JP2005119619A - 走行式建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】左右走行モータに２つの油圧ポンプからそれぞれ独立して圧油を供給し走行を行うもので、油圧ポンプや走行モータ等の大物装置を交換しなくても確実に走行蛇行の直進補正を行うことができるようにする。
【解決手段】アクチュエータライン６５，６６に可変絞り７７，７８を有する蛇行補正用のブリードオフ回路７１を設け、アクチュエータライン６７，６８に可変絞り８３，８４を有する蛇行補正用のブリードオフ回路７２を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の走行式建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、左右走行モータに２つの油圧ポンプからそれぞれ独立して圧油を供給する走行式建設機械の油圧駆動装置に関する。

油圧ショベル等の走行式建設機械においては、通常、左右の走行モータを備え、これら左右の走行モータに２つの油圧ポンプからそれぞれ独立して圧油を供給するとともに、２つの走行モータに供給される圧油の流れを２つの方向切換弁により制御している。２つの方向切換弁はオープンセンタタイプであり、開回路を構成している。この種の油圧駆動装置は例えば特開平８−２９１５３９号公報に記載されている。

特開平８−２９１５３９号公報

しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。

走行式建設機械の油圧駆動装置において、定格の走行速度は油圧ポンプの吐出流量と走行モータの容量により決定される。設計仕様では２つの油圧ポンプ及び左右走行モータの仕様は同仕様に設定されている。この場合、実際の左右の走行モータの速度差（回転数差）は、油圧ポンプの叶出性能と走行モータの効率等に影響される。実際の製品では加工誤差等のバラツキがあり、油圧ポンプの叶出性能や走行モータの効率等にバラツキが生じ、直進走行操作時に左右の走行モータに速度差が発生する。左右の走行モータに速度差が発生すると車体は走行蛇行し、意図する直進走行が行えなくなる。

このような問題に対し、現状の対応策では油圧ポンプの交換か走行モータの交換に依っている。しかし、油圧ポンプや走行モータは大物装置であり、これらの交換には過大な費用や作業量を要する。また、確実性が低かった。

本発明の目的は、左右走行モータに２つの油圧ポンプからそれぞれ独立して圧油を供給し走行を行うもので、油圧ポンプや走行モータ等の大物装置を交換しなくても確実に走行蛇行の直進補正を行うことができる走行式建設機械の油圧駆動装置を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、第１及び第２油圧ポンプ、左右の走行モータ、前記第１及び第２油圧ポンプから前記左右の走行モータに供給される圧油の流れを制御する第１及び第２方向切換弁とを備える走行式建設機械の油圧駆動装置において、前記第１及び第２油圧ポンプから前記第１及び第２方向切換弁を経由して前記左右の走行モータに圧油を供給する回路の途中に、前記左右の走行モータに供給される圧油の一部を絞り部を介してタンクに逃がす蛇行補正用のブリードオフ回路を設けたものとする。

このように蛇行補正用のブリードオフ回路を設けることにより、第１及び第２油圧ポンプの叶出性能や左右の走行モータの効率等にバラツキがあり駆動側（高圧側）と従動側（低圧側）が生じても、高圧側の圧油が多めにタンクに逃がされるため左右の走行モータに速度差（回転数差）が生じることが防止され、走行蛇行の直進補正をすることができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記絞り部の開口面積を調整可能とする調整手段を有する。

このように可変絞り部の開口面積を調整可能とすることで、蛇行を補正するための逃がし流量を調整することが可能になる。また、その調整は調整手段による作業となるため、可変絞り部の開口面積の設定が不適切であった場合でも絞り要素の交換が不要となる。更に、製品の出荷時にブリードオフ回路の校正を容易に行うことができる。

（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記第１及び第２方向切換弁から前記左右の走行モータに圧油を供給する第１及び第２管路の途中に設けられている。

（４）上記（１）において、前記第１及び第２方向切換弁は、中立位置にあるとき前記第１及び第２油圧ポンプからの吐出油をタンクに戻すセンターバイパス流路を有し、前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記第１及び第２方向切換弁のセンターバイパス流路に設けられていてもよい。

（５）また、上記（１）において、好ましくは、前記絞り部の開口面積は、前記第１及び第２油圧ポンプから前記左右の走行モータにそれぞれ供給される圧油の流量に対する当該絞り部からの逃がし流量の比率が２〜３％となるように設定されている。

これにより直進補正時の左右走行モータの負荷圧差に対して直進補正に必要な逃がし流量を確保できるとともに、操舵時に想定される最大の負荷圧差に対する逃がし流量が操舵を無効にしてしまう流量より少なくなり、必要な操舵を適切に行うことができる。

本発明によれば、左右走行モータに２つの油圧ポンプからそれぞれ独立して圧油を供給し走行を行う油圧駆動装置において、油圧ポンプや走行モータ等の大物装置を交換しなくても確実に走行蛇行の直進補正を行うことができる。

また、本発明によれば、蛇行の補正量を調整することが可能になり、その調整は調整手段による作業となるため、絞り部の開口面積の設定が不適切であった場合でも絞り要素の交換が不要となる。また、製品の出荷時にブリードオフ回路の校正を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。これらの実施の形態は建設機械として油圧ショベルに本発明を適用したものである。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動装置を示す図である。この図１において、本実施の形態に係わる油圧駆動装置は、２つの油圧ポンプ１，２を内蔵したポンプ装置３と、左右の走行モータ４，５と、２つの油圧ポンプ１，２から左右の走行モータ４，５に供給される圧油の流れを制御する２つの方向切換弁６，７とを備えている。方向切換弁６，７が切り換え操作されると、２つの油圧ポンプ１，２の吐出口から吐出された圧油は方向切換弁６，７のメータイン流路（流入側流路）６ａ１又は６ａ２；７ａ１又は７ａ２、アクチュエータライン６５又は６６；６７又は６８を介してそれぞれの走行モータ４，５に導かれ、走行モータ４，５からの戻り油はアクチュエータライン６５又は６６；６７又は６８、方向切換弁６，７のメータアウト流路（流出側流路）６ｂ１，６ｂ２又は７ｂ１，７ｂ２を介してタンクに戻される。アクチュエータライン６５，６６は方向切換弁６のアクチュエータポートと走行モータ４の入出力ポートとを接続する配管であり、アクチュエータライン６７，６８は方向切換弁７のアクチュエータポートと走行モータ５の入出力ポートとを接続する配管である。

油圧ポンプ１，２は可変容量型であり、傾転位置を制御することで容量（押しのけ容積）を変え、吐出流量を増減することができる。油圧ポンプ１，２の制御手段として馬力制御アクチュエータ１ａ，２ａが設けられ、油圧ポンプ１，２の吐出圧が上昇するとそれに応じて流量を減じるよう傾転位置が制御される。

方向切換弁６，７はオープンセンタータイプ（センターバイパスタイプ）であり、センターバイパスライン８，９に位置するセンタバイパス流路６ｃ，７ｃを有している。方向切換弁６，７が中立位置（非操作位置）にあるとき、センターバイパス流路６ｃ，７ｃは全開し、メータイン流路６ａ１，６ａ２；７ａ１，７ａ２は全閉し、油圧ポンプ１，２からの吐出油は油圧ポンプ１，２の吐出口に接続された圧油供給管路１１，１２、センターバイパスライン８，９、センターバイパス流路６ｃ，７ｃ、タンクライン１３，１４を介してタンクに戻される。方向切換弁６，７が中立位置から作動位置に切り換え操作されると、その操作量に応じてセンターバイパス流路６ｃ，７ｃは開口面積を減らし、方向切換弁６，７の最大切換位置（フルストローク位置）の直前で全閉する。一方、方向切換弁６，７のメータイン流路６ａ１又は６ａ２；７ａ１又は７ａ２は方向切換弁６，７の操作量に応じて開口面積を増やし、方向切換弁６，７の最大切換位置（フルストローク位置）の直前で全開する。これにより方向切換弁６，７の操作量に応じた流量が走行モータ４，５に供給され、走行モータ４，５の回転速度が制御される。圧油供給管路１１，１２には油圧ポンプ１，２の最高吐出圧力を規制する安全手段としてのメインリリーフ弁１５，１６が設けられている。

走行モータ４のアクチュエータライン６５，６６には蛇行補正用のブリードオフ回路７１が設けられ、走行モータ５のアクチュエータライン６７，６８にも同様に蛇行補正用のブリードオフ回路７２が設けられている。ブリードオフ回路７１はアクチュエータライン６５，６６をタンクにつなぐ管路７５，７６と、この管路７５，７６に設けられた可変絞り部７７，７８と、可変絞り部７７，７８の開口面積を調整する調整具７９，８０とを有している。ブリードオフ回路７２も同様に、アクチュエータライン６７，６８をタンクにつなぐ管路８１，８２と、この管路８１，８２に設けられた可変絞り部８３，８４と、可変絞り部８３，８４の開口面積を調整する調整具８５，８６とを有している。調整具７９，８０；８５，８６は例えばオペレータが手動で操作可能で、所望の回転位置でロック可能なスクリュー部材である。

図２に油圧ショベルの外観を示す。油圧ショベルは、下部走行体１００、上部旋回体１０１、フロント作業機１０２を有し、下部走行体１００は右左のクローラ１００ａ，１００ｂを有し、フロント作業機１０２はブーム１０３、アーム１０４、バケット１０５を備えている。下部走行体１００の前部にはブレード１０６が取り付けられ、上部旋回体１０１は運転室１０７を備えている。

下部走行体１００の右左のクローラ１００ａ，１００ｂには上記の走行モータ４，５が設けられ、この走行モータ４，５を回転駆動することで走行を行う。フロント作業機１０２にはブームシリンダ１１３、アームシリンダ１１４、バケットシリンダ１１５が備えられ、これらを伸縮することでブーム１０３、アーム１０４、バケット１０５は上下方向に回動する。

図１では、説明の簡略化のため、走行用の方向切換弁６，７のみを示したが、実際の回路構成ではセンタバイパスライン８，９には走行用の方向切換弁６，７以外に、ブーム用、アーム用、バケット用、旋回用の方向切換弁も設置され、油圧ポンプ１或いは油圧ポンプ２からブームシリンダ１１３、アームシリンダ１１４、バケットシリンダ１１５や図示しない旋回モータに圧油を供給し、ブーム１０３、アーム１０４、バケット１０５や上部旋回体１０１を駆動可能となっている。

次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。

直進走行を意図して方向切換弁６，７をフルストロークで操作すると、油圧ポンプ１の吐出口から吐出された圧油は方向切換弁６のメータイン流路（流入側流路）６ａ１又は６ａ２、アクチュエータライン６５又は６６を介して走行モータ４に導かれ、油圧ポンプ２の吐出口から吐出された圧油は方向切換弁７のメータイン流路（流入側流路）７ａ１又は７ａ２、アクチュエータライン６７又は６８を介して走行モータ５に導かれる。このとき、アクチュエータライン６５又は６６を経由して走行モータ４に導かれる圧油の一部（微量）は可変絞り部７７又は７８を介してタンクに逃がされ（絞り捨てられ）、アクチュエータライン６７又は６８を経由して走行モータ５に導かれる圧油の一部（微量）は可変絞り部８３又は８４を介してタンクに逃がされる。可変絞り部７７又は７８；８３又は８４を介してタンクに逃がされる圧油の流量はアクチュエータライン６５又は６６；６７又は６８の圧力（走行モータ４，５の駆動圧）に応じて増減する。これにより油圧ポンプ１，２の叶出性能や走行モータ４，５の効率等にバラツキがあり駆動側（高圧側）と従動側（低圧側）が生じても、高圧側の圧油が低圧側よりも多めにタンクに逃がされるため走行モータ４，５に速度差（回転数差）が生じることが防止され、走行蛇行の直進補正をすることができる。

走行時の操舵（曲進）を意図して方向切換弁６，７を異なるストローク量で操作した場合、或いは走行レバーの片側操作で方向切換弁６，７の一方のみを操作した場合、或いは走行レバーの逆操作で方向切換弁６，７を逆方向に操作した場合は、可変絞り部７７又は７８；８３又は８４の開口面積を適切に設定することにより方向切換弁６，７のうち操作量の大きな側の走行モータの負荷圧を他側の走行モータの負荷圧より高くすることが可能であり、曲進操作を行うことができる。

本発明の動作原理を図３を用いて説明する。

図３において、図示左側は従来例の動作説明、図示右側は本発明の動作説明図である。従来例では、直進操作を行い、左右の走行モータの回転数に差が生じたとき、走行モータの回転数が速い側が駆動側となり、駆動側のモータ負荷圧は従動側のモータ負荷圧より高くなる。これは、クローラ１００ａ，１００ｂ（図２参照）が直進性を持ち、駆動側（高圧側）と従属側（低圧側）が発生することによる。この状態で駆動側と従動側の負荷圧差がクローラ１００ａ，１００ｂの直進性により補えない大きさになると、蛇行が生じる。

本発明の構成では、左右の走行モータ４，５に供給される圧油の一部をブリードオフ回路７１，７２からタンクに逃がすことが可能となる。この場合、タンクに逃げる圧油の流量は、可変絞り部７７又は７８；８３又は８４の開口面積が同じ場合、負荷圧の高い側が多くなるため、走行モータの回転数が速い駆動側の流量が多くタンクに逃がされることになる。その結果、駆動側の走行モータの回転数は低減され、従属側の走行モータの回転に合わせることが可能となる。これによりクローラ１００ａ，１００ｂの持つ直進性を補し、直進性を維持することが可能となる。

ここで、可変絞り部７７，７８；８３，８４の開口面積は、直進補正時の左右走行モータ４，５の負荷圧差に対して直進補正に必要な逃がし流量を確保できるとともに、操舵時に想定される最大の負荷圧差に対する逃がし流量を操舵を無効にしてしまう流量より少なくするように設定することが必要である。

解析の結果、油圧ポンプ１又は２から走行モータ４又は５に供給される圧油の流量（走行流量）に対する可変絞り部７７，７８；８３，８４による逃がし流量の比率は２〜３％であること、つまり可変絞り部７７，７８；８３，８４の開口面積をそのような流量比率（走行流量に対する逃がし流量が２〜３％）が得られるよう設定することが好ましいことが分かった。逃がし流量が３％を超えると緩やかな操舵（曲進）が行い難くなり、２％を下回ると蛇行の補正効果が得られなくなる。

また、可変絞り部７７，７８；８３，８４の開口面積は調整具７９，８０；８５，８６により調整可能であり、これにより直進時の蛇行補正に必要な補正流量分しか流れないように調整することが可能となる。

また、製品のバラツキにより意図する流量特性（逃がし流量）が得られなかった場合は、絞り部の設定調整が行えない構造のものでは絞り要素を交換する必要がある。本実施の形態では、調整具７９，８０；８５，８６を操作することで絞り部の設定調整が行えるので、絞り要素の交換が不要となる。また、製品の出荷時に蛇行補正用のブリードオフ回路７１，７２の校正を容易に行うことができる。

本発明の第２の実施の形態を図４を用いて説明する。図中、図１に示したものと同等のものには同じ符号を付している。

図４において、本実施の形態では、蛇行補正用のブリードオフ回路７１Ａ，７２Ａは方向切換弁６Ａ，７Ａのセンターバイパス流路６Ａ，７Ａに備えられている。つまり、蛇行補正用のブリードオフ回路７１Ａはセンターバイパス流路６Ａに設けられた可変絞り部７７Ａ，７８Ａを有し、ブリードオフ回路７２Ａはセンターバイパス流路７Ａに設けられた可変絞り部８３Ａ，８４Ａを有している。可変絞り部７７Ａ，８３Ａはメータイン流路６ａ１，７ａ１が機能するように方向切換弁６Ａ，７Ａが切り換えられたときに機能するよう配置され、可変絞り部７８Ａ，８４Ａはメータイン流路６ａ２，７ａ２が機能するように方向切換弁６Ａ，７Ａが切り換えられたときに機能するよう配置されている。

以上のように構成した本実施の形態においても、直進走行を意図して方向切換弁６，７を切り換えるべく操作レバー装置５１，５２の操作レバー５１ｃ，５２ｃを操作した場合、油圧ポンプ１，２の叶出性能や左右の走行モータ４，５の効率等にバラツキがあり駆動側（高圧側）と従動側（低圧側）が生じても、可変絞り部７７Ａ，８３Ａ又は７８Ａ，８４Ａ、タンクライン１３，１４を介して高圧側の圧油が多めにタンクに逃がされるため、左右の走行モータ４，５に速度差（回転数差）が生じることが防止され、走行蛇行の直進補正をすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる走行式建設機械の油圧駆動装置のシステム概要を示す図である。 本発明の油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。 本発明の蛇行補正の原理を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる走行式建設機械の油圧駆動装置のシステム概要を示す図である。

符号の説明

１，２ 油圧ポンプ
３ ポンプ装置
４，５ 左右走行モータ
６，７ 方向切換弁
６ｃ，７ｃ センターバイパス流路
８，９ センタバイパスライン
１１，１２ 圧油供給管路
６５，６６ アクチュエータライン
７１，７２；７１Ａ，７２Ａ 蛇行補正用のブリードオフ回路
７７，７８，８３，８４；７７Ａ，７８Ａ，８３Ａ，８４Ａ 可変絞り部
７９，８０，８５，８６ 調整具
１００ 下部走行体
１００ａ，１００ｂ クローラ
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機

Claims (5)

1. 第１及び第２油圧ポンプ、左右の走行モータ、前記第１及び第２油圧ポンプから前記左右の走行モータに供給される圧油の流れを制御する第１及び第２方向切換弁とを備える走行式建設機械の油圧駆動装置において、
   前記第１及び第２油圧ポンプから前記第１及び第２方向切換弁を経由して前記左右の走行モータに圧油を供給する回路の途中に、前記左右の走行モータに供給される圧油の一部を絞り部を介してタンクに逃がす蛇行補正用のブリードオフ回路を設けたことを特徴とする走行式建設機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１記載の走行式建設機械の油圧駆動装置において、
   前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記絞り部の開口面積を調整可能とする調整手段を有することを特徴とする走行式建設機械の油圧駆動装置。
3. 請求項１記載の走行式建設機械の油圧駆動装置において、
   前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記第１及び第２方向切換弁から前記左右の走行モータに圧油を供給する第１及び第２管路の途中に設けられていることを特徴とする走行式建設機械の油圧駆動装置。
4. 請求項１記載の走行式建設機械の油圧駆動装置において、
   前記第１及び第２方向切換弁は、中立位置にあるとき前記第１及び第２油圧ポンプからの吐出油をタンクに戻すセンターバイパス流路を有し、前記蛇行補正用のブリードオフ回路は、前記第１及び第２方向切換弁のセンターバイパス流路に設けられていることを特徴とする走行式建設機械の油圧駆動装置。
5. 請求項１記載の走行式建設機械の油圧駆動装置において、
   前記絞り部の開口面積は、前記第１及び第２油圧ポンプから前記左右の走行モータにそれぞれ供給される圧油の流量に対する当該絞り部からの逃がし流量の比率が２〜３％となるように設定されていることを特徴とする走行式建設機械の油圧駆動装置。

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