操向輪2aの操向角を変更する油圧アクチュエータとしてのパワステ油圧シリンダ92と、油圧供給源としてのパワステ電動油圧ポンプ93とを含み、それぞれは油圧配管によって接続されている。パワステ電動油圧ポンプ(以下単に電動油圧ポンプと称する)93は、ポンプ部とこのポンプ部に回転動力を与えるモータ部とからなる。この電動油圧ポンプ93、正確にはそのモータ部への駆動電力の供給はドライバ71によって行われ、その給電量によって、モータ部つまり電動油圧ポンプ93の回転数(時間当たりの回転数;回転速度)が変化する。
The
実質的にコンピュータシステムとして構築されるこの車両の動力管理ユニット5には、パワーステアリング装置9に関係する機能部として、ポンプ回転数算定部55と油圧ポンプ制御部56が含まれている。この動力管理ユニット5に各種センサやスイッチなどの信号が入力される車両状態検出ユニットSが接続されており、動力管理ユニット5は、ステアリングホイール21の操作量としての回転角、つまり操向輪2aの操向角を検出する操作量検出部としての操向角センサS1からの操向角に関する操向角情報も車両状態検出ユニットSを介して受け取ることができる。
The vehicle
ポンプ回転数算定部55は、操向角情報を入力パラメータとしてパワステ油圧シリンダ92への油圧供給に必要となる電動油圧ポンプ93のポンプ回転数を算定する。油圧ポンプ制御部56は、ポンプ回転数算定部55で算定されたポンプ回転数で電動油圧ポンプ93が駆動するようにドライバ71に制御信号を出力する。この制御信号に基づいてドライバ71が必要な電力量をバッテリBから電動油圧ポンプ93に供給することで、電動油圧ポンプ93は所望の回転数で駆動し、適正な量の油圧がパワステ油圧回路90に供給されることになる。
The pump rotation
なお、このハイブリッド作業車は、駆動源として、内燃機関E及びモータジェネレータ4を備え、後輪2bを少なくとも駆動車輪として走行する。モータジェネレータ4は、バッテリBからの電力供給源として回転動力を生み出し、内燃機関Eと協働してハイブリッド作業車を走行させるものであるが、内燃機関Eによって駆動される状況下、あるいは、ハイブリッド作業車が減速している状況下、あるいは下り坂を慣性走行している状況下においては、このモータジェネレータ4はバッテリBに電力を供給する発電機として機能することができる。
This hybrid work vehicle includes an internal combustion engine E and a
内燃機関Eの回転制御は、電子ガバナ機構やコモンレール機構などのエンジン制御機器60を介してエンジン制御ユニット6によって行われる。モータジェネレータ4の駆動制御は、インバータ部70を介してモータ制御ユニット7によって行われる。エンジン制御ユニット6は、内燃機関Eの燃料噴射量などを制御するためのコンピュータユニットであり、内燃機関Eの回転数を一定に維持するようにエンジン制御機器60を制御する定速制御機能を有する。モータ制御ユニット7も同様にコンピュータユニットであり、モータジェネレータ4の回転数やトルクを制御するためにインバータ部70に制御信号を与える。また、モータ制御ユニット7は、モータジェネレータ4に対する駆動モードとして、動力伝達軸30に動力を出力するアシスト駆動モードと、バッテリBに充電電力を出力する充電駆動モードとを備えている。インバータ部70は、よく知られているように、バッテリBの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ4に供給し、モータジェネレータ4が発電機として動作する際には、バッテリBに直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての機能も果たす。つまり、バッテリBは、モータジェネレータ4にインバータ部70を介して電力を供給する放電プロセスで動作するとともにと、モータジェネレータ4が発電機として動作する際にはモータジェネレータ4が発電する電力によって充電される充電プロセスで動作する。
The rotation control of the internal combustion engine E is performed by the
次に図2を用いて、上述した基本原理で動作するパワーステアリング装置9における具体的な制御構造とその制御の流れを説明する。
ステアリングホイール21が運転者によって操作されると、その操作量である操向角(図2ではθで示されている)が操向角センサS1によって検出される。検出された操向角を示す操向角検出信号は、車両状態検出ユニットSに送られ、必要な前処理が行われる。ここでは、車両状態検出ユニットSは、経時的に送られてくる操向角検出信号から操向角と、操向角速度(図2ではdθ/dtで示されている)が生成され、ポンプ回転数算定部55に送られる。ポンプ回転数算定部55は、操向角と操向角速度を用いて、パワステ油圧回路3を構成する電動油圧ポンプ93の制御目標となるポンプ回転数を算定する。その際、操向角:θと操向角速度:dθ/dtとをパラメータ(変数)とする重み演算で毎分のポンプ回転数:rpmが算定されており、その重み演算式の一例は、
rpm=1200+θ×α+dθ/dt×β
ここで、αは操向角の重み係数、βは操向角速度の重み係数である。
定数項である「1200」は基本回転数であり、例えば、ステアリングホイール21の中立領域に位置している際のポンプ回転数である。この基本回転数での電動油圧ポンプの駆動により、対象となるパワステ油圧回路90に最低限必要な油圧量が確保され、例えばギヤ式ポンプであれば、ギヤの潤滑に要求される油圧の供給が実現する。
Next, a specific control structure and control flow in the
When the
rpm = 1200 + θ × α + dθ / dt × β
Here, α is a steering angle weighting factor, and β is a steering angular velocity weighting factor.
The constant term “1200” is the basic rotational speed, for example, the pump rotational speed when the
上記重み演算式から理解できるように、ステアリングホイール21の操向角(切れ角)と操向角速度との2つの変数から必要油圧(流量)を推定して、要求されるポンプ回転数を求めている。それぞれの重み係数は、それぞれ操向角と操向角速度の関数とした方が正確なポンプ回転数が得られる。
As can be understood from the above weight calculation formula, the required hydraulic pressure (flow rate) is estimated from the two variables of the steering angle (cutting angle) and the steering angular speed of the
操向角とその操向角から推定される必要ポンプ回転数の関係が図3に例示されている。また、操向角速度とその操向角速度から推定される必要ポンプ回転数の関係が図4に例示されている。このような関係に基づいて、操向角と操向角速度とからポンプ回転数を読み出すテーブルを作成しておいて、ポンプ回転数算定部55に設定しておくと好都合である。
The relationship between the steering angle and the required pump speed estimated from the steering angle is illustrated in FIG. Further, FIG. 4 illustrates the relationship between the steering angular velocity and the necessary pump rotational speed estimated from the steering angular velocity. It is convenient to create a table for reading the pump rotation speed from the steering angle and the steering angular velocity based on such a relationship and set it in the pump rotation
この重み演算によって最終的に算定されたポンプ回転数は、ポンプ制御部56に送られる。ポンプ制御部56は、受け取ったポンプ回転数を目標回転数として電動油圧ポンプ93が駆動するように、ドライバ71を介して制御信号を電動油圧ポンプ93のモータに送る。これにより、パワーステアリング装置9のパワステ油圧回路90には、ステアリングホイール21の操作量に適した油圧が供給される。
The pump speed finally calculated by this weight calculation is sent to the
ポンプ回転数算定部55においてポンプ回転数を算定する際の追加的なパラメータとして、充電量算定部54で算定されたバッテリBの充電量(SOC)を用いることも有益である。つまり、充電量が少なくなっている場合には、目標ポンプ回転数または基本回転数あるいはその両方を下げるようなパラメータとして充電量が用いられることで、バッテリBの上がり防止を考慮しながら、適正な電動油圧ポンプ93の使用が実現する。
It is also useful to use the charge amount (SOC) of the battery B calculated by the charge
次に、本発明による、油圧式車両操作装置を備えた車両の具体的な実施形態を説明する。この実施形態では、車両は、図5に示すような、ハイブリッド駆動方式を取り入れた汎用トラクタである。このトラクタの動力システムは、図6に模式化して示されている。トラクタ車体には、内燃機関E、モータジェネレータ4、油圧駆動式の主クラッチ31、トランスミッション10、運転部20、及び、走行装置2としての左右一対の前輪2aと後輪2bなどが備えられている。さらに車体の後部に作業装置Wとして耕耘装置が図示されていない昇降機構によって装着されている。昇降機構は油圧シリンダによって動作する。
Next, a specific embodiment of a vehicle provided with a hydraulic vehicle operating device according to the present invention will be described. In this embodiment, the vehicle is a general-purpose tractor incorporating a hybrid drive system as shown in FIG. The power system of this tractor is schematically shown in FIG. The tractor vehicle body includes an internal combustion engine E, a
図6に模式的に示されているように、このトラクタの内燃機関Eはコモンレール方式で回転制御されるディーゼルエンジン(以下、エンジンEと略称する)であり、エンジン制御機器60としてコモンレール制御機器を備えている。トランスミッション10は、油圧機械式の無段変速装置(以下、HMTと略称する)12と前後進切換装置13と複数段の変速を行うギヤ変速装置14、ディファレンシャル機構15とを含み、その動力は動力伝達軸30を通じて、最終的に駆動車輪(前輪2aまたは後輪2bあるいはその両方)2を回転させる。前後進切換装置13とギヤ変速装置14のそれぞれには油圧駆動式の変速クラッチ10aが備えられている。さらに、このエンジンE及びモータジェネレータ4の回転動力を伝達する動力伝達軸30の一部を構成するPTO軸W1を経てトラクタに装備された耕耘装置Wは回転動力を受けることができ、これにより耕耘ロータが所定の耕耘深さで回転駆動する。
As schematically shown in FIG. 6, the internal combustion engine E of this tractor is a diesel engine (hereinafter abbreviated as “engine E”) whose rotation is controlled by a common rail system, and a common rail control device is used as the
HMT12は、エンジンE及びモータジェネレータ4からの動力を受ける斜板式可変吐出型油圧ポンプと当該油圧ポンプからの油圧によって回転して動力を出力する油圧モータとからなる静油圧式変速機構12Aと、遊星歯車機構12Bとから構成されている。遊星歯車機構12Bは、エンジンE及びモータジェネレータ4からの動力と油圧モータからの動力とを入力として、その変速出力を後段の動力伝達軸30に供給するように構成されている。
The
この静油圧式変速機構12Aでは、エンジンE及びモータジェネレータ4からの動力がポンプ軸に入力されることにより、油圧ポンプから油圧モータに圧油が供給され、油圧モータが油圧ポンプからの油圧によって回転駆動されてモータ軸を回転させる。油圧モータの回転はモータ軸を通じて遊星歯車機構12Bに伝達される。静油圧式変速機構12Aは、油圧ポンプの斜板に連動されているシリンダを変位させることにより、この斜板の角度変更が行なわれ、正回転状態、逆回転状態、及び正回転状態と逆回転状態の間に位置する中立状態に変速され、かつ正回転状態に変速された場合においても逆回転状態に変速された場合においても、油圧ポンプの回転速度を無段階に変更して油圧モータの回転速度(時間当たり回転数)を無段階に変更する。その結果、油圧モータから遊星歯車機構12Bに出力する動力の回転速度を無段階に変更する。静油圧式変速機構12Aは、斜板が中立状態に位置されることで、油圧ポンプによる油圧モータの回転を停止、結果的には油圧モータから遊星歯車機構12Bに対する出力を停止する。
In the
遊星歯車機構12Bは、サンギヤと、当該サンギヤの周囲に等間隔で分散して配置された3個の遊星ギヤと、各遊星ギヤを回転自在に支持するキャリヤと、3個の遊星ギヤに噛合うリングギヤと、前後進切換装置13に連結している出力軸(動力伝達軸30の1つ)とを備えている。なお、この実施形態では、キャリヤは外周にエンジンE側の動力伝達軸30に取り付けられた出力ギヤと噛み合うギヤ部を形成しているとともに、サンギヤのボス部に相対回転自在に支持されている。
The
上述した構成により、このHMT12は、静油圧式変速機構12Aの斜板角度を変更することにより、駆動車輪である前輪2aまたは後輪2bあるいはその両方への動力伝達を、無段階で変速することができる。この斜板制御は、変速制御ユニット8からの制御指令に基づいて動作する油圧制御ユニット80の油圧制御によって実現する。
With the above-described configuration, the
この動力システムにおけるモータジェネレータ4の制御、つまりエンジンEに対するトルクアシストは、動力管理ユニット5に構築されたモータ制御ユニット7よって行われる。なお、この動力管理ユニット5には、図1を用いて説明した、パワーステアリング装置9のための制御機能部、つまり、充電量算定部54、ポンプ回転数算定部55、ポンプ制御部56も構築されている。動力管理ユニット5は、上述した車両状態検出ユニットS、トランスミッション10における変速操作のための変速制御ユニット8、耕耘装置Wの操作のための作業装置制御ユニット99などと、車載LANによってデータ伝送可能に接続されている。変速制御ユニット8や作業装置制御ユニット99は、油圧制御ユニット80を介して、油圧機器を制御する。このことから、パワーステアリング装置9のための制御機能部としてのポンプ回転数算定部55やポンプ制御部56も変速制御ユニット8または作業装置制御ユニット99ないに構築してもよいし、これらから独立したユニットに構築してもよい。
Control of the
車両状態検出ユニットSは、トラクタに配備されている種々のセンサからの信号や、運転者によって操作される操作器(クラッチペダルやブレーキペダル)の状態を示す操作入力信号を入力し、必要に応じて信号変換や評価演算を行い、得られた信号やデータを車載LANに送り出す。 The vehicle state detection unit S inputs signals from various sensors arranged in the tractor and operation input signals indicating the state of an operating device (clutch pedal or brake pedal) operated by the driver, and if necessary Then, signal conversion and evaluation calculation are performed, and the obtained signals and data are sent to the in-vehicle LAN.
モータジェネレータ4は、エンジンEの駆動力により発電を行う三相交流発電機の機能と、外部から供給される電力により回転作動する三相交流モータの機能とを併せ持つ。インバータ部70がバッテリBからの直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータ4に供給する。また、インバータ部70は、モータジェネレータ4で発電された三相交流電流を直流電流に変換し昇圧してバッテリBに供給する。
The
図7に示すように、エンジンEとモータジェネレータ4と主クラッチ31とが、この順序で備えられ、エンジンEの後部に連結したリヤエンドプレート40aに対してモータハウジング40が連結し、これによりモータハウジング40にモータジェネレータ4と主クラッチ31とが収容されている。モータジェネレータ4は、永久磁石41を外周に備えたロータ42と、このロータ42を取り囲む位置に配置されたステータ43とで構成され、ステータ43は、ステータコアの複数のティース部(図示せず)にコイルを巻回した構造を有している。エンジンEの出力軸Ex(クランク軸)の軸端に対向して、この出力軸Exの回転軸芯Xと同軸芯で、モータジェネレータ4のロータ42が配置され、このロータ42のうち出力軸Exと反対側の面に主クラッチ31のベースプレート31aが配置され、出力軸Exとロータ42と主クラッチ31のベースプレート31aとがねじ連結されている。このベースプレート31aはフライホイールとしての機能も有するが、上述したように、モータジェネレータ4は、フライホイールが果たしていた慣性力機能を部分的に実行するので、従来に比べ軽量化されている。モータハウジング40は、前部ハウジング40Aと後部ハウジング40Bとを分離可能に連結した構造を有しており、モータジェネレータ4を組み立てる際には、前部ハウジング40Aの内面にステータ43を備えた状態で、この前部ハウジング40Aをリヤエンドプレート40aに連結し、次に、出力軸Exの後端にロータ42が連結される。
As shown in FIG. 7, the engine E, the
主クラッチ31は、ベースプレート31aの後面に連結するクラッチカバー31bの内部にクラッチディスク31cと、プレッシャプレート31dと、ダイヤフラムバネ31eとを配置し、クラッチディスク31cからの駆動力が伝えられる、動力伝達軸30の1つの構成要素としてのクラッチ軸30aとを備えており、図示されていないクラッチペダルによって操作される。クラッチ軸30aは、後部ハウジング40Bに対して回転軸芯Xを中心にして回転自在に支持され、クラッチディスク31cは、スプライン構造によりクラッチ軸30aに対してトルク伝動自在、かつ、回転軸芯Xに沿って変位自在に支持され、ダイヤフラムバネ31eは、プレッシャプレート31dを介してクラッチ入り方向への付勢力をクラッチディスク31cに作用させる構成を有している。また、クラッチ軸30aの動力は、ギヤ伝動機構を介してトランスミッション10の入力軸となる、動力伝達軸30の1つの構成要素としての中間伝動軸30bに伝えられる。
The main clutch 31 includes a
エンジンEとモータジェネレータ4の駆動制御は、エンジン制御ユニット6と走行モータ制御ユニット7によって行われる。エンジン制御ユニット6は、アクセルペダルセンサからの信号、エンジン回転信号、コモンレール内の燃料圧力信号、吸気部位の吸気圧信号等を取得し、エンジン制御機器60としてのコモンレール式の燃料噴射機器による燃料噴射を制御する。
Drive control of the engine E and the
エンジン制御ユニット6は、燃費を良くするためにエンジンEを燃費の良い低速領域で稼動させているが、エンジンEに作用する負荷が閾値を超えているとみなされた場合には、走行モータ制御ユニット7からの制御信号に基づいて、バッテリBからの電力がインバータ部70によって三相交流電力に変換され、モータジェネレータ4に供給される。これによるモータジェネレータ4の駆動力でエンジンEがアシストされる。特に、定速作業時における、突発的なエンジン負荷の増大によりエンジン回転数の低下が検知されると、走行モータ制御ユニット7は、このエンジン負荷の増大を少なくとも部分的に補償するようにモータジェネレータ4を用いたトルクアシストプロセスを実行し、エンジン回転数の不測の低下やエンジンストールが回避される。さらに、走行モータ制御ユニット7は、エンジンEに作用する負荷が閾値未満であるとみなされた場合には、モータジェネレータ4からの発電電力がインバータ部70を介してバッテリBに供給してバッテリBを充電する制御を実行する。
The
図8で模式的に示されているが、このトラクタのパワーステアリング装置9は、図1で説明されたものと実質的に同じである。ハンドルポスト22は、車体横断方向に延びた車体に取り付けられる固定ポスト部22bとこの固定ポスト部22bにチルト機構23を介して揺動軸心周りで揺動可能に連結された揺動ポスト部22aとからなる。固定ポスト部22bと揺動ポスト部22aとはパネル構造であり、固定ポスト部22bは側板からなる四角形断面の筒体であり、揺動ポスト部22aは側板と天板とからなる上部をカバーされた筒体である。このパワステ油圧回路90の構成とその制御は図1と図2とを用いて説明した基本原理がそのまま流用されている。パワステ油圧シリンダ92は作業車の操向輪である前輪2aの操向機構に組み込まれている。
Although schematically shown in FIG. 8, the
図9は、このトラクタの油圧回路システムの油圧回路図であり、HMT12を構成する静油圧式変速機構12Aの油圧回路81、作業装置Wを昇降する昇降機構の油圧回路82、上述したパワステ油圧回路90が示されているが、主クラッチ31や変速クラッチ10aの油圧回路は省略されている。静油圧式変速機構12Aの油圧回路81には、油圧供給源として、エンジンE及びモータジェネレータ4の動力によって駆動する斜板制御タイプの油圧ポンプ81aとチャージポンプ82bとが備えられている。油圧ポンプ81aから供給される作動油によって回転する油圧モータの正転及び逆転での回転速度は、斜板制御弁を含む斜板調整機構による油圧ポンプの斜板角調整によって変更される。昇降機構の油圧回路82には、油圧供給源として、電動モータMによって駆動される昇降用電動油圧ポンプ82aが備えられ、操作具として昇降レバー25が備えられている。この昇降機構の油圧回路82においても、昇降レバー25の操作量に基づいて必要量の油圧だけが供給されるように、昇降用電動油圧ポンプ82aの回転量が算定される制御を行ってもよい。
FIG. 9 is a hydraulic circuit diagram of the hydraulic circuit system of the tractor. The
なお、油圧回路システムに含まれる各油圧回路では、各油圧ポンプ81a、82a、93によって供給される作動油は、ギヤなどの潤滑油としても使用されているので、各操作具による操作量がゼロないしはゼロ付近であっても、一定量(潤滑目的等で必要な量)の油圧が油圧回路内で確保される程度には、各油圧ポンプを回転させており、完全停止による不都合を避けている。
In each hydraulic circuit included in the hydraulic circuit system, the hydraulic oil supplied by the
〔その他の実施形態〕
(1)上述した実施形態は、操作具(ステアリングホイール21や昇降レバー25など)の操作量をセンサによって検出していたが、操作具によって変位する他の部材、例えば制御弁のスプールなどの変位を検出するような、間接的な操作量検出を採用してもよい。
(2)ポンプ回転数算定部55における操向角度に基づくポンプ回転数導出において、その入力パラメータとして、車両走行速度を追加的に採用してもよい。より具体的には、入力パラメータを操向角と操向角速度とし、ポンプ回転数が導かれるマップ(テーブル)が使用されている場合では、車両走行速度や使用変速位置に応じてマップを変更するような構成を採用することができる。
(3)上記実施形態では、エンジンEとモータジェネレータ4とが直結されており、その後に主クラッチ31が装着され、動力伝達軸30に動力が伝達されていたが、これに代えて、エンジンEとモータジェネレータ4との間に主クラッチ31を装着してもよい。
(4)上記実施形態では、車両としてハイブリッド駆動方式のトラクタが取り上げられたが、エンジンのみで駆動するトラクタやその他の車両であってもよい。
[Other Embodiments]
(1) In the above-described embodiment, the operation amount of the operation tool (such as the
(2) In the pump rotation speed derivation based on the steering angle in the pump rotation
(3) In the above-described embodiment, the engine E and the
(4) Although the hybrid drive tractor is taken up as a vehicle in the above-described embodiment, a tractor or other vehicle driven only by the engine may be used.
本発明は、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに油圧を供給する電動油圧ポンプとを組み込んだ油圧式車両操作装置を搭載した、種々の車両に適用可能である。例えば、そのような車両としてトラクタ以外に、乗用田植機や芝刈機やコンバインなどの作業車、あるいはバスやトラックなどが挙げられる。 The present invention can be applied to various vehicles equipped with a hydraulic vehicle operation device incorporating a hydraulic actuator and an electric hydraulic pump that supplies hydraulic pressure to the hydraulic actuator. For example, in addition to a tractor, examples of such a vehicle include a riding rice transplanter, a lawn mower, a work vehicle such as a combine, or a bus or a truck.
2a:前輪(操向車輪・駆動車輪)
2b:後輪(駆動車輪)
10:トランスミッション
16:変速クラッチ
20:運転部
21:ステアリングホイール(操作具)
4:モータジェネレータ(走行駆動用モータジェネレータ)
30:動力伝達軸
31:クラッチ
5:車両制御ユニット
54:充電量算定部
55:ポンプ回転数算定部
56:ポンプ制御部(油圧ポンプ制御部)
6:エンジン制御ユニット
7:モータ制御ユニット
70:インバータ部
9:パワーステアリング装置(油圧式車両操作装置)
90:パワステ油圧回路
91:パワステ制御ユニット
92:パワステ油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
93:パワステ電動油圧ポンプ(電動油圧ポンプ)
W:作業装置
W1:PTO軸
W2:PTOクラッチ
S:車両状態検出ユニット
S1:操向角センサ(操作量検出部)
B:バッテリ
E:内燃機関
2a: Front wheel (steering wheel / drive wheel)
2b: Rear wheel (drive wheel)
10: Transmission 16: Shift clutch 20: Driving unit 21: Steering wheel (operating tool)
4: Motor generator (motor generator for driving)
30: Power transmission shaft 31: Clutch 5: Vehicle control unit 54: Charge amount calculation unit 55: Pump rotation speed calculation unit 56: Pump control unit (hydraulic pump control unit)
6: Engine control unit 7: Motor control unit 70: Inverter unit 9: Power steering device (hydraulic vehicle operation device)
90: Power steering hydraulic circuit 91: Power steering control unit 92: Power steering hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
93: Power steering electric hydraulic pump (electric hydraulic pump)
W: Work device W1: PTO shaft W2: PTO clutch S: Vehicle state detection unit S1: Steering angle sensor (operation amount detection unit)
B: Battery E: Internal combustion engine
Claims (4)
前記電動油圧ポンプに電力を供給するバッテリと、
前記油圧式車両操作装置に対する操作量を与える操作具と、
前記操作量を検出する操作量検出部と、
前記操作量に関する操作情報を入力パラメータとして前記油圧アクチュエータへの油圧供給に必要となる前記電動油圧ポンプのポンプ回転数を算定するポンプ回転数算定部と、
前記ポンプ回転数算定部で算定されたポンプ回転数で前記電動油圧ポンプが駆動するように前記電動油圧ポンプに制御信号を出力する油圧ポンプ制御部と、
を備えた車両。 A hydraulic vehicle operating device incorporating a hydraulic actuator and an electric hydraulic pump for supplying hydraulic pressure to the hydraulic actuator;
A battery for supplying electric power to the electric hydraulic pump;
An operating tool for giving an operation amount to the hydraulic vehicle operating device;
An operation amount detection unit for detecting the operation amount;
A pump rotation number calculation unit for calculating a pump rotation number of the electric hydraulic pump required for supplying hydraulic pressure to the hydraulic actuator using operation information related to the operation amount as an input parameter;
A hydraulic pump controller that outputs a control signal to the electric hydraulic pump such that the electric hydraulic pump is driven at the pump rotational speed calculated by the pump rotational speed calculator;
Vehicle equipped with.
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