WO1991010784A1 - System for changing over running speed of hydraulic excavator - Google Patents

Description

明 細 書 油圧掘削機の走行速度切換装置 技 術 分 野

本発明 は油圧掘削機の走行速度切換装置に関 し、 特に 走行速度を三段以上に切換え る こ と に よ り 、 路面状況及 び作業状況に応 じて最適な走行速度を選択する と共に、 作業機の微操作時にお ける 同時操作性を向上する 油圧掘 削機の走行速度切換装置に関す る。 背 景 .技 術

従来、 油圧掘削機の走行速度は第 3 図に示すよ う に、 油圧ポ ン プ 5 1 の吐出圧を左右の走行操作弁 5 2 a , 5 2 b によ り 制御 して/ス ィ ベルジ ョ イ ン ト 5 3 を経て左右 の走行モ ータ 5 4 a , 5 4 b へ供給する こ と に よ っ て制 御 してい る。 走行速度切換ス ィ ツ チ 5 5 を 1 速に設定す る と、 制御圧切換弁 5 6 の ソ レ ノ ィ ド 5 6 a が消磁さ れ る た め、 制御圧切換弁 5 6 は a 位置 とな る。 従っ て、 左 右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の走行速度切換弁 5 8 a ， 5 8 b のノ、' イ ロ ッ ト シ リ ンダ 5 9 a ， 5 9 b は ス ィ べ ル ジ ョ イ ン ト 5 3 を経て、 制御圧切換弁 5 6 か ら タ ン ク 6 6 へ接続さ れる ため、 走行速度切換弁 5 8 a , 5 8 b も a 位置 とな る。 そ の結果、 走行モ ータ 容量制御 シ リ ン ダ 6 0 a , 6 O b はタ ン ク 6 6 に接続さ れる ため、 左右 の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の容量が増 し、 1 速の走行 速度段と なる。

次に、 図示 しない走行操作レ バ一によ って、 走行操作 弁 5 2 a , 5 2 b をそれぞれ a 位置に操作する と、 油圧 ポ ンプ 5 1 の吐出油は左右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の駆動管路 6 1 a , 6 1 b を経て左右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b へ供給され、 走行モータ 5 4 a , 5 4 b 力、 ら 排出管路 6 2 a , 6 2 b へ排出されるが、 カ ウ ン タ ノ ラ ン ス弁 6 3 a , 6 3 b は前記駆動管路 6 1 a , 6 1 b の 作動油圧によ ってそれぞれ a 位置となっ てい る ため、 前 記排出管路 6 2 a , 6 2 b へ排出さ れた作動油はタ ウ ン タ ノ、' ラ ン ス弁 6 3 a , 6 3 b を経てス ィ ベル ジ ョ イ ン ト 5 3 、 走行操作弁 5 2 a , 5 2 b を経て、 図示しない戻 り 管路か ら タ ンク &' 6 に戻される。 従っ て、 左右の走行 モータ 5 4 a , 5 4 b は 1 速の走行速度段によ り 、 前記 走行操诈 レ バー の操作量に応じた画転数で画転する た め 、 該面転数に応じた速度で車両を前進ま たは後進させる こ と がで き る 。 な お、 前記走行操作弁 5 2 a , 5 2 b の a 位置を車両の前進方向 とすれば b 位置は車両の後進方 向 と な る が、 前記車両の前進方向 と同様のため、 作用 の 説明 は省略する。 ま た、 6 4 は ロー ドセ ン シ ング弁で、 該 ロ ー ド セ ン シ ン グ弁 6 4 の第 1 ノ、'イ ロ ッ ト 室 6 4 わ に は油圧ポ ン プ 5 1 の吐出油が導かれ、 第 2 パイ ロ ッ ト 室 6 4 c に は前記走行操作弁 5 2 a , 5 2 b およびチヱ ッ ク 弁 6 5 a , 6 5 b に よ り 、 走行モ ータ 5 4 a , 5 4 b の躯動管路 6 l a , 6 l b の内、 高い方の食荷圧が導か れ、 これ ら第 1 ノ、' イ ロ ッ ト 室 6 4 b の推力 と、 第 2 ノ イ ロ ッ ト室 6 4 c の推力およびばね 6 4 a のばね力 とが常 に釣 り 合う よ う に油圧ポ ンプ 5 1 の吐出油圧を減圧 して 油圧ポ ン プ 5 1 の容量制御 シ リ ンダ 5 1 a を制御する よ う に作用する 。 即 ち、 前記走行操作弁 5 2 a , 5 2 の 上流 と下流に は常に ロ ー ド セ ン シ ン グ弁 6 4 のばね 6 4 a のばね力に相当する 差圧が生ずる よ う に して.、 油圧ポ ン プ 5 1 の吐出油量を走行操作弁 5 2 a , 5 2 b の操作 量に応 じて増減す る よ う に制御 している 。

2 速度の走行速度段について は、 走行速度切換ス ィ ッ チ 5 5 を 2 速に設定す る と、 制御圧切換弁 5 6 の ソ レ ノ ィ ド 5 6 a が励磁ざれる た め、 制御圧切換弁 5 6 は b 位 置 と な る 。 従って、 左右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の 走行速度切換弁 5 8 a , 5 8 b は b 位置 とな る。 そ の結 果、 走行モータ容量制御シ リ ンダ 6 0 a , 6 0 b には左 右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の駆動油圧が供給さ れる ため、 左右の走行モータ 5 4 a , 5 4 b の容量が減少 し 、 2 速の走行速度段と な る。 走行操作弁 5 2 a , 5 2 b の操作に よ る 作用について は前記 1 速の走行速度段の場 合 と同様のた め説明を省略する。

しかし なが ら、 走行モータ 5 4 a ， 5 4 b の走行速度 段は二段切換であ る ため、 高速段と低速段を、 作業状況 , 路面状況に最適な速度段に設定する と速度差が大き く な り 過ぎ、 高速段ま た は低速段の一方を最適な速度に設 定する と他方の速度が早すぎた り 遅すぎる こ と となり 、 オ ペ レータ が作業状況， 路面状況に応じて最適な速度段 を選びに く い とい う 欠点があ っ た。 ま た、 一般に車両走 行中には油圧ポ ンプ 5 1 の吐出油量が最大と なる よ う に 設定される ため、 車両走行中に作業機を操作する と、 例 ぇ微操作であ って も車両の走行速度が低下 し、 荷揺れ等 の発生に よ り 同時操作性が低下する とい う 欠点があ っ た 本発明は上記の問題点に着目 してなさ れた もので、 差 圧設定ばねのセ ッ トカ調整装置を設け、 走行モー タ の走 行速度を複数段に切換えて路面状況に最適な速度にする と共に、 車両走行中に作業機を操作 して も同時操作性の 低下 しな い油圧掘削機の走行速度切換装置を提供する こ と を 目的 と してい る。 発 明 の 開 示

本発明は、 油圧ポ ン プの吐出油を左右の走行操作弁を 介 して左右の走行モータへ供給 し、 前記油圧ポ ンプの容 量制御シ リ ンダを制御する ロ ー ドセ ン シ ング弁の第 1 パ ィ 口 ッ ト 室に前記油圧ポ ン プの吐出油圧を導 く と共に、 こ の弁の第 2 ノ、'ィ ロ ッ ト室に前記走行モータ の駆動圧を 導き 、 第 1 ノ、' イ ロ ッ ト 室の推力 と、 第 2 パイ ロ ッ ト室の 推力およ び差圧設定ばねの力 と の釣合いによ っ て、 前記 油圧ポ ン プの容量制御 シ リ ンダを制御す る油圧掘削機の 走行制御装置において、 前記差圧設定ばねの セ 'ン トカを 複数段に切換え る ばねのセ ッ ト カ調整装置を設けた も の であ る。 こ の装置は走行速度切換ス ィ ッ チ と 、 そ の設定 信号を演算処理する コ ン ト ロ ー ラ と、 コ ン ト ロー ラ の指 令で作動する電磁制御圧切換弁 と、 電磁制御圧切換弁の 作動によ り 前記ロ ー ド セ ン シ ン グ弁の差圧設定ばねの セ ッ ト カを調整する ばね力調整シ リ ン ダ とから構成さ れて い る

ま た、 走行速度切換ス ィ ツ チ と、 その設定信号を演箕 処理する コ ン ト ロ ーラ と、 コ ン ト ロ ー ラ の指令で作動す る電磁制御圧切換弁と、 電磁制御圧切換弁の作動によ り 前記走行モー タ の容量を二段に切換え る走行モータ容量 切換弁および走行モータ容量制御シ リ ンダとから なる 走 行モ ータ の容量切換装置を備えてい る。

更に、 ばねのセ ッ ト カ調整装置も し く は走行モ ータ の 容量切換装置を、 電磁制御圧切換弁によ り 制御油圧源お よ びタ ン ク に選択的に接続する よ う 構成 して もよ い。

一般に操作弁を通過する 油量 Q は、 操作弁の上流圧 P

P と下流圧 P l_ と の圧力差 P p - P L 、 およ び操作弁の 開度 A に よ り 、

Q oc A · ( P P - P ) · · · · ( 1 ) と表すこ とができ る。

本発明において は、 走行操作弁の上流圧 P P は油圧ポ ン プの吐出油圧であ り 、 下流圧 P !_ は走行モ ータ の駆動 圧であ り 、 圧力差 P _P - P L は ロー ドセ ン シ ング弁の差 圧設定ばねのばね力 F によ って決定される ため、

Q oc A · " ( F ) · · · · ( 2 ) の よ う な関係とな る。

こ こ で、 ばね力 F を複数段に切換える よ う にすれば、 同 じ走行操作弁の操作量 （開度） A に対 して複数段の油 圧ポ ンプ吐出量 Q、 言い換えれば複数段の走行,速度が得 ら れる こ とになる。 ま た、 前記走行モータ の容量を二段 に切換え る ための走行モータ容量切換装置を設ければ、 前記複数段の走行速度段は 2 倍にな る。 ばねのセ ッ ト 力 調整装置も し く は走行モータ容量切換装置を電磁制御圧 切換弁によ り 制御圧源ある いはタ ン ク に選択的に接続 し て、 走行速度を複数段に切 り 換える こ とがで き る 。 図面の簡単な説明 第 1 図は本発明の実施例に係る油圧掘削機の走行速度 制御装置の油圧回路図、 第 2 図は本発明の実施例と従来 技術を比較 した油圧ポ ンプ吐出量と吐出油圧の閬係を示 す図表、 第 3 図は従来の走行速度制御装置の油圧回路図 であ る。 発明を実施する ための最良の形態

本発明の実施例について、 第 1 図乃至第 2 図を参照 して 詳述する 。 油圧掘削機の走行速度は、 第 1 図に示される よ う に、 油圧ポ ンプ 1 の吐出油を左右の走行操作弁 2 a , 2 b に よ っ て制御 し て ス ィ ベルジ ョ イ ン ト 3 を経て左 右の走行モータ 4 a , 4 b へ供給す る こ と に よ っ て制御 して いる 。 前記油圧掘削機の走行速度制御は具体的に は 次の様に して コ ン ト ロ ールさ れる。 ま ず、 走行速度切換 ス ィ ツ チ 5 を 1 速度段に設定する と、 該走行速度切換ス ィ ツ チ 5 の設定信号は コ ン ト ロ 一ラ 7 を経て制御圧切換 弁 6 の ソ レ ノ ィ ド 6 a を消磁する た め、 前記制御圧切換 弁 6 は a 位置 と な り 、 ばね力調整 シ リ ン ダ 9 はタ ン ク 1 0 に接続される。 従っ て、 ばね力調整シ リ ンダ 9 内の ば ね 9 a に よ り ビス ト ン ロ ッ ド 9 b が左行 して ロ ー ドセ ン シ ン グ弁 1 1 の差圧設定ばね 1 1 a の セ ッ ト カ F が減少 す る ため、 前記 （ 2 ) 式において、 走行操作弁 2 a , 2 b の操作量 （開度） Aが同一で も油圧ポ ンプ 1 の吐出油 量 Q は前記差圧設定ばね 1 1 a のセ ッ ト カ F の減少分だ け減少 し、 走行速度も そ の分減少す る。 同時に、 前記走 行速度切換ス ィ ツ チ 5 の設定信号は コ ン ト ロ ー ラ 7 を経 て制御圧切換弁 1 2 の ソ レ ノ ィ ド 1 2 a を消磁す る た め 、 前記制御圧切換弁 1 2 は a 位置と な り 、 走行モ ータ 容 量切換弁 1 3 a , 1 3 b のパイ ロ ッ ト シ リ ンダ 1 4 a , 1 4 b はタ ン ク 1 0 に連通する 。 従って、 走行モータ 容 量切換弁 1 3 a , 1 3 b は a 位置と な り 、 走行モータ容 量制御シ リ ンダ 1 5 a , 1 5 b がタ ン ク に連通する た め 、 左右の走行モータ 4 a , 4 b は大容量に設定さ れて 1 速度段で走行する。

次に、 走行速度切換ス ィ ツ チ 5 を 2 速度段に設定する と、 該走行速度切換ス ィ ッ チ 5 の設定信号はコ ン ト ロ ー ラ 7 を経て制御圧切換弁 6 の ソ レ ノ ィ ド 6 a を消磁する ため、 前記制御圧切換弁 6 は a 位置 と な り 、 ばね力調整 シ リ ンダ 9. はタ ン ク 1 0 に接続される。 従っ て、 ばね力 調整シ リ ンダ 9 内の ピス ト ン ロ ッ ド 9 b はばね 9 a によ つ て左行 して ロ ー ド セ ン シ ング弁 1 1 の差圧設定ばね 1 1 a のセ ッ ト カ F が減少する ため、 前記 （ 2 ) 式におい て、 走行操作弁 2 a , 2 b の操作量 （開度） Aが同一で も油圧ポ ンプ 1 の吐出油量 Qは前記差圧設定ばね 1 1 a のセ ッ ト カ F の減少分だけ減少 して走行速度 も そ の分減 少す る。 同時に、 前記走行速度切換ス ィ ッ チ 5 の設定信 号はコ ン ト ロ 一ラ 7 を経て制御圧切換弁 1 2 のソ レ ノ ィ ド 1 2 a を励磁す る ため、 前記制御圧切換弁 1 2 は b 位 置と な り 、 走行モータ容量切換弁 1 3 a , 1 3 b のパイ ロ ッ ト シ リ ン ダ 1 4 a , 1 4 b は制御ポ ンプ 8 に接続さ れる 。 従って、 走行モータ容量切換弁 1 3 a , 1 3 b は b 位置と な り 、 走行モータ容量制御シ リ ンダ 1 5 a , 1 5 b に走行モ ータ の駆動圧が供給さ れる ため、 左右の走 行モータ 4 a , 4 b は小容量に設定されて 2 速度段で走 行する。

次に、 走行速度切換ス ィ ツ チ 5 を 3 速度段に設定す る と 、 該走行速度切換ス ィ ツ チ 5 の設定信号は コ ン ト ロ ー ラ 7 を経て制御圧切換弁 6 の ソ レ ノ ィ ド 6 a を励磁す る ため、 前記制御圧切換弁 6 は b 位置 と な り 、 ばね力調整 シ リ ンダ 9 は制御ポ ンプ 8 に接続さ れる 。 従 っ て、 ばね 力調整シ リ ンダ 9 内の ビス ト ン ロ ッ ド 9 b はばね 9 a の ばね力に打ち勝っ て右行 して ロ ー ドセ ン シ ング弁 1 1 の 差圧設定ばね 1 1 a のセ ッ ト カ F を増大する ため、 前記 ( 2 ) 式において、 走行操作弁 2 a , 2 b の操作量 （開 度） Aが同一で も油圧ポ ンプ 1 の吐出油量 Q は前記差圧 設定ばね 1 1 a の セ ッ トカ F の増大分だ け増加して走行 速度も そ の分増加する。 同時に、 前記走行速度切換ス ィ ッ チ 5 の設定信号はコ ン ト 口一ラ 7 を経て制御圧切換弁 1 2 の ソ レノ ィ ド レ 2 a を励磁する ため、 前記制御圧切 換弁 1 2 は b 位置と な り 、 走行モータ容量切換弁 1 3 a' , 1 3 b のノ、 ' イ ロ ッ ト シ リ ンダ 1 4 a , 1 4 b は制御ポ ン プ 8 に接続される。 従っ て、 走行モータ容量切換弁 1 3 a , 1 3 b は b 位置 とな り 、 走行モータ容量制御シ リ ンダ 1 5 a , 1 5 b に走行モ ー タ の駆動圧が供給される ため、 左右の走行モータ 4 a , 4 b は小容量に設定さ れ て 3 速度段で走行する。

次に第 1 図に示す 1 速度段の場合にお ける走行操作に ついて説明する。 まず、 図示しない走行操作 レバーに よ つ て、 走行操作弁 2 a , 2 b をそれぞれ a 位置に操作す る と、 該操作量に応 じ た油圧ポ ンプ 1 の吐出油は左右の 走行モータ 4 a , 4 b の駆動管路 1 6 a , 1 6 b を経て 左右の走行モータ 4 a , 4 b 力、 ら排出管路 1 8 a , 1 8 b へ排出される が、 カ ウ ン タ ノ ラ ン ス弁 2 0 a , 2 0 b は前記駆動管路 1 6 a , 1 6 b の駆動油圧によ っ てそれ ぞれ a 位置と な っ てい る ため、 前記排出管路 1 8 a , 1 8 b へ排出さ れた作動油はカ ウ ン タ バラ ンス弁 2 0 a , 2 0 b を経てス ィ ベル ジ ョ イ ン ト 3 、 走行速度切換弁 2 a , 2 b を経て、 戻り 管路 （図示せず） から タ ン ク 1 0 に戻さ れる 。

従っ て、 左右の走行モータ 4 a , 4 b は前記走行操作 レバーの操作量に応じた回転数で回転する ため、 該回転 数に応じた速度で車両を前進ま たは後進させる こ とがで き る 。 なお、 前記走'行操作弁 2 a , 2 b の a 位置を車両 の前進方向 とすれば b 位置は車両の後進方向 とな るが、 こ の場合の作用については前記車両の前進方向 と同様で あ る ため説明を省略する。 ま た、 ロ ー ドセ ン シ ング弁 1 1 の第 1 ノ、'イ ロ ッ ト室 1 1 b に は油圧ポ ンプ 1 の吐出油 が導かれ、 第 2 パイ ロ ッ ト 室 1 1 c には前記走行操作弁 2 a , 2 b およびチェ ッ ク 弁 2 1 a , 2 1 b によ り 、 走 行モータ 4 a , 4 b の駆動管路 1 6 a , 1 6 b の中か ら よ り 高圧の駆動圧が導かれ、 こ れら第 1 パイ ロ ッ ト室 1 1 b と第 2 ノ、'イ ロ ッ ト 室 1 1 c の差圧 （差圧設定ばね 1 1 a のセ ッ ト カ F ) に応 じて油圧ポ ンプ 1 の吐出油圧を 減圧 して油圧ポ ンプ 1 の容量制御シ リ ンダ ' 1 a を制御す る よ う に作用する 。 即 ち、 前記走行操作弁 2 a , 2 b の 上流と下流に は常に ロ ー ド セ ン シ ング弁 1 1 のばね 1 1 a のばね力に相当する差圧が生ずる よ う に し、 油圧ボ ン プ 1 の吐出油量を常に走行操作弁 2 a , 2 b の操作量に 応 じて制御 してい る。

次に、 第 2 図について説明する。 第 2 図 （ a ) は本発 明におけ る油圧ポ ンプの吐出量 Q と負荷圧 P と の関係を 示す図で、 表 1 に示すよ う に、 1 速度段 と 2 速度段にお いて は油圧ポ ンプ 1 の吐出量が最大 8 0 %に設定されて い る （走行操作弁 2 a , 2 b の操作量フ ル） 。 こ のた め 、 走行中に作業機を操作して も、 油圧ポ ンプ 1 の吐出量 は残り 2 0 %の余裕があ る。 こ の 2 0 %分か ら作業機に 必要な吐出量だけ油 z圧ポ ンプ 1 の吐出量を増加する こ と によ り 、 走行速度を低下する こ と な く 、 同時操作性を向 上す る こ とがで き る。

第 2 図 （ b ) および （ c ) は比較のた め従来の技術を 示す図である。 （ b ) は走行単独状態で、 油圧ポ ンプ 1 の吐出量を左右の走行モータ 4 a , 4 b に 1 0 0 %供給 して い る （走行操作弁 2 a , 2 b の操作量フ ル） 。 （ c ) は更に作業機を操作 して、 油圧ポ ンプ 1 の吐出量の う ちか ら 2 0 %を供給すれば、 左右の走行モータ に は残り の 8 0 %が供給さ れる こ と にな り 、 そ の分、 走行速度が 2 一 減少 して同時操作性を低下させ る 表 1

産業上の利用可能性

本発明 は油圧掘削機の走行速度切換装置であ っ て、 走 行速度を三段以上に切換えて路面状況及び作業状況に応 じて最適な走行速度を選択 し易 く す る と共に、 作業機の 微操作時にお ける 同時操作性を向上する走行速度切換装 置 と して有用であ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 油圧ポ ン プの吐出油を左右の走行操作弁を介 して左 右の走行モータ へ供給 し、 前記油圧ポ ンプの容量制御 シ リ ンダを制御する ロ ー ドセ ン シ ング弁の第 1 ノ、 · ィ ロ ッ ト 室に前記油圧ポ ン プの吐出油圧を導 く と共に、 こ の弁の 第 2 パイ ロ ッ ト室に前記走行モ ータ の駆動圧を導き、 第

1 ノ、' イ ロ ッ ト 室の推力 と、 第 2 ノ、。イ ロ ッ ト室の推力およ び差圧設定ばねの力 と の釣合い によ って、 前記油圧ボ ン プの容量制御 シ リ ンダを制御する油圧掘削機の走行制御 装置において、 前記差圧設定ばねの セ ッ ト カを複数段に 切換え可能なばねのセ ッ ト カ調整装置を設けた こ とを特 徴と する油圧掘削機の走行速度切換装置。

2 . 前記ばねのセ ' ト カ調整装置は、 走行速度切換ス ィ ツ チ と、 そ の設定信号を演算処理する コ ン ト ロー ラ と、 コ ン ト ロ ー ラ の指令で作動する 電磁制御圧切換弁と、 電 磁制御圧切換弁の作動によ り 前記ロ ー ドセ ン シ ング弁の 差圧設定ばね のセ ッ ト カを調整する ばね力調整シ リ ンダ と か らな る こ とを特徴 とする請求の範囲 1 記載の油圧掘 削機の走行速度切換装置。

3 . 走行速度切換ス ィ ツ チ と、 そ の設定信号を演算処理 する コ ン ト ロ ー ラ と、 コ ン ト ロ ー ラ の指令で作動する電 磁制御圧切換弁と、 電磁制御圧切換弁の作動によ り 前記 走行モー タ の容量を二段に切換える走行モータ容量切換 弁および走行モータ容量制御シ リ ンダとか ら なる走行モ —タ の容量切換装置を具備 した こ と を特徴とする請求の 範囲 1 記載の油圧掘削機の走行速度切換装置。

4 . 前記ばねのセ ッ ト 力調整装置も し く は走行モ ータ の 容量切換装置を、 電磁制御圧切換弁によ り 制御油圧源お よびタ ン ク に選択的に接続 した こ と を特徴と する請求の 範面 2 ま た は 3 記載の油圧掘削機の走行速度切換装置。