特許 7499637 油圧モータ用制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-06

(45)【発行日】2024-06-14

(54)【発明の名称】油圧モータ用制御装置

(51)【国際特許分類】

   F03C 2/08 20060101AFI20240607BHJP

   F16K 11/22 20060101ALI20240607BHJP

【ＦＩ】

F03C2/08

F16K11/22 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020133880

(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公開番号】P2022030106

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-08-04

(73)【特許権者】

【識別番号】390033020

【氏名又は名称】イートン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＥＡＴＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤中 恵太

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５０４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３１８２３５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開昭５６－０７３２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２２９２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｃ １／００－９９／００

Ｆ１６Ｋ １１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧モータ用の制御装置であって、
高圧油入口及び戻り油出口と、前記油圧モータに連通する複数のモータ通路と、
前記高圧油入口及び前記複数のモータ通路に連通する第１ボアと、を含むハウジングと、
前記第１ボア内に配置され、前記油圧モータを第１速度で作動させる第１速度位置と、前記油圧モータを第２速度で作動させる第２速度位置との間で移動可能に構成された速度弁と、
前記油圧モータの動作モードを変更する動作モード変更手段と、を含み、
前記動作モード変更手段は、前記速度弁を前記第１速度位置に維持する第１モードと、前記速度弁を前記油圧モータの負荷に応じて前記第１速度位置と前記第２速度位置との間で自動的に移動させる第２モードとを有しており、
前記速度弁は、第１端と該第１端から前記速度弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、
前記第１ボアは、前記速度弁の第１端及び第２端の少なくともいずれか一方に隣接するように形成された圧力室を含み、
前記動作モード変更手段は、前記第２モードにおいて、前記油圧モータの負荷に応じて前記速度弁の圧力室に前記高圧油入口からの高圧油を導入することにより、前記速度弁を前記第１速度位置から前記第２速度位置に移動させるように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記ハウジングは、
前記高圧油入口と前記速度弁の圧力室を連通する連絡通路と、
該連絡通路の中間に形成された第２ボアと、をさらに含み、
前記動作モード変更手段は、
前記第２ボア内に配置された開閉弁を含み、
前記開閉弁は、前記高圧油入口から前記連絡通路を介した前記速度弁の圧力室への流体連通を閉止する第１位置と、前記高圧油入口から前記連絡通路を介した前記速度弁の圧力室への流体連通を開放する第２位置との間で移動可能に構成され、
前記動作モード変更手段は、前記第１モードにおいて、前記開閉弁が該開閉弁の第１位置をとり、前記第２モードにおいて、前記開閉弁が前記油圧モータの負荷に応じて前記開閉弁の第１位置と第２位置との間を自動的に移動するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記ハウジングは、
パイロットポートと、
前記高圧油入口及び前記パイロットポートに連通する第３ボアと、をさらに含み、
前記動作モード変更手段は、
前記パイロットポートと、
前記第３ボア内に配置された動作モード変更弁と、をさらに含み、
前記動作モード変更弁は、第１端と該第１端から前記動作モード変更弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、
前記第３ボアは、前記動作モード変更弁の第１端及び第２端にそれぞれ隣接するように形成された第１圧力室及び第２圧力室を含み、前記動作モード変更弁の第１圧力室は、前記高圧油入口に連通しており、
前記動作モード変更弁は、前記パイロットポートと前記動作モード変更弁の第２圧力室との間の流体連通を閉止する第１位置と、前記パイロットポートと前記動作モード変更弁の第２圧力室との間の流体連通を開放する第２位置との間で移動可能に構成され、
前記開閉弁は、第１端と該第１端から前記開閉弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、
前記第２ボアは、前記開閉弁の第２端に隣接するように形成された圧力室を含み、該圧力室は、前記動作モード変更弁の第２圧力室と連通しており、
前記動作モード変更手段は、前記第２ボア内の前記開閉弁の第１端に隣接させて配置され、前記開閉弁をその長手軸線に沿って第２端側に付勢する開閉弁バネをさらに含み、
前記動作モード変更手段は、前記パイロットポートからの加圧が無いときに前記第１モードとなり、前記パイロットポートからの加圧が有るときに前記第２モードとなり、
前記開閉弁は、前記動作モード変更弁が該動作モード変更弁の第２位置をとるとき、前記動作モード変更弁の第２圧力室を介して前記開閉弁の圧力室に導入されるパイロットポートからの圧力によって前記開閉弁の第２端に印加される力が、前記開閉弁バネによって前記開閉弁の第１端に印加される付勢力よりも大きい場合、前記開閉弁の第２位置をとるように構成される、ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記ハウジングは、前記動作モード変更弁が該動作モード変更弁の第１位置にあるとき、前記動作モード変更弁の第２圧力室から油を抜き取るためのドレインポートをさらに含む、ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記動作モード変更手段は、
前記第３ボア内の前記動作モード変更弁の第２端に隣接させて配置され、前記動作モード変更弁をその長手軸線に沿って第１端側に付勢する動作モード変更弁バネをさらに含んでおり、
前記第２モードにおいて、第１位置にある前記動作モード変更弁は、該動作モード変更弁の第１圧力室に導入される高圧油によって前記動作モード変更弁の第１端に印加される力が、前記動作モード変更弁バネによって前記動作モード変更弁の第２端に印加される付勢力よりも小さいとき、前記動作モード変更弁の第２位置に移動し、
第２位置にある前記動作モード変更弁は、該動作モード変更弁の第１圧力室に導入される高圧油によって前記動作モード変更弁の第１端に印加される力が、前記動作モード変更弁バネによって前記動作モード変更弁の第２端に印加される付勢力と前記動作モード変更弁の第２圧力室に導入されるパイロットポートからの圧力によって前記動作モード変更弁の第２端に印加される力との和よりも大きいとき、前記動作モード変更弁の第１位置に移動するように構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記複数のモータ通路は、４つのモータ通路を含み、
前記速度弁が前記第１速度位置にあるとき、４つの前記モータ通路のうちの２つは高圧油を前記油圧モータに向かわせ、４つの前記モータ通路のうちの別の２つは前記油圧モータからの戻り油を受け入れ、
前記速度弁が前記第２速度位置にあるとき、４つの前記モータ通路のうちの３つは、高圧油を前記油圧モータに向かわせ、４つの前記モータ通路のうちの別の１つは前記油圧モータからの戻り油を受け入れるように構成されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項7】

前記ハウジングは、前記高圧油入口及び前記戻り油出口として選択的に使用可能な第１主ポート及び第２主ポートを含み、
前記制御装置は、前記第１主ポート及び前記第２主ポートをそれぞれ前記高圧油入口及び前記戻り油出口として使用する場合、前記油圧モータを第１方向に動作させ、前記第１主ポート及び前記第２主ポートをそれぞれ前記戻り油出口及び前記高圧油入口として使用する場合、前記油圧モータを前記第１方向とは反対の第２方向に動作させるように構成されており、
前記速度弁の圧力室は、前記速度弁の第１端及び第２端にそれぞれに隣接するように形成された第１圧力室及び第２圧力室を含み、
前記制御装置は、
前記第１ボア内の前記速度弁の第１端に隣接するように配置され、前記速度弁をその長手軸線に沿って第２端側に付勢する第１速度弁バネと、前記第１ボア内の前記速度弁の第２端に隣接するように配置され、前記速度弁をその長手軸線に沿って第１端側に付勢する第２速度弁バネとをさらに含み、
前記連絡通路は、前記第１主ポートと前記速度弁の第１圧力室を連通する第１連絡通路と、前記第２主ポートと前記速度弁の第２圧力室を連通する第２連絡通路と、を含み、
前記第２ボアは、第１連絡通路の中間に形成された第１主ポート側第２ボアと、第２連絡通路の中間に形成された第２主ポート側第２ボアとを含み、
前記開閉弁は、前記第１主ポート側第２ボア内に配置された第１開閉弁と、前記第２主ポート側第２ボア内に配置された第２開閉弁とを含み、
前記速度弁の前記第１速度位置は、前記第１速度弁バネの付勢力と前記第２速度弁バネの付勢力との均衡により達成される前記速度弁の長手軸線に沿った中立位置であり、前記第２速度位置は、前記油圧モータが前記第１方向に動作しているとき、前記速度弁の第１圧力室に前記第１連絡通路を介して高圧油が導入されることにより、前記速度弁がその長手軸線に沿って第２端側に移動した位置と、前記油圧モータが前記第２方向に動作しているとき、前記速度弁の第２圧力室に前記第２連絡通路を介して高圧油が導入されることにより、前記速度弁がその長手軸線に沿って第１端側に移動した位置と、を含む、ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記ハウジングは、第４ボアをさらに含み、
前記制御装置は、前記第４ボア内に配置された方向弁をさらに含んでおり、
前記方向弁は、第１方向位置と第２方向位置との間で移動可能に構成され、
前記制御装置は、前記方向弁が前記第１方向位置をとるとき、前記油圧モータを前記第１方向に動作させ、前記方向弁が前記第２方向位置をとるとき、前記油圧モータを前記第２方向に動作させるように構成されている、ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧モータ用制御装置に関し、特に、油圧モータの動作状態を制御するための制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧モータは、油圧をトルクに変換する機械的アクチュエータであり、例えば、産業用の各種重機、車両等の駆動用モータまたは走行用モータとして広く使用されている。一般に、このような油圧モータは、油圧モータの動作状態を制御するための制御装置とともに使用される。多くの場合、動作状態には、油圧モータを低速・高トルクで動作させる状態と高速・低トルクで動作させる状態との２つの動作状態が含まれる。従来、この種の油圧モータ用制御装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－１７７６５６号公報（図４、図５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の油圧モータ用制御装置は、油圧モータの低速・高トルクでの動作と高速・低トルクでの動作の切換を手動で行うものである。このため、油圧モータを備える重機、車両等の運転者は、油圧モータの動作態様をその負荷に応じて適切に切り替える必要があり、それによって運転者の操作の負担が増大するという問題があった。

【0005】

本発明の目的は、油圧モータの動作モードの自動切換を実現可能な油圧モータ用制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。これは、本発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定するものではない。本発明は、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ解釈されるものであり、その解釈に従い、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

【0007】

（１）油圧モータ用の制御装置であって、高圧油入口及び戻り油出口と、前記油圧モータに連通する複数のモータ通路と、前記高圧油入口及び前記複数のモータ通路に連通する第１ボアと、を含むハウジングと、前記第１ボア内に配置され、前記油圧モータを第１速度で動作させる第１速度位置と、前記油圧モータを第２速度で動作させる第２速度位置との間で移動可能に構成された速度弁と、前記油圧モータの動作モードを変更する動作モード変更手段と、を含み、前記動作モード変更手段は、前記速度弁を前記第１速度位置に維持する第１モードと、前記速度弁を前記油圧モータの負荷に応じて前記第１速度位置と前記第２速度位置との間で自動的に移動させる第２モードとを有している、制御装置。

【0008】

（２）（１）項に記載の制御装置において、前記速度弁は、第１端と該第１端から前記速度弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、前記第１ボアは、前記速度弁の第１端及び第２端の少なくともいずれか一方に隣接するように形成された圧力室を含み、前記動作モード変更手段は、前記第２モードにおいて、前記油圧モータの負荷に応じて前記速度弁の圧力室に前記高圧油入口からの高圧油を導入することにより、前記速度弁を前記第１速度位置から前記第２速度位置に移動させるように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【0009】

（３）（２）項に記載の制御装置において、前記ハウジングは、前記高圧油入口と前記速度弁の圧力室を連通する連絡通路と、該連絡通路の中間に形成された第２ボアと、をさらに含み、前記動作モード変更手段は、前記第２ボア内に配置された開閉弁を含み、前記開閉弁は、前記高圧油入口から前記連絡通路を介した前記速度弁の圧力室への流体連通を閉止する第１位置と、前記高圧油入口から前記連絡通路を介した前記速度弁の圧力室への流体連通を開放する第２位置との間で移動可能に構成され、前記動作モード変更手段は、前記第１モードにおいて、前記開閉弁が該開閉弁の第１位置をとり、前記第２モードにおいて、前記開閉弁が前記油圧モータの負荷に応じて前記開閉弁の第１位置と第２位置との間を自動的に移動するように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【0010】

（４）（３）項に記載の制御装置において、前記ハウジングは、パイロットポートと、前記高圧油入口及び前記パイロットポートに連通する第３ボアと、をさらに含み、前記動作モード変更手段は、前記パイロットポートと、前記第３ボア内に配置された動作モード変更弁と、をさらに含み、前記動作モード変更弁は、第１端と該第１端から前記動作モード変更弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、前記第３ボアは、前記動作モード変更弁の第１端及び第２端にそれぞれ隣接するように形成された第１圧力室及び第２圧力室を含み、前記動作モード変更弁の第１圧力室は、前記高圧油入口に連通しており、前記動作モード変更弁は、前記パイロットポートと前記動作モード変更弁の第２圧力室との間の流体連通を閉止する第１位置と、前記パイロットポートと前記動作モード変更弁の第２圧力室との間の流体連通を開放する第２位置との間で移動可能に構成され、前記開閉弁は、第１端と該第１端から前記開閉弁の長手軸線方向に沿って離間した第２端とを含み、前記第２ボアは、前記開閉弁の第２端に隣接するように形成された圧力室を含み、該圧力室は、前記動作モード変更弁の第２圧力室と連通しており、前記動作モード変更手段は、前記第２ボア内の前記開閉弁の第１端に隣接させて配置され、前記開閉弁をその長手軸線に沿って第２端側に付勢する開閉弁バネをさらに含み、前記動作モード変更手段は、前記パイロットポートからの加圧が無いときに前記第１モードとなり、前記パイロットポートからの加圧が有るときに前記第２モードとなり、前記開閉弁は、前記動作モード変更弁が該動作モード変更弁の第２位置をとるとき、前記動作モード変更弁の第２圧力室を介して前記開閉弁の圧力室に導入されるパイロットポートからの圧力によって前記開閉弁の第２端に印加される力が、前記開閉弁バネによって前記開閉弁の第１端に印加される付勢力よりも大きい場合、前記開閉弁の第２位置をとるように構成される、ことを特徴とする制御装置。

【0011】

（５）（４）項に記載の制御装置において、前記ハウジングは、前記動作モード変更弁が該動作モード変更弁の第１位置にあるとき、前記動作モード変更弁の第２圧力室から油を抜き取るためのドレインポートをさらに含む、ことを特徴とする制御装置。

【0012】

（６）（５）項に記載の制御装置において、前記動作モード変更手段は、前記第３ボア内の前記動作モード変更弁の第２端に隣接させて配置され、前記動作モード変更弁をその長手軸線に沿って第１端側に付勢する動作モード変更弁バネをさらに含んでおり、前記第２モードにおいて、第１位置にある前記動作モード変更弁は、該動作モード変更弁の第１圧力室に導入される高圧油によって前記動作モード変更弁の第１端に印加される力が、前記動作モード変更弁バネによって前記動作モード変更弁の第２端に印加される付勢力よりも小さいとき、前記動作モード変更弁の第２位置に移動し、第２位置にある前記動作モード変更弁は、該動作モード変更弁の第１圧力室に導入される高圧油によって前記動作モード変更弁の第１端に印加される力が、前記動作モード変更弁バネによって前記動作モード変更弁の第２端に印加される付勢力と前記動作モード変更弁の第２圧力室に導入されるパイロットポートからの圧力によって前記動作モード変更弁の第２端に印加される力との和よりも大きいとき、前記動作モード変更弁の第１位置に移動するように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【0013】

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載の制御装置において、前記複数のモータ通路は、４つのモータ通路を含み、前記速度弁が前記第１速度位置にあるとき、４つの前記モータ通路のうちの２つは高圧油を前記油圧モータに向かわせ、４つの前記モータ通路のうちの別の２つは前記油圧モータからの戻り油を受け入れ、前記速度弁が前記第２速度位置にあるとき、４つの前記モータ通路のうちの３つは、高圧油を前記油圧モータに向かわせ、４つの前記モータ通路のうちの別の１つは前記油圧モータからの戻り油を受け入れるように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【0014】

（８）（３）から（７）のいずれか１項に記載の制御装置において、前記ハウジングは、前記高圧油入口及び前記戻り油出口として選択的に使用可能な第１主ポート及び第２主ポートを含み、前記制御装置は、前記第１主ポート及び前記第２主ポートをそれぞれ前記高圧油入口及び前記戻り油出口として使用する場合、前記油圧モータを第１方向に動作させ、前記第１主ポート及び前記第２主ポートをそれぞれ前記戻り油出口及び前記高圧油入口として使用する場合、前記油圧モータを前記第１方向とは反対の第２方向に動作させるように構成されており、前記速度弁の圧力室は、前記速度弁の第１端及び第２端にそれぞれに隣接するように形成された第１圧力室及び第２圧力室を含み、前記制御装置は、前記第１ボア内の前記速度弁の第１端に隣接するように配置され、前記速度弁をその長手軸線に沿って第２端側に付勢する第１速度弁バネと、前記第１ボア内の前記速度弁の第２端に隣接するように配置され、前記速度弁をその長手軸線に沿って第１端側に付勢する第２速度弁バネとをさらに含み、前記連絡通路は、前記第１主ポートと前記速度弁の第１圧力室を連通する第１連絡通路と、前記第２主ポートと前記速度弁の第２圧力室を連通する第２連絡通路と、を含み、前記第２ボアは、第１連絡通路の中間に形成された第１主ポート側第２ボアと、第２連絡通路の中間に形成された第２主ポート側第２ボアとを含み、前記開閉弁は、前記第１主ポート側第２ボア内に配置された第１開閉弁と、前記第２主ポート側第２ボア内に配置された第２開閉弁とを含み、前記速度弁の前記第１速度位置は、前記第１速度弁バネの付勢力と前記第２速度弁バネの付勢力との均衡により達成される前記速度弁の長手軸線に沿った中立位置であり、前記第２速度位置は、前記油圧モータが前記第１方向に動作しているとき、前記速度弁の第１圧力室に前記第１連絡通路を介して高圧油が導入されることにより、前記速度弁がその長手軸線に沿って第２端側に移動した位置と、前記油圧モータが前記第２方向に動作しているとき、前記速度弁の第２圧力室に前記第２連絡通路を介して高圧油が導入されることにより、前記速度弁がその長手軸線に沿って第１端側に移動した位置と、を含む、ことを特徴とする制御装置。

【0015】

（９）（８）項に記載の制御装置において、前記ハウジングは、第４ボアをさらに含み、前記制御装置は、前記第４ボア内に配置された方向弁をさらに含んでおり、前記方向弁は、第１方向位置と第２方向位置との間で移動可能に構成され、前記制御装置は、前記方向弁が前記第１方向位置をとるとき、前記油圧モータを前記第１方向に動作させ、前記方向弁が前記第２方向位置をとるとき、前記油圧モータを前記第２方向に動作させるように構成されている、ことを特徴とする制御装置。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、油圧モータを第１速度と第２速度の２速度で動作させる油圧モータ用制御装置において、油圧モータの負荷に応じた第１速度と第２速度の自動的な切換を実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態における制御装置を速度弁が第１速度位置にある状態で示す図であり、（ａ）は、制御装置の要部を模式的に示された油圧モータとともに示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ－Ｘ断面図、（Ｃ）は、（ａ）のＹ－Ｙ断面図である。

【図2】本発明の一実施形態における制御装置を速度弁が第２速度位置にある状態で示す図であり、（ａ）は、制御装置の要部を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ－Ｘ断面図、（Ｃ）は、（ａ）のＹ－Ｙ断面図である。

【図3】本発明の一実施形態において、動作モード変更弁の動作を説明するため図であり、（ａ）は、動作モード変更弁を第１位置で示す図、（ｂ）は、動作モード変更弁を第２位置で示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１には、本発明の一実施形態における制御装置１０が示されている。制御装置１０は、ハウジング５０を含み、ハウジング５０は、第１主ポート１２、第２主ポート１４、第１モータ通路２１、第２モータ通路２２、第３モータ通路２３、第４モータ通路２４、及び第１ボア３０を含む。制御装置１０において、第１ボア３０は、好ましくは円筒状に形成され、第１ボア３０内には、速度弁３２が配置されている。第１ボア３０は、両端の速度弁プラグ５２、５４によりその長手軸方向に密封されている。

【0019】

ここで、制御装置１０は、油圧モータ２００に結合され、この油圧モータ２００を制御するように構成される。この際、油圧モータ２００は、制御装置１０から高圧の作動油（高圧油）を受け入れ、高圧油の流れをトルク（例えば、出力軸の回転運動）に変換する。それによって、作動油の圧力は減少し、このように圧力が減少した作動油が戻り油として制御装置１０に戻される。この際、制御装置１０から油圧モータへの油の出入は、第１、第２、第３、及び第４モータ通路２１、２２、２３、２４を介して実施される。

【0020】

制御装置１０において、第１主ポート１２及び第２主ポート１４は、高圧油入口及び戻り油出口として使用可能なものである。例えば、制御装置１０は、第１主ポート１２及び第２主ポート１４をそれぞれ高圧油入口及び戻り油出口として使用する場合、油圧モータ２００を第１方向（例えば、前進方向及び／または時計回り方向。例えば、矢印ａ方向）に動作させ、第１主ポート１２及び前記第２主ポート１４をそれぞれ戻り油出口及び高圧油入口として使用する場合、油圧モータ２００を第１方向とは反対の第２方向（例えば、後退方向及び／または反時計回り方向）に動作させるように構成されている。図１及び図２には、第１主ポート１２を高圧油入口、第２主ポート１４を戻り油出口として使用した例が示されている。以下の説明では、高圧油入口及び戻り油出口に対して、それぞれ第１主ポート１２及び第２主ポート１４と同様の符号を付して参照する。

【0021】

速度弁３２は、第１端３３と第１端３３から速度弁の長手軸線Ｌ１方向に沿って離間した第２端３５とを含む。第１ボア３０は、速度弁３２の第１端３３及び第２端３５にそれぞれに隣接するように形成された第１圧力室３４及び第２圧力室３６を含む。制御装置１０は、さらに第１速度弁バネ３８と第２速度弁バネ４０を含んでいる。第１速度弁バネ３８は、第１ボア３０内の速度弁の第１端３３に隣接するように配置され、速度弁３２をその長手軸線Ｌ１に沿って第２端３５側（図１（ａ）、図２（ａ）に示す、矢印Ａ方向）に付勢する。第２速度弁バネ４０は、第１ボア３０内の速度弁３２の第２端３５に隣接するように配置され、速度弁３２をその長手軸線Ｌ１に沿って第１端３３側（図１（ａ）、図２（ａ）に示す、矢印Ｂ方向）に付勢する。

【0022】

速度弁３２は、第１速度位置と第２速度位置の間で移動可能である。速度弁３２の第１速度位置は、図１（ａ）に示すように、第１速度弁バネ３８の付勢力と第２速度弁バネ４０の付勢力との均衡により達成される長手軸線Ｌ１に沿った中立位置である。第２速度位置は、油圧モータ２００が第１方向に動作しているとき、図２（ａ）に示すように、速度弁３２がその長手軸線Ｌ１に沿って第２端３５側（図２（ａ）に示す、矢印Ａ方向）に移動した位置である。このような移動は、後述するように、速度弁３２の第１圧力室３４に高圧油が導入されることにより、高圧油の圧力によって速度弁３２の第１端３３に印加される力が、第２速度弁バネ４０の付勢力に対抗して速度弁３２を移動させることにより発生する。また、図示は省略するが、油圧モータ２００が第２方向に動作しているとき、速度弁３２の第２位置は、速度弁３２がその長手軸線Ｌ１に沿って第１端３３側（図２（ａ）に示す、矢印Ｂ方向）に移動した位置となる。

【0023】

第１速度位置は、油圧モータ２００を第１速度で動作させるように構成され、第２速度位置は、油圧モータ２００を第２速度で動作させるように構成される。本実施形態において、第１速度は、低速（高トルク）に対応し、第２速度は、高速（低トルク）に対応する。

【0024】

ハウジング５０は、第４ボア１００をさらに含む。第４ボア１００は、好ましくは円筒状に形成され、第４ボア１００内には、方向弁１０２が配置されている。第４ボア１００は、両端の方向弁プラグ１１６，１１８によりその長手軸方向に密封されている。この方向弁１０２は、いわゆるカウンターバランス弁の機能を含むものである。

【0025】

方向弁１０２は、第１方向位置と第２方向位置との間で移動可能に構成される。制御装置１０は、方向弁１０２が第１方向位置をとるとき、油圧モータ２００を第１方向に動作させ、方向弁１０２が第２方向位置をとるとき、油圧モータ２００を第２方向に動作させるように構成されている。図１（ａ）及び図２（ａ）に示す例は、方向弁１０２が第１方向位置にある状態で示されている。

【0026】

方向弁１０２は、第１端１０３と第１端１０３から方向弁の長手軸Ｌ４方向に沿って離間した第２端１０５とを含む。第４ボア１００は、方向弁１０２の第１端１０３及び第２端１０５にそれぞれに隣接するように形成された第１圧力室１０８及び第２圧力室１１０を含む。制御装置１０は、第１方向弁バネ１０４と第２方向弁バネ１０６を含んでいる。第１方向弁バネ１０４は、第４ボア１００内に方向弁１０２の第１端１０３に隣接するように配置され、方向弁１０２をその長手軸線Ｌ４に沿って第２端１０５側（図１（ａ）、図２（ａ）に示す、矢印Ｃ方向）に付勢する。第２方向弁バネ１０６は、第４ボア１００内に方向弁１０２の第２端１０５に隣接するように配置され、方向弁１０２をその長手軸線Ｌ４に沿って第１端１０３側（図１（ａ）、図２（ａ）に示す、矢印Ｄ方向）に付勢する。

【0027】

方向弁１０２は、さらに、方向弁１０２の第１端１０３に隣接して配置された第１チェック弁１１２と、方向弁１０２の第２端１０５に隣接した配置された第２チェック弁１１４とを含む。第１及び第２チェック弁１１２、１１４は、方向弁１０２が第１方向位置と第２方向位置との間を移動するとき、方向弁１０２内の流路を開閉するように動作する。

【0028】

制御装置１０は、さらに油圧モータ２００の動作モードを変更する動作モード変更手段を含む。動作モード変更手段は、油圧モータ２００を第１速度で動作させる第１モードと、油圧モータ２００を、油圧モータ２００の負荷に応じて第１速度と第２速度との間で自動的に切り替えつつ動作させる第２モードを有している。言い換えれば、動作モード変更手段は、第１モードにおいて、速度弁３２を第１速度位置に維持し、第２モードにおいて、速度弁３２を油圧モータ２００の負荷に応じて第１速度位置と第２速度位置との間で自動的に移動させるように構成されている。

【0029】

動作モード変更手段は、第２モードにおいて、油圧モータ２００の負荷に応じて速度弁３２の第１圧力室３４または第２圧力室３６（図２に示す例では、第１圧力室３４）に高圧油入口からの高圧油を導入することにより、速度弁３２を第１速度位置から第２速度位置に移動させるように構成されている。以下、速度弁３２の第１圧力室３４に高圧油が導入される場合を例として、本実施形態における動作モード変更手段について詳述する。

【0030】

ハウジング５０は、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、高圧油入口１２と速度弁の第１圧力室３４を連通する連絡通路６８と、連絡通路６８の中間に形成された第２ボア６０と、をさらに含む。制御装置１０において、第２ボア６０は、好ましくは円筒状に形成され、第２ボア６０内には、開閉弁６２（例えば、パイロット作動式ポペット弁）が配置されている。

【0031】

ハウジング５０は、図１（ｂ）、図２（ｂ）、及び図３に示すように、パイロットポート９２と、高圧油入口１２及びパイロットポート９２に連通する第３ボア８０と、をさらに含む。制御装置１０において、第３ボア８０は、好ましくは円筒状に形成され、第３ボア８０内には、動作モード変更弁８２（例えば、スプール弁）が配置されている。

【0032】

本実施形態における動作モード変更手段は、パイロットポート９２、動作モード変更弁８２、及び開閉弁６２をその主要な構成要素として構成される。

【0033】

パイロットポート９２には、外部の圧力源（図示は省略する）に接続されており、流入される加圧制御油による加圧の有無が切り替えられるように構成される。この切り替えは、典型的には、油圧モータ２００を備える重機、車両等の運転者によって実行される。後述するように、本実施形態において、動作モード変更手段は、パイロットポート９２からの加圧が無いときに第１モードとなり、パイロットポート９２からの加圧が有るときに第２モードとなるものである。

【0034】

開閉弁６２は、第１端６３とその長手軸線Ｌ２に沿って反対側の第２端６５とを含む。第２ボア６０は、開閉弁６２の第２端６５に隣接するように形成された圧力室６６を含む。制御装置１０は、さらに開閉弁バネ６４を含んでいる。開閉弁バネ６４は、第２ボア６０内の開閉弁６２の第１端６３に隣接するように配置され、開閉弁６２をその長手軸線Ｌ２に沿って第２端６５側（図１（ｃ）、図２（ｃ）に示す、矢印Ｅ方向）に付勢する。第２ボア６０の開閉弁６２の第２端６５側は、開閉弁プラグ７２により密封されている。

【0035】

開閉弁６２は、高圧油入口１２から連絡通路６８を介した速度弁３２の第１圧力室３４への流体連通を閉止する第１位置（図１（ｃ））と、高圧油入口１２から連絡通路６８を介した速度弁３２の第１圧力室３４への流体連通を開放する第２位置（図２（ｃ））との間で移動可能に構成される。

【0036】

動作モード変更弁８２は、第１端８３と第１端８３から動作モード変更弁８２の長手軸線Ｌ３方向に沿って離間した第２端８５とを含む。第３ボア８０は、動作モード変更弁８２の第１端８３及び第２端８５にそれぞれ隣接するように形成された第１圧力室８６及び第２圧力室８８を含む。動作モード変更弁８２の第１圧力室８６は、高圧油入口１２に連通する。動作モード変更弁８２は、パイロットポート９２と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８との間の流体連通を閉止する第１位置（図３（ａ））と、パイロットポート９２と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８との間の流体連通を開放する第２位置（図３（ｂ））との間で移動可能に構成される。また、動作モード変更弁８２の第２圧力室８８は、開閉弁６２の圧力室６６と連通している。

【0037】

動作モード変更手段は、第３ボア８０内に配置された動作モード変更弁バネ８４をさらに含む。動作モード変更弁バネ８４は、動作モード変更弁８２の第２端８５に隣接させて配置され、動作モード変更弁８２をその長手軸線Ｌ３に沿って第１端８３側（図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３の矢印Ｈ方向）に付勢する。さらに、本実施形態において、動作モード変更手段は、第３ボア８０内に配置されたピストン８７を含む。ピストン８７は、動作モード変更弁８２の第１端８３に隣接して配置され、第１圧力室８６の圧力に応じて、動作モード変更弁８２をその長手軸線Ｌ３に沿って第２端８５側（図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３の矢印Ｇ方向）に押圧する。また、ハウジング５０は、動作モード変更弁８２が第１位置にあるとき、動作モード変更弁８２の第２圧力室８８から油を抜き取るためのドレインポート９４をさらに含んでいる。

【0038】

次に、図１、図２とともに図３を参照して、動作モード変更手段の動作について説明すれば、次の通りである。
まず、パイロットポート９２からの加圧が無いとき、動作モード変更手段は第１モードとなる。この場合、動作モード変更弁８２の位置に関わらず、開閉弁６２の圧力室６６にパイロットポート９２から伝達される圧力は無いため、開閉弁６２は第１位置（図１（ｃ））をとり、したがって、高圧油入口１２から連絡通路６８を介した速度弁３２の第１圧力室３４への流体連通は阻止される。これによって、速度弁３２は、図１に示すように、第１速度位置に維持されることになる。

【0039】

次に、パイロットポート９２からの加圧があるとき、動作モード変更手段は第２モードとなる。ここで、動作モード変更手段が第１モードから第２モードに切り替わった時点で、油圧モータ２００の負荷が低く、動作モード変更弁８２の第１圧力室８６に導入される高圧油の圧力は、次の条件を満たしていたものとする。
Ｐａ×Ｓａ＜Ｆｓ・・・・（１）
ここで、Ｐａは、動作モード変更弁８２の第１圧力室８６に導入された高圧油の圧力、Ｓａは、Ｐａが作用するピストン８７の面積である。したがって、Ｐａ×Ｓａは、ピストン８７を介する形で、第１圧力室８６に導入される高圧油によって動作モード変更弁８２の第１端８３に印加される力となる。Ｆｓは、動作モード変更弁バネ８４の付勢力である。

【0040】

このとき、動作モード変更弁８２は、図３（ｂ）に示すような第２位置をとっており、パイロットポート９２と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８との間の流体連通は、一般には動作モード変更弁に設けられた穴、溝等を通じて、開放されている。したがって、パイロットポート９２からの加圧は、動作モード変更弁８２の第２圧力室８８に伝達され、ひいては、この第２圧力室８８に連通する開閉弁６２の圧力室６６に伝達される。

【0041】

これによって、開閉弁６２の圧力室６６に導入されるパイロットポート９２からの圧力により開閉弁６２の第２端６５に印加される力が、開閉弁バネ６４によって開閉弁６２の第１端６３に印加される付勢力よりも大きくなり、開閉弁６２は、図２（ｃ）に示す矢印Ｆ方向に移動し、第２位置をとる。

【0042】

これによって、高圧油入口１２から連絡通路６８を介した速度弁３２の第１圧力室３４への流体連通が開放され、速度弁３２の第１圧力室３４に高圧油入口１２からの高圧油が導入される。これによって、図２（ａ）に示すように、速度弁３２は、矢印Ａ方向に移動し、第２速度位置をとることになる。

【0043】

また、この状態において、動作モード変更弁８２の第１端８３及び第２端８５に作用する力は、次の条件を満たしている。
Ｐａ×Ｓａ＜Ｆｓ＋Ｐｐ×Ｓｐ・・・・（２）
ここで、Ｐａ、Ｓａ、Ｆｓは、（１）と同一、Ｐｐは動作モード変更弁８２の第２圧力室８８に導入されたパイロット圧、Ｓｐは、動作モード変更弁８２の第２端８５のＰｐが作用する面積である。動作モード変更手段の第２モードにおいて、（２）式で示す条件が満たされている間、動作モード変更弁８２は、第２位置に維持され、速度弁３２は、第２速度位置に維持される。

【0044】

次に、この状態において、油圧モータ２００の負荷が増大し、したがって、高圧油入口１２からの高圧油の圧力Ｐａが増大して、
Ｐａ×Ｓａ＞Ｆｓ＋Ｐｐ×Ｓｐ・・・・（３）
となる状態が発生したとする。

【0045】

このとき、第２位置（図３（ｂ））にある動作モード変更弁８２は、図３（ｂ）に示す矢印Ｇ方向に移動し、第１位置をとることになる。言い換えれば、第２位置にある動作モード変更弁８２は、動作モード変更弁８２の第１圧力室８６に導入される高圧油によって（本実施形態では、ピストン８７を介して）動作モード変更弁８２の第１端８３に印加される力が、動作モード変更弁バネ８４によって動作モード変更弁８２の第２端８５に印加される付勢力と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８に導入されるパイロットポート９２からの圧力によって動作モード変更弁８２の第２端８５に印加される力との和よりも大きいため、動作モード変更弁８２の第１位置に移動する。

【0046】

このとき、パイロットポート９２と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８との間の流体連通は、動作モード変更弁８２によって閉止され、第２圧力室８８に導入されたパイロットポート９２からの加圧制御油は、ドレインポート９４から排出される。

【0047】

これによって、開閉弁６２の圧力室６６に導入されるパイロットポート９２からの圧力によって開閉弁６２の第２端６５に印加される力もなくなり、開閉弁６２は、開閉弁バネ６４の付勢力によって、図１（ｃ）に示す矢印Ｅ方向に移動し、第１位置をとる。

【0048】

これによって、高圧油入口１２から連絡通路６８を介した速度弁３２の第１圧力室３４への流体連通が閉止されることにより、速度弁３２は、第１速度位置をとることになる（図１（ａ））。

【0049】

また、この状態において、動作モード変更弁８２の第１端及び第２端に作用する力は、次の条件を満たしている。
Ｐａ×Ｓａ＞Ｆｓ・・・・（３）
ここで、Ｐａ、Ｓａ、Ｆｓは、（１）と同一である。この状態では、動作モード変更弁８２の第２圧力室８８にパイロットポート９２からの圧力は伝達されないことに留意されたい。動作モード変更手段の第２モードにおいて、（３）式で示す条件が満たされている間、動作モード変更弁８２は、第１位置に維持され、速度弁３２は、第１速度位置に維持される。

【0050】

そして、この状態において、油圧モータ２００の負荷が減少し、したがって、高圧油入口１２からの高圧油の圧力Ｐａが減少して、
Ｐａ×Ｓａ＜Ｆｓ・・・・（４）
となる状態が発生したとする。

【0051】

このとき、第１位置（図３（ａ））にある動作モード変更弁は、図３（ａ）に示す矢印Ｈ方向に移動し、図３（ｂ）に示す第２位置をとることになる。言い換えれば、第１位置にある動作モード変更弁８２は、動作モード変更弁８２の第１圧力室８６に導入される高圧油によって（本実施形態では、ピストン８７を介して）動作モード変更弁８２の第１端８３に印加される力が、動作モード変更弁バネ８４によって動作モード変更弁８２の第２端８５に印加される付勢力よりも小さいとき、動作モード変更弁８２の第２位置に移動する。

【0052】

これによって、再び、パイロットポート９２と動作モード変更弁８２の第２圧力室８８との間の流体連通が開放され、上述した動作が繰り返される。

【0053】

このように、本実施形態における制御装置１０では、第１モードにおいて、開閉弁６２が第１位置をとり、第２モードにおいて、開閉弁６２が油圧モータ２００の負荷に応じて開閉弁６２の第１位置と第２位置との間を自動的に移動するように構成されており、それによって、第２モードにおいて、速度弁３２の第１速度位置と第２速度位置との間での自動的な移動を実現するものである。

【0054】

また、本実施形態における制御装置１０では、第２モードにおいて、第１速度から第２速度への切り替えは、上記（４）の条件を満たす状態が発生したときに起こり、第２速度から第１速度への切り替えは、上記（３）の条件を満たす状態が発生したときに起こるものである。言い換えれば、第１速度から第２速度への切り替えが起こるときの高圧油の圧力の方が、第２速度から第１速度への切り替えが起こるときの高圧油の圧力よりも低いというように、切り替えのしきい値である高圧油の圧力にヒステリシスが設けられているものである。

【0055】

ここで、速度弁３２は、その長手軸線Ｌ１方向に沿って中央部分に、中央隔壁３１を含んでいる。中央隔壁３１は、第１、第２、第３、第４モータ通路２１、２２、２３、２４を油圧モータ２００への供給通路と油圧モータ２００からの受け入れ通路に隔離するものである。具体的には、図１に示すように、速度弁３２が第１位置にあるとき、第１モータ通路２１及び第２モータ通路２２は、高圧油を油圧モータ２００に向かわせ、第３モータ２３通路及び第４モータ通路２４は、油圧モータ２００からの戻り油を受け入れるものとなる。このとき、油圧モータ２００は、一般に、押しのけ容積の大きい、低速・高トルクモードで動作する。また、速度弁３２が図２に示すような第２速度位置にあるとき、第１モータ通路２１、第２モータ通路２２、及び第３モータ通路２３は、高圧油を油圧モータ２００に向かわせ、第４モータ通路２４は、油圧モータからの戻り油を受け入れるものとなる。このとき、油圧モータ２００は、押しのけ容積の小さい、高速・低トルクモードで動作する。

【0056】

ここで、以上の説明では、制御装置１０において、第１主ポート１２を高圧油入口、第２主ポート１４を戻り油出口としたが、本実施形態における制御装置１０は、上述したように、第１主ポート１２を戻り油出口、第２主ポート１４を高圧油入口としても使用可能なものである。その際、制御装置１０のハウジング５０は、図示は省略するが、第２主ポート１４と速度弁３２の第２圧力室３６を連通する連絡通路（第２連絡通路）と、その連絡通路の中間に形成された第２ボア（第２主ポート側第２ボア）とを含み、動作モード変更手段は、この第２ボア内に配置された開閉弁（第２開閉弁）を含むものである。制御装置１０において、第１主ポート１２を戻り油出口、第２主ポート１４を高圧油入口として使用した場合の、第２開閉弁を含む動作モード変更手段の動作は、上述した動作モード変更手段の動作と同様のものであるため、その説明は省略する。

【0057】

本実施形態における制御装置１０は、以上のように構成されているため、油圧モータ２００を第１速度と第２速度の２速度で動作させる油圧モータ用制御装置において、油圧モータ２００の負荷に応じた第１速度と第２速度の自動的な切換を実施することが可能となる。

【0058】

また、本実施形態における制御装置１０によれば、パイロットポートの加圧に関する手動操作により開閉弁を直接開閉させる従来の油圧モータ用制御装置に対して、大幅な変更を要することなく、このような自動切換を実施可能な制御装置を実現することが可能となる。

【0059】

さらに、本実施形態における制御装置１０によれば、動作モード変更手段の第２モードにおいて、第１速度と第２速度との自動切り替えのしきい値となる高圧油の圧力にヒステリシスが設けられているため、油圧モータ２００の押しのけ容積の変化による圧力振動を防止することが可能となる。

【符号の説明】

【0060】

１０：制御装置、１２：第１主ポート、１４：第２主ポート、３０：第１ボア、３２：速度弁、５０：ハウジング、６０：第２ボア、６２：開閉弁、８０：第３ボア、８２：動作モード変更弁

【図1】

【図2】

【図3】