JP4333137B2 - ホイール式建設機械の走行装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クレーンやショベルなどのホイール式建設機械の走行装置に関し、特に駆動系に油圧回路を用いてなるものに係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のホイール式建設機械の走行装置として、例えば特許文献1に開示されるように、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油により駆動される走行用油圧モータと、この油圧モータの失速回転を防止するカウンタバランスバルブと、上記油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給流量を制御するコントロールバルブとにより、いわゆる油圧開回路を構成してなるものは知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−295681号公報(第4−5頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような油圧開回路においては、アクセルペダルの踏み込みに応じてコントロールバルブのパイロット圧が制御され、前進又は後進の走行中にアクセルペダルから足を離した場合にはコントロールバルブが中立位置に切り換わる。すると、油圧ポンプからの吐出油はタンクに戻り、油圧モータへの作動油の供給が遮断され、カウンタバランスバルブも中立位置に切り換わる。この場合、機械本体としての車体はその慣性力により走行を続けることになるが、オーバーロードリリーフ弁が作動して、車体が停止するまでの間に走行慣性エネルギー(運動エネルギー)が熱に変換されて油圧モータ側の回路内の作動油に吸収され、作動油の温度が上昇して油圧機器に対しシール劣化や焼付け損傷などの悪影響を与えるという問題があった。
【0005】
そこで、従来、このような問題を解決するために、上記特許文献1にも開示するように、カウンタバランスバルブに中立位置で作動油の給排を可能とする絞りを設けるとともに、コントロールバルブに中立位置で油圧モータ側の入口と出口(A,Bポート)を連通する絞りを設け、油温上昇した油圧モータの排出作動油の一部をカウンタバランスバルブからコントロールバルブを経てカウンタバランスバルブに戻る循環回路にて循環させることにより、より多くの作動油量で熱を吸収して温度上昇を抑制することが行われている。
【0006】
しかし、車体重量が大きい建設機械の場合で特に降坂走行時にアクセルペダルから足を離したときなどには、走行慣性エネルギーが大きいため、変換される熱量も大きくなり、回路内での作動油の温度上昇が高くなるが、上記従来の方法は、この温度上昇を抑制するのに十分な効果を発揮できないのが実情である。すなわち、従来の方法では、温度上昇の抑制効果を高めるために、カウンタバランスバルブ及びコントロールバルブの各絞りの開度を大きくしたり、カウンタバランスバルブとコントロールバルブとの間の配管内油量を増やしたりすることで対応しているが、絞りの開度を大きくした場合、登り坂での坂道発進の起動時や停止時に駐車ブレーキを解放すると車体が進行方向と逆に後退するずり落ち量が多くなることから限界がある。また、配管内油量を増やす場合、配管を太くしたり長くしたりしているが、配管スペースとの関係などからこれにも限界がある。
【0007】
また、上記問題を解決するための別の方法として、油圧モータやコントロールバルブの内部漏れ量を意図的に多くする一方、補給ポートから油圧モータへの補充油量を増やして、温度上昇を抑制することも考えられるが、この方法では、通常走行時の効率を悪化させるという不具合があり、その上温度上昇の抑制効果が小さく、実用的ではない。
【0008】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、車体重量の大きさや走行道路条件に拘わらず、走行中にアクセルペダルから足を離した場合に油圧開回路での油温上昇を効果的に抑制し、油圧機器に対する熱による悪影響を実用上有効に防止し得るホイール式建設機械の走行装置を提供せんとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油により駆動される走行用油圧モータと、この油圧モータの失速回転を防止するカウンタバランスバルブと、上記油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給流量を制御するコントロールバルブと、アクセルペダルの踏み込みに応じて上記コントロールバルブを制御する走行リモートコントロール手段とを備えたホイール式建設機械の走行装置において、上記走行リモートコントロール手段に、走行中にアクセルペダルから足を離した場合、油圧ポンプの吐出全流量がコントロールバルブのスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブの開弁圧力以上になる所定のスプールストローク位置に保つようにすることで上記カウンタバランスバルブ及びコントロールバルブが各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段を設ける構成とする。
【0010】
この構成では、運転者が前進又は後進の走行中にアクセルペダルから足を離した場合でも、中立復帰制限手段によりカウンタバランスバルブ及びコントールバルブが各々中立位置に復帰することが制限されるため、油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給が継続され、温度上昇した走行用油圧モータの排出作動油がタンクに還流することになり、油圧回路内での作動油の温度上昇が大幅に抑制される。しかも、従来の如くカウンタバランスバルブのスプールの供給側チェック弁に絞りを設ける必要がないので、登り坂での坂道発進の起動時や停車時に走行用油圧モータの供給側から排出側に作動油が逆流してずり落ち現象が発生することもない。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
また、上記中立復帰制限手段は、走行中にアクセルペダルから足を離した場合、油圧ポンプの吐出全流量がコントロールバルブのスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブの開弁圧力以上になる所定のスプールストローク位置に保つようにすることでカウンタバランスバルブ及びコントロールバルブが各々中立位置に復帰するのを制限する。すなわち、走行中にアクセルペダルから足を離した場合、コントロールバルブは中立復帰制限手段により所定のスプールストローク位置に保たれ、このコントロールバルブのスプールに構成されるブリードオフ通路を油圧ポンプの吐出全流量が通過することにより発生する圧力がカウンタバランスバルブの開弁圧力以上になるため、カウンタバランスバルブが開口し、油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給が継続され、温度上昇した走行用油圧モータの排出作動油がタンクに還流することになる。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
請求項1に係る発明は、上述した構成に加えて、上記中立復帰制限手段を、コントロールバルブのパイロットポートに接続された切換弁と、この切換弁のパイロットライン上流側に設けられ、アクセルペダルの踏み込みに応じて2次圧力を発生する走行リモートコントロール弁と、アクセルペダルの非操作時に走行リモートコントロール弁の中立復帰を制限する制限手段とにより構成する。
【0022】
この構成では、前進又は後進の走行時に運転者がアクセルペダルを踏み込んでいる場合には、アクセルペダルの踏み込みに応じて走行リモートコントール弁が2次圧力を発生し、この2次圧力が切換弁を通してコントロールバルブのパイロットポートに伝達されることにより、アクセルペダルの踏み込み量に応じた流量がコントロールバルブを通して走行用油圧モータに供給される。一方、走行中にアクセルペダルから足を離した場合には、制限手段により走行リモートコントロール弁の中立復帰が制限され、コントロールバルブのパイロットポートに所定の2次圧力が伝達されることにより、コントロールバルブが所定のスプールストローク位置に保たれることになる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係るホイール式建設機械の走行装置の油圧回路を示し、1は動力源としての原動機(エンジン)、2は原動機1に駆動される可変容量形油圧ポンプであって、この油圧ポンプ2からの吐出油は、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4を通して走行用可変容量形油圧モータ5に作動油として供給され、この油圧モータ5を駆動するようになっている。
【0024】
上記油圧モータ5の出力軸5aは走行装置の駆動系のトランスミッション6に連結されており、油圧モータ5の出力は、トランスミッション6で変速された後、プロペラシャフト7及びアクスル8などを介して前後のホイール9に伝達され、このホイール9の回転により車体が走行するようになっている。
【0025】
上記コントロールバルブ3は、油圧ポンプ2からの吐出油を前進走行時に前進側供給管路11を通して油圧モータ5側へ供給する場合と後進走行時に後進側供給管路12を通して油圧モータ5側へ供給する場合とタンク13に戻す場合とに方向の切り換えを行うと同時に、前進又は後進の走行時に油圧モータ5側への供給油量を制御するものである。上記カウンタバランスバルブ4は、その2つのパイロットポートにそれぞれ前進側供給管路11内及び後進側供給管路12内の各作動油圧力である走行駆動圧が伝達されるようになっていて、前進又は後進の走行時に油圧モータ5が失速回転するとき中立位置に近づいて油圧モータ5の排出側通路を狭めることにより、油圧モータ5の失速回転を防止するようになっている。尚、カウンタバランスバルブ4は、通常、3位置表示で図示されるのに対し、図1では過渡状態をも表示するために5位置表示で図示しているが、構造的には3位置表示のものと同じである。
【0026】
また、上記コントロールバルブ3は、走行リモートコントロール手段16を介して、運転者による遠隔操作であるアクセルペダル17の踏み込み及び前進、中立(駐車)又は後進を選択するための切換スイッチ(図示せず)の切換操作に応じて制御されるようになっている。この走行リモートコントロール手段16は、本発明の特徴点として、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合上記コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段18を有しており、本実施形態の場合、この中立復帰制限手段18は、前進又は後進の走行時にアクセルペダル17の踏み込みの有無に拘わらず常にコントロールバルブ3を全ストローク状態に切り換えるコントロールバルブ強制切換手段19と、前進又は後進の走行時にアクセルペダル17の踏み込みに応じて走行駆動圧を変化させ、走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、走行駆動圧がカウンタバランスバルブ4の開弁圧力以上になるように走行駆動圧を調整する走行駆動圧調整手段20とからなる。
【0027】
上記コントロールバルブ強制切換手段19は、コントロールバルブ3の前進側及び後進側パイロットポートに共に接続された電磁式切換弁からなり、前進走行時にはコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに、後進走行時にはコントロールバルブ3の後進側パイロットポートにそれぞれパイロット油圧源21からの所定のパイロット圧力を伝達することにより、全ストローク状態に切り換えるようになっている。このように、本発明の主要構成要素であるコントロールバルブ強制切換手段19として、電磁式切換弁が備えられており、以下の図1の説明では、コントロールバルブ強制切換手段19を電磁式切換弁という。この電磁式切換弁19は、図示していないが、上記切換スイッチの信号を受ける制御コントローラにより位置切り換えが制御されるようになっており、この制御コントローラは走行リモートコントロール手段16の一つの構成要素である。
【0028】
上記走行駆動圧調整手段20は、油圧モータ5への作動油供給ラインであるコントロールバルブ3とカウンタバランスバルブ4との間の前進側供給管路11及び後進側供給管路12に各々別々に接続された前進用油圧パイロット式比例リリーフ弁22及び後進用油圧パイロット式比例リリーフ弁23と、この両比例リリーフ弁22,23のパイロットポートに接続された油圧パイロット式切換弁24と、この切換弁24のパイロットライン上流側に設けられ、アクセルペダル17の踏み込みに応じて2次圧力を発生する走行リモートコントロール弁25とを有してなる。
【0029】
上記比例リリーフ弁22,23は、図2に示すように、リリーフ圧力がパイロット圧力に比例して増減するものであり、パイロット圧力が零の時のリリーフ設定圧力P1はカウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上に設定されている。また、上記切換弁24は、前進走行時には前進側パイロットポートに、後進走行時には後進側パイロットポートにそれぞれパイロット油圧源21からのパイロット圧力が電磁式切換弁19を通して伝達されて位置切り換えが行われるようになっており、この位置切り換えにより、前進走行時に前進用比例リリーフ弁22のパイロットポートに、後進走行時に後進用比例リリーフ弁23のパイロットポートにそれぞれリモートコントロール弁25で発生した2次圧力が伝達される。
【0030】
尚、図1中、30は油圧ポンプ2からの吐出油圧力が所定圧力以上のときにタンク13に戻すリリーフ弁、31及び32はアンチキャビチェックバルブ、33はこのアンチキャビチェックバルブ31,32のアンチキャビ機能をアシストするための背圧弁、34及び35はオーバーロードリリーフ弁、36は走行用油圧モータ5のホールディングブレーキであって、このホールディングブレーキ36は、図示していない駐車ブレーキ油圧回路のON/OFF作動により油圧モータ5をメカ的にロックしあるいはそのロックを解除するようになっている。また、図2中、Prはリリーフ弁30の設定圧力である。
【0031】
次に、上記第1の実施形態の作動について説明するに、選択スイッチが中立に選択されて駐車状態にある場合、電磁式切換弁19は中立位置にあり、コントロールバルブ3の前進側及び後進側パイロットポートは共にタンク13に接続されているため、コントロールバルブ3も中立位置にあり、油圧ポンプ2からの吐出油はタンク13に戻る。また、カウンタバランスバルブ4も中立位置にあるため、油圧モータ5は油圧的にロックされている。尚、この場合、駐車ブレーキ油圧回路のON作動によりホールディングブレーキ36が油圧モータ5をメカ的にもロックしている。
【0032】
そして、このような駐車状態から駐車ブレーキ油圧回路のOFF作動により油圧モータ5のホールディングブレーキ36によるメカ的なロックを解除した後、前進走行に移行する場合を操作手順に従って説明する。
【0033】
先ず初めに、切換スイッチを前進側に選択した場合、電磁式切換弁19は前進位置(図1で右側位置)に切り換わり、コントロールバルブ3の前進側パイロットポートにパイロット油圧源21からの所定のパイロット圧力が伝達されることにより、コントロールバルブ3は前進側(図1で左側)に切り換わり、油圧ポンプ2からの吐出油は、全量前進側供給管路11に供給される。また、油圧パイロット式切換弁24も電磁式切換弁19の前進位置への切り換えに伴って前進位置(図1で上側位置)に切り換わり、走行リモートコントロール弁25の2次側が前進用比例リリーフ弁22のパイロットポートに連通する。
【0034】
この時にアクセルペダル17が操作されていない場合、走行リモートコントロール弁25で発生する2次圧力は零であり、前進用比例リリーフ弁22は、パイロット圧力が零の時のリリーフ圧力がP1に設定されているため、前進側供給管路11内の圧力はP1になる。この圧力P1はカウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcrより大きい(図2参照)ため、カウンタバランスバルブ4は、図1のロ位置に切り換わって開口する。このとき、圧力P1によるトルクが油圧モータ5に発生するが、通常の走行駆動トルクよりも小さな値であるため、通常の路面条件では油圧モータ5は回転駆動しない。
【0035】
前進選択後にアクセルペダル17を踏み込んだ場合、走行リモートコントロール弁25でアクセルペダル17の踏み込み量に応じた2次圧力が発生し、この2次圧力が切換弁24を通して前進用比例リリーフ弁22のパイロットポートに伝達される。これにより、アクセルペダル17の踏み込み量に応じた走行駆動圧(リリーフ圧力)が前進側供給管路11に発生するため、それに応じた走行駆動トルクにて油圧モータ5が回転し、車体が前進走行する。このとき、カウンタバランスバルブ4は図1のイ位置に切り換わっている。
【0036】
前進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、走行リモートコントロール弁25の2次圧力は零となり、前進用比例リリーフ弁22のリリーフ設定圧力はP1となる。このとき、走行駆動力が低下するものの、走行装置の駆動系は車体の慣性力により回転を継続し、走行用油圧モータ5はモータ作用からポンプ作用に変わるが、前進側供給管路11の圧力低下により、カウンタバランスバルブ4が図1のロ位置に切り換わり、油圧モータ5の排出側が絞られてブレーキ圧が生じる。これにより、油圧モータ5にブレーキトルクが作用して走行装置の駆動系が減速する。このブレーキ作用により作動油に熱が発生するが、温度上昇した作動油はカウンタバランスバルブ4及びコントロールバルブ3を通してタンク13に戻り、油圧ポンプ2からの常温の作動油が油圧モータ5に供給されるため、油圧モータ5内の作動油が温度上昇することはない。
【0037】
また、慣性力が大きく、ブレーキ圧力が走行用油圧モータ5の排出側とカウンタバランスバルブ4との間のオーバーロードリリーフ弁35のリリーフ設定圧力を超えるときには、このオーバーロードリリーフ弁35がリリーフして、温度上昇した作動油が油圧モータ5に再供給されることになるが、温度上昇した作動油の大半はカウンタバランスバルブ4及びコントロールバルブ3を通してタンク13に戻り、タンク13に戻った分だけ油圧ポンプ2から常温の作動油が油圧モータ5に供給され、オーバーロードリリーフ弁35を通過した一部の高温の作動油と合流して油圧モータ5に供給されるため、油圧モータ5の温度上昇は非常に緩やかなものになる。しかも、車体の走行速度が減速するとブレーキ圧力も低下し、やがてオーバーロードリリーフ弁35のリリーフ設定圧力を下回るようになるが、このときには温度上昇した作動油は全量カウンタバランスバルブ4及びコントロールバルブ3を通してタンク13に戻るため、温度上昇した作動油が油圧モータ5に再供給されることはなく、油圧モータ5内の作動油の温度は再び常温にまで低下することになる。
【0038】
このように、前進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合でも油圧モータ5内の作動油の温度上昇を大幅に抑制することができるので、油圧モータ5やカウンタバランスバルブ4などの油圧機器に対し熱によるシール劣化や焼付け損傷などの悪影響を与えるのを確実に防止することができる。その上、従来の如くカウンタバランスバルブ4のスプールの供給側チェック弁に絞りを設ける必要がないので、登り坂での坂道発進の起動時や停車時に油圧モータ5の供給側から排出側に作動油が逆流して発生するずり落ち現象を防止することができる。
【0039】
また、本実施形態の場合、コントロールバルブ3とカウンタバランスバルブ4との間の前進側供給管路11及び後進側供給管路12にそれぞれ設けた油圧パイロット式比例リリーフ弁22,23により油圧モータ5への走行駆動圧を調整しているため、走行駆動圧の調整制御の信頼性ひいては走行装置の信頼性を高めることができる。
【0040】
尚、駐車状態から後進走行に移行する場合については、前進走行に移行する場合と同様であるため、その説明は省略するが、後進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合でも油圧モータ5内の作動油の温度上昇を大幅に抑制することができるのは勿論である。
【0041】
また、アクセルペダル17は、通常、走行リモートコントロール弁25と共にエンジンスロットル(図示せず)にも連動するようになっているが、このもので走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、油圧ポンプ2の供給流量が不足してカウンタバランスバルブ4が一時的に閉じることがあるが、この時には、油圧ポンプ2からタンク13に戻る途中の作動油がアンチキャビチェックバルブ31,32を通して補給されることになり、背圧弁33はこの補給をアシストするためのものである。
【0042】
(第2の実施形態)
図3は本発明の第2の実施形態に係るホイール式建設機械の走行装置の油圧回路を示す。この第2の実施形態では、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段40の構成が、第1の実施形態における中立復帰制限手段18のそれと異なるだけであり、その他の構成は第1の実施形態の場合と同じであるので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【0043】
すなわち、上記中立復帰制限手段40は、コントロールバルブ3の前進側及び後進側パイロットポートに共にそれぞれ並列的に接続された2系統(1系統2ライン)のパイロットライン41,42と、この一方のパイロットライン41に設けられた第1の電磁式切換弁43と、この第1の電磁式切換弁43のパイロットライン41上流側に設けられ、アクセルペダル17の踏み込みに応じて2次圧力を発生する走行リモートコントロール弁44と、他方のパイロットライン42に設けられた第2の電磁式切換弁45と、この第2の電磁式切換弁45のパイロットライン42上流側に設けられた所定の2次圧力を発生するための減圧弁46と、上記2系統のパイロットライン41,42の2次圧力のうち高い方をコントロールバルブ3の前進側及び後進側パイロットポートにそれぞれ伝達する前進側パイロット用高圧選択弁47及び後進側パイロット用高圧選択弁48とを有してなる。
【0044】
上記第1及び第2の電磁式切換弁43,45は共に、図示していないが前進、中立又は後進を選択するための切換スイッチの信号を受ける制御コントローラにより位置切り換えが制御され、前進走行時にはコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに、後進走行時にはコントロールバルブ3の後進側パイロットパートにそれぞれ所定の2次圧力を伝達可能とするようになっている。
【0045】
上記減圧弁46で発生する2次圧力は、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路(PポートからRポートへの通路)を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保つ圧力P3に設定されている。図4はコントロールバルブ3のブリードオフ通路の開口面積とパイロット圧力との関係を示す特性図である。また、発生圧力がPcrになるブリードオフ通路の開口面積A2は、下記の式により算出される。
【0046】
A2=Q*(1/c)*Pcr(−1/2)
但し、Qは油圧ポンプ2の吐出全流量、cは流量係数である。この式により算出される開口面積A2以下の値である所定の開口面積A3に対応して、図4の特性線により得られるパイロット圧力P3が、上記所定のスプールストローク位置に保つ圧力である。
【0047】
以上によって、中立復帰制限手段40は、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保ち、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限するように構成されている。尚、図3では、コントロールバルブ3が第1の実施形態(図1参照)のものと異なる態様で表示されているが、これはブリードオフ通路を表示したり過渡状態を表示したりするためであり、構造的には第1の実施形態のものと同じである。
【0048】
次に、上記第2の実施形態の作動、特に中立復帰制限手段40の各構成要素の作動を中心に説明する。選択スイッチが中立に選択されて駐車状態にある場合、第1の電磁式切換弁43及び第2の電磁式切換弁45は共に中立位置にあり、前進側パイロット用高圧選択弁47及び後進側パイロット用高圧選択弁48の両入力側はそれぞれ共にタンク13に接続されている。このため、コントロールバルブ3は、その前進側及び後進側パイロットポートが共にタンク13に連通して中立位置にあり、油圧ポンプ2からの吐出油はタンク13に戻る。また、カウンタバランスバルブ4も中立位置にあるため、油圧モータ5は油圧的にロックされている。
【0049】
そして、このような駐車状態から油圧モータ5のホールディングブレーキ36によるメカ的なロックを解除した後、前進走行に移行する場合を操作手順に従って説明する。
【0050】
先ず初めに、切換スイッチを前進側に選択した場合、第1の電磁式切換弁43及び第2の電磁式切換弁45は前進位置(図3で右側位置)に切り換わり、前進側高圧選択弁47を通して、走行リモートコントロール弁44で発生する2次圧力と減圧弁46で発生する2次圧力P3の高い方が選択されてコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達されるようになる。
【0051】
この時にアクセルペダル17が操作されていない場合、走行リモートコントロール弁44で発生する2次圧力は零であり、減圧弁46で発生する2次圧力P3は零よりも大きく設定されているため、この2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。これにより、コントロールバルブ3は、図3のト位置に切り換わるが、このト位置におけるコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路の開口面積は、図4におけるA3であり、油圧ポンプ2の吐出全流量Qがブリードオフ通路を通過することにより、前進側供給通路11に、下記の式で得られる圧力P4が発生する。
【0052】
P4=(Q/(c*A3))2
但し、cは流量係数である。この圧力P4はカウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になるように設定されているため、カウンタバランスバルブ4は、図3のロ位置に切り換わって開口する。この状態では、圧力P4によるトルクが油圧モータ5に発生するが、通常の走行駆動トルクよりも小さな値であるため、通常の路面条件では油圧モータ5は回転駆動しない。
【0053】
前進選択後にアクセルペダル17を踏み込んだ場合、走行リモートコントロール弁44でアクセルペダル17の踏み込み量に応じた2次圧力が発生し、この2次圧力が、減圧弁46で発生する2次圧力P3を上回ると第1の電磁式切換弁43及び前進側高圧選択弁47を通してコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。これにより、アクセルペダル17の踏み込み量に応じた流量がコントロールバルブ3により制御されて走行用油圧モータ5に供給されるため、それに応じた回転速度にて油圧モータ5が回転し、車体が前進走行する。このとき、アクセルペダル17を一杯に踏み込むとコントロールバルブ3が全ストロークして図3のへ位置になる。また、カウンタバランスバルブ4も全ストロークして図3のイ位置になり、油圧モータ5が最高回転で回転する。
【0054】
前進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、走行リモートコントロール弁44の2次圧力は零となり、減圧弁46の2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達され、コントロールバルブ3が図3のト位置に戻る。このとき、第1の実施形態でも説明しているように、走行駆動力が低下するものの、走行装置の駆動系は車体の慣性力により回転を継続し、走行用油圧モータ5はモータ作用からポンプ作用に変わるが、前進側供給管路11の圧力低下により、カウンタバランスバルブ4が図3のロ位置に切り換わり、油圧モータ5の排出側が絞られてブレーキ圧が生じる。これにより、油圧モータ5にブレーキトルクが作用して走行装置の駆動系が減速する。このブレーキ作用により作動油に熱が発生するが、温度上昇した作動油はカウンタバランスバルブ4及びコントロールバルブ3を通してタンク13に戻り、油圧ポンプ2からの常温の作動油が油圧モータ5に供給されるため、油圧モータ5内の作動油が温度上昇することはない。また、慣性力が大きく、オーバーロードリリーフ弁35がリリーフする場合の作動も第1の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0055】
そして、上記第2の実施形態においては、第1の実施形態の如く作動供給ライン11,12上に比例リリーフ弁22,23などを設けることなく、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合に油圧モータ5内の作動油の温度上昇を大幅に抑制することができるので、油圧機器に対する熱による悪影響の防止化を図ることができる上、コストの低廉化を図ることができるという特有の効果を奏する。
【0056】
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態に係るホイール式建設機械の走行装置の油圧回路を示す。この第3の実施形態では、第2の実施形態の場合と同様に、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段50の構成が、第1の実施形態における中立復帰制限手段18のそれと異なるだけであり、その他の構成は第1の実施形態の場合と同じであるので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【0057】
すなわち、上記中立復帰制限手段50は、コントロールバルブ3の前進側パイロットポート及び後進側パイロットポートに各々別々に接続された前進パイロット用電磁式比例減圧弁51及び後進パイロット用電磁式比例減圧弁52と、アクセルペダル17の踏み込み量を検出するセンサとしてのポテンションメータ53と、このポテンションメータ53の信号及び前進、中立又は後進を選択するための切換スイッチ54の信号に基づいて上記両比例減圧弁51,52を制御する制御部としての制御コントローラ55とを有してなる。
【0058】
上記制御コントローラ55は、切換スイッチ54から前進選択信号を受けたとき前進パイロット用比例減圧弁51に、後進選択信号を受けたとき後進パイロット用比例減圧弁52にそれぞれ制御信号を出力して所定の2次圧力を発生させるようになっており、また、その2次圧力は、図6に示すように、ポテンションメータ53からの信号を基にアクセルペダル17の踏み込み量に比例して増減するように設定される。アクセルペダル17の踏み込み量が零の時の2次圧力P3は、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保つ圧力であり、その算出方法については、第2の実施形態で説明しているので省略する。
【0059】
以上によって、中立復帰制限手段50は、第2の実施形態における中立復帰制限手段40と同様に、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保ち、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限するように構成されている。
【0060】
次に、上記第3の実施形態の作動、特に中立復帰制限手段50の各構成要素の作動を中心に説明する。切換スイッチ54が中立に選択されて駐車状態にある場合、制御コントローラ55は、前進パイロット用比例減圧弁51及び後進パイロット用比例減圧弁52に対し共に2次圧力を零とする制御信号を出力する。これにより、コントロールバルブ3は、その前進側及び後進側パイロットポートが共にタンク13に連通して中立位置となり、油圧ポンプ2からの吐出油はタンク13に戻る。このとき、カウンタバランスバルブ4も中立位置にあるため、油圧モータ5は油圧的にロックされている。
【0061】
そして、このような駐車状態から油圧モータ5のホールディングブレーキ36によるメカ的なロックを解除した後、前進走行に移行する場合を操作手順に従って説明する。
【0062】
先ず初めに、切換スイッチ54を前進側に選択した場合、制御コントローラ55は、図6に示すような特性図を用いて、前進パイロット用比例減圧弁51に対し、アクセルペダル17の踏み込み量に応じた2次圧力を発生するように制御信号を出力する。
【0063】
この時にアクセルペダル17が操作されていない場合、アクセルペダル17の踏み込み量は零であるため、制御コントローラ55からの制御信号に基づいて前進パイロット用比例減圧弁51が発生する2次圧力はP3であり、この2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。これにより、コントロールバルブ3は、図5のト位置に切り換わるが、このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0064】
前進選択後にアクセルペダル17を踏み込んだ場合、制御コントローラ55からの制御信号に基づいて前進パイロット用比例減圧弁51はアクセルペダル17の踏み込み量に応じた2次圧力を発生し、この2次圧力がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。アクセルペダル17を一杯に踏み込むとコントロールバルブ3は全ストロークして図5のヘ位置になる。
【0065】
前進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、前進パイロット用比例減圧弁51の2次圧力はP3となり、この2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達され、コントロールバルブ3が図5のト位置に戻る。このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0066】
そして、上記第3の実施形態においても、第2の実施形態の場合と同様に、第1の実施形態の如く作動供給ライン11,12上に比例リリーフ弁22,23などを設けることなく、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合に油圧モータ5内の作動油の温度上昇を大幅に抑制することができるので、油圧機器に対する熱による悪影響の防止化を図ることができる上、更に特性調整の容易化、構成の簡素化及びコストの低廉化を図ることができるという特有の効果を奏するのは勿論である。
【0067】
(第4の実施形態)
図7は本発明の第4の実施形態に係るホイール式建設機械の走行装置の油圧回路を示す。この第4の実施形態では、第2及び第3の実施形態の場合と同様に、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段60の構成が、第1の実施形態における中立復帰制限手段18のそれと異なるだけであり、その他の構成は第1の実施形態の場合と同じであるので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【0068】
すなわち、上記中立復帰制限手段60は、コントロールバルブ3の前進側及び後進側パイロットポートに共に接続された電磁式切換弁61と、この切換弁61のパイロットライン上流側に設けられ、アクセルペダル17の踏み込みに応じて2次圧力を発生する走行リモートコントロール弁62と、アクセルペダル17の非操作時に走行リモートコントロール弁62の中立復帰を制限する制限手段63とを有してなる。
【0069】
上記電磁式切換弁61は、図示していないが前進、中立又は後進を選択するための切換スイッチの信号を受ける制御コントローラにより位置切り換えが制御され、前進走行時にはコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに、後進走行時にはコントロールバルブ3の後進側パイロットパートにそれぞれ走行リモートコントロール弁62で発生した2次圧力を伝達するようになっている。
【0070】
上記走行リモートコントロール弁62は、通常、図8に破線で示すように、アクセルペダル17の踏み込み量に比例して2次圧力を発生し、アクセルペダル17の踏み込み量が零に近くなった段階で2次圧力を零とするが、制限手段63は、この特性線を図8に実線で示すように、アクセルペダル17の踏み込み量が零の時つまりアクセルペダル17の非操作時に2次圧力がP3となるように変更するためのものである。この2次圧力P3は、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保つ圧力であり、その算出方法については、第2の実施形態で説明しているので省略する。また、制限手段63は、走行リモートコントロール弁62の内部又は外部にその弁動作を制限するストッパーで構成したり、アクセルペダル17の動きを走行リモートコントロール弁62に伝達するリンク機構においてその動きを制限する構成にしたりしてもよい。
【0071】
以上によって、中立復帰制限手段60は、第2及び第3の実施形態における中立復帰制限手段40,50と同様に、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、油圧ポンプ2の吐出全流量がコントロールバルブ3のスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブ4の開弁圧力Pcr以上になる所定のスプールストローク位置に保ち、コントロールバルブ3及びカウンタバランスバルブ4が各々中立位置に復帰するのを制限するように構成されている。
【0072】
次に、上記第4の実施形態の作動、特に中立復帰制限手段60の各構成要素の作動を中心に説明する。切換スイッチが中立に選択されて駐車状態にある場合、電磁式切換弁61は中立位置にあり、コントロールバルブ3は、その前進側及び後進側パイロットポートが共にタンク13に連通して中立位置となり、油圧ポンプ2からの吐出油はタンク13に戻る。このとき、カウンタバランスバルブ4も中立位置にあるため、油圧モータ5は油圧的にロックされている。
【0073】
そして、このような駐車状態から油圧モータ5のホールディングブレーキ36によるメカ的なロックを解除した後、前進走行に移行する場合を操作手順に従って説明する。
【0074】
先ず初めに、切換スイッチを前進側に選択した場合、電磁式切換弁61が前進位置に切り換わり、走行用リモートコントロール弁62で発生する2次圧力がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。
【0075】
この時にアクセルペダル17が操作されていない場合、アクセルペダル17の踏み込み量は零であるが、走行リモートコントロール弁62は、制限手段63により所定の2次圧力P3を発生するようになっており、この2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。これにより、コントロールバルブ3は、図7のト位置に切り換わるが、このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0076】
前進選択後にアクセルペダル17を踏み込んだ場合、走行リモートコントロール弁62は、アクセルペダル17の踏み込み量に応じた2次圧力を発生し、この2次圧力が、電磁式切換弁61を通してコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達される。このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。アクセルペダル17を一杯に踏み込むとコントロールバルブ3は全ストロークして図7のヘ位置になる。
【0077】
前進走行中にアクセルペダル17から足を離した場合、走行リモートコントール弁62の2次圧力はP3となり、この2次圧力P3がコントロールバルブ3の前進側パイロットポートに伝達され、コントロールバルブ3が図7のト位置に戻る。このときの作動は、第2の実施形態の場合と同じであるので、その説明は省略する。
【0078】
そして、上記第4の実施形態においても、第2の実施形態の場合と同様に、第1の実施形態の如く作動供給ライン11,12上に比例リリーフ弁22,23などを設けることなく、前進又は後進の走行中にアクセルペダル17から足を離した場合に油圧モータ5内の作動油の温度上昇を大幅に抑制することができるので、油圧機器に対する熱による悪影響の防止化を図ることができる上、更に構成の簡素化及びコストの低廉化を図ることができるという特有の効果を奏するのは勿論である。
【0079】
尚、本発明は上記第1〜第4の実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば上記第1の実施形態では、走行駆動圧調整手段20ひいては中立復帰制限手段18の一構成要素として、前進側供給管路11及び後進側供給管路12に各々別々に接続された走行駆動圧を調整するための前進用油圧パイロット式比例リリーフ弁22及び後進用油圧パイロット式比例リリーフ弁23を用いたが、この油圧パイロット式比例リリーフ弁22,23の代わりに、電磁式比例リリーフ弁を用い、第3の実施形態のように、制御コントローラによりこの比例リリーフ弁を制御するように構成してもよい。
【0080】
また、上記各実施形態では、ホイール式建設機械の走行装置の油圧回路において、いずれも可変容量形の油圧ポンプ2及び油圧モータ5を用いた場合について述べたが、本発明は、この可変容量形の油圧ポンプ2及び油圧モータ5の代わりに、定容量形の油圧ポンプ及び油圧モータを用いた場合などにも同様に適用できるのは勿論である。
【0081】
【発明の効果】
以上のように、本発明におけるホイール式建設機械の走行装置によれば、走行中にアクセルペダルから足を離した場合でもカウンタバランスバルブ及びコントールバルブが各々中立位置に復帰することが制限され、油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給が継続されるため、油圧回路内での作動油の温度上昇を大幅に抑制することができ、油圧機器に対する熱による悪影響を防止することができる。しかも、温度上昇の抑制効果は、車体重量の大きさや走行道路条件に拘わらず発揮することができる上、登り坂での坂道発進の起動時や停車時にずり落ち現象が発生することはなく、実用性に優れた効果を有するものである。
【0082】
【0083】
また、走行中にアクセルペダルから足を離した場合コントロールバルブを所定のスプールストローク位置に保ち、このコントロールバルブのスプールに構成されるブリードオフ通路を油圧ポンプの吐出全流量が通過することにより発生する圧力がカウンタバランスバルブの開弁圧力以上にすることにより、作動供給ライン上にリリーフ弁などを設けることなく、油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給を継続することができるので、構成の簡素化及びコストの低廉化を図ることができ、実施化を図る上で有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係るホイール式建設機械の走行装置の油圧回路図である。
【図2】 パイロット圧力とリリーフ圧力との関係を示す特性図である。
【図3】 第2の実施形態を示す図1相当図である。
【図4】 パイロット圧力とブリードオフ通路の開口面積との関係を示す特性図である。
【図5】 第3の実施形態を示す図1相当図である。
【図6】 アクセルペダル踏み込み量と電磁式比例減圧弁の2次圧力との関係を示す特性図である。
【図7】 第4の実施形態を示す図1相当図である。
【図8】 アクセルペダル踏み込み量と走行リモートコントロール弁の2次圧力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
2 油圧ポンプ
3 コントロールバルブ
4 カウンタバランスバルブ
5 油圧モータ
16 走行リモートコントロール手段
17 アクセルペダル
18,40,50,60 中立復帰制限手段
19 コントロールバルブ強制切換手段(電磁式切換弁)
20 走行駆動圧調整手段
22,23 油圧パイロット式比例リリーフ弁
24 油圧パイロット式切換弁
25,44,62 走行リモートコントロール弁
41,42 パイロットライン
43 第1の電磁式切換弁
45 第2の電磁式切換弁
46 減圧弁
47,48 高圧選択弁
51,52 電磁式比例減圧弁
53 ポテンションメータ(センサ)
54 切換スイッチ
55 制御コントローラ(制御部)
61 電磁式切換弁
63 制限手段
Claims (1)
- 油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油により駆動される走行用油圧モータと、この油圧モータの失速回転を防止するカウンタバランスバルブと、上記油圧ポンプから走行用油圧モータへの作動油の供給流量を制御するコントロールバルブと、アクセルペダルの踏み込みに応じて上記コントロールバルブを制御する走行リモートコントロール手段とを備えたホイール式建設機械の走行装置において、
上記走行リモートコントロール手段は、走行中にアクセルペダルから足を離した場合、油圧ポンプの吐出全流量がコントロールバルブのスプールに構成されるブリードオフ通路を通過することにより発生する圧力が、カウンタバランスバルブの開弁圧力以上になる所定のスプールストローク位置に保つようにすることで上記カウンタバランスバルブ及びコントロールバルブが各々中立位置に復帰するのを制限する中立復帰制限手段を有してなり、
上記中立復帰制限手段は、コントロールバルブのパイロットポートに接続された切換弁と、この切換弁のパイロットライン上流側に設けられ、アクセルペダルの踏み込みに応じて2次圧力を発生する走行リモートコントロール弁と、アクセルペダルの非操作時に走行リモートコントロール弁の中立復帰を制限する制限手段とを有してなることを特徴とするホイール式建設機械の走行装置。
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