JPH0419338B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は油圧シヨベル等の建設機械に備えられ
る走行油圧回路に関する。

〔発明の背景〕

第９図は建設機械の一例として挙げた油圧シヨ
ベルの概略構成を示す側面図である。この図にお
いて、１は左走行用、右走行用に一対設けられる
走行用油圧モータ、２はこの走行用油圧モータ１
によつて駆動される走行体、３は旋回モータ、４
はこの旋回モータ３によつて駆動される旋回体、
６は旋回体４に回動可能に装着したブーム、８は
このブーム６に回動可能に装着したアーム、１０
はこのアーム８に回動可能に装着したバケツト、
５はブーム６を回動させるブームシリンダ、７は
アーム８を回動させるアームシリンダ、９はバケ
ツト１０を回動させるバケツトシリンダ、１１は
走行用油圧モータ１、旋回モータ３、ブームシリ
ンダ５、アームシリンダ７、バケツトシリンダ９
等を作動させる操作レバーを例示している。

なお、上記した走行用油圧モータ１、旋回モー
タ３、ブームシリンダ５、アームシリンダ７、お
よびバケツトシリンダ９は図示しない可変容量油
圧ポンプから吐出される圧油によつて駆動するア
クチユエータを構成し、また上記したブーム６、
アーム８、およびバケツト１０はフロント、すな
わち堀削作業等をおこなう作業機を構成し、該作
業機、旋回体４および走行体２は上述のアクチユ
エータによつて作動する作動体を構成している。

第１０図は上述の第９図に示す建設機械に備え
られる従来の油圧回路の要部を示す回路図で、こ
の図において、１，３，５，７は前述した走行用
油圧モータ、旋回モータ、ブームシリンダ、アー
ムシリンダである。また、２０は原動機、すなわ
ちエンジン、２１はこのエンジン２０の回転数を
制御するエンジンレバー、２２，２３はエンジン
２０によつて駆動される可変容量油圧ポンプであ
る。２４は例えば左走行用の走行油圧モータ１の
駆動を制御する第１の走行用方向切換弁、２５は
アームシリンダ７の駆動を制御する第１のアーム
用方向切換弁、２６は旋回モータ３の駆動を制御
する旋回用方向切換弁で、これらの方向切換弁２
４，２５，２６は可変容量油圧ポンプ２２に連絡
されている。２７は右走行用の走行用油圧モータ
１の駆動を制御する第２の走行用方向切換弁、２
８はブームシリンダ５の駆動を制御するブーム用
方向切換弁、２９はアームシリンダ７の駆動を制
御する第２のアーム用方向切換弁で、これらの方
向切換弁２７，２８，２９は可変容量油圧ポンプ
２３に連絡されている。

この第１０図に示す油圧回路を備えた第９図に
示す油圧シヨベルにあつては、エンジン２０によ
つて可変容量油圧ポンプ２２，２３を駆動し、方
向切換弁２４〜２９を適宜切換えることにより、
走行用油圧モータ１、旋回モータ３、ブームシリ
ンダ５、アームシリンダ７等が選択的に駆動さ
れ、これによつて走行体２の走行、旋回体４の旋
回、作業機による堀削作業等がおこなわれる。

ところで、この従来の油圧シヨベルにあつて
は、第１１図のポンプ吐出流量Ｑとエンジン回転
数Ｎとの関係を示す説明図から明らかなように、
エンジン２０の使用される最高回転数N₁と、可
変容量油圧ポンプ２２，２３の最大流量Q₁すな
わち可変容量油圧ポンプ２２，２３の最大吐出し
容積に相当する斜板の最大傾転角とは一義的に決
定される。したがつて、例えば高速走行を考慮し
て可変容量油圧ポンプ２２，２３の最大傾転角と
エンジン２０の最高回転数とを設定した場合に
は、大きな流量が走行モータ１および他のアクチ
ユエータに供給されるので、走行体２を高速で走
行させることができるものの、他のアクチユエー
タについては速度が速くなりすぎて例えば作業機
を微操作する必要が生じた場合に、この微操作が
難しくなり、操作性が低下して作業性が悪くな
る。また、逆に作業機等の操作性を考慮してポン
プ２２，２３の最大傾転角とエンジン２０の最高
回転数との関係を設定した場合には、作業機等の
微操作性を良くできるものの走行用油圧モータ１
に供給される流量も制限され、それ故、高速走行
が必要となつた場合に当該走行をおこなうことが
できない。

〔発明の目的〕

本発明は上記した従来技術における実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、高速走行を実現
できるとともに作業機の良好な微操作性を確保す
ることのできる走行油圧回路を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、原動機
と、この原動機の回転数を制御する回転数制御装
置と、この原動機によつて駆動される可変容量油
圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの吐出し容
積を制御する吐出し容積制御装置と、可変容量油
圧ポンプから吐出される油圧によつて駆動する走
行用油圧モータおよびその他のアクチユエータを
有するものにおいて、回転数制御装置で制御され
る回転数の最高回転数を変更可能な最高回転数可
変手段と、吐出し容積制御装置で制御される吐出
し容積の最大吐出し容積を変更可能な最大吐出し
容積可変手段と、上述した変更しうる複数の最高
回転数のうちの１つと変更しうる複数の最大吐出
し容積のうちの１つとを対応づけて１つの組と
し、これらをあらかじめ複数組設定し、走行用油
圧モータの目標とする最大速度に対応して複数組
のうちの１組を選択する設定・選択手段と、走行
用油圧モータの目標とする最大速度を指示する。
例えば高低速切換用のスイツチ等の指示手段と、
走行用油圧モータおよびその他のアクチユエータ
の少なくとも１つが作動状態にあるかどうか検出
する圧力スイツチ等の検出手段とを備え、指示手
段および検出手段から出力される信号に基づいて
設定・選択手段で設定された値に応じて最高回転
数可変手段および最大吐出し容積可変手段を駆動
する構成にしてある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の走行油圧回路を図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の走行油圧回路の一実施例を示
す回路図である。なお、この図において前述した
第１０図に示したものと同等のものは同一符号で
示してある。この第１図において、７０はエンジ
ン２０の回転数を制御する回転数制御装置を構成
するガバナレバーで、前述したエンジンレバー２
１はばね７１を介してこのガバナレバー７０に接
続されている。３０はガバナレバー７０を含む回
転数制御装置で制御されるエンジン２０の回転数
の最高回転数を変更可能な最高回転数可変手段
で、例えば第２図に示すように、ガバナレバー７
０に設けたストツパ３０ａと、このストツパ３０
ａが当接可能なピストン３０ｂを有する油圧シリ
ンダ３０ｃと、この油圧シリンダ３０ｃに連絡さ
れる油圧源３０ｄと、この油圧源３０ｄと油圧シ
リンダ３０ｃ間に設けられ、油圧シリンダ３０ｃ
を油圧源３０ｄおよびタンク３０ｆに選択的に連
通させる電磁切換弁３０ｇとを備えている。

また、第１図に示す６０は可変容量油圧ポンプ
２２，２３の吐出し容積、例えば斜板の傾転角を
制御する吐出し容積制御装置で、第３図に示すよ
うに、リンク機構を介して、可変容量油圧ポンプ
２２，２３の斜板に連結されるピストン６０ａを
含むアクチユエータ６０ｂと、上述のリンク機構
に連結されるとともに、上述のアクチユエータ６
０ｂを油圧源３０ｄおよびタンク３０ｆに選択的
に連通させるサーボ弁６０ｃとを備えている。ま
た、第１図に示す３１は吐出し容積制御装置６０
で制御される吐出し容積の最大吐出し容積、例え
ば斜板の最大傾転角を変更可能な最大吐出し容積
可変手段で、第３図に示すように吐出し容積制御
装置６０を構成するアクチユエータ６０ｂのピス
トン６０ａが当接可能なピストン３１ａを有する
油圧シリンダ３１ｂと、この油圧シリンダ３１ｂ
を油圧源３０ｄおよびタンク３０ｆに選択的に連
通させる電磁切換弁３１ｃとを備えている。

また第１図に示す３３は走行体の走行を高速走
行（Ｈモード）にするか、低速走行（Ｌモード）
にするか指示するスイツチで、このスイツチ３３
は走行用油圧モータ１の目標とする最大変速を指
示する指示手段を構成している。３４ａは走行用
油圧モータ１が作動状態にあるかどうかを検出す
る検出手段例えば圧力スイツチで、走行用の方向
切換弁２４，２７の切換えに伴つてパイロツト管
路に発生するパイロツト圧によつて作動するよう
になつている。

３５はエンジン回転数制御手段３０、ポンプ最
大傾転角制御手段３１、スイツチ３３および圧力
スイツチ３４ａが接続されるコントローラであ
る。このコントローラ３５は第４図に示すよう
に、スイツチ３３、圧力スイツチ３４ａが接続さ
れる入力部３５ａ、この入力部３５ａに接続さ
れ、後述する設定・選択手段を構成する演算部３
５ｂ、およびこの演算部３５ｂで選択された値を
最高回転数可変手段３０を構成する電磁切換弁３
０ｇの駆動部、および最大吐出し容積可変手段３
１を構成する電磁切換弁３１ｃの駆動部に出力す
る出力部３５ｃを備えている。

また、第５図および第６図はそれぞれこの実施
例に備えられるエンジン２０および可変容量油圧
ポンプ２２，２３の特性を示す説明図である。こ
のうち第５図は横軸にエンジン回転数Ｎ、すなわ
ちエンジン２０の最高回転数をとり、縦軸にポン
プ消費馬力P_S、エンジントルクＴ、燃料消費率ｇ
をとつている。同第５図中、N₁はエンジン２０
の複数の最高回転数のうちの大きい値をとる最高
回転数を示し、N₂は小さい値をとる最高回転数
を示し、３６，３７はエンジン回転数N₁に対応
するエンジン回転数・エンジントルク特性線を示
し、３６，３８はエンジン回転数N₂に対応する
エンジン回転数・エンジントルク特性線を示して
いる。また、３９，４０はエンジン回転数N₁に
対応するエンジン回転数・ポンプ消費馬力特性線
を示し、３９，４１はエンジン回転数N₂に対応
するエンジン回転数・ポンプ消費馬力特性線を示
し、４２，４３はエンジン回転数N₁に対応する
燃料消費率特性線を示し、４２，４４はエンジン
回転数N₂に対応する燃料消費特性線を示してい
る。g₁はエンジン回転数がN₁のときの燃料消費
率を示し、g₂はエンジン回転数がN₂のときの燃
料消費率を示している。なお、T_Pは可変容量油
圧ポンプ２２，２３のポンプトルク特性線を、
P_S1は該可変容積油圧ポンプ２２，２３の変更し
うる最大傾転角のうちの大きい最大傾転角に相応
するポンプ消費馬力を、P_S2は該可変容量油圧ポ
ンプ２２，２３の変更しうる最大傾転角のうちの
小さい最大傾転角に相応するポンプ消費馬力を示
している。

また、第６図は横軸に吐出圧力Ｐを、縦軸にポ
ンプ吐出流量Ｑを示しており、特性線４５は可変
容量油圧ポンプ２２，２３の変更しうる最大傾転
角のうちの大きい最大傾転角に相応し、q₁はその
ときの最大吐出流量を示している。また４６は可
変容量油圧ポンプ２２，２３の最大傾転角のうち
の小さい最大傾転角に相応し、q₂はそのときの最
大吐出流量を示している。

また、第７図は上述したコントローラ３５の演
算部３５ｂにおいて設定されるエンジンの最高回
転数と可変容量油圧ポンプ２２，２３の最大傾転
角すなわち吐出流量との組合せを示す説明図で、
横軸にはエンジン回転数Ｎを、縦軸にはポンプ吐
出流量Ｑをとつてあり、４７は前述した第６図の
特性線４５に相応し、可変容量油圧ポンプ２２，
２３から吐出される流量の最大流量がq₁となる特
性線を示し、４８は前述した第６図の特性線４６
に相応し、可変容量油圧ポンプ２２，２３から吐
出される流量の最大流量がq₂となる特性線を示し
ている。

そして、同第７図中、Ａはエンジン回転数が
N₁のときの特性線４８上の位置であり、この位
置Ａに示される設定値はエンジン２０の最高回転
数のうちの大きい値と可変容量油圧ポンプ２２，
２３の最大傾転角のうちの小さい値とを組合せた
ものであり、Ｂはエンジン回転数がN₁のときの
特性線４７上の位置であり、この位置Ｂに示され
る設定値は最高回転数のうちの大きい値と最大傾
転角のうちの大きい値との組合せであり、Ｃはエ
ンジン回転数がN₂のときの特性線４８上の位置
であり、この位置Ｃに示される設定値は最高回転
数のうちの小さい値と最大傾転角のうちの小さい
値との組合せである。

すなわち、演算部３５ｂはエンジン２０の変更
しうる複数、例えば２つの使用最高回転数のうち
の１つと、可変容量油圧ポンプ２２，２３の変更
しうる複数、例えば２つの使用最大傾転角のうち
の１つを対応づけて１組とし、これらをあらかじ
め複数組、この場合にはＡ，Ｂ，Ｃの３組設定
し、高速走行（Ｈモード）すなわちスイツチ３３
がＨ側に指示され、圧力スイツチ３４ａがONの
ときには上記の位置Ｂを、低速走行（Ｌモード）
すなわちスイツチ３３がＬ側に指示され、圧力ス
イツチ３４ａがONのときには上記の位置Ｃを、
圧力スイツチ３４ａがOFFのときには上記の位
置Ａをそれぞれ選択する設定・選択手段を構成し
ている。

このように構成した実施例は、例えばスイツチ
３３によつてＨモードが指示されている状態で走
行用の操作レバーを作動させると、方向切換弁２
４，２７が切換えられ、パイロツト圧が上昇して
圧力スイツチ３４ａがONとなり、スイツチ３３
および圧力スイツチ３４ａの信号がコントローラ
３５の入力部３５ａを介して演算部３５ｂに送ら
れ、これに応じて演算部３５ｂは選択位置Ｂの内
容であるエンジン２０の最高回転数と可変容量油
圧ポンプ２２，２３の最大傾転角に相応する信号
を出力部３５ｃに送る。出力部３５ｃは上記した
最高回転数に相応する信号を最高回転数可変手段
３０を構成する第２図に示す電磁切換弁３０ｇに
出力し、また上記した最大傾転角に相応する信号
を最大吐出し容積可変手段３１を構成する第３図
に示す電磁切換弁３１ｃに出力する。

今、選択位置Ｂの内容は最高回転数および最大
傾転角の双方が大きい値であることから、まず、
電磁切換弁３０ｇは第２図に示す状態に保たれ、
したがつて油圧シリンダ３０ｃがタンク３０ｆに
連通することからピストン３０ｂは移動自在にな
つており、ガバナレバー７０はピストン３０ｂの
全ストロークに相当する大きい角度回動可能にな
り、これによつて大きな最高回転数N₁が得られ、
また電磁切換弁３１ｃは第３図の左位置に切換え
られ、したがつて油圧シリンダ３１ｂがタンク３
０ｆに連通することからピストン３１ａは移動自
在になつており、吐出し容積制御装置６０を構成
するアクチユエータ６０ｂのピストン６０ａはピ
ストン３１ａの全ストロークに相当する大きい距
離移動可能になり、これによつて大きな最大傾転
角が得られる。このときの吐出流量Q₂は大きく、
第６図の関係からQ₂＝N₁×q₁となり、高速走行
を実現できる。

また、スイツチ３３によつてＬモードが指示さ
れている状態で走行用の操作レバーを作動させる
と、方向切換弁２４，２７の切換えに伴つて上述
と同様に圧力スイツチ３４ａが作動し、これによ
つてコントローラ３５の演算部３５ｂで選択位置
Ｃの内容が選択され、出力部３５ｃは最高回転数
に相応する信号を第２図に示す電磁切換弁３０ｇ
に出力し、また最大傾転角に相応する信号を第３
図に示す電磁切換弁３１ｃに出力する。

今、選択位置Ｃの内容は最高回転数および最大
傾転角の双方が小さい値であることから、電磁切
換弁３０ｇは第２図の左位置に切換えられ、した
がつて油圧源３０ｄの圧油が油圧シリンダ３０ｃ
に供給されてピストン３０ｂが右方向移動し、こ
のピストン３０ｂにストツパ３０ａが係止される
ことによりガバナレバー７０はその回動角度を制
限され、これによつて小さな最高回転数N₂が得
られ、また電磁切換弁３１ｃは第３図に示す状態
に保たれ、したがつて油圧シリンダ３０ｄの圧油
が油圧シリンダ３１ｂに供給されてピストン３１
ａが左方位置に移動不能に保たれ、このピストン
３１ａにアクチユエータ６０ｂのピストン６０ａ
が係止されることにより当該ピストン６０ａは移
動を制限され、これによつて小さな最大傾転角が
得られる。このときの吐出流量Q₃は上記した吐
出流量Q₂に比べて十分に小さく、第６図の関係
からQ₃＝N₂×q₂となり、低速走行を実現でき、
微速走行が容易となる。

また、圧力スイツチ３４ａから信号が出力され
ていない状態にあつては、コントローラ３５の演
算部３５ｂで選択位置Ａの内容が選択される。
今、選択位置Ａの内容は最高回転数が大きい値で
あり、最大傾転角が小さい値であることから、電
磁切換弁３０ｇは前述したように第２図に示す状
態に保たれ、また電磁切換弁３１ｃは前述したよ
うに第３図に示す状態に保たれ、吐出流量Q₁は
前述の大きい吐出流量Q₂と小さい吐出流量Q₃と
の中間の流量、すなわちQ₁＝N₁×q₂となる。し
たがつて、流量が大きすぎないことから走行用油
圧モータ１以外の他のアクチユエータによる作業
機の微操作を比較的容易におこなうことができ
る。

第８図は本発明の他の実施例を示す回路図であ
る。この実施例にあつては前述した圧力スイツチ
３４ａの代りに方向切換弁２５，２６，２８，２
９の切換え動作に応動する圧力スイツチ３４ｂを
設けてある。また、コントローラ３５の演算部３
５ｂでは、圧力スイツチ３４ｂが作動していない
状態でスイツチ３３が高速走行であるＨモードに
指示されているときに第７図に示す位置Ｂが選択
され、また圧力スイツチ３４ｂが作動していない
状態でスイツチ３３が低速走行であるＬモードに
指示されているときに位置Ｃが選択され、圧力ス
イツチ３４ｂが作動したときには位置Ａが選択さ
れるようになつている。

このように構成したものも上述の実施例と同様
に、高速走行時には大きな吐出流量Q₂＝N₁×q₁、
低速走行時には流量Q₂よりも十分に小さい吐出
流量Q₃＝N₂×q₂を、また作業機の駆動時には流
量Q₂とQ₃との中間の吐出流量Q₁を得ることがで
き、高速走行の実現と作業機の良好な微操作性を
確保することがきる。

〔発明の効果〕

本発明の走行油圧回路は以上のように構成して
あることから、高速走行を実現できるとともに、
走行用油圧モータと他のアクチユエータの複合操
作時には小流量を他のアクチユエータに供給で
き、従来困難であつた他のアクチユエータの微操
作が容易に可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走行油圧回路の一実施例を示
す回路図、第２図は第１図に示す実施例に備えら
れる最高回転数可変手段の一例を示す説明図、第
３図は第１図に示す実施例に備えられる最大吐出
し容積制御装置の一例および最大吐出し容積可変
手段の一例を示す説明図、第４図は第１図に示す
実施例に備えられるコントローラ部分の構成を示
すブロツク図、第５図は第１図に示す実施例に備
えられるエンジンの特性を示す説明図、第６図は
第１図に示す実施例に備えられる可変容量油圧ポ
ンプの特性を示す説明図、第７図は第１図に示す
コントローラの演算部において設定されるエンジ
ン最高回転数と可変容量油圧ポンプの吐出流量と
の組合せを示す説明図、第８図は本発明の別の実
施例を示す回路図、第９図は建設機械の一例とし
て挙げた油圧シヨベルの概略構成を示す側面図、
第１０図は第９図に示す建設機械に備えられる従
来の油圧回路の要部を示す回路図、第１１図は第
１０図に示す油圧回路における可変容量油圧ポン
プの吐出流量とエンジン回転数の関係を示す説明
図である。 １……走行用油圧モータ、２……走行体、３…
…旋回モータ、５……ブームシリンダ、７……ア
ームシリンダ、９……バケツトシリンダ、２０…
…原動機（エンジン）、２２，２３……可変容量
油圧ポンプ、３０……最高回転数可変手段、３１
……最大吐出し容積可変手段、３２……スイツチ
（指示手段）、３４ａ，３４ｂ……圧力スイツチ
（検出手段）３５……コントローラ、３５ａ……
入力部、３５ｂ……演算部、３５ｃ……出力部、
６０……吐出し容積制御装置、７０……ガバナレ
バー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原動機と、この原動機の回転数を制御する回
   転数制御装置と、この原動機によつて駆動される
   可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプ
   の吐出し容積を制御する吐出し容積制御装置と、
   可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によつて
   駆動する走行用油圧モータおよびその他のアクチ
   ユエータを有する走行油圧回路において、上記回
   転数制御装置で制御される回転数の最高回転数を
   変更可能な最高回転数可変手段と、上記吐出し容
   積制御手段で制御される吐出し容積の最大吐出し
   容積を変更可能な最大吐出し容積可変手段と、上
   記変更しうる複数の最高回転数のうちの１つと上
   記変更しうる複数の最大吐出し容積のうちの１つ
   とを対応づけて１つの組とし、これらをあらかじ
   め複数組設定し、上記走行用油圧モータの目標と
   する最大速度に対応して該複数組のうちの１組を
   選択する設定・選択手段と、該走行用油圧モータ
   の目標とする最大速度を指示する指示手段と、該
   走行用油圧モータおよびその他のアクチユエータ
   の少なくとも１つが作動状態にあるかどうか検出
   する検出手段とを備え、上記指示手段および検出
   手段から出力される信号に基づいて上記設定・選
   択手段で設定された値に応じて上記最高回転数可
   変手段および最大吐出し容積可変手段を駆動する
   ことを特徴とする走行油圧回路。