JPH0291328A - 自走式作業機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ホイールローダ等のように原動機の出力トル
クを掘削力と走行力とにバランスよく配分する必要のあ
る自走式作業機の油圧回路に関する。

Ｂ、従来の技術 第３図は自走式作業機を代表するホイールローダの一例
の全体概略図である。このホイールローダ１は、エンジ
ン２．トルクコンバータ３．トランスミッション４．プ
ロペラシャフト５，６およびアクスル７．８を備えてお
り、走行駆動トルクはこれらを介してタイヤ９，１０に
伝達される。

さらに、ホイールローダ１は掘削、積込作業等を行なう
ためのローダフロント１１．ローダフロント１１を駆動
する油圧シリンダ１２．１３を備えており、これらの油
圧シリンダは１例えばトルクコンバータ３の動力取出部
に設けられている油圧ポンプ１４により駆動される。

また、一般的にホイールローダのステアリング方式は車
体前後屈折方式がとられており、前輪側フレームと後輪
側フレームとがセンタビン１５を介して連結され、ステ
アリングシリンダ１６の伸縮によりセンタピン１５を介
して車体の前後フレームが屈折され、これにより操舵さ
れる。

第４図は、従来一般的に用いられているホイールローダ
のステアリングとローダフロント用の油圧回路図である
。メインポンプ１４ａはメインコントロールバルブ１７
を介してローダフロント用油圧シリンダ１３等に接続さ
れる。ステアリングポンプ１４ｂはステアリングコント
ロールバルブ１９を介してステアリングシリンダ１６を
駆動する。スイッチポンプ１．４ｃは、その吐出油がス
テアリングポンプ１４ｂの吐出流量に応じ、すなわちエ
ンジン回転数に応じプライオリティバルブ１８を介して
ステアリング回路あるいはローダフロント回路に合流す
るように各回路に接続され。

ステアリング回路の流量は、エンジン回転数の高低によ
る差が少なくなり、はぼ一定のステアリング操作ができ
るようになっている。

ところで、ホイールローダの作業は一般的に走行と掘削
等のいわゆる複合動作で行なわれる。従って、エンジン
の出力馬力を走行とフロントに対し如何に馬力配分する
かが性能上重要な問題である。特にトルクコンバータが
ストール状態にあり、かつローダフロント油圧回路がリ
リーフ状態にある場合をコンバインドストールと呼び、
この状態がエンジンにとって最も負荷条件が厳しく。

このときのエンジンの出力トルクをローダフロント側と
走行側とにどのように配分するかが問題となる。

次にこの点について詳述する。

第２図は、エンジントルクカーブＥＴとトルクコンバー
タストール時の吸収トルクカーブＴＴを示したものであ
る。前述の第４図に示す従来の油圧回路においては、・
各ポンプの吐出圧力、１回転当りの吐出容量を、それぞ
れ。

ポンプ１４ａ：Ｐａ、Ｑａ ポンプ１４ｃ　：　Ｐａ、Ｑａ ポンプ１４ｂ　：　Ｐｂ、Ｑｂ とすれば、ポンプ合計吸収トルクＴａは概略、Ｔａ＝　
（ＰａＸＱａ＋ＰｃＸＱｃ＋ＰｂＸＱｂ）／２ｔｃ・・
・（１） となる。従ってコンバインドストール時にエンジンのト
ルクカーブは、第２図に示すように実線ＥＴからポンプ
合計吸収トルクカーブだけ低い破線ＥＴＬのカーブに下
方平行移動する。そして、この破線で示すトルクカーブ
ＥＴとトルクコンバータの吸収トルクカーブＴＴとの交
点Ａがいわゆるエンジンとトルクコンバータのマツチン
グ点となり、トルクＴａ’が走行駆動トルクとなる。

この時、エンジン回転数はＮａまで低下する。このよう
に従来の回路では、エンジンと３つのポンプおよびトル
クコンバータの仕様を設定すると上述のマツチング点Ａ
は結果的に一点のみ決まる。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、作業内容から考えると、作業現場に応じ
てマツチング点を種々選択するのが好ましい。例えば走
行トルクＴａ’が現場の足場・負荷条件に対し大きすぎ
る場合にはタイヤスリップを生じやすくタイヤ寿命が短
くなる。あるいはＴａ’が小さすぎる場合にはパケット
の押込力が不足し、効率良い作業ができない等の不具合
が発生する。

本発明の目的は、コンバインドストール時のようにエン
ジンにとって最も厳しい負荷条件下での走行トルクを最
適値に選択して作業現場に最適な走行性能を得るように
した自走式作業機の油圧回路を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明は、ロ
ーダフロント用メインポンプ１４ａと。

ステアリング用ポンプ１４ｂと、ローダフロント用メイ
ンポンプ１４ａまたはステアリング用ポンプ１４ｂに合
流する吐出油を出力するスイッチポンプ１４ｃとを備え
、これら３つのポンプを同一の原動機２で駆動し、その
原動機２により走行駆動力を得る自走式作業機の油圧回
路に適用される。

そして上述の問題点は、スイッチポンプ１４ｃの吐出油
をローダフロント用メインポンプ１４ａの吐出油と合流
させる回路３１．３２中に介装され、ローダフロント用
メインポンプ１４ａの吐出圧力が所定値以上に達すると
スイッチポンプ１４ｃの吐出油をアンドロードさせ、所
定値未満ではローダフロント用メインポンプ１４ａの吐
出油と合流させるように切換わるアンロードバルブ３４
と、手動操作によってこのアンロードバルブ３４を使用
するか否かを選択するとともに、アンロードバルブ３４
の不使用が選択されたときにはスイッチポンプ１４ｃの
吐出油をローダフロント用メインポンプ１４ａに合流さ
せる選択手段３３とを具備することにより、解決される
。

８０作用 選択手段３３によってアンロードバルブ３４の使用を選
択すると、ローダフロント用メインポンプ１４ａの吐出
圧力が所定値以上に達するとスイッチポンプ１４ｃの吐
出油がアンドロードして、スィッチポンプ１４ｃ分の吸
収トルクが少なくなり、その分だけ原動機２の出力トル
クを走行側に分配でき、大きな走行力が得られる。ロー
ダフロント用メインポンプ１４ａの吐出圧力が所定値未
満ではスイッチポンプ１４ａの吐出油がローダフロント
用メインポンプ１４ａと合流する。

選択手段３３によってアンロードバルブ３４の不使用を
選択すると、ローダフロント用メインポンプ１４ａの吐
出圧力に無関係にスイッチポンプ１４ｃの吐出油がロー
ダフロント用メインポンプ１４ａに合流される。このた
め、アンロードバルブ３４を使用状態にしているときの
ようにスイッチポンプ１４ｃがアンロードせず、スイッ
チポンプ１４ｃの吸収トルクが常時大きい、したがって
、コンバインドストール時のように原動機の負荷が最も
厳しい状態では、アンロードバルブ３４の作動時よりも
走行トルクが小さくなる。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
１本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 第１図により本発明の一実施例を説明する。なお、第４
図と同様な箇所には同一の符号を付して説明する。

ローダフロント用メインポンプ１４ａと、ステアリング
ポンプ１４ｂと、これら両ポンプのいずれか一方にその
吐出油が合流するスイッチポンプ１４ｃとは、それぞれ
エンジン２に設けられたトルクコンバータ３の出力によ
って駆動される。−方、走行駆動軸もトルクコンバータ
３の出力によって駆動される。

メインポンプ１４ａの吐出油はメインコントロールバル
ブ１７を介してローダフロント用の油圧シリンダ１３を
駆動する。メインコントロールバルブ１７は、不図示の
パイロット油圧回路からのパイロット圧力で切換わる。

ステアリングポンプ１４ｂの吐出油はプライオリティバ
ルブ１８およびステアリングコントロールバルブ１９を
介してステアリングシリンダ１６を駆動する。スイッチ
ポンプ１４ｃの吐出ボートは、プライオリティバルブ１
８を介してローダフロント油圧回路またはステアリング
油圧回路に選択的に接続されるようになっている。

ここで、プライオリティバルブ１８は、ステアリングポ
ンプ１４ｂの吐出圧力によって「イ」。

「口」、「ハ」に切換えられ、ステアリングコントロー
ルバルブ１９が「口」の中立位置にあるときは「イ」　
（アンロード位置）に切換わり、ステアリングコントロ
ールバルブ１９が「イ」または「ハ」の作動位置にある
ときには、エンジン回転数が所定値以上で１口」位置に
、所定値未満になると「ハ」位置に切換わる。したがっ
て、「イ」位置ではステアリングポンプ１４ｂの全流量
がタンクへ、スイッチポンプ１４ｃの全流量がローダフ
ロント油圧回路に流れる。また、「口」位置では、ステ
アリングポンプ１４ｂの全流量はステアリング油圧回路
へ、スイッチポンプ１４ｃの全流量はローダフロント油
圧回路へ流れる。さらに「ハ」位置では、両ポンプ１４
ｂ、１４ｃの全流量はステアリング油圧回路へ流れる。

一方、ステアリングコントロールバルブ１９は、不図示
のパイロット油圧回路からのパイロット圧力で切換わる
。

そして、プライオリティバルブ１８に接続されているス
テアリング油圧回路側管路３１とローダフロント用メイ
ンポンプ１４ａの吐出側管路３２との間には、電磁弁３
３と、アンロードバルブ３４と、チエツク弁３５とが設
けられている。なお、ステアリング油圧回路にはリリー
フ弁３６゜３７が、ローダフロント油圧回路にはリリー
フ弁３８が設けられている。

電磁弁３３は、不図示の操作釦などを操作してそのソレ
ノイド部に通電すると「イ」、「口」位置に切換わり、
「イ」位置においては、プライオリティバルブ１８を介
して流れるスイッチポンプ１４ｃの吐出油をアンロード
バルブ３４を介してメインポンプ１４ａの吐出油と合流
させ、１口」位置においては、プライオリティバルブ１
８を介して流れるスイッチポンプ１４ｃの吐出油を直接
にメインポンプ１４ａの吐出油と合流させるためアンロ
ードバルブ３４をバイパスさせる。すなわち、この電磁
弁３３はアンロードバルブ３４の使用、不使用を選択す
るもので、特に不使用選択時、つまり１口」位置にある
ときは、スイッチポンプ１４ｃの吐出油をいつもメイン
ポンプ１４ａに合流させるものである。

アンロードバルブ３４は「イ」、「口」位置に切換わり
、「イ」位置においては、１！！磁弁３３を介して流れ
るスイッチポンプ１４ｃの吐出油をメインポンプ１４ａ
の吐出油と合流させ、１口」位置においては、電磁弁３
３を介して流れるスイッチポンプ１４ｃの吐出油をタン
ク３６へ戻す。

このように構成された回路の動作を説明する。

メインコントロールバルブ１７およびステアリングコン
トロールバルブ１９が中立位置にある場合、メインポン
プ１４ａの吐出油はメインコントロールバルブ１７を介
してタンク３６へ戻り、ステアリングポンプ１４ｂおよ
びスイッチポンプ１４ｃの吐出油は、プライオリティバ
ルブ１８を通ってその左側のパイロットポートに導かれ
プライオリティバルブ１８を「イ」位置に切換える。

このため、ステアリングポンプ１４ｂの吐出油は管路４
１からタンク３６へ戻り、スイッチポンプ１４ｃの吐出
油は管路３１から電磁弁３３に導かれる。

一アンロードバルブ使用時− 電磁弁３３が「イ」位置にあればスイッチポンプ１４ｃ
の吐出油が「イ」位置にあるアンロードバルブ３４およ
びチエツク弁３５を介してメイン管路３２に合流する。

この状態でメインコントロールバルブ１７を操作し、掘
削や積込みなどのローダフロント作業を行なうとき、名
インポンプ１４ａの吐出圧力すなわちメイン管路３２の
圧力が所定値以下の場合にはアンロードバルブ３４が「
イ」位置にあり、スイッチポンプ１４ｃの吐出圧はその
設定圧力まで上昇する。ここで、メイン管路３２の圧力
がアンロードバルブ３４に設定したアンロード圧力を越
えると、アンロードバルブ３４が「口」位置に切換り、
スイッチポンプ１４ｃの吐出油がタンク３６へ戻り、ス
イッチポンプ１４ｃの吐出圧力はタンク圧となる。

従って、スイッチポンプ１４ｃの吸収トルクＴ　ｃ　＝
　Ｐ　ｃ　’　Ｘ　Ｑ　ｃ　／　２πは従来の場合に比
べて極めて小さい値となる。よって、３つのポンプの合
計吸収トルクは、概略、 Ｔｂ＝　（ＰａＸＱａ＋Ｐｃ’ＸＱｃ＋ＰｂＸＱｂ）／
２ｔｃ・・・（２） となり、Ｔｂ＜Ｔａ（第１式参照）となる。

これを第２図のトルクカーブで説明すると、アンロード
バルブ３４の作動時にコンバインドストール状態になる
と、エンジントルクカーブＥＴは１点鎖線ＥＴＨのよう
に変化する。従ってコンバインドストール時のマツチン
グ点は点Ｂの位置となり、走行トルクがＴ　ｂ’　（＞
Ｔ　ａ’）となって、マツチング点Ａに比べ大きくなる
。さらにエンジン回転数がＮｂ（）Ｎａ）となり、スイ
ッチポンプ１４ｃのタンク戻り分（アンロードバルブ３
４を介してスイッチポンプ１４ｃの全流量がタンクへ流
れる）をメインポンプ１４ａの回転数の増加分である程
度補完でき、ローダフロントの作業速度も従来より早く
でき、作業効率も改善で、きる。

−アンロードバルブ不使用時（バイパス時）−電磁弁３
３をｒロノ位置にすると管路３１がメイン管路３２と直
接に接続されるから、スイッチポンプ１４ｃの吐出油は
、メイン管路３２の圧力に拘らず、常時、メインポンプ
１４ａの吐出油と合流する。この結果、スイッチポンプ
１４ｃの吸収トルクＴ　ｃ　＝　Ｐ　ｃ　Ｘ　Ｑ　ｃ　
／　２πは従来と同等となり、３つのポンプの合計吸収
トルクＴｂは、概略。

Ｔｂ＝　（ＰａＸＱａ＋ＰｃＸＱｃ＋ＰｂＸＱｂ）／２
ｇ・・・（３） となり、Ｔｂは（１）式のＴａと等しくなる。これを第
２図のトルクカーブで説明すると、コンバインドストー
ル状態において、エンジントルクカーブＥＴは破線ＥＴ
Ｌのように変化する。従って、コンバインドストール状
態でのマツチング点がＡ点の位置となり、走行トルクが
Ｔ　ａ　’となる。

すなわち、アンロードバルブ３４を使用する場合に比べ
て走行トルクが小さくなる。

以上の構成により、作業現場の状態に応じて電磁弁３３
を［イ」位置または１口」位置に切換えることにより、
高走行力、低走行力の使いわけができる。すなわち、タ
イヤスリップの発生しやすい軟弱地盤では、電磁弁３３
を「口」位置に操作してアンロードバルブ３４をバイパ
スする回路とし、低走行力で使用することによりタイヤ
スリップの発生を防止し、タイヤの寿命を延ばすととも
に、オペレータも運転しやすくなる。一方、固い地山掘
削、堅固な地盤では、アンロードバルブ３４を使用する
回路とし、高走行力で強力なパケット押入力を得、効率
良い作業が行なえる。

なお以上では、トルクコンバータを用いたホイールロー
ダについて説明したが、ＨＳ　Ｔ　（ｌｌｙｄｒａｕｌ
ｉｅ　５ｔａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）式の
走行油圧回路を用いたホイールローダにも本発明を適用
できる他、ホイールローダ・以外の各種自走式作業機に
も適用できる。

また、一種類のアンロードバルブを用いてコンバインド
ストール状態での走行トルクを２種類設定したが、各ア
ンロード圧力でそれぞれ作動する３以上のアンロード弁
を用いてコンバインドストール状態での走行トルクを３
種類以上設定してもよい。あるいは、アンロードバルブ
のアンロード圧力を手動で任意に調節できる機構として
もよい。

さらに、電磁弁３３によりアンロードバルブ３４を使用
する回路と使用しない回路とを選択するようにしたが、
電磁弁３３に代えてパイロット油圧式切換弁を用いても
よい。あるいは、電磁弁３３とアンロードバルブ３４と
を一体化した３位置のバルブを構成し、手動操作部材の
選択操作により、アンロードバルブの機能を発揮せずに
スイッチポンプの吐出油を直接にメインポンプと合流さ
せる位置と、アンロードバルブの機能を発揮させる位置
との間で切換可能としてもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、コンバインドストール状態での走行ト
ルクを２種類以上設定できるから１作業現場に応じた最
適な走行力を、オペレータの好みに応じて選択できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す油圧回路図、第２図は
エンジントルクカーブとトルクコンバータストール状態
での吸収トルクカーブとのマツチング線図、第３図はホ
イールローダの全体概略側面図、第４図は従来のホイー
ルローダのステアリング、ローダフロント油圧回路図で
ある。 １：ホイールローダ ２：エンジン ３：トルクコンバータ １１：ローダフロント １４ａ：メインポンプ １４ｂニステアリングポンプ １４ｃ：スイッチポンプ １７：メインコントロールバルブ １８：プライオリティバルブ １９ニステアリングコントロールバルブ３３：電磁弁 ３４：アンロードバルブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ローダフロント用メインポンプと、 ステアリング用ポンプと、 前記ローダフロント用メインポンプまたはステアリング
   用ポンプに合流する吐出油を出力するスイッチポンプと
   を備え、これら３つのポンプを同一の原動機で駆動し、
   かつその原動機により走行駆動力を得る自走式作業機の
   油圧回路において、前記スイッチポンプの吐出油を前記
   ローダフロント用メインポンプの吐出油と合流させる回
   路中に介装され、前記ローダフロント用メインポンプの
   吐出圧力が所定値以上に達すると前記スイッチポンプの
   吐出油をアンドロードさせ、所定値未満ではローダフロ
   ント用メインポンプの吐出油と合流させるように切換わ
   るアンロードバルブと、手動操作によって前記アンロー
   ドバルブを使用するか否かを選択するとともに、そのア
   ンロードバルブの不使用が選択された時には前記スイッ
   チポンプの吐出油を前記ローダフロント用メインポンプ
   に合流させる選択手段とを具備することを特徴とする自
   走式作業機の油圧回路。