JP7162659B2 - 走行モータシフトバルブ、走行モータおよび工学機械 - Google Patents

Description

関連出願
本開示は、２０１７年１２月１日出願の中国特許出願第２０１７１１２４６９６４．４号に基づき、その優先権を主張する。この中国出願の開示は、全体として本明細書に組み込まれる。

本開示は、工学機械類の技術分野に関し、特に、走行モータシフトバルブ、走行モータ、および工学機械に関する。

走行モータは、工学機械を走行するように駆動するために掘削機のような工業機械類において広く用いられる。走行モータは、通常、モータおよびスウォッシュプレート制御機構を含み、スウォッシュプレート制御機構は、モータのスウォッシュプレート角度を制御することによってモータの出力シャフトの回転速度を調節し、従って、走行モータは、高速および低速の２速シフト機能を有する。低速モードでは、走行モータの出力回転速度はより低いがその出力容量がより大きく、同じ入力動力の下でより大きなトルクを出力できるのに対して、高速モードでは、走行モータの出力回転速度はより高いがその出力容量がより小さく、同じ入力動力の下でより小さいトルクを出力できる。

掘削機および他の工学機械類が、斜面、泥沼またはトーイングなどのような、重負荷条件下で走行しているときに、走行モータは、しばしば、より大きい駆動トルクを提供することが要求され、すなわち、走行モータは、低速モードで作動することが要求され、従って、走行モータは、走行しないまたは走行しにくい現象を防止するためにより大きいトルクを提供し、走行抵抗がより小さくなるときには、走行モータは、走行効率を改善するために、低速モードから高速モードへ切り替えることを要求される。それゆえに、走行モータは、高速モードと低速モードとの間で切り替えできることが要求される。

重負荷条件下で高速モードから低速モードへ自動的に切り替えるように走行モータを制御するために、走行モータには、通常、走行モータシフトバルブが装備される。スウォッシュプレート制御機構に高圧油を供給するかどうかを制御することによって、走行モータシフトバルブは、走行モータが高速モードから低速モードへ切り替えるかどうかを制御し、それによって、走行モータの自動シフト機能を実現する。

しかしながら、本発明者が認識したのは、先行技術における走行モータシフトバルブが、一般に、シフトを制御するために高圧油をスウォッシュプレート制御機構へ供給するかどうかを、高速状態におけるモータの実際の圧力がある一定のプリセット値を超えるかどうかを検出することによって判定するということである。工学機械の原動力（エンジン）によって提供される最大動力は、一定値なので、走行モータの出力トルクは、作動圧力および出力容量に比例し、従って、同じ作動条件下で、モータが高速から低速へ切り替えた後に、モータ入力ポートの圧力は、シフト前の圧力より低く、すなわち、プリセット値より低くなり、このときに、シフトバルブは、高速モードへ自動的に戻り、それにより結果として、走行モータは、重負荷条件下で高速と低速との間で繰り返して切り替え、これが工学機械を重負荷条件下で振動させることになり、さらに、シフトバルブそれ自体、走行モータおよび全体としての工学機械の寿命および安全性に影響を及ぼすだけでなく、製品の快適さも低下させる。

従って、本開示によって解決されるべき技術的問題は、重負荷条件下の工学機械の振動を低減するために、走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替えるのを防止することである。

上述の技術的問題を解決するために、本開示の第１の態様は、走行モータシフトバルブを提供し、本走行モータシフトバルブは、バルブコア、第１の作動油ポート、第２の作動油ポート、第３の作動油ポート、外部制御ポートおよび帰還油ポートを備え、バルブコアは、第１の作動位置および第２の作動位置を有し、第１の作動位置において、第１の作動油ポートは、遮断されて、第２の作動油ポートは、第３の作動油ポートと連通しており、第２の作動位置においては、第１の作動油ポートは、第３の作動油ポートと連通しており、第２の作動油ポートは、遮断され、第１の作動油ポートは、油源との連通用であり、第２の作動油ポートは、油槽との連通用であり、第３の作動油ポートは、走行モータのスウォッシュプレート制御機構との連通用であり、外部制御油ポートは、バルブコアの第１の軸端に作用するための油を導いて、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する傾向をバルブコアが発生することを可能にするためであり、帰還油ポートは、走行モータのモータの作動圧力をバルブコアの第２の軸端へ帰還させて、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する傾向をバルブコアが発生することを可能にするためであり、走行モータシフトバルブは、
帰還油ポートの油圧が第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１より小さいときに、バルブコアは、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動するように構成され、帰還油ポートの油圧が第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２より大きいときには、バルブコアは、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動するように構成され、第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１は、第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２と等しくなく、
帰還油ポートの油圧は、バルブコアが、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動した後には第１の作動値Ｐ_Ｃ３であり、帰還油ポートの油圧は、バルブコアが、第２の作動位置から第１の作動位置へ切り替えた後には第２の作動値Ｐ_Ｃ４であり、第１の作動値Ｐ_Ｃ３と第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２との間の関係は、Ｐ_Ｃ３＜Ｋ_１Ｐ_Ｃ２，Ｋ_１≦１であり、第２の作動値Ｐ_Ｃ４と第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１との間の関係は、Ｐ_Ｃ４＞Ｋ_２Ｐ_Ｃ１，Ｋ_２≧１である
ように構成される。

いくつかの実施形態において、走行モータシフトバルブは、第１のチャンバ、第２のチャンバおよび第３のチャンバをさらに備え、第１のチャンバは、外部制御油ポートと連通しており、第３のチャンバは、帰還油ポートと連通しており、第２のチャンバは、第３の作動油ポートと連通しており、バルブコアが第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する過程中に交互に第２の作動油ポートおよび第１の作動油ポートと連通するよう切り替えるように構成されて、第２のチャンバの有効圧力作用面積は、第３のチャンバの有効圧力作用面積より小さい。

いくつかの実施形態において、走行モータシフトバルブは、ばねをさらに備え、ばねは、バルブコアの第２軸端に配列されて、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する傾向をバルブコアが発生することを可能にする作用力をバルブコアに加え、第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１は、Ｐ_Ｃ１＝（Ｐ_ｘ×Ａ_１－Ｆ_１）／Ａ_３であり、第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２は、Ｐ_Ｃ２＝（Ｐ_ｘ×Ａ_１－Ｆ_２）／（Ａ_３－Ａ_２）であり、第１の作動値Ｐ_Ｃ３は、

であり、第２の作動値Ｐ_Ｃ４は、

であり、ここでＰ_ｘは、外部制御油ポートの油圧であり、Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３は、それぞれ、第１のチャンバ、第２のチャンバおよび第３のチャンバの有効圧力作用面積であり、Ｆ_１およびＦ_２は、それぞれ、第１の作動位置および第２の作動位置においてバルブコアに加えられるばねの作用力であり、Ｖ_１およびＶ_２は、それぞれ、第１の作動位置および第２の作動位置におけるモータの出力容量である。

いくつかの実施形態において、第２のチャンバおよび第３のチャンバが、バルブコア上に配置されて、それぞれ、バルブコアの第１の軸端および第２の軸端に置かれる。

いくつかの実施形態において、第１のプランジャチャンバおよび第２のプランジャチャンバは、それぞれ、バルブコアの第１の軸端および第２の軸端上に設けられ、第１のプランジャは、第１のプランジャチャンバ内に配置されて、第２のプランジャは、第２のプランジャチャンバ内に配置され、第２のチャンバは、第１のプランジャと第１のプランジャチャンバの内壁との間に置かれて、第３のチャンバは、第２のプランジャと第２のプランジャチャンバの内壁との間に置かれる。

いくつかの実施形態において、第１の経路がバルブコア上に配列されて、第２のチャンバは、第１の経路を介して第１の作動油ポートおよび第２の作動油ポートの一方と連通しており、および／または第２の経路がバルブコア上に配列されて、第３のチャンバは、第２の経路を介して帰還油ポートと連通している。

いくつかの実施形態において、走行モータシフトバルブは、バルブコアの第２の軸端に配置された第１のプラグ部分を備え、走行モータシフトバルブのばねが第１のプラグ部分とバルブコアの第２の軸端との間に当接して、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する傾向をバルブコアが発生することを可能にする作用力をバルブコアに加えるように構成される。

いくつかの実施形態において、ばね収容チャンバがバルブコアに隣接する第１のプラグ部分の表面上に設けられて、ばねは、ばね収容チャンバ内に配置される。

いくつかの実施形態において、第１の貫通孔が第１のプラグ部分上に配置されて、第１の貫通孔は、ばね収容チャンバと連通している。

いくつかの実施形態において、締結溝がバルブコアから離隔した第１のプラグ部分の表面上に配置される。

いくつかの実施形態において、せぎり部がバルブコアの第１の軸端に配置される。

いくつかの実施形態において、凹部がせぎり部の外周面上に配置される。

本開示の第２の態様は、走行モータを提供し、本走行モータは、モータおよびモータのスウォッシュと駆動接続されたスウォッシュプレート制御機構を備え、本開示の走行モータシフトバルブをさらに備え、走行モータシフトバルブは、モータのシェルの内部に配置される。

いくつかの実施形態において、第２の貫通孔がシェル上に配置され、走行モータシフトバルブのバルブコアは、第２の貫通孔内に配列されて、走行モータシフトバルブの第１の作動油ポート、第２の作動油ポート、第３の作動油ポート、外部制御ポートおよび帰還油ポートは、すべてがシェルの内壁上に配置される。

本開示の第３の態様は、さらに、本開示の走行モータを備える、工学機械を提供する。

走行モータシフトバルブの改良に基づいて、走行シフトバルブのバルブコアは、２つのそれぞれ異なるプリセット値において低速から高速へおよび高速から低速へ切り替えるように構成されて、シフト後のモータの入力圧力値は、いずれもシフト境界条件を満たさないように構成され、従って、本開示は、走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替えるのを効果的に防止して、重負荷条件下の工学機械の振動を低減する。

本開示の他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して本開示の例示的な実施形態の詳細な記載から明らかになるであろう。

本開示の実施形態または先行技術における技術的解決法をより明確に示すために、実施形態または先行技術の記載に用いられる図面が以下に簡潔に説明される。明らかに、以下の説明における図面は、本開示のある一定の実施形態のうちのいくつかであるに過ぎない。当業者には、本図面に従って創造的労力なしに他の図面を得ることができる。

本開示のある実施形態による走行モータシステムの油圧原理図を図示する。 第１の作動位置における図１の走行モータシフトバルブのバルブコアを示す断面図を図示する。 第２の作動位置における図１に図示されるような走行モータシフトバルブのバルブコアを示す断面図を図示する。 図２および図３のバルブコアの構造を示す概略図を図示する。

本開示の実施形態の技術的解決法が、次に、本開示の実施形態の図面と併せて明確かつ十分にさらに詳細に記載される。明らかに、記載される実施形態は、本開示の実施形態の一部のみであり、すべてではない。少なくとも１つの例示的な実施形態の以下の記載は、説明的であるに過ぎず、本開示およびその用途または使用を限定することは決して意図されない。本開示の実施形態に基づいて、当業者により創造的労力なしに得られる他のすべての実施形態は、すべてが本開示の範囲に入る。

当業者に知られた技術、方法および装置が詳細には考察されないかもしれないが、適切な場合には、これらの技術、方法および装置は、許可された明細書の一部であると見做されるべきである。

本開示の記載において、理解されるべきは、「前、後、上、下、左、右」、「横、直立、垂直、水平」および「頂、底」のような方位語によって示される方位または位置関係は、もっぱら本開示の記載および簡略化された記載の便宜上、図面に示された方位または位置関係に一般に基づくということである。逆がない場合には、これらの方位語は、言及されるデバイスまたは部品が指定された方位を有さなければならないことも指定された方位に構築または操作されなければならないことも指示または示唆することは意図されず、従って、本開示の保護の範囲に対する限定であると理解することはできず、方位語「内側および外側」は、各部品それ自体の輪郭の内側および外側を指す。

本開示の記載において、理解されるべきは、部品を規定するための単語「第１」、「第２」などの使用は、対応する部品間の区別を単に容易にするために過ぎないということである。別段の記述がなければ、上記の単語は、特別の意味合いを有さず、従って、本開示の保護の範囲に対する限定であると理解することはできない。

図１～４は、本開示のある実施形態を示す。図１～４を参照すると、本開示によって提供されるような走行モータシフトバルブ１００は、バルブコア１、第１の作動油ポートＹ、第２の作動油ポートＬ、第３の作動油ポートＺ、外部制御ポートＸおよび帰還油ポートＣを備え、バルブコア１は、第１の作動位置および第２の作動位置を有し、第１の作動位置において、第１の作動油ポートＹは、遮断されて、第２の作動油ポートＬは、第３の作動油ポートＺと連通しており、第２の作動位置において、第１の作動油ポートＹは、第３の作動油ポートＺと連通しており、第２の作動油ポートＬは、遮断され、第１の作動油ポートＹは、油源との連通用であり、第２の作動油ポートＬは、油槽との連通用であり、第３の作動油ポートＺは、走行モータのスウォッシュプレート制御機構５００との連通用であり、外部制御油ポートＸは、バルブコア１の第１の軸端に作用するように制御油を導いて、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する傾向をバルブコア１が発生することを可能にするためであり、帰還油ポートＣは、走行モータのモータ４００の実際の作動圧力をバルブコア１の第２の軸端へ帰還させて、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する傾向をバルブコア１が発生することを可能にするためであり、走行モータシフトバルブ１００は、
帰還油ポートＣの油圧が第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１より小さいときに、バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動するように構成され、帰還油ポートＣの油圧が第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２より大きいときには、バルブコア１が第２の作動位置から第１の作動位置へ移動するように構成され、第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１は、第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２と等しくなく、
帰還油ポートＣの油圧は、バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動した後に第１の作動値Ｐ_Ｃ３であり、帰還油ポートＣの油圧は、バルブコア１が第２の作動位置から第１の作動位置へ切り替えた後には第２の作動値Ｐ_Ｃ４であり、第１の作動値Ｐ_Ｃ３と第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２との間の関係は、Ｐ_Ｃ３＜Ｋ_１Ｐ_Ｃ２，Ｋ_１≦１であり、第２の作動値Ｐ_Ｃ４と第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１との間の関係は、Ｐ_Ｃ４＞Ｋ_２Ｐ_Ｃ１，Ｋ_２≧１である
ように構成される。

本開示において、Ｐ_Ｃ１およびＰ_Ｃ２は、それぞれ、低速から高速へおよび高速から低速へ切り替えるように走行モータシフトバルブ１００が走行モータを制御する際のモータ４００の臨界圧力値であり、Ｐ_Ｃ３およびＰ_Ｃ４は、それぞれ、低速から高速へおよび高速から低速へ切り替えるように走行モータシフトバルブ１００が走行モータを制御する際のモータ４００の実際の入力圧力値であり、Ｋ_１およびＫ_２は、走行モータが、それぞれ、低速から高速への切り替え後に高速において安定であるため、および高速から低速への切り替え後に低速において安定であるための安全係数である。

走行モータシフトバルブ１００の改良によって、本開示は、走行シフトバルブ１００のバルブコア１が２つのそれぞれ異なるプリセット値において低速から高速へおよび高速から低速へ切り替えることを可能にし、シフト後のモータ４００の入力圧力値がシフト境界条件を満たさないことを可能にして、その結果、本開示は、走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替えるのを効果的に防止することができて、重負荷条件下の工学機械の振動を低減し、これは、走行モータシフトバルブ１００、走行モータおよび工学機械の耐用年数を延長し、走行安全性を改善して、使用における快適さを向上させるのに有益である。

本開示において、好ましくは、Ｋ_１＜１、および／またはＫ_２＞１であり、このように、低速から高速へおよび／または高速から低速へ切り替えた後の速度において安定化されたときに、走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替えるのをより確実に防止するように走行モータの安全係数がより高くなり、重負荷条件下の工学機械の振動がより効果的に低減され、これは、走行モータシフトバルブ１００、走行モータおよび工学機械の耐用年数を延長し、走行安全性を改善して、使用における快適さを向上させるのにより有益である。

本開示の走行モータシフトバルブ１００のある実装として、走行モータシフトバルブ１００は、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃをさらに備えてよく、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸと連通しており、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第３の作動油ポートＺと連通しており、バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する過程中に交互に第２の作動油ポートＬおよび第１の作動油ポートＹと連通するように切り替え、第２のチャンバ１ｂの有効圧力作用面積は、第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積より小さい。これに基づいて、２つのそれぞれ異なるプリセット値において低速から高速へおよび高速から低速へ切り替えるように走行モータシフトバルブ１００のバルブコア１が走行モータを制御することを可能して、シフト後のモータ４００の両方の入力圧力値がシフト境界条件を満たさないことを可能にするために、本開示においては、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂ、および第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積のみが設定される必要があり、これは、構造が簡単で低コストかつ高信頼性である。図１～４に示される実施形態と併せてこのことがさらに説明される。

図１～４と併せて本開示が以下にさらに説明される。

理解を容易にするために、走行モータシステムの構造および動作原理が図１を参照して最初に記載される。

図１に示されるように、走行モータシステムは、走行モータ、走行モータシフトバルブ１００、圧力選択バルブ３００およびバランスバルブ２００などを備え、走行モータは、モータ４００およびスウォッシュプレート制御機構５００などを備える。

モータ４００のスウォッシュプレートと駆動接続されたスウォッシュプレート制御機構５００は、揺動するようにスウォッシュプレートを駆動することによってスウォッシュプレートの揺動角を変化させるためである。図１からわかるように、この実施形態のスウォッシュプレート制御機構５００は、具体的には、そのロッドがスウォッシュプレートへ接続された油圧シリンダである。これに基づいて、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバが注油されたときに、スウォッシュプレート制御機構５００は、小さい方の角度位置へ揺動するようにスウォッシュプレートを駆動し、結果として、走行モータが低速モードへ切り替えることを可能にし、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバ中の油が油槽へ逆流したときには、スウォッシュプレート制御機構５００は、大きい方の角度位置へ揺動するようにスウォッシュプレートを駆動して、走行モータが高速モードへ切り替えることを可能にする。

モータ４００は、バランスバルブ２００を通して油ポートＡおよびＢへ接続される。油ポートＡおよび油ポートＢの一方が油をモータ４００へ供給したときに、モータ４００の油ドレインが油ポートＡおよび油ポートＢの他方を通して流出し、結果として、時計方向または反時計方向に回転するようにモータ４００が駆動される。

走行モータシフトバルブ１００は、交互に油源および油槽の一方と連通するよう切り替えるようにスウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバを制御するためであり、従って、油をスウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバへ供給するかどうかを制御することによって、高速モードと低速モードとの間の走行モータの切り替えを制御できる。図１に示されるように、この実施形態では、走行モータシフトバルブ１００は、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバと連通しており、圧力選択バルブ３００を通してバランスバルブ２００と連通している。具体的には、圧力選択バルブ３００は、シャトルバルブであり、走行モータシフトバルブ１００の第１の作動油ポートＹは、圧力選択バルブ３００の出口と連通しており、圧力選択バルブ３００の２つの入口は、バランスバルブ２００を通して、それぞれ、油ポートＡおよび油ポートＢへ接続され、走行モータシフトバルブ１００の第２の作動油ポートＬは、油槽と連通しており、走行モータシフトバルブ１００の第３の作動油ポートＺは、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバと連通している。

圧力選択バルブ３００を配列することによって、第１の作動油ポートＹは、常に、油ポートＡおよび油ポートＢの大きい方のポートと連通できる。油ポートＡおよび油ポートＢの大きい方の圧力値が油源圧力であり、一方では、モータ４００の入力圧力または実際の作動圧力であり、第１の作動油ポートＹは、常に、油源と連通しているので、第１の作動油ポートＹの圧力値Ｐ_Ｙは、実際には、モータ４００の実際の作動圧力値に等しい。

図１に示されるように、交互に油源および油槽の一方と連通するよう切り替えるように、走行モータシフトバルブ１００が、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバを制御することを可能にするために、走行モータシフトバルブ１００は、第１の作動位置（図１中の左位置）および第２の作動位置（図１中の右位置）を有する。図１からわかるように、第１の作動位置において、第１の作動油ポートＹは、遮断されて、第２の作動油ポートＬは、第３の作動油ポートＺと連通しており、このように、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバは、走行モータシフトバルブ１００によって油槽へ連通され、従って、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバの圧力は、開放されて、スウォッシュプレート制御機構５００のシリンダロッドは、スウォッシュプレートの反力下で引っ込められ、それによって、図１における垂直方向から水平方向へ揺動するようにスウォッシュプレートを駆動し、スウォッシュプレートの揺動角を最大値へ増加させ、モータ４００の出力シャフト速度を最小値へ減少させて、走行モータが低速モードで作動することをさらに可能にし、第２の作動位置においては、第１の作動油ポートＹは、第３の作動油ポートＺと連通しており、第２の作動油ポートＬは、遮断され、このように、スウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバは、走行モータシフトバルブ１００によって油源へ連通されて、高圧の油が、走行モータシフトバルブ１００を介してスウォッシュプレート制御機構５００のロッドレスチャンバに流入し、それによって、スウォッシュプレート制御機構５００のシリンダロッドが外側に伸びるように押して、図１における垂直方向に揺動するようにスウォッシュプレートを駆動し、スウォッシュプレートの揺動角を最小値へ減少させ、モータ４００の出力シャフト速度を最大値へ増加させて、走行モータが高速モードで作動することをさらに可能にする。バルブコア１の第１の作動位置および第２の作動位置は、それぞれ、走行モータの低速モード（第１の作動状態とも呼ばれる低速作動状態）および高速モード（第２の作動状態とも呼ばれる高速作動状態）に対応することがわかる。

加えて、図１からわかるように、走行モータシフトバルブ１００は、外部制御油ポートＸおよび帰還油Ｃをさらに備える。外部制御油ポートＸは、第１の作動位置から第２の作動位置へ切り替えるように走行モータシフトバルブ１００を制御するために、油を走行モータシフトバルブ１００へ導くためのパイロット制御油ポートとしての役割を果たす。帰還油ポートＣは、モータ４００の実際の走行負荷に応じて、走行モータシフトバルブ１００が第１の作動位置と第２の作動位置との間で切り替えるのを容易にし、それによって、実際の必要性に応じてシフトを完了するように走行モータをより正確に制御するために、走行モータのモータ４００の作動圧力をバルブコア１へ帰還するためである。上記のように、第１の作動油ポートＹおよび帰還油ポートＣの圧力は、実際にはいずれもモータ４００の実際の作動圧力なので、第１の作動油ポートＹの圧力Ｐ_Ｙは、帰還油ポートＣの圧力Ｐ_ｃに等しい。

先行技術においては、走行モータシフトバルブが走行モータのシフトを制御するための１つだけの臨界条件があり、すなわち、モータの作動圧力は、あるプリセット値に達し、つまり、帰還油ポートＣの圧力Ｐｃがあるプリセット値に等しく、これが意味するのは、先行技術では走行モータシフトバルブが高速から低速へおよび低速から高速への制御を同じプリセット値に従って実現するということである。問題は、以下の点にある、すなわち、走行モータの最大入力動力は、一定値であり、走行モータの出力トルクは、作動圧力および出力容量に比例するので、モータ入力ポートの圧力は、高速から低速への切り替え後にはプリセット値より低いであろう、そしてこのときには、低速から高速への切り替えの臨界条件が満たされ、それゆえに、走行モータシフトバルブは、高速モードへ自動的に戻るように走行モータを制御するであろうが、しかし、高速へ戻った後に、モータ入力ポートの圧力は、プリセット値へ増加することになり、そのときには高速から低速への切り替えの臨界条件が満たされ、従って、走行モータシフトバルブは、再び、低速モードへ自動的に戻るように走行モータを制御するであろう。走行モータを所望の低速モードにおいて維持できず、高速と低速との間で繰り返して切り替えるように、この過程が繰り返され、これは、工学機械を重負荷条件下で振動させて、その結果、シフトバルブそれ自体、走行モータおよび工学機械全体の寿命および安全性に影響を及ぼすだけでなく、製品の快適さも低減する。

走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替える問題を解決するために、図２～４を参照して以下に詳細に記載されるこの実施形態では走行モータシフトバルブ１００の構造が改良される。

図２～３に示されるように、この実施形態では、走行モータシフトバルブ１００が、モータ４００のシェル５中に配列されて、バルブコア１、第１のプランジャ２１、第２のプランジャ２２、第１のプラグ部分３１、第２のプラグ部分３２、ばね４、第１の作動油ポートＹ、第２の作動油ポートＬ、第３の作動油ポートＺ、外部制御油ポートＸ、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃを備え、そのうえ、走行モータシフトバルブ１００は、バルブボディを備えないが、シェル５をバルブボディとして用い、走行モータシフトバルブ１００のバルブコア１は、シェル５の内部に直接に配置され、一方で、走行モータシフトバルブ１００の第１の作動油ポートＹ、第２の作動油ポートＬ、第３の作動油ポートＺ、外部制御油ポートＸおよび帰還油ポートは、すべてがシェル５の内壁上に配置される。

走行モータシフトバルブ１００をシェル５の内部に配列することによって、走行モータシフトバルブ１００およびモータ４００は、構造がよりコンパクトで、占有スペースが縮小されるように単一の構造として一体化される。シェル５をバルブボディとして用いることによって、走行モータシフトバルブ１００のバルブコア１および油ポートを収容するために特別のバルブボディを別々に設ける必要がなく、それによって、構造をさらに簡略化し、コストを削減して、メンテナンスを容易にする。

具体的には、図３からわかるように、シェル５中のバルブコア１の配置を容易にするために、本実施形態では、第２の貫通孔５１がシェル５上に配置されて、バルブコア１は、第２の貫通孔５１中に配列される。バルブコア１を収容するために第２の貫通孔５１を用いるので、処理が容易になるだけでなく、バルブコア１の分解および組み立ても容易になる。第２の貫通孔５１は、シェル５のバックキャップ（すなわち、モータのバックキャップ）上に配列されてよい。

走行モータシフトバルブ１００の第１の作動油ポートＹ、第２の作動油ポートＬ、および第３の作動油ポートＺのオン／オフ状態を制御すべく、走行モータシフトバルブ１００の第１の作動位置（図２～３中の右位置）と第２の作動位置（図２～３中の左位置）との間の切り替えを実現するためにバルブコア１が移動される。図３によって示されるように、本実施形態では、バルブコア１は、第１の軸端（すなわち、図中の右端）および第２の軸端（すなわち、図中の左端）を有し、図４に示されるように、バルブコア１の第１の軸端および第２の軸端には、それぞれ、第１のプランジャチャンバ１ｆおよび第２プランジャチャンバ１ｇが設けられる。第１のプランジャチャンバ１ｆの有効圧力作用面積は、第２のプランジャチャンバ１ｇの有効圧力作用面積より小さい。第１の軸端および第２の軸端は、本明細書ではバルブコア１の２つの軸端面には限定されず、それぞれ１つの区分を含んでよいことを理解するのは難しくない。

図２および３によって示されるように、この実施形態では、第１のプランジャ２１および第２のプランジャ２２は、それぞれ、第１のプランジャチャンバ１ｆおよび第２のプランジャチャンバ１ｇ内に配置される。自由に摺動可能なシールストリップが第１のプランジャ２１と第１のプランジャチャンバ１ｆの内壁との間、ならびに第２のプランジャ２２と第２のプランジャチャンバ１ｇの内壁との間に形成される。バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する過程中に、第１のプランジャ２１は、第１のプランジャチャンバ１ｆに対して伸び、第２のプランジャ２２は、第２のプランジャチャンバ１ｇに対して引っ込み、一方で、バルブコア１が第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する過程中には、第１のプランジャ２１が第１のプランジャチャンバ１ｆに対して引っ込み、第２のプランジャ２２が第２のプランジャチャンバ１ｇに対して伸びる。

上記の配置に基づいて、図２および３からわかるように、チャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃとそれぞれ名付けられた、シールチャンバが、第１のプランジャ２１と第１のプランジャチャンバ１ｆの内壁との間、および第２のプランジャ２２と第２のプランジャチャンバ１ｇの内壁との間に形成される。すなわち、本実施形態では、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃは、バルブコア１上に配置されて、それぞれ、バルブコア１の第１の軸端および第２の軸端に置かれる。第２のチャンバ１ｂの有効圧力作用面積は、第１のプランジャチャンバ１ｆの有効圧力作用面積であり、第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積は、第２のプランジャチャンバ１ｇの有効圧力作用面積であり、第１のプランジャチャンバ１ｆの有効圧力作用面積は、第２のプランジャチャンバ１ｇの有効圧力作用面積より小さく、従って、第２のチャンバ１ｂの有効圧力作用面積は、第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積より小さい。

そのうえ、図２および３に示されるように、本実施形態では、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃは、以下のような方法で、すなわち、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第３の作動油ポートＺと連通しており、バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する過程中に、逐次、第２の作動油ポートＬおよび第１の作動油ポーＹと連通する、すなわち、第２のチャンバ１ｂは、バルブコア１が（図２に示されるように）第１の作動位置にあるときに第３の作動油ポートＺおよび第２の作動油ポートＬと連通し、第２のチャンバ１ｂは、バルブコア１が（図３に示されるように）第２の作動位置にあるときには第３のポートＺおよび第１の作動油ポートＹと連通するような方法で、すべての油ポートと連通するように構成される。

第２のチャンバ１ｂが第２の作動油ポートＬまたは第１の作動油ポートＹと連通するのを容易にするために、図４に示されるように、本実施形態では、第１の経路１ｄがバルブコア１上に配置されて、第２のチャンバ１ｂは、第１の経路１ｄによって第１の作動油ポートＹおよび第２の作動油ポートＬの一方と連通される。図２によって示されるように、第１の作動位置では、第２のチャンバ１ｂは、第１の経路１ｄを介して第２の作動油ポートＬと連通しており、図３に示されるように、第２の作動位置では、第２のチャンバ１ｂは、第１の経路１ｄを介して第１の作動油ポートＹと連通している。同様に、第３のチャンバ１ｃが帰還油ポートＣと連通するのを容易にするために、この実施形態例では、図４に示されるように、第２の経路１ｅがバルブコア１上に配置されて、第３のチャンバ１ｃは、第２の経路１ｅによって帰還油ポートＣと連通される。具体的には、図４からわかるのは、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃがいずれもバルブコア１の軸方向に沿って伸び、第１の経路１ｄおよび第２の経路１ｅがいずれもバルブコア１の半径方向に沿って伸び、従って、バルブコア１上の２つのチャンバおよび２つのチャンネルの配置は、より合理的かつコンパクトであり、処理がより便利であるということである。

そのうえ、図４に示されるように、この実施形態では、バルブコア１の第１の軸端にせぎり部が配置される。このように、バルブコア１が分解される必要があるときには、バルブコア１へ力を加えるために第２の貫通孔５１中に達することが作業者または取り外し工具にとって便利であり、その結果、バルブコア１が第２の貫通孔５１からより容易に取り出され、それによって、バルブコア１の分解を容易にする。さらにまた、凹部１５がせぎり部の外周面上にさらに配置されることが図４からわかる。凹部１５は、せぎり部へ力を加えるためのより多くの便利さを提供するので、バルブコア１を分解する困難さは、凹部１５によってさらに低減される。

加えて、図２および３に示されるように、本実施形態では、第１のプラグ部分３１および第２のプラグ部分３２が、それぞれ、バルブコア１の第２の軸端および第１の軸端に配置され、第１のプラグ部分３１および第２のプラグ部分３２は、いずれもシェル５と接続されて、バルブコア１の第２の軸端側をシールし、バルブコア１の第１の軸端側をシールするために、それぞれ、バルブコア１の第２の軸端側およびバルブコア１の第１の軸端側に別々に位置する。

図２および図３からわかるように、第１のプラグ部分３１は、バルブコア１の第２の軸端をシールするために、第２の貫通孔５１にねじ込まれてバルブコア１の第２の軸端上に置かれる。具体的には、第１のプラグ部分３１の外周面に全体的にねじ山が設けられて、第２の貫通孔５１の対応する部分の内壁にもねじ山が設けられ、従って、ねじ山の協働によって第１のプラグ部分３１を第２の貫通孔５１にねじ込むことができる。

そのうえ、図２および３に示されるように、バルブコア１から離隔した第１のプラグ部分３１の表面上に締結溝３１ｂがさらに設けられる。締結溝３１ｂは、第１のプラグ部分３１の分解および組み立てを容易にするように配置され、これは、第１のプラグ部分３１がシェル５にねじ込まれるときにより顕著である。締結溝３１ｂに基づくので、第１のプラグ部分３１が分解され、または組み立てられるときに、締結溝３１ｂに工具を挿入できて、第１のプラグ部分３１の分解および組み立てを達成するために、次に、第１のプラグ部分３１がシェル５の第２の貫通孔５１の内側に向かって、または第２の貫通孔５１の外側に向かってねじ締めされ、これは、より便利であり、分解および組み立ての効率がより高い。

加えて、本実施形態における第１のプラグ部分３１は、ばね４を支持するようにも構成される。ばね４は、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動する傾向をバルブコア１が発生するように強いるために、第１のプラグ部分３１とバルブコア１の第２の軸端との間に当接する。特に、ばね４の配置を容易にするために、図２および３に示されるように、この実施形態では、バルブコア１に隣接する第１のプラグ部分３１の表面上にばね収容チャンバ３１ｃが配列され、ばね４は、ばね収容チャンバ３１ｃ中に配置されて、ばね収容チャンバ３１ｃの底壁とバルブコア１の第２の軸端との間に当接し、このように、ばね４は、バルブコア１が第２の作動位置から第１の作動位置へ戻ることを可能にする作用力をバルブコア１へ加えるように構成される。そのうえ、図２～４の組み合わせにおいて、バルブコア１の第２の軸端上にはばね座１６が設けられ、ばね４は、バルブコア１と接続するために、ばね座１６上にスリーブを付けられ、ばね座１６とバルブコア１との間の隣接部上にはシャフト肩部が設けられて、ばね４は、シャフト肩部に対して当接し、従って、バルブコア１が第１の作動位置と第２の作動位置との間で移動する過程中にバルブコア１へ加えられる弾性力を変化させるためにばね４を圧縮または伸長させることができる。一方では、ばね座１６、第１のプラグ部分３１および第２の貫通孔５１の内壁の間にばねチャンバが形成されることを理解するのは容易である。

そのうえ、図２および３に示されるように、この実施形態では第１の貫通孔３１ａが第１のプラグ部分３１上に配置されて、第１の貫通孔３１ａは、ばね収容チャンバ３１ｃと連通している。これに基づいて、分解だけでなく、油を戻すことも容易である。具体的には、第１の貫通孔３１ａは、バルブコア１の軸方向に沿って伸び、従って、ばね収容チャンバ３１ｃは、より小さい長さの第１の貫通孔３１ａによって外側と連通できる。かかる構造は、より簡単であり、油戻しがより便利である。

図２および図３に示されるように、本実施形態では、バルブコア１の第１の軸端をシールするために、第２のプラグ部分３２が第２の貫通孔５１にねじ込まれて、バルブコア１の第１の軸端上に位置する。具体的には、第２のプラグ部分３２の外周面全体にねじ山が設けられて、第２の貫通孔５２の対応する部分の内壁にもねじ山が設けられ、従って、ねじ山の協働の下に第２のプラグ部分３２を第２の貫通孔５１にねじ込むことができる。

本実施形態においてわかるように、第１のプラグ部分３１および第２のプラグ部分３２は、第２の貫通孔５１の軸方向に反対側へねじ締めされる。このねじ接続方法によって、第１のプラグ部分３１および第２のプラグ部分３２のシール効果はより良好である。

加えて、図２および３に示されるように、この実施形態では、第１のチャンバ１ａは、バルブコア１の第１の軸端と第２のプラグ部分３２との間に置かれる。特に、第１のチャンバ１ａは、バルブコア１の第１の軸端、第２のプラグ部分３２、第１のプランジャ２１および第２の貫通孔５１の内壁の間に位置する。第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸによって導入された制御油が第１のチャンバ１ａに入り、バルブコア１の第１の軸端に作用するように、外部制御油ポートＸと連通しており、これは、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する傾向をバルブコア１が発生することを可能にし、結果として、バルブコア１が外部制御油ポートの制御の下で第１の作動位置から第２の作動位置へ切り替えることを容易にする。シール効果をさらに改善するために、図２に示されるように、第２のプラグ部分３２とシェル５との間にはシールリング６が配列されて、シールリング６は、第１のチャンバ１ａのためにより油密なシールを達成することができる。

要約すれば、本実施形態において、第１のチャンバ１ａは、バルブコア１の第１の軸端と第２のプラグ部分３２との間に置かれて、外部制御油ポートＸと連通しており、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃは、バルブコア１上に置かれて、それぞれ、バルブコア１の第１の軸端および第２の軸端に置かれ、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第３の作動油ポートＺと連通しており、バルブコアが第１の作動位置から第２の作動位置へ移動する過程中に、逐次、第２の作動油ポートＬおよび第１の作動油ポートＹと連通する。

特に、図２～４からわかるのは、バルブコア１が、軸方向に沿って４つのシール部、第１の軸端から第２の軸端へ順次に分布した、それぞれ、第１のシール部１１、第２のシール部１２、第３のシール部１３および第４のシール部１４を備え、４つのシール部は、第２の貫通孔５１の内壁によって摺動的にシートされることである。隣接するシール部の間にはくびれ部がある。このように、第１の作動位置と第２の作動位置との間のバルブコア１の移動中に、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂ、第３のチャンバ１ｃおよびすべての油ポートの間の連通関係がバルブコア１の４つのシール部によって制御される。

図２に示されるように、バルブコア１が第１の作動位置（図中の最も右の位置）にあるときに、第１のチャンバ１ａと第２の作動油ポートＬとの間の第２の貫通孔５１の内壁面上で、第１のシール部１１によってシールされ、従って、第１のチャンバ１ａは、第２の作動油ポートＬから分離され、それによって、第１のチャンバ１ａが外部制御油ポートＸとのみ連通されることを確実にし、一方で、第２のチャンバ１ｂと第１の作動油ポートＹとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第２のシール部１２によってシールされて、第１のシール部１１と第２のシール部１２との間のせぎり部は、第２のチャンバ１ｂと第２の作動油ポートＬとの間の第２の貫通孔５１の内壁面から離れており、それによって、第２のチャンバ１ｂは、第２の作動油ポートＬと連通されて、第１の作動油ポートＹから分離され、第１の作動油ポートＹと第３のチャンバ１ｃとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第３のシール部１３によってシールされ、第３のシール部１３と第４のシール部１４との間のせぎり部は、第３のチャンバ１ｃと帰還油ポートＣとの間の第２の貫通孔５１の内壁面から離れており、帰還油ポートＣとばねチャンバとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第４のシール部１４によってシールされ、それによって、第３のチャンバ１ｃは、第１の作動油ポートＹおよびばねチャンバの両方から分離されるが、帰還油ポートＣとのみ連通される。

図３に示されるように、バルブコア１が第２の作動位置（図中の最も左の位置）にあるときに、第１のチャンバ１ａと第２の作動油ポートＬとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第１のシール部１１によって依然としてシールされ、それによって、第１のチャンバ１ａは、第２の作動油ポートＬから分離されて、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸとのみ連通しているが、それと違って、第２のチャンバ１ｂと第２の作動油ポートＬとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第１のシール部１１によってシールされて、第１のシール部１１と第２のシール部１２との間のせぎり部は、第２のチャンバ１ｂと第１の作動油ポートＹとの間の第２の貫通孔５１の内壁面から離れており、従って、第２のチャンバ１ｂは、第１の作動油ポートＹと連通しているが、第２の作動油ポートＬから分離されるように変化し、第３のシール部１３および第４のシール部１４は、左の方へ移動するが、第３のシール部１３と第４のシール部１４との間のせぎり部は、第３のチャンバ１ｃと帰還油ポートＣとの間の第２の貫通孔５１の内壁面から依然として離れたままであり、一方で、第１の作動油ポートＹと第３のチャンバ１ｃとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第３のシール部１３によって依存としてシールされて、帰還油ポートＣとばねチャンバとの間の第２の貫通孔５１の内壁面は、第４のシール部１４によって依然としてシールされ、それによって、第３のチャンバ１ｃは、第１の作動油ポートＹおよびばねチャンバの両方から依然として分離されるが、帰還油ポートＣとのみ連通している。

この実施形態においてわかるのは、バルブコア１が第１の作動位置にあるときに、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第２の作動油ポートＬおよび第３の作動油ポートＺと連通しているが、第１の作動油ポートＹから分離されて、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、バルブコア１が第２の作動位置にあるときには、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第１の作動油ポートＹおよび第３の作動油ポートＺと連通しているが、第２の作動油ポートＬから分離されて、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通していることである。

本実施形態において走行モータシフトバルブ１００によってシフトを制御するための原理および境界条件が図２および３を参照して以下に記載される。

最初に、記載の便宜上、第１の作動油ポートＹ、第２の作動油ポートＬ、第３の作動油ポートＺ、外部制御油ポートＸおよび帰還油ポートＣの圧力は、それぞれ、Ｐ_Ｙ、Ｐ_Ｌ、Ｐ_Ｚ、Ｐ_Ｘ、およびＰ_Ｃとして定義され、チャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積は、それぞれ、Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３として定義され、第１の作動位置および第２の作動位置においてばね４によってバルブコア１へ加えられる力は、それぞれ、Ｆ_１およびＦ_２として定義され、第１の作動位置および第２の作動位置におけるモータ４００の出力容量は、それぞれ、Ｖ_１およびＶ_２として定義される。第２の作動油ポートＬは、油槽と連通しているので、Ｐ_Ｌ＝０と考えることができる。加えて、上述のように、第１の作動油ポートＹおよび帰還油ポートＣの圧力は、実際には、モータ４００の実際の作動圧力であり、それゆえに、Ｐ_Ｙ＝Ｐ_Ｃである。

上記に基づいて、図２に示され、先に述べられたように、バルブコア１が第１の作動位置にあるときに、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第２の作動油ポートＬおよび第３の作動油ポートＺと連通しており、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、ばね４の弾性力は、Ｆ_１であり、それゆえに、第２の貫通孔５１内のバルブコア１の摺動の際の油圧動力および摩擦の影響を無視する条件の下で、このときのバルブコア１の力の平衡式は、以下のように得られる：
Ｐｘ×Ａ_１＋Ｐ_Ｌ×Ａ_２＝Ｐ_Ｃ×Ａ_３＋Ｆ_１ （１）

ＰＬ＝０なので、外部制御油ポートＸの制御圧力Ｐｘの作用の下で、バルブコア１を第１の作動位置から第２の作動位置へ押すため、言い換えれば、走行モータを低速モードから高低速モードへ切り替えるために、帰還油ポートＣの圧力Ｐ_Ｃ（モータ４００の実際の作動圧力）は、次式を満たすべきであると推定できる：
Ｐ_Ｃ＜（Ｐｘ×Ａ_１－Ｆ_１）／Ａ_３ （２）

さらに知られているのは、外部制御油ポートＸの制御圧力Ｐｘの作用の下で、走行モータを低速モードから高速モードへ切り替えるための境界条件（境界条件１と呼ばれる）が次式を満たすべきであるということである：
Ｐ_Ｃ１＝（Ｐｘ×Ａ_１－Ｆ_１）／Ａ_３ （３）

Ｐ_Ｃ１は、第１のプリセット値と呼ばれる。従って、帰還油ポートＣの圧力が第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１より小さいときに、バルブコア１は、第１の作動位置から第２の作動位置へ移動される。

図３に示され、先に述べられたように、バルブコア１が第２の作動位置にあるときに、第１のチャンバ１ａは、外部制御油ポートＸと連通しており、第２のチャンバ１ｂは、第１の作動油ポートＹおよび第３の作動油ポートＺと連通しており、第３のチャンバ１ｃは、帰還油ポートＣと連通しており、ばね４の弾性力は、Ｆ_２であり、それゆえに、第２の貫通孔５１内のバルブコア１の摺動の際の油圧動力および摩擦の影響を無視する条件の下で、このときのバルブコア１の力の平衡式は、以下のように得られる：
Ｐｘ×Ａ_１＋Ｐ_Ｙ×Ａ_２＝Ｐ_Ｃ×Ａ_３＋Ｆ_２ （４）

Ｐ_Ｙ＝Ｐ_Ｃなので、バルブコアが第２の作動位置から第１の作動位置へ移動するのを可能にするため、すなわち、走行モータが高速モードから低速モードへ切り替えるのを可能にするために、帰還油ポートＣの圧力Ｐ_Ｃ（モータ４００の実際の作動圧力）は、次式を満たすべきであると推定できる：
Ｐ_Ｃ＞（Ｐｘ×Ａ_１－Ｆ_２）／（Ａ_３－Ａ_２） （５）

さらに知られているのは、走行モータを高速モードから低速モードへ切り替えるための境界条件（境界条件２と呼ばれる）は、次式を満たすべきであるということである：
Ｐ_Ｃ２＝（Ｐｘ×Ａ_１－Ｆ_２）／（Ａ_３－Ａ_２） （６）

Ｐ_Ｃ２は、第２のプリセット値と呼ばれる。従って、帰還油ポートＣの圧力が第１のプリセット値Ｐ_Ｃ２より大きいときに、バルブコア１は、第２の作動位置から第１の作動位置へ移動される。

同じプリセット値に基づくシフトによって繰り返される切り替えを回避するために、本実施形態では第１のプリセット値および第２のプリセット値が等しくないようにセットされ、それによって、式（３）および式（６）に基づいて、３つのチャンバの面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３の間の対応関係が得られる。

そのうえ、本実施形態では、高速モードおよび低速モードにおける走行モータの出力容量の考慮に基づいて、３つのチャンバの面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３は、低速モードから高速モードへの切り替え後のモータ４００の作動圧力値が境界条件２を満たさないよう、シフト後のモータ４００の作動圧力値を制御するようにさらに構成され、それによって、モータ４００は、予測される通り、高速モードにおいて安定に維持され、高速モードから低速モードへの切り替え後のモータ４００の作動圧力値は、境界条件１を満たさず、結果として、モータ４００は、予測される通り、低速モードにおいて安定に維持され、これは、高速と低速との間で繰り返される切り替えの現象をより効果的に防止する。

記載の便宜上、バルブコア１が第１の作動位置から第２の作動位置へ移動した（すなわち、走行モータが低速から高速へ切り替えた）後の帰還油ポートＣの油圧（すなわち、モータ４００の作動圧力）は、第１の作動値Ｐ_Ｃ３として定義されて、バルブコア１が第２の作動位置から第１の作動位置へ移動した（すなわち、走行モータが低速から高速へ切り替えた）後の帰還油ポートＣの油圧（すなわち、モータ４００の作動圧力）は、第２の作動値Ｐ_Ｃ４として定義される。

これに基づいて、低速モードから高速モードへの切り替え後のモータ４００の作動圧力値が境界条件２を満たさないことを可能にして、モータが高速モードで安定化されるための制御を容易にするために、本実施形態では、第１の作動値Ｐ_Ｃ３は、以下のような境界条件（境界条件３と呼ばれる）を満たす：
Ｐ_Ｃ３＜Ｋ_１Ｐ_Ｃ２，Ｋ_１＜１ （７）

モータ４００の最大入力動力は、一定値であり、モータ４００の出力トルクＴ、出力容量Ｖおよび入力ポート圧力Ｐ（すなわち、作動圧力）は、Ｔ＝Ｋ×Ｖ×Ｐを満たし、ここでＫは、比例係数であり、それゆえに、モータ４００の出力トルクＴは、モータ４００の出力容量Ｖおよび入力ポート圧力Ｐ（すなわち、実際の作動圧力）に比例し、従って、低速から高速へ切り替えるモータの作動圧力がＰ_Ｃ１であれば、切り替え後の作動圧力Ｐ_Ｃ３およびＰ_Ｃ１は、Ｐ_Ｃ３×Ｖ_２＝ＰＣ_１×Ｖ_１を満たし、さらに、第１の作動値Ｐ_Ｃ３は、以下の通り推定できる：

さらに、式（７）、式（８）および式（３）に基づいて、３つのチャンバの面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３の間の対応関係が決定される。

加えて、同様に、高速から低速への切り替え後のモータ４００の実際の作動圧力値が境界条件１を満たさないことを可能にするため、かつモータが低速モードで安定化されるための制御を容易にするために、この実施形態では、第２の作動値ＰＣ_４は、以下のような境界条件（境界条件３と呼ばれる）を満たす：
Ｐ_Ｃ４＞Ｋ_２Ｐ_Ｃ１，Ｋ_２＞１ （９）

低速から高速へ切り替えるモータの作動圧力がＰ_Ｃ２であれば、切り替え後の作動圧力Ｐ_Ｃ４およびＰ_Ｃ２は、Ｐ_Ｃ４×Ｖ_１＝Ｐ_Ｃ２×Ｖ_２を満たし、さらに、第１の作動値Ｐ_Ｃ４は、以下の通り推定できる：

さらに、式（１０）、式（９）および式（６）に基づいて、３つのチャンバの面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３の間の対応関係が決定される。

先の記載からわかるのは、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３の間の関係を境界条件１、境界条件２、境界条件３および境界条件４に基づいて決定できるということである。言い換えれば、有効圧力作用面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３を設計することによって、走行モータシフトバルブ１００は、シフト後に所望の速度において安定に維持されるように、しかしシフトを繰り返して機械全体を振動させることはないように構成される。

それゆえに、境界条件１、境界条件２、境界条件３および境界条件４に従って、図２～４に示されるような走行モータシフトバルブ１００の第１のチャンバ１ａの有効圧力作用面積Ａ_１、第２のチャンバ１ｂの有効圧力作用面積Ａ_２および第３のチャンバ１ｃの有効圧力作用面積Ａ_３を設計し、チェックすることによって、走行モータが高速と低速との間で繰り返して切り替えることが効果的に防止される。設計が完了した後に、走行モータシフトバルブ１００の動作過程は、以下の通りであってよい：

走行モータの実際の作動圧力がＰ_Ｃ１より大きいときに、外部制御油は、バルブコア１を左の方へ押すことができず、走行モータは、低速モードにおいてのみ作動することができ、走行モータの実際の作動圧力がＰ_Ｃ１より低いときには、外部制御油は、バルブコア１を左の方へ押して、バルブコアが最も左に到達した後、第２の作動位置へ切り替えられた（走行モータが高速モードへ切り替えられた）ときに、走行モータの圧力は、境界条件３の制限に起因してＫ_１Ｐ_Ｃ２より低くなり、このケースでは境界条件２が満たされないので、走行モータは、高速モードにおいて安定に作動することができ、走行モータの実際の作動圧力がＰ_Ｃ２より大きいときには、バルブコア１は、ばねの力とすべての閉じたチャンバとの相互作用によって、かつ境界条件４の制限に起因して右へ移動され、走行モータの圧力は、走行モータが低速モードへ切り替えたときにＫ_２Ｐ_Ｃ１より大きくなり、境界条件１がこのケースでは満たされないので、走行モータは、低速モードにおいて安定に作動することができる。

本実施形態においてわかるように、走行モータシフトバルブ１００に第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂ、および第３のチャンバ１ｃを設けることによって、かつ、第１のチャンバ１ａ、第２のチャンバ１ｂ、および第３のチャンバ１ｃの有効圧力面積Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３をそれぞれ設計することによって、頻繁な切り替えなしに、対応するシフトされた作動モードにおいて走行モータを安定に維持し、それによって、機械全体の振動問題を効果的に解決することができ、これは、走行モータシフトバルブ１００、走行モータ、さらには工学機械の寿命を延長し、かつ工学機械の安全性を改善するのに有益である。そのうえ、追加の制御要素および検出要素を必要としないので、構造全体が比較的単純で、制御が便利であり、制御精度および動作信頼性が比較的高く、一方では、コストも比較的低い。

他の示されない実施形態においては、第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃがバルブコア１上に配列されなくてよく、それらは、例えば、バルブコア１とシェル５との間、またはバルブコア１と指定されたバルブボディとの間に配列されてもよいが、本実施形態における第２のチャンバ１ｂおよび第３のチャンバ１ｃがバルブコア１上に配列される方法は、走行モータシフトバルブ１００の構造が比較的単純かつコンパクトで、油路の設計が比較的便利であり、バルブコア１の構造が主に設計される限り、高速と低速との間で繰り返される切り替えのリスクが単純かつ便利に低減されるという利点をもたらす。

加えて、図４に示されるバルブコア１の４つのシール部の直径は同じであるが、理解されるべきは、これが、本開示に対する制限を構成しないことであり、例えば、バルブコア１の異なるシール部が異なる直径を有するように構成されてもよく、またはケーシング５上にいくつかの補助孔を配列することもできるなどである。

本開示の走行モータシフトバルブ１００に基づいて、本開示は、走行モータおよび工学機械も提供する。走行モータは、モータ４００およびモータ４００のスウォッシュプレートへ接続されたスウォッシュプレート制御機構５００を含み、本開示の走行モータシフトバルブ１００をさらに含む。走行モータシフトバルブ１００は、モータ４００のシェル５の内部に配列される。工学機械は、本開示の走行モータを備え、例えば、掘削機のようなクローラー機械であってよい。

上記は、本開示の例示的な実施形態であるに過ぎず、本開示を限定することは意図されない。本開示の趣旨および原理内でなされた任意の修正、等価な置き換え、改良などは、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (13)

1. 走行モータシフトバルブ（１００）であって、バルブコア（１）、第１の作動油ポート（Ｙ）、第２の作動油ポート（Ｌ）、第３の作動油ポート（Ｚ）、外部制御油ポート（Ｘ）および帰還油ポート（Ｃ）を備え、前記バルブコア（１）は、第１の作動位置および第２の作動位置を有し、前記第１の作動位置において、前記第１の作動油ポート（Ｙ）は、遮断されて、前記第２の作動油ポート（Ｌ）は、前記第３の作動油ポート（Ｚ）と連通しており、前記第２の作動位置において、前記第１の作動油ポート（Ｙ）は、前記第３の作動油ポート（Ｚ）と連通しており、前記第２の作動油ポート（Ｌ）は、遮断され、前記第１の作動油ポート（Ｙ）は、油源との連通用であり、前記第２の作動油ポート（Ｌ）は、油槽との連通用であり、前記第３の作動油ポート（Ｚ）は、走行モータのスウォッシュプレート制御機構（５００）との連通用であり、前記外部制御油ポート（Ｘ）は、前記バルブコア（１）の第１の軸端に作用するように油を導いて、前記第１の作動位置から前記第２の作動位置へ移動する傾向を前記バルブコア（１）が発生することを可能にするためであり、前記帰還油ポート（Ｃ）は、前記走行モータのモータ（４００）の作動圧力を前記バルブコア（１）の第２の軸端へ帰還させて、前記第２の作動位置から前記第１の作動位置へ移動する傾向を前記バルブコア（１）が発生することを可能にするためであり、前記走行モータシフトバルブ（１００）は、
   前記帰還油ポート（Ｃ）の油圧が第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１より小さいときに、前記バルブコア（１）は、前記第１の作動位置から前記第２の作動位置へ移動するように構成されて、前記帰還油ポート（Ｃ）の前記油圧が第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２より大きいときには、前記バルブコア（１）は、前記第２の作動位置から前記第１の作動位置へ移動するように構成され、前記第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１は、前記第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２と等しくなく、
   前記帰還油ポート（Ｃ）の前記油圧は、前記バルブコア（１）が前記第１の作動位置から前記第２の作動位置へ移動した後に第１の作動値Ｐ_Ｃ３であり、前記帰還油ポート（Ｃ）の前記油圧は、前記バルブコア（１）が前記第２の作動位置から前記第１の作動位置へ切り替えた後には第２の作動値Ｐ_Ｃ４であり、前記第１の作動値Ｐ_Ｃ３と前記第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２との間の関係は、Ｐ_Ｃ３＜Ｋ_１Ｐ_Ｃ２，Ｋ_１≦１であり、前記第２の作動値Ｐ_Ｃ４と前記第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１との間の前記関係は、Ｐ_Ｃ４＞Ｋ_２Ｐ_Ｃ１，Ｋ_２≧１であるように構成され、
   前記走行モータシフトバルブ（１００）は、第１のチャンバ（１ａ）、第２のチャンバ（１ｂ）および第３のチャンバ（１ｃ）をさらに備え、
   前記第２のチャンバ（１ｂ）および前記第３のチャンバ（１ｃ）は、前記バルブコア（１）内に配置されて、それぞれ、前記バルブコア（１）の前記第１の軸端および前記第２の軸端に置かれ、
   前記第１のチャンバ（１ａ）は、前記外部制御油ポート（Ｘ）と連通しており、前記第３のチャンバ（１ｃ）は、前記帰還油ポート（Ｃ）と連通しており、前記第２のチャンバ（１ｂ）は、前記第３の作動油ポート（Ｚ）と連通しており、前記バルブコア（１）が前記第１の作動位置から前記第２の作動位置へ移動する過程中に交互に前記第２の作動油ポート（Ｌ）および前記第１の作動油ポート（Ｙ）と連通するよう切り替えるように構成されて、前記第２のチャンバ（１ｂ）の有効圧力作用面積は、前記第３のチャンバ（１ｃ）の有効圧力作用面積より小さい、
   走行モータシフトバルブ（１００）。
2. ばね（４）をさらに備え、前記ばね（４）は、前記バルブコア（１）の前記第２の軸端に配列されて、前記第２の作動位置から前記第１の作動位置へ移動する傾向を前記バルブコア（１）が発生することを可能にする作用力を前記バルブコア（１）に加え、前記第１のプリセット値Ｐ_Ｃ１は、Ｐ_Ｃ１＝（Ｐ_ｘ×Ａ_１－Ｆ_１）／Ａ_３であり、前記第２のプリセット値Ｐ_Ｃ２は、Ｐ_Ｃ２＝（Ｐ_ｘ×Ａ_１－Ｆ_２）／（Ａ_３－Ａ_２）であり、前記第１の作動値Ｐ_Ｃ３は、
   

   

   であり、前記第２の作動値Ｐ_Ｃ４は、
   

   

   であり、ここでＰ_ｘは、前記外部制御油ポート（Ｘ）の油圧であり、Ａ_１、Ａ_２およびＡ_３は、それぞれ、前記第１のチャンバ（１ａ）、前記第２のチャンバ（１ｂ）および前記第３のチャンバ（１ｃ）の有効圧力作用面積であり、Ｆ_１およびＦ_２は、それぞれ、前記第１の作動位置および前記第２の作動位置において前記バルブコア（１）に加えられる前記ばね（４）の作用力であり、Ｖ_１およびＶ_２は、それぞれ、前記第１の作動位置および前記第２の作動位置における前記モータ（４００）の出力容量である、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
3. 第１のプランジャチャンバ（１ｆ）および第２のプランジャチャンバ（１ｇ）が、それぞれ、前記バルブコア（１）の前記第１の軸端および前記第２の軸端上に設けられ、第１のプランジャ（２１）は、前記第１のプランジャチャンバ（１ｆ）内に配置されて、第２のプランジャ（２２）は、前記第２のプランジャチャンバ（１ｇ）内に配置され、前記第２のチャンバ（１ｂ）は、前記第１のプランジャ（２１）と前記第１のプランジャチャンバ（１ｆ）の内壁との間に置かれて、前記第３のチャンバ（１ｃ）は、前記第２のプランジャ（２２）と前記第２のプランジャチャンバ（１ｇ）の内壁との間に置かれた、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
4. 第１の経路（１ｄ）が前記バルブコア（１）上に配列されて、前記第２のチャンバ（１ｂ）は、前記第１の経路（１ｄ）を介して前記第１の作動油ポート（Ｙ）および前記第２の作動油ポート（Ｌ）の一方と連通しており、および／または第２の経路（１ｅ）が前記バルブコア（１）上に配列されて、前記第３のチャンバ（１ｃ）は、前記第２の経路（１ｅ）を介して前記帰還油ポート（Ｃ）と連通している、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
5. 前記バルブコア（１）の前記第２の軸端に配置された第１のプラグ部分（３１）をさらに備え、前記走行モータシフトバルブ（１００）のばね（４）は、前記第１のプラグ部分（３１）と前記バルブコア（１）の前記第２の軸端との間に当接して、前記第２の作動位置から前記第１の作動位置へ移動する前記傾向を前記バルブコア（１）が発生することを可能にする作用力を前記バルブコア（１）に加えるように構成された、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
6. ばね収容チャンバ（３１ｃ）が前記バルブコア（１）に隣接する前記第１のプラグ部分（３１）の表面上に設けられて、前記ばね（４）は、前記ばね収容チャンバ（３１ｃ）内に配置された、請求項５に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
7. 第１の貫通孔（３１ａ）が前記第１のプラグ部分（３１）上に配置されて、前記第１の貫通孔（３１ａ）は、前記ばね収容チャンバ（３１ｃ）と連通している、請求項６に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
8. 締結溝（３１ｂ）が前記バルブコア（１）から離隔した前記第１のプラグ部分（３１）の表面上に配置された、請求項５に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
9. せぎり部が前記バルブコア（１）の前記第１の軸端に配置された、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
10. 凹部（１５）が前記せぎり部の外周面上に配置された、請求項９に記載の走行モータシフトバルブ（１００）。
11. モータ（４００）および前記モータ（４００）のスウォッシュと駆動接続されたスウォッシュプレート制御機構（５００）を備える走行モータであって、請求項１に記載の走行モータシフトバルブ（１００）をさらに備え、前記走行モータシフトバルブ（１００）は、前記モータ（４００）のシェル（５）の内部に配置された、走行モータ。
12. 第２の貫通孔（５１）が前記シェル（５）上に配置され、前記走行モータシフトバルブ（１００）の前記バルブコア（１）は、前記第２の貫通孔（５１）内に配列されて、前記走行モータシフトバルブ（１００）の前記第１の作動油ポート（Ｙ）、前記第２の作動油ポート（Ｌ）、前記第３の作動油ポート（Ｚ）、前記外部制御油ポート（Ｘ）および前記帰還油ポート（Ｃ）は、すべてが前記シェル（５）の前記内壁上に配置された、請求項１１に記載の走行モータ。
13. 請求項１１に記載の走行モータを備える、工業機械。

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