JP2011038421A - 油圧モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ロック機構付き油圧モータのコストを低減すること。
【解決手段】シリンダブロック３に形成されたシリンダ室５と、シリンダ室５に嵌装されたピストン７と、シリンダ室５に圧油を吸排する一対の吸排路１３、１４と、シリンダブロック３に没設された凹部２０と、凹部２０に対向するロック機構２１とを備え、ロック機構２１は凹部２０と嵌合するロック用ピストン２２と、ロック用ピストン２２が収納されたシリンダ室２４と、ロック用ピストン２２を凹部２０側へ付勢するスプリング２５とを備えている油圧モータにおいて、一対の吸排路１３、１４にシャトル弁４０を、第一入口ポート４１を一方の吸排路１３に接続し、第二入口ポート４２を他方の吸排路１４に接続し、出口ポート４３をシリンダ室２４の制御ポート２６に接続して、設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧モータに関し、特に、旋回をロックする技術に係り、例えば、トラッククレーンに使用される油圧モータに利用して有効なものに関する。

トラッククレーンの旋回用アクチュエータとしては、斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータ（以下、油圧モータという）が広く使用されている。この油圧モータにおいては、クレーンの旋回のブレーキとして、シリンダブロックの回転をロックするロック機構が設けられている。例えば、特許文献１参照。
従来のこの種のロック機構は油圧シリンダ装置によって構成されており、制御圧力は油圧モータの運転を制御する切換弁から配管を接続して導いている。

実開平５−７８９７４号公報

しかしながら、ロック機構の制御圧力を油圧モータの運転を制御する切換弁に配管を接続して導く油圧モータにおいては、トラッククレーンのポンプが油を吐出している場合は、ロック機構の解除圧力が常時解除圧力以上に上がっているために、ロック機構が解除されている。この状態においては、クレーンが旋回操作を行わない場合でも旋回ロックが解除されてしまっている。

本発明の目的は、クレーンのポンプが油を吐出していても旋回操作をしていない場合は、旋回ロックが解除されず、旋回操作した時のみ、旋回ロックを解除できる内部パイロット型の旋回ロック機構を提供する。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
回転可能なロータと、該ロータを回転させる圧油を吸排する一対の吸排路と、前記ロータと共に回転する凹部と、該凹部に対向するロック機構とを備えており、該ロック機構は前記凹部と嵌合可能なロック用ピストンと、該ロック用ピストンが摺動自在に収納されたシリンダ室と、該シリンダ室内に装着されて前記ロック用ピストンを前記凹部側へ付勢するスプリングとを備えている油圧モータにおいて、
前記一対の吸排路には第一入口ポートと第二入口ポートと出口ポートとを有するシャトル弁が設けられており、前記第一入口ポートは前記一対の吸排路の一方に接続され、前記第二入口ポートは前記一対の吸排路の他方に接続され、前記出口ポートは前記シリンダ室に接続されていることを特徴とする油圧モータ。

この手段によれば、ロック機構付き油圧モータのロック制御を内部パイロット型とすることができる。

本発明の第一実施形態である油圧モータを示す縦断面図である。 （ａ）は図１のａ−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 ロック機構のロック時を示す断面図である。 油圧回路図である。 本発明の第二実施形態である油圧モータを示す油圧回路図である。 本発明の第三実施形態である油圧モータを示す油圧回路図である。 本発明の第四実施形態である油圧モータを示す油圧回路図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図１〜図４は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る油圧モータは、斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータ（以下、油圧モータという）として構成されており、トラッククレーンにおいてブームを旋回させる油圧モータに使用されている。
油圧モータは一端が開放した略円筒形状に形成されたハウジング１を備えており、ハウジング１の開口面はエンドプレート１２によって閉塞されている。
ハウジング１の内部の軸心上には回転軸２が架設されており、回転軸２は両端部がハウジング１およびエンドプレート１２に設置された一対の軸受によって回転自在に支承されている。ハウジング１の内部にはロータとしてのシリンダブロック３が同心に配されて収容されている。シリンダブロック３は略円柱形状に形成されており、回転軸２にスプライン４を介して一体に回転するように結合されている。

シリンダブロック３の回転軸２の周りには、複数本のシリンダ室５が同一半径上において周方向に等間隔に配されて軸心と平行方向に穿設されている。各シリンダ室５は一端面が閉塞し他端面が開口した円柱穴形状にそれぞれ形成されている。
図２（ａ）に示されているように、各シリンダ室５の閉塞端面壁における略中央位置には各連通路６がシリンダブロック３と同心の円弧形状の長孔に形成されてそれぞれ穿設されており、連通路６はシリンダ室５の内外を連通させるようになっている。各シリンダ室５には各ピストン７が往復摺動自在に開口端からそれぞれ嵌入されている。

ハウジング１内におけるシリンダ室５の閉塞端側後方位置には斜板８が、回転軸２に対して所定の角度傾斜するように配されて固定されており、斜板８の斜面には複数のピストン７が軸心と平行方向に往復摺動および軸心の円周方向に摺動自在に配設されている。これにより、各ピストン７はシリンダブロック３が回転すると、シリンダ室５をそれぞれ往復動されるようになっている。

ハウジング１の斜板８と反対側にはエンドプレート１２が端面開口を閉塞するように当接されており、エンドプレート１２には第一吸排路１３および第二吸排路１４がそれぞれ開設されている。エンドプレート１２の内側端面には、略円板形状に形成されているバルブプレート１５が実質的に形成されており、バルブプレート１５の他端面にはシリンダブロック３の連通路６側端面が、シリンダブロック３と回転軸２との間に畜力状態で介設された圧縮スプリング１７の付勢下において、摺動自在に押接されている。

バルブプレート１５には第一吸排ポート１８および第二吸排ポート１９がそれぞれ開設されており、第一吸排ポート１８および第二吸排ポート１９はシリンダブロック３に開設された連通路６群と対向する同一半径上において互いに対称形に配されて略半円の円弧形状にそれぞれ形成されている。

シリンダブロック３の外周面には凹部２０が複数個、周方向に間隔を置いて配されて没設されており、凹部２０に相対向するハウジング１には、シリンダ装置を使用したロック機構２１が配設されている。

ロック機構２１は、凹部２０と嵌合可能なロック用ピストン２２と、ロック用ピストン２２がシリンダ室２４に摺動自在に嵌挿されているシリンダ２３と、シリンダ２３のシリンダ室２４内に装着されてロック用ピストン２２を凹部２０側へ押圧するスプリング２５とを備えている。シリンダ２３にはキャップ２８が被せられており、スプリング２５の一端はキャップ２８に係止されている。
シリンダ２３の側壁には制御ポート２６が、シリンダ室２４におけるスプリング２５と反対側の圧力室２４ａに連通するように開設されており、制御ポート２６は油圧モータを駆動するための油圧回路３０に接続されている。
他方、ピストン２２にはドレンポート２７がスプリング２５側の圧力室２４ｂと油圧モータのハウジング１内とを連通させるように開設されており、ドレンポート２７によりピストン２２の背圧がドレンされるようになっている。
ロック用ピストン２２は、油圧回路３０の油圧がスプリング２５の付勢力を上回るときには、先端部（以下、内側端部という）２２ａがシリンダ２３内に収納され、当該油圧がスプリング２５の付勢力を下回ったときには、内側端部２２ａがスプリング２５の付勢力によりシリンダ２３から突出されて凹部２０に挿入されるように、構成されている。

図４に示されているように、油圧モータは油圧源３１およびタンク３２に切換弁３３を介して接続されている。切換弁３３は、３位置・６ポート・手動操作式スプール方向制御弁として構成されている。
切換弁３３の中立位置Ｎにおいては、第一吸排路１３に接続した第一負荷ポートＡ、第二吸排路１４に接続した第二負荷ポートＢおよびタンクポートＴは、いずれも絞られて接続されており、ポンプポートＰは閉じられている。トラッククレーンのブームを左旋回させる左位置Ｌにおいては、ポンプポートＰが第一負荷ポートＡに接続し、タンクポートＴが第二負荷ポートＢに接続する。トラッククレーンのブームを右旋回させる右位置Ｒにおいては、ポンプポートＰが第二負荷ポートＢに接続し、タンクポートＴが第一負荷ポートＡに接続する。

油圧回路３０には２個の入口ポート４１、４２と１個の出口ポート４３とを有するシャトル弁（shuttle valve）４０が設けられている。すなわち、シャトル弁４０は第一入口ポート４１が第一吸排路１３に接続されているとともに、第二入口ポート４２が第二吸排路１４に接続されており、出口ポート４３がロック機構２１のシリンダ２３における制御ポート２６に接続されている。シャトル弁４０は出口ポート４３が最高圧力側となる第一入口ポート４１または第二入口ポート４２を選択するように構成されている。

次に、前記構成に係る油圧モータの作用を説明する。

図４において、切換弁３３が左位置Ｌに切り換えられると、第一負荷ポートＡがポンプポートＰに接続することにより、第一吸排路１３の圧力が立つために、シャトル弁４０においては第一入口ポート４１が出口ポート４３に接続する。出口ポート４３の圧力は制御ポート２６を経由してロック機構２１のシリンダ室２４における圧力室２４ａに印加されるために、ピストン２２がスプリング２５に抗して後退する。このピストン２２の後退により、ピストン２２の内側端部２２ａが凹部２０から抜け出る。つまり、ロック機構２１が自動的に解除作動し、シリンダブロック３の回転を許容する状態になる。

一方、図１および図４に示されているように、切換弁３３において、第一負荷ポートＡがポンプポートＰに接続されるとともに、第二負荷ポートＢがタンクポートＴに接続されると、高圧油がシリンダ室５に流入するとともに、他のシリンダ室５の圧油が第二吸排路１４に流出する。
高圧油のシリンダ室５への流入に伴って、ピストン７は押圧されるため、ピストン７は斜板８に押圧される。押圧力の周方向ついての分力により、シリンダブロック３を回転させるトルクが発生する。シリンダブロック３を回転させるトルクはスプライン４を介して回転軸２に伝達されるため、回転軸２は回転駆動される。
このとき、ロック機構２１はシリンダブロック３の回転を許容するロック解除状態になっているので、シリンダブロック３は回転することができる。
そして、シリンダブロック３の回転に伴って、ピストン７が下死点から上死点に移行する間に、シリンダ室５が第二吸排ポート１９（図２（ｂ）参照）と連通する。このとき、ピストン７は斜板８により押し戻されるため、シリンダ室５の油をシリンダ室５から第二吸排路１４に連絡路６および第二吸排ポート１９を通じて排出させる。
このようにして、高圧油のシリンダ室５への流入、また、シリンダ室５からの排出が繰り返されることにより、モータ作用が行われる。

図４において、切換弁３３が中立位置Ｎに切り換えられると、ポンプポートＰが閉じられるとともに、タンクポートＴ、第一負荷ポートＡおよび第二負荷ポートＢが接続することにより、シャトル弁４０の第一入口ポート４１と第二入口ポート４２とは圧力が等しくなるために、出口ポート４３が閉じられる。出口ポート４３が閉じられると、ロック機構２１のピストン２２がスプリング２５によって前進されるために、ピストン２２の内側端部２２ａが凹部２０と同位置にある場合は、凹部２０に嵌入する。つまり、ロック機構２１は自動的にロック作動し、シリンダブロック３の回転をロックする状態になる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）油圧モータの油圧回路にシャトル弁を、第一入口ポートを第一吸排路に、第二入口ポートを第二吸排路に、出口ポートをロック機構のシリンダにおける制御ポートにそれぞれ接続して設けることにより、ロック機構を自動的にロック作動および解除作動させることができるので、ロック機構の制御圧力を油圧モータの運転を制御する切換弁に配管を接続して導びく構成を廃止することができる。

（２）ロック機構の制御圧力を油圧モータの運転を制御する制御回路に配管を接続して導びく構成を廃止することにより、配管ポートの加工や配管作業等を省略することができるので、油圧モータの製造コストやメンテナンスコストを低減することができる。

（３）ロック機構が自動的にロック作動および解除作動することにより、油圧モータがトラッククレーンのブームを旋回させる駆動源として用いられた場合には、油圧モータがロックされない状態にすることができ、旋回操作以外の操作では、ブームが不慮に揺れるのを未然に防止することができる。

図５は本発明の第二実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、シャトル弁４０の出口ポート４３とロック機構２１の制御ポート２６とを接続する制御油路４４にアキュムレータ４５が接続されている点である。

ここで、第一実施形態においては、次のような問題点があると、考えられる。
油圧モータの停止時すなわち切換弁３３が中立位置Ｎにセットされた状態で、回転軸２が外力（ブームの慣性力等）によって内側端部２２ａと凹部２０との遊び分だけ回転されると、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立ち、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２を後退させることにより、ロック用ピストン２２の内側端部２２ａを凹部２０から抜き出してしまう可能性がある。
また、油圧モータの停止時において、切換弁３３が中立位置Ｎに設置された後に、シリンダブロック３が惰性で回転した場合にも、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立ち、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２の後退を維持することにより、ロック用ピストン２２の内側端部２２ａが凹部２０に嵌入しない事態が発生する可能性がある。

本実施形態によれば、この問題点は次のように防止される。
油圧モータの停止時すなわち切換弁３３が中立位置Ｎにセットされた状態で、回転軸２が外力によって内側端部２２ａと凹部２０との遊び分だけ回転されると、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立つ。
しかし、この出口ポート４３の圧力はアキュムレータ４５によって吸収されるので、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２を後退させる事態は回避することができる。
また、油圧モータの停止時において、切換弁３３が中立位置Ｎに設置された後に、シリンダブロック３が惰性で回転した場合に、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立つ。
しかし、この出口ポート４３の圧力はアキュムレータ４５によって吸収されるので、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２の後退を維持することにより、ロック用ピストン２２の内側端部２２ａが凹部２０に嵌入しない事態を回避することができる。

図６は本発明の第三実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、シャトル弁４０の弁体４６の軸方向幅を大きく形成することにより、シャトル弁４０にアキュムレータ機能を付与した点である。

本実施形態によれば、シャトル弁４０自体がアキュムレータ機能を具備しているので、前述した第二実施形態と同様に第一実施形態の問題点を防止することができる。

図７は本発明の第四実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、シャトル弁４０にドレン用制御弁５０が接続されている点である。すなわち、ドレン用制御弁５０は、２位置・２ポート・パイロット操作形方向制御弁として構成されており、一次ポート５１が出口ポート４３に接続されているとともに、二次ポート５２がドレンポート２７に接続されており、パイロット路５３が一次ポート５１に接続されている。

本実施形態によれば、前述した第一実施形態の問題点は次のように防止される。
油圧モータの停止時すなわち切換弁３３が中立位置Ｎにセットされた状態で、回転軸２が外力によって内側端部２２ａと凹部２０との遊び分だけ回転されると、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立つ。
しかし、この出口ポート４３の圧力はドレン用制御弁５０によってドレンされるので、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２を後退させる事態は回避することができる。旋回時は出口ポート４３に圧力が立つと、ドレン用制御弁５０がパイロット路５３のパイロット圧力によって閉じられるので、出口ポート４３の圧力はロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２を後退させる。
また、油圧モータの停止時において、切換弁３３が中立位置Ｎに設置された後に、シリンダブロック３が惰性で回転した場合に、ピストン７が斜板８によって押されて進退するので、第一吸排路１３と第二吸排路１４との間に圧力差が発生し、この圧力差によってシャトル弁４０の出口ポート４３に圧力が立つ。
しかし、この出口ポート４３の圧力はドレン用制御弁５０によってドレンされるので、この圧力がロック機構２１の圧力室２４ａに印加してロック用ピストン２２を後退させることはなくなり、ロック用ピストン２２の内側端部２２ａが凹部２０に嵌入しない事態を回避することができる。旋回操作時は出口ポート４３に圧力が立つと、ドレン用制御弁５０がパイロット路５３のパイロット圧力によって閉じられるので、出口ポート４３の圧力はロック機構２１の圧力室２４ａに印加して、ロック用ピストン２２を後退させる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、油圧モータは斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータに限らず、その他のプランジャ形油圧モータ、歯車形油圧モータ、ベーン形油圧モータ等の油圧モータ全般に適用することができる。

１…ハウジング、２…回転軸、３…シリンダブロック（ロータ）、４…スプライン、５…シリンダ室、６…連絡路、７…ピストン、８…斜板、１２…エンドプレート、１３…第一吸排路、１４…第二吸排路、１５…バルブプレート、１７…圧縮スプリング、１８…第一吸排ポート、１９…第二吸排ポート、
２０…凹部、２１…ロック機構、２２…ロック用ピストン、２３…シリンダ、２４…シリンダ室、２４ａ、２４ｂ…圧力室、２５…スプリング、２６…制御ポート、２７…ドレンポート、２８…キャップ、
３０…油圧回路、３１…油圧源、３２…タンク、３３…切換弁、
４０…シャトル弁、４１…第一入口ポート、４２…第二入口ポート、４３…出口ポート、４４…制御油路、４５…アキュムレータ、４６…弁体、
５０…ドレン用制御弁、５１…一次ポート、５２…二次ポート、５３…パイロット路。

Claims (4)

1. 回転可能なロータと、該ロータを回転させる圧油を吸排する一対の吸排路と、前記ロータと共に回転する凹部と、該凹部に対向するロック機構とを備えており、該ロック機構は前記凹部と嵌合可能なロック用ピストンと、該ロック用ピストンが摺動自在に収納されたシリンダ室と、該シリンダ室内に装着されて前記ロック用ピストンを前記凹部側へ付勢するスプリングとを備えている油圧モータにおいて、
   前記一対の吸排路には第一入口ポートと第二入口ポートと出口ポートとを有するシャトル弁が設けられており、前記第一入口ポートは前記一対の吸排路の一方に接続され、前記第二入口ポートは前記一対の吸排路の他方に接続され、前記出口ポートは前記シリンダ室に接続されていることを特徴とする油圧モータ。
2. 前記出口ポートと前記シリンダ室とを接続した制御油路にアキュムレータが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧モータ。
3. 前記シャトル弁がアキュムレータ機能を具備することを特徴とする請求項１に記載の油圧モータ。
4. 前記シャトル弁にパイロット操作形方向制御弁が、一次ポートが前記出口ポートに接続され、二次ポートがドレンポートに接続され、パイロット路が前記一次ポートに接続されて、接続されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧モータ。

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