JP2007170543A - Brake mechanism of hydraulic motor - Google Patents
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Description
本発明は、ケース内に収納されて複数のピストンが挿入されたシリンダブロックの回転により回転力を出力する油圧モータにおいて、シリンダブロック側とケース側とにそれぞれ取り付けられたブレーキディスクが当接することで制動力を発生するブレーキ機構に関する。 According to the present invention, in a hydraulic motor that outputs rotational force by rotation of a cylinder block that is housed in a case and in which a plurality of pistons are inserted, a brake disk attached to each of the cylinder block side and the case side makes contact. The present invention relates to a brake mechanism that generates a braking force.
従来、油が封入されたケースと、ケース内に収納され複数のピストンが挿入されたシリンダブロックと、ケースに回転自在に保持されてシリンダブロックの回転による回転力を出力する出力軸とを備えた油圧モータにおいて、ディスクブレーキによる制動力を発生させるブレーキ機構が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載された油圧モータのブレーキ機構は、シリンダブロックにともに回転するように取り付けられたブレーキディスクがブレーキ駆動機構によってケースに押し付けられることで制動力を発生するように構成されている。 Conventionally, a case in which oil is sealed, a cylinder block that is housed in the case and in which a plurality of pistons are inserted, and an output shaft that is rotatably held in the case and outputs a rotational force generated by the rotation of the cylinder block are provided. A brake mechanism that generates a braking force by a disc brake in a hydraulic motor is known (see, for example, Patent Document 1). The brake mechanism of the hydraulic motor described in Patent Document 1 is configured to generate a braking force by pressing a brake disc attached to the cylinder block so as to rotate together with the case by the brake drive mechanism. .
しかしながら、特許文献1に記載されたブレーキ機構のように従来の油圧モータのブレーキ機構においては、シリンダブロックに取り付けられたブレーキディスクの表面は摩擦力を確保するために粗度が高くなるように形成されている。このため、このブレーキディスクがシリンダブロックとともに回転しているときにケース内の油を攪拌することで生じる攪拌抵抗が、表面粗度が高いことに伴って大きくなってしまうことが考えられる。本件発明者らは、この点に初めて着目して研究を重ねた結果、条件設定によっては、シリンダブロックに取り付けられたブレーキディスクの攪拌抵抗によるエネルギー損失が、モータの抵抗損失の25%にも達することを知見した。 However, in the brake mechanism of a conventional hydraulic motor such as the brake mechanism described in Patent Document 1, the surface of the brake disk attached to the cylinder block is formed to have a high roughness to ensure frictional force. Has been. For this reason, it is conceivable that the stirring resistance generated by stirring the oil in the case when the brake disk rotates with the cylinder block increases as the surface roughness increases. As a result of conducting researches focusing on this point for the first time, the present inventors have found that energy loss due to the stirring resistance of the brake disk attached to the cylinder block reaches 25% of the resistance loss of the motor depending on the condition setting. I found out.
本発明は、上記実情に鑑みることにより、シリンダブロックに取り付けられたブレーキディスクに起因して生じるエネルギー損失を低減することができ、油圧モータのエネルギー効率を向上することができるブレーキ機構を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a brake mechanism that can reduce energy loss caused by a brake disk attached to a cylinder block and improve the energy efficiency of a hydraulic motor. With the goal.
上記目的を達成するための本発明に係る油圧モータのブレーキ機構は、油が封入されたケースと、前記ケース内に収納され複数のピストンが挿入されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの回転による回転力を出力するとともに前記ケースに対して回転自在に保持された出力軸と、前記シリンダブロックの外周において軸方向に移動可能であって且つ当該シリンダブロックとともに回転するように、当該シリンダブロックに対して取り付けられたブロック側ブレーキディスクと、前記ブロック側ブレーキディスクと係合可能に配置され前記ケースの内周において軸方向に移動可能に当該ケースに対して取り付けられたケース側ブレーキディスクと、前記ブロック側ブレーキディスクの当接面と前記ケース側ブレーキディスクの当接面とを圧接するように付勢力を生じるブレーキピストンと、を備えた油圧モータのブレーキ機構であって、前記ブロック側ブレーキディスクの当接面が前記ケース側ブレーキディスクの当接面よりも粗度が低く平滑な状態となるように形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hydraulic motor brake mechanism according to the present invention includes a case in which oil is sealed, a cylinder block that is housed in the case and in which a plurality of pistons are inserted, and rotation by rotation of the cylinder block. An output shaft that outputs force and is rotatably held with respect to the case, and is movable with respect to the cylinder block so as to be movable in the axial direction on the outer periphery of the cylinder block and to rotate with the cylinder block. An attached block-side brake disc, a case-side brake disc arranged to be engageable with the block-side brake disc and attached to the case so as to be movable in the axial direction on the inner periphery of the case, and the block side Brake disc contact surface and case-side brake disc contact surface A brake piston for generating an urging force so as to press-contact the brake mechanism, wherein the contact surface of the block-side brake disk has a lower roughness than the contact surface of the case-side brake disk It is formed so as to be in a smooth state.
この構成によると、ブロック側ブレーキディスクの当接面がケース側ブレーキディスクの当接面よりも粗度が低く平滑な状態となるように形成されている。このため、ケース側ブレーキディスクの当接面によって高い摩擦力を確保することができ、一方、ブロック側ブレーキディスクがシリンダブロックとともに回転してケース内の油を攪拌してもその攪拌抵抗は低減されることになる。したがって、シリンダブロックに取り付けられたブレーキディスクに起因して生じるエネルギー損失を低減することができ、油圧モータのエネルギー効率を向上することができる。 According to this configuration, the contact surface of the block-side brake disk is formed to be smoother with a lower roughness than the contact surface of the case-side brake disk. For this reason, a high frictional force can be ensured by the contact surface of the case-side brake disc. On the other hand, even if the block-side brake disc rotates with the cylinder block and stirs the oil in the case, the stirring resistance is reduced. Will be. Therefore, energy loss caused by the brake disk attached to the cylinder block can be reduced, and the energy efficiency of the hydraulic motor can be improved.
また、本発明に係る油圧モータのブレーキ機構は、前記ケース側ブレーキディスクの当接面は凹凸状に形成されていることが望ましい。 In the brake mechanism of the hydraulic motor according to the present invention, it is desirable that the contact surface of the case-side brake disk is formed in an uneven shape.
この構成によると、ケース側ブレーキディスクの当接面を凹凸状に形成することで、ブレーキディスクに起因するエネルギー効率の低下を生じさせることもなく簡易な構造で容易により高い摩擦力を確保することができる。 According to this configuration, the contact surface of the case-side brake disc is formed in a concave-convex shape, thereby ensuring a higher frictional force with a simple structure without causing a decrease in energy efficiency due to the brake disc. Can do.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る油圧モータのブレーキ機構1(以下、単に「ブレーキ機構1」ともいう)の断面図を示したものである。本実施形態に係るブレーキ機構1は、例えば、建設機械の走行装置のようなクローラ型走行装置等の駆動装置として用いられる油圧モータに対して適用することができるが、この例に限らず、油圧モータであれば広く適用することができる。なお、図1は、油圧モータにおけるブレーキ機構1の部分を抽出して示す切欠き断面図である。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a brake mechanism 1 (hereinafter also simply referred to as “brake mechanism 1”) of a hydraulic motor according to an embodiment of the present invention. The brake mechanism 1 according to the present embodiment can be applied to, for example, a hydraulic motor used as a driving device such as a crawler type traveling device such as a traveling device of a construction machine. Any motor can be widely applied. FIG. 1 is a cutaway cross-sectional view showing an extracted portion of the brake mechanism 1 in the hydraulic motor.
図1に示すように、ブレーキ機構1は、ケース11、シリンダブロック12、出力軸13、ブロック側ブレーキディスク14、ケース側ブレーキディスク15、ブレーキピストン16などを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the brake mechanism 1 includes a
ケース11は図示しないクローラ型走行装置等の本体などに取り付けられ、このケース11内には油が封入される。シリンダブロック12は、ケース11内に収納されている。このシリンダブロック12には複数のシリンダ17が形成されており、各シリンダ17にはそれぞれピストン18が往復動自在に挿入されている。そして、各シリンダ17に対して給排される圧油によって、ピストン18が斜板19と当接しながら往復動を行うことで、シリンダブロック12が回転するようになっている。出力軸13は、一端側がケース11に対して回転自在に保持されており、シリンダブロック12の回転による回転力を出力するようになっている。この出力軸13の他端側は図示しない減速機構に連結されており、この減速機構を介してクローラ型走行装置等を回転駆動可能になっている。
The
図3の平面図に示すように、ブロック側ブレーキディスク14は、リング状に形成されている。そして、図1に示すように、ブロック側ブレーキディスク14(14a、14b)は、シリンダブロック12に対して2個取り付けられており、シリンダブロック12とともに回転するようになっている。また、ブロック側ブレーキディスク14は、その内周側にて、シリンダブロック12の外周においてスプライン結合を介して軸方向(出力軸13の軸方向)に移動可能に配設されている。
As shown in the plan view of FIG. 3, the block-
また、図4の平面図に示すように、ケース側ブレーキディスク15もリング状に形成されている。そして、図1に示すように、ケース側ブレーキディスク15(15a、15b)は、ケース11に対して2個取り付けられており、ブロック側ブレーキディスク14と係合可能に配置されている。また、ケース側ブレーキディスク15は、その外周側にて、ケース11の内周においてスプライン結合を介して軸方向に移動可能に配設されている。
Further, as shown in the plan view of FIG. 4, the case-
ブレーキピストン16は、図1に示すように、リング状に形成されており、ケース11の一端側の開口部に挿入されるように配置され、ケース11の内周とシリンダブロック12の外周との間で往復動自在に配設されている。このブレーキピストン16は、ケース11の内周に形成された段部との間で圧油が供給される油圧室23を形成可能になっている。また、ブレーキピストン16は、このブレーキピストン16の周方向に沿って配置されている複数のバネ20によってケース11側に向かって付勢されるようになっており、ブロック側ブレーキディスク14の両側の当接面21(図3参照)とケース側ブレーキディスク15の両側の当接面22(図4参照)とを圧接するように付勢力を生じるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
ケース側ブレーキディスク15の当接面22は、ライニング材を付着させて表面仕上げを行った状態になっている。これにより、ブロック側ブレーキディスク14の当接面21は、ケース側ブレーキディスク15の当接面22よりも粗度が低く平滑な状態となるように形成されている。また、ケース側ブレーキディスク15の当接面22は、凹凸状に形成されている(図4参照)。なお、ブロック側ブレーキディスク14の当接面21を平滑な状態に形成することに応じて、必要な摩擦力を確保するためにケース側ブレーキディスク15の当接面22の表面粗度を適宜大きくなるように設定してもよい。
The
次に、ブレーキ機構1の作動について説明する。ブレーキ機構1は、例えば、このブレーキ機構1が適用されている建設機械等が駐車されて油圧モータが作動していない際に制動力を発揮する駐車用のブレーキとして用いられる。図1の断面図は、油圧モータが作動していてシリンダブロック12が回転している状態を示している。一方、図2の断面図は、油圧モータの回転が停止しており、ブレーキ機構1が駐車ブレーキとして作動して制動力が発揮されている状態を示している。 Next, the operation of the brake mechanism 1 will be described. The brake mechanism 1 is used, for example, as a parking brake that exerts a braking force when a construction machine or the like to which the brake mechanism 1 is applied is parked and the hydraulic motor is not operating. The cross-sectional view of FIG. 1 shows a state where the hydraulic motor is operating and the cylinder block 12 is rotating. On the other hand, the cross-sectional view of FIG. 2 shows a state in which the rotation of the hydraulic motor is stopped and the brake mechanism 1 operates as a parking brake to exert a braking force.
図1に示す状態では、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油が油圧室23に供給されており、これによりブレーキピストン16がバネ20による付勢力に抗して移動して拡張された状態の油圧室23が形成されている。このため、ブロック側ブレーキディスク14の当接面21とケース側ブレーキディスク15の当接面22とを圧接する付勢力は発生せず、ブロック側ブレーキディスク14とケース側ブレーキディスク15との間で制動力は発生していない。そして、シリンダブロック12とともに回転するブロック側ブレーキディスク14の表面(すなわち、当接面21)は粗度が低くて平滑な状態であるため、ブロック側ブレーキディスク14が回転してケース11内に封入されている油を攪拌する際に生じる攪拌抵抗が非常に小さく抑制されることになる。
In the state shown in FIG. 1, pressure oil discharged from a hydraulic pump (not shown) is supplied to the
一方、各シリンダ17への圧油の給排が停止されて油圧モータが作動していない状態では、シリンダブロック12の回転が停止することになる。そして、駐車ブレーキとしてのブレーキ機構1が作動される場合は、シリンダブロック12の回転が停止した状態で油圧室23内の圧油が排出されることになる。このため、バネ20からの付勢力によってブレーキピストン16が、ブレーキディスク(14、15)側に向かって移動して、ブロック側ブレーキディスク14の当接面21とケース側ブレーキディスク15の当接面22とを圧接するように付勢力を生じることになる。これにより、ブロック側ブレーキディスク14とケース側ブレーキディスク15との間で制動力が発生して、駐車ブレーキとしての機能が果たされることになる。
On the other hand, the rotation of the cylinder block 12 is stopped in a state where the supply and discharge of the pressure oil to each
以上説明したように、本実施形態に係る油圧モータのブレーキ機構1によると、ブロック側ブレーキディスク14の当接面21がケース側ブレーキディスク15の当接面22よりも粗度が低く平滑な状態となるように形成されている。このため、ケース側ブレーキディスク15の当接面22によって高い摩擦力を確保することができ、一方、ブロック側ブレーキディスク14がシリンダブロック12とともに回転してケース11内の油を攪拌してもその攪拌抵抗は低減されることになる。したがって、シリンダブロックに取り付けられたブレーキディスクに起因して生じるエネルギー損失を低減することができ、油圧モータのエネルギー効率を向上することができる。
As described above, according to the brake mechanism 1 of the hydraulic motor according to the present embodiment, the
また、油圧モータのブレーキ機構1によると、ケース側ブレーキディスク15の当接面22を凹凸状に形成することで、ブレーキディスクに起因するエネルギー効率の低下を生じさせることもなく簡易な構造で容易により高い摩擦力を確保することができる。
In addition, according to the brake mechanism 1 of the hydraulic motor, the
また、油圧モータのブレーキ機構1によると、例えば、建設機械に用いられる場合、油圧モータのエネルギー効率を向上させることで建設機械の作動に必要な油圧エネルギーを低減することができる。このため、油圧エネルギーを発生させるためのエンジンの小型化を図ることができる。 Further, according to the brake mechanism 1 of the hydraulic motor, for example, when used in a construction machine, the hydraulic energy necessary for the operation of the construction machine can be reduced by improving the energy efficiency of the hydraulic motor. For this reason, it is possible to reduce the size of the engine for generating hydraulic energy.
また、油圧モータのブレーキ機構1によると、シリンダブロック12の回転中にブロック側ブレーキディスク14の油中での回転により生じる攪拌抵抗を非常に小さくすることができるため、この攪拌抵抗によってブロック側ブレーキディスク14が波打つように僅かに揺動しながら回転してしまうことを抑制することができる。また、このように波打つような回転を抑制することで、ブロック側ブレーキディスク14がその回転中にケース側ブレーキディスク15と接触して摩擦抵抗が生じてしまうことを抑制でき、この観点からもさらに油圧モータのエネルギー効率を向上させることができる。
Further, according to the brake mechanism 1 of the hydraulic motor, the agitation resistance caused by the rotation of the block
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、本実施形態ではブロック側ブレーキディスクの当接面にライニング材を付着させることでケース側ブレーキディスクの当接面よりも粗度が高くなるように形成していたが、必ずしもこの通りでなくてもよく、他の方法によってブロック側ブレーキディスクの当接面の粗度を高くしてもよい。また、ブロック側ブレーキディスクの当接面は、必ずしも凹凸状に形成されていなくてもよい。また、ブロック側ブレーキディスクおよびケース側ブレーキディスクの配設個数については、本実施形態の通りでなくてもよく、適宜変更して実施することができる。また、駐車ブレーキ以外の用途のブレーキとして用いることもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. For example, in this embodiment, the lining material is attached to the contact surface of the block side brake disc so that the roughness is higher than that of the contact surface of the case side brake disc. However, this is not necessarily the case. Alternatively, the roughness of the contact surface of the block-side brake disk may be increased by other methods. Further, the contact surface of the block-side brake disk does not necessarily have to be formed in an uneven shape. Further, the number of arrangement of the block-side brake disc and the case-side brake disc may not be as in the present embodiment, and can be changed as appropriate. It can also be used as a brake for purposes other than parking brakes.
1 油圧モータのブレーキ機構
11 ケース
12 シリンダブロック
13 出力軸
14、14a、14b ブロック側ブレーキディスク
15、15a、15b ケース側ブレーキディスク
16 ブレーキピストン
18 ピストン
21 ブロック側ブレーキディスクの当接面
22 ケース側ブレーキディスクの当接面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic
Claims (2)
前記ケース内に収納され複数のピストンが挿入されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの回転による回転力を出力するとともに前記ケースに対して回転自在に保持された出力軸と、
前記シリンダブロックの外周において軸方向に移動可能であって且つ当該シリンダブロックとともに回転するように、当該シリンダブロックに対して取り付けられたブロック側ブレーキディスクと、
前記ブロック側ブレーキディスクと係合可能に配置され前記ケースの内周において軸方向に移動可能に当該ケースに対して取り付けられたケース側ブレーキディスクと、
前記ブロック側ブレーキディスクの当接面と前記ケース側ブレーキディスクの当接面とを圧接するように付勢力を生じるブレーキピストンと、
を備えた油圧モータのブレーキ機構であって、
前記ブロック側ブレーキディスクの当接面が前記ケース側ブレーキディスクの当接面よりも粗度が低く平滑な状態となるように形成されていることを特徴とする油圧モータのブレーキ機構。 A case filled with oil,
A cylinder block housed in the case and having a plurality of pistons inserted therein;
An output shaft that outputs rotational force due to rotation of the cylinder block and is held rotatably with respect to the case;
A block-side brake disc attached to the cylinder block so as to be movable in the axial direction on the outer periphery of the cylinder block and to rotate with the cylinder block;
A case-side brake disc that is arranged to be engageable with the block-side brake disc and is attached to the case so as to be movable in the axial direction on the inner periphery of the case;
A brake piston that generates a biasing force so as to press-contact the contact surface of the block-side brake disc and the contact surface of the case-side brake disc;
A brake mechanism of a hydraulic motor comprising:
A brake mechanism for a hydraulic motor, wherein the contact surface of the block-side brake disk is formed to have a lower roughness and a smoother state than the contact surface of the case-side brake disk.
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