JP6453736B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents
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Description
前記パイロットポンプの圧力補償部は、前記パイロットポンプの吐出圧とタンク圧とを選択的に切り替えて出力する切替弁と、前記切替弁の出力圧が導かれ、前記パイロットポンプの押しのけ容積が小さくなる方向に作用する圧力補償制御ピストンと、前記切替弁の出力圧を前記圧力補償制御ピストンに導く第1油路と、前記切替弁に設けられ、前記切替弁の出力圧を前記パイロットポンプの吐出圧に切り替える方向に作用する受圧部と、前記切替弁に設けられ、前記切替弁の出力圧を前記タンク圧に切り替える方向に作用し前記パイロットポンプの吐出圧の設定圧を設定するバネとを有し、前記パイロットポンプの吐出圧が前記バネの設定圧以上であるとき、前記圧力補償制御ピストンの働きで前記パイロットポンプの押しのけ容積を減少させて前記パイロットポンプの吸収トルクを減少させるよう構成し、
前記メインの油圧ポンプのトルク制御部の増トルク装置は、前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を増加する方向に作用する増トルクピストンと、前記切替弁の出力圧を前記増トルクピストンに導く第2油路とを有し、前記圧力補償制御ピストンの働きで前記パイロットポンプの押しのけ容積を減少させ、前記パイロットポンプの吸収トルクを減少させるとき、同時に前記増トルクピストンの働きで、前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を増加する方向に力が加えられ、前記メインの油圧ポンプが吸収可能な最大トルクを増加させるよう構成したものとする。
更に、パイロットポンプの圧力補償部とメインの油圧ポンプのトルク制御部を油圧的に構成したため、油圧駆動装置全体を純油圧的に構成することができ、その結果、油圧駆動装置の安定した動作を確保できるとともに、油圧駆動装置を安価に製作することができる。
更に、パイロットポンプの圧力補償部とメインの油圧ポンプのトルク制御部を油圧的に構成したため、油圧駆動装置全体を純油圧的に構成することができ、その結果、油圧駆動装置の安定した動作を確保できるとともに、油圧駆動装置を安価に製作することができる。
〜構成〜
図1は、本発明の第1実施の形態における建設機械の油圧駆動装置を示す図である。
(a)エンジン停止時
エンジン停止時は、可変容量型でスプリットフロー型のメインポンプ201及びギヤポンプ202のいずれからも圧油が吐出されないため、トルク制御ピストン210,211,212、増トルクピストン214の圧力は大気圧或いはタンク圧であり、メインポンプ201の斜板傾転(押しのけ容積)は基準トルク設定バネ213の力で最大となっている。
エンジン始動時、パイロットポンプ203から圧油が吐出されるとき、閉回路である圧油供給路503は一定の容積を有しているため、圧油供給路503の圧力がバネ力(バネ300bの力)まで上昇するまでの間、パイロットポンプ203の吐出圧<バネ力(バネ300bの力)となる。このため切替弁300はバネ300bの力により図中で右方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214にタンク圧が導かれる。このとき増トルクピストン214は加圧されず、可変容量型でスプリットフロー型のメインポンプ201の押しのけ容積を大きくする方向の力は基準トルク設定バネ213の力のみとなるので、ギヤポンプ202が無負荷の場合、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクしない状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aとなる。
エンジン始動後の操作レバーの中立時、パイロットポンプ圧≧バネ力(バネ300bの力)となると、切替弁300が図中で左方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が導かれる。このとき増トルクピストン214は圧油供給路503の圧力によりメインポンプ201の斜板傾転を大きくする方向に加圧され、メインポンプ201の押しのけ容積を大きくする方向の力は基準トルク設定バネ213の力と増トルクピストン214の力となる。このためギヤポンプ202が無負荷の場合、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクした状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧≧バネ力」の特性Bとなり、メインポンプ201が吸収するトルクは図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aに比べてΔT大きくなる。
定常時1から操作レバーのいずれかを操作し、パイロットバルブ16a〜16gのいずれかを動作させたパイロットバルブ操作直後は、パイロットバルブから流量制御弁15a〜15gまでの対応するパイロット油路(パイロット油路18a1,18a2〜18g1,18g2のいずれか)や流量制御弁15a〜15gの受圧部に圧油供給路503の圧油が供給される。このとき、パイロットバルブ16a〜16gから流量制御弁15a〜15gまでのパイロット油路や流量制御弁15a〜15gの受圧部は閉回路で一定の容積を有しているため、エンジン始動時(b)の場合と同様、一時的に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が低減し、パイロットポンプ203の吐出圧<バネ力(バネ300bの力)となる。このため切替弁300はバネ300bの力により図中で右方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214にタンク圧が導かれる。このときエンジン始動時(b)の場合と同様、ギヤポンプ202が無負荷の場合、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクしない状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aとなり、パイロットポンプ203の押しのけ容積が最大となり、パイロットポンプ203は最大流量を吐出するとともに、パイロットポンプ203の吸収トルクは図3の曲線C上の点Eで示した最大の値となる。
パイロットバルブ操作後、パイロットバルブ16a〜16gから流量制御弁15a〜15gまでのパイロット油路や流量制御弁15a〜15gの受圧部が所定の圧力まで上昇し、パイロットポンプ圧≧バネ力(バネ300bの力)となると、切替弁300が図中で左方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が導かれる。このときの傾転制御ピストン321と増トルクピストン214の動作はエンジン始動後の定常時1(c)の場合と同様であり、ギヤポンプ202が無負荷の場合、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクした状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧≧バネ力」の特性Bとなり、メインポンプ201が吸収するトルクは図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aに比べてΔT大きくなる。
本実施の形態によれば、パイロットポンプ203に圧力補償型で可変容量型の油圧ポンプを用い、メインの油圧ポンプ201のトルク制御部201Tに増トルク装置216(増トルクピストン3214及び油路215)を設け、パイロットポンプ203の吐出圧が上昇してパイロットポンプ203の押しのけ容積が減少し(したがって吐出流量が減少し)パイロットポンプ203の吸収トルクが減少するとき、同時にメインの油圧ポンプ201の押しのけ容積を増加させメインの油圧ポンプ201が吸収可能な最大トルクを増加させるため、パイロットポンプ203の吐出流量不要時にパイロットポンプ203の吸収トルクを低減するとともに、同時にエンジン100の制限トルクを維持したまま、メインの油圧ポンプ201が使用できる最大吸収トルクを増加させることができる。このため(c)の定常時1のようにアクチュエータ3a〜3gの非駆動時はエンジン100の燃料消費量を減らし、エンジン100の燃費を向上することができる。また、(e)の定常時2のようにアクチュエータ3a〜3gの駆動時は、アクチュエータ3a〜3gの駆動トルクを増加させ、作業効率を向上することができる。
〜構成〜
図6は、本発明の第2の実施の形態における建設機械の油圧駆動装置を示す図である。図中、図1に示す部材と同等の部材には同じ符号を付し、説明を簡略化或いは省略する。
(a)エンジン停止時
エンジン停止時は、メインポンプ204及びパイロットポンプ203のいずれからも圧油が吐出されないため、第1の実施の形態と同様、トルク制御ピストン220,LS制御の傾転制御ピストン221、増トルクピストン214、圧力補償制御の傾転制御ピストン321の圧力は大気圧或いはタンク圧であり、メインポンプ201及びパイロットポンプ203の斜板傾転(押しのけ容積)はそれぞれバネ213,322の力で最大となっている。
エンジン始動時、パイロットポンプ203から圧油が吐出されるとき、閉回路である圧油供給路503は一定の容積を有しているため、圧油供給路503の圧力がバネ力(バネ300bの力)まで上昇するまでの間、パイロットポンプ203の吐出圧<バネ力(バネ300bの力)となる。このため切替弁300はバネ300bの力により図中で右方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214にタンク圧が導かれる。このとき増トルクピストン214は加圧されず、メインポンプ201の押しのけ容積を大きくする方向の力は基準トルク設定バネ213の力のみとなるので、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクしない状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aとなる。
エンジン始動後の操作レバーの中立時、パイロットポンプ圧≧バネ力(バネ300bの力)となると、切替弁300が図中で左方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が導かれる。このとき増トルクピストン214は圧油供給路503の圧力によりメインポンプ201の斜板傾転を大きくする方向に加圧され、メインポンプ201の押しのけ容積を大きくする方向の力は基準トルク設定バネ213の力と増トルクピストン214の力となる。このためメインポンプ201のトルク制御特性は増トルクした状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧≧バネ力」の特性Bとなり、メインポンプ201が吸収するトルクは図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aに比べてΔT大きくなる。
定常時1から操作レバーを操作したパイロットバルブの操作直後は、パイロットバルブ16a〜16g(図4参照)から流量制御弁19a〜19gまでのパイロット回路18a1,18a2〜18g1,18g2(図4参照)や流量制御弁19a〜19gの受圧部に圧油供給路503の圧油が供給される。このとき、パイロットバルブから流量制御弁19a〜19gまでのパイロット回路や流量制御弁19a〜19gの受圧部は閉回路で一定の容積を有しているため、パイロットポンプ203から吐出された圧油が当該閉回路部分に満たされるまでの間、一時的に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が低減し、パイロットポンプ203の吐出圧<バネ力(バネ300bの力)となる。このため切替弁300はバネ300bの力により図中で右方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214にタンク圧が導かれる。
パイロットバルブ操作後、パイロットバルブから流量制御弁までのパイロット回路や流量制御弁の受圧部が所定の圧力まで上昇し、パイロットポンプ圧≧バネ力(バネ300bの力)となると、切替弁300が図中で左方向に切り替わり、傾転制御ピストン321と増トルクピストン214に圧油供給路503の圧力(パイロットポンプ203の吐出圧)が導かれる。このときの傾転制御ピストン321と増トルクピストン214の動作はエンジン始動後の定常時1(c)の場合と同様であり、メインポンプ201のトルク制御特性は増トルクした状態、つまり図2の「パイロットポンプ圧≧バネ力」の特性Bとなり、メインポンプ201が吸収するトルクは図2の「パイロットポンプ圧<バネ力」の特性Aに比べてΔT大きくなる。
本実施の形態によれば、ロードセンシング制御を適用したものにおいて、第1の実施の形態と同様、パイロットポンプ203及びポンプ装置200Aの吸収トルクに係わる効果が得られる。
以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。
15a〜15g 流量制御弁
16a〜16g パイロットバルブ
19a〜19g 流量制御弁
20 アンロード弁
100 エンジン(原動機)
201,204 メインポンプ(メインの油圧ポンプ)
201c,204a 押しのけ容積変更部材(例えば斜板)
201T,204T トルク制御部
203 パイロットポンプ
203a 押しのけ容積変更部材(例えば斜板)
203C 圧力補償部
210,211,212,220 トルク制御ピストン
221 傾転制御ピストン
213 基準トルク設定バネ
214 増トルクピストン(増トルク装置)
215 油路(第2油路)(増トルク装置)
216 増トルク装置
300 切替弁
300a 受圧部
300b バネ
320 油路(第1油路)
321 傾転制御ピストン
322 バネ
600 コントロールバルブ
Claims (2)
- 原動機と、
前記原動機により駆動される少なくとも1つのメインの油圧ポンプと、
前記メインの油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
前記メインの油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、
前記原動機により駆動されるパイロットポンプと、
前記パイロットポンプから吐出された圧油により前記複数の流量制御弁を制御するための操作パイロット圧を生成する複数のパイロットバルブとを備え、
前記メインの油圧ポンプは、前記メインの油圧ポンプの吸収トルクが設定値を超えないように前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を制御するトルク制御ピストンを有するトルク制御部を備えた建設機械の油圧駆動装置において、
前記パイロットポンプは、前記パイロットポンプの吐出圧を設定圧に保持するように前記パイロットポンプの押しのけ容積を制御する圧力補償部を有する圧力補償型で可変容量型の油圧ポンプであり、
前記メインの油圧ポンプのトルク制御部は、前記パイロットポンプの吐出圧が上昇して吐出流量が減少し前記パイロットポンプの吸収トルクが減少するとき、同時に前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を増加させ前記メインの油圧ポンプが吸収可能な最大トルクを増加させる増トルク装置を有し、
前記パイロットポンプの圧力補償部は、前記パイロットポンプの吐出圧とタンク圧とを選択的に切り替えて出力する切替弁と、前記切替弁の出力圧が導かれ、前記パイロットポンプの押しのけ容積が小さくなる方向に作用する圧力補償制御ピストンと、前記切替弁の出力圧を前記圧力補償制御ピストンに導く第1油路と、前記切替弁に設けられ、前記切替弁の出力圧を前記パイロットポンプの吐出圧に切り替える方向に作用する受圧部と、前記切替弁に設けられ、前記切替弁の出力圧を前記タンク圧に切り替える方向に作用し前記パイロットポンプの吐出圧の設定圧を設定するバネとを有し、前記パイロットポンプの吐出圧が前記バネの設定圧以上であるとき、前記圧力補償制御ピストンの働きで前記パイロットポンプの押しのけ容積を減少させて前記パイロットポンプの吸収トルクを減少させるよう構成し、
前記メインの油圧ポンプのトルク制御部の増トルク装置は、前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を増加する方向に作用する増トルクピストンと、前記切替弁の出力圧を前記増トルクピストンに導く第2油路とを有し、前記圧力補償制御ピストンの働きで前記パイロットポンプの押しのけ容積を減少させ、前記パイロットポンプの吸収トルクを減少させるとき、同時に前記増トルクピストンの働きで、前記メインの油圧ポンプの押しのけ容積を増加する方向に力が加えられ、前記メインの油圧ポンプが吸収可能な最大トルクを増加させるよう構成したことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。 - 請求項1記載の建設機械の油圧駆動装置において、
前記メインの油圧ポンプが吸収可能な最大トルクの変化量が、前記パイロットポンプが吸収するトルクの変化量より小さいことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
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