JP3626236B2 - モータ用油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、油圧ポンプから吐出された油によって油圧モータを作動させるモータ用油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ポンプや油圧モータが作動すると、これらの吸込・吐出機構の回転部や摺動部等の機械的摩擦により熱が発生する。そして、発生した熱によって油圧ポンプや油圧モータが過熱状態になると、その油圧ポンプ等の性能や耐久性が悪化するおそれがある。
ただし、例えば、油圧ポンプ等が低速で回転して発熱量が小さい場合には、吸込・吐出機構により吸い込まれ吐き出される（即ち、吸込・吐出機構内を流通する）油が油圧ポンプ等において発生した熱の多くを吸収して外部に運ぶことができるため、油圧ポンプ等が過熱状態になることがある程度抑えられる。
なお、熱を吸収して温度が上昇した油は、オイルタンクに戻ったとき等において放熱し、適温に維持される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧ポンプや油圧モータの作動が停止した後は、吸込・吐出機構内を油が流通しなくなるので、発熱したポンプ等の冷却がなかなか進まないという問題がある。また、例えば、油圧ポンプや油圧モータが高速で回転して発熱量が大きくなると、吸込・吐出機構内を流通する油による熱の吸収だけでは油圧ポンプ等が過熱状態となるのを防止することが困難になるという問題もある。この場合、油圧ポンプから吐出された油の一部を油圧モータには供給せず、油圧ポンプや油圧モータの冷却専用に使用することも考えられるが、これでは、油圧モータの駆動効率が悪くなってしまう。
一方、ポンプとモータとの間で油が循環する油圧閉回路の場合は、オイルタンクに戻されて放熱する開回路に比べて放熱量が小さくなり易いため、吸込・吐出機構内を流通する油による冷却効果も多くは望めない。したがって、特に、ポンプやモータが高速回転する場合は、特別の冷却回路が必要となる。但し、そのような冷却回路はできるだけ構成を簡単にすることが望ましい。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、作動停止後や高速作動中においても油圧ポンプや油圧モータを迅速且つ十分に冷却できるとともにモータの作動に影響が出ないようにすることができ、しかもできるだけ冷却用の回路構成が簡単なモータ用油圧回路を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記の目的を達成するために、本発明では、油圧ポンプおよび油圧モータに、これらの吸込・吐出機構を冷却する冷却用油路を形成し、制御バルブによって油圧モータに対する油の供給が停止されているときは、油圧ポンプから吐出された油を制御バルブを通じて冷却油供給路に供給し、制御バルブによって油圧モータに対する油の供給が行われているときは、油圧モータから吐出された油を制御バルブを通じて冷却油供給路に供給するようにしている。
【０００６】
このようなモータ用油圧回路によれば、制御バルブによりモータへの油の供給が停止したときには、ポンプから吐出された油がそのまま冷却油としてポンプおよびモータに供給される。このため、吸込・吐出機構内に油が流通しているポンプはもちろん、吸込・吐出機構内に油が流通してしていないモータも、上記冷却油によって迅速に冷却される。また、制御バルブによりモータへの油の供給が行われているときは、ポンプから吐出された油が冷却用の油としてポンプおよびモータの冷却用油路に供給される。このため、モータの作動に影響を与えることなくポンプ等を冷却することができるとともに、吸込・吐出機構内を流通する油の冷却効果と相まって効率良くポンプ等を冷却することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図２〜図４には、本発明に係るモータ用回路に用いられる油圧ポンプ１を示している。なお、以下の説明における上下左右は、それぞれの説明に用いている図面での上下左右をいうものとする。この油圧ポンプ１は、ケーシング２を有しており、このケーシング２の開口端（図３および図４における右端）には、ここを塞ぐようにポートブロック３が取り付けられている。ポートブロック３には、図４に示すように、このポートブロック３の外周および左端面において開口する吸入ポート３ａおよび吐出ポート３ｂが形成されている。
【００１０】
また、図３に示すように、入力軸４がケーシング２およびポートブロック３のほぼ中央を貫通するよう配設されており、且つ回転自在に支持されている。入力軸４の軸方向中間部（ケーシング２の内部）には、シリンダブロック５が入力軸４と一体回転可能に結合されている。このシリンダブロック５には、回転軸回り等間隔に複数のシリンダ孔５ａが形成されており、各シリンダ孔５ａ内には、その左端開口からプランジャ６が軸方向に移動自在に挿入されている。また、各シリンダ孔５ａの底部には、シリンダブロック３の右端面において開口する連結ポート５ｂが形成されている。
さらに、ケーシング２およびポートブロック３により囲まれた空間内におけるシリンダブロック５の軸方向一端側（図３および図４では右側）には弁板７が配設されており、軸方向他端（図３および図４では左側）には斜板８が配設されている。
【００１１】
弁板７はポートブロック３に固定されており、この弁板７には、図４に示すように、吸入ポート３ａに連通する流入ポート７ａおよび吐出ポート３ｂに連通する流出ポート（図示しないが、「７ｂ」とする）とが形成されている。そして、この弁板７の左端面には、シリンダブロック５の右端面が摺接し、流入および流出ポート７ａ、７ｂは、それぞれ対向する位置に位置した連結ポート５ｂに連通する。
【００１２】
斜板８は、入力軸２を囲むよう円環状に形成配置され、図３から分かるように、ケーシング２に傾動可能に支持されている。斜板８におけるシリンダブロック５に面する面には、ここを周方向に滑動自在なシュー１１が複数取り付けられており、各シュー１１には各プランジャ６が連結されている。このため、入力軸２とともにシリンダブロック５が回転すると、シュー１１も斜板８に案内されながら回転駆動される。そして、斜板８の傾斜に応じてプランジャ６が往復動され、シリンダ孔５ａに油を流入させる工程と排出させる工程とが繰り返される。こうして、吸入ポート３ａおよび流入ポート７ａからの油の吸入および流出ポート７ｂおよび吐出ポート３ｂへの油の吐出がなされる。
なお、シリンダブロック５、プランジャ６および弁板７は、請求の範囲にいう「吸込・吐出機構」に相当し、以下の説明においてもこれらをまとめて吸込・吐出機構と称する。
【００１３】
なお、図３に示すように、斜板８の一端は、斜板８の回転軸に対する傾斜角度が大きくなる方向にバネ１８によって付勢され、一方、斜板８の他端には、外部から斜板８の傾動角度を制御するためのロッド１２が連結されている。このロッド１２を介して斜板８の傾動角度を変化させることにより、プランジャ６のシリンダ孔５ａ内でのストロークを変化させて、油の吐出量を変化させることができる。
【００１４】
ところで、図２および図４から分かるように、ケーシング２における軸方向中間部の下部には、このケーシング２と吸込・吐出機構との間の空間（請求の範囲にいう「冷却用油路」に相当する：以下、ケース内空間という）２ｃに連通するポート（以下、冷却油供給ポートという）２ｄが形成されている。また、図２に示すように、ケーシング２の向かって左側の側面の一部は、外方に膨らんで且つ回転軸と平行に延びるように（以下、ここを膨らみ部分２ａという）形成されており（この膨らみ部分２ａの内部には上記バネ１８が収容されている）、この膨らみ部分２ａにおける軸方向中間部の上部には、ケース内空間２ｃに連通するポート（以下、冷却油排出ポートという）２ｅが形成されている。
【００１５】
また、図２および図４に示すように、ケーシング２の上部には、このポンプを駆動する動力源（図示せず）の出力に応じてポンプの出力を制御するためのソレノイドバルブ２０が取り付けられており、このソレノイドバルブ２０のハウジングはケース内空間２ｃと繋がっている。そして、ソレノイドバルブ２０のハウジングの上部には、このハウジング内の空間およびケース内空間２ｃに繋がるポート（冷却油排出ポート）２０ａが形成されている。
【００１６】
次に、このように形成された油圧ポンプ１を用いた油圧回路について図１を用いて説明する。この油圧回路は、上記油圧ポンプ１と、これと同様に（但し、斜板８を傾動させる機構のない定吐出量タイプとして）構成された油圧モータ１′と、この油圧モータ１′への油の供給を制御する制御バルブ３０とを有している。なお、油圧モータ１′も、油圧ポンプ１と同様に吸入および吐出ポート、ケース内空間および冷却油供給・排出ポートを有しており、以下の油圧モータ１′の説明においては、油圧ポンプ１と同様の構成部分については図面上該当する番号に「′」を付けて表すものとする。
【００１７】
上記油圧ポンプ１の吸入ポート３ａにはオイルタンク３５に繋がる吸入油路３１が接続され、同吐出ポート３ｂにはメイン供給油路３２が接続されている。また、吐出油路３２からはオイルタンク３５に繋がるタンク油路３３が分岐している。このタンク油路３３の中間には冷却油リリーフバルブ４５が設けられている。この冷却油リリーフバルブ４５は、タンク油路３３においてこのバルブ４５よりも上流の部分３３ａの油圧が所定のリリーフ圧を超えたときに限りタンク油路３３を開通させる。
【００１８】
また、上記上流部分３３ａ（但し、後述する制御バルブ３０よりも下流）からは、油圧ポンプ１の冷却油供給ポート２ｄに繋がる第１冷却油供給油路４１と、油圧モータ１′のケーシングの下部に設けられた冷却油供給ポート２ｄ′に繋がる第２冷却油供給油路４２とが分岐している。なお、第１冷却油供給油路４１には、モータ１′から吐出された油を流入させるためのメイン排出油路３６が接続されており、また、第１冷却油供給油路４１とメイン供給油路３２との間には、リリーフ油路３７が接続されており、このリリーフ油路３７には、メイン供給油路３２の油圧が所定のリリーフ圧（但し、冷却油リリーフバルブ４５のリリーフ圧よりも高圧）に達したときにこのリリーフ油路３７を開通させるメインリリーフバルブ３８が設けられている。さらに、油圧ポンプ１の冷却油排出ポート２ｅ、２０ａおよび油圧モータ１′のケーシングの上部に設けられた冷却油排出ポート２ｅ′にはオイルタンク３５に繋がる冷却油排出油路４３が接続されている。
【００１９】
一方、油圧モータ１′の吸入および吐出ポート３ａ′，３ｂ′（モータの回転方向によっていずれのポートが吸入側・吐出側になるか異なる）には、それぞれモータ油路３４が接続されている。
【００２０】
制御バルブ３０は、３位置切換弁であり、スプールが中立位置に位置するときは、メイン供給油路３２、メイン排出油路３６および両モータ油路３４を閉止する。これにより、油圧ポンプ１から吐出された油は、油圧モータ１′の吸込・吐出機構内には供給されず、油圧モータ１′は回転しない。また、スプールが上動位置に位置するときは、メイン供給油路３２をポート３ｂ′に繋がるモータ油路３４に接続し、メイン排出油路３６をポート３ａ′に繋がるモータ油路３４に接続する。これにより、油圧ポンプ１から吐出された油は、油圧モータ１′の吸込・吐出機構内をポート３ｂ′からポート３ａ′に向かって流れ、油圧モータ１′は正転方向に回転する。さらに、スプールが下動位置に位置するときは、メイン供給油路３２をポート３ａ′に繋がるモータ油路３４に接続し、メイン排出油路３６をポート３ｂ′に繋がるモータ油路３４に接続する。これにより、油圧ポンプ１から吐出された油は、油圧モータ１′の吸込・吐出機構内をポート３ａ′からポート３ｂ′に向かって流れ、油圧モータ１′は逆転方向に回転する。
【００２１】
また、制御バルブ３０は、タンク油路３３の開閉手段としても用いられている。即ち、スプールが中立位置に位置するときにタンク油路３３を開通させて、油圧ポンプ１から吐出された油を上流部分３３ａに流し、スプールが上動位置および下動位置に位置するときは、タンク油路３３を閉止する。
【００２２】
このように構成されたモータ用油圧回路においては、切換バルブ３０のスプールが中立位置にあるときは、上述したように油圧ポンプ１から吐出された油は制御バルブ３０を通ってタンク油路３３の上流部分３３ａに供給される。但し、ここには、冷却油リリーフバルブ４５が設けられているため、この上流部分３３ａ内の油圧が冷却油リリーフバルブ４５のリリーフ圧を超えない限り、上流部分３３ａに供給された油は第１および第２冷却油供給油路４１、４２と、ポンプ１およびモータ１′のケース内空間２ｃ、２ｃ′とを通って冷却油排出油路４３に流れる。
【００２３】
一方、スプールが上動位置又は下動位置に位置するときは、上述のように油圧ポンプ１から吐出された油は油圧モータ１′の吸込・吐出機構内に供給され、油圧モータ１′を駆動する。さらに、油圧モータ１′の吸込・吐出機構から吐出（排出）された油は、制御バルブ３０およびメイン排出油路３６を通じて第１冷却油供給油路４１に流入する。そして、上記冷却油リリーフバルブ４５の存在により、この第１冷却油供給油路４１に流入した油の一部（例えば、半分）は、油圧ポンプ１のケース内空間２ｃに供給され、残りはタンク油路３３および第２冷却油供給油路４２を通って油圧モータ１′のケース内空間２ｃ′に供給される。
【００２４】
こうして、冷却油供給ポート２ｄ、２ｄ′からケース内空間２ｃ、２ｃ′に流入した油は、冷却油排出ポート２ｅ、２０ａ、２ｅ′に向かって流れながら吸込・吐出機構の外周から熱を吸収してこれを冷却し、冷却油排出油路４３を通じてオイルタンク３５に戻される。このため、制御バルブ３０が中立位置にあるときには、吸込・吐出機構内を油が流通している油圧ポンプ１はもちろん、吸込・吐出機構内を油が流通していない油圧ポンプ１′も、各ケース内空間２ｃ，２ｃ′に供給された油によって迅速に冷却される。一方、制御バルブ３０が上動又は下動位置にあるときには、吸込・吐出機構内を流通する油の冷却効果とケース内空間２ｃ，２ｃ′に供給された油の冷却効果とによって油圧ポンプ１および油圧モータ１′が効率良く冷却される。しかも、ケース内空間２ｃ，２ｃ′に供給される油は、一旦油圧モータ１′を駆動するために用いられたものである。このため、ケース内空間２ｃ，２ｃ′への油の供給がモータ１′の駆動効率が低下することがない。
【００２５】
なお、第１冷却油供給油路４１におけるメイン排出油路３６およびリリーフ油路３７の接続位置よりもポンプ１に近い位置と、第２冷却油供給油路４２とには、流量を制限する絞り４１ａ、４２ａがそれぞれ設けられている。このため、ケース内空間２ｃ、２ｃ′に流入する油の流量はほぼ一定に維持され、ケース内空間２ｃ、２ｃ′の圧力変動が抑えられる。また、各ケース内空間２ｃ、２ｃ′内には、吸込・吐出機構の内部から油が漏れ出すが、この漏れ油は各冷却油供給油路４１、４２から各ケース内空間２ｃ、２ｃ′に流入した油と一緒に、冷却油排出油路４３を通ってタンク３５に戻る。即ち、冷却油排出油路４３は、吸込・吐出機構の内部から漏れ出た油のドレン用油路を兼ねる。逆に言えば、従来設けられているドレン用油路を冷却油排出油路４３として利用している。したがって、従来に比べて油路構成を複雑化させずに済む。
【００２６】
また、冷却油供給ポート２ｄ、２ｄ′はケース内空間２ｃ、２ｃ′の下部に形成され、しかも冷却油排出ポート２ｅ、２０ａ、２ｅ′はケース内空間２ｃ、２ｃ′の上部に形成されているため、これらが上下逆に設けられている場合に比べてケース内空間２ｃ、２ｃ′の大きい部分を油で満たすことができる。したがって、吸込・吐出機構の冷却も効率良く行われる。また、油中に混入しているエアもケース内空間２ｃ、２ｃ′から排出させ易いという利点もある。
【００２７】
（実施例２）
図５には、本発明に係るものではないが、モータ用油圧回路の第２の実施例を示している。このモータ用油圧回路では、油圧ポンプ５１と、油圧モータ５１′とを用いて油圧閉回路５２を構成している。なお、油圧ポンプ５１および油圧モータ５１′は、実施例１で説明した油圧ポンプおよび油圧モータと同様のプランジャポンプおよびモータであり、ケーシング内にはケース内空間（冷却油供給路）を有する。
【００２８】
この油圧閉回路５２は、油圧ポンプ５１の２つの吸入・吐出ポートのうち一方と、油圧モータ５１′の２つの吸入・吐出ポートのうち一方とを繋ぐ第１メイン油路５３と、他方の吸入・吐出ポート同士を繋ぐ第２メイン油路５４とを有する。第１メイン油路５３と第２メイン油路５４との間には、これらのうち一方の油圧が所定のリリーフ圧よりも高くなったときに、この一方の油路の油を他方に逃がすメインリリーフバルブ５５を有したリリーフ油路５６が２本並列に接続されている。
【００２９】
このように構成された油圧閉回路５２においては、油圧ポンプ５１を図示しない動力源によって駆動すると、油圧ポンプ５１の吸込・吐出機構から吐出された油が一方のメイン油路を通って油圧モータ５１′の吸込・吐出機構に供給される。これにより、油圧モータ５１′が回転駆動される。そして、油圧モータ５１′の吸込・吐出機構から吐出された油は、他方のメイン油路を通って油圧ポンプ５１の吸込・吐出機構に戻される。こうして、油圧ポンプ５１と油圧モータ５１′との間で油が循環するようになっているため、油圧ポンプ５１の回転方向を切り換える（油圧ポンプ５１の斜板の回転軸に対する傾斜方向を変える）ことにより、油圧モータ５１′の回転方向の正逆切換えを行うことができる。したがって、上記実施例１に示した油圧回路のように制御バルブを設ける必要がない。また、油圧ポンプ５１の斜板の傾動角度を制御することにより、油圧ポンプ５１′の回転数を制御することができる。
【００３０】
また、油圧閉回路５２の外部には、チャージポンプ６１が設けられており、このチャージポンプ６１の吐出ポートにはチャージ油路６２が接続されている。チャージ油路６２は２つに分岐しており、一方の分岐油路６２ａは第１メイン油路５３に繋がり、他方の分岐油路６２ｂは第２メイン油路５４に繋がっている。各分岐油路６２ａ、６２ｂには、チェックバルブ６３、６４が設けられている。これらチェックバルブ６３、６４は、それぞれが繋がるメイン油路内に流入する方向にのみ油の流れを許容する。
【００３１】
さらに、チャージ油路６２からはオイルタンク６５に繋がるタンク油路６６が分岐している。このタンク油路６６には、チャージリリーフバルブ６７と冷却油リリーフバルブ７５とが直列に配設されている。チャージリリーフバルブ６７は、チャージ油路６２内の油圧が所定のチャージリリーフ圧を超えたときにタンク油路６６を開通させる。また、冷却油リリーフバルブ７５は、タンク油路６６におけるこのバルブ７５よりも上流の部分６６ａの油圧が所定のリリーフ圧（チャージリリーフ圧よりも低い圧）を超えたときに、タンク油路６６を開通させる。
【００３２】
そして、タンク油路６６におけるチャージリリーフバルブ６７と冷却油リリーフバルブ７５との間からは冷却油供給油路７１が分岐している。この冷却油供給油路７１はさらに２つに分岐しており、そのうち一方の分岐油路７１ａは、油圧ポンプ５１のケース内空間に繋がっており、他方の分岐油路７１ｂは油圧モータ５１′のケース内空間に繋がっている。また、各ケース内空間には、オイルタンク６５に繋がる冷却油排出油路７３が繋がっている。
【００３３】
このように構成されたモータ用油圧回路においては、チャージポンプ６１が駆動されると、チャージポンプ６１から吐出された油が、閉回路５２における２つのメイン油路５３、５４のうち低圧側（即ち、油圧ポンプ５１の吸入側のポートに繋がる側）のメイン油路に補給される。これにより、低圧側のメイン油路内の油圧がある程度高く維持され、これが負圧になるのが防止される。また、同時に、作動中の油圧ポンプ５１や油圧モータ５１′の吸込・吐出機構から漏れた分の油も補給される。
【００３４】
さらに、チャージポンプ６１から吐出された油のうち上記閉回路５３への補給用として使用された余りの油が、冷却用の油としてタンク油路６６の上流部分６６ａに供給される。但し、この上流部分６６ａには、冷却油リリーフバルブ７５が設けられているため、この上流部分６６ａ内の油圧が冷却油リリーフバルブ７５のリリーフ圧を超えない限り、上流部分６６ａに供給された油は、冷却油供給油路７１と油圧ポンプ５１および油圧モータ５１′のケース内空間とを通って冷却油排出油路７３に流れる。
【００３５】
こうして、ケース内空間に流入した油は、吸込・吐出機構の外周から熱を吸収してこれを冷却する。このため、吸込・吐出機構内を流通する油の冷却効果とケース内空間に供給された油の冷却効果と相まって油圧ポンプ５１および油圧モータ５１′が効率良く冷却される。しかも、ケース内空間に流入させる油専用のポンプを設けていないため、構成が簡単である。
【００３６】
なお、冷却油供給油路７１には、流量を制限する絞り７１ｃが設けられている。このため、各ケース内空間に流入する油の流量はほぼ一定に維持され、各ケース内空間の圧力変動が抑えられる。また、各ケース内空間内には、吸込・吐出機構の内部から油が漏れ出すが、この漏れ油は冷却油供給油路７１から各ケース内空間に流入した油と一緒に、冷却油排出油路７３を通ってタンク３５に戻る。即ち、冷却油排出油路６３は、吸込・吐出機構の内部から漏れ出た油のドレン用油路を兼ねている。逆に言えば、従来設けられているドレン用油路を冷却油排出油路６３として利用している。したがって、従来に比べて油路構成を複雑化させずに済む。
【００３７】
なお、上記２つの実施例においては油圧ポンプおよび油圧モータとしてプランジャポンプおよびモータを用いた場合について説明したが、本発明のモータ用油圧回路に使用するポンプ等はこれに限られるものではない。また、上記各実施例において説明した冷却油リリーフバルブ４５、７５は、同じ機能を有するチェックバルブに変更してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る第１のモータ用油圧回路では、制御バルブによって油圧モータに対する油の供給が停止されているときは、油圧ポンプから吐出された油をこの制御バルブを通じて冷却油供給路に供給するようにしている。このため、このモータ用油圧回路を用いれば、吸込・吐出機構内に油が流通している油圧ポンプはもとより、制御バルブの切換えによって吸込・吐出機構内の油の流通がストップしたモータについても、各冷却用油路に供給した油によって迅速に冷却することができる。また、本モータ用油圧回路では、制御バルブによって油圧モータに対する油の供給が行われているときは、油圧モータから吐出された油をこの制御バルブを通じて冷却油供給路に供給するようにしている。このため、このモータ用油圧回路を用いれば、ポンプおよびモータの作動中にこのモータの作動に影響を与えることなく、ポンプおよびモータを冷却することができ、しかも、吸込・吐出機構内を流通する油の冷却効果と相まってポンプ等を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ用油圧回路の回路図である。
【図２】上記モータ用油圧回路に用いる油圧ポンプの正面図である。
【図３】図２においてＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した場合の断面図である。
【図４】図２においてＩＶ−ＩＶ線で切断した場合の断面図である。
【図５】本発明に係るモータ用油圧回路の第２実施例の回路図である。
【符号の説明】
１，５１ 油圧モータ
１′，５１′ 油圧ポンプ
２ｃ ケース内空間（冷却用油路）
３０ 制御バルブ
５２ 油圧閉回路
６１ チャージポンプ

Claims (1)

1. 油圧ポンプおよび油圧モータと、前記油圧ポンプから吐出された油の前記油圧モータに対する供給を制御する制御バルブとを有したモータ用油圧回路であって、
   前記油圧ポンプおよび前記油圧モータに、これらの吸込・吐出機構を冷却するための冷却用油路を形成し、
   前記制御バルブによって前記油圧モータに対する油の供給が停止されているときは、前記油圧ポンプから吐出された油を前記制御バルブを通じて前記冷却用油路に供給し、
   前記制御バルブによって前記油圧モータに対する油の供給が行われているときは、前記油圧モータから吐出された油を前記制御バルブを通じて前記冷却用油路に供給するようにしたことを特徴とするモータ用油圧回路。

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