JP2016056509A - 締固め機械の走行油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比して走行用油圧モータ駆動時の圧力損失を低減して作動油の温度上昇を抑制する。【解決手段】油圧回路は、油圧ポンプ１と、一端部を油圧ポンプ１に接続する第１供給管路４と、第１供給管路４の他端部に接続し、該第１供給管路４からの作動油を第２供給管路６及び第３供給管路７に分流、若しくは第２供給管路６及び第３供給管路７からの作動油を第１供給管路４に集流する分流・集流弁５と、第２供給管路６に接続する第１走行用油圧モータ２と、第３供給管路７に接続する第２走行用油圧モータ３と、第２供給管路６と第３供給管路７とを連通する連通路１０と、連通路１０に介挿され該連通路１０を流通する作動油を調整する第１電磁弁１１と、を備える。そして第１電磁弁１１と第２電磁弁９は、連動して動作する。【選択図】 図１

Description

本発明は、締固め機械の走行油圧回路に関する。

締固め機械の走行油圧回路としては、例えば特許文献１に記載の油圧回路がある。特許文献１に記載の油圧回路は、油圧ポンプと、２つの走行用油圧モータと、油圧ポンプと２つの油圧モータとを連結し２つの油圧モータの双方に送られる作動油が通る２つの供給管路を含む並列油圧閉回路と、油圧ポンプから送られてくる作動油を分流し２つの油圧モータに対して実質的に等量に流す分流・集流弁と、分流・集流弁からそれぞれ２つの油圧モータへと接続する２つの供給管路を接続する連通路と、その連通路を開閉する電磁弁とを有する。

締固め機械の走行には、締固め現場で被締固め材料の転圧作業をする場合の走行と、自走によって既設道路を締固め現場へ移動したり、一の締固め現場と他の締固め現場との現場間を移動する場合の走行とが想定される。
上記従来の走行油圧回路を備えた締固め機械では、連通路を開閉することで、走行シーンに応じて差動状態での走行と非差動（デフロック）状態での走行との切替が可能となっている。

特公昭５２−４８４０６号公報

しかし、上記従来の油圧回路では、差動状態、非差動（デフロック）状態に関係なく、走行に関わる全作動油が、常に、絞りを有する分流・集流弁を通過する。
すなわち、特許文献１に記載の油圧回路では、走行に関わる全作動油が分流・集流弁の絞り（オリフィス）の通過による圧力損失によって、作動油の温度が上昇し、作動油の適正作動油温を越える原因にもなりかねない。ここで、作動油が適正な温度範囲に納まらない場合には、作動油が劣化／潤滑性能の不良などの問題へと発展してしまう。
本発明は、上記のような点に鑑み、従来に比して締固め機械の走行中の油圧回路の圧力損失を低減して、作動油の温度上昇を抑制することを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様である締固め機械の走行油圧回路は、油圧ポンプと、一端部を上記油圧ポンプに接続する第１供給管路と、上記第１供給管路の他端部に接続し、該第１供給管路からの作動油を第２供給管路及び第３供給管路に分流、若しくは上記第２供給管路及び上記第３供給管路からの作動油を上記第１供給管路に集流する分流・集流弁と、上記第２供給管路に接続する第１走行用油圧モータと、上記第３供給管路に接続する第２走行用油圧モータと、上記第２供給管路と上記第３供給管路とを連通する連通路と、上記連通路に介挿され該連通路を流通する作動油を調整する第１電磁弁と、上記分流・集流弁を迂回して、上記第１供給管路と、上記第２供給管路及び上記第３供給管路の少なくとも一方の管路とを連通するバイパス路と、上記バイパス路を流れる作動油の流通を調整する第２電磁弁と、を備えることを特徴とする。
このとき、上記第１電磁弁と上記第２電磁弁は、連動して動作するように構成するとよい。

本発明によれば、差動状態での走行と非差動（デフロック）状態での走行との切替を可能としつつ、分流・集流弁を迂回するバイパス路を設けることで、分流・集流弁を通過する作動油の割合を減少させて圧力損失を緩和することで、作動油の温度上昇を抑制可能として、作動油の劣化を防止する。

本発明に基づく実施形態に係る油圧回路の例を示す回路図である。 本発明に基づく実施形態に係る油圧回路を適用する車両の例を示す側面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
「油圧回路」
まず本実施形態の走行油圧回路について説明する。
本実施形態の走行油圧回路は、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を採用している。ＨＳＴは、走行系において、油圧ポンプと油圧モータとを閉回路で繋ぎ、前進・停止（中立）・後進を無段階で切替可能な油圧回路である。そして、本実施形態の油圧回路は、図１に示すように、油圧ポンプ１と２つの走行用油圧モータ２，３とを繋ぎ、油圧ポンプ１からの作動油がバルブブロックＢを介して２つの走行用油圧モータ２，３に供給可能となっている。

油圧ポンプ１は、エンジンなどの動力源１５によって駆動される。油圧ポンプ１は、図１のとおり、第１ポート１６，第２ポート１７を有し、一方のポートが作動油の吐出ポートとなったときには、他方のポートは、作動油の吸入ポートとなる。逆に他方のポートが吐出ポートとなったときは、一方のポートは吸入ポートとなる。例えば、油圧ポンプ１の第１ポート１６が吐出ポートとなったときには、２つの走行用油圧モータ２，３は、順方向に回転駆動され、第２ポート１７が吸入ポートとなる。油圧ポンプ１の第２ポート１７が吐出ポートとなったときには、２つの走行用油圧モータ２，３は、逆方向に回転駆動され、第１ポート１６が吸入ポートとなる。

図１に示す油圧ポンプ１は、可変容量型のアキシャルピストンポンプを例示したもので、油圧ポンプ１内の斜板角度を変えると油圧ポンプ１の１回転当たりの吐出流量が変わり、斜板角度の傾き角度が増えると吐出流量が増える。逆に、斜板角度を傾き角度を小さくすると吐出流量は減少し、斜板角度が０度の中立状態となると吐出流量は０となり、走行用油圧モータ２，３は、停止する。更に、斜板角度の傾きを中立状態から反射方向に変えると、第２ポート１７は吐出ポートに、第１ポート１６は吸入ポートにと、切り替わる。

更に、本実施形態の回路構成について説明する。
油圧ポンプ１の第１ポート１６に、第１供給管路４の一端部が接続され、その第１供給管路４の他端部は、分流・集流弁５に接続する。分流・集流弁５は、第１供給管路４からの作動油を、第２供給管路６及び第３供給管路７に予め設定した比で分流する。若しくは、分流・集流弁５は、第２供給管路６及び第３供給管路７からの作動油を予め設定した比で集流して第１供給管路４に供給する。予め設定した比は、例えば１：１、つまり等量に分流・集流するように設定されるが、駆動対象となる転圧輪の径の違いなどにより、違った値に設定される。
第２供給管路６及び第３供給管路７の他端部はそれぞれ第１走行用油圧モータ２及び第２走行用油圧モータ３に接続される。更に、第１走行用油圧モータ２及び第２走行用油圧モータ３は、復路用管路１４を通じて油圧ポンプ１の第２吐出口に連結する。これによって、並列閉回路が形成される。

第２供給管路６の途中と第３供給管路７の途中とを接続する第１連通路１０を備える。第１連通路１０の途中には、第１電磁弁１１が配置されている。この第１電磁弁１１は、切替弁から成り、非通電状態では開状態となっているが、ソレノイドに通電することで閉状態に切り替わる。この第１電磁弁１１が開状態の場合には、分流・集流弁５があるにも関わらず、２つの走行用油圧モータ２、３を差動状態で駆動可能となる。第１電磁弁１１が閉状態の場合には、２つの走行用油圧モータ２、３が非差動状態（デフロック状態）に切り替わり、分流・集流弁５の作動によって、例えば分流時には、２つの走行用油圧モータ２、３に所定の割合の流量を流すことが可能となる。集流時には、分流・集流弁５は、第１走行用油圧モータ２，第２走行用油圧モータ３からの作動油を所定割合にて作動油を受け入れて第１供給管路４に流し、油圧ポンプ１の吸入ポートとしての第１ポート１６に戻すことが可能となる。

本実施形態では、更にバイパス路８及び第２電磁弁９を備える。
バイパス路８は、分流・集流弁５を迂回して、第１供給管路４と、第２供給管路６、第３供給管路７の少なくとも一方の管路とを連通する。本実施形態のバイパス路８は、第１供給管路４の途中位置と、第２供給管路６の途中位置とを接続する。
ここで、油圧ポンプ１の第１ポート１６が吐出ポートのときは、第１供給管路４に供給された作動油の一部は、分流・集流弁５を経ずに、
「第１供給管路４の途中→バイパス路８→第２供給管路６→第１走行用油圧モータ２」のルートと、「第１供給管路４の途中→バイパス路８→第２供給管路６の途中→第１連通路１０→第３供給管路７→第２走行用油圧モータ３」のルートの、２手に分かれて流れて、復路用管路１４で合流して、油圧ポンプ１の吸入ポートとしての第２ポート１７へ戻る。

一方、油圧ポンプ１の斜板を中立状態から反対方向に傾転することにより、油圧ポンプ１の第２ポート１７が吐出ポートとなった場合の、バイパス路８に関する作動油の流れは、次の通りである。
すなわち、油圧ポンプ１の吐出ポートとしての第２ポート１７からの作動油は、復路（この場合、実際は往路だが、）用管路１４経由で、第１走行用油圧モータ２と第２走行用油圧モータ３へと供給される。

また、第１走行用油圧モータ２から油圧ポンプ１へ戻る作動油の一部は、「第２供給管路（この場合、実際は復路だが、）６の途中→バイパス路８→第１供給管路４」を経る流れとなり、第２走行用油圧モータ３から油圧ポンプ１へ戻る作動油の一部は、「第３供給管路（この場合、実際は復路だが、）７の途中→第１連通路１０→第２供給管路（この場合、実際は復路だが、）６の途中→バイパス路８→第１供給路（この場合、実際は復路だが、）４」を経る流れとなる。

集流の場合も、作動油の一部については、分流・集流弁５を経ずに、油圧ポンプ１のポート１６の吸入ポートとしての第１ポート１６への戻ることとなる。
このように、バイパス路８の他端部を第２供給管路６及び第３供給管路７の一方の管路にだけ接続する構成でも、バイパス路８は、第１連通路１０を通じて他方の管路にも接続された回路構成となっている。

更に、バイパス路８の途中に第２電磁弁９が介挿されている。この第２電磁弁９は、切替弁からなり、非通電状態では開状態となっているが、ソレノイドに通電することで閉状態に切り替わる。これによって、第２電磁弁９は、バイパス路８の流通を制御する。
そして、第１電磁弁１１を通電して閉としたときに、手動で又は連動して、第２電磁弁９を協調させて通電して閉とすることにより、デフロック状態とするようにする。逆に、第１電磁弁１１を非通電状態して開としたときに、手動で又は連動して、第２電磁弁９を協調させて非通電として開とすることにより、差動状態とするようにする。
更に、第２供給管路６の途中と第３供給管路７の途中とを接続する第２連通路１２を備える。その第２連通路１２の途中には、絞り１３が設けられている。この絞り１３は、第１電磁弁１１及び第２電磁弁９が閉位置になって、非差動状態（ロック状態）でいるときの、分流・集流弁５の分配誤差を補正して、引き摺りを低減するために設けられている。

「締固め機械の例」
本実施形態の油圧回路は、例えば、図２に示すような、産業車両である締固め機械２０（タイヤローラ）に適用される。図２に示す締固め機械の例では、車体前部に締固め用のローラ２１が前輪として装着される。車体後部側には、全部で４つのタイヤ輪があり、その左側寄りの２輪は走行用油圧モータ２の駆動軸に、その右側寄りの輪は走行用油圧モータ３の駆動軸に連結されている。
なお、上記の例では、第１走行用油圧モータ２及び第２走行用油圧モータ３を、左右の駆動輪２２に連結する場合を例示したが、特許文献１のように、駆動輪を前後に配置するような車両であっても、本実施形態の走行用油圧モータ駆動用の油圧回路は適用可能である。

「動作例その他」
＜差動状態＞
通常時（第１電磁弁１１及び第２電磁弁９が非通電状態）では、第１電磁弁１１及び第２電磁弁９は共に開位置となっており、油圧ポンプ１からの作動油は、一部分が分流・集流弁５を介して第２供給管路６及び第３供給管路７に配分されると共に、一部分がバイパス路８を通じて、第２供給管路６及び第３供給管路７に供給される。

油圧ポンプ１から供給される作動油のうちバイパス路８を流れる量は、例えば全量の２割から５割の範囲とする。バイパス路８を流れる量は、採用する分流・集流弁５及び第２電磁弁９の諸元によって決定される。もっとも大型の第２電磁弁９を使用すれば、５割よりも多くバイパス路８側に流れるように設定することも出来るが、第２電磁弁９及びバルブブロックＢがその分、大型化し、車両の限られた配置スペースに収め難くなり、コストも高くする原因になる。
油圧ポンプ１から供給される作動油のうちバイパス路８に流れる量は、分流・集流弁５、第１電磁弁１１、及び第２電磁弁９の仕様の相互関係と、油圧回路内の圧力損失をどのくらいに抑えるかにより決まる。バイパス路８に流す量を多くすると、圧力損失は小さくすることが出来るが、その分、第１電磁弁１１及び第２電磁弁９を大きくしなければならない。

上記の差動状態で走行する際には、分流・集流弁５を通過する作動油の量が減少して、全量が分流・集流弁５を通過する場合に比べて、圧力損失（エネルギー損失）が減少し、作動油の温度上昇を抑えることが出来る。すなわち、デフロックが不要な際は、作動油の全量が分流・集流弁５を流れるのではなく、一部がバイパス路８を経由して流すことができるので、作動油の過度な温度上昇を防ぐことが出来る。
これにより、分流・集流弁５内の絞りでのエネルギー損失を少なくして、作動油の潤滑に必要な許容温度範囲に油温を抑えることが出来て、作動油が劣化して潤滑性能が低下することを防止出来る。

締固め機械の場合、差動状態で走行する頻度が高い。その理由は、まだ柔らかい被転圧路面を転圧する際には、引き摺りをとても嫌うからである。そして、この差動状態では、例えば締固め機械が、カーブに沿って締固め作業を行う際には、内輪側と外輪側の転圧輪のスムーズな走行を可能として、引き摺りのない、きれいな被転圧面となる転圧作業を行うことができる。
また締固め機械が自走により既設道路を移動する場合でも、複数車輪の強制的な同期回転は、路面状態に合わない不自然な運転感覚ともなり、タイヤであればタイヤ磨り減りにもつながることから、差動状態の方が好ましい。

＜片輪が空転する可能性がある状態＞
一方、車両がぬかるみの路面やでこぼこの路面を走行する場合には、車輪の負荷状態によって、片方の走行用油圧モータのみが回転し且つもう一方の走行用油圧モータが回転しないような、つまり片輪のみが回転駆動される状態となった場合、若しくはそのような空転状態となる恐れがある場合には、運転者は、第１電磁弁１１及び第２電磁弁９を閉状態に切り替えてデフロック状態とする。

第１電磁弁１１及び第２電磁弁９が閉状態では、バイパス路８及び第１連通路１０が閉じた状態となっていて、油圧ポンプ１からの作動油は、全量、分流・集流弁５を介して第２供給管路６及び第３供給管路７に所定比率で分流、若しくは分流・集流弁５を介して第１供給管路４に所定比率で集流されるように調整される。この結果、片輪の空転が解除若しくは回避されて、悪路であっても走行が可能となる。

以上のように、本発明に基づく本実施形態では、デフロックが不要な通常走行時は、圧力損失が減少して作動油の温度上昇を抑えると共に、エネルギー損失を減少させることが出来る。
ここで、車両が後進する場合には、油圧ポンプ１からの吐出方向を切り替えて、駆動輪の回転を逆回転で駆動する。この場合には、作動油は、復路用管路１４を通じて第１及び第２走行用油圧モータ２，３に供給され、分流・集流弁５は集流状態で作動する。

「本実施形態の効果」
（１）油圧ポンプ１と、一端部を油圧ポンプ１に接続する第１供給管路４と、第１供給管路４の他端部に接続し、該第１供給管路４からの作動油を第２供給管路６及び第３供給管路７に分流、若しくは第２供給管路６及び第３供給管路７からの作動油を第１供給管路４に集流する分流・集流弁５と、第２供給管路６に接続する第１走行用油圧モータ２と、第３供給管路７に接続する第２走行用油圧モータ３と、第２供給管路６と第３供給管路７とを連通する連通路１０と、連通路１０に介挿され該連通路１０を流通する作動油を調整する第１電磁弁１１と、を備える。
この構成によれば、走行状態に応じて、差動状態と非差動状態（デフロック状態）との切替が可能となる。

（２）分流・集流弁５を迂回して、第１供給管路４と第２供給管路６とを連通するバイパス路８と、バイパス路８を流れる作動油の流通を調整する第２電磁弁９と、を備える。
この構成によれば、第２電磁弁９が開状態の場合に、分流・集流弁５による圧力損失が減少して作動油の温度上昇を抑え、エネルギー損失を減少することが出来る。

（３）第１電磁弁１１と第２電磁弁９は、連動して動作する。
この構成によれば、差動状態での走行時にバイパス路８を通じた作動油の流通を可能として、差動状態における作動油の温度上昇を簡単な操作にて抑えることが出来る。
ここで、第２電磁弁９を、油圧ポンプ１からの作動油の全量をバイパス路８と分流・集流弁５の一方にだけ流れるように切り替える切替弁としても良い。但しこの場合には、その分、第２電磁弁９が大型化する。

１ 油圧ポンプ
２ 第１走行用油圧モータ
３ 第２走行用油圧モータ
４ 第１供給管路
５ 分流・集流弁
６ 第２供給管路
７ 第３供給管路
８ バイパス路
９ 第２電磁弁
１０ 第１連通路
１１ 第１電磁弁
１２ 第２連通路
１４ 復路用管路
１５ 動力源
２０ 締固め機械
２１ ローラ
２２ 後輪（駆動輪）

課題を解決するために、本発明の一態様である締固め機械の走行油圧回路は、油圧ポンプと、一端部を上記油圧ポンプに接続する第１供給管路と、上記第１供給管路の他端部に接続し、該第１供給管路からの作動油を第２供給管路及び第３供給管路に分流、若しくは上記第２供給管路及び上記第３供給管路からの作動油を上記第１供給管路に集流する分流・集流弁と、上記第２供給管路に接続する第１走行用油圧モータと、上記第３供給管路に接続する第２走行用油圧モータと、上記第２供給管路と上記第３供給管路とを連通する連通路と、上記連通路に介挿され該連通路を流通する作動油を調整する第１電磁弁と、上記分流・集流弁を迂回して、上記第１供給管路と、上記第２供給管路及び上記第３供給管路の少なくとも一方の管路とを連通するバイパス路と、上記バイパス路を流れる作動油の流通を調整する第２電磁弁と、を備え、上記分流・集流弁、上記連通路、上記第１電磁弁、上記バイパス路、及び上記第２電磁弁は、バルブブロックの一部を構成することを特徴とする。
このとき、上記第１電磁弁と上記第２電磁弁は、連動して動作するように構成するとよい。

油圧ポンプ１から供給される作動油のうちバイパス路８を流れる量は、例えば全量の２割から５割の範囲とする。バイパス路８を流れる量は、採用する分流・集流弁５及び第２電磁弁９の諸元によって決定される。もっとも大型の第２電磁弁９を使用すれば、５割よりも多くバイパス路８側に流れるように設定することも出来るが、バルブブロックＢの一部を構成する第２電磁弁９やバルブブロックＢがその分、大型化し、車両の限られた配置スペースに収め難くなり、コストも高くする原因になる。
油圧ポンプ１から供給される作動油のうちバイパス路８に流れる量は、分流・集流弁５、第１電磁弁１１、及び第２電磁弁９の仕様の相互関係と、油圧回路内の圧力損失をどのくらいに抑えるかにより決まる。バイパス路８に流す量を多くすると、圧力損失は小さくすることが出来るが、その分、第１電磁弁１１及び第２電磁弁９を大きくしなければならない。

Claims (2)

1. 油圧ポンプと、
   一端部を上記油圧ポンプに接続する第１供給管路と、
   上記第１供給管路の他端部に接続し、該第１供給管路からの作動油を第２供給管路及び第３供給管路に分流、若しくは上記第２供給管路及び上記第３供給管路からの作動油を上記第１供給管路に集流する分流・集流弁と、
   上記第２供給管路に接続する第１走行用油圧モータと、
   上記第３供給管路に接続する第２走行用油圧モータと、
   上記第２供給管路と上記第３供給管路とを連通する連通路と、
   上記連通路に介挿され該連通路を流通する作動油を調整する第１電磁弁と、
   上記分流・集流弁を迂回して、上記第１供給管路と、上記第２供給管路及び上記第３供給管路の少なくとも一方の管路とを連通するバイパス路と、
   上記バイパス路を流れる作動油の流通を調整する第２電磁弁と、
   を備えることを特徴とする締固め機械の走行油圧回路。
2. 上記第１電磁弁と上記第２電磁弁は、連動して動作することを特徴とする請求項１に記載の締固め機械の走行油圧回路。

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