(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な伝動シャフトを介して負荷に作動的に連結されていて、運転時トルクモード及び起動時トルクモードで作動するようになった流体圧モータと組み合わされて使用される流体圧モータ起動時トルク増大装置であって、伝動シャフトに対し全体として横方向に配置されていて、流体圧の作用で往復動できる駆動ピストンロッド部材を含む流体圧シリンダユニットと、伝動シャフトと駆動ピストンロッド部材との間に設けられていて、起動時において流体圧モータを作動させるには起動時トルクが十分でない場合、駆動ピストンロッド部材の駆動力を伝動シャフトに伝達して追加の起動時トルクをもたらし、それにより流体圧モータを作動できるようにする駆動力伝達手段とを有し、流体圧モータの起動後には流体圧モータが運転時トルクモードで作動すると共にピストンロッド部材と伝動シャフトへとの間の動力伝達関係が解除されるようになっていることを特徴とする起動時トルク増大装置。
【請求項２】
前記駆動力伝達手段は、伝動シャフトの長さの少なくとも一部についてその外周部にぐるりと設けられた互いに平行な複数条の長手方向ピニオン歯と、駆動ピストンロッド部材の選択された長さ部分に設けられていて、該ピニオン歯と噛み合う複数条のラック歯とから成り、流体圧モータが運転時トルクモードで作動すると、伝動シャフトにより駆動ピストンロッド部材が所定距離、運動して駆動ピストンロッド部材のラック歯と伝動シャフトのピニオン歯が外れるようになっていることを特徴とする請求項１記載の起動時トルク増大装置。
【請求項３】
駆動ピストンロッド部材の互いに反対側に位置した端部の流体圧室はそれぞれ、流体圧モータの高圧作動流体系統及び戻り作動流体系統に選択的に連通することを特徴とする請求項１記載の起動時トルク増大装置。
【請求項４】
伝動シャフトは、流体圧モータの出力軸であることを特徴とする請求項１記載の起動時トルク増大装置。
【請求項５】
減速機が、負荷と流体圧モータとの間に介在しており、伝動シャフトは、負荷に作動的に連結されている減速機の出力軸であることを特徴とする請求項１記載の起動時トルク増大装置。
【請求項６】
流体圧シリンダユニットは、流体圧モータのハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項４記載の起動時トルク増大装置。
【請求項７】
流体圧モータは、高圧作動油と低圧作動油源に選択的に連結できる油入口及び油出口と、複数の内歯付きのリング状部材、リング状部材に対して自公転自在にリング状部材内に設けられていて、内歯よりも一つ少ない外歯を備えるスター状部材及び内歯と外歯の間に形成された複数の体積室を有するジロータ機構部と、スター状部材にスプライン連結された出力軸と、油入口と油出口との間に配置されていて、スター状部材がリング状部材に対して自公転することができるよう体積室に順次、高圧作動油源と低圧作動油源を通じさせる弁機構とを含む内接形歯車油圧モータであることを特徴とする請求項１記載の起動時トルク増大装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧モータ、特に油圧モータの起動時におけるトルク不足を補う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
たとえば油圧ショベルのように大きなトルクを必要とするような建設土木機械では、回転式又は往復式の油圧モータが旋回用又は走行用として用いられている。かかる油圧モータの一例として、油圧の作用によりリング状の内歯部材内でスター（星）状の外歯部材が遊星運動（自公転運動）を行うようになった内接形歯車モータ部（「ジロータ機構部」と呼ばれることもある）を備えるものがある。
一般に、流体圧モータの起動時のトルク効率は、起動時における種々の要因、例えば構成部材相互間の摩擦によるエネルギ損失、圧油の漏れ等に起因して運転時のトルク効率よりも約１０〜２５％低い。かかる油圧モータを搭載した油圧ショベルは、登り坂や極悪路、例えば泥路上で走行を開始しようとする場合、大きなトルクを必要とするが、起動時トルク効率が低いことに起因して負荷に見合った出力トルクが得られず、油圧モータが起動しない場合がある。また、例えば油圧ショベルの坂道走行中に旋回体を旋回しようとしても、上記と同様な理由で油圧モータを起動させるに足るトルクが得られない場合がある。
【０００３】
従来、油圧モータの起動時トルク効率を向上させるために構成部品の加工精度を向上させるなどの試みがなされている。特にジロータ型油圧モータでは、リングとスターの形状を最適化させたり、加工精度を向上させてリング内でのスターのスムーズな自公転を達成しようとしていた。
【０００４】
本発明は、かかる従来の取り組み方とは異なるやり方で油圧モータの運転時トルク効率と起動時トルク効率の差を補償することに関する。
【０００５】
かくして、本発明の目的は、流体圧モータの起動時トルクを増大させて運転時トルク効率と起動時トルク効率の差を補償し、かくして流体圧モータを確実に起動できる装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転自在な伝動シャフトを介して負荷に作動的に連結されていて、運転時トルクモード及び起動時トルクモードで作動するようになった流体圧モータと組み合わされて使用される流体圧モータ起動時トルク増大装置を提供する。本発明の起動時トルク増大装置は、伝動シャフトに対し全体として横方向に配置されていて、流体圧の作用で往復動できる駆動ピストンロッド部材を含む流体圧シリンダユニットと、伝動シャフトと駆動ピストンロッド部材との間に設けられていて、起動時において流体圧モータを作動させるには起動時トルクが十分でない場合、駆動ピストンロッド部材の駆動力を伝動シャフトに伝達して追加の起動時トルクをもたらし、それにより流体圧モータを作動できるようにする駆動力伝達手段とを有し、流体圧モータの起動後には流体圧モータが運転時トルクモードで作動すると共にピストンロッド部材と伝動シャフトとの間の動力伝達関係が解除されるようになっている。
【０００７】
好ましくは、起動時トルク増大装置の駆動力伝達手段は、伝動シャフトの長さの少なくとも一部についてその外周部にぐるりと設けられた互いに平行な複数条の長手方向ピニオン歯と、駆動ピストンロッド部材の選択された長さ部分に設けられていて、該ピニオン歯と噛み合う複数条のラック歯とから成り、流体圧モータが運転時トルクモードで作動すると、伝動シャフトにより駆動ピストンロッド部材が所定距離、運動して駆動ピストンロッド部材のラック歯と伝動シャフトのピニオン歯が外れるようになっている。
【０００８】
本発明の起動時トルク増大装置の駆動ピストンロッド部材は、負荷、例えばミニショベルのクローラと走行用油圧モータとの間に位置する適当なトルク伝動シャフトと連携でき、かかる伝動シャフトは、油圧モータの出力軸であるのがよいが、減速機が、負荷と流体圧モータとの間に介在している場合には、減速機の出力軸であってもよい。また、本発明の起動時トルク増大装置の駆動ピストンロッド部材は、ジロータ型油圧モータの公転出力部と連携して油圧モータの起動時トルクを増大させることも可能である。
【０００９】
本発明の起動時トルク増大装置は、油圧モータのハウジング内に組み込まれた状態でその出力軸と連携するのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の基本構成及びその動作原理を説明するための略図である。流体圧モータ１０が、軸受１２ａ，１２ｂにより回転自在に支承された伝動シャフト１４を介して負荷（図１には示していない）に作動的に連結されている。図示のモータは、任意形式の流体圧モータ、たとえばジロータ型油圧モータのような回転式油圧モータ、アキシアルピストンモータのような往復式油圧モータであり、さらに水圧又は空気圧モータとして考えてもよい。
【００１１】
モータ１０は代表的には、少なくとも２つの作動油出入口を有している。当業者には理解されるように、圧油の導入を２つの作動油出入口間で切り換えることによりモータの回転方向を逆にすることができる。いま、モータの一方の作動油出入口（例えば１６）がライン２４を経て高圧作動油源１８に連結され、他方の出入口２０がライン２６を経て戻り油リザーバのような低圧作動油源２２に連結されているものとする。
【００１２】
一般にモータは、起動時トルクモード及び運転時トルクモードで動作し、起動時におけるトルク効率は運転時におけるトルク効率よりも低い。というのは、起動の際におけるモータ部品相互間の摩擦、動力伝達系統中でのエネルギ損失、モータ部品の製造公差に起因するモータ内部の油漏れ等が不可避的に生じるからである。一例として、内接形歯車モータ部又はジロータ機構部を有する形式の油圧モータでは、運転時トルク効率が約８５％であるのに対して起動時トルク効率は約７０％である。
【００１３】
本発明は、起動時のみ追加の出力トルクを発生し、運転時トルクと起動時トルクの差を補償するものとして構成された起動時トルク増大装置に関し、その一実施形態としての基本構成が全体を符号３０で示されている。本発明の油圧モータ用起動時トルク増大装置３０は、油圧シリンダユニット３２から成り、その駆動ピストンロッド部材３４が、伝動シャフト１４に対して全体として横方向に配置されている。ピストンロッド３４の互いに反対側のピストン３６ａ，３６ｂはそれぞれ固定シリンダブロック３８ａ，３８ｂと連携して油圧室４０ａ，４０ｂが構成されており、図示の好ましい例では、これらはそれぞれ、孔４２ａ，４２ｂ及びライン２４，２６を経て、油圧モータの圧油系統及び戻り油系統と並列した状態で源１６，２２と流体連通している。かくして、圧油源１６からの高圧作動油をライン２４を経て室４０ａに導入すると、ピストンロッド３４が図１で見て左側に移動し、室４０ｂ内の作動油はライン２６を経てリザーバ２２に戻り、圧油を室４０ｂに導入すると上記と逆の動作が得られることは理解されよう。
【００１４】
図１だけでなく、本発明の起動時トルク増大装置をジロータ型油圧モータに組み込んだ形態で示す図２及び図２の３−３線断面の要部を示す図３を参照すると一層良く分かるように、起動時トルク増大装置３０は、油圧シリンダユニットのピストンロッド部材３４と油圧モータと関連した伝動シャフト１４との間に設けられた駆動力伝達手段４４を更に有している。駆動力伝達手段４４は、図示の実施形態では、伝動シャフト１４の長さの少なくとも一部についてその外周部にぐるりと設けられた互いに平行な複数条の長手方向ピニオン歯４６と、駆動ピストンロッド部材３４の選択された長さ部分に設けられていて、該ピニオン歯と噛み合う複数条のラック歯４８で構成されている。より詳細には、図３で最も良く分かるように、好ましくはピストンロッド３４の長さのほぼ中央でその側部に、伝動シャフトのピニオン歯４６と噛み合って長手方向の歯付きラック状部材５０が取り付けられている。図１及び図３で分かるように、油圧シリンダユニット３２のピストンロッド３４が、左右いずれの方向においても所定距離移動すると、換言すると、ピストン３６ａ又は３６ｂがそのストロークエンドに達すると、ラック歯４８が伝動シャフト１４のピニオン歯４６から外れて油圧シリンダユニットのピストンロッドと伝動シャフトとの間の動力伝達関係が解除されるようになることは注目されるべきである。
【００１５】
なお、伝動シャフト１４は、油圧モータ１０の出力軸又はその延長部であるのが良く、変形例として、負荷と油圧モータ１０との間に設けられた減速機（図示せず）の出力軸であってもよく、或いは、後述するようにジロータ型油圧モータの星形外歯部材の公転出力軸部であってもよい。
【００１６】
図１に示す本発明の動作原理を説明すると、起動時、油圧モータを作動させるには起動時トルクが十分でない場合であっても、源１６からの圧油がライン２４を経て油圧シリンダ室４０ａに流入し、ピストンロッド３４を左側へ直線状に駆動推進する。すると、ピストンロッドのラック歯４８と伝動シャフトのピニオン歯４６の噛み合いにより駆動力が伝動シャフトに伝達されて伝動シャフトに追加の起動時トルクが生じることになる。この追加の起動時トルクは、油圧モータ１０自体の起動時出力トルクに加えられ、かくして油圧モータを起動させると共に負荷を動作させることができる。いったん油圧モータが起動して運転時トルクモードに切り替わると、伝動シャフトが運転時トルクで回転駆動されると同時にピストンロッドが更に直線運動を続け、ついには伝動シャフトのピニオン歯とピストンロッドのラック歯が外れることになる。
【００１７】
油圧モータを上述とは逆方向に回転させようとする場合、圧油を右側の油圧シリンダ室４０ｂに導入すればよいことは理解されよう。なお、上記の構成では、油圧モータをいったん起動させた後、停止し、さらに油圧モータを同一回転方向に起動させたい場合には、油圧モータをいったん逆方向に起動させた後、油圧モータの回転方向をレバー操作により逆転させる必要があることは当業者には認識されよう。
【００１８】
図２は、本発明の起動時トルク増大装置をジロータ機構部を備えたミニショベル用油圧モータに組み込んだ構成例を示している。かかる形式の油圧モータの構造及び動作原理は周知なので、ごく簡単に説明するに止める。なお、必要ならば、本出願人の特開平６−２９４３７３号公報及び特開平９−１７７６５６号公報を参照されたい。
【００１９】
油圧モータ１００は、ミニショベルの走行用モータとして固定ハウジング部分５２がショベルフレーム５４に取り付けられ、回転ハウジング部分５６がスプロケット５８を介してクローラ６０に取り付けられた状態で示されている。油圧モータは、高圧作動油と低圧作動油源に選択的に連結できる油入口及び油出口を有している。油圧モータは又、固定ハウジング内に納められたジロータ機構部６２を有し、このジロータ機構部は、複数の内歯付きのリング状部材６４、リング状部材に対して自公転自在にリング状部材内に設けられていて、内歯よりも一つ少ない外歯を備えるスター状部材６６及び内歯と外歯の間に形成された複数の体積室を有している。さらに、油入口と油出口との間に配置されていて、スター状部材がリング状部材に対して自公転することができるよう体積室に順次、高圧作動油源と低圧作動油源を通じさせる弁装置６８が設けられている。図示のように、スター状部材６６には、メインドライブ７０の一端がスプライン連結されている。メインドライブの他端には、歯車機構７２を介して回転ハウジングに連結された出力軸７４が動力伝達関係をなして配置されている。本発明の起動時トルク増大装置３０は図示のように、この出力軸７４に関連して配置されるのが好ましい。なお、本発明の起動時トルク増大装置をスター状部材６６の公転出力延長部７６に対して追加の起動時トルクを与えるように配置してもよい。しかしながら、この場合、起動時トルク増大装置を配置するための構造的な設計変更により、油圧モータ全体のサイズが大きくなる場合がある。
【００２０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の起動時トルク増大装置の原理を説明する略図である。
【図２】本発明の起動時トルク増大装置をジロータ型油圧モータに組み込んだ状態で示す側面図であり、油圧モータはミニショベルに取り付けられた状態で示されている。
【図３】図２の３−３線断面における要部の略図であり、本発明の駆動力伝達手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  油圧モータ
１４  伝動シャフト
３０  起動時トルク増大装置
３２  油圧シリンダユニット
３４  駆動ピストンロッド部材
４４  駆動力伝達手段
４６  ピニオン歯
４８  ラック歯
【図１】
0003607814.tif 000002
【図２】
0003607814.tif 000003
【図３】
0003607814.tif 000004