JP2013091953A - 建設機械のエンジン始動補助機構 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時の負荷を軽減させるエンジン始動補助機構を提供する。
【解決手段】アイドリングストップ用アキュムレータを設けた油圧回路１と、該油圧回路１に作動油を送る油圧ポンプモータ５と、該油圧ポンプモータ５を駆動させるエンジン１７と、を備えた建設機械であって、前記油圧回路１には、前記エンジン１７の始動時に、前記油圧ポンプモータ５に作動油を供給して回動させるアシスト用アキュムレータ９Ｂが設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、クレーン、油圧ショベル、ブルトーザ、ボーリングマシン、フォークリフトなどの建設機械（「建機」ともいう）の油圧ポンプモータのエンジン始動補助機構に関するものである。

自動車やバスなどは、走行していないときにエンジンをかけっぱなしにすること（アイドリング）は、できるだけ止める（アイドリング・ストップ）ようにして、燃料の節約（省エネ）や排ガスの減少化が図られている。しかし、走行主体でない建機の油圧駆動装置においては、このアイドリングストップは、あまりすすんでいないのが現状である。

建機は、大形アクチュエータを作動させるために、エンジンを常に回し、油圧ポンプを回すことで油圧回路に作動油を供給し続けている。この油圧回路には、アキュムレータが設けられている。そのため、該アキュムレータに作動油が溜め込まれるので、ポンプ即ちエンジンが停止しても、作動油の供給が可能である。これが、建機におけるアイドリングストップである。

しかし、従来例では、前記エンジンが停止起動を繰り返すため、該エンジンの起動時に電動機（セルモータ）及び電気系に大きな負担がかかり、例えば、バッテリーの消耗やケーブルの焼損などが発生することがある。

この発明は、上記事情に鑑み、エンジン始動時の負荷を軽減させるエンジン始動補助機構を提供することを目的とする。

この発明は、 アイドリングストップ用アキュムレータを設けた油圧回路と、該油圧回路に作動油を送る油圧ポンプモータと、該油圧ポンプモータを駆動させるエンジンと、を備えた建設機械であって、前記油圧回路には、前記エンジンの始動時に、前記油圧ポンプモータに作動油を供給して回動させるアシスト用アキュムレータが設けられていることを特徴とする。

この発明の前記アシスト用アキュムレータは、電磁切換弁を介して前記油圧ポンプモータ及び油タンクに連結されていることを特徴とする。この発明の前記アシスト用アキュムレータが、前記アイドリングストップ用アキュムレータと兼用されていることを特徴とする。この発明の前記アシスト用アキュムレータが、前記アイドリングストップ用アキュムレータと別個独立に設けられていることを特徴とする。

この発明の前記アシスト用アキュムレータは、油圧ポンプモータの入口と出口に連通するバイパス管に配設されていることを特徴とする。この発明は、前記油圧ポンプモータの入口と出口に連通するバイパス管と、前記アシスト用アキュムレータが配設され、前記バイパス管に電磁切換弁を介して連結されているアシスト管と、を備えていることを特徴とする。

この発明の前記油圧回路には、前記エンジンの始動時に、前記油圧ポンプモータに作動油を供給して回動させるアシスト用アキュムレータが設けられているので、エンジンの起動時に前記アシスト用アキュムレータが記油圧ポンプモータを回転させる。そのため、起動時におけるエンジンの負荷が軽減し、円滑に起動することができる。

本発明の第１実施形態を示す図である。 本発明の第２実施形態を示す図である。 本発明の第３実施形態を示す図である。

この発明の第１実施の形態を図１により説明する。油圧回路１の回路配管には、建設機械（例えば、クレーン）のアクチュエータ３と油圧ポンプモータ５が配設されている。前記アクチュエータ３は、電磁弁７を介してアイドリングストップアシスト兼用アキュムレータ９に連結されている。

前記電磁弁７と前記アキュムレータ９と間には、逆止弁１１を介して油圧ポンプモータ５の出口５ａが連結され、その出口５ｂは逆止弁１３を介してタンク（作動油槽）１５に連通している。前記油圧ポンプモータ５は、エンジン１７で駆動軸を回転させれば油圧ポンプとなり、強制的に油を送り込んだときには油圧モータとなるが、このポンプとして、ピストンポンプ、ギヤポンプなどのような、強制流入に耐えうるものが選択される。なお、エンジン１７には、起動用のセルモータ（図示省略）が設けられているが、本実施形態では、前記セルモータは省力することも可能である。

前記アキュムレータ９は、電磁切換弁１９を介して前記タンク１５に連通している。電磁切換弁１９は、バイパス管２１に連結されているが、このバイパス管２１の一端は、前記油圧ポンプモータ５の入口５ａと逆止弁１３との間に連結され、他端は出口５ｂと逆止弁１１との間に連結されている。図において、２３は圧力スイッチ、２５，２６はタンク（廃油）、２９は安全弁、をそれぞれ示す。

次に、本件実施形態の作動を説明する。
始動時
図示しない制御盤の指示により、電磁切換弁１９が切り換わると、前記アキュムレータ９内の作動油が油圧管路１内に排出され、作動油が油圧ポンプモータ５の入口５ａ内に圧送され該モータ５内を通って出口５ｂからバイパス管２１に流入する。そのため、前記油圧ポンプモータ５は回転し、起動時にかかるエンジンの負荷を軽減するので、容易にエンジンを始動させることができる（アシスト機能）。

又、前記出口５ｂから排出された作動油（戻り油）は、前記バイパス管２１を通ってタンク１５内に戻されるが、この作動油（戻り油）には、殆ど負荷がかからない。そのため、前記油圧ポンプモータ５内を通る作動油の流速を速くすることができるので、エンジン１７の始動を速くすることができる。

運転中
前述のようにして、エンジン１７が始動すると、油圧ポンプモータ５が回転駆動してタンク１５内の作動油を吸い上げる。そうすると、該作動油は油圧回路１内に圧送され、前記アキュムレータ９に蓄圧される。前記油圧回路１の電磁弁７の切り替えにより、油圧回路１内の作動油は、アクチュエータ３のピストン３ａを押圧し摺動させる。

停止時
アクチュエータ３の運転が停止されると、油圧回路１の圧力スイッチ２３がオンし、図示しない制御盤に停止信号を送出する。そうすると、前記制御盤は、エンジン１７のスイッチをオフにするので、油圧ポンプモータ５は、停止する。このとき、スイッチが切れても前記モータ５は慣性力によりしばらく回転し作動油を圧送するが、そのエネルギは前記アキュムレータ９に回収され蓄積される。

前述の始動、運転、停止を繰り返しながら（アイドリングストップ）、建設機械を操作し、所望の作業を行う。

なお、アクチュエータ３の必要パワーによって、アキュムレータ９の使用圧力が決められるが、その使用圧力がアシストに必要なアキュムレータの使用圧力に対して上回る場合には、本実施形態のように、アイドリングストップアシスト兼用アキュムレータ、即ち、アイドリングストップ用アキュムレータとアシスト用アキュムレータを併用できる一本のアキュムレータ、を用いるが、逆に、それが下回る場合には、アイドリングストップ用アキュムレータとアシスト用アキュムレータとを別個独立に設ける必要がある。

この発明の第２実施形態を図２により説明するが、図１と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施形態と前記第１実施形態との主なる相違点は、次の通りである。
（１）アイドリングストップ用アキュムレータ９Ａとアシスト用アキュムレータ９Ｂは別個独立に設けられていること。例えば、アイドリングストップ用アキュムレータ９Ａの使用圧力が２ＭＰａであり、アシストに必要なアキュムレータの使用圧力（アシスト圧力）が、０．５ＭＰａの場合には、前記アシスト圧力と同力（０．５ＭＰａ）又はそれより大きな圧力のアシスト用アキュムレータ９Ｂが用いられる。

（２）前記アシスト用アキュムレータ９Ｂは、バイパス管２１に配設され、該バイパス管２１の上流側は圧力スイッチ２３Ａ、逆止弁３０、電磁切換弁１９Ａを介して、前記逆止弁１１と前記モータ５の出口５ｂとの間に連結されるとともに、その下流側は電磁切換弁１９Ｂを介して、前記モータ５の入口５ａと逆止弁１３との間に接続されている。

この実施形態では、始動時に電磁弁１９Ａは開、電磁弁１９Ｂは開となり，アシスト用アキュムレータ９Ｂからの作動油は、電磁弁１９Ｂを通って油圧ポンプモータ５の入口５ａに流入し該モータ５内を通って出口５ｂから吐き出されるが、前記吐き出された作動油は、該タンク１５に戻らず、そのままアイドリングストップ用アキュムレータ９Ａに流れ込むので、使用したエネルギの再利用が可能となる。

なお、アシスト用アキュムレータ９Ｂに油圧ポンプモータ５の停止にかかる慣性エネルギを回収する際、始動時に消費するエネルギが不足する場合は、アシスト用アキュムレータ９Ｂに不足の圧力を油圧ポンプモータ５から予め供給しておくことで、カバーできるが、前記アシスト用アキュムレータ９Ｂに複数回始動可能な油量を蓄積しておいても良い。

この発明の第３実施形態を図３により説明するが、図１と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施形態と前記第１実施形態との主なる相違点は、次の通りである。
（１）アイドリングストップ用アキュムレータ９Ａとアシスト用アキュムレータ９Ｂは別個独立に設けられていること。このアシスト用アキュムレータ９Ｂとしては、例えば、アイドリングストップ用アキュムレータ９Ａの使用圧力が２ＭＰａであり、アシストに必要なアキュムレータの使用圧力（アシスト圧力）が、２．５ＭＰａの場合には、前記アシスト圧と同じ（２．５ＭＰａ）又はそれより大きな圧力のアキュムレータが用いられる。

（２）前記アシスト用アキュムレータ９Ｂは、バイパス管２１と別個に設けられたアシスト管２２に配設されていること。このアシスト管２２の前記アキュムレータ９Ｂの上流側は、圧力スイッチ２３Ａ、逆止弁３０、電磁切換弁１９Ａを介して、前記逆止弁１１と前記モータ５の出口５ｂとの間に連結されるとともに、その下流側は電磁弁１９を介して、前記モータ５の入口５ａと逆止弁１３との間に接続されている。

この実施形態では、始動時に電磁切換弁１９を開にすると，アシスト用アキュムレータ９Ｂからの作動油は、バイパス管２２、電磁切換弁１９、バイパス管２１を介して、油圧ポンプモータ５の入口５ａに流入し、該モータ５内を通って出口５ｂから吐き出されるが、前記吐き出された作動油は、アシスト管２２に流入し、第１実施形態と同様にタンク１５に戻る。そのため、前記タンク１５に戻る回路には負荷がかからないので、前記アイドリングストップ用アキュムレータ９Ａに作動油を流すよりも流量が大きくなる。従って、作動油が油圧ポンプモータ５を通過する際のスピードが速くなるので、エンジンの始動を早めることができる。

なお、エンジンのスイッチを切る際に、電磁切換弁１９Ａを切り換えておけば、小さな使用圧力のアシスト用アキュムレータ９Ｂでは、瞬時で蓄油は完了するので、自然に必要な蓄油を維持することができる。

この発明の実施形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、作動油を用いる油圧回路は、水を用いる液圧回路にすることもできる。

１ 油圧回路
３ アクチュエータ
５ 油圧ポンプモータ
９ アイドリングストップアシスト兼用アキュムレータ
９Ａ アイドリングストップ用アキュムレータ
９Ｂ アシスト用アキュムレータ
１７ エンジン
２１ バイパス管
２２ アシスト管

Claims (6)

1. アイドリングストップ用アキュムレータを設けた油圧回路と、該油圧回路に作動油を送る油圧ポンプモータと、該油圧ポンプモータを駆動させるエンジンと、を備えた建設機械であって、
   前記油圧回路には、前記エンジンの始動時に、前記油圧ポンプモータに作動油を供給して回動させるアシスト用アキュムレータが設けられていることを特徴とする建設機械のエンジン始動補助機構。
2. 前記アシスト用アキュムレータは、電磁切換弁を介して前記油圧ポンプモータ及び油タンクに連結されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン始動補助機構。
3. 前記アシスト用アキュムレータが、前記アイドリングストップ用アキュムレータと兼用されていることを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン始動補助機構。
4. 前記アシスト用アキュムレータが、前記アイドリングストップ用アキュムレータと別個独立して設けられていることを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン始動補助機構。
5. 前記アシスト用アキュムレータは、油圧ポンプモータの入口と出口に連通するバイパス管に配設されていることを特徴とする請求項４記載の建設機械のエンジン始動補助機構。
6. 前記油圧ポンプモータの入口と出口に連通するバイパス管と、前記アシスト用アキュムレータが配設され、前記バイパス管に電磁切換弁を介して連結されているアシスト管と、を備えていることを特徴とする請求項４記載の建設機械のエンジン始動補助機構。
   

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