JPH08177746A - 可変容量形アキシャルピストンモータ用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】可変容量形アキシャルピストンモータの負荷圧
が零のときは該モータの吸収量が最大に制御されると共
に該モータへの供給流量の減少に伴い該吸収量も減少で
きる制御装置を提供する 【構成】該モータ１のコントロールピストン６とシリン
ダブロック５を、該ピストンの大径の受圧面１４に作用
する負荷圧で該モータの吸収量を小とする方向へ移動す
るように連結し、サーボ弁２１の負荷圧が作用する制御
面２０をフィードバックスプリング１７及び調整スプリ
ング１８の力と同方向の力が発生するように該弁２１の
スプール１９に形成し、パイロット圧力が作用して該制
御面により発生する力と反対方向の力を発生する加圧制
御面３０をスプールに形成した 【効果】負荷圧がないときは該吸収量が最大となって低
速で該モータを回転開始することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として車両の走行用
に使用される可変容量形アキシャルピストンモータ用の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホイールローダー等の車両走行用
に可変容量形アキシャルピストンモータが使用されてい
るが、該モータは、これの負荷圧が小さいときは該モー
タの吸収量を小さくするように制御装置により制御する
のが一般である。その具体的一例は図１の如くであり、
可変容量形アキシャルピストンモータａのシリンダブロ
ックｂに、該モータの負荷圧が作用する大径と小径の受
圧面ｃ、ｄを備えたコントロールピストンｅを連結し、
該小径の受圧面ｄへは該モータの負荷圧を直接導入し、
該大径の受圧面ｃへ負荷圧を導く回路ｆには、該ピスト
ンｅの該大径の受圧面ｃと対向した端部に連接して設け
たフィードバックスプリングｇの力と、これと同方向に
作用する調整可能な調整スプリングｈの力と、これらの
力に対向する該負荷圧が作用した環状の制御面ｉにより
発生する力とで移動するスプールｊを備えたサーボ弁ｋ
を設けて該大径の受圧面ｃへの負荷圧の導入を制御する
ように構成されている。尚、該制御面ｉを有するスプー
ルｊのランド部ｏの外径は，該スプールｊの端部ｐの外
径よりも大きく形成されており、室ｌ、ｍ、ｎはタンク
に開放されている。

【０００３】この構成とすることにより、サーボ弁ｋの
スプールｊは、フィードバックスプリングｇの力Ｆ₁ と
調整スプリングｈの力Ｆ₂ の合力が制御面ｉに負荷圧が
作用することにより発生する力Ｆ₃ とバランスするよう
に移動し、該大径の受圧面ｃに該負荷圧を導くか、又
は、該受圧面ｃをタンクに接続するかを決定する。も
し、負荷圧が高く力Ｆ₃ が該合力よりも大きいと、該ス
プールｊは該回路ｆを介して該受圧面ｃに負荷圧を導く
ように移動し、コントロールピストンｅはフィードバッ
クスプリングｇを撓めて該モータａの吸収量を大きくす
るようにシリンダブロックｂの傾転角を増大させて移動
する。この移動で該スプールｊは押し戻され、該回路ｆ
を閉じたところで該ピストンｅの移動が止まり、増大し
た吸収量即ち低速でモータが回転するので車速を遅くで
きる。また、該負荷圧が低下してＦ₃が該合力よりも小
さくなると、該スプールｊは該回路ｆをタンクに接続す
るため、該コントロールピストンｅは小径の受圧面ｄに
作用する負荷圧により、図面上方の該大径の受圧面ｃ方
向へ移動し、これによればシリンダブロックｂの傾転角
が減少し、モータ吸収量が減少するので車速は速くな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】該モータに供給される
流量が多い場合、該モータの停止時には負荷圧が発生し
ないのでシリンダブロックｂの傾転角が最小で吸収量が
最小であり、車両を発進させる時にも吸収量が最小の状
態にあるから車両は高速で発進しようとするが、走行抵
抗が高いため吸収量が最小状態では発進せず、負荷圧が
該スプールｊを移動させて大径の受圧面ｃへ導入される
圧力すなわち傾転開始圧力にまで上がり、該コントロー
ルピストンｅが傾転角を大きくするように作動してから
発進する。従って、滑らかな発進ができず、発進までの
タイムラグが大きいという不都合がある。

【０００５】また、該スプールｊの調整スプリングｈの
力を設定しておくことにより該傾転開始圧力を調整する
ものであるから、該モータに供給される流量が少なく走
行抵抗も小さいときには、吸収量を最小にして比較的高
速で走行することになり、モータへの供給流量を小さく
してゆっくり走りたい場合には目的に合わないという欠
点がある。

【０００６】更に、一般的には該モータの負荷圧にはそ
の流入口と流出口のうちの高圧側の圧力を選択している
ため、減速時には圧力の高い流出口側の圧力が負荷圧と
して選択されてしまい、その負荷圧が傾転開始圧力より
も高いと該モータの吸収量が大きくなり、該モータによ
るブレーキがききすぎて車両を滑らかに減速することが
難しい。

【０００７】本発明は、可変容量形アキシャルピストン
モータの負荷圧が零のときは該モータの吸収量が最大に
制御されると共に該モータの負荷圧の減少やこれへの供
給流量の減少に伴い該吸収量も減少できる制御装置を提
供することを第１の目的とし、この目的に加えて滑らか
に減速できる制御装置を提供することを第２の目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、可変容量形
アキシャルピストンモータのシリンダブロックに、該モ
ータの負荷圧が作用する大径と小径の受圧面を備えた該
シリンダブロックの吸収量を調整するコントロールピス
トンを連結し、該大径の受圧面へ該負荷圧を導く回路
に、該ピストンの大径の受圧面と対向した端部に連接し
て設けたフィードバックスプリングの力と、調整可能な
調整スプリングの力とが同方向に作用し、該負荷圧が作
用した制御面を有するスプールを備えたサーボ弁を設
け、該サーボ弁により該回路への負荷圧の導入と該回路
のタンクへの接続を制御した制御装置に於いて、該コン
トロールピストンとシリンダブロックを、該コントロー
ルピストンの大径の受圧面に作用する負荷圧で該シリン
ダブロックの吸収量を小とする方向へ移動するように連
結し、該サーボ弁の該負荷圧が作用した制御面を該フィ
ードバックスプリング及び調整スプリングの力と同方向
の力が発生するように該スプールに形成すると共にパイ
ロット圧力が作用して上記制御面により発生する力と反
対方向の力を発生する加圧制御面を該スプールに形成し
たことにより、上記の第１の目的を達成するようにし
た。この目的は、該可変容量形アキシャルピストンモー
タの流体の流入口と流出口の圧力のうち、高い方の圧力
をシャトル弁又はチェック弁等の高圧選択弁で選択して
該負荷圧とすることによっても達成でき、上記第２の目
的は該可変容量形アキシャルピストンモータの正転と逆
転に応じて該モータの流入口から切換弁で該負荷圧を抽
出することにより達成できる。

【０００９】

【作用】該モータが車両走行用に使用されている場合に
ついて説明すると、該モータの負荷圧が零のときは、サ
ーボ弁のスプールが調整スプリングの力で押されて該大
径の受圧面をタンクへ接続するように移動し、該コント
ロールピストンはフィードバックスプリングの力により
該シリンダブロックを吸収量が最大となる位置へ移動し
た状態にあり、この状態のとき該モータを始動するため
ポンプから該モータへ或る流量の流体を供給すると、該
モータの吸収量が最大であるために低速で回転し、低速
で車両を発進させることができる。この後、フィードバ
ックスプリング及び調整スプリングの力よりも優勢な圧
力のパイロット圧力を加圧制御面に作用させると、該サ
ーボ弁は負荷圧を該コントロールピストンの大径の受圧
面へ導入するように移動し、該コントロールピストンは
該モータの吸収量を小さくする方向にシリンダブロック
を傾転させるので、該モータの回転数が上がり、車両の
走行速度は増大する。走行開始後に該負荷圧が上昇する
と、該サーボ弁の制御面に発生する力が増大し、サーボ
弁が該大径の受圧面をタンクに接続するように移動する
ので、該モータの吸収量が大きくなって走行速度は低下
し、負荷圧に応じたトルクで走行する。

【００１０】急発進する場合、大流量が該モータに供給
されて急激に負荷圧が上昇することになるが、この場合
もサーボ弁が移動し該コントロールピストンが該吸収量
を最小にするまでの間は最大吸収量の状態にあるので、
走行開始時の大きな走行抵抗に打ち勝つ大トルクが得ら
れてその発進は緩徐になり、その後に該吸収量が最小に
なって高速になるから衝撃的な発進はなく、乗り心地が
良くなる。

【００１１】サーボ弁の加圧制御面に作用するパイロッ
ト圧力を変更することにより、使用状況に応じて該モー
タの回転を制御できる。例えば、該モータへの供給流量
が少ないときに該パイロット圧力を下げれば、該モータ
の傾転開始圧力が下がり、負荷圧が低くても該モータの
吸収量を増大させることができるから低速時の車両の操
作性が向上し、その供給流量が多いときはパイロット圧
力を上げて傾転開始圧力を上げれば、車両の走行速度を
上げることができる。

【００１２】該モータが正逆に回転される場合、該負荷
圧を切換弁で該モータの流入口側から必ず選択すれば、
その回転を減速するときには該流入口側の圧力が低くな
るので、該ピストンは該吸収量を最小側に制御し、その
ため減速時の油圧によるブレーキ力（該モータを経由し
たエンジンブレーキ力）が小さくなり、高速走行時に急
激なエンジンブレーキが利くこともなく、円滑な走行を
行える。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を、図２に示すホイールロー
ダー等の油圧走行車両の走行用の可変容量形アキシャル
ピストンモータ１に適用した実施例に基づき説明する
と、該モータ１は出力軸２の駆動板３に頭部を取付けた
複数本のアキシャルピストン４が出没するシリンダブロ
ック５と、該シリンダブロック５を出力軸２に対して傾
斜させるためのコントロールピストン６と、該モータ１
のケーシング７の内面に形成した円弧状溝８に沿って移
動自在で且つ該シリンダブロック５の後端に接したレン
ズ状のコントロールプレート９を有し、該ピストン６と
該プレート９は互いにピン１０にて連結され、該ピスト
ン６の移動に伴い該シリンダブロック５と出力軸２との
傾転角が変更される。該シリンダブロック５には、エン
ジン１１で駆動された油圧ポンプ１２から該コントロー
ルプレート９に形成した２つのポート（図示してない）
の一方を介して流体が供給され、その流体圧力で該アキ
シャルピストン４が順次にシリンダブロック５から押し
出され、その押出し力で該出力軸２が回転し、仕事を終
えた流体は他方のポートからタンク２２に排除される。

【００１４】該コントロールピストン６は、図７にも明
示したように、該モータ１の負荷圧が作用する大径の受
圧面１４と小径の受圧面１５とを有し、該大径の受圧面
１４に該負荷圧を導く回路１６に、該大径の受圧面１４
と対向した端部に連接して設けたフィードバックスプリ
ング１７の力と、これと同方向に作用する調整可能な調
整スプリング１８の力を受け、該モータ１の負荷圧が作
用する制御面２０を有するスプール１９を備えたサーボ
弁２１を設け、該サーボ弁２１により該回路１６へ負荷
圧の導入するか或いは該回路１６をタンク２２に接続す
る制御を行い、該コントロールピストン６及びシリンダ
ブロック５の移動を制御し、該シリンダブロック５の傾
転角即ち該モータ１の吸収量を制御する。

【００１５】こうした構成は従来の制御装置も備えると
ころであるが、こうした構成では、該大径の受圧面１４
に負荷圧が作用しないとき、或いは無負荷のとき、該モ
ータ１の吸収量が最小となるので、上記した不都合、欠
点を生じることになるので、本発明に於いては、該コン
トロールピストン６とシリンダブロック５を、該コント
ロールピストン６の大径の受圧面１４に作用する負荷圧
で該シリンダブロック５の吸収量を小とする方向へ移動
するように連結し、該サーボ弁２１のスプール１９に設
けられる制御面２０を、負荷圧が作用したときに該フィ
ードバックスプリング１７及び調整スプリング１８の力
と同方向の力を発生できるように設け、パイロット圧力
が作用して該制御面２０により発生する力と反対方向の
力を発生する加圧制御面３０を設けるようにし、該大径
の受圧面１４に負荷圧が作用しないとき等に於いては該
吸収量が最大となるようにした。

【００１６】これを更に詳述すると、該コントロールピ
ストン６の小径の受圧面１５側の端部を、フィードバッ
クスプリング１７及び固定状態のブッシュ２３を挿通し
た鍔２４付きの連杆２５を介してサーボ弁２１のスプー
ル１９の一端に当接させ、該連杆２５の鍔２４とブッシ
ュ２３との間に調整スプリング１８を介在させるように
し、該ブッシュ２３には、これを軸方向へ移動させて該
調整スプリング１８のばね力を調整するための調整ねじ
２６を設けた。該サーボ弁２１は、３つの接続口２７を
設けた筒状のバレル２８の内部を挿通した段付のスプー
ル１９で構成され、該スプール１９はランド部１９ａよ
りも端部１９ｂの外径を大きくし、該端部１９ｂの肩部
が該制御面２０となるようにし、該フィードバックスプ
リング１７及び調整スプリング１８と対向する該スプー
ル１９の端部に加圧制御面３０を形成した。該加圧制御
面３０にはポート３５を介してパイロット圧力が導入さ
れるが、該パイロット圧力としては、例えば該エンジン
１１の回転数に応じて圧力が上昇するような、公知の油
圧ポンプと公知のバルブを組合わせた油圧装置からの圧
力を利用すれば、車両の運転者のアクセルの踏み込みで
パイロット圧力を上昇させることができる。該スプール
１９の内部には軸方向に延びる漏れ排出孔３１を形成
し、該排出孔３１をタンクへ開放された室３２に接続し
た。室３３、３４もタンクへ開放される。

【００１７】図２の実施例に於いて、油圧ポンプ１２か
ら該モータ１に流量が供給されていないとき或いは供給
されていても負荷圧の発生のない無負荷運転状態のとき
は、パイロット圧力の作用若しくはフィードバックスプ
リング１７の作用によりサーボ弁２１のスプール１９は
大径の受圧面１４への回路１６を開いた状態となり、コ
ントロールピストン６は該モータ１の吸収量を最大とす
る位置に移動する。そして、車両の走行のためにポンプ
１２から該モータ１へ流量を供給すると、該モータ１は
その吸収量が最大であるために低速で回転し、低速で車
両が始動する。この後、フィードバックスプリング１７
及び調整スプリング１８の合計力よりも優勢な圧力のパ
イロット圧力を加圧制御面３０に作用させると、該サー
ボ弁２１は該モータ１の負荷圧を該コントロールピスト
ン６の大径の受圧面１４へ導入するように移動し、その
ため該モータの吸収量が小さくなるようきシリンダブロ
ック５が傾転を開始するので、該モータの回転数が上が
り、車両の走行速度は増大する。走行開始後に該負荷圧
が上昇すると、該サーボ弁２１の制御面２０に発生する
力が増大し、サーボ弁２１が該大径の受圧面１４をタン
ク２２に接続するように移動するので、該モータ１の吸
収量が大きくなって走行速度は低下し、負荷圧に応じた
トルクで走行する。該負荷圧とスプリング１７、１８に
よる力とパイロット圧力とがバランスしたところで該サ
ーボ弁２１は回路１６を閉じ、車両は定速で走行する。

【００１８】車両の起動時、ポンプ１１から大流量を該
モータ１へ供給すると、図３に示すように、急激に負荷
圧が上昇するが、この場合もサーボ弁２１の移動で該コ
ントロールピストン６が該吸収量を最小にするまでの間
は吸収量が大きい状態にあるので、走行開始時の大きな
走行抵抗に打ち勝つ大トルクが得られてその発進は確実
になり、その後に該吸収量が最小になって高速回転する
から衝撃的な発進はなく、乗り心地が良くなる。これに
対し、図１の従来のものでは、図４のように、モータ吸
収量が最小の状態で大流量が供給されるため、車両は衝
撃的な急発進をし、その後、吸収量が最大になるので、
運転者の意図にそぐわない走行状態になる。

【００１９】加圧制御面３０に作用するパイロット圧力
を変更することにより、エンジン１１の回転数が少なく
該モータへの供給流量が少ないときに、該パイロット圧
力を下げれば、該モータのシリンダブロック５の傾転開
始圧力が下がり、負荷圧が低くても該モータ１の吸収量
を増大させることができるから低速時の車両の走行トル
クが大きくなって操作性が向上し、エンジン１１の回転
数が多くその供給流量が多いときは、パイロット圧力を
上げて傾転開始圧力を上げれば、車両の走行速度を上が
り乗り心地が良くなる。

【００２０】図５は、該モータ１のシンボル的に示した
流入口３５と流出口３６の圧力のうちの高い方の圧力
を、シャトル弁又はチェック弁等の高圧選択弁３７によ
り負荷圧として選択したもので、該モータ１が正逆転し
ても負荷圧を抽出して該制御装置を制御できる。また、
該モータ１の正転・逆転に応じて該モータ１の流入口３
５を例えば図６のように外部圧力で自動的に切換え作動
する切換弁３８で選択し、その選択した圧力を該負荷圧
として本発明の制御装置に導入すれば、アクセルを緩め
て車両を減速すると、該流入口３５側の圧力は低くなる
が、この低い圧力を負荷圧として利用することにより、
減速時に該モータ１の吸収量を最小側とすることができ
る。そのため、減速時に該モータによる油圧ブレーキ力
即ちエンジンブレーキ力が小さくなり、高速走行時にエ
ンジンブレーキが効きすぎてガクガクした動きを生じる
ことがなくなり、乗り心地が向上する。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によるときは、可変
容量形アキシャルピストンモータの制御装置のコントロ
ールピストンとシリンダブロックを、該コントロールピ
ストンの大径の受圧面に作用する負荷圧で該シリンダブ
ロックの吸収量を小とする方向へ移動するように連結
し、該ピストンを制御するサーボ弁の該負荷圧が作用し
た制御面を該フィードバックスプリング及び調整スプリ
ングの力と同方向の力が発生するように該スプールに形
成し、更に該スプールにパイロット圧力が作用して上記
制御面により発生する力と反対方向の力を発生する加圧
制御面を形成したので、負荷圧がないときは該吸収量が
最大となって低速で該モータを回転開始することがで
き、該モータに供給される流量が少なく負荷も小さいと
きに、吸収量を大きくして比較的低速で回転することが
でき、運転者の意図に応じた制御を行え、急発進の回転
も円滑になり、応答性も向上し、パイロット圧力の変更
で任意にシリンダブロックの傾転開始圧力を変更するこ
とができ、該モータの使用状態に応じてその回転状態を
変更できて便利であり、請求項２の構成によれば確実に
負荷圧を得て制御を行え、請求項３の構成とすることに
より、該モータの良好な減速状態が得られる等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の截断側面図

【図２】本発明の実施例の截断側面図

【図３】図２の装置の制御特性の線図

【図４】図１の従来例の制御特性の線図

【図５】本発明の他の実施例の截断側面図

【図６】本発明の更に他の実施例の截断側面図

【図７】図２の要部の拡大図

【符号の説明】

１ 可変容量形アキシャルピストンモータ ５ シリンダブロック ６ コント
ロールピストン １０ ピン １２ 油圧
ポンプ １４ 大径の受圧面 １５ 小径
の受圧面 １６ 回路 １７ フィ
ードバックスプリング １８ 調整スプリング １９ スプ
ール ２０ 制御面 ２１ サー
ボ弁 ２２ タンク ３０ 加圧
制御面 ３７ 高圧選択弁 ３８ 切換
弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量形アキシャルピストンモータのシ
   リンダブロックに、該モータの負荷圧が作用する大径と
   小径の受圧面を備えた該シリンダブロックの吸収量を調
   整するコントロールピストンを連結し、該大径の受圧面
   へ該負荷圧を導く回路に、該ピストンの大径の受圧面と
   対向した端部に連接して設けたフィードバックスプリン
   グの力と、調整可能な調整スプリングの力とが同方向に
   作用し、該負荷圧が作用した制御面を有するスプールを
   備えたサーボ弁を設け、該サーボ弁により該回路への負
   荷圧の導入と該回路のタンクへの接続を制御した制御装
   置に於いて、該コントロールピストンとシリンダブロッ
   クを、該コントロールピストンの大径の受圧面に作用す
   る負荷圧で該シリンダブロックの吸収量を小とする方向
   へ移動するように連結し、該サーボ弁の該負荷圧が作用
   した制御面を該フィードバックスプリング及び調整スプ
   リングの力と同方向の力が発生するように該スプールに
   形成すると共にパイロット圧力が作用して上記制御面に
   より発生する力と反対方向の力を発生する加圧制御面を
   該スプールに形成したことを特徴とする可変容量形アキ
   シャルピストンモータ用制御装置。
2. 【請求項２】上記可変容量形アキシャルピストンモータ
   の流体の流入口と流出口の圧力のうち、高い方の圧力を
   シャトル弁又はチェック弁等の高圧選択弁で選択して上
   記負荷圧としたことを特徴とする請求項１に記載の可変
   容量形アキシャルピストンモータ用制御装置。
3. 【請求項３】上記可変容量形アキシャルピストンモータ
   の正転と逆転に応じて該モータの流入口から切換弁で上
   記負荷圧を抽出したことを特徴とする請求項１に記載の
   可変容量形アキシャルピストンモータ用制御装置。