JP3734639B2

JP3734639B2 - 可変容量形アキシャルピストンモータの吸収量制御装置

Info

Publication number: JP3734639B2
Application number: JP11799599A
Authority: JP
Inventors: 三亥緑川
Original assignee: Bosch Rexroth Corp
Current assignee: Bosch Rexroth Corp
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000303961A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイルショベル等の主として車両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の速度を制御する吸収量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホイルショベル等の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おり、該モータの負荷圧が小さいときは、該モータの吸収量を小さくしてその速度（回転数）を上げるように吸収量制御装置により制御するのが一般的である。その具体的一例は図１及び図２に示す如くであり、可変容量形アキシャルピストンモータａの出力軸ｖと一体のシリンダブロックｂに、該モータａのケーシングｃに形成したボアｄ内を摺動し且つ該モータの作動回路圧が作用する大径と小径の受圧面ｅ、ｆを備えた該シリンダブロックｂの吸収量を調整するコントロールピストンｇを連結する。
【０００３】
該大径の受圧面ｅには、図３に示したように、導入回路ｈを介して該作動回路圧を導くようにし、該導入回路ｈには、該作動回路圧が作用した制御面ｉを有するスプールｊを備えたサーボ弁ｋを設け、該スプールｊに、調整可能な調整スプリングｌの力と、該大径の受圧面と対向して該ピストンに設けたフィードバックスプリングｍの力とを同方向に作用させ、該サーボ弁ｋにより該導入回路ｈへの作動回路圧の導入と該導入回路ｈのタンクｓへの接続を制御する。該コントロールピストンｇは、該大径の受圧面と対向して設けたプランジャーからなる移動制御手段ｎにより、その大径の受圧面方向の移動距離が制限される。
【０００４】
該モータａは、カウンタバランス弁ｑを介在させた作動回路ｏ、ｐを介して走行用エンジンで回転される可変容量形油圧ポンプ（図示してない）に接続され、該作動回路圧は、該作動回路ｏ、ｐ間に設けたシャトル弁ｒから抽出回路ｔを介して抽出される。
【０００５】
該作動回路ｏに該油圧ポンプから流体が供給されると、該カウンタバランス弁ｑは位置Ｉに切り換わる。この場合、シャトル弁ｒから抽出される作動回路圧が大きいと、該サーボ弁ｋのスプールｊがその制御面ｉに作用する作動回路圧によりフィードバックスプリングｍをたわめて移動し、作動回路圧が導入回路ｈを介して大径の受圧面ｅに導入されるため、該コントロールピストンｇが該シリンダブロックｂの吸収量を増大させるように移動する。その結果、該モータａは低速で回転する。該ピストンｇは、制御面ｉに発生する力と該大径の受圧面ｅに発生する力とが釣り合った位置でその移動が停止する。
【０００６】
また、抽出された作動回路圧が小さいと、該スプールｊは調整スプリングｌの力に押されて図示の位置へ移動し、該導入回路ｈがタンクｓに接続されるために大径の受圧面ｅに発生する力がなくなり、該コントロールピストンｇはフィードバックスプリングｍの力に押されて該シリンダブロックｂの吸収量を小さくするように移動する。
【０００７】
該モータａが車両走行用に使用されている場合、作動回路圧の大きい車両の起動時には、上記の吸収量制御装置の制御作動により該モータａの出力軸ｖが低速大トルクで回転し、車両が加速されて作動回路圧が小さくなると、該モータａは高速低トルクで回転するから、加速状態に応じて自動的に車速を制御できる。通常、該出力軸ｖは減速機ｗを介して走行装置に連結される。更に、走行制御として、加速時に影響を与えないで減速時にエンジンブレーキを利きやすくすることが好ましく、そのために、該コントロールピストンｇの大径の受圧面ｅに適当な間隔を存して対向したピストンからなるリターダ用ストロークリミッタｕを設け、該リミッタｕにカウンタ圧力回路ｘからのカウンタ圧力を作用させて該モータａの吸収量を増やしている。該カウンタ圧力には、減速によって作動回路に発生する圧力が利用され、図示の例では該モータａの流出側の作動回路ｐとカウンタバランス弁ｑの間に発生する圧力が利用される。また、該減速機ｗの減速比が大きいとき（１速時）に該リミッタｕが作動すると、エンジンブレーキが利きすぎて車両の減速時のショックが大きいので、減速比が小さいとき（２速時）だけ該リミッタｕが作動するように、該カウンタ圧力導入回路ｘに、減速比に応じて開閉する開閉弁ｙを介在させ、図４に示すような出力軸の回転特性を得ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
該モータａの吸収量制御装置は、その回転の減速制御を行うために、コントロールピストンｇにピストン状のリターダ用ストロークリミッタｕを設けてカウンタ圧力を受けているが、該リミッタｕやこれを収めるケースが必要で部品点数が多く組立も煩雑でコスト高になる欠点がある。また、該リミッタｕは、該コントロールピストンｇにストロークを確実に与えるための長さとカウンタ圧力に耐え得る丈夫さが必要であって比較的大型になるため、ケーシングｃの一側から突出してしまう。該モータａは、その出力軸ｖを水平にしてホイルショベルなどの車両の底部に取り付けるのが一般的であり、地面と接近しているから不整地などの突起に衝突しやすく、突出した該リミッタｕが損傷すると車両の走行に支障をきたして好ましくない。
【０００９】
本発明は、部品点数が少なく構成が簡単でケーシングからの突出がなく破損しにくい可変容量形アキシャルピストンモータの吸収量制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、該モータのケーシングに形成したボア内を摺動し且つ該モータの作動回路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作動回路圧を導く導入回路に、該作動回路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、該制御面に発生する力と対向させて、調整可能な調整スプリングの力と、該大径の受圧面と対向して該ピストンに設けたフィードバックスプリングの力とを該スプールに作用させ、該サーボ弁により該導入回路への作動回路圧の導入と該導入回路のタンクへの接続を制御し、該コントロールピストンの大径の受圧面方向の移動距離を制御する移動制御手段を設けた吸収量制御装置に於いて、該コントロールピストンの大径の受圧面を形成した大径端部の周面に環状の凹溝を設け、該コントロールピストンのボアに連続し且つ該大径端部が出没して該凹溝が開閉される制御室を形成し、該モータのカウンタ圧力をチェック弁と第１絞り及び該第１絞りよりも充分小さい第２絞りを介してタンクへ導くカウンタ圧力導入回路を設けて該第１、第２絞りの中間の圧力を該凹溝に導入し、該コントロールピストンが該アキシャルピストンモータの吸収量を増大する該小径の受圧面方向へ移動してその吸収量が最大と最小の中間まで移動すると該凹溝と該制御室の接続が遮断されることにより、上記の目的を達成するようにした。該カウンタ圧力の抽出点から該凹溝へのカウンタ圧力導入回路に開閉弁を設けることが有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき説明すると、図５及び図６に於いて、符号１は可変容量形アキシャルピストンモータを示し、該モータ１は、ケーシング２を内外に延びる出力軸３の一端に設けた駆動板４と、該駆動板４に頭部を嵌着した複数本のピストン５が出没するシリンダブロック６と、該シリンダブロック６を出力軸３に対して傾斜させるためのコントロールピストン７と、該ケーシング２の内面に形成した円弧状凹溝８に沿って摺動自在で且つシリンダブロック６の後端に接したレンズ状のコントロールプレート９とを備え、該ピストン７と該プレート９はピン１０により互いに連結され、該ピストン７がケーシング２の内部を移動することにより該出力軸３とシリンダブロック６との角度すなわち傾転角が変更される。該傾転角の変更でシリンダブロック６の吸収量すなわち該モータ１の吸収量が変更される。
【００１２】
該シリンダブロック６には、図７に示したように、車両のエンジン１１で駆動された可変容量形油圧ポンプ１２から、カウンタバランス弁１５や方向制御弁、リリーフ弁その他の制御機器を備えた作動回路１３、１４に接続したコントロールプレート９の２つのポート（図示してない）の一方を介して作動流体が供給される。該ピストン５は、作動流体の圧力でシリンダブロック６から押し出されて出力軸３を回転させ、仕事の終えた作動流体はもう一方のポートから作動回路１４を介してタンク１６へと戻る。
【００１３】
該コントロールピストン７は、シャトル弁３７を介して抽出された該モータ１の作動回路圧が作用する大径の受圧面１７と小径の受圧面１８を備えており、該大径の受圧面１７へ作動回路圧を導く導入回路１９に、該作動回路圧が作用した制御面２０を有するスプール２１を備えたサーボ弁２２を設け、該制御面２０に発生する作動回路圧による力と対向させて、調整可能な調整スプリング３５の力と、該ピストン７の大径の受圧面１７と対向して設けたフィードバックスプリング２３の力とを該スプール２１に作用させ、該サーボ弁２２の作動により該導入回路１９へ作動回路圧を導入するか或いは該導入回路１９をタンク回路３６を介してタンク１６へ接続するかの制御を行い、該コントロールピストン７及びシリンダブロック６の移動を制御し、該モータ１の吸収量が制御される。
【００１４】
こうした構成は、従来の吸収量制御装置も備えるところであるが、本発明では、必要に応じて該吸収量を制御するために、該コントロールピストン７の大径の受圧面１７を形成した大径端部２４の周囲に環状の凹溝２５を設け、該ピストン７が摺動するボア２６に連続し且つ大径の受圧面１７の断面積と同じ面積で該大径端部２４が出没して該凹溝２５が開閉される制御室２７を形成した。そして、該モータ１のカウンタ圧力をチェック弁３１、第１絞り２８及び該第１絞りよりも充分に絞り面積の小さい第２絞り２９を介してタンク１６へ導くカウンタ圧力導入回路３０を設け、該第１、第２絞り２８、２９の中間の圧力が該大径の受圧面１７に作用するようにした。該コントロールピストン７が吸収量の減少方向へ移動し、該凹溝２５と制御室２７の間の接続が閉じられると、カウンタ圧力が該制御室２７に入らなくなり、コントロールピストン７は停止する。
【００１５】
該カウンタ圧力は、図７の作動回路１３に油圧ポンプ１２からの流体が供給される場合は、作動回路１４にカウンタバランス弁１５により発生するので、チェック弁３１を介して該作動回路１４から凹溝２５へカウンタ圧力を導くようにした。該作動回路１４のカウンタ圧力の抽出点から制御室２７までのカウンタ圧力導入回路３０に開閉弁３２を介在させ、該モータ１の出力軸３が減速機３３を介してホイール等の走行手段３４に連結されている場合には、減速機３３の減速比の選択に連動して該開閉弁３２を開閉させることを可能にした。
【００１６】
車両走行に適用した図示の実施例の作動を説明すると、該油圧ポンプ１２から作動回路１３に作動流体が供給された場合、油圧モータ１を回転させ作動回路１４からタンク１６へと作動流体が戻る。該油圧モータ１の回転は、減速機３３を介して走行手段３４に伝達され、車両が走行する。車両の起動時及び低速走行時には比較的大きな作動回路圧が作動回路１３に発生し、その作動回路圧の作用によりサーボ弁２２の制御面２０に発生する力が、調整スプリング３５の力よりも大きいと、スプール２１が移動して導入回路１９に作動回路圧を導入し、コントロールピストン７の大径の受圧面１７に作動回路圧が作用する。該コントロールピストン７の小径の受圧面１８にも作動回路圧が作用しており、両受圧面１７、１８の面積差により発生する推力で該コントロールピストン７がシリンダブロック６の吸収量を大きくするように移動する。これにより、該モータ１は車両の走行状態に応じた低速大トルクで回転する。サーボ弁２２のスプール２１は、該コントロールピストン７の移動を伝達するフィードバックスプリング２３の力により釣合位置まで押し戻される。
【００１７】
車両が加速されて作動回路圧が減少すると、該サーボ弁２２のスプール２１が調整スプリング３５に押されて該導入回路１９をタンク１６へ接続するので、該大径の受圧面１７にはタンク圧が作用するようになり、小径の受圧面１８に作用する作動回路圧で該コントロールピストン７がシリンダブロック６の吸収量を小さくするように制御室２７へ進入するように移動する。これにより該モータ１は高速低トルクで回転し、車速が速くなる。
【００１８】
車両の減速機を２速（減速比小）にした場合は、該開閉弁３２が開かれ、カウンタ圧力を該コントロールピストン７の凹溝２５へ導くように準備される。この凹溝２５が開いた状態にあるとき、アクセルペダルを離すと油圧ポンプ１２からの流量が減少し、作動回路１４の圧力が作動回路１３よりも高まり、カウンタ圧力が発生する。該凹溝２５が制御室２５に開いているのでチェック弁３１を介してカウンタ圧力が大径の受圧面１７に作用するため、コントロールピストン７が吸収量を増大する方向に強制的に押され、該凹溝２５と制御室２７が閉じられる位置で停止し、吸収量が最大と最小の中間になり、該モータ１の吸収トルクが大きくなってエンジンブレーキが利きやすくなる。なお、絞り２８は、絞り２９よりも充分大きくし、コントロールピストン７を該モータ１の吸収量を大きくする方向に押すことを妨げないようにする。減速機を１速（減速比大）にした場合は、該開閉弁３２を閉じておくことにより、チェック弁３１からのカウンタ圧力が大径の受圧面１７に導入されないので、強制的な吸収量の増大が行われず、低速時にエンジンブレーキが利き過ぎることによるショックの発生がない。該モータ１の吸収量とモータ入口圧力の関係は、図４に示した従来のものとほぼ同様になる。
【００１９】
該コントロールピストン７の大径端部２４の周囲に環状の凹溝２５を形成し、カウンタ圧力導入回路３０にチェック弁３１と第１、第２絞り２８、２９を設ける構成は、従来の複雑な構造のピストン状のリターダ用ストロークリミッタを設ける構成に比べて簡単に製作でき、大径端部方向の装置の長さをケーシング２から突出しないように短くし得、該モータ１を車両の下部に取り付けても、吸収量制御装置が不整地に衝突して損傷する不都合が生じにくい。
【００２０】
具体的一例において、大径端部２４の直径を２８ｍｍに設定した場合、第１絞り２８の直径を１．４ｍｍ、第２絞り２９の直径を１ｍｍに形成することにより、通常のエンジンブレーキ操作により発生する圧力の中間の圧力で該コントロールピストン７をそのストロークの中間の位置まで移動させることができ、吸収量を減少させ車速を増大させる作動にも支障がなかった。
【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吸収量制御装置を構成するコントロールピストンの大径端部の周面に環状の凹溝を設け、該ピストンのボアに連続させ且つ該大径端部が出没して該凹溝が開閉される制御室を形成し、該モータのカウンタ圧力をタンクへ導くカウンタ圧力導入回路に設けた第１、第２絞りの中間の圧力を該凹溝に導入したので、小型で且つ部品点数の少ない簡単な構成で吸収量を最大と最小の中間とする位置に該ピストンを移動させることができ、該ピストンの移動を制御する構成部材を該モータのケーシング内に収めて外部への突出を避けれるから、該モータへの衝突による該制御装置の損傷を防げ、該制御装置の組立も容易で安価に製作できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の可変容量形アキシャルピストンモータの吸収量制御装置の截断側面図
【図２】図１の左側面図
【図３】図１の吸収量制御装置を使用した制御回路の線図
【図４】吸収量とモータ入口圧力の関係図
【図５】本発明の実施の形態を示す截断側面図
【図６】図５の右側面図
【図７】図５の吸収量制御装置を使用した制御回路の線図
【符号の説明】
１可変容量形アキシャルピストンポンプ、２ケーシング、３出力軸、５ピストン、６シリンダブロック、７コントロールピストン、１３・１４作動回路、１６タンク、１７大径の受圧面、１８小径の受圧面、１９導入回路、２０制御弁、２１スプール、２２サーボ弁、２３フィードバックスプリング、２４大径端部、２５凹溝、２６ボア、２７制御室、２８第１絞り、２９第２絞り、３０カウンタ圧力導入回路、３１チェック弁、３２開閉弁、３５調整スプリング、３６タンク回路、

Claims

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、該モータのケーシングに形成したボア内を摺動し且つ該モータの作動回路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作動回路圧を導く導入回路に、該作動回路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、該制御面に発生する力と対向させて、調整可能な調整スプリングの力と、該大径の受圧面と対向して該ピストンに設けたフィードバックスプリングの力とを該スプールに作用させ、該サーボ弁により該導入回路への作動回路圧の導入と該導入回路のタンクへの接続を制御し、該コントロールピストンの大径の受圧面方向の移動距離を制御する移動制御手段を設けた吸収量制御装置に於いて、該コントロールピストンの大径の受圧面を形成した大径端部の周面に環状の凹溝を設け、該コントロールピストンのボアに連続し且つ該大径端部が出没して該凹溝が開閉される制御室を形成し、該モータのカウンタ圧力をチェック弁と第１絞り及び該第１絞りよりも充分小さい第２絞りを介してタンクへ導くカウンタ圧力導入回路を設けて該第１、第２絞りの中間の圧力を該凹溝に導入し、該コントロールピストンが該アキシャルピストンモータの吸収量を増大する該小径の受圧面方向へ移動してその吸収量が最大と最小の中間まで移動すると該凹溝と該制御室の接続が遮断される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の吸収量制御装置。
上記カウンタ圧力の抽出点から上記凹溝へのカウンタ圧力回路に開閉弁を設け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の吸収量制御装置。