JP2011220341A - 改良したパーキング用ブレーキを有するフレーム回転型油圧モータ - Google Patents

Abstract

【課題】スターギアに加わる過負荷によるブレーキピン及びスターギアの損傷を防止する回転流体圧力装置を提供する。
【解決手段】回転流体圧力装置20は、リングギアに対して長手軸36の回りに軌道運動可能な、リングギア28とスターギア24を有するジェロータギア組24を含む。スターギア30は、その一端に配置された環状スペーサーリング58を含む。ブレーキピン60は、長手軸36に沿って移動可能で、環状スペーサーリング58にインターロック係合して係合離脱を行う。ブレーキピン60は、スペーサーリング58の内側表面66に係合する外側表面62を含む。ブレーキピン60の外側表面62とスペーサーリング58の内側表面66とは、テーパー嵌合で互いに係合するために互いに長手軸36に対して角度を有しており、スターギア30に加わるトルクに応答して、長手軸36に沿って軸方向力を発生させてスターギア30と離脱するようにブレーキピン60を移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に回転流体圧力装置に関し、特に、ジェロータギア組を含む回転流体圧力装置のためのブレーキに関する。

油圧モータ又は油圧ポンプ等の多くの回転流体圧力装置は、ジェロータギア組を含んでいる。一般的に、回転流体圧力装置は、トルク伝達のロック、すなわち、ジェロータギア組の回転を防止するために、パーキング用ブレーキを含んでいる。

ジェロータギア組のためのパーキング用ブレーキには種々の形式があるが、パーキング用ブレーキの１つの特別の形式は、ジェロータギア組のスターギアとインターロック係合するために、長手軸に沿って長手方向に移動可能なブレーキピンを含んでいる。このブレーキピンは、スターギアの内側開口内にスライドする円筒部分を含み、長手軸の回りのスターギアの軌道運動を抑止する。ブレーキピンの円筒部分は、長手軸に沿って平行に配置されたスターギアの内側開口に係合する。スターギアに加えられるトルクは、長手軸に向かって内方に向かう径方向力を発生させる。ブレーキピンは、この径方向力に対抗し、スターギアの移動を防止する。しかし、スターギアに過負荷が加わると、すなわち、許容可能なトルク以上のトルクがかかる場合、ブレーキピンの円筒部分とスターギアとの間の界面、すなわち、プレーキピンの表面とスターギアの表面が損傷されることになる。過負荷が十分大きい場合、プレーキピンおよび／またはスターギアは破砕する。

本発明の課題は、上記事情に鑑みて、スターギアに加わる過負荷によるブレーキピン及びスターギアの損傷を防止する回転流体圧力装置を提供することである。

回転流体圧力装置が開示される。回転流体圧力装置は、ハウジングと、このハウジングに取り付けられるリングギアを含んでいる。リングギアは、長手軸に沿って延在する複数の内側歯を含む。回転流体圧力装置は、更にスターギアを含んでいる。スターギアは、長手軸に対して偏心して配置され、リングギアの内側で、長手軸の回りに軌道運動する。

スターギアは、リングギアの内側歯と係合して半径方向外方に延在する複数の外側歯を含む。スターギアは、内側開口を形成する。回転流体圧力装置は、さらに、スペーサーリングを含む。スペーサーリングは、スターギアに取り付けられる。スペーサーリングは、このスターギアの端部表面に隣接するスターギアの内側開口内に配置されて、スターギアと長手軸回りに軌道運動する。回転流体圧力装置は、さらに、ハウジングに結合したブレーキピンを含む。ブレーキピンは、ロック位置と非ロック位置の間で、長手軸に沿って長手方向に移動可能である。

ブレーキピンは、スペーサーリングとインターロック係合して、ロック位置にあるとき、スペーサーリングとスターギアの軌道運動を抑止する。ブレーキピンは、非ロック位置にあるとき、スペーサーリングから離脱され、スペーサーリングとスターギアの軌道運動を可能にする。

回転流体圧力装置は、さらに、付勢装置を含んでいる。付勢装置は、プレーキピンに結合され、そして、ブレーキピンをロック位置に付勢するように構成されている。スペーサーリングは、長手軸に沿って延在し、かつ長手軸に対してテーパー角度で角度付けされた内側表面を含む。スペーサーリングの内側表面は、ブレーキピンに向かって截頭状のテーパー開口を形成する。ブレーキピンは、長手軸に沿って延在し、かつ長手軸に向かって内方にテーパー角度で角度付けされた外側表面を含む。ブレーキピンの外側表面は、スペーザーリングに向かって狭くなる截頭表面を形成し、テーパー係合でスペーサーリングの内側表面に係合する。このテーパー係合は、長手軸に沿って付勢装置を押圧するのに十分な軸方向力を発生させ、そして、予め形成された値より大きい値を有するスターギアに加えられたトルクに応答して非ロック位置にブレーキピンを移動させる。

したがって、開示された回転流体圧力装置は、スターギアに加えられた過負荷、すなわち、予め設定された許容可能なレベルよりも大きい値を有するトルクによって、ロック位置から非ロック位置に移動して、係合を解除することができる。

スターギアに過負荷が加えられる場合、テーパー嵌合は、長手軸に向かって作用する径方向力と、長手軸に沿って作用する軸方向力の両方を発生させる。過負荷トルクによって発生した力の軸方向成分は、付勢装置から与えられた抵抗力よりも大きいとき、軸方向力は、ブレーキピンを非ロック位置へ移動させる。これにより、スターギアを回転させることができ、さらに、ブレーキピンおよび／またはスターギアのいずれかに生じる損傷を防止する。

本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴と利点は、添付の図面と関連付けるとき、本発明を実施するための最良のモードにおいて、以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。

図１は、回転流体圧力装置の長手軸方向に見た概略的な断面図である。 図２は、図１に示した切断線２−２に沿って見た回転流体圧力装置の概略的な横断面図である。 図３は、ブレーキピンがロック位置にあることを示す回転流体圧力装置の拡大した概略部分断面図である。 図４は、ブレーキピンが非ロック位置にあることを示す回転流体圧力装置の拡大した概略部分断面図である。 図５は、力関係図を示す回転流体圧力装置の拡大した概略部分断面図である。

図面を参照すると、いくつかの図において、同等の参照番号は、同様の構成部品を示しており、回転流体圧力装置は、一般的に２０で示されている。各図に示すように、回転流体圧力装置２０は、油圧モータを含んでいる。しかし、回転流体圧力装置２０は、油圧ポンプまたはここに示されてかつ記載されていない、いくつかの他の装置を含むことができる。

図１、図２に示すように、回転流体圧力装置２０は、ハウジング２２、ジェロータギア組２４、及び弁本体２６を含む。ハウジング２２は、意図した目的に適した適当な大きさおよび／または形状を含むことができる。ジェロータギア組２４は、従来知られているように作動し、互いにかみ合う状態にあるリングギア２８及びスターギア３０を含む。ハウジング２２は、スターギア３０と噛み合い係合するシャフト３２を支持している。スターギア３０とシャフト３２は、トルクを伝達、すなわち、これらの間で回転する。

リングギア２８は、ハウジング２２に取り付けられる。リングギア２８は、適当な方法で、限定するものではないが、リングギア２８を介して延在する複数の取付具によって取り付けることができ、リングギア２８をハウジング２２にネジ嵌合する。リングギア２８は、長手軸３６に沿って伸びる内部室３４を形成する。このリングギア２８は、長手軸３６に向けて内部室内に径方向内方に延在する複数の内側歯３８を含む。

従来公知のように、複数の歯は、複数のローラ４０を含むことができ、ローラ４０の組各々は、半円筒状の凹部４２によって回転可能に支持される。代わりに、複数の歯は、リングギア２８と一体に形成されるものであっても良い。

スターギア３０は、リングギア２８の内部室３４内に長手軸３６に対して偏心して配置されている。スターギア３０は、長手軸３６の回りを周回、すなわち、公知の軌道運動を行う。スターギア３０は、長手軸３６から半径方向に離れて、半径方向外方に延在する複数の外側歯４４を含み、外側歯は、リングギア２８の内側歯３８と噛み合い係合する。スターギア３０は、その中心を貫通する内側開口４６を形成する。

スターギア３０は、複数の内側スプライン４８を含む。内側スプライン４８は、スターギア３０の内側開口４６内に配置される。内側スプライン４８は、シャフト３２上の複数の外側スプラインと噛み合い、スターギア３０とシャフト３２とを相互に連結する。内側スプリン４８は、各々内側スプラインの遠方端５０に向けて内方に内側開口４６から延在している。内側スプライン４８は、内側スプライン４８の遠方端５０の間で、内側開口４６を横切って延在するスプライン径５２を形成する。

スターギア３０の内側開口４６は、スターギア３０の端部表面５６に隣接配置された環状ノッチ５４を形成する。環状ノッチ５４は、長手軸３６に沿ってスターギア３０内に延在する。

スターギア３０は、スペーサーリング５８を含み、このスペーサーリングは、スターギアに取り付けられる。スペーサーリング５８は、スターギア３０の端部表面５６に隣接するスターギア３０の内側開口内に配置される。特に、環状リングは、スターギア３０の環状ノッチ５４内に配置される。環状リングは、周回り移動し、すなわち、スターギア３０を長手軸３６の回りに軌道運動させる。

回転流体圧力装置２０は、更に、ブレーキピン６０を含む。このブレーキピン６０は、ハウジング２２に結合され、長手軸３６に沿って長手方向に移動可能で、図３に示すロック位置の間、及び図４に示す非ロック位置の間、スターギア３０の内側開口４６内を出入する。ロック位置にあるとき、ブレーキピン６０は、スペーサーリング５８とインターロック係合し、スペーサーリング５８とスターリング３０の軌道運動を抑止する。非ロック位置にあるとき、ブレーキピン６０は、スペーサーリング５８から離脱し、スペーサーリング５８とスターリング３０の軌道運動を可能にする。

ブレーキピン６０は、外径を形成する外側表面６２を含み、かつスペーサーリング５８は、内径６８を形成する内側表面６６を含む。スペーサーリング５８の内側表面６６の内径６８は、スターギア３０のスプライン径５２よりも小さい。したがって、ブレーキピン６０の外側表面６２は、スプライン径５２よりも小さい。この結果、ブレーキピン６０は、スターギア３０の内側スプライン４８から離間しており、ブレーキピン６０がスターギア３０の内側開口４６と係合及び離脱するように移動するとき、内側スプライン４８への損傷を防止する。

図示するように、シャフト３２は、シャフト３２を長手方向に貫通する孔７０を形成する。ブレーキロッド７２は、この貫通孔７０内に移動可能に配置される。ブレーキロッド７２は、ブレーキピン６０内で密着係合する端部を含む。ブレーキロッド７２は、ロック位置と非ロック位置との間でブレーキピンを移動させるように構成される。

弁本体２６がハウジング２２に取り付けられ、そしてシャフト３２とブレーキロッド７２の作動を制御するように構成される。弁本体２６は、流体の流れを制御するための制御システムを含む。弁本体２６は、限定するものではないが、１つまたはそれ以上のスプール弁又は同等物を含むことができ、弁本体２６からハウジング２２への流体の流れを制御する。弁本体２６の特別の形式および作動は、本発明の特徴部分の作動に重要ではなく、それゆえ、以下に記載しない。

シャフト３２とブレーキピン６０の運動は、従来公知のように弁本体からの流体の流れによって制御される。したがって、弁本体２６によって信号が送られると、ブレーキロッド７２は、ブレーキピン６０を押して、ブレーキピン６０を非ロック位置に移動させ、スペーサーリング５８とのインターロック係合を解除する。これにより、リングギア２８に対する長手軸３６の回りのスターギア３０の軌道運動を可能にする。同様に、弁本体２６によって信号が送られると、ブレーキロッド７２は、シャフト３２の貫通孔７０内で後退し、スペーサーリング５８とインターロック係合するようにブレーキピンを移動させることを可能にする。これにより、リングギア２８に対して長手軸３６回りにスターギア３０が軌道運動するのを抑止する。

回転流体圧力装置２０は、さらに、ギアカバー７４を含む。このギアカバー７４は、リングギア２８と結合される。ギアカバー７４は、リングギア２８と結合することができ、例えば、ギアカバー７４を貫通し、そして、リングギア２８および／またはハウジング２２とネジ嵌合する複数の取付具によって結合することができる。しかし、ギアカバー７４は、ここに記載しない、いくつかの他の方法でリングギア２８に取り付けることができる。ギアカバー７４は、リングギア２８とスターギア３０をハウジング２２に固定するように構成される。

回転流体圧力装置２０は、さらに、ギアカバー７４に取り付けたブレーキピンカバー７６を含む。スペーサーリング５８は、スターギア３０の複数の内側スプライン４８とギアカバー７４との間に固定される。

回転流体圧力装置２０は、さらに、付勢装置７８を含む。付勢装置７８は、ブレーキピン６０に結合され、そして、ブレーキピンをロック位置に付勢するように構成される。ブレーキピンカバー７６は、付勢装置７８がブレーキピンカバー７６に対して付勢することによって、ブレーキピン６０に対して付勢装置７８を固定する。好ましくは、付勢装置７８は、ブレーキピンカバー７６とブレーキピン６０の間に配置された少なくとも１つのばねを含む。しかし、付勢装置７８は、ブレーキピンをロック位置に付勢することができる他のいくつかの形式の装置を含むことができる。

上述したように、スペーサーリング５８は、内側表面６６を含む。スペーサーリング５８の内側表面６６は、長手軸３６に対して角度を有し、長手軸に沿って延在している。スペーサーリング５８の内側表面６６は、長手軸３６に対してテーパー角度８０（図５に図示）で角度付けられ、ブレーキピン６０に向けて開口する截頭状のテーパーを形成する。したがって、スペーサーリング５８の截頭状テーパーは、ブレーキピン６０に向けて移動する方向に長手軸３６に沿ってその寸法を増加する。

上述したように、ブレーキピン６０は、外側表面６２を含む。外側表面６２は、長手軸３６に向かって内方にテーパー角度８０で角度付けられて、長手方向に沿って延在している。ブレーキピン６０の外側表面６２は、テーパー角度８０に角度付けられ、スペーサーリング５８に向かって狭くなる截頭状表面を形成する。したがって、ブレーキピン６０の截頭状表面は、スペーサーリング５８に向かって移動する方向に長手軸３６に沿ってその寸法を減少する。ブレーキピン６０の外側表面６２は、スペーサーリング５８の内側表面６６とテーパー嵌合で係合する。ブレーキピン６０の外側表面６２とスペーサーリング５８の内側表面６６との間のテーパー係合は、ブレーキピン６０の外側表面６２および／またはスペーサーリング５８の内側表面６６を形作ることによって達成され、この構造は、限定するものではないが、球面形状等の他の形式を含む。

好ましくは、長手軸３６に対するテーパー角度８０は、５°〜１５°の範囲である。更に特定すると、テーパー角度８０は、１０°近くとすることができる。しかし、このテーパー角度８０は、特別の設計要求に合致するように開示されたものから変更することができる。

図５において、ブレーキピン６０とスペーサーリング５８との間のテーパー係合は、予め設定した値よりも大きな値を有する、スターギア３０に加えられたトルクに応答して、付勢装置７８を長手軸に沿って押圧し、そして、ブレーキピン６０を非ロック位置に移動させるのに十分な軸方向力を発生させる。したがって、スターギア３０に加えられた作動トルクは、スペーサーリング５８に対して加えられ、かつ長手軸３６に向けて半径方向内方に向かう径方向力８２を発生させる。スペーサーリング５８は、テーパー係合を介してブレーキピン６０に径方向力８２を伝達する。ブレーキピン６０とスペーサーリング５８の間のテーパー係合は、スターギア３０からの径方向力８２を、合成軸方向力成分８４と合成径方向力成分８６に分ける。前記合成軸方向力成分８４は、長手軸３６に沿う、すなわち、平行に向かい、前記合成径方向力成分は、長手軸３６に向かって半径方向内方に向かう力である。

合成軸方向力成分８４が、付勢装置７８によって供給される抵抗力よりも大きくなると、合成軸方向力成分８４は、ブレーキピン６０を非ロック位置に移動させる。したがって、スターギア３０に加えられたトルクが、あるレベルに達すると、ブレーキピン６０は、自動的に非ロック位置に移動することになる。これにより、スターギア３０の過負荷によって、すなわち、許容の作動トルクよりも大きなスターギア３０へのトルクを与えることによって、ブレーキピン６０またはスペーサーリング５８のいずれかに起こる損傷を防止する。

テーパー角度８０の角度は、合成軸方向力成分８４と合成径方向力成分８６との間の比率を決定する。このテーパー角度８０は、限定されるものではないが、予想外部付加、最大モータトルク、種々の部品等の材料特性を含むいくつかの要因によって決定される。テーパー角度８０の増加により、合成軸方向力成分８４が増加し、かつ合成径方向負荷分８６が減少する。この結果、テーパー角度８０が増加すると、最大過負荷レベルが減少する。同様に、テーパー角度８０が減少すると、合成軸方向力成分８４が減少し、そして、合成径方向力成分が増加する。その結果、テーパー角度８０を減少させると、最大過負荷レベルが増加する。

上述したように、テーパー角度８０は、トルクレベルを制御し、この過負荷トルクは、自動的にブレーキピン６０を非ロック位置に移動させる。その結果、過負荷トルクが自動的にブレーキピン６０を移動させるトルクレベルは、現在のブレーキピン６０および現在のスペーサーリング５８を、異なるテーパー角度を形成する新しいブレーキピン６０と新しいスペーサーリング５８に置き換えることによって容易に変えることができる。

本発明を実施するための最適な形態を詳細に記載してきたが、本発明が関係するに技術に習熟する当業者であれば、添付する特許請求の範囲において、種々の代替の設計及び実施形態を認めることができるであろう。

Claims (10)

1. ハウジング（22）と、
   該ハウジング（22）に取り付けられ、長手軸（36）に沿って延在する内部室（34）を形成し、前記内部室（34）の半径方向内方に延在する複数の内側歯（38）を含むリングギア（28）と、
   前記長手軸（36）の回りに軌道運動するため前記リングギア（28）の前記内部室（34）内に前記長手軸（36）に対して偏心して配置され、前記リングギア（28）の内側歯（38）に係合するように、半径方向外方に延在する複数の外側歯（44）を含み、内側開口（46）を形成するスターギア（30）と、
   前記スターギア（30）に取り付けられｚスターギア（30）の端部表面（56）に隣接する前記スターギア（30）の前記内側開口（46）内に配置されて、前記長手軸（36）の回りに前記スターギア（30）と軌道運動するスペーサーリング（58）と、
   前記ハウジング（22）に結合され、前記スペーサーリング（58）とインターロック係合してロック位置と非ロック位置の間で、前記長手軸（36）に沿って長手方向に移動可能となり、前記ロック位置のとき、前記スペーサーリング（58）と前記スターギア（30）の軌道運動を抑止し、前記非ロック位置のとき、前記スペーサーリング（58）と前記スターギア（30）の軌道運動を可能にするブレーキピン（60）と、
   該ブレーキピン（60）に結合され、前記ロック位置に前記ブレーキピン（60）を付勢するように構成された付勢装置（78）とを含み、
   前記スペーサーリング（58）は、前記ブレーキピン（60）に向かう截頭状のテーパー開口を形成するために、所定のテーパー角度（80）で、前記長手軸（36）に対して角度を有しかつ前記長手軸に沿って延在する内側表面（66）を含み、
   前記ブレーキピン（60）は、前記スペーサーリング（58）に向かって狭くなる截頭状表面を形成して、前記スペーサーリング（58）の内側表面（66）とテーパー係合するために、前記長手軸（36）に向けて内方に前記テーパー角度で角度付けされ、かつ前記長手軸（36）に沿って延在する外側表面（62）を含み、
   前記テーパー係合は、前記付勢装置（78）を押圧するために、十分に前記長手軸（36）に沿う軸方向力を発生させて、前記スターギア（30）に加えられかつ予め形成された値よりも大きな値を有するトルクに応答して、前記非ロック位置に前記ブレーキピン（60）を移動させることを特徴とする回転流体圧力装置。
2. 前記テーパー角度（80）は、前記長手軸（36）に対して、５°〜１５°の間の範囲であることを特徴とする請求項１記載の回転流体圧力装置。
3. 前記スターギア（30）は、スプライン径（52）を形成する複数の内側スプライン（48）を含み、前記スペーサーリング（58）の前記内側表面（66）は、前記スプライン径（52）よりも小さい内径（68）を形成することを特徴とする請求項１記載の回転流体圧力装置。
4. 前記スターギア（30）の前記内側スプラインと噛み合い係合する複数の外側スプラインを有するシャフト（32）を更に含むことを特徴とする請求項３記載の回転流体圧力装置。
5. 前記シャフト（32）は、長手方向に延在する貫通孔（70）を形成することを特徴とする請求項４記載の回転流体圧力装置。
6. 前記貫通孔（70）内に移動可能に配置され、かつ前記プレーキピン（60）内に密接して係合する端部を含むブレーキロッド（72）をさらに含み、該プレーキロッド（72）は、前記ロック位置と前記非ロック位置の間で前記ブレーキピン（60）を移動させるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の回転流体圧力装置。
7. 前記ハウジング（22）に取り付けられ、かつ前記シャフト（32）と前記ブレーキロッド（72）の作動を制御するように構成された弁本体（26）をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の回転流体圧力装置。
8. 前記リングギア（28）に結合され、かつ前記リングギア（28）と前記スターギア（30）を前記ハウジング（22）に固定するように構成されたギアカバー（74）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の回転流体圧力装置。
9. 前記ギアカバー（74）に取り付けられたブレーキピン（60）のカバーをさらに含み、該カバーは、前記付勢装置（78）が前記ブレーキピン（60）のカバーに対して付勢することにより、前記ブレーキピン（60）に対して前記付勢装置（78）を固定することを特徴とする請求項１記載の回転流体圧力装置。
10. 前記スターギア（30）の前記内側開口（46）は、前記スターギア（30）の前記端部表面（56）に隣接配置された環状ノッチ（54）を形成し、前記スペーサーリング（58）は、前記環状ノッチ（54）内に配置され、かつ前記スターギア（30）の複数の前記内側スプライン（48）と前記ギアカバー（74）との間に固定されることを特徴とする請求項９記載の回転流体圧力装置。

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