(57)【要約】      （修正有）【課題】原動機の回転数に影響を受けることなく重機作動部を作動させることのできる油圧制御装置を提供する。【解決手段】原動機９の駆動シャフト２と油圧ポンプ１０の間に、駆動シャフト２と連動する油圧ポンプ１０内の従動シャフト３とともに回転する高速回転用ギア５と低速回転用ギア６を備えており。原動機の駆動側シャフトの回転数に対応して、油圧ポンプの従動側シャフトの高速回転用ギアまたは低速回転用ギアのいずれかを噛み合わせて回転数を切り替えるクラッチを有する変速手段１を有していることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の駆動シャフトと油圧ポンプの間に、駆動シャフトと連動する油圧ポンプ内のシャフトの回転数を変速する変速手段を有していることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
変速手段は、原動機と連動する駆動側シャフトとともに回転する高速回転用ギア及び低速回転用ギアと、油圧ポンプと連動する従動側シャフトとともに回転する高速回転用ギアと低速回転用ギアを備えており、
原動機の駆動側シャフトの回転数に対応して、油圧ポンプの従動側シャフトの高速回転用ギアまたは低速回転用ギアのいずれかを噛み合わせて回転数を切り替えるクラッチを有することを特徴とする請求項１記載の油圧制御装置。
【請求項３】
変則手段の従動側シャフトの高速回転または低速回転の切り替えによって油圧回路の高まった圧力を逃して所定圧に調整する安全弁を有することを特徴とする請求項１又は２記載の油圧制御装置。
【請求項４】
変則手段が従動側シャフトを高速回転に切り替えたときに、低速時の油圧回路を遮断する遮断弁を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重機車両の作動部の駆動源等に利用される油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バックホーンやパワーショベルに代表される重機車両の重機作動部は、油圧ポンプと油圧タンクからなる油圧制御装置によって駆動制御するものである。さらに、油圧制御装置は、重機のほか、様々な機械に利用されており、その汎用性は高いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような油圧装置は、重機車両の原動機と連動しており、原動機の駆動軸と連動してポンプ内のシリンダを動かすものである。そして、図７のように、原動機の回転数を上げることで作業部の出力も上がる構造となっている。このことから、作動部の出力を上げるために、レバーアクセルを加減しながら引く、あるいは戻す操作を繰り返し、原動機の回転数を調整する必要があり、油圧作動油の急速な劣化等の無駄なコストがかかる問題点があった。さらに、オペレーターは、原動機の回転数が上がることに伴う誤動作の危険性を感じながら作業を続けなればならなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、原動機の回転数に影響を受けることなく重機が作動部を作動させることのできる油圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、原動機の駆動シャフトと油圧ポンプの間に、駆動シャフトと連動する油圧ポンプ内のシャフトの回転数を変速する変速手段を有していることを特徴とする。
【０００７】
本発明のうち請求項２記載の発明は、変速手段は、原動機と連動する駆動側シャフトとともに回転する高速回転用ギア及び低速回転用ギアと、油圧ポンプと連動する従動側シャフトとともに回転する高速回転用ギアと低速回転用ギアを備えており、原動機の駆動側シャフトの回転数に対応して、油圧ポンプの従動側シャフトの高速回転用ギアまたは低速回転用ギアのいずれかを噛み合わせて回転数を切り替えるクラッチを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のうち請求項３記載の発明は、変則手段の従動側シャフトの高速回転または低速回転の切り替えによって油圧回路が所定圧以上に高まった圧力を逃して調整する安全弁を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のうち請求項４記載の発明は、変則手段が従動側シャフトを高速回転に切り替えたときに、低圧時の油圧回路を遮断する遮断弁を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載によれば、原動機の駆動シャフトと油圧ポンプの間に、駆動シャフトと連動する油圧ポンプ内のシャフトの回転数を変速する変速手段を有していることにより、原動機の回転数に関わらず、油圧ポンプの油圧を制御できることから、原動機の無駄な回転を減らすことができて、タービン油等の油圧作業油の劣化等のコストの削減を図ることができる。さらに、操縦者は、ショベルやアーム等の重機作動部の操縦に専念することが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の発明によれば、変速手段として、原動機と連動する駆動側シャフトとともに回転する高速回転用ギア及び低速回転用ギアと、油圧ポンプと連動する従動側シャフトとともに回転する高速回転用ギアと低速回転用ギアを備えている。そして、クラッチで互いの噛み合うギアの組み合わせを切り替えることにより、原動機の駆動側シャフトの回転数に影響なく、油圧ポンプの吐出圧力を自在に調整できて、原動機の無駄な回転を減らすことができるから、原動機と独立した重機作動部の操縦が可能となる。さらに、クラッチによって油圧ポンプへのトルクの伝達を切る、所謂ニュートラルの状態にもできることから、重機の燃費の向上も図れることになる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の発明によれば、油圧回路が所定圧以上になると安全弁が開いて圧を逃がすので、圧力事故を防ぐことができる。
【００１３】
本発明の請求項４記載の発明によれば、原動機が低速回転しており、変則手段での制御で従動側シャフトの回転数を上げて油圧ポンプの吐出圧力を高くしたときに、低圧時の油圧回路を遮断弁で減圧することで、重機のエンストを防ぐ。これにより、地盤が固く作用部で掘削したときの引っ掛かりの多い現場であっても重機作業部の操作を円滑に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態による油圧制御装置の全体を示す（ａ）は、側面視した縦断面図であり、（ｂ）は、要部を示す側面視した縦断面図である。
【図２】本実施による油圧制御装置を備えた重機を示す側面視した縦断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、原動機の駆動シャフトが高速回転時に油圧ポンプの吐出圧力を抑えるときの変速手段の切り替え状態を示す側面視した縦断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、原動機の駆動シャフトが低速回転時に油圧ポンプの吐出圧力を高めるときの変速手段の切り替え状態を示す側面視した縦断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、原動機の駆動側シャフトからのトルクを油圧ポンプに伝えないときの変速手段の切り替え状態（ニュートラルの状態）を示す側面視した縦断面図である。
【図６】本実施による（ａ）は、油圧ポンプの構造を示す側面視した縦断面図であり、（ｂ）は、油圧ポンプの構造を示す正面視した縦断面図であり、（ｃ）は、油圧タンクの構造を示す側面視した縦断面図である。
【図７】従来の油圧制御装置の構造を示す側面視した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、各図面に基づいて本実施による油圧制御装置について詳細に示す。
本実施による油圧制御装置は、ケーシング１内に、駆動側シャフト２と、従動側シャフト３と、クラッチ４とから構成している。また、本実施による油圧制御装置は、図２のように、油圧ポンプ１０と油圧タンク１１を備える重機２６に設置してあり、その油圧により重機の重機作動部２３を作動するものである。
【００１６】
駆動側シャフト２には、径の相違する高速回転用ギア５と低速回転用ギア６が軸方向に間隔をあけて取り付けてある。本実施のものでは、駆動伝達側に径の小さな高速回転用ギア５、そして、従動側に径の大きな低速回転用ギア６を取り付けてある。また、駆動側シャフト２は、ケーシング１の内周側部に設けてある軸受２ａに回転自在に軸支されており、従動側シャフト３にしっかりとトルクを伝達する構造となっている。
【００１７】
従動側シャフト３にも、前述した駆動側シャフト２と同様、径の相違する高速回転用ギア７と低速回転用ギア８がそれぞれ同軸上に取り付けてある。また、各ギア７，８は、駆動側に径の大きな高速回転用ギア７を取り付けてあり、従動側には径の小さい低速回転用ギア８が取り付けてある。さらに、従動側シャフト３には、全周にわたって多数の溝３ａが設けてあるスプライン軸であり、これにより、各ギア７，８が従動側シャフト３の軸方向に沿って自在に摺動できるようになっている。また、従動側シャフト３は、油圧ポンプ１０まで延長して内部に通じている。
【００１８】
クラッチ４は、従動側シャフト３に取り付けてある各ギア７，８をそれぞれ軸方向に任意の操作で自在に摺動するものである。また、各ギア７，８には前後動する第一アーム１２と第二アーム１３が係止しており、第一アーム１２は、高速回転用ギア７と連動する伝達リング１４の被係止溝１４ａに係止しており、第二アーム１３は、低速回転用ギア８と連動する伝達リング１５の被係止溝１５ａに係止している。被係止溝１４ａ，１５ａは、それぞれが伝達リング１４，１５の外周部の全周に亘って設けてあり、これにより、第一アーム１２と第二アーム１３が従動側シャフト３の回転を妨げることなく、各ギア７，８を従動側シャフト３の軸方向に往復自在に動かすことのできる構造となっている。また、第一アーム１２と第二アーム１３は、それぞれに対応するマグネットスイッチ１６，１７によって作動し、各マグネットスイッチ１６，１７は、操縦者が図示は省略するが手元のコントロール部で適宜切り替えることができる。具体的にこのマグネットスイッチ１６，１７によって、重機の移動速度が速いなど駆動側シャフト２が高速で回転しているときには、図３（ａ）（ｂ）のように、駆動側シャフト２の径の大きな高速回転用ギア５の位置まで、従動側シャフト３の径の小さな低速回転用ギア８を摺動して各ギア５，８を噛み合わせることにより、駆動側シャフト２の回転を従動側シャフト３に伝達する。また、駆動側シャフト２が低速で回転しているときは、図４（ａ）（ｂ）のように、反対に駆動側シャフト２の径の小さな高速回転用ギア５に、従動側シャフト３の径の大きな高速回転用ギア７を摺動して各ギア５，７を噛み合わせる。これにより、例えば地盤慣らし等の比較的軽い作業を行うときに、原動機９の回転数を抑えても、従来の重機２６において原動機９を高速で回転している状態と同等の回転力を従動側シャフト３に伝達させることができる。このことから、原動機９の回転数を抑えながらも油圧ポンプ１０の出力を高めることができ、重機作動部２３の操作速度を上げることができる。しかも、重機２６の燃費を抑え、さらに、タービン油等の油圧作業油の劣化を抑えることができるので、重機２６の維持コストも抑えて経済的な運用を行うことができる。
【００１９】
油圧ポンプ１０は、図６（ａ）のように、本実施のものでは一般的な油圧ギアポンプが使用されている。油圧ポンプ１０は、上記の従動側シャフト３がハウジング１８内に突入しており、突入した従動側シャフト３にはドライブギア１９が設けてある。そして、ハウジング１８内にはドライブギア１９と噛み合うかたちでドリブンギア２０が設けてあり、従動側シャフト３が回転すると、ハウジング１８内に設けてあるドリブンギア２０がドライブギア１９と共に回転する。このときに、ハウジング１８の吸い込みポート２１から油圧タンク１１内のオイルを低圧で吸いこみ、同じくハウジング１８に設けてある吐出ポート２２から標準値よりも高圧で吐出することで、重機作動部２３の出力を得ることになる。
【００２０】
油圧タンク１１は、図６（ｂ）のように、油圧ポンプ１０の吸い込みポート２１にパイプを通じるとともに、油圧ポンプ１０の吐出ポート２２と通じる重機作動部２３の各シリンダと通じていることにより、オイルが油圧ポンプ１０との間で循環する構造となっている。また、吐出ポート２２と重機作動部２３との間には、低圧遮断弁２４が設けてあり、油圧ポンプ１０の吐出ポート２２からのオイルの吐出圧力が所定の状態よりも、急に高まったときに、重機作動部２３への吐出を少しずつ開放する。さらに、油圧タンク１１と重機作動部２３との間には、低圧安全弁２５が設けてあり、油圧ポンプ１０からのオイルの吐出圧力が瞬間的に高まったときに低圧安全弁２５で減圧して原動機９の停止、所謂エンジンストップを防ぐものである。
【００２１】
上記のように本実施による油圧制御装置を形成することにより、以下に示す作用、効果を奏することになる。
重機の走行速度が遅いなどの条件で原動機９の回転数を低くしても、一定の速度を確保して作業ができる。この場合には、クラッチ４の各マグネットスイッチ１６，１７を切り替え、従動側シャフト３の軸方向に径の大きな高速回転用ギア７を摺動する。これにより、駆動側シャフト２の径の小さな高速回転用ギア５と噛み合うことで、従動側シャフト３の回転数が上がって油圧ポンプ１０の出力を高めることができる。さらに、原動機９の回転数が当初から低い状態であり、その状態から油圧ポンプ１０の出力を高めたいときには、クラッチ４の各マグネットスイッチ１６，１７をそれぞれ切り替え、従動側シャフト３の軸方向に径の小さな低速回転用ギア８を摺動させ、駆動側シャフト２の径の大きな低速回転用ギア６と噛み合わせることにより、従動側シャフト３の回転数が高まって油圧ポンプ１０の出力が上がる。また、各マグネットスイッチ１６，１７を図５（ａ）（ｂ）のように、制御することにより、従動側シャフト３の高速回転用ギア７と低速回転用ギア８のいずれも駆動側シャフト２の各ギア５，６と噛み合わない位置に摺動し、駆動が伝達しない所謂ニュートラルの状態とすることができる。これにより、油圧ポンプ１０の待機（アイドリング）状態が解消され、重機の燃費向上が図られる。さらに、油圧ポンプ１０からのオイルの吐出圧力は、操縦者の意思によって原動機９の回転数に関わらずほぼ一定の状態に保つことができるようになり、油圧作動油の劣化防止や重機の駆動にかかる燃費の向上、あるいは、操縦者の熟練度に関わらずに重機作動部２３の操作に集中できるようになる。
【００２２】
本発明の油圧制御装置は、上記各実施形態のように、原動機９の駆動側シャフト２と油圧ポンプ１０の従動側シャフト３の間に、高速回転用ギア５，７と低速回転用ギア６，８を使用して変速するものについて記載したが、それ以外にベルトによる無段変速機などの歯車を使用しない他の変速手段を利用してもよい。油圧ポンプ１０についても、上記実施形態のもの以外に、ベーンポンプやピストンポンプ等を使用してもよく、さらに、油圧タンク１１も形状や構造を特定するものではない。
【符号の説明】
【００２３】
１  ケーシング（変速手段）
２  駆動側シャフト
２ａ  軸受
３  従動側シャフト
４  クラッチ
５  高速回転用ギア
６  低速回転用ギア
７  高速回転用ギア
８  低速回転用ギア
９  原動機
１０  油圧ポンプ
１１  油圧タンク
１２  第一アーム
１３  第二アーム
１４  伝達リング（高速回転用ギア側）
１５  伝達リング（低速回転用ギア側）
１６  マグネットスイッチ
１７  マグネットスイッチ
１８  ハウジング
１９  ドライブギア
２０  ドリブンギア
２１  吸い込みポート
２２  吐出ポート
２３  重機作動部
２４  低圧遮断弁
２５  低圧安全弁
２６  重機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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