液压驱动装置的制作方法

专利名称：液压驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压驱动装置，其利用从可变容量型的液压泵排出的 压力油驱动可变容量型的液压马达，并将该液压马达的驱动向外部输出。
背景技术：
在轮式装载机及推土机等作为建筑机械使用的车辆中，有在作为驱动
源的发动机和驱动车轮之间设有称为HST (Hydro-Static Transmission)的 液压驱动装置的车辆。液压驱动装置包括由发动机驱动的可变容量型的液 压泵和由从该液压泵排出的压力油驱动的可变容量型的液压马达而构成， 通过将液压马达的驱动传递给驱动车轮而使车辆行驶。
根据应用了该液压驱动装置的车辆，通过适当调节液压泵的容量及液 压马达的容量，能够任意改变相互的转速比率，因此能够不进行复杂的杆 操作而只通过油门踏板的操作来使车辆的速度无级变速，从而能够显著提 高操作性。
在此， 一般的液压马达具有如下特性高速旋转时输出扭矩变小，而 低速旋转时输出扭矩变大。对于这种液压马达中的转速和输出扭矩的关系 而言，优选在通常路面上使用，由于在应用的车辆处于低速时的情况下向 驱动车轮传递大的输出扭矩，所以启动时的加速性能优良等。
然而，对于轮式装载机等建筑机械而言，大多在柔软路面和雪地路面 等低摩擦路面上使用。在这种使用状况下，启动时的大的输出扭矩反而助 长了打滑的产生，有时难以获得稳定的行驶性能。
为此，对于现有的液压驱动装置而言，提供了一种通过电子控制液压 马达的最大容量来设定输出扭矩的上限值，从而解决了上述问题的液压驱 动装置。具体而言，以使用斜轴型的可变容量型液压马达并能够改变最大 倾转角的方式来构成液压驱动装置。在该液压驱动装置中，只要设定较小 的液压马达的最大倾转角，就能够设定较小的输出扭矩的上限值，即使在低摩擦路面上最大限度踩踏发动机的油门踏板的情况下，也能够抑制车辆 的打滑。
另一方面，在上述的液压驱动装置中，只要改变液压马达的最小倾转 角，就能够对液压马达的转速设定上限值，能够限制应用的车辆的速度上 限值。根据应用了这种液压驱动装置的车辆，通过设定较大的最小倾转角 能够使速度的上限值抑制到较低。其结果，即使在最大限度踩踏发动机的 油门踏板的情况下，车辆也会以低速移动，能够起到在狭窄的场所容易地 工作等效果(例如，参照专利文献l)。
专利文献1:日本特开2004 — 144254号公报
然而，对于液压马达的最大倾转角及最小倾转角而言，当然不能将它 们颠倒设定，所以有时一方会限制另一方的设定。具体而言，在相对于液 压马达设定较小的输出扭矩的上限值且设定较低的转速的上限值时，需要 设定较小的最大倾转角，另一方面则必须设定较大的最小倾转角。例如在 考虑低摩擦路面上的使用且相对于液压马达设定了较小的输出扭矩的上 限值时，有时出现不能设定足够低的转速的上限值的状况。在这种设定状 态下，不管油门踏板的操作量如何都能够防止打滑的产生，但车辆有可能 会以大于期望速度的速度移动。
顺便提及，即使在这种设定状况下，只要操作者抑制油门踏板的操作 量，就能够使车辆速度抑制到较低。然而，加减油门踏板的操作量的操作 当然也不得不变得复杂。而且，在减少了油门踏板的操作量时，发动机的 转速也降低。通常来说，向建筑机械的液压工作机供给压力油的工作机液 压泵由发动机驱动，所以在发动机转速降低时压力油的排出量也减少。其 结果，例如在防止车辆的打滑且使速度抑制到较低时，己经难以对液压工 作机确保大的动作速度，给工作效率带来很大影响。

发明内容
本发明的目的在于，鉴于上述实际情况，提供一种能够大范围进行遵 从操作者要求的柔性设定的液压驱动装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案l的液压驱动装置，其利用从 可变容量型的液压泵排出的压力油驱动可变容量型的液压马达，并将该液压马达的驱动向外部输出，所述液压驱动装置的特征在于，包括扭矩上 限值设定机构，其对所述液压马达设定输出扭矩的上限值；控制机构，其 在由所述扭矩上限值设定机构设定了输出扭矩的上限值时，根据该输出扭 矩的上限值设定所述液压马达的最大容量限制值，且根据所述输出扭矩的 上限值设定所述液压泵的最大容量限制值。
另外，本发明的技术方案2的液压驱动装置，根据技术方案1所述的 液压驱动装置，其特征在于，所述液压驱动装置还包括马达容量设定单 元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变倾转角，由此设定改 变所述液压马达的容量；泵容量设定单元，其根据从所述控制机构施加的
容量指令信号改变倾转角，由此设定改变所述液压泵的容量，所述控制机 构向马达容量设定单元及泵容量设定单元施加使所述液压马达及所述液 压泵的容量达到分别设定的最大容量限制值以下的容量指令信号。
另外，本发明的技术方案3的液压驱动装置，其利用从可变容量型的
液压泵排出的压力油驱动可变容量型的液压马达，并将该液压马达的驱动
向外部输出，所述液压驱动装置的特征在于，包括扭矩上限值设定机构，
其对所述液压马达设定输出扭矩的上限值；转速上限值设定机构，其对所 述液压马达设定转速的上限值；控制机构，其在由所述扭矩上限值设定机 构设定了输出扭矩的上限值且由所述转速上限值设定机构设定了转速的 上限值时，根据输出扭矩的上限值设定所述液压马达的最大容量限制值， 且根据转速的上限值设定所述液压马达的最小容量限制值，进而，根据输 出扭矩的上限值及转速的上限值设定所述液压泵的最大容量限制值。
另外，本发明的技术方案4所述的液压驱动装置，根据技术方案3所 述的液压驱动装置，其特征在于，所述液压驱动装置还包括马达容量设
定单元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变倾转角，由此设
定改变所述液压马达的容量；泵容量设定单元，其根据从所述控制机构施 加的容量指令信号改变倾转角，由此设定改变所述液压泵的容量，所述控 制机构向马达容量设定单元及泵容量设定单元施加使所述液压马达及所 述液压泵的容量达到分别设定的最大容量限制值以下的容量指令信号。
另外，本发明的技术方案5所述的液压驱动装置，根据技术方案2或 4所述的液压驱动装置，其特征在于，所述液压驱动装置还包括压力检测传感器，该压力检测传感器检测使压力油在所述液压泵与所述液压马达之 间流通的液压供给管路的压力，所述控制机构对所述液压泵的最大容量限 制值进行修正，以使根据该压力检测传感器的检测结果确定的液压马达的 转速达到所述上限值以下的值。
另外，本发明的技术方案6所述的液压驱动装置，根据技术方案2或
4所述的液压驱动装置，其特征在于，所述液压驱动装置还包括转速检测
传感器，该转速检测传感器检测所述液压马达的转速，所述控制机构对所 述液压泵的最大容量限制值进行修正，以使该转速检测传感器的检测结果
达到所述上限值以下。
另外，本发明的技术方案7所述的液压驱动装置，根据技术方案3所 述的液压驱动装置，其特征在于，所述液压驱动装置还包括上限值设定机 构，该上限值设定机构通过单一操作同时设定相对于所述液压马达的输出 扭矩的上限值和转速的上限值。
发明效果
根据本发明，包括根据液压马达所要求的输出扭矩的上限值设定液压 马达的最大容量限制值且根据输出扭矩的上限值设定液压泵的最大容量 限制值的控制机构。因而，即使在例如通过设定液压马达的最大容量限制 值而限制了液压马达的转速上限值的情况下，也能够进行通过设定液压泵 的最大容量限制值来设定液压马达所要求的转速上限值等遵从操作者要 求的柔性设定。


图1是表示本发明的实施方式的液压驱动装置的结构的回路图2是表示图1所示的液压驱动装置的控制系统的框图3是例示图1所示的液压驱动装置中应用的设定表的曲线图4是表示图2所示的控制器的存储器中存储的发动机转速一指令压
力数据的一例的曲线图5是表示图2所示的控制器的存储器中存储的泵容量一负载压力数
据的一例的曲线图6是表示图2所示的控制器的存储器中存储的马达容量一负载压力数据的一例的曲线图7是表示图1所示的液压驱动装置的控制器中执行的主处理的一例 的流程图8是表示图7所示的马达容量限制设定处理的内容的流程图； 图9是表示图7所示的泵容量限制设定处理的内容的流程图； 图IO是表示图7所示的泵容量指令值设定处理的内容的流程图； 图11是表示图7所示的马达容量指令值设定处理的内容的流程图； 图12是表示图1所示的液压驱动装置中安装了吹雪机的附属装置模 式所要求的车辆的速度与牵引力的关系的曲线图13是表示设有用于设定图12所示的附属装置模式的上限值设定机 构的液压驱动装置的结构的回路图。
图中1、 2 —液压供给管路；3 —发动机；4一传递装置；5 —供给泵； 6 —工作机液压泵；7 —液压工作机；IO — HST泵；ll一泵容量设定单元； 12 —前进泵EPC阀；13 —后退泵EPC阀；14一泵容量控制工作缸；20 — HST马达；21 —马达容量设定单元；22 —马达EPC阀；23 —马达用工作 缸控制阀；24—马达容量控制工作缸；30 —控制器；31—容量限制设定部； 32 —泵指令压力设定部；33 —马达容量指令值设定部；34—存储器；40 — 车速设定电位器；41一行驶模式切换开关；42 —方向输入杆开关；43 —发 动机旋转传感器；44、 45 —压力检测传感器；46 —转速检测传感器；140 一附属装置模式开关。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的液压驱动装置的优选实施方式。图 1表示本发明的实施方式的液压驱动装置。在此例示的液压驱动装置称为 所谓的HST，搭载在轮式装载机及推土机等作为建筑机械使用的车辆中， 包括由作为闭回路的液压供给管路1、 2连接的液压泵10及液压马达20。
液压泵(以下称为"HST泵10")由车辆的发动机3驱动。本实施方 式中，应用了可通过改变斜板的倾转角而改变容量的可变容量型的HST 泵10。
液压马达(以下称为"HST马达20")由从HST泵10排出的压力油驱动。本实施方式中，应用了可通过改变斜轴的倾转角而改变容量的可变
容量型的HST马达20。在HST马达20中，其输出轴20a通过传递装置4 与未图示的车辆的驱动车轮连接，通过旋转驱动驱动车轮而能够使车辆行 驶。HST马达20的旋转方向可根据来自HST泵IO的压力油的供给方向 切换，能够使车辆前进或后退。此外，在以下说明中为方便起见，以从液 压供给管路1向HST马达20供给压力油时使车辆前进、从液压供给管路 2向HST马达20供给压力油时使车辆后退的情况来进行说明。
该液压驱动装置设有泵容量设定单元11、马达容量设定单元21、供 给泵5及工作机液压泵6。
泵容量设定单元11设置在HST泵10上，包括前进用泵电磁比例控 制阀(以下称为"前进泵EPC阀12")、后退用泵电磁比例控制阀(以下 称为"后退泵EPC阀13")及泵容量控制工作缸14。对于该泵容量设定单 元11而言，若从后述的控制器(控制机构)30向前进泵EPC阀12及后 退泵EPC阀13施加容量指令信号，则泵容量控制工作缸14在从上述前进 泵EPC阀12及后退泵EPC阀13供给的压力油的作用下动作，HST泵IO 的倾转角变化，从而根据容量指令信号来设定改变HST泵10的容量。
马达容量设定单元21设置在HST马达20上，包括马达电磁比例控 制阀(以下称为"马达EPC阀22")、马达用工作缸控制阀23及马达容量 控制工作缸24。对于该马达容量设定单元21而言，若从后述的控制器30 向马达EPC阀22施加容量指令信号，,则从马达EPC阀22向马达用工作 缸控制阀23供给先导压力，使得马达容量控制工作缸24动作，HST马达 20的倾转角发生变化，从而根据容量指令信号来设定改变HST马达20的
供给泵5由搭载在车辆上的发动机3驱动，并具有向上述的前进泵 EPC阀12及后退泵EPC阀13供给用于使泵容量控制工作缸14动作的压 力油，还向马达EPC阀22供给用于使马达用工作缸控制阀23动作的先导 压力的功能。工作机液压泵6与供给泵5—样，由搭载在车辆上的发动机 3驱动，具有供给用于驱动建筑机械的液压工作机7的压力油的功能。
另外，上述液压驱动装置中设有车速设定电位器(转速上限值设定机 构)40、行驶模式切换开关(扭矩上限值设定机构)41、方向输入杆开关42、发动机旋转传感器43及两个压力检测传感器44、 45。
车速设定电位器40是车辆的操作者用于设定速度上限值(=HST马 达20的转速上限值)的部件。本实施方式中，设定速度上限值的刻度盘 式的电位器设置在能够从车辆的驾驶座操作的位置。由该车速设定电位器 40设定的速度上限值作为设定信号施加给后述的控制器30。此外，作为 设定车辆的速度上限值的机构，并不一定限定于电位器那样设定连续的值 的机构，也可以应用切换开关那样设定阶段性值的机构。
行驶模式切换开关41是车辆的操作者用于选择行驶模式的开关。所 谓的行驶模式是将车辆的使用状况规定为牵引力的上限值(=HST马达 20的输出扭矩上限值)。在本实施方式中，准备有车辆的牵引力上限值互 不相同的"高牵引模式"、"中牵引模式"、"低牵引模式"这三个行驶模式 (车辆的牵引力上限值为"高牵引模式"〉"中牵引模式"〉"低牵引模式")。
行驶模式切换开关41能够择一地选择这些行驶模式。该行驶模式切换开 关41也设在能够从驾驶座操作的位置。表示由行驶模式切换开关41选择 的行驶模式的信息作为选择信号施加给后述的控制器30。
方向输入杆开关42是用于输入车辆的行进方向的选择开关。在本实 施方式中，应用了通过设在能够从驾驶座选择操作的位置的方向输入杆 42a的操作而能够选择"前进"、"空档"、"后退"这三个行进方向的方向 输入杆开关42。表示由该方向输入杆开关42选择的行进方向的信息作为 选择信息施加给后述的控制器30。'
发动机旋转传感器43用于检测发动机3的转速。压力检测传感器44、 45用于在HST泵10和HST马达20之间的液压供给管路1、 2中检测各 自的液压。表示由发动机旋转传感器43检测出的发动机3的转速的信息 及表示由压力检测传感器44、 45检测出的液压供给管路1、 2的压力的信 息分别作为检测信号输入到后述的控制器30。
另一方面，上述液压驱动装置具备控制器30。控制器30是基于来自 车速设定电位器40、行驶模式切换开关41、方向输入杆开关42、发动机 旋转传感器43及压力检测传感器44、 45的输入信号，生成对前进泵EPC 阀12、后退泵EPC阀13及马达EPC阀22的容量指令信号，且将生成的 容量指令信号施加给各个EPC阀12、 13、 22的电子控制装置。如图2所示，本实施方式的控制器30包括容量限制设定部31。
在从车速设定电位器40及行驶模式切换开关41施加了输入信号时， 容量限制设定部31基于上述输入信号及预先存储在存储器34中的设定表 设定HST马达20的最大容量限制值及最小容量限制值，且设定HST泵 10的最大容量限制值。
存储在存储器34中的设定表是考虑液压驱动装置中应用的HST马达 20及HST泵10的特性而预先设定了各自的容量设定范围与应用的车辆的 速度设定范围的关系的表。本实施方式中，如图3所示，应用的是将车辆 的速度限制值和马达容量限制值及泵容量限制值的关系线图化了的设定 表。在此，将能够设定的最高车速设为Vmax、将能够设定的最低车速设 为Vmin。
对于图3的上方部所示的马达侧设定表而言，考虑应用的HST马达 20的特性而确定的马达容量限制值和车辆的速度限制值的关系对上述三 个行驶模式的每一个设定为单独的设定线图。
具体而言，对于"低牵引模式"设定有由"11" — "12" — "13"表示 的设定线图，同样，对于"中牵引模式"设定有由"ml" —"m2" —"m3" 表示的设定线图，对于"高牵引模式"设定有由"hi" — "h2" — "h3" 表示的设定线图。
由图也明确可知，在上述针对各行驶模式的设定线图中，对于"低牵 引模式"的"12"吵"13"、"中牵引模式"的"m2" — "m3"、"高牵引模 式"的"h2" — "h3"而言，设定成随着车辆的速度限制值的增大，马达 容量限制值逐渐减小。
与此相对，对于"低牵引模式"的"U" — "12"、"中牵引模式"的 "ml" — "m2"、"高牵引模式"的"hi" — "h2"而言，设定成与车辆 的速度限制值无关，马达容量限制值为恒定值。在"高牵引模式"的"hl" —"h2"中设定的马达容量限制值为HST马达20中可物理性设定的最大 容量值qmmax这一恒定值。"低牵引模式"的"11" — "12"及"中牵引 模式"的"ml" — "m2"中设定的马达容量限制值是为了实现各自的行 驶模式所要求的车辆的牵引力上限值而对HST马达20设定的马达容量的 上限值。具体而言，"中牵引模式"的马达容量限制值设定成cM.qmmax这一恒定值，"低牵引模式"的马达容量限制值设定成cL 'qmmax这一恒 定值。其中，cM qm max〉cL qm max。此外，qm min是HST马达20 中可物理性设定的最小容量值。当HST马达20的容量设定成该最小容量 值qmmin时，车辆的速度达到最高。
另一方面，对于图3的下方部所示的泵侧设定表而言，考虑应用的 HST泵10的特性而确定的泵容量限制值和车辆的速度限制值的关系对三 个行驶模式的每一个而设定为设定线图。
具体而言，对于"低牵引模式"设定有由"L1" — "L2" — "L3"表 示的设定线图，同样，对于"中牵引模式"设定有由"Ml" — "M2"— "M3"表示的设定线图，对于"高牵引模式"设定有由"HI" — "H2" —"H3"表示的设定线图。
由图也明确可知，在上述针对各行驶模式的设定线图中，对于"低牵 引模式"的"U" — "L2"、"中牵引模式"的"Ml" — "M2"、"高牵引 模式"的"HI" — "H2"而言，设定成随着车辆的速度限制值的增大， 泵容量限制值逐渐增大。泵容量限制值的变化量相对于车辆的速度限制值 的变化量为"高牵引模式"〉"中牵引模式" > "低牵引模式"。
与此相对，对于"低牵引模式"的"L2" — "L3"、"中牵引模式"的 "M2" — "M3"、"高牵引模式"的"H2" — "H3"而言，设定成与车辆 的速度限制值无关，泵容量限制值为恒定值。在上述的"低牵引模式"的 "L2" — "L3"、"中牵引模式"的"M2" — "M3"、"高牵引模式"的"H2" —"H3"中设定的泵容量限制值是在HST泵10中可物理性设定的最大容 量值qp max这一恒定值。
在此，在图3的上方部所示的马达容量限制值中，在"低牵引模式" 的"12" — "13"、"中牵引模式"的"m2" — "m3"、"高牵引模式"的"h2" —"h3"的范围内，均为马达容量限制值与车辆的速度限制值一一对应。 因而，如果在上述范围内设定HST马达20的最小容量限制值，则唯一地
确定车辆的速度上限值。
与此相对，在"低牵引模式"的"11" —"12"、"中牵引模式"的"ml" —"m2"、"高牵引模式"的"hi" — "h2"的范围内，在HST马达20的 物理性制约、或者用于实现各个行驶模式所要求的车辆的牵引力上限值的制约下，均为与车辆的速度限制值无关，马达容量限制值为恒定值。因而，
在上述范围内，无法通过设定HST马达20的最小容量限制值而对车辆的 速度设定上限值。
同样，在图3的下方部所示的泵容量限制值中，在"低牵引模式"的 "L1" — "L2"、"中牵引模式"的"Ml" — "M2"、"高牵引模式"的"HI" —"H2"的范围内，均为泵容量限制值与车辆的速度限制值一一对应。因 而，如果在上述范围内设定HST泵10的最大容量限制值，则唯一地确定 车辆的速度上限值。
与此相对，在"低牵引模式"的"L2" —"L3"、"中牵引模式"的"M2" —"M3"、"高牵引模式"的"H2" — "H3"的范围内，在HST泵10的 物理性制约下，均为与车辆的速度限制值无关，泵容量限制值为恒定值。 因而，在上述范围内，无法通过设定HST泵10的最大容量限制值而对车 辆的速度设定上限值。
也就是说，存在只通过马达容量限制值的设定无法设定车辆的速度上 限值的范围，还存在只通过泵容量限制值的设定无法设定车辆的速度上限 值的范围。因此，本实施方式中，以在各个行驶模式中可通过马达容量限 制值设定的车辆的速度上限值与可通过泵容量限制值设定的车辆的速度 上限值处于相互补充关系的方式构成上述设定表。
具体而言，以在马达侧设定表的"低牵引模式"中通过马达容量限制 值的设定能够唯一确定的车辆速度上限值的最小值VLT与在泵侧设定表 的"低牵引模式"中通过泵容量限制值的设定能够唯一确定的车辆速度上 限值的最大值VLT—致的方式设定二者。同样，以在马达侧设定表的"中 牵引模式"中通过马达容量限制值的设定能够唯一确定的车辆速度上限值 的最小值VMT与在泵侧设定表的"中牵引模式"中通过泵容量限制值的 设定能够唯一确定的车辆速度上限值的最大值VMT —致的方式设定。进 而，以在马达侧设定表的"高牵引模式"中通过马达容暈限制值的设定能 够唯一确定的车辆速度上限值的最小值VHT与在泵侧设定表的"高牵引 模式"中通过泵容量限制值的设定能够唯一确定的车辆速度上限值VHT 一致的方式设定。
根据这样的设定表，即使关于只通过马达容量限制值的设定无法设定的车辆的速度上限值，通过进行泵容量限制值的设定也能够对其进行设 定。相反，即使关于只通过泵容量限制值的设定无法设定的车辆的速度上 限值，通过进行马达容量限制值的设定也能够对其进行设定。
另一方面，如图2所示，本实施方式的控制器30包括泵指令压力设 定部32、马达容量指令值设定部33。
在从发动机旋转传感器43、方向输入杆开关42及压力检测传感器44、 45施加了输入信号时，泵指令压力设定部32基于上述输入信号及预先存 储在存储器34中的发动机转速一指令压力数据、泵容量一负载压力数据、 容量限制设定部31所设定的HST泵10的最大容量限制值来设定HST泵 IO的容量。进而，泵指令压力设定部32设定与已经设定的HST泵10的 容量对应的泵容量指令值，并将该泵容量指令值作为容量指令信号向前进 泵EPC阀12及后退泵EPC阀13输出。
在此，所谓负载压力是指从HST泵10到HST马达20的液压供给管 路1、 2中相对于HST马达20的旋转方向呈顺方向的液压供给管路的压 力。例如，在HST马达20向前进方向旋转的状况下，液压供给管路l中 设置的压力检测传感器44的检测结果为负载压力，在HST马达20向后 退方向旋转的状况下，液压供给管路2中设置的压力检测传感器45的检 测结果为负载压力。
图4表示存储器34中存储的发动机转速一指令压力数据的一例。在 此，ppmax是高怠速下的指令压力，ppmin是低怠速下的指令压力。具有 发动机转速上升时指令压力增加的特性。另外，图5表示通过指令压力和 利用了基于负载压力的液压倾转力矩力的反作用力确定容量的方式的可 变容量型液压泵的指令压力一泵容量一负载压力特性的一例。即，在从发 动机旋转传感器43输入了发动机转速时，泵指令压力设定部32基于发动 机转速一指令压力数据来确定指令压力，输出用于从与由方向输入杆开关 42选择的行进方向对应的EPC阀12、 13输出指令压力的指令信号电流。 由此，HST泵IO根据从EPC阀12、 13输出的指令压力和图5所示的特 性而成为与此时的负载压力对应的泵容量。
进而，泵指令压力设定部32利用预先存储在存储器34中的图5的特 性设定用于实现泵容量限制的指令压力上限值。例如，在最低限制车速下行驶时的负载压力为Pa时，想通过"高牵引模式"将泵容量限制到qpHT 以下的情况下，可通过将指令压力控制到ppHT以下来实现。同样，想通 过"中牵引模式"将泵容量限制到qpMT以下的情况下，可通过将指令压 力控制到ppMT以下来实现。进而，想通过"低牵引模式"将泵容量限制 到qpLT以下的情况下，可通过将指令压力控制到ppLT以下来实现。
另外，使用了容量指令类型的可变容量型液压泵时，根据从压力检测 传感器44、 45获取的负载压力的值和指令压力，泵指令压力设定部32利 用存储在存储器34中的图5的特性设定泵容量，将与该设定的泵容量对 应的泵容量指令值作为容量指令信号向与由方向输入杆开关42选择的行 进方向对应的EPC阀12、 13输出。
在从发动机旋转传感器43及压力检测传感器44、 45施加了输入信号 时，马达容量指令值设定部33基于上述输入信号及预先存储在存储器34 中的发动机转速一指令压力数据、马达容量一负载压力数据、容量限制设 定部31所设定的HST马达20的最大容量限制值及最小容量限制值来设 定HST马达20的容量。进而，该马达容量指令值设定部33设定与已经 设定的HST马达20的容量对应的马达容量指令值，将该马达容量指令值 作为容量指令信号向马达EPC阀22输出。
图6表示存储器34中存储的马达容量一负载压力数据的一例，对每 个指令压力设定马达容量和负载压力的关系。发动机转速一指令压力数据 应用的是与先前所示的图4同样的。在从发动机旋转传感器43输入了发 动机转速时，马达容量指令值设定部33基于发动机转速—指令压力数据 来确定指令压力，进而根据该确定的指令压力和从压力检测传感器44、 45 输入的负载压力的值并基于马达容量一负载压力数据设定HST马达20的 容量，将与该设定的马达容量对应的马达容量指令值作为容量指令信号向 马达EPC阀22输出。
图7是表示上述的控制器30中执行的主处理的一例的流程图。在液 压驱动装置处于运转状态时，控制器30经由容量限制设定部31执行马达 容量限制设定处理(步骤SIOO)及泵容量限制设定处理(步骤S200)，然 后，经由泵指令压力设定部32执行泵容量指令值设定处理，并且经由马 达容量指令值设定部33执行马达容量指令值设定处理(步骤S300、步骤S400)。该图7所示的主处理是每个预先设定的规定的循环时间反复执行
的处理。
在步骤S100的马达容量限制设定处理中，如图8所示，控制器30进 行获取通过行驶模式切换开关41设定的行驶模式的处理(步骤SlOl)。接 着，控制器30从存储器34的马达侧设定表中选择与该获取的行驶模式对 应的马达侧设定表(步骤S102)，进行根据该选择的马达侧设定表设定HST 马达20的最大容量限制值qm max limit的处理(步骤S103)。
具体而言，若通过行驶模式切换开关41获取行驶模式，则控制器30 在存储器34中存储的图3的马达侧设定表中选择与行驶模式对应的设定 线图，将可由该设定线图选择的马达容量限制值的最大值设定为HST马 达20的最大容量限制值qm max limit。例如，在通过行驶模式切换开关 41选择了 "低牵引模式"时，控制器30选择由"11" — "12" — "13"表 示的设定线图，将可由该设定线图选择的马达容量限制值的最大值即 cL qmmax设定为HST马达20的最大容量限制值qm max limit。另外， 在通过行驶模式切换开关41选择了 "中牵引模式"时，控制器30选择由 "ml" — "m2" — "m3"表示的设定线图，将可由该设定线图选择的马 达容量限制值的最大值即cM qm max设定为HST马达20的最大容量限 制值qmmaxlimit。同样，在通过行驶模式切换开关41选择了 "高牵引模 式"时，控制器30选择由"hi" — "h2" — "h3"表示的设定线图，将 可由该设定线图选择的马达容量限制值的最大值即qm max设定为HST马 达20的最大容量限制值qm max limit。
接着，控制器30通过车速设定电位器40获取车辆的速度上限值(步 骤S104)，根据步骤S102中选择的马达侧设定表进行设定与该获取的速 度上限值对应的HST马达20的最小容量限制值qm min limit的处理(步 骤S105)。
在此，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值超过各行驶 模式中由HST马达20的最大容量限制值qm max limit规定的速度上限值 时，控制器30将与该速度上限值对应的马达容量限制值直接设定为HST 马达20的最小容量限制值qm min limit。
例如，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为VO(Vmax〉VO〉VLT)的情况下，无论选择了哪一个行驶模式时，都将与设定线图上 的点10对应的qVO唯一地设定为HST马达20的最小容量限制值qm min limit 。
与此相对，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为各行 驶模式中由HST马达20的最大容量限制值qm max limit规定的速度上限 值以下时，控制器30将各行驶模式的最大容量限制值设定为HST马达20 的最小容量限制值qm min limit。例如，在选择了 "低牵引模式"时由车 速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为Vb (《VLT)的情况下，对 应的设定线图上的点lb位于"11" — "12"之间，所以HST马达20的最 小容量限制值设定为qmminlimit-cL'qmmax。同样，在选择了 "中牵引 模式"时由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为Va (《VMT) 的情况下，对应的设定线图上的点ma位于"ml" — "m2"之间，所以 HST马达20的最小容量限制值设定为qm min limit=cM qm max。
另一方面，在步骤S200的泵容量限制设定处理中，如图9所示，控 制器30进行获取通过行驶模式切换开关41设定的行驶模式的处理(步骤 S201)，从存储器34的泵侧设定表中选择与该获取的行驶模式对应的泵侧 设定表(步骤S202)。进而，进行通过车速设定电位器40获取车辆的速度 上限值的处理(步骤S203)，进行根据步骤S202中选择的泵侧设定表设 定与该获取的速度上限值对应的HST泵10的最大容量限制值qp max limit 的处理(步骤S204)。
具体而言，若通过行驶模式切换幵关41获取行驶模式，则控制器30 在存储器34中存储的泵侧设定表中选择与行驶模式对应的设定线图。进 而，若通过车速设定电位器40获取车辆的速度上限值，则控制器30将设 定线图中与速度上限值对应的泵容量限制值设定为HST泵10的最大容量 限帝lj值qp max limit 。
例如，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为上述的VO (Vmax〉VO〉VLT)的情况下，无论选择了哪一个行驶模式时，都是设定 线图上的点LO成为HST泵10的最大容量值qp max，该值设定为HST泵 10的最大容量限制值qp max limit。
在此，在将HST泵10的最大容量限制值qp max limit设定为最大容量值qp max的情况下，只通过HST泵10无法设定车辆的速度上限值。 然而，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为VO(Vmax〉 VO〉 VLT)的情况下，在先前的马达容量限制设定处理中已经唯一地设定与车 辆的速度上限值VO对应的HST马达20的最小容量限制值qm min limit, 通过设定该HST马达20的最小容量限制值qm min limit能够对车辆的速 度设定上限值VO。
另一方面，在由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限值为各行 驶模式中由HST马达20的最大容量限制值qm max limit规定的速度限制 值以下时，控制器30通过对HST泵10的容量加以限制来实现车辆的速 度限制。
艮P，在选择了 "低牵引模式"时由车速设定电位器40设定的车辆的 速度上限值为Vb (《VLT)的情况下，控制器30选择由"LI" — "L2" 表示的设定线图，进而将与该设定线图上的速度上限值Vb的点Lb对应的 泵容量限制值qpb设定为HST泵10的最大容量限制值qp max limit。
同样，在选择了 "中牵引模式"时由车速设定电位器40设定的车辆 的速度上限值为Va (《VMT)的情况下，控制器30选择由"Ml" — "M2" 表示的设定线图，进而将该设定线图上与速度上限值Va的点Ma对应的 泵容量限制值qpa设定为HST泵10的最大容量限制值qp max limit。进而， 在选择了 "高牵引模式"时由车速设定电位器40设定的车辆的速度上限 值为Va (《VHT)的情况下，控制器30选择由"HI" — "H2"表示的设 定线图，进而将该设定线图上与速度上限值Va的点Ma、对应的泵容量限 制值qpa、设定为HST泵10的最大容量限制值qp max limit。
也就是说，在马达容量限制设定处理中通过HST马达20的最小容量 限制值qm min limit无法设定车辆的速度上限值时，控制器30通过在泵容 量限制设定处理中设定HST泵10的最大容量限制值qp max limit,对车辆 设定速度的上限值。因而，如果实施基于控制器30的马达容量限制设定 处理及泵容量限制设定处理，则能够将相对于HST马达20的输出扭矩的 上限值及应用的车辆的速度上限值分别设定成期望值。其结果，可由行驶 模式切换开关41设定的行驶模式和可由车速设定电位器40设定的车辆的
速度上限值不再有限制，例如能够进行将车辆的牵引力上限值及车辆的速度上限值双方设定成极小值等柔性的设定。
之后，在每个循环时间反复执行上述的马达容量限制设定处理(步骤
S100)及泵容量限制设定处理(步骤S200)，与通过车速设定电位器40 设定的车辆的速度上限值及通过行驶模式切换开关41设定的行驶模式对 应地设定HST马达20的最大容量限制值qm max limit和最小容量限制值 qm min limit,并设定HST泵10的最大容量限制值qp max limit。
如上所述，设定了 HST马达20的最大容量限制值qm max limit及最 小容量限制值qm min limit且设定了 HST泵10的最大容量限制值qp max limit的控制器30在步骤S300的泵容量指令值设定处理中，如图10所示， 进行通过发动机旋转传感器43获取发动机3的转速并通过方向输入杆开 关42获取车辆的行进方向的处理(步骤S301)。接着，控制器30基于获 取的发动机3的转速信息和存储器34中存储的图4的发动机转速-指令压 力数据将HST泵10的指令压力作为临时泵指令压力设定值ppt来进行运 算(步骤S302)。
接着，控制器30进行该临时泵指令压力设定值ppt与实现由容量限制 设定部31设定的HST泵10的最大容量限制值qp max limit的指令压力上 限值pp max limit的比较(步骤S303)，并进行将其中的小值设定成泵指 令压力设定值ppc的处理(步骤S304、步骤S305)。进而，根据车辆的行 进方向进行需要控制的泵EPC阀12、 13的选择(步骤S306)，向选择的 泵EPC阀输出与输出泵指令压力设定值相称的电流(步骤S307)，然后使 步骤返回。由此，HST泵10的容量由泵容量设定单元11控制而与发动机 3的转速相对应。
进而，在步骤S400的马达容量指令值设定处理中，如图11所示，控 制器30进行通过发动机旋转传感器43获取发动机3的转速的处理(步骤
5401) 。接着，控制器30基于获取的发动机3的转速信息与存储器34中 存储的图4的发动机转速-指令压力数据及图6的马达容量-负载压力数据 将HST马达20的容量作为临时马达容量设定值qmt来进行运算(步骤
5402) 。
接着，控制器30对该临时马达容量设定值qmt和由容量限制设定部 31设定的HST马达20的最大容量限制值qm max limit进行比较(步骤S403),并进行将其中的小值设定成马达容量设定值qmcl的处理(步骤 S404、步骤S405)。进而，对该马达容量设定值qmcl和由容量限制设定 部31设定的HST马达20的最小容量限制值qm min limit进行比较(步骤 S406)，并进行将其中的大值设定成马达容量设定值qmc的处理(步骤 S407、步骤S408)。
最后，实施向马达EPC阀22输出与对应于设定的马达容量设定值qmc 的马达容量指令值相称的电流的处理(步骤S409)，然后使步骤返回。由 此，HST马达20的倾转角根据马达容量指令值变化，HST马达20的容量 与发动机3的转速相对应。
之后，在每个循环时间反复执行上述的泵容量指令值设定处理及马达 容量指令值设定处理，通过根据发动机3的转速设定改变了容量的HST 泵10及HST马达20使液压驱动装置运转。
在此，在泵指令压力设定部32中设定的泵容量指令值使HST泵10 的容量在由容量限制设定部31设定的最大容量限制值以下，且在马达容 量指令值设定部33中设定的马达容量指令值使HST马达20的容量在由 容量限制设定部31设定的最大容量限制值和最小容量限制值的范围内。 因而，根据基于从泵指令压力设定部32施加的泵容量指令值和从马达容 量指令值设定部33施加的马达容量指令值运转的液压驱动装置，满足通 过行驶模式的选择所要求的HST马达20的输出扭矩上限值和车辆的速度 上限值双方。
如以上所说明，对于该液压驱动装置而言，在控制器30的容量限制 设定部31中设定HST马达20的最大容量限制值qm max limit及最小容量 限制值qm min limit,且设定HST泵10的最大容量限制值qp max limit, 所以可由行驶模式切换开关41设定的行驶模式和可由车速设定电位器40 设定的车辆的速度上限值不再有限制，能够进行遵从操作者意愿的柔性设 定。例如，如果将车辆的牵引力上限值及车辆的速度上限值双方设定成小 值，则液压驱动装置据此进行运转，即便在狭窄且为低摩擦路面的工作现 场，也能够可靠地防止发生打滑，且能够防止车辆不经意地以较大速度行 驶的情况，能够显著提高应用的车辆的操作性。
而且，上述操作无需对发动机3的油门踏板进行任何操作，即使在最大限度踩踏油门踏板的情况下也能够防止车辆打滑，且能够使车辆以低速 移动。因而，从由发动机3驱动的工作机液压泵6排出的压力油的排出量 不会减少，能够对液压工作机7确保大的动作速度，也没有给工作效率带 来很大影响的担忧。
进而，HST马达20的最大容量限制值qm max limit及最小容量限制 值qm min limit以及HST泵10的最大容量限制值qp max limit都由作为电 子控制装置的控制器30设定。因而，作为HST马达20的最大容量限制 值qm max limit及最小容量限制值qm min limit以及HST泵10的最大容 量限制值qp max limit,能够设定任意值，能够始终根据HST马达20所要
求的输出扭矩的上限值及转速的上限值来设定最佳值。
此外，为了更加准确地规定车辆的速度上限值(=HST马达20的转 速上限值)，除了上述实施方式的处理之外，还优选对HST泵10的最大 容量限制值qp max limit进行修正。SP,由于车辆上坡行驶时及下坡行驶 时与在平坦的场所行驶时相比行驶负载显著增减，所以即使对HST泵10 设定最大容量限制值，在坡度大的下坡行驶时车辆的速度也有可能超过上 限值。
在这种情况下，只要对HST泵10的最大容量限制值qp max limit进 行修正，就能够将车辆的速度控制为小于速度上限值。在对HST泵IO的 最大容量限制值qp max limit进行修正时，例如只要根据压力检测传感器 44、 45的检测结果来确定HST马达20的转速，以HST马达20的转速小 于车辆的速度上限值的方式对HST泵IO的最大容量限制值qp max limit 进行修正即可。如果进行这种修正，则即使在如上所述的坡度大的下坡行 驶时也能够准确地规定车辆的速度。
另夕卜，在HST马达20的输出轴20a上设置转速检测传感器46 (参照 图1)，以根据该转速检测传感器46的检测结果换算的车辆的速度小于上 限值的方式对HST泵10的最大容量限制值qp max limit进行修正也能够 起到同样的作用效果。此外，也可以代替在输出轴20a上设置转速检测传 感器46而在车辆上设置速度检测传感器。
此外，在上述实施方式中，在控制器30的容量限制设定部31中，首 先设定HST马达20的最大容量限制值qm max limit(及最小容量限制值)，然后设定HST泵10的最大容量限制值qp max limit,不过，无需一定要先 设定HST马达20的最大容量限制值qm max limit (及最小容量限制值qm min limit),也可以先设定HST泵10的最大容量限制值qp max limit,或
者同时设定二者。
例如，在通过行驶模式切换开关41选择了 "低牵引模式"、且通过车 速设定电位器40将速度上限值设定成Vb的情况下，基于行驶模式="低 牵引模式"和速度上限值-Vb，根据图3的泵侧设定表("LI" — "L2" —"L3")将HST泵10的最大容量限制值qp max limit设定为qpb，然后， 基于行驶模式="低牵引模式"和速度上限值-Vb，根据图3的马达侧设定 表("11 " — "12" — "13")将HST马达20的最大容量限制值qm max limit (及最小容量限制值qm min limit)设定成cL qm max。
另外，上述实施方式中，例示了用于使车辆行驶的液压驱动装置，不 过，并不一定限于使车辆行驶的装置，可以用作通用的液压驱动装置。
此外，在上述实施方式中，通过行驶模式的选择来设定输入HST马 达20的输出扭矩上限值，不过，并不一定仅限于此，例如也可以像车速 设定电位器40那样直接对输出扭矩的上限值进行设定输入。此时，作为 输出扭矩并不一定限于3级的设定输入，既可以是3以上的数，也可以连 续地设定输入任意值。
再有，在上述实施方式中，通过行驶模式切换开关41设定牵引力的 上限值(-HST马达20的输出扭矩上限值)，而通过车速设定电位器40设 定车辆的速度上限值^HST马达20的转速上限值)。换言之，独立地设 定牵引力上限值及速度上限值。然而，本发明并不限定于此。例如，对于 作为工作机的附属装置安装了除雪用吹雪机时的车辆而言，如图12的附 属装置模式所示，需要始终将用于防止雪道上打滑的牵引力上限值设定成 较小(例如"低牵引模式")，并配合吹雪机的动作将用于行驶的速度上限 值设定成较小。也就是说，在安装有除雪用吹雪机时，必须始终同时设定 车辆的牵引力和速度上限值。因而，如果另行准备设定该附属装置模式的 专用的开关，则能够在设定了最佳牵引力及车速的状态下容易地实施安装 了吹雪机的工作。
例如，在图13所示的液压驱动装置中，除了车速设定电位器40、行驶模式切换开关41、方向输入杆开关42之外，在可从驾驶座操作的位置
配置有通过单一操作同时设定车辆的牵引力和速度上限值的附属装置模
式开关(上限值设定机构)140。在该液压驱动装置中，在接通操作了附 属装置模式开关140的情况下，消除由控制器30当前设定的车辆的牵引 力和速度上限值，另一方面，同时设定安装了除雪用吹雪机时所要求的车 辆的牵引力和速度上限值。因而，根据该液压驱动装置，不用独立操作车 速设定电位器40及行驶模式切换开关41，就能够将车辆的牵引力和速度 上限值设定成适合附属装置模式的值，能够使车辆的操作更加容易。
权利要求
1.一种液压驱动装置，其利用从可变容量型的液压泵排出的压力油驱动可变容量型的液压马达，并将该液压马达的驱动向外部输出，所述液压驱动装置的特征在于，包括扭矩上限值设定机构，其对所述液压马达设定输出扭矩的上限值；控制机构，其在由所述扭矩上限值设定机构设定了输出扭矩的上限值时，根据该输出扭矩的上限值设定所述液压马达的最大容量限制值，且根据所述输出扭矩的上限值设定所述液压泵的最大容量限制值。
2. 根据权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于， 所述液压驱动装置还包括马达容量设定单元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变 倾转角，由此设定改变所述液压马达的容量；泵容量设定单元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变倾 转角，由此设定改变所述液压泵的容量，所述控制机构向马达容量设定单元及泵容量设定单元施加使所述液 压马达及所述液压泵的容量达到分别设定的最大容量限制值以下的容量 指令信号。
3. —种液压驱动装置，其利用从可变容量型的液压泵排出的压力油 驱动可变容量型的液压马达，并将该液压马达的驱动向外部输出，所述液 压驱动装置的特征在于，包括 '扭矩上限值设定机构，其对所述液压马达设定输出扭矩的上限值； 转速上限值设定机构，其对所述液压马达设定转速的上限值； 控制机构，其在由所述扭矩上限值设定机构设定了输出扭矩的上限值 且由所述转速上限值设定机构设定了转速的上限值时，根据输出扭矩的上 限值设定所述液压马达的最大容量限制值，且根据转速的上限值设定所述 液压马达的最小容量限制值，进而，根据输出扭矩的上限值及转速的上限 值设定所述液压泵的最大容量限制值。
4. 根据权利要求3所述的液压驱动装置，其特征在于， 所述液压驱动装置还包括马达容量设定单元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变倾转角，由此设定改变所述液压马达的容量；泵容量设定单元，其根据从所述控制机构施加的容量指令信号改变倾 转角，由此设定改变所述液压泵的容量，所述控制机构向马达容量设定单元及泵容量设定单元施加使所述液 压马达及所述液压泵的容量达到分别设定的最大容量限制值以下的容量 指令信号。
5. 根据权利要求2或4所述的液压驱动装置，其特征在于， 所述液压驱动装置还包括压力检测传感器，该压力检测传感器检测使压力油在所述液压泵与所述液压马达之间流通的液压供给管路的压力，所述控制机构对所述液压泵的最大容量限制值进行修正，以使根据该 压力检测传感器的检测结果确定的液压马达的转速达到所述上限值以下 的值。
6. 根据权利要求2或4所述的液压驱动装置，其特征在于， 所述液压驱动装置还包括转速检测传感器，该转速检测传感器检测所述液压马达的转速，所述控制机构对所述液压泵的最大容量限制值进行修正，以使该转速 检测传感器的检测结果达到所述上限值以下。
7. 根据权利要求3所述的液压驱动装置，其特征在于， 所述液压驱动装置还包括上限值设定机构，该上限值设定机构通过单一的操作同时设定相对于所述液压马达的输出扭矩的上限值和转速的上 限值。
全文摘要
本发明提供一种能够进行柔性设定的液压驱动装置。该液压驱动装置利用从可变容量型的液压泵(10)排出的压力油驱动可变容量型的液压马达(20)，并将该液压马达(20)的驱动向外部输出，其中包括扭矩上限值设定机构，其对液压马达(20)设定输出扭矩的上限值；控制机构，其在由扭矩上限值设定机构设定了输出扭矩的上限值时，根据该输出扭矩的上限值设定液压马达(20)的最大容量限制值，且根据输出扭矩的上限值设定液压泵(10)的最大容量限制值。
文档编号F16H59/68GK101589252SQ200880002800
公开日2009年11月25日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年1月24日
发明者大司成俊 申请人:株式会社小松制作所