KR19980087307A - 지로터장치에 사용되는 향상된 커플링 - Google Patents

Abstract

커플링장치(63;107;229)는 지로터 기어세트(gerotor gear set)(15;83;205)를 포함하는 유압장치에서 사용하기 위한 것이다. 지로터 기어세트는 궤도를 그리며 회전하는 스타(21;95;209)를 포함한다. 모터 실시예(도 1∼4 및 도 6)에서, 커플링(63;229)은 스타(21;209)의 회전운동을 출력 샤프트(29;203)로 전달한다. 스티어링 유닛 실시예(도 5)에서 스타(95)의 회전운동은 회전추종(follow-up) 운동으로서 슬리브 밸브(101)에 전달된다. 이러한 모든 경우에 있어서, 종래의 단단한 도그본(dogbone) 장치가 필요 없게 된다. 따라서, 훨씬 싸고 더 소형의 장치를 만들 수 있고, 설계자에게 모터용 관통 샤프트와 같은 다양한 옵션에 관한 설계 유연성을 제공한다.

Description

지로터장치에 사용되는 향상된 커플링

본 발명은 지로터 형태의 유체배출기구(fluid displacement mechanism)에 관한 것이며, 특히 여기에 사용하기 위한 향상된 커플링에 관한 것이다.

지로터 유체배출기구(기어세트)는 매우 유명하고, 그것의 상업적인 사용도 매우 광범위하다. 지로터 기어세트는 저속의 유체배출기구, 하이-토크 유압 모터에 일반적으로 사용되며 본 발명은 주로 이와 관련되어 기술된다. 그러나, 본 발명이 여기에만 제한되지 않는다는 것은 해당 기술의 당업자들은 이해할 것이며, 그것은 유체배출기구으로서 지로터를 사용하는 다른 장치에도 유용하게 쓰여질 것이다. 예를 들면, 지로터는 유체로 채워져 연결된 유압(hydrostatic power) 스티어링 유닛의 유체 미터로 사용되며, 이러한 예는 미국특허 제25,291호에서 설명되어 공지되어 있다.

상업적으로 제조되는 저속, 하이-토크 지로터 모터는 미국특허 제4,171,938호에서 설명된 스풀밸브(spool valve)형태이거나, 미국특허 제4,343,600호에 설명된 디스크 밸브(disc valve) 형태이며, 이것은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 공지되었다. 이러한 두 경우에 있어서, 저속, 하이-토크 출력을 제공하는 회전부재와 같은, 고정된 링부재 내에서 궤도를 그리며 회전하는 지로터 기어세트의 스타부재(star member)는 해당 기술의 당업자들에게는 잘 알려져 있다.

유감스럽게도 지로터 스타의 궤도 및 회전운동은 그것 자체는 일반적으로 유용하지 않지만, 일단은 모터 출력 샤프트와 같은 부재의 단순한 회전운동으로 해석되어야 한다. 유압 스티어링 유닛의 경우, 지로터 스타의 궤도 및 회전운동은 추종(follow-up) 밸브부재의 회전운동으로서 이해되어야 한다는 것은 해당 기술에 잘 알려져 있다. 저속, 하이-토크 지로터 모터가 알려진 이래, 일반적인 제품에서는 도그본(dogbone) 샤프트를 사용하여 스타의 궤도 및 회전운동이 출력 샤프트의 회전으로 변한다. 이러한 도그본 샤프트는 상기의 특허들에서 설명되고 도시되었다. 종래의 도그본 샤프트는 솔리드 샤프트이고, 외부 세트, 각 단에서 크라운된 스플라인, 지로터 스타에 의해 형성된 내부 스트레이트 스플라인과 스플라인되어 맞물리는 한 세트, 및 출력 샤프트에 의해 형성된 내부 스트레이트 스플라인과 스플라인되어 맞물린 크라운된 스플라인의 다른 세트를 포함한다. 도그본 샤프트 상의 외부 스플라인의 크라운은 회전하는 스타와 맞물린 단을 움직이게 하는데, 출력 샤프트와 맞물린 단은 단지 회전만 한다.

비록 상기에서 설명된 도그본 샤프트와 스플라인 장치가 일반적인 모터 성능, 내구성, 등등으로 인해 상업적으로 매우 좋은 결과를 얻었다 할지라도, 장치는 어쩔 수 없이 어느 정도의 무시할 수 없는 단점들을 가지고 있다. 모터당 4개의 스플라인 세트(크라운되는 두 개와, 블라인드 홀의 바닥에 배치되는 하나)를 형성(호브, 롤, 냉각 단조(cold forge), 등등.)할 필요가 있고, 이는 실제로 모터의 전체 경비에 부가된다. 부가 비용 항목으로서 단지 스플라인때문에 스타가 열처리될 필요가 있고, 이러한 잦은 열처리는 결국 스타를 변형시킨다. 이러한 잠재적인 변형은 지로터 기어세트에서 그물 모양의 소결된 금속 스타를 사용하므로서 지로터 기술에 상기 작업을 제외시키는 발명이 이루어질 때까지 존재했다.

또한, 도그본 샤프트의 움직임과 같이 내부 및 외부 스플라인 사이의 마찰 움직임은 유압유체로 전달되는 미터 내에서 실제 열량을 발생시키고, 따라서 유압회로에 배치되는 열교환기로 유체를 냉각시킬 필요성이 증가한다. 유압회로에서 증가된 열부하(heat load)는 회로, 또는 차량의 전체 경비, 또는 회로를 사용하는 장비의 가격에 부가된다.

선행 기술의 또 다른 단점은 많은 모터가 결국 실제로 필요한 전체 크기보다 모터를 훨씬 더 크게 하는 길이를 갖는 도그본 샤프트를 포함하기 때문에 모터의 무게는 물론 비용이 증가한다는 것이다. 해당 기술에서 잘 알려진 바와 같은 이러한 이유로 많은 모터에서 도그본의 움직임 각도를 감소시킬 필요가 있다. 어떤 차량에는 특별한 응용을 위해 토크 용량에 대해 필요한 지로터 모터를 위한 룸(room)이 충분하지 않다.

출력 샤프트/스풀밸브 어샘블리에서 종래의 내부 스플라인은 결국 스풀밸브의 직경을 더 크게하여, 누설의 가능성을 증가시키거나 방사상으로 더 얇게 한다. 후자의 경우에서, 고압, 스풀밸브 압력으로 다시 누설이 증가되고 체적 효율이 떨어진다. 이러한 두 경우에 내부로 스플라인된 출력 샤프트는 장치의 포텐셜 성능을 제한한다.

결과적으로, 관통 샤프트(thru-shaft) 형태의 지로터 모터에 대한 많은 잠재적인 적용예가 있다. 즉 모터의 각 단에서 연장되는 출력 샤프트를 갖는데 이들에게는 같은 지로터 기어세트에 의해 동력이 공급된다. 본 발명의 출원으로서 나타나지 않은 어떤 다른 관통 샤프트 지로터 모터를 만드는 것이 상업적으로 가능한데, 이유는 최종적으로 모터가 너무 커지지 않고 경제적인 부담도 줄이면서 지로터 스타의 궤도와 회전운동을 반대로 배치된 두 개의 출력 샤프트의 회전운동으로 전환하는 것이 어렵기 때문이다.

따라서, 선행 기술의 도그본과 스플라인 장치의 상기에서 설명한 문제점을 극복한 향상된 지로터 유체배출기구와 그로 인해 커플링장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 좀 더 특별한 목적은 궤도를 그리며 회전하는 지로터 스타와 회전 샤프트(또는 슬리브) 간에 향상된 운동 전달 장치를 제공하는 것인데, 상기 장치는 어떤 부분에 대해 열처리할 필요성이 없어진 반면 선행 기술보다 적은 기계가공을 필요로하여 그러므로 훨씬 저렴하다.

또한, 본 발명의 목적은 작동시 훨씬 적은 열이 발생하고, 따라서 회로상의 냉각 부하가 감소하여, 모터 전체의 크기와 무게 또는 다른 장치가 실제적으로 감소하게 되서 선행 기술에서 보다 경제적인 향상된 커플링장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 향상된 커플링장치를 제공하여, 출력 샤프트와 외부로 스플라인되어 도그본 샤프트와 움직이는 내부 스플라인과 같은 함목이 모터의 스풀밸브 또는 파워 스티어링 장치의 스풀 및 슬리브 밸브와 같은 것의 크기를 제한하지 않도록 하는 것이다.

궁극적으로, 본 발명의 목적은 고정된 지로터 링부재 내에서 궤도를 그리며 회전하는 형태의 관통 샤프트 지로터 모터를 제공하여 경제적으로 유용한 커플링장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적은 유체인입포트와 유체배출포트를 형성하는 하우징수단, 및 하우징수단과 결합된 유체 에너지-병진운동수단을 포함하고, 링부재와 연관된 궤도를 그리며 회전하는 운동과, 링부재 내에 필수적으로 배치되는 외부로 맞물린 스타부재와 내부로 맞물린 링부재를 포함하는 형태의 회전식 유압장치를 설치하여 실행되었다. 링부재 및 스타부재의 이(tooth)가 서로 맞물려 회전운동에 반응하여 팽창, 수축하는 유체체적 쳄버를 형성한다. 밸브수단은 하우징수단과 상호 작용하여 인입포트와 팽창 유체체적 쳄버 사이, 및 수축 유체체적 쳄버와 출력 포트 사이에 유체가 연통되게 한다. 샤프트수단은 하우징수단관 관련하여 회전하여 지지되고, 거기에는 스타부재의 회전적인 운동을 샤프트수단의 회전적인 운동으로 전달하기 위한 수단이 있다.

향상된 회전식 유압장치는 스타부재에 근접하게 배치된 터미널부분을 포함하는 샤프트수단을 포함하는 회전적인 운동을 전달하는 수단의 특징이 있다. 일반적으로 원통형의 중공(hollow) 커플링부재는 샤프트수단의 터미널부분과 결합되는데, 커플링부재는 스타 단과 샤프트 단을 포함하고, 샤프트수단의 축에 대한 움직임 각도에서 그것의 축을 갖는다. 제1수단은 커플링부재의 스타 단을 스타부재에 결합시켜 그와 함께 궤도를 그리며 회전한다. 제2수단은 샤프트수단에 커플링부재의 샤프트 단을 결합시켜 커플링부재의 샤프트수단의 회전적인 운동을 샤프트수단으로 전달한다.

도 1은 본 발명에 따라 만들어진 저속(low speed), 하이-토크(high-torque) 지로터(gerotor) 모터의 축단면도이다.

도 2는 도 1의 선(2-2)을 자른 횡단면도이다.

도 3은 도 1의 선(3-3)을 자른 횡단면도이며, 규모는 도 2와 같다.

도 4는 본 발명의 한 양태를 자세하게 나타낸, 도 1의 부분 확대 축 단면도이다.

도 5는 본 발명의 커플링장치를 사용하여 연결된 유체가 채워진 유압 스티어링 유닛의 축단면도이다.

도 6은 본 발명의 선택적인 실시예를 사용하는 저속, 하이-토크 지로터 모터의 다른 형태를 나타낸 축단면도이다.

본 발명을 제한할 의도가 아닌 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따라 제조된 저속, 하이-토크 지로터 모터를 나타내는데, 이것은 소형 모터로서 사용하기에 특히 알맞다. 즉, 전체적인 규모가 비교적 작다. 도 1에 보인 지로터 모터는 본 발명에서 참조된 미국특허 제5,100,310호의 많은 특징을 가지고 있고, 그와 유사한 방법으로 만들어 졌다. 도 1에 나타낸 지로터 모터는 다수의 볼트(11)를 포함하여 안정된 부분을 포함하는데, 도 1과 도 2 각각에는 이들 중 하나만이 나타나 있다. 모터는 샤프트 지지 케이싱(13), 지로터 배출기구(15), 및 밸브 하우징 부분(17)을 포함한다.

선행 기술에서 잘 알려진 지로터 기구(15)는 본 발명의 발명자에 의해 참조되고 여기에서는 단지 간단하게 설명된 미국특허 제4,533,302호에 설명되고 나타내었다. 특히, 지로터 기구(15)는 링부재(19)내에 필수적으로 배치되는 내부로 맞물린 링부재(19)와 외부로 맞물린 스타부재(21)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 스타부재(21)는 링부재(19) 내에서 궤도를 그리며 회전하고 이러한 움직임으로 다수의 팽창 유체체적 쳄버(23)와 다수의 수축 유체체적 쳄버(25)가 형성된다. 비록 본 발명의 중요한 특징은 아니라고 할 지라도, 링부재(19)의 내부 이(teeth)를 포함하는 다수의 원통 롤러(27)를 포함하는 것이 링부재(19)를 위해 바람직하다고 생각된다.

도 1을 참조하면, 지로터 모터는 출력 샤프트(29)를 포함하고, 샤프트 지지 케이싱(13)에서 회전가능하도록 지지된다. 만약 장치가 펌프로서 사용된다면, 샤프트(29)는 입력 샤프트의 대용이 될 수 있고, 참고로 첨부된 청구항에서 출력 샤프트는 입력 샤프트이든지 아니면 출력 샤프트로 모두 사용된다는 것을 이해해야 한다. 일체로 형성된 출력 샤프트(29)는 그것의 위치가 지로터 기구(15)에 바로 근접하기 때문에, 그리고 감소된 직경 부분(31)이 스타부재(21)에 의해 형성되는 중앙개구(33)를 통해 축으로 연장된다는 점에서 이후에 출력 샤프트(29)의 터미널 부분이라 불리는 감소된 직경 샤프트 부분(31)이다. 부분(31)에 관하여 터미널이라고 하는 것은 부분(31)이 스타(21)에 근접한 단을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니고, 사실 샤프트(29)가 부재(21)를 통해 끊임 없이 연장될 수 있다는 것이 본 발명의 특징이라는 것을 명확히 이해해야 한다.

여전히 도 1을 참조하며, 밸브 하우징 섹션(17)은 인입포트(35), 배출포트(37), 및 케이스 브레인포트(39)를 형성한다. 밸브 하우징(17)은 인입포트(35)에서 하우징 섹션(17)에 의해 형성된 밸브보어(43)까지 연장된 압력 통로(41)를 형성한다. 마찬가지로, 밸브 하우징 섹션(17)은 밸브보어(43)에서 배출포트(37)까지 연장되는 귀환통로(45)를 형성한다.

스풀밸브부재(47)는 밸브보어(43) 내에 회전 가능하게 배치된다. 해당 기술의 당업자들에게 일반적으로 잘 알려진 바와 같이, 스풀밸브부재(47)는 압력통로(41)를 수단으로 인입포트(35)와 연통하여 전방에 원주형 홈(49)을 형성하고, 귀환통로(45)에 의해 배출포트(37)와 연통하여 배후에 원주형 홈(51)을 형성한다. 또한, 스풀밸브부재(47)는 전방의 홈(49)과 연통하여 전방으로 다수의 축 슬롯(53)을 형성하고, 리워드의 홈(51)과 연통하여 리워드로 다수의 축 슬롯(55)을 형성한다. 축 슬롯(53, 55)은 서로 엇갈리게 배열되어 스풀밸브(47)의 외부 둘레에 맞물려진다. 해당 기술의 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 밸브 하우징 섹션(17)은 다수의 연결통로(여기서는 보이지 않음)를 형성하고, 이들의 각각은 쳄버(23) 또는 (25)와 연통하여 개구되고, 스풀밸브(47)가 회전하므로서 슬롯(53, 55)과 연통하여 유체를 정류(commutate)한다. 따라서, 해당 기술에서 잘 알려진 바와 같이, 바람직한 실시예에는 5개의 체적 쳄버(23, 25), 5개의 정류 통로, 4개의 전방 축 슬롯(53), 및 4개의 리워드 축 슬롯(55)이 있다.

본 발명의 제1양태에 따라서, 스풀밸브부재(47)는 잘 알수 있듯 감소된 직경 부분(31) 및 출력 샤프트(29)와 일체로 형성된다. 바꿔 말하면, 출력 샤프트(29)와 스풀밸브(47)는 하나로 형성되어 있다. 그러나, 그것은 실시예일 뿐 본 발명의 중요한 특징은 아니라는 것을 당업자들은 이해해야 한다. 달리 말하면, 본 발명은 가능한 그것을 하나로 형성되게 하지만, 본 발명을 실시함에 있어 필수적인 것은 아니다.

도 1 내지 4를 참조하여 커플링장치(61)를 설명할 것이다. 감소된 직경부분(31)은 공중(hollow)에 있고, 일반적으로 원통형 커플링부재(63)는 길이가 감소되는 관형 부재 또는 다이 캐스트 부재, 등등과 같은 간단하고 저렴한 부재를 포함한다. 커플링부재(63)는 그것의 전방에 또는 스타 단(63a)에 한 쌍의 노치(65)(도 2를 보시오)를 형성하고 이들은 서로 정반대로 배치된다. 마찬가지로, 커플링부재(63)는 그것의 전방 또는 샤프트 단(63b)에 또한 서로 정반대로 배치된 한 쌍의 노치(67)를 형성한다. 한 쌍의 노치(65, 67)는 동일하고, 이후에 더 설명할 것이다.

도 2와 도 4에서 나타낸 바와 같이, 감소된 직경부분(31)은 직경으로 연장된 개구(69)를 형성하고, 도 3과 도 4에서 잘 나타나는 바와 같이, 감소된 직경부분(31)은 직경으로 연장된 보어(71)를 형성한다. 연장된 핀(73)은 개구(69)내에 배치된다. 비록 핀(73)이 개구(69)의 인접 표면과 전혀 맞물리지 않을지라도, 핀은 개구(69)와 노치(65) 내에 밀접하게 삽입된다. 연장된 핀(73)의 단은 스타부재(21)에 의해 형성된 한 쌍의 핀 개구(75)에 고정되게 수납된다. 달리 말하면, 개구(69)의 목적은 커플링부재(63)를 스타(21)에 연결하기 위해 사용하는 것이 가능한하나의 핀(73)을 간단하게 만드는 것이다. 같은 방법으로, 연장된 핀(77)은 보어(71) 내에 배치되고, 핀은 보어(71)와 노치(67) 내에 밀접하게 삽입된다. 연장된 핀(77)의 단은 핀(73)과는 달리 커플링부재(63)를 지나 멀리 떨어져 연장되지 않는 다른 어떤 다른 구조로 맞물리게 된다. 또한, 핀(77)은 보어(71)의 표면과 맞물리고, 그에 의해 핀(77)은 샤프트(29)에 토크를 전달할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 비록 핀(73, 77)이 원통형으로 형성된다고 할지라도, 명세서를 더 읽고 이해하면, 발명의 범위에서 벗어나지 않고 핀(73, 77)이 다양한 다른 모양과 구조를 가질 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 예컨데, 본 발명의 목적에서 벗어나지 않는 한, 핀(73, 77)은 그것이 개구(69)와 보어(71)의 기계 가공을 쉽게하는 원통형으로 형성되는 것이 바람직할 지라도, 단면이 4각형이 되게 형성될 수도 있다.

도 2 내지 4에 의해 스타(21)와 커플링의 스타 단(63a) 사이의 상대적인 회전을 막는 핀(73)때문에, 스타(21)가 궤도를 그리며 회전하고, 커플링부재(63)의 스타 단(63a)이 회전하는 것으로 보여질 수 있다. 연장된 개구(69)는 스타(21)와 스타 단(63a)가 감소된 직경 부분(31)에 대하여 회전하게 한다. 커플링부재(63)는 스타 단(63a)의 궤도를 그리며 회전하는 운동을 샤프트 단(63b)의 순수 회전으로 전달한다. 핀(77)이 보어(71) 및 노치(67)에 밀접하게 삽입되어, 그 결과 샤프트 단(63b)의 운동을 부분(31), 뿐만 아니라 출력 샤프트(29)와 스풀밸브(47)의 회전으로 바꾼다. 바람직하게, 노치(65)(도 1과 4에 있게되는 노치(67)과 같은)는 연장되어, 샤프트(29)의 축, 부분(31), 및 스풀밸브(47)에 관하여 커플링부재(63)를 움직이게(wobbling) 한다.

해당 기술의 당업자들은, 도 1에서 보인 바와 같이, 본 발명은 관통 샤프트 모터를 설치하는 것을 가능하고 간단하게 한다는 것을 이해할 것이다. 궤도를 그리면 회전하는 지로터 스타를 통해 연장된 샤프트에 연결하는 실행 가능한 방법에서, 샤프트는 지로터 스타를 통해 연장된다는 것이 핵심인데 이는 본 발명에 앞서 알려진 방법은 아니다. 그러나, 본 발명에서 출력 샤프트는 스풀밸브(47)와 일체로 설치될 수 있는 샤프트(29)와 반대로 배치되고, 도 1의 왼쪽 단에서 하우징 섹션(17)의 부분으로 지지된다.

본 발명을 해석해 보면, 이론상 감소된 직경 부분(31)의 부분은 무시될 수 있는 보어(71)와 개구(69) 사이에 배치된다는 것을 해당 기술의 당업자들은 이해할 수 있을 것이다. 결과적으로 스타(21)의 궤도를 그리며 회전하는 운동은 출력 샤프트(29)의 순수한 회전 움직임으로 변할 것이며, 이것은 본 발명의 특징이다. 그러나, 감소된 직경 부분(31)을 수단으로 하여 출력 샤프트(29)를 스풀밸브(47)와 하나로 만듬으로서, 커플링장치(61)는 출력 샤프트(29)와 스풀밸브(47)를 효과적으로 구동시킨다. 또한, 연장된 핀(73, 77)의 각각은 두 개의 분리된 짧은 핀으로 대체될 수 있어야 한다. 예를 들어, 핀(73)은 두 개의 짧은 핀으로 대신할 수 있고, 이들 각각은 개구(75) 내에 배치된 한 단과 노치(65)와 맞물리는 다른 한 단을 갖으나, 개구(69)를 통과하는 부분은 없다(그러므로 불필요하다). 핀(77)은 두 개의 짧은 핀으로 대체되고, 이 핀 각각은 감소된 부분(31)의 짧은 보어에 수납되는 내부 단과 노치(67)와 맞물린 다른 단을 갖는다.

도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 즉, 본 발명은 지로터 모터의 출력 샤프트에 움직임을 전달하는데 이용되지는 않으나, 대신에 지로터 스타로부터의 추종 운동을 유체가 채워져 연결된 유압 스티어링 장치의 다음 밸브부재로 전달하는데 사용되는데, 추종 밸브부재는 첨부된 청구항의 목적에서는 샤프트이다.

스티어링 장치 또는 스티어링 제어유닛(SCU)은 1996년 10월 10일에 Sohan L. Uppal이 STEERING CONTROL UNIT에 대해 출원한 동시 계속 출원 USSN 728,229의 기술을 참고하여 제조될 수 있다. 따라서, 도 5에 보인 SCU는 여기에서는 간단하게 설명한다. SCU는 하우징 섹션(81), 지로터 배출기구(83), 및 전방의 단 캡(85)을 포함하고, 이들 모두는 다수의 슬롯(87)에 의해 틈새 없이 봉인되어 서로 맞물려 유지된다. 밸브 하우징 섹션(81)은 유체인입포트(89)와 유체 귀환 포트(보이지 않음)를 형성하고, 또한 왼쪽의 원통형 포트(91)와 오른쪽의 원통형 포트(보이지 않음)를 형성한다.

지로터 기어세트 또는 배출기구(83)는 도 1 내지 4의 실시예에서 지로터 기어세트(15)와 같을 수 있다. 그러나, 일반적으로 SCU에는 내부로 맞물린 링부재(93)가 있는데, 그것의 내부 이는 도 2에 나타낸 것처럼 내부 이를 위해 롤러를 분리한다기 보다 선행 기술로 잘 알려진 바와 같이 일체로 형성된다. 지로터 기어세트(83)는 또한 SCU에서 종래의 것으로서, 링부재(93)내에 필수적으로 배치되고 회전운동을 위해 외부로 맞물린 스타부재(95)를 포함한다. 선행 기술의 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 지로터 기어세트(83)는 유체 미터로 사용될 수 있다. 따라서, 스타부재(95)의 회전운동을 측정하거나 실린더 포트(91)를 통해 스티어링 포트(보이지 않음)까지 연통되는 유체의 체적을 측정한다.

입력 샤프트(97)는 포워드 단 캡(85)을 통해 연장되고, 입력 샤프트는 유체 미터(83)의 후면에 우선적으로 회전가능한 스풀밸브부재(99)를 포함한다. 다음에는 상대적으로 회전 가능한 슬리브 밸브(101)가 스풀밸브(99)와 밸브 하우징 섹션(81)의 사이에 방사상으로 배치된다. SCU기술 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 스풀(99)과 슬리브(101) 사이의 상대적인 회전의 양이 SCU의 주요 경로에서 다양한 오리피스의 크기를 결정하고, 따라서 SCU를 통해 스티어링 실린더까지의 유체 흐름율이 정해진다.

SCU에서, SCU를 통한 유체의 흐름을 측정하는 것 외에, 유체 미터(83)의 다른 기능은 스티어링 실린더가 설계된 변위로 운동된 후, 회전 가능한 스풀(99)과 슬리브(101)가 다시 상대적인 본래 위치에 있게 될 때까지, 밸브부재(101)에 계속되는 회전운동을 전달하는 것이다. 본 발명은 간단하고 효율적인 방법으로 스타(95)의 궤도를 그리며 회전하는 운동이 추종 슬리브(101)의 운동으로 바뀌게 한다.

입력 샤프트(97)는 도 1 및 도 4의 실시예에서의 개구(69)와 같이 직경으로 연장된 개구(103)를 형성한다. 입력 샤프트(97)는 또한 도 1과 도 4의 실시예에서 보어(71)와 같이 원통형일 수 있는 직경으로 연장된 보어(105)를 형성한다. 그러나, 어떠한 경우에서든 샤프트의 직경은 상대적으로 작고, 그로 인해 연장된 핀 개구는 원통형과는 다른 모양을 가질 수 있는데, 예를 들어, 개구는 샤프트(97)와 스풀(99)의 회전을 허용하는 모래 시계의 형태일 수 있다. 스타 단(107a)과 샤프트 단(107b)을 포함하는 커플링부재(107)는 입력 샤프트(97)를 둘러싼다. 커플링부재의 스타 단(107a)은 정반대로 위치된 한 쌍의 노치(109)를 형성하고, 마찬가지로 커플링의 샤프트 단(107b)은 정반대인 한 쌍의 노치(111)를 형성한다.

연장된 핀(103)은 연장된 개구(103)를 통해 연장되고, 핀의 단은 밀접한 관계로 노치(109)를 통해 연장되고 스타(95)의 개구내로 수납된다. 따라서, 커플링부재(107)의 스타 단(107a)은 도 1과 도 4의 실시예에 관하여 설명된 바와 같은 방법으로 궤도를 그리며 회전할 수 있다. 보어(105)를 통해 연장된 핀(115)의 단은 노치(111) 내에 밀접하게 배치된다. 핀(115)은 핀(113)과는 다르고, 또한 핀(115)의 길이가 밸브 하우징 섹션(81)에 의해 형성된 밸브 보어의 직경보다 약간 짧은 실시예들과도 달라서 핀(115)이 SCU의 축에 대하여 회전하게 된다.

슬리브 밸브(101)는 핀(15)의 반대 쪽의 각 단에 배치된 한 쌍의 드라이브 탱(119)을 포함하는 포워드 단 부분(117)을 포함한다. 도 5에서 처럼, 드라이브 탱(119)은 커플링부재(107)의 샤프트 단(107b)과 입력 샤프트(97) 사이에 방사상으로 배치된다. 따라서, 스타단(107a)의 궤도, 회전운동은 슬리브 밸브(101)에 회전운동을 전달하는 샤프트 단(107b)의 순수 회전운동이 되고, 핀(115)의 회전으로 전달된다.

제1실시예(도 1 내지 4의 것)와 제2실시예(도 5)의 두 가지 차이를 주의하여야 한다. 제1실시예에서, 커플링부재(63)는 스타(21)의 앞 단에 연결되고, 그로부터 앞으로 연장되어 출력 샤프트(29)를 구동한다. 제2실시예에서, 커플링부재(107)는 스타(95)의 앞 단과 결합되나, 커플링부재(107)는 그것의 배면으로 연장되므로서, 스타(95)에 의해 형성된 중앙개구를 통해 축으로 통과하여, 스타(95)의 배면으로 배치된 슬리브 밸브(101)와 맞물린다. 또 다른 차이는, 제1실시예에서, 연장된 핀(73, 77)은 90°로 서로 직각을 이뤄 배치된다. 제2실시예에서, 연장된 핀(113, 115)은 서로 평행하다. 특히 모터의 경우, 커플링부재(63)를 더 강하게 만들기 위해서 노치(65, 67)가 서로 90°로 오프셋되게 설계할 수 있다.

도 6은 도 1과는 다소 다른 구조의 저속 하이 토크 지로터 모터로서 본 발명의 선택적인 실시예를 나타낸다. 도 6은 상기에서 참조한 U.S.4,343,600에 따른 디스크 밸브형의 모터를 나타내며, 구성 부품의 참조번호는 200을 넘는 숫자이다. 그러나, 좀 더 읽어 보면 도 6의 모터는 참조한 특허의 것과는 매우 다르다는 것이 명확해진다.

도 6에서, 모터의 포워드 단이 도 1의 실시예에서 처럼 오른쪽에 있는 것이 아니라 왼쪽에 있다는 것을 알아야 한다. 도 6의 모터는 포워드 베어링 하우징(201)을 포함하고, 출력 샤프트(203)를 회전 가능하게 지지한다. 지로터 기어세트(205)는 베어링 하우징(201)에 인접하여 배치되고, 내부로 맞물린 링부재(207)와 외부로 맞물린 링부재(207)를 포함한다.

기어세트(205)의 배후로 배치된 밸브 하우징(211)은 인입포트(213)와 배출포트(215)를 포함한다. 하우징(211) 내에 배치된 회전가능 디스크 밸브(217)와 평형 링(balancing)(219)을 해당 기술의 당업자들에게 일반적으로 잘 알려져 있다.

도 1의 실시예와 같은 방식으로, 출력 샤프트(203)는 스타부재(209)에 의해 형성된 중앙개구를 통해 배면으로 연장되는 감소된 직경 부분(221)을 포함한다. 감소된 부분(221)은 베어링 세트(223)(간단하게 나타냄)에 의해 밸브 하우징(211) 내에 회전 가능하게 지지되는데, 부분(221)은 하우징(211)의 후부로 연장되므로서관통 샤프트로 설치된다. 해당 기술의 당업자들에게 일반적으로 잘 알려진 바와 같이, 그것은 보통 스타부재의 회전 속도로 구동되는 양쪽의 샤프트를 위해 지로터 모터의 관통 샤프트 형태로 존재하는 것이 보통 바람직하며, 샤프트 모터 필요 조건의 대부분을 만족하는 모터의 포워드 및 리워드으로 연장되어 일체로 형성된다.

당업자들이 잘 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 핵심적인 특징은 중공이 존재하는 상대적으로 짧은 커플링부재를 제공한다는 것이며, 샤프트는 커플링부재를 통해 축 방향으로 연장될 수 있다. 도 6의 실시예는 도 1의 실시예와 비교하여 차이가 있다. 도 6에서, 스타부재(209)는 그것의 포워드 단을 향해 내부 스트레이트 스플라인(225)를 형성하고, 감소된 부분(221)은 베어링 세트(223)의 바로 앞으로 외부 세트, 크라운된 스플라인(227)을 포함한다. 커플링부재(229)는 감소된 직경 부분(221)을 감싼다. 커플링부재(229)의 포워드 단은 내부 스플라인(225)과 맞물린 외부 세트, 크라운된 스플라인(231)을 포함한다. 커플링부재(229)의 포워드 단은 내부와 맞물린 내부 스트레이트 스플라인(233) 세트를 형성하는데, 이는 외부로 크라운된 스플라인(227)과 맞물린다. 따라서, 스타부재(209)가 궤도를 그리며 회전함에 따라, 움직임은 커플링부재(229)의 포워드 단에 전달되고, 한편 커플링(229) 리워드의 단이 회전하고 그 회전 움직임을 감소된 직경 부분(221)과 포워드 및 리워드 출력 샤프트에 전한다.

스플라인(231, 233) 사이에 배치된 커플링부재(229)는 정반대로 연장된 한 쌍의 개구(235)를 형성한다. 핀(237)은 개구(235)를 통해 방사상으로 연장되고, 그것의 반대 단의 각각에 디스크 밸브(217)가 맞물려서, 부분(221)의 회전이 디스크 밸브(217)로 전해지고, 따라서 당 기술의 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이 디스크 밸브(217)는 저속으로 회전한다.

본 발명의 다양한 실시예를 살펴보면, 본 발명이 지로터 스타의 회전운동을 회전 샤프트로 전하기 위한 수단을 제공하고, 같은 방법으로 SCU 또는 모터 등등의 설계자를 위해 실제적인 설계 융통성을 제공한다. 지로터 스타의 회전 움직임은 스타로부터 포워드 또는 리워드 어디로든 전달될 수 있고, 스타와 같은 회전 움직임이 필요한 밸부 부재(SCU의 경우에) 또는 종래의 샤프트 어디에든 전달될 수 있다. 또한, 스타의 회전 움직임의 병진 운동은 중공 커플링에 의해 끝나는데, 움직임은 올덤 커플링(Oldham coupling)과 같은 노치의 핀, 또는 맞물리는 스플라인, 또는 어떤 다른 적당하고 기능적으로 동등한 수단에 의해 스타에서 커플링으로, 그런 다음 커플링에서 샤프트 또는 슬리브 등등으로 전환될 수 있다.

본 발명은 전술한 설명에서 매우 자세히 설명되어졌고, 본 발명의 다양한 교체와 변경은 해당 기술의 당업자들이 명세서를 읽고 이해하므로서 곧 알 수 있을 것이다. 이러한 모든 수정과 변경이 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 한 본 발명에 포함된다.

Claims (13)

1. 유체인입포트(35;89;213)와 유체배출포트(37;215)를 형성하는 하우징수단(17;81;211), 상기 하우징수단(17;81;211)과 결합된 유체 에너지-전환 배출 수단(15;83;205)을 포함하고 내부로 맞물린 링부재(19;93;207)와 상기 링부재(19;93;207)내에 필수적으로 배치되는 외부로 맞물린 스타부재(21;95;209)를 포함하며, 상기 궤도를 그리며 회전하는 운동에 반응하여 팽창(23) 및 수축(25) 유체체적 쳄버를 형성하기 위해 서로 맞물인 상기 스타부재(21;95;209)(상기 링부재에 대해 궤도를 그리며 회전)와 상기 링부재(19;93;207)의 이; 상기 인입포트(35;89;213)와 상기 팽창 유체체적 쳄버(23) 사이 및 상기 수축 유체체적 쳄버(25)와 상기 배출포트(37;215) 사이의 유체연통을 위해 상기 하우징수단(17;81;211)과 상호 작동하는 밸브부재(47;99;101;217); 상기 하우징수단(17;81;211)에 대해 회전 가능하게 지지되는 샤프트수단(29;101;203); 및 상기 스타부재의 궤도 회전운동을 상기 샤프트수단(29;101;203)의 회전운동으로 전달하는 수단을 포함하는 형태의 회전식 유압장치에 있어서,

   (a) 상기 샤프트수단(29;101;203)을 포함하여 상기 궤도 및 회전운동을 전달하는 상기 수단은 인접한 상기 스타부재(21;95;209)에 배치된 터미널부분(31;117;221)을 포함하고;

   (b) 일반적으로 원통형인 중공 커플링부재(63;107;229)는 상기 샤프트수단(29;101;203)의 터미널부분(31,117,221)과 결합되며, 상기 커플링부재(63,107,229)는 스타 단(63a, 107a) 및 샤프트 단(63b, 107b)을 포함하고 상기 샤프트수단(29;101;203)의 축에 대한 움직임 각도에서 그것의 각을 갖고;

   (c) 제1수단(73;113;225;231)은 상기 커플링부재(63;107;229)의 상기 스타 단(63a, 107a)을 상기 스타부재(21;95;209)를 연결하여 그와 함께 궤도를 그리며 운동하게 하고; 및

   (d) 제2수단(77;115;227;233)은 상기 커플링부재(63;107;229)의 상기 샤프트 단(63b, 107b)을 상기 샤프트수단(29;101;203)에 결합하여 상기 커플링부재(63;107;229)의 상기 샤프트 단(63b, 107b)의 회전운동을 상기 샤프트수단으로 전하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브수단은 일반적으로 원통형인 밸브부재(47;217), 상기 샤프트수단(29, 203)과 상기 밸브부재(47;217) 사이에 축 방향으로 배치되는 상기 배출(displacement)수단(15, 205), 모터를 포함하는 상기 장치, 및 모터 출력 샤프트(29;203)를 포함하는 상기 샤프트수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
3. 제2항에 있어서, 중앙개구(33)를 통해 연장되는 상기 출력 샤프트수단(29;203)의 상기 터미널부분(31;221)은 상기 스타부재(21;209)에 의해 형성되고, 상기 밸브부재(47;217)와 회전하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1커플링 수단은 서로 정반대로 배치된 한 쌍의 조치(65;109)를 형성하는 상기 커플링부재(63;107)의 상기 스타단(63a;107a)과, 상기 스타부재에 의해 형성된 중앙개구(33)의 직경을 따라 연장되고 상기 스타부재(21, 95)와 맞물려 구동되는 연장된 제1구동부재(73;113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 중앙개구(33)로 축으로 연장된 상기 샤프트수단(29;97)의 상기 터미널부분(31)은 상기 스타부재(21; 95)에 의해 형성되는데, 상기 터미널부분(31)은 직경으로 연장된 개구(69;103)를 형성하고, 상기 연장된 개구(69;103)를 통해 연장되는 제1구동부재(73;113)는 상기 스타부재(21;95)와 상기 제1연장된 구동부재(73;113)가 상기 터미널부분(31)에 대해 궤도를 그리며 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2커플링수단은 서로 정반대로 배치된 한 쌍의 노치(67;111)를 형성하는 상기 커플링부재(63;107)의 상기 샤프트 단(63b;107b)과, 상기 샤프트수단(29;101)의 상기 터미널부분(31;117)과 맞물려 구동되고 밀접한 간격으로 위치되는 연장된 제2구동수단(77;115)을 포함하는데, 연장된 상기 구동수단(77;115)은 상기 샤프트 단(63b;107b)에 의해 형성된 상기 한 쌍의 노치(67;111)를 관통하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 샤프트수단(29, 101)의 상기 터미널부분(31;117)은 상기 터미널부분(31;117)의 직경을 따라 연장된 개구(71;105)를 형성하는데, 상기 개구(71;105)는 연장된 제2드라이브 부재(77;115)를 수납하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
8. 제1항에 있어서, 일반적으로 원통형인 상기 중공 커플링부재(63;107;229)는 상기 샤프트수단(29;101;203)의 상기 터미널부분(31;221)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 스타부재(95)에 의해 형성된 중앙개구를 통해 연장되는 입력 샤프트(97)를 포함하는 동력 스티어링 장치를 포함하고 상기 샤프트수단은 회전식 추종 밸브부재(101), 상기 스타부재(95)에 인접하여 배치된 위치에서 홀로 커플링부재(107)에 결합되고 상기 입력 샤프트를 감싸는, 일반적으로 원통형인 중공 커플링부재(107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 커플링부재(229)의 상기 스타 단을 상기 스타부재(209)에 결합하는 상기 제1수단은 한 세트의 내부 스플라인(225)을 형성하는 상기 스타부재와 상기 내부 스플라인(225)과 맞물리는 한 세트의 크라운된 외부 스플라인(231)을 형성하는 상기 커플링부재(229)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 내부 스플라인(225)은 스트레이트 스플라인을 포함하고 상기 외부 스플라인(231)은 크라운된 스플라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 커플링부재(229)의 상기 샤프트 단을 상기 샤프트수단(203)에 결합하는 제2수단은 한 세트의 내부 스플라인을 형성하는 상기 커플링부재(229), 및 상기 내부 스플라인(233)과 맞물려 한 세트의 외부 스플라인(227)을 형성하는 샤프트수단(203)의 상기 터미널부분(221)을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 내부 스플라인(233)은 스트레이트 스플라인을 포함하고, 상기 외부 스플라인(227)은 크라운된 스플라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유압장치.