JP4112656B2 - 超過速度制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動機械用流体圧式動力伝達装置に関し、特に、移動機械が急な坂道を下るときに、流体圧式動力伝達装置がエンジン、従って流体圧式動力伝達装置の構成要素が超過速度状態へ加速することを防止するするための超過速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンからホイールまたはトラックに動力を伝達するための流体圧式動力伝達装置を有する産業機械がある。こうした流体圧式動力伝達装置は、一般的に、閉ループ流体圧回路を介して相互接続された可変容量ポンプと、固定容量駆動モータまたは可変容量モータを有している。こうした動力伝達装置を有する機械が坂道を下るとき、駆動モータは流体圧ポンプとして作用し、加圧された流体がポンプへ供給され、ポンプが流体圧モータとして作用する。こうした流体圧ポンプに直接連結されているエンジンは、通常は制動またはポンプの駆動作用に抵抗して減速作用をなす。然しながら、機械が急な坂道を下る場合、エンジンの減速作用はポンプの駆動作用よりも小さいので、動力伝達装置が発生するする駆動力により機械を超過速度とすなる。例えば、ポンプの最大容量状態において、ホイールまたはトラックにより駆動されるポンプとして作用する駆動モータからの流体により駆動されるモータとしてポンプが作用するとき、ポンプは最大トルクを発生する状態となる。こうした状態の下でポンプにより発生したトルクはエンジンを打ち勝って流体圧式動力伝達装置の閉ループ内の流体の流れに比例した速度でエンジンを駆動する。こうした機械の超過速度状態によりモータが損傷することがある。と言うのは、モータの設計速度よりも速く回転するからである。或いは、エンジンの超過速度のめにエンジンまたはポンプが損傷することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第4,365,473 号は、流体圧式動力伝達装置内の超過速度問題を適性化する超過速度制御の概念を開示する。然しながら、この制御は特にポンプ制御用に構成されており、容量制御装置に機械的に連結された減速アクチュエータにより制御され、ポンプ容量が圧力応答式の容量制御装置により制御される低コスト構成のポンプには適していない。
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴によれば、超過速度制御装置が、流体圧式動力伝達装置に設けられる。該流体圧式動力伝達装置は、エンジンにより駆動される可変容量ポンプであって、該可変容量ポンプへの圧力増加に応答して可変容量ポンプの出力容量を増加させ、かつ、該可変容量ポンプへの圧力低下に応答して可変容量ポンプの出力容量を低減させるための圧力応答式容量制御装置を有する可変容量ポンプと、前記エンジンにより駆動される固定容量ポンプとを具備する。前記超過速度制御装置は、前記固定容量ポンプと前記容量制御装置に接続され、前記容量制御装置内の流体圧レベルを確立する少なくとも１つの作用位置を有する速度制御弁装置と、圧力低減手段、すなわち、前記速度制御弁装置がその作用位置にあり、エンジンの回転速度が所定レベルを超過したときに、前記容量制御装置の流体圧力レベルを低減して、前記可変容量ポンプがモータとして作用しているときに、可変容量ポンプの容量を低減してエンジンの制動トルクを増加させる手段を具備し、前記圧力低減手段が、前記固定容量ポンプを前記速度制御弁装置に接続する供給ラインと、前記供給ラインに接続され、かつ、バネにより閉止位置に付勢された超過速度制御弁と、前記超過速度制御弁を開放位置に移動させる移動手段とを具備し、前記移動手段が、前記超過速度制御弁の端部の流体圧力レベルを前記エンジン速度の増加に合わせて増加せるように配設された信号増幅弁を具備する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
超過速度制御装置１０が、一対の流体圧式動力伝達装置１１、１２との組合において図示されている。動力伝達装置は、エンジン１８により駆動される逆転可能な可変容量ポンプ１３、１４および固定容量ポンプ１６、１７と、閉ループ回路２２、２３において前記可変容量ポンプに接続された２速式流体圧駆動モータ１９、２１とを具備している。可変容量ポンプ１３、１４の各々は、圧力応答式の容量制御装置２４、２６を有している。容量制御装置２４、２６は容量制御部材２７、２８に連結されており、通常の態様にて、そこに作用する圧力の増加に応答して可変容量ポンプの出力容量を増加させ、圧力の低下に応答して可変容量ポンプの出力容量を低下させる。容量制御装置２４、２６の各々は、動力伝達装置の中立位置となる吐出量ゼロの設定位置にバネにより付勢されている。
【０００６】
駆動モータ１９、２１の各々は、容量制御部材３１、３２に連結された圧力応答式の容量制御装置２９、３０を有している。２位置式ソレノイド弁３３、３４が容量制御装置２９、３０の両端に接続されている。従来の方式と同様に、図示するようにチャージポンプにより、或いは、閉ループ回路２２、２３からの加圧流体を受けることにより、容量制御部材３１、３２を制御するために加圧された流体が供給される。流体圧モータ１９、２１は一対のホイールまたはトラック（図示せず）に連結されている。駆動モータは固定容量モータまたは可変容量モータとすることができる。
【０００７】
固定容量ポンプ１７は供給ライン３８を介して総合方向操舵速度制御弁装置３７に接続されている。圧力調整弁３６が前記供給ラインに配設されており、供給ライン内の制御圧が所定圧力レベル以上に維持される。前記制御圧はエンジン速度に比例し、かつ、所定の特性曲線に合わせて調節することができる。弁装置３７は、４つの制御ライン４０、４１、４２、４３を介して容量制御装置２４、２６に接続されている。本実施形態では、圧力調整弁３６は、オリフィス４４を有しており、該オリフィス４４を横断する圧力に応答して、供給ライン３８内の制御圧力をエンジン速度に本質的に比例させる。固定容量ポンプ１７からの過剰流体は、閉ループ回路２３に接続された圧力リリーフ弁４６およびリリーフ・メークアップ弁４７へ向けられる。
【０００８】
固定容量ポンプ１６は供給ライン４９を介して他の信号増幅弁４８に接続されている。信号増幅弁４８は、オリフィス５０を有しており、該オリフィス５０を横断する圧力に応答して、供給ライン４９内の制御圧力をエンジン速度に本質的に比例させる。固定容量ポンプ１６からの過剰流体は、閉ループ回路２２に接続された圧力リリーフ弁５１およびリリーフ・メークアップ弁５２へ向けられる。
【０００９】
制御装置１０は、エンジン１８が所定の回転速度を超過したときに、制御ライン４０、４１、４２、４３内の圧力を低減するための圧力低減手段５３を具備している。圧力低減手段５３は、供給ライン３８およびタンク５７に接続された超過速度制御弁５６を有している。超過速度制御弁５６は、供給ライン４９に接続された端部５８を有し、かつ、流れを止める閉止位置にバネにより付勢されている。信号増幅弁４８は、エンジンの速度が前述の所定レベルを超過したときに、超過速度制御弁５６を開放位置へ移動させ供給ラインの圧力を低減させるための手段５９として作用する。超過速度制御弁５６は、エンジンの超過速度状態に応答して電気的に作動する比例弁に置き換えてもよい。同様に、超過速度制御弁５６および信号増幅弁４８は、エンジンの所望速度または機械の地上速度に比較して、エンジンの超過速度状態または機械の超過速度状態に応答して電気的に作動する比例弁に置き換えてもよい。制御オリフィス６１が供給ライン３８において超過速度制御弁５６との接続点の上流側に配設されている。
【００１０】
本実施形態において、供給ライン４９内の制御圧力のゲインは、供給ライン３８内の制御圧力ゲインよいも幾分低くなっている。
本発明の超過速度制御装置１０の他の実施形態を図２に示す。本実施形態において図１の実施形態と同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。本実施形態では、然しながら、圧力調整３６が除かれ、かつ、信号増幅弁４８が供給ライン４９を介して弁装置３７および超過速度制御弁５６の一端５８に接続されている。制御オリフィス６１は、供給ライン４９において、供給ライン４９と超過速度制御弁５６との間の接続点の上流で、かつ、供給ライン４９と超過速度制御弁５６の一端５８との間の接続点の下流に配設されている。
本実施形態は、エンジンから１または複数の駆動ホイールまたはトラックに動力を伝達するための単一の流体圧式動力伝達装置を有する機械に有用である。
【００１１】
以下、作用を説明する。図１の実施形態の機械では前進駆動状態は、弁装置３７の要素の１つを操作して、制御ライン４０、４１の圧力を容量制御装置２４、２６の一端に与え、可変容量ポンプ１３、１４の容量制御部材２７、２８を同時に移動させて、可変容量ポンプ１３、１４からの流体を駆動モータ１９、２１へ一方の方向に供給することにより得られる。反対に、後進状態は、弁装置３７の適当な要素を操作して、制御ライン４２、４３を介して圧力流体を容量制御装置２４、２６の他端に供給し、可変容量ポンプ１３、１４の容量制御部材２７、２８を反対方向に移動させて、可変容量ポンプ１３、１４からの流体を駆動モータ１９、２１へ前記一方の方向とは反対の方向に供給することにより得られる。上記２つの状態では、容量制御部材２７、２８の変位は、容量制御装置２４、２６に与えられる圧力レベルにより制御される。機械の通常の操作では、エンジン１８は所定の高アイドル速度にて運転しており、供給ライン３８、４９の圧力レベルはエンジン速度に釣り合った実質的に一定の圧力レベルに維持される。
【００１２】
然しながら、ポンプ１３、１４が最大容量位置にある場合に機械が坂を下るとき生じる、エンジン速度がその高アイドル速度を超過すると、供給ライン４９の圧力レベルがエンジン速度に比例して増加する。エンジン速度が所定のレベルを超過すると、供給ライン４９の圧力により、超過速度制御弁５６が開放位置に移動し、供給ライン３８がタンクに連通する。これにより制御オリフィス６１を横断する圧力が低下し、供給ライン３８の制御圧力レベル、従って、機械の移動方向により制御ライン４０、４１または４２、４３の圧力レベルがが低減される。前記制御ラインの圧力レベルが低減されると、容量制御装置２４、２６が容量制御部材２７、２８を容量低減方向に移動させる。可変容量ポンプ（機械が坂を下る状態ではモータとして作用している）の容量が低減されると、その速度が増加してエンジンを制動させるトルクが増加する。これにより、機械の速度は、モータ、ポンプ、エンジンの設計速度を超過しないところで制限される。
【００１３】
機械が坂の下へ到達すると、或いは、エンジンの速度を高アイドル速度まで低減させる他の手段がとられると、供給ライン４９の圧力レベルが低下して、超過速度制御弁がその閉止位置に復帰して、制御弁装置３７への供給ライン３８の圧力は、もはや超過速度制御装置１０により低減されない。
【００１４】
図２の実施形態による流体圧式動力伝達装置の基本的作用は本質的に第１の実施形態と同様である。両者の差異は、１つの信号増幅弁４８が制御弁装置３７へ圧力流体を供給すると共に、超過速度制御弁５３への信号を提供する点である。オリフィス６１は、上流側の圧力により超過速度制御弁５６をその開放位置に移動させると共に、オリフィス６１の下流側の圧力を低減して制御弁装置３７へ供給する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、特に流体圧式動力伝達装置を有する機械において、坂を下るときに機械およびその構成要素が設計速度限界を超える速度まで加速することを防止する制御装置として特に用いることができる。超過速度制御装置は、操作者による操作を経ずに自動的に作用し、かつ、坂を下る際にポンプががモータとして作用するとき可変容量ポンプの容量を低減し、以て、その速度を増加させる。エンジンの制動が強くなり、これにより制動圧力が高くなり、流体圧式動力伝達装置の損失が大きくなる。機械の加速が停止し、モータ、ポンプ、エンジンの設計速度限界よりも低い機械の最大速度に達する。
本発明の他の特徴、目的、利点は、図面、明細書の記載から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による超過速度制御装置の回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態による超過速度制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１０…超過速度制御装置
１３…可変容量ポンプ
１４…可変容量ポンプ
１６…固定容量ポンプ
１７…固定容量ポンプ
１８…エンジン
２４…容量制御装置
２６…容量制御装置

Claims (5)

  1. エンジンにより駆動される可変容量ポンプであって、該可変容量ポンプへの圧力増加に応答して可変容量ポンプの出力容量を増加させ、かつ、該可変容量ポンプへの圧力低下に応答して可変容量ポンプの出力容量を低減させるための圧力応答式容量制御装置を有する可変容量ポンプと、前記エンジンにより駆動される固定容量ポンプとを具備する流体圧式動力伝達装置用の超過速度制御装置において、
    前記固定容量ポンプと前記容量制御装置に接続され、前記容量制御装置内の流体圧レベルを確立する少なくとも１つの作用位置を有する速度制御弁装置と、
    圧力低減手段、すなわち、前記速度制御弁装置がその作用位置にあり、エンジンの回転速度が所定レベルを超過したときに、前記容量制御装置の流体圧力レベルを低減して、前記可変容量ポンプがモータとして作用しているときに、可変容量ポンプの容量を低減してエンジンの制動トルクを増加させる手段を具備し、
    前記圧力低減手段が、前記固定容量ポンプを前記速度制御弁装置に接続する供給ラインと、前記供給ラインに接続され、かつ、バネにより閉止位置に付勢された超過速度制御弁と、前記超過速度制御弁を開放位置に移動させる移動手段とを具備し、
    前記移動手段が、前記超過速度制御弁の端部の流体圧力レベルを前記エンジン速度の増加に合わせて増加せるように配設された信号増幅弁を具備する超過速度制御装置。
  2. 前記流体圧式動力伝達装置が、更に、前記エンジンにより駆動されル可変容量ポンプと固定容量ポンプと、
    前記供給ラインに設けられ、通常は、前記供給ラインの制御圧力を所定レベル以上に維持する圧力調整弁とを具備する請求項１に記載の超過速度制御装置。
  3. 前記圧力低減手段が、前記供給ラインにおいて、前記供給ラインと前記超過速度制御弁との間の接続点の上流に配設されたオリフィスを具備する請求項２に記載の超過速度制御装置。
  4. 前記移動手段が信号増幅弁を具備しており、前記信号増幅弁が前記超過速度制御弁の一端に接続され、かつ、前記供給ラインの圧力レベルを前記エンジンの速度の増加に合わせて増加させるように配設されている請求項３に記載の超過速度制御装置。
  5. 前記信号増幅弁が前記供給ラインにおいて、前記固定容量ポンプと前記オリフィスの間に配設され、前記超過速度制御弁の前記一端が前記供給ラインにおいて前記オリフィスの上流に接続されている請求項４に記載の超過速度制御装置。
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