CN101687464A - 液压驱动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种液压驱动车辆，具备行驶系统液压单元(10)，所述行驶系统液压单元(10)包括：由发动机(E)驱动的液压泵(11)；由从液压泵(11)喷出的压力油驱动的液压马达(12)；在液压泵(11)及液压马达(12)之间构成闭回路的一对行驶用油通路(13a、13b)，所述液压驱动车辆通过液压马达(12)的驱动来行驶，所述液压驱动车辆还包括：由发动机(E)驱动的支援泵(40)；使从支援泵(40)喷出的压力油流入在从液压泵(11)向液压马达(12)供给压力油时成为高压侧的行驶用油通路的支援用控制阀(30)、支援用油通路(47)、高压选择阀(47b)；在压力油从支援泵(40)流入一方的行驶用油通路时从另一方的行驶用油通路排泄压力油的排泄通路(48)、低压选择阀(48a)、冲洗溢流阀(48b)。

Description

液压驱动车辆
技术领域
本发明涉及由从液压泵通过液压闭回路循环供给的压力油驱动液压马达、并通过液压马达的驱动来行驶的液压驱动车辆。
背景技术
在轮式装载机及推土机等作为建筑机械使用的车辆上，在作为原动机的发动机和驱动车轮之间设有被称作HST(Hydro-StaticTransmission)的行驶系统液压单元。行驶系统液压单元包括：由发动机驱动的液压泵、由从液压泵供给的压力油驱动的液压马达、在所述液压泵及液压马达之间构成闭回路的一对行驶用油通路。该行驶系统液压单元通过将液压马达的驱动传递给驱动车轮来使车辆行驶。
在通过这种行驶系统液压单元而行驶的液压驱动车辆中，通常以所要求的牵引力为最优先来确定液压泵的最大喷出量及液压马达的最大容量等规格。因此，车辆的最高速度由使用的液压泵及液压马达的规格本身所确定，而这未必能够应对市场的需求。
为了解决这种问题，以往提出有如下方案，即，附设由发动机驱动的支援泵和由从该支援泵喷出的压力油驱动的支援马达，通过支援选择阀的动作，将支援马达的输出扭矩经由减速器加到液压马达的输出扭矩上。根据该现有技术，无论行驶系统液压单元的规格如何，只要使支援选择阀动作，就会使总输出扭矩增大，能够在维持所要求的牵引力的同时提高车辆的最高速度(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开平11-350539号公报。
在上述构成中，对于支援泵来说，由于以往存在向工作装置用的液压致动器供给压力油的加料用液压泵，因此可以对其加以利用。不过，对于减速器和支援马达来说，需要将它们新设置在行驶系统液压单元的液压马达上，在设置空间方面很难说是优选的。
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而作出，其目的在于提供一种不需要大的设置空间就能够提高最高速度的液压驱动车辆。
为了达到上述目的，本发明技术方案1的液压驱动车辆具备行驶系统液压单元，该行驶系统液压单元包括：由原动机驱动的液压泵；由从所述液压泵喷出的压力油驱动的液压马达；在所述液压泵及所述液压马达之间构成闭回路的一对行驶用油通路，所述液压驱动车辆通过所述液压马达的驱动来行驶，其特征在于，所述液压驱动车辆还包括：由所述原动机驱动的支援泵；使从所述支援泵喷出的压力油流入在从所述液压泵向所述液压马达供给压力油时成为高压侧的行驶用油通路的支援压力油供给机构；当压力油在所述支援压力油供给机构的作用下流入一方的行驶用油通路时，另一方的行驶用油通路排泄压力油的排泄机构。
另外，本发明技术方案2的液压驱动车辆根据技术方案1所述的液压驱动车辆，其特征在于，所述支援压力油供给机构包括根据所述一对行驶用油通路的压力差进行动作的高压选择阀，并使来自所述支援泵的压力油流入该高压选择阀所选择的行驶用油通路，所述排泄机构包括根据所述一对行驶用油通路的压力差进行动作的低压选择阀，并从该低压选择阀所选择的行驶用油通路排泄压力油。
另外，本发明技术方案3的液压驱动车辆根据技术方案1所述的液压驱动车辆，其特征在于，所述液压驱动车辆还包括检测车速的车速检测机构，所述支援压力油供给机构包括支援控制部，该支援控制部根据所述车速检测机构检测到的车速，进行从所述支援泵向所述行驶用油通路流入压力油的流入控制。
另外，本发明技术方案4的液压驱动车辆根据技术方案1所述的液压驱动车辆，其特征在于，所述支援压力油供给机构包括流量控制回路，该流量控制回路控制所述支援泵的喷出量，以使来自所述支援泵的喷出压力与所述行驶系统液压单元的负荷压力之差为恒定。
另外，本发明技术方案5的液压驱动车辆根据技术方案1所述的液压驱动车辆，其特征在于，所述液压驱动车辆至少具备一个工作装置系统液压单元，所述工作装置系统液压单元包括：用于驱动工作装置的工作装置用液压致动器；进行针对该工作装置用液压致动器的压力油供给控制的工作装置用控制阀，所述支援压力油供给机构包括流量控制回路，该流量控制回路使所述工作装置系统液压单元与所述行驶系统液压单元并联，且通过独立的压力补偿阀分别向所述行驶系统液压单元及工作装置系统液压单元供给来自所述支援泵的压力油，并控制所述支援泵的喷出量以使所述行驶系统液压单元及所述工作装置系统液压单元的最大负荷压力与来自所述支援泵的喷出压力之差为恒定。
另外，本发明技术方案6的液压驱动车辆根据技术方案1所述的液压驱动车辆，其特征在于，所述支援压力油供给机构在从所述支援泵到所述行驶系统液压单元之间具有支援用控制阀，该支援用控制阀根据操作量来增大输出流量。
发明效果
根据本发明，由于能够通过将从支援泵喷出的压力油向液压马达供给来提高车辆的最高速度，因此无须在液压马达上附设支援马达及减速器，从而不需要大的设置空间。并且，由于将由支援压力油供给机构供给的压力油通过排泄机构排泄，因此不存在给作为闭回路的行驶系统液压单元带来液压泵的负荷增大等不良影响之虞。
附图说明
图1是示出本发明实施例的液压驱动车辆中应用的液压回路的图。
符号说明
10行驶系统液压单元
11液压泵
12液压马达
13a，13b行驶用油通路
20A，20B工作装置系统液压单元
21A、21B工作装置用液压致动器
22A，22B工作装置用控制阀
30支援用控制阀
31电磁比例阀
40支援泵
41倾斜缸致动器
42负荷压力感应型切换阀
42a设定弹簧
43负荷压力输出油通路
44工作装置用油通路
45A，45B，45C压力补偿阀
47支援用油通路
47b高压选择阀
48排泄通路
48a低压选择阀
100控制器
101车速传感器
E发动机
具体实施方式
以下参照附图，详细说明本发明的液压驱动车辆的优选实施例。
【实施例】
图1是示出本发明实施例的液压驱动车辆中应用的液压回路的图。在此例示的液压驱动车辆是轮式装载机及推土机等作为建筑机械使用的车辆，包括行驶系统液压单元10、两个工作装置系统液压单元20A、20B及支援用控制阀30。
行驶系统液压单元10被称作HST(Hydro-Static Transmission)，包括：由发动机(原动机)E驱动的液压泵11、由从液压泵11供给的压力油驱动的液压马达12、在上述液压泵11及液压马达12之间构成闭回路的一对行驶用油通路13a、13b。液压泵11及液压马达12分别是可通过改变斜板的倾转角来改变容量的可变容量型。液压马达12的输出轴12a通过未图示的减速器与车辆的驱动车轮连接，可通过对驱动车轮进行旋转驱动来使车辆行驶。液压马达12的旋转方向根据来自液压泵11的压力油的供给方向而改变，从而能够使车辆前进或后退。此外，以下为了便于说明，将图1中与位于液压泵11上方的喷出口11a连接的行驶用油通路称为“上方油通路13a”，将图1中与位于液压泵11下方的喷出口11b连接的行驶用油通路称为“下方油通路13b”。
工作装置系统液压单元20A、20B用于进行挖掘及装载等建筑作业，分别包括用于驱动工作装置的工作装置用液压致动器21A、21B和进行针对工作装置用液压致动器21A、21B的压力油供给控制的工作装置用控制阀22A、22B。在本实施例中应用工作装置用控制阀22A、22B，该工作装置用控制阀22A、22B在根据操作杆(未图示)的操作而输出的操作先导压力的作用下动作，使供给口c和排泄口d相对于工作装置用液压致动器21A、21B的连接于各油室的两个致动器口a、b切换连接。另外，该工作装置用控制阀22A、22B设有负荷压力输出口e，该负荷压力输出口e用于在从供给口c向工作装置用液压致动器21A、21B供给了压力油时将其喷出压力作为负荷压力输出。
支援用控制阀30在由电磁比例阀31赋予的先导压力下动作，并根据该先导压力的大小使输入口f与输出口g之间的开口面积从全闭状态逐渐增大。该支援用控制阀30设有负荷压力输出口h，该负荷压力输出口h在从输入口f向输出口g供给了压力油时将其喷出压力作为负荷压力输出。
另外，上述液压驱动车辆包括支援泵40。支援泵40与上述液压泵11同样由发动机E驱动，可通过倾斜缸用致动器41的驱动改变容量。倾斜缸用致动器41按照负荷压力感应型切换阀42的动作状态而进行伸缩动作。
负荷压力感应型切换阀42根据支援泵40的喷出压力和来自负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+设定弹簧42a的按压力的平衡来进行动作，当来自负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+设定弹簧42a的按压力大时，使倾斜缸用致动器41缩退动作(图1中向左移动)，以使支援泵40的容量增大的方式发挥作用。负荷压力输出油通路43将在工作装置系统液压单元20A、20B中设置的工作装置用控制阀22A、22B的各负荷压力输出口e及支援用控制阀30的负荷压力输出口h中的最高的输出压力作为负荷先导压力并使其作用于负荷压力感应型切换阀42。其结果是，支援泵40在负荷压力感应型切换阀42的作用下，被控制成：喷出比工作装置用控制阀22A、22B及支援用控制阀30中最高的负荷先导压力高出设定弹簧42a的设定压力的喷出压力的压力油。
在该支援泵40的喷出口40a连接有工作装置用油通路44。工作装置用油通路44在下游侧分成3支，分别通过独立的压力补偿阀45A、45B、45C与工作装置系统液压单元20A、20B中的各工作装置用控制阀22A、22B的供给口c及支援用控制阀30的输入口f连接。在从支援泵40到工作装置用控制阀22A之间设置的压力补偿阀(以下，适当称为“工作装置用压力补偿阀45A”)根据工作装置用油通路44的压力油的供给压力+工作装置用控制阀22A的负荷压力输出口e的输出压力与负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+工作装置用压力补偿阀45A的喷出压力的平衡来进行动作。当负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+工作装置用压力补偿阀45A的喷出压力大时，工作装置用压力补偿阀45A发挥对从工作装置用油通路44向工作装置用控制阀22A供给的压力油的流量进行节流的作用。在从支援泵40到工作装置用控制阀22B之间设置的压力补偿阀(以下，适当称为“工作装置用压力补偿阀45B”)根据工作装置用油通路44的压力油的供给压力+工作装置用控制阀22B的负荷压力输出口e的输出压力与负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+工作装置用压力补偿阀45B的喷出压力的平衡来进行动作。当负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+工作装置用压力补偿阀45B的喷出压力大时，工作装置用压力补偿阀45B发挥对从工作装置用油通路44向工作装置用控制阀22B供给的压力油的流量进行节流的作用。在从支援泵40到支援用控制阀30之间设置的压力补偿阀(以下，适当称为“支援用压力补偿阀45C”)根据工作装置用油通路44的压力油的供给压力+支援用控制阀30的负荷压力输出口h的输出压力与负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+支援用压力补偿阀45C的喷出压力的平衡来进行动作，当负荷压力输出油通路43的负荷先导压力+支援用压力补偿阀45C的喷出压力大时，发挥对从工作装置用油通路44向支援用控制阀30供给的压力油的流量进行节流的作用。此外，图中的符号46是在工作装置用油通路44中设置的主溢流阀。
再有，上述液压驱动车辆包括支援用油通路(支援压力油供给机构)47及排泄通路(排泄机构)48。支援用油通路47的一端与支援用控制阀30的输出口g连接，且其另一端经由单向阀47a及高压选择阀47b与行驶系统液压单元10的上方油通路13a及下方油通路13b分支连接。此外，图中的符号49是用于对通过支援用油通路47的压力油的供给压力进行限制的合流压力设定用溢流阀。
排泄通路48的一端经由低压选择阀48a与行驶系统液压单元10的上方油通路13a及下方油通路13b分支连接，且其另一端经由冲洗溢流阀(排泄机构)48b与油箱50连接。
上述液压驱动车辆设有控制器(支援控制部)100。控制器100将来自液压马达12的输出轴12a上设置的车速传感器101的车速检测信号、来自上方油通路13a及下方油通路13b上分别设置的液压传感器102a、102b的压力检测信号、来自发动机E的输出轴上设置的发动机转速传感器103的转速检测信号作为输入信号。根据上述输入信号，控制器100向电磁比例阀31输出控制信号，并根据来自该电磁比例阀31的先导压力连续切换支援用控制阀30。
在如上所述构成的液压驱动车辆中，当发动机E运转时，驱动液压泵11，循环供给与斜板的倾转角对应的喷出方向及与倾转角对应的容量的压力油。当从液压泵11循环供给压力油时，根据其循环供给方向旋转驱动液压马达12，通过该液压马达12的旋转，液压驱动车辆向所期望的方向行驶。通过改变来自液压泵11的压力油的喷出方向，能够改变液压驱动车辆的行进方向，通过改变液压泵11的斜板倾转角及液压马达12的斜板倾转角，能够改变液压驱动车辆的速度及牵引力。
在上述动作期间，液压驱动车辆处于支援泵40始终被发动机E驱动的状态。由此，例如，若操作工作装置系统液压单元20A、20B的工作装置用控制阀22A、22B，则能够根据该操作，向工作装置用液压致动器21A、21B供给压力油，利用在该工作装置用液压致动器21A、21B的作用下而动作的工作装置来实施所期望的建筑作业。此时，在该液压驱动车辆中，通过独立的工作装置用压力补偿阀45A、45B分别向工作装置用液压致动器21A、21B供给压力油。因此，即使在使多个工作装置用液压致动器21A、21B同时动作的情况下，不论各个负荷的大小如何，都以与工作装置用控制阀22A、22B的开口面积成比例的流量分配来供给压力油。
另一方面，在控制器100中，当液压驱动车辆处于行驶状态时，例如通过车速传感器101始终监视车速，基于其检测结果向电磁比例阀31输出控制信号。
当前，当液压驱动车辆以比预定的支援车速(例如时速30km)低的速度行驶时，控制器100向电磁比例阀31输出关闭支援用控制阀30的控制信号。其结果是，不会从支援用控制阀30向支援用油通路47供给压力油。
当液压驱动车辆的速度从该状态上升并达到上述的支援车速时，控制器100向电磁比例阀31输出增大支援用控制阀30的开口面积的控制信号。其结果是，从支援泵40喷出的压力油经工作装置用油通路44、支援用压力补偿阀45C、支援用控制阀30、支援用油通路47及高压选择阀47b流入行驶系统液压单元10的行驶用油通路13a、13b。从支援用控制阀30输出的压力油的流量与其操作量相对应，也就是说，与从电磁比例阀31赋予的先导压力相对应。此时，还经由支援用压力补偿阀45C向支援用控制阀30供给支援泵40的压力油，所以在使工作装置用液压致动器21A、21B同时动作时，无论各个负荷的大小如何，都向行驶用油通路13a、13b供给与支援用控制阀30的开口面积成比例的流量分配的压力油。
在此，由高压选择阀47b选择的是压力高的一方的行驶用油通路13a、13b，即从液压泵11向液压马达12供给着压力油的行驶用油通路13a、13b。因而，在从支援泵40流入了压力油时，从液压泵11向液压马达12供给的压力油的流量增大，能够以超过由这些液压泵11的最大喷出量及液压马达12的最小容量等行驶系统液压单元10的规格决定的最高速度的速度使液压驱动车辆行驶。其结果是，例如在进行除雪作业等与牵引力相比更加依赖于液压驱动车辆的速度来使作业效率提高的作业时极为有利。
而且，通过了液压马达12的压力油经低压选择阀48a导出到排泄通路48，经冲洗溢流阀48b排泄到油箱50。也就是说，压力低的一方的行驶用油通路13a、13b的回路压力被调节为由冲洗溢流阀48b设定的压力，从而得以排泄来自支援泵40的压力油。因而，返回液压泵11的压力油的量不会多于从液压泵11喷出的压力油的量，上述来自支援泵40的压力油的流入不会给作为闭回路的行驶系统液压单元10带来使液压泵11的负荷增大等不良影响。
再有，通过支援用控制阀30的动作，不用对行驶系统液压单元10的基本规格进行任何改变，就能够向液压马达12供给超过液压泵11的最大喷出量的压力油。因此，能够维持由作为液压驱动车辆而设计的HST回路产生的牵引力。此外，也无须附设支援马达及减速器等大型的机械部件，所以不需要大的设置空间。
此外，在上述实施例中，当液压驱动车辆的速度超过预定的支援车速时，根据来自控制器100的控制信号，通过电磁比例阀31使支援用控制阀30动作，使从支援泵40喷出的压力油流入行驶系统液压单元10的行驶用油通路13a、13b。即在行驶时不使用工作装置，而是利用支援泵40的剩余流量。不过，本发明不必限定于此。例如，也可以设置向支援用控制阀30输出操作信号的操作杆或操作开关等操作机构，在操作员对操作机构进行了操作时使支援用控制阀30动作，由此使从支援泵40喷出的压力油流入行驶系统液压单元10的行驶用油通路13a、13b。
另外，在上述实施例中，作为从控制器100向电磁比例阀31输出控制信号时的判断基准，使用了车速传感器101的车速检测信号，但无须一定使用车速传感器101。例如，也可以基于来自图1所示的行驶系统液压单元10的行驶用油通路13a、13b上设置的液压传感器102a、102b的压力检测信号和来自发动机E的输出轴12a上设置的发动机转速传感器103的转速检测信号，从控制器100向电磁比例阀31输出控制信号。具体来说，当根据发动机转速传感器103的转速检测信号发动机转速最大且来自液压传感器102a、102b的压力检测信号超过了预定的压力(例如，20MPa)时，也可以按照使从支援泵40喷出的压力油流入行驶系统液压单元10的行驶用油通路13a、13b的方式向电磁比例阀31输出控制信号。
再有，在上述实施例中，例示了具备两个工作装置系统液压单元的结构，不过，工作装置系统液压单元的数目没有必要必须是两个。
工业实用性
如上所述，本发明对于由通过液压闭回路从液压泵循环供给的压力油驱动液压马达、通过液压马达的驱动而行驶的液压驱动车辆有用，由于无须在液压马达上附设支援马达及减速器，因此不需要大的设置空间，而且，由于通过排泄机构将由支援压力油供给机构供给的压力油排泄，所以不会给作为闭回路的行驶系统液压单元带来液压泵的负荷增大等不良影响。

Claims (6)

1、一种液压驱动车辆，具备行驶系统液压单元，该行驶系统液压单元包括：由原动机驱动的液压泵；由从所述液压泵喷出的压力油驱动的液压马达；在所述液压泵及所述液压马达之间构成闭回路的一对行驶用油通路，所述液压驱动车辆通过所述液压马达的驱动来行驶，其特征在于，
所述液压驱动车辆还包括：
由所述原动机驱动的支援泵；
使从所述支援泵喷出的压力油流入在从所述液压泵向所述液压马达供给压力油时成为高压侧的行驶用油通路的支援压力油供给机构；
当压力油在所述支援压力油供给机构的作用下流入一方的行驶用油通路时，从另一方的行驶用油通路排泄压力油的排泄机构。
2、根据权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，
所述支援压力油供给机构包括根据所述一对行驶用油通路的压力差进行动作的高压选择阀，并使来自所述支援泵的压力油流入该高压选择阀所选择的行驶用油通路，
所述排泄机构包括根据所述一对行驶用油通路的压力差进行动作的低压选择阀，并从该低压选择阀所选择的行驶用油通路排泄压力油。
3、根据权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，
所述液压驱动车辆还包括检测车速的车速检测机构，
所述支援压力油供给机构包括支援控制部，该支援控制部根据所述车速检测机构检测到的车速，进行从所述支援泵向所述行驶用油通路流入压力油的流入控制。
4、根据权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，
所述支援压力油供给机构包括流量控制回路，该流量控制回路控制所述支援泵的喷出量，以使来自所述支援泵的喷出压力与所述行驶系统液压单元的负荷压力之差为恒定。
5、根据权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，
所述液压驱动车辆至少具备一个工作装置系统液压单元，所述工作装置系统液压单元包括：用于驱动工作装置的工作装置用液压致动器；进行针对该工作装置用液压致动器的压力油供给控制的工作装置用控制阀，
所述支援压力油供给机构包括流量控制回路，该流量控制回路使所述工作装置系统液压单元与所述行驶系统液压单元并联，且通过独立的压力补偿阀分别向所述行驶系统液压单元及工作装置系统液压单元供给来自所述支援泵的压力油，并控制所述支援泵的喷出量以使所述行驶系统液压单元及所述工作装置系统液压单元的最大负荷压力与来自所述支援泵的喷出压力之差为恒定。
6、根据权利要求1所述的液压驱动车辆，其特征在于，
所述支援压力油供给机构在从所述支援泵到所述行驶系统液压单元之间具有支援用控制阀，该支援用控制阀根据操作量来增大输出流量。
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