JP2005036960A - Automatic speed changing valve for 2-speed hydraulic motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設機械用のクローラーを駆動するための2速油圧モータにおいて、モータに作用する負荷の大きさにより低速と高速の切換を自動的に行う2速油圧モータの自動変速切換弁に関する。 The present invention relates to an automatic transmission switching valve for a two-speed hydraulic motor that automatically switches between a low speed and a high speed in accordance with the magnitude of a load acting on the motor in a two-speed hydraulic motor for driving a crawler for a construction machine.
従来技術の2速油圧モータの自動変速切換弁は、例えば特許文献1の図3、図4に記載するものがある。特許文献1の図4の場合、2速モータの低速と高速を切換える切換弁は、外部からのパイロット圧力を受けて高速側位置へ切換わった状態になっている。油圧モータに作用する負荷が大きくなり、油圧モータの高圧ポートの圧力がシャトル弁を通って切換弁に入って来る。この圧力が、外部からのパイロット圧と対抗しており、所定の圧力以上に大きくなった時に、切換弁は低速側位置に切換わる。又、油圧モータの負荷が小さくなり、シャトル弁を通して切換弁に入って来る圧力が所定の圧力以下になった時に、切換弁は高速側位置に切換わる。切換弁の2つの切換設定圧力をPHi→LO(高速→低速)、PLO→Hi(低速→高速)とすると、PHi→LOとPLO→Hiの2つの切換設定圧力はスプール(本発明では2速スプールとして示す)内の隔壁で閉じられたスプールの2個の小径穴に収容された2個の丸棒部材(受圧面積調整部材−本発明では小径スプールとして示す)により調整して、ヒステリシスを設けている。これにより、油圧モータの自動変速の圧力変動に起因するハンチングを防止するものである。
しかしながら、特許文献1の従来技術では、切換弁の切換設定圧力PHi→LO(高速→低速)とPLO→Hi(低速→高速)に大きなヒステリシスがあり、PLO→Hiの設定圧力が低く設定されている。切換弁を高速側位置で油圧モータを急駆動させた場合に、油圧モータの圧力が急上昇するために、一担低速側位置に切換わり、次に油圧モータの負荷圧力が下がり高速側位置に戻るが、PLO→Hiの切換設定圧力が低いために応答性が悪く、切換弁が低速側から高速側に戻るまでのタイムラグが大きく、スムーズな発進ができない。このため、PHi→LOの切換設定圧力はそのままで、PLO→Hiの切換設定圧力のみを高くする必要がある。その場合には、主スプールの外径を大きくするか、又はスプリング側の丸棒部材の外径を小さくする必要がある。主スプールの外径D1 を大きくする場合は、弁体が大きくなり、スプリング側の丸棒部材の外径D2 を小さくする場合は、加工が難しくなる。又、スプリング側の丸棒部材の外径D2 を小さくすると、PLO→Hiの切換設定圧力が大きくなり、それと同時にPHi→LOの切換設定圧力が大きくなる。そのため、PHi→LOを変更せずに、PLO→Hiを大きくして、ヒステリシスを小さくする場合、外部パイロット側の丸棒部材の外径D3 も小さくしなくてはならず、加工が難しくなる。スプール径を大きくする場は弁体が大きくなり、各丸棒部材を小さくする場合は加工が難しくなるなどの課題があった。さらに、限られたスペースの中にスプリングを付勢しなくてはならず、スプリング力が弱いものになってしまい、主スプールを高速側に切換えるための最小外部パイロット圧力である最小切換圧力が小さいものになってしまい、作動油温度が低い時など実機の油圧システムの背圧の影響により、主スプールが勝手に高速側位置に切換ってしまう恐れがあった。 However, in the prior art of Patent Document 1, there is a large hysteresis between the switching set pressures P Hi → LO (high speed → low speed) and P LO → Hi (low speed → high speed) of the switching valve, and the set pressure of P LO → Hi is low. Is set. When the hydraulic motor is suddenly driven with the switching valve at the high speed side position, the pressure of the hydraulic motor suddenly rises, so it switches to the single low speed side position, and then the load pressure of the hydraulic motor decreases and returns to the high speed side position. However, since the switching set pressure of P LO → Hi is low, the responsiveness is poor, the time lag until the switching valve returns from the low speed side to the high speed side is large, and smooth start is not possible. For this reason, it is necessary to increase only the switching setting pressure of P LO → Hi while maintaining the switching setting pressure of P Hi → LO . In that case, it is necessary to increase the outer diameter of the main spool or to decrease the outer diameter of the spring-side round bar member. If increasing the outer diameter D 1 of the main spool valve body is increased, when reducing the outer diameter D 2 of the spring-side of the rod member, processing becomes difficult. Also, reducing the outer diameter D 2 of the spring-side of the round bar member, switch setting pressure P LO → Hi increases therewith switch setting pressure P Hi → LO is increased at the same time. Therefore, when P LO → Hi is increased to reduce hysteresis without changing P Hi → LO , the outer diameter D 3 of the round rod member on the external pilot side must also be reduced. It becomes difficult. When the spool diameter is increased, the valve body is increased, and when each round bar member is decreased, there is a problem that processing becomes difficult. Furthermore, the spring must be urged in a limited space, the spring force becomes weak, and the minimum switching pressure, which is the minimum external pilot pressure for switching the main spool to the high speed side, is small. As a result, the main spool may be arbitrarily switched to the high speed side position under the influence of the back pressure of the actual hydraulic system such as when the hydraulic oil temperature is low.
本発明の課題はかかる従来技術の課題を解決した、油圧モータの2つの切換圧力(高速→低速、低速→高速)の設定において、ヒステリシスを小さくでき、かつ主スプールである2速スプールの外径、及びスプリング力が同じでも最小切換圧力が大きく、2速スプールの外径、及びスプリング力を変更しなくても又、各丸棒部材(小径スプール)の径を小さくすることなく最小切換圧力を変更することができ、2速スプールがかってに高速側位置に切り換わってしまう恐れがより少ない、2速油圧モータの自動変速切換弁を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art. In the setting of two switching pressures (high speed → low speed, low speed → high speed) of the hydraulic motor, the hysteresis can be reduced and the outer diameter of the main spool is the second speed spool. Even if the spring force is the same, the minimum switching pressure is large. Even if the outer diameter of the 2-speed spool and the spring force are not changed, the minimum switching pressure can be reduced without reducing the diameter of each round bar member (small diameter spool). It is an object of the present invention to provide an automatic transmission switching valve for a two-speed hydraulic motor that can be changed and is less likely to cause the second-speed spool to switch to the high-speed side position.
このため本発明によると、2速油圧モータの低速状態と高速状態を切換える自動変速切換弁において、前記切換弁はハウジング内に両端が閉じられた大径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された中空の2速スプールと、2速スプール両端と中間に設けられた第1、第2及び第3の小径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された第1小径スプールC、第2小径スプールB及び第3小径スプールDと、前記2速スプールの中空穴肩部と前記第2小径スプールBとの間を離隔する方向に付勢するスプリングと、を有し、前記第1小径スプールC及びそれと隣接する2速スプールの外方端部には外部パイロット圧力が導かれ、外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を前記切換弁のほぼ中央に設けた中央ポートから前記中空2速スプールの中央に位置する第1半径方向穴より中空穴内に常に導くようにし、前記高圧ポート圧力が第1切替設定圧力より高く前記切換弁が低速側位置にあるときは前記高圧ポート圧力を前記第2小径スプールB及び第3小径スプールDに作用するようにし、前記高圧ポート圧力が第2切替設定圧力より低く前記切換弁が高速側位置にあるときは前記高圧ポート圧力は、前記第1小径スプールCの内方端面及び前記第2小径スプールBの内方端面に作用するようにし、前記第1小径スプールCの径D3を第2小径スプールBの径D2より小に、かつ前記第3小径スプールDの径D4より大にしたことを特徴とする2速油圧モータの自動変速切換弁によって上述した本発明の課題を解決した。 Therefore, according to the present invention, in the automatic transmission switching valve for switching between the low speed state and the high speed state of the two-speed hydraulic motor, the switching valve is fitted in a large diameter spool hole whose both ends are closed in the housing so as to be movable in the axial direction. A hollow two-speed spool, a first small-diameter spool C and a second small-diameter spool C, which are fitted in first, second and third small-diameter spool holes provided in the middle between both ends of the second-speed spool so as to be movable in the axial direction. A small-diameter spool B and a third small-diameter spool D; and a spring that urges the second-speed spool in a direction to separate the shoulder of the hollow hole of the second-speed spool and the second small-diameter spool B. External pilot pressure is guided to the outer end of C and the adjacent two-speed spool, and the high pressure port pressure of the hydraulic motor, which opposes the external pilot pressure, is hollowed out from the central port provided substantially at the center of the switching valve. When the high pressure port pressure is higher than the first switching set pressure and the switching valve is in the low speed side position, the high pressure port pressure is set to the low speed side position. Acting on the second small diameter spool B and the third small diameter spool D, and when the high pressure port pressure is lower than the second switching set pressure and the switching valve is in the high speed side position, the high pressure port pressure is the first small diameter Acting on the inner end face of the spool C and the inner end face of the second small diameter spool B, the diameter D3 of the first small diameter spool C is made smaller than the diameter D2 of the second small diameter spool B and the third small diameter The above-described problem of the present invention has been solved by an automatic transmission switching valve of a two-speed hydraulic motor characterized in that the diameter is larger than the diameter D4 of the spool D.
本発明の構成により、本発明では、外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を前記切換弁のほぼ中央に設けた中央ポートから前記中空2速スプールの中央に位置する第1半径方向穴より中空穴内に常に導くようにし、前記切換弁が低速側位置にあるときは前記油圧モータの高圧ポート圧力を前記第2小径スプールB及び第3小径スプールDにみに作用するようにし、前記切換弁が高速側位置にあるときは前記高圧ポート圧力は、前記第1小径スプールC及び前記第2小径スプールBに作用するようにしたので、従って、2速スプールに作用する前記高圧ポート圧力の受圧面積は、切換弁が低速側位置と高速側位置にいる時で異なっており、第3小径スプールDは低速側位置の時のみ影響する。よって、第3小径スプールDの径のみを変更することで、2速スプールが高速側位置に押し付けられる条件を変えずに、低速側位置に押し付けられる条件のみを変えることができる。その結果、第3小径スプールDの径のみを大きくすることで、切換弁の切換設定圧力PHi→LO(高速→低速)を変えることなく、切換設定圧力PLO→Hi(低速→高速)を大きくすることができる。これにより、2つの切換設定圧力(高速→低速、低速→高速)の設定において、ヒステリシスを小さくでき、特に低速側位置から負荷力が下がり、高速側位置に戻るまでの応答性がよく、油圧モータの発進時などに於いてタイムラグがなく、スムーズな発進が可能となる。かつ2速スプール(主スプール)の径を大きくすることなく、又各小径スプール(各丸棒部材)の径を小さくすることなく、ヒステリシスを小さくした2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。
換言すると、本発明の2速油圧モータの自動変速切換弁において、メイン高圧が0の時にスプールを高速側位置に切換えるための最小外部パイロット圧力である最小切換圧力は、2速スプールの外部パイロット圧力の受圧面積と、スプリングとによって決まる構造となっている。つまり、2速スプールの外径から第1小径スプールCの外径分を差し引いた面積とスプリングによって最小切換圧力が決まる。第1小径スプールCの外径の面積分だけ、2速スプールに作用する外部パイロット圧力を受ける面積を小さくでき、2速スプールの径やスプリングを変更することなく最小切換圧力を大きくした2速油圧モータの自動変速切換弁となり、低作動油温時など実機の油圧システムの背圧影響が大きくても、スプールがかってに高速側位置に切り換わってしまう恐れがより少ない、2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。
According to the configuration of the present invention, in the present invention, the first radial hole located in the center of the hollow two-speed spool from the central port provided at the substantially central portion of the switching valve to the high pressure port pressure of the hydraulic motor that opposes the external pilot pressure. When the switching valve is at the low speed side position, the high pressure port pressure of the hydraulic motor is applied only to the second small diameter spool B and the third small diameter spool D, and the switching is performed. When the valve is in the high speed side position, the high pressure port pressure acts on the first small diameter spool C and the second small diameter spool B. Therefore, the pressure reception of the high pressure port pressure acting on the second speed spool The area is different when the switching valve is in the low speed side position and the high speed side position, and the third small diameter spool D is affected only when it is in the low speed side position. Therefore, by changing only the diameter of the third small-diameter spool D, it is possible to change only the condition for pressing the second speed spool to the low speed side position without changing the condition for pressing the second speed spool to the high speed side position. As a result, by increasing only the diameter of the third small-diameter spool D, the switching set pressure P LO → Hi (low speed → high speed) is maintained without changing the switching set pressure P Hi → LO (high speed → low speed) of the switching valve. Can be bigger. As a result, the hysteresis can be reduced in the setting of the two switching set pressures (high speed → low speed, low speed → high speed), and in particular, the responsiveness until the load force decreases from the low speed side position and returns to the high speed side position is good. There is no time lag when starting, and smooth starting is possible. An automatic transmission switching valve for a two-speed hydraulic motor with reduced hysteresis without increasing the diameter of the two-speed spool (main spool) and without decreasing the diameter of each small-diameter spool (each round bar member) is provided. It became a thing.
In other words, in the automatic transmission switching valve of the second speed hydraulic motor of the present invention, the minimum switching pressure, which is the minimum external pilot pressure for switching the spool to the high speed side position when the main high pressure is 0, is the external pilot pressure of the second speed spool. The structure is determined by the pressure receiving area and the spring. That is, the minimum switching pressure is determined by the area obtained by subtracting the outer diameter of the first small-diameter spool C from the outer diameter of the second speed spool and the spring. The second speed hydraulic pressure in which the area for receiving the external pilot pressure acting on the second speed spool can be reduced by the area of the outer diameter of the first small diameter spool C, and the minimum switching pressure is increased without changing the diameter or spring of the second speed spool. It is an automatic gear changeover valve for the motor. Even if the back pressure of the actual hydraulic system is large, such as when the hydraulic oil temperature is low, the spool is less likely to switch to the high-speed position before the automatic operation of the 2-speed hydraulic motor. Provided a gear change valve.
好ましくは、前記第3小径スプールDは2個のランドを有し、前記切換弁が高速側位置にあるときは、前記外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力は、前記切換弁の中央ポートから前記第3小径スプールDの2個のランド間に設けられた2速スプールの第2半径方向穴と前記第1小径スプールC内方と連通する第3小径スプールD内の油路とを介して、前記第1小径スプールC内方に作用し、かつそれと隣接する前記第3小径スプールDの外方端面に作用すると共に、前記中空2速スプールの中央に位置する第1半径方向穴より中空穴内に常に導かれた前記油圧モータの高圧ポート圧力が前記第2小径スプールBの内方端面とそれと対向する前記第3小径スプールDの端面に作用するようにされている。 Preferably, the third small diameter spool D has two lands, and when the switching valve is in the high speed side position, the high pressure port pressure of the hydraulic motor that opposes the external pilot pressure is the center of the switching valve. A second radial hole of a second speed spool provided between the two lands of the third small diameter spool D from the port and an oil passage in the third small diameter spool D communicating with the inside of the first small diameter spool C. Through the first radial hole located at the center of the hollow second-speed spool, acting on the inner side of the first small-diameter spool C and acting on the outer end surface of the third small-diameter spool D adjacent thereto. The high pressure port pressure of the hydraulic motor, which is always guided into the hollow hole, acts on the inner end surface of the second small diameter spool B and the end surface of the third small diameter spool D facing it.
さらに好ましくは、前記高圧ポート圧力が前記外部パイロット圧力より小さいとき、前記外部パイロット圧力の作用によって前記第1小径スプールCが前記2速スプール内側方向へ押し付けられ、前記第1小径スプールCは前記第3小径スプールD及び第2小径スプールBを介して付勢され、前記第1小径スプールCに作用する力は前記2速スプールを高速側位置に押し付ける力とはならないようにされ、この位置では、外部パイロット圧力のの作用以外の低作動油温時など実機の油圧システムの背圧に影響されず、スプールがかってに高速側位置に切り換わってしまう恐れがさらに少ない、2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。 More preferably, when the high pressure port pressure is smaller than the external pilot pressure, the first small diameter spool C is pressed inwardly of the second speed spool by the action of the external pilot pressure, and the first small diameter spool C is 3 The force is applied through the small-diameter spool D and the second small-diameter spool B, and the force acting on the first small-diameter spool C is not forced to press the second-speed spool against the high-speed side position. Automatic shifting of a 2-speed hydraulic motor that is not affected by the back pressure of the actual hydraulic system, such as when the hydraulic oil temperature is low except for the effect of external pilot pressure, and that the spool will never switch to the high-speed position. Provided a switching valve.
また好ましくは、前記切換弁が低速側位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室はドレンに連通され、前記切換弁が高速側位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室は前記油圧モータの高圧ポート圧力と連通するようにされている。 Preferably, when the switching valve is in the low speed side position, the pressurizing chamber of the speed switching control piston of the hydraulic motor is connected to the drain, and when the switching valve is in the high speed side position, The pressure chamber of the speed switching control piston is in communication with the high pressure port pressure of the hydraulic motor.
本発明を実施するための最良の形態の一例を図1及び図2参照して説明する。図1は発明を実施するための最良の形態の2速油圧モータの自動変速切換弁が低速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図、図2は図1の同切換弁が高速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図を示す。図1に示すように、2速油圧モータ1の低速状態と高速状態を切換える自動変切換弁7は、ハウジング4(図2で点線で一部を示す)内に両端がプラグ5、6により閉じられた大径スプール穴15に軸方向に移動可能に嵌合された中空の2速スプール10と、2速スプール10両端及び中間に設けられた第1、第2及び第3の小径スプール穴16、17、23に軸方向に移動可能に嵌合された第1小径スプールC、第2小径スプールB及び第3小径スプールDと、2速スプール10の中空穴肩部19と第2小径スプールBとの間を離隔する方向に付勢するスプリング8と、を有する。第1小径スプールC及びそれと隣接する2速スプールの外方端部にはパイロット圧力室21が形成され、外部パイロット圧力PP が導かれ、外部パイロット圧力PP と対抗する油圧モータ1の高圧ポート圧力PA ・ B を切換弁7のほぼ中央に設けた中央ポートA.B から2速スプール10の中央に位置する半径方向穴18より中空穴内20に常に導くようにしている。高圧ポート圧力PA ・ B が第1切替設定圧PHi→LOより高く切換弁7が低速側位置にあるときは高圧ポート圧力 PA ・ B を第2小径スプールB及び第3小径スプールD及び前記第2小径スプールBに作用するようにし、高圧ポート圧力PA ・ B が第2切替設定圧PLO→Hiより低く切換弁7が高速側位置にあるときは高圧ポート圧力PA ・ B は、第1小径スプールCと第2小径スプールBの内方端面とに対し作用するようにし、第1小径スプールCの径D3を第2小径スプールBの径D2より小に、かつ第3小径スプールDの径D4より大にした。
An example of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram including a schematic cross-sectional view when an automatic transmission switching valve of a two-speed hydraulic motor of the best mode for carrying out the invention is at a low speed side position, and FIG. The hydraulic circuit diagram containing a schematic sectional drawing when it exists in a side position is shown. As shown in FIG. 1, an automatic changeover switching valve 7 for switching between a low speed state and a high speed state of a two-speed hydraulic motor 1 is closed by
このため、第3小径スプールDは2個のランド 24、25を有し、切換弁7が高速側位置にあるときは、外部パイロット圧力PP と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力PA ・ B は、切換弁の中央ポート A.Bから第3小径スプールDの2個のランド 24、25間に設けられた2速スプール10の第2半径方向穴26と第1小径スプールC内方と連通する第3小径スプールD内の油路27を介して、第1小径スプールC内方端面に作用し、かつそれと隣接する第3小径スプールDの端面に作用すると共に、中空2速スプール10の中央に位置する第1半径方向穴18より中空穴20内に常に導かれた油圧モータの高圧ポート圧力PA ・ B が第2小径スプールBの内方端面とそれと対向する第3小径スプールDの端面28に作用するようにされている。
Therefore, the third small-diameter spool D has two
次に作動について説明すると、図1は油圧モータ1に作用する負荷高圧ポート圧力PA ・ B が第1切替設定圧PHi→LOより高く、切換弁7が低速側位置にある場合を示し、切換弁7には、油圧ポンプ13の圧油が方向切替弁12、カウンターバランス弁11を通って油圧モータ1の高圧ポートの圧力PA ・ B が、中央ポート A.Bから2速スプール10の半径方向穴18より中空穴内20に流入し、スプールBを図1でみ右方向へ、スプールDを同左方向へ押し付けている。これにより、低速側位置にある2速スプール10に作用する力FA ・ B は、FA ・ B =PA ・ B ×π/4(D2 2 −D4 2 )となり、D2 >D4 であるから、2速スプール10を左方向へ押す力となる。一方、外部パイロット圧力PP は、2速スプールの左端ポートに導かれており、2速スプール10に作用する力は、D1 >D3 であるから、FP =PP ×π/4(D1 2 −D3 2 )となり、2速スプール10を右方向へ押す力となる。又、スプリング8は、2速スプール10を左方向へ押す力FSPとなっている。図1の場合は、油圧モータに作用する負荷が大きく(=PA ・ B が大きい)、2速スプール10に作用する力FP は、FP <FA ・ B +FSPとなり、2速スプールが左方向へ押し付けられる。この時、油圧モータ1のコントロールピストン2内圧力PCPは、シャトル弁3を介して、切換弁 7のポートA''又はポートB''からDRポートへ通じており、油圧モータ1は低速側位置になる。油圧モータ1に作用する負荷が小さくなり、高圧ポート圧力PA ・ B が第2切替設定圧PLO→Hiより低くなると、FA ・ B が小さくなり、FP >FA ・ B +FSPとなって、2速スプール10が右方向へ押し付けられ、図2の状態になる。この時、コントロールピストン2の加圧室内圧力PCPはシャトル弁3を介して、切換弁 7のポートA''又はポートB''から、ポートA‘又はポートB’へ通じ高圧ポート圧力PA ・ B に通じている。これにより、油圧モータ1の負荷圧力P' A 又はP' B が切換弁 7とシャトル弁3を通して、コントロールピストン2の加圧室へ流入し、油圧モータ1は高速側位置となる。
Next, the operation will be described. FIG. 1 shows a case where the load high pressure port pressure P A / B acting on the hydraulic motor 1 is higher than the first switching set pressure P Hi → LO , and the switching valve 7 is at the low speed side position. the switching valve 7, the pressure oil is
図2は高圧ポート圧力PA ・ B が第2切替設定圧PLO→Hiより低く切換弁7が高速側位置にある場合を示し、油圧モータ1に作用する負荷が小さく(=PA ・ B が小さい)、油圧モータ1の高圧ポートの圧力PA ・ B が、カウンターバランス弁11を通って中央ポート A.Bから2速スプール10の半径方向穴18より中空穴内20に流入し、スプールBを図2で見て右方向へ、スプールDを同左方向へ押し付けている。外部パイロット圧力PP と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力PA ・ B は、切換弁の中央ポート A.Bから第3小径スプールDの2個のランド 24、25間に設けられた2速スプール10の第2半径方向穴26と第1小径スプールC内方と連通する第3小径スプールD内の油路27を介して、第1小径スプールC内方に作用し、かつ第3小径スプールDの外方端面に作用すると共に、中空2速スプール10の中央に位置する第1半径方向穴18より中空穴20内に常に導かれた油圧モータの高圧ポート圧力PA ・ B が第2小径スプールBの内方端面とそれと対向する前記第3小径スプールDの端面28に作用するようにされているので、第3小径スプールDは、左右に油圧モータの高圧ポート圧力PA ・ B が作用しているため、左右どちらかの方向にも押し付けられない。これにより、D2 >D3 であるので、切換弁7が高速側位置にあるときの2速スプール10に作用する力F' A ・ B は、F' A ・ B =PA ・ B ×π/4(D2 2 −D3 2 )となり、2速スプール10を左方向へ押す力となる。一方、外部パイロット圧力PP とスプリングの力FSPにより、2速スプール10には、右方向への外部パイロット圧力PP による力FP と、左方向への力スプリングによる力FSPが作用している、図2の場合は、油圧モータ1に作用する負荷が小さく(=PA ・ B が小さい)、外部パイロット圧力PP による力FP は、FP >F' A ・ B +FSPとなり、2速スプール10が右に押し付けられている。この時、油圧モータ1は高速位置となる。
FIG. 2 shows a case where the high pressure port pressure P A · B is lower than the second switching set pressure P LO → Hi and the switching valve 7 is in the high speed side position, and the load acting on the hydraulic motor 1 is small (= P A · B The pressure P A / B of the high pressure port of the hydraulic motor 1 flows from the center port AB into the
油圧モータ1に作用する負荷高圧ポート圧力PA ・ B が第1切替設定圧PHi→LOより高くなると、上記高速位置での2速スプール10に作用する力F' A ・ B が大きくなり、FP <F' A ・ B +FSPとなって、2速スプール10が左方向へ押し付けられ、図1の状態になる。この時、油圧モータ1は低速位置となる。以上より、2速スプール10に作用する力のつり合い式は、「FP =FA ・ B +FSP」と「FP =F' A ・ B +FSP」の2つの式で表され、切換弁7のヒステリシスは、低速側位置にある2速スプール10に作用する力FA ・ B と高速位置にある2速スプール10に作用する力F' A ・ B の差と、スプリング定数と2速スプール10のオーバーラップ量により設けられる。FA ・ B とF' A ・ B の差によって設けられる切換弁のヒステリシスは、FA ・ B =PA ・ B ×π/4(D2 2 −D4 2 )、F' A ・ B =PA ・ B ×π/4(D2 2 −D3 2 )なので、D3 とD4 の差によって決まる。D4 の外径のみを変更した場合、FP 、FSPおよびF' A ・ B に変化はなく、FA ・ B のみの変化となり、切換弁の切換圧力PHi→LO(高速→低速)は変わらずに、切換圧力PLO→Hi(低速→高速)のみ変わる。
When the load high pressure port pressure P A / B acting on the hydraulic motor 1 becomes higher than the first switching set pressure P Hi → LO , the force F ′ A · B acting on the
図3は、図1の2速油圧モータの自動変速切換弁が低速側位置にあり、第1小径スプールCが2速スプール10の内側方向(図で見て右方向)に押し付けられた状態である。高圧ポート圧力PA ・ B が外部パイロット圧力PP より小さいとき、外部パイロット圧力PP の作用によって第1小径スプールCが2速スプール10内側方向へ押し付けられ、第1小径スプールCは第3小径スプールD及び第2小径スプールBを介して付勢され、第1小径スプールCに作用する力は2速スプールを高速側位置に押し付ける力とはならない。このため、この位置では、外部パイロット圧力の作用以外の低作動油温時など実機の油圧システムの背圧に影響されず、スプールがかってに高速側位置に切り換わってしまう恐れがさらに少ない、2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。
〔本発明の最良の実施形態の効果〕
FIG. 3 shows a state in which the automatic transmission switching valve of the two-speed hydraulic motor in FIG. 1 is in the low-speed position and the first small-diameter spool C is pressed inward (rightward in the drawing) of the second-
[Effect of Best Embodiment of the Present Invention]
上記の本発明の最良の実施形態から、本発明では、外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を前記切換弁のほぼ中央に設けた中央ポートから前記中空2速スプールの中央に位置する第1半径方向穴より中空穴内に常に導くようにし、前記切換弁が低速側位置にあるときは前記油圧モータの高圧ポート圧力を前記第2小径スプールB及び第3小径スプールDにみに作用するようにし、前記切換弁が高速側位置にあるときは前記高圧ポート圧力は、前記第1小径スプールC及び前記第2小径スプールBの各内方端面に作用するようにしたので、従って、2速スプールに作用する前記高圧ポート圧力の受圧面積は、切換弁が低速側位置と高速側位置にいる時で異なっており、第3小径スプールDは低速側位置の時のみ影響する。よって、第3小径スプールDの径のみを変更することで、2速スプールが高速側位置に押し付けられる条件を変えずに、低速側位置に押し付けられる条件のみを変えることができる。その結果、第3小径スプールDの径のみを大きくすることで、切換弁の切換設定圧力PHi→LO(高速→低速)を変えることなく、切換設定圧力PLO→Hi(低速→高速)を大きくすることができる。これにより、2つの切換設定圧力(高速→低速、低速→高速)の設定において、ヒステリシスを小さくでき、特に低速側位置から負荷力が下がり、高速側位置に戻るまでの応答性がよく、油圧モータの発進時などに於いてタイムラグがなく、スムーズな発進が可能となる。かつ2速スプール(主スプール)の径を大きくすることなく、又各小径スプール(各丸棒部材)の径を小さくすることなく、ヒステリシスを小さくした2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。換言すると、本発明の2速油圧モータの自動変速切換弁において、メイン高圧が0の時にスプールを高速側位置に切換えるための最小外部パイロット圧力である最小切換圧力は、2速スプールの外部パイロット圧力の受圧面積と、スプリングとによって決まる構造となっている。つまり、2速スプールの外径から第1小径スプールCの外径分を差し引いた面積とスプリングによって最小切換圧力が決まる。第1小径スプールCの外径の面積分だけ、2速スプールに作用する外部パイロット圧力を受ける面積を小さくでき、2速スプールの径やスプリングを変更することなく最小切換圧力を大きくした2速油圧モータの自動変速切換弁となり、低作動油温時など実機の油圧システムの背圧影響が大きくても、スプールがかってに高速側位置に切り換わってしまう恐れがより少ない、2速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。 From the above-mentioned best mode of the present invention, in the present invention, the high pressure port pressure of the hydraulic motor that opposes the external pilot pressure is located at the center of the hollow two-speed spool from the central port provided at the approximate center of the switching valve. When the switching valve is at the low speed side position, the high pressure port pressure of the hydraulic motor acts only on the second small diameter spool B and the third small diameter spool D. Thus, when the switching valve is at the high speed side position, the high pressure port pressure acts on the inner end surfaces of the first small diameter spool C and the second small diameter spool B. The pressure receiving area of the high pressure port pressure acting on the spool differs when the switching valve is at the low speed side position and the high speed side position, and the third small diameter spool D is affected only at the low speed side position. Therefore, by changing only the diameter of the third small-diameter spool D, it is possible to change only the condition for pressing the second speed spool to the low speed side position without changing the condition for pressing the second speed spool to the high speed side position. As a result, by increasing only the diameter of the third small-diameter spool D, the switching set pressure P LO → Hi (low speed → high speed) is maintained without changing the switching set pressure P Hi → LO (high speed → low speed) of the switching valve. Can be bigger. As a result, the hysteresis can be reduced in the setting of the two switching set pressures (high speed → low speed, low speed → high speed), and in particular, the responsiveness until the load force decreases from the low speed side position and returns to the high speed side position is good. There is no time lag when starting, and smooth starting is possible. An automatic transmission switching valve for a two-speed hydraulic motor with reduced hysteresis without increasing the diameter of the two-speed spool (main spool) and without decreasing the diameter of each small-diameter spool (each round bar member) is provided. It became a thing. In other words, in the automatic transmission switching valve of the second speed hydraulic motor of the present invention, the minimum switching pressure, which is the minimum external pilot pressure for switching the spool to the high speed side position when the main high pressure is 0, is the external pilot pressure of the second speed spool. The structure is determined by the pressure receiving area and the spring. That is, the minimum switching pressure is determined by the area obtained by subtracting the outer diameter of the first small-diameter spool C from the outer diameter of the second speed spool and the spring. The second speed hydraulic pressure in which the area for receiving the external pilot pressure acting on the second speed spool can be reduced by the area of the outer diameter of the first small diameter spool C, and the minimum switching pressure is increased without changing the diameter or spring of the second speed spool. It is an automatic gear changeover valve for the motor. Even if the back pressure of the actual hydraulic system is large, such as when the hydraulic oil temperature is low, the spool is less likely to switch to the high-speed position before the automatic operation of the 2-speed hydraulic motor. Provided a gear change valve.
1・・2速油圧モータ 2・・コントロールピストン 3・・シャトル弁
4・・ハウジング 7・・自動変切換弁 8・・スプリング
10・・2速スプール 15・・大径スプール穴 16・・第1の小径スプール穴
17・・第2の小径スプール穴 19・・2速スプールの中空穴肩部
20・・2速スプールの中空穴 21・・パイロット圧力室
23・・第3の小径スプール穴 24、25・・第3小径スプールDの2個のランド
26・・2速スプール10の第2半径方向穴 27・・第3小径スプールD内の油路
28・・第2小径スプールB内方端面と対向する第3小径スプールDの端面
A.B ・・中央ポート B・・第2小径スプールB C・・第1小径スプールC
D・・第3小径スプールD D2・・第2小径スプールBの径
D3・・第1小径スプールCの径 D4・・第3小径スプールDの径
PA ・ B ・・高圧ポート圧力 PP ・・外部パイロット圧力
1 ・ ・ 2-speed hydraulic motor 2 ・ ・
10. ・ 2 speed spool 15 ・ ・ Large
17 ・ ・ Second small
20 ・ ・ Hollow hole of 2-
23 ・ ・ Third small
26 ··· Second radial hole of second speed spool 27 · · Oil passage in third small diameter spool D
28..End surface of the third small-diameter spool D facing the inner end surface of the second small-diameter spool B
AB ・ ・ Central port B ・ ・ Second small diameter spool B C ・ ・ First small diameter spool C
D ・ ・ 3rd small diameter spool D D2 ・ ・ The diameter of 2nd small diameter spool B
D3 · · diameter P A · B · · pressure port pressure diameter D4 · · third small diameter spool D of the first small diameter spool C P P · · External pilot pressure
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