特許 6148196 作業機の油圧システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6148196

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】作業機の油圧システム

(51)【国際特許分類】

   F15B 20/00 20060101AFI20170607BHJP

   F15B 11/08 20060101ALI20170607BHJP

   F15B 11/04 20060101ALI20170607BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20170607BHJP

【ＦＩ】

   F15B20/00 Z

   F15B11/08 B

   F15B11/04 J

   E02F9/20 C

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-72154(P2014-72154)

(22)【出願日】2014年3月31日

(65)【公開番号】特開2015-194204(P2015-194204A)

(43)【公開日】2015年11月5日

【審査請求日】2016年6月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】福田 祐史

(72)【発明者】

【氏名】有井 一善

【審査官】 関 義彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０９６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１４３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平３−４６５５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２７２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ ２０／００

Ｆ１５Ｂ １１／０４

Ｆ１５Ｂ １１／０８

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被駆動体を駆動するモータをバネ力によって制動すると共に該制動を油圧によって解除するネガティブブレーキと、このネガティブブレーキから油圧を抜く制動位置とネガティブブレーキに油圧を供給する制動解除位置とに切替え自在なブレーキ切替弁と、このブレーキ切替弁とネガティブブレーキとを接続する油圧給排油路と、この油圧給排油路に接続されていて該油圧給排油路の油圧をタンクに逃がす圧抜き油路と、この圧抜き油路に設けられた第１の絞りとを有する作業機の油圧システムであって、
前記油圧給排油路における圧抜き油路の接続点の上流側に第２の絞りを設けたことを特徴とする作業機の油圧システム。

【請求項2】

前記第２の絞りを前記圧抜き油路の接続点の近傍に設けたことを特徴とする請求項１に記載の作業機の油圧システム。

【請求項3】

前記第２の絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径より大としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機の油圧システム。

【請求項4】

前記第２の絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径と同じ径としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の作業機の油圧システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、スキッドステアローダ（ＳＳＬ）、コンパクトトラックローダ（ＣＴＬ）といった車両系建設機械や車両系農業機械等の作業機に設けられる油圧システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、作業機の油圧システムとして特許文献１、２に記載の油圧システムがある。
この油圧システムは、作業機の被駆動体を駆動するモータをバネ力によって制動すると共に該制動を油圧によって解除するネガティブブレーキと、このネガティブブレーキから油圧を抜く制動位置とネガティブブレーキに油圧を供給する制動解除位置とに切替え自在なブレーキ切替弁と、このブレーキ切替弁とネガティブブレーキとを接続する油圧給排油路と、この油圧給排油路に接続されていて該油圧給排油路の油圧をタンクに逃がす圧抜き油路と、この圧抜き油路に設けられた絞りとを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平３−４６５５４号公報

【特許文献2】特開２０１０−２０９６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記従来の油圧システムにあっては、ブレーキ切替弁からの油圧供給が停止し且つブレーキ切替弁が制動解除位置から制動位置に切り替わらない事態が生じた場合に、ネガティブブレーキの制動を解除する油圧が圧抜き油路から抜けることにより、ネガティブブレーキが効き、作業機の被駆動体を駆動するモータが制動されるというものである。
しかしながら、このような場合、ブレーキ切替弁からネガティブブレーキに至る油圧給排油路の全ての油圧が抜けなければならないことから、例えば、油圧給排油路に油圧ホースが使われており且つ経路が長いような場合に、油圧給排油路の油圧が抜けるのに時間がかかり、ネガティブブレーキの制動が遅れる場合がある。

【0005】

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、ネガティブブレーキが作動するまでの応答性の向上を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記技術的課題を解決するために本発明が講じた技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
請求項１に係る発明では、被駆動体を駆動するモータをバネ力によって制動すると共に該制動を油圧によって解除するネガティブブレーキと、このネガティブブレーキから油圧を抜く制動位置とネガティブブレーキに油圧を供給する制動解除位置とに切替え自在なブレーキ切替弁と、このブレーキ切替弁とネガティブブレーキとを接続する油圧給排油路と、この油圧給排油路に接続されていて該油圧給排油路の油圧をタンクに逃がす圧抜き油路と、この圧抜き油路に設けられた第１の絞りとを有する作業機の油圧システムであって、
前記油圧給排油路における圧抜き油路の接続点の上流側に第２の絞りを設けたことを特徴とする。

【0007】

請求項２に係る発明では、前記第２の絞りを前記圧抜き油路の接続点の近傍に設けたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、前記第２絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径より大としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、前記第２の絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径と同じ径としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、ブレーキ切替弁からの油圧供給が停止し且つブレーキ切
替弁が制動解除位置の状態で圧抜き油路から油圧が抜けてネガティブブレーキが制動される場合において、第２の絞りの下流側の油圧が抜けるだけでネガティブブレーキが効くので、ネガティブブレーキの制動を早くすることができる。

【0009】

また、第２絞りの下流側の油圧は、第１絞りと第２絞りとのバランスにより設定されるので、この第２絞りの下流側の油圧をブレーキ切替弁からの油圧よりも低い圧力に設定することができ、これによって、圧抜き油路から油圧が抜けてネガティブブレーキが制動される場合における応答性を早くすることができる。
請求項２に係る発明によれば、第２の絞りを圧抜き油路の接続点の近傍に設けることで、圧抜き油路から油圧が抜けてネガティブブレーキが制動される場合におけるネガティブブレーキの応答性を早くすることができる。

【0010】

請求項３に係る発明によれば、第２絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径より大とすることで、前記請求項１の効果に加えて、ネガティブブレーキの制動を解除する解除圧を確保することができる。
請求項４に係る発明によれば、第２の絞りの絞り径を第１の絞りの絞り径と同じ径とすることで、ネガティブブレーキの制動を解除する解除圧を十分に落とすことができ、圧抜き油路から油圧が抜けてネガティブブレーキが制動される場合におけるネガティブブレーキの応答性をよくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】スキッドステアローダの側面図である。

【図2】油圧システムの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、作業機（車両系建設機械）として例示するスキッドステアローダ１である。
このスキッドステアローダ１は、機体フレーム２と、この機体フレーム２に搭載されたキャビン３と、機体フレーム２に装備された作業装置４と、機体フレーム２の左右両側に設けられた走行装置（被駆動体）５Ａ，５Ｂとを有する。

【0013】

機体フレーム２内の後部にはエンジンＥが搭載されている。
キャビン３内の後部には運転席８が設けられていると共に、該運転席８の前方には走行装置５Ａ，５Ｂを操作する左右一対の走行レバー９が設けられている。左側の走行レバー９は左側の走行装置５Ａ（前側のＨＳＴポンプ７Ｆ）を操作するものであり、右側の走行レバー９は右側の走行装置５Ｂ（後側のＨＳＴポンプ７Ｒ）を操作するものである。

【0014】

作業装置４は、機体フレーム２の左右両側に配置された左右のブーム１０と、この左右ブーム１０の先端側（前端側）に上下揺動自在に設けられたバケット１１と、ブーム１０の基部側（後部側）を支持するリフトリンク１２及び制御リンク１３と、ブーム１０を昇降駆動するブームシリンダＣ１と、バケット１１を揺動駆動するバケットシリンダＣ２とを有する。

【0015】

バケット１１は、左右ブーム１０の先端側（前端側）に着脱自在に装着されており、バケット１１の代わりに油圧アタッチメントが装着可能とされている。
リフトリンク１２、制御リンク１３及びブームシリンダＣ１は左右のブーム１０に対応して機体フレーム２の左右両側に設けられている。リフトリンク１２の上端側はブーム１０の基部側後部に枢支連結され、リフトリンク１２の下端側は機体フレーム２の後端側上部に枢支連結されている。制御リンク１３はリフトリンク１２の前方に配置され、その後端側がブーム１０の基部側下端部に枢支連結され、その前端側が機体フレーム２に枢支連結されている。

【0016】

ブームシリンダＣ１は、その上部がブーム１０の基部側前部に枢支連結され、その下部が機体フレーム２の後端側下部に枢支連結されている。このブームシリンダＣ１を伸縮することによりリフトリンク１２及び制御リンク１３によってブーム１０の基部側が支持されながら該ブーム１０の先端側が昇降するように該ブーム１０が揺動駆動する。
バケットシリンダＣ２は左右各ブーム１０に設けられ、伸縮することでバケット１１を揺動駆動する。

【0017】

前記左右の各走行装置５Ａ，５Ｂは、本実施形態では前輪５Ｆ及び後輪５Ｒを有する車輪型の走行装置５Ａ，５Ｂが採用されている。なお、走行装置５Ａ，５Ｂとしてクローラ型（セミクローラ型を含む）の走行装置５Ａ，５Ｂを採用してもよい。
前記エンジンＥの前面側に設けられたポンプハウジング６には走行駆動用のＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒが前後方向Ｘに並設されて一対設けられている。前側のＨＳＴポンプ７Ｆの前方Ｘ１には、第１〜３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３が前後方向Ｘに設けられている。これらＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒ及び第１〜３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３はエンジンＥによって駆動される。

【0018】

前後のＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒは左右の走行装置５Ａ，５Ｂを駆動するためのものであり、斜板形可変容量油圧ポンプで構成されている。
第１〜３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、定容量型のギヤポンプによって構成され、第１ポンプＰ１は、作業装置４に装備された油圧アクチュエータや作業装置４に取り付けられる油圧アタッチメントの油圧アクチュエータを駆動するためのものである。第２ポンプＰ２は、作動油を増量するのに使用され、第３ポンプＰ３は、主として制御信号圧力の供給用に使用される。

【0019】

図２に示すように、前後のＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒは左右の走行装置５Ａ，５Ｂを駆動するＨＳＴ（静油圧式無段変速機）１４の一部を構成する。該ＨＳＴ１４は左右の各走行装置５Ａ，５Ｂに対してそれぞれ設けられている。前側のＨＳＴポンプ７Ｆは左側の走行装置５Ａの駆動用であり、後側のＨＳＴポンプ７Ｒは右側の走行装置５Ｂの駆動用である。

【0020】

ＨＳＴ１４は、前記ＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒと、このＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒと一対の変速用油路１６，１７により閉回路接続されたＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂとを有する。そして、ＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒからの吐出油によってＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂが駆動され、このＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂから出力される回転動力によって、本実施形態では、前輪５Ｆ及び後輪６Ｒが駆動される。

【0021】

また、ＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒの斜板の傾転角を変更することにより、該ＨＳＴポンプ７Ｆ，７Ｒから吐出される作動油の吐出方向や吐出流量が変更され、これによって、ＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂの出力軸１９の回転方向や回転数が変更され、スキッドステアローダ１を前後進及び速度変更可能としている。
スキッドステアローダ１は、図２に示すように、走行装置５Ａ，５Ｂを駆動するＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂをバネ力によって制動すると共に該制動を油圧によって解除するネガティブブレーキ２０を備えている。このネガティブブレーキ２０は各ＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂそれぞれに対して設けられている。

【0022】

このネガティブブレーキ２０は、ブレーキディスク２２と、ブレーキシリンダ（油圧シリンダ）２３と、ブレーキバネ２４とを有する。
ブレーキディスク２２は、ＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂに設けられたブレーキ軸２１に設けられ、このブレーキ軸２１はＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂによって駆動されて出力軸１９と一体回転する。

【0023】

ブレーキシリンダ２３は、伸長することでブレーキディスク２２を押圧してＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂを制動し、収縮することでブレーキディスク２２に対する前記押圧を解除してＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂに対する前記制動を解除する。
ブレーキバネ２４は、ブレーキシリンダ２３に組み込まれていて、該ブレーキシリンダ２３を伸長方向に付勢する。

【0024】

このネガティブブレーキ２０を制御する手段は、ブレーキ切替弁２５と、このブレーキ切替弁２５とネガティブブレーキ２０とを接続する油圧給排油路２６とを有する。
ブレーキ切替弁２５は、第３ポンプＰ３から吐出された作動油が入力される入力ポート２７と、該入力した作動油を出力する出力ポート２８と、タンクＴに連通するタンクポート２９とを有する。このブレーキ切替弁２５は、ネガティブブレーキ２０から油圧を抜く制動位置３１と、ネガティブブレーキ２０に油圧を供給する制動解除位置３２とを有する。

【0025】

また、ブレーキ切替弁２５は、電磁弁からなり、図示省略の制御装置によって制御され、ソレノイド３３を励磁することで制動解除位置３２に切り替えられ、ソレノイド３３を消磁することでバネ３４によって制動位置３１に切り替えられる。このブレーキ切替弁２５のソレノイド３３は、エンジンＥを始動するエンジンキーによってキースイッチをオンすることにより励磁され、キースイッチをオフすることにより消磁される。

【0026】

油圧給排油路２６は、ブレーキ切替弁２５の出力ポート２８に一端側が接続された油路３６と、この油路３６の他端側から分岐された分岐油路３７，３８とを有する。一方の分岐油路３７は左側のＨＳＴモータ１８Ａを制動するネガティブブレーキ２０のブレーキシリンダ２３に接続され、他方の分岐油路３８は右側のＨＳＴモータ１８Ｂを制動するネガティブブレーキ２０のブレーキシリンダ２３に接続されている。

【0027】

従来のスキッドステアローダ１にあっては、該スキッドステアローダ１がエンジンストールをおこした場合、キースイッチがオンの状態であるので、ブレーキ切替弁２５は制動位置３１に切り替わらず制動解除位置３２のままである。このとき、第３ポンプＰ３は停止しており、作動油がブレーキ切替弁２５等からリークすることで、油圧給排油路２６の油圧が抜け、ＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂが制動される。したがって、従来のスキッドステアローダ１では、エンジンストールをおこしたときのＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂの制動が遅いという問題がある。

【0028】

本実施形態のスキッドステアローダ１にあっては、このようなときに、ネガティブブレーキ２０の応答性を早くするために、油圧給排油路２６の油圧をタンクＴに逃がす圧抜き回路３９が設けられている。
この圧抜き回路３９は、油圧給排油路２６の各分岐油路３７，３８それぞれに対して設けられている。この圧抜き回路３９は、圧抜き油路４０と絞り４１（第１絞りという）とから構成されている
圧抜き油路４０は、一端が分岐油路３７，３８に接続され他端がタンクＴに連通している。この圧抜き油路４０は、ブレーキシリンダ２３の油圧給排ポート近傍に設けられる。より具体的には、ブレーキシリンダ２３に対して油圧を給排すべく、ネガティブブレーキ２０のブレーキボディに設けられる油圧出入ポートに接続又は該油圧出入ポートの近傍位置で分岐油路３７，３８に接続される。

【0029】

第１絞り４１は圧抜き油路４０に介装されている。この第１絞り４１は圧抜き油路４０の接続点４２の近傍に設けるのが好ましい。
前記油圧給排油路２６における圧抜き油路４０の接続点４２の上流側に絞り４３（第２の絞りという）が設けられている。この第２絞り４３は圧抜き油路４０の接続点４２の近傍に設けるのが好ましい。

【0030】

前記第１絞り４１及び第２絞り４３は、オリフィス絞り又はチョーク絞りによって構成される。
また、前記第２絞り４３の絞り径は第１の絞り４１の絞り径より大きい径に形成されるか、又は、第２の絞り４３の絞り径は第１の絞り４１の絞り径と同じ径に形成される。
前記構成のスキッドステアローダ１にあっては、エンジンストールをおこして、第３ポンプＰ３が停止してブレーキ切替弁２５からの油圧供給が停止し且つブレーキ切替弁２５が制動解除位置３２にある状態において、ネガティブブレーキ２０のブレーキシリンダ２３の圧油は圧抜き回路３９を介してタンクＴに抜け、ＨＳＴモータ１８Ａ，１８Ｂが早く制動される。

【0031】

一方、第２絞り４３が設けられていない場合、ブレーキ切替弁２５からネガティブブレーキ２０に至る油圧給排油路２６の全ての油圧が圧抜き回路３９から抜けなければならないことから、例えば、油圧給排油路２６に油圧ホースが使われており且つ経路が長いような場合に、油圧給排油路２６の油圧が抜けるのに時間がかかり、ネガティブブレーキ２０の制動が遅れる場合がある。

【0032】

しかしながら、本実施形態のスキッドステアローダ１にあっては、第２絞り４３が設けられているので、圧抜き回路３９から油圧が抜けてネガティブブレーキ２０が制動される場合において、第２の絞り４３の下流側の油圧が抜けるだけでネガティブブレーキ２０が
効くので、ネガティブブレーキ２０の制動を早くすることができる。
また、第２絞り４３の下流側の油圧は、第１絞り４１と第２絞り４３とのバランスにより設定されるので、この第１絞り４１と第２絞り４３との絞り径を調整して、第２絞り４３の下流側の油圧をブレーキ切替弁２５からの油圧よりも低い圧力に設定する（例えば、第２絞り４３の下流側の油圧を、ネガティブブレーキ２０の制動の解除に必要な最小圧力、又は、ブレーキバネ２４のバネ圧より少し高い圧力に設定する）ことにより、圧抜き回路３９から油圧が抜けてネガティブブレーキ２０が制動される場合における応答性を早くすることができる。

【0033】

また、第１絞り４１及び第２の絞り４３を圧抜き油路４０の接続点４２の近傍に設けることで、圧抜き油路４０から油圧が抜けてネガティブブレーキ２０が制動される場合における該ネガティブブレーキ２０の応答性を早くすることができる。
また、第２絞り４３の絞り径を第１の絞り４１の絞り径より大とすることで、ネガティブブレーキ２０の制動を解除する解除圧を確保することができる。

【0034】

また、第２の絞り４３の絞り径を第１の絞り４１の絞り径と同じ径とすることで、ネガティブブレーキ２０の制動を解除する解除圧を十分に落とすことができ、圧抜き油路４０から油圧が抜けてネガティブブレーキ２０が制動される場合における該ネガティブブレーキ２０の応答性をよくすることができる。
また、タンクＴから吸い込まれて第３ポンプＰ３から吐出した作動油はブレーキ切替弁２５→第２絞り４３→第１絞り４１→タンクＴへと循環するので、低温時に油圧給排油路２６内の作動油をヒートアップさせることができ、低温時応答性を向上させることができる。

【0035】

なお、本実施形態では、被駆動体として走行装置を例示したが、被駆動体としてはバックホーの旋回体であってもよい。

【符号の説明】

【0036】

５Ａ 被駆動体（走行装置）
５Ｂ 被駆動体（走行装置）
１８Ａ ＨＳＴモータ
１８Ｂ ＨＳＴモータ
２０ ネガティブブレーキ
２５ ブレーキ切替弁
２６ 油圧給排油路
３１ 制動位置
３２ 制動解除位置
４０ 圧抜き油路
４１ 第１の絞り
４２ 接続点
４３ 第２の絞り
Ｔ タンク

【図1】

【図2】