JP2011179457A - 油圧ポンプの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機により駆動される油圧ポンプからの油圧によってアクチュエータを作動させるようにした建設車両において、電動機の消費電力を大幅に低減できるようにする。
【解決手段】油圧ポンプ２の吸引配管３に備えた切換弁１５と、油圧ポンプ２の吐出配管５の油圧を逆止弁１６を介して蓄圧器１８に導く油圧導管１７と、蓄圧器１８に一端が接続され他端が切換弁１５に接続された油圧供給導管１９と、電動機１により油圧ポンプ２が駆動されてアクチュエータ６による作動が行われる作業時は、切換弁１５を蓄圧側Ａに切り換え、アクチュエータ６による作業が停止して電動機１の駆動が停止された後に再び電動機１が起動される起動時は、切換弁１５をアシスト側Ｂに切り換えて蓄圧器１８の油圧により油圧ポンプ２を駆動すると共に、このアシスト側Ｂへの切換弁１５の切り換えと同時又は切り換え後に電動機１を起動するよう制御する制御装置２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ポンプの駆動制御装置に関するものである。

従来より、車両に備えられるエンジン（内燃機関）を、油圧モータの駆動によって始動させるようにしたエンジン始動装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このエンジン始動装置は、車両に備えたバッテリからの電力により駆動される電動機と該電動機によって駆動されるオイルポンプと、このオイルポンプから吐出される油圧を蓄圧するアキュムレータ（蓄圧器）と、この蓄圧器に蓄圧された油圧により駆動されて前記エンジンを始動させる専用の油圧モータとを備えている。

上記構成のエンジン始動装置では、油圧ポンプからの油圧を蓄圧器に蓄えておき、この蓄圧した油圧を利用して油圧モータによりエンジンを始動させる構成であるため、電動モータ（セルモータ）の駆動トルクによって直接エンジンを始動させる構成に比べて、油圧による大きな出力を利用できるので、エンジンが起動されるまでの時間が短縮され、エンジンの始動性を高めることができる。

しかし、特許文献１に係るエンジン始動装置は、エンジンの他に、発電機によって駆動される油圧ポンプと、油圧モータとを備える必要があり、このために構造が複雑になり、装置の価格が増加するという問題がある。

一方、油圧ショベル等の小型の建設車両では、市街地での作業によるエンジン騒音の問題、及びエンジン排気の問題等があり、こうした問題を回避するために、電動機で駆動する油圧ポンプを建設車両に搭載してアクチュエータを作動させることにより、走行、旋回、掘削等の各種の作動を行わせるようにした電動油圧駆動方式を採用することが検討されている。

図５は小型の建設車両に備えるようにした電動油圧駆動装置の一例を示したもので、建設車両に搭載される電動機１には該電動機１によって駆動される油圧ポンプ２が同軸に設けられており、油圧ポンプ２は吸引配管３により油タンク４からの油を吸引して加圧し、加圧した油圧は吐出配管５によりアクチュエータ６に導かれ、アクチュエータ６を駆動することにより、建設車両の自走、旋回、ショベルによる掘削等の種々の作業を行うようになっている。ここで、作動させる油圧力が異なる複数のアクチュエータを備えている場合には、図示しない減圧装置によって圧力を調整した油圧を夫々のアクチュエータに供給するようにしている。アクチュエータ６を作動させた油圧は戻り配管７により油タンク４に戻されるようになっている。図５中、８は制御装置であり、制御装置８には、起動・停止ボタン９及び操作レバー１０からの操作信号１１が入力されていると共に、前記アクチュエータ６に供給される油圧の圧力を検出する圧力計１２からの検出圧力１３が入力されており、制御装置８は制御指令１４によって前記電動機１の駆動を制御するようになっている。

特開２００１−０８２２０２号公報

上記した如く、電動油圧駆動方式を採用した建設車両においては、作業性を高めるためにバッテリーを搭載することが望ましいが、バッテリーによって電動機１を駆動する場合にはバッテリーの充電容量により作業時間が短く制限されるという問題がある。

特に、アクチュエータ６に負荷が掛った状態で電動機１が起動された場合には、非常に大きな起動エネルギが必要となるために電力の消費が増大し、このような状態で電動機１の起動・停止が繰り返された場合には電力が短期間で不足の状態となり、このために充電を頻繁に行う必要が生じるといった問題がある。

このため、電動機１により駆動を行う建設車両では、電力の消費を如何に低減するかが重要な課題となるが、従来、このような課題を解決できる技術は存在していない。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、電動機により駆動される油圧ポンプからの油圧によってアクチュエータを作動させるようにした建設車両において、電動機の消費電力を大幅に低減できるようにした油圧ポンプの駆動制御装置を提供しようとするものである。

本発明は、建設車両に備えた電動機の駆動により油圧ポンプを作動して吸引配管から吸引した油を加圧し、加圧した油圧を吐出配管によりアクチュエータに導いてアクチュエータを作動させるようにしている油圧ポンプの駆動制御装置であって、
前記吸引配管に備えた切換弁と、
前記吐出配管の油圧を逆止弁を介して蓄圧器に導く油圧導管と、
蓄圧器に一端が接続され他端が前記切換弁に接続された油圧供給導管と、
電動機により油圧ポンプが駆動されてアクチュエータによる作動が行われる作業時は、油圧ポンプによる油圧をアクチュエータに供給すると共に蓄圧器に供給して蓄圧するよう切換弁を蓄圧側に切り換え、アクチュエータによる作業が停止して電動機の駆動が停止された後に再び電動機が起動される起動時は、蓄圧器に蓄積された油圧を油圧ポンプに供給するよう切換弁をアシスト側に切り換えると共に、このアシスト側への切換弁の切り換えと同時又は切り換え後に電動機を起動するよう制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする油圧ポンプの駆動制御装置、に係るものである。

上記油圧ポンプの駆動制御装置において、作動圧力が異なる複数のアクチュエータを有し、該アクチュエータの作動圧力に対応する複数の油圧ポンプが前記電動機と同軸に備えられ、各油圧ポンプの吐出配管の夫々が、逆止弁を介して前記蓄圧器に接続されていることは好ましい。

又、上記油圧ポンプの駆動制御装置において、前記制御装置は、前記蓄圧器の圧力が設定圧力以下に低下したとき、又は、電動機の回転数が設定回転数に達したときに前記切換弁をアシスト側から蓄圧側に切り換えるようにしていることは好ましい。

本発明の油圧ポンプの駆動制御装置によれば、電動機により油圧ポンプを駆動してアクチュエータを作動する車両において、アクチュエータの作業時に油圧ポンプによる油圧を蓄圧器に蓄圧しておき、電動機の起動時に、蓄圧器の油圧を油圧ポンプに供給して油圧ポンプを駆動するようにしたので、電動機の起動時における電力の消費を大幅に低減できるという優れた効果を奏し得る。

又、作動圧力が異なる複数のアクチュエータを備えた建設車両において、該アクチュエータの作動圧力に対応する複数の油圧ポンプを電動機と同軸に備え、各油圧ポンプの油圧を夫々逆止弁を介して蓄圧器に導くようにしたので、蓄圧器にはアクチュエータを作動する際に生じる最も高い圧力の油圧を蓄圧することができ、電動機の起動時には、蓄圧器に蓄圧された油圧を複数の油圧ポンプに導いて油圧ポンプの回転を助けるため、電動機の電力消費が大幅に低減される効果を有する。

本発明の実施例である油圧ポンプの駆動制御装置の一例を示すブロック図であり、アクチュエータの作動と共に蓄圧器に油圧を蓄圧している状態を示す作用図である。 図１の状態から電動機の駆動が停止した状態を示す作用図である。 図２の状態から電動機を起動する際に蓄圧器の油圧を油圧ポンプに供給して油圧ポンプを駆動している状態を示す作用図である。 本発明の実施例である油圧ポンプの駆動制御装置の他の例を示すブロック図である。 小型の建設車両に備えるようにした電動油圧駆動装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は、本発明の実施例である油圧ポンプの駆動制御装置の一例を示すブロック図であり、図１中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図１に示すように、建設車両に電動機１を搭載し、電動機１と同軸に備えた油圧ポンプ２により吸引配管３を介し油タンク４の油を吸引して加圧し、加圧した油圧を吐出配管５によりアクチュエータ６に供給してアクチュエータ６を作動するようにした構成において、前記吸引配管３に切換弁１５を設ける。更に、前記油圧ポンプ２の吐出配管５の油圧を逆止弁１６を備えた油圧導管１７により蓄圧器１８に導くよう構成し、前記逆止弁１６と蓄圧器１８との間の油圧導管１７に一端が接続され、他端が前記切換弁１５に接続された油圧供給導管１９を設ける。

そして、前記切換弁１５は、吸引配管３の油圧を油圧ポンプ２に導く蓄圧側Ａと、蓄圧器１８に連通した油圧供給導管１９の油圧を前記油圧ポンプ２に導くアシスト側Ｂとに切り換えるようになっている。

２０は制御装置であり、該制御装置２０には起動・停止ボタン９及び操作レバー１０からの操作信号１１と、前記アクチュエータ６に供給される油圧の圧力を検出する圧力計１２からの検出圧力１３が入力されており、更に、前記制御装置２０には、前記油圧供給導管１９に備えて蓄圧器１８の圧力を検出する圧力計２１からの圧力信号２２と、電動機１の回転数信号２３が入力されている。

そして、前記制御装置２０は、前記起動・停止ボタン９及び操作レバー１０からの操作信号１１と前記アクチュエータ６に供給される油圧の圧力を検出する圧力計１２からの検出圧力１３に基づいて、前記電動機１に制御指令１４を出して電動機１の駆動を制御するようになっている。

更に、前記制御装置２０は、電動機１により油圧ポンプ２が駆動されて油圧によりアクチュエータ６による作業を行っている作業時、及び電動機１が停止された停止時には、切換弁１５に切換信号２４を出力して切換弁１５を蓄圧側Ａに切り換えて蓄圧の状態を保持するようになっている。

又、前記制御装置２０は、電動機１を起動する起動時には、切換弁１５に切換信号２４を出力して切換弁１５をアシスト側Ｂに切り換えて蓄圧器１８の油圧によって油圧ポンプ２を駆動すると共に、このアシスト側Ｂへの切り換えと同時に電動機１を起動するか、又は切り換え後に電動機１を起動するようにしている。

又、前記制御装置２０は、蓄圧器１８の油圧によって油圧ポンプ２を駆動する状態から、前記圧力計２１によって検出される蓄圧器１８の圧力信号２２が設定圧力以下に低下したとき、又は、電動機１の回転数信号２３が設定回転数に達したときには、切換信号２４を切換弁１５に出力して切換弁１５をアシスト側Ｂから蓄圧側Ａへ切り換えるようになっている。

次に、上記実施例の作動を説明する。

図１は、電動機１により油圧ポンプ２が駆動されており、この状態では切換弁１５は蓄圧側Ａに切り換えられており、従って、吐出配管５の油圧はアクチュエータ６に供給されてアクチュエータ６による作業を行うと共に、吐出配管５の油圧が蓄圧器１８に供給されてハッチングで示すように蓄圧器１８に蓄圧されている。このとき、逆止弁１６により、アクチュエータ６に導かれる吐出配管５の最も高い圧力の油圧が蓄圧器１８に蓄圧される。

図２は図１の状態から電動機１の駆動が停止され油圧ポンプ２も停止した状態を示しており、このとき、切換弁１５は作業時と同様に蓄圧側Ａに保持されているため、蓄圧器１８の油圧は逆止弁１６と切換弁１５との間に閉じ込められて圧力が保持されている。

図３は図２の状態から電動機１を起動する状態を示すもので、起動・停止ボタン９により「起動」の操作信号１１が制御装置２０に入力されると、制御装置２０は、切換信号２４によって前記切換弁１５を蓄圧側Ａからアシスト側Ｂに切り換える。これにより、蓄圧器１８の油圧が油圧供給導管１９により油圧ポンプ２に供給されるため、油圧ポンプ２は蓄圧器１８の油圧によって起動されることになる。

従って、切換弁１５をアシスト側Ｂに切り換えるのと同時に電動機１を起動させても、起動時における電動機１の駆動エネルギは殆ど不要であり、電動機１の電力消費は大幅に低減することができる。又、前記したように、蓄圧器１８の油圧によって油圧ポンプ２が起動されるために、切換弁１５をアシスト側Ｂに切り換えるのと同時に電動機１を起動する以外に、切換弁１５がアシスト側Ｂに切り換えられた後に、電動機１を起動するようにしてもよい。

一方、前記したように、蓄圧器１８の油圧が油圧ポンプ２に供給されることによって蓄圧器１８の圧力は徐々に低下し、これに伴って電動機１が油圧ポンプ２を駆動するようになるので、制御装置２０は、前記圧力計２１が検出する圧力信号２２が設定圧力以下に低下したときに、切換信号２４により切換弁１５を蓄圧側Ａに切り換えるようにしている。又、前記したように、蓄圧器１８の圧力が徐々に低下して電動機１により油圧ポンプ２が駆動されるようになると電動機１の回転数が上昇してくるので、制御装置２０は、電動機１の回転数信号２３が設定回転数に達したときに、切換信号２４により切換弁１５を蓄圧側Ａに切り換えてもよい。

図４は、本発明の実施例である油圧ポンプの駆動制御装置の他の例を示すブロック図であり、この実施例では、作動圧力が異なる複数のアクチュエータ６，６’を備えており、該アクチュエータ６，６’の作動圧力に対応する複数の油圧ポンプ２，２’が前記電動機１に同軸に備えられており、更に、各油圧ポンプ２，２’の吐出配管５，５’の夫々が、逆止弁１６，１６’を介して前記蓄圧器１８に接続されている。又、前記吐出配管５，５’によって前記アクチュエータ６，６’に供給される油圧の圧力を検出する圧力計１２，１２’からの検出圧力１３，１３’が制御装置２０に導かれている。

図４のように、電動機１と同軸に複数の油圧ポンプ２，２’を備えた場合には、通常、電動機１を起動する際には、大きな駆動エネルギが必要となる。

これに対し、図４の実施例によれば、電動機１の起動時に、複数の油圧ポンプ２，２’に対して蓄圧器１８からの油圧を供給するようにしたので、電動機１の駆動エネルギを殆ど不要にして電動機１の電力消費を大幅に低減することができる。

尚、本発明の油圧ポンプの駆動制御装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 電動機
２，２’ 油圧ポンプ
３ 吸引配管
５，５’ 吐出配管
６，６’ アクチュエータ
１５ 切換弁
１６，１６’ 逆止弁
１７ 油圧導管
１８ 蓄圧器
１９ 油圧供給導管
２０ 制御装置
２２ 圧力信号
２３ 回転数信号
Ａ 蓄圧側
Ｂ アシスト側

Claims (3)

1. 建設車両に備えた電動機の駆動により油圧ポンプを作動して吸引配管から吸引した油を加圧し、加圧した油圧を吐出配管によりアクチュエータに導いてアクチュエータを作動させるようにしている油圧ポンプの駆動制御装置であって、
   前記吸引配管に備えた切換弁と、
   前記吐出配管の油圧を逆止弁を介して蓄圧器に導く油圧導管と、
   蓄圧器に一端が接続され他端が前記切換弁に接続された油圧供給導管と、
   電動機により油圧ポンプが駆動されてアクチュエータによる作動が行われる作業時は、油圧ポンプによる油圧をアクチュエータに供給すると共に蓄圧器に供給して蓄圧するよう切換弁を蓄圧側に切り換え、アクチュエータによる作業が停止して電動機の駆動が停止された後に再び電動機が起動される起動時は、蓄圧器に蓄積された油圧を油圧ポンプに供給するよう切換弁をアシスト側に切り換えると共に、このアシスト側への切換弁の切り換えと同時又は切り換え後に電動機を起動するよう制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする油圧ポンプの駆動制御装置。
2. 作動圧力が異なる複数のアクチュエータを有し、該アクチュエータの作動圧力に対応する複数の油圧ポンプが前記電動機と同軸に備えられ、各油圧ポンプの吐出配管の夫々が、逆止弁を介して前記蓄圧器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧ポンプの駆動制御装置。
3. 前記制御装置は、前記蓄圧器の圧力が設定圧力以下に低下したとき、又は、電動機の回転数が設定回転数に達したときに前記切換弁をアシスト側から蓄圧側に切り換えるようにしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧ポンプの駆動制御装置。

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