JP2002529645A

JP2002529645A - 異なる理論トルク出力を有するギアモーター系列及び該ギアモーター系列を構成する個々のギアモーターの製造方法

Info

Publication number: JP2002529645A
Application number: JP2000579894A
Authority: JP
Inventors: ティルマン・ケルナー
Original assignee: ヴォイス・ターボ・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2002-09-10
Also published as: CA2317014A1; ES2224707T3; KR100490929B1; ATE277286T1; CA2317014C; DE19849805C1; KR20010033666A; US6547542B1; WO2000026540A1; CZ20002295A3; EP1044332A1; EP1044332B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、異なる排出容量を有する少なくとも２つのギアモーター１，１００を備えたギアモーター系列に関するものである。各ギアモーターは、互いに噛合う少なくとも２つの排出部材４，５，１０４，１０５を備え、第１の排出部材４，１０４及び第２の排出部材５，１０５はギアとして形成されている。ギアモーター系列の各々のモーターは、ａ）本質的に同一である、前記２つの排出部材の理論軸線間及び／または理論回転軸間の軸間距離ａと、ｂ）ギアの軸線方向長さとして定義される実質的に同一の歯幅ＺＢ１，ＺＢ２とを有している。排出部材は歯先円直径ｄＫ１，ｄＫ２，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂを有し、これらのうち少なくとも１つのサイズが他と異なって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、異なる理論トルク出力を有するギアモーター系列と、該ギアモータ
ー系列を構成する個々のギアモーターの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

２つのギアが互いに歯合し、該ギアが、ハウジング内で狭隘空隙を形成しなが
ら回転する排出部材として使用され、流体の流れに与えられたエネルギを所定の
トルクを伴う回転運動に変換するギアモーター形態の流体式モーターとしては、
種々のものが公知である。そのようなモーターは、排出部材のタイプによって２
種類に分類される。ａ）外歯式ギアモーターｂ）内歯式ギアモーター

【０００３】これらに関しては、Dubbel著 “Taschenbuch fur den Maschinenbau（機械構
造ポケットブック）”第１８版，H4〜H5も参照されたい。

【０００４】流体式モーターの主要特性は、最終的理論トルク出力及び出力速度範囲である
。しかし、幾何学的排出容積、吸入容積、及び流体式モーターの常用圧力も個々
の流体式モーターの選択時には重要な要素である。広範囲に及ぶ用途と、それら
に基づく要求に応えるために、異なる理論トルク出力の流体式モーターが提供さ
れる。通常、モーター系列における個々の流体式モーターは、好ましくは同一の
構造を有するが、特性値、寸法諸元、及び幾何学的排出容積の相違に基づき理論
トルク出力が互いに著しく異なる形態で提供される。例えば、吸入容積の増大は
構成寸法の拡大によって達成される。排出容積の変更は、W.Gutbrod著“Forders
trom von Aussen-und Innenzahnradpumpen und seine Ungleichformigkeit（外
歯式及び内歯式ギアポンプの吐出流及びその不均一性）”、DE-Z Olhydraulik u
nd Pneumatic 18(1975)No.2,pp.97-104、及びその他に記載のポンプにおいて、
２つの吐出部材のうちの一方の歯先円を縮小または拡大して行われる吐出容量の
変更に類似して行うことができる。理論幾何学的排出容積の拡大はグループ間に
比較的大きな隔たりをもたらす。グループ間の特性を相違させるためには、排出
部材の半径方向寸法または軸線方向寸法を相違させる。グループ内における排出
容量の増大はギア歯幅の増大すなわち軸線方向への延長によって小さい刻みで行
われる。このようにすると、使用要求が変更された際に、駆動列に存在する個々
のモーターを自由に交換することは通常できない。なぜなら、駆動列同士は設置
スペースが著しく異なり、個々のタイプ間での類似性はほとんどないからである
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

従って本発明の課題は、理論トルク出力の異なるギアモーター系列において、
できる限り個々のモーターの構造的特徴を共通化し、相互のわずかな変更のみで
異なる使用要求に対応することのできるものを提供することである。モーターそ
のものの設置スペースはできる限り小さく抑えられ、静液圧システムにおいて大
きな排出容積または小さな排出容積を有するモーターへの交換が駆動列全体の交
換または変更を伴わずに可能であるように構成される。特に、駆動列の速度変更
は避けるべきである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本発明による解決法は請求項１の特徴部分によって特徴付けられる。また、有
利な実施形態は従属項に記載されている。

【０００７】理論トルク出力の異なる、すなわち幾何学的排出容積の異なるギアモーター系
列は、少なくとも２つのギアモーターを備えている。各ギアモーターは、排出部
材として、互いに噛合う少なくとも２つのギアを有している。本発明によれば、
ギアモーター系列に含まれる各ギアモーターは、以下の寸法諸元が実質的に同一
であるという構造的特徴を有する。ａ）互いに噛合う２つのギアの幾何学的軸線間の軸間距離及び互いに噛合う２つ
のギアの理論回転軸間の軸間距離ｂ）ギアの歯幅、つまり軸方向長さ

【０００８】つまり、個々のギアモーター間では軸間距離と歯幅とに相違はない。

【０００９】個々の排出部材の軸間距離が同一であり、歯高さにわたって歯幅が一定である
ギアを有する一連のギアモーターにおいて異なる理論トルク出力及びそれに伴う
幾何学的排出容積は本発明に従って調整される。この際、互いに噛合う２つのギ
アのうち少なくとも一方のギアの歯先円直径を変更すれば十分であるが、噛合う
ギアが２つのみである場合には、両ギアの歯先円直径を変更するとなお好ましい
。このような変更は、背高歯を用いるこによって好ましく実施することができる
。

【００１０】本発明者は、いわゆる背高歯を使用した場合に比較的高い排出容量の実現が可
能であることを確認した。なぜなら、歯先円直径または歯先円半径に対する排出
容積の変化の度合いは、背高歯の場合の方が普通歯の場合より著しく大きいから
である。排出容量を増大させるためには歯先円のわずかな変更で十分である。個
々のギアモーターにおいて、排出部材の軸または排出部材の対称軸線から半径方
向への体積増大はわずかである。このことは、逆の場合、すなわち個々の排出部
材の歯先円直径または歯先円半径を縮小する場合にも同様にあてはまる。系列内
のギアモーターの軸方向長さは一定に保たれる。構造ユニットのサイズにおける
変更は半径方向についてのみ行われ、しかもその変更による体積増大は、ギアモ
ーターユニットの構造全体から見れば極めてわずかである。なぜなら、歯先円半
径の変化に対して排出容量は非常に敏感に変化するからである。上記変更の際、
ギアモーターユニット構造における軸方向長さは変化しないので、理論トルク出
力、すなわち排出容積の要求に応じて、駆動列内に配置されたギアモーターを、
この系列に含まれ排出容量が大きくまたは小さく構成された他のギアモーターに
、駆動列全体を交換することなしに、または駆動列をその流体式モーターに再適
合化させることなく交換することができる。

【００１１】ギアモーター系列に関する特に好ましい実施形態では、事前に規定可能である
軸間距離が系列内の全てのモーターで一定している場合、特定の排出部材すなわ
ち系列内の個々の流体式モーターのギアに、一定のトランスバースピッチｐが割
り当てられる。この場合、歯の寸法要素としての係数も全てのモーターにわたっ
て一定であり、従って、異なる排出容量を有する個々のギアモーターにおける排
出部材を、例えば本願請求項８に記載のように、統一された基本排出部材を備え
たモーター構成から形成することが可能となる。ここで、基本となるギアは、理
論最大排出容積を有する２つの背高歯排出部材のうちの少なくとも一方とされ、
最小排出容積は、ギアまたは個々の歯を、寸法縮小するか、または小さな歯先円
直径に一致するまで切削して実現される。この方法は、個々のギアモーターがと
りわけコンパクトであり、かつ個々の部材が極めて標準化された形態で、異なる
排出容量を有するギアモーター系列を構成することを可能にする。高度に標準化
されていることによって、製造コストが低減され、それがモーターの価格に反映
される。

【００１２】最大理論排出容積を有する基本ユニットにおいて互いに噛合う個々のギアの形
成はギア対の基本寸法諸元に従って行われる。このことは、歯の形状にかかわら
ず歯の高さについてのみに適用される。特に好ましい実施形態では、最大排出容
積を有する排出部材の形成から始め、より少ない排出容積は、歯の高さを減少さ
せること、すなわち材料を削ることによって実現可能である。

【００１３】本発明による解決法は、ａ）外歯式ギアｂ）内歯式ギアを備えたギアモーターに適用可能である。ギアモーターがシングルステージ式ギ
アモーターであるかマルチステージ式ギアモーターであるかは重要ではない。

【００１４】外歯式の排出部材を備えたギアモーターでは、両排出部材はサイズ・歯諸元に
関して同様に構成・形成されることが好ましい。一方、デュアルステージ式また
はマルチステージ式ギアモーターでは、幾何学的に及び寸法的に異なる構成の排
出部材が用いられる。

【００１５】ギアそのものは、インボリュートギアとして形成される。このことによって、
系列内の個々のモーターの個々の排出部材間の歯先円直径を変更しても、吸入チ
ャンバと圧力チャンバとの間には歯面の接触によるシールが形成され、ギアモー
ターは完全な形で機能することを常に考慮すべきである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

以下、本発明による解決法を図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１ａ１は、本発明に従って構成され異なる理論トルク出力を有するギアモー
ター系列内のギアモーター１の断面を示している。このモーターは、前側にカバ
ー３を有するハウジング２を備えている。２つの排出部材、すなわち第１排出部
材４及び第２排出部材５はハウジング内に配置されている。排出部材４，５は、
互いに噛合う外歯式平ギアとして形成されている。これらはハウジング２内で近
接して回転する。第１排出部材４は駆動シャフト６に取付けられている。駆動シ
ャフト６は、ベアリング７，８を介してハウジング２に装着され、カバー３がハ
ウジングを封止している。さらに、ギアモーター１は、排出される作動流体のた
めの接続部８と圧力接続部９とを備えている。接続部８及び圧力接続部９は、対
応する空間８．１と空間９．１とに接続されている。作動流体は、圧力接続部９
を経由して圧力チャンバへと流れ、排出部材にモーメントを与える。作動流体は
排出部材を回転させ、個々の歯の間に取込まれる。第２の排出部材は歯の噛合い
によって駆動される。作動流体は、排出部材の歯間隙間、つまり第１排出部材の
歯間隙間４．１と第２排出部材の歯間隙間４．２とによって接続部８へと搬送さ
れ、解放される。

【００１８】加えて、軸方向遊びを補償するようにギアモーター１を構成することもできる
。このような構成は、排出部材のベアリングを作動圧で一方向に片寄せするか、
作動圧で両方向から押すことによってなされる。この方式は、個々のギアの軸方
向遊びが圧力依存形態で低減されるという利点を有する。

【００１９】本発明によれば、排出容積の関数として調整可能である理論トルク出力は、排
出部材４，５の個々のギア及びハウジング２の内壁面１０によって形成される排
出容積、及び圧力接続部における作動流体の圧力によって規定される。詳しく言
えば、個々の排出部材４，５の隣接する２つの歯４Ａ，４Ｂ間及び５Ａ，５Ｂ間
のいわゆる歯間空間４．１，５．１によって規定される。これらについては、図
１ａ２におけるＩ−Ｉ線視で断面を示す図１ａ１を参照されたい。

【００２０】図１ａに示す実施形態において、両排出部材４，５は同一に形成されている。
すなわち、これらは同一の寸法諸元を有している。排出部材４及び排出部材５の
対称軸でもある回転軸Ｒ１及びＲ２は、実施形態ではａで示す所定間隔を有して
いる。ギアモーターユニット１の軸方向長さは寸法ｂで定義される。

【００２１】ギアモーター１の一実施形態及び本発明のギアモーター系列のさらなるギアモ
ーター１００を示す図１ｂ１及び図１ｂ２から明らかであるように、理論回転軸
すなわち対称軸Ｒ１，Ｒ２間の軸間距離ａ、及び軸方向長さｂは、両モーターに
おいて同一とされている。個々の排出部材が装着される軸の間の間隔として通常
定義される軸間距離ａは、第２排出部材がシャフトに固定されシャフトと一体に
回転するのであれば、２つの回転するシャフト間の間隔として理解することもで
きる。少なくとも第１排出部材は、駆動シャフトと一体に回転するように駆動シ
ャフトに接続される。

【００２２】ギアモーター系列の２つのギアモーター１，１００間の著しい相違点は、排出
部材が異なる歯先円直径を有していることである。図１ｂ２は、図１ｂ１に示す
ギアモーター１に対して排出容積が小さくなるように構成されたモーターを示し
ている。ここで、ギアモーター１のための排出部材４，５、及びギアモーター１
００のための排出部材１０４，１０５は背高歯ギアとして形成されている。排出
部材１０４，１０５の歯先円直径ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂは、ギアモーター１におけ
る歯４Ａ、４Ｂの歯先円直径ｄＫ１，ｄＫ２より小さい。ギアモーター１００の
個々の排出部材１０４，１０５の歯底円直径ｄＦ１Ｂ，ｄＦ２Ｂと、ギアモータ
ー１の排出部材４，５の歯底円直径ｄＦ１，ｄＦ２とは同一に形成されている。
歯高さＺ１Ｂ，Ｚ２ＢとＺ１，Ｚ２との相違によって、２つの隣接する歯１０４
Ａ，１０４Ｂによって形成される排出容積と歯４Ａ，４Ｂによって形成される排
出容積のそれぞれの間、２つの隣接する歯１０５Ａ，１０５Ｂによって形成され
る排出容積と歯５Ａ，５Ｂによって形成される排出容積のそれぞれの間には相違
が生じる。ここで、排出部材４，５の軸方向長さ、すなわち歯幅ＺＢ１と、排出
部材１０４，１０５の軸方向長さ、すなわち歯幅ＺＢ２とは同一である。

【００２３】それぞれ同一に形成された排出部材４，５、及び排出部材１０４，１０５を備
えた構成は特に好ましい形態である。この構成によれば、図１ａ，図１ｂに示す
排出部材４，５を備えたギアモーターを起点として、ギアモーター１００の排出
部材１０４，１０５を形成するためには、排出部材を加工すればよい。すなわち
、既に説明したように、個々のギアの歯の歯高さを単純に削り落とせばよい。こ
の際、ギアを収容するハウジングボアは同一とされる。

【００２４】図示する歯は直歯（半径方向に刻まれた歯）である。これらの歯は好ましくは
インボリュート歯として形成される。しかし、個々の歯を互いに噛合うはす歯と
することもできる。このように構成すると、排出容積が大きくても小さくても発
生する音が低減されて好ましい。この場合、面噛合い率、横噛合い率はいずれも
２以上である。

【００２５】図２ａ，図２ｂは、図１ｂ１，図１ｂ２の断面を拡大して、排出部材４，５及
び１０４，１０５における個々の歯の噛合いを示している。明瞭化のために、寸
法諸元に関する符号は再度付記している。ここでは、歯先円直径ｄＫ１Ｂ，ｄＫ
２Ｂ，ｄＫ１，ｄＫ２、歯底円直径ｄＦ１Ｂ，ｄＦ２Ｂ，ｄＦ１，ｄＦ１、歯高
さＺ１Ｂ，Ｚ２Ｂ，Ｚ１，Ｚ２に加えて基礎円直径ｄ４，ｄ１０４も示している
。図２ａ，図１ｂに示す実施形態において個々の排出部材４，５及び１０４，１
０５は同一のピッチｐを有している。

【００２６】モーター系列における各モーターの排出部材を同一の寸法・同一の幾何学的構
成とすることによって、モーター系列における個々のモーターの製造工程を標準
化することができる。歯そのものは全て同一に形成することができる。

【００２７】図３は、外歯ギアを備えデュアルフローギアモーター形態であるギアモーター
２００の断面図である。このモーターは、第１排出部材２０４及びさらに２つの
排出部材２０５．１，２０５．２と、計３つの排出部材を備えている。後者は、
好ましくは軸方向に形成されたハウジングカバー２０３を有するハウジング２０
２内に配置され、取付けられている。ギアモーター２００は、２つの吸入接続部
２０９．１，２０９．２と２つの圧力接続部２０８．１，２０８．２とを備えて
いる。これらの接続部は、それぞれ対応する吸入チャンバ２１１．１，２１１．
２と圧力チャンバ２１２．１，２１２．２とに接続されている。吸入チャンバ及
び圧力チャンバは排出部材の噛合い領域に形成されている。排出部材２０４，２
０５．１，２０５．２は駆動部材として機能する。排出部材２０５．１，２０５
．２は、出力シャフト２０６と一体に回転するように、出力シャフト２０６と少
なくとも間接的に接続されている。図示の実施形態では排出部材は異なる寸法に
形成されている。とりわけ、それらは、歯先円直径ｄＫ、歯底円直径ｄＦ、基礎
円直径ｄにおいて相違している。図３に示すように、２つの第２排出部材２０５
．１，２０５．２は、好ましくは、軸方向及び半径方向の寸法諸元が同一に形成
される。しかし、第２排出部材２０５．１，２０５．２が相異なるように構成し
てもよい。図３に示す形態は、高度に標準化されているという観点で好ましい。
ここでは作動流体の流れを矢印で示している。図から明らかであるように、ギア
モーター２００では、２つの流れ方向、すなわち２つの流体搬送方向が異なって
いるが、出力の回転方向は同一である。

【００２８】外歯ギアを備えたギアモーターからなり図３に示す本発明によるギアモーター
系列においては、モーター系列における個々のギアモーター間で間隔ａ１及びａ
２は一定に保たれ、図１及び図２に示した実施形態と同様に、歯高さのみが変更
される。本発明に従って構成されたギアモーター系列における個々のギアモータ
ーは、こうして先の実施形態と同様に、基本となる排出部材２０４，２０５．１
，２０５．２を備えた図３に示すギアモーターから容易に形成することができる
。個々の歯は、本実施形態でも背高歯として形成される。背高歯は、ギアモータ
ーの作動、特に吸入チャンバと圧力チャンバとの間にシールを一定に保った状態
において、理論排出容積を最も大きく変化させることができる点で優れている。

【００２９】図１〜図３に示す実施形態は、本発明により構成されたギアモーター系列にお
けるギアモーターの好ましい実施形態である。しかしながら、本発明の解決法を
応用した改良を加えることも可能である。当業者であれば用途に応じて具体的な
構成を考案することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ａ１，図１ａ２は、本発明に従って構成されたギアモーター
系列内のギアモーターを２方向から示す断面図、図１ｂ１及び図１ｂ２は、本発
明による２つの外歯シングルステージ式ギアモーターを対向状態で軸を含んで切
った断面図であり、図１ｂ１には高いトルクを伝達可能なギアモーターを、図１
ｂ２には低いトルクが伝達可能なギアモーターを示している。

【図２】図２ａ，図２ｂはそれぞれ、図１ａ，図１ｂに示すモーターの互
いに噛合う排出部材の断面を示す断面図である。

【図３】本発明の解決法を外歯マルチステージ式ギアモーターに適用した
状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１００，２００ギアモーター４，５，１０４，１０５，２０４，２０５．１，２０５．２排出部材ａ軸間距離ｄＫ１，ｄＫ２，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂ，ｄＫ２０４，ｄＫ２０５．１，ｄＫ２
０５．２歯先円直径Ｒ１，Ｒ２理論回転軸ＺＢ１，ＺＢ２歯幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる排出容積を有するギアモーター系列であって、１．１該ギアモーター系列は少なくとも２つのギアモーター（１，１００）を
備え、１．２各ギアモーター（１，１００）は、互いに噛合う少なくとも２つの排出
部材（４，５，１０４，１０５）、すなわちギアの形態である第１の排出部材（
４，１０４）と第２の排出部材（５，１０５）とを備え、１．３前記系列における各ギアモーター（１，１００）は、ａ）前記２つの排出部材（４，５，１０４，１０５）の理論軸線間及び理論回転
軸（Ｒ１，Ｒ２）間の軸間距離（ａ）が実質的に同一とされ、ｂ）前記ギアの軸線方向長さで定義される歯幅（ＺＢ１，ＺＢ２）が実質的に同
一とされ、１．４前記各ギアモーター（１，１００）は、前記２つの排出部材（４，５，
１０４，１０５）のうち少なくとも１つの少なくとも歯先円直径（ｄＫ１，ｄＫ
２，ｄＫ１Ｂ，ｄＫ２Ｂ）において互いに相違していることを特徴とするギアモ
ーター系列。
【請求項２】前記個々のギアモーター（１，１００）及び／または前記系
列におけるギアモーター（１，１００）の前記個々の排出部材（４，５，１０４
，１０５）の歯の幾何諸元は、一定のトランスバースピッチｐによって定義され
ることを特徴とする請求項１に記載のギアモーター系列。
【請求項３】前記排出部材（４，５，１０４，１０５）は、外歯を有する
ギアとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のギアモー
ター系列。
【請求項４】前記系列内のギアモーター（１、または１００）における前
記個々の排出部材（４，５、または１０４，１０５）は、同一の寸法と同一の幾
何学的構成を有していることを特徴とする請求項３に記載のギアモーター系列。
【請求項５】請求項１から３のいずれか１項に記載のギアモーター系列で
あって、５．１各ギアモーター（２００）は、２ステージ式ギアモーターとして構成さ
れ、５．２２つの第１排出部材（２０４，２０５．１）の一方と噛合う少なくとも
１つの第３の排出部材（２０５．２）をさらに備え、５．３少なくとも２つの排出部材（２０４，２０５．１，２０５．２）は異な
る歯先円直径を有していることを特徴とするギアモーター系列。
【請求項６】前記第１の排出部材は内歯を備えたギアとして形成され、前
記第２の排出部材は、前記内歯ギアと歯合する外歯を備えたギアとして形成され
ていることを特徴とする請求項１または２に記載のギアモーター系列。
【請求項７】前記ギアの歯は、はす歯であることを特徴とする請求項１か
ら６のいずれか１項に記載のギアモーター系列。
【請求項８】排出部材の回転軸間の幾何学的軸間距離または理論軸間距離
が所定値に定められ、前記個々の排出部材における歯の軸線方向長さと歯先円直
径とが所定値に定められた基本ギアモーターユニットからギアモーター系列のギ
アモーターを製造する方法であって、排出容量の少ないギアモーターは、前記基本ギアモーターユニットのギア材料
を削って歯高さを減少させることによって形成されることを特徴とする製造方法
。