(57)【要約】【課題】モータ容量切換弁の切換え時のハンチングを確実に防止する。【解決手段】走行モータ２の容量を切換えるモータ容量切換弁８に関する設定圧として、低速切換圧Ａと高速切換圧Ｂに加えて、高速切換圧Ｂよりも低い圧力であって、モータ容量切換弁８が低速位置ロから高速位置イに切換わったとしてもモータ駆動圧が低速切換圧Ａを超えることがないしきい値Ｃを設定し、モータ容量切換弁８が低速位置ロに切換わった後、モータ駆動圧がしきい値Ｃ以下となるまでの間、モータ容量切換弁８の第１パイロットポート８ａに対するパイロット圧の供給を遮断して走行モータ２を低速状態に保持するように構成した。【選択図】図１
2015004369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に小容量の高速状態と相対的に大容量の低速状態とに切換わる可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの容量を切換える油圧パイロット式のモータ容量切換弁と、このモータ容量切換弁の切換わり作動を制御する制御手段と備え、上記モータ容量切換弁は、
(ｉ)  パイロット圧源からのパイロット圧が入力される第１パイロットポートと、上記油圧モータの駆動圧が上記パイロット圧源からのパイロット圧に対向して入力される第２パイロットポートとを備え、
(ｉｉ)  上記モータ駆動圧が予め設定された低速切換圧Ａ以上となったときに高速位置から低速位置に切換わり、
(ｉｉｉ)  上記パイロット圧の入力状態で、上記モータ駆動圧が上記低速切換圧Ａよりも低い高速切換圧Ｂ以下になったときに高速位置に切換わる
ように構成され、上記油圧モータが、上記モータ容量切換弁の低速位置への切換わりによって低速状態となり、上記高速位置への切換わりによって高速状態となるように構成された油圧モータの制御装置において、上記モータ駆動圧を検出する駆動圧検出手段を備え、上記制御手段は、上記モータ駆動圧に関して、
(ａ)  上記高速切換圧Ｂよりも低い圧力であって、
(ｂ)  モータ容量切換弁が低速位置から高速位置に切換わったとしてもモータ駆動圧が上記低速切換圧Ａを超えることがない値
としてのしきい値Ｃを設定し、上記モータ容量切換弁が上記低速位置に切換わった後、モータ駆動圧が上記しきい値Ｃ以下となるまでの間、上記パイロット圧を遮断するように構成したことを特徴とする油圧モータの制御装置。
【請求項２】
上記パイロット圧源とモータ容量切換弁の第１パイロットポートとを結ぶパイロットラインに、パイロット圧を上記第１パイロットポートに対して供給するパイロット圧供給位置と遮断するパイロット圧遮断位置との間で切換わる電磁切換式のパイロット圧制御弁を設け、このパイロット圧制御弁を上記制御手段によって制御するように構成したことを特徴とする請求項１記載の油圧モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はたとえば油圧ショベルの走行モータとして使用される油圧モータの自動変速制御を行う制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルにおける走行用油圧モータの制御装置を例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、走行用油圧モータ(以下、走行モータという)によって走行するクローラ式の下部走行体上に上部旋回体が地面に対して垂直となる軸のまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体にフロントアタッチメントが取付けられて構成される。
【０００４】
走行モータは、相対的に小容量の高速状態と相対的に大容量の低速状態とに切換わる可変容量型として構成され、モータ駆動圧に応じて切換わり作動するモータ容量切換弁により高速状態と低速状態とに自動変速される。
【０００５】
詳述すると、モータ容量切換弁は、高速位置と低速位置の間で切換わり作動する油圧パイロット式の二位置切換弁として構成されている。
【０００６】
同切換弁は、両側にパイロットポート(第１、第２パイロットポート)を有するとともに、第２パイロットポート側にバネを備え、パイロット圧源からのパイロット圧が第１パイロットポートに、モータ駆動圧が第２パイロットポートにそれぞれ入力される。
【０００７】
この構成において、モータ駆動圧が高速切換圧以下の状態ではモータ容量切換弁が高速位置となり、このモータ容量切換弁の高速位置で、走行モータの容量(傾転)を調整する傾転シリンダにモータ駆動圧が導入されて走行モータが小容量状態となり、高速回転する。
【０００８】
この状態でモータ駆動圧が低速切換圧以上まで上昇すると、モータ容量切換弁が低速位置に切換わり、この低速位置で、傾転シリンダへのモータ駆動圧の導入が遮断されて走行モータが大容量状態となり、低速回転する。
【０００９】
以上の構成は特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実公平７−３２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のようにモータ容量切換弁が高速位置から低速位置またはその逆に切換わると、モータ容量の変化によってモータ駆動圧も急変するため、モータ容量切換弁が短時間で両位置間で繰り返し切換わる、所謂ハンチングが発生するおそれがある。
【００１２】
公知技術では、このハンチング防止策として、モータ容量切換弁の第２パイロットポート側に設けられるバネの力がスプールのストロークにほぼ比例して変化するという特性を利用して、同切換弁の切換わり圧力、すなわち、低速切換圧Ａと高速切換圧Ｂの関係をＡ＞Ｂに設定して切換わり作動にヒステリシスを持たせる構成がとられている。
【００１３】
ここで、ハンチング防止という所期の目的を確実に達成するためには、上記ヒステリシスの幅を十分にとる必要があるが、このヒステリシスの幅は、バネの硬さやスプールの寸法といった切換弁構成要素の物理的な設定でしか調節できない。
【００１４】
しかし、この調節には実際上、限界があり、かつ、個体差によるばらつきもあるため、狙い通りのヒステリシスの幅を得ること、つまり確実なハンチング防止効果を得るのは困難であった。
【００１５】
そこで本発明は、モータ容量切換弁の切換え時のハンチングを確実に防止することができる油圧モータの制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、相対的に小容量の高速状態と相対的に大容量の低速状態とに切換わる可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの容量を切換える油圧パイロット式のモータ容量切換弁と、このモータ容量切換弁の切換わり作動を制御する制御手段と備え、上記モータ容量切換弁は、
(ｉ)  パイロット圧源からのパイロット圧が入力される第１パイロットポートと、上記油圧モータの駆動圧が上記パイロット圧源からのパイロット圧に対向して入力される第２パイロットポートとを備え、
(ｉｉ)  上記モータ駆動圧が予め設定された低速切換圧Ａ以上となったときに高速位置から低速位置に切換わり、
(ｉｉｉ)  上記パイロット圧の入力状態で、上記モータ駆動圧が上記低速切換圧Ａよりも低い高速切換圧Ｂ以下になったときに高速位置に切換わる
ように構成され、上記油圧モータが、上記モータ容量切換弁の低速位置への切換わりによって低速状態となり、上記高速位置への切換わりによって高速状態となるように構成された油圧モータの制御装置において、上記モータ駆動圧を検出する駆動圧検出手段を備え、上記制御手段は、上記モータ駆動圧に関して、
(ａ)  上記高速切換圧Ｂよりも低い圧力であって、
(ｂ)  モータ容量切換弁が低速位置から高速位置に切換わったとしてもモータ駆動圧が上記低速切換圧Ａを超えることがない値
としてのしきい値Ｃを設定し、上記モータ容量切換弁が上記低速位置に切換わった後、モータ駆動圧が上記しきい値Ｃ以下となるまでの間、上記パイロット圧を遮断するように構成したものである。
【００１７】
この構成によれば、モータ容量切換弁に関する設定圧として、上記低速切換圧Ａと高速切換圧Ｂに加えて、高速切換圧Ｂよりも低い圧力であって、モータ容量切換弁が低速位置から高速位置に切換わったとしてもモータ駆動圧が低速切換圧Ａを超えることがないしきい値Ｃを設定し、モータ容量切換弁が低速位置に切換わった後、モータ駆動圧がしきい値Ｃ以下となるまでの間、パイロット圧を遮断するため、この高速位置から低速位置に切換わった後、モータ容量切換弁(油圧モータ)を低速位置(低速状態)に保持することができる。
【００１８】
すなわち、モータ容量切換弁の切換えのヒステリシスを十分に大きくとり、ハンチングを確実に防止することができる。
【００１９】
本発明において、上記パイロット圧源とモータ容量切換弁の第１パイロットポートとを結ぶパイロットラインに、パイロット圧を上記第１パイロットポートに対して供給するパイロット圧供給位置と遮断するパイロット圧遮断位置との間で切換わる電磁切換式のパイロット圧制御弁を設け、このパイロット圧制御弁を上記制御手段によって制御するように構成することができる(請求項２)。
【００２０】
この構成によれば、モータ容量切換弁の第１パイロットポートに対するパイロット圧の入力／遮断を、モータ駆動圧に応じた制御手段からの電気信号によって直接かつ確実に制御することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、モータ容量切換弁の切換え時のハンチングを確実に防止し、自動変速作用を安定して行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置のシステム構成図である。
【図２】同装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図３】ハンチング防止策を講じない場合のモータ駆動圧の変化状況とモータ容量切換弁の切換状況を示す図である。
【図４】本発明の実施形態装置によるモータ駆動圧の変化状況とモータ容量切換弁の切換状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施形態は油圧ショベルの走行モータの制御装置を適用対象としている。
【００２４】
図１はこの制御装置のシステム構成を示す。
【００２５】
１は油圧源としての油圧ポンプ(メインポンプ)で、このメインポンプ１及びタンクＴと走行モータ２の前進側及び後進側両管路３，４との間に、走行モータ２の回転方向と速度を制御するコントロールバルブ５と、走行減速時及び停止時にコントロールバルブ５と走行モータ２との間の油の流れを遮断するブレーキ弁としてのカウンタバランス弁６が設けられている。
【００２６】
なお、コントロールバルブ５として図では手動式の切換弁を例示しているが、レバーまたはペダルの操作によりパイロット圧が供給されて切換わる油圧パイロット切換弁として構成してもよい。
【００２７】
カウンタバランス弁６は、モータ駆動圧が両側パイロットポートに供給される油圧パイロット切換弁として構成され、コントロールバルブ５の操作(モータ駆動圧)に応じて中立、前進、後進の各位置イ，ロ，ハ間で切換わり作動する。
【００２８】
このカウンタバランス弁６には、中立位置イでタンクＴに連通するタンク通路６ａと、前進及び後進両位置ロ，ハで管路３，４に連通する駆動圧通路６ｂが設けられ、前進及び後進両位置ロ，ハで、モータ駆動圧が駆動圧通路６ｂから駆動圧供給ライン７に取り出される。
【００２９】
走行モータ２は、前記のように相対的に小容量の高速状態と相対的に大容量の低速状態とに切換わる可変容量型として構成され、モータ駆動圧に応じて切換わり作動するモータ容量切換弁８によって高速状態と低速状態とに自動変速される。
【００３０】
詳述すると、モータ容量切換弁８は、高速位置イと低速位置ロの間で切換わり作動する油圧パイロット式の二位置切換弁として構成され、両側にパイロットポート(第１、第２パイロットポート)８ａ，８ｂを有するとともに、第２パイロットポート８ｂ側にバネ９が設けられている。
【００３１】
第１パイロットポート８ａには、パイロット圧源としてのパイロットポンプ１０に連なるパイロットライン１１が接続され、第２パイロットポート８ｂには駆動圧供給ライン７が接続されている。
【００３２】
これにより、パイロット圧が第１パイロットポート８ａに、モータ駆動時に前進側管路３または後進側管路４に発生する駆動圧が第２パイロットポート８ｂにそれぞれ相対向して入力され、パイロット圧＞(モータ駆動圧＋バネ力)でモータ容量切換弁８が高速位置イとなり、パイロット圧＜(モータ駆動圧＋バネ力)で同切換弁８が低速位置ロに切換わる。
【００３３】
このモータ容量切換弁８の高速位置イで、モータ駆動圧が、走行モータ２の容量(傾転)を調整する傾転シリンダ１２に導入されて走行モータ２が小容量状態となり、高速回転する。
【００３４】
この状態でモータ駆動圧が、予め設定された低速切換圧Ａ以上まで上昇すると、モータ容量切換弁８が低速位置ロに切換わり、この低速位置ロで、傾転シリンダ１２へのモータ駆動圧の導入が遮断されて走行モータ２が大容量状態となり、低速回転する。
【００３５】
さらに、低速回転中、モータ駆動圧が、予め設定された高速切換圧Ｂ以下まで低下するとモータ容量切換弁８が再び高速位置イに切換わる。
【００３６】
こうしてモータ駆動圧に応じた自動変速作用が行われる。
【００３７】
図１中、１３は前進側及び後進側両管路３，４間に接続された駆動圧取出し管路、１４，１５はこの駆動圧取出し管路１３に設けられた一対のチェック弁、１６は両チェック弁１４，１５の間で駆動圧取り出し管路１３に接続された接続管路で、この接続管路１６がモータ容量切換弁８の入力ポートに接続されて、モータ駆動圧が傾転シリンダ１２にシリンダ作動圧として供給される。
【００３８】
また、カウンタバランス弁６のタンク通路６ａは、タンクＴに連なるモータドレン管路１７に接続されている。
【００３９】
一方、モータ両側管路３,４間には、前進時及び後進時のそれぞれについて走行減速時に走行モータ２の出口側から流出した油をモータ入口側に戻す戻し管路１８,１９が設けられ、この戻し管路１８,１９に、ブレーキ圧を発生させるリリーフ弁２０,２１が設けられている。
【００４０】
２２はメインポンプ１の吐出圧を設定するメインリリーフ弁、２３はパイロットポンプの吐出圧を設定するパイロットリリーフ弁である。
【００４１】
この制御装置においては、パイロットポンプ１０に接続されたパイロットライン１１に、パイロット圧をモータ容量切換弁８の第１パイロットポート８ａに対して供給するパイロット圧供給位置イと遮断するパイロット圧遮断位置ロの間で切換わる電磁切換式のパイロット圧制御弁２４が設けられ、このパイロット圧制御弁２４がコントローラ２５によって切換制御されるように構成されている。
【００４２】
また、油圧ショベルの運転室に速度切換スイッチ２６が設けられ、同スイッチ２６が図示の高速位置にセットされると、パイロット圧制御弁２４がパイロット圧供給位置イにセットされてパイロット圧がモータ容量切換弁８の第１パイロットポート８ａに供給される。これにより、モータ容量切換弁８が高速位置イにセットされる。
【００４３】
さらに、モータ駆動圧を検出する圧力センサ２７，２８が設けられ、検出されたモータ駆動圧がコントローラ２５に入力される。
【００４４】
コントローラ２５には、モータ駆動圧に関して、モータ容量切換弁８が低速位置ロに切換わる低速切換圧Ａ、及び同切換弁８が高速位置イに戻る高速切換圧Ｂに加えて、しきい値Ｃが予め設定・記憶されている。
【００４５】
このしきい値Ｃは、
(ａ)  高速切換圧Ｂよりも低い圧力であって、
(ｂ)  モータ容量切換弁８が低速位置ロから高速位置イに切換わったとしてもモータ駆動圧が低速切換圧Ａを超えることがない値
として設定されている。
【００４６】
いいかえると、しきい値Ｃは、モータの高速状態での容量をＸ、低速状態での容量をＹとして、
Ｃ＜Ａ×(Ｘ／Ｙ)
となる値(低速切換圧Ａに容量比を乗じた値よりも小さい値)として設定されている。
【００４７】
コントローラ２５は、モータ容量切換弁８が低速位置ロに切換わった後、モータ駆動圧がしきい値Ｃ以下となるまでの間、同切換弁８に対するパイロット圧の供給を遮断するように構成されている。
【００４８】
この点の作用を含めたコントローラ２５の作用を図２のフローチャートによって説明する。
【００４９】
たとえばエンジンスイッチのオン操作によって制御が開始されると、ステップＳ１で速度切換スイッチ２６が高速側に操作されたか否かが判断される。
【００５０】
ここでＮＯの場合はステップＳ１に戻って同スイッチ２６の操作を待ち、ＹＥＳの場合に、実質制御開始となってステップＳ２に進む。
【００５１】
このステップＳ２で、パイロット圧制御弁２４をパイロット圧供給位置イに切換えた後、ステップＳ３でモータ駆動圧Ｐが低速切換圧Ａよりも高いか否かが判断される。
【００５２】
ここでＹＥＳ(Ｐ＞Ａ)の場合は、ステップＳ４で、モータ駆動圧Ｐが、同じ制御周期内で一度低速切換圧Ａを上回ったとしてフラグ＝１を立ててステップＳ１に戻る。
【００５３】
ステップＳ３でＮＯ(Ｐ≦Ａ)の場合は、ステップＳ５でフラグ＝１がすでに立っているか否かが判断され、ＮＯでステップＳ１に戻り、ＹＥＳの場合はステップＳ６に進む。
【００５４】
ステップＳ６では、モータ駆動圧Ｐが高速切換圧Ｂよりも低いか否かが判断され、ＮＯでステップＳ１に戻る。
【００５５】
一方、ＹＥＳの場合、つまりモータ駆動圧Ｐが一度低速切換圧Ａを超えた後、高速切換圧Ｂ以下に下がった場合は、モータ容量切換弁８が高速位置イから低速位置ロに切換わって走行モータ２が高速から低速に自動変速されたとしてステップＳ７に移行する。
【００５６】
ステップＳ７では、モータ駆動圧Ｐがしきい値Ｃよりも高いか否かが判断される。
【００５７】
ここでＹＥＳの場合、つまりモータ駆動圧Ｐが高速切換圧Ｂとしきい値Ｃの間にある場合、このままモータ容量切換弁８(走行モータ２)が高速位置イ(高速状態)に自動復帰すると、復帰後、モータ容量の急変によってモータ駆動圧Ｐが低速切換圧Ａを越えるためハンチングが生じるおそれがある。
【００５８】
そこでこの場合、ステップＳ８においてパイロット圧制御弁２４をパイロット圧遮断位置ロに切換えてモータ容量切換弁８に対するパイロット圧の供給を遮断する。
【００５９】
こうすれば、モータ容量切換弁８が低速位置ロに保持され、走行モータ２が低速状態のままとなってハンチングが防止される。
【００６０】
これに対し、ステップＳ７でＮＯの場合、つまりモータ駆動圧Ｐがしきい値Ｃよりも低いと判断された場合は、ここで高速復帰してもモータ駆動圧Ｐが低速切換圧Ａを超えない(ハンチングが発生しない)ため、パイロット圧制御弁２４をパイロット圧供給位置イに保持する(パイロット圧を遮断しない)。
【００６１】
上記モータ駆動圧Ｐの変化状況とモータ容量切換弁８の切換わり状況を図３，４に示す。
【００６２】
図３はハンチング防止策を講じない場合を示し、上段の図のように駆動圧Ｐが低速切換圧Ａを超えた後、高速切換圧Ｂ以下まで急低下し、さらに低速切換圧Ａを超えるまで上昇する状況に合わせて、下段の図のようにモータ容量切換弁が高速位置→低速位置→高速位置の切換わりを繰り返すハンチングが生じる。
【００６３】
これに対し図４は本発明の実施形態による場合を示し、上記の制御により、モータ駆動圧Ｐが一度低速切換圧Ａを超えた後、高速切換圧Ｂ以下まで低下すると、パイロット圧遮断作用によってこのＢ以下の値に保持され、しきい値Ｃ以下に低下したときにはじめてモータ容量切換弁８が高速位置イに復帰する。図４中のαはパイロット圧遮断区間である。
【００６４】
こうして、モータ容量切換弁８の切換えのヒステリシスを十分に大きくとり、ハンチングを確実に防止することができる。
【００６５】
また、実施形態によれば、パイロットライン１１にパイロット圧制御弁２４を設け、このパイロット圧制御弁２４をコントローラ２５によって制御する構成をとっているため、モータ容量切換弁８の第１パイロットポート８ａに対するパイロット圧の入力／遮断を、モータ駆動圧に応じて直接かつ確実に制御することができる。
【００６６】
ところで、上記実施形態では油圧ショベルにおける走行モータの制御装置を適用対象としたが、他の油圧モータ(たとえば旋回用油圧モータ)の制御装置にも、また油圧ショベル以外の建設機械の油圧モータの制御装置にも上記同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２  走行モータ
７  駆動圧供給ライン
８  モータ容量切換弁
８ａ  第１パイロットポート
８ｂ  第２パイロットポート
１０  パイロットポンプ(パイロット圧源)
１１  パイロットライン
１２  傾転シリンダ
２４  パイロット圧制御弁
２５  コントローラ(制御手段)
２６  速度切換スイッチ
２７，２８  圧力センサ(駆動圧検出手段)
Ａ  低速切換圧
Ｂ  高速切換圧
Ｃ  しきい値
Ｐ  モータ駆動圧
【図１】
2015004369.tif 000003
【図２】
2015004369.tif 000004
【図３】
2015004369.tif 000005
【図４】
2015004369.tif 000006