JP2936490B2 - 低速高トルクジェロータモータおよびその弁装置 - Google Patents

低速高トルクジェロータモータおよびその弁装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、低速高トルクジェロータモータなどの回転
流体圧装置、特に体積効率および機械効率の両方を向上
させる低速高トルクジェロータモータおよびその弁装置
に関するものである。
（従来の技術・発明が解決しようとする課題） 本発明に関連の形式の低速高トルクジェロータモータ
は、その弁作用の方法により、一般的に「スプール弁」
モータと「円板弁」モータとに分類される。ここで用い
る「スプール弁」とは、ほぼ円筒状の弁部材であって、
スプール弁の円筒形の外表面と周囲のハウジング部材の
隣接円筒形表面との間で弁作用が行われるものである。
本発明の譲受人が市販用に製造している形式の典型的な
スプール弁モータでは、スプール弁がモータの出力軸と
一体化している（本発明の譲受人に譲渡されている米国
特許明細書第4,592,704号を参照されたい）。
典型的なスプール弁モータでは、横負荷（出力軸に半
径方向に加えられる負荷）がスプール弁に伝達されるた
め、ハウジングに形成された円筒形のスプール孔と係合
できる１つまたは複数の軸受またはジャーナル面をスプ
ール弁に設けることが必要となる。そのような軸受面に
より、スプール弁の全体寸法、複雑さ、および加工費用
が増加する。そのような軸受面が設けられていることも
一因になって、スプール弁モータは熱衝撃を受ける。す
なわち熱い油圧流体が低温のモータへ流入することによ
って、スプール弁が膨張して、スプールが孔内で熱焼付
きを起こす。また、当業者には理解されるであろうが、
スプール弁モータにおいて、ドッグボーン軸（駆動軸）
がトルクを直接的にジェロータギヤからユーザーの内側
スプライン付き装置（例えばホイールハブ）に伝達する
ようにした「軸受なし」形式のものをユーザーに提供す
ることは当然ながら不可能である。
スプール弁モータの弁の正確な動作タイミングは、ス
プール弁と（体積室を形成する）ジェロータリングとの
間の正確な回転関係によって得られる。スプール弁を駆
動するドッグボーン軸は、トルクをジェロータから出力
軸へ伝達する。従って、トルク伝達スプライン連結部
（星形部材およびドッグボーン間、またはドッグボーン
および出力軸間）の磨耗によって、スプール弁の動作タ
イミングが変化する。
本発明に関連の典型的なスプール弁モータのさらなる
欠点は、圧力の増加に伴ってスプール弁モータの容積効
率が大幅に減少することである。典型的なスプール弁モ
ータのスプール弁は、約2,000psi（13.79MPa）の作動圧
力差を受けた場合、約0.001インチ（0.025mm）の直径方
向の「つぶれ」すなわち全体寸法の減少を生じることが
わかっている。このようにスプール弁がつぶれることに
より、スプール弁の外表面とスプール孔との間の半径方
向隙間が増加するため、隣接した高圧域と低圧域との間
でのポート間を短絡する漏れが生じて、容積効率が相当
に低下する。
スプール弁モータのおもな利点の１つは、モータの出
力トルクのごくわずかがスプール弁を駆動するために用
いられるだけであることである。このため、一般的なス
プール弁モータの容積効率は比較的高い。
従って、本発明の目的は、一般的なスプール弁モータ
の高い機械効率特性を維持しながらスプール弁モータの
様々な欠点を解決できる改良形低速高トルクジェロータ
モータを提供することである。
本発明のさらなる目的は、スプール弁の加圧によるつ
ぶれの問題をほぼ解決することによって容積効率を従来
形スプール弁モータよりも相当に向上させた改良形スプ
ール弁モータを提供することである。
ここで用いる「円板弁」モータとは、弁部材がほぼ円
板形であって、円板弁の（回転軸線に垂直な）横方向表
面と隣接の静止横方向表面との間で弁作用が生じるよう
にしたモータである（本発明の譲受人に譲渡されてお
り、参考として本説明に含めた米国特許第3,572,983号
を参照されたい）。
本発明の譲受人によって製造されている一般的な円板
弁モータは、同様なスプール弁モータよりも製造費用が
比較的高い。費用が高くなる１つの理由として、円板弁
モータには一種の軸方向圧力バランス機構が必要であ
り、本発明の譲受人によって市販用に製造されているモ
ータでは、この機構によって実際には圧力の「オーバー
バランス（過度釣合）」すなわち円板弁を静止弁表面に
押し付ける正味力が与えられる。円板弁が真に軸方向に
つり合っていれば、弁部材の「剥離」（すなわち静止弁
からの円板弁の軸方向分離）が発生しやすく、これによ
ってクロスポート漏れが大きくなり、モータが停止して
しまう。しかし、円板弁の剥離はバランス機構の圧力オ
ーバーバランスによってほとんど防止できる。
一般的な円板弁モータの大きな欠点の１つは、上記の
ように円板弁に加える必要がある圧力オーバーバランス
に起因するものである。円板弁を駆動するために必要な
トルクがモータの正味トルク出力から差し引かれるた
め、円板弁を隣接の静止弁表面と摺動密封係合するよう
に付勢するオーバーバランス力によって円板弁モータの
機械効率が低下する。
円板弁モータのおもな利点の１つは、円板弁と静止弁
表面との間が密封係合しているため、モータに加わる圧
力差が大きくなっても、モータの容積効率はわずかしか
低下しないことである。
（課題を解決するための手段・作用） 本発明の以上の目的およびその他の目的は、流体入口
および流体出口手段を形成したハウジング手段を含む形
式の回転流体圧装置を提供することによって達成され
る。流体エネルギ変換式変位手段がハウジングに設けら
れており、ハウジングに対して回転および軌道運動する
部材を含み、その回転および軌道運動に対応して膨張お
よび収縮流体体積室を形成するようになっている。弁手
段がハウジングと協働して、流体入口と膨張体積室との
間を、また収縮体積室と流体出口との間を流体連通して
いる。本装置には、入出力軸と、変位手段の回転運動を
する部材と入出力軸との間でトルクの伝達を行う手段と
が設けられている。弁手段は、ほぼ円筒形のスプール弁
部材を有しており、これは一対の端面を備え、その外側
円筒形表面に弁通路が形成されている。スプール弁は、
変位手段の回転運動をする部材の回転速度で回転する。
ハウジング手段は、スプール孔を形成してスプール弁部
材を取り囲む弁ハウジング部を有しており、これにはさ
らに複数のメータ通路が形成され、その各々が流体体積
室の１つに流体連通している。
本回転流体圧装置は、スプール弁部材および弁ハウジ
ング部が変位手段の入出力軸の反対側に配置されている
ことを特徴としている。これにより、スプール弁部材
は、入出力軸に作用する横荷重を受けることがなく軸受
面が不要となり、また、ほぼ中実にすることができ、中
実にすることによってスプール弁部材は所定の流体圧の
力に対して大したつぶれを伴わずに耐えることができ
る。
本回転流体圧装置はさらに、弁ハウジング部が厚肉の
外側ハウジング部分と、スプール孔を形成した薄肉の内
側ハウジング部分とを含むことを特徴としている。内側
ハウジング部分は、少なくとも所定の流体圧の相当力に
等しい予荷重力で内側ハウジング部分に予荷重を加える
ことができる締め代で外側ハウジング部分内に圧入（締
り嵌め）されているので、内側ハウジング部分は所定の
流体圧の力に対してスプール孔の大きな膨張を伴わずに
耐えることができる。
（実施例） 次に、図面を参照しながら説明するが、これらは本発
明を制限するものではなく、第１図は本発明による低速
高トルクジェロータモータを示している。第１図に示さ
れている油圧モータは、複数の部材を複数のボルト11な
どによって結合して構成されている。モータには、取り
付けフランジ15を備えた軸支持ケーシング13と、ジェロ
ータ変位機構17と、ポートプレート19と、弁ハウジング
部21と、端部キャップ23とが設けられている。
ジェロータ変位機構17は公知であって、本発明の譲受
人に譲渡されている米国特許第4,533,302号に開示され
ており、ここでは簡単に説明するのみとする。すなわ
ち、ジェロータ変位機構17は、内側に歯を付けたリング
部材25の内部に、リング部材25よりも１つ数が少ない歯
を外側に付けた星形部材27を偏心配置して構成されてい
る。本実施例では、星形部材27がリング部材25に対して
軌道および回転運動するようになっており、この軌道回
転運動により、複数の膨張および収縮流体体積室29が形
成される。当業者には明らかなように、本発明は、リン
グ部材が固定して星形部材が軌道回転運動する装置に限
定されず、リングまたは星形部材が軌道運動または回転
運動をするようにしてもよい。さらに、本発明は流体変
位機構として必ずしもジェロータに限定されない。
第１図に示すように、モータの軸支持ケーシング13内
に出力軸31が配置されて、適当な軸受組33および35によ
ってその中に回転可能に支持されている。軸受組35の前
端部に隣接した位置に、軸受保持器／スナップリングア
センブリ36が配置されている。軸31に一組の内側直線状
スプライン37が設けられており、それと係合するよう
に、主駆動軸41の前端部に一組の外側冠状スプライン39
が形成されている。主駆動軸41の後端部に別の一組の外
側冠状スプライン43が形成されており、星形部材27の内
径部分に形成された一組の内側直線状スプライン45と係
合している。本実施例では、リング25に７つの内歯が設
けられ、星形部材27に６つの外歯が設けられている。従
って、星形部材27が６回軌道運動することにより、それ
が完全に一回転し、主駆動軸41および出力軸31が一回転
する。ここで使用する「入出力軸手段」とは、出力軸31
または主駆動軸41のいずれかのことであることは、当業
者には理解されるであろう。
星形部材27の内側スプライン45と係合するように、さ
らに一組の外側スプライン47が弁駆動軸49の一端部の周
囲に形成されており、弁駆動軸49の他端部には別の一組
の外側スプライン51が形成されて、弁スプール55の内周
に沿って形成された一組の内側スプライン53と係合して
いる。弁スプール55は弁ハウジング部21内に回転可能に
配置されているが、この両者については詳細に後述す
る。
第１図に示すように、ポートプレート19には複数の流
体通路57（第１図にはそのうちの２つだけを示す）が形
成されており、その各々は隣接の体積室29と継続的に流
体連通するように配置されている。本実施例では、リン
グ部材25に７つの内歯が設けられ、従って７つの流体体
積室29が形成されているので、７つの流体通路57が設け
られている。
第２図および第３図を第１図と比較すればわかるよ
う、第２および第３図は、弁ハウジング部21が半径方向
に拡大されて示されている第２図には、弁ハウジング部
21および弁スプール55の横方向平面が示されている。弁
ハウジング部21には複数の流体通路59（メータ通路とも
呼ぶ）が形成されており、本実施例ではこれらは弁ハウ
ジング部21の軸方向の全長に渡って設けられている（第
１図参照）。各メータ通路59は流体通路57の１つと開放
流体連通しており、従って、第２図に示すように、７つ
（Ｎ＋１個）のメータ通路59が設けられている。
弁ハウジング部21には、ほぼ円筒形の内表面63を備え
て流体入口ポート65および流体出口ポート67を有する外
側ハウジング部分61が設けられている。外側ハウジング
部分61にはさらに、入口ポート65と内表面63との間を連
通する流体通路69と、流体出口ポートと内表面63との間
を連通する流体通路71とが形成されている。
第４および第５図（第３、第４および第５図は同じ尺
度であることに注意されたい）に示すように、弁ハウジ
ング部21にはさらに、第２図からわかるようにはぼ円筒
形であって、ほぼ円筒形の外表面75を備えている内側ハ
ウジング部分73が設けられている。第１、第４および第
５図では内側ハウジング部分73がまったく同じ向きに配
置されており、第５図が外側平面図ではなく断面図であ
ることが、第４図と第５図との唯一の違いであることに
注意されたい。内側ハウジング部分73には、流体通路69
を介して入口ポート65と開放流体連通している流体ポー
ト77（第４図のみに示されている）が設けられている。
同様に、内側ハウジング部分73には、流体通路71を介し
て出口ポート67と開放流体連通している流体ポート79
（第４図には点線で示されているだけであるが、第５図
には実線で示されている）が設けられている。
主に第５図から明らかなように、内側ハウジング部分
73にはスプール孔を有するほぼ円筒形の内表面81が設け
られており、これが弁スプール55に対する唯一の回転支
持体となっている。内側ハウジング部分73にはさらに、
流体ポート77と開放連通した前方内側環状溝83と、流体
ポート79と開放連通した後方内側環状溝85とが設けられ
ている。
第４および第５図を第２図と共に参照すれば明らかに
なるように、内側ハウジング部分73に複数の半径方向ポ
ート87が形成されており、その各々がスプール孔81とそ
れに隣接したメータ通路59とを流体連通している（第２
図参照）。従って、本実施例では、内側ハウジング部分
73に７つの半径方向ポート87が形成されている。
以降の本発明の説明で、外側ハウジング部分61は「比
較的厚く」、内側ハウジング部分73は「比較的薄い」と
表現するが、「厚い」「薄い」とは、部分61および73の
半径方向の寸法について言うものである。以降の説明か
ら当業者には理解されるであろうが、外側ハウジング部
分61が比較的厚くなっているのは、半径方向に大きく撓
んだり膨張することなくモータの定格流体圧を受けるこ
とができるようにするためである。同様に、内側ハウジ
ング部分73が比較的薄くなっているのは、それが外側ハ
ウジング部分61内に圧入されて、外表面75を内表面63と
密着係合させるためである。第２図に示すように、内側
ハウジング部分73を外側ハウジング部分61内へ圧入する
ことによって得られる結果の１つとして、部分73および
61が協働してメータ通路59を形成するため、メータ通路
59を加工する必要がなくなる。
単に密封係合させるために内側ハウジング部分73が外
側ハウジング部分61内へ圧入されているだけではないこ
とが、本発明の１つの重要な特徴である。すなわち、圧
入がモータの定格圧力に関連して行われることが、本発
明の重要な特徴である。例えば、モータが3,000psi（2
0.68MPa）で連続作動するように定格されている場合、
内側ハウジング部分73と外側ハウジング部分61とのあい
だの締め代は、圧入後に得られる内側ハウジング部分73
に対する半径方向の予荷重が3,000psi（20.68MPa）での
定格連続圧力の加圧流体によって加えられる半径方向力
にほぼ等しく、従ってそれとつり合うように選択する必
要がある。このように圧入予荷重と所定の流体圧力レベ
ルとを一致させることにより、その所定圧力でモータが
作動する間にスプール孔81が大幅に半径方向に膨張する
ことがなくなる。
当業者には明らかなように、圧入予荷重は連続格圧力
より高い圧力レベルに合わせるか、幾分低い圧力に合わ
せるかは、モータの設計者の選択するところである。例
えば、本発明の開発中に、外側ハウジング部分61に対す
る内側ハウジング部分73の締め代を約0.005〜0.006イン
チ（0.13〜0.15mm）にすれば、4,000psi（27.58MPa）の
モータの作動に対応する予荷重が得られ、従って4,000p
si（27.58MPa）のモータの作動では内側ハウジング部分
73が大きく膨張することがないことがわかった。
当業者には明らかであろうが、「圧入」または「締め
代」等の表現をここで使用することによって内側および
外側ハウジング部分の組み立て方法を限定するものでは
なく、以降に上記表現およびその他の同様な表現を使用
した場合にも、同じ結果が得られる他の方法も含まれる
ものと理解されたい。例えば、内側および外側ハウジン
グ部分の組み立ては熱収縮ばめで行ってもよい。
次に、第６および第７図を参照しながら、弁スプール
55について詳細に説明する。第７図に示すように、弁ス
プール55がほぼ中実である、すなわちある所定の圧力レ
ベルでモータが作動した時にスプールの大きなつぶれを
生じないようにできる十分な半径方向厚さを備えている
ことが、本発明の１つの重要な特徴である。ここで使用
する「つぶれ」とは、弁スプール55の外径が減少するこ
とを意味する。
好ましくは、弁スプール55がつぶれを生じずに耐える
ことができる上記の「所定圧力」は、内側ハウジング部
分73に対する予荷重に一致した所定圧力と同じになるよ
うに選択する。言い換えれば、ハウジングおよび弁スプ
ールの両者は、スプール弁が膨張せず、また弁スプール
につぶれが生じず、従って容積効率が急激に低下しない
所定圧力で作動するように設計される。
弁スプール55は、ポートプレート19側の前端面89と、
端部キャップ23側の後端面91とを備えている。弁スプー
ル55にはさらに、複数の前方軸方向スロット93と、複数
の後方軸方向スロット95とが設けられている。軸方向ス
ロット93は端面89で開放しており（第２図参照）、また
第６図に示すように、軸方向スロット95は端面91で開放
している。軸方向スロット93および95は軸方向において
互いに重なっているため、スロット93および95の各々は
各半径方向ポート87と交互に完全に連通して、当業者に
は公知の形式の低速整流弁連通をもたらすことができ
る。軸方向スロット93および軸方向スロット95は、弁ス
プール55の外周回りに互い違いになるように配置されて
いる。当業者には公知のように、７つの体積室29とそれ
ぞれ７つの流体通路57、メータ通路および半径方向ポー
ト87が設けられているため、弁スプール55には６つ（Ｎ
個）の軸方向スロット93と６つの軸方向スロット95が設
けられている。
各軸方向スロット93と連通するように軸方向通路97が
形成されており、また各軸方向スロット95と連通するよ
うに軸方向通路99が形成されている。軸方向通路97の各
々は端面91に形成されている圧力バランス凹部101に開
放している。同様に、第２図にも示すように、軸方向通
路99の各々は端面89に形成されている圧力バランス凹部
103に開放している。弁スプール55を軸方向に（円板弁
のように圧力オーバーバランスではなくて）圧力バラン
スさせることによって弁スプールを回転させるために必
要なトルク量を非常に小さくして、モータの機械効率が
大幅に低下しないようにすることが本発明の重要な特徴
である。ここで「軸方向に圧力バランスさせる」とは、
モータに加わる圧力差に関係なく、弁スプールに作用し
てそれを前方へ付勢する流体圧力の力が、弁スプールに
作用してそれを後方へ付勢する流体圧力の力にほぼ等し
くなる、すなわちそれとつり合うことを意味する。
そのような軸方向の圧力バランスを得るためには、本
発明の本質的な特徴ではないが、各圧力バランス凹部10
1の断面積がそれぞれの対応の軸方向スロット93の断面
積とはぼ同じになるようにすることが好ましい。同様
に、各圧力バランス凹部103の断面積がそれぞれの対応
の軸方向スロット95の断面積とほぼ同じになるようにす
る。凹部101,103およびスロット93、95の断面積とは、
第２および第６図に示されている面積、すなわち回転軸
線に直交する平面で測定した面積のことである。
弁スプール55の中心に形成された軸方向通路105が、
内側スプライン53の内部の前方凹部を中央圧力バランス
凹部107に連通させている。前述の理由から凹部107の断
面積は、内側スプライン53によって形成される断面積と
ほぼ同じにする。前述のように、弁スプール55は、つぶ
れを生じずに所定の圧力に耐えることができることか
ら、軸方向通路105が設けられてはいるが、「ほぼ中
実」であると言える。
前述したように、従来形スプール弁モータが弁スプー
ルの端部に軸受部分を必要としていた理由の１つは、十
分な横負荷に耐える能力を与えることである。そのよう
な従来形スプール弁では、端部軸受面と（第７図のスロ
ット93および95のような）軸方向スロットとの間に環状
溝が形成されていた。従って、従来形スプール弁の１つ
の欠点は、それを粉末金属または焼結金属部品として簡
単に製造できないことであった。本発明の１つの重要な
特徴は、弁スプール55の円筒形外表面に環状溝が形成さ
れておらず、また端部に円筒形軸受面がないことから、
粉末金属または焼結金属部品として簡単に製造できるこ
とである。また、弁スプール55の形状から、円筒形外表
面に対する唯一の加工段階として心なし研削が容易であ
る。外表面を心なし研削できることと、弁スプール55が
比較的短いことから、弁スプール55の外表面と隣接のス
プール孔81との間の隙間を小さくすることができ、これ
によってさらにモータの容積効率を向上させることがで
きる。
当業者には第１図から明らかであるが、弁スプール55
に少しの軸方向端部すきまを設けて、それが弁駆動軸49
によって駆動された時に自由に回転できるようにする必
要がある。必要な端部すきまは２つの方法で得られる。
１つの方法として、弁スプール55および弁ハウジング部
21の軸方向端面を、それらの軸方向の全長が同じになる
ように研削してから、ハウジングに挾み金を当てる。別
の方法では、弁スプール55を弁ハウジング部21よりも幾
分短くなるように研削する。容積効率を低下させるほど
の漏れを生じるほどに大きくならず、弁スプールを回転
させるために必要なトルクを増加させないことができる
適当な端部すきまは、不必要な実験を行わなくとも、当
業者であれば容易に決定できるであろう。
本発明の構造の別の利点は弁開閉時期に関するもので
ある。前述したように、ほとんどのスプール弁モータで
は、モータのトルク伝達主駆動軸でもあるドッグボーン
駆動軸によってスプール弁が駆動される。従って、主駆
動軸のスプラインの摩耗、または、主駆動軸の「ワイン
ドアップ（回転振れ）」によって弁開閉時期が変化す
る。本発明では、弁スプール55が別体の弁駆動軸49によ
って駆動されるが、これは円板弁モータに一般的に用い
られている駆動形式と同じである。しかし、弁スプール
55は、一般的な円板弁にようにオーバーバランスさせる
のではなく、軸方向に釣り合わせることができるので、
弁スプールを駆動するために必要なトルク量は非常にわ
ずかであり、それによる機械効率の損失は無視できる程
度である。
スプール弁および円板弁モータに精通している当業者
には明らかなように、本発明のさらなる利点は、スプー
ル弁が本来備えている利点の１つ、すなわちスプール弁
の場合の隣接ポート（またはスロット93および95）間の
シール表面の量が円板弁の場合よりも大きいことに関連
したものである。この利点に関連して、円板弁を小さく
した場合、ポート間を短絡する漏れが増加しやすくなる
ため、比較的小型のモータに円板弁構造を用いることが
できないという事実がある。それに対して、本発明の改
良形スプール弁構造は特に比較的小型のモータに使用す
るのに適しており、ポート間を短絡する漏れに関する大
した心配をしないで円板弁構造よりもはるかに小型で安
いモータに使用することができる。
次に、第８、第９および第10図を参照しながら本発明
の別の実施例を説明するが、第１〜第７図に示されてい
る実施例と同じ部材には同じ参照番号が付けられてお
り、変更部材は同じ参照番号にａを付けて示し、新しい
部材は109から始まる参照番号を付けて示す。
第８図の実施例では、ポートプレート19がなく、従っ
てジェロータギヤ組17aが弁ハウジング部21aの直ぐ隣り
に配置されており、各メータ通路59aは各体積室29と直
接的に連通しており、また端部キャップ23もなく、弁ハ
ウジング部21aがほぼカップ形をしている。ポートプレ
ート19および端部キャップ23をなくすことにより、モー
タの全長を短くすることができるという利点が得られる
が、当業者には明らかなように、星形部材27の回転運動
を弁スプール55に伝達するために弁駆動軸49以外の何か
を使用する必要がある。
従って、第８、第９および第10図の実施例では、変更
形の内側に歯を付けたリング部材25aにはローラ部材109
から成る９この内歯が設けられており、リング25a内に
８この外歯すなわち円形突部を設けた変更星形部材27a
が配置されている。星形部材27aの第８図において左端
部側に４個の円筒形の大きい開口111が形成されてお
り、これは、第９図に示すように、内側スプライン45の
半径方向の直ぐ外側に配置しても、あるいは隣接したス
プライン間の間隔を実際に遮断するように設けてもよ
い。各開口111内にはほぼ円筒形の駆動ピン部材113が設
けられている。好ましくは、星形部材27aに形成された
開口111の長さは、各ピン113の全長の約半分を収容でき
る大きさにする。
第８および第10図に示すように、弁スプール55aは第
１図の実施例に示されているものとは幾分異なってい
る。第９図に示すように、９個の体積室29aが設けられ
ており、従って９このメータ通路59aが設けられてい
る。従って、当業者には明らかであるように、弁スプー
ル55aには８この軸方向スロット93aと８この軸方向スロ
ット95aとが設けられている。第８図に示されている弁
スプール55aの実施例では、軸方向スロット93aおよび95
aが軸方向に弁スプール55aの端面まで延出しておらず、
従来形のスプール弁モータの軸方向スロットの方に似て
いることに注目する必要がある。当業者には明らかであ
るように、軸方向スロット93aおよび95aは本来的に弁ス
プール55aを軸方向に圧力バランスさせるので、第８図
の実施例は第１図の実施例の軸方向通路97、99および圧
力バランスリセス101、103を必要としない。
また、第８および第10図に示すように、弁スプール55
aの前端面89aには４この穴ぐり115が設けられており、
その各々に１本の駆動ピン113の後半分が収容されてお
り、好ましくは各穴ぐり115の大きさは各駆動ピン113が
その中に圧入されるように選択する。軌道運動もする一
方の部材（星形部材27a）から別の部材（弁スプール55
a）へ大径の穴に嵌めたピンで回転運動を伝達する全体
的概念は公知である。また、各穴ぐり111の直径を駆動
ピン113の直径にジェロータ組17aの偏心距離の２倍を加
えたものにしなければならないことも一般的に公知であ
る。従って、第２実施例では、第１図の6:7のギヤ組よ
りも偏心距離が比較的短く、そのため穴ぐり115をさほ
で大きくしなくてもよい第９図に示されている8:9のギ
ヤ組などのジェロータギヤ組を用いるのが好ましい。
第10図に示すように、弁スプール55aの前端面89aには
軸方向通路105から弁スプール55aの外表面まで半径方向
に４本の溝117が、それぞれ対応の穴ぐり115と交差する
ように設けられている。溝117はピン113に潤滑油を供給
するためのものであり、潤滑油源は、軸方向通路105か
ら半径方向外向きに流れる漏れ流体か、または弁スプー
ル55aと弁ハウジング21aとの間の部分から半径方向内向
きに流れる漏れ流体である。
本発明のモータは、効率に関する性能を改良すること
ができる。スプール弁を用いた構造であるから、背景説
明で述べた理由から、モータは一般的な円形弁構造より
も機械効率が高い。同時に、内側ハウジング部分73が圧
入され、また弁スプール55が比較的中実になっているた
め、一般的なスプール弁モータよりも容積効率が高い。
当業者には公知のように、全体効率は数学的に機械効率
と容積効率の積であるから、本発明のモータは従来形の
スプール弁および円板弁のいずれよりも全体効率が大幅
に高くなる。
本発明のモータには、上記効率以外にも利点がある。
そのような利点の１つとして、軸受なしの形式をユーザ
ーに提供できる改良形スプール弁モータ（従って機械効
率が高いモータ）を提供できる。第１図に示されている
モータを軸受なし形式に変更するために必要なことは、
軸支持ケーシング13、出力軸31および軸受組33、35を取
り除き、それ等の取り除いた部品の代わりに、前端部キ
ャップを設けて、その中心開口に主駆動軸41を挿通する
だけである。
本発明のスプール弁モータの別の利点は、モータの出
力速度で回転している部材（すなわち弁スプール55）に
端部キャップ23を介して接近できることである。例え
ば、そのように接近できることにより、端部キャップ23
内にモータ速度センサを取り付けて、その出力を電気／
電子閉ループ制御回路の入力として使用することができ
るようになる。当業者には明らかなように、一般的な従
来形スプール弁モータでは、純粋に回転運動をする端部
キャップを介して接触できる、従って速度ピックアップ
信号の取り付け部として使用できるモータ部分がない。
やはり当業者には明らかなように、一般的な従来形円板
弁モータでは、純粋に回転運動をする円板弁の端部キャ
ップを介して接触することができる。しかし、圧力バラ
ンス機構があることから、また円板弁の弁座機構によっ
て覆われていない部分は入口流体室または出口流体室に
接する部分であり、速度センサの取り付けにはセンサと
端部キャップとの間に相当に複雑で高価なシール構造を
設けることになることから、端部キャップにセンサを取
り付けることは実行できそうにない。
以上に、当業者であれば製造使用が可能となる程度に
詳細に発明を説明してきた。以上の説明を読んで理解す
れば、当業者であれば様々な変更および変化を思い付く
であろうが、そのような変更および変化は、請求の範囲
内にあれば、本発明の一部と見なされるものである。
（発明の効果） 本発明は上述のように構成したことにより、弁ハウジ
ング部は、厚肉の外側ハウジング部分に、薄肉の内側ハ
ウジング部分を所定の予荷重が得られるように締り嵌め
で圧入することにより、作動流体の圧力によってスプー
ル孔が膨張するのを防止することができる。また、スプ
ール弁を流体変位手段に対して、入出力軸手段の反対側
に配置することにより、スプール弁部材は、入出力軸に
作用する横荷重を受けることがなく軸受面が不要となっ
て容易に製造することができる。さらに、スプール弁部
材をほぼ中実にすることができ、作動流体の圧力によっ
てスプール弁部材が潰れるのを防止することができるの
で、スプール孔の膨張およびスプール弁部材の潰れを防
止することにより、これらの間の隙間の増大を防止し
て、ポート間を短絡する漏れを低減することができ、機
械効率特性を低下させることなく容積効率を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による低速高トルクジェロータモータの
軸方向断面図、 第２図は第１図の２−２線に沿った拡大横断面図、 第３図は第１図の３−３線に沿った第２図と同様な横断
面図、 第４図は本発明による弁ハウジング部の内側ハウジング
部分の第２図と同じ尺度の軸方向平面図、 第５図は第４図の内側ハウジング部分の第４図と同じ尺
度の軸方向断面図、 第６図は本発明のスプール弁の端部の第１図の左側から
見た横方向平面に沿った平面図、 第７図は第６図の７−７線に沿った尺度の軸方向断面
図、 第８図は本発明の別の実施例を示す第１図と同様な部分
軸方向断面図、 第９図は第８図の９−９線に沿った同じ尺度の部分横断
面図、 第10図は第８図の実施例のスプール弁の端部の第８図の
右側から見た横方向平面に沿った平面図である。 17……ジェロータギヤ組 27……起動回転運動星形部材 41……主駆動軸 55……スプール弁 61……外側ハウジング部分 73……内側ハウジング部分 81……スプール孔 93,95……軸方向スロット 97,99……通路 101,103……圧力バランスリセス
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−29005（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267076（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−49676（ＪＰ，Ｕ) 特許2645515（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭46−32377（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4592704（ＵＳ，Ａ) 米国特許3572983（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F03C 2/08 F16K 3/26

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体入口手段（65）および流体出口手段
    （67）を形成するハウジング手段（13,19,21,23）と、
    該ハウジング手段に組み合わされ、該ハウジング手段に
    対して回転および軌道運動して、該回転および軌道運動
    に応答して拡張、収縮する流体容積室（29）を形成する
    部材（27）を含む流体エネルギ変換変位手段（17）と、
    前記ハウジング手段と協働して、前記流体入口手段と前
    記拡張する流体容積室との間および前記流体出口手段と
    前記収縮する流体容積室との間を流体連通させる弁手段
    と、入出力軸手段（31）と、前記変位手段の回転運動す
    る部材と前記入出力軸手段との間でトルクを伝達する手
    段（41）とを備え、 前記弁手段は、一対の端面（89,91）を形成し、その円
    筒状外表面に弁通路（93,95）を形成し、前記変位手段
    の回転運動する部材の回転速度で回転させられる略円筒
    状のスプール弁部材（55）を有し、 前記ハウジング手段は、スプール孔（81）を形成して前
    記スプール弁部材を取り囲み、各々が前記流体容積室の
    １つに流体接続される複数のメータ通路（59,87）を形
    成する弁ハウジング部（21）を有し、 （ａ）前記スプール弁部材（55）および前記弁ハウジン
    グ部（21）は、前記変位手段（17）に対して、前記入出
    力軸手段（31）の反対側に配置されており、 （ｂ）前記弁ハウジング部（21）は、厚肉の外側ハウジ
    ング部分（61）と、前記スプール孔（81）を形成する薄
    肉の内側ハウジング部分（73）とを含み、 （ｃ）前記内側ハウジング部分は、前記外側ハウジング
    部分に、所定の流体圧力に相当する力に少なくとも等し
    い予荷重が得られるように締り嵌めで圧入されて、前記
    スプール孔が実質的に膨張することなく、前記所定の流
    体圧力に耐えられるようになっていることを特徴とする
    回転流体圧装置。
  2. 【請求項２】前記外側ハウジング部分は、略円筒状の内
    表面（63）を形成し、前記内側ハウジング部分は、少な
    くとも大部分にわたって前記内表面内に締り嵌めで圧入
    される略円筒状の外表面（75）を形成していることを特
    徴とする請求項１に記載の回転流体圧装置。
  3. 【請求項３】前記内表面（63）と前記外表面（75）とが
    協働して前記メータ通路（59）を形成していることを特
    徴とする請求項２に記載の回転流体圧装置。
  4. 【請求項４】前記スプール弁部材（55）は、実質的に潰
    れを生じることなく、前記所定の流体圧力の力に耐えら
    れるように、略中実となっていることを特徴とする請求
    項１に記載の回転流体圧装置。
  5. 【請求項５】流体入口手段（65）および流体出口手段
    （67）を形成するハウジング手段（13,19,21,23）と、
    該ハウジング手段に組み合わされ、該ハウジング手段に
    対して回転および軌道運動して、該回転および軌道運動
    に応答して拡張、収縮する流体容積室（29）を形成する
    部材（27）を含む流体エネルギ変換変位手段（17）と、
    前記ハウジング手段と協働して、前記流体入口手段と前
    記拡張する流体容積室との間および前記流体出口手段と
    前記収縮する流体容積室との間を流体連通させる弁手段
    と、入出力軸手段（31）と、前記変位手段の回転運動す
    る部材と前記入出力軸手段との間でトルクを伝達する手
    段（41）とを備え、 前記弁手段は、一対の端面（89,91）を形成し、その円
    筒状外表面に弁通路（93,95）を形成し、回転運動する
    前記変位手段の前記部材の回転速度で回転させられる略
    円筒状のスプール弁部材（55）を有し、 前記ハウジング手段は、スプール孔（81）を形成して前
    記スプール弁部材を取り囲み、各々が前記流体容積室の
    １つに流体接続される複数のメータ通路（59,87）を形
    成する弁ハウジング部（21）を有し、 （ａ）前記スプール弁部材（55）および前記弁ハウジン
    グ部（21）は、前記変位手段（17）に対して、前記入出
    力軸手段（31）の反対側に配置されており、 （ｂ）前記スプール弁部材は、実質的に潰れを生じるこ
    となく、前記所定の流体圧力の力に耐えられるように、
    略中実となっていることを特徴とする回転流体圧装置。
  6. 【請求項６】前記スプール弁部材（55）は、その円筒状
    外表面上に入口弁通路（93）および出口弁通路（95）を
    形成し、前記入口および出口弁通路は、前記円筒状外表
    面に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項
    ５に記載の回転流体圧装置。
  7. 【請求項７】前記スプール弁部材（55）は、その円筒状
    外表面に、それぞれＮ個の入口弁通路（93）および出口
    弁通路（95）を形成し、前記弁ハウジング部は、Ｎ＋１
    個の前記メータ通路（59,87）を形成し、前記入口およ
    び出口弁通路は、前記スプール弁部材の回転に応答して
    前記メータ通路に交互に流体接続されることを特徴とす
    る請求項６に記載の回転流体圧装置。
  8. 【請求項８】前記弁通路（93,95）の各々は、前記スプ
    ール弁部材（55）の一対の端面の一方（89）まで延びて
    開口され、前記スプール弁部材は、Ｎ個の圧力バランス
    通路（97）を形成し、該圧力バランス通路（97）の各々
    は、前記入口弁通路（93）を前記一対の端面の他方（9
    1）に形成した圧力バランス凹部（101）に流体接続する
    ことを特徴とする請求項７に記載の回転流体圧装置。
  9. 【請求項９】前記弁通路（93）の各々の断面積は、それ
    ぞれの圧力バランス凹部（101）の面積にほぼ等しく、
    前記スプール弁部材が軸方向にほぼバランスされるよう
    になっていることを特徴とする請求項８に記載の回転流
    体装置。
  10. 【請求項１０】流体入口手段（65）および流体出口手段
    （67）を形成するハウジング手段（13,21a）と、該ハウ
    ジング手段に組み合わされ、該ハウジング手段に対して
    回転および軌道運動して、該回転および軌道運動に応答
    して拡張、収縮する流体容積室（29a）を形成する部材
    （27a）を含む流体エネルギ変換変位手段（17a）と、前
    記ハウジング手段と協働して、前記流体入口手段と前記
    拡張する流体容積室との間および前記流体出口手段と前
    記収縮する流体容積室との間を流体連通させる弁手段
    と、入出力軸手段（31）と、前記変位手段の回転運動す
    る部材と前記入出力軸手段との間でトルクを伝達する手
    段（41）とを備え、 前記ハウジング手段は、各々が前記流体容積室の１つに
    流体接続する複数のメータ通路（59a）を形成し、 前記弁手段は、前記変位手段の回転運動する部材の回転
    速度で回転させられる回転バルブ部材を有し、 該バルブ部材および前記弁ハウジング部は、前記変位手
    段に対して、前記入出力軸手段の反対側に配置されてお
    り、 （ａ）前記バルブ部材は、一対の端面（89a）を形成
    し、その円筒状外表面に弁通路（93a,95a）を形成する
    略円筒状のスプール弁部材（55a）を有し、 （ｂ）前記スプール弁部材は、実質的に潰れを生じるこ
    となく、所定の流体圧力の力に耐えられるように、略中
    実となっていることを特徴とする回転流体圧装置。
  11. 【請求項１１】前記流体エネルギ変換変位手段（17a）
    は、前記弁ハウジング部（21a）に直に隣接して配置さ
    れ、かつ、内歯付リング部材（25a）および該リング部
    材に対して軌道および回転運動するように配置された外
    歯付星形部材（27a）を含むジェロータギヤセットを備
    えていることを特徴とする請求項10に記載の回転流体圧
    装置。
  12. 【請求項１２】前記星形部材（27a）および前記スプー
    ル弁部材（55a）は、複数の第１および第２開口（111,1
    15）を形成し、複数延ばされたピン部材（113）が前記
    開口に係合して、前記星形部材の回転運動を前記スプー
    ル弁部材に伝達することを特徴とする請求項11に記載の
    回転流体圧装置。
  13. 【請求項１３】前記リング部材（25a）および前記星形
    部材（27a）によって偏心距離が規定され、前記複数の
    第１および第２開口の一方は、前記ピン部材（113）に
    対して、直径が前記偏心距離の約２倍に等しい量だけ大
    きくなっていることを特徴とする請求項12に記載の回転
    流体圧装置。
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