JP2509508B2 - ラジアルバルブ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体ポンプ，流体モー
タ等に用いられるラジアルバルブ機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ラジアルバルブ機構は、例えば、図９お
よび図１０に示すように、ラジアルプランジャ式ポンプ
もしくはモータのユニットの一部として用いられる。こ
のユニット２０１は、ハウジング２０１ａ，２０１ｂの
内部に固定収容されたケーシング２１１と、このケーシ
ング２１１の中心に配置されたメインシャフト２２１と
を有して構成されている。メインシャフト２２１は回転
軸Ｃ1 を中心としてケーシング２１１に対して相対回転
するが、その長手方向中間部には、回転軸Ｃ1 から偏心
した偏心部２２１ａおよび回転軸Ｃ1 を軸心とする太径
部２２１ｃが形成されている。このためメインシャフト
２１１が回転すると、偏心部２２１ａの軸心Ｃ2 は、回
転軸Ｃ1 の周囲を公転する。

【０００３】偏心部２２１ａ上には、ベアリングおよび
軸心Ｃ2 から偏心した偏心カラー２３１を介して相対回
転自在に連結リング２３３が取り付けられており、この
連結リング２３３には、円周方向等間隔に７個のプラン
ジャ２３５が揺動自在に連結されている。また、偏心部
２２１ａの径方向外方には、回転軸Ｃ1 を中心として円
周方向等間隔に７個のシリンダ２３８が配設されてい
る。各シリンダは、図９において左右に張り出したよう
に形成されたトラニオン部２３８ａにおいて、ハウジン
グ２０１ａおよびケーシング２１１に揺動自在に保持さ
れている。各シリンダ２３８内には、上記各プランジャ
２３５がピストン運動自在に挿入されている。なお、上
記トラニオン部２３８ａの内部には、トラニオン内流路
２３８ａが形成されており、このトラニオン内流路２３
８ａにつながるようにケーシング２１１には内周側流路
２１１ｂおよび外周側流路２１１ｃが形成されている。

【０００４】上述したラジアルバルブ機構２５０は、ス
プール戻し用部材２５１と、回転軸Ｃ1 を中心として放
射状に円周方向等間隔に配設された７個のスプールバル
ブ２５３とを有して構成されている。各スプールバルブ
２５３は、ケーシング２１１におけるトラニオン内流路
２３８ｃと内周側流路２１１ｂおよび外周側流路２１１
ｃとの間に上記径方向に往復移動自在に挿入保持されて
おり、各スプールバルブ２５３の内端部は、スプール戻
し用部材２５１の外周面に当接している。また、ラジア
ルバルブ機構２５０は、太径部２２１ｃの径方向遠方
に、全スプールバルブ２５３を囲むよう環状に形成配置
されたカムリング２５５を有している。このカムリング
２５５の内径側に形成されたカム面はその全周内で１つ
のカム山２５５ａを有しており、このカム面には、各ス
プールバルブ２５５の外端部が当接している。

【０００５】カムリング２５５は、回転軸Ｃ1 を中心と
してメインシャフト２２１と等速度でケーシング２１１
に対して相対回転する（ただし、カムリング２５５の駆
動機構は図示していない）。これにより、各スプールバ
ルブ２５３は順次上記径方向に往復移動して、各スプー
ルバルブ２５３の中間部に形成された連通溝２５３ａを
通じてトラニオン内流路２３８ｃと内周側流路２１１ｂ
または外周側流路２１１ｃ間を開閉する。

【０００６】このように構成されたユニット２０１を油
圧ポンプとして用いる場合には、例えば、ハウジング２
０１ａ，２０１ｂおよびケーシング２１１を固定保持し
た状態で、メインシャフト２２１を回転駆動し、偏心部
２２１ａの軸心Ｃ2 を回転軸Ｃ1 回りにおいて公転させ
る。これにより連結リング２３３も同様に回転軸Ｃ1の
回りを公転するため、プランジャ２３５はシリンダ２３
８内をピストン運動する。これとともにカムリング２５
５がメインシャフト２２１と等速度で自転するが、各ス
プールバルブ２５３がそのように回転するカムリング２
５５のカム山２５５ａにより径方向内方に押動されたと
きは、トラニオン内流路２３８ｃと内周側流路２１１ｂ
とが開通される一方、トラニオン内流路２３８ｃと外周
側流路２１１ｃとが遮断される。この際、プランジャ２
３５は下死点に向かって移動しており、内周側流路２１
１ｂおよびトラニオン内流路２３８ｂを通じてシリンダ
２３８内に圧油が吸入される。また、各スプールバルブ
２５３がスプール戻し用部材２５１により径方向外方に
押し戻されたときは、トラニオン内流路２３８ｃと外周
側流路２１１ｃとが開通される一方、トラニオン内流路
２３８ｃと内周側流路２１１ｂとが遮断される。この
際、プランジャ２３５は上死点に向かって移動してお
り、トラニオン内流路２３８ｃおよび外周側流路２１１
ｂを通じてシリンダ２３８内の圧油が排出される。

【０００７】なお、上記とは逆に、シリンダ２３８内へ
の圧油の給排を制御してメインシャフト２２１を回転駆
動するようにすれば、このユニット２０１は油圧モータ
として作動する。また、上記ユニット２０１においてメ
インシャフト２２１を固定保持して油圧ポンプや油圧モ
ータを構成することも可能である。この場合には、ケー
シング２１１およびシリンダ２３８を回転駆動する。即
ち、上述のようにプランジャ２３５は連結リング２３３
と一体であるため、連結リング２３３は、ケーシング２
１１およびシリンダ２３８の回転に応じて、シリンダ２
３８と同一の回転速度で偏心部２２１ａの軸心Ｃ2 回り
を公転する。このため、この回転に応じて各プランジャ
２３５はシリンダ２３８内でピストン運動し、圧油の給
排が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようにして油圧ポ
ンプや油圧モータを構成できるのであるが、本ラジアル
バルブ機構では、カムリングを駆動する場合には、 Ｗ＝μＦＶ …（１） ただし、μ：スプールバルブとカムリング間の摩擦係数 Ｆ：カムリングがスプールバルブを押動する力 Ｖ：カムリングのスプールバルブに対する摺動速度 で表される動力（仕事量）が消費される。このため、前
述のようにカムリングをメインシャフトと等速度で回転
駆動すると、相当大きな動力が消費されるとともに、カ
ムリングのカム面とスプールバルブとの摺動部に摩耗が
生じたり過度の発熱による焼き付きを生じたりするおそ
れがあるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、カムリングを回転駆動するための動力消
費を低減することができるようにしたラジアルバルブ機
構を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のラジアルバルブ機構は、カムリン
グに、ｎ×Ｎ−１個（ただし、ｎ＝１，２，３，…）の
カム山を円周方向等間隔に形成し、カム駆動機構によ
り、メインシャフトがケーシングに対して１相対回転す
る間に、カムリングをメインシャフトと逆方向に、１／
（ｎ×Ｎ−１）回転させるようにしている。

【００１１】なお、上記カム駆動機構を、カムリングに
一体的に形成されてメインシャフトの回転軸を中心とし
て回転する第１内歯歯車と、この第１内歯歯車よりも少
ない歯数を有しており、この第１内歯歯車に噛合しつ
つ、メインシャフトに対して偏心し且つメインシャフト
と同回転する偏心軸を中心として回転する第１外歯歯車
と、この第１外歯歯車に一体的に形成されて上記偏心軸
を中心として回転する第２外歯歯車と、この第２外歯歯
車よりも多い歯数を有しており、この第２外歯歯車に噛
合しつつメインシャフトの回転軸が中心に位置するよう
にケーシングに対して位置決め固定される第２内歯歯車
とから構成さしてもよい。ただし、この場合、第１内歯
歯車の歯数Ｚａ，第１外歯歯車の歯数Ｚｂ，第２外歯歯
車の歯数Ｚｃおよび第２内歯歯車の歯数Ｚｄが、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ−１） …（２） の関係を満たす必要がある。

【００１２】また、上記ラジアルバルブ機構が、静止し
たケーシングに対してメインシャフトを回転駆動するも
のである場合には、上記カム駆動機構における第２内歯
歯車を、メインシャフトの回転軸回りで回動させる回動
手段を設けても良い。一方、上記ラジアルバルブ機構
が、静止したメインシャフトに対してケーシングを回転
駆動するものである場合には、上記偏心軸を、メインシ
ャフトの回転軸を中心としてメインシャフトに対して回
動させる回動手段を設けても良い。

【００１３】さらに、上記カム駆動機構における第１外
歯歯車および第２外歯歯車を、上記偏心軸を軸心とする
キャリアピンによって回転自在に保持される遊星歯車と
しても良い。この場合において、キャリアピンを、メイ
ンシャフトの回転軸回りにおいて回動させる回動手段を
設けても良い。

【００１４】また、本発明の第２のラジアルバルブ機構
は、カムリングに、ｎ×Ｎ＋１個（ただし、ｎ＝１，
２，３，…）のカム山を円周方向等間隔に形成し、カム
駆動機構により、メインシャフトがケーシングに対して
１相対回転する間に、カムリングをメインシャフトと同
方向に、１／（ｎ×Ｎ＋１）回転させるようにしてい
る。

【００１５】なお、上記カム駆動機構を、カムリングに
一体的に形成されて前記メインシャフトの回転軸を中心
として回転する第１内歯歯車と、この第１内歯歯車より
も少ない歯数を有し、この第１内歯歯車に噛合しつつ、
メインシャフトに対して偏心し且つメインシャフトと同
回転する偏心軸を中心として回転する偏心軸を中心とし
て回転する第１外歯歯車と、この第１外歯歯車に一体的
に形成されて上記偏心軸を中心として回転する第２外歯
歯車と、この第２外歯歯車よりも多い歯数を有し、この
第２外歯歯車に噛合しつつメインシャフトの回転軸が中
心に位置するようにケーシングに位置決め固定される第
２内歯歯車とから構成してもよい。ただし、この場合に
は、第１内歯歯車の歯数Ｚａ，第１外歯歯車の歯数Ｚ
ｂ，第２外歯歯車の歯数Ｚｃおよび第２内歯歯車の歯数
Ｚｄが、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ＋１） …（３） の関係を満たす必要がある。

【００１６】また、第２のラジアルバルブ機構が、静止
したケーシングに対してメインシャフトを回転駆動する
ものである場合には、上記カム駆動機構における第２内
歯歯車を、メインシャフトの回転軸回りで回動させる回
動手段を設けても良い。一方、上記第２のラジアルバル
ブ機構が、静止した前記メインシャフトに対してケーシ
ングを回転駆動するものである場合には、上記偏心軸
を、メインシャフトの回転軸回りにおいて回動させる回
動手段を設けても良い。

【００１７】さらに、上記カム駆動機構における第１外
歯歯車および前記第２外歯歯車を、上記偏心軸を軸心と
するキャリアピンによって回転自在に保持される遊星歯
車としても良く、この場合において、キャリアピンを、
メインシャフトの回転軸回りにおいて回動させる回動手
段を設けても良い。

【００１８】

【作用】第１のラジアルバルブ機構では、メインシャフ
トがケーシングに対して１相対回転する間に、カムリン
グを逆方向に１／（ｎ×Ｎ−１）回転させることによ
り、Ｎ個のスプールバルブのすべてを順次１往復移動さ
せることができる。このため、カムリングを１回転させ
る場合に比べて、カムリングの駆動に必要な動力（仕事
量）は、１／（ｎ×Ｎ−１）で済み（（１）式参照）、
スプールバルブやカムリングの摩耗や焼き付きの発生を
抑えることができる。

【００１９】なお、（２）式に示す関係を満たす４つの
歯車により、メインシャフトの回転を減速してカムリン
グを駆動するカム駆動機構を簡単に構成できる。また、
例えば、このラジアルバルブ機構をプランジャ式ユニッ
トに用いた場合に、回動手段によって、カムリングのメ
インシャフトに対する回動位置をずらすことができるよ
うにすることにより、スプールバルブの往復動タイミン
グを調節することができる。さらに、カム駆動機構にお
ける第１外歯歯車および第２外歯歯車を遊星歯車とすれ
ば、偏心軸のメインシャフトの回転軸からの偏心量が小
さい場合でも、インボリュート干渉，トロコイド干渉等
の内歯と外歯の噛み合い上の不都合が生じにくくなるの
で、設計上の制限を緩和することができる。

【００２０】一方、第２のラジアルバルブ機構では、メ
インシャフトがケーシングに対して１相対回転する間
に、カムリングを同方向に１／（ｎ×Ｎ＋１）回転させ
ることにより、Ｎ個のスプールバルブのすべてを順次１
往復移動させることができる。このため、カムリングを
１回転させる場合に比べて、カムリングの駆動に必要な
動力（仕事量）は、１／（ｎ×Ｎ＋１）で済み（（１）
式参照）、第１のラジアルバルブ機構バルブと同様にス
プールやカムリングの摩耗や焼き付き等の発生を抑える
ことができる。なお、（３）式に示す関係を満たす４つ
の歯車により、メインシャフトの回転を減速してカムリ
ングを駆動するカム駆動機構を簡単に構成できるほか、
回動手段を設けたり、遊星歯車を採用したりすることに
より、第１のラジアルバルブ機構バルブと同様の作用を
得ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。図１に本考案に係るラジアル
バルブ機構を備えた油圧ポンプ１を示している。なお、
本図は紙面を横長の状態として見るものとし、以下、図
中に矢印Ｒで示す方向を右と、矢印Ｕで示す方向を上と
いう。この油圧ポンプ１は、図のように一体結合された
左右２分割構成のハウジング１ａ，１ｂ内に、ケーシン
グ１１が固定収容されてなる。ケーシング１１の上下方
向中央部には、メインシャフト２１がベアリング２ａ，
２ｂによりハウジング１ａ，１ｂに対して相対回転自在
に支持されている。なお、メインシャフト２１の回転の
中心軸を回転軸Ｃ1 と称する。メインシャフト２１の左
端部は左ハウジング１ａの外部に吐出しており、ここを
外部動力源に接続してこのメインシャフト２１を回転駆
動することができる。

【００２２】ケーシング１１内におけるメインシャフト
２１の左端部および中間部右側には、それぞれ回転軸Ｃ
1 から偏心した軸心Ｃ2，Ｃ2′（ただし、Ｃ2，Ｃ2′は
回転軸Ｃ1 を挟んで１８０度反対側に偏心している。）
を有する偏心部２１ａ，２１ｂが形成されている。これ
ら偏心部２１ａ，２１ｂ上にはそれぞれ軸心Ｃ2，Ｃ2′
から偏心した軸心Ｃ3，Ｃ3′を有する偏心カラー３１，
３１がベアリングを介して回動自在に取り付けられてい
る。

【００２３】各偏心カラー３１上には、ベアリングを介
して連結リング３３が、この偏心カラー３１に対して相
対回転自在に取り付けられている。このため、各連結リ
ング３３はそれぞれ軸心Ｃ3，Ｃ3′を中心として各偏心
カラー３１上を回転できる。また、この各連結リング３
３の外周側には、図２に示すように、７個のプランジャ
３５が円周方向等間隔にピン３６によって上記円周方向
に揺動自在に連結されている。

【００２４】一方、ケーシング１１における両偏心カラ
ー３１，３１の周囲には、７個のシリンダ３８が円周方
向等間隔に配設されている。各シリンダ３８には、図１
に示すように、それぞれ左右一対のトラニオン部３８ａ
が形成されており、これらトラニオン部３８ａにおいて
各シリンダ３８は左側のハウジング１ａおよびケーシン
グ１１に円周方向に揺動自在に取り付けられている。各
シリンダ３８に形成されたシリンダ孔３８ｂ内には、各
プランジャ３５がピストン運動自在に挿入されている。
なお、トラニオン部３８ａ内には、シリンダ孔３８ｂに
つながってトラニオン部３８ａの左右端部にて開口する
トラニオン内油路３８ｃが形成されている。

【００２５】また、ケーシング１１におけるシリンダ近
傍側における径方向中間部にはトラニオン内油路３８ｃ
につながるシリンダ側油路１１ａが形成されており、ケ
ーシング１１におけるシリンダ遠方側の内周側および外
周側にはそれぞれ内周側油路１１ｂおよび外周側油路１
１ｃが形成されている。内周側油路１１ｂは外部に設置
されたオイルタンク（図示せず）につながっており、外
周側油路１１ｃはハウジング１ａ，１ｂに形成された油
圧取り出口１ｃ（図には左側のハウジング１ａに形成さ
れたもののみ表れている。）につながっている。

【００２６】メインシャフト２１における両偏心部２１
ａ，２１ｂの中間には、回転軸Ｃ1を軸心として有する
太径部２１ｃが形成されている。この太径部２１ｃの周
囲には、本発明に係るラジアルバルブ機構５０が配設さ
れている。このラジアルバルブ機構５０は、太径部２１
ｃ上に左右に並んで取り付けられ、図３に示すように真
円環の外周面５１ａを有する２つのスプール戻し用リン
グ５１，５１と、これらスプール戻し用リング５１，５
１の周囲に、それぞれ回転軸Ｃ1 を中心として放射状
に、かつ円周方向等間隔に配設された７個（Ｎ個）のス
プールバルブ５３とを有している。各スプール戻し用リ
ング５１は、太径部２１ｃの外径よりも大きな内径を有
しており、その径差の分だけ太径部２１ｃ（回転軸Ｃ1
）から偏心することができる。また、各スプールバル
ブ５３の内端部はスプール戻し用リング５１の外周面５
１ａに当接している。各スプールバルブ５３は、太径部
２１ｃから偏心したスプール戻し用リング５１の外周面
５１ａにより押されて、ケーシング１１に対して上記径
方向外方に移動することができる。

【００２７】さらに、このように並列配置されたスプー
ルバルブ群の周囲を囲むように、環状に形成されたカム
リング５５が配置されている。このカムリング５５の内
径側には、円周方向等間隔に６個（Ｎ−１個）のカム山
５５ｂを有するカム面５５ａが形成されており、このカ
ム面５５ａには、各スプールバルブ５３の外端部が当接
している。このため、各スプールバルブ５３は、その外
端部がカム山５５ｂにより押されて、スプール戻し用リ
ング５１を反対側に偏心させるように移動させながらケ
ーシング１１に対して上記径方向内方に移動する。

【００２８】ここで、各スプールバルブ５３の中間部に
は、連通溝５３ａが形成されている。これにより、スプ
ールバルブ５３が上記径方向内方に移動したときは、こ
の連通溝５３ａを通じて内周側油路１１ｂとシリンダ側
油路１１ｄ（即ち、トラニオン内油路３８ｃ）とが連通
し、外周側油路１１ｃとシリンダ側油路１１ｄ間が遮断
される。なお、スプールバルブ５３がこのように内方に
移動するとき、対応するシリンダ３８ではプランジャ３
５が下死点に向かって移動する。このため、シリンダ３
８内には、内周側油路１１ｂ，シリンダ側油路１１ｄお
よびトラニオン内油路３８ｃを通じて外部のオイルタン
クから圧油が吸入される。

【００２９】一方、スプールバルブ５３が上記径方向外
方に移動したときは、この連通溝５３ａを通じて外周側
油路１１ｃとシリンダ側油路１１ｄとが連通され、内周
側油路１１ｂとシリンダ側油路１１ｄ間が遮断される。
なお、スプールバルブ５３がこのように外方に移動する
とき、対応するシリンダ３８ではプランジャ３５が上死
点に向かって移動する。このため、シリンダ３８内から
は、トラニオン内油路３８ｃ，シリンダ側油路１１ｄお
よび外周側油路１１ｃを通じて圧油が排出され、吐出口
１ｃからその圧油が外部に吐出される。

【００３０】このようにスプール戻し用リング５１と共
動させてカムリング５５を回転駆動することにより、各
スプールバルブ５３を連続的に往復移動させ、各シリン
ダ３８に対して圧油の給排を行わせることができるので
あるが、本ラジアルバルブ機構５０では、カムリング５
５を以下に説明するカム駆動機構６０によって駆動して
いる。このカム駆動機構６０は、図４に拡大して示すよ
うに、カムリング５５の右端部から右方に延びるスカー
ト部５５ｓの右端にこれと一体的に形成され、メインシ
ャフト２１の回転軸Ｃ1 を中心として回転自在に右側ハ
ウジング１ｂおよびケーシング１１に支持された第１内
歯歯車６１を有している。メインシャフト２１の右端部
上には回転軸Ｃ1 から偏心した偏心軸Ｃ4 を軸心として
有する偏心リング６２が取り付けられており、この偏心
リング６２上には、第１外歯歯車６３が偏心リング６２
に対して回転自在に取り付けられている。この第１外歯
歯車６３は、第１内歯歯車６１に噛合している。また、
この第１外歯歯車６３には、偏心軸Ｃ4 を中心とする第
２外歯歯車６４が一体的に形成されている。さらに、ハ
ウジング１１ｂには、回転軸Ｃ1 が中心となるように第
２内歯歯車６５が位置決め固定されており、この第２内
歯歯車６５は第２外歯歯車６４に噛合している。

【００３１】ここで、第１外歯歯車６３の歯数Ｚｂは、
第１内歯歯車６１の歯数Ｚａよりも少なく、第２内歯歯
車６５の歯数Ｚｄは、第２外歯歯車６４の歯数Ｚｃより
も多い。また、第２外歯歯車６３の歯数Ｚｃは、第１外
歯歯車６１の歯数Ｚｂよりも多い。そして、これら各歯
数は、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝Ｎ／（Ｎ−１）＝（７／６） …（４） の関係を満たすよう設定されている。したがって、メイ
ンシャフト２１が１回転し、偏心軸Ｃ4が回転軸Ｃ1の回
りを１回転すると、第１外歯歯車６３は、（Ｚｄ／Ｚ
ｃ）−１回転だけメインシャフト２１と逆方向に回転す
る。第１外歯歯車６１は、第２外歯歯車６３と一体に形
成されているためこれと同一回転するが、両者の歯数に
差があるため、結局、第１内歯歯車６１すなわちカムリ
ング５５は、 ｛（Ｚｄ／Ｚｃ）−１｝×Ｚｂ／Ｚａ＋（Ｚｂ／Ｚａ）−１ …（５） だけ回転する。これに（４）式を代入すれば、図５に示
すように、カムリング５５は、メインシャフト２１が１
回転する間に、メインシャフト２１と逆方向に１／（Ｎ
−１）回転することが分かる。

【００３２】そして、カムリング５５が１／（Ｎ−１）
回転（角度でいえば、２π／（Ｎ−１））すると、すべ
てのスプールバルブ５３の位置をカムリング５５のカム
山５５ｂが通過するため、各スプールバルブ５３を順次
１回ずつ往復運動させることができ、前述のように各シ
リンダ３８に対する圧油の給排を行わせることができ
る。このようにカムリング５５の回転速度（スプールバ
ルブ５３に対する摺動速度）をメインシャフト２１の回
転速度の１／（Ｎ−１）で済ませることにより、カムリ
ング５５を駆動するために消費される動力（仕事量）を
少なく抑えることができる。また、スプールバルブ５３
とカムリング５５のカム面５５ａとの摺動速度が遅くな
ることにより、両者の摺部部における摩耗や焼き付きを
も防止することができる。

【００３３】なお、上記例では、カムリングにＮ−１個
のカム山を設け、このカムリングをメインシャフト１回
転に対して逆方向に１／（Ｎ−１）回転させるようにし
たが、さらにカム山を増やすことも可能である。即ち、
ｎ×Ｎ−１（ただし、ｎ＝２，３，４，…）個のカム山
を設け、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ−１） …（６） の関係を満たすよう各歯車の歯数を設定する。図６に
は、ｎ＝３の場合のカムリング５５′を示している。こ
れにより、カムリングはメインシャフト１回転に対して
逆方向に１／（ｎ×Ｎ−１）回転し、各スプールバルブ
５３は順次１回ずつ往復動するが、カムリングの回転角
度は上例の場合（ｎ＝１の場合）よりも小さくなる。し
たがって、上例の場合よりもスプールバルブとカムリン
グとの摺動部における摩耗等をさらに効果的に防止する
ことができる。

【００３４】また、本例では、カムリングをメインシャ
フトに対して逆方向に回転させるようにしたが、カムリ
ングをメインシャフトに対して同方向に回転させること
も可能である。この場合、カムリングには、ｎ×Ｎ＋１
（ただし、ｎ＝１，２，３，４，…）個のカム山を設
け、各歯車の歯数を、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ＋１） …（７） の関係を満たすように設定する。これにより、カムリン
グはメインシ_ャフト１回転に対してこれと同方向に１／
（ｎ×Ｎ＋１）回転し、逆方向に回転させる場合と同様
の効果を得ることができる。

【００３５】また、図７に示すように、第１外歯歯車１
６３および第２外歯歯車１６４を、軸心Ｃ1 から偏心し
たキャリア１６６を有し、メインシャフト２１の周囲を
回動する遊星歯車としても良い。これにより、内歯と外
歯の噛み合いにおいて生じ易い干渉の問題による設計上
の制限を緩和することができる。

【００３６】また、この油圧ポンプ１には、図１および
図４に示すように、プランジャ３５のピストン運動のス
トロークを調節することにより、吐出口１ｃからの圧油
の吐出量を制御するためのストローク調節機構４０が設
けられている。メインシャフト２１内には、その右端部
から太径部２１ｃにかけて、回転軸Ｃ1 を軸心として有
するストローク調節シャフト４１が、メインシャフト２
１に対して回動自在に挿入配置されている。このストロ
ーク調節シャフト４１の左端部（メインシャフト２１の
中間部に対応）には外歯歯車４１ａが形成されており、
太径部２１ｃの左右に切削形成されたギヤ挿入空間内に
上記外歯歯車４１ａと噛合するよう２つの外歯歯車４
２，４２がピン４２ａ，４２ａにより回転自在に支持さ
れている。これら外歯歯車４２，４２はそれぞれ各偏心
カラー３１に形成された内歯歯車３１ａにも噛合してい
る。

【００３７】一方、ストローク調節シャフト４１の右端
部外周には第１サンギヤ４３がスプライン結合されてお
り、この第１サンギヤ４３は、キャリアピン４４上に回
転自在に取り付けられた第１プラネタリギヤ４５に噛合
している。さらに、この第１プラネタリギヤ４５は、右
ハウジング１１ｂの右端部から一部が外部に突出した調
節駆動シャフト４６の左端部に一体形成された第１リン
グギヤ４６ａに噛合している。なお、偏心リング６２の
右端部には、第１サンギヤ４３と同歯数の第２サンギヤ
６２ａが形成されており、この第２サンギヤ６２ａは、
キャリアピン４４上に第１プラネタリギヤ４５とは独立
して回転自在に取り付けられた第２プラネタリギヤ４７
と噛合している。この第２プラネタリギヤ４７は、右ハ
ウジング１１ｂの内壁にボルトにより固定され、第１リ
ングギヤ４６ａと同歯数を有する第２リングギヤ４８に
噛合している。また、調節駆動シャフト４６の右端部に
は、レバー４６ｂが取り付けられており、このレバー４
６ｂには、図示しないレバー揺動装置が連結されてい
る。

【００３８】このため、本ストローク調節機構４０で
は、調節駆動シャフト４６がレバー揺動装置により固定
保持された状態でメインシャフト２１が回転されると、
このメインシャフト２１と一体回転する第２サンギヤ６
２ａにより第２プラネタリギヤ４７が回転駆動されるの
であるが、第２リングギヤ４８が右ハウジング１１ｂに
固定されているためキャリアピン４４が第２サンギヤ６
２ａと同方向に回動する。これにより、第１プラネタリ
ギヤ４５は、第２プラネタリギヤ４７と等速度で回転
し、第１サンギヤ４３、即ち、ストローク調節シャフト
４１をメインシャフト２１と同方向に、かつ等速度で回
転させる。

【００３９】そして、メインシャフト２１の回転を停止
させた状態で調節駆動シャフト４６がレバー揺動装置に
より揺動回転されると、第１リングギヤ４６ａの回転が
第１プラネタリギヤ４５を介して第１サンギヤ４３に伝
達される。この際キャリアピン４４は回動せず、ストロ
ーク調節シャフト４１は第１プラネタリギヤ４５の回転
によりメインシャフト２１に対して回転駆動される。ス
トローク調節シャフト４１の回転は外歯歯車４２を介し
て内歯歯車３１ａに伝達され、偏心カラー３１がメイン
シャフト２１および連結リング３３に対して回動する。

【００４０】この偏心カラー３１の回動により各プラン
ジャ３５のピストン運動のストロークの調節がなされる
のであるが、これについて、左側のプランジャ３５を例
にして図８を用いて説明する。ここでは、メインシャフ
ト２１の回転軸Ｃ1 ，偏心部２１ａの軸心Ｃ2 および偏
心カラー３１の外周面３１ｂの軸心（即ち、連結リング
３３の軸心）Ｃ3 が矢印Ｐの方向を向いて一直線上に並
んだ状態から偏心カラー３１が回動される場合について
考える。なお、回転軸Ｃ1 に対する軸心Ｃ2 の偏心量を
Ｌ1 とし、軸心Ｃ2 に対する軸心Ｃ3 の偏心量をＬ2 と
し、このときの回転軸Ｃ1 に対する軸心Ｃ3 の偏心量を
Ｌ3 とする。

【００４１】上記のように回転軸Ｃ1 および軸心Ｃ2 ，
Ｃ3 が一直線に並んだ状態のまま、偏心部２１ａ（メイ
ンシャフト２１）を回転させると、偏心カラー３１の外
周面３１ｂの矢印Ｐ方向での上下動は、軸心Ｃ3 の偏心
量Ｌ3 の倍の値２Ｌ3 となる。このため、連結リング３
３も距離２Ｌ3 だけ上下動し、これに対応してプランジ
ャ３５のストロークが決まる。なお、このように、回転
軸Ｃ1 および軸心Ｃ2，Ｃ3 が一直線に並んだ状態のと
きに、プランジャ３５のストロークＳは最大になる。

【００４２】次に、上記の状態から偏心カラー３１を図
において二点鎖線で示すように回動させた場合を考え
る。ただし、この場合は、偏心カラー３１の外周面３１
ｂの軸心Ｃ3 を矢印Ｐ方向に向けたままにしておくため
に、メインシャフト２１を反時計回りに４５度回転さ
せ、偏心カラー３１を偏心部２１ａ上で時計回りに９０
度回動させた状態で示している。

【００４３】これにより、偏心部２１ａは、２１ａ′で
示す位置に移動し、その軸心Ｃ2 は、Ｃ2′で示す位置
に移動する。これと同時に、偏心カラー３１の外周面３
１ｂも ３１ｂ′で示す位置に移動し、その軸心Ｃ3はＣ
3′で示す位置に移動する。この結果、メインシャフト
２１の回転軸Ｃ1 に対する偏心カラー３１の外周面３１
ｂの軸心Ｃ3′の偏心量はＬ3′（＜Ｌ3）になる。この
ため、この状態でメインシャフト２１を回転させると、
偏心カラー３１′外周面３１ｂ′の矢印Ｐ方向での上下
動は、軸心Ｃ3′の偏心量Ｌ3′の倍の値２Ｌ3′にな
り、これに対応してプランジャ３５のストロークも小さ
くなる。

【００４４】なお、以上の説明では、左側の偏心カラー
３１の回動による左側のプランジャ３５のストロークの
調節について説明したが、右側の偏心カラー３１の回動
による右側のプランジャ３５のストロークの調節につい
ても同様である。この場合、ストローク調節シャフト４
１の回転により、左右の偏心カラー３１，３１は互いに
反対方向に回転されるのであるが、右側の偏心カラー３
１は、図８に対して点対象となる動きをするに過ぎな
い。このため、ストローク調節シャフト４１の回転によ
り左右のプランジャ３５のストローク調節を全く同一に
行うことができる。

【００４５】ただし、このようにプランジャ３５のスト
ローク調節を行った後、メインシャフト２１の回転に応
じて偏心カラー３１をメインシャフト２１と一体回転さ
せたときに、プランジャ３５をピストン運動させるため
には、連結リング３３を自転させることなくメインシャ
フト２１の回りを公転させる必要がある。そこで、この
ような連結リング３３の運動を得るために、本例ではダ
ブル機構７０が設けられている。

【００４６】このダブル機構７０は、左右の連結リング
３３，３３にそれぞれ設けられており、メインシャフト
２１の回転軸Ｃ1 と同心で左ハウジング１ａまたはケー
シング１１にボルトにより固定された第１内歯歯車７１
と、メインシャフト２１の偏心部２１ａ，２１ｂの軸心
Ｃ2 と同心で各偏心部２１ａ，２１ｂ上に回転自在に取
り付けられ、第１内歯歯車７１と噛合する外歯歯車７２
と、各偏心カラー３１の外周面３１ｂの軸心Ｃ3 と同心
で連結リング３３と一体に形成され、外歯歯車７２と噛
合する第２内歯歯車７３とから構成される。なお、第１
内歯歯車７１の歯数Ｚ1と第２内歯歯車７３の歯数Ｚ3は
等しく、外歯歯車７２の歯数Ｚ2は両内歯歯車７１，７
３の歯数よりも少ない。

【００４７】このように構成されたダブル機構７０の作
動について、左側の連結リング３３を例にして図９を用
いて説明する。メインシャフト２１が回転すると、偏心
カラー３１はストローク調節機構６０によってメインシ
ャフト２１に連結されているため、偏心部２１ａの軸
心、即ち、外歯歯車７２の軸心Ｃ2 、および偏心カラー
３１の外周面３１ｂの軸心Ｃ3 は、メインシャフト２１
の回転軸Ｃ1 の回りを公転する。例えば、図示のよう
に、偏心カラー３１の外周面３１ｂの軸心Ｃ3 が角度β
1 だけ公転すると、軸心Ｃ2，Ｃ3 は、回転軸Ｃ1 の回
りを角度β1 だけ公転する。そして、第１内歯歯車７１
が左ハウジング１ａ等に対して固定されているため、軸
心Ｃ2 が角度β1 公転すると、外歯歯車７２は角度β2
だけ逆方向に回転する。これら両歯車７１，７２の歯数
と回転角とは反比例するため、 β2 ＝−Ｚ1 ／Ｚ2 ×β1 …（８） という関係になる。

【００４８】外歯歯車７２が角度β2 だけ回転される
と、第２内歯歯車７３の回転角β3 は、式（１）を用い
て、 β3 ＝Ｚ2／Ｚ3×β2＝−Ｚ1 ／Ｚ3 ×β1 …（９） となる。

【００４９】第２内歯歯車７３の第１内歯歯車７１に対
する回転角（絶対回転角：図示せず）β4 は、軸心Ｃ2
の公転角β1 と回転角β3 との和であるから、 β4 ＝β1＋β3＝（Ｚ3−Ｚ1）／Ｚ3 ×β1 …（１０） となる。ここで、Ｚ1＝Ｚ3であるので、式（１０）から
分かるように、第２内歯歯車７３の回転角β4 は零とな
り、この第２内歯歯車７３は自転しない。このように、
固定したハウジング１ａ，１ｂに対してメインシャフト
２１を回転駆動する場合には、上記ダブル機構７０は、
メインシャフト２１の回転に応じて連結リング３３を自
転させることなく公転させる機構として作動する。

【００５０】以上のように、ストローク調節機構６０お
よびダブル機構７０の作動によって圧油の吐出量制御を
行うことができるのであるが、プランジャ３５のストロ
ークの変更に伴ってラジアルバルブ機構５０におけるス
プールバルブ５３の往復動タイミングを調節する必要が
ある。このため、ラジアルバルブ機構５０では、図１お
よび図４に示すように、バルブタイミング調節機構（回
動手段）８０を備えている。このバルブタイミング調節
機構８０は、ストローク調節機構６０における第２内歯
歯車６５の外周の一部に形成したウォームギヤ８１と、
右ハウジング１ｂに取り付けられ、このウォームギヤ８
１に噛合するウォームピニオン８２とから構成されてい
る。前述のストローク調節機構６０の説明では、第２内
歯歯車６５が右ハウジング１ｂに対して位置決め固定さ
れていると説明したが、これはウォームギヤ８１が回転
が阻止された状態のウォームピニオン８２に噛合するこ
とにより固定保持されるとの意味であり、ウォームピニ
オン８２が外部から回転駆動されれば、第２内歯歯車６
５はメインシャフト２１の回転軸Ｃ1 を中心として回動
するのである。

【００５１】このように構成されたバルブタイミング調
節機構８０では、第２内歯歯車６５が回動すると、これ
に噛合する第２外歯歯車６４および第１外歯歯車６３が
偏心リング６２上を回動し、これにより、第１外歯歯車
６３に噛合するカムリング５５は、メインシャフト２１
の回転軸Ｃ1 を中心として回動する。こうして、プラン
ジャ３５のストロークの変更に応じて最適なスプールバ
ルブ５３の往復動タイミングに設定することができる。

【００５２】なお、以上の説明では、静止したケーシン
グに対してメインシャフトが回転駆動される油圧ポンプ
について説明したが、本発明に係るラジアルバルブ機構
は、静止したメインシャフトに対してケーシングが回転
駆動されるタイプの油圧ポンプにも使用することができ
る。また、このような油圧ポンプでは、図１等に示すカ
ム駆動機構６０における第２内歯歯車６５に相当する歯
車を、メインシャフトの回転軸を中心としてケーシング
に対して回動させる回動手段を設けることにより、スプ
ールバルブの往復動タイミングを調節することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明のラジアルバルブ
機構では、スプールバルブに対するカムリングの摺動速
度をメインシャフトの回転速度に対して１／（ｎ×Ｎ±
１）に抑え、かつカムリングが１／（ｎ×Ｎ±１）回転
する間に、Ｎ個すべてのスプールバルブを往復移動させ
る。このため、スプールバルブの駆動に消費される動力
（仕事量）を、従来のようにカムリングがメインシャフ
トと等速で駆動される場合よりも小さく抑えることがで
きるとともに、スプールバルブとカムリングの摺動部分
における摩耗や焼き付きを防止することができる。

【００５４】また、カム駆動機構を、一定の歯数関係を
満たす第１，第２外歯歯車と第１，第２内歯歯車との組
合せにより構成することによって、簡単な構成でメイン
シャフトの回転を減速してカムリングを上記のように駆
動することができる。

【００５５】さらに、カム駆動機構における第１，第２
外歯歯車を遊星歯車にすることにより、内歯と外歯との
噛み合いにおいて生じ易い干渉の問題を解消することが
でき、設計上の制限を緩和することができる。

【００５６】また、カム駆動機構における２つの外歯歯
車の軸心たる偏心軸（遊星歯車とした場合ではキャリア
ピン）をメインシャフトに対して回動させる回動手段を
設けることにより、例えば、プランジャタイプの油圧ポ
ンプ・モータにこのラジアルバルブ機構を使用した場合
に、該プランジャのストロークの変更に応じてスプール
バルブの往復動タイミングを調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラジアルバルブ機構を用いたプラ
ンジャ式油圧ポンプの側面断面図である。

【図２】上記プランジャ式油圧ポンプのシリンダの配置
図である。

【図３】上記ラジアルバルブ機構の正面図である。

【図４】上記ラジアルバルブ機構におけるカム駆動機構
の拡大図である。

【図５】上記ラジアルバルブ機構の正面図である。

【図６】上記ラジアルバルブ機構の正面図である。

【図７】上記カム駆動機構の第２例の拡大図である。

【図８】上記プランジャ式油圧ポンプのストローク調節
機構の作動説明図である。

【図９】上記プランジャ式油圧ポンプのダブル機構の作
動説明図である。

【図１０】従来のラジアルバルブ機構を用いたプランジ
ャ式油圧ポンプの側面断面図である。

【図１１】従来のラジアルバルブ機構の正面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ハウジング １１ ケーシング ２１ メインシャフト ５０ ラジアルバルブ機構 ５１ スプール戻し用リング ５３ スプールバルブ ５５ カムリング ６０，１６０ カム駆動機構 ６１，１６１ 第１内歯歯車 ６３，１６３ 第１外歯歯車 ６４，１６４ 第２外歯歯車 ６５，１６５ 第２内歯歯車 １６６ キャリアピン ８０ バルブタイミング調節機構（回動手段）

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングに対して相対回転自在なメイ
   ンシャフトを中心として、このメインシャフトの径方向
   に向かって放射状に、かつ円周方向等間隔に配置され、
   前記径方向に往復移動して前記ケーシングに形成された
   流路の開閉を行うＮ（複数）個のスプールバルブと、こ
   れらスプールバルブを囲むよう環状に形成配置され、前
   記メインシャフトの回転に伴って回転しながらこの環の
   内径側に形成されたカム山により前記各スプールバルブ
   を前記径方向内方に押動するカムリングと、このカムリ
   ングを前記メインシャフトの回転軸を中心として回転駆
   動するカム駆動機構とからなるラジアルバルブ機構にお
   いて、 前記カムリングには、ｎ×Ｎ−１個（ただし、ｎ＝１，
   ２，３，…）の前記カム山が円周方向等間隔に形成され
   ており、 前記カム駆動機構は、前記メインシャフトが前記ケーシ
   ングに対して１相対回転する間に、前記カムリングを前
   記メインシャフトと逆方向に、１／（ｎ×Ｎ−１）回転
   させることを特徴とするラジアルバルブ機構。
2. 【請求項２】 前記カム駆動機構が、 前記カムリングに一体的に形成され、前記メインシャフ
   トの回転軸を中心として回転する第１内歯歯車と、 この第１内歯歯車よりも少ない歯数を有しており、この
   第１内歯歯車に噛合しつつ、前記メインシャフトの回転
   軸に対して偏心し且つ前記メインシャフトと同回転する
   偏心軸を中心として回転する第１外歯歯車と、 この第１外歯歯車に一体的に形成され、前記偏心軸を中
   心として回転する第２外歯歯車と、 この第２外歯歯車よりも多い歯数を有しており、この第
   ２外歯歯車に噛合しつつ前記メインシャフトの回転軸が
   中心に位置するように前記ケーシングに対して位置決め
   固定される第２内歯歯車とからなり、 前記第１内歯歯車の歯数Ｚａ，前記第１外歯歯車の歯数
   Ｚｂ，前記第２外歯歯車の歯数Ｚｃおよび前記第２内歯
   歯車の歯数Ｚｄが、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ−
   １） の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のラジ
   アルバルブ機構。
3. 【請求項３】 静止した前記ケーシングに対して前記メ
   インシャフトが回転駆動される場合において、 前記第２内歯歯車を、前記メインシャフトの回転軸回り
   において回動させる回動手段を備えたことを特徴とする
   請求項２に記載のラジアルバルブ機構。
4. 【請求項４】 静止した前記メインシャフトに対して前
   記ケーシングが回転駆動される場合において、 前記偏心軸を、前記メインシャフトの回転軸回りにおい
   て回動させる回動手段を備えたことを特徴とする請求項
   ２に記載のラジアルバルブ機構。
5. 【請求項５】 前記第１外歯歯車および前記第２外歯歯
   車が、前記偏心軸を軸心とするキャリアピンによって回
   転自在に保持される遊星歯車となっていることを特徴と
   する請求項２に記載のラジアルバルブ機構。
6. 【請求項６】 前記キャリアピンを、前記メインシャフ
   トの回転軸回りにおいて回動させる回動手段を備えてい
   ることを特徴とする請求項５に記載のラジアルバルブ機
   構。
7. 【請求項７】 ケーシングに対して相対回転自在なメイ
   ンシャフトの回転軸を中心として前記メインシャフトの
   径方向に向かって放射状に、かつ円周方向等間隔に配設
   され、前記径方向に往復移動して前記ケーシングに形成
   された流路を開閉するＮ（複数）個のスプールバルブ
   と、これらスプールバルブを囲むよう環状に形成配置さ
   れされ、前記メインシャフトの回転に伴って回転しなが
   らこの環の内径側に形成されたカム山により前記各スプ
   ールバルブを前記径方向内側に押動するカムリングと、
   このカムリングを前記メインシャフトの回転軸を中心と
   して回転駆動するカム駆動機構とからなるラジアルバル
   ブ機構において、 前記カムリングには、ｎ×Ｎ＋１個（ただし、ｎ＝１，
   ２，３，…）の前記カム山が円周方向等間隔に形成され
   ており、 前記カム駆動機構は、前記メインシャフトが前記ケーシ
   ングに対して１相対回転する間に、前記カムリングを前
   記メインシャフトと同方向に、１／（ｎ×Ｎ＋１）回転
   させることを特徴とするラジアルバルブ機構。
8. 【請求項８】 前記カム駆動機構が、 前記カムリングに一体的に形成され、前記メインシャフ
   トの回転軸を中心として回転する第１内歯歯車と、 この第１内歯歯車よりも少ない歯数を有しており、この
   第１内歯歯車に噛合しつつ、前記メインシャフトに対し
   て偏心し且つ前記メインシャフトと同回転する偏心軸を
   中心として回転する第１外歯歯車と、 この第１外歯歯車に一体的に形成され、前記偏心軸を中
   心として回転する第２外歯歯車と、 この第２外歯歯車よりも多い歯数を有しており、この第
   ２外歯歯車に噛合しつつ前記メインシャフトの回転軸が
   中心に位置するように前記ケーシングに位置決め固定さ
   れる第２内歯歯車とからなり、 前記第１内歯歯車の歯数Ｚａ，前記第１外歯歯車の歯数
   Ｚｂ，前記第２外歯歯車の歯数Ｚｃおよび前記第２内歯
   歯車の歯数Ｚｄが、 （Ｚｂ×Ｚｄ）／（Ｚａ×Ｚｃ）＝ｎ×Ｎ／（ｎ×Ｎ＋
   １） の関係を満たすことを特徴とする請求項７に記載のラジ
   アルバルブ機構。
9. 【請求項９】 静止した前記ケーシングに対して前記メ
   インシャフトが回転駆動される場合において、 前記第２内歯歯車を、前記メインシャフトの回転軸回り
   において回動させる回動手段を備えたことを特徴とする
   請求項８に記載のラジアルバルブ機構。
10. 【請求項１０】 静止した前記メインシャフトに対して
    前記ケーシングが回転駆動される場合において、 前記偏心軸を、前記メインシャフトの回転軸回りにおい
    て回動させる回動手段を備えたことを特徴とする請求項
    ８に記載のラジアルバルブ機構。
11. 【請求項１１】 前記第１外歯歯車および前記第２外歯
    歯車が、前記偏心軸を軸心とするキャリアピンによって
    回転自在に保持される遊星歯車となっていることを特徴
    とする請求項８に記載のラジアルバルブ機構。
12. 【請求項１２】 前記キャリアピンを、前記メインシャ
    フトの回転軸回りにおいて回動させる回動手段を備えて
    いることを特徴とする請求項１１に記載のラジアルバル
    ブ機構。