JPS6218757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液圧装置の改良に関し、更に詳細にの
べると、ステータとこのステータ内で自転及び公
転するよう配置されたロータとを有し、液圧ポン
プ又は液圧モータ等として使用される液圧装置の
改良に関するものである。

一般に、この種の液圧装置はステータの内周に
複数の円筒ローラが設けられ、ロータの外周には
これら円筒ローラに接触する複数の歯が設けられ
てロータの自転及び公転時にローラとロータの歯
との間に一連の拡大、収縮する流体ポケツトを形
成するようにしていることが知られている。

従来、この種の液圧装置として例えば一連の拡
大および収縮可能な流体ポケツトが内側に歯を有
するステータを有するジエロータギヤセツトの相
互噛合い歯間に形成され、ステータの歯がこのス
テータの凹部に配置された一連の円筒ローラによ
つて形成され、これらローラが凹部内で回転し翼
として働くような液圧装置がある。凹部は円筒ロ
ーラを回転支持する如く設定されている。米国特
許第3289602号はこのような装置の典型的なもの
である。

凹部の内壁とローラの外壁とは滑らかな表面仕
上が施されており、これらの寸法は装置が作動す
る際にそれらの間に高圧流体の被膜が形成される
ように設定されている。この高圧流体の被膜は、
実質上半径方向分力を有する合成力をステータの
ローラ歯に対して加えてローラを移動しロータ歯
と密封係合状態に維持することにより高圧領域を
低圧領域からシールするのを助ける。又、ローラ
にかかる力はローラを円周方向に移動せしめてロ
ーラとこのローラが位置する凹部を形成する面と
の間にシールを行なう。このローラの作用は翼作
用と称されている。高圧流体の被膜は、又、ロー
ラとステータとの間を潤滑することによつてロー
ラとステータとの間の摩耗を減少するよう働く。

しかしながら、上記の如き従来技術においては
高作動圧において円筒ローラに対して及ぼす高い
合成の半径力があり、これら合成半径力はローラ
とその凹部の壁との間の高圧流体の被膜を破壊す
る傾向があることが認識されて来た。流体の被膜
が破壊されると、ローラとその凹部の壁との間が
直接接触となる可能性がある。この結果、摩耗お
よび／又は焼きつきが生ずる。更に、ローラのこ
ろがり作用が行なわれずローラと摩擦接触するた
めにロータ歯が摩耗する。

ローラとその凹部との間の高圧流体を積極的に
維持するよう作用する形態にこの型式の液圧装置
を設計してローラのシール作用を促進し且つロー
ラおよび凹部壁の摩耗を減少するのを助けるよう
な試みがなされて来た。

この一つの試みが米国特許第3915603号に開示
されている。この特許では円弧状凹部の夫々に一
対の追加の凹部が形成されており、この追加の凹
部の夫々は装置の作動中生じる圧力によつて凹部
内で移動可能であるシール部材を収容している。
このシール部材の移動は各ローラ部材とそのポケ
ツトとの間に高圧流体の所望の被覆を維持するこ
とを企図する。このシール部材はシールとして作
用し、ローラの負荷を担持するための負荷担持部
材としては作用しない。

他の型式の装置は米国特許第3692439号に示さ
れているようにローラと円弧状凹部との間の領域
に流体を流すように設計されている。この特許に
よれば、高圧流体は、ローラをロータの歯と係合
状態に押圧するためローラと凹部との間の領域に
直接供給される。このために高圧流体を強制的に
供給する際この装置はある程度の容積効率を減少
することになる。

米国特許第3915603号および同第3692439号にお
いてはローラを容易に移動するよう凹部内に流体
を維持する構造になつているがローラの円周方向
移動のため焼きつきが生ずる。更に、これらの構
造は複雑で高価になり且つ多数の部品を必要とす
る。

ローラとステータ凹部の焼きつきを最少化する
試みが米国特許第3460481号に示してあり、この
特許では各凹部の内壁はテフロンの如きライニン
グを有している。このことは又構造が複雑であり
且つ高価になる。

本発明の目的は上述の如き従来技術の欠点を解
消した液圧装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明ではステー
タが一連の円弧状凹部を形成する連続内壁を有す
る一体の均一なボデイから成り、凹部の夫々が半
径方向且つ円周方向に移動可能なローラを収容す
るよう設定され、連続内壁が一連の半径方向に配
置されたノツチを形成し、ステータとロータとの
相対的な旋回および回転運動と調時関係で且つ高
容積効率を実現するよう設計された形態で拡大お
よび収縮可能なポケツトへおよびこれから流体を
流すようにコミユテーシヨン手段を設けたもので
ある。このコミユテーシヨン手段はコミユテーシ
ヨンプレートとこのコミユテーシヨンプレートに
設けられた複数の一対の流体通路とから成り、こ
れら流体通路が前記ノツチと半径方向整列状態に
なるように設定されているものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は本発明に従つて構成された液圧装置を
示す。この第１図の装置はポンプ又はモータとし
て用いることができ液圧モータとして後述され
る。しかし、本発明をポンプとして用いることが
できることは当業者には容易に明らかである。

第１図の実施例ではこの液圧モータは、ボルト
等（図示せず）の如き通常の手段によつて互いに
固定されたハウジング部材１０，１２から成るハ
ウジングを備える。ステータ１４は例えばプレー
ト状から成りこのステータおよび追加のプレート
部材１６がハウジング部材１０，１２間に配置さ
れてハウジング部材１０，１２と軸方向整列関係
に固定的に接続されている。

ハウジング部材１０は中央室１８を有し、又、
出力軸２０が一部この室１８の中に配置されてい
る。室１８内にベアリング部材２２が配置され、
このベアリング部材は出力軸２０の一部を支持す
る内壁２４を有する。室１８内には、又、端部閉
じ板２６が配置され、これは出力軸２０をその中
心軸線３０の周りに回転可能なよう支持するロー
ラベアリング２８を有する。出力軸２０の最内端
部は、軸方向に延びるローラベアリング３４と半
径方向に延びるローラベアリング３６とによつて
中心軸線３０の周りに回転可能に支持された拡大
頭部３２を有する。一連のスラストベアリングデ
スク部材３８，４０，４２が装置の作動中発生す
る軸方向力を吸収する。

リング部材４４はテフロン又はテフロンの合成
物から作られるのが好ましく、弾性部材が出力軸
２０とベアリング部材２２との間の流体漏洩に対
して動的シールを形成するので好ましい。リング
部材４６も又テフロン又はテフロンの合成物から
作られ、弾性部材は又ベアリング部材２２と端部
閉じ部材２６との間に形成された室４８からの流
体漏洩に対して動的シールを形成するので好まし
い。静的シールがＯリング５０，５２によつて設
けられて中央室１８を更に流体漏洩からシールす
る。

出力軸２０の回転は後述するロータの旋回（公
転）および回転（自転）移動によつて行なわれ
る。このようなステータとロータとの構造は一般
にジエロータギヤセツトと称される。ステータの
中にはロータ５４が自転及び公転可能に配置さ
れ、このロータは外周に複数の歯を有する。外部
歯付きロータ５４はステータより一つ少ない歯を
有し且つステータの中心軸線５５に対して偏心的
に配置された中心軸線５３を有する。作動中、ロ
ータ５４はその軸線の周りに回転し且つステータ
の中心軸線の周りに旋回する。

揺動軸５６が出力軸の中心軸線３０に対してあ
る角度で配置された中心軸線５８を有し、且つロ
ータ５４にスプライン結合された部分を有しその
部分が回転し且つステータ１４に対して旋回す
る。揺動軸５６の他の部分は、出力軸２０の拡大
頭部３２にスプライン結合されてロータ５４が回
転し且つステータに対して旋回するにつれて出力
軸２０をその中心軸線３０の周りに回転させる役
目をする。

揺動軸５６とロータ５４との間および揺動軸５
６と出力軸２０との間のスプライン結合は米国特
許第3606601号の開示に従つて構成されるのが好
ましくこの開示を参考のためここで述べる。簡単
にのべると、スプライン結合の揺動軸部分は、円
ピツチの50および60％の間から成り、揺動軸の雌
歯が圧縮応力を受けて45゜より小さい圧力角を有
する如きものである。このスプライン結合の更に
詳細は米国特許第3606601号を参照されたい。

ステータ１４は中心軸線５５を有する内部孔を
備えている（第２図参照）。このステータプレー
ト１４は内部壁５９を有する一片の均一な可鍛鋳
鉄部材であり、その内部壁５９は連続面であり且
つ内部孔の中に開口する一連の円周方向に間隔を
あけた円弧状凹部６０が形成されている。これら
凹部の曲率の中心は全て中心軸線５５から等しく
間隔をあけてある。各円弧状凹部６０は円筒ロー
ラ６２（一つだけが第２図に示してある）を収容
するよう寸法が決められている。これらローラは
ステータの内部歯を形成する。従つてこれらロー
ラはロータの外部歯と係合し後述する流体ポケツ
トを形成する。各ローラ６２は夫々の凹部内で回
転可能に収容され、且つローラは米国特許第
3289602号に開示された態様で夫々の凹部内でロ
ータの円周方向に移動可能である。

凹部６０は半円よりやや円周方向に大きいのが
好ましくこのためそれらはローラの周りに180゜
より大きく延びてローラ６２の半径方向移動を阻
止する。凹部６０の夫々に円筒ローラ６２を配置
したステータ１４の内壁はジエロータギヤセツト
の内部歯付きステータを形成する。明らかなよう
にロータ５４は複数の外部歯を有する（ステータ
１４によつて収容されたローラ６２の数より１つ
少ない）。ステータの円筒ローラとロータの外部
歯との間の間隙は流体ポケツトを形成し、このポ
ケツトはそれに連通する流体圧のため、又ロータ
とステータとの相対的な回転および旋回移動によ
つて拡大したり収縮したりする。

ステータ１４の内壁５９は、又、複数の円周方
向に間隔をあけたノツチ６４を形成し、これらは
円弧状凹部６０間に形成され且つ中心軸線５５に
対して半径方向に配置されている。これらノツチ
６４はステータ１４を完全に貫通して軸方向に延
びており、従つてその反対側の軸側に交叉する。
ノツチ６４の夫々は30゜から40゜の角度で収束す
る一対の集束壁部６６，６８によつて形成され、
且つ第２図に示す如く凹部６０の深さより僅かに
小さい半径深さを有しているのが好ましい。しか
し、ノツチの角度および深さは本発明の原理内で
種々変えることができる。

第４図を参照すると、装置の偏心中心はロータ
５４とステータの中心軸線を通つて延びる線Ce
によつて限定されている。後で詳細に述べられる
コミユテーシヨン弁手段は、高圧流体を偏心線の
一側の流体ポケツトに向け、偏心線の他側の流体
ポケツトから流体を排出する役目をする。

第４図に示すように、ステータはＡからＩまで
の９個のローラを含み、これらローラはそれらの
間に流体ポケツトを形成する。任意の所定の個所
における偏心線の一側のポケツト（例えばローラ
羽根Ｉ，Ｈ，Ｇ，ＦおよびＥ間のポケツト）は高
圧流体を受ける。偏心線の他側のポケツト（例え
ばローラＥ，Ｄ，Ｃ，ＢおよびＡ間のポケツト）
は低圧流体を排出する。合成トルクがロータ５４
に及ぼされ、このトルクはロータをその中心の周
りに反時計方向に回転し且つステータの中心軸線
５５の周りに時計方向に旋回する。この移動中
種々の個所においてロータ歯は、第４図にロータ
歯７２によつて示された如くステータの歯の間で
最大に挿入することになる。この移動中他の個所
ではロータ歯はステータの歯の間で最小の挿入又
は挿入しない（第４図の歯７４はこの位置に近
い）ことになる。

回転可能であり且つ凹部内で円周方向に移動可
能であるローラ翼を設けることは高圧ポケツトを
低圧ポケツトからシールする役目をする。第６図
を参照すると、ロータ５４は、高圧流体領域がロ
ーラＥの左側にあり、低圧流体領域がローラＥの
右側にあるとき反時計方向に回転する。このよう
な状態の下ではローラＥに力が及ぼされてローラ
Ｅを凹部壁の右側部と密接なシール係合状態に移
動する傾向にする。高圧流体は凹部の半径方向最
外端部６９に容易に接近する。ローラに及ぼされ
た合成力ＲはローラＥに対して実質上半径方向に
向く分力を及ぼしてローラをロータ５４の歯７４
と密接なシール係合状態に駆動する。第４図を参
照すると、ローラＩ（これは最大挿入位置にある
ロータ歯７２に隣接する）はそれに合成力R′が
及ぼされ、このローラも又半径方向および円周方
向の両方に移動してロータおよび夫々の凹部とシ
ール係合し、高圧領域を低圧領域から更にシール
する。

高圧流体の薄い被膜がローラと夫々の凹部壁と
の間に形成される傾向がある。第６図はローラＥ
の外壁７６と凹部壁の右側の部分７８との間の小
さな隙間Ｐを実線で且つ拡大して示す。高圧流体
の薄い被膜がこの隙間に形成され、これはローラ
翼の基本的なシール機能に不利益でなく、事実、
ローラ翼が凹部壁に対して回転する際ローラを潤
滑する働きをするという点で有効である。

従来の装置では高圧においてノツチ６４がない
場合に例えばローラＥは流体被膜がローラと凹部
壁の部分との間に維持できないような力でその凹
部壁の部分に圧接して駆動される傾向がある。こ
れはローラと凹部壁との間にきわめて高い直接の
摩擦接触を形成しローラと凹部壁との大きな摩耗
をもたらす。このことは、又、ローラとその凹部
壁との間の力がローラを回転しないような高い場
合にロータの摩耗を大きくする。

ノツチ６４は、装置の作動中発生する力により
凹部壁をたわませることができる。これは凹部壁
とローラとの間に生ずる直接接触の可能性を減少
する。ステータ壁のノツチ６４は、凹部壁の部分
をステータ歯に作用する力によつて弾性変形せし
める。第６図の実施例において凹部壁の変形部分
は破線で符号７８′で示してあり、ローラ壁は符
号７６′で概略的に示された位置に移動する。高
圧動圧において凹部壁は加えられた力のため変形
する。従つて、凹部壁が変形する際流体被膜が常
時それによつて形成されてローラと凹部壁との間
に維持され従つてローラと凹部壁との間の直接接
触の可能性を最少化し且つローラが凹部壁に対し
て良好なシール係合と潤滑とを維持する。大きな
力が減少するとき、凹部壁の弾性により凹部壁は
その原位置に戻る。

高および低圧領域がローラＥの両側に第６図の
場合と逆になつた場合ロータは時計方向に回転す
る。このローラＥは円周方向に移動して凹部の壁
の左側部と係合状態になり、凹部壁の左側は加え
られた力のため変形する。

ロータの旋回および回転移動は第１図、第４図
および第５図に基本的に示されている流体コミユ
テーシヨン手段によつて発生する。固定ハウジン
グ部材１０は環状溝８０を含む。この環状溝８０
はハウジング部材に形成された第１のポート（図
示せず）と連通状態（概略的に符号８２で示され
た）にある。この第１のポートは高圧流体又は低
圧流体のいずれか環状溝８０に連通する。又、こ
の環状溝８０はプレート部材１６の内壁８６内に
形成された流体室８４と連通している。

流体通路８８も又ハウジング部材１０に形成さ
れている。この通路はハウジング部材１０の第２
のポート（図示せず）と連通している（符号９０
で概略的に示した）。又、この第２のポートは高
圧ポート又は低圧ポートとして機能する。通路８
８に連通した流体は揺動軸５６と出力軸の拡大頭
部３２との間のスプライン接続と、揺動軸に形成
された中心孔９２と、コミユテーシヨンプレート
９６の中心孔内の流体室９４とに連通している。

コミユテーシヨンプレート９６は互いに固定さ
れた３つのプレートによつて形成されている。こ
のコミユテーシヨンプレート９６はロータにピン
９８によつて固定されてロータと共に旋回し回転
する。第１のプレート１００は、ジエロータギヤ
セツトの一部分を形成するステータ１４の一つの
軸側と摺動係合する半径面１０１を有する。第３
図に示すように、プレート１００はこれを貫通し
て軸方向に延びる複数対の第１および第２の通路
１０２，１０４を有する。これら通路１０２，１
０４は円形に配置されている。

第２のプレート１０６は複数対の全体的に半径
方向に延びる第１および第２の溝１０８，１１０
（第５図参照）を有し、第１の溝１０８は第１の
通路１０２および室８４（これはコミユテーシヨ
ンプレート９６を囲む）と連通して配置されてい
る。第２溝１１０は、第２の通路１０４とコミユ
テーシヨンプレートの内部に形成された流体室９
４とに連通して配置されている。第３のプレート
１１２は、ハウジング部材１０の半径壁１１４と
摺動係合する摩耗プレートとして作用する。

本発明の液圧装置によつて形成された流体ポケ
ツトはステータのローラ間に形成され且つローラ
間に配置されたノツチを含む。作動において、高
圧流体が一つのポートを通して向けられ且つ第１
の通路１０２又は第２の通路１０４のいずれかに
よつて偏心線の一側の流体ポケツトに向けられ
る。同時に他の組の通路１０２又は１０４が偏心
線の他側の流体ポケツトを低圧の他のポートに連
通する。これはロータにトルクを発生させてロー
タを回転し且つステータに対して旋回させる。

本発明の特徴においては軸方向通路１０２，１
０４の円形配置は、軸方向通路１０２，１０４が
ジエロータギヤセツトの部材の所定の回転および
旋回位置においてステータのノツチ６４と半径方
向整列状態にあるよう設定される。例えば、第４
図に示すように、例えばロータ歯７４が最小挿入
位置にあるとき関連する通路１０２，１０４はノ
ツチ６４と半径方向に整列していない。最大挿入
位置における歯７２と関連する通路は両方共ノツ
チと半径方向整列状態にある（実際には連通はス
テータの壁部によつて遮断される）。最大および
最小挿入間の種々の点においてノツチに対する通
路１０２，１０４の半径方向整列量は変化する。

この態様で流体はノツチに対して有効に切換え
られ、これは高い容積効率を提供する。底圧にあ
り且つ最大挿入に接近しつつあるポケツト（即ち
第４図においてローラＡ，Ｂ間のポケツト）は第
１の通路１０２と実質上連通し、このため低圧流
体が低圧領域から高圧領域に移る前にポケツトか
ら実質的に排出される。これは最大挿入における
ポケツトの高圧低下を最小化する。高圧の且つ最
大挿入の後の流体ポケツト（即ちローラＧ，Ｈ間
のポケツト）は第２の通路１０４の大部分に迅速
に漏出されて高圧流体をポケツトに迅速に連通す
る。これは最大挿入の前に低圧ポケツトの実質的
な排気を行ない且つ最大挿入の後すぐに流体を取
り入れ、これによつて最大挿入のポケツトの高圧
差を避ける。この状態は装置の容積効率を補償す
る。

更に、第５図に示すように、通路１０２，１０
４の各対はノツチの壁と同じ角度で収束する隣接
壁で形成される。最大挿入においてステータ壁は
ノツチの半径方向整列にもかかわらずポケツトと
のいずれかの通路の連通を遮断する。

又、第１図に示すように、ベアリング２２と端
部閉じ部材２６との間に形成された室４８から流
体を排出するよう設計されたリリーフ弁構造を設
けることもできる。流体通路１１６はチエツク弁
１２０を介して第１のポートと連通する第１の通
路１１８とチエツク弁１２４を介して第２のポー
トと連通する第２の通路１２２とを有する。この
構造はいずれかのポートが高圧にあるときチエツ
ク弁を閉じるよう設計されている。従つて、室４
８の中に漏洩する高圧流体は低圧ポートに導くチ
エツク弁を開いて室４８を排出する。

本発明によれば、上記の如く凹部間にノツチを
形成し、これらノツチが凹部の形成壁を弾性的に
たわませるように設定されているのでローラとロ
ータの外部歯との間の密封係合を能率良く維持で
き且つローラと凹部との間の焼き付き等を未然に
防止でき、又、コミユテーシヨンプレートに設け
られた一対の流体通路がロータ歯の最大挿入直前
及び直後にノツチと半径方向整列状態になるよう
に設定されているコミユテーシヨン手段を設けた
ことによつて特に高圧領域から低圧領域へのポケ
ツトの移動を効率良く行い且つきわめて高い容積
効率を有する液圧装置が提供できるという実益が
ある。

本発明は好ましい実施例について述べられて来
たが本発明はこれに限定されるものでない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液圧装置の縦断面図、第
２図は第１図の装置のステータの端面図、第３図
はロータを断面で示す第１図の装置のロータとコ
ミユテーシヨンプレートとの係合を示す端面図、
第４図は第１図の位置より異なる本発明の液圧装
置の一部を示す第１図の一部切欠せるＸ−Ｘ線端
面図、第５図はロータを省略した第４図のコミユ
テーシヨンプレートの端面図、第６図は本発明に
従つて構成された相互噛合い歯が作動中発生する
力に反動する形態を示すジエロータギヤセツトの
一部拡大概略図である。 １０，１２……ハウジング部材、１４……ステ
ータ、２０……出力軸、５４……ロータ、５６…
…揺動軸、６０……凹部、６２……ローラ、６４
……ノツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 孔を有し該孔の内周面に円周方向に間隔をあ
   けて設けられた複数の円弧状凹部を有するステー
   タと、前記円弧状凹部内に回転且つステータの円
   周方向に移動可能に設けられステータの歯を形成
   する円筒ローラと、前記ステータの孔の中に自転
   且つ公転可能に挿入され外周には前記ローラに接
   触し且つ該ローラの数より一つ少ない数の外側歯
   を有し且つ自転及び公転時にローラと外側歯との
   間に拡大及び収縮する一連の流体ポケツトを形成
   するロータと、該ロータと共に自転及び公転し前
   記流体ポケツトの流体を給排するコミユテーシヨ
   ン手段とを備え、前記円弧状凹部の間にはノツチ
   が設けられ、該ノツチは前記ローラが円周方向に
   移動するとき凹部を形成する壁が弾性的に変形す
   るように設定され、前記コミユテーシヨン手段は
   ロータおよびステータの軸方向の一側に設けられ
   たコミユテーシヨンプレートと該コミユテーシヨ
   ンプレートに設けられた複数の一対の流体通路と
   から成り、該一対の流体通路のうちの一方は第１
   の流体室と連通し他方は第２の流体室と連通して
   おり、且つ該流体通路は前記ロータの歯がステー
   タの歯間に最大に挿入される直前および直後に前
   記ノツチと半径方向整列状態になるように配置さ
   れて前記流体ポケツトへの流体および流体ポケツ
   トからの流体を通すように前記プレートに円形状
   に配置されていることを特徴とする液圧装置。