JP7071198B2 - 作業車両の油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の油圧回路に関する。

下記特許文献１には、第１ポンプと第２ポンプからの圧油を合流する走行直進弁において、走行操作と作業操作を同時に行う複合操作時に、走行直進弁を中立位置から走行直進位置に切換える手段として、リモコン弁のパイロット圧を検出する圧力センサからの信号をコントローラに入力して、コントローラからの指令に基づき電磁比例式の切換制御弁のパイロットポンプからの２次圧によって走行直進弁のスプールを中立位置から走行直進位置に切り換える技術が開示されている。

下記特許文献２には、スプリットフロータイプの可変容量型油圧ポンプの第１吐出ポートと第２吐出ポートからの圧油を合流して油圧アクチュエータに供給可能にする走行独立弁において、下部走行体とフロント作業機を共に駆動する際に走行独立弁を合流位置に切り換え、フロント作業機を駆動させないで下部走行体を駆動する際には走行独立弁を独立供給位置に切り換える手段として、パイロットポンプに接続した下部走行体の駆動を検出する第１検出油路とフロント作業機の駆動を検出する第２検出油路とから検知された圧油を走行独立弁のそれぞれに対応する受圧部に導入することにより走行独立弁のスプールを合流位置や独立供給位置に切り換える技術が開示されている。

特開２００６－３２９３４１公報 特開２０１３－００２２４１号公報

しかしながら、特許文献１では、コントローラからの指令に基づきパイロットポンプからの２次圧を信号圧として、直接走行直進弁の受圧部に導くことから、信号圧の圧力損失が小さいため走行直進弁の切り換え応答性がよいが、作業操作の検知信号を得るための圧力センサをリモコン弁ごとに設置する必要がありコストが増加する問題がある。

特許文献２は、下部走行体や作業機の方向切換弁に駆動を検出する検出油路を配置し、検出油路が検出した圧油を走行独立弁の受圧部に導くことから、圧力センサを複数配置する必要がなく、特許文献１に比べてコスト増加が少ないが、パイロットポンプから吐出された圧油は、分岐され、検出油路を経過した後に走行独立弁の受圧部に至るため、走行独立弁の受圧部に作用する圧油の流量が少なくなることから走行独立弁の応答性が十分でなくなるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、合流切換弁の応答性を確保しながらコスト増加を抑えた作業車両の油圧回路を提供することを目的とする。

本発明の作業車両の油圧回路は、第１油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから作動油が供給されて回転駆動する第１走行用モータと、前記第１走行用モータに供給される作動油の向きを切り換える第１方向切換弁と、を含む第１回路系統と、
第２油圧ポンプと、前記第２油圧ポンプから作動油が供給されて駆動する作業部アクチュエータと、第２走行用モータと、前記作業部アクチュエータに供給される作動油の向きを切り換える第２方向切換弁と、を含む第２回路系統と、
前記第１走行用モータと前記作業部アクチュエータを同時に駆動させる際、前記第１回路系統の作動油と前記第２回路系統の作動油を合流させる合流切換弁と、
前記合流切換弁にパイロット油を供給するパイロットポンプと、
前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路に直列に配列される第１合流補助切換弁と第２合流補助切換弁と、
前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路から分岐して作動油タンクに至る、前記第１走行用モータの駆動及び前記第２走行用モータの駆動を検知する第１検出油路と、
前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路から分岐して作動油タンクに至る、前記作業部アクチュエータの駆動を検知する第２検出油路と、を備え、
前記第１検出油路と前記第２検出油路は、最上流にそれぞれ絞りを備え、
前記第１検出油路は、前記第１走行用モータを駆動させる前記第１方向切換弁の動きに連動して連通位置から遮断位置に切り換わる第１検出用方向切換弁を備え、
前記第２検出油路は、前記作業部アクチュエータを駆動させる前記第２方向切換弁の動きに連動して連通位置から遮断位置に切り換わる第２検出用方向切換弁を備え、
前記第１検出油路は、前記第１検出用方向切換弁よりも上流側で前記第１検出油路から分岐されて前記第１合流補助切換弁の受圧部に接続される第１信号油路を有し、前記第１信号油路は、前記第１検出用方向切換弁が遮断位置に切り換えられると、前記第１合流補助切換弁の受圧部にパイロット圧を付与して遮断位置から連通位置に切り換え、
前記第２検出油路は、前記第２検出用方向切換弁よりも上流側で前記第２検出油路から分岐されて前記第２合流補助切換弁の受圧部に接続される第２信号油路を有し、前記第２信号油路は、前記第２検出用方向切換弁が遮断位置に切り換えられると、前記第２合流補助切換弁の受圧部にパイロット圧を付与して遮断位置から連通位置に切り換えるものである。

本発明によれば、第１検出油路によって第１走行用モータの駆動を検知し、第２検出油路によって作業部アクチュエータの駆動を検知するため、別途圧力センサを配置する必要がなく、コスト増加を抑えることができる。また、第１走行用モータと作業部アクチュエータの駆動を検知した場合に、パイロットポンプと合流切換弁との間の油路に直列に配列した第１合流補助切換弁と第２合流補助切換弁を遮断位置から連通位置に切り換えることで、合流切換弁の受圧部にパイロットポンプからのパイロット油を直接供給することができる。よって、パイロットポンプからのパイロット油の流量がほとんど減少しないため、合流切換弁の応答性を確保することができる。

本実施形態に係る作業車両を示す側面図である。 本実施形態に係る作業車両の油圧回路を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［作業車両の構造］
まず、図１を参照しながら、作業車両の一例としてのバックホー１の概略構造について説明する。

下部走行体２は、エンジン４２からの動力を受けて駆動し、バックホー１を走行させる。下部走行体２は、左右一対のクローラ２１，２１及び左右一対の走行モータ２２Ｌ，２２Ｒを備える。油圧モータである左右の走行モータ２２Ｌ，２２Ｒが左右のクローラ２１，２１をそれぞれ駆動することでバックホー１の前後進を可能としている。また、下部走行体２には、ブレード２３、及びブレード２３を上下方向に回動させるための油圧アクチュエータであるブレードシリンダ２４が設けられている。

作業機３は、エンジン４２からの動力を受けて駆動し、土砂等の掘削作業を行うものである。作業機３は、ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３を備え、これらを独立して駆動することによって掘削作業を可能としている。ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３は、それぞれ作業部に相当し、バックホー１は、複数の作業部を有する。

ブーム３１は、一端部が上部旋回体４の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ３１ａによって回動される。また、アーム３２は、一端部がブーム３１の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ３２ａによって回動される。そして、バケット３３は、一端部がアーム３２の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ３３ａによって回動される。ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａは、作業部を駆動する油圧アクチュエータに相当する。

上部旋回体４は、下部走行体２に対して旋回ベアリング（図示しない）を介して旋回可能に構成されている。上部旋回体４には、操縦部４１、エンジン４２、旋回台４３、旋回モータ４４等が配置されている。油圧モータである旋回モータ４４の駆動力で上部旋回体４が旋回ベアリング（図示しない）を介して旋回する。また、上部旋回体４には、エンジン４２により駆動される複数の油圧ポンプ（図１に図示していない）が配設される。これらの油圧ポンプが、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａ等に作動油を供給する。

操縦部４１には、操縦席４１１が配置されている。操縦席４１１の左右に一対の作業操作レバー４１２Ｌ，４１２Ｒ、前方に一対の走行レバー４１３Ｌ，４１３Ｒが配置されている。オペレータは、操縦席４１１に着座して作業操作レバー４１２Ｌ，４１２Ｒ、走行レバー４１３Ｌ，４１３Ｒ等を操作することによって、エンジン４２、各油圧モータ、各油圧アクチュエータ等の制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。

［油圧回路の構成］
図２を用いて、バックホー１が有する油圧回路５について説明する。油圧回路５は、第１、第２作業部アクチュエータ３０ａ，３０ｂ（ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、バケットシリンダ３３ａのいずれか）、右走行モータ２２Ｒ（第１走行用モータに相当）、左走行モータ２２Ｌ（第２走行用モータに相当）と、第１油圧ポンプ５１と、第２油圧ポンプ５２と、方向切換弁５３と、パイロットポンプ５４と、合流切換弁５５と、を有する。

第１油圧ポンプ５１及び第２油圧ポンプ５２は、エンジン４２によって駆動され、油圧アクチュエータへ供給される作動油を吐出する。第１油圧ポンプ５１は、主に右走行モータ２２Ｒに作動油を供給する。第２油圧ポンプ５２は、主に、第１作業部アクチュエータ３０ａ、第２作業部アクチュエータ３０ｂ、及び左走行モータ２２Ｌに作動油を供給する。なお、図２では、第１油圧ポンプ５１及び第２油圧ポンプ５２から供給される作動油の油路を実線で示している。

右走行モータ２２Ｒは、第１油圧ポンプ５１から供給された作動油により回転駆動される油圧モータである。また、左走行モータ２２Ｌは、第２油圧ポンプ５２から供給された作動油により回転駆動される油圧モータである。また、第１作業部アクチュエータ３０ａ及び第２作業部アクチュエータ３０ｂは、第２油圧ポンプ５２から供給された作動油により駆動される油圧シリンダである。

方向切換弁５３は、各々の油圧アクチュエータに対応して設けられており、第１油圧ポンプ５１及び第２油圧ポンプ５２から油圧アクチュエータへ供給される作動油の向き及び流量を切り換え可能なパイロット式の方向切換弁である。複数の方向切換弁５３は、まとめてコントロールバルブと呼ばれる。本実施形態においては、第１作業部アクチュエータ３０ａに対応する第１作業部用方向切換弁５３ａと、第２作業部アクチュエータ３０ｂに対応する第２作業部用方向切換弁５３ｂと、左走行モータ２２Ｌに対応する左走行モータ用方向切換弁５３ｃと、右走行モータ２２Ｒに対応する右走行モータ用方向切換弁５３ｄと、が設けられている。

油圧回路５は、第１油圧ポンプ５１から作動油が供給される第１回路系統６と、第２油圧ポンプ５２から作動油が供給される第２回路系統７とを備えている。第１回路系統６は、第１油圧ポンプ５１と、右走行モータ２２Ｒと、右走行モータ用方向切換弁５３ｄ（本発明の第１方向切換弁に相当）とを含む。第２回路系統７は、第２油圧ポンプ５２と、第１作業部アクチュエータ３０ａ及び第２作業部アクチュエータ３０ｂ（本発明の作業部アクチュエータに相当）と、第１作業部用方向切換弁５３ａ及び第２作業部用方向切換弁５３ｂ（本発明の第２方向切換弁に相当）とを含む。また、第２回路系統７は、左走行モータ２２Ｌと左走行モータ用方向切換弁５３ｃも含む。

油圧回路５は、合流切換弁５５を備えており、合流切換弁５５は、第１回路系統６の作動油と第２回路系統７の作動油を合流させることが可能なパイロット式の方向切換弁である。合流切換弁５５は、スプールを摺動させることによりポジション５５Ｘ又はポジション５５Ｙに切り換えることが可能である。合流切換弁５５のパイロットポート５５ａにパイロット圧が付与された場合、合流切換弁５５はポジション５５Ｙに切り換えられる。合流切換弁５５のパイロットポート５５ａにパイロット圧が付与されない場合、スプリングの付勢力により、合流切換弁５５はポジション５５Ｘに保持される。パイロットポート５５ａには、パイロットポンプ５４からの油路５４ａが直接接続されている。

合流切換弁５５がポジション５５Ｘにある場合、第１油圧ポンプ５１及び第２油圧ポンプ５２から吐出された作動油は合流されずに分かれて流れ、第１油圧ポンプ５１から吐出された作動油は、右走行モータ用方向切換弁５３ｄへ供給され、第２油圧ポンプ５２から吐出された作動油は、第１作業部用方向切換弁５３ａと、第２作業部用方向切換弁５３ｂと、左走行モータ用方向切換弁５３ｃとへ供給される。

合流切換弁５５がポジション５５Ｙにある場合、第１油圧ポンプ５１及び第２油圧ポンプ５２から吐出された作動油は合流される。

パイロットポンプ５４は、合流切換弁５５へ入力される指令としてのパイロット油を吐出する。パイロットポンプ５４は、エンジン４２によって駆動され、作動油を吐出することにより、油路５４ａ内にパイロット圧を発生させる。なお、図２では、パイロットポンプ５４から供給されるパイロット油の油路を破線で示している。

また、パイロットポンプ５４は、方向切換弁５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）へ入力される指令としてのパイロット油を吐出する。方向切換弁５３は、スプールを摺動させることにより複数のポジションに切り換えることが可能である。方向切換弁５３のパイロットポート５３１及びパイロットポート５３２のいずれにもパイロット圧が付与されない場合、スプリングの付勢力により、方向切換弁５３は中立位置に保持される。方向切換弁５３が中立位置にある場合、作動油は、対応する油圧アクチュエータに供給されない。一方、方向切換弁５３のパイロットポート５３１又はパイロットポート５３２にパイロット圧が付与された場合、方向切換弁５３が中立位置から他のポジションに切り換えられて、作動油は、対応する油圧アクチュエータに供給される。なお、図２では、パイロットポンプ５４と方向切換弁５３のパイロットポート５３１，５３２との間の油路は省略している。

パイロットポンプ５４と合流切換弁５５との間の油路５４ａには、第１合流補助切換弁５６ａと第２合流補助切換弁５６ｂとが直列に配列されている。

第１合流補助切換弁５６ａは、スプールを摺動させることにより、油路５４ａを遮断する遮断位置又は油路５４ａを連通させる連通位置に切り換えることが可能である。第１合流補助切換弁５６ａのパイロットポートにパイロット圧が付与された場合、第１合流補助切換弁５６ａは遮断位置から連通位置に切り換えられる。第１合流補助切換弁５６ａのパイロットポートにパイロット圧が付与されない場合、スプリングの付勢力により、第１合流補助切換弁５６ａは遮断位置に保持される。第２合流補助切換弁５６ｂの構造は、第１合流補助切換弁５６ａと同様である。

パイロットポンプ５４と合流切換弁５５との間の油路５４ａは、第１検出油路５４ｂ、第２検出油路５４ｃに分岐されている。第１検出油路５４ｂは、左走行モータ用方向切換弁５３ｃに連動して動く左走行モータ検出用方向切換弁５７ｃ、及び右走行モータ用方向切換弁５３ｄに連動して動く右走行モータ検出用方向切換弁５７ｄを通って作動油タンクに至る。第２検出油路５４ｃは、第１作業部用方向切換弁５３ａと連動して動く第１作業部検出用方向切換弁５７ａ、及び第２作業部用方向切換弁５３ｂと連動して動く第２作業部検出用方向切換弁５７ｂを通って作動油タンクに至る。

第１作業部検出用方向切換弁５７ａは、第１作業部用方向切換弁５３ａに一体化されており、第１作業部用方向切換弁５３ａと連動して動く。第１作業部検出用方向切換弁５７ａは、スプールを摺動させることにより複数のポジションに切り換えることが可能である。第１作業部用方向切換弁５３ａが中立位置に保持されている場合、第１作業部検出用方向切換弁５７ａも中立位置に保持される。第１作業部用方向切換弁５３ａが中立位置から他のポジションに切り換えられた場合、これに連動して第１作業部検出用方向切換弁５７ａも中立位置から他のポジションに切り換えられる。

第１作業部検出用方向切換弁５７ａが中立位置にある場合、第１作業部検出用方向切換弁５７ａは、第２検出油路５４ｃを閉塞することがない。そのため、作動油は、第２検出油路５４ｃを介して流通することができる。一方、第１作業部検出用方向切換弁５７ａが中立位置以外のポジションにある場合、第１作業部検出用方向切換弁５７ａは、第２検出油路５４ｃを閉塞する。

同様に、第２作業部検出用方向切換弁５７ｂは、第２作業部用方向切換弁５３ｂに一体化されており、第２検出油路５４ｃを連通させる連通位置又は第２検出油路５４ｃを遮断する遮断位置に切り換わることが可能である。また、同様に、左走行モータ検出用方向切換弁５７ｃ、右走行モータ検出用方向切換弁５７ｄは、それぞれ左走行モータ用方向切換弁５３ｃ、右走行モータ用方向切換弁５３ｄに一体化されており、第１検出油路５４ｂを連通させる連通位置又は第１検出油路５４ｂを遮断する遮断位置に切り換わることが可能である。

第１検出油路５４ｂは、左走行モータ検出用方向切換弁５７ｃ及び右走行モータ検出用方向切換弁５７ｄよりも上流側で第１信号油路５４ｄに分岐されている。第１信号油路５４ｄは、第１合流補助切換弁５６ａの受圧部に接続されている。左の走行レバー４１３Ｌ又は右の走行レバー４１３Ｒが操作され、左走行モータ検出用方向切換弁５７ｃ又は右走行モータ検出用方向切換弁５７ｄが中立位置から中立位置以外のポジションとなることにより、第１検出油路５４ｂが閉塞されて絞り５４ｆの下流に圧が立ち、この圧が第１信号油路５４ｄを介して第１合流補助切換弁５６ａの受圧部に入力され、第１合流補助切換弁５６ａは遮断位置から連通位置に切り換えられる。

また、第２検出油路５４ｃは、第１作業部検出用方向切換弁５７ａ及び第２作業部検出用方向切換弁５７ｂよりも上流側で第２信号油路５４ｅに分岐されている。第２信号油路５４ｅは、第２合流補助切換弁５６ｂの受圧部に接続されている。作業操作レバー４１２Ｌ，４１２Ｒが操作され、第１作業部検出用方向切換弁５７ａ又は第２作業部検出用方向切換弁５７ｂが中立位置から中立位置以外のポジションとなることにより、第２検出油路５４ｃが閉塞されて絞り５４ｇの下流に圧が立ち、この圧が第２信号油路５４ｅを介して第２合流補助切換弁５６ｂの受圧部に入力され、第２合流補助切換弁５６ｂは遮断位置から連通位置に切り換えられる。

本実施形態によれば、左の走行レバー４１３Ｌ又は右の走行レバー４１３Ｒが操作される走行動作と、作業操作レバー４１２Ｌ又は作業操作レバー４１２Ｒが操作される作業動作を同時に行う複合動作の際、第１合流補助切換弁５６ａと第２合流補助切換弁５６ｂを遮断位置から連通位置に切り換えることで、合流切換弁５５のパイロットポート５５ａに対して、パイロットポンプ５４からの大量の作動油を油路５４ａを介して直接入力することができるため、合流切換弁５５の応答性を確保することができる。

また、第１検出油路５４ｂと第２検出油路５４ｃは、方向切換弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄに連動して動く検出用方向切換弁５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄにより油圧アクチュエータの駆動を検知できるため、別途圧力センサを配置する必要がなく、コスト増加を抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ バックホー
５ 油圧回路
６ 第１回路系統
７ 第２回路系統
２２Ｌ 左走行モータ
２２Ｒ 右走行モータ
３０ａ 第１作業部アクチュエータ
３０ｂ 第２作業部アクチュエータ
５１ 第１油圧ポンプ
５２ 第２油圧ポンプ
５３ａ 第１作業部用方向切換弁
５３ｂ 第２作業部用方向切換弁
５３ｃ 左走行モータ用方向切換弁
５３ｄ 右走行モータ用方向切換弁
５４ パイロットポンプ
５４ｂ 第１検出油路
５４ｃ 第２検出油路
５４ｄ 第１信号油路
５４ｅ 第２信号油路
５４ｆ 絞り
５４ｇ 絞り
５５ 合流切換弁
５６ａ 第１合流補助切換弁
５６ｂ 第２合流補助切換弁

Claims (1)

1. 第１油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから作動油が供給されて回転駆動する第１走行用モータと、前記第１走行用モータに供給される作動油の向きを切り換える第１方向切換弁と、を含む第１回路系統と、
   第２油圧ポンプと、前記第２油圧ポンプから作動油が供給されて駆動する作業部アクチュエータと、第２走行用モータと、前記作業部アクチュエータに供給される作動油の向きを切り換える第２方向切換弁と、を含む第２回路系統と、
   前記第１走行用モータと前記作業部アクチュエータを同時に駆動させる際、前記第１回路系統の作動油と前記第２回路系統の作動油を合流させる合流切換弁と、
   前記合流切換弁にパイロット油を供給するパイロットポンプと、
   前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路に直列に配列される第１合流補助切換弁と第２合流補助切換弁と、
   前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路から分岐して作動油タンクに至る、前記第１走行用モータの駆動及び前記第２走行用モータの駆動を検知する第１検出油路と、
   前記パイロットポンプと前記合流切換弁との間の油路から分岐して作動油タンクに至る、前記作業部アクチュエータの駆動を検知する第２検出油路と、を備え、
   前記第１検出油路と前記第２検出油路は、最上流にそれぞれ絞りを備え、
   前記第１検出油路は、前記第１走行用モータを駆動させる前記第１方向切換弁の動きに連動して連通位置から遮断位置に切り換わる第１検出用方向切換弁を備え、
   前記第２検出油路は、前記作業部アクチュエータを駆動させる前記第２方向切換弁の動きに連動して連通位置から遮断位置に切り換わる第２検出用方向切換弁を備え、
   前記第１検出油路は、前記第１検出用方向切換弁よりも上流側で前記第１検出油路から分岐されて前記第１合流補助切換弁の受圧部に接続される第１信号油路を有し、前記第１信号油路は、前記第１検出用方向切換弁が遮断位置に切り換えられると、前記第１合流補助切換弁の受圧部にパイロット圧を付与して遮断位置から連通位置に切り換え、
   前記第２検出油路は、前記第２検出用方向切換弁よりも上流側で前記第２検出油路から分岐されて前記第２合流補助切換弁の受圧部に接続される第２信号油路を有し、前記第２信号油路は、前記第２検出用方向切換弁が遮断位置に切り換えられると、前記第２合流補助切換弁の受圧部にパイロット圧を付与して遮断位置から連通位置に切り換える、作業車両の油圧回路。
   
   
   
   
   

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