JPH0555717B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はコンパクトな油圧高トルク・モータに
関する。

(ロ) 従来の技術とその問題点 一般的に使用されている型式の油圧モータは内
側歯車またはゲロータ（gerotor）のセツトで構
成され、このセツトにおいて、内側歯車部材と外
側歯車部材とが半径方向に突出する対向歯を有
し、これら歯が相互に噛合つて拡張及び収縮する
室を形成する。これら室に循環させられる加圧さ
れた流体が軸を回転させる。あるいは逆にポンプ
として、軸を回転駆動して流体を加圧する。即ち
上記歯車セツトは油圧モータあるいは油圧ポンプ
として使用できる。

そのような歯車セツトは、ウツドリングの米国
特許第3623829号に示されているように外創生ロ
ータ型（EGR）にすることができる。EGR歯車
セツトにおいて、内側歯車は通常、外側歯車の内
歯の数より少ない偶数個の歯を備える。内側歯車
または部材のそれら歯は、その内側部材の外周縁
に備えられ、その部材の中心から離れる方向で半
径方向に延出する。ウツドリングの特許第
3531225号に述べられているように、普通EGR歯
車セツトのロータとなる内側歯車は、外側歯車ま
たはステータの固定軸心周りの軌道に沿つて旋回
する可動軸心を有する。この可動軸心の軌道は、
ステータの固定軸心と重なる中心をもつた円であ
る。この円の直径はステータ歯の歯先輪郭と歯元
輪郭との間の半径寸法の差に等しい。

EGR歯車セツトにおいて、内側歯車の外歯の
輪郭が、内外両歯車の相対運動の間外側歯車の内
歯のローブと接合状態を保つように創生される。
外側歯車部材の歯は半径方向内方へ延出し、その
外側部材の内周縁に設けられ、従つて内歯と称さ
れるのである。

1971年に、内創生歯車（IGG）型の新規な型式
の歯車セツトを記載した米国特許第3623829号が
シヨー及びガーベイスに与えられた。EGR歯車
セツトと対照的に、IGG型歯車セツトの内側歯車
は通常、外側歯車の内歯の数より少ない奇数個の
外歯を有する。更に重要なこととして、外側歯車
の内歯の輪郭が、内外両歯車の相対運動の間内側
歯車の外歯のローブと接合状態を保つように創生
される。換言すれば、外側部材の内周縁プロフア
イル（輪郭）が滑らかで連続的な曲線にされる。

EGR型歯車セツトにおいては、内側歯車の創
生輪郭上の全ての点が、歯車セツトの各回転ごと
に少なくとも１回、「作用状態」になる、即ち流
体シールを形成しなければならない。これに対し
IGG型歯車セツトにおける「作用」点は外側歯車
上に生じ、そして内側歯車輪郭の歯先の間に非作
用区域が在るので、流体の入口と出口のために比
較的広い区域をとることができる。

以下に略述するように、IGG歯車セツトの長所
を利用した様々が改良が開発されている。

その１つの改良がワストホフの米国特許第
4139335号に記載されている。この特許では、自
在継手（「ドツグボーン」）軸１２を使つてIGG歯
車セツトの内側歯車（「ロータ」）の軌道回転（旋
回）を出力機械軸の円運動に変換する。その内側
歯車と一緒に旋回する制御デイスクによつて口の
開閉が行われる。そのデイスクは、IGG歯車セツ
トの１つの面に対し平らに装架される固定制御プ
レートと共同する回転弁として働く。固定プレー
ト上の口に対するデイスク上の口の相対運動によ
り、IGG歯車間に形成される室に対する流体の適
当に調時された流入と流出が行われる。

ワストホフの特許第4139335号の回転制御デイ
スク１８は旋回運動する。そこでその旋回運動の
或る期間、デイスクの口は制御プレートに対し零
速度まで遅くなる。従つて流体は実質的な流量を
流すだけで十分に早く流入または流出することが
できない。

ワストホフの特許第4139335号の上記欠点を無
くするため、1983年３月８日付共願第473367号に
示されるような旋回外側部材IGGシステムが開発
された。この旋回外側部材IGGシステムにおいて
は、回転する弁プレート４８がIGG歯車セツトの
１つの面に対し平らに装架され、そして出力軸の
中心軸心周りで回転駆動される。その回転弁プレ
ートの口が固定のコミユテータの口と共同して、
適当に調時された流入と流出を歯車セツト内の室
に対して行わせる。

上記共願第473367号に記載のIGGシステムは上
記目的に適うものである。このシステムでは回転
弁プレートがワストホフの特許第4139335号にお
けるように旋回するのでなく、１つの中心軸心周
りで回転するから、コミユテータの口に対する回
転弁プレートの口の相対運動速度が不十分になる
という問題は解決される。

しかしまた、旋回する外側部材を備えることは
IGGシステムの重量を大きくする。ハウジングの
直径をその外側部材の旋回運動に適合させなけれ
ばならない。EGRまたはIGGモータの重量は製
造コストに直接関係する。従つてモータのコスト
を低く抑えるためにはその重量を軽くしなければ
ならない。

(ハ) 発明の開示 本発明は、IGG歯車セツトの内側部材が外側部
材に対して旋回するような、安価で軽量のIGG型
油圧モータを提供するものである。即ち、内側部
材が非回転外側部材の固定中心軸心周りで旋回
し、且つその固定軸心に対して変位したそれ自体
の可動軸心周りで回転する。IGG歯車セツトの１
つの面に隣接して平らに回転弁プレートが装架さ
れ、ロータの出力軸の固定軸心周りで回転駆動さ
れる。その弁プレート上の口が固定コミユテータ
上の口と共同して、流体の適当に調時された送入
と送出をIGG歯車間に形成される室に対して行
い、これによりその流れに応答して出力軸を回転
させる。

この装置は、5.4Kg（12ポンド）の重量でより
効率の悪い同じ様な市販のEGR非ゲローラ装置
に比較して、全重量約4.1Kg（９ポンド）のゲロ
ーラ（geroler）を使用する高効率モータとして
製造できる。また、1983年３月８日付共願第
473367号に示された型式の非ドツクボーン型IGG
歯車セツトに比較して重量が6.8Kg（15ポンド）
から約4.1Kg（９ポンド）に軽減される。この軽
量化は、内側部材の面に隣接して固定される緘封
部材が不必要になることによつて行われる。IGG
歯車セツトにおいては、先に述べたように、外歯
車面の部分が非作用により、従つて緘封する必要
がない。面に隣接のその固定緘封部材の省略によ
り全長を短かくでき、従つて実質的な軽量化が行
われる。

(ニ) 実施例及び作用 次に図面と関連して本発明を更に詳細に説明す
る。第１図に示すように、全体的に番号１０で指
示されたモータは、４つのケーシングまたはセク
シヨン１４，４４，１８，２２で作られるハウジ
ングを有し、これの中で２つの軸１５と１２が回
転する。出力軸ケーシング１４は、出力軸１２を
回転自在に支持する加圧されたスリーブ軸受（図
示せず）を組込んでいる。この軸受は、ガーロツ
ク・ベアリング社で製造されるスリーブ軸受の型
式のDU軸受とすることができる（DUはグレー
シア・メタル社の登録商標）。その軸受は、鋼の
パツキングを備えた多孔質テフロン^TM含浸青銅軸
受である。この軸受は、低速高トルクにおいて、
熱くなり、そこでテフロンが青銅の微細孔から滲
出して軸受面を潤滑する。高速においては、軸受
は、高速で加圧されて軸受面に浸入していく油圧
流体によつて潤滑される。第１図に示されるよう
に、軸受面２０は内部周方向溝５３によつて２つ
のセクシヨンに分割される。軸１２は、ケーシン
グ１４内の固定コミユテータ１６のボア１６ａに
貫通して延在する。

内側部材３０と外側部材３２を有するIGG歯車
セツトが歯車セツト・ハウジング１８内に備えら
れる。弁プレート４８がケーシング４４内に収納
され、ピン４７によつて出力軸１２に固定されて
この軸と共に軸受面１２０内で回転する。外側部
材または歯車３２はハウジング１８により回転を
止められている。

軸１５は自在継手またはドツクボーン型軸で、
これの一方の端部に湾曲した外スプライン１５′
を有し、この外スプライン１５′は、内側部材３
０を貫通する固定通路またはボア３０ａ上の湾曲
した内スプラインに相補的に嵌合する。ボア３０
ａ内の位置決めスペーサ２８が、そのボア内のド
ツクボーン軸１５の軸方向位置を決める。

軸１５が弁プレート４８に触れることなくその
プレートのボア８１内を自由に貫通できるように
するため、軸１５の２つのスプライン・セクシヨ
ンの間に減径セクシヨン８０が備えられる。

軸１５の他端部の湾曲外スプライン１５″は、
軸１２の１つの端部に設けられるボアの内面１
２′上の対応の湾曲スプラインと噛合う。こうし
て自在継手軸１５は一方の端部が歯車部材３０に
回転可能且つ傾斜可能に結合され、そして他方の
端部が出力軸１２に同様に結合される。そこで、
固定中心軸心９０に対する部材３０の旋回運動は
自在継手軸１５によつてその軸心９０周りの軸１
２の回転運動へ変換される。軸１２にピン４７で
結合された弁プレート４８も同じ軸１２の軸心９
０周りで回転する。

漏洩チヤンネル１００が出力軸１２内に設けら
れる小径のボアによつて形成される。この漏洩チ
ヤンネルは自在継手のドツクボーン軸１５と軸１
２の内部ボア１２′との間に圧力が蓄積するのを
防ぐ、漏洩流体は第２図に示される低圧送出口１
０５へ流される。

大きくされたシール・リフトのため２部圧力の
低圧部にシール３８を維持するため、流体通路２
５，４６，２４と組合せて逆止球システム２６が
備えられる。

内部の諸要素へのアクセスがボルト３６を取外
すことによつて行える。それらボルトを取外せば
全ての要素を分解できる。各ハウジング要素の間
に、モータからの油圧流体の漏洩を防ぐシール４
０が備えられる。シール３８がスリーブ軸受２０
の前方へ流体漏洩を防ぎ、そしてプラグ４５がモ
ータの後方への流体漏洩を防ぐ。シールは高精度
嵌合によつて所定位置に保持され、モータ操作中
モータ内部圧力を維持する。ダストカバー４２
が、モータ内部の操作要素に異物の入るのを防
ぐ。

モータ操作中、高圧流体が送入口５０から油圧
モータ内へ入る。送入口５０の基部にある送入ギ
ヤラリ４７が流体をコミユテータ１６の８個のコ
ミユテータ送入口（これら口の１つが第１図に５
４で示される）へ導く。送入ギヤラリ４７はコミ
ユテータ内で開いた環を成し、全ての高圧コミユ
テータ口５４を結合して、これら口５４の流体圧
力を全て均等にする。

口５４からの高圧流体は、第２図及び第３図と
関連して詳細に述べるように、適当に同期された
時間間隔で弁プレート４８の口５６へ入る。弁プ
レート４８の口５６は第３図に実線で詳細に示さ
れる。コミユテータ送入口５４と送出口４９は破
線で示される。第４図、第５図、第６図と関連し
て説明されるように、弁プレート口５６は、コミ
ユテータ口５４と４９から流体を、旋回内側部材
３３と非回転外側部材３２との間に形成される室
に対し、逐次的に入出させる。第３図に示される
ように、弁プレート４８のボア８１は適当な間隙
を以つて軸１５を通すに十分な直径を有する。

第２図に示されるように、内側部材３０はスプ
ラインで軸１５と結合され、そして周方向に相互
に離間した７個の半円形歯６１を備える。これら
歯６１はそれぞれ、内側部材３０の旋回中心９２
から均等な半径の所に保持される円形シリンダま
たはローラで構成される。歯６１は内側部材の内
周に沿つて相互に等間隔で離間し、そして平面部
分６９によつて連結される。先に述べたように、
IGG型歯車セツトにおいてそれら平面部分は流体
緘封のために外側部材３２の内歯と接触する必要
がないから、決して作用状態にはならない。

外側部材は、内側部材３０の歯数(7)より１つ多
い数(8)の歯またはロープ３５をもつた非円形また
は創生の内面３３を有する。外側部材のその内創
生内面プロフイルは半径が連続的に変化する曲線
を有し、これによつて内側部材の歯またはテイツ
プ６１に対する滑らかな支承面を形成する。

外側部材３２は固定軸心９０と同心にしてハウ
ジング１８内に固定される。内側部材３０は固定
軸心９０周りで旋回し且つそれ自体の可動軸心９
２周りで回転する。軸心９０周りを旋回する内側
歯車３０の可動軸心９２が画く円の半径がその偏
心量になる。

第４図、第５図、第６図は、モータ操作時の歯
車セツト３０と３２、弁プレート口５６、及びコ
ミユテータ口５４と４９の重なり関係を示す。第
４図、第５図、第６図は、モータが時計方向に操
作するものとした半概略図である。歯車セツト３
０と３２は仮想で示され、そしてコミユテータ口
５４と４９は破線で示される。弁プレート口５６
はハツチングを付けた実線で示される。第４図、
第５図、第６図におけるクロスハツチングは、弁
プレート口５６がコミユテータ口４９または５４
の１つに重なつた状態を示す。

第４図は、部分的に重なつたコミユテータ口５
４Ａと弁口５６Ａを通して高圧流体を送入されて
室５２Ａの寸法が増大していく所を示している。
室５２Ｂは最大容積になつており、そしてコミユ
テータ口５４Ｂと４９Ｃのいずれとも連通してい
ない。というのは弁口５６Ｂが室５２Ｂの中央に
きていて、それら２つの口５４Ｂと４９Ｃの間に
なつているからである。

第５図は、内側部材３０が第４図の位置から少
しく旋回した後の第４図の諸要素を示す。外側部
材軸心９０は固定されたままであるが、内側部材
軸心９２は外側部材軸心９０周りで旋回してい
る。出力軸１２に固定されて軸心９０周りで回転
する弁プレート４８は口５６を第５図に示される
位置へ動かす。従つて、室５２Ａが最大寸法にな
つたとき、弁口５６Ａの回転によつて、その室５
２Ａは緘封される。即ちコミユテータ口５４Ａと
の流体連通を切られる。同時に室５２Ｂは寸法が
小さくなつていき、そして弁プレート４８の回転
により弁口５６Ｂがクロスハツチングで示される
ようにコミユテータ口４９Ｃと部分的に重なるの
で、室５２Ｂから低圧流体を送出することができ
る。

第６図はモータが更に回転して室５２Ａと５２
Ｂの両方が小さくなつていき、そしてその低圧流
体が、コミユテータ口４９Ｂ及び４９Ｃと重なつ
た弁口５６Ａ及び５６Ｂを通して送出されていく
所を示す。

いずれの場合にしろ、内外部材３０と３２の相
対運動において室寸法が最大になつた時点で、大
部分の低圧流体が放出されるまで、弁プレート４
８の口５６が当該室を低圧コミユテータ口４９に
開通することはない。こうして高圧及び低圧流体
は適当に同期されて、内側部材３０と外側部材３
２との間の室５２に対し送入送出される。

要するに、モータ操作態様の場合、歯車セツト
室５２内へ流入していく高圧流体が、内側部材３
０のローラ６１により形成される歯を低圧区域の
方へ押してその室５２を大きくしていく。回転エ
ネルギーを与えるそのような流体圧力の使用は流
体の静液圧を低くする。そこで、弁プレート４８
の口５６が低圧コミユテータ口４９に重なると、
その口５６を通して内外部材間室５２から低圧流
体が流出している。モータの回転方向を逆転する
ためには、送入口と送出口における高圧流体と低
圧流体を逆にすればよく、この逆方向回転でもモ
ータは前記操作と同様に効率的に働く。

弁プレート４８の７個の弁口５６は出口軸１２
の１回転当り８回操作して圧力流体を室５２に入
出させる。こうして圧力流体は７個の各室５２に
回転エネルギーを連続的に与え、小さな回転量で
高いトルクを作る。弁口が２つしかない従来のゲ
ロータ・セツトでは、同じ入力流体圧力を与えら
れても、同じトルクを作るにはより高速で回転さ
せなければならないであろう。モータ１０が高ト
ルク低速モータとされる所以である。

ここに本発明の好適な実施例を図示し説明して
きたが、本発明の精神から逸脱せずになお様々な
変化形が可能なことは当該技術者に理解されよ
う。例えばモータ操作態様を行うものとして本発
明を説明したきたが、本発明はポンプとして使用
することもできる。内側部材の歯は、安価で低効
率用途では、非ゲロータ固定歯にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧モータの長手方向断面
図。第２図は内側歯車部材と外側歯車部材を示
す、第１図の２−２線による横断面図。第３図は
弁プレート口とコミユテータ口との位置関係を示
す第１図の３−３線による横断面図。第４図、第
５図、第６図は非回転外側部材の固定軸心周りで
内側部材が時計方向に旋回する間の様々な時点に
おける歯車セツトのコミユテータと弁の作用関係
を示す第１図の油圧モータの部分の断面図。 １０：油圧モータ、１２：出力軸、１４，１
８，２２，４４：ケーシング、１５：自在継手
軸、１６：コミユテータ、３０：内側部材、３
２：外側部材、４８：弁プレート、４９：コミユ
テータ流体送出口、５０：高圧流体送入口、５
２：室、５４：コミユテータ流体送入口、５６：
弁プレート口、９０：固定中心軸心、９３：内側
部材可動軸心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転式容積型油圧装置において、 ａ 固定中心軸心周りで回転する第１軸、 ｂ 流体を変位させる歯車セツトであつて、 (i) 該固定中心軸心周りで旋回し且つそれ自体
   の可動軸心周りで回転する外歯付き内側部
   材、 (ii) 該固定中心軸心と同心の内歯付き静止外側
   部材であつて、該内歯は該内側部材の対応の
   外歯と共に可変容積室を形成し、そして該歯
   車セツトの回転の間該内側部材の外周縁の該
   外歯の間の部分が該外側部材の内周縁と接触
   しない如き該外側部材 を含む該歯車セツト、 ｃ 第１端部が該内側部材に回転可能に結合され
   且つ第２端部が該第１軸に回転可能に結合され
   る第２軸、 ｄ 回転弁プレートであつて、この弁プレートは
   これの第１及び第２の平らな面の間に延在する
   該内側部材上の該外歯と等しい数の口を有し、
   且つ該内側及び外側部材に隣接して該第１軸に
   取付けられ、該弁プレートの第１面は該内側及
   び外側部材の面と流体緘封状態にされて該可変
   容積室に対する流体連通を制御する如き該回転
   弁プレート、及び、 ｅ 静止コミユテータであつて、このコミユテー
   タは、該第２軸の第２端部に設けられる中心ボ
   アを有し、また該内側部材の外歯の数をＮとし
   た場合Ｎ＋１個の入口とＮ＋１個の出口を有
   し、これら口は該弁プレートの第２面に隣接し
   て設けられる如き該コミユテータ を備える装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の装置において、該第
   ２軸が該内側部材と該外側部材との間の自在継手
   を構成する装置。 ３ 特許請求の範囲第１項の装置において、該内
   側部材の外歯の輪郭が滑らかで連続的な創生曲線
   とされる装置。 ４ 油圧モータにおいて、 ａ 第１及び第２の平らな面を有し、且つ中心固
   定軸心周りで回転できる弁プレートであつて、
   この弁プレーーは両該面の間に延在する複数個
   の制御口を有する該弁プレート、 ｂ 複数個の交互の流体入口と流体出口を有する
   コミユテータであつて、それらの口はそれぞれ
   該回転弁プレートの第２平面に向き且つ該弁プ
   レートの制御口と流体連通する如き該コミユテ
   ータ、 ｃ 該弁プレートの第１面に隣接する流体変位セ
   ツトであつて、この流体変位セツトは、該固定
   中心軸心周りで旋回し且つ該固定軸心から変位
   したそれ自体の可動軸心周りで回転する外歯付
   き内側歯車部材、及び、該固定軸心と同心に設
   けられる内歯付き静止外側歯車部材を備え、そ
   して該内側歯車部材の回転の間該外側歯車部材
   の内歯と接触しない非作用部分が該内側歯車部
   材の外歯の間に備えられる如き該流体変位セツ
   ト、 ｄ 該内外側部材間に形成され、該弁プレートの
   制御口と直接流体連通する可変容積室、及び、 ｄ 該回転弁プレートに固定され、そして自在継
   手により結合される該内側部材によつて該固定
   軸心周りで回転駆動される出力軸 を備えるモータ。 ５ 特許請求の範囲第４項のモータにおいて、該
   外側歯車部材が該室を形成するように、該内側歯
   車部材上の対向するＮ個の外歯と接触するＮ＋１
   個の歯を形成する創生される連続的な曲線の内周
   縁輪郭を有するモータ。 ６ 特許請求の範囲第５項のモータにおいて、Ｎ
   ＝７であるモータ。 ７ ポンプまたはモータとして操作できる回転式
   容積型油圧装置において、 ａ ハウジング装置、 ｂ 該ハウジング装置内に備えられる流体変位ユ
   ニツトであつて、このユニツトは、該ハウジン
   グ装置内に静止装架され且つ複数個の内方へ延
   出する歯を有する外側環状部材、及び、この外
   側部材の中に備えられ且つ該外側部材の歯より
   １個少ないそれら歯と噛合う半径方向外方へ延
   出する歯を有する内側部材を備え、この内側部
   材はこれを貫通する中心開口、及び、該内側部
   材の外方延出歯の間の非緘封部分を備える如き
   該流体変位ユニツト、 ｃ 該ハウジング装置内で１つの固定軸心周りで
   回転するように装架され、そして、該ハウジン
   グ装置から突出する端部分、及び、半径方向内
   方へ突出する歯をもつた中心ボアを有する反対
   側の管状端部分を有する機械軸、 ｄ 一方の端部が該機械軸に、そして反対側端部
   が該内側部材に対し傾斜して回転できるように
   該内側部材に結合される自在継手軸、 ｅ いずれも中心開口が貫通する静止コミユテー
   タ及び回転弁プレートであつて、該自在継手軸
   が該回転弁プレートの該中心開口を貫通して延
   在し、該内側部材の該歯の数をＮとした場合、
   該コミユテータは該弁プレートの第１面に隣接
   する該コミユテータの面上に丸く交互に配置さ
   れるＮ＋１個の入口とＮ＋１個の出口を有し、
   該回転弁プレートは該弁プレートの該第１面か
   ら該弁プレートの第２面まで延在するＮ個の口
   を有し、そして該弁プレートの該第２面は可変
   容積室に流体緘封状態に隣接する如き該静止コ
   ミユテータ及び回転弁プレート、 を備え、 ｆ 該内側部材の該中心開口が半径方向内方へ突
   出する歯を備え、該自在継手軸が、該機械軸の
   該中心ボアの該歯、及び、該内側部材の該中心
   開口の該歯とそれぞれに噛合う２セツトの軸心
   方向に湾曲して半径方向外方に延出する歯を備
   え、 ｇ 該機械軸及び該回転弁プレートが該固定軸心
   周りで一緒に回転するように結合されている、 装置。 ８ 特許請求の範囲第７項の装置において、該機
   械軸の該中心ボアを有する該管状端部分に該弁プ
   レートを固定することによつて該機械軸に該弁プ
   レートが結合される装置。 ９ 特許請求の範囲第７項の装置において、該内
   側部材が該固定軸心周りで旋回し且つ該固定軸心
   から変位したそれ自体の軸心周りで回転する装
   置。 １０ 特許請求の範囲第７項の装置において、該
   非緘封部分が該内側部材の外周縁の該外方延出歯
   の間に備えられる装置。