JPH11230307A

JPH11230307A - 複数の油圧モータの駆動装置

Info

Publication number: JPH11230307A
Application number: JP5420198A
Authority: JP
Inventors: Sadao Nunotani; 貞夫布谷; Morita Hayashi; 盛太林; Toshiyuki Akasaka; 利幸赤坂
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3786390B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小容量の油圧ポンプで高トルク、高回転駆動
ができ、効率の良い複数の油圧モータの駆動装置を提供
する。【解決手段】油圧ポンプ２で第１油圧モータ１０を駆
動し、並列に第２油圧モータ２０を電磁式切換弁７を介
して接続するとともに第１油圧モータのケースドレン回
路８と接続する。第１油圧モータ１０は出力軸３０を駆
動し、第２油圧モータ２０は第１クラッチ２３および第
２クラッチ２５を介して出力軸３０と接続する。出力軸
回転数が所定値以下ではは第１油圧モータ１０と第２油
圧モータ２０とで出力軸３０を駆動して高トルクを得、
所定回転数を越すと電磁式切換弁７を切り換えて第２油
圧モータを出力軸３０で駆動し、第１油圧モータ１０の
ケーシングの油を吸い上げて攪拌抵抗を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の油圧モータ
の駆動装置に係わり、特に、複数の油圧モータで共通の
出力軸を駆動する駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の油圧モータの駆動力が共通
の駆動軸に作用し、車輪等を駆動する複数の油圧モータ
を用いた駆動装置は知られている。この駆動装置の第１
例（図示せず）として、１個又は複数の油圧ポンプによ
り駆動される複数の可変容量型の油圧モータの出力軸が
機械式変速装置に連結され、この機械式変速装置に設け
られた共通の出力軸から出力を取り出すように構成され
ているものがある。また、第２例としては、特開平６−
１９３５４７号公報で例示されているように、１個の油
圧ポンプで複数の油圧モータを駆動し、複数の油圧モー
タを機械式変速装置に連結して共通の出力軸を駆動する
とともに、複数の油圧モータと機械式変速装置との間に
断続装置を設けて任意に断続を行うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成において、第１例では、出力軸を複数の油圧モータに
より駆動し低回転時に高トルクを発生させているため
に、高速時に低トルクとなっても高回転を発生させるた
めに大容量の油圧ポンプが必要となり、高回転させるた
め無駄なエネルギーが必要となるとともに、広い場積が
必要となり車体が大きくなるという問題がある。また、
大容量の油圧ポンプを用いるため高価になるという問題
がある。第２例では、複数の油圧モータからの出力トル
クを任意の機械式変速装置を選択することにより、任意
の回転数および出力トルクは得られるが、選択された油
圧モータ以外の油圧モータも駆動しているため、前記と
同様に、無駄なエネルギーが必要となるとともに、広い
場積が必要となり、また、高価になるという問題があ
る。また、第１例、第２例とも油圧モータのケーシング
内には常に油が溜まっており、高回転時に攪拌抵抗が大
きくなって出力が低下し、効率低下をもたらす。また、
高回転で油を攪拌するため、油が高温となり冷却装置が
必要になり、広い場積が必要となり、また、高価になる
という問題がある。

【０００４】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、複数の油圧モータの駆動装置に係わり、特に、
小さな容量の油圧ポンプを用いて出力軸に、低回転時に
は高トルクを発生させるとともに、低トルク時には高回
転を発生させることができ、また、油圧モータのケーシ
ング内の油を減らして攪拌抵抗を低減し、効率の良い複
数の油圧モータの駆動装置を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、本発明に係る複数の油圧モータ
の駆動装置の第１発明においては、油圧ポンプから操作
弁を経た圧油で駆動される複数の油圧モータで共通の出
力軸を駆動する駆動装置において、少なくとも第１油圧
モータの出力トルクは一定の変速比の機械式第１変速装
置を介して出力軸に連結し、他の油圧モータの出力トル
クはそれぞれクラッチを有する複数の変速比の機械式変
速装置を介して出力軸に連結するとともに、前記各クラ
ッチの断続を制御する手段を有し、第１クラッチは出力
軸が所定の回転数以下のときに接続して他の油圧モータ
の出力トルクを第１減速比にて出力軸に伝達し、第２ク
ラッチは出力軸が所定の回転数を越えたときに接続して
他の油圧モータの出力トルクを第２減速比にて出力軸(3
0)に伝達する構成としている。上記構成により、出力軸
の回転数が所定値以下、すなわち、所定の車速以下で走
行に大きなトルクが必要とするときには、第１油圧モー
タのトルクに他の油圧モータのトルクが加わるので大き
なトルクを発生する。また、出力軸の回転数すなわち車
速が所定の値を越え、走行に大きなトルクを必要としな
い場合には減速比の異なる第２クラッチが接続して高速
回転を行うようになる。したがって、出力軸の回転数が
所定値以下では、複数の油圧モータのトルクを用いるた
め、起動および加速を容易にする。また、出力軸の回転
数が所定の値を越えると、出力軸の駆動に使用される油
圧モータは第１油圧モータのみとなり、発生トルクは低
いが高い回転数で回転する。また、油圧ポンプの容量が
小さくても高トルク、高回転が得られる。

【０００６】第２発明は、第１発明の複数の油圧モータ
の駆動装置の構成において、出力軸が所定の回転数を越
えたとき、第１油圧モータのケースドレンと他の油圧モ
ータの吸入回路とを接続するケースドレン回路を有する
構成としている。そのため、出力軸が所定の回転数を越
えたとき第２クラッチは接続して他の油圧モータは出力
軸により駆動され、油圧ポンプとしての働きをし、第１
油圧モータのケーシング内の油をケースドレン回路を介
して吸入する。したがって第１油圧モータのケーシング
内の油は減少し、攪拌抵抗が低下して効率が向上する。
また、高回転で油を攪拌することがなくなり、油温が安
定するため冷却装置が不要となり、場積が狭く安価にな
る。また、他の油圧モータがポンプの機能を有するよう
になるため、ポンプを他の用途（ドレーン用のポンプ、
あるいは、制動用のポンプ）に用いることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態及び実施例】以下に、本発明に係る
複数の油圧モータの駆動装置の実施例について、図１〜
図３を参照して詳述する。

【０００８】図１は複数の油圧モータの駆動装置の構成
と回路を示す回路図である。駆動源１により駆動される
油圧ポンプ２の吐出回路３上には、車両等の前進あるい
は後進を切り換えを行う走行操作弁４が介装されてい
る。この走行操作弁４は、前進位置Ｆ、中立位置Ｎ、後
進位置Ｒを有する３位置切換弁で、図示しない操作装置
をオペレータが操作することにより切り換えられる。走
行操作弁４は、第１モータ回路５を経て可変容量型の第
１油圧モータ１０に接続している。また、走行操作弁４
の下流では第１モータ回路５が分岐されて第２モータ回
路６を形成している。この第２モータ回路６は電磁式切
換弁７に接続され、電磁式切換弁７は、第３モータ回路
６Ａにより可変容量型の第２油圧モータ２０に接続して
いる。電磁式切換弁７は、Ａ位置、Ｂ位置、Ｃ位置の３
位置６ポートを有しており、その２ポートは、第２モー
タ回路６により走行操作弁４に接続されている。また、
他の２ポートは、第３モータ回路６Ａにより可変容量型
の第２油圧モータ２０に接続している。残りの２ポート
の内、一つのポートは、第１油圧モータ１０に接続され
て、ケースドレン回路８を形成している。また、残りの
２ポートの内、他の一つのポートは、タンク９に接続さ
れている。電磁式切換弁７は、後述する制御装置５４に
接続され、制御装置５４からの指令が無い場合のＢ位置
にあって走行操作弁４からの油を可変容量型の第２油圧
モータ２０に給排している。また、電磁式切換弁７は、
制御装置５４からの指令が有る場合にはＡ位置およびＣ
位置に切り換わり、走行操作弁４からの第２モータ回路
６と可変容量型の第２油圧モータ２０への回路を遮断す
るとともに、可変容量型の第２油圧モータ２０の第３モ
ータ回路６Ａと第１油圧モータ１０のケースドレン回路
８、および、第３モータ回路６Ａとタンク９と、を接続
している。したがって、Ａ位置では、第１油圧モータ１
０が前進回転時にケースドレン回路８と第２油圧モータ
２０の吸い込み側とを接続し、第２モータ回路６は閉じ
ている。Ｂ位置では第２モータ回路６と第２油圧モータ
２０とを接続し、ケースドレン回路８は閉じている。Ｃ
位置では第１油圧モータ１０が後進回転時に第１油圧モ
ータ１０のケースドレン回路８と第２油圧モータ２０の
吸い込み側とを接続し、第２モータ回路６は閉じてい
る。これにより、制御装置５４からの指令が有る場合に
は電磁式切換弁７がＡ位置およびＣ位置に切り換わり、
第１油圧モータ１０のケーシング内の油は第２油圧モー
タ２０に吸い込まれる。

【０００９】第１油圧モータ１０の第１油圧モータ出力
軸１１には第１歯車１２が固設され、出力軸３０に固設
されている第２歯車３１と噛合しており、第１変速装置
４０を構成している。第１変速装置４０は、一定の減速
比を有している。第２油圧モータ２０の第２油圧モータ
出力軸２１には、第３歯車２２が第１クラッチ２３を介
して取着されるとともに、第４歯車２４が第２クラッチ
２５を介して取着されている。第３歯車２２は出力軸３
０に固設された第２歯車３１と噛合して第２変速装置４
１を構成し、第４歯車２４は出力軸３０に固設された第
５歯車３２と噛合して第３変速装置４２を構成してい
る。第２変速装置４１は所定の第１減速比を、また、第
３変速装置４２は所定の第２減速比を、それぞれ有して
いる。また、第１油圧モータ１０の吐出容積（ｃｃ／ｒ
ｅｖ）と第２油圧モータ２０の吐出容積（ｃｃ／ｒｅ
ｖ）との容積比、および、第１変速装置４０と第２変速
装置４１との変速比の関係は、出力軸３０の出力軸回転
数が同じになるようにしている。この実施例では、第１
油圧モータ１０の吐出容積は第２油圧モータ２０の吐出
容積よりも小さくし、かつ、第１変速装置４０の変速比
は、第２変速装置４１の変速比よりも大きくしている。
クラッチ操作用油圧ポンプ５０の吐出回路上には、電磁
式の第１クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５１が配設され、第１
クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５１は第１クラッチ２３に接続
している。同様に、クラッチ操作用油圧ポンプ５０の吐
出回路上には、電磁式の第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５
２が配設され、第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５２は第２
クラッチ２５に接続している。第１，第２クラッチＯＮ
−ＯＦＦ弁５１，５２はＤ位置（ＯＮ）およびＥ位置
（ＯＦＦ）を有する。出力軸３０には回転数検出器５３
が配設され、制御装置５４に接続している。また、制御
装置５４は、電磁式切換弁７、第１クラッチＯＮ−ＯＦ
Ｆ弁５１および第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５２と接続
しており、回転数検出器５３からの信号を入力し、所定
の制御信号を電磁式切換弁７および第１，第２クラッチ
ＯＮ−ＯＦＦ弁５１，５２に出力するようになってい
る。このとき、制御装置５４から電磁式切換弁７への信
号は、オペレータが図示しない操作装置を操作する信号
と、回転数検出器５３からの信号とを制御装置５４が受
けて、回転速度が所定値（Ｓ）を越えた場合に、Ａ位置
あるいはＣ位置のいずれかに切り換わる信号が出力され
る。なお、上記において、電磁式切換弁７は、前進用の
Ａ位置、中立用のＢ位置、および後進用のＣ位置の３位
置を構成しているように説明したが、前進用のＡ位置お
よび中立用のＢ位置でも良い。

【００１０】次に作動について説明する。車両を停止状
態から前進させる場合には、オペレータは走行操作弁４
を中立位置Ｎから前進位置Ｆに切り換える。電磁式切換
弁７は、出力軸３０の回転速度が低いので制御装置５４
からの制御信号を受けないため、Ｂ位置にある。したが
って、油圧ポンプ２の圧油は、吐出回路３から一方は第
１モータ回路５を経て第１油圧モータ１０に供給され、
第１油圧モータ出力軸１１は前進方向に回転し、第１変
速装置４０を介して出力軸３０を前進駆動する。また、
このとき、他方は第２モータ回路６から電磁式切換弁７
を介して第２油圧モータ２０に供給され、第２油圧モー
タ出力軸２１は前進方向に回転する。また、このとき、
制御装置５４は、出力軸３０の回転数が所定の回転数以
下の場合には、回転数検出器５３からの信号を受け第１
クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５１および第２クラッチＯＮ−
ＯＦＦ弁５２に制御信号を出力し、第１クラッチＯＮ−
ＯＦＦ弁５１をＤ位置、第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５
２をＥ位置にする。したがって、第１クラッチ２３は接
続ＯＮし、第２クラッチ２５は遮断ＯＦＦとなって第２
変速装置４１を介して出力軸３０を前進駆動する。すな
わち、車両が所定の走行速度以下のときには出力軸３０
には第１油圧モータ１０と第２油圧モータ２０との駆動
力が加わるため回転数は低いがトルクは大きくなる。

【００１１】オペレータが図示しないアクセルペタル等
を操作して速度を増し、出力軸３０の回転数が所定の回
転数を越えると、回転数検出器５３は検出信号を制御装
置５４に出力し、制御装置５４は第１クラッチＯＮ−Ｏ
ＦＦ弁５１および第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５２に制
御信号を出力する。これにより、第１クラッチＯＮ−Ｏ
ＦＦ弁５１はＥ位置、第２クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁５２
はＤ位置に切り換わり、、第１クラッチ２３は遮断ＯＦ
Ｆ、第２クラッチ２５は接続ＯＮとなる。同時に、制御
装置５４からの制御信号により電磁式切換弁７はＡ位置
に切り換わり、第２ポンプ回路５は閉じ、第１油圧モー
タ１０のケースドレン回路８と第２油圧モータ２０とは
接続する。そのため、第１油圧モータ１０のみが油圧ポ
ンプ２により駆動されることとなり、油圧ポンプ２の容
量が小さくても高回転が得られる。一方、第２油圧モー
タ２０は第３変速装置４２を介して出力軸３０により駆
動されることとなり、油圧ポンプ７して作用する。即ち
第２油圧モータ２０は第１油圧モータ１０のケースドレ
ン回路８からケーシング内の油を吸い上げる。そのた
め、第１油圧モータ１０の攪拌抵抗が低減し高回転時の
効率は向上する。

【００１２】図２は各油圧モータの回転数と車速との関
係を示すグラフである。縦軸は油圧モータの回転数を示
し、横軸は車速（または出力軸回転数）を示す。直線ａ
は第１油圧モータ１０を示し、回転数と車速との関係は
常に一定である。直線ｂは、車速が所定の値Ｓ以下で
は、第２油圧モータ２０の第１クラッチ２３は接続Ｏ
Ｎ、第２クラッチ２５は遮断ＯＦＦの状態を示し、車速
が所定の値Ｓを越えると第１クラッチ２３は遮断ＯＦ
Ｆ、第２クラッチ２５は接続ＯＮとなり直線ｃの状態と
なる。すなわち車速Ｓを越えると前述のように第２油圧
モータ２０は油圧ポンプとして作用するようになるが、
図に示すように変速比を変えて油圧モータ２０の回転数
を低くして消費馬力を少なくしている。なお、上図は、
第１油圧モータ１０と第２油圧モータ２０との吐出容積
（ｃｃ／ｒｅｖ）を異なるように設定するとともに、出
力軸３０の出力軸回転数が同じになるように、第１変速
装置４０と第２変速装置４１の変速比を設定したが、第
１油圧モータ１０と第２油圧モータ２０との吐出容積
（ｃｃ／ｒｅｖ）を同じに設定するとともに、第１変速
装置４０と第２変速装置４１の変速比を同じに設定し、
出力軸３０の出力軸回転数が同じになるようにして、直
線ａと直線ｂを同一上にのるように設定しても良い。こ
のとき、第３変速装置４２の変速比は、第２変速装置４
１の変速比と異なるように設定し、前記と同様に、油圧
モータ２０の回転数を低くして消費馬力を少なくすると
良い。

【００１３】図３は、平地での出力軸トルクと車速との
関係を示すグラフである。縦軸は出力軸３０のトルクで
あり、横軸は車速を示す。直線ｄは第１油圧モータ１０
のトルクの変化を示しており、低速時にはトルクは大き
く、車速が上昇するにしたがってトルクは低下する。直
線ｅは第２油圧モータ２０のトルクの変化を示してお
り、前述のように車速が所定の速度Ｓ以下の場合には第
１油圧モータ１０のトルクに加えられて出力軸３０のト
ルクは大きくなる。車速が所定の速度Ｓを越えると電磁
式切換弁７は切り換わり、第２油圧モータ２０の第２モ
ータ回路６は閉じられるため出力軸３０のトルクは第１
油圧モータ１０のトルクのみとなる。すなわち、始動時
および低速時の高トルクを必要とする場合には、第１油
圧モータ１０および第２油圧モータ２０により大きなト
ルクを発生し、高速になって高トルクが不要になると、
第１油圧モータ１０のみとなってトルクは低下し、第１
油圧モータ１０のみを駆動するため高回転となり、油圧
ポンプ２の容量が小さくても高トルク、高回転が得られ
る。

【００１４】車両を後進させる場合にはオペレータは走
行操作弁４を後進位置に切り換える。車速が所定の速度
Ｓ以下では、制御装置５４は電磁式切換弁７をＢ位置、
第１クラッチ２３を接続ＯＮ、第２クラッチ２５を遮断
ＯＦＦにする。車速が所定の速度Ｓを越えると第１クラ
ッチ２３を遮断ＯＦＦにし、第２クラッチ２５を接続Ｏ
Ｎにすると同時に電磁式切換弁７をＣ位置にする。作用
は前述の前進時と同一なので説明は省略する。

【００１５】なお、上記実施例では、油圧モータ２０
は、ポンプ機能として、第１油圧モータ１０のケースド
レン回路８からケーシング内の油を吸い上げることを説
明したが、ケースドレン回路８に電磁弁および調圧弁を
挿入して、必要時に電磁弁を切り換えて、車両の制動に
用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数の油圧モータの駆動装置の回路図
である。

【図２】本発明の駆動装置の油圧モータの回転数と車速
との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の駆動装置の出力軸のトルクと車速との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２…油圧ポンプ、３…吐出回路、４…走行操作弁、５…
第１モータ回路、６…第２モータ回路、７…電磁式切換
弁、８…ケースドレン回路、１０…第１油圧モータ、１
１…第１油圧モータ出力軸、１２…第１歯車、２０…第
２油圧モータ、２１…第２油圧モータ出力軸、２２…第
３歯車、２３…第１クラッチ、２４…第４歯車、２５…
第２クラッチ、３０…出力軸、３１…第２歯車、３２…
第５歯車、４０…第１変速装置、４１…第２変速装置、
４２…第３変速装置、５０…クラッチ操作用油圧ポン
プ、５１…第１クラッチＯＮ−ＯＦＦ弁、５２…第２ク
ラッチＯＮ−ＯＦＦ弁、５３…回転数検出器、５４…制
御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧ポンプ(2) から操作弁を経た圧油で
駆動される複数の油圧モータで共通の出力軸を駆動する
駆動装置において、少なくとも第１油圧モータ(10)の出
力トルクは一定の変速比の機械式第１変速装置(40)を介
して出力軸(30)に連結し、他の油圧モータ(20)の出力ト
ルクはそれぞれクラッチ(23,25) を有する複数の変速比
の機械式変速装置(41,42) を介して出力軸(30)に連結す
るとともに、前記各クラッチ(23,25) の断続を制御する
手段を有し、第１クラッチ(23)は出力軸(30)が所定の回
転数以下(S) のときに接続して他の油圧モータ(20)の出
力トルクを第１減速比にて出力軸(30)に伝達し、第２ク
ラッチ(25)は出力軸(30)が所定の回転数(S) を越えたと
きに接続して他の油圧モータ(20)の出力トルクを第２減
速比にて出力軸(30)に伝達することを特徴とする複数の
油圧モータの駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の複数の油圧モータの駆動
装置において、出力軸(30)が所定の回転数(S) を越えた
とき、第１油圧モータ(10)のケースドレンと他の油圧モ
ータ(20)の吸入回路とを接続するケースドレン回路(8)
を有することを特徴とする複数の油圧モータの駆動装
置。