JP3144914U7

JP3144914U7 -

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Publication number: JP3144914U7
Application number: JP2008004626U
Authority: JP
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2018-07-07

Description

車両用油圧装置

本考案は、貨物自動車等の車両に搭載された各種油圧機器の油圧源として使用される車両用油圧装置（パワーパッケージ）に係る。とくに、油タンク内の作動油深さを圧力センサにより計測し、その計測結果を利用することで荷台屋根開閉式車両の屋根や荷役用の昇降プラットホームを駆動する油圧機器の動作停止点を検知して、衝撃緩和及び消費電力節減を図った車両用油圧装置に関する。

一般に、荷台屋根開閉式車両（いわゆるウイングボデー）の屋根を開閉するのに複動油圧シリンダが用いられている。この場合、屋根の開閉の終点での衝撃を緩和するため、従来は車両側に屋根の開閉終点手前位置にリミットスイッチ等のセンサを設けて、屋根が開閉の終点近くになると、複動油圧シリンダへの作動油の供給を流量制御弁等により絞り、複動油圧シリンダの動きが緩慢になるようにしていた。

また、昇降プラットホームを有する荷役装置を備えた貨物自動車の場合、昇降プラットホームを単動又は複動油圧シリンダで駆動するが、昇降プラットホームの上昇限位置（貨物自動車の荷台床面と一致した高さ）での衝撃を緩和するため、従来は荷役装置側において昇降プラットホームの上昇限位置の手前位置にセンサを設けて、昇降プラットホームが上昇限位置近くになると、油圧シリンダへの作動油の供給を絞り、油圧シリンダの動きが緩慢になるようにしていた。

また、本出願人提案の下記特許文献１では、荷台屋根開閉式車両の屋根や荷役用の昇降プラットホームを駆動する油圧機器の動作停止点を、油タンク内の作動油面を計測する液面センサにより検知可能としている。実用新案登録第３０９２３２６号公報

特許文献１で用いることのできる液面センサとしては、例えば赤外線距離センサがある。この赤外線距離センサでは、図５のように発光側から放射された赤外線が、被測定物の表面で反射し、受光側に戻ってくるときの検出位置から距離を測定する（前記検出位置によってセンサ出力電圧が変化する）。

図５のように、被測定物の反射面が平坦であれば、距離を正確に測定可能であるが、油タンク内の作動油面のような液面の場合、車両用油圧装置が取り付けられた車両（例えば、荷役用の昇降プラットホームを装備したもの）が昇降プラットホームの昇降に伴って揺れ、図６のように作動油が揺れて液面が波打つ現象が発生する懸念がある。液面が波打つと、図６の矢印のように、入射した赤外線がどこに反射するか不確定となり、正確な液面データを得ることは困難になる。また、波打ち現象を解消するために遮蔽板等を油タンク内に設置する場合、構造が複雑化するきらいがある。

本考案の第１の目的は、上記の点に鑑み、油タンク内の作動油の深さを圧力センサで検知する（作動油面の高さを間接的に検知する）ことが可能で、油タンク内の作動油面の波打ち現象による悪影響を低減可能な車両用油圧装置を提供することにある。

本考案の第２の目的は、油タンク内の深さを圧力センサで計測する構成とすることにより、作動油で駆動される各種油圧機器の動作状態を把握できるようにした車両用油圧装置を提供することにある。

本考案の第３の目的は、前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点を前記圧力センサにより検知し、ポンプを駆動する電動機への供給電圧を低下させて、前記動作停止点での衝撃緩和を図るとともに、省電力化を図り得る車両用油圧装置を提供することにある。

本考案のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の考案に係る車両用油圧装置は、油タンクと、該油タンク内の作動油を吸い上げて送出するポンプと、該ポンプを駆動する電動機と、該電動機を制御するコントローラーとを備える車両用油圧装置において、
前記油タンク内の作動油による前記油圧タンク底面又は底面近傍の側面の液圧を検知するように圧力センサを設け、該圧力センサは、前記油タンク内の作動油の深さと前記液圧との直線的な比例関係から前記作動油の深さを計測した検出信号を、前記コントローラーに出力することを特徴としている。

本願請求項２の考案に係る車両用油圧装置は、請求項１において、前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点よりも手前の緩停止動作開始点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を徐々に低下させるように前記コントローラーで制御することを特徴としている。

本願請求項３の考案に係る車両用油圧装置は、請求項１又は２において、前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を低い状態に前記コントローラーで制御することを特徴としている。

本願請求項４の考案に係る車両用油圧装置は、請求項１又は２において、前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を所定期間低い状態に保った後に前記電動機への供給電圧を高くなるように前記コントローラーで制御することを特徴としている。

本願請求項５の考案に係る車両用油圧装置は、請求項１，２，３又は４において、前記油圧機器が単動又は複動油圧シリンダであることを特徴としている。

本考案に係る車両用油圧装置によれば、油タンク内の作動油深さを圧力センサで計測する（間接的に作動油面を計測することに相当する）構成とすることにより、油タンク内の作動油面の波打ち現象に影響されるとなく作動油で駆動される各種油圧機器の動作状態を把握できる。とくに、前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点や緩停止動作開始点を前記圧力センサにより検知することで、ポンプを駆動する電動機への供給電圧を低下させて、前記動作停止点での衝撃緩和並びに省電力化を図ることが可能である。

以下、本考案を実施するための最良の形態として、実施の形態を図面に従って説明する。

図１は本考案に係る車両用油圧装置の実施の形態であって、荷台屋根開閉式車両の屋根を開閉駆動する場合を示す。この図において、１は作動油を収容した油タンク、２は油タンク内の作動油を吸い上げて送出するポンプ、３はポンプを回転駆動する電動機、４は電動機を制御するコントローラー、５は油タンク内の作動油深さを計測する圧力センサ、６は直流電源としての車両搭載のバッテリーである。

圧力センサ５は、例えばステンレスダイアフラムに半導体感圧素子を搭載したものや圧電素子を用いるもの等があり、図１及び図２（Ａ）に示すように油タンク１の底面近傍の側面に実線のように取り付けられるか、あるいは油タンク１の底面に図１仮想線及び図２（Ｂ）のように取り付けられる。つまり、圧力センサ５は油タンク１内の作動油の底面近傍の側面又は底面の液圧を検知するように設置されている。

前記圧力センサ５は、油タンク１内の作動油の深さ（換言すれば、作動油面の高さ）と前記液圧との直線的な比例関係から作動油の深さ（作動油面の高さ）を計測し、作動油の深さ（液面高さ）の検出信号をコントローラー４に出力する。また、コントローラー４への電源投入のオン、オフは電源スイッチＳＷ１で行うようになっており、ＳＷ２，ＳＷ３はそれぞれ屋根開け用及び屋根閉じ用の操作スイッチである。

一方、１０はいわゆるウイングボデーと呼ばれる荷台屋根開閉式車両であり、この荷台屋根開閉式車両１０は荷台上部中央を回動中心とする断面略Ｌ字状の屋根１１を開閉自在に有している。屋根１１の開閉駆動のために、作動油で駆動される油圧機器としての複軌油圧シリンダ１２が屋根１１と荷台枠上辺との間に起伏自在に設けられている。

前記操作スイッチＳＷ２（屋根開け用）をオンにすると、電磁切換弁２０のソレノイドａが励磁され、電磁切換弁２０を通してポンプ２と逆止弁２１が連通し、前記ポンプ２から吐出された作動油は電磁切換弁２０及び一方の逆止弁２１を通して複動油圧シリンダ１２のシリンダ室の一方に連通する給油口１２ａに供給され、シリンダ室の他方に連通する給油口１２ｂから出た作動油は他方の逆止弁２２（但し逆流可能な状態とされている）及び電磁切換弁２０を通して油タンク１に戻り、この動作により屋根１１を開くことかできる。なお、油タンク１内の作動油の深さを検知する圧力センサ５を設けた意義は後述する。

前記操作スイッチＳＷ３（屋根閉じ用）をオンにすると、電磁切換弁２０のソレノイドｂが励磁され、前記ポンプ２から吐出された作動油は電磁切換弁２０及び他方の逆止弁２２を通して複動油圧シリンダ１２のシリンダ室の他方に連通する給油口１２ｂに供給され、シリンダ室の一方に連通する給油口１２ａから出た作動油は一方の逆止弁２１（但し逆流可能な状態とされている）及び電磁切換弁２０を通して油タンク１に戻り、この動作により屋根１１を閉じることかできる。

図３（Ａ）は操作スイッチＳＷ２（屋根開け用）をオンとして、閉じていた状態の屋根１１を開く場合の電動機３の電圧デューティーと時間との関係を示す。この図３（Ａ）のように時刻ｔ_０で操作スイッチＳＷ２をオンとすると、コントローラー４内のタイマー機能により時刻ｔ_１迄は電動機電圧デューティーを０％から１００％に徐々に増加させていく。これによりスロースタートを図っている。次いで時刻ｔ_１〜時刻ｔ_２までは電圧デューティー１００％で電動機３を駆動する。ここで、スローストップ動作（緩停止動作）開始点となる時刻ｔ_２は、油タンク１内の作動油深さの変化量を圧力センサ５で検出してコントローラー４に送り、コントローラー４にて深さ変化量を吐出油量に換算して複動油圧シリンダ１２への送油量を算出し、シリンダ１２内のピストン位置を出すことにより決定する。前記時刻ｔ_２を過ぎると複動油圧シリンダ１２が時刻ｔ_３で動作停止点に到達するまで徐々に電圧デューティーを低下させて行く。複動油圧シリンダ１２が時刻ｔ_３で動作停止点に到達したことは、上記の送油量の算出結果及び油タンク１の作動油深さの変化が無くなる又は少なくなることをもって圧力センサ５で検知する。これによりスローストップを図っている。なお、電圧デューティーの低下を開始する時刻ｔ_２は動作停止点となる時刻ｔ_３から逆算して求めることも可能である。時刻ｔ_３以後、コントローラー４は電圧デューティーが一定値に低下した状態とする。操作スイッチＳＷ２がオフに戻れば図１の図示状態となり電磁切換弁２０によりポンプ２と複動油圧シリンダ１２とは切り離され、逆止弁２１，２２により作動油の移動は阻止されることで、複動油圧シリンダ１２は屋根１１を開いた状態に保持する。動作停止点に到達したことを圧力センサ５が検知した後は、コントローラー４で電動機３の電圧デューティーを低い状態に保つため、無駄な消費電力を無くして省電力化を図ることができる。

図３（Ｂ）は操作スイッチＳＷ３（屋根閉じ用）をオンとして、開いていた状態の屋根１１を閉じる場合の電動機３の電圧デューティーと時間との関係を示す。この図３（Ｂ）のように時刻ｔ_０で操作スイッチＳＷ３をオンとすると、コントローラー４内のタイマー機能により時刻ｔ_４迄は電動機電圧デューティーを０％から徐々に増加させていく。これによりスロースタートを図っている。次いで時刻ｔ_４〜時刻ｔ_５までは電圧デューティーを比較的大きく（５０％以上１００％未満に）設定して電動機３を駆動する。ここで、スローストップ動作（緩停止動作）開始点となる時刻ｔ_５は、油タンク１内の作動油深さの変化量を圧力センサ５で検出してコントローラー４に送り、コントローラー４では、その深さ変化量を吐出油量に換算して複動油圧シリンダ１２への送油量を算出し、シリンダ１２内のピストン位置を出すことにより決定する。時刻ｔ_５を過ぎると複動油圧シリンダ１２が時刻ｔ_６で動作停止点に到達するまで徐々に電圧デューティーを低下させて行く。複動油圧シリンダ１２が時刻ｔ_６で動作停止点に到達したことは、上記の送油量の算出結果及び油タンク１の作動油深さの変化が無くなる又は少なくなることをもって圧力センサ５で検知する。これによりスローストップを図っている。なお、電圧デューティーの低下を開始する時刻ｔ_５は動作停止点となる時刻ｔ_６から逆算して求めることも可能である。時刻ｔ_６以後、時刻ｔ_７に達するまでの比較的短い期間、コントローラー４は電圧デューティーが一定値に低下した状態とし、時刻ｔ_７以降は屋根１１を完全に閉めるためにコントローラー４は電動機に全電圧（電圧デューティー１００％）をかける。操作スイッチＳＷ３がオフに戻れば図１の図示状態となり電磁切換弁２０によりポンプ２と複動油圧シリンダ１２とは切り離され、逆止弁２１，２２により作動油の移動は阻止されることで、複動油圧シリンダ１２は屋根１１を閉じた状態に保持する。

ところで実際の動作では、屋根開閉に伴い車両が揺れて油タンク１内の作動油面が波打つ現象が発生する場合があるが、圧力センサ５で液圧を計測しており、液圧は液面の波打ちに影響されにくく、液圧は液面高さの平均値に直線的に比例すると考えてよい。このため、車両の揺れによる開閉制御の乱れは発生しない。

この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) 荷台屋根開閉式車両の屋根１１を複動油圧シリンダ１２で開閉駆動する場合において、屋根開閉時のスロースタート、スローストップを実現でき、屋根開閉に伴う衝撃緩和を図ることができると共に構造物の軽量化ができ、かつ安全性の向上にも寄与できる。この際、圧力センサ５で油タンク１内の作動油の液圧を計測することで、液面の波打ちによる影響を受けないようにできる。つまり、車両の揺れの影響を受けないようにすることが可能である。

(2) 前記スロースタート、スローストップは、コントローラー４にて電動機３への供給電圧のデューティーを増減して行うため、無駄な消費電力が無く、省電力化が可能である。

(3) 荷台屋根開閉式車両側にはリミットスイッチ等の屋根開閉角度を検出するセンサを設ける必要が無く、機構の簡素化を図り得る。

図４は本考案に係る車両用油圧装置の他の実施の形態であって、荷役装置の昇降プラットホームを昇降駆動する場合を示す。この図において、荷役装置３０は貨物自動車の荷台４０の後部に装備されるものであり、昇降プラットホーム３１を平行リンク機構３３で着地状態から荷台４０の床面４１の高さまで昇降駆動するものである。平行リンク機構３３を回動させるために図１の場合と同様に複動油圧シリンダ３２を用いれば、図１と同様の車両用油圧装置で荷役装置３０の昇降プラットホーム３１を駆動できる。つまり、昇降プラットホーム３１を上昇させるときは一方の逆止弁２１を通して複動油圧シリンダ３２のシリンダ室の一方に連通する給油口３２ａに作動油を供給し、逆に下降させるときは、他方の逆止弁２２を通してシリンダ室の他方に連通する給油口３２ｂに作動油を供給すればよい。コントローラー４による電動機３の電圧デューティーの制御は例えば図３（Ａ）のごとき制御方法に準じて実行することで、昇降プラットホーム３１のスロースタート、スローストップを実現でき、衝撃緩和、省電力を図り得る。

なお、荷役装置の昇降プラットホームを昇降駆動する場合、複動油圧シリンダの代わりに単動油圧シリンダを用いることも可能であり、図１の油圧系統の僅かな変更で対応可能である。

以上本考案の実施の形態について説明してきたが、本考案はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本考案に係る車両用油圧装置の実施の形態であって、荷台屋根開閉式車両の屋根を開閉駆動する場合を示す油圧回路及び電気回路を含む説明図である。油タンクへの圧力センサの配置例を示す概略断面図である。実施の形態の場合の電動機への供給電圧の制御例を示す説明図である。本考案に係る車両用油圧装置の他の実施の形態であって、荷役装置の昇降プラットホームを昇降駆動する場合を示す説明図である。従来技術で用いている一般的な赤外線距離センサの動作説明図である。前記赤外線距離センサの場合に、油タンク内の作動油面に波打ち現象が生じると不都合が生じることを示す説明図である。

１油タンク
２ポンプ
３電動機
４コントローラー
５圧力センサ
６バッテリー
１０荷台屋根開閉式車両
１１屋根
１２，３２複動油圧シリンダ
２０電磁切換弁
２１，２２逆止弁
３０荷役装置
３１昇降プラットホーム
３３平行リンク機構
４０荷台
４１床面
ＳＷ１電源スイッチ
ＳＷ２，ＳＷ３操作スイッチ

Claims

油タンクと、該油タンク内の作動油を吸い上げて送出するポンプと、該ポンプを駆動する電動機と、該電動機を制御するコントローラーとを備える車両用油圧装置において、
前記油タンク内の作動油による前記油圧タンク底面又は底面近傍の側面の液圧を検知するように圧力センサを設け、該圧力センサは、前記油タンク内の作動油の深さと前記液圧との直線的な比例関係から前記作動油の深さを計測した検出信号を、前記コントローラーに出力することを特徴とする車両用油圧装置。
前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点よりも手前の緩停止動作開始点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を徐々に低下させるように前記コントローラーで制御する請求項１記載の車両用油圧装置。
前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を低い状態に前記コントローラーで制御する請求項１又は２記載の車両用油圧装置。
前記作動油により駆動される油圧機器の動作停止点を、前記作動油の深さを計測する前記圧力センサにより検知して、前記電動機への供給電圧を所定期間低い状態に保った後に前記電動機への供給電圧を高くなるように前記コントローラーで制御する請求項１又は２記載の車両用油圧装置。
前記油圧機器が単動又は複動油圧シリンダである請求項１，２，３又は４記載の車両用油圧装置。