JP3791817B2

JP3791817B2 - 油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路

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Publication number: JP3791817B2
Application number: JP18161398A
Authority: JP
Inventors: 伸生松山
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: US6336518B1; JPH11350539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路に係わり、特に、エンジンにより駆動される油圧ポンプと油圧モータにより駆動輪を駆動して走行する油圧駆動式作業車両に作業機を装着した油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンによって走行用油圧ポンプ（以後、走行ポンプと呼ぶ）と走行以外の他の用途( 例えば作業機駆動) に使用される油圧ポンプ（以後、応援ポンプと呼ぶ）とを駆動し、その走行ポンプの吐出圧油で走行モータを回転して駆動輪を駆動するハイドロ・スタティック・トランスミッション回路（以後、ＨＳＴ回路という）により走行し、前記応援ポンプの吐出圧油で例えば作業機シリンダを伸縮して作業機を作動させるようにした油圧駆動式作業車両( 以後、単に作業車両と呼ぶ) が知られている。
【０００３】
この作業車両の応援油圧回路としては、例えば特開平９−３２０４５号公報に開示された油圧回路があり、同公報によると、走行用ＨＳＴ回路と作業機用油圧回路を備えた油圧駆動式作業車両において、走行ポンプ及び作業機用油圧ポンプからの吐出油を他方の回路に合流あるいは自身の回路に分流する合・分流弁を設け、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より低く、かつ、エンジンの回転速度が所定値以上の時に、作業機用油圧回路から走行用ＨＳＴ回路に合流すると共に、走行用ＨＳＴ回路の圧力が第１の所定圧力より高い時に作業機用油圧回路からの合流を断つようにしている。
これにより、エンジンが高速回転し、かつ走行負荷が低負荷の時には、作業機用油圧ポンプの吐出圧油が走行用油圧モータに応援されるので、走行用油圧モータは走行ポンプの最大吐出量に見合う回転速度より高速で回転し、作業車両は高速走行ができるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平９−３２０４５号公報に開示された油圧駆動式作業車両の油圧回路においては、次のような問題がある。
１）走行用ＨＳＴ回路の圧力と、作業機用油圧ポンプから応援される吐出油の圧力とが同一となるため、低い定格圧力の方の回路を保護する手段を必要とする。このために、回路構成が複雑になったり、あるいは、応援可能な圧力範囲が制限されて効果的な応援ができなくなる。
２）また、従来から走行用ＨＳＴ回路にはクローズ型（すなわち、走行ポンプと走行モータで構成する回路が基本的に閉回路となっている）と、オープン型（すなわち、走行ポンプと走行モータが切換弁等を介して接続され、その構成回路が開回路となっている）とが適用されている。したがって、走行応援油圧回路を上記クローズ型の走行用ＨＳＴ回路に対しても適用できるようにすることが強く要望されて来ている。ところが、上記公報に開示された油圧回路はオープン型にしか適用できない構成である。
３）通常、高速走行を行うためには、大容量の走行ポンプ及び走行モータが必要となるが、この大容量の走行ポンプ及び走行モータは大型なので、走行用ＨＳＴ回路全体の小型化が困難である。また、高速走行に耐えるような大容量の油圧ポンプや油圧モータは入手性が良くなく、さらにこれらを製作するのは非常に困難であり、性能的にもコスト的にも実用性の問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、走行用ＨＳＴ回路の形式（閉回路又は開回路、あるいは、ポンプやモータの個数）の如何にかかわらず、かつ、小型で小容量の油圧ポンプや油圧モータを用いて、高速走行時の走行応援回路を簡単な回路で構成できる、汎用性の高い油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジン１の動力により駆動される走行ポンプ３，３Ａと、この走行ポンプ３，３Ａからの圧油により駆動される走行モータ５，５Ａとを有する走行用ＨＳＴ回路２を備え、走行モータ５，５Ａの出力トルクを減速機６を介して駆動輪８に伝達する油圧駆動式作業車両において、エンジン１の動力により駆動され、走行用ポンプと走行以外の他の用途に用いられる他のポンプとに兼用される応援ポンプ４と、前記応援ポンプ４からの圧油により駆動されて発生したトルクを前記減速機６に出力して走行モータ５，５Ａの出力トルクに加算する応援モータ１３と備えた油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、走行応援油圧回路、つまり応援ポンプ及び応援モータの回路が走行用ＨＳＴ回路に対して独立に構成されているので、本走行応援油圧回路は走行用ＨＳＴ回路の形式（油圧ポンプ及び油圧モータの個数や、回路形式等）如何にかかわらず適用可能となる。したがって、汎用性が高くなり、使用する機器の共通化が可能となる。また、走行応援油圧回路の定格圧力が走行用ＨＳＴ回路の圧力値の影響を受けないので、走行応援油圧回路の構成を簡単化できると共に、作業車両の高速域全体にわたってトルク応援ができるようになる。さらに、走行用ＨＳＴ回路及び本走行応援油圧回路に小型で小容量の油圧ポンプ及び油圧モータを使用できるので、装置全体の小型化及び機器の共通化が容易に図れるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路において、前記走行用ＨＳＴ回路２は開回路又は閉回路で構成している。
請求項２に記載の発明によると、走行用ＨＳＴ回路が開回路又は閉回路で構成された全ての油圧駆動式作業車両に本走行応援油圧回路が適用されるので、汎用性の高い走行応援油圧回路が構成できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路において、惰性走行時あるいはブレーキ作動時に、前記応援モータ１３をエネルギ回生ポンプとして用いている。
一般に、車両が惰性走行している時やブレーキを作動させる時は、車両自体の有する走行時の運動エネルギをブレーキのために発熱させて消費している。この運動エネルギを消費せずに蓄積すると、他の装置の油圧源として利用できるので省エネとなる。
したがって、請求項３に記載の発明によると、車両が下り坂を惰性走行する時やブレーキを作動させる時に、応援モータが回生ポンプとして働く。この応援モータで回生時の吐出圧油をアキュムレータに蓄積することにより、蓄積エネルギを他の装置の油圧源として使用することができるので、省エネの作業車両を構成できる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路において、前記応援ポンプ４及び応援モータ１３は固定容量型又は可変容量型である。請求項４に記載の発明によると、応援ポンプ及び応援モータの形式に制約が無いので、汎用性の高い走行応援油圧回路を構成できる。よって、応援ポンプが可変容量型である場合は、応援モータを固定容量型にし、また応援ポンプが固定容量型である場合は、応援モータを可変容量型にすると、走行応援油圧回路の構成が簡単化され、制御が容易である。このように、応援ポンプの形式により応援モータを選ぶこともできる。さらに、応援モータの用途に応じて応援ポンプ及び応援モータの形式を選ぶこともできるので、機器の選定に制約がなくなる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路において、エンジン１が停止したときや、あるいはステアリングシリンダ２４に圧油を供給するステアリングポンプ２１が故障したとき等に、前記応援モータ１３をステアリングポンプ２１の代用として用いる構成としている。
エンジンやステアリンポンプが故障すると、ステアリングシリンダへの圧油供給が絶たれてステアリング操作が不可能になり、作業車両を牽引して移動させる際にも非常に操作性が良くない。
上記請求項５に記載の発明によると、作業車両を牽引し、あるいは押すことにより、応援モータは緊急時のステアリングポンプの代用として働く。したがって、エンジン停止時やステアリングポンプが故障した時でも、作業車両のステアリング操作が可能となり、緊急時の操向操作性が向上する。また、緊急時に使用できるステアリングポンプ（いわゆるエマージェンシィ・ステアリング・ポンプ）を特別に設ける必要がないので、回路構成が簡単になり、コスト的にも安価である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路において、
前記駆動輪８の回転数を作業車両の車速Ｖａとして検出する車速検出器７ａと、
前記応援モータ１３の回路圧を検出する油圧検出器１２ａと、
エンジン１の回転数を検出する回転数検出器１ａと、
前記車速Ｖａが所定の応援開始車速Ｖset 以上のとき、エンジン１の回転数Ｎｅに対する前記回路圧の目標回路圧Ｐｔを求め、回路圧が目標回路圧Ｐｔに等しくなるように、応援モータ１３の応援容量ｑｍを制御するコントローラ２０とを備えた構成としている。
請求項６に記載の発明によると、応援ポンプと応援モータの作動条件として、応援を開始する応援開始車速、走行応援油圧回路の圧力、及びエンジン回転数等を予め設定しておけば、車両の走行状態に応じて自動的に走行応援油圧回路の作動を制御できる。これにより、オペレータが複雑な操作をすることなく、高速走行時に走行用ＨＳＴ回路のみで走行するよりもさらに高速での走行が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
先ず、第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係わる油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路の一例の回路図である。同図において、エンジン１は、可変容量型油圧ポンプからなる、走行用ＨＳＴ回路２の走行ポンプ３と、走行以外の他の用途に用いられる、固定容量型油圧ポンプからなる応援ポンプ４とを駆動している。応援ポンプ４は、ここでは作業機用ポンプと兼用されている。また、走行用ＨＳＴ回路２は本実施形態においてはクローズ回路で構成されており、すなわち前記走行ポンプ３と、可変容量型油圧モータからなる走行駆動用モータ５（以後、走行モータ５という）がクローズ回路で接続されている。以後、このクローズ型走行用ＨＳＴ回路２をＣ−ＨＳＴ回路と呼ぶ。走行モータ５の出力軸５ａは減速機６の一方の入力ギア６ｂに接続されており、減速機６の出力ギア６ａは駆動軸７を介して駆動輪８に連結されている。コントローラ２０は所定アルゴリズムにより図示しない制御弁を介して走行ポンプ３及び走行モータ５の容量を適宜制御し、走行モータ５の回転数を変化させて駆動輪８を駆動し、所要の速度で作業車両を走行させている。エンジン１には回転数検出器１ａが付設され、駆動軸７には車速検出器７ａが設けられ、それらの検出信号はコントローラ２０に入力されている。なお、回転数検出器１ａ及び車速検出器７ａは、パルス発生器やエンコーダ等で構成することができる。
【００１４】
また、応援ポンプ４の吐出路４ａは応援選択バルブ１０に接続されている。応援選択バルブ１０は通常スプリング１０ａでＡ位置に保持され、このとき吐出路４ａの吐出圧油を作業機管路１１に供給する。応援選択バルブ１０のソレノイド操作部１０ｂはコントローラ２０に接続されており、応援選択バルブ１０はコントローラ２０からの作動指令を受けてＢ位置に切り換わり、吐出路４ａの吐出圧油を応援管路１２に供給する。
【００１５】
応援管路１２は可変容量型の応援モータ１３の入力ポート１３ａに接続され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂはタンク１４に接続されている。また、応援モータ１３の出力軸１３ｃは前記減速機６の他方の入力ギア６ｃに接続されている。応援管路１２には油圧検出器１２ａが設けられ、その検出信号はコントローラ２０に入力されている。さらに、可変容量型の応援モータ１３には、例えば斜板角を変化させて容量を制御する傾転アクチュエータ１３ｄが連結されており、傾転アクチュエータ１３ｄはコントローラ２０から作動指令を入力するようになっている。
【００１６】
コントローラ２０は、マイクロコンピュータ等を有するコンピュータ装置を主体に構成されている。そしてコントローラ２０は、前記回転数検出器１ａ、車速検出器７ａ及び油圧検出器１２ａからの各検出信号を入力し、所定の演算（詳細は後述）を行い、応援選択バルブ１０の操作部１０ｂ及び応援モータ１３の傾転アクチュエータ１３ｄにそれぞれ作動指令を出力する。
【００１７】
図２は、走行用ＨＳＴ回路２（図１の点線内）をオープン回路（以後、Ｏ−ＨＳＴ回路と呼ぶ）で構成した他の例を示している。同図において、可変容量型の走行ポンプ３Ａと可変容量型の走行モータ５Ａが前後進切換弁９及びタンク１４Ａを介してオープン回路で接続されている。走行ポンプ３Ａはエンジン１により駆動され、走行モータ５Ａは前記減速機６の一方の入力ギア６ｂに接続されている。すなわち、本Ｏ−ＨＳＴ回路は図１のＣ−ＨＳＴ回路の代わりに適用される。したがって、本発明に係わる走行応援回路の応援ポンプ４及び応援モータ１３の制御処理方法は図１のＣ−ＨＳＴ回路の場合と同じである。
なお、以下ではＣ−ＨＳＴ回路に適用した場合について説明する。
【００１８】
次に、本走行応援油圧回路の作動について図３〜図８に基づいて説明する。
本発明は、前記走行用ＨＳＴ回路２（Ｃ−ＨＳＴ回路あるいはＯ−ＨＳＴ回路）のみを使用して走行している状態において、車速が所定値以上に達した時、応援ポンプ４、応援モータ１３及び応援選択バルブ１０をそれぞれ制御して走行応援を行い、高速走行を可能にするものである。
【００１９】
図３はコントローラ２０の制御処理のフローチャート例であり、同図に従って作動を説明する。ここで、車速Ｖａは車速検出器７ａにより検出された実車速を、応援開始車速Ｖset は予め設定された、応援を開始する車速を、エンジン回転数Ｎｅは回転数検出器１ａにより検出されたエンジン回転数を表す。また、目標回路圧Ｐｔは応援回路制御時の所定の目標回路圧を、実回路圧Ｐａは油圧検出器１２ａにより検出された応援回路圧を、応援容量ｑｍは応援モータ１３の容量を表す。なお、各処理番号はＳを付して表す。
【００２０】
Ｓ１で、コントローラ２０は車速Ｖａが応援開始車速Ｖset より大きいか判断し、車速Ｖａが応援開始車速Ｖset 以下の場合は、Ｓ２で応援選択バルブ１０のオフ状態、つまりＡ位置を保持するように、ソレノイド操作部１０ｂにオフ指令を出力する。これにより、応援ポンプ４の吐出圧油は作業機管路１１を経由して作業機シリンダ等に供給され、作業機の駆動が可能となる。また、Ｓ１で車速Ｖａが応援開始車速Ｖset より大きい場合は、Ｓ３で応援選択バルブ１０にオン指令を出力する。これにより、応援ポンプ４の吐出圧油は応援管路１２を経由して応援モータ１３に供給される。このとき、作業機シリンダ駆動用の切換弁（図示せず）等で消耗していたエネルギを消耗しなくなり、エネルギ効率が向上する。なお、応援開始車速Ｖset は、通常作業機等が使用されないと判定できる車速域の下限値で表される。
【００２１】
つぎに、Ｓ４でエンジン回転数Ｎｅに対する目標回路圧Ｐｔを、予めコントローラ２０の所定メモリエリアに記憶されている目標回路圧テーブルから読み取る。この目標回路圧テーブルは応援モータ１３の許容出力馬力を決定するために設定されており、例えば図４に示すように、エンジン回転数Ｎｅに対する目標回路圧Ｐｔを所定関数のデータとして記憶している。
【００２２】
つぎに、Ｓ５で実回路圧Ｐａと目標回路圧Ｐｔとの比較を行う。この比較の結果、実回路圧Ｐａが目標回路圧Ｐｔより大きい場合は、Ｓ６において応援モータ１３の傾転量を増加させる信号を傾転アクチュエータ１３ｄに出力して実回路圧Ｐａを低減し、Ｓ５に戻る。また、実回路圧Ｐａが目標回路圧Ｐｔより小さい場合は、Ｓ８において応援モータ１３の傾転量を減少させる信号を出力して実回路圧Ｐａを増加し、Ｓ５に戻る。このように、Ｓ５、Ｓ６及びＳ８においては、実回路圧Ｐａが目標回路圧Ｐｔに等しくなるまで上記処理を繰り返す。そして、実回路圧Ｐａが目標回路圧Ｐｔに等しい場合は、Ｓ７において応援モータ１３の現在の傾転量を保持する信号を出力して実回路圧Ｐａを保持し、この後Ｓ１に戻って以上の処理を繰り返す。
【００２３】
Ｓ５〜Ｓ８の処理により、応援モータ１３の応援容量ｑｍ（cc/rev）が決定され、これに対応する応援モータ１３の出力トルクが走行用ＨＳＴ回路２の出力トルクに減速機６を介して応援され、この合成されたトルクが駆動輪８に伝達され、走行負荷とマッチングして作業車両が所定の車速Ｖａで走行する。
【００２４】
図５，６は、それぞれ、このときの車速Ｖａに対する応援ポンプ４の容量ｑｐ（cc/rev）、及び応援モータ１３の応援容量ｑｍの制御カーブ例を示している。
【００２５】
さて、ここで、前記目標回路圧テーブルの作成方法について説明する。
図７は、エンジン１におけるエンジン回転数Ｎｅに対する各トルクＴの大きさを示している。同図に示すように、エンジントルクＴｅは走行用ＨＳＴ回路２によるＨＳＴトルクＴ１と、応援回路による応援トルクＴ２とに分配されるが、走行のみ行っている時は、応援トルクＴ２は使用されずに余裕トルクとして残っている。本走行応援油圧回路は、この余裕トルクを応援回路（すなわち応援管路１２と応援モータ１３の回路）に利用するものである。走行用ＨＳＴ回路２のみにより走行している時は、エンジン１は点Ａ１におけるトルクで負荷とマッチングし、本応援回路の作動時は点Ｂ１におけるトルクで負荷とマッチングする。このときの応援トルクＴ２に基づいて、応援ポンプ４の容量ｑｐを考慮して、例えば図４に示したようなエンジン回転数Ｎｅに対する目標回路圧Ｐｔを設定し、テーブルデータを作成している。
なお、本実施形態では、テーブルにより目標回路圧Ｐｔを求めているが、本発明はこれに限定されず、エンジン回転数Ｎｅに対する目標回路圧Ｐｔを表す所定の関数式に基づいて求めるようにしてもよい。
【００２６】
図８は、応援回路による走行性能、すなわち車速Ｖａに対する駆動力Ｆを表している。同図において、曲線Ｃ１は応援なし（つまり、走行用ＨＳＴ回路２のみによる走行）の場合を示し、曲線Ｃ２は応援した（つまり応援回路を作動した）場合を示している。すなわち、曲線Ｃ１に従って走行していて、車速Ｖａが応援開始車速Ｖset 以上になると、本応援回路が上述のように作動し、走行性能が曲線Ｃ２に移行し、曲線Ｃ２に従って走行できる。このとき、図７における点Ａ１，Ｂ１はそれぞれ図８のマッチング点Ａ２，Ｂ２に対応しており、エンジン１の出力トルクを略全て走行に利用できるようになる。したがって、駆動力Ｆに余裕が生じて点Ａ２に対応する車速Ｖａよりもさらに高速での走行が可能となる。
【００２７】
このような第１実施形態によれば、走行応援を行う油圧回路が走行用ＨＳＴ回路２に対して独立に形成されており、減速機６を介してトルクを応援している。したがって、この走行応援油圧回路は、走行用ＨＳＴ回路２がＯ−ＨＳＴ回路又はＣ−ＨＳＴ回路の場合にも適用可能となり、汎用性が高い。そして、応援ポンプ４が固定容量型、応援モータ１３が可変容量型であるので、回路の構成が簡単化され、また可変容量となっている一方のみの制御を行うだけでよいので制御処理が容易となる。また、一般に、作業車両の作業機用ポンプは固定容量型であるので、殆どの作業車両に適用することができ、汎用性が高い。
【００２８】
また、大型で大容量の走行ポンプ３や走行モータ５を使用しなくても、小型で小容量の走行ポンプ３、走行モータ５、応援ポンプ４及び応援モータ１３を組み合わせて使用することにより、高速域での充分な駆動力及び回転数を得ることができ、容易に高速走行させることができる。この結果、装置全体の小型化及び機器の共通化が図れる。
【００２９】
また、この走行応援油圧回路の作動はコントローラ２０により自動制御されており、予め設定された所定の車速Ｖａ（応援開始車速Ｖset ）を越えて高速になったとき、例えば作業機用ポンプ等のように使用されない油圧ポンプを応援ポンプ４として使用して応援モータ１３を駆動する。そして、走行応援油圧回路の圧力及びエンジン回転数等に基づいて、応援モータ１３のトルクや回転数を制御しているので、オペレータが複雑な操作をする必要がなく運転が容易となり、また、走行用ＨＳＴ回路２のみで走行するよりもさらに高速で走行が可能となる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、応援ポンプ４を固定容量型で、応援モータ１３を可変容量型で構成した例を示したが、本発明はこの組み合わせに限定されず、応援ポンプ４及び応援モータ１３は固定容量型及び可変容量型のいずれでも良い。この場合に、応援ポンプ４又は応援モータ１３のいずれか一方が可変容量型であれば、応援モータの回転数を制御でき、また制御処理が容易となる。応援モータ１３が固定容量型の場合には、応援選択バルブ１０がオフで応援回路が作動してない時、応援モータ１３が走行モータ５の回転トルクにより回転するので、回転時に応援モータ１３が無負荷になるように、応援管路１２に例えばタンク１４へのバイパス回路を設けるようにする。なお、応援モータ１３が可変容量型の場合には、容量を０にすればよい。
【００３１】
また、走行用ＨＳＴ回路２が複数の走行ポンプ３及び複数の走行モータ５によって構成されている場合でも、本発明に係わる応援モータ１３を減速機を介して走行モータ５に連結することにより、本走行応援油圧回路を容易に適用することができ、汎用性が高い。
【００３２】
次に、第２実施形態について図９により説明する。
本実施形態は、上記第１実施形態において、応援モータ１３を、緊急時にステアリングポンプの代用として使用するエマージェンシィ・ステアリング・ポンプ（以後、エマステポンプと呼ぶ）と兼用する例を示している。図９は本実施形態に係わる走行応援油圧回路の一例の回路図であり、第１実施形態と同一部品には同一符号を付して、以下での説明を省略する。
【００３３】
同図において、エンジン１により固定容量型のステアリングポンプ２１と固定容量型の応援ポンプ４（この場合は作業機用ポンプと兼用）と可変容量型の走行ポンプ３とが駆動されている。
ステアリングポンプ２１の吐出路２１ａはチェック弁２２を介して、切換弁からなるステアリングバルブ２３に接続されている。ステアリングバルブ２３は、図示しない操向操作手段（ハンドル等）の操作量に略比例した流量の圧油を出力するように構成された切換弁であり、この出力された圧油は操向駆動用のステアリングシリンダ２４のヘッド室２４ａ又はボトム室２４ｂに供給される。
【００３４】
応援ポンプ４の吐出路４ａはプライオリティバルブ２５の入力ポートに接続されている。プライオリティバルブ２５は通常スプリング２５ａによりＣ位置に保持され、吐出路４ａは管路４ｃを介して応援選択バルブ１０に接続される。プライオリティバルブ２５の操作部２５ｂはコントローラ２０に接続されており、コントローラ２０から作動指令が入力されると、プライオリティバルブ２５はＤ位置に切り換わり、吐出路４ａは管路４ｂ及び吐出路２１ａを介してステアリングバルブ２３に接続される。
【００３５】
応援選択バルブ１０は通常スプリング１０ａによりＡ位置に保持され、管路４ｃは作業機管路１１に接続されている。また、応援選択バルブ１０の操作部１０ｂはコントローラ２０に接続されており、コントローラ２０から作動指令が出力されると、応援選択バルブ１０はＢ位置に切り換わり、管路４ｃは応援管路１２に連通される。応援管路１２は、緊急時のステアリング駆動用の切換弁からなるエマステバルブ３０に接続されている。
【００３６】
エマステバルブ３０は通常スプリング３０ａによりＥ位置に保持されており、これにより応援管路１２は管路３１を介して応援モータ１３の入力ポート１３ａに接続され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２及びエマステバルブ３０のＥ位置を介してタンク１４に接続される。また、エマステバルブ３０の操作部３０ｂはコントローラ２０に接続されている。コントローラ２０からの作動指令が入力されると、エマステバルブ３０はＦ位置に切り換わり、応援管路１２は遮断され、応援モータ１３の入力ポート１３ａは管路３１を介してタンク１４に接続され、さらに応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２、エマステバルブ３０及びエマステ管路３３を介して、チェック弁２２とステアリングバルブ２３との間に接続される。
【００３７】
次に、作動について図９を参照して説明する。
一般に、エンジン１の回転数が低い時にはステアリングポンプ２１の吐出量が少ないので、ステアリングシリンダ２４への流量が不足してステアリング操作性が劣る場合が発生する。このような時には、コントローラ２０からプライオリティバルブ２５の操作部２５ｂに作動指令を出力して、プライオリティバルブ２５をＤ位置に切り換え、吐出路４ａを吐出路２１ａに接続することにより、応援ポンプ４の吐出量がステアリングポンプ２１の吐出量に加算される。したがって、ステアリングシリンダ２４には操向駆動に充分な流量の圧油が供給され、低速域でのステアリング操作性が向上する。
【００３８】
エンジン１の回転数が所定値以上に達したら、プライオリティバルブ２５の操作部２５ｂにオフ指令を出力してプライオリティバルブ２５をＣ位置に戻す。このとき、車速Ｖａが所定の応援開始車速Ｖset 以下の場合には、応援選択バルブ１０の操作部１０ｂにオフ指令が入力されていて応援選択バルブ１０はＡ位置に保持されており、応援ポンプ４の吐出圧油は管路４ｃ及び作業機管路１１を経由して作業機駆動用バルブ（図示せず）に供給される。そして、車速Ｖａが応援開始車速Ｖset を越えた場合には、コントローラ２０から操作部１０ｂに作動指令が入力されて応援選択バルブ１０はＢ位置に切り換わり、応援ポンプ４の吐出圧油は管路４ｃ及び応援管路１２を経由してエマステバルブ３０に供給される。
【００３９】
エンジン１やステアリンポンプブ２１が故障してないときには、コントローラ２０からエマステバルブ３０の操作部３０ｂにオフ指令が出力されており、上記応援ポンプ４からの吐出圧油は管路３１を経由して応援モータ１３に流入し、応援モータ１３が回転する。これにより、前実施形態と同様に、応援モータ１３の出力トルクが減速機６を介して走行モータ５の出力トルクに加算され、走行モータ５のみによる走行よりもさらに高速での走行が可能となる。
【００４０】
エンジン１やステアリンポンプブ２１が故障した時には、コントローラ２０からエマステバルブ３０の操作部３０ｂに作動指令を出力し、エマステバルブ３０をＦ位置に切り換える。これにより、応援管路１２は遮断されて、応援モータ１３の入力ポート１３ａは管路３１を介してタンク１４に接続され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２、エマステ管路３３を介してチェック弁２２の下流でステアリングバルブ２３に接続される。
このような状態で作業車両を牽引し、あるいは押すと、駆動輪８の回転により駆動軸７が駆動され、減速機６を介して応援モータ１３が駆動される。すると、応援モータ１３はポンプとして働き、タンク１４、エマステバルブ３０及び管路３１を介して入力ポート１３ａからタンク油を吸い込み、出力ポート１３ｂから圧油を吐出する。この吐出圧油が管路３２、エマステバルブ３０及びエマステ管路３３を介してステアリングバルブ２３に供給される。したがって、緊急時でもステアリング操作が可能となる。なお、上記吐出圧油はチェック弁２２によってステアリングポンプ２１への流入を遮断される。
【００４１】
このように、第２実施形態によれば、車速Ｖａが応援開始車速Ｖset を越えたときに、応援ポンプ４からの吐出圧油を応援モータ１３に供給し、応援モータ１３の出力トルクで走行モータ５を応援するので、より高速で走行できるようになる。また、このとき、エンジン１やステアリングポンプ２１が故障しても、応援モータ１３をポンプとして作動させて、このポンプ（応援モータ１３）の吐出油をエマステバルブ３０の切換えによってステアリングバルブ２３に供給でき、したがってステアリングシリンダ２４を駆動できるので、緊急時の操向操作が容易となる。
【００４２】
次に、第３実施形態について図１０に基づいて説明する。
本実施形態は、第２実施形態において応援モータ１３をエネルギ回生用ポンプとして使用した例を示している。図１０は本実施形態に係わる走行応援油圧回路の一例の回路図であり、第２実施形態と同一部品には同一符号を付し、以下での説明を省略する。また、異なる油圧回路を主に説明をする。
エマステバルブ３０は通常スプリング３０ａによりＥ位置に保持され、これにより応援管路１２は管路３１を介して応援モータ１３の入力ポート１３ａに接続され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２及びエマステバルブ３０のＥ位置を介してタンク１４に接続される。また、コントローラ２０からの作動指令が操作部３０ｂに入力されると、エマステバルブ３０はＦ位置に切り換わり、応援管路１２は遮断され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２、エマステバルブ３０及び管路３４を介してアキュムレータバルブ４０に接続される。
【００４３】
アキュムレータバルブ４０は通常スプリング４０ａによりＧ位置に保持されており、このとき管路３４はエマステ管路３３を経由してチェック弁２２とステアリングバルブ２３との間に連通される。また、その操作部４０ｂにコントローラ２０から作動指令が入力されると、アキュムレータバルブ４０はＨ位置となり、管路３４はチェック弁４１を介してアキュムレータ管路４２に連通される。アキュムレータ管路４２には、アキュムレータ４３、リリーフ弁４４、及び、回生エネルギを供給する対象のアクチュエータ（図示せず）への管路４５が接続されている。
【００４４】
次に、本実施形態の作動について説明する。
作業車両が坂道を惰性走行している時や、ブレーキを作動させて走行減速している時に、先ずエマステバルブ３０の操作部３０ｂに作動指令が入力されると、エマステバルブ３０はＦ位置に切り換わる。これにより、応援管路１２は遮断されて、応援モータ１３の入力ポート１３ａは管路３１を介してタンク１４に接続され、応援モータ１３の出力ポート１３ｂは管路３２、管路３４を介してアキュムレータバルブ４０に接続される。
【００４５】
この状態で、アキュムレータバルブ４０の操作部４０ｂに作動指令が入力されると、アキュムレータバルブ４０はＨ位置に切り換わり、管路３４はチェック弁４１を介してアキュムレータ管路４２に接続される。すると、応援モータ１３は回生ポンプとして働き、タンク１４、エマステバルブ３０及び管路３１を介して入力ポート１３ａからタンク油を吸い込み、出力ポート１３ｂから圧油を吐出する。この吐出圧油が、管路３２、管路３４、アキュムレータバルブ４０及びアキュムレータ管路４２を介してアキュムレータ４３に供給され、エネルギがアキュムレータ４３に蓄積される。同時に、管路４５に接続される図示しないアクチュエータを作動させることも可能となる。なお、アキュムレータ管路４２内の圧力が所定圧以上になったら、リリーフ弁４４によりリリーフさせるので、蓄積される圧油の圧力が所定値に保持される。
また、アキュムレータバルブ４０の操作部４０ｂに作動指令が入力されないときは、アキュムレータバルブ４０はＧ位置に切り換わり、管路３４はエマステ管路３３を介してステアリングバルブ２３に接続される。
【００４６】
このような第３実施形態によれば、所定の車速Ｖａ以上のときに、応援ポンプ４により回転する応援モータ１３の出力トルクを走行モータ５に応援するので、作業車両が高速で走行できる。さらに、坂道を惰性走行している時やブレーキを作動させている時に作業車両の運動エネルギを油圧エネルギとして回生して蓄積するので、この蓄積エネルギを他の装置の油圧源として利用でき、よって省エネの作業車両を構成できる。また、前実施形態と同様にステアリングポンプ２１等が故障したような時には、応援モータ１３をステアリング用ポンプとして作動させることができるので、緊急時のステアリング操作が容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係わる走行応援油圧回路の一例の回路図である。
【図２】本発明に係わる走行応援油圧回路の走行用ＨＳＴ回路としてオープン回路を適用した例を示す。
【図３】本発明に係わる走行応援油圧回路の制御処理のフローチャート例である。
【図４】本発明に係わる走行応援油圧回路の制御処理のエンジン回転数Ｎｅに対する目標回路圧Ｐｔの関係例を示す。
【図５】同、車速Ｖａに対する応援ポンプの容量ｑｐの関係を示す。
【図６】同、車速Ｖａに対する応援モータの応援容量ｑｍの関係を示す。
【図７】同、エンジン回転数Ｎｅに対するエンジントルクＴｅ、ＨＳＴトルクＴ１及び応援トルクＴ２の関係を示す。
【図８】本発明に係わる走行応援油圧回路による走行性能を表す。
【図９】第２実施形態に係わる走行応援油圧回路の一例の回路図である。
【図１０】第３実施形態に係わる走行応援油圧回路の一例の回路図である。
【符号の説明】
１…エンジン、１ａ…回転数検出器、２…走行用ＨＳＴ回路、３，３Ａ…走行ポンプ、４…応援ポンプ、５，５Ａ…走行モータ、６…減速機、７…駆動軸、７ａ…車速検出器、８…駆動輪、９…前後進切換弁、１０…応援選択バルブ、１１…作業機管路、１２…応援管路、１２ａ…油圧検出器、１３…応援モータ、１４，１４Ａ…タンク、２０…コントローラ、２１…ステアリングポンプ、２２…チェック弁、２３…ステアリングバルブ、２４…ステアリングシリンダ、２５…プライオリティバルブ、３０…エマステバルブ、３３…エマステ管路、４０…アキュムレータバルブ、４１…チェック弁、４２…アキュムレータ管路、４３…アキュムレータ、４４…リリーフ弁、４５…管路。

Claims

エンジン(1) の動力により駆動される走行ポンプ(3,3A)と、この走行ポンプ(3,3A)からの圧油により駆動される走行モータ(5,5A)とを有する走行用ＨＳＴ回路(2)
を備え、走行モータ(5,5A)の出力トルクを減速機(6) を介して駆動輪(8) に伝達する油圧駆動式作業車両において、
エンジン(1) の動力により駆動され、走行用ポンプと走行以外の他の用途に用いられる他のポンプとに兼用される応援ポンプ(4)
と、
前記応援ポンプ(4) からの圧油により駆動されて発生したトルクを前記減速機(6)
に出力して走行モータ(5,5A)の出力トルクに加算する応援モータ(13)とを備えたことを特徴とする油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。
前記走行用ＨＳＴ回路(2) は開回路又は閉回路である
ことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。
惰性走行時あるいはブレーキ作動時に、前記応援モータ(13)をエネルギ回生ポンプとして用いる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。
前記応援ポンプ(4) 及び応援モータ(13)は固定容量型又は可変容量型である
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。
エンジン(1) が停止したときや、あるいはステアリングシリンダ(24)に圧油を供給するステアリングポンプ(21)が故障したとき等に、前記応援モータ(13)をステアリングポンプ(21)の代用として用いる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。
前記駆動輪(8) の回転数を作業車両の車速(Va)として検出する車速検出器(7a)と、
前記応援モータ(13)の回路圧を検出する油圧検出器(12a)
と、
エンジン(1) の回転数を検出する回転数検出器(1a)と、
前記車速(Va)が所定の応援開始車速(Vset)以上のとき、エンジン(1) の回転数(Ne)に対する前記回路圧の目標回路圧(Pt)を求め、回路圧が目標回路圧(Pt)に等しくなるように、応援モータ(13)の応援容量(qm)を制御するコントローラ(20)とを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の油圧駆動式作業車両の走行応援油圧回路。