(57)【要約】【課題】  油圧機器の作動により周囲の環境に及ぶ影響を極力小さくし、エネルギーの浪費を防止し、オペレータの負担を軽減し、油圧機器の作業効率を向上させる。【解決手段】  作業車両に搭載された油圧機器１４と、車両エンジン１０により駆動され油圧機器１４に作動油を供給する第1の油圧ポンプ１２と、外部電源により駆動される電動機２２と、電動機２２により駆動され作動油を油圧機器１４へ供給する第２の油圧ポンプ２４と、油圧機器１４の操作状態を検出してその検出結果を制御部２６へ出力する操作検出手段３２と、操作検出手段３２の検出結果に応じて電動機２２を制御する制御部２６とから作業車両の油圧制御装置を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両に搭載されている油圧機器と、車両エンジンにより駆動され作動油を油圧機器へ供給する第1の油圧ポンプと、外部電源により駆動される電動機と、電動機により駆動され作動油を油圧機器へ供給する第２の油圧ポンプと、油圧機器の操作状態を検出してその検出結果を制御部へ出力する操作検出手段と、操作検出手段の検出結果に応じて電動機を制御する制御部とを備えることを特徴とする作業車両の油圧制御装置。
【請求項２】
外部電源が、操作検出手段の検出結果に応じて制御部により駆動を制御されるエンジン発電機であることを特徴とする請求項１記載の作業車両の油圧制御装置。
【請求項３】
電動機が始動するとき、作動油を油圧機器へ放出するアキュムレータを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の作業車両の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に搭載した油圧機器への作動油の供給を制御する作業車両の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業車両にはクレーン等の作業用の油圧機器が搭載されており、作業車両の車両エンジンにより油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプからコントロールバルブを介して作動油を油圧機器のアクチュエータへ供給して油圧機器を作動させる。車両エンジンにより油圧ポンプを駆動すると、車両エンジンから騒音や排気ガスが発生し、この騒音や排気ガスが作業現場の周囲の環境に影響を及ぼす。特に、都市部等で作業を行う場合には、環境への影響を極力小さく抑制するために、車両エンジンから生じる騒音や排気ガスを可能な限り低減することが求められている。
【０００３】
作業車両に搭載した油圧機器を作動させる際、周辺環境へ出る騒音や排気ガスを低減する技術として、図５に示す作業車両の油圧パワーユニットシステムがある（特許文献１参照）。この作業車両の油圧パワーユニットシステム１０２は、作業車両１０４、油圧パワーユニット１２０及び油圧配管１２８を備える。作業車両１０４は、アクセルペダル１４１により回転数を制御される車両エンジン１１０、車両エンジン１１０により駆動される第1の油圧ポンプ１１２及び第1の油圧ポンプ１１２から作動油を供給されて作動する油圧機器１１４を有する。
【０００４】
油圧パワーユニット１２０は、外部電源により駆動される電動機１２２及び電動機１２２により駆動される第２の油圧ポンプ１２４を有する。油圧配管１２８は油圧パワーユニット１２０の第２の油圧ポンプ１２４から吐出される作動油を作業車両１０４の油圧機器１１４に供給可能に構成されている。また、作業車両１０４はアクセルペダル１４１の操作位置検出手段１３２を有し、油圧パワーユニット１２０は制御装置１２６を有し、操作位置検出手段１３２から制御装置１２６に入力される信号に基づいて電動機１２２の回転数が制御される。
【０００５】
都市部等にある作業現場等で油圧機器１１４を作動させる際、作業車両１０４のエンジン１１０を停止し、外部電源から油圧パワーユニット１２０に電力を供給し、外部電源からの電力により電動機１２２を駆動し、第２の油圧ポンプ１２４から吐出される作動油を油圧機器１１４のコントロールバルブへ供給する。電動機１２２の始動と停止は、オペレータが作業車両１０４の操縦席付近に設置されたスイッチ１４２を操作して行う。また、オペレータのアクセルペダル１４１の踏み込み量に応じて電動機１２２の回転数が変化し、第２の油圧ポンプ１２４から吐出される作動油の流量が変化する。
【０００６】
なお、外部電源として、商用電源や低騒音型のエンジン発電機等が用いられる。
外部電源として商用電源を用いる場合、オペレータがスイッチ１４２を切り換えない限り、油圧機器１１４が作業を中断している間も電動機１２２が作動を継続し、電動機１２２により電力が浪費され、電動機１２２及び第２の油圧ポンプ１２４から不必要な騒音が発生する。また、電動機１２２が作動を継続するので、作動油が循環し続けて油温が上昇し、油圧機器１１４の作業効率を悪化させる。したがって、停止を挟んで頻繁に油圧機器１１４を作動させる場合、オペレータはスイッチ１４２をこまめに切り換えて電動機１２２の始動と停止を行わねばならない。
【０００７】
また、外部電源として低騒音型のエンジン発電機を用いる場合、エンジン発電機からも騒音と排気ガスが発生する。したがって、オペレータが電動機１２２のスイッチ１４２及びエンジン発電機のスイッチをそれぞれ切り換えない限り、油圧機器１１４が作業を中断している間もエンジン発電機及び電動機１２２が作動を継続し、エンジン発電機により燃料が浪費され、電動機１２２により電力が浪費され、エンジン発電機、電動機１２２及び第２の油圧ポンプ１２４から不必要な騒音や排気ガスが発生する。また、作動油が循環し続けて油温が上昇する。停止を挟んで頻繁に油圧機器１１４を作動させる場合、オペレータは電動機１２２のスイッチ１４２及びエンジン発電機のスイッチをこまめに切り換えねばならない。
【特許文献１】特許第３３３０９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した作業車両の油圧パワーユニットシステム１０２において、オペレータが電動機１２２のスイッチ１４２やエンジン発電機のスイッチをこまめに切り換えることは、オペレータが本来行うべき油圧機器１１４の操作以外の作業量を増やすこととなり、オペレータの負担を増大させ、オペレータの疲労が増大する。
本発明は、上記問題を解決するためになされ、その目的は、油圧機器の作動により周囲の環境に及ぶ影響を極力小さくし、エネルギーの浪費を防止するとともに、オペレータの負担を軽減し、油圧機器の作業効率を向上させる作業車両の油圧制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る作業車両の油圧制御装置は、作業車両に搭載されている油圧機器と、車両エンジンにより駆動され作動油を油圧機器へ供給する第1の油圧ポンプと、外部電源により駆動される電動機と、電動機により駆動され作動油を油圧機器へ供給する第２の油圧ポンプと、油圧機器の操作状態を検出してその検出結果を制御部へ出力する操作検出手段と、操作検出手段の検出結果に応じて電動機を制御する制御部とを備える。
【００１０】
請求項１の発明によると、都市部等で作業する場合、車両エンジンを停止し、外部電源を使用する。そして、操作検出手段が油圧機器の操作状態を検出して検出結果を制御部へ出力し、制御部が検出結果に応じて電動機を作動させて第２の油圧ポンプをも作動させるので、油圧機器が作動している間のみ、電動機と第２の油圧ポンプが作動する。オペレータが電動機の始動と停止をスイッチで直接操作する必要はない。
【００１１】
請求項２の発明に係る作業車両の油圧制御装置は、請求項１記載の作業車両の油圧制御装置であって、操作検出手段の検出結果に応じて制御部により駆動を制御されるエンジン発電機が外部電源として用いられている。
請求項２の発明によると、エンジン発電機から電動機へ電力供給する場合、油圧機器が作動している間のみ、制御部がエンジン発電機、電動機及び第２の油圧ポンプを作動させており、オペレータがエンジン発電機及び電動機の始動と停止をスイッチで直接操作する必要はない。
【００１２】
請求項３の発明に係る作業車両の油圧制御装置は、請求項１又は請求項２記載の作業車両の油圧制御装置であって、電動機が始動するとき、作動油を油圧機器へ放出するアキュムレータを備える。
請求項３の発明によると、第２の油圧ポンプが作動を開始する際、第２の油圧ポンプの吐出圧が所定圧力に達する前に、アキュムレータから作動油が油圧機器へ直ちに所定圧力で放出される。したがって、第２の油圧ポンプの吐出圧が所定圧力に達することを待つ必要がなくなり、油圧機器の応答の遅れが防止される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の作業車両の油圧制御装置は、油圧機器の作動により周囲の環境に及ぶ影響が非常に小さくなり、エネルギーの浪費が防止され、オペレータの負担が軽減され、油圧機器の作業効率が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施の形態の一例を図１に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る作業車両の油圧制御装置の構成図である。
作業車両（図示略）に、車両エンジン１０、第1の油圧ポンプ１２、油圧機器１４、油圧パワーユニット２０及び操作検出手段３２が搭載されている。
第1の油圧ポンプ１２は車両エンジン１０により駆動され、作動油タンク３０の作動油を加圧して作動油ライン２８ａへ吐出可能に構成されている。
油圧機器１４は、例えば、クレーン等の各種作業機器であり、油圧機器１４を作動させるための油圧アクチュエータ１８及びコントロールバルブ１６を有する。そして、作動油が作動油ライン２８ａからコントロールバルブ１６を介して油圧アクチュエータ１８へ流れ、油圧アクチュエータ１８からの戻り油がコントロールバルブ１６及び作動油ライン２８ｂを流れて作動油タンク３０へ戻る構成となっている。
【００１５】
油圧パワーユニット２０は、電動機２２、第２の油圧ポンプ２４及び制御部２６を備える。電動機２２は、例えば、誘導電動機等であり、制御部２６は電動機駆動用のインバータ回路（図示略）及びタイマー（図示略）を有しており、制御部２６が電動機２２へ始動信号Ｓ１、停止信号Ｓ２を出力して電動機２２の始動と停止を制御可能に構成されている。第２の油圧ポンプ２４は電動機２２により駆動され、作動油タンク３０の作動油を加圧し作動油ライン２８ａへ吐出可能に構成されている。油圧パワーユニット２０の制御部２６は外部電源である商用電源３４と接続可能になっており、商用電源３４から電力供給を受ける構成となっている。
【００１６】
操作検出手段３２は、コントロールバルブ１６のメインスプール（図示略）の動きを検出するマイクロスイッチ（図示略）を有し、マイクロスイッチが検出したメインスプールの動きを油圧機器１４の操作状態として制御部２６へ出力可能に構成されている。なお、操作検出手段３２から制御部２６へ出力される信号は、メインスプールが油圧機器１４の作動位置にあることを示す作動位置信号Ｓ３と、メインスプールが油圧機器１４の停止位置にあることを示す停止位置信号Ｓ４である。なお、メインスプールがとる油圧機器１４の作動位置とは、オペレータがコントロールバルブ１６を操作することにより、メインスプールが中立位置から移動して作動油ライン２８ａを油圧アクチュエータ１８に連通させる位置のことをいう。メインスプールがとる油圧機器１４の停止位置とは、オペレータがコントロールバルブ１６の操作を止めることにより、メインスプールが作動油ライン２８ａを遮断する中立位置のことをいう。
【００１７】
また、停止位置信号Ｓ４が操作検出手段３２から制御部２６へ入力されると、制御部２６のタイマーが作動し、停止位置信号Ｓ４の入力から所定時間を経過した後に、停止信号Ｓ２が制御部２６から電動機２２へ出力される構成となっている。
次に、この作業車両の油圧制御装置の作用について説明する。
都市部にある作業現場で作業車両に搭載した油圧機器１４を作動させて作業を開始する場合について述べる。まず、オペレータが作業現場で作業車両の車両エンジン１０を停止し、油圧パワーユニット２０を商用電源３４と接続し、油圧パワーユニット２０へ電力供給を可能とする。
【００１８】
そして、オペレータがコントロールバルブ１６を手動操作し、コントロールバルブ１６を油圧機器１４の作動位置に切り換える。コントロールバルブ１６のメインスプールが動くと、この動きを操作検出手段３２のマイクロスイッチが検出し、コントロールバルブ１６のメインスプールが油圧機器１４の作動位置にあることを示す作動位置信号Ｓ３が操作検出手段３２から制御部２６へ出力される。
【００１９】
作動位置信号Ｓ３が制御部２６へ入力されると、制御部２６が電動機２２へ始動信号Ｓ１を出力する。電動機２２は制御部２６から始動信号Ｓ１を入力されて始動し、電動機２２によって第２の油圧ポンプ２４も始動する。
第２の油圧ポンプ２４が始動すると、作動油が第２の油圧ポンプ２４により作動油タンク３０から吸込まれ加圧されて作動油ライン２８ａへ吐出される。作動油ライン２８ａへ吐出された作動油は、コントロールバルブ１６から油圧アクチュエータ１８へ流入し、油圧機器１４が作動する。油圧アクチュエータ１８からの戻り油は、コントロールバルブ１６及び作動油ライン２８ｂを通って作動油タンク３０へ戻る。コントロールバルブ１６のメインスプールが油圧機器１４の作動位置にある間は、電動機２２及び第２の油圧ポンプ２４が作動を継続し、作動油が作動油タンク３０と油圧機器１４との間を循環して流れる。
【００２０】
また、作動中の電動機２２及び第２の油圧ポンプ２４からは、僅かながらも騒音が発生している。
油圧機器１４の作動を停止させるときは、オペレータがコントロールバルブ１６を手動操作し、コントロールバルブ１６を油圧機器１４の停止位置に切り換える。コントロールバルブ１６のメインスプールが動くと、この動きを操作検出手段３２のマイクロスイッチが検出し、コントロールバルブ１６のメインスプールが油圧機器１４の停止位置にあることを示す停止位置信号Ｓ４が操作検出手段３２から制御部２６へ出力される。
【００２１】
停止位置信号Ｓ４が制御部２６へ入力されると、制御部２６のタイマーが作動し、停止位置信号Ｓ４の入力から所定時間経過後に、制御部２６が停止信号Ｓ２を電動機２２へ出力する。電動機２２は制御部２６から停止信号Ｓ２を入力されると停止し、電動機２２とともに第２の油圧ポンプ２４も停止する。
停止信号Ｓ２が電動機２２へ出力されるタイミングは、停止位置信号Ｓ４が制御部２６へ入力されるタイミングよりも所定時間だけ遅れているので、コントロールバルブ１６を油圧機器１４の停止位置に切り換えた後も、所定時間の間は電動機２２及び第２の油圧ポンプ２４が作動を継続している。油圧機器１４の作動を停止させた後、時間をおかずに再び油圧機器１４を作動させる場合、第２の油圧ポンプ２４は作動状態にあり、作動油が所定圧力で油圧機器１４へ送られ続けている。したがって、第２の油圧ポンプ２４から作動油ライン２８ａへ吐出される作動油の圧力が所定圧力となるまで待つ必要がなく、油圧機器１４の油圧アクチュエータ１８の作動の応答遅れが解消されている。
【００２２】
また、油圧機器１４を用いて作業をする際、電動機２２の始動・停止を制御部２６が行うので、オペレータの負担と疲労が軽減され、オペレータはコントロールバルブ１６の操作に集中でき、油圧機器１４による作業が円滑に行われる。油圧機器１４が作動していないときは、電動機２２及び第２の油圧ポンプ２４が停止するので、電動機２２及び第２の油圧ポンプ２４から不必要な騒音が発生することはなく、作動油の温度上昇も防止でき、作動油が温度上昇して油圧機器１４の作業効率が悪化することも防止される。
なお、本実施の形態においては、作業車両に油圧パワーユニット２０が搭載されているが、油圧パワーユニット２０を作業車両に搭載せず、作業車両から独立した別のユニットとすることが可能であることは勿論である。
【００２３】
また、本実施の形態においては、操作検出手段３２のマイクロスイッチがコントロールバルブ１６のメインスプールの機械的動きを検出しているが、代わりに、操作検出手段３２のマイクロスイッチが油圧機器１４の操作レバーの機械的動きを検出する構成とすることも可能である。操作検出手段３２にマイクロスイッチの代わりにリミットスイッチを用いることとし、このリミットスイッチがコントロールバルブ１６のメインスプールや油圧機器１４の操作レバーの機械的動きを検出する構成とすることも可能である。具体的には、例えば、コントロールバルブ１６のメインスプールの移動方向の両端にリミットスイッチを設け、このリミットスイッチによりメインスプールの両端部の位置を検出可能とし、メインスプールが動くとリミットスイッチが作動する構成とすることができる。また、コントロールバルブ１６のメインスプールの一方の端部に差動トランス等の位置検出器を設け、この位置検出器によりメインスプールが動く際の変位量を演算し、演算結果を用いてメインスプールが油圧機器１４の作動位置にあるか停止位置にあるかを操作検出手段３２が検出する構成とすることもできる。
【００２４】
油圧機器１４を遠隔操作する場合には、例えば、油圧機器１４のコントロールバルブ１６へ送られる遠隔操作信号の発信源又は中継点を操作検出手段３２とし、作動位置信号Ｓ３及び停止位置信号Ｓ４の代わりに、遠隔操作信号を制御部２６へ出力し、遠隔操作信号に基づいて制御部２６から電動機２２へ始動信号Ｓ１、停止信号Ｓ２を出力して電動機２２を制御する構成とすることもできる。
【００２５】
また、図２の変形例１に示すように、第1の油圧ポンプ１２及び第２の油圧ポンプ２４の吐出側の作動油ライン２８ａにアキュムレータ３６を接続し、制御部２６がアキュムレータ制御弁３８を介してアキュムレータ３６を制御する構成とすることも可能である。第1の油圧ポンプ１２又は第２の油圧ポンプ２４が作動すると、これらの油圧ポンプから吐出された作動油がアキュムレータ３６にも流入して蓄積される。制御部２６が電動機２２へ始動信号Ｓ１を出力する際、同時に制御部２６がアキュムレータ制御弁３８へ作動油の放出信号Ｓ５を出力する。アキュムレータ制御弁３８へ放出信号Ｓ５が入力されると、アキュムレータ制御弁３８がアキュムレータ３６から所定圧力の作動油を作動油ライン２８ａへ放出する。したがって、始動信号Ｓ１により電動機２２と第２の油圧ポンプ２４が始動してから、第２の油圧ポンプ２４より作動油ライン２８ａへ吐出される作動油が所定圧力に達するまで時間がかかっても、油圧機器１４の油圧アクチュエータ１８を作動させるに充分な圧力の作動油が直ちに作動油ライン２８ａへ送られることとなり、油圧アクチュエータ１８の作動応答性が向上する。
【００２６】
また、本実施の形態において、外部電源を商用電源３４としているが、図３の変形例２に示すように、外部電源を低騒音型のエンジン発電機４０とすることも可能である。この変形例２においては、制御部２６から電動機２２へ始動信号Ｓ１と停止信号Ｓ２が出力されるとともに、制御部２６からエンジン発電機４０へ始動信号Ｓ６と停止信号Ｓ７が出力され、制御部２６が電動機２２及びエンジン発電機４０の運転を制御可能に構成されている。制御部２６は、操作検出手段３２から作動位置信号Ｓ３を入力されると、まず、エンジン発電機４０へ始動信号Ｓ６を出力する。エンジン発電機４０は始動信号Ｓ６により始動し、油圧パワーユニット２０の電動機２２へ電力の供給を開始する。そして、制御部２６は電動機２２へ始動信号Ｓ１を出力し、電動機２２は始動信号Ｓ１により始動し、第２の油圧ポンプ２４も始動する。作動中のエンジン発電機４０からは、作動中の車両エンジン１０と比べると低レベルではあるが、騒音及び排気ガスが発生している。制御部２６が操作検出手段３２から停止位置信号Ｓ４を入力されると、制御部２６のタイマーが作動し、所定時間経過後に、停止信号Ｓ２が制御部２６から電動機２２へ出力され、停止信号Ｓ７が制御部２６からエンジン発電機４０へ出力されて、電動機２２、第２の油圧ポンプ２４及びエンジン発電機４０が停止する。したがって、電動機２２、第２の油圧ポンプ２４及びエンジン発電機４０を不必要なときにまで作動して騒音や排気ガスが発生することがなくなるとともに、オペレータは電動機２２の回転数の調整やコントロールバルブ１６の操作を行うだけですむ。
【００２７】
また、図４の変形例３に示すように、変形例２において、変形例１と同様に、第1の油圧ポンプ１２及び第２の油圧ポンプ２４の吐出側の作動油ライン２８ａにアキュムレータ３６を接続し、制御部２６がアキュムレータ制御弁３８を介してアキュムレータ３６を制御し、油圧アクチュエータ１８の作動応答性を向上させることができる。
また、本実施の形態及び変形例１において、外部電源を商用電源３４とし、変形例２及び変形例３において、外部電源をエンジン発電機４０としているが、外部電源を二次電池あるいは燃料電池とすることが可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の一例である作業車両の油圧制御装置の構成図である。
【図２】変形例１に係る作業車両の油圧制御装置の構成図である。
【図３】変形例２に係る作業車両の油圧制御装置の構成図である。
【図４】変形例３に係る作業車両の油圧制御装置の構成図である。
【図５】従来の作業車両の油圧パワーユニットシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    車両エンジン
１２    第1の油圧ポンプ
１４    油圧機器
１６    コントロールバルブ
１８    油圧アクチュエータ
２０    油圧パワーユニット
２２    電動機
２４    第２の油圧ポンプ
２６    制御部
２８ａ、２８ｂ    作動油ライン
３０    作動油タンク
３２    操作検出手段
３４    商用電源
３６    アキュムレータ
３８    アキュムレータ制御弁
４０    エンジン発電機
Ｓ１    電動機の始動信号
Ｓ２    電動機の停止信号
Ｓ３    作動位置信号
Ｓ４    停止位置信号
Ｓ５    作動油の放出信号
Ｓ６    エンジン発電機の始動信号
Ｓ７    エンジン発電機の停止信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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