(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内で出力回転軸と一体回転するシリンダブックに複数のピストンを収納し、該ピストンに対向する斜板にピストン推力を加えて前記出力回転軸およびシリンダブロックを回転させる斜板式の液圧モータであって、
前記ケーシング内に、前記斜板の背面側に設けた凹部を前記出力回転軸と直交する傾転中心軸線回りに傾転可能に位置決めする位置決め部材と、該位置決め部材から所定距離を隔てて前記斜板に係合し該斜板を傾転させる傾転駆動手段と、を設け、前記斜板の背面部に、前記傾転中心軸線の両側に位置し前記ケーシングの内壁面に何れか一方が選択的に着座する第１および第２の着座部を設けて、前記斜板の傾斜角を変更することにより２速の変速を可能にした斜板式２速液圧モータにおいて、
前記位置決め部材が、前記斜板の背面側に設けた凹部と摺動する半径一定の湾曲した摺動面を有し、該摺動面の中心が前記ケーシングの内壁面上で前記傾転中心軸線を構成するよう前記ケーシングに取り付けられており、
前記斜板が、前記傾転中心軸線から離隔した前記内壁面上の第１および第２の着座領域に選択的に面接触状態で着座するよう前記傾転中心軸線で互いに交差する向きに形成された第１および第２の着座面と、第１および第２の着座面の間に形成されるとともに前記傾転中心軸線に対し一定の離間距離を保つ中間面と、を有することを特徴とする斜板式２速液圧モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、斜板式２速液圧モータに係り、特に斜板を異なる２つの位置に傾転させて２速の速度切換え（すなわち２段変速）を可能にしたもので、建設用クローラ車両等の走行駆動モータに好適な斜板式２速液圧モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パワーショベル等の建設用クローラ車両においては、クローラを走行回転させるためにそのスプロケットホイールを駆動する一対の走行駆動モータが装備されており、その走行駆動モータとして減速機付の斜板式液圧モータが多用されている。また、このような走行駆動モータでは、ショベル作業等の他の作業をしながら走行する場合には低速大トルクのモータ出力が要求され、単に移動するために走行する場合には高速のモータ出力が要求される。そこで、斜板の傾斜角を異なる角度に切換えて低速と高速の２速に切換え可能にしたものがある。
【０００３】
この種の液圧モータとしては、例えば特公平４−４２５５０号公報に記載されたものがある。このモータでは、斜板の背面に所定角度で交差する第１および第２のシート面を形成するとともに、両シート面の交差部に係合する一対の鋼球を介して斜板の背面凹部をケーシングの内壁部に位置決めするようになっており、前記一対の鋼球により出力回転軸線に対し直交する傾転中心軸線回りに斜板を傾転させることで、前記第１および第２のシート面のうち何れか一方をケーシングの内壁に着座させるようになっている。また、前記第１および第２のシート面の交差線と前記傾転中心軸線が共にケーシングの内壁面（両シート面が着座する面）上に位置している。
【０００４】
また、実開平４−２９４３０号公報（若しくは実願平２−７０６７５号の明細書及び図面）には、斜板の背面凹部に係合する一対の鋼球によって、斜板の背面の交差線（前記第１、第２シート面の交差線部分に相当する）とケーシング内壁面との間に所定の隙間を形成し、斜板傾転時における前記交差線部とケーシング内壁との摩耗を抑えるようにしたものが記載されている。
【０００５】
さらに、実開平４−７５１６２号公報（若しくは実願平２−１１９１９９号の明細書及び図面）には、シリンダブロックを取り囲んで出力回転軸線方向に移動するアクチュエータを採用するとともに、斜板の背面凹部に係合する一対の鋼球がケーシングの内壁面よりわずかに沈み込むようにしたものが記載されている。このモータでは、前記鋼球を位置決めのみに使用し、斜板の傾転中心軸線をケーシングの内壁面上に位置させている点で、特公平４−４２５５０号公報に記載のものと同様のものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平４−４２５５０号公報や実開平４−７５１６２号公報に記載された従来の斜板式２速液圧モータにあっては、斜板の傾転中心軸線をケーシングの内壁面上に位置させる構成であり、かつ鋼球を位置決め機能にのみ用いているため、鋼球とそれを収納する斜板の凹球面部との間に隙間が生じていた。そして、そのような隙間が生じた状態では、斜板背面の交差線部がケーシング内壁面に常時接触し、斜板の傾転時にはその面圧が著しく大きくなるため、ケーシングの内壁部が摩耗することにより、設定された傾転中心軸線とは異なる位置を支点として斜板が傾転してしまい、行程容積の変化による回転速度変化が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
また、実開平４−２９４３０号公報に記載された従来の斜板式２速液圧モータにあっては、斜板の背面とケーシングの内壁面との間に隙間が設定されているため、上述のような摩耗による傾転支点の変化とそれに伴う行程容積変化は抑えられるが、傾転支点を構成する鋼球と斜板の係合部分、あるいは斜板とケーシング内壁面の当接部分における面圧が常時高く、その部分で摩耗が生じ易い。また、斜板背面がケーシング内壁面に面接触状態で着座しないため、着座状態が不安定で振動が生じ易いという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる従来の斜板式２速液圧モータにおける課題に鑑みてなされたもので、斜板の背面部をケーシングの内壁面に面接触状態で着座させる一方、傾転時には斜板の着座面の交差線部とケーシング内壁面とを接触させないようにして、安定した行程容積を保つことのできる斜板式２速液圧モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、請求項１記載の発明は、ケーシング内で出力回転軸と一体回転するシリンダブックに複数のピストンを収納し、該ピストンに対向する斜板にピストン推力を加えて前記出力回転軸およびシリンダブロックを回転させる斜板式の液圧モータであって、前記ケーシング内に、前記斜板の背面側に設けた凹部を前記出力回転軸と直交する傾転中心軸線回りに傾転可能に位置決めする位置決め部材と、該位置決め部材から所定距離を隔てて前記斜板に係合し該斜板を傾転させる傾転駆動手段と、を設け、前記斜板の背面部に、前記傾転中心軸線の両側に位置し前記ケーシングの内壁面に何れか一方が選択的に着座する第１および第２の着座部を設けて、前記斜板の傾斜角を変更することにより２速の変速を可能にした斜板式２速液圧モータにおいて、前記位置決め部材が、前記斜板の背面側に設けた凹部と摺動する半径一定の湾曲した摺動面を有し、該摺動面の中心が前記ケーシングの内壁面上で前記傾転中心軸線を構成するよう前記ケーシングに取り付けられており、前記斜板が、前記傾転中心軸線から離隔した前記内壁面上の第１および第２の着座領域に選択的に面接触状態で着座するよう前記傾転中心軸線で互いに交差する向きに形成された第１および第２の着座面と、第１および第２の着座面の間に形成されるとともに前記傾転中心軸線に対し一定の離間距離を保つ中間面と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
なお、ケーシングの内壁面上で傾転中心軸線を構成するとは、該傾転中心軸線が前記内壁の表面に含まれる直線となっていることを意味する。また、前記位置決め部材は摺動面の中心で前記傾転中心軸線を構成するものであればよく、所定間隔を隔てた複数の鋼球のみならず、所定の軸長を有する円柱状の部材又は横断面が半円となるような部材を適宜数設けて構成することができる。また、前記中間面は加工の面から平坦面とするのが好ましいが、これに限らず、例えば湾曲した面であってもよい。
【００１１】
【作用】
請求項１記載の発明では、位置決め部材の半径一定の摺動面の中心でケーシングの内壁面上に位置する傾転中心軸線が構成され、斜板の背面側に設けた凹部と位置決め部材の前記摺動面とが摺動する状態で前記斜板が傾転すると、第１および第２の着座面のうち何れか一方が前記内壁面上で傾転中心軸線から離隔した第１および第２の着座領域のうち何れかに面接触状態で着座する。一方、斜板はその第１および第２の着座面の交差する部分が中間面を形成するよう切欠かれているため、傾転中にケーシングの内壁面と接触することがない。したがって、１速又は２速での回転時に斜板の背面部がケーシングの内壁面に面接触状態で確実に着座するとともに、傾転時には斜板の背面部とケーシング内壁面とが接触しないことになる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
図１〜図４は本発明に係る斜板式２速液圧モータの一実施例を示す図であり、図１にはその要部構成のみを断面で図示している。
まず、その構成を説明すると、図１において、１０はケーシングであり、このケーシング１０は底壁部１２を有する有底筒状の第１ケーシング１１と、第１ケーシング１１の開口端部を閉止する図示しないカバープレート（ポートブロック）とからなる。ケーシング１０内には複数の平行なシリンダ１４（図１には１つのシリンダのみ図示している）を有するシリンダブロック１５が収納されており、シリンダブロック１５は出力回転軸１６にスプライン結合し、この出力回転軸１６により軸受１７、１８を介してケーシング１０内に回転自在に支持されている。なお、出力回転軸１６には図示しない減速機を介してスプロケットホイールが係合されており、このスプロケットホイールはクローラ車両のクローラを走行回転させる。シリンダブロック１５の複数のシリンダ１４には複数のピストン１９がそれぞれ摺動自在に収納されており、これらピストン１９の先端側にはシュープレート２１が取り付けられている。シュープレート２１は複数のシュー２１ａおよびそれらのリテーナ２１ｂからなるとともに、複数のシュー２１ａを斜板２２の略円形の斜面部２２ａに摺接するようになっており、複数のピストン１９がこのシュープレート２１を介し斜板２２に対向しつつ摺接することで、シリンダブロック１５および出力回転軸１６が回転するようになっている。そして、複数のピストン１９を順次ストロークさせるために、ケーシング１０のカバープレートとシリンダブロック１５との間にはタイミングプレート２３が設けられており、このタイミングプレート２３は、シリンダブロック１５の回転時に前記カバープレートに形成された一対の圧油給排通路（後述する）のうち一方から所定回転区間のシリンダ１４に圧油を供給させるとともに、他の所定区間のシリンダ１４から他方の圧油給排通路に油を排出させる。
【００１３】
一方、図２に示すように、斜板２２の背面側（図１では右側、図２では下側）には、出力回転軸１６と直交（図１、図２の紙面と直交）する方向に所定間隔を隔てる一対の凹球面部２２ｂ（凹部）と、斜面部２２ａに対し異なる角度をなすとともに凹球面部２２ｂの近傍で互いに交差するような向きを持つ第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄとが形成されている。斜板２２の凹球面部２２ｂは一対の鋼球３１（位置決め部材）の半径一定の球面状に湾曲した外周面３１ａ（摺動面）に摺動自在に係合しており、一対の鋼球３１はそれぞれの外周面３１ａの中心を通って出力回転軸１６と直交する傾転中心軸線Ｏを底壁部１２の表面１２ａ（内壁面）上に構成するとともに、斜板２２をその傾転中心軸線回りに傾転可能に位置決めしている。
【００１４】
第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄは、前記傾転中心軸線Ｏの両側（図２中の左右両側）に所定間隔を隔てて形成されるとともに、底壁部１２の表面１２ａに何れか一方が選択的に着座する第１および第２の着座部を構成している。また、ケーシング１０の底壁部１２の表面１２ａには前記傾転中心軸線Ｏから所定距離だけ離隔した第１および第２の着座領域Ｓ１  ，Ｓ２  が設けられており、これら第１および第２の着座領域Ｓ１  ，Ｓ２  に第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄが面接触状態で着座可能になっている。斜板２２の着座状態を安定させるため、第１の着座面Ｓ１  は図２中左端位置（斜板２２の左端の着座位置）から傾転中心軸線Ｏまでの距離の半分以上の距離に及んでいるのが好ましく、図２中におけるその左右幅は例えば第２の着座面Ｓ２  より大きくなっている。第２の着座面Ｓ２  は斜板２２の図２中右端から傾転中心軸線Ｏまでの距離よりわずかに小さい左右幅を有しており、その領域の左端は一対の鋼球３１の間まで入り込んでいる。また、斜板２２の第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄの間には、中間面２２ｅが形成されている。この斜板２２の中間面２２ｅは、斜面部２２ａに対してなす角度（挟角）を第１の着座面２２ｃよりは小さく、第２の着座面２２ｄよりは大きくしたもので、斜板２２の着座時、傾転時に拘らず、傾転中心軸線Ｏに対し常に一定の離間距離δを保つようになっている。
【００１５】
また、斜板２２は、一対の鋼球３１から所定距離を隔てて設けられたアクチュエータ３５（傾転駆動手段）によって傾転駆動されるようになっており、このアクチュエータ３５は、斜板２２の第１の着座面２２ｃに摺動自在に係合するシュー３６と、シュー３６に任意の方向に回動自在に係合するプランジャ３７と、ケーシング１０の底壁部１２に形成されたアクチュエータシリンダ３８と、シリンダ３８に速度切換え圧を供給する切換え圧通路３９とを有している。プランジャ３７は、アクチュエータシリンダ３８内に所定の液圧が供給されるとき、斜板２２の第１の着座面２２ｃが底壁部１２から離隔するよう斜板２２を押し上げ、斜板２２の斜面部２２ａの傾斜角（出力回転軸１６の軸線と直交する面に対し斜板２２の斜面部２２ａがなす角度）を変更し、それに伴うピストン行程容積を変化（容量変化）させることにより変速を可能ならしめる。
【００１６】
なお、図２において、１２ｂは、一対の鋼球３１をケーシング１０に取り付けるために底壁部１２に形成された一対の凹球面部である。また、図１において、４１は、シリンダブロック１５内に縮設されたスプリングである。スプリング４１は、スプリングシート４２およびプッシュロッド４３を介して調心部材４４を図１中の右側に付勢するもので、調心部材４４によってシュープレート２１を出力回転軸１６の軸線上に位置させるようになっている。また、前記カバープレートには一対の圧油給排通路が形成されており、これら一対の給排通路はそれぞれ図外の制御弁、例えば操作入力に応動する３位置切換え弁に接続されている。そして、その３位置切換え弁の中立位置にあっては油圧ポンプおよびタンク（共に図示していない）と両給排通路とが互いに連通し、他の切換位置にあっては、一方の給排通路を油圧ポンプに、他方の給排通路をタンクに連通させるようになっている。
【００１７】
次に、作用を説明する。
上記構成を有する本実施例においては、前記３位置切換え弁が所定の切換え位置、例えば１速の位置に切換えられていると、アクチュエータ３５には速度切換え圧が供給されず、プランジャ３７はアクチュエータシリンダ３８内に入り込んだ位置で静止し、斜板２２の第１の着座面２２ｃが底壁部１２に面接触状態でぴったりと着座している。このとき、斜板２２が図１に示す傾斜角最大位置に位置することで、ピストン１４の行程容積が最大になる。したがって、前記油圧ポンプから液圧給排通路に供給される所定流量の圧油に対し、シリンダブック１５および出力回転軸１６の回転による出力は、低速で出力トルクの大きい１速回転となる。この状態では、例えばクローラ車両によるショベル作業等の作業とそれに対応する走行がなされる。
【００１８】
一方、前記３位置切換え弁が所定の切換え位置、例えば２速の位置に切換えられると、アクチュエータ３５に前記速度切換え圧が供給される。このとき、プランジャ３７がケーシング１０の底壁部１２から突出する方向に移動して斜板２２の第１の着座面２２ｃが底壁部１２から離隔するよう押し上げられ、斜板２２が図３に示すように回動して傾斜角を減少させ、同図（ｃ）に示すように第２の着座面２２ｄが底壁部１２の表面１２ａ上に着座したときにはピストン１４の行程容積が最少になる。したがって、前記油圧ポンプから液圧給排通路に供給される所定流量の圧油に対し、シリンダブック１５および出力回転軸１６の回転による出力は、高速で１速よりは出力トルクの小さい２速回転となる。この状態では、例えばクローラ車両の移動のための走行がなされる。
【００１９】
ここで、斜板２２の傾転時の動きについて考察する。
本実施例では、一対の鋼球３１の半径一定の摺動面３１ａの中心（２つの中心点）によってケーシング１０の内壁面上に位置する傾転中心軸線Ｏが構成されるとともに、第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄの交差部近傍を切り欠いて中間面２２ｅが形成されていることから、斜板２２の傾転時には、図４に示すように、斜板２２の背面側に設けた凹球面部２２ｂと一対の鋼球３１の摺動面３１ａとが摺動する状態で、中間面２２ｅと傾転中心軸線Ｏとの離間距離δが一定に保たれ、その後、第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄのうち何れか一方が底壁部１２の表面１２ａに選択的に面接触状態で着座するときにも、中間面２２ｅと傾転中心軸線Ｏとの離間距離δが一定に保たれる。したがって、１速又は２速での回転時には斜板２２の背面部がケーシング内壁面である表面１２ａに面接触状態でぴったりと着座するとともに、斜板２２の傾転時には斜板２２の背面部とケーシング１０の底壁部１２とが接触しないことになる。
【００２０】
このように、本実施例においては、斜板２２の背面部をケーシング１０の内壁面に面接触状態で着座させる一方、斜板２２の傾転時には斜板２２の背面部を底壁部１２の表面（ケーシング内壁面）１２ａに接触させないようにする。したがって、斜板の着座面の交差線部がケーシングの底壁部と摩耗することによってくぼみが形成されたり、それによって斜板の傾転支点が安定しなくなったりするいった不具合が解消され、ピストン１４の行程容積を１速、２速のそれぞれに対応する一定の値に保つことができる。しかも、斜板２２の背面部をケーシング１０の底壁部１２の表面１２ａに面接触状態でしっかりと着座させるので、斜板２２の着座姿勢が安定したものとなり、振動の少ない斜板式２速液圧モータとなる。さらに、本実施例では、既存の斜板２２の背面部を、第１および第２の着座面２２ｃ，２２ｄの間に中間面２２ｅを形成するよう切欠くだけでよいから、簡単な構成で所望の効果を得ることができる。
【００２１】
なお、本実施例では、位置決め部材を一対の鋼球３１（硬いボール状の部材）としたが、この鋼球３１に代えて、例えば図５に示すような半径一定の摺動面５１ａを有する半球部材５１とそれらに挿入されてそれらをケーシング１０の底壁部１２に固定する円筒状の固定部材５２とからなる位置決め部材を用いることもできる。また、位置決め部材を、傾転中心軸線と同軸の円柱表面を有する円柱又は半円形断面の部材とすることができ、その数は１つ以上の幾つでもよい。また、本実施例において中間面２２ｅは平坦な面であったが、他形状の面であってもよい。さらに、斜板背面の凹部の数や位置に応じて前記凹部を除く着座面交差線部分が複数に分断され、それに対応して前記中間面も複数に分断されて形成されることはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、斜板の背面部をケーシングの内壁面に面接触状態で着座させる一方、傾転時には斜板の背面部をケーシング内壁面とを接触させないようにしているので、傾転時の摩耗減少と通常運転時の斜板支持部分の面圧低下とを両立させることができ、安定した行程容積を保つことのできる斜板式２速液圧モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る斜板式２速液圧モータの一実施例を示すその要部断面図である。
【図２】一実施例の斜板付近の拡大断面図である。
【図３】一実施例の１、２速間の切換え途中の斜板の状態を示す作用説明図である。
【図４】図３に示した斜板の各状態における要部拡大図である。
【図５】一実施例の位置決め部材の他の態様を示す図２と同様な拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    ケーシング
１１    第１ケーシング
１２    底壁部
１２ａ    底壁面（内壁面）
１４    シリンダ
１５    シリンダブロック
１６    出力回転軸
１９    ピストン
２１    シュープレート
２２    斜板
２２ａ  斜面部
２２ｂ    一対の凹球面部２２ｂ（凹部）
２２ｃ    第１の着座面（第１の着座部）
２２ｄ    第２の着座面（第２の着座部）
２２ｅ    中間面
２３    タイミングプレート
３１    一対の鋼球（位置決め部材）
３１ａ    外周面（摺動面）
３５    アクチュエータ（傾転駆動手段）
５１    半球部材（位置決め部材）
５２    固定部材（位置決め部材）
Ｏ    傾転中心軸線
δ    離間距離
【図１】
0003602160.tif 000002
【図２】
0003602160.tif 000003
【図３】
0003602160.tif 000004
【図４】
0003602160.tif 000005
【図５】
0003602160.tif 000006