JP2011047317A - 油圧回路、及びそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作レバー等の操作手段の操作量に応じた速度で油圧アクチュエータを駆動でき、且つエネルギーロスが少ない油圧回路を提供する。
【解決手段】 油圧回路２０は、エンジン３により駆動する可変容量型の前記油圧ポンプ１８から吐出される作動油をバケットシリンダ１６に供給して、バケットシリンダ１６を駆動するようになっている。油圧回路２０は、エンジン３の回転数を検出する回転数センサ５４と、バケット用操作弁３１の操作量を検出する操作量検出手段４１と、油圧ポンプ１８の容量を変更する容量調整装置５０とを有する。油圧回路２０は、更にコントローラ１３を備えており、コントローラ１３は、検出された操作量に基づいて目標吐出流量を演算し、この目標吐出流量と検出されるエンジン３の回転数とに応じて容量調整装置５０を制御するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンにより駆動する可変容量型の油圧ポンプから吐出される作動油を油圧アクチュエータに供給して、該油圧アクチュエータを駆動する油圧回路、及びそれを備える車両に関する。

ホイルローダ等の産業車両は、ブーム及びバケット等の作業機を駆動するために作業機駆動用油圧システムを有している。作業機駆動用油圧システムは、作業機を動かすべく複数の油圧アクチュエータを備えており、これらの油圧アクチュエータは、油圧回路から供給される作動油により駆動するようになっている。油圧回路としては、例えば特許文献1に記載されるような油圧回路がある。この油圧回路は、作動油を吐出する油圧ポンプを備えている。油圧ポンプは、いわゆる固定容量型の油圧ポンプであり、エンジンの回転数に応じて一定流量の作動油を吐出するようになっている。油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間には、制御弁が設けられている。制御弁は、操作レバーに接続されており、その操作レバーの操作量に応じた開度に調整できるようになっている。

このように構成される作業機駆動用油圧システムにおいて、作業機の操作速度（駆動速度）は、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量により決まり、供給される作動油の流量は、制御弁の開度及び油圧ポンプからの吐出流量に応じて制御される。即ち、作業機の操作速度は、操作レバーの操作量及びエンジン回転数により調整することができる。作業機の操作速度を早くしたい場合、操作レバーの操作量を増やすと共にアクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数を上げ、作業機の操作速度を遅くしたい場合は、その逆の操作を行う。このように、操作レバー及びアクセルペダルの両方を操作して操作速度を調整することで、作業機の操作速度を変えることができる。

また、油圧回路として、特許文献２に記載されるような油圧回路もある。この油圧回路は、可変容量型の油圧ポンプを備えており、制御弁の前後の差圧に応じて吐出流量を制御するロードセンシング機能を有している。それ故、エンジンの回転数の変動に係わらず操作レバーの操作量に応じた流量が油圧ポンプから吐出され、操作レバーの操作量に応じた操作速度で作業機を動かすことができる。

特開昭６１−２２１４２５号公報 特開昭５９−７０２４５号公報

特許文献１に記載の油圧回路では、油圧ポンプを駆動するエンジンは、車両本体を走行駆動させる変速機も駆動するようになっており、走行速度を上げるべくアクセルペダルを操作すると、エンジンの回転数が上がり、それに伴って油圧ポンプの吐出流量が増加する。つまり、アクセルペダルの操作量に係わらず、操作レバーの操作量だけで作業機の操作速度を調整することができない。

このように動作する特許文献１に記載の油圧回路は、産業車両等において適用が検討されているエンジン及びモータにより車両を駆動するハイブリッド車両において採用しにくい。というのも、ハイブリッド車両は、エンジンにより発電機を動かして蓄電池に蓄電し、蓄電池の電気によりモータを駆動して車両を走行するようになっている。それ故、ハイブリッド車両において、エンジンの回転数は、アクセルペダルの操作量だけでなく蓄電池の蓄電量に応じて制御され、アクセルペダルに関して同一の操作量でも同じエンジン回転数になるとは限らない。即ち、ハイブリッド車両では、アクセルペダルの操作量とエンジン回転数が連動していない。それ故、アクセルペダルの操作量が同一であっても、蓄電量に応じて作業機の操作速度が変わってしまい、運転者は作業機を良好に操作することができなくなる。

このように、ハイブリッド車両では、アクセルペダルの操作量とエンジン回転数が連動していないため、アクセルペダルの操作量に係わらず操作レバーの操作量だけで作業機の操作速度を調整することができる油圧回路とすることが好ましい。このような油圧回路として特許文献２に記載の油圧回路がある。この油圧回路は、アクセルペダルの操作量に係わらず、操作レバーの操作量だけで作業機の操作速度を調整することができるが、その調整は、ロードセンシング機能により実現している。しかし、このロードセンシング機能では、制御弁の前後にて差圧を生じさせているため、制御弁で生じるエネルギーロスが大きくなってしまう。

なお、特許文献１に記載の油圧回路もまたエネルギーロスが大きい。というのも、固定容量型の油圧ポンプからエンジン回転数に応じた流量の作動油が常に吐出されており、油圧アクチュエータに不必要な作動油が大量に発生し、それら作動油をドレンに排出している。それ故、油圧回路におけるエネルギーロスが大きい。

そこで本発明は、操作レバー等の操作手段の操作量に応じた速度で油圧アクチュエータを駆動でき、且つエネルギーロスが少ない油圧回路を提供することを目的としている。

本発明の油圧回路は、エンジンにより駆動する可変容量型の油圧ポンプから吐出される作動油を油圧アクチュエータに供給して、該油圧アクチュエータを駆動する油圧回路であって、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記油圧アクチュエータに流れる作動油の量を操作する操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記油圧ポンプの容量を調整する容量調整装置と、前記油圧ポンプの吐出流量が前記操作量検出手段で検出された操作量に基づいて演算される目標吐出流量になるように、前記回転数検出手段で検出された前記回転数に応じて前記容量調整装置を制御する制御部とを備えるものである。

本発明に従えば、操作量検出手段及び回転数検出手段から得られる操作量とエンジンの回転数とに基づいて油圧ポンプの吐出量を制御するので、操作手段の操作量に応じた流量の作動油を油圧アクチュエータに導くことができ、操作手段の操作量に応じた操作速度で油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作量検出手段及び回転数検出手段から得られる操作量とエンジンの回転数とに基づいて油圧ポンプの吐出量を制御するので、従来技術のように差圧を生じさせる必要がなく、また作動油が無駄に吐出されることもないので、発生する圧力損失を抑えることができる。これにより、エネルギーロスを抑えることができる。

上記発明において、前記制御部は、前記操作量検出手段で検出される操作量だけに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、エンジンの回転数に係わらず、操作手段の操作量だけに応じて操作速度を調整することができる。これにより、操作速度の調整が簡単である。

上記発明において、前記エンジンにより走行する車両本体の速度を変えるアクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段を更に備え、前記制御部は、前記操作量検出手段で検出される操作量と前記アクセル操作量検出手段で検出される操作量とに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、エンジンの回転数に係わらず、アクセルペダルの操作量と操作手段の操作量とに応じて操作速度を調整することができる。

上記発明において、前記エンジンにより走行する車両の速度を変えるためのアクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段を更に備え、前記制御部は、ロードセンシングモードと、アクセル依存モードとをモード切替手段により切換えることができるようになっており、前記ロードセンシングモードで、前記操作量検出手段で検出される操作量にだけ応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標吐出流量になるように前記油圧ポンプの容量を前記容量調整装置により制御し、前記アクセル依存モードで、前記操作量検出手段で検出される操作量と前記アクセル操作量検出手段で検出される操作量とに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標吐出流量になるように前記油圧ポンプの容量を前記容量調整装置により制御するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、操作手段の操作量だけに応じて操作速度を調整したり、アクセルペダルの操作量と操作手段の操作量とに応じて操作速度を調整したりすることができる。モード切換手段により２つのモードを切換えることができるので、運転者は、作業内容に応じて２つのモードを容易に切換え選択ができ、利便性が高い。

上記発明において、前記操作手段は、前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量を制御する流量制御弁のスプールにパイロット圧を与えて前記スプールの開度を調整するリモートコントロール弁であり、前記操作量検出手段は、前記リモートコントロール弁のパイロット圧を検出する圧力センサであることが好ましい。

上記構成に従えば、操作レバーのパイロット圧により操作量を検出するので、部品点数が少なく、構成が容易である。

上記発明の車両は、前述の何れか１つに記載の油圧回路と、前記エンジンと、前記エンジンにより駆動する発電機と、前記発電機で発生する電気を蓄える蓄電池と、前記蓄電池の電気により駆動して走行させるモータとを有する。

上記構成に従えば、蓄電池の蓄電量に応じてエンジンの回転数が変動しても、その変動に応じて油圧ポンプの容量が制御されるので、エンジン回転数に係わらず、操作手段の操作量に応じた作動油を油圧シリンダに供給することができ、操作手段の操作量に応じた操作速度で油圧シリンダを駆動することができる。

本発明によれば、操作レバー等の操作手段の操作量に応じた操作速度で油圧アクチュエータを駆動でき、且つエネルギーロスを少なくすることができる。

本発明の第１実施形態のホイルローダの構成を示すブロック図である。 ホイルローダに備わる油圧回路の構成を示す回路図である。 第１モードにおいて油圧ポンプから吐出させるべき吐出流量を示すグラフであり、（ａ）は、油圧ポンプの吐出流量とパイロット圧との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、油圧ポンプの吐出流量とアクセルペダルとの関係を示すグラフである。 第２モードにおいて油圧ポンプから吐出させるべき吐出流量を示すグラフであり、（ａ）は、油圧ポンプの吐出流量とパイロット圧との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、油圧ポンプの吐出流量とアクセルペダルとの関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態のホイルローダの構成を示すブロック図である。

＜第１実施形態＞
図１に示すホイルローダは、いわゆる産業車両であり、走行し、またバケット及びブーム等の作業機を駆動することができるようになっている。ホイルローダ１は、シリーズ式のハイブリッド駆動装置２を備えるハイブリッド車両であり、ハイブリッド駆動装置２は、基本的に、エンジン３と、発電機４と、蓄電池５と、走行用モータ６とを有する。エンジン３は、減速機７を介して発電機４に機械的に連結されており、回転駆動することで発電機４を動かして発電させるようになっている。発電機４は、第１インバータ／コンバータ８を介して蓄電池５に電気的に接続されており、発生した電気により蓄電池５を充電するようになっている。蓄電池５は、第２インバータ／コンバータ９を介して走行用モータ６に電気的に接続されている。走行用モータ６は、変速機１０及び差動機構１１を介して車輪１２，１２に機械的に連結されており、蓄電池５の電気により回転駆動して車輪１２，１２を回転させ、ホイルローダ１を走行させるようになっている。

このように構成されるハイブリッド駆動装置２は、コントローラ１３によって制御されている。コントローラ１３は、角変位センサ１５と、蓄電池５と、第２インバータ／コンバータ９とに電気的に接続されている。角変位センサ１５は、アクセルペダル１４の操作量（即ち、踏み込み量、又は踏み角）を検出し、コントローラ１３に出力するようになっている。コントローラ１３は、角変位センサ１５から踏み角を取得すると、第２インバータ／コンバータ９を制御し、取得した踏み角に応じた電流を蓄電池５から走行用モータ６に流すようになっている。また、コントローラ１３は、エンジン３及び第１インバータ／コンバータ８にも電気的に接続されており、蓄電池５から得られる蓄電量に応じて、エンジン３のスロットルバルブの開度、及び燃料噴射量を調整して、エンジン３の回転数（即ち、エンジン回転数）を制御すると共に、第１インバータ／コンバータ８により蓄電池５の蓄電量を制御している。

このように構成されるホイルローダ１では、アクセルペダル１４が操作されると、コントローラ１３がアクセルペダル１４の操作量に応じた電流を走行用モータ６に流す。これにより、走行用モータ６が電流に応じた回転数で回転し、アクセルペダル１４の操作量に応じた速度でホイルローダ１を走行させる。走行時において走行用モータ６に大きな駆動力を必要とする場合、又は走行する等して蓄電池の蓄電量が減って蓄電量が所定量以下になった場合、コントローラ１３は、エンジン３を駆動して発電機４を動かし、発電機４に発電させて蓄電池を充電する。このようにして充電された蓄電池の電気を利用することでホイルローダ１を大きな駆動力又は継続して走行することができる。

このように走行することができるホイルローダ１は、図示しないバケット及びブーム等の作業機を備えている。これらバケット及びブームは、油圧アクチュエータであるバケットシリンダ１６及び一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒにより夫々駆動できるようになっている。バケットシリンダ１６及び一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒは、作動油を供給することで伸縮駆動するようになっており、バケットシリンダ１６を伸縮させると、バケットが傾動（チルト）し、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒを伸縮させると、ブームが昇降するようになっている。

このように構成されるバケットシリンダ１６及び一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒを動作させるべく、バケットシリンダ１６及び一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒには、油圧回路２０が接続されている。油圧回路２０は、バケットシリンダ１６及び一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに作動油を供給し、また供給する作動油の方向及び流量を制御できるようになっている。以下では、図１及び図２を参照しつつ油圧回路２０について説明する。

［油圧回路］
油圧回路２０は、油圧ポンプ１８を備えている。油圧ポンプ１８は、減速機７に発電機４と並列して設けられ、減速機７を介してエンジン３と機械的に連結されている。油圧ポンプ１８は、いわゆる可変容量型のアキシャルポンプであり、エンジン３の回転に応じて作動油を吐出するようになっており、リリーフ弁２１により吐出圧が所定圧以上にならないように調整されている。また、油圧ポンプ１８には、バケット用制御弁２３及びブーム用制御弁２４が直列的に接続されている。

バケット用制御弁２３は、いわゆるセンターオープン型の制御弁であり、その上流側に油圧ポンプ１８が接続され、下流側にバケットシリンダ１６及びブーム用制御弁２４が接続されている。バケット用制御弁２３は、スプール２３ａを備えており、スプール２３ａの位置を調整することで、油圧ポンプ１８の接続先（即ち、作動油の流れる方向）を調整することができるようになっている。

即ち、スプール２３ａが中立位置２５にあるとき、油圧ポンプ１８とバケットシリンダ１６との間が遮断され、油圧ポンプ１８とブーム用制御弁２４とが接続される。これにより、バケットシリンダ１６の傾動角は、そのまま維持され、油圧ポンプ１８から流れる全ての作動油は、ブーム用制御弁２４に流される。

中立位置２５から第１オフセット位置２６の方にスプール２３ａを移動させると、油圧ポンプ１８とバケットシリンダ１６とが接続される。これにより、作動油がバケットシリンダ１６に供給されてバケットシリンダ１６が伸張し、バケットが上方に傾動する。また、中立位置２５から第２オフセット位置２７の方にスプール２３ａを移動させると、油圧ポンプ１８とバケットシリンダ１６とが接続される。これにより、作動油がバケットシリンダ１６に供給されてバケットシリンダ１６が収縮し、バケットが下方に傾動する。

バケット用制御弁２３は、このように作動油の流れる方向を切換えると共に、スプール２３ａの移動量に応じてスプール２３ａの開度を調整し、バケットシリンダ１６に流れる作動油の流量を調整するようになっている。スプール２３ａの開度（即ち、油圧ポンプ１８とバケットシリンダ１６との間の開度）は、中立位置２５のとき閉じられおり、中立位置２５から第１又は第２オフセット位置２６，２７に向かうに従って大きくなり、第１又は第２オフセット位置２６，２７に到達すると全開になる。これとは逆に、油圧ポンプ１８とブーム用制御弁２４との間は、第１又は第２オフセット位置２６，２７に向かうに従ってその開度が小さくなり、スプール２３ａの開度が全開になったときに遮断されている。即ち、スプール２３ａの開度が全開になると、バケット用制御弁２３に流れる全ての作動油がバケットシリンダ１６に導かれるようになる。

このようにスプール２３ａの移動量に応じて作動油の流量を制御するバケット用制御弁２３には、スプール２３ａの移動量を調整すべくバケット用操作弁３３が設けられている。バケット用操作弁３３は、図示しない操作レバーを備えている。操作レバーは、運転席に設けられるハウジング（図示せず）に傾動支持されており、例えば前後方向に傾動することができるようになっている。また、ハウジングには、一対のプッシュロッド３４Ｆ，３４Ｒ及び一対のパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒが移動可能に収容されている。各プッシュロッド３４Ｆ，３４Ｒは、操作レバーが対応する方向（即ち、前方又は後方）に傾動されると、操作レバーに押されて移動するようになっている。また、各プッシュロッド３４Ｆ，３４Ｒは、一対のパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒの各々と対応付けられており、操作レバーに押されて移動すると対応するパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒを移動させるようになっている。

各パイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒは、共にバケット用制御弁２３のスプール２３ａ、パイロット用油圧ポンプ（以下、単に「パイロットポンプ」ともいう）３７、及びタンク２２に接続されており、スプール２３ａの接続先をパイロットポンプ３７及びタンク２２の何れか一方に切換えできるようになっている。パイロットポンプ３７は、いわゆる固定容量型の油圧ポンプであり、油圧ポンプ１８と共にエンジン３に直列的、且つ機械的に連結されている。パイロットポンプ３７は、エンジン３を駆動するとパイロット油を吐出するようになっており、このパイロット油は、パイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒに導かれる。なお、パイロットポンプ３７は、その吐出圧が予め定められた圧力以上にならないように、リリーフ弁３８により調整されている。

パイロットポンプ３７からパイロット油が吐出されている状態で、操作レバーを後方に傾動させてパイロットスプール３５Ｒを移動させると、パイロットポンプ３７とスプール２３ａとが接続され、パイロット油がスプール２３ａに導かれる。これにより、スプール２３ａが第１オフセット位置２６の方に移動してバケットシリンダ１６が伸長し、バケットが上方に傾動する。逆に、操作レバーを前方に傾動させてパイロットスプール３５Ｆを移動させると、パイロット油がスプール２３ａに導かれる。これにより、スプール２３ａが第２オフセット位置２７の方に移動してバケットシリンダ１６が収縮し、バケットが下方に傾動する。

このように、操作レバーを傾動操作することでパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒを動かしてスプール２３ａにパイロット油を流しているのだが、パイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒは、スプール２３ａに出力するパイロット圧を操作レバーの傾動量、即ち操作量に応じて変えるようになっている。また、バケット用制御弁２３では、このパイロット圧に応じてスプール２３ａの移動量が調整され、スプール２３ａの移動量に応じてスプール２３ａの開度が調整されるようになっている。それ故、操作レバーの操作量に応じてスプール２３ａの開度が操作され、バケットシリンダ１６に導かれる作動油の流量が調整される。即ち、操作レバーの操作量を調整することで、バケットシリンダ１６に導かれる作動油の流量を調整し、バケットの操作速度を調整することができる。

このようにバケットシリンダ１６の駆動を制御するバケット用制御弁２３の下流側には、前述の通りブーム用制御弁２４が接続されている。ブーム用制御弁２４は、いわゆるセンターオープン型の制御弁である。ブーム用制御弁２４の上流側には、バケット用制御弁２３が接続され、下流側には、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒ及びタンク２２が接続されている。ブーム用制御弁２４は、スプール２４ａを備えており、このスプール２４ａの位置を調整することでバケット用制御弁２３の接続先（即ち、作動油の流れる方向）を調整することができるようになっている。

即ち、スプール２４ａが中立位置２９にあるとき、バケット用制御弁２３と一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒとの間が遮断され、バケット用制御弁２３とタンク２２とが接続される。これにより、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒの高さが維持され、ブーム用制御弁２４からの作動油の全てがタンク２２に排出される。

中立位置２９から第１オフセット位置３０の方にスプール２４ａを移動させると、バケット用制御弁２３と一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒとが接続される。これにより、作動油が一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに供給されて一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒが伸長して、一対のブームが上がる。また、中立位置２９から第２オフセット位置３１の方にスプール２４ａを移動させると、バケット用制御弁２３と一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒとが接続される。これにより、作動油が一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに供給されて一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒが伸長し、一対のブームが下がる。更に、ブーム用制御弁２４では、スプール２４ａを第３オフセット位置３２に動かすことができるようになっている。スプール２４ａを第３オフセット位置３２に動かすと、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒがタンク２２に接続される。これにより、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒ内の作動油がタンク２２に排出され、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒを自由に動かすことができるようになる。

ブーム用制御弁２４もまた、バケット用制御弁２３と同様に、作動油の流れる方向を切換えると共に、スプール２４ａの移動量に応じてスプール２４ａの開度を調整し、ブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに流れる作動油の流量を調整するようになっている。スプール２４ａの開度（即ち、バケット用制御弁２３とブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒの間の開度）は、中立位置２９のとき閉じられており、中立位置２９から第１及び第２オフセット位置３０，３１に向かうに従って大きくなり、第１又は第２オフセット位置３０，３１に到達すると全開になる。これとは逆に、バケット用制御弁２３とタンク２２との間は、第１又は第２オフセット位置３０，３１に向かうに従ってその開度が小さくなり、スプール２４ａの開度が全開になったときに遮断されている。即ち、ブーム用制御弁２４に流れる全ての作動油が一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに導かれるようになる。

このようにスプール２４ａの移動量に応じて作動油の流量を制御するブーム用制御弁２４にもまた、スプール２４ａの移動量を調整すべくブーム用操作弁４１が設けられている。ブーム用操作弁４１の構成は、バケット用操作弁３３と略同一であるが、簡単に説明する。ブーム用操作弁４１は、操作レバーと、一対のプッシュロッド４２Ｆ，４２Ｒと、一対のパイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒを備えている。ブーム用操作弁４１では、操作レバーを傾動させると、傾動する方向（前方、又は後方）に応じて２つのプッシュロッド４２Ｆ，４２Ｒのうち一方が押されて移動し、押されたプッシュロッド４２Ｆ，４２Ｒが更に対応するパイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒを押して移動させる。

各パイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒは、ブーム用制御弁２４のスプール２４ａ、パイロットポンプ３７及びタンク２２に接続されており、スプール２４ａの接続先を、パイロットポンプ３７及びタンク２２のうち何れか一方に切換えできるようになっている。パイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒには、パイロットポンプ３７から吐出されるパイロット油が導かれており、この状態で操作レバーを後方に傾動させてパイロットスプール４３Ｒを移動させると、パイロット油がスプール２４ａに導かれる。これにより、スプール２４ａが第１オフセット位置３０の方に移動して一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒが伸長し、一対のブームが上がる。逆に、操作レバーを前方に傾動させてパイロットスプール４３Ｆを移動させると、パイロット油がスプール２４ａに導かれる。これにより、スプール２４ａが第２オフセット位置３１の方に移動して一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒが収縮し、一対のブームが下がる。この状態から更に操作レバーを前方に傾動させると、スプール２４ａが第３オフセット位置３２の方に移動する。これにより、一対のブームを自由に動かすことができるようになる。

パイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒもまた、バケット用操作弁３３のパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒと同様に、スプール２４ａに出力するパイロット圧を操作レバーの傾動量、即ち操作量に応じて変えるようになっている。また、ブーム用制御弁２４では、このパイロット圧に応じてスプール２４ａの移動量が調整され、スプール２４ａの移動量に応じてスプール２４ａの開度が調整されるようになっている。それ故、操作レバーの操作量に応じてスプール２４ａの開度が調整され、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに供給される作動油の流量を調整される。即ち、操作レバーを操作することで、一対のブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに供給される作動油の流量を調整し、一対のブームの操作速度を調整することができる。

このように構成されるブーム用操作弁４１とバケット用操作弁３３とには、各操作弁３３，４１の操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段４４が設けられている。操作量検出手段４４は、第１のシャトル弁４５と、第２のシャトル弁４６と、第３のシャトル弁４７と、圧力センサ４８とを備えている。第１のシャトル弁４５は、バケット用操作弁３３に設けられている。第１のシャトル弁４５は、第３のシャトル弁４７に接続され、２つのパイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒからバケット用制御弁２３のスプール２３ａに夫々出力されるパイロット圧を比較し、高い方のパイロット圧を第３のシャトル弁４７に出力するようになっている。これと同様の構成を有する第２のシャトル弁４６がブーム用操作弁４１にも設けられている。第２のシャトル弁４６もまた、第３のシャトル弁４７に接続されて、２つのパイロットスプール４３Ｆ，４３Ｒからブーム用制御弁２４のスプール２４ａに夫々出力されるパイロット圧を比較し、高い方のパイロット圧を第３のシャトル弁４７に出力するようになっている。

第３のシャトル弁４７は、圧力センサ４８に接続され、第１及び第２のシャトル弁４５，４６から出力されたパイロット圧のうち高い方のパイロット圧を圧力センサ４８に出力するようになっている。圧力センサ４８は、コントローラ１３に接続されており、第３のシャトル弁４７から出力されるパイロット圧を検出してコントローラ１３に出力するようになっている。

このように構成される操作量検出手段４４は、各パイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒ，４３Ｆ，４３Ｒから出力されるパイロット圧を第１乃至第３のシャトル弁４５〜４７により比較し、４つのパイロット圧のうち最も高いパイロット圧を圧力センサ４８にて検出する。各パイロットスプール３５Ｆ，３５Ｒ，４３Ｆ，４３Ｒから出力されるパイロット圧は、各操作弁３３，４１の操作量に比例している。それ故、圧力センサ４８は、２つの操作弁３３，４１で操作された操作量のうち最も大きい操作量として第３のシャトル弁４７から出力されるパイロット圧ｐを検出し、コントローラ１３に出力するようになっている。

また、コントローラ１３には、容量調整装置５０が電気的に接続されている。容量調整装置５０は、電磁弁５１と、方向切換弁５２と、サーボ機構５３とを備える。電磁弁５１は、方向切換弁５２のスプール５２ａに接続されている。また、電磁弁５１は、ソレノイド５１ａを備え、ソレノイド５１ａは、コントローラ１３と電気的に接続されている。電磁弁５１は、コントローラ１３からソレノイド５１ａに流される電流に応じてスプール５２ａに導かれるパイロット油を電流に応じた圧力に調圧するようになっている。

サーボ機構５３は、サーボピストン５３ａを備え、このサーボピストン５３ａに互いに抗するパイロット圧を与えるべく第１及び第２油圧室５３ｂ，５３ｃを有する。サーボピストン５３ａは、第１油圧室５３ｂ側の第１受圧面５３ｄが第２油圧室５３ｃ側の第２受圧面５３ｅより大きくなっている。第１油圧室５３ｂには、方向切換弁５２が接続されており、第２油圧室５３ｃにはパイロットポンプ３７が接続されている。サーボピストン５３ａは、油圧ポンプ１８の斜板１８ａに連結され、ｘ１方向に動くことで斜板１８ａの傾動角を変えて油圧ポンプ１８の容量を減少させ、またｘ２方向に動くことで斜板１８ａの傾動角を変えて油圧ポンプ１８の容量を増加させるようになっている。

また、方向切換弁５２のスプール５２ａは、電磁弁５１からのパイロット油の圧力に応じた位置に動くようになっており、スプール５２ａが動くことでサーボ機構５３の第１油圧室５３ｂの接続先がパイロットポンプ３７又はタンク２２に切換えられる。

このような構成を有する容量調整装置５０では、コントローラ１３から電磁弁５１に電流を流すと、電流の大きさに応じて電磁弁５１により調圧されたパイロット油がスプール５２ａに導かれる。これにより、スプール５２ａが動いてパイロットポンプ３７とサーボ機構５３の第１油圧室５３ｂとが接続され、サーボピストン５３ａがｘ２方向に移動し、油圧ポンプ１８の吐出流量が増加する。他方、サーボピストン５３ａの移動量に応じてスプール５２ａのパイロットポンプ３７への接続開度が狭くなっていき、やがて閉鎖される。そうすると、サーボピストン５３ａの動きが止まる。それ故、斜板１８ａの傾動角は、電磁弁５１に流れる電流に応じた傾動角となり、油圧ポンプ１８の容量が電磁弁５１に流す電流に応じた容量になる。

電磁弁５１に流す電流を小さくすると、スプール５２ａに出力されるパイロット油の圧力が小さくなり、スプール５２ａが移動してサーボ機構５３の第１油圧室５３ｂがタンク２２に接続される。そのため、第１油圧室５３ｂ内のパイロット油の一部は、方向切換弁５２を介してタンク２２に排出され、サーボピストン５３ａがｘ１方向に移動する。これにより、油圧ポンプ１８の吐出流量が減少する。他方、スプール５２ａのタンク２２への接続開度は、サーボピストン５３ａの移動量に応じて狭くなり、第１油圧室５３ｂは閉鎖される。そうすると、サーボピストン５３ａの動きが止まり、油圧ポンプ１８の容量の減少が止まる。この際の油圧ポンプ１８の容量は、電流を増加させた場合と同様に電磁弁５１に流す電流に応じた容量になる。

このように、コントローラ１３は、２つの操作弁３３，４１の操作量のうち最も大きい操作量に応じた電流を電磁弁５１に流し、油圧ポンプ１８の容量を制御している。ところで、コントローラ１３から電磁弁５１に流れる電流は、前記操作量だけでなく、アクセルペダル１４の踏み角、エンジン３の回転数、及び後述するモードに応じて設定される。以下では、コントローラ１３から電磁弁５１に流れる電流の設定方法について説明する。

コントローラ１３には、角変位センサ１５と、回転数センサ５４と、モード切換スイッチ５５とが電気的に接続されている。角変位センサ１５は、アクセルペダル１４の操作量（踏み込み量）を踏み角として検出し、コントローラ１３に出力するようになっている。また、回転数センサ５４は、エンジン３の回転数を検出し、コントローラ１３に出力するようになっている。

モード切換スイッチ５５は、コントローラ１３のモードをロードセンシングモード（以下、単に「モード１」ともいう）及びアクセル依存モード（以下、単に「モード２」ともいう）に切換えることができるようになっている。コントローラ１３は、モード１に切換えられると、圧力センサ４８から得られるパイロット圧ｐと予め記憶された第１マップとを用いて、油圧ポンプ１８の目標吐出流量Ｑを演算し、またモード２に切換えられると、圧力センサ４８から得られるパイロット圧ｐと予め記憶された第２マップとを用いて、油圧ポンプ１８の目標吐出流量Ｑを演算するようになっている。

第１マップは、それをグラフに展開すると、図３Ａ及び図３Ｂのようになる。なお、図３Ａでは、縦軸が吐出流量Ｑであり、横軸がパイロット圧ｐである。また、図３Ｂでは、縦軸が吐出流量Ｑであり、横軸が角変位センサ１５から得られる踏み角θである。更に、図３Ｂでは、パイロット圧ｐがｐ_ｍｉｎ≦ｐ≦ｐ_ｍａｘの範囲の各値にあるときに、吐出流量Ｑが踏み角θに対してどのように変化するかを４つの実線で示している。

図３Ａから判るように、第１マップにおいて、目標吐出流量Ｑは、パイロット圧ｐが０≦ｐ≦ｐ_１のとき最小流量Ｑ_ｍｉｎで一定であり、パイロット圧ｐがｐ_２≦ｐのとき最大流量Ｑ_ｍａｘ（＞Ｑ_ｍｉｎ）で一定である。また、パイロット圧ｐがｐ_１＜ｐ＜ｐ_２のとき、目標吐出流量Ｑは、パイロット圧ｐに応じて増大している。また、図３Ｂから判るように、目標吐出流量Ｑは、踏み角θに係らず、パイロット圧ｐに応じた一定値となる。それ故、モード１では、圧力センサ４８から得られるパイロット圧ｐに基づいて目標吐出流量Ｑが演算される。

その後、コントローラ１３は、演算された目標吐出流量Ｑと、回転数センサ５４から得られるエンジン３の回転数Ｒとに基づいて、油圧ポンプ１８の目標容量ｑを
ｑ＝Ｑ／（Ｅ×Ｒ） …（１）
式（１）で演算し、この油圧ポンプ１８の目標容量ｑに基づいて電磁弁５１に流す必要電流Ｉを求める。ここで、係数Ｅは、減速機７の効率（減速比）である。必要電流Ｉを電磁弁５１に流すことで、パイロット圧ｐに応じた吐出流量の作動油が油圧ポンプ１８から吐出され、バケットシリンダ１６又はブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに導かれる。即ち、各操作弁３３，４１の操作レバーの操作量に応じた流量の作動油がバケットシリンダ１６又はブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに導かれる。これにより、操作量に応じた操作速度でバケット及びブームを動かすことができる。

このように、モード１では、パイロット圧ｐとエンジン回転数Ｒとに基づいて油圧ポンプ１８の目標容量ｑが演算される。コントローラ１３は、油圧ポンプ１８の容量が目標容量ｑになるようにサーボ機構５３を制御し、油圧ポンプ１８から目標吐出流量Ｑの作動油を吐出させている。それ故、従来技術のように各制御弁２３，２４にて差圧を生じさせる必要がなく、油圧回路２０で生じる圧力損失を抑えることができる。これにより、エネルギーロスを抑えることができる。

また、第２マップは、グラフに展開すると、図４Ａ及び図４Ｂのようになる。なお、図４Ａでは、縦軸に吐出流量Ｑが示され、横軸にパイロット圧ｐが示されており、踏み角θがθ_ｍｉｎ≦ｐ≦θ_ｍａｘの範囲の各値にあるときに、吐出流量Ｑがパイロット圧ｐに対してどのように変化するかを４つの実線で示している。また、図４Ｂでは、縦軸に吐出流量Ｑが示され、横軸に角変位センサ１５から得られる踏み角θが示されており、パイロット圧ｐがｐ_ｍｉｎ≦ｐ≦ｐ_ｍａｘの範囲の各値にあるときに、吐出流量Ｑが踏み角θに対してどのように変化するかを４つの実線で示している。

図４Ａから判るように、目標吐出流量Ｑは、モード１の場合と同様、パイロット圧ｐが０≦ｐ≦ｐ_１及びｐ_２≦ｐのときに流量が一定であり、パイロット圧ｐがｐ_１＜ｐ＜ｐ_２のときパイロット圧ｐに応じて増大する。しかし、図４Ａ及び４Ｂから判るように、第２マップでは、第１マップと異なり、目標吐出流量Ｑとパイロット圧ｐとの関係が踏み角θに応じて変わるようになっている。例えば、踏み角θが大きくなると最小流量Ｑ_ｍｉｎ及び最大流量Ｑ_ｍａｘが大きくなる。それ故、モード２では、圧力センサ４８から得られるパイロット圧ｐに角変位センサ１５から得られる踏み角θを加え、パイロット圧ｐと踏み角θとに基づいて目標吐出流量Ｑを演算する。

その後、コントローラ１３は、モード１の場合と同様に、目標吐出流量Ｑとエンジン３の回転数Ｒとに基づいて油圧ポンプ１８の目標容量ｑを前述の式（１）で演算し、この目標容量ｑに基づいて電磁弁５１に流す必要電流Ｉを求める。この必要電流Ｉを電磁弁５１に流すことで、パイロット圧ｐと踏み角θとに応じた吐出流量の作動油が油圧ポンプ１８から吐出され、バケットシリンダ１６及びブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに導かれる。即ち、各操作弁３３，４１の操作レバーの操作量と、アクセルペダル１４の操作量とに応じた流量の作動油がバケットシリンダ１６又はブームシリンダ１７Ｌ，１７Ｒに導かれる。これにより、操作レバー及びアクセルペダルの操作量に応じた操作速度でバケット及びブームを動かすことができる。

このように、モード２では、パイロット圧ｐ、踏み角θとエンジン回転数Ｒとに基づいて油圧ポンプ１８の目標容量ｑが演算される。コントローラ１３は、油圧ポンプ１８の容量が目標容量ｑになるようにサーボ機構５３を制御し、油圧ポンプ１８から目標吐出流量Ｑの作動油を吐出させている。それ故、油圧ポンプ１８からは、必要な量の作動油を吐出させることができ、従来技術のように不必要な量の作動油を吐出することがない。これにより、油圧回路２０におけるエネルギーロスを抑えることができる。

このように油圧回路２０は、バケット用操作弁３３及びブーム用操作弁４１の操作レバーの操作量だけに応じてブーム及びバケットの操作速度が制御されるモード１と、前記操作レバーの操作量とアクセルペダルの操作量に応じてブーム及びバケットの操作速度が制御されるモード２とを切換えることができる。それ故、モード１のような操作が可能なホイルローダが好適な場合、及びモード２のような操作が可能なホイルローダが好適な場合のどちらの場合にも好適に使用することができ、使用可能な範囲が広がる。また、これらの２つのモードの切換えがモード切換スイッチ５５により行うことができるので、運転者の作業内容に応じて２つのモードを容易に切換え選択ができ、利便性が高い。

また、ホイルローダ１のようにハイブリッド車両である場合、従来のエンジンだけで駆動するような車両と異なり、アクセルペダル１４の操作量とエンジン回転数Ｒとが一対一で対応しておらず、同じアクセルペダル１４の操作量でも蓄電池５の充電量に応じてエンジン回転数Ｒが異なる。しかし、油圧回路２０では、エンジン回転数Ｒに関係なく油圧ポンプ１８の吐出流量Ｑが演算されるので、上述のようなハイブリッド車両であっても、バケット用操作弁３３及びブーム用操作弁４１の操作レバーの操作量とアクセルペダル１４の操作量とに応じた吐出流量Ｑの作動油を油圧ポンプ１８から吐出させることができ、操作レバーの操作量とアクセルペダル１４の操作量とに応じた操作速度でバケット及びブームを動かすことができる。これにより、蓄電池５の蓄電量に係わらず、アクセルペダル１４を踏み込むと、それに応じて車両速度とバケット及びブームの操作速度とを同じように上げることができ、操作レバーとアクセルペダル１４との操作により車両速度とバケット及びブームの操作速度とのバランスを保つことができる。

＜第２実施形態＞
油圧回路２０は、シリーズ式のハイブリッド駆動装置２を備えるハイブリッド車両でなく、図５に示すような動力分割式のハイブリッド駆動装置２Ａを備えるハイブリッド車両であっても適用することができる。以下では、動力分割式のハイブリッド駆動装置２Ａを備える第２実施形態のホイルローダ１Ａについて簡単に説明する。なお、第２実施形態のホイルローダ１Ａの構成について、先に説明する第１実施形態のホイルローダ１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成についてだけ説明する。

動力分割式のハイブリッド駆動装置２Ａは、減速機７に油圧ポンプ１８と、動力分割機構６１とが並列して連結されている。動力分割機構６１には、モータ・ジェネレータ６２と、変速機１０とが並列して連結されている。動力分割機構６１は、遊星歯車等により構成されており、減速機７が回転すると、その駆動力を分割してモータ・ジェネレータ６２と変速機１０とに伝達し、モータ・ジェネレータ６２が回転すると、その駆動力を変速機１０に伝達するようになっている。

モータ・ジェネレータ６２は、インバータ／コンバータ６３を介して蓄電池５に接続されており、減速機７からの駆動力により回転して蓄電池５を充電するようになっている。また、モータ・ジェネレータ６２は、蓄電池から電気により動力分割機構６１を介して変速機１０に駆動することができるようになっている。このように構成されるハイブリッド駆動装置２Ａもまた、コントローラ１３を備えており、コントローラ１３は、インバータ／コンバータ６３を制御するようになっている。

このように構成されるホイルローダ１Ａについても、油圧回路２０を備えることができ、ホイルローダ１と同様の作用効果を奏する。

本実施形態では、ホイルローダについて説明しているけれども、このような車両に限定するものではない。例えば、クレーン車であってもよく、油圧アクチュエータを備える車両であれば良い。また、車両の構成も、ハイブリッド車両である必要もなく、エンジンだけで走行する車両であってもよい。車両速度を制御するためのアクセルとしてアクセルペダルを挙げているが、レバーのようなものであってもよく、車両速度を変えることができる手段であればよい。

また、本実施形態では、圧力センサ４８により操作レバーの操作量を検出しているけれども、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば、操作レバーの傾動角をセンサ等により検出し、コントローラ１３に出力するようにしてもよい。

なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

１，１Ａ ホイルローダ
３ エンジン
４ 発電機
５ 蓄電池
６ 走行用モータ
１３ コントローラ
１４ アクセルペダル
１５ 角変位センサ
１６ バケットシリンダ
１７Ｌ，１７Ｒ ブームシリンダ
１８ 油圧ポンプ
２０ 油圧回路
２３ バケット用制御弁
２３ａ スプール
２４ ブーム用制御弁
２４ａ スプール
３３ バケット用操作弁
４１ ブーム用操作弁
４４ 操作量検出手段
５０ 容量調整装置
５４ 回転数センサ
５５ モード切換スイッチ
６２ モータ・ジェネレータ

Claims (6)

1. エンジンにより駆動する可変容量型の油圧ポンプから吐出される作動油を油圧アクチュエータに供給して、該油圧アクチュエータを駆動する油圧回路であって、
   前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記油圧アクチュエータに流れる作動油の量を操作する操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
   前記油圧ポンプの容量を調整する容量調整装置と、
   前記油圧ポンプの吐出流量が前記操作量検出手段で検出された操作量に基づいて演算される目標吐出流量になるように、前記回転数検出手段で検出された前記回転数に応じて前記容量調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする油圧回路。
2. 前記制御部は、前記操作量検出手段で検出される操作量だけに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
3. 前記エンジンにより走行する車両本体の速度を変えるアクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段を更に備え、
   前記制御部は、前記操作量検出手段で検出される操作量と前記アクセル操作量検出手段で検出される操作量とに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
4. 前記エンジンにより走行する車両の速度を変えるためのアクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段を更に備え、
   前記制御部は、ロードセンシングモードと、アクセル依存モードとをモード切替手段により切換えることができるようになっており、
   前記ロードセンシングモードで、前記操作量検出手段で検出される操作量にだけ応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標吐出流量になるように前記油圧ポンプの容量を前記容量調整装置により制御し、
   前記アクセル依存モードで、前記操作量検出手段で検出される操作量と前記アクセル操作量検出手段で検出される操作量とに応じた流量が前記油圧ポンプから吐出されるように前記目標吐出流量を演算し、前記油圧ポンプの吐出流量が前記目標吐出流量になるように前記油圧ポンプの容量を前記容量調整装置により制御するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
5. 前記操作手段は、前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量を制御する流量制御弁のスプールにパイロット圧を与えて前記スプールの開度を調整するリモートコントロール弁であり、
   前記操作量検出手段は、前記リモートコントロール弁のパイロット圧を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか1つに記載の油圧回路。
6. 前記請求項１乃至５の何れか１つに記載の油圧回路と、
   前記エンジンと、
   前記エンジンにより駆動する発電機と、
   前記発電機で発生する電気を蓄える蓄電池と、
   前記蓄電池の電気により駆動して走行させるモータとを有することを特徴とする車両。
   

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