KR20050036767A

KR20050036767A - 유압모터의 자동변속기구

Info

Publication number: KR20050036767A
Application number: KR1020040081997A
Authority: KR
Inventors: 사타케데루히코; 오쿠후지히데카즈; 다도코로히로시
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2005-04-20
Also published as: JP4444620B2; JP2005121074A; CN100347454C; CN1654832A; ITTO20040713A1; KR100660783B1

Abstract

건설기계의 자동변속기구에 있어서 승차감이 좋고 부드러운 턴을 가능하게 한다.

2속과 1속으로 변속가능한 가변용량형의 유압모터(1)를 구비한다. 용량제어 실린더(18)는, 실린더실(20)에 압유가 공급되면 상기 유압모터(1)를 2속으로 하고, 압유가 배출되면 상기 유압모터(1)를 1속으로 한다. 용량전환밸브(21)는, 상기 용량제어 실린더(18)를 유압원에 접속하는 공급위치(f)와, 상기 용량제어 실린더(18)를 탱크(45)에 접속하는 배출위치(d)로 전환가능하다. 이 용량전환밸브(21)의 밸브체(22)를 일방쪽으로 이동시키는 유압력을 작용시키도록 상기 유압모터(1)의 구동압을 도입하는, 구동압통로(23)가 구비되어 있다. 건설기계가 턴 할 때, 용량제어 실린더(18)의 실린더실(20)에 압유를 공급할 때의 유량을 제1스로틀링부(31)에 의해 제한하고, 상기 실린더실(20)로부터 압유를 배출할 때의 유량을 상기 제1스로틀링부(31)와 제2스로틀링부(32)에 의해 제한한다.

Description

유압모터의 자동변속기구{AUTOMATIC TRANSMISSION MECHANISM OF HYDRAULIC MOTOR}

본 발명은, 건설기계의 주행차축을 구동하는 유압모터 자동변속기구의 기술에 관한 것이다.

유압모터에 의해 차축을 구동하는 유압구동차(예를 들면 유압쇼벨등의 건설기계)의 변속장치에 대해서는, 예를 들면 특허문헌1에 개시되어 있는 것이 있다.

이 구성은, 해당 특허문헌1의 도1에 도시된 바와 같이, 그 좌우에 가변용량형의 유압모터(4, 5)를 구비하고, 각 유압모터(4, 5)에는, 그 용량(구체적으로는, 경사판(11)의 경각)을 변경 제어하기 위한 용량제어 실린더(12)를 구비하고 있다.

각 용량제어 실린더(12)의 수압실(14)에는 제2전환밸브(용량전환밸브)(21)를 통해 제어용 유압펌프(15)가 접속되어 있다. 유압모터(4, 5)의 구동압이 고압일 때에는 상기 제2전환밸브(21)가 일측으로 전환되어, 용량제어 실린더(12)의 수압실(14)내의 압유를 탱크(24)로 유출해서 유압모터(4, 5)의 용량을 크게 하고 주행속도를 저속으로 한다. 한편, 구동압이 저압일 때에는 상기 제2전환밸브(21)가 타측으로 전환되어, 용량제어 실린더(12)의 수압실(14)에 압유을 공급해서 유압모터(4, 5)의 용량을 작게 하고 주행속도를 고속으로 한다.

이 구성은, 유압모터(4, 5)에 가해지는 부하를 구동압으로서 검출하여, 그것에 의거한 고속(2속)과 저속(1속)과의 사이의 자동변속을 가능하게 하고 있다.

(특허문헌 : 일본 특개평8-258579호 공보(도1))

그러나, 상기 특허문헌1의 구성에서는, 건설기계가 턴할 경우에 이하와 같은 불량이 있다.

도9에는, 상기 특허문헌1의 구성에서 2속으로 직진중에 피봇 턴을 개시시킨 경우의, 가동경사판각(유압모터의 용량) 및 구동압의 거동이 도시되어 있다. 가로축은 시간을 나타낸다.

예를 들면 2속으로 직진중에 일방쪽의 유압모터(4)의 구동을 정지해서 소위 피봇 턴을 개시시킨 경우, 구동쪽의 유압모터(5)의 부하는 급격하게 높아 진다. 부하의 증대는 구동압의 상승으로 나타나고(도9 하측), 용량전환밸브(21)가 전환되어 용량제어 실린더(12)로부터 압유가 배출된다. 그 결과, 경사판(11)이 경동되어 1속쪽으로 감속하려고 한다(도9 상측의 p).

이 1속쪽으로의 변속에 의해 유압모터(5)의 용량이 증가하면 유압모터(5)의 구동압이 저하하므로, 용량전환밸브(21)가 이번에는 반대쪽으로 전환되어, 용량제어 실린더(12)에 압유가 공급된다. 그 결과, 2속쪽으로 증속한다(도9 상측의 q). 이번에는 증속의 결과로서 유압모터(5)의 구동압이 다시 상승하고, 상술한 현상을 되풀이하게 된다.

특히 도9에 도시된 바와 같이, 가동경사판각(유압모터 용량)과 구동압이 주기를 같이 하며 증감해 공진이라고도 해야 할 현상을 나타내고, 단시간에 감속(p)→증속(q)→감속(r)→증속(s)…으로 변속이 빈번하게 반복되면, 건설기계를 부드럽게 턴 시킬 수 없고, 또한 덜컹거리며 전후방향으로 흔들려 승차감이 나빠지는 문제가 있다.

또한, 이 문제를 완화하기 위해서는, 용량전환밸브(21)와 용량제어 실린더(12)의 사이의 스로틀링부를 작게 하는 것을 들 수 있다. 그러나, 단지 스로틀링부를 작게 하는 것만으로는 1속에서 2속의 변속을 재빠르게 할 수 없게 되고 , 가속감이 저하하는 등, 조종 휠링이 나빠지게 된다. 또한, 좌우 유압모터(4, 5)의 변속 타이밍의 어긋남이 커지고, 건설기계의 직진성을 나쁘게 한다.

본 발명은 이상의 사정에 감안하여 만들어진 것으로, 그 목적은, 건설기계의 1속에서 2속으로의 변속 휠링을 나쁘게 하지 않고, 건설기계의 턴을 부드럽게 할 수 있는 유압모터 자동변속기구를 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명하겠다.

즉 본 발명의 제1관점에 의하면, 아래와 같이 구성하는, 유압모터 자동변속기구가 제공된다.

2속과 1속으로 변속하여 건설기계에 구동력을 부여하는 가변용량형의 유압모터와, 실린더실에 압유가 공급되면 상기 유압모터의 용량을 작게 해서 2속으로 하고, 상기 실린더실로부터 압유가 배출되면 상기 유압모터의 용량을 크게 해서 1속으로 하는, 용량제어 실린더와, 이 용량제어 실린더를 유압원에 접속하는 공급위치와, 상기 용량제어 실린더를 탱크에 접속하는 배출위치로 전환 가능한 용량전환밸브와, 이 용량전환밸브의 밸브체를 일방쪽으로 이동시키는 유압력을 작용시키도록 상기 유압모터의 구동압을 도입하는 구동압통로와, 상기 밸브체에 대하여 상기 유압력에 저항하는 방향으로 힘을 작용시키기 위한 대항수단을 구비한다.

상기 건설기계가 턴 할 때에, 상기 용량제어 실린더의 상기 실린더실에 압유를 공급할 때의 유량을 제1스로틀링부에 의해 제한하고, 또한, 상기 실린더실로부터 압유를 배출할 때의 유량을 상기 제1스로틀링부와 제2스로틀링부에 의해 제한함으로써, 상기 유압모터의 구동력의 변동을 억제한다.

이 구성에 의해, 건설기계가 턴할 때에 감속→증속→감속→증속→…의 변속의 빈번한 반복을 제1스로틀링부와 제2스로틀링부에 의해 줄일 수 있기 때문에, 건설기계의 부드러운 턴이 실현되는 동시에, 승차감을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 용량제어 실린더의 실린더실에 압유를 공급할 때는 제2스로틀링부에 의해 유량이 제한되는 일이 없기 때문에, 1속에서 2속으로의 변속시의 가속감이 크게 손상되지 않고, 변속 휠링을 희생시키는 일도 없다.

상기 유압모터 자동변속기구에 있어서는, 아래와 같이 구성하는 것이 바람직하다. 상기 용량전환밸브는, 상기 공급위치와 상기 배출위치의 사이에서, 상기 용량제어 실린더와 상기 유압원을 차단하고 또한 상기 용량제어 실린더와 상기 탱크를 차단하는, 과도위치를 잡을 수 있도록 구성한다.

상기 건설기계가 턴 하는 경우로써 상기 용량전환밸브가 상기 공급위치와 상기배출위치의 사이에서 전환될 때, 해당 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있는 시간을 상기 제1스로틀링부 및 상기 제2스로틀링부에 의해 장시간으로 한다.

이 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있을 때는, 상기 유압모터를 2속과 1속의 중간속으로 구동 가능하도록 구성한다.

이 구성에 의해, 1속과 2속 사이의 중간변속비에서 건설기계가 턴 하는 것이 가능하게 되므로, 민첩하고 부드럽게 턴 할 수 있는 건설기계를 제공할 수 있다.

본 발명의 제2관점에 의하면, 아래와 같이 구성하는, 유압모터 자동변속기구가 제공된다.

2속과 1속으로 변속하여 건설기계에 구동력을 부여하는 가변용량형의 유압모터와, 실린더실에 압유가 공급되면 상기 유압모터의 용량을 작게 해서 2속으로 하고, 상기 실린더실로부터 압유가 배출되면 상기 유압모터의 용량을 크게 해서 1속으로 하는, 용량제어 실린더와, 이 용량제어 실린더를 유압원에 접속하는 공급위치와, 상기 용량제어 실린더를 탱크에 접속하는 배출위치로 전환가능한 용량전환밸브와, 이 용량전환밸브의 밸브체를 일방쪽으로 이동시키는 유압력을 작용시키도록 상기 유압모터의 구동압을 도입하는 구동압통로와, 상기 밸브체에 대하여 상기 유압력에 저항하는 방향으로 힘을 작용시키기 위한 대항수단을 구비한다.

상기 용량전환밸브는, 상기 공급위치와 상기 배출위치의 사이에서, 상기 용량제어 실린더와 상기 유압원을 차단하고 또한 상기 용량제어 실린더와 상기 탱크를 차단한는, 과도위치를 잡을 수 있도록 구성한다.

상기 건설기계가 턴 하는 경우로써 상기 용량전환밸브가 상기 공급위치와 상기배출위치의 사이에서 전환될 때, 해당 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있는 시간을 장시간으로 하기 위해서 유압모터의 구동압의 변동을 억제하는 억제수단을 설치한다.

이에 따라, 건설기계가 턴 할 때에 감속→증속→감속→증속→…의 변속의 빈번한 반복을 상기 억제수단에 의해 줄일 수 있기 때문에, 건설기계의 부드러운 턴이 실현되는 동시에, 승차감을 향상시킬 수 있다.

또한 1속과 2속 사이의 중간변속비에서 건설기계가 턴 하는 것이 가능하게 되므로, 민첩하고 부드럽게 턴 할 수 있는 건설기계를 제공할 수 있다.

상기 유압모터 자동변속기구는, 아래와 같이 구성하는 것이 바람직하다.

상기 용량제어 실린더는, 상기 유압모터의 하우징에 실린더구멍을 형성하고, 이 실린더 구멍에 경동피스톤을 슬라이딩 자유롭게 삽입해서 구성한다. 상기 실린더 구멍실의 내주면과 상기 경동피스톤의 유밀을 유지하기 위해서, 해당 경동피스톤에는 실링부재를 부착한다.

이에 따라 실린더 구멍으로부터의 기름의 누설을 줄일 수 있고, 경동피스톤의 위치의 2속과 1속의 중간위치에서의 변동을 줄일 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

다음으로, 발명의 실시형태를 설명하겠다. 도1은 본 발명의 1실시형태에 관한 자동변속기구의 전체적인 구성을 도시한 유압회로도, 도2는 유압모터의 구체적인 구성을 도시한 단면도, 도3은 용량전환밸브의 구체적인 구성을 도시한 단면도이다. 도4는, 본 발명의 구성에 있어서 피봇 턴할 때의 가동경사판각과 구동압의 거동을 도시한 그래프도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 유압회로(2)는 가변용량형의 유압모터(1)를 구비하고 있다. 이 유압모터(1)는, 유로(9a, 9b)에 공급되는 압유에 의해 구동되고, 건설기계의 주행차축에 구동력을 부여한다. 이들 상기 유로(9a, 9b)에 압유을 도입하기 위해서 급배유로(8a, 8b)가 설치되고, 이 급배유로(8a, 8b)는 도시되어 있지 않은 방향전환밸브에 접속되어 있다. 이 방향전환밸브가 중립위치에 있을 때, 양 급배유로(8a, 8b)는 도시되어 있지 않은 탱크에 접속된다. 상기 유로(9a, 9b)와 상기 급배유로(8a, 8b)는, 카운터밸런스밸브(6)를 통해 접속되어 있다.

이 구성에서, 도시되어 있지 않은 방향전환밸브를 중립 위치로부터 일방쪽으로 전환하면, 일방의 급배유로(8a)에 도시되어 있지 않은 유압펌프(유압원)로부터의 압유가 공급되는 한편, 타방의 급배유로(8b)은 탱크에 접속된다. 따라서 상기 카운터밸런스밸브(6)는, 유로(7a)의 압유에 의해 구동되고, 초기 위치인 중립위치(a)로부터 일측의 작동위치(b)로 전환된다. 이로 인해 급배유로(8a) 및 유로(9a)가 가는 방향에서 급배유로(8b) 및 유로(9b)가 돌아오는 방향이 되어, 유압모터(1)가 정방향으로 회전 구동한다.

한편, 상기 방향전환밸브를 다른 일방의 전환위치로 전환하면, 급배유로(8b)에 상기 유압펌프로부터의 압유가 공급되는 한편, 급배유로(8a)는 탱크에 접속된다. 따라서, 상기 카운터밸런스밸브(6)는, 유로(7b)의 압유에 의해 구동되고, 중립 위치(a)에서 타측의 작동위치(c)로 전환된다. 이로 인해 급배유로(8b) 및 유로(9b)가 가는 방향에서 급배유로(8a) 및 유로(9a)가 돌아오는 방향이 되어, 유압모터(1)가 역방향으로 회전 구동한다.

상기 유압회로(2)에는, 상기 유압모터(1)의 일부로서의 브레이크기구(11)가 설치되어 있다. 이 브레이크기구(11)는, 브레이크 피스톤(12)과, 이 브레이크 피스톤(12)을 브레이크판(13, 14)에 대하여 가압하는 가압 스프링(25)과, 상기 브레이크 피스톤(12)을 끼워서 상기 가압 스프링(25)과 반대쪽에 형성되는 유압실(16)로이루어 진다.

이 구성에서, 상기 카운터밸런스밸브(6)가 상기 중립위치(a)에 있을 때, 상기 유압실(16)의 압유는 유로(10)를 통해 탱크(45)로 드레인된다. 그 결과, 상기 브레이크 피스톤(12)은, 가압 스프링(25)의 스프링 힘에 의해 상기 브레이크판(13, 14)을 가압해서 서로 압접시키고, 상기 유압모터(1)의 출력축(38)에 대하여 제동력을 작용시킨다.

한편, 상기 카운터밸런스밸브(6)가 중립위치(a)에서 작동위치(b, c 중 어느 하나)로 전환 되면, 상기 유압실(16)에 상기 유로(10) 및 스로틀링부(17)를 통해 상기 유압모터(1)의 구동압이 도입되는 결과, 상기 브레이크 피스톤(12)의 상기 브레이크판(13, 14)의 가압이 해제되고, 상기 출력축(38)에 대한 제동이 해제되게 되어 있다.

도2에는 상기 유압모터(1)의 구체적인 구성이 도시되어 있다. 이 도2에 도시된 바와 같이 유압모터(1)의 하우징은, 케이싱(35)과 유로판(36)을 유밀적으로 접합하여 구성하고 있다. 도시되어 있지는 않지만, 이 유로판(36)의 내부에는 상기 유로(9a, 9b)등이 형성되어 있다.

상기 하우징의 내부에는, 가동경사판(15)이 경동 자유롭게 지지된다. 또한, 하우징의 내부에는 실린더 블록(37)을 자유롭게 회전하도록 배치하는 동시에, 이 실린더 블록(37)에 상기 출력축(38)을 고정하고 있다. 이 출력축(38)은 도시되어 있지 않은 건설기계의 주행차축에 연결되어 있다.

상기 실린더 블록(37)에는 복수의 피스톤(39)이 방사형상으로 배치된다. 이 피스톤(39)은, 그 각각이 축선방향으로 슬라이딩 자유롭게 되도록 상기 실린더 블록(37)에 끼워 맞춰진다. 또한, 이 피스톤(39)의 두부는 상기 가동경사판(15)에 맞닿아 있다.

상기 피스톤(39)은 상기 유로(9a, 9b)의 압유에 의해 구동되고, 그 유압력이 상기 가동경사판(15)에 의해, 상기 실린더 블록(37)의 회전력으로 변환된다. 이상과 같이 하여, 가동경사판식으로 액셜피스톤타입의 유압모터가 구성되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이 실린더 블록(37)의 외주에는 상기 브레이크판(13)이 부착된다. 또, 유압모터(1)의 상기 케이싱의 내주에는 상기 브레이크판(14)이 부착된다. 양 브레이크판(13, 14)은 교대로 적층되고, 그 적층부분의 일측에는 상기 브레이크 피스톤(12)이 배치되어 있다. 또한 상기 브레이크 피스톤(12)을 상기 브레이크판(13, 14)쪽으로 가압하기 위한 가압 스프링(25)이 배치되어 있다.

브레이크 피스톤(12)은 상기 케이싱(35)에 대하여 유밀적으로 끼워 맞춰지고, 또한 브레이크 피스톤(12)에 유압력을 작용시키기 위한 유압실(16)이 형성된다. 이렇게 해서 상술한 브레이크 기구(11)가 구성되어 있다.

상기 유압모터(1)의 가동경사판(15)을 경동해서 그 용량을 변경하기 위해, 용량제어 실린더(18)가 설치된다. 구체적으로는, 상기 케이싱(35)에 실린더 구멍(40)이 형성되고, 이 실린더 구멍(40)에 경동피스톤(19)이 끼워 맞춰진다. 상기 실린더 구멍(40)의 내주면과 상기 경동피스톤(19)의 유밀을 유지하기 위해서, 해당 경동피스톤(19)에는 실링부재(46)가 부착되어 있다. 이 경동피스톤(19)은 상기 가동경사판(15)에 연결되어 있다. 또한, 상기 경동피스톤(19)의 일측에는 실린더실(20)이 형성되어 있다.

이 구성에서, 상기 실린더실(20)에 압유를 공급하면, 상기 경동피스톤(19)이 도2에 있어서의 아랫쪽으로 진출하여, 상기 가동경사판(15)의 경각을 감소시킨다(도2의 쇄선). 그 결과, 유압모터(1)의 용량은 작아져 2속이 된다. 한편, 상기 실린더실(20)로부터 압유을 드레인하면, 상기 경동피스톤(19)은 후퇴하고, 상기 가동경사판(15)은, 유로(9a, 9b)의 유압력으로 진출하는 상기 피스톤(39)에 압동되어, 경각을 증가시킨다(도2의 실선). 그 결과, 유압모터(1)의 용량은 커져 1속이 된다.

다음으로, 상기 용량제어 실린더(18)의 상기 실린더실(20)로의 압유의 공급/배출을 제어하기 위한 용량전환밸브(21)의 구성을, 도1과 도3을 참조하여 설명하겠다.

이 용량전환밸브(21)는 본체 케이스(43)을 가지고(도3), 이 본체 케이스(43)에 스풀(밸브체)22을 축방향으로 슬라이딩 자유롭게 지지하고 있다. 스풀(22)의 내부에는 축구멍이 형성되고, 이 축구멍에는 핀(44)이 유밀적으로 끼워 맞춰져 있다. 이 스풀(22)의 내부(상기 축구멍의 내부)에는 제1유실(41)이 설치되고, 이 제1유실(41)에는 상기 유압모터(1)의 구동압이, 상기 유로(10) 및 구동압통로(23)를 경유하여 도입된다. 제1유실(41)에 공급된 압유에 의한 유압력은, 스풀(22)을 일측(도1, 도3에 있어서의 우측)으로 작용한다.

상기 본체 케이스(43)내에는 제2유실(42)이 설치되고, 이 제2유실(42)에는 파이롯트 유로(26)가 접속되어 있다. 이 파이롯트 유로(26)는 도시되어 있지 않은 전환밸브에 접속되어 있고, 이 전환밸브를 조작자가 조작함으로써, 해당 파이롯트 유로(26)에 압유을 도입하고, 상기 스풀(22)에 대하여, 상기 제1유실(41)의 압유의 유압력에 저항하는 방향으로 힘를 작용시킬 수 있도록 되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 제2유실(42) 및 상기 파이롯트 유로(26)가, 대항 수단을 구성한다.

또, 상기 스풀(22)의 일방쪽에는 가압 스프링(24)이 배치된다. 이 가압 스프링(24)은 상기 스풀(22)을 일방향으로 가압하고 있고, 이 가압력의 방향은, 상기 제1유실(41)에 압유를 도입했을 때에 상기 스풀(22)에 작용하는 유압력의 방향과 같은 방향으로 되어 있다.

또한, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 용량제어 실린더(18)의 실린더실(20)과 상기 용량전환밸브(21)와의 사이에는 제1스로틀링부(31)가 끼워져 있다. 또 도3에 도시된 바와 같이 상기 본체 케이스(43)의 내부에는 제2스로틀링부(32)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 두 개의 스로틀링부(31, 32)가, 유압모터(1)의 구동압의 변동을 억제하는 억제 수단을 구성한다. 제1스로틀링부(31)는 예를 들면 0.8φ, 제2스로틀링부(32)는 예를 들면 0.6φ로 할 수 있다. 또한, 제1스로틀링부(31)는, 상기 가동경사판(15)과 상기 경동피스톤(19)이 이동함으로써 발생하는 드레인써지를 줄이는 역할도 하고 있다.

이 구성에서, 상기 파이롯트 유로(26)의 유압이 제로일 때는, 상기 가압 스프링(24)의 작용에 의해 상기 스풀(22)은 배출위치(d)(도1)에 있다. 또한, 도3은, 스풀(22)이 배출위치(d)에 있는 상태를 도시하고 있다. 이 때는 상기 실린더실(20)과 상기 탱크(45)와의 사이가, 상기 제1스로틀링부(31) 및 상기 제2스로틀링부(32)을 경유하여 접속된다. 그 결과, 상기 실린더실(20)의 압유는 드레인되고, 상기 경동피스톤(19)은 후퇴한다. 이렇해 상기 가동경사판(15)은 경각이 큰 도2의 실선으로 도시된 상태가 되고, 이 때 상기 유압모터(1)는 1속이 된다.

한편, 상기 파이롯트 유로(26)에 압유를 공급하여, 상기 제2유실(42)의 유압력이, 상기 제1유실(41)의 유압력(즉, 유압모터(1)의 구동압에 의거하는 유압력)과 상기 가압 스프링(24)의 스프링 힘을 더한 것을 상회하면, 상기 스풀(22)은 공급 위치(f)(도1)로 전환되고, 이 때는 상기 실린더 구동유로(27)와 상기 실린더실(20)과의 사이가, 상기 제1스로틀링부(31)를 통해 접속된다. 그 결과, 상기 유로(9a, 9b) 중 고압쪽의 압유가 실린더 구동유로(27) 및 제1스로틀링부(31)를 거쳐 상기 실린더실(20)내로 도입되고, 상기 경동피스톤(19)은 진출하여 상기 가동경사판(15)을 경각이 작은 도2의 쇄선으로 도시된 상태가 되도록 압동하므로, 유압모터(1)는 2속이 된다.

이상과 같이, 상기 파이롯트 유로(26)에 압유가 공급되어 있으면, 유압모터(1)의 구동압(부하)이 소정의 값을 밑돌 때만 상기 스풀(22)이 공급위치(f)로 전환되어 유압모터(1)는 2속이 되고, 그 이외의 경우에는 상기 스풀(22)이 배출위치(d)가 되어 유압모터(1)는 1속이 된다. 이렇게, 유압모터(1)의 부하에 따라 1속-2속간의 자동변속이 실현되어 있다. 또한, 상기 파이롯트 유로(26)에 압유가 공급되어 있지 않은 경우는, 유압모터(1)는 1속으로 고정이다.

본 실시형태의 자동변속기구는 건설기계의 크롤러형 주행장치의 구동용에 사용되는 것으로써, 도1의 유압회로(2) 및 유압모터(1)는, 건설기계에 좌우 양쪽 다 구비되는 크롤러형 주행장치 중 한 쪽을 구동하기 위한 구성을 대표적으로 도시한 것이다. 즉 건설기계에 있어서는 도1에 도시한 유압회로(2), 유압모터(1)를 하나 더 구비하고 있고, 일방의 유압모터(1)로 좌측의 크롤러를 구동하고, 타방의 유압모터(1)로 우측의 크롤러를 구동하는 구성으로 되어 있다.

이상의 구성에서, 양 유압모터(1, 1)를 등속으로 구동시킴으로써 건설기계를 직진시키고, 또 양 유압모터(1, 1)의 속도를 다르게 함으로써 건설기계를 턴 시킬수 있도록 되어 있다. 또, 일방의 유압모터(1)를 구동하고 타방의 유압모터(1)를 정지시킴으로써 작은 반경의 피봇 턴을 행하는 것이 가능하도록 되어 있다.

그런데 상기 피봇 턴을 행하게 한 경우, 일측의 크롤러를 정지시킨 채 타측만을 구동시키는 형태로 되기 때문에, 그 주행저항은 상당히 커진다. 예를 들면 2속으로 직진중(상기 용량전환밸브(21)는 공급위치(f)에 있는 상태)에 피봇 턴을 개시시키면 구동쪽의 유압모터(1)의 부하는 급격하게 높아진다. 그 결과, 구동압이 상승해서 상기 제1유실(41)에 도입되는 유압력이 증가하므로, 상기 용량전환밸브(21)의 상기 스풀(22)이 배출위치(d)로 전환되고, 상기 용량제어 실린더(18)의 상기 실린더실(20)의 압유를 배출하므로, 상기 가동경사판(15)이 경각을 증대시키는 형태가 되어, 자동적으로 1속쪽으로 감속된다.

그리고 상기 감속의 결과로써 구동압이 감소하면, 상기 제1유실(41)에 도입되는 유압력도 감소로 바뀌므로, 상기 스풀(22)이 공급위치(f)로 되돌아가 상기 용량전환밸브(21)가 전환되고, 상기 용량제어 실린더(18)의 상기 실린더실(20)에 압유가 다시 도입된다. 그 결과, 상기 가동경사판(15)이 경각을 감소시키고, 다시 자동적으로 2속쪽으로 증속된다.

그리고 2속쪽으로 증속후에는 다시 부하가 증대해서 1속쪽으로 감속되고,…와 같이, 피봇 턴 할 때는 감속→증속→감속→증속…과 같은 자동변속의 반복이 행해지게 된다. 이 증, 감속의 반복이 단주기에 다수회 행해지면, 부드러운 턴의 방해가 되고, 또, 승차감이 불쾌해져서 조작자의 피로를 증대시켜 버린다.

이 점을 본 실시형태에서는, 상기 실린더실(20)에 압유를 공급할 때에는 상기 제1스로틀링부(31)에 의해 그 유량이 조여 지고, 또, 상기 실린더실(20)로부터 압유를 드레인할 때에는 상기 제1스로틀링부(31) 및 제2스로틀링부(32)에 의해 그 유량이 조여 지는 구성으로 되어 있다. 압유의 공급, 배출시의 유량이 조여 진다는 것은, 상기 경동피스톤(19)의 진퇴 나아가서는 상기 가동경사판(15)의 경동이 완만하게 되는 것을 의미한다. 따라서 증, 감속이 단시간에 다수회 반복되는 상술한 바와 같은 걱정은 없고, 피봇 턴 할 때의 건설기계의 승차감을 양호하게 할 수 있다.

또, 상기 실린더실(20)에 압유를 공급할 때(즉, 상기 가동경사판(15)의 경각을 감소시켜 증속시킬 때)에는 제1스로틀링부(31)만을 경유시키는 것으로 하고 있으므로, 그 유량의 조임은 상대적으로 약하다. 따라서 1속에서 2속으로 전환하였을 때의 가속성을 그다지 저하시키지 않는 구성으로 할 수 있고, 작업성을 희생시키지 않는 구성으로 할 수 있다.

한편, 상기 실린더실(20)로부터 압유를 드레인할 때(즉, 상기 가동경사판(15)의 경각을 증대시켜 감속시킬 때)에는 제2스로틀링부(32)가 제1스로틀링부(31)에 직렬접속되고, 압유가 제1스로틀링부(31)에 가해지고 제2스로틀링부(32)를 경유해서 드레인되는 형태가 되므로, 그 유량은 강하게 조여 진다. 따라서 건설기계가 앞으로 기우뚱해져 승차감의 불쾌감으로 연결되는 급감속을 한층 부드럽게 완화시킬 수 있는 동시에, 그 강력한 조임에 의해, 상술의 단기간에의 증, 감속의 반복을 확실하게 피할 수 있다.

또한, 상기 용량전환밸브(21)는 2위치 전환형에 구성되어 있는데, 도1에 도시된 바와 같이, 배출위치(d)로부터 공급위치(f)로 전환할 때의 과도위치(e)에 있어서는, 상기 용량제어 실린더(18)의 상기 실린더실(20)과 상기 탱크(45)와의 사이를 차단하고, 상기 용량제어 실린더(18)의 상기 실린더실(20)과 상기 실린더 구동 유로(27)를 차단하도록 구성하고 있다.

따라서, 상기 용량전환밸브(21)의 상기 스풀(22)이 배출위치(d)로부터 공급 위치(f)로 전환될 때, 또는 공급위치(f)로부터 배출위치(d)로 전환될 때는, 반드시 과도위치(e)를 경유하게 된다. 그리고 그 과도위치(e)에 있어서는, 상기 실린더실(20)은 압유의 공급도 배출도 되지 않기 때문에, 상기 가동경사판(15)의 경동은 정지되게 된다. 즉, 증, 감속의 전환이, 가동경사판(15)의 경동 정지시간(인터발)을 두고 행해지게 된다.

또한, 상기 제1스로틀링부(31)와 상기 제2스로틀링부(32)에 의해 상기 가동경사판(15)의 경동이 완만해지므로, 이에 따라 유압모터(1)의 구동압의 변동도 완만해진다. 그 결과, 상기 구동압통로(23)의 압력변동도 완만해지기 때문에, 상기 스풀(22)이 배출위치(d)로부터 공급위치(f)로 전환될 때에, 과도위치(e)에 위치하는 시간을 장시간으로 할 수 있다.

또한 스풀(22)이 과도위치(e)에 있으면, 상기 가동경사판(15)의 경동이 상술한 바와 같이 정지되고, 유압모터(1)의 구동압의 변동이 더욱 억제되므로, 상기 스풀(22)이 상기 과도위치(e)에 오랜 시간동안 멈추고, 상기 인터발의 시간을 장시간으로 할 수 있다. 그 결과, 증, 감속이 더욱 완만해져, 안정된 변속비로 턴 할 수 있다.

도4의 그래프는, 본 실시형태의 구성에 있어서, 2속으로 직진중에 피봇 턴을 개시시킨 경우의 가동 경사판(15)의 경동각도 및 상기 유압모터(1)의 구동압의 변화를 도시한 것이다. 가로축은 시간을 나타낸다.

이 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 건설기계가 피봇 턴을 개시하면 구동압이 급격하게 증가하지만(도4 하측), 그것에 대응한 가동경사판(15)의 경동은 종래의 구성(도9)에 비해 완만하고, 2속에서 1속쪽으로의 감속이 완만하게 행해진다(도4 상측). 이것은, 상기 제1스로틀링부(31) 및 제2스로틀링부(32)에 의한 효과이다. 그리고 유압모터(1)는, 인터발(c1)을 두고 약간 2속쪽으로 증속되고, 또한 인터발(c2)을 두고 다시 증속된다. 이들의 증속도 완만하게 행해지고 있으며, 이것은 상기 제1스로틀링부(31)에 의한 효과이다.

또한 도4 하측에 도시된 바와 같이, 피봇 턴의 후반기에서는, 유압모터(1)의 구동압은 흔들림이 적은 안정기에 들어 있다. 이것도 상기 스로틀링부(31, 32)에 의한 효과이다.

즉 본 실시형태에서는, 피봇 턴을 개시하여 부하가 급격하게 변동해도 자동 증속, 감속이 완만하게 행해지고, 또 턴 중의 상기 인터발(c1, c2)에 있어서, 2속과 1속의 중간속으로 변속비를 안정시켜 유지할 수 있다. 그 결과, 승차감이 좋고 부드러우며 또한 민첩한 턴이 실현되어, 건설기계의 작업성이 향상된다.

또한 상기 경동피스톤(19)(도2)의 빈번한 왕복운동을 억제할 수 있기 때문에, 해당 경동피스톤(19)의 실링부재(46)의 마모를 억제할 수 있다. 따라서 유압모터(1)의 수명을 연장시킬 수 있고, 또한 메인터넌스의 필요빈도를 줄일 수 있다.

또한, 상기 용량제어 실린더(18)는, 상기 유압모터(1)의 하우징(본 실시형태에서는, 케이싱(35))에 상기 실린더 구멍(40)을 형성하고 그 내부를 상기 실린더 실(20)로 하며, 이 실린더 구멍(40)에 상기 경동피스톤(19)을 슬라이딩 자유롭게 삽입하여 구성되어 있다. 그리고 상기 실린더 구멍(40)의 내주면과 상기 경동피스톤(19)의 유밀을 유지하기 위해서, 해당 경동피스톤(19)에는 상기 실링부재(46)를 부착하고 있다. 이로 인해, 상기 실린더 구멍(40)(실린더실(20))으로부터의 기름의 누설을 줄일 수 있고, 상기 경동피스톤(19)이 2속과 1속의 중간위치에서 변동하는 것을 억제할 수 있으므로, 안정된 속도로 턴이 실현된다.

이하, 상기 실시형태의 변형예를 도5∼도8을 참조해서 설명하겠다.

도5에 도시된 것은 제1변형예이며, 도1의 구성에 비해, 상기 제1스로틀링부(31)를 생략하는 동시에, 상기 실린더 구동유로(27)에 제3스로틀링부(33)를 설치한 점이 다르다. 이 제1변형예에서는, 제2스로틀링부(32) 및 제3스로틀링부(33)가 상기 억제수단에 해당하다.

이 구성에서는, 상기 실린더실(20)에 압유를 공급할 때에는 상기 제3스로틀링부(33)에 의해 그 유량이 조여 지고, 또한 상기 실린더실(20)로부터 압유를 드레인할 때에는 상기 제2스로틀링부(32)에 의해 그 유량이 조여 지는 구성으로 되어 있다.

예를 들면 제3스로틀링부(33)를 0.8φ, 제2스로틀링부(32)를 O.5φ로 함으로써, 감속시의 압유의 유량을 증속시보다도 강하게 조여, 도1에 도시된 상기 실시형태와 같은 효과를 나타낼 수 있다.

도6에 도시된 것은 제2변형예이며, 이 제2변형예는 도1의 구성에 비해, 상기 제2스로틀링부(32)를 생략하는 동시에, 상기 파이롯트 유로(26)에 슬로우리턴기구(47)를 설치한 점이 다르다. 이 제2변형예에서는, 제1스로틀링부(31) 및 슬로우리턴 기구(47)가 상기 억제수단에 해당하다.

이 구성에서는, 상기 제2유실(42)로부터의 압유의 배출이 상기 슬로우리턴 기구(35)에 의해 조여 지므로, 상기 용량전환밸브(21)의 상기 스풀(22)의 배출위치(d)로부터 공급위치(f)로의 전환이 천천히 행해진다(또한, 스풀(22)의 공급 위치(f)로부터 배출위치(d)로의 전환은 빠르게 행해진다). 바꿔 말하면, 배출위치(d)로부터 공급위치(f)로 전환될 때에, 과도위치(e)에 있는 시간이 장시간이 된다. 이로 인해 가동경사판(15)의 경동이 완만해지며, 도1에 도시된 상기 실시형태와 같은 효과를 나타낼 수 있다.

도7에 도시된 것은 제3변형예이며, 이 제3변형예는 도1의 구성에 비해, 상기 제2스로틀링부(32)를 생략하는 동시에, 상기 유로(10)에서 상기 제1유실(41)로 압유를 인도하는 구동압통로(23)에 슬로우리턴 기구(48)를 설치한 점이 다르다. 이 제3변형예에서는, 제1스로틀링부(31) 및 슬로우리턴 기구(48)가 상기 억제수단에 해당하다.

이 구성에서는, 상기 제1유실(41)로의 압유의 공급이 상기 슬로우리턴 기구(36)에 의해 조여 지므로, 상기 용량전환밸브(21)의 상기 스풀(22)의 배출위치(d)에서 공급위치(f)로의 전환이 천천히 행해진다(또한, 스풀(22)의 공급위치(f)에서 배출위치(d)로의 전환은 빠르게 행해진다). 바꿔 말하면, 배출위치(d)에서 공급위치(f)로 전환될 때에, 과도위치(e)에 있는 시간이 장시간이 된다. 이로 인해 가동경사판(15)의 경동이 완만해지며, 도1에 도시된 상기 실시형태와 같은 효과를 나타낼 수 있다.

도8에 도시된 것은 제4변형예이며, 이 제4변형예는 도1의 구성에 비해 이하의 점이 다르다. 즉 상기 제2스로틀링부(32)와 병렬로 제4스로틀링부(49)를 설치하고 있다. 또한 상기 용량전환밸브(21)는 상기 공급위치(f), 상기 과도위치(e) 이외에, 2개의 배출위치(d1, d2)를 가지고 있다. 제1배출위치(d1)에서는, 실린더실(20)을 상기 제2스로틀링부(32)과 상기 제4스로틀링부(49)를 통해서 탱크(45)에 접속한다. 제2배출위치(d2)에서는, 실린더실(20)을 상기 제4스로틀링부(49)를 통해서 탱크(45)에 접속하지만, 상기 제2스로틀링부(32)를 통해서는 접속하지 않는다. 이 제2배출위치(d2)는, 제1배출위치(d1)보다도, 상기 공급위치(f)에 가까운 쪽에 설정되어 있다.

이 구성에서는, 용량전환밸브(21)가 제2배출위치(d2)일 때는, 제4스로틀링부(49)만으로 실린더실(20)의 기름이 배출되기 때문에, 경동피스톤(19)이 감속쪽으로 천천히 움직인다. 한편, 용량전환밸브(21)가 제1배출위치(d1)일 때는, 제2스로틀링부(32)와 제4스로틀링부(49)의 양쪽으로부터 기름이 배출되기 때문에, 경동피스톤(19)은 감속쪽으로 비교적 빨리 움직인다.

그리고 상기 파이롯트 유로(26)에 압유를 공급해서 1속-2속간의 자동변속을 행하게 하는 상태로 하여, 상술한 피봇 턴을 행하게 하고, 유압모터(1)의 구동압이 변동하는 경우, 상기 용량전환밸브(21)는 상기 제2배출위치(d2)와 상기 공급위치(f)와의 사이에서 전환되는 것이 대부분이기 때문에(제1배출위치(d1)까지 전환되는 일은 거의 없기 때문에), 경동피스톤(19)의 감속쪽으로의 이동은 느리며, 구동압의 변동을 억제 할 수 있게 된다. 또, 2속의 상태에서 상기 파이롯트 유로(26)를 드레인해서 단순하게 1속으로 전환할 경우, 용량전환밸브(21)는 상기 가압 스프링(24)의 작용에 의해 상기 제1배출위치(d1)로 전환되고, 상기 경동피스톤(19)이 감속쪽으로 비교적 빨리 움직이기 때문에, 감속감을 손상시키는 일이 없다.

이상으로 본 발명의 실시형태 및 그 변형예를 나타냈지만, 본 발명은 상기한 구성으로 한정되지 않는다.

예를 들면 상기 제2유실(42) 및 상기 파이롯트 유로(26)에서 상기 대항수단을 구성하는 경우로 한정되지 않는다. 상기 대항수단은, 예를 들면 가압 스프링으로 구성할 수도 있다.

청구항 1에 기재된 구성에 의하면, 건설기계가 턴할 때에 감속→증속→감속→증속→…의 변속의 빈번한 반복을 제1스로틀링부와 제2스로틀링부에 의해 줄일 수 있기 때문에, 건설기계의 부드러운 턴이 실현되는 동시에, 승차감을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 용량제어 실린더의 실린더실에 압유를 공급할 때는 제2스로틀링부에 의해 유량이 제한되는 일이 없기 때문에, 1속에서 2속으로의 변속시의 가속감이 크게 손상되지 않고, 변속 휠링을 희생시키는 일도 없다.

청구항 2에 기재된 구성에 의하면, 1속과 2속 사이의 중간변속비에서 건설기계가 턴 하는 것이 가능하게 되므로, 민첩하고 부드럽게 턴 할 수 있는 건설기계를 제공할 수 있다.

청구항 3에 기재된 구성에 의하면, 건설기계가 턴 할 때에 감속→증속→감속→증속→…의 변속의 빈번한 반복을 상기 억제수단에 의해 줄일 수 있기 때문에, 건설기계의 부드러운 턴이 실현되는 동시에, 승차감을 향상시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 구성에 의하면, 이에 따라 실린더 구멍으로부터의 기름의 누설을 줄일 수 있고, 경동피스톤의 위치의 2속과 1속의 중간위치에서의 변동을 줄일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 1실시형태에 관한 자동변속기구의 전체적인 구성을 도시한 유압회로도,

도 2는, 유압모터의 구체적인 구성을 도시한 단면도,

도 3은, 용량전환밸브의 구체적인 구성을 도시한 단면도,

도 4는, 본 발명의 구성에 있어서 피봇 턴할 때의 가동경사판각과 구동압의 거동을 도시한 그래프도,

도 5는, 제1변형예의 자동변속기구의 유압회로도,

도 6은, 제2변형예의 자동변속기구의 유압회로도,

도 7은, 제3변형예의 자동변속기구의 유압회로도,

도 8은, 제4변형예의 자동변속기구의 유압회로도,

도 9는, 종래 기술의 구성에 있어서 피봇 턴할 때의 가동경사판각과 구동압의 거동을 도시한 그래프도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1. 유압모터

18. 용량제어 실린더

21. 용량전환밸브

d. 배출위치

e. 과도위치

f. 공급위치

23. 구동압통로

Claims

2속과 1속으로 변속하여 건설기계에 구동력을 부여하는 가변용량형의 유압모터와,

실린더실에 압유가 공급되면 상기 유압모터의 용량을 작게 해서 2속으로 하고, 상기 실린더실로부터 압유가 배출되면 상기 유압모터의 용량을 크게 해서 1속으로 하는, 용량제어 실린더와,

이 용량제어 실린더를 유압원에 접속하는 공급위치와, 상기 용량제어 실린더를 탱크에 접속하는 배출위치로 전환가능한 용량전환밸브와,

이 용량전환밸브의 밸브체를 일방쪽으로 이동시키는 유압력을 작용시키도록 상기 유압모터의 구동압을 도입하는 구동압통로와,

상기 밸브체에 대하여 상기 유압력에 저항하는 방향으로 힘을 작용시키기 위한 대항 수단을 구비한 유압모터 자동변속기구에 있어서,

상기 건설기계가 턴 할 때에, 상기 용량제어 실린더의 상기 실린더실에 압유를 공급할 때의 유량을 제1스로틀링부에 의해 제한하고, 또한, 상기 실린더실로부터 압유를 배출할 때의 유량을 상기 제1스로틀링부와 제2스로틀링부에 의해 제한함으로써, 상기 유압모터의 구동압의 변동을 억제하는 것을 특징으로 하는 유압모터 자동변속기구.
제1항에 있어서,

상기 용량전환밸브는, 상기 공급위치와 상기 배출위치와의 사이에서, 상기 용량제어 실린더와 상기 유압원을 차단하고 또한 상기 용량제어 실린더와 상기 탱크를 차단하는, 과도위치를 잡을 수 있도록 구성하고,

상기 건설기계가 턴 할 경우로써 상기 용량전환밸브가 상기 공급위치와 상기 배출위치와의 사이에서 전환될 때에, 해당 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있는 시간을 상기 제1스로틀링부 및 상기 제2스로틀링부에 의해 장시간으로 하고,

이 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있을 때는, 상기 유압모터를 2속과 1속의 중간속으로 구동 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유압모터 자동변속기구.
2속과 1속으로 변속하여 건설기계에 구동력을 부여하는 가변용량형의 유압모터와,

실린더실에 압유가 공급되면 상기 유압모터의 용량을 작게 해서 2속으로 하고, 상기 실린더실로부터 압유가 배출되면 상기 유압모터의 용량을 크게 해서 1속으로 하는, 용량제어 실린더와,

이 용량제어 실린더를 유압원에 접속하는 공급위치와, 상기 용량제어 실린더를 탱크에 접속하는 배출위치로 전환가능한 용량전환밸브와,

이 용량전환밸브의 밸브체를 일방쪽으로 이동시키는 유압력을 작용시키도록 상기 유압모터의 구동압을 도입하는 구동압통로와,

상기 밸브체에 대하여 상기 유압력에 저항하는 방향으로 힘을 작용시키기 위한 대항수단을 구비한 유압모터 자동변속기구에 있어서,

상기 용량전환밸브는, 상기 공급위치와 상기 배출위치와의 사이에서, 상기 용량제어 실린더와 상기 유압원을 차단하고 또한 상기 용량제어 실린더와 상기 탱크를 차단하는, 과도위치를 잡을 수 있도록 구성하고,

상기 건설기계가 턴 할 경우로써 상기 용량전환밸브가 상기 공급위치와 상기 배출위치와의 사이에서 전환될 때에, 해당 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있는 시간을 장시간으로 하기 위해서 유압모터의 구동압의 변동을 억제하는 억제 수단을 설치하고,

이 용량전환밸브가 상기 과도위치에 있을 때는, 상기 유압모터를 2속과 1속의 중간속으로 구동 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유압모터 자동변속기구.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 용량제어 실린더는, 상기 유압모터의 하우징에 실린더 구멍을 형성하고, 이 실린더 구멍에 경동피스톤을 슬라이딩 자유롭게 삽입하여 구성하는 동시에,

상기 실린더 구멍의 내주면과 상기 경동피스톤과의 유밀을 유지하기 위해서, 해당 경동피스톤에는 실링부재를 부착한 것을 특징으로 하는 유압모터 자동변속기구.