(57)【要約】【課題】簡単な構成によって吐出圧力の脈動を抑制した電動油圧ポンプ装置を提供する。【解決手段】電動油圧ポンプ装置を、相互に噛合う一対のギヤＧ１，Ｇ２によってオイルを吐出するギヤポンプ１２０と、ギヤポンプを駆動するモータ２１０と、ギヤポンプのギヤが吐出圧力が高くなる所定の位相範囲にあるときに、他の位相範囲にあるときに対してモータの回転速度を低下させる駆動制御手段２４０とを備える構成とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に噛合う一対のギヤによってオイルを吐出するギヤポンプと、
前記ギヤポンプを駆動するモータと、
前記ギヤポンプの前記ギヤが吐出圧力が高くなる所定の位相範囲にあるときに、他の位相範囲にあるときに対して前記モータの回転速度を低下させる駆動制御手段と
を備えることを特徴とする電動油圧ポンプ装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記一対のギヤの歯が噛み込む直前から直後にかけて前記モータの回転速度を低下させること
を特徴とする請求項１に記載の電動油圧ポンプ装置。
【請求項３】
前記ギヤポンプの吐出圧力が高くなる位相範囲と、前記モータの回転速度を低下している位相範囲とのずれを検出する位相ずれ検出手段を備え、
前記駆動制御手段は前記位相ずれ検出手段の出力に応じて、前記モータの回転速度を低下させる位相範囲を補正すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動油圧ポンプ装置。
【請求項４】
前記位相ずれ検出手段は、前記ギヤポンプ又は該ギヤポンプに接続された油圧管路に設けられた加速度センサを有すること
を特徴とする請求項３に記載の電動油圧ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータによって油圧ポンプを駆動する電動油圧ポンプ装置に関し、特に簡単な構成によって脈動を抑制したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば塵芥収集車等の作業車両においては、走行用のエンジンの出力をパワーテイクオフ（ＰＴＯ）機構によって抽出して油圧ポンプを駆動し、油圧式の作業装置を駆動することが一般的である。
また、近年は、作業車両の環境性能を向上するため、油圧ポンプが電動モータによって駆動されるものが普及しつつある。
【０００３】
作業車両に搭載される油圧ポンプは、一対のギヤによってオイルを吐出するギヤポンプが一般的であるが、ギヤポンプはギヤが噛み込む瞬間に吐出圧力が高まることから、吐出圧力の脈動が比較的大きくなり、振動や騒音などが問題となる場合がある。
これに対し、例えば特許文献１には、圧送動作の脈動の位相が異なる複数対のギヤを設けることによって、騒音及び振動の軽減を図った作業車両用のギヤポンプが記載されている。
また、特許文献２には、電動油圧式のパワーステアリング装置において、モータカップリング、ポンプカップリングに空洞部、突起部を形成することによって、電動モータにより発生する脈動トルク成分の位相と油圧ポンプにより発生する脈動油圧成分の位相とを逆位相とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６４１０９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９９３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術においては、複数対のギヤを設けることによって、構造が複雑となって重量、コストが増加してしまう。
また、特許文献２に記載された技術においては、電動モータの仕様、ギヤポンプの歯車数等に応じて、適宜モータカップリングの空洞部、ポンプカップリングの突起部を設計する必要があることから、汎用性に乏しくかつ設計自由度が損なわれる。
【０００６】
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成によって吐出圧力の脈動を抑制した電動油圧ポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、相互に噛合う一対のギヤによってオイルを吐出するギヤポンプと、前記ギヤポンプを駆動するモータと、前記ギヤポンプの前記ギヤが吐出圧力が高くなる所定の位相範囲にあるときに、他の位相範囲にあるときに対して前記モータの回転速度を低下させる駆動制御手段とを備えることを特徴とする電動油圧ポンプ装置である。
これによれば、単独のギヤポンプのみからなる構成であっても、ギヤの位相に応じてモータの回転速度を低下させることによって、吐出圧力の脈動のピークを低減し、脈動を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記駆動制御手段は、前記一対のギヤの歯が噛み込む直前から直後にかけて前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の電動油圧ポンプ装置である。
これによれば、上述した効果を確実に得ることができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記ギヤポンプの吐出圧力が高くなる位相範囲と、前記モータの回転速度を低下している位相範囲とのずれを検出する位相ずれ検出手段を備え、前記駆動制御手段は前記位相ずれ検出手段の出力に応じて、前記モータの回転速度を低下させる位相範囲を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動油圧ポンプ装置である。
これによれば、ギヤポンプの吐出圧力が高くなる位相範囲と、モータの回転速度を低下している位相範囲とのずれが発生することによる脈動の悪化を防止することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記位相ずれ検出手段は、前記ギヤポンプ又は該ギヤポンプに接続された油圧管路に設けられた加速度センサを有することを特徴とする請求項３に記載の電動油圧ポンプ装置である。
これによれば、簡単かつ安価な構成によって上述した位相ずれを適切に検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によって吐出圧力の脈動を抑制した電動油圧ポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した電動油圧ポンプ装置の実施例を備える塵芥収集車の側面視図である。
【図２】実施例の塵芥収集車の後方斜視図である。
【図３】実施例の塵芥収集車における油圧回路の構成を示す図である。
【図４】実施例の塵芥収集車におけるポンプの模式的断面図である。
【図５】実施例の塵芥収集車における作動制御バルブの構成を示す図である。
【図６】実施例の塵芥収集車における油圧ポンプ駆動機構の構成を示す模式図である。
【図７】実施例の電動油圧ポンプ装置における回転数制御を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、簡単な構成によって吐出圧力の脈動を抑制した電動油圧ポンプ装置を提供する課題を、ギヤポンプのギヤの噛み込み時にモータの回転速度を一時的に低下させることによって解決した。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明を適用した電動油圧ポンプ装置の実施例について説明する。
実施例において、電動油圧ポンプ装置は、例えばプレス式の塵芥収集装置を備える塵芥収集車に設けられ、塵芥収集装置の駆動に用いられる油圧を発生するものである。
図１は、実施例の塵芥収集車の側面視図である。
図２は、実施例の塵芥収集車を斜め後方の斜め上方側から見た後方斜視図である。
図１、図２に示すように、塵芥収集装置１は、トラックシャーシ２に架装され、電動作業車両の一種である塵芥収集車を構成するものである。
トラックシャーシ２は、フレーム３、エンジン４、トランスミッション５、パワーテイクオフ（ＰＴＯ）機構６等を備えている。
フレーム３は、キャビン及び塵芥収集装置１が搭載されるとともに、パワートレーンやサスペンション等が取り付けられる構造部材である。
エンジン４（図６参照）は、車両の走行用動力源であって、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関である。
トランスミッション５は、エンジン４の回転出力を増減速し、プロペラシャフト及び最終減速装置を介して後輪車軸に伝達するものである。
ＰＴＯ機構６は、トランスミッション５に設けられ、エンジン４の回転出力を抽出してポンプ１２０に伝達するものである。
【００１５】
塵芥収集装置１は、ボデー１０、テールゲートホッパ２０、逆流防止シリンダＣ１、リフトシリンダＣ２、自動ロックシリンダＣ３、上下動シリンダＣ４、カキ込シリンダＣ５、排出シリンダＣ６等を備えている。
【００１６】
ボデー１０は、車両後方側に開口が設けられたボックス状に構成されている。
ボデー１０は、回収された塵芥が内部に収容される部分である。
また、ボデー１０の内部には、収容された塵芥を後方側へ押し出す排出パネル１１が設けられている。
【００１７】
テールゲートホッパ２０は、ボデー１０の後部開口を実質的に閉塞するように配置されている。
テールゲートホッパ２０は、ボデー１０の開口上端部に設けられたヒンジ回りに回動し、ボデー１０の開口を開閉可能となっている。
テールゲートホッパ２０は、積込パネル２１によって投入した塵芥を圧縮しつつボデー１０内に押し込む積込装置を備えている。
積込装置は、テールゲートホッパ２０の下部に投入された塵芥を、所定の軌跡に沿って駆動される積込みパネル２１によってすくい上げ、ボデー１０内にかき込む。
【００１８】
逆流防止シリンダＣ１は、積み込まれた塵芥の逆流を防止するため、逆流防止用のパネルのカキ込及び反転動作を行なう油圧シリンダである。
リフトシリンダＣ２は、テールゲートホッパ２０を回動させてボデー１０の開口を開閉する油圧シリンダである。
自動ロックシリンダＣ３は、テールゲートホッパ２０をロックしてボデー１０に対する相対回転を規制するロック機構を駆動する油圧シリンダである。
上下動シリンダＣ４は、テールゲートホッパ２０の積込パネル２１を上下させる油圧シリンダである。
カキ込シリンダＣ５は、積込パネル２１のカキ込動作及び反転動作を行なう油圧シリンダである。
排出シリンダＣ６は、ボデー１０内に積み込まれた塵芥を車両後方側へ押し出して排出する排出パネルの排出及び戻し動作を行なう油圧シリンダである。
【００１９】
以上説明した各シリンダＣ１〜Ｃ６は、以下説明する油圧回路によって、油圧ラインＬを介して油圧供給されて駆動される。
図３は、実施例の塵芥収集装置における油圧回路の構成を示す図である。
油圧回路１００は、作動油タンク１１０、ポンプ１２０、アキュムレータ１３０、フィルタ１４０、レギュレータ１５０、作動制御バルブ１６０等を備えて構成されている。
作動油タンク１１０は、各シリンダＣ１〜Ｃ６を駆動する作動油が貯留される容器である。
【００２０】
ポンプ１２０は、作動油タンク１１０に貯留された作動油を加圧して吐出するギヤポンプである。
図４は、ポンプ１２０の模式的断面図である。
図４に示すように、ポンプ１２０は、ハウジングＨ内に一対のギヤＧ１、Ｇ２を噛合った状態で収容して構成される。
ギヤＧ１、Ｇ２は、例えば、それぞれ１２歯を有する。
ギヤＧ１は、後述するモータ２１０が直結されるとともに、このモータ２１０あるいはＰＴＯ機構６によって駆動される。
また、ギヤＧ２は、ギヤＧ１によって駆動されて回転する。
ハウジングＨの吸入側ポートＰ１から流入した作動油は、ギヤＧ１、Ｇ２の歯によって、ハウジングＨの内周面に沿って搬送され、吐出側ポートＰ２から吐出される。
【００２１】
アキュムレータ１３０は、ポンプ１２０から吐出された高圧の作動油を蓄積する蓄圧容器である。
アキュムレータ１３０は、レギュレータ１５０と作動制御バルブ１６０との間に設けられている。
フィルタ１４０は、作動制御バルブ１６０及びレギュレータ１５０から作動油タンク１１０に戻る作動油を濾過するものである。
レギュレータ１５０は、ポンプ１２０から作動制御バルブ１６０に送られる作動油の流量を制御するものである。
【００２２】
作動制御バルブ１６０は、ポンプ１２０から、レギュレータ１５０及びアキュムレータ１３０を介して供給される作動油を、油圧ラインＬを介して各シリンダＣ１〜Ｃ６に供給するものである。
図５は、作動制御バルブ１６０の構成を示す図である。
作動制御バルブ１６０は、三位置の方向制御弁であるソレノイドバルブＳＶ１〜ＳＶ５等を備えて構成されている。
各ソレノイドバルブＳＶ１〜ＳＶ５は、図示しない制御装置から供給される駆動電力に応じて、各シリンダＣ１〜Ｃ６への油圧の供給有無及び方向を切換えるものである。
【００２３】
ソレノイドバルブＳＶ１は、逆流防止シリンダＣ１に油圧を供給するものである。
ソレノイドバルブＳＶ２は、リフトシリンダＣ２及び自動ロックシリンダＣ３に油圧を供給するものである。
ソレノイドバルブＳＶ３は、上下動シリンダＣ４に油圧を供給するものである。
ソレノイドバルブＳＶ４は、カキ込シリンダＣ５に油圧を供給するものである。
ソレノイドバルブＳＶ５は、排出シリンダＣ６に油圧を供給するものである。
また、ソレノイドバルブＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ４、ＳＶ５から各シリンダへ油圧を供給する油路には、圧力が所定値以上となったときに作動油を作動油タンク１１０側へブリードオフさせるリリーフ弁等が設けられている。
【００２４】
図６は、実施例の塵芥収集車の油圧ポンプ駆動機構の構成を示す模式図である。
図６に示すように、実施例において、ポンプ１２０は、ＰＴＯ機構６を用いたエンジン４の出力による駆動、及び、電動のモータ２１０による駆動が選択可能となっている。
塵芥収集装置１は、モータ２１０、バッテリ２２０、インバータ２３０、駆動制御装置２４０、加速度センサ２５０等を備えている。
モータ２１０は、ポンプ１２０のＰＴＯ機構６側の端部に、ポンプ１２０の入力軸と同軸に設けられた例えばＡＣモータである。
モータ２１０として、例えば、ＩＭモータ、ＰＭモータ、ＩＰＭモータ等の同期モータを用いることができる。
モータ２１０の回転軸（出力軸）は、ポンプ１２０の入力軸に接続されている。
モータ２１０の回転軸のポンプ１２０側と反対側の端部には、動力伝達軸を介してＰＴＯ機構６が接続されている。
【００２５】
バッテリ２２０は、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の２次電池であって、モータ２１０の駆動用の電力を供給するものである。
バッテリ２２０は、例えば塵芥収集車の基地（ステーション）において充電されるほか、回生発電手段を用いて車両の運用中に追加充電を行なってもよい。
バッテリ２２０は、例えば塵芥収集装置１の下部などに搭載される。
【００２６】
インバータ２３０は、バッテリ２２０が出力する電力をＤＣ−ＡＣ変換してモータ２１０に供給し、モータ２１０を駆動させるとともに、モータ２１０の出力を制御するものである。
インバータ２３０は、駆動制御装置２４０からの回転指令を受け、モータ２１０の回転速度が、目標回転速度と実質的に一致するようにモータ２１０を駆動する。
【００２７】
駆動制御装置２４０は、インバータ２３０に対してモータ２１０のオンオフ、及び、オンの場合には目標回転速度等を含む回転指令を指示するものである。
駆動制御装置２４０は、以下説明するように、モータ２１０の回転時に、ギヤＧ１の回転角度位置（位相）に応じて、モータ２１０の目標回転速度を変化させる機能を備えている。
【００２８】
図７は、ポンプ１２０の脈動及びモータの回転指令（目標回転速度）の一例を示すグラフである。
図７において、横軸は時間を示し、縦軸はポンプ１２０の吐出圧力及び目標回転速度を示している。
図７における破線は、仮にモータ２１０の回転速度を一定とした場合のポンプ１２０の吐出圧力を示している。
ギヤポンプであるポンプ１２０においては、ギヤＧ１とギヤＧ２との歯が新たに噛合うときに、ギヤＧ１の回転角度あたりの吐出量が一時的に増加し、吐出圧力が高くなる。このため、モータ２１０の回転速度を一定（ギヤＧ１、Ｇ２の回転速度を一定）とした場合には、図７に示すようにポンプ１２０の吐出圧力が周期的に変化する脈動が生じる。
このような脈動は、ポンプ１２０及び油圧ラインＬが振動や騒音を発する原因となる。
【００２９】
そこで、本実施例においては、このようにギヤＧ１の回転角度あたりの吐出量が高くなり、吐出圧力が高くなる位相範囲にあるとき（ギヤＧ１、Ｇ２の歯が噛み込む直前から直後）に、モータ２１０の回転速度を低下させるように制御している。
例えば、ポンプ１２０においては、ギヤＧ１が１２歯であり、ギヤＧ１とモータ２１０が直結であることから、モータ２１０の回転時に、周上等間隔に分散した１２箇所（歯数と同じ箇所数）で、例えば３０％程度回転速度を低下させる。
このように制御されたモータ２１０の目標回転速度を、図７に実線で示す。
その結果、ポンプ１２０の吐出量、吐出圧力は平準化され、脈動は軽減される。
モータ２１０の回転速度制御を行なった場合のポンプ１２０の吐出圧力を一点鎖線で示す。
【００３０】
また、駆動制御装置２４０は、モータ２１０の回転数を検出し、単位時間あたりの回転数が予め設定された回転数になっていない場合には、モータ２１０の目標回転速度を増減させる補正を行なう。
なお、例えば塵芥収集装置における塵芥の圧縮時のように、一時的に高出力が必要な場合には、このような制御を一時的に中止してモータ２１０を一定速で回転させるようにして出力を優先するようにしてもよい。
例えば、リリーフと呼ばれる最高出力を必要とする状態である場合には、振動、騒音よりも出力を優先する必要があるため、塵芥収集車に搭載されている圧力スイッチが反応した場合には、制御を解除してもよい。
【００３１】
また、本実施例においては、モータ２１０の回転速度制御に位相ずれが生じて、上述した効果が不十分となることを防止するため、加速度センサ２５０の出力を用いて、回転速度制御の位相ずれを検出し、位相ずれが生じている場合には位相を補正する機能を備えている。
ここでいう位相ずれとは、ポンプ１２０の吐出圧力が高くなる位相範囲に対して、モータ２１０の回転速度を低下させる位相範囲がずれていることを指す。
加速度センサ２５０は、例えばポンプ１２０のハウジングや、油圧ラインＬに固定された加速度ピックアップを備えている。
【００３２】
回転速度制御に位相ずれが生じた場合には、脈動が激しくなってポンプ１２０や油圧ラインＬに振動が生じる。加速度センサ２５０は、このような振動に起因する加速度を検出する。
そして、検出された加速度が予め設定された閾値を上回った場合には、駆動制御装置２４０は、モータ２１０の回転速度制御に位相ずれが生じているものと判断し、位相の補正を行なう。
具体的には、目標回転速度の位相を進めるか、あるいは遅らせながら加速度の増減を検出し、加速度が低減される方向へ位相を補正する。
【００３３】
以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）単独のギヤポンプからなるポンプ１２０であっても、ギヤＧ１、Ｇ２の歯が噛合う際にモータ２１０の回転速度を低下させる制御を行なうことによって、脈動を軽減し、振動や騒音を低減することができる。
（２）ポンプ１２０に発生する加速度が増大した場合に、回転速度制御の位相を補正することによって、制御の位相ずれに起因する脈動の悪化を防止して、上述した効果を確保することができる。
【００３４】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）上述した実施例において、電動油圧ポンプ装置は、例えばプレス式の塵芥収集車に設けられるものであったが、本発明はこれに限らず、回転板式の塵芥収集車や、その他の油圧装置を有する作業車両にも適用することが可能である。また、作業車両に搭載される以外の油圧装置に油圧を供給するものにも適用が可能である。
（２）ギヤポンプの歯数やハウジングの形状等は実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１    塵芥収集装置              ２    トラックシャーシ
３    フレーム                  ４    エンジン
５    トランスミッション        ６    ＰＴＯ機構
１０    ボデー                  １１    排出パネル
２０    テールゲートホッパ      ２１    積込みパネル
Ｃ１    逆流防止シリンダ        Ｃ２    リフトシリンダ
Ｃ３    自動ロックシリンダ      Ｃ４    上下動シリンダ
Ｃ５    カキ込シリンダ          Ｃ６    排出シリンダ
１００    油圧回路              １１０    作動油タンク
１２０    ポンプ                １３０    アキュムレータ
１４０    フィルタ              １５０    レギュレータ
１６０    作動制御バルブ        ＳＶ１〜ＳＶ５    ソレノイドバルブ
Ｌ    油圧ライン
２１０    モータ                ２２０    バッテリ
２３０    インバータ            ２４０    駆動制御装置
２５０    加速度センサ
Ｈ    ハウジング              Ｇ１，Ｇ２    ギヤ
Ｐ１    吸入側ポート            Ｐ２    吐出側ポート
【図１】
2012251469.tif 000003
【図２】
2012251469.tif 000004
【図３】
2012251469.tif 000005
【図４】
2012251469.tif 000006
【図５】
2012251469.tif 000007
【図６】
2012251469.tif 000008
【図７】
2012251469.tif 000009