JP2008101636A - フラッシング回路を備える油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧モータの温度調整を安定して行うことができる油圧駆動装置を提供すること。
【解決手段】油圧ポンプ４が供給する作動油によって駆動する油圧モータ１と、油圧モータ１に接続された一対のメイン通路２，３と、油圧モータ１のケース１ｂ内に作動油を導き、油圧モータ１の温度調整を行うフラッシング回路２０とを備える油圧駆動装置であって、フラッシング回路２０は、一対のメイン通路２，３間に介装されメイン通路２，３間の圧力差によって切換わりいずれか一方のメイン通路を選択する選択弁２１と、選択弁２１を通過する作動油を油圧モータ１のケース１ｂ内に導くフラッシング通路２２と、フラッシング通路２２に介装され油圧モータ１のケース１ｂ内に導かれる作動油の流量が一定となるように調整する流量調整弁２３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラッシング回路を備える油圧駆動装置に関するものである。

油圧モータを駆動する油圧駆動装置において、作動油の温度上昇を抑制するためのフラッシング回路を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

従来のフラッシング回路は、油圧ポンプと油圧モータとを閉回路接続する一対の油通路（供給通路、戻り通路）のうち圧力の低い低圧ライン（戻り通路）を選択する選択弁を備え、選択弁を通じて油圧モータのケース内に作動油を供給し、油圧モータを冷却するものである。
特開２００２−２２７９９８号

しかしながら、選択弁に固着等が発生した場合には、選択弁が低圧側を選択できず高圧側を選択してしまうことがある。また、何らかの要因で戻り通路の圧力が一時的に急激に増加してしまうこともある。

このような場合には、油圧モータのケース内へ供給される流量が増加し、ケース内の温度及び圧力が上昇するため油圧モータが破損してしまう虞もある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、油圧モータの温度調整を安定して行うことができる油圧駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、油圧ポンプが供給する作動油によって駆動する油圧モータと、当該油圧モータに接続され、前記油圧ポンプからの作動油がいずれか一方に導かれる一対のメイン通路と、前記油圧モータのケース内に作動油を導き、当該油圧モータの温度調整を行うフラッシング回路とを備える油圧駆動装置であって、前記フラッシング回路は、当該一対のメイン通路間に介装され、メイン通路間の圧力差によって切換わりいずれか一方のメイン通路を選択する選択弁と、当該選択弁を通過する作動油を前記油圧モータのケース内に導くフラッシング通路と、当該フラッシング通路に介装され、前記油圧モータのケース内に導かれる作動油の流量が一定となるように調整する流量調整弁とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、選択弁を通過する作動油の流量が変動した場合でも、油圧モータのケース内に導かれる作動油の流量は流量調整弁にて一定となるように調整されるため、油圧モータの温度調整を安定して行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２を参照して本発明の実施の形態である油圧駆動装置について説明する。図１は油圧駆動装置の油圧回路図であり、図２は油圧駆動装置におけるフラッシング装置の断面図である。

図１に示す油圧回路は、出力軸１ａが油圧作業機（図示せず）に連結された油圧モータ１を駆動するためのものである。

油圧モータ１には一対のメイン通路２，３が接続され、油圧モータ１は、メイン通路２，３の一方を介して油圧ポンプ４から供給される作動油によって駆動する。

メイン通路２と３には、油圧ポンプ４が供給する作動油を切り換える切替弁５が介装される。切替弁５のポジションを切り換えることによって、メイン通路２，３の一方が油圧ポンプ４の吐出作動油を油圧モータ１に導く供給通路となり、他方がタンク６と連通する戻り通路となる。このように、油圧駆動装置の油圧回路は、タンク内の作動油を油圧ポンプ４にて油圧モータ１に供給し、油圧モータ１からの戻り作動油をタンクへ戻すオープン回路にて構成される。

本実施の形態では、切替弁５がポジションａ（図中左側）の場合には、メイン通路２が供給通路、メイン通路３が戻り通路となり、切替弁５がポジションｂ（図中右側）の場合には、メイン通路３が供給通路、メイン通路２が戻り通路となる。なお、以下では、切替弁５がポジションａの場合を正転運転、切替弁５がポジションｂの場合を逆転運転とする。正転運転時はメイン通路２が高圧、メイン通路３が低圧となり、逆転運転時はメイン通路３が高圧、メイン通路２が低圧となる。

一対のメイン通路２，３における切替弁５と油圧モータ１との間には、３ポジションを有するカウンターバランス弁８が介装される。また、油圧モータ１とカウンターバランス弁８とを接続する一対のメイン通路２，３間には、一対のリリーフ弁９ａ，９ｂが互いに逆向きに介装され、リリーフ弁９ａ，９ｂはリリーフ動作した際、一方のメイン通路の作動油を他方のメイン通路へ逃がす。

切替弁５がポジションａの場合には、メイン通路２から分岐するパイロット通路１０ａを介して導かれる作動油によってカウンターバランス弁８のスプール（図示せず）は図中右側へ移動する。これにより、カウンターバランス弁８はポジションａ（図中左側）に設定され、油圧ポンプ４からの作動油は、カウンターバランス弁８の逆止弁１１ａを押し開いてメイン通路２を通り油圧モータ１に供給されると共に、油圧モータ１の戻り作動油はメイン通路３を通ってタンク６へ排出される。

切替弁５がポジションｂの場合には、メイン通路３から分岐するパイロット通路１０ｂを介して導かれる作動油によってカウンターバランス弁８のスプール（図示せず）は図中左側へ移動する。これにより、カウンターバランス弁８はポジションｂ（図中右側）に設定され、油圧ポンプ４からの作動油は、カウンターバランス弁８の逆止弁１１ｂを押し開いてメイン通路３を通り油圧モータ１に供給されると共に、油圧モータ１の戻り作動油はメイン通路２を通ってタンク６へ排出される。

また、切替弁５が中立ポジションｃの場合には、カウンターバランス弁８のポンプポート１２ａ，１２ｂの双方はタンク６に連通するため、カウンターバランス弁８のスプールはスプリングの作用により中立位置に移動する。これにより、カウンターバランス弁８は遮断ポジションｃ（図中中央）に設定される。

油圧モータ１の正転運転中において、カウンターバランス弁８が遮断ポジションｃに切り替わった場合、油圧モータ１は慣性力によって運転を継続するが、油圧モータ１の戻り作動油はカウンターバランス弁８の逆止弁１３ｂによって流れが遮断される。このため、メイン通路３側が高圧となり、その高圧がリリーフ弁９ｂに作用し、リリーフ弁９ｂにより油圧モータ１に背圧がかかることによって油圧モータ１は制動する。

また、油圧モータ１の逆転運転中において、カウンターバランス弁８が遮断ポジションｃに切り替わった場合には、油圧モータ１の戻り作動油はカウンターバランス弁８の逆止弁１３ａによって流れが遮断される。このため、メイン通路２側が高圧となり、その高圧がリリーフ弁９ａに作用し、リリーフ弁９ａにより油圧モータ１に背圧がかかることによって油圧モータ１は制動する。このように、リリーフ弁９ａ、９ｂは油圧モータ１を制動するブレーキ作用を発揮する。

なお、油圧駆動装置には、油圧モータ１のケース１ｂ内に配置された摩擦制動式のブレーキ装置１５が設けられている。ブレーキ装置１５はスプリングの付勢力によって摩擦ブレーキ力を作用させ、作動油の圧力によってスプリングを圧縮させ摩擦ブレーキ力を解除するものである。

また、油圧駆動装置には、油圧モータ１の斜板１７の傾斜角度を作動油の圧力を用いて切り換えることによって、油圧モータ１の回転数を切り換える変速装置１８が設けられている。

油圧駆動装置の油圧回路には、油圧モータ１のケース１ｂ内に作動油を導き、油圧モータ１の温度調整を行うフラッシング回路２０が設けられる。

フラッシング回路２０は、一対のメイン通路２，３間に介装され、メイン通路２，３間の圧力差によって切換わり低圧側のメイン通路を選択する低圧選択弁２１と、低圧選択弁２１を通過する作動油を油圧モータ１のケース１ｂ内に導くフラッシング通路２２とを備える。

油圧モータ１の温度は、各摺動部での摩擦熱等によって上昇する。しかし、フラッシング回路２０によってケース１ｂ内には低圧の作動油が常時導かれるため、この作動油によって油圧モータ１は冷やされる。ケース１ｂ内に導かれた作動油は、油圧モータ１から漏れ出たドレン油とともにドレン通路２４を通じてタンク６に排出される。

低圧選択弁２１は、分岐通路３２ａを介してメイン通路２と連通する第一入口ポート３３ａ、分岐通路３２ｂを介してメイン通路３と連通する第二入口ポート３３ｂ、及びフラッシング通路２２に連通する出口ポート３４の３ポートを有する。

分岐通路３２ａにはパイロット通路３５ａ、分岐通路３２ｂにはパイロット通路３５ｂが設けられ、後述するように低圧選択弁のスプール３６（図２参照）の両端には、それぞれパイロット通路３５ａ、パイロット通路３５ｂを介してメイン通路２，３からの油圧が作用する。

したがって、メイン通路２，３間の圧力差によってスプール３６が移動し、低圧選択弁２１のポジションが切り換わる。具体的には、メイン通路２が高圧、メイン通路３が低圧で、かつメイン通路２，３間の圧力差が所定値以上の場合には、スプール３６はスプリング３７ｂの付勢力に抗して図中右側へ移動する。これにより、低圧選択弁２１はポジションａ（図中左側）に設定され、第二入口ポート３３ｂと出口ポート３４とが連通し、低圧側のメイン通路３の作動油がフラッシング通路２２に導かれる。

メイン通路２が低圧、メイン通路３が高圧で、かつメイン通路２，３間の圧力差が所定値以上の場合には、スプール３６はスプリング３７ａの付勢力に抗して図中左側へ移動し、低圧選択弁２１はポジションｂ（図中右側）に設定され、第一入口ポート３３ａと出口ポート３４とが連通し、低圧側のメイン通路２の作動油がフラッシング通路２２に導かれる。

また、メイン通路２とメイン通路３との圧力が等しいか、又はメイン通路２，３間の圧力差が所定値未満の場合には、スプリング３７ａ及び３７ｂの付勢力によって低圧選択弁２１はポジションｃ（図中中央）に設定され、第一入口ポート３３ａ、第二入口ポート３３ｂと出口ポート３４との連通が遮断される。

このように、低圧選択弁２１は３ポジションを有し、メイン通路２とメイン通路３との圧力差によって切り換わる。

低圧選択弁２１によって導かれた低圧の作動油は、フラッシング通路２２に介装された流量調整弁２３に導かれる。流量調整弁２３は、油圧モータ１のケース１ｂ内に導かれる作動油の流量が一定となるように通過する作動油の流量を調整するものである。

また、フラッシング通路２２における流量調整弁２３と油圧モータ１のケース１ｂとの間には、オリフィス２５が介装される。オリフィス２５は、何らかの原因で流量調節弁２３が固着した場合や、流量調節弁２３の作動応答性が悪化した場合に、フラッシング通路２２からケース１ｂ内に流入する作動油の圧力を低下させるためのものである。つまり、オリフィス２５は、油圧モータ１の保護を目的として介装されるものである。

以下に、主に図２を参照して、フラッシング装置３０について説明する。

フラッシング装置３０の低圧選択弁２１及び流量調整弁２３は、図２に示すように、ケーシング３１に各部材が組み付けられることによって構成される。

まず、低圧選択弁２１について説明する。

ケーシング３１には貫通孔４０が形成され、その貫通孔４０内には、内周に沿って摺動するスプール３６が挿入される。また、貫通孔４０の内周には、メイン通路２と連通する第一入口ポート３３ａと、メイン通路３と連通する第二入口ポート３３ｂとが形成される。

スプール３６の外周には環状の溝が形成され、この溝が低圧選択弁２１と流量調整弁２３とを接続する通路４３に連通する出口ポート３４である。

貫通孔４０両端の開口部はプラグ４１ａ，４１ｂにて封止される。プラグ４１ａとスプール３６の一端面３６ａとの間にてパイロット室４２ａが画成され、プラグ４１ｂとスプール３６の他端面３６ｂとの間にてパイロット室４２ｂが画成される。

パイロット室４２ａには、スプール３６に形成されたパイロット通路３５ａを介してメイン通路２の作動油が常時導かれ、パイロット室４２ｂには、スプール３６に形成されたパイロット通路３５ｂを介してメイン通路３の作動油が常時導かれる。

パイロット通路３５ａ，３５ｂには、メイン通路２，３からパイロット室４２ａ，４２ｂへの作動油の流れに抵抗を付与するオリフィス４４ａ、４４ｂが収装される。

パイロット室４２ａ，４２ｂ内には、スプール３６をパイロット室４２ａ，４２ｂの容積が拡大する方向に付勢するスプリング３７ａ、３７ｂが収装される。

以上のように構成される低圧選択弁２１の動作について説明する。

メイン通路２の圧力がメイン通路３の圧力よりも所定値以上の差をもって低い場合、パイロット室４２ａ，４２ｂには、それぞれメイン通路２，３の作動油が導かれているため、スプール３６は、スプリング３７ａの付勢力に抗してパイロット室４２ａを縮小する方向（図２中左方向）に移動する。なお、このとき他方のスプリング３７ｂは、貫通孔４０の内周に形成された環状段部に当接するため、スプール３６に対して付勢力を及ぼすことはない。

スプール３６が図２中左方向に移動することによって、スプール３６の外周に形成された出口ポート３４は、第一入口ポート３３ａと連通する。これにより、低圧側であるメイン通路２が通路４３と連通し、メイン通路２の作動油が流量調整弁２３に導かれる。

メイン通路３の圧力がメイン通路２の圧力よりも所定値以上の差をもって低い場合、スプール３６は、スプリング３７ｂの付勢力に抗してパイロット室４２ｂを縮小する方向（図２中右方向）に移動する。これにより、出口ポート３４は第二入口ポート３３ｂと連通するため、低圧側であるメイン通路３が通路４３と連通し、メイン通路３の作動油が流量調整弁２３に導かれる。

また、メイン通路２とメイン通路３との圧力が等しいか、又はメイン通路２，３間の圧力差が所定値未満の場合には、スプール３６はスプリング３７ａとスプリング３７ｂとの間にてバランスするため、出口ポート３４は第一入口ポート３３ａ及び第二入口ポート３３ｂのいずれにも連通せず、作動油の流れが遮断される。

次に、流量調整弁２３について説明する。

ケーシング３１には、貫通孔４０と平行に貫通孔５０が形成され、貫通孔５０の両端の開口部はプラグ５１ａ，５１ｂにて封止される。

貫通孔５０内には、内周に沿って摺動するスプール５２が挿入される。貫通孔５０には通路４３が接続され、低圧選択弁２１を通過した作動油は、通路４３、貫通孔５０を通りスプール５２の上流側に導かれる。

スプール５２には軸方向に貫通する導圧通路５９が形成され、この導圧通路５９には、作動油の流れに抵抗を付与するオリフィス５４が介装される。

また、スプール５２の胴部には、スプール５２外周と導圧通路５９とを連通する連通路５５が形成される。また、貫通孔５０の内周には、連通路５５とフラッシング通路２２とを接続する出口ポート５６が形成される。

このように、低圧選択弁２１から排出された作動油は、導圧通路５９、連通路５５、及び出口ポート５６を通じてフラッシング通路２２に流入する。

出口ポート５６の開口面積は、スプール５２が貫通孔５０内を摺動することによって変化する。具体的には、スプール５２が図２中左方向へ移動すると、出口ポート５６の開口面積はスプール５２によって狭められる。このように、スプール５２と出口ポート５６とは、作動油の流路を絞り作動油に対して抵抗を付与する絞り機能を有する。

スプール５２上流の作動油は、導圧通路５９を通じてスプール５２の背面とプラグ５１ａとによって画成された背圧室５３にも導かれる。

背圧室５３には、出口ポート５６の開口面積を広げる方向にスプール５２を付勢するスプリング５７が収装される。スプール５２の外周には環状の突起部５２ａが形成され、スプリング５７は、その突起部５２ａを介してスプール５２を付勢する。

しかし、貫通孔５０の内周には、スプール５２の突起部５２ａと係合する段部５０ａが形成されているため、所定以上のスプール５２の移動は規制される。

以上のように構成される流量調整弁２３の動作について説明する。

流量調整弁２３は、スプール５２上流の作動油の圧力に応じてスプール５２が移動し出口ポート５６の開口面積が変化することによってオリフィス５４の前後差圧をほぼ一定に保ち、通過する作動油の流量をほぼ一定に保つように動作するものである。

例えば、スプール５２上流の圧力が高くなれば、スプール５２はスプリング５７の付勢力に抗して移動し、出口ポート５６の開口面積が小さくなるため、オリフィス５４出口圧力も高くなる。また、この状態からスプール５２上流の圧力が低くなれば、スプール５２はスプリング５７の付勢力により出口ポート５６の開口面積が大きくなる方向に移動するため、オリフィス５４出口圧力も低くなる。

このように、スプール５２上流の圧力に応じて出口ポート５６の開口面積が変化し、オリフィス５４の前後差圧がほぼ一定に保たれるため、流量調整弁２３は通過する作動油の流量をほぼ一定に保つことができる。

次に、フラッシング装置３０の動作について説明する。

油圧モータ１が正転運転中の場合、メイン通路２が高圧、メイン通路３が低圧となる。この場合において、メイン通路３の圧力がメイン通路２の圧力よりも所定値以上の差をもって低い場合には、低圧選択弁２１はポジションａに設定され、低圧側であるメイン通路３が選択され、メイン通路３の戻り作動油が流量調整弁２３に導かれる。

流量調整弁２３は、メイン通路３の戻り作動油の圧力が変動した場合でも通過する流量がほぼ一定となるように動作するため、フラッシング回路２２を通じて油圧モータ１のケース１ｂ内に供給される作動油はほぼ一定に保たれる。

油圧モータ１が逆転運転する場合には、低圧選択弁２１はポジションｂに設定され、メイン通路２の戻り作動油の圧力が変動した場合でも、流量調整弁２３によってフラッシング回路２２を通じて油圧モータ１のケース１ｂ内に供給される作動油はほぼ一定に調整される。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

低圧選択弁２１に固着等が発生し、低圧選択弁２１が低圧側のメイン通路を選択できず高圧側のメイン通路を選択してしまった場合でも、油圧モータ１のケース１ｂ内に供給される作動油の流量は、流量調整弁２３によってほぼ一定に保たれる。したがって、そのような不具合が発生した場合でも、油圧モータ１の温度調整は安定して行われ、油圧モータ１の故障を防止することができる。

また、オープン回路の場合、戻り側の通路に絞り（図１の符号５８）が介装される場合があり、その絞りにて異物が詰まった等の不具合が発生した場合、戻り側の通路の圧力が一時的に急激に上昇することがある。この場合、低圧選択弁２１を介して一時的に昇圧した戻り側のメイン通路の作動油がフラッシング回路２２に流れ込もうとする。しかし、この場合でも油圧モータ１のケース１ｂ内に供給される作動油の流量は、流量調整弁２３によってほぼ一定に保たれるため、油圧モータ１の温度調整は安定して行われ、油圧モータ１の故障を防止することができる。

このように、フラッシング装置３０は、戻り側のメイン通路の流量が変動した場合でも、油圧モータのケース内に導かれる作動油の流量は流量調整弁にて一定となるように調整されるため、油圧モータの温度調整を安定して行うことができる。

以下に本実施の形態の他の態様を示す。

上記実施の形態ではオープン回路の場合を例にとって説明した。これは、クローズ回路は、戻り側のメイン通路の圧力がほぼ確実に低圧側となるため、戻り側のメイン通路の圧力が急激に変動する等の不具合が少ないのに対して、オープン回路の場合、上記に示したように戻り側の通路に絞り５８が介装されることに起因する不具合等が発生し易いため、フラッシング装置３０を設ける効果が大きいためである。しかし、本実施の形態に係るフラッシング装置３０をクローズ回路に適用しても、上記にて示した同様の作用効果を奏する。

また、上記実施の形態では、選択弁を低圧選択弁２１とした。これは、油圧モータ１の温度調整として冷却する場合である。しかし、寒冷地で油圧モータ１を使用する場合には、油圧モータ１を暖機又は昇温する必要があるため、低圧選択弁２１に代わり高圧選択弁を用いる。高圧選択弁は、図１の低圧選択弁２１におけるポジションａとｂを入れ替えることによって構成することができる。

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。

本発明は、油圧モータを駆動する油圧駆動装置に用いられるフラッシング装置に適用することができる。

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。 同じく油圧駆動装置におけるフラッシング装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 油圧モータ
１ｂ ケース
２，３ メイン通路
４ 油圧ポンプ
５ 切替弁
６ タンク
８ カウンターバランス弁
２０ フラッシング回路
２１ 低圧選択弁
２２ フラッシング通路
２３ 流量調整弁
３０ フラッシング装置
３６ スプール
５２ スプール
５３ 背圧室
５４ オリフィス
５５ 連通路
５６ 出口ポート
５７ スプリング
５９ 導圧通路

Claims (2)

1. 油圧ポンプが供給する作動油によって駆動する油圧モータと、
   当該油圧モータに接続され、前記油圧ポンプからの作動油がいずれか一方に導かれる一対のメイン通路と、
   前記油圧モータのケース内に作動油を導き、当該油圧モータの温度調整を行うフラッシング回路と、を備える油圧駆動装置であって、
   前記フラッシング回路は、
   当該一対のメイン通路間に介装され、メイン通路間の圧力差によって切換わりいずれか一方のメイン通路を選択する選択弁と、
   当該選択弁を通過する作動油を前記油圧モータのケース内に導くフラッシング通路と、
   当該フラッシング通路に介装され、前記油圧モータのケース内に導かれる作動油の流量が一定となるように調整する流量調整弁と、
   を備えることを特徴とする油圧駆動装置。
2. 前記選択弁は、低圧側のメイン通路を選択する低圧選択弁であることを特徴とする請求項１に記載の油圧駆動装置。