JP2004316839A

JP2004316839A - 液圧駆動装置

Info

Publication number: JP2004316839A
Application number: JP2003113927A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Ito; 和巳伊藤; Atsushi Kugenuma; 淳久下沼
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】例えば２つの吐出ポートを持つ２フロータイプのピストンポンプを用いて液圧駆動装置の構造の簡素化及び小型化をはかる。
【解決手段】２フロータイプのピストンポンプ１０の各吐出ポートから独立して吐出される作動油を導く第一、第二吐出通路３１，４１と、この第一、第二吐出通路３１，４１を通ってタンク５０に戻される作動油の流れに抵抗を付与する第一、第二絞り３５，４５と、この第一、第二絞り３５，４５より上流側であって第一、第二吐出通路３１，４１に介在した低圧選択弁（低圧選択手段）５２と、この低圧選択弁５２によって選択された圧力が低下するのに応動してピストンポンプ１０の押しのけ容積を増大させるレギュレータ５１とを備え、各アクチュエータに必要な作動油の供給量に応じてピストンポンプ１０の吐出量を制御する構成とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設機械等において複数の液圧アクチュエータを複合駆動する液圧駆動装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば油圧ショベルの液圧駆動装置として、エンジンによって駆動される第一、第二ピストンポンプと、第一、第二ピストンポンプから第一、第二吐出通路に吐出されドレン側に戻される作動油の流れに抵抗を付与する第一、第二絞りと、第一、第二絞りの上流側圧力（ポンプ吐出圧力）に応動して第一、第二ピストンポンプの押しのけ容積を制御する第一、第二レギュレータを備えたものがある。第一、第二吐出通路に左右の走行モータに作動油を分配するモータ用コントロールバルブや他のアクチュエータ用コントロールバルブがそれぞれ設けられている。
【０００３】
この場合、第一、第二ピストンポンプの吐出圧力が第一、第二レギュレータによって独立して制御されるため、左右の走行モータ間の負荷変動によって走行安定性が損なわれないようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１３２９７７号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１５４９５号公報
【特許文献３】
特開平８−１０５４０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の液圧駆動装置にあっては、２台のピストンポンプを備えるため、構造が複雑化し、この小型が難しいという問題点があった。
【０００６】
なお、この対策として２つの吐出ポートを持つ２フロータイプのピストンポンプを用いてポンプ台数を減らすことが考えられる。しかし、この場合、２つの吐出ポートから吐出される圧力をそれぞれ制御することが難しく、無駄に吐出される作動油量が増えるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば２フロータイプのピストンポンプを用いて液圧駆動装置の構造簡素化及び小型化をはかることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数の吐出ポートを持つ可変容量型ピストンポンプと、このピストンポンプの各吐出ポートから独立して吐出される作動液を導く第一、第二吐出通路と、この第一、第二吐出通路によって導かれる作動液を各アクチュエータにそれぞれ分配する各コントロールバルブと、第一、第二吐出通路を通ってドレン側に戻される作動液の流れに抵抗を付与する第一、第二絞りと、この第一、第二絞りの上流側であって第一、第二吐出通路に介在した低圧選択手段と、この低圧選択手段によって選択された圧力が低下するのに応動してピストンポンプの押しのけ容積を増大させるレギュレータとを備えたことを特徴とするものとした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、第一、第二吐出通路に左右走行モータ用コントロールバルブをそれぞれ介装し、この左右走行モータ用コントロールバルブを介して分配される作動液を車両の左右走行モータに供給する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、ギヤポンプから吐出される作動液を導く第三吐出通路と、この第三吐出通路に介装される旋回用コントロールバルブとを備え、この旋回用コントロールバルブを介して分配される作動液を旋回台を駆動する旋回モータに供給する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、例えば２つの吐出ポートを持つ２フロータイプのピストンポンプを用いることによってポンプ台数を減らし、構造の簡素化及び小型化がはかれる。
【００１２】
レギュレータは第一、第二吐出通路のうち各アクチュエータに分配される作動液量が多い方の圧力が低下するのに応じてピストンポンプの押しのけ容積を増やし、第一、第二吐出通路に導かれるポンプ吐出圧力が所定値に保たれる。こうしてレギュレータは各アクチュエータに導かれる作動液圧が維持される範囲でピストンポンプの押しのけ容積を小さくし、エネルギロスが抑えられる。また、ポンプ吐出量が最大になる運転時も、単一のピストンポンプを用いてエンジン出力を有効に利用してポンプ吐出量を馬力制御することが可能となる。
【００１３】
第２の発明によると、左右の走行モータは第一、第二吐出通路によって作動液が独立して導かれるため、左右の走行モータ間の負荷変動によって走行安定性が損なわれない。
【００１４】
第３の発明によると、旋回モータはギヤポンプから吐出される作動液によって安定した作動が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、油圧ショベルに搭載される液圧駆動装置は、２つの吐出ポートを持つ２フロータイプのピストンポンプ１０と、このピストンポンプ１０の各吐出ポートから独立して吐出される作動油（作動液）を導く第一、第二吐出通路３１，４１と、この第一、第二吐出通路３１，４１によって導かれる作動油を各アクチュエータに分配するコントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４とを備える。
【００１７】
第一吐出通路３１には左走行モータ用コントロールバルブ３２、ブーム用コントロールバルブ３３、アーム用コントロールバルブ３４が介装される。第二吐出通路４１には右走行モータ用コントロールバルブ４２、ブーム用コントロールバルブ４３、旋回用コントロールバルブ４４が介装される。
【００１８】
左右走行モータ用コントロールバルブ３２，４２は、左右の走行モータに対する作動油の供給量を調節する。ブーム用コントロールバルブ３３，４３は、ブームシリンダに対する作動油の供給量を調節する。アーム用コントロールバルブ３４は、アームシリンダに対する作動油の供給量を調節する。旋回用コントロールバルブ４４は、旋回台を駆動する旋回モータに対する作動油の供給量を調節する。各コントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４の作動はオペレータによって操作され、油圧ショベルの走行、地面の掘削や土砂の搬送作業が行われる。
【００１９】
図２に示すように、回転斜板式のピストンポンプ１０は、ケーシング１とポートブロック２とにより形成される内部空間にシリンダブロック３および斜板４が収装される。
【００２０】
シリンダブロック３はシャフト５を介して回転駆動される。シャフト５は、その一端がポートブロック２にベアリング１２を介して支持され、その途中がケーシング１にベアリング１１を介して支持される。シャフト５はケーシング１から外部へ突出されるその一端に図示しないエンジンから回転が伝達される。
【００２１】
シリンダブロック３には偶数本のシリンダ６がその回転軸と平行に、かつその回転軸を中心とする略同一円周上に一定の間隔を持って並んで配置される。
【００２２】
各シリンダ６にはピストン８がそれぞれ挿入され、両者の間に容積室７が画成される。各ピストン８の一端側はシリンダブロック３から突出され、斜板４に接するシュー９を介して支持される。シリンダブロック３が回転すると、各ピストン８は斜板４との間で往復動し、シリンダ６の容積室７を拡縮させる。
【００２３】
シリンダブロック３の端面には各容積室７に連通するシリンダポート１３，１４が開口する。シリンダポート１３，１４は、中心軸を中心として異なった半径上に交互に配置される。
【００２４】
ケーシング１とポートブロック２の間にはシリンダブロック３の端面を摺接させるバルブプレート２０が介装される。バルブプレート２０には吸込ポートと吐出ポート２２，２３がそれぞれ開口し、シリンダブロック３の回転に伴って各シリンダポート１３，１４が連通することによって各容積室７に対する作動油の吸込と吐出が制御される。各吐出ポート２２，２３は第一、第二吐出通路３１，４１に連通している。なお、図１におれるバルブプレート２０位置は便宜上実際のの取り付け位置より９０°ずらしている。
【００２５】
シリンダブロック３の１回転につき、各ピストン８がシリンダ６を１往復動する。シリンダ６の容積室７が拡張する吸込行程では、作動油をバルブプレート２０の吸込ポートからシリンダポート１３，１４を通して容積室７に吸い込む。シリンダ６の容積室７が収縮する吐出行程では、作動油を容積室７からシリンダポート１３，１４からバルブプレート２０の各吐出ポート２２，２３を通して第一、第二吐出通路３１，４１へと吐出する。これにより、第一、第二吐出通路３１，４１では互いに独立した作動油の流れが生じ、作動油の流量や圧力を個別に設定できる。
【００２６】
斜板４とケーシング１の間にはスプリング１５が介装され、斜板４はスプリング１５によってその傾転角度を最大とする方向に付勢される。
【００２７】
斜板４とケーシング１の間にはスプリング１５に抗して斜板４を動かす油圧シリンダ１６が介装される。油圧シリンダ１６はケーシング１に形成されたシリンダ１７と、このシリンダ１７に摺動可能に挿入されるピストン１８とを備え、両者の間に画成される油室１９には作動油圧がレギュレータ５１を介して導かれる。油圧シリンダ１６は作動油圧が上昇するのにしたがってピストン１８がシリンダ１７から突出して斜板４の傾転角度を減少させ、シャフト５の１回転当たりのポンプ押しのけ容積が減少する。
【００２８】
各アクチュエータに必要な作動油の供給量に応じてピストンポンプ１０の吐出量を制御するため、この油圧ショベルに搭載される液圧駆動装置は、第一、第二吐出通路３１，４１を通ってタンク５０に戻される作動油の流れに抵抗を付与する第一、第二絞り３５，４５と、この第一、第二絞り３５，４５より上流側圧力（ポンプ吐出圧力）のうち低い方を選択する低圧選択弁（低圧選択手段）５２と、この低圧選択弁５２によって選択された圧力が低下するのに応動してピストンポンプ１０の押しのけ容積を増大させるレギュレータ５１とを備える。
【００２９】
低圧選択弁５２はポジションａ，ｂ，ｃを備え、第一、第二絞り３５，４５より上流側圧力の関係に応じてレギュレータ５１に対する第一、第二吐出通路３１，４１の連通を次のように切換える。
【００３０】
各コントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４が全て中立位置にあって全てのアクチュエータの作動が停止した運転状態では、低圧選択弁５２はポジションｃに切換わり、第一、第二絞り３５，４５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００３１】
第一絞り３５の上流側圧力が第二絞り４５の上流側圧力より所定値以上の差を持って低い場合、低圧選択弁５２はバネの付勢力に抗してポジションａに切換わり、この低い第一絞り３５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００３２】
第二絞り４５の上流側圧力が第一絞り３５の上流側圧力より所定値以上の差を持って低い場合、低圧選択弁５２はバネの付勢力に抗してポジションｂに切換わり、この低い第二絞り４５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００３３】
第一絞り３５の上流側圧力と第二絞り４５の上流側圧力の差が所定値より低い場合、低圧選択弁５２はバネの付勢力によってポジションｃに保持され、第一、第二絞り３５，４５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００３４】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３５】
油圧ショベルに搭載される液圧駆動装置は、２つの吐出ポートを持つ２フロータイプのピストンポンプ１０を用いることにより、２台のピストンポンプを備える従来装置に比べて構造の簡素化及び小型化がはかれる。
【００３６】
２フロータイプのピストンポンプ１０は第一、第二吐出通路３１，４１に略等しい量の作動油を独立して吐出する。第一、第二吐出通路３１，４１によって導かれる作動油はコントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配され、余剰作動油が第一、第二絞り３５，４５を介してタンク５０に戻される。左右の走行モータは第一、第二吐出通路３１，４１によって作動油が独立して導かれるため、左右の走行モータ間の負荷変動によって走行安定性が損なわれない。
【００３７】
コントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配される作動油量が増える程、第一、第二絞り３５，４５を通って戻される余剰作動油が減り、第一、第二絞り３５，４５の上流側圧力が低下する。
【００３８】
コントロールバルブ３２，３３，３４を介して各アクチュエータに分配される作動油量が、コントロールバルブ４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配される作動油量と略等しい場合、低圧選択弁５２がポジションｃに保持され、第一、第二絞り３５，４５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。これにより、コントロールバルブ３２，３３，３４，４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配される作動油量が増える程、レギュレータ５１はピストンポンプ１０の押しのけ容積を増やし、第一、第二吐出通路３１，４１に導かれるポンプ吐出圧力が所定値に保たれ、各アクチュエータに導かれる作動油圧が維持される。これにより、全てのアクチュエータの作動が停止した運転状態では、ピストンポンプ１０から吐出される作動油の全量が第一、第二絞り３５，４５を通してタンク５０に戻され、第一、第二絞り３５，４５の上流側圧力が上昇し、レギュレータ５１がピストンポンプ１０の押しのけ容積を小さくし、無駄に吐出される作動油量が減り、エネルギロスが抑えられる。
【００３９】
コントロールバルブ３２，３３，３４を介して各アクチュエータに分配される作動油量が、コントロールバルブ４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配される作動油量より多い場合、低圧選択弁５２がポジションａに切換わり、比較的低い第一絞り３５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００４０】
逆に、コントロールバルブ４２，４３，４４を介して各アクチュエータに分配される作動油量が、コントロールバルブ３２，３３，３４を介して各アクチュエータに分配される作動油量より多い場合、低圧選択弁５２がポジションｂに切換わり、比較的低い第二絞り４５の上流側圧力がレギュレータ５１に導かれる。
【００４１】
これにより、レギュレータ５１は第一、第二吐出通路３１，４１のうち各アクチュエータに分配される作動油量が多い方の圧力が低下するのに応じてピストンポンプ１０の押しのけ容積を増やし、第一、第二吐出通路３１，４１に導かれるポンプ吐出圧力が所定値に保たれる。こうしてレギュレータ５１は各アクチュエータに導かれる作動油圧が維持される範囲でピストンポンプ１０の押しのけ容積を小さくし、エネルギロスが抑えられる。また、ポンプ吐出量が最大になる運転時も、単一のピストンポンプ１０を用いてエンジン出力を有効に利用してポンプ吐出量を馬力制御することが可能となる。
【００４２】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４３】
油圧ショベルに搭載される液圧駆動装置は、２フロータイプのピストンポンプ１０に加えてエンジンによって駆動されるギヤポンプ５５を備え、このギヤポンプ５５から吐出される作動油を導く第三吐出通路５６を備える。
【００４４】
第一吐出通路３１には前記実施の形態と同様に左走行モータ用コントロールバルブ３２、ブーム用コントロールバルブ３３、アーム用コントロールバルブ３４が介装される。第二吐出通路４１には右走行モータ用コントロールバルブ４２、ブーム用コントロールバルブ４３が介装される。第三吐出通路５６には、旋回用コントロールバルブ４４、ドーザ用コントロールバルブ４６が介装される。
【００４５】
旋回用コントロールバルブ４４は、旋回台を駆動する旋回モータに対する作動油の供給量を調節する。このドーザ用コントロールバルブ４６はドーザを駆動する油圧シリンダに対する作動油の供給量を調節する。
【００４６】
この場合、旋回モータ及びドーザを駆動する油圧シリンダはギヤポンプ５５から吐出される作動油によって安定した作動が得られる。
【００４７】
なお、低圧選択手段は、低圧選択弁５２に限らず、第一、第二絞り３５，４５より上流側圧力を検出するセンサ等によって構成し、コントローラによって電磁式レギュレータを介してピストンポンプ１０の押しのけ容積を制御するようにしても良い。
【００４８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す液圧駆動装置の油圧回路図。
【図２】同じくピストンポンプの断面図。
【図３】他の実施の形態を示す液圧駆動装置の油圧回路図。
【符号の説明】
１０ピストンポンプ
３１第一吐出通路
３２左走行モータ用コントロールバルブ
３３ブーム用コントロールバルブ
３４アーム用コントロールバルブ
３５第一絞り
４１第二吐出通路
４２右走行モータ用コントロールバルブ
４３ブーム用コントロールバルブ
４４旋回用コントロールバルブ
４５第二絞り
４６ドーザ用コントロールバルブ
５２低圧選択弁

Claims

複数の吐出ポートを持つ可変容量型ピストンポンプと、このピストンポンプの各吐出ポートから独立して吐出される作動液を導く第一、第二吐出通路と、この第一、第二吐出通路によって導かれる作動液を各アクチュエータにそれぞれ分配する各コントロールバルブと、第一、第二吐出通路を通ってドレン側に戻される作動液の流れに抵抗を付与する第一、第二絞りと、この第一、第二絞りの上流側であって第一、第二吐出通路に介在した低圧選択手段と、この低圧選択手段によって選択された圧力が低下するのに応動してピストンポンプの押しのけ容積を増大させるレギュレータとを備えたことを特徴とする液圧駆動装置。
前記第一、第二吐出通路に左右走行モータ用コントロールバルブをそれぞれ介装し、この左右走行モータ用コントロールバルブを介して分配される作動液を車両の左右走行モータに供給する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の液圧駆動装置。
ギヤポンプから吐出される作動液を導く第三吐出通路と、この第三吐出通路に介装される旋回用コントロールバルブとを備え、この旋回用コントロールバルブを介して分配される作動液を旋回台を駆動する旋回モータに供給する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の液圧駆動装置。