JP6167098B2 - スプール弁及び油圧機械、並びに風力発電装置 - Google Patents
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Description
本開示は、油圧機械に用いられるスプール弁及び油圧機械、並びに風力発電装置に関する。
油圧ポンプや油圧モータ等の油圧機械において、流路の開閉を目的として、スプール弁が用いられることがある。一般的に、スプール弁は、円筒形のスリーブ内に配置されたスプールが軸方向に移動することによって、スリーブに形成された流路ポートを開閉するように構成される。スプール弁は多ポート弁に適していることから複数の流路の切り替えに用いられたり、あるいは流路の開度調整に用いられることもある。
例えば、特許文献１には、スプールの一端側に、第１パイロット室内の作動油から第１パイロット圧を受ける第１受圧面が形成され、他端側に、第２パイロット室内の作動油から、第１パイロット圧とは異なる方向に付加される第２パイロット圧を受ける第２受圧面が形成されたスプール弁が記載されている。このスプール弁は、第１パイロット圧及び第２パイロット圧によりスプールを第１位置と第２位置とに移動して流路を切換えるようになっている。
上記したようなスプール弁においては、通常、流路切替時に第１受圧面及び第２受圧面が受ける力の差によって、スプールは速度を増して軸方向に移動し、ストロークエンドに設けられたケーシングに到達したらケーシングに衝突して停止する。
しかしながら、スプールが高速でケーシングに衝突すると、ケーシング部品やその周辺機器又はスプール自体を破損させる可能性がある。
この点、特許文献１には、スプール弁の流路切替時、スプールのケーシングへの衝突によるスプール弁又は周辺部品の不具合を防止するための構成は何ら開示されていない。
しかしながら、スプールが高速でケーシングに衝突すると、ケーシング部品やその周辺機器又はスプール自体を破損させる可能性がある。
この点、特許文献１には、スプール弁の流路切替時、スプールのケーシングへの衝突によるスプール弁又は周辺部品の不具合を防止するための構成は何ら開示されていない。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、流路切替時において、スプールのケーシングへの衝突に起因してスプール弁及びその周辺部品に不具合が発生することを回避し得るスプール弁及び油圧機械、並びに風力発電装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るスプール弁は、
油圧室と、高圧油ラインと、低圧油ラインと、を備える油圧機械に用いられるスプール弁であって、
前記油圧室に連通する油圧室ポート、前記高圧油ラインに連通する高圧ポート、および、前記低圧油ラインに連通する低圧ポートを有するケーシングと、
前記ケーシング内をスプール軸方向に移動することで、前記前記油圧室と前記高圧油ラインとが連通する第１状態と、前記油圧室と前記低圧油ラインとが連通する第２状態と、の間で前記油圧機械の状態を切り替えるように構成されたスプールと、
前記スプールの各々の端面と、該端面に対向する前記ケーシングのサイドプレートとの間に位置し、且つ、前記スプールがストロークエンド直前に到達したときに前記スプールを減速するように構成された一対のダンパ室と、
を備えることを特徴とする。
油圧室と、高圧油ラインと、低圧油ラインと、を備える油圧機械に用いられるスプール弁であって、
前記油圧室に連通する油圧室ポート、前記高圧油ラインに連通する高圧ポート、および、前記低圧油ラインに連通する低圧ポートを有するケーシングと、
前記ケーシング内をスプール軸方向に移動することで、前記前記油圧室と前記高圧油ラインとが連通する第１状態と、前記油圧室と前記低圧油ラインとが連通する第２状態と、の間で前記油圧機械の状態を切り替えるように構成されたスプールと、
前記スプールの各々の端面と、該端面に対向する前記ケーシングのサイドプレートとの間に位置し、且つ、前記スプールがストロークエンド直前に到達したときに前記スプールを減速するように構成された一対のダンパ室と、
を備えることを特徴とする。
上記（１）の構成によれば、第１状態と第２状態との切替時、スプールが軸方向に移動してストロークエンド直前に到達したときに、ダンパ室内に貯留された油（例えば作動油）によってスプールが減速する。そのため、スプールが高速でサイドプレートに衝突することを防止でき、ケーシング部品やその周辺部品又はスプール自体の破損等の不具合が発生することを回避できる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記一対のダンパ室による前記スプールの減速効果を変化可能に構成されたダンパ効果調節部をさらに備える。
例えば、ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用温度によって油の粘度が異なることがある。その場合、常に一定のダンパ効果を得ることは難しくなる。具体的には、油温が高くなり粘度が低下すると、ダンパの効果が小さくなってスプールが十分に減速されない可能性がある。
そこで、上記（２）の構成によれば、ダンパ効果調節部によって、ダンパの効果を調整可能としたので、スプール弁の使用圧力又はダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、スプールを適切に減速させることができる。
前記一対のダンパ室による前記スプールの減速効果を変化可能に構成されたダンパ効果調節部をさらに備える。
例えば、ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用温度によって油の粘度が異なることがある。その場合、常に一定のダンパ効果を得ることは難しくなる。具体的には、油温が高くなり粘度が低下すると、ダンパの効果が小さくなってスプールが十分に減速されない可能性がある。
そこで、上記（２）の構成によれば、ダンパ効果調節部によって、ダンパの効果を調整可能としたので、スプール弁の使用圧力又はダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、スプールを適切に減速させることができる。
（３）一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記ダンパ効果調節部は、前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられる一対のアキュムレータを含み、
前記アキュムレータの各々は、各ダンパ室に連通する油室と、変形可能なブラダを介して前記油室から隔てて設けられるガス室と、を有する
上記（３）の構成によれば、スプール弁の使用圧力又はダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、アキュムレータ内のガス容量を変更することで、ダンパ室内の油柱バネ強度を可変にできる。また、ダンパ効果調節部が、各ダンパ室に接続されたアキュムレータにより構成されるので、簡便な構成によってスプールの適切な減速が可能となる。
前記ダンパ効果調節部は、前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられる一対のアキュムレータを含み、
前記アキュムレータの各々は、各ダンパ室に連通する油室と、変形可能なブラダを介して前記油室から隔てて設けられるガス室と、を有する
上記（３）の構成によれば、スプール弁の使用圧力又はダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、アキュムレータ内のガス容量を変更することで、ダンパ室内の油柱バネ強度を可変にできる。また、ダンパ効果調節部が、各ダンパ室に接続されたアキュムレータにより構成されるので、簡便な構成によってスプールの適切な減速が可能となる。
（４）他の実施形態では、上記（２）の構成において、
前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられ、かつ、前記ダンパ室への油の流入を阻止するとともに前記ダンパ室内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて前記ダンパ室からの油の流出を許容するようにそれぞれ構成された一対のチェック弁と、
前記高圧ラインから分岐して設けられ、前記一対のチェック弁の下流側に接続される高圧分岐ラインと、
前記高圧分岐ラインに設けられ、前記高圧分岐ラインにおける圧力を減圧して前記チェック弁のクラッキング圧を調節するように構成された可変型減圧弁と、
を含む。
上記（４）の構成によれば、可変型減圧弁によって、一対のチェック弁の下流側の圧力を変更することによって、スプール弁の使用圧力又は各ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、各ダンパ室によるダンパの効果を調節することができる。
前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられ、かつ、前記ダンパ室への油の流入を阻止するとともに前記ダンパ室内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて前記ダンパ室からの油の流出を許容するようにそれぞれ構成された一対のチェック弁と、
前記高圧ラインから分岐して設けられ、前記一対のチェック弁の下流側に接続される高圧分岐ラインと、
前記高圧分岐ラインに設けられ、前記高圧分岐ラインにおける圧力を減圧して前記チェック弁のクラッキング圧を調節するように構成された可変型減圧弁と、
を含む。
上記（４）の構成によれば、可変型減圧弁によって、一対のチェック弁の下流側の圧力を変更することによって、スプール弁の使用圧力又は各ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等に応じて、各ダンパ室によるダンパの効果を調節することができる。
（５）一実施形態では、上記（４）の構成において、
前記可変型減圧弁は、前記油の温度又は前記高圧油ライン内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき、前記高圧分岐ラインにおける減圧量を調節するように構成される。
上記（５）の構成によれば、油の温度又は高圧油ライン内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき可変型減圧弁を制御し、高圧分岐ラインにおける減圧量を調節するようにしたので、可変型減圧弁の自動制御が可能となり、スプール弁の使用圧力又は各ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等が変化してもダンパの性能を任意に調整することができる。
前記可変型減圧弁は、前記油の温度又は前記高圧油ライン内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき、前記高圧分岐ラインにおける減圧量を調節するように構成される。
上記（５）の構成によれば、油の温度又は高圧油ライン内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき可変型減圧弁を制御し、高圧分岐ラインにおける減圧量を調節するようにしたので、可変型減圧弁の自動制御が可能となり、スプール弁の使用圧力又は各ダンパ室内の油の種類やスプール弁の使用環境（例えば油温）等が変化してもダンパの性能を任意に調整することができる。
（６）さらに他の実施形態では、上記（２）の構成において、
前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられた一対のオリフィスと、
前記高圧油ラインに連通する供給ポート、前記低圧油ラインに連通するタンクポート、および、前記一対のオリフィスの下流側にそれぞれ連通する第１制御ポート及び第２ポートを有する切替え弁と、
を含み、
前記切替え弁は、前記第１制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第２制御ポートに前記タンクポートが連通した状態と、前記第２制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第１制御ポートに前記タンクポートが連通した状態との間でポート間連通状態を切り替え可能に構成される。
（７）一実施形態では、上記（６）の構成において、
前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための位置センサをさらに備え、
前記ダンパ効果調節部の前記切替え弁は、前記位置センサの検出信号に基づいて、前記ポート間連通状態を切り替えるように構成される。
例えば、位置センサでは、スプールの変位を検出する。この場合、切替え弁は、スプールの変位、スプールの変位に基づく速度、又はスプールの変位に基づく加速度に基づいてポート間連通状態を切り替えるようにしてもよい。
上記（６）又は（７）の構成によれば、位置センサの検出信号に応じて各ダンパ室に高圧油が供給されるので、スプールを適切に減速させることができる。また、位置センサを用いるようにしたので、切替え弁の動作タイミングを任意に調整することも可能となる。
前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられた一対のオリフィスと、
前記高圧油ラインに連通する供給ポート、前記低圧油ラインに連通するタンクポート、および、前記一対のオリフィスの下流側にそれぞれ連通する第１制御ポート及び第２ポートを有する切替え弁と、
を含み、
前記切替え弁は、前記第１制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第２制御ポートに前記タンクポートが連通した状態と、前記第２制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第１制御ポートに前記タンクポートが連通した状態との間でポート間連通状態を切り替え可能に構成される。
（７）一実施形態では、上記（６）の構成において、
前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための位置センサをさらに備え、
前記ダンパ効果調節部の前記切替え弁は、前記位置センサの検出信号に基づいて、前記ポート間連通状態を切り替えるように構成される。
例えば、位置センサでは、スプールの変位を検出する。この場合、切替え弁は、スプールの変位、スプールの変位に基づく速度、又はスプールの変位に基づく加速度に基づいてポート間連通状態を切り替えるようにしてもよい。
上記（６）又は（７）の構成によれば、位置センサの検出信号に応じて各ダンパ室に高圧油が供給されるので、スプールを適切に減速させることができる。また、位置センサを用いるようにしたので、切替え弁の動作タイミングを任意に調整することも可能となる。
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る油圧機械は、
上記（１）乃至（７）の何れかに記載の１個以上のスプール弁と、
前記油圧室と、
前記高圧油ラインと、
前記低圧油ラインと、
を備えたことを特徴とする。
上記（８）の構成によれば、上述した理由によりスプール弁の不具合を回避できるので、信頼性の高い油圧機械を提供できる。
上記（１）乃至（７）の何れかに記載の１個以上のスプール弁と、
前記油圧室と、
前記高圧油ラインと、
前記低圧油ラインと、
を備えたことを特徴とする。
上記（８）の構成によれば、上述した理由によりスプール弁の不具合を回避できるので、信頼性の高い油圧機械を提供できる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記油圧機械は、前記油圧室、前記高圧油ライン及び前記低圧油ラインに対して並列に設けられた複数の前記スプール弁を備えている。
前記油圧機械は、前記油圧室、前記高圧油ライン及び前記低圧油ラインに対して並列に設けられた複数の前記スプール弁を備えている。
（１０）一実施形態では、上記（９）の構成において、
前記複数のスプール弁のそれぞれに設けられ、前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための複数の位置センサと、
前記位置センサによる検出信号に基づき、前記複数のスプール弁のうち少なくとも一つにおいて前記スプールの固着が生じたと判断されるとき、前記固着が生じていない他のスプール弁の状態を前記第２状態に制御するように構成されたコントローラと、
を備える。
上記（１０）の構成によれば、スプール弁に固着が生じたと判断された場合、コントローラは、固着が生じていない他のスプール弁の状態を上記第２状態に制御する。これにより、スプール弁において、例えば高圧油ラインと油圧室とが連通した状態で固着が生じた場合であっても、固着が生じていない他のスプール弁において油圧室と低圧油ラインとが連通しているため、油圧室内が過剰に高圧になることを防げる。すなわち、スプール弁においてスプールの固着等の動作不良が発生した場合であっても、油圧室内の圧力を適正に保つことができるので、油圧機械での深刻な不具合の発生を防止することができる。
前記複数のスプール弁のそれぞれに設けられ、前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための複数の位置センサと、
前記位置センサによる検出信号に基づき、前記複数のスプール弁のうち少なくとも一つにおいて前記スプールの固着が生じたと判断されるとき、前記固着が生じていない他のスプール弁の状態を前記第２状態に制御するように構成されたコントローラと、
を備える。
上記（１０）の構成によれば、スプール弁に固着が生じたと判断された場合、コントローラは、固着が生じていない他のスプール弁の状態を上記第２状態に制御する。これにより、スプール弁において、例えば高圧油ラインと油圧室とが連通した状態で固着が生じた場合であっても、固着が生じていない他のスプール弁において油圧室と低圧油ラインとが連通しているため、油圧室内が過剰に高圧になることを防げる。すなわち、スプール弁においてスプールの固着等の動作不良が発生した場合であっても、油圧室内の圧力を適正に保つことができるので、油圧機械での深刻な不具合の発生を防止することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の構成において、
前記油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクの油を昇圧して前記低圧油ラインに供給するためのブーストポンプと、
前記スプール弁の前記油圧室ポートと前記油圧室とを接続する油圧室ラインと、
前記スプール弁をバイパスするように、前記低圧油ラインと前記油圧室ラインとを接続するスプールバイパスラインと、
前記スプールバイパスラインに設けられ、前記油圧室ラインから前記低圧油ラインに向かう油の流れを阻止するとともに前記油圧室ライン内の圧力がクラッキング圧以下になったときに開いて前記低圧油ラインから前記油圧室ラインに向かう油の流れを許容するように構成されたチェック弁と、
をさらに備える。
例えば、スプールが上記第１状態と上記第２状態との間の中立位置にて固着した場合、油圧室が負圧になる可能性がある。その場合、油圧機械における異常な振動発生等の不具合が発生するおそれがある。
そこで、上記（１１）の構成によれば、油圧室ライン内の圧力がクラッキング圧以下になったときにチェック弁が開き、低圧油ラインから油圧室ラインを介して油圧室に低圧油が供給されるようになっている。これにより、油圧室の圧力が異常に下がることを防止し、油圧室内の圧力を適正に保つことができるので、油圧機械での深刻な不具合の発生を防止することができる。
前記油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクの油を昇圧して前記低圧油ラインに供給するためのブーストポンプと、
前記スプール弁の前記油圧室ポートと前記油圧室とを接続する油圧室ラインと、
前記スプール弁をバイパスするように、前記低圧油ラインと前記油圧室ラインとを接続するスプールバイパスラインと、
前記スプールバイパスラインに設けられ、前記油圧室ラインから前記低圧油ラインに向かう油の流れを阻止するとともに前記油圧室ライン内の圧力がクラッキング圧以下になったときに開いて前記低圧油ラインから前記油圧室ラインに向かう油の流れを許容するように構成されたチェック弁と、
をさらに備える。
例えば、スプールが上記第１状態と上記第２状態との間の中立位置にて固着した場合、油圧室が負圧になる可能性がある。その場合、油圧機械における異常な振動発生等の不具合が発生するおそれがある。
そこで、上記（１１）の構成によれば、油圧室ライン内の圧力がクラッキング圧以下になったときにチェック弁が開き、低圧油ラインから油圧室ラインを介して油圧室に低圧油が供給されるようになっている。これにより、油圧室の圧力が異常に下がることを防止し、油圧室内の圧力を適正に保つことができるので、油圧機械での深刻な不具合の発生を防止することができる。
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る風力発電装置は、
風車ロータと、
発電機と、
前記風車ロータによって駆動されて前記油を昇圧して、前記高圧油ラインに高圧油を吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記高圧油ラインを介して受け取った前記高圧油によって駆動されて前記発電機に機械的エネルギーを入力するように構成され、且つ、前記油圧ポンプの吸込み側に吐出側が接続された油圧モータと、
を備え、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方が、上記（８）乃至（１１）の何れか一項に記載の油圧機械によって構成されたことを特徴とする。
上記（１２）の構成によれば、上述した理由によりスプール弁の不具合を回避できるので、信頼性の高い風力発電装置を提供できる。
風車ロータと、
発電機と、
前記風車ロータによって駆動されて前記油を昇圧して、前記高圧油ラインに高圧油を吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記高圧油ラインを介して受け取った前記高圧油によって駆動されて前記発電機に機械的エネルギーを入力するように構成され、且つ、前記油圧ポンプの吸込み側に吐出側が接続された油圧モータと、
を備え、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方が、上記（８）乃至（１１）の何れか一項に記載の油圧機械によって構成されたことを特徴とする。
上記（１２）の構成によれば、上述した理由によりスプール弁の不具合を回避できるので、信頼性の高い風力発電装置を提供できる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ケーシングのサイドプレートに設けられたダンパ室によるダンパ効果によって、流路切替時に、スプールが高速でケーシングのサイドプレートに衝突することを防止できる。よって、ケーシング部品やその周辺部品又はスプール自体の破損等の不具合が発生することを回避できる。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
最初に、図１を参照して、本実施形態に係る風力発電装置１について説明する。なお、図１は、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１の概略構成図である。
同図にしめすように、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード２及びハブ４で構成される風車ロータ３を備える。風車ロータ３及び該風車ロータ３に連結された回転シャフト６（主軸）は、ブレード２で受けた風力エネルギーによって回転するよう構成される。
同図にしめすように、幾つかの実施形態に係る風力発電装置１は、少なくとも一本のブレード２及びハブ４で構成される風車ロータ３を備える。風車ロータ３及び該風車ロータ３に連結された回転シャフト６（主軸）は、ブレード２で受けた風力エネルギーによって回転するよう構成される。
風力発電装置１の風車ロータ３には、回転シャフト６を介して油圧ポンプ８が連結される。油圧ポンプ８には、低圧油ライン１４及び高圧油ライン１２を介して油圧モータ１０が接続される。具体的には、油圧ポンプ８の出口が高圧油ライン１２を介して油圧モータ１０の入口に接続され、油圧ポンプ８の入口が低圧油ライン１４を介して油圧モータ１０の出口に接続される。油圧ポンプ８は、回転シャフト６によって駆動されて作動油を昇圧し、高圧の作動油（高圧油）を生成する。油圧ポンプ８で生成された高圧油は高圧油ライン１２を介して油圧モータ１０に供給され、この高圧油によって油圧モータ１０が駆動される。油圧モータ１０で仕事をした後の低圧の作動油（低圧油）は、油圧モータ１０の出口と油圧ポンプ８の入口との間に設けられた低圧油ライン１４を経由して、油圧ポンプ８に再び戻される。
油圧モータ１０には発電機１６が連結される。一実施形態では、発電機１６は、電力系統に連系されるとともに、油圧モータ１０によって駆動される同期発電機である。
なお、回転シャフト６の少なくとも一部は、タワー１９上に設置されたナセル１８によって覆われている。一実施形態では、油圧ポンプ８、油圧モータ１０及び発電機１６は、ナセル１８の内部に設置される。但し、油圧モータ１０及び発電機１６の少なくとも一方は、タワー１９の内部等のナセル１８の外部に設置されてもよい。
なお、回転シャフト６の少なくとも一部は、タワー１９上に設置されたナセル１８によって覆われている。一実施形態では、油圧ポンプ８、油圧モータ１０及び発電機１６は、ナセル１８の内部に設置される。但し、油圧モータ１０及び発電機１６の少なくとも一方は、タワー１９の内部等のナセル１８の外部に設置されてもよい。
図１に示す風力発電装置１では、風車ロータ３の回転エネルギーは、油圧ポンプ８及び油圧モータ１０を含む油圧機械としての油圧トランスミッション５を介して発電機１６に入力され、発電機１６において電力が生成されるようになっている。
図２は、油圧モータ１０の構成を説明するための概略図である。
油圧モータ１０は、図２に示すように、シリンダ２０及びピストン２２により形成される複数の油圧室２４と、ピストン２２に当接するカム曲面を有するカム２６と、各油圧室２４に対して設けられたスプール弁３０と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、を有している。
油圧モータ１０は、図２に示すように、シリンダ２０及びピストン２２により形成される複数の油圧室２４と、ピストン２２に当接するカム曲面を有するカム２６と、各油圧室２４に対して設けられたスプール弁３０と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、を有している。
ピストン２２は、ピストン２２の上下動をカム２６の回転運動にスムーズに変換する観点から、シリンダ２０内を往復運動するピストン本体部２２Ａと、該ピストン本体部２２Ａに取り付けられ、カム２６のカム曲面に当接するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。なお図２には、ピストン２２がピストン本体部２２Ａとピストンローラー２２Ｂとからなる例を示した。
カム２６は、発電機１６に接続される油圧モータ１０の回転軸（クランクシャフト）２９の軸中心Ｏから偏心して設けられた偏心カムである。ピストン２２が上下動を一回行う間に、カム２６及びカム２６が取り付けられた回転軸２９は一回転するようになっている。
他の実施形態では、カム２６は、複数のローブ（凸部）を有する環状のマルチローブドカム（リングカム）であり、この場合には、カム２６及びカム２６が取り付けられた回転軸２９は一回転する間に、ピストン２２は上下動をローブの数だけ行うようになっている。
他の実施形態では、カム２６は、複数のローブ（凸部）を有する環状のマルチローブドカム（リングカム）であり、この場合には、カム２６及びカム２６が取り付けられた回転軸２９は一回転する間に、ピストン２２は上下動をローブの数だけ行うようになっている。
スプール弁３０は、油圧室２４と高圧油ライン１２とが連通する第１状態と、油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通する第２状態と、を切り替えることにより、油圧室２４の圧力を高圧油ライン１２の圧力と低圧油ライン１４の圧力とに切り替えるよう構成されている。
次に、図３を参照して、幾つかの実施形態に係るスプール弁３０の構成例について説明する。図３は、幾つかの実施形態に係るスプール弁の断面図である。なお、図３では、上記第１状態におけるスプール６０の位置と、上記第２状態におけるスプールの位置との中位置にスプール６０が存在する場合を例示している。
図３に示すように、幾つかの実施形態において、スプール弁３０は、ケーシング３１と、ケーシング３１内に収容されたスプール６０と、ケーシング３１とスプール６０の各々の端面との間に設けられた第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２と、を備える。なお、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２の具体的な構成は後述する。
ケーシング３１は、油圧室２４に連通する油圧室ポート３５と、高圧油ライン１２に連通する高圧油ポート３７と、低圧油ライン１４に連通する低圧油ポート３９と、を有する。例えば、ケーシング３１は、円筒状に形成されたケーシング本体３２と、スプール６０の両端側に配置されたサイドプレート３３ａ，３３ｂと、スプール６０の周囲を囲むようにケーシング本体３２の内周側に設けられた円筒状のスリーブ３４と、を含む。スリーブ３４には、油圧室ポート３５、高圧油ポート３７及び低圧油ポート３９が設けられている。ケーシング本体３２には、油圧室２４及び油圧室ポート３５を連通する油圧室ライン３６と、高圧油ライン１２及び高圧油ポート３７を連通する高圧油流路３８と、低圧油ライン１４及び低圧油ポート３９を連通する低圧油流路４０と、が設けられている。
スプール６０は、ケーシング３１内を軸方向に移動することで、油圧室２４と高圧油ライン１２とが連通する第１状態と、油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通する第２状態と、の間で油圧モータ１０の状態を切り替えるように構成される。なお、本明細書において、軸方向とは、スプール６０の軸方向のことである。
具体的に、スプール６０は、円筒状に形成され、軸方向の中央部に環状溝部６１が形成されている。環状溝部６１は、スプール６０の周方向に形成された環状の溝により形成され、軸方向において両側の部位に比べて径が小さくなっている。環状溝部６１の両側の周面６２は一定の径を有しており、環状溝部６１を除くスプール６０の他の部位は柱状に形成される。スプール６０の一方の端部には、第１端面６３及び第１受圧面が形成されている。例えば、第１受圧面６５は、第１端面６３の中央に位置し、第１端面６３よりも軸方向外側へ突出するように凸状に形成される。一方、スプール６０の他方の端部には、第２端面６６と、第１受圧面６５よりも面積が小さい第２受圧面６８とが形成されている。例えば、第２受圧面６８は、第２端面６６の中央に位置し、第２端面６６よりも軸方向外側へ突出するように凸状に形成される。
具体的に、スプール６０は、円筒状に形成され、軸方向の中央部に環状溝部６１が形成されている。環状溝部６１は、スプール６０の周方向に形成された環状の溝により形成され、軸方向において両側の部位に比べて径が小さくなっている。環状溝部６１の両側の周面６２は一定の径を有しており、環状溝部６１を除くスプール６０の他の部位は柱状に形成される。スプール６０の一方の端部には、第１端面６３及び第１受圧面が形成されている。例えば、第１受圧面６５は、第１端面６３の中央に位置し、第１端面６３よりも軸方向外側へ突出するように凸状に形成される。一方、スプール６０の他方の端部には、第２端面６６と、第１受圧面６５よりも面積が小さい第２受圧面６８とが形成されている。例えば、第２受圧面６８は、第２端面６６の中央に位置し、第２端面６６よりも軸方向外側へ突出するように凸状に形成される。
幾つかの実施形態に係るスプール弁３０は、基本的な構成としてさらに以下の構成を備えている。
第１受圧面６５とケーシング３１のサイドプレート３３ａとの間には第１チャンバー４３が設けられており、圧力Ｐ１の油が流入するようになっている。そして、第１受圧面６５は、第１チャンバー４３の圧力Ｐ１を受けるように形成されている。
第２受圧面６８とケーシング３１のサイドプレート３３ｂとの間には第２チャンバー４６が設けられており、圧力Ｐ１又は圧力Ｐ２の油が流入するようになっている。そして、第２受圧面６８は、第２チャンバー４６の圧力Ｐ１又は圧力Ｐ２を受けるように形成されている。ここで、圧力Ｐ２は、圧力Ｐ１よりも小さい。例えば、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、油圧室２４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。あるいは、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、低圧油ライン１４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。あるいは、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、スプール６０の周囲に略大気圧のドレインが満たされる場合、ドレインタンクの圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。
第１受圧面６５とケーシング３１のサイドプレート３３ａとの間には第１チャンバー４３が設けられており、圧力Ｐ１の油が流入するようになっている。そして、第１受圧面６５は、第１チャンバー４３の圧力Ｐ１を受けるように形成されている。
第２受圧面６８とケーシング３１のサイドプレート３３ｂとの間には第２チャンバー４６が設けられており、圧力Ｐ１又は圧力Ｐ２の油が流入するようになっている。そして、第２受圧面６８は、第２チャンバー４６の圧力Ｐ１又は圧力Ｐ２を受けるように形成されている。ここで、圧力Ｐ２は、圧力Ｐ１よりも小さい。例えば、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、油圧室２４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。あるいは、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、低圧油ライン１４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。あるいは、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、スプール６０の周囲に略大気圧のドレインが満たされる場合、ドレインタンクの圧力を上記圧力Ｐ２として利用してもよい。
スプール弁３０は、第２チャンバー４６に流入する油を、圧力Ｐ１の油と圧力Ｐ２の油との間で切り替えるための切替バルブ７０をさらに備えている。
この構成により、スプール弁３０は、第１チャンバー４３の油圧を圧力Ｐ１に維持しながら、第２チャンバー４６の油圧を圧力Ｐ１と該圧力Ｐ１よりも小さい圧力Ｐ２とで切り替えることにより、スプール６０を軸方向に移動させて、上記第１状態と上記第２状態とが切り替えられる。
この構成により、スプール弁３０は、第１チャンバー４３の油圧を圧力Ｐ１に維持しながら、第２チャンバー４６の油圧を圧力Ｐ１と該圧力Ｐ１よりも小さい圧力Ｐ２とで切り替えることにより、スプール６０を軸方向に移動させて、上記第１状態と上記第２状態とが切り替えられる。
すなわち、第１チャンバー４３の油圧が圧力Ｐ１であり、第２チャンバー４６の油圧も圧力Ｐ１である場合、第１受圧面６５及び第２受圧面６８には共通の圧力Ｐ１が作用するが、第１受圧面６５の面積は第２受圧面６８の面積よりも小さいので、第１受圧面６５が受ける力は第２受圧面６８が受ける力よりも小さくなる。そのため、第１受圧面６５と第２受圧面６８との圧力差によって、スプール６０は、軸方向において第２受圧面６８から第１受圧面６５へ向けて移動し、第１状態となる。第１状態では、環状溝部６１を介して油圧室ポート３５と高圧油ポート３７とが連通し、油圧室ポート３５と低圧油ポート３９とはスプール６０の周面６２によって遮断される。よって、第１状態において油圧室２４と高圧油ライン１２とが連通する。
一方、第１チャンバー４３の油圧が圧力Ｐ１であり、第２チャンバー４６の油圧が圧力Ｐ２である場合、第１受圧面６５には圧力Ｐ１が作用し、第２受圧面６８には圧力Ｐ１よりも小さい圧力Ｐ２が作用する。この際、第２圧力Ｐ２が十分に小さければ、第１受圧面６５の面積と第２受圧面６８の面積の差に関わらず、第１受圧面６５が受ける力は第２受圧面６８が受ける力よりも大きくなる。そのため、第１受圧面６５と第２受圧面６８との圧力差によって、スプール６０は、軸方向において第１受圧面６５から第２受圧面６８へ向けて移動し、第２状態となる。第２状態では、環状溝部６１を介して油圧室ポート３５と低圧油ポート３９とが連通し、油圧室ポート３５と高圧油ポート３７とはスプール６０の周面６２によって遮断される。よって、第２状態において油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通する。
次いで、スプール弁３０のより具体的な構成例について説明する。但し、以下に示すスプール弁３０は一構成例であって、この構成に限定されるものではない。
図３に示す例では、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、油圧室２４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用した場合を示している。
ケーシング３１には、高圧油流路３８から分岐された第１油供給路４４が設けられており、該第１油供給路４４は、第１チャンバー４３に連通している。このため、高圧油ライン１２の高圧油の一部は、高圧油流路３８及び第１油供給路４４を介して第１チャンバー４３に流入するようになっている。
ケーシング３１には、高圧油流路３８から分岐された高圧分岐流路４７が設けられおり、該高圧分岐流路４７は、切替バルブ７０の入力端に接続されている。また、ケーシング３１には、油圧室ライン３６から分岐された油圧室分岐流路４８が設けられており、該油圧室分岐流路４８も、切替バルブ７０の入力端に接続されている。さらに、ケーシング３１には、一端が切替バルブ７０の出力端に接続され、他端が第２チャンバー４６に接続された第２チャンバー流路４９が設けられている。第２チャンバー流路４９は、切替バルブ７０を介して、高圧分岐流路４７又は油圧室分岐流路４８に選択的に連通するようになっている。
図３に示す例では、高圧油ライン１２の圧力を上記圧力Ｐ１として利用し、油圧室２４の圧力を上記圧力Ｐ２として利用した場合を示している。
ケーシング３１には、高圧油流路３８から分岐された第１油供給路４４が設けられており、該第１油供給路４４は、第１チャンバー４３に連通している。このため、高圧油ライン１２の高圧油の一部は、高圧油流路３８及び第１油供給路４４を介して第１チャンバー４３に流入するようになっている。
ケーシング３１には、高圧油流路３８から分岐された高圧分岐流路４７が設けられおり、該高圧分岐流路４７は、切替バルブ７０の入力端に接続されている。また、ケーシング３１には、油圧室ライン３６から分岐された油圧室分岐流路４８が設けられており、該油圧室分岐流路４８も、切替バルブ７０の入力端に接続されている。さらに、ケーシング３１には、一端が切替バルブ７０の出力端に接続され、他端が第２チャンバー４６に接続された第２チャンバー流路４９が設けられている。第２チャンバー流路４９は、切替バルブ７０を介して、高圧分岐流路４７又は油圧室分岐流路４８に選択的に連通するようになっている。
スプール弁３０は、リリーフバルブ７２を備えていてもよい。
一構成例において、リリーフバルブ７２は、スプリング７３及びポペットバルブ７４を有する。ポペットバルブ７４は、スプリング７３によって付勢されるように構成される。そして、油圧室２４の圧力が高圧油ライン１２の圧力以上の設定圧を超えたときにポペットバルブ７４が開いて油圧室２４と高圧油ライン１２とが連通するようになっている。例えば、油に含まれる金属粉等の粉体がスプール弁３０内で詰まってスプール６０が作動しなくなった場合に、油圧室２４が高圧油ライン１２とも低圧油ライン１４とも連通していない位置にスプール６０が存在すると、油圧室２４の圧力が過剰に高くなってしまうおそれがある。そこで、リリーフバルブ７２を設けることによって、スプール６０が作動しない場合であっても、油圧室２４の圧力を設定圧以内に維持することができる。
一構成例において、リリーフバルブ７２は、スプリング７３及びポペットバルブ７４を有する。ポペットバルブ７４は、スプリング７３によって付勢されるように構成される。そして、油圧室２４の圧力が高圧油ライン１２の圧力以上の設定圧を超えたときにポペットバルブ７４が開いて油圧室２４と高圧油ライン１２とが連通するようになっている。例えば、油に含まれる金属粉等の粉体がスプール弁３０内で詰まってスプール６０が作動しなくなった場合に、油圧室２４が高圧油ライン１２とも低圧油ライン１４とも連通していない位置にスプール６０が存在すると、油圧室２４の圧力が過剰に高くなってしまうおそれがある。そこで、リリーフバルブ７２を設けることによって、スプール６０が作動しない場合であっても、油圧室２４の圧力を設定圧以内に維持することができる。
ケーシング３１とスプール弁３０との間には、第１ドレイン室５１と第２ドレイン室５３とが形成されてもよい。
一構成例において、第１ドレイン室５１は、スプール６０の第１端面６３とケーシング３１との間に形成され、低圧のドレイン油が充填されている。第２ドレイン室５３は、スプール６０の第２端面６６とケーシング３１との間に形成され、低圧のドレイン油が充填されている。図３に示す例では、ドレイン油として低圧油が用いられている。この場合、第１ドレイン室５１と低圧油ライン１４とが第１ドレイン流路５２によって連通しており、第２ドレイン室５３と低圧油ライン１４とが第２ドレイン流路５４によって連通している。
一構成例において、第１ドレイン室５１は、スプール６０の第１端面６３とケーシング３１との間に形成され、低圧のドレイン油が充填されている。第２ドレイン室５３は、スプール６０の第２端面６６とケーシング３１との間に形成され、低圧のドレイン油が充填されている。図３に示す例では、ドレイン油として低圧油が用いられている。この場合、第１ドレイン室５１と低圧油ライン１４とが第１ドレイン流路５２によって連通しており、第２ドレイン室５３と低圧油ライン１４とが第２ドレイン流路５４によって連通している。
スプール弁３０は、位置センサ１３５を有していてもよい。
一構成例において、位置センサ１３５は、軸方向におけるスプール６０の位置を検出するように構成される。例えば、位置センサ１３５は、第２チャンバー４６に設けられている。位置センサ１３５としては、例えば渦電流式の変位センサを用いることができる。この場合、位置センサ１３５はコイルセンサであり、位置センサ１３５には数ＭＨｚ程度の高周波信号が不図示の発振回路から供給される。位置センサ１３５に高周波信号が供給されている間に、スプール６０に取り付けられたターゲット金属としての銅製チューブと位置センサ１３５との距離が変化すると、その距離の変化に応じて銅製チューブの表面の渦電流が変化するため、この渦電流の変化に起因する位置センサ１３５のインピーダンス変化からスプール６０の変位を検出することができる。
一構成例において、位置センサ１３５は、軸方向におけるスプール６０の位置を検出するように構成される。例えば、位置センサ１３５は、第２チャンバー４６に設けられている。位置センサ１３５としては、例えば渦電流式の変位センサを用いることができる。この場合、位置センサ１３５はコイルセンサであり、位置センサ１３５には数ＭＨｚ程度の高周波信号が不図示の発振回路から供給される。位置センサ１３５に高周波信号が供給されている間に、スプール６０に取り付けられたターゲット金属としての銅製チューブと位置センサ１３５との距離が変化すると、その距離の変化に応じて銅製チューブの表面の渦電流が変化するため、この渦電流の変化に起因する位置センサ１３５のインピーダンス変化からスプール６０の変位を検出することができる。
上記した構成を有するスプール弁３０においては、第１状態と第２状態とを切り替える時、すなわちスプール６０が移動する時に、スプール６０がケーシング３１に高速で衝突して、ケーシング部品やその周辺部品又はスプール自体の破損等の不具合が発生する可能性がある。そのため、本実施形態に係るスプール弁３０は、スプール６０の円滑な移動を目的として、さらに以下の構成を備えている。
図４は、一実施形態に係るスプール弁の概略構成図である。図５は、他の実施形態に係るスプール弁の概略構成図である。図６は、さらに他の実施形態に係るスプール弁の概略構成図である。
幾つかの実施形態において、図３乃至図６に示すように、スプール弁３０は、スプール６０がストロークエンド直前に到達したときにスプール６０を減速するように構成された一対の第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２を備える。第１ダンパ室８０は、スプール６０の第１端面６３と、該第１端面６３に対向するサイドプレート３３ａとの間に形成される。例えば、第１端面６３は、中央部が軸方向外側に突出するように形成された第１突出部６４を有しており、第１ダンパ室８０は、第１突出部６４に対応した形状に構成される。同様に、第２ダンパ室８２は、スプール６０の第２端面６６と、該第２端面６６に対向するサイドプレート３３ｂとの間に形成される。例えば、第２端面６６は、中央部が軸方向外側に突出するように形成された第２突出部６７を有しており、第２ダンパ室８２は、第２突出部６７に対応した形状に構成される。
幾つかの実施形態において、図３乃至図６に示すように、スプール弁３０は、スプール６０がストロークエンド直前に到達したときにスプール６０を減速するように構成された一対の第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２を備える。第１ダンパ室８０は、スプール６０の第１端面６３と、該第１端面６３に対向するサイドプレート３３ａとの間に形成される。例えば、第１端面６３は、中央部が軸方向外側に突出するように形成された第１突出部６４を有しており、第１ダンパ室８０は、第１突出部６４に対応した形状に構成される。同様に、第２ダンパ室８２は、スプール６０の第２端面６６と、該第２端面６６に対向するサイドプレート３３ｂとの間に形成される。例えば、第２端面６６は、中央部が軸方向外側に突出するように形成された第２突出部６７を有しており、第２ダンパ室８２は、第２突出部６７に対応した形状に構成される。
上記構成によれば、スプール弁３０における第１状態と第２状態との切替時、スプール６０が軸方向に移動してストロークエンド直前に到達したときに、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内に貯留された油（例えば作動油）によってスプール６０が減速する。そのため、スプール６０が高速でサイドプレート３３ａ，３３ｂに衝突することを防止でき、ケーシング部品やその周辺部品又はスプール自体の破損等の不具合が発生することを回避できる。
スプール弁３０は、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２によるスプール６０の減速効果を変化可能に構成されたダンパ効果調節部８５（図３参照）をさらに備える。
例えば、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２の油の種類やスプール弁３０の使用温度によって油の粘度が異なることがある。その場合、常に一定のダンパ効果を得ることは難しくなる。具体的には、油温が高くなり粘度が低下すると、ダンパの効果が小さくなってスプール６０が十分に減速されない可能性がある。
そこで、上記構成によれば、ダンパ効果調節部８５によって、ダンパの効果を調整可能としたので、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内の油の種類やスプール弁３０の使用環境（例えば油温）等に応じて、スプール６０を適切に減速させることができる。
例えば、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２の油の種類やスプール弁３０の使用温度によって油の粘度が異なることがある。その場合、常に一定のダンパ効果を得ることは難しくなる。具体的には、油温が高くなり粘度が低下すると、ダンパの効果が小さくなってスプール６０が十分に減速されない可能性がある。
そこで、上記構成によれば、ダンパ効果調節部８５によって、ダンパの効果を調整可能としたので、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内の油の種類やスプール弁３０の使用環境（例えば油温）等に応じて、スプール６０を適切に減速させることができる。
図４に示すように、一実施形態に係るスプール弁３０において、上記ダンパ効果調節部８５（図３参照）は、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に対応してそれぞれ設けられる一対の第１アキュムレータ９０及び第２アキュムレータ９５を含む。
第１アキュムレータ９０は、第１ダンパ室８０に連通する油室９１と、変形可能なブラダ９３を介して油室９１から隔てて設けられるガス室９２と、を有する。油室９１と第１ダンパ室８０とは、第１流路８１を介して接続される。
第２アキュムレータ９５は、第２ダンパ室８２に連通する油室９６と、変形可能なブラダ９８を介して油室９６から隔てて設けられるガス室９７と、を有する。油室９６と第２ダンパ室８２とは、第２流路８３を介して接続される。
第１アキュムレータ９０は、第１ダンパ室８０に連通する油室９１と、変形可能なブラダ９３を介して油室９１から隔てて設けられるガス室９２と、を有する。油室９１と第１ダンパ室８０とは、第１流路８１を介して接続される。
第２アキュムレータ９５は、第２ダンパ室８２に連通する油室９６と、変形可能なブラダ９８を介して油室９６から隔てて設けられるガス室９７と、を有する。油室９６と第２ダンパ室８２とは、第２流路８３を介して接続される。
上記構成によれば、スプール弁３０の使用圧力又は第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内の油の種類やスプール弁３０の使用環境（例えば油温）等に応じて、第１アキュムレータ９０及び第２アキュムレータ９５内のガス容量を変更することで、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内の油柱バネ強度を可変にできる。また、ダンパ効果調節部が、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２にそれぞれ接続された第１アキュムレータ９０及び第２アキュムレータ９５により構成されるので、簡便な構成によってスプール６０の適切な減速が可能となる。
図５に示すように、他の実施形態に係るスプール弁３０において、上記ダンパ効果調節部８５（図３参照）は、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に対応してそれぞれ設けられた第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２と、高圧油ライン１２から分岐して設けられた高圧分岐ライン１０５，１０５ａ及び１０５ｂと、高圧分岐ライン１０５に設けられた可変型減圧弁１１０と、を含む。
高圧分岐ライン１０５は一端が高圧油ライン１２に接続され、他端が高圧分岐ライン１０５ａ及び高圧分岐ライン１０５ｂに分岐している。
第１チェック弁１００は、上流側に、第１ダンパ室８０に接続された第１流路１０１が設けられ、下流側に、高圧油ライン１２から分岐した高圧分岐ライン１０５ａが設けられている。そして、第１チェック弁１００は、第１ダンパ室８０への油の流入を阻止するとともに第１ダンパ室８０内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて第１ダンパ室８０からの油の流出を許容するように構成される。
第２チェック弁１０２は、上流側に、第２ダンパ室８２に接続された第２流路１０３が設けられ、下流側に、高圧油ライン１２から分岐した高圧分岐ライン１０５ｂが設けられている。そして、第２チェック弁１０２は、第２ダンパ室８２への油の流入を阻止するとともに第２ダンパ室８２内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて第２ダンパ室８２からの油の流出を許容するように構成される。
なお、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２の上流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に近い側であり、下流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２から遠い側である。
第１チェック弁１００は、上流側に、第１ダンパ室８０に接続された第１流路１０１が設けられ、下流側に、高圧油ライン１２から分岐した高圧分岐ライン１０５ａが設けられている。そして、第１チェック弁１００は、第１ダンパ室８０への油の流入を阻止するとともに第１ダンパ室８０内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて第１ダンパ室８０からの油の流出を許容するように構成される。
第２チェック弁１０２は、上流側に、第２ダンパ室８２に接続された第２流路１０３が設けられ、下流側に、高圧油ライン１２から分岐した高圧分岐ライン１０５ｂが設けられている。そして、第２チェック弁１０２は、第２ダンパ室８２への油の流入を阻止するとともに第２ダンパ室８２内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて第２ダンパ室８２からの油の流出を許容するように構成される。
なお、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２の上流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に近い側であり、下流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２から遠い側である。
可変型減圧弁１１０は、高圧分岐ライン１０５に設けられ、高圧分岐ライン１０５における圧力を減圧して第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２のクラッキング圧を調節するように構成される。この可変型減圧弁１１０は、油の温度又は高圧油ライン１２内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき、高圧分岐ライン１０５における減圧量を調節するように構成されてもよい。
具体的には、可変型減圧弁１１０は、コントローラ１１２の指令に基づいて、ソレノイドバルブ１１１によって設定圧が制御されるように構成される。圧力計１１３で計測された高圧油ライン１２の高圧油の圧力、及び、温度計１１４で計測された低圧油ライン１４の低圧油の温度の少なくとも一方がコントローラ１１２に入力される。なお、温度計１１４は低圧油ライン１４に設けられる構成に限定されるものではなく、例えば温度計が高圧油ライン１２に設けられた構成であってもよい。あるいは、油を貯留する貯留タンクが低圧油ライン１４に接続されている場合、貯留タンク内の油温を計測する構成であってもよい。
コントローラ１１２では、入力信号に基づいて可変型減圧弁１１０の設定圧を演算して、設定圧信号をソレノイドバルブ１１１に送信する。ソレノイドバルブ１１１は、設定圧信号に基づいて可変型減圧弁１１０の設定圧を制御する。これにより、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２の下流側に設けられた高圧分岐ライン１０５ａ及び高圧分岐ライン１０５ｂ内の圧力が変更される。したがって、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２のクラッキング圧も変更される。
コントローラ１１２では、入力信号に基づいて可変型減圧弁１１０の設定圧を演算して、設定圧信号をソレノイドバルブ１１１に送信する。ソレノイドバルブ１１１は、設定圧信号に基づいて可変型減圧弁１１０の設定圧を制御する。これにより、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２の下流側に設けられた高圧分岐ライン１０５ａ及び高圧分岐ライン１０５ｂ内の圧力が変更される。したがって、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２のクラッキング圧も変更される。
上記構成によれば、可変型減圧弁１１０によって、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２の下流側の圧力を変更することによって、スプール弁３０の使用圧力又は第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２内の油の種類やスプール弁３０の使用環境（例えば油温）等に応じて、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２によるダンパの効果を調節することができる。また、油の温度又は高圧油ライン１２内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき可変型減圧弁１１０を制御するようにすれば、可変型減圧弁１１０の自動制御が可能となり、ケーシング３１の環境が変化してもダンパの性能を任意に調整することができる。
図６に示すように、さらに他の実施形態に係るスプール弁３０において、上記ダンパ効果調節部８５（図３参照）は、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に対応してそれぞれ設けられた一対の第１オリフィス１２０及び第２オリフィス１２２と、第１オリフィス１２０及び第２オリフィス１２２の下流側の圧力を切り替えるための切替え弁１３０と、スプール６０の位置を検出する位置センサ１３５と、を含む。
なお、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２の上流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に近い側であり、下流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２から遠い側である。
なお、第１チェック弁１００及び第２チェック弁１０２の上流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に近い側であり、下流側とは、第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２から遠い側である。
第１オリフィス１２０は、第１ダンパ室８０に連通する第１流路１２１に設けられている。第２オリフィス１２２は、第２ダンパ室８２に連通する第２流路１２３に設けられている。
切替え弁１３０は、供給ポート１３１と、タンクポート１３２と、第１制御ポート１３３と、第２制御ポート１３４と、を有する。供給ポート１３１は、高圧分岐ライン１２５を介して高圧油ライン１２に連通している。タンクポート１３２は、低圧分岐ライン１２６を介して低圧油ライン１４に連通している。第１制御ポート１３３は、第１オリフィス１２０を介して第１流路１２１に連通している。第２制御ポート１３４は、第２オリフィス１２２を介して第２流路１２３に連通している。
位置センサ１３５は、スプール６０の軸方向における位置を検出し、検出された検出信号をコントローラ１３６に送信する。
切替え弁１３０は、供給ポート１３１と、タンクポート１３２と、第１制御ポート１３３と、第２制御ポート１３４と、を有する。供給ポート１３１は、高圧分岐ライン１２５を介して高圧油ライン１２に連通している。タンクポート１３２は、低圧分岐ライン１２６を介して低圧油ライン１４に連通している。第１制御ポート１３３は、第１オリフィス１２０を介して第１流路１２１に連通している。第２制御ポート１３４は、第２オリフィス１２２を介して第２流路１２３に連通している。
位置センサ１３５は、スプール６０の軸方向における位置を検出し、検出された検出信号をコントローラ１３６に送信する。
コントローラ１３６は、検出信号に基づいて、第１制御ポート１３３に供給ポート１３１が連通して第２制御ポート１３４にタンクポート１３２が連通した状態と、第２制御ポート１３４に供給ポート１３１が連通して第１制御ポート１３３にタンクポート１３２が連通した状態との間で、切替え弁１３０のポート間連通状態を切り替えるように構成される。
例えば、位置センサ１３５によって、スプール６０が第１ダンパ室８０側に変位していることを検出した場合、コントローラ１３６によって、第１制御ポート１３３に供給ポート１３１が連通して第２制御ポート１３４にタンクポート１３２が連通した状態となるように切替え弁１３０を制御する。これにより、第１オリフィス１２０の下流側における圧力が高くなり、この高圧油が第１オリフィス１２０を介して第１ダンパ室８０に供給されるので、第１ダンパ室８０側へ向かうスプール６０を減速させることができる。一方、位置センサ１３５によって、スプール６０が第２ダンパ室８２側に変位していることを検出した場合、コントローラ１３６によって、第２制御ポート１３４に供給ポート１３１が連通して第１制御ポート１３３にタンクポート１３２が連通した状態となるように切替え弁１３０を制御する。これにより、第２オリフィス１２２の下流側における圧力が高くなり、この高圧油が第２オリフィス１２２を介して第２ダンパ室８２に供給されるので、第２ダンパ室８２側へ向かうスプール６０を減速させることができる。なお、位置センサ１３５で検出されるスプール６０の位置が規定の位置に到達したら、切替え弁１３０は上記第１状態と上記第２状態の中立の位置に戻るようになっている。なお、切替え弁１３０は、スプール６０の変位、スプール６０の変位に基づく速度、又はスプール６０の変位に基づく加速度に基づいてポート間連通状態を切り替えるようにしてもよい。
上記構成によれば、位置センサ１３５の検出信号に応じて第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に高圧油が供給されるので、スプール６０を適切に減速させることができる。また、位置センサ１３５を用いるようにしたので、切替え弁１３０の動作タイミングを任意に調整することも可能となる。
上記構成によれば、位置センサ１３５の検出信号に応じて第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２に高圧油が供給されるので、スプール６０を適切に減速させることができる。また、位置センサ１３５を用いるようにしたので、切替え弁１３０の動作タイミングを任意に調整することも可能となる。
上述した実施形態において、スプール弁３０の動作中にスプール６０が中立位置で固着した場合、油圧室２４内の圧力がピストン上昇時では高圧、ピストン下降時では負圧となり、例えば油圧モータ１０に異常な振動が発生し、油圧モータ１０を損傷させる可能性がある。
そこで、スプール６０の固着に起因した油圧モータ１０での深刻な不具合の発生を防止することを目的として、本実施形態に係る油圧モータ１０（図２及び図３では油圧モータ１０を例示している）は、以下の構成を備えていてもよい。なお、図７は、図８は、幾つかの実施形態に係る油圧モータ１０の概略構成図である。
そこで、スプール６０の固着に起因した油圧モータ１０での深刻な不具合の発生を防止することを目的として、本実施形態に係る油圧モータ１０（図２及び図３では油圧モータ１０を例示している）は、以下の構成を備えていてもよい。なお、図７は、図８は、幾つかの実施形態に係る油圧モータ１０の概略構成図である。
図７は、一実施形態に係る油圧モータ１０の概略構成図である。
同図に示すように、一実施形態に係る油圧モータ１０は、油圧室２４と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、油圧室２４、高圧油ライン１２及び低圧油ライン１４に対して並列に設けられた複数のスプール弁３０ａ，３０ｂと、を備える。この場合、油圧モータ１０が、後述する図８に示すように１つのスプール弁３０のみ備える場合に比べて、各スプール弁３０ａ，３０ｂの容量は小さくてもよい。なお、図示される例では、２つのスプール弁３０ａ，３０ｂを示しているが、スプール弁は２つ以上設けられていてもよい。
同図に示すように、一実施形態に係る油圧モータ１０は、油圧室２４と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、油圧室２４、高圧油ライン１２及び低圧油ライン１４に対して並列に設けられた複数のスプール弁３０ａ，３０ｂと、を備える。この場合、油圧モータ１０が、後述する図８に示すように１つのスプール弁３０のみ備える場合に比べて、各スプール弁３０ａ，３０ｂの容量は小さくてもよい。なお、図示される例では、２つのスプール弁３０ａ，３０ｂを示しているが、スプール弁は２つ以上設けられていてもよい。
スプール弁３０ａ，３０ｂは、それぞれ、油圧室ポート３５ａ，３５ｂと、高圧油ポート３７ａ，３７ｂと、低圧油ポート３９ａ，３９ｂと、を備えている。油圧室ポート３５ａ，３５ｂは、それぞれ、油圧室ライン３６から分岐した油圧室分岐ライン３６ａ，３６ｂを介して油圧室２４に接続されている。高圧油ポート３７ａ，３７ｂは、それぞれ、高圧油ライン１２から分岐した高圧分岐ライン１２ａ，１２ｂを介して高圧油ライン１２に接続されている。低圧油ポート３９ａ，３９ｂは、それぞれ、低圧油ライン１４から分岐した低圧分岐ライン１４ａ，１４ｂを介して低圧油ライン１４に接続されている。
高圧油ライン１２には、高圧油ライン１２内の高圧油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４５を介して高圧油を排出するためのリリーフライン１４１が接続されている。また、油圧室ライン３６には、油圧室２４又は油圧室ライン３６内の作動油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４７を介して油圧室２４内の作動油を排出するためのリリーフライン１４６が接続されている。リリーフライン１４１又はリリーフライン１４６は、他端側が低圧油ライン１４に接続されていてもよいし、後述する貯留タンク１５０に接続されていてもよい。
高圧油ライン１２には、高圧油ライン１２内の高圧油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４５を介して高圧油を排出するためのリリーフライン１４１が接続されている。また、油圧室ライン３６には、油圧室２４又は油圧室ライン３６内の作動油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４７を介して油圧室２４内の作動油を排出するためのリリーフライン１４６が接続されている。リリーフライン１４１又はリリーフライン１４６は、他端側が低圧油ライン１４に接続されていてもよいし、後述する貯留タンク１５０に接続されていてもよい。
また、油圧モータ１０は、スプール弁３０ａ，３０ｂのそれぞれに設けられ、ケーシング３１内におけるスプール６０（図３参照）の軸方向における位置を検出するための複数の位置センサ１３５ａ，１３５ｂと、位置センサ１３５ａ，１３５ｂで検出された検出信号に基づき、スプール弁３０ａ，３０ｂを制御するためのコントローラ１４９と、をさらに備える。
コントローラ１４９は、位置センサ１３５ａ，１３５ｂで検出された検出信号に基づき、スプール弁３０ａ，３０ｂのうち少なくとも一つにおいてスプール６０の固着が生じたと判断されるとき、固着が生じていない他のスプール弁３０ａ，３０ｂの状態を上記第２状態に制御するように構成される。ここで、第２状態とは、油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通した状態である。
コントローラ１４９は、位置センサ１３５ａ，１３５ｂで検出された検出信号に基づき、スプール弁３０ａ，３０ｂのうち少なくとも一つにおいてスプール６０の固着が生じたと判断されるとき、固着が生じていない他のスプール弁３０ａ，３０ｂの状態を上記第２状態に制御するように構成される。ここで、第２状態とは、油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通した状態である。
例えば、コントローラ１４９では、各スプール弁３０ａ，３０ｂの開閉指令と、位置センサ１３５ａ，１３５ｂで検出された検出信号とをモニタリングする。なお、位置センサ１３５ａ，１３５ｂで検出される検出信号は、上述したように、スプール６０の変位（位置）であってもよいし、スプール６０の変位に基づく速度であってもよいし、スプール６０の変位に基づく加速度であってもよい。そして、各スプール弁３０ａ，３０ｂの開閉指令と、スプール６０の検出信号との偏差を算出し、この偏差が閾値を超えた場合、該当するスプール弁３０ａ，３０ｂに固着が生じたと判断する。スプール弁３０ａに固着が生じたと判断された場合、コントローラ１４９は、固着が生じていない他のスプール弁３０ｂの状態を上記第２状態に制御する。これにより、スプール弁３０ａにおいて、高圧油ライン１２と油圧室２４とが連通した状態で固着が生じた場合であっても、固着が生じていない他のスプール弁３０ｂにおいて油圧室２４と低圧油ライン１４とが連通されているため、油圧室２４内が過剰に高圧になることを防げる。すなわち、スプール弁３０ａ，３０ｂにおいてスプール６０の固着等の動作不良が発生した場合であっても、油圧室２４内の圧力を適正に保つことができるので、油圧モータ１０での深刻な不具合の発生を防止することができる。
図８は、他の実施形態に係る油圧モータ１０の概略構成図である。
同図に示すように、他の実施形態に係る油圧モータ１０は、油圧室２４と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、スプール弁３０と、を備える。
同図に示すように、他の実施形態に係る油圧モータ１０は、油圧室２４と、高圧油ライン１２と、低圧油ライン１４と、スプール弁３０と、を備える。
スプール弁３０は、油圧室ライン３６を介して油圧室２４に接続された油圧室ポート３５と、高圧油ライン１２に接続された高圧油ポート３７と、低圧油ライン１４に接続された低圧油ポート３９と、を含む。高圧油ライン１２には、高圧油ライン１２内の高圧油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４５を介して高圧油を排出するためのリリーフライン１４１が接続されている。また、油圧室ライン３６には、油圧室２４又は油圧室ライン３６内の作動油が設定圧以上となった場合にリリーフバルブ１４７を介して油圧室２４内の作動油を排出するためのリリーフライン１４６が接続されている。リリーフライン１４１又はリリーフライン１４６は、他端側が低圧油ライン１４に接続されていてもよいし、後述する貯留タンク１５０に接続されていてもよい。
また、油圧モータ１０は、油を貯留するための貯留タンク１５０と、貯留タンク１５０と低圧油ライン１４とを接続する低圧油供給ライン１５１と、低圧油供給ライン１５１に設けられたブーストポンプ１５２及びチェック弁１５３と、スプール弁３０をバイパスするように、低圧油ライン１４と油圧室ライン３６とを接続するスプールバイパスライン１５５と、スプールバイパスライン１５５に設けられたチェック弁１５６と、をさらに備える。
ブーストポンプ１５２は、貯留タンク１５０の油を昇圧して低圧油ライン１４に供給するように構成される。チェック弁１５３はブーストポンプ１５２の下流側に設けられて、低圧油ライン１４から貯留タンク１５０へ低圧油供給ライン１５１を通って低圧油が逆流することを阻止するようになっている。
スプールバイパスライン１５５に設けられたチェック弁１５６は、油圧室ライン３６から低圧油ライン１４に向かう油の流れを阻止するとともに、油圧室ライン３６内の圧力がクラッキング圧以下になったときに開いて低圧油ライン１４から油圧室ライン３６に向かう油の流れを許容するように構成される。
スプールバイパスライン１５５に設けられたチェック弁１５６は、油圧室ライン３６から低圧油ライン１４に向かう油の流れを阻止するとともに、油圧室ライン３６内の圧力がクラッキング圧以下になったときに開いて低圧油ライン１４から油圧室ライン３６に向かう油の流れを許容するように構成される。
例えば、スプール６０が上記第１状態と上記第２状態との間の中立位置にて固着した場合、油圧室２４が負圧になる可能性がある。その場合、油圧モータ１０における異常な振動発生等の不具合が発生するおそれがある。
そこで、上記構成によれば、油圧室ライン３６内の圧力がクラッキング圧以下になったときにチェック弁１５６が開き、低圧油ライン１４から油圧室ライン３６を介して油圧室２４に低圧油が供給されるようになっている。これにより、油圧室２４の圧力が異常に下がることを防止し、油圧室２４内の圧力を適正に保つことができるので、油圧モータ１０での深刻な不具合の発生を防止することができる。
そこで、上記構成によれば、油圧室ライン３６内の圧力がクラッキング圧以下になったときにチェック弁１５６が開き、低圧油ライン１４から油圧室ライン３６を介して油圧室２４に低圧油が供給されるようになっている。これにより、油圧室２４の圧力が異常に下がることを防止し、油圧室２４内の圧力を適正に保つことができるので、油圧モータ１０での深刻な不具合の発生を防止することができる。
なお、図８に示した構成を、図７に示した構成に適用することもできる。
すなわち、図７に示す油圧モータ１０は、図８において説明したように油を貯留するための貯留タンク１５０と、貯留タンク１５０と低圧油ライン１４とを接続する低圧油供給ライン１５１と、低圧油供給ライン１５１に設けられたブーストポンプ１５２及びチェック弁１５３と、スプール弁３０ａ，３０ｂをバイパスするように、低圧油ライン１４と油圧室ライン３６とを接続するスプールバイパスライン１５５と、スプールバイパスライン１５５に設けられたチェック弁１５６と、をさらに備えていてもよい。
すなわち、図７に示す油圧モータ１０は、図８において説明したように油を貯留するための貯留タンク１５０と、貯留タンク１５０と低圧油ライン１４とを接続する低圧油供給ライン１５１と、低圧油供給ライン１５１に設けられたブーストポンプ１５２及びチェック弁１５３と、スプール弁３０ａ，３０ｂをバイパスするように、低圧油ライン１４と油圧室ライン３６とを接続するスプールバイパスライン１５５と、スプールバイパスライン１５５に設けられたチェック弁１５６と、をさらに備えていてもよい。
上述した少なくとも一の実施形態によれば、ケーシング３１のサイドプレート３３ａ，３３ｂに設けられた第１ダンパ室８０及び第２ダンパ室８２によるダンパ効果によって、流路切替時に、スプール６０が高速でサイドプレート３３ａ，３３ｂに衝突することを防止できる。よって、ケーシング部品やその周辺部品又はスプール自体の破損等の不具合が発生することを回避できる。
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上記実施形態では、油圧機械として風力発電装置１の油圧モータ１０について説明したが、本実施形態の油圧機械は、風力発電装置１以外の他の油圧機械利用装置にも適用できる。また、本実施形態のスプール弁３０，３０ａ，３０ｂが適用される油圧機械は、例えば油圧ポンプ８等の他の油圧機械にも適用できる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
１ 風力発電装置
３ 風車ロータ
５ 油圧トランスミッション
８ 油圧ポンプ
１０ 油圧モータ
１２ 高圧油ライン
１２ａ，１２ｂ 高圧分岐ライン
１４ 低圧油ライン
１４ａ，１４ｂ 低圧分岐ライン
１６ 発電機
２０ シリンダ
２２ ピストン
２４ 油圧室
３０，３０ａ，３０ｂ スプール弁
３１ ケーシング
３３ａ，３３ｂ サイドプレート
３３ｂ サイドプレート
３５，３５ａ，３５ｂ 油圧室ポート
３６ 油圧室ライン
３６ａ，３６ｂ 油圧室分岐ライン
３７，３７ａ，３７ｂ 高圧油ポート
３８ 高圧油流路
３９，３９ａ，３９ｂ 低圧油ポート
４０ 低圧油流路
４３ 第１チャンバー
４６ 第２チャンバー
６０ スプール
６１ 環状溝部
６５ 第１受圧面
６８ 第２受圧面
７０ 切替バルブ
８０ 第１ダンパ室
８２ 第２ダンパ室
８５ ダンパ効果調節部
９０ 第１アキュムレータ
９５ 第２アキュムレータ
１００ 第１チェック弁
１０２ 第２チェック弁
１０５，１０５ａ，１０５ｂ 高圧分岐ライン
１１０ 可変型減圧弁
１１２，１３６，１４９ コントローラ
１１３ 圧力計
１１４ 温度計
１２０ 第１オリフィス
１２２ 第２オリフィス
１２５ 高圧分岐ライン
１２６ 低圧分岐ライン
１３０ 切替え弁
１３１ 供給ポート
１３２ タンクポート
１３３ 第１制御ポート
１３４ 第２制御ポート
１３５，１３５ａ，１３５ｂ 位置センサ
１５０ 貯留タンク
１５１ 低圧油供給ライン
１５２ ブーストポンプ
１５３，１５６ チェック弁
１５５ スプールバイパスライン
３ 風車ロータ
５ 油圧トランスミッション
８ 油圧ポンプ
１０ 油圧モータ
１２ 高圧油ライン
１２ａ，１２ｂ 高圧分岐ライン
１４ 低圧油ライン
１４ａ，１４ｂ 低圧分岐ライン
１６ 発電機
２０ シリンダ
２２ ピストン
２４ 油圧室
３０，３０ａ，３０ｂ スプール弁
３１ ケーシング
３３ａ，３３ｂ サイドプレート
３３ｂ サイドプレート
３５，３５ａ，３５ｂ 油圧室ポート
３６ 油圧室ライン
３６ａ，３６ｂ 油圧室分岐ライン
３７，３７ａ，３７ｂ 高圧油ポート
３８ 高圧油流路
３９，３９ａ，３９ｂ 低圧油ポート
４０ 低圧油流路
４３ 第１チャンバー
４６ 第２チャンバー
６０ スプール
６１ 環状溝部
６５ 第１受圧面
６８ 第２受圧面
７０ 切替バルブ
８０ 第１ダンパ室
８２ 第２ダンパ室
８５ ダンパ効果調節部
９０ 第１アキュムレータ
９５ 第２アキュムレータ
１００ 第１チェック弁
１０２ 第２チェック弁
１０５，１０５ａ，１０５ｂ 高圧分岐ライン
１１０ 可変型減圧弁
１１２，１３６，１４９ コントローラ
１１３ 圧力計
１１４ 温度計
１２０ 第１オリフィス
１２２ 第２オリフィス
１２５ 高圧分岐ライン
１２６ 低圧分岐ライン
１３０ 切替え弁
１３１ 供給ポート
１３２ タンクポート
１３３ 第１制御ポート
１３４ 第２制御ポート
１３５，１３５ａ，１３５ｂ 位置センサ
１５０ 貯留タンク
１５１ 低圧油供給ライン
１５２ ブーストポンプ
１５３，１５６ チェック弁
１５５ スプールバイパスライン
Claims (12)
- 油圧室と、高圧油ラインと、低圧油ラインと、を備える油圧機械に用いられるスプール弁であって、
前記油圧室に連通する油圧室ポート、前記高圧油ラインに連通する高圧ポート、および、前記低圧油ラインに連通する低圧ポートと、スプール軸方向における両側に位置する一対のサイドプレートと、を有するケーシングと、
前記ケーシング内をスプール軸方向に移動することで、前記油圧室と前記高圧油ラインとが連通する第１状態と、前記油圧室と前記低圧油ラインとが連通する第２状態と、の間で前記油圧機械の状態を切り替えるように構成されたスプールと、
前記スプール軸方向における前記スプールの両端面と、該両端面にそれぞれ対向する前記ケーシングの一対のサイドプレートとの間にそれぞれ位置する一対のダンパ室と、
を備え、
前記スプールは、
前記スプール軸方向に突出するように前記スプールの第１端面に設けられ、前記一対のサイドプレートのうち第１サイドプレートに設けられた第１凹部に嵌合可能に構成された第１突出部と、
前記スプール軸方向に突出するように前記スプールの第２端面に設けられ、前記一対のサイドプレートのうち第２サイドプレートに設けられた第２凹部に嵌合可能に構成された第２突出部と、
を含み、
前記第１突出部は、前記スプールが前記第２サイドプレート側に位置するときに前記第１凹部と非嵌合状態にあり、前記スプールが前記第１サイドプレート側に位置するときに前記第１凹部と嵌合して前記一対のダンパ室のうち第１ダンパ室を形成し、
前記第２突出部は、前記スプールが前記第１サイドプレート側に位置するときに前記第２凹部と非嵌合状態にあり、前記スプールが前記第２サイドプレート側に位置するときに前記第２凹部と嵌合して前記一対のダンパ室のうち第２ダンパ室を形成し、
前記スプールがストロークエンド直前に到達したときに、前記第１ダンパ室又は前記第２ダンパ室のうち何れか一方の前記ダンパ室に貯留された油によって減速されるように構成された
ことを特徴とするスプール弁。 - 前記一対のダンパ室による前記スプールの減速効果を変化可能に構成されたダンパ効果調節部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のスプール弁。
- 前記ダンパ効果調節部は、前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられる一対のアキュムレータを含み、
前記アキュムレータの各々は、各ダンパ室に連通する油室と、変形可能なブラダを介して前記油室から隔てて設けられるガス室と、を有することを特徴とする請求項２に記載のスプール弁。 - 前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられ、かつ、前記ダンパ室への油の流入を阻止するとともに前記ダンパ室内の圧力がクラッキング圧以上になったときに開いて前記ダンパ室からの油の流出を許容するようにそれぞれ構成された一対のチェック弁と、
前記高圧油ラインから分岐して設けられ、前記一対のチェック弁の下流側に接続される高圧分岐ラインと、
前記高圧分岐ラインに設けられ、前記高圧分岐ラインにおける圧力を減圧して前記チェック弁のクラッキング圧を調節するように構成された可変型減圧弁と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のスプール弁。 - 前記可変型減圧弁は、前記油の温度又は前記高圧油ライン内の圧力の少なくとも一方の計測値に基づき、前記高圧分岐ラインにおける減圧量を調節するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のスプール弁。
- 前記ダンパ効果調節部は、
前記一対のダンパ室に対応してそれぞれ設けられた一対のオリフィスと、
前記高圧油ラインに連通する供給ポート、前記低圧油ラインに連通するタンクポート、および、前記一対のオリフィスの下流側にそれぞれ連通する第１制御ポート及び第２制御ポートを有する切替え弁と、
を含み、
前記切替え弁は、前記第１制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第２制御ポートに前記タンクポートが連通した状態と、前記第２制御ポートに前記供給ポートが連通して前記第１制御ポートに前記タンクポートが連通した状態との間でポート間連通状態を切り替え可能に構成されたことを特徴とする請求項２に記載のスプール弁。 - 前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための位置センサをさらに備え、
前記ダンパ効果調節部の前記切替え弁は、前記位置センサの検出信号に基づいて、前記ポート間連通状態を切り替えるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載のスプール弁。 - 請求項１乃至７の何れか一項に記載の１個以上のスプール弁と、
前記油圧室と、
前記高圧油ラインと、
前記低圧油ラインと、
を備えたことを特徴とする油圧機械。 - 前記油圧機械は、前記油圧室、前記高圧油ライン及び前記低圧油ラインに対して並列に設けられた複数の前記スプール弁を備えていることを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
- 前記複数のスプール弁のそれぞれに設けられ、前記ケーシング内における前記スプールの位置を検出するための複数の位置センサと、
前記位置センサによる検出信号に基づき、前記複数のスプール弁のうち少なくとも一つにおいて前記スプールの固着が生じたと判断されるとき、前記固着が生じていない他のスプール弁の状態を前記第２状態に制御するように構成されたコントローラと、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の油圧機械。 - 前記油を貯留するための貯留タンクと、
前記貯留タンクの油を昇圧して前記低圧油ラインに供給するためのブーストポンプと、
前記スプール弁の前記油圧室ポートと前記油圧室とを接続する油圧室ラインと、
前記スプール弁をバイパスするように、前記低圧油ラインと前記油圧室ラインとを接続するスプールバイパスラインと、
前記スプールバイパスラインに設けられ、前記油圧室ラインから前記低圧油ラインに向かう油の流れを阻止するとともに前記油圧室ライン内の圧力がクラッキング圧以下になったときに開いて前記低圧油ラインから前記油圧室ラインに向かう油の流れを許容するように構成されたチェック弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の油圧機械。 - 風車ロータと、
発電機と、
前記風車ロータによって駆動されて前記油を昇圧して、前記高圧油ラインに高圧油を吐出するように構成された油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記高圧油ラインを介して受け取った前記高圧油によって駆動されて前記発電機に機械的エネルギーを入力するように構成され、且つ、前記油圧ポンプの吸込み側に吐出側が接続された油圧モータと、
を備え、
前記油圧ポンプ又は前記油圧モータの少なくとも一方が、請求項８乃至１１の何れか一項に記載の油圧機械によって構成された
ことを特徴とする風力発電装置。
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