JP3668000B2

JP3668000B2 - 可変容量型斜板式液圧モータ

Info

Publication number: JP3668000B2
Application number: JP19109398A
Authority: JP
Inventors: 隆志新留; 剛小林; 均鍵和田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2018-06-22
Also published as: JP2000009017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に油圧モータとして好適に用いられる可変容量型斜板式液圧モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械には旋回用モータまたは走行用モータとして油圧モータが設けられている。そして、この油圧モータを可変容量型斜板式液圧モータによって構成することは、例えば特開平９−１８８２８０号公報等によって知られている。
【０００３】
そして、この油圧モータは、一端側が開口し当該開口側の内周面に段部を有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体回転するように前記ケーシング内に設けられ軸方向に複数のシリンダが形成されたロータと、軸方向の一端側が該ロータの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され他端側が前記各シリンダから突出した複数のピストンと、該各ピストンの突出側にそれぞれ設けられた複数のシューと、前記各ピストンの突出端側に位置して前記ケーシングに傾転可能に設けられ前記ロータが回転するときに前記各シューが摺動する斜板と、前記ケーシングの軸方向他端側に位置して斜板とケーシングとの間に設けられ、油液の給排によって前記斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータのシリンダ部に外部からの傾転制御用の圧油を給排するために前記ケーシングの軸方向に設けられた油通路と、前記ケーシングの開口側の段部とロータとの間に位置して設けられ、ブレーキ解除圧となる油液が給排されるネガティブ型のブレーキ装置とによって構成されている。
【０００４】
この種の従来技術による油圧モータは、外部からの圧油をケーシング側に設けた給排ポートを通じて各シリンダ内に順次供給することにより、各ピストンが各シリンダ内から順次伸長する。これにより各ピストンの先端側に設けたシューは斜板に順次押付けられ、このときに各シリンダに作用する各ピストンを介した斜板からの反力によってロータと一体となった駆動軸を回転駆動させる。
【０００５】
また、この従来技術では、外部からの圧油によって傾転アクチュエータを作動させることにより、斜板の傾転角を制御する構成となっている。そして、斜板の傾転角を最大にしたときには、駆動軸を低速、高トルクで回転させることができる。また、斜板の傾転角を最小にしたときには、駆動軸を高速、低トルクで回転させることができる。
【０００６】
さらに、前記ブレーキ装置は、ケーシングの段部に形成したスプライン溝に係合して設けられた固定側摩擦板と、ロータの外周に設けられ該固定側摩擦板と交互に配置された回転側摩擦板と、ロータの段部に軸方向に可動に設けられ、これら各摩擦板を互いに接離するブレーキピストン等とによって構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、油通路をケーシングの内周側に近付けて配置した場合、ケーシングの外径をより小さく形成でき、該ケーシング全体を径方向に対して小型化できるという点で有利である。
【０００８】
しかし、この従来技術にあっては、ケーシングの段部にブレーキ装置の回転側摩擦板が係合するスプライン溝を設ける構成としているため、上述の如く油通路をケーシングの内周側に近付けて配置した場合、高圧の油液が流れる油通路とスプライン溝との間隔が径方向で狭くなり、両者間の肉厚部分が薄肉になってケーシングの強度が低下するという問題がある。
【０００９】
そして、油通路とスプライン溝との間の肉厚部分で破損する虞れがあり、この場合には油通路内の圧油がケーシング内に漏洩し、傾転アクチュエータを精度よく作動させることが難しくなるという問題がある。
【００１０】
また、このように油通路とスプライン溝との間の肉厚部分を薄肉に形成すると、ケーシングの鋳物成形時に前記肉厚部分に鋳物欠陥が発生し易くなり、これによってもケーシングの強度が低下するという問題がある。
【００１１】
そこで、このような問題を回避するために、油通路をスプライン溝から径方向に十分に離した状態で配置し、油通路とスプライン溝との間の肉厚部分を厚肉に形成することにより、ケーシングの強度を高める方法が考えられる。
【００１２】
しかし、この場合には、油通路とスプライン溝との間を厚肉にした分だけケーシングの外径が大きくなり、これに伴ってケーシングに装着される減速機等を含めた装置全体が径方向で大型化するという問題がある。
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明は、油通路が一体形成されるケーシングの外径を小さくすることができ、ケーシングを小型化できると共に、十分な強度を確保することができ、例えばケーシングに減速機等を設ける場合にも、全体の小型化、軽量化を図ることができるようにした容量可変型斜板式液圧モータを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、一端側が開口し当該開口側の内周面に段部を有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体回転するように前記ケーシング内に設けられ軸方向に複数のシリンダが形成されたロータと、軸方向の一端側が該ロータの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され他端側が前記各シリンダから突出した複数のピストンと、該各ピストンの突出側にそれぞれ設けられた複数のシューと、前記各ピストンの突出端側に位置して前記ケーシングに傾転可能に設けられ前記ロータが回転するときに前記各シューが摺動する斜板と、前記ケーシングの軸方向他端側に位置して斜板とケーシングとの間に設けられ、圧油の給排によって前記斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータのシリンダ部に外部からの傾転制御用の圧油を給排するために前記ケーシングの軸方向に設けられた油通路と、前記ケーシングの開口側の段部とロータとの間に位置して設けられ、ブレーキ解除圧となる油液が給排されるネガティブ型のブレーキ装置とからなる可変容量型斜板式液圧モータに適用される。
【００１５】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記ケーシングの段部には、周方向に間隔をおいて軸方向に沿って延びる複数のスプライン溝を設けると共に、隣合う該各スプライン溝の間は、径方向内向きに突出した突状部となるように構成し、前記ブレーキ装置は、前記ケーシングの段部に前記各スプライン溝に係合して設けられた固定側摩擦板と、前記ロータの外周に設けられ該固定側摩擦板と交互に配置された回転側摩擦板とを有する構成とし、前記油通路は、少なくとも前記ケーシングの段部側を隣合うスプライン溝間で前記突状部の位置に配置する構成としたことにある。
【００１６】
このように構成したことにより、少なくともケーシングの段部側では、油通路を隣合うスプライン溝間で径方向内向きに突出する前記突状部の位置に配置することができるから、油通路をケーシングの筒部内周側に近付けて配置した場合でも、前記油通路とスプライン溝との間の肉厚部分が薄肉に形成されることはなくなり、油通路の周囲の肉厚を厚肉に形成することができる。
【００１７】
また、請求項２の発明によると、前記油通路は、少なくともケーシングの段部側で前記突状部の位置を傾転アクチュエータ側に向けて径方向内側へと斜めに傾斜して延びる構成としている。
【００１８】
このように構成したことにより、油通路を段部の形状に合わせて斜めに傾斜させることができ、油通路を段部側にさらに近付けて配置することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による可変容量型斜板式液圧モータを、走行用の油圧モータに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２０】
ここで、図１ないし図６は本発明による実施の形態を示している。図中、１は油圧モータのケーシングで、該ケーシング１は、図２および図６に示す如く筒部１Ａと底部１Ｂとによって一端側に開口した有底筒状に形成されている。また、前記筒部１Ａの外周側には環状の鍔部１Ｃが一体形成されると共に、この筒部１Ａと鍔部１Ｃとの間にはシール取付溝１Ｄが全周に亘り形成されている。
【００２１】
そして、ケーシング１は、鍔部１Ｃが例えば油圧ショベルのトラックフレームにボルト（図示せず）等を用いて固着されると共に、筒部１Ａの開口端側がリヤケーシングとしての蓋体２によって閉塞される構造となっている。
【００２２】
ここで、ケーシング１の筒部１Ａ内周側には、図６に示すようにその開口側に向けて３段階に拡径されたブレーキ取付段部１Ｅが形成され、該ブレーキ取付段部１Ｅには後述の各スプライン溝３が形成されている。また、筒部１Ａの内周側は隣合うスプライン溝３間が径方向内向きに突状に突出した突状部１Ａ1 となっている。
【００２３】
３，３，…はケーシング１のブレーキ取付段部１Ｄ奥所側に設けられたスプライン溝で、該スプライン溝３は、図３および図４に示す如くケーシング１の筒部１Ａ内周側を軸方向に延びた半円弧状の切欠凹溝として形成され、周方向に沿って離間して配置されている。
【００２４】
ここで、スプライン溝３は、図４に示すようにその溝深さ寸法ｄが例えば５〜２０ｍｍ程度に設定されている。また、各スプライン溝３は、互いに２０〜３５度程度の中心角αをもって前記筒部１Ａの内周側に等間隔に配置されている。
【００２５】
４はケーシング１内に回転可能に設けられた回転軸としての駆動軸、５は駆動軸４と一体回転するようにケーシング１内に回転可能に設けられたロータを示し、該ロータ５には、駆動軸４の周囲に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ６が形成されている。また、このロータ５の外周側には、図３および図４に示すようにケーシング１側のスプライン溝３とほぼ同様のスプライン溝７，７，…が周方向に等間隔に設けられている。
【００２６】
８は蓋体２とロータ５との間に位置して蓋体２に固定された弁板を示し、該弁板８は、図２に示すようにロータ５の各シリンダ６と間欠的に連通する一対の給排ポート８Ａ（一方のみ図示）を有し、該各給排ポート８Ａは、蓋体２側に形成した一対の給排通路９（一方のみ図示）と連通している。
【００２７】
１０は複数本のピストンで、該各ピストン１０は、一端側がロータ５の各シリンダ６内に摺動可能に挿嵌され、他端側が各シリンダ６外に突出している。そして、該各ピストン１０の突出端側にはそれぞれシュー１１が揺動可能に設けられている。
【００２８】
１２はケーシング１の底部１Ｂ側に傾転可能に設けられた斜板で、この斜板１２は、その表面上に各シュー１１が摺接され、底部１Ｂ側との間に設けた傾転支承部（図示せず）を支点として傾転する構成となっている。そして、斜板１２は、その傾転角に応じて各ピストン１０のストローク量を変化させ、このストローク量によって当該油圧モータのモータ容量を決定するものである。
【００２９】
１３はケーシング１の底部１Ｂ側に設けられた傾転アクチュエータで、該傾転アクチュエータ１３は、図２に示す如く駆動軸４の径方向に離間してケーシング１の底部１Ｂ側に設けられたシリンダ部１４と、基端側が該各シリンダ部１４内に摺動可能に挿嵌され、先端側が斜板１２の背面側に当接した一対の傾転制御ピストン１５等とから構成されている。
【００３０】
１６はケーシング１の軸方向に設けられた油通路を示し、該油通路１６は、基端側が筒部１Ａの底部１Ｂ側端面に開口し、先端側がこの筒部１Ａの軸方向中間部まで延びた第１通路部１６Ａと、筒部１Ａ内を斜めに延び、基端側が筒部１Ａの開口側端面に開口し、先端側が第１通路部１６Ａに連通した第２通路部１６Ｂと、前記第１通路部１６Ａをシリンダ部１４に連通させる第３通路部１６Ｃとによって構成されている。また、前記第１通路部１６Ａの基端側はプラグ１７によって封止されている。
【００３１】
そして、この油通路１６は、第２通路部１６Ｂの基端側が蓋体２側に設けた容量制御弁１８に接続され、油圧ショベルの運転者が該容量制御弁１８を切換操作することにより、容量制御弁１８からの圧油をシリンダ部１４に給排するものである。
【００３２】
ここで、油通路１６のうち第２通路部１６Ｂは、図３および図４に示すようにブレーキ取付段部１Ｅ側を傾転アクチュエータ１３側に向けて径方向内側へと斜めに傾斜して延びている。そして、この第２通路部１６Ｂは筒部１Ａの突状部１Ａ1 側に位置して設けられる構成となっている。
【００３３】
１９は駆動軸４とロータ５に制動を与えるネガティブ型のブレーキ装置で、該ブレーキ装置１９は、図３ないし図５に示す如く外周側がケーシング１の各スプライン溝３に係合して軸方向に移動可能となった固定側摩擦板としての固定側ブレーキ板２０，２０，…と、該固定側ブレーキ板２０と交互に配置され、内周側がロータ５の各スプライン溝７に係合して軸方向に移動可能となった回転側摩擦板としての回転側ブレーキ板２１と、ブレーキ取付段部１Ｅ内に軸方向に摺動可能に挿嵌されたブレーキピストン２２と、スプリング２３等とから構成されている。
【００３４】
そして、ブレーキ装置１９は、ブレーキピストン２２とケーシング１のブレーキ取付段部１Ｅとの間に液圧室２４を画成し、ケーシング１には図２に示すように液圧室２４と筒部１Ａの開口側端面との間にブレーキ解除圧を給排するための通液路２５が穿設されている。
【００３５】
そして、ブレーキ装置１９は、スプリング２３によりブレーキピストン２２を各ブレーキ板２０，２１側に向けて常時付勢し、これにより該ブレーキピストン２２とブレーキ取付段部１Ｅとの間で各固定側ブレーキ板２０を各回転側ブレーキ板２１に摩擦接触させ、いわゆる駐車ブレーキとしてロータ５を駆動軸４と共に制動状態に保持するものである。また、ブレーキ装置１９は、外部から通液路２５を通じて液圧室２４内にブレーキ解除圧が供給されたときに、ブレーキピストン２２が回転側ブレーキ板２１から離間し、このときにロータ５の制動を解除するものである。
【００３６】
２６はケーシング１に設けられた走行用の減速機を示し、該減速機２６は、図１に示す如く、ケーシング１の筒部１Ａ外周側に回転可能に取付けられた有底円筒状のハウジング２７と、該ハウジング２７内に設けられた２段の遊星歯車減速機構２８，２９等から大略構成され、ハウジング２７の外周側にはスプロケット３０が取付けられている。
【００３７】
３１，３１はケーシング１と減速機２６のハウジング２７との間をシールするメカニカルシールで、該メカニカルシール３１は、ケーシング１のシール取付溝１Ｄ内に設けられている。３２，３２はハウジング２７をケーシング１に対して回転可能に支持するベアリングで、該ベアリング３２は、ナット３３によりケーシング１の外周側に抜止め状態で取付けられている。
【００３８】
本実施の形態による可変容量型斜板式油圧モータは上述の如く構成を有するもので、油圧ポンプ（図示せず）からの圧油を当該油圧モータに給排すると、このときの圧油が蓋体２の各給排通路９、弁板８の給排ポート８Ａ等を通じてロータ５の各シリンダ６内に給排される。
【００３９】
これによりピストン１０から各シュー１１を介した斜板１２への押圧力が発生し、この押圧力により各シュー１１が斜板１２上を周方向に沿って滑動し、このピストン１０と一体となったロータ５が回転する。そして、このときの回転力は駆動軸４から減速機２６へと伝えられる。
【００４０】
ここで、油圧ショベルの運転者等が容量制御弁１８を切換操作すると、該容量制御弁１８からの圧油が油通路１６を通じて傾転アクチュエータ１３のシリンダ部１４に給排され、傾転制御ピストン１５を伸縮駆動させる。
【００４１】
この結果、斜板１２は、傾転制御ピストン１５により傾転され、斜板１２の傾転角は可変に制御される。そして、斜板１２の傾転角を最大にしたときには、駆動軸４を低速、高トルクで回転させることができると共に、斜板１２の傾転角を最小にしたときには、駆動軸４を高速、低トルクで回転させることができる。
【００４２】
ここで、本実施の形態では、油通路１６のうち第２通路部１６Ｂを各スプライン溝３間の突状部１Ａ1 に位置してケーシング１に設ける構成としたから、油通路１６をケーシング１の内周側に近付けて設けた場合でも、第２通路部１６Ｂとスプライン溝３との間の肉厚部分が薄肉に形成されることはなくなり、該第２通路部１６Ｂの周囲の肉厚を第１通路部１６Ａ、第３通路部１６Ｃと共に比較的厚肉に形成することができる。
【００４３】
従って、本実施の形態によれば、第２通路部１６Ｂを含めた油通路１６全体をケーシング１の内周側へと駆動軸４側に近寄せて設けることができ、この油通路１６を近寄せた分だけ図６に示すようにケーシング１の外径寸法Ｌ1 、Ｌ2 等を小径に形成することができる。これによってケーシング１に装着される減速機２６等を含めた装置全体を径方向に小型化することができる。
【００４４】
また、ケーシング１は、スプライン溝３と油通路１６との間の肉厚部分の強度を高めることができ、両者間で破損が生じて油通路１６内の圧油がケーシング１内に漏洩する虞れをなくすことができる。これにより傾転アクチュエータ１３を精度よく作動させることができ、装置の性能等を高めることができる。
【００４５】
また、ケーシング１の鋳物成形時に、油通路１６とスプライン溝３との間の肉厚部分で鋳物欠陥が発生するのを防止でき、これによってもケーシング１全体の強度を高めることができ、ケーシング１の信頼性を高めることができる。
【００４６】
さらに、油通路１６のうち第２通路部１６Ｂを、ケーシング１の開口側端面から軸方向に向けて径方向内向きに斜めに傾斜させる構成としたから、該第２通路部１６Ｂ全体をケーシング１のブレーキ取付段部１Ｅの形状に合わせて斜めに傾斜させることができる。これにより油通路１６をブレーキ取付段部１Ｅ側にさらに近付けて配置することができ、ケーシング１の小型化をより一層図ることができる。
【００４７】
なお、実施の形態では、油通路１６の第１通路部１６Ａ基端側をケーシング１の筒部１Ａのうち底部１Ｂ側端面に開口させる構成として述べたが、これに替えて、例えば、図７に示す変形例のように油通路１６′のように第１通路部１６Ａ′は、その基端側をブレーキ取付段部１Ｅ側に開口させ、先端側を第３通路部１６Ｃ′に連通させる構成としてもよい。
【００４８】
そして、この場合には、ケーシング１の筒部１Ａのうち底部１Ｂから軸方向に突出した突出部１Ｆに油通路１６′の第１通路部１６Ａ′を設ける必要がなくなり、これによってケーシング１を径方向に対してさらに小型化することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、傾転アクチュエータに圧油を供給するための油通路を、少なくともケーシングの段部側では隣合うスプライン溝間で径方向内向きに突出する突状部の位置に配置する構成としたから、油通路をケーシングの内周側に近付けて配置した場合でも、油通路の周囲の肉厚を比較的厚肉に形成することができる。
【００５０】
これによって、ケーシングの外径をより小さく形成でき、ケーシングに装着される減速機等を含めた装置全体を径方向で小型化することができる。また、ケーシングは、油通路とスプライン溝との間の肉厚部分の強度を高めることができ、両者間で破損が生じて油通路内の圧油がケーシング内に漏洩する虞れをなくすことができる。さらに、ケーシングの鋳物成形時に油通路とスプライン溝との間の部分で鋳物欠陥が発生するのを防止でき、これによってもケーシング全体の強度を高めることができ、ケーシングの信頼性等を高めることができる。
【００５１】
また、請求項２の発明によると、油通路は、少なくともケーシングの段部側で前記突状部の位置を傾転アクチュエータ側に向けて径方向内側へと斜めに傾斜して延びる構成としたから、段部の形状に合わせて油通路を斜めに傾斜させることができ、油通路を段部側にさらに近付けて配置することができ、ケーシングの小型化をより一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による走行用油圧モータおよび減速機を示す縦断面図である。
【図２】走行用油圧モータを単体で拡大して示す図１の拡大縦断面図である。
【図３】図２中の矢示 III−III 方向からみた横断面図である。
【図４】図３中の油通路、スプライン溝等を拡大して示す要部の横断面図である。
【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた部分拡大図である。
【図６】図２中のケーシングを単体で示す縦断面図である。
【図７】本発明の変形例による走行用油圧モータを示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
１Ｅブレーキ取付段部
３，７スプライン溝
４駆動軸（回転軸）
５ロータ
６シリンダ
１０ピストン
１１シュー
１２斜板
１３傾転アクチュエータ
１４シリンダ部
１６油通路
１９ブレーキ装置
２０固定側ブレーキ板
２１回転側ブレーキ板

Claims

一端側が開口し当該開口側の内周面に段部を有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体回転するように前記ケーシング内に設けられ軸方向に複数のシリンダが形成されたロータと、軸方向の一端側が該ロータの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され他端側が前記各シリンダから突出した複数のピストンと、該各ピストンの突出側にそれぞれ設けられた複数のシューと、前記各ピストンの突出端側に位置して前記ケーシングに傾転可能に設けられ前記ロータが回転するときに前記各シューが摺動する斜板と、前記ケーシングの軸方向他端側に位置して斜板とケーシングとの間に設けられ、圧油の給排によって前記斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータのシリンダ部に外部からの傾転制御用の圧油を給排するために前記ケーシングの軸方向に設けられた油通路と、前記ケーシングの開口側の段部とロータとの間に位置して設けられ、ブレーキ解除圧となる油液が給排されるネガティブ型のブレーキ装置とからなる可変容量型斜板式液圧モータにおいて、
前記ケーシングの段部には、周方向に間隔をおいて軸方向に沿って延びる複数のスプライン溝を設けると共に、隣合う該各スプライン溝の間は、径方向内向きに突出した突状部となるように構成し、
前記ブレーキ装置は、前記ケーシングの段部に前記各スプライン溝に係合して設けられた固定側摩擦板と、前記ロータの外周に設けられ該固定側摩擦板と交互に配置された回転側摩擦板とを有する構成とし、
前記油通路は、少なくとも前記ケーシングの段部側を隣合うスプライン溝間で前記突状部の位置に配置する構成としたことを特徴とする可変容量型斜板式液圧モータ。
前記油通路は、少なくとも前記ケーシングの段部側で前記突状部の位置を傾転アクチュエータ側に向けて径方向内側へと斜めに傾斜して延びる構成としてなる請求項１に記載の可変容量型斜板式液圧モータ。