JP2007320477A - ミキサドラム駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定のエンジン回転速度域にてミキサドラムの回転速度を調節できるミキサドラム駆動装置を提供する。
【解決手段】ミキサドラム１を回転駆動する油圧モータ８１と、アクチュエータ１４の作動によりポンプ吐出量を可変とする油圧ポンプ１０と、油圧モータ８１に接続する第一、第二給排通路５１，５２に生じる負荷圧を取り出す高圧選択弁１６と、負荷圧と油圧ポンプ１０の吐出圧との差圧が所定値に保たれるようにアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を調節するロードセンシング弁４０と、アクチュエータ１４の作動ストロークを規制するストローク規制手段（ドレン通路２５）とを備え、所定のエンジン回転速度域にて油圧モータ８１の回転速度を一定に保ち、それ以上の回転速度域ではエンジン回転速度が上昇するのに応じて油圧モータ８１の回転速度を高めるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量油圧ポンプおよび油圧モータを結ぶ油圧回路を備えるミキサドラム駆動装置の改良に関するものである。

コンクリートミキサ車には、ホッパー等から投入される生コンクリートを撹拌および排出するミキサドラムが搭載され、このミキサドラムを油圧モータによって駆動するようになっている。

この油圧モータの油圧源として、ポンプ吐出圧に応動するアクチュエータの作動によりポンプ吐出量を可変とする可変容量油圧ポンプを備え、このアクチュエータに導かれるポンプ吐出圧がロードセンシング弁を介して調節されることにより、油圧ポンプの吐出圧と負荷圧との差圧が所定値に保たるようになっている。これにより、エンジンに駆動される油圧ポンプの回転速度が上昇しても、ミキサドラムの回転速度が一定に保たれる。

従来、この種のミキサドラム駆動装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。
特開２０００−２７２４０５号公報

しかしながら、このような従来のミキサドラム駆動装置にあっては、ミキサドラムの回転速度が一定に保たれるため、エンジンのアイドル運転時や低回転速度域ではミキサドラムの回転速度が必要以上に高まり、エンジンの燃費増大を招く可能性があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、所定のエンジン回転速度域にてミキサドラムの回転速度を調節できるミキサドラム駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、油圧モータに接続する第一、第二給排通路と、エンジンによって回転駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される作動油を第一、第二給排通路に対して選択的に供給する方向切換弁と、油圧ポンプのポンプ吐出量を変えるアクチュエータと、第一、第二給排通路の圧力のうちいずれか高い方の圧力を負荷圧として取り出す高圧選択弁と、高圧選択弁の取り出した負荷圧と油圧ポンプの吐出圧とに応動し、これらの差圧が所定値に保たれるようにアクチュエータに導かれるポンプ吐出圧を調節するロードセンシング弁と、油圧ポンプのポンプ吐出量が所定値以上に保たれるようにアクチュエータの作動ストロークを規制するストローク規制手段とを備えたことを特徴とするものとした。

本発明によると、所定のエンジン回転速度域にて油圧モータの回転速度を一定に保ち、それ以上の回転速度域ではエンジン回転速度が上昇するのに応じて油圧モータの回転速度を高められる。これにより、例えばエンジンのアイドル運転時や低回転速度域においてミキサドラムの回転速度を必要以上に高めなくて済み、エンジンの燃費低減がはかれる。また、エンジンの中高回転速度域においてエンジンの回転速度に応じてミキサドラムの回転速度を調節できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、コンクリートミキサ車に備えられるミキサドラム駆動装置は、ポンプユニット５０、モータユニット８０、タンク９０、これらを結ぶ油圧配管等によって構成される。

モータユニット８０に油圧モータ８１を備え、この油圧モータ８１がトランスミッション２を介してミキサドラム１を回転駆動する。

油圧モータ８１の各ポートには作動油を給排する第一、第二給排通路５１，５２が接続される。油圧モータ８１は第一、第二給排通路５１，５２から選択的に導かれる作動油によって正逆両方向に回転作動する。

モータユニット８０の第一、第二給排通路５１，５２の間には対のリリーフ弁８２，８３が介装され、第一、第二給排通路５１，５２の圧力差が所定値を超えて上昇するとリリーフ弁８２，８３が開弁し、第一、第二給排通路５１，５２の一方からチャージ通路５８に作動油圧を逃がすようになっている。各リリーフ弁８２，８３にはそれぞれのパイロット圧として第一、第二給排通路５１，５２の圧力がピストン機構８４，８５、オリフィス８６〜８９を介して導かれる、ショックレス構造となっている。

モータユニット８０のケーシング内とタンク９０を連通するドレン通路９１が設けられる。このドレン通路９１にはオイルクーラ９２とオイルフィルタ９３がそれぞれ介装される。

ポンプユニット５０の油圧ポンプ１０とモータユニット８０の油圧モータ８１は第一、第二給排通路５１，５２、ポンプ吸込通路１２、ポンプ吐出通路１３によって結ばれ、閉回路を構成する。

ポンプユニット５０は、エンジン６０に回転駆動される油圧ポンプ１０とチャージポンプ１１、リリーフ弁５９、方向切換弁２０、ロードセンシング弁４０、カットオフ弁７０、アンロード弁３０、高圧選択弁１６等を備える。

チャージポンプ１１はタンク９０から通路９５を通して吸込んだ作動油をチャージ通路５８に吐出し、チャージ通路５８から各チェック弁５５，５６を介して第一、第二給排通路５１，５２に充填される。

チャージ通路５８はリリーフ弁５９を介してタンク９０側に連通し、チャージ通路５８の圧力が所定値を超えて上昇すると、チャージポンプ１１から吐出される余剰作動油をタンク９０に戻す。これによりチャージポンプ１１の作動時は第一、第二給排通路５１，５２の圧力がリリーフ弁５９の開弁圧以上に保たれる。

ポンプユニット５０とモータユニット８０を結ぶチャージ通路５８はその一部が外部配管によって形成される。チャージポンプ１１とタンク９０を結ぶ通路９５にその一部が外部配管によって形成され、その途中にストレーナ９６が介装される。また、ポンプユニット５０のケーシング内とモータユニット８０のケーシング内はドレン通路９７によって連通している。

油圧ポンプ１０はポンプ吸込通路１２とポンプ吐出通路１３がそれぞれ接続され、ポンプ吸込通路１２から吸込んだ作動油を吐出通路１３に吐出する。ポンプ吸込通路１２にはチェック弁５４を介してチャージポンプ１１からの作動油が充填される。

方向切換弁２０にはポンプ吸込通路１２とポンプ吐出通路１３と第一、第二給排通路５１，５２がそれぞれ接続され、方向切換弁２０によって第一、第二給排通路５１，５２に油圧ポンプ１０から吐出される作動油が選択的に導かれる。方向切換弁２０がポジションａに手動で切換えられると、第二給排通路５２に油圧ポンプ１０から吐出される作動油が導かれ、油圧モータ８１を一方向に回転駆動する。方向切換弁２０がポジションｂに手動で切換えられると、第一給排通路５１に油圧ポンプ１０から吐出される作動油が導かれ、油圧モータ８１を他方向に回転駆動する。方向切換弁２０が中立ポジションｃに手動で切換えられると、吸込通路１２と吐出通路１３に対する第一、第二給排通路５１，５２の連通を遮断し、油圧モータ８１の回転作動を停止させる。

油圧ポンプ１０は、後述するように、斜板式ピストンポンプが用いられ、ポンプ吐出圧が導かれるアクチュエータ１４の作動により、アクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧が上昇するほど傾転スプリング１５に抗してポンプ吐出量を小さくする。

ロードセンシング弁４０は、後述するように、パイロット圧として第一、第二給排通路５１，５２の一方に生じる負荷圧とポンプ吐出通路１３のポンプ吐出圧が互いに対抗するように導かれ、両者の差圧が所定値になるようにアクチュエータ通路１８を介してアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を調節するものである。

ロードセンシング弁４０はアクチュエータ１４をタンク側に連通するポジションａと、アクチュエータ１４をポンプ吐出通路１３に連通するポジションｂを備え、スプリング４３の付勢力によってポジションａに保持される。

ロードセンシング弁４０は第一、第二パイロット圧通路４１，４２が接続され、第一パイロット圧通路４１は高圧選択弁１６を介して第一、第二給排通路５１，５２の高圧側（負荷圧側）に連通し、第二パイロット圧通路４２はポンプ吐出通路１３に連通している。この高圧選択弁１６は例えばシャトル弁が用いられる。

ロードセンシング弁４０は第一パイロット圧通路４１から導かれる負荷圧がスプリング４３の付勢力と共にポジションａに切換える方向に働き、第二パイロット圧通路４２から導かれるポンプ吐出圧がスプリング４３に抗してポジションｂに切換える方向に働く。

ロードセンシング弁４０からアクチュエータ１４にポンプ吐出圧を導くアクチュエータ通路１８にはオリフィス１７が介装される。

カットオフ弁７０は、ポンプ吐出通路１３のポンプ吐出圧が導かれ、ポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇するとアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を高めて油圧ポンプ１０のポンプ吐出量を小さくするものである。

カットオフ弁７０はアクチュエータ１４をタンク側に連通するポジションａと、アクチュエータ１４をポンプ吐出通路１３に連通するポジションｂを備える。

カットオフ弁７０に接続されるパイロット圧通路７２はポンプ吐出通路１３に連通している。カットオフ弁７０はスプリング７３の付勢力がポジションａに切換える方向に働き、パイロット圧通路７２から導かれるポンプ吐出圧がスプリング７３に抗してポジションｂに切換える方向に働く。スプリング７３のバネ力はパイロット圧通路７２の圧力が例えば１０〜４０ＭＰａ程度になるとカットオフ弁７０がポジションｂに切り換わるように設定される。

ミキサドラム１の回転駆動時、ポンプ吐出圧が所定値以下の状態ではカットオフ弁７０はポジションａに保持され、ロードセンシング弁４０とアクチュエータ１４を結ぶアクチュエータ通路１８を開通させる。ロードセンシング弁４０は第一、第二給排通路５１，５２の一方に生じる負荷圧とポンプ吐出通路１３のポンプ吐出圧の差圧が所定値になるようにポンプ吐出通路１３からアクチュエータ通路１８を経由してアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を調節する。

ミキサドラム１の駆動停止時、方向切換弁２０が中立ポジションｃに切換えられてポンプ吐出通路１３が閉じられるのに伴ってポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇すると、カットオフ弁７０がこれに応動してポジションａからポジションｂに切換わり、アクチュエータ１４をポンプ吐出通路１３に連通し、こうして導かれるポンプ吐出圧によってアクチュエータ１４がスプリング１５に抗して油圧ポンプ１０のポンプ吐出量を小さくする。

そして本発明の要旨とするところであるが、アクチュエータ１４の作動ストロークを規制するストローク規制手段を設け、エンジン６０のアイドル運転時や低回転速度域においてミキサドラム１の回転速度を低く保ち、エンジン６０の中高回転速度域においてエンジン６０の回転速度に応じてミキサドラム１の回転速度を高められるようにする。

アクチュエータ１４のストローク規制手段として、アクチュエータが所定のストロークを超えて作動するとアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を逃がすドレン通路２５を設ける。

ドレン通路２５の絞りとしてドレン通路２５の途中にはオリフィス２６が設けられ、このオリフィス２６によってアクチュエータ１４からドレン通路２５を通ってタンク側に逃がされる作動油の流れを絞るようになっている。

図２に示すように、回転斜板式の油圧ポンプ１０は、ポンプハウジング６２とポンプカバー６１とにより形成される内部空間にシリンダブロック６３および斜板６４が収装される。

シリンダブロック６３はシャフト６５を介して回転駆動される。シャフト６５は、その途中がポンプハウジング６２にベアリング７２を介して支持され、その一端がポンプカバー６１にベアリング７１を介して支持される。シャフト６５はポンプハウジング６２から外部へ突出されるその一端に動力源としてエンジン６０から回転が伝達される。

シリンダブロック６３には複数本のシリンダ６６がシャフト６５の中心線Ｏと平行に、かつその中心線Ｏを中心とする略同一円周上に一定の間隔を持って並んで配置される。

各シリンダ６６にはピストン６８がそれぞれ挿入され、両者の間に容積室６７が画成される。各ピストン６８の一端側はシリンダブロック６３から突出され、斜板６４に接するシュー６９を介して支持される。シリンダブロック６３が回転すると、各ピストン６８は斜板６４との間で往復動し、シリンダ６６の容積室６７を拡縮させる。

油圧ポンプ１０のポンプ吐出量を可変とするため、斜板６４は図示しないトラニオン軸を介してポンプハウジング６２に傾転可能に支持される。ポンプハウジング２内には斜板６４を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリング１５を備える。

斜板６４の傾転角を変えるアクチュエータ１４として、ポンプカバー６１にはシリンダ７６がシャフト６５の中心線Ｏと平行に取り付けられ、このシリンダ７６に円筒状のプランジャ７５が摺動可能に嵌合される。このプランジャ７５はシャフト６５の外周面に摺動可能に嵌合される円筒部７５ａを有し、その先端が斜板６４に当接している。円筒状のシリンダ７６の内側にはアクチュエータ通路１８が画成され、ロードセンシング弁４０からポンプ吐出圧が導かれる。このポンプ吐出圧によってプランジャ７５が図中右方向に移動すると、傾転スプリング１５に抗して斜板６４が傾転角が小さくなる方向に回動し、油圧ポンプ１０のポンプ吐出量が減らされる。

アクチュエータ１４のストローク規制手段として、プランジャ７５のシリンダ７６に嵌合する円筒部７５ａに複数のオリフィス２６が形成される。

このオリフィス２６はプランジャ７５がシリンダ７６に対して所定の所定のストロークを超えて摺動すると開口し、アクチュエータ通路１８とポンプハウジング６２内を連通し、アクチュエータ１４に導かれる作動油の一部をタンク側に逃がす。これにより、アクチュエータ１４の作動ストロークが規制される。

以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。

ミキサドラム１の回転駆動時、エンジン６０によって油圧ポンプ１０が回転駆動され、ポンプ吸込通路１２から低圧作動油を吸込み、ポンプ吐出通路１３に高圧作動油を吐出する。方向切換弁２０のポジションａ，ｂのいずれかへの切換えにより、第一、第二給排通路５１，５２の一方に高圧作動油を送り込み、第一、第二給排通路５１，５２の他方から低圧作動油が吸い込まれる。こうして第一、第二給排通路５１，５２を循環する作動油によって油圧モータ８１が回転作動し、油圧モータ８１の回転がミキサドラム１に伝えられる。

ミキサドラム１の回転駆動時、ロードセンシング弁４０は第一、第二給排通路５１，５２の一方に生じる負荷圧とポンプ吐出通路１３のポンプ吐出圧の差圧が所定値になるようにアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を調節する。

エンジン６０のアイドル運転時と低回転速度域では、アクチュエータ１４はドレン通路２５が閉鎖されているストローク内で作動して、アクチュエータ１４が油圧ポンプ１０のポンプ吐出量を調節し、油圧ポンプ１０の吐出圧と負荷圧の差圧が一定に保たれる。これにより、エンジン６０の回転速度が変動しても、ミキサドラム１の回転速度が一定に保たれる。

エンジン６０の中高回転速度域では、アクチュエータ１４が所定ストロークを超えて作動することにより、ドレン通路２５が開通し、アクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧がタンク側に逃がされる。これにより、アクチュエータ１４がそれ以上のストロークで伸張作動することが制限され、油圧ポンプ１０のポンプ押しのけ容積がほぼ一定に保持される。これにより、エンジン６０の回転速度が上昇するのに伴って、油圧ポンプ１０の吐出流量が増え、ミキサドラム１の回転速度が上昇する。

ドレン通路２５にオリフィス２６が設けられることにより、このオリフィス２６によってアクチュエータ１４からドレン通路２５を通ってタンク側に逃がされる作動油の流れに抵抗が付与され、ロードセンシング弁４０から導かれるポンプ吐出圧が上昇するのにしたがってアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧が次第に上昇し、アクチュエータ１４がオリフィス２６が開口するストロークを超えて伸張作動し、エンジン６０の回転速度に対する油圧ポンプ１０のポンプ吐出量の増加率が次第に減少する。これにより、エンジン６０の高回転速度域で油圧ポンプ１０の吐出流量が必要以上に減少することを抑えられる。

図３はエンジン６０の回転速度とミキサドラム１の回転速度の関係を示す特性図である。これに示されるように、エンジン６０のアイドル運転時や低回転速度域においてミキサドラム１の回転速度が低く保たれ、エンジン６０の中高回転速度域においてエンジン６０の回転速度に応じてミキサドラム１の回転速度を高められる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）ミキサドラム１を回転駆動する油圧モータ８１と、エンジン６０に回転駆動される油圧ポンプ１０と、油圧モータ８１に接続する第一、第二給排通路５１，５２と、油圧ポンプ１０から吐出される作動油を第一、第二給排通路５１，５２に対して選択的に供給する方向切換弁２０と、油圧ポンプ１０のポンプ吐出量を変えるアクチュエータ１４と、第一、第二給排通路５１，５２の圧力のうちいずれか高い方の圧力を負荷圧として取り出す高圧選択弁１６と、高圧選択弁１６の取り出した負荷圧と油圧ポンプ１０の吐出圧との差圧が所定値に保たれるようにアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を調節するロードセンシング弁４０と、アクチュエータ１４の作動ストロークを規制するストローク規制手段とを備えたため、所定のエンジン回転速度域にて油圧モータ８１の回転速度を一定に保ち、それ以上の回転速度域ではエンジン回転速度が上昇するのに応じて油圧モータ８１の回転速度を高められる。これにより、例えばエンジン６０のアイドル運転時や低回転速度域においてミキサドラム１の回転速度を必要以上に高めなくて済み、エンジン６０の燃費低減がはかれる。また、エンジン６０の中高回転速度域においてエンジン６０の回転速度に応じてミキサドラム１の回転速度を調節できる。

（イ）アクチュエータ１４のストローク規制手段として、アクチュエータが所定のストロークを超えて作動するとアクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧を逃がすドレン通路２５を設けたため、アクチュエータ１４が所定ストロークを超えて作動することによりドレン通路２５が開通し、アクチュエータ１４に導かれるポンプ吐出圧がタンク側に逃がされ、アクチュエータ１４がそれ以上のストロークで作動することが制限され、油圧ポンプ１０のポンプ吐出量がほぼ一定に保持される。

（ウ）ドレン通路２５に絞りとしてオリフィス２６を設けたため、エンジン６０の高回転速度域で油圧ポンプ１０の吐出流量が必要以上に減少することを抑えられる。

（エ）アクチュエータ１４は、ロードセンシング弁４０からのポンプ吐出圧が導かれるシリンダ７６と、このシリンダ７６に摺動可能に嵌合する円筒部７５ａを有するプランジャ７５とを備え、アクチュエータ１４のストローク規制手段として、プランジャ７５の円筒部７５ａにオリフィス２６が形成したため、部品数を増大させることがなくストローク規制手段を設けることが可能となり、構造の複雑化を避けられる。

（オ）油圧ポンプ１０と方向切換弁２０とカットオフ弁７０と高圧選択弁１６とロードセンシング弁４０とアクチュエータ１４が収められるポンプユニット５０を備えたため、ミキサ車にこれらを設置することが容易に行える。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の実施の形態を示すミキサドラム駆動装置の油圧回路図。 同じく油圧ポンプの断面図。 同じくエンジン回転速度とミキサドラムの回転速度特性図の関係を示す特性図。

符号の説明

１ ミキサドラム
１０ 油圧ポンプ
１２ ポンプ吸込通路
１３ ポンプ吐出通路
１４ アクチュエータ
１６ 高圧選択弁
２０ 方向切換弁
２５ ドレン通路
２６ オリフィス
４０ ロードセンシング弁
５１ 第一給排通路
５２ 第二給排通路
６０ エンジン
７５ プランジャ
７８ａ 円筒部
７６ シリンダ
８１ 油圧モータ

Claims (5)

1. ミキサドラムを回転駆動する油圧モータと、
   前記油圧モータに接続する第一、第二給排通路と、
   エンジンによって回転駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される作動油を前記第一、第二給排通路に対して選択的に供給する方向切換弁と、
   前記油圧ポンプのポンプ吐出量を変えるアクチュエータと、
   前記第一、第二給排通路の圧力のうちいずれか高い方の圧力を負荷圧として取り出す高圧選択弁と、
   前記高圧選択弁の取り出した負荷圧と前記油圧ポンプの吐出圧とに応動し、これらの差圧が所定値に保たれるように前記アクチュエータに導かれるポンプ吐出圧を調節するロードセンシング弁と、
   前記油圧ポンプのポンプ吐出量が所定値以上に保たれるように前記アクチュエータの作動ストロークを規制するストローク規制手段とを備えたことを特徴とするミキサドラム駆動装置。
2. 前記ストローク規制手段として、前記アクチュエータが所定のストロークを超えて作動すると前記アクチュエータに導かれるポンプ吐出圧を逃がすドレン通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のミキサドラム駆動装置。
3. 前記ドレン通路に絞りを設けたことを特徴とする請求項２に記載のミキサドラム駆動装置。
4. 前記アクチュエータは、
   前記ロードセンシング弁からポンプ吐出圧が導かれるシリンダと、
   前記シリンダに摺動可能に嵌合する円筒部を有するプランジャとを備え、
   前記ストローク規制手段として前記プランジャの円筒部にオリフィスを形成したことを特徴とする請求項３に記載のミキサドラム駆動装置。
5. 前記油圧ポンプと前記方向切換弁と前記ロードセンシング弁と前記油圧ポンプの吐出圧を調整するカットオフ弁と前記高圧選択弁と前記アクチュエータが収められるポンプユニットを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のミキサドラム駆動装置。