油圧駆動作業車両
【課題】油圧駆動作業車両において、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現することである。
【解決手段】油圧駆動作業車両であるバックホーは、走行装置の上側に旋回可能に設けた上部構造と、作業車両用油圧回路２４４とを含む。油圧回路２４４は、左側走行用モータ３４ａを含む第一アクチュエータ組２４６と、第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４と、右側走行用モータ３４ｂ及び旋回モータ１６を含む第二アクチュエータ組２４８と、第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２とを有する。第２油圧ポンプ８２を、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。
【解決手段】油圧駆動作業車両であるバックホーは、走行装置の上側に旋回可能に設けた上部構造と、作業車両用油圧回路２４４とを含む。油圧回路２４４は、左側走行用モータ３４ａを含む第一アクチュエータ組２４６と、第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４と、右側走行用モータ３４ｂ及び旋回モータ１６を含む第二アクチュエータ組２４８と、第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２とを有する。第２油圧ポンプ８２を、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、バケット等を用いたバックホー等の掘削作業車両として使用され、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、旋回部に支持された掘削部等の作業部とを備える油圧駆動作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば対地作業車両であるバックホーでは、旋回部である上部構造に、アーム、ブーム、及びバケットやフォーク等を含む掘削部を設け、掘削部を油圧シリンダ等の油圧アクチュエータにより作動させることによって掘削作業を可能としている。例えば、特許文献１には、油圧駆動作業車両である掘削作業機が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の掘削作業機は、走行装置を含む走行部と、走行部の上側に軸支された軸受と、軸受上に配置された旋回台と、ブームやアーム等から構成する掘削部とを備える。ブームとブームブラケットとの間にブームシリンダを配置し、ブームブラケットと旋回台との間にスイングシリンダを配置している。走行装置には、左右の走行モータが配設されている。また、旋回台内部に旋回モータが配設され、旋回台を旋回可能に構成している。第一から第三の油圧ポンプがエンジンにより駆動され、このうち、可変容量形の第一、第二の油圧ポンプから吐出される圧力が、切換弁を介して、ブームシリンダ、スイングシリンダ、走行モータ等と接続され、駆動可能としている。固定容量形の第三の油圧ポンプからの圧油は切換弁を介して旋回モータと接続され、旋回駆動可能としている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に特許文献２から４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１００３１７号公報
【特許文献２】特公平４−９９２２号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０５６６号公報
【特許文献４】特開平６−１０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された油圧駆動作業車両の場合、旋回モータ用として他のアクチュエータ用の油圧ポンプとは別の第三の油圧ポンプを使用している。このため、ポンプの数が多くなることにより、低コスト化及び動力損失の低減を図ることに対する妨げとなる可能性がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載されたパワーショベルでは、走行モータ、スイングシリンダ及びブームシリンダに共通の可変容量ポンプＰ１を使用して、吐出油を供給可能とし、旋回モータ、別の走行モータ及びアームシリンダに共通の可変容量ポンプＰ２を使用して、吐出油を供給可能としている。ただし、このような構成では、旋回部と別のアクチュエータであるアームの回動作業とを同時に行う場合に、可変容量ポンプＰ２からの吐出容量が不足して、それぞれのアクチュエータの作動速度が低下したり、動作の円滑性が損なわれる可能性がないとはいえない。このため、掘削作業の作業効率が低下する原因となる。すなわち、旋回部を備える作業車両では、掘削部等の作業部を上下や左右に回動しながら、旋回部を旋回することで、作業効率を高くできる場合がある。これに対して、特許文献２に記載の技術では、旋回部の旋回とアームの回動とを、効率よく同時に行うことができず、低コスト化及び動力損失の低減を図るとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにする面から改良の余地がある。
【０００７】
一方、特許文献３には、駆動ポンプ及び従動ポンプを有する油圧ポンプで、駆動ポンプに固定した駆動歯車と、従動ポンプに固定した駆動歯車とを噛合させ、回転力を伝達するとされている。また、このような油圧ポンプを、油圧ショベルの各アクチュエータの駆動のために使用するとされている。ただし、特許文献３には、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにするための構成は開示されていない。
【０００８】
また、特許文献４には、一対のシリンダブロックを一対の回転軸に設けて、一対の回転軸に歯数の異なる一対の歯車を固定し、一対の歯車同士を噛合させた油圧ポンプが記載されている。このような油圧ポンプは、歯車の歯数の比率を変えることで、ポンプの最大流量を任意に増加または減少できるとされている。ただし、このような油圧ポンプは、斜軸式または斜板式であるが、内部の２のポンプの容量は一定である。また、このような油圧ポンプは、単に油圧シリンダ等のアクチュエータに接続するとされているだけである。特許文献４の場合も、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにするための構成は開示されていない。
【０００９】
このように特許文献１から４に記載された技術の場合には、油圧駆動作業車両において、低コスト化及び動力損失の低減を図るとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにする面から改良の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、油圧駆動作業車両において、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る油圧駆動作業車両は、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、旋回部に支持された作業部と、一方側走行部を駆動するアクチュエータである一方側走行用モータと、他方側走行部を駆動するアクチュエータである他方側走行用モータと、旋回部旋回用のアクチュエータである旋回モータとを有する複数種類のアクチュエータを含む作業車両用油圧回路とを備え、複数種類のアクチュエータは、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組と、旋回モータと他方側走行用モータとを含む第二アクチュエータ組との２組に分けられており、作業車両用油圧回路は、第一アクチュエータ組及び第一アクチュエータ組を駆動する第一可変容量ポンプを有する第一回路と、第二アクチュエータ組及び第二アクチュエータ組を駆動する第二可変容量ポンプを有する第二回路とを含み、旋回モータの駆動源となる第二可変容量ポンプは、第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両である。
【００１２】
上記の油圧駆動作業車両によれば、旋回モータ及び他方側走行用モータを含む第二アクチュエータ組を駆動する第２可変容量ポンプが、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組を駆動する第１可変容量ポンプと比べて、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。このため、旋回部を使用する作業を円滑にかつ短時間で行える。例えば、第二アクチュエータ組が掘削作業機のアームシリンダ等、他のアクチュエータを含む場合に、旋回部の旋回作業と、他のアクチュエータにより作業部を使用する作業とを同時に行う場合でも、旋回部を円滑にかつ高速で旋回させることができる。しかも、このような効果を得るために、旋回モータの駆動のためのポンプを別に専用に設ける必要はなく、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化を図れるとともに、動力源の動力損失の低減を図れる。
【００１３】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第一可変容量ポンプは、前記第二可変容量ポンプに対し、ポンプ駆動ギアにより動力の伝達可能に作動的に連結されており、前記ポンプ駆動ギヤは、前記第一可変容量ポンプの回転速度よりも前記第二可変容量ポンプの回転速度を増速させる増速ギアを含むことにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第１可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１４】
上記の構成によれば、第一可変容量ポンプ及び第二可変容量ポンプ同士で、シリンダブロック等のポンプ本体部品を多く共用化できるため、よりコストの低減を図れる。
【００１５】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられることにより、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１６】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第一可変容量ポンプは、第一ポンプ容量変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、前記第二可変容量ポンプは、第二ポンプ容積変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、前記第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられることにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１７】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記複数種類のアクチュエータは、それぞれ前記第一アクチュエータ組と前記第二アクチュエータ組とのいずれかに属する、バケット用シリンダ、ブーム用シリンダ、スイング用シリンダ、アーム用シリンダ、及びブレード用シリンダを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る油圧駆動作業車両によれば、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態の１例の油圧駆動作業車両であるバックホーの略図である。
【図２】図１のバックホーを構成する機器収容部内部に設けた複数の装置を、一部を省略して示す平面図である。
【図３】図１のバックホーの油圧回路の全体図である。
【図４】図１のバックホーを構成するポンプユニットの油圧回路図である。
【図５】同じくポンプユニットの横断断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】一部を省略して示す、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】図６の左側から右側に見た図である。
【図１１】図６の上側から下側に見た図である。
【図１２】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【図１５】図５のポンプユニットにおいて、サーボ機構を駆動するバランスピストン機構の作動を説明するための図である。
【図１６】別例のポンプユニットの油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図１５は、本発明に係る実施の形態の１例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の油圧駆動作業車両である、バックホー１０は、左右一対のクローラベルト２４０，２４２を含む走行装置１２と、走行装置１２の中央部に配置された回転台１４と、回転台１４の中心部に設けられた旋回モータ１６と、走行装置１２の上側に、回転台１４により、上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に旋回可能に設けられた旋回部である上部構造１８と、上部構造１８に支持された作業部である掘削部４０とを備える。
【００２１】
また、左右一対のクローラベルト２４０，２４２は、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部である、左側クローラベルト２４０と、他方側走行部である右側クローラベルト２４２とである。なお、本発明の油圧駆動作業車両は、バックホーに限定するものではなく、走行装置と、旋回可能な旋回部と、旋回部に支持された作業部とを備え、旋回モータ及び走行用モータを有する種々の車両で実施できる。
【００２２】
図１に示すように、上部構造１８は、上側に設けられて、蓋部により開口部を塞ぐ機器収容部２０を含む。機器収容部２０の内部に、駆動源であるエンジン２２、ポンプユニット２４、複数の方向切り換え弁２６ａ，２６ｂ、及び複数の切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂが設けられている。また、機器収容部２０の上部外側に運転席３０が設けられている。運転席３０の前側及び左右片側または両側に、切換用パイロット弁と連係する操作レバーやペダル等の操作子３２が設けられている。
【００２３】
上部構造１８は、旋回モータ１６により、走行装置１２に対し上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に回動可能としている。すなわち、旋回モータ１６は、上部構造を旋回させるためのアクチュエータである。また、走行装置１２に備えられる左右のクローラベルト２４０，２４２は、それぞれに対応する２の走行用モータ３４ａ、３４ｂ（図２）により車両の前進側または後進側に回転可能である。すなわち、左側クローラベルト２４０は、アクチュエータであり、一方側走行用モータである左側走行用モータ３４ａにより駆動される。これに対して、右側クローラベルト２４２は、アクチュエータであり、他方側走行用モータである右側走行用モータ３４ｂにより駆動される。左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂは、互いに独立して駆動される。また、走行装置１２の後側（図１の右側）に排土板であるブレード３６が取り付けられており、ブレード３６は、ブレードシリンダ３８（図２）の伸縮により上下に回動可能に、走行装置１２に支持されている。
【００２４】
上部構造１８の前部（図１の左部）に掘削部４０が取り付けられている。掘削部４０の下端部は、揺動支持部４２に支持されている。図２に示すように、揺動支持部４２は、上部構造１８の前部に、上下方向（図２の裏表方向）の軸４４を中心に回動可能である。揺動支持部４２と上部構造１８との間にスイングシリンダ４６が設けられている。図１に示すように、揺動支持部４２に、掘削部４０のブーム４８が、水平方向の軸５０を中心に揺動可能に支持されている。
【００２５】
掘削部４０は、ブーム４８と、ブーム４８の先端に上下回動可能に支持されたアーム５２と、アーム５２の先端に上下回動可能に支持されたバケット５４とを含む。ブーム４８の中間部と揺動支持部４２との間にブームシリンダ５６が取り付けられ、ブームシリンダ５６の伸縮によりブーム４８を上下回動可能としている。
【００２６】
ブーム４８の中間部とアーム５２の端部との間に、アームシリンダ５８が取り付けられ、アームシリンダ５８の伸縮によりアーム５２を、ブーム４８に対し回動可能としている。また、アーム５２の端部とバケット５４に連結したリンクとの間にバケットシリンダ６０が取り付けられ、バケットシリンダ６０の伸縮によりバケット５４をアーム５２に対し回動可能としている。図２に示すように、スイングシリンダ４６の伸縮により、掘削部４０（図１）全体を左右にスイング可能としている。
【００２７】
機器収容部２０に、エンジン６２と、エンジン冷却用のラジエータ６４と、エンジン６２に結合したポンプユニット２４と、ポンプユニット２４から作動流体である作動油を供給可能とする複数（本例の場合は８）の方向切換弁を含むバルブユニット６６と、油タンク６８と、エンジン用の燃料タンク（図示せず）とを配置している。ポンプユニット２４は、エンジン６２のフライホイール側に結合するギヤケース７０と、切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂ（図１）に作動油を供給するためのパイロットポンプである、ギヤポンプ７２とを含む。なお、上部構造１８は、上記のような構成に限定するものではなく、例えば、上部構造の左右方向片側に運転席を設けるとともに、左右方向他側に油タンクやエンジン、ポンプユニット等を配置する機器収容部を設け、全体をボンネットにより被覆することもできる。
【００２８】
図３は、上記のバックホー１０（図１）の油圧回路の全体図である。すなわち、バックホー１０は、図３に示す作業車両用油圧回路２４４を備える。作業車両用油圧回路２４４は、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、左側走行用モータ３４ａ、右側走行用モータ３４ｂ、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、及び旋回モータ１６を有する複数種類のアクチュエータを含む。図３に示すように、エンジン２２の出力軸に、ポンプユニット２４を構成する第一可変容量ポンプに対応する第１油圧ポンプ７４と、ギヤポンプ７２とを連結しており、これら各ポンプ７４，７２をエンジン２２により駆動可能としている。また、エンジン２２の動力は、大径歯車７６及び小径歯車７８により構成する増速機構８０により増速して、ポンプユニット２４を構成する第二可変容量ポンプに対応する、第２油圧ポンプ８２に伝達可能とし、第２油圧ポンプ８２もエンジン２２により駆動可能としている。すなわち、第１油圧ポンプ７４は、第２油圧ポンプ８２に対しポンプ駆動ギヤである増速機構８０により動力の伝達可能に作動的に連結している。また、増速機構８０は、第１油圧ポンプ７４の回転速度よりも第２油圧ポンプ８２の回転速度を増速させる増速ギヤである大径歯車７６及び小径歯車７８を含む。これにより、旋回モータ１６を含むアクチュエータの駆動源である、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。
【００２９】
第１油圧ポンプ７４に、それぞれに対応するセンタークローズ型のアクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａを介して、それぞれアクチュエータであるバケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａを並列接続している。また、第２油圧ポンプ８２に、それぞれに対応するセンタークローズ型のアクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ｂを介して、それぞれアクチュエータであるアームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側走行用モータ３４ｂを並列接続している。すなわち、上記の複数種類のアクチュエータであるシリンダ及びモータは、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６及び左側走行用モータ３４ａとを含む第一アクチュエータ組２４６と、右側走行用モータ３４ｂ、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８及び旋回モータ１６とを含む第二アクチュエータ組２４８との２組に分けられている。そして、作業車両用油圧回路２４４は、第一アクチュエータ組２４６及び第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４を有する第一回路２５０と、第二アクチュエータ組２４８及び第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２を有する第二回路２５２とを含む。このように上記のアクチュエータは、第一アクチュエータ組２４６と第二アクチュエータ組２４８とのいずれかに属する、各シリンダ６０，５６，４６，５８，３８を含む。
【００３０】
各方向切替弁２６ａ，２６ｂの左右端に設けた切換油室には、それぞれ切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの出力ポートが接続されている。また、各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂもセンタークローズ型であり各々の入力ポートは、ギヤポンプ７２の吐出口に並列接続されている。ギヤポンプ７２の吸入口は、油タンク６８に接続されている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部にそれぞれに対応して設けられる操作子３２により機械的に切換可能としている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの切換により、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂが油圧的に中立位置から作用位置へ切り換えられると、対応するシリンダ６０，５６，４６，５８，３８の伸長・収縮及び走行用モータ３４ａ、３４ｂや旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。また、旋回モータ１６に対応する方向切換弁２６ｂの切換により、旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。例えば、旋回モータ１６に方向切換弁２６ｂを介して第２油圧ポンプ８２の吐出口が接続されることで、上部構造１８（図１）を所望の方向へ左右旋回させることができる。なお、操作子３２は、十字方向にレバーを揺動操作可能とし、それぞれの方向の操作量で、異なる２つのアクチュエータの操作量の指示に対応させることもできる。方向切換弁２６ａ、２６ｂの作用位置にはアクチュエータへの吐出流量を徐々に増やす可変絞り弁が設けられる。したがって各切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂの操作量に応じて方向切換弁２６ａ、２６ｂの開度が任意に調整される。
【００３１】
また、左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の、モータ軸に対する傾きである、傾転角度を同時に変えるために、１の増速切換弁８４を設け、増速切換弁８４を、ギヤポンプ７２の吐出口に接続している。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の傾転角度を２段階で変化可能とする。例えば、増速切換弁８４は、走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板に連結された容積変更アクチュエータ８６の各々にギヤポンプ７２から同時給排されるように切り替えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が大きくなる。一方、容積変更アクチュエータ８６内の油を油タンク６８へ排出するように切り換えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が小さくなる。このため、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの速度変更が可能となる。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂで共通に設けている。増速切換弁８４は、運転席３０（図１）周辺部に設けた操作子３２のうち、２速切換レバーである操作子３２により切換可能としている。
【００３２】
各走行用モータ３４ａ，３４ｂは、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口に、方向切換弁２６ａ、２６ｂを介して接続している。方向切換弁２６ａ，２６ｂを油圧的に切り換える各切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部に設けた操作子３２のうち、変速レバーとしての操作子３２により、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口を走行用モータ３４ａ，３４ｂの２つのポートのいずれに接続するかを切換可能とするとともに、走行用モータ３４ａ，３４ｂへの供給油量を変更可能としている。このため、対応する操作子３２の操作によって、前進と後進とにそれぞれ対応する、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの正転と逆転とが変更可能となるとともに、速度調節が可能となる。
【００３３】
左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂに対応する切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂ切換用の操作子３２によって給油量・給油方向を同じとすることで、作業車両が直進走行する。また、操作子３２を独立に操作して給油量・給油方向を異ならせることで、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの出力が異なり、バックホー１０（図１）の旋回が可能となる。
【００３４】
本実施の形態では、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａに、第１油圧ポンプ７４から作動油を供給可能とし、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側走行用モータ３４ｂに、第２油圧ポンプ８２から作動油を供給可能としている。このように構成する理由は、基本的に同時使用する頻度が高いアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動されるのを避けるようにして、同じアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動された場合の圧力の干渉が生じることを少なくするためである。すなわち、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａは同時使用される頻度が少ない。また、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、及び右側走行用モータ３４ｂは同時使用される頻度が少ない。一方、旋回モータ１６は、アームシリンダ５８等の他のアクチュエータと同時に使用される頻度が高く、この場合の圧力干渉を少なくして、このアクチュエータ及び旋回モータ１６を高い速度で作動させる必要があるとともに、円滑な動作が損なわれることを防止する必要がある。この目的のため、上記のように増速機構８０を用いて、第２油圧ポンプ８２の単位時間当たり吐出容量の最大値が、第１油圧ポンプ７４の単位時間当たり吐出容量の最大値よりも多くなるようにしている。また、この構成により、旋回モータ１６のみを専用に駆動させるための別のポンプを設ける必要がなくなる。
【００３５】
図４は、ポンプユニット２４の油圧回路を示す図である。ポンプユニット２４は、第一可変容量ポンプである第１油圧ポンプ７４と、第１油圧ポンプ７４の容量を変化させるための可動斜板９０と、第１斜板操作部であり第１サーボピストンユニットである第１サーボ機構９２と、第１サーボ機構９２に対し動力の伝達可能に接続される第１バランスピストン機構９４とを含む。
【００３６】
また、ポンプユニット２４は、第二可変容量ポンプである第２油圧ポンプ８２と、第２油圧ポンプ８２の容量を変化させるための可動斜板９０と、第２斜板操作部であり第２サーボピストンユニットである第２サーボ機構９６と、第２サーボ機構９６に対し動力の伝達可能に接続される第２バランスピストン機構９８とを含む。
【００３７】
各サーボ機構９２，９６は、後述するポンプケース１０８（図５、６、８参照）の本体の内壁に形成されるシリンダの内側に軸方向の摺動可能に設けられるサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に相対的に軸方向の摺動可能に設けられる方向切り換え弁を構成するスプール１０２とを含む。スプール１０２とサーボピストン１００との間に、スプール１０２を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４を設けている。サーボピストン１００に可動斜板９０に連結した操作ピン１０６を係合させ、サーボピストン１００の移動により可動斜板９０の傾転角度の変更を可能としている。
【００３８】
スプール１０２が一方向に移動すると、サーボピストン１００片側の受圧室から作動油がポンプケース１０８（図５）内の油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、圧力Ｐｃｈに調整された作動油がサーボピストン１００他側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、他側の受圧室内の圧力により押圧され、スプール１０２に追従して一方向に移動する。逆に、スプール１０２が他方向に移動すると、サーボピストン１００他側の受圧室から作動油が油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力Ｐｃｈで調整された作動油がサーボピストン１００片側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、スプール１０２に追従して他方向に移動する。
【００３９】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、後述するピストンケース１８０（図６，８参照）内に軸方向の摺動可能に設けられたピストン本体１１２を含む。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の小径部に対向する部分に、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出圧である、各方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過前の一次側圧力ＰP1（＝Ｐ１），ＰP2（＝Ｐ２）を導入している。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２の吐出側に接続され、電気信号の入力により減圧量を調節可能な可変減圧弁１１４から、調節された圧力ＰCON1、ＰCON2を導入可能としている。
【００４０】
また、各ピストン本体１１２の軸方向他端側の小径部に対向する部分に、各方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過後の二次側圧力、すなわち負荷側圧力（負荷圧）のうち、最高負荷圧ＰL1，ＰL2を導入している。例えば、複数のシャトル弁を含む回路部により、最高負荷圧を各バランスピストン機構９４，９８に導入可能とする。また、ピストン本体１１２の軸方向他端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、固定減圧弁１１６で所望圧に調整された圧力ΔＰLSを導入している。固定減圧弁１１６は、減圧量を予め設定した状態で一定に維持、すなわち固定されている。
【００４１】
そして、各バランスピストン機構９４，９８により、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂの通過前の一次側圧力ＰP1、ＰP2と最高負荷圧ＰL1、ＰL2との差圧である、ロードセンシング差圧（ＬＳ差圧）が予め設定した所望圧となるように、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０のポンプ軸に対する傾きである、傾転角度を制御している。すなわち、ロードセンシング差圧の変化に応じて、対応するバランスピストン機構９４，９８によりサーボ機構９２，９６を操作し、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０の傾転角度を変化させている。これについては、後で詳しく説明する。
【００４２】
図３に戻って、各油圧ポンプ７４，８２は、初期位置において、可動斜板９０（図４）をポンプ軸に対し直交する平面に対しわずかに（例えば２度程度）傾けた状態が維持されるようにしてスタンバイしている。このため、エンジン２２駆動時には、対応するすべてのシリンダ等のアクチュエータを作動させず、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂ及び走行切換弁８８が中立位置で閉鎖状態（クローズ）にある場合でも、わずかに油圧ポンプ７４，８２から作動油が吐出される。これに伴って、油圧ポンプ７４，８２吐出側の油路にアンロード弁１１８をそれぞれ設けて、対応するすべての方向切換弁２６ａ（または２６ｂ）及び走行切換弁８８が中立位置にある場合に、アンロード弁１１８を開放して油タンク６８に作動油が排出されるようにしている。なお、このアンロード弁１１８は、方向切換弁２６ａ，２６ｂを作用位置にしたときにその出力油圧を切換信号として閉鎖側に導入して、油タンク６８への作動油排出を停止させるべく構成されている。
【００４３】
次に、図５から図１４を用いて、本実施の形態のポンプユニット２４の具体的構造を説明する。ポンプユニット２４は、上記の図４に示した回路構成を有する。以下の説明では、図１から図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００４４】
図５は、ポンプユニット２４の横断断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図であり、図７は、図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。図８は、図６のＢ−Ｂ断面図であり、図９は、一部を省略して示す図６のＣ−Ｃ断面図である。図１０は、図６の左側から右側に見た図であり、図１１は、図６の上側から下側に見た図である。図１２は、図６のＤ−Ｄ断面図であり、図１３は、図６のＥ−Ｅ断面図である。図１４は、回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【００４５】
図５に示すように、ポンプユニット２４は、２のアキシャルピストン型の可変容量ポンプを有するもので、ポンプケース１０８と、ポンプケース１０８に収容する可変容量ポンプである、第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２と、第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２と、２の可動斜板９０とを備える。また、図８に示すように、ポンプユニット２４は、第１サーボ機構９２及び第２サーボ機構９６と、第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８と、ギヤポンプ７２（図５）とを備える。
【００４６】
図５に示すように、ポンプケース１０８は、一端（図５の右端）に開口部を有するケース本体１２４と、ケース本体１２４の開口部を塞ぐとともに第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２に対する油給排を行うポートを形成したブロックである、ポートブロック１２６と、ポートブロック１２６のケース本体１２４と反対側に結合してフライホイールを包み込むラッパ（ホルン）形状のフライホイールハウジングを備えたギヤケース１２８とを含む。図６、図７に示すように、ポートブロック１２６の上面及び下面に、後述するキドニーポートに通じる複数のポートＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を開口させている。また、図５に示すように、ケース本体１２４及びポートブロック１２６に第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２の両端部を軸受により両持ち支持状態で、回転可能に支持している。図１０に示すように、ギヤケース１２８のフライホイールハウジングにおいては、エンジン側端部の外周部周方向複数個所に孔部１３０を形成しており、各孔部１３０に挿通したボルト（図示せず）により、エンジン２２（図２）のマウンティング・フランジに結合可能としている。なお、ギヤケース１２８とフライホイールハウジングとは本実施の形態においては一体的に形成したが、両部材を分離自在に結合したものであっても構わない。
【００４７】
また、図５に示すように、ギヤケース１２８に、エンジン２２の出力軸に連結可能とする入力軸１３２を軸受により回転可能に支持してフライホイールハウジングの径方向略中央に位置させている。第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、同軸上に配置し、増速機構８０を構成する大径歯車７６の中心筒軸の内側にそれぞれスプライン係合させている。このため、第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、大径歯車７６を介して、互いに同期した回転可能に結合される。
【００４８】
また、増速機構８０を構成する小径歯車７８の中心筒軸の内側に第２ポンプ軸１２２をスプライン係合させ、大径歯車７６及び小径歯車７８を噛合させている。このため、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４に対し増速機構８０のギヤ比により増速される。各歯車７６，７８の中心筒軸の両端部は、ポートブロック１２６及びギヤケース１２８に、それぞれ軸受により回転可能に支持されている。このため、ポンプ軸１２０，１２２及び歯車７６，７８の強度及び耐久性の向上を図れ、油圧ポンプ７４，８２のメンテナンス作業が容易になる。
【００４９】
ポンプケース１０８内側にポンプ側空間である油溜め１１０を設けるとともに、増速機構８０を配置したギヤケース１２８内側に歯車側空間１３４を設けて、油溜め１１０及び歯車側空間１３４を互いに独立させている。このため、各ポンプ７４，８２を駆動する動力の損失低減を図れる。油溜め１１０に油を充填させる一方、歯車側空間１３４に封入する油の量は少なくしている。例えば、図５で歯車側空間１３４に封入する油は、各歯車７６，７８の下端部が浸る程度としている。
【００５０】
また、図６、図９に示すように、ギヤケース１２８の歯車側空間１３４に面する支持壁内にはその軸受支持凹部１２８ａを上下に貫く油孔１３６を形成している。各油孔１３６において、ギヤケース１２８の外面に開口する上下端部は、着脱可能なプラグ１３８により塞いでいる。各油孔１３６は、各歯車７６，７８の上下位置歯先周辺部と対向するように形成した横穴１３６ａを介して歯車側空間１３４に通じさせている。このため、上側のプラグ１３８を取り外した状態で、各油孔１３６及び横穴１３６ａを通じて歯車側空間１３４に対する油の給排が可能となる。
【００５１】
図５に示すように、エンジン２２（図２）に連結するための入力軸１３２に、第１ポンプ軸１２０の一端面（図５の右端面）側に開口する軸方向孔１４０と、軸方向孔１４０に連通する、放射状に形成した径方向孔１４２とを設けている。径方向孔１４２の外端部は、軸受支持凹部１２８ａに開口させている。このため、図９に示すように、歯車側空間１３４内の油は各歯車７６，７８が回転したときにギヤポンプの作用で横穴１３６ａから油孔１３６を通じて軸受支持凹部１２８ａに到達し、入力軸１３２の各孔１４０，１４２を通じて、第１ポンプ軸１２０の一端部外周面と大径歯車７６内周面との間のスプライン部に供給することが可能となる。このため、スプライン部の耐久性をより有効に向上できる。なお、第２ポンプ軸１２２の小径歯車７８側の一端面（図５の右端面）も同様に軸受支持凹部１２８ａに開いているため、横穴１３６ａと油孔１３６とを経て軸受支持凹部１２８ａ内に放出される油によって、第２ポンプ軸１２２の一端部外周面と小径歯車７８内周面との間のスプライン部に十分に潤滑を施すことが可能となる。
【００５２】
次に、各油圧ポンプ７４，８２を説明する。各油圧ポンプ７４，８２は、ポンプ軸１２０，１２２にスプライン係合させることによりポンプ軸１２０，１２２と一体的に回転可能としたシリンダブロック１５４と、シリンダブロック１５４のシリンダに往復動可能に収容された複数のピストン１５６と、シリンダブロック１５４の内周面とポンプ軸１２０，１２２の外周面との間に設けたバネとを備える。バネは、ピンを介して、外周面が球面状のワッシャにより、各ピストン１５６の一端に支持したシューを可動斜板９０側に押圧する機能を有する。
【００５３】
また、各油圧ポンプ７４，８２は、ポートブロック１２６の片面側(図５の左側)に面方向の位置ずれを防止するように支持した弁板１４４を備える。弁板１４４は、上下方向の両側でそれぞれポンプ軸１２０，１２２と平行方向に貫通した、それぞれ略円弧形の吸入ポート及び吐出ポートを有する。吸入ポートは、図７に示す車両搭載状態でポートブロック１２６の下側に形成した吸入油路Ｕ１，Ｕ２に通じさせ、吐出ポートは、図７に示すポートブロック１２６に上側に形成した吐出油路Ｕ３，Ｕ４に通じさせている。各油路Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の一端には、ポートブロック１２６の片面（図７の表面）に開口するキドニーポートが設けられており、それぞれ弁板１４４の吸入ポートまたは吐出ポートに通じさせている。ポートブロック１２６の下面及び上面の幅方向（図７の左右方向）両側に、それぞれ第１油圧ポンプ７４（図５）用または第２油圧ポンプ８２（図５）用である、入口ポートＴ１，Ｔ２と出口ポートＴ３，Ｔ４とを、それぞれ開口させている。このような構成では、ポンプユニット２４（図６）に対し、下側から作動油が吸入され、上側から作動油が排出される。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、それぞれの入口ポートＴ１，Ｔ２を下向きに、出口ポートＴ３，Ｔ４を上向きに配置するように、作業車両に取り付けて使用するので、ポンプユニット２４に対するバルブ配管の取付作業が容易に行える。
【００５４】
また、各入口ポートＴ１，Ｔ２に油を供給するために、図１０に示すように、ポンプユニット２４に供給配管１４６を接続可能としている。供給配管１４６のポンプユニット２４接続側とは反対側の端部は、外部の油タンク６８（図２）に接続される。また、供給配管１４６は、ポンプユニット２４接続側で、本体部１４８と、本体部１４８の直径よりも小さくなった小径部１５０とに分岐させている。本体部１４８は、少なくともポンプユニット２４接続側で略直線状に設けられている。小径部１５０の上端部は、第１油圧ポンプ７４側の入口ポートＴ１に接続され、本体部１４８の上端部は、第２油圧ポンプ８２側の入口ポートＴ２に接続されている。このように直径が大きい配管を第２油圧ポンプ８２側に接続し、直径が小さい配管を第１油圧ポンプ７４側に接続しているのは、増速機構８０（図５）により、第２油圧ポンプ８２の回転が第１油圧ポンプ７４よりも増速され、第２油圧ポンプ８２で第１油圧ポンプ７４よりも単位時間当たりの吐出容量が大きくなり、必要な吸い込み油量に対応するようにするためである。なお、供給配管として、このように分岐型の構成を用いず、各入口ポートＴ１，Ｔ２に、互いに独立した内径寸法の異なる２の供給配管を接続することもできる。
【００５５】
このように、２以上の吐出容量が異なるポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、吐出容量が大きい油圧ポンプ８２の供給配管である本体部１４８は略直線状に設けられ、本体部１４８から、吐出容量が小さい油圧ポンプ７４の供給配管である小径部１５０を分岐させる構成を採用できる。このため、吐出容量大の油圧ポンプ８２での吸い込み流量が、吐出容量小の油圧ポンプ７４よりも大きくなるのにもかかわらず、供給配管１４６内でキャビテーションが発生するのを有効に防止できる。
【００５６】
また、図６、図７に示すように、吸入油路Ｕ１，Ｕ２のポートブロック１２６の弁板１４４側に開口する弓形開口部であるキドニーポートの中間部に、弁板１４４の下側に外れる位置まで伸ばした延長部１５２を設けている。延長部１５２の下端部は、ケース本体１２４の一端開口を通じて、油溜め１１０に通じさせる。このため、各油圧ポンプ７４，８２等のケース本体１２４内の要素から漏れ出して、油溜め１１０に溜まるとしても延長部１５２を通じて、弁板１４４の吸入ポートから直ぐ吸入されるようにしている。このため、ポンプケース１０８内の余剰油を配管等を介してリザーバタンクに戻す必要がなくなり、配管を省略または少なくでき、部品点数の削減によるコスト低減を図れる。
【００５７】
また、ケース本体１２４の外面に、外接式ギヤポンプ７２のケース１５８を固定し、ギヤポンプ７２のギヤポンプ軸を、ポンプケース１０８の内側で第１ポンプ軸１２０と結合固定している。また、ギヤポンプ軸に、駆動歯車（またはインナーロータ）を固定している。ギヤポンプ７２は、駆動歯車に従動歯車を噛合させるか、または、アウターロータをインナーロータに対し偏心させつつ回転させるトロコイドポンプ等とすることができる。なお、図示は省略するが、ギヤポンプ７２のケース１５８の外面からギヤポンプ軸を突出させ、その突出させた部分に、他の装置に連結するための動力伝達部を設けることもできる。例えば、動力伝達部は、ギヤポンプ軸の端部に雄スプライン部または雌スプライン部を形成することにより構成できる。例えば、この動力伝達部に図示しない冷却ファンの回転軸を、スプライン結合することができる。
【００５８】
また、図５、図６、図８に示すように、各可動斜板９０は、斜板操作部である対応するサーボ機構９２，９６により傾転角度を変更可能としている。各可動斜板９０は、各ピストン１５６と反対側面である、断面円弧形の凸状面部１６０と、上側に向く上面部１６２とを有する。ケース本体１２４に固定の部材に凸状面部１６０と合致する断面円弧形の凹状面部を設けており、凹状面部に沿って凸状面部１６０を摺動可能としている。図８に示すように、上面部１６２に上下方向に操作ピン１０６を結合しており、操作ピン１０６を、サーボ機構９２，９６を構成するサーボピストン１００に係合させている。
【００５９】
各サーボ機構９２，９６は、各ポンプ軸１２０，１２２に対し直交する方向に対し平行なシリンダ１６４内に軸方向の摺動可能に設けられた中空状のサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に軸方向の摺動可能に設けられた方向切換弁である、スプール１０２と、スプール１０２にサーボピストン１００に対し軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４とを備える。各サーボピストン１００は、その外表面に、対応する可動斜板９０に結合された操作ピン１０６と係合する係止部である係止溝１６６と、複数の内部油路とを含む。係止溝１６６は、シリンダ１６４の軸方向と直交する方向に設けられている。
【００６０】
図１５は、ポンプユニット２４において、サーボ機構９２（９６）を駆動するバランスピストン機構９４（９８）の作動を説明するための図である。図１５に示すように、サーボピストン１００に、第１油路１６８、第２油路１７０及び第３油路１７２を設けている。第１油路１６８は、ギヤポンプ７２の吐出口に接続された油路に接続されるもので、所定の調整圧をピストン１００外周面側からピストン１００内周面側に導入する機能を有する。また、第２油路１７０は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストン１００の軸方向一側（図１５の左側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向他端面（図１５の右端面）に他端を開口させている。また、第３油路１７２は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストンの軸方向他側（図１５の右側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向一端面（図１５の左端面）に他端を開口させている。
【００６１】
スプール１０２は、外周面に設けられ、第１油路１６８のピストン１００内周面側開口端と、第２油路１７０または第３油路１７２の一端開口とに同時対向可能とする円環状の溝部１７４を含む。溝部１７４は、第１油路１６８及び第２油路１７０を連通させる状態と、第１油路１６８及び第３油路１７２を連通させる状態とを切り換える機能を有する。また、サーボ機構９２，９６は、対応するバランスピストン機構９４，９８を構成するピストン本体１１２との間に設けられ、スプール１０２をピストン本体１１２の軸方向の移動に同期させて移動させる中間係止部材であるアーム部材１７６を備える。
【００６２】
また、スプール１０２は内側に油路２３８を設けており、油路２３８は、図６のケース本体１２４内の油溜め１１０に常に連通させている。油路２３８は、第１油路１６８及び第２油路１７０が溝部１７４を介して連通した状態で、第３油路１７２と連通し、第１油路１６８及び第３油路１７２が溝部１７４を介して連通した状態で、第２油路１７０と連通する。
【００６３】
図８に示すように、各サーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部の内部空間に収容しており、それぞれの内部空間の上部にアーム部材１７６の上端部を突出させるための開口部１７８を設けている。また、ケース本体１２４の上側にピストンケース１８０を、締結部材であるボルトにより結合固定している。そしてピストンケース１８０に、各サーボ機構９２，９６にそれぞれ対向する第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８を収容している。各バランスピストン機構９４，９８は、対応するサーボ機構９２，９６のスプール１０２に対し、同期した移動可能に接続され、シリンダ１８２と、シリンダ１８２内での軸方向摺動可能に設けられたピストン本体１１２とを含む。各サーボ機構９２，９６のスプール１０２と、対応するピストン本体１１２との間にアーム部材１７６を設けている。
【００６４】
図６に示すように、アーム部材１７６は、上下方向の同軸上に設けた上軸１８４及び下軸１８６と、両軸１８４，１８６の間に結合したフランジ１８８と、フランジ１８８の先端部上面に上下方向に立設した支持軸１９０とを含む。図８に示すように、上軸１８４は、スプール１０２の中間部全周に設けた係止溝１９２に係合させ、下軸１８６は、ピストン本体１１２の中間部全周に設けた係止溝１９４に係合させている。この構成により、サーボ機構９２，９６のスプール１０２は、対応するバランスピストン機構９４，９８のピストン本体１１２の軸方向の移動に同期した移動を可能としている。
【００６５】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、シリンダ１８２の軸方向一端側に設けられた第一受圧室１９６及び第四受圧室１９８と、シリンダ１８２の軸方向他端側に設けられた第二受圧室２００及び第三受圧室２０２とを含む。第一受圧室１９６には、可変容量ポンプである第１、第２各油圧ポンプ７４，８２の吐出圧であって、アクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａ、２６ｂ（図３）の通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入され、第二受圧室２００には、方向切換弁２６ａ，２６ｂを通過後の最高負荷圧ＰL（以下、単に「負荷圧ＰL」という。）が導入される。また、第三受圧室２０２には、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入される。設定ロードセンシング圧ΔＰLSは、方向切換弁２６ａ、２６ｂの作用位置での定常状態で、方向切換弁２６ａ、２６ｂの通過前後に生じる作動流体差圧に相当し、予め設定される設定圧力である。図１５に示すように、ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLを調整して得られた圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により所望値に減圧して、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが得られるようにしている。
【００６６】
また、図８に示すように、ピストンケース１８０の上面で、２のバランスピストン機構９４，９８同士の間に対応する幅方向中間部と対向する位置に、弁ケース２０４を固定している。図１２に示すように、弁ケース２０４に、各バランスピストン機構９４，９８（図８）で共通の固定減圧弁１１６を設けている。固定減圧弁１１６は、シリンダと、シリンダに対し摺動可能に設けられた弁体２０６と、弁ケース２０４に固定のキャップ２０８と、キャップ２０８にねじ結合されたネジ軸２１０と、ネジ軸２１０により押圧される間座２１２と、弁体２０６と間座２１２との間に設けたバネ２１４とを備え、バネ２１４により弁体２０６を一方向に付勢している。弁ケース２０４の図示しない油路を通じてギヤポンプ７２（図１５）からの圧力Ｐｃｈが弁体２０６を配置した空間に導入されている。圧力Ｐｃｈは、バネ２１４の付勢力に応じて減圧され、油路を通じて各第三受圧室２０２（図８）に設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。図１２に示すように、固定減圧弁１１６による減圧量は、ネジ軸２１０のキャップ２０８内側への進入量を調整してバネ２１４の付勢力を変更することにより調整可能である。
【００６７】
図１３に示すように、第四受圧室１９８は、対応する比例制御型の可変減圧弁１１４により、ギヤポンプ７２（図１５）の吐出圧が減圧された後の可変圧力を導入可能としている。すなわち、第四受圧室１９８は、任意に設定自在な可変圧力を導入される。通常時には、ギヤポンプ７２から第四受圧室１９８に導入される作動油を遮断することができる。各可変減圧弁１１４は、比例ソレノイド２１６と、比例ソレノイド２１６により減圧量を制御される減圧弁本体２１８とを有し、比例ソレノイド２１６にエンジン２２（図２）の負荷を表す信号が入力される。エンジン負荷が高い場合には、比例ソレノイド２１６は、減圧弁本体２１８に二次側の圧力ＰCONの減少量を低くし、圧力Ｐｃｈに近い圧力が第四受圧室１９８に導入されるように減圧量を規制する。また、比例ソレノイド２１６は、ピストンケース１８０の水平方向に向いた側面から突出する状態で固定されている。また、比例ソレノイド２１６に、指令信号を入力するためのケーブル２２０が接続されている。
【００６８】
このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、作業車両に搭載する場合に、可動斜板９０のそれぞれに連動させるサーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部に設けられ、バランスピストン機構９４，９８を収容する部材であるピストンケース１８０は、サーボ機構９２，９６の上側に設けられている。このため、機器収容部２０（図１）に通例のごとく備えられたボンネットを開放することでメンテナンス作業を容易に行える。
【００６９】
また、図８に示すように、各可動斜板９０の傾転角度を検知するために、各可動斜板９０にそれぞれ対応する２のポテンショメータである回転角度センサ２２２を設けている。このために、ピストンケース１８０の上側で、各バランスピストン機構９４，９８の上側に対向する２個所位置に、センサ支持部材２２４を締結部材であるボルトにより結合固定している。各センサ支持部材２２４は、ピストンケース１８０と弁ケース２０４との上側に、それぞれ固定している。各センサ支持部材２２４の上側に回転角度センサ２２２を固定し、センサ軸２２６を上下方向に向けている。センサ軸２２６の下端部は、センサ支持部材２２４の下面から下側に突出させている。
【００７０】
一方、上記で説明したように、各サーボ機構９２，９６と、対応するバランスピストン機構９４，９８との間に係合させたアーム部材１７６は、支持軸１９０（図６）を有する。支持軸１９０は、ピストンケース１８０に上下方向に貫通した孔部を通じてピストンケース１８０の上側に突出させ、その突出させた部分に回転角度検出用レバーである、第１レバー２２８の中間部を結合している。また、第１レバー２２８の先端部にピンにより、回転角度検出用レバーである第２レバー２３０の一端部を揺動可能に支持している。第２レバー２３０の他端部は、センサ軸２２６の下端部に結合固定されている。このため、可動斜板９０の傾転角度が変化し、スプール１０２がサーボピストン１００に追従して移動すると、アーム部材１７６の上軸１８４及び下軸１８６が、図６の裏表方向に移動し、これに伴って、支持軸１９０がピストンケース１８０の孔部中心に回転し、第１、第２各レバー２２８，２３０がそれぞれ揺動するので、回転角度センサ２２２のセンサ軸２２６が回転する。したがって、回転角度センサ２２２により、可動斜板９０の傾転角度に対応する回転角度が検出可能となる。ピンにより連結した各レバー２２８，２３０と、回転角度センサ２２２とにより、回転角度検出ユニットを構成している。このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、ポンプケース１０８またはポンプケース１０８に固定の部材に回転可能に支持された２以上の支持軸１９０を備え、各支持軸１９０は、対応する回転角度センサ２２２に連結されるとともに、対応する可動斜板９０の動きと連動する回転を検出可能とする構成を採用できる。
【００７１】
また、図１２、１４に示すように、各第１レバー２２８の第２レバー２３０（図６）結合側とは反対側の端部（図１２の左端部）に、水平方向に初期位置設定用のネジ軸２３２の端部を突き当てている。各ネジ軸２３２は、ストッパとして機能し、ピストンケース１８０の上面に固定の部材に立設した板部２３４に挿通させ、両側からナットを締め付けることで、板部２３４に対するネジ軸２３２の突出量を調整可能としている。このため、可動斜板９０（図５）の初期位置である初期の傾転角度を任意に設定でき、操作レバーやペダル等の操作子３２（図３）が中立位置にあってモータ等のアクチュエータ２３６（図１５参照）の非作動時でも各油圧ポンプ７４，８２からわずかに作動油が吐出されるようにスタンバイしている。
【００７２】
図１１に示す回転角度センサ２２２の検出値は、図示しないコントローラに入力する。コントローラは、可動斜板９０（図５）の傾転角度が予め設定した閾値以上に大きくなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。これにより、第四受圧室１９８（図１３）に大きな圧力が導入され、可動斜板９０の傾転角度が所望の範囲内に維持されるように規制される。
【００７３】
また、コントローラには、エンジン２２（図２）からエンジン回転数も入力され、エンジン２２の負荷が予め設定した閾値以上に高くなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。この場合、可動斜板９０の傾転角度を小さくし、エンジン２２の負荷が小さくなるように、可動斜板９０の傾転角度が規制される。
【００７４】
次に、図１５を用いて本実施の形態により得られる効果を説明する。なお、図１５は、ポンプ７２，７４に対するサーボ機構９２（または９６）、バランスピストン機構９４（または９８）、及びアクチュエータの接続関係を模式的に表したものである。また、モータのごときアクチュエータ２３６を１つ示しているが、これは説明の便宜上のためで、実際には、図３に示すように、ギヤポンプ７２からはサーボ機構９２（または９６）及びバランスピストン機構９４（または９８）に対応するバケットシリンダ６０等のシリンダ、走行用モータ３４ａ等のモータ等の並列接続された複数のアクチュエータに、作動油が供給されるようにしている。また、以下の説明では、第１油圧ポンプ７４の可動斜板９０の傾転角度を制御する場合を代表して説明するが、第１油圧ポンプ８２の場合も同様である。図１５に示すように、可動斜板９０の傾転角度は、サーボ機構９２とバランスピストン機構９４と可変減圧弁１１４と固定減圧弁１１６とにより制御されている。
【００７５】
ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLから調整された圧力Ｐｃｈが、サーボピストン１００の第１油路１６８に導入されている。また、バランスピストン機構９４の第一受圧室１９６には、方向切換弁２６ａの通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入されている。また、第二受圧室２００には、各方向切換弁２６ａを通過後の二次側の負荷圧ＰLが導入されている。また、第三受圧室２０２には、圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により減圧して得られた設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。また、ピストン本体１１２の両側に加わる圧力が以下の条件で釣り合うようにしている。
（一次側圧力ＰP）＝（設定ロードセンシング圧ΔＰLS）＋（負荷圧ＰL）
【００７６】
エンジン始動時に、可変減圧弁１１４による圧力ＰCONがゼロで、かつ、センタークローズ型の方向切換弁２６ａが中立位置にある場合にポンプ７２，７４が駆動されると、図１５に示すように第一受圧室１９６には一次側圧力ＰP（アンロード圧）が作用し、第三受圧室２０２には設定ロードセンシング圧ΔＰLSが、それぞれ作用する。第二受圧室２００に作用する負荷圧ＰLはゼロであるため、ＰP＞ΔＰLS＋ＰLとなり、ピストン本体１１２が図示位置に移動する。ピストン本体１１２がこの位置にあるとき前述のアーム部材１７６（図８）、支持軸１９０、ネジ軸２３２（図１２）によるストッパによってそれ以上の図１５の紙面右方向への移動は阻止され、ピストン本体１１２と連係するサーボ機構９２のスプール１０２にサーボピストン１００が追従し、可動斜板９０は油圧ポンプ７４から吐出される油量を規定した最小値に維持にするように傾転し待機する。
【００７７】
次に、方向切換弁２６ａを中立位置から外れた作用位置に保持する場合には第二受圧室２００への負荷圧力ＰLが生じるものの、方向切換弁２６ａの通過前後の差圧に変動がないので、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が保たれてピストン本体１１２がその位置に維持され、油圧ポンプ７４から一定の油量が吐出される。これに対して、方向切換弁２６ａの中立位置から作用位置へ至る切換の過渡的な状態では、それまで堰き止められていた油がアクチュエータ２３６へ流れ始めた瞬間、一次側圧力ＰPは低くなり、負荷圧力ＰLの値に近づく方向に方向切換弁２６ａの通過前後の差圧が変化する。よって、ＰP＜ΔＰLS＋ＰLの関係となる。よって、ピストン本体１１２に加わる図１５の紙面右方向への推力と左方向への推力とのバランスが崩れて、ピストン本体１１２が、「吐出量大方向」である、図１５の左方向へ移動する。これに伴って、サーボ機構９２のスプール１０２及びサーボピストン１００が図１５の左方向へ移動する。そして、可動斜板９０の傾転角度が大きくなり、第１油圧ポンプ７４の吐出容量が増える。
【００７８】
その後、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が上昇し、時間経過とともに前記の可変絞り弁の通過前後で差圧の変動が解消し、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が成立した時点で、ピストン本体１１２の図１５の紙面右方向への推力が左方向への推力とバランスしてピストン本体１１２の左方向への移動は停止する。この場合、サーボ機構９２を介して可動斜板９０の傾転角度がその位置に維持され、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が一定に維持され、所望のアクチュエータ作動油量が得られる。切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂを中立位置にすればアンロード弁１１８が開放作動しピストン本体１１２が図１５の位置に戻る。
【００７９】
このように、ロードセンシングにより、アクチュエータの作業負荷圧に応じて油圧ポンプ７４，８２の吐出油量を制御できるので、負荷に必要な油圧動力に対する流量を油圧ポンプ７４，８２から吐出させつつ、油圧ポンプ７４，８２から吐出される余剰流量の削減を図れる。このため、消費エネルギの低減を図れる。また、ポンプ吐出容量の制御を、バランスピストン機構９４，９８を構成する受圧室１９６，１９８，２００，２０２の圧力変化のみにより行え、アクチュエータの制御をより安定して行える。
【００８０】
さらに、斜板操作部である、サーボ機構を設けた従来品のポンプユニットの多くの部品の共通化を図れる。例えば、本実施の形態では、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を必要としないポンプユニットに対して、多くの部品を使用して、ポンプユニット２４を構成できる。この結果、ポンプユニット２４は、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を必要としないポンプユニットに対し、多くの部品を共通化できる構造で、消費エネルギの低減を安定して図れるとともに、油圧ポンプ７４，８２の吐出量をより安定して制御できる。
【００８１】
特に、本実施の形態では、旋回モータ１６及び右側走行用モータ３４ｂを含む第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２が、左側走行用モータ３４ａを含む第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４と比べて、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。このため、旋回部である上部構造１８を使用する作業を円滑にかつ短時間で行える。例えば、本実施の形態のように、第二アクチュエータ組２４８がバックホー１０のアームシリンダ５８等、他のアクチュエータを含む場合に、上部構造１８の旋回作業と、アームシリンダ５８により掘削部４０を使用する作業（例えばアーム５２をブーム４８に対し上下回動させる作業）とを同時に行う場合でも、上部構造１８を円滑にかつ高速で旋回させることができる。これとともに、アーム５２の回動動作を円滑にかつ高速で行える。しかも、このような効果を得るために、旋回モータ１６の駆動のためのポンプを別に専用に設ける必要はなく、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化を図れるとともに、動力源であるエンジン２２の動力損失の低減を図れる。この結果、バックホー１０において、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、上部構造１８を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【００８２】
また、第１油圧ポンプ７４は、第２油圧ポンプ８２に対し、増速機構８０により動力の伝達可能に作動的に連結されており、増速機構８０は、第１油圧ポンプ７４の回転速度よりも第２油圧ポンプ８２の回転速度を増速させる大径歯車７６及び小径歯車７８を含むことにより、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。このため、各油圧ポンプ７４，８２同士で、シリンダブロック１５４等のポンプ本体部品を多く共用化できるため、よりコストの低減を図れる。なお、図１５に示す例では、切換用パイロット弁２８ａ（２８ｂ）の作動圧設定用のリリーフ弁２４３を設けているが、このリリーフ弁２４３は場合により省略することもできる。
【００８３】
図１６は、別例のポンプユニット２４の油圧回路図である。図１６に示す例では、上記の図４等に示した構成の場合と異なり、各バランスピストン機構９４，９８を構成する第四受圧室１９８は、油溜め１１０に通じさせている。また、各バランスピストン機構９４，９８を構成する第三受圧室２０２は、それぞれ対応する可変制御減圧弁である可変減圧弁１１４の二次側に接続している。通常時には、第三受圧室２０２は、アクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３参照）の作用位置での定常状態で、方向切換弁２６ａ，２６ｂの通過前後に生じる作動油差圧に相当し、予め設定される設定圧力ΔＰLSが導入されるように、可変減圧弁１１４を制御している。そして、第三受圧室２０２に導入される作動油圧力を前記設定圧力ΔＰLS以下に制御可能としている。例えば、エンジン負荷が所定の閾値以上となったり、可動斜板９０の傾転角度が所定の閾値以上となった場合に、第三受圧室２０２に導入される作動油圧力を、設定圧力ΔＰLSよりも小さくなるように、図示しないコントローラが可変減圧弁１１４の比例ソレノイドを制御し、各バランスピストン機構９４，９８のピストン本体１１２を、油圧ポンプ７４，８２の吐出容量が小さくなるように制御する。
【００８４】
このような図１６に示す別例のポンプユニット２４では、上記の図４に示すポンプユニット２４と同様のポンプ吐出油量の制御を行いつつ、その構造で使用していた減圧弁３個（固定減圧弁１１６と可変減圧弁１１４（図４））を減圧弁２個に低減できる。しかもエンジン負荷や可動斜板９０の傾転角度等の任意の規制条件に応じて、可変圧力を制御する構成を採用することで、規制条件から外れることを有効に防止できる。したがって、ポンプユニット２４を使用する装置の高性能化を有効に図れる。
【００８５】
なお、図示は省略するが、旋回モータ１６の駆動源となる第２油圧ポンプを、第１油圧ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する構成として、次の別例の２例の構成を採用することもできる。まず、別例の第１例の構成では、第２油圧ポンプは、第１油圧ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられるように設定する。例えば、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプ同士で、シリンダブロックに形成したシリンダ及び対応するピストンの断面積を異ならせることで、容積差を設ける。そしてこれにより、第２油圧ポンプが、第１油圧ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。このような別例の第１例の場合も、上記の実施の形態と同様に、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回可能な上部構造１８を使用する作業が円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【００８６】
また、別例の第２例の構成では、上記の実施の形態と同様に、第１油圧ポンプ７４は、第一ポンプ容量変更操作機構として、対応する可動斜板９０と、対応する操作ピン１０６と、対応する第１サーボ機構９２及び第１バランスピストン機構９４とを含む構成により吐出容量を変更可能とする。また、第２油圧ポンプ８２は、対応する可動斜板９０と、対応する操作ピン１０６と、対応する第２サーボ機構９６及び第２バランスピストン機構９８とを含む構成により吐出容量を変更可能とする。また、第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられるように設定する。例えば、第２油圧ポンプ８２の可動斜板９０の最大傾転角度を、第１油圧ポンプ７４の可動斜板９０の最大傾転角度よりも大きくなるようにする。例えば、ポンプケース１０８に、可動斜板９０、９０毎で傾転可能な範囲を異ならせるように規制するストッパを設ける。この構成により、第２油圧ポンプ８２が、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。このような別例の第２例の場合も、上記の実施の形態と同様に、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回可能な上部構造１８を使用する作業が円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ バックホー、１２ 走行装置、１４ 回転台、１６ 旋回モータ、１８ 上部構造、２０ 機器収容部、２２ エンジン、２４ ポンプユニット、２６ａ，２６ｂ 方向切換弁、２８ａ，２８ｂ 切換用パイロット弁、３０ 運転席、３２ 操作子、３４ａ，３４ｂ 走行用モータ、３６ ブレード、３８ ブレードシリンダ、４０ 掘削部、４２ 揺動支持部、４４ 軸、４６ スイングシリンダ、４８ ブーム、５０ 軸、５２ アーム、５４ バケット、５６ ブームシリンダ、５８ アームシリンダ、６０ バケットシリンダ、６２ エンジン、６４ ラジエータ、６６ バルブユニット、６８ 油タンク、７０ ギヤケース、７２ ギヤポンプ、７４ 第１油圧ポンプ、７６ 大径歯車、７８ 小径歯車、８０ 増速機構、８２ 第２油圧ポンプ、８４ 増速切換弁、８６ 容積変更アクチュエータ、８８ 走行切換弁、９０ 可動斜板、９２ 第１サーボ機構、９４ 第１バランスピストン機構、９６ 第２サーボ機構、９８ 第２バランスピストン機構、１００ サーボピストン、１０２ スプール、１０４ バネ、１０６ 操作ピン、１０８ ポンプケース、１０８ａ カバー、１１０ 油溜め、１１２ ピストン本体、１１４ 可変減圧弁、１１６ 固定減圧弁、１１８ アンロード弁、１２０ 第１ポンプ軸、１２２ 第２ポンプ軸、１２４ ケース本体、１２６ ポートブロック、１２８ ギヤケース、１２８ａ 軸受支持凹部、１３０ 孔部、１３２ 入力軸、１３４ 歯車側空間、１３６ 油孔、１３６ａ 横穴、１３８ プラグ、１４０ 軸方向孔、１４２ 径方向孔、１４４ 弁板、１４６ 供給配管、１４８ 本体部、１５０ 小径部、１５２ 延長部、１５４ シリンダブロック、１５６ ピストン、１５８ ケース、１６０ 凸状面部、１６２ 上面部、１６４ シリンダ、１６６ 係止溝、１６８ 第１油路、１７０ 第２油路、１７２ 第３油路、１７４ 溝部、１７６ アーム部材、１７８ 開口部、１８０ ピストンケース、１８２ シリンダ、１８４ 上軸、１８６ 下軸、１８８ フランジ、１９０ 支持軸、１９２，１９４ 係止溝、１９６ 第一受圧室、１９８ 第四受圧室、２００ 第二受圧室、２０２ 第三受圧室、２０４ 弁ケース、２０６ 弁体、２０８ キャップ、２１０ ネジ軸、２１２ 間座、２１４ バネ、２１６ 比例ソレノイド、２１８ 減圧弁本体、２２０ ケーブル、２２２ 回転角度センサ、２２４ センサ支持部材、２２６ センサ軸、２２８ 第１レバー、２３０ 第２レバー、２３２ ネジ軸、２３４ 板部、２３６ アクチュエータ、２３８ 油路、２４０，２４２ クローラベルト、２４３ リリーフ弁、２４４ 作業車両用油圧回路、２４６ 第一アクチュエータ組、２４８ 第二アクチュエータ組、２５０ 第一回路、２５２ 第二回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、バケット等を用いたバックホー等の掘削作業車両として使用され、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、旋回部に支持された掘削部等の作業部とを備える油圧駆動作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から例えば対地作業車両であるバックホーでは、旋回部である上部構造に、アーム、ブーム、及びバケットやフォーク等を含む掘削部を設け、掘削部を油圧シリンダ等の油圧アクチュエータにより作動させることによって掘削作業を可能としている。例えば、特許文献１には、油圧駆動作業車両である掘削作業機が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の掘削作業機は、走行装置を含む走行部と、走行部の上側に軸支された軸受と、軸受上に配置された旋回台と、ブームやアーム等から構成する掘削部とを備える。ブームとブームブラケットとの間にブームシリンダを配置し、ブームブラケットと旋回台との間にスイングシリンダを配置している。走行装置には、左右の走行モータが配設されている。また、旋回台内部に旋回モータが配設され、旋回台を旋回可能に構成している。第一から第三の油圧ポンプがエンジンにより駆動され、このうち、可変容量形の第一、第二の油圧ポンプから吐出される圧力が、切換弁を介して、ブームシリンダ、スイングシリンダ、走行モータ等と接続され、駆動可能としている。固定容量形の第三の油圧ポンプからの圧油は切換弁を介して旋回モータと接続され、旋回駆動可能としている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に特許文献２から４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１００３１７号公報
【特許文献２】特公平４−９９２２号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０５６６号公報
【特許文献４】特開平６−１０８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された油圧駆動作業車両の場合、旋回モータ用として他のアクチュエータ用の油圧ポンプとは別の第三の油圧ポンプを使用している。このため、ポンプの数が多くなることにより、低コスト化及び動力損失の低減を図ることに対する妨げとなる可能性がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載されたパワーショベルでは、走行モータ、スイングシリンダ及びブームシリンダに共通の可変容量ポンプＰ１を使用して、吐出油を供給可能とし、旋回モータ、別の走行モータ及びアームシリンダに共通の可変容量ポンプＰ２を使用して、吐出油を供給可能としている。ただし、このような構成では、旋回部と別のアクチュエータであるアームの回動作業とを同時に行う場合に、可変容量ポンプＰ２からの吐出容量が不足して、それぞれのアクチュエータの作動速度が低下したり、動作の円滑性が損なわれる可能性がないとはいえない。このため、掘削作業の作業効率が低下する原因となる。すなわち、旋回部を備える作業車両では、掘削部等の作業部を上下や左右に回動しながら、旋回部を旋回することで、作業効率を高くできる場合がある。これに対して、特許文献２に記載の技術では、旋回部の旋回とアームの回動とを、効率よく同時に行うことができず、低コスト化及び動力損失の低減を図るとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにする面から改良の余地がある。
【０００７】
一方、特許文献３には、駆動ポンプ及び従動ポンプを有する油圧ポンプで、駆動ポンプに固定した駆動歯車と、従動ポンプに固定した駆動歯車とを噛合させ、回転力を伝達するとされている。また、このような油圧ポンプを、油圧ショベルの各アクチュエータの駆動のために使用するとされている。ただし、特許文献３には、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにするための構成は開示されていない。
【０００８】
また、特許文献４には、一対のシリンダブロックを一対の回転軸に設けて、一対の回転軸に歯数の異なる一対の歯車を固定し、一対の歯車同士を噛合させた油圧ポンプが記載されている。このような油圧ポンプは、歯車の歯数の比率を変えることで、ポンプの最大流量を任意に増加または減少できるとされている。ただし、このような油圧ポンプは、斜軸式または斜板式であるが、内部の２のポンプの容量は一定である。また、このような油圧ポンプは、単に油圧シリンダ等のアクチュエータに接続するとされているだけである。特許文献４の場合も、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにするための構成は開示されていない。
【０００９】
このように特許文献１から４に記載された技術の場合には、油圧駆動作業車両において、低コスト化及び動力損失の低減を図るとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行えるようにする面から改良の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、油圧駆動作業車両において、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る油圧駆動作業車両は、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、旋回部に支持された作業部と、一方側走行部を駆動するアクチュエータである一方側走行用モータと、他方側走行部を駆動するアクチュエータである他方側走行用モータと、旋回部旋回用のアクチュエータである旋回モータとを有する複数種類のアクチュエータを含む作業車両用油圧回路とを備え、複数種類のアクチュエータは、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組と、旋回モータと他方側走行用モータとを含む第二アクチュエータ組との２組に分けられており、作業車両用油圧回路は、第一アクチュエータ組及び第一アクチュエータ組を駆動する第一可変容量ポンプを有する第一回路と、第二アクチュエータ組及び第二アクチュエータ組を駆動する第二可変容量ポンプを有する第二回路とを含み、旋回モータの駆動源となる第二可変容量ポンプは、第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両である。
【００１２】
上記の油圧駆動作業車両によれば、旋回モータ及び他方側走行用モータを含む第二アクチュエータ組を駆動する第２可変容量ポンプが、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組を駆動する第１可変容量ポンプと比べて、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。このため、旋回部を使用する作業を円滑にかつ短時間で行える。例えば、第二アクチュエータ組が掘削作業機のアームシリンダ等、他のアクチュエータを含む場合に、旋回部の旋回作業と、他のアクチュエータにより作業部を使用する作業とを同時に行う場合でも、旋回部を円滑にかつ高速で旋回させることができる。しかも、このような効果を得るために、旋回モータの駆動のためのポンプを別に専用に設ける必要はなく、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化を図れるとともに、動力源の動力損失の低減を図れる。
【００１３】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第一可変容量ポンプは、前記第二可変容量ポンプに対し、ポンプ駆動ギアにより動力の伝達可能に作動的に連結されており、前記ポンプ駆動ギヤは、前記第一可変容量ポンプの回転速度よりも前記第二可変容量ポンプの回転速度を増速させる増速ギアを含むことにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第１可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１４】
上記の構成によれば、第一可変容量ポンプ及び第二可変容量ポンプ同士で、シリンダブロック等のポンプ本体部品を多く共用化できるため、よりコストの低減を図れる。
【００１５】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられることにより、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１６】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記第一可変容量ポンプは、第一ポンプ容量変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、前記第二可変容量ポンプは、第二ポンプ容積変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、前記第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられることにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。
【００１７】
また、本発明に係る油圧駆動作業車両において、好ましくは、前記複数種類のアクチュエータは、それぞれ前記第一アクチュエータ組と前記第二アクチュエータ組とのいずれかに属する、バケット用シリンダ、ブーム用シリンダ、スイング用シリンダ、アーム用シリンダ、及びブレード用シリンダを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る油圧駆動作業車両によれば、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回部を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態の１例の油圧駆動作業車両であるバックホーの略図である。
【図２】図１のバックホーを構成する機器収容部内部に設けた複数の装置を、一部を省略して示す平面図である。
【図３】図１のバックホーの油圧回路の全体図である。
【図４】図１のバックホーを構成するポンプユニットの油圧回路図である。
【図５】同じくポンプユニットの横断断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】一部を省略して示す、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】図６の左側から右側に見た図である。
【図１１】図６の上側から下側に見た図である。
【図１２】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図１３】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【図１５】図５のポンプユニットにおいて、サーボ機構を駆動するバランスピストン機構の作動を説明するための図である。
【図１６】別例のポンプユニットの油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図１５は、本発明に係る実施の形態の１例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の油圧駆動作業車両である、バックホー１０は、左右一対のクローラベルト２４０，２４２を含む走行装置１２と、走行装置１２の中央部に配置された回転台１４と、回転台１４の中心部に設けられた旋回モータ１６と、走行装置１２の上側に、回転台１４により、上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に旋回可能に設けられた旋回部である上部構造１８と、上部構造１８に支持された作業部である掘削部４０とを備える。
【００２１】
また、左右一対のクローラベルト２４０，２４２は、それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部である、左側クローラベルト２４０と、他方側走行部である右側クローラベルト２４２とである。なお、本発明の油圧駆動作業車両は、バックホーに限定するものではなく、走行装置と、旋回可能な旋回部と、旋回部に支持された作業部とを備え、旋回モータ及び走行用モータを有する種々の車両で実施できる。
【００２２】
図１に示すように、上部構造１８は、上側に設けられて、蓋部により開口部を塞ぐ機器収容部２０を含む。機器収容部２０の内部に、駆動源であるエンジン２２、ポンプユニット２４、複数の方向切り換え弁２６ａ，２６ｂ、及び複数の切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂが設けられている。また、機器収容部２０の上部外側に運転席３０が設けられている。運転席３０の前側及び左右片側または両側に、切換用パイロット弁と連係する操作レバーやペダル等の操作子３２が設けられている。
【００２３】
上部構造１８は、旋回モータ１６により、走行装置１２に対し上下方向の旋回軸Ｏ（図２）を中心に回動可能としている。すなわち、旋回モータ１６は、上部構造を旋回させるためのアクチュエータである。また、走行装置１２に備えられる左右のクローラベルト２４０，２４２は、それぞれに対応する２の走行用モータ３４ａ、３４ｂ（図２）により車両の前進側または後進側に回転可能である。すなわち、左側クローラベルト２４０は、アクチュエータであり、一方側走行用モータである左側走行用モータ３４ａにより駆動される。これに対して、右側クローラベルト２４２は、アクチュエータであり、他方側走行用モータである右側走行用モータ３４ｂにより駆動される。左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂは、互いに独立して駆動される。また、走行装置１２の後側（図１の右側）に排土板であるブレード３６が取り付けられており、ブレード３６は、ブレードシリンダ３８（図２）の伸縮により上下に回動可能に、走行装置１２に支持されている。
【００２４】
上部構造１８の前部（図１の左部）に掘削部４０が取り付けられている。掘削部４０の下端部は、揺動支持部４２に支持されている。図２に示すように、揺動支持部４２は、上部構造１８の前部に、上下方向（図２の裏表方向）の軸４４を中心に回動可能である。揺動支持部４２と上部構造１８との間にスイングシリンダ４６が設けられている。図１に示すように、揺動支持部４２に、掘削部４０のブーム４８が、水平方向の軸５０を中心に揺動可能に支持されている。
【００２５】
掘削部４０は、ブーム４８と、ブーム４８の先端に上下回動可能に支持されたアーム５２と、アーム５２の先端に上下回動可能に支持されたバケット５４とを含む。ブーム４８の中間部と揺動支持部４２との間にブームシリンダ５６が取り付けられ、ブームシリンダ５６の伸縮によりブーム４８を上下回動可能としている。
【００２６】
ブーム４８の中間部とアーム５２の端部との間に、アームシリンダ５８が取り付けられ、アームシリンダ５８の伸縮によりアーム５２を、ブーム４８に対し回動可能としている。また、アーム５２の端部とバケット５４に連結したリンクとの間にバケットシリンダ６０が取り付けられ、バケットシリンダ６０の伸縮によりバケット５４をアーム５２に対し回動可能としている。図２に示すように、スイングシリンダ４６の伸縮により、掘削部４０（図１）全体を左右にスイング可能としている。
【００２７】
機器収容部２０に、エンジン６２と、エンジン冷却用のラジエータ６４と、エンジン６２に結合したポンプユニット２４と、ポンプユニット２４から作動流体である作動油を供給可能とする複数（本例の場合は８）の方向切換弁を含むバルブユニット６６と、油タンク６８と、エンジン用の燃料タンク（図示せず）とを配置している。ポンプユニット２４は、エンジン６２のフライホイール側に結合するギヤケース７０と、切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂ（図１）に作動油を供給するためのパイロットポンプである、ギヤポンプ７２とを含む。なお、上部構造１８は、上記のような構成に限定するものではなく、例えば、上部構造の左右方向片側に運転席を設けるとともに、左右方向他側に油タンクやエンジン、ポンプユニット等を配置する機器収容部を設け、全体をボンネットにより被覆することもできる。
【００２８】
図３は、上記のバックホー１０（図１）の油圧回路の全体図である。すなわち、バックホー１０は、図３に示す作業車両用油圧回路２４４を備える。作業車両用油圧回路２４４は、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、左側走行用モータ３４ａ、右側走行用モータ３４ｂ、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、及び旋回モータ１６を有する複数種類のアクチュエータを含む。図３に示すように、エンジン２２の出力軸に、ポンプユニット２４を構成する第一可変容量ポンプに対応する第１油圧ポンプ７４と、ギヤポンプ７２とを連結しており、これら各ポンプ７４，７２をエンジン２２により駆動可能としている。また、エンジン２２の動力は、大径歯車７６及び小径歯車７８により構成する増速機構８０により増速して、ポンプユニット２４を構成する第二可変容量ポンプに対応する、第２油圧ポンプ８２に伝達可能とし、第２油圧ポンプ８２もエンジン２２により駆動可能としている。すなわち、第１油圧ポンプ７４は、第２油圧ポンプ８２に対しポンプ駆動ギヤである増速機構８０により動力の伝達可能に作動的に連結している。また、増速機構８０は、第１油圧ポンプ７４の回転速度よりも第２油圧ポンプ８２の回転速度を増速させる増速ギヤである大径歯車７６及び小径歯車７８を含む。これにより、旋回モータ１６を含むアクチュエータの駆動源である、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。
【００２９】
第１油圧ポンプ７４に、それぞれに対応するセンタークローズ型のアクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａを介して、それぞれアクチュエータであるバケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａを並列接続している。また、第２油圧ポンプ８２に、それぞれに対応するセンタークローズ型のアクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ｂを介して、それぞれアクチュエータであるアームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側走行用モータ３４ｂを並列接続している。すなわち、上記の複数種類のアクチュエータであるシリンダ及びモータは、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６及び左側走行用モータ３４ａとを含む第一アクチュエータ組２４６と、右側走行用モータ３４ｂ、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８及び旋回モータ１６とを含む第二アクチュエータ組２４８との２組に分けられている。そして、作業車両用油圧回路２４４は、第一アクチュエータ組２４６及び第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４を有する第一回路２５０と、第二アクチュエータ組２４８及び第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２を有する第二回路２５２とを含む。このように上記のアクチュエータは、第一アクチュエータ組２４６と第二アクチュエータ組２４８とのいずれかに属する、各シリンダ６０，５６，４６，５８，３８を含む。
【００３０】
各方向切替弁２６ａ，２６ｂの左右端に設けた切換油室には、それぞれ切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの出力ポートが接続されている。また、各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂもセンタークローズ型であり各々の入力ポートは、ギヤポンプ７２の吐出口に並列接続されている。ギヤポンプ７２の吸入口は、油タンク６８に接続されている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部にそれぞれに対応して設けられる操作子３２により機械的に切換可能としている。各切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂの切換により、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂが油圧的に中立位置から作用位置へ切り換えられると、対応するシリンダ６０，５６，４６，５８，３８の伸長・収縮及び走行用モータ３４ａ、３４ｂや旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。また、旋回モータ１６に対応する方向切換弁２６ｂの切換により、旋回モータ１６の回転方向が切り換えられる。例えば、旋回モータ１６に方向切換弁２６ｂを介して第２油圧ポンプ８２の吐出口が接続されることで、上部構造１８（図１）を所望の方向へ左右旋回させることができる。なお、操作子３２は、十字方向にレバーを揺動操作可能とし、それぞれの方向の操作量で、異なる２つのアクチュエータの操作量の指示に対応させることもできる。方向切換弁２６ａ、２６ｂの作用位置にはアクチュエータへの吐出流量を徐々に増やす可変絞り弁が設けられる。したがって各切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂの操作量に応じて方向切換弁２６ａ、２６ｂの開度が任意に調整される。
【００３１】
また、左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の、モータ軸に対する傾きである、傾転角度を同時に変えるために、１の増速切換弁８４を設け、増速切換弁８４を、ギヤポンプ７２の吐出口に接続している。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板の傾転角度を２段階で変化可能とする。例えば、増速切換弁８４は、走行用モータ３４ａ，３４ｂの可動斜板に連結された容積変更アクチュエータ８６の各々にギヤポンプ７２から同時給排されるように切り替えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が大きくなる。一方、容積変更アクチュエータ８６内の油を油タンク６８へ排出するように切り換えることで、走行用モータ３４ａ，３４ｂの容積が小さくなる。このため、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの速度変更が可能となる。増速切換弁８４は、各走行用モータ３４ａ，３４ｂで共通に設けている。増速切換弁８４は、運転席３０（図１）周辺部に設けた操作子３２のうち、２速切換レバーである操作子３２により切換可能としている。
【００３２】
各走行用モータ３４ａ，３４ｂは、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口に、方向切換弁２６ａ、２６ｂを介して接続している。方向切換弁２６ａ，２６ｂを油圧的に切り換える各切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂは、運転席３０（図１）の周辺部に設けた操作子３２のうち、変速レバーとしての操作子３２により、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出口を走行用モータ３４ａ，３４ｂの２つのポートのいずれに接続するかを切換可能とするとともに、走行用モータ３４ａ，３４ｂへの供給油量を変更可能としている。このため、対応する操作子３２の操作によって、前進と後進とにそれぞれ対応する、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの正転と逆転とが変更可能となるとともに、速度調節が可能となる。
【００３３】
左右の走行用モータ３４ａ，３４ｂに対応する切換用パイロット弁２８ａ、２８ｂ切換用の操作子３２によって給油量・給油方向を同じとすることで、作業車両が直進走行する。また、操作子３２を独立に操作して給油量・給油方向を異ならせることで、各走行用モータ３４ａ，３４ｂの出力が異なり、バックホー１０（図１）の旋回が可能となる。
【００３４】
本実施の形態では、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａに、第１油圧ポンプ７４から作動油を供給可能とし、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、旋回モータ１６、及び右側走行用モータ３４ｂに、第２油圧ポンプ８２から作動油を供給可能としている。このように構成する理由は、基本的に同時使用する頻度が高いアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動されるのを避けるようにして、同じアクチュエータが同じ油圧ポンプにより駆動された場合の圧力の干渉が生じることを少なくするためである。すなわち、バケットシリンダ６０、ブームシリンダ５６、スイングシリンダ４６、及び左側走行用モータ３４ａは同時使用される頻度が少ない。また、アームシリンダ５８、ブレードシリンダ３８、及び右側走行用モータ３４ｂは同時使用される頻度が少ない。一方、旋回モータ１６は、アームシリンダ５８等の他のアクチュエータと同時に使用される頻度が高く、この場合の圧力干渉を少なくして、このアクチュエータ及び旋回モータ１６を高い速度で作動させる必要があるとともに、円滑な動作が損なわれることを防止する必要がある。この目的のため、上記のように増速機構８０を用いて、第２油圧ポンプ８２の単位時間当たり吐出容量の最大値が、第１油圧ポンプ７４の単位時間当たり吐出容量の最大値よりも多くなるようにしている。また、この構成により、旋回モータ１６のみを専用に駆動させるための別のポンプを設ける必要がなくなる。
【００３５】
図４は、ポンプユニット２４の油圧回路を示す図である。ポンプユニット２４は、第一可変容量ポンプである第１油圧ポンプ７４と、第１油圧ポンプ７４の容量を変化させるための可動斜板９０と、第１斜板操作部であり第１サーボピストンユニットである第１サーボ機構９２と、第１サーボ機構９２に対し動力の伝達可能に接続される第１バランスピストン機構９４とを含む。
【００３６】
また、ポンプユニット２４は、第二可変容量ポンプである第２油圧ポンプ８２と、第２油圧ポンプ８２の容量を変化させるための可動斜板９０と、第２斜板操作部であり第２サーボピストンユニットである第２サーボ機構９６と、第２サーボ機構９６に対し動力の伝達可能に接続される第２バランスピストン機構９８とを含む。
【００３７】
各サーボ機構９２，９６は、後述するポンプケース１０８（図５、６、８参照）の本体の内壁に形成されるシリンダの内側に軸方向の摺動可能に設けられるサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に相対的に軸方向の摺動可能に設けられる方向切り換え弁を構成するスプール１０２とを含む。スプール１０２とサーボピストン１００との間に、スプール１０２を軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４を設けている。サーボピストン１００に可動斜板９０に連結した操作ピン１０６を係合させ、サーボピストン１００の移動により可動斜板９０の傾転角度の変更を可能としている。
【００３８】
スプール１０２が一方向に移動すると、サーボピストン１００片側の受圧室から作動油がポンプケース１０８（図５）内の油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、圧力Ｐｃｈに調整された作動油がサーボピストン１００他側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、他側の受圧室内の圧力により押圧され、スプール１０２に追従して一方向に移動する。逆に、スプール１０２が他方向に移動すると、サーボピストン１００他側の受圧室から作動油が油溜め１１０に排出されるとともに、ギヤポンプ７２から圧力Ｐｃｈで調整された作動油がサーボピストン１００片側の受圧室に導入される。このため、サーボピストン１００は、スプール１０２に追従して他方向に移動する。
【００３９】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、後述するピストンケース１８０（図６，８参照）内に軸方向の摺動可能に設けられたピストン本体１１２を含む。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の小径部に対向する部分に、対応する油圧ポンプ７４，８２の吐出圧である、各方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過前の一次側圧力ＰP1（＝Ｐ１），ＰP2（＝Ｐ２）を導入している。また、各ピストン本体１１２の軸方向一端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２の吐出側に接続され、電気信号の入力により減圧量を調節可能な可変減圧弁１１４から、調節された圧力ＰCON1、ＰCON2を導入可能としている。
【００４０】
また、各ピストン本体１１２の軸方向他端側の小径部に対向する部分に、各方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３）の通過後の二次側圧力、すなわち負荷側圧力（負荷圧）のうち、最高負荷圧ＰL1，ＰL2を導入している。例えば、複数のシャトル弁を含む回路部により、最高負荷圧を各バランスピストン機構９４，９８に導入可能とする。また、ピストン本体１１２の軸方向他端側の大径部に対向する部分に、ギヤポンプ７２から圧力ＰPLで吐出され、固定減圧弁１１６で所望圧に調整された圧力ΔＰLSを導入している。固定減圧弁１１６は、減圧量を予め設定した状態で一定に維持、すなわち固定されている。
【００４１】
そして、各バランスピストン機構９４，９８により、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂの通過前の一次側圧力ＰP1、ＰP2と最高負荷圧ＰL1、ＰL2との差圧である、ロードセンシング差圧（ＬＳ差圧）が予め設定した所望圧となるように、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０のポンプ軸に対する傾きである、傾転角度を制御している。すなわち、ロードセンシング差圧の変化に応じて、対応するバランスピストン機構９４，９８によりサーボ機構９２，９６を操作し、対応する油圧ポンプ７４，８２の可動斜板９０の傾転角度を変化させている。これについては、後で詳しく説明する。
【００４２】
図３に戻って、各油圧ポンプ７４，８２は、初期位置において、可動斜板９０（図４）をポンプ軸に対し直交する平面に対しわずかに（例えば２度程度）傾けた状態が維持されるようにしてスタンバイしている。このため、エンジン２２駆動時には、対応するすべてのシリンダ等のアクチュエータを作動させず、対応する方向切換弁２６ａ，２６ｂ及び走行切換弁８８が中立位置で閉鎖状態（クローズ）にある場合でも、わずかに油圧ポンプ７４，８２から作動油が吐出される。これに伴って、油圧ポンプ７４，８２吐出側の油路にアンロード弁１１８をそれぞれ設けて、対応するすべての方向切換弁２６ａ（または２６ｂ）及び走行切換弁８８が中立位置にある場合に、アンロード弁１１８を開放して油タンク６８に作動油が排出されるようにしている。なお、このアンロード弁１１８は、方向切換弁２６ａ，２６ｂを作用位置にしたときにその出力油圧を切換信号として閉鎖側に導入して、油タンク６８への作動油排出を停止させるべく構成されている。
【００４３】
次に、図５から図１４を用いて、本実施の形態のポンプユニット２４の具体的構造を説明する。ポンプユニット２４は、上記の図４に示した回路構成を有する。以下の説明では、図１から図４に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００４４】
図５は、ポンプユニット２４の横断断面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図であり、図７は、図６からポートブロックを取り出して、図６の左側から右側に見た図である。図８は、図６のＢ−Ｂ断面図であり、図９は、一部を省略して示す図６のＣ−Ｃ断面図である。図１０は、図６の左側から右側に見た図であり、図１１は、図６の上側から下側に見た図である。図１２は、図６のＤ−Ｄ断面図であり、図１３は、図６のＥ−Ｅ断面図である。図１４は、回転角度検出用レバーの取付状態を示す、図１１から回転角度センサ及びセンサ支持部材を省略した状態を示す図である。
【００４５】
図５に示すように、ポンプユニット２４は、２のアキシャルピストン型の可変容量ポンプを有するもので、ポンプケース１０８と、ポンプケース１０８に収容する可変容量ポンプである、第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２と、第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２と、２の可動斜板９０とを備える。また、図８に示すように、ポンプユニット２４は、第１サーボ機構９２及び第２サーボ機構９６と、第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８と、ギヤポンプ７２（図５）とを備える。
【００４６】
図５に示すように、ポンプケース１０８は、一端（図５の右端）に開口部を有するケース本体１２４と、ケース本体１２４の開口部を塞ぐとともに第１油圧ポンプ７４及び第２油圧ポンプ８２に対する油給排を行うポートを形成したブロックである、ポートブロック１２６と、ポートブロック１２６のケース本体１２４と反対側に結合してフライホイールを包み込むラッパ（ホルン）形状のフライホイールハウジングを備えたギヤケース１２８とを含む。図６、図７に示すように、ポートブロック１２６の上面及び下面に、後述するキドニーポートに通じる複数のポートＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を開口させている。また、図５に示すように、ケース本体１２４及びポートブロック１２６に第１ポンプ軸１２０及び第２ポンプ軸１２２の両端部を軸受により両持ち支持状態で、回転可能に支持している。図１０に示すように、ギヤケース１２８のフライホイールハウジングにおいては、エンジン側端部の外周部周方向複数個所に孔部１３０を形成しており、各孔部１３０に挿通したボルト（図示せず）により、エンジン２２（図２）のマウンティング・フランジに結合可能としている。なお、ギヤケース１２８とフライホイールハウジングとは本実施の形態においては一体的に形成したが、両部材を分離自在に結合したものであっても構わない。
【００４７】
また、図５に示すように、ギヤケース１２８に、エンジン２２の出力軸に連結可能とする入力軸１３２を軸受により回転可能に支持してフライホイールハウジングの径方向略中央に位置させている。第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、同軸上に配置し、増速機構８０を構成する大径歯車７６の中心筒軸の内側にそれぞれスプライン係合させている。このため、第１ポンプ軸１２０及び入力軸１３２は、大径歯車７６を介して、互いに同期した回転可能に結合される。
【００４８】
また、増速機構８０を構成する小径歯車７８の中心筒軸の内側に第２ポンプ軸１２２をスプライン係合させ、大径歯車７６及び小径歯車７８を噛合させている。このため、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４に対し増速機構８０のギヤ比により増速される。各歯車７６，７８の中心筒軸の両端部は、ポートブロック１２６及びギヤケース１２８に、それぞれ軸受により回転可能に支持されている。このため、ポンプ軸１２０，１２２及び歯車７６，７８の強度及び耐久性の向上を図れ、油圧ポンプ７４，８２のメンテナンス作業が容易になる。
【００４９】
ポンプケース１０８内側にポンプ側空間である油溜め１１０を設けるとともに、増速機構８０を配置したギヤケース１２８内側に歯車側空間１３４を設けて、油溜め１１０及び歯車側空間１３４を互いに独立させている。このため、各ポンプ７４，８２を駆動する動力の損失低減を図れる。油溜め１１０に油を充填させる一方、歯車側空間１３４に封入する油の量は少なくしている。例えば、図５で歯車側空間１３４に封入する油は、各歯車７６，７８の下端部が浸る程度としている。
【００５０】
また、図６、図９に示すように、ギヤケース１２８の歯車側空間１３４に面する支持壁内にはその軸受支持凹部１２８ａを上下に貫く油孔１３６を形成している。各油孔１３６において、ギヤケース１２８の外面に開口する上下端部は、着脱可能なプラグ１３８により塞いでいる。各油孔１３６は、各歯車７６，７８の上下位置歯先周辺部と対向するように形成した横穴１３６ａを介して歯車側空間１３４に通じさせている。このため、上側のプラグ１３８を取り外した状態で、各油孔１３６及び横穴１３６ａを通じて歯車側空間１３４に対する油の給排が可能となる。
【００５１】
図５に示すように、エンジン２２（図２）に連結するための入力軸１３２に、第１ポンプ軸１２０の一端面（図５の右端面）側に開口する軸方向孔１４０と、軸方向孔１４０に連通する、放射状に形成した径方向孔１４２とを設けている。径方向孔１４２の外端部は、軸受支持凹部１２８ａに開口させている。このため、図９に示すように、歯車側空間１３４内の油は各歯車７６，７８が回転したときにギヤポンプの作用で横穴１３６ａから油孔１３６を通じて軸受支持凹部１２８ａに到達し、入力軸１３２の各孔１４０，１４２を通じて、第１ポンプ軸１２０の一端部外周面と大径歯車７６内周面との間のスプライン部に供給することが可能となる。このため、スプライン部の耐久性をより有効に向上できる。なお、第２ポンプ軸１２２の小径歯車７８側の一端面（図５の右端面）も同様に軸受支持凹部１２８ａに開いているため、横穴１３６ａと油孔１３６とを経て軸受支持凹部１２８ａ内に放出される油によって、第２ポンプ軸１２２の一端部外周面と小径歯車７８内周面との間のスプライン部に十分に潤滑を施すことが可能となる。
【００５２】
次に、各油圧ポンプ７４，８２を説明する。各油圧ポンプ７４，８２は、ポンプ軸１２０，１２２にスプライン係合させることによりポンプ軸１２０，１２２と一体的に回転可能としたシリンダブロック１５４と、シリンダブロック１５４のシリンダに往復動可能に収容された複数のピストン１５６と、シリンダブロック１５４の内周面とポンプ軸１２０，１２２の外周面との間に設けたバネとを備える。バネは、ピンを介して、外周面が球面状のワッシャにより、各ピストン１５６の一端に支持したシューを可動斜板９０側に押圧する機能を有する。
【００５３】
また、各油圧ポンプ７４，８２は、ポートブロック１２６の片面側(図５の左側)に面方向の位置ずれを防止するように支持した弁板１４４を備える。弁板１４４は、上下方向の両側でそれぞれポンプ軸１２０，１２２と平行方向に貫通した、それぞれ略円弧形の吸入ポート及び吐出ポートを有する。吸入ポートは、図７に示す車両搭載状態でポートブロック１２６の下側に形成した吸入油路Ｕ１，Ｕ２に通じさせ、吐出ポートは、図７に示すポートブロック１２６に上側に形成した吐出油路Ｕ３，Ｕ４に通じさせている。各油路Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の一端には、ポートブロック１２６の片面（図７の表面）に開口するキドニーポートが設けられており、それぞれ弁板１４４の吸入ポートまたは吐出ポートに通じさせている。ポートブロック１２６の下面及び上面の幅方向（図７の左右方向）両側に、それぞれ第１油圧ポンプ７４（図５）用または第２油圧ポンプ８２（図５）用である、入口ポートＴ１，Ｔ２と出口ポートＴ３，Ｔ４とを、それぞれ開口させている。このような構成では、ポンプユニット２４（図６）に対し、下側から作動油が吸入され、上側から作動油が排出される。このように、２以上のポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、それぞれの入口ポートＴ１，Ｔ２を下向きに、出口ポートＴ３，Ｔ４を上向きに配置するように、作業車両に取り付けて使用するので、ポンプユニット２４に対するバルブ配管の取付作業が容易に行える。
【００５４】
また、各入口ポートＴ１，Ｔ２に油を供給するために、図１０に示すように、ポンプユニット２４に供給配管１４６を接続可能としている。供給配管１４６のポンプユニット２４接続側とは反対側の端部は、外部の油タンク６８（図２）に接続される。また、供給配管１４６は、ポンプユニット２４接続側で、本体部１４８と、本体部１４８の直径よりも小さくなった小径部１５０とに分岐させている。本体部１４８は、少なくともポンプユニット２４接続側で略直線状に設けられている。小径部１５０の上端部は、第１油圧ポンプ７４側の入口ポートＴ１に接続され、本体部１４８の上端部は、第２油圧ポンプ８２側の入口ポートＴ２に接続されている。このように直径が大きい配管を第２油圧ポンプ８２側に接続し、直径が小さい配管を第１油圧ポンプ７４側に接続しているのは、増速機構８０（図５）により、第２油圧ポンプ８２の回転が第１油圧ポンプ７４よりも増速され、第２油圧ポンプ８２で第１油圧ポンプ７４よりも単位時間当たりの吐出容量が大きくなり、必要な吸い込み油量に対応するようにするためである。なお、供給配管として、このように分岐型の構成を用いず、各入口ポートＴ１，Ｔ２に、互いに独立した内径寸法の異なる２の供給配管を接続することもできる。
【００５５】
このように、２以上の吐出容量が異なるポンプ７４，８２を同時駆動するポンプユニット２４において、吐出容量が大きい油圧ポンプ８２の供給配管である本体部１４８は略直線状に設けられ、本体部１４８から、吐出容量が小さい油圧ポンプ７４の供給配管である小径部１５０を分岐させる構成を採用できる。このため、吐出容量大の油圧ポンプ８２での吸い込み流量が、吐出容量小の油圧ポンプ７４よりも大きくなるのにもかかわらず、供給配管１４６内でキャビテーションが発生するのを有効に防止できる。
【００５６】
また、図６、図７に示すように、吸入油路Ｕ１，Ｕ２のポートブロック１２６の弁板１４４側に開口する弓形開口部であるキドニーポートの中間部に、弁板１４４の下側に外れる位置まで伸ばした延長部１５２を設けている。延長部１５２の下端部は、ケース本体１２４の一端開口を通じて、油溜め１１０に通じさせる。このため、各油圧ポンプ７４，８２等のケース本体１２４内の要素から漏れ出して、油溜め１１０に溜まるとしても延長部１５２を通じて、弁板１４４の吸入ポートから直ぐ吸入されるようにしている。このため、ポンプケース１０８内の余剰油を配管等を介してリザーバタンクに戻す必要がなくなり、配管を省略または少なくでき、部品点数の削減によるコスト低減を図れる。
【００５７】
また、ケース本体１２４の外面に、外接式ギヤポンプ７２のケース１５８を固定し、ギヤポンプ７２のギヤポンプ軸を、ポンプケース１０８の内側で第１ポンプ軸１２０と結合固定している。また、ギヤポンプ軸に、駆動歯車（またはインナーロータ）を固定している。ギヤポンプ７２は、駆動歯車に従動歯車を噛合させるか、または、アウターロータをインナーロータに対し偏心させつつ回転させるトロコイドポンプ等とすることができる。なお、図示は省略するが、ギヤポンプ７２のケース１５８の外面からギヤポンプ軸を突出させ、その突出させた部分に、他の装置に連結するための動力伝達部を設けることもできる。例えば、動力伝達部は、ギヤポンプ軸の端部に雄スプライン部または雌スプライン部を形成することにより構成できる。例えば、この動力伝達部に図示しない冷却ファンの回転軸を、スプライン結合することができる。
【００５８】
また、図５、図６、図８に示すように、各可動斜板９０は、斜板操作部である対応するサーボ機構９２，９６により傾転角度を変更可能としている。各可動斜板９０は、各ピストン１５６と反対側面である、断面円弧形の凸状面部１６０と、上側に向く上面部１６２とを有する。ケース本体１２４に固定の部材に凸状面部１６０と合致する断面円弧形の凹状面部を設けており、凹状面部に沿って凸状面部１６０を摺動可能としている。図８に示すように、上面部１６２に上下方向に操作ピン１０６を結合しており、操作ピン１０６を、サーボ機構９２，９６を構成するサーボピストン１００に係合させている。
【００５９】
各サーボ機構９２，９６は、各ポンプ軸１２０，１２２に対し直交する方向に対し平行なシリンダ１６４内に軸方向の摺動可能に設けられた中空状のサーボピストン１００と、サーボピストン１００の内側に軸方向の摺動可能に設けられた方向切換弁である、スプール１０２と、スプール１０２にサーボピストン１００に対し軸方向の一方向へ付勢する付勢部材であるバネ１０４とを備える。各サーボピストン１００は、その外表面に、対応する可動斜板９０に結合された操作ピン１０６と係合する係止部である係止溝１６６と、複数の内部油路とを含む。係止溝１６６は、シリンダ１６４の軸方向と直交する方向に設けられている。
【００６０】
図１５は、ポンプユニット２４において、サーボ機構９２（９６）を駆動するバランスピストン機構９４（９８）の作動を説明するための図である。図１５に示すように、サーボピストン１００に、第１油路１６８、第２油路１７０及び第３油路１７２を設けている。第１油路１６８は、ギヤポンプ７２の吐出口に接続された油路に接続されるもので、所定の調整圧をピストン１００外周面側からピストン１００内周面側に導入する機能を有する。また、第２油路１７０は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストン１００の軸方向一側（図１５の左側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向他端面（図１５の右端面）に他端を開口させている。また、第３油路１７２は、ピストン１００の内周面において、第１油路１６８のピストン１００側開口端に対し、ピストンの軸方向他側（図１５の右側）にずれた位置に一端を開口させ、ピストン１００の軸方向一端面（図１５の左端面）に他端を開口させている。
【００６１】
スプール１０２は、外周面に設けられ、第１油路１６８のピストン１００内周面側開口端と、第２油路１７０または第３油路１７２の一端開口とに同時対向可能とする円環状の溝部１７４を含む。溝部１７４は、第１油路１６８及び第２油路１７０を連通させる状態と、第１油路１６８及び第３油路１７２を連通させる状態とを切り換える機能を有する。また、サーボ機構９２，９６は、対応するバランスピストン機構９４，９８を構成するピストン本体１１２との間に設けられ、スプール１０２をピストン本体１１２の軸方向の移動に同期させて移動させる中間係止部材であるアーム部材１７６を備える。
【００６２】
また、スプール１０２は内側に油路２３８を設けており、油路２３８は、図６のケース本体１２４内の油溜め１１０に常に連通させている。油路２３８は、第１油路１６８及び第２油路１７０が溝部１７４を介して連通した状態で、第３油路１７２と連通し、第１油路１６８及び第３油路１７２が溝部１７４を介して連通した状態で、第２油路１７０と連通する。
【００６３】
図８に示すように、各サーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部の内部空間に収容しており、それぞれの内部空間の上部にアーム部材１７６の上端部を突出させるための開口部１７８を設けている。また、ケース本体１２４の上側にピストンケース１８０を、締結部材であるボルトにより結合固定している。そしてピストンケース１８０に、各サーボ機構９２，９６にそれぞれ対向する第１バランスピストン機構９４及び第２バランスピストン機構９８を収容している。各バランスピストン機構９４，９８は、対応するサーボ機構９２，９６のスプール１０２に対し、同期した移動可能に接続され、シリンダ１８２と、シリンダ１８２内での軸方向摺動可能に設けられたピストン本体１１２とを含む。各サーボ機構９２，９６のスプール１０２と、対応するピストン本体１１２との間にアーム部材１７６を設けている。
【００６４】
図６に示すように、アーム部材１７６は、上下方向の同軸上に設けた上軸１８４及び下軸１８６と、両軸１８４，１８６の間に結合したフランジ１８８と、フランジ１８８の先端部上面に上下方向に立設した支持軸１９０とを含む。図８に示すように、上軸１８４は、スプール１０２の中間部全周に設けた係止溝１９２に係合させ、下軸１８６は、ピストン本体１１２の中間部全周に設けた係止溝１９４に係合させている。この構成により、サーボ機構９２，９６のスプール１０２は、対応するバランスピストン機構９４，９８のピストン本体１１２の軸方向の移動に同期した移動を可能としている。
【００６５】
また、各バランスピストン機構９４，９８は、シリンダ１８２の軸方向一端側に設けられた第一受圧室１９６及び第四受圧室１９８と、シリンダ１８２の軸方向他端側に設けられた第二受圧室２００及び第三受圧室２０２とを含む。第一受圧室１９６には、可変容量ポンプである第１、第２各油圧ポンプ７４，８２の吐出圧であって、アクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａ、２６ｂ（図３）の通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入され、第二受圧室２００には、方向切換弁２６ａ，２６ｂを通過後の最高負荷圧ＰL（以下、単に「負荷圧ＰL」という。）が導入される。また、第三受圧室２０２には、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入される。設定ロードセンシング圧ΔＰLSは、方向切換弁２６ａ、２６ｂの作用位置での定常状態で、方向切換弁２６ａ、２６ｂの通過前後に生じる作動流体差圧に相当し、予め設定される設定圧力である。図１５に示すように、ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLを調整して得られた圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により所望値に減圧して、設定ロードセンシング圧ΔＰLSが得られるようにしている。
【００６６】
また、図８に示すように、ピストンケース１８０の上面で、２のバランスピストン機構９４，９８同士の間に対応する幅方向中間部と対向する位置に、弁ケース２０４を固定している。図１２に示すように、弁ケース２０４に、各バランスピストン機構９４，９８（図８）で共通の固定減圧弁１１６を設けている。固定減圧弁１１６は、シリンダと、シリンダに対し摺動可能に設けられた弁体２０６と、弁ケース２０４に固定のキャップ２０８と、キャップ２０８にねじ結合されたネジ軸２１０と、ネジ軸２１０により押圧される間座２１２と、弁体２０６と間座２１２との間に設けたバネ２１４とを備え、バネ２１４により弁体２０６を一方向に付勢している。弁ケース２０４の図示しない油路を通じてギヤポンプ７２（図１５）からの圧力Ｐｃｈが弁体２０６を配置した空間に導入されている。圧力Ｐｃｈは、バネ２１４の付勢力に応じて減圧され、油路を通じて各第三受圧室２０２（図８）に設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。図１２に示すように、固定減圧弁１１６による減圧量は、ネジ軸２１０のキャップ２０８内側への進入量を調整してバネ２１４の付勢力を変更することにより調整可能である。
【００６７】
図１３に示すように、第四受圧室１９８は、対応する比例制御型の可変減圧弁１１４により、ギヤポンプ７２（図１５）の吐出圧が減圧された後の可変圧力を導入可能としている。すなわち、第四受圧室１９８は、任意に設定自在な可変圧力を導入される。通常時には、ギヤポンプ７２から第四受圧室１９８に導入される作動油を遮断することができる。各可変減圧弁１１４は、比例ソレノイド２１６と、比例ソレノイド２１６により減圧量を制御される減圧弁本体２１８とを有し、比例ソレノイド２１６にエンジン２２（図２）の負荷を表す信号が入力される。エンジン負荷が高い場合には、比例ソレノイド２１６は、減圧弁本体２１８に二次側の圧力ＰCONの減少量を低くし、圧力Ｐｃｈに近い圧力が第四受圧室１９８に導入されるように減圧量を規制する。また、比例ソレノイド２１６は、ピストンケース１８０の水平方向に向いた側面から突出する状態で固定されている。また、比例ソレノイド２１６に、指令信号を入力するためのケーブル２２０が接続されている。
【００６８】
このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、作業車両に搭載する場合に、可動斜板９０のそれぞれに連動させるサーボ機構９２，９６は、ケース本体１２４の上部に設けられ、バランスピストン機構９４，９８を収容する部材であるピストンケース１８０は、サーボ機構９２，９６の上側に設けられている。このため、機器収容部２０（図１）に通例のごとく備えられたボンネットを開放することでメンテナンス作業を容易に行える。
【００６９】
また、図８に示すように、各可動斜板９０の傾転角度を検知するために、各可動斜板９０にそれぞれ対応する２のポテンショメータである回転角度センサ２２２を設けている。このために、ピストンケース１８０の上側で、各バランスピストン機構９４，９８の上側に対向する２個所位置に、センサ支持部材２２４を締結部材であるボルトにより結合固定している。各センサ支持部材２２４は、ピストンケース１８０と弁ケース２０４との上側に、それぞれ固定している。各センサ支持部材２２４の上側に回転角度センサ２２２を固定し、センサ軸２２６を上下方向に向けている。センサ軸２２６の下端部は、センサ支持部材２２４の下面から下側に突出させている。
【００７０】
一方、上記で説明したように、各サーボ機構９２，９６と、対応するバランスピストン機構９４，９８との間に係合させたアーム部材１７６は、支持軸１９０（図６）を有する。支持軸１９０は、ピストンケース１８０に上下方向に貫通した孔部を通じてピストンケース１８０の上側に突出させ、その突出させた部分に回転角度検出用レバーである、第１レバー２２８の中間部を結合している。また、第１レバー２２８の先端部にピンにより、回転角度検出用レバーである第２レバー２３０の一端部を揺動可能に支持している。第２レバー２３０の他端部は、センサ軸２２６の下端部に結合固定されている。このため、可動斜板９０の傾転角度が変化し、スプール１０２がサーボピストン１００に追従して移動すると、アーム部材１７６の上軸１８４及び下軸１８６が、図６の裏表方向に移動し、これに伴って、支持軸１９０がピストンケース１８０の孔部中心に回転し、第１、第２各レバー２２８，２３０がそれぞれ揺動するので、回転角度センサ２２２のセンサ軸２２６が回転する。したがって、回転角度センサ２２２により、可動斜板９０の傾転角度に対応する回転角度が検出可能となる。ピンにより連結した各レバー２２８，２３０と、回転角度センサ２２２とにより、回転角度検出ユニットを構成している。このように、２以上の可変容量ポンプを同時駆動するポンプユニット２４において、ポンプケース１０８またはポンプケース１０８に固定の部材に回転可能に支持された２以上の支持軸１９０を備え、各支持軸１９０は、対応する回転角度センサ２２２に連結されるとともに、対応する可動斜板９０の動きと連動する回転を検出可能とする構成を採用できる。
【００７１】
また、図１２、１４に示すように、各第１レバー２２８の第２レバー２３０（図６）結合側とは反対側の端部（図１２の左端部）に、水平方向に初期位置設定用のネジ軸２３２の端部を突き当てている。各ネジ軸２３２は、ストッパとして機能し、ピストンケース１８０の上面に固定の部材に立設した板部２３４に挿通させ、両側からナットを締め付けることで、板部２３４に対するネジ軸２３２の突出量を調整可能としている。このため、可動斜板９０（図５）の初期位置である初期の傾転角度を任意に設定でき、操作レバーやペダル等の操作子３２（図３）が中立位置にあってモータ等のアクチュエータ２３６（図１５参照）の非作動時でも各油圧ポンプ７４，８２からわずかに作動油が吐出されるようにスタンバイしている。
【００７２】
図１１に示す回転角度センサ２２２の検出値は、図示しないコントローラに入力する。コントローラは、可動斜板９０（図５）の傾転角度が予め設定した閾値以上に大きくなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。これにより、第四受圧室１９８（図１３）に大きな圧力が導入され、可動斜板９０の傾転角度が所望の範囲内に維持されるように規制される。
【００７３】
また、コントローラには、エンジン２２（図２）からエンジン回転数も入力され、エンジン２２の負荷が予め設定した閾値以上に高くなったと判定すると、比例ソレノイド２１６に、減圧弁本体２１８による減圧量を小さくするように制御するための指令信号を出力する。この場合、可動斜板９０の傾転角度を小さくし、エンジン２２の負荷が小さくなるように、可動斜板９０の傾転角度が規制される。
【００７４】
次に、図１５を用いて本実施の形態により得られる効果を説明する。なお、図１５は、ポンプ７２，７４に対するサーボ機構９２（または９６）、バランスピストン機構９４（または９８）、及びアクチュエータの接続関係を模式的に表したものである。また、モータのごときアクチュエータ２３６を１つ示しているが、これは説明の便宜上のためで、実際には、図３に示すように、ギヤポンプ７２からはサーボ機構９２（または９６）及びバランスピストン機構９４（または９８）に対応するバケットシリンダ６０等のシリンダ、走行用モータ３４ａ等のモータ等の並列接続された複数のアクチュエータに、作動油が供給されるようにしている。また、以下の説明では、第１油圧ポンプ７４の可動斜板９０の傾転角度を制御する場合を代表して説明するが、第１油圧ポンプ８２の場合も同様である。図１５に示すように、可動斜板９０の傾転角度は、サーボ機構９２とバランスピストン機構９４と可変減圧弁１１４と固定減圧弁１１６とにより制御されている。
【００７５】
ギヤポンプ７２の吐出圧ＰPLから調整された圧力Ｐｃｈが、サーボピストン１００の第１油路１６８に導入されている。また、バランスピストン機構９４の第一受圧室１９６には、方向切換弁２６ａの通過前の一次側の作動油圧力ＰPが導入されている。また、第二受圧室２００には、各方向切換弁２６ａを通過後の二次側の負荷圧ＰLが導入されている。また、第三受圧室２０２には、圧力Ｐｃｈを固定減圧弁１１６により減圧して得られた設定ロードセンシング圧ΔＰLSが導入されている。また、ピストン本体１１２の両側に加わる圧力が以下の条件で釣り合うようにしている。
（一次側圧力ＰP）＝（設定ロードセンシング圧ΔＰLS）＋（負荷圧ＰL）
【００７６】
エンジン始動時に、可変減圧弁１１４による圧力ＰCONがゼロで、かつ、センタークローズ型の方向切換弁２６ａが中立位置にある場合にポンプ７２，７４が駆動されると、図１５に示すように第一受圧室１９６には一次側圧力ＰP（アンロード圧）が作用し、第三受圧室２０２には設定ロードセンシング圧ΔＰLSが、それぞれ作用する。第二受圧室２００に作用する負荷圧ＰLはゼロであるため、ＰP＞ΔＰLS＋ＰLとなり、ピストン本体１１２が図示位置に移動する。ピストン本体１１２がこの位置にあるとき前述のアーム部材１７６（図８）、支持軸１９０、ネジ軸２３２（図１２）によるストッパによってそれ以上の図１５の紙面右方向への移動は阻止され、ピストン本体１１２と連係するサーボ機構９２のスプール１０２にサーボピストン１００が追従し、可動斜板９０は油圧ポンプ７４から吐出される油量を規定した最小値に維持にするように傾転し待機する。
【００７７】
次に、方向切換弁２６ａを中立位置から外れた作用位置に保持する場合には第二受圧室２００への負荷圧力ＰLが生じるものの、方向切換弁２６ａの通過前後の差圧に変動がないので、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が保たれてピストン本体１１２がその位置に維持され、油圧ポンプ７４から一定の油量が吐出される。これに対して、方向切換弁２６ａの中立位置から作用位置へ至る切換の過渡的な状態では、それまで堰き止められていた油がアクチュエータ２３６へ流れ始めた瞬間、一次側圧力ＰPは低くなり、負荷圧力ＰLの値に近づく方向に方向切換弁２６ａの通過前後の差圧が変化する。よって、ＰP＜ΔＰLS＋ＰLの関係となる。よって、ピストン本体１１２に加わる図１５の紙面右方向への推力と左方向への推力とのバランスが崩れて、ピストン本体１１２が、「吐出量大方向」である、図１５の左方向へ移動する。これに伴って、サーボ機構９２のスプール１０２及びサーボピストン１００が図１５の左方向へ移動する。そして、可動斜板９０の傾転角度が大きくなり、第１油圧ポンプ７４の吐出容量が増える。
【００７８】
その後、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が上昇し、時間経過とともに前記の可変絞り弁の通過前後で差圧の変動が解消し、ＰP＝ΔＰLS＋ＰLの関係が成立した時点で、ピストン本体１１２の図１５の紙面右方向への推力が左方向への推力とバランスしてピストン本体１１２の左方向への移動は停止する。この場合、サーボ機構９２を介して可動斜板９０の傾転角度がその位置に維持され、第１油圧ポンプ７４の吐出油量が一定に維持され、所望のアクチュエータ作動油量が得られる。切換用パイロット弁２８ａ，２８ｂを中立位置にすればアンロード弁１１８が開放作動しピストン本体１１２が図１５の位置に戻る。
【００７９】
このように、ロードセンシングにより、アクチュエータの作業負荷圧に応じて油圧ポンプ７４，８２の吐出油量を制御できるので、負荷に必要な油圧動力に対する流量を油圧ポンプ７４，８２から吐出させつつ、油圧ポンプ７４，８２から吐出される余剰流量の削減を図れる。このため、消費エネルギの低減を図れる。また、ポンプ吐出容量の制御を、バランスピストン機構９４，９８を構成する受圧室１９６，１９８，２００，２０２の圧力変化のみにより行え、アクチュエータの制御をより安定して行える。
【００８０】
さらに、斜板操作部である、サーボ機構を設けた従来品のポンプユニットの多くの部品の共通化を図れる。例えば、本実施の形態では、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を必要としないポンプユニットに対して、多くの部品を使用して、ポンプユニット２４を構成できる。この結果、ポンプユニット２４は、サーボ機構を備えるが、ロードセンシング機能を必要としないポンプユニットに対し、多くの部品を共通化できる構造で、消費エネルギの低減を安定して図れるとともに、油圧ポンプ７４，８２の吐出量をより安定して制御できる。
【００８１】
特に、本実施の形態では、旋回モータ１６及び右側走行用モータ３４ｂを含む第二アクチュエータ組２４８を駆動する第２油圧ポンプ８２が、左側走行用モータ３４ａを含む第一アクチュエータ組２４６を駆動する第１油圧ポンプ７４と比べて、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定している。このため、旋回部である上部構造１８を使用する作業を円滑にかつ短時間で行える。例えば、本実施の形態のように、第二アクチュエータ組２４８がバックホー１０のアームシリンダ５８等、他のアクチュエータを含む場合に、上部構造１８の旋回作業と、アームシリンダ５８により掘削部４０を使用する作業（例えばアーム５２をブーム４８に対し上下回動させる作業）とを同時に行う場合でも、上部構造１８を円滑にかつ高速で旋回させることができる。これとともに、アーム５２の回動動作を円滑にかつ高速で行える。しかも、このような効果を得るために、旋回モータ１６の駆動のためのポンプを別に専用に設ける必要はなく、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化を図れるとともに、動力源であるエンジン２２の動力損失の低減を図れる。この結果、バックホー１０において、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、上部構造１８を使用する作業を円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【００８２】
また、第１油圧ポンプ７４は、第２油圧ポンプ８２に対し、増速機構８０により動力の伝達可能に作動的に連結されており、増速機構８０は、第１油圧ポンプ７４の回転速度よりも第２油圧ポンプ８２の回転速度を増速させる大径歯車７６及び小径歯車７８を含むことにより、第２油圧ポンプ８２は、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されている。このため、各油圧ポンプ７４，８２同士で、シリンダブロック１５４等のポンプ本体部品を多く共用化できるため、よりコストの低減を図れる。なお、図１５に示す例では、切換用パイロット弁２８ａ（２８ｂ）の作動圧設定用のリリーフ弁２４３を設けているが、このリリーフ弁２４３は場合により省略することもできる。
【００８３】
図１６は、別例のポンプユニット２４の油圧回路図である。図１６に示す例では、上記の図４等に示した構成の場合と異なり、各バランスピストン機構９４，９８を構成する第四受圧室１９８は、油溜め１１０に通じさせている。また、各バランスピストン機構９４，９８を構成する第三受圧室２０２は、それぞれ対応する可変制御減圧弁である可変減圧弁１１４の二次側に接続している。通常時には、第三受圧室２０２は、アクチュエータ切換弁である方向切換弁２６ａ，２６ｂ（図３参照）の作用位置での定常状態で、方向切換弁２６ａ，２６ｂの通過前後に生じる作動油差圧に相当し、予め設定される設定圧力ΔＰLSが導入されるように、可変減圧弁１１４を制御している。そして、第三受圧室２０２に導入される作動油圧力を前記設定圧力ΔＰLS以下に制御可能としている。例えば、エンジン負荷が所定の閾値以上となったり、可動斜板９０の傾転角度が所定の閾値以上となった場合に、第三受圧室２０２に導入される作動油圧力を、設定圧力ΔＰLSよりも小さくなるように、図示しないコントローラが可変減圧弁１１４の比例ソレノイドを制御し、各バランスピストン機構９４，９８のピストン本体１１２を、油圧ポンプ７４，８２の吐出容量が小さくなるように制御する。
【００８４】
このような図１６に示す別例のポンプユニット２４では、上記の図４に示すポンプユニット２４と同様のポンプ吐出油量の制御を行いつつ、その構造で使用していた減圧弁３個（固定減圧弁１１６と可変減圧弁１１４（図４））を減圧弁２個に低減できる。しかもエンジン負荷や可動斜板９０の傾転角度等の任意の規制条件に応じて、可変圧力を制御する構成を採用することで、規制条件から外れることを有効に防止できる。したがって、ポンプユニット２４を使用する装置の高性能化を有効に図れる。
【００８５】
なお、図示は省略するが、旋回モータ１６の駆動源となる第２油圧ポンプを、第１油圧ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する構成として、次の別例の２例の構成を採用することもできる。まず、別例の第１例の構成では、第２油圧ポンプは、第１油圧ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられるように設定する。例えば、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプ同士で、シリンダブロックに形成したシリンダ及び対応するピストンの断面積を異ならせることで、容積差を設ける。そしてこれにより、第２油圧ポンプが、第１油圧ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。このような別例の第１例の場合も、上記の実施の形態と同様に、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回可能な上部構造１８を使用する作業が円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【００８６】
また、別例の第２例の構成では、上記の実施の形態と同様に、第１油圧ポンプ７４は、第一ポンプ容量変更操作機構として、対応する可動斜板９０と、対応する操作ピン１０６と、対応する第１サーボ機構９２及び第１バランスピストン機構９４とを含む構成により吐出容量を変更可能とする。また、第２油圧ポンプ８２は、対応する可動斜板９０と、対応する操作ピン１０６と、対応する第２サーボ機構９６及び第２バランスピストン機構９８とを含む構成により吐出容量を変更可能とする。また、第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられるように設定する。例えば、第２油圧ポンプ８２の可動斜板９０の最大傾転角度を、第１油圧ポンプ７４の可動斜板９０の最大傾転角度よりも大きくなるようにする。例えば、ポンプケース１０８に、可動斜板９０、９０毎で傾転可能な範囲を異ならせるように規制するストッパを設ける。この構成により、第２油圧ポンプ８２が、第１油圧ポンプ７４と比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定する。このような別例の第２例の場合も、上記の実施の形態と同様に、ポンプ装置全体のコンパクト化、低コスト化及び動力損失の低減を図れるとともに、旋回可能な上部構造１８を使用する作業が円滑かつ短時間に行える構造を実現できる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ バックホー、１２ 走行装置、１４ 回転台、１６ 旋回モータ、１８ 上部構造、２０ 機器収容部、２２ エンジン、２４ ポンプユニット、２６ａ，２６ｂ 方向切換弁、２８ａ，２８ｂ 切換用パイロット弁、３０ 運転席、３２ 操作子、３４ａ，３４ｂ 走行用モータ、３６ ブレード、３８ ブレードシリンダ、４０ 掘削部、４２ 揺動支持部、４４ 軸、４６ スイングシリンダ、４８ ブーム、５０ 軸、５２ アーム、５４ バケット、５６ ブームシリンダ、５８ アームシリンダ、６０ バケットシリンダ、６２ エンジン、６４ ラジエータ、６６ バルブユニット、６８ 油タンク、７０ ギヤケース、７２ ギヤポンプ、７４ 第１油圧ポンプ、７６ 大径歯車、７８ 小径歯車、８０ 増速機構、８２ 第２油圧ポンプ、８４ 増速切換弁、８６ 容積変更アクチュエータ、８８ 走行切換弁、９０ 可動斜板、９２ 第１サーボ機構、９４ 第１バランスピストン機構、９６ 第２サーボ機構、９８ 第２バランスピストン機構、１００ サーボピストン、１０２ スプール、１０４ バネ、１０６ 操作ピン、１０８ ポンプケース、１０８ａ カバー、１１０ 油溜め、１１２ ピストン本体、１１４ 可変減圧弁、１１６ 固定減圧弁、１１８ アンロード弁、１２０ 第１ポンプ軸、１２２ 第２ポンプ軸、１２４ ケース本体、１２６ ポートブロック、１２８ ギヤケース、１２８ａ 軸受支持凹部、１３０ 孔部、１３２ 入力軸、１３４ 歯車側空間、１３６ 油孔、１３６ａ 横穴、１３８ プラグ、１４０ 軸方向孔、１４２ 径方向孔、１４４ 弁板、１４６ 供給配管、１４８ 本体部、１５０ 小径部、１５２ 延長部、１５４ シリンダブロック、１５６ ピストン、１５８ ケース、１６０ 凸状面部、１６２ 上面部、１６４ シリンダ、１６６ 係止溝、１６８ 第１油路、１７０ 第２油路、１７２ 第３油路、１７４ 溝部、１７６ アーム部材、１７８ 開口部、１８０ ピストンケース、１８２ シリンダ、１８４ 上軸、１８６ 下軸、１８８ フランジ、１９０ 支持軸、１９２，１９４ 係止溝、１９６ 第一受圧室、１９８ 第四受圧室、２００ 第二受圧室、２０２ 第三受圧室、２０４ 弁ケース、２０６ 弁体、２０８ キャップ、２１０ ネジ軸、２１２ 間座、２１４ バネ、２１６ 比例ソレノイド、２１８ 減圧弁本体、２２０ ケーブル、２２２ 回転角度センサ、２２４ センサ支持部材、２２６ センサ軸、２２８ 第１レバー、２３０ 第２レバー、２３２ ネジ軸、２３４ 板部、２３６ アクチュエータ、２３８ 油路、２４０，２４２ クローラベルト、２４３ リリーフ弁、２４４ 作業車両用油圧回路、２４６ 第一アクチュエータ組、２４８ 第二アクチュエータ組、２５０ 第一回路、２５２ 第二回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、
走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、
旋回部に支持された作業部と、
一方側走行部を駆動するアクチュエータである一方側走行用モータと、他方側走行部を駆動するアクチュエータである他方側走行用モータと、旋回部旋回用のアクチュエータである旋回モータとを有する複数種類のアクチュエータを含む作業車両用油圧回路とを備え、
複数種類のアクチュエータは、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組と、旋回モータと他方側走行用モータとを含む第二アクチュエータ組との２組に分けられており、
作業車両用油圧回路は、第一アクチュエータ組及び第一アクチュエータ組を駆動する第一可変容量ポンプを有する第一回路と、第二アクチュエータ組及び第二アクチュエータ組を駆動する第二可変容量ポンプを有する第二回路とを含み、
旋回モータの駆動源となる第二可変容量ポンプは、第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項２】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第一可変容量ポンプは、前記第二可変容量ポンプに対し、ポンプ駆動ギアにより動力の伝達可能に作動的に連結されており、
前記ポンプ駆動ギヤは、前記第一可変容量ポンプの回転速度よりも前記第二可変容量ポンプの回転速度を増速させる増速ギアを含むことにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項３】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられることにより、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項４】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第一可変容量ポンプは、第一ポンプ容量変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、
前記第二可変容量ポンプは、第二ポンプ容積変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、
前記第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられることにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の油圧駆動作業車両において、
前記複数種類のアクチュエータは、それぞれ前記第一アクチュエータ組と前記第二アクチュエータ組とのいずれかに属する、バケット用シリンダ、ブーム用シリンダ、スイング用シリンダ、アーム用シリンダ、及びブレード用シリンダを含むことを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項１】
それぞれ独立して駆動可能な一方側走行部及び他方側走行部を含む走行装置と、
走行装置の上側に旋回可能に設けられた旋回部と、
旋回部に支持された作業部と、
一方側走行部を駆動するアクチュエータである一方側走行用モータと、他方側走行部を駆動するアクチュエータである他方側走行用モータと、旋回部旋回用のアクチュエータである旋回モータとを有する複数種類のアクチュエータを含む作業車両用油圧回路とを備え、
複数種類のアクチュエータは、一方側走行用モータを含む第一アクチュエータ組と、旋回モータと他方側走行用モータとを含む第二アクチュエータ組との２組に分けられており、
作業車両用油圧回路は、第一アクチュエータ組及び第一アクチュエータ組を駆動する第一可変容量ポンプを有する第一回路と、第二アクチュエータ組及び第二アクチュエータ組を駆動する第二可変容量ポンプを有する第二回路とを含み、
旋回モータの駆動源となる第二可変容量ポンプは、第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項２】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第一可変容量ポンプは、前記第二可変容量ポンプに対し、ポンプ駆動ギアにより動力の伝達可能に作動的に連結されており、
前記ポンプ駆動ギヤは、前記第一可変容量ポンプの回転速度よりも前記第二可変容量ポンプの回転速度を増速させる増速ギアを含むことにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項３】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べてそれぞれの本体同士の間での容積差が設けられることにより、単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項４】
請求項1に記載の油圧駆動作業車両において、
前記第一可変容量ポンプは、第一ポンプ容量変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、
前記第二可変容量ポンプは、第二ポンプ容積変更操作機構により吐出容量を変更可能としており、
前記第一ポンプ容積変更操作機構及び第二ポンプ容積変更操作機構は、互いの操作量範囲に差が設けられることにより、前記第二可変容量ポンプは、前記第一可変容量ポンプと比べて単位時間当たり吐出容量の最大値が大きくなるように設定されていることを特徴とする油圧駆動作業車両。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載の油圧駆動作業車両において、
前記複数種類のアクチュエータは、それぞれ前記第一アクチュエータ組と前記第二アクチュエータ組とのいずれかに属する、バケット用シリンダ、ブーム用シリンダ、スイング用シリンダ、アーム用シリンダ、及びブレード用シリンダを含むことを特徴とする油圧駆動作業車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−９２８６４（Ｐ２０１２−９２８６４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８４２６（Ｐ２０１０−２３８４２６）
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２５日（２０１０．１０．２５）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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