JP4613057B2 - 液圧モータ - Google Patents

Description

本発明は、供給される加圧作動液によってピストンを往復動させて出力軸を回転させる液圧モータの改良に関するものである。

従来、この種の液圧モータは、定常運転時に給排通路からピストン機構に加圧作動液を給排し、ピストンを往復動させて出力軸を回転させる一方、ピストン機構の給排通路に対する加圧作動液の供給を停止して出力軸の回転を停止する慣性回転時、リリーフ弁を介して作動液がピストン機構を循環するとともに、チャージ通路からの作動液がチャージチェック弁を介して給排通路に補充され、サージング等を防止するようになっている。
特許２８８０７５８号

しかしながら、このような従来の液圧モータにあっては、上記慣性回転時に給排通路に対する加圧作動油の供給が遮断されるのに伴って、チャージ通路からの作動油がチャージチェック弁を介して給排通路に流入するとき、油圧配管等の圧力損失によってピストンが収められるシリンダに対する作動油の供給遅れが瞬間的に生じる可能性があった。

斜板式ピストンモータにあっては、慣性回転時にピストン機構に対する作動液の供給遅れが瞬間的に生じると、ピストンやシューが斜板から浮き上がり、円滑な作動性が得られなくなる可能性があった。

また、この対策として、ピストンを斜板に追従させるスプリングのバネ荷重を大きく設定しなければならず、液圧モータの起動トルク効率が低下したり、機械効率が低下するという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液圧モータにおいて、慣性回転時にも円滑な作動性が得られるようにすることを目的とする。

本発明は、供給される加圧作動液によってピストンを往復動させて出力軸を回転させるピストン機構と、このピストン機構に給排される作動液を導く対の給排通路と、この各給排通路の一方に加圧作動液を供給して出力軸を回転駆動し、給排通路に対する加圧作動液の供給を停止して出力軸の回転を停止する構成とした液圧モータに適用する。

そして、ピストン機構が収められるケース室と、このケース室と給排通路を連通するケース連通路とを備え、このケース連通路にケース室から給排通路へ向かう作動液の流れに対して開弁するケース連通チェック弁を介装し、各給排通路に作動液を補充するチャージ通路と、このチャージ通路から各給排通路に向かう作動液の流れに対して開弁する対のチャージチェック弁とを備え、各給排通路に対する加圧作動液の流れ方向を切換えて出力軸を正逆両方向に回転駆動する構成とし、ケース連通路をチャージ通路の各チャージチェック弁より上流側に接続し、ケース連通路の途中にケース連通チェック弁と並列に介装される絞りを備えたことを特徴とするものとした。

本発明によると、給排通路に対する加圧作動液の供給が遮断されるのに伴って、ケース室の作動液がケース連通路を通り、ケース連通チェック弁を介して給排通路に速やかに流入する。

これにより、斜板式ピストンモータにあっては、ピストン機構に対する作動液の供給遅れが瞬間的に生じることを抑えられるとともに、ケース室の圧力が低下してピストンの両端に働く圧力差が小さくなり、ピストンやシューが斜板から浮き上がることを抑えられる。

こうして出力軸の回転入力方向が切換わる瞬間にもピストンやシューが斜板に追従して往復動することにより、液圧モータの作動を円滑に維持し、耐久性等を損なわないで済む。また、このときにピストンの両端に働く圧力差が小さくなることにより、ピストンを斜板に追従させるスプリングのバネ荷重を小さく設定することが可能となり、液圧モータの起動トルク効率が向上するとともに、機械効率の向上がはかれる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は例えばパワーショベル等の作業機に搭載される旋回装置の構成を示す油圧回路図である。図中、２は本発明の液圧モータとして設けられる油圧モータ、８は減速ギア機構、３は油圧解除式ブレーキである。

油圧モータ２の回転は減速ギア機構８を介して旋回体（図示せず）に伝えられ、ブレーキ３によって制動される。油圧モータ２と油圧解除式ブレーキ３と減速ギア機構８はモータブレーキユニット１としてユニット化して設けられ、旋回体の駆動機構に組み付けられる。

モータブレーキユニット１は油圧モータ２が収められるケース室２１と、減速ギア機構８が収められるギア室１９とを備える。

モータブレーキユニット１は対の給排通路１１，１２を有し、各給排通路１１，１２は図示しないコントロールバルブを介して加圧作動油（作動液）の供給側と戻し側（油圧源のポンプ吐出側とタンク側）に選択的に連通される。油圧モータ２は加圧作動油が循環する方向が切換えられることにより正逆両方向に回転作動し、加圧作動油の供給が停止されることによりその回転を停止する。

モータブレーキユニット１はチャージ通路１３を有し、このチャージ通路１３は図示しない戻し通路から低圧作動油が供給される。戻し通路にはモータブレーキユニット１からの作動油がフィルタを介して図示しないタンクへと流れ、フィルタの上流側に生じるメイクアップ圧（例えば０．１〜０．３ＭＰａ）がチャージ通路１３に導かれる。

各給排通路１１，１２の間には対のリリーフ弁５が介装され、各給排通路１１，１２のうち一方の圧力が所定値を越えて上昇すると各リリーフ弁５が開弁し、作動油が各給排通路１１，１２の一方から他方へと導くようになっている。

モータブレーキユニット１はチャージ通路１３を有する。このチャージ通路１３は図示しない戻し通路から所定のチャージ圧に加圧された作動油が供給される。戻し通路にはモータブレーキユニット１からの作動油がフィルタを介して図示しないタンクへと流れ、フィルタの上流側に生じるメイクアップ圧（例えば０．１〜０．３ＭＰａ）がチャージ通路１３に導かれる。

各給排通路１１，１２の間には対のチャージチェック弁６が介装される。各給排通路１１，１２の圧力がチャージ通路１３より低下すると、各チャージチェック弁６を介してチャージ通路１３からの作動油圧が各給排通路１１，１２に導かれ、キャビテーションの発生を防止するようになっている。

すなわち、チャージ通路１３は作動油を各給排通路１１，１２に補充する機能を持ち、各チャージチェック弁６はチャージ通路１３から各給排通路１１，１２に向かう作動油の流れに対して開弁する機能を持っている。

そして本発明の要旨とするところであるが、モータブレーキユニット１は油圧モータ２のピストン機構２０（図２参照）が収められるケース室２１と、このケース室２１と各給排通路１１，１２を連通するケース連通路１４とを備え、このケース連通路１４にケース室２１から各給排通路１１，１２へ向かう作動油の流れに対して開弁するケース連通チェック弁１８を介装する。

本実施の形態では、ケース連通路１４をチャージ通路１３の各チャージチェック弁６より上流側に接続し、各給排通路１１，１２の圧力がケース室２１より低下すると、ケース室２１の作動油圧がケース連通チェック弁１８と各チャージチェック弁６を介して各給排通路１１，１２に導かれる構成とする。

チャージ通路１３は図示しない戻し通路から低圧作動油が供給される。戻し通路にはモータブレーキユニット１からの作動油がフィルタを介して図示しないタンクへと流れ、フィルタの上流側に生じるメイクアップ圧（例えば０．１〜０．３ＭＰａ）がチャージ通路１３に導かれる。

ケース連通路１４の途中には絞り１６がケース連通チェック弁１８と並列に介装される。油圧モータ２の定常運転時に所定量の作動油がチャージ通路１３から絞り１６とケース連通路１４を通ってケース室２１とギア室１９に供給される。

モータブレーキユニット１はドレーンポート１７を有し、ギア室１９の作動油がドレーンポート１７からタンクへと排出される。

図２は本発明が適用される油圧モータ２の断面図である。これについて説明すると、油圧モータ２のピストン機構２０は、出力軸２２と、この出力軸２２と共に回転するシリンダブロック２３と、このシリンダブロック２３の各シリンダ２８に往復動自在に収装された複数のピストン２４と、シリンダブロック２３の回転に伴ってこのピストン２４を往復動させる斜板２５と、ピストン２４の先端を斜板２５側に付勢するスプリング２７とを備える。

なお、図３の（ｂ）、図４の（ｂ）に示すように、ピストン機構２０は各ピストン４１が斜板４２に当接し、筒状をした各ピストン４１の内側にスプリング４３を介装し、このスプリング４３の付勢力によって各ピストン４１が斜板４２に押し付けられる構成としてもよい。

ケース３０にはチャージ通路１３が形成され、このチャージ通路１３が図示しない配管を介して戻し通路のフィルタの上流側に連通し、例えば０．１〜０．３ＭＰａのメイクアップ圧がチャージ通路１３に導かれる。

ケース３０にはチャージ通路１３から分岐する対の通孔３１が形成され、各通孔３１が図２には示されていない各給排通路１１，１２に連通し、各通孔３１にチャージチェック弁６が介装されている。

ケース３０にはケース連通路１４を構成する通孔３２が形成され、このケース連通路１４にケース連通チェック弁１８が介装される。ケース連通チェック弁１８は通孔３２の途中に形成されたシート部３６と、このシート部３６に着座する弁体３３と、この弁体３３を閉弁方向に付勢するスプリング３４と、このスプリング３４の一端を支持するプラグ３５とによって構成される。

弁体３３には絞り１６が形成され、ケース連通チェック弁１８の閉弁時にも作動油が絞り１６を通ってケース連通路１４を流れるようになっている。

以上のように構成されて、次に作用について説明する。

旋回台を旋回させる定常運転時、給排通路１１，１２の一方に加圧作動油が供給されると、この作動油圧によってピストン２４がシリンダ２８から押し出され、ピストン２４の先端に設けられる各シュー２６が斜板２５に摺接してシリンダブロック２３、出力軸２２を回転駆動する。この運転時にシリンダ２８から吐出される作動油は給排通路１１，１２の他方から戻し通路を通ってタンクへと戻される。

この定常運転時にチャージ通路１３に導かれる作動油は、図３の（ａ），（ｂ）に矢印で示すように、絞り１６、ケース連通路１４を通ってケース室２１とギア室１９に供給され、油圧モータ２のピストン機構２０と減速ギア機構８を潤滑する。

旋回台の旋回を減速して停止する際、図示しないコントロールバルブが中立位置に切り換えられ、給排通路１１，１２に対する加圧作動油の供給が遮断された後に慣性力によってシリンダブロック２３が回転し続ける間、スプリング２７の付勢力によってピストン２４が斜板２５に追従して往復動する。この慣性回転時に各シリンダ２８から給排通路１１，１２の一方に吐出される作動油はリリーフ弁５を介して給排通路１１，１２の他方へと循環する。この慣性回転時に各シリンダ２８とピストン２４の隙間等から若干量の作動油がケース室２１に洩れるが、この洩れ分の作動油がチャージ通路１３から各チャージチェック弁６を介して各給排通路１１，１２へと供給される。これにより、シリンダ２８の負圧が高まることを回避している。

ところで、従来装置にあっては、コントロールバルブが中立位置に切り換えられた際、給排通路１１，１２に対する加圧作動油の供給が遮断されるのに伴って、チャージ通路１３からの作動油がチャージチェック弁６を介して給排通路１１，１２に流入するとき、油圧配管等の圧力損失によってシリンダ２８に対する作動油の供給遅れが瞬間的に生じる可能性があった。

これに対処して本発明の油圧モータ２は、コントロールバルブが中立位置に切り換えられた際、給排通路１１，１２に対する加圧作動油の供給が遮断されるのに伴って、ケース室２１の作動油が、図４の（ａ），（ｂ）に矢印で示すように、ケース連通路１４を通り、ケース連通チェック弁１８とチャージチェック弁６を介して給排通路１１，１２に速やかに流入する。

これにより、シリンダ２８に対する作動油の供給遅れが瞬間的に生じることを抑えられるとともに、ケース室２１の圧力が低下してピストン２４の両端に働く圧力差が小さくなるため、ピストン２４のシュー２６がスプリング２７に抗して斜板２５から浮き上がることを抑えられる。

こうして慣性回転が始まる時にもピストン２４が斜板２５に追従して往復動することにより、油圧モータ２の作動が円滑に行われ、耐久性等を損なわないで済む。 慣性回転が始まる時にピストン２４の両端に働く圧力差が小さくなることにより、スプリング２７のバネ荷重を小さく設定することが可能となり、油圧モータ２の起動トルクを小さくするとともに、機械効率の向上がはかれる。

ケース連通路１４を構成する通孔３２をケース３０に形成することにより、ケース連通路１４の通路長を小さくし、ケース室２１から給排通路１１，１２に流れる作動油に付与する圧力損失を十分に低減することができる。

ケース連通路１４の途中には絞り１６がケース連通チェック弁１８と並列に設けられているため、油圧モータ２の定常運転時に所定量の作動油がチャージ通路１３から絞り１６とケース連通路１４を通ってケース室２１とギア室１９に供給され、油圧モータ２のピストン機構２０と減速ギア機構８を潤滑することができる。

ケース連通チェック弁１８を構成する弁体３３に絞り１６を形成したため、ケース３０に形成される通路を減らし、構造の簡素化がはかれる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の液圧モータは、斜板式ピストンモータをはじめ種々のピストンモータに利用できる。

本発明の実施の形態を示すモータブレーキユニットの油圧回路図。 同じく液圧モータの断面図。 同じく（ａ），（ｂ）は定常運転時における作動油の流れを示す油圧回路図及び断面図。 同じく（ａ），（ｂ）は供給油圧遮断時における作動油の流れを示す油圧回路図及び断面図。

符号の説明

１ モータブレーキユニット
２ 油圧モータ
１１，１２ 給排通路
１３ チャージ通路
１４ ケース連通路
１６ 絞り
１８ ケース連通チェック弁
２０ ピストン機構
１９ ギア室
２１ ケース室
２３ シリンダブロック

Claims (3)

1. 供給される加圧作動液によってピストンを往復動させて出力軸を回転させるピストン機構と、
   このピストン機構に給排される作動液を導く対の給排通路と、
   この各給排通路の一方に加圧作動液を供給して前記出力軸を回転駆動し、前記給排通路に対する加圧作動液の供給を停止して前記出力軸の回転を停止する構成とした液圧モータにおいて、
   前記ピストン機構が収められるケース室と、
   このケース室と前記給排通路を連通するケース連通路とを備え、
   このケース連通路に前記ケース室から前記給排通路へ向かう作動液の流れに対して開弁するケース連通チェック弁を介装し、
   前記各給排通路に作動液を補充するチャージ通路と、
   このチャージ通路から前記各給排通路に向かう作動液の流れに対して開弁する対のチャージチェック弁とを備え、
   前記各給排通路に対する加圧作動液の流れ方向を切換えて前記出力軸を正逆両方向に回転駆動する構成とし、
   前記ケース連通路を前記チャージ通路の前記各チャージチェック弁より上流側に接続し、
   前記ケース連通路の途中に前記ケース連通チェック弁と並列に介装される絞りを備えたことを特徴とする液圧モータ。
2. 前記ケース室を画成するケースを備え、
   このケースに前記ケース連通路を形成したことを特徴とする請求項１記載の液圧モータ。
3. 前記絞りを前記ケース連通チェック弁を構成する弁体に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧モータ。

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