JP2005207498A - 建設機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変容量型油圧モータの容量可変機構部を駆動させるアクチュエータの動作を、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに立つ圧力の変化に円滑に追従させることができる建設機械の油圧回路の提供。
【解決手段】 定容量型油圧ポンプ４の吐出管路３４から分岐させた大径側管路３９を介してピストン２４の大径受圧部２４ａに所定の一定圧力であるチャージ圧力を与えておき、可変容量型油圧モータの流入側と流出側のいずれかに立った圧力を高圧選択弁３７および小径側管路３８を介して小径受圧面２４ｂに与え、チャージ圧力により大径受圧面２４ａに作用する押圧力と、小径受圧面２４ｂに作用する押圧力との差によりピストン２４を移動させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイールローダやホイールショベル等の建設機械に設けられる油圧回路、例えば車輪を駆動するための走行用油圧回路であって、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかの圧力を受けて動作するアクチュエータによって、可変容量型油圧モータの容量を可変にするモータ容量可変機構部を駆動させる建設機械の油圧回路に関する。

ホイールローダやホイールショベル等の建設機械に設けられる走行用油圧回路は、可変容量型油圧モータと、この可変容量型油圧モータに供給する作動油を吐出するメインポンプとを備えている。

可変容量型油圧モータは、モータに流入する容量（以下「モータ容量」ともいう）を可変にするモータ容量可変機構部を有する。このモータ容量可変機構部は、斜板や斜軸（以下「斜板等」という）の傾転によりモータ容量を増減させるものである。このモータ容量可変機構部は、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれか高圧側の圧力を受けて動作するアクチュエータ、すなわち、モータ用傾転シリンダによって駆動されるようになっている。このモータ用傾転シリンダは、両端面に径寸法の異なる一対の受圧面、すなわち大径受圧面および小径受圧面を有しこれらの受圧面のそれぞれに作用する押圧力の差により移動するピストンと、ピストンの大径側が配置される大径シリンダ室と、この大径シリンダ室と連続しピストンの小径側が配置される小径シリンダ室とを備えている。

モータ容量可変機構部の斜板等は、モータ用傾転シリンダのピストンに連動して傾転し、これにより、モータ容量が増減するようになっている。従来の走行用油圧回路では、ピストンが大径シリンダ室側に移動すると、斜板の傾転角が小さくなってモータ容量が減少し、逆に、ピストンが小径シリンダ室側に移動すると、傾転角が大きくなってモータ容量が増加するようになっている。

また、従来の走行用油圧回路は、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれか高い方の圧力を選択する高圧選択弁と、この高圧選択弁により選択された圧力を小径シリンダ室に導く小径側管路、および、高圧選択弁により選択された圧力を傾転シリンダの大径シリンダ室に導く大径側管路と、この大径側管路に設けられる切換弁と、この切換弁の受圧部に高圧選択弁により選択された圧力を導く信号管路とを備えている。切換弁は、大径シリンダ室を作動油タンクに連通させる第１位置と、大径シリンダ室を高圧選択弁に連通させる第２位置と、切換弁が第１位置から第２位置に切り換わる作動圧を設定する圧力設定ばねとを有する。

このように構成された従来の走行用油圧回路では、可変容量型油圧モータの回転時、可変容量型油圧モータに負荷がかかったことに伴って、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに圧力が立つと、この圧力が高圧選択弁により選択され小径側管路を介して傾転シリンダの小径シリンダ室に導かれるとともに、信号管路を介して切換弁の受圧部に導かれる。

そして、切換弁の受圧部に与えられた圧力が作動圧以上であれば、切換弁が圧力設定ばねの弾性力に抗して第１位置から第２位置に切り換わり、大径シリンダ室が高圧選択弁に連通する。つまり、ピストンの大径受圧面と小径受圧面と両方に、同じ大きさの圧力が与えられるようになる。このとき、ピストンでは、大径受圧面と小径受圧面の面積差によって大径受圧面に対する押圧力が小径受圧面の押圧力に勝る。これにより、ピストンは、小径シリンダ室側に移動し、大径受圧面に作用する押圧力と、小径受圧面に作用する押圧力とがつり合う位置で停止する。

このようにしてピストンが小径シリンダ室側に移動する間、モータ可変容量機構部の斜板等の傾転角は、ピストンの移動に連動して大きくなる。つまり、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかが高圧となったとき、すなわち、減速時にブレーキ圧が生じたり、あるいは可変容量型油圧モータに外部から負荷が作用したときに、可変容量型油圧モータの容量が増加される。

また、例えば、走行速度がほぼ一定になると可変容量型油圧モータの流入側および流出側の圧力は低下するため、切換弁の受圧部に与えられる圧力が作動圧よりも低くなり、切換弁が設定ばねの弾性力により第１位置に戻る。すなわち、大径シリンダ室が作動油タンクに連通する。これにより、ピストンは、小径受圧面のみで圧力を受けるようになって、大径シリンダ室側に限界位置まで移動する。これに伴って、斜板等の傾転角が最小傾転角になり、モータ容量が最小モータ容量になる。
特開平２−２６１９７５号公報（図５）

上述した従来の走行用油圧回路では、切換弁の作動圧が圧力設定ばねによって設定されているので、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに立った圧力が作動圧よりも高ければ第２位置に切り換わり、低ければ第１位置に戻る。このため、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに立った圧力が作動圧よりも若干低い状態から作動圧以上に上昇したり、作動圧よりも若干高い状態から作動圧よりも低下すると、その都度切換弁が第１位置または第２位置に切換わり、その後に、モータ用傾転シリンダのピストンが急激に移動し、このピストンの急激な移動に連動して斜板等の傾転角が急変する。

さらに、高圧選択弁と大径シリンダ室とを連絡する管路上に切換弁が設けられ、この切換弁の切換わりにより斜板等の傾転角が制御されるため、可変容量型油圧モータと油圧ポンプとを連絡する管路の圧力変化と可変容量型油圧モータの傾転変化との間には時間差が生じる。このため、主管路の圧力変化に対し可変容量型油圧モータの傾転変化が遅れるので、いわゆるハンチング現象が生じやすくなる。また、切換弁を用いているために、その部品点数が多くなり、コストアップを招くという別の問題も有している。

本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであり、その目的は、複雑な構成とすることなく、可変容量型油圧モータの容量可変機構部を駆動させるアクチュエータの動作を、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに立つ圧力の変化に円滑に追従させることができる建設機械の油圧回路を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、モータ容量を可変にするモータ容量可変機構部を有する可変容量型油圧モータと、前記可変容量型油圧モータに供給する作動油を吐出するメインポンプと、前記可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかの圧力を受けて動作し前記モータ容量可変機構部を駆動させるアクチュエータとを備える建設機械の油圧回路において、前記アクチュエータが、一対の受圧面を有するとともに、前記一対の受圧面のうちの一方の受圧面に前記圧力を与える第１圧力付与手段と、他方の受圧面に所定の一定圧力を与える第２圧力付与手段とを備え、前記一方の受圧面に作用する押圧力が前記他方の受圧面に作用する一定の押圧力よりも大きくなったことに伴う前記アクチュエータの動作に連動して、前記モータ容量可変機構部がモータ容量を増加させる方向に動作し、前記一方の受圧面に作用する押圧力が前記他方の受圧面に作用する一定の押圧力よりも小さくなったことに伴う前記アクチュエータの動作に連動して、前記モータ容量可変機構部がモータ容量を減少させる方向に動作するようにしたことを特徴とする。

このように構成した本発明では、第２圧力付与手段により他方の受圧面に所定の一定圧力を与えておき、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかの圧力を、第１圧力付与手段により一方の受圧面に与える。これにより、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかの圧力により一方の受圧面に作用する押圧力と、他方の受圧面に作用する一定の押圧力との差により、アクチュエータが動作する。このように可変容量型油圧モータへの流入圧または吐出圧切換弁を介することなく直接アクチュエータの一方の受圧面に作用させることができ、圧力の変化にアクチュエータの動作を円滑に追従させることができる。

また、本発明は、前記発明において、前記アクチュエータが、前記一対の受圧面を有するピストンと、このピストンが摺動可能に配置されるシリンダ室とを備えるシリンダからなり、前記第１圧力付与手段が、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のうち高圧側の圧力を前記ピストンの一方の受圧面に与える圧力として選択する高圧選択弁と、この高圧選択弁により選択された圧力を前記ピストンの一方の受圧面に導く管路とを備え、前記第２圧力付与手段が、定容量型油圧ポンプと、この定容量型油圧ポンプの吐出圧を所定の一定圧力に保持する圧力制御弁と、前記所定の一定圧力を前記ピストンの他方の受圧面に導く管路とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記発明において、前記可変容量型油圧モータと前記メインポンプが閉回路接続されるとともに、前記可変容量型油圧モータの流入側の作動油および流出側の作動油のうちの圧力の低い方の作動油の一部を作動油タンクに戻すフラッシング手段と、前記定容量型油圧ポンプから供給される圧油を、前記閉回路に補充する補充手段とを備え、前記圧力制御弁が、閉回路に作動油を補充する際のチャージ圧力を保持することを特徴とする。

このように構成した本発明では、可変容量型油圧モータと定容量型油圧ポンプとを閉回路接続した建設機械の油圧回路において、作動油を閉回路に補充するために備えられている定容量型油圧ポンプおよび圧力制御弁を利用して、アクチュエータの他方の受圧面に所定の一定圧力（チャージ圧力）を与えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、切換弁等を設けることなく、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかに立った圧力の変化にアクチュエータの動作を円滑に追従させることができる。したがって、可変容量型油圧モータの容量がいわゆるハンチングを生じないようにモータ容量可変機構部を駆動させることができ、かつ、可変容量型油圧モータの回転速度が急変するのを防止できる。

以下で本発明の建設機械の油圧回路の実施形態について図を用いて説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の建設機械の油圧回路の第１の実施形態を示す油圧回路図、図２は、図１に示す第１の実施形態に備えられる可変容量型油圧ポンプの馬力一定制御曲線とエンジン馬力曲線との関係を示すＰＱ線図、図３は、図１に示す第１の実施形態に備えられる可変容量型油圧モータの圧力一定制御時における駆動圧と容量との関係を示す線図である。

図１に示すように、第１の実施形態は、建設機械に設けられる油圧回路、例えばホイールローダやホイールショベル等の車輪を駆動するための走行用油圧回路１であり、可変容量型油圧モータ１９と、図示しないエンジンにより駆動されるメインポンプ２とを備えている。

メインポンプ２は、両傾転用の可変容量型油圧ポンプであり、このポンプ２の吐出容量（以下「ポンプ容量」ともいう）を可変にするポンプ容量可変機構部３を有する。このポンプ容量可変機構部３は、斜板等の傾転によりポンプ容量を増減させるものである。このポンプ容量可変機構部３は、定容量型油圧ポンプ４からの吐出圧を受けて動作するポンプ用傾転シリンダ５により駆動される。このポンプ用傾転シリンダ５は、両端面に同じ面積の一対の受圧面６ａ，６ｂを有しこれら一対の受圧面６ａ，６ｂのそれぞれに与えられる圧力の差により移動するピストン６と、このピストン６が摺動可能に配置されるシリンダ室７と、ピストン６を中立位置方向に付勢する一対の復帰ばね８，９とを有する。なお、定容量型油圧ポンプ４は、後述するが作動油の補充やパイロット圧の生成のために設けられている。

ポンプ用傾転シリンダ５は、ピストン６の一対の受圧面６ａ，６ｂの両側において、前後進用方向切換弁１０に接続してある。この方向切換弁１０は、前進または後進を設定する操作レバー１１に機械的に接続された機械式方向切換弁であり、定容量型油圧ポンプ４から吐出される作動油の流れの方向を制御するものである。この方向切換弁１０は、定容量型油圧ポンプ４からポンプ用傾転シリンダ５の一方側に作動油を導くとともに他方側を作動油タンク３０に連通させる第１位置１０ａと、定容量型油圧ポンプ４からポンプ用傾転シリンダ５の他方側に作動油を導くとともに一方側を作動油タンク３０に連通させる第２位置１０ｂと、定容量型油圧ポンプ４とポンプ用傾転シリンダ５との間を遮断しポンプ用傾転シリンダ５の両側を作動油タンク３０に連通させる中立位置１０ｃと、スプールを中立位置１０ｃ方向に付勢する一対の復帰ばね１０ｄ，１０ｅとを有する。そして、方向切換弁１０が第１位置１０ａに操作されると、受圧面６ａ側にパイロット圧が供給され、ポンプ容量可変機構部３が矢印ａ側に傾転し、例えば前進側となる主管路２０に圧油が吐出される。

定容量型油圧ポンプ４と方向切換弁１０との間には、定容量型油圧ポンプ４の吐出圧を減圧する減圧弁１２を設けてある。この減圧弁１２は、操作ペダル１３に連結してあり、この操作ペダル１３の踏込み量に応じてポンプ用傾転シリンダ５のピストン６を駆動させるパイロット圧力を出力するものである。

方向切換弁１０とポンプ用傾転シリンダ６の両側とを接続する一対の管路１４，１５のそれぞれには、絞り１６，１７を設けてある。これらの絞り１６，１７は、ポンプ用傾転シリンダ５のピストン６に作用する圧力の急激な変化、言い換えると、ピストン６の急激な移動、さらに言い換えると、ポンプ容量可変機構部３の傾転角の急激な変化、を防止するために設けてある。

可変容量型油圧モータ１９は、一対の主管路、すなわち、第１，第２管路２０，２１を介してメインポンプ２と閉回路接続してある。この可変容量型油圧モータ１９は、モータ容量を可変にするモータ容量可変機構部２２を有する。このモータ容量可変機構部２２は、斜板等の傾転によりモータ容量を増減するものである。このモータ容量可変機構部２２は、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側となる第１管路２０，第２管路２１のうちの高圧側の圧力を受けて動作するアクチュエータ、すなわち、モータ用傾転シリンダ２３により駆動されるようにしてある。このモータ用傾転シリンダ２３は、両端面に径寸法の異なる一対の受圧面、すなわち大径受圧面２４ａおよび小径受圧面２４ｂを有しこれらの受圧面２４ａ，２４ｂのそれぞれに作用する押圧力の差により移動するピストン２４と、ピストン２４の大径側が配置される大径シリンダ室２５と、この大径シリンダ室２５と連続しピストン２４の小径側が配置される小径シリンダ室２６とを備えている。

モータ容量可変機構部２２の斜板等は、モータ用傾転シリンダ２３のピストン２４の移動に連動して傾転し、これにより、モータ容量が増減するようにしてある。第１の実施形態では、ピストン２４が小径シリンダ室２６側に移動するのに伴って、傾転角が小さくなりモータ容量が減少し、逆に、ピストン２４が大径シリンダ室側２５に移動するのに伴って、傾転角が大きくなりモータ容量が増加するようにしてある。

また、第１の実施形態は、可変容量型油圧モータ１９の流入側の作動油および流出側の作動油のうちの、圧力の低い方の作動油の一部を作動油タンクに戻すフラッシング手段を備えている。このフラッシング手段は、低圧選択弁２７（フラッシング弁）を有する。この低圧選択弁２７は、互いに反対方向から圧力を受ける一対の受圧部、すなわち第１，第２受圧部２７ａ，２７ｂを有する。第１受圧部２７ａは、第１信号管路２８を介して第１管路２０に連通させてあり、第２受圧部２７ｂは、第２信号管路２９を介して第２管路２１に連通させてある。また、低圧選択弁２７は、作動油タンク３０に接続されたフラッシング管路３１に第１管路２０を連通させる第１位置２７ｃと、フラッシング管路３１に第２管路２１を連通させる第２位置２７ｄと、第１，第２管路２０，２１のいずれもフラッシング管路３１に連通させない中立位置２７ｅと、スプールを中立位置２７ｅ方向に付勢する一対の復帰ばね２７ｆ，２７ｇを有する。

フラッシング管路３１には、この管路３１内の最大圧力（以下「フラッシング圧力」ともいう）を規定する圧力制御弁、すなわちリリーフ弁３２を設けてある。

また、第１の実施形態は、定容量型油圧ポンプ４と、この定容量型油圧ポンプ４から吐出される作動油を閉回路に補充する際のチャージ圧力を設定する圧力制御弁、すなわちリリーフ弁３３と、定容量型油圧ポンプ４から吐出された作動油を閉管路に導く補充管路７０とを備えている。なお、前記フラッシング圧力は、チャージ圧力よりも低く設定してある。

前記補充管路７０は、定容量型油圧ポンプ４の吐出管路３４から分岐し、第１管路２０への作動油の流入を許容する第１チェック弁３５と、第２管路２１への作動油の流入を許容する第２チェック弁３６とを有する。

また、第１の実施形態は、可変容量型油圧モータ１９の流入側圧力および流出側圧力のうちの高い方の圧力を、モータ用傾転シリンダ２３のピストン２４の小径受圧面２４ｂに与える第１圧力付与手段と、モータ用傾転シリンダ２３のピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧力を与える第２圧力付与手段とを備えている。

前記第１圧力付与手段は、第１管路２０と第２管路２１とに接続され、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のうちの高圧側の圧力をピストン２４の小径受圧面２４ｂに与える圧力として選択する高圧選択弁３７と、この高圧選択弁３７により選択された圧力を小径シリンダ室２６に導く小径側管路３８とを有する。

前記第２圧力付与手段は、前記定容量型油圧ポンプ４と前記リリーフ弁３３とを含むとともに、定容量型油圧ポンプ４の吐出圧を大径シリンダ室２５に導く管路、すなわち、定容量型油圧ポンプ４の吐出管路３４から分岐して大径シリンダ室２５に接続される大径側管路３９とを有する。つまり、モータ用傾転シリンダ２３のピストン２４の大径受圧面２４ａには、所定の一定圧力として前記チャージ圧力を与えるようにしてある。

また、第１の実施形態では、図２に示すように、エンジン馬力曲線４０を越えない範囲に設定した馬力一定制御曲線４１に従ったメインポンプ２の制御、すなわち、馬力一定制御を行うようにしてある。この馬力一定制御では、メインポンプ２が、吐出圧Ｐｐ＝Ｐのときに、最大吐出流量Ｑｐ＝Ｑｐｍａｘを得ることができる。したがって、可変容量型油圧モータ１９とメインポンプ２とを接続する第１管路２０および第２管路２１の圧力をＰ近傍となるようにすることで、エンジン出力を有効に使用しつつ、可変容量型油圧モータ１９の回転速度および駆動力の制御範囲を広くすることができる。

そこで、第１の実施形態では、モータ用傾転シリンダ２３のピストン２４の小径受圧面２４ｂに与えられる圧力、すなわち、可変容量型油圧モータ１９にかかる負荷圧が、前記吐出圧Ｐよりも高くなったときにピストン２４が大径シリンダ室２５側に移動し、吐出圧Ｐよりも低くなったときにピストン２４が小径シリンダ室２６側に移動するように、ピストン２４の大径受圧面２４ａおよび小径受圧面２４ｂのそれぞれの面積を設定してある。つまり、チャージ圧により大径受圧面２４ａに作用する押圧力と、吐出圧Ｐにより小径受圧面２４ｂに作用する押圧力とがつり合うようにしてある。

このように構成した第１の実施形態は、次のように動作する。

＜可変容量型油圧モータの駆動＞
操作者は、建設機械を前進させる際、まず操作レバー１１を操作して方向切換弁１０を図１に示す中立位置１０ｃから第１位置１０ａに切り換える。このとき、ポンプ用傾転シリンダ５の一方側が減圧弁１２と連通し、他方側が作動油タンク３０に連通する。

次に、操作者は、操作ペダル１３を踏み込んで減圧弁１２を操作する。このとき、操作ペダル１３がべた踏みされ、踏込み量が最大踏込み量となると、最大踏み量に応じたパイトッロ圧、すなわち最大パイロット圧力が減圧弁１２から出力され、方向切換弁１０を介してポンプ用傾転シリンダ５の一方側に導かれる。このとき、ポンプ用傾転シリンダ５では、その他方側が作動油タンク３０に連通している状態でピストン６の一方の受圧面６ａに最大パイロット圧力が与えられることから、ピストン６が、図１に示す中立位置から右方向へ限界位置まで移動し、このピストン６の移動に連動してポンプ容量可変機構部３の傾転角が最大傾転角となる。つまり、メインポンプ２が、吐出圧Ｐの作動油を最大吐出流量Ｑｐｍａｘで吐出するようになる。

そして、メインポンプ２から吐出された作動油が第１管路２０により導かれて可変容量型油圧モータ１９に流入し、これにより、可変容量型油圧モータ１９が駆動される。可変容量型油圧モータ１９から流出した作動油は、第２管路２１を介してメインポンプ２に戻り、メインポンプ２から再び第１管路２０に吐出されて可変容量型油圧モータ１９に流入する。つまり、メインポンプ２と可変容量型油圧モータ１９の間で作動油の循環が繰り返されて、可変容量型油圧モータ１９が駆動し続ける。この結果、この可変容量型油圧モータ１９に接続された車輪が駆動されて、建設機械が前進する。

＜作動油の補充およびフラッシング＞
上述のように、第１の実施形態では、メインポンプ２と可変容量型油圧モータ１９とが一対の第１管路２０、第２管路２１で接続され、この間を作動油が循環する閉回路が構成されている。この閉回路では、メインポンプ２や可変容量型油圧モータ１９からの作動油が漏れ、あるいは、作動油の高温化、汚れに対応するために、後述するフラッシング回路により閉回路を流れる作動油の一部をタンクに戻す必要があり、戻した分を補充しなければならない。このため、第１の実施形態では、定容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油の一部を補充管路７０、第１チェック弁３５または第２チェック弁３６を介し、閉回路へ補充するようにしている。

例えば、走行停止時等では、メインポンプ２から吐出される圧油がほぼ０となり、第１管路２０および第２管路２１内の圧力は極めて低圧となり、定容量型油圧ポンプ４から吐出されるチャージ圧力よりも低くなる。このような状況で、補充管路７０内の圧油は第１チェック弁３５または第２チェック弁３６を介して第１管路２０または第２管路２１に供給される。

一方、補充管路７０から例えば第１管路２０に作動油が補充されると、第１管路２０内の圧力が定容量型油圧ポンプ４の吐出圧であるチャージ圧とほぼ等しくなり、第２管路２１側よりも高圧になると、低圧選択弁２７の弁位置が第２位置２７ｄに切換わり、フラッシング管路３１と第２管路２１とが連通状態となる。そして、第２管路２１内の圧力がリリーフ弁３２により規定されるフラッシング圧力よりも高圧になると、リリーフ弁３２が開き、フラッシング管路３１内の作動油が作動油タンク３０に戻される。なお、リリーフ弁３２と作動油タンク３０とを連通する管路上には、不図示の作動油冷却器、および鉄粉等の作動油内の異物を捕捉するオイルフィルターが設けられており、作動油の冷却と異物の除去が行われる。

このように、第１の実施形態では、補充管路７０、第１チャック弁３５、第２チェック弁３６等から形成される補充手段と、低圧選択弁２７、フラッシング管路３１、リリーフ弁３２等から形成されるフラッシング手段により、閉回路内への作動油の補充と、作動油内に混入した異物の除去および冷却が行われる。

＜圧力一定制御＞
可変容量型油圧モータ１９が駆動している間、第２圧力付与手段によって、すなわち、定容量型油圧ポンプ４、リリーフ弁３１および大径側管路３９によって、チャージ圧力がモータ用傾転シリンダ２３の大径シリンダ室２５に導かれている。すなわち、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧力であるチャージ圧力が与えられている。また、可変容量型油圧モータ１９に負荷がかかったことに伴って、第１管路２０および第２管路２１のいずれかに圧力が立つと、この圧力が高圧選択弁３７および小径側管路３８を介して小径シリンダ室２６に導かれ、ピストン２４の小径受圧面２４ｂに与えられる。

このようにしてピストン２４の小径受圧面２４ｂに圧力が与えられると、小径側受圧面２４ｂに作用する押圧力が、大径受圧面２４ａに作用する押圧力よりも大きくなる。これにより、ピストン２４は大径シリンダ室２５側へ移動し、両受圧面２４ａ，２４ｂに作用する押圧力がつり合う位置で停止する。これに伴い、モータ容量可変機構部２２の傾転角が大きくなってモータ容量Ｑｍが増加する。つまり、可変容量型油圧モータ１９にかかる負荷が大きくなると、その負荷と可変容量型油圧モータ１９の駆動力とがつり合うように、駆動圧Ｐｍ＝Ｐに保持された状態でモータ容量Ｑｍが増加する。

また、第１管路２０および第２管路２１のいずれかに立った圧力が低下し、小径受圧面２４ｂに作用する押圧力が大径受圧面２４ａに作用する押圧力よりも小さくなると、ピストン２４が小径シリンダ室２６側へ移動して、両受圧面２４ａ，２４ｂに作用する押圧力がつり合う位置で停止する。これに伴い、モータ容量可変機構部２２の傾転角が小さくなってモータ容量Ｑｍが減少する。つまり、可変容量型油圧モータ１９にかかる負荷が小さくなると、その負荷と可変容量型油圧モータ１９の駆動力とがつり合うように、駆動圧Ｐｍ＝Ｐに保持された状態でモータ容量Ｑｍが減少する。

このように本実施形態では、図３に示す線図４２の線図部分４２ａのように、メインポンプ２の吐出圧Ｐを可変容量型油圧モータ１９の駆動圧Ｐｍとし、駆動圧Ｐｍ＝Ｐを保持した状態で、モータ容量Ｑｍを最大モータ容量Ｑｍｍａｘと最小モータ容量Ｑｍｍｉｎの間で制御する圧力一定制御を行い、これにより、可変容量型油圧モータ１９の駆動力を負荷に応じて制御している。

第１の実施形態によれば、次の効果が得られる。

第１の実施形態では、定容量型油圧ポンプ４、リリーフ弁３３および大径側管路３９を有する第２圧力付与手段によって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧であるチャージ圧力を与えておき、高圧選択弁３７および小径側管路３８を有する第１圧力付与手段によって、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかに立った圧力をピストン２４の小径受圧面２４ｂに与える。これにより、ピストン２４の小径受圧面２４ｂに作用する押圧力と、大径受圧面２４ａに作用する一定の押圧力との差により、ピストン２４が動作する。この結果、可変容量型油圧モータ１９の流入側圧力および流出側圧力のいずれかに立った圧力の変化にピストン２４の動作を円滑に追従させることができる。したがって、モータ容量可変機構部２２の動作を、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかの圧力変化に円滑に追従させることができ、回転速度の急変を防止でき、かつ、いわゆるハンチング現象を未然に防止できる。

また、第１の実施形態では、作動油を閉回路に補充するために備えられている定容量型油圧ポンプ４およびリリーフ弁３３とを利用することによって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧力としてチャージ圧力を与えることができる。これにより、上述した従来の建設機械の油圧回路のように切換弁等を別途設けずに済み、したがって、圧力一定制御を行うための構造を簡単にすることができる。

なお、第１の実施形態では、可変容量型油圧モータ１９とメインポンプ２とを閉回路接続してあるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、第１，第２管路２０，２１とメインポンプ２との間に方向切換弁を介在させ、メインポンプ２の吸込み側を作動油タンク３０に接続した開回路としてもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。

図４は、第２の実施形態を示す油圧回路図である。なお、図４において、図１に示したものと同等のものには同じ符号を付してある。

第２の実施形態では、チャージ圧力をモータ用傾転シリンダ２３の大径シリンダ室２５に導く大径側管路が、補充管路７０と大径シリンダ室２５とを接続する大径側管路５０からなる。つまり、第２の実施形態は、第２圧力付与手段が大径側管路５０を有する点で第１の実施形態と異なっている。この点以外の構成は、第１の実施形態と同様の構成にしてある。

このように構成した第２の実施形態では、定容量型油圧ポンプ４、リリーフ弁３３および大径側管路５０を有する第２圧力付与手段によって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧であるチャージ圧力を与えておき、高圧選択弁３７および小径側管路３８を有する第１圧力付与手段によって、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかに立った圧力をピストン２４の小径受圧面２４ｂに与える。これにより、ピストン２４の小径受圧面２４ｂに作用する押圧力と、大径受圧面２４ａに作用する一定の押圧力との差により、ピストン２４が動作する。この結果、可変容量型油圧モータ１９の流入側圧力および流出側圧力のいずれかに立った圧力の変化にピストン２４の動作を円滑に追従させることができる。したがって、モータ容量可変機構部２２の動作を、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかの圧力変化に円滑に追従させることができ、回転速度の急変を防止でき、かつ、いわゆるハンチング現象を未然に防止できる。

また、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、作動油を閉回路に補充するために備えられている定容量型油圧ポンプ４およびリリーフ弁３３とを利用することによって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧力としてチャージ圧力を与えることができる。これにより、上述した従来の建設機械の油圧回路のように切換弁等を別途設けずに済み、したがって、圧力一定制御を行うための構造を簡単にすることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。

図５は、第３の実施形態を示す油圧回路図である。なお、図５において、図１に示すものと同等ものには同じ符号を付してある。

第３の実施形態では、所定の一定圧力をモータ用傾転シリンダ２３の大径シリンダ室２５に導く大径側管路が、フラッシング管路３１から分岐して大径シリンダ室２５に接続される大径側管路６０からなる。つまり、第３の実施形態の第２圧力付与手段は、フラッシング管路３１とリリーフ弁３２とを含むとともに、大径側管路６０とを有する構成にしてあり、これにより、ピストン２４の大径受圧面２４ａに、所定の一定圧力として、リリーフ弁３２により設定されるフラッシング圧力が与えられるようにしてある。また、ピストン２４の大径受圧面２４ａは、フラッシング圧力により大径受圧面２４ａに作用する押圧力と、吐出圧Ｐにより小径受圧面２４ｂに作用する押圧力とつり合うように設定してある。なお、これら以外の第３の実施形態の構成は、第１の実施形態と同様である。

このように構成した第３の実施形態では、次のようにして圧力一定制御が行われる。

フラッシング管路３１内および大径側管路６０内の圧力は、リリーフ弁３２によりフラッシング圧力に保持されており、これに伴って、ピストン２４の大径受圧面２４ａには、所定の一定圧力であるフラッシング圧力が与えられている。そして、第１管路２０および第２管路２１のいずれかに圧力が立ち、高圧選択弁３７および小径側管路３８を介して小径受圧面２４ｂに与えられると、この圧力に応じてピストン２４が移動し、小径受圧面２４ｂに作用する押圧力と大径受圧面２４ａに作用するフラッシング圧力による押圧力とがつり合う位置で停止する。これに伴って、可変容量型油圧モータ２２の傾転角が変化し、上述の図３に示す線図部分４２ａのように駆動圧Ｐ＝Ｐｍを保持した状態でモータ容量Ｑｍが増減する。

第３の実施形態によれば、次の効果が得られる。

第３の実施形態では、フラッシング管路３１、リリーフ弁３２および大径側管路６０を有する第２圧力付与手段によって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧であるフラッシング圧力を与えておき、高圧選択弁３７および小径側管路３８を有する第１圧力付与手段によって、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかに立った圧力をピストン２４の小径受圧面２４ｂに与える。これにより、ピストン２４の小径受圧面２４ｂに作用する押圧力と、大径受圧面２４ａに作用する一定の押圧力との差により、ピストン２４が動作する。この結果、可変容量型油圧モータ１９の流入側圧力および流出側圧力のいずれかに立った圧力の変化にピストン２４の動作を円滑に追従させることができる。したがって、モータ容量可変機構部２２の動作を、可変容量型油圧モータ１９の流入側および流出側のいずれかの圧力変化に円滑に追従させることができ、回転速度の急変を防止でき、かつ、いわゆるハンチング現象を未然に防止できる。

また、第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、フラッシングのために備えられているフラッシング管路３１およびリリーフ弁３２を利用することによって、ピストン２４の大径受圧面２４ａに所定の一定圧力としてフラッシング圧力を与えることができる。これにより、上述した従来の建設機械の油圧回路のように切換弁等を別途設けずに済み、したがって、圧力一定制御を行うための構造を簡単にすることができる。

本発明の建設機械の油圧回路の第１の実施形態を示す油圧回路図である。 図１に示す第１の実施形態に備えられる可変容量型油圧ポンプの馬力一定制御曲線とエンジン馬力曲線との関係を示すＰＱ線図である。 図１に示す第１の実施形態に備えられる可変容量型油圧モータの圧力一定制御時における駆動圧と容量の関係を示す線図である。 第２の実施形態を示す油圧回路図である。 第３の実施形態を示す油圧回路図である。

符号の説明

１ 走行用油圧回路
２ メインポンプ
４ 定容量型油圧ポンプ
１９ 可変容量型油圧モータ
２２ モータ容量可変機構部
２３ モータ用傾転シリンダ
２４ ピストン
２４ａ 大径受圧面
２４ｂ 小径受圧面
２５ 大径シリンダ室
２６ 小径シリンダ室
２７ 低圧選択弁
３１ フラッシング管路
３２ リリーフ弁
３３ リリーフ弁
３５ チェック弁
３６ チェック弁
３７ 高圧選択弁
３８ 小径側管路
３９ 大径側管路
５０ 大径側管路
６０ 大径側管路
７０ 補充管路

Claims (3)

1. モータ容量を可変にするモータ容量可変機構部を有する可変容量型油圧モータと、前記可変容量型油圧モータに供給する作動油を吐出するメインポンプと、前記可変容量型油圧モータの流入側および流出側のいずれかの圧力を受けて動作し前記モータ容量可変機構部を駆動させるアクチュエータとを備える建設機械の油圧回路において、
   前記アクチュエータが、一対の受圧面を有するとともに、
   前記一対の受圧面のうちの一方の受圧面に前記圧力を与える第１圧力付与手段と、他方の受圧面に所定の一定圧力を与える第２圧力付与手段とを備え、
   前記一方の受圧面に作用する押圧力が前記他方の受圧面に作用する一定の押圧力よりも大きくなったことに伴う前記アクチュエータの動作に連動して、前記モータ容量可変機構部がモータ容量を増加させる方向に動作し、前記一方の受圧面に作用する押圧力が前記他方の受圧面に作用する一定の押圧力よりも小さくなったことに伴う前記アクチュエータの動作に連動して、前記モータ容量可変機構部がモータ容量を減少させる方向に動作するようにしたことを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 請求項１記載の発明において、
   前記アクチュエータが、前記一対の受圧面を有するピストンと、このピストンが摺動可能に配置されるシリンダ室とを備えるシリンダからなり、
   前記第１圧力付与手段が、可変容量型油圧モータの流入側および流出側のうち高圧側の圧力を前記ピストンの一方の受圧面に与える圧力として選択する高圧選択弁と、この高圧選択弁により選択された圧力を前記ピストンの一方の受圧面に導く管路とを備え、
   前記第２圧力付与手段が、定容量型油圧ポンプと、この定容量型油圧ポンプの吐出圧を所定の一定圧力に保持する圧力制御弁と、前記所定の一定圧力を前記ピストンの他方の受圧面に導く管路とを備えることを特徴とする建設機械の油圧回路。
3. 請求項２記載の発明において、
   前記可変容量型油圧モータと前記メインポンプが閉回路接続されるとともに、前記可変容量型油圧モータの流入側の作動油および流出側の作動油のうちの圧力の低い方の作動油の一部を作動油タンクに戻すフラッシング手段と、
   前記定容量型油圧ポンプから供給される圧油を、前記閉回路に補充する補充手段とを備え、
   前記圧力制御弁が、閉回路に作動油を補充する際のチャージ圧力を保持することを特徴とする建設機械の油圧回路。
   
   

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