(57)【要約】      （修正有）【課題】斜板型アキシャルピストン式油圧装置の作動速度の高速化に伴い、斜板の変位精度の向上、トルク損失の低減が必要。【解決手段】斜板型アキシャルピストン式油圧装置１０は、装置内の斜板２２の変位を制御するためにサーボピストン２４を使用するハウジング１２を備える。ハウジング１２のエンドキャップ１４の空洞内に配置されるサーボ部材４６を用いて、アキシャルピストン式油圧装置１０は、斜板２２の角度に応じて３つの作動位置を提供することが可能である。【選択図】図１
2009036207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板によって作動させられる往復ピストンを有するシリンダブロックを内部に有するハウジングと、
第１端部に隣接して、前記斜板に連結されている第１サーボピストンと、
前記ハウジングに取り付けられ、内部に空洞が設けられているエンドキャップと、
前記エンドキャップの空洞内に配置され、少なくとも３つの作動状態を発揮するために、前記サーボピストンを受け入れているサーボ部材、
とを備えるアキシャルピストン油圧装置。
【請求項２】
斜板によって作動させられる往復ピストンを有するシリンダブロックを内部に有するハウジングと、
第１端部に隣接して、前記斜板に連結されている第１サーボピストンと、
前記ハウジングに取り付けられ、内部に空洞が設けられているエンドキャップと、
前記エンドキャップの空洞内に配置され、少なくとも３つの作動状態を発揮するために、前記サーボピストンを受け入れている第２サーボピストン、
とを備えるアキシャルピストン油圧装置。
【請求項３】
斜板によって作動させられる往復ピストンを有するシリンダブロックを内部に有するハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、内部にエンドキャップシートが配置されている空洞を有するエンドキャップと、
第１端部に隣接して前記斜板に連結され、前記エンドキャップの空洞内に配置されているサーボヘッドで終端する第２端部まで延びているサーボピストンと、
前記サーボピストンを囲み、中間位置スプリングによって、エンドキャップシートに向って付勢されて、少なくとも３つの作動状態を提供する中間サーボストッパ、
とを備えるアキシャルピストン油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板型アキシャルピストン式油圧装置に関する。より詳細には、本発明は、斜板型アキシャルピストン式であって、３つの作動位置を有する油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の斜板型アキシャルピストン式油圧装置は、斜板によって作動させられる複数の往復ピストンを内部に有するシリンダブロックを有するハウジングを備えている。斜板は、サーボスプリングによって作動させられるサーボピストンに連結されている。通常、油圧装置は、斜板の角度がサーボピストンによって制御される２位置装置である。
【０００３】
最大角度（変位）は、サーボピストンがハウジングのエンドキャップと接する点によって定められる。一方、最小角度は、サーボピストンがハウジングと接する点によって定められる。制御入力は油圧であり、サーボピストンの最小変位から最大変位までの全移動距離は、一定である。このような構成においては、最大または最小の間の装置の変位を制御する方法はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
油圧技術の発展に伴い、油圧ピストン式油圧装置の作動速度は、高速となりつつある。高速になると、速度範囲が大となるので、トルクの損失も大となる。さらに、高速になると、斜板の変位精度も低下して、クローラーおよびスキッドステアローダーのようなミストラッキング問題が起こった。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、変位を良好に制御しうるようになっている、改善された斜板型アキシャルピストン式油圧装置を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、斜板型アキシャルピストン式油圧装置において、多面的機能を発揮させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のこれらの目的、特徴、または利点については、本明細書および特許請求の範囲により明らかになると思う。
【０００８】
アキシャルピストン式油圧装置は、ハウジングの内部に配置されている斜板によって作動させられる往復ピストンを有するシリンダブロックを備えている。サーボピストンは、第１端部に隣接して斜板に連結され、第２端部にまで延びている。内部に空洞を有すエンドキャップが、ハウジングに取り付けられている。エンドキャップの空洞内には、サーボピストンを受け入れるサーボ部材が設けられ、複数の作動状態を行わせるようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図３は、エンドキャップ１４が連結されたハウジング１２を有するアキシャルピストン式油圧装置１０の第１実施形態を示す。この実施形態では、エンドキャップ１４はハウジング１２に着脱自在に取り付けられているが、別の実施形態として、エンドキャップ１４とハウジング１２を一体的構造とすることもある。
【００１０】
ハウジング１２内には、入力軸１８が貫通して配置され、かつ複数の往復ピストン２０を備えるシリンダブロック１６が設けられている。往復ピストン２０は、サーボピストン２４の第１端部２６に連結された斜板２２によって作動させられる。ハウジング１２には、サーボピストン２４の第１端部２６に対するストッパ２７が設けられている。
【００１１】
サーボピストン２４は、その第１端部２６から、サーボピストンヘッド３０で終端する第２端部２８まで延びている。サーボピストンヘッド３０をエンドキャップ１４に向けて押圧するサーボスプリング３２が、サーボピストン２４に嵌合されている。
【００１２】
エンドキャップ１４は、端壁３６と、側壁３８からなる空洞３４が形成され、側壁３８は、ハウジング１２の内面に形成されているシート４０で終端している。さらに、空洞３４内を加圧するために、空洞３４に通じている第１ポート４２が、エンドキャップ１４に貫設されている。さらに、側壁３８には、圧力供給用の第２ポート４４が設けられている。
【００１３】
サーボ部材４６が、エンドキャップ１４の空洞３４内に配置されている。図１〜図３の実施形態では、サーボ部材４６は、端壁４８と側壁５０とで空洞５２を形成している有底円筒体である。第１実施形態では、シーリングリング５４が、サーボ部材４６の外周に設けられ、空洞３４内で、エンドキャップ１４に接している。
【００１４】
詳しく言うと、サーボ部材４６は、エンドキャップ１４の空洞３４の端壁３６から、ハウジング１２のシート４０までの間で可動であり、サーボ部材４６の側壁５０は、ハウジング１２のシート４０に当接しうる。さらに、サーボ部材４６の空洞５２と、エンドキャップ１４の空洞３４とを連通させる注入口５６が、側壁５０に設けられている。
【００１５】
サーボ部材４６により、このアキシャルピストン式油圧装置１０は、複数の作動状態となる。具体的に言うと、図１に示す、第１作動状態は、アキシャルピストン式油圧装置１０が最大角状態にある場合に起こる。最大角状態時、サーボピストン２４およびサーボ部材４６は、サーボピストンスプリング３２により、エンドキャップ１４に向って付勢される。
【００１６】
図１で分かるように、第１作動状態で、この油圧装置１０が、「中間ストローク」（最大角と最小角との間）状態への命令を受けると、第１ポート４２は加圧される。第１ポート４２が加圧されると、サーボ部材４６の端壁４８と、エンドキャップ１４の端壁３６との間の圧力が高まる。第１閾値圧力に達した時点で、サーボピストン２４およびサーボ部材４６は、サーボスプリング３２の力に打克ち、サーボ部材４６は、シート４０においてハウジング１２と係合するまで、斜板２２に向って移動する。従って、サーボ部材４６は、第１ポート４２の加圧に応じて、第１距離Ｘ移動する。この時、ピストン式油圧装置１０は、その最大角と最小角との間の位置で、図２に示す第２作動状態となる。
【００１７】
最小角状態を命令するためには、エンドキャップ１４の第２ポート４４を加圧する。これにより、サーボピストン２４のヘッド３０に向かう力が、サーボ部材４６の空洞５２内に生じる。第２閾値圧力に達すると、サーボピストン２４は、ハウジングのストッパ２７と当接するまで移動する（図３）。
【００１８】
端壁４８とピストンヘッド３０との間の移動距離は、第２距離Ｙである。この時点で、アキシャルピストン式油圧装置１０は第３作動状態にあることとなる。従って、第１距離Ｘが第２距離Ｙより小である場合に、この油圧装置１０は、３つの異なる変位または角度で作動する。
【００１９】
油圧装置１０の第２実施形態が、図４〜図６に示されている。図４〜図６では、第２ポート４４は除去され、サーボ部材４６は、筒状のピストンとされている。さらに、この実施形態では、エンドキャップ１４に隣接する個所において、ハウジング１２にはストッパ５８が設けられ、サーボピストン２４のヘッドには、サーボ部材４６にサーボシーティング面６２を提供するフランジ６０が形成されている。具体的に言うと、サーボ部材４６が有底円筒状ではなく、筒状ピストンであるこの実施形態では、端壁４８は削除されて、加圧流体の第１ポート４２と、サーボピストン２４とは、直接連通させられている。
【００２０】
第１作動状態では、サーボスプリング３２が、サーボピストン２４およびサーボ部材４６を、エンドキャップ１４の空洞３４の端壁３６に向って押圧するように、圧力が第１ポート４２を経て加えられる。サーボ部材４６に係合するフランジ６０のために、サーボピストン２４のヘッド３０およびサーボ部材４６の両方とも、端壁３６に当接する。
【００２１】
第１閾値圧力が、第１ポート４２を通して流れる加圧流体によって生じた時点で、サーボピストンスプリングによるスプリング力は圧倒され、サーボ部材４６は、ストッパ５８に係合するまで、第１サーボピストン２４およびサーボ部材４６は斜板に向って移動する。サーボ部材４６がストッパ５８に当接する時、油圧ユニット１０は第２作動状態にある。
【００２２】
次に、第２閾値圧力に達するまで、圧力は、第１サーボピストン２４のヘッド３０に対して高まり続ける。この時、サーボ部材４６は、ストッパ５８に対して静止したままであるのに対して、サーボピストン２４は、斜板２２に向って移動する。サーボピストン２４は、シート４０に係合するまで斜板２２に向って移動し続ける。シート４０に係合すると、油圧ユニット１０は第３作動状態となる。
【００２３】
図４〜図６の実施形態では、各作動状態は、異なる斜板角度となっている。具体的に言うと、圧力が無い場合に、第１速度となり、そこでは、斜板は最大角状態にある。第１閾値圧力となり、サーボ部材４６がストッパ５８に当接する第２状態では、斜板最小と最大との斜板変位により、第２速度となる。第２閾値圧力に達した最小角の状態で、第３速度となる。従って、３つの別々かつ特異の作動状態が存在する。
【００２４】
さらに、この実施形態では、第１および第２閾値圧力は、第１および第２サーボピストンの受圧面積に応じて調整することができる。同様に、ポート４２を、外部圧力源、例えば比例減圧カートリッジ、または３つの異なる圧力源に関連する３位置弁などに連結し、油圧装置１０に必要な圧力を供給することができる。
【００２５】
図７〜図９は、アキシャルピストン式油圧装置１０の第３実施形態を示す。この実施形態では、サーボ部材４６は、エンドキャップ１４の空洞３４内に配置された環状リングである。この実施形態では、サーボピストン２４のヘッド３０は、ヘッド３０からサーボピストン２４の第１端２６の方へ広がる環状フランジ６４を有している。さらに、この実施形態では、エンドキャップ１４は、エンドキャップシート６６を有し、サーボ部材４６は中間位置スプリング６８によって、エンドキャップシート６６に向って付勢されている。
【００２６】
図９に示す実施形態では、サーボ部材４６は、ハウジング１２のストッパ５８に係合するために環状リング６６から延びる環状フランジ７０をさらに備えている。サーボピストン２４のヘッド３０の環状フランジ６４およびサーボ部材４６は、サーボスプリング３２を囲んでいる。
【００２７】
図９に最も良く示す第１状態における作動時に、サーボピストン２４のヘッド３０は、空洞３４の端壁３６、およびエンドキャップ１４に向って付勢させられる。同様にサーボ部材４６は、中間位置スプリング６８によって、エンドキャップシート６６に向って付勢させられる。図示のように、第１距離Ｘは、サーボピストン２４の環状フランジ６４とサーボ部材４６との間に存在する。
【００２８】
図９に示すように、第１状態から移動するように命令された場合に、このアキシャルピストン式油圧装置１０は、ピストンのヘッド３０を空洞３４の端壁３６から離すように移動させ、サーボスプリング３２を圧倒する圧力を、ポート４２内に供給する。ピストンヘッド３０が第１距離Ｘだけ移動すると、サーボ部材４６は、図７に最も良く示すように、ピストンヘッド３０の環状フランジ６４を受け入れ、係合する。この時、ポート４２からの圧力は、サーボスプリング３２のスプリング力と、中間位置スプリング６８のスプリング力の組み合わせを圧倒するのに十分ではない。その結果、サーボピストン２４の移動、その結果として斜板２２は、斜板２２の最大角と最小角との間の角度で停止させられる。この時点で、この油圧装置は、第２状態にあると見なされる。
【００２９】
アキシャルストン式油圧装置１０を、第３状態とする必要がある場合に、サーボスプリング３２および中間位置スプリング６８の力が圧倒されるまで、追加の圧力は、ポート４２を経て、空洞３４内に供給される。この時、サーボ部材４６は、エンドキャップシート６６から離脱し、かつピストンヘッド３０が空洞３４の端壁３６から、第２距離Ｙだけ移動するように、ピストンヘッド３０およびサーボ部材４６は、サーボピストン２４の第１端部２６の方へ移動し始める。サーボピストン２４の第１端部２６が、ハウジング１２のストッパ２７に係合する（図１参照）か、あるいはサーボ部材４６の環状フランジ７０が、ハウジング１２の第２のストッパ５８に係合する（図９参照）まで、ピストンのヘッド３０およびサーボ部材４６は移動し続ける。
【００３０】
各実施形態では、サーボピストンのヘッド３０の移動が、空洞３４の端壁３６から最も離れた位置で停止する場合に、このアキシャルピストン式油圧装置は第３状態にあると見なされる。空洞３４の端壁３６からの最小変位から最大変位へのサーボピストンの全移動を表わす変位は、図に示す第２距離Ｙである。
【００３１】
サーボ部材４６を、一実施形態としての環状リングとして説明したが、サーボ部材４６は、任意の中間ストッパであってよい。具体的に言うと、中間ストッパは、中間位置スプリング６８によって、エンドキャップ１４に向って、前もって既知の負荷を加えられる。従って、第１圧力の下で、十分な力が、サーボピストン２４とエンドキャップ１２との間で発生し、サーボピストンが、この中間ストッパに当接するまで、サーボピストン２４を移動させる。
【００３２】
第１圧力によって生じる力は、サーボスプリング３２によって前もって加えられる負荷を圧倒するのに十分であるが、第１圧力は、中間位置スプリング６８によって前もって加えられる負荷を圧倒するのに十分ではなく、従ってサーボピストンヘッドは、中間ストッパに当接する。
【００３３】
シフト圧力がより大きい第２圧力に増大した時点で、中間位置スプリング６８の力を圧倒する十分な力があり、サーボピストン２４は、モーターハウジング１２のストッパ２７または５８に接するまで、この力を受けて移動する。従って、サーボ部材４６が、３つの作動状態において、３位置モーターの機能性発揮させることができる。
【００３４】
従って、複数の作動状態を提供するために、サーボ部材４６を使用するアキシャルピストン式油圧装置１０が提供される。具体的に言うと、サーボ用円筒体を備える第１実施形態と、第２サーボピストンを備える第２実施形態と、そして中間サーボストッパを備える第３実施形態との、３つの作動状態が存在する。
【００３５】
従って、可動のサーボ部材４６は、斜板型アキシャルピストンユニット用の３つの速度を有するものとすることができる。３つの速度を有することにより、トルク損失は、高トルク移動速度を最小化することによって埋め合わせをされる。さらに、第３位置を追加することによる斜板の変位精度の向上により、クローラーおよびスキッドステアローダーのような機械に関連するミストラッキング問題は回避される。従って、少なくとも前記した目的のすべては、達成されることとなる。
【００３６】
他のさまざまな変更態様を、本発明の精神を逸脱することなく、想到しうることは、当業者によって自明であると思う。従って、このような変更態様および変形は、すべて特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】アキシャルピストン式油圧装置の断面図である。
【図２】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図３】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図４】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図５】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図６】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図７】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図８】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【図９】作動状態のサーボピストンの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  アキシャルピストン式油圧装置
１２  ハウジング
１４  エンドキャップ
１６  シリンダブロック
１８  入力軸
２０  往復ピストン
２２  斜板
２４  サーボピストン
２６  第１端部
２７  ストッパ
２８  第２端部
３０  サーボピストンのヘッド
３２  サーボスプリング
３４  空洞
３６  端壁
３８  側壁
４０  シート
４２  第１ポート
４４  第２ポート
４６  サーボ部材
４８  端壁
５０  側壁
５２  空洞
５４  シーリングリング
５６  注入口
５８  ストッパ
６０  フランジ
６２  サーボシーティング面
６４  環状フランジ
６６  エンドキャップシート
６８  中間位置スプリング
７０  環状フランジ
【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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【図６】
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【図７】
2009036207.tif 000009
【図８】
2009036207.tif 000010
【図９】
2009036207.tif 000011
【外国語明細書】
2009036207000001.pdf