JPH11257211A

JPH11257211A - Ｈｓｔにおける斜板式油圧ポンプの油圧サーボ

Info

Publication number: JPH11257211A
Application number: JP10066413A
Authority: JP
Inventors: Katsuomi Ugi; 克臣宇城; Norihiko Sakamoto; 訓彦坂本; Koji Sakata; 浩二坂田
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】操作レバーの操作以外に電気的にピストン
を移動させてＨＳＴの出力回転数の増減速を安定して行
うことができるＨＳＴにおける斜板式油圧ポンプの油圧
サーボを提供する。【解決手段】油圧サーボ(33)に対してピストン(２)の
両端側の各圧力室(11)(13)にピストン移動用の圧油を選
択的に供給するための電磁弁(90)を設け、スプール(３)
の一対のランド部(92)(93)に、供給ポート(15)からＡ、
Ｂポート(12)(14)に導かれる圧油の流量を規制する段差
状溝(94)(94)を夫々形成し、電磁弁(90)から一方の圧力
室に供給される圧油の流量を、供給ポート(15)から他方
の圧力室に段差状溝(94)(94)の絞り作用によって規制さ
れながら供給される圧油の流量よりも大とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタやコンバ
イン等の作業機械に利用されるＨＳＴにおいて、その斜
板式油圧ポンプの可動斜板と母機側の操作レバーとの間
に介装される油圧サーボに関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイドロスタティックトランスミッショ
ン(以下「ＨＳＴ」と称す。)は、油圧ポンプと油圧モー
タを備え、エンジンで駆動した油圧ポンプからの吐出油
で油圧モータを駆動する駆動装置であり、この油圧ポン
プとしては、その吐出方向や吐出量の制御を可動斜板の
傾角調整により行う斜板式のものが一般に使用されてい
る。

【０００３】この種の油圧ポンプの可動斜板の傾角調整
は、母機側の操作レバーにより行っているが、さらに、
可動斜板と操作レバーとの間に油圧サーボを介装して操
作性の向上を図ったものがある。

【０００４】図９乃至図１２は、従来の油圧サーボの構
造を示しており、(１)はシリンダであり、このシリンダ
(１)には、ピストン(２)が移動自在に内装されている。
また、ピストン(２)には、スプール(３)が移動自在に内
装されている。

【０００５】そして、ピストン(２)の中央の周溝(４)に
は、斜板式油圧ポンプの可動斜板(５)に連結された連結
アーム(６)のピン(７)が回転自在に係合されており、ス
プール(３)の一端側の周溝(８)には、母機側の操作レバ
ーに連結された操作アーム(９)のピン(10)が回転自在に
係合されている。ピストン(２)には、その一端側に形成
された圧力室(11)に連通するＡポート(12)と、他端側に
形成された圧力室(13)に連通するＢポート(14)と、これ
らＡ、Ｂポート(12)(14)間に位置する油供給用の供給ポ
ート(15)とが形成されており(図１２参照)、またスプー
ル(３)には、Ａ、Ｂポート(12)(14)を供給ポート(15)に
対して開閉する一対のランド部(20)(21)が周溝(22)を挟
んで設けられている。

【０００６】なお、図中、(23)はスプール(３)内に形成
された油排出路、(24)はピストン(２)を中立位置方向に
付勢するバネ、(25)はスプール(３)を中立位置方向に付
勢するバネである。

【０００７】このような油圧サーボにおいて、例えば、
母機側の操作レバーを前進側に操作すると、図１０に示
すように、操作アーム(９)のピン(10)が図の右方向に移
動することによってスプール(３)も右方向に移動する。
すると、ピストン(２)のＡポート(12)及びＢポート(14)
とこれらを塞いでいたスプール(３)のランド部(20)(21)
との位置がずれて、供給ポート(15)とＡポート(12)とが
周溝(22)を介して連通する。そして、左側の圧力室(11)
内にチャージポンプからの圧油が供給され、またＢポー
ト(14)と油排出路(23)とが連通して右側の圧力室(13)内
の圧油が排出される。

【０００８】これによって、ピストン(２)が他方の圧力
室(13)の方向、すなわち図の右方向に移動し、スプール
(３)のランド部(20)(21)が再びピストン(２)のＡポート
(12)及びＢポート(14)を塞ぐと、ピストン(２)は移動を
終えて平衡状態となり、連結アーム(６)のピン(７)が図
の右方向に移動して、可動斜板(５)が前進側に傾く。

【０００９】また、母機側の操作レバーを後進側に操作
すると、図１１に示すように、操作アーム(９)のピン(1
0)、スプール(３)、ピストン(２)、そして連結アーム
(６)のピン(７)が前進のときとは逆に夫々図の左方向に
移動して、可動斜板(５)が後進側に傾く。

【００１０】すなわち、操作レバーの操作に伴って、ス
プール(３)が移動すると、ピストン(２)がこれに追動し
て可動斜板(５)の傾角を切り換えるようになっている。
なお、可動斜板(５)の傾角が変化すると、油の吐出方向
や吐出量が変化し、これによって油圧モータの回転方向
や回転数、すなわちＨＳＴの出力が変化するようになっ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】近年では、上記のよう
な操作レバーの操作以外に、電気的にピストン(２)のみ
を移動させてＨＳＴの出力回転数を増減速できるように
した油圧サーボが考えられている。この種の油圧サーボ
としては、供給ポート(15)から供給される圧油とは別
に、各圧力室にピストン移動用の圧油を選択的に供給す
るための電磁弁を有する油圧回路を接続したものがあ
る。

【００１２】しかしながら、このような油圧回路を従来
の油圧サーボにそのまま接続した場合には、電磁弁を介
して一方の圧力室に圧油を供給してピストン(２)を移動
させようとしても、ピストン(２)が移動した直後にＡポ
ート(12)及びＢポート(14)とランド部(20)(21)との位置
がずれて、供給ポート(15)から他方の圧力室に急激に圧
油が流れ込むので、両圧力室(11)(13)の圧油流量バラン
スがすぐに保たれてピストン(２)が動かなかったり、ま
たピストン(２)が可動斜板(５)の傾角最大又は中立方向
に暴走してしまうといった不都合があった。

【００１３】本発明は、上記に鑑み、操作レバーの操作
以外に電気的にピストンを移動させてＨＳＴの出力回転
数の増減速を安定して行うことができるＨＳＴにおける
斜板式油圧ポンプの油圧サーボの提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、シリンダに移動自在に内装さ
れて斜板式油圧ポンプの可動斜板が連結されたピストン
と、このピストンに移動自在に内装されて操作レバー等
が連結されたスプールとを備え、前記ピストンに、その
一端側の圧力室に連通するＡポートと、他端側の圧力室
に連通するＢポートと、これらＡ、Ｂポート間に位置す
る圧油供給用の供給ポートとが形成され、前記スプール
に、前記Ａ、Ｂポートを前記供給ポートに対して開閉す
る一対のランド部が設けられた油圧サーボにおいて、前
記各圧力室にピストン移動用の圧油を選択的に供給する
ための電磁弁が設けられ、前記スプールの一対のランド
部に切欠部が夫々形成され、前記電磁弁から一方の圧力
室に供給される圧油の流量を、前記供給ポートから他方
の圧力室に前記切欠部の絞り作用によって規制されなが
ら供給される圧油の流量よりも大としたことを特徴とす
る。

【００１５】また、前記切欠部は、前記ランド部におけ
る両端面周縁に部分的に形成された段差状溝からなり、
この段差状溝は、断面積が前記スプールの移動方向に対
して一定とされている。

【００１６】さらに、前記切欠部は、前記ランド部にお
ける両端面周縁に全周に渡って形成された円周溝からな
り、この円周溝は、断面積が前記スプールの移動方向に
対して一定とされている。

【００１７】上記課題解決手段において、電磁弁を作動
させて、どちらか一方の圧力室内に圧油を供給すると、
ピストンが他方側に移動し始め、供給ポートと他方の圧
力室とがランド部の切欠部を介して連通し、供給ポート
からの圧油が切欠部によって絞られながら他方の圧力室
内に供給される。このとき、電磁弁を有する油圧回路の
開口部と切欠部によって形成される油流路の流路面積の
差により、一方の圧力室内に供給される圧油の流量が他
方の圧力室内に供給される圧油の流量を上回り、ピスト
ンは他方側への移動を続けることになる。そして、両圧
力室の流量バランスが保たれた時点でピストンは停止
し、このピストンの移動によって可動斜板の傾角を変化
させて、ＨＳＴの出力回転数を増減させることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図２及び図３において、(30)は、
斜板式油圧ポンプ(31)、斜板式油圧モータ(32)及び油圧
サーボ(33)を内装したＨＳＴ本体であって、本体ハウジ
ング(34)と、その後端開放部に装着したバルブカバー(3
5)とを備えている。

【００１９】(36)は、本体ハウジング(34)とバルブカバ
ー(35)との間に支持された油圧ポンプ(31)の駆動軸であ
って、図示しないエンジンからの駆動力によって回転す
る。この駆動軸(36)には、複数のプランジャ(37)を摺動
自在に内装するシリンダ(38)が固定されており、プラン
ジャ(37)の頭部がシュー(39)を介して可動斜板(40)に当
接されている。

【００２０】(50)は、本体ハウジング(34)とバルブカバ
ー(35)との間に支持された油圧モータ(32)の出力軸であ
る。この出力軸(50)には、複数のプランジャ(51)を摺動
自在に内装するシリンダ(52)が固定されており、プラン
ジャ(51)の頭部がシュー(53)を介して固定斜板(54)に当
接されている。

【００２１】ここで、油圧ポンプ(31)及び油圧モータ(3
2)の動作について説明する。エンジンの駆動により油圧
ポンプ(31)の駆動軸(36)が回転すると、そのシリンダ(3
8)も共に回転してプランジャ(37)が可動斜板(40)の傾斜
面に案内されて往復運動を始める。これによって、各プ
ランジャ(37)は駆動軸(36)の半回転毎に油の吸入と吐出
を繰り返す。

【００２２】油圧ポンプ(31)からの吐出油は、油圧モー
タ(32)のプランジャ(51)内に吸入されて、プランジャ(5
1)が固定斜板(54)の傾斜面に案内されて往復運動し、こ
れによってシリンダ(52)及び出力軸(50)が回転する。プ
ランジャ(51)内から吐出した油は、再び油圧ポンプ(31)
内に吸入される。

【００２３】そして、この動作中に油圧ポンプ(31)の可
動斜板(40)の傾角を変化させると、油圧ポンプ(31)から
の油の吐出方向や吐出量が変化し、これによって油圧モ
ータ(32)の出力軸(50)の回転数が変化し、前後進の切換
や増減速がなされる。

【００２４】次に、油圧サーボ(33)について説明する。
この油圧サーボ(33)には、図１に示すように、各圧力室
(11)(13)にピストン移動用の圧油を供給するための電磁
弁(90)を有する油圧回路(91)が接続されており、操作レ
バーの操作以外に電気的にもピストン(２)を移動させて
可動斜板(40)の傾角調整し、結果的にはＨＳＴの出力回
転数の増減速を可能とするようになっている。

【００２５】電磁弁(90)は、両圧力室(11)(13)に圧油を
供給しない中立位置と、一方（例えば左側）の圧力室(1
1)に圧油を供給して他方（例えば右側）の圧力室(13)内
の圧油を排出する第１位置と、第１位置とは逆の第２位
置とに切換可能とされた４ポート３位置切換弁である。
なお、電磁弁(90)は、４ポート３位置切換弁に限定され
るものではなく、各圧力室(11)(13)に圧油を選択的に供
給する切換弁であれば良い。

【００２６】そして、油圧サーボ(33)のスプール(３)に
おける一対のランド部(92)(93)に、ピストン(２)の供給
ポート(15)からＡ、Ｂポート(12)(14)に導かれる圧油の
流量、及び各圧力室(11)(13)からＡ、Ｂポート(12)(14)
を通って油排出路(23)に戻される圧油の流量を規制する
切欠部(94)(94)が夫々形成されており、電磁弁(90)から
圧力室(11)(13)に供給される圧油の流量が、供給ポート
(15)から圧力室(11)(13)に切欠部(94)の絞り作用によっ
て規制されながら供給される圧油の流量よりも大きくな
るように、油圧サーボ(33)内の各流路、切欠部(94)、油
圧回路(91)の供給及び排出ポートの流路面積が夫々設定
されている。なお、その他の構成は従来の油圧サーボと
ほぼ同様であり、従来と同様の機能を有する部材につい
ては、同符号を付してある。

【００２７】前記切欠部(94)(94)は、図４及び図５に示
すように、ランド部(92)(93)の両端面周縁を部分的にＬ
字形に切り落とした段差状溝からなり、この段差状溝(9
4)(94)は、その断面積がスプール(３)の移動方向に対し
て一定とされている。

【００２８】これにより、電磁弁(90)を作動させて、例
えば左側の圧力室(11)内に圧油を供給すると、図６に示
すように、ピストン(２)が右側に移動し始める。する
と、供給ポート(15)とＢポート(14)とがランド部(92)の
段差状溝(94)を介して連通し、供給ポート(15)からの圧
油が段差状溝(94)によって絞られながら右側の圧力室(1
3)内に供給される。

【００２９】このとき、電磁弁(90)を有する油圧回路(9
1)の開口部と段差状溝(94)によって形成される油流路の
流路面積の差により、左側の圧力室(11)内に供給される
圧油の流量が右側の圧力室(13)内に供給される圧油の流
量を上回り、ピストン(２)は右側への移動を続けること
になる。なお、これらの圧油供給と同時に、左側の圧力
室(11)内の圧油はＡポート(12)及び油排出路(23)を介し
て、右側の圧力室(13)内の圧油は油圧回路(91)を介して
排出される。

【００３０】そして、図７に示すように、ピストン(２)
が段差状溝(94)の長さ分だけ右側へ移動すると、ランド
部(92)の端面とＢポート(14)の端面とが一致し、これ以
上移動すると、今度は右側の圧力室(13)に供給される圧
油の流量が左側の圧力室(11)に供給される圧油の流量を
上回るので、この時点でピストン(２)の移動は停止す
る。すなわち、ノッチ溝(94)の丁度長さ分だけピストン
(２)が移動することになる。このピストン(２)の移動に
よって、可動斜板(40)の傾角を変化させて、ＨＳＴの出
力回転数を増減させることができる。

【００３１】従って、このＨＳＴをコンバイン等の作業
機における走行部に使用して、エンジンの過負荷時にガ
バナ側からの信号によって、ピストン(２)を中立位置方
向に移動させるように電磁弁(90)を切換える回路構成に
しておくと、エンジンの過負荷時にＨＳＴの出力回転数
を一定量低下させて作業機の速度を落とし、エンジンの
負荷を軽くしてエンストを防止し、エンジンの負荷があ
る程度まで低下すると、電磁弁(90)を中立位置に戻して
作業機の速度を元に復帰させるといった制御が可能とな
る。これにより、エンストの心配がなく、かつ、エンジ
ン能力を十分に生かすことができる。

【００３２】スプール(３)の切欠部は、上記段差状溝(9
4)(94)に限定されるものではなく、例えば図８に示すよ
うに、各ランド部(92)(93)における両端面周縁の全周に
わたって形成した段差状の円周溝(95)(95)としても良
い。この場合、部分的に段差状溝(94)(94)を形成すると
きに比べて、切欠部の加工を簡単に行うことができる。

【００３３】さらに、段差状溝(94)(94)や円周溝(95)(9
5)のように断面積がスプール(３)の移動方向に対して一
定ではなく、断面積がスプール(３)の移動方向に対して
変化した切欠部を採用して、流路面積をリニアに拡大す
るようにしても良い。この場合、ピストン(２)の移動に
伴って、供給ポート(15)とＡ又はＢポート(12)(14)との
間の流路面積が徐々に拡大し、両圧力室(11)(13)の流量
バランスが保たれた時点で、ピストン(２)が停止するこ
とになる。このように、切欠部の断面積をスプール(３)
の移動方向に対して変化させると、電磁弁(90)からの圧
油の流量を変更することで、両圧力室(11)(13)の流量バ
ランスが保たれる位置すなわちピストン(２)の移動量を
自由に変更することができ、任意の平衡状態を保つこと
ができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、スプールのランド部に絞り機能を有する切欠
部を形成しているので、電磁弁を使用してピストンをス
プールに対して強制的に移動させるときに、供給ポート
から圧力室に圧油が急激に流れ込むことがなく、ピスト
ンを確実に移動させることができ、従来のようなピスト
ンが動かなかったり、暴走したりといった不都合を解消
して、電気的なＨＳＴの出力回転数の増減速を安定して
行うことができる。従って、エンジンの負荷に応じて電
磁弁を切換えてＨＳＴの出力回転数を制御すれば、エン
ジン能力を十分に生かしたエンストの心配のない駆動系
を実現することができる。

【００３５】また、切欠部を、スプールの移動方向に対
して断面積が一定な段差状溝とした場合には、ピストン
を切欠部の長さ分だけ確実に移動させることができ、従
って切欠部の長さを変更することで、ピストンの移動量
を自由に変更することができる。さらに、切欠部を円周
溝とした場合には、部分溝を形成するときと比較して切
欠部の加工を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る油圧サーボの横断面
図である。

【図２】ＨＳＴの縦断面図である。

【図３】ＨＳＴの横断面図である。

【図４】スプールを内装したピストンの横断面図であ
る。

【図５】段差状溝が形成されたランド部の拡大斜視図で
ある。

【図６】ピストンを右方向に移動させたときのスプール
とピストンの位置関係を示す図である。

【図７】ピストンの移動が停止したときのスプールとピ
ストンの位置関係を示す図である。

【図８】円周溝が形成されたランド部の拡大斜視図であ
る。

【図９】従来の中立時の油圧サーボの横断面図である。

【図１０】従来の前進時の油圧サーボの横断面図であ
る。

【図１１】従来の後進時の油圧サーボの横断面図であ
る。

【図１２】ピストンの一部破断側面図である。

【符号の説明】

(１) シリンダ (２) ピストン (３) スプール (11)(13) 圧力室 (12) Ａポート (14) Ｂポート (15) 供給ポート (31) 斜板式油圧ポンプ (40) 可動斜板 (90) 電磁弁 (92)(93) ランド部 (94)(94) 段差状溝 (95)(95) 円周溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダに移動自在に内装されて斜板式
油圧ポンプの可動斜板が連結されたピストンと、このピ
ストンに移動自在に内装されて操作レバー等が連結され
たスプールとを備え、前記ピストンに、その一端側の圧
力室に連通するＡポートと、他端側の圧力室に連通する
Ｂポートと、これらＡ、Ｂポート間に位置する圧油供給
用の供給ポートとが形成され、前記スプールに、前記
Ａ、Ｂポートを前記供給ポートに対して開閉する一対の
ランド部が設けられた油圧サーボにおいて、前記各圧力
室にピストン移動用の圧油を選択的に供給するための電
磁弁が設けられ、前記スプールの一対のランド部に切欠
部が夫々形成され、前記電磁弁から一方の圧力室に供給
される圧油の流量を、前記供給ポートから他方の圧力室
に前記切欠部の絞り作用によって規制されながら供給さ
れる圧油の流量よりも大としたことを特徴とするＨＳＴ
における斜板式油圧ポンプの油圧サーボ。
【請求項２】前記切欠部は、前記ランド部における両
端面周縁に部分的に形成された段差状溝からなり、この
段差状溝は、断面積が前記スプールの移動方向に対して
一定とされた請求項１記載のＨＳＴにおける斜板式油圧
ポンプの油圧サーボ。
【請求項３】前記切欠部は、前記ランド部における両
端面周縁に全周に渡って形成された円周溝からなり、こ
の円周溝は、断面積が前記スプールの移動方向に対して
一定とされた請求項１記載のＨＳＴにおける斜板式油圧
ポンプの油圧サーボ。