JPH0261636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトロコイド型油圧装置に係り、より詳
しくは、ロータの形状にトロコイド曲線を利用し
たトロコイドポンプ又はモータ等のトロコイド型
油圧装置に関するものである。

ロータ形状にトロコイド曲線を利用した、いわ
ゆるトロコイドポンプ等は従来から知られてお
り、例えば全油圧式動力舵取装置の計量モータ等
として用いられている。（実開昭55―85363，実開
昭55―87865）。このようなトロコイドポンプ又は
モータは、円周方向等間隔に設けられた複数の円
弧状歯部を有するステータと、このステータの歯
部の数よりも１個少ない歯先を有するロータとか
ら構成され、ステータの内部でロータを噛合せつ
つ回転させることにより、ステータの各歯部とロ
ータの各歯先とによつて区画される空間部の容積
が変化することを利用したものである。

これらロータ１およびステータ２の形状がどの
ようにして決定されるかについて、第１図および
第２図により説明すると、基礎円Ａ、転円Ｂのそ
れぞれの半径をａ，ｂとし、又、ステータ２の円
弧歯形半径をＲ、周上の円弧数をＮ、円弧中心点
のピツチ円径をＤとし、転円Ｂが基礎円Ａ上を滑
ることなく転がる時、転円Ｂの中心から離心量ｅ
離れた転円上の固定点の描く軌跡がトロコイド曲
線Ｔであり、この曲線Ｔ上に中心を置く半径Ｒの
円群の作る包絡線がロータ１の形状となる。ロー
タ１の中心を原点とする時、形状座標Ｐ（ｘ，ｙ）
は次式により算出することが出来る。

Ｎ＝ａ／ｂ＋１ ｃ＝ａ＋ｂ ψ：パラメータ （0゜〜360゜） 以上より得られる理論上のロータ１とステータ
２との間隙δは零であり、実用上は滑らかな回転
をさせるために僅かの間隙を設けなければならな
い。この間隙を設けるために、従来は経験上から
以下に示すような方法がとられていた。

イ ロータを相似的に縮少する。

ロ ロータ歯先を円弧形状に中心方向へ間隙量オ
フセツトする。（第３図参照） ハ ロータ歯面部を中心方向に一律オフセツトす
る。（第４図参照） ニ ステータのピツチ円径を大きくする。（第５
図参照） しかしながら、ロータの円滑な回転を許容する
ために上述のような手段をとつた場合、ロータの
回転に伴なつて上記間隙が変化し、容積増加側と
減少側との境界における間隙に60〜80％もの変化
率が生じ、内部洩れを増大させ効率を低下させる
要因となつていた。さらに、ロータの歯形修正を
した場合には、境界点Ｐ（第３，４図参照）にお
いて、接触圧の増大及び相対すべりの不連続等に
より局部摩耗を生じ、耐久性を低下させるという
欠点をも生じていた。

本発明は、以上のような欠点に鑑みなされたも
ので、ロータが、ステータ内での回転時にステー
タの円弧状歯部と噛合つて回転力を受ける噛合領
域と、ステータの各円弧状歯部とロータの歯形に
より画成される各空間のうち容積増加側と減少側
との境界をシールするシール領域と、これら噛合
領域とシール領域との中間にあつて噛合およびシ
ールの両機能を順次おこなう中立領域の３つの領
域から構成されていることに着目し、これら各領
域を、ステータと間隙零の状態で噛合う理論上の
ロータ形状に対して、噛合領域は略同一形状と
し、シール領域では略一定量その法線方向に縮少
した形状とし、中立領域では上記両領域間で順次
曲率を変えることにより、一つの連続したトロコ
イド歯形となるよう構成することにより、内部洩
れを減少させ効率の良い、しかも耐久性の向上し
たトロコイド型油圧装置を提供するものである。

以下、図示実施例に基づいて本発明を説明す
る。第６図は本発明の一実施例に係るトロコイド
型油圧装置を計量モータとして適用した全油圧式
動力舵取装置の一例を示すものであり、ケーシン
グ１１内にはコントロールバルブ１２を構成する
筒状の外側弁部材１３が回転自在に軸支され、こ
の外側弁部材１３内には内側弁部材１４が回転自
在に軸支されている。両弁部材１３，１４は内側
弁部材１４に穿設した円周方向の長穴を貫通させ
て外側弁部材１３に連結したピン１５によつて相
互に所定角度範囲だけ回転できるよう連結され、
かつ、両弁部材１３，１４は通常は図示しないば
ねにより相互に回転し得る範囲の中間位置、すな
わち中立位置に保持されている。上記内側弁部材
１４は舵取ハンドル１６に連動され、外側弁部材
１３は上記ピン１５および自在継手１７を介して
計量モータ１８のロータ１９に一体的に回転する
よう連結されている。

上記コントロールバルブ１２の構成について
は、周知であるのでその説明は省略するが、この
コントロールバルブ１２の作動により流体回路を
切換えてオイルポンプ２０からの圧油を計量モー
タ１８に供給している。そして、この計量モータ
１８により、上記舵取ハンドル１６の操作量に応
じた油量を計量してその油量をパワーシリンダ２
１に供給し、このパワーシリンダ２１の作動によ
り、上記計量した油量すなわち舵取ハンドル１６
の操作量に応じて操向車輪を転向させるようにな
つている。

ここで、計量モータ１８を構成するロータ１９
とステータ２２の形状について詳細に説明する。
第７図に示すように、ステータ２２には円周方向
等間隔に７個の円弧状歯部２３とこれら各歯部２
３間に形成される凹部２４とを有している。一
方、ロータ１９は上記ステータ２２の円弧状歯部
２３の数よりも１個少ない６個の歯先２５とこれ
ら歯先２５間に形成された凹面部２６とを有して
おり、このロータ１９形状は上述した(1)式によつ
て算出されるトロコイド歯形によつて構成されて
いる。

そして、本実施例では、ロータ１９がステータ
２２に対して円滑な回転を可能とするために、理
論上のロータ形状に対して以下のような変更を加
えている。先ずその検討の過程について説明する
と、第１にロータの形状を算出する(1)式から明ら
かなように、トロコイド曲線の性質上式中のパラ
メータを変えることによつて種々のロータ形状を
得ることができる。又、適切な形状が諸元変更で
得られるとするならば、歯形として曲率、相対的
スベリ等において連続性が得られる為、性能向上
が達成される結果となる。第２に、ステータとロ
ータの相対的動きを解明した結果、ステータとの
間隙が零であるロータの歯形は、機能上３つの領
域から構成されていることが明らかになつた。
（第８図参照）すなわち、その１は、ステータに
対してロータを回転させる力を加えたときに、ロ
ータが歯車としてステータと噛合し、この接触点
において有効な作用・反作用の力関係が成立して
ロータを回転させる領域Ｍ（以下噛合領域とよ
ぶ）、その２は、ロータの回転に際し、ロータと
ステータ間に画成された各空間のうち容積増加側
と減少側との境界をシールする領域Ｓ（以下シー
ル領域）、その３は、上記２つの領域の間で、順
次その両者の役割りを変えつつ果たす領域であつ
て、論理上ステータとの干渉が生じなければいか
なる形状でもとることができる部分Ｎ（以下中立
領域）である。そこで、上述の極部摩耗の問題を
無視するならば、歯形修正の方法として、噛合領
域はそのままで、シール領域はその法線方向に所
要の間隙量縮少し、これら両領域における歯面間
の差を中立領域で連結すれば良いことが解つた。

上記第１および第２の着眼点から、本実施例に
おけるロータ１９の形状を第９図に示すように構
成した。ここで、上記噛合領域Ｍと中立領域Ｎと
の境界を噛合境界点Pm、中立領域Ｎとシール領
域Ｓとの境界をシール境界点Ps、そして、上記
噛合領域Ｍ内にあつてステータ２２の凹部２４の
２分線とロータ１９の歯先２５の２分線とが一致
する状態でロータ１９とステータ２２とが接触す
る点（第１０図参照）、すなわち、ロータ１９の
歯先２５が両面でステータ２２と接触する点を落
込み点Pdとすると、ロータ１９の形状を、ステ
ータとの間隙が零の状態で噛合う理論上のロータ
１形状（第２図参照）に対して、シール領域Ｓに
おいては法線方向に略一定の間隙が得られるよう
形状・寸法を縮少し、シール境界点Psから中立
領域Ｎさらに噛合領域Ｍへと向かつて順次曲率を
変化させ、噛合境界点Pmと落込み点Pdの間の一
点Prにおいて理論形状に一致させ、噛合領域Ｍ
の他の部分M′は実質上同形・同寸法となるよう
に適切な諸元を選定して第(1)式で得られる一つの
連続なトロコイド歯形としたものである。尚、理
論形状に対して形状を変化させ始める点を噛合境
界点Pmと落込み点Pdの間の一点Prとしたのは、
ロータ１９の円滑な回転を可能にするとともに、
歯車としての噛合によつて回転力を確実に伝達さ
せるためである。

このようにして得たロータを備えたトロコイド
ポンプ又はモータについて、ロータの回転に伴な
う間隙の変動率を計算すると、その値は１〜３％
であり、従来装置における変動率60〜80％に対し
て著しく小さく、内部洩れによる効率低下を極め
て僅かなものとすることができる。又、ロータの
歯形が一つの連続的なトロコイド歯形で構成され
ているので、従来の如く不連続な局点がないた
め、耐久性も大巾に向上させることができる。さ
らに、このようなトロコイド型油圧装置を動力舵
取装置に適用すれば、内部洩れがなく効率の高
い、又耐久性の向上した全油圧式の動力舵取装置
を得ることができる。

以上述べたように本発明によれば、ロータとス
テータとの間隙を極めて小さく、かつ一定に保つ
ことができるので、内部洩れを減少させて効率の
向上を図ることができ、しかも、ロータの形状が
歯形修正のない一つの連続なトロコイド歯形であ
るため、局部摩耗をなくし耐久性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はトロコイドポンプ又はモ
ータを構成するロータおよびステータの理論形状
を説明する説明図、第３図ａ、第４図ａおよび第
５図はロータ形状を修正する従来の方法を示す説
明図であり、第３図ｂおよび第４図ｂは各ａ図の
部分拡大図、第６図は本発明の一実施例に係るト
ロコイド型油圧装置を適用した動力舵取装置を示
す縦断面図、第７図は第６図の―線に沿う断
面図、第８図はロータの各領域を示す説明図、第
９図ａは本発明の一実施例に係るトロコイド型油
圧装置のロータ形状を示す説明図、第９図ｂは同
図ａのＡ―Ｂ間を拡大して示す図、第１０図はロ
ータの落込み点を示す説明図である。 １９：ロータ、２２：ステータ、Ｍ：ロータの
噛合領域、Ｎ：ロータの中立領域、Ｓ：ロータの
シール領域、Pm：噛合境界点、Ps：シール境界
点、Pd：落込点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円周方向等間隔に形成された複数の円弧状歯
   部とこれら各歯部間に位置する凹部とを有するス
   テータと、このステータ内で上記円弧状歯部と噛
   合いつつ回転するトロコイド歯形から成るロータ
   とを備え、このロータは、上記ステータ内での回
   転時にステータの円弧状歯部と噛合つて回転力を
   受ける噛合領域と、ステータの各円弧状歯部とロ
   ータの歯形により画成される各空間のうち容積増
   加側と減少側との境界をシールするシール領域
   と、これら噛合領域とシール領域との中間にあつ
   て噛合およびシールの両機能を順次おこなう中立
   領域の３つの領域から構成されているトロコイド
   型油圧装置において、上記噛合領域と中立領域と
   の境界を噛合境界点、中立領域とシール領域との
   境界をシール境界点、上記噛合領域内にあつてス
   テータの凹部の２分線とロータの歯先の２分線と
   が一致する状態でのロータとステータとが接触す
   る点を落込み点とした場合に、上記ロータの形状
   を、ステータと間隙零の状態で噛合う理論上のロ
   ータ形状に対して、シール領域では略一定量その
   法線方向に縮少した形状とし、シール境界点から
   上記噛合境界点と落込点との中間の位置に至る迄
   順次その曲率を変え、噛合領域のその他の部分は
   略同一形状として、一つの連続したトロコイド歯
   形となるよう構成したことを特徴とするトロコイ
   ド型油圧装置。