JPH07269508A - ハイドロスタティック式の駆動系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開放した循環回路内に配置されたポンプ１と
ハイドロスタティックエネルギーの消費器２と、該消費
器２の循環回路内に配置された制御弁５ａ；５ｂと、消
費器２のアウトレット内に配置され、制御弁５ａ；５ｂ
に組み込まれたブレーキ弁５ｂ；５ａとを有するハイド
ロスタティック式の駆動系であって、ブレーキ段階中に
制御弁５ａ；５ｂとブレーキ弁５ｂ，５ａとが互いに独
立して操作可能である形式の駆動系を改良して、制御圧
によって少なくとも制御弁を負荷することが必ずしも必
要とされないような駆動系を提供する。 【構成】 制御又は調整されてブレーキ弁５ｂ；５ａと
作用接続する、消費器２の運動方向及び負荷状態を検出
する選択論理素子が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開放した循環回路内に
配置されたポンプとハイドロスタティックエネルギーの
消費器と、該消費器の循環回路内に配置された制御弁
と、消費器のアウトレット内に配置されたブレーキ弁と
を有するハイドロスタティック式の駆動系（駆動システ
ム）であって、ブレーキ段階中に制御弁とブレーキ弁と
が互いに独立して操作可能である形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブレーキ弁は、ハイドロスタティック式
の駆動系において消費器が所定の運動速度を越えないよ
うにし、さらにまた例えばハイドロモータとして構成す
ることのできる消費器のインレット側における空洞若し
くはキャビテーション（充填不足）を避けるようにする
ものである。以上のような状態は、例えばハイドロスタ
ティック式の駆動系の制動時に（この場合に生じる質量
体慣性力によって）又は、ハイドロスタティック式の駆
動装置を備えた車両の山岳下だり走行時（傾斜面被駆動
力によって）に生じる。

【０００３】制動弁は、ハイドロモータのインレット部
における圧力に基づいて制御される（大抵の場合、ブレ
ーキ弁の制御面がハイドロモータのインレット側の圧力
によって直接負荷される）。この場合、それぞれアウト
レット側のブレーキ弁がばねによって閉鎖方向に向かっ
て付勢され、インレット部における圧力によって開放位
置にもたらされ、ここでまず保持される。インレット側
の圧力が所定の圧力を下回ると直ちに、ブレーキ弁は閉
鎖され（普通は無段階でつまり中間位置で絞られて）、
これによってアウトレット部の横断面が減少され、ここ
で流れ出す圧力媒体をせき止めるようになっている。

【０００４】ハイドロスタティック式の駆動系において
は形式的な解決策として、１つの共通の軸に配置するこ
とのできる２つのブレーキが設けられていて、１つ又は
２つの制御弁が前記軸とは間隔を保って配置された別の
軸に設けられている。このような弁の配置においては、
ケーシングに常に少なくとも２つの平行な孔を設ける必
要がある。ブレーキ弁の操作はインレット側の圧力によ
って行なわれる（ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１
９３３３号明細書）。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許第２２２０５７１号
明細書によれば、ブレーキ弁機能を制御弁に組み込み、
このような形式で形成された弁構造群を共通の軸に配置
することが公知である。弁構造群（制御弁及びブレーキ
弁、双方に有効である）は制御圧によって操作される。
ブレーキ段階においてインレット圧力が制御圧圧力レベ
ルを下回ると、インレット圧力に比例して制御圧が低下
される。

【０００６】このような解決策においてはもちろん、所
定のブレーキ段階中の制御に不安定が生じることを避け
ることはできない。ブレーキ段階つまり、ハイドロモー
タのインレット側の圧力が所定の値を下回り、ひいては
制御圧が低下することによってブレーキ弁を有する弁構
造群が閉鎖方向に移動すると、絞り作用を得るためにア
ウトレット部の横断面が減少され、それと同時に、この
公知の構造においてはインレット部の横断面も減少され
る。これによってインレット側の圧力媒体流も絞られ、
従ってインレット側の圧力はさらに強く低下せしめら
れ、ひいては弁構造群は閉鎖方向に移動する。このよう
な連動作用によって制御中に振動が生じ、制動過程は不
確実となる。

【０００７】このような理由により、ドイツ連邦共和国
特許出願公開第４２３５６９８号明細書によれば、制御
弁及びブレーキ弁がブレーキ段階中に互いに独立して別
個に操作され、ブレーキ段階中にブレーキ弁を負荷する
制御圧は、制御弁を負荷する制御圧とはほぼ無関係に、
インレット部における圧力に基づいて影響を受ける。

【０００８】この場合、共通の制御圧源からの制御圧に
よって制御弁及びブレーキ弁が制御されるようになって
いるにも拘わらず、ブレーキ段階中に、「インレット部
の横断面の制御」機能と「アウトレット部の横断面の制
御」機能との分離が行なわれる。前記従来の技術におい
て記載したような連動は避けられる。従って、このよう
な形式のハイドロスタティック式の駆動系を備えた車両
は振動を伴なうことなしに制動することができる。さら
にまた、制御弁とブレーキ弁とを共通の軸に配置したこ
との利点が得られる。このようなスペースを節約した配
置によれば、制御弁及びブレーキ弁をハイドロモータの
制御ベース受容部（Steuerbodenaufnahme)内に組み込む
ことができ、これによって非常にコンパクトな構造が得
られる。もちろんこのような配置の欠点は、このような
配置が、制御圧による制御弁の負荷に制限されていると
いうことである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の駆動系を改良して、制御圧によ
って少なくとも制御弁を負荷することが必ずしも必要と
されないような駆動系を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、制御又は調整されてブレーキ弁と作用接続
する、消費器の運動方向及び負荷状態を検出する選択論
理素子(Auswahllogic)が設けられている。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、消費器の運動方向は、
例えばこの運動方向に配属された制御弁を操作すること
によって検出され、負荷はインレット側のフィードライ
ン内の圧力を介して行なわれる。有利には弁装置の形状
で構成された選択論理素子によれば、制御弁及びブレー
キ弁が共通の制御圧弁からの制御圧によって操作される
のではなく、ブレーキ弁がさらに液圧式に、つまりイン
レット側のフィードラインからの圧力媒体によって負荷
され、制御弁が任意の形式で、例えば液圧式に又は電気
式に（制御弁の制御に基づいて）制御可能であるように
することができる。

【００１２】有利にはブレーキ弁は液圧式に制御可能で
あり、ブレーキ弁は、ブレーキ弁の制御面と、制御弁の
下流に配置されたインレット側のフィードラインとの間
に介在されたブレーキラインで、インレット部内の圧力
によって影響を受け、ブレーキ信号ライン内に弁装置が
設けられており、この弁装置は制御弁を操作する制御信
号によって、インレット部とブレーキ弁の制御面との間
の接続が形成される方向で制御可能である。制御信号の
形式（電気式、液圧式、機械式）とは無関係に、制御弁
のための制御信号が存在する場合、ブレーキ弁はフィー
ドライン内にインレット側の圧力によって制御される。

【００１３】本発明の有利な構成によれば、弁装置が、
ブレーキ信号ライン内に介在された、遮断位置と開放位
置とを有する２／２行程弁を備えており、該２／２行程
弁が、制御信号とは逆方向に働くばね力によって開放位
置へ向かう方向に操作可能である。制御弁が操作されて
いる状態で（制御信号が存在する状態）、２／２行程弁
によって、消費器のインレット部と、アウトレット部に
おけるブレーキ弁の制御面との間の接続が形成されるの
で、ブレーキ弁は、インレット側の圧力（この圧力が十
分に高いものであれば）によって開放位置に接続され
る。しかしながら、外部からのエネルギーが液圧式の駆
動系内に供給されることによってインレット側の圧力が
低下すると（これは例えばハイドロスタティック式の走
行駆動装置を備えた車両を始動させる場合にそうである
ように）、ブレーキ弁は制御信号が存在するにも拘わら
ず、閉鎖方向に移動し、アウトレット部内に圧力媒体を
せき止め、これによって消費器の運動速度の上昇が妨げ
られる。

【００１４】制御弁の制御を液圧式に行ないたい場合に
は、制御信号が、切換え弁の第１の入口でガイドされた
制御圧であって、該切換え弁の出口が２／２行程弁の制
御面に接続されていて、この切換え弁の第２の入口が、
２／２行程弁とブレーキ弁の制御面との間のブレーキ信
号ラインに接続されている。行程切換え弁の第２の入口
を接続することは、前記形式でハイドロスタティック式
の駆動系を高速切換えするために必要である。

【００１５】本発明によればまた、制御弁を電気式の操
作し（この場合２／２行程弁も電気式に操作される）、
これによって制御圧ラインを省くことも可能である。こ
れは例えば、本発明による駆動系をパワーショベルの走
行駆動装置にために使用すれば有利である。何故なら
ば、回転ブッシングを貫通させて制御圧ラインを通す必
要がないからである。

【００１６】また、ブレーキ信号ライン内に、ブレーキ
弁の制御面と２／２行程弁との間に緩衝装置を配置すれ
ば有利である。

【００１７】２／２行程弁の閉鎖された状態では、駆動
系内に存在する漏れが、ブレーキ弁を開放位置から閉鎖
位置に妨げられることのなしに運動することを可能にす
る。しかしながら漏れが十分でなければ、本発明の別の
構成要件に従って、２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）と
ブレーキ弁（５ｂ；５ａ）の制御面（８ｂ；８ａ）との
間のブレーキ信号ラインに絞り（２１ａ；２１ｂ）を備
えた排出ライン（２０ａ；２０ｂ）が接続されていれば
有利である。

【００１８】前記切換え弁は、絞りが相応に大きく構成
されているか又はブレーキ弁がゆっくりと切換えられる
（つまり高速切換えが必要ない）場合には省略すること
ができる。

【００１９】本発明は、一方向で操作可能な消費器のた
めに必要なだけでなく、両方向で操作可能な消費器のた
めにも使用することができる。両方向で操作可能な消費
器のために使用する場合には、消費器が両方向で操作可
能であって、消費器に通じるそれぞれのフィードライン
内に、それぞれ弁装置が配属された制御弁又はブレーキ
弁として操作される弁が設けられている。

【００２０】

【実施例】図１には、一定の又は調節可能なフィード容
積を有するポンプ１と、このポンプ１に、開放する回路
で接続された消費器２とを備えた本発明によるハイドロ
スタティック式の駆動系の回路図が示されている。この
消費器２はこの実施例ではハイドロモータとしてつまり
回転する消費器として構成されている。しかしながら本
発明は、平進運動式(translatorisch)の消費器にも適用
することができる。ポンプ１は、タンク３から吸い込ん
で、フィードライン４に送る。このフィードライン４は
２つのフィードライン４ａ及び４ｂに分岐している。各
フィードライン４ａ若しくは４ｂは、３／３行程弁とし
て構成された、ばねによってセンタリングされる制御弁
５ａ若しくは５ｂに接続されており、この制御弁にはブ
レーキ弁が組み込まれている。制御弁５ａ若しくは５ｂ
からはそれぞれ１つのライン６ａ若しくは６ｂがタンク
３に通じていて、フィードライン３３ａ若しくは３３ｂ
がハイドロモータの接続部に通じている。制御弁５ａ若
しくは５ｂは中立位置で、フィードライン４ａ若しくは
４ｂを通ってフィードライン３３ａ若しくは３３ｂへ通
じる貫流を遮断し、この中立位置で絞られている。

【００２１】各制御弁５ａ若しくは５ｂは制御面７ａ若
しくは７ｂを有していて、これらの制御面とは逆方向に
作用する制御面８ａ若しくは８ｂを有している。この制
御面７ａ若しくは７ｂには制御圧ライン９ａ若しくは９
ｂが通じており、この制御圧ラインには、制御面７ａ若
しくは７ｂに向かって開放し、かつ並列接続された逆止
弁１１ａ若しくは１１ｂを備えた絞り１０ａ若しくは１
０ｂが配置されている。制御圧ライン９ａは制御圧セン
サ１２ａに接続されていて、制御圧ライン９ｂは制御圧
センサに接続されている。これら２つの制御圧センサ１
２ａ及び１２ｂは、２つのセンサのうちのそれぞれ１つ
が共通の制御機構１３によって操作可能であるように、
互いに接続されている。

【００２２】制御面８ａ若しくは８ｂにはブレーキ信号
ライン１８ａ若しくは１８が通じており、このブレーキ
信号ラインは、制御弁５ａ若しくは５ｂの下流でフィー
ドライン３３ａ若しくは３３ｂに接続されている。ブレ
ーキ信号ライン１８ａ若しくは１８ｂ内には、ばね付勢
される閉鎖位置及び開放位置を有する２／２行程弁１６
ａ若しくは１６ｂが配置されていて、緩衝のために絞り
１５ａ若しくは１５ｂを有している。制御圧ライン９ａ
若しくは９ｂからは制御圧分岐ライン１７ａ若しくは１
７ｂが分岐している。これらの制御圧分岐ラインは切換
え弁１４ａ若しくは１４ｂに通じている。切換え弁１４
ａ若しくは１４ｂの第２の入口は、２／２行程弁１６ａ
若しくは１６ｂと絞り１５ａ若しくは１５ｂとの間のブ
レーキ信号ライン１８ａ若しくは１８ｂに接続されてい
る。切換え弁１４ａ若しくは１４ｂの出口は、２／２行
程弁の、開放方向に働く制御面１９ａ若しくは１９ｂに
接続されている。

【００２３】前記ハイドロスタティック式の駆動系は次
のように作動する。制御圧センサ１２ａにおける制御機
構１３を操作すると、例えば０〜２５バール(bar）の間
の制御圧が、制御機構１３の位置に応じてあらかじめ選
択され、この制御圧は制御圧ライン９ａ内に形成され
る。この制御圧は、逆止弁１１ａを介して制御弁５ａの
制御面７ａにまで達し、この制御弁５ａをばね力に抗し
て図面で右方向へ移動させる。これによってフィードラ
イン４ａは、流入側のフィードライン３３ａに接続さ
れ、圧力媒体は、ポンプ１から開放された制御弁５ａを
介してハイドロモータに達し、このハイドロモータを駆
動させる。ハイドロモータの駆動回転数を規定する、流
入側の圧力媒体の量は、制御弁５ａの開放幅に左右され
る。この開放幅自体は、制御面７ａに生じる制御圧の高
さに基づいている。

【００２４】制御圧ライン９ａ内の制御圧は切換え弁１
４ａを介して２／２行程弁１６ａの制御面１９ａにも伝
達されるので、ばね力に抗して開放位置へ向かって移動
する。開放位置にある弁１６ａにおいてフィードライン
に接続されている分岐ライン１８ａを介して、インレッ
ト側の圧力は他方の制御弁５ｂの制御面８ｂに作用し、
この他方の制御弁５ｂをばね力に抗して図面で右方向へ
移動させ、これによって流入側のフィードライン３３ｂ
は開放され、圧力媒体はハイドロモータからタンク３内
に流入することができる。

【００２５】前記ハイドロスタティック式の駆動系を備
えた車両が山を下だる方向に走行すると、傾斜面におけ
る被駆動力に従って被駆動側のエネルギーがハイドロモ
ータ（消費器２）内に供給されるので、このハイドロモ
ータは外部から駆動されポンプとして働く。従って流出
側のフィードライン３３ａ内の圧力は低下するので、ブ
レーキ信号ライン１８ａ内で圧力の減圧が形成され、制
御面８ｂにおける圧力も低下する。制御弁５ｂは、この
時点で優勢なばね力い基づいて図面で左方向へ移動し、
この際に流出側のフィードライン３３ｂの横断面を減少
させる。従ってここで圧力媒体がせき止められてハイド
ロモータを制動させる。制御弁５ｂはこの運転状態では
ブレーキ弁として働く。

【００２６】これに対して制御弁５ａの位置は同じに
（つまり開放）維持される。何故ならば制御圧が作用す
るからである。この制御圧はこのために、２／２行程弁
１６ａが開放位置に保たれるようにも配慮する。

【００２７】従ってハイドロモータのインレット及びア
ウトレットは別個に制御され、これによって振動のない
制動が可能となる。

【００２８】所望の制動時においては、それぞれ制御さ
れた制御弁５ａ若しくは５ｂの制御圧が解消される。こ
の場合、相応に設定することによって、消費器を駆動さ
せるために（例えば本発明によるハイドロスタティック
式の駆動系を備えた車両）必要な制御圧は、２／２行程
弁１６ａ若しくは１６ｂを完全に開放させるために十分
である。従ってフィードライン３３ａ若しくは３３ｂと
制御面８ａ若しくは８ｂとの間の接続は持続して維持さ
れ、ブレーキ弁として働く制御弁５ｂ若しくは５ａは、
インレット側の圧力の高さに応じて作業する。

【００２９】２／２行程弁１６ａ若しくは１６ｂが完全
に閉鎖されると、ブレーキ信号ライン１８ａ若しくは１
８ｂに接続された排出ライン２０ａ若しくは２０ｂ（こ
の排出ライン２０ａ若しくは２０ｂ内には絞り２１ａ若
しくは２１ｂが配置されている）は、ブレーキ弁が妨げ
られることなく閉鎖位置にさらにゆっくりと移動するこ
とを可能にする）。

【００３０】ブレーキ弁がまだ制動段階にあって、制御
圧によって制御弁に向かって負荷されることによって
（つまり高速切換え、すなわち逆転が望まれる場合）、
ブレーキ信号ライン１８ｂ若しくは１８ａ内に、制御圧
ライン９ｂ若しくは９ａ内に制御圧とほぼ同じ圧力が形
成される。この圧力は切換え弁１４ｂ若しくは１４ａを
介して２／２行程弁１６ｂ若しくは１６ａの制御面１９
ｂ若しくは１９ａに作用して、この２／２行程弁を開放
する。これによってスプールの高速開放運動が、絞り２
１ｂ若しくは２１ａだけを介して可能である。

【００３１】本発明によるハイドロスタティック式の駆
動系を相応に設計すれば、ブレーキ弁のゆっくりとした
閉鎖運動を得るためには、駆動系内に存在する漏れで十
分であるので、この場合、排出ライン２０ａ若しくは２
０ｂ及び絞り２１ａ若しくは２１ｂを省くことができ
る。

【００３２】図２には本発明によるハイドロスタティッ
ク式の駆動系の変化例が示されており、この変化例にお
いては、制御弁５ａ及び５ｂ内に選択論理素子が組み込
まれている。このために制御弁５ａ若しくは５ｂは４／
３行程弁として構成されており、付加的な接続部がブレ
ーキライン１８ｂ若しくは１８ａに接続されている。従
って前記実施例において選択論理素子のために設けられ
た制御弁１６ａ及び１６ｂは省かれ、同様に切換え弁１
４ａ，１４ｂ及び制御圧分岐ライン１７ａ，１７ｂも省
かれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるハイドロスタティッ
ク式の駆動系の概略的な回路図である。

【図２】図１に示した駆動系の変化例を示す概略的な回
路図である。

【符号の説明】

１ ポンプ、 ２ 消費器、 ３ タンク、 ４，４
ａ，４ｂ フィードライン、 ５ａ，５ｂ 制御弁、
６ａ，６ｂ ライン、 ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ制御
面、 ９ａ，９ｂ 制御圧ライン、 １０ａ，１０ｂ
絞り、 １１ａ，１１ｂ 逆止弁、 １２ａ，１ｂ 制
御圧センサ、 １３ 制御機構、 １４ａ，１４ｂ 切
換え弁、 １５ａ，１５ｂ 絞り、 １６ａ，１６ｂ
２／２ 行程弁、 １７ａ，１７ｂ 制御圧分岐ライ
ン、 １８ａ，１８ｂ ブレーキ信号ライン、 １９
ａ，１９ｂ 制御面、 ２０ａ，２０ｂ 排出ライン、
２１ａ，２１ｂ 絞り、 ３３ａ，３３ｂ フィード
ライン

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開放した循環回路内に配置されたポンプ
   （１）とハイドロスタティックエネルギーの消費器
   （２）と、該消費器（２）の循環回路内に配置された制
   御弁（５ａ；５ｂ）と、消費器（２）のアウトレット内
   に配置されたブレーキ弁（５ｂ；５ａ）とを有するハイ
   ドロスタティック式の駆動系であって、ブレーキ段階中
   に制御弁（５ａ；５ｂ）とブレーキ弁（５ｂ，５ａ）と
   が互いに独立して操作可能である形式のものにおいて、 消費器（２）の運動方向及び負荷状態を検出する選択論
   理素子が設けられており、該選択論理素子が制御又は調
   整されてブレーキ弁（５ｂ；５ａ）と作用接続すること
   を特徴とする、ハイドロスタティック式の駆動系。
2. 【請求項２】 ブレーキ弁（５ｂ；５ａ）が液圧式に制
   御可能であって、ブレーキ弁（５ｂ；５ａ）が、ブレー
   キ弁（５ｂ，５ａ）の制御面（８ｂ，８ａ）と制御弁
   （５ａ，５ｂ）の下流に配置されたインレット側のフィ
   ードライン（３３ａ；３３ｂ）との間に介在されたブレ
   ーキ信号ライン（１８ａ，１８ｂ）を用いて、インレッ
   ト部の圧力によって影響を受けるようになっており、ブ
   レーキ信号ライン（１８ａ；１８ｂ）内に弁装置が配置
   されていて、この弁装置が、制御弁（５ａ；５ｂ）を操
   作する制御信号によって、インレット部とブレーキ弁
   （５ｂ；５ａ）の制御面（８ｂ；８ａ）とが接続される
   方向に制御可能である、請求項１記載のハイドロスタテ
   ィック式の駆動系。
3. 【請求項３】 弁装置が、ブレーキ信号ライン（１８
   ａ；１８ｂ）内に介在された、遮断位置と開放位置とを
   有する２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）を備えており、
   該２／２行程弁が、制御信号とは逆方向に働くばね力に
   よって開放位置へ向かう方向に操作可能である、請求項
   ２記載のハイドロスタティック式の駆動系。
4. 【請求項４】 制御信号が、切換え弁（１４ａ；１４
   ｂ）の第１の入口でガイドされた制御圧であって、該切
   換え弁の出口が２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）の制御
   面（１９ａ；１９ｂ）に接続されていて、この切換え弁
   の第２の入口が、２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）とブ
   レーキ弁（５ｂ，５ａ）の制御面（８ｂ；８ａ）との間
   のブレーキ信号ライン（１８ａ；１８ｂ）に接続されて
   いる、請求項３記載のハイドロスタティック式の駆動
   系。
5. 【請求項５】 ブレーキ信号ライン（１８ａ；１８ｂ）
   内に、ブレーキ弁（５ｂ；５ａ）の制御面（８ｂ；８
   ａ）と２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）との間に緩衝装
   置が配置されている、請求項２から４までのいずれか１
   項記載のハイドロスタティック式の駆動系。
6. 【請求項６】 ２／２行程弁（１６ａ；１６ｂ）とブレ
   ーキ弁（５ｂ；５ａ）の制御面（８ｂ；８ａ）との間の
   ブレーキ信号ラインに絞り（２１ａ；２１ｂ）を備えた
   排出ライン（２０ａ；２０ｂ）が接続されている、請求
   項２から５までのいずれか１項記載のハイドロスタティ
   ック式の駆動系。
7. 【請求項７】 消費器（２）が両方向で操作可能であっ
   て、消費器（２）に通じるそれぞれのフィードライン
   （３３ａ，３３ｂ）内に、それぞれ弁装置が配属された
   制御弁又はブレーキ弁として操作される弁（５ａ，５
   ｂ）が設けられている、請求項２から６までのいずれか
   １項記載のハイドロスタティック式の駆動系。