JPH06506520A - 改善された始動特性を有するピストンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 改善された始動特性を有するピストンモータを駆動する流体圧駆動装置を構成す るような、ピストンタイプの流体圧モータの分野に関する。

ストンタイプ流体圧モータ／ポンプが良く知られている。

米国特許第３，９８０．００３号にはこのようなポンプモータの説明か記載され ている。上記特許に記載されているように、ボートプレート若しくはエンドキャ ップの固定ボート面と、ピストンを内包した回転バーレルとの接触部には流体圧 平衡力が発生して、潤滑を行いながらポンプ効率に悪影響を与えないように流体 の洩れを充分に小さく維持している。米国特許第２．２９８，８５０号は本発明 に使用されているのと類似の流体圧パッドを開示しているが、この流体圧パッド には全作動領域にわたってボートプレートと回転ノ＜−レルとの分離を制御する ために常時少量の流体が供給されている。

従って、モータモードで運転されているとき、及びモータが停止状態で駆動流体 か供給されていないときにはバーレルとボートプレートとは金属接触（ｍｅｔａ ｌ−ｔｏ−ｍｅｔａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ）の状態になってしまう。

これにより、摩擦係数が通常運転時より大きくなるため、モータの始動トルク特 性か悪化することになる。ある種の負荷要求においてはしばしば始動トルクによ りモータのサイズが決定されるため、始動トルクは重要な設計条件となる。始動 抵抗に打ち勝つために、しばしば通常の運転に必要とされるより大きなポンプを 選定する必要があるからである。上記の事態を防止するために、流体圧を加えて バーレルとボートプレートとを分離するための液体を追加供給することも可能で あるが、全運転領域にわたってこのような流体圧分離力を増大させることはモー タの過剰なリークを招き通常運転時の効率低下を生じる。

発明の開示 本発明は、始動トルクを低下するために、始動時に短時間、ボートとバーレルと を分離するための増大した流体圧力の供給と潤滑とを行うとともに、運転時の効 率低下を防止するために、通常運転時には上記流体圧力の増大を停止する手段を 提供するものである。

本発明は、モータに高圧流体が最初に供給されるときにボートとバーレルとの接 触部の高圧側に圧力を増大した流体を供給するために作動し、計量された量の流 体の供給を行う補助供給装置により実施される。上記計量された量の流体は、運 転開始後短時間若しくは数回転のうちに消費されるため、回転開始後モータは最 適な設計効率で運転される。モータの停止の際には、モータに加わる高圧が除去 されることにより、上記補助供給装置は計量された量の流体を再貯蔵して次回の サイクルに備えた状態になる。

図面の簡単な説明 図１はボートプレートと回転バーレルとの流体圧的にバランスされた接触部の詳 細を含むピストンタイプモータの断面を示す図である。　図２は、特に増力パッ ドと、付属する補助供給装置の図式的な一実施例とを示すボートプレートの平面 図である。

図３は、ボートプレートの一部平面図と本発明の第二の実施例とを図式的に示す 図である。

図４は、第一の実施例に最も適当なオーブンループシステムの線図である。

図５は、第二の実施例に最も効率的なりローズドループシステムの線図である。

発明を実施するための最良の形態 図１を参照すると、外部メインハウジング１０と、メインハウジング１０内の一 方の端部近くに保持されたベアリング１４内に装着された出力軸１２とを備えた ピストンモータが図示されている。また、潤滑剤シール１６がハウジングと螺合 するナツト１８により保持されている。前記出力軸１２はモータ内に中央部を横 切って延設され、他方の端部はベアリング２０に装着されており、このベアリン グ２０はエンドキャップ２２によって保持されている。出力軸１２の上記ベアリ ング位置の中間の部分には、ピストンバーレル部材２８に形成されたスプライン ２６と係合するスプライン２４が形成されている。ピストンバーレル部材２８は 、バーレル中央から等距離の円周上に等間隔に配置された複数の円筒状ボアを内 部に備えている。上記円筒状ボアのうち２つが図示されており、それぞれ３０． ３２の番号で示されている。また、バーレルのボア内には、図に番号３４．３６ で示すように円筒状ピストンが配置されている。ピストンの上端には球状ベアリ ング３８が形成されており、この球状ベアリング３８は斜板若しくはガイドブロ ック４４の傾斜面をスライドするスリッパ４０内に保持されている。エンドキャ ップ２２とピストンバーレル部材２８との間にはボートプレート若しくは部材４ ６が配設されている。流体が供給されない静止状態ではピストンバーレル部材２ ８はボートプレート４６にスプリング４８によって弾性的に押圧されてボートプ レート４６に当接している。このスプリング４８は軸線方向には移動しないよう に固定された出力軸１２と、軸線方向に移動可能なバーレル部材との間に保持さ れている。エンドキャップ２２は入口通路５ｏと出口通路５２とを備えており、 これらの通路は流体をそれぞれボートプレートに形成された入口ボート５４と出 口ボート５６とに導くようになっている。入口通路５０と入口ボート５４とを介 して供給された高圧のモータ駆動流体は、シリンダ通路５８を通ってシリンダボ ア３ｏに流入し、ピストン３４の端部に駆動力を加え、ピストンが図示するよう にボア上端部に移動できるようにバーレルに回転を生じさせる。バーレルの回転 が続くとピストンは傾斜面４２に沿って下降し、図１の右側に図示した位置に到 達する。上記の下降中にピストン３６はシリンダ通路６０、出口ボート５６及び 出口通路５２とを介してボアがら流体を排出する。バーレルの回転により当然、 出力軸１２は係合するスプライン２４と２６とを通じて回転駆動され、有用な仕 事を行う。流体がモータに供給されると、ピストンバーレル部材２８の面とボー トプレート若しくは部材４６との間のカのバランスに寄与する流体力が作用する 。作用する流体力の一つは、シリンダボア３０内の流体が端面６２と６４とに対 して及ぼす力からシリンダ通路５８と６０との面積分を差し引いた力である。こ の力は、スプリング４８の力とともに、更にバーレルをボートプレート４６に押 しつける方向に作用する。しかし、ピストン３４を内包する室の入口圧力はピス トン３６に作用する出口圧力より大きいため、入口側に加わる力は出口側に加わ る力より大きくなる。

図２を参照すると、ボートプレート４６のピストンバーレル部材２８と接触する 側の面の平面図が図示されている。入口ボート５４と出口ボート５６は、１８０ 度より幾分小さな円弧状通路の形に形成された通常の腎臓形（ｋｉｄｎｅｙ−ｓ ｈａｐｅｄ）ポートとされている。各ポート、は駆動行程と吐出行程にある幾つ かのピストンにそれぞれ連通する。流体圧ランド部若しくはベアリング面６３と ６５とがポートプレート面、の入口ボート５４と出口ボート５６の半径方向内側 と外側とにそれぞれ形成されている。入口ボート５４と出口ボート５６とからの 制御された流体の洩れが上記ランド部６３と６５の面を潤滑するとともにバーレ ル面に対向して作用する流体圧を発生して前述の力の幾分かをバランスするよう になっている。入口ボート５４からの流体は出口ボート５６からの流体より圧力 が高く、モータの高圧側のシリンダボア３０の端面６２に作用する大きな力をバ ランスすることに注意されたい。知られているように、ボートプレートとバーレ ルとの間に作用する力は、通常の運転状態では過度の洩れを防ぐためにボートプ レートとバーレルとを押しつける僅かなアンバランス力を残して略バランスして いる。

図２に示したボートプレートには、ドレーンポート６６と６８とが形成されてい る。モータの設計によっては、流体圧力のアンバランスと回転力とによるバーレ ルの傾斜への対抗を容易にするために半径方向外側にスタティックベアリング面 ７０を設けても良い。スタティックベアリング面には、ボートプレートの高圧入 口ボート５４側に、入口ボート５４と半径方向に整合する位置に設けた円弧状の 溝若しくは開ロア４を含む増力パッド７２が形成されている。

増力パッド７２の開ロア４には、円弧状溝を介して番号７８で示す補助供給装置 （ＳＣＤ）が接続されている。補助供給装置は、ハウジング８６内に形成された チャンバ８４内に大断面積端８２を有する面積差ピストン８０を備えている。面 積差ピストン８０の小断面積端８８はチャージ室９０内に突出している。スプリ ング９２は面積差ピストン８０をチャージ室９０の体積が増大する方向に付勢し ている。通路７６は逆止弁９４を介して流体タンク９６に接続されており、スプ リング９２が面積差ピストン８０を図の左方向に押動すると、流体タンク９６か らチャージ室９０に流体が充填されるようになっている。チャージ室９０内に空 気がトラップされる可能性を低減するために、補助供給装置７８はタンク９６内 の流体のレベル以下に配置しても良い。面積差ピストン８０の大断面積端は入口 ポート５４に通路９８によって流体的に接続されている。

図２に示す実施例は図４に示すオーブンループポンプ／モータシステムとともに 使用する。このタイプの一般的なシステムは本明細書に説明した形式のピストン タイプモータ１０４に通路１０２を介して高圧流体を供給するポンプ１００から 構成される。モータから排出された流体は通路１０６により流体タンク９６に移 送される。

補助供給装置７８は上記に説明した円弧状溝７４と通路９８とによってモータに 接続される。

産業上の利用可能性 上記オーブンループシステムの実施例の作動について以下に説明する。モータが 静止している時には、ボートプレートとバーレルとの略ドライ若しくは潤滑され ていない表面は互いに押圧されて接触している。この状態でモータを駆動するた めに高圧の流体を供給すると、通常より高い摩擦係数が存在するためモータの始 動トルク特性は極めて悪化したものとなる。しかし、高圧の流体が入口ポート５ ４に流入すると、この流体は通路９８により面積差ピストン８０の大断面積端部 に移送され、ピストンを右方向に移動させてチャージ室９０内の流体を増大した 圧力レベルで排出する。この高い圧力は増力バッド７２に伝達され、バーレル表 面に作用してポートとバーレルとの面を引き離して始動時の摩擦を低減する。上 述のボートとバーレルとを引き離す作用は、チャージ室９０内の計量された充填 量の流体が排出されるまでしか継続せず、チャージ室９０内の流体が排出される までにモータは回転して通常の運転状態になっている。モータの体積効率は、こ れにより回転開始時の短期間のみ悪影響を受けるが通常の運転状態では影響を受 けない。

流体圧駆動装置においてはピストンポンプとモータとを対にして配置するのが一 般的である。単純な一方向クローズドループシステムが図５に図式的に示されて いる。ポンプ１１０は、高圧の駆動流体を通路１１２を介して本明細書に説明し た形式のモータ１１４に供給している。この構成では、モータの吐出流体は通路 １１６によりポンプに循環されポンプに入口流体として供給される。過渡状態の ある種のポンプとモータからの洩れ及び余分な流体は通路１１９と１２１とによ り流体タンク９６に移送される。上記の構成は通常、流体タンク９６から通路１ ２２と１２４とを介して通路１１６に流体を補給するチャージポンプ１２０のよ うなメークアップ手段を備えている。チャージポンプ１２０の圧力は循環通路１ ２８のレリーフ弁１２６により調節される。図３と図５には、クローズトループ システムとともに使用されるときに、チャージポンプ１２０のようなシステム内 の補助ポンプを利用することが可能な補助供給装置７８が図示されている。この 構成では、供給装置は流体タンク９６から流体を吸入する。停止中等で高圧流体 が停止されてモータに供給されなくなると面積差ピストン８０の大断面積端部の 圧力も低下する。スプリング９２はピストンを図の右方向に移動させ、チャージ ポンプ１２０かチャージ室９０に流体を充填できるようにする。

モータ始動時に、高圧の駆動流体がモータに供給される前にチャージ室９０に流 体を供給して、チャージ室内に充填量いっばいの流体が確実に充填されるように 、チャージポンプ１２０の始動時期を設定してもよい。

上記実施例では、本発明を一方向ボンプモータシステムに適用した場合について 説明した゛。双方向システムに対しては、前述の高圧側として作動するボートプ レートの両側に設けた二つの増力パッドに接続された２つの補助供給装置を使用 するようにすることもできる。このような適用例においては、ピストン８ｏが低 圧のモータ吐出流体に接した時に移動することを防止して高圧側の補助供給装置 のみが作動するように、スプリング９２を充分大きな抵抗を与えるように選定す ることもできる。

上述の説明から、始動時の大きな抵抗トルクに打ち勝つためにバーレルとボート プレートとを一時的に分離する流体圧増大手段が提供されることが理解されよう 。この特性は、与えられた用途において、選定されるモータのサイズをしばしば 決定する要素となる。従って、本発明は特定の用途において、運転効率に悪影響 を与えることなく、より低コストの小型のモータを選定することを可能とするも のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転駆動されるピストンバーレル部材（２８）であって、該部材（２８）内 のシリンダボア（３０，３２）内部を往復動する複数のピストン（３４，３６） を備えたピストンバーレル部材（２８）と、前記ピストンバーレル部材（２８） に連結され、該部材（２８）により駆動される出力軸（１２）と、前記ピストン に流体を供給及び前記ピストンからの流体を受け入れるためにそれぞれ前記ピス トンと整合位置に入口と出口の円弧状スロット（５４，５６）とを有するととも に前記バーレルに当接する固定ポートプレート部材（４６）とを備え、前記ポー ト部材が、流体を受けて潤滑を行うとともに流体ベアリング面を提供するベアリ ング面（６３，６５）を前記入口と出口ポート（５４，５６）の半径方向内側と 外側とに備えており、更に前記ポートプレート部材（４６）が、前記入口ポート （５４）を通過する半径に沿った増力パッド（７２）を備え、該増力パッド（７ ２）が前記バーレル部材（２８）に当接する部分に開口（７４）を備えている流 体圧駆動モータにおいて、一定量の流体を内蔵するチャージ室（９０）と、該チ ャージ室（９０）を前記増力パッド（７２）に形成された前記開口（７４）に接 続する通路手段（７６）と、モータ始動時に高圧のモータ駆動流体により作動し て、前記一定量の流体を前記開口（７４）に吐出してバーレルと前記ポート部材 とを一時的に分離させる面積差ピストン手段（８０）とを有する補助供給装置（ ７８）を設けたことからなる改良構造を有する流体圧駆動モータ。 ２．前記面積差ピストン（８０）はスプリング（９２）により一方向に付勢され 、高圧のモータ駆動流体が存在しない時にチャージ室（９０）がが一定量の流体 を受容可能としている請求項１に記載の流体圧駆動モータ。 ３．前記チャージ室（９０）は、流体タンク（９６）からチャージ室（９０）へ の流体の流れを許容する一方向逆止弁（９４）を介して流体タンク（９６）に接 続されている請求項２に記載の流体圧駆動モータ。 ４．前記チャージ室（９０）は、高圧のモータ駆動流体が存在しない時に流体を 受容するためのチャージポンプ（１２０）に接続されている請求項２に記載の流 体圧駆動モータ。 ５．前記面積差ピストン（８０）は、高圧のモータ駆動流体が存在する時には該 駆動流体に接する大断面積端部（８２）と、前記チャージ室と協働してチャージ 室内の流体を増大した圧力レベルで排出する小断面積端部（８８）とを備える面 積差ピストンである請求項２に記載の流体圧駆動モータ。