JPH11257203A - 回転流体圧装置 - Google Patents
回転流体圧装置Info
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- JPH11257203A JPH11257203A JP11015662A JP1566299A JPH11257203A JP H11257203 A JPH11257203 A JP H11257203A JP 11015662 A JP11015662 A JP 11015662A JP 1566299 A JP1566299 A JP 1566299A JP H11257203 A JPH11257203 A JP H11257203A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
- F04C2/103—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
- F04C2/104—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement having an articulated driving shaft
Abstract
質的な設計変更を必要とせず、ブレーキ機構を設けると
ともに、小型化および高効率化を図る。 【解決手段】 ジェロータモータ11は、主駆動軸35の反
対側に配置したスプールバルブ45を有する形式である。
モータ11は、スプールバルブ45の延長部45e に係合する
1組のブレーキディスク 104および端部キャップ41に形
成された内側スプライン 108に係合する1組のブレーキ
ディスク 106を含む。ブレーキディスク 104,106 を係
合させるピストン 109を端部キャップ41に隣接して配置
したバルブハウジング部19によって形成した室内に配置
する。主駆動軸35の回転端(スプライン33側)に係合す
るスプライン53およびスプールバルブ45に係合するスプ
ライン33を有し、主駆動軸35の回転のみをスプールバル
ブ45に伝達するバルブ駆動軸57を設ける。この結果、非
常に小型のドライブおよびブレーキ構造が得られる。
Description
使用される回転流体圧装置に関し、より具体的には、流
体変位機構がジェロータギヤセットであるモータおよび
バルブ機構がスプールバルブ形式のモータに関するもの
である。
を含む回転流体圧装置は、一般的に低速高トルクモータ
として使用される。そのようなジェロータモータは、伝
統的に「スプールバルブ」形式および「ディスクバル
ブ」形式に分類されてきた。スプールバルブジェロータ
モータでは、バルブ作動は、スプールバルブと、周囲の
ハウジングによって形成されたスプールボアとの間の円
筒状の境界面において行われる。ディスクバルブ形式に
おいては、バルブ作動は、ディスクバルブと固定バルブ
部材との平坦な横断平面状の境界面において行われる。
本発明は、ポンプとして利用されるジェロータ形式の装
置を含むが、特に、低速高トルクジェロータモータに適
用することができ、これに関連して説明する。
様に他人によって製造され、商業的に販売されたそれら
のジェロータモータの中のいくつかは、モータのバルブ
機構がジェロータギヤの「後方」に配置され、また、特
にディスクバルブ形式に関するものであった。さらに最
近では、本発明の譲受人は、スプールバルブをジェロー
タギヤセットの後方(すなわち出力端の反対側)に配置
したモータを商業化し始めている。
両への適用においては、モータがパーキングブレーキす
なわちパーキングロックの類を有していることが望まし
く、特定の車両への適用においては、モータが、車両が
まだ動いているうちに車両を停止させるために用いるこ
とができる動的ブレーキの類を有していることが望まし
い。ここで使用される「動的」ブレーキという用語は、
動的能力を有する、すなわち、車両がまだ動いているう
ちに使用し始めることができるブレーキを意味するが、
「動的」は、車両が通常の運転速度で移動しているとき
に使用される本来のサービス形式のブレーキを意味しな
い。
びロック装置をジェロータモータに組込む試みを行って
きた。そのような装置の例は、米国特許第3,616,882 号
および第4,981,423 号に記述されている。米国特許第3,
616,882 号の装置においては、ブレーキ要素は、ジェロ
ータスターの前端に隣接して配置されて、流体圧力によ
って付勢されて、これと摩擦係合する。このような構造
は、隙間の変動等の点から、ある程度性能の不安定性を
伴う。また、このような構造は、モータの当板および前
部軸受の実質的な設計変更を必要とする。
ね作動圧力解放」型の多重ディスクブレーキアセンブリ
が設けられている。米国特許第4,981,423 号の構造は、
前部軸受ハウジングの全体的な設計変更を必要とし、結
果としてベアリングハウジングが大型化する。加えて、
このディスクパックは、出力軸にスプライン結合してい
るため、モータの全出力トルクを制動すなわち拘束でき
ることが必要であり、このため、ディスク、ばね、およ
び作動/解放ピストンが全て所望のものよりも大きくす
る必要がある。関連する問題は、このようなブレーキ構
造では、出力軸の横荷重容量等のモータの性能評価があ
る程度減少する可能性があり、一般的に、これがOEM
取引先によって非常に望ましくないとみなされることで
ある。
目的は、非常に小型で高効率、かつ、オプションとして
選択可能なブレーキパッケージを製造するためにモータ
の実質的な設計変更を必要としない改良されたドライブ
およびブレーキ構造を有する改良されたジェロータモー
タを提供することである。
目的は、流体入口ポートおよび流体出口ポートを有する
ハウジング手段と、ハウジング手段に関連する流体エネ
ルギ変換変位手段とを含み、流体エネルギ変換変位手段
が、内歯付部材および内歯付部材内に偏心して配置され
た外歯付部材を含み、これらが互いに軌道および回転運
動し、軌道および回転運動に応答して拡張および収縮流
体容積室を形成する形式の回転流体圧装置を提供するこ
とによって達成される。バルブ手段は、ハウジング手段
と協働して、入口ポートと拡張容積室との間および収縮
容積室と出口ポートとの間を流体接続する。シャフト手
段は、外歯付部材からトルクを伝達するために設けら
れ、外歯付部材に係合する軌道端部および回転端部を有
している。バルブ手段は、ハウジング手段によって形成
されたスプールボア内に配置された略円筒状のスプール
バルブを備え、変位機構のシャフト手段とは反対側に配
置されている。
ング手段が、スプールバルブのシャフト手段とは反対側
に配置されたブレーキ室を形成し、スプールバルブが軸
方向にブレーキ室内に配置される延長部を含んでいるこ
とを特徴とする。少なくとも1つがスプールバルブによ
って形成された延長部に回転方向に固定され、かつ、少
なくとも1つがハウジング手段に対して回転しないよう
に固定された複数のブレーキディスクがブレーキ室内に
配置されていることを特徴とする。
ディスクに軸方向に隣接して配置されており、ピストン
およびブレーキディスクをブレーキ係合するように付勢
する付勢手段が設けられている。
参照すると、図1は、本出願の譲受人に譲渡され、開示
内容が参考として本説明に含まれる米国特許第5,228,84
6 号に記述された一般的な形式の低速高トルクジェロー
タモータを示す。このモータは、全体として符号11で示
され、ボルトB(図1には1つのみ図示されるが、図3
には全部が図示される)等によって一体に締結された複
数の部分を備えている。モータ11は、拡径フランジ部15
を有する前端キャップ13を含んでいる。モータ11は、さ
らに、全体として符号17で示されるジェロータ変位機構
(変位手段)およびバルブハウジング部19(ハウジング
手段)を含んでいる。
て公知であり、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第
4,533,302 号に参照されており、この特許の内容は参考
として本説明に含まれ、ここでは簡単にのみ説明されて
いる。より具体的には、ジェロータ機構(ギヤセット)
17は、複数のローラ22からなる内歯を有する内歯付リン
グ部材21(内歯付部材)およびリング部材21内に偏心し
て配置されてリング部材21よりも1つ少ない歯を有する
外歯付スター部材23(外歯付部材)を含んでいる。本実
施形態では、例示に過ぎないが、スター部材23は、固定
されたリング部材21に対して軌道および回転運動して、
この軌道および回転運動が複数の拡張流体容積室25およ
び収縮流体容積室27を形成する(図3参照)。
モータは、「ベアリングレス」モータとして言及される
ものであり、モータの一体部分としての出力軸を含んで
いない。代わりに、モータ11によって駆動される装置
は、1組の直線状の内側スプラインを含み、そして、こ
のスプラインに、「ドッグボーン」軸として言及される
主駆動軸35(シャフト手段)の前端に形成された1組の
冠状の外側スプライン35が係合される。駆動軸35の後方
端に1組の冠状の外側スプライン37が配置されて、スタ
ー部材23の内径に形成された1組の直線状の内側スプラ
イン39に係合されている。本実施形態では、図3に最も
よく参照されるように、リング部材21は、11個の内歯を
含み、また、スター部材23は10個の外歯を含んでいる。
このため、スター部材23の10軌道周期の結果としてスタ
ー部材23の1回転が完了して主駆動軸35が完全に1回転
する。本発明は、スター部材23、ドッグボーン35および
適合装置の間のスプライン結合という表現で記述されて
いるが、このことが本発明の本質的な特徴ではないこと
は、当業者には理解されるはずである。
が取付けられて、スプールボア43を形成している。スプ
ールボア43内には、バルブスプール45が配置されてお
り、詳細については後述する。駆動軸35は、前端部に1
組の直線状の内側スプライン49を有するボア47を形成し
ている。バルブスプール45の前端部には、もう一方の1
組の直線状の内側スプライン51が配置されており、これ
らのスプライン49および51には、それぞれバルブ駆動軸
57の前後端部に形成された僅かに冠状のスプライン53,
55が係合されている。
ハウジング部19は、流体入口ポート58および流体出口ポ
ート59を形成している。このハウジング部19は、また、
概略的にのみ示される複数の流体通路61,63,65,67
(通路63,65は、図1にも示されている)を形成してお
り、これらは、全体として符号69で示される制御バルブ
構造からスプールボア43への流体接続を提供している。
簡単な図解のため、ポート58,59および制御バルブ69は
バルブハウジング19内にあるように示されているが、実
際の製造においては、一般的に制御バルブ69を収容する
別体のマニホールドハウジングが設けられ、これがハウ
ジング部19にボルトで結合される。
3,75,77を形成し、これらは、それぞれ流体通路61,6
3,65,67に常時流体連通している。バルブハウジング
部19は、軸方向に延びる複数の通路79形成し、これら
は、それぞれその図1における右端の拡大開口80を有し
ている(簡単な図解のため、開口80は、図3においても
示され、外側へ隣接するボルトBへ延びている)。各々
の拡大開口80は、それぞれ隣接する拡張または収縮容積
室25または27に接続される。
開口81および第2切換開口83を含んでいる。図1および
図2に最もよく参照されるように、各々の第1切換開口
81は、スプールボア43の環状溝71,73間に開口するが、
各々の第2切換開口83は、スプールボア43の環状溝75,
77間に開口する。各通路79に2つの切換開口を設ける理
由については、後述する。
の付加的な構造の詳細が参照される。バルブスプール45
の軸方向のほぼ中央にシールランド85が設けられ、シー
ルランド85は、隣接するスプールボア43の表面と協働し
て実質的にジャーナル軸受のはめあい、すなわち、約0.
0002インチ(0.00508mm) から約0.0005インチ(0.0127mm)
の範囲の径方向隙間となるように、適当な寸法および仕
上げとなっており、その理由は後述する。モータ11が低
速高トルクモード(図4に示される制御バルブ69の位置
に対応する)で作動すると同時に、シールランド85の左
側領域は、全体として符号87で示される高圧領域を構成
し、また、シールランド85の右側領域は、全体として符
号89で示される低圧領域を構成する。
軸方向通路91,93,95,97(「タイミングスロット」と
もいわれる)がそれぞれ接続されている。本実施形態で
は、リング21に11個の内歯があるので、通路79、第1切
換開口81および第2切換開口83がそれぞれ11個設けられ
ている。さらに、スター23に10個の外歯があるので、そ
れぞれ10個の軸方向通路91,93(各々5個)および軸方
向通路95,97(各々5個)が設けられている。軸方向に
延びる通路79の各々について2つの切換開口81,83が設
けられている理由を次に説明する。
圧流体が、軸方向通路91,93と同様に環状溝71,73を満
たすのに対して、環状溝75,77および軸方向通路95,97
には低圧流体が入っている。このため、図2を参照し
て、「最上」部の切換開口81,83に関連する軸方向に延
びる通路79には、低圧流体が入っている(なぜなら開口
83は通路95とオーバラップしている)。その結果とし
て、開口81(低圧)は、軸方向通路93(高圧)に隣接し
て、これらの間に短い高圧−低圧境界面が存在する。こ
の状態は、図2において最上部2つの開口の下に続く2
つの開口81,83でも同様であるが、この場合、開口81
と、最も近い隣接する通路91または93との間により大き
なシールランドが存在する。図2に示される構造は、結
果として、少なくとも当該モータが低速高トルクモード
で作動しているとき、全体的に(すなわち「効果的
に」)高圧−低圧境界面を減少させ、これにより、ポー
ト間を短絡する漏れ(cross-port leakage)が実質的に減
少する。
されたドライブおよびブレーキ構造が示されている。当
業者には公知のように、主駆動軸35の一端部は、単に回
転するだけであるのに対して、そのスプライン37が配置
された端部は、軌道および回転運動し、この軌道運動は
ジェロータスター23の全偏心量で行われる。このため、
バルブ駆動軸57は、駆動軸35の端部(スプライン33)の
純粋な回転運動をスプールバルブ45に伝達して、バルブ
駆動軸57の軸がスプールバルブ45の回転軸にほぼ一致し
て維持される。その結果として、軸57は、簡単で安価に
製造できるものとなる。
プ41は、隣接するバルブハウジング部19の端部と協働し
て、ブレーキ室41c を形成し、また、スプールバルブ45
は、軸方向にブレーキ室41c 内へ延びる延長部45e を含
んでいる。本発明の本質的な特徴ではないが、好ましく
は、延長部45e は、スプールバルブ45と一体に形成され
る。延長部45e は、1組の外側スプライン 102を形成し
ており、本実施形態ではスプライン 102は直線状であ
る。スプライン 102周囲には、スプライン 102にスプラ
イン結合する複数の内側スプライン付ディスクを含む1
組のブレーキディスクが設けられている。また、端部キ
ャップ41に形成された1組の直線状の内側スプライン 1
08にスプライン結合する複数の外側スプライン付ディス
ク 106が設けられている。
接して配置されるが、バルブハウジング部19によって形
成された室内に配置されるピストン部材 109が設けられ
ており、このピストン部材 109は、好ましくは、その内
径部および外径部の両方でハウジングに対してシールさ
れる。ピストン 109を収容する室をバルブハウジング19
の端部内に配置することは、本発明の本質的な特徴では
ないが、ピストン 109が端部キャップ41内に配置される
場合よりも、結果的にモータがより短く小型化されると
いう理由から好ましいことである。
13と係合する皿ばね 111によってクラッチ(ブレーキ)
ディスク 104および 106に係合する位置へ付勢されてい
る。これにより、図1に示されるブレーキ構造は、好ま
しいばね作動圧力開放形式となっている。スプールバル
ブ45は、少なくともモータのケースドレン領域の一部を
含む軸方向の中央流体通路45p を形成し、以下、参照符
号45p は、ケースドレン領域を参照するのにも使用す
る。通路45p の左端(図1において)は、ブレーキ室41
c に流体接続されて、ケースドレン45p 内の流体圧力が
ブレーキ室41c 内にも存在するようになっている。
トン 109をブレーキ係合位置へ付勢する。ブレーキを解
放するために、ケースドレン領域45p からの加圧流体が
ブレーキ室41c 、すなわちディスク 104および 106が配
置された室へ導入される。例示に過ぎないが、ケースド
レン領域45p からの圧力は、一般的に入口ポート58側圧
力と出口ポート59側圧力との差の約3分の2である。こ
の場合、ブレーキ室41c のドレン圧力は、ピストン 109
に作用して、皿ばね 111の付勢力に打ち勝って、ディス
ク 104および 106が有効に「離脱」されて、延長部45e
に実質的な制動トルクがかからなくなるまで、ピストン
109を図1における右側へ移動させる。ブレーキおよび
クラッチ装置の技術における当業者には公知のように、
ディスク104および 106は、離脱モードにおいても、な
お互いに接触したままであってもよい。「離脱」は、単
に制動トルクを伝達するのに充分な係合がなされていな
いことを意味するに過ぎない。
ャップ41内に配置することは、結果として、バルブドラ
イブおよびブレーキの両方について、非常にコンパクト
なパッケージ構造を得ることになる。オプションとして
本発明のブレーキパッケージを提供することは、異なる
スプールバルブ(すなわち延長部45a を含むもの)およ
び端部キャップを必要とするが、モータ本来の「設計変
更」を伴わなずに行うことができ、非常に利便性に優れ
ている。オプションとしての本ブレーキパッケージの提
供は、一般的な従来技術のブレーキ設計を用いるよりも
非常に安価に行うことができ、このことが実際上の効果
である。
明細書を読んで理解することによって、当業者には本発
明の様々な変更および修正が明らかになるであろう。全
てのそのような変更および修正は、特許請求の範囲の技
術的思想の範囲から逸脱しない限り、本発明に含まれる
ものとする。
ルバルブジェロータモータの軸方向断面図である。
概略配置図であって、バルブハウジングの切換開口をも
示す図である。
ルブハウジング部の端部の開口の表示を含む図である。
的に示す拡大図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 流体入口ポート(58)および流体出口ポー
ト(59)を有するハウジング手段(13,19,41)と、 内歯付部材(21)および該内歯付部材(21)内に偏心して配
置されて相対的に軌道および回転運動する外歯付部材(2
3)を含み、前記軌道および回転運動に応答して拡張流体
容積室(25)および収縮流体容積(27)を形成する前記ハウ
ジング手段(13,19) に関連する流体エネルギ変換変位手
段(17)と、 前記ハウジング手段(13,19,41)と協働して、前記流体入
口ポート(58)と前記拡張流体容積室(25)との間および前
記収縮流体容積室(27)と前記流体出口ポート(59)との間
を流体接続するバルブ手段(43,45) と、 前記外歯付部材(23)に係合する軌道運動端(37)および回
転端(33)を有し、前記外歯付部材(23)からのトルクを伝
達するシャフト手段(35)とを含み、 さらに、前記バルブ手段が、前記変位手段(17)の前記シ
ャフト手段(35)とは反対側で前記ハウジング手段(19)に
よって形成されたスプールボア(43)内に配置された略円
筒状のスプールバルブ(45)を備えた形式の回転流体圧装
置(11)であって、 (a)前記ハウジング手段(41)は、前記スプールバルブ
(45)の前記シャフト手段(35)とは反対側に配置されたブ
レーキ室(41c) を形成し、前記スプールバルブ(45)は、
軸方向に延びて前記ブレーキ室(41c) 内に配置された延
長部(45e) を含み、 (b)前記スプールバルブ(45)によって形成された前記
延長部(45e) に回転方向に固定されて係合する少なくと
も1つのブレーキディスク(104) および前記ハウジング
手段(41)に対して回転しないように固定された少なくと
も1つのブレーキディスク(106) を含む複数のブレーキ
ディスクが前記ブレーキ室(41c) 内に配置され、さら
に、 (c)軸方向に移動可能なピストン(109) が、前記複数
のブレーキディスク(104,106) に軸方向に隣接して配置
され、前記ピストンを付勢して前記ブレーキディスクを
ブレーキ係合させる付勢手段(111) が設けられているこ
とを特徴とする回転流体圧装置。 - 【請求項2】 前記シャフト手段(35)は、該シャフト手
段(35)の回転運動を前記スプールバルブ(45)の回転運動
に伝達する手段(57)を含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。 - 【請求項3】 前記回転運動を伝達する手段は、回転端
(33)で前記シャフト手段(35)にスプライン係合する前端
部(53)および前記スプールバルブ(45)にスプライン係合
する後端部(55)を有するバルブ駆動軸(57)を備えている
ことを特徴とする請求項2に記載の回転流体圧装置。 - 【請求項4】 前記ブレーキディスク(104,106) に隣接
して軸方向に移動可能な前記ピストン(109) は、前記ブ
レーキ室(41c) を形成する端部キャップ(41)に軸方向に
隣接して配置されたバルブハウジング部(19)によって形
成された室内に配置され、前記ピストン(109) は、前記
付勢手段(111) によって前記端部キャップ(41)側へ付勢
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。 - 【請求項5】 前記ブレーキ室(41c) は、ケースドレン
領域(45p) に流体接続されて、該ケースドレン領域(45
p) の流体圧力が、前記ピストン(109) を前記ブレーキ
ディスク(104,106) がブレーキ係合を解除する位置側へ
付勢するように作用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。
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US012638 | 1998-01-23 | ||
US09/012,638 US6030194A (en) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Gerotor motor and improved valve drive and brake assembly therefor |
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