JP3113562B2 - 車両における電気機器制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリを動力源
とする油圧ショベル、ブルドーザ、ローダ、クローラダ
ンパなどの車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械車両は、エ
ンジンを動力源とするものが一般的である。すなわち、
エンジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで
発生した油圧を油圧バルブによりコントロールして、作
業機の油圧シリンダなどを作動させるようにしている。

【０００３】図６は、従来の油圧ショベルの一例を示
し、オペレータスペース１の後部にエンジン、ラジエー
タなどのエンジン関連機器を配置してエンジンフード２
で覆い、オペレータスペース１の側部に油圧タンク、油
圧ポンプ、油圧バルブなどの油圧関連機器を配置してサ
イドカバー３により覆っている。

【０００４】また、オペレータスペース１では、座席４
の周囲に作業機５を操作するための操作レバー６、走行
レバー７、旋回用のスイングペダル８などの各種レバ
ー、ペダルおよびスイッチ類が配置されている。

【０００５】このように、従来の油圧ショベルは、エン
ジンを動力源としているため、エンジンから発生する騒
音、排気ガスなどの環境上の問題があり、市街地、夜
間、トンネル内などでの作業に制限を受けている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明に係る
出願人は、従来の騒音や排気ガスなどの環境上の問題が
あるエンジンに替えて、機械本体に搭載された大型のバ
ッテリにより直流モータを起動し、この直流モータによ
り油圧回路の油圧ポンプを駆動する車両を提案するもの
である。

【０００７】このような電動油圧式の車両は、充電に時
間を要するバッテリの消耗を作業能率の面から最小限に
抑える必要がある。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、バッテリを電源とするメインモータにより油圧ポ
ンプを駆動する車両において、バッテリの消耗を抑える
とともに、作業機などの油圧アクチュエータを円滑に作
動させることができる電気機器制御方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、機械本体に搭載されたバッテリを電源としてメイ
ンモータを駆動し、このメインモータにより油圧ポンプ
を作動し、この油圧ポンプより供給される作動油によっ
て機械本体の下部に設けた走行装置および機械本体に装
着した作業機の少なくとも一方に設けられた油圧アクチ
ュエータを駆動する車両にあって、メインモータを、前
記油圧アクチュエータを備えた走行装置および作業機の
少なくとも一方の作動を開始する操作信号のオンと同時
に回転始動し、作動を終了する操作信号のオフから一定
時間を経て回転停止し、油圧ポンプと油圧アクチュエー
タとの間で循環される作動油の油温上昇を冷却ファンに
より抑制するオイルクーラにて、冷却ファンを駆動する
オイルクーラファンモータを、作動油の油温を検出して
設定された低温と高温とで開閉作動する温度スイッチに
より、設定された高温で起動制御するとともに設定され
た低温で停止制御し、オイルクーラファンモータを起動
し得る状態を、操作信号のオンと同時に開始するととも
に、操作信号のオフから一定時間継続させる車両におけ
る電気機器制 御方法である。

【００１０】そして、オペレータが走行装置または作業
機の油圧アクチュエータを始動する操作信号のオンによ
りメインモータが起動して油圧ポンプより油圧アクチュ
エータへ作動油を供給する。また、いったん起動したメ
インモータは、操作信号がオフとなっても直ちに停止し
ないから、短時間のうちに次の操作信号が入力される一
連の作業において、作業機などの油圧アクチュエータを
円滑に作動させることができる。作動油の油温が設定さ
れた高温まで上昇すると、温度スイッチが自動的にファ
ンモータ給電回路を閉成動作してオイルクーラファンモ
ータを起動し、また、作動油の油温が設定された低温ま
で下降すると、温度スイッチが自動的にファンモータ給
電回路を開いてオイルクーラファンモータを停止するこ
とにより、必要最小限のオイルクーラファンモータの作
動により作動油の過度の油温上昇を防止する。操作信号
がオフとなった後も、オイルクーラファンモータを作動
し得る時間を確保して、作動油の油温が設定温度より高
ければオイルクーラにより油温低下を図る。

【００１１】請求項２に記載された発明は、機械本体に
搭載されたバッテリを電源としてメインモータを駆動
し、このメインモータにより油圧ポンプを作動し、この
油圧ポンプより供給される作動油によって機械本体の下
部に設けた走行装置および機械本体に装着した作業機の
少なくとも一方に設けられた油圧アクチュエータを駆動
する車両にあって、メインモータを、前記油圧アクチュ
エータを備えた走行装置および作業機の少なくとも一方
の作動を開始する操作信号のオンと同時に回転始動し、
作動を終了する操作信号のオフから一定時間を経て回転
停止し、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給され
る作動油を操作信号による作動で制御する油圧バルブの
上流側の管路に対し電磁作動式のアキュムレータオンオ
フバルブを介して接続されたアキュムレータを、操作信
号のオンとともにアキュムレータオンオフバルブを開い
て管路に開放するとともに、アキュムレータに作用する
油圧が一定圧力以上に上昇したときはアキュムレータオ
ンオフバルブを閉じて管路から遮断する車両における電
気機器制御方法である。

【００１２】そして、操作信号オンと同時に電磁作動式
のアキュムレータオンオフバルブを開いて、アキュムレ
ータに蓄圧された油圧を管路に放出することにより、操
作信号オンによるメインモータ起動時の油圧ポンプから
吐出される立上り圧の遅れを補い、油圧アクチュエータ
の応答性を良くする。また、アキュムレータに作用する
油圧がアキュムレータを蓄圧動作するのに十分な一定圧
力以上まで上昇したときは、その油圧を検知してアキュ
ムレータオンオフバルブを閉じる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態
を、図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図４および図５は、本発明に係る電動油圧
ショベルを示し、履帯11を装着した走行装置12に旋回軸
受13により機械本体（旋回台）14を旋回可能に設ける。
走行装置12の前部にアーム15によりブレード16を取付
け、また、機械本体14の前部に作業機17を装着する。

【００１５】図４に示すように、機械本体14の上部で
は、旋回中心21上から一側部上にわたって一つのバッテ
リボックス22を配置する。このバッテリボックス22は、
上面部に開閉自在の蓋板22a を設けた箱体であり、内部
に直列および並列に接続された多数のバッテリ22b を収
納している。

【００１６】このバッテリボックス22は、クレーンやフ
ォークリフトにより機械本体14上に搭載し、バッテリ22
b の消耗時にはバッテリボックス22ごと充電済みのもの
と交換できるように、図示されないボルトなどにより脱
着可能に取付ける。

【００１７】このバッテリボックス22の後部にバッテリ
22b により作動するメインモータ（直流モータ）23と、
このメインモータ23により駆動される油圧ポンプ24と、
油圧回路における油温の上昇を抑えるためのオイルクー
ラ25とを配置し、これらを開閉自在のフード26により覆
う。

【００１８】さらに、機械本体14の他側部上に油圧タン
ク27および油圧バルブ28を配置する。この油圧バルブ28
は、前記油圧ポンプ24によって油圧タンク27より走行
系、旋回系および作業機系（以下、旋回系および作業機
系を作業系という）の多数の油圧アクチュエータ（油圧
モータ、油圧シリンダ）に供給される作動油をそれぞれ
制御する多数の油圧バルブから構成され、後で詳述する
ように機械本体14の外部から入力された指令信号により
操作される。

【００１９】図５に示すように、作業機17は、ブーム用
油圧シリンダ31により上下方向に回動されるブーム32
と、アーム用油圧シリンダ33により回動されるアーム34
と、バケット用油圧シリンダ35によりバケットリンケー
ジ36を介して回動されるバケット37とを順次連結したも
のである。

【００２０】この作業機17は、機械本体14の前部にて水
平方向へ首振り可能に取付ける。すなわち、機械本体14
から突設されたスイングフレーム41に、ほぼコ字形に形
成されたスイングポスト42を水平方向へ回動自在に軸支
し、このスイングポスト42に前記ブーム用油圧シリンダ
31およびブーム32の基端をそれぞれ上下方向回動自在に
軸支する。

【００２１】このスイングポスト42の一側面に、機械本
体14内に設けられた首振り用油圧シリンダ43のロッド先
端をリンケージ44，45を介して連結し、首振り用油圧シ
リンダ43の伸縮動作によりスイングポスト42を左右方向
に回動する。これにより作業機17は左右方向に首振り運
動する。

【００２２】さらに、図４および図５に示すように、機
械本体14の一側部上であってバッテリボックス22の一側
面部に沿って、バッテリ22b からの電力供給を受けて各
種油圧アクチュエータ制御用の油圧バルブを制御するた
めのコントローラ46を立設する。

【００２３】このコントローラ46は、図１に示すよう
に、バッテリボックス22内のバッテリ22b より供給され
た電力を、無線操縦装置の送信機51から受信機52を経
て、または有線指令機（図示せず）などの遠隔操縦装置
から入力された操作信号に基づいて制御し、メインモー
タ23や、走行系または作業系の各種油圧アクチュエータ
（油圧モータおよび油圧シリンダ）53を制御する電磁作
動式油圧バルブ28のソレノイドに作動電流を供給する。

【００２４】そして、コントローラ46は、図３（Ａ）
（Ｂ）に示すように、走行装置12および作業機17の少な
くとも一方の作動を開始する操作信号のオンと同時にメ
インモータ23を回転始動し、作動を終了する操作信号の
オフからタイマにより設定された一定時間、例えば３秒
を経てメインモータ23を回転停止する。

【００２５】また、図１に示すように、油圧ポンプ24と
油圧アクチュエータ53との間で循環される作動油の油温
上昇を抑制するオイルクーラ25は、オイルクーラファン
モータ25a により駆動される冷却ファン25b を備えてい
る。

【００２６】上記オイルクーラファンモータ25a を駆動
するファンモータ給電回路54中に温度スイッチ55を設け
る。この温度スイッチ55は、油圧タンク27に挿入された
温度センサ55a により作動油の油温を検出して、設定さ
れた低温と高温とで開閉作動する接点55b を有する。

【００２７】図２に示すように、この温度スイッチ55に
より、設定された高温ＴH でオイルクーラファンモータ
25a を起動制御するとともに、設定された低温ＴL でオ
イルクーラファンモータ25a を停止制御する。

【００２８】そして、コントローラ46は、図３（Ａ）
（Ｃ）に示すように、この温度スイッチ55によりオイル
クーラファンモータ25a を起動し得る状態を、操作信号
のオンと同時に開始するとともに、操作信号のオフから
タイマにより設定された一定時間、例えば５分継続させ
るものである。

【００２９】また、図１に示すように、前記メインモー
タ23により駆動される油圧ポンプ24の吐出管路に逆止弁
56を設け、この逆止弁56と、前記コントローラ46から供
給される操作信号により電磁作動する油圧バルブ28との
間の管路57に対し、電磁作動式のアキュムレータオンオ
フバルブ58を介してアキュムレータ59を接続する。

【００３０】このアキュムレータ59は、内蔵した圧縮性
ガスの働きにより、管路57が高圧のときはその圧を内部
に蓄え、管路57が低圧のときは蓄えた圧を管路57に放出
する機能を有する。

【００３１】そして、アキュムレータ59と管路57との間
に介在された前記アキュムレータオンオフバルブ58は、
そのソレノイドに前記コントローラ46から作動電流を供
給されると、図示されないリターンスプリングに抗して
切換わり、それまで閉じていた管路57とアキュムレータ
59との間を連通する。

【００３２】すなわち、コントローラ46は、図３（Ａ）
（Ｄ）に示すように、操作信号のオンとともにアキュム
レータオンオフバルブ58を開いて、アキュムレータ59を
管路57に開放する。

【００３３】また、前記アキュムレータオンオフバルブ
58とアキュムレータ59との間に対し圧力スイッチ60を設
け、この圧力スイッチ60により、アキュムレータ59の入
口圧を検知し、このアキュムレータ入口圧が設定された
一定圧まで上昇したとき、圧力スイッチ60がオンとなっ
てコントローラ46に検知信号を送ると、コントローラ46
は、高油圧によりアキュムレータ59が十分に蓄圧動作さ
れたことを認識して、アキュムレータオンオフバルブ58
への電流供給を停止する。これにより、アキュムレータ
オンオフバルブ58は、リターンスプリングにより閉じ
て、アキュムレータ59を管路57から遮断する。

【００３４】次に、図１に示された実施形態の作用を説
明する。

【００３５】オペレータは、無線操縦装置の送信機51か
ら受信機52を経て、または有線指令機によりコントロー
ラ46に走行用または作業用（機械本体14の旋回および作
業機17の作動用）の操作信号を入力する。

【００３６】コントローラ46は、このオペレータによる
操作信号の入力があると、バッテリボックス22内のバッ
テリ22b を電源としてメインモータ23を始動し、このメ
インモータ23に直結された油圧源の油圧ポンプ24を駆動
開始すると同時に、操作対象となった油圧アクチュエー
タ53に対応する油圧バルブ28を電磁制御する。

【００３７】油圧バルブ28は、コントローラ46による直
接的な電磁制御または電磁式パイロット弁を介する間接
的なパイロット制御により、油圧ポンプ24から走行系ま
たは作業系の油圧アクチュエータ53に供給される作動油
の方向および流量を制御して、油圧アクチュエータ53の
作動方向および速度を制御する。

【００３８】このように、オペレータが走行装置12また
は作業機17の油圧アクチュエータ53を始動する操作信号
のオンによりメインモータ23が起動して油圧ポンプ24よ
り油圧アクチュエータ53への作動油供給を開始するが、
メインモータ23を起動しても、モータ回転数は急激には
上昇せず、ポンプ吐出圧も急激には上昇しないので、図
３（Ａ）（Ｄ）に示されるように、操作信号オンと同時
にアキュムレータオンオフバルブ58のソレノイドを励磁
してこのアキュムレータオンオフバルブ58を開き、アキ
ュムレータ59内に蓄圧された油圧を管路57に放出する。

【００３９】これにより、操作信号オンによるメインモ
ータ起動時のモータ回転数の漸増に原因する油圧ポンプ
24から油圧バルブ28への立上り圧の遅れを、アキュムレ
ータ59に蓄圧された油圧により補い、操作信号オンと同
時に作動圧を急速に立上げることができる。これによ
り、作業機などの油圧アクチュエータ53の応答性を良く
することができる。前記逆止弁56は、アキュムレータ59
からポンプ24側への作動油の逆流を防止する。

【００４０】また、図３（Ａ）（Ｂ）に示されるよう
に、いったん起動したメインモータ23は、操作信号がオ
フとなっても直ちに停止せず、タイマにより設定された
一定時間（３秒）の間に次の操作信号が入力されると給
電を継続して受けることができるので、短時間のうちに
操作信号のオン・オフが繰り返される一連の作業におい
ては、作業機17などを円滑に作動させることができる。
なお、操作信号がオフになると油圧バルブ28は直ちにニ
ュートラル信号に切換わり、油圧アクチュエータ53への
作動油の供給を停止するが、オープンセンタバルブであ
るからモータ23に負荷をかけない。

【００４１】さらに、図２に示すように、作動油の油温
が設定された高温ＴH まで上昇すると、温度スイッチ55
が自動的にファンモータ給電回路54を閉成動作してオイ
ルクーラファンモータ25a を起動する。また、作動油の
油温が設定された低温ＴL まで下降すると、温度スイッ
チ55が自動的にファンモータ給電回路54を開いてオイル
クーラファンモータ25a を停止させる。

【００４２】これにより、オイルクーラファンモータ25
a は、必要最小限の作動により冷却ファン25b を回して
作動油の過度の油温上昇および過度の冷却を防止するこ
とができる。

【００４３】このオイルクーラファンモータ25a を作動
し得る時間は、図３（Ａ）（Ｃ）に示されるように、操
作信号がオフとなった後でも、タイマで設定された十分
な時間（例えば５分）を確保し、作動油の油温が設定温
度より高ければオイルクーラ25により確実に下げること
ができる。なお、この間、油圧バルブ28はニュートラル
位置にあるが、オープンセンタバルブであるから、オイ
ルクーラ25は作動油の冷却運転を継続できる。

【００４４】また、作業中に管路57の負荷圧が十分に高
まり、開状態のアキュムレータオンオフバルブ58を経て
前記アキュムレータ59の入口圧が、設定された一定圧以
上まで上昇すると、その圧によりアキュムレータ59内で
の蓄圧作用が確保されるので、圧力スイッチ60によりこ
の状態を検知して、コントローラ46に信号を送り、コン
トローラ46はアキュムレータオンオフバルブ58への励磁
電流を断つ。これにより、アキュムレータオンオフバル
ブ58がリターンスプリングにより閉じ、アキュムレータ
59内での蓄圧を保持することができる。

【００４５】バッテリ22b が消耗した場合は、バッテリ
ボックス22を機械本体14から取外して、充電済みのバッ
テリを内蔵したバッテリボックスと交換する。

【００４６】なお、本発明の車両は、走行装置および作
業機を備えたものであるが、実施形態で示した油圧ショ
ベルに限定されるものではなく、ブルドーザ、ローダな
どの他の建設機械車両も含むとともに、さらには、例え
ば作業機としての油圧クレーンを備えたクローラダンパ
のような運搬車両をも含むものである。

【００４７】

【発明の効果】請求項１に記載された発明によれば、バ
ッテリを電源とするメインモータにより油圧ポンプを駆
動する車両において、オペレータが走行装置または作業
機の油圧アクチュエータを始動する操作信号のオンによ
りメインモータが起動して油圧ポンプより油圧アクチュ
エータへ作動油を供給するから、バッテリの消耗を最小
限に抑えることができる。また、いったん起動したメイ
ンモータは、操作信号がオフとなっても直ちに停止しな
いから、短時間のうちに次の操作信号が入力される一連
の作業においては、走行装置または作業機の油圧アクチ
ュエータを円滑に作動させることができる。さらに、作
動油の油温が設定された高温まで上昇すると、温度スイ
ッチが自動的に閉成動作してオイルクーラファンモータ
を起動し、また、作動油の油温が設定された低温まで下
降すると、温度スイッチが自動的に開いてオイルクーラ
ファンモータを停止するから、必要最小限のオイルクー
ラファンモータの作動により作動油の過度の油温上昇を
防止できるとともに、不必要な冷却も防止でき、バッテ
リの消耗を最小限に抑えることができる。一方、操作信
号がオフとなった後も、オイルクーラファンモータを作
動し得る時間を確保して、作動油の油温が設定温度より
高ければ引き続きオイルクーラにより油温を低下させる
ことができる。

【００４８】請求項２に記載された発明によれば、操作
信号のオンと同時に電磁作動式のアキュムレータオンオ
フバルブを開いて、アキュムレータに蓄圧された油圧を
管路に放出することにより、操作信号オンによるメイン
モータ起動時の油圧ポンプから吐出される立上り圧の遅
れを補い、油圧アクチュエータの応答性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両における電気機器制御方法に係る
油圧回路および電気回路の一実施形態を示す回路図であ
る。

【図２】同上電気回路における温度スイッチの動作を示
す特性図である。

【図３】同上電気回路の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図４】本発明に係る建設機械の一実施形態を示す平面
図である。

【図５】同上建設機械の斜視図である。

【図６】従来の建設機械を示す平面図である。

【符号の説明】

12 走行装置 14 機械本体 17 作業機 22b バッテリ 23 メインモータ 24 油圧ポンプ 25 オイルクーラ 25a オイルクーラファンモータ 25b 冷却ファン 53 油圧アクチュエータ 55 温度スイッチ 57 管路 58 アキュムレータオンオフバルブ 59 アキュムレータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械本体に搭載されたバッテリを電源と
   してメインモータを駆動し、このメインモータにより油
   圧ポンプを作動し、この油圧ポンプより供給される作動
   油によって機械本体の下部に設けた走行装置および機械
   本体に装着した作業機の少なくとも一方に設けられた油
   圧アクチュエータを駆動する車両にあって、 メインモータを、前記油圧アクチュエータを備えた走行
   装置および作業機の少なくとも一方の作動を開始する操
   作信号のオンと同時に回転始動し、作動を終了する操作
   信号のオフから一定時間を経て回転停止し、 油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間で循環される作
   動油の油温上昇を冷却ファンにより抑制するオイルクー
   ラにて、冷却ファンを駆動するオイルクーラファンモー
   タを、作動油の油温を検出して設定された低温と高温と
   で開閉作動する温度スイッチにより、設定された高温で
   起動制御するとともに設定された低温で停止制御し、 オイルクーラファンモータを起動し得る状態を、操作信
   号のオンと同時に開始するとともに、操作信号のオフか
   ら一定時間継続させることを特徴とする車両における電
   気機器制御方法。
2. 【請求項２】 機械本体に搭載されたバッテリを電源と
   してメインモータを駆動し、このメインモータにより油
   圧ポンプを作動し、この油圧ポンプより供給される作動
   油によって機械本体の下部に設けた走行装置および機械
   本体に装着した作業機の少なくとも一方に設けられた油
   圧アクチュエータを駆動する車両にあって、 メインモータを、前記油圧アクチュエータを備えた走行
   装置および作業機の少なくとも一方の作動を開始する操
   作信号のオンと同時に回転始動し、作動を終了する操作
   信号のオフから一定時間を経て回転停止し、 油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油
   を操作信号による作動で制御する油圧バルブの上流側の
   管路に対し電磁作動式のアキュムレータオンオフバルブ
   を介して接続されたアキュムレータを、操作信号のオン
   とともにアキュムレータオンオフバルブを開いて管路に
   開放するとともに、アキュムレータに作用する油圧が一
   定圧力以上に上昇したときはアキュムレータオンオフバ
   ルブを閉じて管路から遮断することを特徴とする車両に
   おける電気機器制御方法。