JPH0648212A - エネルギ回生システムのアキュムレータピストン底突防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギ回生システムのアキュムレータの油
室内の作動油の殆ど全てを該システムのポンプ／モータ
のモータ作動に供せるようにしつつ、アキュムレータに
おけるピストン底突状態を回避できるピストン底突防止
装置の提供。 【構成】 ポンプ／モータのモータ作動中、エネルギ回
生システムのコントローラは、アキュムレータピストン
（４２）の移動位置を表すストロークスイッチ（９０）
からの検出出力に基づいてピストン底突状態直前に対応
する所定ピストン位置への到達を判別すると、アキュム
レータ（４０）とポンプ／モータとを接続する管路に配
した弁を閉じてアキュムレータからの作動油供給を停止
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギ回生システム
のアキュムレータピストン底突防止装置に関し、特に、
斜板式可変容量ピストンポンプ／モータを搭載した蓄圧
式制動エネルギ回生車両に搭載されるこの種の装置に関
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、ピストンとアキュムレータ本体の一側端壁を
なすプラグとによって画成された油室と、ピストンに関
して油室とは反対側に画成されたガス室とを有してい
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油室に作動油を圧送して、ア
キュムレータのガス室内部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。エネルギの有効利用を図るには、ポンプ／
モータのモータ作動にあたってアキュムレータの油室内
部の作動油全てを利用することが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アキュ
ムレータの油室から作動油が完全に排出されると、ピス
トンがプラグに衝突してピストン底突状態となり、この
際に衝撃音が発生し、不都合である。そこで、本発明
は、アキュムレータの油室内の加圧作動油の殆ど全てを
ポンプ／モータのモータ作動に供せるようにしつつ、エ
ネルギ回生システムのアキュムレータにおけるピストン
底突状態を回避して衝撃音の発生を防止できるピストン
底突防止装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、ポンプ／モータをポンプ作動させてアキュムレータ
の油室に作動油を圧送してアキュムレータのガス室のガ
スを前記アキュムレータのピストンを介して圧縮して制
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
よりポンプ／モータをモータ作動させるエネルギ回生シ
ステムにおいて、本発明のアキュムレータピストン底突
防止装置は、測定子がピストンの油室側の端面に当接自
在なようにアキュムレータに取付けた位置センサと、位
置センサからの検出出力に基づいてピストンの所定ピス
トン位置への到達を判別するための判別手段と、所定ピ
ストン位置への到達の判別に応じてアキュムレータから
の作動油供給を阻止するための手段とを備えることを特
徴とする。

【０００６】

【作用】エネルギ回生システムのモータ作動中、アキュ
ムレータからポンプ／モータへの作動油供給に伴ってア
キュムレータのピストンがアキュムレータ本体の油室側
端面に近接すると、位置センサの測定子がピストンの油
室側端面に当接するに至り、これにより、ピストンとア
キュムレータ本体の油室側端壁との間の距離を表す検出
出力が位置センサから判別手段に供給される。判別手段
は、ピストンがアキュムレータ本体端面に当接する底突
状態に至る直前の所定ピストン位置へピストンが到達し
たか否かをセンサ検出出力に基づいて判別する。判別手
段による所定ピストン位置への到達の判別に応じて、作
動油供給阻止手段は、アキュムレータからポンプ／モー
タへの作動油供給を阻止し、これにより、ピストンの底
突が防止され、ピストン底突に伴う衝撃音の発生が防止
される。

【０００７】

【実施例】図１を参照すると、蓄圧式制動エネルギ回生
車両は、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
斜板式可変容量ピストンポンプ／モータ１０と、回収エ
ネルギを蓄えるためのアキュムレータ４０と、後で詳述
する本発明の一実施例のアキュムレータピストン底突防
止装置とを備えている。又、エネルギ回生車両は、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。

【０００８】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
じてポンプ／モータ容量が変化するようになっている。

【０００９】図２に示すように、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１１ｂ，１１ｃとを有し、一方のチャンバ
例えばチャンバ１１ｂ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。

【００１０】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１３ｂ
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。図２中、参照符号１６，１７及び１８はリリーフ弁
を夫々表す。

【００１１】ポンプ／モータ１０の第１ポート１０ｄは
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は管路３２を介してアキュムレータ４０
に連通している（図１及び図２）。管路３２のアキュム
レータ４０側には切換弁５０（図１）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。

【００１２】より詳しくは、図３に示すように、ポンプ
／モータ１０とアキュムレータ４０とを接続する管路３
２は、ポンプ／モータ１０の第２ポート１０ｅに一端が
接続された高圧ホース７１と、該ホース７１の他端が接
続された管路７２とを含んでいる。管路７２は、車両の
フレーム（図示略）に固定したマニホールドブロック６
０に設けられ、アキュムレータ４０に接続されている。
管路７２の途中にはロジックバルブ５１が配され、該バ
ルブ５１は、ブロック６０に固定したサブプレート６１
に固定されたポペット弁５２と協働して上述の切換弁５
０を構成している。ポペット弁５２は、第１ポートが、
管路７２のロジックバルブ５１側から分岐した分岐管路
７３に連通し、第２ポートが作動油タンク３０に連通す
るドレイン管路７８に連通している。第１ポートは、ポ
ペット弁５２のソレノイド５２ａが消勢されているとき
に、ポペット弁５２の第３ポートに連通する管路７４を
介して、ロジックバルブ５１の制御ポートに連通するよ
うにされている。即ち、ソレノイド５２ａの消勢時、分
岐管路７３内の作動油圧をポペット弁５２を介してロジ
ックバルブ５１の制御ポートに印加して、ロジックバル
ブ５１を閉弁するようにしている。管路７２の別の分岐
管路７５には、アキュムレータ４０側に蓄えられた作動
油の圧力を検出するための圧力センサ８１が接続されて
いる。

【００１３】更に、管路７２の、ロジックバルブ５１に
関してポンプ／モータ側の半部は、管路７６及び７７を
介して三方向切換弁５３に接続されている。切換弁５３
のソレノイド５３ａが消勢されているとき、管路７２
は、管路７６及び切換弁５３を介してドレイン管路７８
に連通し、これにより、高圧ホース７１内ならびに管路
７２のポンプ／モータ側半部内に残った加圧作動油がタ
ンク３０に戻される一方、ソレノイド５３ａが付勢され
ると管路７６，７７同士が接続されるようになってい
る。そして、管路７２のポンプ／モータ側端部は、入力
ポートに加わる油圧が或る一定圧を上回ると開弁するよ
うにされた弁５４を介してドレイン管路７８に連通して
いる。

【００１４】図１及び図４に示すように、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（油室）
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（ガス室）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。図４において参照符
号４５は、アキュムレータ本体４１に気密に嵌合固定さ
れたプラグを表し、該プラグ４５は、アキュムレータ本
体の油室側の端壁をなしている。

【００１５】図４に示すように、アキュムレータ４０の
油室側端部において、アキュムレータ本体４１とプラグ
４５にはブロック４６が密に嵌合している。このブロッ
ク４６にはアキュムレータ軸心方向に段付き孔が穿設さ
れ、アキュムレータ軸心方向でのピストン移動位置を検
出するためのストロークセンサ９０が、この段付き孔内
部に装着されている。ストロークセンサ９０は、段付き
孔の大径部の内部に配された本体９１と、所定の可動範
囲内でセンサ本体９１に対して移動自在なようにセンサ
本体９１により支持された測定子９２とを有している。
測定子９２は、段付き孔の小径部と段付き孔に整合して
プラグ４５に穿設した孔とを挿通し、ピストン４２がプ
ラグ４５に近接したときにピストン４２のプラグ側端面
に当接し、ピストン４２がプラグ４５に更に接近するに
つれて、センサ本体９１内に後退するようにされてい
る。そして、ストロークセンサ９０は、測定子移動位置
すなわちピストン移動位置を表す検出出力を送出するよ
うになっている。

【００１６】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，切換弁５０などの作動
を制御するようになっている。更に、コントローラ４
は、ストロークセンサ９０，ロジックバルブ５１，ポペ
ット弁５２などと協働してアキュムレータピストン底突
防止装置を構成している。即ち、後で詳述するように、
コントローラ４は、これに接続されたストロークセンサ
９０からのピストン移動位置を表す検出出力に基づい
て、アキュムレータピストン４２が予め定められかつピ
ストン底突状態直前を表す所定ピストン位置に到達した
か否かを判別するための判別手段として機能し、又、ロ
ジックバルブ５１及びポペット弁５２と協働してポンプ
／モータ１０のモータ作動を必要に応じて阻止するため
の手段として機能するようになっている。

【００１７】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
の制御下でポペット弁５２のソレノイド５２ａが消勢さ
れて、管路７２に連通する分岐管路７３内の作動油圧が
ポペット弁５２及び管路７４を介してロジックバルブ５
１の制御ポートに加えられる。ロジックバルブ５１の作
動油流通ポートには制御ポートに加わる作動油圧と同一
油圧が加えられるが、同ポート側の受圧面積は制御ポー
ト側のそれよりも小さくされており、ロジックバルブ５
１（より一般的には切換弁５０）が閉弁する。この結
果、ポンプ／モータ１０とアキュムレータ４０との間で
の作動油の流通が阻止される。又、方向切換弁５３のソ
レノイド５３ａが消勢されて、高圧ホース７１内の及び
管路７２のポンプ／モータ側半部内の加圧作動油がドレ
イン管路７８を介してタンク３０へ戻されて、ホース及
び管路内の残圧が解消される。これにより、残圧により
ポンプ／モータ１０がモータ作動して車両が不用意に移
動することがない。更に、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
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１
０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。

【００１８】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、ポペット弁５２のソレノイド５２
ａを付勢してロジックバルブ５１の制御ポートをドレイ
ン管路７８に連通させ、もって、制御ポート側への閉弁
方向に作用する油圧の印加を解除してロジックバルブ５
１を開弁可能とする（より一般には切換弁５０を開弁す
る）。これにより、ポンプ／モータ１０とアキュムレー
タ４０との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１１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。即ち、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の油室４３内に高圧ホース７１とロジックバ
ルブ５１を含む管路７２（図２）とを介して圧送され、
アキュムレータ４０のガスチャンバ４４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
アキュムレータ４０内に蓄えられる。

【００１９】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
を行い、これにより、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１１ｃ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（ロジックバルブ５１）が開かれると、アキュム
レータ４０のガスチャンバ４４内で窒素ガスが膨張し、
油室４３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、ロジックバルブ５１を含む管路
７２と高圧ホース７１とを介してポンプ／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１
０ｋｍ／ｈまでは低アクセル開度でもポンプ／モータ１
０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。

【００２０】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。

【００２１】上述の車両の発進及び加速運転中、すなわ
ち、ポンプ／モータ１０のモータ作動中、コントローラ
４は、アキュムレータ４０の軸心方向に沿うピストン４
２の移動位置を表すストロークセンサ９０からの検出出
力を周期的に読み取る。そして、検出出力を読み取る毎
に、コントローラ４は、該検出出力が、所定ピストン位
置に対応する所定レベルに到達したか否かを判別する。
ポンプ／モータ１０のモータ作動中は、アキュムレータ
ピストン４２がガスチャンバ４４内のガスの膨張によっ
てプラグ４５側に移動され、アキュムレータ油室４３か
ら加圧作動油が排出される。従って、油室４３内の作動
油量が相当に減少すると、ピストン４２がプラグ４５に
近接し、ピストン４２のプラグ側端面がストロークセン
サ９０の測定子９２に当接するに至る。そして、ポンプ
／モータ１０のモータ作動が更に継続して、ピストン４
２が測定子９２を後退移動させつつプラグ４５に更に近
接すると、ピストン移動位置すなわちピストン４２及び
プラグ４５の対向面同士間の間隔を表す検出出力がスト
ロークセンサ９０からコントローラ４に送出される。

【００２２】その後、ポンプ／モータ１０のモータ作動
が続くとピストン４２がプラグ４５に当接する底突状態
に至る直前において、センサ検出出力が底突状態直前を
表す所定レベルまで減少する。この様に、センサ検出出
力が所定レベルに到達すると、コントローラ４は、アキ
ュムレータピストン４２が所定ピストン位置に到達した
と判別する。

【００２３】所定ピストン位置への到達の判別時、コン
トローラ４は、ポペット弁５２のソレノイド５２ａへの
通電を停止してロジックバルブ５１（一般には切換弁５
０）を閉弁させ、管路３２を介するアキュムレータ４０
からポンプ／モータ１０への加圧作動油の供給を停止さ
せる。この結果、アキュムレータピストン４２は所定ピ
ストン位置に保持され、ピストン４２がプラグ４５に衝
突する底突状態に至ることはない。これにより、ピスト
ン底突による衝撃音が発生することがない。

【００２４】所定ピストン位置に到達することなく車両
の制動，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への通電を停止して、ポンプ／モ
ータ１０を非作動化する。なお、圧力センサ８１による
アキュムレータ４０における蓄積作動油圧力の減少の検
出時には、ポンプ／モータ１０を非作動化し、或は、ク
ラッチ２１を係合解除動作させ、或は、エネルギ回生車
両の作動を停止させる。

【００２５】本発明は上記実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。例えば、上記実施例では、本発明を
制動エネルギ回生車両に適用した場合について説明した
が、本発明は、各種エネルギ回生システムに適用可能で
ある。又、ストロークセンサ以外の位置センサを使用可
能である。

【００２６】

【発明の効果】上述のように、ポンプ／モータをポンプ
作動させてアキュムレータの油室に作動油を圧送してア
キュムレータのガス室のガスをアキュムレータのピスト
ンを介して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ポンプ／モータをモータ作動
させるエネルギ回生システムにおいて、本発明のアキュ
ムレータピストン底突防止装置は、測定子がピストンの
油室側の端面に当接自在なようにアキュムレータに取付
けた位置センサと、位置センサからの検出出力に基づい
てピストンの所定ピストン位置への到達を判別するため
の判別手段と、所定ピストン位置への到達の判別に応じ
てアキュムレータからの作動油供給を阻止するための手
段とを備えるので、アキュムレータの油室内の加圧作動
油の殆ど全てをポンプ／モータのモータ作動に供せるよ
うにしつつ、エネルギ回生システムのアキュムレータに
おけるピストン底突状態を回避して衝撃音の発生を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図３】図１の切換弁を周辺要素と共に詳細に示す油圧
回路図である。

【図４】本発明の一実施例によるアキュムレータピスト
ン底突防止装置の一部をなすストロークセンサを周辺要
素と共に示す一部断面部分拡大図である。

【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 ２１ クラッチ ３０ 作動油タンク ４０ アキュムレータ ５０ 切換弁 ５１ ロジックバルブ ５２ ポペット弁 ９０ ストロークセンサ ９２ 測定子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 エネルギ回生システムのアキュムレー
タピストン底突防止装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギ回生システム
のアキュムレータピストン底突防止装置に関し、特に、
斜板式可変容量ピストンポンプ／モータを搭載した蓄圧
式制動エネルギ回生車両に搭載されるこの種の装置に関
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、ピストンとアキュムレータ本体の一側端壁を
なすプラグとによって画成された油室と、ピストンに関
して油室とは反対側に画成されたガス室とを有してい
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油室に作動油を圧送して、ア
キュムレータのガス室内部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。エネルギの有効利用を図るには、ポンプ／
モータのモータ作動にあたってアキュムレータの油室内
部の作動油全てを利用することが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アキュ
ムレータの油室から作動油が完全に排出されると、ピス
トンがプラグに衝突してピストン底突状態となり、この
際に衝撃音が発生し、又モータ側に流れる作動油の供給
が無くなるので、エア吹込みの原因となり、不都合であ
る。

【０００５】そこで、本発明は、アキュムレータの油室
内の加圧作動油の殆ど全てをポンプ／モータのモータ作
動に供せるようにしつつ、エネルギ回生システムのアキ
ュムレータにおけるピストン底突状態を回避して衝撃音
の発生とエア吹込みによるポンプの破損を防止できるピ
ストン底突防止装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、ポンプ／モータをポンプ作動させてアキュムレータ
の油室に作動油を圧送してアキュムレータのガス室のガ
スを前記アキュムレータのピストンを介して圧縮して制
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
よりポンプ／モータをモータ作動させるエネルギ回生シ
ステムにおいて、本発明のアキュムレータピストン底突
防止装置は、測定子がピストンの油室側の端面に当接自
在なようにアキュムレータに取付けた位置検出スイッチ
と、位置検出スイッチからの検出出力に基づいてピスト
ンの所定ピストン位置への到達を判別するための判別手
段と、所定ピストン位置への到達の判別に応じてアキュ
ムレータからの作動油供給を阻止するための手段とを備
えることを特徴とする。

【０００７】

【作用】エネルギ回生システムのモータ作動中、アキュ
ムレータからポンプ／モータへの作動油供給に伴ってア
キュムレータのピストンがアキュムレータ本体の油室側
端面に近接すると、位置検出スイッチの測定子がピスト
ンの油室側端面に当接するに至り、これにより、ピスト
ンとアキュムレータ本体の油室側端壁との間の距離を表
す検出出力が位置検出スイッチから判別手段に供給され
る。判別手段は、ピストンがアキュムレータ本体端面に
当接する底突状態に至る直前の所定ピストン位置へピス
トンが到達したか否かを検出スイッチ出力に基づいて判
別する。判別手段による所定ピストン位置への到達の判
別に応じて、作動油供給阻止手段は、アキュムレータか
らポンプ／モータへの作動油供給を阻止し、これによ
り、ピストンの底突が防止され、ピストン底突に伴う衝
撃音の発生が防止される。

【０００８】

【実施例】図１を参照すると、蓄圧式制動エネルギ回生
車両は、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
斜板式可変容量ピストンポンプ／モータ１０と、回収エ
ネルギを蓄えるためのアキュムレータ４０と、後で詳述
する本発明の一実施例のアキュムレータピストン底突防
止装置とを備えている。又、エネルギ回生車両は、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。

【０００９】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
じてポンプ／モータ容量が変化するようになっている。

【００１０】図２に示すように、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１１ｂ，１１ｃとを有し、一方のチャンバ
例えばチャンバ１１ｂ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。

【００１１】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１３ｂ
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ドレイン回路に排出しつつ、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。図２
中、参照符号１６，１７及び１８はリリーフ弁を夫々表
す。

【００１２】ポンプ／モータ１０の第１ポート１０ｄは
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は管路３２を介してアキュムレータ４０
に連通している（図１及び図２）。管路３２のアキュム
レータ４０側には切換弁５０（図１）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。

【００１３】より詳しくは、図３に示すように、ポンプ
／モータ１０とアキュムレータ４０とを接続する管路３
２は、ポンプ／モータ１０の第２ポート１０ｅに一端が
接続された高圧ホース７１と、該ホース７１の他端が接
続された管路７２とを含んでいる。管路７２は、車両の
フレーム（図示略）に固定したマニホールドブロック６
０に設けられ、アキュムレータ４０に接続されている。
管路７２の途中にはロジックバルブ５１が配され、該バ
ルブ５１は、ブロック６０に固定したサブプレート６１
に固定されたポペット弁５２と協働して上述の切換弁５
０を構成している。ポペット弁５２は、第１ポートが、
管路７２のロジックバルブ５１側から分岐した分岐管路
７３に連通し、第２ポートが作動油タンク３０に連通す
るドレイン管路７８に連通している。第１ポートは、ポ
ペット弁５２のソレノイド５２ａが消勢されているとき
に、ポペット弁５２の第３ポートに連通する管路７４を
介して、ロジックバルブ５１の制御ポートに連通するよ
うにされている。即ち、ソレノイド５２ａの消勢時、分
岐管路７３内の作動油圧をポペット弁５２を介してロジ
ックバルブ５１の制御ポートに印加して、ロジックバル
ブ５１を閉弁するようにしている。管路７２の別の分岐
管路７５には、アキュムレータ４０側に蓄えられた作動
油の圧力を検出するための圧力センサ８１が接続されて
いる。

【００１４】更に、管路７２の、ロジックバルブ５１に
関してポンプ／モータ側の半部は、管路７６及び７７を
介して三方向切換弁５３に接続されている。切換弁５３
のソレノイド５３ａが消勢されているとき、管路７２
は、管路７６及び切換弁５３を介してドレイン管路７８
に連通し、これにより、高圧ホース７１内に残った加圧
作動油がタンク３０に戻される一方、ソレノイド５３ａ
が付勢されると管路７６，７７同士が接続されるように
なっている。そして、管路７２のポンプ／モータ側端部
は、入力ポートに加わる油圧が或る一定圧を上回ると開
弁するようにされた弁５４を介してドレイン管路７８に
連通している。

【００１５】図１及び図４に示すように、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（油室）
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（ガス室）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。図４において参照符
号４５は、アキュムレータ本体４１に気密に嵌合固定さ
れたプラグを表し、該プラグ４５は、アキュムレータ本
体の油室側の端壁をなしている。

【００１６】図４に示すように、プラグ４５にはアキュ
ムレータ軸心方向に段付き孔が穿設され、アキュムレー
タ軸心方向でのピストン移動位置を検出するためのスト
ロークスイッチ９０が、この段付き孔内部に装着されて
いる。ストロークスイッチ９０は、段付き孔の大径部の
内部に配された本体９１と、所定の可動範囲内でスイッ
チ本体９１に対して移動自在なようにスイッチ本体９１
により支持された測定子９２とを有している。測定子９
２は、段付き孔の小径部を摺動自在に挿通し、ピストン
４２がプラグ４５に近接したときにピストン４２のプラ
グ側端面に当接し、ピストン４２がプラグ４５に更に接
近するにつれて、図示しないスプリングのばね力に抗し
て、スイッチ本体９１内に後退するようにされている。
そして、ストロークスイッチ９０は、測定子の後端に付
けたマグネット９３と、その磁力に応動するリードスイ
ッチ９４とを有し、ピストンが所定のレベルまで到達し
た事を示す検出出力を送出するようになっている。

【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，切換弁５０などの作動
を制御するようになっている。更に、コントローラ４
は、ストロークスイッチ９０，ロジックバルブ５１，ポ
ペット弁５２などと協働してアキュムレータピストン底
突防止装置を構成している。即ち、後で詳述するよう
に、コントローラ４は、これに接続されたストロークス
イッチ９０からのピストン移動位置を表す検出出力に基
づいて、アキュムレータピストン４２が予め定められか
つピストン底突状態直前を表す所定ピストン位置に到達
したか否かを判別するための判別手段として機能し、
又、ロジックバルブ５１及びポペット弁５２と協働して
ポンプ／モータ１０のモータ作動を必要に応じて阻止す
るための手段として機能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
の制御下でポペット弁５２のソレノイド５２ａが消勢さ
れて、管路７２に連通する分岐管路７３内の作動油圧が
ポペット弁５２及び管路７４を介してロジックバルブ５
１の制御ポートに加えられる。ロジックバルブ５１の作
動油流通ポートには制御ポートに加わる作動油圧と同一
油圧が加えられるが、同ポート側の受圧面積は制御ポー
ト側のそれよりも小さくされており、ロジックバルブ５
１（より一般的には切換弁５０）が閉弁する。この結
果、ポンプ／モータ１０とアキュムレータ４０との間で
の作動油の流通が阻止される。又、方向切換弁５３のソ
レノイド５３ａが消勢されて、高圧ホース７１内の加圧
作動油がドレイン管路７８を介してタンク３０へ戻され
て、ホース及び管路内の残圧が解消される。これによ
り、残圧によりポンプ／モータ１０がモータ作動して車
両が不用意に移動することがない。更に、比例電磁弁１
３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、すなわちポンプ作動時は作動
油流通ポートに作用する力がロジックバルブ５１の制御
ポートに加わる力よりも大きいので、ロジックバルブ５
１（より一般的には切換弁５０）は開弁可能である。従
って、ポンプ／モータ１０とアキュムレータ４０との間
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１１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。
即ち、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
油室４３内に高圧ホース７１とロジックバルブ５１を含
む管路７２（図２）とを介して圧送され、アキュムレー
タ４０のガスチャンバ４４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アキュムレー
タ４０内に蓄えられる。

【００２０】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
を行い、これにより、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１１ｃ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（ロジックバルブ５１）が開かれると、アキュム
レータ４０のガスチャンバ４４内で窒素ガスが膨張し、
油室４３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、ロジックバルブ５１を含む管路
７２と高圧ホース７１とからなる管路３２を介してポン
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。

【００２１】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。

【００２２】上述の車両の発進及び加速運転中、すなわ
ち、ポンプ／モータ１０のモータ作動中、コントローラ
４は、アキュムレータ４０の軸心方向に沿うピストン４
２の移動位置を表すストロークスイッチ９０からの検出
出力を周期的に読み取る。そして、検出出力を読み取る
毎に、コントローラ４は、該検出出力が、所定ピストン
位置に対応する所定レベルに到達したか否かを判別す
る。ポンプ／モータ１０のモータ作動中は、アキュムレ
ータピストン４２がガスチャンバ４４内のガスの膨張に
よってプラグ４５側に移動され、アキュムレータ油室４
３から加圧作動油が排出される。従って、油室４３内の
作動油量が相当に減少すると、ピストン４２がプラグ４
５に近接し、ピストン４２のプラグ側端面がストローク
スイッチ９０の測定子９２に当接するに至る。そして、
ポンプ／モータ１０のモータ作動が更に継続して、ピス
トン４２が測定子９２を後退移動させつつプラグ４５に
更に近接し、マグネット９３がストロークスイッチ９０
（リードスイッチ９４）の検出位置まで到達すると、ス
トロークスイッチ９０から検出出力がコントローラ４に
送出される。

【００２３】所定ピストン位置への到達の判別時、コン
トローラ４は、ポペット弁５２のソレノイド５２ａへの
通電を停止してロジックバルブ５１（一般には切換弁５
０）を閉弁させ、管路３２を介するアキュムレータ４０
からポンプ／モータ１０への加圧作動油の供給を停止さ
せる。この結果、アキュムレータピストン４２は所定ピ
ストン位置に保持され、ピストン４２がプラグ４５に衝
突する底突状態に至ることはない。これにより、ピスト
ン底突による衝撃音が発生することがない。

【００２４】所定ピストン位置に到達することなく車両
の制動，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への通電を停止して、ポンプ／モ
ータ１０を非作動化する。なお、圧力センサ８１による
アキュムレータ４０における蓄積作動油圧力の減少の検
出時には、ポンプ／モータ１０を非作動化する。

【００２５】本発明は上記実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。例えば、上記実施例では、本発明を
制動エネルギ回生車両に適用した場合について説明した
が、本発明は、各種エネルギ回生システムに適用可能で
ある。又、ストロークスイッチ以外の位置センサを使用
可能である。

【００２６】

【発明の効果】上述のように、ポンプ／モータをポンプ
作動させてアキュムレータの油室に作動油を圧送してア
キュムレータのガス室のガスをアキュムレータのピスト
ンを介して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ポンプ／モータをモータ作動
させるエネルギ回生システムにおいて、本発明のアキュ
ムレータピストン底突防止装置は、測定子がピストンの
油室側の端面に当接自在なようにアキュムレータに取付
けた位置検出スイッチと、位置検出スイッチからの検出
出力に基づいてピストンの所定ピストン位置への到達を
判別するための判別手段と、所定ピストン位置への到達
の判別に応じてアキュムレータからの作動油供給を阻止
するための手段とを備えるので、アキュムレータの油室
内の加圧作動油の殆ど全てをポンプ／モータのモータ作
動に供せるようにしつつ、エネルギ回生システムのアキ
ュムレータにおけるピストン底突状態を回避して衝撃音
の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図３】図１の切換弁を周辺要素と共に詳細に示す油圧
回路図である。

【図４】本発明の一実施例によるアキュムレータピスト
ン底突防止装置の一部をなすストロークスイッチを周辺
要素と共に示す一部断面部分拡大図である。

【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／モータ １１ 傾転シリンダ １３ 比例電磁弁 ２１ クラッチ ３０ 作動油タンク ４０ アキュムレータ ５０ 切換弁 ５１ ロジックバルブ ５２ ポペット弁 ７１ 高圧ホース ７１ａ 高圧パイプ ９０ ストロークスイッチ ９２ 測定子 ９３ マグネット ９４ リードスイッチ

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ／モータをポンプ作動させてアキ
   ュムレータの油室に作動油を圧送して前記アキュムレー
   タのガス室のガスを前記アキュムレータのピストンを介
   して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前記ポンプ／モータをモー
   タ作動させるエネルギ回生システムにおいて、測定子が
   前記ピストンの油室側の端面に当接自在なように前記ア
   キュムレータに取付けた位置センサと、前記位置センサ
   からの検出出力に基づいて前記ピストンの所定ピストン
   位置への到達を判別するための判別手段と、前記所定ピ
   ストン位置への到達の判別に応じて前記アキュムレータ
   からの作動油供給を阻止するための手段とを備えること
   を特徴とする、エネルギ回生システムのアキュムレータ
   ピストン底突防止装置。
2. 【請求項２】 車両制動時に前記ポンプ／モータが車両
   の駆動輪で駆動されてポンプ作動する一方、前記ポンプ
   ／モータのモータ作動により前記駆動輪を駆動するよう
   にした前記エネルギ回生システムとしての制動エネルギ
   回生車両に搭載される請求項１のエネルギ回生システム
   のアキュムレータピストン底突防止装置。
3. 【請求項３】 前記ポンプ／モータと前記アキュムレー
   タとを接続する管路に介在する切換弁を更に含み、前記
   モータ作動阻止手段は、前記判別手段による前記所定ピ
   ストン位置への到達の判別に応じて前記切換弁を閉弁し
   て前記管路を介する作動油の流通を遮断し、もって、前
   記アキュムレータからの作動油供給を阻止する請求項１
   又は２のエネルギ回生システムのアキュムレータピスト
   ン底突防止装置。