JP3638452B2 - リリーフ弁を有する油圧モータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの旋回駆動装置等を制御するための慣性体駆動回路に適用し得るリリーフ弁を有する油圧モータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、慣性体駆動回路は、油圧ポンプの圧油を切換弁によりその回転方向と停止とを制御して、油圧モータの駆動制御を行うように構成されている。そこで、油圧モータが一方向へ回転中のときに、切換弁を中立位置に戻して慣性体の駆動を停止させると、油圧モータの戻り側通路は切換弁により閉止されるが、慣性体には慣性回転力が残っており、戻り側の油圧力は急上昇してエネルギーが増加し、ショックを発生して、油圧モータの歯車等を破損させることがある。
【０００３】
このため、従来において、リリーフ弁を油圧回路に設置して油圧力の急上昇を防止することが提案されている（実公昭６３−２１８１４号公報）。
【０００４】
すなわち、この提案に係るリリーフ弁は、図８に示す構成からなり、供給通路２の圧力が低い時には、リリーフ弁１は非作動状態にあり、外側ポペット４は受け５およびバネ受け６を介してバネ７により左方向に押圧されて、シート８と接し、かつバネ座ピストン９がプラグ１０に接した位置にあり、供給通路２と戻り通路３とを図８に示すように遮断する。
【０００５】
そこで、供給通路２の圧力が上昇すると、この圧油は外側ポペット４に作用し、バネ７の弾力に抗して外側ポペット４を右方向に移動させて、供給通路２と戻り通路３とを連通し、リリーフ作用を開始する。一方において、圧油は外側ポペット４の偏心孔１１、孔１２を介して軸方向の通路１３に流入し、さらに横孔１４、環状溝１５、通路１６を経てバネ座ピストン室１７に導入される。このバネ座ピストン室１７の圧油は、前記供給通路２の圧力上昇に対応してバネ座ピストン９をバネ７の弾力に抗して図示の位置から左方向へ移動する。
【０００６】
これにより、バネ７はさらに圧縮されるため、リリーフ圧力は上昇していく。このバネ座ピストン９の移動により、ロッド１８の横孔１４は徐々に開口面積を減少することにより、バネ座ピストン室１７への圧油を減量する。さらに、バネ座ピストン９は、移動し、横孔１４の開口が閉じられ、バネ座ピストン室１７への圧油の流入が実質的になくなるので、バネ座ピストン９の左行限位置は保持される。
【０００７】
このように、設定圧力の上昇は、上限値に近付くにつれてその増加量が緩やかになるため、リリーフ弁１の始動時における急上昇圧力に起因するショックを緩和することができる。また、供給通路２の圧力が設定値以下になると、バネ座ピストン９の右端面に作用するバネ座ピストン室１７の圧力が低くなり、バネ座ピストン９はバネ７の弾力により図８に示す位置に戻り、次の動作に備える。
【０００８】
従って、前記のように構成されたリリーフ弁は、供給通路２の圧力が上昇すると、まず外側ポペット４がバネ７の弾力に抗して右行し、これと同時にバネ座ピストン９の右側のバネ座ピストン室１７に圧油が流入し、バネ座ピストン９は左行してバネ７を圧縮させてその弾性力（リリーフ圧力）を高めていく。このバネ座ピストン９の左行に伴い、バネ座ピストン室１７へ圧油が流入する横孔１４の開口面積は小さくなり、やがて横孔１４を閉じ、圧油の流入がなくなって左行限位置に保持されたバネ座ピストン９とバネ受け６との間で圧縮されたバネ７の弾性力と平衡するリリーフ圧力が設定圧力になり、リリーフ弁１の始動時における圧力ピークを低減させる効果を発揮させることができる。
【０００９】
しかしながら、前記構成のリリーフ弁において、バネ座ピストン９における圧油作用面積は、バネ７を装填したバネ室１９を形成したキャップの孔２０に嵌合されたバネ座ピストン９の外径と、ロッド１８を挿入したバネ座ピストン９の内孔２１の孔径との間に挾まれたリング形状の比較的大きな面積を有しており、バネ座ピストン室１７に流入する圧油が油圧モータの回転時に、戻り通路に発生する背圧程度の低い圧力でも、バネ座ピストン９は左方向へ移動を開始することになり、供給通路２の圧力が上昇した時にバネ座ピストン室１７へ圧油を流入するために必要な横孔１４は、既にバネ座ピストン９が左行していることにより閉じられており、この横孔１４が閉じられた後では大きなピークを解消してショックを低減することは不可能であった。
【００１０】
このような観点から、本出願人は、先に、供給通路の圧力が上昇した時に、バネを圧縮してリリーフ圧力を高くするように、移動させることによってバネ座ピストンの圧油作用面積を小さくすることができ、これにより低い圧力ではバネ座ピストンが移動することなく、供給通路の圧力が上昇した際に、リリーフ弁の始動時における圧力ピークを解消し、かつショックを低減するようにした油圧モータのリリーフ弁を開発し、特許を得た（特許第２５７１９２８号公報）。
【００１１】
すなわち、この特許に係る油圧モータのリリーフ弁は、図９および図１０に示すように、油圧ポンプ２２から切換弁２３を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータ２４の両管部に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を停止した際に供給口の圧力上昇によりポペット２５がその背部に一端を押接するバネ２６に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室２７へ絞り２８を介して導入することにより、前記バネ２６の他端に押接されたバネ座ピストン２９を移動させて、前記バネ２６を圧縮してリリーフ圧力を調整する油圧モータ２４のリリーフ弁３０Ａ、３０Ｂにおいて、前記バネ２６を装填した内孔３１より段付き小径とした内孔３２を設けて圧油作用面積を小さくしたバネ座ピストン２９を、移動可能に嵌装することにより前記油圧モータの回転時に戻り通路に発生する背圧程度の圧力では前記バネ座ピストン２９を初期位置に保持して移動されることのないように構成したものである。
【００１２】
しかるに、前記リリーフ弁３０Ａ、３０Ｂの動作は、図９および図１０において、切換弁２３が図示の中立状態の時、供給通路３２Ａ、３２Ｂ、すなわち図１０における供給口３３には圧力はなく、リリーフ弁３０Ａ、３０Ｂは非作動状態であり、ポペット２５の先端はバネ２６の弾性力により左方向へ押圧されてシート３４の弁座に接しており、供給口３３と出口３５とは遮断されている。
【００１３】
そこで、切換弁２３を中立位置から上方位置へ切り換えると、油圧ポンプ２２の圧油は切換弁２３を介して管路３６から油圧モータ２４に流入されて、一方向へ回転させると共に、油圧モータ２４から排出される圧油は、管路３７から切換弁２３を介してタンク３８ヘ戻される。次いで、この油圧モータ２４を回転状態から停止させるために、切換弁２３を中立位置に切り換えると、管路３６、３７はそれぞれ油圧ポンプ２２とタンク３８との回路が遮断されるが、慣性体３９の慣性回転力のため油圧モータ２４は直ちに停止せず、管路３７の圧力は上昇する。従って、供給通路３２Ｂを通ってリリーフ弁３０Ｂの供給口３３の圧力は上昇し、ポペット２５にはシート３４の弁座径Ｄ1と、ロッド４０の径Ｄ2との差（Ｄ1＞Ｄ2）で形成される有効断面積に供給口３３の圧油の力が作用し、バネ２６の弾性力に抗して右方向へ移動させ、シート３４の開放された弁座と横孔４１を介して、供給口３３と出口３５とを連通させることにより、リリーフ作用を開始する。
【００１４】
同時に、供給口３３の圧油は、ポペット２５とロッド４０の通路４２から絞り２８を介して通路４３を通って、バネ座ピストン室２７に導入され、このバネ座ピストン室２７の圧油は、供給口３３の圧力上昇に対応して圧力が上昇し、バネ座ピストン２９をバネ２６の弾力に抗して左方向へ移動させる。この結果、バネ２６はさらに圧縮され、リリーフ圧力は上昇する。バネ座ピストン２９の左行は、バネ座ピストン室２７の圧力上昇に伴い、バネ座ピストン２９のフランジ部４４の左側面４５が弁本体４６の壁面４７に接するまでストロークＬを移動して停止し、この停止した時のリリーフ圧が設定圧力である。
【００１５】
このようにして、リリーフされた圧油は、出口３５から図９の出口通路４８Ｂと逆止弁４９Ａを経て、管路３６に至り油圧モータ２４に供給される。
【００１６】
なお、バネ座ピストン室２７への圧油の流入は、通路４２と通路４３との途中に絞り２８があるため緩やかであり、従ってリリーフ圧力の上昇も緩やかであり、急激な圧力上昇によるショックを緩和させている。さらに、バネ座ピストン２９が移動するストロークＬを大きくすることにより、設定圧力を高くすることも可能とされている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術に係る油圧モータのリリーフ弁においては、図９に示すように、供給口３２Ａ、すなわち図１０における供給口３３の圧力が上昇すると、この圧力はポペット２５の内部に設けた通路４２を経て、バネ座ピストン室２７に流入する。また、この流入した圧油は、バネ座ピストン２９に作用し、これがある値以上になると、バネ２６の荷重に対向してバネ２６を圧縮しつつ、図において左方へ移動させる。
【００１８】
この移動過程では、圧油が絞り２８を経てバネ座ピストン室２７へ流入するので、バネ座ピストン２９が図示の位置から室壁４７に当接する位置まで移動するには、多少の時間を要し、かつこの過程でリリーフ弁のポペット２５が開弁動作を行うと、このポペット２５に作用するバネ２６の荷重は、初期は図示の位置から、最終的にはバネ座ピストン２９が室壁４７に当接した位置での荷重となるので、これに対応した給油口の圧力もバネ座ピストン２９の動きに応じて漸増し、図５に示すような動特性が得られる。
【００１９】
大きな慣性体、例えば油圧ショベルの上部旋回体を駆動する油圧回路には、前述したような旋回モータのリリーフ弁が多く使用され、ブレーキ時のショック軽減に対し良好な結果を得ている。
【００２０】
しかるに、油圧ショベル等においては、ブーム、アームをより旋回中心へ近付けた場合と、ブーム、アームを水平状態に近付け、かつバケットに荷重を積載した場合とでは、旋回慣性が大幅に異なる。このため、前記の従来技術においては、リリーフ弁が作動直後のショックを軽減してはいるが、アーム、ブームの姿勢もしくはバケット負荷の有無等による慣性の違いに拘らず、同じ昇圧パターンとなるので、例えば慣性の小さな状態に合わせてリリーフ圧力を設定すると、慣性の大きな運転条件では旋回ブレーキ時の流れ角が大きく、また旋回慣性の大きな状態に合わせてリリーフ圧を設定すると、慣性の小さくなる操作条件では旋回の油圧ブレーキの利きが過大となり、停止時の円滑さが損なわれるという問題がある。
【００２１】
また、油圧ショベルの旋回駆動用のリリーフ弁において、その姿勢、負荷条件等に応じて、リリーフ弁の設定圧力を可変とする方法として、例えば特開平６−１７３２９９号公報が開示されているが、この先行技術においては、設定圧力を外部信号により調整するように構成したものであるから、リリーフ弁の構造が非常に複雑となり、製造コストが増大するばかりでなく、信頼性に高度な配慮が必要となる難点がある。そして、リリーフ弁の設定圧力そのものの調整は可能であるが、設定圧力が比較的高圧設定となった場合には、起動時および停止時の特性を緩やかに昇圧調整する昇圧パターンとすることができず、依然として減速停止時にショックが残るという問題がある。
【００２２】
そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により油圧ショベルの上部旋回体からなる慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成したリリーフ弁を有する油圧モータ装置において、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成することにより、油圧ショベルの減速停止並びに起動加速性能を最適に設定することができるリリーフ弁を有する油圧モータ装置を得ることができることを突き止めた。
【００２３】
従って、本発明の目的は、極めて簡単な手段により、リリーフ弁の作動圧力を２段階に設定することができ、高圧設定時にはブレーキ開始時の昇圧パターンを滑らかにすると共に、低圧時には確実に低圧を維持することができるよう構成してなるリリーフ弁を有する油圧モータ装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、前記バネの荷重を調整する外部信号を上部旋回体に対するブームの角度に対応した信号とすることを特徴とする。
【００２５】
また、前記目的を達成するために、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、バネの荷重を調整する外部信号をブームシリンダの保持圧に対応した信号とすることを特徴とする。
【００２７】
一方、前記油圧モータの各ポートには、それぞれリリーフ弁を設け、前記各リリーフ弁に設けた圧力補償流量調整手段の差圧を調整するそれぞれバネの荷重を、油圧モータ装置に対して単一の信号ポートに接続した外部信号により前記各バネの荷重を同時に調整するように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネの荷重は、外部信号の増加に伴って低減するように構成することができる。
【００２９】
さらに、前記圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネを複数本とし、圧力補償流量制御スプールに対し、外部信号が作用しない場合または比較的低下する場合には、前記複数本のバネの荷重を受けると共に、外部信号が所定値以上になった場合には、前記単一のバネの荷重のみを受けるように構成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３１】
実施例１
図１および図２は、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の一実施例を示すものである。すなわち、図１はリリーフ弁を有する油圧モータ装置の要部断面構造と油圧系統との接続状態を示すと共に、図２はリリーフ弁を有する油圧モータ装置全体の油圧系統図を示すものである。
【００３２】
しかるに、図１および図２において、参照符号５０Ａ、５０Ｂは、油圧モータ５２に取付けられたリリーフ弁をそれぞれ示す。これらのリリーフ弁５０Ａ、５０Ｂは、油圧モータ５２のカバー部５４に内蔵されている。そして、油圧モータ５２は、慣性負荷５６（油圧ショベルに本発明が適用される場合には、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケット等のアクチュエータ等を含む上部旋回体）を駆動するように構成されている。また、前記油圧モータ５２へは、切換弁５８を介して油圧ポンプ６０、タンク６２との間の圧油の給排が行われる。なお、本実施例において、切換弁５８として図１にその構成例を示したが、油圧ポンプ６０には油圧ショベルの図示していない他のアクチュエータの切換弁、例えばアームシリンダの切換弁等が、一般的には接続されている。
【００３３】
そこで、まず一方のリリーフ弁５０Ａについて、図１を参照しながら説明する。
【００３４】
油圧モータ５２のカバー部５４には、リリーフ弁組立て６４がスリーブ６６に内蔵されて組込まれ、このスリーブ６６の先端に取付けられたシート６８が、供給口７０Ａと低圧室（出口）７２とを液密的に遮断している。また、このスリーブ６６の中には、スペーサ７４、ロッド７６を有するポペット７８、バネ座ピストン８０、および一端がポペット７８に他端がバネ座ピストン８０に支持されたスペーサ７４に当接するバネ８２が内包されている。なお、ポペット７８は、シート６８に対してその径ｄ1部分で着座し、ロッド７６の径ｄ2（ｄ2＜ｄ1）との面積差に、供給口７０Ａの圧油が作用するように構成されている。そして、ロッド７６には、リリーフ弁６４が作動した場合の安定性を維持するためのオリフィス８４が設けられている。
【００３５】
しかるに、バネ座ピストン８０は、バネ座ピストン室８６内において、スリーブ６６に対し径部ｄ3にて液密的にかつ摺動自在に支持されており、前記バネ座ピストン室８６は、バネ座ピストン８０をスリーブ６６に組付けた後、キャップ８８により閉栓されている。また、バネ座ピストン８０は、バネ座ピストン室８６の中でその肩部８０ａがスリーブ６６の壁面６６ａに当接するまでの距離Ｓを移動することができる。なお、このバネ座ピストン８０の移動は、バネ座ピストン室８６に対し、後述する経路により流入した圧油が、バネ座ピストン８０の右端に作用することにより、バネ８２を圧縮しつつ図示の左方へ移動することになる。
【００３６】
本実施例において、前記油圧モータ５２のカバー部５４に取り付けられたリリーフ弁５０Ａ、５０Ｂは、同一構成であるため、一方のリリーフ弁５０Ａについて説明し、他方のリリーフ弁５０Ｂについては、同一りの構成要素について同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
そこで、本実施例においては、供給口７０Ａとバネ座ピストン室８６との間に、圧力補償流量調整手段９０が設けてある。そして、前記切換弁５８のポートは、油圧モータ５２のそれぞれのポートＭp1、Ｍp2に接続されており、リリーフ弁５０Ａの供給口７０Ａは、油圧モータ５２の片側のポートＭp1に接続されていると共に、通路９２、前記圧力補償流量調整手段９０および通路９４、６６ｂを介してバネ座ピストン室８６に接続されている。
【００３８】
このような状態において、切換弁５８の操作により油圧モータ５２を駆動した後これを減速停止する場合、油圧モータ５２の片側のポートＭp1に油圧ブレーキの作動圧力が発生することを想定すると、リリーフ弁５０Ａの作動圧力は、先ず始動時においては、バネ座ピストン８０が図示の位置にあるので、バネ８２の荷重が最も小さい状態、すなわち低圧でリリーフ弁５０Ａは作動する。これと同時に、供給口７０Ａの圧油は、前述した通路を経てバネ座ピストン室８６に流入するに際し、供給口７０Ａの圧力に拘らず圧力補償流量調整手段９０により定められる流量で流入しようとする。
【００３９】
前記圧力補償流量調整手段９０は、圧力補償流量制御スプール９６とバネ９７とから構成され、前記圧力補償流量制御スプール９６には供給口７０Ａに連通する通路９２に連通する固定絞り９８とバネ座ピストン室８６に連通する通路９４に開口する開口部９９とがそれぞれ設けられている。従って、圧力補償流量制御スプール９６に作用するバネ９７の荷重が一定の場合には、通路９２から通路９４の方向へ圧油が流れるに際し、固定絞り９８における差圧が通路９２の圧力に拘らず前記バネ９７の荷重による場合に相当する圧力に等しくなるように開口部９９の開度が自動調整される。このようにして、供給口７０Ａの昇圧時には、その圧力に拘らず、圧力補償流量調整手段９０を経てバネ座ピストン室８６へ流入する（単位時間当りの）油量は、固定絞り９８の面積が予め定められた一定の値であることから、バネ９７の荷重に対応して一義的に定まる値となる。
【００４０】
しかるに、本実施例において、前記圧力補償流量調整手段９０に対し、これに近接して、一端をバネ９７に当接すると共に他端にはキャップ１０８との間でバネ１００を受け、しかも小径部ｄ4と大径部ｄ5との径差を有すると共にその内径部ｄ6に液密的にかつ摺動自在にピストン１０２を収納する段付きピストン１０４を配設する。この段付きピストン１０４には、その内径部ｄ6でピストン１０２の一端側に開口する油室１０５と、前記圧力補償流量調整手段９０のバネ９７の設けられた油室９５とを接続する通路１０６が設けられている。さらに、前記段付きピストン１０４は、その小径部ｄ4と大径部ｄ5との外形寸法に適合するように、カバー部５４に設けられた段付きの穴部に、液密的にかつ摺動自在に支持されると共に、前記ピストン１０２の他端を、キャップ１０８により閉栓保持されている。
【００４１】
そして、前記段付きピストン１０４は、前記カバー部５４に設けた段付きの穴部の段付き部と、前記段付きピストン１０４の段付き部とによって形成される油室１０９に対し、外部から信号ポート１１０を介して供給される信号圧力により、バネ１００の弾力に抗して図示の右方へ移動するように構成されている。
【００４２】
なお、前記段付きピストン１０４に形成された外形小径部ｄ4と内径部ｄ6とは、共に等しく設定し（ｄ4＝ｄ6）、従って油室９５の圧力が変化しても、この圧力による前記段付きピストン１０４に対する図示の左右方向への力は常に相殺されており、またバネ１００の荷重はバネ９７の荷重に比較して比較的大きな値に設定される。
【００４３】
前記構成からなる本実施例の油圧モータ装置においては、例えば信号ポート１１０に外部信号ライン１１１を介して外部信号圧力を作用させ、この信号圧力を次第に増加させると、段付きピストン１０４は、この信号圧力の上昇に応じて、バネ１００の弾力に抗してこれを圧縮しつつ図示の右方へ移動する。これに伴い、バネ９７の取付け長さが伸長して圧力補償流量制御スプール９６に対するばね９７の荷重が減少し、これに対応して固定絞り９８における差圧が低減するので、この固定絞り９８を通過する油量も、その差圧の低減に対応して減少する。
【００４４】
従って、供給口７０Ａからバネ座ピストン室８６へ流入する（単位時間当たりの）流量も信号ポート１１０へ供給される信号圧力に対応し、しかも供給信号圧力の上昇に応じて供給油量が減少し、すなわちバネ座ピストン８０の移動速度が減少して、リリーフ弁５０Ａの初期作動圧力Ｐ1から最終設定圧力ＰSまでの昇圧時間が長くなる。
【００４５】
なお、図１および図２において、外部信号ライン１１１への信号圧力の供給に際しては、信号切換手段１１２およびこの切換手段１１２への信号発生手段１１３からの信号操作により、信号発生用油圧ポンプ１１４からの油圧信号を伝達することにより、その切換え操作が行われる。また、図１および図２において、参照符号１１５Ａ、１１５Ｂは逆止弁、１１６はバネ付き逆止弁、１１７はタンクをそれぞれ示す。
【００４６】
そこで、本実施例の油圧ポンプ装置におけるリリーフ弁の動作特性は、図３に示すような昇圧パターンとなる。なお、図３において、初期圧力Ｐ1は図１に示すバネ座ピストン８０が図示の位置にある場合であり、最終設定圧力ＰSは前記バネ座ピストン８０が最大ストロークＳを移動した位置にある場合を示す。そして、前記初期圧力Ｐ1から最終設定圧力ＰSまでへの昇圧時間を緩昇圧時間（Δｔ1〜Δｔ3）と称する。
【００４７】
図３に示す昇圧パターンにおいて、本実施例のリリーフ弁を有する油圧モータ装置を、例えば図６および図７に示すように、油圧ショベルに適用した場合、圧力補償流量調整手段に９０に外部信号圧力を作用させる条件として、油圧ショベルにおけるブーム支持部の上部旋回体基板に対する角度θ、またはブームシリンダの負荷圧に応じて調整するよう設定することにより、慣性負荷としてのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体の慣性が大きな場合（図７参照）には、外部信号圧力を低減して、圧力波形Ａ−１に示すようにリリーフ弁の昇圧時間を短縮し、また上部旋回体の慣性が小さな場合（図６参照）には、圧力波形Ａ−２、圧力波形Ａ−３に示すようにリリーフ弁の昇圧時間を長くするように、それぞれ油圧ショベルの姿勢、バケットの負荷条件等の変化に対応して外部信号圧力を調整することにより、最適な起動加速および減速停止特性を発揮させることができる。しかも、この場合、外部信号圧力の作用しない条件において、昇圧時間が最短となるので、不測の事態により外部信号圧力が遮断した場合でも、慣性体の停止時には確実にリリーフ弁が作動するので、より安全な特性を得ることができる。
【００４８】
実施例２
図４の（ａ）および（ｂ）は、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の別の実施例を示すものである。すなわち、図４の（ａ）および（ｂ）は、圧力補償流量調整手段９０とその制御手段の構成を示すものである。
【００４９】
本実施例においては、圧力補償流量調整手段９０の差圧設定用バネ９７を増設して２個（９７、９７′）とし、外部信号圧力が作用していない時は、これら２個のバネ９７、９７′が共に圧力補償流量調整手段９０の圧力補償流量制御スプール９６に対して荷重を与え［図４の（ａ）参照］、また外部信号圧力が所定値以上となった時には、単一のバネ９７′のみが前記圧力補償流量制御スプール９６に対して荷重を与える［図４の（ｂ）参照］ように構成したものである。
【００５０】
このように構成することにより、外部信号圧力の差によって、リリーフ弁の動作特性は、図５に示すような昇圧パターンとなる。すなわち、図５に示す昇圧パターンにおいて、圧力波形Ｂ−１は図４の（ａ）の場合であり、緩昇圧時間Δｔ1が短縮され、また圧力波形Ｂ−２は図４の（ｂ）の場合であり、緩昇圧時間Δｔ2が長く設定される。
【００５１】
なお、本実施例においても前述した実施例と同様に、リリーフ弁を有する油圧モータ装置を、図６および図７に示すように、油圧ショベルに適用した場合、圧力補償和流量調整手段に外部信号圧力を作用させる条件として、油圧ショベルのブームの上部旋回体に対する角度θを検出し、これに応じて、例えばブームがより水平に近い状態（図７参照）では外部信号を与えず、またブームが上部旋回体に対してより垂直に近い場合（図６参照）には外部信号を与えることにより、油圧ショベルの起動加速並びに減速停止性能を最適に設定することが可能となる。
【００５２】
また、ブームシリンダの保持圧を検出し、この保持圧が高い場合は外部信号を与えず、そして前記保持圧が所定の圧力より低い場合には外部信号を与える等、油圧ショベルの上部旋回体のアクチュエータの姿勢、作業条件に応じて、圧力補償流量調整手段に切換信号圧力を与えることにより、油圧ショベルの起動加速並びに減速停止性能を最適に設定することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５４】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、前記バネの荷重を調整する外部信号を上部旋回体に対するブームの角度に対応した信号または、前記バネの荷重を調整する外部信号をブームシリンダの保持圧に対応した信号とするよう構成したことにより、油圧ショベルのように、機械の姿勢や作業条件によっては、慣性体の慣性がそれぞれ異なる場合でも、外部信号によりこの慣性体を減速停止する際の油圧ブレーキ作用を行うリリーフ弁の昇圧時間を、非常に簡単な方法によって調整することができるので、各作業条件や姿勢に拘らず最適な減速停止並びに起動加速特性を得ることができる。また、本発明の油圧モータ装置は、外部信号が遮断した場合においても、昇圧時間が最短となるように構成されているので、安全性において優れた特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の一実施例を示す要部断面構造と油圧系統との接続状態を示す説明図である。
【図２】図１に示すリリーフ弁を有する油圧モータ装置全体の油圧系統図である。
【図３】図１に示す実施例の油圧モータにおけるリリーフ弁の圧力動作特性を示す波形図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の別の実施例であって、それぞれ動作状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４に示す実施例の油圧モータにおけるリリーフ弁の圧力動作特性を示す波形図である。
【図６】慣性負荷として油圧ショベルの場合における旋回慣性が比較的小さくなる場合の状態を示す説明図である。
【図７】慣性負荷として油圧ショベルの場合における旋回慣性が比較的大きくなる場合の状態を示す説明図である。
【図８】従来の油圧モータのリリーフ弁の一構成例を示す要部断面図である。
【図９】従来の油圧モータのリリーフ弁の別の構成例の概略構成とその系統配置を示す説明図である。
【図１０】図９に示すリリーフ弁の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
５０Ａ、５０Ｂ リリーフ弁
５２ 油圧モータ
５４ カバー部
５６ 慣性負荷
５８ 切換弁
６０ 油圧ポンプ
６２ タンク
６４ リリーフ弁組立て
６６ スリーブ
６６ａ 壁面
６６ｂ 通路
６８ シート
７０Ａ、７０Ｂ 供給口
７２ 低圧室
７４ スペーサ
７６ ロッド
７８ ポペット
８０ バネ座ピストン
８０ａ 肩部
８２ バネ
８４ オリフィス
８６ バネ座ピストン室
８８ キャップ
９０ 圧力補償流量調整手段
９２ 通路
９４ 通路
９５ 油室
９６ 圧力補償流量制御スプール
９７、９７′ バネ
９８ 固定絞り
９９ 開口部
１００ バネ
１０２ ピストン
１０４ 段付きピストン
１０５ 油室
１０６ 通路
１０８ キャップ
１０９ 油室
１１０ 信号ポート
１１１ 外部信号ライン
１１２ 信号切換手段
１１３ 信号発生手段
１１４ 信号発生用油圧ポンプ
１１５Ａ、１１５Ｂ 逆止弁
１１６ バネ付き逆止弁
１１７ タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの旋回駆動装置等を制御するための慣性体駆動回路に適用し得るリリーフ弁を有する油圧モータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、慣性体駆動回路は、油圧ポンプの圧油を切換弁によりその回転方向と停止とを制御して、油圧モータの駆動制御を行うように構成されている。そこで、油圧モータが一方向へ回転中のときに、切換弁を中立位置に戻して慣性体の駆動を停止させると、油圧モータの戻り側通路は切換弁により閉止されるが、慣性体には慣性回転力が残っており、戻り側の油圧力は急上昇してエネルギーが増加し、ショックを発生して、油圧モータの歯車等を破損させることがある。
【０００３】
このため、従来において、リリーフ弁を油圧回路に設置して油圧力の急上昇を防止することが提案されている（実公昭６３−２１８１４号公報）。
【０００４】
すなわち、この提案に係るリリーフ弁は、図８に示す構成からなり、供給通路２の圧力が低い時には、リリーフ弁１は非作動状態にあり、外側ポペット４は受け５およびバネ受け６を介してバネ７により左方向に押圧されて、シート８と接し、かつバネ座ピストン９がプラグ１０に接した位置にあり、供給通路２と戻り通路３とを図８に示すように遮断する。
【０００５】
そこで、供給通路２の圧力が上昇すると、この圧油は外側ポペット４に作用し、バネ７の弾力に抗して外側ポペット４を右方向に移動させて、供給通路２と戻り通路３とを連通し、リリーフ作用を開始する。一方において、圧油は外側ポペット４の偏心孔１１、孔１２を介して軸方向の通路１３に流入し、さらに横孔１４、環状溝１５、通路１６を経てバネ座ピストン室１７に導入される。このバネ座ピストン室１７の圧油は、前記供給通路２の圧力上昇に対応してバネ座ピストン９をバネ７の弾力に抗して図示の位置から左方向へ移動する。
【０００６】
これにより、バネ７はさらに圧縮されるため、リリーフ圧力は上昇していく。このバネ座ピストン９の移動により、ロッド１８の横孔１４は徐々に開口面積を減少することにより、バネ座ピストン室１７への圧油を減量する。さらに、バネ座ピストン９は、移動し、横孔１４の開口が閉じられ、バネ座ピストン室１７への圧油の流入が実質的になくなるので、バネ座ピストン９の左行限位置は保持される。
【０００７】
このように、設定圧力の上昇は、上限値に近付くにつれてその増加量が緩やかになるため、リリーフ弁１の始動時における急上昇圧力に起因するショックを緩和することができる。また、供給通路２の圧力が設定値以下になると、バネ座ピストン９の右端面に作用するバネ座ピストン室１７の圧力が低くなり、バネ座ピストン９はバネ７の弾力により図８に示す位置に戻り、次の動作に備える。
【０００８】
従って、前記のように構成されたリリーフ弁は、供給通路２の圧力が上昇すると、まず外側ポペット４がバネ７の弾力に抗して右行し、これと同時にバネ座ピストン９の右側のバネ座ピストン室１７に圧油が流入し、バネ座ピストン９は左行してバネ７を圧縮させてその弾性力（リリーフ圧力）を高めていく。このバネ座ピストン９の左行に伴い、バネ座ピストン室１７へ圧油が流入する横孔１４の開口面積は小さくなり、やがて横孔１４を閉じ、圧油の流入がなくなって左行限位置に保持されたバネ座ピストン９とバネ受け６との間で圧縮されたバネ７の弾性力と平衡するリリーフ圧力が設定圧力になり、リリーフ弁１の始動時における圧力ピークを低減させる効果を発揮させることができる。
【０００９】
しかしながら、前記構成のリリーフ弁において、バネ座ピストン９における圧油作用面積は、バネ７を装填したバネ室１９を形成したキャップの孔２０に嵌合されたバネ座ピストン９の外径と、ロッド１８を挿入したバネ座ピストン９の内孔２１の孔径との間に挾まれたリング形状の比較的大きな面積を有しており、バネ座ピストン室１７に流入する圧油が油圧モータの回転時に、戻り通路に発生する背圧程度の低い圧力でも、バネ座ピストン９は左方向へ移動を開始することになり、供給通路２の圧力が上昇した時にバネ座ピストン室１７へ圧油を流入するために必要な横孔１４は、既にバネ座ピストン９が左行していることにより閉じられており、この横孔１４が閉じられた後では大きなピークを解消してショックを低減することは不可能であった。
【００１０】
このような観点から、本出願人は、先に、供給通路の圧力が上昇した時に、バネを圧縮してリリーフ圧力を高くするように、移動させることによってバネ座ピストンの圧油作用面積を小さくすることができ、これにより低い圧力ではバネ座ピストンが移動することなく、供給通路の圧力が上昇した際に、リリーフ弁の始動時における圧力ピークを解消し、かつショックを低減するようにした油圧モータのリリーフ弁を開発し、特許を得た（特許第２５７１９２８号公報）。
【００１１】
すなわち、この特許に係る油圧モータのリリーフ弁は、図９および図１０に示すように、油圧ポンプ２２から切換弁２３を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータ２４の両管部に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を停止した際に供給口の圧力上昇によりポペット２５がその背部に一端を押接するバネ２６に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室２７へ絞り２８を介して導入することにより、前記バネ２６の他端に押接されたバネ座ピストン２９を移動させて、前記バネ２６を圧縮してリリーフ圧力を調整する油圧モータ２４のリリーフ弁３０Ａ、３０Ｂにおいて、前記バネ２６を装填した内孔３１より段付き小径とした内孔３２を設けて圧油作用面積を小さくしたバネ座ピストン２９を、移動可能に嵌装することにより前記油圧モータの回転時に戻り通路に発生する背圧程度の圧力では前記バネ座ピストン２９を初期位置に保持して移動されることのないように構成したものである。
【００１２】
しかるに、前記リリーフ弁３０Ａ、３０Ｂの動作は、図９および図１０において、切換弁２３が図示の中立状態の時、供給通路３２Ａ、３２Ｂ、すなわち図１０における供給口３３には圧力はなく、リリーフ弁３０Ａ、３０Ｂは非作動状態であり、ポペット２５の先端はバネ２６の弾性力により左方向へ押圧されてシート３４の弁座に接しており、供給口３３と出口３５とは遮断されている。
【００１３】
そこで、切換弁２３を中立位置から上方位置へ切り換えると、油圧ポンプ２２の圧油は切換弁２３を介して管路３６から油圧モータ２４に流入されて、一方向へ回転させると共に、油圧モータ２４から排出される圧油は、管路３７から切換弁２３を介してタンク３８ヘ戻される。次いで、この油圧モータ２４を回転状態から停止させるために、切換弁２３を中立位置に切り換えると、管路３６、３７はそれぞれ油圧ポンプ２２とタンク３８との回路が遮断されるが、慣性体３９の慣性回転力のため油圧モータ２４は直ちに停止せず、管路３７の圧力は上昇する。従って、供給通路３２Ｂを通ってリリーフ弁３０Ｂの供給口３３の圧力は上昇し、ポペット２５にはシート３４の弁座径Ｄ1と、ロッド４０の径Ｄ2との差（Ｄ1＞Ｄ2）で形成される有効断面積に供給口３３の圧油の力が作用し、バネ２６の弾性力に抗して右方向へ移動させ、シート３４の開放された弁座と横孔４１を介して、供給口３３と出口３５とを連通させることにより、リリーフ作用を開始する。
【００１４】
同時に、供給口３３の圧油は、ポペット２５とロッド４０の通路４２から絞り２８を介して通路４３を通って、バネ座ピストン室２７に導入され、このバネ座ピストン室２７の圧油は、供給口３３の圧力上昇に対応して圧力が上昇し、バネ座ピストン２９をバネ２６の弾力に抗して左方向へ移動させる。この結果、バネ２６はさらに圧縮され、リリーフ圧力は上昇する。バネ座ピストン２９の左行は、バネ座ピストン室２７の圧力上昇に伴い、バネ座ピストン２９のフランジ部４４の左側面４５が弁本体４６の壁面４７に接するまでストロークＬを移動して停止し、この停止した時のリリーフ圧が設定圧力である。
【００１５】
このようにして、リリーフされた圧油は、出口３５から図９の出口通路４８Ｂと逆止弁４９Ａを経て、管路３６に至り油圧モータ２４に供給される。
【００１６】
なお、バネ座ピストン室２７への圧油の流入は、通路４２と通路４３との途中に絞り２８があるため緩やかであり、従ってリリーフ圧力の上昇も緩やかであり、急激な圧力上昇によるショックを緩和させている。さらに、バネ座ピストン２９が移動するストロークＬを大きくすることにより、設定圧力を高くすることも可能とされている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術に係る油圧モータのリリーフ弁においては、図９に示すように、供給口３２Ａ、すなわち図１０における供給口３３の圧力が上昇すると、この圧力はポペット２５の内部に設けた通路４２を経て、バネ座ピストン室２７に流入する。また、この流入した圧油は、バネ座ピストン２９に作用し、これがある値以上になると、バネ２６の荷重に対向してバネ２６を圧縮しつつ、図において左方へ移動させる。
【００１８】
この移動過程では、圧油が絞り２８を経てバネ座ピストン室２７へ流入するので、バネ座ピストン２９が図示の位置から室壁４７に当接する位置まで移動するには、多少の時間を要し、かつこの過程でリリーフ弁のポペット２５が開弁動作を行うと、このポペット２５に作用するバネ２６の荷重は、初期は図示の位置から、最終的にはバネ座ピストン２９が室壁４７に当接した位置での荷重となるので、これに対応した給油口の圧力もバネ座ピストン２９の動きに応じて漸増し、図５に示すような動特性が得られる。
【００１９】
大きな慣性体、例えば油圧ショベルの上部旋回体を駆動する油圧回路には、前述したような旋回モータのリリーフ弁が多く使用され、ブレーキ時のショック軽減に対し良好な結果を得ている。
【００２０】
しかるに、油圧ショベル等においては、ブーム、アームをより旋回中心へ近付けた場合と、ブーム、アームを水平状態に近付け、かつバケットに荷重を積載した場合とでは、旋回慣性が大幅に異なる。このため、前記の従来技術においては、リリーフ弁が作動直後のショックを軽減してはいるが、アーム、ブームの姿勢もしくはバケット負荷の有無等による慣性の違いに拘らず、同じ昇圧パターンとなるので、例えば慣性の小さな状態に合わせてリリーフ圧力を設定すると、慣性の大きな運転条件では旋回ブレーキ時の流れ角が大きく、また旋回慣性の大きな状態に合わせてリリーフ圧を設定すると、慣性の小さくなる操作条件では旋回の油圧ブレーキの利きが過大となり、停止時の円滑さが損なわれるという問題がある。
【００２１】
また、油圧ショベルの旋回駆動用のリリーフ弁において、その姿勢、負荷条件等に応じて、リリーフ弁の設定圧力を可変とする方法として、例えば特開平６−１７３２９９号公報が開示されているが、この先行技術においては、設定圧力を外部信号により調整するように構成したものであるから、リリーフ弁の構造が非常に複雑となり、製造コストが増大するばかりでなく、信頼性に高度な配慮が必要となる難点がある。そして、リリーフ弁の設定圧力そのものの調整は可能であるが、設定圧力が比較的高圧設定となった場合には、起動時および停止時の特性を緩やかに昇圧調整する昇圧パターンとすることができず、依然として減速停止時にショックが残るという問題がある。
【００２２】
そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により油圧ショベルの上部旋回体からなる慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成したリリーフ弁を有する油圧モータ装置において、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成することにより、油圧ショベルの減速停止並びに起動加速性能を最適に設定することができるリリーフ弁を有する油圧モータ装置を得ることができることを突き止めた。
【００２３】
従って、本発明の目的は、極めて簡単な手段により、リリーフ弁の作動圧力を２段階に設定することができ、高圧設定時にはブレーキ開始時の昇圧パターンを滑らかにすると共に、低圧時には確実に低圧を維持することができるよう構成してなるリリーフ弁を有する油圧モータ装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、前記バネの荷重を調整する外部信号を上部旋回体に対するブームの角度に対応した信号とすることを特徴とする。
【００２５】
また、前記目的を達成するために、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、バネの荷重を調整する外部信号をブームシリンダの保持圧に対応した信号とすることを特徴とする。
【００２７】
一方、前記油圧モータの各ポートには、それぞれリリーフ弁を設け、前記各リリーフ弁に設けた圧力補償流量調整手段の差圧を調整するそれぞれバネの荷重を、油圧モータ装置に対して単一の信号ポートに接続した外部信号により前記各バネの荷重を同時に調整するように構成することができる。
【００２８】
この場合、前記圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネの荷重は、外部信号の増加に伴って低減するように構成することができる。
【００２９】
さらに、前記圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネを複数本とし、圧力補償流量制御スプールに対し、外部信号が作用しない場合または比較的低下する場合には、前記複数本のバネの荷重を受けると共に、外部信号が所定値以上になった場合には、前記単一のバネの荷重のみを受けるように構成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００３１】
実施例１
図１および図２は、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の一実施例を示すものである。すなわち、図１はリリーフ弁を有する油圧モータ装置の要部断面構造と油圧系統との接続状態を示すと共に、図２はリリーフ弁を有する油圧モータ装置全体の油圧系統図を示すものである。
【００３２】
しかるに、図１および図２において、参照符号５０Ａ、５０Ｂは、油圧モータ５２に取付けられたリリーフ弁をそれぞれ示す。これらのリリーフ弁５０Ａ、５０Ｂは、油圧モータ５２のカバー部５４に内蔵されている。そして、油圧モータ５２は、慣性負荷５６（油圧ショベルに本発明が適用される場合には、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケット等のアクチュエータ等を含む上部旋回体）を駆動するように構成されている。また、前記油圧モータ５２へは、切換弁５８を介して油圧ポンプ６０、タンク６２との間の圧油の給排が行われる。なお、本実施例において、切換弁５８として図１にその構成例を示したが、油圧ポンプ６０には油圧ショベルの図示していない他のアクチュエータの切換弁、例えばアームシリンダの切換弁等が、一般的には接続されている。
【００３３】
そこで、まず一方のリリーフ弁５０Ａについて、図１を参照しながら説明する。
【００３４】
油圧モータ５２のカバー部５４には、リリーフ弁組立て６４がスリーブ６６に内蔵されて組込まれ、このスリーブ６６の先端に取付けられたシート６８が、供給口７０Ａと低圧室（出口）７２とを液密的に遮断している。また、このスリーブ６６の中には、スペーサ７４、ロッド７６を有するポペット７８、バネ座ピストン８０、および一端がポペット７８に他端がバネ座ピストン８０に支持されたスペーサ７４に当接するバネ８２が内包されている。なお、ポペット７８は、シート６８に対してその径ｄ1部分で着座し、ロッド７６の径ｄ2（ｄ2＜ｄ1）との面積差に、供給口７０Ａの圧油が作用するように構成されている。そして、ロッド７６には、リリーフ弁６４が作動した場合の安定性を維持するためのオリフィス８４が設けられている。
【００３５】
しかるに、バネ座ピストン８０は、バネ座ピストン室８６内において、スリーブ６６に対し径部ｄ3にて液密的にかつ摺動自在に支持されており、前記バネ座ピストン室８６は、バネ座ピストン８０をスリーブ６６に組付けた後、キャップ８８により閉栓されている。また、バネ座ピストン８０は、バネ座ピストン室８６の中でその肩部８０ａがスリーブ６６の壁面６６ａに当接するまでの距離Ｓを移動することができる。なお、このバネ座ピストン８０の移動は、バネ座ピストン室８６に対し、後述する経路により流入した圧油が、バネ座ピストン８０の右端に作用することにより、バネ８２を圧縮しつつ図示の左方へ移動することになる。
【００３６】
本実施例において、前記油圧モータ５２のカバー部５４に取り付けられたリリーフ弁５０Ａ、５０Ｂは、同一構成であるため、一方のリリーフ弁５０Ａについて説明し、他方のリリーフ弁５０Ｂについては、同一りの構成要素について同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
そこで、本実施例においては、供給口７０Ａとバネ座ピストン室８６との間に、圧力補償流量調整手段９０が設けてある。そして、前記切換弁５８のポートは、油圧モータ５２のそれぞれのポートＭp1、Ｍp2に接続されており、リリーフ弁５０Ａの供給口７０Ａは、油圧モータ５２の片側のポートＭp1に接続されていると共に、通路９２、前記圧力補償流量調整手段９０および通路９４、６６ｂを介してバネ座ピストン室８６に接続されている。
【００３８】
このような状態において、切換弁５８の操作により油圧モータ５２を駆動した後これを減速停止する場合、油圧モータ５２の片側のポートＭp1に油圧ブレーキの作動圧力が発生することを想定すると、リリーフ弁５０Ａの作動圧力は、先ず始動時においては、バネ座ピストン８０が図示の位置にあるので、バネ８２の荷重が最も小さい状態、すなわち低圧でリリーフ弁５０Ａは作動する。これと同時に、供給口７０Ａの圧油は、前述した通路を経てバネ座ピストン室８６に流入するに際し、供給口７０Ａの圧力に拘らず圧力補償流量調整手段９０により定められる流量で流入しようとする。
【００３９】
前記圧力補償流量調整手段９０は、圧力補償流量制御スプール９６とバネ９７とから構成され、前記圧力補償流量制御スプール９６には供給口７０Ａに連通する通路９２に連通する固定絞り９８とバネ座ピストン室８６に連通する通路９４に開口する開口部９９とがそれぞれ設けられている。従って、圧力補償流量制御スプール９６に作用するバネ９７の荷重が一定の場合には、通路９２から通路９４の方向へ圧油が流れるに際し、固定絞り９８における差圧が通路９２の圧力に拘らず前記バネ９７の荷重による場合に相当する圧力に等しくなるように開口部９９の開度が自動調整される。このようにして、供給口７０Ａの昇圧時には、その圧力に拘らず、圧力補償流量調整手段９０を経てバネ座ピストン室８６へ流入する（単位時間当りの）油量は、固定絞り９８の面積が予め定められた一定の値であることから、バネ９７の荷重に対応して一義的に定まる値となる。
【００４０】
しかるに、本実施例において、前記圧力補償流量調整手段９０に対し、これに近接して、一端をバネ９７に当接すると共に他端にはキャップ１０８との間でバネ１００を受け、しかも小径部ｄ4と大径部ｄ5との径差を有すると共にその内径部ｄ6に液密的にかつ摺動自在にピストン１０２を収納する段付きピストン１０４を配設する。この段付きピストン１０４には、その内径部ｄ6でピストン１０２の一端側に開口する油室１０５と、前記圧力補償流量調整手段９０のバネ９７の設けられた油室９５とを接続する通路１０６が設けられている。さらに、前記段付きピストン１０４は、その小径部ｄ4と大径部ｄ5との外形寸法に適合するように、カバー部５４に設けられた段付きの穴部に、液密的にかつ摺動自在に支持されると共に、前記ピストン１０２の他端を、キャップ１０８により閉栓保持されている。
【００４１】
そして、前記段付きピストン１０４は、前記カバー部５４に設けた段付きの穴部の段付き部と、前記段付きピストン１０４の段付き部とによって形成される油室１０９に対し、外部から信号ポート１１０を介して供給される信号圧力により、バネ１００の弾力に抗して図示の右方へ移動するように構成されている。
【００４２】
なお、前記段付きピストン１０４に形成された外形小径部ｄ4と内径部ｄ6とは、共に等しく設定し（ｄ4＝ｄ6）、従って油室９５の圧力が変化しても、この圧力による前記段付きピストン１０４に対する図示の左右方向への力は常に相殺されており、またバネ１００の荷重はバネ９７の荷重に比較して比較的大きな値に設定される。
【００４３】
前記構成からなる本実施例の油圧モータ装置においては、例えば信号ポート１１０に外部信号ライン１１１を介して外部信号圧力を作用させ、この信号圧力を次第に増加させると、段付きピストン１０４は、この信号圧力の上昇に応じて、バネ１００の弾力に抗してこれを圧縮しつつ図示の右方へ移動する。これに伴い、バネ９７の取付け長さが伸長して圧力補償流量制御スプール９６に対するばね９７の荷重が減少し、これに対応して固定絞り９８における差圧が低減するので、この固定絞り９８を通過する油量も、その差圧の低減に対応して減少する。
【００４４】
従って、供給口７０Ａからバネ座ピストン室８６へ流入する（単位時間当たりの）流量も信号ポート１１０へ供給される信号圧力に対応し、しかも供給信号圧力の上昇に応じて供給油量が減少し、すなわちバネ座ピストン８０の移動速度が減少して、リリーフ弁５０Ａの初期作動圧力Ｐ1から最終設定圧力ＰSまでの昇圧時間が長くなる。
【００４５】
なお、図１および図２において、外部信号ライン１１１への信号圧力の供給に際しては、信号切換手段１１２およびこの切換手段１１２への信号発生手段１１３からの信号操作により、信号発生用油圧ポンプ１１４からの油圧信号を伝達することにより、その切換え操作が行われる。また、図１および図２において、参照符号１１５Ａ、１１５Ｂは逆止弁、１１６はバネ付き逆止弁、１１７はタンクをそれぞれ示す。
【００４６】
そこで、本実施例の油圧ポンプ装置におけるリリーフ弁の動作特性は、図３に示すような昇圧パターンとなる。なお、図３において、初期圧力Ｐ1は図１に示すバネ座ピストン８０が図示の位置にある場合であり、最終設定圧力ＰSは前記バネ座ピストン８０が最大ストロークＳを移動した位置にある場合を示す。そして、前記初期圧力Ｐ1から最終設定圧力ＰSまでへの昇圧時間を緩昇圧時間（Δｔ1〜Δｔ3）と称する。
【００４７】
図３に示す昇圧パターンにおいて、本実施例のリリーフ弁を有する油圧モータ装置を、例えば図６および図７に示すように、油圧ショベルに適用した場合、圧力補償流量調整手段に９０に外部信号圧力を作用させる条件として、油圧ショベルにおけるブーム支持部の上部旋回体基板に対する角度θ、またはブームシリンダの負荷圧に応じて調整するよう設定することにより、慣性負荷としてのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体の慣性が大きな場合（図７参照）には、外部信号圧力を低減して、圧力波形Ａ−１に示すようにリリーフ弁の昇圧時間を短縮し、また上部旋回体の慣性が小さな場合（図６参照）には、圧力波形Ａ−２、圧力波形Ａ−３に示すようにリリーフ弁の昇圧時間を長くするように、それぞれ油圧ショベルの姿勢、バケットの負荷条件等の変化に対応して外部信号圧力を調整することにより、最適な起動加速および減速停止特性を発揮させることができる。しかも、この場合、外部信号圧力の作用しない条件において、昇圧時間が最短となるので、不測の事態により外部信号圧力が遮断した場合でも、慣性体の停止時には確実にリリーフ弁が作動するので、より安全な特性を得ることができる。
【００４８】
実施例２
図４の（ａ）および（ｂ）は、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の別の実施例を示すものである。すなわち、図４の（ａ）および（ｂ）は、圧力補償流量調整手段９０とその制御手段の構成を示すものである。
【００４９】
本実施例においては、圧力補償流量調整手段９０の差圧設定用バネ９７を増設して２個（９７、９７′）とし、外部信号圧力が作用していない時は、これら２個のバネ９７、９７′が共に圧力補償流量調整手段９０の圧力補償流量制御スプール９６に対して荷重を与え［図４の（ａ）参照］、また外部信号圧力が所定値以上となった時には、単一のバネ９７′のみが前記圧力補償流量制御スプール９６に対して荷重を与える［図４の（ｂ）参照］ように構成したものである。
【００５０】
このように構成することにより、外部信号圧力の差によって、リリーフ弁の動作特性は、図５に示すような昇圧パターンとなる。すなわち、図５に示す昇圧パターンにおいて、圧力波形Ｂ−１は図４の（ａ）の場合であり、緩昇圧時間Δｔ1が短縮され、また圧力波形Ｂ−２は図４の（ｂ）の場合であり、緩昇圧時間Δｔ2が長く設定される。
【００５１】
なお、本実施例においても前述した実施例と同様に、リリーフ弁を有する油圧モータ装置を、図６および図７に示すように、油圧ショベルに適用した場合、圧力補償和流量調整手段に外部信号圧力を作用させる条件として、油圧ショベルのブームの上部旋回体に対する角度θを検出し、これに応じて、例えばブームがより水平に近い状態（図７参照）では外部信号を与えず、またブームが上部旋回体に対してより垂直に近い場合（図６参照）には外部信号を与えることにより、油圧ショベルの起動加速並びに減速停止性能を最適に設定することが可能となる。
【００５２】
また、ブームシリンダの保持圧を検出し、この保持圧が高い場合は外部信号を与えず、そして前記保持圧が所定の圧力より低い場合には外部信号を与える等、油圧ショベルの上部旋回体のアクチュエータの姿勢、作業条件に応じて、圧力補償流量調整手段に切換信号圧力を与えることにより、油圧ショベルの起動加速並びに減速停止性能を最適に設定することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００５４】
【発明の効果】
前述した実施例から明らかなように、本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置は、油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、前記バネの荷重を調整する外部信号を上部旋回体に対するブームの角度に対応した信号または、前記バネの荷重を調整する外部信号をブームシリンダの保持圧に対応した信号とするよう構成したことにより、油圧ショベルのように、機械の姿勢や作業条件によっては、慣性体の慣性がそれぞれ異なる場合でも、外部信号によりこの慣性体を減速停止する際の油圧ブレーキ作用を行うリリーフ弁の昇圧時間を、非常に簡単な方法によって調整することができるので、各作業条件や姿勢に拘らず最適な減速停止並びに起動加速特性を得ることができる。また、本発明の油圧モータ装置は、外部信号が遮断した場合においても、昇圧時間が最短となるように構成されているので、安全性において優れた特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の一実施例を示す要部断面構造と油圧系統との接続状態を示す説明図である。
【図２】図１に示すリリーフ弁を有する油圧モータ装置全体の油圧系統図である。
【図３】図１に示す実施例の油圧モータにおけるリリーフ弁の圧力動作特性を示す波形図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るリリーフ弁を有する油圧モータ装置の別の実施例であって、それぞれ動作状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】図４に示す実施例の油圧モータにおけるリリーフ弁の圧力動作特性を示す波形図である。
【図６】慣性負荷として油圧ショベルの場合における旋回慣性が比較的小さくなる場合の状態を示す説明図である。
【図７】慣性負荷として油圧ショベルの場合における旋回慣性が比較的大きくなる場合の状態を示す説明図である。
【図８】従来の油圧モータのリリーフ弁の一構成例を示す要部断面図である。
【図９】従来の油圧モータのリリーフ弁の別の構成例の概略構成とその系統配置を示す説明図である。
【図１０】図９に示すリリーフ弁の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
５０Ａ、５０Ｂ リリーフ弁
５２ 油圧モータ
５４ カバー部
５６ 慣性負荷
５８ 切換弁
６０ 油圧ポンプ
６２ タンク
６４ リリーフ弁組立て
６６ スリーブ
６６ａ 壁面
６６ｂ 通路
６８ シート
７０Ａ、７０Ｂ 供給口
７２ 低圧室
７４ スペーサ
７６ ロッド
７８ ポペット
８０ バネ座ピストン
８０ａ 肩部
８２ バネ
８４ オリフィス
８６ バネ座ピストン室
８８ キャップ
９０ 圧力補償流量調整手段
９２ 通路
９４ 通路
９５ 油室
９６ 圧力補償流量制御スプール
９７、９７′ バネ
９８ 固定絞り
９９ 開口部
１００ バネ
１０２ ピストン
１０４ 段付きピストン
１０５ 油室
１０６ 通路
１０８ キャップ
１０９ 油室
１１０ 信号ポート
１１１ 外部信号ライン
１１２ 信号切換手段
１１３ 信号発生手段
１１４ 信号発生用油圧ポンプ
１１５Ａ、１１５Ｂ 逆止弁
１１６ バネ付き逆止弁
１１７ タンク
Claims (5)
- 油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、前記バネの荷重を調整する外部信号を上部旋回体に対するブームの角度に対応した信号とすることを特徴とするリリーフ弁を有する油圧モータ装置。
- 油圧ポンプから切換弁を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータの両管路に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を起動加速および減速停止する際に供給口の圧力上昇によりポペットがその背部に一端を押接するバネ弾力に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室へ圧力補償流量調整手段を介して導入することにより、前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを移動させて、前記バネを漸次圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成され且つ、前記圧力補償流量調整手段の差圧を設定するバネの荷重を、外部信号により調整可能に構成すると共に、前記慣性負荷は、油圧ショベルのアーム、ブーム、バケットを含むアクチュエータを有する上部旋回体であって、バネの荷重を調整する外部信号をブームシリンダの保持圧に対応した信号とすることを特徴とするリリーフ弁を有する油圧モータ装置。
- 油圧モータの各ポートにそれぞれリリーフ弁を設け、前記各リリーフ弁に設けた圧力補償流量調整手段の差圧を調整するそれぞれバネの荷重を、油圧モータ装置に対して単一の信号ポートに接続した外部信号により前記各バネの荷重を同時に調整するように構成してなる請求項１または２記載のリリーフ弁を有する油圧モータ装置。
- 圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネの荷重は、外部信号の増加に伴って低減するように構成してなる請求項３記載のリリーフ弁を有する油圧モータ装置。
- 圧力補償流量調整手段の差圧を調整するバネを複数本とし、圧力補償流量制御スプールに対し、外部信号が作用しない場合または比較的低下する場合には、前記複数本のバネの荷重を受けると共に、外部信号が所定値以上になった場合には、前記単一のバネの荷重のみを受けるように構成してなる請求項４記載のリリーフ弁を有する油圧モータ装置。
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