JPS5844874B2 - 液圧動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ギロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ ）式の二方向動
力伝達装置、一層詳しくは液圧モータとしてもポンプと
しても機能する装置に関する。

たとえばブランディジ米国特許第３４２７９８３号に示
しであるように、外側要素の半径方向の平衡を試みたギ
ロータ式の動力伝達装置は、従来知られている。

その不充分さがその後のブランディジ米国特許第３６８
０９８９号に列挙されている。

ギロータ式装置においては、発生した力は、大きさと方
向の両方を変えることができる。

なんとなれば、外側歯車要素の内部の作用面積が二つの
変位するシール点と歯車要素間の空間に通じる流体口に
関するタイミングとに基礎を置くからである。

この面積は、その頻度および大きさを変え、この頻度は
、内側歯車要素の歯数かけるその回転速度の関数であり
、この大きさは、内外の歯車要素の幾何学的関数である
。

さらに、外側歯車要素に作用する力は、これを囲む隙間
を最小限に定めるほぼ一定の点のまわりに外側歯車要素
をケーシングに対して旋回させることになる。

この位置は、装置の作動で生じた力の大きさおよび方向
の変化に応じて変わる。

従来は、外側歯車要素の外部の多数の位置に作動圧力を
与えることによって外側歯車要素を平衡させる上記の試
みがなされた。

これらの試みは、力の大きさと方向における変化を認識
していない。

前述の問題に対する解答が、■９７１年１２月６日に出
願された米国特許出願第２０５１６４号に開示されてい
る。

この特許出願は、動液圧スリーブ支持効果を利用するこ
とによって外側歯車要素のための半径方向平衡を与える
ことを開示しており、流体は、外側歯車要素とケーシン
グの間の隙間に外側歯車要素の回転と同じ方向に流入さ
せることができ、圧力上昇が外側歯車要素とケーシング
に向って、押圧する力から生じることになる。

しかしながら、この従来装置は、一方向に作動するよう
に構成しである。

本発明の主な特徴は、ギロータ式装置の外側歯車要素が
いずれの回転方向においても動液圧スリーブ支持効果に
よって半径方向に平衡する二方向動力伝達装置を提供す
ることにある。

本発明を実施するに際して、ギロータ式装置の外側歯車
要素は、隙間を持ってケーシング内に接着され、流体入
口が、内側歯車要素の回転軸線および外側歯車要素のピ
ボット軸線とほぼ一致する線に沿って前記隙間に接続し
ており、この隙間からの流体出口が流体入口と直径方向
の反対側にあり、流体圧力に応答して作動する弁装置が
、流体入口を、流体圧力を受けている装置のための二つ
のケーシングポートのいずれか一方に接続し、また流体
出口をタンクに接続した他方のケーシングポートに接続
している。

動力伝達装置の外側歯車要素を囲んでいるケーシングの
隙間に対して流体の入口と出口を設置したことにより、
モータとしての装置の始動時に静液圧勾配を定めること
が可能となり、ポンプまたはモータとしての装置の通常
作動中液圧が定められて外側歯車要素の半径方向平衡を
得ることができ、外側歯車要素のピボット軸線まわりに
作用する力の変化から生じる負荷の変化を吸収すると共
に特に高い作動圧力での内側歯車要素を取付けた軸のひ
ずみを抑えることができる。

作動圧力が５０００ ｐｓｉはどの高さとなり得ること
が考えられる。

以下、添付図面を参照しながら本発明について説明する
。

二方向動力伝達装置は、第１〜６図にモータとして示し
てあり、全体的に１０で示すケーシングを有し、その中
央部１１が円筒室１２を構成しており、一対のカバーフ
ロック１４，１５が中央部１１０両側にあって一連のボ
ルト１６によって一体にされている。

この動力伝達装置は、−則歯車要素２０が外側歯車２１
内に設置されているギロータ式である。

この内側歯車要素２０は、軸２２上に一緒に回転するよ
うに装着してあり、この軸は、軸受２３．２４によって
ケーシング内に支持しである。

円筒室１２は、この内壁面が軸２２および内側歯車要素
２００回転軸線から偏心している。

これは、ギロータ式液圧動力伝達装置では普通である。

内側歯車要素２００６個の歯２５と外側歯車要素２１の
７個の内歯２６とによって、歯車要素間の空間に多数の
流体室が構成される。

ケーシング１０は、圧力流体源とタンクとに接続する一
対の対向したケーシングポート３０゜３１を有し、これ
らの接続は、二方向で作動する動力伝達装置であるため
逆にすることができる。

第５，６図では、仮に、ケーシングポート３０が圧力流
体源に、ケーシングポート３１がタンクにそれぞれ接続
しである。

ケーシングポート３０゜３１は、流路４０を包含する通
路装置によって相互接続してあり、この流路は、じん臓
形の流体口４１で終っており、それによって内外の歯車
要素間に構成された流体室に圧力流体が供給される。

通路装置は、ケーシングポート３１から延びる第二〇流
路４２を包含し、との流路は、じん臓形の流体口４３で
終っていて内外の歯車要素間の流体室の成るものから供
給された流体がケーシングポート３１に流れることがで
きる。

第５図に示すように、内側歯車要素の歯２５は、外側歯
車要素の二つの歯２６と噛み合って装置の圧力側とタン
ク側の間に一つのクロスオーバ区域を構成し、また、第
二のクロスオーバが内側歯車要素の歯２５の先端と外側
歯車要素の歯２６の先端の面接触によって構成される。

じん臓形の流体口４１，４３は、これらクロスオーバ区
域の中間に位置している。

外側歯車要素２１は、円筒室１２のよりも小さい直径を
有し、それによってその間に隙間４５が存在する。

装置に高始動トルクの作動特性と作動中の半径方向バラ
ンスとを与えるために、流体は、外側歯車要素のまわり
に流れるように隙間４５に供給され、この隙間からタン
クへ排出する。

これは、ケーシング中央部１１にある溝によって流体人
口４６を構成することによって構成され、この流体入口
は、ケーシング中央部１１の面に設けた溝４７と連通し
ておりかつ流路４０．４２に接続した上下の弁孔４８，
４９まで延びていてケーシングポー）３０．３１に相互
接続する通路装置を構成している。

一対の圧力応答弁が、弁孔４８゜４９に設置してあり、
これらは、それぞれ、ばね５２．５３によってばね負荷
された一対の逆止弁５０．５１から成っており、これら
の逆止弁は、対応した弁座に着座して流体圧力に応じて
開く。

これらの圧力応答弁は、半径方向のバランスを確実にす
るために流体移送装置の作動の方向に応答して自動的に
作動する。

第５図に示すように、逆止弁５１は、ケーシングポート
３０および流路４０の圧力に応じて開いて流体人口４６
に圧力流体を供給し、一方逆止弁５０は、流体入口とケ
ーシングポート３１との連通を防ぐ。

これら対の逆止弁５０，５１によって、ケーシングポー
ト３０または３１のいずれかを圧力流体源に接続しかつ
流体圧力を流体入口４６に導びいて圧力流体を隙間４５
に供給し、動力伝達装置の二方向操作を行うことが可能
となる。

流体は、中央部１１に溝として形成しである通路６１に
よって軸２２を囲んでいるケーシングブロック１５の空
間６２に通じる流体出口６０を通して排出させられる。

この空間６２は、一対の通路６３ 、６４ （第２図）
を通して流路４０，４２と連通し、これら通路は、各々
、逆止弁６５゜６６の形態にある圧力応答弁と組合わさ
れている。

これらの逆止弁は、それぞればね６７．６８によって、
空間６２を流路４０，４２から遮断する方向へ押圧され
ている。

逆止弁６５，６６のを面は、流路４０，４２に露出して
いてこれら流路の一方にある圧力流体が対応する逆止弁
を着座したままにする。

ここに述べた作動方向においては、流路４０に流体圧力
があって逆止弁６６を閉じたままにし、一方陣間４５か
ら排出した流体の圧力が逆止弁６５を離座させてタンク
に接続した流路４２に流体を流す。

良好な始動特性および作動時半径方向バランスを得た際
に装置に生じた静液圧および動液圧を第３．４図のグラ
フに示しである。

第３，４図の各各において、比較的高い圧力で作動する
ための圧力曲線は実線で示してあり、低い圧力源で作動
するための圧力曲線は破線で示しである。

ＡからＨで示す横座標に沿った点は、第５，６図に示す
円周方向位置に相当する。

静液圧が第３図に示してあり、これらの静液圧は、流体
人口４６への供給の際Ａ点に示す値をもつ。

圧力は、Ｃ点まで除々に低下し、Ｈ点の少し前まで比較
的低い値で連続する。

静液圧は、流体人口４６への圧力油の流れから生じ、第
５図に矢印で示すように左右両方向においてＣ点とＧ点
に向って生じる。

この流量は、隙間、系圧力および能力の関数である。

外側歯車要素２１は、回転し始めるべまず第５，６図の
反時針方向に円筒室１２の壁を登る。

これは、外側歯車要素の片側に隙間を制限し、ＡからＣ
までよりも大きいＡからＧまでの流れを生じさせる。

この流量差は、流れの変動によりＡとＨの間よりも大き
いＡとＢの間の圧力勾配を生じさせることになり、これ
が外側歯車要素を平衡させることになる。

動液圧を考慮すれば、次の点に注目すべきである。

すなわち、装置の流体室に作用している圧力から生じる
力は。

はぼ第６図に示す矢印７０の方向であるが、先に説明し
たようにこの方向は変動するのである。

この力は、歯車要素のすべての相対位置においてケーシ
ングに対して一定である軸線７２のまわりに外側歯車要
素２１を旋回させ、その結果、外側歯車要素が第６図に
矢印７４で示す方向に円筒室１２の壁面に向って押圧さ
れるのである。

隙間への流体入口４６は、ピボット軸線７２および軸２
２の回転軸線を含む線に沿って位置して装置のいずれか
の回転方向に第６図のＢ、Ｃ点間の最小隙間に充分前方
でほぼ矢印７４の区域に最大の支持区域を与える。

反対の回転方向においては、最大隙間区域がＧ、Ｈ点間
にある。

第６図に示す回転方向では、第４図のグラフから判るよ
うに、Ｂ、Ｃ点間に圧力の上昇があり、これは、円筒室
壁面に向って外側歯車要素２１を旋回させようとしてい
る力に反作用を与える。

したがって、動液圧は、外側歯車要素を半径方向に平衡
させ、一方静液圧は漸減する。

動液圧スリーブ支持効果により、第４図のグラフのＢ、
Ｃ間に示すピーク圧力が旋回方向を表わす矢印７４の位
置が変わるにつれて円筒室１２０周方向に変わることに
なるのは当然である。

したがって、動液圧支持効果は、たとえ矢印７０で示す
力がギロータ式装置において当然であるように変化した
としても、本来半径方向のバランスを与えるのである。

第４図の曲線は、流体の粘性、隙間および装置の回転速
度に依存して変わる。

粘性が高まり隙間が減じるにつれて圧力ピークはＣ点に
向って移動する。

速度増大では、圧力ピークは広くなる。

なんとすれば、外側歯車要素が回転するにつれてそのま
わりを運ばれる流体が隙間を通ってより多く流れるから
である。

前述のことから明らかなように、もしケーシングポート
３１が圧力に接続され、ケーシングポート３０がタンク
に接続されているならば、そのときには、逆止弁５０が
流体人口４６に圧力流体を供給するように開き、逆止弁
５１はケーシングポート３０との連通を阻止するように
閉ざされる。

逆止弁６５は、流路４２内の圧力によって閉ざされたま
まになり、逆止弁６６は、流体が流体出口６０からケー
シングポート３０に流れるように開くことになる。

この構造では、いずれの作動方向においても、流体が隙
間に送られて装置の起動時に静液圧を得かつ種々の速度
および負荷に対して動液圧平衡化圧力を得、最大圧力位
置の変化が外側歯車要素に作用する力における変化に応
答する二方向動力伝達装置が得られる。

第１〜６図に示す構造は、二方向動力伝達装置の一形態
であるモータであった。

外側歯車要素の半径方向バランスは、同様にしてギロー
タ式のポンプでも得られるものである。

全体的に、本文および特許請求の範囲に述べた動力伝達
装置はモータとポンプの両方に共通することを意図して
いる。

ポンプの場合、歯車要素に初負荷がないので始動時の逆
作用力はない。

しかしながら、動液圧支持効果によって平衡にされてい
る正規の回転時には外側歯車要素への反作用力は同じで
ある。

第７図は、第５図に類似した図であって、ポンプ作動を
行えるように組込んだ弁装置を有する動力伝達装置を概
略的に示している。

この第７図において、第５図に示すものと一致する部分
は、同じ符号にダッシュ記号を付けて示しである。

明らかなように、ユニットの回転方向は第５図と同じで
あり、ケーシングポート３０′は、流体源に接続してあ
り、ケーシングポート３１′は、圧力出口である。

二対の逆止弁の位置は逆になっており、逆止弁５０’、
５１’はケーシングポート３０’、３１’の圧力状態に
対向して作用する。

第７図に示す作動方向では、逆止弁５０′は、流体入口
として作用する溝６０′に流体を流すように開いている
。

ポンプとしての逆方向への作動では、逆止弁５１′が開
いてケーシングポート３０′から溝６０′への流れを許
す。

第二対の逆止弁６５’ 、 ６６’は、低圧側のケーシ
ングポート３０′または３１′への溝４６′からの流れ
を許すように機能する。

開示した構造を二方向ポンプ作動に合わせる別の方法と
して、外側歯車要素２１の偏心を変えることがある。

特に第２図を参照して、Ｍ点は、モータとして作動でき
るようなケーシング内の外側歯車要素の回転中心と一致
している。

第１〜６図に示したままの弁装置で、ケーシングの中央
部分１１内の円筒室を変えてポンプ操作の際Ｐ点まわり
の外側歯車要素２１０回転中心を設けることができる。

ギロータ式の動力伝達装置のための設計はいくつか異な
ったものがあることは了解されたい。

開示した特定の実施例では、６対７の歯の関係を示した
が、８対９．１０対１１および１２対１３の歯の関係も
あることは公知であり、この他の変更も可能である。

これらの装置に共通の主要原理は、内外の歯車要素の協
働面間の相対速度が低いということである。

内外の歯車要素に言及した際、内側歯車要素が球形の外
歯を有する米国特許第３６２３８２９号に示された形式
の構造も本発明で意図している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、二方向動力伝達装置を示す、第２図の１−１
線に沿った中央断面図。 第２図は、第１図の２−２線に沿った垂直断面図。 第３図は、外側歯車要素のまわりの種々の点および二つ
の異なった圧力値での静液圧の関係を示すグラフ。 第４図は、二つの異なった圧力での動液圧の関係を示す
第３図と同様のグラフ。 第５図は、起動時のモータとしての動力伝達装置を示す
概略図。 第６図は、一回転方向に作動しているモータとしての動
力伝達装置を示す概略図。 第７図は、ポンプとしての装置を示す第５図と同様の図
である。 １０・・−・・ケーシング、１１・・・・・・中央部、
１４゜１５・・・・・・カバーフロック、１６・・・・
・・ボルト、２０・・・・・・内側歯車要素、２１・・
・・・・外側歯車要素、２２・・・・・・軸、３０．３
１・・・・・・ケーシングポート、４０゜４２・・・・
・・流路、４１，４３・・・・・・流体口、４５・・・
・・・隙間、４６・・・・・・流体入口、４７・・・・
・・溝、４８゜４９・・・・・・弁孔、５０，５１・・
・・・・逆止弁、６３゜６４・・・・・・通路、６５
、６６・・・・・・逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒室を持ったケーシングと、前記円筒室内に回転
   自在に装着してあって部分的に噛み合っている内外の歯
   車要素であって前記円筒室の壁面とこの外側歯車要素の
   外周面とで隙間を構成しており、偏心した関係にあって
   一連の流体室を構成しておりかつ２つのクロスオーバ区
   域で相互に関係した歯を有し、これらクロスオーバ区域
   の両側で前記流体室間の連通を阻止している内外の歯車
   要素と、前記クロスオーバ区域の中間で前記ケーシング
   に設けた一対のじん臓形流体口と、これら流体口のそれ
   ぞれに接続した一対の流路と、前記流体口の中間で周方
   向に位置していて前記流路に接続する前記隙間への圧力
   流体入口と、この圧力流体入口に直径方向に対向して設
   けてあって前記流路に接続している前記隙間からの圧力
   流体出口と、前記流路の一方のみを前記圧力流体入口と
   連通させ、他方の流路を前記圧力流体出口と連通させて
   いる弁装置と、を包含する二方向動力伝達装置。 ２ 前記弁装置が圧力応答式である特許請求の範囲第１
   項記載の動力伝達装置。 ３ 前記弁装置が、第一対と第二対の逆止弁を包含し、
   一方の対の逆止弁は、前記隙間からのおよび前記流路間
   の流れを阻止し、他方の対の逆止弁は、前記隙間からの
   流れを許すが前記流路間の流れを阻止するものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の動力伝達装
   置。 ４ 円筒室を有するケーシングと、この円筒室内に回転
   自在に設置した内外のギロータ要素であって前記円筒室
   の壁面と外側ギロータ要素の外周面との間に隙間を形成
   している内外のギロータ要素と、圧力流体源とタンクと
   にそれぞれ接続可能の一対のケーシングポートと、これ
   らケーシングポートと相互接続するように前記ケーシン
   グ内に設けてあって前記ギロータ要素に組込んだ流体口
   への流路を包含する通路装置と、いずれの作動方向にお
   いても前記隙間に流体の流れを供給するための装置であ
   って前記内側ギロータ要素の回転軸線および前記外側ギ
   ロータ要素のピボット軸線を通る線とほぼ一致した前記
   隙間に通じる流体入口を包含する装置と、前記隙間から
   流体を排出させるように前記流体入口と直径方向に対向
   して設けである流体出口と、前記流体人口および前記流
   体出口の各々は、前記通路装置に接続されていることと
   、前記流体入口を圧力流体を受けている一方のケーシン
   グポートに接続し、前記流体出口を他方のケーシングポ
   ートに接続している装置と、包含するギロータ式の二方
   向動力伝達装置。