JPS63140169A - 油圧駆動回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一つのエンジンで少なくとも二つの油圧ポ
ンプを駆動して、各油圧ポンプ毎に異なった動作をおこ
なう、例えば、ホイールローダの駆動回路などのように
走行とフロントアタッチメントの複合動作により作業を
おこなう建設機械の駆動回路に好適な油圧駆動回路に関
する。

〔従来の技術〕

建設機械は、小さな動力源から容易に大きな作動力を得
ることができ、また、一つの動力源から複数のものを駆
動゛できるなどの理由から油圧を用いているものが大半
である。

このうち、例えばホイールローダでは、ホイールを駆動
する油圧ポンプとパケットを駆動する油圧ポンプとがそ
れぞれ別体に設けら、れ、一つのエンジンによって駆動
力を与えられるようになっている。このようなホイール
ローダに用いられる油圧駆動回路の一例を第５図に示し
、同図を参照してこの油圧駆動回路について説明する。

同図において、この油圧駆動回路は、１個のエンジンｌ
と、このエンジン１によって駆動される走行駆動用の可
変容量油圧ポンプ２およびパケット作業用の油圧ポンプ
３と、可変客層油圧ポンプ２からの圧油により回転駆動
される油圧モータ４と、可変容量油圧ポンプ２の押しの
け容積可変機構（以下、斜板と称する）６を作動させる
アクチュエータ７と、アクチュエータフの作動方向を切
り換える方向切換弁８と、斜板６の傾転量とエンジンｌ
の回転数を同時に制御するアクセルレバ−１７とから主
に構成されている。

可変容量油圧ポンプ２は、両吐出形の可変容量ポンプで
あって、主管路１０および１１を介して油圧モータ４と
接続され、この油圧モータ４の出力軸から複数の段を有
する機械的変速機１２および差動歯車１３に駆動力が伝
達され、さらに差動歯車工３からホイール５へと伝達さ
れてホイール５を回転させる。両生管路１０．１１間に
は、クロスオーバリリース弁、フラッシング弁、チャー
ジポンプ等を含む補器１４が設けられ、可変容量油圧ポ
ンプ２および油圧モータ４とともに閉回路を構成してい
る。

この可変容量油圧ポンプ２は、斜板６によって吐出方向
および吐出流量が制御され、この斜板６は、油圧源１５
から圧ノＪ制御弁としての減圧弁１６と方向切換弁８を
介して供給される作動油の圧力に応じた位置をとるアク
チュエータフによって操作される。また、アクチュエー
タ７は、油圧源１５から減圧弁１６と方向切換弁８など
の圧油供給手段を介して供給される作動油の圧力により
斜板６の傾転量を設定し、方向切換弁８の図示しない切
換手段により操作されて、斜板６の切換方向が制御され
る。

方向切換弁８に供給される作動油の圧力は、減圧弁１６
の設定圧によって決まり、この設定圧はエンジン１の目
標回転数を指令するアクセルレバ−１７の操作量に応じ
て設定される。

今、方向切換弁８が第５図において左側に切り換えられ
ている状態で、アクセルレバ−１７を矢印Ａ方向に倒す
と、ばね１７ａを介し、て減圧弁１６が作動し、その二
次側の圧力を上昇させる。減圧弁１６の二次側の圧油は
、方向切換弁８を経てアクチュエータフの図において左
側の側室に供給され、アクチュエータフの右側の側室は
方向切換弁８を介して油圧タンク１８に開放されている
ので、斜板６が回転して可変容量油圧ポンプ２は主管路
１０側の圧油を吸い込み、これを主管路ｌｌ側に吐出し
て油圧モータ４を矢印Ｂ方向に回転させる。

この結果、出力軸から変速機１２および差動歯車１３を
介してホイール５が回転駆動される。これと同時に、エ
ンジンｌにより油圧ポンプ３も駆動され、図示しない作
業装置に対し、圧油が送出され、所定の作業をおこなう
。

上記の状態からアクセルレバ−１７をさらに矢印入方向
に倒すと、減圧弁７の二次側圧力がより高くなり、斜板
６の傾転量もさらに大きくなって、可変容量油圧ポンプ
２の吐出量が増大する。これにより、油圧モータ４の回
転速度もさらに大きくなり、かつエンジン１の回転数も
上って油圧ポンプ３の吐出量も増大し、作業装置の出力
も大きくなる。

このような状態から、今度はアクセルレバ−１７を逆に
矢印Ｃ方向に戻すと、減圧弁１６の二次側圧力が減少し
て斜板６はアクチュエータ７内のばね力によって中立方
向へ戻される。これに応して可変容量油圧ポンプ２の吐
出量は減少し、油圧モータ４の回転数も減少してホイー
ル５は減速する。

と、同時に、エンジンＩの回転数も落ち、油圧ポンプ３
の吐出量も減少する。

方向切換弁８が上記と逆の右側に切り換えられていると
、アクセルレバ−１７の操作により斜板６は反対側に傾
転する。これにより、可変容量油圧ポンプ２は主管路１
０側に吐出し、油圧モータ４は反矢印Ｂ方向へ回転して
ホイール５を逆転させる。この場合も、可変容量油圧ポ
ンプ２および油圧モータ４の制御はアクセルレバ−１７
を介しておこなわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記のような油圧駆動回路においで、例えば
変速機１２を高速（Ｈ）、低速（Ｌ）２段切換のギアボ
ックスとしたとき、この油圧駆動回路を備えた車輌の速
度とアクセルレバ−１７の操作量すなわちストローク量
の関係は第６図のようになる。同図によると、ストロー
クｉｔｘ＋　までは斜板６の傾転量の増加とエンジン１
の回転数の増加により、２次的な曲線を描いて車速が上
昇する。

ｘｌで斜板６が最大傾転に達したあとｘ、よりストロー
ク量が大きくなると、斜板６の傾転量は最大値を保ち車
速は、エンジンｌの回転数のみの関数となり、エンジン
回転数に比例して大きくなる。

この車速の絶対値は、ギアボックスのギア比により、図
において符号■］またはして示すようなものになる。

一方、前述のような構成をとる建設機械にあっては、作
業時には油圧ポンプ３で駆動される作業装置の作業速度
を早くするために、エンジン１の回転数を上げて使用す
ることが多い。この場合、作業の内容によっては、低速
り側に変速機１２を切換えていても走行速度が上昇し、
走行動作と作業動作との複合動作がやりにくくなる事が
ある。

この対策として、低速ギアにおける最高速度を低くする
ようなギア比を選択すると、走行単独時には速度不足で
、頻繁に高速Ｈ側のギアと低速り側のギアとを切り換え
る必要がある。また、このように歯車減速機の減速比を
大きくして車速を落すとトルクが増大することになり、
トルクの増大に対処するため車軸の強度を確保する必要
がある。

しかし、このような強度の確保はコストの上昇につなが
り、適策ではない。

他の対策として、方向切換弁８からアクチュエータフに
至る主管路に、インチングバルブとも称される可変絞り
弁を設け、この可変絞り弁を例えばペダルなどの操作手
段を介して操作し、減圧弁１６から方向切換弁８を経て
アクチュエータフに供給される圧油の一部を解放するこ
とにより可変容量油圧ポンプ２の吐出量を制限する方法
がある。

この方法では、作業時に毎回運転者がペダル等の操作を
する必要があり、運転者の負担が多いという問題がある
。

この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされた
もので、その目的は、負荷の作動速度を抑えるために作
業の毎に運転者が作動速度の調整をする必要のない油圧
駆動回路を提案することにある。他の目的は、低速運転
に際してもトルクの増大を招かず、それ故、従来と同様
のコストが安い小径の車軸でも十分な強度が保証され、
安全に機能する油圧駆動回路を提案することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来技術が抱える問題点を解決し、上記目的を達成する
ため、この発明は、一つのエンジンと、エンジンにより
駆動される可変容量油圧ポンプを含む複数の油圧ポンプ
と、可変容量油圧ポンプに接続された油圧モータと、可
変容量油圧ポンプの押しのけ容積可変機構を作動させる
アクチュエータと、エンジンの目標回転数を指令するア
クセルレバ−の操作量に４９１％した圧力の圧油をアク
チュエータに供給する圧油供給手段と、アクチュエータ
と圧油供給手段および低圧回路との間に設けた方向切換
弁とを備えた油圧駆動回路において、エンジンの実稼動
回転数および目標回転数の少なくともいずれか一方を検
出する検出手段と、圧油供給手段側から低圧回路側に圧
油を導出可能な弁手段と、検出手段によって検出した検
出値をパラメータとして弁手段の切換設定値を設定する
設定手段と、検出値と切換設定値に基づいて弁手段を制
御する弁制ＪＩＵ手段とを設けた構成にしである。

〔作用〕

上記手段によれば、検出手段によって検出した検出値を
パラメータとして弁手段を切り換える切換値を設定し、
検出値が切換設定値に達したとき必要に応じて弁手段を
作動させて開放位置に切り換え、圧油を高圧の圧油供給
手段側から低圧の低圧回路側に導出することができる。

これにより、該検出値が切換設定値に達した後は、アク
チュエータに供給する圧油の圧力を一定にし、エンジン
の回転数によってのみ変化する出力を得ることができる
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、この発明の第１の実施例に係る
油圧駆動回路を説明するためのもので、第１図は油圧駆
動回路の回路図、第２図は車速とアクセルレバ−のスト
ローク量との関係を示す特性図である。以下、第５図に
示した従来例と同一もしくは同一とみなせる構成要素に
は同一の符号を付し、重複する各部の説明は適宜割愛す
る。

２２が該方向切換弁８と並列に設けられ、減圧弁１６の
下流側の該管路２０からのシーケンス弁２２のパイロッ
トライン２３には開閉弁２４が設けられている。また、
このシーケンス弁２２はばね２２ａによりクラッキング
圧を設定することができるようになっている。その他は
全て第３図に示した従来例と同一に構成されている。

次に、上記のように構成したこの実施例に係る油圧駆動
回路の動作について説明する。

第１図において、方向切換弁８を左右いずれかの位置に
切換えて、アクセルレバ−１７を矢印Ａ方向に傾ける。

このとき、開閉弁２４は閉位置にあるとする。この場合
、シーケンス弁２２のパイロットライン２３は該開閉弁
２４により遮断されているのでシーケンス弁２２は図示
の位置、つまリバイパスライン２５を閉鎖している。し
たがって、アクセルレバ−１７のスト１コークと車速の
関係は第２図のＨ又はして示すように従来と同じである
。

ここで、低速りの範囲で作業するときに、開閉弁２４を
開方向に切換えると、シーケンス弁２２のパイロットラ
イン２３は接続され、パイロットスプール前後の差圧が
ばね２２ａによって予め設定したクラッキング圧に達す
ると管！２０．２１を連通させる。このクラッキング圧
を設定するばね２２ａが、エンジン１の目標回転数と関
連する圧力を検出する検出手段と、切換設定値を設定す
る設定手段と、弁制御手段とを構成している。そして、
この切換設定値を２次的な車速の増加が終了するアクセ
ルレバ−１７のストロークｆｆ１ｘ＋　よりも低い値、
例えばｘ２に設定すれば、ストローク量がｘ２よりも低
い範囲ではこのストローク量に応して可変容量油圧ポン
プ２の吐出量とエンジン回転数が上昇し、車速は従来と
同様の低速り側の２次曲線に従って上昇する。ストロー
ク量がｘ２に達するとシーケンス弁２２が作動して管路
２０゜２１をバイパスライン２５により連通する。これ
により方向切換弁８を経てアクチュエータフに供給され
る作動油の圧力は一定となり、可変容量油圧ポンプ２の
吐出量も一定となる。したがって、ストローク量がｘ２
より大きくなっても、可変容量油圧ポンプ２の吐出量は
該ストロークＩｘｔに相応した小さな値のままであるの
で、車速はエンジン１の回転数のみに比例した速度、す
なわちＬＬで示される様になる。その他の動作は全て従
来例と同様である。

これにより、車速は従来よりも低速に保ったまま、エン
ジン１の出力を最大限度まで上げて、第２の油圧ポンプ
３の最大比ノコで作業装置を駆動することができる。

以上のように、上記実施例によれば、 ■　シーケンス弁２２を設けて、予め設定された圧力よ
りも圧力が高くなったときには、アクチュエータに供給
される作動圧を制限することができるので、可変容量油
圧ポンプ１の吐出量を抑制することが可能になり、これ
により機械的変速装置を変えることなしに変速段を増や
すことができる、。

■　また、作業についての最適な車速を一度設定すれば
、運転者はその後、インチングバルブなどの可変絞り弁
を操作するインチングペダル等の操作が不要になり、作
業の簡潔化を図ることができる、 ■　さらに、極低速の車速を設定しても、車軸に作用す
る駆動トルクの最大値は従来と回し、であり、歯車減速
機によって極低速の速度を設定した場合のような過大な
トルクが生じないので、そのような過大トルクに対する
車軸の強度の向上を図る必要がない、 ■　加えて、シーケンス弁２２のクラッキング圧の設定
値を変えるだけで、車速とアクセルレバ−１７のス１−
ローク量の関係が変わるので、従来のように車速とスト
ローク量の設定条件を変える際に、歯車減速機の歯車や
それに付随する部品の交換が不要になる、 等々の種々の効果がある。

上記実施例は、エンジンの目標回転数をアクセルレバ−
１７によって指令するとともに、減圧弁１６の設定圧を
該アクセルレバ−１７の操作量に応じて変化させ、アク
チュエータフに供給する油圧の圧力を制御しているが、
一本のアクセルレバ−１７で同様の動作をおこなわせる
ことができる油圧駆動回路として、固定容量ポンプの吐
出量に応じて絞りの前後に生じる差圧を利用する回路も
考えられる。この例の要部を第２の実施例として第３図
に示す。同図において第１図および第５図に示した実施
例および従来例と同一もしくは同一とみなせる構成要素
には同一の符号を付しである。

第３図において、可変容量ポンプ２の斜板６を作動させ
るアクチュエータ７には、作動方向を切り換える方向切
換弁８が並列に接続され、この方向切換弁の二つのボー
トには、エンジン１によって駆動される固定容量ポンプ
３０からの吐出管路３１に設けられた絞り３２の上流側
と下流側に連通ずる高圧側の管路３３と低圧側の管路３
４とがそれぞれ接続されている。エンジン１は、アクセ
ルレバ−１７の操作量に応じて目標回転数を指令され、
固定容量ポンプ３０は、該エンジン１の回転に応じた圧
油を吐出する。この固定容量ポンプ３０は、アクチュエ
ータフの作動圧を発生するとともに、油圧モータ４を駆
動するだめの閉回路の主管路１０．１１に圧油をチャー
ジする機能も有している。

また、圧油供給手段側にあたる管路３３と、低圧回路側
にあたる管路３４間には、シーケンス弁２２を介在させ
たバイパスライン２５が接続され、８亥シーケンス弁２
５のパイロットライン２３には開閉弁２４が設けられて
いる。その他、特に説明しない各部は、従来例および第
１の実施例と同様に構成されている。

上記のように構成すると、絞り３２の前後に生しる差圧
を利用して、第１の実施例と同様の効果を奏することが
できる。

これまで説明した第１および第２の実施例は、エンジン
１の目標回転数を減圧弁１６の下流側の圧力から、ある
いは実稼動回転数を絞り３２の前後に生じる圧力差から
検出し、シーケンス弁２２のタラツキング圧を設定する
ことにより弁を切り換えて、圧油供給手段側にあたる高
圧側の管路２０．３３から低圧回路にあたる低圧側の管
路２１．３４に圧油を導出するもので、検出手段と弁制
御手段を機械的手段により構成している。

これに対し、該検出手段および弁制御手段を電気的手段
により構成することが考えられる。この例を第３の実施
例として第４図に示す。同図において、前記実施例およ
び従来例と同一もしくは同一とみなせる構成要素には同
一の符号を付しである。

第４図において、エンジン１には、回転数を検出する回
転計４０が付設されているとともに、該回転計４０には
、回転計４０で検出した回転数を電気的に処理し、検出
した回転数をパラメータとして後述の電磁操作式開閉弁
４１の開閉の切換設定値を任意に選択して、スイッチ装
置４２に該開閉弁４１の切換信号を出力できる処理装置
４３が接続されている。この場合には、切換設定値の設
定手段と弁制御手段を、これら処理装置４３とスイッチ
装置４２とによって構成している。また、該開閉弁４１
は、第２の実施例と同様に管路３３と３４との間で両者
を接続するバイパスライン２５に介挿され、処理装置４
３からの出力によって作動するスイッチ装置４２の切換
出力によって、電磁的に開放位置と閉鎖位置とがそれぞ
れ選択される。その他、特に説明しない各部は、第３図
に示した第２の実施例と同一に構成しである。

上記のように構成すると、回転計４０によりエンジン１
の回転数が作業条件等に応じて予め設定した切換設定値
に達したときに、スイッチ装置・１２を介して開閉弁４
１を作動させ、アクチュエータフに供給される高圧側の
管路３３を流れる圧油を低圧側の管路３４に導出して、
アクチュエータ７に加わる圧力を一定にすることができ
る。この実施例にあっては、切換設定値の設定を電気的
手段によりおこなうので、前二例に比べて設定値の選択
や変更が極めて容易であるとともに、この種の制御をお
こなう制御開始の指示も処理装置４３内で処理できるの
で、より構成が簡単になるという効果がある。

なお、第１の実施例にあっては、アクセルレバ−１７の
エンジン１の目標回転数の指令に応じた減圧弁１６の下
流側の圧力を検出してパラメータとし、また、第２の実
施例にあっては、エンジンｌの実稼動回転数に規定され
て吐出される固定容量ポンプ３０からの吐出量と相関す
る絞り３２前後の差圧をパラメータとし、さらに第３の
実施例にあっては、エンジン１の実稼動回転数を直接検
出してパラメータとしているが、いずれにしても、エン
ジン１の目標回転数および実稼動回転数の少なくともい
ずれか一方を圧力の形で、あるいは回転数を電気的信号
に変換した形で検出し、この検出値により所定の制御を
おこなうように設定されている。

〔発明の効果〕

これまでの説明で明らかなように、負荷を駆動するため
の可変容量油圧ポンプのアクチュエータに供給する作動
圧を制限する弁手段を設けたこの発明によれば、弁手段
の切換設定値を設定し、弁制御手段により弁手段の所定
の制御をおこなうように設定しておけば、負荷の作動速
度の調整操作をすることなく、可変容量油圧ポンプの吐
出量を最大限度まで上げて作業をすることができ、作業
の簡潔化を図り、運転者の負担を軽減させることができ
る。また、機械的変速手段を用いずに変速段を増加する
ことができ、極低速に変速段を設定したとしても駆動ト
ルクの増大を招くことがないので、駆動軸の強度を上げ
る必要がな（、コストの上昇を招来しない等の顕著な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、この発明の詳細な説明するため
のもので、第１図は第１の実施例に係る油圧駆動回路の
回路図、第２図は車速とアクセルレバ−のストロークと
の関係を示す特性図、第３図は第２の実施例に係る油圧
駆動回路の要部を示す回路図、第４図は第３の実施例に
係る油圧駆動回路の要部を示す回路図、第５図および第
６図は従来例を説明するためのもので、第５図は従来例
に係る油圧駆動回路の回路図、第６図は車速とアクセル
レバ−のストロークとの関係を示す特性図である。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・可変容量油圧
ポンプ、３・・・・・・油圧ポンプ、４・・・・・・油
圧モーフ、６・・・・・・斜板、７・・・・・・アクチ
ュエータ、８・・・・・・方向切換弁、１０．１１・・
・・・・主管路、１２・・・・・・変速機、１６・・・
・・・減圧弁、１７・・・・・・アクセルレバ−１２２
・・・・・・シーケンス弁、２３・・・・・・パイロッ
トライン、２４・・・・・・開閉弁、２５・・・・・・
バイパスライン、３２・・・・・・絞り、３３．３４・
・・・・・管路、４０・・・・・・回転計、４１・・・
・・・開閉弁、４２・・・・・・スイッチ装置、４３・
・・・・・処第２ｖ！Ｊ Ｘ２　　　　　ＸＩ　　　　　　　　ｍＯＸストローク 第６ｖ！Ｊ ストローク 第３図 第４図 第５図 Ｉ３、。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一つのエンジンと、エンジンにより駆動される可変容量
   油圧ポンプを含む複数の油圧ポンプと、可変容量油圧ポ
   ンプに接続された油圧モータと、可変容量油圧ポンプの
   押しのけ容積可変機構を作動させるアクチユエータと、
   エンジンの目標回転数を指令するアクセルレバーの操作
   量に準拠した圧力の圧油をアクチユエータに供給する圧
   油供給手段と、アクチユエータと圧油供給手段および低
   圧回路との間に設けた方向切換弁とを備えた油圧駆動回
   路において、エンジンの実稼動回転数および目標回転数
   の少なくともいずれか一方を検出する検出手段と、圧油
   供給手段側から低圧回路側に圧油を導出可能な弁手段と
   、検出手段によつて検出した検出値をパラメータとして
   弁手段の切換設定値を設定する設定手段と、検出値と切
   換設定値に基づいて弁手段を制御する弁制御手段とを設
   けたことを特徴とする油圧駆動回路。