JPH06280997A - Ｈｓｔ油圧走行駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧ポンプの吐出圧の上昇に伴ってバイパス
弁を開位置から閉位置へ切換える際に、油圧モータの吐
出側での急激な閉じ込み圧の立上がりを防止できるＨＳ
Ｔ油圧走行駆動装置を提供する。 【構成】 第１の制御弁２２０をＢ位置に、第２の制御
弁２２２をＣ位置に切換えて主管路３の圧力Ｐaをポペ
ット弁２１０のパイロット圧Ｐpとして選択する。アク
セルペダルの緩め操作で主管路３の圧力Ｐaが主管路４
の圧力Ｐbより低下したときポペット弁２１０を開いて
慣性走行やかき上げ作業中のずり落ち後退を可能とす
る。アクセルペダルを踏み込み操作したときは、パイロ
ット圧Ｐpの上昇速度を絞り２２３で制限してポペット
２１０の切換え動作速度を遅くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばホイールローダ
などの作業車両に用いられるＨＳＴ油圧走行駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ホイールローダ等の作業車両の走行駆動
装置として、例えば実開平３−１２６５９号公報に示す
ＨＳＴ油圧走行駆動装置が知られている。この装置は、
図３に示すように原動機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により油圧ポンプ２と
閉回路接続された走行用の油圧モータ５とを備え、運転
席のアクセルペダルの操作により原動機１の回転数を変
化させて車両の走行速度を変化させる。

【０００３】ところで、ホイールローダでは傾斜面にお
いてかき上げ作業を行なうことがある。この場合、トル
クコンバータ駆動のホイールローダでは、アクセルペダ
ルを踏み込めば傾斜面を登り、アクセルペダルを緩めれ
ば自重により傾斜面をずり落ち後退する性質を利用し
て、アクセルペダルの操作のみで傾斜面を往復して効率
良くかき上げ作業を行なうことができる。一方、上述し
たＨＳＴ油圧走行駆動装置を備えたホイールローダで
は、走行用の油圧モータと油圧ポンプとが閉回路接続さ
れているため、アクセルペダルを緩めても傾斜面を自重
でずり落ち後退することはほとんどなく、前後進の切換
え操作により油圧ポンプの吐出方向を一々反転させる必
要が生じて操作が煩わしい。

【０００４】そこで、上記公報記載の装置では、図３に
示すように一対の主管路３，４を結ぶバイパス管路６に
開閉弁７を介在させ、この開閉弁７を運転席に設けたか
き上げモードスイッチ８で切換え制御している。すなわ
ち、かき上げモードスイッチ８をオンした状態にて傾斜
面上でかき上げ作業中にアクセルペダルを緩め操作する
と、開閉弁７が開位置に切換えられてバイパス管路６が
開き、車両の自重で回転させられる油圧モータ５の吐出
油がバイパス管路６を介して吸込側の管路へ戻るため、
油圧モータ５の吐出側に閉じ込み圧が発生せず、車両を
ずり落ち後退させることができる。

【０００５】ここで、ずり落ち後退中にアクセルペダル
を踏込んで再び傾斜面を登ろうとすると、バイパス管路
６が開いたままでは油圧ポンプ２の吐出油がバイパス管
路６から油圧モータ５の吐出側へ抜けてしまい、油圧モ
ータ５の回転数が上がらない。そこで、原動機１に駆動
されるチャージポンプ９の吐出圧を圧力スイッチ１０で
監視し、アクセルペダルが踏み込まれてチャージポンプ
９の吐出圧が所定値を越えたときにリレー１１で開閉弁
７へのソレノイド電流を遮断して開閉弁７を一旦閉位置
に復帰させ、バイパス管路６を閉塞している。なお、図
３において１２は油圧ポンプ２の吐出容量および吐出方
向を制御する傾転シリンダ、１３はチャージポンプ９か
ら傾転シリンダ１２へ導かれる圧油の流れを制御する前
後進切換弁である。前後進切換弁１３は運転席に設けた
前後進切換えスイッチ（不図示）により切換え制御され
る。１４はチャージ回路の最高圧力を制限するチャージ
リリーフ弁、１５は主管路３，４の最高圧力を制限する
クロスオーバーロードリリーフ弁である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報記載の装
置では、チャージポンプ９の吐出圧が所定値を越えると
直ちに開閉弁７を切換えている。ここで、車両が前進す
るとき油圧ポンプ２から主管路３へ圧油が吐出されると
すると、ずり落ち後退時にはバイパス管路６を主管路３
から主管路４へ向けて圧油が流れている。したがって、
この状態で開閉弁７を直ちに閉じれば主管路３に急激に
閉じ込み圧が立上がり、大きな切換えショックが発生す
る。また、上述した装置では、かき上げモードスイッチ
８をオンしたまま走行すると、アクセルペダルの緩め操
作で開閉弁７が開いて車両の慣性走行が可能となるが、
この場合でも慣性走行状態からアクセルペダルを踏み込
み操作したとき、バイパス管路６が直ちに閉じて油圧モ
ータ５の吐出側に急激に閉じ込み圧が立上がり、大きな
切換えショックが発生する。

【０００７】本発明の目的は、かき上げ作業時のずり落
ち後退から登坂へ移行する場合や慣性走行から再加速へ
移る場合のように、油圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って
バイパス弁を開位置から閉位置へ切換えるとき、油圧モ
ータの吐出側での急激な閉じ込み圧の立上がりを防止で
きるＨＳＴ油圧走行駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、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５Ａと、一対の主管路３，４を接続するバイパス弁
２１０と、油圧ポンプ２の吐出圧の上昇に伴ってバイパ
ス弁２１０を開位置から閉位置へ切換えるバイパス弁制
御手段２２，３０とを備えてなるＨＳＴ油圧走行駆動装
置に適用される。そして、上述した目的は、バイパス弁
２１０の開位置から閉位置への切換え動作に要する時間
を延長する動作時間延長手段２２３を設けることで達成
される。

【０００９】

【作用】バイパス弁２１０を開位置にして油圧モータ５
Ａの吐出油を吸込側へバイパスさせた状態から、バイパ
ス弁２１０を閉じ位置にして油圧ポンプ２の吐出油で油
圧モータ５Ａを駆動する状態へ移行する際、バイパス弁
２１０が動作時間遅延手段２２３によりゆっくりと閉位
置に切換わり切換えショックの発生が防がれる。

【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、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。

【００１１】

【実施例】以下、図１および図２を参照して、本発明の
一実施例を説明する。なお、図３の例と共通する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図３の装置におけ
るチャージポンプ９、傾転シリンダ１２、前後進切換弁
１３、チャージリリーフ弁１４およびクロスオーバーロ
ードリリーフ弁１５は全く同様であるため、図１では図
示を省略した。車両走行方向と油圧ポンプ２の吐出方向
との対応は、図中に矢印Ｆ，Ｒで示すように、車両の前
進時に油圧ポンプ２から主管路３へ圧油が吐出され、後
進時に油圧ポンプ２から主管路４へ圧油が吐出されるも
のとする。

【００１２】図１に示すように、本実施例では主管路
３，４を結ぶバイパス管路６にロジック弁２０が接続さ
れている。ロジック弁２０は親バルブ部２１と制御バル
ブ部２２とから構成され、親バルブ部２１に設けたポペ
ット弁２１０を制御バルブ部２２で選択されたパイロッ
ト圧Ｐpと主管路３，４の圧力Ｐa，Ｐbとの大小関係に
基づいて切換えてバイパス管路６を開閉する。すなわ
ち、制御バルブ部２２の第１の制御弁２２０がＡ位置の
ときは、シャトル弁２２１から出力される主管路３，４
の圧力Ｐa，Ｐbのいずれか高い方がポペット弁２１０の
パイロット圧Ｐpとして選択される。この場合には、ポ
ペット弁２１０のパイロット圧Ｐpおよびばね２１０ｓ
がポペット２１０ｐを弁座２１０ｖに押す力が、ポペッ
ト２１０ｐの反対側に作用する圧力Ｐa，Ｐbによる力を
常に上回るのでポペット弁２１０は常に閉位置に保持さ
れる。

【００１３】第１の制御弁２２０がＢ位置のときは、制
御バルブ部２２に設けた第２の制御弁２２２の切換え位
置に応じてパイロット圧Ｐpが変化し、これに伴ってポ
ペット弁２１０の開閉状態が変化する。第１の制御弁２
２０がＢ位置でかつ第２の制御弁２２２がＣ位置のとき
は、主管路３からバイパス管路６および絞り２２３を介
して導かれる圧力がパイロット圧Ｐpとして選択され
る。このとき、主管路３の圧力Ｐaが主管路４の圧力Ｐb
よりも高ければ、ポペット弁２１０はパイロット圧Ｐp
およびばね２１０ｓによる力で閉状態に保たれる。主管
路４の圧力Ｐbが主管路３の圧力Ｐaよりも高くなったと
きは、主管路３，４の圧力Ｐa，Ｐbがポペット２１０ｐ
を弁座２１０ｖから押し上げる力がばね２１０ｓおよび
パイロット圧Ｐpによる力に打ち勝った時点でポペット
弁２１０が開位置へ切換わる。

【００１４】第１の制御弁２２０がＢ位置で第２の制御
弁２２２がＤ位置のときはポペット弁２１０のパイロッ
ト圧ＰpがタンクＴに開放される。このときは、主管路
３，４の圧力Ｐa，Ｐbがポペット２１０ｐを弁座２１０
ｖから押し上げる力がばね２１０ｓによる力を越えた時
点でポペット弁２１０が開位置に切換わる。

【００１５】制御バルブ部２２の第１の制御弁２２０お
よび第２の制御弁２２２（以下、これらを制御弁２２
０，２２２と呼ぶこともある）はＣＰＵ３０により切換
え制御される。ＣＰＵ３０には、車両の前後進を選択す
る前後進切換えスイッチＳＷ１と、車両のＨＳＴ走行と
慣性走行とを選択する走行モード選択スイッチＳＷ２
と、ＨＳＴ走行モードでのかき上げ作業を指示するかき
上げモードスイッチＳＷ３と、不図示のアクセルペダル
の操作量の微分値を検出するポテンショメータ３１と、
油圧モータ５Ａの出力軸５ａの回転数を検出して車速に
応じた信号を出力する車速センサ３２とが接続され、こ
れらスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換え状態と、ポテンシ
ョメータ３１および車速センサ３２からの情報とに基づ
いて制御弁２２０，２２２が切換え制御される。なお、
油圧モータ５Ａは図３と異なり可変容量形に変更されて
いる。Ｗは油圧モータ５Ａで駆動される走行用の車輪で
ある。ＨＳＴ走行とはアクセルペダルの操作に拘わりな
くバイパス管路６を閉じて走行するモードをいい、慣性
走行とはアクセルペダルの踏み込み操作時にバイパス管
路６を閉じ、緩め操作時にはバイパス管路６を開けて車
両の慣性力で走行するモードをいう。

【００１６】図２はＣＰＵ３０による制御弁２２０，２
２２の切換え制御の手順を示すフローチャートである。
運転席に備えられたイグニッションスイッチ（不図示）
がオンされて原動機１が起動されると図示の処理が開始
される。まず最初のステップＳ１では前後進切換えスイ
ッチＳＷ１が前進側にあるか否かを判断する。前進側で
はないと判断したときはステップＳ２に進み、第１の制
御弁２２０をＡ位置に切換えて最初の処理へ戻る。第１
の制御弁２２０が既にＡ位置のときはその状態を維持す
る。ステップＳ１にて前後進切換えスイッチＳＷ１が前
進側にあると判断したときはステップＳ３へ進み、走行
モード選択スイッチＳＷ２が慣性走行側にあるか否かを
判断する。慣性走行側にあると判断したときはステップ
Ｓ４へ進み、第１の制御弁２２０をＢ位置に切換える。
既にＢ位置のときはその状態を維持する。

【００１７】次のステップＳ５では、ポテンショメータ
３１からの信号に基づいてアクセルペダルの踏み込み量
の微分値ｄθ／ｄｔが正の値か否か、すなわちアクセル
ペダルが現在踏み込み中か否かを判断する。踏み込み中
と判断したときはステップＳ６で第２の制御弁２２２を
Ｃ位置に切換える。既にＣ位置のときはその状態を維持
する。アクセルペダルが踏み込み中ではないと判断した
ときはステップＳ７で第２の制御弁２２２をＤ位置に切
換える。既にＤ位置のときはその状態を維持する。ステ
ップＳ６，７の終了後は最初の処理に戻る。

【００１８】ステップＳ３にて走行モード選択スイッチ
ＳＷ２が慣性走行側にない、すなわちＨＳＴ走行モード
が選択されたと判断したときはステップＳ８へ進み、か
き上げモードスイッチＳＷ３がかき上げ選択側にあるか
否かを判断する。かき上げ選択側ではないと判断したと
きはステップＳ２へ進む。ステップＳ８にてかき上げモ
ードスイッチＷ３がかき上げ選択側と判断したときはス
テップＳ９へ進み、アクセルペダルの踏み込み量の微分
値ｄθ／ｄｔおよび車速ｖの少なくともいずれか一方が
正か否かを判断する。車速ｖの正負符号は、車両の前進
状態を正、後進状態を負とする。

【００１９】アクセルペダルの踏み込み量の微分値ｄθ
／ｄｔが正でなく、かつ車速ｖも正ではないと判断した
ときはステップＳ１０へ進み、第１の制御弁２２０をＢ
位置に、第２の制御弁２２２をＤ位置に切換える。ステ
ップＳ９にてアクセルペダルの踏み込み量の微分値ｄθ
／ｄｔおよび車速ｖの少なくともいずれか一方が正であ
ると判断したときはステップＳ１１へ進む。ステップＳ
１１では第２の制御弁２２２をＣ位置に切換える。続い
てステップＳ１２ではＣＰＵ３０の内蔵タイマを起動し
て所定の遅延時間が経過するまで判断を繰り返す。所定
の遅延時間は、第２の制御弁２２２のＤ位置からＣ位置
への切換え動作に伴って絞り２２３から第１の制御弁２
２０へ圧油が流れ始めた後、絞り２２３の絞り作用の影
響がなくなってポペット弁２１０のパイロット圧Ｐpが
主管路３の圧力Ｐaに等しくなるまでに要する時間以上
に設定される。ステップＳ１２にて遅延時間が経過した
と判断したときはステップＳ１３へ進み、第１の制御弁
２２０をＡ位置に切換える。ステップＳ１０、Ｓ１３の
終了後は最初の処理へ戻る。

【００２０】次に、以上の処理に伴う本実施例の装置の
動作を、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の切換え状態により場
合分けして説明する。 （１）前後進切換えスイッチＳＷ１が前進側、走行モー
ド選択スイッチＳＷ２が慣性走行側のとき ステップＳ１，Ｓ２がいずれも肯定されてステップＳ４
で第１の制御弁２２０がＢ位置となる。この状態でアク
セルペダルが踏み込み操作されるとステップＳ５が肯定
されて第２の制御弁２２２がＣ位置となり、ポペット弁
２１０のパイロット圧Ｐpは主管路３の圧力Ｐaと等しく
なる。車両前進時にはアクセルペダルの踏み込み操作に
伴って主管路３へ圧油が吐出されてその圧力Ｐaが主管
路４の圧力Ｐbよりも高くなる。したがってポペット弁
２１０は閉じ、油圧モータ５Ａはその容量と油圧ポンプ
２の吐出量とに応じた速度で駆動される。

【００２１】アクセルペダルが緩め操作されるとステッ
プＳ５が否定されて第２の制御弁２２２がＤ位置に切換
わり、ポペット弁２１０のパイロット圧Ｐpがタンク圧
に等しくなる。このため、ポペット弁２１０が開いてバ
イパス管路６が連通し、車両の慣性力で回転させられる
油圧モータ５Ａの吐出油がバイパス管路６から主管路３
へ戻り、車両が慣性走行する。この状態で再びアクセル
ペダルを踏み込み操作するとステップＳ５が肯定されて
第２の制御弁２２２がＣ位置となり、ポペット弁２１０
が閉じて車両が加速する。このとき、ポペット弁２１０
は絞り２２３の絞り作用により開位置から閉位置へ緩や
かに切換わる。

【００２２】以上の動作は傾斜面上にてかき上げ作業を
行なう際も全く同様である。すなわち、アクセルペダル
を踏み込み操作すればバイパス管路６が閉じるので傾斜
面の登坂が可能となり、アクセルペダルを緩めればバイ
パス管路６が開いて車両の自重による油圧モータ５Ａの
逆転が許容され、車両のずり落ち後退が可能となる。ず
り落ち後退状態からアクセルペダルを踏み込んで登坂を
開始する際にもポペット弁２１０はゆっくりと閉じる。

【００２３】（２）前後進切換えスイッチＳＷ１が前進
側、走行モード選択スイッチＳＷ２がＨＳＴ走行側のと
き ステップＳ３が否定され、かき上げモードスイッチＳＷ
３の切換え状態に応じて以下，のように装置の動作
が変化する。 かき上げモードスイッチＳＷ３がかき上げ選択側のと
き ステップＳ８が肯定されてステップＳ９〜ステップＳ１
３の処理が実行される。すなわち、アクセルペダルが踏
み込み操作されるとステップＳ９が肯定されてステップ
Ｓ１１で第２の制御弁２２２がＣ位置に、遅れてステッ
プＳ１３で第１の制御弁２２０がＡ位置となる。第１の
制御弁２２０がＡ位置のときはポペット弁２１０のパイ
ロット圧Ｐpが主管路３，４の圧力Ｐa，Ｐbのうちの高
圧側と等しくなってポペット弁２１０が閉じ、油圧モー
タ５Ａはその容量と油圧ポンプ２の吐出量とに応じた速
度で駆動される。このときアクセルペダルが緩められて
も車両が前進を続ける限り車速ｖが正となるのでステッ
プＳ９は肯定され、バイパス管路６は閉じたままとな
る。したがって、アクセルペダルの緩め操作で油圧モー
タ５の吐出側に閉じ込み圧が発生し、車両が減速する。

【００２４】アクセルペダルが緩められて車速が零また
は負となるとステップＳ９が否定され、ステップＳ１０
で第１の制御弁２２０がＢ位置に、第２の制御弁２２２
がＤ位置に切換わる。このときはポペット弁２１０のパ
イロット圧Ｐpがタンク圧まで低下するのでポペット弁
２１０が開いてバイパス管路６が連通する。このため、
傾斜面上にてかき上げ作業をしているとき、ずり落ち後
退が可能となる。ずり落ち後退中にアクセルペダルを踏
み込んだときはステップＳ９が肯定されてポペット弁２
１０が閉じ、登坂が可能となる。このときは、ステップ
Ｓ１１，Ｓ１２の処理により第２の制御弁２２２が先に
Ｃ位置に切換わって絞り２２３からポペット弁２１０へ
導かれるパイロット圧Ｐpが主管路３の圧力Ｐaに等しく
なった後、第１の制御弁２２０がＡ位置に切換わる。し
たがって、ポペット弁２１０は、先の（１）と同じく開
位置から閉位置へと緩やかに切換わる。

【００２５】かき上げモードスイッチＳＷ３がかき上
げ選択側にないとき ステップＳ８が否定されて、ステップＳ２により第１の
制御弁２２０がＡ位置に切換わる。第１の制御弁２２０
がＡ位置のときは主管路３，４の圧力変動に拘わりなく
バイパス管路６が閉じられるので、アクセルペダルの踏
み込み操作で車両が加速し、アクセルペダルの緩め操作
で油圧モータ５Ａの吐出側に閉じ込み圧が生じて車両が
減速する。傾斜面上にてアクセルペダルを緩めてもずり
落ち後退することはできない。

【００２６】（３）前後進切換えスイッチＳＷ１が後進
側のとき （２）と同じくバイパス管路６が閉じたままであり、
車両は常時ＨＳＴモードにて走行する。

【００２７】以上説明したように、本実施例では油圧ポ
ンプ２の吐出圧の上昇に伴ってバイパス管路６を閉じる
際、絞り２２３の絞り作用によってポペット弁２１０が
緩やかに開位置から閉位置へ切換わるので、油圧モータ
５Ａの吐出側に急激に閉じ込み圧が立上がることがな
く、切換えショックのない滑らかな走行を実現できる。

【００２８】本実施例では慣性走行モードとＨＳＴ走行
モードのいずれでもかき上げ作業中のずり落ち後退が可
能となり、さらにはずり落ち後退が全く不可能なモード
をも選択できるので、オペレータの好みに応じて多彩な
使い方が可能で融通性の高い装置を提供できる。

【００２９】以上の実施例ではロジック弁２０を用いた
が本発明はこれに限るものではなく、バイパス管路６を
開閉し得る弁手段であれば種々変更可能である。ただ
し、ロジック弁２０ではポペット弁２１０のみをバイパ
ス管路６の流量に合せるだけで足り、制御バルブ部２２
側はパイロット圧Ｐpを変更するだけなので小型で済む
ため、比較的小型な弁により大流量を確保できる利点が
ある。この点、図３の例では開閉弁７のソレノイドコイ
ル側も大流量用のスプールに合せて大型化する必要があ
り、その消費電流も大きくなる。

【００３０】以上の実施例と請求項との対応において、
ロジック弁２０のポペット弁２１０がバイパス弁を、ロ
ジック弁２０の制御バルブ部２２およびＣＰＵ３０がバ
イパス弁制御手段を、絞り２２３が動作時間延長手段を
構成する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バイパス弁を開位置にして油圧モータの吐出油を吸込側
へバイパスさせた状態からバイパス弁を閉じ位置にして
油圧ポンプの吐出油で油圧モータを駆動する状態へ移行
する際、バイパス弁が時間をかけて閉位置に切換わるの
で、例えばかき上げ作業におけるずり落ち後退から再登
坂への移行や、慣性走行状態から再加速へ移るときのよ
うにバイパス弁を開位置から閉位置へ切換えるとき、油
圧モータの吐出側での急激な閉じ込み圧の立上がりを防
止して、切換えショックのない滑らかな走行を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る装置の油圧回路図。

【図２】図１の制御装置の処理手順を示すフローチャー
ト。

【図３】従来例に係る装置の油圧回路図。

【符号の説明】

１ 原動機 ２ 可変容量形油圧ポンプ ３，４ 主管路 ５ 油圧モータ ２０ ロジック弁 ３０ ＣＰＵ ２１０ ポペット弁 ２２３ 絞り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 前記一対の主管路を接続するバイパス弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って前記バイパス弁
   を開位置から閉位置へ切換えるバイパス弁制御手段とを
   備えてなるＨＳＴ油圧走行駆動装置において、 前記バイパス弁の前記開位置から前記閉位置の切換え動
   作に要する時間を延長する動作時間延長手段を設けたこ
   とを特徴とするＨＳＴ油圧走行駆動装置。