JP7233183B2 - 油圧駆動装置、センサハウジング及び作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作動油の給排に応じて駆動する油圧モータを有する油圧駆動装置、これに備えられるセンサハウジング及び作業機械に関する。

この種の油圧駆動装置は、作業機械、例えば作業車両等に設置されるウインチユニットを駆動する装置として利用される場合があり、この際、油圧駆動装置の作動油経路上には通常、カウンタバランス弁が設けられる。

カウンタバランス弁は、例えば油圧モータへの作動油の供給停止後において負荷の慣性による作動油の流動を抑制して、油圧モータの停止を制御するために設置される。ウインチユニットにより巻下げている負荷を停止させる際には、作動油の供給停止後において負荷が油圧モータを回転させようとする力が大きくなり易く、作動油の流動を抑制しなければ負荷が大きく降下し得る。そのため、ウインチユニット用の油圧駆動装置には通常、カウンタバランス弁が設けられている。

特許文献１にはカウンタバランス弁の一例が開示され、当該カウンタバランス弁は、作業車両の発進又は停止時の衝撃を緩和するべく、走行用油圧モータに設けられている。当該油圧モータは、シリンダブロック等を収容するケース及びケースを覆うリッドを有し、リッドにカウンタバランス弁を一体化させている。

特開２０１５－１７８３２２号公報

上述のようにウインチユニットを油圧駆動装置によって駆動する際には、油圧モータの回転を検出するための近接センサ等を含む回転検出ユニットの設置が望まれる場合がある。ここで、油圧モータに一体化されて或いは隣接してカウンタバランス弁が設けられる構成では、カウンタバランス弁側の領域に、これを構成するスプール等の弁体や油路等が位置し、とりわけ、多くの場合に弁体が油圧モータの回転軸と軸方向で重なる位置に配置される。このような設置スペースの制約により、従来の回転検出ユニットは、一般に、油圧モータのカウンタバランス弁側とは反対の側に配置されていた。

しかしながら、上記レイアウトでは、回転検出ユニットが油圧モータから比較的離れることで、装置全体の大型化や回転検出精度の低下という問題が生じていた。例えば油圧モータに連結された減速機の出力側に回転検出ユニットが設けられる構成では、多くの場合に回転検出ユニットの設置スペースが油圧モータの回転軸から大きく径方向に離れた位置に制約される。そのため、装置全体が大型化していた。また回転検出ユニットが検出する回転が減速された回転であることで、高分解能な回転検出を行うことができなくなっていた。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであって、油圧モータの回転を検出するための回転検出ユニットをコンパクトに組み込むことができるとともに、油圧モータの回転を容易に精度良く検出できる油圧駆動装置、センサハウジング及び作業機械を提供することを目的とする。

本発明にかかる油圧駆動装置は、油圧モータと、前記油圧モータの回転軸の軸方向で、前記油圧モータに対向して配置されるカウンタバランス弁と、前記油圧モータと前記カウンタバランス弁との間に配置され、前記回転軸の回転を検出する回転検出ユニットと、を備える、油圧駆動装置である。

前記回転検出ユニットは、前記回転軸に取り付けられる回転体と、前記回転体の回転を検出する検出器とを有していてもよい。

前記回転検出ユニットは、前記油圧モータと前記カウンタバランス弁とに挟持され且つ前記回転体及び前記検出器を収容するセンサハウジングをさらに有していてもよい。

前記センサハウジングには、前記カウンタバランス弁からの作動油を前記油圧モータへ通流させるとともに、前記油圧モータからの作動油を前記カウンタバランス弁へ通流させるための油路が形成されてもよい。

前記検出器は、前記回転体の周方向に複数設けられていてもよい。

複数の前記検出器のうちの２つの検出器は、それぞれ前記回転体の互いに異なる極性の部分の通過を検出するように配置されていてもよい。

また、本発明にかかる油圧駆動装置は、回転軸と、作動油の給排に応じて前記回転軸を駆動する油圧モータ機構と、前記回転軸と同軸状に配置される円筒形状に形成され、その内部に前記回転軸及び前記油圧モータ機構を収容する固定ケースと、前記固定ケースに前記回転軸の軸方向の一方側で隣接して取り付けられるリッドと、を有する油圧モータと、前記油圧モータに対して軸方向の一方側に配置され、前記リッドに対向し、前記油圧モータを駆動するために作動油を給排するとともに、前記油圧モータへの作動油の供給停止後において前記油圧モータの慣性又は負荷の慣性や自重による作動油の流動を抑制して、前記油圧モータの停止を制御するカウンタバランス弁と、前記回転軸における前記リッドから軸方向の一方側に突出する部分に取り付けられる回転体と、前記回転体の回転を検出する検出器と、前記リッドと前記カウンタバランス弁とに挟持され且つ前記回転体及び前記検出器を収容するセンサハウジングと、を有し、前記リッドと前記カウンタバランス弁との間に配置される回転検出ユニットと、を備えてもよい。

また本発明にかかるセンサハウジングは、油圧モータの回転軸に取り付けられる回転体を収容する第１穴部と、前記回転体の回転を検出する検出器を収容する第２穴部と、を備える、センサハウジングである。

センサハウジングには、前記カウンタバランス弁からの作動油を前記油圧モータへ通流させるとともに、前記油圧モータからの作動油を前記カウンタバランス弁へ通流させるための油路が形成されていてもよい。

また本発明にかかる作業機械は、前記油圧駆動装置を備える。

本発明によれば、油圧モータの回転を検出するための回転検出ユニットをコンパクトに組み込むことができるとともに、油圧モータの回転を容易に精度良く検出できる。

本発明の一実施の形態にかかる油圧駆動装置を示す図である。 （Ａ）は、図１に示す油圧駆動装置に設けられる回転検出ユニットの要部の拡大図であり、（Ｂ）は、実施の形態にかかる回転検出ユニットの変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態にかかる油圧駆動装置１について説明する。本実施の形態にかかる油圧駆動装置１は、作業機械の一例である作業車両に設置されるウインチユニットを駆動するために利用されるが、その用途はこれに限られることはなく、例えば作業車両の走行ユニットや旋回ユニットの駆動においても利用され得る。

本実施の形態にかかる油圧駆動装置１は、図１に示されるように、減速機付き油圧モータ２と、カウンタバランス弁３と、回転検出ユニット４と、を備え、減速機付き油圧モータ２とカウンタバランス弁３との間に回転検出ユニット４を配置する。図１においては、減速機付き油圧モータ２の一部、カウンタバランス弁３及び回転検出ユニット４が、説明の便宜上、減速機付き油圧モータ２の回転軸２１の軸方向に沿う断面で示されている。

上述した回転軸２１の軸方向とは、回転軸２１の中心軸線Ｃ１上に延びる方向又はこれに沿う方向を意味する。以下の説明においては、単に軸方向という場合、その方向は回転軸２１の軸方向を意味する。また中心軸線Ｃ１に直交する方向を径方向と呼び、中心軸線Ｃ１を中心として回転する方向を周方向と呼ぶ。また径方向のうちの１つの所定の方向であって、図１の上下方向に沿う方向を「第１方向ｄ１」と定義する。以下、油圧駆動装置１の各構成要素について詳述する。

減速機付き油圧モータ２は、油圧モータ２Ａと減速機２Ｂとを一体化させて構成されている。油圧モータ２Ａは、回転軸２１と、作動油の給排に応じて回転軸２１を駆動する油圧モータ機構２２と、回転軸２１と同軸状に配置される円筒形状に形成され、その内部に回転軸２１及び油圧モータ機構２２を収容する固定ケース２３と、固定ケース２３に軸方向の一方側（図１の左側）で隣接して取り付けられるリッド２４と、を有している。なお、本実施の形態では、固定ケース２３が回転軸２１の一部を収容している。

回転軸２１は、固定ケース２３から軸方向の一方側に突出するとともに、固定ケース２３から軸方向の他方側（図１の右側）に突出している。回転軸２１における固定ケース２３から軸方向の一方側に突出する部分はリッド２４を貫通し、本実施の形態における回転軸２１はリッド２４からも軸方向の一方側に突出している。リッド２４には、回転軸２１を貫通させるための貫通孔２４Ａが形成され、リッド２４は貫通孔２４Ａに挿入保持した第１軸受２４Ｂを介して回転軸２１を回転自在に支持している。なお図示はしないが、回転軸２１は、固定ケース２３の内部においても軸受を介して固定ケース２３に回転自在に支持されている。

また貫通孔２４Ａにおいては、第１軸受２４Ｂよりも軸方向の一方側の位置に環状のオイルシール２４Ｃが挿入保持されている。オイルシール２４Ｃは、その内周面で回転軸２１の外周面に当接することにより固定ケース２３の内部からリッド２４の外部への作動油の漏出を抑制している。

油圧モータ機構２２は、カウンタバランス弁３、回転検出ユニット４及びリッド２４を介してカウンタバランス弁３の外部から作動油を供給されるとともに、リッド２４、回転検出ユニット４及びカウンタバランス弁３を介してカウンタバランス弁３の外部に作動油を排出するようになっている。詳しくは、油圧モータ機構２２は、カウンタバランス弁３等を介して、カウンタバランス弁３の外部に配置される油圧ポンプからの作動油を供給されるとともに、カウンタバランス弁３等を介して、カウンタバランス弁３の外部に配置される排出タンクに作動油を排出するようになっている。

上述のような作動油の給排に応じて、油圧モータ機構２２は固定ケース２３に対して回転軸２１を回転させることが可能となっている。なお本実施の形態における油圧モータ２Ａはプランジャモータであり、油圧モータ機構２２はシリンダブロックや斜板等を有するが、油圧モータ２Ａはベーンモータや歯車モータであってもよい。

減速機２Ｂは、回転軸２１における固定ケース２３から軸方向の他方側（図１の右側）に突出する部分に結合される減速機構２６と、回転軸２１と同軸状に配置される円筒形状に形成され、その内部に減速機構２６を収容する回転ケース２７と、を有している。回転ケース２７は、その軸方向の一方側の部分で固定ケース２３の軸方向の他方側の部分を覆い、その軸方向の他方側の部分の内部において減速機構２６を収容している。回転ケース２７と固定ケース２３との間には２つの第２軸受２８が介装され、これにより回転ケース２７は固定ケース２３に回転自在に支持されている。

減速機構２６は、回転軸２１の回転を減速させて回転ケース２７に伝達し、回転ケース２７は、固定ケース２３に回転自在に支持されることで、減速機構２６から回転を伝達された際に中心軸線Ｃ１を中心に回転する。回転ケース２７には、径方向の外側に張り出した環状のフランジ部２７Ａが形成され、フランジ部２７Ａには図示しないドラムが取り付けられ、ドラムが回転することで図示しないウインチユニットが駆動されることになる。

本実施の形態におけるカウンタバランス弁３は、油圧モータ２Ａに対して軸方向の一方側に配置され、詳しくは固定ケース２３側とは反対の側で回転検出ユニット４を挟んで、油圧モータ２Ａ、特にそのリッド２４に対向するように配置されている。カウンタバランス弁３は、油圧モータ２Ａを駆動するために作動油を給排するとともに、油圧モータ２Ａへの作動油の供給停止後において油圧モータ２Ａの慣性又は負荷の慣性や自重による作動油の流動を抑制して、油圧モータ２Ａの停止を制御するために設けられている。

カウンタバランス弁３は、複数の油路が形成された弁ボディ３１と、弁ボディ３１に収容されたチェック弁３３などを備えている。弁ボディ３１には、第１給排油路と、第２給排油路とが形成されている。第１給排油路は、上述した油圧ポンプ又は排出タンクに選択的に連通される外部連通と、油圧モータ２Ａに連通される内部連通口Ｂとを有し、第２給排油路は、上述した油圧ポンプ又は排出タンクに選択的に連通される外部連通口と、油圧モータ２Ａに連通される内部連通口とを有している。

第１給排油路の外部連通口及び第２給排油路の外部連通口は、図示しない切換弁の動作に応じて、一方が油圧ポンプに接続された場合に、他方が排出タンクに接続される。第１給排油路の外部連通口が油圧ポンプに接続された場合には、第１給排油路の内部連通口が回転検出ユニット４及びリッド２４を介して油圧モータ機構２２に接続して作動油を供給する。一方で、第２給排油路の外部連通口が油圧ポンプに連通された場合には、第２給排油路の内部連通口が回転検出ユニット４及びリッド２４を介して油圧モータ機構２２に接続して作動油を供給する。本例では、前者においてウインチユニットが巻き上げられ、後者においてウインチユニットが巻き下げられることになる。

なお図示はしないが、リッド２４には、作動油を給排するための２つのポートが形成されており、油圧モータ機構２２は、一方のポートから作動油を供給され、他方のポートに作動油を排出するようになっている。

回転検出ユニット４は、リッド２４とカウンタバランス弁３との間に配置されるが、詳しくは、図１に示されるように、回転軸２１におけるリッド２４から軸方向の一方側（図１の左側）に突出する部分に取り付けられる回転体４１と、回転体４１の回転を検出する検出器４２と、リッド２４とカウンタバランス弁３とに挟持され且つ回転体４１及び検出器４２を収容するセンサハウジング４３と、を有している。

回転体４１は一例として歯車であり、検出器４２はそのセンサ部が回転体４１の中心に指向するように回転体４１の径方向外側に配置されている。検出器４２は、そのセンサ部により歯車の山と谷が通過する際の磁場の変化、すなわち山又は谷の通過を検出し、回転軸２１の回転を検出するように構成されている。

本実施の形態では、回転体４１の中央に形成された孔に回転軸２１が挿入され、当該孔に径方向に沿って外側に延びる溝部が形成されるとともに、回転軸２１に径方向に沿って内側に延びる溝部が形成されている。これにより、回転体４１の中央孔の溝部と回転軸２１の外周面の溝部とを突き合わせた状態でキー４４を挿入することで、回転体４１と回転軸２１とが連結されている。なお回転体４１及び検出器４２は、本実施の形態の態様に限られることはなく、回転体４１は、例えば円板の外周面において互い異なる磁極（Ｎ極又はＳ極）を周方向に交互に配置して構成されるものでもよいし、検出器４２は光学式のセンサであってもよい。

一方で、本実施の形態におけるセンサハウジング４３は、回転体４１及び検出器４２を収容するとともに、カウンタバランス弁３及び油圧モータ２Ａに供給するための作動油を通流させる油路を有している。本例では、センサハウジング４３が、カウンタバランス弁３とともにボルト締結されてリッド２４に取り付けられている。センサハウジング４３には、リッド２４に取り付けられた際に回転体４１及び回転軸２１を収容する断面視円形状の第１孔部に対応する収容孔４５と、収容孔４５から径方向外側に貫通する第２孔部に対応する取付孔４６と、が形成されている。収容孔４５は、回転軸２１と同軸状態に形成され、油圧モータ２Ａ側からカウンタバランス弁３側へ凹む穴である。取付孔４６は、収容孔４５から径方向に貫通する穴である。検出器４２は円柱状であり、径方向に延びるように第２穴部４３Ｂに収容されている。取付孔４６は本例では２つ形成され、互いに周方向にずれている。各取付孔４６は、検出器４２を挿入して収容した状態で保持し、これにより検出器４２が回転体４１の周方向に複数（具体的には２つ）設けられる。

２つの検出器４２は、それぞれ回転体４１の互いに異なる極性の部分を検出するように配置され、具体的には例えば、一方が歯車の山を検出する際に、他方が歯車の谷を検出する。図２（Ａ）は、回転検出ユニット４における回転体４１及び検出器４２の拡大図である。同図に示されるように、本実施の形態では、検出器４２の一方が歯車の山の頂部を検出する際に、他方が谷の底部を検出するようになっている。これにより、図中に示されるように、２つの検出器４２は互いに異なる検出波形を検出し、例えば円で囲んだ方形波の始点をカウントするといった互いに同じ態様で歯車の位置を検出することで、１つの検出器４２で回転の検出を行った場合に比べて、容易に２倍の検出分解能を得ることが可能となる。

また、センサハウジング４３には、カウンタバランス弁３からの作動油を油圧モータ２Ａへ通流させるとともに、油圧モータ２Ａからの作動油をカウンタバランス弁３へ通流させるための図示しない第１油路及び第２油路が形成されている。第１油路及び第２油路は、収容孔４５（回転体４１及び回転軸２１）を挟んで対向するように形成され、第１油路は、カウンタバランス弁３の上述した第１給排油路と連通するとともにリッド２４に形成された上述した２つのポートのうちの一方に連通している。第２油路は、カウンタバランス弁３の上述した第２給排油路と連通するとともにリッド２４に形成された２つのポートのうちの他方に連通している。

以上に説明した本実施の形態にかかる油圧駆動装置１は、油圧モータ２Ａと、油圧モータ２Ａの回転軸２１の軸方向で、油圧モータ２Ａに対向して配置されるカウンタバランス弁３と、リッド２４とカウンタバランス弁３との間に回転検出ユニット４とを備える。これにより、回転検出ユニット４が油圧モータ２Ａに近接して且つ回転軸２１の近傍でその回転を容易に検出し得る位置に配置されるため、回転検出ユニット４をコンパクトに組み込むことができるとともに、油圧モータ２Ａの回転を容易に精度良く検出できる。

具体的に本実施の形態では、回転検出ユニット４が、回転軸２１におけるリッド２４から突出する部分に取り付けられる回転体４１と、回転体４１の回転を検出する検出器４２とを有する。これにより、回転軸２１におけるリッド２４からの突出部分に取り付けられる簡易的で且つ取付容易な回転体４１及びそれに対応する検出器４２によって回転検出ユニット４の主要部分を容易に且つ集約させて構成できるため、コンパクトな組み込みを実現でき、さらには生産効率及び組立効率を向上させることができる。また回転軸２１の近傍で回転軸２１の回転を回転体４１を介して直接的に検出できるため、油圧モータ２Ａの回転を精度良く検出することができるようになる。

また回転検出ユニット４は、油圧モータ２Ａとカウンタバランス弁３とに挟持され且つ回転体４１及び検出器４２を収容するセンサハウジング４３をさらに有する。これにより、油圧モータ２Ａとカウンタバランス弁３とによってセンサハウジング４３を挟持することで、回転検出ユニット４の支持状態を安定させることができる。

またセンサハウジングに４３は、カウンタバランス弁３からの作動油を油圧モータ２Ａへ通流させるとともに、油圧モータ２Ａからの作動油をカウンタバランス弁３へ通流させるための油路が形成されている。これにより、カウンタバランス弁３と油圧モータ２Ａとの間の作動油経路を短縮化できることで、作動油の給排を効率的に行うことができる。

また検出器４２は、回転体４１の周方向に複数設けられ、これにより複数の検出器４２によって回転体４１の複数の検出波形を得ることが可能となり、回転軸２１の回転に対する検出分解能を増加させることができる。具体的には２つの検出器４２が、それぞれ回転体４１の互いに異なる極性の部分（山と谷）の通過を検出するように配置され、これにより、検出分解能を簡易的に増加させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、上述の各実施の形態においては、各種の変更が行われてもよい。

例えば、図２（Ｂ）に示されるように、回転体４１は、円板の外周面において互い異なる磁極（Ｎ極又はＳ極）を周方向に交互に配置して構成されるものであってもよい。そして、この際、２つの検出器４２は、一方がＮ極を検出する際に、他方がＳ極を検出するようになっていてもよい。また図２（Ａ）は、２つの検出器４２で検出される２つの検出波形が、１８０度の位相でずれるようになっているが、２つの検出波形が例えば９０度の位相でずれるように検出器４２が配置されてもよく、検出分解能を増加させることが可能な限りにおいて、その態様は特に限られるものではない。

１…油圧駆動装置
２…減速機付き油圧モータ
２Ａ…油圧モータ
３…カウンタバランス弁
４…回転検出ユニット
２１…回転軸
２３…固定ケース（ケース）
２４…リッド
４１…回転体
４２…検出器
４３…センサハウジング
４５…収容孔
４６…取付孔

Claims (2)

1. 回転軸と、作動油の給排に応じて前記回転軸を駆動する油圧モータ機構と、前記回転軸と同軸状に配置される円筒形状に形成され、その内部に前記回転軸及び前記油圧モータ機構を収容する固定ケースと、前記固定ケースに前記回転軸の軸方向の一方側で隣接して取り付けられるリッドと、を有する油圧モータと、
   前記油圧モータに対して軸方向の一方側に配置され、前記リッドに対向し、前記油圧モータを駆動するために作動油を給排するとともに、前記油圧モータへの作動油の供給停止後において前記油圧モータの慣性又は負荷の慣性や自重による作動油の流動を抑制して、前記油圧モータの停止を制御するカウンタバランス弁と、
   前記回転軸における前記リッドから軸方向の一方側に突出する部分に取り付けられる回転体と、前記回転体の回転を検出する検出器と、前記リッドと前記カウンタバランス弁とに挟持され且つ前記回転体及び前記検出器を収容するセンサハウジングと、を有し、前記リッドと前記カウンタバランス弁との間に配置される回転検出ユニットと、を備え、
   前記センサハウジングは、前記回転体を収容する第１孔部と、前記第１孔部から径方向外側に貫通し、前記回転体の回転を検出する検出器を収容する第２孔部と、を備え、
   前記センサハウジングは、前記カウンタバランス弁とともに前記リッドに取り付けられている、油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の油圧駆動装置を備える作業機械。

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