説明

液圧モータ駆動装置

【課題】液圧モータの作動停止時に生じる衝撃を十分に抑えられる液圧モータ駆動装置を提供する。
【解決手段】カウンタバランス弁2が作動ポジションA、Bから停止ポジションCへと切換わるときにパイロット圧室43、44から流出する作動液の流れに抵抗を付与する流量制御弁15、16を備え、この流量制御弁15、16は、パイロット圧室43、44から流出する作動液が通るメータリングオリフィスと、このメータリングオリフィスの前後に生じる作動液の差圧力によってパイロット圧室から流出する作動液の流れを絞る流量制御スプールとを備える構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、カウンタバランス弁を介して液圧モータ(油圧モータ)の作動を停止させる液圧モータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
カウンタバランス弁は、例えば油圧ショベルの慣性旋回や慣性走行によって生ずる液圧モータ(油圧モータ)の負荷圧等をパイロット圧(背圧)として使い、液圧モータの回転を止めるものである。
【0003】
特許文献1には、図8に示すように、カウンタバランス弁(14)のパイロット圧通路に固定オリフィスを備えるものが開示されている。カウンタバランス弁(14)が液圧モータ(1)を作動させる作動ポジションから液圧モータ(1)を停止させる停止ポジションへと切換わるときに、固定オリフィスがパイロット圧室から流出する作動油の流れに抵抗を付与することにより、液圧モータ(1)の作動停止速度を制御するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平8−219004号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、このような従来の液圧モータ駆動装置にあっては、固定オリフィスが作動油中に含まれるコンタミ等の影響を受ける心配がある。このため、固定オリフィスの開口面積を十分に小さくすることができず、液圧モータ(1)の作動停止時に生じる衝撃を十分に抑えられないという問題点があった。
【0006】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液圧モータの作動停止時に生じる衝撃を十分に抑えられる液圧モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、パイロット圧室に導かれる作動液の圧力によってカウンタバランス弁が液圧モータを作動させる作動ポジションから液圧モータを停止させる停止ポジションへと切換わる液圧モータ駆動装置であって、カウンタバランス弁が作動ポジションから停止ポジションへと切換わるときにパイロット圧室から流出する作動液の流れに抵抗を付与する流量制御弁を備え、この流量制御弁は、パイロット圧室から流出する作動液が通るメータリングオリフィスと、このメータリングオリフィスの前後に生じる作動液の差圧力によってパイロット圧室から流出する作動液の流れを絞る流量制御スプールとを備えることを特徴とした。
【発明の効果】
【0008】
本発明によると、流量制御弁がパイロット圧室から流出する作動液の流れに抵抗を付与することにより、スプールの移動速度を調節する。これにより、カウンタバランス弁は液圧モータの作動を緩やかに停止させ、液圧モータの作動停止時に生じる衝撃を緩和することができる。
【0009】
流量制御弁は、流量制御スプールによってその流路断面積が増減する構造のため、従来の固定オリフィスに比べて流量制御スプールを支えるスプリングの設定によって、流路の最大値を大きくすることができ、作動液中に含まれるコンタミの影響を受けることを少なくすることが可能である。
【0010】
流量制御弁は、パイロット圧室の圧力変動を抑えるダンピング効果を高め、スプールのハンチングを防止でき、液圧モータの作動停止が円滑に行われる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施の形態を示す液圧モータ駆動装置の液圧回路図。
【図2】同じく液圧モータの縦断面図。
【図3】同じくポートブロックの横断面図。
【図4】同じく流量制御弁を拡大した断面図。
【図5】同じくポートブロック等の縦断面図。
【図6】他の実施の形態を示すポートブロックの横断面図。
【図7】同じく流量制御弁を拡大した断面図。
【図8】従来例を示す液圧モータ駆動装置の液圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、作業機として油圧ショベルに搭載される液圧モータ駆動装置を示す液圧回路図である。液圧モータ1は、図示しない油圧ショベルの車体に対して走行装置を駆動するものであり、掘削装置や運転台を旋回させる旋回装置を駆動するものにも応用できる。
【0014】
図1において、液圧モータ1は回転方向に対応して作動液が給排される給排ポートP1、P2を備え、この給排ポートP1、P2とモータポートM1、M2とを結ぶ主通路11、12が配設される。
【0015】
給排ポートP1、P2には、図示しない液圧源から方向切換弁を介して加圧作動液(オイルまたは水溶性代替液等)が選択的に供給される。
【0016】
給排ポートP1、P2から主通路11、12を介してモータポートM1、M2へ選択的に供給される加圧作動液によって液圧モータ1が正方向または逆方向に回転作動し、負荷として図示しない走行装置を駆動する。
【0017】
可変容量型の液圧モータ1は、その斜板32(図2参照)を動かす一対のモータ容量切換アクチュエータ10を備える。各モータ容量切換アクチュエータ10が斜板32を動かして液圧モータ1の容量(押しのけ容積)を調節することにより、液圧モータ1の作動速度が変わる。
【0018】
各モータ容量切換アクチュエータ10には、主通路11、12から分岐した分岐通路21、22がそれぞれ接続され、この分岐通路21、22にモータ容量切換弁20が介装される。
【0019】
モータ容量切換弁20は、高速側Hと低速側Lの2つのポジションを備え、パイロット給排ポートPsから導かれる液圧力とモータ容量切換パイロット通路19から導かれる液圧力と差圧力に応じてポジションH、Lが切換えられる。モータ容量切換パイロット通路19にはオリフィス29が介装される。
【0020】
モータ容量切換弁20が低速側ポジションLにあると、分岐通路21、22がタンクポートTに接続され、各モータ容量切換アクチュエータ10が収縮したままとなり、斜板32の傾転角が大きくなるため、液圧モータ1の作動速度が低くなる。
【0021】
一方、モータ容量切換弁20が高速側ポジションHに切換えられると、この分岐通路21、22から導かれる加圧作動液が各モータ容量切換アクチュエータ10に供給され、各モータ容量切換アクチュエータ10が伸張作動し、斜板32の傾転角が小さくなり、液圧モータ1の作動速度が高くなる。
【0022】
分岐通路21、22のモータ容量切換弁20と各モータ容量切換アクチュエータ10との間に固定オリフィス27、28が介装される。
【0023】
固定オリフィス27、28は、モータ容量切換アクチュエータ10から流出入する作動液の流れに抵抗が付与されることにより、モータ容量切換アクチュエータ10が収縮伸張作動する作動速度が調節され、液圧モータ1の変速時に生じる衝撃が緩和される。
【0024】
主通路11、12にはカウンタバランス弁2が介装される。このカウンタバランス弁2は、液圧モータ1の作動時にスプール50(図3参照)が作動ポジションA、Bに切換えられる一方、液圧モータ1の停止時に停止ポジションCに切換えられ、液圧モータ1の回転が止められる。
【0025】
カウンタバランス弁2は、スプール50を停止ポジションCに付勢するバネ3、4を備えるとともに、このバネ3、4の付勢力に抗してスプール50を作動ポジションA、Bに切換えるパイロット圧を導くパイロット通路5、6を備える。パイロット通路5、6は、給排ポートP1、P2に連通される。
【0026】
給排ポートP1に加圧作動液が導かれるとき、カウンタバランス弁2は、作動ポジションAに切換わる。この作動ポジションAにて主通路11を通して液圧モータ1へ加圧作動液を供給するとともに、液圧モータ1から流出する作動液を主通路12を通して給排ポートP2へ戻し、液圧モータ1を正方向に回転作動させる。このとき、モータ容量切換パイロット通路19には給排ポートP1の高圧が導かれる。
【0027】
給排ポートP2に加圧作動液が導かれるとき、カウンタバランス弁2は、作動ポジションBに切換わる。この作動ポジションBにて主通路12を通して液圧モータ1へ加圧作動液を供給するとともに、液圧モータ1から流出する作動液を主通路11を通して給排ポートP1へ戻し、液圧モータ1を逆方向に回転作動させる。このとき、モータ容量切換パイロット通路19には給排ポートP2の高圧が導かれる。
【0028】
給排ポートP1、P2の圧力差が小さくなると、カウンタバランス弁2は、停止ポジションCに切換わり、この停止ポジションCにて主通路11、12を閉じ、液圧モータ1の回転作動を停止させる。このとき、モータ容量切換パイロット通路19はタンクポートTに接続される。
【0029】
ところで、液圧モータ1が回転作動を停止するときに、スプール50が作動ポジションA、Bから停止ポジションCへと切換わるときに、スプール50の移動速度を調節して、液圧モータ1が回転作動を停止するときに生じるショック(衝撃)を緩和したいという要求がある。
【0030】
これに対処して、パイロット通路5、6に流量制御弁15、16がそれぞれ介装される。
【0031】
スプール50が作動ポジションA、Bから停止ポジションCへと移動するときに、流量制御弁15、16がパイロット通路5、6にて給排ポートP1、P2へと流出する作動液の流れに抵抗を付与し、スプール50の移動速度を低く調節して、液圧モータ1の回転作動が緩やかに停止する。
【0032】
液圧モータ1の起動応答性を高めるため、リリーフ弁17、18が設けられる。このリリーフ弁17、18は、パイロット通路5、6に流量制御弁15、16と並列に介装される。
【0033】
スプール50が停止ポジションCから作動ポジションA、Bへと移動するときに、リリーフ弁17、18が開弁し、作動液がリリーフ弁17、18および流量制御弁15、16を通って給排ポートP1、P2へと速やかに流出する。こうしてカウンタバランス弁2が開弁する作動速度を高めることにより、液圧モータ1が応答性良く起動する。
【0034】
主通路11と主通路12との間にはサージ圧を抑制するリリーフ弁23、24がそれぞれ介装される。液圧モータ1の作動停止時に、主通路11、12のうち一方の圧力が所定値以上に上昇すると、対応するリリーフ弁23、24が開弁作動し、主通路11、12の一方の圧力を他方に逃がす。
【0035】
なお、後述するように、流量制御弁15、16の作動によって主通路11、12の圧力上昇が十分に抑えられる場合、リリーフ弁23、24を廃止することも可能である。
【0036】
図2は、液圧モータ1の縦断面図である。液圧モータ1は、モータケーシング30とポートブロック40とにより形成される内部空間にシリンダブロック31および斜板32が収装される。また、ポートブロック40にはモータ容量切換弁20が収装される。
【0037】
シリンダブロック31の1回転につき、各ピストン33がシリンダ34を1往復動する。主通路11、12からシリンダ34に供給される加圧作動液によって各ピストン33がシリンダ34を往復動し、シリンダブロック31が回転作動する。
【0038】
斜板32は、一対のボール軸受36を介してモータケーシング30に対して傾転可能に支持され、一対のモータ容量切換アクチュエータ10によって動かされる。
【0039】
モータ容量切換アクチュエータ10は、分岐通路21、22から導かれる作動液圧力によって各ピストン33から受ける押し付け力に抗して斜板32を動かすようになっている。斜板32の傾転角が変えられることにより、シリンダ34を往復動するピストン33のストロークが変わり、シリンダブロック31の回転速度が変えられる。
【0040】
図3は、ポートブロック40の横断面図である。ポートブロック40にはカウンタバランス弁2とリリーフ弁23、24が収容される。
【0041】
ポートブロック40には給排ポートP1、P2とモータポートM1、M2とを結ぶ主通路11、12が形成されるとともに、主通路11、12から分岐した分岐通路21、22が形成され、分岐通路21、22に図2に示すモータ容量切換弁20がそれぞれ介装される。
【0042】
主通路11、12の中程には、カウンタバランス弁2を構成するチェック弁53、54が介装される。チェック弁53、54は、モータポートM1、M2から給排ポートP1、P2へ向かう作動液の流れに対して開弁する一方、給排ポートP1、P2からモータポートM1、M2へ向かう作動液の流れに対して閉弁する。
【0043】
なお、チェック弁53、54は、図示しないが、スプール50に内蔵される構造としてもよい。
【0044】
スプール50は、ポートブロック40のバルブ孔41に摺動可能に介装される。スプール50の両端部にはパイロット圧室43、44が画成される。各パイロット圧室43、44にはバネ3、4が介装され、バネ3、4の付勢力によってスプール50が停止ポジションCに保持される。
【0045】
ポートブロック40には主通路11、12とパイロット圧室43、44とを結ぶパイロット通路5、6が形成され、パイロット通路5、6に流量制御弁15、16がそれぞれ介装される。
【0046】
図4は、図3における流量制御弁16を拡大した断面図である。流量制御弁16は、ポートブロック40に形成されたバルブ孔42と、このバルブ孔42に摺動可能に介装される流量制御スプール60と、この流量制御スプール60を開弁方向に付勢するバネ65とを備える。
【0047】
この流量制御スプール60には、メータリングオリフィス61と出口ポート62と環状溝64とが形成される。ポートブロック40には、バルブ孔42と同軸方向に延びる入口71と、バルブ孔42に直交する出口72が形成される。入口71、メータリングオリフィス61、出口ポート62、環状溝64、バルブ孔42、出口72によってパイロット通路6が画成される。パイロット圧室44からパイロット通路6を通って流出する作動液は、図4に矢印で示すように、入口71、メータリングオリフィス61、出口ポート62、環状溝64、バルブ孔42、出口72を順に通過する。
【0048】
入口71の圧力が低いと、図4の(a)に示すように、流量制御スプール60がその内側の圧力及びバネ65のバネ力によって図の上方位置にあり、出口ポート62の開口面積が最大になる。
【0049】
入口71の圧力が高まると、図4の(c)に示すように、流量制御スプール60がその内側の圧力とバネ65のバネ力に抗して図の下方に移動し、出口ポート62の開口面積が小さくなる。
【0050】
出口ポート62の開口面積が小さくなるのに伴って、出口ポート62の圧力損失が大きくなり、流量制御スプール60の内側の圧力が低下することにより、図4の(b)に示すように、流量制御スプール60が入口71の圧力と流量制御スプール60の内側の圧力及びバネ65のバネ力が釣り合う平衡状態になる。
【0051】
こうして流量制御スプール60は入口71の圧力と流量制御スプール60の内側の圧力(出口ポート62の圧力)との圧力差に応じて移動し、微少運動をしながらパイロット通路6を通過する作動液の流量が一定になるように調節する。
【0052】
流量制御弁15は、上記した流量制御弁16と同一の構成を有する。
【0053】
ポートブロック40にはバネ3、4の一端を受けるリテーナハウジング67、68が連結される。図5は、リテーナハウジング67、68及びポートブロック40等の縦断面図である。リテーナハウジング67、68、ポートブロック40に渡ってパイロット通路5、6が形成される。リテーナハウジング67、68の内部にリリーフ弁17、18がそれぞれ介装される。
【0054】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【0055】
図3は、給排ポートP1、P2に圧力が作用していない状態でカウンタバランス弁2が停止ポジションCにある状態を示している。このとき、スプール50によって主通路11、12が閉塞され、液圧モータ1の回転作動を停止している。
【0056】
この停止状態から、給排ポートP2に加圧作動液が導かれると、この加圧作動液がパイロット通路6の流量制御弁16を通ってパイロット圧室44に流入し、スプール50が図3において左方向に移動し、パイロット圧室43の作動液がパイロット通路5の流量制御弁15及びリリーフ弁17を通って給排ポートP1へと流出し、カウンタバランス弁2が主通路11を開通させる作動ポジションBに切換わる。これに伴って給排ポートP2に導かれる加圧作動液が主通路12のチェック弁54を通ってモータポートM2に流入し、液圧モータ1を回転作動させ、モータポートM1からの作動液が主通路12を通って給排ポートP1へと流出する。
【0057】
上記のカウンタバランス弁2が停止作動ポジションCから作動ポジションBに切換わるとき、流量制御弁16は全開し、出口ポート62の開口面積は最大になっている。これにより、給排ポートP2に導かれる加圧作動液が流量制御弁16を通ってパイロット圧室44に速やかに流入する。
【0058】
上記のカウンタバランス弁2が停止作動ポジションCから作動ポジションBに切換わるとき、パイロット圧室43の作動液の圧力が所定値以上に上昇すると、リリーフ弁17が開弁し、作動液がリリーフ弁17及び流量制御弁15を通って給排ポートP1へと速やかに流出する。これにより、カウンタバランス弁2が開弁する作動速度を高めて、液圧モータ1が応答性良く起動する。
【0059】
こうして液圧モータ1が回転作動する状態から、給排ポートP1、P2に圧力がかからない状態になると、カウンタバランス弁2が作動ポジションBから停止ポジションCに切換わり、液圧モータ1が回転作動を停止する。スプール50が作動ポジションBから停止ポジションCへと移動するときに、流量制御弁16がパイロット通路6にて給排ポートP2へと流出する作動液の流れに抵抗を付与し、スプール50の移動速度を低く調節して、液圧モータ1の回転作動が緩やかに停止する。
【0060】
これについて詳述すると、パイロット圧室44からパイロット通路6を通って給排ポートP2へと流れる作動液が、流量制御弁16にて、図4に矢印で示すように、メータリングオリフィス61と出口ポート62とを順に通過する。このとき、メータリングオリフィス61の前後差圧が高まるのに伴って流量制御スプール60がバネ65に抗して軸方向に移動し、出口ポート62の開口面積を減らし、流量制御弁16を通過する作動液の流量が所定値になるように制御される。
【0061】
流量制御弁16にて給排ポートP2へと流出する作動液の流れに抵抗を付与することが可能なため、パイロット圧室44の圧力変動を抑えるダンピング効果を高められ、スプール50が過敏に動くハンチングを防止できる。
【0062】
カウンタバランス弁2が作動ポジションAから停止ポジションCに切換わるときも、上記した作動ポジションBから停止ポジションCに切換わるときと同様に、流量制御弁15が作動し、液圧モータ1が作動を緩やかに停止する。
【0063】
以上のように本実施の形態では、パイロット圧室43、44に導かれる作動液の圧力によってカウンタバランス弁2が液圧モータ1を作動させる作動ポジションA、Bから液圧モータ1を停止させる停止ポジションCへと切換わる液圧モータ駆動装置であって、カウンタバランス弁2が作動ポジションA、Bから停止ポジションCへと切換わるときにパイロット圧室43、44から流出する作動液の流れに抵抗を付与する流量制御弁15、16を備え、この流量制御弁15、16は、パイロット圧室43、44から流出する作動液が通るメータリングオリフィス61と、このメータリングオリフィス61の前後に生じる作動液の差圧力によってパイロット圧室43、44から流出する作動液の流れを絞る流量制御スプール60とを備える構成とした。
【0064】
上記構成に基づき、流量制御弁15、16がパイロット圧室43、44から流出する作動液の流れに抵抗を付与することにより、スプール50の移動速度を調節して、カウンタバランス弁2は液圧モータ1の作動を緩やかに停止させ、液圧モータ1の作動停止時に生じる衝撃を緩和することができる。
【0065】
流量制御弁15、16は、その出口ポート62の断面積が増減する構造のため、従来の固定オリフィスに比べてバネ65の設定によっては流路断面積の最大値を大きくすることができ、作動液中に含まれるコンタミの影響を少なくすることが可能である。
【0066】
流量制御弁15、16は、パイロット圧室43、44の圧力変動を抑えるダンピング効果を高め、スプール50のハンチングを防止でき、液圧モータ1の作動停止が円滑に行われる。
【0067】
なお、流量制御弁15、16の作動によって主通路11、12の圧力上昇が十分に抑えられる場合、主通路11、22に介装されるリリーフ弁23、24を廃止することができる。
【0068】
本実施の形態では、カウンタバランス弁2が停止ポジションCから作動ポジションA、Bへと切換わるときにパイロット圧室43、44から流出する作動液の流れに対して開弁するリリーフ弁17、18を備える構成とした。
【0069】
上記構成に基づき、パイロット圧室43、44の圧力が所定値以上に上昇すると、リリーフ弁17、18が開弁し、パイロット圧室43、44の作動液がリリーフ弁17、18を通って速やかに流出することにより、流量制御弁15、16によってカウンタバランス弁2の開弁作動速度が低くなることを回避して、液圧モータ1の起動応答性を高められる。また、リリーフ弁17、18を追加することで、カウンタバランス弁2の開弁作動が遅くなってピーク圧が立ったときにパイロット圧室43、44の圧力を逃がすことができる。起動時には、カウンタバランス弁2の遅れ(パイロット圧室43、44に圧力がこもる)による背圧を低減することで、起動時の有効差圧を十分に取れるようになる。
【0070】
図6に示す他の実施の形態は、リリーフ弁17、18をスプール50に内蔵するものである。
【0071】
図7は、図6におけるリリーフ弁18を拡大した断面図である。リリーフ弁18は、スプール50に形成されたバルブ孔56と、このバルブ孔56に摺動可能に介装されるスプール57と、このスプール57を開弁方向に付勢するバネ58とを備える。バルブ孔56によってパイロット通路6が画成される。スプール57には通孔59が形成される。
【0072】
パイロット圧室44の圧力が所定値以上に上昇すると、スプール57が図7において左方向に移動し、通孔59を介してパイロット通路6を開通させる。
【0073】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【0074】
1 液圧モータ
2 カウンタバランス弁
5、6 パイロット通路
11、12 主通路
15、16 流量制御弁
17、18 リリーフ弁
43、44 パイロット圧室
50 スプール
53、54 チェック弁
60 流量制御スプール
61 メータリングオリフィス

【特許請求の範囲】
【請求項1】
パイロット圧室に導かれる作動液の圧力によってカウンタバランス弁が液圧モータを作動させる作動ポジションから液圧モータを停止させる停止ポジションへと切換わる液圧モータ駆動装置であって、
前記カウンタバランス弁が作動ポジションから停止ポジションへと切換わるときに前記パイロット圧室から流出する作動液の流れに抵抗を付与する流量制御弁を備え、
この流量制御弁は、
前記パイロット圧室から流出する作動液が通るメータリングオリフィスと、
このメータリングオリフィスの前後に生じる作動液の差圧力によって前記パイロット圧室から流出する作動液の流れを絞る流量制御スプールと、を備えたことを特徴とする液圧モータ駆動装置。
【請求項2】
前記カウンタバランス弁が停止ポジションから作動ポジションへと切換わるときに前記パイロット圧室から流出する作動液の流れに対して開弁するリリーフ弁を備えたことを特徴とする請求項1に記載の液圧モータ駆動装置。
【請求項3】
前記リリーフ弁が前記スプールに内蔵されたことを特徴とする請求項2に記載の液圧モータ駆動装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2011−106606(P2011−106606A)
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−263621(P2009−263621)
【出願日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】