JP2000213447A - ピストンモ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を低減し、小形化することができる
ピストンモータを提供する。 【解決手段】 ピストンモータ３０はケーシング３１に
回転軸３２を回転自在に軸支し、回転軸３２にはシリン
ダブロック４０が連結される。また、ケーシング３１に
は環状のブレーキピストン５０が軸線方向に沿って変位
自在に装着され、ブレーキピストン５０とケーシング３
１の軸線方向他方側の端壁３４との間にはコイルドウェ
ーブスプリング５４が介在される。ブレーキピストン５
０とケーシング３１との間に形成される油圧室５３の圧
力が予め定める圧力よりも低下するとコイルドウェーブ
スプリング５４のばね力によってブレーキピストン５０
が軸線方向一方側に変位してブレーキ力を作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械などで用
いられる油圧式ピストンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は典型的な従来のピストンモータの
構造を示す断面図である。ピストンモータ１はケーシン
グ３に回転軸２が回転自在に軸支され、この回転軸２に
はケーシング３内で回転軸２とともに回転するシリンダ
ブロック４が設けられる。シリンダブロック４の外周部
には複数枚のシリンダブロック側ブレーキディスク５が
設けられ、またケーシング３には前記シリンダブロック
側ブレーキディスク５間に介在される複数枚のケーシン
グ側ブレーキディスク６が設けられる。シリンダブロッ
ク側ブレーキディスク５は、回転軸２の軸線方向に変位
可能で、かつ軸線まわりの回転が阻止された状態でシリ
ンダブロック４に取付けられ、同様にケーシング側ブレ
ーキディスク６も軸線方向に変位可能で、かつ軸線まわ
りの変位が阻止された状態でケーシング３に取付けられ
る。

【０００３】図３の左方のケーシング３の端壁９と前記
ケーシング側ブレーキディスク６との間には環状のブレ
ーキピストン７が軸線方向に変位自在にケーシング３に
支持され、ブレーキピストン７と端壁９との間にはこの
ブレーキピストン７を軸線方向一方（図３における右
方）にばね付勢する複数のコイルばね８が介在される。

【０００４】このコイルばね８とは反対側のブレーキピ
ストン７の端部とケーシング３との間には油圧室１１が
形成され、この油圧室１１に予め定める圧力以上の作動
油が作用する状態ではブレーキピストン７は前記ばね部
材８のばね力に抗して軸線方向他方側に退避し、ケーシ
ング側ブレーキディスク６とシリンダブロック側ブレー
キディスク５とが相互に離反し、回転軸２は回転可能と
なっている。

【０００５】ピストンモータ１の回転軸２を停止して固
定する場合には、前記油圧室１１内の油圧を抜くことに
よってブレーキピストン７をコイルばね８のばね復帰力
によって軸線方向一方側に変位させてケーシング側ブレ
ーキディスク６をシリンダブロック側ブレーキディスク
５に押圧し、ケーシング側ブレーキディスク６とシリン
ダブロック側ブレーキディスク５との摩擦力によって回
転軸２が固定される。コイルばね８は、ブレーキ力をブ
レーキピストン７に均一に作用させるために、ピストン
モータ１の回転軸２を中心として周方向に等間隔に、た
とえば８〜２４個設けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のピス
トンモータ１では、均一にブレーキ力を作用させるため
に複数のコイルばね８を必要とするので、部品点数が多
くなり、組立性が悪いあるいは組込数を誤るといった問
題を有する。

【０００７】また、ピストンモータ１の小形化のために
は、各コイルばねを小形化してピストンモータ１の外径
を小さくする方法が考えられるが、充分なばね力を与え
るためにはコイルばね８の数を増やす必要があり、これ
によってさらに部品点数が増加してしまう。

【０００８】また、ピストンモータ１の軸線方向の長さ
を短くして小形化を図るためには、図３に示すように環
状のブレーキピストン７の内側に段差１２を形成し、こ
の段差１２と端壁９との間にコイルばね８を嵌めて小形
化を図ることができる。しかしながら、ブレーキピスト
ン７の外周部とケーシング３との間には環状の油圧室１
１が形成されるので、図３に示されるように、油圧室１
１よりも軸線方向他方側に段差１２を形成することにな
ってしまう。また油圧室１１を避けて、油圧室１１に対
して半径方向内側に段差１２を形成するときには、段差
１２が小さくなり、段差１２に嵌め込むコイルばねを小
さくしなければならず、充分なばね力を付与することが
できなくなるか、またはコイルばね８の数を増加させな
ければならない。また、コイルばね８の径を保った状態
で油圧室１１の内側まで段差１２を形成するためには、
ブレーキピストン７の外径を大きくしなければならず、
ピストンモータ１の外径が大きくなってしまう。

【０００９】またさらに、回転軸の軸線を中心とする１
つの大きなコイルばねでばね力を付与する構成も考えら
れるが、この場合には軸方向の取付寸法の制約から、必
要ばね力を発生させることができない。

【００１０】本発明の目的は、部品点数を低減させると
ともに小形化を図ることができるピストンモータを提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、回転軸と、回転軸を、その軸線まわりに回転自在に
軸支するケーシングと、ケーシング内で回転軸とともに
回転するシリンダブロックと、ケーシング内に回転軸の
軸線に沿って変位自在に設けられ、軸線方向一方側に変
位したときシリンダブロックの回転をロックする環状の
ブレーキピストンと、ケーシングの軸線方向他方側の端
壁とブレーキピストンとの間に介在され、ブレーキピス
トンの周方向全周にわたり、軸線方向一方側へばね付勢
するコイルドウェーブスプリングとを備えることを特徴
とするピストンモータである。

【００１２】本発明に従えば、ブレーキピストンをばね
付勢する部材として従来のコイルばねに代えて本発明で
はコイルドウェーブスプリングを用いることにより、環
状のブレーキピストンに対して１つの部材で周方向全周
にわたって均一にばね力を付与することができ、部品点
数が低減して組立性が良好となる。コイルドウェーブス
プリングは波状の金属帯をコイル状に巻回して構成され
るので、従来の複数のコイルばねの構成と同等のばね力
を１つの部品で容易に得ることができる。また、コイル
ドウェーブスプリングの金属帯の幅は従来のコイルばね
の外径よりも小さくなるので、従来に比べてピストンモ
ータの外径を小形化することができる。

【００１３】請求項２記載の前記環状のブレーキピスト
ンとケーシングとの間には、ブレーキピストンをばね力
に抗して軸線方向他方側に退避させるための環状の油圧
室が形成され、この油圧室の内周側壁面を規定するブレ
ーキピストンの外周面の直径よりも前記コイルドウェー
ブスプリングの外径は小さいことを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、コイルドウェーブスプリ
ングの外径がブレーキピストンの小径側外周面の直径よ
りも小さく選ばれるので、コイルドウェーブスプリング
を嵌め込めるために油圧室の内側に段差を形成すること
ができ、これによってピストンモータの軸線方向の長さ
を短くして小形化を図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
あるピストンモータ３０の構造を示す断面図である。ピ
ストンモータ３０は回転軸３２と、回転軸３２をその軸
線まわりに回転自在に軸支するケーシング３１と、ケー
シング３１内に収納され、回転軸３２とともに回転する
シリンダブロック４０とを備える。ケーシング３１は、
シリンダブロック４０を収納するケーシング本体３３
と、ケーシング本体３３の開口を防ぐ端壁３４とから構
成される。回転軸３２の軸線方向一方（図１の右方）の
ケーシング本体３３に設けられる軸受３５および端壁３
４に設けられる軸受３６によって回転軸３２は回転自在
にケーシング３１に軸支される。シリンダブロック４０
には、複数のピストン４１が軸線方向に変位自在に収納
され、スプライン結合によって回転軸３２に対して軸線
まわりの変位が阻止された状態で回転軸３２に連結され
る。ケーシング本体３３には軸線に対して傾斜した斜板
４２が設けられ、各ピストン４１の先端部には、ピスト
ン４１に対して回動自在に連結され、斜板４２の一表面
上を滑動するシュー４３が連結される。ケーシング３１
の端壁３４には、ピストンモータ３０を回転駆動させる
ための作動油が供給される作動油供給口４４が形成さ
れ、またシリンダブロック４０と端壁３４との間には一
対の半円弧状の弁孔が形成された弁板４５が介在され
る。

【００１６】したがって、作動油供給口４４から弁板４
５を介して、たとえば図１の紙面において奥側のシリン
ダブロック４０のピストン挿通孔４９に作動油が供給さ
れると、シュー４３が斜板４２上を滑動しながら各ピス
トン４１が伸長して回転軸３２は図１の右方から見て反
時計まわりに回転駆動する。また、図１の紙面に対して
手前側に配置される各ピストン４１は斜板４２上を案内
されながら縮退してピストン挿通孔４９内の油を排出
し、排出された油は、端壁３４に形成された排出口（図
示せず）から排出される。このようにして回転軸３２が
回転駆動する。

【００１７】シリンダブロック４０の外周部には、環状
のシリンダブロック側ブレーキディスク５１が複数枚、
本実施形態では３枚設けられる。これらのシリンダブロ
ック側ブレーキディスク５１間には、ケーシング３１に
連結される環状のケーシング側ブレーキディスク５２が
３枚設けられる。各シリンダブロック側ブレーキディス
ク５１は、シリンダブロック４０に対して回転軸の軸線
方向に変位可能でかつ軸線まわりの変位が阻止された状
態で連結される。ケーシング側ブレーキディスク５２も
同様に、ケーシング本体３３に対して軸線方向の変位が
可能でかつ軸線まわりの変位が阻止された状態でケーシ
ング本体３３に連結される。

【００１８】ケーシング本体３３には、最も軸線方向他
方側のケーシング側ブレーキディスク５２と、端壁３４
との間で、軸線方向に変位可能に環状のブレーキピスト
ン５０が設けられる。ブレーキピストン５０は、小径部
５７と大径部５８とが軸線方向に連なって構成され、ブ
レーキピストン５０の内側で、小径部５７と大径部５８
との間に段差部５６が形成される。この段差部５６に対
向する端壁３４には環状の凹溝５９が形成され、この凹
溝５９とレーキピストンの段差部５６との間にコイルド
ウェーブスプリング５４が介在され、ブレーキピストン
５０を軸線方向一方（図１の右方）側へばね付勢する。

【００１９】ブレーキピストン５０の軸線方向一方側の
端部５５は、前記ケーシング側ブレーキディスク５２に
対向している。ブレーキピストン５０の外側の、小径部
５７と大径部５８との間の段差部６１と、ケーシング本
体３３との間に環状の油圧室５３が形成される。この油
圧室５３に予め定める一定の圧力以上の作動油が作用す
る状態では、段差部６１の段差面が受圧面として機能
し、ブレーキピストン５０は、前記コイルドウェーブス
プリング５４のばね力に抗して軸線方向他方（図１の左
方）側に退退避して各ケーシング側ブレーキディスク５
２と各シリンダブロック側ブレーキディスク５１とが相
互に離反して回転軸３２は回転可能な状態となる。

【００２０】図２は、コイルドウェーブスプリング５４
を示す斜視図である。コイルドウェーブスプリング５４
は、リボン状の金属帯９０を波状にしてコイル状に巻回
して形成される。波状に形成される中間部は各波の山９
３と谷９４とが当接するように巻回され、いわば複数の
板ばねが周方向に複数設けられる構成となり、これによ
って小形で大きなばね力を得ることができる。

【００２１】このようなコイルドウェーブスプリング５
４が、一端部９１を端壁３４の凹溝５９上に配置し、他
端部９２をブレーキピストン５０の段差部５６に嵌め込
んで当接させることによって、ブレーキピストン５６に
周方向全周にわたって均一に大きなばね力を作用させる
ことができる。

【００２２】油圧室５３の内周壁を規定するブレーキピ
ストン５０の小径部５７の外周面５７ａの直径Ｄ１より
も、コイルドウェーブスプリング５４の外径Ｄ２は小さ
く選ばれるので、コイルドウェーブスプリング５４が嵌
まり込むブレーキピストン５０の内側の段差部５６を外
側の段差部６１よりも軸線方向一方側まで延ばして形成
することができる。これによってコイルドウェーブスプ
リング５４が支持されるブレーキピストン５０の段差部
５６と端壁３４の凹溝５９との間隔を充分に確保するこ
とができ、ピストンモータ３０の軸線方向の長さを短く
して軸線方向に小形化することができる。またコイルド
ウェーブスプリング５４が嵌まり込む端壁５４の凹溝５
９もピストンモータ３０の軸線方向の小形化に寄与す
る。

【００２３】また、コイルドウェーブスプリング５４は
コイルばねに比べてばね力が極めて大きいので、コイル
ドウェーブスプリング５４の軸線方向に沿う長さＬを従
来のコイルばねの長さに比べて短くすることができ、こ
れによってさらにピストンモータ３０の軸線方向に沿う
長さを短くすることができる。また、コイルドウェーブ
スプリング５４の金属帯の幅Ｗは、従来のコイルばねの
外径に比べて小さく形成されるので、コイルドウェーブ
スプリング５４を支持するブレーキピストン５０の段差
部５６を小さくすることができ、これによってピストン
モータ３０の外径をさらに小形化することができる。

【００２４】ケーシング本体３３の一側部（図１の上
方）には、油圧室５３の作動油をゆっくりと排出するた
めのブレーキ遅延装置６０がケーシング本体３３に一体
に設けられる。ブレーキ遅延装置６０には前記予め定め
る圧力以上の作動油が供給される圧力ポート６５が設け
られ、この圧力ポート６５から油圧室５３にわたって連
通する第１油路７４が形成される。この第１油路７４に
連通し、軸線方向に平行にプランジャ孔７０が形成さ
れ、このプランジャ孔７０にプランジャ７１が装着され
る。プランジャ７１には、その軸線方向に沿って延び、
プランジャ７１の先端で開口して第１油路７４に臨む第
２油路７５が形成される。プランジャ７１の基端部側で
第２油路７５は側方（図１における下方）に開口する。
ケーシング本体３３にはケーシング３１の内部空間とプ
ランジャ孔７０に連通する第３油路７６が形成され、プ
ランジャ７１に形成される第２油路７５はこの第３油路
７６に連通することになる。

【００２５】前記第１油路７４は、軸線方向に平行に延
び、圧力ポート６５に連通する圧力ポート側第１油路７
２と、圧力ポート側第１油路に対して垂直に形成され、
油圧室５３に連通する油圧室側第１油路７３とから構成
される。プランジャ７１に形成される第２油路７５はこ
れらの圧力ポート側第１油路７２と油圧室側第１油路７
３との連結部に臨んで開口して接続し、この接続部にボ
ールチェック弁８０が設けられる。

【００２６】圧力ポート６５から前記予め定める圧力以
上の圧力が供給されるとボールチェック弁８０のボール
がボールチェック弁８０のコイルばねのばね力に抗して
プランジャ７１側に退避し、圧力ポート６５と油圧室５
３とが連通してブレーキピストン５０は軸線方向他方側
に変位する。圧力ポート６５からの残りの作動油は第２
油路７５、第３油路７６を介してケーシング３１内に排
出され、さらに図示しないタンクに戻される。圧力ポー
ト６５に供給される作動油の圧力が前記予め定める圧力
よりも低下すると、ブレーキピストン５０がコイルドウ
ェーブスプリング５４のばね復帰力によって一方側に変
位して油圧室５３内の作動油が排出される。この作動油
の排出とともにボールチェック弁８０のボールは迅速に
圧力ポート側第１油路７２を塞ぎ、油圧室５３および油
圧室側第１油路７３内の作動油が圧力ポート側第１油路
７２に流出するのを防ぎ、油圧室側第１油路７３および
油圧室５３内の作動油は確実に第２油路７５側に流れ込
む。

【００２７】第２油路７５には、ボールチェック弁８０
よりも下流側には多段絞り８５が介在される。多段絞り
８５はオリフィス孔が中央部に形成された複数、本実施
形態では７枚の円板状のプレートと、各プレート間に介
在され、プレート８７間に空間を形成するための環状の
スペーサとから構成される。この多段絞り８５を通過す
る作動油は複数のオリフィス孔を通過することによって
流量が制限され、これによって油圧室５３から排出され
る作動油はゆっくりとケーシング３１内に排出されるこ
とになる。

【００２８】このようにプランジャ７１に形成される第
２油路７５には多段絞り８５およびボールチェック弁８
０のばねが装着され、インライン構造となる。したがっ
て、ボールチェック弁８０または多段絞り８５を交換す
る必要がある場合にはプランジャ７１を離脱させて容易
に行うことができる。また多段絞り８５の調整はオリフ
ィス孔が形成されたプレート８６の数を調整することに
よって容易に行うことができる。

【００２９】次にピストンモータ３０のブレーキ作用時
の動作について説明する。図示しないメインポンプから
ピストンモータ３０を駆動するための予め定める圧力以
上の作動油が作動油供給口４４に供給されるとともに、
ブレーキ遅延装置６０の圧力ポート６５にも供給されて
いる。メインポンプとピストンモータの作動油供給口４
４との間には切換弁が設けられ、ピストンモータ３０を
停止する場合にはこの切換弁を切換えて作動油供給口４
４への作動油の供給を遮断する。切換弁を切換えると、
これに連動してブレーキ遅延装置６０の圧力ポート６５
に供給される作動油の供給が遮断される。圧力ポート６
５への作動油の供給が遮断されて油圧室５３に作用する
作動油の圧力が前記予め定める圧力よりも低下するとブ
レーキピストン５０はコイルドウェーブスプリング５４
のばね復帰力によって軸線方向一方側に変位し始める。
これによって油圧室５３内の作動油が排出されてボール
チェック弁８０によって圧力ポート側第１油路７２が塞
がれて油圧室側第１油路７３および油圧室５３内の作動
油は第２油路７５に導かれる。第２油路７５に導かれた
作動油は多段絞り８５を介して流量が制限され、ゆっく
りとケーシング３１内に排出される。したがって、ブレ
ーキピストン５０は軸線方向一方側へゆっくりと変位さ
せてブレーキ作用を遅延させることになる。ブレーキピ
ストン５０の一端部５５が最も軸線方向他方側に配置さ
れるケーシング側ブレーキディスク５２を押圧すると各
ケーシング側ブレーキディスク５２にシリンダブロック
側ブレーキディスク５１が挟まれ、ケーシング側ブレー
キディスク５２とシリンダブロック側ブレーキディスク
５１との摩擦力によって回転軸３２は固定される。

【００３０】ピストンモータ３０を駆動させる場合には
前記切換弁を切換えて作動油供給口４４にメインポンプ
からの作動油を供給させる。このとき切換弁の切換えに
連動してメインポンプからブレーキ遅延装置６０の圧力
ポート６５に作動油が供給されてブレーキピストン５０
は軸線方向他方側へ変位してブレーキを解除する。圧力
ポート６５と油圧室５３とは第１油路７４を介して連通
されているのでブレーキピスト５０はコイルドウェーブ
スプリング５４のばね力に抗して軸線方向他方側へ迅速
に変位して素早くブレーキを解除する。

【００３１】このような本発明で用いるコイルドウェー
ブスプリングは上述した斜板式ピストンモータに設けら
れる場合に限らず、斜軸式ピストンモータに設けること
も可能である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、ピスト
ンモータにおいてブレーキピストンをばね付勢する手段
として従来のコイルばねに代えてコイルドウェーブスプ
リングを用いることによって、従来の複数のコイルばね
と同等の機能を１つのコイルドウェーブスプリングで満
たすことができ、部品点数が低減しピストンモータの組
立性を向上させることができる。また、コイルばねを用
いた構造に比べてピストンモータの小形化を図ることが
できる。

【００３３】請求項２記載の本発明によれば、コイルド
ウェーブスプリングの外径はブレーキピストンの外周面
よりも小さく形成され、これによってコイルドウェーブ
スプリングを油圧室の半径方向内側に配置することがで
きる。このように構成することによってピストンモータ
の外径を小さくするだけでなく、ピストンモータの軸線
方向に沿う長さも短くして、ピストンモータの小形化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるピストンモータ３
０の構造を示す断面図である。

【図２】コイルドウェーブスプリング５４を示す斜視図
である。

【図３】従来のピストンモータ１の構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

３０ ピストンモータ ３１ ケーシング ３２ 回転軸 ３３ ケーシング本体 ３４ 端壁 ５０ ブレーキピストン ５３ 油圧室 ５４ コイルドウェーブスプリング ５７ａ ブレーキピストンの小径部５９の外周面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、回転軸を、その軸線まわりに
   回転自在に軸支するケーシングと、 ケーシング内で回転軸とともに回転するシリンダブロッ
   クと、 ケーシング内に回転軸の軸線に沿って変位自在に設けら
   れ、軸線方向一方側に変位したときシリンダブロックの
   回転をロックする環状のブレーキピストンと、 ケーシングの軸線方向他方側の端壁とブレーキピストン
   との間に介在され、ブレーキピストンの周方向全周にわ
   たり、軸線方向一方側へばね付勢するコイルドウェーブ
   スプリングとを備えることを特徴とするピストンモー
   タ。
2. 【請求項２】 前記環状のブレーキピストンとケーシン
   グとの間には、ブレーキピストンをばね力に抗して軸線
   方向他方側に退避させるための環状の油圧室が形成さ
   れ、この油圧室の内周側壁面を規定するブレーキピスト
   ンの外周面の直径よりも前記コイルドウェーブスプリン
   グの外径は小さいことを特徴とする請求項１記載のピス
   トンモータ。