JP2009534576A - ラジアルシリンダ油圧モータ - Google Patents

Abstract

【課題】
安価且つ軽量化された構成部品を使用し、高速回転可能なラジアルシリンダ油圧モータを提供する。
【解決手段】
ラジアルシリンダ油圧モータは、振動油圧シリンダ１、モータシャフト３に形成された偏心クランクピン２、振動シリンダライナ４、トラニオン５、モータクランクケース６、往復ピストン７、回転ディスクディストリビュータ１０、２３、導管１２、１３及びシリンダ１４等により構成されている。回転ディスクディストリビュータ１０、２３には、一面２７及びディストリビュータカバー４１の内壁間の通路に接続／供給手段３８、４０が形成され、ディストリビュータカバー４１の内壁には、加圧された流体のシール２８が設けられている。
【選択図】図１

Description

発明の属する技術分野

本発明は、高速回転用のラジアルシリンダ油圧モータに関し、特にラジアルシリンダ油圧モータの低速特性を、高速回転性能により補う振動ラジアルシリンダを備えるラジアルシリンダ油圧モータに関する。

ハイドローリックモータ（以下、油圧モータという）は、放射状、即ちラジアルに配置された複数のシリンダが中央に配置されたクランクピン、又は偏心に作用し、かつ振動シリンダが設けられ、クランクピン又は偏心上で摺動するピストンランナを駆動するモータとして公知である。

従来のモータは、好適には、平坦化されたシリンダ、又はディスク状のディストリビュータを含み、複数の貫通孔が形成され、油圧回路の第１ブランチと連通し、第２面の反対側の第１面に載り、それぞれのシリンダの各フィード／ディスチャージパイプの隣に位置している。また、それには、油圧回路の第２ブランチと連通する傾斜孔が形成され、第２面に対向するディスク状のディストリビュータの周辺シリンダ面上に載っている。１組の連通する貫通孔が、第２面の１組の傾斜孔から径方向に対向位置の異なる領域にグループ化されている。

ディストリビュータ、及びそれぞれのパイプを通る流体の前後への流れは、回転速度が５００−６００ｒｐｍを超えると、ヘッドロス、振動及び空洞現象を生じさせる。このことは、ラジアルシリンダを有するこの種のモータに共通する。また、高速回転では、第１面に設けられたシールが、その面とシールカバー間の通路の非破壊フローに影響し、全ての動作条件の下でのシールのタイトネス、即ち確実さを維持できない。

従って、ディスク状ディストリビュータは、高速回転アプリケーションには不向きである。しかし、アキシャルエキステンションのシリンダ状ディストリビュータと比較して、それらとシリンダ間のアイドル間隙に、一層少量の液体を保持することができる。

更に、シリンダライナの振動トラニオンは、トラニオンとそのジャーナル間の潤滑が乏しくなる傾向がある。特に、比較的大形のシリンダを有し、モータの移動が少ない場合のように、モータ振動角度が限られているシリンダの場合には顕著であるが、可変移動モータの場合についても同様である。事実、大形のシリンダを有し、振動のレンジが制限されているモータは、これらのモータが、少ない移動で動作するため、スロー、即ち行程を低減することにより、可変移動特性を実現するので、ジャーナルとトラニオン間の接触面における潤滑がしばしば不均一となり、特に振動が高速で生じるとき、即ちモータが高速回転するとき、接触面を損傷することとなる。

上述した課題を克服するために、加圧された流体をシリンダから直接供給するという従来の提案は、最低移動セッティング（即ち、最低振動レンジ）、及び高い出力パワー（大きな反応力）のために、先に与えた潤滑を、クリティカルかつ比較的低信頼性とする高速回転では満足し得ないことが判明した。

更に、従来の提案は、アイドル間隙の存在を減少させ、油圧ピストンを中空構造にし引き抜き形成にするか、又は引き抜きされたボディに摩擦接触するプレスされたドーム状にし、コストを犠牲にして往復運動する質量を小さくしている。しかし、ピストンは、多くの場合、オープントップ構造であり、ボディ上に収縮された中空シリンダ部には、従来、その下のクランクピン／偏心の外表面に乗るランナへの潤滑孔が設けられている。

上述の如く、軽量の中空ピストンを、簡単かつ経済的に製造する方法が存在しないのが現状である。

要約すると、従来技術は、６００ｒｐｍを超える回転速度で、かつ機械的効率及び容積効率において、満足し得るコスト効率のよいラジアルシリンダ油圧モータの設計が困難であった。

本発明は、従来技術の上述の如き課題に鑑みなされたものであり、従来技術の回転速度の限界を超えて動作し、かつ液抵抗による大きなロスや過度の振動を生じることなく、油圧回路の供給端及び放出端間のシリンダ導管における衝撃が少ないディストリビュータを有するラジアルシリンダ油圧モータを提供することを目的とする。

上述の目的に劣らない本発明の他の重要な目的は、少ない振動レンジ、及び／又は相互間の摺動接触を軽減する機構部品、特にシリンダトラニオンを使用し、高いｒｐｍでの回転（即ち、大きなシリンダ振動）を可能にする油圧モータを提供することである。

本発明の更に他の重要な目的は、低質量の往復部品（即ち、ピストン）により、コストを抑えて高速動作するために、重要な要因である動作中のモータ内の残留アイドル容積をなくすようにした油圧モータを提供することである。

上述した技術的課題は、本発明によるラジアルシリンダ油圧モータにより解決される。このラジアルシリンダ油圧モータは、複数の振動油圧シリンダ、複数のシリンダライナ、これらライナ内の往復ピストン、及び回転ディスクディストリビュータを備えている。振動油圧シリンダは、モータシャフトに形成された偏心クランクピンにより、駆動されて振動する。振動シリンダライナには、トラニオンが設けられ、モータシャフトの回転軸に対して平行な軸の周りで振動し、モータクランクケースに振動可能に結合されている。往復ピストンには、ランナが設けられ、偏心クランクピンの外面を滑る。回転ディスクディストリビュータは、モータシャフトに結合されそれと同期回転し、デリバリ及びディスチャージストローク中に、傾斜又は直進ポートを介して、油圧回路の導管を対応するシリンダの導管と液連結するように構成されている。ディストリビュータの回転ディスクは、シールを形成するディストリビュータカバーの内壁と一面間の通路の結合／供給手段を含み、シールの外側のエリアに加圧流体を通すことを特徴としている。

本発明のラジアルシリンダ油圧モータの好適な実施の形態によると、通路結合／供給手段は、この通路と平行に延びる凹みを備えている。

本発明のラジアルシリンダ油圧モータの更に他の実施の形態によると、通路結合／供給手段は、傾斜ポートの１つと連通する少なくとも１個の孔を備え、各傾斜ポートは、大径の孔と協働して、通路をポートに連通している。

本発明のラジアルシリンダ油圧モータの他の好適な実施の形態によると、トラニオンには、その外面のジャーナルと摩擦接触するエリアにスルーチャネルが形成され、略台形状に突出するブランチチャネルレイアウトを形成している。これらのブランチチャネルには、シリンダ内部の１以上の供給チャネルから、加圧流体が供給される。

本発明のラジアルシリンダ油圧モータの更に他の実施の形態によると、略台形状の底辺のスルーチャネルは、シリンダトラニオンのライナへの取付エリアの近傍にある。更に、ブランチレイアウトの少なくとも１個のブラインドチャネルが、略台形状の底辺のチャネルから、ブランチレイアウトの中央に向けて延びている。

本発明のラジアルシリンダ油圧モータの改良された実施の形態によると、複数のピストンは、ピストンベースに固定されるチューブであり、ランナがそこに取り付けられ、マッシュルーム状プラグのヘッドがベースから、離れたチューブ内に締まり嵌めされ、マッシュルーム状プラグの幹部はベースに締まり嵌めされ、加圧流体用の孔が同軸状に形成され、ベースの孔を通して、ランナを潤滑する。

上述の如き特徴的な構成を有する本発明のラジアルシリンダ油圧モータによると、次のような実用上の特有の効果が奏せられる。即ち、このラジアルシリンダ油圧モータは、高速回転を可能にする。軽量化が可能であり、優れた潤滑性能を有すると共に、簡単かつ安価な高速回転用のラジアルシリンダ油圧モータが得られる。

発明を実施する最良の形態

次に、本発明によるラジアルシリンダ油圧モータの実施の形態を、添付図面を参照して詳述する。

図１は、本発明によるラジアルシリンダ油圧モータの好適実施の形態の断面図である。このラジアルシリンダ油圧モータ（以下、単に油圧モータという場合もある）は、複数の振動油圧シリンダ１を備えている。この油圧シリンダ１は、モータシャフト３の偏心クランクピン２により駆動されてスイングする。油圧シリンダ１のライナ４には、トラニオン５が設けられ、モータクランクケース６に取り付けられたモータシャフトの回転軸Ａに対して平行な軸Ｃの周りで振動する。複数のピストン７が、ライナ４の内部で往復し、偏心クランクピン２の外面９をスライドするランナ８が設けられている。

この油圧モータは、回転ディストリビュータ１０を備えており、駆動ピン１１を介して結合され、モータシャフト３と同期して回転し、また油圧回路の導管１２及び１３を供給及び排出ストローク中に、それぞれのシリンダ導管１４と液連通するように構成されている。

ピストン７には、従来の如く潤滑孔１５が形成され、クランクピン２の外面９及びランナ８間のエリアを潤滑する。更に、ピストン７は、ピストンのベース１７に取り付けられたチューブ１６を備え、このベース１７の上に従来の如くランナ８が取り付けられている。マッシュルーム状プラグ２０のヘッド１９は、チューブのベース１７から遠い部分１８の内径と圧接を形成する。プラグ２０の幹部２１は、ベース１７と圧接し、かつ加圧流体の吸入孔２２が同軸状に形成され、ベース１７の孔１５を通してランナ８を直接的に潤滑する。

回転ディストリビュータ１０は、回転デストリビュータディスク２３を備え、従来の如く、各振動シリンダ１への取り込みポートが適当なタイミングで形成される。このディスク２３は、傾斜ポート２４を有し、流体コンディット１３を第２面に連通し、かつ流体導管１２に隣接する第１面２７及び第２面間の直線ポート２６を有する。この直線ポート２６は、傾斜ポート２４から離れた位置に設けられている。第１面２７には、環状シート２９内に設けられた金属製アウターリング、抗エキストルージョンリング及び円形断面リングを有し、導管１２から、ディストリビュータカバー４１のコンパートメントへの流体の流路内の直線ポート２６間の通路を隔離している。

図１は、油圧シリンダ１を構成するライナ４のトラニオン５のベアリング面３１におけるブランチレイアウト３０の部分図である。このブランチレイアウト３０には、孔３２を通して、シリンダ内に加圧流体が供給される。

ベアリング面３１のブランチレイアウト３０は、従来の如く、複数の小さな流体ディストリビューションチャネルが形成され、その状態は、図４に最もよく図示されている。

図示の実施の形態では、略台形状に突出するチャネル３３を有し、台形の底辺（長辺）は、トラニオン５の連結部の近傍、即ちライナ４の近傍へ延び、頂辺（短辺）は、トラニオン短部３５の近傍へ延びるチャネル３４を有する。更に、これらの辺は、傾斜した辺３６に沿うチャネルにより連結されている。また、突き出した台形状のブランチレイアウトの中心に向かうブラインドチャネル３７が、底辺と連通されている。

図３、図５及び図６は、ディストリビュータ１０のディスク２３の第１面２５の形状を示している。ここで、凹み３８が、環状シート２９の外側に設けられ、付加的な貫通した軸孔４０が、傾斜状ポート２４から凹み３８に延びている。この凹み３８は、第１面２５及びディストリビュータ４１のカバー間の通路を拡張している。従って、従来のシート２８を有する環状シート２９には、ディストリビュータの高速回転時においても流体を供給可能である。

凹み３８内に集まった流体は、外部からシール２８への圧力を維持する。この圧力の大部分は、導管１３、即ちディストリビュータディスク外径を通して来る。これにより、従来のディストリビュータの回転ディスクでは一般的であった高速回転時のディストリビュータにおける流体の不足を回避することができる。

上述したピストン７の組立製造は、従来の油圧モータにおける通常のピストンのそれに簡単な変更を加えることにより実行可能であるので容易である。その理由は、チューブ１６及びベース１７の加工プロセスに、マッシュルーム状プラグ２０のヘッド１９及び幹部２１を受けて締まり嵌めするように、僅かな変更を加えるのみであるためである。このようにして得られるピストン７は、中空構造であり、固体のピストンに比して、質量が小さくかつアイドル間隙を最小にすることが可能である。かかる構成のピストン７の往復運動は、モータの速度性能を改善し、高速回転を可能にする。

ブランチレイアウト３０により、トラニオンジャーナルの上部ベアリング領域３１にベアリング面の接触圧のディストリビューションに接近するトラニオン５の上部ベアリング領域３１における加圧流体のディストリビューションを確実に行う。形成された微小チャネル構成により、トラニオン５の曲げ強度にマッチする流体のディストリビューションが実現される。

トラニオン５は、高圧動作中にブラケットと略同様に曲げられ、かつジャーナルに振動ライナ４との接触エリアに集中する圧縮負荷をかける。そのために、ブランチレイアウト３０の構成は、底辺３３及びブラインドチャネル３７を有する。これにより、孔３２から流れ出る流体の大部分は、そのエリアに集中することになる。何れにしろ、流体供給孔３２は、台形状に突出する形状のブランチレイアウト３０の頂辺３４にも設けられる。

以上、本発明によるラジアルシリンダ油圧モータの好適な実施の形態について詳述したが、当業者には、その必要要件を満足させるため、種々の変更変形が可能である。かかる変形や変更も、当然ながら、本願発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

ここで、本発明による効果および改善点について説明する。ディストリビュータディスクは、あらゆる条件下で、高速回転速度での動作に適応可能である。各油圧シリンダのトラニオン間の接触面を潤滑することが可能である。また、ピストンを、安価かつ軽量化することが可能である。これらの効果は、振動シリンダ油圧モータに個別に発揮されるものである。

種々の構成部品を備える、本発明によるラジアルシリンダ油圧モータの好適な実施の形態の全体構成を示す断面図である。 図１のエリアIIの拡大断面図であり、改良された各ピストンの構成を示す断面図である。 図１中のエリアIIIの拡大断面図であり、改良されたディストリビュータディスクの構成を示す断面図である。 本発明による改良されたトラニオンの振動シリンダライナの斜視図である。 本発明のラジアルシリンダ油圧モータを構成する回転ディストリビュータディスクの油圧シリンダに連通する導管の遠端から見た斜視図である。 図５に示す回転ディストリビュータディスクの他の角度から見た斜視図である。

符号の説明

１ 振動油圧シリンダ
２ 偏心クランクピン
３ モータシャフト
４ 振動シリンダライナ
５ トラニオン
６ モータクランクケース
７ 往復ピストン
８ ランナ
９ 外面
１０、２３ 回転ディスクディストリビュータ
１２、１３ 導管
１４ シリンダ
１５ 孔
１６ チューブ
１７ ベース
１９ （プラグの）ヘッド
２０ マッシュルーム状プラグ
２１ 幹部
２２ 取り込み孔
２４ 傾斜ポート
２８ シール
３０ ブランチレイアウト
３２、３３、３６、３７ チャネル
３８ 凹み部
４０ 孔
４１ ディストリビュータカバー

Claims (10)

1. 複数の振動油圧シリンダ（１）、複数の往復ピストン（７）及び回転ディスクディストリビュータ（１０）を備え、
   前記油圧シリンダは、モータシャフト（３）に形成された偏心クランクピン（２）により駆動されて振動し、前記モータシャフトの回転軸（Ａ）に平行な軸（Ｃ）の周りで振動するリンダライナ（４）にトラニオン（５）が設けられ、前記振動シリンダライナは、モータクランクケース（６）に振動可能に結合され、
   前記往復ピストンは、前記シリンダライナ内に設けられ、前記偏心クランクピンの外表面（９）をスライドするランナ（８）が設けられ、
   前記ディスクディストリビュータは、前記モータシャフトに結合され同期回転し、油圧回路の導管（１２、１３）は、傾斜又は直線形状のポートを介して、供給及び排出ストローク中にそれぞれのシリンダ導管（１４）と液連通状態に配置され、
   前記回転ディスクディストリビュータは、一面（２７）及びシール（２８）を有するディストリビュータカバー（４１）の内面間の通路へ、前記シールの外部エリアに加圧液体を接続／供給手段（３８、４０）を含むことを特徴とするラジアルシリンダ油圧モータ。
2. 前記接続／供給手段は、前記通路と平行に延びるデプレッション（３８）を備えることを特徴とする請求項１に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
3. 前記接続／供給手段は、前記傾斜ポート（２４）の１つと連通する少なくとも１個の孔（４０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
4. 前記各傾斜ポート（２４）は、大径の孔（４０）と組み合わされ、前記通路を、前記ポートに連通していることを特徴とする請求項２に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
5. 前記各傾斜ポート（２４）は、大径の孔（４０）と組み合わされ、前記通路を前記ポートに連通していることを特徴とする請求項３に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
6. 複数の振動油圧シリンダ（１）、複数の振動シリンダライナ（４）、複数の往復ピストン（７）及び回転ディスクディストリビュータ（１０、２３）を備え、
   前記振動油圧シリンダは、モータシャフト（３）に形成された偏心クランクピン（２）により駆動されて振動し、
   前記振動シリンダライナには、トラニオン（５）が設けられ、前記モータシャフトの回転軸（Ａ）に平行な軸（Ｃ）の周りで振動し、モータクランクケースに回転的に結合され、
   前記往復ピストンは、前記シリンダライナ内に設けられ、前記偏心クランクピンの外表面（９）をスライドするランナ（８）が設けられ、
   前記回転ディスクディストリビュータは、前記モータシャフトに結合されこれと同期回転し、油圧回路の導管（１２、１３）をデリバリ及びディスチャージストローク中に対応するシリンダ導管（１４）と傾斜又は直進状ポートを介して流体的に連通し、
   前記トラニオン（５）には、外面（３１）かつトラニオンジャーナルと摩擦接触するエリアに、ブランチレイアウト（３０）のスルーチャネル（３０）が形成され、前記ブランチレイアウトは、略台形状の突出形状を有し、前記ブランチレイアウトのチャネルには、１以上の供給チャネル（３２）を介して、シリンダ内部から加圧流体が供給されるようになっていることを特徴とするラジアルシリンダ油圧モータ。
7. 前記略台形状の底辺の直進状チャネルは、前記シリンダトラニオンの前記ライナへの取り付けエリアの近傍にあることを特徴とする請求項６に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
8. 前記ブランチレイアウトの少なくとも１個のブラインドチャネルは、前記略台形状の底辺を形成するチャネルから、前記ブランチレイアウトの中央に延びていることを特徴とする請求項６又は７に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
9. 略台形状のブランチレイアウト（３０）内に、トラニオンジャーナルと摩擦接触するエリアの外面（３１）に直進状のチャネル（３０）が形成されたトラニオン（５）を有し、前記ブランチレイアウト内のチャネルには、シリンダ内部から、１以上の供給チャネル（３２）を通して、加圧流体が供給されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。
10. 前記ピストンは、ピストンベースに固定されると共に、ランナ（８）が取り付けられたチューブ（１６）で構成され、マッシュルーム状プラグ（２０）のヘッド（１９）が、前記ベース（１７）離れた前記チューブの部分（１８）内に締まり嵌めされ、前記マッシュルーム状プラグの幹部（２１）は、前記ベース（１７）に締まり嵌めされ、同軸状の加圧流体取り込み孔（２２）が形成され、前記ベース（１７）の孔（１５）を介して、前記ランナ（８）を潤滑するために使用されることを特徴とする請求項１又は６に記載のラジアルシリンダ油圧モータ。

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