JP2008215581A - 油圧走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビテーションの発生やコストアップ等の一切の弊害を招くことなく、走行減速時の回路の発熱を防止する。
【解決手段】油圧ポンプ１１及びタンクＴと、走行用の油圧モータ１２との間に、コントロールバルブ１５とブレーキ弁としてのカウンタバランス弁１６を設けるとともに、このカウンタバランス弁１６とモータ１２との間に、走行減速時にモータから出た油を同モータの入口側に戻す戻し管路２２,２３を設け、この戻し管路２２,２３にリリーフ弁２４,２５を設ける。これを前提として、前進時用の戻し管路２２に延長管路２６を接続し、モータ１２から出た油をこの延長管路２６を経由してモータ入口側管路に戻すように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明はホイールショベルやホイール式クレーン等の作業車両に用いられる油圧走行装置に関するものである。

図２に本発明の適用対象例としてのホイールショベルを示している。

このホイールショベルは、前輪１及び後輪２を備えた下部走行体３上に上部旋回体４が縦軸まわりに旋回自在に搭載されて構成される。

上部旋回体４には、運転室５、作業アタッチメント（掘削アタッチメント）６等が設けられる一方、下部走行体３には油圧モータを駆動源とする油圧走行装置（図示しない）が設けられ、運転室５内のアクセルペダルの踏み操作により油圧モータが回転して走行駆動輪（前輪１と後輪２の一方または双方）が駆動されるように構成されている。

このような作業車両において、アクセルペダルの踏み操作が停止する走行減速時に、油圧モータの慣性回転を減速・停止させる技術として、特許文献１に示されものが公知である（これを公知技術１という）。

この公知技術１においては、油圧モータ（以下、単にモータという）と、アクセルペダルの踏み操作に連動して切換わり作動するコントロールバルブとの間にブレーキ弁としてのカウンタバランス弁を設け、このカウンタバランス弁とモータとの間でモータ両側管路間に戻し管路を設けるとともに、この戻し管路に高圧設定されたリリーフ弁を設け、走行減速時に、カウンタバランス弁によってモータとコントロールバルブとの間を遮断すると同時に、モータ出口側管路（前進走行時には後進側管路）にリリーフ弁によるブレーキ圧を発生させるように構成されている。

しかし、この公知技術１によると、走行減速時に、モータ両側管路の一部と戻し管路によって形成される短い径路（以下、モータ内部径路という）中で油を循環させる内部循環方式をとっているため、リリーフ弁のリリーフ作動による発熱が激しい。

詳述すると、減速開始時点でのモータ内部径路の油量（モータ内部油量）によって内部循環する油量が決まり、ショベルの慣性とこのモータ内部油量とによって循環回数が決まる。この循環回数は、減速開始時点のモータ回転速度×モータ容量で決定される容量をモータ内部油量で除した値となり、この循環回数、つまり油がリリーフ弁を通過する回数が多いほど発熱が増え、油温の上昇が激しくなる。

この場合、内部径路が短いことで油の循環回数が多くなって回路の発熱が激しくなるため、モータの熱負荷が大きく、これによってモータが破損し、あるいは耐久性が低下する欠点があった。

そこで、回路の発熱を抑制する技術として、特許文献２に示されているように、走行減速時に、モータから流出する油をリリーフ弁を介してタンクに戻すとともに、チェック弁によりタンクの低温油を吸い上げてモータ入口側に補給する技術（公知技術２）が提案された。

この公知技術２によると、油の入れ替えによって油温の上昇を抑えることができる。

一方、公知技術３として、特許文献３の第３図に示されているように、カウンタバランス弁に、中立位置で開く絞り付きの通路を設け、走行減速時にモータからの流出油をモータ出口側管路−カウンタバランス弁の絞り付き通路−コントロールバルブ−モータ入口側管路の径路でモータに戻す技術が提案されている。

この公知技術３のようにモータ流出油をモータ内部径路から出し、コントロールバルブを通る長い径路で循環させる外部循環方式をとることにより、油の循環回数を減らして回路の発熱を抑えることができる。
特開昭６３−２６６２０１号公報 特開２００３−２５４３０５号公報 特開昭６３−６３８３１号公報

ところが、公知技術２によると、モータ流出油をタンクに戻す配管、及びタンクからチェック弁経由で油を補給する配管として、スイベルジョイントを介して下部走行体と上部旋回体とに跨る長い外部配管が必要となるため、外部配管が大がかりで配管作業そのものが面倒となる。

また、チェック弁による油の吸い込み性を良くするためにタンクを加圧密封型のものに変える必要がある。

このため、コストアップとなるとともに、既存車両への後付け（アドオン）が困難である。

一方、公知技術３によると、減速中にアクセルペダルを踏む（加速操作する）と、過渡的に、カウンタバランス弁が中立のままコントロールバルブが加速位置に切換わることで、それまでコントロールバルブ経由で循環していた油がタンクに流れる状態が発生する。

こうなると、モータからの流出油量が流入油量を上回るため、キャビテーションが発生する。

これを防止するためには、カウンタバランス弁の絞り付き通路の絞りを小さく（絞り度合いを強く）するしかなく、こうすると減速時に油の外部循環が停滞するため、回路の発熱を抑えるという本来の目的が達成できなくなる。

そこで本発明は、キャビテーションのおそれのない内部循環方式をとり、しかも、配管構成が簡単、コンパクトで、コストダウン及び配管の容易化、それにアドオンの容易化を実現しながら、走行減速時の回路の発熱を防止することができる油圧走行装置を提供するものである。

請求項１の発明は、油圧源としての油圧ポンプ及びタンクと、走行駆動源としての油圧モータとの間に、上記油圧モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブと、走行減速及び停止時にこのコントロールバルブと上記油圧モータとの間の油の流れを遮断するカウンタバランス弁が設けられるとともに、このカウンタバランス弁とモータとの間でモータ両側管路間に、走行減速時に上記油圧モータから出た油を出口側管路から入口側管路に戻す戻し管路が設けられ、この戻し管路にブレーキ圧を発生させるリリーフ弁が設けられた油圧走行装置において、上記戻し管路に延長管路を接続し、走行減速時に、上記油圧モータから出た油を出口側管路、上記戻し管路及び上記延長管路を経由してモータ入口側管路に戻すように構成したものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、延長管路を、戻し管路に接続した状態でモータ両側管路の外部に配置したものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、油圧モータ、戻し管路及び延長管路を下部走行体に配置し、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体に油圧ポンプ、タンク及びコントロールバルブを配置したものである。

本発明によると、戻し管路に延長管路を接続することにより、走行減速時の油の循環径路をこの延長管路の長さだけ延長することができる。このため、走行減速時にモータ油の循環回数（リリーフ弁の通過回数）を減らして回路の発熱を抑えることができる。

しかも、この延長管路は戻し管路とモータ入口側管路との間のみに設ければよい（とくに請求項３の発明では下部走行体側のみに設ければよい）ため、配管構成が簡単かつコンパクトとなり、公知技術２と比較して低コストですむとともに、配管作業が簡単で、既存車両へのアドオンも容易となる。

この場合、請求項２の発明によると、延長管路を、モータ両側管路の外部に配置したから、この延長管路の長さを自由に設定することができる。

また、基本的には、油をカウンタバランス弁外に出さない内部循環方式であるため、走行減速中に加速操作を行ったときのキャビテーション発生のおそれがない。

すなわち、一切の弊害を招くことなく走行減速時の回路の発熱を防止することができる。

本発明の実施形態を図１によって説明する。

図１において、１１は走行油圧源としての油圧ポンプ（以下、単にポンプという）で、このポンプ１１及びタンクＴと、走行用の油圧モータ（以下、単にモータという）１２の前進側及び後進側両管路１３,１４との間に、モータ１２の回転方向と速度を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ１５と、走行減速時及び停止時にコントロールバルブ１５とモータ１２との間の油の流れを遮断するブレーキ弁としてのカウンタバランス弁１６とが設けられている。

コントロールバルブ１５の両側両側パイロットポートは、電磁式の前後進切換弁１７を介して、アクセルペダル１８ａで操作されるアクセル弁（油圧パイロット弁）１８の二次側に接続されている。

これにより、アクセルペダル１８ａが踏み込み操作されたときに、アクセル弁１８の二次圧が前後進切換弁１７経由でコントロールバルブ１５にパイロット圧として送られ、コントロールバルブ１５が中立位置イから図右側の前進位置ロまたは左側の後進位置ハに切換わる。

ここで、たとえば前進時には、前進側管路１３の圧力がカウンタバランス弁１６の前進側（図左側）パイロットポートに加えられることにより、カウンタバランス弁１６が中立位置ａから図左側の前進位置ｂに切換わる。

これにより、ポンプ１１の吐出油がコントロールバルブ１５−カウンタバランス弁１６−前進側管路１３−モータ１２−後進側管路１４−カウンタバランス弁１６−コントロールバルブ１５−タンクＴの経路で流れてモータ１２が前進方向に回転し、このモータ１２の回転力が走行駆動輪（図２の前後輪１,２またはその一方）に伝えられてショベルが走行する。

１９は回路の最高圧力を設定するメインリリーフ弁、２０はパイロット油圧源としてのパイロットポンプ、２１はこのパイロットポンプ２０の吐出圧を設定するパイロットリリーフ弁である。

一方、モータ両側管路１３,１４間には、前進時及び後進時のそれぞれについて走行減速時にモータ１２の出口側から流出した油をモータ入口側に戻す戻し管路２２,２３が設けられ、この戻し管路２２,２３に、ブレーキ圧を発生させるリリーフ弁２４,２５が設けられている。

このリリーフ弁２４,２５は、走行時にモータ両側管路１３,１４の一方（前進時には後進側管路１４、後進時には前進側管路１３）の圧力がパイロットポートに導入され、この圧力が一定値まで上昇した時点からリリーフ作動を開始することにより、同リリーフ弁２４,２５の設定圧力によるブレーキ力が働いてモータ１２が減速・停止する。

この油圧走行装置においては、前進中の走行減速時にモータ１２から流出して前進時用の戻し管路２２に入った油を、一旦外部に出る迂回ルートでモータ１２に戻すための延長管路２６が設けられている。

この延長管路２６は、一端が前進時用の戻し管路２２に、他端が前進側管路１３にそれぞれ接続された状態でモータ回路外部に設けられ、前進走行減速時に、モータ油がモータ１２−後進側管路（出口側管路）１４−前進時用の戻し管路２２−延長管路２６−後進側管路（モータ入口側管路）１４モータ１２の経路で循環（内部循環）するように構成されている。

以上の回路構成要素のうち、モータ１２、カウンタバランス弁１６、リリーフ弁付きの戻し管路２２,２３及び延長管路２６は下部走行体側に、これ以外のものは上部旋回体側にそれぞれ配置され、上部旋回体側のコントロールバルブ１５と下部走行体側のカウンタバランス弁１６とが旋回中心に設けられたスイベルジョイント２７を介して接続される。

この構成において、前進走行中にアクセル弁１８のペダル踏み操作が停止すると、コントロールバルブ１５が中立位置イに復帰するため、モータ１２への油の供給が停止する。

このとき、モータ１２は車両の慣性によって回転し続けようとするが、カウンタバランス弁１６がパイロット圧の供給停止によって中立位置ａに復帰するため、モータ回路内の油がタンクＴに対してブロックされる。

そして、後進側管路１４内の圧力が一定値まで上昇した時点から前進時用のリリーフ弁２４がリリーフ作動を開始し、同リリーフ弁２４の設定圧力によるブレーキ力が作用してモータ１２が減速・停止する。

ここで、モータ１２が減速を開始して停止するまでの間、モータ１２から出た油は、図１中に矢印で示すように後進側管路１４、戻し管路２２を通ってモータ１２に戻る径路で循環し、循環ごとにリリーフ弁２４のリリーフ作動により加熱されて昇温する。

この場合、この装置においては、前進時用の戻し管路２２に延長管路２６を接続しているため、上記油の循環径路がこの延長管路２６の長さだけ延長され、循環径路の配管容量が増加する。

これにより、循環１回当たりの油量が増加し、循環回数（リリーフ弁２４の通過回数）が減少するため、モータ回路の発熱を抑えることができる。

従って、モータ１２等に悪影響を与えない十分な発熱抑制効果が得られるように循環径路の全長を決め、この循環径路の全長が得られるように延長管路２６の長さを設定しておくことにより、モータ１２等を熱から保護することができる。

この場合、延長管路２６をモータ両側管路１３,１４の外部に配置したから、この延長管路の長さを自由に設定することができる。

しかも、この延長管路２６は、上部旋回体側のみで、かつ、戻し管路２４とモータ入口側管路（前進側管路１３）との間のみに設ければよいため、配管構成が簡単かつコンパクトとなる。従って、公知技術２と比較して低コストですむとともに、配管作業及び既存車両へのアドオンが容易となる。

また、基本的には、モータ油をカウンタバランス弁１６外に出さない内部循環方式であるため、公知技術３のように走行減速中に加速操作を行ったときにキャビテーションが発生するおそれがない。

すなわち、一切の弊害を招くことなく走行減速時の回路の発熱を防止することができる。

ところで、延長管路２６は、実際上、上記実施形態のように前進走行中の減速時のみを対象として前進時用の戻し管路２２に接続すればよいが、後進走行中の減速時にも同じ作用が得られるように後進時用の戻し管路２３にも接続してもよい。

また、延長管路２６は、上記実施形態のようにモータ両側管路１３,１４の外部に設ければ全長を自由に設定できる点で有利となるが、他の形態として、たとえばモータ１２と戻し管路２２,２３から成るモータアッセンと、カウンタバランス弁１６のブロックとの間に追加ブロックを挟み込み、この追加ブロックに延長管路を設ける構成をとってもよい。

さらに本発明は、ホイールショベルに限らず、ホイール式のドーザやホイール式クレーンその他、ホイール式の作業車両に広く適用することができる。

本発明の実施形態にかかる油圧走行装置の回路構成図である。 本発明の適用対象例としてのホイールショベルの概略側面図である。

符号の説明

１ 前輪
２ 後輪
３ 下部走行体
４ 上部旋回体
１１ ポンプ
Ｔ タンク
１２ モータ
１３ モータ前進側管路
１４ モータ後進側両管路
１５ コントロールバルブ
１６ カウンタバランス弁
２２ 前進時用の戻し管路
２３ 後進時用の戻し管路
２４,２５ リリーフ弁
２６ 延長管路

Claims (3)

1. 油圧源としての油圧ポンプ及びタンクと、走行駆動源としての油圧モータとの間に、上記油圧モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブと、走行減速及び停止時にこのコントロールバルブと上記油圧モータとの間の油の流れを遮断するカウンタバランス弁が設けられるとともに、このカウンタバランス弁とモータとの間でモータ両側管路間に、走行減速時に上記油圧モータから出た油を出口側管路から入口側管路に戻す戻し管路が設けられ、この戻し管路にブレーキ圧を発生させるリリーフ弁が設けられた油圧走行装置において、上記戻し管路に延長管路を接続し、走行減速時に、上記油圧モータから出た油を出口側管路、上記戻し管路及び上記延長管路を経由してモータ入口側管路に戻すように構成したことを特徴とする油圧走行装置。
2. 延長管路を、戻し管路に接続した状態でモータ両側管路の外部に配置したことを特徴とする請求項１記載の油圧走行装置。
3. 油圧モータ、戻し管路及び延長管路を下部走行体に配置し、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体に油圧ポンプ、タンク及びコントロールバルブを配置したことを特徴とする請求項１または２記載の油圧走行装置。

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