JPH0340236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可変型油圧アクチユエータに関し、
特に高中低の一定の三速に可変自在な油圧モータ
あるいは油圧ポンプとして利用される可変型油圧
アクチユエータに関する。

ブルドーザやシヨベルドーザ等の高速、中速お
よび低速の一定の三速の走行が要求されるものに
あつては、従来より、可変型アクチユエータから
なる可変型油圧モータが使用されているのが実情
である。この可変型油圧モータによるときは、高
速から低速に連続して変更されるように形成され
ていることから、いきおい装置全体が大型化され
利用のためブルドーザやシヨベルドーザに塔載す
る際に大きな容積を要す不都合があつた。また、
連続可変させるために装置自体として、傾斜板の
所望の傾斜状態を維持させるために大きなピスト
ン推力が必要となり、そのために部品強度を大き
くしなければならない等の不利不便があつた。そ
のため、簡単な構成かつ小さな容積に形成され高
中低の一定の三速のみに変更可能な油圧モータの
提供が要望されていた。

そこで本発明は、高中低の一定の三速にのみ可
変自在な油圧モータあるいは油圧ポンプとして使
用できる可変型油圧アクチユエータを新たに提供
することを目的とし、この目的達成のために本発
明の構成は、ケーシングと、このケーシングに枢
着された回転軸と、この回転軸に連結されたシリ
ンダブロツクと、このシリンダブロツクに挿入さ
れたプランジヤに嵌装されたシユーが摺動自在に
当接する斜板と、上記シリンダブロツクに隣接す
るようにケーシング内に装置されたプレートとか
らなる油圧アクチユエータにおいて、上記斜板は
シユーの当接面を平滑面部とするとともに反対面
を一つの垂直面部と二つの傾斜面部としケーシン
グに形成された一対の押圧部材のいずれか一方の
作動時により垂直面部に二つの傾斜面部のいずれ
か一方をケーシングに面接触かつ一対の押圧部材
の非作動時に垂直面部をケーシングに面接触させ
るように起伏回転させてその傾斜角が変更される
ように形成したものである。

以下、図示した好適な実施例に基づいて本発明
を説明する。

第１図は、本発明に係る可変形油圧アクチユエ
ータを油圧モータＡとして使用する場合の回路図
を示すものであるが、エンジンＢの作動によりオ
イルポンプＣからの油が往路Ｄを経由して油圧モ
ータＡに至り、油圧モータＡを駆動した後に復路
Ｅを経て油がオイルポンプＣに戻るようになつて
いる。そしてこの油圧モータＡは、第２図に示す
ように、ケーシング１と、回転軸２と、シリンダ
ブロツク３と、斜板４と、プレート５とを有して
いる。

上記ケーシング１は、内部に内空部１０を有す
るとともに中央に前記回転軸２を枢着している。
そして、上記内空部１０内には前記シリンダブロ
ツク３、斜板４およびプレート５を有している。
また、ケーシング１には、吸込用油路１１、吐出
用油路１２および一対の補助油路１３ａ，１３ｂ
が穿設されており、さらに、当該各補助油路１３
ａ，１３ｂと各々連通する一対の補助シリンダ１
４ａ，１４ｂが設けられている。この各補助シリ
ンダ１４内には各補助油路１３を介して作用する
油圧により摺動する押圧部材がそれぞれ嵌装され
ており、この押圧部材は補助プランジヤ１５（１
５ａ，１５ｂ）と補助シユー１６（１６ａ，１６
ｂ）とからなり、補助プランジヤ１５の先端に補
助シユー１６を回動自在に嵌装しているものであ
る。尚、上記吸込用油路１１は前記往路Ｄ（第１
図参照）と連通するもので、上記吐出用油路１２
は前記復路Ｅ（第１図参照）と連通するものであ
る。また、補助油路１３ａ，１３ｂには前記オイ
ルポンプＣ（第１図参照）から別途径路、制御装
置（図示せず）を経て油が誘導される。

上記回転軸２は、前記ケーシング１の中央にベ
アリング２０，２１を介して枢着されかつシール
部材２２により封緘されているとともに、内空部
１０内で前記シリンダブロツク３をその中央でス
プライン結合により連結してなり、シリンダブロ
ツク３が内空部１０内で回転し得るようにこれを
保持している。尚、この回転軸２の一端には、例
えば減速機等の回転軸（図示せず）が連結される
ジヨイント孔２３が形成されている。また、回転
軸２にシリンダブロツク３を連結する方法は、上
記スプライン結合のほか任意に選択されること勿
論である。

上記シリンダブロツク３は、全体に肉厚の円板
状に形成されており、複数個のシリンダ３０が穿
設されている。このシリンダ３０内には一端開口
からプランジヤ３１が挿入されており、このプラ
ンジヤ３１の先端にはシユー３２が回動自在に嵌
装されている。このシユー３２の先端面は前記斜
板４に当接される。上記シリンダ３０の他端中央
に相応する部位にはシリンダブロツク３の肉厚を
貫通して形成されたポート３３を有している。こ
のポート３３は、シリンダブロツク３の回転に応
じて前記吸込用油路１１あるいは吐出用油路１２
とプレート５を介してではあるが連通するように
なつている。また、このシリンダブロツク３に
は、当該シリンダブロツク３を常にプレート５
に、また上記シユー３２を常に斜板４にそれぞれ
押し付ける押圧装置が設けられている。すなわ
ち、シリンダブロツク３の中央近傍の回転軸２に
隣接する部位には適宜広さの空間が形成されてお
り、当該空間にシリンダブロツク３からストツパ
３４を突設するとともにこのストツパ３４に一方
の駒３５ａを係止させ、この駒３５ａにスプリン
グ３６の一端を保持させかつスプリング３６の他
端を他方の駒３５ｂに係止させるようにし、他方
の駒３５ｂにシリンダブロツク３を貫通するロツ
ド３７を当接させるとともにこのロツド３７先端
にカム３８を当接させ、さらにこのカム３８のカ
ム面にシユー３２に装着された止め片３９を当接
させてなるものである。すなわち、この押圧装置
は、スプリング３６の反発力でシリンダブロツク
３をプレート５に押し付けるとともにシユー３２
を止め片３９により斜板４に押し付けているもの
である。従つて、シリンダ３０内が無圧状態にあ
るときから加圧状態に移行するとき、シリンダブ
ロツク３とプレート５との間から油が漏出しシリ
ンダブロツク３の回転が阻害されることとなる虞
れがなくなり、順調にシリンダブロツク３を回転
させ回転軸２を回転させることが可能になる。

上記斜板４は、第３図イに示すように全体にド
ーナツ状の平面形状を有するように形成されてい
るとともに、第３図ロに示すように全体に楔状の
側面形状を有するように形成されている。そし
て、ケーシング１側の隣接面は垂直面部４０と任
意角度の二つの傾斜面部４１ａ，４１ｂとからな
り、シユー３２側の隣接面は上記傾斜面部４１の
傾斜角度より大きい角度で傾斜面に形成されかつ
上記シユー３２の摺動を可とするように平滑面部
４２とされている。また、垂直面部４０と傾斜面
部４１ａ，４１ｂとの分岐部分には、ここを中心
とするボール孔４３ａ，４３ｂが形成されてお
り、このボール孔４３ａ，４３ｂに対応する位置
のケーシング１内壁に形成されたボール孔（図示
せず）との間にはボール４４ａ，４４ｂを挾持す
るようになつている。従つて、各補助シリンダ１
４ａ，１４ｂ内に油圧が無い場合には、前記シリ
ンダブロツク３の押付装置により斜板４は常にそ
の垂直面部４０のみをケーシング１の内壁に面接
触させて支持されている（第４図イ参照）。しか
し、一方の補助シリンダ１４ｂ内に油圧が作用す
ると、その補助プランジヤ１５ｂが前進して補助
シユー１６ｂが斜板４に一方の傾斜面部４１ｂを
押圧し、他方の傾斜面部４１ａをケーシング１の
内壁に面接触させる（第４図ロ参照）。このとき、
上段のボール孔４３ａ内のボール４４ａが斜板４
の起伏回転の中心となる。次に、斜板４の垂直面
部４０がケーシング１の内壁に面接触している状
態から（第４図イ参照）、他方の補助シリンダ１
４ａ内に油圧が作用すると、その補助ブランジヤ
１５ａが前進して補足シユー１６ａが斜板４の他
方の傾斜面部４１ａを押圧し、一方の傾斜面部４
１ｂをケーシング１の内壁に面接触させる（第４
図ハ参照）。このとき、下段のボール孔４３ｂ内
のボール４４ｂが斜板４の起伏回転の中心とな
る。

ここで、斜板４の平滑面部４２に作用する力Ｆ
と、斜板４の二つの傾斜面部４１ａ，４１ｂに押
圧部材から作用する力fa，fbとの関係について第
４図に基づいて説明する。

すなわち、第４図ロに示す場合は、上方の傾斜
面部４１ａをケーシング１に面接触させている場
合であるが、このとき、下方の押圧部材から作用
するfbは下式が成立する。

fb＞b₂／a₂×Ｆ fb＜（b₂＋l₂）／（a₂＋l₂）×Ｆ そして、この状態のとき、安定状態で回転する
もので、低速回転の油圧モータとなるものであ
る。

また、第４図ハに示す場合は、下方の傾斜面部
４１ｂがケーシング１に面接触している場合であ
るが、このとき、上方の押圧部材から作用するfa
は下式が成立する関係にある。

fa＞b₁／a₁×Ｆ fa＜（b₁＋l₁）／（a₁＋l₁）×Ｆ そして、この状態のとき安定状態で回転するも
ので、高速回転の油圧モータとなるものである。

さらに、第４図イに示す場合は、いずれの傾斜
面部４１もケーシング１に面接触させておらず、
垂直面部４０のみをケーシング１に面接触させて
いる場合であるが、このとき、各押圧部材からの
力fa，fbは零である。すなわち、力Ｆは二つのボ
ール４４ａ，４４ｂの中心点Oa，Ob間にあるも
のである。そして、この状態のとき安定して回転
するもので、中速回転の油圧モータとなるもので
ある。

尚、斜板４には、前記回転軸２の挿通を可とす
るように開口４５が形成されていることは勿論で
あり、また斜板４の起伏回転の際にベアリング２
１との衝突を回避するための溝部４６およびシユ
ー３２に装着された止め片３９の衝突を回避する
ための切欠部４７が形成される等の配慮がなされ
ている（第３図参照）。また、上記斜板４は、ボ
ール４４ａ，４４ｂのいずれか一方を中心として
起伏回転するものであるが、このボール４４に代
えて、ボール孔４３に相応する位置に山型、半球
状等の突起あるいは水平リブ等を突設し、他方隣
接するケーシング１内壁に相応する受部を形成す
ることとしてその起伏回転を可とするものであつ
てもよい。

上記プレート５は、シリンダブロツク３とケー
シング１との間に介在されてなり、第５図に示す
ように全体にドーナツ形状を呈するように形成さ
れており、かつ、その平面部分には、その肉厚を
貫通して形成された略半月状を呈する吸込用溝５
０と吐出用溝５１とを有している。また、両溝５
０および５１の相互に隣り合う端部間にはシリン
ダブロツク３に形成されているポート３３の開口
面積と一致する封鎖部５２が形成されている。そ
して、上記吸込用溝５０は、ケーシング１に形成
されている吸込用油路１１に連通し、吐出用溝５
１は同じくケーシング１に形成されている吐出用
油路１２に連通しているものである。尚、このプ
レート５は、上記のようにポート３３と油路１１
あるいは油路１２との連通、遮断を司どるもので
あるから、ケーシング１の内壁に定着されている
ように適宜定着手段で保持されている。

以上のように構成された本発明の実施例に係る
油圧モータＡは、次のように作動する。

先ず、エンジンＥを作動してオイルポンプＣか
ら加圧された油を往路Ｄを経て吸込用油路１１に
送る。この加圧された油は、吸込用油路１１と連
通する吸込用溝５０を経て、この吸込用溝５０上
に位置するポート３３に送り込まれる。このポー
ト３３はシリンダ３０に連通しているから油はシ
リンダ３０内に侵入する。シリンダ３０内に油が
侵入するとこれに伴つてプランジヤ３１が前進し
ようとする。しかし、プランジヤ３１の先端に嵌
装されたシユー３２は隣接する斜板４の平滑面部
４２に当接されており、平滑面部４２に垂直方向
に作用する動きは規制されて横方向すなわち平滑
面部４２に副つた動きのみ惹起される。従つて、
プランジヤ３１の前進に伴つてシリンダブロツク
３が回転することとなる。尚、シリンダブロツク
３の回転前、すなわち、油が無圧状態にあるとき
は、押圧装置によつてシリンダブロツク３はプレ
ート５に押し付けられ、シユー３２は斜板４に押
し付けられているので、プレート５とシリンダブ
ロツク３との間等の隣接箇所からの油の漏出を生
じたり、これによるシリンダブロツク３の回転不
能を惹起させたりすることがなく、油を加圧状態
にすれば直ちにシリンダブロツク３が回転するこ
とになる。

以上のようにしてシリンダ３０内に油が送り込
まれる訳であるが、このシリンダ３０内の油の送
込および吐出について第５図を参照しつつ説明す
る。尚、図中３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，
３３ｅの各符号はポート３３の移動位置を示すも
のである。

先ず、あるシリンダ３０のポート３３が一方
（図中上方）の封鎖部５２に位置するときは、シ
リンダ３０内の油は排出されることがない。しか
し、シリンダブロツク３が、わずかに回転される
とプランジ３１がシリンダ３０内に侵入してくる
とともにポート３３（図中３３ａ）は吐出用溝５
１と連通して、シリンダ３０内の油が吐出され始
める。そしてシリンダブロツク３の回転が進んで
そのポート３３（図中３３ｂ）が吐出用溝５１の
他端と連通することとなるときはシリンダ３０内
の油はほとんど吐出され、ポート３３（図中３３
ｃ）が他方（第５図中下方）の封鎖部５２に至る
ときはシリンダ３０内からの油の吐出は中止され
る。そしてさらに、シリンダブロツク３の回転が
進むとポート３３（図中３３ｄ）が吸込用溝５０
に連通することになり、シリンダ３０内に油を侵
入させ始め、ポート３３（図中３３ｅ）が吸込用
溝５０の他端に連通することとなるときは、シリ
ンダ３０内に油が満杯の状態となる。この状態の
ままシリンダブロツク３が回転し、ポート３３が
再度一方の封鎖部５２に移動し、当初の油の吐出
を開始する態勢に戻る。

以上ような作動が複数個装備されているシリン
ダ３０において行われることからシリンダブロツ
ク３が回転し、これに連結された回転軸２が回転
駆動されることとなる。従つて、油の加圧状態を
解除すれば、回転軸２の回転駆動を中止すること
ができる。尚、油を無圧状態にしたときも、シユ
ー３２は、常に斜板４に押し付けられていること
は前述した通りであるから、任意に加圧あるいは
解除を繰り返しても、油の漏出等による回転軸２
の回転不能を招来することはない。

以上の作動は斜板４が第４図イ，ロおよびハの
いずれの場合にあるときでも異なるところがな
い。ただ、第４図イの場合すなわち、斜板４の垂
直面部４０がケーシング１の内壁に面接触し安定
されている場合には、中速モータとなり、第４図
ロの場合すなわち、斜板４の上方の傾斜面部４１
ａがケーシング１の内壁に面抵触し安定されてい
る場合には低速モータとなり、第４図ハの場合は
下方の傾斜面部４１ｂがケーシング１の内壁に面
接触し安定されて高速モータとなるものである。
この斜板４の傾斜操作については前述したところ
であるが、補助プランジヤ１５すなわち補助シユ
ー１６は、斜板４の傾斜面部４１に常に押圧され
ている訳ではない。補助シリンダ１４内が無圧状
態のときは、斜板４の垂直面部４０は専らケーシ
ング１の内壁に面接触しているものであるから、
この段において補助プランジヤ１５に推力は要求
されない。また、補助シリンダ１４内が加圧状態
になつたときは斜板４の傾斜面部４１が補助シユ
ー１６だけでなくケーシング１の内壁にも面接触
することとなるので、補助プランジヤ１５の推力
は大きなものである必要がない。補助プランジヤ
１５に必要な推力は前述した式が成立する範囲の
ものであれば足りるものである。

以上の構成および作用は、本発明の油圧モータ
としての実施例であるが、これに代えて油圧ポン
プの実施例とされるときには、上記回転軸２を駆
動軸として回転するとき、吸込用油路１１から無
圧状態の油を吸入し、吐出用油路１２から加圧状
態の油を排出することができるものとなるのは勿
論であり、そのとき高速排出、中速排出および低
速排出を自在に行い得ることも勿論である。

以上のように本発明によれば、高速、中速ある
いは低速の一定の３速に自在に変更できる油圧モ
ータあるいは油圧ポンプとしての可変型油圧アク
チユエータを得ることができる。しかも、その構
造にあつて簡易に構成されているので、製作にあ
つて容易となり実施可能性が増大されるととも
に、部品点数を削減でき経済的となる利点があ
る。さらに、その設置使用にあつて、大きな容積
を必要としないのみならず、複雑な操作装置等の
設置、準備が不要となり、簡単な操作で使用等で
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変型油圧アクチユエー
タを油圧モータとして使用した場合の回路図、第
２図は本実施例に係る油圧モータを示す縦断面
図、第３図イは斜板の正面図、第３図ロは斜板の
側面図、第４図イ，ロおよび第４図ロは斜板の作
動状態を示す側面図、第５図はプレートを示す正
面図である。 １……ケーシング、２……回転軸、３……シリ
ンダブロツク、４……斜板、５……プレート、１
４ａ，１４ｂ……補助シリンダ、１５ａ，１５ｂ
……補助プランジヤ、１６ａ，１６ｂ……補助シ
ユー、３０……シリンダ、３１……プランジヤ、
３２……シユー、４０……平滑面部、４１ａ，４
１ｂ……傾斜面部、４３ａ，４３ｂ……ボール
孔、４４ａ，４４ｂ……ボール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングと、このケーシングに枢着された
   回転軸と、この回転軸に連結されたシリンダブロ
   ツクと、このシリンダブロツクに挿入されたプラ
   ンジヤに嵌装されたシユーが摺動自在に当接する
   斜板と、上記シリンダブロツクに隣接するように
   ケーシング内に装置されたプレートとからなる油
   圧アクチユエータにおいて、上記斜板はシユーの
   当接面を平滑面部とするとともに反対面を一つの
   垂直面部と二つの傾斜面部とし、ケーシングに形
   成された一対の押圧部材のいずれか一方の作動時
   に二つの傾斜面部のいずれか一方をケーシングに
   面接触させ、かつ一対の押圧部材の非作動時に垂
   直面部をケーシングに面接触させるように起伏回
   転されてその傾斜角が変更されるように形成され
   た可変型油圧アクチユエータ。 ２ シリンダブロツクは、このシリンダブロツク
   を、プレートに押し付けるとともにプランジヤに
   嵌装されたシユーを斜板に押し付けるように作動
   する押圧装置を有してなる特許請求の範囲第１項
   記載の可変型油圧アクチユエータ。 ３ 斜板はケーシングとの隣接部に上下二段に装
   置されたボールのいずれか一方をその起伏回転の
   中心として傾斜することを可とするように形成さ
   れてなる特許請求の範囲第１項記載の可変型油圧
   アクチユエータ。