JP4440116B2 - 油圧駆動車両 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、可変容量式走行モータを有するホイール式油圧ショベルなどの油圧駆動車両に関する。
【0002】
背景技術
従来から、可変容量式走行モータを有するホイール式油圧ショベルにおいては、走行モータの駆動圧に応じてモータレギュレータを駆動し、モータ容量を制御している。これにより駆動圧が高圧になるにつれモータ容量が大きくなってモータは低速高トルクで駆動し、駆動圧が低圧になるにつれモータ容量が小さくなって高速低トルクで駆動する。
【0003】
具体的には、モータ容量は、モータ駆動圧が低い所定の範囲で一定容量(例えば最小容量)に固定することで、平地あるいは降板走行時にモータ駆動圧の変動による走行速度変化を抑え、前記所定の範囲を超えるとモータ駆動圧の増加に伴ってモータ容量を大きくすることで加速時あるいは登板走行時にモータの回転トルクを増大させるように設定されている。
【0004】
ホイール式油圧ショベルのアクセルペダルは、例えばその前側(つま先側)および後側(かかと側)の踏み込み操作により前後方向に回動可能である。そして、このアクセルペダルの前側または後側の踏み込み操作により制御弁を中立位置から前進位置または後進位置に切り換え、油圧ポンプから走行モータへ圧油を供給し、モータ駆動圧を発生させる。走行中にアクセルペダルを離すと制御弁は中立位置に切り換わり油圧ポンプから走行モータへの圧油の供給が断たれる。これにより車両は慣性力で走行し、走行モータはモータ作用からポンプ作用に変わる。このときモータ駆動圧が減少し、モータ容量が大きい状態で運転されているときにはモータ容量は小さくなり、最小容量状態で運転されているときにはモータ容量はその状態を保持する。その結果、走行モータの回転に必要な吸入油量が減少し、キャビテーションの発生が抑制される。
【0005】
しかしながら、走行中にアクセルペダルを逆操作すると、すなわち前進走行中にアクセルペダルの後側の踏み込み操作すると、制御弁は後進位置に切り換わるため車両は慣性力で走行した状態でモータ駆動圧が増加する。その結果、モータ容量が大きくなり、走行モータの回転に必要な吸入油量が増加し、キャビテーションが発生するおそれがある。
【0006】
発明の開示
本発明の目的は、アクセルペダルの逆操作によるキャビテーションの発生を防止することができる油圧駆動車両を提供することにある。
【0007】
本発明による油圧駆動車両は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、油圧モータの駆動圧が高圧になるにつれ油圧モータの容量を大きくし、駆動圧が低圧になるにつれ油圧モータの容量を小さくするように変更するモータ容量制御手段と、車両の前進走行および後進走行を指令するとともに、操作量に応じて車両の加速および減速を指令する操作部材と、操作部材の操作量に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、油圧ポンプからの油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁と油圧モータとの間に設けられ、油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて油圧モータから制御弁に至る戻り側の流路を開き、油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、制御弁に作用するパイロット圧油の流れを制御する切換弁と、制御弁の中立を指令する中立指令手段と、車両進行方向とは逆側への操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、中立指令手段により中立が指令されると、操作部材の操作に拘わらず制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を断ち、中立指令手段により中立が指令されない状態では、回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、逆操作検出手段により操作部材の逆操作が検出されると、制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を断って油圧モータの駆動圧を上昇させないようにして油圧モータの容量の増加を阻止し、回転数検出手段により検出される物理量が基準値以下のときは、逆操作検出手段により操作部材の逆操作が検出されても、制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容して油圧ポンプから油圧モータへ圧油を供給して油圧モータの駆動圧を上昇させるように切換弁を制御する制御装置とを備える。
また、本発明による油圧駆動車両は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、油圧モータの駆動圧が高圧になるにつれ油圧モータの容量を大きくし、駆動圧が低圧になるにつれ油圧モータの容量を小さくするように変更するモータ容量制御手段と、車両の前進走行、後進走行および走行中立を指令する前後進操作部材と、操作量に応じて車両の加速および減速を指令する走行用操作部材と、走行操作部材の操作に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁と油圧モータとの間に設けられ、油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて油圧モータから制御弁に至る戻り側の流路を開き、油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、前後進用操作部材の操作に応じて制御弁に作用するパイロット圧油の流れを制御する切換弁と、車両進行方向とは逆側への前後進用操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、前後進用操作部材により中立が指令されると、走行用操作部材の操作に拘わらず制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を断ち、前後進用操作部材により中立が指令されない状態では、回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、逆操作検出手段により前後進用操作部材の逆操作が検出されると、走行用操作部材の操作によって制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の供給を断って油圧モータの駆動圧を上昇させないようにして油圧モータの容量の増加を阻止し、回転数検出手段により検出される物理量が基準値以下のときは、逆操作検出手段により前後進用操作部材の逆操作が検出されても、制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容して油圧ポンプから油圧モータへ圧油を供給して油圧モータの駆動圧を上昇させるように切換弁を制御する制御装置とを備える。
さらに、本発明による油圧駆動車両は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、油圧モータの駆動圧に応じて油圧モータの容量を変更するモータ容量制御手段と、車両の前進走行および後進走行を指令するとともに、操作量に応じて車両の加速および減速を指令する操作部材と、操作部材の操作量に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、制御弁と油圧モータとの間に設けられ、油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて油圧モータから制御弁に至る戻り側の流路を開き、油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、制御弁とカウンタバランス弁との間に設けられ、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する第1の制御弁と、制御弁の中立を指令する中立指令手段と、中立指令手段により中立が指令されると、操作部材の操作に拘わらず制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断し、中立指令手段により中立が指令されない状態では、制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容するように切り換えられる第2の切換弁と、車両進行方向とは逆側への操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、逆操作検出手段により操作部材の逆操作が検出されると、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを遮断し、回転数検出手段により検出される物理量が基準値以下のときは、逆操作検出手段により操作部材の逆操作が検出されても、油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを許容するように第1の切換弁を制御する制御装置とを備える。
これにより、走行中にアクセルペダルが逆操作された場合にキャビテーションの発生を防止することができる。
車速に応じてキャビテーションの発生を防止するようにしてもよい。
この場合、車両に作用する慣性力が大きいほどモータ回転数の基準値を小さく設定すればよい。慣性力を検出する場合、路面の勾配や車重を検出すればよい。
【0008】
発明を実施するための最良の形態
−第1の実施の形態−
以下、図1〜図4を参照して本発明をホイール式油圧ショベルに適用した第1の実施の形態を説明する。
図1に示すようにホイール式油圧ショベルは、走行体1と、走行体1の上部に旋回可能に搭載された旋回体2とを有する。旋回体2には運転室3とブーム4a、アーム4b、バケット4cからなる作業用フロントアタッチメント4が設けられている。ブーム4aはブームシリンダ4dの駆動により起伏し、アーム4bはアームシリンダ4eの駆動により起伏し、バケット4cはバケットシリンダ4fの駆動によりクラウドまたはダンプする。走行体1には油圧駆動による走行用可変容量形油圧モータ5が設けられている。
【0009】
図2は、ホイール式油圧ショベルの走行油圧回路図である。図2に示すように、エンジン10により駆動される可変容量形メインポンプ11からの吐出油は、コントロールバルブ12によりその方向および流量が制御され、カウンタバランスバルブ13を内蔵したブレーキバルブ14を経て可変容量形走行モータ5に供給される。走行モータ5の回転は例えば変速比をロー/ハイの2段階に変速可能なトランスミッション7によって変速される。そして、変速後の回転はプロペラシャフト8,アクスル9を介してタイヤ6に伝達され、ホイール式油圧ショベルが走行する。
【0010】
メインポンプ11の傾転量はポンプレギュレータ11Aにより調整される。ポンプレギュレータ11Aはトルク制限部を備え、このトルク制限部にポンプ吐出圧力がフィードバックされ、馬力制御が行なわれる。馬力制御とは、ポンプ吐出圧力とポンプ押除け容積とで決定される負荷がエンジン出力を上回らないように、ポンプ押除け容積を制御するものである。また、レギュレータ11Aには最大傾転制限部が設けられ、この最大傾転制限部によりメインポンプ11の最大流量が決定される。
【0011】
コントロールバルブ12はパイロット回路からの走行パイロット圧によってその切換方向とストローク量が制御され、このストローク量を調節することにより車両の走行速度を制御することができる。パイロット回路は、パイロットポンプ21と、アクセルペダル22の踏込みに応じてパイロット2次圧力を発生する一対の走行パイロットバルブ23A,23Bと、このパイロットバルブ23A,23Bに後続し、パイロットバルブ23A,23Bへの戻り油を遅延する一対のスローリターンバルブ24A,24Bと、走行パイロット圧の発生を許容または禁止する一対の電磁切換弁25A,25Bとを有する。
【0012】
アクセルペダル22はその前側の踏み込み操作(前踏み)および後側の踏み込み操作(後踏み)によりそれぞれ前方向および後方向へ回動可能である。アクセルペダル22の前踏み操作によりパイロットバルブ23Aが駆動され、後踏み操作によりパイロットバルブ23Bが駆動される。パイロットバルブ23A,23Bの駆動によりアクセルペダル22の操作量に応じたパイロット圧が発生する。このパイロット圧はアクセルペダル22の操作信号Pf,Prとして圧力センサ41A,41Bで検出される。
【0013】
エンジン10のガバナは図示しないパルスモータに接続され、パルスモータの回転によってガバナが駆動される。パルスモータの回転はアクセルペダル22の操作量に応じて制御される。これによりアクセルペダル22の操作量の増加に伴いエンジン回転数は増加し、操作量の減少に伴いエンジン回転数は減少する。アクセルペダル22の操作をやめるとエンジン回転数はアイドル回転数となる。なお、アクセルペダル22の操作量に拘わらずエンジン回転数一定としてもよい。
【0014】
走行モータ5は自己圧傾転制御機構を備えており、駆動圧が高圧になるにつれ容量を大きくし低速・高トルクで駆動し、駆動圧が低圧になるにつれ容量を小さくし高速・低トルクで駆動する。なお、モータ駆動圧が比較的低い所定範囲においては、モータ駆動圧が変動してもモータ容量を変化させずに最小容量を保持するようにし、モータ駆動圧が前記所定範囲を超えて大きくなると、駆動圧の増加に伴ってモータ容量を大きくするようにしている。これにより、モータ駆動圧が比較的低い平地走行時、降板走行時において、モータ駆動圧の変動による走行速度変化を抑え、モータ駆動圧が大きい加速時、登板走行時に高トルクが得られる。駆動圧はブレーキバルブ14内のシャトル弁16から走行モータ5のコントロールピストン17,サーボピストン18に作用する。
【0015】
電磁切換弁25A,25Bが図示のように位置aに切り換えられた状態で例えばアクセルペダル22を前踏み操作すると、コントロールバルブ12の一方のパイロットポートにメインポンプ21からのパイロット圧が作用し、そのパイロット圧に応じてコントロールバルブ12はF位置に切り換えられる。この切換によりメインポンプ10からの吐出油がコントロールバルブ12,センタージョイント15,ブレーキバルブ14を経由して走行モータ5に導かれるとともに、カウンタバランスバルブ13にパイロット圧として作用し、カウンタバランスバルブ13が中立位置から切り換わる。その結果、走行モータ5が駆動され、ホイール式油圧ショベルが前進走行する。
【0016】
このときアクセルペダル22の操作をやめると、パイロットバルブ23Aがパイロットポンプ21からの圧油を遮断し、その出口ポートがタンクと連通される。その結果、コントロールバルブ12のパイロットポートに作用していた圧油がスローリターンバルブ24A,パイロットバルブ23Aを介してタンクに戻る。このとき、スローリターンバルブ24Aの絞りにより戻り油が絞られるから、コントロールバルブ12は徐々に中立位置に切り換わる。コントロールバルブ12が中立位置に切り換わるとメインポンプ11からの吐出油はタンクへ戻り、走行モータ5への駆動圧油の供給が遮断され、カウンタバランスバルブ13も図示の中立位置に切り換わる。
【0017】
この場合、車体は慣性力により走行を続け、走行モータ5はモータ作用からポンプ作用に変わり、図中Bポート側が吸入、Aポート側が吐出となる。走行モータ5からの圧油は、カウンタバランスバルブ13の中立位置の絞り(中立絞り)により絞られるため、カウンタバランスバルブ13と走行モータ5との間の圧力が上昇して走行モータ5にブレーキ圧として作用する。これにより走行モータ5はブレーキトルクを発生し車体を制動させる。また、このとき走行モータ5の駆動圧(Bポート側圧力)が減少するため、モータ5が最小容量状態以外にあるときは、モータ容量が低下し、最小容量状態にあるときは、その状態を保持する。これにより走行モータ5の回転に必要な吸入油量も減少する。ポンプ作用中に吸入油量が不足すると、走行モータ5にはメイクアップポート19より油量が補充される。ブレーキ圧はリリーフバルブ20A,20Bにより、その最高圧力が規制される。リリーフバルブ20A,20Bの戻り油は走行モータ5の吸入側に導かれる。
【0018】
これに対し、アクセルペダル22の前踏み操作による車両走行中にアクセルペダル22を後踏み操作(逆操作)すると、上述したのと同様、車体の慣性力により走行モータ5が駆動され、走行モータ5はモータ作用からポンプ作用となる。このときアクセルペダル22の逆操作によりコントロールバルブ12がR位置に切り換わると、メインポンプ11によりAポート側に発生する駆動圧によってカウンタバランスバルブ13も図中右側位置に切り換わり、ポンプ作用をなす走行モータ5の吐出圧油とメインポンプ11から吐出する圧油とによってAポート側管路の圧力が一気に上昇する。これによりアクセルペダル22を逆操作したときのAポート側の管路圧力(モータ駆動圧)は増加し、シャトル弁16によりその高圧油がピストン17,18に導かれてモータ容量が大きくなり、走行モータ5の回転に必要な吸入油量も増加する。その結果、走行モータ5への補充油量が不足し、キャビテーションが発生するおそれがある。これを防止するため、本実施の形態では以下のように電磁切換弁25A,25Bを制御する。
【0019】
図3は、電磁切換弁25A,25Bを制御する制御回路のブロック図である。CPUなどで構成されるコントローラ40には、圧力スイッチ41A,41Bと、走行モータ5の回転数を検出する回転数センサ42とが接続されている。これらからの入力信号に基づいてコントローラ40内では所定の処理を実行し、電磁切換弁25A,25Bに制御信号を出力する。また、電磁切換弁25には中立スイッチ43が接続されている。中立スイッチ43をオンするとコントローラ40からの制御信号に優先して電磁切換弁25A,25Bをそれぞれb位置に切り換える。
【0020】
図4は、コントローラ40内での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップS1で回転数センサ42で検出した走行モータ5の回転数Nが予め定めた基準回転数N1以下か否かを判定する。これはキャビテーションの発生を判断するためのものである。すなわち、走行モータ5の回転数が大きいほど車両の慣性力が増加するため、アクセルペダル22を逆操作したときの走行モータ5への必要吸入油量が大きくなり、キャビテーションが発生しやすくなる。そこで、ステップS1ではキャビテーションの発生が問題となるような走行モータ5の回転数を予め基準回転数N1(例えば1000r.p.m.)として設定し、この回転数N1と実回転数Nを比較する。
【0021】
ステップS1でモータ回転数Nが基準回転数N1より大きいと判定されるとステップS2に進み、フラグの値を判定する。フラグは初期状態では0にセットされ、モータ回転数Nが基準回転数N1を超えると1にセットされる。ステップS2でフラグ0と判定されるとステップS3に進み、フラグ1と判定されるとリターンする。ステップS3では圧力スイッチ41Aからの信号によりアクセルペダル22が前踏み操作されたか否かを判定する。ステップS3が肯定されるとステップS4に進み、電磁切換弁25Bのソレノイドに制御信号を出力し、電磁切換弁25Bを位置bに切り換える。次いで、ステップS5でフラグを1にセットし、リターンする。
【0022】
一方、ステップS3が否定されるとステップS6に進み、圧力スイッチ41Bからの信号によりアクセルペダル22が後踏み操作されたか否かを判定する。ステップS6が肯定されるとステップS7に進み、否定されるとリターンする。ステップS7では、電磁切換弁25Aのソレノイドに制御信号を出力して電磁切換弁25Aを位置bに切り換え、ステップS5に進む。
【0023】
ステップS1でモータ回転数Nが基準回転数N1以下と判定されるとステップS8に進む。ステップS8では電磁切換弁25A,25Bのソレノイドに制御信号を出力して電磁切換弁25A,25Bをそれぞれ位置aに切り換える。次いで、ステップS9でフラグを0にセットし、リターンする。
【0024】
以上のように構成した第1の実施の形態の特徴的な動作を説明する。
中立スイッチ43がオンされると、電磁切換弁25A,25Bが位置bに切り換えられ、コントロールバルブ12へのパイロット圧がカットされる。したがって、アクセルペダル22を操作してもメインポンプ11からの圧油が走行モータ5へは導かれず、車両の前後進は不可能である。
【0025】
中立スイッチ43がオフされると、コントローラ40からの制御信号に応じて電磁切換弁25A,25Bが切り換えられる。車両停止状態ではモータ回転数N=0であるため、電磁切換弁25A,25Bは位置aに切り換えられ、フラグは0にセットされる(ステップS8,ステップS9)。この状態でトランスミッション7をローまたはハイに切り換え、アクセルペダル22を前踏み操作するとコントロールバルブ12がF位置に切り換わり、メインポンプ11からの圧油がBポート側管路に導かれる。これにより走行モータ5が駆動され、車両が前進走行を開始する。
【0026】
走行モータ5の回転数が基準回転数N1を超えると電磁切換弁25Bは位置bに切り換えられ、フラグが1にセットされる(ステップS4,ステップS5)。これによりコントロールバルブ12のパイロットポートは電磁切換弁25Bを介してタンクに連通される。ここで、アクセルペダル22を逆操作(後踏み操作)するとパイロットポンプ21からの圧油は電磁切換弁25Bにより遮断されるためコントロールバルブ12へのパイロット圧の供給は阻止され、コントロールバルブ12はN位置に切り換わる。そのため、アクセルペダル22の操作をやめた状態のようにカウンタバランスバルブ13によりAポート側管路にブレーキ圧が発生し、車両は慣性力で前進するが油圧ブレーキ力が作用してモータ回転数が減速する。その結果、通常の減速動作のようにモータ駆動圧が低下し、シャトル弁16からピストン17,18に導かれる駆動圧は小さくなり、モータ容量の増加は阻止される。これによりモータ必要吸入油量の増加が抑えられ、キャビテーションの発生を防止することができる。この状態はモータ回転数Nが基準回転数N1以下になるまで続行される。
【0027】
モータ回転数が基準回転数N1以下になると電磁切換弁25A,25Bはそれぞれ位置aに切り換えられる(ステップS8)。これによりコントロールバルブ12にパイロット圧が作用し、コントロールバルブ12はR位置に切り換わり、メインポンプ11からの圧油がAポート側管路に導かれる。その結果、ピストン17,18に導かれる駆動圧が大きくなり、モータ容量が増加する。この場合、アクセルペダル22の逆操作によりモータ容量が増加するが、モータ回転数Nが低いため、走行モータ5の必要吸入油量はさほど大きくならず、吸入油量の不足はメイクアップポート19からの補充で十分に解消できる。
【0028】
このようにモータ回転数が基準回転数N1以下の場合に、アクセルペダル22の逆操作によるモータ容量の増加を許容すれば、走行モータ5の停止直後に走行モータ5を高トルクで逆回転することができる。その結果、走行モータ5の停止後にアクセルペダル22を後踏み操作する場合に比べ、車両進行方向の切換を効率よく行うことができる。
【0029】
なお、アクセルペダル22の後踏み操作による車両走行時にアクセルペダル22を逆操作(前踏み操作)した場合もモータ容量は同様に変化する。
【0030】
このように第1の実施の形態では、走行パイロット回路に電磁切換弁25A,25Bを設け、走行モータ5の回転数が基準回転数N1より大きいとき、アクセルペダル22の逆操作による走行パイロット圧の発生を阻止するようにした。これによりコントロールバルブ12が中立位置に切り換えられてモータ容量の増加が阻止され、キャビテーションの発生が防止される。また、走行モータ5の回転数が基準回転数N1以下になると、アクセルペダル22の逆操作による走行パイロット圧の発生を許容するようにしたので、低速状態では前後進の切換を効率よく行うことができる。電磁切換弁25A,25Bを走行パイロット回路に設けるので、低圧用の電磁切換弁とすることができ、安価な油圧回路とすることができる。アクセルペダル22の逆操作時にコントロールバルブ12が中立位置に切り換えられるので、メインポンプ11からの吐出油が走行モータ5の駆動回路に導かれず、ポンプ11に余計な負荷をかけることがない。走行の中立状態を指令する中立スイッチ43を設け、中立状態が指令されているときコントローラ40の制御により電磁切換弁25A,25Bが切り換わらないようにしたので、安定した走行の中立状態を維持できる。
【0031】
−第2の実施の形態−
図5を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。
図5は第2の実施の形態に係わるホイール式油圧ショベルの走行油圧回路図である。なお、図2と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【0032】
第1の実施の形態では走行パイロット回路に一対の電磁切換弁25A,25Bを設けたが、第2の実施の形態ではさらにコントロールバルブ12とブレーキバルブ14の間に一対の電磁切換弁26A,26Bを設ける。そして後述するように電磁切換弁26A,26Bを切り換えることで、第1の実施の形態と異なり走行パイロット圧の発生自体を許容した状態で、メインポンプ11からブレーキバルブ14への圧油の流れを許容または阻止する。
【0033】
電磁切換弁25A,25Bはコントローラ40には接続されず中立スイッチ43のみに接続され、中立スイッチ43の操作に応じて切り換えられる。すなわち電磁切換弁25A,25Bは中立スイッチ43のオン操作によりそれぞれ位置bに切り換えられ、オフ操作によりそれぞれ位置aに切り換えられる。
【0034】
電磁切換弁26A,26Bはコントローラ内40での処理によって第1の実施の形態と同様に切り換えられる。すなわちアクセルペダル22の前踏み操作によりモータ回転数Nが基準回転数N1を超えると電磁切換弁26Bが位置bに切り換えられ、アクセルペダル22の後踏み操作によりモータ回転数Nが基準回転数N1を超えると電磁切換弁26Aが位置bに切り換えられる。アクセルペダル22の逆操作時にモータ回転数Nが基準回転数N1以下になると電磁切換弁26A,26Bはそれぞれ位置aに切り換えられる。
【0035】
第2の実施の形態において、アクセルペダル22の前踏み操作によりモータ回転数が基準回転数N1を超えた状態でアクセルペダル22を後踏み操作により逆操作すると、コントロールバルブ12にパイロット圧が作用し、コントロールバルブ12は位置Fから位置Rに切り換わる。このとき電磁切換弁26Bは位置bに切り換えられるため、メインポンプ11からの圧油はブレーキバルブ14へは供給されず、カウンタバランスバルブ13は中立位置を保ち、上述と同様、通常の減速動作と同様に作用して、モータ駆動圧が低下する。その結果、モータ容量の増加が抑えられ、キャビテーションの発生を防止することができる。
【0036】
アクセルペダル22の逆操作時にモータ回転数Nが基準回転数N1以下になると電磁切換弁26A,26Bが位置aに切り換えられため、メインポンプ11からの圧油がブレーキバルブ14へ導かれる。その結果、モータ駆動圧が増加し、モータ容量が大きくなる。このときモータ回転数Nは低速のため、キャビテーションの発生は問題とならず、前後進の切換を効率よく行える。
【0037】
このように第2の実施の形態では、コントロールバルブ12とブレーキバルブ14の間に電磁切換弁26A,26Bを設け、走行モータ5の回転数が基準回転数N1より大きいときはアクセルペダル22の逆操作によるブレーキバルブ14への圧油の供給を阻止し、許容基準回転数N1以下では圧油の供給を許容するようにした。これによりキャビテーションの発生を効果的に防止することができる。
【0038】
−第3の実施の形態−
図6〜図8を参照して本発明の第3の実施の形態を説明する。
図6は第3の実施の形態に係わるホイール式油圧ショベルの走行油圧回路図である。なお、図2と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【0039】
第3の実施の形態が1の実施の形態と異なるのは走行パイロット回路の構成である。すなわち、第1の実施の形態では一対のパイロットバルブ23A,23Bとスローリターン弁24A,24Bを設け、アクセルペダル22の前踏みおよび後踏み操作によりパイロットバルブ23A,23Bをそれぞれ駆動するようにしたが、第3の実施の形態では単一のパイロットバルブ23とスローリターン弁24を設け、アクセルペダル22の操作によりパイロットバルブ23を駆動する。
【0040】
スローリターン弁24には前後進切換弁27が後続して設けられている。前後進切換弁27はソレノイド27Fの励磁により位置Fに切り換えられ、ソレノイド27Rの励磁により位置Rに切り換えられ、ソレノイド27F,27Rの消磁により位置Nに切り換えられる。アクセルペダル22が踏み込まれた状態で前後進切換弁27が位置FまたはRに切り換えられるとコントロールバルブ12のパイロットポートにパイロット圧が作用し、コントロールバルブ12はFまたはR位置に切り換わる。前後進切換弁27が位置Nに切り換えられるとコントロールバルブ12にパイロット圧が作用することなく、コントロールバルブ12はN位置に切り換わる。
【0041】
図7は前後進切換弁27を制御する制御回路のブロック図である。なお、図3と同一の箇所には同一の符号を付す。コントローラ50には回転数センサ42と、前後進切換スイッチ51とが接続されている。前後進切換スイッチ51は運転室3に設けられ、F、N、Rのいずれかに操作されて車両の前進、後進、中立の指令を出力する。前後進切換スイッチのF接点はリレー52を介して前後進切換弁27のソレノイド27Fに接続され、R接点はリレー53を介してソレノイド27Rに接続されている。コントローラ50は以下のような処理を実行し、リレー52,53のコイルに制御信号を出力する。
【0042】
図8は、コントローラ50内での処理の一例を示すフローチャートである。なお、図4と同一の箇所には同一の符号を付し、以下では相違点を主に説明する。ステップS2でフラグ0と判定されるとステップS14に進み、前後進切換スイッチ51の位置がFか否かを判定する。ステップS14が肯定されるとステップS15に進み、リレー53のコイルを通電する。これによりリレー53が接点b側に切り換えられ、ソレノイド27Rが励磁されることを阻止する。ステップS14が否定されるとステップS17に進み、前後進切換スイッチ51の位置がRか否かを判定する。ステップS17が肯定されるとステップS18に進み、リレー52のコイルを通電する。これによりリレー52が接点b側に切り換えられ、ソレノイド27Fが励磁されることを阻止する。スイッチ51の位置がNのとき、ステップS17が否定されてリターンする。
【0043】
ステップS1でモータ回転数が基準回転数N1以下と判定されるとステップS19に進む。ステップS19ではリレー52,53のコイルへの通電を停止する。これによりリレー52,53が接点a側に切り換えられる。
【0044】
このように構成した第3の実施の形態において、例えば車両停止状態で前後進切換スイッチ51をFに操作し、アクセルペダル22を踏み込み操作すると、リレー52,53が位置aに切り換えられ、ソレノイド27Fが励磁される(ステップS19)。これにより前後進切換弁27は位置Fに切り換えられ、コントロールバルブ12にパイロット圧が作用し、コントロールバルブ12はF位置に切り換わる。この切換によりメインポンプ11からの圧油が走行モータ5に導かれ、車両が前進走行を開始する。
【0045】
走行モータ5の回転数が基準回転数N1を超えるとリレー53は位置bに切り換えられ、ソレノイド27Rへの通電が阻止される(ステップS15)。この状態で前後進切換スイッチ51をRに操作、すなわちスイッチ51を逆操作してもソレノイド27Rは励磁されず、前後進切換弁27は位置Nに切り換えられる。これにより走行パイロット圧の発生が阻止され、コントロールバルブ12は中立位置に切り換わり、カウンタバランスバルブ13も中立位置になって通常のブレーキ作用によりモータ駆動圧が低下してモータ容量の増加は阻止される。
【0046】
上述したように前後進切換スイッチ51をRに操作したとき、走行モータ5の回転数が基準回転数N1以下になるとリレー53は位置aに切り換えられ、ソレノイド27Rが励磁される(ステップS19)。これにより前後進切換弁27が位置Rに切り換えられ、コントロールバルブ12がR位置に切り換わる。したがってモータ駆動圧が増加し、モータ容量が大きくなるが、モータ回転数Nが低いためキャビテーションは発生しない。
【0047】
このように第3の実施の形態では、走行パイロット回路にスイッチ操作によって切換可能な前後進切換弁27を設け、走行モータ5の回転数が基準回転数N1より大きいときは、スイッチ51の逆操作による前後進切換弁27の切換を禁止して走行パイロット圧の発生を阻止するようにした。これによりモータ容量が大きくなることが阻止され、キャビテーションの発生を防止することができる。
【0048】
−第4の実施の形態−
図9〜図11を参照して本発明の第4の実施の形態を説明する。
図9は第4の実施の形態に係わるホイール式油圧ショベルの走行油圧回路図である。なお、図2と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【0049】
第1の実施の形態では走行パイロット管路に一対の電磁切換弁25A,25Bを設けたが、第4の実施の形態ではさらにシャトル弁16からコントロールピストン17,サーボ
ピストン18への駆動圧供給管路に電磁切換弁28を設ける。 図9に示すように電磁切換弁28が位置aに切り換えられるとピストン17,18には駆動圧が導かれ、モータ容量は駆動圧に応じた値になる。電磁切換弁28が位置bに切り換えられるとシャトル弁16からピストン17,18への駆動圧の供給は阻止され、モータ容量は最小となる。なお、電磁切換弁25A,25Bはコントローラ60には接続されず、第2の実施の形態と同様、中立スイッチ43の操作により切り換えられる。
【0050】
図10は、電磁切換弁28を制御する制御回路のブロック図である。なお、図3と同一の箇所には同一の符号を付す。コントローラ60には回転数センサ42と、圧力スイッチ41A,41Bとが接続されている。コントローラ60はこれらからの入力信号に応じて以下のような処理を実行し、電磁切換弁28のソレノイドに制御信号を出力する。
【0051】
図11は、コントローラ60内での処理の一例を示すフローチャートである。なお、図4と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。ステップS1が否定されるとステップS21に進み、Fフラグの値を判定する。Fフラグはアクセルペダル22の前踏み操作によりモータ回転数が基準回転数N1を超えると1にセットされる(ステップS24)。ステップS21でFフラグ0と判定されるとステップS22に進み、Rフラグの値を判定する。Rフラグはアクセルペダル22の後踏み操作によりモータ回転数が基準回転数N1を超えると1にセットされる(ステップS26)。ステップS22でRフラグ0と判定されるとステップS23に進む。
【0052】
ステップS23では、圧力スイッチ41Aからの信号によりアクセルペダル22が前踏み操作されたか否かを判定する。ステップS23が肯定されるとステップS24に進み、Fフラグを1にセットし、リターンする。ステップS23が否定されるとステップS25に進み、圧力スイッチ41Bからの信号によりアクセルペダル22が後踏み操作されたか否かを判定する。ステップS25が肯定されるとステップS26に進み、否定されるとリターンする。ステップS26ではRフラグを1にセットし、リターンする。
【0053】
ステップS21でFフラグ=1と判定されるとステップS27に進み、圧力スイッチ41Bからの信号によりアクセルペダル22が後踏み操作されたか否かを判定する。ステップS27が肯定されるとステップS29に進み、電磁切換弁28のソレノイドに制御信号を出力して電磁切換弁28を位置bに切り換える。ステップS27が否定されるとステップS30に進み、電磁切換弁28のソレノイドに制御信号を出力して電磁切換弁28を位置aに切り換える。
【0054】
一方、ステップS22でRフラグ=1と判定されるとステップS28に進み、圧力スイッチ41Aからの信号によりアクセルペダル22が前踏み操作されたか否かを判定する。ステップS28が肯定されるとステップS29に進み、否定されるとステップS30に進む。
【0055】
ステップS1でモータ回転数Nが基準回転数N1以下と判定されるとステップS31に進む。ステップS31では電磁切換弁28のソレノイドに制御信号を出力して電磁切換弁28を位置aに切り換える。次いで、ステップS32でFフラグを0にセットし、ステップS33でRフラグを0にセットする。
【0056】
このように構成した第4の実施の形態において、例えばアクセルペダル22を前踏み操作すると、コントロールバルブ12はF位置に切り換えられ、メインポンプ11からの圧油によって走行モータ5が回転する。このとき前述した処理(ステップS31)により電磁切換弁28が位置aに切り換えられ、ピストン17,18に駆動圧が導かれ、モータ容量は駆動圧に応じた値となる。
【0057】
ここでモータ回転数が基準回転数N1を超えるとFフラグが1にセットされるが(ステップS24)、アクセルペダル22が逆操作されない限り電磁切換弁28は位置aに切り換えられたままである(ステップS30)。この状態でアクセルペダル22を逆操作すると電磁切換弁28は位置bに切り換えられる(ステップS29)。これによりピストン17,18への駆動圧の供給が断たれ、モータ容量は最小となり、キャビテーションの発生が防止される。
【0058】
アクセルペダル22の逆操作時にモータ回転数が基準回転数N1以下になると電磁切換弁28は位置aに切り換えられる(ステップS31)。これによりピストン17,18に駆動圧が供給され、モータ容量が増加する。
【0059】
このように第4の実施の形態では、シャトル弁16からピストン17、18への駆動圧供給管路に電磁切換弁28を設け、走行モータ5の回転数が基準回転数N1より大きいときにアクセルペダル22を逆操作した場合は、ピストン17,18への駆動圧の供給を禁止し、モータ容量が増加しないようにした。これにより、キャビテーションの発生を防止することができる。
【0060】
なお、以上では、走行モータ5の回転数に応じてモータ容量の増加を許容、禁止するようにしたが、車両の慣性力はモータ回転数だけでなく路面の勾配や車重とも相関関係を有する。したがって、キャビテーションの発生を精度よく防止するためにはこれらを考慮して基準回転数N1を設定することが好ましい。
【0061】
路面の勾配を考慮する場合には、例えば車両に傾斜センサを搭載して路面の勾配を検出し、図12に示すように傾斜角が大きいほど、すなわち慣性力が大きいほど基準回転数N1を小さく設定すればよい。
【0062】
車重を考慮する場合には、例えば予め定めた図13(a)に示すような関係を用いて降坂走行時の傾斜角に応じた走行モータ5の目標回転数NAを演算する。そして、図13(b)に示すような関係により目標回転数NAと実回転数Nとの差が大きいほど車重が重いと判断し、車重が重いほど基準回転数N1を小さく設定すればよい。
【0063】
走行モータ5の回転数を検出するのではなく、モータ回転数と相関関係を有する物理量を検出してもよい。例えばトランスミッション7の出力軸の回転数を検出し、この検出値が基準回転数N1を超えるか否かにより電磁切換弁25A,25B,26A,26B,28やリレー52,53を切り換えるようにしてもよい。この場合、ギヤの変速比に応じて出力軸の基準回転数N1を設定すればよい。すなわちギヤがロー(変速比大)のときはギヤがハイ(変速比小)のときより基準回転数を低く設定すればよい。
【0064】
アクセルペダル22の前踏み、後踏み操作あるいはアクセルペダル22と前後進切換スイッチ51の操作により前進走行、後進走行を指令するようにしたが、他の操作部材(例えばレバー)によりと指令してもよい。
【0065】
圧力スイッチ41A,41Bまたは前後進切換スイッチ51によりアクセルペダル22の逆操作を検出するようにしたが、アクセルペダル22の逆操作はリミットスイッチなどにより検出することもできる。
【0066】
上記実施の形態では、モータ回転数が基準回転数N1を超えると電磁切換弁25A,25Bなどをオンオフ的に切り換えるようにしたが、モータ回転数に応じて徐々に切り換えるようにしてもよい。
【0067】
走行モータ5の自己圧傾転制御機構としてモータ駆動圧が比較的低い所定の範囲でモータ容量を最小容量で保持するようにしたが、所定の範囲を設けず、モータ駆動圧に応じてモータ容量を変更するようにしてもよい。
【0068】
産業上の利用の可能性
以上では、ホイール式油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ホイールローダ、トラッククレーン等の建設機械、その他の油圧駆動車両にも本発明を適用することができる。
【0069】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるホイール式油圧ショベルの外観を示す図。
【図2】第1の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行油圧回路図。
【図3】図2の電磁切換弁を制御する制御回路のブロック図。
【図4】図3に示したコントローラ内での処理の一例を示すフローチャート。
【図5】第2の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行油圧回路図。
【図6】第3の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行油圧回路図。
【図7】図6の前後進切換弁を制御する制御回路のブロック図。
【図8】図7に示したコントローラ内での処理の一例を示すフローチャート。
【図9】第4の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行油圧回路図。
【図10】図9の電磁切換弁を制御する制御回路のブロック図。
【図11】図10に示したコントローラ内での処理の一例を示すフローチャート。
【図12】電磁切換弁の切換に係わる基準回転数の設定例を示す図。
【図13】電磁切換弁の切換に係わる基準回転数の別の設定例を示す図。
Claims (7)
- エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、
前記油圧モータの駆動圧が高圧になるにつれ前記油圧モータの容量を大きくし、前記駆動圧が低圧になるにつれ前記油圧モータの容量を小さくするように変更するモータ容量制御手段と、
車両の前進走行および後進走行を指令するとともに、操作量に応じて車両の加速および減速を指令する操作部材と、
前記操作部材の操作量に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、
前記パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、前記油圧ポンプからの前記油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
前記制御弁と前記油圧モータとの間に設けられ、前記油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて前記油圧モータから前記制御弁に至る戻り側の流路を開き、前記油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて前記戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、
前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを制御する切換弁と、
前記制御弁の中立を指令する中立指令手段と、
車両進行方向とは逆側への前記操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、
前記油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、
前記中立指令手段により中立が指令されると、前記操作部材の操作に拘わらず前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の供給を断ち、
前記中立指令手段により中立が指令されない状態では、前記回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、前記逆操作検出手段により前記操作部材の逆操作が検出されると、前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の供給を断って前記油圧モータの駆動圧を上昇させないようにして前記油圧モータの容量の増加を阻止し、前記回転数検出手段により検出される物理量が前記基準値以下のときは、前記逆操作検出手段により前記操作部材の逆操作が検出されても、前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容して前記油圧ポンプから前記油圧モータへ圧油を供給して前記油圧モータの駆動圧を上昇させるように前記切換弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする油圧駆動車両。 - エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、
前記油圧モータの駆動圧が高圧になるにつれ前記油圧モータの容量を大きくし、前記駆動圧が低圧になるにつれ前記油圧モータの容量を小さくするように変更するモータ容量制御手段と、
車両の前進走行、後進走行および走行中立を指令する前後進操作部材と、
操作量に応じて車両の加速および減速を指令する走行用操作部材と、
前記走行操作部材の操作に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、
前記パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
前記制御弁と前記油圧モータとの間に設けられ、前記油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて前記油圧モータから前記制御弁に至る戻り側の流路を開き、前記油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて前記戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、
前記前後進用操作部材の操作に応じて前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを制御する切換弁と、
車両進行方向とは逆側への前記前後進用操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、
前記油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、
前記前後進用操作部材により中立が指令されると、前記走行用操作部材の操作に拘わらず前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の供給を断ち、
前記前後進用操作部材により中立が指令されない状態では、前記回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、前記逆操作検出手段により前記前後進用操作部材の逆操作が検出されると、前記走行用操作部材の操作によって前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断して、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の供給を断って前記油圧モータの駆動圧を上昇させないようにして前記油圧モータの容量の増加を阻止し、前記回転数検出手段により検出される物理量が前記基準値以下のときは、前記逆操作検出手段により前記前後進用操作部材の逆操作が検出されても、前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容して前記油圧ポンプから前記油圧モータへ圧油を供給して前記油圧モータの駆動圧を上昇させるように前記切換弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする油圧駆動車両。 - エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量式の走行用油圧モータと、
前記油圧モータの駆動圧に応じて前記油圧モータの容量を変更するモータ容量制御手段と、
車両の前進走行および後進走行を指令するとともに、操作量に応じて車両の加速および減速を指令する操作部材と、
前記操作部材の操作量に応じて走行用パイロット圧油を発生するパイロット弁と、
前記パイロット弁からのパイロット圧油により切り換わり、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する制御弁と、
前記制御弁と前記油圧モータとの間に設けられ、前記油圧ポンプから供給される圧油によって開位置側に切り換えられて前記油圧モータから前記制御弁に至る戻り側の流路を開き、前記油圧ポンプからの圧油が断たれると閉位置に切り換えられて前記戻り側の流路を閉じるカウンタバランス弁と、
前記制御弁と前記カウンタバランス弁との間に設けられ、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する第1の制御弁と、
前記制御弁の中立を指令する中立指令手段と、
前記中立指令手段により中立が指令されると、前記操作部材の操作に拘わらず前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを遮断し、前記中立指令手段により中立が指令されない状態では、前記制御弁に作用するパイロット圧油の流れを許容するように切り換えられる第2の切換弁と、
車両進行方向とは逆側への前記操作部材の逆操作を検出する逆操作検出手段と、
前記油圧モータの回転数と相関関係を有する物理量を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出される物理量が基準値を超え、かつ、前記逆操作検出手段により前記操作部材の逆操作が検出されると、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを遮断し、前記回転数検出手段により検出される物理量が前記基準値以下のときは、前記逆操作検出手段により前記操作部材の逆操作が検出されても、前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを許容するように前記第1の切換弁を制御する制御装置とを備えることを特徴とする油圧駆動車両。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の油圧駆動車両において、
前記物理量は車速であり、変速比が大きいほど前記基準値を小さく設定することを特徴とする油圧駆動車両。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の油圧駆動車両において、
車両に作用する慣性力を検出する慣性力検出手段を有し、
前記慣性力検出手段により検出された慣性力が大きいほど前記基準値を小さく設定することを特徴とする油圧駆動車両。 - 請求項5に記載の油圧駆動車両において、
前記慣性力検出手段は、路面の勾配を検出し、勾配が急なほど前記基準値を小さく設定することを特徴とする油圧駆動車両。 - 請求項5または6に記載の油圧駆動車両において、
前記慣性力検出手段は、車重を検出し、車重が重いほど前記基準値を小さく設定することを特徴とする油圧駆動車両。
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