(57)【要約】【課題】減速時のエネルギを比較的簡易な構成で回生でき、回生したエネルギを効果的に利用できるようにする。【解決手段】作動油タンク２２と、供給される油圧によるエネルギを蓄圧可能なアキュームレータ２３と、変速機１２内の駆動軸との間で動力の入出力が可能な入出力軸１７ａを有する入出力機構部１７と、入出力軸１７ａとクラッチ１８を介して接続され、入出力軸１７ａから入力される動力により、作動油タンク２２の作動油をアキュームレータ２３に供給する油圧ポンプとして動作可能であるとともに、アキュームレータ２３から供給される作動油により、入出力軸１７ａに動力を出力する油圧モータとして動作可能な油圧ポンプ・モータ２１と、アキュームレータ２３により供給される作動油を、油圧ポンプ・モータ２１に供給するか、車両１の所定の機能を発揮させるアクチュエータ２８に供給するかを切替えるバルブ２５と、を有するように構成する。【選択図】図１
2017114403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を貯溜する作動油タンクと、
供給される油圧によるエネルギを蓄圧可能なアキュームレータと、
車両に設けられる変速機内の駆動軸との間で動力の入出力が可能な入出力軸を有する入出力機構部と、
前記入出力機構部の入出力軸とクラッチを介して接続され、前記入出力軸から入力される動力により、前記作動油タンクの作動油を前記アキュームレータに供給する油圧ポンプとして動作可能であるとともに、前記アキュームレータから供給される作動油により、前記入出力軸に動力を出力するモータとして動作可能な油圧ポンプ・モータと、
前記アキュームレータにより供給される作動油を、前記油圧ポンプ・モータに供給するか、前記車両の所定の機能部の機能を発揮させるアクチュエータに供給するかを切替えるバルブと、
を有するエネルギ回生利用装置。
【請求項２】
前記車両の減速時に、前記クラッチを接状態とするとともに、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして動作させる回生制御手段を更に有する
請求項１に記載のエネルギ回生利用装置。
【請求項３】
前記車両の発進時に、前記クラッチを接状態とするとともに、前記油圧ポンプ・モータをモータとして動作させる発進制御手段を更に有する
請求項２に記載のエネルギ回生利用装置。
【請求項４】
前記車両の前記所定の機能部の機能の利用時に、前記アキュームレータ内の作動油を前記アクチュエータに供給するように前記バルブを制御する機能利用制御手段を更に有する
請求項２又は請求項３に記載のエネルギ回生利用装置。
【請求項５】
前記車両の前記所定の機能部の機能は、前記車両の停止時において利用可能な機能である
請求項４に記載のエネルギ回生利用装置。
【請求項６】
前記車両は、塵芥車であり、
前記所定の機能部の機能は、収集した塵芥を圧縮する機能である
請求項５に記載のエネルギ回生利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の減速時のエネルギを回生し、そのエネルギを利用するエネルギ回生利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の減速時に油圧ポンプを駆動させて作動油をアキュームレータに蓄積することにより、減速時のエネルギを回生し、アキュームレータに蓄積された作動油により油圧モータを駆動させて、エンジンの始動、車両の発進、加速時に利用する技術が知られている。
【０００３】
例えば、減速時のエネルギを回生する油圧ポンプと、回生されたエネルギにより駆動される油圧モータとの機能を、１つの油圧ポンプ・モータにより実現する技術が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７１１４９号公報
【特許文献２】特開２００２−１０４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、特許文献１の技術では、油圧ポンプ・モータをギヤボックスや駆動軸を介して差動装置に連結するようにしており、実現するための構成が多く、また、ギヤボックス内のギヤを潤滑させるための構成を用意する必要がある。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、駆動輪を結ぶ駆動軸に対して、変速ギヤを介して油圧ポンプ兼用モータが接続されており、実現するための構成が多く、また、変速ギヤを潤滑させるための構成を用意する必要がある。
【０００７】
一方、回生されたエネルギの利用範囲を広げることが要請されている。
【０００８】
本発明は、減速時のエネルギを比較的簡易な構成で回生でき、回生したエネルギを効果的に利用できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るエネルギ回生利用装置は、作動油を貯溜する作動油タンクと、供給される油圧によるエネルギを蓄圧可能なアキュームレータと、車両に設けられる変速機内の駆動軸との間で動力の入出力が可能な入出力軸を有する入出力機構部と、入出力機構部の入出力軸とクラッチを介して接続され、入出力軸から入力される動力により、作動油タンクの作動油をアキュームレータに供給する油圧ポンプとして動作可能であるとともに、アキュームレータから供給される作動油により、入出力軸に動力を出力するモータとして動作可能な油圧ポンプ・モータと、アキュームレータにより供給される作動油を、油圧ポンプ・モータに供給するか、車両の所定の機能を発揮させるアクチュエータに供給するかを切替えるバルブと、を有する。
【００１０】
上記エネルギ回生利用装置において、車両の減速時に、クラッチを接状態とするとともに、油圧ポンプ・モータをポンプとして動作させる回生制御手段を更に有するようにしてもよい。
【００１１】
また、上記エネルギ回生利用装置において、車両の発進時に、クラッチを接状態とするとともに、油圧ポンプ・モータをモータとして動作させる発進制御手段を更に有するようにしてもよい。
【００１２】
また、上記エネルギ回生利用装置において、車両の所定の機能の利用時に、アキュームレータ内の作動油をアクチュエータに供給するようにバルブを制御する機能利用制御手段を更に有するようにしてもよい。
【００１３】
また、上記エネルギ回生利用装置において、車両の所定の機能は、車両の停止時において利用可能な機能であってもよい。
【００１４】
また、上記エネルギ回生利用装置において、車両は、塵芥車であり、所定の機能は、収集した塵芥を圧縮する機能であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、減速時のエネルギを比較的簡易な構成で回生でき、回生したエネルギを効果的に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置によるエネルギ回生処理のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置による発進時処理のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置によるアクチュエータ駆動処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【００１９】
駆動源の一例としてのエンジン１０の出力軸は、クラッチ１１を介して、変速機１２の図示しない入力軸（インプットシャフト）に接続されている。変速機１２の図示しない出力軸は、プロペラシャフト１３、差動装置１４、ドライブシャフト１５を介して駆動輪（左右後輪）１６Ｌ，１６Ｒにそれぞれ接続されている。
【００２０】
クラッチ１１は、エンジン１０の出力軸と、変速機１２の入力軸との間の動力伝達経路を断接する。
【００２１】
変速機１２は、例えば、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。
【００２２】
車両１は、アクセルペダル４１と、アクセル開度センサ４２と、速度センサ４３と、エネルギ回生利用装置２０とを備える。
【００２３】
アクセル開度センサ４２は、アクセルペダル４１の踏み込み量からアクセル開度を検出する。アクセル開度は、例えば、アクセルペダル４１を完全に踏み込んだ場合には、１００［％］であり、アクセルペダル４１を全く踏み込んでいない場合には、０［％］である。速度センサ４３は、プロペラシャフト１３の回転速度から車両１の走行速度（車速）を検出する。アクセル開度センサ４２、速度センサ４３や、図示しない他のセンサのセンサ値は、電気的に接続された後述するＥＣＵ３０に送信される。
【００２４】
エネルギ回生利用装置２０は、入出力機構部（ＰＴＯ：Ｐｏｗｅｒ  ｔａｋｅ−ｏｆｆ）１７と、クラッチ１８と、油圧ポンプ・モータ２１と、作動油タンク２２と、アキュームレータ２３と、ゲートバルブ２４と、バルブ２５と、逆止弁２６と、バルブ２７と、アクチュエータ２８と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０とを備える。
【００２５】
入出力機構部１７は、変速機１２の内部の１つの軸（例えば、インプットシャフトと平行に配置されているカウンタシャフト）との間で動力の入出力が可能となっている。具体的には、入出力機構部１７の入出力軸１７ａは、複数のギヤを介して、変速機１２の１つの軸に接続されている。したがって、変速機１２の軸から入出力軸１７ａへの動力の伝達、及び入出力軸１７ａから変速機１２の軸への動力の伝達が可能となっている。入出力機構部１７は、変速機１２に取り付けられており、変速機１２の軸と入出力軸１７ａとを接続する複数のギヤは、変速機１２内の各変速ギヤを潤滑させる機構により、各変速ギヤと同様に作動油により潤滑されている。このように、変速機１２の軸と接続するギヤは、変速機１２の構成により容易に潤滑させることができる。
【００２６】
クラッチ１８は、例えば、電磁クラッチであり、入出力機構部１７の入出力軸１７ａと、油圧ポンプ・モータ２１の入力軸２１ａとの動力の伝達経路を断接する。
【００２７】
油圧ポンプ・モータ２１は、配管５１を介して作動油タンク２２と連通可能となっているともに、配管５２を介してアキュームレータ２３と連通可能となっている。油圧ポンプ・モータ２１は、配管５１を介して作動油タンク２２の作動油を吸引して、配管５２を介してアキュームレータ２３に作動油を供給する油圧ポンプとして動作可能であるとともに、アキュームレータ２３に連通された配管５２から供給される作動油により、入力軸２１ａを回転させる油圧モータとして動作可能である。油圧ポンプ・モータ２１は、例えば、アキシャル型のポンプ・モータであり、内部の傾斜板の傾きを変更することにより、油圧モータとして動作するか、油圧ポンプとして動作するかを切替えることができる。
【００２８】
作動油タンク２２は、作動油を貯溜する。アキュームレータ２３は、供給される作動油の圧力によるエネルギを蓄えること（蓄圧すること）ができ、また、蓄えたエネルギにより作動油を供給することができる。
【００２９】
ゲートバルブ２４は、アキュームレータ２３と、バルブ２５との間を開閉する。バルブ２５は、アキュームレータ２３側の配管が配管５２と連通する状態と、アキュームレータ２３がアクチュエータ２８へ至る配管５３と連通する状態とを切替可能である。なお、本実施形態では、バルブ２５は、ＥＣＵ３０からの制御信号が入力されていない場合には、アキュームレータ２３側の配管が配管５２と連通する状態となっている。逆止弁２６は、バルブ２７側からバルブ２５側への作動油の流れを抑止する。バルブ２７は、アキュームレータ２３側の配管５３と、作動油タンク２２に繋がる配管５６とを、アクチュエータ２８のキャップ側空間２８ｃに繋がる配管５４と、ヘッド側空間２８ｄに繋がる配管５５とのいずれに連通させるかを切替え可能である。なお、本実施形態では、バルブ２７は、ＥＣＵ３０からの制御信号が入力されていない場合には、アキュームレータ２３側の配管５３は、アクチュエータ２８のキャップ側空間２８ｃに繋がる配管５４と連通し、作動油タンク２２に繋がる配管５６は、ヘッド側空間２８ｄに繋がる配管５５と連通する状態となっている。
【００３０】
アクチュエータ２８は、車両１に備えられた架装物（機能部）の所定の機能を発揮させるための動力を発生する。アクチュエータ２８は、例えば、油圧シリンダであり、キャップ側空間２８ｃと、ヘッド側空間２８ｄとの作動油の圧力差により、ピストン２８ａ及びシリンダロッド２８ｂを直線方向に移動させることにより、図示しない機能部を移動等させて、所定の機能を発揮させる。機能部としては、車両１が停止している際にも利用可能な機能部、例えば、車両１が塵芥車である場合には、収集した塵芥を圧縮させる機能部であってもよい。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、変速機１２、エネルギ回生利用装置２０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。
【００３２】
ＥＣＵ３０は、回生制御手段及び発進制御手段の一例としての動作制御部３１と、機能利用制御手段の一例としてのアクチュエータ制御部３２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ３０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３３】
動作制御部３１は、車両１が減速していることを検出した場合（例えば、アクセルオフ、すなわち、アクセル開度が０になったことを検出した場合）に、油圧ポンプ・モータ２１をポンプとして動作させるように制御するとともに、クラッチ１８を接状態とし、入出力軸１７ａに伝達される動力により油圧ポンプ・モータ２１を駆動させて、作動油タンク２２の作動油をアキュームレータ２３に供給して蓄積させることにより、減速時のエネルギをアキュームレータ２３に蓄積する。
【００３４】
また、動作制御部３１は、車両１が発進することを検出した場合（例えば、速度が０の状態において、アクセルオン、すなわち、アクセル開度が０よりも大きくなったことを検出した場合）に、油圧ポンプ・モータ２１をモータとして動作させるように制御するとともに、クラッチ１８を接状態とし、アキュームレータ２３から供給される作動油により油圧ポンプ・モータ２１を駆動させて、入出力軸１７ａに動力を伝達させる。これにより、エンジン１０による動力に加えて、油圧ポンプ・モータ２１による動力が駆動輪１６Ｌ，１６Ｒに伝達されることとなる。
【００３５】
アクチュエータ制御部３２は、所定の機能部を動作させる指示が発生した場合（例えば、図示しない機能部用スイッチがオンされた場合）に、バルブ２５を制御して、アキュームレータ２３がアクチュエータ２８へ至る配管５３と連通する状態とし、バルブ２７を制御することにより、アクチュエータ２８の動作を制御する。
【００３６】
次に、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置２０による処理について説明する。
【００３７】
まず、エネルギ回生利用装置２０によるエネルギ回生処理について説明する。
【００３８】
図２は、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置によるエネルギ回生処理のフローチャートである。エネルギ回生処理は、例えば、動作制御部３１が車両１の減速の発生を検知した場合、例えば、アクセルオフを検出した場合に開始される。
【００３９】
ＥＣＵ３０の動作制御部３１は、油圧ポンプ・モータ２１を制御して、ポンプ動作を行うように設定する（ステップＳ１１）。次いで、動作制御部３１は、ゲートバルブ２４を開状態とし（ステップＳ１２）、クラッチ１８を接状態とする（ステップＳ１３）。これにより、減速時において入出力軸１７ａに伝達されている動力により、油圧ポンプ・モータ２１がポンプとして動作して、作動油タンク２２の作動油を、配管５１を介して吸引し、配管５２を介してアキュームレータ２３に供給する。これにより、減速時のエネルギをアキュームレータ２３に蓄積することができる。
【００４０】
その後、動作制御部３１は、減速が終了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、減速が終了したことは、例えば、車速が０となったことや、アクセルオンされたことを検出することにより特定できる。
【００４１】
この結果、減速が終了していないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）には、動作制御部３１は、再びステップＳ１４の処理を行う。この際、減速時のエネルギのアキュームレータ２３への蓄積は継続して行われている。
【００４２】
一方、減速が終了したと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）には、動作制御部３１は、クラッチ１８を断状態とし（ステップＳ１５）、ゲートバルブ２４を閉状態とし（ステップＳ１６）、処理を終了する。これにより、回生されたエネルギがアキュームレータ２３に蓄積されている状態が維持されることとなる。
【００４３】
次に、エネルギ回生利用装置２０による発進時処理について説明する。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置による発進時処理のフローチャートである。発進時処理は、動作制御部３１が、車両１が発進することを検出した場合（例えば、速度が０の状態において、アクセルオン、すなわち、アクセル開度が０よりも大きくなったことを検出した場合）に開始される。
【００４５】
ＥＣＵ３０の動作制御部３１は、油圧ポンプ・モータ２１を制御して、モータ動作を行うように設定する（ステップＳ２１）。次いで、動作制御部３１は、ゲートバルブ２４を開状態とし（ステップＳ２２）、クラッチ１８を接状態とする（ステップＳ２３）。これにより、アキュームレータ２３から供給される作動油により、油圧ポンプ・モータ２１がモータとして動作して、入出力軸１７ａに動力を伝達する。これにより、油圧ポンプ・モータ２１の動力が、入出力軸１７ａ、変速機１２の軸、プロペラシャフト１３、差動装置１４、及びドライブシャフト１５を介して、駆動輪１６Ｌ，１６Ｒに伝達される。
【００４６】
その後、動作制御部３１は、車両１の速度が所定速度以上になったか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００４７】
この結果、車両１の速度が所定速度以上になっていないと判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）には、動作制御部３１は、再びステップＳ２４の処理を行う。この際、油圧ポンプ・モータ２１による動力は、継続して駆動輪１６Ｌ，１６Ｒに伝達される。
【００４８】
一方、車両１の速度が所定速度以上になったと判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）には、動作制御部３１は、クラッチ１８を断状態とし（ステップＳ２５）、ゲートバルブ２４を閉状態とし（ステップＳ２６）、処理を終了する。
【００４９】
次に、エネルギ回生利用装置２０によるアクチュエータ駆動処理について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に係るエネルギ回生利用装置によるアクチュエータ駆動処理のフローチャートである。アクチュエータ駆動処理は、車両１の所定の機能部を動作させる指示が発生した場合（例えば、図示しない機能部用スイッチがオンされた場合）に開始される。
【００５１】
アクチュエータ制御部３２は、バルブ２５を制御して、アキュームレータ２３側の配管がアクチュエータ２８へ至る配管５３と連通する状態とし（ステップＳ３１）、ゲートバルブ２４を開状態とする（ステップＳ３２）。これにより、アキュームレータ２３に蓄積された作動油がアクチュエータ２８に供給されるようになる。
【００５２】
次いで、アクチュエータ制御部３２は、バルブ２７を制御することにより、アクチュエータ２８の動作を制御する（ステップＳ３３）。
【００５３】
次いで、アクチュエータ制御部３２は、アクチュエータ２８の動作が終了か否かを判定する（ステップＳ３４）。ここで、アクチュエータ２８の動作が終了か否かは、例えば、予め設定された動作のすべての実行が終了したか否か、或いは、車両１の使用者により機能部用スイッチがオフされたか否かにより判定することができる。
【００５４】
この結果、アクチュエータ２８の動作が終了ではないと判定された場合（ステップＳ３４：ＮＯ）には、アクチュエータ制御部３２は、ステップＳ３３の処理を行う。
【００５５】
一方、アクチュエータ２８の動作が終了であると判定された場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）には、アクチュエータ制御部３２は、ゲートバルブ２４を閉状態とし（ステップＳ３５）、バルブ２５への制御を終了して、アキュームレータ２３側の配管が油圧ポンプ・モータ２１へ至る配管５２と連通する状態とし（ステップＳ３６）、処理を終了する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係るエネルギ回生利用装置２０では、変速機１２の内部の１つの軸との間で動力の入出力が可能な入出力機構部１７の入出力軸１７ａに対して、油圧ポンプ・モータ２１を接続するようにしているので、容易な構成により、エネルギ回生及びエネルギの利用を行うことができる。また、変速機１２の軸と入出力軸１７ａとを接続する複数のギヤは、変速機１２内の各変速ギヤを潤滑させる機構により、各変速ギヤと同様に作動油により潤滑できるので、ギヤを潤滑させるために新たな構成を設ける必要がない。
【００５７】
また、油圧ポンプ・モータ２１を、プロペラシャフト１３やドライブシャフト１５に比して比較的高い回転数となる変速機１２の軸に対して入出力機構部１７を介して接続するようにしている。このため、油圧ポンプ・モータ２１の入力軸２１ａの回転数を、ギヤ比が大きなギヤを介さずとも比較的高くすることができ、ギヤ構成を簡易にできるとともに、油圧ポンプ・モータ２１の容量を抑えることができ、油圧ポンプ・モータ２１のサイズを抑えることができる。
【００５８】
また、機能部を駆動するアクチュエータ２８をアキュームレータ２３に蓄圧された作動油を用いて駆動させるようにしたので、エンジン１０を停止させた状態で、機能部を利用することができ、車両１の燃費を向上することができる。例えば、車両１が塵芥車であり、機能部が塵芥を圧縮させる機能部である場合には、次のような利用により、エネルギの回収及び利用効率を向上することが可能である。まず、車両１を塵芥の収集場所まで移動させて停止する際に、アキュームレータ２３に作動油を蓄積させ、収集場所で車両１を停止させ、エンジン１０を停止させる。次いで、収集場所で塵芥を収集し、アキュームレータ２３に蓄積させた作動油によりアクチュエータ２８を駆動させて機能部を動作させて塵芥を圧縮させる。その後、車両１を次の収集場所に移動させ、同様な処理を行う。
【００５９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、油圧ポンプ・モータ２１として、アキシャル型のポンプ・モータを例に挙げていたが、本発明はこれに限られず、作動油タンク２２からアキュームレータ２３に作動油を供給できる油圧ポンプとしての機能とアキュームレータ２３から出力された作動油による動力を入出力軸１７ａに出力できる油圧モータとしての機能とを有する油圧ポンプ・モータであれば、任意の構成でよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、アクセルオフの場合に、エネルギ回生処理を実行するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、ブレーキペダルが踏まれたこと等の他の条件を満たす場合に実行するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、アクチュエータ２８として、油圧シリンダを例に挙げていたが、本発明はこれに限られず、油圧ポンプ等の他のアクチュエータであってもよい。また、上記実施形態では、アキュームレータ２３の作動油により１つのアクチュエータ２８を駆動させるようにしていたが、本発明はこれに限られず、複数のアクチュエータを駆動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両
１０  エンジン
１１  クラッチ
１２  変速機
１３  プロペラシャフト
１４  差動装置
１５  ドライブシャフト
１６Ｌ，１６Ｒ  駆動輪
１７  入出力機構部
１７ａ  入出力軸
１８  クラッチ
２０  エネルギ回生利用装置
２１  油圧ポンプ・モータ
２１ａ  入力軸
２２  作動油タンク
２３  アキュームレータ
２４  ゲートバルブ
２５  バルブ
２６  逆仕弁
２７  バルブ
２８  アクチュエータ
３０  ＥＣＵ
３１  動作制御部
３２  アクチュエータ制御部
４１  アクセルペダル
４２  アクセル開度センサ
４３  速度センサ
【図１】
2017114403.tif 000003
【図２】
2017114403.tif 000004
【図３】
2017114403.tif 000005
【図４】
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