JP3603007B2

JP3603007B2 - Variable displacement hydraulic motor displacement control device

Info

Publication number: JP3603007B2
Application number: JP2000136612A
Authority: JP
Inventors: 彰宮本
Original assignee: Kawasaki Precision Machinery KK
Current assignee: Kawasaki Precision Machinery KK
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001317442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量型油圧モータのモータ容量を制御する容量制御装置に関し、さらに詳しくは、クレーンの巻き上げ用ウインチに用いられる可変容量型油圧モータの容量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、クレーン用ウインチを駆動するための可変容量型油圧モータ１のモータ容量を制御する第１の従来技術の容量制御装置２の油圧回路図であり、図６は、第２の従来技術の容量制御装置５２の油圧回路図である。なお、図５および図６において、容量制御装置２，５２を除く構成については、基本的に同一であるため、対応する部材については同一の参照符号を付す。
【０００３】
まず、図５および図６に共通の構成について説明する。可変容量型油圧モータ１（以下、単に油圧モータ１と略記する）は、斜板形ピストンモータであり、油圧ポンプ（図示せず）から圧油が油圧流路３に供給されると、油圧モータ１はウインチを巻き上げる方向に回転する。また、ウインチを巻き下げる方向に油圧モータ１を回転させる場合には、圧油を油圧流路４から油圧モータ１に給送する。この油圧モータ１は、斜板の傾転角度を変化させることによってモータ容量を変化させることができ、この斜板の傾転角度は、傾転角度制御手段５によって制御される。
【０００４】
傾転角度制御手段５は、斜板に連結された第１段付ピストン６を備え、この第１段付ピストン６の大径部９は、第１ピストン室７に配置され、小径部１０は第２ピストン室８に配置される。容量制御装置２または容量制御装置５２によって、油圧流路３と第１ピストン室７とが接続されると、第１段付ピストン６の大径部９に、供給圧力ＰＡの圧油が作用し、第１段付ピストン６は一方側（図５，６の左方）に移動する。すると、油圧モータ１の斜板の傾転角度が小さくなり、モータ容量が減少する。また、油圧流路３と第１ピストン室７とが遮断されると、第１段付ピストン６の小径部１０にのみ供給圧力ＰＡの圧油が作用し、第１段付ピストン６は他方側（図５，６の右方）に移動する。すると、油圧モータ１のモータ容量が増加する。
【０００５】
次に、図５を参照して、第１の従来技術の容量制御装置２について説明する。この容量制御装置２は、シーケンス弁であって、モータ容量を最大容量と最小容量との２段階に切換えられる。容量制御装置２は、外部指令でモータ容量を切換えるための第１切換制御弁１６および電磁切換弁１５と、モータ容量を最大容量と最小容量とのいずれか一方に自動で切換えるための第２切換制御弁１７とを含む。
【０００６】
外部指令で、モータ容量を最大容量に切換えるためには、まず、電磁切換弁１５のソレノイド１８をオフにする。すると、スプール２０は、ばね１９のばね力によって、他方側（図５の右方）に押圧され、第１位置に配置される。これによって、油圧流路２８内のパイロット圧Ｐ１の圧油が遮断され、油圧流路２９内のパイロット圧Ｐ２の圧油は、タンク２１に導かれる。したがって、第３ピストン室２２内のピストン２３は、スプール２５を一方側（図５の左方）に押圧できず、スプール２５は最大容量保持位置に配置される。これによって、第１ピストン室７と圧油タンク２１とが接続され、第１段付ピストン６は他方側（図５の右方）に移動し、モータ容量が最大容量になる。
【０００７】
自動でモータ容量を制御するためには、まず、電磁切換弁１５のソレノイド１８をオンにする。すると、スプール２０は、ばね１９のばね力に抗して、一方側（図５の左方）に移動し、第２位置に切換えられる。これによって、パイロット圧Ｐ１の圧油は第３ピストン室２２に導かれる。すると、ピストン２３は、ばね２６のばね力に抗して、スプール２５を一方側（図５の左方）に押圧し、スプール２５は、最小容量保持位置まで移動する。すると、第１ピストン室７と、油圧流路３とが接続され、供給圧力ＰＡの圧油が、第１ピストン室７にまで導かれる。これによって、第１段付ピストン６は、一方側（図５の左方）に移動し、モータ容量は最小容量になる。
【０００８】
図７は、容量制御装置２によって、モータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図であり、図８は、容量制御装置２によってモータ容量を自動制御したときの供給圧力ＰＡと負荷トルクとの関係を示す図である。油圧モータ１を回転させて、荷物を巻き上げると、巻き下げる方向に油圧モータ１を回転させようとする負荷トルクが作用する。この油圧モータ１に作用する負荷トルクが大きくなると、油圧流路３内の圧油の供給圧力ＰＡは大きくなる。すると、油圧流路３から第２切換制御弁１７の第４ピストン室３１に流れ込む圧油の圧力が大きくなるので、第２段付ピストン３７の小径部３８に作用する力が大きくなる。やがて、供給圧力ＰＡが、最大設定圧力Ｐｓｅｔ２に達すると、第２段付ピストン３７は、スプール３０を最大容量保持位置まで移動させる。すると、第１ピストン室７と圧油タンク２１とが接続される。このとき、第１段付ピストン６は、他方側（図５の左方）に移動し、第１ピストン室７と油圧流路３とが接続されるので、モータ容量は最大容量に切換えられる。これと同時に、第５ピストン室３２と油圧流路３とが接続され、第５ピストン室３２に供給圧力ＰＡの圧油が流れ込む。したがって、第５ピストン室３２に流れ込んだ圧油によって、第２段付ピストン３７の中径部３９には、第２段付ピストン３７を他方側（図５の右方）に移動させる油圧力が作用するので、スプール３０は、この最大容量保持位置の状態を保持し、モータ容量は最大容量に保持される。
【０００９】
このように、モータ容量を最大容量に保持すると、油圧流路３内の圧油の供給圧力ＰＡが、低下する。一方、負荷の減少に伴って、第４，第５ピストン室３１，３２に流れ込む圧油の圧力も低下し、やがて、供給圧力ＰＡが、予め定める最小設定圧力Ｐｓｅｔ３まで低下すると、スプール３０は最小容量保持位置に配置される。これによって、モータ容量は最小容量に切換えられる。
【００１０】
なお、この容量制御装置２の最大設定圧力Ｐｓｅｔ２と最小設定圧力Ｐｓｅｔ３との圧力設定は、ばね２４のばね力を調節ねじ（図示せず）で調節することによって変化させることができる。
【００１１】
次に図６を参照して、第２の従来技術の容量制御装置５２について説明する。この容量制御装置５２は、ＣＨＰ弁（コンスタントホースパワー弁）であって、モータ容量を自動で調整して、馬力を一定に制御する。つまり、供給圧力ＰＡが一定となるようにモータ容量を調節する。この容量制御装置５２は、外部指令でモータ容量を調節するための、第１切換制御弁５３および電磁減圧弁５４と、自動でモータ容量を調節するための第２切換制御弁５５とを含んで構成される。図９の二点鎖線は、外部指令でモータ容量を調節するときのモータ容量と、パイロット圧力との関係を示す図である。外部指令でモータ容量を増加させるとき、電磁減圧弁５４によって、パイロット圧力Ｐ１の圧油の圧力を減少させる。すると、第３ピストン室６０内のピストン６６が、スプール５６を一方側（図６の左方）に押圧する力が弱くなり、ばね５８のばね力によって、スプール５６は他方側（図６の右方）に移動する。これによって、スプール５６は容量増加位置に配置される。このとき、第１ピストン室７は、タンク２１に接続されるので、第１段付ピストン６は、他方側に移動し、モータ容量が増加する。
【００１２】
外部指令でモータ容量を減少させるとき、電磁減圧弁５４によって、パイロット圧力Ｐ１の圧油の圧力を増加させる。すると、ピストン６６が、スプール５６を一方側（図６の左方）に押圧する力が強くなり、スプール５６は、ばね５８のばね力に抗して一方側（図６の左方）に移動する。これによって、スプール５６は、容量減少位置まで移動する。すると第１ピストン室７は油圧流路３に接続され、第１段付ピストン６は一方側（図６の左方）に移動し、モータ容量が減少する。なお、図９の実線部は、容量制御装置５２によって、モータ容量制御範囲が制限されることを示している。
【００１３】
図９の実線は、容量制御装置５２によって、モータ１のモータ容量を自動制御したときのモータ容量とパイロット圧力との関係を示す図であり、図１０の実線は、容量制御装置５２によって、モータ１のモータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図であり、図１１の実線は、容量制御装置５２によって、モータ容量を自動制御したときの供給圧力ＰＡと負荷トルクとの関係を示す図である。供給圧力ＰＡが大きくなると、油圧流路３から第４ピストン室６１に流れ込む圧油の圧力が大きくなるので、第２段付ピストン６３の小径部６４に作用する力が大きくなる。やがて、供給圧力ＰＡが、基準圧力Ｐｓｅｔ１に達すると、第２段付ピストン６３は、ばね５８のばね力に抗して、スプール５７を容量増加位置まで移動させる。すると、第１ピストン室７と圧油タンク２１とが接続され、これによって第１ピストン室７内の圧力が低下し、第１段付ピストン６は、他方側（図６の右方）に移動し、モータ容量が増加する。
【００１４】
このようにモータ容量が増加すると、供給圧力ＰＡが低下する。この供給圧力ＰＡが基準圧力Ｐｓｅｔ１まで低下すると、第２段付ピストン６３は、スプール５７を他方側（図６の右方）に移動させることができなくなり、スプール５７は、一方側（図６の左方）に移動して、図６に示す容量減少位置に配置される。これによって、油圧流路３と第１ピストン室７とが接続され、第１段付ピストン６は一方側（図６の左方）に移動し、モータ容量が減少する。上述の動作が順次繰り返されて、供給圧力ＰＡが、基準圧力Ｐｓｅｔ１の近傍に維持されて、馬力が一定に保持される。なお、図１０および図１１の二点鎖線は、外部指令によってモータ容量を制限したときの負荷トルクとモータ回転数および供給圧力ＰＡの関係を示す。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の第１の従来技術の容量制御装置２では、モータ容量を最大容量と最小容量との２段階に切換えるので、油圧モータ１は、システム最大馬力を吸収できないという問題がある。上述の第２の従来技術の容量制御装置５２では、モータ容量を最大容量と最小容量との間で無段階に調節することができる。したがって、回路圧力を一定（Ｐｓｅｔ１）に保つように、モータ容量を変化させたとき、油圧モータ１はシステム最大馬力を吸収できる。しかしながら、クローラクレーンやラフテレーンクレーンなどの巻き上げシステムに適用すると、荷物の揺れによる圧力変動を低減させるように、上記の第２切換制御弁５５が作用するので、これによって、ハンチングが生じる。このように、クレーンなどの系の剛性が低い場合に、第２の従来技術の容量制御装置５２を使用すると、低周波のハンチングが生じる。したがって、クレーンのユーザによっては、このハンチングの発生を嫌って、細かなモータ容量の制御ができないと言う欠点があるが、ハンチングの発生を防止できる容量制御装置２によって、モータ容量を制御している場合がある。
【００１６】
また、容量制御装置２では、モータ容量の制御に第１切換制御弁１６と第２切換制御弁１７とを必要とし、容量制御装置５２でも、モータ容量の制御に第１切換制御弁５３と、第２切換制御弁５５を必要としているので、容量制御装置２，５２の構造が複雑であるとともに、製造コストも高い。
【００１７】
また、容量制御装置２では、調節ねじによって、圧力設定範囲を設定していたので、この設定範囲が狭いと言った問題がある。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、可変容量型油圧モータのシステム馬力を最大限に有効利用するとともに、ハンチングを防止することができる可変容量型油圧モータの容量制御装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、最大容量と最小容量との間でモータ容量を変化可能であり、供給圧力ＰＡの圧油が供給され、排出圧力ＰＢの圧油を排出することによって、回転する可変容量型油圧モータのモータ容量を制御する可変容量型油圧モータの容量制御装置において、
前記供給圧力ＰＡと排出圧力ＰＢとの差圧ＰＣが、予め定める基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなると、モータ容量を増加させ、
前記差圧ＰＣが、前記基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなると、モータ容量を減少させ、
負荷変動によって、差圧ＰＣが変動し、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高い予め定める最大設定圧力Ｐｓｅｔ２以上になると、モータ容量を最大容量に固定し、圧力を安定させ、
負荷が減少し、差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低い予め定める最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、再びモータ容量を最小容量にまで減少させることを特徴とする可変容量型油圧モータの容量制御装置である。
【００２０】
本発明に従えば、容量制御装置は、最大容量と最小容量との間で変位可能な可変容量型油圧モータのモータ容量を差圧ＰＣに基づいて制御する。差圧ＰＣが、予め定める基準圧力Ｐｓｅｔ１、すなわち可変容量型油圧モータのシステム馬力を最大限に有効利用することができる圧力よりも高くなると、容量制御装置は、モータ容量を増加させて、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１まで低下させる。差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１より低くなると、容量制御装置は、モータ容量を減少させて差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１まで増加させる。したがって、容量制御装置が、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１近傍に維持した状態で、可変容量型油圧モータは回転するので、システム馬力は最大限に有効利用され、馬力のロスが少ない。負荷変動によって、差圧ＰＣが変動し、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高い最大設定圧力Ｐｓｅｔ２になると、容量制御装置はモータ容量を最大容量に固定するので、差圧ＰＣは、周期的に変動することなく、最大容量に対応した負荷圧力に低下するので、ハンチングの発生を防止することができる。差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低い予め定める最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、容量制御装置は、モータ容量を最小容量にまで減少させて圧力を上昇させ、再び自動制御を始める。このようにして、可変容量型油圧モータのシステム馬力を有効利用できるとともに、ハンチングの発生を防止できる。
【００２１】
また本発明は、外部指令（パイロット圧力Ｐｉ）によって、前記差圧ＰＣが、前記基準圧力Ｐｓｅｔ１に達するまで、モータ容量を最小容量に保持する最小容量保持位置と、
差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１に達した後、差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなったとき、モータ容量を減少させる容量減少位置と、
差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１に達した後、差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなったとき、モータ容量を増加させる容量増加位置と、
差圧ＰＣが、前記最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下に低下するまで、モータ容量を最大容量に保持する最大容量保持位置とを自動選択することができる四位置切換制御弁を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、容量制御装置は、四位置切換制御弁を含む。この四位置切換制御弁は、上記の機能を有する各位置を、自動選択することによって、可変容量型油圧モータのモータ容量を制御する。すなわち、最小容保持位置と最大容量保持位置とを切換えることによって、第１の従来技術のシーケンス弁と同様に、ハンチングを防止するためのモータ容量の制御を行うことができ、容量増加位置と容量減少位置と適宜切換えることによって、第２の従来技術のＣＨＰ弁と同様に、差圧ＰＣを、一定圧力に維持するモータ容量の制御を行うことができる。これによって、１台の四位置切換制御弁で、可変容量型油圧モータのシステム馬力を有効利用することができるとともに、ハンチングの発生も防止することができる。また、一つの四位置切換制御弁によって制御できるので、従来技術のように二つの弁を必要としない。
【００２３】
また本発明は、前記四位置切換制御弁は、１本のスプールを有し、前記最小容量保持位置、容量減少位置、容量増加位置および最大容量保持位置は、スプールの軸線に沿って、この順番で配置され、
パイロット圧力Ｐｉに基づいて最大容量保持モードと自動制御モードとを選択することが可能であり、パイロット圧力Ｐｉに基づいて、自動制御モードを選択した場合、スプールは最小容量保持位置となり、その後、
差圧ＰＣが、前記基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなるにつれて、スプールを最大容量保持位置側に移動させる油圧力が、差圧ＰＣによって、スプールに作用し、
差圧ＰＣが、前記基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなるにつれて、スプールを最小容量保持位置側に移動させる油圧力が、差圧ＰＣによって、スプールに作用し、
スプールが最小容量保持位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成され、
スプールが容量減少位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成され、
スプールが容量増加位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成され、
スプールが最大容量保持位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成されるとともに、スプールを最大容量保持位置に保持する油圧力がスプールに作用することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、四位置切換制御弁は、１本のスプールを有し、上記各位置は、スプールの軸線に沿って、この順番で配置される。スプールが最小容量保持位置に保持された状態で、差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなると、差圧ＰＣに基づく油圧力で、スプールは、一方側に押圧され、容量減少位置を経て容量増加位置に配置される。このようにスプールが容量増加位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成されて、モータ容量が増加する。すると、差圧ＰＣは次第に低下し、やがて基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなる。このように、差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなると、差圧ＰＣに基づく油圧力で、スプールは他方側に押圧されて容量増加位置に配置される。このようにスプールが容量減少位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成されて、モータ容量が減少する。すると、差圧ＰＣは次第に増加し、やがて、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなる。すると、前述したように、油圧力によってスプールは再び容量増加位置に配置される。このようにスプールが容量減少位置と容量増加位置との間を変位することによって、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１の近傍に維持することができる。
【００２５】
差圧ＰＣが最大設定圧力Ｐｓｅｔ２以上になると、スプールは一方側に押圧されて最大容量保持位置に配置されるまで移動する。このように、スプールが最大容量保持位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成されるとともに、スプールを最大容量保持位置に保持する。スプールを最大容量保持位置に保持することによって、モータ容量を最大容量に保持することができ、差圧ＰＣは安定する。負荷の減少に伴い、差圧ＰＣが次第に減少していき、やがて、差圧ＰＣが最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、スプールは他方側に押圧され、最小容量保持位置に配置される。このようにスプールが最小容量保持位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成されるとともに、スプールを最小容量保持位置に保持する。スプールが最小容量保持位置に保持されると、モータ容量を最小容量に保持することができる。このようにして、モータ容量を最大容量と最小容量との間で自動制御することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の可変容量型油圧モータ１の容量制御装置１０２の簡略化した油圧回路図である。クレーンのウインチのドラムを回転させる可変容量型油圧モータ１０１（以下、単に油圧モータ１０１と略記する）は、たとえば斜板形ピストンモータであって、この油圧モータ１０１の一方のポート１５１は、油圧流路１０３に接続され、他方のポート１５２は、油圧流路１０４に接続される。これらの油圧流路１０３，１０４は、流路切換弁（図示せず）を介して、油圧ポンプ（図示せず）および圧油タンク（図示せず）に接続される。油圧ポンプから油圧流路１０３に圧油が給送されると、この圧油は、油圧モータ１０１をウインチの巻き上げ方向に回転させ、その後、油圧流路１０４を通って圧油タンクに排出される。油圧ポンプから油圧流路１０４に圧油を給送すると、この圧油は、油圧モータ１０１をウインチの巻き下げ方向に回転させ、その後、油圧流路１０３を通って圧油タンクに排出される。この油圧モータ１０１は、斜板１０９の傾転角度Ａを変化させることによって、モータ容量を変化させることができ、この傾転角度Ａが大きくなるとモータ容量が増加し、傾転角度Ａが小さくなるとモータ容量が減少する。この斜板１０９の傾転角度Ａは、傾転角度制御手段１０５によって制御される。
【００２７】
傾転角度制御手段１０５は、基端部がピストン室１０８に挿入されるピストン１０７を有する。このピストン１０７の一端部は、斜板１０９を傾転角度Ａを小さくする方向（図１の右方）に押圧する。このピストン１０７の他端部は、ピストン室１０８内に配置される。ピストン１０７の他端面は、受圧面であって、ピストン室１０８内の圧力が増加すると、ピストン１０７は一方側（図１の右方）に移動して、斜板１０９の傾転角度Ａを小さくして、モータ容量を減少させる。ピストン室１０８内の圧力が減少すると、ピストン１０７は、他方側に移動して、傾転角度Ａが大きくなり、モータ容量が増加する。
【００２８】
傾転角度制御手段１０５のピストン室１０８内への圧油の供給または排出は、本発明の容量制御装置１０２によって制御される。容量制御装置１０２は、４位置４ポート切換制御弁１０６（以下、単に切換弁１０６と略記する）を含む。図２は、この４位置４ポート切換制御弁１０６の断面図である。図１および図２を参照して、切換弁１０６について説明する。この切換弁１０６は、クレーンの操作者による手動操作または、油圧流路１０３内の圧油の供給圧力ＰＡと油圧流路１０４内の圧油の排出圧力ＰＢとの差圧ＰＣ＝（ＰＡ−ＰＢ）に基づく自動制御によって切換えられる。切換弁１０６は、軸線に沿って変位する１本のスプール１３０と、第１〜第４ポート１１１〜１１４と、第１〜第４パイロットポート１３１〜１３４と、ばね力ｆｓでスプール１３０を軸線方向一方側（図１の右方）に押圧するばね部材１３５とを含む。
【００２９】
さらに詳しく述べると、図２に示すようにハウジング１６３に形成された貫通孔１６１内にスプール１３０が軸線方向（図２の左右方向）に摺動自在に装着される。このスプール１３０は、第１〜第４小径部１７０〜１７３と、第１〜第３大径部１６７〜１６９とが軸線方向一方側（図２の右方）から交互に配置されて、一体的に形成される。スプール１３０の一方側（図２の右方）には、第１シリンダ１６６が装着され、この第１シリンダ１６６の制御ピストン１５１は、スプール１３０を他方側（図２の左方）に押圧する。また、スプール１３０の第４小径部１７３には、スプール押圧部材１６５が取り付けられ、このスプール押圧部材１６５の他端部には、第２シリンダ１６４の段付ピストン１５２の大径部１５３が取り付けられる。この第２シリンダ１６４とスプール押圧部材１６５のフランジ部との間に、ばね部材１３５が設けられる。また、第２シリンダ１６４は貫通孔１６１の他端部に装着される。貫通孔１６１の一方の開口端は、プラグ１６０によって封止され、他方の開口端は、カバー部材１６２によって封止される。このカバー部材１６２を貫通して、調節ねじ１５９が設けられ、この調節ねじ１５９は、第２シリンダ１６４の位置を決定する。
【００３０】
油圧ポンプ（図示せず）から供給された供給圧力ＰＡの圧油が流れる油圧流路１０３と、第１パイロットポート１３１とは、油圧流路１１８によって接続される。この第１パイロットポート１３１と、第２シリンダ１６４（図２参照）の第１圧油室１５７とが連通する。段付ピストン１５２の大径部１５３の他端面は、第１圧油室１５７内に配置されるこの第１圧油室１５７内の圧油が大径部１５３の他端面に作用すると、段付ピストン１５２は、スプール１３０を一方側（図２の右方）に押圧する。油圧流路１１８と第３ポート１１３とは、油圧流路１２０によって接続され、この油圧流路１２０は、パイロット圧力Ｐｉの圧油が流れる油圧流路１１７に接続される。この油圧流路１１７と第３パイロットポート１３３とは、油圧流路１１６によって接続される。この第３パイロットポート１３３に流れ込む圧油は、スプール１３０の第１大径部１６７の一端面に作用し、スプール１３０を他方側（図２の右方）に押圧する。
【００３１】
油圧流路１１８の油圧流路１２０との接続点と油圧流路１０３との接続点との間には、逆止弁１２８が介在され、この逆止弁１２８は、油圧流路１０３側への圧油の逆流を防止する。油圧流路１１７の油圧流路１２０との接続点と、油圧流路１１６との接続点との間には、逆止弁１２７が設けられ、この逆止弁１２７は、油圧流路１１６側への圧油の逆流を防止する。上記のように各油圧流路が接続されて、スプール１３０は、第１パイロットポート１３１に流れ込む圧油の供給圧力ＰＡに基づく第１押圧力ｆ１によって、一方側（図１の右方）に押圧され、かつ第３パイロットポート１３３に流れ込む圧油のパイロット圧力Ｐｉに基づく第３押圧力ｆ３によって、他方側（図１の左方）に押圧される。
【００３２】
油圧モータ１０１から圧油タンク（図示せず）に排出される排出圧力ＰＢの圧油が流れる油圧流路１０４と第２パイロットポート１３２とは、油圧流路１１９によって接続される。この第２パイロットポート１３２と第１シリンダ１６６（図２参照）の圧油室１５６とが連通する。制御ピストン１５１の一端面は、この圧油室１５６内に配置され、圧油室１５６内の圧油が制御ピストン１５１の一端面に作用すると、制御ピストン１５１は、スプール１３０を他方側（図２の左方）に押圧する。したがって、第２パイロットポート１３２に流れ込む圧油の圧力ＰＢに基づく制御ピストン１５１による第２押圧力ｆ２によって、スプール１３０は他方側（図１の左方）に押圧される。
【００３３】
切換弁１０６の第１ポート１１１と、ピストン室１０８とは、油圧流路１１５によって接続される。第２ポート１１２と第４パイロットポート１３４とは油圧流路１２１によって接続される。この第４パイロットポート１３４と第２シリンダ１６４（図２参照）の第２圧油室１５８とが連通し、段付ピストン１５２の小径部１５４の他端面は、この第２圧油室１５８内に配置される。第２圧油室１５８内の圧油が小径部１５４の他端面に作用すると、段付ピストン１５２はスプール１３０を一方側（図２の右方）に押圧する。
【００３４】
第４ポート１１４とドレンポート１１４ａ，１１４ｂとは、ドレン流路１２４，１２５によって接続される。このドレンポート１１４ａ，１１４ｂは、圧油タンク（図示せず）に接続される。したがって第２ポート１１２と第４ポート１１４とが接続されると、第４パイロットポート１３４内の圧油は圧油タンクに排出される。また第２ポート１１２と第３ポート１１３とがスプール１３０の第３小径部１７２を介して接続されると、第４パイロットポート１３４に供給圧力ＰＡの圧油またはパイロット圧力Ｐｉの高い方の圧油が流れ込み、この供給圧力ＰＡとパイロット圧力Ｐｉとに基づく段付ピストン１５２よる第４押圧力ｆ４によって、スプール１３０は一方側（図１の右方）に押圧される。
【００３５】
四位置切換制御弁１０６のスプール１３０は、図１に示す最小容量保持位置、容量減少位置、容量増加位置および最大容量保持位置の間で、軸線に沿って変位可能であり、この各位置は、軸線に沿ってこの順番で配置される。
【００３６】
パイロット圧力Ｐｉの圧油が供給されると、この圧油がパイロットポート１３３に流れ込み、第３押圧力ｆ３によって、スプール１３０が最小容量保持位置に移動する。すなわち、第１ポート１１１と第３ポート１１３とがスプール１３０の第３小径部１７２（図２参照）を介して接続され、第２ポート１１２とドレンポート１１４ｂとがスプール１３０の第２小径部１７１（図２参照）を介して接続される。この状態から、供給圧力ＰＡの圧油が導入されると、第１ピストン室１０８内に油圧流路１０３内の供給圧力ＰＡの圧油または油圧流路１１７内のパイロット圧力Ｐｉの圧油の圧力の高い方の圧油が流れ込む。すなわち、パイロット圧力Ｐｉの圧油の供給後に、モータ１に供給圧力ＰＡの圧油を供給しないと、スプール１３０の位置は、最大容量保持位置から始まり、これによって、第４押圧力ｆ４が働き、所定のパイロット圧力Ｐｉで最小容量保持位置にスプール１３０を移動させることができない。つまり、自動制御するためには、モータ１の始動前に、パイロット圧力Ｐｉの圧油を供給する必要がある。したがって、前述したように、ピストン１０７は、斜板１０９を図１の右方に押圧し、傾転角度Ａが小さくなって、モータ容量が減少する。これと同時に、第４パイロットポート１３４が圧油タンクに接続されるので、第４パイロットポート１３４内の圧油が圧油タンクに排出される。したがって、スプール１３０には、前述の第４押圧力ｆ４が作用しなくなり、第１押圧力ｆ１とばね力ｆｓとの合力が、第２押圧力ｆ２と第３押圧力ｆ３との合力より小さくなり、スプール１３０は最小容量保持位置に保持される。このように、スプール１３０が最小容量保持位置に保持される間に、モータ容量は最小容量になるまで減少する。したがって、スプール１３０が最小容量保持位置にあるときには、モータ容量は、最小容量に保持される。
【００３７】
スプール１３０が容量減少位置にあるとき、モータ容量は減少する。すなわち、第１ポート１１１と第３ポート１１３とがスプール１３０の第３小径部１７２（図２参照）を介して接続され、第２ポート１１２および第４ポート１１４が第２大径部１６８（図２参照）によって塞がれるので、ピストン室１０８内に油圧流路１０３内の供給圧力ＰＡの圧油または油圧流路１１７内のパイロット圧力Ｐｉの圧油の圧力の高い方の圧油が流れ込む。したがって、前述したように、ピストン１０７は、斜板１０９を図１の右方に移動させ、傾転角度Ａが小さくなって、モータ容量が減少する。
【００３８】
スプール１３０が、容量増加位置にあるとき、モータ容量は増加する。すなわち、第１ポート１１１とドレンポート１１４ａとがスプール１３０の第４小径部１７３（図２参照）を介して接続され、第２ポート１１２と第３ポート１１３とが第２大径部１６８によって塞がれるので、ピストン室１０８と圧油タンクとが接続されて、ピストン室１０８内の圧油が排出される。したがって、前述したようにピストン１０７は、図１の左方に移動し、傾転角度Ａが大きくなって、モータ容量が増加する。
【００３９】
スプール１３０が、最大容量保持位置にあるとき、モータ容量は最大容量に保持される。図２はスプール１３０が最大容量保持位置にある状態を示す。すなわち、第１ポート１１１とドレン流路１１４ａとがスプール１３０の第４小径部１７３（図２参照）を介して接続され、第２ポート１１２と第３ポート１１３とが第３小径部１７２（図２参照）を介して接続されるので、ピストン室１０８内の圧油は、圧油タンク１３９に排出される。したがって、前述したようにピストン１０７は、図１の左方に移動し、斜板１０９の傾転角度Ａが大きくなってモータ容量が増加する。これと同時に、第４パイロットポート１３４が油圧流路１２０に接続されるので、第４パイロットポート１３４には、供給圧力ＰＡの圧油またはパイロット圧力Ｐｉの圧油の圧力の高い方の圧油が流れ込む。したがって、スプール１３０には、前述の第４押圧力ｆ４が作用するので、第１押圧力ｆ１とばね力ｆｓと第４押圧力ｆ４との合力が第２押圧力ｆ２と第３押圧力ｆ３との合力に打ち勝って、スプール１３０をさらに一方側（図１の右方）に押圧する。これによってスプール１３０が最大容量保持位置に保持される。このようにスプール１３０が最大容量保持位置に保持される間に、モータ容量は最大容量になるまで増加する。したがって、スプール１３０が最大容量保持位置にあるとき、モータ容量が最大容量に保持される。
【００４０】
図３は、容量制御装置１０２によって、モータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図であり、図４は容量制御装置１０２によってモータ容量を自動制御したときの差圧ＰＣと負荷トルクとの関係を示す図である。油圧モータ１０１を回転させて、荷物を巻き上げると、この荷物によって、巻き下げる方向に油圧モータ１０１を回転させようとする負荷トルクが作用する。この油圧モータ１０１に作用する負荷トルクが大きくなると、油圧流路１０３内の圧油の供給圧力ＰＡが大きくなり、差圧ＰＣも大きくなる。
【００４１】
モータ容量を最小容量に保持した状態、すなわち切換制御弁１０６のスプール１３０を最小容量保持位置に保持した状態で、油圧モータ１０１を回転させると、荷物による負荷トルクによって、差圧ＰＣが、図３のラインＬ１に示すように上昇する。これと同時に、第１パイロットポート１３１に導かれる圧油の圧力も上昇するので、前述の第１押圧力ｆ１が大きくなる。やがて、差圧ＰＣが予め定める基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも大きくなると、油圧力Ｆ１＝（ｆ１＋ｆｓ）−（ｆ２＋ｆ３）＞０によって、スプール１３０が、一方側（図１の右方）に押圧されて移動し、容量減少位置を経て容量増加位置にまで配置される。
【００４２】
このように、スプール１３０が容量増加位置にまで配置されると、前述したようにモータ容量が増加する。すると、差圧ＰＣは、次第に低下して、やがて基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなる。差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなると、再び第１押圧力ｆ１が低下するので、油圧力Ｆ１＝（ｆ１＋ｆｓ）−（ｆ２＋ｆ３）＜０によって、スプール１３０は他方側（図１の左方）に押圧されて移動し、容量減少位置に配置される。
【００４３】
このように、スプール１３０が容量減少位置に配置されると、前述したようにモータ容量が減少する。すると、差圧ＰＣは次第に増加して、やがて基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなる。差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなると、再び第１押圧力ｆ１が大きくなるので、上記の油圧力Ｆ１によって、スプール１３０は一方側（図１の右方）に押圧されて移動し、容量増加位置に配置される。
【００４４】
負荷トルクが増加していくと、上述のようにして、スプール１３０が容量減少位置と容量増加位置との間で変位することによって、図３の仮想線１４０に示すよう差圧ＰＣは、基準圧力Ｐｓｅｔ１の近傍を変動しながら、ラインＬ２に示すように、基準圧力Ｐｓｅｔ１程度に維持される。この基準圧力Ｐｓｅｔ１は、油圧モータ１のシステム馬力を最大限に有効利用できる値に設定される。なお、本実施形態では、基準圧力Ｐｓｅｔ１は、２５ＭＰａに設定している。以上のように、本発明の容量制御装置１０２によって、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１近傍に維持できるので、この維持状態では、馬力のロスが小さく、油圧モータ１０１のシステム馬力を最大限に有効利用することができる。また、この基準圧力Ｐｓｅｔ１は、パイロット圧力Ｐｉと、調節ねじ１５９とによって、任意に設定できる。
【００４５】
上記維持状態中に、差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも大きい、予め定める最大設定圧力Ｐｓｅｔ２以上になると、油圧力Ｆ１＝（ｆ１＋ｆｓ）−（ｆ２＋ｆ３）＞０によって、スプール１３０は、一方側（図１の右方）に押圧されて移動し、最大容量保持位置に配置される。このようにスプール１３０が最大容量保持位置に配置されると、前述したように、モータ容量が最大容量にまで増加し、さらに、第４押圧力ｆ４が、スプール１３０に作用するので、スプール１３０は、前記油圧力Ｆ１よりも大きい油圧力Ｆ２＝（ｆ１＋ｆｓ＋ｆ４）−（ｆ２＋ｆ３）＞＞０によって、最大容量保持位置に保持される。したがって、図３のラインＬ３に示すように、モータ容量を最大容量に保持することができ、これによって、負荷トルクが減少していくと、差圧ＰＣはラインＬ４に沿って次第に低下していく。この最大設定圧力Ｐｓｅｔ２は、たとえば、ハンチングが生じるおそれのある圧力値に設定される。本実施形態のように、基準圧力Ｐｓｅｔ１が２５ＭＰａの場合、最大設定圧力Ｐｓｅｔ２を、３０ＭＰａ程度に設定し、圧力脈動を制限するのが好ましい。以上のように、本発明の容量制御装置１０２は、差圧ＰＣが、最大設定圧力Ｐｓｅｔ２以上になると、いわば自動的に、モータ容量を最大容量にまで増加させるので、ハンチングの発生を防止することができる。この最大設定圧力Ｐｓｅｔ２は、基準圧力Ｐｓｅｔ１に対して、パイロットピストン１５２、ばね部材１３５およびスプール１３０によって決まるある一定した差圧に決定される。
【００４６】
上述のように、モータ容量を最大容量に保持して、差圧ＰＣが低下すると、やがて差圧ＰＣが、基準設定圧力Ｐｓｅｔ１よりも小さい予め定める最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下にまで低下する。このように差圧ＰＣが、最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、油圧力Ｆ２＝（ｆ１＋ｆｓ＋ｆ４）−（ｆ２＋ｆ３）＜０によって、スプール１３０は他方側（図１の左方）に押圧されて移動し、最小容量保持位置に配置される。このようにスプール１３０が最小容量保持位置に配置されると、前述したようにモータ容量は最小容量にまで低下し、さらに前述したように第４押圧力ｆ４がスプール１３０に作用しなくなるので、スプール１３０は、油圧力Ｆ３＝（ｆ１＋ｆｓ）−（ｆ２＋ｆ３）＜＜０によって、最小容量保持位置に保持される。この最小設定圧力Ｐｓｅｔ３は、モータ容量を最大容量から最小容量に変化させたとしても、ハンチングが生じることのない圧力値に設定され、さらに詳しくは、最小容量に変化させたときに、差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１を越えることのない値に設定される。たとえば、本実施形態では、最小設定圧力Ｐｓｅｔ３は、１０ＭＰａに選んでいる。以上のように、本発明の容量制御装置１０２は、差圧ＰＣが最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、自動的にモータ容量を最小容量にまで減少させるので、圧油の無駄を防止することができる。この最小設定圧力ｐｓｅｔ３は、基準圧力Ｐｓｅｔ１に対して、パイロットピストン１５２、ばね部材１３５およびスプール１３０によって決まるある一定した圧力に決定する。
【００４７】
以上のように本発明の容量制御装置１０２では、スプール１３０を最小容量保持位置と最大容量保持位置とに切換えることによって、前述の第１の従来技術のシーケンス弁と同様に、ハンチングの発生を防止するモータ容量の制御を行うことができる。また、容量減少位置と容量増加位置とを自動切換できるので、前述の第２の従来技術のＣＨＰ弁と同様に、差圧ＰＣを一定に維持するモータ容量の制御を行うことができる。したがって、１つの容量制御装置１０２によって、油圧モータ１０１のシステム馬力を有効利用できるとともに、さらにハンチングの発生を防止できる。
【００４８】
また、１本のスプール１３０で、油圧力による自動制御および手動制御を行うことができるので、前述の第１および第２の従来技術のように、２本のスプール、つまり２つの弁を必要としないので、本発明の容量制御装置１０２は、低コストで製造される。
【００４９】
また、差圧ＰＣに基づいて、容量制御装置１０２が作動するので、油圧モータ１０１を巻下げ方向に回転させたとしても、サージ圧によって、モータ容量の制御が変化することはない。つまり、サージ圧によってシーケンス弁の機能は作動せず、荷物の荷重の大きさによってのみ、シーケンス弁の機能が作動する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、差圧ＰＣが、予め定める基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなると、容量制御装置は、モータ容量を増加させて、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１まで低下させる。差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１より低くなると、容量制御装置は、モータ容量を減少させて差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１まで増加させる。したがって、容量制御装置が差圧ＰＣを、基準圧力Ｐｓｅｔ１近傍に維持した状態で、可変容量型油圧モータは回転するので、この可変容量型油圧モータのシステム馬力は最大限に有効利用され、馬力のロスが少ない。また、負荷変動によって差圧ＰＣが最大設定圧力Ｐｓｅｔ２になると、容量制御装置はモータ容量を最大容量に保持するので、差圧ＰＣは、周期的に変動することなく負荷によって一定になるので、ハンチングの発生を防止できる。差圧ＰＣが、最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、容量制御装置は、モータ容量を最小容量にまで減少させて圧力を上昇させる。このようにして、可変容量型油圧モータのシステム馬力を有効利用できるとともに、ＣＨＰ（馬力一定）制御とハンチングなどの以上負荷変動防止ができるシーケンス制御とを自動制御できる。
【００５１】
また本発明によれば、最大容保持モードと容量自動制御モードとを選択することによって、第２の従来技術のＣＨＰ弁と同様に、容量増加位置と容量減少位置と自動選択することによって、差圧ＰＣを、一定圧力に維持するモータ容量の制御を行うことができ、第１の従来技術のシーケンス弁と同様に、ハンチングを防止するためのモータ容量の制御を行うことができる。したがって、四位置切換制御弁は、ＣＨＰ弁およびシーケンス弁の両方の機能によって、モータ容量を制御することができる。これによって、１台の四位置切換制御弁で、可変容量型油圧モータのシステム馬力を有効利用することができるとともに、ハンチングの発生も防止することができる。また、一つの四位置切換制御弁によって最大容量保持モードと自動制御モードとを選択できるので、従来技術のように二つの弁を必要としない。
【００５２】
また本発明によれば、パイロット圧力Ｐｉを供給し、スプールが最小容量保持位置に保持された状態で、差圧ＰＣが、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなると、差圧ＰＣに基づく油圧力で、スプールは、一方側に押圧され、容量増加位置に配置される。スプールが容量増加位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成されて、モータ容量が増加する。すると、差圧ＰＣは、次第に低下し、やがて基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなる。このように、差圧ＰＣが基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも低くなると、差圧ＰＣに基づく油圧力で、スプールは他方側に押圧されて容量増加位置に配置される。このようにスプールが容量減少位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成されて、モータ容量が減少する。すると、差圧ＰＣは次第に増加し、やがて、基準圧力Ｐｓｅｔ１よりも高くなる。すると、前述したように、油圧力によってスプールは再び容量増加位置に配置される。このようにスプールが容量減少位置と容量増加位置との間を変位することによって、差圧ＰＣを基準圧力Ｐｓｅｔ１の近傍に維持することができるので、油圧モータのシステム馬力を有効利用できる。
【００５３】
負荷変動によって、差圧ＰＣが最大設定圧力Ｐｓｅｔ２以上になると、スプールは一方側に押圧されて最大容量保持位置に配置されるまで移動する。このように、スプールが最大容量保持位置に配置されると、モータ容量を増加させる油圧経路が形成されるとともに、スプールは最大容量保持位置に保持され、差圧ＰＣは安定する。したがって、ハンチングの発生が防止できる。負荷の減少に伴い、差圧ＰＣが最小設定圧力Ｐｓｅｔ３以下になると、スプールは他方側に押圧され、最小容量保持位置に配置される。このようにスプールが最小容量保持位置に配置されると、モータ容量を減少させる油圧経路が形成されるとともに、スプールは最小容量保持位置に保持され、モータ容量を最小容量に保持することができる。このようにして、モータ容量を最大容量と最小容量とに切換えることができる。以上のように、四位置切換制御弁を含む容量制御装置は、各位置の切換えを、油圧力によって自動的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の可変容量型油圧モータ１の容量制御装置１０２の簡略化した油圧回路図である。
【図２】４位置４ポート切換制御弁１０６の断面図である。
【図３】容量制御装置１０２によってモータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図である。
【図４】容量制御装置１０２によってモータ容量を自動制御したときの差圧ＰＣと負荷トルクとの関係を示す図である。
【図５】第１の従来技術の容量制御装置２の簡略化した油圧回路図である。
【図６】第２の従来技術の容量制御装置５２の簡略化した油圧回路図である。
【図７】容量制御装置２によってモータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図である。
【図８】容量制御装置２によって、モータ容量を自動制御したときの、供給圧力ＰＡと負荷トルクとの関係を示す図である。
【図９】手動でモータ容量を調節したときの、モータ容量とパイロット圧力との関係を示す図である。
【図１０】容量制御装置５２によって、モータ１のモータ容量を自動制御したときのモータの回転数と負荷トルクとの関係を示す図である。
【図１１】容量制御装置５２によって、モータ容量を自動制御したときの供給圧力ＰＡと負荷トルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１，１０１可変容量型油圧モータ
２，５２，１０２容量制御装置
５，１０５傾転角度制御手段
１５電磁切換弁
１６第１切換制御弁
１７第２切換制御弁
１０６４位置４ポート切換制御弁
１１１第１ポート
１１２第２ポート
１１３第３ポート
１１４第４ポート
１３０スプール
１３１第１パイロットポート
１３２第２パイロットポート
１３３第３パイロットポート
１３４第４パイロットポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement control device for controlling the displacement of a variable displacement hydraulic motor, and more particularly to a displacement control device for a variable displacement hydraulic motor used in a hoisting winch of a crane.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram of a first prior art displacement control device 2 for controlling the motor displacement of a variable displacement hydraulic motor 1 for driving a crane winch, and FIG. 6 is a second prior art displacement control device. FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the capacity control device 52 of FIG. In FIGS. 5 and 6, the components other than the capacity control devices 2 and 52 are basically the same, and corresponding members are denoted by the same reference numerals.
[0003]
First, a configuration common to FIGS. 5 and 6 will be described. The variable displacement hydraulic motor 1 (hereinafter simply referred to as the hydraulic motor 1) is a swash plate piston motor, and when hydraulic oil is supplied from a hydraulic pump (not shown) to the hydraulic flow path 3, the hydraulic motor 1 1 rotates in the direction of winding the winch. When the hydraulic motor 1 is rotated in the direction in which the winch is lowered, pressure oil is supplied from the hydraulic passage 4 to the hydraulic motor 1. The hydraulic motor 1 can change the motor capacity by changing the tilt angle of the swash plate. The tilt angle of the swash plate is controlled by the tilt angle control means 5.
[0004]
The tilt angle control means 5 includes a first stepped piston 6 connected to a swash plate. The large diameter portion 9 of the first stepped piston 6 is disposed in the first piston chamber 7 and the small diameter portion 10 is It is arranged in the second piston chamber 8. When the hydraulic passage 3 and the first piston chamber 7 are connected by the capacity control device 2 or the capacity control device 52, the pressure oil of the supply pressure PA acts on the large diameter portion 9 of the first stepped piston 6. The first stepped piston 6 moves to one side (to the left in FIGS. 5 and 6). Then, the tilt angle of the swash plate of the hydraulic motor 1 becomes small, and the motor capacity decreases. Further, when the hydraulic passage 3 and the first piston chamber 7 are shut off, the pressure oil of the supply pressure PA acts only on the small diameter portion 10 of the first stepped piston 6, and the first stepped piston 6 is moved to the other side. (To the right in FIGS. 5 and 6). Then, the motor capacity of the hydraulic motor 1 increases.
[0005]
Next, a capacity control device 2 according to a first related art will be described with reference to FIG. The displacement control device 2 is a sequence valve, and can switch the motor displacement between two stages of a maximum displacement and a minimum displacement. The displacement control device 2 includes a first switching control valve 16 and an electromagnetic switching valve 15 for switching the motor displacement according to an external command, and a second switching for automatically switching the motor displacement to one of the maximum displacement and the minimum displacement. And a control valve 17.
[0006]
In order to switch the motor capacity to the maximum capacity by an external command, first, the solenoid 18 of the electromagnetic switching valve 15 is turned off. Then, the spool 20 is pressed to the other side (the right side in FIG. 5) by the spring force of the spring 19 and is disposed at the first position. Thus, the hydraulic oil of the pilot pressure P1 in the hydraulic flow path 28 is shut off, and the hydraulic oil of the pilot pressure P2 in the hydraulic flow path 29 is guided to the tank 21. Therefore, the piston 23 in the third piston chamber 22 cannot press the spool 25 to one side (to the left in FIG. 5), and the spool 25 is disposed at the maximum capacity holding position. As a result, the first piston chamber 7 and the pressure oil tank 21 are connected, the first stepped piston 6 moves to the other side (to the right in FIG. 5), and the motor capacity reaches the maximum capacity.
[0007]
To automatically control the motor capacity, first, the solenoid 18 of the electromagnetic switching valve 15 is turned on. Then, the spool 20 moves to one side (to the left in FIG. 5) against the spring force of the spring 19 and is switched to the second position. Thereby, the pressure oil of the pilot pressure P1 is guided to the third piston chamber 22. Then, the piston 23 presses the spool 25 to one side (left side in FIG. 5) against the spring force of the spring 26, and the spool 25 moves to the minimum capacity holding position. Then, the first piston chamber 7 and the hydraulic passage 3 are connected, and the pressure oil of the supply pressure PA is guided to the first piston chamber 7. Thereby, the first stepped piston 6 moves to one side (to the left in FIG. 5), and the motor capacity becomes the minimum capacity.
[0008]
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of the motor and the load torque when the displacement of the motor is automatically controlled by the displacement control device 2. FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between supply pressure PA and load torque. When the hydraulic motor 1 is rotated to wind up the load, a load torque acts to rotate the hydraulic motor 1 in the unwinding direction. When the load torque acting on the hydraulic motor 1 increases, the supply pressure PA of the pressure oil in the hydraulic flow path 3 increases. Then, the pressure of the pressure oil flowing from the hydraulic passage 3 into the fourth piston chamber 31 of the second switching control valve 17 increases, so that the force acting on the small-diameter portion 38 of the second-stage piston 37 increases. Eventually, when the supply pressure PA reaches the maximum set pressure Pset2, the second-stage piston 37 moves the spool 30 to the maximum capacity holding position. Then, the first piston chamber 7 and the pressure oil tank 21 are connected. At this time, the first stepped piston 6 moves to the other side (to the left in FIG. 5), and the first piston chamber 7 and the hydraulic passage 3 are connected, so that the motor capacity is switched to the maximum capacity. At the same time, the fifth piston chamber 32 and the hydraulic flow path 3 are connected, and the pressure oil of the supply pressure PA flows into the fifth piston chamber 32. Accordingly, due to the pressure oil flowing into the fifth piston chamber 32, an oil pressure for moving the second-stage piston 37 to the other side (to the right in FIG. 5) is applied to the middle diameter portion 39 of the second-stage piston 37. As a result, the spool 30 maintains the state of the maximum capacity holding position, and the motor capacity is maintained at the maximum capacity.
[0009]
As described above, when the motor capacity is maintained at the maximum capacity, the supply pressure PA of the pressure oil in the hydraulic flow path 3 decreases. On the other hand, as the load decreases, the pressure of the pressure oil flowing into the fourth and fifth piston chambers 31 and 32 also decreases, and when the supply pressure PA eventually decreases to the predetermined minimum set pressure Pset3, the spool 30 becomes the minimum. It is arranged at the capacity holding position. As a result, the motor capacity is switched to the minimum capacity.
[0010]
The pressure setting of the maximum set pressure Pset2 and the minimum set pressure Pset3 of the displacement control device 2 can be changed by adjusting the spring force of the spring 24 with an adjusting screw (not shown).
[0011]
Next, a capacity control device 52 according to a second related art will be described with reference to FIG. This displacement control device 52 is a CHP valve (constant hose power valve), which automatically adjusts the motor displacement to control the horsepower constant. That is, the motor displacement is adjusted so that the supply pressure PA becomes constant. This displacement control device 52 includes a first switching control valve 53 and an electromagnetic pressure reducing valve 54 for adjusting the motor displacement by an external command, and a second switching control valve 55 for automatically adjusting the motor displacement. Be composed. The two-dot chain line in FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the motor capacity when adjusting the motor capacity by an external command and the pilot pressure. When the motor capacity is increased by an external command, the pressure of the hydraulic oil at the pilot pressure P1 is reduced by the electromagnetic pressure reducing valve 54. Then, the force of the piston 66 in the third piston chamber 60 pressing the spool 56 to one side (the left side in FIG. 6) becomes weak, and the spring 56 causes the spool 56 to move to the other side (the right side in FIG. 6). Move to Thus, the spool 56 is located at the capacity increasing position. At this time, since the first piston chamber 7 is connected to the tank 21, the first stepped piston 6 moves to the other side, and the motor capacity increases.
[0012]
When the motor capacity is reduced by an external command, the pressure of the pilot oil P1 is increased by the electromagnetic pressure reducing valve 54. Then, the force of the piston 66 pressing the spool 56 to one side (the left side in FIG. 6) increases, and the spool 56 moves to the one side (the left side in FIG. 6) against the spring force of the spring 58. I do. As a result, the spool 56 moves to the capacity reduction position. Then, the first piston chamber 7 is connected to the hydraulic passage 3, the first stepped piston 6 moves to one side (the left side in FIG. 6), and the motor capacity decreases. 9 indicates that the displacement control device 52 limits the motor displacement control range.
[0013]
The solid line in FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the motor displacement and the pilot pressure when the displacement of the motor 1 is automatically controlled by the displacement control device 52. The solid line in FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of the motor and the load torque when the motor capacity is automatically controlled, and the solid line in FIG. 11 indicates the supply pressure PA when the motor capacity is automatically controlled by the capacity control device 52. It is a figure showing relation with load torque. When the supply pressure PA increases, the pressure of the pressure oil flowing from the hydraulic passage 3 into the fourth piston chamber 61 increases, so that the force acting on the small diameter portion 64 of the second stepped piston 63 increases. Eventually, when the supply pressure PA reaches the reference pressure Pset1, the second stepped piston 63 moves the spool 57 to the capacity increasing position against the spring force of the spring 58. Then, the first piston chamber 7 and the pressure oil tank 21 are connected, whereby the pressure in the first piston chamber 7 decreases, and the first stepped piston 6 moves to the other side (to the right in FIG. 6). As a result, the motor capacity increases.
[0014]
When the motor capacity increases in this way, the supply pressure PA decreases. When the supply pressure PA decreases to the reference pressure Pset1, the second-stage piston 63 cannot move the spool 57 to the other side (to the right in FIG. 6), and the spool 57 is moved to one side (in FIG. 6). (Left side) and is located at the capacity reduction position shown in FIG. As a result, the hydraulic passage 3 and the first piston chamber 7 are connected, the first stepped piston 6 moves to one side (to the left in FIG. 6), and the motor capacity decreases. The above operation is sequentially repeated, and the supply pressure PA is maintained near the reference pressure Pset1, and the horsepower is kept constant. Note that the two-dot chain lines in FIGS. 10 and 11 show the relationship between the load torque, the motor speed, and the supply pressure PA when the motor capacity is limited by an external command.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the displacement control device 2 of the first prior art, the motor displacement is switched between the maximum displacement and the minimum displacement, so that the hydraulic motor 1 cannot absorb the system maximum horsepower. In the displacement control device 52 of the second prior art described above, the motor displacement can be continuously adjusted between the maximum displacement and the minimum displacement. Therefore, when the motor capacity is changed so as to keep the circuit pressure constant (Pset1), the hydraulic motor 1 can absorb the system maximum horsepower. However, when applied to a hoisting system such as a crawler crane or a rough terrain crane, the above-described second switching control valve 55 acts so as to reduce the pressure fluctuation due to the swinging of the load, thereby causing hunting. As described above, when the rigidity of a system such as a crane is low, the use of the capacity control device 52 of the second prior art causes hunting at a low frequency. Therefore, some crane users have a drawback that they cannot control the motor capacity in detail because they hate the occurrence of hunting, but the motor capacity is controlled by the capacity control device 2 that can prevent the occurrence of hunting. There are cases.
[0016]
Further, the displacement control device 2 requires the first switching control valve 16 and the second switching control valve 17 for controlling the motor displacement, and the displacement control device 52 also requires the first switching control valve 53 for controlling the motor displacement. Since the second switching control valve 55 is required, the structures of the capacity control devices 2 and 52 are complicated and the manufacturing cost is high.
[0017]
Further, in the capacity control device 2, since the pressure setting range is set by the adjusting screw, there is a problem that this setting range is narrow.
[0018]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a displacement control device for a variable displacement hydraulic motor that can effectively utilize the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor and prevent hunting.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is capable of changing a motor capacity between a maximum capacity and a minimum capacity, and supplies a pressure oil at a supply pressure PA and discharges a pressure oil at a discharge pressure PB to rotate the variable displacement hydraulic motor. In a displacement control device for a variable displacement hydraulic motor that controls the displacement of the motor,
When the differential pressure PC between the supply pressure PA and the discharge pressure PB becomes higher than a predetermined reference pressure Pset1, the motor capacity is increased,
When the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the motor capacity is reduced,
When the differential pressure PC fluctuates due to the load fluctuation and becomes equal to or higher than a predetermined maximum set pressure Pset2 higher than the reference pressure Pset1, the motor displacement is fixed at the maximum displacement, and the pressure is stabilized.
When the load decreases and the differential pressure PC becomes equal to or less than a predetermined minimum set pressure Pset3 lower than the reference pressure Pset1, the capacity of the variable displacement hydraulic motor is reduced to the minimum capacity again. It is.
[0020]
According to the present invention, the displacement control device controls the displacement of the variable displacement hydraulic motor that can be shifted between the maximum displacement and the minimum displacement based on the differential pressure PC. When the differential pressure PC becomes higher than a predetermined reference pressure Pset1, that is, a pressure at which the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor can be effectively used to the maximum extent, the displacement control device increases the motor displacement and increases the differential pressure. PC is reduced to the reference pressure Pset1. When the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the displacement control device decreases the motor displacement and increases the differential pressure PC to the reference pressure Pset1. Therefore, the variable displacement hydraulic motor rotates while the displacement control device maintains the differential pressure PC near the reference pressure Pset1, so that the system horsepower is effectively used to the maximum and the horsepower loss is small. When the differential pressure PC fluctuates due to the load fluctuation and reaches the maximum set pressure Pset2 higher than the reference pressure Pset1, the displacement control device fixes the motor displacement to the maximum displacement, so that the differential pressure PC does not fluctuate periodically. Since the load pressure is reduced to the load pressure corresponding to the maximum capacity, hunting can be prevented. When the differential pressure PC becomes equal to or less than a predetermined minimum set pressure Pset3 lower than the reference pressure Pset1, the displacement control device reduces the motor displacement to the minimum displacement, increases the pressure, and starts automatic control again. In this way, the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor can be effectively used, and hunting can be prevented.
[0021]
The present invention also provides a minimum displacement holding position for keeping the motor displacement at a minimum displacement until the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1 by an external command (pilot pressure Pi);
After the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1, when the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1, a capacity reduction position for reducing the motor capacity;
After the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1, when the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, a displacement increasing position for increasing the motor displacement;
A four-position switching control valve capable of automatically selecting a maximum displacement holding position for keeping the motor displacement at the maximum displacement until the differential pressure PC falls below the minimum set pressure Pset3.
[0022]
According to the present invention, the displacement control device includes a four-position switching control valve. The four-position switching control valve controls the motor displacement of the variable displacement hydraulic motor by automatically selecting each position having the above functions. That is, by switching between the minimum capacity holding position and the maximum capacity holding position, the motor capacity for preventing hunting can be controlled in the same manner as in the first prior art sequence valve. By appropriately switching to the decreasing position, it is possible to control the motor displacement for maintaining the differential pressure PC at a constant pressure, similarly to the CHP valve of the second related art. As a result, the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor can be effectively used with one four-position switching control valve, and the occurrence of hunting can be prevented. Further, since control can be performed by one four-position switching control valve, two valves are not required unlike the related art.
[0023]
Also, in the present invention, the four-position switching control valve has one spool, and the minimum capacity holding position, the capacity reducing position, the capacity increasing position and the maximum capacity holding position are arranged in this order along the axis of the spool. Placed in
The maximum capacity holding mode and the automatic control mode can be selected based on the pilot pressure Pi. When the automatic control mode is selected based on the pilot pressure Pi, the spool becomes the minimum capacity holding position, and thereafter,
As the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1, the oil pressure for moving the spool to the maximum capacity holding position acts on the spool by the differential pressure PC,
As the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the hydraulic pressure for moving the spool to the minimum capacity holding position acts on the spool by the differential pressure PC,
When the spool is located at the minimum capacity holding position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed,
When the spool is located at the capacity reduction position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed,
When the spool is arranged at the capacity increasing position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed,
When the spool is located at the maximum capacity holding position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, and hydraulic pressure for holding the spool at the maximum capacity holding position acts on the spool.
[0024]
According to the present invention, the four-position switching control valve has one spool, and the positions are arranged in this order along the axis of the spool. When the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1 in a state where the spool is held at the minimum capacity holding position, the spool is pressed to one side by an oil pressure based on the differential pressure PC, and the capacity is passed through the capacity reduction position. It is arranged at the increasing position. When the spool is disposed at the capacity increasing position in this manner, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, and the motor capacity increases. Then, the differential pressure PC gradually decreases, and eventually becomes lower than the reference pressure Pset1. As described above, when the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the spool is pressed to the other side by the hydraulic pressure based on the differential pressure PC and is arranged at the capacity increasing position. When the spool is disposed at the capacity reduction position in this manner, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed, and the motor capacity is reduced. Then, the differential pressure PC gradually increases, and eventually becomes higher than the reference pressure Pset1. Then, as described above, the spool is again placed at the capacity increasing position by the hydraulic pressure. In this manner, the differential pressure PC can be maintained near the reference pressure Pset1 by displacing the spool between the capacity decreasing position and the capacity increasing position.
[0025]
When the differential pressure PC becomes equal to or higher than the maximum set pressure Pset2, the spool is pressed to one side and moves until it is located at the maximum capacity holding position. As described above, when the spool is disposed at the maximum capacity holding position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, and the spool is held at the maximum capacity holding position. By holding the spool at the maximum capacity holding position, the motor capacity can be held at the maximum capacity, and the differential pressure PC is stabilized. As the load decreases, the differential pressure PC gradually decreases. When the differential pressure PC becomes equal to or less than the minimum set pressure Pset3, the spool is pressed to the other side and is located at the minimum capacity holding position. When the spool is located at the minimum capacity holding position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed, and the spool is held at the minimum capacity holding position. When the spool is held at the minimum capacity holding position, the motor capacity can be held at the minimum capacity. In this way, the motor capacity can be automatically controlled between the maximum capacity and the minimum capacity.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a simplified hydraulic circuit diagram of a displacement control device 102 of a variable displacement hydraulic motor 1 according to one embodiment of the present invention. The variable displacement hydraulic motor 101 (hereinafter simply abbreviated as “hydraulic motor 101”) for rotating a winch drum of a crane is, for example, a swash plate piston motor, and one port 151 of the hydraulic motor 101 The other port 152 is connected to the hydraulic passage 104. These hydraulic flow paths 103 and 104 are connected to a hydraulic pump (not shown) and a pressure oil tank (not shown) via flow path switching valves (not shown). When pressure oil is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic flow path 103, the pressure oil rotates the hydraulic motor 101 in the winch hoisting direction, and is then discharged to the pressure oil tank through the hydraulic flow path 104. . When pressure oil is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic flow path 104, the pressure oil rotates the hydraulic motor 101 in the winch lowering direction, and is then discharged to the pressure oil tank through the hydraulic flow path 103. The hydraulic motor 101 can change the motor capacity by changing the tilt angle A of the swash plate 109. When the tilt angle A increases, the motor capacity increases, and when the tilt angle A decreases, the motor capacity increases. Motor capacity is reduced. The tilt angle A of the swash plate 109 is controlled by the tilt angle control means 105.
[0027]
The tilt angle control means 105 has a piston 107 whose base end is inserted into the piston chamber 108. One end of the piston 107 presses the swash plate 109 in a direction to decrease the tilt angle A (to the right in FIG. 1). The other end of the piston 107 is arranged in a piston chamber 108. The other end surface of the piston 107 is a pressure receiving surface. When the pressure in the piston chamber 108 increases, the piston 107 moves to one side (to the right in FIG. 1), and the tilt angle A of the swash plate 109 decreases. Thus, the motor capacity is reduced. When the pressure in the piston chamber 108 decreases, the piston 107 moves to the other side, the tilt angle A increases, and the motor capacity increases.
[0028]
Supply or discharge of pressure oil into the piston chamber 108 of the tilt angle control means 105 is controlled by the displacement control device 102 of the present invention. Capacity control device 102 includes a four-position four-port switching control valve 106 (hereinafter simply referred to as switching valve 106). FIG. 2 is a sectional view of the four-position four-port switching control valve 106. The switching valve 106 will be described with reference to FIGS. The switching valve 106 is manually operated by an operator of the crane, or a differential pressure PC = (PA−PB) between the supply pressure PA of the hydraulic oil in the hydraulic flow path 103 and the discharge pressure PB of the hydraulic oil in the hydraulic flow path 104. ) Is switched by automatic control based on). The switching valve 106 includes one spool 130 displaced along the axis, first to fourth ports 111 to 114, first to fourth pilot ports 131 to 134, and the spool 130 axially moved by the spring force fs. And a spring member 135 for pressing one side (the right side in FIG. 1).
[0029]
More specifically, as shown in FIG. 2, a spool 130 is slidably mounted in a through hole 161 formed in a housing 163 in an axial direction (left and right direction in FIG. 2). In the spool 130, first to fourth small diameter portions 170 to 173 and first to third large diameter portions 167 to 169 are alternately arranged from one side in the axial direction (the right side in FIG. 2), and are integrally formed. Formed. A first cylinder 166 is mounted on one side (the right side in FIG. 2) of the spool 130, and the control piston 151 of the first cylinder 166 presses the spool 130 to the other side (the left side in FIG. 2). A spool pressing member 165 is attached to the fourth small diameter portion 173 of the spool 130, and the large diameter portion 153 of the stepped piston 152 of the second cylinder 164 is attached to the other end of the spool pressing member 165. . A spring member 135 is provided between the second cylinder 164 and the flange of the spool pressing member 165. The second cylinder 164 is mounted on the other end of the through hole 161. One open end of the through hole 161 is sealed by the plug 160, and the other open end is sealed by the cover member 162. An adjustment screw 159 is provided through the cover member 162, and the adjustment screw 159 determines the position of the second cylinder 164.
[0030]
The first pilot port 131 is connected to a hydraulic passage 103 through which a hydraulic oil having a supply pressure PA supplied from a hydraulic pump (not shown) flows, through a hydraulic passage 118. The first pilot port 131 communicates with the first pressure oil chamber 157 of the second cylinder 164 (see FIG. 2). The other end surface of the large diameter portion 153 of the stepped piston 152 is stepped when the pressure oil in the first pressure oil chamber 157 disposed in the first pressure oil chamber 157 acts on the other end surface of the large diameter portion 153. The piston 152 presses the spool 130 to one side (to the right in FIG. 2). The hydraulic flow path 118 and the third port 113 are connected by a hydraulic flow path 120, and the hydraulic flow path 120 is connected to a hydraulic flow path 117 through which hydraulic oil having a pilot pressure Pi flows. The hydraulic passage 117 and the third pilot port 133 are connected by a hydraulic passage 116. The pressure oil flowing into the third pilot port 133 acts on one end surface of the first large-diameter portion 167 of the spool 130 and presses the spool 130 to the other side (to the right in FIG. 2).
[0031]
A check valve 128 is interposed between a connection point of the hydraulic flow path 118 with the hydraulic flow path 120 and a connection point of the hydraulic flow path 103, and the check valve 128 is connected to the hydraulic flow path 103 side. Prevent backflow of pressurized oil. A check valve 127 is provided between a connection point of the hydraulic passage 117 with the hydraulic passage 120 and a connection point with the hydraulic passage 116, and the check valve 127 is moved to the hydraulic passage 116 side. To prevent the backflow of pressure oil. As described above, the respective hydraulic flow paths are connected, and the spool 130 is pressed to one side (to the right in FIG. 1) by the first pressing force f1 based on the supply pressure PA of the pressure oil flowing into the first pilot port 131. And is pressed to the other side (left side in FIG. 1) by a third pressing force f3 based on the pilot pressure Pi of the pressure oil flowing into the third pilot port 133.
[0032]
A hydraulic flow path 104 through which pressure oil having a discharge pressure PB discharged from the hydraulic motor 101 to a pressure oil tank (not shown) flows and the second pilot port 132 are connected by a hydraulic flow path 119. The second pilot port 132 communicates with the pressure oil chamber 156 of the first cylinder 166 (see FIG. 2). One end face of the control piston 151 is disposed in the pressure oil chamber 156. When the pressure oil in the pressure oil chamber 156 acts on one end face of the control piston 151, the control piston 151 moves the spool 130 to the other side (FIG. 2). To the left). Therefore, the spool 130 is pressed to the other side (left side in FIG. 1) by the second pressing force f2 by the control piston 151 based on the pressure PB of the pressure oil flowing into the second pilot port 132.
[0033]
The first port 111 of the switching valve 106 and the piston chamber 108 are connected by a hydraulic passage 115. The second port 112 and the fourth pilot port 134 are connected by a hydraulic passage 121. The fourth pilot port 134 communicates with the second pressure oil chamber 158 of the second cylinder 164 (see FIG. 2), and the other end surface of the small-diameter portion 154 of the stepped piston 152 is inserted into the second pressure oil chamber 158. Be placed. When the pressure oil in the second pressure oil chamber 158 acts on the other end surface of the small diameter portion 154, the stepped piston 152 presses the spool 130 to one side (to the right in FIG. 2).
[0034]
The fourth port 114 and the drain ports 114a and 114b are connected by drain passages 124 and 125. The drain ports 114a and 114b are connected to a pressure oil tank (not shown). Therefore, when the second port 112 and the fourth port 114 are connected, the pressure oil in the fourth pilot port 134 is discharged to the pressure oil tank. When the second port 112 and the third port 113 are connected via the third small-diameter portion 172 of the spool 130, the pressure oil of the supply pressure PA or the pressure oil of the higher pilot pressure Pi is connected to the fourth pilot port 134. Flows, and the spool 130 is pressed to one side (the right side in FIG. 1) by the fourth pressing force f4 by the stepped piston 152 based on the supply pressure PA and the pilot pressure Pi.
[0035]
The spool 130 of the four-position switching control valve 106 can be displaced along the axis between the minimum capacity holding position, the capacity reducing position, the capacity increasing position, and the maximum capacity holding position shown in FIG. They are arranged in this order along the axis.
[0036]
When the pressure oil at the pilot pressure Pi is supplied, the pressure oil flows into the pilot port 133, and the spool 130 moves to the minimum capacity holding position by the third pressing force f3. That is, the first port 111 and the third port 113 are connected via the third small diameter portion 172 of the spool 130 (see FIG. 2), and the second port 112 and the drain port 114b are connected to the second small diameter portion 171 of the spool 130. (See FIG. 2). In this state, when the pressure oil of the supply pressure PA is introduced, the pressure oil of the supply pressure PA in the hydraulic passage 103 or the pressure oil of the pilot pressure Pi in the hydraulic passage 117 is introduced into the first piston chamber 108. The higher pressure oil flows in. That is, if the supply oil PA is not supplied to the motor 1 after the supply of the pilot oil Pi, the position of the spool 130 starts from the maximum capacity holding position, whereby the fourth pressing force f4 operates. The spool 130 cannot be moved to the minimum capacity holding position at the predetermined pilot pressure Pi. That is, in order to perform the automatic control, it is necessary to supply the hydraulic oil having the pilot pressure Pi before the motor 1 starts. Therefore, as described above, the piston 107 presses the swash plate 109 rightward in FIG. 1, and the tilt angle A decreases, and the motor capacity decreases. At the same time, since the fourth pilot port 134 is connected to the pressure oil tank, the pressure oil in the fourth pilot port 134 is discharged to the pressure oil tank. Therefore, the aforementioned fourth pressing force f4 does not act on the spool 130, and the resultant force of the first pressing force f1 and the spring force fs becomes smaller than the resultant force of the second pressing force f2 and the third pressing force f3. , The spool 130 is held at the minimum capacity holding position. In this manner, while the spool 130 is held at the minimum capacity holding position, the motor capacity decreases until it reaches the minimum capacity. Therefore, when the spool 130 is at the minimum capacity holding position, the motor capacity is held at the minimum capacity.
[0037]
When the spool 130 is in the capacity reduction position, the motor capacity decreases. That is, the first port 111 and the third port 113 are connected via the third small-diameter portion 172 (see FIG. 2) of the spool 130, and the second port 112 and the fourth port 114 are connected to the second large-diameter portion 168 (see FIG. 2). 2), the higher pressure oil of the supply pressure PA in the hydraulic flow path 103 or the higher pressure oil of the pilot pressure Pi in the hydraulic flow path 117 flows into the piston chamber 108. Therefore, as described above, the piston 107 moves the swash plate 109 to the right in FIG. 1, and the tilt angle A decreases, and the motor capacity decreases.
[0038]
When the spool 130 is at the capacity increasing position, the motor capacity increases. That is, the first port 111 and the drain port 114a are connected via the fourth small diameter portion 173 (see FIG. 2) of the spool 130, and the second port 112 and the third port 113 are closed by the second large diameter portion 168. As a result, the piston chamber 108 and the pressure oil tank are connected, and the pressure oil in the piston chamber 108 is discharged. Therefore, as described above, the piston 107 moves to the left in FIG. 1, the tilt angle A increases, and the motor capacity increases.
[0039]
When the spool 130 is at the maximum capacity holding position, the motor capacity is held at the maximum capacity. FIG. 2 shows a state where the spool 130 is at the maximum capacity holding position. That is, the first port 111 and the drain passage 114a are connected via the fourth small diameter portion 173 (see FIG. 2) of the spool 130, and the second port 112 and the third port 113 are connected to the third small diameter portion 172 (see FIG. 2). 2), the pressure oil in the piston chamber 108 is discharged to the pressure oil tank 139. Therefore, as described above, the piston 107 moves to the left in FIG. 1, the tilt angle A of the swash plate 109 increases, and the motor capacity increases. At the same time, since the fourth pilot port 134 is connected to the hydraulic passage 120, the higher pressure oil of the supply pressure PA or the higher pressure oil of the pilot pressure Pi is supplied to the fourth pilot port 134. Flow in. Therefore, since the above-described fourth pressing force f4 acts on the spool 130, the resultant force of the first pressing force f1, the spring force fs, and the fourth pressing force f4 is equal to the second pressing force f2, the third pressing force f3, And the spool 130 is further pressed to one side (to the right in FIG. 1). As a result, the spool 130 is held at the maximum capacity holding position. In this manner, while the spool 130 is held at the maximum capacity holding position, the motor capacity increases until the capacity reaches the maximum capacity. Therefore, when the spool 130 is at the maximum capacity holding position, the motor capacity is held at the maximum capacity.
[0040]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the motor and the load torque when the motor displacement is automatically controlled by the displacement control device 102. FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a differential pressure PC and a load torque. When the hydraulic motor 101 is rotated to wind up the load, the load causes a load torque to rotate the hydraulic motor 101 in the unwinding direction. When the load torque acting on the hydraulic motor 101 increases, the supply pressure PA of the pressure oil in the hydraulic flow path 103 increases, and the differential pressure PC also increases.
[0041]
When the hydraulic motor 101 is rotated in a state where the motor capacity is held at the minimum capacity, that is, in a state where the spool 130 of the switching control valve 106 is held at the minimum capacity holding position, the differential pressure PC is increased due to the load torque by the load. As shown by the line L1. At the same time, the pressure of the pressure oil guided to the first pilot port 131 also increases, so that the first pressing force f1 increases. Eventually, when the differential pressure PC becomes larger than the predetermined reference pressure Pset1, the spool 130 is pressed and moved to one side (to the right in FIG. 1) by the hydraulic pressure F1 = (f1 + fs)-(f2 + f3)> 0. , Through the capacity decreasing position to the capacity increasing position.
[0042]
As described above, when the spool 130 is disposed up to the capacity increasing position, the motor capacity increases as described above. Then, the differential pressure PC gradually decreases, and eventually becomes lower than the reference pressure Pset1. When the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the first pressing force f1 decreases again, so that the hydraulic pressure F1 = (f1 + fs)-(f2 + f3) <0 causes the spool 130 to move to the other side (left side in FIG. 1). And is moved to the position where the capacity is reduced.
[0043]
Thus, when the spool 130 is arranged at the capacity reduction position, the motor capacity is reduced as described above. Then, the differential pressure PC gradually increases and eventually becomes higher than the reference pressure Pset1. When the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1, the first pressing force f1 increases again, and the hydraulic pressure F1 pushes the spool 130 to one side (to the right in FIG. 1) to move. It is arranged at the increasing position.
[0044]
As described above, when the load torque increases, the spool 130 is displaced between the capacity decreasing position and the capacity increasing position as described above, so that the differential pressure PC becomes the reference pressure PC as shown by a virtual line 140 in FIG. While fluctuating in the vicinity of Pset1, as shown by the line L2, the pressure is maintained at about the reference pressure Pset1. The reference pressure Pset1 is set to a value at which the system horsepower of the hydraulic motor 1 can be effectively used to the maximum. In the present embodiment, the reference pressure Pset1 is set to 25 MPa. As described above, since the differential pressure PC can be maintained near the reference pressure Pset1 by the displacement control device 102 of the present invention, in this maintained state, the loss of horsepower is small, and the system horsepower of the hydraulic motor 101 is effectively used to the maximum. can do. The reference pressure Pset1 can be arbitrarily set by the pilot pressure Pi and the adjustment screw 159.
[0045]
During the maintenance state, when the differential pressure PC becomes higher than a predetermined maximum set pressure Pset2, which is larger than the reference pressure Pset1, the spool 130 is moved to one side by the hydraulic pressure F1 = (f1 + fs)-(f2 + f3)> 0. 1 (right side in FIG. 1) and moves to the maximum capacity holding position. When the spool 130 is located at the maximum capacity holding position in this manner, as described above, the motor capacity increases to the maximum capacity, and the fourth pressing force f4 acts on the spool 130. The oil pressure F2 is larger than the oil pressure F1, and is held at the maximum capacity holding position by the oil pressure F2 = (f1 + fs + f4)-(f2 + f3) >> 0. Therefore, as shown by the line L3 in FIG. 3, the motor capacity can be maintained at the maximum capacity, and as the load torque decreases, the differential pressure PC gradually decreases along the line L4. . The maximum set pressure Pset2 is set to, for example, a pressure value at which hunting may occur. When the reference pressure Pset1 is 25 MPa as in the present embodiment, it is preferable to set the maximum set pressure Pset2 to about 30 MPa to limit the pressure pulsation. As described above, the displacement control device 102 of the present invention automatically increases the motor displacement to the maximum displacement when the differential pressure PC becomes equal to or higher than the maximum set pressure Pset2, so that hunting can be prevented. Can be. This maximum set pressure Pset2 is determined to be a certain differential pressure determined by the pilot piston 152, the spring member 135, and the spool 130 with respect to the reference pressure Pset1.
[0046]
As described above, when the differential pressure PC decreases while the motor displacement is maintained at the maximum displacement, the differential pressure PC eventually decreases to a predetermined minimum set pressure Pset3 or less that is smaller than the reference set pressure Pset1. When the differential pressure PC becomes equal to or less than the minimum set pressure Pset3, the hydraulic pressure F2 = (f1 + fs + f4)-(f2 + f3) <0 causes the spool 130 to be pressed and moved to the other side (left side in FIG. 1), It is arranged at the minimum capacity holding position. When the spool 130 is disposed at the minimum capacity holding position in this manner, the motor capacity is reduced to the minimum capacity as described above, and the fourth pressing force f4 does not act on the spool 130 as described above. 130 is held at the minimum capacity holding position by the hydraulic pressure F3 = (f1 + fs)-(f2 + f3) << 0. This minimum set pressure Pset3 is set to a pressure value at which hunting does not occur even when the motor capacity is changed from the maximum capacity to the minimum capacity. More specifically, when the motor capacity is changed to the minimum capacity, the differential pressure PC Is set to a value that does not exceed the reference pressure Pset1. For example, in this embodiment, the minimum set pressure Pset3 is selected to be 10 MPa. As described above, when the differential pressure PC becomes equal to or less than the minimum set pressure Pset3, the displacement control device 102 of the present invention automatically reduces the motor displacement to the minimum displacement, thereby preventing waste of pressurized oil. . The minimum set pressure pset3 is determined to be a constant pressure determined by the pilot piston 152, the spring member 135, and the spool 130 with respect to the reference pressure Pset1.
[0047]
As described above, in the capacity control device 102 of the present invention, the occurrence of hunting is prevented by switching the spool 130 between the minimum capacity holding position and the maximum capacity holding position, similarly to the above-described first prior art sequence valve. The motor capacity can be controlled. In addition, since the displacement can be automatically switched between the displacement decreasing position and the displacement increasing position, it is possible to control the motor displacement to keep the differential pressure PC constant, as in the case of the above-described second prior art CHP valve. Therefore, the system horsepower of the hydraulic motor 101 can be effectively used by one displacement control device 102, and the occurrence of hunting can be further prevented.
[0048]
Further, since automatic control and manual control by hydraulic pressure can be performed with one spool 130, two spools, that is, two valves are required as in the first and second prior arts described above. Therefore, the capacity control device 102 of the present invention is manufactured at low cost.
[0049]
Further, since the displacement control device 102 operates based on the differential pressure PC, even if the hydraulic motor 101 is rotated in the lowering direction, the control of the displacement of the motor is not changed by the surge pressure. That is, the function of the sequence valve does not operate due to the surge pressure, and the function of the sequence valve operates only according to the magnitude of the load of the load.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the differential pressure PC becomes higher than the predetermined reference pressure Pset1, the displacement control device increases the motor displacement and decreases the differential pressure PC to the reference pressure Pset1. When the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the displacement control device decreases the motor displacement and increases the differential pressure PC to the reference pressure Pset1. Therefore, the variable displacement hydraulic motor rotates while the displacement control device maintains the differential pressure PC in the vicinity of the reference pressure Pset1, so that the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor is effectively used to the maximum, and the horsepower is reduced. Low loss. Further, when the differential pressure PC reaches the maximum set pressure Pset2 due to the load fluctuation, the displacement control device keeps the motor displacement at the maximum displacement, so that the differential pressure PC becomes constant by the load without periodically fluctuating. Can be prevented. When the differential pressure PC becomes equal to or less than the minimum set pressure Pset3, the displacement control device increases the pressure by reducing the motor displacement to the minimum displacement. In this manner, the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor can be effectively used, and CHP (constant horsepower) control and sequence control capable of preventing load fluctuation such as hunting can be automatically controlled.
[0051]
Further, according to the present invention, by selecting the maximum capacity holding mode and the capacity automatic control mode, the difference between the capacity increasing position and the capacity decreasing position is automatically selected in the same manner as in the second prior art CHP valve. The motor displacement for maintaining the pressure PC at a constant pressure can be controlled, and the motor displacement for preventing hunting can be controlled similarly to the first prior art sequence valve. Therefore, the four-position switching control valve can control the motor displacement by the functions of both the CHP valve and the sequence valve. As a result, the system horsepower of the variable displacement hydraulic motor can be effectively used with one four-position switching control valve, and the occurrence of hunting can be prevented. In addition, since the maximum capacity holding mode and the automatic control mode can be selected by one four-position switching control valve, two valves are not required unlike the related art.
[0052]
According to the present invention, when the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1 in a state where the pilot pressure Pi is supplied and the spool is held at the minimum capacity holding position, the spool pressure is increased based on the hydraulic pressure based on the differential pressure PC. Is pressed to one side and arranged at the capacity increasing position. When the spool is arranged at the capacity increasing position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, and the motor capacity increases. Then, the differential pressure PC gradually decreases, and eventually becomes lower than the reference pressure Pset1. As described above, when the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the spool is pressed to the other side by the hydraulic pressure based on the differential pressure PC and is arranged at the capacity increasing position. When the spool is disposed at the capacity reduction position in this manner, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed, and the motor capacity is reduced. Then, the differential pressure PC gradually increases, and eventually becomes higher than the reference pressure Pset1. Then, as described above, the spool is again placed at the capacity increasing position by the hydraulic pressure. Since the spool is displaced between the capacity decreasing position and the capacity increasing position in this manner, the differential pressure PC can be maintained near the reference pressure Pset1, so that the system horsepower of the hydraulic motor can be effectively used.
[0053]
When the differential pressure PC becomes equal to or higher than the maximum set pressure Pset2 due to a load change, the spool is pressed to one side and moves until it is arranged at the maximum capacity holding position. Thus, when the spool is arranged at the maximum capacity holding position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, the spool is held at the maximum capacity holding position, and the differential pressure PC is stabilized. Therefore, occurrence of hunting can be prevented. When the differential pressure PC becomes equal to or less than the minimum set pressure Pset3 as the load decreases, the spool is pressed to the other side and is placed at the minimum capacity holding position. When the spool is located at the minimum capacity holding position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed, and the spool is held at the minimum capacity holding position, so that the motor capacity can be held at the minimum capacity. In this way, the motor capacity can be switched between the maximum capacity and the minimum capacity. As described above, the displacement control device including the four-position switching control valve can automatically control the switching of each position by the hydraulic pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified hydraulic circuit diagram of a displacement control device 102 of a variable displacement hydraulic motor 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a four-position four-port switching control valve 106;
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a motor rotation speed and a load torque when a motor displacement is automatically controlled by a displacement control device 102;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a differential pressure PC and a load torque when a motor displacement is automatically controlled by a displacement control device 102.
FIG. 5 is a simplified hydraulic circuit diagram of the capacity control device 2 of the first prior art.
FIG. 6 is a simplified hydraulic circuit diagram of a second prior art displacement control device 52.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a motor rotation speed and a load torque when the motor displacement is automatically controlled by the displacement control device 2.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a supply pressure PA and a load torque when a motor displacement is automatically controlled by a displacement control device 2.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between motor capacity and pilot pressure when the motor capacity is adjusted manually.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the number of rotations of the motor and the load torque when the displacement of the motor 1 is automatically controlled by the displacement control device 52;
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a supply pressure PA and a load torque when a motor displacement is automatically controlled by a displacement control device 52.
[Explanation of symbols]
1,101 Variable displacement hydraulic motor
2,52,102 Capacity control device
5,105 tilt angle control means
15 Solenoid switching valve
16 First switching control valve
17 Second switching control valve
106 4-position 4-port switching control valve
111 1st port
112 2nd port
113 3rd port
114 4th port
130 spool
131 1st pilot port
132 2nd pilot port
133 3rd pilot port
134 4th pilot port

Claims

The motor capacity can be changed between the maximum capacity and the minimum capacity. The pressure oil of the supply pressure PA is supplied, and the pressure oil of the discharge pressure PB is discharged to reduce the motor capacity of the rotating variable displacement hydraulic motor. In the displacement control device of the variable displacement hydraulic motor to be controlled,
When the differential pressure PC between the supply pressure PA and the discharge pressure PB becomes higher than a predetermined reference pressure Pset1, the motor capacity is increased,
When the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the motor capacity is reduced,
When the differential pressure PC becomes equal to or higher than a predetermined maximum set pressure Pset2 higher than the reference pressure Pset1 due to a load change, the motor capacity is increased to the maximum capacity,
A displacement control device for a variable displacement hydraulic motor, wherein when the differential pressure PC becomes equal to or less than a predetermined minimum set pressure Pset3 lower than the reference pressure Pset1, the motor displacement is reduced to the minimum displacement.

A minimum capacity holding position for holding the motor capacity at a minimum capacity until the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1;
After the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1, when the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1, a capacity reduction position for reducing the motor capacity;
After the differential pressure PC reaches the reference pressure Pset1, when the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, a displacement increasing position for increasing the motor displacement;
A four-position switching control valve that can automatically select a maximum capacity holding position for holding the motor capacity at the maximum capacity until the differential pressure PC falls below the minimum set pressure Pset3. 2. The displacement control device for a variable displacement hydraulic motor according to claim 1.

The four-position switching control valve has one spool, and the minimum capacity holding position, the capacity reducing position, the capacity increasing position, and the maximum capacity holding position are arranged in this order along the axis of the spool,
The maximum capacity holding mode and the automatic control mode can be selected based on the pilot pressure Pi. When the automatic control mode is selected based on the pilot pressure Pi, the spool becomes the minimum capacity holding position, and thereafter,
As the differential pressure PC becomes higher than the reference pressure Pset1, the oil pressure for moving the spool to the maximum capacity holding position acts on the spool by the differential pressure PC,
As the differential pressure PC becomes lower than the reference pressure Pset1, the hydraulic pressure for moving the spool to the minimum capacity holding position acts on the spool by the differential pressure PC,
When the spool is located at the minimum capacity holding position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed,
When the spool is located at the capacity reduction position, a hydraulic path for reducing the motor capacity is formed,
When the spool is arranged at the capacity increasing position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed,
3. The hydraulic system according to claim 2, wherein when the spool is located at the maximum capacity holding position, a hydraulic path for increasing the motor capacity is formed, and hydraulic pressure for holding the spool at the maximum capacity holding position acts on the spool. Variable displacement hydraulic motor displacement control device.