JP2019209845A - 産業車両のブレーキシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】油路切換時のエンストを防止することができる産業車両のブレーキシステムを提供する。【解決手段】ブレーキシステム１は、油圧ポンプ８から吐出される作動油を蓄圧するアキュムレータ９と、油圧ポンプ８から吐出される作動油を冷却する作動油クーラ１１と、油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容しない第１油路２０と、油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容する第２油路２１とを切り換えるチャージバルブ１３と、圧力センサ３８によりチャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されると共に、アクセル開度センサ３９によりエンジン３のアイドル回転が検知されたときに、エンジン３の回転数を上昇させるようにエンジン３を制御するコントローラ４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、産業車両のブレーキシステムに関する。
産業車両のブレーキシステムとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のブレーキシステムは、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆動されるブレーキシリンダと、油圧ポンプとブレーキシリンダとの間に配置され、ブレーキペダルの踏み込み操作が行われたときに、油圧ポンプからブレーキシリンダに供給される作動油を制御するブレーキバルブと、作動油を蓄圧するアキュムレータとを備えている。エンジンの停止等の異常時には、アキュムレータに蓄圧された作動油がブレーキシリンダに供給される。
実公昭６３−３３６９２号
ところで、上記のようなブレーキシステムにおいては、ブレーキユニットを冷却するために、作動油を冷却する作動油クーラを備え、作動油クーラにより冷却された作動油をブレーキユニットに供給することがある。この場合には、油圧ポンプからの作動油をアキュムレータに供給する油路と、油圧ポンプからの作動油を作動油クーラに供給する油路とを切り換えるチャージバルブを備える必要がある。しかし、アキュムレータに蓄圧される作動油の設定圧が高いと、チャージバルブが作動油クーラ側の油路からアキュムレータ側の油路に切り換わるときに、油圧ポンプに高い圧力が加わるため、エンジンに急激な負荷がかかる。このとき、エンジンが負荷に耐えられないと、エンストを起こしてしまう。
本発明の目的は、油路切換時のエンストを防止することができる産業車両のブレーキシステムを提供することである。
本発明の一態様は、エンジンを具備した産業車両のブレーキシステムにおいて、ブレーキ操作部と、作動油により駆動されるブレーキユニットと、エンジンにより駆動され、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される作動油を蓄圧するアキュムレータと、ブレーキ操作部の操作に応じてアキュムレータからブレーキユニットに供給される作動油を制御するブレーキバルブと、油圧ポンプから吐出される作動油を冷却する作動油クーラと、作動油クーラにより冷却された作動油をブレーキユニットに供給することにより、ブレーキユニットを冷却する冷却用流路と、油圧ポンプからアキュムレータへの作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプから作動油クーラへの作動油の供給を許容しない第１油路と、油圧ポンプから作動油クーラへの作動油の供給を許容する第２油路とを切り換える切換バルブと、切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングを検知する第１検知部と、エンジンのアイドル回転を検知する第２検知部と、第１検知部により切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングが検知されると共に、第２検知部によりエンジンのアイドル回転が検知されたときに、エンジンの回転数を上昇させるようにエンジンを制御する制御部とを備える。
このようなブレーキシステムにおいては、切換バルブは、油圧ポンプからアキュムレータへの作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプから作動油クーラへの作動油の供給を許容しない第１油路と、油圧ポンプから作動油クーラへの作動油の供給を許容する第２油路とを切り換える。切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングが検知されると共に、エンジンのアイドル回転が検知されたときは、エンジンの回転数を上昇させるようにエンジンが制御される。これにより、切換バルブが第２油路から第１油路に切り換わるときに、エンジンに急激な負荷がかかっても、エンジンの回転数が上昇するため、エンストが防止される。
第１検知部は、アキュムレータの圧力を検出するセンサであり、制御部は、アキュムレータの圧力が設定圧以下であるかどうかを判断することにより、切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断してもよい。この場合には、切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングを安価に検知することができる。
切換バルブは、アキュムレータの圧力に応じて開位置と閉位置との間で位置が切り換わるスプールを有し、第１検知部は、スプールの位置を検出するセンサであり、制御部は、スプールの位置が開位置から閉位置に切り換えられたかどうかを判断することにより、切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断してもよい。この場合には、切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングを直接的に検知することができる。
制御部は、第１検知部により切換バルブを第２油路から第１油路に切り換えるタイミングが検知されると共に、第２検知部によりエンジンのアイドル回転が検知されたときに、エンジンの回転数を一時的に上昇させるようにエンジンを制御してもよい。この場合には、燃費悪化への影響が抑えられる。
本発明によれば、油路切換時のエンストを防止することができる。
本発明の第１実施形態に係る産業車両のブレーキシステムを示す概略構成図である。 図１に示されたチャージバルブの油圧回路図である。 図１に示されたチャージバルブの油路が切り換えられる時の油圧フロー図である。 図１に示されたコントローラにより実行されるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る産業車両のブレーキシステムを示す概略構成図である。 図５に示された位置センサの概略構造をチャージバルブの油圧回路と共に示す図である。 図５に示されたコントローラにより実行されるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る産業車両のブレーキシステムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態のブレーキシステム１は、産業車両であるフォークリフト２に搭載されている。フォークリフト２は、エンジン３と、このエンジン３の出力軸に連結されたトルクコンバータ４とを具備している。
ブレーキシステム１は、ブレーキペダル６と、湿式ブレーキユニット７と、油圧ポンプ８と、アキュムレータ９と、ブレーキバルブ１０と、作動油クーラ１１と、冷却用流路１２と、チャージバルブ１３とを備えている。
ブレーキペダル６は、作業者により操作されるブレーキ操作部である。湿式ブレーキユニット７は、フォークリフト２の車輪（図示せず）を制動させる湿式ブレーキディスク１４と、この湿式ブレーキディスク１４を作動させるブレーキピストン１５とを有している。ブレーキピストン１５は、作動油により駆動される。
油圧ポンプ８は、エンジン３によりトルクコンバータ４を介して駆動される。油圧ポンプ８は、オイルタンク１６内に貯留された作動油を吸い込んで吐出する。オイルタンク１６と油圧ポンプ８との間の流路には、油圧ポンプ８内にゴミ等が入り込むことを防止するサクションフィルタ１７が配設されている。
アキュムレータ９は、油圧ポンプ８から吐出される作動油を蓄圧する。ブレーキバルブ１０は、アキュムレータ９とブレーキピストン１５との間に配置されている。ブレーキバルブ１０は、ブレーキペダル６の操作に応じてアキュムレータ９からブレーキピストン１５に供給される作動油を制御する。具体的には、ブレーキバルブ１０は、ブレーキペダル６の操作量に応じてアキュムレータ９からブレーキピストン１５に供給される作動油の流量を調整する。
作動油クーラ１１は、油圧ポンプ８から吐出される作動油を冷却する。冷却用流路１２は、作動油クーラ１１により冷却された作動油を湿式ブレーキユニット７に供給することにより、湿式ブレーキディスク１４を冷却する。冷却用流路１２は、作動油クーラ１１とオイルタンク１６とを接続している。湿式ブレーキディスク１４を冷却した後の作動油は、オイルタンク１６に戻る。冷却用流路１２における湿式ブレーキユニット７とオイルタンク１６との間には、リターンフィルタ１８が配設されている。また、作動油クーラ１１とオイルタンク１６との間の流路には、チェック弁１９が配設されている。
チャージバルブ１３は、油圧ポンプ８とアキュムレータ９及び作動油クーラ１１との間に配置されている。チャージバルブ１３は、油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容しない第１油路２０（図３（ｂ）参照）と、油圧ポンプ８からアキュムレータ９及び作動油クーラ１１への作動油の供給を許容する第２油路２１（図３（ａ）参照）とを切り換える切換バルブである。チャージバルブ１３とオイルタンク１６との間の流路には、チェック弁２２が配設されている。
図２は、チャージバルブ１３の油圧回路図である。図２において、チャージバルブ１３は、ハウジング２３と、このハウジング２３内に配置されたスプール２４とを有している。ハウジング２３には、油圧ポンプ８と接続されたポート２５と、アキュムレータ９と接続されたポート２６と、作動油クーラ１１と接続されたポート２７とが設けられている。
ポート２５とポート２７とは、流路２８を介して接続されている。スプール２４は、流路２８に配設されている。流路２８におけるポート２５とスプール２４との間には、上流側から下流側に向けて絞り弁２９，３０が順に配設されている。流路２８における絞り弁２９，３０の間とポート２６とは、流路３１を介して接続されている。流路３１には、ポート２５側からポート２６側への作動油の流れのみを許容するチェック弁３２が配設されている。また、ポート２５とポート２７とは、流路３３を介して接続されている。流路３３には、ポート２５の圧力が過大になると開くリリーフ弁３４が配設されている。
スプール２４は、ポート２６の圧力（アキュムレータ９の圧力）に応じて開位置と閉位置との間で位置が切り換わる。スプール２４の一方側には、バネ３５が設けられている。スプール２４の他方側には、パイロット操作部３６が設けられている。パイロット操作部３６と流路３１とは、パイロット通路３７を介して接続されている。パイロット通路３７には、アキュムレータ９の圧力に相当するパイロット圧が与えられる。
パイロット圧がバネ３５の付勢力以下であるときは、スプール２４は閉位置（図示）にあり、ポート２５からポート２７への作動油の流れが遮断される。このため、油圧ポンプ８からの作動油は、作動油クーラ１１に供給されずに、アキュムレータ９のみに供給される。パイロット圧がバネ３５の付勢力に打ち勝つと、スプール２４が閉位置から開位置に切り換わり、ポート２５からポート２７への作動油の流れが許容される。このため、油圧ポンプ８からの作動油は、アキュムレータ９及び作動油クーラ１１に供給される。このとき、油圧ポンプ８からの作動油は、アキュムレータ９に対して優先して供給され、余剰分が作動油クーラ１１に供給される（図３（ａ）参照）。
以上において、アキュムレータ９の圧力が設定値以下であるときは、チャージバルブ１３は、図３に示されるように、第２油路２１から第１油路２０に切り換えられる。すると、油圧ポンプ８からの作動油は、チャージバルブ１３を通ってアキュムレータ９に供給されて蓄圧される。
そして、アキュムレータ９の圧力が設定値よりも高くなると、チャージバルブ１３が第１油路２０から第２油路２１に切り換えられる。このとき、油圧ポンプ８からの作動油は、アキュムレータ９に優先して供給される。アキュムレータ９への作動油の蓄圧が完了すると、油圧ポンプ８からの作動油は、チャージバルブ１３を通って作動油クーラ１１に供給される。
ここで、ブレーキペダル６が操作されると、ブレーキバルブ１０が開弁することで、アキュムレータ９に蓄圧された作動油がブレーキピストン１５に供給され、湿式ブレーキディスク１４が動作する。また、作動油クーラ１１により冷却された作動油が冷却用流路１２を流れて湿式ブレーキユニット７に供給されることで、湿式ブレーキディスク１４が冷却される。
湿式ブレーキユニット７が使用されると、アキュムレータ９に蓄圧された作動油が消費され、アキュムレータ９の圧力が低下する。アキュムレータ９の圧力が設定値以下になると、チャージバルブ１３が第２油路２１から第１油路２０に切り換えられ、再びアキュムレータ９に作動油が蓄圧される。
図１に戻り、ブレーキシステム１は、圧力センサ３８と、アクセル開度センサ３９と、コントローラ４０とを更に備えている。
圧力センサ３８は、アキュムレータ９の圧力を検出する。圧力センサ３８は、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングを検知する第１検知部を構成する。アクセル開度センサ３９は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量（開度）を検出する。アクセル開度センサ３９は、エンジン３のアイドル回転を検知する第２検知部を構成する。
コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ４０は、圧力センサ３８及びアクセル開度センサ３９の検出値に基づいて、エンジン３を制御する制御部を構成する。
図４は、コントローラ４０により実行されるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。図４において、コントローラ４０は、まず圧力センサ３８及びアクセル開度センサ３９の検出値を取得する（手順Ｓ１０１）。
続いて、コントローラ４０は、圧力センサ３８の検出値に基づいて、アキュムレータ９の圧力が設定圧以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。設定圧は、チャージバルブ１３におけるスプール２４のバネ３５の付勢力に相当する圧力である。アキュムレータ９の圧力が設定圧以下であるときは、スプール２４の位置は閉位置である。従って、コントローラ４０は、アキュムレータ９の圧力が設定圧以下であるかどうかを判断することにより、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断する。
コントローラ４０は、アキュムレータ９の圧力が設定圧以下であると判断したときは、アクセル開度センサ３９の検出値に基づいて、エンジン３がアイドル回転であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。
コントローラ４０は、エンジン３がアイドル回転であると判断したときは、エンジン３の回転数を一時的に上昇させるようにエンジン３を制御する（手順Ｓ１０４）。エンジン３の回転数を上昇させる時間は、例えば数秒程度である。
コントローラ４０は、手順Ｓ１０２でアキュムレータ９の圧力が設定圧以下でないと判断したとき、または手順Ｓ１０３でエンジン３がアイドル回転でないと判断したときは、手順Ｓ１０４を実行しない。
以上のように本実施形態にあっては、チャージバルブ１３は、油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容しない第１油路２０と、油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容する第２油路２１とを切り換える。チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されると共に、エンジン３のアイドル回転が検知されたときは、エンジン３の回転数を上昇させるようにエンジン３が制御される。これにより、チャージバルブ１３が第２油路２１から第１油路２０に切り換わるときに、油圧ポンプ８に高い圧力が加わることでエンジン３に急激な負荷がかかっても、エンジン３の回転数が上昇するため、エンストが防止される。
また、本実施形態では、アキュムレータ９の圧力を検出する圧力センサ３８を用いるので、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングを安価に検知することができる。
また、本実施形態では、エンジン３の回転数を一時的に上昇させるので、燃費悪化への影響が抑えられる。
図５は、本発明の第２実施形態に係る産業車両のブレーキシステムを示す概略構成図である。図５において、本実施形態のブレーキシステム１は、上記の第１実施形態における圧力センサ３８及びコントローラ４０に代えて、位置センサ５１及びコントローラ５２を備えている。
位置センサ５１は、図６に示されるように、チャージバルブ１３におけるスプール２４の位置を検出するセンサである。位置センサ５１は、ハウジング２３に取り付けられていると共に、パイロット操作部３６に連結されている。位置センサ５１は、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングを検知する第１検知部を構成する。
なお、ここでは、第１検知部として、スプール２４の位置を直接検出する位置センサ５１を用いているが、スプール２４のストロークを検出することでスプール２４の位置を検出するストロークセンサを用いてもよい。
コントローラ５２は、位置センサ５１及びアクセル開度センサ３９の検出値に基づいて、エンジン３を制御する。
図７は、コントローラ５２により実行されるエンジン制御処理の手順を示すフローチャートである。図７において、コントローラ５２は、まず位置センサ５１及びアクセル開度センサ３９の検出値を取得する（手順Ｓ１１１）。
続いて、コントローラ５２は、位置センサ５１の検出値に基づいて、スプール２４の位置が開位置から閉位置に切り換えられたかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。コントローラ５２は、スプール２４の位置が開位置から閉位置に切り換えられたかどうかを判断することにより、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断する。
コントローラ５２は、スプール２４の位置が開位置から閉位置に切り換えられたと判断したときは、アクセル開度センサ３９の検出値に基づいて、エンジン３がアイドル回転かどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。コントローラ５２は、エンジン３がアイドル回転であると判断したときは、エンジン３の回転数を一時的に上昇させるようにエンジン３を制御する（手順Ｓ１０４）。
コントローラ５２は、手順Ｓ１１２でスプール２４の位置が開位置から閉位置に切り換えられていないと判断したとき、または手順Ｓ１０３でエンジン３がアイドル回転でないと判断したときは、手順Ｓ１０４を実行しない。
このように本実施形態においても、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されると共に、エンジン３のアイドル回転が検知されたときは、エンジン３の回転数を上昇させるようにエンジン３が制御される。これにより、チャージバルブ１３が第２油路２１から第１油路２０に切り換わるときに、エンジン３の回転数が上昇するため、エンストが防止される。
また、本実施形態では、チャージバルブ１３におけるスプール２４の位置を検出するセンサを用いるので、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングを直接的に検知することができる。
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、チャージバルブ１３は、油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を常時許容するように構成されているが、特にその形態には限られない。例えばチャージバルブ１３は、油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容しない第１油路と、油圧ポンプ８から作動油クーラ１１への作動油の供給を許容すると共に油圧ポンプ８からアキュムレータ９への作動油の供給を許容しない第２油路とを切り換えてもよい。
また、上記実施形態では、チャージバルブ１３を第２油路２１から第１油路２０に切り換えるタイミングが検知されると共に、エンジン３のアイドル回転が検知されたときに、エンジン３の回転数を一時的に上昇させているが、特にその形態には限られず、エンジン３の回転数を連続的に（例えば数十秒程度または数分程度）上昇させてもよい。
また、上記実施形態のブレーキシステム１は、フォークリフト２に搭載されているが、本発明は、駆動源としてのエンジンが具備されていれば、フォークリフト以外の産業車両にも適用可能である。
１…ブレーキシステム、２…フォークリフト（産業車両）、３…エンジン、６…ブレーキペダル（ブレーキ操作部）、７…湿式ブレーキユニット（ブレーキユニット）、８…油圧ポンプ、９…アキュムレータ、１０…ブレーキバルブ、１１…作動油クーラ、１２…冷却用流路、１３…チャージバルブ（切換バルブ）、２０…第１油路、２１…第２油路、２４…スプール、３８…圧力センサ（第１検知部）、３９…アクセル開度センサ（第２検知部）、４０…コントローラ（制御部）、５１…位置センサ（第１検知部）、５２…コントローラ（制御部）。

Claims (4)

  1. エンジンを具備した産業車両のブレーキシステムにおいて、
    ブレーキ操作部と、
    作動油により駆動されるブレーキユニットと、
    前記エンジンにより駆動され、作動油を吐出する油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出される作動油を蓄圧するアキュムレータと、
    前記ブレーキ操作部の操作に応じて前記アキュムレータから前記ブレーキユニットに供給される作動油を制御するブレーキバルブと、
    前記油圧ポンプから吐出される作動油を冷却する作動油クーラと、
    前記作動油クーラにより冷却された作動油を前記ブレーキユニットに供給することにより、前記ブレーキユニットを冷却する冷却用流路と、
    前記油圧ポンプから前記アキュムレータへの作動油の供給を許容すると共に前記油圧ポンプから前記作動油クーラへの作動油の供給を許容しない第１油路と、前記油圧ポンプから前記作動油クーラへの作動油の供給を許容する第２油路とを切り換える切換バルブと、
    前記切換バルブを前記第２油路から前記第１油路に切り換えるタイミングを検知する第１検知部と、
    前記エンジンのアイドル回転を検知する第２検知部と、
    前記第１検知部により前記切換バルブを前記第２油路から前記第１油路に切り換えるタイミングが検知されると共に、前記第２検知部により前記エンジンのアイドル回転が検知されたときに、前記エンジンの回転数を上昇させるように前記エンジンを制御する制御部とを備える産業車両のブレーキシステム。
  2. 前記第１検知部は、前記アキュムレータの圧力を検出するセンサであり、
    前記制御部は、前記アキュムレータの圧力が設定圧以下であるかどうかを判断することにより、前記切換バルブを前記第２油路から前記第１油路に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断する請求項１記載の産業車両のブレーキシステム。
  3. 前記切換バルブは、前記アキュムレータの圧力に応じて開位置と閉位置との間で位置が切り換わるスプールを有し、
    前記第１検知部は、前記スプールの位置を検出するセンサであり、
    前記制御部は、前記スプールの位置が前記開位置から前記閉位置に切り換えられたかどうかを判断することにより、前記切換バルブを前記第２油路から前記第１油路に切り換えるタイミングが検知されたかどうかを判断する請求項１記載の産業車両のブレーキシステム。
  4. 前記制御部は、前記第１検知部により前記切換バルブを前記第２油路から前記第１油路に切り換えるタイミングが検知されると共に、前記第２検知部により前記エンジンのアイドル回転が検知されたときに、前記エンジンの回転数を一時的に上昇させるように前記エンジンを制御する請求項１〜３の何れか一項記載の産業車両のブレーキシステム。
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