JP4782108B2 - 自走車両の液圧式駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に詳細に規定された類の自走車両の液圧式駆動装置に関する。

自走車両の液圧式駆動装置は、特には例えばショベルカーやホイールローダやグレーダ（地ならし機）のような作業機械に利用されている。そこでは、内燃機関が液圧ポンプを駆動し、その供給流が液圧モータに圧力媒体を提供する。液圧モータは、更に、駆動ホイールと接続しており、それを駆動する。アキシャルピストンモータが、しばしば利用される。それは、駆動ホイールの回転数を変更するために、その行程容積が変更可能である。しかしながら、このようなアキシャルピストンモータの場合、その最大回転数が制限され、当該回転数の超過はモータの損傷を導く。

ＵＳ４０６９８８６は、自走車両の液圧式駆動装置を開示している。そこでは、フロントホイールが各一つのモータによって駆動可能であり、リヤホイールが機械的な変速機を介して直接的に内燃機関によって駆動される。それら液圧モータは、その回転数が制限されるので、フロントホイールは制限された作業レンジのみで利用され得て、その作業レンジの上方では機械的なクラッチを介して自動車ホイールから分離されなければならない。それらモータは、このために、機械的に完全に分離される。これにより、自動車の本来の走行駆動を超えて、フロントホイールを、液圧モータの許容回転数よりも高い回転数で作動することができる。液圧モータは、この際、停止状態である。

ＤＥ３９０７６３３Ｃ２は、唯一の走行駆動装置として作用する、自走車両の液圧式駆動装置を開示している。そこでは、内燃機関が液圧ポンプを駆動して、その体積流が二つの液圧モータに圧力流を提供する。それら液圧モータは、減速装置を介して、出力軸と接続可能である。これら液圧モータは、異なる変速比で出力軸と接続するので、液圧モータがその最大回転数を超えて作動されるという危険がある。このことに基づいて、出力軸と液圧モータとの間に、クラッチが配置される。これにより、液圧モータは、機械的に分離され得る。

本発明の課題は、少なくとも一つの液圧モータが出力軸を駆動して、当該モータの最大回転数を超えても当該出力軸と接続された状態を維持することができて、その際に当該モータはその最大回転数を超えて作動可能であるような、自走車両の液圧式駆動装置を創造することにある。

この課題は、主たる請求項に記載された特徴をも有する冒頭に述べた形式の自走車両の液圧式駆動装置によって解決される。

本発明に基づいて、液圧式駆動装置は、少なくとも一つの、行程容積を調整可能なモータを備える。その行程容積は、ゼロにまで調整可能である。この状態では、当該液圧モータは、もはや略ゼロの行程容積を有して、それによって、一方では、当該モータはポンプの体積流から漏れを除いては全く体積流を受容せず、他方では、全くトルクを発生しない。追加的に、圧力媒体供給部と圧力媒体帰還部とがポンプからモータまで閉塞され、液圧モータの圧力媒体供給部と圧力媒体帰還部とが短絡接続されて低圧が作用される。これは、好ましくは、変速機の潤滑圧力（冷却器から後の帰還圧力）である。供給圧力を使用することも可能である。これにより、モータには、その高圧側及び低圧側で、大変に低い圧力だけが作用する。これにより、モータの全ての構造部品に低圧が作用して、それによって小さい抵抗トルクが発生して、それによってモータは大変に高い回転数で作動され得る。好ましくは、モータはラジアルピストンモータとして構成され、それはクランクシャフトを有しており、それはピストンと作用接続している。モータは、行程容積ゼロに調整されると、それはもはや略ゼロの行程容積しか有しないので、クランクシャフトの偏心が調整されて、モータのクランクシャフトはその駆動装置に対して同軸に延びて、ピストンはシリンダ内で略ゼロの行程運動を実施する。このラジアルピストンモータは、好ましくは、ＷＯ９９／１７０２１Ａ１のラジアルピストンモータのように構成される。この国際公開パンフレットは本件明細書に完全に取り入れられる。この場合、液圧モータの調整は、好ましくは、機械的でなく、液圧式に行われる。これにより、クランクシャフトの調整ピストンが液圧によって調整される。好ましくは、この液圧は、モータの圧力媒体供給部に接続される。これにより、圧力媒体供給の遮断の際、モータは自動的にゼロ行程容積に調整される。好ましくは、モータは、最初に、行程容積をゼロに調整されて、続いて、高圧から分離される。

更なる実施の形態では、液圧モータが遮断された状態で、圧力媒体供給部及び圧力媒体帰還部に、供給ポンプの圧力媒体出口部ないし変速機の潤滑圧力（冷却器から後の帰還圧力）が接続される。これにより、液圧モータの漏洩が恒久的に冷たい圧力媒体で満たされる。これにより、モータの過熱が回避される。高圧からの液圧式の分離、及び、液圧モータのゼロ行程容積への調整によって、モータを機械的に出力部から分離することは、もはや不要である。これにより、遮断時または再結合時に、何らの切換工程も生じない。モータには供給圧力あるいは潤滑圧力が作用したままなので、シリンダは空にならない。これにより、作動時に何らの切換衝撃も生じない。

更なる実施の形態では、液圧モータは、例えばグレーダ（地ならし機）の、フロントホイールのための補助駆動装置として形成される。この場合、主要な走行駆動は、内燃機関と減速装置とによって行われ、液圧モータは、所定の作業レンジの際に作動され、液圧モータの許容回転数の上方で液圧モータは液圧式に供給圧力ないし潤滑圧力に接続され、ゼロ−取込容積に調整され、これにより液圧モータは当該回転数を超えて作動され得る。

更なる実施の形態では、少なくとも二つの液圧モータが一つの動力加算装置を介して出力軸と接続され、自動車の走行駆動装置を形成する。両モータとも、恒久的に出力軸と機械的な作用接続状態にあり、その取込容積が調整可能である。出力軸と液圧モータとの間に、異なる変速比の減速装置が配置され得る。液圧モータがゼロ行程容積を有して、その供給部及び帰還部が供給圧力ないし潤滑圧力と接続されている限り、液圧モータはその許容回転数を超えて作動される。

モータを開回路にて作動することも可能である。

モータが出力軸上に配置されていないことによって、行程容積を調整するための圧力媒体供給部をクランクシャフトの片側でクランクシャフトに配置し、高圧に接続することができる。従って、シール装置は小さな直径上に配置され得て、これにより、より高い圧力でより大きな回転数も可能である。

本発明によって、その最大許容回転数を超えても作動可能であると共に何らの機械的な遮断装置を必要としないという液圧式駆動装置が創造される。

他の特徴は、以下の図を参照した説明から理解できる。

図１は、減速段を有する液圧モータの概略図である。

図２は、二つの液圧モータと一つの動力加算装置との概略図である。

図３は、二つの液圧モータと一つの切換可能な変速段と一つの動力加算装置との概略図である。

図４は、本発明による駆動装置の液圧回路の概略図である。

図１：
その行程容積を調整可能な液圧モータ１は、圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３を有している。圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３は、不図示の圧力媒体源と接続している。モータ１の出力部４は、減速装置５に接続されている。減速装置５の出力部６は、走行ホイールに接続している。モータ１の圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３が圧力媒体源の供給圧力ないし潤滑圧力と接続されて、モータ１が略ゼロの行程容積を有するように調整される場合に、出力部４は所定の回転数を超えて作動される。行程容積及び切換弁の制御は、電子的な制御装置を介して行われ得る。所定の回転数とは、高圧作用時の、液圧モータの最大許容回転数である。

図２：
第１モータ７は、第１減速装置８を駆動し、第２モータ９は、第２減速装置１０を駆動する。圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３は、平行に圧力媒体源に接続されている。第１減速装置８及び第２減速装置１０は、同じ変速比を有することができるが、異なる変速比を有する減速装置を設けることが有利である。好ましくは、第１作業レンジにおいて第１モータ７と第２モータ９とが平行接続によって圧力媒体源の供給出口部と圧力媒体源の吸引入口部とに接続され、当該供給出口部が前記圧力媒体供給部に接続され、当該吸引入口部が前記圧力媒体帰還部に接続されている。液圧ポンプの流量（Volume）の調整、第１モータ７の調整、及び、第２モータ９の調整によって、出力軸１１の回転数が変更され得る。出力軸１１は、第１減速装置８にも第２減速装置１０にも接続されている。好ましくは、前記液圧モータ及び前記変速比は、第２走行レンジにおいてゼロの行程容積を有してその最大回転数を超えて作動されるモータが、第１走行レンジの終わりにその最大回転数を得る、というように設計される。続いて、当該モータは略ゼロの行程容積に調整されて、圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３が液圧式に圧力媒体源の供給圧力ないし潤滑圧力と接続される。圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３は、圧力媒体源の吸引入口部と同じ圧力を有する配管に接続することも可能である。第２走行レンジでは、両モータを機械的に出力軸１１から分離することなく、まだ残っているモータの行程容積が更に低減され、他のモータはその許容回転数を超えて作動される。

図３：
第１モータ７は第１減速装置８を介して、第２モータ９は第２減速装置１０を介して、出力軸１１に接続されている。第１減速装置８は、切換装置１２を介して切換可能に構成されている。当該切換装置１２によって、出力軸１１は、第１変速比１３あるいは第２変速比１４で、第１モータ７と接続され得る。切換装置１２は、好ましくは、同期装置とし構成され、当該切換装置の切換えは、モータ７が略ゼロの行程容積を有して液圧式に液圧回路から分離される時に、行われる。切換装置１２は、この状態において、ほとんど荷重されない。なぜなら、歯車及び軸の支持（traegen）質量のみが加速されなければならないだけだし、ピストンはシリンダ内で全く行程運動を行わず回転しないからである。好ましくは、切換えの際に、圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３が供給圧力ないし潤滑圧力に接続され、これによって、液圧モータの軸受力が追加的に減少する。始動の際にできる限り大きなトルクを得るために、両モータで完全な行程容積で始動される。この際、切換装置１２によって、より大きな変速比１３が利用される。圧力媒体源と第１モータ７と第２モータ９との行程容積の調整によって、出力軸１１の回転数が高められる。第１モータ７または第２モータ９の最大回転数の到達時に、切換装置１２を介して、より小さい変速比１４に切換えられる。これにより、出力軸１１の最大出力回転数の際に、第１モータ７が第２変速比１４によって出力軸１１を駆動し、第２モータ９はゼロ行程容積を有して液圧式に低圧または潤滑圧に接続される。

図４：
圧力媒体源１５は、不図示の駆動機械（原動機）によって駆動される。供給出口部１６は、第１モータ７の圧力媒体供給部２に、弁１７を介して接続されている。吸引入口部１８は、第１モータ７の圧力媒体帰還部３に、同様に弁１７を介して接続されている。供給出口部１６及び吸引入口部１８は、弁１９を介して、第２モータ９の圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３に接続されている。圧力媒体源１５の供給方向に応じて、供給出口部１６及び吸引入口部１８は交換可能である。弁１７及び弁１９は、配管２０または２３を介して、低圧に接続される。好ましくは、配管２０及び２３は、供給ポンプ２１の出口部に接続されている。これにより、冷却された圧力媒体が配管２０に到達する。もっとも、配管２０をパージ弁２２の出口配管に接続することも可能である。これにより、配管２０に、同様に低圧が作用し得る。弁１９は、同様に、配管２３を介して低圧に接続されている。更に、配管２０及び２３を、冷却器３１からタンク２９までの帰還配管に接続することも可能である。不図示の電子式の制御装置が、弁２４に接続されている。ここで、弁２５は、比例弁として構成されている。比例弁２５は、行程容積−調整装置２６に作用して、液圧モータ７及び９の行程容積を調整する。行程容積−調整装置２６と比例弁２５の間に弁２７が配置されていることにより、その圧力供給が弁２８によって行われる。それは、圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３に接続されている。弁２５の切換によって、第１モータ７ないし第２モータ９の行程容積を略ゼロの行程容積に自動的に調整することが可能である。好ましくは、モータ７ないし９は、最初に弁２７を介して、行程容積をゼロに調整されて、続いて、弁１７ないし１９が切り換えられて、圧力媒体供給部２及び圧力媒体帰還部３が配管２０と接続され、それによって調整装置２６が同様に配管２０に接続される。このため、モータの行程容積は増大され得ない。しかしながら、弁１７ないし弁１９が切り換えられて、圧力媒体供給部２が圧力媒体源１５の供給出口部１６に接続されて、圧力媒体帰還部３が圧力媒体源１５の吸引入口部１８に接続されると、弁２８が、調整装置２６に高圧が作用する、ということを引き起こす。これにより、モータ７ないし９の調整が可能である。

本発明の更なる実施の形態では、第１モータ７、第２モータ９、減速装置５、及び、複数の弁が、変速機ハウジングの内部に配置される。ここで、変速機ハウジングは、同時に、タンク２９を形成する。液圧モータの漏れは、変速機ハウジング内に直接に到達して、タンク内において圧力媒体と混合する。好適には、液圧モータは、タンクにおける圧力媒体レベルの上方に配置される。これにより、圧力媒体の噴射による損失（Panschverlust）が回避される。

減速段を有する液圧モータの概略図である。 二つの液圧モータと一つの動力加算装置との概略図である。 二つの液圧モータと一つの切換可能な変速段と一つの動力加算装置との概略図である。 本発明による駆動装置の液圧回路の概略図である。

Claims (11)

1. 少なくとも一つの液圧モータ（１）を備え、
   モータ（１）の圧力媒体供給部（２）に高圧が作用する際に、モータ（１）の出力軸（６）は最大許容回転数であり、
   モータ（１）は、圧力媒体供給部（２）を介して圧力媒体源（１５）の供給出口部（１６）と接続され、かつ、圧力媒体帰還部（３）を介して圧力媒体源（１５）の吸引入口部（１８）と接続され、
   モータ（１）は、間接的または直接的に駆動ホイールを駆動し、また、その行程容積について変更可能であり、これによって駆動ホイールの回転数が変更可能であり、
   モータ（１）は、ラジアルピストンモータであり、クランクシャフトを有しており、
   当該クランクシャフトには、シリンダ内に配置されたピストンが作用接続しており、
   その行程容積は、行程容積−調整装置（２６）によって調整可能であり、
   ピストンの行程は、クランクシャフトの回転の際に調整可能であり、
   出力軸（６）の最大許容回転数を超えて、前記調整装置（２６）は、前記ピストンが前記シリンダ内において略ゼロの行程となる、というように調整され、
   圧力媒体供給部（２）が前記供給出口部（１６）から分離されて圧力媒体帰還部（３）と接続して、圧力媒体帰還部（３）及び圧力媒体供給部（２）に圧力が作用して、当該圧力は圧力媒体源（１５）の吸引入口部（１８）または冷却器（３１）からタンク（２９）への帰還路内にも作用して、出力軸（６）がその最大許容回転数よりも高い回転数で作動され得る
   ことを特徴とする自走車両の液圧式駆動装置。
2. 当該駆動装置は、建設機械のフロントホイールを駆動し、そのリヤホイールは、更なる減速装置を介して駆動される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
3. 前記ラジアルピストンモータ（７）の出力軸は、間接的または直接的に、更なるモータ（９）の出力軸と結合され、
   それらモータのトルクは、合算されて、共通の出力軸（１１）に供給される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
4. 前記ラジアルピストンモータ（１）は、自走車両の駆動装置として作用し、
   液圧モータの高圧作用時の最大許容回転数に対応する速度の超過時に、自動的に、圧力媒体供給部（２）は供給出口部（１６）から分離されて、圧力媒体帰還部（３）に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
5. ラジアルピストンモータ（７）と動力加算装置（１１）との間に、減速装置（８）が配置され、
   更なるラジアルピストンモータ（９）と動力加算装置（１１）との間に、更なる減速装置（１０）が配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
6. 減速装置（８）の変速比は、更なる減速装置（１０）の変速比よりも大きい
   ことを特徴とする請求項５に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
7. 更なるモータ（９）は、その行程容積が調整可能なラジアルピストンモータである
   ことを特徴とする請求項３に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
8. 吸引入口部（１８）に作用する圧力は、供給ポンプ（２１）によって生成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
9. 圧力媒体供給部（２）と圧力媒体帰還部（３）とは、パージ弁（２２）の出口部と接続可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
10. 圧力媒体供給部（２）と圧力媒体帰還部（３）とは、配管（２０、２３）と接続可能であり、
    当該配管が、供給ポンプ（２１）の圧力媒体出口部と接続されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。
11. 圧力媒体供給部（２）と圧力媒体帰還部（３）とは、冷却器（３１）からタンク（２９）までの帰還管に接続可能である
    ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の液圧式駆動装置。

Images