(57)【要約】【課題】可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御を実現する構造、および、走行モータと可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御を実現する構造の両方を簡単にすることができる走行用ＨＳＴの提供。【解決手段】走行モータ４と、この走行モータ４を駆動するための作動油を吐出する片傾転型の可変容量型ポンプ１２と、この可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間に介在し、可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間で循環する作動油の流れの方向を制御する方向制御弁４０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行モータと、この走行モータを駆動するための作動油を吐出する可変容量型ポンプと、この可変容量型ポンプと前記走行モータとの間で循環する作動油の流れの方向を制御する方向制御手段とを備えている走行用ＨＳＴにおいて、
前記可変容量型ポンプが、片傾転型の可変容量型ポンプであり、
前記方向制御手段が、前記可変容量型ポンプと前記走行モータとの間に介在する方向制御弁であることを特徴とする走行用ＨＳＴ。
【請求項２】
前記可変容量型ポンプが斜軸式可変容量型ポンプであることを特徴とする請求項１記載の走行用ＨＳＴ。
【請求項３】
前記吐出ポートから前記走行モータへの作動油の流れを許容し、前記走行モータから前記吐出ポートへの作動油の流れを阻止する逆止弁が、前記可変容量型ポンプの吐出ポートと前記方向制御弁との間に介在していることを特徴とする請求項１記載の走行用ＨＳＴ。
【請求項４】
前記方向制御弁の中立位置が、前記走行モータと前記可変容量型ポンプとが遮断され、前記可変容量型ポンプと前記方向制御弁との間で作動油が循環するように設定されたタンデムセンタであることを特徴とする請求項１記載の走行用ＨＳＴ。
【請求項５】
前記可変容量型ポンプの吸入ポートと前記方向制御弁とを接続する管路から作動油を補充するチャージ回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の走行用ＨＳＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールショベルやホイルローダ等のホイール式建設機械に備えられる走行用ＨＳＴに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイール式建設機械に備えられる走行用ＨＳＴとしては、例えば特許文献１に示される従来技術がある。この従来技術は、油圧モータからなる走行モータと、この走行モータを駆動するための作動油を吐出する可変容量型ポンプとを備えている。これら走行モータと可変容量型ポンプは閉回路接続されている。
【０００３】
この従来技術に備えられる可変容量型ポンプは両傾転型の可変容量型ポンプであり、これによって、吐出流量の制御と作動油の流れの方向の制御とを並行して行えるようになっている。
【特許文献１】特開平６−２６５０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来技術に備えられている可変容量型ポンプは両傾転型の可変容量型ポンプであるため、可変容量型ポンプの傾角を制御するサーボシリンダと、このサーボシリンダを操作する制御弁とが、両傾転型に対応した構造となっている。さらに、両傾転型に対応する構造のサーボシリンダでは、操作されていないときのサーボピストンの位置が不安定なものになりやすいので、操作されていないときのサーボピストンの位置を所定位置に安定させる構造が必要である。
【０００５】
つまり、前述した従来技術では、可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御と、走行モータと可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御とを行うための構造が複雑であり、走行用ＨＳＴのコストが嵩むという問題がある。
【０００６】
本発明は、前述した実状を考慮してなされたものであり、その目的は、可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御を実現する構造、および、走行モータと可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御を実現する構造の両方を簡単にすることができる走行用ＨＳＴを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕  前述の目的を達成するために、本発明は、走行モータと、この走行モータを駆動するための作動油を吐出する可変容量型ポンプと、この可変容量型ポンプと前記走行モータとの間で循環する作動油の流れの方向を制御する方向制御手段とを備えている走行用ＨＳＴにおいて、前記可変容量型ポンプが片傾転型の可変容量型ポンプであり、前記方向制御手段が、前記可変容量型ポンプと前記走行モータとの間に介在する方向制御弁であることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明では、可変容量型ポンプが片傾転型の可変容量型ポンプであるので、可変容量型ポンプ自体の構造、可変容量型ポンプの傾角を制御するサーボシリンダの構造、サーボシリンダのサーボピストンを操作する制御弁の構造が、前述した従来技術よりも簡単である。また、本実施形態では方向制御手段が方向制御弁であるために、前述した従来技術よりも弁の数が増加することになるが、サーボシリンダおよび制御弁を両傾転型に対応させることと、方向切換弁を設けることとを比較しても、後者の方が簡単な構造である。つまり、本発明によれば、可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御を実現する構造、および、走行モータと可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御を実現する構造の両方を簡単にすることができる。
【０００９】
〔２〕  本発明は「〔１〕」に記載の発明において、前記可変容量型ポンプが斜軸式可変容量型ポンプであることを特徴とする。
【００１０】
斜軸式可変容量型ポンプは斜板式可変容量型ポンプよりも効率が良いが、両傾転型にする場合には斜板式よりも大型化するという難点があった。本発明では、可変容量型ポンプが片傾転型であるので、斜軸式可変容量型ポンプを大型化させることなく採用できる。
【００１１】
〔３〕  本発明は「〔１〕」に記載の発明において、前記吐出ポートから前記走行モータへの作動油の流れを許容し、前記走行モータから前記吐出ポートへの作動油の流れを阻止する逆止弁が、前記可変容量型ポンプの吐出ポートと前記方向制御弁との間に介在していることを特徴とする。
【００１２】
走行用ＨＳＴでは、建設機械の登坂時などに、走行モータの負荷圧が可変容量型ポンプの吐出ポートの圧力よりも高くなることがある。このとき、走行モータから可変容量型ポンプへの作動油の逆流を許すと、建設機械の位置が維持されない。本発明は、走行モータから可変容量型ポンプの吐出ポートへの作動油の逆流を逆止弁によって阻止するので、建設機械の登坂時などに、走行モータの負荷圧が可変容量型ポンプの吐出ポートの圧力よりも高くなった場合でも、建設機械の位置を維持することができる。
【００１３】
〔４〕本発明は「〔１〕」記載の発明において、前記方向制御弁の中立位置が、前記走行モータと前記可変容量型ポンプとが遮断され、前記可変容量型ポンプと前記方向制御弁との間で作動油が循環するように設定されたタンデムセンタであることを特徴とする。
【００１４】
このように構成された本発明では、可変容量型ポンプと走行モータとが方向制御弁により遮断された状態において、可変容量型ポンプと方向制御弁との間で作動油が循環する。これにより、可変容量型ポンプの吐出流量が０でない状態で方向制御弁により可変容量型ポンプと走行モータとが遮断されときに、可変容量型ポンプと方向制御弁との間の油圧回路内に過大な圧力が発生することを防止でき、その油圧回路を構成する油圧機器の損傷を防止することができる。
【００１５】
〔５〕本発明は「〔１〕」記載の発明において、前記可変容量型ポンプの吸入ポートと前記方向制御弁とを接続する管路から作動油を補充するチャージ回路を備えていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成された本発明では、可変容量型ポンプと方向制御弁との間に形成される油圧回路内の作動油不足を防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前述したように、可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御を実現する構造、および、走行モータと可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御を実現する構造の両方を簡単にすることができるので、走行用ＨＳＴのコスト削減に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の走行用ＨＳＴの実施形態について図１〜３を用いて説明する。図１は本発明の走行用ＨＳＴの一実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す可変容量型ポンプとして採用される斜軸式可変容量型ポンプの一例を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態は、油圧モータからなる走行モータ４と、この走行モータ４を駆動するための作動油を吐出する片傾転型の可変容量型ポンプ、例えば斜軸式可変容量型ポンプ１２と、この斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間に介在し、斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間で循環する作動油の流れの方向を制御する方向制御手段である方向制御弁４０とを備えている。以下では、方向制御弁４０と走行モータ４との間に形成される油圧回路をモータ側回路１といい、方向制御弁４０と斜軸式可変容量型ポンプ１２との間に形成される油圧回路をポンプ側回路１０という。
【００２０】
方向制御弁４０は、弁位置が中立位置４０ａから第１位置４０ｂと第２位置４０ｃとに切換可能に構成されている。中立位置４０ａはタンデムセンタであり、弁位置が中立位置４０ａのときに、走行モータ４と斜軸式可変容量型ポンプ１２とが遮断され、斜軸式可変容量型ポンプ１２と方向制御弁４０との間で作動油を循環させる通路が形成されるようになっている。弁位置が第１位置４０ｂのときには、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４を走行モータ４の第１入出ポート５に連通させる通路と、走行モータ４の第２入出ポート６を斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３に連通させる通路とが形成されるようになっている。弁位置が第２位置４０ｃのときには、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４を走行モータ４の第２入出ポート６に連通させる通路と、走行モータ４の第１入出ポート５を斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３に連通させる通路とが形成されるようになっている。
【００２１】
方向制御弁４０と斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４との間には、吐出ポート２４から走行モータ４への作動油の流れを許容し、走行モータ４から吐出ポート２４への作動油の流れを阻止する逆止弁５０が介在している。
【００２２】
モータ側回路１およびポンプ側回路１０のそれぞれには、チャージ回路６０が接続されている。チャージ回路６０は、チャージポンプ６１と、第１チャージ管路６２と、第２チャージ管路６３，６４と、チャージ用逆止弁６５，６６とを備えている。
【００２３】
チャージポンプ６１は、作動油タンク６７から作動油を吸上げて吐出するようになっている。このチャージポンプ６１の最大吐出圧はリリーフ弁６８により規定されている。第１チャージ管路６２は、チャージポンプ６１から吐出される作動油を、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３と方向制御弁４０とを接続する管路１１に導く管路である。第２チャージ管路６３は、チャージポンプ６１から吐出される作動油を、走行モータ４の第１入出ポート５と方向制御弁４０とを接続する管路２に導く管路であり、第２チャージ管路６４は、チャージポンプ６１から吐出される作動油を、走行モータ４の第２入出ポート６と方向制御弁４０とを接続する管路３に導く管路である。チャージ用逆止弁６５，６６は、第２チャージ管路６３，６４上のそれぞれに設けられていて、チャージ回路６０からモータ側回路１への作動油の流れを許容し、モータ側回路１からチャージ回路６０への作動油の流れを阻止する。
【００２４】
また、図１において、３０は斜軸式可変容量型ポンプ１２の傾角を制御するサーボシリンダであり、７は斜軸式可変容量型ポンプ１２とチャージポンプ６１を駆動する原動機である。なお、原動機７を示す記号は電動機以外の原動機を示すものであるが、電動機でもよい。
【００２５】
斜軸式可変容量型ポンプ１２は、例えば図２示すように構成されている。図２において、１３はハウジング、１７は軸受１５，１６によりハウジング１３に対して回転可能に支持されるドライブシャフト、１８はシリンダブロック、２５はシリンダブロック１８の回転中心線（斜軸）の傾角を制御する傾角制御機構である。傾角制御機構２５は、前記サーボシリンダ３０により駆動されるようになっている。
【００２６】
ハウジング１３は、シリンダブロック１８やドライブシャフト１７等を格納するハウジング本体１４と、図２には図示していない前記吸入ポート２３および前記吐出ポート２４が形成されたヘッドセクタ２２とから構成されている。なお、ヘッドセクタ２２には、図示していないが方向制御弁４０が設けられている。
【００２７】
サーボシリンダ３０は、ヘッドセクタ２２に形成されたシリンダボア３１と、このシリンダボア３１に摺動可能に格納されたサーボピストン３２と、傾角が０°になる方向へサーボピストン３２を付勢するばね３３とを備えている。図２は、シリンダボア３１内に形成された圧力室３１ａにパイロット圧力が供給された結果、サーボピストン３２がばね３３に抗して変位し、これに伴って斜軸の傾角が角度αとなった状態を示している。なお、本実施形態はサーボピストン３２に与えるパイロット圧力を生成する制御弁を備えているが、その制御弁の図示を省略してある。
【００２８】
シリンダブロック１８には、複数のシリンダボア１９が形成されている。これらのシリンダボア１９のそれぞれには、ピストン２０が摺動可能に挿入されている。また、シリンダブロック１８には回転軸であるセンタロッド２１が摺動可能に挿入されている。このセンタロッド２１は、ドライブシャフト１７の軸線上でこのドライブシャフト１７と球面継手により結合している。各ピストン２０は、センタロッド２１とドライブシャフト１７との結合部を中心とする円周上でドライブシャフト１７と球面継手により結合している。
【００２９】
シリンダブロック１８とヘッドセクタ２２との間には、弁板２７が設けられている。この弁板２７は、この弁板２７に形成された凸湾曲面２７ａとヘッドセクタ２２に形成された凹湾曲面２２ａとにより案内されて、シリンダブロック１８とともに傾転するようになっている。
【００３０】
弁板２７の中央には孔２７ｂが形成されていて、サーボピストン３２に設けられている突起２６が摺動可能に挿入されている。つまり、突起２６と弁板２７とから傾転制御機構２５が構成されていて、サーボピストン３２の直線運動が突起２６と弁板２７とを介してシリンダブロック１８に伝達されることによって、シリンダブロック１８が傾転するようになっている。
【００３１】
このように構成された本実施形態は、次のように動作する。
【００３２】
原動機７により斜軸式可変容量型ポンプ１２が駆動されている状態において、サーボシリンダ３０の圧力室３１ａにパイロット圧力が与えられると、パイロット圧力に応じてサーボピストン３２が変位し、これに伴って、シリンダブロック１８の傾角、すなわち、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出流量が設定される。
【００３３】
このとき、方向制御弁４０の弁位置が中立位置４０ａである場合、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４から吐出された作動油は、斜軸式可変容量型ポンプ１２と方向制御弁４０との間で、すなわち、ポンプ側回路１０内で循環する。
【００３４】
一方、方向制御弁４０のパイロット部４１にパイロット圧力が与えられて、方向制御弁４０の弁位置が第１位置４０ｂに切り換わった場合、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４が走行モータ４の第１入出ポート５と連通し、走行モータ４の第２入出ポート６が斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３に連通する。これにより、作動油が走行モータ４を回転させながら、斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間で循環する。
【００３５】
また、方向制御弁４０のパイロット部４２にパイロット圧力が与えられて、方向制御弁４０の弁位置が第２位置４０ｃに切り換わった場合、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４が走行モータ４の第２入出ポート６と連通し、走行モータ４の第１入出ポート５が斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３に連通する。この場合、作動油は、方向制御弁４０の弁位置が第１位置４０ｂのときとは逆方向に走行モータ４を回転させながら、斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間で循環する。
【００３６】
建設機械の走行時に走行モータ４に与えられる負荷圧は、建設機械の登坂時などに、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４の圧力よりも高くなることがある。このとき、走行モータ４から斜軸式可変容量型ポンプ１２への作動油の逆流を許すと、走行モータ４が逆転して建設機械の位置が維持されない。本実施形態では、逆止弁５０がその逆流を阻止するので、走行モータ４の負荷圧が斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４の圧力よりも高くなったときでも、建設機械の位置が維持される。
【００３７】
また、モータ側回路１の第１入出ポート５や第２入出ポート６側の圧力が、チャージポンプ６１の吐出圧よりも低くなった場合には、チャージポンプ６１から吐出された作動油が、チャージ用逆止弁６５やチャージ用逆止弁６６を介して、モータ側回路１に補充される。
【００３８】
また、ポンプ側回路１０の管路１１内の圧力がチャージポンプ６１の吐出圧よりも低くなった場合には、チャージポンプ６１から吐出された作動油が、ポンプ側回路１０における斜軸式可変容量型ポンプ１２の吸入ポート２３側から、ポンプ側回路１０に補充される。
【００３９】
本実施形態によれば次の効果を得られる。
【００４０】
本実施形態では、斜軸式可変容量型ポンプ１２が片傾転型の斜軸式可変容量型ポンプであるので、斜軸式可変容量型ポンプ１２自体の構造、斜軸式可変容量型ポンプ１２の傾角を制御するサーボシリンダ３０の構造、サーボシリンダ３０のサーボピストン３２を操作する制御弁（図示しない）の構造が、前述した従来技術よりも簡単である。また、本実施形態では斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４との間で循環する作動油の流れの方向を制御する方向制御手段が方向制御弁４０であるために、前述した従来技術よりも弁の数が増加することになるが、サーボシリンダ３０および制御弁を両傾転型に対応させることと、方向切換弁４０を設けることとを比較しても、後者の方が簡単な構造である。これらの結果、斜軸式可変容量型ポンプから走行モータに供給する作動油の流量の制御を実現する構造と、走行モータと斜軸式可変容量型ポンプとの間で循環する作動油の流れの方向の制御を実現する構造との両方を簡単にでき、走行用ＨＳＴのコスト削減に貢献できる。
【００４１】
本実施形態は、可変容量型ポンプとして斜板式可変容量型ポンプよりも効率のよい斜軸式可変容量型ポンプ１２が採用されている例である。斜軸式可変容量型ポンプが両傾転型の場合には斜板式よりも大型化するという難点があるが、本実施形態に備えられる可変容量型ポンプは片傾転型であるので、斜軸式可変容量型ポンプを大型化させることなく採用できる。
【００４２】
また、本実施形態は、走行モータ４から斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４への作動油の逆流を逆止弁５０によって阻止するので、建設機械の登坂時などに、走行モータ４の負荷圧が斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出ポート２４の圧力よりも高くなった場合でも、建設機械の位置を維持することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、斜軸式可変容量型ポンプ１２の吐出流量が０でない状態で方向制御弁４０により斜軸式可変容量型ポンプ１２と走行モータ４とが遮断されたときに、斜軸式可変容量型ポンプ１２と方向制御弁４０との間で作動油が循環するようになる。これにより、ポンプ側回路１０内に過大な圧力が発生することを防止でき、ポンプ側回路１０を構成する油圧機器の損傷を防止することができる。
【００４４】
また、本実施形態は、ポンプ側回路１０から作動油を補充するチャージ回路６０を備えているので、ポンプ側回路１０内の作動油不足を防止できる。
【００４５】
なお、本実施形態は、油圧パイロット式の方向制御弁４０を備えている例であるが、本発明に備えられる方向制御弁の操作方式は油圧パイロット式に限定するものでなく、電磁パイロット式であってもよい。
【００４６】
また、本実施形態は、可変容量型ポンプとして斜軸式可変容量型ポンプ１２が採用されている例であるが、本発明に備えられる可変容量型ポンプは斜軸式に限られるものではなく、斜板式でもよい。斜板式可変容量型ポンプとしては例えば図３に示す斜板式可変容量型ポンプ７０がある。
【００４７】
図３において、７１はハウジング本体７２とヘッドセクタ８０から構成されたハウジング、７５は軸受７３，７４によりハウジング７１に対して回転可能に支持されるドライブシャフト、７６はドライブシャフト７５にスプライン結合したシリンダブロック、８３は傾転可能に設けられる斜板、８４は斜板８３の傾角を制御する傾角制御機構、８８は傾角制御機構８４を駆動するサーボシリンダ、９１はシリンダブロック７６とヘッドセクタ８０との間に摺動可能に設けられる弁板である。
【００４８】
サーボシリンダ８７は、ハウジング本体７２に形成されたシリンダボア８８と、このシリンダボア８８に摺動可能に格納されたサーボピストン８９と、このサーボピストン８９を傾角が０°になる方向へ付勢するばね９０とを備えている。シリンダボア８８内に形成された圧力室８９ａは制御弁（図示しない）に接続されていて、この制御弁から圧力室８９ａにパイロット圧力を供給されることで、サーボピストン８９がばね９０に抗して変位するようになっている。
【００４９】
サーボピストン８９には先端部が球状に形成された突起８５が設けられている。斜板８３にはアーム８６が設けられていて、このアーム８６に孔８６ａが形成されている。サーボピストン８９と斜板８３とは、突起８５が孔８６ａに摺動可能に挿入されることによって結合している。つまり、突起８５とアーム８６とから傾転制御機構８３が構成されていて、サーボピストン８９の直線運動が突起８５とアーム８６とを介して斜板８３に伝達されることで、斜板８３が傾転するようになっている。図３は、シリンダボア８８内に形成された圧力室８８ａにパイロット圧力が供給された結果、サーボピストン８９がばね９０に抗して変位し、これに伴って斜板８３の傾角が角度βとなった状態を示している。
【００５０】
シリンダブロック７６には、複数のシリンダボア７７が形成されている。これらのシリンダボア７７のそれぞれには、ピストン７８が摺動可能に挿入されている。各シリンダボア７７から突出する各ピストン７８の端部と、斜板８３との間には、シュー７９が設けられている。各シュー７９はピストン７８と球面継手により結合している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の走行用ＨＳＴの一実施形態を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す可変容量型ポンプとして採用される斜軸式可変容量型ピストンポンプの一例を示す断面図である。
【図３】図１に示す可変容量型ポンプとして採用される斜板式可変容量型ピストンポンプの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  モータ側回路
４  走行モータ
５  第１入出ポート
６  第２入出ポート
１０  ポンプ側回路
１２  斜軸式可変容量型ポンプ
３０  サーボシリンダ
４０  方向制御弁
４０ａ  中立位置
４０ｂ  第１位置
４０ｃ  第２位置
５０  逆止弁
６０  チャージ回路
６１  チャージポンプ
６２  第１チャージ管路
６３，６４  第２チャージ管路
６５，６６  チャージ用逆止弁
７０  斜板式可変容量型ポンプ
８７  サーボシリンダ
【図１】
2007315430.tif 000003
【図２】
2007315430.tif 000004
【図３】
2007315430.tif 000005