JP2659098B2 - 油圧式トルク増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧式トルク増幅装置に関する。

従来の技術 従来この種の油圧式トルク増幅装置としては、特公昭
34−7257号公報に開示されたようなものがあり、これは
この発明の実施例と共通するところがあるので、この実
施例を参照してその概要を説明することとする。

それは入口ポート10、出口ポート11をもつハウジング
と、このハウジングの一部を形成された内歯部材と、こ
の内歯部材29内にあってこれと噛合し、自転と公転とを
する外歯部材30とからなる増幅部６と、各ポート10,11
と増幅部６との流体の流通を制御する切換弁と、この切
換弁を作動する入力軸22と、増幅部６の動力によって作
動する出力軸32とを有するものであり、詳細は前記公報
に開示されているが、必要部分については後記すること
とする。

前記のようなトルク増幅装置は、入力軸22の小さな回
動操作トルクによって出力軸32に回転比1:1の大トルク
を油圧の力で発生するものであって有用なものである
が、トルク増幅のみを目的としていることから、トルク
増幅作業時以外のときには、ポンプから吐出された作動
油は、いかなる作用もすることなく、単にタンクに回収
されるにすぎず、このためむだな動力損失を生ずるとい
う問題点があった。

そこでこのような問題点を解決し、入力軸22の小さな
操作トルクによって出力軸用の大トルクを油圧によって
発生するとともに、出力軸以外の補助機器類の作動も行
えて、トルク増幅時以外のときの、作動油の単なる流動
のためのむだな動力損失の発生を防止することのできる
トルク増幅装置が提案されている。

発明が解決しようとする課題 第７図にはこのような既提案にかかるものの主要部の
概要が示されており、２′はハウジング、18′は切換
弁、60はポンプ、61はリリーフ弁、62は補助機器類、63
はタンクをそれぞれ示す。

この第７図は切換弁18′が中立位置にある状態を示し
ており、この場合及び図示していないがバルブを最大変
位位置としたときは、ポンプ60から入口ポート10内に送
られた油は、全量が補助機器類62に送られてその作動油
として使用することができる。

しかしながらバルブが回転していて、入力軸22から出
力軸32にトルク伝達がなされているときは、それに使用
された油は補助機器類を通ることなくタンク63に戻流さ
れて、補助機器類62の作動ができないという問題点があ
り、またポンプ60の吐出量から装置速度に比例した流量
を差引いた流量が補助機器類62を通る流量となることか
ら、装置速度の変化によって補助機器類への流量が変動
するので、補助機器類62の作動に影響を与えるという問
題点もある。

その１例としてこのようなトルク増幅装置を田植機の
パワーステアリングに使用する場合についてみると、植
付作業機の昇降用シリンダが補助機器類に該当すること
となる。このような田植機にあっては、高速ステアリン
グ時に植付作業機を同時に上昇させなければならない
が、シリンダへの流量が前記のように不足することとな
るため、植付作業機を上昇させられないという問題点を
生ずる。

そしてこのような問題点を解消するには、不足な流量
分を補償するための大吐出用の大型ポンプを具えなけれ
ばならなくて、装置全体として無駄な動力を必要とし、
この種の機械のためには装置全体が小型で、低馬力で、
低コストのものが要望されるのに反する結果となるとい
う問題点を生ずる。

そこでこの発明の目的は、前記のような従来のトルク
増幅装置のもつ問題点を解消し、小型で、低馬力で、低
コストでありながら、常時補助機器類に吐出ポンプから
の油量のほぼ全量を供給することのできるトルク増幅装
置を提供するにある。

課題を解決するための手段 この発明は前記のような目的を達成するために、従来
の油圧式トルク増幅装置のハウジング２にリーク出口ポ
ート12を設けるとともに出口ポート11を補助機器類62に
直接連通させ、切換弁18の作動のいかんに拘らず入口ポ
ート10から流入される流体のほぼ全量を常に出口ポート
11に流通させて補助機器類62に送入させるとともに、ハ
ウジング２内のリーク油をリーク出口ポート12から装置
外に排出するようになっている。

作用 前記のように装置にあっては、入力軸22を回動するこ
となく切換弁18を中立位置におくと、ポンプによって入
口ポート10に流入された油は、増幅部６に流通されるこ
となく切換弁18を経て直接ほぼ全量が出口ポート11に流
通されて補助機器類62の駆動源として使用され、また入
力軸22を回動して切換弁18を変位位置から最大変位位置
にもたらすと、入口ポート10からの油は切換弁18によっ
て増幅部６に流通されて、この油の圧力によるトルクを
発生して、これが出力軸32に伝達され、この油はほぼ全
量が出口ポート11に流通されて補助機器類62の駆動源と
して使用され、前記全位置においてバルブハウジング２
の各部に生ずるリーク油は、リーク出口ポート12を介し
て装置外へ排出される。

実 施 例 第１〜第８図に示す実施例において、その多くの部分
は前記した特公昭34−7257号公報にみられるように、公
知に属するものであるが、これにつき説明する。

１はトルク増幅装置本体、２はハウジングを示し、第
１図においてこのハウジング２の左端に第１エンドキャ
ップ３がボルト４によって結合され、反対側の右側には
第１スペーサ板５、増幅部６、第２スペーサ板７及び第
２エンドキャップ８が順次配置され、これらがボルト９
によってハウジング２に結合されている。

ハウジング２には半径方向の入口ポート10、補助機器
類62に油を供給する出口ポート11及び内部洩れをタンク
に戻すリーク出口ポート12が形成され、中心孔13にはこ
れらのポートと連通する環状溝14,15,16が形成されてい
る。

中心孔13には切換弁18が回転可能に配置され、この切
換弁18は回転可能なスプール19及びこれと協働するスリ
ーブ20とからなっており、スプール19の一端には入力軸
22が一体的に連結されている。

第１図において23は第２図に示すように、スプール19
及びスリーブ20に設けられた透孔に両端が嵌入したセン
タリングばね、24は第３図に示すようにその両端がスプ
ール19の透孔25を円周方向に移動可能に貫通した後スリ
ーブ20の透孔で支持されたストッパピン、27は駆動軸を
それぞれ示す。駆動軸27の一端には２又部が設けられて
ここにストッパピン24が貫通し、他端にはスプライン付
頭部28が設けられている。増幅部６は内歯部材29と、内
歯部材29の内歯と噛合し、それより１枚少い歯をもち、
内歯部材29内に偏心的に設けられて自転と公転とを行う
外歯部材30とを有し、外歯部材30の中心孔31にはスプラ
インが設けられて、このスプラインに駆動軸27の頭部28
のスプラインが係合している。

増幅部６に隣接する第２エンドキャップ８内には、出
力軸32が回転可能に配置され、この出力軸32は増幅部６
側に開口した凹部33を有し、その底部にスプライン34が
形成されている。そして増幅部６の外歯部材30の中心孔
31及び出力軸32の凹部33内に伝動軸35が配置され、伝動
軸35の両端に中心孔31のスプライン及び凹部33のスプラ
インにそれぞれ係合するスプラインを有する頭部36,37
が設けられている。

スリーブ20には第５図に示すように、ハウジング２の
環状溝14,15,16にそれぞれ連通する複数の透孔41,42,43
及び透孔41,42の軸方向中間に位置する透孔44が設けら
れており、透孔41,42は一方が他方に対して円周方向中
間位置となるように円周方向に等間隔をもって配置さ
れ、これらの透孔41,42の軸方向中間には、それらのピ
ッチの1/2をもって透孔44が配置されている。

スプール19には第５図に示すように、透孔41,42,43に
連通する環状溝45,46,40が設けられ、環状溝45,46には
その対向する側に、透孔41,42の中間において平行に延
びる複数の軸方向溝47,48がそれぞれ設けられている。
そしてこれらの溝47,48はスプール19のスリーブ20に対
する相対的回転により、後記するように透孔44にそれぞ
れ連通し、または遮断されるようになっている。

ハウジング２には、第４図に示すように透孔44と連通
する半径方向流路39及びこの流路39と増幅部６の圧力室
を連通する軸方向流路38が設けられている。

前記のものにつきその作動を説明する。

（１）基本作動 第１〜第４図において、入力軸22を左右いずれかの方
向に回動すると、センタリングばね23がたわんで入力軸
22すなわちスプール19と、スリーブ20との間に角変位を
生ずる。この角変位によって後記するように入口ポート
10から流入した高圧油が内外歯部材29,30によって構成
される圧力室に流入し、この高圧油によって外歯部材30
に発生する大トルクを伝動軸35を介して出力軸32に伝達
し、このようにして仕事を終えた油は出口ポート11から
補助機器類62に送出される。この際外歯部材30の回動が
駆動軸27、ストッパピン24を介してスリーブ20に伝達さ
れ、当初の角変位を打消す作用が生じ、これら一連の作
動によってセンタリングばね23をたわませるだけの小さ
なトルクにより、出力軸32に大トルクがえられることと
なる。

（２）バルブ中立時の作動 このときのスプール19とスリーブ20の相対的位置関係
を示すのが第５図（Ａ）及び第６図である。

この場合には、ポンプ60によって入口ポート10から流
入した油は、環状溝14、スリーブ20の透孔41、スプール
19の溝45,47を介して、溝47とスリーブ20の透孔44によ
って形成されるオリフィス49から透孔44に入る。ついで
透孔44とスプール19の溝47によって形成されるオリフィ
ス50を経由し、スプール19の溝48,46を通り、スリーブ2
0の透孔42からバルブハウジング２の環状溝15を通って
出口ポート11に流れる。

このような中立時にあっては、オリフィス49,50は同
一面積であるため、増幅部６へ通じる複数の透孔44の圧
力はすべて同一となり、したがってトルク増幅機能は発
揮されない。

出口ポート11に高圧が作用したときには、スプール19
とスリーブ20との間、スリーブ20とハウジング２との間
の円筒状隙間、ハウジング２と第１のスペーサ板５との
間、第１スペーサ板５と内外歯部材29,30との間、内外
歯部材29,30と第２スペーサ板７との間、第２スペーサ
板７と第２エンドキャップ８との間の平面状隙間より油
がリークし、このようにしてリークした油は凹部33に入
る。そして凹部33に入った油はスプール19の透孔25、環
状溝40を介して、スリーブ20の透孔43、ハウジング２の
環状溝16、連通孔56を経てリーク出口ポート12に流れ、
ここから第６図点線に示す管路を経てタンク63に戻流す
る。

このような凹部33とリーク出口ポート12との連通状態
は、下記の右変位時及び右最大変位時にあっても保持さ
れるので、凹部33の圧力はタンク63の圧力と同一の低圧
に保持される。

このことから、入口ポート10、出口ポート11に高圧が
かかっても、入力軸22と出力軸32とのシール17には、凹
部33と同一の低圧がかかることとなり、シール17の寿命
を長くし、またリーク出口ポート12はわずかなリーク油
をタンク63に戻すだけでよいので小さな透孔でよいこと
になる。

このようにしてこの場合には、入口ポート10から流入
した油のほぼ全量をもって、他の補助機器類62を作動す
ることができる。

（３）バルブ右変位時の作動 このときのスプール19とスリーブ20の相対的位置関係
を示すのが第５図（Ｂ）及び第７図である。

これは入力軸22を右方向に回動した場合であり、この
場合には入口ポート10から流入した油は、環状溝14、ス
リーブ20の透孔41、スプール19の環状溝45、溝47の順に
流れる。この場合にはスプール19の溝47とスリーブ20の
透孔44とで２つのオリフィス51,53が形成され、オリフ
ィス51は大きな開口面積を有し、オリフィス53は小さな
開口面積となる。

このようなオリフィス53から流れた油は、透孔44、透
孔44と溝48で形成されるオリフィス54、溝48、環状溝4
6、透孔42を経由して出口ポート11に流れるが、オリフ
ィス53の開口面積が小さいので、溝47の油は高圧とな
り、この高圧油がオリフィス51から透孔44に入り、透孔
44と溝47によって構成されるオリフィス52からも出口ポ
ート11へ流れる。また透孔44の高圧油は、ハウジング２
の透孔39,38及び第１スペーサ板５の透孔55を通って増
幅部６に入り、外歯部材30を回転させ、伝動軸35を介し
て大きなトルクを出力軸32に伝える。

このようにして増幅部６で仕事をした油は、増幅部６
の圧力室から第１スペーサ板５の透孔55を復流して、ハ
ウジング２の透孔38,39を経て、スリーブ20の透孔44を
通り、オリフィス54、溝48、環状溝46、透孔42を通って
出口ポート11に戻流する。この場合ハウジング２の複数
の透孔39の１つが中立となり、残りの半分ずつが増幅部
６への入り用と戻り用とになる。これは通常よく知られ
ていることであるから説明を省略する。

前記のことからこの場合もバルブ中立時におけると同
様に、入口ポート10から流入した油はほぼその全量が出
口ポート11から補助機器類62に送入されることがわか
る。

（４）バルブ最大右変位時 このときのスプール19とスリーブ20の相対的位置関係
を示すのが第５図（Ｃ）及び第８図 である。

これは入力軸22をさらに右方向に回動して、入力軸22
すなわちスプール19とスリーブ20との間の角変位が最大
となり、ストッパピン24が透孔25の一方の終端壁に係合
したときである。

この場合には、第５図（Ｃ）にみられるように、同図
（Ｂ）で開口していたオリフィス52,53がブロックされ
て、油がこれらを通ることができないが、オリフィス5
1,54によってトルクを発生させ、前記のときと同様に入
口ポート10から流入した油は、ほぼその全量が補助機器
類62に送入される。

前記（３）（４）の場合において、例えば車両のステ
アリングにおいて、車輪エンドに達したときのように出
力軸32が拘束されるような場合には、ポンプ60と入口ポ
ート10との間に設けられた図示しないリリーフ弁が作動
して、入口ポート10に全ポンプ吐出量が流入しないこと
もある。ところでこの発明にあっては、第６図に示すよ
うに出口ポート11と補助機器類62とを連結する管路に、
ポンプ60からのリリーフ弁61を有する管路を連結したの
で、前記の場合にあっても補助機器類62への油の供給量
が変更することがない。

バルブ左変位時は前記と方向が反対なだけであるから
説明を省略する。

発明の効果 この発明は前記のようであって、ハウジングにリーク
出口ポートに設けるとともに、出口ポートを補助機器類
に直接連通させ、切換弁の作動のいかんに拘らず、入口
ポートから流入される流体を常に出口ポートに流通させ
て補助機器類に送入させるとともに、ハウジング内のリ
ーク油をリーク出口ポートから装置外に排出するように
なっているので、切換弁がどのような作動位置となって
いても、ポンプの吐出量のほぼ全量の油を補助機器類の
作動のために利用することができて、馬力ロスの低減を
可能にして、性能を一定に保つことができて、従来必要
とされた大容量の大型ポンプとせずに、小型のポンプを
使用することができ、その構造は簡単で操作も容易であ
って安価で提供することができ、また装置内部のリーク
油を増量による内圧の上昇をリークを出口ポートを介し
て油を排出することによって防止して、内圧上昇による
装置内部の故障の発生を防止することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の一部縦断正面図、第２、第
３図はそれぞれ同上の一部の縦断側面図、第４図は同上
の切換弁が中立位置にある際の要部の線図的概略図、第
５図は同上の切換弁を異る作動状態をそれぞれ（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）として展開した一部の平面図、第６図は同
上の切換弁が中立位置にある際の要部の線図的概略図、
第７図は同切換弁のバルブ右変位時の線図的概略図、第
８図は同切換弁のバルブ最大右変位時の線図的概略図、
第９図は従来のこの種の装置の第６図と同様の概略図で
ある。 １……トルク増幅装置本体 ２……ハウジング、3,8……エンドキャップ ６……増幅部、10……入口ポート 11……出口ポート、12……リーク出口ポート 13……中心孔、18……切換弁 22……入力軸、23……センタリングばね 24……ストッパピン、27……駆動軸 29……内歯部材、30……外歯部材 32……出力軸、33……凹部 35……伝動軸、60……ポンプ 62……補助機器類

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口ポート、出口ポートをもつハウジング
   と、このハウジング内に設けた内歯部材と、この内歯部
   材内にあってこれと噛合し、自転と公転とをする外歯部
   材とを有する増幅部と、前記各ポートと増幅部との流体
   の流通を制御する切換弁と、この切換弁を作動する入力
   軸と、前記増幅部の動力によって作動する出力軸と、前
   記入口ポートに作動油を供給するポンプとを具えた油圧
   式トルク増幅装置において、前記出口ポートを補助機器
   類に直接連通させ、切換弁の位置のいかんにかからず、
   入口ポートから流入される流体のほぼ全量を出口ポート
   に流通させて補助機器類に送入させ、ハウジングにはリ
   ーク出口ポートを設け、ハウジング内のリーク油をこの
   リーク出口ポートから装置外に排出することを特徴とす
   る油圧式トルク増幅装置。