JP3594637B2 - 油圧作業機の油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機に備えられ、走行速度を変更することが可能な走行用可変容量油圧モータを有する油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の油圧作業機の油圧駆動装置を示す回路図である。この従来技術は、例えば油圧ショベルに備えられるもので、可変容量式油圧ポンプ２と、この可変容量式油圧ポンプから吐出する圧油によって駆動する複数のアクチュエータ、例えば同図７に示したアームシリンダ３、説明を簡単にするために図示省略したブームシリンダ、バケットシリンダ、走行用可変容量油圧モータ、旋回モータ等のアクチュエータと、これらのアクチュエータをそれぞれ制御する方向制御弁、例えば油圧ポンプ２からアームシリンダ３に供給される圧油の流れを制御し、センタバイパス通路１ａを有するアーム用方向制御弁１と、各方向制御弁のセンタバイパス通路の下流に発生する圧力を検出する圧力発生装置、例えば同図７に示すように、アーム用方向制御弁１の下流に設けられ、絞り弁４からなる圧力発生装置と、油圧ポンプの目標容量を制御するポンプ傾転角制御装置、例えばレギュレータ６と、絞り弁４で発生した圧力を制御圧力信号としてレギュレータ６に導く信号ライン、すなわち油通路５とを備えている。上述した絞り弁４及び油通路５は、アーム用方向制御弁１の切換操作に応じてレギュレータ６を駆動する駆動手段を構成している。
【０００３】
また、上述したレギュレータ６は、例えば図８に示すように、ピストン６ａと、このピストン６ａのそれぞれの端部が収納される小径室６ｂ、大径室６ｃと、油通路５によって導かれる制御圧力信号の値に応じて作動する流量制御スプール６ｄとから構成されている。上述した小径室６ｂは、油圧ポンプ２の吐出管路に接続され、大径室６ｃは流量制御スプール６の作動に応じて小径室６ｂに、あるいはタンクに、選択的に接続可能になっている。
【０００４】
このレギュレータ６の特性は以下のとおりである。
すなわち、アーム用方向制御弁１が中立に保たれ、絞り弁４によって発生する圧力が大きく、これに伴って油通路５によって導かれる制御圧力信号の値が大きいときは、図８に示す流量制御スプール６ｄが同図８の左方向に移動し、小径室６ｂと大径室６ｃとが連通する。このとき、ポンプ圧が小径室６ｂと大径室６ｃの双方に供給され、小径室６ｂと大径室６ｃの受圧面積の差によりピストン６ａが同図８の左方向に移動する。これにより図９に示すように、比較的小さな所定の容量１０ａとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００５】
また、アーム用方向制御弁１が操作されてセンタバイパス通路１ａが閉じられはじめ、絞り弁４によって発生する圧力が小さくなり、制御圧力信号が図９に示すＰＣ１よりも小さな値となったとき、図８に示す流量制御スプール６ｄが同図８の右方向に移動し、大径室６ｃがタンクに連通する。このとき、小径室６ｂに与えられるポンプ圧によりピストン６ａが同図８の右方向に移動する。これにより図９に示すように、前述の容量１０ａよりも次第に大きくなる容量１０ｂとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００６】
さらにアーム用方向制御弁１が最大のストロークまで切り換えられてそのセンタバイパス通路１ａが完全に閉じられ、あるいはこのセンタバイパス通路１ａが最小開口面積となり、絞り弁４によつて発生する圧力が小さくなり、制御圧力信号がＰＣ２以下の値になったとき、図９に示す所定圧力の最大容量１０ｃとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００７】
このように構成してある従来技術において、例えば、アームシリンダ３を伸長させることを意図して、アーム用方向制御弁１を図７の右位置に徐々にストロークさせて行くと、アーム用方向制御弁１のセンタバイパス通路１ａの開口面積と、アームシリンダ３に連なるアーム用方向制御弁１のメータイン通路１ｂ１の開口面積との関係は、図１１の（ａ）に示す特性となる。すなわち、センタバイパス通路１ａの開口面積は特性線２０ａで示すように徐々に小さくなり、反対にメータイン通路１ｂ１の開口面積は特性線２０ｂで示すように徐々に大きくなる。アーム用方向制御弁１のストロークの開始時点、すなわち、センタバイパス通路１ａの閉じ始めでは、油圧ポンプ２は所定の最小傾転角に、すなわち前述した図９の所定の小さな容量１０ａに保たれ、この油圧ポンプ２から容量１０ａに相当する小さな容量であるスタンバイ流量が吐出される。センタバイパス通路１ａが徐々に絞られるにしたがって、油圧ポンプ２から吐出される圧油の圧力、すなわちポンプ圧が上昇する。アームシリンダ３の負荷圧力を仮に図１１の（ｂ）に示す比較的低い圧力Ｐ２とすると、ポンプ圧が圧力Ｐ２以上に上昇したときアームシリンダ３は動き始める。このようにアームシリンダ３が動き始め、油圧ポンプ２の流量がアームシリンダ３に供給され始めるとセンタバイパス通１ａの通過流量は減少する。このように通過流量が減少すると絞り弁４において発生する圧力が低下する。これに伴って油通路５を介してレギュレータ６に与えられる制御圧力信号の値も低下し、レギュレータ６は油圧ポンプ２の容量を大きくするように駆動する。これにより、油圧ポンプ２の流量が徐々に増加し、所定の流量特性、すなわちメータリング特性が得られる。
【０００８】
なお従来、センタバイパス通路１ａの下流に配置される圧力発生装置として、上述した絞り弁４を設ける代わりにリリーフ弁等を設けることがある。
【０００９】
また、上述の圧力発生装置で発生させた圧力に応じた電気信号を制御圧力信号としてレギュレータ６に出力するように構成したものにあっては、上述の図８に示すレギュレータ６に代えて、図１０に示すように、小径室６ｂと大径室６ｃとを連絡する第１の通路に配置され、制御圧力信号に応じて第１の通路を開閉する第１の電磁切換弁６ｅと、大径室６ｃ及び第１の通路とタンクとを接続する第２の通路に配置され、制御圧力信号に応じて第２の通路を開閉する第２の電磁切換弁６ｆとを有するものを設けることがある。
【００１０】
この図１０に示すレギュレータ６にあっては、第２の電磁切換弁６ｆを閉状態に保ち、第１の電磁切換弁６ｅを開状態に作動させることにより、ポンプ圧が小径室６ｂ、大径室６ｃの双方に供給され、これらの小径室６ｂ、大径室６ｃの受圧面積の差によりピストン６ａが同図１０の左方向に移動し、油圧ポンプ２の容量が小さくなるように制御される。また、第１の電磁切換弁６ｅを閉状態に保ち、第２の電磁切換弁６ｆを作動させることにより、小径室６ａと大径室６ｃとの間が遮断され、大径室６ｃがタンクに連通し、小径室６ａに与えられるポンプ圧によりピストン６ａは右方向に移動し、油圧ポンプ２の容量が大きくなるように制御される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、アクチュエータの負荷圧力が高いときのメータリング特性に問題がある。
【００１２】
例えば、図７に示すアームシリンダ３の負荷圧力が前述したように図１１の（ｂ）で例示した比較的低い圧力Ｐ２であるときは、ポンプ流量は図１１の（ｃ）の特性線２０ｄで示すように、アーム用方向制御弁１のスプールストロークの増加に応じて比較的緩やかに増加し、これに伴って、アームシリンダ３に供給される流量は図１１の（ｄ）の特性線２０ｆで示すように、上述の特性線２０ｄに近似してスプールストロークの増加に伴って比較的緩やかに増加し、良好なメータリング特性が得られる。しかしながら、アームシリンダ３の負荷圧力が図１１の（ｂ）に示す高い圧力Ｐ１であるときは、油圧ポンプ２がスタンバイ流量の時にポンプ圧がＰ１以上に上昇するようにセンタバイパス通路１ａを絞らなければアームシリンダ３は動き始めない。したがって、ポンプ圧がＰ１を超えるまでセンタバイパス通路１ａが絞られると、このセンタバイパス流量が十分減少し、図１１の（ｃ）の特性線２０ｅで示すようにポンプ流量が急激に上昇する。これに伴って、アームシリンダ３に供給される流量は、図１１の（ｄ）の特性線２０ｇで示すように、上述の特性線２０ｅに近似してアーム用方向制御弁１のスプールストロークの増加に伴って急激に増加する関係となり、メータリング特性が悪化する。
【００１３】
上述したことは、アクチュエータが当該油圧シヨベルの下方部分を形成する走行体を駆動する図示しない走行用可変容量油圧モータである場合も同様である。
【００１４】
走行用可変容量油圧モータは通常、走行速度切換スイッチにより低速走行モード、高速走行モードの２速に、あるいは低速走行モード、中速走行モード、高速走行モードの３速に切換えられるようになっている。走行用可変容量油圧モータは、その容量を走行モータ傾転角切換装置によって制御され、走行モータ傾転角切換装置は上述の走行速度切換スイッチから出力される信号に応じて作動するようになっている。
【００１５】
走行速度を油圧モータの傾転角で制御するものにあっては、油圧モータを回転させるのに必要な所定のトルクを得ようとする場合、低速走行モードでは油圧モータの傾転角が大きくなり、低圧で良いが、高速走行モードでは傾転角が小さくなり、高圧が必要となる。したがって、例えば走行体が高速走行モードで坂路を登るときとか、左右に曲がるときのように大きなトルクが必要になるときには、図示しない走行用方向制御弁のスプールストロークの変化に対するポンプ流量は、前述した図１１の（ｃ）の特性線２０ｅとほぼ同等の特性（高圧の場合の特性）になり、また、図示しない走行用方向制御弁のスプールストロークの変化に対する走行用の油圧モータ供給流量は、図１１の（ｄ）の特性線２０ｇとほぼ同等の特性（高圧の場合の特性）になり、メータリング特性が悪化する。
【００１６】
このように走行用可変容量油圧モータを備えた従来技術では、上述のように高速走行モードで坂路を登るような場合、メータリング特性が悪化することから、走行用方向制御弁を僅かに切換え操作したつもりでも急発進してしまうおそれがあり、微操作が困難であり、オペレータに疲労感を与えやすかった。
【００１７】
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的は、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで傾転角が小さい作動状態にあって高圧が必要な場合でも、良好なメータリング特性を得ることができる油圧作業機の油圧駆動装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、上記傾転角変更制御手段が、上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、上記駆動手段が、上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を上記ポンプ傾転角制御装置に導く油通路とを含むとともに、上記走行速度選択手段が、所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を上記電磁切換弁に出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源とを含み、 電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、上記連動手段が、上記走行速度切換スイッチによって上記高速走行モードが選択されたとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記パイロット管路に導かれる上記パイロット圧を上記ポンプ傾転角制御装置に導く別のパイロット管路から成る構成にしてある。
また本発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、上記傾転角変更制御手段が、上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、上記駆動手段が、上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を検出する圧力センサと、定圧源と、この定圧源と上記ポンプ傾転角制御装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた比例電磁弁と、上記圧力センサから出力される信号に応じて上記比例電磁弁を駆動させるための第１の目標値を演算し、当該第１の目標値に相応する駆動信号を該比例電磁弁に出力する第１の出力手段を内蔵するコントローラとを含むとともに、上記走行速度選択手段が、所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角 切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源と、上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号を判別し、その判別結果に相応する駆動信号を上記電磁切換弁に出力する第２の出力手段とを含み、上記電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、上記連動手段が、上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号に基づいて高速走行モードが選択されたかどうか判別し、判別結果が高速走行モードであるとき、上記圧力センサから出力される信号を補正して、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となる駆動信号を上記比例電磁弁に出力する第３の出力手段から成る構成にしてある。
【００１９】
【作用】
本発明は上記した構成にしてあることから、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで小傾転の状態にあるときには、傾転角変更制御手段が作動して可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させることがおこなわれる。これによってスタンバイ流量が、上述の所定の最小傾転角の場合のスタンバイ流量に比べて大きくなる。これにより、走行用方向制御弁のスプールストロークの増加に対するポンプ流量の増加の程度は、従来技術のようにスタンバイ流量が小さくて走行用可変容量油圧モータの負荷圧力が高圧の場合に比べて緩やかになり、良好なメータリング特性を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の実施例を図に基づいて説明する。図１は請求項１，２，３に対応する本発明の第１の実施例を示す回路図で、例えば油圧ショベルの油圧駆動装置を示している。この図１では説明を簡単にするために、走行関係以外の他のアクチュエータ、例えばブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、旋回モータ等、及びこれらの各アクチュエータの駆動を制御する各方向制御弁等については、図示を省略してある。また、前述した図７に示した機器と同等のものは同一符号で示してある。
【００２１】
すなわち、この図１に示す第１の実施例にあっても、可変容量式油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２の押しのけ容積、すなわち傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置であるレギュレータ６とを備えており、このレギュレータ６は例えば前述した図８に示すものと同等に構成にしてある。また、図示しない走行体を駆動する走行用可変容量油圧モータ１５と、油圧ポンプ２から油圧モータ１５に供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁１２を備えており、走行用方向制御弁１２はセンタバイパス通路を備えている。この図１に示す第１の実施例も、図７に示したものと同様に、センタバイパス通路の下流に設けられ、圧力を発生させる圧力発生装置を構成する絞り弁４と、この絞り弁４で発生させた圧力を制御圧信号としてレギュレータ６に導く油通路５とを備えている。これらの絞り弁４と油通路５とは、走行用方向制御弁１２の切換え操作に応じてレギュレータ６を駆動する駆動手段を構成している。
【００２２】
また、油圧モータ１５の傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置２４と、所定圧力を供給可能な定圧源１４と、この定圧源１４と走行モータ傾転角切換装置２４とを連絡するパイロット管路３０と、このパイロット管路３０の途中に設けた電磁切換弁１６と、低速走行モード、高速走行モードのいずれかを選択可能に設けられ、該当する走行モードに対応する信号を電磁切換弁１６に出力する走行速度選択スイッチ７と、この走行速度選択スイッチ７に接続した定電源１７と、電磁切換弁１６から出力されるパイロット圧を、油通路５によって導かれる制御圧信号に対抗するようにレギュレータ６に導く別のパイロット管路３１とを備えている。
【００２３】
上記した定圧源１４と、パイロット管路３０と、電磁切換弁１６と、走行速度選択スイッチ７と、定電源１７は、油圧モータ１５の走行速度を決める信号を走行モータ傾転角切換装置２４に出力する走行速度選択手段を構成している。上記した別のパイロット管路３１は、上述の走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、油圧ポンプ２の傾転角が通常時の所定の最小傾転角に比べて大きな所定の傾転角となるようにレギュレータ６を作動させる作動手段を構成している。また、この作動手段と上述の速度選択手段とによって、油圧モータ１５が所定の小傾転角のとき、油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御を行なう傾転角変更制御手段を構成している。
【００２４】
このように構成した第１の実施例では、同図１に示すように走行速度切換スイッチ７が開かれた低速走行モードであるときには、電磁切換弁１６が閉止位置に保たれることからパイロット管路３０、３１には例えばパイロット圧は発生せず、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を大傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図１に示す中立状態にあるときには、絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな値の制御圧力信号が油通路５を介してレギユレータ６に導かれ、このとき制御圧力信号に対抗するように与えられるパイロツト管路３１のパイロツト圧は発生していないので、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角に保つように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量となるように制御する。
【００２５】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち制御圧力信号の値が小さくなり、これに伴ってレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この低速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合でも油圧モータ１５の傾転角が大傾転であることから、このような走行体の登坂動作等を低圧で実現させることができる。
【００２６】
このときの走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ圧力との関係は、例えば前述した図１１の（ｂ）の実線で示される特性と同様の特性になる。また、例えばＰ２程度の低圧であることから、走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ流量の関係は図１１の（ｃ）の特性線２０ｄで例示されるものと同様となる。これに伴い、走行用方向制御弁１２のスプールストロークと、油圧モータ１５への供給流量との関係は図１１の（ｄ）の特性線２０ｆで例示されるものと同様となり、スプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度は緩やかであり、良好なメータリング特性が得られ、したがって微操作性にも優れ急発進等の防止が容易である。
【００２７】
また、走行速度切換スイッチ７が閉じられた高速走行モードであるときには、電磁切換弁１６が同図１の下段位置である連通位置に切り換えられることから、パイロット管路３０、３１に定圧源１４によるパイロット圧が導かれ、、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を小傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図１の中立状態にあるときには、前述したように絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな値の制御圧力信号が油通路５を介してレギユレータ６に導かれるが、このとき同時にパイロット管路３１を介して上述した定圧源１４によるパイロット圧が制御圧力信号に対抗するようにレギュレータ６に与えられる。これにより、レギュレータ６は、油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に保つように、すなわちポンプ流量を前述した所定の最小流量であるスタンバイ流量よりも大きな所定のスタンバイ流量に変更させるように制御する。
【００２８】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、前述したように絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち制御圧力信号の値が小さくなり、これに伴ってレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角をより大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この高速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合、油圧モータ１５の傾転角が小傾転であることから、このような走行体の登坂動作等に際し高圧となる。
【００２９】
このときの走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ圧力との関係は、例えば前述した図１１の（ｂ）の一点鎖線で示される特性線２０ｈで示すものとなる。この特性線２０ｈから分かるように、油圧ポンプ２のスタンバイ流量を大きくしたことに伴って、前述した図７に示す従来技術の特性線よりも十分に手前のスプールストロークで高圧Ｐ１を超える圧力を得ることができる。すなわち、図１１の（ｃ）の一点鎖線の特性線２０ｉで示すように、前述した図７に示す従来技術の高圧の場合（特性線２０ｅ）に比べて少ないスプールストロークからポンプ流量の増加を開始することができ、これに伴い、図１１の（ｄ）の一点鎖線の特性線２０ｊで示すように、前述した図７に示す従来技術の特性線２０ｇに比べて少ないスプールストロークから油圧モータ１５へ流量供給を開始させることができ、従来技術の特性線２０ｇに比べてスプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度を緩やかにすることができ、良好なメータリング特性が得られる。したがって、このように高速走行モードであっても、優れた微操作性を確保でき、急発進等の防止が容易であり、オペレータに与える疲労感を軽減できる。
【００３０】
なお、上記第１の実施例では、走行速度選択手段を構成する走行速度切換スイッチ７を低速走行モードと高速走行モードの２速に切り換えるものによって構成してあるが、図５に示すように、低速走行モードと中速走行モードと高速走行モードの３速に切り換える走行速度切換スイッチ２１によって構成してもよく、また、４速以上に切り換えるものによって構成してもよい。
【００３１】
図５に示すものは、切換位置２１ａに切り換えられる低速走行モードでは、電磁切換弁１６が閉止位置となってパイロット管路３０，３１に例えばパイロット圧を発生させず、ここでは図示省略した油圧モータ１６の傾転角を最大傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に制御する。切換位置２１ｃに切り換えられる高速走行モードでは、電磁切換弁１６が全開位置となってパイロット管路３０，３１に定圧源１４による最大パイロット圧を発生させ、油圧モータ１６の傾転角を最小傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも十分に大きい第１の傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に比べて十分に大きい第１の流量に制御する。また、切換位置２１ｂに切り換えられる中速走行モードでは、電磁切換弁１６が半開位置となってパイロット管路３０，３１に最大パイロット圧よりも小さいパイロット圧を発生させ、油圧モータ１６の傾転角を最小傾転角と前述した最大傾転角の中間の傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きく前述した第１の傾転角よりも小さい第２の傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に比べて大きく前述した第１の流量に比べて小さい第２の流量に制御する。
【００３２】
４速以上に切り換える場合も上述と同様にして４速の各走行モードに応じたスタンバイ流量を得ることができ、これらのスタンバイ流量に伴って前述した図１１の（ｄ）の特性線２０ｊで例示したものと類似の複数の特性を得ることができる。
【００３３】
図２は請求項１，２，４に対応する本発明の第２の実施例を示す回路図である。この第２の実施例も前述した第１の実施例と同様に例えば油圧ショベルの油圧駆動装置を示している。
【００３４】
この第２の実施例でも、可変容量油圧ポンプ２から走行用可変油圧モータ１５に供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁１２はセンタバイパス通路を備えている。
【００３５】
また、走行用方向制御弁１２の操作に応じてレギユレータ６を駆動する駆動手段を、走行用方向制御弁１２のセンタバイパス通路の下流に設けられ、走行用方向制御弁１２の操作量に応じた圧力をセンタバイパス通路の下流に発生させる絞り弁４と、この絞り弁４によって発生した圧力を導くパイロット管路５ａと、このパイロット管路５ａによって導かれた圧力を検出し、電気信号として出力する圧力センサ９と、この圧力センサ９で検出された信号を導く信号線５ｂと、定圧源１４と、この定圧源１４とレギュレータ６とを連絡するパイロット管路３３と、このパイロット管路３３中に設けた比例電磁弁１３と、信号線５ｂを介して導かれる圧力センサ９の検出信号に応じて比例電磁弁１３を駆動させるための第１の目標値を演算し、当該第１の目標値に相応する駆動信号を出力する第１の出力手段を内蔵するコントローラ１１と、このコントローラ１１から出力される駆動信号を比例電磁弁１３に与える信号線３４とによって構成してある。
【００３６】
また、油圧モータ１５の走行速度を決める信号を走行モータ傾転角切換装置２４に出力する走行速度選択手段を、前述した定圧源１４と、この定圧源１４と走行モータ傾転角切換装置２４とを連絡するパイロット管路３０と、このパイロット管路３０中に設けた電磁切換弁２５と、低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を出力する走行速度切換スイッチ７と、この走行速度切換スイッチ７に接続した定電源１７と、前述したコントローラ１１に内蔵され、走行速度切換スイッチ７から出力される信号を判別し、その判別結果に相応する駆動信号を信号線３２を介して電磁切換弁２５に出力する第２の出力手段とによって構成してある。
【００３７】
また、傾転角変更制御手段を構成し、上述した走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、油圧ポンプ２の傾転角が所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角となるようにレギュレータ６を作動させる連動手段を、前述したコントローラ１１に内蔵され、走行速度切換スイッチ７から出力される信号に基づいて高速走行モードが選択されたどうか判別し、判別結果が高速走行モードであるとき、圧力センサ９から出力される信号を補正して、油圧ポンプ２の傾転角が上述の所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角となる駆動信号を比例電磁弁１３に出力する第３の出力手段によって構成してある。
【００３８】
この第２の実施例では、同図２に示すように走行速度切換スイッチ７が開かれた低速走行モードであるときには、走行速度切換スイッチ７の信号に応じてコントローラ１１の第２の出力手段が低速走行モードであると判別して、電磁切換弁２５を非励磁に保つ信号を出力する。これにより電磁切換弁２５が同図２に示す閉止位置に保たれ、パイロット管路３０には例えばパイロット圧は発生せず、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を大傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図２に示す中立状態にあるときには、絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな圧力が圧力センサ９で検出され、その検出信号が信号線５ｂを介してコントローラ１１に入力される。コントローラ１１の第１の出力手段は、入力された圧力センサ９の検出信号に応じて比例電磁弁１３を駆動させるための第１の目標値（今の場合は中立状態に該当する第１の目標値）を演算し、その第１の目標値に相応する駆動信号を信号線３４を介して比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３は制御圧である２次圧を大きくするように駆動し、その２次圧がレギユレータ６に導かれ、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角に保つように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量となるように制御する。
【００３９】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち圧力センサ９の検出信号の値が小さくなり、これに相応してコントローラ１１の第１の出力手段で演算される第１の目標値も小さくなり、この第１の出力手段から出力される駆動信号により２次圧が小さくなるように比例電磁弁１３が駆動し、その小さな２次圧によりレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。
【００４０】
したがって、この第２の実施例でも前述した第１の実施例と同様に、低速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合でも油圧モータ１５の傾転角が大傾転であることから、このような走行体の登坂動作等を低圧で実現させることができ、走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に対する油圧モータ１５の供給流量の増加の程度は緩やかであり、良好なメータリング特性が得られる。
【００４１】
また、走行速度切換スイッチ７が閉じられた高速走行モードであるときには、走行速度切換スイッチ７の信号に応じてコントローラ１１の第２の出力手段が高速走行モードであると判別して、電磁切換弁２５を同図２の左位置に切り換える信号を出力する。これにより電磁切換弁２５が連通位置に切換えられ、パイロット管路３０に定圧源１４によって供給されるパイロット圧が発生し、このパイロット圧により走行モータ傾転角切換装置２４が油圧モータ１５の傾転角を小傾転角にするように駆動する。走行用方向制御弁１２が同図２に示す中立状態にあるときには、前述したように絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな圧力が圧力センサ９で検出され、その検出信号が信号線５ｂを介してコントローラ１１に入力される。今は高速走行モードであるので、このときコントローラ１１の第３の出力手段は、前述した中立状態に該当する第１の目標値に所定の補正係数（０＜補正係数＜１）を乗算する補正をおこない、その補正された目標値に相応する駆動信号を信号線３４を介して比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３は低速走行モードのときの中立時２次圧に比べて小さな２次圧を出力するように駆動し、その補正係数を考慮した比較的小さな２次圧がレギユレータ６に導かれ、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を前述した所定の最小傾転角に比べて大きくなる所定の傾転角に変更するように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量に比べて大きなスタンバイ流量となるように制御する。
【００４２】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、前述したように絞り弁４で発生する圧力が小さくなり、すなわち圧力センサ９の検出信号の値が小さくなり、これに伴ってコントローラ１１は、第１の出力手段で小さくなった圧力センサ９の検出信号に応じて第１の目標値を求める演算をおこない、第３の出力手段で第１の目標値に補正係数を乗じて補正された目標値を求める演算をおこない、この補正された目標値に応じた駆動信号を比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３はその２次圧がより小さくなるように駆動し、レギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角をより大きくするように作動する。これに伴い、ポンプ流量は方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この第２の実施例も第１の実施例同様に高速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合、油圧モータ１５の傾転角が小傾転であることから、このような走行体の登坂動作等に際し高圧となるが、図１１の（ｄ）の一点鎖線の特性線２０ｊと同様に、前述した図７に示す従来技術の特性線２０ｇに比べて少ないスプールストロークから油圧モータ１５へ流量供給を開始させることができ、従来技術の特性線２０ｇに比べてスプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度を緩やかにすることができ、良好なメータリング特性が得られ、第１の実施例と同等の効果を奏する。
【００４３】
なお、上記第２の実施例では、走行速度選択手段を構成する走行速度切換スイッチ７を低速走行モードと高速走行モードの２速に切り換えるものによって構成してあるが、図６に示すように、切換位置４０ａである低速走行モードと、切換位置４０ｂである中速走行モードと、切換位置４０ｃである高速走行モードの３速に切り換えるものによって構成してもよく、また、４速以上に切り換えるものによって構成してもよい。
【００４４】
図３は本発明の第３の実施例を示す回路図、図４は本発明の第４の実施例を示す回路図で、これらの第３の実施例、第４の実施例は請求項５に対応するものである。
【００４５】
図３は前述した図１に対応させて描いてある。この図３に示す第３の実施例は、走行用方向制御弁１２が操作されたことを検出する検出手段として、走行用方向制御弁１２を駆動するパイロット圧を取り出すシャトル弁１８を備えている。また、走行速度切換スイッチ７と電磁切換弁１６との間を断接する圧力スイッチ１９と、シャトル弁１８と圧力スイッチ１９とを連絡するパイロット管路３５とを備えている。その他の構成は、前述した図１に示す第１の実施例と同等である。
【００４６】
上述した圧力スイッチ１９とパイロット管路３５とは、走行用方向制御弁１２が操作されたことがシャトル弁１８で検出されたときのみ、傾転角変更制御手段による傾転角変更制御の実行を可能にする選択的実行手段、すなわちパイロット管路３１にパイロット圧を発生させてレギュレータ６を作動させ、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に変更する制御の実行を可能にする選択的実行手段を構成している。
【００４７】
この図３に示す第３の実施例では、走行用方向制御弁１２が操作されると、この走行用方向制御弁１２を操作するパイロット圧が直ちにシャトル弁１８を介してパイロット管路３５に導かれ、圧力スイッチ１９が作動して走行速度切換スイッチ７と電磁切換弁１６とが接続する。したがって、走行速度切換スイッチ７が閉じられ高速走行モードが選択されているときには、電磁切換弁１６が連通位置に切換えられ、パイロット管路３１にパイロット圧が発生し、前述した第１の実施例と同様にスタンバイ流量が大きくなるように制御され、良好なメータリング特性が得られる。また、走行用方向制御弁１２が操作されないときは、圧力スイッチ１９が開かれているので電磁切換弁１６は閉位置に保持されるので、パイロット管路３１にパイロット圧が発生せず、油圧ポンプ２のスタンバイ流量は通常の最小流量に保たれる。
【００４８】
当該油圧ショベルで行なわれる作業の種類や、アクチュエータの種類によっては、必ずしもスタンバイ流量を予め上昇させなくてもよい場合が起り得る。この第３の実施例は、このような場合に好適である。
【００４９】
また、図４は前述した図２に対応させて描いてある。この図４に示す第４の実施例は、走行用方向制御弁１２が操作されたことを検出する検出手段として、前述した第３の実施例と同様に、走行用方向制御弁１２を駆動するパイロット圧を取り出すシャトル弁１８を備えている。
【００５０】
また、シャトル弁１８で検出された圧力に応じた検出信号を出力する圧力センサ２０と、この圧力センサ２０から出力される検出信号をコントローラ１１に導く信号線２０ａと、コントローラ１１に内蔵され、圧力センサ２０から走行用方向制御弁１２が操作されたことを示す検出信号が入力されたかどうか判別し、該当する検出信号が入力されたと判別されたときは前述した第２の実施例で述べた第３の出力手段の動作を有効とする決定をおこない、該当する検出信号が入力されてないと判別されたときは第２の実施例の第３の出力手段の動作を無効とし、第１の出力手段による第１の目標値に応じた駆動信号を出力する決定をおこなう走行操作判別手段とを備えている。その他の構成は、前述した図２に示す第２の実施例と同等である。
【００５１】
上述した圧力センサ２０と、信号線２０ａと、コントローラ１１の走行操作判別手段とは、走行用方向制御弁１２が操作されたことがシャトル弁１８で検出されたときのみ、傾転角変更制御手段による傾転角変更制御の実行を可能にする選択的実行手段、すなわち比例電磁弁１３を作動させてレギュレータ６を作動させ、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に変更する制御の実行を可能にする選択的実行手段を構成している。
【００５２】
この図４に示す第４の実施例では、走行用方向制御弁１２が操作されると、この走行用方向制御弁１２を操作するパイロット圧が直ちにシャトル弁１８を介して取り出され、圧力センサ２０が作動してその検出信号が信号線２０ａを介してコントローラ１１に入力される。コントローラ１１に内蔵された走行操作判別手段は圧力センサ２０からの検出信号を入力したときには、上述したように第２の実施例で述べた第３の出力手段の動作を有効とする決定をおこなう。したがって、走行速度切換スイッチ７が閉じられ高速走行モードが選択されているときには、第３の出力手段で求めた補正目標値に応じた駆動信号が比例電磁弁１３に出力され、この比例電磁弁１３が駆動して前述した第１の実施例と同様にスタンバイ流量が大きくなるように制御され、良好なメータリング特性が得られる。また、走行用方向制御弁１２が操作されないときは、走行判別手段で第２の実施例の第３の出力手段の動作を無効とし、第１の出力手段による第１の目標値に応じた駆動信号を出力する決定がおこなわれ、油圧ポンプ２のスタンバイ流量は通常の最小流量に保たれる。
【００５３】
このように構成した第４の実施例にあっても前述した第３の実施例と同様に、作業の種類や、アクチュエータの種類により必ずしもスタンバイ流量を予め上昇させなくてもよい場合には好適である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成にしてあることから、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで傾転角が小さい作動状態にあって高圧が必要な場合でも、良好なメータリング特性を得ることができ、したがって従来技術に比べて微操作性に優れ、急発進等の防止が容易であり、オペレータに与える疲労感を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第１の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第２の実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第３の実施例を示す回路図である。
【図４】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第４の実施例を示す回路図である。
【図５】図１に示す第１の実施例に備えられる走行速度切換スイツチの別の例を示す図である。
【図６】図２に示す第２の実施例に備えられる走行速度切換スイッチの別の例を示す図である。
【図７】従来の油圧作業機の油圧駆動装置を示す回路図である。
【図８】図７に示す油圧駆動装置に備えられるレギュレータの構成を示す図である。
【図９】図７に示す油圧駆動装置に備えられるレギュレータに与えられる制御圧力と可変容量油圧ポンプの容量との関係を示す特性図である。
【図１０】レギュレータの別の例を示す図である。
【図１１】図７に示す油圧駆動装置で得られる特性を示す図である。
【符号の説明】
２ 可変容量式油圧ポンプ
４ 絞り弁 （圧力発生装置）〔駆動手段〕
５ 油通路 （駆動手段）
５ａ 油通路 （駆動手段）
５ｂ 信号線 （駆動手段）
６ レギュレータ （ポンプ傾転角制御装置）
７ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
９ 圧力センサ （駆動手段）
１１ コントローラ （駆動手段、走行速度選択手段、連動手段、選択的実行手段）
１２ 走行用方向制御弁
１３ 比例電磁弁 （駆動手段）
１４ 定圧源 （走行速度選択手段、駆動手段）
１５ 走行用可変容量油圧モータ （アクチュエータ）
１６ 電磁切換弁 （走行速度選択手段）
１７ 定電源 （走行速度選択手段）
１８ シャトル弁 （検出手段）
１９ 圧力スイッチ （選択的実行手段）
２０ 圧力センサ （選択的実行手段）
２０ａ 信号線 （選択的実行手段）
２１ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
２４ 走行モータ傾転角切換装置
２５ 電磁切換弁 （走行速度選択手段）
３０ パイロット管路 （走行速度選択手段）
３１ 別のパイロット管路 （連動手段）
３２ 信号線 （走行速度選択手段）
３３ パイロット管路 （駆動手段）
３４ 信号線 （駆動手段）
３５ パイロット管路 （選択的実行手段）
４０ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機に備えられ、走行速度を変更することが可能な走行用可変容量油圧モータを有する油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の油圧作業機の油圧駆動装置を示す回路図である。この従来技術は、例えば油圧ショベルに備えられるもので、可変容量式油圧ポンプ２と、この可変容量式油圧ポンプから吐出する圧油によって駆動する複数のアクチュエータ、例えば同図７に示したアームシリンダ３、説明を簡単にするために図示省略したブームシリンダ、バケットシリンダ、走行用可変容量油圧モータ、旋回モータ等のアクチュエータと、これらのアクチュエータをそれぞれ制御する方向制御弁、例えば油圧ポンプ２からアームシリンダ３に供給される圧油の流れを制御し、センタバイパス通路１ａを有するアーム用方向制御弁１と、各方向制御弁のセンタバイパス通路の下流に発生する圧力を検出する圧力発生装置、例えば同図７に示すように、アーム用方向制御弁１の下流に設けられ、絞り弁４からなる圧力発生装置と、油圧ポンプの目標容量を制御するポンプ傾転角制御装置、例えばレギュレータ６と、絞り弁４で発生した圧力を制御圧力信号としてレギュレータ６に導く信号ライン、すなわち油通路５とを備えている。上述した絞り弁４及び油通路５は、アーム用方向制御弁１の切換操作に応じてレギュレータ６を駆動する駆動手段を構成している。
【０００３】
また、上述したレギュレータ６は、例えば図８に示すように、ピストン６ａと、このピストン６ａのそれぞれの端部が収納される小径室６ｂ、大径室６ｃと、油通路５によって導かれる制御圧力信号の値に応じて作動する流量制御スプール６ｄとから構成されている。上述した小径室６ｂは、油圧ポンプ２の吐出管路に接続され、大径室６ｃは流量制御スプール６の作動に応じて小径室６ｂに、あるいはタンクに、選択的に接続可能になっている。
【０００４】
このレギュレータ６の特性は以下のとおりである。
すなわち、アーム用方向制御弁１が中立に保たれ、絞り弁４によって発生する圧力が大きく、これに伴って油通路５によって導かれる制御圧力信号の値が大きいときは、図８に示す流量制御スプール６ｄが同図８の左方向に移動し、小径室６ｂと大径室６ｃとが連通する。このとき、ポンプ圧が小径室６ｂと大径室６ｃの双方に供給され、小径室６ｂと大径室６ｃの受圧面積の差によりピストン６ａが同図８の左方向に移動する。これにより図９に示すように、比較的小さな所定の容量１０ａとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００５】
また、アーム用方向制御弁１が操作されてセンタバイパス通路１ａが閉じられはじめ、絞り弁４によって発生する圧力が小さくなり、制御圧力信号が図９に示すＰＣ１よりも小さな値となったとき、図８に示す流量制御スプール６ｄが同図８の右方向に移動し、大径室６ｃがタンクに連通する。このとき、小径室６ｂに与えられるポンプ圧によりピストン６ａが同図８の右方向に移動する。これにより図９に示すように、前述の容量１０ａよりも次第に大きくなる容量１０ｂとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００６】
さらにアーム用方向制御弁１が最大のストロークまで切り換えられてそのセンタバイパス通路１ａが完全に閉じられ、あるいはこのセンタバイパス通路１ａが最小開口面積となり、絞り弁４によつて発生する圧力が小さくなり、制御圧力信号がＰＣ２以下の値になったとき、図９に示す所定圧力の最大容量１０ｃとなるように油圧ポンプ２が制御される。
【０００７】
このように構成してある従来技術において、例えば、アームシリンダ３を伸長させることを意図して、アーム用方向制御弁１を図７の右位置に徐々にストロークさせて行くと、アーム用方向制御弁１のセンタバイパス通路１ａの開口面積と、アームシリンダ３に連なるアーム用方向制御弁１のメータイン通路１ｂ１の開口面積との関係は、図１１の（ａ）に示す特性となる。すなわち、センタバイパス通路１ａの開口面積は特性線２０ａで示すように徐々に小さくなり、反対にメータイン通路１ｂ１の開口面積は特性線２０ｂで示すように徐々に大きくなる。アーム用方向制御弁１のストロークの開始時点、すなわち、センタバイパス通路１ａの閉じ始めでは、油圧ポンプ２は所定の最小傾転角に、すなわち前述した図９の所定の小さな容量１０ａに保たれ、この油圧ポンプ２から容量１０ａに相当する小さな容量であるスタンバイ流量が吐出される。センタバイパス通路１ａが徐々に絞られるにしたがって、油圧ポンプ２から吐出される圧油の圧力、すなわちポンプ圧が上昇する。アームシリンダ３の負荷圧力を仮に図１１の（ｂ）に示す比較的低い圧力Ｐ２とすると、ポンプ圧が圧力Ｐ２以上に上昇したときアームシリンダ３は動き始める。このようにアームシリンダ３が動き始め、油圧ポンプ２の流量がアームシリンダ３に供給され始めるとセンタバイパス通１ａの通過流量は減少する。このように通過流量が減少すると絞り弁４において発生する圧力が低下する。これに伴って油通路５を介してレギュレータ６に与えられる制御圧力信号の値も低下し、レギュレータ６は油圧ポンプ２の容量を大きくするように駆動する。これにより、油圧ポンプ２の流量が徐々に増加し、所定の流量特性、すなわちメータリング特性が得られる。
【０００８】
なお従来、センタバイパス通路１ａの下流に配置される圧力発生装置として、上述した絞り弁４を設ける代わりにリリーフ弁等を設けることがある。
【０００９】
また、上述の圧力発生装置で発生させた圧力に応じた電気信号を制御圧力信号としてレギュレータ６に出力するように構成したものにあっては、上述の図８に示すレギュレータ６に代えて、図１０に示すように、小径室６ｂと大径室６ｃとを連絡する第１の通路に配置され、制御圧力信号に応じて第１の通路を開閉する第１の電磁切換弁６ｅと、大径室６ｃ及び第１の通路とタンクとを接続する第２の通路に配置され、制御圧力信号に応じて第２の通路を開閉する第２の電磁切換弁６ｆとを有するものを設けることがある。
【００１０】
この図１０に示すレギュレータ６にあっては、第２の電磁切換弁６ｆを閉状態に保ち、第１の電磁切換弁６ｅを開状態に作動させることにより、ポンプ圧が小径室６ｂ、大径室６ｃの双方に供給され、これらの小径室６ｂ、大径室６ｃの受圧面積の差によりピストン６ａが同図１０の左方向に移動し、油圧ポンプ２の容量が小さくなるように制御される。また、第１の電磁切換弁６ｅを閉状態に保ち、第２の電磁切換弁６ｆを作動させることにより、小径室６ａと大径室６ｃとの間が遮断され、大径室６ｃがタンクに連通し、小径室６ａに与えられるポンプ圧によりピストン６ａは右方向に移動し、油圧ポンプ２の容量が大きくなるように制御される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、アクチュエータの負荷圧力が高いときのメータリング特性に問題がある。
【００１２】
例えば、図７に示すアームシリンダ３の負荷圧力が前述したように図１１の（ｂ）で例示した比較的低い圧力Ｐ２であるときは、ポンプ流量は図１１の（ｃ）の特性線２０ｄで示すように、アーム用方向制御弁１のスプールストロークの増加に応じて比較的緩やかに増加し、これに伴って、アームシリンダ３に供給される流量は図１１の（ｄ）の特性線２０ｆで示すように、上述の特性線２０ｄに近似してスプールストロークの増加に伴って比較的緩やかに増加し、良好なメータリング特性が得られる。しかしながら、アームシリンダ３の負荷圧力が図１１の（ｂ）に示す高い圧力Ｐ１であるときは、油圧ポンプ２がスタンバイ流量の時にポンプ圧がＰ１以上に上昇するようにセンタバイパス通路１ａを絞らなければアームシリンダ３は動き始めない。したがって、ポンプ圧がＰ１を超えるまでセンタバイパス通路１ａが絞られると、このセンタバイパス流量が十分減少し、図１１の（ｃ）の特性線２０ｅで示すようにポンプ流量が急激に上昇する。これに伴って、アームシリンダ３に供給される流量は、図１１の（ｄ）の特性線２０ｇで示すように、上述の特性線２０ｅに近似してアーム用方向制御弁１のスプールストロークの増加に伴って急激に増加する関係となり、メータリング特性が悪化する。
【００１３】
上述したことは、アクチュエータが当該油圧シヨベルの下方部分を形成する走行体を駆動する図示しない走行用可変容量油圧モータである場合も同様である。
【００１４】
走行用可変容量油圧モータは通常、走行速度切換スイッチにより低速走行モード、高速走行モードの２速に、あるいは低速走行モード、中速走行モード、高速走行モードの３速に切換えられるようになっている。走行用可変容量油圧モータは、その容量を走行モータ傾転角切換装置によって制御され、走行モータ傾転角切換装置は上述の走行速度切換スイッチから出力される信号に応じて作動するようになっている。
【００１５】
走行速度を油圧モータの傾転角で制御するものにあっては、油圧モータを回転させるのに必要な所定のトルクを得ようとする場合、低速走行モードでは油圧モータの傾転角が大きくなり、低圧で良いが、高速走行モードでは傾転角が小さくなり、高圧が必要となる。したがって、例えば走行体が高速走行モードで坂路を登るときとか、左右に曲がるときのように大きなトルクが必要になるときには、図示しない走行用方向制御弁のスプールストロークの変化に対するポンプ流量は、前述した図１１の（ｃ）の特性線２０ｅとほぼ同等の特性（高圧の場合の特性）になり、また、図示しない走行用方向制御弁のスプールストロークの変化に対する走行用の油圧モータ供給流量は、図１１の（ｄ）の特性線２０ｇとほぼ同等の特性（高圧の場合の特性）になり、メータリング特性が悪化する。
【００１６】
このように走行用可変容量油圧モータを備えた従来技術では、上述のように高速走行モードで坂路を登るような場合、メータリング特性が悪化することから、走行用方向制御弁を僅かに切換え操作したつもりでも急発進してしまうおそれがあり、微操作が困難であり、オペレータに疲労感を与えやすかった。
【００１７】
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的は、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで傾転角が小さい作動状態にあって高圧が必要な場合でも、良好なメータリング特性を得ることができる油圧作業機の油圧駆動装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、上記傾転角変更制御手段が、上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、上記駆動手段が、上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を上記ポンプ傾転角制御装置に導く油通路とを含むとともに、上記走行速度選択手段が、所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を上記電磁切換弁に出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源とを含み、 電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、上記連動手段が、上記走行速度切換スイッチによって上記高速走行モードが選択されたとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記パイロット管路に導かれる上記パイロット圧を上記ポンプ傾転角制御装置に導く別のパイロット管路から成る構成にしてある。
また本発明は、可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、上記傾転角変更制御手段が、上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、上記駆動手段が、上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を検出する圧力センサと、定圧源と、この定圧源と上記ポンプ傾転角制御装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた比例電磁弁と、上記圧力センサから出力される信号に応じて上記比例電磁弁を駆動させるための第１の目標値を演算し、当該第１の目標値に相応する駆動信号を該比例電磁弁に出力する第１の出力手段を内蔵するコントローラとを含むとともに、上記走行速度選択手段が、所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角 切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源と、上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号を判別し、その判別結果に相応する駆動信号を上記電磁切換弁に出力する第２の出力手段とを含み、上記電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、上記連動手段が、上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号に基づいて高速走行モードが選択されたかどうか判別し、判別結果が高速走行モードであるとき、上記圧力センサから出力される信号を補正して、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となる駆動信号を上記比例電磁弁に出力する第３の出力手段から成る構成にしてある。
【００１９】
【作用】
本発明は上記した構成にしてあることから、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで小傾転の状態にあるときには、傾転角変更制御手段が作動して可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させることがおこなわれる。これによってスタンバイ流量が、上述の所定の最小傾転角の場合のスタンバイ流量に比べて大きくなる。これにより、走行用方向制御弁のスプールストロークの増加に対するポンプ流量の増加の程度は、従来技術のようにスタンバイ流量が小さくて走行用可変容量油圧モータの負荷圧力が高圧の場合に比べて緩やかになり、良好なメータリング特性を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の実施例を図に基づいて説明する。図１は請求項１，２，３に対応する本発明の第１の実施例を示す回路図で、例えば油圧ショベルの油圧駆動装置を示している。この図１では説明を簡単にするために、走行関係以外の他のアクチュエータ、例えばブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、旋回モータ等、及びこれらの各アクチュエータの駆動を制御する各方向制御弁等については、図示を省略してある。また、前述した図７に示した機器と同等のものは同一符号で示してある。
【００２１】
すなわち、この図１に示す第１の実施例にあっても、可変容量式油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２の押しのけ容積、すなわち傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置であるレギュレータ６とを備えており、このレギュレータ６は例えば前述した図８に示すものと同等に構成にしてある。また、図示しない走行体を駆動する走行用可変容量油圧モータ１５と、油圧ポンプ２から油圧モータ１５に供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁１２を備えており、走行用方向制御弁１２はセンタバイパス通路を備えている。この図１に示す第１の実施例も、図７に示したものと同様に、センタバイパス通路の下流に設けられ、圧力を発生させる圧力発生装置を構成する絞り弁４と、この絞り弁４で発生させた圧力を制御圧信号としてレギュレータ６に導く油通路５とを備えている。これらの絞り弁４と油通路５とは、走行用方向制御弁１２の切換え操作に応じてレギュレータ６を駆動する駆動手段を構成している。
【００２２】
また、油圧モータ１５の傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置２４と、所定圧力を供給可能な定圧源１４と、この定圧源１４と走行モータ傾転角切換装置２４とを連絡するパイロット管路３０と、このパイロット管路３０の途中に設けた電磁切換弁１６と、低速走行モード、高速走行モードのいずれかを選択可能に設けられ、該当する走行モードに対応する信号を電磁切換弁１６に出力する走行速度選択スイッチ７と、この走行速度選択スイッチ７に接続した定電源１７と、電磁切換弁１６から出力されるパイロット圧を、油通路５によって導かれる制御圧信号に対抗するようにレギュレータ６に導く別のパイロット管路３１とを備えている。
【００２３】
上記した定圧源１４と、パイロット管路３０と、電磁切換弁１６と、走行速度選択スイッチ７と、定電源１７は、油圧モータ１５の走行速度を決める信号を走行モータ傾転角切換装置２４に出力する走行速度選択手段を構成している。上記した別のパイロット管路３１は、上述の走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、油圧ポンプ２の傾転角が通常時の所定の最小傾転角に比べて大きな所定の傾転角となるようにレギュレータ６を作動させる作動手段を構成している。また、この作動手段と上述の速度選択手段とによって、油圧モータ１５が所定の小傾転角のとき、油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御を行なう傾転角変更制御手段を構成している。
【００２４】
このように構成した第１の実施例では、同図１に示すように走行速度切換スイッチ７が開かれた低速走行モードであるときには、電磁切換弁１６が閉止位置に保たれることからパイロット管路３０、３１には例えばパイロット圧は発生せず、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を大傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図１に示す中立状態にあるときには、絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな値の制御圧力信号が油通路５を介してレギユレータ６に導かれ、このとき制御圧力信号に対抗するように与えられるパイロツト管路３１のパイロツト圧は発生していないので、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角に保つように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量となるように制御する。
【００２５】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち制御圧力信号の値が小さくなり、これに伴ってレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この低速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合でも油圧モータ１５の傾転角が大傾転であることから、このような走行体の登坂動作等を低圧で実現させることができる。
【００２６】
このときの走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ圧力との関係は、例えば前述した図１１の（ｂ）の実線で示される特性と同様の特性になる。また、例えばＰ２程度の低圧であることから、走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ流量の関係は図１１の（ｃ）の特性線２０ｄで例示されるものと同様となる。これに伴い、走行用方向制御弁１２のスプールストロークと、油圧モータ１５への供給流量との関係は図１１の（ｄ）の特性線２０ｆで例示されるものと同様となり、スプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度は緩やかであり、良好なメータリング特性が得られ、したがって微操作性にも優れ急発進等の防止が容易である。
【００２７】
また、走行速度切換スイッチ７が閉じられた高速走行モードであるときには、電磁切換弁１６が同図１の下段位置である連通位置に切り換えられることから、パイロット管路３０、３１に定圧源１４によるパイロット圧が導かれ、、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を小傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図１の中立状態にあるときには、前述したように絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな値の制御圧力信号が油通路５を介してレギユレータ６に導かれるが、このとき同時にパイロット管路３１を介して上述した定圧源１４によるパイロット圧が制御圧力信号に対抗するようにレギュレータ６に与えられる。これにより、レギュレータ６は、油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に保つように、すなわちポンプ流量を前述した所定の最小流量であるスタンバイ流量よりも大きな所定のスタンバイ流量に変更させるように制御する。
【００２８】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、前述したように絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち制御圧力信号の値が小さくなり、これに伴ってレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角をより大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この高速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合、油圧モータ１５の傾転角が小傾転であることから、このような走行体の登坂動作等に際し高圧となる。
【００２９】
このときの走行用方向制御弁１２のスプールストロークとポンプ圧力との関係は、例えば前述した図１１の（ｂ）の一点鎖線で示される特性線２０ｈで示すものとなる。この特性線２０ｈから分かるように、油圧ポンプ２のスタンバイ流量を大きくしたことに伴って、前述した図７に示す従来技術の特性線よりも十分に手前のスプールストロークで高圧Ｐ１を超える圧力を得ることができる。すなわち、図１１の（ｃ）の一点鎖線の特性線２０ｉで示すように、前述した図７に示す従来技術の高圧の場合（特性線２０ｅ）に比べて少ないスプールストロークからポンプ流量の増加を開始することができ、これに伴い、図１１の（ｄ）の一点鎖線の特性線２０ｊで示すように、前述した図７に示す従来技術の特性線２０ｇに比べて少ないスプールストロークから油圧モータ１５へ流量供給を開始させることができ、従来技術の特性線２０ｇに比べてスプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度を緩やかにすることができ、良好なメータリング特性が得られる。したがって、このように高速走行モードであっても、優れた微操作性を確保でき、急発進等の防止が容易であり、オペレータに与える疲労感を軽減できる。
【００３０】
なお、上記第１の実施例では、走行速度選択手段を構成する走行速度切換スイッチ７を低速走行モードと高速走行モードの２速に切り換えるものによって構成してあるが、図５に示すように、低速走行モードと中速走行モードと高速走行モードの３速に切り換える走行速度切換スイッチ２１によって構成してもよく、また、４速以上に切り換えるものによって構成してもよい。
【００３１】
図５に示すものは、切換位置２１ａに切り換えられる低速走行モードでは、電磁切換弁１６が閉止位置となってパイロット管路３０，３１に例えばパイロット圧を発生させず、ここでは図示省略した油圧モータ１６の傾転角を最大傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に制御する。切換位置２１ｃに切り換えられる高速走行モードでは、電磁切換弁１６が全開位置となってパイロット管路３０，３１に定圧源１４による最大パイロット圧を発生させ、油圧モータ１６の傾転角を最小傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも十分に大きい第１の傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に比べて十分に大きい第１の流量に制御する。また、切換位置２１ｂに切り換えられる中速走行モードでは、電磁切換弁１６が半開位置となってパイロット管路３０，３１に最大パイロット圧よりも小さいパイロット圧を発生させ、油圧モータ１６の傾転角を最小傾転角と前述した最大傾転角の中間の傾転角に制御するとともに、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きく前述した第１の傾転角よりも小さい第２の傾転角に制御し、これに伴ってスタンバイ流量を最小流量に比べて大きく前述した第１の流量に比べて小さい第２の流量に制御する。
【００３２】
４速以上に切り換える場合も上述と同様にして４速の各走行モードに応じたスタンバイ流量を得ることができ、これらのスタンバイ流量に伴って前述した図１１の（ｄ）の特性線２０ｊで例示したものと類似の複数の特性を得ることができる。
【００３３】
図２は請求項１，２，４に対応する本発明の第２の実施例を示す回路図である。この第２の実施例も前述した第１の実施例と同様に例えば油圧ショベルの油圧駆動装置を示している。
【００３４】
この第２の実施例でも、可変容量油圧ポンプ２から走行用可変油圧モータ１５に供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁１２はセンタバイパス通路を備えている。
【００３５】
また、走行用方向制御弁１２の操作に応じてレギユレータ６を駆動する駆動手段を、走行用方向制御弁１２のセンタバイパス通路の下流に設けられ、走行用方向制御弁１２の操作量に応じた圧力をセンタバイパス通路の下流に発生させる絞り弁４と、この絞り弁４によって発生した圧力を導くパイロット管路５ａと、このパイロット管路５ａによって導かれた圧力を検出し、電気信号として出力する圧力センサ９と、この圧力センサ９で検出された信号を導く信号線５ｂと、定圧源１４と、この定圧源１４とレギュレータ６とを連絡するパイロット管路３３と、このパイロット管路３３中に設けた比例電磁弁１３と、信号線５ｂを介して導かれる圧力センサ９の検出信号に応じて比例電磁弁１３を駆動させるための第１の目標値を演算し、当該第１の目標値に相応する駆動信号を出力する第１の出力手段を内蔵するコントローラ１１と、このコントローラ１１から出力される駆動信号を比例電磁弁１３に与える信号線３４とによって構成してある。
【００３６】
また、油圧モータ１５の走行速度を決める信号を走行モータ傾転角切換装置２４に出力する走行速度選択手段を、前述した定圧源１４と、この定圧源１４と走行モータ傾転角切換装置２４とを連絡するパイロット管路３０と、このパイロット管路３０中に設けた電磁切換弁２５と、低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を出力する走行速度切換スイッチ７と、この走行速度切換スイッチ７に接続した定電源１７と、前述したコントローラ１１に内蔵され、走行速度切換スイッチ７から出力される信号を判別し、その判別結果に相応する駆動信号を信号線３２を介して電磁切換弁２５に出力する第２の出力手段とによって構成してある。
【００３７】
また、傾転角変更制御手段を構成し、上述した走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、油圧ポンプ２の傾転角が所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角となるようにレギュレータ６を作動させる連動手段を、前述したコントローラ１１に内蔵され、走行速度切換スイッチ７から出力される信号に基づいて高速走行モードが選択されたどうか判別し、判別結果が高速走行モードであるとき、圧力センサ９から出力される信号を補正して、油圧ポンプ２の傾転角が上述の所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角となる駆動信号を比例電磁弁１３に出力する第３の出力手段によって構成してある。
【００３８】
この第２の実施例では、同図２に示すように走行速度切換スイッチ７が開かれた低速走行モードであるときには、走行速度切換スイッチ７の信号に応じてコントローラ１１の第２の出力手段が低速走行モードであると判別して、電磁切換弁２５を非励磁に保つ信号を出力する。これにより電磁切換弁２５が同図２に示す閉止位置に保たれ、パイロット管路３０には例えばパイロット圧は発生せず、これにより走行モータ傾転角切換装置２４は油圧モータ１５の傾転角を大傾転角に制御する。走行用方向制御弁１２が同図２に示す中立状態にあるときには、絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな圧力が圧力センサ９で検出され、その検出信号が信号線５ｂを介してコントローラ１１に入力される。コントローラ１１の第１の出力手段は、入力された圧力センサ９の検出信号に応じて比例電磁弁１３を駆動させるための第１の目標値（今の場合は中立状態に該当する第１の目標値）を演算し、その第１の目標値に相応する駆動信号を信号線３４を介して比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３は制御圧である２次圧を大きくするように駆動し、その２次圧がレギユレータ６に導かれ、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を所定の最小傾転角に保つように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量となるように制御する。
【００３９】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、絞り弁４で発生する圧力が次第に小さくなり、すなわち圧力センサ９の検出信号の値が小さくなり、これに相応してコントローラ１１の第１の出力手段で演算される第１の目標値も小さくなり、この第１の出力手段から出力される駆動信号により２次圧が小さくなるように比例電磁弁１３が駆動し、その小さな２次圧によりレギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を大きくするように作動する。これにより、ポンプ流量は走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。
【００４０】
したがって、この第２の実施例でも前述した第１の実施例と同様に、低速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合でも油圧モータ１５の傾転角が大傾転であることから、このような走行体の登坂動作等を低圧で実現させることができ、走行用方向制御弁１２のスプールストロークの増加に対する油圧モータ１５の供給流量の増加の程度は緩やかであり、良好なメータリング特性が得られる。
【００４１】
また、走行速度切換スイッチ７が閉じられた高速走行モードであるときには、走行速度切換スイッチ７の信号に応じてコントローラ１１の第２の出力手段が高速走行モードであると判別して、電磁切換弁２５を同図２の左位置に切り換える信号を出力する。これにより電磁切換弁２５が連通位置に切換えられ、パイロット管路３０に定圧源１４によって供給されるパイロット圧が発生し、このパイロット圧により走行モータ傾転角切換装置２４が油圧モータ１５の傾転角を小傾転角にするように駆動する。走行用方向制御弁１２が同図２に示す中立状態にあるときには、前述したように絞り弁４で発生する圧力が大きく、この大きな圧力が圧力センサ９で検出され、その検出信号が信号線５ｂを介してコントローラ１１に入力される。今は高速走行モードであるので、このときコントローラ１１の第３の出力手段は、前述した中立状態に該当する第１の目標値に所定の補正係数（０＜補正係数＜１）を乗算する補正をおこない、その補正された目標値に相応する駆動信号を信号線３４を介して比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３は低速走行モードのときの中立時２次圧に比べて小さな２次圧を出力するように駆動し、その補正係数を考慮した比較的小さな２次圧がレギユレータ６に導かれ、このレギュレータ６は油圧ポンプ２の傾転角を前述した所定の最小傾転角に比べて大きくなる所定の傾転角に変更するように、すなわちポンプ流量が所定の最小流量であるスタンバイ流量に比べて大きなスタンバイ流量となるように制御する。
【００４２】
この状態で走行用方向制御弁１２を切り換えると、前述したように絞り弁４で発生する圧力が小さくなり、すなわち圧力センサ９の検出信号の値が小さくなり、これに伴ってコントローラ１１は、第１の出力手段で小さくなった圧力センサ９の検出信号に応じて第１の目標値を求める演算をおこない、第３の出力手段で第１の目標値に補正係数を乗じて補正された目標値を求める演算をおこない、この補正された目標値に応じた駆動信号を比例電磁弁１３に出力する。これにより比例電磁弁１３はその２次圧がより小さくなるように駆動し、レギユレータ６は油圧ポンプ２の傾転角をより大きくするように作動する。これに伴い、ポンプ流量は方向制御弁１２のスプールストロークの増加に相応して増加し、その増加した流量が油圧モータ１５に供給される。この第２の実施例も第１の実施例同様に高速走行モードにあっては、走行体が坂路を登るときのように比較的大きなトルクを要する場合、油圧モータ１５の傾転角が小傾転であることから、このような走行体の登坂動作等に際し高圧となるが、図１１の（ｄ）の一点鎖線の特性線２０ｊと同様に、前述した図７に示す従来技術の特性線２０ｇに比べて少ないスプールストロークから油圧モータ１５へ流量供給を開始させることができ、従来技術の特性線２０ｇに比べてスプールストロークの増加に対する供給流量の増加の程度を緩やかにすることができ、良好なメータリング特性が得られ、第１の実施例と同等の効果を奏する。
【００４３】
なお、上記第２の実施例では、走行速度選択手段を構成する走行速度切換スイッチ７を低速走行モードと高速走行モードの２速に切り換えるものによって構成してあるが、図６に示すように、切換位置４０ａである低速走行モードと、切換位置４０ｂである中速走行モードと、切換位置４０ｃである高速走行モードの３速に切り換えるものによって構成してもよく、また、４速以上に切り換えるものによって構成してもよい。
【００４４】
図３は本発明の第３の実施例を示す回路図、図４は本発明の第４の実施例を示す回路図で、これらの第３の実施例、第４の実施例は請求項５に対応するものである。
【００４５】
図３は前述した図１に対応させて描いてある。この図３に示す第３の実施例は、走行用方向制御弁１２が操作されたことを検出する検出手段として、走行用方向制御弁１２を駆動するパイロット圧を取り出すシャトル弁１８を備えている。また、走行速度切換スイッチ７と電磁切換弁１６との間を断接する圧力スイッチ１９と、シャトル弁１８と圧力スイッチ１９とを連絡するパイロット管路３５とを備えている。その他の構成は、前述した図１に示す第１の実施例と同等である。
【００４６】
上述した圧力スイッチ１９とパイロット管路３５とは、走行用方向制御弁１２が操作されたことがシャトル弁１８で検出されたときのみ、傾転角変更制御手段による傾転角変更制御の実行を可能にする選択的実行手段、すなわちパイロット管路３１にパイロット圧を発生させてレギュレータ６を作動させ、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に変更する制御の実行を可能にする選択的実行手段を構成している。
【００４７】
この図３に示す第３の実施例では、走行用方向制御弁１２が操作されると、この走行用方向制御弁１２を操作するパイロット圧が直ちにシャトル弁１８を介してパイロット管路３５に導かれ、圧力スイッチ１９が作動して走行速度切換スイッチ７と電磁切換弁１６とが接続する。したがって、走行速度切換スイッチ７が閉じられ高速走行モードが選択されているときには、電磁切換弁１６が連通位置に切換えられ、パイロット管路３１にパイロット圧が発生し、前述した第１の実施例と同様にスタンバイ流量が大きくなるように制御され、良好なメータリング特性が得られる。また、走行用方向制御弁１２が操作されないときは、圧力スイッチ１９が開かれているので電磁切換弁１６は閉位置に保持されるので、パイロット管路３１にパイロット圧が発生せず、油圧ポンプ２のスタンバイ流量は通常の最小流量に保たれる。
【００４８】
当該油圧ショベルで行なわれる作業の種類や、アクチュエータの種類によっては、必ずしもスタンバイ流量を予め上昇させなくてもよい場合が起り得る。この第３の実施例は、このような場合に好適である。
【００４９】
また、図４は前述した図２に対応させて描いてある。この図４に示す第４の実施例は、走行用方向制御弁１２が操作されたことを検出する検出手段として、前述した第３の実施例と同様に、走行用方向制御弁１２を駆動するパイロット圧を取り出すシャトル弁１８を備えている。
【００５０】
また、シャトル弁１８で検出された圧力に応じた検出信号を出力する圧力センサ２０と、この圧力センサ２０から出力される検出信号をコントローラ１１に導く信号線２０ａと、コントローラ１１に内蔵され、圧力センサ２０から走行用方向制御弁１２が操作されたことを示す検出信号が入力されたかどうか判別し、該当する検出信号が入力されたと判別されたときは前述した第２の実施例で述べた第３の出力手段の動作を有効とする決定をおこない、該当する検出信号が入力されてないと判別されたときは第２の実施例の第３の出力手段の動作を無効とし、第１の出力手段による第１の目標値に応じた駆動信号を出力する決定をおこなう走行操作判別手段とを備えている。その他の構成は、前述した図２に示す第２の実施例と同等である。
【００５１】
上述した圧力センサ２０と、信号線２０ａと、コントローラ１１の走行操作判別手段とは、走行用方向制御弁１２が操作されたことがシャトル弁１８で検出されたときのみ、傾転角変更制御手段による傾転角変更制御の実行を可能にする選択的実行手段、すなわち比例電磁弁１３を作動させてレギュレータ６を作動させ、油圧ポンプ２の傾転角を最小傾転角よりも大きい所定の傾転角に変更する制御の実行を可能にする選択的実行手段を構成している。
【００５２】
この図４に示す第４の実施例では、走行用方向制御弁１２が操作されると、この走行用方向制御弁１２を操作するパイロット圧が直ちにシャトル弁１８を介して取り出され、圧力センサ２０が作動してその検出信号が信号線２０ａを介してコントローラ１１に入力される。コントローラ１１に内蔵された走行操作判別手段は圧力センサ２０からの検出信号を入力したときには、上述したように第２の実施例で述べた第３の出力手段の動作を有効とする決定をおこなう。したがって、走行速度切換スイッチ７が閉じられ高速走行モードが選択されているときには、第３の出力手段で求めた補正目標値に応じた駆動信号が比例電磁弁１３に出力され、この比例電磁弁１３が駆動して前述した第１の実施例と同様にスタンバイ流量が大きくなるように制御され、良好なメータリング特性が得られる。また、走行用方向制御弁１２が操作されないときは、走行判別手段で第２の実施例の第３の出力手段の動作を無効とし、第１の出力手段による第１の目標値に応じた駆動信号を出力する決定がおこなわれ、油圧ポンプ２のスタンバイ流量は通常の最小流量に保たれる。
【００５３】
このように構成した第４の実施例にあっても前述した第３の実施例と同様に、作業の種類や、アクチュエータの種類により必ずしもスタンバイ流量を予め上昇させなくてもよい場合には好適である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成にしてあることから、走行用可変容量油圧モータが高速走行モードで傾転角が小さい作動状態にあって高圧が必要な場合でも、良好なメータリング特性を得ることができ、したがって従来技術に比べて微操作性に優れ、急発進等の防止が容易であり、オペレータに与える疲労感を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第１の実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第２の実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第３の実施例を示す回路図である。
【図４】本発明の油圧作業機の油圧駆動装置の第４の実施例を示す回路図である。
【図５】図１に示す第１の実施例に備えられる走行速度切換スイツチの別の例を示す図である。
【図６】図２に示す第２の実施例に備えられる走行速度切換スイッチの別の例を示す図である。
【図７】従来の油圧作業機の油圧駆動装置を示す回路図である。
【図８】図７に示す油圧駆動装置に備えられるレギュレータの構成を示す図である。
【図９】図７に示す油圧駆動装置に備えられるレギュレータに与えられる制御圧力と可変容量油圧ポンプの容量との関係を示す特性図である。
【図１０】レギュレータの別の例を示す図である。
【図１１】図７に示す油圧駆動装置で得られる特性を示す図である。
【符号の説明】
２ 可変容量式油圧ポンプ
４ 絞り弁 （圧力発生装置）〔駆動手段〕
５ 油通路 （駆動手段）
５ａ 油通路 （駆動手段）
５ｂ 信号線 （駆動手段）
６ レギュレータ （ポンプ傾転角制御装置）
７ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
９ 圧力センサ （駆動手段）
１１ コントローラ （駆動手段、走行速度選択手段、連動手段、選択的実行手段）
１２ 走行用方向制御弁
１３ 比例電磁弁 （駆動手段）
１４ 定圧源 （走行速度選択手段、駆動手段）
１５ 走行用可変容量油圧モータ （アクチュエータ）
１６ 電磁切換弁 （走行速度選択手段）
１７ 定電源 （走行速度選択手段）
１８ シャトル弁 （検出手段）
１９ 圧力スイッチ （選択的実行手段）
２０ 圧力センサ （選択的実行手段）
２０ａ 信号線 （選択的実行手段）
２１ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
２４ 走行モータ傾転角切換装置
２５ 電磁切換弁 （走行速度選択手段）
３０ パイロット管路 （走行速度選択手段）
３１ 別のパイロット管路 （連動手段）
３２ 信号線 （走行速度選択手段）
３３ パイロット管路 （駆動手段）
３４ 信号線 （駆動手段）
３５ パイロット管路 （選択的実行手段）
４０ 走行速度切換スイッチ （走行速度選択手段）
Claims (3)
- 可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、
上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、
上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、
上記傾転角変更制御手段が、
上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、
上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、
上記駆動手段が、
上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を上記ポンプ傾転角制御装置に導く油通路とを含むとともに、
上記走行速度選択手段が、
所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を上記電磁切換弁に出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源とを含み、 電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、
上記連動手段が、
上記走行速度切換スイッチによって上記高速走行モードが選択されたとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記パイロット管路に導かれる上記パイロット圧を上記ポンプ傾転角制御装置に導く別のパイロット管路であることを特徴とする油圧作業機の油圧駆動装置。 - 可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するポンプ傾転角制御装置と、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する走行用可変容量油圧モータを含む複数のアクチュエータと、上記可変容量油圧ポンプから上記走行用可変容量油圧モータに供給される圧油の流れを制御する走行用方向制御弁と、この走行用方向制御弁の操作に応じて上記ポンプ傾転角制御装置を駆動する駆動手段とを備えた油圧作業機の油圧駆動装置において、
上記走行用可変容量油圧モータが所定の小傾転角のとき、上記可変容量油圧ポンプの傾転角を所定の最小傾転角よりも大きな所定の傾転角に変更させる制御をおこなう傾転角変更制御手段を設け、
上記走行用可変容量油圧モータの傾転角を制御する走行モータ傾転角切換装置と、上記走行用可変容量油圧モータの走行速度を決める信号を上記走行モータ傾転角切換装置に出力する走行速度選択手段とを備え、
上記傾転角変更制御手段が、
上記走行速度選択手段による高速走行モードの選択動作と連動させて、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となるように上記ポンプ傾転角制御装置を作動させる連動手段であり、
上記走行用方向制御弁がセンタバイパス通路を有し、
上記駆動手段が、
上記走行用方向制御弁の上記センタバイパス通路の下流に設けられ、上記走行用方向制御弁の操作量に応じた圧力を上記下流に発生させる圧力発生装置と、この圧力発生装置によって発生した圧力を検出する圧力センサと、定圧源と、この定圧源と上記ポンプ傾転角制御装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた比例電磁弁と、上記圧力センサから出力される信号に応じて上記比例電磁弁を駆動させるための第１の目標値を演算し、当該第１の目標値に相応する駆動信号を該比例電磁弁に出力する第１の出力手段を内蔵するコントローラとを含むとともに、
上記走行速度選択手段が、
所定圧力を供給可能な定圧源と、この定圧源と上記走行モータ傾転角切換装置とを連絡するパイロット管路と、このパイロット管路中に設けた電磁切換弁と、少なくとも低速走行モードと高速走行モードの２つの走行モードのいずれかを選択可能であり、選択された走行モードに応じた信号を出力する走行速度切換スイッチと、この走行速度切換スイッチに接続した電源と、上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号を判別し、その判別結果に相応する駆動信号を上記電磁切換弁に出力する第２の出力手段とを含み、 上記電磁切換弁から出力されるパイロット圧をパイロット管路を介して走行速度を決めるパイロット信号として出力するとともに、
上記連動手段が、
上記コントローラに内蔵され、上記走行速度切換スイッチから出力される信号に基づいて高速走行モードが選択されたかどうか判別し、判別結果が高速走行モードであるとき、上記圧力センサから出力される信号を補正して、上記可変容量油圧ポンプの傾転角が上記所定の傾転角となる駆動信号を上記比例電磁弁に出力する第３の出力手段であることを特徴とする油圧作業機の油圧駆動装置。 - 上記走行用方向制御弁が操作されたことを検出する検出手段を備えるとともに、
この検出手段で上記走行用方向制御弁が操作されたことが検出されたときのみ、上記傾転角変更制御手段による傾転角変更制御の実行を可能にする選択的実行手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧作業機の油圧駆動装置。
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| JP28679793A JP3594637B2 (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 油圧作業機の油圧駆動装置 |
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