JP2012159131A - 産業用車両の油圧ポンプ制御システムと産業用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧ポンプからブレーキ制御回路に吐出する流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる産業用車両の油圧ポンプ制御システムを提供すること。
【解決手段】 油圧ポンプから吐出する作動油によってブレーキ制御を行う産業用車両の油圧ポンプ制御システムに、前記作動油をブレーキ制御用に蓄積するアキュムレータ３３，３４と、このアキュムレータ３３，３４が所定圧力以下の場合は前記作動油をアキュムレータ３３，３４に蓄積し、このアキュムレータ３３，３４が所定圧力に達すると前記作動油をタンク２に戻すように切り換える第１バルブ１５を有するアンローダバルブ１０とを備えさせ、前記油圧ポンプを、前記アンローダバルブ１０の切り換え状態における前記第１バルブ１５の１次側圧力をロードセンシング圧として傾転角を制御する可変容量ポンプ５で構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械や産業車両等の産業用車両に用いられている油圧ポンプの制御システムと、それを備えた産業用車両に関する。

従来、ホイールローダ等の産業用車両（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「産業用車両」は、「ホイールローダ」、「タイヤローラ」、等の建設機械、及び「フォークリフト」、「高所作業車」等の産業車両、その他の産業用の車両を全て含む）には、油圧でブレーキ制御を行うシステムが用いられている。

このようなブレーキ制御システムとしては、例えば、一般的に、固定容量ポンプを用いてエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出し、その作動油で必要に応じてブレーキ制御が行われている。

この種の先行技術として、油圧ショベル等のエンジンで駆動する固定容量ポンプと可変容量ポンプとを備えた油圧回路において、エンジンで駆動する固定容量ポンプの吐出流量変化に応じて可変容量ポンプの制御を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の先行技術として、上記特許文献１と同様に、エンジンで駆動する固定容量ポンプと可変容量ポンプとを備えた油圧回路において、エンジン回転数が小さいときに、予め設定されたエンジン回転トルク曲線に見合ったポンプ吸収トルク以上のトルクが得られるように、走行用可変容量ポンプの傾転角を大きくして走行モータで大トルクが得られるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２７１７５８号公報 特開２００２−２１３６０９号公報

しかしながら、上記したように固定容量ポンプでエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出した場合、ブレーキ制御が不要な作業時等にもエンジン回転数に応じた大流量を吐出することになるため、その時の必要流量を超える吐出分は仕事をすることなくタンクへ戻されるので損失エネルギが多い。

一方、近年、地球温暖化防止やＣＯ_２削減等のためにエンジンの小型化や排ガス規制、各機器の効率化等が図られている。そのため、上記したようなブレーキ制御回路においても、油圧ポンプから吐出して仕事をしない作動油流量を極力減らして省エネルギ化を図る必要性が生じている。

なお、上記特許文献１は固定容量ポンプの吐出流量変化で可変容量ポンプの傾転角を制御するもの、特許文献２はエンジン回転数が小さいときに走行用可変容量ポンプの傾転角を制御するものであり、いずれもブレーキ制御回路における作動油流量を制御して省エネルギ化を図ることができるものではない。

そこで、本発明は、油圧ポンプからブレーキ制御回路に吐出する流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる産業用車両の油圧ポンプ制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の油圧ポンプ制御システムは、油圧ポンプから吐出する作動油によってブレーキ制御を行う産業用車両の油圧ポンプ制御システムであって、前記作動油をブレーキ制御用に蓄積する蓄圧部と、該蓄圧部が所定圧力以下の場合は前記作動油を該蓄圧部に蓄積し、該蓄圧部が所定圧力に達すると前記作動油をタンクに戻すように切り換える圧力制御バルブを有する制御バルブとを備え、前記油圧ポンプは、前記制御バルブの切り換え状態における前記圧力制御バルブの１次側圧力をロードセンシング圧として傾転角を制御する可変容量ポンプであることを特徴とする。

これにより、ブレーキ制御用の作動油を蓄圧部に優先して蓄積し、蓄圧部が所定圧力に達すると制御バルブが切り換えられて作動油をタンクに戻すとともに、制御バルブを切り換えた状態の圧力制御バルブ１次側圧力を可変容量ポンプのロードセンシング圧として使用して可変容量ポンプの傾転角を小さくすることができる。このように、可変容量ポンプから吐出される作動油をブレーキ制御用として優先的に蓄圧するとともに、ブレーキ制御用の作動油が不要な場合は、可変容量ポンプの傾転角を小さくして損失エネルギを最小にすることができるので、可変容量ポンプの吐出流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる。

また、前記制御バルブは、前記蓄圧部が所定圧力に達すると切り換えられて作動油をタンクに戻す第１バルブと、該第１バルブから作動油をタンクに戻すことで前記作動油の一部を他の機器に供給する第２バルブとを備えたアンローダバルブであってもよい。

このようにすれば、ブレーキ制御用として蓄圧部に供給する流量及び圧力を制御するために用いられるアンローダバルブを切り換えるバルブの１次側圧力を可変容量ポンプのロードセンシング圧として使用し、可変容量ポンプの傾転角を必要流量に応じて制御することが容易にできる。

さらに、前記第１バルブの１次側圧力と前記第２バルブの２次側圧力とを高圧選択し、該高圧選択した高圧側圧力で前記可変容量ポンプの傾転角を制御するように構成してもよい。

このようにすれば、ブレーキ制御用として蓄圧部に作動油を蓄積する時には、ブレーキ制御回路に必要な流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプの傾転角が大きくなるように制御され、ブレーキ制御回路が設定圧になって作動油が供給されない時には、アンローダバルブから他の機器に必要な流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプの傾転角を制御することができる。

一方、本発明に係る産業用車両は、前記いずれかの油圧ポンプ制御システムを備えていることを特徴とする。

これにより、ブレーキ制御用の作動油を蓄圧部に優先して蓄圧するブレーキ優先回路を備えつつ、可変容量ポンプから吐出される流量を最適に制御して損失エネルギを抑えた省エネルギ化を図ることができる産業用車両を構成することが可能となる。

本発明は、油圧ポンプからブレーキ制御回路に吐出する流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる産業用車両の油圧ポンプ制御システムを提供することができる。

本発明の油圧ポンプ制御システムに係る一実施形態を示す油圧回路図である。 図１に示すアンローダバルブの拡大図である。 図２に示すアンローダバルブのアンロード状態を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、ホイールローダの油圧回路を例に説明する。また、制御バルブとして、アンローダバルブを例に説明する。

図１に示すように、この油圧回路１には、タンク２から配管３を介して作動油を供給する可変容量ポンプ５が設けられている。この可変容量ポンプ５から供給される作動油は、配管４を介してアンローダバルブ１０の入力ポート１１に供給されている。この入力ポート１１に供給された作動油は、絞り１２を介して第１出力ポート１３に供給され、この第１出力ポート１３からブレーキ制御回路３０に供給されている。このブレーキ制御回路３０に供給された作動油は、フィルタ３１を介して分岐配管３２に供給され、この分岐配管３２からフロントアクスル用アキュムレータ３３とリヤアクスル用アキュムレータ３４とに蓄積される。分岐配管３２には、チェック弁３５が設けられており、両アキュムレータ３３，３４に蓄えられた作動油の逆流を防止している。これらのアキュムレータ３３，３４に蓄えられた作動油の蓄圧エネルギがブレーキ制御圧の元圧となる。

上記アキュムレータ３３，３４に蓄えられた作動油は、配管３６を介してブレーキバルブ３７に接続されている。このブレーキバルブ３７の操作により、上記アキュムレータ３３，３４からの作動油がフロントアクスル３８及びリヤアクスル３９のブレーキ作動圧として使用される。また、ブレーキバルブ３７の操作終了により、両アクスル３８，３９に供給された作動油は配管４０を介してタンク２へ戻される。

上記可変容量ポンプ５は、エンジンで駆動されるミッション６を介して駆動されている。この可変容量ポンプ５は、後述するように、上記アンローダバルブ１０からのロードセンシング圧（Ｐｌｓ）によって切り換えられる制御バルブ７と、この制御バルブ７によって制御される傾転角調整部８とを有する容量調整機構９を備えている。この容量調整機構９によって、可変容量ポンプ５の傾転角が制御される。この容量調整機構９による傾転角制御は後述する。

図２にも示すように、上記アンローダバルブ１０は、ブレーキ制御圧の元圧（アキュムレータ３３側の回路圧力）が設定圧以下に低下すると第１出力ポート１３から優先的にブレーキ制御回路３０に作動油を供給し、ブレーキ制御元圧が設定以上になったら第２出力ポート１４へ作動油を供給するように制御するバルブである。このアンローダバルブ１０は公知の油圧バルブユニットであり、アキュムレータ３３，３４に作動油を蓄圧するか、作動油をタンク２へ戻すかを切り換える第１バルブ１５と第２バルブ１６の２つのバルブを備えている。このアンローダバルブ１０は、これら第１バルブ１５及び第２バルブ１６の設定圧で切換圧力が設定される。

このようなアンローダバルブ１０の機能としては、アキュムレータ３３側の回路圧が設定圧力以下の場合は、入力ポート１１に供給された作動油は、絞り１２を通過して第１出力ポート１３へ供給され、チェック弁３５を介してアキュムレータ３３，３４に蓄積される。このアキュムレータ３３側の回路圧（Ｐｂｒｅａｋ）は、パイロット配管４１を介して第１バルブ１５に導かれている。

アキュムレータ３３に作動油が蓄積されて回路圧が設定圧に達すると、その回路圧力（Ｐｂｒｅａｋ）によって第１バルブ１５の１次側と２次側の回路が接続されて配管１９と連通するため、第１バルブ１５の１次側圧力がタンク圧まで低下する。

これにより、図３に示すように、第２バルブ１６の１次側と２次側の回路が接続され、入力ポート１１に供給された作動油は第２バルブ１６を介して第２出力ポート１４へ供給される。また、この状態では、ブレーキ制御回路３０へ作動油が供給されなくなり、第２バルブ１６によって作動油がカットアウトされた状態となる（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「カットアウト」は、アンローダバルブからブレーキ制御回路に作動油を供給しない状態をいい、「カットイン」は、アンローダバルブからブレーキ制御回路に作動油を供給する状態をいう）。また、上記第２出力ポート１４は、配管２２を介して、図１に示すように、他の機器５０のアクチュエータ制御用パイロットポートに接続されている。

一方、上記アキュムレータ３３に蓄圧された油圧エネルギがブレーキバルブ３７の操作によって消費されると、ブレーキ制御回路３０のＰｂｒｅａｋがアンローダバルブ１０の設定圧よりも低下する。このＰｂｒｅａｋが設定圧以下に低下すると、アンローダバルブ１０の第１バルブ１５の通路が閉じられる。

これにより、第１バルブ１５の１次側圧力が上昇し、第２バルブ１６の１次側と２次側の回路が切断される（この時の圧力を、カットイン圧という）。この第２バルブ１６の通路が閉じられることで、可変容量ポンプ５から吐出された作動油はブレーキ制御回路３０側へ優先的に流れる（ブレーキ回路優先）。このブレーキ制御回路３０へ作動油が供給されると、上記アキュムレータ３３，３４に蓄積されることで回路圧が上昇し、それに応じてＰｂｒｅａｋが上昇する。

そして、このような油圧回路１において、上記第１バルブ１５の１次側圧力（分岐管１７の圧力）がパイロット配管２１を介して高圧選択弁２０に導かれるとともに、上記第２出力ポート１４から吐出された作動油が配管２２を介して高圧選択弁２０に導かれ、この高圧選択弁２０によって高圧側圧力が選択されるようになっている。この高圧選択弁２０により、上記第２出力ポート１４の吐出圧力と第１バルブ１５の１次側圧力との高圧側圧力が選択され、その圧力によってパイロット配管２３を介して上記容量調整機構９の制御バルブ７が制御されるようになっている。これにより、高圧選択弁２０で選択された高圧側圧力に応じた流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプ５の傾転角が傾転角調整部８で制御される。

すなわち、ブレーキ制御圧力の蓄圧を優先させるアンローダバルブ１０の第１バルブ１５の１次側圧力（分岐管１７の圧力）または第２出力ポート１４の圧力のいずれか高い方をロードセンシング圧（Ｐｌｓ）として可変容量ポンプ５の傾転制御に使用している。

これにより、ブレーキ制御回路に流量が必要なときは、第１バルブ１５の１次圧がロードセンシング圧（Ｐｌｓ）となり、可変容量ポンプ５は、ブレーキ制御回路に必要な流量で制御され、カットアウト後は第２出力ポート１４の圧力がＰｌｓとなり、第２出力ポート２次側で必要とする流量に制御可能となる。

従って、上記油圧回路１によれば、ブレーキ制御回路３０に必要な作動油量を吐出するように可変容量ポンプ５を制御して、ポンプの損失エネルギを減少させて省エネルギ化を実現できる油圧ポンプ制御システムを構成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、フロントアクスル３８とリヤアクスル３９とを備えたホイールローダを例に説明したが、他の産業用車両であっても同様に適用することができ、上記実施形態に限定されるものではない。

また、可変容量ポンプ５の構成も一般的な構成を示しているが、傾転角を制御できる構成であれば他の構成であってもよく、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る油圧ポンプ制御システムは、ホイールローダ等の建設機械、高所作業車等の産業車両、その他の産業用車両に利用できる。

１ 油圧回路
５ 可変容量ポンプ
７ 制御バルブ
８ 傾転角調整部
９ 容量調整機構
１０ アンローダバルブ（制御バルブ）
１１ 入力ポート
１２ 絞り
１３ 第１出力ポート
１４ 第２出力ポート
１５ 第１バルブ（圧力制御バルブ）
１６ 第２バルブ（圧力制御バルブ）
１７ 分岐管
１８ 絞り
１９ 配管
２０ 高圧選択弁
２１ パイロット配管
２２ 配管
２３ パイロット配管（Ｐｌｓ）
２４ リリーフ弁
３０ ブレーキ制御回路
３３ フロントアクスル用アキュムレータ
３４ リヤアクスル用アキュムレータ
４１ パイロット配管（Ｐｂｒｅａｋ）
５０ 他の機器

Claims (4)

1. 油圧ポンプから吐出する作動油によってブレーキ制御を行う産業用車両の油圧ポンプ制御システムであって、
   前記作動油をブレーキ制御用に蓄積する蓄圧部と、
   該蓄圧部が所定圧力以下の場合は前記作動油を該蓄圧部に蓄積し、該蓄圧部が所定圧力に達すると前記作動油をタンクに戻すように切り換える圧力制御バルブを有する制御バルブとを備え、
   前記油圧ポンプは、前記制御バルブの切り換え状態における前記圧力制御バルブの１次側圧力をロードセンシング圧として傾転角を制御する可変容量ポンプであることを特徴とする産業用車両の油圧ポンプ制御システム。
2. 前記制御バルブは、前記蓄圧部が所定圧力に達すると切り換えられて作動油をタンクに戻す第１バルブと、前記第１バルブから作動油をタンクに戻すことで前記作動油の一部を他の機器に供給する第２バルブとを備えたアンローダバルブである請求項１に記載の産業用車両の油圧ポンプ制御システム。
3. 前記第１バルブの１次側圧力と前記第２バルブの２次側圧力とを高圧選択し、該高圧選択した高圧側圧力で前記可変容量ポンプの傾転角を制御するように構成した請求項２に記載の産業用車両の油圧ポンプ制御システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧ポンプ制御システムを備えたことを特徴とする産業用車両。

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