(57)【要約】【課題】パイロットポンプの消費エネルギーを削減することである。【解決手段】方向切換弁（41）を切り換えるためのパイロット圧油を該方向切換弁（41）にパイロット弁（54,55）を介して供給するパイロットポンプ（43）を備えている。パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）の間の吐出管路（44）には逆止弁（45）が設けられている。パイロットポンプ（43）は、専用のパイロット電動モータ（42）によって駆動される。パイロット電動モータ（42）は、逆止弁（45）とのパイロット弁（54,55）の間の油圧が設定値未満になると起動し、設定値以上になると停止する。【選択図】図３
2008275100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ（32）と、該油圧ポンプ（32）の圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（35,36）と、該油圧アクチュエータ（35,36）への圧油の流れを切り換える方向切換弁（41）と、該方向切換弁（41）を切り換えるためのパイロット圧油を該方向切換弁（41）に供給するパイロットポンプ（43）と、該パイロットポンプ（43）と上記方向切換弁（41）との間に設けられてパイロット圧油の流れを遮断するパイロット弁（54,55）とが接続された油圧回路（30）を備えている建設車両であって、
上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）のみに連結されて該パイロットポンプ（43）を駆動する電動モータ（42）を備えている
ことを特徴とする建設車両。
【請求項２】
請求項１において、
上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧を検出する圧力検出手段（46）と、
上記圧力検出手段（46）の検出圧力が設定値以上になるように上記電動モータ（42）を駆動制御する制御手段（60）とを備えている
ことを特徴とする建設車両。
【請求項３】
請求項２において、
上記制御手段（60）は、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が上記設定値未満になると、上記電動モータ（42）を起動し、上記検出圧力が上記設定値以上になると、上記電動モータ（42）を停止するように構成されている
ことを特徴とする建設車両。
【請求項４】
請求項２または３において、
上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路に設けられ、上記パイロット弁（54,55）側へ向かうパイロット圧油の流れのみを許容する逆止弁（45）を備える一方、
上記圧力検出手段（46）は、上記逆止弁（45）より下流側の管路の油圧を検出するように構成されている
ことを特徴とする建設車両。
【請求項５】
請求項４において、
上記油圧回路（30）は、上記逆止弁（45）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路から分岐して作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）と、該バイパス管路（47）に設けられるリリーフ弁（48）とを備えている
ことを特徴とする建設車両。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、
エンジン（21）と、該エンジン（21）によって駆動される発電機（22）とを備える一方、
上記油圧回路（30）は、上記発電機（22）の発電電力が供給されて上記油圧ポンプ（32）を駆動する主電動モータ（31）を備えると共に、上記電動モータ（42）に上記発電機（22）の発電電力が供給される
ことを特徴とする建設車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設車両に関し、特に、パイロットポンプの消費エネルギーの削減対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧アクチュエータを駆動するためのメインの油圧ポンプとは別に、コントロールバルブを切り換えるためのパイロットポンプを備えた油圧式建設車両が知られている。この種の建設車両として、例えば特許文献１に油圧ショベルが開示されている。
【０００３】
具体的に、上記特許文献１の油圧ショベルは、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを駆動させる油圧回路を備えている。この油圧回路は、油圧シリンダに作動油を供給するメインポンプと、油圧シリンダへの作動油の流れを切り換えるコントロールバルブとを有している。また、この油圧回路は、コントロールバルブへ圧油を供給して該バルブを切り換えるパイロットポンプと、該パイロットポンプとコントロールバルブとの間に設けられて圧油の流れを切り換えるＰＰＣバルブとを備えている。そして、メインポンプは、斜板式の可変容量型ポンプであり、パイロットポンプは、固定容量型ポンプである。パイロットポンプは、メインポンプに機械的に接続され、メインポンプが駆動源であるエンジンに機械的に接続されている。
【０００４】
この油圧回路では、エンジンを駆動すると、メインポンプおよびパイロットポンプが駆動される。これにより、メインポンプからコントロールバルブへ圧油が流れる一方、パイロットポンプからＰＰＣバルブへ圧油が流れる。ここで、作業者が操作レバーを操作することにより、ＰＰＣバルブが切り換わり、パイロットポンプからの圧油がコントロールバルブの所定の切換操作部に流れる。そうすると、コントロールバルブが切り換わり、圧油が油圧シリンダのヘッド側またはロッド側に流入して、油圧シリンダが駆動される。
【特許文献１】特開２００６−２２０１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の油圧ショベルでは、パイロットポンプがメインポンプ、即ちエンジンに接続されているため、パイロットポンプの駆動エネルギーが無駄に使われるという問題があった。
【０００６】
具体的に、パイロットポンプは、エンジンが駆動している間は操作レバーを操作する必要がなくても（即ち、コントロールバルブを切り換える必要がなくても）、常に一定油量を吐出し続ける。つまり、操作レバーを操作しない間は、パイロットポンプからの圧油はＰＰＣバルブで遮断されるが、パイロットポンプとＰＰＣバルブの間に設けられたリリーフ弁を介して作動油タンクに戻る。このように、パイロットポンプからは常に圧油がリリーフ弁の設定圧力で吐出されることになる。したがって、パイロットポンプを駆動するエンジンの消費エネルギーが無駄になってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、パイロットポンプをメインポンプと同様に、可変容量型のポンプに変更して、操作レバーの非操作時にはパイロットポンプの容量を低くしておくことが考えられる。しかしながら、特に斜板式の可変容量型ポンプの場合、容量の増加速度が遅いため、コントロールバルブの切換応答速度引いては油圧アクチュエータの動作応答速度が低下してしまう。その結果、油圧ショベルの操作性が損なわれるという問題があった。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプとは別に、パイロット式切換弁を切り換えるためのパイロットポンプを備えた建設車両において、パイロット式切換弁の切換応答速度を低下させることなく、パイロットポンプのための消費エネルギーの削減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、油圧ポンプ（32）と、該油圧ポンプ（32）の圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（35,36）と、該油圧アクチュエータ（35,36）への圧油の流れを切り換える方向切換弁（41）と、該方向切換弁（41）を切り換えるためのパイロット圧油を該方向切換弁（41）に供給するパイロットポンプ（43）と、該パイロットポンプ（43）と上記方向切換弁（41）との間に設けられてパイロット圧油の流れを遮断するパイロット弁（54,55）とが接続された油圧回路（30）を備えている建設車両を前提としている。そして、上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）のみに連結されて該パイロットポンプ（43）を駆動する電動モータ（42）を備えているものである。
【００１０】
上記の発明では、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が方向切換弁（41）に供給されて該方向切換弁（41）が切り換わる。つまり、方向切換弁（41）は、いわゆるパイロット操作式の切換弁である。パイロットポンプ（43）からのパイロット圧油は、パイロット弁（54,55）が開状態に切り換わると、方向切換弁（41）へ流れる。そうすると、方向切換弁（41）は、油圧ポンプ（32）からの圧油（作動油）が油圧アクチュエータ（35,36）に流れるように切り換わる。これにより、油圧アクチュエータ（35,36）が駆動する。一方、パイロット弁（54,55）が遮断状態（閉状態）に切り換わると、パイロットポンプ（43）のパイロット圧油は方向切換弁（41）へは流れない。
【００１１】
そして、本発明の油圧回路（30）には、パイロットポンプ（43）のみを駆動する電動モータ（42）が設けられている。つまり、油圧ポンプ（32）を駆動する駆動源（例えば、エンジンや電動モータ等）とは別に、パイロットポンプ（43）専用の電動モータ（42）が設けられている。したがって、油圧ポンプ（32）の駆動に関係なく、別個独立に電動モータ（42）が駆動される。これにより、方向切換弁（41）の切換時等の必要時にのみ、パイロットポンプ（43）が所定流量で駆動され、それ以外では、パイロットポンプ（43）が低流量で駆動されるか停止される。その結果、パイロットポンプ（43）の無駄な駆動が防止されて、消費エネルギーが削減される。
【００１２】
また、パイロットポンプ（43）は、電動モータ（42）の回転数を変更することによって流量制御される。そのため、パイロットポンプ（43）として例えば斜板式の可変容量型ポンプを用い、その斜板角の変更によってポンプ流量を制御する場合に比べて、流量の変化速度（増加速度）が高くなる。これにより、例えばパイロットポンプ（43）の起動後直ちに、所定圧力のパイロット圧油が方向切換弁（41）に供給されるので、方向切換弁（41）の切換応答速度が従来通り維持される。また、電動モータ（42）として高加減速自在な高応答電動機を用いれば、パイロットポンプ（43）の流量変化速度が一層早くなり、方向切換弁（41）の切換応答速度が早くなる。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧を検出する圧力検出手段（46）と、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が設定値以上になるように上記電動モータ（42）を駆動制御する制御手段（60）とを備えているものである。
【００１４】
上記の発明では、常にパイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間の管路の油圧（パイロット圧油の圧力）が設定値以上に保持される。この設定値は、方向切換弁（41）の切換に必要な圧力値以上に設定される。したがって、パイロット弁（54,55）の切換によって直ちにその圧力が方向切換弁（41）に作用する。これにより、方向切換弁（41）の切換応答速度が従来通り維持される。つまり、本発明では、上記管路の油圧が設定値以上であれば、パイロットポンプ（43）の流量が制限され、パイロットポンプ（43）の無駄な駆動が防止される。
【００１５】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記制御手段（60）は、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が上記設定値未満になると、上記電動モータ（42）を起動し、上記検出圧力が上記設定値以上になると、上記電動モータ（42）を停止するように構成されているものである。
【００１６】
上記の発明では、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になると、電動モータ（42）が停止してパイロットポンプ（43）が停止する。ここで、パイロットポンプ（43）が停止しても、そのポンプ（43）によってパイロット圧油が遮断され、そのパイロット圧油の圧力が設定値以上で保持される。そして、パイロットポンプ（43）等からのパイロット圧油の漏れによって上記管路の油圧が設定値未満になると、再び電動モータ（42）が起動してパイロットポンプ（43）が駆動される。これにより、パイロット圧油の圧力が設定値以上になる。
【００１７】
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路に設けられ、上記パイロット弁（54,55）側へ向かうパイロット圧油の流れのみを許容する逆止弁（45）を備えている。一方、上記圧力検出手段（46）は、上記逆止弁（45）より下流側の管路の油圧を検出するように構成されているものである。
【００１８】
上記の発明では、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間に逆止弁（45）が設けられているので、逆止弁（45）の下流側のパイロット圧油が逆止弁（45）の上流側へ流れることはない。したがって、万一、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が漏れても、パイロット弁（54,55）と逆止弁（45）の間のパイロット圧油の圧力は低下せずに保持される。そして、そのパイロット圧油の圧力が方向切換弁（41）に作用する。
【００１９】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記油圧回路（30）は、上記逆止弁（45）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路から分岐して作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）と、該バイパス管路（47）に設けられるリリーフ弁（48）とを備えているものである。
【００２０】
上記の発明では、例えばパイロットポンプ（43）の過剰な吐出等によって、パイロット弁（54,55）の下流側の油圧が過剰に高くなりリリーフ弁（48）の設定圧力以上になると、リリーフ弁（48）が開く。これにより、パイロット弁（54,55）の下流側のパイロット圧油がバイパス管路（47）を通って作動油タンク（8）に流れ、パイロット弁（54,55）の下流側の油圧が低下する。
【００２１】
第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、エンジン（21）と、該エンジン（21）によって駆動される発電機（22）とを備えている。一方、上記油圧回路（30）は、上記発電機（22）の発電電力が供給されて上記油圧ポンプ（32）を駆動する主電動モータ（31）を備えると共に、上記電動モータ（42）に上記発電機（22）の発電電力が供給されるものである。
【００２２】
上記の発明では、建設車両の運転開始時にエンジン（21）が起動される。エンジン（21）が起動すると、発電機（22）が駆動して発電が行われる。その発電電力は、主電動モータ（31）と電動モータ（42）とに供給される。これにより、主電動モータ（31）および電動モータ（42）が駆動する。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、油圧アクチュエータ（35,36）を駆動する油圧ポンプ（32）の駆動源とは別に、パイロットポンプ（43）を専用的に駆動する電動モータ（42）を設けるようにした。したがって、パイロットポンプ（43）が油圧ポンプ（32）と同じ駆動源（エンジンや電動モータ）に連結されて駆動される場合に比べて、パイロットポンプ（43）を油圧ポンプ（32）の駆動に関係なく駆動させることができる。つまり、油圧ポンプ（32）を駆動している際でも、任意にパイロットポンプ（43）を容量低下または停止させることができる。その結果、パイロットポンプ（43）の無駄な消費エネルギーを削減することができ、省エネを図ることができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、パイロットポンプ（43）を電動モータ（42）で駆動するため、例えば斜板式の可変量型ポンプを用いてポンプ容量を変更する場合に比べて、容量の変化速度が高くなる。これにより、パイロットポンプ（43）の起動後直ちに、方向切換弁（41）に所定圧力のパイロット圧油を供給することができる。したがって、本発明ではパイロットポンプ（43）を任意に流量制御するが、その場合でも、方向切換弁（41）の切換応答速度を維持できる。その結果、油圧アクチュエータ（35,36）の動作応答性を維持でき、作業効率の低下を招くことはない。
【００２５】
また、第２の発明によれば、パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になるように電動モータ（42）を駆動するようにした。したがって、パイロット弁（54,55）の上流側においてパイロット弁（54,55）の切換に必要な圧力を常に保持することができる。そのため、パイロット弁（54,55）の切換によって、直ちに方向切換弁（41）に必要圧力を作用させることができる。その結果、方向切換弁（41）の切換応答速度を従来通り維持することができ、油圧アクチュエータ（35,36）の動作応答性が向上する。
【００２６】
さらに、第３の発明によれば、パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になると、電動モータ（42）を停止するようにした。したがって、上記管路の油圧を保持しつつ、パイロットポンプ（43）のための消費エネルギーを一層削減することができる。
【００２７】
また、第４の発明によれば、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間に逆止弁（45）を設けるようにした。したがって、逆止弁（45）の下流側から上流側へのパイロット圧油の漏れを防止することができる。これにより、万一、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が漏れても、パイロット弁（54,55）と逆止弁（45）の間のパイロット圧油の圧力を確実に保持することができる。その結果、パイロットポンプ（43）を駆動させなくても、方向切換弁（41）に対して確実に必要圧力を作用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態に係る建設車両は、ハイブリッドショベル（1）である。このハイブリッドショベル（1）は、後述するエンジン（21）と電動モータ（27,・・・）を備えている。そして、ハイブリッドショベル（1）は、エンジン（21）が専ら発電用にのみ使用されると共に、走行時や掘削作業時等に必要な動力は全て電動モータ（27,・・・）の動力に頼る、いわゆるシリーズ方式が採用されている。
【００３０】
上記ハイブリッドショベル（1）は、下部走行体（2）と、該下部走行体（2）の上面に旋回可能に配設された上部旋回体（3）と、該上部旋回体（3）に取り付けられ、掘削作業等を行う掘削作業機（4）とを備えている。また、下部走行体（2）および上部旋回体（3）は、ハイブリッドショベル（1）の車両本体を構成している。なお、以下の説明では、特に断らない限り「前側」、「後側」、「左側」および「右側」は、それぞれ下部走行体（2）を基準として、前側、後側、左側および右側を意味する。
【００３１】
上記下部走行体（2）には、走行用のクローラ（5）と、整地作業等を行うためのブレード（6）とが設けられている。そして、下部走行体（2）には、クローラ（5）を駆動するための走行用油圧モータ（38）と、ブレード（6）を駆動するためのブレードシリンダ（34）とが設けられている。
【００３２】
上記上部旋回体（3）には、オペレータキャビン（7）が配設されると共に、その後側および右側に作動油タンク（8）およびマシンキャブ（9）がそれぞれ配設されている。そして、上部旋回体（3）には、その上部旋回体（3）を旋回駆動するための旋回用電動モータ（27）が設けられている。
【００３３】
上記掘削作業機（4）は、基端部が上部旋回体（3）のレボルビングフレーム（図示省略）に回動可能に連結されるブーム（10）と、ブーム（10）の先端部に回動可能に連結されるアーム（11）と、アーム（11）の先端部に回動可能に連結されるバケット（12）と有している。そして、掘削作業機（4）には、ブーム（10）を駆動するためのブームシリンダ（35）と、アーム（11）を駆動するためのアームシリンダ（36）と、バケット（12）を駆動するためのバケットシリンダ（37）とが設けられている。
【００３４】
上記ブームシリンダ（35）は、一端が上部旋回体（3）に回動可能に支持され、他端であるロッド（35a）先端がブーム（10）の基端部寄りに回動可能に連結されている。そして、ブームシリンダ（35）は、ロッド（35a）が伸縮することにより、ブーム（10）を基端部を中心に回動（起伏）させる。
【００３５】
上記アームシリンダ（36）は、一端がブーム（10）の上面に回動可能に支持され、他端であるロッド（36a）先端がアーム（11）に回動可能に連結されている。そして、アームシリンダ（36）は、ロッド（36a）が伸縮することにより、アーム（11）をブーム（10）との連結軸を中心に回動させる。
【００３６】
上記バケットシリンダ（37）は、一端がアーム（11）の前面に回動可能に支持され、他端であるロッド（37a）先端がバケット（12）に回動可能に連結されている。そして、バケットシリンダ（37）は、ロッド（37a）が伸縮することにより、バケット（12）をアーム（11）との連結軸を中心に回動させる。
【００３７】
図２に示すように、上記ハイブリッドショベル（1）は、上述した電動アクチュエータとしての旋回用電動モータ（27）を駆動すると共に、油圧アクチュエータとしての各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）を駆動するための駆動システム（20）を備えている。
【００３８】
上記駆動システム（20）は、電気システムとして、エンジン（21）と、交流発電機（22）と、コンバータ（23）およびインバータ（24）と、バッテリ（25）およびキャパシタ（26）と、旋回用電動モータ（27）とを備えている。
【００３９】
具体的に、上記交流発電機（22）は、エンジン（21）の出力軸に連結され、そのエンジン（21）の駆動によって発電するように構成されている。交流発電機（22）は、コンバータ（23）およびインバータ（24）に電気的に接続されている。つまり、交流発電機（22）で発生した交流電力は、コンバータ（23）で直流電力に変換され、その後インバータ（24）で交流電力に変換される。バッテリ（25）およびキャパシタ（26）は、コンバータ（23）とインバータ（24）との接続ラインに電気的に接続され、充放電するように構成されている。旋回用電動モータ（27）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。
【００４０】
また、上記駆動システム（20）は、上述した電気システム以外に、油圧システムとしての油圧回路（30）を備えている。この油圧回路（30）は、主回路（30a）とパイロット回路（30b）で構成されている。
【００４１】
図３にも示すように、上記主回路（30a）は、主電動モータ（31）と、主ポンプ（32）と、上述した各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）とを備えている。
【００４２】
具体的に、上記主電動モータ（31）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。主ポンプ（32）は、本発明に係る油圧ポンプを構成し、主電動モータ（31）の駆動軸に連結されている。主ポンプ（32）は、主電動モータ（31）の駆動によって作動油（圧油）を吐出する。また、主ポンプ（32）は、固定容量型の油圧ポンプであり、主電動モータ（31）の回転速度を変更することで容量が変更される。各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）は、主ポンプ（32）に対して互いに並列に接続され、主ポンプ（32）から作動油が供給されて駆動する。なお、図３では、バケットシリンダ（37）、ブレードシリンダ（34）および走行用油圧モータ（38）の系統を省略する。
【００４３】
そして、上記主回路（30a）には、各シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）毎に、方向切換弁（41）が設けられている。この方向切換弁（41）は、スプリングセンタ式の４ポート３位置弁である。方向切換弁（41）の各ポートは、管路を介して、主ポンプ（32）の吐出側と、各シリンダ（34,35,36,37）のヘッド側およびロッド側（走行用油圧モータ（38）の場合は、入口側および出口側）と、上述した作動油タンク（8）に連通している。なお、シリンダ（34,35,36,37）のヘッド側とは図３における左側を意味し、ロッド側とは図３における右側を意味する。
【００４４】
上記方向切換弁（41）は、パイロット操作式のものである。方向切換弁（41）は、上述したポート以外に、２つのパイロットポート（41a,41b）を有している。そして、方向切換弁（41）は、パイロット回路（30b）からの圧油（パイロット圧油）がパイロットポート（41a,41b）に供給されることにより、弁位置が切り換わる。具体的に、方向切換弁（41）は、第１パイロットポート（41a）に圧油が流れると左側弁位置に切り換わり、第２パイロットポート（41b）に圧油が流れると右側弁位置に切り換わる。つまり、方向切換弁（41）は、主ポンプ（32）から各シリンダ（34,35,36,37）等に流れる作動油の流れを切り換える（制御する）ように構成されている。なお、方向切換弁（41）は、何れのパイロットポート（41a,41b）にも圧油が流れないときは、スプリングの付勢力によって中立位置に切り換わる。
【００４５】
上記パイロット回路（30b）は、本発明に係る電動モータであるパイロット電動モータ（42）と、パイロットポンプ（43）と、各操作部（51,52）とを備え、上述した主回路（30a）の方向切換弁（41）にパイロット圧油を供給するものである。
【００４６】
上記パイロット電動モータ（42）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。パイロットポンプ（43）は、パイロット電動モータ（42）の駆動軸に連結され、そのパイロット電動モータ（42）の駆動によって作動油（圧油）を吐出する。パイロットポンプ（43）は、固定容量型の油圧ポンプであり、パイロット電動モータ（42）の回転速度を変更することで容量が変更される。パイロットポンプ（43）の吐出管路（44）は、各操作部（51,52）に分岐して接続されている。
【００４７】
また、本実施形態では、パイロット電動モータ（42）として高応答電動機を用いている。この高応答電動機は、電動機本体と高速応答インバータを組み合わせた交流電動機である。電動機本体は、回転部分のイナーシャを小さくし、低速で高トルクを発生する専用電磁設計をしたものである。そして、この高応答電動機は、低速回転数約６００ｒｐｍから最高回転数３５００ｒｐｍまで、０．１秒で急加速減速する応答性を備えているものである。
【００４８】
上記各操作部（51,52）は、上述したように、パイロットポンプ（43）に対して互いに並列に接続されている。各操作部（51,52）は、パイロットポンプ（43）から方向切換弁（41）に流れる圧油の流れを制御するものである。なお、各操作部（51,52）は、方向切換弁（41）の数だけ設けられるが、図３では、ブームシリンダ（35）用のブーム操作部（51）およびアームシリンダ（36）用のアーム操作部（52）について示す。
【００４９】
上記操作部（51,52）は、オペレータキャビン（7）に設けられ、操作レバー（53）と、一対の第１パイロット弁（54）および第２パイロット弁（55）とを備えている。各パイロット弁（54,55）は、スプリングを介して操作レバー（53）に繋がっている。各パイロット弁（54,55）には、吐出管路（44）が接続されている。また、第１パイロット弁（54）は、第１パイロット管路（56）を介して方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に連通している。第２パイロット弁（55）は、第２パイロット管路（57）を介して方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）に連通している。
【００５０】
上記操作部（51,52）では、操作レバー（53）を中立位置から傾けると、一方のパイロット弁（54,55）が切り換わるように構成されている。例えば、操作レバー（53）を図３において右側に傾けた場合、第１パイロット弁（54）が切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通する。逆に、操作レバー（53）を図３において左側に傾けた場合、第２パイロット弁（55）が切り換わって、吐出管路（44）と第２パイロット管路（57）とが連通する。なお、操作レバー（53）が中立位置の状態である場合、何れのパイロット弁（54,55）も、吐出管路（44）とパイロット管路（56,57）とが遮断される状態に切り換わる。
【００５１】
上記吐出管路（44）の分岐するまでの間には、作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）が接続されている。バイパス管路（47）には、リリーフ弁（48）が設けられている。このリリーフ弁（48）は、吐出管路（44）の作動油の圧力が所定値（例えば、３．５ＭＰａ）以上になると、流路を開いて作動油を作動油タンク（8）に戻すように構成されている。以下、上記所定値をリリーフ弁（48）のリリーフ圧という。
【００５２】
また、上記吐出管路（44）におけるバイパス管路（47）の上流（図３における下側）には、逆止弁（45）が設けられている。この逆止弁（45）は、作動油が上流から下流へ向かう流れのみを許容するものである。また、吐出管路（44）における逆止弁（45）とバイパス管路（47）との間には、作動油の圧力検出手段である圧力センサ（46）が設けられている。
【００５３】
上記油圧回路（30）は、パイロット電動モータ（42）の制御手段であるコントローラ（60）を備えている。コントローラ（60）は、圧力センサ（46）の検出圧力が入力される。そして、コントローラ（60）は、入力された検出圧力に応じてパイロット電動モータ（42）の発停制御を行うように構成されている。具体的に、コントローラ（60）は、検出圧力が設定値（例えば、３．０ＭＰａ）未満になると、パイロット電動モータ（42）を起動し、上記設定値以上になると、パイロット電動モータ（42）を停止させる。つまり、コントローラ（60）は、エンジン（21）の運転中、常に逆止弁（45）より下流の吐出管路（44）の油圧が設定値以上に保持されるように、パイロット電動モータ（42）、即ちパイロットポンプ（43）を駆動制御する。なお、上記設定値（３．０ＭＰａ）は、方向切換弁（41）の弁位置が切り換わるのに必要な圧力以上であって、リリーフ弁（48）のリリーフ圧以下に設定される。
【００５４】
−油圧回路の動作−
次に、上述した油圧回路（30）における動作について図３を参照しながら説明する。      
【００５５】
先ず、エンジン（21）および主電動モータ（31）を駆動する。主電動モータ（31）が駆動すると、主ポンプ（32）が駆動して作動油（圧油）が吐出される。このとき、圧力センサ（46）からコントローラ（60）に検出圧力が入力される。そして、その検出圧力が設定値未満であると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が起動される。パイロット電動モータ（42）が起動すると、パイロットポンプ（43）から吐出管路（44）に作動油（圧油）が吐出される。
【００５６】
上記の状態において、例えばブームシリンダ（35）のロッド（35a）を伸ばす場合、作業者がブーム操作部（51）の操作レバー（53）を図３において右側に傾ける。そうすると、第１パイロット弁（54）が切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通する。これにより、パイロットポンプ（43）から吐出された圧油が第１パイロット管路（56）を通って方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に流れる。そうすると、方向切換弁（41）が左側弁位置に切り換わり、主ポンプ（32）からの圧油がブームシリンダ（35）のヘッド側に供給される。その結果、ブームシリンダ（35）のロッド（35a）が伸び、ブームシリンダ（35）のロッド側から流出した作動油が方向切換弁（41）を介して作動油タンク（8）に戻る。
【００５７】
そして、ブームシリンダ（35）のロッド（35a）をストロークエンドまでの途中位置で止めて保持する場合、操作レバー（53）が中立位置に戻される。そうすると、第１パイロット弁（54）が初期状態に切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが遮断される。これにより、パイロットポンプ（43）からの圧油が方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に供給されず、方向切換弁（41）がスプリングの付勢力によって中立位置に戻る。その結果、ブームシリンダ（35）のヘッド側およびロッド側が方向切換弁（41）によって遮断されるので、ロッド（35a）が停止してその状態が保持される。
【００５８】
一方、パイロット回路（30b）では、吐出管路（44）の作動油の流れが２つのパイロット弁（54,55）によって遮断されるので、吐出管路（44）の作動油の圧力が上昇する。なお、ここでは、ブーム操作部（51）以外のパイロット弁（54,55）も同様に遮断状態であるとする。そして、作動油の圧力が設定値以上になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が停止する。この状態では、吐出管路（44）およびバイパス管路（47）のリリーフ弁（48）までの作動油の圧力が設定値（３．０ＭＰａ）になっている。この圧力はリリーフ圧（３．５ＭＰａ）より低いので、リリーフ弁（48）は閉じている。したがって、各操作部（51,52）のパイロット弁（54,55）より上流の管路（吐出管路（44）およびバイパス管路（47））がパイロットポンプ（43）およびリリーフ弁（48）によって遮断されることになる。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値で保持される。
【００５９】
さらに、本実施形態では、吐出管路（44）に逆止弁（45）を設けているので、万一、作動油がパイロットポンプ（43）から作動油タンク（8）へ漏れても、逆止弁（45）より下流の作動油はその逆止弁（45）によって確実に遮断される。したがって、逆止弁（45）から各パイロット弁（54,55）までの吐出管路（44）の作動油の圧力が確実に設定値で保持される。
【００６０】
次に、上記の状態において、例えばアームシリンダ（36）のロッド（36a）を縮める場合、アーム操作部（52）の操作レバー（53）が図３において左側に傾けられる。そうすると、アーム操作部（52）において、第２パイロット弁（55）が切り換わって、吐出管路（44）と第２パイロット管路（57）とが連通する。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）へ作用する。ここで、吐出管路（44）の作動油は、上述したように設定圧力に保持されているので、方向切換弁（41）が右側弁位置に切り換わる。したがって、主ポンプ（32）からの圧油がアームシリンダ（36）のロッド側に供給される。その結果、アームシリンダ（36）のロッド（36a）が縮み、アームシリンダ（36）のヘッド側から流出した作動油が方向切換弁（41）を介して作動油タンク（8）に戻る。
【００６１】
上記の状態において、例えばアームシリンダ（36）のロッド（36a）を長い時間連続して縮める場合、吐出管路（44）の作動油の圧力が徐々に低下することが考えられる。そして、作動油の圧力、即ち圧力センサ（46）の検出圧力が設定値未満になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が再び起動される。これにより、パイロットポンプ（43）から圧油が吐出されるので、吐出管路（44）の作動油の圧力が上昇する。したがって、方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）に作用する必要圧力が確保され、方向切換弁（41）が右側弁位置のまま保持される。そして、圧力センサ（46）の検出圧力が設定値以上まで上昇すると、パイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が再び停止する。
【００６２】
また、例えばブームシリンダ（35）のロッド（35a）をストロークエンドまで伸ばしてさらに押し込む場合、操作レバー（53）は図３において右側に傾けた状態のままにする。つまり、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通した状態のままになる。したがって、方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）には吐出管路（44）の作動油の圧力が作用し続け、方向切換弁（41）が左側弁位置で保持される。この場合においても、圧力センサ（46）の検出圧力が設定値以上になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が停止する。そうすると、上述したように、吐出管路（44）の作動油がパイロットポンプ（43）引いては逆止弁（45）およびリリーフ弁（48）によって流路が遮断される。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値のまま保持される。したがって、パイロットポンプ（43）が停止された後においても、その設定圧力が方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に作用し続けることになる。その結果、方向切換弁（41）が左側弁位置で確実に保持される。
【００６３】
このように、パイロット回路（30b）では、エンジン（21）や主ポンプ（32）の運転状態に関係なく、パイロット電動モータ（42）の発停によりパイロットポンプ（43）を起動および停止をすることができる。また、運転開始時（即ち、エンジン（21）の駆動開始時）においては、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値未満である場合が多いため、運転開始時にパイロット電動モータ（42）を起動することになる。ところが、パイロット電動モータ（42）を起動させて一旦吐出管路（44）の作動油圧が設定値以上になれば、その後は、パイロット電動モータ（42）を停止しても、その作動油圧が設定値のまま保持される。したがって、本実施形態では、概ね運転初期時においてのみパイロット電動モータ（42）およびパイロットポンプ（43）を駆動させればよい。
【００６４】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）や主ポンプ（32）と
切り離して、専用のパイロット電動モータ（42）で駆動するようにした。したがって、パイロットポンプ（43）がエンジン（21）や主ポンプ（32）に連結されている場合に比べて、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）等の運転状態に関係なく駆動させることができる。つまり、エンジン（21）や主ポンプ（32）を駆動している際でも、任意にパイロットポンプ（43）を駆動（発停）させることができる。これにより、運転中に亘ってパイロットポンプ（43）を駆動させなくてもよいため、パイロットポンプ（43）に必要な駆動エネルギーを削減することができる。その結果、省エネを図ることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、エンジン（21）の駆動中（即ち、ハイブリッドショベル（1）の運転中）、パイロット回路（30b）の吐出管路（44）の作動油圧を設定値以上に保持するように、パイロット電動モータ（42）を発停制御するようにした。つまり、パイロット回路（30b）では、吐出管路（44）の作動油圧が設定値未満になると、パイロット電動モータ（42）を起動し、作動油圧が設定値以上になると、パイロット電動モータ（42）を停止するようにした。したがって、シリンダ（34,35,36,37）等を駆動する際は、常に、方向切換弁（41）のパイロットポート（41a,41b）に必要圧力を作用させることができる。これにより、方向切換弁（41）を確実に且つ直ちに切り換えることができ、シリンダ（34,35,36,37）等の動作応答速度を確保することができる。
【００６６】
さらに、本実施形態では、吐出管路（44）に逆止弁（45）を設けるようにした。したがって、パイロットポンプ（43）の停止中に、万一吐出管路（44）の作動油がパイロットポンプ（43）を通じて漏れ出しても、逆止弁（45）より下流の吐出管路（44）の作動油圧は確実に保持することができる。これにより、パイロットポンプ（43）を駆動させなくても、方向切換弁（41）のパイロットポート（41a,41b）に確実に必要圧力を作用させることができる。
【００６７】
また、パイロット電動モータ（42）として高応答電動機を用いるようにしたので、起動開始後直ちにパイロットポンプ（43）を所定回転数（所定容量）で駆動させることができる。したがって、吐出管路（44）の作動油圧が低下しても、直ちにその作動油圧を設定値以上まで復帰させることができる。これにより、方向切換弁（41）の切換速度を従来通り維持することができ、シリンダ（34,35,36,37）等の油圧アクチュエータの動作応答速度を維持することができる。
【００６８】
また、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）や主ポンプ（32）と切り離しているので、これら機器の配置設計の自由度を高めることができる。よって、車両のコンパクト化を図ることができる。例えば、パイロットポンプ（43）を操作部（51,52）の直近に配置することにより、吐出管路（44）の長さを短くすることができる。また、パイロットポンプ（43）を作動油タンク（8）の直近に配置することにより、パイロットポンプ（43）の吸込側管路（図示せず）の長さを短くすることができ、吸い込み損失の低減を図ることができる。
【００６９】
《その他の実施形態》
上述した実施形態については以下のような構成としてもよい。
【００７０】
例えば、上記実施形態の駆動システム（20）では、主ポンプ（32）を主電動モータ（31）によって駆動するようにしたが、エンジン（21）を直接主ポンプ（32）に連結して駆動するようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態の油圧回路（30）において、吐出管路（44）の逆止弁（45）を省略するようにしてもよい。その場合、パイロットポンプ（43）を停止すると、そのポンプ（43）およびリリーフ弁（48）によってパイロット圧油の流路が遮断される。したがって、パイロット圧油を設定圧力以上に保持することができる。
【００７２】
また、上記実施形態では、ハイブリッドショベル（1）について説明したが、本発明は、上述したパイロットポンプ（43）を有するものであれば、如何なる建設車両にも適用することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明は、油圧アクチュエータへの圧油の流れを切り換える方向切換弁と、該方向切換弁にパイロット圧油を供給するパイロットポンプとを備えた建設車両として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッドショベルを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るハイブリッドショベルの全体構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る油圧回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
1           ハイブリッドショベル（建設車両）
8           作動油タンク
21          エンジン
22          交流発電機（発電機）
30          油圧回路
31          主電動モータ
32          主ポンプ（油圧ポンプ）
35          ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
36          アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
41          方向切換弁
42          パイロット電動モータ（電動モータ）
43          パイロットポンプ
45          逆止弁
46          圧力センサ（圧力検出手段）
47          バイパス管路
48          リリーフ弁
54          第１パイロット弁（パイロット弁）
55          第２パイロット弁（パイロット弁）
60          コントローラ（制御手段）
【図１】
2008275100.tif 000003
【図２】
2008275100.tif 000004
【図３】
2008275100.tif 000005