JP3574993B2

JP3574993B2 - 油圧モータ回路

Info

Publication number: JP3574993B2
Application number: JP32275198A
Authority: JP
Inventors: 陽一近藤; 利幸松浦; 信海豊浦
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: JP2000145708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧モータ回路、さらに詳しくは、走行体、旋回体などの慣性負荷に接続される可変容量型油圧モータの回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧モータの始動、停止、回転方向などの制御は、油圧源の作動油を油圧モータに方向制御弁により給排することにより行われる。可変容量型の油圧モータを用いることにより、油圧モータの回転速度を同じ供給量の作動油で変更することができる。可変容量型の油圧モータ、例えばピストン型の可変容量モータは、ピストンのストロークを可変容量手段によって変え、油圧モータの一回転当たりの容量を変えることにより、大容量のときには低速回転が、小容量のときには高速回転が得られるようになっている。
【０００３】
油圧モータに接続される負荷が走行体、旋回体などのように慣性負荷の場合には、負荷を適切に起動また停止させるために、油圧モータへの供給作動油の圧力であるモータ駆動圧および油圧モータからの排出作動油の圧力であるモータ背圧の大きさを適切に制御することが肝要である。慣性負荷を回転駆動するときには、モータ駆動圧を慣性負荷を駆動するのに十分な大きさ、すなわち駆動トルクが大きくなるように高く設定する。慣性負荷の回転を停止させるときには、慣性負荷が少ないショックで停止するように、慣性エネルギーが小さい低速回転負荷のときにはモータ背圧を低く設定し制動トルクが大きくならないようにし、慣性エネルギーが大きい高速回転負荷のときにはモータ背圧を低速回転のときよりも高く設定し制動トルクを大きくする。
【０００４】
そこで油圧モータ回路には、モータ駆動圧およびモータ背圧を油圧モータの作動状態に応じて規定する多段セット型リリーフ弁（以下、単にリリーフ弁と呼ぶことがある）が備えられている。
【０００５】
このリリーフ弁の圧力を多段に設定する構成が特開平８−１８９５０１号公報に開示されている。すなわち、リリーフ弁の圧力を規定するスプリングの設定荷重を多段階に変えるために、リリーフ弁のスプリング室に圧油が選択的に導かれる。油圧モータを駆動するときには、スプリング室にモータ駆動圧を導いてスプリングの圧縮量を大きくし設定圧力を高くする。高速状態の油圧モータを停止させるときには、油圧モータの容量切換弁を高速位置に切換えるパイロット油圧源からのパイロット圧油を導いてスプリングの圧縮量を設定する。低速状態の油圧モータを停止させるときには、リリーフ弁へのモータ駆動圧およびパイロット圧油を遮断して、高速状態の設定圧よりも低く設定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の油圧モータ回路には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００７】
（１）油圧モータの回路構成変更、仕様変更などにより、パイロット圧油による容量切換弁の操作を電磁ソレノイドなどによる電気的手段にした場合、またパイロット圧油を他の機器、例えば油圧モータのブレーキの解除用にも使う場合などにおいては、リリーフ弁の圧力を設定するためにパイロット圧油が使えなくなり、圧力設定ができなくなる。
【０００８】
（２）パイロット圧油が他の機器の操作用に分流されると、リーフ弁からのパイロット圧油の漏れ量が比較的多いこともあり、またパイロット圧油は低圧・小流量であることから、リリーフ弁の機能に影響を及ぼすとともに他の機器の操作にも影響を及ぼす。リリーフ弁の漏れ量を減らすためにはリリーフ弁本体の加工精度を上げる必要がある。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、多段セット型リリーフ弁の圧力設定をパイロット油圧源の圧油を用いないでも行えるようにし、またリリーフ弁の圧力設定に十分な油量を供給することができる、油圧モータ回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する油圧モータ回路として、可変容量手段を有する油圧モータの、モータ駆動圧およびモータ背圧それぞれのリリーフ圧を、該油圧モータの作動状態に応じて規定する多段セット型リリーフ弁を備え、該多段セット型リリーフ弁はリリーフ圧を規定するスプリングの設定荷重を多段階に変えるために該リリーフ弁のスプリング室に圧油が選択的に導かれる油圧モータ回路において、該圧油として該モータ駆動圧および該可変容量手段に容量切換弁を介して出力する容量変更圧が導かれ、該容量変更圧には該モータ駆動圧および該モータ背圧のうちの高い方の圧力が用いられる、ことを特徴とする油圧モータ回路が提供される。
【００１１】
本発明による油圧モータ回路においては、多段セット型リリーフ弁の圧力設定に、油圧モータを駆動するモータ駆動圧、および油圧モータの可変容量手段に容量切換弁を介して出力される、モータ駆動圧およびモータ背圧のうちの高い方の圧力による容量変更圧が用いられる。したがって、従来のようにパイロット油圧源の圧油を用いる必要がなく、またリリーフ弁に十分な油量を供給することができる。
【００１２】
好適実施形態においては、該油圧モータの容量は、該容量切換弁により大容量または小容量に切換えられ、該多段セット型リリーフ弁は、該スプリング室にスプリングを支持しスプリングのばね力の作用方向に摺動可能に直列に配置した二個のピストンを備え、該スプリング室に導く圧油によって該ピストンが選択的に作動されて該スプリングの設定荷重が変えられ、該モータの駆動時においては該モータ駆動圧を設定し、該モータの回転を停止するときには該モータ背圧を設定し、該大容量のモータを停止するときの該モータ背圧は該小容量のモータを停止するときよりも低く設定される。
【００１３】
したがって、リリーフ弁の設定圧力を三段階に設定することにより、高速および低速二段階の回転状態を有する油圧モータの、駆動および停止制御を適切に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された油圧モータ回路の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す油圧モータ回路は、可変容量手段５を有する油圧モータ４と、油圧モータ４に一対の油路６、７で接続され油圧モータ４に油圧ポンプ９からの作動油を給排する方向制御弁８と、一対の油路６、７に設けられるカウンタバランス弁１０と、油圧モータ４およびカウンタバランス弁１０の間の油路６、７の各々に接続する一対の多段セット型リリーフ弁１２、１３と、油圧モータ４およびカウンタバランス弁１０の間の油路６、７の高い方の圧力を容量変更圧として可変容量手段５に出力する容量切換弁１４とを備えている。多段セット型リリーフ弁１２、１３には、その設定圧を規定するために方向制御弁８からの出力作動油および容量切換弁１４からの出力作動油が選択的に導かれる。油圧モータ４は正転逆転両方向に回転可能である。
【００１６】
方向制御弁８は操作者により操作される三位置弁で、操作されない中立位置（図１に示す状態）においては、油圧ポンプ９からの作動油は、油圧モータ４に供給されないでタンク１１に解放される。方向制御弁８を操作して油圧ポンプ９からの作動油を油路６に流し油圧モータ４に出力すると、油圧モータ４は一方の回転方向（例えば正転方向）に回転し、油圧モータ４からの排出油は、油路７、カウンタバランス弁１０、方向制御弁８を通り、タンク１１に排出される。方向制御弁８を反対方向に操作して油圧ポンプ９からの作動油を油路７に流し油圧モータ４に出力すると、油圧モータ４は逆方向に回転し、油圧モータ４からの排出油は油路６、カウンタバランス弁１０、方向制御弁８を通り、タンク１１に排出される。カウンタバランス弁１０は、慣性負荷により油圧モータ４がオーバランするのを防止する背圧保持弁である。油圧モータ回路２において、方向制御弁８およびカウンタバランス弁１０自体は周知のものでよいから、その構成の詳細については説明を省略する。
【００１７】
油圧モータ４は、斜板型のピストンモータで構成され、可変容量手段である斜板ピストン５を備えている。斜板ピストン５のピストン５ａおよび５ｂを伸縮作動させて斜板４ａの傾き量を変えることにより油圧モータの容量が変更される。油圧モータ４の出力軸は慣性負荷（図示していない）に接続されている。容量切換弁１４は電気信号１５により切換操作される二位置弁である。容量切換弁１４には、油路６に接続する油路６ａおよび油路７に接続する油路７ａのうちの圧力の高い方の圧油が、チェック弁６ｂあるいはチェック弁７ｂを介して選択され導かれている。容量切換弁１４を電気信号１５により一方の位置（図１に示す位置）に操作すると、容量切換弁１４は容量変更圧を油路１４ａを介して斜板ピストン５の一方のピストン５ａに供給し伸長させ、他方のピストン５ｂをドレン油路１４ｄを介してタンク１１に解放し収縮させ、斜板４ａの傾き量を大きく、すなわち油圧モータ４の容量を大きくする。容量切換弁１４を電気信号１５により他方の位置に操作すると、容量切換弁１４は容量変更圧を油路１４ｂを介してピストン５ｂに供給し伸長させ、ピストン５ａをドレン油路１４ｄを介してタンク１１に解放し収縮させ、斜板４ａの傾き量を小さく、すなわち油圧モータ４の容量を小さくする。
【００１８】
多段セット型リリーフ弁１２は油路７のリリーフ圧を規定する。多段セット型リリーフ弁１３は油路６のリリーフ圧を規定する。リリーフ弁１２およびリリーフ弁１３の構成、機能は同じでよい。したがって、詳細な説明はリリーフ弁１２によって行い、リリーフ弁１３については説明の中で該当する番号を適宜に括弧を付して併記する。多段セット型リリーフ弁１２（１３）は、スプリング室１２ａ（１３ａ）の中に、圧力設定スプリング１２ｂ（１３ｂ）、スプリング１２ｂ（１３ｂ）を支持してスプリング１２ｂ（１３ｂ）のばね力の作用方向に摺動可能に直列に配置される二個のピストン１２ｃ（１３ｃ）および１２ｄ（１３ｄ）を備えている。ピストン１２ｃ（１３ｃ）および１２ｄ（１３ｄ）の間には油室１２ｆ（１３ｆ）が形成され、油室１２ｆ（１３ｆ）に圧油を導入するとピストン１２ｃ（１３ｃ）はスプリング１２ｂ（１３ｂ）を圧縮する方向に作動する。ピストン１２ｄ（１３ｄ）とスプリング室１２ａ（１３ａ）の端の固定ピストン１２ｅ（１３ｅ）との間には油室１２ｇ（１３ｇ）が形成され、油室１２ｇ（１３ｇ）に圧油を導入するとピストン１２ｄ（１３ｄ）はピストン１２ｃ（１３ｃ）を介してスプリング１２ｂ（１３ｂ）を圧縮する方向に作動する。
ピストン１２ｃ（１３ｃ）を作動させるとスプリング１２ｂ（１３ｂ）は最大に圧縮され、ピストン１２ｄ（１３ｄ）を作動させるとスプリング１２ｂ（１３ｂ）は、ピストン１２ｃ（１３ｃ）およびピストン１２ｄ（１３ｄ）のいずれをも作動させない状態との中間に圧縮される。油室１２ｆ（１３ｆ）は油路２２（２３）によって、方向制御弁８とカウンタバランス弁１０の間の油路７（６）に接続されている。油室１２ｇ（１３ｇ）は油路２４（２４）によって容量切換弁１４の出力ポートとピストン５ｂとを結ぶ油路１４ｂに接続されている。
【００１９】
油室１２ｆ（１３ｆ）に圧油を導くと、多段セット型リリーフ弁１２（１３）は高圧力、例えば３７０ｋｇｆ／ｃｍ^２に設定され、油室１２ｇ（１３ｇ）に圧油を導くとリリーフ弁１２（１３）は中圧力、例えば２１０ｋｇｆ／ｃｍ^２に設定され、油室１２ｆ（１３ｆ）および油室１２ｇ（１３ｇ）各々への圧油の導入を止めるとリリーフ弁１２（１３）は低圧力、例えば１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２に設定される。
【００２０】
油圧モータ４には、油圧モータ４を回転作動させないとき、すなわち方向制御弁８を操作しないときに油圧モータ４の出力軸を制動するブレーキ１６が備えられている。ブレーキ１６は、ブレーキシリンダ１６ａ内のブレーキスプリング１６ｂによって付勢されたブレーキピストン１６ｃにより、油圧モータ４の出力軸に備えられる摩擦板を油圧モータハウジングの摩擦板に挟圧して油圧モータ４の回転を制動する。ブレーキ１６の制動の解除は、シリンダ１６ａに圧油を供給しブレーキスプリング１６ｂによる付勢力を除くことにより行なわれる。ブレーキシリンダ１６ａにはそのための圧油の給排油路１７がカウンタバランス弁１０の出力ポートに接続されている。方向制御弁８が操作されずカウンタバランス弁１０が中立位置のとき、すなわち油圧モータ４が停止状態のときには、給排油路１７はカウンタバランス弁１０を介してタンク１１に解放され、ブレーキ１６はブレーキスプリング１６ｂが作動して制動状態になる。方向制御弁８が切換操作され、カウンタバランス弁１０が切換えられると、給排油路１７には方向制御弁８およびカウンタバランス弁１０を介してポンプ９の吐出作動油が流れ、ブレーキ１６の制動は解除される。
【００２１】
図１を参照して上述したとおりの油圧モータ回路２の作用を説明する。なお、油圧モータ４は正逆両方向に回転可能であるので、説明は油路６に油圧モータ４への供給作動油が流れ、油路７に油圧モータ４からの排出油が流れる場合で行い、逆回転の場合の該当する符号を括弧を付して併記する。また、説明を分かりやすくするために、油路６を供給油路６、油路７を排出油路７と呼ぶ。
【００２２】
（１）油圧モータの駆動：
油圧モータ４を駆動するときは、方向制御弁８を操作して油圧ポンプ９からの作動油を供給油路６（７）に流す。供給油路６（７）に流れた作動油はチェック弁６ｃ（７ｃ）を介して油圧モータ４に流れ油圧モータ４を回転させる。このときカウンタバランス弁１０は供給油路６（７）につながる油路６ｄ（７ｄ）の圧油により切り換えられる。油圧モータ４からの排出油は排出油路７（６）を通り切り換えられたカウンタバランス弁１０を流れて方向制御弁８を通りタンク１１に排出される。カウンタバランス弁１０が切り換えられると同時にブレーキ１６に接続する給排油路１７にも作動油が流れ制動状態のブレーキ１６を解除する。油圧モータ４の可変容量手段５を制御する容量切換弁１４が電気信号１５により低速位置（図１に示す位置）に位置付けられると、油路６ａおよび油路７ａのうちの供給油路６につながる高圧側の油路６ａから導かれた圧油（容量変更圧）は、油路１４ａに流れ可変容量手段５のピストン５ａを伸長させ、ピストン５ｂをタンク１１に接続し縮小させ、油圧モータ４を大容量の低速状態にする。容量切換弁１４が電気信号１５により高速位置に位置付けられると油路６ａから導かれた容量変更圧は、油路１４ｂに流れ可変容量手段５のピストン５ｂを伸長させ、ピストン５ａをタンク１１に接続し縮小させ、油圧モータ４を小容量の高速状態にする。
【００２３】
多段セット型リリーフ弁１３（１２）には油路２３（２２）により方向制御弁８からの出力作動油のモータ駆動圧が油室１３ｆ（１２ｆ）に導かれリリーフ圧力を高圧に設定する。このときリリーフ弁１３（１２）の油室１３ｇ（１２ｇ）は、容量切換弁１４が低速状態（図１の状態）のときにはタンク１１に接続して解放され、また容量切換弁１４が高速状態のときには油路２４の圧油が導かれるが、リリーフ圧力は高圧に維持される。したがって、油圧モータ４を駆動するときのリリーフ圧力は大きな起動トルクを生成する高圧に設定される。このとき、排出油が流れる排出油路７（６）につながるリリーフ弁１２（１３）は、高圧に設定する必要はないので、リリーフ弁１２（１３）につながる油路２２（２３）はタンク１１に接続している。
【００２４】
（２）油圧モータの停止：
回転状態の油圧モータ４を停止させるには、方向制御弁８を中立位置（図１に示す位置）に戻し作動油の供給油路６への出力を止める。作動油の流れが止まるとカウンタバランス弁１０は中立位置（図１に示す位置）にスプリング力により戻る。油圧モータ４から慣性負荷によって排出される作動油はカウンタバランス弁１０およびチェック弁７ａ（６ａ）でブロックされ、排出油路７（６）の背圧はリリーフ弁１２（１３）の設定圧力まで上昇し、リリーフ弁１２（１３）を通って供給油路６（７）に排出される。このときの排出流量とリリーフ圧力で決まる制動トルクによって油圧モータ４の回転は制動され、停止する。この背圧のリリーフ圧力を変えることにより制動トルクの大きさが制御される。供給油路６（７）につながるリリーフ弁１３（１２）への油路２３（２２）は方向制御弁８を介してタンク１１に接続し、高圧の設定は解除される。
【００２５】
（３）低速回転油圧モータの停止：
低速回転状態の油圧モータ４を停止させる場合においては、リリーフ弁１２（１３）の油室１２ｆ（１３ｆ）には油路２２（２３）が方向制御弁８を介してタンク１１に解放されるので圧油は導かれず、また油室１２ｇ（１３ｇ）には油路２４が容量切換弁１４、ドレン油路１４ｄを介してタンク１１に解放されるので圧油は導かれない。したがって、圧力は規定の低圧に設定され、制動トルクは高圧で設定されるときよりも小さくなる。
【００２６】
（４）高速回転油圧モータの停止：
高速回転状態の油圧モータ４を停止させる場合においては、リリーフ弁１２（１３）の油室１２ｆ（１３ｆ）には排出油路７（６）の背圧が容量切換弁１４、油路２４を介して導かれ、設定圧力は規定の低速回転の油圧モータ４の停止時よりも高く設定される。したがって制動トルクは、低圧で設定されるときよりも大きくなる。
【００２７】
（５）ブレーキ１６は、方向制御弁８を中立位置（図１に示す位置）に戻しカウンタバランス弁１０が中立位置（図１に示す位置）に戻ると、ブレーキ１６内の圧油は給排油路１７、カウンタバランス弁１０を通りタンク１１に解放され、ブレーキピストン１６ｃは油圧モータ４を制動する。なお、この機械的な制動を上述の油圧モータ４の背圧による制動、停止よりもタイミングを遅らせて行うようにするために、給排油路１７にはタンク１１への圧油の放出をゆっくりと行うように遅延弁（図示していない）が設けられている。
【００２８】
（６）本発明による油圧モータ回路２においては、多段セット型リリーフ弁１２、１３の圧力設定に油圧モータ４を駆動するモータ駆動圧、および油圧モータの可変容量手段５に容量切換弁１４を介して出力する容量変更圧が用いられる。したがって、従来のようにパイロット油圧源の圧油を用いる必要がない。また、容量切換弁１４は電気的に切換えることが可能である。
【００２９】
（７）リリーフ圧力の設定に用いられる圧油には、油圧モータ４のモータ駆動圧、およびモータ駆動圧あるいはモータ背圧のうちの高い方の圧力が用いられるから、リリーフ弁に十分な油量を供給することができ、リリーフ弁から漏れがあってもリリーフ弁の機能を十分に確保することができる。また、従来パイロット油圧源の圧油を使用したことによる他の機器の性能への影響の問題も解消される。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。例えば本発明の実施の形態においては、両方向回転の油圧モータが用いられているが、一方向だけの片回転モータに適用することができることは言うまでもない。また、本発明の実施の形態においては、油圧モータは一個であるが、この油圧モータ回路を走行体に適用するときなどにおいては、油圧モータを複数個、すなわち本発明の油圧モータ回路を複数個用いてそれぞれを制御するようにすればよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に従って構成された油圧モータ回路によれば、多段セット型リリーフ弁の圧力設定をパイロット油圧源の圧油を用いないでも行えるようにし、またリリーフ弁の圧力設定に十分な油量を供給することができる、油圧モータ回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された油圧モータ回路図。
【符号の説明】
２：油圧モータ回路
４：油圧モータ
５：斜板ピストン（可変容量手段）
６：油路
７：油路
８：方向制御弁
１０：カウンタバランス弁
１２：多段セット型リリーフ弁
１３：多段セット型リリーフ弁
１４：容量切換弁

Claims

可変容量手段を有する油圧モータの、モータ駆動圧およびモータ背圧それぞれのリリーフ圧を、該油圧モータの作動状態に応じて規定する多段セット型リリーフ弁を備え、該多段セット型リリーフ弁はリリーフ圧を規定するスプリングの設定荷重を多段階に変えるために該リリーフ弁のスプリング室に圧油が選択的に導かれる油圧モータ回路において、
該圧油として該モータ駆動圧および該可変容量手段に容量切換弁を介して出力する容量変更圧が導かれ、該容量変更圧には該モータ駆動圧および該モータ背圧のうちの高い方の圧力が用いられる、ことを特徴とする油圧モータ回路。
該油圧モータの容量は、該容量切換弁により大容量または小容量に切換えられ、
該リリーフ弁は、該スプリング室にスプリングを支持しスプリングのばね力の作用方向に摺動可能に直列に配置した二個のピストンを備え、該スプリング室に導く圧油によって該ピストンが選択的に作動されて該スプリングの設定荷重が変えられ、該モータの駆動時においては該モータ駆動圧を設定し、該モータの回転を停止するときには該モータ背圧を設定し、該大容量のモータを停止するときの該モータ背圧は該小容量のモータを停止するときよりも低く設定される、請求項１記載の油圧モータ回路。