JP4632867B2

JP4632867B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP4632867B2
Application number: JP2005158782A
Authority: JP
Inventors: 茂篠原; 満新井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006336673A

Description

本発明は、油圧ポンプと同油圧ポンプにより駆動される油圧モータとを繋ぐ閉回路を備えた作業車両に関し、特に、前記閉回路にチャージ圧油を補充することのできる作業車両に関するものである。

従来から作業車両においては、原動機エンジンによって走行用油圧ポンプや作業用油圧ポンプ等の駆動を行っている。走行用油圧ポンプからの吐出圧油によって、走行用モータを回転させて駆動輪を駆動し、車両の走行を行わせている。また、作業用油圧ポンプからの吐出圧油によって、作業機用アクチュエータを作動させている。この油圧回路は、ＨＳＴ（ハイドロ・スタティック・トランスミッション）回路、作業機用ＨＳＴ回路として知られている。

このような閉回路においては、閉回路内への圧油のチャージを行わずにいると、油圧ポンプや油圧モータから漏れ出た油によって、閉回路内における圧油の流量が減少してしまう。

このため、必要な量のチャージ圧油を閉回路内にチャージできるようにしたものとして、エンジンに直結してチャージポンプを配設した作業車両（特許文献１参照。）や、チャージ弁を用いてアクチュエータからの戻り圧油をチャージ圧油として閉回路にチャージすることのできる作業機（特許文献２参照。）等が提案されている。

本願発明の従来技術１として、特許文献１に記載された作業車両のＨＳＴ回路図を図５に示す。図５に示すように、エンジン５０の駆動軸には、走行用の可変容量形油圧ポンプ５１、チャージポンプ５５、フロント作業機のバケットシリンダ５６およびリフトシリンダ５７に圧油を供給する作業機用油圧ポンプ６０、油圧モータ５８の駆動にのみ使用される油圧ポンプ６１及びブレーキ用油圧ポンプ６２が接続されている。

走行用の可変容量形油圧ポンプ５１と可変容量形油圧モータ５４とは、一対の主管路５２、５３によってＨＳＴ回路としての閉回路が構成されている。可変容量形油圧モータ５４の回転によって、車輪６３を回転することができる。可変容量形油圧ポンプ５１から主管路５２に圧油が吐出されたときに、車輪６３が正転して作業車両が前進するものとすると、可変容量形油圧ポンプ５１から主管路５３に圧油を吐出することによって、車輪６３を後転させて作業車両を後進させることができる。

チャージポンプ５５からの吐出圧油は、チャージ圧油としてチェック弁５９を介してそれぞれ主管路５２、５３に補充することができる。可変容量形油圧ポンプ５１から主管路５２に圧油が吐出されて車輪６３が正転しているとき、主管路５３には可変容量形油圧モータ５４からの戻り油圧が流れ低圧回路となる。主管路５３における油圧が、チェック弁５９の上流側の油圧よりも低くなったときには、チャージポンプ５５からの吐出圧油を主管路５３に補充することができる。

逆に、可変容量形油圧ポンプ５１から主管路５３に圧油が吐出されて車輪６３が後転しているときには、主管路５２には可変容量形油圧モータ５４からの戻り油圧が流れ低圧回路となる。主管路５２における油圧が、チェック弁５９の上流側の油圧よりも低くなったときには、チャージポンプ５５からの吐出圧油を主管路５２に補充することができる。

本願発明の従来技術２として、特許文献２に記載された作業機のＨＳＴ回路図を図６に示す。図６に示すように、ＨＳＴ回路７０は可変容量型油圧ポンプ７６と油圧モータ７７とによって閉回路が構成されている。可変容量型油圧ポンプ７６と油圧ポンプ７１とがエンジン８１により駆動されている。油圧ポンプ７１から吐出する作動油は、油圧パワーステアリング装置７５と作業装置を昇降させる油圧シリンダ８０とに供給される。

油圧ポンプ７１からの作動油が油圧パワーステアリング装置７５を介して、昇降用シリンダ室７２ａに供給されると、非昇降用シリンダ室７２ｂからは作動油給排路７３に戻り圧が排出される。作動油給排路７３に排出された戻り圧油は、チェック弁７８を介してＨＳＴ回路７０に対してチャージ圧油として補充することができる。

チャージ圧油は、リリーフ弁７９によって所定の圧力状態となるように制御されている。ＨＳＴ回路７０の低圧回路における圧力が、チェック弁７８の上流側の圧力よりも低くなると、即ち、作動油給排路７３における圧油の圧力よりも、ＨＳＴ回路７０の低圧回路における圧力が低くなると、チェック弁７８を通って低圧回路にチャージ圧油を補充することができる。

また、昇降バルブ７４を中立位置に操作して、昇降用シリンダ室７２ａに対する作動油の供給を停止すると、油圧ポンプ７１から吐出した作動油は、油圧パワーステアリング装置７５を通った後、昇降バルブ７４を介してそのままＨＳＴ回路７０に対するチャージ圧油として補充することができる。

従って、油圧シリンダ８０が作動している間においては、油圧シリンダ８０がＨＳＴ回路７０のチャージポンプとしての作用も奏することになる。このため、チャージポンプを別途設ける必要がない構成となっている。
特開２００１−１７３０２５号公報特開２００４−３３２８５０号公報

特許文献１に記載された作業車両においては、走行系用、作業機用、チャージ用等として、それぞれ油圧ポンプを設けなければならなかった。しかも、各油圧ポンプをエンジン５０の駆動軸に直列状態で配設するため、場積が大きくなってしまう問題があった。また、油圧ポンプの個数が多くなるため、製造価格の上昇を招いていた。

特許文献２に記載された作業機では、昇降バルブ７４によってチャージポンプを設けなくてもすむ。しかし、作業機の作動中においてはＨＳＴ回路７０に補充されるチャージ圧油は、油圧パワーステアリング装置７５や全ての作業が終わった油圧シリンダ８０からの戻り油である。このため、油圧ポンプ７１のポンプ圧は、チャージリリーフ弁７９の圧力に作業機のリリーフ圧、及びパワーステアリングのリリーフ圧を加えた圧力となる。そのため、油圧ポンプ７１からの吐出圧を高くしておかなければならないという問題が発生する。

本願発明では、これらの問題を解決し、閉回路に対して常に安定したチャージ圧油を補充することのできる作業車両を提供することにある。

本願発明の課題は請求項１又は２に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項１に記載したように、油圧ポンプと同油圧ポンプにより駆動される油圧モータとを繋ぐ閉回路と、可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポン
プからの圧油を、複数のアクチュエータにそれぞれ供給する負荷感応型の制御弁と、を備えた作業車両において、前記可変容量型油圧ポンプからの圧油を前記閉回路にチャージ圧油として補充するチャージ弁が、前記負荷感応型の制御弁として構成され、前記チャージ弁に一端が接続し、かつ他端が前記閉回路の高圧回路及び低圧回路に分岐して接続した油路と、前記油路上における前記高圧回路及び前記低圧回路への分岐部よりも下流側にそれぞれ配設されたチェック弁と、前記チャージ弁を操作する操作手段と、前記作業車両の状態を検出する１個以上のセンサと、を備え、前記操作手段が、前記センサからの検出信号に基づいて操作されてなり、前記チャージ弁からのチャージ圧油を、前記閉回路の低圧回路に補充してなることを最も主要な特徴となしている。

また、本願発明では請求項２に記載したように、チャージ弁を操作する構成を特定したことを主要な特徴となしている。

本願発明では、専用のチャージポンプを配設することなく、閉回路に対してチャージ圧油を補充することができる。しかも、各アクチュエータに供給する可変容量型油圧ポンプからの圧油を、チャージ弁を介して直接チャージ圧油として補充することができる。このため、特許文献２に記載されている作業機のように、作業機で使われた後の圧油を用いることなく、可変容量型油圧ポンプからの圧油を必要な流量だけ、いつでも閉回路に補充することができる。

また、作業車両の状態を検出するセンサからの検出信号に基づいて操作される操作手段を用いて、チャージ弁の操作を行うことができる。これによって、作業車両の車両状態に応じたモード切替が可能となり、閉回路に補充するチャージ圧油の補充効率を向上させることができる。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明の作業車両における油圧回路構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。
また、チャージ圧油を補充することのできる閉回路としては、ＨＳＴ回路など作業車両において用いられている様々な閉回路に対して適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる作業車両における油圧回路図である。同油圧回路では、２つの作業機５、８を駆動する回路とＨＳＴ回路１及びＨＳＴ回路１にチャージ圧油を補充するチャージ回路を備えている。作業機の配設個数は２つに限定されるものではないが、図示例では、２つの作業機５、８を例示的に示しているものである。

油圧ポンプとしては、ＨＳＴ回路用の可変容量型油圧ポンプ２と作業機用及びチャージ回路用の可変容量型油圧ポンプ１１とが配設されている。二つの可変容量型油圧ポンプ２、１１はともに、エンジン４の駆動軸４ａによって回転駆動される。可変容量型油圧ポンプ２と可変容量型モータ３とは、油路３１、３２によって接続され、閉回路を構成している。可変容量型モータ３からの出力は出力軸３ａによって取り出され、図示せぬ車輪等を回転駆動させることができる。

また、油路３１、３２には、それぞれ油路内の圧力を検出する圧力センサ２６ａ、２６ｂが配設されている。出力軸３ａには、出力軸３ａの回転数を検出する回転センサ２７が配設されている。圧力センサ２６ａ、２６ｂ及び回転センサ２７からの検出信号は、それぞれコントローラ３０に入力される。

作業機用及びチャージ回路用の可変容量型油圧ポンプ１１から吐出した圧油は、油路３３、油路３４等を通って作業機５、作業機８にそれぞれ供給される。また、油路３３から分岐した油路３７を通った圧油は、可変容量型油圧ポンプ１１における斜板２０の角度を制御する傾斜シリンダ２１に供給される。油路３７を通る圧油は、傾斜シリンダ２１を制御する切換弁２２に供給されるとともに、切換弁２２に対するパイロット圧としても切換弁２２に供給される。

作業機５には、油路３３から油路３４を通り、圧力補償弁７、方向切換弁６を介して可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧油が供給される。作業機８には、油路３３から油路３４、油路３４から分岐した油路３４ｂを通り、圧力補償弁１０、方向切換弁９を介して可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧油が供給される。また、チャージ弁１２には、油路３３から油路３４、油路３４から分岐した油路３４ｄを通り、圧力補償弁１３を介して可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧油が供給される。

油路３３は、リリーフ弁１６によって、各圧力補償弁７、１０、１３に供給することのできる圧油の最高圧力値を設定している。また、油路３３から分岐した油路３４は、電磁比例弁１８に接続されている。電磁比例弁１８はコントローラ３０からの制御信号により切換え制御され、電磁比例弁１８から出力された圧油は、パイロット圧としてチャージ弁１２に供給される。

コントローラ３０から電磁比例弁１８に入力される制御電流値に応じて、電磁比例弁１８からパイロット圧油路４６に出力するパイロット圧を連続的可変に制御することができる。また、直接チャージ弁１２のソレノイドに対して制御電流を流すことでチャージ弁１２を連続的に切換えることもできる。

圧力補償弁７は油圧パイロット部７ａ〜７ｄを有している。油圧パイロット部７ａには、方向切換弁６の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部７ｂには、圧力補償弁７の上流圧をパイロット圧として、油路３４から分岐したパイロット油路３４ａを介して供給している。パイロット部７ｃには、圧力補償弁７の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部７ｄには、作業機５の負荷圧、作業機６の負荷圧及びチャージ弁１２からの出力圧のうちの最高圧をパイロット圧として供給している。

方向切換弁６は、３位置（Ａ）〜（Ｃ）に切換えることができ、５つのポート６ａ〜６ｅを有している。ポート６ａは、タンク２４に接続し、ポート６ｂは、圧力補償弁７の出力ポートと接続している。ポート６ｃとポート６ｅは、作業機５のアクチュエータにおける油圧室にそれぞれ接続している。方向切換弁６を切換えることで、ポート６ｃ、ポート６ｅはそれぞれ作業機５のアクチュエータに対する圧油の出力ポート、アクチュエータからの戻り油のドレインポートとして機能する。

ポート６ｄは、作業機５に圧油を供給する方向切換弁６の出力ポートと連通し、作業機５における負荷圧を取り出すことができる。ポート６ｄは、圧力補償弁７のパイロット部７ａ及びチェック弁４６ａに連通したパイロット油路４７に接続している。

方向切換弁６は、コントローラあるいは操作レバー等による操作制御によって、弁位置を３位置（Ａ）〜（Ｃ）に切換えることができる。位置（Ａ）では、ポート６ｃを作業機５のアクチュエータに対する出力ポートとし、ポート６ｅを作業機５のアクチュエータからの戻り圧油のドレインポートとする。このとき、ポート６ｅは、タンク２４と連通し、ポート６ｄは、出力ポートであるポート６ｃと連通する。

位置（Ｂ）では、ポート６ｄがタンク２４と連通した状態となり、ポート６ｂ、６ｃ、６ｄは閉止された状態となっている。位置（Ｃ）では、ポート６ｄを作業機５のアクチュエータに対する出力ポートとし、ポート６ｃを作業機５のアクチュエータからの戻り圧油のドレインポートとする。このとき、ポート６ｃは、タンク２４と連通し、ポート６ｄは、出力ポートであるポート６ｄと連通する。

次に、圧力補償弁１０は、２ポート切換弁６と同様の構成を有している。即ち、油圧パイロット部１０ａ〜１０ｄを有している。油圧パイロット部１０ａは、方向切換弁９の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部１０ｂには、圧力補償弁１０の上流圧をパイロット圧として、油路３４から分岐した油路３４ｂに接続したパイロット油路３４ｃを介して供給している。パイロット部１０ｃには、圧力補償弁１０の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部１０ｄには、作業機５の負荷圧、作業機８の負荷圧及びチャージ弁１２からの出力圧のうちの最高圧をパイロット圧として供給している。

方向切換弁９は、方向切換弁６と同様の構成を有している。即ち、３位置（Ｄ）〜（Ｆ）に切換えることができ、５つのポート９ａ〜９ｅを有している。ポート９ａは、タンク２４に接続し、ポート９ｂは、圧力補償弁１０の出力ポートと接続している。ポート９ｃとポート９ｅは、作業機８のアクチュエータにおける油圧室にそれぞれ接続している。方向切換弁９を切換えることで、ポート９ｃ、ポート９ｅはそれぞれ作業機８のアクチュエータに対する圧油の出力ポート、アクチュエータからの戻り油のドレインポートとして機能する。

ポート９ｄは、作業機８に圧油を供給する方向切換弁９の出力ポートと連通し、作業機８における負荷圧を取り出すことができる。ポート９ｄは、圧力補償弁１０のパイロット部１０ａ及びチェック弁４６ｂに連通したパイロット油路４８に接続している。

方向切換弁９は、コントローラあるいは操作レバー等による操作制御によって、弁位置を３位置（Ｄ）〜（Ｆ）に切換えることができる。位置（Ｄ）では、ポート９ｃを作業機８のアクチュエータに対する出力ポートとし、ポート９ｅを作業機８のアクチュエータからの戻り圧油のドレインポートとする。このとき、ポート９ｅは、タンク２４と連通し、ポート９ｄは、出力ポートであるポート９ｃと連通する。

位置（Ｅ）では、ポート９ｄがタンク２４と連通した状態となり、ポート９ｂ、９ｃ、９ｄは閉止された状態となっている。位置（Ｆ）では、ポート９ｄを作業機８のアクチュエータに対する出力ポートとし、ポート９ｃを作業機８のアクチュエータからの戻り圧油のドレインポートとする。このとき、ポート９ｃは、タンク２４と連通し、ポート９ｄは、出力ポートであるポート９ｄと連通する。

更に、圧力補償弁１３は、２ポート切換弁６、１０と同様の構成を有している。即ち、油圧パイロット部１３ａ〜１３ｄを有している。油圧パイロット部１３ａには、チャージ弁１２の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部１３ｂには、圧力補償弁１３の上流圧をパイロット圧として、油路３４から分岐したパイロット油路３４ｅを介して供給している。パイロット部１３ｃには、圧力補償弁１３の下流圧をパイロット圧として供給している。パイロット部１３ｄには、作業機５の負荷圧、作業機８の負荷圧及びチャージ弁１２からの出力圧のうちの最高圧をパイロット圧として供給している。

チャージ弁１２は、３位置（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）に切換えることができ、３ポート１２ａ〜１２ｃを有している。可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧油を電磁比例弁１８によって制御したパイロット圧によって、チャージ弁１２は３位置（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）に切換えられる。ポート１２ａは、圧力補償弁１３の出力ポートに接続している。ポート１２ｂは、チャージ圧油路３９に接続している。ポート１２ｂと連通しているポート１２ｃは、圧力補償弁１３のパイロット部１３ａ及びチェック弁４６ｃに連通したパイロット油路４９に接続している。

パイロット油路３５は、チェック弁４６ａ〜４６ｃに接続し、作業機５の負荷圧、作業機８の負荷圧及びチャージ弁１２からの出力圧のうちで最高圧となっている圧力をパイロット圧として取り出すことができる。パイロット油路３５は、各圧力補償弁７、１０、１３におけるそれぞれのパイロット部７ｄ、１０ｄ、１３ｄに接続している。また、傾転シリンダ２１を制御する切換弁２２に対するパイロット油路として、切換弁２２に接続している。

チャージ弁１２から出力したチャージ圧油は、チャージ圧油路３９に出力される。チャージ圧油路３９は途中で二又に分岐し、分岐した一方の油路４０はチェック弁２３ａを介して、ＨＳＴ回路１における油路３１に連通している。また、分岐した他方の油路４１はチェック弁２３ｂを介して、ＨＳＴ回路１における油路３２に連通している。チャージ圧油路３９には、チャージ圧油の温度、即ち、可変容量型油圧ポンプ１１から吐出した作動圧油の温度を検出する油温センサ２８が配設されている。油温センサ２８からの検出信号は、コントローラ３０に入力される。

チェック弁２３ａ、２３ｂの上流側の圧力が、下流側の圧力よりも高圧となっているときには、チャージ圧油路３９からのチャージ圧油を、油路３１又は油路３２に補充することができる。

例えば、可変容量型油圧ポンプ２からの吐出圧油が、油路３１を通って可変容量型モータ３に供給されているものとすると、油路３１が高圧回路となり油路３２が低圧回路となる。このとき、低圧回路側の油路３２の圧力が、チャージ圧油路３９における圧力よりも低圧状態となると、チャージ圧油路３９から低圧回路側の油路３２にチャージ圧油が補充されることになる。

また、チャージ圧油路３９はチャージリリーフ弁１４を介してタンク２４に接続している。チャージリリーフ弁１４によって、チャージ圧油路３９内の圧力が、チャージリリーフ弁１４で規定する圧力以上とならないように制御されている。

次に、圧力補償弁７、１０、１３、方向切換弁６、９及びチャージ弁１２の作動について説明する。圧力補償弁７、１０、１３は、それぞれ同様の構成及び同様の作用を奏するように構成されているので、以下で行う圧力補償弁７の説明をもって、圧力補償弁１０、１３についての説明は省略する。

圧力補償弁７は、可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧及び方向切換弁６の下流側の作業機５の負荷圧を加えた圧力と、方向制御弁６の上流側の圧力及びパイロット油路３５における各負荷圧のうちで最高負荷圧力を加えた圧力とがバランスする位置に弁位置が制御される。このことにより、方向切換弁６の前後の圧力差が一定に制御され、方向切換弁６の開口面積に比例した流量が作業機に供給される。圧力補償弁１３においては、作業機５の負荷圧に代えてチャージ弁１２の出力圧が用いられている。

次に、方向切換弁６と方向切換弁９とは、同様の構成を有しているので、以下で行う方向切換弁６の説明をもって、方向切換弁９の説明を省略する。方向切換弁６は３つの弁位置（Ａ）、（Ｂ：中立位置）、（Ｃ）を有している。また、方向切換弁６は、パイロット信号２９ａ、２９ｂによって、弁位置が制御される。

例えば、弁位置（Ａ）は、作業機５の下げ位置とすることができ、弁位置（Ｃ）は、作業機５の上げ位置とすることができる。尚、方向切換弁６の弁位置は連続的に変化するものであり、開口面積も連続的に変化することができる。

方向切換弁６に対してパイロット信号２９ａとして、パイロット圧又は方向切換弁６が電磁方向制御弁の場合には電流信号が、コントローラ３０あるいは操作レバー等の操作によって入力されると、入力したパイロット信号２９ａに応じて、方向切換弁６の開口面積が変化して、方向切換弁６は弁位置（Ａ）に切換わることができる。可変容量型油圧ポンプ１１の吐出圧油がポート６ｂから供給されると、前記開口面積に応じた流量を、ポート６ｃから作業機５のアクチュエータに供給することができる。

作業機５のアクチュエータからの戻り圧油は、ポート６ｅからタンク２４に排出される。このとき、ポート６ｃとポート６ｄとが連通状態となるので、方向切換弁６の下流の圧力を、パイロット油路４７を通じて圧力補償弁７のパイロットポート７ａに出力している。

方向切換弁６に対してパイロット信号２９ｂが入力されると、入力したパイロット信号２９ｂに応じて、方向切換弁６の開口面積が変化して、方向切換弁６は弁位置（Ｃ）に切換わることができる。方向切換弁６に対してパイロット信号２９ａ、２９ｂが入力されていないときには、方向切換弁６は中立位置である弁位置（Ｂ）に位置することになる。

チャージ弁１２は、３位置（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）に切換えることができる。チャージ弁１２は、電磁比例弁１８からのパイロット圧によって制御される。電磁比例弁１８からのパイロット圧が供給されないときには、チャージ弁１２は位置（Ｇ）に位置し、所定圧のチャージ圧油をチャージ圧油路３９に出力させておくことができる。

電磁比例弁１８からのパイロット圧が、チャージ弁１２に作用しているバネ力よりも少し大きくなると、チャージ弁１２は位置（Ｈ）側に切換わることができる。このとき、電磁比例弁１８からのパイロット圧とチャージ弁１２に作用しているバネ力とがバランスした位置に応じて、チャージ弁１２から出力される出力圧が制御される。また、電磁比例弁１８からのパイロット圧が、チャージ弁１２に作用しているバネ力よりも更に大きくなると、チャージ弁１２は位置（Ｈ）側に切換わることができる。このとき、圧力補償弁１３から出力された圧油をチャージ弁１２からそのまま出力することができる。

チャージ弁１２から出力された出力圧は、チャージ圧油路３９からチェック弁２３ａ、２３ｂを介して供給される。また、パイロット油路４９を介してチェック弁４６ｃの元圧として供給される。チェック弁４６ａ、４６ｂの元圧としてそれぞれ供給された作業機５、６の各負荷圧と、チェック弁４６ｃの元圧として供給されたチャージ弁１２からの出力圧のうちで最高圧の圧力が、パイロット油路３５に出力されることになる。

パイロット油路３５の最高負荷圧は、切換弁２２に対するパイロット圧として切換弁２２に作用する。切換弁２２は、パイロット油路３５からのパイロット圧及び切換弁２２に作用しているバネ力との合力と、可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧とがバランスした位置に制御される。

図１に示すように、切換弁２２に対してパイロット油路３５からパイロット圧を供給することで、傾転シリンダ２１の油室２１ａから圧油を排出する図示例の位置と、油室２１ａに可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出圧を供給する位置とに切換えることができる。切換弁２２が、傾転シリンダ２１の油室２１ａから圧油を排出する位置にあるときには、油路３７における負荷圧に応じて可変容量型油圧ポンプ１１からの吐出量を増減させることができる。

油路３７を通り油路４２から切換弁２２に作用するパイロット圧が、パイロット油路３５から切換弁２２に作用するパイロット圧及び切換え弁２に作用するバネ力よりも大きくなると、切換弁２２は（Ｌ）位置に切換わる。このとき、油路３７からのポンプ流量を油路４２、切換弁２２を通り油路４３から、油室２１ａに供給することができる。従って、傾転シリンダ２１のピストンは図１の右方向に移動して、可変容量型油圧ポンプ１１の容量を減らすように作用する。

また、油路３７を通り油路４２から切換弁２２に作用するパイロット圧が、パイロット油路３５から切換弁２２に作用するパイロット圧及び切換え弁２に作用するバネ力よりも小さいときには、切換弁２２は（Ｍ）位置に切換わる。このとき、油室２１ａは油路４３、切換弁２２を介してタンク２４に接続する。したがって、傾転シリンダ２１のピストンは図１の左側に移動して、可変容量型油圧ポンプ１１の容量を増やすように作用する。

図２、図３を用いてチャージ弁１２から出力される流量についての説明を行う。図２、図３には、チャージ弁１２におけるスプールの形状の例を示している。図２は、スプールの開口面積が多段階に切換えられるスプールを示し、図３には無段階に開口面積が切換えられるスプールを示している。

また、図２、図３では、縦軸における正の方向をチャージ弁１２の開口面積を示し、下向きに正の方向をチャージ弁１２からのチャージ流量を示している。横軸は、電磁比例弁１８から出力されるパイロット圧又は電磁比例弁１８のソレノイドに供給される電流値を示している。

図２に示すように、チャージ弁１２の開口面積を多段階に構成することができる。また、図３に示すように、チャージ弁１２の開口面積を連続的に変化する可変面積として構成することができる。

図２に示すように、車両状態がモードＭ１のときには、図１に示す電磁比例弁１８からはパイロット圧が出力されない。このとき、チャージ弁１２の開口面積はＡ１となり、チャージ流量はＱ１となる。即ち、チャージ弁１２は図１において位置（Ｇ）となり、予め設定したチャージ流量Ｑ１をチャージ圧油路３９に出力させることができる。

車両状態がモードＭ２のときには、図１に示す電磁比例弁１８から出力されたイロット圧とチャージ弁１２に作用するバネ力とがバランスした位置にスプールが移動し、チャージ弁１２は位置（Ｈ）となって、その開口面積をＡ２とする。このときのチャージ流量はＱ２となり、チャージ圧油路３９には、チャージ流量Ｑ２を出力させることになる。

これによって、モード２では、モードＭ１のときよりもチャージ流量Ｑ２を増大させることができ、ＨＳＴ回路１に対して更に補充するチャージ流量を増大させることができる。

車両状態がモードＭ３のときには、図１に示す電磁比例弁１８から出力されたパイロット圧によって、チャージ弁１２は位置（Ｉ）となり、その開口面積をＡ３とする。このときのチャージ流量はＱ３となる。チャージ圧油路３９には、チャージ流量Ｑ３を出力させることになる。

これによって、モードＭ３の状態では、大量のチャージ流量Ｑ３をチャージ圧油路３９に出力させることができる。特に、重負荷状態で作業車両が前進している場合などのようにＨＳＴ回路へ圧油を補給することが必要な時には、モードＭ３とすることができる。これにより、大量のチャージ流量をＨＳＴ回路１に補充できる。

図３に示すように、チャージ弁１２の開口面積を連続的に可変に制御することもできる。このとき、図１に示す電磁比例弁１８から出力されるパイロット圧に応じて、チャージ弁１２のスプールを移動させ、例えば、チャージ弁１２の開口面積がＡ１、Ａ２、Ａ３の各状態となるように制御することができる。チャージ弁１２の開口面積をＡ１、Ａ２、Ａ３の各状態となるように制御することで、チャージ弁１２からチャージ圧油路３９に出力するチャージ流量を、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３のように制御することができる。

これによって、車両状態をモードＭ１〜Ｍ３としたとき、各モードＭ１〜Ｍ３に対応したチャージ流量Ｑ１〜Ｑ３をチャージ圧油路３９に出力させることができる。
また、チャージ弁１２における開口面積を連続的に変化させるには、電磁比例弁１８からの圧油を連続的に変化させて制御することにより行うことができる。
車両状態における各モードＭ１〜Ｍ３についての説明は、後述する図４の説明において行うこととする。

チャージ圧油路３９におけるチャージ圧油の圧力よりも、ＨＳＴ回路１の低圧回路における圧力が低圧である場合について説明する。またこのとき、可変容量型油圧ポンプ２からの吐出圧が油路３１に供給されているものとする。可変容量型油圧モータ３からの戻り回路となっている低圧側の油路３２における圧力が、チャージ圧油路３９の圧力よりも低圧になると、チェック弁２３ｂを介してチャージ圧油が油路３２に補充される。これにより、ＨＳＴ回路１における圧油の不足分を補うことができる。補充されないで余ったチャージ圧油は、チャージリリーフ弁１４からタンク２４に流入する。

モードＭ１〜モードＭ３は、圧力センサ２６ａ、２６ｂ、回転センサ２７、油温センサ２８等からの作業車両の車両状態に応じて、コントローラ３０によって予め設定した条件に基づいて選択することができる。各種センサとモードＭ１〜Ｍ３との関係は、図４に示すような関係として捉えておくこともできる。また、作業車両の使用条件、作業車両の種類等に応じて、各種センサとモードＭ１〜Ｍ３との関係を適宜設定しておくことができる。

図４を用いて、車両状態とモードＭ１〜Ｍ３との関係について、代表的な例を挙げて説明する。図４で示す車両状態とモードＭ１〜Ｍ３との関係は、例示であって実際の作業車両において各種作業条件、作業車両の種類等に応じて適宜設定することができるものである。

図４における回転センサ２７からの検出信号についてみると、検出信号によって走行始動時であるとコントローラ３０が判断したときには、走行に伴うトルクロスを補うためモードＭ１としておくことができる。また、常用回転領域では、モードＭ２として、チャージ流量をモードＭ１のときよりも多くしておくことができる。

圧力センサ２６ａ、２６ｂからの検出信号によって、ＨＳＴ回路１が常用負荷状態であるとコントローラ３０が判断したときには、モードＭ２状態としておくことができる。重負荷状態やチャージ圧油を大量に必要とするストール状態であるときには、モードをＭ３にして、大量のチャージ流量をＨＳＴ回路１に補充することができる。

油温センサ２８からの検出によって作動油の圧油が低温状態にあるとき、例えば、寒冷地におけるエンジン始動時においては、モードＭ１としておくことができる。作動圧油の温度が高温となったときには、作動圧油の温度を下げる意味合いからもモードをＭ３として、大量のチャージ流量をＨＳＴ回路１に補充することができる。

このように、ＨＳＴ回路１で必要とするチャージ流量を補充することができ、しかも、チャージポンプを設けることなく、チャージ流量の補充を行うことができる。また、チャージ流量は、作業車両の車両状態に応じて最適な流量とすることができる。このため、チャージ流量を無駄に排出することなく、効率的にチャージ流量の補充を行うことができる。

チャージ圧油の流量を制御するためのセンサとしては、エンジンの回転を検出する回転センサ、閉回路内での圧油の圧力を検出する圧力センサ、チャージ圧油の圧力を検出する圧力センサ、作動圧油の温度を検出する温度センサ、作業車両の走行速度を検出する速度センサなどの各種センサを用いることができる。

例えば、回転センサによるエンジン回転数の検出によって、走行始動時におけるトルクロスを解消させるためチャージ圧油の補充流量を制御することできる。また、閉回路内での圧油の圧力を検出する圧力センサが、走行系の閉回路に配設されている場合においては、例えば、作業車両が重負荷状態で走行しているときには、チャージ圧油を大量にＨＳＴ回路内に補充するよう制御することができる。

温度センサにおいては、例えば、寒冷地でのエンジン始動時や、油温が高温状態にある場合等の油温状態に応じて、閉回路に補充するチャージ圧油の流量を制御することができる。そのほか、作業車両の状態を検出する各センサからの検出信号に応じて、閉回路に補充するチャージ圧油の流量を適宜制御することができる。

また、チャージ弁１２の開口面積を可変に操作することにより、作業車両の車両状態に応じたモード切替をより細かく行うことができる。しかも、各モードに応じて、閉回路に補充するチャージ圧油の補充量を可変に変更することができるので、閉回路に補充するチャージ圧油の補充効率を更に向上させることができる。

更に、チャージポンプを独立して設けることが不要となる。このため、通常、閉回路内において油圧ポンプを軸方向に複数配置する構成となっている。このため、専用のチャージポンプが不要となることによって、チャージポンプが占めていた場積を短縮することができる。従って、作業車両内での場積を確保することができ、しかも、専用のチャージポンプを不要にしたので、ポンプコストの低減を図ることができる。

本願発明は、本願発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。

油圧回路図である。（実施例）チャージ弁の開口面積とチャージ流量及びチャージ弁へのパイロット圧との関係を示す図である。（実施例）チャージ弁の開口面積とチャージ流量及びチャージ弁へのパイロット圧との関係を示す変形図である。（図である。（実施例）車両状態とチャージ流量を規定するモードとの関係を示す図である。（実施例）油圧回路図である。（従来例１）油圧回路図である。（従来例２）

符号の説明

１・・・ＨＳＴ回路、２・・・可変容量型油圧ポンプ、３・・・可変容量型油圧モータ、５・・・作業機、６・・・方向切換弁、７・・・圧力補償弁、８・・・作業機、９・・・方向切換弁、１０・・・圧力補償弁、１１・・・可変容量型油圧ポンプ、１２・・・チャージ弁、１３・・・圧力補償弁、１８・・・電磁比例弁、２６ａ、２６ｂ・・・圧力スイッチ、２７・・・回転スイッチ、２８・・・油温センサ、３９・・・チャージ圧油路、５０・・・エンジン、５１・・・可変容量型油圧ポンプ、５４・・・可変容量型油圧モータ、５５・・・チャージポンプ、５８・・・油圧モータ、６０・・・作業機用油圧ポンプ、６１・・・油圧ポンプ、７０・・・ＨＳＴ回路、７１・・・油圧ポンプ、７４・・・昇降バルブ、７５・・・油圧パワーステアリング装置、７６・・・可変容量型油圧ポンプ、７７・・・油圧モータ。

Claims

油圧ポンプと同油圧ポンプにより駆動される油圧モータとを繋ぐ閉回路と、
可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの圧油を、複数のアクチュエータにそれぞれ供給する負荷感応型の制御弁と、
を備えた作業車両において、
前記可変容量型油圧ポンプからの圧油を前記閉回路にチャージ圧油として補充するチャージ弁が、前記負荷感応型の制御弁として構成され、
前記チャージ弁に一端が接続し、かつ他端が前記閉回路の高圧回路及び低圧回路に分岐して接続した油路と、
前記油路上における前記高圧回路及び前記低圧回路への分岐部よりも下流側にそれぞれ配設されたチェック弁と、
前記チャージ弁を操作する操作手段と、
前記作業車両の状態を検出する１個以上のセンサと、
を備え、
前記操作手段が、前記センサからの検出信号に基づいて操作されてなり、
前記チャージ弁からのチャージ圧油を、前記閉回路の低圧回路に補充してなることを特徴とする作業車両。
前記チャージ弁における開口面積が、前記操作手段により可変に操作されてなることを特徴とする請求項１記載の作業車両。