JPH061212A - 制動エネルギ回生用ポンプ／モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄圧式制動エネルギ回生車両における急ブレ
ーキ操作または急なブレーキ解放操作に対する作動応答
性に優れた斜板式可変容量ピストンポンプ／モータを提
供すること。 【構成】 車両の急制動時、電磁開閉弁（１４，１５）
が開かれて油圧源（１２）からのパイロット油が電磁弁
（１４）を介して傾転シリンダ（１１）のチャンバ（１
１ｂ）に迅速に供給されると共にチャンバ（１１ｃ）内
のパイロット油が電磁弁（１５）を介してタンクへ迅速
に排出され、ポンプ／モータ（１０）の斜板がポンプ作
動側のフルストローク位置に迅速にセットされる。これ
により、急制動に応じてポンプ／モータは迅速にポンプ
作動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄圧式制動エネルギ回
生車両の斜板式可変容量ピストンポンプ／モータに関
し、特に、車両における急ブレーキ操作或は急なブレー
キ解放操作に対する作動応答性に優れたこの種のポンプ
／モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両の制動は、車両の運動エネ
ルギを摩擦エネルギに変換することによって行われ、こ
のため、車両制動時には大気中にエネルギが放散され
る。近年、大気汚染などの地球環境問題に対する関心が
高まる中、制動エネルギを再利用するようにした車両が
提案されている。

【０００３】例えば、蓄圧式制動エネルギ回生車両は、
ポンプ／モータとアキュムレータとを備え、該アキュム
レータは、ピストンとその両側に配された２つのチャン
バとを有している。この種の車両は、車両制動時に、ポ
ンプ／モータを車両の駆動輪で駆動してポンプ作動させ
てポンプ／モータによりアキュムレータの外側チャンバ
に作動油を圧送して、アキュムレータの内側チャンバに
充填したガスをピストンを介して圧縮し、これにより制
動エネルギを蓄えるようにしている。そして、車両の発
進時あるいは加速運転時には、車両制動時に圧縮したガ
スを膨張させることにより作動油をアキュムレータから
ポンプ／モータに供給して該ポンプ／モータをモータ作
動させて車両の駆動輪をポンプ／モータで駆動し、これ
により制動エネルギを再利用している。

【０００４】ポンプ／モータとしては例えば斜板式可変
容量ピストンポンプ／モータが用いられる。斜板式可変
容量ピストンポンプ／モータは、典型的には、駆動軸
と、該駆動軸にこれと一体回転自在に嵌着した斜板と、
斜板の回転に伴って往復動するピストンと、駆動軸に対
する斜板の角度すなわち傾転角を可変制御するための傾
転シリンダとを備えている。ポンプ／モータの作動中、
傾転シリンダに供給されるパイロット油圧が、比例電磁
弁を含むパイロット圧供給回路で制御されて、傾転シリ
ンダの作動位置すなわち傾転角が可変制御される。そし
て、比例電磁弁への通電が停止されてパイロット油圧の
供給が遮断されると、傾転シリンダに設けたスプリング
で傾転シリンダが中立位置に戻されて斜板が中立位置に
復帰し、ポンプ／モータが非作動化されるようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比例電
磁弁はオリフィス作用を奏するスプール弁を含み、該ス
プール弁を介して流れるパイロット油の流量が自ずから
制限される。このため、パイロット油供給に応動する傾
転シリンダの作動応答性にも限度が生じ、車両における
急ブレーキ操作及び急なブレーキ解放操作に対する傾転
シリンダの、ひいては、ポンプ／モータの作動追従性は
充分なものではない。

【０００６】そこで、本発明は、蓄圧式制動エネルギ回
生車両における急ブレーキ操作または急なブレーキ解放
操作に対する作動応答性に優れた斜板式可変容量ピスト
ンポンプ／モータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、車両制動時に車両の駆動輪で駆動されてポンプ作動
してアキュムレータに作動油を圧送し、アキュムレータ
内のガスを圧縮して制動エネルギを蓄積可能とし、又、
蓄圧エネルギの利用時のガスの膨張によるアキュムレー
タからの作動油供給によりモータ作動して駆動輪を駆動
する制動エネルギ回生用ポンプ／モータにおいて、本発
明は、比例電磁弁を含みポンプ／モータの斜板傾転角制
御用の傾転シリンダの作動位置を可変制御するためのパ
イロット圧主供給回路と、急制動時に傾転シリンダを所
定ポンプ作動位置に駆動し、或は、急な制動解除時に傾
転シリンダを中立位置に駆動するためのパイロット圧補
助供給回路とを備えることを特徴とする制動エネルギ回
生用ポンプ／モータ。

【０００８】

【作用】パイロット圧主供給回路からのパイロット油が
該主供給回路の比例電磁弁を介して傾転シリンダに必要
に応じて供給され、これにより、傾転シリンダの作動位
置ひいてはポンプ／モータの斜板傾転角が、ポンプ作動
側のフルストローク位置からモータ作動側のフルストロ
ーク位置までの間で可変制御される。傾転シリンダは、
車両制動時にポンプ作動位置を、車両発進時などにはモ
ータ作動位置を、それ以外は中立位置すなわち非作動位
置をとるように制御される。

【０００９】急制動時あるいは急な制動解除時、パイロ
ット圧補助供給回路によって、傾転シリンダに対するパ
イロット油の供給，排出が迅速に行われて傾転シリンダ
が所定ポンプ作動位置（例えばポンプ作動側のフルスト
ローク位置）あるいは中立位置に迅速に駆動され、従っ
て、急ブレーキ操作あるいは急なブレーキ解放操作に即
応してポンプ／モータがポンプ動作を開始しあるいはポ
ンプ／モータ動作を停止する。

【００１０】

【実施例】図１及び図２を参照すると、蓄圧式制動エネ
ルギ回生車両は、本発明の一実施例による斜板式可変容
量ピストンポンプ／モータ１０を備えると共に、通常の
車両と同様、トランスミッション２を介して駆動輪１を
駆動するためのエンジン３を備えている。ポンプ／モー
タ１０は、車両制動時にポンプ作動して制動エネルギを
回収する一方、回収エネルギの再利用時にモータ作動す
るもので、車両における急ブレーキ操作に対する作動応
答性に優れる点に特徴がある。

【００１１】ポンプ／モータ１０は、クラッチ２１及び
ギヤボックス２２を介して駆動輪１に駆動的に連結され
た駆動軸１０ａを有し、駆動輪１とポンプ／モータ１０
との連結をクラッチ２１により断続するようにしてい
る。又、ポンプ／モータ１０は、駆動軸１０ａにこれと
一体回転自在に嵌着された斜板１０ｂと、斜板１０ｂの
回転に伴って往復動するピストン１０ｃとを有し、駆動
軸１０ａに対する斜板１０ｂの角度すなわち傾転角に応
じたポンプ／モータ容量になるようになっている。

【００１２】傾転角を可変制御するための傾転シリンダ
１１は、斜板１０ｂに連結されたピストン１１ａと、該
ピストン１１ａの両側に夫々画成されたチャンバ１１
ｂ，１１ｃとを有し、一方のチャンバ例えばチャンバ１
１ｂにパイロット油圧源１２からのパイロット油圧が供
給されると斜板１０ｂがポンプ作動側に駆動され、他方
のチャンバ例えばチャンバ１１ｃにパイロット油圧が供
給されると斜板１０ｂがモータ作動側に駆動されるよう
になっている。

【００１３】パイロット油圧源１２および該油圧源と傾
転シリンダ１１間に介在する比例電磁弁１３は、パイロ
ット油圧源１２から傾転シリンダ１１へのパイロット油
圧の供給を可変制御するためのパイロット圧主供給回路
を構成している。そして、比例電磁弁１３の一方のソレ
ノイド１３ａに通電すると、通電量に応じた量のパイロ
ット油圧が比例電磁弁１３を介して傾転シリンダ１１の
チャンバ１１ｂに供給され、又、他方のソレノイド１３
ｂに通電するとパイロット油圧がチャンバ１１ｃに供給
され、これにより、傾転シリンダ１１のピストン１１ａ
の作動位置ひいては斜板１０ｂの傾転角が可変制御され
るようになっている。傾転シリンダ１１のチャンバ１１
ｂ，１１ｃ内にはスプリング１１ｄ，１１ｅが夫々配さ
れ、比例電磁弁１３のソレノイド１３ａ，１３ｂへの通
電が停止されて比例電磁弁１３がスプリング１３ｃ，１
３ｄのばね力で中立位置をとって傾転シリンダ１１への
パイロット油圧供給が遮断されたとき、傾転シリンダ１
１内のパイロット油を図示しない管路を介して排出しつ
つ、スプリング１１ｄ，１１ｅのばね力で傾転シリンダ
１１のピストン１１ａが中立位置をとるようになってい
る。

【００１４】又、パイロット油圧源１２と傾転シリンダ
１１間にはパイロット油供給用の常閉型電磁開閉弁１４
が介在し、傾転シリンダ１１と作動油タンク３０間には
パイロット油排出用の常閉型電磁開閉弁１５が介在して
いる。パイロット油圧源１２及び電磁弁１４，１５は、
急制動時に傾転シリンダ１１を所定ポンプ作動位置に駆
動するためのパイロット圧補助供給回路を構成してい
る。なお、図２中、参照符号１６，１７及び１８はリリ
ーフ弁を夫々表す。

【００１５】ポンプ／モータ１０の第１ポート１０ｄは
第１管路３１を介して作動油タンク３０に連通し、一
方、第２ポート１０ｅは第２管路３２を介してアキュム
レータ４０に連通している。第２管路３２のアキュムレ
ータ４０側には切換弁５０が設けられ、ポンプ／モータ
１０とアキュムレータ４０間での作動油の流通を切換弁
５０によって許容または阻止するようにしている。

【００１６】アキュムレータ４０は、中空円筒状のアキ
ュムレータ本体４１と、アキュムレータ本体４１内に該
本体に対して摺動自在に配されたピストン４２とを有し
ている。ピストン４２に関して切換弁５０側においてア
キュムレータ本体４１の内面とピストン４２の端面とに
より第１チャンバ４３が画成され、又、切換弁５０と反
対側においてアキュムレータ本体内面とピストン端面と
により第２チャンバ４４が画成されている。第２チャン
バ４４内には窒素ガスが充填されている。

【００１７】図１中、参照符号４は、プロセッサ，メモ
リ，入出力回路などを含むコントローラを表し、コント
ローラ４は、従来公知の各種エンジン制御を行うと共
に、アクセルペダル５に連動するアクセルペダル開度セ
ンサおよびブレーキペダル６の操作に応動するブレーキ
センサを含む各種センサからのセンサ出力に応じて傾転
シリンダ１１，比例電磁弁１３，電磁開閉弁１４，１
５，切換弁５０などの作動を制御するようになってい
る。

【００１８】以下、上述の構成の制動エネルギ回生車両
の作動を説明する。車両の定常走行時、コントローラ４
の制御下で、切換弁５０が閉じられて、ポンプ／モータ
１０，アキュムレータ４０及びタンク３０間での作動油
の流通が阻止され、又、比例電磁弁１３への通電が停止
されて比例電磁弁１３が中立位置をとって該電磁弁を介
する傾転シリンダ１１へのパイロット油圧の供給が遮断
され、ポンプ／モータ１０の斜板１０ｂがその傾転角が
零になるような非作動位置にセットされる。この結果、
ポンプ／モータ１０が非作動化され、従って、制動エネ
ルギ回生車両は、通常の車両の場合と同様に作動する。

【００１９】車両制動時、すなわちブレーキセンサの出
力に基づいてドライバがブレーキペダル６を踏んだこと
を判別すると、コントローラ４は、車両のサービスブレ
ーキが作動する前に、切換弁５０を開き、これにより、
ポンプ／モータ１０，アキュムレータ４０およびタンク
３０間での作動油の流通が許容される。これと同時に、
コントローラ４の制御下で比例電磁弁１３の一方のソレ
ノイドたとえばソレノイド１３ａへの通電が行われ、比
例電磁弁１３を介してパイロット油圧が傾転シリンダ１
１のチャンバ１１ｂに供給されて、ポンプ／モータ１０
の斜板１０ｂが図１に示すポンプ作動位置にセットされ
る。結果として、クラッチ２１およびギヤボックス２２
を介して駆動輪１に連結したポンプ／モータ１０が、駆
動輪１により駆動されてポンプ作動し、回生ブレーキが
働く。すなわち、タンク３０からの作動油が、図１中矢
印で示すように、ポンプ／モータ１０によりアキュムレ
ータ４０の第２チャンバ４４内に圧送され、アキュムレ
ータ４０の第１チャンバ４３内に充填した窒素ガスが圧
縮される。この結果、車両の運動エネルギは油圧を介し
てアキュムレータ４０内に蓄えられる。

【００２０】車両の急制動時、すなわちブレーキセンサ
出力の変化率に基づいてドライバが急ブレーキ操作した
ことを判別すると、コントローラ４は、切換弁５０を開
いてポンプ／モータ１０，アキュムレータ４０およびタ
ンク３０間での作動油の流通を許容すると同時に、電磁
開閉弁１４，１５の夫々のソレノイドへの通電を行って
両電磁開閉弁を開く。この結果、パイロット油圧源１２
からのパイロット油が電磁開閉弁１４を介して傾転シリ
ンダ１１のチャンバ１１ｂに迅速に供給されると共にチ
ャンバ１１ｃ内のパイロット油が電磁開閉弁１５を介し
てタンク３０へ迅速に排出されて、ポンプ／モータ１０
の斜板１０ｂが所定ポンプ作動位置（例えばポンプ作動
側のフルストローク位置）に迅速にセットされる。すな
わち、傾転シリンダ１１ひいてはポンプ／モータ１０
は、急ブレーキ操作に対する作動応答性に優れる。

【００２１】以上の様にしてポンプ／モータ１０がポン
プ動作を開始すると、通常の制動時と同様、タンク３０
からの作動油がアキュムレータ４０に圧送されてアキュ
ムレータ４０内の窒素ガスが圧縮され、制動エネルギが
アキュムレータ４０内に蓄えられる。車両発進時、すな
わちトラスミッションギヤ位置，クラッチペダルの踏み
代，アクセルペダル開度等を表す各種センサ出力に基づ
いてドライバによる発進操作を検出すると、コントロー
ラ４０は切換弁５０を開くと共に、比例電磁弁１３のソ
レノイド１３ｂへの通電が行われ、比例電磁弁１３を介
してパイロット油圧が傾転シリンダ１１のチャンバ１１
ｃに供給されてポンプ／モータ１０の斜板１０ｂが図１
に示す側と反対の側に傾斜するモータ作動位置にセット
される。切換弁５０が開かれると、アキュムレータ４０
の第１チャンバ４３内で窒素ガスが膨張して第２チャン
バ４４内の作動油がピストン４２によりアキュムレータ
４０から排出されてポンプ／モータ１０に圧送され、該
ポンプ／モータ１０がモータ作動してトルクを発生す
る。ポンプ／モータ１０の出力トルクは、クラッチ２１
及びギヤボックス２２を介して駆動輪１に伝達されて駆
動輪１を駆動する。好ましくは、車速が約１０ｋｍ／ｈ
までは低アクセル開度でもポンプ／モータ１０を積極的
にモータ作動させ、これにより車両が滑らかに発進しか
つ排出ガス量が低減される。

【００２２】車両の加速運転時、すなわち、ドライバが
アクセルペダルを踏み込むと、例えばエンジン３の中負
荷以上おいて、車両発進時と同様、コントローラ４の制
御下でポンプ／モータ１０がモータ作動し始め、エンジ
ン３へのトルクアシストを行う。その結果、車両はエン
ジン３とポンプ／モータ１０との双方の動力で加速する
ことになり、燃費が向上し、排ガス量が低減される。

【００２３】車両の制動，急制動，発進又は加速運転が
終了すると、コントローラ４は、切換弁５０を閉じると
共に比例電磁弁１３のソレノイド１３ａ，１３ｂ又は電
磁開閉弁１４，１５のソレノイドへの通電を停止する。
通電を停止すると、比例電磁弁１３又は電磁開閉弁１４
を介する傾転シリンダ１１へのパイロット油圧供給が遮
断されるので、図示しない管路を介して傾転シリンダ１
１内のパイロット油を排出しつつ、傾転シリンダ１１の
スプリング１１ｄ，１１ｅのばね力でピストン１１ａが
中立位置に戻されて、斜板１０ｂの傾転角が零になって
ポンプ／モータ１０が非作動状態にされる。

【００２４】上記実施例では、パイロット油圧源１２と
傾転シリンダ１１間および傾転シリンダ１１と作動油タ
ンク３０間に常閉型電磁開閉弁１４，１５を設けて両該
電磁弁を急制動時に開き、これにより、傾転シリンダ１
１に対するパイロット油の供給，排出を迅速に行って、
急ブレーキ操作に対する傾転シリンダ１１ひいては斜板
式ピストンポンプ／モータ１０の作動応答性を向上する
ようにした。

【００２５】本発明は、急制動時のポンプ／モータの作
動応答性向上を図った上記実施例に限定されるものでは
なく、急なブレーキ解放操作が行われたときのポンプ／
モータの作動応答性を向上するようにしても良い。この
場合、上記実施例の弁１４に対応するパイロット油供給
用の常閉型電磁開閉弁を傾転シリンダ１１のチャンバ１
１ｃ側に設けると共に、実施例の弁１５に対応するパイ
ロット油排出用の常閉型電磁開閉弁をチャンバ１１ｂ側
に設け、急なブレーキ解放操作を検出したときにコント
ローラ４によって両電磁弁のソレノイドを付勢すれば良
い。更に、傾転シリンダ１１のピストン１１ａと一体の
ピストンロッドの延長部に臨んで配され傾転シリンダ１
１が中立位置をとったことを検出するための中立スイッ
チを設け、中立スイッチによる中立位置の検出時に両電
磁弁のソレノイドを消勢するようにしても良い。

【００２６】更に、上記実施例と上記変形例とを組み合
わせて、急ブレーキ操作および急なブレーキ解放操作の
双方に対する斜板式ピストンポンプ／モータの作動応答
性を向上しても良い。

【００２７】

【発明の効果】上述のように、車両制動時に車両の駆動
輪で駆動されてポンプ作動してアキュムレータに作動油
を圧送し、アキュムレータ内のガスを圧縮して制動エネ
ルギを蓄積可能とし、又、蓄圧エネルギの利用時のガス
の膨張によるアキュムレータからの作動油供給によりモ
ータ作動して駆動輪を駆動する制動エネルギ回生用ポン
プ／モータにおいて、本発明は、比例電磁弁を含みポン
プ／モータの斜板傾転角制御用の傾転シリンダの作動位
置を可変制御するためのパイロット圧主供給回路と、急
制動時に傾転シリンダを所定ポンプ作動位置に駆動し、
或は、急な制動解除時に傾転シリンダを中立位置に駆動
するためのパイロット圧補助供給回路とを備えるので、
蓄圧式制動エネルギ回生車両における急ブレーキ操作ま
たは急なブレーキ解放操作に対する作動応答性に優れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による斜板式可変容量ピスト
ンポンプ／モータを搭載した制動エネルギ回生車両の要
部を示す概略図である。

【図２】図１の斜板式可変容量ピストンポンプ／モータ
を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

１ 駆動輪 ４ コントローラ １０ 斜板式可変容量ピストンポンプ １１ 傾転シリンダ １３ 比例電磁弁 １４ 中立スイッチ ２１ クラッチ ３０ 作動油タンク ４０ アキュムレータ ５０ 切換弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両制動時に車両の駆動輪で駆動されて
   ポンプ作動してアキュムレータに作動油を圧送し、前記
   アキュムレータ内のガスを圧縮して制動エネルギを蓄積
   可能とし、又、蓄圧エネルギの利用時の前記ガスの膨張
   による前記アキュムレータからの作動油供給によりモー
   タ作動して前記駆動輪を駆動する制動エネルギ回生用ポ
   ンプ／モータにおいて、比例電磁弁を含み前記ポンプ／
   モータの斜板傾転角制御用の傾転シリンダの作動位置を
   可変制御するためのパイロット圧主供給回路と、急制動
   時に前記傾転シリンダを所定ポンプ作動位置に駆動し、
   或は、急な制動解除時に前記傾転シリンダを中立位置に
   駆動するためのパイロット圧補助供給回路とを備えるこ
   とを特徴とする制動エネルギ回生用ポンプ／モータ。