JP5101265B2 - 液圧モータ - Google Patents

Description

本発明は、交互に直線的に変位するピストンに動作変換手段によって連結された回転シャフトが通されるケーシングを有する型式であって、ピストンがケーシングの内部で運動可能かつシャフトの長手方向に沿ってスライドするように取り付けられる液圧モータに関する。本発明は、特に、ピストンが往復動作し、その結果として、シャフトを回転することを確保するために、１つのチャンバーを再び満たすことと、他のチャンバーを空にすることとを交互かつ連続的に制御しうる変換器の構造に関する。

フィルタの隔離されたセクタを通じて濾過された流体の対向流循環を用いてフィルタを自動的に洗浄することに関連して、濾過面を連続的に洗浄するためには、隔離システムを切り替えることが必要である。

隔離システムを切り替えるために、外部からエネルギーを供給することなく、フィルタによって濾過された流体の一部を使用して機能する液圧モータ（un moteur hydraulique）を利用するとよい。

そのようなモータは、フィルタが設置された隔離システムを動かすために、流体の流体エネルギーを機械エネルギー、さらに言えば、実質的に連続した回転動作であって常時同一方向への動きに変換させうるパワーユニットを備えている必要がある。モータは、適切な動作を確保するために、機能の全体を含む制御部と、モータの流体の供給および分配を可能にする循環路とを備えている必要もある。

特許文献１には、変位ピストンおよびラチェットを備え、ピストンが交互に変位することによって、出力シャフトが一方向に連続回転する液圧モータが記載されている。制御機能の全体は、外部の分配器および反転リレーによって確保されている。この種のモータは、意図した用途に回転速度が適切であり、トルクが十分であり、低い圧力で動作可能な点で有利である。これに加えて、流体の消費が少なく、送出能力に優れる。一方、このようなシステムは、特に、作動流体の反転を制御する機能に関連して、多数の構成要素を必要とする。その組立およびメンテナンスに保守要員が必要である。生産コストも相当なものとなる。
欧州特許第００２２０２１号明細書

本発明は、改良された着想と制御機能を確保する手段の際だった簡素性とを有する、この種の液圧モータを提案する。

より詳しくは、本発明は、
交互に直線的に変位するピストンに動作変換手段によって連結された回転シャフトが通されるケーシングを備え、前記ピストンが前記ケーシングの内部で運動可能かつ前記シャフトの長手方向に沿ってスライドするように組み込まれるとともに、加圧された流体が交互に供給される第１および第２チャンバーを前記ピストンが前記ケーシング内に定める型式の液圧モータであって、
前記ケーシング内に設置され、前記回転シャフトの軸に平行な軸を有し、互いにシールされた状態でスライドおよび／または回転するように組み込まれた３つの同軸要素を含む変換器を備え、
前記３つの同軸要素は、
前記ピストンと一体化された要素として形成され、前記第１チャンバー内に延びる第１スリーブと、
所定の位置に固定され、前記ケーシングの端部の仕切りと一体化された要素として形成され、前記第１チャンバーに至るまで前記第２チャンバーおよび前記第１スリーブを横切って延びる第２スリーブと、
前記２つのチャンバーの間に延びるとともに、前記第２スリーブの内側で回転するように組み込まれた分配器とを含み、
前記変換器が、さらに、
前記同軸要素の相互作用によって規定されるいくつかの所定の位置のいずれかを前記分配器が占有することによって、１つのチャンバーを満たすことと、他のチャンバーを空にすることとを交互かつ連続して制御するために、前記第２スリーブと前記分配器との間に配置された、作動流体の循環の制御および切り替えに適した経路および孔要素と、
前記ピストンにロックされた前記スリーブの変位に応じて前記分配器の回転を制御する制御手段とを含む、液圧モータに関するものである。

好適には、上記制御手段は、前記第１および第２スリーブの開放端に設けられた長手方向の斜面およびストッパを含む。側方突起は、前記分配器の縦孔を移動するように嵌め込まれるとともに、前記斜面およびストッパに対する弾性張力の下に置かれることによって、前記斜面およびストッパと相互作用する。

一例として示されて添付の図面を参照する、発明の本質に基づく液圧モータの以下の説明を踏まえて、本発明はいっそう理解され、他の利点がより明白となる。

図１に示す液圧モータ１１は、特にオイルのような作動液を連続的に濾過する装置で使用されるのに適している。実質的に既知の方法では、濾過装置は、循環路から出してフィルタのセクタを隔離するために、隔離システムの連続的な回転が必要な自動逆洗（decolmatage）手段を備えている。このセクタは、対向流循環によって洗浄される。したがって、回転変位のために、濾過された加圧流体の一部を使用する液圧モータを利用できるようにするとよい。これは、本発明を可能にすることである。

液圧モータは、２つの平行な端部仕切り１８，２０に定められた軸受１４，１６の間に保持された、軸Ｙの回転シャフト１３を通すケーシング１２を備えている型式のものである。ケーシング１２は、また、２つの端部仕切りの間に延びる円筒壁２２を含む。ピストン２４は、外側のパッキング２５および内側のパッキング２６によって、ケーシング１２の円筒壁２２の内周面の長手方向およびシャフト１３の表面の長手方向に沿って、シールされた状態でスライドする。

したがって、ピストン２４はケーシング１２の内部空間を、以下に説明する変換器３０によって、加圧した流体が交互に供給される第１チャンバー２８（図１を見たときの上のチャンバー）と第２チャンバー２９（下のチャンバー）とに区画する。

２つのチャンバー２８，２９に交互に供給すると、ピストンが２つの端部位置の１つに到達したときに変位方向が自動的に反転する形で、ピストンが直線的かつ往復の動作を行う。

さらに、ピストン２４は、２つの対向した突起（ergot）３２を含む。突起３２は、ケーシング１２の内部に向かって放射状に現れ、シャフト１３の最大径の部分の外周面に窪むように形成された波形外周スロート（gorge）３４に係合されている。

したがって、ピストン２４の直線的な往復の変位は、回転シャフト１３の一方向への実質的に連続した回転作動となって現れる。この種の動作変換は、以下に説明する変換器の構造からは独立して行われる。この種のモータは、センサ駆動電磁バルブによる制御のような、圧力によって反転を行う如何なるシステム、あるいは、他の同様の機能を持つシステムに適合しうる。

変換器３０は、最小数の部品を使用していて、簡素性に関して際だっており、組立および設置が容易である。ベースから装置全体を取り外すことが可能で、仕切り１８が取り外し可能であることから、保守整備が容易である。

本発明の重要な特徴によると、変換器３０は、ケーシング１２の内部に設置されているとともに、３つの同軸要素を含んでいる。同軸要素は、回転シャフト１３の軸Ｙに平行な軸Ｘ−Ｘを有するとともに、チャンバー２８，２９の一方または他方に連続的および交互に加圧した作動流体を供給するために、シールされた状態で互いに接してスライドおよび／または回転しうるように組み立てられている。これらの要素は、次のように定められる。

・ピストン２４と一体化された要素として形成され、第１チャンバー２８内に延びる第１スリーブ３８。
・所定の位置に固定され、ケーシングの端部における仕切り（仕切り１８）と一体化された要素として形成され、第１チャンバー２８に至るまで第２チャンバー２９および第１スリーブを横切って延びる第２スリーブ４０。第２スリーブは、結果的に、第１スリーブの内側において、第１チャンバーに向かって開口している。
・この例によればスリーブの形状を有する、２つのチャンバーの間に延びる分配器４２。分配器４２は、第２スリーブ４０の内部で回転しうるように組み込まれている。第１スリーブがシールされた状態でスライドする、言い換えれば、第２スリーブの外部で穏やかに擦れる一方、分配器４２は、第２スリーブ内においてシールされた状態で３つの要素に共通の軸ＸＸの周りを回転可能であるように組み込まれている。

変換器３０は、作動流体の循環の制御および切り替えに適した経路および孔要素を含む。それらは、加圧された流体によってチャンバーの１つを満たすことと、他のチャンバーを同時に空にすることとを、交互かつ連続して制御するために、第２スリーブ４０と分配器４２との間に配置されている。圧力が加えられるチャンバーは、スリーブ３８，４０の相互作用によって規定されるいくつかの所定の（角度の）位置のいずれかを分配器４２が占有することに応じて決まる。この例において、２つの連続した所定位置の間における分配器４２の回転角は９０°である。

これに加えて、変換器３０は、ピストンと一体化された要素として形成された第１スリーブ３８の変位に応じて分配器４２の回転を制御する手段５０を含む。

説明されている例において、上記制御手段５０は、第１および第２スリーブの開放端（第１チャンバー内における）に設けられた、長手方向の斜面およびストッパを含む。さらに、分配器４２の縦孔を移動しうるように、側方突起（ergot lateral）５５が取り付けられている。側方突起５５は、斜面およびストッパに対する弾性張力の下に置かれることによって、それら長手方向の斜面およびストッパと相互作用する。

なお、第１スリーブ３８は、ストッパ６８を規定する２つの幅広の切り欠きを含む。第２スリーブ４０もまた、ストッパ７２を規定する２つの幅広の切り欠きを含む。これらのストッパ６８の長さ方向にわたって、第１スリーブの壁の厚みは、第２スリーブのものよりも大きい。ストッパ６８の長さ方向にわたって、第１スリーブの壁の厚さが第２スリーブのものよりも大きくなっているので、これらストッパの長さ方向にわたって、２つのスリーブは、分配器４２の表面に接触する。２つのスリーブは、一方が他方に対して回転しないように、互いに連結されている。

この例によれば、長手方向の斜面およびストッパへ向かって突起を押し返すために、スプリング５８が分配器４２のストッパ６０と側方突起５５との間における、分配器４２の内部に組み込まれている。

より好ましくは、突起５５が２つで、分配器に２つある孔５６を一方から他方へと縦に横切り、直径方向に突き出る形で延びている。これに加えて、前述のように、第１および第２スリーブは、それぞれ、２つの長手方向の斜面およびストッパを含む。

より詳しくは、第１スリーブ３８は、その開放端において、前述した２つの長手方向のストッパ６８と同様に、２つの向かい合う対称な斜面６６（回転軸ＸＸに関して）を含む。

同様に、第２スリーブ４０は、その開放端において、前述した２つの長手のストッパ７２と同様に、２つの向かい合う対称な斜面７０（回転軸ＸＸに関して）を含む。斜面は同じ勾配を有し、２つのスリーブの間の摺動路は、以下に詳細を示すように、第１スリーブの１つの斜面が第２スリーブの斜面の延長の一部になりうるものである。

分配器の役割が、作動流体の流れを方向付けることであることは明らかであり、そのことは、分配器が、とりわけ、第１チャンバー２８と連通している軸経路７４を含む理由である。ただし、第１チャンバーの反対の端部は閉じているため、開口したスリーブというわけではない。２つの突起５５は、その中央部において、軸経路７４を塞ぐことなく、分配器４２の軸経路７４の長さ方向に沿ってスライドするガイドを形成する部分を含む。ただし、第１チャンバーと連通する経路が軸方向であることは必須ではない。

この例によれば、流体の循環を制御および切り替えるのに適した経路および孔要素は、第２スリーブ４０と分配器４２との間で分かれている。

より詳しくは、この例によれば、第２スリーブ４０は、その基部において、外部に通じるとともに、加圧した作動流体の吸入口を有する放射孔７８を含む。第２スリーブ４０は、また、９０度間隔で配置され、第２チャンバー２９に向かって開口する４つの放射孔７９を含む。第２スリーブ４０は、さらに、端部仕切り１８の厚さ内に位置する部分に、外周スロート（gorge）８０を備えている。このスロートは、端部仕切りとともに、排出される作動流体の吐出口に外面的に通じる環状経路を規定する。

スロートは、直径方向で向かい合う２つの放射孔８２によって貫かれている。

これに加えて、分配器は、その外周面に窪むように形成された２つの長手の溝８４を含む。２つの長手の溝８４は、直径方向で向かい合っており、孔７８の上端から孔７９の上端に至るまで延びている。分配器は、また、直径方向で向かい合った２つの放射孔８６を含む。放射孔８６は、スロート８０と連通しうるレベルに位置しており、分配器のある所定の角度位置に関連している。分配器は、また、直径方向で向かい合った２つの放射孔８８を含む。放射孔８８は、孔７８と連通しうるレベルに位置している。孔８６および孔８８は同一面内にあり、溝８４に対しては９０度ずれている。

したがって、図１０に示すように、孔７８に入れることによって、加圧した流体を受け入れ、第２チャンバーに開口している反対の孔７９まで延びている分配器の長手のリブ８４を通じて、加圧した流体が第２チャンバーに供給される。

逆に、他の所定の位置において、第２スリーブに設けられた孔７９を長手の溝８４に通じさせることによって、第２チャンバーが空になる。溝８４自体は、作動流体の吐出口に接続されたスロート８０の底部に位置する孔８２に通じる（図９参照）。

第１チャンバーに関して、分配器に設けられて軸通路７４に向かって開口している孔８８と孔７８とを通じさせることによって、圧力が加わる。軸通路は、第１チャンバー２８に向かって開口している（図９参照）。

分配器が９０°ずれた他の位置にくると、第２スリーブのスロート８０の底部に開口する他の孔８２に通ずる孔８６まで、第１チャンバーからの流体が軸通路７４を逆流する（図１０参照）。

図８から１１を参照することによって、変換器の機能を説明する。

図８において、ピストンは、図１に示す上死点、すなわち、第１チャンバー２８が最小容積となる位置を占有する。この状況下で、第１スリーブ３８の２つの斜面は、それぞれ、第２スリーブ４０の斜面を超えて立ち上がっている。さらに、図示するように、第２スリーブ４０の１つの斜面７０が、第１スリーブ３８の対応する斜面６６のふもとに向かって延びている。バネ５８から張力を受けている突起５５は、第２スリーブの斜面７０の下端と、第１スリーブの隣接する長手方向の表面６８（ストッパ６８）との間に止められている。したがって、分配器４２は、第２スリーブに対して適切に定められた角度位置にある。そして、この位置では、前述の定められた孔および経路要素は、第１チャンバー２８に加圧した流体を送り込むとともに、第２チャンバー２９の排出を許容する。そして、ピストンが下降しはじめて、第１スリーブ３８が動かされる。ピストンがこう動いている最中において、分配器４２の角度位置は変わらない。

これに加えて、ピストンが変位すると、シャフトのスロート３４とピストンの突起３２の相互作用によって、シャフトが回転する。

図９に示すように、ピストンが下死点に達すると、第１スリーブの斜面６６が第２スリーブの斜面７０の下の延長上に到達する。この結果、バネ５８の張力が働くことによって、分配器は、第１スリーブの斜面に支持された突起５５が第２スリーブの長手方向のストッパ７２に接触するまで、９０°回転する。この回転の終了後（図１０）、分配器は、加圧した流体が第２チャンバーに注入されることによって、他の１つの所定位置を占有する一方、第１チャンバー２８が空になりうる。その瞬間から、ピストンは、再度上昇し、シャフト１３を同じ方向に回転させる。再上昇しているピストンの行程の終わりには、図８に示す構成のように、第１スリーブが再び第２スリーブを超えて上にくる。加圧した流体の分配を反転させるために、分配器は、さらに１／４回転（図１１）しうる。

本発明にかかる液圧モータの部分露出斜視図 回転シャフトを示す詳細図 変換器の第１スリーブを示す詳細図 変換器の第２スリーブを示す詳細図 変換器の一部を構成する分配器を示す詳細図 変換器の一部を構成する分配器を示す詳細図 組み立てられた変換器の斜視図 機能を説明するための、変換器の異なる状態における部分露出斜視図 機能を説明するための、変換器の異なる状態における部分露出斜視図 機能を説明するための、変換器の異なる状態における部分露出斜視図 機能を説明するための、変換器の異なる状態における部分露出斜視図

符号の説明

１２ ケーシング
１３ シャフト
１８ ケーシングの端部仕切り
２４ ピストン
２８ 第１チャンバー
２９ 第２チャンバー
３０ 変換器
３２ 突起
３４ スロート
３８ 第１スリーブ
４０ 第２スリーブ
４３ 分配器
５５ 突起
５８ バネ
６６，７０ 斜面
６８，７２ ストッパ
７８，７９，８０，８２，８４，８６，８８ 経路および孔要素

Claims (7)

1. 交互に直線的に変位するピストン（２４）に動作変換手段によって連結された回転シャフト（１３）が通されるケーシング（１２）を備え、前記ピストンが前記ケーシングの内部で運動可能かつ前記シャフトの長手方向に沿ってスライドするように組み込まれるとともに、加圧された流体が交互に供給される第１（２８）および第２チャンバー（２９）を前記ピストンが前記ケーシング内に定める型式の液圧モータであって、
   前記ケーシング内に設置され、前記回転シャフトの軸に平行な軸を有し、互いにシールされた状態でスライドおよび／または回転するように組み込まれた３つの同軸要素を含む変換器（３０）を備え、
   前記３つの同軸要素は、
   前記ピストンと一体化された要素として形成され、前記第１チャンバー（２８）内に延びる第１スリーブ（３８）と、
   所定の位置に固定され、前記ケーシングの端部の仕切り（１８）と一体化された要素として形成され、前記第１チャンバーに至るまで前記第２チャンバー（２９）および前記第１スリーブ（３８）を横切って延びる第２スリーブ（４０）と、
   前記２つのチャンバーの間に延びるとともに、前記第２スリーブの内側で回転するように組み込まれた分配器（４２）とを含み、
   前記変換器が、さらに、
   前記同軸要素の相互作用によって規定されるいくつかの所定の位置のいずれかを前記分配器が占有することによって、１つのチャンバーを満たすことと、他のチャンバーを空にすることとを交互かつ連続して制御するために、前記第２スリーブ（４０）と前記分配器（４２）との間に配置された、作動流体の循環の制御および切り替えに適した経路および孔要素（７８，７９，８０，８２，８４，８６，８８）と、
   前記ピストンにロックされた前記スリーブの変位に応じて前記分配器（４２）の回転を制御する制御手段とを含む、液圧モータ。
2. 前記制御手段は、前記第１および第２スリーブの開放端に設けられた長手方向の斜面（６６，７０）およびストッパ（６８，７２）と、前記分配器の縦孔を移動しうるように嵌め込まれるとともに、前記斜面およびストッパに対する弾性張力の下に置かれることによって前記斜面およびストッパと相互作用する側方突起（５５）とを含む、請求項１に記載の液圧モータ。
3. 前記突起が前記長手方向の斜面およびストッパの方に押されるように、前記分配器内における前記分配器のストッパの１つと前記側方突起（５５）との間にバネ（５８）が組み込まれている、請求項２に記載の液圧モータ。
4. 前記突起（５５）は、前記分配器の一方側と他方側とにおいて直径方向の外向きに延びており、
   前記第１および第２スリーブは、それぞれ、２つの前記長手方向の斜面（６６，７０）およびストッパ（６８，７２）を含む、請求項２または請求項３に記載の液圧モータ。
5. 前記第１スリーブ（３８）は、その開放端において２つの向かい合った対称の斜面（６６）を含み、それらの間に前記長手方向のストッパ（６８）が定められている、請求項４に記載の液圧モータ。
6. 前記第２スリーブ（４０）は、その開放端において２つの向かい合った対称の斜面（７０）を含み、それらの間に前記長手方向のストッパ（７２）が定められている、請求項４または請求項５に記載の液圧モータ。
7. 前記ピストンは、前記ケーシングの内部に向かって放射状に現れ、かつ前記シャフトの外周面に窪むように形成された波形外周スロート（３４）に係合された少なくとも１つの突起（３２）を含む、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の液圧モータ。

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