JP2004340259A - Drive system for travelling of construction machinery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルのようなクローラ式走行体を備えた建設機械の走行駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の走行駆動装置は、油圧モータを駆動源とし、同モータの容量を大小切換えることにより、走行モードを大トルク・低速の1速モードと、小トルク・高速の2速モードとの間で切換え得るように構成され、通常、発進時や登坂時のような走行負荷の大きいときには1速モード、平坦地のような走行負荷が小さくてかつ高速走行が求められる走行時に2速モードとされる。
【0003】
従来、この走行モードの切換えに関する技術として、2速モードでの走行中に、油圧モータの負荷圧(作動圧)が設定値以上になったときに1速モードに自動的に切換える自動切換方式(たとえば特許文献1参照)が公知である。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−156666号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公知技術によると、とくに自重が大きくて走行時の負荷圧も大きくなる大形機械において、2速走行中、両油圧モータを互いに逆方向に回転させて方向転換するスピンターン操作を行ったときに、次のようなトラブルが発生していた。
【0006】
すなわち、スピンターン操作によって両油圧モータの負荷圧が設定値を十分超えれば、自動的に1速モードに切換わるため問題ないが、負荷圧が設定値近くまで上昇し、または設定値を跨いで変動すると、小トルクの2速モードで、油圧源であるポンプのP−Q特性(圧力×流量=一定となる等馬力特性)によってポンプ流量が減少するため、トルク不足によって両油圧モータの回転速度が著しく(1速モードでのスピンターン時以下にまで)低下する。
【0007】
こうなると、スピンターンの動きが緩慢となり、オペレータの意に反した動きとなるため操作性が悪くなるとともに、機械の性能に対する評価が下落することにもなっていた。
【0008】
なお、これに関連する技術として、上記特許文献1に、2速走行中、一方の油圧モータを停止させて他方の油圧モータのみで方向転換するピボットターン時に、停止側の油圧モータの容量を大きくしてブレーキ力を強化する技術が開示されている。
【0009】
しかし、この公知技術では、駆動側の油圧モータは2速モード(小トルク)のままであるため、上記のポンプ流量の減少によるターン速度の急落は防止できない。
【0010】
そこで本発明は、ターン速度の急落を防止してターン操作をスムーズに行うことができる建設機械の走行駆動装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、左右の走行体と、この両走行体を別々に駆動する油圧モータと、この両油圧モータの作動を指令する操作手段と、両油圧モータの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、スピンターン等のターン操作が行われたことを検出するターン操作検出手段と、走行モードをトルクの異なる複数の走行モード間で切換えるモード切換手段と、このモード切換手段に対してモード切換信号を送る制御手段とを具備し、上記制御手段は、所定の小トルクの走行モード下において、上記負荷圧検出手段によって検出された負荷圧が設定値以上になったとき、及び上記ターン操作検出手段によってターン操作が検出されたときに、それぞれ所定の大トルクの走行モードに切換えるように構成されたものである。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、オペレータにより操作されて制御手段に対し所定の小トルクの走行モードを指示するモード指示手段が設けられ、制御手段は、ターン操作が検出されたときに上記モード指示手段によるモード指示に関係なく走行モードを所定の大トルクの走行モードに切換えるように構成されたものである。
【0013】
請求項3の発明は、請求項1または2の構成において、モード切換手段は、油圧モータの容量を変化させて大トルクの1速モードと小トルクの2速モードの間で走行モードを切換えるように構成され、制御手段は、2速モードでの走行中に、上記負荷圧が設定値以上になったとき、及び上記ターン操作が行われたときにそれぞれ走行モードを上記1速モードに切換えるように構成されたものである。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、ターン操作検出手段は、両油圧モータの回転方向が互いに逆となるスピンターン操作が行われたことを検出するように構成されたものである。
【0015】
上記構成によると、所定の小トルクの走行モード(請求項3では2速モード)での走行中に、負荷圧が設定値以上になったとき、及びスピンターン等のターン操作が行われたときに、制御手段の作用により自動的に両油圧モータが大トルクの走行モード(同、1速モード)に切換わる。
【0016】
従って、たとえば請求項4のスピンターン操作時に、負荷圧が設定値近くまで上がり、あるいは設定値を跨いで変動しても、スピンターン操作が行われた時点で油圧モータが所定の大トルクの走行モードに切換わり、これにより負荷圧が低下してポンプ流量が回復するため、従来のような速度の急落は発生しない。このため、ターン操作の操作性が良いものとなる。
【0017】
また、請求項2の構成によると、モード指示手段を備え、オペレータの意思によって小トルクの走行モードに切換える構成をとった場合に、たとえ小トルクの走行モードが指示されていてもターン操作時には強制的に大トルクの走行モードに設定されるため、良好なターン操作性を確保することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【0019】
図3に、実施形態にかかる走行駆動装置が搭載された油圧ショベルを示す。
【0020】
同図において、1はクローラ式の走行装置で、この走行装置1上に上部旋回体2が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体2にブーム3、アーム4、バケット5を備えた作業アタッチメント6が装着される。
【0021】
この油圧ショベルの走行装置1は、左右の走行体(ここでは片側のみを図示)1aがそれぞれ可変容量型の走行用油圧モータによって別々に駆動され、同モータの容量が大小二通りに切換えられることによって走行モードが大トルク・低速の1速モードと、小トルク・高速の2速モードとの間で切換えられる。
【0022】
このモード切換え機能をもった走行駆動装置の構成を図1に示す。
【0023】
図1において、7,8は左右両側走行体用の可変容量型の走行用油圧モータ、9はこの両油圧モータ7,8の油圧源としての油圧ポンプで、この油圧ポンプ9と両油圧モータ7,8との間に左走行用、右走行用の油圧パイロット式コントロールバルブ10,11がそれぞれ設けられている。
【0024】
この両コントロールバルブ10,11は、それぞれ操作手段としての左走行用、右走行用のリモコン弁12,13によって切換制御され、このコントロールバルブ10,11の切換わり作動によって両油圧モータ7,8の回転方向(ショベルの走行方向)と速度が制御される。Tはタンクである。
【0025】
この走行駆動装置におけるモード切換手段は、両油圧モータ7,8の容量を大小二通りに切換える容量切換シリンダ14,15と、この両容量切換シリンダ14,15の作動を制御する電磁式の容量切換弁16とによって構成され、この容量切換弁16が制御手段としてのコントローラ17によって制御される。
【0026】
容量切換弁16は、タンクTに連通するタンク位置aと、補助油圧源18からの油圧を容量切換シリンダ14,15に供給する圧力供給位置bとを有し、コントローラ17からの制御信号によって同切換弁16が図示のタンク位置aから圧力供給位置bに切換わったときに、両容量切換シリンダ14,15が伸長作動して両油圧モータ7,8が小容量(2速モード)に切換わる。
【0027】
一方、検出手段として、負荷圧を検出する負荷圧センサ19と、走行リモコン弁12,13から出力される左右の前進及び後進各パイロット圧によってスピンターン操作が行われたことを検出するターン操作センサ20〜23が設けられ、これら各センサ19〜23からの信号がコントローラ17に入力される。
【0028】
また、コントローラ17には、オペレータにより手動操作されて2速モードを指示する2速指示スイッチ24からの信号が入力され、この2速指示信号の入力時に、コントローラ17から容量切換弁16に励磁電流が送られて容量切換シリンダ14が伸長し、両油圧モータ7,8が2速モードにセットされる。
【0029】
このコントローラ17の制御内容を含めたこの装置の作用を、図2のフローチャートを併用して説明する。
【0030】
制御開始後、ステップS1で、2速指示スイッチ24により2速指示が出されているか否かが判断され、NOの場合はステップS2で通常制御、すなわち、容量切換弁16をタンク位置aに設定して両油圧モータ7,8を1速モードに設定し、大トルク・低速で走行させる制御が行われた後、ステップS1に戻る。
【0031】
これに対し、YES(2速指示が出ている)の場合は、ステップS3に移行し、コントローラ17から容量切換弁16に励磁電流が送られて同切換弁16が圧力供給位置bに切換わり、両油圧モータ7,8が2速モードに切換えられる。
【0032】
そして、この2速モード下において、ステップS4で、ターン操作センサ20〜23からの信号(左前進+右後進、または右前進+左後進の信号)に基づいてスピンターン操作が行われた否かが判断される。
【0033】
ここで、スピンターン操作が行われていないときは、ステップS5で通常制御、すなわち、負荷圧センサ19によって検出された負荷圧が設定値未満のときは2速モードを維持し、設定値以上で両油圧モータ7,8を1速モードに自動的に切換える制御が行われた後、ステップS1に戻る。
【0034】
これにより、平坦路のような走行負荷が小さい状況では高速走行が可能となり、走行負荷が高い状況では大トルクとなって発進や登坂走行がスムーズに行われる。
【0035】
一方、2速モード下において、ステップS4でYESのとき、すなわち、スピンターン操作が行われたときは、2速モード指示及び負荷圧の値に関係なくステップS6で両油圧モータ7,8が1速モードに強制的に切換えられる。
【0036】
この1速モードへの切換えにより、負荷圧の上昇が抑えられ、P−Q特性に基づいて1速モードのポンプ流量が確保されるため、2速モードのままでスピンターン操作を行った場合のように負荷圧が設定値近くまで上昇し、もしくは設定値を跨いで変動することによってポンプ流量が減少し、速度が1速時以下にまで低下するという現象は発生しない。
【0037】
このため、オペレータの意図に反しないスムーズなスピンターン動作を確保でき、スピンターン操作の操作性が良いものとなる。
【0038】
なお、ステップS6の後、ステップS1に戻り、以後、再びモード指示スイッチ24による2速指示がないかぎり、1速モードでの走行動作が行われる。
【0039】
他の実施形態
(1)上記実施形態では、2速指示スイッチ24が操作されたときに2速モードにセットされ、それ以外は1速モードとなる構成をとったが、1速/2速切換スイッチによって1速/2速を手動で切換える構成をとってもよい。
【0040】
この場合も、2速モードが選択された状態で負荷圧が設定値以上となったとき、及びスピンターン操作が行われたときに1速モードに切換える構成をとればよい。
【0041】
あるいは、上記のような2速指示スイッチや切換スイッチが無く、負荷圧のみに基づいて1速/2速の切換えを自動的に行う構成を前提として、負荷圧が設定値以下で2速モードとなっている状態でスピンターン操作が行われたときに1速モードに切換えるように構成してもよい。
【0042】
(2)上記実施形態ではスピンターン操作が行われたときに1速モードに切換える構成をとったが、一方の油圧モータを停止させ、他方の油圧モータのみを回転させて方向転換するピボットターン操作が行われたときにも1速モードに切換えるように構成してもよい。
【0043】
(3)上記実施形態では、リモコン弁12,13のパイロット圧によってターン操作を検出するようにしたが、ターン操作時のリモコン弁12,13の機械的な動きをリミットスイッチ等によって検出してもよい。
【0044】
あるいは、電気ジョイスティックの操作によって電磁パイロット式のコントロールバルブを制御する機械においては、ターン操作検出手段として、電気ジョイスティックからの電気信号(たとえば電圧)を検出する構成をとることができる。
【0045】
(4)上記実施形態では、油圧モータ7,8の容量を大小切換えて走行モードを1速と2速の間で切換える構成をとったが、これに代えて走行減速機の減速比を切換える構成をとってもよい。
【0046】
(5)上記実施形態では、走行モードを1速と2速の二種類のうちで切換える構成をとったが、1速、2速、3速またはそれ以上のモードで切換える構成をとってもよい。
【0047】
この場合、1速モード以外での走行中にターン操作が行われたときに、すべて1速モードに切換えるように構成してもよいし、ターン操作が行われたときのモードのすぐ下のモード(たとえば3速モード下では2速モード)に切換えるように構成してもよい。
【0048】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、所定の小トルクの走行モード(請求項3では2速モード)での走行時に、負荷圧が設定値以上になったとき、及びスピンターン等のターン操作が行われたときに、制御手段の作用により自動的に両油圧モータを所定の大トルクの走行モード(同、1速モード)に切換える構成としたから、ターン操作時(請求項4の発明ではスピンターン操作時)に負荷圧の上昇を抑えてポンプ流量を確保し、速度の急落を防止することができる。
【0049】
このため、オペレータの意図に反しないスムーズなターン動作を確保でき、ターン操作の操作性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる走行駆動装置の全体構成を示す図である。
【図2】同装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明の適用対象例である油圧ショベルの概略側面図である。
【符号の説明】
1a 走行体
7,8 走行用の油圧モータ
9 油圧ポンプ
10,11 コントロールバルブ
12,13 操作手段としての走行用リモコン弁
14,15 モード切換手段を構成する容量切換シリンダ
16 同容量切換弁
17 制御手段としてのコントローラ
19 負荷圧検出手段としての負荷圧センサ
20〜23 ターン操作検出手段としてのターン操作センサ
24 モード指示手段としてのモード指示スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a traveling drive device for a construction machine having a crawler traveling body such as a hydraulic shovel.
[0002]
[Prior art]
This type of travel drive device uses a hydraulic motor as a drive source, and switches the capacity of the motor between a large torque and
[0003]
Conventionally, as a technique relating to the switching of the traveling mode, an automatic switching method for automatically switching to a first speed mode when a load pressure (operating pressure) of a hydraulic motor exceeds a set value during traveling in a second speed mode ( For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-156666 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-mentioned known technique, in a large-sized machine having a large own weight and a large load pressure during traveling, a spin-turn operation for turning the two hydraulic motors in opposite directions during the second speed traveling is performed. At the time, the following trouble occurred.
[0006]
That is, if the load pressure of both hydraulic motors sufficiently exceeds the set value by the spin turn operation, the mode is automatically switched to the first speed mode, but there is no problem. However, the load pressure rises to near the set value, or the load pressure increases over the set value. If it fluctuates, the pump flow rate is reduced by the PQ characteristic (pressure × flow rate = constant horsepower characteristic where the pressure is equal to the flow rate) of the pump which is the hydraulic pressure source in the second speed mode with a small torque. Significantly (below the spin turn in the first speed mode).
[0007]
In such a case, the spin turn is slowed down, and the movement is contrary to the operator's will. As a result, the operability is deteriorated, and the evaluation of the performance of the machine is reduced.
[0008]
As a technique related to this, in
[0009]
However, in this known technique, the drive-side hydraulic motor remains in the second-speed mode (small torque), so that it is impossible to prevent the sudden decrease in the turn speed due to the decrease in the pump flow rate.
[0010]
Therefore, the present invention provides a traveling drive device for a construction machine capable of preventing a sharp drop in the turn speed and performing a smooth turn operation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the left and right traveling bodies, the hydraulic motors for separately driving the two traveling bodies, the operation means for commanding the operation of the two hydraulic motors, and the load pressure for detecting the load pressure of the two hydraulic motors are provided. Detecting means, turn operation detecting means for detecting that a turn operation such as a spin turn has been performed, mode switching means for switching a traveling mode between a plurality of traveling modes having different torques, and a mode for the mode switching means. Control means for sending a switching signal, wherein the control means, when in a predetermined small torque running mode, when the load pressure detected by the load pressure detecting means becomes equal to or higher than a set value, and when the turn operation is performed. When a turn operation is detected by the detection means, the driving mode is switched to a predetermined large torque running mode.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a mode instructing means is provided which is operated by an operator to instruct a running mode of a predetermined small torque to the control means, and the control means detects a turn operation. Sometimes, the driving mode is switched to a predetermined large torque driving mode regardless of the mode instruction by the mode instruction means.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the mode switching means changes the capacity of the hydraulic motor to switch the traveling mode between the large torque first speed mode and the small torque second speed mode. The control means switches the running mode to the first speed mode when the load pressure becomes equal to or higher than a set value during the running in the second speed mode and when the turn operation is performed. It is comprised in.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to third aspects, the turn operation detecting means detects that a spin turn operation in which the rotation directions of both hydraulic motors are opposite to each other is performed. It was done.
[0015]
According to the above configuration, when the load pressure is equal to or higher than the set value and the turn operation such as the spin turn is performed during the traveling in the traveling mode with the predetermined small torque (the second speed mode in claim 3). Then, both hydraulic motors are automatically switched to the large torque running mode (the first speed mode) by the operation of the control means.
[0016]
Therefore, for example, even when the load pressure rises to near the set value or fluctuates over the set value during the spin turn operation of
[0017]
Further, according to the second aspect of the present invention, when the mode is provided with the mode instructing means and the mode is switched to the low-torque running mode by the operator's intention, even if the low-torque running mode is instructed, it is compulsory during the turn operation. Since the driving mode is set to a large torque, a favorable turn operability can be ensured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 3 shows a hydraulic shovel on which the traveling drive device according to the embodiment is mounted.
[0020]
In FIG. 1,
[0021]
In the traveling
[0022]
FIG. 1 shows the configuration of a traveling drive device having this mode switching function.
[0023]
In FIG. 1,
[0024]
The
[0025]
The mode switching means in the traveling drive device includes
[0026]
The
[0027]
On the other hand, as a detecting means, a
[0028]
The
[0029]
The operation of this apparatus including the control contents of the
[0030]
After the start of the control, it is determined in step S1 whether or not a second speed command is issued by the second
[0031]
On the other hand, in the case of YES (a second speed instruction has been issued), the flow shifts to step S3, where an exciting current is sent from the
[0032]
Then, in the second speed mode, it is determined in step S4 whether a spin turn operation has been performed based on a signal from the
[0033]
Here, when the spin turn operation is not performed, the normal control is performed in step S5, that is, when the load pressure detected by the
[0034]
Accordingly, high-speed traveling is possible in a situation where the traveling load is small such as a flat road, and a large torque is produced in a situation where the traveling load is high, so that starting and climbing traveling can be performed smoothly.
[0035]
On the other hand, if the answer is YES in step S4 in the second speed mode, that is, if the spin turn operation is performed, regardless of the second speed mode instruction and the value of the load pressure, both
[0036]
By switching to the first speed mode, a rise in load pressure is suppressed, and a pump flow rate in the first speed mode is secured based on the PQ characteristics. As described above, the phenomenon that the pump flow rate is reduced by increasing the load pressure to near the set value or fluctuating over the set value does not occur, and the speed is reduced to the first speed or less.
[0037]
Therefore, a smooth spin-turn operation that does not go against the intention of the operator can be ensured, and the operability of the spin-turn operation is improved.
[0038]
After step S6, the process returns to step S1, and thereafter, the traveling operation in the first speed mode is performed unless the second speed instruction is given again by the
[0039]
Other Embodiments (1) In the above embodiment, the second speed mode is set when the second
[0040]
Also in this case, a configuration may be adopted in which the mode is switched to the first-speed mode when the load pressure becomes equal to or higher than the set value while the second-speed mode is selected and when the spin turn operation is performed.
[0041]
Alternatively, assuming that there is no second-speed instruction switch or changeover switch as described above, and the first-speed / second-speed switching is automatically performed based only on the load pressure, the second-speed mode is set when the load pressure is equal to or less than the set value. It may be configured to switch to the first speed mode when the spin turn operation is performed in the state of being turned on.
[0042]
(2) In the above embodiment, when the spin turn operation is performed, the mode is switched to the first speed mode. However, the pivot turn operation in which one hydraulic motor is stopped and only the other hydraulic motor is rotated to change the direction is performed. May be configured to switch to the first speed mode even when is performed.
[0043]
(3) In the above embodiment, the turn operation is detected by the pilot pressure of the
[0044]
Alternatively, in a machine that controls an electromagnetic pilot-type control valve by operating an electric joystick, a configuration that detects an electric signal (for example, voltage) from the electric joystick can be employed as the turn operation detecting means.
[0045]
(4) In the above-described embodiment, the drive mode is switched between the first speed and the second speed by switching the capacity of the
[0046]
(5) In the above embodiment, the driving mode is switched between the first speed and the second speed. However, the driving mode may be switched between the first speed, the second speed, the third speed, and higher modes.
[0047]
In this case, when a turn operation is performed during traveling in a mode other than the first speed mode, all the modes may be switched to the first speed mode, or a mode immediately below the mode when the turn operation is performed. (For example, the second speed mode under the third speed mode).
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the vehicle is traveling in a traveling mode with a predetermined small torque (second speed mode in claim 3), when the load pressure exceeds a set value, and when a turn operation such as a spin turn is performed. When the vehicle is turned, the two hydraulic motors are automatically switched to a predetermined large torque running mode (the first speed mode) by the operation of the control means. During operation), the pump pressure can be secured by suppressing an increase in load pressure, and a sudden drop in speed can be prevented.
[0049]
Therefore, a smooth turn operation that does not go against the intention of the operator can be secured, and the operability of the turn operation can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a traveling drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the apparatus.
FIG. 3 is a schematic side view of a hydraulic excavator to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
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