JP2010236394A

JP2010236394A - 建設機械の油圧モータ

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Publication number: JP2010236394A
Application number: JP2009083539A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsukamoto; 浩之塚本; Masatoshi Nakane; 雅俊中根
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP5087580B2

Abstract

【課題】ブレーキ機能を確保するとともに、油圧ショベルのアタッチメントの微操作時に油圧シリンダのロッドとシリンダのシール間に「ビビリ」が発生するのを防止する。
【解決手段】旋回油圧モータ、走行油圧モータのブレーキ部７０をオイルシール１１ａ，１１ｂで隔離して小室１２を形成し、該小室に摩擦係数の高い作動油を満たし、該小室を除くメイン回路の油室に摩擦係数の低い作動油を満たし、ブレーキ部小室に連通する独立の高摩擦作動油の注入孔７８をケーシングに設けたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

この発明は、建設機械の旋回用油圧モータや走行用油圧モータの技術の分野に属する。

従来から建設機械には上部旋回体を円滑に回転するために旋回用油圧モータが使用されている。また、建設機械を走行させるために走行用油圧モータが使用されている。これらの油圧モータとしては、従来からアキシアル型油圧ピストン（プランジャ）を利用した油圧モータが使用されている。以下に、従来装置のアキシアル型油圧ピストンモータ（以下、「油圧モータ」という）の構成例について説明する。図２は従来装置の油圧モータ構成例を示す装置図で、図３はブレーキ板部を示す詳細拡大図である。

図２において、油圧モータのケーシング５１に環状の斜板５２が傾斜して固定されている。この斜板５２の右上側の自由表面に複数個のスリッパーを環状に配置したものが摺動自在に設けられている。スリッパー５３の表面は略球状の凹み５３ａが同一半径の円周上に複数個均等間隔に配置して設けられている。一方、シリンダブロック５６には出力軸６０と平行な複数個のシリンダ穴５７がスリッパー５３の凹み５３ａと対応して設けられ、シリンダ穴５７にはピストン５５が摺動自在に移動できるように嵌挿されている。ピストン５５の先端部には凹み５３ａと嵌合する球部が設けられており、シリンダ穴５７の後部はピストン５５を駆動するための油室５７ａが形成され、圧油供給油路５８ａと連通している。

図３に油圧モータの回転力を得る従来の実施例及びブレーキ部の実施例を示す。以下に回転駆動力を得る方法について説明する。図３で、圧油供給油路（５８ａ，５８ｂ、・・）はピストン５５の半数個が設けられており、図３に示すように、作動油タンク６７から油圧ポンプ６８によって高圧の作動油がコントロールバルブ６９から、圧油供給パイプ６３を通ってケーシング５１の内部に設けられた圧油供給油路６３に接続され、圧油供給油路６３は供給側油路６３ａ、６３ｂ・・に分岐して、各圧油供給油路５８ａ、５８ｂ、・・・に供給される。一方、油路５８の半分は圧油を帰還する油路として帰還油路６４ａ、６４ｂに接続され、合流油路６４、帰還パイプ６４によりコントロールバルブ６９に接続されている。

油路５８の途中にコントロールプレート８１が挿入されている。コントロールプレート８１はケーシング５１に固定されており、回転しない。コントロールプレート８１は、図４に示すように、リング状のプレート８２に２個の半円弧状の孔８３及び８４を設けた構成をしており、斜板５２に対して縦中心線８５が斜板５２の中心を通る縦中心線と一致するように配置されている。半円弧状の孔８３は圧油吸入ポートとして供給側油路６３ａ、６３ｂ・・の側の油路５８に間挿されている。一方、半円弧状の孔８４は排出ポートとして帰還油路６４ａ、６４ｂ・・・の側の油路５８に間挿されている。即ち、ピストン５５の油室５７ａの半数の側（例えば、斜板５２の左半分に位置しているピストン５５の油室５７）に圧油を供給し、残りの半数の側（例えば、斜板５２の右半分に位置しているピストン５５の油室５７）をコントロールバルブ６９により低圧又は油タンク圧としている。また、スキッパー５３の接触面が斜板５２によりピストン５５の中心軸に対して傾いているために、圧油側のピストン５５の分力により回転モーメント発生し、回転駆動力を得られる。なお、コントロールバルブ６９を切り換えて、パイプ６４を圧油供給側とし、パイプ６３を排油側とすれば油圧モータ（ピストン５５）は逆の方向に回転する。

出力軸６０は軸受６１，６２によって両端が回転自在に支持されていると共に、出力軸６０の外周表面とシリンダブロック５６の内面は円周方向には回転トルクが伝達可能に連結されている。以上に説明した構成により、ピストン５５が所定の方向に回転する。得られた回転トルクはシリンダブロック５６から出力軸６０に伝達される。出力軸６０の回転を停止させるためのブレーキ部７０がシリンダブロック５６とケーシング５１との間に設けられている。

以下に従来装置のブレーキ部７０について説明する。図３において、圧油供給油路５８ａに供給された圧油は油室５７ａに進入し、ピストン５５を前後方向（図の左右方向）に移動させると共に、圧油の一部がピストン５５の中央に設けられた図示されていない細い油路を通って、球部の先端からスリッパー５３に設けられた中央の細い油路を通って、スリッパー５３と斜板５２の間隙からドレン室６５に排出される。これによって、スリッパー５３と斜板５２との摩擦が軽減されている。

ブレーキ部７０は、例えば、ケーシング５１の内側表面に形成された環状の凸部７１の内周面に固定された摩擦板７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ）とシリンダブロック５６の外側表面に形成された環状の凸部７３の外周面に固定された摩擦板７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ）を微少な隙間を設けて交互に（例えば、７２ａ、７４ａ、７２ｂ、７４ｂ、７２ｃ、７４ｃ、７２ｄの順に）重なるように配置した摩擦板部材から構成されている。以下、摩擦板７２と摩擦板７４の組み合わせた構成部分をブレーキ板部７０ａと呼ぶことにする。

さらに、摩擦板７２、７４の右方にブレーキピストン７５を左右動自在に設け、その右側端に付勢ばね７６を設ける。ケーシング５１の内周面及びブレーキピストン７５の外周面は中間部で直径が階段状に変化するように構成する。階段状の変化した左側面に油圧が作用するように油孔７７を設け、油孔７７にブレーキ制御用の油注入孔７８を接続し、油注入孔７８にブレーキ制御器（図示省略）を接続する。なお、油孔７７の両側はオイルシール（図３で黒く塗りつぶした部分）隔離されている。

従来装置では作動油として、高摩擦係数（高粘性）の作動油が使用されており、高摩擦係数の作動油はドレン室６５からブレーキ板部６０ａの摩擦板７２，７４の隙間にも供給され、ブレーキ性能を維持していた。余った作動油はドレン室６５から帰還油路６６を通って作業油タンク６７に帰還される。

以上に説明した構成により、ブレーキ制御用注入口７８からブレーキ作動油を注入するとブレーキピストン７５が右方に押されて移動し、その結果、摩擦板７２と摩擦板７４との間に微少な隙間が形成され、ブレーキは解放される。一方、ブレーキ制御用注入口７８からブレーキ作動油の油圧をゼロ方向に近づけるとブレーキピストン７５が付勢ばね７６により左方向に付勢されて移動し、摩擦板７２と摩擦板７４が相互に押しつけられて圧接し、ブレーキが作動する。

以上に説明した従来装置１では、ブレーキ機能を働かせるために高い粘性の作動油を使用しているために、例えば、油圧ショベルのアタッチメンとの微操作時に油圧シリンダのロッドとシリンダのシール間に「ビビリ」が発生し、操作性が悪化するという現象が起きる場合があり、問題であった。また、逆に、低粘性の作動油を使用するとブレーキ機能が発揮できないという問題があった。この問題を解決するために作動油の組成を調整する方法が提案されている。例えば、特許文献１、２で開示されている作動油は基本組成の作動油に、アミノ酸系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン酸エステル、脂肪酸アミド等を所定量加えた作動油は高摩擦係数の作動油で、この作動油を使用すると作動油が高圧になっても「ビビリ」現象が生じないと報告がされている。
特開平９−１１１２７７号公開特許公報特開２００７−７７４０６号公開特許公報

しかしながら、上記の作動油を高圧下でメイン回路のドレン室６５の全部に使用すると作動油のコストが高くなるという問題がある。また、メイン回路の油室全般に上記の作動油を使用すると管路や装置の消耗が早くなり、摩擦によるエネルギー損出が余計に生じるという問題が生じる。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、上記の課題を解決した油圧モータを提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、建設機械の油圧モータにおいて、該油圧モータのブレーキ板部をオイルシールで隔離して小室を形成し、該小室に摩擦係数の高い作動油を満たし、該小室を除くメイン回路の油室は摩擦係数の低い作動油で満たしたことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記メイン回路の油室は低摩擦係数の作動油タンクと接続し、前記ブレーキ板部を形成する小室は独立の高摩擦作動油の作動油タンクと接続したことを特徴としている。

モータのブレーキ部をオイルシールで隔離して小室を形成し、該小室に摩擦係数の高い作動油を使用し、ブレーキ部小室を除くメイン回路の油室全般に摩擦係数の低い作動油を使用するので、油圧シリンダのシール部にビビリ現象が生じることもなく、管路圧損の低減や機器の消耗を改善できるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本願発明を実施した実施形態の要部を示した図である。なお、本実施形態は従来装置１の図３と共通する部分が多いので、同一部分には同じ参照番号を付して詳細な説明を省略する。図１において、ブレーキ板部７０ａは環状のオイルシール１１ａ、１１ｂによってメイン回路の油室１３とは隔離され、独立した小室１２が形成される。この小室１２に高摩擦係数の作動油を注入するための注入孔１４がケーシング５１の適宜の位置に設けられ、接続部品１５、油路開閉用のコントロールバルブ１６、油圧ポンプ１７を介して高摩擦油の油タンク１８に接続される。なお、接続部品１５は脱着自在のキャップとしてもよい。また、油路開閉用のコントロールバルブ１６、油圧ポンプ１７を省略して、高摩擦係数の作動油を重力によって小室１２に注入するようにしてもよい。

以上に説明した構成により、本実施形態ではブレーキ板部７０ａの油室１２を独立の油室として構成したのでこの部分に高摩擦係数の作動油で満たし、メイン回路の油室１３を低摩擦係数の作動油で満たすことができ、ブレーキは従来装置で高摩擦係数の作動油を使用した場合と同様に作用し、かつ、油圧ショベルのアタッチメントの微操作時においても油圧シリンダのシール部にビビリが発生することもない。従って、本実施形態ではビビリ現象の発生を防止できただけでなく、低摩擦係数の作動油をメイン回路で使用したことにより、メイン回路の部分では低圧下の操作が可能となり、エネルギーコストの削減、装置の早期疲労を防ぐことができるという効果が得られる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。例えば、油圧モータが回転駆動力を生じさせる方法は上記の実施形態に記載した方法に限定されない。又、ブレーキも上記実施例に記載した構成に限定されない。

本願発明を実施した実施形態の要部を示す。従来の油圧モータ装置を示す。図２のブレーキ部の拡大詳細図を示す。従来装置のコントロールプレート（弁板）の説明図である。

１１ａ、１１ｂオイルシール
１２ブレーキ部の小室（油室）
１３メイン回路の油室
１４高摩擦係数の作動油注入孔
１５接続品、（又はキャップ）
１８高摩擦係数の作動油タンク
１９低摩擦係数の作動油タンク
５１ケーシング
５２斜板
５３スリッパー
５４ピストンシリンダ
５５ピストン
５６シリンダブロック
５７シリンダ穴
５７ａ油室
７０ブレーキ部
７０ａブレーキ板部

Claims

建設機械の油圧モータにおいて、該油圧モータのブレーキ板部をオイルシールで隔離して小室を形成し、該小室に摩擦係数の高い作動油を満たし、該小室を除くメイン回路の油室は摩擦係数の低い作動油で満たしたことを特徴とする建設機械の油圧モータ。
前記メイン回路の油室は低摩擦係数の作動油タンクと接続し、前記ブレーキ板部を形成する小室は独立の高摩擦作動油の作動油タンクと接続したことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の油圧モータ。