(57)【要約】【課題】２速油圧モータの高速状態と低速状態の切替において、２速スプール１０の径を大きくすることなく、又、各小径スプールの径を小さくすることなくヒステリシスを小さくした２速油圧モータの自動変速切換弁を提供。【解決手段】自動変切換弁７は、中空の２速スプール１０と、２速スプール１０両端に軸方向に移動可能に嵌合された第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢと、２速スプール１０の中空穴肩部１９と第２小径スプールＢとの間のスプリング８と、を有する。第１小径スプールＣ及び２速スプール外方端部に外部パイロット圧力Ｐｐが導かれ、外部パイロット圧力Ｐｐと対抗する油圧モータ１の高圧ポート圧力  Ｐａｂは、常に２速スプール１０内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用するように、中央ポート  Ａ．Ｂから中空穴内２０に導くようにし、第２小径スプールＢの径Ｄ２を第１小径スプールＣの径Ｄ３より大にした。【選択図】図１
2005016585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２速油圧モータの低速状態と高速状態を切換える自動変切換弁において、前記切換弁はハウジング内に両端が閉じられた大径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された中空の２速スプールと、２速スプール両端に設けられた第１及び第２の小径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢと、前記２速スプールの中空穴肩部と前記第２小径スプールＢとの間を離隔する方向に付勢するスプリングと、を有し、前記第１小径スプールＣ及び２速スプールの一方の外方端部には外部パイロット圧力が導かれ、前記外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を常に前記２速スプール内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用するように前記切換弁のほぼ中央に設けた中央ポートから２速スプールの中央に位置する半径方向穴より中空穴内に導くようにし、前記第２小径スプールＢの径Ｄ２を第１小径スプールＣの径Ｄ３より大にしたことを特徴とする２速油圧モータの自動変速切換弁。
【請求項２】
前記高圧ポート圧力が第１切替設定圧力より高く前記切換弁が低速状態位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室はドレンに連通され、前記油圧モータの高圧ポート圧力が第２切替設定圧力より低く前記切換弁が高速状態位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室は前記油圧モータの高圧ポート圧力と連通するようにしたことを特徴とする請求項１記載の２速油圧モータの自動変速切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は建設機械用のクローラーを駆動するための２速油圧モータにおいて、モータに作用する負荷の大きさにより低速と高速の切換を自動的に行う２速油圧モータの自動変速切換弁に関する
【０００２】
【従来の技術】従来技術としての２速油圧モータの自動変速切換弁は例えば特許文献１の図３、図４に記載するものがある。２速モータの低速状態と高速状態を切換えるこの切換弁は、外部からのパイロット圧力を受けて高速側位置へ切換わった状態になっている。油圧モータに作用する負荷が大きくなると、油圧モータの高圧ポートの圧力がシャトル弁を通って切換弁に入って来る。この圧力が、外部からのパイロット圧と対抗しており、所定の圧力以上に大きくなったときに、切換弁は低速側位置に切換わる。又、油圧モータの負荷が小さくなり、シャトル弁を通して切換弁に入って来る圧力が所定の圧力以下になったときに、切換弁は高速位置に切換わるようにされている。この切換弁の２つの切換設定圧力をＰＨｉ→ＬＯ（高速→低速）、ＰＬＯ→Ｈｉ（低速→高速）とすると、ＰＨｉ→ＬＯとＰＬＯ→Ｈｉの切換圧力の設定はスプール（本発明では２速スプールとして示す）内の隔壁で閉じられたスプールの２個の小径穴に収容された２個の丸棒部材（受圧面積調整部材−本発明では小径スプールとして示す）により調整して、ヒステリシスを設けている。これにより、油圧モータの自動変速の圧力変動に起因するハンチングを防止するものである。この従来技術では、低速・高速の設定切換圧力にヒステリシスがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８１０２号公報  図３、図４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献１の従来技術では、切換弁の２つの切換設定圧力ＰＨｉ→ＬＯ（高速→低速）とＰＬＯ→Ｈｉ（低速→高速）に大きなヒステリシスがあり、ＰＬＯ→Ｈｉの設定圧力が低く設定されている。切換弁を高速側位置で油圧モータを急駆動させた場合に、油圧モータの圧力が急上昇するために、一担低速側位置に切換わり、次に油圧モータの負荷圧力が下がり高速側位置に戻るが、ＰＬＯ→Ｈｉの切換設定圧力が低いために応答性が悪く、切換弁が低速側から高速側に戻るまでのタイムラグが大きく、スムーズな発進ができない。このため、ＰＨｉ→ＬＯの切換設定圧力はそのままで、ＰＬＯ→Ｈｉの切換設定圧力のみを高くする必要がある。その場合には、スプールの外径を大きくするか、スプリング側の丸棒部材の外径を小さくする必要がある。スプールの外径Ｄ１  を大きくする場合は、弁体が大きくなる。スプリング側の丸棒部材の外径Ｄ２  を小さくする場合は、加工が難しくなる。また、スプリング側の丸棒部材の外径Ｄ２  を小さくすると、ＰＬＯ→Ｈｉの切換設定圧力が大きくなり、それと同時にＰＨｉ→ＬＯの切換設定圧力が大きくなる。そのため、ＰＨｉ→ＬＯを変更せずに、ＰＬＯ→Ｈｉを大きくして、ヒステリシスを小さくする場合、外部パイロット側の丸棒部材の外径Ｄ３  も小さくしなくてはならず、加工が難しくなる。スプール径を大きくする場は弁体が大きくなり、各丸棒部材を小さくする場合は加工が難しくなるなどの課題があった。
【０００５】
本発明の課題はかかる従来技術の課題を解決した、油圧モータの２つの切換圧力（高速→低速、低速→高速）の設定において、ヒステリシスを小さくでき、かつスプール（２速スプール）の径を大きくすることなく、又、各丸棒部材（各小径スプール）の径を小さくすることなくヒステリシスを小さくした２速油圧モータの自動変速切換弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決する手段】このため本発明によると、２速油圧モータの低速状態と高速状態を切換える自動変切換弁において、前記切換弁はハウジング内に両端が閉じられた大径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された中空の２速スプールと、２速スプール両端に設けられた第１及び第２の小径スプール穴に軸方向に移動可能に嵌合された第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢと、前記２速スプールの中空穴肩部と前記第２小径スプールＢとの間を離隔する方向に付勢するスプリングと、を有し、前記第１小径スプールＣ及び２速スプールの一方の外方端部には外部パイロット圧力が導かれ、前記外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を常に前記２速スプール内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用するように前記切換弁のほぼ中央に設けた中央ポートから２速スプールの中央に位置する半径方向穴より中空穴内に導くようにし、前記第２小径スプールＢの径Ｄ２を第１小径スプールＣの径Ｄ３より大にしたことを特徴とする２速油圧モータの自動変速切換弁によって上述した本発明の課題を解決した。
【０００７】
【発明の効果】本発明の構成により、外部パイロット圧力と対抗する油圧モータの高圧ポート圧力を常に前記２速スプール内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用させたので、２速スプールに作用する圧力の受圧面積は切換弁がどの位置にあっても常に同じであり、切換弁のヒステリシスを小さくすることができる。これにより、２つの切換設定圧力（高速→低速、低速→高速）の設定において、ヒステリシスを小さくでき、特に低速側位置から負荷力が下がり、高速側位置に戻るまでの応答性がよく、油圧モータの発進時などに於いてタイムラグがなく、スムーズな発進が可能となる。かつ主スプールの径を大きくすることなく、又各小径スプールの径を小さくすることなく、ヒステリシスを小さくした２速油圧モータの自動変速切換弁を提供するものとなった。
【０００８】
好ましくは、前記高圧ポート圧力が第１切替設定圧力より高く前記切換弁が低速状態位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室はドレンに連通され、前記油圧モータの高圧ポート圧力が第２切替設定圧力より低く前記切換弁が高速状態位置にあるときは、前記油圧モータの速度切替コントロールピストンの加圧室は前記油圧モータの高圧ポート圧力と連通するようにされている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の２速油圧モータの自動変速切換弁が低速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図、図２は同切換弁が高速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図を示す。
図１に示すように、２速油圧モータ１の低速状態と高速状態を切換える自動変切換弁７は、点線で一部を示すハウジング４内に両端がプラグ５、６により閉じられた大径スプール穴１５に軸方向に移動可能に嵌合された中空の２速スプール１０と、２速スプール１０両端に設けられた第１及び第２の小径スプール穴  １６、１７に軸方向に移動可能に嵌合された第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢと、２速スプール１０の中空穴肩部１９と第２小径スプールＢとの間を離隔する方向に付勢するスプリング８と、を有する。第１小径スプールＣ及び２速スプールの一方の外方端部にはパイロット圧力室２１が形成され、外部パイロット圧力Ｐｐが導かれ、外部パイロット圧力Ｐｐと対抗する油圧モータ１の高圧ポート圧力  Ｐａｂを常に２速スプール１０内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用するように、切換弁７のほぼ中央に設けた中央ポート  Ａ．Ｂから２速スプール１０の中央に位置する半径方向穴１８より中空穴内２０に油圧モータ１の高圧ポート圧力  Ｐａｂを導くようにし、第２小径スプールＢの径Ｄ２を第１小径スプールＣの径Ｄ３より大にしたものである。高圧ポート圧力  Ｐａｂが第１切替設定圧ＰＨｉ→ＬＯより高く切換弁７が低速状態位置にあるときは油圧モータ１の速度切替コントロールピストン２の加圧室はドレンポートＤＲに連通され、高圧ポート圧力  Ｐａｂが第２切替設定圧ＰＬＯ→Ｈｉより低く切換弁７が高速状態位置にあるときは油圧モータ１の速度切替コントロールピストン２の加圧室は油圧モータ１の高圧ポート圧力  Ｐａｂと連通するようにされている。
【００１０】
次に作動について説明すると、図１は油圧モータ１に作用する負荷高圧ポート圧力  Ｐａｂが第１切替設定圧ＰＨｉ→ＬＯより高く、切換弁７が低速側位置にある場合を示し、油圧ポンプ１３の圧油は、方向切替弁１２、高圧ポートの圧力  Ｐａｂが、カウンターバランス弁１１を通って中央ポート  Ａ．Ｂから２速スプール１０の半径方向穴１８より中空穴内２０に流入し、スプールＢを図１でみて右方向へ、スプールＣを同左方向へ押し付けている。これにより、２速スプール１０に作用する力は、Ｆａｂ  ＝Ｐａｂ  ×π／４（Ｄ２  ２  −Ｄ３  ２  ）となり、Ｄ２  ＞Ｄ３  であるから、２速スプール１０を左方向へ押す力となる。一方外部パイロット圧力Ｐｐは２速スプール１０の左端ポートＰｐからパイロット圧力室２１に導かれており、２速スプール１０に作用する力はＦｐ＝Ｐｐ・π／４×（Ｄ１  ２  −Ｄ３  ２  ）となり、Ｄ１  ＞Ｄ３  であるから、２速スプール１０を右方向へ押す力となる。又スプリング８は２速スプール１０を左方向へ押す力  Ｆｓｐとなっている。図１の場合は、油圧モータ１に作用する負荷が大きく（＝  Ｐａｂが大きい）、２速スプール１０に作用する力Ｆｐ＜Ｆａｂ  ＋Ｆｓｐ  となり２速スプール１０が左方向へ押し付けられる。この時油圧モータ１のコントロールピストン２の加圧室内圧力  Ｐｃｐはシャトル弁３を介して切換弁７のポート  Ａ’’又はポート  Ｂ’’からＤＲポートへ通じており、油圧モータ１は低速側位置になる。
【００１１】
図２は油圧モータ１に作用する高圧ポート圧力  Ｐａｂが第２切替設定圧ＰＬＯ→Ｈｉより低く切換弁７が高速側位置にある場合を示し、高圧ポート圧力  Ｐａｂが、カウンターバランス弁１１を通って中央ポート  Ａ．Ｂから２速スプール１０の半径方向穴１８より中空穴内２０に流入する。高速側位置にある２速スプール１０に作用する力Ｆｐ＝Ｆａｂ  ＋Ｆｓｐ  となり、２速スプール１０が右へ押し付けられている。この時コントロールピストン２内圧力  Ｐｃｐはシャトル弁３を介して切換弁７のポート  Ａ’’又はポート  Ｂ’’から、Ａ’ポート又はポートＢ’へ通じている。これにより、油圧モータ１の高圧ポートの圧力  Ｐａｂである負荷圧力Ｐ’ａ  又はＰ’ｂ  が切換弁７とシャトル弁３を通してコントロールピストン２へ流入し、１点鎖線で示すように、油圧モータ１は高速側位置となる。以上より２速スプール１０に作用する力のつり合い式は常に、「Ｆｐ＝Ｆａｂ  ＋Ｆｓｐ  」で表され、切換弁のヒステリシスはスプリング定数と２速スプール１０の図示しないオーバーラップ量により設けられるが、いずれも微少であり、従来技術で問題となるタイムラグがなく、２つの切換圧力（高速→低速、低速→高速）の設定において油圧モータ１のスムーズな発進が可能となる。
【００１２】
〔発明の実施の形態の効果〕本発明の実施の形態によれば、高圧ポートの圧力  Ｐａｂを常に２速スプール内の第１小径スプールＣ及び第２小径スプールＢの各内側面に作用させたので、２速スプール１０に作用する圧力の受圧面積は切換弁がどの位置にあっても常に同じであり、２つの切換設定圧力（高速→低速、低速→高速）の設定において、２速スプール１０（主スプール）の径を大きくすることなく、又、各小径スプール（各丸棒部材）の径を小さくすることなく切換弁のヒステリシスを小さくすることができる。これにより、特に低速側位置から油圧モータの負荷圧力が下がり、高速側位置に戻るまでの応答性がよく、油圧モータの発進時のタイムラグがなく、スムーズな発進が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の２速油圧モータの自動変速切換弁が低速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図を示す。
【図２】同切換弁が高速側位置にあるときの概略断面図を含む油圧回路図。
【符号の説明】
１・・２速油圧モータ  ２・・コントロールピストン  ３・・シャトル弁
４・・ハウジング      ７・・自動変切換弁          ８・・スプリング
１０・・２速スプール    １５・・大径スプール穴  １６・・第１の小径スプール穴
１７・・第２の小径スプール穴    １９・・２速スプールの中空穴肩部
２０・・２速スプールの中空穴    ２１・・パイロット圧力室
Ｂ・・第２小径スプール        Ｃ・・第１小径スプール
Ｄ２・・第２小径スプールＢの径  Ｄ３・・第１小径スプールＣの径
【図１】
2005016585.tif 000003
【図２】
2005016585.tif 000004