JP2005207499A - Hydraulic circuit of construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホイールローダやホイールショベルなどの建設機械の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によりアクチュエータを動作させ、このアクチュエータにより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。 The present invention is a traveling hydraulic circuit for driving the wheels of a construction machine such as a wheel loader or a wheel excavator, the actuator is operated by the pressure on either the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor, The present invention relates to a hydraulic circuit of a construction machine that drives a motor capacity variable mechanism by this actuator.
ホイールローダやホイールショベルなどの建設機械に備え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。 A traveling hydraulic circuit provided in a construction machine such as a wheel loader or a wheel excavator includes a variable displacement hydraulic motor and a main pump that discharges hydraulic oil supplied to the variable displacement hydraulic motor.
可変容量型油圧モータは、1回転当たりのモータ流量(以下「モータ容量」という)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い方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、両端面に面積の異なる、言い換えると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に作用する圧力により移動するピストンと、このピストンの大径側が摺動す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摺動する小径シリンダ室とを備えている。 The variable displacement hydraulic motor has a motor capacity varying mechanism that varies the motor flow rate per rotation (hereinafter referred to as “motor capacity”). This motor capacity variable mechanism unit increases or decreases the motor capacity by tilting a swash plate or a swash shaft (hereinafter referred to as “swash plate or the like”). This motor capacity variable mechanism is driven by an actuator that operates by receiving the higher pressure on the inflow side or the outflow side of the variable capacity hydraulic motor, that is, a motor tilt cylinder. This motor tilting cylinder has a pair of pressure receiving surfaces having different areas on both end faces, in other words, different diameters, that is, a large diameter pressure receiving surface and a small diameter pressure receiving surface, and is moved by pressure acting on these pressure receiving surfaces. The piston includes a large-diameter cylinder chamber in which the large-diameter side of the piston slides, and a small-diameter cylinder chamber in which the small-diameter side of the piston slides continuously with the large-diameter cylinder chamber.
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、斜板等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、斜板等の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。 The swash plate or the like of the motor capacity variable mechanism section tilts in conjunction with the piston of the motor tilt cylinder, and thereby the motor capacity increases or decreases. In the conventional hydraulic circuit for traveling, when the piston moves to the large-diameter cylinder chamber side, the tilt angle of the swash plate or the like decreases and the motor capacity decreases. Conversely, when the piston moves to the small-diameter cylinder chamber side, The tilt angle of the plate or the like is increased and the motor capacity is increased.
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して出力する高圧選択弁と、小径シリンダ室を高圧選択弁に接続する小径側管路と、モータ用傾転シリンダの大径シリンダ室に接続される大径側管路とを備えている。大径側管路には、大径シリンダ室を高圧選択弁と作動油タンクとに選択的に接続する切換弁が設けられている。 In addition, the conventional traveling hydraulic circuit includes a high pressure selection valve that selects and outputs the higher pressure on the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor, and a small diameter that connects the small diameter cylinder chamber to the high pressure selection valve. A side pipe and a large-diameter side pipe connected to the large-diameter cylinder chamber of the motor tilt cylinder are provided. The large-diameter side pipe line is provided with a switching valve that selectively connects the large-diameter cylinder chamber to the high-pressure selection valve and the hydraulic oil tank.
切換弁は、大径シリンダ室を作動油タンクに接続する初期位置と、大径シリンダ室を高圧選択弁に接続する作動位置と、高圧選択弁により選択される圧力をパイロット圧として受ける受圧部と、初期位置から作動位置に切り換わるのに必要なパイロット圧(作動圧)の大きさを設定する設定ばねとを有する。 The switching valve includes an initial position where the large-diameter cylinder chamber is connected to the hydraulic oil tank, an operating position where the large-diameter cylinder chamber is connected to the high pressure selection valve, and a pressure receiving portion that receives the pressure selected by the high pressure selection valve as a pilot pressure. And a setting spring for setting the pilot pressure (operating pressure) necessary for switching from the initial position to the operating position.
このように構成された従来の走行用油圧回路では、加速時、あるいは、登坂走行時に可変容量型油圧モータに負荷が作用したり、あるいは、減速時にいわゆるブレーク圧が生じたりすることに伴って、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が高くなると、高圧選択弁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高い方の圧力が選択されて出力される。この選択された圧力は、小径側管路を介してモータ用傾転シリンダの小径シリンダ室に導かれて小径受圧面に与えられるとともに、切換弁の受圧部に与えられる。 In the conventional traveling hydraulic circuit configured as described above, a load is applied to the variable displacement hydraulic motor during acceleration or climbing, or a so-called break pressure is generated during deceleration. When either the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor becomes higher, the higher pressure on the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor is selected and output by the high pressure selection valve. The selected pressure is guided to the small-diameter cylinder chamber of the tilt cylinder for the motor through the small-diameter side pipe and is given to the small-diameter pressure receiving surface, and is also given to the pressure-receiving portion of the switching valve.
このように切換弁の受圧部に与えられる圧力が、すなわち、高圧選択弁により選択された圧力が、切換弁の作動圧よりも小さいときは、切換弁が設定ばねの弾性力により初期位置に保持され、大径シリンダ室はタンク圧となる。一方、高圧選択弁により選択された圧力はモータ用傾転シリンダのピストンの小径受圧面に導かれているため、ピストンが大径シリンダ室側の限界位置に保持され、これに伴ってモータ用可変機構部の最小傾転角に保持される。この結果、モータ容量は最小モータ容量に保持される。この場合、メインポンプから供給される油圧の流量に対し、モータ回転数が高くなり、例えば高速走行が可能となる。 In this way, when the pressure applied to the pressure receiving portion of the switching valve, that is, the pressure selected by the high pressure selection valve is smaller than the operating pressure of the switching valve, the switching valve is held at the initial position by the elastic force of the setting spring. Thus, the large-diameter cylinder chamber has a tank pressure. On the other hand, since the pressure selected by the high pressure selection valve is guided to the small diameter pressure receiving surface of the piston of the tilt cylinder for the motor, the piston is held at the limit position on the large cylinder chamber side, and accordingly, the variable for the motor is changed. The minimum tilt angle of the mechanism is maintained. As a result, the motor capacity is held at the minimum motor capacity. In this case, the motor rotation speed becomes higher than the flow rate of the hydraulic pressure supplied from the main pump, and, for example, high speed running is possible.
高圧選択弁により選択された圧力が作動圧以上になると、切換弁が設定ばねの弾性力に抗して初期位置から作動位置に切り換わり、大径シリンダ室が大径側管路と切換弁を介して高圧選択弁に接続されて、高圧選択弁により選択された圧力がピストンの大径受圧面に与えられるようになる。つまり、ピストンの一対の受圧面の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、面積差によって大径受圧面に与えられる押圧力が小径受圧面に与えられる押圧力よりも大きくなる。これにより、ピストンは、小径シリンダ室側に移動し、大径受圧面に与えられる押圧力と、小径受圧面に与えられる押圧力とがつり合う位置に停止する。 When the pressure selected by the high pressure selection valve exceeds the operating pressure, the switching valve switches from the initial position to the operating position against the elastic force of the setting spring, and the large-diameter cylinder chamber turns the large-diameter side line and the switching valve. The pressure selected by the high pressure selection valve is applied to the large diameter pressure receiving surface of the piston. That is, the same pressure is applied to both of the pair of pressure receiving surfaces of the piston. At this time, in the piston, the pressing force applied to the large-diameter pressure receiving surface is larger than the pressing force applied to the small-diameter pressure receiving surface due to the area difference. As a result, the piston moves toward the small diameter cylinder chamber and stops at a position where the pressing force applied to the large diameter pressure receiving surface and the pressing force applied to the small diameter pressure receiving surface balance.
このようにピストンが小径シリンダ室側に移動すると、ピストンの移動に連動してモータ容量可変機構部の斜板等の傾転角が大きくなり、モータ容量が増加する。この場合、メインポンプから供給される圧油の流量に対し、モータの駆動トルクが増大し、例えば勾配の急な坂道を登ることが可能となる。
上述した従来の走行用油圧回路では、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が作動圧以上になると、切換弁が作動して、モータ用傾転シリンダの大径シリンダ室が作動油タンクに接続された状態から、高圧選択弁に接続された状態に切り換わる。このため、モータ用傾転シリンダの大径側受圧面に与えられる圧力が急激に上昇し、モータ用傾転シリンダのピストンが急速に小径シリンダ室側に移動し、これに連動して斜板等の傾転角が急激に大きくなり、モータ容量が急激に増加する。この結果、可変容量型油圧モータの回転速度が急激に低下し、走行操作性が悪化するという問題が生じる。 In the conventional traveling hydraulic circuit described above, when the higher pressure on the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor becomes equal to or higher than the operating pressure, the switching valve is activated and the large diameter of the motor tilt cylinder is increased. The state in which the cylinder chamber is connected to the hydraulic oil tank is switched to a state in which the cylinder chamber is connected to the high pressure selection valve. For this reason, the pressure applied to the large-diameter side pressure receiving surface of the tilt cylinder for motor suddenly increases, and the piston of the tilt cylinder for motor rapidly moves to the small-diameter cylinder chamber side. The tilt angle of the motor increases rapidly, and the motor capacity increases rapidly. As a result, there arises a problem that the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor is abruptly lowered and the traveling operability is deteriorated.
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、モータ容量を増加させる際に、モータ容量可変機構部を駆動するアクチュエータの急激な動作を防止できる建設機械の油圧回路を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a hydraulic circuit for a construction machine that can prevent an abrupt operation of an actuator that drives a motor capacity variable mechanism section when the motor capacity is increased. Is to provide.
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前記流入側および前記流出側のいずれか高い方の圧力を選択して出力する高圧選択弁と、面積の異なる一対の受圧面を有しこの一対の受圧面に与えられる圧力により動作して前記モータ容量可変機構部を駆動するアクチュエータと、このアクチュエータにおける前記一対の受圧面のうちの面積が小さい方の受圧面側を前記高圧選択弁に接続する小面積側管路と、前記アクチュエータにおける前記一対の受圧面のうちの面積が大きい方の受圧面側に接続される大面積側管路と、前記大面積側管路に設けられ、前記アクチュエータの前記大きい方の受圧面側を前記高圧選択弁と作動油タンクとに選択的に接続する切換弁とを備える建設機械の油圧回路において、前記小さい方の受圧面に作用する押圧力が前記大きい方の受圧面に作用する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よって、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駆動するように、前記アクチュエータと前記モータ容量可変機構部が連結され、前記切換弁が、前記アクチュエータの前記大きい方の受圧面側を前記高圧選択弁に接続する初期位置と、前記アクチュエータの前記大きい方の受圧面側を前記作動油タンクに絞りを介して接続する絞り位置と、前記大面積側管路を閉じる中間位置と、前記高圧選択弁により選択される圧力をパイロット圧として受ける第1受圧部と、前記絞り位置に切り換わるのに必要な前記パイロット圧の大きさを設定する設定ばねと、前記大面積側管路と前記絞りの間の圧力を前記設定ばねの付勢力と同方向から受ける第2受圧部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a variable displacement hydraulic motor having a motor displacement variable mechanism that makes a motor displacement variable, and a main pump that discharges hydraulic fluid supplied to the variable displacement hydraulic motor. A high pressure selection valve that selects and outputs the higher pressure of the inflow side and the outflow side of the variable displacement hydraulic motor, and a pair of pressure receiving surfaces having different areas, and is applied to the pair of pressure receiving surfaces. An actuator that operates by the pressure applied to drive the motor capacity varying mechanism, and a small area side pipe that connects the pressure receiving surface side of the actuator that has a smaller area of the pair of pressure receiving surfaces to the high pressure selection valve A large-area side pipe connected to the larger pressure-receiving surface side of the pair of pressure-receiving surfaces of the actuator, and the large-area side pipe. In a hydraulic circuit of a construction machine including a switching valve that selectively connects the larger pressure receiving surface side of a rotor to the high pressure selection valve and a hydraulic oil tank, the pressing force acting on the smaller pressure receiving surface is The actuator and the motor capacity variable so that the motor capacity variable mechanism is driven in the direction of increasing the motor capacity by the operation of the actuator accompanying the increase in the pressing force acting on the larger pressure receiving surface. A mechanism portion is coupled, and the switching valve restricts the larger pressure-receiving surface side of the actuator to the high-pressure selection valve and the larger pressure-receiving surface side of the actuator to the hydraulic oil tank. The throttle position to be connected via the intermediate position, the intermediate position for closing the large area side pipe line, and the pressure selected by the high pressure selection valve as the pilot pressure. A first pressure receiving portion that receives the pressure, a setting spring that sets a magnitude of the pilot pressure necessary to switch to the throttle position, and a biasing force of the setting spring that applies a pressure between the large-area side pipe line and the throttle. And a second pressure receiving portion received from the same direction.
このように構成した本発明では、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作用したとき、あるいは、減速時にブレーキ圧が発生したようなときに、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くなると、高圧選択弁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高い方の圧力が選択され出力される。この高い方の圧力は、小面積側管路を介してアクチュエータの小さい方の受圧面に与えられるとともに、切換弁の第1受圧部に与えられる。 In the present invention configured as described above, when the variable displacement hydraulic motor rotates, when a load is applied to the variable displacement hydraulic motor, or when brake pressure is generated during deceleration, the variable displacement hydraulic motor When either the inflow side or the outflow side becomes higher, the higher pressure on the inflow side or the outflow side of the variable displacement hydraulic motor is selected and output by the high pressure selection valve. This higher pressure is applied to the smaller pressure receiving surface of the actuator via the small area side conduit and also to the first pressure receiving portion of the switching valve.
切換弁の第1受圧部に与えられる圧力、すなわち、高圧選択弁で選択された圧力による押圧力が、設定ばねの付勢力よりも低いときには、切換弁が設定ばねの弾性力により初期位置に保持され、アクチュエータの大きい方の受圧面側が切換弁を介して高圧選択弁に接続される。つまり、アクチュエータの一対の受圧面の両方に、同じ大きさの圧力が与えられている。このとき、面積差により大きい方の受圧面に与えられる押圧力が小さい方の受圧面に与えられる押圧力よりも大きいため、アクチュエータが小さい方の受圧面側の限界位置に保持され、これに伴ってモータ容量が最小モータ容量に保持される。 When the pressure applied to the first pressure receiving portion of the switching valve, that is, the pressing force by the pressure selected by the high pressure selection valve is lower than the biasing force of the setting spring, the switching valve is held at the initial position by the elastic force of the setting spring. Then, the larger pressure receiving surface side of the actuator is connected to the high pressure selection valve via the switching valve. That is, the same pressure is applied to both of the pair of pressure receiving surfaces of the actuator. At this time, since the pressing force applied to the pressure receiving surface having a larger area difference is larger than the pressing force applied to the smaller pressure receiving surface, the actuator is held at the limit position on the smaller pressure receiving surface. Thus, the motor capacity is kept at the minimum motor capacity.
高圧選択弁により選択された圧力による切換弁に対する押圧力が設定ばねの付勢力よりも大きくなると、切換弁の弁位置が中間位置を経て絞り位置に切り換わる。中間位置では、アクチュエータの大きい方の受圧面側が遮断され、遮断時の圧力を保持する。その後、絞り位置に移行し、アクチュエータの大きい方の受圧面側が大面積側管路と切換弁を介して作動油タンクに接続され、アクチュエータの小さい方の受圧面のみに高圧選択弁により選択された圧力が与えられるようになる。その際、アクチュエータの大きい方の受圧面側の圧力は、切換弁に設けられる絞りにより徐々にタンク圧まで低下していく。このため、アクチュエータは大きい方の受圧面側の作動油を徐々に大面積側管路へ押し出しつつ、モータ容量を徐々に増加させる方向に動作する。 When the pressing force on the switching valve by the pressure selected by the high pressure selection valve becomes larger than the urging force of the setting spring, the valve position of the switching valve is switched to the throttle position via the intermediate position. At the intermediate position, the larger pressure-receiving surface side of the actuator is blocked, and the pressure at the time of blocking is held. Thereafter, the throttle position is reached, the larger pressure receiving surface side of the actuator is connected to the hydraulic oil tank via the large area side conduit and the switching valve, and only the smaller pressure receiving surface of the actuator is selected by the high pressure selection valve. Pressure is applied. At this time, the pressure on the larger pressure receiving surface side of the actuator is gradually reduced to the tank pressure by the throttle provided in the switching valve. For this reason, the actuator operates in the direction of gradually increasing the motor capacity while gradually pushing out the hydraulic oil on the larger pressure receiving surface side to the large area side conduit.
また、作動油が絞りを介して作動油タンクに排出されている間、大面積側管路と絞りの間の圧力は、切換弁を中間位置および初期位置へ戻す方向へ作用する第2受圧部に与えられており、これによってもアクチュエータの移動速度が制限される。 In addition, while the hydraulic oil is being discharged to the hydraulic oil tank through the throttle, the pressure between the large area side pipe and the throttle acts to return the switching valve to the intermediate position and the initial position. This also limits the moving speed of the actuator.
このように本発明では、アクチュエータがモータ容量を増加させる方向に動作している間、アクチュエータの大きい方の受圧面側から作動油タンクに排出される作動油の流量が、切換弁の絞りにより制限されるとともに、大面積側管路と絞りの間の圧力に応じて切換弁が絞り位置と中間位置の間を動作することによって、アクチュエータの大きい方の受圧面側から作動油タンクに排出される作動油の流量が調整されるようにしたため、モータ容量を増加させる際のアクチュエータの急激な動作を防止することができる。 As described above, in the present invention, while the actuator operates in the direction of increasing the motor capacity, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the larger pressure receiving surface side of the actuator to the hydraulic oil tank is limited by the restriction of the switching valve. In addition, the switching valve operates between the throttle position and the intermediate position according to the pressure between the large-area side pipe line and the throttle, and is discharged from the larger pressure receiving surface side of the actuator to the hydraulic oil tank. Since the flow rate of the hydraulic oil is adjusted, it is possible to prevent a rapid operation of the actuator when the motor capacity is increased.
以上で説明したように、本発明によれば、モータ容量を増加させる際のアクチュエータの急激な動作を防止できる。これにより、可変容量型油圧モータの回転速度が急激に低下するのを防止でき、良好な走行操作性を確保できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent a rapid operation of the actuator when the motor capacity is increased. As a result, it is possible to prevent the rotational speed of the variable displacement hydraulic motor from rapidly decreasing, and to ensure good traveling operability.
以下で本発明の建設機械の油圧回路の一実施形態について図を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a hydraulic circuit for a construction machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態は、例えばホイールローダやホイールショベル等の車輪によって走行する建設機械を対象としたものである。 The present embodiment is intended for a construction machine that runs on wheels such as a wheel loader and a wheel excavator.
図1は、走行用油圧回路図、図2は、図1に示す切換弁50の断面図、図3は、本実施形態に備えられる可変容量型油圧ポンプ2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4は、本実施形態に備えられる可変容量型油圧モータ19の圧力一定制御時における駆動圧とモータ容量の関係を示す線図である。
1 is a travel hydraulic circuit diagram, FIG. 2 is a cross-sectional view of the switching
図1に示すように、この走行用油圧回路1は、図示しない車輪に連結される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。
As shown in FIG. 1, the traveling hydraulic circuit 1 includes a variable displacement
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に作用する圧力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。
The main pump 2 is a variable displacement hydraulic pump for both tilts, and has a pump displacement variable mechanism 3 that makes the displacement of the pump 2 (hereinafter also referred to as “pump displacement”) variable. The variable pump capacity mechanism 3 increases or decreases the pump capacity by tilting a swash plate or the like. The pump displacement variable mechanism 3 is driven by a
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、前後進用の方向切換弁10に接続してある。この方向切換弁10は、前進または後進を指示する操作レバー11に機械的に接続された機械式方向切換弁であり、この方向切換弁10は、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。また、この方向切換弁10は、定容量型油圧ポンプ4をポンプ用傾転シリンダ5の一方側に接続するとともに、他方側を作動油タンク30に接続する第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の他方側に接続するとともに一方側を作動油タンク30に接続する第2位置10bと、ポンプ用傾転シリンダ5の両側を作動油タンク30に接続する中立位置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。
The
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には、操作ペダル13を連結してあり、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が出力されるようにしてある。
A
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のいずれか高い方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、両端面に面積の異なる、言い換えると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に作用する圧力により移動するピストン24と、ピストン24の大径側が摺動する大径シリンダ室25と、この大径シリンダ室25と連続しピストン24の小径側が摺動する小径シリンダ室26とを備えている。
The variable displacement
また、本実施形態は、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選択して出力する高圧選択弁37と、モータ用傾転シリンダ23の小径シリンダ室26を高圧選択弁37に接続する小径側管路38と、大径シリンダ室25に接続される大径側管路39とを備えている。大径側管路39には、大径シリンダ室25を高圧選択弁37とタンク回路90に選択的に接続する切換弁50を設けてある。
Further, in the present embodiment, the high
特に本実施形態では、ピストン24の小径受圧面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大きくなったことに伴うピストン24の移動によって、モータ容量可変機構部22がモータ容量を増加させる方向に駆動するように、ピストン24とモータ用容量可変機構部22を連結してある。つまり、ピストン24が小径シリンダ室26側に移動するのに伴い、モータ用容量可変機構部22の斜板等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24が大径シリンダ室側25に移動するのに伴い、斜板等の傾転角が大きくなってモータ容量が増加するようにしてある。
In particular, in the present embodiment, the motor
また、特に本実施形態では、切換弁50が、モータ用傾転シリンダ23の大径シリンダ室25を高圧選択弁37を接続する初期位置51と、大径シリンダ室25を絞り86を介してタンク回路90に接続する絞り位置52と、大径側管路39を閉じる中間位置53とを有する。
Further, particularly in the present embodiment, the switching
また、切換弁50は、初期位置51から絞り位置52に切り換わるためのパイロット圧として、高圧選択弁37により選択される圧力を受ける第1受圧部55と、初期位置51から絞り位置52に切り換わるのに必要なパイロット圧(作動圧)の大きさを設定する設定ばね54と、大径側管路39と絞り86の間の圧力を設定ばね54の付勢力と同方向から受ける第2受圧部56を有する。
The switching
ここで、切換弁50の構造を図2を用いて説明する。
Here, the structure of the switching
切換弁50は、図2に示すように、スプール60と、このスプール60が摺動するスプール室70とを有する。スプール60は、基本形状が円柱形の部材であり、大径摺動部61と、この大径摺動部61よりも径寸法が小さい小径摺動部62と、大径摺動部61と小径摺動部62との間に設けられ、小径摺動部62よりも径寸法が小さい頚部63とを有し、これら大径摺動部61、小径摺動部61および頚部63を一体に形成したものである。また、スプール室70は、大径摺動部61が摺動する大径摺動室71と、小径摺動部62が摺動する小径摺動室72とが連続して設けられている。
As shown in FIG. 2, the switching
大径摺動部61の一端面61aと、頚部63の外周面と、大径摺動室71の一端面71aとに囲まれる空間は、高圧選択弁37により導かれる作動油が流入する第1ポート部80となっている。前記第1受圧面55は、第1ポート部80に面する大径摺動部61の一端面61aの一部分であり、その受圧面積は、大径摺動部61の径寸法から求められる円の面積と、小径摺動室72の内径寸法から求められる円の面積の差である。(大径摺動部61の断面積と小径摺動部62の断面積との差とほぼ同等)また、大径摺動室71の他端面71bと大径摺動部61の他端面61bとの間には、前記設定ばね54を配置してある。
The space surrounded by the one
小径摺動室72には、大径シリンダ室25と大径側管路39を介して接続される第2ポート部81を設けてある。この第2ポート部81には、スプール60の小径摺動部62がラップするようにしてある。また、小径摺動室72の壁面と頚部63の間には、油道82を形成してある。
The small-
スプール60は、このスプール60を軸方向に貫通する第1油路84と、この第1油路84と連続しスプール60を径方向に貫通する第2油路85とを有する。第1油路84の一端には、前記絞り86を設けてある。第1油路84は、絞り86を介してタンクポート部87に連通させてある。
The
また、第1油路84の他端は、摺動穴88に開口している。この摺動穴88には、ロッド89を設け、このロッド89に対しスプール60が摺動可能に設けられている。前記第2受圧部56は、摺動穴88の受圧部となる。
Further, the other end of the
また、本実施形態では、図3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の状態が、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。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the main pump 2 is controlled according to the horsepower
そこで、本実施形態では、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。
Therefore, in the present embodiment, when the pressure applied to the small diameter
このように構成した本実施形態は、次のように動作する。 The present embodiment configured as described above operates as follows.
<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、管路14と方向切換弁10を介して減圧弁12に接続され、他方側が管路15と方向切換弁10を介して作動油タンク30に接続される。
<Drive of variable displacement hydraulic motor>
When the operator advances the construction machine, the operator first operates the
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になると、この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と管路14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に接続され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、これ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。
Next, the operator depresses the operation pedal 13 to operate the
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。
Then, the hydraulic oil discharged from the main pump 2 is guided by the
<圧力一定制御>
可変容量型油圧モータ19の回転時、可変容量型油圧モータ19に負荷が作用したとき、あるいは、減速時にブレーキ圧が発生したようなときに、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が高くなると、すなわち、第1管路20内および第2管路21内のいずれかの圧力が高くなると、高圧選択弁37により第1管路20内の圧力および第2管路21内の圧力のいずれか高い方の圧力が選択され出力される。この選択された圧力は、小径側管路38を介してモータ用傾転シリンダ24の小径シリンダ室26に導かれて、ピストン24の小径受圧面24bに与えられるとともに、切換弁50の第1ポート部80に導かれて第1受圧部55に与えられる。
<Constant pressure control>
When the variable displacement
切換弁50の第1受圧部に与えられた圧力、すなわち、高圧選択弁37により選択された圧力による押圧力が設定ばね54により規定される付勢力よりも小さいとき、切換弁50のスプール60は、初期位置51、すなわち、図2に示すように、小径摺動室72側の限界位置に保持される。
When the pressure applied to the first pressure receiving portion of the switching
この位置では、第2ポート部81と油道82とが連通するし、高圧選択弁37によって選択された圧力が、第1ポート部80、油道82、第2ポート部81および大径側管路39を介してモータ用傾転シリンダ23の大径シリンダ室25に導かれる。これにより、高圧選択弁37により選択された圧力が大径受圧面24aに付与される。つまり、高圧選択弁37により選択された圧力が設定ばね54により規定される切換弁50の作動圧よりも小さいときは、ピストン24の大径受圧面24aと小径受圧面24bの両方に同じ大きさの圧力が与えられる。
In this position, the
このようにピストン24の大径受圧面24aと小径受圧面24bの両方に同じ大きさの圧力が与えられた状態では、両受圧面24a,24bの面積差により、大径受圧面24aに与えられる押圧力が小径側受圧面24bに与えられる押圧力よりも大きくなる。これにより、ピストン24が小径シリンダ室24b側の限界位置に保持され、これに伴って、モータ用可変機構部22の斜板等が最小傾転角に保持される。この結果、モータ容量Qm=Qmmim(最小モータ容量)に保持される。
As described above, when the same pressure is applied to both the large-diameter
また、例えば、可変容量型油圧モータ19にかかる負荷が大きくなり、高圧選択弁37により選択された圧力が切換弁50の作動圧以上になると、スプール60の第1受圧面55に与えられる圧力によりスプール60を大径摺動室71側に押圧する押圧力が、設定ばね54の付勢力よりも大きくなる。これにより、切換弁50のスプール60は、初期位置51、すなわち小径摺動室72側の限界位置から中間位置53を経て、絞り位置52、例えば大径摺動室71側の限界位置まで移動する。
Further, for example, when the load applied to the variable displacement
さらに、絞り位置52では、スプール60が図示左方向へ大きく移動しているため、第2ポート81と第2油路85とが連通し、モータ用傾転シリンダ23の大径シリンダ室25が、出力ポート部81、第2油路85、第1油路84、絞り86、タンクポート87、およびタンク回路90を介して作動油タンク30に接続される。これに伴って、ピストン24が、小径受圧面24bに作用する圧力により、大径シリンダ室25内の作動油を押し出しつつ大径シリンダ室25側へ移動し、これに連動してモータ容量可変機構部22の傾転角が大きくなる。この結果、モータ容量Qmが増加する。
Furthermore, at the
本実施形態では、モータ用傾転シリンダ23のピストン24と切換弁50とが上述のように動作することによって、可変容量型油圧ポンプ2が吐出圧Pp=P、吐出流量Qp=Qpmaxで駆動しているときに、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、この駆動圧Pm=Pを保持したまま、高圧選択弁37により選択される圧力の変化に応じて、すなわち、可変容量型油圧モータ19にかかる負荷圧の変化に応じて、モータ容量Qmが最小モータ容量Qmminから最大モータ容量Qmmaxの範囲で制御される。この結果、可変容量型油圧モータ19の駆動力が負荷に応じて制御される。
In the present embodiment, the
また、上述した切換弁50の中間位置53では、図2に示すスプール60が図示左方向へ移動し、小径摺動部62により第2ポート81と油路82とが遮断され、さらに、第2ポート81と第2油路85とが遮断される。したがって、モータ用傾転シリンダ23の大径シリンダ室25内の圧力は、遮断時の圧力がそのまま保持される。このため、高圧選択弁37からの圧油が小径シリンダ室26にのみ供給されても、ピストン24が急激に大傾転側に移動することがない。さらに、切換弁50が中間位置53から最大傾転角となる絞り位置52まで移動する間は、大径側シリンダ室25から大径側管路39へ押し出された作動油は、切換弁50の絞り86により作動油タンク30に排出される流量が制限される。すなわち、この間のピストン24の大径シリンダ室25側への移動速度が制限される。
Further, at the
加えて、大径シリンダ室25から流出する圧油は、図2に示す第2ポート81,第2油路85、第1油路84を介し、摺動孔88に導かれ、摺動孔88に形成された第2受圧部56に対し、図示右方向への押圧力を付与する。したがって、スプール60が、図示左方向へ移動する速度が制限され、結果として、ピストン24の大径シリンダ室25への移動速度がさらに制限される。
In addition, the pressure oil flowing out from the large-
本実施形態によれば、次の効果が得られる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、ピストン24がモータ容量を増加させる方向に移動している間、大径シリンダ室25から作動油タンク30に排出される作動油の流量が、切換弁50の絞り86により制限されるとともに、大面積側管路39と絞り86の間の圧力に応じて切換弁50のスプール60が絞り位置52と中間位置53の間を移動することよって、大径シリンダ室25から作動油タンク30に排出される作動油の流量が調整されるようにしたため、モータ容量を増加させる際のピストン24の急激な移動を防止できる。これにより、可変容量型油圧モータ19の回転速度が急激に低下するのを防止でき、良好な走行操作性を確保することができる。
In the present embodiment, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the large-
また、本実施形態では、大面積側管路39と絞り86の間の圧力に応じて切換弁50のスプール60が絞り位置52と中間位置53の間を移動することよって、大径シリンダ室25から作動油タンク30に排出される作動油の流量が調整されるようにした。これにより、絞り86を極端に小さくしなくても、大径シリンダ室25から作動油タンク30に排出される作動油の流量を効果的に制限することができる。この結果、絞り86に対するゴミ詰りを低減できる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、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。
In the present embodiment, the variable displacement
1 走行用油圧回路
2 メインポンプ
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(アクチュエータ)
24 ピストン
24a 大径受圧面(大きい方の受圧面)
24b 小径受圧面(小さい方の受圧面)
25 大径シリンダ室(大きい方の受圧面側)
26 小径シリンダ室(小さい方の受圧面側)
30 作動油タンク
37 高圧選択弁
38 小径側管路(小面積側管路)
39 大径側管路(大面積側管路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic circuit for driving | running | working 2 Main pump 19 Variable displacement type
24
24b Small diameter pressure receiving surface (smaller pressure receiving surface)
25 Large-diameter cylinder chamber (larger pressure-receiving surface side)
26 Small-diameter cylinder chamber (smaller pressure-receiving surface side)
30
39 Large diameter side pipe (Large area side pipe)
Claims (1)
前記小さい方の受圧面に作用する押圧力が前記大きい方の受圧面に作用する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よって、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駆動するように、前記アクチュエータと前記モータ容量可変機構部が連結され、
前記切換弁が、前記アクチュエータの前記大きい方の受圧面側を前記高圧選択弁に接続する初期位置と、前記アクチュエータの前記大きい方の受圧面側を前記作動油タンクに絞りを介して接続する絞り位置と、前記大面積側管路を閉じる中間位置と、前記高圧選択弁により選択される圧力をパイロット圧として受ける第1受圧部と、前記絞り位置に切り換わるのに必要な前記パイロット圧の大きさを設定する設定ばねと、前記大面積側管路と前記絞りの間の圧力を前記設定ばねの付勢力と同方向から受ける第2受圧部とを有することを特徴とする建設機械の油圧回路。
A variable displacement hydraulic motor having a motor displacement variable mechanism that makes the motor displacement variable; a main pump that discharges hydraulic fluid supplied to the variable displacement hydraulic motor; the inflow side of the variable displacement hydraulic motor; A high-pressure selection valve that selects and outputs the higher pressure on the outflow side, and a pair of pressure-receiving surfaces having different areas, and operates by the pressure applied to the pair of pressure-receiving surfaces. An actuator to be driven, a small-area side pipe connecting the pressure-receiving surface side of the pair of pressure-receiving surfaces of the actuator, which has a smaller area, to the high-pressure selection valve, and of the pair of pressure-receiving surfaces of the actuator A large-area side pipe connected to the larger pressure-receiving surface side, and the large-area side pipe connected to the larger pressure-receiving surface side of the actuator. In the hydraulic circuit for a construction machine and a switching valve for selectively connecting to a hydraulic oil tank and the high pressure selection valve,
Direction in which the motor capacity variable mechanism section increases the motor capacity due to the operation of the actuator due to the pressing force acting on the smaller pressure receiving surface becoming larger than the pressing force acting on the larger pressure receiving surface The actuator and the motor capacity variable mechanism unit are coupled to each other,
An initial position where the switching valve connects the larger pressure-receiving surface side of the actuator to the high-pressure selection valve, and a throttle that connects the larger pressure-receiving surface side of the actuator to the hydraulic oil tank via a throttle Position, an intermediate position for closing the large area side conduit, a first pressure receiving portion that receives a pressure selected by the high pressure selection valve as a pilot pressure, and a magnitude of the pilot pressure required to switch to the throttle position A hydraulic circuit for a construction machine, comprising: a setting spring for setting a height; and a second pressure receiving portion that receives a pressure between the large-area-side pipe line and the throttle in the same direction as an urging force of the setting spring. .
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2004
- 2004-01-22 JP JP2004014609A patent/JP2005207499A/en active Pending
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