JP2005090573A - Ｈｓｔ走行駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧ポンプと油圧モータとを一対の駆動用油路を介して閉回路状に接続してなるＨＳＴ走行駆動装置において、車両を停止させたときに反圧油吐出側駆動油路に過度のブレーキ圧が発生してしまうことを防止する。
【解決手段】 前進／中立／後進切換バルブ１３に連動して切換わるリリーフ圧制御バルブ１２を設け、該リリーフ圧制御バルブ１２からのパイロット圧の供給に基づいて、反圧油吐出側駆動用油路４または３に接続されるオーバロードリリーフ弁９または８のリリーフ圧を、圧油吐出側駆動用油路３または４に接続されるオーバロードリリーフ弁８または９のリリーフ圧よりも低くなるように制御する構成にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホイールローダ等の作業用車両に用いられるＨＳＴ走行駆動装置の技術分野に属するものである。

一般に、ホイールローダ等の作業用車両では、走行装置への動力伝達装置としてＨＳＴ（ハイドロスタティックトランスミッション）走行駆動装置を用いることがあるが、このようなＨＳＴ走行駆動装置のなかには、エンジンに連結される油圧ポンプ（ＨＳＴポンプ）と車軸側に連結される油圧モータ（ＨＳＴモータ）とを一対の駆動用回路により閉回路状に接続すると共に、前進／中立／後進切換手段を設け、該前進／中立／後進切換手段の前進位置では一方の駆動用回路に圧油を吐出し、後進位置では他方の駆動用油路に圧油を吐出し、中立位置では両方の駆動用油路に圧油を吐出しないように油圧ポンプを制御する構成にしたものがある。

このものにおいて、走行中の作業用車両を停止させるべく走行用操作具を走行位置から停止位置に戻したとき、ＨＳＴポンプから圧油が吐出されなくなる一方、慣性力により車両は走行し続けようとするため、ＨＳＴモータが車軸により回されてポンプの働きをする。このとき、走行用操作具を停止位置に戻す操作が急であると、反圧油吐出側駆動用油路（ＨＳＴモータからＨＳＴポンプに向かう油が流れる駆動用油路）に高圧が発生し、これが過度のブレーキ圧となって車両が急激に停止し、大きなショックが生じる。

そこで従来、走行中に前進／中立／後進切換手段を中立位置に切換えた場合にＨＳＴモータの容量が低減するように制御することで、ＨＳＴモータに作用するブレーキトルクを抑制して円滑に減速できるように構成したものが提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−５８４１１号公報

しかるに、前記特許文献１のものは、走行中に前進／中立／後進切換手段を中立位置に切換えた場合について検討されているだけで、前進／中立／後進切換手段が前進または後進位置のままで、走行用操作具を走行位置から停止位置に戻したときに反圧油吐出側駆動用油路に発生する高圧のブレーキ圧については検討されておらず、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、油圧ポンプと油圧モータとを一対の駆動用油路を介して閉回路状に接続すると共に、前進位置では一方の駆動用油路に圧油を吐出し、後進位置では他方の駆動用油路に圧油を吐出し、中立位置では両方の駆動用油路に圧油を吐出しないように油圧ポンプを制御する前進／中立／後進切換手段と、各駆動用油路にそれぞれ接続されて各駆動用油路の最大圧力を制御する一対のオーバロードリリーフ弁とを備えてなるＨＳＴ走行駆動装置において、上記前進／中立／後進切換手段の前進、後進位置で反圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低くなるように制御するリリーフ圧制御手段を設けたことを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、反圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁はリリーフ圧が低くなるように制御されることになって、車両を停止させたときに反圧油吐出側駆動用油路に過度のブレーキ圧が発生してしまうことを防止でき、円滑な減速を行うことができる。
請求項２の発明は、請求項１において、リリーフ圧制御手段は、反圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、走行用操作具を走行位置から停止位置に戻したときに反圧油吐出側駆動用油路に発生する急激なブレーキ圧を開放するべく制御することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、リリーフ圧制御手段は、前進／中立／後進切換手段の前進、後進、中立位置の切換えに連動して切換わる弁手段で構成されることを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、リリーフ圧制御手段を構成する弁手段は、前進／中立／後進切換手段の切換えに連動して切換わって、オーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を制御することになり、リリーフ圧制御用の弁手段のための切換え制御を、別途必要としない。
請求項４の発明は、請求項１、２または３において、リリーフ圧制御手段は、リリーフ圧制御用のパイロット圧をオーバロードリリーフ弁に供給する弁手段で構成されることを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、オーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、リリーフ圧制御用の弁手段からのパイロット圧の供給に基づいて高低制御することができる。
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４において、リリーフ圧制御手段は、前進／中立／後進切換手段の中立位置で両方の駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、前進／中立／後進切換手段の前進、後進位置で反圧力吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも高くなるように制御することを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、前進／中立／後進切換手段を中立位置にすれば駆動用油路のオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧が高くなり、これにより傾斜地等であっても車両を確実に停止させることができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、図１に、ホイールローダ等の作業用車両に設けられるＨＳＴ走行駆動装置の第一の実施の形態の回路を示すが、該図１において、１はエンジンＥの駆動により回転する可変容量型の油圧ポンプ（以下、ＨＳＴポンプ１と称する）、２は車軸（図示せず）に連動連結される可変容量型の油圧モータ（以下、ＨＳＴモータ２と称する）であって、これらＨＳＴポンプ１、ＨＳＴモータ２は、該ＨＳＴポンプ１、ＨＳＴモータ２の入出力ポート１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂ同士を連結する一対の第一、第二駆動用回路３、４により閉回路状に接続されていて、ＨＳＴポンプ１とＨＳＴモータ２とのあいだを作動油が循環する構成になっている。

また、５はエンジンＥの駆動により回転するチャージポンプであって、該チャージポンプ５は、油タンク６から吸い上げた油を、ＨＳＴ走行駆動装置に設けられるチャージ回路７に供給する。該チャージ回路７は、後述する第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９を介して第一、第二駆動用回路３、４に接続されていると共に、チャージ回路７の油の一部はスピードセンシングバルブ１０に流れ、該スピードセンシングバルブ１０により信号圧となる。尚、このチャージ回路７の回路圧は、チャージリリーフ弁１１によって決定される。

前記第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９は、チャージ回路７から第一、第二駆動用回路３、４への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁８ａ、９ａと、第一、第二駆動用回路３、４の圧力が予め設定される後述のリリーフ圧を越えたときに該第一、第二駆動用回路３、４の油をチャージリリーフ弁１１を介して油タンク６に流すリリーフ用弁路８ｂ、９ｂとを備えている。そして、この第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９は、チェック弁８ａ、９ａを介してチャージ回路７の油を第一、第二駆動用回路３、４に補充することにより第一、第二駆動用回路３、４の最小圧力を一定に保持すると共に、リリーフ用弁路８ｂ、９ｂを介して第一、第二駆動用回路３、４の油をチャージ回路７に流すことにより第一、第二駆動用回路３、４の圧力上昇を抑えることができるようになっている。

扨、前記第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧は、後述するリリーフ圧制御バルブ１２の切換位置によって、予め設定される高圧リリーフ圧、または低圧リリーフ圧となるように制御される。
つまり、クロスオーバロードリリーフ弁８、９は、バネ８ｃ、９ｃの押圧力ＰＣ、および閉鎖側パイロットポート８ｄ、９ｄに入力される後述のリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤによってリリーフ用弁路８ｂ、９ｂ閉鎖側に向けて押圧される一方、開放側パイロットポート８ｅ、９ｅに入力される第一、第二駆動用回路３、４の圧力ＰＥによってリリーフ用弁路８ｂ、９ｂ開放側に向けて押圧されている。そして、リリーフ用弁路８ｂ、９ｂ閉鎖側に向けて押圧する力が開放側に向けて押圧する力よりも大きければリリーフ用弁路８ｂ、９ｂを閉じ、開放側に向けて押圧する力が閉鎖側に向けて押圧する力よりも大きければリリーフ用弁路８ｂ、９ｂを開くように構成されている。

ここで、閉鎖側パイロットポート８ｄ、９ｄには、後述するようにリリーフ圧制御バルブ１２の切換位置によってリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤが供給される場合と、供給されない場合とがある。
そして、リリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤが供給された場合には、リリーフ用弁路８ｂ、９ｂ閉鎖側に押圧する力は、バネ８ｃ、９ｃの押圧力ＰＣとリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤとの和（ＰＣ＋ＰＤ）であり、該和（ＰＣ＋ＰＤ）よりも開放側パイロットポート８ｅ、９ｅに入力される第一、第二駆動用回路３、４の圧力ＰＥの方が大きく（ＰＥ＞ＰＣ＋ＰＤ）ならなければリリーフ用弁路８ｂ、９ｂは開かないことになり、これによりクロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧は、予め設定される高圧リリーフ圧となるように制御される。そして、該高圧リリーフ圧のクロスオーバロードリリーフ弁８、９は、ＨＳＴモータ２の駆動に充分な圧力を確保できるように第一、第二駆動用回路３、４の回路圧を保持する。

一方、リリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤが供給されない場合、つまりＰＤ＝０（タンク圧）の場合には、リリーフ用弁路８ｂ、９ｂ閉鎖側に押圧する力はバネ８ｃ、９ｃの押圧力ＰＣのみとなり、該バネ８ｃ、９ｃの押圧力ＰＣよりも開放側パイロットポート８ｅ、９ｅに入力される第一、第二駆動用回路３、４の圧力ＰＥが大きければ（ＰＥ＞ＰＣ）リリーフ用弁路８ｂ、９ｂが開くことになり、これによりクロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧は、前述のリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤが供給された場合よりも低圧である低圧リリーフ圧となるように制御される。そして、該低圧リリーフ圧のクロスオーバーロードリリーフ弁８、９は、走行中の車両が停止するときに第一、第二駆動用回路３、４の急激な圧力上昇を抑えるべく低圧でリリーフ用弁路８ｂ、９ｂを開くように構成されている。

前記リリーフ圧制御バルブ１２は、電磁式の四ポート三位置切換弁であって、第一ポート１２ａは前記チャージ回路７に、第二ポート１２ｂは油タンク６に、第三ポート１２ｃは第一クロスオーバロードリリーフ弁８の閉鎖側パイロットポート８ｄに、第四ポート１２ｄは第二クロスオーバーロードリリーフ弁９の閉鎖側パイロットポート９ｄにそれぞれ接続されていると共に、後述する前進／中立／後進切換バルブ１３の切換作動に連動して、前進位置Ｆ、中立位置Ｎ、後進位置Ｒに切換わるように構成されている。

そしてリリーフ圧制御バルブ１２は、中立位置Ｎでは、第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９の閉鎖側パイロットポート８ｄ、９ｄを絞りを介して油タンク６に連通させ、前進位置Ｆでは、チャージ回路７の圧油をリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤとして第一クロスオーバロードリリーフ弁８の閉鎖側パイロットポート８ｄに供給する一方、第二クロスオーバロードリリーフ弁９の閉鎖側パイロットポート９ｄを油タンク６に連通させ、後進位置Ｒでは、チャージ回路７の圧油をリリーフ圧制御用パイロット圧ＰＤとして第二クロスオーバロードリリーフ弁９の閉鎖側パイロットポート９ｄに供給する一方、第一クロスオーバロードリリーフ弁８の閉鎖側パイロットポート８ｄを油タンク６に連通させるようになっている。

而して、リリーフ圧制御バルブ１２の中立位置Ｎでは、両方のクロスオーバロードリリーフ弁８、９が低圧リリーフ圧に設定され、前進位置Ｆでは、第一クロスオーバロードリリーフ弁８が高圧リリーフ圧に設定される一方、第二クロスオーバロードリリーフ弁９は低圧リリーフ圧に設定され、また後進位置Ｒでは、第二クロスオーバロードリリーフ弁９は高圧リリーフ圧に設定される一方、第一クロスオーバロードリリーフ弁８は低圧リリーフ圧に設定されるようになっている。

一方、前述したように、チャージ回路７の油の一部はスピードセンシングバルブ１０に流れるが、該スピードセンシングバルブ１０は、図示しない走行用操作具（走行ペダルや走行レバー）の操作に基づき、エンジン回転数に対応した信号圧を発生する。そして、該信号圧は信号圧回路１４を通って前進／中立／後進切換バルブ１３に供給される。

前進／中立／後進切換バルブ１３は、電磁式の四ポート三位置切換弁であって、第一ポート１３ａは前記信号圧回路１４に、第二ポート１３ｂは油タンク６に、第三ポート１３ｃはＨＳＴポンプ１用のポンプアクチュエータ１５の第一油室１５ａに、第四ポート１３ｄはポンプアクチュエータ１５の第二油室１５ｂにそれぞれ接続されていると共に、運転席部に配される前後進切換レバー（図示せず）の操作に基づいて、前進位置Ｆ、中立位置Ｎ、後進位置Ｒに切換わるように構成されている。

そして前進／中立／後進切換バルブ１３は、中立位置Ｎでは、信号圧回路１４を遮断する一方、ポンプアクチュエータ１５の両方の油室１５ａ、１５ｂを絞りを介して油タンク６に連通させ、前進位置Ｆでは、信号圧回路１４の圧油をポンプアクチュエータ１５の第一油室１５ａに供給する一方、第二油室１５ｂを油タンク６に連通させ、後進位置Ｒでは、信号圧回路１４の圧油を第二油室１５ｂに供給する一方、第一油室１５ａを油タンク６に連通させるようになっている。

而して、前進／中立／後進切換バルブ１３の中立位置Ｎでは両方の油室１５ａ、１５ｂに信号圧は入力されず、これによりポンプアクチュエータ１５は、第一、第二駆動用回路３、４への圧油吐出量が零となる中立状態となるようにＨＳＴポンプ１を制御する。この状態では、第一、第二駆動用回路３、４に圧油が流れず、車両は停止している。

また、前進／中立／後進切換バルブ１３の前進位置Ｆでは第一油室１５ａに信号圧が入力され、これによりポンプアクチュエータ１５は、第一駆動用回路３に圧油を吐出するようにＨＳＴポンプ１を制御する。この状態では、ＨＳＴポンプ１から第一駆動回路３、ＨＳＴモータ２、第二駆動回路４、ＨＳＴポンプ１の順に油が流れ、これによりＨＳＴモータ２に連動連結される車軸が前進方向に回転して車両は前進するが、その速度は、第一油室１５ａに入力される信号圧により増減するようになっている。

さらに、前進／中立／後進切換バルブ１３の後進位置Ｒでは第二油室１５ｂに信号圧が入力され、これによりポンプアクチュエータ１５は、第二駆動用回路４に圧油を吐出するようにＨＳＴポンプ１を制御する。この状態では、ＨＳＴポンプ１から第二駆動回路４、ＨＳＴモータ２、第一駆動回路３、ＨＳＴポンプ１の順に油が流れ、これにより車軸が後進方向に回転して車両は後進するが、その速度は、第二油室１５ｂに入力される信号圧により増減するようになっている。

叙述の如く構成されたものにおいて、車両を前進させる場合には、前後進切換レバーを前進側に切換えて走行用操作具を走行位置に操作すると、前進／中立／後進切換バルブ１３が前進位置Ｆに切換わって車両が前進走行することになるが、この場合に、上記前進／中立／後進切換バルブ１３と連動してリリーフ圧制御バルブ１２が前進位置Ｆに切換わり、これにより第一クロスオーバロードリリーフ弁８は高圧リリーフ圧に設定される一方、第二クロスオーバロードリリーフ弁９は低圧リリーフ圧に設定されることになる。そして、前記高圧リリーフ圧の第一クロスオーバロードリリーフ弁８は、ＨＳＴポンプ１からＨＳＴモータ２への吐出油が流れる第一駆動用油路（前進走行時における圧油吐出側駆動用油路）３の圧力を、ＨＳＴモータ２の駆動に充分な圧力を確保できるように保持する一方、低圧リリーフ圧の第二クロスオーバロードリリーフ弁９は、ＨＳＴモータ２からＨＳＴポンプ１に向かう油が流れる第二駆動用油路（前進走行時における反圧油吐出側駆動用油路）４の圧力が上昇しないように低圧でリリーフ用弁路９ｂを開くことになる。また、車両を後進させる場合には、前後進レバーを後進側に切換えると前進／中立／後進切換バルブ１３およびリリーフ圧制御バルブ１２が後進位置Ｆに切換わり、これにより第二駆動用油路（後進走行時における圧油吐出側駆動用油路）４に接続される第二クロスオーバロードリリーフ弁９は高圧リリーフ圧に設定される一方、第一駆動用油路（後進走行時における反圧油吐出側駆動用油路）３に接続される第一クロスオーバロードリリーフ弁８は低圧リリーフ圧に設定されることになる。

この結果、走行中の車両を停止させるべく走行用操作具を走行位置から停止位置に戻したとき、ＨＳＴポンプ１からの圧油吐出は停止する一方、ＨＳＴモータ２は慣性力で回転する車軸により回されてポンプの作用をし、これにより反圧油吐出側駆動用油路にブレーキ圧が発生することになるが、この場合に、反圧油吐出側駆動用油路３または４に接続される第一または第二クロスオーバロードリリーフ弁８または９が低圧でリリーフ用弁路８ａまたは９ａを開くため、反圧油吐出側駆動用油路３または４に高圧のブレーキ圧が発生することなく、円滑な減速停止を行うことができる。

ところで、反圧油吐出側駆動用油路に接続されるクロスオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧が低圧であると、前述したように円滑な減速ができる一方、傾斜地で停止させる場合（エンジン駆動中）には、クロスオーバロードリリーフ弁を通じて油が流れるためになかなか停止できない惧れがある。
そこで、図２に示す第二の実施の形態のリリーフ圧制御バルブ１２は、中立位置Ｎのときに、チャージ回路７の圧力を絞り１２ｅを介して第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９の閉鎖側パイロットポート８ｄ、９ｄに導入するように構成されている。これにより、リリーフ圧制御バルブ１２が中立位置Ｎのとき、第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９は高圧リリーフ圧に設定されるようになっている。
尚、第二の実施の形態において、第一の実施の形態の構成と同様の構成のものは同一の符号を附すと共に、その説明は省略する。

叙述の如く構成された第二の実施の形態のものにおいて、走行中の車両を停止させるべく走行操作具を走行位置から停止位置に戻したとき、前述した第一の実施の形態と同様に円滑な減速が行えることになるが、傾斜地等で停止させるような場合には、車両が減速してから前後進切換レバーを中立位置に切換えると、前進／中立／後進切換バルブ１３が中立位置Ｎに切換わるのと連動してリリーフ圧制御バルブ１２が中立位置Ｎに切換わる。これにより、第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧が高圧になって、第一、第二駆動用回路３、４からの油の流出が停止し、車両は確実且つ速やかに停止することになる。しかもこの場合、第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧を高圧にするために閉鎖側パイロットポート８ｄ、９ｄに入力されるパイロット圧は、チャージ回路７から絞り１２ａを介して導入されることになるため、第一、第二クロスオーバロードリリーフ弁８、９のリリーフ圧が急激に高圧になってショックを生じるような不具合はなく、円滑に減速できるものでありながら確実に停止できることになる。

第一の実施の形態を示すＨＳＴ走行駆動装置の回路図である。 第二の実施の形態を示すＨＳＴ走行駆動装置の回路図である。

符号の説明

１ ＨＳＴポンプ
２ ＨＳＴモータ
３ 第一駆動用油路
４ 第二駆動用油路
８ 第一オーバロードリリーフ弁
９ 第二オーバロードリリーフ弁
１２ リリーフ圧制御バルブ
１３ 前進／中立／後進切換バルブ

Claims (5)

1. 油圧ポンプと油圧モータとを一対の駆動用油路を介して閉回路状に接続すると共に、前進位置では一方の駆動用油路に圧油を吐出し、後進位置では他方の駆動用油路に圧油を吐出し、中立位置では両方の駆動用油路に圧油を吐出しないように油圧ポンプを制御する前進／中立／後進切換手段と、各駆動用油路にそれぞれ接続されて各駆動用油路の最大圧力を制御する一対のオーバロードリリーフ弁とを備えてなるＨＳＴ走行駆動装置において、上記前進／中立／後進切換手段の前進、後進位置で反圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも低くなるように制御するリリーフ圧制御手段を設けたことを特徴とするＨＳＴ走行駆動装置。
2. 請求項１において、リリーフ圧制御手段は、反圧油吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、走行用操作具を走行位置から停止位置に戻したときに反圧油吐出側駆動用油路に発生する急激なブレーキ圧を開放するべく制御することを特徴とするＨＳＴ走行駆動装置。
3. 請求項１または２において、リリーフ圧制御手段は、前進／中立／後進切換手段の前進、後進、中立位置の切換えに連動して切換わる弁手段で構成されることを特徴とするＨＳＴ走行駆動装置。
4. 請求項１、２または３において、リリーフ圧制御手段は、リリーフ圧制御用のパイロット圧をオーバロードリリーフ弁に供給する弁手段で構成されることを特徴とするＨＳＴ走行駆動装置。
5. 請求項１、２、３または４において、リリーフ圧制御手段は、前進／中立／後進切換手段の中立位置で両方の駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧を、前進／中立／後進切換手段の前進、後進位置で反圧力吐出側駆動用油路に接続されるオーバロードリリーフ弁のリリーフ圧よりも高くなるように制御することを特徴とするＨＳＴ走行駆動装置。

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