JPS5970888A - 液圧回転装置 - 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】 本発明は、ジェロータ機構による高トルク液圧モータと
して作動する液圧回転装置に関し、特にジェロータの容
量を可変することにより回転速度を変えられるようにし
た液圧回転装置に関する。

本願発明渚購は、ジェロータ機構におけるロータ部材（
外歯部材）の液圧切換えによる軌動運動のうちの自転運
動を駆動ビンと駆動円板でなる駆動機ａｊによりハウジ
ングの中心軸線に配置した出力軸に伝達する所詣ドック
ボーンをもたない構造の液圧回転装置を提案している。

（特願昭５７−１３５０１１号） ところで、高トルクモータとして作動するこの種の液圧
回転装置は、通常回転速度が一定であるが、例えば高負
荷作動後に軽負荷高速作動を行なうための駆動源として
使用する場合には、高負荷作動時には低速高トルク、一
方、軽負荷高速作動時には高速低トルクというように速
度を切換えられることが望ましい。

そこで、本願発明者等は特願昭５７−１５２４００号に
よる液圧回転装置として、上記先願発明における分配弁
に改良をほどこし、外部に設けた切換弁による液圧の供
給と排出の切換えで分配弁の回転弁板に形成した流路で
定まる数のジェロータ機構における液圧室をロータ部材
の軌道運動中において幇に排出側に連通させるかあるい
は高圧側に連通させることで液圧室を無効化し、全ての
液圧室が有効化された時の基準回転に対し液圧室の無効
化で有効となる液圧室の数を減らし、このジェロータ機
構における容量の低減で高速低トルクとなる回転出力を
得ることの出来る可変容量型の液圧回転装置を枡供して
いる。

ところで、この可変容量型の液圧回転装置は分配弁にお
ける回転弁板に複雑な溝を形成し、この回転弁板の溝の
切換えによりジェロータ機構の液圧室の有効化と無効化
を行なうようにしているため、分配弁の周辺の構造が複
雑化する恐れがあり、又回転速度を切換えるために外部
にＩＪＪ換弁を設ける必要があることから切換弁を設け
た分だけ液圧回転装置が複合化し、コスト高になる恐れ
があった。

本発明は上記に鑑みて々されたもので、ドックボーンを
もたない構造の液圧回転装置において、簡潔な構成でジ
ェロータの容量を可変して回転速度を変えられるように
することを目的とし、この目的を達成するため、分配弁
とジェロータ機構の液圧室との間に形成される（Ｎ＋１
）個の流路の内の中心に対し相互に対称となる位置に配
置テれた所定数の流路の途中に切換弁を組込み、この切
換弁をジェロータに対する液圧の供給で流路を開く位置
に作動【７て全ての液圧室を有効化し、一方外部よりの
制御液圧で流路を連断するように切換弁を作動して、切
換弁の数に対応した数の液圧室を無効化することにより
所定の速度比をもつ高速に回転速度を切換えることので
きる液圧回転装置を得るようにしたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発
明の一実施例を示した軸方向の断面図である。まず、構
成を説明すると、本発明の液圧回転装置は左側より端蓋
区画１、分配弁区画２、仕切板区画３、ジェロータ区画
４、端蓋区画５に区分され、締付ボルト６により軸方向
に固定された構造をもつ。

まず、流体圧力を回転駆動力に変換するジェロータ区画
４を説明する。ジェロータ区画４には内周面（Ｎ＋１）
個の内歯を備えた内歯部材７が設けられ、内歯部材７に
対し外歯部材８が偏心配置され、外歯部材８の外歯の数
は内歯部材７の内歯のＭ（Ｎ＋１）よシ１つ少ないＮ個
の外歯を有する。

このように内歯部材７と外歯部材８で構成されたジェロ
ータ区画４の詳細け１−１１断面を示した第２図から更
に明らかとがる。

第２図において内歯部材７は中心軸線９を中心とした内
周に（Ｎ＋１）＝１２個の内歯を等間隔で形成しておυ
、この内歯部材７に対しＮ２１１個の外歯を外周に等間
隔で形成しだ外歯部材８が中心軸線９に対する偏心量ｌ
どなる偏心軸線１０を中心として偏心状態にて噛合わさ
れており、内歯部材７と外歯部材８の間にＮ＋１＝１２
個の液圧室を形成している。

再び第１図を参照するに外歯部材８の中心部には軸孔１
１が形成され、軸孔１１の中に外歯部材７の中心軸線９
と同軸に出力軸１２が遊嵌されている。ここで出力軸１
２を遊嵌している外歯部材８の６１孔１１の大きさとし
ては、出力軸１２の外形をＤとすると、この外形りに第
２図に示す外歯部材８の偏心量ｌの２倍を加えた（Ｄ＋
２　ｌ）以上の孔径を有する。

出力軸１２は分配弁区画２、仕切板区画３ジ工ロータ区
画４及び端蓋区画５の範囲について外周に軸方向の嵌合
溝としてのスプライン軸部１３を形成しくセレーション
でも良い）、軸径が全体に渡ってほぼ同じとなる直軸で
あり、端蓋区画１゜５のそれぞれにおいてベアリング１
４．１５により回転自在に軸承されており、又、端蓋区
画５よりの取出部に締付ボルト１６で端蓋１７を固定し
、端蓋１７の内部に設けたシャフトシール４０により内
部よりの液漏れを防いでいる。

次にジェロータ区画４における外歯部材８の自転と公転
を伴う軌道運動のうちの自転な出力軸１２に伝達する駆
動機構を説明する。この駆動機構は外歯部材８の両側−
に配設された一対の駆動円板１８と、外歯部材８に装着
し、た複数本の駆動ピン１９とで構成される。

即ち、駆動円板１８は出力軸１２のスプライン軸部１３
に嵌合されており、出力軸１２の中心軸線９を中心とし
た所定半径上に第２図から明らかなように６個の円筒孔
２０を等間隔マ形成している。又、駆動ピン１９は第２
図に示すように外歯部材８の中心、即ち中心軸線９を中
心とした所定半径上に等間隔をもって軸方向に装着さ第
１ており、６本の１動ピン１９の両端を駆動円板１８の
円筒孔２０の内周面に摺接させている。

ここで駆動円板１８ｆ、形成した円筒孔２００太きさと
しては外歯部材８の偏心ｔ／の２倍に駆動ピン１９０的
径を加え合せた大きざに定められる。

又、駆動ピン１９の数としては、出力＠１２に伝達する
駆動力に見合った強度が得られるような本数とする。

次に端蓋区画１１分配弁区画２及び仕切板区画３をもっ
て構成きれる本発明で用いる分配弁について説明する。

貫ず、端蓋区画１を構成する端蓋２１には外部より高圧
液を供給する流入ボート２２と、外部に液を排出する排
出ボート２３が設けられ、流入ポート２２け分配弁区画
２の弁室側壁を形成する端面の内側に形成した環状流入
路２４に連通し、又、排出ポート２３は環状流入路２４
の外側に形成！−７た環状排出路２５に連通している。

分配弁区′画２は端蓋２１と仕切板２８で区切られた弁
室内に回転弁板２７を収納しており、回転弁板２７は出
力軸１２のスプライン軸部１３に嵌合され−１このスプ
ライン軸部１３に対する嵌合について回転弁板２７は出
力軸１２の軸方向及び軸に直行する方向に僅かな自由度
を持つように所謂フローティング状態で装置され、且つ
弁室側壁を形成する端板２１及び仕切板２８の壁面のそ
れぞれに対し回転可能な所定のクリアランスをもって弁
室内に配設されている。

更に回転弁板２７を収納した弁室の一方を仕切る仕切板
２８には、ジェロータ区画４の内歯部材７と外歯部材８
との間に画成づれる１２個の液千室に連通ずる連通路３
０が形成されている。この連通路３０のジェロータ側開
口部は第２図に示すよのに内歯部材７と外歯部材８との
間に形成された１２ケ所の液圧室に開口している。

次に第１図のｌｆｆ−ｌｆｆ断面を示した記３図を参照
して分配弁の構造を詳細に説明する。

第３１留において、回転弁板２７は第１図の端蓋２１の
環状流入路２４に相対した端面位置に環状溝３２を形成
し、この環状溝３２よシ外側へ放射状に整流溝３３を延
在しており、整流溝３３の数は破線で示すジェロータ区
画４よりの連通路、３０の開口部の数１２個より１つ少
ない１１個とな吟、整流溝３３の先端は連通路３０の開
口部まで延在されている。又、回転弁板２７の周内部の
両側には内部を矩形状に切欠してなるフランジ部３４が
形成され、フランジ部３４より内側に整流溝３３と同じ
１１個の整流溝３５を放射状に延在させ、この整流溝３
５け同じく破線で示す連通路３０の開口部まで延在され
且つ環状溝３２より外側に延在これた整流溝３３の間と
なる中間位置に形成されている。尚、整流溝３５として
は溝のかわりに切欠きとしても良い。

更に、回転弁板２７に形成した環状溝３２の内側にはバ
ランス用の環状溝３６が形成でれる。更に〕４、回転弁
板２７の端面に形成【７た整流溝３３を有する環状溝３
２、外周よシ内側に延在された整流溝３５及び内側の環
状溝３６のそれぞれは、第１図から明らかなように回転
弁板２７の両面に対称に形成され、両側の環状溝３２及
び３６は貫通孔３７．３８により連通されている。

次に分配弁区画２とジェロータ区画４との間に（Ｎ＋１
）＝１２個の連通路３０を形成した仕切板区画３の構造
を説明する。

第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ断面を示したもので、仕切
板区画３を形成する仕切板２８の分配弁側の端面図を示
して（ハる。即ち、仕切板２８の分配弁側端面にはジェ
ロータ区画４における１２個の液圧室に連通ずる連通路
３０が中心に対し等間隔に配設され、１２個の連通路３
０の内の中心に対し相互に対称位笥と々る４ケ所の清路
の途中に切換弁５０を組込んでいる。この切換弁５０の
構造は第１図から明らかなように、３ケ所に大径部５１
．５２．５３を形成したスプール５４を弁室に摺動自在
に納め、大径部５３側にリターンスプリング５６を装着
し、大径部５１側の端部に外部よりのパイロット液圧を
導入孔５７を介して導入するピストン端室５８を形成し
、又大径部５３側とガるスプール５４の端部に分配弁区
画２よりの高圧液を導入する、スプール端室５９を形成
している。

一方、切換弁５０は４ケ所に設０られていることから各
切換弁のピストン端室５８を連通ずるため、小孔６６及
び環状溝６０が形成され、更に環状溝６０の内側に切換
弁５０に対する）くイロット液圧の供給で連通路３０を
連断した時に無効化されたジェロータ区画４における液
圧室の液の相互循環を行なうための連通孔６４及び環状
溝６２を形成している。

次に回転速度を切換えるために仕切板２８に設ける、切
換弁５０の数及びその位置について説明するｎ まず、ジェロータ機構における外歯部材８の外歯の数を
Ｎとすると、内歯部材７の内歯の数は（Ｎ＋１）個とな
る。このようなジェロータ機構において内歯部材７と外
歯部材８との間に形成される液圧室の数は（Ｎ＋１）個
となる。そこで本発明の切換弁５０を設けるためシ・−
は液圧室の数に一致する（Ｎ＋１）個の連通路３０のう
ち中心に対し相互に対称となる連通路の数Ｚを定める。

例えば、（Ｎ＋１）＝１２であればＺ＝３．４，６．８
．９となる。との中から例λ−ば７．　＝　４を選釈し
たとすると、第４図に示すように中心に対し相互に対称
となる連通孔３０の位置にＺの数となる切換弁５０を配
設する。

このような２個の切換弁５０の設置によす（Ｎ＋１）個
の液圧室を全て有効化また時の基準回転時の１回転に対
し、切換弁５０の作動で２個の液圧室を無効化した時の
（Ｎ＋１）−Ｚとなる有効な液圧室に対する液流入電の
割合は となり、一定の流入量に対し基準回転を１とし７た時の
無効化による回転速度は 例えば上記の実施例に示すようにジェロータ機構の外歯
部材８の歯数Ｎ＝１１、切換弁５０の数Ｚ＝４としたと
すると、切換弁５０の作動による連通路３０の遮断で得
られる回転倍率は前記第（２）式より”−＝１．５倍と
なる。又、外歯部材８の端数Ｎ＝１１の時の液圧室の数
はＮ＋１＝１２であシ液圧室の数に対応して設けられた
１２ケ所の連通路３０に対し、中心に対し相互に対称配
ｔ、となる連通路の数即ち切換弁５０を組込むことの可
能な数ｌは上記のｚ＝−４ｏ他にｚ＝３．６　、ｓ　、
　９が得られ、とのＺＫ基づいた切換弁５０の組込みに
よる回転倍率は迭倍、２倍、３倍、４倍となる。

従って、本発明の適応範囲としてはジェロータ機構にお
ける外歯部材の実用的な歯数が例えばＮ＝７．８，９，
１１．１３であるとすると、表−１に示すような切換弁
の数Ｚが与えられ、その時の回転倍率、即ち全ての液圧
室を有効化した時の基準回転に対する倍率は表−１に示
す数値となる。

次に、本発明の液圧回転装置の作用を説明する。

まず、仕切板２８に設けた切換弁５ｏに対し外部よりパ
イロット液圧が供給されていない状態では、スプール端
室５９に対する流人ボート２２よυの高圧液の供給又は
ジェロータ区画４よシの排出液の供給及びリターンスプ
リング５６により、スプール５４は第１図に示す切換位
置にあυ、大径部５２と５３との間の溝を介して連通路
３ｏが分配弁側からジェロータ側に連通されており、そ
のためジェロータ区画４における全ての液圧室が有効化
されている。

この時のジェロータに対しては、第２図に示すように分
配弁を介して中心軸線９と偏心軸ｓ１０を結ぶ線の右側
に位置する液圧室に連通路３０を介して高圧液が供給さ
れ、この時左側の液室は同時に分配弁を介して排出ボー
ト２３に連通されており、高圧液の供給を受けた右側の
液圧室の容積が膨張され、一方排出ポートに連通してい
る左側の液圧室の容積が収縮し、その結果、外歯部月８
は例えば右回シの自転により左回りに公転する軸道運動
を行なうようになる。このような外歯部材８の軌道運動
に対し外歯部材８の公転は駆動ピン１９の駆動円板１８
に形成した円筒孔２０の内周を摺接するエビサイクロイ
ド運動により吸収されて、駆動円板１８に伝達づれず、
一方、外歯部材８の自転運動については駆動ビン１９を
介して駆動円板１８が一体に回転され、駆動円板１８を
嵌合した出力！＄ｔｌ１２が外歯部材の自転に同期して
回転駆動されるようになる。

次に導入孔５７を介して仕切板２８に組込んだ切換弁５
０に外部よりパイロン）　１４Ｖ圧を供給したとすると
、パイロット液圧によるスプール５４の押圧でリターン
スプリング５６に抗してスプール５４が中心側に移動し
、スプール５４の大径部５２が分配弁側の連通路３０と
ジェロータ側の連通路３０を遮断する。又、導入孔５７
を設けていない残りの切換弁５０に対しては、小径６６
及び環状溝６０を介してパイロット液圧が各切換弁のピ
ストン端室５８に供給され、同様にスプール５４を作動
して連通路３０を遮断する。更にスプール５４の移動に
よる連通路の遮断と同時に、スプール５４０大径部５１
と５２の間の溝を介して、ジェロータ側の連通路３０を
連通孔６４から環状溝６２に連通させ、切換弁５０によ
シ液の流入排出を遮断した４ケ所の液圧室を相互に連通
させる。

従って、このような切換弁５０による連通路３０のｊ埋
断でジェロータ根杆ｆ　Ｆ４おける４ヶ戸斤の液圧室が
無効化されることとカリ、残りの８ケ所の液圧室に対し
て分配弁より液の流入と排出が行なわれ、供給される液
量が一定でを・つたとすると、出力軸１２０回転速度は
旦倍となる。勿論、回転２ 速度が７倍に斤ると出力トルクは因に低下する。

又、４ケ所の液圧室を切換弁による連通路のＲＩＩｒｆ
＋で無効化した時、無効化された液圧室の膨張収縮によ
る容積変化は環状溝６２を介して無効化された液圧き（
が相互に連通されているため、閉じ込められた液が無効
化された液圧室間を相互に流通すルコととなり、液の封
じ込めによりジェロータ機構における外歯部材の軌道運
動が妨げられることはない。

以上、Ｈ兄明してきたように本発明によれば、ジェロー
タ＠樽における外歯部材の執拗運動の内の自転運動スハ
ウジング中心に設けた直軸構造の出力軸に伝達して取り
出す所謂ドックボーンをもたない構造の液圧回転装置に
おいて、ジェロータ機構の液圧室に対する液の供給排出
を順次切換える分配弁よりの流路に所定数の切換弁を設
け、この切換弁に対し外部よりパイロット液圧を供給し
て流路を遮断することで切換弁の設置数に対応した数の
ジェロータ機構における液圧室を無効化して回転速度を
高速に切換えるようにしたため、分配弁の回転弁板に回
転速度を切換えるために必要な複雑な溝を形成しなくて
も済むことから、回転弁板の製造が簡単となり、又分配
弁とジェロータ機構を結ぶ流路の途中に回転速度を切換
えるだめの恢撚４を組込み、外部よりのパイロット液圧
により回転速度を切換えることが出来るので、回転速度
を切換えるための切換弁を外部に別途設ける必要がなく
、回転速度を切換えるための構造が全てハウジング内に
組込まれるために装置をコンパクトにすることが出来る
という効果が得られる。

尚、上述の実施例は整流溝付の回転分配弁を具備するも
のについて説明したが、他の形式の分配弁を備えたもの
についても当然連用されることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した軸方向の断面図、第
２図は第１図のＩＴ−ＩＩ断面図、第３図は第１図の■
−■断面図、第４図は第１図のＩＶ−ＴＶ断面図である
。 １．５・・・端蓋区画　　　　２・・・分配弁区画３・
・・仕切板区画　　　　４・・・ジェロータ区画６．１
６・・・締付ボルト　　　７・・・内歯部材８・・・外
歯部材　　　　　９・・・中心軸線１０・・・偏心軸線
　　　　　１１・・・軸孔１２・・・出力軸　　　　　
　１３・・・スプライン軸部１４．１５・・・ベアリン
グ　　１７．２１・・・端板１８・・・駆動円板　　　
　　１９・・・駆動ビン２０°°°円筒孔　　　　　　
２２・・・流入ボート２３・・・排出ポート２４・・・
環状流入路２５・・・環状排出路　　　　２６．２８・
・・間板３０・・・連通路　　　　　　３２．３６川環
状溝３３・・・整流溝（第１の整流溝）３４・・・フラ
ンジ部３５・・・整流溝（第２の整流溝）　　４０・・
・シャフトシール３７．３８・・・貫通孔　　　　５ｏ
・・・切換弁５１．５２．５３・・・大径部　　　５４
・・・スプール５６・・・リターンスプリング５７・・
・導入孔５８・・・ピストン端室　　　５９・・・スプ
ール端室６０　、６２・・・環状溝　　　　６４・・・
小孔６６・・・押通孔 特許出願人　　株式会社東京計器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｎ、＋１）個の゛内歯を有する内歯部材にＮ個の外歯
   を侑する外歯部材を偏心配置し、前記内歯部材に対する
   外歯部材の相対運動中容積を膨張収縮する（Ｎ＋１）個
   の液圧室を画成するように前記外歯部材を公転と自転を
   伴う軌道運動なさしめるジェロータ機構と、前記外歯部
   材の自転運動を上記内歯部材の中心軸線を中心に回動す
   る出力軸に伝達する駆動機構と、前記出力軸により回転
   される回転弁板を有し、前記ジェロータ機構における（
   Ｎ＋１）個の液圧室に対し中心に対し等分装置された（
   Ｎ＋１）個の流路を介して流入口および排出口に順次連
   通させる分配弁とを備えた液圧回転装置に於いて、 前記（Ｎ＋１）個の流路のうちの中心に対し相互に対称
   位置となる所定数の流路のそれぞれに切換弁を設け、該
   切換弁は外部より制御液圧を供給したときにジェロータ
   機構の対応す不液圧室への速充を遮断して無効化する弁
   構造を備えたことを特徴とする液圧回転装置。