JP2007177821A

JP2007177821A - 油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2007177821A
Application number: JP2005374654A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nunomura; 宏隆布村
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】閉回路の自動変速機構を有した走行モータに二速切換に必要な高圧選択とフラッシングに必要な低圧選択とを一本のスプールで行うようにして部品点数、加工工数を低減する。
【解決手段】高圧、低圧選択弁１７は、バルブ本体１６のスプール室２１にスプール２２が嵌挿されている。スプール室２１は両端がプラグ３７ａ、３７ｂにより閉塞され、ポート３２、２８、３１、２９、３３を設け、スプール２２は大径部２２ｂ１、２２ｂ２を形成し、これらの間に小径部を設ける。スプール２２の両端部にはポート２７、３０に突出する突出部３４ａ、３４ｂを設け、突出部３４ａ、３４ｂにばね部材３５ａ、３５ｂが巻装されている。ポート２７〜２９は油モータ１３の圧油が供給され、ポート３１はタンク４２に連通する。
【選択図】図２

Description

本発明は産業機械、建設機械及び農業機械等に使用される走行モータを備えた油圧駆動装置に関し、さらに詳細には閉回路で走行駆動用として使用する自動変速機機能付きの走行モータを備えた油圧駆動装置に関する。

従来、この種の油圧駆動装置において、閉回路で使用する走行モータは特許文献１に記載のように、通常回路内の作動油の温度上昇、劣化防止のために回路内の作動油の一部を走行モータの低圧側（戻り側）から油圧タンクへ戻すフラッシング用の低圧選択弁と低圧リリーフ弁が設置されている。
また、一般的に建設機械の高速移動の目的として、走行モータを構成する構成部品である斜板の傾斜角度が角度の大きい一速(低速)から角度の小さい二速（高速）へ切り換える際、走行モータの容量を小さく変化させ、該走行モータの回転数を速くすることが可能な可変容量タイプが主流となっている。斜板の角度切り換えるためには、走行モータの構成部品であるコントロールピストンへ高圧作動油を流入させることが必要であり、このために回路内の高圧作動油を選択するための高圧選択弁と、該高圧作動油をコントロールピストンに流入又は遮断する二速切換弁が設置されている。この二速切換弁は走行モータが二速（高速）の状態で負荷が大きくなり、走行モータの入口側の圧力が高くなると自動的に一速（低速）に切り換わり、負荷が小さくなると二速（高速）に戻る自動変速機能付きを有している。
特開２００３−２８１０２号公報

しかしながら、特許文献１に示すように閉回路の走行モータにフラッシングのための低圧選択弁、高速切換用の高圧選択弁を内部に組み込む場合、２本のスプールを使用することになって走行モータの外観寸法が大きくなる。さらに、走行モータに使用する構成部品が増加すると共に、選択弁を組み付けるバルブ部本体の加工工数が増加しコストが増大するという問題あった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、走行モータの形状を大きくすることなく構成部品点数、加工工数の増加を抑制した閉回路で自動変速機能を備えた走行モータを有する油圧駆動装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の発明は、建設機械等の閉回路で走行駆動用として使用する自動変速機能付きの走行モータを備えた油圧駆動装置において、
前記走行モータは油圧バルブ部、油圧モータを有し、
前記油圧バルブ部は、高速切換用の高圧選択及びフラッシングのための低圧選択を行う高圧・低圧選択弁と、
前記走行モータの低速、高速の切り換えを行う二速切換弁と、
を備え、
前記高圧・低圧選択弁は、一本のスプール部材により高圧、低圧の選択を行うことを特徴とする。
本発明によれば、フラッシング用の低圧選択弁と高速切換用の変速機能の高圧選択弁とを、高圧、低圧選択を一本のスプール部材にて行えるようにしたので、高機能の油圧駆動装置を提供することができる。

請求項２記載の発明において、前記高圧・低圧選択弁は、バルブ本体と、前記バルブ本体内に両端が閉じられたスプール室に摺動自在に嵌挿され両端部に装着されたばね部材により押圧されるスプール部材と、を有し、前記スプール部材には対向して設けられた一対の大径部と、前記大径部の間に設けられた小径部とを、設け、前記スプール室には前記ばね部材を収納する共にポンプの圧力が導かれる圧力ポートと、前記小径部に連通して低圧リリーフバルブに導かれる中央ポートと、前記走行モータのＡ、Ｂポートに導かれる一対のポートと、前記スプール部材の切り換えにより前記圧力ポートに連通しポンプ圧力を前記二速切換弁に導く導入ポートと、を備えたので、外観形状を大きくすることなく部品点数の削減及びスプールを嵌挿するバルブ本体の加工削減が図れる。

本発明は、フラッシング用の低圧選択弁と二速切換用の変速機能用の高圧選択弁とを、高圧、低圧選択を一本のスプールにて行えるようにしたので、高機能を備え、外観形状を大きくすることなく部品点数の削減及びスプールを嵌挿するバルブ本体の加工削減が図れる油圧駆動装置を提供するものとなった。

本発明の実施の形態に係る油圧駆動装置について図面により詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る油圧駆動装置１０の油圧回路図で、該油圧駆動装置１０は、メインポンプ１１と、油圧バルブ部１２及び油圧モータ１３とからなる走行モータ１４と、を備える。
図２は、油圧バルブ部１２の構造を示す略縦断面である。図２においてバルブ本体１６には、油圧駆動装置１０の回路内の圧力を高圧又は低圧に選択する高圧・低圧選択弁１７と、走行モータ１４を低速又は高速に切り換える二速切換弁１８とが略並行に設けられ、油圧モータ１３の作動油を図示しないアクチュエータに供給するＡポート１９と、Ｂポート２０とが高圧・低圧選択弁１７及び二速切換弁１８に対して略直交して設けられている。
高圧・低速選択弁１７は、バルブ本体１６に穿設されたスプール室２１にスプール（スプール部材）２２が摺動自在に嵌挿されている。スプール室２１には、Ａポート１９及びＢポート２０に連通する管路２３、２４及び２５、２６に開口する断面円形状のポート２７乃至３０と、低圧リリーフバルブ１５と連通する断面円形状のポート３１が設けられている。さらに、ポート（圧力ポート）２７、２８間及びポート２９、（圧力ポート）３０間には、ポート（導入ポート）３２、３３が設けられ、これらのポート３２、３３は通路５４で連通している。

ここで、Ａポート１９、Ｂポート２０、管路２３乃至２６、ポート２７乃至３１を流れる作動油の油圧の関係について説明する。
Ａポート１９が高圧の場合、管路２３は高圧の管路でありポート２７に連通し、管路２５は低圧の管路となりポート２９、３１に連通する。また、管路２４は高圧であるがポート２８がブロック状態のため機能が全く無く、管路２６は低圧のＢポート２０と連通状態であるがブロック状態のため機能がない。
Ｂポート２０が高圧の場合、管路２６は高圧の管路であり、ポート３０に連通し、管路２４は低圧の管路となりポート２８、３１に連通する。また、管路２５は高圧であるがポート２９がブロック状態であり機能は無く、管路２３は低圧のＡポート１９と連通状態であるが機能はない。

スプール２２は、軸心方向の略中央にポート（中央ポート）３１と連通する小径部２２ａと、該小径部２２ａの両端部に接続する大径部２２ｂ１，２２ｂ２と、これらの大径部２２ｂ１，２２ｂ２の一端部に軸心方向に指向する突出部３４ａ，３４ｂと、を有する。突出部３４ａ，３４ｂには、その外周面にばね部材３５ａ，３５ｂが巻装されている。ばね部材３５ａ，３５ｂは、一端が大径部２２ｂ１，２２ｂ２の端面にスペーサ３６ａ，３６ｂを介して当接し、他端がポート２７、３０にねじ機構により螺着されているプラグ３７ａ，３７ｂの開口部３８ａ，３８ｂに係合している。

二速切換弁１８は、バルブ本体１６に穿設されたスプール室４０にスプール４１が摺動自在に嵌挿されている。スプール室４０には、油圧モータ１３、コントロールピストン１３ａと連通する管路４３に接続されるポート４４と、通路５４に連通するポート４５と、タンク４６に連通するポート４７と、プラグ４８、４９を装着し、かつタンク４６と連通するポート５０、スプール４１の変位を制御するパイロット弁５２と連通するポート５１と、を備える。
スプール４１は、その外周面にポート５０から順に軸心方向にランド５５乃至５７が形成されており、これらのランド５５乃至５７はスプール４１の矢印方向Ｘ，Ｙの変位によりポート４４、４５、４７及び５０を連通、開口又は閉塞するように機能している。

さらに、スプール４１には孔５８乃至６０が穿設されている。孔５８及び５９は、孔６０を介して連通している。孔５８は大径部に形成され、孔５９は孔５８に対して小さい中径部に形成され、孔６０は孔５８及び５９より小さい小径部を形成している。なお、スプール４１の孔５９には、直径方向に穿設した連通孔６５が形成されている。
孔５８には、段付スプール６６が摺動自在に嵌挿されている。孔５８にはばね部材６７が嵌挿され、該ばね部材６７の弾発力により段付スプール６６が押圧されている。前記ばね部材６７は、段付スプール６６の小径部に巻装され、両端部が孔５８の端面及び段付スプール６６の大径部端面に当接している。なお、段付スプール６６はポート５０にねじ機構により螺着されたプラグ４８に当接し、ばね部材６７の弾発力が調整される。孔５９には、スプール６８が摺動自在に嵌挿されており、該スプール６８の先端は小径部を有して段付部を形成して連通孔６５と連通し、他端はポート５１にねじ機構により螺着されたプラグ４９に当接している。

本発明の実施の形態に係る油圧駆動装置１０は基本的には以上のように構成されたものであり、次にその動作及び作用効果について説明する。
図２は、高圧・低圧選択弁１７が中立位置に保持されている状態を示す。この状態では、メインポンプ１１より作動油は吐出されておらず、チャージポンプ１１ａより吐出された低圧の圧油が走行モータ１４のＡポート１９及びＢポート２０に同圧の状態で供給されている。
高圧・低圧選択弁１７の両側に設けられたポート２７、３０には、チャージポンプ１１ａからの圧油がそれぞれの管路２３、２６を流通して導かれる。さらに、スプール２２は、ばね部材３５ａ，３５ｂの弾発力により中立状態に保持されている。この場合、Ａポート１９、Ｂポート２０は同圧になっているため、油圧モータ１３は回転していない。

図３は、メインポンプ１１より圧油（高圧）がＡポート１９側に供給された状態を示す。
すなわち、Ａポート１９には高圧油がメインポンプ１１より管路７０、７１を経て供給され、Ｂポート２０にはチャージポンプ１１ａの低圧が管路７２、７３、チェック弁７７、管路７４を経て供給保持される。
そして、Ａポート１９に供給された高圧油は油圧モータ１３へ流れて、該油圧モータ１３を回転させると共に、油圧モータ１３を回転させた作動油は低圧側のＢポート２０に流れ、管路７４、７５を経てメインポンプ１１へ戻る。これにより、高圧・低圧選択弁１７は高圧状態に切り換わる。

一方、Ａポート１９の高圧油は管路２３を流れてポート２７に流れ込み、Ｂポート２０側のばね部材３５ｂの弾発力に打ち勝ち、スプール２２を矢印Ｘ方向に変位させる。スプール２２が変位したことにより、ポート２７、３２は連通状態に保持される。よって、高圧油は通路５４を流れて二速切換弁１８のポート４５に導かれる。また、低圧のＢポート２０は管路２５を介して高圧・低圧選択弁１７のポート２９と連通状態となり、低圧油の一部がポート３１より低圧リリーフバルブ１５を通過してタンク４２へ戻る。これによりフラッシング作業が行われる状態になる。
このように、閉回路の自動変速機構を備えた走行モータ１４に必要な低速、高速の二速切換に必要な高圧選択とフラッシングに必要な低圧選択を一本のスプールで行うことが可能となる。

次に、二速切換弁１８の動作について説明する。図３の状態では、二速切換弁１８のポート５１は、パイロット弁５２を介してタンク５３と連通状態に保持され、かつ二速切換弁１８に内装されているばね部材６７の弾発力によりスプール４１が矢印Ｘ方向に変位し、該スプール４１の一端（図２で右端）がプラグ４９に当接している。このため、油圧モータ１３の内蔵部品であるコントロールピストン１３ａに連通しているポート４４は、高圧油が導出されているポート４５と遮断状態になっているが、タンク４６と連通状態に保持されているため、油圧モータ１３の斜板（図示しない）は傾斜角の大きい一速状態（低速状態）に保持されている。

図４は、図３の状態から二速切換弁１８のポート５１の閉回路とは別のポンプ、すなわちポンプ３９により圧油が供給され、ばね部材６７の弾発力に抗してスプール４１が矢印Ｙ方向に変位した状態を示す。
この状態では、高圧油が供給されているポート４５、コントロールピストン１３ａ及びポート４４が連通状態となり、コントロールピストン１３ａに導かれ、斜板は傾斜角の小さい二速状態（高速状態）となる。また、段付スプール６６の外径はスプール６８の外径よりも大きくなっているため、連通孔６５から高圧油が供給された圧油により段付スプール６６には、矢印Ｘ方向に変位する力が発生する。よって、油圧モータ１３の負荷が増大し、高圧油の圧力が高くなると、段付スプール６６を矢印Ｘ方向に変位させる力も大きくなる。

そして、段付スプール６６を矢印Ｘ方向に変位させる力がポート５１に供給された圧油による矢印Ｙ方向の力よりも大きくなり、ある設定上になると、パイロット弁５２を介してポート５１に供給された圧油によりスプール４１に作用する矢印Ｘ方向の力が大きくなり、スプール４１は矢印Ｘ方向に変位して図３の状態に戻る。
これにより、ポート４４はポート５１と遮断され、コントロールピストン１３ａに高圧油が供給されなくなるので、油圧モータ１３は一速状態（低速状態）になる。
また、油圧モータ１３の負荷が小さくなると、高圧油の圧力も低くなりスプール４１に作用する矢印Ｙ方向の力は小さくなってスプール４１は矢印Ｙ方向に変位する。よって、ポート４４とポート５１とは再び連通状態となりコントルールピストン１３に高圧油が供給されるので、油圧モータ１３は二速状態（高速状態）になる。

このように、二速切換弁１８は、ポート５１に圧油を供給した状態において油圧モータ１３の負荷が大きくなって高圧油の圧力が高くなると自動的に一速状態（低速状態）になり、一方、負荷が小さくなって高圧油の圧力が低くなると二速状態（高速状態）に切り換わるという、自動変速機能を有する。なお、メインポンプ１１より高圧油がＢポート２０に供給された場合、油圧モータ１３は逆方向の回転数となり、高圧・低圧選択弁１７は逆方向に変位して高圧、低圧の選択を行う。

本発明の実施の形態に係る油圧駆動装置の油圧回路図である。図１の油圧バルブ構成する高圧・低圧選択弁、二速切換弁の縦断面図及び油圧駆動装置の動作説明図である。図１の油圧駆動装置の動作説明図である。図１の油圧駆動装置の動作説明図である。

符号の説明

１０油圧駆動装置１１メインポンプ
１２油圧バルブ１３油圧モータ
１４走行モータ１６バルブ本体
１７高圧・低圧選択弁１８二速切換弁
１９Ａポート２０Ｂポート
２１、４０スプール室２２、４１、６８スプール
４２コントロールピストン６６段付スプール

Claims

建設機械等の閉回路で走行駆動用として使用する自動変速機能付きの走行モータを備えた油圧駆動装置において、
前記走行モータは油圧バルブ部、油圧モータを有し、
前記油圧バルブ部は、高速切換用の高圧選択及びフラッシングのための低圧選択を行う高圧・低圧選択弁と、
前記走行モータの低速、高速の切り換えを行う二速切換弁と、
を備え、
前記高圧・低圧選択弁は、一本のスプール部材により高圧、低圧の選択を行うことを特徴とする油圧駆動装置。
請求項１記載の油圧駆動装置において、
前記高圧・低圧選択弁は、バルブ本体と、前記バルブ本体内に両端が閉じられたスプール室に摺動自在に嵌挿され両端部に装着されたばね部材により押圧されるスプール部材と、を有し、前記スプール部材には対向して設けられた一対の大径部と、前記大径部の間に設けられた小径部とを、設け、前記スプール室には前記ばね部材を収納する共にポンプの圧力が導かれる圧力ポートと、前記小径部に連通して低圧リリーフバルブに導かれる中央ポートと、前記走行モータのＡ、Ｂポートに導かれる一対のポートと、前記スプール部材の切り換えにより前記圧力ポートに連通しポンプ圧力を前記二速切換弁に導く導入ポートと、を備えたことを特徴とする油圧駆動装置。