JPS63159676A - 可変モ−タの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可変モータの速度制御装置、詳しくは、出力軸
をもつモータ要素ととのモータ要素を駆動する流体の高
圧ラインと低圧ラインと、変位量の調整で、前記モータ
要素における前記出力軸の速度を制御する可変制御要素
とこの可変制御要素の変位量を調整する変位ｍＨ整平手
段を備えた流体駆動による可変モータの速度制御装置に
関する。

（従来の技術） 従来、流体駆動による可変モータは、斜板とこの斜板に
シューを介して接触する複数個のピストンをもつシリン
ダブロック及び弁板を備えた可変容葺形ピストン機械を
用い、前記斜板の傾斜角を調整することにより出力軸の
速度を可変としたものが知られており、又、前記斜板の
傾斜角を調整する方法として、通常特公昭５３−５２２
号公報に示されているように、操作プランジャを用い、
このプランジャを斜板に接触させると共に切換弁を用い
、この切換弁により前記操作プランジャを動作させて前
記斜板の傾斜を調整し、吸入量を制御して出力軸の速度
を変更しているのであるが、このピストン機械のように
前記操作プランジャを用いることなく、この操作プラン
ジャの代りにシリンダブロックに設けるピストンを利用
して、前記斜板の傾斜角の調整が行なえるようにした可
変容量形ピストン機械を先に提案し、出願した。（実願
昭８１−８７８８２号） このピストン機械は、第６図に示した通り、弁板に設け
る高圧ポート（Ｈ）と低圧ボート（Ｌ）との中間部位置
に制御ポー１−　（Ｐ）を設け、この制御ボート（Ｐ）
を、電磁切換弁（ＳＶ）を介して前記高圧ポート（Ｈ）
とタンク（Ｔ）との一方に選択的に連通ずる如く成すと
共に、前記切換弁（ＳＶ）と制御ボート（Ｐ）との連通
路に比例減圧弁（ＤＶ）を介装したものであって、前記
切換弁（ＳＶ）を操作して前記制御ボートＣＰ）を高圧
ポート（■（）に切換えることにより、前記高圧ポート
（Ｈ）の圧力に応じて変化する前記減圧弁（ＤＶ）の二
次側圧力が前記制御ポー）　（Ｐ）に作用し、この二次
側圧力が前記制御ボート（Ｐ）に連通ずるピストン孔（
Ａ）に作用して、該ピストン孔（Ａ）に内装するピスト
ンを介して前記斜板を中立方向に押動させられ、可変モ
ータにおける吸入圧力に応じて前記斜板の傾斜角が小さ
く調整され、吸入量を吸入圧力に対し所定の値に制御し
、出力軸を増速することができ、また、前記制御ボート
（Ｐ）を前記タンク（Ｔ）に切換えることにより前記斜
板をリターンばねの作用で最大傾斜角に復帰させ、出力
軸を減速させることができるのである。

（発明が解決しようとする問題点） 所が、以上の如く前記切換弁（ＳＶ）を用い、高圧が作
用する制御ボート（Ｐ）をタンク圧に切換えることによ
り前記斜板の傾斜角を：Ａ′！！するものであるため、
前記斜板の傾転は、瞬時に行なわれることになり、この
結果、加減速時に急激なシロツクが生ずると共に、増速
時の高圧ライン及び減速時の低圧ラインにサージ圧がた
ち、出力軸の速度がオーバーシュート又はアンダーシュ
ートシ、速度の変化率が大きくなって、滑らかな増減速
が行なえない問題があった。

本発明の目的は、電磁弁などの切換手段の切換えにより
斜板などの可変制御要素を高速位置と低速位置に切換え
て出力軸の速度を可変とした可変モータにおける加減速
時のシロツクを緩和でき、前記出力軸の速度変化を少な
くでき、滑らかな増減速が行なえるようにする点にある
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記した問題点を解決するために、第　図に示
したように、出力軸（２０）をもつモータ要素（１）と
、このモータ要素（１）を駆動する流体の高圧ライン（
１３）と低圧ライン（１４）と、変位量の調整で前記モ
ータ要素（１）の速度を制御する可変制御要素（４）と
、この可変制御要素（４）の変位量を調整する変位量調
整手段とを備えた可変モータの速度制御装置であって、
前記変位ｆｆｉ調整手段に高圧側流体圧を作用させて、
前記可変制御要素（４）を高速位置と低速位置とに切換
える切換手段を設けると共に、該切換手段による切換時
、サージ圧により高圧となる前記高圧ライン（１３）又
は低圧ライン（１４）を低圧側に連通して高圧側流体を
低圧側にバイパスさせるバイパス弁（３０）を設けたこ
とを特徴とするものである。

（作用） 第１図のように、前記可変制御要素（４）が最大変位位
置即ち低速位置にあるとき、前記切換手段により変位ｆ
ｆｉ調整手段に高圧側流体を作用させると、前記可変制
御要素（４）は、最大変位位置（低速位置）から変位量
の小さい調速位置に瞬時に切換えられることになる。

このとき、モータ要素（１）を駆動する流体の高圧ライ
ン（１３）にはサージ圧がたつことになるが、前記切換
手段による切換時、前記バイパス弁（３０）が動作して
前記高圧ライン（１３）が低圧側に連通してサージ圧に
より高圧となる高圧ライン（１３）の流体が低圧側にバ
イパスすることになり、この結果シミツクは緩和され、
前記サージ圧は低くなって増速のオーバーシュートも最
少限に抑制されるのである。また、前記可変制御要素（
４）が超速位置にあるとき、前記切換手段により前記変
位ｆｆｉ調整手段に高圧側流体を作用させて前記可変制
御要素（４）を低速位置に切換える場合も同様で、前記
可変制御要素（４）は瞬時に切換えられるのである。

この切換時、モータ要素（１）は慣性回転でポンプ作用
が生ずることになって、低圧ライン（１４）にサージ圧
がたつことになるのであるが、前記切換手段による切換
時、前記バイパス弁（３０）が動作してサージ圧により
高圧となる低圧ライン（１４）が低圧側、つまり、チャ
ージライン又はチャージ圧が生じている低圧ライン（１
４）より低圧となる高圧ライン（１３）に連通して、前
記サージ圧により高圧となる低圧ライン（１４）の流体
が前記した低圧側にバイパスすることになり、この結果
、シリンダは緩和され、前記サージ圧は低くなって減速
のアンダーシュートも最少限に抑制されるのである。

（実施例） 第１図に示した可変モータ（Ｍ）は、駆動軸（１０）に
より駆動される可逆ポンプ（Ｐ）と共に閉回路から成る
油圧伝動装置を構成するもので、前記ポンプ（Ｐ）の回
転方向により高圧側と低圧側とが可逆的に切換わる出入
口ポート（１１）（１２）を高低圧ライン（１３）（１
４）を介して前記モータ（Ｍ）における弁板（３）に、
第２図の如く設ける高低圧ポート（５）（＜３）に接続
し、前記ポンプ（Ｐ）の駆動により、前記モータ（Ｍ）
の出力軸（２０）を駆動するごとく成したものである。

尚、前記ポンプ（Ｐ）の駆動軸（１０）と同軸上には、
チャージポンプ（１５）を設け、該チャージポンプ（１
５）をチェック弁（１Ｂ）（１７）を介してそれぞれ前
記高低圧ライン（１３）（１４）に接続し、前記ポンプ
（Ｐ）の低圧側入口ポート（１２又は１１）に、漏れ油
量を導入する如くしている。尚、（１８）はチャージ圧
を設定するリリーフ弁である。

又前記モータ（Ｍ）は、複数個のピストン孔（２ａ）と
、これらピストン孔（２ａ）に内装する複数個のピスト
ン（２ｂ）をもつシリンダブロック（２）と前記弁板（
３）とから成るモータ要素（１）を備え、可変制御要素
を構成するクレイドルタイプの斜板（４）の傾斜角の調
整により、前記シリンダブロック（２）の−回転当りの
前記ピストン（２ｂ）の吸入容量を増減させて前記出力
軸（２０）の速度と調整可能としている。

又、図面に示した実施例の前記モータ（Ｍ）は、前記弁
板（３）に設ける高低圧ポート（５）（８）の中間部位
置、詳しくは前記シリンダブロック（２）の回転で前記
ピストン（２ｂ）が高圧ポートから低圧ポートへ、又、
低圧ポートから高圧ポートへ移行する各死点（Ｄｌ）（
Ｄ２）に、第１及び第２制御ポート（Ｐｉ）（Ｐ２）を
設けて、前記斜板（４）の傾斜角、つまり可変制御要素
の変位量を調整する変位ｆｆｉ調整手段を構成している
。

しかして前記第１及び第２制御ポー）（Ｐｌ）（Ｐ２）
のうち、第１制御ボー）（Ｐｉ）に高圧側流体を作用さ
せ、第２制御ポー）（Ｐ２）をタンクライン（２１）に
開放させることにより、前記斜板（４）の傾斜角は小さ
くなり、前記出力軸（２０）の速度が高速となる高速位
置に制御できるのであり、また、第１制御ポー）（Ｐｌ
）をタンクライン（２１）に開放し、前記第２制御ポー
）　（Ｐ２）に高圧側流体を作用させることにより、前
記斜板（４）の傾斜角は大きくなり、前記出力軸（２０
）の速度が低速となる低速位置に制御できるのである。

また、前記各制御ポー）　（Ｐｌ）（Ｐ２）には、それ
ぞれ第１制御通路（２２）及び第２制御通路（２３）が
接続され、これら各制御通路（２２）（２３）は、切換
手段を構成する電磁弁（２４）を介して高圧通路（２５
）と前記タンクライン（２１）とに切換えられるように
なっており、前記高圧通路（２５）は、前記高低圧ライ
ン（１３）（１４）間に介装するシャツトル弁（１９）
を介して前記ポンプ（Ｐ）の高圧側吐出ボート（１１又
は１２）と接続されている。

尚、以下説明の都合上、符号（１３）を高圧ライン、（
１４）を低圧ラインとし、（５）を高圧ボート、（６）
を低圧ボートとする。

そして以上の如く構成する可変モータにおいて、更に、
前記電磁弁（２４）の切換時サージ圧により高圧となる
前記高圧ライン（１３）又は低圧ライン（１４）を低圧
側に連通して高圧側流体を低圧側にバイパスさせるバイ
パス弁（３０）を設けるのである。

このバイパス弁（３０）は、弁本体（３１）に、その中
心部に１対のシート面（３２ａ）（３２ｂ）をもつ弁座
（３２）を備えたスプール孔（３３）を設けて、このス
プール孔（３３）に、前記弁！（３２）を挾んで第１ス
プール（３４）と第２スプール（３５）とを対向状に内
装すると共に、これら各スプール（３４）（３５）の背
面側に、それぞれ第１及び第２パイロツト室（３６）（
３７）を設ける一方、前記弁座（３２）を挾んで両側に
、前記高圧通路（２５）と連通ずるサージ圧導入通路（
３８）の接続ボート（３９）及び前記チャージポンプ（
１５）のチャージライン（１５ａ）に連通ずる排出通路
（４０）の接続ボート（４１）を設けて、これら各接続
ボート（３９）（４１）に、前記各通路（３８）（４０
）を接続し、そして前記第１パイロツト室（３６）を前
記第１制御通路（２２）に、また、前記第２パイロツト
室（３７）を前記第２制御通路（２３）にそれぞれパイ
ロットライン（４２）（４３）を介して接続したもので
ある。

前記各スプール（３４）（３５・）は、４ランド形式と
してこれら各ランドのうち、前方３ランドには第１図及
び第３図のように切欠量の異なる切欠部（３４ａ）（３
５ａ）を設け、前記各スプール（３４）（３５）が動作
して前記導入通路（３８）と排出通路（４０）とが連通
し、萬圧流体が前記チャージライン（１６ａ）にバイパ
スするときの開口面積を可変としている。

尚、前記第２スプール（３５）の切欠部（３５ａ）の切
欠量は第１図に示したように、前端側ランドから後方側
ランドにつれて大きくなるようにするのが好ましいが、
切欠量を同一としてもよい。また、第１スプール（３４
）の切欠部（３４ａ）もその切欠量を同一としてもよい
。

又、前記各スプール（３４）（３５）の前端部には、前
記シート面（３２ａ）（３２ｂ）に着座する円錐面（３
４ｂ）（３５ｂ）を設けると共に、前方に突出するロッ
ド（３４ｃ）（３５ｃ）を設けている。

また、前記各パイロット室（３８）（３７）は、前記ス
プール孔（３３）の両端に螺若するプラグ（４４）（４
５）により形成すると共に、このプラグ（４４）（４５
）に貫通孔（４４ａ）（４５ａ）を設け、この貫通孔（
４４ａ）（４６ａ）に前記パイロットライン（４２）（
４３）を接続するのであり、また、前記パイロットライ
ン（４２）（４３）には、前記スプール（３４）（３５
）の移動速度を制御するための絞り（４８）（４７）を
設けている。

次に以上の如く構成する可変モータの速度制御を行なう
動作について説明する。

第１図に示した状態は斜板（４）が最大傾斜角位置に制
御されて出力軸（２０）が低速回転している状態で、前
記電磁弁（２４）の切換位置で前記第２制御ボー）　（
Ｐ２）に接続する第２制御通路（２３）が、高圧通路（
２５）に連通しており、第１制御ポート（Ｐｉ）に接続
する第１制御通路（２２）がタンクライン（２１）に開
放シている。

このとき、前記第１パイロツト室（３６）は前記パイロ
ットライン（４２）が連通ずる第１制御通路（２２）を
介してタンクライン（２１）に開放されており、また、
第２パイロツト室（３７）は、前記第２パイロツトライ
ン（４３）が連通ずる第２制御通路（２３）を介して高
圧通路（２５）に連通していて、前記第１及び第２スプ
ール（３４）（３５）は第１図の如く左方に移動し、前
記第２スプール（３５）の円錐面（３５ｂ）がシート面
（３２ｂ）に着座し、前記導入通路（３８）と排出通路
（４０）とは遮断されている。

そして、この状態は前記電磁弁（２４）が切換えられな
い限り維持されるのであって、前記第２制御ポー）　（
Ｐ２）には常時高圧圧力が作用し、斜板（４）は最大傾
斜角位置、即ち低速位置を保って出力軸（２０）が低速
駆動されるのである。

次にこの低速駆動から高速駆動に切換えるには、前記電
磁弁（２４）を第１図シンボル位置から下部のシンボル
位置に切換えるのであって、この切換えにより、前記第
２制御通路（２３）がタンクライン（２１）に、また、
第１制御通路（２２）が高圧通路（２５）に連通して前
記第１制御ポー）（Ｐｉ）に高圧ａｌ流体が作用するこ
とになり、前記斜板（４）、は瞬時に中立方向に傾転し
、その傾斜角が所定角度に調整され、出力軸（２０）が
高速に制御されるのである。

このとき、前記高圧ライン（１３）にサージ圧がたつの
であるが、前記電磁弁（２４）の切換時、タンクライン
（２１）に開放していた第１パイロツト室（３Ｂ）は、
パイロットライン（４２）が連通ずる第１制御通路（２
２）を介して高圧通路（２５）と連通ずると共に、この
高圧通路（２５）に連通していた第２パイロツト室（３
７）がタンクライン（２１）に開放されるので、前記ス
プール（３４）（３５）は右動し、前記第２スプール（
３５）により遮断していた前記導入通路（３８）と排出
通路（４０）とが連通し、サージ圧により高圧となる前
記高圧ライン（１３）の流体が前記通路（３８）（４０
）を介してチャージライン（１５ａ）にバイパスするこ
とになるのである。

従って、前記高圧ライン（１３）のシステム圧力（Ｓｌ
）は、第５図実線で示したように、前記バイパス弁（３
０）を用いない場合の高圧側システム圧力（Ｓｌ）に対
し第４図実線で示した如く低くなり、サージ圧力を抑制
できるのであって、増速に要する時間は長くなるが、第
４図及び第５図点線で示した出力軸（２０）の回転数（
Ｒ）のオーバーシュートは少なくできるのである。

又、以上の如く前記スプール（３４）（３５）が右動し
、前記第１スプール（３４）の円錐面（３４ｂ）がシー
ト面（３２ａ）に着座することにより、前記導入通路（
３８）と排出通路（４０）との連通が遮断され、バイパ
スが終了するのである。

このバイパス時間は、前記パイロットライン（４２）（
４３）に介装する絞り（４８）（４７）により制御でき
るのであって、この絞り（４８）（４７）により前記ス
プール（３４）（３５）の移動速度がメーターイン及び
メーターアウト制御により調整されるのである。

前記スプール（３４）（３５）のランドには切欠量の異
なる切欠部（３４ａ）（３５ａ）を設けて、前記スプー
ル（３４）（３５）の移動に伴ないバイパス流体の通路
面積が小さくなるようにし、バイパス量が大きくなり過
ぎることによるアンダーシュートを抑制している。

次にこの高速駆動から再び低速駆動に切換えるには、前
記電磁弁（２４）を第１図シンボル位置に切換えるので
あって、この切換えにより前記第１制御通路（２２）が
タンクライン（２１）に、また、前記第２制御通路（２
３）が高圧通路（２５）に連通して、前記第２制御ボー
ト（Ｐ２）に高圧側流体が作用することになり、前記斜
板（４）は、瞬時に第１図に示した最大傾斜角に調整さ
れ、出力軸（２０）が低速に制御されるのである。

このとき、前記シリンダブロック（２）は出力軸（２０
）に連結する回転機械の慣性により高速回転することか
ら、ポンプ作用が生じ、このため高圧ライン（１３）が
圧力低下すると同時に低圧ライン（１４）にサージ圧が
たつのであるが、前記電磁弁（２４）の切換時、タンク
ライン（２１）に開放していた第２パイロツト室（３７
）が高圧通路（２５）に連通ずると共に、この高圧通路
（２５）に連通していた第１パイロツト室（３６）がタ
ンクライン（２１）に開放されるので、前記スプール（
３４）（３５）は左動し、前記第１スプール（３４）に
より遮断していた前記導入通路（３８）と排出通路（４
０）とが連通し、サージ圧により高圧となる前記低圧ラ
イン（１４）の流体が、シャツトル弁（１９）から高圧
通路（２５）を介して前記チャージライン（１５ａ）に
バイパスすることになる。

従って、前記低圧ライン（１４）のシステム圧力（Ｓ２
）は、第５図鎖線で示したように、バイパス弁（３０）
を用いない場合の低圧側システム圧力（Ｓ２）に対し、
第４図鎖線で示した如く低くなり、サージ圧力を抑制で
きるのであって、減速に要する時間は長くなるが、第４
図及び第５図に示した出力軸（２０）の回転数（Ｒ）の
アンダーシュートは少なくできるのである。

また、この減速時も、前記スプール（３４）（３５）が
左動し、前記第２スプール（３５）の円錐面（３５ｂ）
が第１図の如くシート面（３２ｂ）に着座することによ
り、前記導入路（３８）と排出路（４０）との連通が遮
断され、バイパスが終了するのである。

以上の如く、低速から高速の増速時のみならず、高速か
ら低速への減速時においても、高圧ライン（１３）、低
圧ライン（１４）に生ずるサージ圧力は、前記バイパス
弁（３０）の動作による高圧流体のバイパスにより最少
限に抑制されるのであって、切換時のシロツクを緩和で
きると共に、出力軸（２０）のオーバーシュート及びア
ンダーシュートを抑えられ、増域速時の速度変化率を小
さくし滑らかな増減速が可能となるのである。

尚、以上説明した実施例は、可変制御要素として斜板（
４）を用いたが、その他、カムリングを用いてもよいし
、また、変位量調整手段として弁板（３）に第１及び第
２制御ポー）（Ｐｉ）（Ｐ２）を設け、ピストン（２ｂ
）を利用して変位量を調整する如く成したが、その他、
二つの操作プランジャを用い電磁弁（２４）の切換えで
これらプランジャの一方を動作させて斜板（４）の傾斜
角を調整するように成してもよい。

また、切換手段として電磁弁（２４）を用いたが、手動
式又は機械式切換手段を用いてもよい。更にバイパス弁
（３０）として二つのポペット形スプール（３４）（３
５）を用いたが、一つのスプールを用いて１成してもよ
い。また、前記バイパスライン（４２）（４３）の絞り
（４６）（４７）は一方のみでもよいし、可変式とする
のが好ましい。

又、前記排出路（４０）はチャージライン（１５ａ）に
接続しているが、電磁弁を介して低圧となる前記高低圧
ライン（１３）（１４）に接続してもよい。

（発明の効果） 本発明は以上の如く出力軸（２０）をもつモータ要素（
１）と、このモータ要素（１）を駆動する流体の高圧ラ
イン（１３）と低圧ライン（１４）と、変位量の調整で
前記モータ要素（１）の速度を制御する可変制御要素（
４）と、この可変制御要素（４）の変位量を調整する変
位量調整手段とを備えた可変モータの速度制ＯＩＩ装置
であって、前記変位量調整手段に高圧側流体圧を作用さ
せて、前記可変制御要素（４）を高速位置と低速位置と
に切換える切換手段を設けると共に、該切換手段による
切換時、サージ圧により高圧となる前記高圧ライン（１
３）又は低圧ライン（１４）を低圧側に連通して高圧側
流体を低圧側にバイパスさせるバイパス弁（３０）を設
けたことを特徴とするものであるから、高速から低速へ
の切換時、及び低速から高速への何れも、その切換時の
シロツクを緩和できると共に、サージ圧力を抑制でき、
増減速時における前記出力軸（２０）のオーバーシュー
ト及びアンダーシュートを少なくでき、増減速時の速度
変化率を小さくし滑らかな増減速が可能となるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した油圧伝動装置の慨略図、第２
図は本発明を適用する可変モータの弁板の平面図、第３
図は第１スプールの側面図、第４図は本発明による増減
速時の圧力変動と出力軸の回転数特性を示す特性図、第
５図は第４図に対応したもので、バイパス弁を用いない
場合の特性図、第６図は従来例の説明図である。 （１）・・・・・・そ−夕要素 （４）・・・・・・斜板（可変制御要素）（１３）・・
・・・・高圧ライン （１４）・・・・・・低圧ライン （１５ａ）・・・・・・チャージライン（低圧側）（２
０）・・・・・・出力軸 （２４）−・・・・・電磁弁（切換手段）（３０）・・
・・・・バイパス弁 （３８）・・・・・・サージ圧導入路 （４０）・・・・・・排出路 第４図 ＃間 ８！！）間 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力軸（２０）をもつモータ要素（１）と、この
   モータ要素（１）を駆動する流体の高圧ライン（１３）
   と低圧ライン（１４）と、変位量の調整で前記モータ要
   素（１）の速度を制御する可変制御要素（４）と、この
   可変制御要素（４）の変位量を調整する変位量調整手段
   とを備えた可変モータの速度制御装置であって、前記変
   位量調整手段に高圧側流体圧を作用させて、前記可変制
   御要素（４）を高速位置と低速位置とに切換える切換手
   段を設けると共に、該切換手段による切換時、サージ圧
   により高圧となる前記高圧ライン（１３）又は低圧ライ
   ン（１４）を低圧側に連通して高圧側流体を低圧側にバ
   イパスさせるバイパス弁（３０）を設けたことを特徴と
   する可変モータの速度制御装置。