用于工業用車輛的液壓系統的制作方法

專利名稱：用于工業用車輛的液壓系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于混合型貨物裝卸工業用 的液壓系統。
技術背景近年來，混合型貨物裝卸工業用^S得到發展。該混合型工業用 具有 如汽油發動機的動力源和由電池和電機組成的其它動力源。例如日本專利特開平2005-298163公開了具有發電電動機的工業用車輛，該發電電動機由發動機 驅動并發電，貨物裝卸液壓泵與發電電動機關聯工作。在此結構中，發電電動 機由發動機驅動并且可以發電。所發的電儲存于電池，并可用于驅動驅動電機。 iM f柳電池中的電能，發電電動機也可用于貨物裝卸電機。即，該發電電動 機用于啟動貨物裝卸液壓泵，從而產生貨物裝卸所需的液壓。此外，由于該發電電動機與貨物裝卸液壓泵彼此關聯工作，可fflii驅動發動禾;u人而驅動發電電動m^產生貨物裝卸所需的ffiE。另一方面，日本專利特開平7-315792公開了當車輛運行時為gfcS轉向操 作性而裝有動力轉向裝置的工業用 的液壓管路。該 管路具有副通道， 該副fflita31轉向、ffi泵將液壓油供到轉向管路，并且供到貨物裝卸管路。當 貨物裝卸操作的負荷較小，具有ltt容量并接收較大負荷的貨物裝卸液壓泵停 止工作，具有較小容量的轉向ffi泵所產生的液壓用于貨物裝卸。該結構ffi31 動力源降低了會^量消耗。根據日本專利特開平2005-298163的混合型工業用 中，當發電電動機 工作時，貨物裝卸、ffi泵啟動。這樣的，當發電電動機由發動機驅動，貨物裝 卸、TO泵與發電電動機相關聯而工作，從而產生貨物裝卸的、鵬，即使不進行 貨物裝卸操作。即發動機的能M:夠用于驅動發電電動機的消耗，這就降低了 驅動工業用 的會遣效率。具有動力轉向裝置的混合型工業用車輛具有轉向液壓泵及貨物裝卸液壓 泵。當轉向液壓泵工作時，液壓油被供至囀向管路，該管路3te于負載管路。 因此，通過采用日本專利特開平7-315792公開的液壓管路到混合型工業用車
輛，育^量消耗可被抑制，即采用由轉向液壓泵產生液壓的液壓管路來進行貨物 裝卸。然而，日本專利特開平7-315792公開的、m管路體用于將、ffi泵產生 的液壓提供給貨物裝卸管路。這樣，就不可能抵消由單一結構到混合型所產生 能效的減少，即通過一機構使貨物裝卸液壓泵與發電電動機的運轉相關聯而啟 動。發明內容因此，本發明的目的是提供一種混合型工業用輔的、ffi系統，該輔具 有動力轉向裝置，并且當發電電動機發電時，有效利用由貨物裝卸ffi泵產生 的ffi，從而抑制IQlk用，運轉所消耗的能量。為了實現前面的目標，并根據本發明的一個方面，提供由發動機和電機驅 動的混合型工業用糊的艦系統。該艦系統包括貨物裝卸管路，轉向管路， 發電機，貨物裝卸、鵬泵，電池，轉向電機，副通道和轉換閥。在工業用車輛 貨物裝卸操作中所用的^E油流經其貨物裝卸管路。在工業用車輛轉向操作中 所用的液壓油流經其轉向管路。發電電動機由發動機驅動并產生電能。貨物裝 卸液壓泵與發電機的運轉關聯而啟動，并供給液壓油到貨物裝卸管路。該電池 儲存發電電動機所發的電。該轉向電機由電池所供的電流來驅動。該轉向ffi 泵與轉向電機的運轉關聯而啟動，并供給液壓油到轉向管路。該副通道將貨物 裝卸管路和轉向管路彼lltii接。貨物裝卸管路中的液壓油通過該副通道供到轉 向管路。該轉換閥位于副fflit中。


附圖1是框圖，表示根據本發明一個實施例的鵬系統；禾口 附圖2是禾M/^框圖，表示如附圖1所示轉換閥的控制。
具體實施方式
在下文將參考附圖，對實現本發明的一個實施例進行i爐。 如附圖1所示用于伊車101的Mffi系統A，包括發動機111，發電電動機 113，電池115，貨物裝卸液壓泵117，貨物裝卸閥119，鏟叉118，驅動電機121， 驅動單元122，轉換器總成131， ECU116,轉向電機173，轉向液壓泵177， 動力缸178，和轉向閥179。發動機111具WU氣門啟動器114。該啟動機構114接 自ECU116的 轉動控制信號，期每隨后i鍵。該啟動機構114基于該轉動控制信號而驅動， 并且發動機111根據該啟動機構114的運轉而被驅動。發動機111的驅動軸(未 ^出)同軸連接于發電電動機113的驅動軸(未示出)，離合器112位于其 間。離合器112可選擇地允許或斷開從發動機111到發電電動機113的動力傳 輸。該發電電動機113根據需要在發電機和電動機模式之間轉換。在發電機模 式，發電電動機U3由發動機lll驅動并發電。所發電儲存于電池115中。在 電動機模式，發電電動機113接tt自電池115的電流，并由該電流驅動。模 式轉換的控制是根據ECU116的控制信號，并iiil轉換器總成131來執行。該,產車101具有多種類型的電連接于ECU116的傳,，包括轉^ffi傳 繊141，力口iim扳開關142，加ill 沓扳ffl傳感器143，貨物裝卸桿開關144， 貨物裝卸桿位置傳 1 145 (貨物裝卸負^t測器)，點火開關146，貨物重量 傳,147。當發電電動機113處于發電機模式，發動機111用作發電電動機113和貨 物裝卸液壓泵117的驅動源，其與發動機111同軸布置。另一方面，當發電電 動機113處于電動機模式，發動機111與發電電動機113用作貨物裝卸ffi泵 117的驅動源。然而，在電動機模式，離合器112可以分離，僅發電電動機113 而非發動機lll，用作貨物裝卸液壓泵117的驅動源。該離合器112根據ECU116 的控制信號而受控。該電池115儲存發電電動機113在發電機模式所發的電，并在該l產車101 驅動和貨物裝卸操作時提供電能。該ECU ffl31轉換器總成131控制存儲電能 和從電池115釋放電能。該ECU116用于執行伊車101旨系統的控制，該控制包括電池115的儲 能和放電。當需要時，該ECU116接收以下信息。來自檔位轉劍專《!141的檔位轉換信息來自加速踏扳開關142的開/^f言息來自加iSiri扳位置傳感器143的加^m扳^ji量來自貨物裝卸桿開關144的開/，息 來自貨物裝卸桿位置傳感器145的貨物裝卸桿位置信息 來自點火開關146的開/關信息 來自貨物重量傳感器147的貨物M信息來自轉向操作量傳感器148操縱部件(轉向盤)182的轉向操作信息 來自發動1 ^傳 1 (未示出)的發動機lll3IMt息 發動機lll的鵬信息 電池115的M和^g信息來自發電電動mffi傳感器(未示出)的發電電動機113速度信息 發電電動機113的動力輸出信息和溫度信息根據輸入的信息，該ECU116發出發動機控制信號到節氣門啟動器114， 并發出多種，的控審'臘號到轉換器總成131，然后執4f!產車101的系統控制。 該由轉換器總成131接收的控制信號包括用于發電電動機113的模式轉換信 號，用于電池115的儲能控制信號，用于驅動電機121的控制信號，用于轉向 電機173的控制信號。當驅動鏟車101時，該ECU116 fflil轉換器總成131將電池115的電能提 供給驅動電機121。當電機121啟動，與電機121結合的驅動單元122執行驅 動操作。,產車101的轉向fflM^f條縱部件182，如轉向^it行。此時，供會^力 力缸178的、M油量根據操縱部件182的操作量(轉向盤的轉動量和轉動速度) 來確定，該操作量由轉向操作量傳感器148檢測。根據所作的確定，轉向閥179 被接通，所液壓油SS過轉向管路C和轉向閥179而輸送到動力缸178。因此， 動力缸178啟動^iSfi^力力轉向操作，其斷氐了激條縱部件182所需的力。伊車101的貨物裝卸操作艦貨物裝卸艦泵117 ^it行，伊叉118用作 貨物裝卸裝置，并且貨物裝卸鵬閥119根據需要將艦油從貨物裝卸液壓泵 117輸，lj伊叉118。在貨物裝卸管路B中的貨物裝卸液壓閥119用于將fflE 油從貨物裝卸液壓泵117輸送到爐叉118 (尤其是到啟動器，例如用于移動鏟 叉118的液壓缸)。此外，副Mit D與貨物裝卸TO泵117和貨物裝卸、瓶壓閥 119之間的貨物裝卸管路B的一部分相連接。該副通置D將液壓油輸送到轉向 管路C。轉換闊180，例如可以是電磁閥，位于副ffiiiD中。該轉換閥180能 夠可選擇地接通或阻斷從貨物裝卸管路B到轉向管路C液壓油的流動。止回 閥181位于副通道D中，阻斷從轉向管路C流向貨物裝卸管路B液壓油的流 動。因此，ffiil副鵬D防止液壓油從轉向管路C流向貨物裝卸管路B，從 而使轉向管路C的艦能夠保持。 現i^^本實施例的工作。當離合器112接合時，發動機111同時作為發電電動機113和貨物裝卸液 壓泵117的驅動源。當需要對電池115供電時，發電電動機113雜而處于用作發電機的工況 (以下此工況稱為第一模式)。當電池115儲存了足夠量的電能，該發電電動 機113受控而處于用作電機的工況(以下lfcX況稱為第二模式)。在第一模式下，發動機in的動力M離合器112傳遞至lj發電電動機113， 并且由發電電動機113所發的電連續地儲存于電池115。該貨物裝卸液壓泵117 連續地由發動機lll驅動軸的轉動而啟動，并餘鵬油輸超I憤物裝卸管路B。當在第一模式下貨物裝卸負載小時，該ECU116以4撥電電動機113所發 的電量和電池115所充電量增加的方式來控制發電電動機113。在該瞎況下， ECU116控制發電電動機113，使由發電電動機113施加于發動機111的負載在預定優化條件下具有操作發動機m的適當值。該優化^f牛包括^^:動機m 在最fiM油經濟性下工作的發動aiS度和M噴射量，其例如可由試驗確定。即使具有小的貨物裝卸負載，如果電池115被幾乎完全充電，該ECU116控制 發電電動機113在某些瞎況下不發電。在第二模式下，該貨物裝卸液壓泵117由發動機111和發電電動機113同 時驅動。發動機111在發電電動機113的輔助下啟動該貨物裝卸液壓泵117。 這樣，即f撥動機lll為低功率型，也育,進行需要高功率的貨物裝卸。現參考圖2所示禾Mi^框圖來論述轉換閥180的控制。首先，在步驟S100，該ECU116確定發電電動機113是否由發動機111 驅動。如果發動機111不運轉或離合器112分離，貝撥電電動機113并非由發 動機lll驅動。在該情況下，該ECU116進fi^驟S105，并且控制轉換閥180 關閉。逸就阻斷副鵬D。相反，當離合器112接合并且發動機111運轉，則 發動機lll驅動發電電動機113。在該情況下，該ECU116進fi^驟S101。發 動機111驅動發電電動機113的工況對應于發電電動機113處于第一，二模 式的工況。在步驟SIOI，該ECU116確定是否進行轉向操作。如果不進行轉向操作， 該ECU116進《涉驟S105，鵬制轉換闊180關閉。相反，如^it行轉向操作，
該ECU116進《涉驟S102，并確定是否進行貨物裝卸操作。
如果不進行貨物裝卸操作，該ECU116進fi^驟S104，，制轉換閥180 開啟，使副鵬D打開。因此，貨物裝卸管路B中的液壓油流入轉向管路C， 并用于啟動動力缸178。此時，如mil51副Mit D駄轉向管路C的ffiE油》髓小于轉向操作所 需的皿，或ffi油的油壓小于轉向操作所需的油壓，該轉向電機173啟動以 補償繊或艦油油壓的不足。例如，根據位于轉向管路C中鵬計(未示出) 的測量結果，該ECU116輸出用于轉向電機173到轉換器總成131的控制信號， 以控制轉向液壓泵177的啟動。
如^lil副M D流入轉向管路C的液壓油流速和油壓大于轉向操作所 需的值，轉向電機173停止，并且動力缸178僅由3131副通道D流入轉向管路 C的艦油啟動。因此，M^、了轉向電機173的啟動次數。這也M4、了由轉向 電機173消耗的電量。轉向電機173和轉向液壓泵177的損耗也被抑制。
以上，該轉向電機173和轉向^J1泵177根據fflil副通置D流入轉向管 路C的液壓油流速和油壓的測量H3^律iJ。然而，該轉向電機173和轉向液壓 泵177可以以不同的方式，制。例如，由發動機111啟動發電電動機113期 間進行轉向操作的工況下，當控律囀換閥180轉換到開啟狀態，該轉向電機173 停止。在該瞎況下，設定一特定載荷(特定值)作為閾值。該特定值用于確定 步驟S103中控制轉換閥180是否開啟，期各隨后討論。艦設定閾值，在該 €^許具有轉向操作所需,和油壓的 油331副通道D ,人貨物裝卸管路B 流入轉向管路C，可防止轉向操作不穩定。由于不需要^t計或壓力計，該結 構的艦系統被有利地簡化。
如果所確定步驟S102的輸出為正，即當轉向操作和貨物裝卸操作同時進 行，該ECU116進碎涉驟S103，并確定來自貨物M傳麟147的負載輸入是 否大于該特定值。
如果貨物裝卸負載大于該特定值，該ECU116進行步驟S105，并控制轉 換閥180關閉。艮口，以確保液壓油的^il和油壓足夠用于貨物裝卸操作，控制 轉換閥180使Mffi油優先地從貨物裝卸ffi泵117供到伊叉118。這可以防止 貨物裝卸管路B中的TO斷氐，從而穩定貨物裝卸操作。此時，該轉向電機173 ，而處于被驅動狀態，并且^Jl油從貨物裝卸^ffi泵177供到轉向管路C。 所供液壓油啟動動力缸178。相反，如果貨物裝卸負載等于或小于該特定值，該EOJ116進行步驟S104， 鵬制轉換閥180開啟。艮卩，當供給到伊叉118的液壓油的供給^I和油壓足 夠用于貨物裝卸操作，控制轉換閥180，通過供給液壓油到貨物裝卸管路B來 進行貨物裝卸操作，同時艦過副通道D供給艦油至囀向管路C。因此，貨 物裝卸管路B中產生的液壓被引導到轉向管路C，并用于轉向操作。此時，在不進行貨物裝卸操作的情況下，如果i!31副M D流入轉向管 路C的液壓油的流速和油壓足夠用于啟動動力缸178，該轉向電機173受控處 于停止狀態。相反，當ME油的箭dt和油壓不足，該轉向電機173受控處于被 驅動狀態，以補償艦油^I和油壓的短缺。在不進行貨物裝卸操作盼瞎況下， 3M3S用簡化流程該ffi系統的結構可簡化，該流程中當轉換閥180開啟時該 轉向電機173停止。步驟S103可被省略，并且轉換閥180可根據是否進行貨物裝卸操作， 制。即，在發電電動機U3工作期間進行轉向操作的情況下，如果確定步驟S102 中沒有進行貨物裝卸操作，該轉換閥180可轉換為開啟狀態。在這種情況下， 如果確定步驟S102中正在進行貨物裝卸操作，該轉換閥180可轉換為關閉4犬 態。尤其是，當貨物裝卸控制桿開關144打開時，該轉換閥180可體為關閉， 而當貨物裝卸控制桿開關144關閉時該轉換閥180設為打開。在該情況下，不 再需要貨物M傳繊147。因此，該ffi^統被簡化。在下文中，將討論在離合器112分離狀態下本實施例的工作瞎況。當艦于貨物裝卸操作的需求相對較低時，該ECU116確定沒有供育渡需 求，該程度可通過發動機111和用作電動機的發電電動機113共同起作用來實 現。在該情況下，該ECU116輸出控帝賠號刺撥電電動機113以電動機模式 工作，并使離合器112分離。在下文中，該狀態稱為第三模式。在該瞎況下， 雖然發電電動機113驅動貨物裝卸Mffi泵117，發動機111并不對貨物裝卸液 壓泵117的操作起作用。在第三模式中，發動機lll怠誠停止，使貨物裝卸液壓泵117的啟動效 率得到改善。此外，由于離合器112分離，當發電電動機113工作時，沒有大 負荷(壓縮制動)施加于發電電動機113。在第三模式中，發電電動機113并非由發動機111驅動。這樣，圖2中所
確定輸出為負，并且該ecu116進行步驟s105，以控制轉換閥180關閉。因此，當進行貨物裝卸操作，電池115的電流驅動發電電動機113作為電 動ITLX作。結合發電電動機113的工作，貨物裝卸液壓泵117啟動，以供給液 壓油到貨物裝卸管路b。當進行轉向操作，電池115的電流驅動轉向電豐幾173。結合轉向電機173 的工作，轉向液壓泵177啟動，以供給艦油至慣物裝卸管路c。根據本實施例的結構，當發電電動機u3由發動機lll驅動，供給到貨物 裝卸管路b中的^il油可被弓l導到轉向管路c，并用于進《界力力轉向操作的轉 向^ffi油。在發動機111倉,供從貨物裝卸^E泵117到貨物裝卸管路b充 足 油的情況下，該轉向液壓泵177并不需要啟動。所以用于啟動轉向 泵177的轉向電機173不經常{頓。因此，轉向電機173所消耗的電量減少。 結果，驅動,產車101所需消耗的會疆減少。當貨物裝卸負載大于特定負載，貨物裝卸管路b中的液壓油不流入轉向 管路c。因此，只要貨物裝卸艦泵117供給貨物裝卸操作所需量M油至慣物裝卸管路b，該油仏就不會不充足。這就確保貨物裝卸操作的穩^a行。本發明并不限于這里所給詳述，而可以在所附權利要求的范圍和等同中改進。(1) 在所示實施例中，發動機和發電電動機之間設置離合器。然而，本 發明可用于無離合器工業糊，其中當發動豐腿轉時發電電動機總是被驅動。 在該情況下，僅需要以相同方式控制^J1管路，該方式中當離合器112結合時 控制轉向轉換閥180。(2) 所示實施例不僅可用于薩車，還可用于農業、建筑和運輸等需要貨 物裝卸附件的工業糊。
權利要求
1、 一種混合型工業用車輛的液壓系統，該車輛由發動機和電機驅動， 其包括貨物裝卸管路，X^用，貨物裝卸操作所需的液壓油》魅5該管路； 轉向管路，工業用^轉向操作所需的ffi油流經該管路； 發電電動機，由發動機驅動并產生電能；貨物裝卸液壓泵，其與發電電動機的運轉關聯而啟動，并供給ffi油到貨 物裝卸管路；電池，該電池儲存發電電動機所發的電； 轉向電機，由電池所供的電流^e驅動；轉向艦泵，其與轉向電機的運轉關聯而啟動，并供給艦油到轉向管路;畐腿道，其將貨物裝卸管路和轉向管路彼itk^接，貨物裝卸管路中的Mil油ffl31該副M供到轉向管路；以及 轉換閥，該轉換閥位于副ffiit中。
2、 如權利要求1所述的艦系統，其特征在于^a行轉向操作的同時由發動機驅動發電電動機的工況下，該轉換閥如果貨物裝卸操作中的貨物裝卸負載等于或小于Hf定值，允許ffi油通 過副鵬由貨物裝卸管路流到轉向管路；并且如果貨物裝卸操作中的貨物裝卸負載大于該特定值，阻斷液壓油通過副通 道由貨物裝卸管路流到轉向管路。
3、 如權利要求1所述的艦系統，其特征在于在進行轉向操作的同時 由發動機驅動發電電動機的工況下，該轉換閥當不進行貨物裝卸操作時允許^Jl油M:副通道由貨物裝卸管路流到轉向管路；并且當進行貨物裝卸操作時阻斷液壓油通過副通道由貨物裝卸管路流到轉向管路。
4、 如權利要求2或3所述的艦系統，其特征在于鄉行轉向操作的 同時由發動機驅動發電電動機的工況下，如果轉換閥允許液壓油通過副通道由 貨物裝卸管路流到轉向管路，轉向電機停止。
5、 如權利要求2或3所述的 系統，其特征在于如果M31副鵬流 入轉向管路的液壓油的^il^油壓小于轉向操作所需的值，該轉向電機被驅動 以W嘗tt或油壓的不足。
6、 如權利要求1-3任一項所述的、艦系統，其特征在于還包括止回閥，該止回閥設置于副M中，來阻斷從轉向管路流向貨物裝卸管路的液壓油的流 動。
全文摘要
本發明公開了一種由發動機和電機驅動的混合型工業用車輛的液壓管路。發電電動機由發動機驅動并產生電流。貨物裝卸液壓泵與發電電動機的運轉關聯而啟動，并供給液壓油到貨物裝卸管路。發電電動機所發的電儲存到電池中，并驅動轉向電機。轉向液壓泵與轉向電機的運轉關聯而啟動，并供給液壓油到轉向管路。該副通道將貨物裝卸管路和轉向管路彼此連接，貨物裝卸管路中的液壓油通過該副通道供到轉向管路。轉換閥位于副通道中。
文檔編號B66F9/20GK101121493SQ200710146499
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月8日 優先權日2006年8月8日
發明者加藤紀彥 申請人:株式會社豐田自動織機