JP2008215504A - 作業機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可逆油圧ポンプのレギュレータに与える傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁により、前記ポンプの吐出圧が予め設定された値以上になったときに前記ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置を、可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の圧力のうちの高い方を選択する構造が不要な構成にすること。
【解決手段】制御弁４１が、可逆油圧ポンプ１６の一方の入出口１８の圧力を導入する第１パイロットポート４９と、他方の入出口１９の圧力を導入する第２パイロットポート５０と、第１パイロットポート４９に導かれた圧力を受ける第１受圧部４３、および、第２パイロットポート５０に導かれた圧力を、第１受圧部４３が受ける圧力と方向と同じ方向から受ける第２受圧部４４を有する弁体４２と、この弁体４２の作動に必要な油圧力を規定するバネ５３とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧モータと閉回路接続された可逆油圧ポンプを備え、この可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに、可逆油圧ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置に関する。

従来の作業機械の油圧駆動装置は、油圧モータと、この油圧モータと閉回路接続された可逆油圧ポンプ（例えば、両傾転形油圧ポンプ）と、この可逆油圧ポンプに付設されこの可逆油圧ポンプの傾転角を制御する油圧パイロット式レギュレータと、このレギュレータに与える傾転制御圧を発生させる傾転制御圧発生部と、傾転制御圧を制御可能な制御弁とを備えている。可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに制御弁が作動するように設定されていて、制御弁の作動により可逆油圧ポンプの吐出流量が制限されるようになっている。

前記制御弁は、油圧パイロット式の弁であり、パイロット圧を導入するパイロットポートと、このパイロットポートに導かれた圧力から油圧力を受ける受圧部を有する弁体と、受圧部が受けた油圧力が予め設定された力以上であるときに、弁体を作動させる作動力規定手段としてのバネとを備えている。

可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の一方と、油圧モータの１対の出入口の一方とを連通させる管路からは、パイロット管路が導出されている。可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の他方と、油圧モータの１対の出入口の他方とを連通させる管路からも、パイロット管路が導出されている。これら２本のパイロット管路は合流して制御弁のパイロットポートに接続されている。パイロット管路のそれぞれには、圧油の流れの方向を連通管路からパイロットポートに向かう方向に限定するチェック弁が設けられている。

このように構成された従来の油圧駆動装置では、可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の圧力のうちの高い方が２つのチェック弁により選択され、制御弁のパイロットポートに導かれる。そして、その選択された圧力が予め設定された圧力以上になると、すなわち、その圧力による油圧力が予め設定された力以上になると、制御弁が作動し、これにより、可逆油圧ポンプの吐出流量が制限される。

この種の作業機械の油圧駆動装置は特許文献１に開示されている。
特開２００４−２３２４６９公報

ところで、作業機械の油圧駆動装置に対しては、構造の簡素化による故障の低減や製造コストの削減が要望されている。

本発明は、前述の要望に応えるために、可逆油圧ポンプのレギュレータに与える傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁により、可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに可逆油圧ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置であって、可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の圧力のうちの高い方をパイロット圧として選択し油圧パイロット式制御弁に導く構造が不要な作業機械の油圧駆動装置を提供することにある。

本発明は前述の目的を達成するために、次のように構成されている。

〔１〕 本発明は、油圧モータと、この油圧モータと閉回路接続された可逆油圧ポンプと、この可逆油圧ポンプに付設されこの可逆油圧ポンプの傾転角を制御する油圧パイロット式レギュレータと、このレギュレータに与える傾転制御圧を発生させる傾転制御圧発生部と、前記傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁とを備え、前記可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに前記制御弁を作動させて前記可逆油圧ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置であって、前記制御弁が、前記可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口のうちの一方の圧力をパイロット圧として導入する第１パイロットポート、および、他方の圧力をパイロット圧として導入する第２パイロットポートと、前記第１パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第１受圧部、および、前記第１受圧部がパイロット圧を受ける方向と同じ方向から、前記第２パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第２受圧部を有する弁体と、この弁体を作動させるのに必要な油圧力を規定する作動力規定手段とを備えた
ことを特徴とする。

このように構成された本発明では、傾転制御圧発生部で発生した傾転制御圧がレギュレータに与えられ、このレギュレータがその傾転制御圧に応じて可逆油圧ポンプの傾転角可変機構を駆動して傾転角を変化させる。これにより、可逆油圧ポンプが圧油を吐出する入出口と吐出流量が決定され、油圧モータに圧油が供給される。

可逆油圧ポンプの１対の入出口の一方の圧力は、第１パイロットポートに導かれて第１受圧部に作用し、他方の圧力は第２パイロットポートに導かれて第２受圧部に作用する。したがって、可逆油圧ポンプが一方の入出口から圧油を吐出したとき、可逆油圧ポンプの吐出圧が第１受圧部に作用し、同吸込圧が第２受圧部に作用することになる。そして、吐出圧により第１受圧部に与えられる油圧力と、吸込圧により第２受圧部に与えられる油圧力との合力が作動力規定手段により規定された油圧力以上になると、制御弁が作動する。逆に、可逆油圧ポンプが他方の入出口から圧油を吐出したとき、可逆油圧ポンプの吐出圧が第２受圧部に作用し、同吸込圧が第１受圧部に作用することになる。そして、吐出圧により第２受圧部に与えられる油圧力と、吸込圧により第１受圧部に与えられる油圧力との合力が作動力規定手段により規定された油圧力以上となって、制御弁が作動する。

これらのことから、本発明によれば、可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の圧力のうちの高い方をパイロット圧として選択し制御弁に導く構造が不要な作業機械の油圧駆動装置を提供することができる。

〔２〕 本発明は、「〔１〕」に記載の発明において、前記油圧モータとは別の油圧アクチュエータと、この別の油圧アクチュエータに供給する圧油を吐出する、前記可逆油圧ポンプとは別の油圧ポンプとを備え、前記制御弁が、前記別の油圧ポンプの吐出圧をパイロット圧として導入する第３パイロットポートを備えるとともに、前記制御弁の弁体が、前記第１受圧部がパイロット圧を受ける方向と同じ方向から、前記第３パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第３受圧部を有することを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明では、第３パイロットポートに導かれた別の油圧ポンプの吐出圧が弁体の第３受圧部に作用する。これにより、可逆油圧ポンプの吐出流量の制限、すなわち、油圧モータに供給する圧油の流量の制限を、別の油圧アクチュエータの負荷圧に関連付けて行うことができる。

〔３〕 本発明は、「〔２〕」に記載の発明において、前記作業機械がホイール式作業機械であり、前記油圧モータがホイール式作業機械の走行装置を駆動する走行モータであり、前記別の油圧アクチュエータが前記作業機械に装備された作業機を駆動する油圧シリンダであることを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明では、可逆油圧ポンプと油圧モータとの間で圧油が循環するとともに、別の油圧ポンプから吐出された圧油が油圧シリンダに供給される。このとき、制御弁では、可逆油圧ポンプの１対の入出口の一方の圧力、すなわち、油圧モータの１対の出入口の一方の圧力が弁体の第１受圧部に作用し、可逆油圧ポンプの１対の入出口の他方の圧力、すなわち、油圧モータの１対の出入口の他方の圧力が弁体の第２受圧部に作用し、別の油圧ポンプの吐出圧、すなわち油圧シリンダの負荷圧が弁体の第３受圧部に作用する。これにより、作業機の駆動力や作業機の姿勢を保持する保持力に関連付けて、走行モータに供給する圧油の流量を制限することができる。

〔４〕 本発明は、「〔１〕」〜「〔３〕」のいずれか１に記載の発明において、前記制御弁が、前記作動力規定手段としてのバネを備えたスプリングリターン式のスプール弁からなり、前記傾転制御圧発生部から前記レギュレータに傾転制御圧を導く傾転制御圧管路と作動油タンクとの間に介在し、前記制御弁の中立位置が、前記傾転制御圧管路と前記作動油タンクの間を遮断する弁位置であり、前記制御弁の作動位置が、前記傾転制御圧管路と作動油タンクを連通させる弁位置であることを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明は、制御弁が作動すると、傾転制御圧管路が作動油タンクに連通するので、傾転制御圧が低下する。これにより、傾転角が最小に近づく方向にレギュレータを操作することができる。

〔５〕 本発明は、「〔１〕」〜「〔３〕」のいずれか１に記載の発明において、前記レギュレータが、前記傾転制御圧を受ける１対の受圧部を有し前記可逆油圧ポンプの傾転可変機構を駆動するピストンと、傾転制御圧を導入する１対の傾転制御圧室とを備え、前記１対の受圧部のそれぞれに作用する圧力が同圧のときに前記ピストンの位置が傾転角を最小にする位置になるように前記１対の受圧部のそれぞれの受圧面積が設定され、前記制御弁が、前記作動力規定手段としてのバネを備えたスプリングリターン式のスプール弁からなり、前記レギュレータの前記１対の傾転制御圧室間に介在し、前記制御弁の中立位置が、前記１対の傾転制御圧室間を遮断する弁位置であり、前記制御弁の作動位置が、前記１対の傾転制御圧室を連通させる弁位置であることを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明は、制御弁が作動すると１対の傾転制御圧室が連通するので、１対の傾転制御圧室内の圧力が同圧になる。これにより、傾転角が最小に近づく方向にレギュレータを操作することができる。

〔６〕 本発明は、「〔１〕」〜「〔５〕」のいずれか１に記載の発明において、前記第１，第２受圧部の受圧面積が等しいことを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明では、１対の入出口の一方と第１パイロットポートを接続し他方と第２パイロットポートを接続する配管設計としても、１対の入出口の一方と第２パイロットポートを接続し他方と第１パイロットポートを接続する配管設計としてもよいので、可逆油圧ポンプの取付姿勢や配管設計の自由度を向上させることができる。

〔７〕 本発明は、「〔１〕」〜「〔５〕」のいずれか１に記載の発明において、前記第１，第２受圧部の受圧面積が異なることを特徴とするものであってもよい。

このように構成された本発明によれば、油圧モータが相反する２方向のうちの一方向に回転しているときと、他方向に回転しているときとで、制御弁を作動させる油圧力を異ならせることができる。

〔８〕 本発明は、「〔３〕」に記載の発明において、前記ホイール式作業機械がホイールローダであり、前記第１，第２受圧部の受圧面積が異なり、前記第１，第２受圧部のうちの受圧面積の大きい方の受圧部に作用する圧力を導入する前記第１パイロットポートまたは前記第２パイロットポートが、前記可逆油圧ポンプの前記１対の入出口のうちの前記作業機械を後進させる方向に圧油を吐出する方の入出口に接続されたことを特徴とするものであってもよい。

ホイールローダの前進時には、地山にフロント作業機のバケットを突き刺せるだけの走行駆動力が必要であるのに対し、後進時には前進時ほどの走行駆動力が必要ない場合が多い。本発明では、第１，第２受圧部のうちの受圧面積の大きい方の受圧部に作用する圧力を導入する第１パイロットポートまたは第２パイロットポートが、可逆油圧ポンプの１対の入出口のうちの作業機械を後進させる方向に圧油を吐出する方の入出口に接続されているから、ホイールローダの後進時における走行駆動力の上限を、前進時よりも低く抑えることができる。これにより、可逆油圧ポンプの出力が後進走行時に過剰とならないように制限できる。

本発明によれば、前述したように、可逆油圧ポンプのレギュレータに与える傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁により、可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに可逆油圧ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置であって、可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口の圧力のうちの高い方を選択し油圧パイロット式制御弁に導く構造が不要な作業機械の油圧駆動装置を提供することができる。これにより、作業機械の油圧駆動装置の構造を簡素化でき、故障の低減や製造コストの削減に貢献できる。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明が備えられる作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。図２は本発明の第１実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。図３は図２に示した制御弁の断面図である。

第１実施形態は、作業機械、例えば図１に示すホイールローダ１に備えられる。このホイールローダ１は、運転室３、前輪４および後輪５が設けられた本体２と、この本体２の前部に装備されたフロント作業機６とを備えている。フロント作業機６は、本体２に上下方向に回動可能に連結されたブーム７と、このブーム７に回動可能に連結されたバケット８とを備えている。ブーム７は、ボトム側の端部およびロッド側の端部のそれぞれが本体２およびブーム７のそれぞれに回動可能に連結されたブームシリンダ７ａ（油圧シリンダ）の伸縮により駆動されるようになっている。バケット８は、ボトム側の端部がブーム７に回動可能に連結され、ロッド側の端部がリック機構８ｂを介してバケット８に連結されたバケットシリンダ８ａの伸縮により駆動されるようになっている。

図２に示すように、第１実施形態は、ホイールローダ１の前輪４および後輪５を駆動するための走行用ＨＳＴを構成する油圧駆動装置１０であって、後輪５に動力伝達機構（図示していない）を介して接続された可変容量型油圧モータからなる走行モータ１３と、原動機１２により駆動され、走行モータ１３と閉回路接続された可逆油圧ポンプ１６、例えば両傾転形油圧ポンプと、この可逆油圧ポンプ１６に付設されこの可逆油圧ポンプ１６の傾転角を制御する油圧パイロット式レギュレータ２０とを備えている。

レギュレータ２０は、傾転制御圧を受ける１対の受圧部２２，２３を有し可逆油圧ポンプ１６の傾転可変機構１７を駆動するピストン２１と、傾転制御圧を導入する１対の傾転制御圧室２４，２５とを備えている。１対の受圧部２２，２３のそれぞれに作用する圧力が同圧のときにピストン２１が傾転角を最小にする位置に保持されるように、１対の受圧部２２，２３のそれぞれの受圧面積が設定されている。また、ピストン２１は１対のバネ２６，２７によって傾転角を最小にする位置に復帰するようになっている。

第１実施形態はさらに、原動機１２により駆動されるパイロットポンプ２８（固定容量型油圧ポンプ）と、このパイロットポンプ２８に管路３０を介して接続されていてパイロットポンプ２８の吐出圧を一次圧としてレギュレータ２０に与える傾転制御圧を発生させる傾転制御圧発生部２９と、方向切換弁３２と、傾転制御圧発生部２９から導出され方向切換弁３２の弁位置に応じてレギュレータ２０の傾転制御圧室２４または２５に接続されるか、行き止まりになる傾転制御圧管路３１とを備えている。

方向切換弁３２は、スプリングセンタ式の３位置弁であり、中立位置３２ａ、第１位置３２ｂおよび第２位置３２ｃに切換可能に構成されている。中立位置３２ａは、レギュレータ２０のピストン２１の一方の受圧部２２側の傾転制御圧室２４、および他方の受圧部２３側の傾転制御圧室２５の両方を作動油タンク３３に連通させる通路を形成する弁位置である。第１位置３２ｂは、傾転制御圧発生部２９からの傾転制御圧を一方の傾転制御圧室２４に導き、他方の傾転制御圧室２５を作動油タンク３３に連通させる通路を形成する弁位置である。第２位置３２ｃは、傾転制御圧発生部２９からの傾転制御圧を他方の傾転制御圧室２５に導き、一方の傾転制御圧室２４を作動油タンク３３に連通させる通路を形成する弁位置である。

第１実施形態はさらに、閉回路１１に作動油を補充するチャージ回路３４を備えている。このチャージ回路３４は、前記パイロットポンプ２８と、このパイロットポンプ２８の吐出圧を規定するリリーフ弁３５と、パイロットポンプ２８と傾転制御圧発生部２９を接続する管路３０から導出された管路３６と、この管路３６から分岐し閉回路１１の管路１１Ａ，１１Ｂのそれぞれに接続された管路３７，３８と、これら管路３７，３８上のそれぞれに設けられていて、圧油の流れの方向をパイロットポンプ２８から閉回路１１に向かう方向に限定するチェック弁３９，４０とを備えている。

第１実施形態はさらに、レギュレータ２０に与える傾転制御圧を制御可能な、方向制御弁４１とは別の油圧パイロット式制御弁４１を備えている。この制御弁４１は、傾転制御圧発生部２９からレギュレータ２０に向かって導出され方向制御弁４１が設けられた傾転制御圧管路３１と、作動油タンク３３との間に介在している。この制御弁４１はスプリングリターン式のスプール弁からなり、図３に示すように、弁体４２（スプール）と、可逆油圧ポンプ１６の外郭を形成するポンプケース１６ａに嵌め込まれ、弁体４２が摺動する摺動穴４６ａが形成されたスリーブ４６を備えている。

スリーブ４６には、傾転制御圧管路３１に管路５８を介して接続された入口４７と、作動油タンク３３に管路５９を介して接続された出口４８と、可逆油圧ポンプ１６に設けられた１対の入出口１８，１９のうちの一方の圧力を、パイロット圧としてパイロット管路５６から導入する第１パイロットポート４９と、他方の入出口の圧力をパイロット圧としてパイロット管路５７から導入する第２パイロットポート５０とが形成されている。図２に示すように、前記パイロット管路５６は、可逆油圧ポンプ１６の一方の入出口、例えば入出口１８と走行モータ１３の一方の入出口１４とを連通させる管路１１Ａから導出された管路であり、前記パイロット管路５７は、可逆油圧ポンプ１６の他方の入出口１９と走行モータ１３の他方の入出口１５とを連通させる管路１１Ｂから導出された管路である。

弁体４２の一端側（図３の左側）には、第１パイロットポート４９に導かれたパイロット圧を受ける第１受圧部４３と、第１受圧部４３がパイロット圧を受ける方向（図３の左から右に向かう方向）と同じ方向から、第２パイロットポート５０に導かれたパイロット圧を受ける第２受圧部４４が形成されている。第１，第２受圧部４３，４４の受圧面積は等しく設定されている。

スリーブ４６の一端は、制御弁４１のポンプケース１６ａに螺合したプラグ５１と、このプラグ５１に螺合した調節ロッド５２とによって塞がれている。調節ロッド５２は弁体４２と同心になるように配置されているとともにプラグ５１を貫通している。弁体４２および調節ロッド５２のそれぞれにはバネ座５４，５５のそれぞれが嵌められていて、これらバネ座５４，５５間に、弁体４２を作動させるのに必要な油圧力を規定する作動力規定手段としてのバネ５３が配置されている。このバネ５３のセット荷重、すなわち、弁体４２を作動させるのに必要な油圧力は、調節ロッド５２の締め具合により調節可能である。

弁体４２の第１，第２受圧部４３，４４の受圧面積をＳとし、可逆油圧ポンプ１６の吐出圧をＰｏとし、可逆油圧ポンプ１６の吸込み側の圧力、すなわちチャージ圧をＰｃとし、第１，第２受圧部４３，４４に作用する圧力により弁体４２に与えられる油圧力をＦとすると、「Ｆ＝Ｐｏ×Ｓ＋Ｐｃ×Ｓ」が成り立つ。チャージ圧Ｐｃがリリーフ弁３５により一定に制御されるとともに受圧面積Ｓが定数であるので、油圧力Ｆと吐出圧Ｐｏは比例関係にある。そして、弁体４２を作動させるのに必要な油圧力、すなわちバネ５３のセット荷重をＦｓとすると「Ｆｓ＝Ｐｏｓ×Ｓ＋Ｐｃ×Ｓ」が成り立つから、バネ５３のセット荷重をＦｓに設定することによって、制御弁４１を作動させるのに必要な吐出圧ＰｏをＰｏｓに設定しておくことができる。

弁体４２の外周面には、入口４７と出口４８を連通可能な円筒状溝４５が形成されている。つまり、制御弁４１の中立位置４１ａは、傾転制御圧管路３１と作動油タンク３３の間を遮断する弁位置であり、制御弁４１の作動位置４１ｂは、傾転制御圧管路３１を円筒状溝４５によって作動油タンク３３に連通させる弁位置である。

このように構成された第１実施形態は次のように動作する。

方向切換弁３２が中立位置３２ａから第１位置３２ｂに切り換わると、傾転制御圧発生部２９で発生した傾転制御圧が方向切換弁３２を介してレギュレータ２０の一方の傾転制御圧室２４に導かれ、他方の傾転制御圧室２５が方向切換弁３２を介して作動油タンク３３に連通する。これにより、レギュレータ２０では、ピストン２１がその傾転制御圧から油圧力を受けて矢印Ａ方向に移動し、可逆油圧ポンプ１６の傾転可変機構１７が矢印ａ方向に駆動されて、傾転角が変化する。この結果、可逆油圧ポンプ１６が圧油を吐出する入出口が入出口１８に決定されるとともに吐出流量が決定され、走行モータ１３に圧油が供給される。

方向切換弁３２が中立位置３２ａから第２位置３２ｃに切り換わると、傾転制御圧発生部２９で発生した傾転制御圧が、方向切換弁３２を介してレギュレータ２０の他方の傾転制御圧室２５に導かれ、一方の傾転制御圧室２４が方向切換弁３２を介して作動油タンク３３に連通する。これにより、レギュレータ２０では、ピストン２１が傾転制御圧から油圧力を受けて矢印Ｂ方向に移動し、可逆油圧ポンプ１６の傾転可変機構１７が矢印ｂ方向に駆動されて、傾転角が変化する。この結果、可逆油圧ポンプ１６が圧油を吐出する入出口が入出口１９に決定されるとともに吐出流量が決定され、走行モータ１３に圧油が供給される。

可逆油圧ポンプ１６の一方の入出口１８の圧力は第１パイロットポート４９に導かれて第１受圧部４３に作用し、他方の入出口１９の圧力は第２パイロットポート５０に導かれて第２受圧部４４に作用する。したがって、可逆油圧ポンプ１６の一方の入出口１９から圧油が吐出されている状態では、可逆油圧ポンプ１６の吐出圧Ｐｏが第１受圧部４３に作用していて、チャージ圧Ｐｃが第２受圧部４４に作用している。そして、吐出圧Ｐｏが予め設定された値Ｐｏｓ以上になると、第１，第２受圧部４３，４４のそれぞれにおける油圧力の合計Ｆがバネ５３により規定された油圧力以上、すなわちセット荷重Ｆｓ以上となって、制御弁４１が作動する。これにより、レギュレータ２０の一方の傾転制御圧室２４が、方向切換弁３２と制御弁４１を介して作動油タンク３３に連通し、傾転制御圧室２４内の傾転制御圧が低下する。これに伴い、レギュレータ２０のピストン２１は傾転角を小さくする方向（矢印Ｂ方向）に移動し、この結果、可逆油圧ポンプ１６の吐出流量が制限される。

逆に、可逆油圧ポンプ１６の他方の入出口１９から圧油が吐出しているとき、可逆油圧ポンプ１６の吐出圧Ｐｏが第２受圧部４４に作用していて、チャージ圧Ｐｃが第１受圧部４３に作用している。そして、吐出圧Ｐｏが予め設定された値Ｐｏｓ以上になると、第１，第２受圧部４３，４４のそれぞれにおける油圧力の合計Ｆがバネ荷重Ｆｓ以上となって、制御弁４１が作動する。これにより、レギュレータ２０の他方の傾転制御圧室２５が、方向切換弁３２と制御弁４１を介して作動油タンク３３に連通し、傾転制御圧室２５内の傾転制御圧が低下する。これに伴い、レギュレータ２０のピストン２１は傾転角を小さくする方向（矢印Ａ方向）に移動し、この結果、可逆油圧ポンプ１６の吐出流量が制限される。

第１実施形態によれば次の効果を得られる。

第１実施形態によれば、可逆油圧ポンプ１６のレギュレータ２０に与える傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁４１により、可逆油圧ポンプ１６の吐出圧が予め設定された値以上になったときに可逆油圧ポンプ１６の吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置であって、可逆油圧ポンプ１６に設けられた１対の入出口１８，１９の圧力のうちの高い方を選択する構造が不要な作業機械の油圧駆動装置を提供できる。これにより、ホイールローダの油圧駆動装置の構造を簡素化でき、故障の低減や製造コストの削減に貢献できる。

第１実施形態によれば、第１，第２受圧部４３，４４の受圧面積が等しいので、可逆油圧ポンプ１６の１対の入出口１８，１９の一方と第１パイロットポート４９を接続し他方と第２パイロットポート５０を接続する配管設計としても、１対の入出口１８，１９の一方と第２パイロットポート５０を接続し他方と第１パイロットポート４９を接続する配管設計としてもよい。これにより、可逆油圧ポンプ１６の取付姿勢や配管設計の自由度を向上させることができる。

なお、第１実施形態では、制御弁４１の作動力規定手段がバネ５３からなるが、本発明における作動力規定手段はそれに限るものではなく、入口４７と出口４８が連通する方向に弁体が移動しようとするときに弁体に油圧力を与えるように配置され、内部の圧力が規定された圧力室であってもよい。

第１実施形態は、制御弁４１の弁体４２の第１，第２受圧部４３，４４の受圧面積が等しい例であるが、本発明における第１，第２受圧部の受圧面積の大小関係はそれに限定されるものではない。第１，第２受圧部の受圧面積が異なり、第１，第２受圧部のうちの受圧面積の大きい方の受圧部に作用する圧力を導入する第１パイロットポートまたは第２パイロットポートが、可逆油圧ポンプの１対の入出口のうちのホイールローダを後進させる方向に圧油を吐出する方の入出口に接続されていてもよい。

ホイールローダの前進時には、地山にフロント作業機のバケットを突き刺せるだけの走行駆動力が必要であるのに対し、後進時には前進時ほどの走行駆動力が必要ない場合が多い。前述のように第１，第２受圧部のうちの受圧面積の大きい方の受圧部に作用する圧力を導入する第１パイロットポートまたは第２パイロットポートが、可逆油圧ポンプの１対の入出口のうちのホイールローダを後進させる方向に圧油を吐出する方の入出口に接続されていることによって、ホイールローダの後進時における走行駆動力の上限を、前進時よりも低く抑えることができる。これにより、可逆油圧ポンプの出力が後進走行時に過剰とならないように制限できる。

第１実施形態は、ホイールローダ１の走行用ＨＳＴを構成していたが、本発明はホイールローダの走行用ＨＳＴを構成するものに限定されるものではなく、他のホイール式作業機械の走行用ＨＳＴを構成するものであってもよい。

第１実施形態では、スリーブ４６が可逆油圧ポンプ１６の外郭を形成するポンプケース１６ａに嵌め込まれているが、ポンプケース１６ａに直接、弁体４２の摺動穴４６ａが形成されていてもよいし、可逆油圧ポンプ１６と制御弁４１とが別体であってもよい。また、バネ座５４，５５はそれぞれ弁体４２、調節ロッド５２と一体に形成されていてもよい。

第１実施形態は、可逆油圧ポンプとして両傾転形油圧ポンプからなる可逆油圧ポンプ１９を備えた例であるが、本発明における可逆油圧ポンプは両傾転形油圧ポンプに限定されるものではなく、回転方向を逆転させることで１対の入出口の吸込と吐出の関係が切換わる油圧ポンプであってもよい。この場合、電動機等の回転方向が逆転可能な原動機によりその油圧ポンプを駆動することになる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について図４〜図６を用いて説明する。図４は本発明の第２実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。図５は図４に示した制御弁の断面図である。図６は作業機ポンプの吐出圧と、制御弁作動時の可逆油圧ポンプの吐出圧との関係を示す特性線図である。なお、図４，５に示すもののうち図２，３に示したものと同等のものに対しては図２，３に付した符号と同じ符号を付してあり、それらの説明を省略する。

第２実施形態である油圧駆動装置６０は、走行モータ１３とは別の油圧アクチュエータ、すなわちブームシリンダ７ａおよびバケットシリンダ８ａと、このブームシリンダ７ａおよびバケットシリンダ８ａに供給する圧油を吐出する、可逆油圧ポンプ１６とは別の油圧ポンプである作業機ポンプ６１と、この作業機ポンプ６１からブームシリンダ７ａに供給される圧油の流れを制御する制御弁、および、作業機ポンプ６１からバケットシリンダ８ａに供給される圧油の流れを制御する制御弁を一体化した制御弁ブロック１００とを備えている。また、第１実施形態における制御弁４１とは異なる制御弁６２を備えている。

制御弁６２は、作業機ポンプ６１の吐出圧をパイロット圧としてパイロット管路６６から導入する第３パイロットポート６３を備えている。制御弁６２の弁体４２は、第３パイロットポート６３に導かれたパイロット圧を、第１受圧部４３がパイロット圧を受ける方向と同じ方向から受ける第３受圧部６４を有する。パイロット管路６６は、作業機ポンプ６１の吐出管路６５から導出された管路である。

第３受圧部６４に作用する圧力をＰｆとし、第３受圧部６４の受圧面積をＳ１とすると、弁体４２が受ける油圧力Ｆは「Ｆ＝Ｐｏ×Ｓ＋Ｐｃ×Ｓ＋Ｐｆ×Ｓ１」である。図６に示すように、作業機ポンプ６１の吐出圧Ｐｆが０（零）の状態では可逆油圧ポンプ１６の吐出圧ＰｏがＰｏｓ１に達したときに制御弁６２が作動するよう、また、作業機ポンプ６１の吐出圧Ｐｆが上限値Ｐｆｓの状態では可逆油圧ポンプ１６の吐出圧ＰがＰｏｓ２（Ｐｏｓ２＜Ｐｏｓ１）に達したときに制御弁６２が作動するよう、第３受圧部６４の受圧面積Ｓ１は「Ｓ２＝（Ｐｏｓ１−Ｐｏｓ２）／Ｐｆｓ×Ｓ１」に設定されている。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同じ効果以外に、次の効果を得られる。

第２実施形態では、弁体４２の第３パイロットポート６３に導かれた作業機ポンプ６１の吐出圧Ｐｆが第３受圧部６４に作用することから、可逆油圧ポンプ１６の吐出流量の制限、すなわち走行モータ１３に供給する圧油の流量の制限を、作業機ポンプ６１の吐出圧Ｐｆに関連付けて行うことができる。これにより、例えば、ホイールローダ１がバケット８を地山に突き刺し、掘削する際に、作業機ポンプ６１の吐出圧Ｐｆ、すなわちブームシリンダ７ａおよびバケットシリンダ８ａの負荷圧ＰｆがＰｆｓとなったときに、走行モータ１３の駆動圧がＰｏｓ２に制限されるため、作業機の駆動力に対する最適な走行駆動力に制限することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について図７を用いて説明する。図７は本発明の第３実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。図７に示すもののうち、図５に示したものと同等のものに対しては、図７に付した符号と同じ符号を付してあり、それらの説明を省略する。

第３実施形態である油圧駆動装置７０では、制御弁６２の入口４７が管路７１を介してレギュレータ２０の一方の傾転制御圧室２４に連通していて、制御弁６２の出口４８が管路７２を介してレギュレータ２０の他方の傾転制御圧室２５に連通している。つまり、制御弁６２は、レギュレータ２０の１対の傾転制御圧室２４，２５間に介在している。制御弁６２の中立位置６２ａは、１対の傾転制御圧室２４，２５間を遮断する弁位置であり、制御弁６２の作動位置６２ｂは、１対の傾転制御圧室２４，２５を円筒状溝４５により連通させる弁位置である。

このように構成された第３実施形態では、制御弁６２が作動すると１対の傾転制御圧室２４，２５が制御弁６２を介して連通し、これにより１対の傾転制御圧室２４，２５内の圧力が同圧になる。これに伴い、レギュレータ２０のピストン２１は傾転角を小さくする方向に移動し、この結果、可逆油圧ポンプ１６の吐出流量が制限される。

このように構成された第３実施形態によっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明が備えられる作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。 本発明の第１実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。 図２に示した制御弁の断面図である。 本発明の第２実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。 図４に示した制御弁の断面図である。 作業機ポンプの吐出圧と、制御弁作動時の可逆油圧ポンプの吐出圧との関係を示す特性線図である。 本発明の第３実施形態の構成の概略を示す油圧回路図である。

符号の説明

１ ホイールローダ
２ 本体
３ 運転室
４ 前輪
５ 後輪
６ フロント作業機
７ ブーム
７ａ ブームシリンダ
８ バケット
８ａ バケットシリンダ
８ｂ リンク機構
１０ 油圧駆動装置
１１ 閉回路
１１Ａ，１１Ｂ 管路
１２ 原動機
１３ 走行モータ
１４，１５ 入出口
１６ 可逆油圧ポンプ
１６ａ ポンプケース
１７ 傾転可変機構
１８，１９ 入出口
２０ レギュレータ
２１ ピストン
２２，２３ 受圧部
２４，２５ 傾転制御圧室
２６，２７ バネ
２８ パイロットポンプ
２９ 傾転制御圧発生部
３０ 管路
３１ 傾転制御圧管路
３２ 方向切換弁
３２ａ 中立位置
３２ｂ 第１位置
３２ｃ 第２位置
３３ 作動油タンク
３４ チャージ回路
３５ リリーフ弁
３６〜３８ 管路
３９，４０ チェック弁
４１ 制御弁
４１ａ 作動位置
４１ｂ 中立位置
４２ 弁体
４３ 第１受圧部
４４ 第２受圧部
４５ 円筒状溝
４６ スリーブ
４７ 入口
４８ 出口
４９ 第１パイロットポート
５０ 第２パイロットポート
５１ プラグ
５２ 調節ロッド
５３ バネ
５４，５５バネ座
５６，５７ パイロット管路
５８，５９ 管路
６０ 油圧駆動装置
６１ 作業機ポンプ
６２ 制御弁
６２ａ 中立位置
６２ｂ 作動位置
６３ 第３パイロットポート
６４ 第３受圧部
６５ 吐出管路
６６ パイロット管路
７０ 油圧駆動装置
７１，７２ 管路
１００ 制御弁ブロック

Claims (8)

1. 油圧モータと、この油圧モータと閉回路接続された可逆油圧ポンプと、この可逆油圧ポンプに付設されこの可逆油圧ポンプの傾転角を制御する油圧パイロット式レギュレータと、このレギュレータに与える傾転制御圧を発生させる傾転制御圧発生部と、前記傾転制御圧を制御可能な油圧パイロット式制御弁とを備え、前記可逆油圧ポンプの吐出圧が予め設定された圧力以上になったときに前記制御弁を作動させて前記可逆油圧ポンプの吐出流量を制限する作業機械の油圧駆動装置であって、
   前記制御弁が、
   前記可逆油圧ポンプに設けられた１対の入出口のうちの一方の圧力をパイロット圧として導入する第１パイロットポート、および、他方の圧力をパイロット圧として導入する第２パイロットポートと、
   前記第１パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第１受圧部、および、前記第１受圧部がパイロット圧を受ける方向と同じ方向から、前記第２パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第２受圧部を有する弁体と、
   この弁体を作動させるのに必要な油圧力を規定する作動力規定手段とを備えたことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の発明において、
   前記油圧モータとは別の油圧アクチュエータと、この別の油圧アクチュエータに供給する圧油を吐出する、前記可逆油圧ポンプとは別の油圧ポンプとを備え、
   前記制御弁が、前記別の油圧ポンプの吐出圧をパイロット圧として導入する第３パイロットポートを備えるとともに、前記制御弁の弁体が、前記第１受圧部がパイロット圧を受ける方向と同じ方向から、前記第３パイロットポートに導かれたパイロット圧を受ける第３受圧部を有することを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
3. 請求項２記載の発明において、
   前記作業機械がホイール式作業機械であり、
   前記油圧モータがホイール式作業機械の走行装置を駆動する走行モータであり、
   前記別の油圧アクチュエータが前記作業機械に装備された作業機を駆動する油圧シリンダであることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、
   前記制御弁が、前記作動力規定手段としてのバネを備えたスプリングリターン式のスプール弁からなり、前記傾転制御圧発生部から前記レギュレータに傾転制御圧を導く傾転制御圧管路と作動油タンクとの間に介在し、
   前記制御弁の中立位置が、前記傾転制御圧管路と前記作動油タンクの間を遮断する弁位置であり、前記制御弁の作動位置が、前記傾転制御圧管路と作動油タンクを連通させる弁位置であることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、
   前記レギュレータが、前記傾転制御圧を受ける１対の受圧部を有し前記可逆油圧ポンプの傾転可変機構を駆動するピストンと、傾転制御圧を導入する１対の傾転制御圧室とを備え、前記１対の受圧部のそれぞれに作用する圧力が同圧のときに前記ピストンの位置が傾転角を最小にする位置になるように前記１対の受圧部のそれぞれの受圧面積が設定され、
   前記制御弁が、前記作動力規定手段としてのバネを備えたスプリングリターン式のスプール弁からなり、前記レギュレータの前記１対の傾転制御圧室間に介在し、
   前記制御弁の中立位置が、前記１対の傾転制御圧室間を遮断する弁位置であり、前記制御弁の作動位置が、前記１対の傾転制御圧室を連通させる弁位置であることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、
   前記第１，第２受圧部の受圧面積が等しいことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、
   前記第１，第２受圧部の受圧面積が異なることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
8. 請求項３に記載の発明において、
   前記ホイール式作業機械がホイールローダであり、
   前記第１，第２受圧部の受圧面積が異なり、
   前記第１，第２受圧部のうちの受圧面積の大きい方の受圧部に作用する圧力を導入する前記第１パイロットポートまたは前記第２パイロットポートが、前記可逆油圧ポンプの前記１対の入出口のうちの前記作業機械を後進させる方向に圧油を吐出する方の入出口に接続されたことを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。

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