JP3891630B2

JP3891630B2 - 油圧駆動変速装置の緊急停止装置

Info

Publication number: JP3891630B2
Application number: JP04165397A
Authority: JP
Inventors: 満新井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: US6027179A; JPH10220576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動変速装置の緊急停止装置に係わり、特に、建設機械、農業機械等の油圧走行駆動系に介装される変速装置の緊急停止装置に関する。
【０００２】
図５は、従来の油圧駆動変速装置４０の全体構成図である。図５において、可変容量型油圧ポンプ４１（以下、ポンプ４１という）とサ−ボバルブ用ポンプ４２（以下、サ−ボポンプ４２という）は図示しない動力源により駆動されている。ポンプ４１は、油圧モ−タ４３と回路４４と４５で接続され、油圧モ−タ４３を正逆回転できるよう回路４４、または回路４５のいずれかに油を吐出する。なお、油圧回路の最高圧力をリリ−フ弁４６、４７で制限し、負圧発生は吸込弁４８、４９で防止している。油圧モ−タ４３は図示しない走行駆動輪を駆動する。
サ−ボポンプ４２は、管路５１によりポンプ４１の吐出量を制御するサ−ボバルブ５２を経てサ−ボシリンダ５３に接続されている。サ−ボバルブ５２とサ−ボシリンダ５３のそれぞれには、対向する位置にスプリング５２ａ、５３ａが組込まれおり、スプリング５２ａ、５３ａはサ−ボバルブ５２が操作されていないときには、互いにバランスをとっており、サ−ボバルブ５２は中立位置のＡ位置に、また、サ−ボシリンダ５３はＤ，Ｅの中間にあり、ポンプ４１は吐出していない状態にあり、油圧駆動変速装置４０は停止している。
サ−ボバルブ５２とサ−ボシリンダ５３には、リンク５５、５６、およびサ−ボバルブ入力レバ−５７（以下、リンクレバー５７という）が連結され、このリンクレバー５７はワイヤケ−ブル５８を介して、図示しない運転席に配設された走行用操作レバー５９に連結されている。
【０００３】
上記構成において、次に作動について説明する。
オペレータが走行用操作レバ−５９を操作するとワイヤ−ケ−ブル５８を介して、リンクレバー５７およびサ−ボバルブ５２を作動する。仮に、図５でリンクレバー５７がＬ支点を中心に矢印方向（Ｊ→Ｍ）に動いたとすると、サ−ボバルブ５２はリンクレバー５７の支点が矢印方向（Ｋ→Ｎ）に連動し、サ−ボバルブ５２は、リンク５５を介してＡ位置からＣ位置に切り替わる。すると、サ−ボポンプ４２の油圧がサ−ボシリンダ５３のＤ位置に伝わりピストンロッド５３ｂはＭ支点を中心に右方向（Ｒ方向）に移動し、サ−ボシリンダ５３と連動するポンプ４１の傾転角が大きくなり、ポンプ４１は油を吐出する。なお、サ−ボバルブ５２はピストンロッド５３ｂが矢印方向（Ｎ→Ｋ）に移動するために、Ｃ位置からＡ位置に切り替わりサ−ボポンプ４２の油圧が遮断されてサ−ボシリンダ５３はＲ支点に移動したまま停止する。即ち、ポンプ４１は走行用操作レバー５９の移動量に見合った流量を吐出する。これにより、車輌は走行用操作レバー５９の操作量に見合った所定の速度で走行する。また、緊急時に車輌を非常停止させる場合は、走行用操作レバー５９の操作を中立に戻すことにより、サ−ボバルブ５２がＡ位置からＢ位置に切り替わる。すると、サ−ボシリンダ５３のＤ位置側の油圧がＥ位置側の５３ａにより押圧され、サ−ボバルブ５２を介してタンク６０に戻り、サ−ボシリンダ５３と連動するポンプ４１の傾転角が元に戻り、ポンプ４１は油を吐出しなくなり、車輌は停止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図５の油圧回路のように走行用操作レバ−がサ−ボバルブに直結している場合は比較的良い傾向にあるが、配管接続を簡素にするためサ−ボバルブはポンプに直結、またはポンプの近くに配置するのが一般的で、しかもポンプは動力源の近くに配置するため、必ずしも運転席にある走行用操作レバ−と直結できるとは限らない。従って、この場合に、走行用操作レバ−とサ−ボバルブとの結合はワイヤ−ケ−ブルが一般的に使われるが、建設機械、農業機械等、石材、土砂を扱う機械ではワイヤ−ケ−ブルへの石、土砂等の巻き込みによる作動不能の可能性が大きく、極めて危険であり、緊急時に車輌を停止できないという問題がある。また、操作レバーを戻す速度により車輌を停止する時間が異なるという問題がある。このために、サ−ボバルブのバネを強くして早く復帰することもできるが、この方法だと、操作力が重くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、油圧駆動変速装置の緊急停止装置に係わり、特に、建設機械、農業機械等の油圧走行駆動系が用いられる車輌の走行を停止しなければならない緊急時に、迅速にポンプの吐出量をゼロにし、車輌を停止できる油圧駆動変速装置の緊急停止装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係わる油圧駆動変速装置の緊急停止装置は、可変容量型油圧ポンプと油圧モ−タとで油圧駆動回路を構成し、かつ、操作レバーの操作量に応じてサーボバルブを変位させて可変容量型油圧ポンプの吐出量を増減し、油圧モ−タの回転速度を変速させる油圧駆動変速装置において、操作レバーと、対向する位置に有する１対のスプリングにより中立位置に戻される操作力が作用するサーボバルブと、サーボバルブに付設され、かつ、操作レバーの操作と連動して作動するサーボバルブ入力レバーと、両レバーの間に設けられ、かつ、連動で操作レバーの操作中に緊急時の指令受けて両レバーの連動を解除する緊急停止装置とを備え、前記緊急停止装置は、両レバーの連動のための係止、及び係止の解除を行うデテント手段と、バネに抗して押圧されデテント手段の係止を解除するピストンと、緊急時に指令を受けて作動し、ピストンを押圧する圧油を供給する電磁弁とを備えたものである。
上記構成により、操作レバーとサーボバルブ入力レバーとをピストンを押圧するバネの力でデテント手段を介して係止しているから、従来通り操作レバーの操作量に応じて車輌の走行速度を制御できる。走行中に危険を避けるため緊急停止する場合は、従来と同様に走行レバーの操作を中立に解除する方法に加えて、圧油をピストンに作動させてピストンを移動し、サーボバルブのスプリングによる中立位置への操作力がサーボバルブ入力レバーを介してデテント手段に作用してデテント手段の係止を解除して操作レバーとサーボバルブ入力レバーとの係止が解除され、サーボバルブがスプリングにより中立位置に復帰しポンプの吐出量がゼロになる。したがって、運転席の走行レバーとサーボバルブ入力レバーとを接続するワイヤケーブルの作動が不能になっても、サーボバルブ入力レバーとの係止が解除され、サーボバルブは急速に中立位置に戻るため緊急停止が可能になり二重の危険防止処置が施されることになる。
また、緊急停止装置は、緊急時に指令を受けて切り換わる電磁弁からの圧油をピストンが受けて移動し、両レバーの間に配設されているデテント手段の係止を解除する。このため、走行レバーの操作に対して、サーボバルブ入力レバーとの係止が解除され、サーボバルブは急速に中立位置に戻り、緊急停止が可能になる。したがって、圧油によりデテントを解除するため、確実に迅速に作動する。また、従来と同様サーボバルブに直結できるので、複雑な連結機構を必要としないなど構成が極めて簡単である。
【０００７】
また、前記デテント手段は、前記ピストンが軸方向に移動自在に枢密に挿入されるピストン穴を内方に有し、かつ径方向に貫通する案内孔を有するスリーブと、前記スリーブが円周方向に揺動可能に枢密に挿入される穴を内方に有し、かつ該穴の内周面に前記スリーブの案内孔に対応して形成された固定溝を有するハウジングと、前記スリーブの案内孔及び前記ハウジングの固定溝に挿入されたボールとを備え、前記ピストンは、該ピストンが押圧されたときに前記ボールが前記スリーブの案内孔より突出しないような径を有する小径部を有し、該小径部から非押圧のときのボール側に向けて外周面がテーパ形状に形成されている。
上記構成により、走行中緊急停止する場合に、緊急停止スイッチ等のオンにより電磁弁に指令を出力して前記ピストンに圧油を供給すると、ピストンはバネに抗して押圧されて移動するので、ボ−ルがピストンのテーパ形状に沿って小径部の位置まで移動し、小径部の外周空きスペースで中心方向に移動可能となる。このとき、サ−ボバルブのスプリングの中立位置への操作力によりサーボバルブ入力レバーを介して、スリーブはハウジングに対して円周方向に相対移動をする外力を受けていて、この外力によりボールはハウジングの固定溝から外れるために、ハウジングとスリーブとの係止が解かれ、走行用操作レバーの操作量にサ−ボバルブ入力レバーが連動しなくなる。したがって、車輌の走行を停止しなければならない緊急時に、万が一ワイヤケ−ブルの作動不能が生じても、拘束を解かれたサ−ボバルブ入力レバーと接続するサ−ボバルブはスプリングにより中立位置に切り替わる。この結果、可変容量型油圧ポンプの傾転角がゼロ、即ち吐出量がゼロになり緊急停止する。車輌停止後、再度走行する場合には、走行用操作レバーを一度中立に戻して、スリーブの案内孔とハウジングの固定溝とを円周方向で同位置に一致させるとともに、緊急停止スイッチ等を解除してから、走行用操作レバーを希望する進行方向に操作する。したがって、走行用操作レバーを一度中立に戻さない限り、発進することがなくなり、不意に緊急停止スイッチ等を解除（オフ）しても発進することがなくなり、安全性を増すことができる。
したがって、圧油によりデテントを解除するため、確実に迅速に作動する。また、デテントをボールで形成しているため、極めて簡単な構造である。また、従来と同様サ−ボバルブに直結できるので複雑な連結機構を必要としないなど、構成が極めて簡単である。
【０００８】
また、可変容量型油圧ポンプの吐出量を増減するサーボバルブの圧油とピストンを押圧する圧油とを共通の圧油源から供給する。
上記構成により、ピストンを押圧する圧油は、可変容量型油圧ポンプの吐出量を増減するサーボシリンダを駆動する圧油の圧力源より電磁弁を介して供給される。したがって、油圧シリンダのパイロット油圧源をサ−ボバルブ駆動ポンプと共用したことにより、油圧回路の構成も簡素になり、駆動動力が削減でき省エネルギ−になる。
【０００９】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下に、本発明に係わる油圧駆動変速装置の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一部品には同一符号を付して説明は省略する。図１は本発明の油圧駆動変速装置１の全体構成図であり、油圧駆動変速装置１は、従来の油圧駆動変速装置４０に本発明の緊急停止装置２が付設されて構成されている。従来の油圧駆動変速装置４０の構成、作動については、従来技術に記載されているため説明は省略し、以下、本発明の緊急停止装置２について説明する。
【００１０】
本発明の緊急停止装置２のテデント部４は、走行用操作レバ−５９と、ポンプ４１の近傍に置かれたサ−ボバルブ５２との間に配設され、走行用操作レバ−５９とリンクレバー５７との間で操作力を伝達するワイヤ−ケ−ブル５８に付設されている。図２は緊急停止装置２のテデント部４の断面図であり、図３は緊急停止装置２の作動を説明する断面図、図４は図３のＷーＷ矢視断面図である。
図２において、図示右側の一端部には走行用操作レバ−５９にワイヤ−ケ−ブル５８を介して連結されるレバー５Ａが、また、図示左側の他端部にはサ−ボバルブ５２に連結するリンクレバー５７が配設されている。レバー５Ａは、内方に穴５ａを有するハウジング５の図示の右側の一端部に固設されている。ハウジング５の内方の穴５ａには、スリーブ６が円周方向に揺動可能に枢密に挿入されるとともに、内方の穴５ａの入口には、円周方向に等間隔で３か所の固定溝５ｂが削成されている。ハウジング５は、スリーブ６を介してボディ７に円周方向に揺動自在に支持され、スリーブ６はボディ７に円周方向に揺動自在に枢密に挿入されている。
【００１１】
スリーブ６には、図示左側の他端部にはサ−ボバルブ５２に連結するリンクレバー５７が固設されるとともに、図示右側の端部にはプラグ７が螺着され、リンクレバー５７とプラグ７とでボディ７およびハウジング５を挟み込み、ボディ７に対してハウジング５の軸方向の移動を規制している。また、スリーブ６は、ボディ７の孔７ａおよびハウジング５の内方の穴５ａに枢密に挿入されるとともに、孔７ａおよび穴５ａにより回動自在に保持されている。また、スリーブ６の内方にはピストン穴６ａが削成されている。また、スリーブ６のほぼ中央部には、円周方向に等間隔で３か所の案内孔６ｂが削成されている。このスリーブ６の案内孔６ｂとハウジング５の固定溝５ｂとは、円周方向および軸長手方向で同位置に対向してあけられ、この案内孔６ｂと固定溝５ｂとには、ボール８が挿入されている。このボール８は、詳細は後述するが、スリーブ６とハウジング５とを一体に回動するか、否かを行っている。
【００１２】
スリーブ６のピストン穴６ａには、ピストン９が移動自在に枢密に挿入され、ピストン９の図示の右側端部とプラグ７との間にはバネ１０が配設されている。ピストン９はバネ１０により図示の左方向に押圧されている。ピストン９の左側端部には受圧室１１が形成され、この受圧室１１には、スリーブ６にあけられたスリーブ孔６ｃ、およびボディ７にあけられた圧油用孔７ｂを介して圧油が作用する。ピストン９は、ほぼ中央部がくびれて小径部９ａとなるとともに、この小径部９ａからボール８側に向けてテーパ形状９ｂに削成されている。このくびれている小径部９ａの直径は、ピストン９が圧油を受けて、バネ１０に抗して移動したとき、ボール８が小径部９ａに入り、スリーブ６とハウジング５とが一体に回動しなくなるように、ボール８がスリーブ６の案内孔６ｂより突出しないように設定されている。また、ピストン９は、小径部９ａの空間１２とバネ室１３とを連結するスリット９ｃが削成されている。バネ１０が収納されているバネ室１３はスリット９ｃ、案内孔６ｂ、固定溝５ｂ、通路１４からポンプ４１のポンプケース１５の内部を通りタンク１６と繋がっている。ボディ７はポンプケース１５にボルト１７で取着されている。
【００１３】
ボディ７の圧油用孔７ｂには、管路２１を介して電磁弁２２が接続されている。電磁弁２２は、サ−ボポンプ４２に接続された管路５１より、分岐した管路２３が接続されるとともに、電磁弁用バネ２２ａにより通常は遮断位置（Ｆ位置）にある。電磁弁２２の遮断位置（Ｆ位置）では、管路２１は管路２４からタンク１６に接続しているため、受圧室１１は略大気圧になっている。また、電磁弁２２の連通位置（Ｇ位置）では、受圧室１１は、管路２１、管路２３および管路５１を介してサ−ボポンプ４２に接続されているため、サ−ボポンプ４２からの圧油を受けている。この圧油は、ピストン９に作用してバネ１０に抗してピストン９を移動させるとともに、ボール８が小径部９ａに入り、スリーブ６とハウジング５とが一体に回動しなくなる。電磁弁２２は、緊急停止スイッチ２５に接続されるとともに、緊急停止スイッチ２５は走行用操作レバ−５９の握り部に付設されている。緊急停止スイッチ２５はオペレータの操作により接続されて、遮断位置（Ｆ位置）から連通位置（Ｇ位置）に切り換わり、スリーブ６とハウジング５とが一体に回動しなくしている。上記において、デテント手段は、ハウジング５と、スリーブ６と、ボール８と、ピストン９と、バネ１０および電磁弁２２から構成されている。
【００１４】
上記構成において、次に走行動作について図１、２を用いて説明する。
先ず、前方に危険物が無く正常な走行をする場合について説明する。この状態では緊急停止スイッチ２５は解除（ＯＦＦ）されているので電磁弁２２はＦ位置にあり、緊急停止装置２の受圧室１１はタンク１６と連通し略大気圧になっている。この結果、ピストン９はバネ１０により左方向に位置しており、ボ−ル８はピストン９のテーパ形状９ｂの上面で押し上げられて、ハウジング５の固定溝５ｂとスリーブ６の案内孔６ｂにはまり込んでいる。従って、ハウジング５とスリーブ６は係止されており、ハウジング５と一体になっているレバー５Ａと、スリーブ６に固設されるリンクレバー５７とは、一体となって回転し、走行用操作レバ−５９の操作量にリンクレバー５７が連動する。
したがって、従来と同様に、運転席の走行用操作レバ−５９を操作するとワイヤ−ケ−ブル５８を介してリンクレバー５７が作動し、サ−ボバルブ５２はＡ位置からＣ位置に切り替わり、サ−ボポンプ４２の油圧がサ−ボシリンダ５３のＤ位置に伝わり、サ−ボシリンダ５３と連動するポンプ４１の傾転角が大きくなり油を吐出する。
【００１５】
次に、緊急停止動作について図１、２、３、４を用いて説明する。
前方に危険物が有り走行中緊急停止する場合について説明する。図１において、運転席にある緊急停止スイッチ２５を接続（ＯＮ）にすると電磁弁２２はＧ位置に切り替わり、サ−ボポンプ４２の油圧が、電磁弁２２、管路２１を介してボディ７の圧油用孔７ｂ（図２）に導かれる。図２において、上記油圧はボディ７の圧油用孔７ｂ、スリーブ孔６ｃから受圧室１１に伝わり、ピストン９をバネ１０に抗して右方向に移動させる。すると、図３、４に示す通りボ−ル８は、ピストン９のテーパ形状９ｂに沿って小径部９ａの位置まで移動し、小径部９ａの外周空きスペースで中心方向に移動可能となる。このとき、サ−ボバルブ５２の一対のスプリング５２ａの中立位置への操作力によりリンクレバー５７を介して、スリーブ６はハウジング５に対して円周方向に相対移動をする外力を受けていて、ボール８はその中心位置がスリーブ６側にあるため、ボール８は前記外力によりハウジング５の固定溝５ｂから外れるためにハウジング５とスリーブ６との係止が解かれ、走行用操作レバ−５９の操作量にリンクレバー５７が連動しなくなる。したがって、車輌の走行を停止しなければならない緊急時に、万が一ワイヤケ−ブル５８の作動不能が生じても、図１の緊急停止スイッチ２５を押せば拘束を解かれたリンクレバー５７と接続するサ−ボバルブ５２は一対のスプリング５２ａによりＣ位置からＡ位置（中立位置）に切り替わる。この結果、サ−ボシリンダ５３は一対のスプリング５３ａにより中立位置に戻り、ポンプ３０の傾転角がゼロ、即ち吐出量がゼロになり緊急停止する。
【００１６】
なお、車輌停止後、再度走行する場合は、運転席の走行用操作レバ−５９を一度中立に戻して、ハウジング５と一体になっているレバー２Ａと、スリーブ６に固設されるリンクレバー５７との円周方向の位相（スリーブ６の案内孔６ｂとハウジング５の固定溝５ｂとを円周方向で同位置）を一致させるとともに、緊急停止スイッチ２５を解除（ＯＦＦ）してから、運転席の走行用操作レバ−５９を希望する進行方向に操作する。このとき、運転席の走行用操作レバ−５９を一度中立に戻さない場合には、走行用操作レバ−５９の操作量にリンクレバー５７が連動しなくなり、車輌を発進することはできない。したがって、走行用操作レバ−５９を一度中立に戻さない限り、発進することがなくなり、不意に緊急停止スイッチ２５を解除（ＯＦＦ）しても発進することがなくなり、安全性が増している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧駆動変速装置の全体構成図である。
【図２】本発明の油圧駆動変速装置の緊急停止装置の一部の断面図である。
【図３】図２に示す緊急停止装置のデテントの係止を解除する作動を説明するための図である。
【図４】図３のＷーＷ矢視断面図である。
【図５】従来の実施例の油圧駆動変速装置を示す。
【符号の説明】
１…油圧駆動変速装置、２…緊急停止装置、４…デテント部、５…ハウジング、５Ａ…レバー、５ｂ…固定溝、６…スリーブ、６ｂ…案内孔、７…ボディ、７ｂ…圧油用孔、８…ボール、９…ピストン、９ａ…小径部、９ｂ…テーパ形状、１０…バネ、１１…受圧室、２２…電磁弁、２５…緊急停止スイッチ、４０…油圧駆動変速装置、４１…可変容量型油圧ポンプ、４２…サ−ボバルブ用ポンプ、４３…油圧モ−タ、５２…サ−ボバルブ、５３…サ−ボシリンダ、５７…サ−ボバルブ入力レバ−（リンクレバー）、５８…ワイヤ−ケ−ブル。

Claims

可変容量型油圧ポンプと油圧モータとで油圧駆動回路を構成し、かつ、操作レバーの操作量に応じてサーボバルブを変位させて可変容量型油圧ポンプの吐出量を増減し、油圧モータの回転速度を変速させる油圧駆動変速装置において、
操作レバーと、
対向する位置に有する１対のスプリングにより中立位置に戻される操作力が作用するサーボバルブと、
サーボバルブに付設され、かつ、操作レバーの操作と連動して作動するサーボバルブ入力レバーと、
両レバーの間に設けられ、かつ、連動で操作レバーの操作中に緊急時の指令受けて両レバーの連動を解除する緊急停止装置とを備え、
前記緊急停止装置は、両レバーの連動のための係止、及び係止の解除を行うデテント手段と、
バネに抗して押圧されデテント手段の係止を解除するピストンと、
緊急時に指令を受けて作動し、ピストンを押圧する圧油を供給する電磁弁とを備えた
ことを特徴とする油圧駆動変速装置の緊急停止装置。
請求項１の油圧駆動変速装置の緊急停止装置において、
前記デテント手段は、前記ピストンが軸方向に移動自在に枢密に挿入されるピストン穴を内方に有し、かつ径方向に貫通する案内孔を有するスリーブと、
前記スリーブが円周方向に揺動可能に枢密に挿入される穴を内方に有し、かつ該穴の内周面に前記スリーブの案内孔に対応して形成された固定溝を有するハウジングと、
前記スリーブの案内孔及び前記ハウジングの固定溝に挿入されたボールとを備え、
前記ピストンは、該ピストンが押圧されたときに前記ボールが前記スリーブの案内孔より突出しないような径を有する小径部を有し、該小径部から非押圧のときのボール側に向けて外周面がテーパ形状に形成された
ことを特徴とする油圧駆動変速装置の緊急停止装置。
可変容量型油圧ポンプの吐出量を増減するサーボバルブの圧油とピストンを押圧する圧油とを共通の圧油源から供給する
ことを特徴とする請求項１あるいは請求項２の油圧駆動変速装置の緊急停止装置。