JP4190397B2 - 油圧走行車両のキャビテーション防止システム - Google Patents

Description

本発明は、作業車両、特に油圧走行車両のキャビテーション防止システムに関するものである。

従来、油圧走行車両は、図２に示す油圧走行システムのように、エンジン１１０により駆動される走行用油圧ポンプ１２０の圧油により可変容量式走行用油圧モータ１３０を駆動して走行する。前後進の切換は走行制御弁１５０により行い、前進する場合には走行制御弁１５０を図示の中立位置Ｎから前進位置Ｆに切換える。走行用油圧ポンプ１２０は、油タンク１８０から吸い込んだ圧油を走行用油圧モータ１３０の前進側回路１６０Ｆに送る。この圧油により走行用油圧モータ１３０は、前進方向に回転して変速機１４０を駆動し、油圧走行車両を走行させる。走行用油圧モータ１３０から出た圧油は、カウンタバランス弁２１０、後進側回路１６０Ｒ、走行制御弁１５０、戻り回路１７０を通り、背圧補償弁２２０を介して油タンク１８０に戻る。

しかしながら、油圧走行車両を後進させるために走行制御弁１５０を急に前進位置Ｆから後進位置Ｒに切換えると、前進側回路１６０Ｆは戻り回路１７０に接続され、走行用油圧モータ１３０の前進側ポート１３０Ｆに圧油は送られないので、走行用油圧モータ１３０は圧油によっては回転されない。

一方、油圧走行車両は慣性によりなお前進方向に走行しているので、走行用油圧モータ１３０は後進方向に回転することができず、変速機１４から逆駆動されて前進方向に回転する。走行油圧モータ１３０の後進側ポート１３０Ｒは、カウンタバランス弁２１０により閉じられて高圧になるが、後進側リリーフ弁２３０Ｒが開き、圧油は前進側ポート１３０Ｆに送られる。

しかしながら、走行油圧モータ１３０の内部漏れにより、後進側ポート１３０Ｒの圧油が全量前進側ポート１３０Ｆに送られるわけではないので、走行油圧モータ１３０は、戻り回路１７０から走行制御弁１５０を介して油を吸込むことになる。ところが、リリーフバルブ１９０が開くまでは、戻り回路１７０にはどこからも圧油が供給されないため、例え背圧補償弁２２０があっても、すぐに前進側回路１６０Ｆおよび戻り回路１７０の圧油は不足してしまう。こうして、走行用油圧モータ１３０は、吸い込むべき圧油がないにも拘らず前進方向に回転し続けるので、キャビテーションを起こしてしまう。

本発明は、かかる問題点に着目してなされたものであり、確実にキャビテーションの発生を防止できる油圧走行車両のキャビテーション防止システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明による油圧走行車両のキャビテーション防止システムは、
走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプと、これら走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油を合流する合流手段と、この合流手段を介して前記走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油により回転される走行用モータと、油圧走行車両の前後進切換手段および車速検出手段と、この車速検出手段により検出された車速が設定値以上であって、前記前後進切換手段によって前後進が切換えられた場合には、前記合流手段を切換えて前記走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油を非合流とし、前記走行用第２油圧ポンプの圧油を、前記走行用第１油圧ポンプに繋がる前記走行用モータのポートと反対側のポートに流すように制御するコントローラとを備えることを特徴とするものである。

前記走行用第２油圧ポンプの吐出回路には、この走行用第２油圧ポンプと作業機操作弁との間から分岐して、アンロード弁および戻り回路を順に設けるのが好ましい。

本発明によれば、油圧走行車両を前進から急に後進に切換えても走行用第２油圧ポンプの吐出する圧油が走行用第１油圧ポンプに繋がる走行用モータのポートと反対側のポートに流れるので、油圧走行車両の慣性によって逆駆動される走行用油圧モータは、この走行用第２油圧ポンプからの圧油を吸い込んで前進方向に回転し続け、後進側回路に圧油を排出する。従って、走行用油圧モータはキャビテーションを起こすことなく回転することができ、確実にキャビテーションの発生を防止することができる。

次に、本発明による油圧走行車両のキャビテーション防止システムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る油圧走行車両のキャビテーション防止システムの構成図である。

図１に示すように、エンジン１１には、走行用第１油圧ポンプとしての走行ポンプ１２、および走行用第２油圧ポンプとしての作業機ポンプ１２Ｓが接続されている。走行ポンプ１２および作業機ポンプ１２Ｓはエンジン１１により駆動され、油タンク４６から油を吸込み、圧油を吐出する。走行ポンプ１２および作業機ポンプ１２Ｓから吐出された圧油は、走行制御弁２１および油圧用スイベルジョイント１５を介して走行モータ１３の前進側回路４１Ｆに送られる。圧油は走行モータ１３を前進方向に回転し、変速機１４を駆動し、油圧走行車両を走行させる。走行モータ１３から吐出した圧油はカウンタバランス弁５１、後進側回路４１Ｒ、走行制御弁２１、戻り回路４３を通り、背圧補償弁４７を介して油タンク４６に戻る。また、走行モータ１３とカウンタバランス弁５１との間に、前進側回路４１Ｆと後進側回路４１Ｒとを連結するモータリリーフ弁５２Ｆ，５２Ｒが設けられている。

走行モータ１３は、変速機１４の入力軸と接続されており、変速機１４を駆動する。作業機ポンプ１２Ｓからの圧油は、合流手段としての合流弁２６を切換えることにより、走行ポンプ１２の吐出回路４２の圧油と合流するか、または作業機操作弁２８に送られる。

変速機１４には走行速度検出用ポンプ１７が設けられており、変速機１４の出力軸の回転に比例して回転するようになっている。走行速度検出用ポンプ１７から吐出された圧油は、油圧用スイベルジョイント１５を介して走行速度検出用モータ１８に送られる。

走行ポンプ１２および作業機ポンプ１２Ｓは可変容量油圧ポンプであり、ポンプ容量制御手段１２Ｃを有している。また、走行モータ１３は可変容量油圧モータであり、モータ容量制御手段１３Ｃを有している。

走行ポンプ１２はその吐出回路４２から分岐してアンロード弁５３を、作業機ポンプ１２Ｓはその吐出回路４４から分岐してアンロード弁５４を設けている。

また，作業機ポンプ１２Ｓの吐出回路には、作業機ポンプ１２Ｓと作業機操作弁２８との間から分岐して、アンロード弁５５および戻り回路４５が順に設けられている。

なお、図示しない作業車両は、図示しない下部走行体と、図示しない上部旋回体を備えており、上部旋回体には図示しない作業機を備え、下部走行体と上部旋回体との連結部に油圧用スイベルジョイント１５を設けている。エンジン１１は図示しない上部旋回体に設けられ、変速機１４は図示しない下部走行体に設けられ、コントローラ３０は図示しない上部旋回体に設けられている。

走行制御弁２１は図示の中立位置Ｎから前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに切換わり、走行ポンプ１２から吐出される圧油を制御して走行モータ１３に送っている。走行制御弁２１は、前後進切換弁２２からのパイロット圧力を走行制御弁２１の前進側受圧部２１Ｆまたは後進側受圧部２１Ｒに受けることにより、中立位置Ｎから前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに切換わる。

車速検出用モータ１８の出力軸には車速信号発生用の車速検出ギヤ３５が設けられ、車速検出用モータ１８により回転する。車速検出ギヤ３５の外周には、例えば、所定数の歯、スリット、または凹凸が形成されている。車速検出センサ３１は、車速検出ギヤ３５の外周に近接して設けられており、例えば所定数の歯が車速検出センサ３１の信号検出部を通り過ぎるときに発生するパルスを、電気信号として発生する。

車速検出センサ３１はコントローラ３０と接続されている。車速検出手段である車速検出センサ３１は、コントローラ３０に電気信号として車速信号を送っている。コントローラ３０は車速信号を演算処理して車速を算出する。

走行ポンプ１２の吐出回路４２には、メインリリーフ弁２７および戻り回路４３が順に設けられている。走行ポンプ１２および作業機ポンプ１２Ｓの吐出する圧油の圧力が所定値以上の場合には、戻り回路４３に圧油をリリーフする。

前後進切換弁２２は、コントローラ３０からの前進信号により図示の前進位置ＦＫに切換わり、後進信号により後進位置ＲＫに切換わる。

アクセルペダル２３Ａを踏込むことにより走行パイロット圧弁２３を作動させ、パイロットポンプ１９からのパイロット圧を走行パイロット圧として発生させている。アクセルペダル２３Ａの踏込み量検出手段である走行パイロット圧は、アクセルペダル２３Ａの踏込み量に応じて変化し、アクセルペダル２３Ａの踏込み量が増加すると所定の比率で増加する。

前後進スイッチ３４はコントローラ３０に接続され、前進指令信号または後進指令信号をコントローラ３０に送信している。

合流切換弁２５はコントローラ３０と接続され、コントローラ３０からの信号を受けると、図示の合流指令位置２５Ｇまたは非合流指令位置２５Ｂに切換わる。

コントローラ３０は、前後進スイッチ３４が前進側から後進側に、または後進側から前進側に切換えられると、車速検出センサ３１からの車速信号を演算処理して算出した車速が所定値以上の車速、例えば０．２ｋｍ／ｈ以上である場合は、合流切換弁２５を非合流指令位置２５Ｂに切換えて合流弁２６を図示の合流位置Ｇから非合流位置Ｂに切換える。

次に、本実施形態のキャビテーション防止システムの作動を説明する。

オペレータが、前後進スイッチ３４を前進側に切換えると、前後進切換弁２２は前進位置ＦＫとなり、アクセルペダル２３Ａを踏込むと、走行パイロット圧が走行制御弁２１の前進側受圧部２１Ｆに加わり、中立位置Ｎから前進位置Ｆに切換わる。

コントローラ３０は、前後進スイッチ３４の前進指令信号により合流切換弁２５を合流指令位置２５Ｇに切換え、これにより合流弁２６を合流位置Ｇに切換える。

走行ポンプ１２の吐出する圧油と、作業機ポンプ１２Ｓから吐出される圧油は合流弁２６を介して走行ポンプ１２の吐出回路４２に合流し、走行制御弁２１に入る。走行制御弁２１は、この圧油を油圧用スイベルジョイント１５を介して走行モータ１３の前進側ポート１３Ｆに送る。走行モータ１３は前進方向に回転して変速機１４を駆動し、油圧走行車両を前進走行させる。

その後、油圧走行車両を後進させるために前後進スイッチ３４を前進側から後進側に急に切換えると、コントローラ３０は、車速検出センサ３１からの車速信号を演算処理して算出した車速が設定値以上の車速、例えば０．２ｋｍ／ｈ以上である場合には、合流切換弁２５を非合流指令位置２５Ｂに切換えて合流弁２６を図示の合流位置Ｇから非合流位置Ｂに切換える。

また、前後進スイッチ３４を前進側から後進側に切換えると、前後進切換弁２２が後進位置ＲＫになって、走行制御弁２１は、後進位置Ｒに切換わる。これにより、前進側回路４１Ｆは戻り回路４３に接続するので、走行モータ１３の前進側ポート１３Ｆには圧油は送られなくなり、走行モータ１３は圧油によっては回転されない。しかし、油圧走行車両は慣性によって前進方向に走行しているので、走行モータ１３は後進方向に回転することができず、変速機１４から逆駆動されて前進方向に回転する。

すると、走行モータ１３は前進側回路４１Ｆおよび戻り回路４３の圧油を吸い込もうとするが、作業機操作弁２８は走行中なので操作されておらず、中立位置Ｎにある。これにより、作業機ポンプ１２Ｓの吐出する圧油はアンロード弁５５から戻り回路４５を通り、戻り回路４３および後進位置Ｒとなっている走行制御弁２１を介して前進側回路４１Ｆに流れる。

その結果、前進側回路４１Ｆおよび戻り回路４３には圧油が充満しているため、走行モータ１３はこれらの圧油を吸い込んで前進方向に回転し続け、後進側回路４１Ｒに油を排出する。従って、走行モータ１３はキャビテーションを起こすことなく回転し、確実にキャビテーションの発生を防止することができる。

油圧走行車両は上部旋回体を持たない車両でも良く、例えばホイールローダ、フォークリフト、またはその他の作業車両にでも適用できる。上部旋回体を備えていない車両に本発明のキャビテーション防止システムを適用する場合には、油圧用スイベルジョイント１５を省略すれば良い。

本発明の一実施形態に係る油圧走行車両のキャビテーション防止システムの構成図 従来技術に係る油圧走行車両の油圧走行システムの構成図

符号の説明

１２ 走行ポンプ（走行用第１油圧ポンプ）
１２Ｓ 作業機ポンプ（走行用第２油圧ポンプ）
２１ 走行制御弁
２２ 前後進切換弁
２６ 合流弁（合流手段）
３０ コントローラ
３１ 車速検出センサ（車速検出手段）
４５ 戻り回路
５５ アンロード弁

Claims (2)

1. 走行用第１油圧ポンプ（１２）および走行用第２油圧ポンプ（１２Ｓ）と、
   これら走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油を合流する合流手段（２６）と、
   この合流手段を介して前記走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油により回転される走行用モータ（１３）と、
   油圧走行車両の前後進切換手段および車速検出手段と、
   この車速検出手段により検出された車速が設定値以上であって、前記前後進切換手段によって前後進が切換えられた場合には、前記合流手段を切換えて前記走行用第１油圧ポンプおよび走行用第２油圧ポンプの圧油を非合流とし、前記走行用第２油圧ポンプの圧油を、前記走行用第１油圧ポンプに繋がる前記走行用モータのポートと反対側のポートに流すように制御するコントローラ（３０）と
   を備えることを特徴とする油圧走行車両のキャビテーション防止システム。
2. 前記走行用第２油圧ポンプ（１２Ｓ）の吐出回路には、この走行用第２油圧ポンプと作業機操作弁（２８）との間から分岐して、アンロード弁（５５）および戻り回路を順に設けることを特徴とする請求項１に記載の油圧走行車両のキャビテーション防止システム。

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