JPH0370885A - 両傾転可変ポンプを備えた油圧駆動回路 - 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、固定ポンプと両傾転可変ポンプとを備えた油
圧駆動回路に関する。

Ｂ、従来の技術とその問題点 この種の油圧駆動回路の従来例として、ホイールローダ
の油圧駆動回路を第３図に示す。

第３図において、原動機１ば２連の固定容量油圧ポンプ
２，３を駆動するとともに、機械式の走行駆動装置４を
も駆動する。固定容量油圧ポンプ３の吐出油は、管路５
の圧力が所定値未満の場合にはアンロード弁６を介して
管路５に流入され、固定容量油圧ポンプ２の吐出油と合
流し、管路５の圧力が所定値以上になるとアンロード弁
６が図示の位置から右側の位置へ切換わり冷却器７を通
ってタンク８に戻る。フロント用アクチュエータ９は切
換弁１０の切換えにより収縮、停止が制御される。

しかしながら、第３図の油圧駆動回路においては次のよ
うな問題がある。

第５図の曲線Ａは一例として原動機１の定格回転時の馬
力曲線（この馬力曲線上では原動機１の出力トルクは一
定）を示し、固定容量油圧ポンプ２．３の１回転当たり
の吐出量をｑｌｙ　’Ｔ２とするとき、最大ポンプ圧Ｐ
　ｌ１ｌａｘとポンプ合計最大吐出流量ｑ　（＝ｑｌ＋
ｑ２）はこの馬力曲線Ａから決定される。すなわち、馬
力間ＩＡにおける原動機ｌの出力トルク（定格トルク）
とＰ　ｗａｘ　Ｘ（ｑｌ＋ｑ２）で示される油圧ポンプ
の入力トルクとが等しくなるように上記Ｐｍａｘ、ｑｌ
。

ｑ２が決定される。ここで、アンロード圧Ｐ１は、 ＰＬ＝ｑｌＸＰｍａｘ／　（ｑｌ＋ｑ２）で決定される
が、ｑｌＸＰＩＩｌａｘで表されるトルクを発生する原
動機馬力曲線をＢとするとき、アンロード圧Ｐ１は、こ
の馬力曲線８と（ｑｌ＋ｑ２）との交点で求まる。した
がって、その場合のＰ−ｑ曲線は第５図の実線イのよう
な階段状に設定される。そのため、馬力曲線Ｂと階段状
Ｐ−ｑ線図線図間まれた領域■が有効に利用されない。

また、アンロード圧力をＰ２まで下げて原動機１の馬力
曲線をＣにする場合には、ｐ−ｑ線図が一点鎖線口のよ
うになり、馬力曲線Ｃと階段状ｐ−ｑ線図口とで囲まれ
た領域■が有効に利用されないばかりか、馬力曲線Ｃと
階段状ｐ−ｑ線図イとで囲まれた領域ｍではエンジンス
トールが発生する。

そこで、領域■、■の有効に利用されない領域を解消す
るため、従来から第４図に示す油圧駆動回路が知られて
いる。

第３図と同様な箇所には同様な符号を付して相違点を主
に説明する。第４図の従来回路では、固定容量油圧ポン
プ３に代えて可変容量油圧ポンプ１１を設けるとともに
アンロード弁６を廃止し、可変容量油圧ポンプ１１の傾
転角をレギュレータエ２で制御する。このレギュレータ
１２にはパイロットライン↓３を通してポンプ圧が導か
れており、第５図（ｂ）に示すように、ポンプ圧がＰｌ
を越えるとレギュレータ１２が作動してＰ−ｑＡｉ！図
が馬力向ＡｉＢ上に設定されるようにポンプ傾転角を圧
力に応じて低減する。したがって、第４図の油圧駆動回
路のＰ−ｑ線図は実線口で示すようになる。

この従来例によれば、上述したような原動機出力が有効
に利用されない領域１，１が解消されるものの、馬力曲
線がＣのときには依然としてエンジンストール領域■が
残存する。すなわち、馬力曲線がＣの場合には圧力Ｐ２
からポンプ１１の傾転量が減少し圧力Ｐ３で傾転量がゼ
ロになる。したがって、ポンプ圧力がＰ３〜Ｐｍａｘの
範囲ではもはやポンプ吐出流量、すなわちポンプ入力ト
ルク（馬力）を低減できず、領域■でエンジンストール
してしまう。

また、上述した２つの油圧駆動回路では、高速走行する
とき固定容量油圧ポンプ２，３あるいは可変容量油圧ポ
ンプ１（からの吐出流量が多くなり、切換弁１０．冷却
器７を通ってタンク８に流れる際の圧力損失がロス馬力
となり最高速度がその分低くなるという問題もある。

本発明は、固定容量および可変容量油圧ポンプの合計最
大吐出量と最大ポンプ圧との積で決まる馬力よりも小さ
い馬力の回転数で原動機を駆動してもエンジンストール
を引き起こすことなく、かつ有効に原動機馬力を利用す
るものである。

Ｃ０課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応づけて本発明を説明すると
、本発明に係る油圧駆動回路は、ｍ動機↓の回転数に応
じた流量の圧油を吐出する固定容量油圧ポンプ２と、原
動機ｌに駆動される可変ポンプであってその傾転角が正
側〜負側の間の任意の位置に設定され正側のときにはそ
の吐出油が固定容量ポンプ２からの吐出油と合流する両
傾転可変容量油圧ポンプ２１と、両油圧ポンプ２，２１
の吐出油により駆動される油圧アクチュエータ９と、ポ
ンプ圧力が予め定めた第１の設定値を越えると可変容量
油圧ポンプ２１の傾転角を負側に設定する傾転制御手段
２２とを具備することにより上記技術的課題を特徴する 請求項２の発明は、油圧ポンプ２，２１のＰ−ｑ線図が
原動機の馬力曲線に沿うように傾転角を制御するもので
ある。

請求項３の発明は、ある条件下で可変容量油圧ポンプ２
１の傾転角を負側の最大値にするものである。

０１作用 ポンプ圧が第１の設定値を越えると可変容量油圧ポンプ
２１の傾転角が負側に設定され、固定油圧ポンプ２の吐
出油が可変容量油圧ポンプ２１によりタンクに戻される
。このため、可変容量油圧ポンプ２１はモータ作用して
ポンプ合計入力馬力が低減され、エンジンストールが防
止される。

請求項２では、油圧ポンプ２，２１のＰ−ｑ線図が原動
機の馬力曲線に沿って制御されるのでより有効に原動機
馬力を利用できる。

請求項３の発明では１例えば原動機１で走行駆動装置も
駆動されるような作業機において、走行時に油圧アクチ
ュエータ９を使用しないときには。

傾転制御手段２２により可変容量油圧ポンプ２１の傾転
角が負側の最大値に設定される。その結果、油圧ポンプ
２，２１の合計入力馬力が最小になり走行駆動装置に振
り向けられる馬力が増えるとともに油圧の圧力損失も低
減され、最高車速や最高トルクを向上できる。

なお、本発明の詳細な説明する上記０項およびＤ項では
、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
。

Ｅ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示すホイールローダの油圧
原動回路図である。なお、第３図と同様な箇所には同一
の符号を付す。

第１図において、原動機工は、例えば運転席に設けられ
た燃料レバーの操作量に応じた回転数で回転し、この原
動機１により固定容量油圧ポンプ２と両傾転可変容量油
圧ポンプ２１が駆動される。

両傾転可変容量油圧ポンプ２１の一方のボートと固定油
圧ポンプ２の吐出ボートとが接続されて合流回路が構成
されている。また、可変容量油圧ポンプ２１の他方のボ
ートはチエツク弁１４，１．５を介してタンクと接続さ
れ、チエツク弁１５を介してタンクから油を吸い込み、
チエツク弁１４を介してタンクへ油を吐き出す６両傾転
可変容量油圧ポンプ２↑の傾転角は傾転制御装置２２に
より制御される。

この傾転制御装置２２は、両傾転可変容量油圧ポンプ２
１の傾転レバー２１１にピストンが連結されたシリンダ
２２１と、サーボ弁２２２と、油圧源２２３とを有し、
傾転レバー２１１とサーボ弁２２２とはフィードバック
レバー２２４で連結されている。サーボ弁２２２の一端
にはパイロットライン１３を介して管路５のポンプ圧が
導かれるとともに、電磁切換弁３１を介して油圧源３２
の圧油が導かれる。原動機１が停止している場合。

傾転制御装置２２により両傾転可変ポンプ２工の傾転量
は零に設定される。また、原動機１が駆動されている場
合、ポンプ圧がＰ２になるまでは両傾転可変ポンプ２１
の傾転量は正側の最大値に設定され、Ｐ２を越えると正
側で徐々に減少しＰ３に達すると傾転量はゼロになる。

さらに、Ｐ３を越え最大圧力Ｐｍａｘになるまでは、そ
の傾転量はポンプ圧に応じて徐々に負側に増加しＰｍａ
ｘで負側の最大値となる。

４１はフロント用油圧アクチュエータ９．を駆動するた
めに操作されるフロント用操作レバーであり、操作量に
比例した電気信号を出力して比例電磁式切換弁１０を切
換操作する。この操作レバー４１の出力は常閉接点３３
Ｓを有するリレー３３のコイル３３Ｃを介して接地され
ている。常閉接点３３８の一端はバッテリに接続される
とともに他端は電磁式切換弁３１のソレノイド部とモー
ドスイッチ３４を介して接地されている。

次に、実施例の動作を説明する。

モードスイッチ３４がオフの場合、／’１７１１が起動
されるまでは、シリンダ２２１により傾転レバー２１１
は中立位置に保持され、フィードバックレバー２２４は
図示の位置から上方に変位して相対的にサーボ弁２２２
はイの位置に切換わっでいる。ｙＸ動機１を起動すると
、このようにイ位置にあるサーボ弁２２を通って油圧源
２２３からの圧油がシリンダ２２１のイ室に流れ込み、
ピストンを下方へ移動せしめる。このとき、切換弁１０
が中立位置にあれば可変容量油圧ポンプ２１の傾転量が
正側の最大値になるとサーボ弁２２２は第１図の状態で
バランスする。

今、原動機１の定格馬力曲線が第２図のＡで示されると
き、上述した圧力Ｐｍａｘ、　Ｐ２．　Ｐ３は、定格馬
力よりも低い馬力曲線ＣにおけるトルクをＴｃとし、 Ｔｃ＝Ｐ＆ｌｘ（ｑｌ−ｑ２ｍａｘ）＝＝Ｐ２（ｑｌ＋
ｑ２ｍａｘ）＝Ｐ３Ｘｑｌで決定され、ばね２２５の初
期ばね力はポンプ圧Ｐ２に相当する値に設定される。

フロント用操作レバー４１により切換弁１０＆介して油
圧アクチュエータ９を糠動すると管ｆｆ！１５のポンプ
圧力が上昇する。ポンプ圧がＰ２を越えると、パイロッ
トライン１３の圧力によりサーボ弁２２２が口側に切換
わり、油圧源２２３の圧力がシリンダ２２１の口塞に導
入される。その結果、可変容量油圧ポンプ２２１の傾転
量は、油圧ポンプ２２１の吐出量が第２図に示す馬力曲
線Ｃ上に従って減少するように小さくなる。ポンプ圧が
Ｐ３に達すると油圧ポンプ２１の傾転量はゼロとなり、
ポンプ圧がＰ３を越えると油圧ポンプ２１の傾転量は負
側に振れ始め、油圧ポンプ２の吐出した油をタンク８側
へ戻すことになる。

すなわち、ポンプ圧力がＰ３→Ｐｍａｘの範囲のポンプ
２および２１の１回転当たりの合計吐出量は（ｑｌ−ｑ
２）となり、第２図の馬力曲線Ｃに沿ってポンプ圧力の
上昇に伴いその１回転当たりの合計吐出量は減少し、圧
力Ｐ＋ａａｘで油圧ポンプ２１の傾転量は負側の最大値
となって１回転当たりの合計吐出量は最小となる。その
ため、従来は馬力曲線Ｃで原動機１が運転されていると
きに第５図（ｂ）に示す領域■の運転条件では原動機が
エンジンストールしたが１本実施例では１次の理由によ
りその領域和でのエンジンストールを防止できる。

ポンプ圧が第２図に示すようにポンプ吐出量ｑ１と馬力
的１ＩＡＣとの交点で決まる圧力Ｐ３を越えると、可変
容量油圧ポンプ２１はモータとして動作し、油圧ポンプ
２と２１のポンプ合計入力馬力が可変容量油圧ポンプ２
１の負側の傾転量だけ。

つまり可変容量油圧ポンプ２１がモータ作用により発生
するトルク分だけ減少する。この減少トルクは、第５図
（ｂ）の領域■に相当するから従来のようにエンジンス
トールすることがない。

原動機１の回転数を増大させてもポンプ圧と両傾転可変
ポンプ２１の傾転量との関係、すなわち第２図に示すＰ
−ｑ線図は変わらないから、ポンプ入力馬力（トルク）
が一定のまま、ポンプの吐出流量（原動機１の回転数×
１１回転当りのポンプ吐出量）は原動機１の回転数が増
加すると多くなる。

次に、走行時にモードスイッチ３４を閉じた場合の動作
を説明する。

フロント用操作レバー４１が操作されない場合は常閉接
点３３Ｓが閉じているので、モードスイッチ３４を閉じ
ると電磁切換弁３１が作動し油圧源３２の圧油がサーボ
弁２２２の一端に作用する。

そのため、サーボ弁２２２ば口位置に切換えられ、油圧
源２２３の圧油がシリンダ２２１の口塞に導かれるので
、油圧ポンプ２１の傾転量が負側の最大値となってサー
ボ弁２２２が図示の位置でバランスする。したがって、
油圧ポンプ２の吐出流量ｑＬ（原動機１の回転数×１１
回転当りのポンプ吐出量）からタンク側へ吐出する可変
容量油圧ポンプ２１の吐出流量ｑ２ｍａｘ（原動機ｌの
回転数×１１回転当りのポンプ吐出量）を差し引いた流
量の圧油が管路５を流れ、管路５．切換弁１０゜冷却器
７を通ってタンクに至る管路の圧力損失が低減されると
ともに、可変容量油圧ポンプ２１はそのときの管路５の
圧力で吸収できる最大トルクで油圧ポンプ２を駆動する
ことになり、ポンプ合計入力馬力が低減されて原動機１
の負担が小さくなる。その結果、可変容量油圧ポンプ２
１がモータ作用する上記最大トルク分を機械式走行駆動
装置４に振り向けられ、走行トルクを向上したり、最高
速度を向上できる。なお、走行駆動装置は不図示の走行
ペダルにより制御され走行する。

走行中にフロント用操作レバー４１を操作すると常閉接
点３３８が開き、電磁切換弁３１が閉じるのでサーボ弁
２２２に油圧ｇ３２の圧力が作用しなくなる。その結果
、可変容量油圧ポンプ２１の傾転量はポンプ圧に応じた
値となる。すなわち、上述したようにポンプ圧がＰ２以
下ならば正側の最大傾転になり、Ｐ２〜Ｐ３では最大傾
転量〜傾転量ゼロとなり、Ｐ３を越えると圧力が高いほ
ど大きな負側の傾転量となる。換言すると、走行とフロ
ントの複合操作時は走行状態に無関係にフロント用アク
チュエータ９に十分に圧油を供給できる。また、フロン
ト中立時や待ち時間中のポンプ吐出油の絞り捨て損失を
低減できる。

なお、モードスイッチ３４を省略してもよいが、この場
合、操作レバー４１を中立に戻すたびに油圧ポンプ２１
の傾転量が負側の最大値に切換わってしまうので、所定
時間以上にわたり操作レバー４↓が中立にあるときにの
み油圧ポンプ２工の傾転量が負側の最大値になるように
電磁切換弁３１のソレノイド通電回路中に遅延回路を設
けるのがｆｌＦましい。

また油圧ポンプ２１の傾転量を油圧シリンダ２２１で調
節するようにしたが、電気式比例ソレノイドなどを用い
てもよい。さらにホイールローダの走行用油圧駆動回路
について説明したが、他の油圧建設機械の走行油圧駆動
回路、あるいは走行用以外の油圧駆動回路にも本発明を
適用できる。

Ｆ９発明の効果 本発明によれば、ポンプ圧が第１の設定値を越えると可
変容量油圧ポンプの傾転角を負側に設定するようにした
ので、固定容量および可変容量油圧ポンプの合計最大吐
出量と最大ポンプ圧との積で決まる馬力を出力する回転
数よりも低い回転数で原動機を駆動してもエンジンスト
ールを引き起こすことなく有効に原動機馬力を利用する
ことができる。また、請求項２のようにポンプのｐ−ｑ
線図が馬力曲線に沿うように可変容量油圧ポンプの傾転
角を正側の最大値から負側の最大値まで制御すれば、原
動機馬力をより一層有効に利用できる。さらに請求項３
のように所定の条件下では可変容量油圧ポンプの傾転角
を負側の最大値に設定すれば、ポンプ入力馬力が最小値
にでき、原動機の馬力を他の駆動系に有効に振り向ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧駆動回路の全体構成図、第２
図はそのｐ−ｑ線図である。 第３図および第４図は従来の油圧駆動回路の全体構成図
、第５図はそれらのｐ−ｑ線図である。 １：原動機　　　　　　２：固定量油圧ポンプ４：走行
駆動装置 ９：フロント用油圧アクチュエータ １０：切換弁 ２１：両傾転可変容量油圧ポンプ ２２：傾転制御装置　　３１：電磁切換弁３２．２２３
：油圧源　３３：リレー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原動機の回転数に応じた流量の圧油を吐出する固定
   容量油圧ポンプと、 前記原動機に駆動される可変ポンプであってその傾転角
   が正側〜負側の間の任意の位置に設定され正側のときに
   はその吐出油が前記固定容量ポンプからの吐出油と合流
   する両傾転可変容量油圧ポンプと、 前記両油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチ
   ュエータと、 ポンプ圧力が予め定めた第１の設定値を越えると前記可
   変容量油圧ポンプの傾転角を負側に設定する傾転制御手
   段とを具備することを特徴とする両傾転可変ポンプを備
   えた油圧駆動回路。 ２）請求項１の油圧駆動回路において、前記傾転制御手
   段は、ポンプ圧が前記第１の設定値よりも低い第２の設
   定値と第１の設定値間ではポンプ圧が上昇すると前記可
   変容量油圧ポンプの傾転角を正側〜ゼロの範囲で低減す
   ると共に、前記第１の設定値を越えると圧力に応じてゼ
   ロから負側に傾転角を制御することを特徴とする両傾転
   可変ポンプを備えた油圧駆動回路。 ３）請求項１の油圧駆動回路において、前記両傾転可変
   油圧ポンプの傾転角が負側の最大値に設定されるように
   前記傾転制御手段を指令する信号を出力する信号出力手
   段を具備することを特徴とする両傾転可変ポンプを備え
   た油圧駆動回路。