JP2012163081A - 回転式液圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外歯部材に軸方向に作用する圧力液体の圧力に基づく作用力による外歯部材のトルク低下や焼き付きを抑制し得る回転式液圧装置を得る。
【解決手段】複数の内歯２を有するリング状の内歯部材１を固定配置すると共に、内歯２に噛み合い内歯２より１枚少ない外歯６を有する外歯部材４を内歯部材１内に偏心して自転かつ公転可能に配置する。外歯部材４の両側面４ａ，４ｂを摺接面８ａ，１０ａにより挟んで摺接させる。内歯部材１の内歯２と外歯部材４の外歯６との間に複数の作用室１２を形成し、更に、一方の摺接面８ａに各作用室１２に対応する各ポート４４を開口形成し、自転しつつ公転する外歯部材４に応じて各作用室１２と高圧側または低圧側の流路とを各ポート４４を介して連通する弁機構４５を有する。他方の摺接面１０ａにポート４４と開口形状が略同一形状の窪み４８を各ポート４４毎に対応して形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定したリング状の内歯部材内で外歯部材が自転しつつ公転するジロータ型の回転式液圧装置に関する。

従来より、ジロータ型の回転式液圧装置、例えば、液圧モータは、特許文献１にあるように、固定したリング状の内歯部材内に星形の外歯部材を偏心して配置し、内歯部材の内歯と外歯部材の外歯との間に形成される複数の作用室に順次、高圧の液体を供給すると共に、複数の作用室から順次、低圧の液体を排出して外歯部材を自転しつつ公転し、外歯部材の自転を外歯部材とスプライン結合した駆動軸に伝達して、駆動軸を介して外部機器等に回転を伝達している。

特開平１０−２２０３４０号公報

しかしながら、こうした従来の回転式液圧装置では、内歯部材と外歯部材との両側を弁プレートと蓋部材とにより挟み外歯部材の両側面を弁プレートの摺接面と蓋部材の摺接面とに摺接させている。また、弁プレートの摺接面に各作用室に対応する各ポートを開口形成し、弁プレートの摺接面と反対側に設けた弁部材を外歯部材と同期回転して、各作用室と高圧側または低圧側の流路とをポートを介して連通している。

このため、外歯部材が自転しつつ公転する際に、外歯部材の側面が各ポートが形成されている弁プレートの摺接面上を摺接するので、各ポート上を外歯部材の側面が横切る。よって、各ポートの高圧液体の圧力に基づく作用力が、外歯部材に軸方向に作用して、外歯部材が蓋部材の摺接面に押圧され、駆動軸に伝達するトルクが低下したり、外歯部材が焼き付くおそれがあるという問題があった。

本発明の課題は、外歯部材に軸方向に作用する圧力液体の圧力に基づく作用力による外歯部材のトルク低下や焼き付きを抑制し得る回転式液圧装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
複数の内歯を有するリング状の内歯部材を固定配置すると共に、前記内歯に噛み合い前記内歯より１枚少ない外歯を有する外歯部材を前記内歯部材内に偏心して自転かつ公転可能に配置し、また、前記外歯部材の両側面を摺接面により挟んで摺接させると共に、前記内歯部材の前記内歯と前記外歯部材の前記外歯との間に複数の作用室を形成し、更に、一方の前記摺接面に前記各作用室に対応する各ポートを開口形成し、自転しつつ公転する前記外歯部材に応じて前記各作用室と高圧側または低圧側の流路とを前記各ポートを介して連通する弁機構を有する回転式液圧装置において、
他方の前記摺接面に前記ポートと開口形状が略同一形状の窪みを前記各ポート毎に対応して形成したことを特徴とする回転式液圧装置がそれである。

その際、前記ポートの開口形状と前記窪みの開口形状とは、径方向の中心側から外方側へ延びる第１開口部と前記第１開口部の外方端に接続して周方向へ延びる第２開口部とからなる略Ｔ字状とした構成でもよい。

本発明の回転式液圧装置は、他方の摺接面にポートと開口形状が略同一形状の窪みを各ポート毎に対応して形成したので、外歯部材に軸方向に作用する圧力液体の圧力に基づく作用力が外歯部材の両側面に平衡作用し、外歯部材が摺接面に押圧されるのを防止するので、外歯部材のトルク低下や焼き付きを抑制し得るという効果を奏する。

また、ポートの開口形状と窪みの開口形状とを、径方向の中心側から外方側へ延びる第１開口部と第１開口部の外方端に接続して周方向へ延びる第２開口部とからなる略Ｔ字状としたので、ポートの開口面積を大きく取ることができ、液体の圧力降下を軽減できトルク低下を一層防止できる。

本発明の一実施形態としての回転式液圧装置の縦断面図である。 図１のＡＡ断面図である。 図１のＢＢ断面図である。 図１のＣＣ断面図である。 図１のＤＤ断面図である。

以下本発明の回転式液圧装置を液圧モータとして実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２に示すように、１はリング状の内歯部材で、本実施形態では、内歯部材１は同一円周上に等間隔で内周に配置されたローラー状の９個の内歯２を備えている。内歯部材１の内部には外歯部材４が内歯部材１の中心に対して偏心して配置されており、外歯部材４の外周には内歯２より１枚少ない８枚の外歯６が形成されている。外歯部材４の外歯６は内歯部材１の内歯２に内接噛み合いするように形成されている。

内歯部材１と外歯部材４との両側は、それぞれ弁プレート８と蓋部材１０とにより挟まれており、外歯部材４の両側面４ａ，４ｂを弁プレート８の摺接面８ａと蓋部材１０の摺接面１０ａとに摺接可能に接触させている。これにより、外歯部材４は、内歯部材１の内部で、偏心して自転かつ公転可能に配置されて、内歯部材１の内歯２と外歯部材４の外歯６との間に複数の作用室１２が、本実施形態では９つの作用室１２が区画形成されている。

弁プレート８の摺接面８ａと反対側にはハウジング部材１４が配置されており、ハウジング部材１４、弁プレート８、内歯部材１、蓋部材１０が複数のボルト１５により締結固定されている。

ハウジング部材１４には、弁プレート８側に収納室１６が形成されており、収納室１６には弁部材１８が収納されている。弁部材１８は弁プレート８に摺接可能に接触されると共に、弁部材１８と収納室１６の底部との間にはライナー部材２０が介装されており、弁部材１８は収納室１６内に回転可能に配置されている。

外歯部材４の中心には、スプライン孔２２が貫通形成されており、スプライン孔２２には駆動軸２４のスプライン軸部２４ａが挿入されて、駆動軸２４が揺動できるように外歯部材４と駆動軸２４とがスプライン結合されている。駆動軸２４は、蓋部材１０の中心に形成された貫通孔２６を通って外部に延出されている。

また、外歯部材４のスプライン孔２２には、駆動軸２４と反対側から弁駆動軸２８のスプライン軸部２８ａが挿入されて弁駆動軸２８が揺動できるように外歯部材４と弁駆動軸２８とがスプライン結合されている。

弁駆動軸２８は、弁プレート８の中心に貫通形成された貫通孔３０を通って収納室１６内に延出されている。弁駆動軸２８の収納室１６側端にもスプライン軸部２８ｂが形成されており、スプライン軸部２８ｂは弁部材１８の中心に形成されたスプライン孔３２に挿入されて、弁駆動軸２８が揺動できるように弁部材１８と弁駆動軸２８とがスプライン結合されている。これにより、外歯部材４と弁部材１８とが弁駆動軸２８を介して同期回転するように構成されている。尚、弁部材１８のスプライン孔３２の中心と内歯部材１の内歯２の中心とは同芯上に配置されている。

ハウジング部材１４には、収納室１６の底部に第１給排路３４が形成されており、第１給排路３４は図示しない高圧側としての液圧ポンプの吐出ポートあるいは図示しない低圧側としての液圧ポンプの吸入ポートに接続される。第１給排路３４には弁部材１８に形成された第１接続孔３６が連通されており、第１接続孔３６は弁部材１８の弁プレート８側の側面に開口されている。

また、収納室１６の内壁と弁部材１８の外壁との間には第２給排路３８が形成されており、第２給排路３８は図示しない低圧側としての液圧ポンプの吸入ポートあるいは図示しない高圧側としての液圧ポートの吐出ポートに接続される。第２給排路３８には弁部材１８に形成された第２接続孔４０が連通されており、第２接続孔４０は弁部材１８の弁プレート８側の側面に開口されている。

本実施形態では、図３に示すように、第１接続孔３６と第２接続孔４０とはそれぞれ８個ずつ形成されており、同一円周上に第１接続孔３６と第２接続孔４０とが交互に等間隔で配置されて、弁部材１８の弁プレート８側の側面に開口されている。

弁プレート８には、図１、図２、図４に示すように、連通孔４２が形成されており、連通孔４２は摺接面８ａに形成されたポート４４に連通されている。本実施形態では、連通孔４２とポート４４とはそれぞれ９個形成されており、また、各作用室１２に対応して同一円周上に等間隔で形成されている。ポート４４の開口形状は、径方向の中心側から外方向へ延びる第１開口部４４ａと、第１開口部４４ａの外方端に接続して周方向に延びる第２開口部４４ｂとからなる略Ｔ字状に形成されている。図２、図３では、ポート４４の位置を破線で重ねて示す。

各第２開口部４４ｂは、各作用室１２が形成される円周と同一円周上に形成されており、各作用室１２と各第２開口部４４ｂとがそれぞれ一対一で対応して常時連通するように構成されている。また、第２開口部４４ｂの円周方向の長さは、作用室１２の円周方向の長さとほぼ同じに形成されている。

第１開口部４４ａは、摺接の際に外歯部材４の側面４ａが重なり合う摺接面８ａに形成されており、第１開口部４４ａに連通孔４２が接続されている。第１開口部４４ａが径方向に中心側から外方向に延びて形成され、第２開口部４４ｂが周方向に延びて形成されて、ポート４４が略Ｔ字状に形成されているので、ポート４４の開口面積を十分に大きく取ることができ、流路抵抗を低減できる。本実施形態では、弁プレート８、弁部材１８、弁駆動軸２８により弁機構４５を構成している。

尚、弁部材１８には、弁部材１８のライナー部材２０側からスプライン孔３２に連通した潤滑油流路４６が形成されており、潤滑油流路４６を介して弁部材１８と弁駆動軸２８とのスプライン結合箇所及び外歯部材４と弁駆動軸２８とのスプライン結合箇所に潤滑油を供給する。また、ハウジング部材１４、弁プレート８、内歯部材１、蓋部材１０にも潤滑油流路４７が形成されており、潤滑油流路４７を介して内歯部材１と駆動軸２４とのスプライン結合箇所に潤滑油を供給する。

一方、図５に示すように、蓋部材１０の摺接面１０ａには、９個の窪み４８が形成されている。窪み４８は外歯部材４の側面４ｂ側に開口し、窪み４８の開口形状は弁プレート８の摺接面８ａのポート４４と略同一形状に形成されている。即ち、窪み４８の開口形状の開口面積と位置は、ポート４４の開口面積と位置に等しく、内歯部材１と外歯部材４とを間にして、各ポート４４に対向して窪み４８が形成されている。

本実施形態では、窪み４８の開口形状は、ポート４４と同様に、径方向の中心側から外方向へ延びる第１開口部４８ａと、第１開口部４８ａの外方端に接続して周方向に延びる第２開口部４８ｂとからなる略Ｔ字状に形成されている。また、窪み４８の深さは、第１開口部４８ａと第２開口部４８ｂとで同じに形成され、液体が流れることができる程度に形成されている。

各第２開口部４８ｂは、各作用室１２が形成される円周と同一円周上に形成されており、各作用室１２と各第２開口部４８ｂとがそれぞれ一対一で対応して常時連通するように構成され、作用室１２を介して、摺接面８ａの第２開口部４４ｂと摺接面１０ａの第２開口部４８ｂとが連通している。

また、第２開口部４８ｂの円周方向の長さは、作用室１２の円周方向の長さとほぼ同じに形成されている。第１開口部４８ａは、摺接の際に外歯部材４の側面４ｂが重なり合う摺接面１０ａに形成されている。

次に、前述した本実施形態の回転式液圧装置の作動について説明する。
第１給排路３４に図示しない液圧ポンプの吐出ポートを接続し、第２給排路３８に図示しない液圧ポンプの吸入ポートを接続して、第１給排路３４に図示しない液圧ポンプの吐出ポートから高圧の液体を供給すると、第１接続孔３６を介して一部の連通孔４２に圧液が供給される。連通孔４２からポート４４を介して作用室１２に圧液が供給されて、液体の圧力が作用室１２の容積が増加する方向へ外歯部材４に作用する。また、作用室１２内の液体がポート４４を介して他の一部の連通孔４２から第２接続孔４０に排出され、第２接続孔４０から第２給排路３８を介して液圧ポンプの吸入ポートに吸入される。

図２、図３に示す状態では、第１接続孔３６が図の右側の各連通孔４２及びそのポート４４に連通されて圧液が供給され、それらに対応する図右側の各作用室１２に圧液が供給され、作用室１２の容積が増加する図２の矢印の方向に、外歯部材４が回転する。そして、第２接続孔４０が図の左側の各連通孔４２及びそのポート４４に連通されて、低圧の液体が排出される。

作用室１２との圧液の給排により、図２に矢印で示すように、外歯部材４が内歯部材１内を自転しながら公転する。弁部材１８は外歯部材４と弁駆動軸２８を介して同期回転し、第１接続孔３６と第２接続孔４０とが連通孔４２に順次連通する。内歯部材１と弁プレート８は固定されており、各作用室１２と各ポート４４との位置は変化しない（回転しない）。

作用室１２は、外歯部材４が１／８回転する間に、最大容積から最小容積となり最大容積に戻る１サイクルの容積変化をする。この１サイクルの前半では、第１接続孔３６は連通孔４２に連通して、作用室１２にポート４４を介して圧液を供給する。そして、続く１サイクルの後半では、第２接続孔４０が連通孔４２に連通して、作用室１２内の液体をポート４４を介して排出する。外歯部材４の回転に伴って、作用室１２では連続して圧液の給排が繰り返され、また、９つの作用室１２ではそれぞれ位相がずれた状態で圧液の給排が繰り返される。

その際、外歯部材４の両側面４ａ，４ｂが弁プレート８の摺接面８ａと蓋部材１０の摺接面１０ａとに摺接しながら回転する。外歯部材４の自転を駆動軸２４が伝達して、駆動軸２４に接続された図示しない他の外部機器を駆動する。

弁プレート８の摺接面８ａでは、第１接続孔３６に連通したポート４４に供給される液体の圧力が外歯部材４の側面４ａに作用して、軸方向に外歯部材４を蓋部材１０の摺接面１０ａ側に押圧する。一方、蓋部材１０の摺接面１０ａに形成された窪み４８に作用室１２を介して圧液が供給され、窪み４８に供給された液体の圧力が外歯部材４の側面４ｂに作用して、軸方向に外歯部材４を弁プレート８の摺接面８ａ側に押圧する。

窪み４８の開口形状とポート４４の開口形状とが略同一形状であるので、外歯部材４に作用する軸方向の作用力は略同一であり、軸方向の作用力が平衡作用して互いに打ち消し合い、外歯部材４の側面４ａ，４ｂが摺接面８ａ，１０ａに押圧されることがなく、トルク低下や焼き付きを抑制し得る。

図２、図３に示すように、第１接続孔３６は図右側のポート４４に連通され、第２接続孔４０は図左側のポート４４に連通されるので、この状態では、外歯部材４の右側片側に液体の圧力による軸方向の作用力が大きく作用し、左側片側では液体の圧力による軸方向の作用力は小さい。ポート４４に開口形状が略同一形状の窪み４８により、同じように外歯部材４の右側片側に液体の圧力による軸方向の作用力が大きく作用し、左側片側では液体の圧力による軸方向の作用力は小さい。従って、作用力が平衡作用して互いに打ち消しあうように働き、軸方向の押圧力が生じない。

また、９つの作用室１２では少しずつ位相がずれた状態で圧液の給排が行われ、外歯部材４の回転に伴って、圧液が供給されるポート４４も順次移動する。作用室１２を介して連通するポート４４と窪み４８との液圧の圧力は同じになるので、どの回転位置でも作用力が平衡作用して互いに打ち消しあうように働き、軸方向の押圧力が生じない。

外歯部材４が自転しながら公転する際、ポート４４と外歯部材４の側面４ａとの重なり合いは複雑に変化するが、ポート４４と窪み４８の開口形状を形状の大きさも位置も対応するように略同一形状に形成したので、重なり合いが変化して軸方向の作用力が変化しても、窪み４８と外歯部材４の側面４ｂとの重なり合いも同じように変化するので、作用力が平衡作用して互いに打ち消しあう。

本実施形態では、第１給排路３４に液圧ポンプの吐出ポートを接続し、第２給排路３８に液圧ポンプの吸入ポートを接続した場合を例としたが、これとは逆に、第１給排路３４に液圧ポンプの吸入ポートを接続し、第２給排路３８に液圧ポンプの吐出ポートを接続すると、外歯部材４は図２の矢印と反対方向に回転する。その場合でも、同様に、軸方向の作用力が平衡作用して互いに打ち消しあう。

また、本実施形態では回転式液圧装置を液圧モータとして用いた場合を例としたが、これに限らず、例えば、第１給排路３４と第２給排路３８とにアクチュエータとタンクとをそれぞれ接続し、駆動軸２４に電動モータの出力軸を接続して駆動軸２４を回転駆動し、回転式液圧装置を液圧ポンプとしても用いることができる。その場合でも、同様に、軸方向の作用力が平衡作用して互いに打ち消しあう。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１…内歯部材 ２…内歯
４…外歯部材 ４ａ，４ｂ…側面
６…外歯 ８…弁プレート
８ａ…摺接面 １０…蓋部材
１０ａ…摺接面 １２…作用室
１４…ハウジング部材 １５…ボルト
１６…収納室 １８…弁部材
２４…駆動軸 ２８…弁駆動軸
３４…第１給排路 ３６…第１接続孔
３８…第２給排路 ４０…第２接続孔
４２…連通孔 ４４…ポート
４４ａ…第１開口部 ４４ｂ…第２開口部
４５…弁機構 ４８…窪み
４８ａ…第１開口部 ４８ｂ…第２開口部

Claims (2)

1. 複数の内歯を有するリング状の内歯部材を固定配置すると共に、前記内歯に噛み合い前記内歯より１枚少ない外歯を有する外歯部材を前記内歯部材内に偏心して自転かつ公転可能に配置し、また、前記外歯部材の両側面を摺接面により挟んで摺接させると共に、前記内歯部材の前記内歯と前記外歯部材の前記外歯との間に複数の作用室を形成し、更に、一方の前記摺接面に前記各作用室に対応する各ポートを開口形成し、自転しつつ公転する前記外歯部材に応じて前記各作用室と高圧側または低圧側の流路とを前記各ポートを介して連通する弁機構を有する回転式液圧装置において、
   他方の前記摺接面に前記ポートと開口形状が略同一形状の窪みを前記各ポート毎に対応して形成したことを特徴とする回転式液圧装置。
2. 前記ポートの開口形状と前記窪みの開口形状とは、径方向の中心側から外方側へ延びる第１開口部と前記第１開口部の外方端に接続して周方向へ延びる第２開口部とからなる略Ｔ字状としたことを特徴とする請求項１に記載の回転式液圧装置。

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