JPH0464771A - 油圧駆動回路 - Google Patents

油圧駆動回路

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JPH0464771A
JPH0464771A JP2177150A JP17715090A JPH0464771A JP H0464771 A JPH0464771 A JP H0464771A JP 2177150 A JP2177150 A JP 2177150A JP 17715090 A JP17715090 A JP 17715090A JP H0464771 A JPH0464771 A JP H0464771A
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大科　守雄
Takashi Kanai
隆史 金井
Mitsuo Sonoda
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、可変容量油圧ポンプと可変容量油圧モータと
を閉回路接続した油圧駆動回路に関し、例えば走行と作
業の複合動作時の走行トルクの制御を、作業負荷に応じ
て可変容量油圧モータの押除は容積を制御することによ
って行うようにしたものである。
Ｂ、従来の技術 例えばホイルローダのように走行用の第１の油圧回路と
、掘削などを行う作業機用の第２の油圧回路を備えた建
設機械では、走行力と掘削力とをどのように分配するか
が重要な問題である。押上作業や牽引作業を重視して走
行力を設定すると、掘削力に対して牽引力が大きすぎ、
土砂に貫入しながらパケットを持ち上げる場合にタイヤ
がスリップしてしまい、複合作業時の牽引力はかえって
小さくなってしまう。そこで従来から各種の回路が提案
されている。
第６図は、本発明者等が先に提案したこの種の油圧駆動
回路の一例を示すものである。図において、ＨＣＩが走
行用油圧回路、ＨＣ２が作業用油圧回路であり、エンジ
ン１により走行用の可変容量油圧ポンプ２、チャージポ
ンプ３．および作業用油圧ポンプ４が回転する。前後進
切換弁６が中立のとき、チャージポンプ３の吐出油は絞
り５の下流から前後進切換弁６．管路７Ａ、７Ｂを介し
て傾転シリンダ８の左右のシリンダ室８ａ、８ｂにそれ
ぞれ導かれそれぞれのシリンダ室８ａ、８ｂは同圧とな
っている。このため、ピストン８Ｃは中立位置にあって
、可変容量油圧ポンプ２の押除は容積（以下、傾転量と
も呼ぶ）は零に設定されてその吐出量は零である。
操作レバー１０を操作して前後進切換弁６をＱ側に切換
えると、絞り５の上流圧力がシリンダ室８ａに働き、絞
り５の下流圧力がシリンダ室８ｂに働き、ピストン８ｃ
は絞り５の前後の差圧台だけ右方へ変位する。これによ
り、可変容量油圧ポンプ２の傾転量が設定され、可変容
量油圧ポンプ２は傾転量に応じた流量の圧油を主管路１
１Ａに吐出し、可変容量油圧モータ１２が正転して車両
が前進する。前後進切換弁６をｍ側に切換えれば、可変
容量油圧ポンプ２の傾転は逆方向に設定され、主管路１
１Ｂに圧油が吐出され油圧モータ１２が逆転する。
エンジン１の回転数はアクセルペダル１３によって調節
され、チャージポンプ３の吐出流量がエンジン回転数に
比例するので、絞り５の前後差圧はエンジン回転数に比
例し、したがって、可変容量油圧ポンプ２の傾転量はエ
ンジン回転数に比例する。
アクセルペダル１３を踏み込み前進し、不図示のフロン
ト（パケットなどであり作業機と呼ぶ）を砂利等に貫入
させる。この状態で作業機操作用制御弁（図示せず）を
操作し、パケットを上昇させ砂利等をすくい込むとき、
作業用油圧ポンプ４に負荷がかかる。走行用および作業
用油圧ポンプ２．４の負荷の和がエンジン呂カを越える
とエンジン回転数が低下する。これにより、絞り５の前
後差圧が減少して傾転シリンダ８のピストン８ｃが中立
側に動き、走行用可変容量油圧ポンプ２の傾転量が減少
する。このような作用によりエンジンストールを防止し
つつ走行と作業の負荷の和に見合った回転数でエンジン
が回転を続ける。
一方、走行回路圧力（走行負荷圧力）Ｐｔと作業回路圧
力（作業負荷圧力）Ｐｆとが開閉弁２５に作用しており
、（Ｐｔ＋Ｐｆ）がばね２５ａで設定された圧力Ｐｒを
越えると開閉弁２５は開放され、管路２６Ａ、２６Ｂを
介して管路７Ａ、７Ｂを連通ずる。この結果、傾転シリ
ンダ８の左右のシリンダ室８ａ、８ｂが同圧となり、可
変容量油圧ポンプ２の傾転量は中立、すなわち零に向か
って減少し始める。これにより、走行回路圧力Ｐｔが低
下し、管路１１Ｃの圧力によって開閉弁２５を押す力も
低下する。（Ｐｔ十Ｐｆ）≦Ｐｒになると開閉弁２５は
閉位置に切換ねり、可変容量油圧ポンプ２の傾転量が大
きくなって吐出量が増加し、走行回路圧力が増加する。
再び（Ｐｔ＋Ｐｆ）＞Ｐｒになると開閉弁２５が閉位置
に切換わり、可変容量油圧ポンプ２の吐出量が低下する
。このような動作の繰り返しにより走行回路圧力が所定
値に制御され、その結果、油圧モータ１２の出力トルク
が制御される。
このような動作は、（Ｐｔ＋Ｐｆ）とＰｒとの大小関係
によって決まり、作業回路圧力と走行回路圧力との関係
は第７図に示すようになる。第７図において、Ｐ　ｔｍ
ａｘは走行回路の最高圧力、ＰＳはタイヤがある状態で
スリップしている時の回路圧力、Ｐ　ｆｍａｘ　、　Ｐ
　ｆｍｉｎは作業回路の最高圧力および非操作時の圧力
、　Ｐｔ１ｏｉｉはＰ　ｆａ＋ａｘのときの走行回路圧
力を示す。作業機非操作時には、走行回路圧力はＰ　ｔ
ｍａｘまで上昇しようとするが、ある限度以上でタイヤ
がスリップしてしまう。ここで、作業機を操作すると作
業回路圧力Ｐｆが上昇し、図中の関係を保ちながら走行
回路圧力ｐｔが低下する。
作業回路圧力がＰｆｓ以上であれば５走行回路圧力はＰ
Ｓ以下に制御され、タイヤスリップは停止する。
また第８図は油圧ポンプ２の上記実施例におけるｐ−ｑ
線図を示し、カットオフ圧力Ｐｃは作業回路圧力Ｐｆに
依存し、例えば、Ｐ　ｆｍｉｎのときのカットオフ圧力
はＰ　ｃｗ＋ａｘ　（＝　Ｐ　ｔｍａｘ　：第７図）、
Ｐｆ＋＋＋ａｘのときはＰ　ｃ、＋＋ｉｎ　（＝Ｐｔｌ
ｏｗ：Ｐｔ１ｏｉｉり、Ｐ−ｑ線図は作業回路圧力にし
たがいＭａＸとＭ　ｉ　ｎとの間にそれぞれ設定される
。
一方、油圧モータ１２の傾転量は次のように制御される
。
管路１１ＡあるいはＩＩＢの管路圧力のうちいずれか高
い圧力が高圧選択弁２１で選択され、管路１１Ｃに導か
れる。管路１１Ｃの圧力は走行油圧モータ用傾転シリン
ダ２２の小径側および切換弁２３のパイロットボート２
３ａに導かれる。この走行回路圧力が切換弁２３のばね
２３ｂで設定される圧力Ｐ　ｓｅｔよりも低い場合には
切換弁２３はａ位置にあり、傾転シリンダ２２の大径側
はタンク２４と連通されるので、ピストン２２ａは小径
側に導かれた走行回路圧力により左側に移動する。これ
により油圧モータ１２の傾転量は最小値に保持される。
管路１１Ｇの走行回路圧力がばね２３ｂによる設定圧力
Ｐ　ｓｅｔよりも大きくなると、切換弁２３がｂ位置に
切換ねり、上述の走行回路圧力が傾転シリンダ２２の大
径側にも導かれ、大径側と小径側との面積差によりピス
トン２２ａは右方に移動する。これに伴って第９図に示
すように油圧モータ１２の傾転量が大きくなり、走行回
路圧力にしたがいｑ　ｗｉｎとｑｍａｘとの間の任意の
傾転量で平衡する。
なお、第６図において、１４はクロスオーバロードリリ
ーフ弁、１５はフラッシング弁、１６Ａ。
１６Ｂはチエツク弁であり、管路１７ａ、１７ｂを介し
てチャージポンプ３と接続されている。また、１８はチ
ャージ系のリリーフ弁である。
Ｃ１発明が解決しようとする課題 以上の従来例では、走行および作業の負荷の和がエンジ
ンの出力を越えてエンジン回転数が低下するとそれに応
じて可変容量油圧ポンプ２の傾転量を減少させて負荷を
制限するとともに、作業回路圧力が大きいほど可変容量
油圧ポンプの押除は容積をホさくして走行トルクの低減
を図っている。
しかしながら、次のような問題がある。
（１）カットオフ制御により作業回路圧力が所定値を越
えると油圧ポンプ２の傾転量を小さくして走行回路圧力
を低減させ、これにより油圧モータ１２の出力トルクを
制限している。そのため、モータ負荷が慣性負荷の場合
には、傾転量の僅かな変化に対して圧力が急峻に、かつ
大きく変動して、安定に動作させるのが難しい。しかも
、掘削作業時には負荷変動が大きいから、これが外乱と
して作用してなおさら安定な制御が難しい。
（２）開閉弁２５の２つのパイロット受圧部２５ｂ、２
５ｃに作用する圧力が高いから、ばね２５ａを相当に大
きくしないと開閉弁２５のピストンを極めて小さく（通
常は２ＩＩｆ１１程度）せざるを得ない。そして、この
２つのピストンの面積比が出力トルクの低減量に効くか
ら、受圧部の寸法精度が十分に得られないと、出力トル
クの低減割合に影響を及ぼす。その結果、複合動作時の
走行力と掘削力との分配が機械ごとにばらついてしまう
。
本発明の目的は、複合動作時に可変容量油圧モータの押
除は容積を作業負荷によって直接制御することにより、
上述した欠点を除去した油圧駆動回路を提供することに
ある。
９９課題を解決するための手段 一実施例である第１図に対応づけて本発明を説明すると
１本発明は、原動機１によって１動される可変容量油圧
ポンプ２、可変容量油圧ポンプ２に閉回路接続された可
変容量油圧モータ１２、およびこの可変容量油圧モータ
１２の押除は容積を制御する押除は容積制御手段２２を
備えた第１の油圧回路ＨＣＩと、原動機１により作業機
を記動する第２の油圧回路ＨＣ２とを具備する油圧駆動
回路に適用される。
そして、上述の目的は、第２の油圧回路ＨＣ２の負荷圧
力に応じて可変容量油圧モータ１２の押除は容積の最大
値を制限する押除は容積制限手段３１を具備することに
より達成される。
８０作用 可変容量油圧モータ１２の押除は容積は、第１の油圧回
路ＨＣＩの負荷圧力により制御される。
また、押除は容積制限手段３１の作用により第２の油圧
回路の負荷圧力に応じて可変容量油圧モータ１２の押除
は容積の最大値が制限される。例えば、第２の油圧回路
ＨＣ２の圧力に比例して可変容量油圧モータ１２の押除
は容積の最大値が低減される。その結果、押除は容積を
直接調節してモ−タトルクが制御されるので、可変容量
油圧モータ１２に慣性負荷が接続されてしする場合番こ
も、油圧ポンプの押除は容積の低減を通して回路圧力を
下げることでモータトルクの低減を図るもの１こ比べて
、安定した制御が可能となる。
なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするためしこ実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例しこ限定されるものでは
ない。
Ｆ、実施例 一第１の実施例− 第１図は、走行と作業の複合動作を行う油圧駆動回路の
一第１の実施例であり、第６図と同様の箇所には同一の
符号を付して相違点を中心−説明する。
走行回路圧力ｐｔと作業回路圧力Ｐｆの和（こより駆動
される開閉弁２５を省略し、切換弁２３と傾転シリンダ
２２との間にサーボ弁３１力１介装されている。サーボ
弁３１は、スプール３１ａと、そのスプール３１ａに外
挿されたスリーブ３１ｂとを有し、サーボ弁３１のパイ
ロットボート３１Ｃには作業回路圧力として油圧ポンプ
４の圧力が導かれる。スリーブ３１ｂは、サーボレバー
３２により油圧モータ１２の傾転量制御レバー１２ａと
連結されている。作業回路圧力がサーボ弁３１のばね３
１ｄで決定される値よりも低いときは、サーボ弁３１は
図示のＣ位置に切換ねっている。
そして、油圧モータ１２の傾転量が最大値となり、傾転
量制御レバー１２ａの位置に依存するスリーブ３１ｂが
最右方に位置しても、サーボ弁３１は図示のＣ位置を保
持するように構成されている。
次に、以上のように構成された実施例の動作を説明する
。
アクセルペダル１３を踏み込んだまま走行と作業とを複
合動作するとき、走行負荷と作業負荷との和がエンジン
８力を越えると、エンジン１の回転数が低減して走行油
圧ポンプ２の傾転量が減少する。この動作は前述の通り
である。
作業回路圧力がサーボ弁３１のばね３１ｃｌで決定され
る値よりも低いときは、傾転量制御レバー１２ａの位置
に拘りなく、サーボ弁３１は図示のＣ位置に切り替えら
れる。したがって、走行回路圧力に応じて油圧モータ１
２の傾転量は上述したと同様に制御され、最大傾転量ｑ
ｍａｘまで大きくなる。このときの油圧モータ１２の最
大出力トルクＴ■ａｘは、 Ｔｍａｘ＝ｑｍａｘ　′　Δ　Ｐｍａｘここで、最大圧
力ΔＰｍａｘは管路１１Ａと１１Ｂとの差圧の最大値で
あり、リリーフ弁１４の設定圧力と、チャージ系のリリ
ーフ弁１８の設定圧力との差である。
一方、複合動作時は走行回路圧力ｐｔと作業回路圧力Ｐ
ｆがともに発生し、油圧モータ１２の傾転量は次のよう
に制御される。
今、作業回路圧力が０で走行回路圧力により油圧モータ
１２の傾転量が最大値ｑ　ｗａｘになっているとする。
このとき、切換弁２３はｂ位置に切り替わっている。サ
ーボ弁３１はそのスプール３１ａがはね３１ｄにより最
右方に位置し、スリーブ３１ｂも最右方に位置し、Ｃ位
置に切り替わっている。
この状態で作業回路圧力が上昇すると、その圧力に応じ
てサーボ弁３１のスプール３１ａが左方に移動し、傾転
シリンダ２２の大径室がｄ位置のサーボ弁３１を通って
タンク２４と連通する。傾転シリンダ２２のピストン２
２ａは小径室の圧力により左方に移動し、油圧モータ１
２の傾転量は小さくなる。このとき、傾転制御レバー１
２ａの動きはサーボレバー３２によりスリーブ３１ｂに
フィードバックされ、スリーブ３１ｂは左方に移動して
スプール３１ａとの相対位置はＣ位置側に移行する。し
たがって、傾転シリンダ２２の大径室には再び切換弁２
３を介して管路１１Ｃの圧力が導入され、ピストン２２
ａは右方に移動して傾転量を増加させる。このような動
作の繰返しにより、油圧モータ１２の傾転量は作業回路
圧力に応じた位置に設定される。すなわち、可変容量油
圧モータ１２の最大傾転量は作業回路圧力が高いほど小
さい値に制限される。作業回路圧力が定格値のとき、油
圧モータ１２の傾転量はその最大値の５０〜７０％に制
限されるのが好ましい。
このような構成により、作業機が定格圧力で動作してい
るときには、油圧モータ１２はその出力トルクが最大ト
ルクの５０％〜７０％に制限され、タイヤスリップが確
実に防止される。そしてこのとき、従来のように作業負
荷に応じて油圧ポンプ２の押除は容積を制御して走行回
路圧力を下げることにより走行用油圧モータ１２の出力
トルクを低減するのではなく、作業回路圧力に応じて走
行用油圧モータ１２の傾転量を直接低減するようにして
いるので、慣性負荷に対しても安定した制御が可能とな
る。
切換弁２３を省略して管路１１Ｃの圧力をサーボ弁３１
のボート３１ｅに直接人力してもよい。
この場合、作業回路圧力が低いときには可変容量油圧モ
ータ１２の傾転量はｑ　ｌ１ｌａＸに固定され、作業回
路圧力の上昇にともなって傾転量が小さくなる。
一第２の実施例− 第２図は第２の実施例を示し、第１図および第６図と同
様な箇所には同一の符号を付して説明する。
この実施例は可変容量油圧モータ１２のレギュレータを
電気式にしたもので、４１が入力電気信号に応じて傾転
量制御レバー１２ａを駆動する電気式レギュレータであ
る。４２は、管路１１ｃの圧力ｐｔに応じて傾転量ｑを
ｑ　ｍ１ｎ−ｑ　ｒｎａ＊の範囲内で設定する関数発生
器、４３は、作業用油圧ポンプ４の吐出圧Ｐｆに応じて
油圧モータ１２の最大傾転量ｑ　ＩＩａｘを制限傾転量
ｑｌｉｍに制限する関数発生器である。作業回路圧力Ｐ
ｆが定格圧力のとき最大傾転量ｑｍａｘの５０〜７０％
に制限する。両関数発生器４２．４３の出力は最小値選
択回路４４に入力され、いずれか小さい傾転量がレギュ
レータ４１に入力される。
作業回路圧力がＯで走行回路圧力ｐｔが所定値Ｐｏ以下
の場合、可変容量油圧モータ１２の傾転量はｑ　ｌｌ１
ｉｎに制御され、作業回路圧力が０で走行回路圧力ｐｔ
が所定値Ｐｏｕ越える場合、可変容量油圧モータ１２の
傾転量はｑ　ｍ１ｎ＝　ｑ　ｍａｘの間の所定値に制御
される。そして、作業回路圧力Ｐｆが発生すると、走行
回路圧力ｐｔで設定された傾転量ｑと作業回路圧力Ｐｆ
で設定された制限傾転量ｑ　ｌｉｍのいずれか小さい値
が最小値選択回路４４で選択されてレギュレータ４１に
入力され、油圧モータ１２の傾転量が制御される。した
がって、第１の実施例と同様な効果が得られる。
関数発生器４２を省略して、作業回路圧力が低いときは
油圧モータ１２の傾転量をｑ　ｍａｘに固定し、作業回
路圧力の上昇に伴って傾転量を小さくしてもよい。
なお、第３図の関数発生器１４３に示すように、作業回
路圧力Ｐｆが低いときには制限傾転量ｑ　Ｊｉｍをｑ　
ｗａｘにして、実質上制限しないようにしてもよい、こ
れによれば、作業機の負荷が軽い場合、例えば運搬作業
時しこおけるアームの上げ動作時に不必要に走行駆動力
が低下するのが防止される。
電気式レギュレータ４１を制御する他の方式を第４図に
示す。
４５は、作業用油圧ポンプ４の吐出圧Ｐｆに応じて油圧
モータ１２の最大傾転量ｑｍａｘを制限するための関数
発生器であり、作業回路圧力ＰｆがＯのとき係数１．０
を、定格圧力のとき係数０゜５〜０．７を出力する。切
換器４６は、管路１１Ｃの圧力ｐｔがＰａを越えると関
数発生器４２の出力によって閉じ、関数発生器４５の出
力を乗算器４７に接続する。乗算器４７は、関数発生器
４２゜４５の出力を乗算し、その積がレギュレータ４１
に入力されて、可変容量油圧モータ１２の傾転量が制御
される。
したがって、管路１１Ｃの圧力ｐｔがＰｏ以下の場合に
は、関数発生器４２で設定された傾転量に制御され、管
路１１Ｃの圧力ｐｔがＰＯを越える場合には、関数発生
器４２で設定された傾転量に関数発生器４５で設定され
た係数が乗算器４７で乗算され、傾転量は関数発生器４
５の出力、すなわち作業回路圧力で制限される。この実
施例においても、上述したと同様の効果が得られる。
さらに、第２図および第３図の関数発生器４２は走行回
路圧力で傾転量を設定したが、第５図の関数発生器４２
のように、アクセルペダル１３の踏み込み量をポテンシ
ョメータ４８で検品して、踏み込み量に応じて傾転量を
設定するようにしてもよい。これは、走行回路圧力によ
らずアクセルペダルの指示に応じた速度を得る場合に用
いられる。
以上の実施例において、傾転シリンダ２２が押除は容積
制御手段を、サーボ弁３１が押除は容積制限手段をそれ
ぞれ構成する。
なお、本駆動回路はホイルローダなどの建設機械に限定
されず、広〈産業用車両にも適用できる。
Ｇ０発明の効果 本発明によれば、可変容量油圧ポンプに閉回路接続され
た可変容量油圧モータの押除は容積の最大値を作業機駆
動用の第２の油圧回路の圧力に応じて制限し、これによ
り可変容量油圧モータの出力トルクを制御するようにし
たので、可変容量油圧モータに慣性負荷が接続されてい
る場合にも。
油圧ポンプの押除は容積の低減を通して回路圧力を下げ
ることでモータトルクの低減を図るものに比へて、安定
した制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は第１の実施例を示す油圧回路図である。 第２図は第２の実施例を示す油圧回路図である。 第３図は関数発生器の変形例を示す図である。 第４図は第２の実施例の変形例を示す図である。 第５図は関数発生器のさらに他の変形例を示す図である
。 第６図は従来の油圧回路を示す図である。 第７図は走行回路圧力と作業回路圧力との関係を示す図
である。 第８図はＰ−ｑ線図である。 第９図は走行回路圧力と傾転量のグラフである。 １：エンジン　　　　　２：油圧ポンプ３：チャージポ
ンプ　　４：作業機用油圧ポンプ５：絞り　　　　　　
　６：前後進切換弁７Ａ、７Ｂ：管路　　　　８：傾転
シリンダ１１Ａ、ＩＩＢ：主管路　１２：油圧モータ２
１：高圧選択弁　　　２２：傾転シリンダ２３：切換弁
　　　　　３１：サーボ弁４１：電気式レギュレータ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 　原動機によって駆動される可変容量油圧ポンプ、前記
    可変容量油圧ポンプに閉回路接続された可変容量油圧モ
    ータ、およびこの可変容量油圧モータの押除け容積を制
    御する押除け容積制御手段を備えた第１の油圧回路と、 前記原動機により作業機を駆動する第２の油圧回路とを
    具備する油圧駆動回路において、前記第２の油圧回路の
    負荷圧力に応じて前記可変容量油圧モータの押除け容積
    の最大値を制限する押除け容積制限手段を具備すること
    を特徴とする油圧駆動回路。
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