(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向寸法が小さくても大きな回転トルクを得ることができ、被回転部材を所定の角度に回転させた状態で中断しても、角度を安定保持することができる油圧回転装置を提供する。【解決手段】インナ部材２の外周部に、頭部にボール６を設けたピストン４を嵌合させたシリンダ３を所定ピッチで形成し、アウタ部材１０の内周部にボール６が転動可能な波形カム面１１を形成し、波形カム面の各斜面に対面するシリンダ室３ａ,３bに作動油を供給、回収する油圧回路２１を設けてなる油圧回転装置において、インナ部材に、弾性体３３の反発力によってアウタ部材１０方向に突出付勢されるロックピン３２を、アウタ部材にロックピンが係脱可能な係合穴３５を設け、ロックピンを退避させる、油圧回路２１の供給側に接続されたロックピン退避油路３６ａを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナ部材（２）の外周部に半径方向外端が開口したシリンダ（３）を円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダ（３）にピストン（４）を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン（４）の頭部にボール（６）を自転可能に設け、前記インナ部材（２）の外周部を包囲するアウタ部材（１０）の内周部に前記ボール（６）が転動可能な波形カム面（１１）を形成し、該波形カム面（１１）の一方の斜面（１１ｂ）に対面するシリンダ室（３ａ）に作動油を供給するとともに、波形カム面（１１）の他方の斜面（１１ｃ）に対面するシリンダ室（３ｂ）の作動油を回収する油圧回路（２１）を設けてなる油圧回転装置において、前記インナ部材（２）に、弾性体（３３）の反発力によって前記アウタ部材（１０）方向に突出付勢されるロックピン（３２）を設けるとともに、前記アウタ部材（１０）に前記ロックピン（３２）が係脱可能な係合穴（３５）を設け、前記ロックピン（３２）を反アウタ部材（１０）方向に退避させるロックピン退避油路（３６ａ）を設けるとともに、該ロックピン退避油路（３６ａ）を前記油圧回路（２１）の供給側に接続したことを特徴とする油圧回転装置。
【請求項２】
油圧回路（２１）は、波形カム面（１１）の一方の斜面（１１ｂ）に対面するシリンダ室（３ａ）に作動油を供給するとともに、波形カム面（１１）の他方の斜面（１１ｃ）に対面するシリンダ室（３ｂ）の作動油を回収する正転油路（２５）と、波形カム面（１１）の他方の斜面（１１ｂ）に対面するシリンダ室（３ｂ）に作動油を供給するとともに、波形カム面（１１）の一方の斜面（１１ｂ）に対面するシリンダ室（３ａ）の作動油を回収する逆転油路（２６）とを有し、ロックピン退避油路（３６ａ，３６ｂ）を前記正転油路（２５）の供給側と、前記逆転油路（２６）の供給側とに接続したことを特徴とする請求項１記載の油圧回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機、例えばパワーショベルのアーム先端部と、該アームに支持されるフォーク、グラップル、バケットなどのアタッチメントとの間に介装し、作業機に装備された油圧装置を利用して上記アタッチメントを適宜回転させる油圧回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の油圧回転装置として、作業機、例えばパワーショベルのアーム側に結合される内側部材（インナ部材）の外周部に半径方向に延びるシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダにボール受け面を有するピストン部材を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン部材のボール受け面に球体（ボール）を自転可能に設け、一方、アタッチメント側に結合される外筒部材（アウタ部材）を前記内側部材の外周部に嵌合させ、該外筒部材の内周部に前記球体が転動可能であってかつ前記シリンダのピッチと異なる凹凸摺接面（波形カム面）を形成し、前記凹凸摺接面の一方の斜面と対応する球体側のシリンダ室に作動油を供給するとともに、前記凹凸摺接面の他方の斜面と対応する球体側のシリンダ室の作動油を回収する油圧回路を設けるようにしたものがあった。
【０００３】
上記従来のものは、内側部材と外筒部材とを同軸に嵌合させ、これら両者間に多数のピストン部材を放射状に配置するようにしたので、軸方向の寸法を小さくしながら大きな回転トルクを得ることができる、という優れた効果を有する。しかしながら、上記従来のものは、アタッチメントを所定の角度に回転させた状態で油圧回路の作動を一次的に停止させておくと、この角度が時間とともに重心の安定した方向に回転され、当初の回転角度が次第に狂ってくる、という不具合があった。これは、上記アタッチメントの重量、及び該アタッチメントにより保持される保持物（木材等）の重量が大きく、作動油がリークするためと考えられる。
【特許文献１】特開２００３−３１４７６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、油圧回路の作動が停止された際に内側部材と外筒部材との相対回転を機械的にロックすることにより、上記不具合を解消した新規な油圧回転装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、インナ部材の外周部に半径方向外端が開口したシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダにピストンを摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストンの頭部にボールを自転可能に設け、前記インナ部材の外周部を包囲するアウタ部材の内周部に前記ボールが転動可能な波形カム面を形成し、該波形カム面の一方の斜面に対面するシリンダ室に作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するシリンダ室の作動油を回収する油圧回路を設けてなる油圧回転装置において、前記インナ部材に、弾性体の反発力によって前記アウタ部材方向に突出付勢されるロックピンを設けるとともに、前記アウタ部材に前記ロックピンが係脱可能な係合穴を設け、前記ロックピンを反アウタ部材方向に退避させるロックピン退避油路を設けるとともに、該ロックピン退避油路を前記油圧回路の供給側に接続する構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記油圧回路を、波形カム面の一方の斜面に対面するシリンダ室に作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するシリンダ室の作動油を回収する正転油路と、波形カム面の他方の斜面に対面するシリンダ室に作動油を供給するとともに、波形カム面の一方の斜面に対面するシリンダ室の作動油を回収する逆転油路とを有する構成とし、前記ロックピン退避油路を前記正転油路の供給側と、前記逆転油路の供給側とに接続したものである。
【発明の効果】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、油圧回路に作動油が供給されると、該作動油がロックピン退避油路に流入し、ロックピンを反アウタ部材方向に退避させて上記係合穴から離脱させ、上記両者の結合が解除される。同時に、上記作動油が波形カム面の一方の斜面と対面するシリンダ室に流入し、該シリンダ室内のピストンが作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストンに支持されたボールが波形カム面の一方の斜面を押してアウタ部材を一方向に回転させることになる。また、上記アウタ部材の回転により、波形カム面の他方の斜面に対面するボールが該斜面によって軸心方向に押圧されると、該ボールはピストンの頭部で自転しつつ、波形カム面の他方の斜面に沿って転動し、該ボールを支持するピストンが軸心方向に移動され、該シリンダ室の作動油が回収路に排出されることになる。
【０００７】
上記油圧回路への作動油の供給が停止されると、該油圧回路の油圧が低下して上記ピストンの動作が停止、従ってアウタ部材の回転が停止されるとともに、ロックピン退避油路内の油圧が低下し、インナ部材に設けたロックピンが弾性体の反発力によってアウタ部材側に移動され、これがアウタ部材の係合穴と係合することになる。これにより、インナ部材とアウタ部材とはロックピンによって機械的に結合され、両者の相対回転が阻止されることになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、油圧回路の正転油路に作動油が供給されると、該作動油がロックピン退避油路に流入し、ロックピンを反アウタ部材方向に退避させて上記係合穴から離脱させ、インナ部材とアウタ部材との結合が解除される。同時に、上記作動油が波形カム面の一方の斜面と対面するシリンダ室に流入し、該シリンダ室内のピストンが作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストンに支持されたボールが波形カム面の一方の斜面を押してアウタ部材を一方向に回転させることになる。また、上記アウタ部材の回転により、波形カム面の他方の斜面に対面するボールが該斜面によって軸心方向に押圧されると、該ボールはピストンの頭部で自転しつつ、波形カム面の他方の斜面に沿って転動し、該ボールを支持するピストンが軸心方向に移動され、該シリンダ室の作動油が回収路に排出されることになる。
【０００９】
また、油圧回路の逆転油路に作動油が供給されると、該作動油がロックピン退避油路に流入し、ロックピンを反アウタ部材方向に退避させて上記係合穴から離脱させ、インナ部材とアウタ部材との結合が解除される。同時に、上記作動油が波形カム面の他方の斜面と対面するシリンダ室に流入し、該シリンダ室内のピストンが作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストンに支持されたボールが波形カム面の他方の斜面を押してアウタ部材を前述と逆方向に回転させることになる。また、上記アウタ部材の回転により、波形カム面の一方の斜面に対面するボールが該斜面によって軸心方向に押圧されると、該ボールはピストンの頭部で自転しつつ、波形カム面の一方の斜面に沿って転動し、該ボールを支持するピストンが軸心方向に移動され、該シリンダ室の作動油が回収路に排出されることになる。
【００１０】
上記油圧回路の正転油路、及び逆転油路への作動油の供給が停止されると、該油路内の油圧が低下して上記ピストンの動作が停止、従ってアウタ部材の回転が停止されるとともに、ロックピン退避油路内の油圧が低下し、インナ部材に設けたロックピンが弾性体の反発力によってアウタ部材側に移動され、これがアウタ部材の係合穴と係合することになる。これにより、インナ部材とアウタ部材とはロックピンによって機械的に結合され、両者の相対回転が阻止されることになる。この結果、油圧回転装置の軸方向の寸法を小さくしながら大きな回転トルクを得ることができる、という本来の効果を達成することができるとともに、該油圧回転装置により所定の角度に回転されたアタッチメントの角度が長期に亘って安定して保持されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明の実施例を示す油圧回転装置の断面側面図、図２は図１の部分断面正面図、図３はボールの突出状態を示す要部拡大断面図、図４はボールの退避状態を示す要部拡大断面図、図５は本発明によるロックピン部の拡大断面図である。
【００１２】
図１、図２において、１は油圧回転装置であり、インナ部材２、該インナ部材２の外周側に嵌合されて回転されるアウタ部材１０、インナ部材２とアウタ部材１０との相対回転を阻止するロック装置３０を主要部として構成される。上記インナ部材２は例えば作業機のアーム側に係止され、アウタ部材１０は該作業機のアームに回転自在に取り付けたフォークなどのアタッチメント側に係止され、該アタッチメントを回転させるようになっている。
【００１３】
上記インナ部材２は以下の如くなっている。即ち、短尺な円柱ブロックの外周部８か所にシリンダ３を等ピッチで放射状に形成するとともに、各シリンダ３の半径方向外端を開口させる。上記各シリンダ３にピストン４を摺動可能に嵌合させ、これらを各シリンダ３内に収容した押圧ばね５により半径方向外方に押圧付勢する。上記各ピストン４の半径方向外端、つまり頭部は半球面状のボール受け面４ａとし、該ボール受け面４ａにボール６を自転可能に載置する。該ボール６はシリンダ３の内面に密接して摺動可能に嵌合する径とする。図３において、４ｂは上記各ピストン４の頭部に形成した小径のオイル流通路であり、ボール受け面４ａとボール６との接触部に潤滑油を供給するためのものである。
【００１４】
アウタ部材１０は短尺な円筒状に形成されて上記インナ部材２の外周部を包囲し、その外周側で円筒状のホルダ１２にベアリング１３を介して回転自在に支持される。ホルダー１２は、図１に示すように、インナ部材２の左端部に形成されたフランジ部２ａにボルト締め固定される。上記アウタ部材１０の内周部にインナ部材２側の各ボール６が転動可能な波形カム面１１を形成する。即ち、図２に示すように、ボール６の径よりも若干大きい半径となる円弧カム面１１ａを円周方向に１０個等ピッチで形成するとともに、各円弧カム面１１ａ同士を小径の円弧面で滑らかに接続する。
【００１５】
前述したインナ部材２の軸心部に芯軸１５及び該芯軸１５の外周に嵌合させた筒状のディストリビュータ２０を貫通させ、該ディストリビュータ２０はアウタ部材１０側に一体的に連結してインナ部材２に対してアウタ部材１０と共に相対回転可能とする。上記芯軸１５はインナ部材２側に一体的に連結するとともに、右端部をインナ部材２から右方に突出させ、その軸心部にドレン油路１６を、その外周部に２系統の連絡油路１７ａ，１７ｂ、つまり２個の供給用の連絡油路１７ａ、及び２個の回収用の連絡油路１７ｂを貫通形成する。図１において、２７はアウタ部材１０の右端部に取り付けた回転継手であり、芯軸１５の右端部外周に回転自在に嵌合させ、該芯軸１５に形成した２系統の各連絡油路１７ａ，１７ｂを個別に取り出して後続のアタッチメントに接続するものである。
【００１６】
上記インナ部材２とディストリビュータ２０との間に、アウタ部材１０を一方向に回転（正転）、又は他方向に回転（逆転）させる油圧回路２１を形成する。該油圧回路２１は、アウタ部材１０を正転させる際に作動油が供給される正転油路２５、及びアウタ部材１０を逆転させる際に作動油が供給される逆転油路２６を有する。即ち、図１〜図４に示すように、インナ部材２の軸心部に各シリンダ３の底部からディストリビュータ２０の外周に向かう油孔２２を形成し、ディストリビュータ２０の外周部に正転油路２５に接続される第１分配路２０ａと、逆転油路２６に接続される第２分配路２０ｂとを円周方向に交互に配列形成する。
【００１７】
上記第１分配路２０ａは、図３に示すように、所定のボール６ａが波形カム面１１のうちの一方の斜面１１ｂに対面した際に該ボール６ａを有するシリンダ３の油孔２２ａと連通するように、また、上記第２分配路２０ｂは、図４に示すように、所定のボール６ｂが波形カム面１１のうちの他方の斜面１１ｃに対面した際に該ボール６ｂを有するシリンダ３の油孔２２ｂと連通するように配列形成する。
【００１８】
上記油圧回路２１が停止された際に、インナ部材２とアウタ部材１０との相対回転を阻止するロック装置３０を設ける。該ロック装置３０はインナ部材２及びアウタ部材１０の円周方向２か所に１８０度の間隔で設けられている。その内の一方を図２、図５により説明すると、インナ部材２の所定のシリンダ３，３間に位置する肉部に、内径がアウタ部材１０のボス方向に向かって２段階に縮小する段付きの段付き孔３１を左右（軸）方向に向けて形成し、該段付き孔３１に外径がアウタ部材１０のボス方向に向かって２段階に縮小する段付きのロックピン３２を左右移動可能に嵌合させる。
【００１９】
上記ロックピン３２の左部軸心部にコイルばねからなる弾性体３３を嵌合させ、該弾性体３３を段付き孔３１の左端部に螺合させたストッパー３４により押圧して圧縮し、該弾性体３３の反発力で上記ロックピン３２を右方に押圧付勢する。また、アウタ部材１０のボス部の左面側に上記ロックピン３２の右端部が嵌合する多数の係合穴、本例では２４個の係合穴３５を円周方向に等ピッチで形成する。
【００２０】
インナ部材２に、上記段付き孔３１の右端部の小径段部と左右中間部の中段部とに連通する第１、第２ロックピン退避油路３６ａ，３６ｂを形成し、各第１、第２ロックピン退避油路３６ａ，３６ｂを前述したディストリビュータ２０の第１分配路２０ａと第２分配路２０ｂにそれぞれ個別に接続する。３７は上記各第１、第２ロックピン退避油路３６ａ，３６ｂの吐出部に取り付けたリリーフ弁であり、上記第１、第２分配路２０ａ，２０ｂに供給される作動油の油圧が所定値に達した際に上記各第１、第２ロックピン退避油路３６ａ，３６ｂを開くようにしたものである。
【００２１】
上記実施例によれば、油圧回路２１の正転油路２５側に作動油が供給されると、（図１、図５に示すように、該作動油がディストリビュータ２０の第１分配路２０ａから第１ロックピン退避油路３６ａに流入し、ロックピン３２を反アウタ部材１０方向に退避させて係合穴３５から離脱させ、インナ部材２とアウタ部材１０との結合が解除されることになる。同時に、図３に示すように、上記第１分配路２０ａから作動油が波形カム面１１の一方の斜面１１ｂと対面するシリンダ室３ａに流入し、該シリンダ室３ａ内のピストン４が作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストン４に支持されたボール６ａが上記一方の斜面１１ｂを押してアウタ部材１０を一方向に回転（正転）させることになる。
【００２２】
一方、図４に示すように、上記アウタ部材１０の回転により、波形カム面１１の他方の斜面１１ｃに対面するボール６ｂが該斜面１１ｃによって軸心方向に押圧されると、該ボール６ｂはピストン４の頭部で自転しつつ、上記他方の斜面１１ｃに沿って転動し、該ボール６ｂを支持するピストン４が軸心方向に移動され、該シリンダ室３ｂの作動油がディストリビュータ２０の第２分配路２０ｂ（回収路）に排出されることになる。
【００２３】
また、上記油圧回路２１の切り換えによって、逆転油路２６側に作動油が供給されると、該作動油がディストリビュータ２０の第２分配路２０ｂから第２ロックピン退避油路３６ｂに流入し、ロックピン３２を反アウタ部材１０方向に退避させて上記係合穴３５から離脱させ、前述と同様に、インナ部材２とアウタ部材１０との結合が解除される。同時に、上記第２分配路２０ｂから作動油が波形カム面１１の他方の斜面１１ｃと対面するシリンダ室３ｂに流入し、該シリンダ室３ｂ内のピストン４が作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストン４に支持されたボール６ｂが上記他方の斜面１１ｃを押してアウタ部材１０を他方向に回転（逆転）させることになる。一方、上記アウタ部材１０の回転により、波形カム面１１の一方の斜面１１ｂに対面するボール６ａが該斜面１１ｂによって軸心方向に押圧されると、該ボール６ａはピストン４の頭部で自転しつつ、上記一方の斜面１１ｂに沿って転動し、該ボール６ａを支持するピストン４が軸心方向に移動され、該シリンダ室３ａの作動油がディストリビュータ２０の第１分配路２０ａ（回収路）に排出されることになる。
【００２４】
上記正転油路２５、及び逆転油路２６への作動油の供給が停止されると、該油路内の油圧が低下して上記ピストン４の動作が停止、従ってアウタ部材１０の回転が停止されるとともに、第１ロックピン退避油路３６ａ、及び第２ロックピン退避油路３６ｂ内の油圧が低下し、インナ部材２に設けたロックピン３２が弾性体３３の反発力によってアウタ部材１０側に移動され、アウタ部材１０側の係合穴３５と係合することになる。これにより、インナ部材２とアウタ部材１０とは上記ロックピン３２によって機械的に結合され、両者の相対回転が阻止されることになる。
【００２５】
この結果、油圧回転装置１の軸方向の寸法を小さくしながら大きな回転トルクを得ることができるとともに、該油圧回転装置１によりアタッチメントを所定の角度に回転させた状態で中断しても、該角度を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例を示す油圧回転装置の断面側面図である。
【図２】図１の部分断面正面図である。
【図３】ボールの突出状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】ボールの退避状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明によるロックピン部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    油圧回転装置
２    インナ部材
２ａ  フランジ部
３    シリンダ
３ａ，３ｂ  シリンダ室
４    ピストン
４ａ  ボール受け面
４ｂ    オイル流通路
５    押圧ばね
６（６ａ，６ｂ）  ボール
１０    アウタ部材
１１    波形カム面
１１ａ  円弧カム面
１１ｂ  一方の斜面
１１ｃ  他方の斜面
１２    ホルダ
１３    ベアリング
１５    芯軸
１６    ドレン油路
１７ａ，１７ｂ  連絡油路
２０    ディストリビュータ
２０ａ  第１分配路（回収路）
２０ｂ  第２分配路（回収路）
２１    油圧回路
２２（２２ａ，２２ｂ）    油孔
２５    正転油路
２６    逆転油路
２７    回転継手
３０    ロック装置
３１    段付き孔
３２    ロックピン
３３    弾性体
３４    ストッパー
３５    係合孔
３６ａ  第１ロックピン退避油路
３６ｂ  第２ロックピン退避油路
３７    リリーフ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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