JPH04171361A - 油圧駆動装置 - 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、可変容量形油圧ポンプと油圧モータとを閉回
路接続したＨ３Ｔ式の油圧駆動装置に関する。

Ｂ、従来の技術 第５図は、この種のＨＳ　Ｔ式油圧訃動装置を搭載した
ホイールローダの走行回路の一般的な一例を示す。

第５図において、原動機１によって駆動される可変容量
形油圧ポンプ２には主管路３，４により油圧モータ５が
閉回路接続され、可変容量形油圧ポンプ２の傾転量は、
原動機１の回転数に応じた流量の圧油を吐出する固定容
量形のチャージ用油圧ポンプ６によって制御される。す
なわち、チャージポンプ６の吐出管路７には第６図に詳
細を示す差圧発生部８が設けられ、その上流側管路７ａ
と下流側管路７ｂとにチャージポンプ６の吐出量に応じ
た圧力差が生じ、この差圧によって、傾転シリンダ９を
駆動して油圧ポンプ２の傾転量が制御される。

今、運転席に設けられたスイッチ（不図示）の操作によ
り前後進切換弁１０を図示中立位置Ｎから例えば前進位
置Ｆに切換えると、傾転シリンダ９の一方のシリンダ室
９ａが管路７ａと、他方のシリンダ室９ｂが管路７ｂと
それぞれ連通するので、管路７ａと７ｂとの差圧、すな
わち差圧発生部８で生じた差圧に応した量だけ傾転シリ
ンダ９のピストン９Ｃが下方に移動する。このピストン
９ｃの移動量に応じて可変容量形油圧ポンプ２の傾転量
が決定され、油圧ポンプ２は、この傾転量に応じた流量
で圧油を主管路３に吐出し、この吐出油により走行用の
油圧モータ５が正転して車両が前進する。このように、
油圧ポンプ２の傾転量は原動機１の回転数に依存する。

また、チャージポンプ６からの吐出油は、チャージ管路
７，１１およびチエツク弁１２ａ、１２ｂを介して主管
路３，４に供給され、これによりキャビテーションの防
止が図られる。なお、リリーフ弁１３は、チャージ管路
１１の最高圧力を設定するものである。

ここで、第６図により従来の差圧発生部８の構成を説明
する。この従来の差圧発生部８は、絞り８１．８２およ
び切換弁８３を有し、絞り８１は、常時、管路７　ａ　
、’７　ｂとを絞り接続し、一方、絞り８２は、管路７
ａ、７ｂのバイパス管路８４に切換弁８３と直列接続さ
れて設けられる。この切換弁８３は管路７ａ、７ｂの差
圧により切換えられてバイパス管路８４を連通、遮断す
る。

このように構成された従来の差圧発生部８を有する油圧
駆動装置の動作は次のとおりである。

前後進切換弁１０を前後進いずれかの位置に切換えると
、傾転シリンダ９の一方のシリンダ室は差圧発生部８の
上流側管路７ａと接続され、他方のシリンダ室は差圧発
生部８の下流側管路７ｂに接続される。ここで、チャー
ジポンプ６は固定容量であり、その吐出流量Ｑｃは原動
機１の入力回転数Ｎｅによって次式のように決定される
。

Ｑｃ＝ＮｅＸｑｅ　　　　　　　　−（１）ｑｃ：チャ
ージポンプ６の吐出容量 そして、流量Ｑｃの圧油が絞り８】を流れるときの圧力
損失によって管路７ａ、７ｂ間に差圧が生じ、この差圧
分だけ傾転シリンダ９のピストン９Ｃに油圧力が働く。

この油圧力と対向するようにシリンダ室のばねがたわみ
、これにより可変容量形油圧ポンプ２の斜板（あるいは
斜軸）が傾いてその傾転量に見合った量の圧油を吐出す
る。

このとき、差圧ΔＰは、 ΔＰ＝に−Ｑｃ２・　（１／ａｌ）　　　−（２）Ｋ：
定数　　ａｌ：絞り８１の開口面積で表わされ、この差
圧により決定される油圧ポンプ２の傾転量、つまり、油
圧ポンプ２の吐出容量ｑｐは、 ｑｐ”β・ΔＰ ＝β・Ｋ（１／ａ　１）・ｑｃ”Ｎｅ”　　　−（３）
β：定数 で示される。すなわち、油圧ポンプ２の吐出容量ｑｐは
入力回転数Ｎｅの２乗に比例する・このような傾転制御
による油圧モータ３の回転数Ｎｍは、今、油圧モータ３
を固定容量形としその吐出容量をｑｍとすると、 Ｎｍ＝（ｑｐ／ｑｍ）Ｎｅ＝（β・Ｋ・（１／ａ　１）
ｑｃ’Ｎｅ’）／ｑｔ・・（４）で表わされるー。すな
わち、油圧モータ３の回転数Ｎｍは原動機１の入力回転
数Ｎｅの３乗に比例する。

また、第６図においては、入力回転数の上昇に伴いチャ
ージポンプ６の吐出流量が増加して、絞り８１の前後圧
力差が大きくなり、その圧力差による力が切換弁８３の
ばねの付勢力に勝ると、その切換弁８３は開放動作し、
バイパス管路８４゜切換弁８３を介して絞り８２を通過
する流れも生じる。

従って、切換弁８３がバイパス管路８４を遮断する比較
的低回転数域での差圧発生部８の前後差圧をΔＰ１、切
換弁８３がバイパス管路８４を開放する比較的高回転数
域での差圧発生部８の前後差圧をΔＰ２（〉ΔＰｉ）と
すると、切換弁８３が遮断、連通ずるときの油圧ポンプ
２の吐出容量ｑＰ１ｙｑρ２は、それぞれ ｑｐｌ＝β・ΔＰ１ ＝β・Ｋ　・（１／ａ　１）　・ｑｃ”　・Ｎｅ”　　
　−（５）ｑｐ２＝＝β・ΔＰ２ ＝β・Ｋ（１／（ａｌ＋ａ２））・ｑｃ２・Ｎｅ”　　
−（６）ａ２：絞り８２の開口面積 と表わされるから、第５図の油圧駆動装置における原動
機入力回転数とポンプ傾転量との特性は第２図の一点鎖
線のように回転数Ｎｅｌを境界とした折線となる。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 このように従来の油圧駆動装置では、２つの絞り８１．
８２を利用して、原動機入力回転数に対する傾転量の変
化、すなわち車速の変化をゆるやかにしようと試みては
いるものの、原動機入力回転数が大きくなるほどポンプ
傾転量が急峻に変化し、所望の車速制御特性が得られな
いおそれがある。しかも、入力回転数Ｎｅ１前後では、
アクセルペダル踏込み量に対する車速変化特性が大きく
異なり、フィーリングが芳しくない。

そこで、絞りを３つあるいは４つ以上設けて所望の車速
制御特性を得ようとすると、差圧発生部８の構成要素が
増加し、差圧発生部８の大型化、コストアップを引き起
こす。

本発明の目的は、通過流量に対する圧力損失が略−水比
例するようにし、しかも小型化および低コスト化が可能
な差圧発生弁を備えた油圧駆動装置を提供することにあ
る。

９１課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図および第５図により本発明を説明
すると、本発明は、原動機１に駆動される可変容量形油
圧ポンプ２と、一対の主管路３゜４により可変容量形油
圧ポンプ２に閉回路接続され、この可変容量形油圧ポン
プ２からの吐出油により駆動される油圧モータ５と、原
動機１により駆動されこの原動機１の回転数に応じた流
量の圧油を吐出する固定容量杉油圧ポンプ６と、この固
定容量杉油圧ポンプ６の吐出流量に応じた差圧を生じせ
しめる差圧発生部８Ａと、この差圧発生部８Ａにより発
生する差圧によって駆動され、この差圧が大きいほど可
変容量形油圧ポンプ２の吐出容量が大きくなるように制
御する吐出容量調節手段９とを備えた油圧駆動装置に適
用される。

そして、弁本体１８１と、この弁本体１８１内で上記圧
力差に応じて移動し、この圧力差に応じた開口面積を設
定する弁体１８２とを有し、固定容量杉油圧ポンプ６の
吐出流量と上記圧力差が略−水比例するように弁体１８
２の移動量に対する開口面積が決定されるように構成し
た差圧発生弁８Ａを差圧発生部として用いることにより
、上述の目的が達成される。

請求項２の油圧駆動装置は、その差圧発生弁８Ｂを次の
ように構成したものである。可変容量形油圧ポンプ２の
吐出容量が最大となる第１の位置を越えた弁体１８２の
移動範囲では、この弁体１８２の移動量に対する圧力差
の変化が上記第１の位置までの弁体１８２の移動範囲の
変化に比べて小さくする。

８９作用 固定容量杉油圧ポンプ６の吐出圧により弁体１８２が移
動する。弁体１８２の移動量は弁体１８２の前後圧力、
差に依存し、前後圧力差は弁体１８２の通過流量と弁体
移動時の開口面積に依存し、さらに、差圧発生弁８Ａに
供給される吐出油の流量は固定容量油圧ポンプ６の原動
機入力回転数に依存す机また。弁体１８２の通過流量を
Ｑ、前後差圧をΔＰとするとき、八Ｐ＝Ｙ−Ｑ”（Ｙは
定数）の関係にあるから、原動機入力回転数Ｎと圧力差
ΔＰが、例えば八Ｐ＝７．−Ｎ（Ｚは定数）なる−次比
例の関係を持つようにするには、弁体移動量に対する開
口面積の変化を示す関数が、例えば１通過流量と前後差
圧の関係を表わす関数の逆関数に設定すれば良い。そこ
で、例えば、弁体との間に開口面積を規定する弁壁面の
形状をルート関数に基づいて決定される形状にしておけ
ば、固定容量形油圧ポンプ６の吐出容量と圧力差が略１
次比例の関係に規定できる。その結果、可変容量油圧ポ
ンプ２の吐出油で駆動される油圧モータなどの回転数を
原動機回転数に対して例えば２欣関数で規定でき、低回
転数領域では原動機回転数に対してゆるやかに変動し、
高回転数領域では原動機回転数に対して急峻に変動する
特性が得られる。

なお、本発明の詳細な説明する上ＥＤ項およびＥ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
。

Ｆ、実施例 第１図および第２図により本発明の一実施例な説明する
。

本発明は、可変容量形油圧ポンプの傾転量が原動機入力
回転数に略一次比例するように差圧発生部を改良したも
のであり、この実施例の油圧駆動装置が第５図の従来例
と相違する点は差圧発生部にあり、以下では差圧発生部
を中心に説明する。

第１図は差圧発生部としての差圧発生弁８Ａの構造を示
す断面図である。

この差圧発生弁８Ａは、弁本体１８１と、弁本体１８１
の弁座部１８１ａに着座するポペット弁１８２と、この
ポペット弁１８２のリフト運動を案内するガイドリング
〕−８３と、ガイドリング１８３とポペット弁］−８２
との間に設けられポペット弁１８２を弁座部］８１ａに
押圧するばね１８４とから成る。そして、弁本体１８１
の壁面１８１ｂの形状は、例えばポペット弁１８２と壁
面】−８１ｂとの間に形成される開口面積がポペット弁
１８２のリフト量Ｘに対してαＦ「（α：定数）で示さ
れるルート関数となる曲面形状に設定される。

このように構成される差圧発生弁８Ａの特性は次式で示
される。

Ｑｃ＝に’　　・ａ（マ・ｆｗ下　　　−（７）Ｋ′　
：比例定数 に：ばね定数 Ａ：受圧面積 すなわち、この差圧発生弁８Ａを使用すると、入力回転
数Ｎｅとポンプ傾転量ｑｐは、第２図に実線で示すよう
に正比例の関係、つまりｑＰｏ：Ｎｅになる。したがっ
て、第５図の油圧駆動装置に第１図の差圧発生弁８Ａを
用いると、油圧モータ３の回転数Ｎｍは。

Ｎｍｏ：Ｎｅ” と表わされる。その結果、低回転数域でのメータリング
領域を確保して低速度制御性に維持しつつ、かつ、高回
転数域での俊敏なモータ回転数増減制御性を保持でき、
はぼ理想的な車速制御特性が得られる。

次に第３図および第４図により本発明の第２の実施例を
説明する。

第２の実施例における差圧発生部８Ｂの構造を第３図に
示す。第１図と同様の要素には同一の付帯を付して相違
点を中心に説明する。この第２の実施例の差圧発生部８
Ｂでは、上述したようにルート関数に設定された壁面１
８１ｂに連って、ポペット弁１８２の所定ストローク以
上で急激に開口面積が増加して圧力損失が飽和するよう
な壁面１８１ｃが設けられている。

このような壁面１８１Ｃを設ける理由を次に説明する。

第１図の差圧発生弁８Ａにおいては、原動機１の回転数
が増加するとチャージポンプ６の吐出量も増加し、差圧
発生部８Ａの入出力の圧力差も増加する。つまり、この
圧力差分はエネルギー損失となる。そして１図示しない
アクセルペダルにより、原動機１の入力回転数を増加さ
せてチャージポンプ６の流量を増加させ、これにより可
変容量杉油圧ポンプ２の傾転量が最大となる圧力差が発
生した以降でも、第１図の差圧発生部８Ａでは、さらに
チャージポンプ６の吐出流量増加に伴う圧力損失が増加
しつづけ、ポンプ傾転量が最大となっているにもかかわ
らず、この差圧分だけチャージポンプ６の吐出圧が上昇
してしまい、結局エネルギー損失が必要以上に大きくな
ってしまう。第４図はこのような圧力損失を説明する図
で、−点鎖線が第５図に示す構造の従来例の圧力損失特
性を、実線が第１図に示す構造のものの圧力損失特性を
示している。

そこで、この第２の実施例は、可変容量杉油圧ポンプ２
が最大傾転に達したら（入力回転数Ｎｅｗａｘ）それ以
降は圧力損失が必要以上に増加しないように、第４図の
二点鎖線に示す特性にするものである このため、次のようにして最大傾転時のリフト量ｘｍａ
ｘを計算し、ｘｍａｘ以上のリフト量では圧力損失が略
飽和するようにする。

ここで、油圧ポンプ２を最大傾転させるときの原動機１
の入力回転数はチャージポンプ６の吐出流量として既知
である。そして、この吐出流量と差圧発生弁８Ｂのリフ
ト量Ｘには前述した式の整理により、 なる関係がある。この（１０）式から最大傾転時のリフ
ト量Ｘを求め、リフト量Ｘを越える範囲は上述した壁面
１８１ｃとして開口面積を急激に増加させ、その圧力損
失特性を第４図の二点鎖線のようにする。すなわち、こ
れにより、油圧ポンプ２の最大傾転量となる入力回転数
Ｎｅｍａ　ｘ以上の領域においては、チャージポンプ６
の吐出圧力が必要以上に上昇せず、チャージ回路のエネ
ルギー損失を低減できる。

以上では、弁体１８２との間で開口面積を規定する壁面
１８１ｂの形状をルート関数に基づいて決定される形状
にしたが、弁体１８２の移動量と開口面積の関係が同様
なルート関数で与えられるものならば、ポペット弁構造
以外のその他の弁構造で同様な関係を与えても良い。ま
た、必ずしもルート関数でなくてもよい。さらに、走行
用油圧モータについて説明したが、旋回系などにも適用
できる。

以上の実施例の構成において、傾転シリンダ９が吐出容
量調節手段を、ポペット弁１８２が弁体をそれぞれ構成
する。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、原動機入力回転数と差圧発生部での圧
力損失とを略一次比例の関係にしつつ小型化、低コスト
化を図った差圧発生弁を用いることにより、運転フィー
リングの良いＨ８Ｔ式の油圧駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
はその差圧発生弁の断面図、第２図は入力回転数とポン
プ傾転量との関係を示す図である。 第３図および第４図は本発明の別実施例を示し、第３図
はその差圧発生弁の断面図、第４図は差圧発生弁の圧力
損失と入力回転数との関係を示す図である。 第５図は本発明が適用される油圧駆動装置を示す油圧回
路図、第６図はその差圧発生部の構成を示す図である。 １：原動機　　　　２：可変容量杉油圧ポンプ５：油圧
ポンプ　　９：傾転シリンダ １０：前後進切換弁　８Ａ、８Ｂ：差圧発生弁１８１：
弁本体　　　　１８１ｂ：ルート関数の壁面１８１ｃ：
急激な開口面積の増加を得る壁面１８２：ポペット弁　
　　１８３：リングガイド特許出願人　　日立建機株式
会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原動機に駆動される可変容量形油圧ポンプと、 一対の主管路により前記可変容量形油圧ポンプに閉回路
   接続され、この可変容量形油圧ポンプからの吐出油によ
   り駆動される油圧モータと、前記原動機により駆動され
   この原動機の回転数に応じた流量の圧油を吐出する固定
   容量形油圧ポンプと、 この固定容量形油圧ポンプの吐出流量に応じた差圧を生
   じせしめる差圧発生部と、 この差圧発生部により発生する差圧によって駆動され、
   この差圧が大きいほど前記可変容量形油圧ポンプの吐出
   容量が大きくなるように制御する吐出容量調節手段とを
   備えた油圧駆動装置において、 前記差圧発生部は、 弁本体と、 この弁本体内で前記圧力差に応じて移動し、前記圧力差
   に応じた開口面積を設定する弁体とを有し、 前記固定容量形油圧ポンプの吐出流量と前記圧力差が略
   一次比例するように前記弁体の移動量に対する開口面積
   が決定されるように構成されていること特徴とする油圧
   駆動装置。２）請求項１の油圧駆動装置において、前記
   可変容量形油圧ポンプの吐出容量が最大となる第１の位
   置を越えた前記弁体の移動範囲では、この弁体の移動量
   に対する前記圧力差の変化が、前記第１の位置までの弁
   体の移動範囲に比べて小さくなるようにしたことを特徴
   とする油圧駆動装置。