(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結して一方向に作動流体を吐出し、その吐出量を傾転角に応じて変える可変容量形ポンプと、両方向の流れを許容する流体圧モータと、可変容量形ポンプと流体圧モータとの間に介在させた前後進切換弁とを備え、上記前後進切換弁は、中立位置にあるとき、流体圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断する一方、前進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの一方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの他方のポートに連通して、流体圧モータを正回転させ、また、後進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの一方のポートに連通して、流体圧モータを逆転させる構成にした走行駆動装置において、可変容量形ポンプと流体圧モータとの間に、上記前後進切換弁とパラレルに介在させたブレーキ切換弁と、このブレーキ切換弁を制御するコントローラ機構とを備え、上記ブレーキ切換弁は、中立位置にあるとき、流体圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断する一方、前進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの一方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、また、後進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの一方のポートに連通する構成とし、しかも、上記コントローラ機構は、前後進切換弁が中立位置にあり、かつ、流体圧モータが設定回転数以上で正回転していれば、ブレーキ切換弁を前進位置に切換え、また、前後進切換弁が中立位置にあり、かつ、流体圧モータが設定回転数以上で逆回転していれば、ブレーキ切換弁を後進位置に切換え、上記ブレーキ切換弁が前進位置あるいは後進位置にあるときに、可変容量形ポンプの傾転角を制御するための制御圧力を生成するレギュレータバルブと上記可変容量形ポンプの制御シリンダの圧力室との間にブレーキ制御弁を備えるとともに、このブレーキ制御弁を上記ブレーキ切換弁の前後の差圧に応じて切換わり、上記ブレーキ切換弁の前後の差圧が大きいときに可変容量形ポンプの傾転角を大きくする構成にしたことを特徴とする走行駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホイールローダ等の車両に用いられる走行駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホイールローダ等の車両に用いられる走行駆動装置として、可変容量形ポンプと油圧ポンプとで閉回路を構成したものがある。
一般的には、エンジンに連結させた可逆タイプの可変容量形ポンプを、両回転を許容する油圧モータ５に接続する、いわゆるハイドロスタティックトランスミッション装置が知られている。
ただし、近年では、エンジンに連結させた可変容量形ポンプとして、可逆タイプではなく、一方向のみに吐出するタイプを使用したものがある。そして、車両を走行させるときは、上記可変容量形ポンプから両回転を許容する油圧モータに対する作動油の流れを、前後進切換弁で切換えるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように可変容量形ポンプを一方向のみに吐出するタイプとした走行駆動装置では、前後進切換弁をアクセルペダルに連動させたものがある。そして、アクセルペダルを離したとき、前後進切換弁は、油圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断する。
しかし、アクセルペダルを離したとき、油圧モータが可変容量形ポンプ側から遮断されと、いわゆるエンジンブレーキを効かせられなくなってしまう。
この発明の目的は、可変容量形ポンプを一方向のみに吐出するタイプとし、両回転を許容する油圧モータに対する作動油の流れを、前後進切換弁で切換えるようにした走行駆動装置において、通常走行状態からエンジン回転数を低くしたとき、油圧モータにブレーキ力を作用させることのできる走行駆動装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンに連結して一方向に作動流体を吐出し、その吐出量を傾転角に応じて変える可変容量形ポンプと、両方向の流れを許容する流体圧モータと、可変容量形ポンプと流体圧モータとの間に介在させた前後進切換弁とを備え、上記前後進切換弁は、中立位置にあるとき、流体圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断する一方、前進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの一方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの他方のポートに連通して、流体圧モータを正回転させ、また、後進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの一方のポートに連通して、流体圧モータを逆転させる構成にした走行駆動装置を前提とする。
【０００５】
そして、この発明は、可変容量形ポンプと流体圧モータとの間に、上記前後進切換弁とパラレルに介在させたブレーキ切換弁と、このブレーキ切換弁を制御するコントローラ機構とを備え、上記ブレーキ切換弁は、中立位置にあるとき、流体圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断する一方、前進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの一方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、また、後進位置にあるとき、可変容量形ポンプの吐出ポートを流体圧モータの他方のポートに連通し、かつ、可変容量形ポンプの吸込ポートを流体圧モータの一方のポートに連通する構成とし、しかも、上記コントローラ機構は、前後進切換弁が中立位置にあり、かつ、流体圧モータが設定回転数以上で正回転していれば、ブレーキ切換弁を前進位置に切換え、また、前後進切換弁が中立位置にあり、かつ、流体圧モータが設定回転数以上で逆回転していれば、ブレーキ切換弁を後進位置に切換え、上記ブレーキ切換弁が前進位置あるいは後進位置にあるときに、可変容量形ポンプの傾転角を制御するための制御圧力を生成するレギュレータバルブと上記可変容量形ポンプの制御シリンダの圧力室との間にブレーキ制御弁を備えるとともに、このブレーキ制御弁を上記ブレーキ切換弁の前後の差圧に応じて切換わり、上記ブレーキ切換弁の前後の差圧が大きいときに可変容量形ポンプの傾転角を大きくする構成にした点に特徴を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の走行駆動装置の実施例を示す。
可変容量形ポンプ１を、具体的には図示しないが、その動力源であるエンジンに連係している。そして、この可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａと吸込ポート１ｂとを、それぞれ高圧ライン２と低圧ライン３とを介して、前後進切換弁４に接続している。
また、両回転を許容する油圧モータ５を、具体的には図示しないが、車輪側に連係している。したがって、油圧モータ５が回転すれば、その回転方向に応じて、車両を前進走行あるいは後進走行させることができる。そして、この油圧モータ５の一方のポート５ａと他方のポート５ｂとを、それぞれ一方のライン６と他方のライン７とを介して、前後進切換弁４に接続している。
【０００７】
上記前後進切換弁４は、図１に示すように、スプリング８によって保たれる中立位置で、各ライン２、３、６、７を遮断し、油圧モータ５を可変容量形ポンプ１側から遮断している。
前後進切換弁４は、操作レバー９の操作方向によって、前後進位置が選択される。そして、この前後進切換弁４の切換量は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量、すなわち、エンジン回転数に応じて決められるようになっている。
【０００８】
例えば、操作レバー９を前進方向に切換えた状態では、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じて、この前後進切換弁４が図中下側の前進位置に切換わる。このように前後進切換弁４が前進位置に切換われば、高圧ライン２が一方のライン６に連通し、また、低圧ライン３が他方のライン７に連通する。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａから吐出された作動油が、油圧モータ５の一方のポート５ａに導かれることになり、この油圧モータ５を正回転させて、車両を前進走行させることができる。
【０００９】
逆に、操作レバー９を後進方向に切換えた状態では、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じて、この前後進切換弁４が図中上側の後進位置に切換わる。このように前後進切換弁４が後進位置に切換われば、高圧ライン２が他方のライン７に連通し、また、低圧ライン３が一方のライン６に連通する。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａから吐出された作動油が、油圧モータ５の他方のポート５ｂに導かれることになり、この油圧モータ５を逆回転させて、車両を後進走行させることができる。
【００１０】
このようにした走行駆動装置では、上記前進走行状態あるいは後進走行状態において、可変容量形ポンプ１の吐出量を制御することで、油圧モータ５の回転速度を決め、車速を変化させることができる。
そして、可変容量形ポンプ１の吐出量を制御するために、この可変容量形ポンプ１の傾転角を、次のようにして制御している。
可変容量形ポンプ１には、制御シリンダ１０を連係している。この制御シリンダ１０は、圧力室１１が低圧となっている状態で、スプリング１２によって可変容量形ポンプ１の傾転角を大きく保っている。そして、圧力室１１に圧力が導かれると、スプリング１２に抗して作動し、可変容量形ポンプ１の傾転角を小さくする。
【００１１】
上記制御シリンダ１０の圧力室１１の圧力を、レギュレータバルブ１３によって制御している。
レギュレータバルブ１３がスプリング１４によって保たれるノーマル状態にあるとき、制御シリンダ１０の圧力室１１をタンクに連通する。それに対して、レギュレータバルブ１３がスプリング１４に抗して切換わると、その切換量に応じて、可変容量形ポンプ１の吐出圧から制御圧力を生成し、その制御圧力を制御シリンダ１０の圧力室１１に導くことになる。
このレギュレータバルブ１３のパイロット室１３ａには、高圧ライン２の可変容量形ポンプ１の吐出圧を導いている。また、スプリング１４を設けたパイロット室１３ｂには、油圧モータ５に接続する両ライン６、７の圧力を、チェック弁１５で高圧選択して導いている。
【００１２】
このようにしたレギュレータバルブ１３は、前後進切換弁４前後の差圧に応じて切換わり、制御シリンダ１０を介して可変容量形ポンプ１の傾転角を制御する。そして、前後進切換弁４の上流側の圧力、すなわち、可変容量形ポンプ１の吐出圧を、前後進切換弁４の下流側の圧力、すなわち、油圧モータ５の負荷圧より所定圧だけ高く保つロードセンシング制御を行なうことになる。
このようにロードセンシング制御を行なえば、前後進切換弁４がある開度にあるとき、油圧モータ５側の負荷にかかわらず、この前後進切換弁４を流れる流量を一定に保ち、油圧モータ５の回転速度、言い換えれば、車速を一定に維持することができる。
【００１３】
なお、レギュレータバルブ１３と制御シリンダ１０の圧力室１１との間には、ブレーキ制御弁１６を介在させている。
ブレーキ制御弁１６は、スプリング１７によって保たれるノーマル状態で、レギュレータバルブ１３と制御シリンダ１０の圧力室１１とを遮断し、制御シリンダ１０の圧力室１１を低圧ライン３に連通する。
このブレーキ制御弁１６のパイロット室１６ｂには、レギュレータバルブ１３のパイロット室１３ｂと同じく、両ライン６、７の圧力をチェック弁１５で高圧選択して導いている。また、スプリング１７を設けたパイロット室１６ａを、低圧ライン３に連通している。
【００１４】
このようにしたブレーキ制御弁１６の詳しい作用は後述するが、通常走行状態では、パイロット室１６ｂに油圧モータ５の負荷圧が導かれ、また、パイロット室１６ａが低圧ライン３の低圧となっているので、このブレーキ制御弁１６は、スプリング１７に抗して切換わった状態となっている。そして、ブレーキ制御弁１６がスプリング１７に抗して切換わった状態にあれば、上記レギュレータバルブ１３で生成された制御圧力が、なんら規制されることなく制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれるので、前述したロードセンシング機能を妨げることがない。
【００１５】
また、レギュレータバルブ１３と制御シリンダ１０の圧力室１１との間には、安全弁１８を介在させている。
安全弁１８は、スプリング１９によって保たれるノーマル状態で、レギュレータバルブ１３と制御シリンダ１０の圧力室１１とを連通する。したがって、通常走行状態では、上記レギュレータバルブ１３で生成された制御圧力が、なんら規制されることなく制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれるので、前述したロードセンシング機能を妨げることがない。
【００１６】
このようにした安全弁１８のパイロット室１８ａには、可変容量形ポンプ１の吐出圧を導いている。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出圧が異常に高くなったときには、この安全弁１８がスプリング１９に抗して切換わり、可変容量形ポンプ１の吐出圧を制御シリンダ１０の圧力室１１に導く。そして、可変容量形ポンプ１の吐出圧が制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれれば、制御シリンダ１０はスプリング１２に抗して大きく作動し、可変容量形ポンプ１の傾転角を小さくして、可変容量形ポンプ１の吐出圧がそれ以上高くなるのを防ぐことになる。
【００１７】
ここで、高圧ライン２に高圧サブライン２０を接続し、低圧ライン３に低圧サブライン２１を接続している。そして、これら高圧サブライン２０と低圧サブライン２１とを、ブレーキ切換弁２２に接続している。
また、一方のライン６に一方のサブライン２３を接続し、他方のライン７に他方のサブライン２４を接続している。そして、これらサブライン２３、２４を、ブレーキ切換弁２２に接続している。
上記ブレーキ切換弁２２は、スプリング２５によって保たれる中立位置で、各サブライン２０、２１、２３、２４を遮断し、油圧モータ５を可変容量形ポンプ１側から遮断している。
【００１８】
上記中立位置から、例えば、電磁ソレノイド２６ａを励磁して、このブレーキ切換弁２２を図中下側の前進位置に切換えると、高圧ライン２が高圧サブライン２０を介して一方のライン６に連通し、また、低圧ライン３が低圧サブライン２１を介して他方のライン７に連通する。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａが油圧モータ５の一方のポート５ａに連通し、また、可変容量形ポンプ１の吸込ポート１ｂが油圧モータ５の他方のポート５ｂに連通する。
逆に、電磁ソレノイド２６ｂを励磁して、このブレーキ切換弁２２を図中上側の後進位置に切換えると、高圧ライン２が高圧サブライン２０を介して他方のライン７に連通し、また、低圧ライン３が低圧サブライン２１を介して一方のライン６に連通する。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａが油圧モータ５の他方のポート５ｂに連通し、また、可変容量形ポンプ１の吸込ポート１ｂが油圧モータ５の一方のポート５ａに連通する。
【００１９】
上記ブレーキ切換弁２２を切換える電磁ソレノイド２６ａ、２６ｂは、コントローラＣによって制御されている。
コントローラＣには、油圧モータ５の回転数及び回転方向を入力している。また、前述した前後進切換弁４が中立位置にあるかどうかを検出して入力している。そして、このコントローラＣは、前後進切換弁４が中立位置にあり、かつ、油圧モータ５が設定回転数以上で正回転していれば、電磁ソレノイド２６ａを励磁して、ブレーキ切換弁２２を図中下側の前進位置に切換える。同じく、前後進切換弁４が中立位置にあり、かつ、油圧モータ５が設定回転数以上で逆回転していれば、電磁ソレノイド２６ｂを励磁して、ブレーキ切換弁２２を図中上側の後進位置に切換える。
【００２０】
次に、上記実施例の走行駆動装置の作用について説明する。
車両を前進走行させるときは、操作レバー９を前進方向に切換えるとともに、図示しないアクセルペダルを踏み込む。
この状態では、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、前後進切換弁４が図中下側の前進位置に切換わる。そして、前後進切換弁４が前進位置に切換われば、高圧ライン２が一方のライン６に連通し、また、低圧ライン３が他方のライン７に連通する。したがって、可変容量形ポンプ１の吐出ポート１ａから吐出された作動油が、油圧モータ５の一方のポート５ａに導かれることになり、この油圧モータ５を正回転させて、車両を前進走行させることができる。
【００２１】
このとき、ブレーキ制御弁１６のパイロット室１６ｂには、油圧モータ５の負荷圧がチェック弁１５を介して選択されて導かれる。また、パイロット室１６ａの圧力は、低圧ライン３の低圧となっている。したがって、このブレーキ制御弁１６は、スプリング１７に抗して切換わった状態となっている。
そして、前述したように、レギュレータバルブ１３が、前後進切換弁４前後の差圧に応じて切換わり、可変容量形ポンプ１の吐出圧を、油圧モータ５の負荷圧より所定圧だけ高く保つロードセンシング制御を行なうことになる。したがって、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、油圧モータ５側の負荷にかかわらず、この前後進切換弁４を流れる流量を一定に保ち、油圧モータ５の回転速度、言い換えれば、車速を一定に維持することができる。
【００２２】
なお、前後進切換弁４が前進位置にあるとき、コントローラＣは、電磁ソレノイド２６ａ、２６ｂを非励磁状態に保つので、ブレーキ切換弁２２が中立位置にある。したがって、サブライン２０、２１、２３、２４側では、油圧モータ５を可変容量形ポンプ１側から遮断した状態にあり、可変容量形ポンプ１の作動油のすべてが、前後進切換弁４によって制御されることになる。
【００２３】
以上のように油圧モータ５が設定回転数以上の回転数で通常走行している状態で、図示しないアクセルペダルの踏み込みを止めると、前後進切換弁４は中立位置に復帰する。したがって、各ライン２、３、６、７を遮断し、油圧モータ５を可変容量形ポンプ１側から遮断することになる。
ただし、アクセルペダルの踏み込みを止めても、油圧モータ５は、慣性によって設定回転数以上で正回転を続けようとする。
したがって、前後進切換弁４が中立位置にあり、かつ、油圧モータ５が設定回転数以上で正回転している状態となり、前述したように、コントローラＣは、電磁ソレノイド２６ａを励磁して、ブレーキ切換弁２２を図中下側の前進位置に切換えることになる。
【００２４】
また、油圧モータ５が慣性によって正回転すると、この油圧モータ５がポンプ作用を発揮し、一方のポート５ａから作動油を吸い込んで、その作動油を他方のポート５ｂから吐出する。一方、アクセルペダルの踏み込みを止めると、エンジン回転数が低くなって、可変容量形ポンプ１の回転数も低くなる。
かかる状況では、油圧モータ５のポート５ｂから吐出された作動油が、他方のライン７→他方のサブライン２４→ブレーキ切換弁２２→低圧サブライン２１→低圧ライン３へと導かれ、可変容量形ポンプ１を回転させようとする。したがって、低圧ライン３に圧力が発生し、油圧モータ５に負荷が作用して、この油圧モータ５の回転に対してブレーキ力を作用させることができる。
【００２５】
しかも、ブレーキ制御弁１６は、ブレーキ切換弁２２前後の差圧に応じて切換わる。そして、このブレーキ制御弁１６の切換量に応じて、低圧ライン３に発生している圧力から制御圧力を生成し、その制御圧力を制御シリンダ１０の圧力室１１に導くことになる。
したがって、ブレーキ切換弁２２前後の差圧に応じて、可変容量形ポンプ１の容量を変化させて、車速に応じた適度なブレーキング効果を発揮させることができる。
【００２６】
例えば、高車速走行時には、油圧モータ５の回転数が高く、この油圧モータ５の吐出量が多くなるため、ブレーキ切換弁２２前後の差圧が大きくなる。したがって、ブレーキ制御弁１６がスプリング１７に抗して大きく切換わり、制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれる制御圧力は低くなる。そして、制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれる制御圧力が低ければ、可変容量形ポンプ１の傾転角は大きくなるので、その容量を大きくして、油圧モータ５の回転に対して急激にブレーキ力が作用するのを防ぐことができる。
【００２７】
そして、低車速になるにつれて、油圧モータ５の回転数が低くなり、この油圧モータ５の吐出量が少なくなるので、ブレーキ切換弁２２前後の差圧が小さくなる。したがって、ブレーキ制御弁１６はスプリング１７によってノーマル状態に近い状態となり、制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれる制御圧力は高くなる。そして、制御シリンダ１０の圧力室１１に導かれる制御圧力が高くなれば、可変容量形ポンプ１の傾転角を小さくして、その容量を小さくして、ブレーキング効果を高めることができる。
【００２８】
なお、車両を後進走行させるときは、前後進切換弁４及びブレーキ切換弁２２を、それぞれ後進位置に切換えるようにする。ただし、その作用については、上記前進走行状態の場合と同じなので、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、例えば、前後進切換弁を前進位置に切換えれば、流体圧モータを正回転させて、車両を前進走行させることができる。そして、このときはブレーキ切換弁が中立位置にあるので、可変容量形ポンプの吐出する作動流体のすべてが、前後進切換弁によって制御されることになる。
【００３８】
一方、流体圧モータが設定回転数以上の回転数で通常走行している状態で、前後進切換弁を中立位置に復帰させれば、流体圧モータを可変容量形ポンプ側から遮断することになるが、流体圧モータは、慣性によって設定回転数以上で回転を続ける。したがって、前後進切換弁が中立位置にあり、かつ、流体圧モータが設定回転数以上で回転している状態となり、コントローラ機構は、ブレーキ切換弁を前進位置あるいは後進位置に切換える。
また、流体圧モータが慣性によって回転すると、この流体圧モータがポンプ作用を発揮し、その回転方向に応じて作動流体を吐出する。したがって、流体圧モータから吐出された作動流体が、上記ブレーキ切換弁を介して可変容量形ポンプへと導かれ、この可変容量形ポンプを回転させようとする。そして、可変容量形ポンプを回転させようとする負荷によって、この流体圧モータの回転に対してブレーキ力を作用させることができる。
【００３９】
さらに、流体圧モータの回転に対してブレーキ力を作用させているときに、可変容量形ポンプの容量を変化させて、そのブレーキ力を制御することができる。例えば、高車速走行時に、可変容量形ポンプの容量を大きくして、急激にブレーキ力が作用するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例の走行駆動装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１                      可変容量形ポンプ
１ａ                    吐出ポート
１ｂ                    吸込ポート
４                      前後進切換弁
５                      油圧モータ
５ａ                    一方のポート
５ｂ                    他方のポート
１０                    制御シリンダ
１１                    圧力室
１２                    スプリング
１６                    ブレーキ制御弁
１６ａ、１６ｂ          パイロット室
２２                    ブレーキ切換弁
２６ａ、２６ｂ          電磁ソレノイド
Ｃ                      コントローラ
【図１】
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