JP4842372B2 - 押し除け量が連続可変であるラジアルシリンダ液圧モータ - Google Patents

Description

本発明は、連続可変押し除け量特性を有するラジアルシリンダ液圧モータ、より詳細には、モータを停止することなく、押し除け量を連続的に調整することができる揺動ラジアルシリンダを有し、かつ、高回転速度能力を有する液圧モータに関する。本発明は、さらに、モータ押し除け量を変化させるためのセンサおよび制御エレクトロニクス、並びに、モータのクランクピン内に位置する対抗液圧シリンダへの液圧供給コンジットのための回転接続装置を提供するものである。

半径方向に配置されたシリンダが、中心に位置するか、または偏心した共通のクランクピンに基づいて作動し、また、半径方向に移動可能なリングが、行程を増減させるために、クランクピンに沿ってシフトすることができる、押し除け量が連続的に可変である液圧モータは公知である。前記リングは、クランクピン内に備えられている対抗液圧シリンダを通じて、偏心度を変化させることによって、液圧モータのシリンダの総押し除け量を変更するようになっている。

さらに、従来の押し除け量が可変なラジアルシリンダ液圧モータは、さらに、クランクピン内の対抗液圧シリンダを停止させ、それによって、押し除け量を設定された値に保持するように構成された、相互リンクしている複数のチェックバルブを含んでいる。

さらに、同一流量において、液圧モータの回転速度は、押し除け量に逆比例して変化するということが認知されている。したがって、与えられた電力の入力において、モータの動作パラメータを、液圧液の流量パラメータおよび圧力パラメータに対応する入力電力の変化範囲を十分に越える広い範囲にわたって変化させる必要のあるような利用に、この液圧モータを用いることができる。

さらに、シリンダの実際の位置を検出し、それによって、モータの押し除け量を一義的に設定して、モータの動作状態の改良された制御をもたらすように構成されたセンサを装備する、揺動シリンダタイプのモータ設計が、最近、提案されている。

最後に、クランクピンの内部の対抗液圧シリンダに印加される圧力に基づいて、検出されるパラメータを制御および調整することができる電子制御回路は公知である。

しかし、前記のような従来の手法には、回転速度および揺動振幅の検出が含まれている。誘導センサによる揺動振幅の検出では、位置を精密かつ経済的に簡便に決定することができない。液圧液の圧力、およびモータの回転数（ｒｐｍ）のようなパラメータの測定、および、モータによる機械力の計算および調整のための他のアプローチも存在する。

しかし、上述の従来のアプローチは、費用効果が低く、また、高回転速度の応用においては、ほとんど用いられていない。ラジアルシリンダ液圧モータは、本質的に低速であり、したがって、低回転速度、すなわち高押し除け量または最高押し除け量と、高回転速度、すなわち低押し除け量または最低押し除け量（結果として、揺動ラジアルシリンダの最小のスイングしか伴わない）との両方において、良好な性能を必要とする利用面には不適当である。

結局、現在までの到達技術の限界によって、容認可能な、柔軟性のあるモータ動作、広範囲の速度可変性、および、適切な性能水準の維持が不可能である。したがって、それに対応して、最高出力電力で伝達されるトルクを、低回転数と高回転数との両方で同一となるように変化させることはできない。すなわち、モータ回転数に関する制約には左右されずに、液圧液の圧力に連動してトルクを変化させることはできない。

したがって、本発明の第１の技術的課題は、押し除け量の変化を、モータの外部から、高費用効果をもって、かつ高精度に制御することができるラジアルシリンダ液圧モータを提供することである。

本発明の別の目的は、押し除け量制御システムによって、液圧損失を最小とし、しかも、単純かつ効果的に押し除け量を変化させる機械的手段を有する液圧モータを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、最大精度で動作することができるディストリビュータ構成を提供することである。この特性は、モータが低流量条件の下で低押し除け量で動作する場合に、特に重要である。

モータシャフト上に形成されており、かつ、半径方向に移動可能なリングを保持している偏心クランクピンを通じて揺動するように駆動される揺動液圧シリンダであって、前記リングは、クランクピン内に収容されている、向かい合った対抗液圧シリンダの作動によって、クランクピンの半径方向に沿ってシフトするようになっている揺動液圧シリンダと、対抗液圧シリンダの位置を、連続的に制御および調整するための液圧制御回路と、液圧制御回路を制御して、かつ、揺動液圧シリンダの位置を検出するように構成されている少なくとも１つの位置センサからの信号を処理するようになっている電子制御回路と、対抗液圧シリンダを制御および調整する液圧コンジットのための回転継手とを備えている、連続可変押し除け量能力を有するラジアルシリンダ液圧モータであって、前記少なくとも１つの位置センサは、前記信号の変化に基づいて、スイング中のシリンダライナーが現在占めている角度位置を測定するために、少なくとも１つの揺動液圧シリンダの揺動軸の近傍に配置されている角度位置センサであることを特徴とする液圧モータによって、上述の課題は解決され、本発明の目的は達成される。

好適な一実施形態においては、前記信号は、最小角度４０°、最大角度１２０°の範囲の角度を定めるように、半径方向に延びている２つの隣接し合う揺動液圧シリンダにマウントされた２つの角度位置センサによって、液圧モータに供給される。

別の一実施形態においては、液圧モータは、シリンダライナーのトラニオンと同軸にマウントされている角度位置センサ、角度位置センサのピボットとトラニオンの角度位置センサ側端部との間に配置されている回転継手、および液圧モータ内の液体をシールするための構造を備えている。

好適な一実施形態においては、液圧モータの回転継手は、トラニオンと同軸関係にある、トラニオンの角度位置センサ側端部上の締りばめであるスリーブと、角度位置センサのピボット上にマウントされている面継手であって、この面継手の軸方向溝内に配置されている駆動ピンの働きによって、ピボットと一緒に回転するように取り付けられている面継手と、スリーブの外端部に形成されている半径方向リセス内に配置されている軸方向駆動ピンを含む面継手レッグとを有している。

別の好適な一実施形態においては、液圧モータの対抗液圧シリンダへの液圧供給コンジットのために、回転継手は、ディストリビュータの駆動ピンに近い場所に位置するモータカバーの内周面に形成された環状溝を有しており、各環状溝は、それぞれの液圧コンジットに液圧連絡され、さらに、各環状溝は、モータカバー内に設置され、かつ、駆動ピンに回転可能に係合している、それぞれのシーリングブッシュを介して、駆動ピンに終端しており、各シーリングブッシュは、モータカバーの対応する環状溝に連絡している環状溝を形成され、各シーリングブッシュの内周面にはシールが、また、液圧供給コンジットへの半径方向連絡孔が設けられている。

液圧モータの改良された一実施形態においては、前記各シールは、駆動ピンの表面に液圧液を広げるように構成された環状溝の両側に形成されている環状溝のうちの対応する１つ内に埋め込まれているリングシールである。

液圧モータのさらに改良された一実施形態においては、２つのシーリングブッシュの隣接し合う側壁間の空隙と、液圧モータの内部チャンバとを連絡させるために、２つのシーリングブッシュのうちの一方には、環状溝内に侵入しないように、一方の側壁から他方の側壁まで、この一方のシーリングブッシュを貫通する少なくとも１つの小さな軸方向孔が形成されている。

押し除け量を連続的に変化させることができるラジアルシリンダ液圧モータに関する本発明の特徴および利点は、添付図面を参照して、限定することを目的とするものではない実施例によって与えられる、本発明の実施形態の以下の説明を読むことによって明白になると思う。

図１には、連続可変押し除け量能力を有するラジアルシリンダ液圧モータが示されている。このラジアルシリンダ液圧モータは、半径方向に移動可能なリング４を備え、かつ、モータシャフト３の偏心クランクピン２を介して、スイングするように駆動される揺動液圧シリンダ１であって、リング４が、偏心クランクピン２内に収容されている、向かい合った対抗液圧シリンダ５、６および７の作動によって、クランクピンの半径方向に沿ってシフトする揺動液圧シリンダ１と、対抗液圧シリンダに液圧を供給する液圧コンジット９および１０のための回転継手８とを備えている。

通常通り、ピストン１１は、移動可能なリング４の外表面上をスライドするためのランナー１２を備えている。さらにピストン１１は、通常通り、ランナー１２が取り付けられているピストンベース１４上に固定されたスリーブ１３を有している。ピストンベース１４には、通常通り、ランナー１２を滑りやすくするために使用される加圧液体のための入口孔１５が形成されている。

図１は、さらに、揺動支持トラニオン２１および揺動支持／供給トラニオン２２を有する、揺動液圧シリンダ１のライナー２０を示している。以下において、供給トラニオン２２とも呼ばれる揺動支持／供給トラニオン２２には、シリンダチャンバ２４と、モータシャフト３に同期して回転するように構成されている回転ディストリビュータ２８から、モータ本体２７のカバー２６を貫通して延在している液体供給チャネル２５とを相互接続しており、トラニオンとともに揺動する揺動チャネル２３が形成されている。

揺動支持トラニオン２１および供給トラニオン２２の、モータのカバーおよび本体のそれぞれのジャーナル内に枢動可能に作られている部分に対する潤滑通路２９が、揺動チャネル２３およびシリンダチャンバ２４に通じるように形成されている。

回転ディストリビュータ２８は、駆動継手３１によって、駆動ピン３０を備えるモータシャフトに接続されている。さらに、駆動継手３１は、センタリングピン１７によって、駆動ピン３０と、回転ディストリビュータの回転ディスク１６との間に、精密に位置合わせして保持されている。回転ディスク１６は、適切なタイミングで、それぞれの揺動液圧シリンダ１に注液するためのポート１８および１９を備えている。

駆動ピン３０の他端は、通常通りに、モータシャフト３に、それといっしょに回転するように係合している。モータシャフトには、対抗液圧シリンダ５、６、７の位置を制御および調整するために用いられる加圧液体のための軸方向入口チャネル３２および３３と相互結合するための孔およびピンが設けられている。

制御／調整液体は、駆動ピン３０を囲んでいるカバーの内周面に形成されている環状溝３４および３５を含む、液圧コンジットの回転継手８を介して、モータのカバー２６内に形成されている液圧コンジット９および１０から、駆動ピン３０内に形成されている軸方向入口チャネル３２および３３に入ることができる。各環状溝３４および３５は、各液圧コンジット９および１０に液圧連絡しており、かつ、カバー２６内にしっかりと保持されており、駆動ピン３０に回転結合されているシール用の各ブッシュ３６および３７を介して、駆動ピン３０に終端している。

図２は、両側に、各リングシール４０のための環状受け部３９を設けられている各環状溝３８を形成されたブッシュ３６および３７を含む、液圧コンジットの回転継手８の、より多くの部品を示している。

液圧コンジット９および１０からの加圧液体は、環状溝３４および３５、およびブッシュ３６および３７のそれぞれの環状溝３８を通過した後、リングシール４０の働きによって、駆動ピン３０の表面４１から、駆動ピン３０内の各軸方向入口チャネル３２および３３に液圧連絡している各半径方向孔４２内に流入する。２つのブッシュの隣接し合う側壁間の空隙４４と、モータの内部チャンバとを接続するために、２つのブッシュのうちの一方のブッシュ３６には、環状溝３８内に侵入しないように一方の側壁から他方の側壁まで、ブッシュ３６を貫通する小さな軸方向孔４３が形成されている。したがって、いかなる漏出液体も、モータ内部の共通の液だめに流入する。

図３および図４は、供給トラニオン２２の変形端部４７の近傍に配置されたフランジ４６上にマウントされている角度位置センサ４５を示している。供給トラニオンの端部は、スリーブ４９を、供給トラニオンと一緒に回転するように堅くクランプするセンタリング用の内周面４８を有している。フランジ４６のリングシール５０が、スリーブ４９の外周面を包囲するように設けられている。角度位置センサのピボット５１が、供給トラニオンの揺動軸Ｃとほぼ同軸に配置されている。

面継手５２が、ピボット５１の端部に、軸方向に移動可能に取り付けられている。面継手５２は、軸方向溝５３を形成されており、ピボット５１上に半径方向にマウントされているスライドピン５４を受けている。面継手５２は、その各半径方向レッグ５５に、ガイドピン５６を軸方向にマウントされている。ガイドピン５６は、スリーブ４９の外端部のそれぞれの半径方向リセス５８内に係合するように、スリーブ４９の外端部に対向している。

さらに、図示していないが、対抗液圧シリンダの位置を制御および調整するように構成されている液圧回路、および液圧回路を制御し、かつ揺動液圧シリンダの少なくとも１つの位置センサからの信号を処理するように構成されている電子制御回路が、モータに組み込まれている。

液圧コンジットに対する回転継手８の機能は、対抗液圧シリンダを、制御および調整するための加圧液体を駆動ピン３０の表面４１上に導くための環状溝３８がそれぞれに形成されているブッシュ３６および３７によって実行される。環状受け部３９内のリングシール４０は、液圧コンジット９および１０を、それぞれに対する環状溝３８および半径方向孔４２を介して、駆動ピン３０内の軸方向入口チャネル３２および３３に液圧接続するための半径方向孔４２が設けられており、液体が流れる領域の駆動ピン３０の円柱形状の表面４１に密着している。

さらに、２つのブッシュ３６、３７のうちの少なくとも一方には、一方の側壁から他方の側壁まで、ブッシュを貫通する小さな軸方向孔４３が形成されている。空隙４４への漏出液体は、モータ内に流入させることができ、それによって、２つのブッシュの隣接し合う側壁間に過度の圧力が発生することを防止することができる。ブッシュ３６および３７は、環状溝３４および３５をシールするために、カバー２６に形成された受け部に固定された締まりばめである。さらに、ブッシュ３６および３７は、それらの内周面、すなわち、駆動ピン３０と摩擦接触している表面を表面硬化されている。

角度位置センサ４５は、揺動している供給トラニオン２２の回転にリンクして作動する。したがって、角度位置センサ４５は、可能な限り小さな押し除け量設定における、揺動液圧シリンダの最小揺動でさえ精密に検出するようになっている角度位置センサであることが有利である。

その駆動は、面継手を介して、詳細には、面継手５２と角度位置センサ４５のピボット５１との結合、および、面継手５２の半径方向レッグ５５と、スリーブ４９の外端部５７との結合の二重の結合を介して行われる。さらに、作動中の精密な角度位置の決定を与えるための上述のアセンブリは、供給トラニオン２２の揺動軸Ｃに対する、角度位置センサ４５のピボット５１の微小な調整不良を補償するのにも有効である。

このアセンブリは、さらに、モータを開くことなく、面継手５２の受け部からピボット５１および半径方向のスライドピン５４をはずすだけで、センサを交換することを可能にする。モータを搭載している機械の制御ロジックにしたがって、押し除け量変化を設定するために、角度位置センサおよび回転速度センサからの現在データが、従来通りに、電子制御／調整回路において処理される。

当業者であれば、起こり得る要求を満足させるために、上述のラジアルシリンダ液圧モータを種々に変更することができることは当然である。そのような変更は、請求項に記載されている、本発明の権利範囲に包まれる。

本発明の液圧モータを構成する部品を説明するための断面図である。 液圧モータの押し除け量を変化させるためにクランクピンの内部に備えられている対抗液圧シリンダへの液圧コンジットのための改良された回転継手を示す、図１のエリアＩＩの拡大断面図である。 本発明による揺動液圧シリンダの現在位置を検出するように適合された角度位置センサの、軸方向から見た図である。 液圧シリンダライナーのトラニオンの改良された一実施形態を組み込んでいる、本発明による揺動液圧シリンダの現在位置を検出するための角度位置センサの結合状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 揺動液圧シリンダ
２ 偏心クランクピン
３ モータシャフト
４ リング
５、６、７ 対抗液圧シリンダ
８ 回転継手
９、１０ 液圧コンジット
１１ ピストン
１２ ランナー
１３、４９ スリーブ
１４ ピストンベース
１５ 入口穴
１６ 回転ディスク
１７ センタリングピン
１８、１９ ポート
２０ ライナー
２１ 揺動支持トラニオン
２２ 供給トラニオン
２３ 揺動チャネル
２４ シリンダチャンバ
２５ 液体供給チャネル
２６ カバー
２７ モータ本体
２８ 回転ディストリビュータ
２９ 潤滑通路
３０ 駆動ピン
３１ 駆動継手
３２、３３ 軸方向入口チャネル
３４、３５、３８ 環状溝
３６、３７ ブッシュ
３９ 環状受け部
４０ リングシール
４１ 表面
４２ 半径方向孔
４３ 軸方向孔
４４ 空隙
４５ 角度位置センサ
４６ フランジ
４７ 変形端部
４８ 内周面
５０ リングシール
５１ ピボット
５２ 面継手
５３ 軸方向溝
５４ スライドピン
５５ 半径方向レッグ
５６ ガイドピン
５７ 外端部
５８ 半径方向リセス

Claims (8)

1. モータシャフト（３）上に形成されており、かつ半径方向に移動可能なリング（４）を保持している偏心クランクピン（２）を通じて揺動するように駆動される揺動液圧シリンダ（１）であって、前記リング（４）は、前記クランクピン内に収容されている、向かい合った対抗液圧シリンダ（５、６、７）の作動によって、前記クランクピンの半径方向に沿ってシフトするようになっている揺動液圧シリンダ（１）と、前記対抗液圧シリンダの位置を、連続的に制御および調整するための液圧制御回路と、前記液圧制御回路を制御して、かつ、前記揺動液圧シリンダの位置を検出するように構成されている少なくとも１つの位置センサからの信号を処理するようになっている電子制御回路と、前記対抗液圧シリンダを制御および調整する液圧コンジット（９、１０）のための回転継手（８）とを備えている、連続可変押し除け量能力を有するラジアルシリンダ液圧モータであって、前記少なくとも１つの位置センサ（４５）は、前記信号の変化に基づいて、スイング中のシリンダライナーが現在占めている角度位置を測定するために、少なくとも１つの揺動液圧シリンダ（１）の揺動軸（Ｃ）の近傍に配置されている角度位置センサである液圧モータにおいて、前記対抗液圧シリンダへの液圧供給コンジット（３２、３３）のために、前記回転継手（８）は、ディストリビュータ（２８）の駆動ピン（３０）に近い場所に位置するモータカバー（２６）の内周面に形成された環状溝（３４、３５）を有しており、各環状溝（３４、３５）は、それぞれの液圧コンジット（９、１０）に液圧連絡されており、さらに、各環状溝（３４、３５）は、前記モータカバー（２６）内に設置されており、かつ、前記駆動ピン（３０）に回転可能に係合している、それぞれのシーリングブッシュ（３６、３７）を介して、前記駆動ピン（３０）に終端しており、各シーリングブッシュ（３６、３７）には、前記モータカバー（２６）の対応する環状溝（３４、３５）に連絡している環状溝（３８）が形成されており、各シーリングブッシュ（３６、３７）の内周面にはシールが、また、前記液圧供給コンジット（３２、３３）への半径方向連絡孔（４２）が設けられていることを特徴とする液圧モータ。
2. 前記信号は、最小角度４０°、最大角度１２０°の範囲の角度を定めるように、半径方向に延びている２つの隣接し合う揺動液圧シリンダにマウントされた２つの角度位置センサによって供給されるようになっている、請求項１に記載の液圧モータ。
3. 前記角度位置センサは、前記シリンダライナーのトラニオンと同軸にマウントされており、また、前記角度位置センサのピボット（５１）と前記トラニオンの角度位置センサ側端部（４７）との間の回転継手構造（４９、５２、５４）、および、前記液圧モータ内の液体をシールするための構造（５０）が、さらに設けられている、請求項１に記載の液圧モータ。
4. 前記回転継手構造は、前記トラニオン（２２）と同軸関係にある、前記トラニオン（２２）の角度位置センサ側端部（４７）上の締りばめであるスリーブ（４９）と、前記角度位置センサのピボット（５１）上にマウントされている面継手（５２）であって、該面継手（５２）の軸方向溝（５３）内に配置されている駆動ピン（５４）の働きによって、前記ピボット（５１）と一緒に回転するように取り付けられている面継手（５２）と、前記スリーブの外端部（５７）に形成されている半径方向リセス（５８）内に配置されている軸方向駆動ピン（５６）を含む面継手レッグ（５５）とを有する、請求項３に記載の液圧モータ。
5. 前記シールの各々は、前記駆動ピン（３０）の表面（４１）に液圧液を広げるように構成されている環状溝（３８）の両側に形成されている環状溝（３９）のうちの対応する１つ内に埋め込まれているリングシール（４０）である、請求項１に記載の液圧モータ。
6. 前記２つのシーリングブッシュ（３６、３７）の隣接し合う側壁間の空隙（４４）と、前記液圧モータの内部チャンバとを連絡させるために、前記２つのシーリングブッシュ（３６、３７）のうちの一方には、前記環状溝（３８）内に侵入しないように、一方の側壁から他方の側壁まで、この一方のシーリングブッシュを貫通する少なくとも１つの小さな軸方向孔（４３）が形成されている、請求項５に記載の液圧モータ。
7. 前記２つのシーリングブッシュ（３６、３７）は、前記環状溝（３４、３５）をシールするために、前記モータカバー(２６）に形成された受け部に固定された締まりばめであり、また、前記２つのシーリングブッシュ（３６、３７）の内周面、すなわち、前記駆動ピン（３０）と摩擦接触している表面は、表面硬化されている、請求項５または６に記載の液圧モータ。
8. 前記ディストリビュータ（２８）の回転ディスク（１６）に対して相対的な、駆動継手（３１）の半径方向の移動を阻止するために、前記ディストリビュータ（２８）の駆動ピン（３０）は、ドエルピン（１７）によって、軸方向に、前記回転ディスク（１６）に接続されている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の液圧モータ。

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