JP2017180695A - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の走行系の油圧システムは、低速(1速)と高速(2速)とに切り換え可能なHSTモータと、HSTモータを1速又は2速に切換可能な油圧切換弁と、複数の位置に可能な方向切換弁とを備えている。特許文献1では、方向切換弁を所定の位置に切り換えることによって、油圧切換弁の受圧部に作用する作動油の圧力が変化し、その結果、油圧切換弁が1速に対応する第1位置に切り換わったり、2速に対応する第2位置に切り換わっていた。即ち、走行系の油圧システムでは、方向切換弁を所定位置に切り換えることによって、油圧切換弁(HSTモータ)を1速又は2速に切り換えていた。
作業機の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記作動油の圧力に応じて複数の切換位置に切換可能な油圧切換弁と、前記油圧切換弁に作用する作動油を変更可能な比例弁と、前記油圧切換弁の切換位置に応じて速度が変更可能な走行油圧装置と、前記走行油圧装置の状態に応じて前記比例弁を制御する制御装置と、を備えている。
前記油圧切換弁は、第1位置と、第2位置とに切換可能であり、
前記制御装置は、前記第1回転数と前記第2回転数との差が所定以上、又は、前記第1回転数と前記第2回転数との比率が所定以上である場合に、前記比例弁を制御することで前記第1位置と第2位置との間の中間位置の時間を所定値よりも短くする。
前記制御装置は、前記走行油圧装置における走行速度に応じて前記比例弁を制御する。
作業機の油圧システムは、原動機と、前記原動機の動力により作動し且つ、作動油を吐
出する油圧ポンプと、前記作動油の圧力に応じて複数の切換位置に切換可能な油圧切換弁と、前記油圧切換弁に作用する作動油を変更可能な比例弁と、前記油圧切換弁の切換位置に応じて速度が変更可能な走行油圧装置と、前記原動機の状態に応じて前記比例弁を制御する制御装置と、を備えている。
前記制御装置は、前記原動機の回転数に基づいて前記比例弁を制御する。
前記制御装置は、前記原動機の実回転数と目標回転数との差に基づいて前記比例弁を制御する。
前記制御装置は、前記原動機のストール状態に応じて前記比例弁を制御する。
[第1実施形態]
まず、作業機の全体の構成から説明する。
作業機の全体の構成について説明する。図11,12は、作業機1の一例としてトラックローダを示している。作業機はトラックローダに限定されず、例えば、トラクタ、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ、バックホー等であってもよい。尚、本実施形態において、作業機1の運転席に着座した運転者の前側(図11に示す矢印Fが指す方向)を前方、運転者の後側(図11に示す矢印Rが指す方向)を後方、運転者の左側(図11の紙面に向かって手前側)を左方、運転者の右側(図11の紙面に向かって奥側)を右方として説明する。
走行装置4は、クローラ式走行油圧装置により構成されている。走行装置4は、機体2の左側の下方及び機体2の右側の下方に設けられている。走行装置4は、後述する油圧駆動式の走行油圧装置44の駆動力によって、走行可能である。
バケット23は装着ブラケット27に着脱自在である。装着ブラケット27は、バケット23を取り外せば、各種のアタッチメント(油圧アクチュエータを有する油圧駆動式の作業具)を取り付けることができ、掘削以外の各種の作業(又は他の掘削作業)を行えるように構成されている。
次に、作業機の油圧システムについて説明する。
図1は、作業機の走行系の油圧システムを示す図である。図2は、作業機の作業系の油圧システムを示している。
走行油圧装置44は、第1走行油圧ポンプ66Aと、第2走行油圧ポンプ66Bと、第1走行モータ80Aと、第2走行モータ80Bとを有している。油圧切換弁90は、油圧切換弁90Aと、第2油圧切換弁90Bとを有している。
第1走行油圧ポンプ66Aは、原動機29の動力によって駆動される斜板形可変容量アキシャルポンプである。また、第1走行油圧ポンプ66Aは、パイロット圧が作用する受圧部66aと受圧部66bとを備えている。受圧部66a,66bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更可能である。斜板の角度が変更すると、作動油の吐出方向や吐出量が変わり、これによって第1走行モータ80Aの回転出力を変更する。
第1走行モータ80Aは、カムモータ(ラジアルピストンモータ)で構成されている。この第1走行モータ80Aは、稼動時における容量(モータ容量)の大きさを変更できる容量可変型であって、モータ容量を変更することによって出力軸の回転やトルクを変更することができる。詳しくは、第1走行モータ80Aは、第1モータ81と、第2モータ82とを有している。第1モータ81及び第2モータ82の両方に作動油を供給することにより、モータ容量は大きくなり、第1走行モータ80Aは1速となる。また、第1モータ81と第2モータ82とのいずれかに作動油を供給することによって、モータ容量は小さくなり、第1走行モータ80は2速となる。なお、第2走行モータ80Bは、第1走行モータ80Aと同様の構成であり、1速又は2速に変更可能である。
詳しくは、第1油圧切換弁90Aの受圧部91に作用するパイロット油の圧力が、予め
定められた所定圧力である切換圧に満たない場合、油圧切換弁90は、バネによって第1位置90aに保持される。第1油圧切換弁90Aが第1位置90aである場合、第1モータ81及び第2モータ82の両方に作動油が供給され、第1走行モータ80Aは1速となる。第1油圧切換弁90Aの受圧部91に作用するパイロット油の圧力が、切換圧以上である場合、第1油圧切換弁90Aは、中立位置90cを経て第2位置90bに切り換えられる。第1油圧切換弁90Aが第2位置90bである場合、第1モータ81だけに作動油が供給され、第1走行モータ80Aは2速となる。
作動弁45は、油圧切換弁(第1油圧切換弁90A、第2油圧切換弁90B)に作用する作動油の圧力(流量)を変更可能な弁である。作動弁45は、後述する制御装置110から出力された制御信号によって開度を変更可能である。この実施形態では、作動弁45は、電磁比例弁(比例弁)であって、制御信号により開度が変更される。作動弁45の開度を変更することによって、油圧切換弁に作用(供給)する作動油の圧力が変わる。
37、38、39が操作される。そうすると、走行レバー40の中立位置からの操作量に比例したパイロット圧がリモコン弁36、37,38,39の二次側ポートから出力される。
すなわち、走行レバー40を左斜め前側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら左旋回する。走行レバー40を右斜め前側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら右旋回する。走行レバー40を左斜め後側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら左旋回する。走行レバー40を右斜め後側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら右旋回する。
図2に示すように、第1油圧ポンプP1には、油路108が接続されている。油路108には、複数の制御弁70が接続されている。複数の制御弁70は、ブーム制御弁70A、バケット制御弁70B、予備制御弁70Cである。ブーム制御弁70Aは、パイロット方式の直動スプール型3位置切換弁であって、リフトシリンダ26を制御する。バケット制御弁70Bは、パイロット方式の直動スプール型3位置切換弁であって、チルトシリンダ28を制御する。予備制御弁70Cは、パイロット方式の直動スプール型3位置切換弁であって、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ76を制御する。予備制御弁70Cは、パイロット圧によって、第1位置79a、第2位置79b、第3位置79cに切換可能である。なお、第3位置79cは中立位置である、
ブーム22、バケット23の操作は、運転席13の周囲に設けられた操作部材71によって行うことができる。操作部材71は、中立位置から、前後、前後と直交する幅方向及び斜め方向に傾動可能に支持されている。操作部材71を傾動操作することにより、操作部材71の下部に設けられたリモコン弁72A、72B、72C、72Dを操作することができる。
操作部材71を後側に傾動させると、リモコン弁72Bが操作されて当該リモコン弁72Bからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁70Aの受圧部に作用し、当該ブーム制御弁70Aに入った作動油をリフトシリンダ26のボトム側に供給することにより、ブームは上昇する。
操作部材71を右側に傾動させると、リモコン弁72Cが操作され、バケット制御弁70Bの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁70Bは、チルトシリンダ28を伸長させる方向に作動し、操作部材71の傾動量に比例した速度でバケット23がダンプ動作する。
即ち、バケット制御弁70Bは、操作部材71の操作によって設定された作動油の圧力(リモコン弁72Cによって設定されたパイロット圧、リモコン弁72Dによって設定されたパイロット圧)に応じて、チルトシリンダ28に流れる作動油の流量を制御可能である。つまり、リモコン弁72A、72B、72C、72Dは、操作部材71の操作に応じて作動油の圧力を変化させ且つ変化後の作動油を、ブーム制御弁70A、バケット制御弁70Bに供給する。
力される。制御装置110は、操作部材78の操作量に応じた制御信号(例えば、電流)を第1比例弁73A、又は、第2比例弁73Bに出力する。制御弁73(第1比例弁73A、第2比例弁73B)は、制御装置110から出力された制御信号によって開閉する。したがって、制御弁73(第1比例弁73A、第2比例弁73B)に出力された作動油が所定以上に達すると、予備制御弁70Cは、第1位置79a、第2位置79b、第3位置79cに切り換わり、油圧アクチュエータ76を操作することができる。
図3を用いて、制御装置による比例弁の制御について説明する。なお、図3に示した変速圧L1と比例弁45に出力する制御信号(電流)との関係は、制御装置110が予め記憶している。
図4Aは、走行油圧装置の状態(走行モータの回転数)に応じて、作動弁を制御した場合の油圧切換弁の位置とパイロット圧との関係を示した図である。図4Aに示す変速圧力L1は、走行油圧装置の走行モータを変速した場合のパイロット圧の一例である。
制御装置110には、走行操作装置14の走行レバー40の揺動状態を検出する測定装置113が接続されている。測定装置113は、走行レバー40のポジションを検出するポテンショメーターである。例えば、測定装置113は、走行レバー40が前側に操作されたこと(前進操作という)、走行レバー40が後側に操作されたこと(後進操作)、走行レバー40が右側に操作されたこと(右旋回操作)、走行レバー40が左側に操作されたこと(左旋回操作)を検出可能である。したがって、操作部材110は、測定装置113が前進操作を検出した場合は、走行状態として、走行装置4(走行モータ)が前進していると判定する。操作部材110は、測定装置113が後進操作を検出した場合は、走行状態として、走行装置4が後進していると判定する。操作部材110は、測定装置113が右旋回操作を検出した場合は、走行状態として、走行装置4が右旋回していると判定する。操作部材110は、測定装置113が左旋回操作を検出した場合は、走行状態として、走行装置4が左旋回していると判定する。なお、測定装置113は、走行操作装置14に接続された油路61、62、63、64の作動油の圧力(パイロット圧)を検出する装置であってもよい。即ち、油路61、62、63、64のパイロット圧に基づいて、走行装置4の状態(走行状態)を判定してもよい。
良い。また、制御装置110は、原動機29のストール状態に応じて比例弁45の制御を行っても良い。即ち、制御装置110は、エンジンの実回転数に基づいて、エンジンストールが発生するか否かの判定を行う。エンジンの実回転数が400rpm以下になっている経過時間(連続した時間)が、0.5秒以上である場合、エンジンストールが発生したと判定する。そして、エンジンストールが発生した時点で2速である場合は、比例弁45を全閉して、変速圧L1を急激に下げる。なお、エンジンストールが発生しないと判定した場合は、制御装置110は、操作部材115に応じて、比例弁45の制御を行う。
具体的には、1速から2速に変速する場合は、図5の変速圧L1aに示すように、比例弁45を全閉している状態から開き、中立位置に対応して定められた第1設定圧Q1になるまで一挙に変速圧を上昇させる。油圧切換弁の受圧部91に作用する圧力が第1設定圧Q1に達すると、変速圧L1bに示すように、第1設定圧Q1に達した時点から第2位置に対応して定められた第2設定圧Q2になるまでは変速圧を徐々に上昇させる。そして、油圧切換弁の受圧部91に作用する圧力が第2設定圧Q2に達すると、変速圧L1cに示すように、第2位置に定められた第3設定圧Q3になるまで一挙に変速圧を上昇させる。即ち、図5に示すように、1速から2速に変速する場合は、変速圧の変化を3段階に分けて上昇させる。
また、図1に示すように、油圧切換弁の受圧部91、又は、油路105において第2絞り部109bから受圧部91との間に、作動油の圧力(パイロット圧)を検出する測定装置118を設けてもよい。そして、制御装置110で比例弁45を制御するにあたっては、測定装置118で検出されたパイロット圧を制御装置110にフィードバックをして、フィードバックした値と、変速圧L1、L11,L12とが一致するように、制御装置110は比例弁45を制御してもよい。即ち、測定装置118で検出したパイロット圧を、実際に油圧切換弁の受圧部91に作用したパイロット圧として、当該パイロット圧が図3〜5に示した変速圧になるように、制御装置110が比例弁45の開度を調整してもよい。
部109bを取り付けてもよい。第2絞り部109bを比例弁45の出力ポートの近傍に第2絞り部109bを設けることによって、第2絞り部109bから油圧切換弁の受圧部91までの区間において、作動油の温度が低い場合には圧損を生じさせることができる。そのため、第2絞り部109bの下流部と受圧部91との圧力差を大きくすることができる。したがって、作動油の温度が低いことで、油圧切換弁のスプールが中立位置に戻るまでの時間が長くなるような場合、比例弁45の出力に対して受圧部91の圧力が低くなるため、温度が低い場合でも安定して作動させることができる。
上述した実施形態では、油圧切換弁(第1油圧切換弁90A、第2油圧切換弁90B)は、中立位置を含む複数の切換位置に切換可能な弁であったが、中立位置を含まない切換位置に切換可能な弁であってもよい。また、走行モータ(第1走行モータ80A、第2走行モータ80B)は、2つのモータを有するラジアルピストンモータであったが、その他のモータであってもよい。
場合は、斜板切換シリンダ202に作用する圧力を所定圧CP3未満にする。制御装置110は、2速に設定されている場合は、斜板切換シリンダ202に作用する圧力を所定圧CP3以上にする。なお、図10Bの場合は、斜板切換シリンダ202に作用する圧力が所定圧CP3未満では、走行モータは2速であり、所定圧CP3以上であれば、走行モータは1速になる。
14 走行用操作装置(操作装置)
29 原動機
44 走行油圧装置
45 作動弁
73 比例弁
80A 第1走行モータ
80B 第2走行モータ
81 第1モータ
82 第2モータ
90 油圧切換弁
105 油路(第1油路)
108 排出油路
109a 第1絞り部
109b 第2絞り部
110 制御装置
Claims (12)
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記作動油の圧力に応じて複数の切換位置に切換可能な油圧切換弁と、
前記油圧切換弁に作用する作動油を変更可能な比例弁と、
前記油圧切換弁の切換位置に応じて速度が変更可能な走行油圧装置と、
前記走行油圧装置の状態に応じて前記比例弁を制御する制御装置と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 前記走行油圧装置は、第1走行モータと、前記第2走行モータとを有し、
前記制御装置は、前記第1走行モータの第1回転数と前記第2走行モータの第2回転数とに基づいて前記比例弁を制御する請求項1に記載の作業機の油圧システム。 - 前記油圧切換弁は、第1位置と、第2位置とに切換可能であり、
前記制御装置は、前記第1回転数と前記第2回転数との差が所定以上、又は、前記第1回転数と前記第2回転数との比率が所定以上である場合に、前記比例弁を制御することで前記第1位置と第2位置との間の中間位置の時間を所定値よりも短くする請求項2に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1走行モータと、第2走行モータとを操作する操作装置を備え、
前記制御装置は、前記操作装置の操作に基づいて前記走行油圧装置の状態を判定し、前記判定した走行油圧装置の状態に基づいて前記比例弁を制御する請求項2に記載の作業機の油圧システム。 - 前記制御装置は、前記走行油圧装置における走行速度に応じて前記比例弁を制御する請求項1に記載の作業機の油圧システム。
- 原動機と、
前記原動機の動力により作動し且つ、作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記作動油の圧力に応じて複数の切換位置に切換可能な油圧切換弁と、
前記油圧切換弁に作用する作動油を変更可能な比例弁と、
前記油圧切換弁の切換位置に応じて速度が変更可能な走行油圧装置と、
前記原動機の状態に応じて前記比例弁を制御する制御装置と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 前記制御装置は、前記原動機の負荷に基づいて前記比例弁を制御する請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 前記制御装置は、前記原動機の回転数に基づいて前記比例弁を制御する請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 前記制御装置は、前記原動機の実回転数と目標回転数との差に基づいて前記比例弁を制御する請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 前記制御装置は、前記原動機のストール状態に応じて前記比例弁を制御する請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記作動油の圧力に応じて複数の切換位置に切換可能な油圧切換弁と、
前記油圧切換弁に作用する作動油を変更可能な比例弁と、
前記油圧切換弁の切換位置に応じて速度が変更可能な走行油圧装置と、
前記油圧切換弁と前記比例弁とを接続する第1油路と、
前記油圧切換弁の受圧部又は前記第1油路に接続され、且つ、前記第1油路の作動油を排出可能な排出油路と、
前記排出油路に設けられた第1絞り部と、
前記第1油路であって、前記第1油路と前記排出油路とが接続される接続部よりも前記比例弁側に設けられた第2絞り部と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 前記第2絞り部は、前記比例弁の近傍に設けられている請求項11に記載の作業機の油圧システム。
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