JP4076436B2 - Ｈｓｔ回路への流量応援回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ（ハイドロ・スタティック・トランスミッション）回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から原動機エンジンによって走行用油圧ポンプと作業用油圧ポンプとの駆動を行い、走行用油圧ポンプの吐出圧油で走行モータを回転して駆動輪を駆動して車両の走行を行うとともに、作業用油圧ポンプの吐出圧油で作業機用アクチュエータを作動させる作業車両が知られている。
【０００３】
これらの作業車両において走行時に高速走行を効率良く行うために、作業用油圧ポンプの吐出流量を走行モータに合流させることによって走行用油圧ポンプの容量以上の圧油を走行モータに供給して走行モータの回転を高めることを可能とした作業車両が提案されており、このための油圧回路としてオペレータがより高い車速を得ることができるようにした油圧回路が提案されている。
【０００４】
この油圧回路として、作業機回路側の作業機用ポンプの吐出流量を走行用ＨＳＴ回路に合流させることにより、走行用ＨＳＴ回路において可変容量ポンプの吐出容量以上でのモータ回転を得ることを可能とした油圧制御装置（例えば、特許文献１参照。）が本願出願人から提案されている。
【０００５】
また、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より低く、かつ、原動機エンジンの回転数が所定値以上の時に、作業機駆動用油圧回路から走行用ＨＳＴ回路に圧油を合流させるとともに、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より高いときに作業機駆動用油圧回路からの合流を断つ油圧駆動式作業車両の油圧回路（例えば、特許文献２参照。）が同じく本願出願人から提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載された油圧制御装置について、図５を用いて説明する。
この油圧制御装置においては、原動機エンジン６０で駆動される可変容量ポンプ６３と同可変容量ポンプ６３により駆動される固定容量モータ６７とでＨＳＴ回路としての油圧駆動回路７６が構成されている。前記原動機エンジン６０で駆動される作業機ポンプ６９からの吐出流量を供給する供給回路７８には切替弁７０が設けられ、作業機ポンプ６９からの吐出流量を作業機回路７７と油圧駆動回路７６とに切替えて供給する。切替弁７０での切替作動は、可変容量ポンプ６３の斜板角を制御する前後進及び速度制御用の制御弁７１からの制御圧によって作動される。
【０００７】
油圧駆動回路７６内の圧力が所定圧以上になると、作業機ポンプ６９からの吐出流量が油圧駆動回路７６供給されるのを遮断し、同吐出流量をタンク７５に戻す切替弁６８と、油圧駆動回路７６における管路７２、７３の差圧によって、前記切替弁６８の切替作動を行う切替弁６６が油圧駆動回路７６に設けられている。
【０００８】
特許文献１に記載の油圧制御装置においては、作業機ポンプ６９からの吐出流量が油圧駆動回路７６に供給されているときには、作業機ポンプ６９からの吐出流量は作業機回路には供給されずにある。このため、車両等のステアリング作業を行うためには、ステアリング作業専用の油圧回路を設ける必要があり、車両の走行中に作業機を少しでも動かしたいときには他の油圧回路に切替えて行う必要があった。
【０００９】
特許文献２に記載された油圧回路における走行用ＨＳＴ回路は、走行用油圧ポンプと走行用油圧モータとを結ぶ油圧回路がオープン回路で構成されているため、走行用ＨＳＴ回路に作業機駆動用油圧回路からの圧油を合流して供給した走行用油圧モータからの戻り圧油はそのままタンクに戻されている。このため、油圧モータからの戻り圧油を油圧ポンプで再利用するＨＳＴ回路が閉回路で構成されている本願発明とは異なったものとなっている。しかも、前記油圧回路では、走行用ＨＳＴ回路に作業機駆動用油圧回路からの圧油を供給しているときには、同作業機駆動用油圧回路から作業機に対して油圧が供給されない構造となっている。
【００１０】
このため、閉回路で構成されたＨＳＴ回路に対する流量応援回路において、ＨＳＴ回路に対する作業機用ポンプからの吐出流量を用いた流量応援の有無に関わらず、常に作業機ポンプから吐出される圧油を作業機アクチュエータに供給することを確保することができ、しかも、ＨＳＴ回路に流量応援を行った場合でも油圧モータからの戻り圧油の圧力が増圧しないようしたＨＳＴ回路への流量応援回路の開発が望まれていた。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５４−８２５６１号公報（特許請求の範囲、２頁右下欄１１行〜３頁右上欄１４行、第３図参照）
【特許文献２】
特開平９−３２０４５号公報（要約、解決手段、段落００２２、００２９〜００４３、００７１〜００７７、図１参照）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、ＨＳＴ回路が閉回路で構成されているものにおいて、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、作業機アクチュエータに対する圧油の供給を停止することなく常に供給することができ、しかも、流量応援回路から合流した圧油によってＨＳＴ回路における油圧モータからの戻り圧油が増圧することを防止したＨＳＴ回路への流量応援回路を提供することにある。特に、ＨＳＴ回路として走行用ＨＳＴ回路を用い、車両の前進走行時であって所定速度以上での走行時に流量応援回路から走行用ＨＳＴ回路への流量の応援を行うことができる流量応援回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
即ち、請求項１に係わる発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、同第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けられたブースト流量制御オリフィスと、を備え、
前記流量制御弁を構成するスプールの一端部は、ばねにより加圧付勢され、前記スプールの他端部は、ばねにより加圧付勢されたピストンに当接し、前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧を、前記スプールに作用させ、前記パイロット圧を、前記ピストンに作用する前記ばねを縮小する方向に作用させてなり、前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路にある。
【００１４】
この発明では、作業機用ポンプから吐出する圧油を常に作業機アクチュエータに供給することができ、ＨＳＴ回路への流量応援時には作業機用ポンプからの圧油をＨＳＴ回路にも供給してＨＳＴ回路における油圧モータを高速回転させることができる。このため、可変容量ポンプのポンプサイズを変更することなく、油圧モータの回転を高めることができる。
【００１５】
油圧モータとしては、固定容量モータや可変容量モータを使用することができる。可変容量モータを使用する場合には、同モータによって駆動される回転数を可変容量ポンプ及び可変容量モータの斜板角をそれぞれ変更することにより多段階に亘って変更することができるようになる。
【００１６】
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行用に利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができる。
【００１７】
更に、専用のステアリング回路を用いなくても、高速走行時でも作業機用ポンプからの圧油によってステアリング操作を行うことができるようになる。車体のオプションとして本願発明の流量応援回路を設定することによって、例えば、雪寒冷地仕様用の高速仕様等と言ったように、標準仕様のＨＳＴ回路における可変容量ポンプや油圧モータと共通化して使用することができ、コストの低減を図れる。
また、この発明では、油圧モータによる駆動される回転が所定回転以上となったときに流量応援回路から圧油をＨＳＴ回路に供給し、油圧モータの回転速度を上昇させることができる。しかも、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、可変容量ポンプから吐出される圧油の一部は、常に作業機アクチュエータに供給している状態を確保することができる。
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
更に、パイロット圧で作動するピストンに対して、流量制御弁のスプールをばねによる加圧付勢した構成としておくことにより、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００１８】
請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の事項に加えて、流量応援回路が、ＨＳＴ回路内で油圧モータからの戻り圧油を流す管路に接続した低圧用リリーフ弁を更に備え、前記パイロット圧による前記流量制御弁の切替えにより同流量制御弁から第２出力側配管にも圧油を出力してなる事項を限定した流量応援回路にある。
【００１９】
この発明では、低圧用リリーフ弁によってＨＳＴ回路内で、油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止することができる。しかも、パイロット圧が導入されると、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧に応じてスプールを摺動させることができるようになる。パイロット圧が作用しない状態、即ち、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給しない状態の時には、ピストンの押圧力によってスプールを作業機ポンプからの吐出流量を第１出力側管路のみと接続し、第２出力側管路とは接続しない位置に移動させることができる。
これによって、流量制御弁からＨＳＴ回路への圧油の供給をパイロット圧導入の有無に制御することができ、ＨＳＴ回路への圧油の応援を行わないときには、流量制御弁は作業機アクチュエータに作業機用ポンプからの圧油を全て供給することができ、流量制御弁内での圧油のパワーロスを低減することができる。
【００２０】
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行時において利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができ、しかも、高速走行させる油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止して、常に所定の戻り圧として可変容量ポンプに戻すことができる。
【００２１】
請求項３に係わる発明は、請求項２に記載の事項に加えて、前記ブースト流量制御オリフィスが、前記スプール内に構成されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁内にブースト流量制御オリフィスを構成することができ、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００２２】
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
【００２３】
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
【００２４】
請求項４に係わる発明は、請求項３の事項に加えて、流量制御弁を構成するスプール内にブースト流量制御オリフィスを構成し、同スプールの一端部をばねにより加圧付勢し、同スプールの他端部をばねにより加圧付勢されたピストンに当接し、前記ピストンに対して同ピストンに作用するばねが縮小する方向に前記パイロット圧を作用させた事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁内にブースト流量制御オリフィスを構成することができるとともにパイロット圧で作動するピストンに対してスプールをばねによる加圧付勢したことにより、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００２５】
しかも、パイロット圧が導入されるとブースト流量制御オリフィスの前後差圧に応じてスプールを摺動させることができるようになる。パイロット圧が作用しない状態、即ち、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給しない状態の時には、ピストンの押圧力によってスプールを作業機ポンプからの吐出流量を第１出力側管路のみと接続し、第２出力側管路とは接続しない位置に移動させることができる。
【００２６】
これによって、流量制御弁からＨＳＴ回路への圧油の供給をパイロット圧導入の有無に制御することができ、ＨＳＴ回路への圧油の応援を行わないときには、流量制御弁は作業機アクチュエータに作業機用ポンプからの圧油を全て供給することができ、流量制御弁内での圧油のパワーロスを低減することができる。
【００２７】
請求項４に係わる発明は、請求項２又は３に記載の事項に加えて、第２出力側配管内の圧力をパイロット圧としたパイロットチェック弁が、前記リリーフ弁と前記油圧モータからの戻り圧油を流す前記管路との間に配されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁の第２出力側配管内の圧力をパイロット圧としたパイロットチェック弁が、リリーフ弁と前記油圧モータからの戻り圧油を流す管路との間に配されているので、第２出力側配管内の圧力に応じて油圧モータからの戻り圧油を低圧リリーフ弁に流出することができる。これにより、第２出力側配管からＨＳＴ回路に供給される圧油に見合った油圧モータからの戻り圧油を、低圧リリーフ弁側に流出することができるようになり、流量制御弁からの圧油の供給分を除いた閉回路としてのＨＳＴ回路内を流れる圧油の流量を常に一定に保つことができる。
【００２８】
請求項５に係わる発明は、請求項２又は３に記載の事項に加えて、フラッシング弁が、前記可変容量ポンプと油圧モータとで閉回路を構成する前記管路間に配設され、前記フラッシング弁の出力側が、前記リリーフ弁に連通されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、請求項４において用いたパイロットチェック弁の代わりに、可変容量ポンプと油圧モータとを結ぶ２つの管路間にフラッシング弁を配し、同フラッシング弁の出力側と低圧用リリーフ弁とを連通したものであり、請求項４の発明と同様の効果を奏することができる。また、フラッシング弁を用いることにより、管路内の圧油を入れ替え閉回路内の圧油の清浄度を保つことができ、閉回路として効率よく、熱の発生を抑えることもできる。
【００２９】
請求項６に係わる発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、前記第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けたブースト流量制御オリフィスと、前記ＨＳＴ回路内で前記油圧モータからの戻り圧油を流す、前記管路に接続したリリーフ弁と、前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、を備え、
前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧及び前記パイロット圧によって、前記流量制御弁が切替えられ、同流量制御弁から前記第２出力側配管に圧油が出力されてなり、前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路にある。
この発明では、作業機用ポンプから吐出する圧油を常に作業機アクチュエータに供給することができ、ＨＳＴ回路への流量応援時には作業機用ポンプからの圧油をＨＳＴ回路にも供給してＨＳＴ回路における油圧モータを高速回転させることができる。このため、可変容量ポンプのポンプサイズを変更することなく、油圧モータの回転を高めることができる。
また、油圧モータとしては、固定容量モータや可変容量モータを使用することができる。可変容量モータを使用する場合には、同モータによって駆動される回転数を可変容量ポンプ及び可変容量モータの斜板角をそれぞれ変更することにより多段階に亘って変更することができるようになる。
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行用に利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができる。
更に、専用のステアリング回路を用いなくても、高速走行時でも作業機用ポンプからの圧油によってステアリング操作を行うことができるようになる。車体のオプションとして本願発明の流量応援回路を設定することによって、例えば、雪寒冷地仕様用の高速仕様等と言ったように、標準仕様のＨＳＴ回路における可変容量ポンプや油圧モータと共通化して使用することができ、コストの低減を図れる。
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
【００３０】
そして、この発明では、低圧用リリーフ弁によってＨＳＴ回路内で油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止することができる。また、油圧モータによる駆動される回転が所定回転以上となったときに流量応援回路から圧油をＨＳＴ回路に供給し、油圧モータの回転速度を上昇させることができる。しかも、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、可変容量ポンプから吐出される圧油の一部は、常に作業機アクチュエータに供給している状態を確保することができる。
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行時において利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができ、しかも、高速走行させる油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止して、常に所定の戻り圧として可変容量ポンプに戻すことができる。
【００３１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は、例えば、油圧ショベル等の建設機械、ブルドーザー、ホイルローダー等の作業車両などにおいて用いられているＨＳＴ回路に対する流量応援回路として効果的に適用できる。特に、ＨＳＴ回路が作業車両の走行用ＨＳＴ回路として使用されているものに対する流量応援回路として効果的に適用できる。
【００３２】
尚、以下における本発明の好適な実施例の説明において、ＨＳＴ回路として作業車両における走行用ＨＳＴ回路を用いて説明するが、ＨＳＴ回路は、建設機械や土木機械における作業車両の走行用ＨＳＴ回路に限定されず、例えば、油圧制御装置において使用されるＨＳＴ回路であれば、本願発明の流量応援回路をこれらのＨＳＴ回路に適用できるものである。
【００３３】
図１には、本発明の実施例におけるＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図を示している。また、図２は、流量制御弁の断面側面図を示している。
【００３４】
図１において、エンジン１により駆動される可変容量ポンプ２から吐出する圧油は、可変容量ポンプ２の回転方向によって油路４０又は油路４２に吐出される。油圧モータ５は、可変容量ポンプ２からの吐出圧油によって回転し、同回転を変速機６、ディファレンシャルギヤー７を介して図示せぬ走行輪を備えた作業車両の車軸５２を回転する。
【００３５】
以下において説明のため、可変容量ポンプ２から油路４０に吐出圧油が吐出され、油路４０から油路４１を介して油圧モータ５に圧油が供給されたときに、作業車両は前進走行するものとする。即ち、可変容量ポンプ２から油路４２に圧油が吐出され油圧モータ５に油路４２から圧油が供給されたときには、油圧モータ５が逆転して作業車両は後進走行するものとする。
【００３６】
エンジン１によって可変容量ポンプとともに駆動される作業機用ポンプ３、４からそれぞれ吐出する圧油は、作業機用ポンプ３、４の容積及びエンジンの回転数によって吐出する圧油の流量が制御される。作業用ポンプ３、４として固定容量ポンプを示しているが、固定容量ポンプに限定されず可変容量ポンプを用いることもできる。
【００３７】
作業機用ポンプ４から吐出した圧油は、吐出管路としての油路４５を通って流量制御弁８に導入される。流量制御弁８の出力側には第１出力側配管としての油路４６及び第２出力側配管としての油路４７とが接続されている。油路４６は作業機アクチュエータ側に接続され、油路４７はチェック弁１７を介して油路４１に接続されている。
また、油路４７における圧油は、以下において説明するようにパイロットチェック弁１８のパイロット圧としても使用される。
【００３８】
変速機６における回転は回転検出器１３によって検出され、回転検出器１３で検出した回転数が所定の回転数以上であることを検出したとき、即ち、作業車両が所定の速度以上で走行しているとき、同回転検出器１３からの信号により切替弁１４を切替える。作業車両の走行速度を変速機６における回転を検出することにより行っている例を説明するが、作業車両の走行速度を検出する検出方法としては、速度計等の他の検出器からの検出信号を用いて行うことができるものである。
【００３９】
切替弁１４の切替によって切替弁１４に入力された作業車両の前進走行を示すパイロット圧を低圧切替機構１０に導入する。切替弁１４に入力する前進走行を示すパイロット圧としては、従来例として説明した図５における可変容量ポンプ６３の斜板角を制御する前後進及び速度制御用の制御弁７１からの制御圧等を用いることができる。その他のものとしては、エンジンセンシング油圧やＡＳＣ弁出力、前後進シャフトバルブの出力圧等の作業車両が前進方向に走行していることを示す圧油を切替弁１４に入力し、低圧切替機構１０に対するパイロット圧として使用することができる。
【００４０】
切替弁１４からの作業車両の前進走行を示すパイロット圧によって低圧切替機構１０から流量制御弁８への押圧力が解除され、図１に示す状態から右側に示す状態位置へと切替わる。流量制御弁８における各状態位置においても、油路４６には常に圧油が流入し作業機アクチュエータ５３に対して圧油が供給されることになる。流量制御弁８には作業機用ポンプ４から吐出した圧油が油路４５を通り、一部がブースト流量制御オリフィス９を介して流量制御弁８に入力されるとともに流量制御弁８の位置制御用に使用される。また、ブースト流量制御オリフィス９の上流側の圧油は、流量制御弁８に入力されるとともに流量制御弁８の位置制御用に使用される。
【００４１】
即ち、ブースト流量制御オリフィス９の前後差圧によって流量制御弁８における切替位置を制御することができる。この流量制御弁８の切替作動は、切替弁１４から導入された作業車両の前進走行を示すパイロット圧によって低圧切替機構１０が作動することによって、流量制御弁８内におけるスプール２０がブースト流量制御オリフィス９の前後差圧に応じて自由にスリーブ３６内を移動できるようになり、流量制御弁８における切替位置を切替えることができる。
【００４２】
流量制御弁８の切替位置を切替え動作について、図２を用いて説明する。図２は流量制御弁８の断面側面図を示しており、スリーブ３６内にスプール２０が摺動自在に配されている。スプールはばね１１により図２において左方向に加圧付勢され、スプール２０の左端部は、スリーブ３６内に配したピストン３２がばね１２により加圧付勢された図２の状態でピストン３２と当接している。
【００４３】
スプール２０の油溝２１は油路４５と接続し、作業機用ポンプ４からの吐出圧油を入力することができる。図２の状態において、油溝２１に入力された圧油は、切欠２５、３５を通って油溝２２に導入され、油路４６から作業機アクチュエータ側に供給される。また、油溝２１に入力した圧油は、通路２６からブースト流量制御オリフィス９を通って通路２７に導入される。
【００４４】
通路２７から油室２４に導入された圧油はスプール２０を図２の左方向にばね１１とともに押圧する。また、通路２６から通路２９、３０を通って油室３１に導入された圧油は、スプール２０を図２において右方向に押圧する。油室２４と油室３３とに導入されるそれぞれの圧油によって、即ち、ブースト流量制御オリフィス９の前後差圧に応じてスプール２０の位置を制御することができる。
【００４５】
図１において、変速機６が所定回転数以上になったことを回転検出器１３が検出すると、切替弁１４を作動させ作業車両が前進走行時であることを示すパイロット圧を低圧切替機構１０に導入する。変速機６が所定回転数以上になったことを回転検出器１３が検出したとしても、作業車両が前進走行時であることを示すパイロット圧が切替弁１４に入力されていないときには、切替弁１４からはパイロット圧を出力することがない。このため、作業車両が前進走行時であるときにのみ低圧切替機構１０を作動させることができる。
【００４６】
なお、実施例においては、作業車両が所定速度以上で前進走行時に低圧切替機構１０を作動させるようにしているが、低圧切替機構１０の作動は上記条件に限定されるものではなく作業車両が所定速度以上で前後進しているとき等必要な条件を満たしたときに低圧切替機構１０を作動させるようにすることもできる。
切替弁１４からのパイロット圧が低圧切替機構１０に入力された後の作動について図２に戻って説明する。図２において低圧切替機構１０としてピストン３２、ばね１２及び油室３３から構成されている。切替弁１４からのパイロット圧は、油室３３に供給される。
【００４７】
ブースト流量制御オリフィス９における下流側の圧力が高まるとばね１１と油室２４の圧力、即ち、ブースト流量制御オリフィス９における下流側の圧力により、ブースト流量制御オリフィス９上流側の圧油が作用する油室３１からの押圧力に抗してスプール２０は図２の左方向に摺動する。このとき、切替弁１４からのパイロット圧は、油室３３に供給されると、同パイロット圧によりピストン３２を図２の左方向に押圧してばね１２を縮小させ、同ばね１２を縮小させた状態を維持する。
【００４８】
この状態では、ブースト流量制御オリフィス９における差圧に応じてスプール２０を所定量移動させることができる。スプール２０の左方向への摺動に伴って切欠２５と油溝２２間の開口面積が減少し、油溝２２からの圧油は可変絞りにより絞られた状態となって油路４６に出力される。また、切欠２５と油溝２２間の開口面積が閉塞されると、油溝２１の圧油は切欠３５を通って油溝２２に入力されるだけとなる。
尚、パイロット圧が油溝３３に導入されない状態では、ピストン３２はばね１２により図２の右方向に付勢され、切欠２５と油溝２２とが開通する状態となるようにスプール２０を戻すことになる。
【００４９】
一方、通路２６からブースト流量制御オリフィス９により絞られた圧油は、油室２４に導入されるとともに、流路２８を通って油溝２３から油路４７に出力される。油路４７に出力された圧油は、チェック弁１７を介して油路４１で可変容量ポンプ２からの吐出流量に合流して油圧モータ５を駆動する。このとき、ブースト流量制御オリフィス９を通り通路２７から油路４７の圧油の流れによって、流路２８と油路４７間において可変開口が形成される。
【００５０】
これにより、可変容量ポンプ２の最大吐出容量以上の圧油を油圧モータ５に供給することができ、油圧モータ５の出力回転数を上昇させることができ、作業車両の走行速度を高めることができる。
【００５１】
油圧モータ５から排出される圧油は、流量制御弁８からの圧油が合流されることによりその圧力が上昇し、高速で油圧モータ５を回転させることができるようになる。油圧モータ５からの戻り圧油の圧力が上昇したままの状態で戻り圧油を可変容量ポンプ２に供給すると、可変容量ポンプ２の定格以上の状態で作動を行うこととなり、最悪の場合には可変容量ポンプ２が破損したりして可変容量ポンプ２に異常をきたすことになる。
【００５２】
このため、油圧モータ５からの戻り圧油を一定の圧力とするため、油路４２は油路４３、４４を介して低圧用リリーフ１９に接続してある。同低圧用リリーフ弁により油路４２内の圧油の圧力の上昇を調整している。また、油路４３と油路４４の間には、流量制御弁８から出力される圧油を可変容量ポンプからの吐出圧油に合流させる油路４７内の圧油をパイロット圧としたパイロットチェック弁１８を配することができる。パイロットチェック弁１８の代わりに油路４０及び油路４２間に配したフラッシング弁５６により低圧用リリーフ弁と連通させることもできる。
【００５３】
図３、４には、それぞれパイロットチェック弁１８、フラッシング弁を用いた部分油圧回路図を示している。パイロットチェック弁１８は図３に示すように、油路４７の圧油が高くなると油路４３と油路４４とが連通することができる。また、図４に示すようにＨＳＴ回路における油路４０及び油路４２間にフラッシング弁５６を配し、フラッシング弁５６に作用するばねのばね定数を調整することにより、油路４２側の油圧モータ５からの戻り圧油が増圧したときに低圧用リリーフ弁１９に逃がすことで油路４２内の圧力を調整することができる。また、油路４０側の圧油が所定圧以上となったときに高圧側の圧油を一部フラッシング弁５６から低圧用リリーフ弁１９を介してタンク５１に逃がすことによりＨＳＴ回路内を流れる圧油の清浄度を保つこともでき、ＨＳＴ回路の効率を高め、ＨＳＴ回路内での発熱を少なくすることができる。
【００５４】
図１において、作業機用ポンプ３から吐出された圧油は、チャージ回路等に導入されるとともに、一部が油路４４に合流することにより、油路４２側の油圧モータ５からの戻り圧油のバンク、高圧状態でのリリーフを防止することができるようになる。
【００５５】
本願発明により、ＨＳＴ回路を作業車両における走行用ＨＳＴ回路として使用した場合には、作業車両の前進走行時に走行速度が所定速度以上となったときに、走行用の可変容量ポンプからの吐出流量に加えて、作業が行われていない作業機用ポンプからの吐出流量の一部を合流させて作業車両の走行用である油圧モータに供給することができる。また、作業機用ポンプからの吐出流量の一部は、常に作業機アクチュエータに供給することができ、高速走行中であっても、作業機アクチュエータを作動できる状態を常に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願実施例のＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図である。
【図２】流量制御弁の断面側面図である。
【図３】パイロットチェック弁の油圧回路図である。
【図４】フラッシング弁を用いた油圧回路図の部分図である。
【図５】従来例におけるＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 可変容量ポンプ
３ 作業機用ポンプ
４ 作業機用ポンプ
５ 油圧モータ
６ 変速機
７ ディファレンシャルギヤー
８ 流量制御弁
９ ブースト流量制御オリフィス
１０ 低圧切替機構
１１、１２ ばね
１３ 回転検出器
１４ 切替弁
１５ パイロット圧出力部
１７ チェック弁
１８ パイロットチェック弁
１９ 低圧用リリーフ弁
２０ スプール
２１〜２３ 油溝
２４ 油室
２５ 切欠
２６〜３０ 通路
３１ 油室
３２ ピストン
３３ 油室
３５ 切欠
３６ スリーブ
４０〜５０ 油路
５１ タンク
５２ 車軸
５５ パイロット油路
５６ フラッシング弁
６０ 原動機エンジン
６３ 可変容量ポンプ
６５ シャトル弁
６６ 切替弁
６７ 固定容量モータ
６８ 切替弁
６９ 作業機ポンプ
７０ 切替弁
７１ 制御弁
７２、７３ 管路
７５ タンク
７６ 油圧駆動回路
７７ 作業機回路
７８ 供給回路
７９ 制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ（ハイドロ・スタティック・トランスミッション）回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から原動機エンジンによって走行用油圧ポンプと作業用油圧ポンプとの駆動を行い、走行用油圧ポンプの吐出圧油で走行モータを回転して駆動輪を駆動して車両の走行を行うとともに、作業用油圧ポンプの吐出圧油で作業機用アクチュエータを作動させる作業車両が知られている。
【０００３】
これらの作業車両において走行時に高速走行を効率良く行うために、作業用油圧ポンプの吐出流量を走行モータに合流させることによって走行用油圧ポンプの容量以上の圧油を走行モータに供給して走行モータの回転を高めることを可能とした作業車両が提案されており、このための油圧回路としてオペレータがより高い車速を得ることができるようにした油圧回路が提案されている。
【０００４】
この油圧回路として、作業機回路側の作業機用ポンプの吐出流量を走行用ＨＳＴ回路に合流させることにより、走行用ＨＳＴ回路において可変容量ポンプの吐出容量以上でのモータ回転を得ることを可能とした油圧制御装置（例えば、特許文献１参照。）が本願出願人から提案されている。
【０００５】
また、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より低く、かつ、原動機エンジンの回転数が所定値以上の時に、作業機駆動用油圧回路から走行用ＨＳＴ回路に圧油を合流させるとともに、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より高いときに作業機駆動用油圧回路からの合流を断つ油圧駆動式作業車両の油圧回路（例えば、特許文献２参照。）が同じく本願出願人から提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載された油圧制御装置について、図５を用いて説明する。
この油圧制御装置においては、原動機エンジン６０で駆動される可変容量ポンプ６３と同可変容量ポンプ６３により駆動される固定容量モータ６７とでＨＳＴ回路としての油圧駆動回路７６が構成されている。前記原動機エンジン６０で駆動される作業機ポンプ６９からの吐出流量を供給する供給回路７８には切替弁７０が設けられ、作業機ポンプ６９からの吐出流量を作業機回路７７と油圧駆動回路７６とに切替えて供給する。切替弁７０での切替作動は、可変容量ポンプ６３の斜板角を制御する前後進及び速度制御用の制御弁７１からの制御圧によって作動される。
【０００７】
油圧駆動回路７６内の圧力が所定圧以上になると、作業機ポンプ６９からの吐出流量が油圧駆動回路７６供給されるのを遮断し、同吐出流量をタンク７５に戻す切替弁６８と、油圧駆動回路７６における管路７２、７３の差圧によって、前記切替弁６８の切替作動を行う切替弁６６が油圧駆動回路７６に設けられている。
【０００８】
特許文献１に記載の油圧制御装置においては、作業機ポンプ６９からの吐出流量が油圧駆動回路７６に供給されているときには、作業機ポンプ６９からの吐出流量は作業機回路には供給されずにある。このため、車両等のステアリング作業を行うためには、ステアリング作業専用の油圧回路を設ける必要があり、車両の走行中に作業機を少しでも動かしたいときには他の油圧回路に切替えて行う必要があった。
【０００９】
特許文献２に記載された油圧回路における走行用ＨＳＴ回路は、走行用油圧ポンプと走行用油圧モータとを結ぶ油圧回路がオープン回路で構成されているため、走行用ＨＳＴ回路に作業機駆動用油圧回路からの圧油を合流して供給した走行用油圧モータからの戻り圧油はそのままタンクに戻されている。このため、油圧モータからの戻り圧油を油圧ポンプで再利用するＨＳＴ回路が閉回路で構成されている本願発明とは異なったものとなっている。しかも、前記油圧回路では、走行用ＨＳＴ回路に作業機駆動用油圧回路からの圧油を供給しているときには、同作業機駆動用油圧回路から作業機に対して油圧が供給されない構造となっている。
【００１０】
このため、閉回路で構成されたＨＳＴ回路に対する流量応援回路において、ＨＳＴ回路に対する作業機用ポンプからの吐出流量を用いた流量応援の有無に関わらず、常に作業機ポンプから吐出される圧油を作業機アクチュエータに供給することを確保することができ、しかも、ＨＳＴ回路に流量応援を行った場合でも油圧モータからの戻り圧油の圧力が増圧しないようしたＨＳＴ回路への流量応援回路の開発が望まれていた。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５４−８２５６１号公報（特許請求の範囲、２頁右下欄１１行〜３頁右上欄１４行、第３図参照）
【特許文献２】
特開平９−３２０４５号公報（要約、解決手段、段落００２２、００２９〜００４３、００７１〜００７７、図１参照）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、ＨＳＴ回路が閉回路で構成されているものにおいて、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、作業機アクチュエータに対する圧油の供給を停止することなく常に供給することができ、しかも、流量応援回路から合流した圧油によってＨＳＴ回路における油圧モータからの戻り圧油が増圧することを防止したＨＳＴ回路への流量応援回路を提供することにある。特に、ＨＳＴ回路として走行用ＨＳＴ回路を用い、車両の前進走行時であって所定速度以上での走行時に流量応援回路から走行用ＨＳＴ回路への流量の応援を行うことができる流量応援回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の事項を備えた本願各請求項に係わる発明により効果的に達成される。
即ち、請求項１に係わる発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、同第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けられたブースト流量制御オリフィスと、を備え、
前記流量制御弁を構成するスプールの一端部は、ばねにより加圧付勢され、前記スプールの他端部は、ばねにより加圧付勢されたピストンに当接し、前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧を、前記スプールに作用させ、前記パイロット圧を、前記ピストンに作用する前記ばねを縮小する方向に作用させてなり、前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路にある。
【００１４】
この発明では、作業機用ポンプから吐出する圧油を常に作業機アクチュエータに供給することができ、ＨＳＴ回路への流量応援時には作業機用ポンプからの圧油をＨＳＴ回路にも供給してＨＳＴ回路における油圧モータを高速回転させることができる。このため、可変容量ポンプのポンプサイズを変更することなく、油圧モータの回転を高めることができる。
【００１５】
油圧モータとしては、固定容量モータや可変容量モータを使用することができる。可変容量モータを使用する場合には、同モータによって駆動される回転数を可変容量ポンプ及び可変容量モータの斜板角をそれぞれ変更することにより多段階に亘って変更することができるようになる。
【００１６】
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行用に利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができる。
【００１７】
更に、専用のステアリング回路を用いなくても、高速走行時でも作業機用ポンプからの圧油によってステアリング操作を行うことができるようになる。車体のオプションとして本願発明の流量応援回路を設定することによって、例えば、雪寒冷地仕様用の高速仕様等と言ったように、標準仕様のＨＳＴ回路における可変容量ポンプや油圧モータと共通化して使用することができ、コストの低減を図れる。
また、この発明では、油圧モータによる駆動される回転が所定回転以上となったときに流量応援回路から圧油をＨＳＴ回路に供給し、油圧モータの回転速度を上昇させることができる。しかも、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、可変容量ポンプから吐出される圧油の一部は、常に作業機アクチュエータに供給している状態を確保することができる。
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
更に、パイロット圧で作動するピストンに対して、流量制御弁のスプールをばねによる加圧付勢した構成としておくことにより、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００１８】
請求項２に係わる発明は、請求項１に記載の事項に加えて、流量応援回路が、ＨＳＴ回路内で油圧モータからの戻り圧油を流す管路に接続した低圧用リリーフ弁を更に備え、前記パイロット圧による前記流量制御弁の切替えにより同流量制御弁から第２出力側配管にも圧油を出力してなる事項を限定した流量応援回路にある。
【００１９】
この発明では、低圧用リリーフ弁によってＨＳＴ回路内で、油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止することができる。しかも、パイロット圧が導入されると、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧に応じてスプールを摺動させることができるようになる。パイロット圧が作用しない状態、即ち、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給しない状態の時には、ピストンの押圧力によってスプールを作業機ポンプからの吐出流量を第１出力側管路のみと接続し、第２出力側管路とは接続しない位置に移動させることができる。
これによって、流量制御弁からＨＳＴ回路への圧油の供給をパイロット圧導入の有無に制御することができ、ＨＳＴ回路への圧油の応援を行わないときには、流量制御弁は作業機アクチュエータに作業機用ポンプからの圧油を全て供給することができ、流量制御弁内での圧油のパワーロスを低減することができる。
【００２０】
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行時において利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができ、しかも、高速走行させる油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止して、常に所定の戻り圧として可変容量ポンプに戻すことができる。
【００２１】
請求項３に係わる発明は、請求項２に記載の事項に加えて、前記ブースト流量制御オリフィスが、前記スプール内に構成されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁内にブースト流量制御オリフィスを構成することができ、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００２２】
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
【００２３】
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
【００２４】
請求項４に係わる発明は、請求項３の事項に加えて、流量制御弁を構成するスプール内にブースト流量制御オリフィスを構成し、同スプールの一端部をばねにより加圧付勢し、同スプールの他端部をばねにより加圧付勢されたピストンに当接し、前記ピストンに対して同ピストンに作用するばねが縮小する方向に前記パイロット圧を作用させた事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁内にブースト流量制御オリフィスを構成することができるとともにパイロット圧で作動するピストンに対してスプールをばねによる加圧付勢したことにより、流量制御弁の構成をコンパクトに構成することができる。
【００２５】
しかも、パイロット圧が導入されるとブースト流量制御オリフィスの前後差圧に応じてスプールを摺動させることができるようになる。パイロット圧が作用しない状態、即ち、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給しない状態の時には、ピストンの押圧力によってスプールを作業機ポンプからの吐出流量を第１出力側管路のみと接続し、第２出力側管路とは接続しない位置に移動させることができる。
【００２６】
これによって、流量制御弁からＨＳＴ回路への圧油の供給をパイロット圧導入の有無に制御することができ、ＨＳＴ回路への圧油の応援を行わないときには、流量制御弁は作業機アクチュエータに作業機用ポンプからの圧油を全て供給することができ、流量制御弁内での圧油のパワーロスを低減することができる。
【００２７】
請求項４に係わる発明は、請求項２又は３に記載の事項に加えて、第２出力側配管内の圧力をパイロット圧としたパイロットチェック弁が、前記リリーフ弁と前記油圧モータからの戻り圧油を流す前記管路との間に配されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、流量制御弁の第２出力側配管内の圧力をパイロット圧としたパイロットチェック弁が、リリーフ弁と前記油圧モータからの戻り圧油を流す管路との間に配されているので、第２出力側配管内の圧力に応じて油圧モータからの戻り圧油を低圧リリーフ弁に流出することができる。これにより、第２出力側配管からＨＳＴ回路に供給される圧油に見合った油圧モータからの戻り圧油を、低圧リリーフ弁側に流出することができるようになり、流量制御弁からの圧油の供給分を除いた閉回路としてのＨＳＴ回路内を流れる圧油の流量を常に一定に保つことができる。
【００２８】
請求項５に係わる発明は、請求項２又は３に記載の事項に加えて、フラッシング弁が、前記可変容量ポンプと油圧モータとで閉回路を構成する前記管路間に配設され、前記フラッシング弁の出力側が、前記リリーフ弁に連通されてなる事項を限定した流量応援回路にある。
この発明では、請求項４において用いたパイロットチェック弁の代わりに、可変容量ポンプと油圧モータとを結ぶ２つの管路間にフラッシング弁を配し、同フラッシング弁の出力側と低圧用リリーフ弁とを連通したものであり、請求項４の発明と同様の効果を奏することができる。また、フラッシング弁を用いることにより、管路内の圧油を入れ替え閉回路内の圧油の清浄度を保つことができ、閉回路として効率よく、熱の発生を抑えることもできる。
【００２９】
請求項６に係わる発明は、可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、前記第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けたブースト流量制御オリフィスと、前記ＨＳＴ回路内で前記油圧モータからの戻り圧油を流す、前記管路に接続したリリーフ弁と、前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、を備え、
前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧及び前記パイロット圧によって、前記流量制御弁が切替えられ、同流量制御弁から前記第２出力側配管に圧油が出力されてなり、前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路にある。
この発明では、作業機用ポンプから吐出する圧油を常に作業機アクチュエータに供給することができ、ＨＳＴ回路への流量応援時には作業機用ポンプからの圧油をＨＳＴ回路にも供給してＨＳＴ回路における油圧モータを高速回転させることができる。このため、可変容量ポンプのポンプサイズを変更することなく、油圧モータの回転を高めることができる。
また、油圧モータとしては、固定容量モータや可変容量モータを使用することができる。可変容量モータを使用する場合には、同モータによって駆動される回転数を可変容量ポンプ及び可変容量モータの斜板角をそれぞれ変更することにより多段階に亘って変更することができるようになる。
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行用に利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができる。
更に、専用のステアリング回路を用いなくても、高速走行時でも作業機用ポンプからの圧油によってステアリング操作を行うことができるようになる。車体のオプションとして本願発明の流量応援回路を設定することによって、例えば、雪寒冷地仕様用の高速仕様等と言ったように、標準仕様のＨＳＴ回路における可変容量ポンプや油圧モータと共通化して使用することができ、コストの低減を図れる。
この発明では、ブースト流量制御オリフィスの前後差圧を流量制御弁に導入することによって、ＨＳＴ回路に合流させる作業機用ポンプからの圧油の圧力を調整することができる。即ち、油圧モータに供給される圧油の上昇分に対応した流量を流量制御弁からＨＳＴ回路に供給できるように制御することができる。
これにより、ブースト流量制御オリフィスの下流側の圧油が増圧するとき、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油を増加して供給するように流量制御弁を作動させることができる。
また、逆に、流量制御弁からＨＳＴ回路に供給する圧油の圧力が低くなり、流量制御弁からＨＳＴ回路に圧油の応援を行わなくなったときには流量制御弁からの圧油を作業機アクチュエータ側に全て供給するように流量制御弁を制御することができるようになる。
このことにより、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を供給して流量の応援を行わないときには、流量制御弁における圧力損失を少なくすることができ、流量制御弁におけるパワーロスを低減することができる。
【００３０】
そして、この発明では、低圧用リリーフ弁によってＨＳＴ回路内で油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止することができる。また、油圧モータによる駆動される回転が所定回転以上となったときに流量応援回路から圧油をＨＳＴ回路に供給し、油圧モータの回転速度を上昇させることができる。しかも、流量応援回路からＨＳＴ回路に圧油を合流させても、可変容量ポンプから吐出される圧油の一部は、常に作業機アクチュエータに供給している状態を確保することができる。
本願発明のＨＳＴ回路を作業車両の走行用ＨＳＴ回路と使用することにより、作業車両の高速走行時に使用頻度が少ない作業機用ポンプの吐出流量を高速走行時において利用することができる。また、作業車両の駆動輪に対する出力トルクを高い状態で維持することができるとともに、高速走行時においても作業機を作動させることができ、しかも、高速走行させる油圧モータからの戻り圧油が増圧するのを防止して、常に所定の戻り圧として可変容量ポンプに戻すことができる。
【００３１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は、例えば、油圧ショベル等の建設機械、ブルドーザー、ホイルローダー等の作業車両などにおいて用いられているＨＳＴ回路に対する流量応援回路として効果的に適用できる。特に、ＨＳＴ回路が作業車両の走行用ＨＳＴ回路として使用されているものに対する流量応援回路として効果的に適用できる。
【００３２】
尚、以下における本発明の好適な実施例の説明において、ＨＳＴ回路として作業車両における走行用ＨＳＴ回路を用いて説明するが、ＨＳＴ回路は、建設機械や土木機械における作業車両の走行用ＨＳＴ回路に限定されず、例えば、油圧制御装置において使用されるＨＳＴ回路であれば、本願発明の流量応援回路をこれらのＨＳＴ回路に適用できるものである。
【００３３】
図１には、本発明の実施例におけるＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図を示している。また、図２は、流量制御弁の断面側面図を示している。
【００３４】
図１において、エンジン１により駆動される可変容量ポンプ２から吐出する圧油は、可変容量ポンプ２の回転方向によって油路４０又は油路４２に吐出される。油圧モータ５は、可変容量ポンプ２からの吐出圧油によって回転し、同回転を変速機６、ディファレンシャルギヤー７を介して図示せぬ走行輪を備えた作業車両の車軸５２を回転する。
【００３５】
以下において説明のため、可変容量ポンプ２から油路４０に吐出圧油が吐出され、油路４０から油路４１を介して油圧モータ５に圧油が供給されたときに、作業車両は前進走行するものとする。即ち、可変容量ポンプ２から油路４２に圧油が吐出され油圧モータ５に油路４２から圧油が供給されたときには、油圧モータ５が逆転して作業車両は後進走行するものとする。
【００３６】
エンジン１によって可変容量ポンプとともに駆動される作業機用ポンプ３、４からそれぞれ吐出する圧油は、作業機用ポンプ３、４の容積及びエンジンの回転数によって吐出する圧油の流量が制御される。作業用ポンプ３、４として固定容量ポンプを示しているが、固定容量ポンプに限定されず可変容量ポンプを用いることもできる。
【００３７】
作業機用ポンプ４から吐出した圧油は、吐出管路としての油路４５を通って流量制御弁８に導入される。流量制御弁８の出力側には第１出力側配管としての油路４６及び第２出力側配管としての油路４７とが接続されている。油路４６は作業機アクチュエータ側に接続され、油路４７はチェック弁１７を介して油路４１に接続されている。
また、油路４７における圧油は、以下において説明するようにパイロットチェック弁１８のパイロット圧としても使用される。
【００３８】
変速機６における回転は回転検出器１３によって検出され、回転検出器１３で検出した回転数が所定の回転数以上であることを検出したとき、即ち、作業車両が所定の速度以上で走行しているとき、同回転検出器１３からの信号により切替弁１４を切替える。作業車両の走行速度を変速機６における回転を検出することにより行っている例を説明するが、作業車両の走行速度を検出する検出方法としては、速度計等の他の検出器からの検出信号を用いて行うことができるものである。
【００３９】
切替弁１４の切替によって切替弁１４に入力された作業車両の前進走行を示すパイロット圧を低圧切替機構１０に導入する。切替弁１４に入力する前進走行を示すパイロット圧としては、従来例として説明した図５における可変容量ポンプ６３の斜板角を制御する前後進及び速度制御用の制御弁７１からの制御圧等を用いることができる。その他のものとしては、エンジンセンシング油圧やＡＳＣ弁出力、前後進シャフトバルブの出力圧等の作業車両が前進方向に走行していることを示す圧油を切替弁１４に入力し、低圧切替機構１０に対するパイロット圧として使用することができる。
【００４０】
切替弁１４からの作業車両の前進走行を示すパイロット圧によって低圧切替機構１０から流量制御弁８への押圧力が解除され、図１に示す状態から右側に示す状態位置へと切替わる。流量制御弁８における各状態位置においても、油路４６には常に圧油が流入し作業機アクチュエータ５３に対して圧油が供給されることになる。流量制御弁８には作業機用ポンプ４から吐出した圧油が油路４５を通り、一部がブースト流量制御オリフィス９を介して流量制御弁８に入力されるとともに流量制御弁８の位置制御用に使用される。また、ブースト流量制御オリフィス９の上流側の圧油は、流量制御弁８に入力されるとともに流量制御弁８の位置制御用に使用される。
【００４１】
即ち、ブースト流量制御オリフィス９の前後差圧によって流量制御弁８における切替位置を制御することができる。この流量制御弁８の切替作動は、切替弁１４から導入された作業車両の前進走行を示すパイロット圧によって低圧切替機構１０が作動することによって、流量制御弁８内におけるスプール２０がブースト流量制御オリフィス９の前後差圧に応じて自由にスリーブ３６内を移動できるようになり、流量制御弁８における切替位置を切替えることができる。
【００４２】
流量制御弁８の切替位置を切替え動作について、図２を用いて説明する。図２は流量制御弁８の断面側面図を示しており、スリーブ３６内にスプール２０が摺動自在に配されている。スプールはばね１１により図２において左方向に加圧付勢され、スプール２０の左端部は、スリーブ３６内に配したピストン３２がばね１２により加圧付勢された図２の状態でピストン３２と当接している。
【００４３】
スプール２０の油溝２１は油路４５と接続し、作業機用ポンプ４からの吐出圧油を入力することができる。図２の状態において、油溝２１に入力された圧油は、切欠２５、３５を通って油溝２２に導入され、油路４６から作業機アクチュエータ側に供給される。また、油溝２１に入力した圧油は、通路２６からブースト流量制御オリフィス９を通って通路２７に導入される。
【００４４】
通路２７から油室２４に導入された圧油はスプール２０を図２の左方向にばね１１とともに押圧する。また、通路２６から通路２９、３０を通って油室３１に導入された圧油は、スプール２０を図２において右方向に押圧する。油室２４と油室３３とに導入されるそれぞれの圧油によって、即ち、ブースト流量制御オリフィス９の前後差圧に応じてスプール２０の位置を制御することができる。
【００４５】
図１において、変速機６が所定回転数以上になったことを回転検出器１３が検出すると、切替弁１４を作動させ作業車両が前進走行時であることを示すパイロット圧を低圧切替機構１０に導入する。変速機６が所定回転数以上になったことを回転検出器１３が検出したとしても、作業車両が前進走行時であることを示すパイロット圧が切替弁１４に入力されていないときには、切替弁１４からはパイロット圧を出力することがない。このため、作業車両が前進走行時であるときにのみ低圧切替機構１０を作動させることができる。
【００４６】
なお、実施例においては、作業車両が所定速度以上で前進走行時に低圧切替機構１０を作動させるようにしているが、低圧切替機構１０の作動は上記条件に限定されるものではなく作業車両が所定速度以上で前後進しているとき等必要な条件を満たしたときに低圧切替機構１０を作動させるようにすることもできる。
切替弁１４からのパイロット圧が低圧切替機構１０に入力された後の作動について図２に戻って説明する。図２において低圧切替機構１０としてピストン３２、ばね１２及び油室３３から構成されている。切替弁１４からのパイロット圧は、油室３３に供給される。
【００４７】
ブースト流量制御オリフィス９における下流側の圧力が高まるとばね１１と油室２４の圧力、即ち、ブースト流量制御オリフィス９における下流側の圧力により、ブースト流量制御オリフィス９上流側の圧油が作用する油室３１からの押圧力に抗してスプール２０は図２の左方向に摺動する。このとき、切替弁１４からのパイロット圧は、油室３３に供給されると、同パイロット圧によりピストン３２を図２の左方向に押圧してばね１２を縮小させ、同ばね１２を縮小させた状態を維持する。
【００４８】
この状態では、ブースト流量制御オリフィス９における差圧に応じてスプール２０を所定量移動させることができる。スプール２０の左方向への摺動に伴って切欠２５と油溝２２間の開口面積が減少し、油溝２２からの圧油は可変絞りにより絞られた状態となって油路４６に出力される。また、切欠２５と油溝２２間の開口面積が閉塞されると、油溝２１の圧油は切欠３５を通って油溝２２に入力されるだけとなる。
尚、パイロット圧が油溝３３に導入されない状態では、ピストン３２はばね１２により図２の右方向に付勢され、切欠２５と油溝２２とが開通する状態となるようにスプール２０を戻すことになる。
【００４９】
一方、通路２６からブースト流量制御オリフィス９により絞られた圧油は、油室２４に導入されるとともに、流路２８を通って油溝２３から油路４７に出力される。油路４７に出力された圧油は、チェック弁１７を介して油路４１で可変容量ポンプ２からの吐出流量に合流して油圧モータ５を駆動する。このとき、ブースト流量制御オリフィス９を通り通路２７から油路４７の圧油の流れによって、流路２８と油路４７間において可変開口が形成される。
【００５０】
これにより、可変容量ポンプ２の最大吐出容量以上の圧油を油圧モータ５に供給することができ、油圧モータ５の出力回転数を上昇させることができ、作業車両の走行速度を高めることができる。
【００５１】
油圧モータ５から排出される圧油は、流量制御弁８からの圧油が合流されることによりその圧力が上昇し、高速で油圧モータ５を回転させることができるようになる。油圧モータ５からの戻り圧油の圧力が上昇したままの状態で戻り圧油を可変容量ポンプ２に供給すると、可変容量ポンプ２の定格以上の状態で作動を行うこととなり、最悪の場合には可変容量ポンプ２が破損したりして可変容量ポンプ２に異常をきたすことになる。
【００５２】
このため、油圧モータ５からの戻り圧油を一定の圧力とするため、油路４２は油路４３、４４を介して低圧用リリーフ１９に接続してある。同低圧用リリーフ弁により油路４２内の圧油の圧力の上昇を調整している。また、油路４３と油路４４の間には、流量制御弁８から出力される圧油を可変容量ポンプからの吐出圧油に合流させる油路４７内の圧油をパイロット圧としたパイロットチェック弁１８を配することができる。パイロットチェック弁１８の代わりに油路４０及び油路４２間に配したフラッシング弁５６により低圧用リリーフ弁と連通させることもできる。
【００５３】
図３、４には、それぞれパイロットチェック弁１８、フラッシング弁を用いた部分油圧回路図を示している。パイロットチェック弁１８は図３に示すように、油路４７の圧油が高くなると油路４３と油路４４とが連通することができる。また、図４に示すようにＨＳＴ回路における油路４０及び油路４２間にフラッシング弁５６を配し、フラッシング弁５６に作用するばねのばね定数を調整することにより、油路４２側の油圧モータ５からの戻り圧油が増圧したときに低圧用リリーフ弁１９に逃がすことで油路４２内の圧力を調整することができる。また、油路４０側の圧油が所定圧以上となったときに高圧側の圧油を一部フラッシング弁５６から低圧用リリーフ弁１９を介してタンク５１に逃がすことによりＨＳＴ回路内を流れる圧油の清浄度を保つこともでき、ＨＳＴ回路の効率を高め、ＨＳＴ回路内での発熱を少なくすることができる。
【００５４】
図１において、作業機用ポンプ３から吐出された圧油は、チャージ回路等に導入されるとともに、一部が油路４４に合流することにより、油路４２側の油圧モータ５からの戻り圧油のバンク、高圧状態でのリリーフを防止することができるようになる。
【００５５】
本願発明により、ＨＳＴ回路を作業車両における走行用ＨＳＴ回路として使用した場合には、作業車両の前進走行時に走行速度が所定速度以上となったときに、走行用の可変容量ポンプからの吐出流量に加えて、作業が行われていない作業機用ポンプからの吐出流量の一部を合流させて作業車両の走行用である油圧モータに供給することができる。また、作業機用ポンプからの吐出流量の一部は、常に作業機アクチュエータに供給することができ、高速走行中であっても、作業機アクチュエータを作動できる状態を常に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願実施例のＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図である。
【図２】流量制御弁の断面側面図である。
【図３】パイロットチェック弁の油圧回路図である。
【図４】フラッシング弁を用いた油圧回路図の部分図である。
【図５】従来例におけるＨＳＴ回路及び流量応援回路の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 可変容量ポンプ
３ 作業機用ポンプ
４ 作業機用ポンプ
５ 油圧モータ
６ 変速機
７ ディファレンシャルギヤー
８ 流量制御弁
９ ブースト流量制御オリフィス
１０ 低圧切替機構
１１、１２ ばね
１３ 回転検出器
１４ 切替弁
１５ パイロット圧出力部
１７ チェック弁
１８ パイロットチェック弁
１９ 低圧用リリーフ弁
２０ スプール
２１〜２３ 油溝
２４ 油室
２５ 切欠
２６〜３０ 通路
３１ 油室
３２ ピストン
３３ 油室
３５ 切欠
３６ スリーブ
４０〜５０ 油路
５１ タンク
５２ 車軸
５５ パイロット油路
５６ フラッシング弁
６０ 原動機エンジン
６３ 可変容量ポンプ
６５ シャトル弁
６６ 切替弁
６７ 固定容量モータ
６８ 切替弁
６９ 作業機ポンプ
７０ 切替弁
７１ 制御弁
７２、７３ 管路
７５ タンク
７６ 油圧駆動回路
７７ 作業機回路
７８ 供給回路
７９ 制御回路
Claims (6)
- 可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、
作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、
作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、
前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、
同第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、
前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、
前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けられたブースト流量制御オリフィスと、
を備え、
前記流量制御弁を構成するスプールの一端部は、ばねにより加圧付勢され、前記スプールの他端部は、ばねにより加圧付勢されたピストンに当接し、
前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧を、前記スプールに作用させ、
前記パイロット圧を、前記ピストンに作用する前記ばねを縮小する方向に作用させてなり、
前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路。 - 前記流量応援回路が、前記ＨＳＴ回路内で前記油圧モータからの戻り圧油を流す前記管路に接続したリリーフ弁を更に備え、
前記パイロット圧による前記流量制御弁の切替えにより、同流量制御弁から前記第２出力側配管にも圧油を出力してなることを特徴とする請求項１記載の流量応援回路。 - 前記ブースト流量制御オリフィスが、前記スプール内に構成されてなることを特徴とする請求項２記載の流量応援回路。
- 前記第２出力側配管内の圧力をパイロット圧としたパイロットチェック弁が、前記リリーフ弁と前記油圧モータからの戻り圧油を流す前記管路との間に配されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の流量応援回路。
- フラッシング弁が、前記可変容量ポンプと油圧モータとで閉回路を構成する前記管路間に配設され、
前記フラッシング弁の出力側が、前記リリーフ弁に連通されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の流量応援回路。 - 可変容量ポンプと同可変容量ポンプで駆動される油圧モータとを管路で閉回路に構成したＨＳＴ回路に対して圧油流量を応援する流量応援回路において、
前記流量応援回路が、
作業機用ポンプからの吐出管路に接続した流量制御弁と、
作業機アクチュエータに接続した前記流量制御弁の第１出力側配管と、
前記ＨＳＴ回路内で高圧流体を流す前記管路に接続した前記流量制御弁の第２出力側配管と、
前記第２出力側配管に配した逆流防止用のチェック弁と、
前記作業機用ポンプからの吐出管路に設けたブースト流量制御オリフィスと、
前記ＨＳＴ回路内で前記油圧モータからの戻り圧油を流す、前記管路に接続したリリーフ弁と、
前記油圧モータにより駆動される回転が所定回転数以上のとき、前記流量制御弁を切替えるパイロット圧を出力する切替弁と、
を備え、
前記ブースト流量制御オリフィスにおける前後差圧及び前記パイロット圧によって、前記流量制御弁が切替えられ、同流量制御弁から前記第２出力側配管に圧油が出力されてなり、
前記第１出力側配管には、前記流量制御弁の切替え位置に関わらず前記流量制御弁から常時圧油が出力されてなることを特徴とするＨＳＴ回路への流量応援回路。
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