JP5758137B2 - Industrial vehicle hydraulic pump control system and industrial vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、建設機械や産業車両等の産業用車両に用いられている油圧ポンプの制御システムと、それを備えた産業用車両に関する。 The present invention relates to a control system for a hydraulic pump used in an industrial vehicle such as a construction machine or an industrial vehicle, and an industrial vehicle including the control system.
従来、ホイールローダ等の産業用車両(この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「産業用車両」は、「ホイールローダ」、「タイヤローラ」、等の建設機械、及び「フォークリフト」、「高所作業車」等の産業車両、その他の産業用の車両を全て含む)には、油圧でブレーキ制御を行うシステムが用いられている。 Conventionally, industrial vehicles such as wheel loaders (“industrial vehicles” in this specification and claims are construction machines such as “wheel loaders” and “tire rollers”, and “forklifts”, “ A system that performs hydraulic brake control is used for industrial vehicles such as “aerial work vehicles” and all other industrial vehicles.
このようなブレーキ制御システムとしては、例えば、一般的に、固定容量ポンプを用いてエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出し、その作動油で必要に応じてブレーキ制御が行われている。 As such a brake control system, for example, generally, a fixed capacity pump is used to discharge hydraulic oil at a flow rate corresponding to the engine speed, and the brake control is performed with the hydraulic oil as necessary. .
この種の先行技術として、油圧ショベル等のエンジンで駆動する固定容量ポンプと可変容量ポンプとを備えた油圧回路において、エンジンで駆動する固定容量ポンプの吐出流量変化に応じて可変容量ポンプの制御を行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a prior art of this type, in a hydraulic circuit having a fixed displacement pump and a variable displacement pump driven by an engine such as a hydraulic excavator, the variable displacement pump is controlled according to a change in the discharge flow rate of the fixed displacement pump driven by the engine. Some have been made (see, for example, Patent Document 1).
また、他の先行技術として、上記特許文献1と同様に、エンジンで駆動する固定容量ポンプと可変容量ポンプとを備えた油圧回路において、エンジン回転数が小さいときに、予め設定されたエンジン回転トルク曲線に見合ったポンプ吸収トルク以上のトルクが得られるように、走行用可変容量ポンプの傾転角を大きくして走行モータで大トルクが得られるようにしたものもある(例えば、特許文献2参照)。
As another prior art, similarly to
しかしながら、上記したように固定容量ポンプでエンジン回転数に応じた流量の作動油を吐出した場合、ブレーキ制御が不要な作業時等にもエンジン回転数に応じた大流量を吐出することになるため、その時の必要流量を超える吐出分は仕事をすることなくタンクへ戻されるので損失エネルギが多い。 However, as described above, when a fixed capacity pump discharges hydraulic oil at a flow rate corresponding to the engine speed, a large flow rate corresponding to the engine speed is discharged even during work that does not require brake control. Since the discharge amount exceeding the required flow rate at that time is returned to the tank without working, there is a lot of energy loss.
一方、近年、地球温暖化防止やCO2削減等のためにエンジンの小型化や排ガス規制、各機器の効率化等が図られている。そのため、上記したようなブレーキ制御回路においても、油圧ポンプから吐出して仕事をしない作動油流量を極力減らして省エネルギ化を図る必要性が生じている。 On the other hand, in recent years, in order to prevent global warming, reduce CO 2 , etc., efforts have been made to reduce the size of engines, regulate exhaust gases, increase the efficiency of each device, and the like. Therefore, even in the brake control circuit as described above, there is a need to save energy by reducing the flow rate of hydraulic oil that is discharged from the hydraulic pump and does not work as much as possible.
なお、上記特許文献1は固定容量ポンプの吐出流量変化で可変容量ポンプの傾転角を制御するもの、特許文献2はエンジン回転数が小さいときに走行用可変容量ポンプの傾転角を制御するものであり、いずれもブレーキ制御回路における作動油流量を制御して省エネルギ化を図ることができるものではない。
そこで、本発明は、油圧ポンプからブレーキ制御回路に吐出する流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる産業用車両の油圧ポンプ制御システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hydraulic pump control system for an industrial vehicle that can save energy by controlling a flow rate discharged from a hydraulic pump to a brake control circuit to a necessary flow rate.
上記目的を達成するために、本発明の油圧ポンプ制御システムは、油圧ポンプから吐出する作動油によってブレーキ制御を行う産業用車両の油圧ポンプ制御システムであって、前記作動油をブレーキ制御用に蓄積する蓄圧部と、該蓄圧部が所定圧力以下の場合は前記作動油を該蓄圧部に蓄積し、該蓄圧部が所定圧力に達すると前記作動油をタンクに戻すように切り換える圧力制御バルブを有する制御バルブとを備え、前記油圧ポンプは、前記制御バルブの切り換え状態における前記圧力制御バルブの1次側圧力をロードセンシング圧として傾転角を制御する可変容量ポンプであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hydraulic pump control system of the present invention is a hydraulic pump control system for an industrial vehicle that performs brake control with hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and accumulates the hydraulic oil for brake control. And a pressure control valve that stores the hydraulic oil in the pressure accumulator when the pressure accumulator is below a predetermined pressure, and switches the hydraulic oil back to the tank when the pressure accumulator reaches a predetermined pressure. The hydraulic pump is a variable displacement pump that controls a tilt angle using a primary pressure of the pressure control valve in a switching state of the control valve as a load sensing pressure.
これにより、ブレーキ制御用の作動油を蓄圧部に優先して蓄積し、蓄圧部が所定圧力に達すると制御バルブが切り換えられて作動油をタンクに戻すとともに、制御バルブを切り換えた状態の圧力制御バルブ1次側圧力を可変容量ポンプのロードセンシング圧として使用して可変容量ポンプの傾転角を小さくすることができる。このように、可変容量ポンプから吐出される作動油をブレーキ制御用として優先的に蓄圧するとともに、ブレーキ制御用の作動油が不要な場合は、可変容量ポンプの傾転角を小さくして損失エネルギを最小にすることができるので、可変容量ポンプの吐出流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる。 As a result, the hydraulic oil for brake control is accumulated prior to the accumulator, and when the accumulator reaches a predetermined pressure, the control valve is switched to return the hydraulic oil to the tank, and the pressure control with the control valve switched By using the valve primary side pressure as the load sensing pressure of the variable displacement pump, the tilt angle of the variable displacement pump can be reduced. As described above, the hydraulic oil discharged from the variable displacement pump is preferentially accumulated for brake control, and when the hydraulic fluid for brake control is unnecessary, the tilt angle of the variable displacement pump is reduced to reduce the energy loss. Therefore, energy saving can be achieved by controlling the discharge flow rate of the variable displacement pump to the required flow rate.
また、前記制御バルブは、前記蓄圧部が所定圧力に達すると切り換えられて作動油をタンクに戻す第1バルブと、該第1バルブから作動油をタンクに戻すことで前記作動油の一部を他の機器に供給する第2バルブとを備えたアンローダバルブであってもよい。 The control valve is switched when the pressure accumulating unit reaches a predetermined pressure, and returns a part of the hydraulic oil by returning the hydraulic oil from the first valve to the tank. The unloader valve provided with the 2nd valve | bulb supplied to another apparatus may be sufficient.
このようにすれば、ブレーキ制御用として蓄圧部に供給する流量及び圧力を制御するために用いられるアンローダバルブを切り換えるバルブの1次側圧力を可変容量ポンプのロードセンシング圧として使用し、可変容量ポンプの傾転角を必要流量に応じて制御することが容易にできる。 In this way, the primary pressure of the valve for switching the unloader valve used for controlling the flow rate and pressure supplied to the pressure accumulator for brake control is used as the load sensing pressure of the variable displacement pump, and the variable displacement pump Can be easily controlled according to the required flow rate.
さらに、前記第1バルブの1次側圧力と前記第2バルブの2次側圧力とを高圧選択し、該高圧選択した高圧側圧力で前記可変容量ポンプの傾転角を制御するように構成してもよい。 Further, the primary side pressure of the first valve and the secondary side pressure of the second valve are selected to be high pressure, and the tilt angle of the variable displacement pump is controlled by the high pressure side pressure selected. May be.
このようにすれば、ブレーキ制御用として蓄圧部に作動油を蓄積する時には、ブレーキ制御回路に必要な流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプの傾転角が大きくなるように制御され、ブレーキ制御回路が設定圧になって作動油が供給されない時には、アンローダバルブから他の機器に必要な流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプの傾転角を制御することができる。 In this way, when hydraulic oil is accumulated in the pressure accumulator for brake control, the tilt angle of the variable displacement pump is controlled to be large so that the required flow of hydraulic oil is discharged to the brake control circuit. When the brake control circuit reaches the set pressure and hydraulic fluid is not supplied, the tilt angle of the variable displacement pump can be controlled so that the hydraulic fluid at a flow rate required for other devices is discharged from the unloader valve.
一方、本発明に係る産業用車両は、前記いずれかの油圧ポンプ制御システムを備えていることを特徴とする。 On the other hand, an industrial vehicle according to the present invention includes any one of the hydraulic pump control systems described above.
これにより、ブレーキ制御用の作動油を蓄圧部に優先して蓄圧するブレーキ優先回路を備えつつ、可変容量ポンプから吐出される流量を最適に制御して損失エネルギを抑えた省エネルギ化を図ることができる産業用車両を構成することが可能となる。 This makes it possible to save energy by controlling the loss energy by optimally controlling the flow rate discharged from the variable displacement pump, while providing a brake priority circuit that preferentially accumulates hydraulic fluid for brake control over the pressure accumulator. It is possible to configure an industrial vehicle capable of
本発明は、油圧ポンプからブレーキ制御回路に吐出する流量を必要流量に制御して省エネルギ化を図ることができる産業用車両の油圧ポンプ制御システムを提供することができる。 The present invention can provide a hydraulic pump control system for an industrial vehicle that can save energy by controlling the flow rate discharged from the hydraulic pump to the brake control circuit to the required flow rate.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、ホイールローダの油圧回路を例に説明する。また、制御バルブとして、アンローダバルブを例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a hydraulic circuit of a wheel loader will be described as an example. An unloader valve will be described as an example of the control valve.
図1に示すように、この油圧回路1には、タンク2から配管3を介して作動油を供給する可変容量ポンプ5が設けられている。この可変容量ポンプ5から供給される作動油は、配管4を介してアンローダバルブ10の入力ポート11に供給されている。この入力ポート11に供給された作動油は、絞り12を介して第1出力ポート13に供給され、この第1出力ポート13からブレーキ制御回路30に供給されている。このブレーキ制御回路30に供給された作動油は、フィルタ31を介して分岐配管32に供給され、この分岐配管32からフロントアクスル用アキュムレータ33とリヤアクスル用アキュムレータ34とに蓄積される。分岐配管32には、チェック弁35が設けられており、両アキュムレータ33,34に蓄えられた作動油の逆流を防止している。これらのアキュムレータ33,34に蓄えられた作動油の蓄圧エネルギがブレーキ制御圧の元圧となる。
As shown in FIG. 1, the
上記アキュムレータ33,34に蓄えられた作動油は、配管36を介してブレーキバルブ37に接続されている。このブレーキバルブ37の操作により、上記アキュムレータ33,34からの作動油がフロントアクスル38及びリヤアクスル39のブレーキ作動圧として使用される。また、ブレーキバルブ37の操作終了により、両アクスル38,39に供給された作動油は配管40を介してタンク2へ戻される。
The hydraulic oil stored in the
上記可変容量ポンプ5は、エンジンで駆動されるミッション6を介して駆動されている。この可変容量ポンプ5は、後述するように、上記アンローダバルブ10からのロードセンシング圧(Pls)によって切り換えられる制御バルブ7と、この制御バルブ7によって制御される傾転角調整部8とを有する容量調整機構9を備えている。この容量調整機構9によって、可変容量ポンプ5の傾転角が制御される。この容量調整機構9による傾転角制御は後述する。
The
図2にも示すように、上記アンローダバルブ10は、ブレーキ制御圧の元圧(アキュムレータ33側の回路圧力)が設定圧以下に低下すると第1出力ポート13から優先的にブレーキ制御回路30に作動油を供給し、ブレーキ制御元圧が設定以上になったら第2出力ポート14へ作動油を供給するように制御するバルブである。このアンローダバルブ10は公知の油圧バルブユニットであり、アキュムレータ33,34に作動油を蓄圧するか、作動油をタンク2へ戻すかを切り換える第1バルブ15と第2バルブ16の2つのバルブを備えている。このアンローダバルブ10は、これら第1バルブ15及び第2バルブ16の設定圧で切換圧力が設定される。
As shown in FIG. 2, the
このようなアンローダバルブ10の機能としては、アキュムレータ33側の回路圧が設定圧力以下の場合は、入力ポート11に供給された作動油は、絞り12を通過して第1出力ポート13へ供給され、チェック弁35を介してアキュムレータ33,34に蓄積される。このアキュムレータ33側の回路圧(Pbreak)は、パイロット配管41を介して第1バルブ15に導かれている。
As a function of such an
アキュムレータ33に作動油が蓄積されて回路圧が設定圧に達すると、その回路圧力(Pbreak)によって第1バルブ15の1次側と2次側の回路が接続されて配管19と連通するため、第1バルブ15の1次側圧力がタンク圧まで低下する。
When the hydraulic oil is accumulated in the
これにより、図3に示すように、第2バルブ16の1次側と2次側の回路が接続され、入力ポート11に供給された作動油は第2バルブ16を介して第2出力ポート14へ供給される。また、この状態では、ブレーキ制御回路30へ作動油が供給されなくなり、第2バルブ16によって作動油がカットアウトされた状態となる(この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「カットアウト」は、アンローダバルブからブレーキ制御回路に作動油を供給しない状態をいい、「カットイン」は、アンローダバルブからブレーキ制御回路に作動油を供給する状態をいう)。また、上記第2出力ポート14は、配管22を介して、図1に示すように、他の機器50のアクチュエータ制御用パイロットポートに接続されている。
Thereby, as shown in FIG. 3, the primary and secondary circuits of the
一方、上記アキュムレータ33に蓄圧された油圧エネルギがブレーキバルブ37の操作によって消費されると、ブレーキ制御回路30のPbreakがアンローダバルブ10の設定圧よりも低下する。このPbreakが設定圧以下に低下すると、アンローダバルブ10の第1バルブ15の通路が閉じられる。
On the other hand, when the hydraulic energy accumulated in the
これにより、第1バルブ15の1次側圧力が上昇し、第2バルブ16の1次側と2次側の回路が切断される(この時の圧力を、カットイン圧という)。この第2バルブ16の通路が閉じられることで、可変容量ポンプ5から吐出された作動油はブレーキ制御回路30側へ優先的に流れる(ブレーキ回路優先)。このブレーキ制御回路30へ作動油が供給されると、上記アキュムレータ33,34に蓄積されることで回路圧が上昇し、それに応じてPbreakが上昇する。
As a result, the primary pressure of the
そして、このような油圧回路1において、上記第1バルブ15の1次側圧力(分岐管17の圧力)がパイロット配管21を介して高圧選択弁20に導かれるとともに、上記第2出力ポート14から吐出された作動油が配管22を介して高圧選択弁20に導かれ、この高圧選択弁20によって高圧側圧力が選択されるようになっている。この高圧選択弁20により、上記第2出力ポート14の吐出圧力と第1バルブ15の1次側圧力との高圧側圧力が選択され、その圧力によってパイロット配管23を介して上記容量調整機構9の制御バルブ7が制御されるようになっている。これにより、高圧選択弁20で選択された高圧側圧力に応じた流量の作動油が吐出されるように可変容量ポンプ5の傾転角が傾転角調整部8で制御される。
In such a
すなわち、ブレーキ制御圧力の蓄圧を優先させるアンローダバルブ10の第1バルブ15の1次側圧力(分岐管17の圧力)または第2出力ポート14の圧力のいずれか高い方をロードセンシング圧(Pls)として可変容量ポンプ5の傾転制御に使用している。
That is, the higher one of the primary side pressure (pressure of the branch pipe 17) of the
これにより、ブレーキ制御回路に流量が必要なときは、第1バルブ15の1次圧がロードセンシング圧(Pls)となり、可変容量ポンプ5は、ブレーキ制御回路に必要な流量で制御され、カットアウト後は第2出力ポート14の圧力がPlsとなり、第2出力ポート2次側で必要とする流量に制御可能となる。
As a result, when the flow rate is required for the brake control circuit, the primary pressure of the
従って、上記油圧回路1によれば、ブレーキ制御回路30に必要な作動油量を吐出するように可変容量ポンプ5を制御して、ポンプの損失エネルギを減少させて省エネルギ化を実現できる油圧ポンプ制御システムを構成することが可能となる。
Therefore, according to the
なお、上記実施形態では、フロントアクスル38とリヤアクスル39とを備えたホイールローダを例に説明したが、他の産業用車両であっても同様に適用することができ、上記実施形態に限定されるものではない。
In the above embodiment, the wheel loader including the
また、可変容量ポンプ5の構成も一般的な構成を示しているが、傾転角を制御できる構成であれば他の構成であってもよく、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
Moreover, although the structure of the
さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。 Furthermore, the above-described embodiment shows an example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
本発明に係る油圧ポンプ制御システムは、ホイールローダ等の建設機械、高所作業車等の産業車両、その他の産業用車両に利用できる。 The hydraulic pump control system according to the present invention can be used for construction machines such as wheel loaders, industrial vehicles such as aerial work vehicles, and other industrial vehicles.
1 油圧回路
5 可変容量ポンプ
7 制御バルブ
8 傾転角調整部
9 容量調整機構
10 アンローダバルブ(制御バルブ)
11 入力ポート
12 絞り
13 第1出力ポート
14 第2出力ポート
15 第1バルブ(圧力制御バルブ)
16 第2バルブ(圧力制御バルブ)
17 分岐管
18 絞り
19 配管
20 高圧選択弁
21 パイロット配管
22 配管
23 パイロット配管(Pls)
24 リリーフ弁
30 ブレーキ制御回路
33 フロントアクスル用アキュムレータ
34 リヤアクスル用アキュムレータ
41 パイロット配管(Pbreak)
50 他の機器
1 Hydraulic circuit
5 Variable displacement pump
7 Control valve
8 Tilt angle adjuster
9
11
16 Second valve (pressure control valve)
17
24
50 Other equipment
Claims (3)
前記作動油をブレーキ制御用に蓄積する蓄圧部と、
該蓄圧部が所定圧力以下の場合は前記作動油を該蓄圧部に蓄積し、該蓄圧部が所定圧力に達すると前記作動油をタンクに戻すように切り換える圧力制御バルブを有するアンローダバルブと、を備え、
前記油圧ポンプは、前記アンローダバルブの切り換え状態における前記圧力制御バルブの1次側圧力をロードセンシング圧として傾転角を制御する可変容量ポンプであり、
前記アンローダバルブは、前記蓄圧部が所定圧力に達すると切り換えられて作動油をタンクに戻す第1バルブと、前記第1バルブから作動油をタンクに戻すことで前記作動油の一部を他の機器に供給する第2バルブと、を備えていることを特徴とする産業用車両の油圧ポンプ制御システム。 An industrial vehicle hydraulic pump control system that performs brake control with hydraulic oil discharged from a hydraulic pump,
A pressure accumulator for accumulating the hydraulic oil for brake control;
An unloader valve having a pressure control valve that switches the hydraulic oil to accumulate in the pressure accumulator when the pressure accumulator is below a predetermined pressure and switches the hydraulic oil back to the tank when the accumulator reaches a predetermined pressure; Prepared,
The hydraulic pump is a variable displacement pump that controls a tilt angle using a primary pressure of the pressure control valve in a switching state of the unloader valve as a load sensing pressure,
The unloader valve is switched when the pressure accumulating unit reaches a predetermined pressure, and returns a part of the hydraulic oil to the tank by returning the hydraulic oil from the first valve to the tank. A hydraulic pump control system for an industrial vehicle , comprising: a second valve that supplies the device.
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