JPH10331757A - 回転流体圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のドッグボーンを配置する必要性を排除
し、安価で小型の装置を作成し、スルー軸モータ等、い
ろいろな選択に応じて柔軟に設計することができる、改
良されたカップリング装置を提供する。 【解決手段】 流体圧装置に用いられるカップリング装
置61はジェロータ歯車セット15を備えている。ジェロー
タ歯車セットは旋回回転する星形部材21を備えている。
カップリング部材63は、中空円筒状のものからなり、星
形部材側端部がピンにより軸29の末端部分31および星形
部材21に対して旋回回転可能に連結され、また、軸側端
部がピンにより軸29と共に回転可能に連結されている。
流体圧装置がモータである場合、カップリング装置61
は、星形部材21の旋回回転運動を出力軸29に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジェロータ型の流
体ディスプレースメント機構、特に、これに用いられる
改良されたカップリングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジェロータ流体ディスプレースメント機
構（歯車セット）は、一般的になってきており、これら
の商業的使用が非常に普及している。ジェロータ歯車セ
ットは、低速、高トルクの流体圧モータにおける流体デ
ィスプレースメント機構として使用されているが、本発
明では主としてこれらの結合について説明する。しかし
ながら、本発明は、この使用に限定されることなく、流
体ディスプレースメント機構としてジェロータを使用す
る他の装置にも有利に適用することができることは、当
業者に理解されるであろう。例えば、ジェロータは、流
体圧パワーステアリングユニットにリンクされる全流体
の流量計として用いられ、一例として、本発明の譲受人
に譲受された米国再特許第２５，２９１号に図示され、
記載されており、参考として含まれる。

【０００３】市販されている最も低速で高トルクの歯車
モータは、米国特許第４，２８２，９３８号に図示され
説明された”スプールバルブ(spool valve) ”型のも
の、あるいは、米国特許第４，３４３，６００号に図示
され説明された”ディスクバルブ(disk valve)”型のも
のがあり、これらは本発明の譲受人に譲受され、参考と
して含まれる。いずれの場合にも、当業者には周知であ
るように、ジェロータ歯車セットの星形部材が静止した
リング部材内を旋回回転するもので、このような旋回回
転が低速、高トルクの出力を供給する。

【０００４】あいにく、一般にジェロータの星形部材の
旋回回転は、それ自体は、有用ではなく、モータの出力
軸のような部材の純回転運動に最初に変換しなければな
らない。流体圧パワーステアリングユニットの場合に
は、ジェロータの星形部材の旋回回転は、当業者には周
知であるように、追従バルブ部材(follow-up valve mem
ber)の回転部材に伝達される。低速、高トルクのジェロ
ータモータは、周知のように、市販されているものは、
典型的に、星形部材の旋回回転する動きを出力軸の回転
に変換する”ドッグボーン(dogbone) ”軸が使用されて
いる。このようなドッグボーン軸は、上述の特許に図示
され、説明されている。従来のドッグボーン軸は、むく
軸(solid shaft) であり、その両端には中高のスプライ
ン(crownedsplines) の外歯のセット、すなわち、ジェ
ロータの星形部材によって形成された直線状の内側スプ
ラインと噛合される一方のセット、および、出力軸によ
って形成されている直線状のスプラインと噛合される他
方の中高のスプラインのセットを有している。ドッグボ
ーン軸の中高の外部スプラインは、一端が旋回回転する
星形部材と係合され、他端が単に回転する出力軸に係合
されて、”揺動(wobble)”可能となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ドッグボーン軸とスプ
ラインを用いた上述の装置は、一般的にモータパフォー
マンス、耐久性などの点で、商業的に成功しているが、
この装置は、避けられないものと従前から思われてきた
数々の不利益を有している。１つのモータに対して４つ
のスプライン（２つが中高となっており、１つは典型的
に止まり孔に配置される）を（ホブ、ロール、冷間鍛造
等により）形成する必要性は、モータの総コストを実質
的に増加させる。コストの増加要因としては、スプライ
ンだからというだけで星形部材を加熱処理する必要があ
り、このような加熱処理はたびたび星形部材にねじれを
生じさせることとなる。このねじれの可能性により、本
発明のときまでは、”ネットシェイプ”粉末冶金("net
shape" powdered metal)を用いてジェロータ歯車セット
の星形部材を成形するジェロータ技術の働きが妨げられ
てきた。

【０００６】さらには、ドッグボーン軸が揺動すること
による内部スプラインと外部スプラインとの間の摩擦動
作は、圧力流体に変換する典型的なモータ内の温度を相
当上昇させ、この流体を冷却する必要性が増加するため
に、熱交換器が圧力流体回路に配置されていた。圧力流
体回路の温度上昇により負荷が増大すると、圧力流体回
路、車両、あるいは圧力流体回路に用いられている設備
の部品の総コストが常に増すこととなる。

【０００７】さらに従来のドッグボーンとスプラインを
用いた装置には、以下の不利益があった。すなわち、多
くのモータにおいては、当業者には周知であるように、
ドッグボーンの揺動角度を小さくする必要があるため、
モータの全長を本来必要な長さよりも長くさせるような
長さをドッグボーン軸が有することとなり、さらにモー
タの重量やコストが増すこととなる。車両に取付ける場
合には、トルク容量の見地から、特に取り付けに必要
な、ジェロータモータの空間が不十分となる。

【０００８】従来の出力軸／スプールバルブ組立体の内
歯スプラインは、いずれもスプールバルブの直径が大き
く、径方向に薄くなるので、漏出の可能性が増大する。
後者の場合、高圧下ではスプールバルブが径方向に圧縮
し、さらに漏出が増大すると共に、容積効率が損失する
結果となる。いずれの場合も、内部スプライン係合され
た出力軸は、この装置のパフォーマンスの可能性を削減
している。

【０００９】”スルー−軸(thru-shaft)”型の、すなわ
ち、モータの両端部に延出し、同様のジェロータ歯車に
よって動力が共に供給される出力軸を有するジェロータ
モータは、結局、多くの取付け可能性がある。これらの
スルー軸ジェロータモータでは、本願発明のように、商
業的に実用的ではなかった。その理由のひとつには、モ
ータを大きくして、経済的に実現できそうもない程高価
なものにすること以外には、ジェロータ星形部材の旋回
回転運動から２つの反対に配置された出力軸の回転運動
に変換するのが困難であるからである。

【００１０】本発明の目的は、ジェロータ流体ディスプ
レースメント機構、およびそのためのカップリング装置
を改良し、もって、上述した従来の技術のドッグボーン
とスプラインを用いた装置の問題を解決することにあ
る。

【００１１】本発明のさらに特有の目的は、旋回回転す
るジェロータ星形部材と回転する軸（またはスリーブ）
との間の運動を変換するための、改良されたカップリン
グ装置を提供し、従来の技術よりも必要な機械加工が少
なくて済み、したがってかかる費用が少なく、しかも、
所定の部品に熱処理を施す必要性を排除することを目的
とする。

【００１２】さらに、本発明は、回路の冷却負荷を減少
させるように、動作中の温度上昇の発生を少なくすると
共に、従来の技術よりも小型化して、モータ、その他の
装置の全体の大きさおよび重量を実質的に減少させるこ
とができる、改良されたカップリング装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】本発明のさらなる目的は、出力軸の内歯ス
プラインと外歯スプラインのような品目とすることによ
って、モータのスプールバルブやパワーステアリングユ
ニットのスプールとスリーブバルブ等の構成要素の大き
さが、揺動するドッグボーン軸のようにならないように
した、改良されたカップリング装置を提供することを目
的とする。

【００１４】最終的には、本発明の目的は、星形部材が
静止したリング部材内を旋回回転する型のスルー軸ジェ
ロータモータを経済的に実施可能にする、改良されたカ
ップリング装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の上述のあるいは
他の目的は、流体入口ポートおよび流体出口ポートが形
成されたハウジング手段と、このハウジング手段と関連
する流体エネルギ−転換ディスプレースメント手段とを
含み、また、内歯付きリング部材と、このリング部材内
に偏心して配置され、リング部材と相対的に旋回回転運
動する外歯付き星形部材とを含む型の回転流体圧力装置
によって達成される。リング部材の歯および星形部材
は、互いに係合されて回転旋回運動に応じて拡張・収縮
する流体容積室を形成する。バルブ手段は、ハウジング
手段と協働して、入口ポートと拡張する流体容積室との
間、および、収縮する流体容積室と出口ポートとの間で
流体を流通させる。軸手段はハウジング手段と相対的に
回転可能に支持されており、また、星形部材の旋回回転
運動を軸手段の回転運動へと変換する手段が設けられて
いる。

【００１６】改良された回転流体圧装置は、星形部材に
隣接して配置された末端部分を備えた、軸手段からなる
旋回回転運動を変換するための手段によって特徴付けら
れている。ほぼ円筒形状の中空のカップリング部材が軸
手段の末端部分と係合されており、カップリング部材
は、星形側端部と軸側端部とを含み、且つ軸手段の回転
軸に対する揺動角を有している。第１手段は、カップリ
ング部材の星形側端部を星形部材に結合して、その内部
で旋回回転させる。第２手段は、カップリング部材の軸
側端部を軸手段に結合して、カップリング部材の軸端部
の回転運動を軸手段に伝動する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図を参照すると、図はこの発明を
限定するものではないが、図１は、本発明に従って作ら
れた低速、高トルクジェロータモータを示したもので、
特に”ミニ−モータ”として使用されるのに適した、す
なわち、すべての寸法に関して比較的小さくしたもので
ある。図１に示されたジェロータモータは、本発明の譲
受人に譲渡された米国特許第５，１００，３１０，号の
特徴の多くを組み込んだもので、参照として本発明に含
まれる。図１に示されたジェロータモータは、複数のボ
ルト等、図１および２にはそれぞれ１本しか示されてい
ないが、複数の部品により互いにしっかりと固定されて
なるものである。このモータは、軸を支持するケーシン
グ１３、ジェロータディスプレースメント機構１５、お
よびバルブハウジング部１７を備えている。

【００１８】ジェロータ機構１５は、この分野では公知
のもので、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４，
５３３，３０２号に示され記載されており、本発明に組
み込まれるが、ここでは簡単に記載するだけにとどめ
る。ジェロータ機構１５は、内歯付きリング部材１９
と、この内歯付きリング部材１９内に偏心した状態で配
置された外歯付き星形部材２１とからなる。星形部材２
１は、この実施の形態においては、リング部材１９内を
旋回回転し、この旋回回転運動は、複数の拡張する流体
容積室２３、および複数の収縮する流体容積室２５を形
成する。本発明の根本的な特徴ではないが、リング部材
１９の内歯を構成するため、ほぼ円筒形の複数のローラ
２７をリング部材１９が含むことが望ましい。

【００１９】図１を参照すると、ジェロータモータは、
軸を支持するケーシング１３内に回転可能に支持された
出力軸２９を備えている。この装置をポンプとして使用
する場合には、軸２９は、特許請求の範囲に参照される
ように、入力軸とすることができ、”出力軸”が入力軸
および出力軸のいずれも意味し含むことを明確に理解さ
れたい。出力軸２９は、ジェロータ機構１５のすぐ隣に
位置していることから以下に出力軸２９の”末端”部分
として参照される、小径の軸部分３１が一体に形成され
ており、この小径部分３１は、星形部材２１によって形
成された中央開口を通って軸方向に延在している。前記
部分３１に参照される”末端”の用語は、前記部分３１
が星形部材２１に隣接する端部を有することを意味して
いるのではなく、要するに、軸２９が星形部材２１を通
って延在させることができるという本発明の特徴を妨げ
るものではないことを、明確に理解されたい。

【００２０】図１を参照すると、バルブハウジング部１
７は、入口ポート３５、出口ポート３７、およびケース
ドレインポート３９を形成している。このバルブハウジ
ング１７は、入口ポート３５からハウジング部１７によ
って形成されたバルブ穴４３へと延びる、圧力通路４１
を形成している。同様に、バルブハウジング部１７は、
バルブ穴４３から出口ポート３７へと延びる、戻り通路
４５を形成している。

【００２１】バルブ穴４３内にはスプールバルブ４７が
回転可能に配置されている。当業者には周知であるよう
に、スプール部材４７は、圧力通路４１によって入口ポ
ートと連通された前方環状溝４９と、戻り通路４５によ
って出口ポート３７と流体が流動する後方環状溝５１と
を形成している。さらに、スプールバルブ部材４７は、
前方溝４９と連通する複数の前方軸方向溝５３と、後方
溝５１と連通する後方軸方向溝５５とを形成している。
軸方向溝５３および５５は、スプールバルブ４７の外周
に互いに組み合うように、互い違いに配置されている。
当業者には周知であるように、バルブハウジング部１７
は、容積室２３または２５のいずれか一方と連通するよ
うにそれぞれ開口しており、且つ、スプールバルブが回
転したときに溝５３または５５と連通する、複数の通路
（ここでは示されていない）を形成している。したがっ
て、この実施の形態においては、５つの容積室２３およ
び２５があることにより、当業者には公知の理由で、５
つの連通通路と、４つの前方軸方向溝５３と、４つの後
方軸方向溝５５とが存在する。

【００２２】本発明の１つの態様に従えば、スプールバ
ルブ４７は、前述したように、出力軸２９と一体に形成
された小径部分３１と、一体に形成されている。言い換
えれば、出力軸２９とスプールバルブ４７は、部分的な
ものであり、全体を単一に構成したものである。しかし
ながら、このことは、ただ単に好ましい実施の形態であ
り、本発明の本質的な特徴ではないことを、当業者に理
解されるべきである。言い換えれば、本発明では出力軸
２９とスプールバルブ４７とを単一のもので構成するこ
ともできるが、このことは本発明の実施に必要なことで
はない。

【００２３】図１−４の全体を参照しつつ、符号６１で
示されたカップリング装置について述べる。小径部分３
１は、中空の、ほぼ円筒形状のカップリング部材６３に
よって囲まれており、このカップリング部材６３は、チ
ューブ状の部材を長さ方向に切断したものや、あるいは
鋳造品など、まったく簡素で安価な部材により構成する
ことが好ましい。カップリング部材６３は、その後方す
なわち”星形部材側”の端部６３ａに、互いに径方向反
対側に配置された一対のノッチ６５（図２）を形成して
いる。同様に、カップリング部材６３は、その前方すな
わち”軸側”の端部６３ｂに、互いに径方向反対側に配
置された一対のノッチ６７を形成している。一対のノッ
チ６５および６７は典型的な刻み目をいれたもので、こ
れについたはさらに後述する。

【００２４】図２および４に顕著に示されているよう
に、小径部分３１は、径方向に延ばされた開口６９を形
成し、また、図３および４に顕著に示されているよう
に、小径部分３１は、径方向に延びる穴７１を形成して
いる。開口６９内には、延長ピン７３が配置されてお
り、この延長ピン７３は、開口６９とノッチ６５の双方
に対して密に嵌合されているが、開口６９の隣接する表
面にピン７３が決して係合することはない。延長ピン７
３の端部は、星形部材２１によって形成された一対のピ
ン開口７５内に受け止められている。言い換えれば、開
口６９を単に設けたのは、カップリング部材６３を星形
部材２１と接続するための単一のピン７３を、ただ単に
使用することができるようにさせるためにすぎない。同
様の方法で、穴７１およびノッチ６７の双方に対して密
に嵌合された延長ピン７７が穴７１内に配置されてい
る。ピン７３とは異なって、延長ピン７７の端部は、他
のいかなる構造にも係合することがないように、カップ
リング部材６３を充分越えて延びてはいない。また、ピ
ン７７が穴７１の表面に係合されていることにより、ピ
ン７７は軸２９にトルクを変換することができる。

【００２５】この実施の形態ではピン７３および７７は
円筒形状の部材により構成されているが、本発明の教え
から逸脱しない範囲で、ピン７３および７７は他の形状
および輪郭に変化させることができることは、本明細書
をさらに読解すれば、明らかとなるであろう。一例とし
て、ピン７３および７７の断面をほぼ矩形とすることも
できるが、この発明の目的のためには、開口６９と穴７
１とを容易に合わせるため、円筒形状であることが好ま
しい。

【００２６】ピン７３が星形部材２１とカップリング部
材の星形部材側端部６３ａとの間の相対的な回転を阻止
することにより、星形部材２１が旋回回転すると、カッ
プリング部材の星形部材側６３ａも旋回回転すること
が、図２−４を見ることによって理解できるであろう。
径方向に延ばされた開口６９は、星形部材２１と星形部
材側端部６３ａとが、小径部分３１に対して相対的に旋
回回転することを許容する。カップリング部材６３は、
星形部材側端部６３ａの旋回回転運動を、軸側端部６３
ｂの純回転に変換する。ピン７７が穴７１とノッチ６７
に嵌合接続されていることにより、軸側端部６３ｂの回
転運動は、出力軸２９やスプールバルブ４７と同じく、
部分３１の回転運動に変換される。カップリング部材６
３と、部分３１、すなわちスプールバルブ４７との、軸
２９の軸方向に対する”揺動”を許容するため、（図１
および４に示されたノッチ６７のように）ノッチ６５を
延長することが好ましい。

【００２７】図１を見れば、本発明が実施可能であり、
スルー軸モータ(through-shaft motor) をかなり簡素な
構成とすることができることが当業者には良く理解され
るであろう。本発明の重要な鍵は、ジェロータ星形部材
を通って延びる軸を有することであり、適当な方法とし
て、旋回回転するジェロータ星形部材を、星形部材を貫
通して延在する星形部材の軸に、いかに連結するかは知
られていなかった。しかしながら、本発明では、軸２９
の反対に配置される出力軸は、スプールバルブ４７と一
体として、バルブハウジング部１７の、図１における左
端部で支持することができる。

【００２８】本発明を注意深く分析すれば、理論的に、
開口６９と穴７１との間に配置される小径部分３１をな
くすことができることは、当業者には理解されるであろ
う。本発明の本質的な特徴は、星形部材２１の旋回回転
運動を出力軸２９の純回転運動に変換することにある。
しかしながら、小径部分３１によって出力軸２９をスプ
ールバルブ４７と一体に成形することにより、カップリ
ング装置６１は、出力軸２９とスプールバルブ４７の双
方を効果的に駆動する。また、延長ピン７３および７７
に代えて、それぞれ、２つに分けてより短いピンとする
こともできる。例えば、ピン７３をより短い２つのピン
に代えて、それぞれ、一端を開口７５内に配置すると共
に他端をノッチ６５に係合し、開口６９を貫通する部分
をなくする（したがって、開口６９は必要なくなる）こ
とができる。ピン７７をより短い２つのピンに代えて、
それぞれ、小径部分３１の短い穴に受けられる内側端部
と、ノッチ６７に係合される外側端部とを有するものと
することができる。

【００２９】（図５に示した実施の形態）次に、主に図
５を参照すると、本発明の異なる実施の形態、すなわ
ち、ジェロータモータの出力軸に運動を変換するために
用いた本発明の代わりに、特許請求の範囲の意図する”
軸”が追従バルブ部材であり、ジェロータ星形部材の追
従運動を、全流体に連動して追従バルブ部材へと伝動す
るための、流体圧パワーステアリング装置が示されてい
る。

【００３０】このステアリング装置すなわちステアリン
グコントロールユニット（ＳＣＵ）は、ソーハン ライ
アッパルの名前で、１９９６年１０月１０日に”ステ
アリングコントロールユニット”として出願された米国
特許願第７２８，２２９号の同時継続出願の全般的な教
えに従って作られており、参考として含まれる。図５に
示されたＳＣＵについてのみ、ここで説明する。ＳＣＵ
は、バルブハウジング部８１、符号８３で示されたジェ
ロータディスプレースメント機構、および前端キャップ
８５を備え、これらは複数のボルト８７によって緊密に
密閉した状態で係合され、一体に保持されている。バル
ブハウジング部８１は、流体入口ポート８９と流体戻り
ポート（図示されていない）とを形成し、また、左シリ
ンダポート９１と右シリンダポート（図示されていな
い）とを形成している。

【００３１】ジェロータ歯車セットすなわちディスプレ
ースメント機構８３は、図１ないし４に示した実施の形
態におけるジェロータ歯車セット１５と同様のものとす
ることができる。しかしながら、当業者には周知である
ように、図２に示された内歯としての分離したローラと
は逆に、ＳＣＵにおいては典型的に、内歯を一体に形成
した内歯付きリング部材９３が存在する。ジェロータ歯
車セット８３も、従来のＳＣＵのように、リング部材９
３内に偏心した状態で配置され、その内部で旋回回転運
動する、外歯星形部材９５を備えている。ＳＣＵの技術
分野においては周知であるように、ジェロータ歯車セッ
ト８３は、星形部材９５の旋回回転運動により、シリン
ダポート９１（左回りの場合）を通ってステアリングシ
リンダ（図示されていない）に流通する流体の量を計測
するような、流量計(fluid meter) として働く。

【００３２】入力軸９７は、前端キャップ８５を通っ
て、流量計８３の後方に延びており、主要部、すなわち
回転可能なスプールバルブ部材９９を構成している。ス
プールバルブ９９とバルブハウジング部８１との径方向
の間には、追従スリーブバルブ１０１が回転可能に配置
されている。ＳＣＵの技術分野においても周知であるよ
うに、スプール９９とスリーブ１０１との間の相対的な
回転量は、主流動路のオリフィスの大きさ、および、ス
テアリングシリンダへのＳＣＵを通る流動比を決定す
る。

【００３３】ＳＣＵにおいては、流量計８３は、流体の
流量の計測のみならず、それ以外に、ステアリングシリ
ンダが所定の位置（ステアリング角）に移動した後に、
回転可能なスプール９９とスリーブ１０１が相対的にニ
ュートラル位置に再び位置するまで、回転追従運動を追
従部材１０１に変換するよう機能する。本発明は、星形
部材９５の旋回回転運動をスリーブの回転する追従運動
に変換することを可能としており、ある意味では簡潔で
ありまた有効でもある。

【００３４】入力軸９７は、図１乃至４に示した実施の
形態における開口６９と同様の、径方向に延ばされた開
口９７を形成している。入力軸９７はまた、図１乃至４
に示した実施の形態の単なる円筒形の穴７１と同様の、
径方向に延びた穴１０５を形成している。しかしなが
ら、軸の径が相対的に小さい場合には、例えば、開口を
軸９７とスプール９９の回転を許容する砂時計のような
の形状に形成する等、軸を通って延びるピン開口を単な
る円筒形以外の形状とすることができる。入力軸９７の
回りは、星形部材側端部１０７ａと軸側端部１０７ｂと
を有するカップリング部材１０７により取り囲まれてい
る。カップリング部材の星形部材側端部１０７ａは、径
方向反対側に配置された一対のノッチ１０９を形成し、
またこれと同様に、カップリング部材の軸側端部１０７
ｂは、径方向反対側に配置された一対のノッチ１１１を
形成している。

【００３５】延長された開口１０３には延長されたピン
１１３が延ばされており、その端部は、ノッチ１０９を
通って延びて密に嵌合され、且つ、星形部材９５の開口
に受け止められている。カップリング部材１０７の星形
部材側端部１０７ａは、図１乃至４に示した実施の形態
において述べた連結と同じようにして、旋回回転するこ
とができる。穴１０５には延長されたピン１１５が通さ
れて延びており、その端部はノッチ１１１内に密に嵌合
するように配置されている。ピン１１５は、ピン１１３
と異なり、また先に述べた実施の形態の両ピンとも異な
っており、ピン１１５の長さは、ピン１１５がＳＣＵの
軸回りに回転することができるように、バルブハウジン
グ部８１によって形成されたバルブ穴の径よりもわずか
に短いことが望ましい。

【００３６】スリーブバルブ１０１は、ピン１１５の両
端の対向する側に配置された一対の駆動舌片１１９を備
えた前方端部１１７を含んでいる。星形部材側端部１０
７ａの旋回回転運動は、ピン１１５の回転に変換され
て、軸側端部１０７ｂが純回転運動することとなり、回
転運動に変換されて、スリーブバルブ１０１が追従動作
する。

【００３７】第１の実施の形態（図１乃至４）と第２の
実施の形態（図５）との両者の違いに注意されたい。第
１の実施の形態においては、カップリング部材６３は、
星形部材２１の前端に結合され、前方に延出して出力軸
２９を駆動する。第２の実施の形態においては、カップ
リング部材１０７も星形部材９５の前端と結合されてい
るが、カップリング部材１０７は後方に延出しており、
星形部材９５によって形成された中心開口を軸方向に貫
通し、星形部材９５の後方に配置されたスリーブバルブ
と係合されている。第１の実施の形態との他の相違点
は、延長されたピン７３および７７が９０度離して互い
に直角に配置されていることである。第２の実施の形態
では、延長されたピン１１３および１１５は互いに平行
に配置されている。特に、モータの場合には、カップリ
ング部材６３をより頑丈にするため、ノッチ６５と６７
を互いに９０度離してオフセットさせることが望まし
い。

【００３８】（図６に示した実施の形態）次に、主に図
６を参照すると、図１の実施の形態とはいくぶん異なる
構造あるいは構成の、本発明の低速、高トルクジェロー
タモータに用いられる異なる実施の形態が示されてい
る。図６においては、構成要素に”２００”以上の符号
を付しており、上記に含まれた米国特許第４，３４３，
６００号に従ったディスクバルブ型のモータが示されて
いる。しかしながら、この米国特許と図６に示したモー
タとでは、とても相違していることが、この説明を読み
進むにつれて明らかになってくるであろう。

【００３９】モータの”前方”端部とは、図１の実施の
形態では右側であったのに対して、図６においては左側
であることに注意されたい。図６のモータは、出力軸２
０３を回転可能に支持する前方ベアリングハウジング２
０１を備えている。このベアリングハウジング２０１に
隣接して、内歯付きリング部材２０７と外歯付き星形部
材２０９とを備えた、符号２０５で示すジェロータ歯車
セットが配置されている。

【００４０】歯車セット２０５の後方には、入口ポート
２１３と出口ポート２１５を備えたバルブハウジング２
１１が配置されている。ハウジング２１１内には、回転
可能なディスクバルブ２１７およびバランシングリング
(balancing ring)２１９が配置され、この両者を配置す
ることは、当業者には周知のことである。

【００４１】図１に示した実施の形態と同様に、出力軸
２０３は、星形部材２０９によって形成された中央開口
を通って後方に延在する、小径部分２２１を備えてい
る。この小径部分２２１は、ベアリングセット２２３
（概略しか示されていない）によってバルブハウジング
２１１内に回転可能に支持されており、そして、このハ
ウジング２１１から小径部分２２１が後方に延出してい
ることにより、貫通した”スルー軸”となっている。当
業者には周知であるように、大多数のスルー軸モータの
必要条件を満たす前方および後方の双方に延在する軸を
一体にした、単一の軸を有するような、スルー軸型のジ
ェロータモータにおいては、両軸が星形部材の回転速度
で駆動されることが普通は望ましい。

【００４２】この技術分野では明白であるように、本発
明の特徴の鍵は、上述した比較的短いカップリング部材
を採用することであり、軸がカップリング部材を通って
軸方向に延在していることにある。図６に示した実施の
形態は、図１に示した実施の形態と比較してある相違点
がある。図６においては、星形部材２０９は、その前方
端に向って、直線状の内歯スプライン２２５を備えてお
り、また、小径部分２２１は、ベアリング組２２３の前
方に隣接する方向に向って、外歯すなわち中高のスプラ
イン２２７を備えている。小径部２２１の回りはカップ
リング部材２２９に取り囲まれている。カップリング部
材２２９の前方は、外歯の組すなわち内歯スプライン２
２５と係合される中高のスプライン２３１を備えてい
る。カップリング部材２２９の後方は、外歯すなわち中
高のスプライン２２７に係合される直線状の内歯スプラ
イン２３３を形成している。星形部材２０９が旋回回転
すると、その動きはカップリング部材２２９の前方に伝
動され、同時にカップリング部材２２９の後方端部が単
に回転して、回転運動を小径部分２２１、すなわち出力
軸の前方および後方の双方に変換する。したがって、カ
ップリング部材２２９は、特許請求の範囲で用いた用語
として、末端部分と”作用可能に関連”することとな
る。

【００４３】カップリング部材２２９は、スプライン２
３１および２３３の軸方向の間に配置された、一対の径
方向反対の、延長された開口２３５を形成している。ピ
ン２３７は、開口２３５を通って径方向に延び、その反
対側の端部がそれぞれディスクバルブ２１７に係合して
おり、部分２２１の回転がディスクバルブに変換され、
ディスクバルブ２１７が、当業者には良く理解されるで
あろう”低速”バルブとして回転する。

【００４４】本発明のいろいろな実施の形態を再考する
ことによって、本発明は、モータあるいはＳＣＵの設計
者にとって実質的に柔軟性のある設計で、ジェロータ星
形部材の旋回回転運動を軸の回転に変換することができ
ることが理解されるであろう。ジェロータ星形部材の回
転運動は、星形部材の前方あるいは後方のいずれの方向
にも変換することができ、また、従来の軸あるいは星形
部材と同じ回転運動を有することが要求されるバルブ部
材（ＳＣＵの場合）のいずれにも変換することができ
る。さらには、星形部材の旋回回転運動は、ノッチ内の
ピンによって、またはスプラインの係合、あるいは同様
に機能する適当な手段によって、その運動を、星形部材
からカップリングに、そしてカップリング部材から軸ま
たはスリーブに変換することができる、上述のカップリ
ング部材によって行われる。

【００４５】本発明は、明細書において詳細に説明して
きたが、明細書を読んで理解すれば、当業者には種々の
変更が明らかになる。そのような変更は添付した請求の
範囲内にある限り、本発明に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って作られた、低速、高トルクジェ
ロータモータの軸方向断面図である。

【図２】図１の２−２線断面図である。

【図３】図２と同じ縮尺率の図１の３−３線断面図であ
る。

【図４】図１と同様に、本発明の一面の詳細を拡大させ
て示した軸方向の断面を示した一部破断拡大図である。

【図５】流体圧パワーステアリングユニットに用いられ
る本発明のカップリング装置の完全に流体連結された状
態を示す軸方向断面図である。

【図６】本発明のカップリング装置を、実施の形態を替
えて、異なる型の低速、高トルクジェロータモータに用
いた場合の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１５ 流体エネルギ転換ディスプレースメント手段 １７ ハウジング手段 １９ リング部材 ２１ 星形部材 ２３ 拡張流体容積室 ２５ 収縮流体容積室 ２９ 軸手段（出力軸） ３１ 末端部分 ３５ 入口ポート ３７ 出口ポート ４７ バルブ手段（バルブ部材） ６３ カップリング部材 ６３ａ 星形部材側端部 ６３ｂ 軸側端部 ７１ 第１手段（延長駆動部材） ７７ 第２手段（延長駆動部材） ８１ ハウジング手段 ８３ 流体エネルギ転換ディスプレースメント手段 ８９ 入口ポート ９３ リング部材 ９５ 星形部材 ９７ 入力軸 ９９ バルブ手段 １０１ バルブ手段（軸手段） １０７ カップリング部材 １０７ａ 星形部材側端部 １０７ｂ 軸側端部 １１３ 第１手段（第１延長駆動手段） １１５ 第２手段（第２延長駆動手段） １１７ 末端部分 ２０３ 軸手段（出力軸） ２０５ 流体エネルギ転換ディスプレースメント手段 ２０７ リング部材 ２０９ 星形部材 ２１１ ハウジング手段 ２１３ 入口ポート ２１５ 出口ポート ２１７ バルブ手段（バルブ部材） ２２１ 末端部分 ２２５ 第１手段（内歯スプライン） ２２７ 第２手段（外歯スプライン） ２２９ カップリング部材 ２３１ 第１手段（外歯スプライン） ２３３ 第２手段（内歯スプライン）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の入口ポート（３５；８９；２１
   ３）および流体の出口ポート（３７；２１５）が形成さ
   れたハウジング手段（１７；８１；２１１）と、 該ハウジング手段（１７；８１；２１１）と組み合わさ
   れ、内歯付きリング部材（１９；９３；２０７）および
   該内歯付きリング部材（１９；９３；２０７）内に偏心
   して配置された外歯付き星形部材（２１；９５；２０
   ９）を備え、前記リング部材と相対的に旋回回転運動す
   る、流体エネルギ−転換ディスプレースメント手段（１
   ５；８３；２０５）と、を備え、 前記リング部材（１９；９３；２０７）の内歯と前記星
   形部材（２１；９５；２０９）とが相互に係合されて、
   旋回回転運動に応じて拡張および収縮する拡張流体容積
   室（２３）および収縮流体容積室（２５）が形成され；
   バルブ手段（４７；９９，１０１；２１７）が前記ハウ
   ジング手段（１１）と協働して前記入口ポート（３５；
   ８９；２１３）と前記拡張流体容積室（２３）との間、
   および、前記出口ポート（３７；２１５）と前記収縮流
   体容積室（２５）との間で流体を流通させ；軸手段（２
   ９；１０１；２０３）が前記ハウジング手段（１７；８
   １；２１１）と相対的に回転可能に支持され；変換手段
   が前記星形部材の旋回回転運動を前記軸手段（２９；１
   ０１；２０３）の回転運動に変換する；形式の回転流体
   圧装置であって； （ａ）前記旋回回転運動の変換手段は、前記星形部材
   （２１，９５，２０９）と隣接して配置された末端部分
   （３１；１１７；２２１）を備えた、前記軸手段（２
   ９；１０１；２０３）により構成され； （ｂ）中空円筒状のカップリング部材（６３；１０７；
   ２２９）が前記軸手段（２９；１０１；２０３）の前記
   末端部分（３１；１１７；２２１）と組み合わされ、前
   記カップリング部材（６３；１０７；２２９）は、星形
   部材側端部（６３ａ，１０７ａ）および軸側端部（６３
   ｂ，１０７ｂ）を備えると共に、前記軸手段（２９；１
   ０１；２０３）の軸方向に対して所定の揺動角度の軸線
   を有しており； （ｃ）前記カップリング部材（６３；１０７；２２９）
   は、第１手段（７３；１１３；２２５；２３１）によ
   り、その星形部材側端部（６３ａ，１０７ａ）が前記星
   形部材（２１；９５；２０９）に連結されて旋回回転
   し； （ｄ）前記カップリング部材（６３；１０７；２２９）
   は、第２手段（７７；１１５；２２７；２３３）によ
   り、その前記軸側端部（６３ｂ，１０７ｂ）が前記軸手
   段（２９；１０１；２０３）に連結されて、前記カップ
   リング部材（６３；１０７；２２９）の前記軸側端部
   （６３ｂ，１０７ｂ）の回転運動を前記軸手段に伝動す
   ることを特徴とする回転流体圧装置。
2. 【請求項２】 前記バルブ手段がほぼ円筒形状のバルブ
   部材（４７；２１７）からなり、前記ディスプレースメ
   ント手段（１５；２０５）が前記軸手段（２９；２０
   ３）と前記バルブ部材（４７；２１７）との軸方向の間
   に配置され、前記回転流体圧装置がモータを構成するも
   のであり、前記軸手段がモータの出力軸（２９；２０
   ３）からな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】 前記出力軸手段（２９；２０３）の前記
   末端部分（３１；２２１）は、前記星形部材（２１；２
   ０９）によって形成された中心開口を通って延在してお
   り、前記末端部分（３１；２２１）は、前記バルブ手段
   （４７；２１７）と共に回転するように固定されている
   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】 前記第１手段は、前記カップリング部材
   （６３；１０７）の前記星形部材側末端（６３ａ；１０
   ７ａ）が互いに径方向反対側に配置された一対のノッチ
   （６５；１０９）を形成し、第１延長駆動部材（７３；
   １１３）が前記星形部材（２１；９５）に駆動可能に係
   合されると共に前記星形部材によって形成された中央開
   口（３３）の径方向に沿って延在しており、前記第１延
   長駆動部材（７３；１１３）は、前記星形部材側端部
   （６３ａ；１０７ａ）によって形成された一対のノッチ
   （６５；１０９）内を通り抜けて、密にそれぞれ配置さ
   れ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】 前記軸手段（２９；９７）の前記末端部
   分（３１）は、前記星形部材（２１；９５）によって形
   成された前記中央開口（３３）の軸方向に延在し、前記
   末端部分（３１）は、径方向に延長された開口（６９；
   １０３）を形成し、前記第１延長駆動手段（７３；１１
   ３）は、前記開口（６９；１０３）を通って延在して、
   前記末端部（３１）に対する前記星形部材（２１；９
   ５）および前記第１延長駆動部材（７３；１１３）の旋
   回を許容することを特徴とする請求項４に記載の回転流
   体圧装置。
6. 【請求項６】 前記第２手段は、前記カップリング部材
   （６３；１０７）の前記軸側端部（６３ｂ；１０７ｂ）
   が互いに径方向反対側に配置された一対のノッチ（６
   ７；１１１）を形成し、第２延長駆動部材（７７；１１
   ５）が前記軸手段（２９；１０１）の前記末端部分（３
   １；１１７）に駆動可能に係合され、前記第２延長駆動
   部材（７７；１１５）が前記軸側端部（６３ｂ；１０７
   ｂ）によって形成された一対のノッチ（６７；１１１）
   内を通り抜けて、密にそれぞれ配置されていることを特
   徴とする請求項１に記載の回転流体圧装置。
7. 【請求項７】 前記軸手段（２９；１０１）の前記末端
   部分（３１；１１７）は、前記末端部分（３１；１１
   ７）の径方向に沿って延びる開口（７１；１０５）を形
   成し、前記開口（７１；１０５）は、前記第２第延長駆
   動部材（７７；１１５）をその中に受け止めていること
   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】 前記ほぼ円筒形状の、中空のカップリン
   グ部材（６３；１０７；２２９）が前記軸手段（２９；
   １０１；２０３）の前記末端部分（３１；２２１）の回
   りを取り囲んで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。
9. 【請求項９】 前記回転流体圧装置は、前記星形部材
   （９５）によって形成された中央開口を通って延在して
   回転追従バルブ部材（１０１）を構成する入力軸（９
   ７）を備えたパワーステアリング装置を構成するもので
   あり、前記ほぼ円筒形状の、中空のカップリング部材
   （１０７）が、入力軸（９７）の回りを取り囲むと共に
   前記星形部材（９５）に隣接して配置された位置で前記
   追従部材（１０１）と連結され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。
10. 【請求項１０】 前記カップリング部材（２２９）の星
    形部材側端部を前記星形部材（２０９）に結合する前記
    第１手段は、前記星形部材が形成する内歯スプライン
    （２２５）のセットと、該内歯スプライン（２２５）に
    係合される前記星形部材（２０９）が形成する中高の外
    歯スプライン（２３１）とからなるものであることを特
    徴とする請求項８に記載の回転流体圧装置。
11. 【請求項１１】 前記内歯スプライン（２２５）は、直
    線状のスプラインにより構成され、前記外歯スプライン
    （２３１）は、中高のスプラインにより構成されている
    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】 前記カップリング部材（２２９）の前
    記軸側端部を前記軸手段（２０３）に結合する前記第２
    手段は、前記カップリング部材（２２９）が形成する内
    歯スプライン（２３３）のセットと、軸手段（２０３）
    の前記末端部分（２２１）が形成する、前記内歯スプラ
    イン（２３３）に係合される外歯スプライン（２２７）
    とにより構成されたものであることを特徴とする請求項
    ８に記載の回転流体圧装置。
13. 【請求項１３】 前記内歯スプライン（２３３）は、直
    線状のスプラインにより構成され、前記外歯スプライン
    （２２７）は、中高のスプラインにより構成されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の回転流体圧装置。