JP4577969B2 - 油圧モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧モータに関し、特に、回転摺動部の潤滑および冷却技術並びに摩耗防止技術に係り、例えば、トラッククレーンのウインチに使用される油圧モータに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラッククレーンのウインチに使用される油圧モータとしては、斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータが広く採用されている。すなわち、この斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータは略円筒形状に形成されたハウジングを備えており、ハウジングの内部には略円柱形状に形成されたシリンダブロックが同心に配されて回転軸に一体に形成されて回転するように支承されている。シリンダブロックの回転軸周りに形成された複数本のシリンダ室には各ピストンが往復摺動自在にそれぞれ嵌入されており、各ピストンの一端面がハウジングの内部に配置された斜板の上をローラベアリングを介して回転するスラストプレートに突合している。そして、各ピストンは軸心と平行方向に往復摺動するとともに、軸心の周りを円運動するようになっている。そして、ハウジングの斜板と反対側のエンドプレートには第一給排路、第二給排路、第一給排ポートおよび第二給排ポートが開設されており、エンドプレートの端面に当接されたバルブプレートにはシリンダブロックの端面が摺動自在に突合されている。
【０００３】
最近、トラッククレーンにおいては、作業能率の向上の観点や騒音対策の観点等からウインチのワイヤの繰り出しおよび巻き上げ速度を高めるために、ウインチを駆動する油圧モータの回転速度を高めることが要求されている。
【０００４】
ところが、従来の斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータにおいて、回転速度を高めると、遠心力が大きくなるため、シリンダブロックの回転摺動面である端面の周辺部において潤滑油の供給が不足し、潤滑不足や冷却不足が発生するという問題点がある。
【０００５】
そこで、この潤滑油不足を解決する手段として、潤滑油供給専用の油圧ポンプを付帯設備して潤滑油を強制的に供給する方法および油圧モータ駆動用の油圧ポンプの吐出油の一部を潤滑油として強制的に供給する方法が考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の専用油圧ポンプを付帯して潤滑油を強制的に供給する方法においては、専用の油圧ポンプの分だけ油圧ポンプが大形になるばかりでなく、イニシャルコストやランニングコストが増加してしまう。
【０００７】
後者の駆動用油圧ポンプを潤滑油の強制供給に兼用する方法においては、駆動用ポンプの出力の一部が潤滑油の供給に使用されることになるため、その分、駆動用ポンプの定格を高める必要があり、結局、大形化やコスト増加を招くことになる。
【０００８】
本発明の目的は、大形化やコストの増加を回避しつつ潤滑不足や部品の摩耗を防止することができる油圧モータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る油圧モータは、ハウジング（１）と、このハウジング（１）内に回転自在に軸架された回転体（３）と、この回転体（３）を回転させるための圧油を供給する第一の給排路（１３）と、前記回転体（３）を逆転させるための第二の給排路（１４）とを備えている油圧モータにおいて、
前記ハウジング（１）の内部を潤滑する油を前記第一の給排路（１３）または第二の給排路（１４）のうちの圧力の低い方の給排路から導入する導入路（２６）と、この導入路（２６）から導入された油を排出するドレン路（２５）とを備えており、
前記給排路（１３、１４）と前記導入路（２６）との間に低圧優先弁（３０）が介設されており、この低圧優先弁（３０）の一方の入口ポート（３１）は正転時に入口側となる第一給排ポート（１５）に接続され、その他方の入口ポート（３２）は正転時に出口側となる第二給排ポート（１６）に接続されており、出口ポート（３３）は前記導入路（２６）に接続されている、ことを特徴とする。
【００１０】
前記した手段において、回転体（３）の回転摺動面である端面の周辺部には油圧モータの回転駆動に用いられた作動油が潤滑油（４０）として導入路（２６）から導入されるため、回転体（３）の回転摺動面の周辺部はその潤滑油（４０）によって潤滑されかつ冷却される。そして、回転体（３）の回転摺動面の周辺部を潤滑しかつ冷却した潤滑油（４０）はドレン路（２５）に排出される。したがって、前記した手段によれば、潤滑油専用の油圧ポンプを設けたり、駆動用ポンプの出力の一部を潤滑油として使用したりする必要がなく、油圧ポンプの大形化やコストの増加を回避しつつ潤滑不足を防止することができる。潤滑油の導入路（２６）に低圧優先弁（３０）を設けることにより、油圧モータの正転時および逆転時のいずれにおいても回転体（３）の回転摺動面に排出側の低圧の潤滑油（４０）を供給して潤滑しかつ冷却することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る油圧モータは、前記ハウジング（１）の内部を潤滑する油を導入する導入路（２６）と、この導入路（２６）から導入された油を排出するドレン路（２５）とがハウジング（１）のエンドプレート（１２）に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
前記した手段によれば、導入路（２６）とドレン路（２５）とをハウジング（１）のエンドプレート（１２）に設けたので、潤滑装置をコンパクトに形成することができる。
【００１５】
本発明の請求項３に係る油圧モータは、前記エンドプレート（１２）の端面に前記導入路（２６）に連通するエンドプレート側環状溝（２２）が形成されており、前記エンドプレート（１２）に対向する前記回転体（３）の端面に前記エンドプレート側環状溝（２２）に対応するシリンダブロック側環状溝（２０）が形成されており、さらに、このシリンダブロック側環状溝（２０）には回転体（３）の外周辺に向けて放射状に複数の導出溝（２１）が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
エンドプレート（１２）の端面に設けたエンドプレート側環状溝（２２）と回転体（３）の端面に設けたシリンダブロック側環状溝（２０）とが一つの油通路を形成し、導入路（２６）から導入された油はこの通路を通って円周方向に流れるとともに、放射状に設けた導出溝（２１）から遠心力により回転体（３）の外部に放出される。この放出された油はドレン穴部（２４）、ドレン路（２５）を通ってタンク（４１）に戻される。
【００１７】
本発明の請求項４に係る油圧モータは、前記エンドプレート（１２）の端面と前記回転体（３）の端面との間にバルブプレート（１８）が介装されており、前記エンドプレート（１２）に設けたエンドプレート側環状溝（２２）と前記回転体（３）に設けたシリンダブロック側環状溝（２０）とを連通する連通孔（２３）が開設されていることを特徴とする。
【００１８】
導入路（２６）から導入された油はバルブプレート（１８）と、前記エンドプレート（１２）に設けたエンドプレート側環状溝（２２）とで形成された油通路に導かれ、さらに、この油はバルブプレート（１８）に適正に穿設された連通孔（２３）を通して回転体（３）に設けたシリンダブロック側環状溝（２０）に略均等に供給される。このシリンダブロック側環状溝（２０）には放射状に形成された複数の導出溝（２１）が形成されているので、油圧モータ作動中は断えずバルブプレート（１８）と回転体（３）の回転摺動面に円周上万遍なく排出側の潤滑油（４０）を供給して潤滑し、かつ、冷却することができる。また、エンドプレート（１２）がアルミニウム材のような軟質の金属の場合にはバルブプレート（１８）を介装することにより磨耗を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００２０】
本実施の形態において、図１に示されているように、本発明に係る油圧モータは斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータ（以下、油圧モータという。）として構成されており、略円筒形状に形成されたハウジング１を備えている。さらに、このハウジング１は有底円筒部１Ａとエンドプレート１２とから構成されている。ハウジング１の内部の軸心上には回転軸２が架設されており、回転軸２は両端部が有底円筒部１Ａおよびエンドプレート１２に設置された一対の軸受２Ａ、２Ｂによって回転自在に支承されている。ハウジング１の内部には略円柱形状に形成された回転体であるシリンダブロック３が同心に配されて収容されており、シリンダブロック３は回転軸２にスプライン４を介して一体に形成され回転するようになっている。
【００２１】
シリンダブロック３の回転軸２の周りには七本のシリンダ室５が同一半径上において周方向に等間隔に配されて軸心と平行方向に穿設されており、各シリンダ室５は一端面が閉塞し他端面が開口した円柱穴形状にそれぞれ形成されている。図２（ａ）に示されているように、各シリンダ室５の閉塞端面壁における略中央位置には各連通路６がシリンダブロック３と同心の円弧形状の長孔に形成されてそれぞれ穿設されており、連通路６はシリンダ室５の内外を連通させるようになっている。各シリンダ室５には各ピストン７が往復摺動自在に開口端からそれぞれ嵌入されている。
【００２２】
ハウジング１の内部におけるシリンダ室５の閉塞端側には斜板８が、回転軸２に対して所定の角度傾斜するように配されて固定されており、斜板８の斜面にはスラストプレート９が斜板側スラストプレート９Ａおよびローラベアリング９Ｂを介して当接されて回転自在に支承されている。各ピストン７は軸心と平行方向に往復摺動するとともに各ピストン７の一端面がスラストプレート９上を円周方向に回転自在にかつ摺動可能に突合されており、各ピストン７はシリンダ室５内に収納されたボール１０およびスプリング１１によってスラストプレート９に常時押接されている。これにより、各ピストン７はシリンダブロック３が回転すると、斜板８の斜面に対応して各シリンダ室５に対してそれぞれ往復動するようになっている。
【００２３】
図１に示されているように、ハウジング１の斜板８と反対側にはエンドプレート１２が、有底円筒部１Ａの端面開口を閉塞するように当接されている。図３に示されているように、エンドプレート１２には第一給排路１３および第二給排路１４がそれぞれ開設されており、エンドプレート１２の斜板８側の端面（以下、内側端面という。）には第一給排ポート１５および第二給排ポート１６が、第一給排路１３および第二給排路１４にそれぞれ連通するように没設されている。第一給排ポート１５および第二給排ポート１６は略半円形の円弧形状に形成されており、エンドプレート１２の同心円上において左右対称形に配置されている。また、第一給排ポート１５および第二給排ポート１６はシリンダブロック３に開設された連通路６群と、後記するバルブプレート１８を挟んで対向された状態になっている。
【００２４】
図１に示されているように、エンドプレート１２の内側端面には薄い鋼板が使用されて外径がシリンダブロック３の外径と等しい円板形状に形成されたバルブプレート１８が当接されており、バルブプレート１８のエンドプレート１２との当接面と反対側の端面（以下、シリンダブロック側端面という。）にはシリンダブロック３の連通路６側の端面（以下、バルブプレート側端面という。）が、シリンダブロック３と回転軸２との間に蓄力状態で介設された圧縮スプリング１７の付勢下において摺動自在に押接されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示されているように、バルブプレート１８には円弧形状に形成された六個の連通孔１９ａおよび１９ｂが同心円上において左右対称形に配列されて開設されており、一方の片側の三個の連通孔１９ａは図３に示されているエンドプレート１２の第一給排ポート１５に対向され、他方の片側の三個の連通孔１９ｂは第二給排ポート１６に対向されている。
【００２６】
本実施の形態はシリンダブロック３が鋳鉄製でエンドプレート１２がアルミ材で形成されている場合である。このような場合には、シリンダブロック３とエンドプレート１２とが直接接触するように構成すると、エンドプレート１２が摩耗する。このため、バルブプレート１８を介装することによってエンドプレート１２の摩耗を防止している。バルブプレート１８にはエンドプレート１２に固定するための固定穴１８Ａが２個設けられている。一方、エンドプレート１２の端面にはバルブプレート１８の固定穴１８Ａに対応した位置に固定用突起１２Ａが設けられており、バルブプレート１８を固定するようになっており、シリンダブロック３の回転によってバルブプレート１８が回転するのを防止している。
【００２７】
なお、エンドプレート１２が鋳鉄によって形成されている場合には、バルブプレート１８の介装は省略することができる。
【００２８】
図２（ａ）に示されているように、シリンダブロック３のバルブプレート側端面における連通路６群の外側には環状溝２０が同心円に没設されており、その環状溝２０の外側には複数条の導出溝２１が放射状に没設されている。各導出溝２１は内側端が環状溝２０に開口されており、外側端がシリンダブロック３の外周に開口されている。したがって、各導出溝２１は環状溝２０の内部空間をシリンダブロック３の外方空間にそれぞれ連通させた状態になっている。
【００２９】
他方、図３に示されているように、エンドプレート１２の内側端面における第一給排ポート１５および第二給排ポート１６の外側の位置には、環状溝２２が同心円に没設されており、このエンドプレート１２の環状溝（以下、エンドプレート側環状溝という。）２２の半径とシリンダブロック３の環状溝（以下、シリンダブロック側環状溝という。）２０の半径とは同一に設定されている。したがって、エンドプレート側環状溝２２とシリンダブロック側環状溝２０とはバルブプレート１８を挟んで対向した状態になっている。図２（ｂ）に示されているように、バルブプレート１８にはシリンダブロック側環状溝２０およびエンドプレート側環状溝２２と対応した位置に四個の連通孔２３が周方向に等間隔で開設されており、これら連通孔２３はシリンダブロック側環状溝２０の内部空間とエンドプレート側環状溝２２の内部空間とを連通させている。四個の連通孔２３を等間隔に配置することにより、エンドプレート側環状溝２２に導入された油をシリンダブロック側環状溝２０に略均等に供給することができる。なお、連通孔２３は四個に限定されるものではなく、油圧モータの使用条件により適宜増減することができる。また、連通孔２３の配置も必ずしも等間隔である必要はなく、シリンダブロック側環状溝２０に略均等に油を供給できるものであれば、どのような配置でもよい。
【００３０】
図１、図３および図４に示されているように、エンドプレート１２の内側端面における外周辺の一部（以下、上部とする。）にはドレン穴部２４が没設されており、ドレン穴部２４にはエンドプレート１２に形成されたドレン路２５の一端部が接続されている。図１に示されているように、エンドプレート１２の下部には潤滑油として作動油を導入するための導入路２６が開設されており、図１および図３に示されているように、導入路２６の一端はエンドプレート側環状溝２２の下端部に接続されている。
【００３１】
図１に示されているように、エンドプレート１２には導入路２６に接続された低圧優先弁３０が設けられている。図５に示されているように、低圧優先弁３０は３ポート・２位置・パイロット操作式スライドスプール形切換弁として構成されており、第一入口ポート３１、第二入口ポート３２および出口ポート３３を備えている。第一入口ポート３１は第一給排路１３に、第二入口ポート３２は第二給排路１４に、出口ポート３３は導入路２６にそれぞれ接続されている。弁箱３４には弁体３５が摺動自在に収納されており、弁体３５は弁箱３４の両端部に介装された第一スプリング３６および第二スプリング３７によって均衡されている。弁箱３４の弁体３５の一端には図５（ｂ）に示されているように、第一給排路１３の圧油がパイロット通路１３Ａを介してパイロット圧として印加されており、他端には第二給排路１４の圧油がパイロット通路１４Ａを介してパイロット圧として印加されている。なお、図５（ａ）は第一給排路１３の方の圧力が第二給排路１４よりも高いので、弁体３５が図の左側に押され、このため、第二給排路１４の圧油が出口ポート３３を通って導入路２６に流れる様子を示したものである。
【００３２】
次に、前記構成にかかる油圧モータの作用を説明する。
【００３３】
回転軸２が正回転される場合において、ピストン７が上死点から下死点に移行する間にシリンダ室５が連通路６を介して第一給排ポート１５と連通するように、斜板８、シリンダブロック３およびバルブプレート１８等の相対的な位置関係が設定されていると、高圧の作動油は第一給排路１３、第一給排ポート１５、連通孔１９ａおよび連絡路６を通じてシリンダ室５に流入することになる。
【００３４】
この高圧の作動油のシリンダ室５への流入によりピストン７は押圧されるため、ピストン７はスラストプレート９を介して斜板８を押圧することになる。この押圧力の周方向についての分力により、ピストン７を支持しているシリンダブロック３を回転させるトルクが発生する。このシリンダブロック３を回転させるトルクはスプライン４を介して回転軸２に伝達されるため、回転軸２は正方向に回転駆動されることになる。
【００３５】
そして、シリンダブロック３の回転に伴って、ピストン７が下死点から上死点に移行する間に、シリンダ室５が第二給排ポート１６と連通する状態になる。このとき、ピストン７は斜板８により押し戻されるため、シリンダ室５の作動油をシリンダ室５から第二給排路１４に連絡路６、連通孔１９ｂおよび第二給排ポート１６を通じて排出させることになる。
【００３６】
以上の作動油のシリンダ室５への流入およびシリンダ室５からの排出が繰り返されるモータ作用の正転時には、図示しない油圧ポンプから第一給排路１３に圧油が供給され、第二給排路１４から排出される。このとき、低圧優先弁３０は図５（ｂ）に示された回路図の状態になるため、第二給排路１４の作動油すなわち油圧モータの回転駆動に用いられた後の作動油が潤滑油４０として、第二入口ポート３２および出口ポート３３を経由して導入路２６に導入される。
【００３７】
図３に矢印で示されているように、導入路２６に導入された潤滑油４０はエンドプレート側環状溝２２に導入され、エンドプレート側環状溝２２を左右に分かれて上部へと流れて行く。エンドプレート側環状溝２２を流通する途中において潤滑油４０はバルブプレート１８の四個の連通孔２３を通ってシリンダブロック側環状溝２０に流れ込む。図２（ａ）に矢印で示されているように、シリンダブロック側環状溝２０に流れ込んだ潤滑油４０はシリンダブロック側環状溝２０を環状に流れる間に放射状に敷設された各導出溝２１を径方向外向きに流れてシリンダブロック３の外側にそれぞれ流出する。
【００３８】
図２（ａ）に示されているように、シリンダブロック３の外周部に放射状に敷設された各導出溝２１を放射状に潤滑油４０がそれぞれ流出して行く際に、シリンダブロック３はバルブプレート１８のシリンダブロック側端面を摺動しながら回転しているため、各導出溝２１を放射状に流出して行く潤滑油４０はシリンダブロック３とバルブプレート１８との摺動面を万遍なく潤滑、かつ冷却する状態になる。そして、シリンダブロック３とバルブプレート１８との摺動面を効果的に潤滑しかつ冷却して、シリンダブロック３の外側に流出した潤滑油４０はドレン穴部２４からドレン路２５を経由してタンク４１にドレンされる。
【００３９】
油圧モータの逆転時には、図示しない油圧ポンプから第二給排路１４に圧油が供給され、第一給排路１３から排出される。このとき、低圧優先弁３０の弁体３５は図５（ｂ）に示された状態から反対側に切り換えられる。すなわち、油圧モータの回転駆動に用いられた作動油が流れる第一給排路１３側の第一入口ポート３１が出口ポート３３に接続された状態となり、油圧モータの回転駆動に用いられた作動油が潤滑油として第一入口ポート３１および出口ポート３３を介して導入路２６に導入されることになる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態においては、シリンダブロック３の回転摺動面には油圧モータの回転駆動に用いられた作動油が潤滑油として供給され、周辺部を潤滑しかつ冷却した潤滑油はドレン路から排出されるので、潤滑油専用の油圧ポンプを設けたり、駆動用ポンプの出力の一部を潤滑油として使用したりする必要がなく、大形化やコストの増加を回避しつつ潤滑不足を防止することができる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４２】
例えば、油圧モータは斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータに限らず、その他の回転形油圧モータ全般に適用することができる。
【００４３】
また、前記実施の形態においては、導入路２６およびドレン路２５をエンドプレート１２に設けた例について説明したが、導入路２６およびドレン路２５はエンドプレート１２に設けた場合に限定されるものではなく、ハウジング１のいずれの場所に取り付けてもよい。
【００４４】
さらに、シリンダブロック３の端面に設けた導出溝２１については、放射状に設けた例について説明したが、導出溝２１の形状は図２（ａ）に示すような半径方向に放射状に配置されている場合に限定されるものではなく、シリンダブロック側環状溝２０に導入された油を外部に放出するものであれば、どのような形状の溝でもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大形化やコストの増加を回避しつつ回転摺動面の潤滑不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である斜板式アキシャルプランジャ形油圧モータを示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１のａ−ａ矢視図に相当するシリンダブロックのバルブプレート側端面を示す側面図、（ｂ）は図１のｂ−ｂ矢視図に相当するバルブプレートを示す側面図である。
【図３】図１のｃ−ｃ矢視図に相当するエンドプレートの内側端面を示す側面図である。
【図４】図１のｄ−ｄ矢視図に相当する側面図である。
【図５】（ａ）は低圧優先弁を示す平面断面図、（ｂ）は低圧優先弁の接続を示す回路図である。
【符号の説明】
１…ハウジング、１Ａ…有底円筒部、２…回転軸、２Ａ、２Ｂ…軸受、３…シリンダブロック（回転体）、４…スプライン、５…シリンダ室、６…連絡路、７…ピストン、８…斜板、９…スラストプレート、９Ａ…斜板側スラストプレート、９Ｂ…ローラベアリング、１０…ボール、１１…スプリング、１２…エンドプレート、１２Ａ…固定用突起、１３…第一給排路、１３Ａ…第一パイロット通路、１４…第二給排路、１４Ａ…第二パイロット通路、１５…第一給排ポート、１６…第二給排ポート、１７…圧縮スプリング、１８…バルブプレート、１８Ａ…固定用穴、１９ａ、１９ｂ…連通孔、２０…シリンダブロック側環状溝、２１…導出溝、２２…エンドプレート側環状溝、２３…連通孔、２４…ドレン穴部、２５…ドレン路、２６…導入路、３０…低圧優先弁、３１…第一入口ポート、３２…第二入口ポート、３３…出口ポート、３４…弁箱、３５…弁体、３６、３７…スプリング、４０…潤滑油（作動油）、４１…タンク。

Claims (4)

1. ハウジング（１）と、このハウジング（１）内に回転自在に軸架された回転体（３）と、この回転体（３）を回転させるための圧油を供給する第一の給排路（１３）と、前記回転体（３）を逆転させるための第二の給排路（１４）とを備えている油圧モータにおいて、
   前記ハウジング（１）の内部を潤滑する油を前記第一の給排路（１３）または第二の給排路（１４）のうちの圧力の低い方の給排路から導入する導入路（２６）と、この導入路（２６）から導入された油を排出するドレン路（２５）とを備えており、
   前記給排路（１３、１４）と前記導入路（２６）との間に低圧優先弁（３０）が介設されており、この低圧優先弁（３０）の一方の入口ポート（３１）は正転時に入口側となる第一給排ポート（１５）に接続され、その他方の入口ポート（３２）は正転時に出口側となる第二給排ポート（１６）に接続されており、出口ポート（３３）は前記導入路（２６）に接続されている、ことを特徴とする油圧モータ。
2. 前記ハウジング（１）の内部を潤滑する油を導入する前記導入路（２６）と、この導入路（２６）から導入された油を排出する前記ドレン路（２５）とが前記ハウジング（１）のエンドプレート（１２）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の油圧モータ。
3. 前記エンドプレート（１２）の端面に前記導入路（２６）に連通するエンドプレート側環状溝（２２）が形成されており、前記エンドプレート（１２）に対向する前記回転体（３）の端面には前記エンドプレート側環状溝（２２）に対応するシリンダブロック側環状溝（２０）が形成されており、さらに、このシリンダブロック側環状溝（２０）には回転体（３）の外周辺に向けて放射状に複数の導出溝（２１）が形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧モータ。
4. 前記エンドプレート（１２）の端面と前記回転体（３）の端面との間にバルブプレート（１８）が介装されており、このバルブプレート（１８）には前記エンドプレート（１２）に設けられたエンドプレート側環状溝（２２）と前記回転体（３）に設けられたシリンダブロック側環状溝（２０）とを連通する連通孔（２３）が開設されている、ことを特徴とする請求項３に記載の油圧モータ。

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