CN105378349A - 液压驱动装置 - Google Patents

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CN105378349A CN201480000886.8A CN201480000886A CN105378349A CN 105378349 A CN105378349 A CN 105378349A CN 201480000886 A CN201480000886 A CN 201480000886A CN 105378349 A CN105378349 A CN 105378349A
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Abstract

本发明提供一种液压驱动装置，为了不损害液压马达(12)的冷却效果而抑制马达壳体(M)的内部的峰值压力的产生，该液压驱动装置具备：液压马达(12)，其通过使油经由与马达壳体(M)连接的主油路(13A)以及主油路(13B)流通而进行动作；低压选择阀(31)，其根据主油路(13A)以及主油路(13B)的压差进行动作，并将主油路(13B)的油向马达壳体(M)的内部排出；以及箱油路(33)，其将马达壳体(M)的内部与油箱(T)连接，基于环状间隙流的节流部(100)夹装于低压选择阀(31)。

Description

液压驱动装置
技术领域
本发明涉及一种液压驱动装置，尤其是适用于驱动搭载于作为建筑机械而使用的作业车辆的行驶用的液压马达的液压驱动装置。
背景技术
在轮式装载机、叉车等作为建筑机械而使用的作业车辆中，具有如下结构：利用从液压泵供给来的油使液压马达动作，使设于液压马达的输出轴的行驶车轮旋转而行驶。在适用于这种作业车辆的液压驱动装置中，经由低压选择阀将低压油路的油向液压马达的马达壳体排出，进而从马达壳体经由箱油路而向油箱排出(冲洗)，另一方面，利用电荷泵(chargepump)将油箱的油向低压油路供给，通过将油向系统外导出而实现液压马达的冷却(例如参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-227998号公报
专利文献2：日本特开平11-30304号公报
专利文献3：日本特开2008-101636号公报
发明要解决的课题
然而，在上述的液压驱动装置中，在对作业车辆进行往复操作、进行紧急停止、行驶停止操作的情况下，在此前一直为低压的回路中产生制动用的高压，再加上来自液压马达的旋转体的泄漏，向冲洗回路瞬间流入高压的油，从而将大量的油向马达壳体的内部排出，因此确认在马达壳体的内部产生过大的峰值压力。在向马达壳体反复地产生过大的峰值压力的情况下，对马达壳体与输出轴之间的油封造成损伤，有可能导致漏油。马达壳体的峰值压力如图7中的虚线所示，在油的温度较高的状况下处于比较低的状态，但是随着油的温度降低而呈现上升的趋势。因此，对于这种液压驱动装置，必须在油的温度较低的状况下抑制马达壳体的峰值压力。
在此，为了在马达壳体的内部抑制峰值压力的产生，考虑使冲洗的油的量减少。然而，在使冲洗的油的量减少的情况下，导致损害液压马达的冷却效果的情况。另外，即便采取降低箱油路的压损的方法，由于具有作业车辆的投影面积的限制，因此对配管尺寸进行大径化也存在极限。
发明内容
本发明鉴于上述实际情况，其目的在于，提供一种在不损害液压马达的高油温时的冷却效果的前提下能够抑制在马达壳体的内部产生峰值压力的液压驱动装置。
解决方案
为了实现上述目的，本发明的液压驱动装置的特征在于，具备：液压马达，其通过使来自液压泵的油经由高压油路以及低压油路而使油流通而进行动作；低压选择阀，其根据所述高压油路以及所述低压油路的压差进行动作，并将所述低压油路的油向所述马达壳体的内部排出；以及箱油路，其将所述马达壳体的内部与油箱连接，在所述低压选择阀或比所述低压选择阀靠下游的油路上设有节流部(chokethrottle)。
另外，本发明的特征在于，在上述的液压驱动装置中，所述高压油路将从所述液压泵排出的油向所述液压马达供给，所述低压油路以将从所述液压马达排出的油送回所述液压泵的方式连接，且与所述高压油路一并构成将油在所述液压马达以及所述液压泵之间循环供给的闭合回路。
另外，本发明的特征在于，在上述的液压驱动装置中，所述节流部为满足下式的环状间隙流，0＜(δ^2)·d/L＜2.5，其中，δ＝(D-d)/2，D为节流外径，d为节流内径，L为节流长度。
另外，本发明的特征在于，在上述的液压驱动装置中，所述节流部为满足下式的圆筒间隙流，0＜(d^4)/L＜1.6，其中，d为节流内径，L为节流长度。
发明效果
根据本发明，使容易受到油的粘度的影响且在油的温度较低的状况下减少油的通过流量、另一方面随着油的温度升高而增加油的通过流量的节流部设于低压选择阀或比低压选择阀靠下游的油路，因此在油的温度较低的状况下利用节流部来减少从低压油路向马达壳体排出的油的量，能够减小在马达壳体的内部产生的峰值压力。并且，由于在油的温度较高的状况下增加油的通过流量，因此能够充分确保冲洗的油的量，不会损害液压马达的冷却效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的液压驱动装置的液压回路图。
图2是示意性地表示在图1所示的液压驱动装置中应用的液压马达单元的结构的剖视图。
图3-1表示图2所示的液压马达单元的主要部分，是低压选择阀的滑阀(spool)处于中立位置的状态下的剖视图。
图3-2是在图3-1所示的液压马达单元的低压选择阀中滑阀进行动作时的剖视图。
图4是图3-1中的A-A线剖视图。
图5-1表示在本发明的实施方式2的液压驱动装置中应用的液压马达单元的主要部分，是低压选择阀的滑阀处于中立位置的状态下的剖视图。
图5-2是在图5-1所示的液压马达单元的低压选择阀中滑阀进行动作时的剖视图。
图6-1表示在本发明的实施方式3的液压驱动装置中应用的液压马达单元的主要部分，是低压选择阀的滑阀处于中立位置的状态下的剖视图。
图6-2是在图6-1所示的液压马达单元的低压选择阀中滑阀进行动作时的剖视图。
图7是表示马达壳体内部的油温与峰值压力之间的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的液压驱动装置的优选实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的液压驱动装置的液压回路图。在此例示的液压驱动装置是用于使轮式装载机、叉车等作为建筑机械而使用的作业车辆行驶的液压驱动装置，在发动机1与左右各个驱动车轮2之间具备独立的液压传动单元10。设于每一个驱动车轮2的液压传动单元10具有相同的结构，因此，以下仅对于一方进行说明，对于另一方标注相同的附图标记而省略说明。
液压传动单元10也被称作所谓的HST(Hydro-StaticTransmission)，其构成为具备由发动机1驱动的液压泵11、由从液压泵11供给的油驱动的行驶用的液压马达12、以及构成用于在这些液压泵11以及液压马达12之间对油进行循环供给的闭合回路的一对主油路13A、13B。
液压泵11以及液压马达12是分别通过变更斜板或斜轴的倾转角而使排量容积发生变化的可变容量型的构件。液压泵11的输入轴11a与发动机1的输出轴1a连接。液压马达12的输出轴12a与作业车辆的驱动车轮2连接，能够通过对驱动车轮2进行驱动使其旋转而使作业车辆行驶。液压马达12的旋转方向能够根据来自液压泵11的油的供给方向而变更，能够使作业车辆前进或者后退。需要说明的是，以下，出于方便的考虑，在对一对主油路13A、13B进行区别的情况下，将图1中与液压泵11的位于上方的排出口连接的油路称为“第一主油路13A”，将图1中与液压泵11的位于下方的排出口连接的油路称为“第二主油路13B”。
在该液压传动单元10中，附设有进料单元20。进料单元20构成为具备由发动机1驱动的电荷泵21、一端部与电荷泵21的排出口连接且另一端部分别经由止回阀23而与第一主油路13A以及第二主油路13B各自分支连接的进料油路22、以及设置在进料油路22上的进料安全阀24。
在该进料单元20中，在发动机1驱动的情况下，电荷泵21始终处于被驱动的状态。在该状态下，在例如以液压泵11、液压马达12的外部泄漏为起因而使第一主油路13A、第二主油路13B的压力变得低于进料安全阀24的设定压力的情况下，对于符合条件的一方的主油路或者双方的主油路13A、13B从电荷泵21补充油。若第一主油路13A以及第二主油路13B的压力都为进料安全阀24的设定压力以上，则使从电荷泵21排出的油经由进料安全阀24而返回油箱T。
另外，在液压传动单元10中，如图1以及图2所示，在液压马达12的马达壳体M上设置冲洗单元30。冲洗单元30构成为具备：根据一对主油路13A、13B的压差进行动作而选择低压侧的主油路13A或13B的低压选择阀31；使由低压选择阀31选择出的低压侧的主油路13A或13B与马达壳体M的内部连通的壳体排出油路32；使马达壳体M的内部与油箱T连接的箱油路33；以及设置在壳体排出油路32上的充油安全阀34。
在该冲洗单元30中，在由低压选择阀31选择出的成为低压侧的主油路13A或13B的压力变得高于充油安全阀34的设定压力(＜进料安全阀24的设定压力)的情况下，低压侧主油路13A或13B的油向马达壳体M的内部排出，进而，马达壳体M的油通过箱油路33而向油箱T排出。
在如上述那样构成的液压传动单元10中，当利用发动机1来驱动液压泵11时，通过一对主油路13A、13B将油向液压马达12循环供给，利用液压马达12的驱动对驱动车轮2进行驱动使其旋转，使作业车辆行驶。在该期间内，利用上述的进料单元20以及冲洗单元30的动作将在主油路13A、13B中流动的油向系统外导出并冷却，从而实现液压马达12的冷却。
在此，在对作业车辆进行往复操作、进行紧急停止、行驶停止操作的情况下，由于借助冲洗单元30的动作向马达壳体M排出的油的量增加，因此，如图7中的虚线所示，有可能在马达壳体M的内部产生峰值压力，对马达壳体M与输出轴12a之间的油封40造成损伤。
为了在马达壳体M的内部抑制峰值压力的产生，考虑使冲洗的油的量减少。然而，在使冲洗的油的量减少的情况下，导致对液压马达12的冷却效果造成损害的情况。
因此，在本液压驱动装置中，如图1所示，在低压选择阀31上设置节流部100，从而解决上述的问题。即，在设有容易受到油的粘度的影响的节流部100的情况下，随着油的温度降低而减少油的通过流量。由此，在油的温度较低的状况下利用节流部100来减少从低压侧的主油路13A或13B向马达壳体M排出的油的量，如图7中的实线所示，能够抑制在马达壳体M的内部产生峰值压力。并且，由于在油的温度较高的状况下增加油的通过流量，因此能够充分确保用于冲洗的油的量，不会损害液压马达12的冷却效果。
图3-1～图4表示在低压选择阀31上设有节流部100的冲洗单元30的具体结构。在该冲洗单元30中，通过在形成于马达壳体M的滑阀孔110上配置滑阀120而构成低压选择阀31。
滑阀孔110包括内径大小一致的圆柱状的滑动孔部111、以及设于滑动孔部111的两端部的压力室112。压力室112是内径大于滑阀孔110的圆柱状的空场，设置为与滑动孔部111形成彼此相同的轴心。各个压力室112形成为向马达壳体M的外表面开口，并且通过向各个开口端部螺纹接合塞子113而构成。在滑阀孔110的滑动孔部111处连通有一对主油路13A、13B，并且在成为主油路13A、13B的相互间的中间位置连通有壳体排出油路32。
如图3-1～图4所示，滑阀120是以能够沿着滑阀孔110的长边方向移动的方式配置的圆柱状构件，具有滑阀基部120a以及一对滑阀小径部120b。滑阀基部120a是具有能够滑动地收容于滑阀孔110的滑动孔部111的外径的圆柱状部分。将滑阀基部120a的沿着长边方向的尺寸设定为与滑动孔部111的沿着长边方向的尺寸相同。滑阀小径部120b是设于滑阀120的两端部的圆柱状部分，形成为比滑动孔部111的内径小的外径。在滑阀小径部120b的外周分别配置有螺旋弹簧130。螺旋弹簧130在一端部与塞子113抵接、且另一端部与构成在滑阀基部120a与滑阀小径部120b之间的台阶部抵接的状态下收容于压力室112。利用这些螺旋弹簧130的弹力将滑阀120维持为滑阀基部120a的全长处于配置于滑动孔部111的位置(以下称为“中立位置”)。将滑阀120的沿着长边方向的尺寸设定为如下长度：两端部分别位于马达壳体M的压力室112，并且在各个端面与塞子113之间能够确保间隙。在该滑阀120上设置有一对凹陷部121、一对中心孔部122以及唯一的间隙构成部123。
凹陷部121是在滑阀基部120a的外周上设置的环状的凹部，在滑阀120配置在中立位置的情况下，该凹陷部121设置在向各个主油路13A、13B开口的位置。中心孔部122是从滑阀120的端面形成的细径的孔，形成在成为滑阀120的中心轴的位置。各个中心孔部122形成至与凹陷部121对应的位置，经由沿着径向形成的连通孔124而与凹陷部121连通。间隙构成部123是在滑阀基部120a的外周面上设置在处于一对主油路13A、13B之间的位置的圆柱状部分，形成为直径比滑阀基部120a稍细。该间隙构成部123用于在与滑阀孔110的滑动孔部111之间构成基于环状间隙流的节流部100，以在将滑阀基部120a的外径设为D、将间隙构成部123的外径设为d、将节流长度设为L的情况下满足下式的方式来设定各个尺寸。需要说明的是，节流长度是指，从主油路13A、13B的开口缘到壳体排出油路32的开口缘为止的距离。
0＜(δ^2)·d/L＜2.5其中，δ＝(D-d)/2
在以上述方式构成的冲洗单元30中，利用液压泵11的驱动，经由一对主油路13A、13B而向液压马达12循环供给油时，各个主油路13A、13B的油经由凹陷部121、连通孔124以及中心孔部122而向压力室112供给。其结果是，滑阀120朝向低压侧的压力室112移动，低压侧的主油路13A或13B与壳体排出油路32之间经由节流部100来连通，低压侧的主油路13A或13B的油经由壳体排出油路32以及充油安全阀34而向马达壳体M的内部排出。
在该期间内，根据该实施方式1的液压驱动装置，由于在低压选择阀31上设置有容易受到油的粘度的影响的节流部100，因此在油的温度较低的状况下减少从低压侧的主油路13A或13B向马达壳体M排出的油的量。因而，即使在对作业车辆进行往复操作、进行紧急停止、行驶停止操作的情况下，也能够抑制在马达壳体M的内部产生峰值压力，不会对马达壳体M与输出轴12a之间的油封40造成损伤。并且，若形成为油的温度较高的状况下，通过节流部100的油的量增加，因此能够充分地确保冲洗的油的量，不会损害液压马达12的冷却效果。
需要说明的是，在上述的实施方式1中，将基于环状间隙流的节流部100设于低压选择阀31，但是本发明并不限定于此。例如，也可以如图5-1以及图5-2所示的实施方式2那样，在处于比低压选择阀31靠下游的壳体排出油路32上设置基于环状间隙流的节流部200，也可以如图6-1以及图6-2所示的实施方式3那样，在处于比低压选择阀31靠下游的壳体排出油路32上设置基于圆筒间隙流的节流部300。以下，对上述实施方式2以及实施方式3进行说明。
(实施方式2)
图5-1以及图5-2表示本发明的实施方式2的液压驱动装置的主要部分。在该实施方式2中，也与实施方式1相同地通过在形成于马达壳体M的滑阀孔110中配置滑阀120而构成低压选择阀31，与实施方式1相比，间隙构成部123的结构不同。即，在实施方式2中，在滑阀孔110的滑动孔部111与滑阀120的间隙构成部123之间没有构成实施方式1的节流部100，因此以在将滑阀基部120a的外径设为D0、将间隙构成部123的外径设为d0、将节流长度设为L0的情况下成为10.0＜(δ^2)·d0/L0(其中，δ＝(D0-d0)/2)的方式构成有间隙构成部123。
另一方面，在壳体排出油路32上，在与充油安全阀34之间的直线部分上配置有节流杆210。节流杆210是与闭塞壳体排出油路32的开口端部的塞子32a一体设置的圆柱状构件，形成为直径比壳体排出油路32的内径细。在节流杆210的与滑阀120对置的前端部，以随着接近滑阀120而外径逐渐减小的方式设置有锥部211。在该实施方式2所构成的基于环状间隙流的节流部200中，以在将壳体排出油路32的内径设为D、将节流杆210的外径设为d、将节流长度设为L的情况下满足下式的方式设定有各个尺寸。实施方式2的节流长度是指，在图5-2中L所示的部分。
0＜(δ^2)·d/L＜2.5其中，δ＝(D-d)/2
需要说明的是，在实施方式2中，对于与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记而省略各自的说明。
在该实施方式2的液压驱动装置中，也在低压选择阀31上设置容易受到油的粘度的影响的节流部200，因此在油的温度较低的状况下减少从低压侧的主油路13A或13B向马达壳体M排出的油的量。因而，即使在对作业车辆进行往复操作、进行紧急停止、行驶停止操作的情况下，也能够抑制在马达壳体M的内部产生峰值压力，不会对马达壳体M与输出轴12a之间的油封40造成损伤。并且，若处于油的温度较高的状况下，则使通过节流部200的油的量增加，因此能够充分确保冲洗的油的量，不会损害液压马达12的冷却效果。
(实施方式3)
图6-1以及图6-2表示本发明的实施方式3的液压驱动装置的主要部分。在该实施方式3中，也与实施方式1相同地通过在形成于马达壳体M的滑阀孔110中配置滑阀120而构成低压选择阀31，与实施方式1相比，节流部300的结构不同。即，在实施方式3中，在滑阀孔110的滑动孔部111与滑阀120的间隙构成部123之间，不构成实施方式1的节流部100，因此以在将滑阀基部120a的外径设为D0、将间隙构成部123的外径设为d0、将节流长度设为L0的情况下成为10.0＜(δ^2)·d0/L0(其中，δ＝(D0-d0)/2)的方式构成有间隙构成部123。
另一方面，在壳体排出油路32处，通过将与充油安全阀34之间的直线部分形成为细径而构成基于圆筒间隙流的节流部300。在该节流部300处，以在将设为直线状的油路部分的内径设为d、将节流长度设为L的情况下满足下式的方式设定各个尺寸。
0＜(d^4)/L＜1.6
需要说明的是，在实施方式3中对于与实施方式1相同的结构标注相同的附图标记而省略各自的说明。
在该实施方式3的液压驱动装置中，也在低压选择阀31上设置容易受到油的粘度的影响的节流部300，因此在油的温度较低的状况下减少从低压侧的主油路13A或13B向马达壳体M排出的油的量。因此，即使在对作业车辆进行往复操作、进行紧急停止、行驶停止操作的情况下，也能够抑制在马达壳体M的内部产生峰值压力，不会对马达壳体M与输出轴12a之间的油封40造成损伤。并且，若处于油的温度较高的状况下，则使通过节流部300的油的量增加，因此能够充分确保冲洗的油的量，不会损害液压马达12的冷却效果。
需要说明的是，在上述的实施方式1～实施方式3中，都利用一对主油路13A、13B在液压泵11与液压马达12之间构成闭回路，但本发明并不限定于此。
附图标记说明如下：
11液压泵
12液压马达
13A、13B主油路
31低压选择阀
32壳体排出油路
33箱油路
34充油安全阀
40油封
100节流部
110滑阀孔
111滑动孔部
120滑阀
123间隙构成部
200节流部
210节流杆
300节流部
M马达壳体
T油箱

Claims (4)

1.一种液压驱动装置，其特征在于，
所述液压驱动装置具备：
液压马达，其通过使来自液压泵的油经由高压油路以及低压油路而使油流通而进行动作；
低压选择阀，其根据所述高压油路以及所述低压油路的压差进行动作，并将所述低压油路的油向所述马达壳体的内部排出；以及
箱油路，其将所述马达壳体的内部与油箱连接，
在所述低压选择阀或比所述低压选择阀靠下游的油路上设有节流部。
2.根据权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，
所述高压油路将从所述液压泵排出的油向所述液压马达供给，
所述低压油路以将从所述液压马达排出的油送回所述液压泵的方式连接，且与所述高压油路一并构成将油在所述液压马达以及所述液压泵之间循环供给的闭合回路。
3.根据权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，
所述节流部为满足下式的环状间隙流，
0＜(δ^2)·d/L＜2.5
其中，δ＝(D-d)/2，D为节流外径，d为节流内径，L为节流长度。
4.根据权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，
所述节流部为满足下式的圆筒间隙流，
0＜(d^4)/L＜1.6
其中，d为节流内径，L为节流长度。
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