JP2009036351A - 油圧走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行ハンチング現象の発生を防止する。
【解決手段】たとえば前進走行中、リモコン弁２５のレバー２５ａを中立に戻し、カウンタバランス弁２７が中立側に戻り始めてブレーキ圧が立ったときに、このブレーキ圧によって切換弁３８を開き、ポンプ油をタンクＴに戻す。これにより、減速ショックに起因する体の揺れでレバー２５ａが加速側に操作されてしまっても、油圧モータ２２にポンプ油を送らないことで加速ショックを防ぎ、２回目の減速ショックを無くするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧ショベルやこれを母体として構成される破砕機等の建設機械の油圧走行装置に関するものである。

油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

図３に従来の油圧走行装置の回路構成を示す。

１は走行油圧源としての油圧ポンプで、この油圧ポンプ１及びタンクＴと、走行用油圧モータ２の前進側及び後進側両管路３,４との間に、リモコン弁５により操作されて油圧モータ２の回転方向と速度を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ６と、走行減速時及び停止時にコントロールバルブ６とモータ２との間の油の流れを遮断するブレーキ弁としてのカウンタバランス弁７とが設けられている。

８,９はコントロールバルブ６とカウンタバランス弁７とを結ぶ前進側及び後進側両接続管路で、この両接続管路８,９にパイロットライン１０,１１が分岐接続され、この両パイロットライン１０,１１がカウンタバランス弁７の両側パイロットポート（バネ室）に接続されている。

この基本構成により、たとえば前進時に、前進側接続管路８の圧力がカウンタバランス弁７の前進側（図左側）パイロットポートに加えられてカウンタバランス弁７が中立位置ａから図左側の前進位置ｂ（ｃは後進位置）に切換わる。

これにより、油圧ポンプ１からの吐出油がコントロールバルブ６−前進側接続管路８−カウンタバランス弁７−前進側管路３−油圧モータ２−後進側管路４−カウンタバランス弁７−後進側接続管路９−コントロールバルブ６−タンクＴの径路で流れて油圧モータ２が前進方向に回転し、ショベルが前進走行する。

一方、モータ両側管路３,４間には、前進時及び後進時のそれぞれについて走行減速時にモータ２の出口側から流出した油をモータ入口側に戻す戻し管路１２,１３が設けられ、この戻し管路１２,１３に、モータ両側管路４,３の圧力により作動してブレーキ圧を発生させるリリーフ弁１４,１５が設けられている。

このような回路構成は特許文献１,２に示されている。
特開２０００−３５２４０１号公報 特開平３−１８６６６３号公報

上記の回路構成において、たとえば前進走行中にリモコン弁５のレバー５ａを中立に戻すと、コントロールバルブ６が中立復帰してカウンタバランス弁７も中立位置ａに戻り、この戻り過程で後進側管路４の圧力が上昇してリリーフ弁１４が作動する。

これにより、リリーフ弁１４の設定圧力によるブレーキ圧が発生し、油圧モータ２が減速する。

この走行減速時に、ショベル全体の減速ショックによってオペレータの体が前のめりに揺れ、その拍子にリモコン弁５のレバー５ａが瞬間的に加速側に押されてしまうことがある。

この場合、従来装置では、上記加速操作によってカウンタバランス弁７が開き、油圧モータ２の入口圧が立ってこれが加速側に回転するため、今度は加速ショックが発生し、オペレータの体が大きく後に揺れ戻ってレバー５ａが減速側に引かれてしまう。これにより２回目の減速ショックが発生し、さらにレバー５ａが加速操作されるという繰り返しが発生していた。

図４は、レバー操作に対するモータ入口圧、ブレーキ圧、カウンタバランス弁開口面積の変化状況を示すもので、減速操作が行われると、基本的な作用としてカウンタバランス弁７が中立側に戻り始め、モータ入口圧が減少しながらブレーキ圧が立つ。

ここで、１回目の減速ショックによりレバー５ａが加速操作されてモータ入口圧が立ち、この加速ショックでレバー５ａが減速操作されてブレーキ圧が立ち、２回目の減速ショックが発生する。こうして減速、加速が何度も繰り返される所謂走行ハンチング現象が発生していた。

そこで本発明は、１回目の減速ショック後の加速ショックを回避し、これにより走行ハンチング現象の発生を防止することができる油圧走行装置を提供するものである。

請求項１の発明は、油圧源としての油圧ポンプ及びタンクと、走行駆動源としての油圧モータとの間に、レバー操作により作動して上記油圧モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブが設けられるとともに、このコントロールバルブと上記油圧モータとを結ぶモータ回路に、上記レバーが中立に戻される走行減速時に中立状態となってコントロールバルブと油圧モータとの間の油の流れを遮断するカウンタバランス弁と、走行減速時に上記油圧モータの出口側から流出した油を同モータの入口側に戻す戻し管路が設けられ、この戻し管路にブレーキ圧を発生させるリリーフ弁が設けられた油圧走行装置において、上記戻し管路にブレーキ圧が発生したときに開いてポンプ吐出油をタンクに戻す切換弁が設けられ、かつ、この切換弁の開き状態を一定時間継続させる遅延手段を具備するものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、切換弁として、戻し管路に発生したブレーキ圧をパイロット圧として作動する油圧パイロット弁が用いられ、ブレーキ圧をこの切換弁のパイロットポートに導くパイロットラインに遅延手段としてのスローリターン弁が設けられたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、カウンタバランス弁の作動に連動してカウンタバランス弁の中立状態で閉じる連動弁が、切換弁と直列に設けられたものである。

本発明によると、レバーを中立に戻し、カウンタバランス弁が中立に戻り始めてブレーキ圧が立ったときに切換弁が開き、ポンプ油がタンクに抜ける。このため、１回目の減速ショックはあるが、これによる機械の揺れでオペレータがレバーを瞬間的に加速操作してしまっても（カウンタバランス弁が作動し始めても）、モータには油は供給されず、加速されない。

すなわち、１回目の減速ショックの後の加速ショックがなくなる。このため、２回目の減速ショックも殆ど無くなり、機械の揺れを速やかに収束させて走行ハンチング現象の発生を防止することができる。

また、ブレーキ圧は瞬間的に発生するのに対し、切換弁の開き状態を遅延手段によって一定時間継続させるため、上記加速ショック防止作用が確実に行われる。

この場合、請求項２の発明によると、油圧による遅延手段を採用しているため、ブレーキ圧をセンサで検出し、電磁切換弁をコントローラで制御する電気制御方式をとった場合と比較してコストが安く、電気トラブルによる故障のおそれもない。

ところで、上記構成によると、減速時にブレーキ圧が立つと切換弁が開き、この開き状態が遅延手段によって一定時間続く。従って、レバー中立後すぐにオペレータが自らの意思でレバー操作した場合、切換弁が閉じ切るまでの過渡期にポンプ油が切換弁経由でタンクに抜けるため、起動性が悪くなる。

この点、請求項３の発明によると、カウンタバランス弁の中立状態で閉じる連動弁を切換弁と直列に設けているため、レバー中立（カウンタバランス弁中立）でこの連動弁が閉じ、カウンタバランス弁が作動し始めた時点では（そのとき切換弁が閉じ切っていなくても）ポンプ油のタンクへの流出は連動弁で止められる。このため、起動性が良くなる。

本発明の実施形態を図１,２によって説明する。

この実施形態の基本構成は図３に示す従来装置と同じである。

すなわち、走行油圧源としての油圧ポンプ２１及びタンクＴと、走行用油圧モータ２２の前進側及び後進側両管路２３,２４との間に、リモコン弁２５により操作されて油圧モータ２２の回転方向と速度を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ２６と、走行減速時及び停止時にコントロールバルブ２６とモータ２２との間の油の流れを遮断するブレーキ弁としてのカウンタバランス弁２７とが設けられている。

また、コントロールバルブ２６とカウンタバランス弁２７とを結ぶ前進側及び後進側両接続管路２８,２９にパイロットライン３０,３１が分岐接続され、この両パイロットライン３０,３１がカウンタバランス弁２７の両側パイロットポート（バネ室）に接続されている。

この基本構成により、たとえば前進時に、前進側接続管路２８の圧力がカウンタバランス弁２７の前進側（図左側）パイロットポートに加えられてカウンタバランス弁２７が中立位置ａから図左側の前進位置ｂ（ｃは後進位置）に切換わり、油圧ポンプ２１からの吐出油がコントロールバルブ２６−前進側接続管路２８−カウンタバランス弁２７−前進側管路２３−油圧モータ２２−後進側管路２４−カウンタバランス弁２７−後進側接続管路２９−コントロールバルブ２６−タンクＴの径路で流れて油圧モータ２２が前進方向に回転し、ショベルが前進走行する。

一方、モータ両側管路２３,２４間には、前進時及び後進時のそれぞれについて走行減速時にモータ２２の出口側から流出した油をモータ入口側に戻す戻し管路３２,３３が設けられ、この戻し管路３２,３３に、モータ出口側の圧力により作動してブレーキ圧を発生させるリリーフ弁３４,３５が設けられている。

実施形態においては、両接続管路２８,２９から分岐して反対側の接続管路２９,２８に接続された分岐管路３６,３７が設けられ、この両分岐管路３６,３７に、いずれも油圧パイロット式の前進側及び後進側の切換弁３８,３９と及び連動弁４０,４１が直列状態で設けられている。

切換弁３８,３９のパイロットポート３８ａ,３９ａは、それぞれ遅延手段としてのスローリターン弁４２,４３を備えたパイロットライン４４,４５を介して戻し管路３２,３３に接続され、走行減速時にこの戻し管路３２,３３に発生するブレーキ圧がパイロット圧として切換弁３８,３９に送られる。これにより、前進時には切換弁３８が、後進時には切換弁３９がそれぞれ図示のブロック位置イから開き位置ロに切換わる。

一方、連動弁４０,４１のパイロットポート４０ａ,４１ａは、パイロットライン４６,４７を介してカウンタバランス弁２７のパイロットポートに接続され、カウンタバランス弁２７と連動して作動する。すなわち、カウンタバランス弁２７が中立から前進側または後進側に作動すると、連動弁４０,４１も図示のブロック位置イから開き位置ロに切換わる。

なお、両分岐管路３６,３７に逆流阻止用のチェック弁４８,４９が設けられている。

また、前進側及び後進側両切換弁３８,３９のバネ室は、パイロットライン５０,５１によって反対側の接続管路２９,２８に接続されている。これにより、前進時には前進側接続管路２８の圧力が後進側切換弁３９に、後進時には後進側接続管路２９の圧力が前進側切換弁３８にそれぞれ閉じ側パイロット圧として送られるため、反対側の切換弁３９または３８が閉じ状態に確保される。

この油圧走行装置の作用を説明する。

基本的作用は従来装置と同じである。前進走行時を例にとると、リモコン弁２５のレバー２５ａが前進側に操作されると、コントロールバルブ２６及びカウンタバランス弁２７がそれぞれ前進側に作動して油圧モータ２２にポンプ吐出油が供給され、同モータ２２が回転してショベルが前進走行する。

この走行中、レバー２５ａが中立に戻されると、コントロールバルブ２６が中立復帰するとともにカウンタバランス弁２７も中立位置ａに戻り、この戻り過程で後進側管路２４の圧力が上昇してリリーフ弁３４が作動する。これにより、ブレーキ圧が発生して油圧モータ２２が減速し停止する。

このとき減速ショックが発生し、機械とともにオペレータの体が前のめりに揺れてレバー２５ａが前進側に操作される可能性がある点は従来装置と同じであるが、この実施形態では次のような作用が行われる。

カウンタバランス弁２７が中立側にストロークし始めると、まず、カウンタバランス弁２７のパイロット圧を受けて連動弁４０が開く。このとき切換弁３８はまだブロック位置イにあるため、前進側接続管路２８を通るポンプ吐出油の流れに変化はない。

次に、減速過程でブレーキ圧が立つと、このブレーキ圧を受けて切換弁３８が開く。この場合、ブレーキ圧は瞬間的であるが、スローリターン弁４２によって切換弁３８の開き状態が一定時間継続され、この時間中、切換弁３８と連動弁４０の双方が開いた状態となる。

この状態で、前進側接続管路２８を流れるポンプ吐出油がこの両弁４０,３８を通り、後進側接続管路２９及びコントロールバルブ２６を経由してタンクＴに戻る。

このため、１回目の減速ショックによってオペレータがレバー２５ａを瞬間的に加速側に操作してしまっても、油圧モータ２２には油は流れず、同モータ２２は加速回転しない。

すなわち、１回目の減速ショックはあっても、この後の加速が防止されるため、加速ショックがなくなる。従って、２回目の減速ショックも殆ど無くなり、機械の揺れを速やかに収束させて走行ハンチング現象の発生を防止することができる。

この状況を図２に示す。図４と対比して分かるように、切換弁３８と連動弁４０がともに開いた状態（一番下の斜線部分）で、上から二番目のモータ入口圧（加速圧力）が抑えられるとともに同三番目のブレーキ圧が速やかに減衰し、機械の揺れが収束する。

また、図４中の上から三番目に示すようにブレーキ圧は瞬間的に発生するのに対し、切換弁３８の開き状態をスローリターン弁４２によって一定時間継続させるため、上記加速ショック防止作用が確実に行われる。

このような作用は後進時にも同様に行われる。

ところで、連動弁４０を設けない場合、レバー中立後すぐにオペレータが自らの意思で加速側にレバー操作したときに、切換弁３８が閉じ切るまでの過渡期に上記のようにポンプ油が切換弁３８経由でタンクＴに抜けるため、起動性が悪くなる。

これに対し、カウンタバランス弁２７の中立状態で閉じる連動弁４０を切換弁３８と直列に設けたこの回路構成によると、レバー中立（カウンタバランス弁中立）でこの連動弁４０が閉じ、その直後にレバー操作された場合に、カウンタバランス弁２７が作動し始めた時点では、連動弁４０はまだ十分な開きパイロット圧が供給されずに閉じた状態にあるため、たとえこのとき切換弁３８が閉じ切らずに少し開いた状態であっても、ポンプ油のタンクＴへの流出は連動弁４０で止められる。このため、起動性が良くなる。

なお、連動弁４０は、上記のように切換弁３８が閉じ切っていない時点で全閉じ状態であるのが望ましいが、起動性に殆ど影響を与えない程度にわずかに開いた状態（そのときの切換弁３８の開度よりも小さい開度状態）であってもよい。

他の実施形態
（１） 切換弁３８,３９は、減速時にブレーキ圧によって開き、カウンタバランス弁２７が中立位置ａに戻り切るかその直前までこの開き状態を確保できればよい。上記実施形態では、この開き状態を一定時間継続させる遅延手段として、切換弁外部にスローリターン弁４２,４３を設けたが、切換弁３８,３９そのものが遅延効果を発揮するように切換弁３８,３９の圧力／開口特性を設定してもよい。この場合、切換弁３８,３９そのものが内部に遅延手段を具備することとなる。

（２） 上記実施形態では切換弁３８,３９としてブレーキ圧で開く油圧パイロット弁を用いたが、ブレーキ圧をセンサで検出してコントローラに入力し、このコントローラで電磁式の切換弁を開く構成をとってもよい。この場合、コントローラ内部にタイマー等の遅延手段を設け、切換弁の開き状態を一定時間継続させるようにすればよい。

（３） 連動弁４０,４１についても、切換弁同様、電磁切換弁とし、センサによって検出されるカウンタバランス弁２７のパイロット圧に基づくコントローラからの信号によって開閉制御する構成をとってもよい。

また、この連動弁４０,４１は、上記のようにレバー中立後にオペレータが自らの意思で加速側にレバー操作した場合の起動性を良くする上で設けるのが望ましいが、この場合の起動性がとくに要求されない場合は省略してもよい。

（４） 本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを母体として構成される破砕機、解体機等にも適用することができる。

本発明の実施形態にかかる油圧走行装置の回路構成図である。 同装置におけるレバー操作に対するモータ入口圧、ブレーキ圧、カウンタバランス弁開口面積、切換弁及び連動弁の開き状態の変化状況を示す図である。 従来の油圧走行装置の回路構成図である。 従来装置におけるレバー操作に対するモータ入口圧、ブレーキ圧、カウンタバランス弁開口面積の変化状況を示す図である。

符号の説明

２１ 油圧ポンプ
Ｔ タンク
２２ 走行用油圧モータ
２３,２４ モータ回路を構成するモータ両側管路
２５ リモコン弁
２５ａ レバー
２６ コントロールバルブ
２７ カウンタバランス弁
２８,２９ モータ回路の接続管路
３２,３３ 戻し管路
３４,３５ リリーフ弁
３６,３７ 切換弁が設けられた分岐管路
３８,３９ 切換弁
４０,４１ 連動弁
４２ 遅延手段としてのスローリターン弁
４４,４５ ブレーキ圧を切換弁に導入するパイロットライン
４６,４７ カウンタバランス弁のパイロット圧を連動弁に導くパイロットライン

Claims (3)

1. 油圧源としての油圧ポンプ及びタンクと、走行駆動源としての油圧モータとの間に、レバー操作により作動して上記油圧モータの回転方向と速度を制御するコントロールバルブが設けられるとともに、このコントロールバルブと上記油圧モータとを結ぶモータ回路に、上記レバーが中立に戻される走行減速時に中立状態となってコントロールバルブと油圧モータとの間の油の流れを遮断するカウンタバランス弁と、走行減速時に上記油圧モータの出口側から流出した油を同モータの入口側に戻す戻し管路が設けられ、この戻し管路にブレーキ圧を発生させるリリーフ弁が設けられた油圧走行装置において、上記戻し管路にブレーキ圧が発生したときに開いてポンプ吐出油をタンクに戻す切換弁が設けられ、かつ、この切換弁の開き状態を一定時間継続させる遅延手段を具備することを特徴とする油圧走行装置。
2. 切換弁として、戻し管路に発生したブレーキ圧をパイロット圧として作動する油圧パイロット弁が用いられ、ブレーキ圧をこの切換弁のパイロットポートに導くパイロットラインに遅延手段としてのスローリターン弁が設けられたことを特徴とする請求項１記載の油圧走行装置。
3. カウンタバランス弁の作動に連動してカウンタバランス弁の中立状態で閉じる連動弁が、切換弁と直列に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧走行装置。

Images