JPH0366515B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧力媒体を用いて回転運動を発生
させるモータに関し、より詳細には、環状に並設
した複数の膨張室を圧力媒体により順次膨張・収
縮させることにより、回転運動を発生させるモー
タに関するものである。

〔従来の技術〕

圧力媒体を用いて回転運動を発生させるモータ
としては、モータのケーシング内に直接圧力媒体
を供給してベーンを回転させるものや、複数のシ
リンダに順次圧力媒体を供給してピストンの押圧
力によりクランクを回転させるものが、一般に知
られている。これらのモータは、ケーシングやシ
リンダを気密する必要があると共に弁を使用する
ため、部品に高精度が要求されるのみならずシー
ル部材が多数必要とされる難点があつた。また、
これらは金属部材を多用するため一般に重量が大
であり、かつ摺動抵抗が大きく低圧作動は困難で
あつた。

そこで、近年、たとえば特公昭53−23899号公
報に記載されているように、袋状部材を環状に並
設し、各袋状部材に圧力媒体を順次供給・排出す
ることにより回転運動を発生させるモータが提案
されている。この構成によれば、モータケーシン
グの気密やシリンダ、弁等が不要となるため、上
記一般モータの難点はある程度解消される。

しかし、上記公報に記載されたモータは、回転
軸線を互いに傾斜させてモータケーシング内に回
転可能に支承された２つの支持円板の間に、弾性
的に変形可能な複数の袋室を周方向に配置すると
いう構成であるため、支持円板やモータケーシン
グの加工や組立に高精度が要求され、また最大発
生トルクが小さいという難点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記従来モータの難点を解消すべく
なされたもので、その目的とするところは、高ト
ルクを発生するのみならず低圧力でも作動が可能
であるモータを提供することにある。

この発明の他の目的は、部品の加工や組立に高
精度が不要であると共に構造が簡単であり、かつ
小型化・軽量化も容易であるモータを提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの目的を達成するためにこの発明が講じ
た技術的手段は、次の通りである。

第１図ないし第３図に見るように、この発明で
は、 ケーシング１と、 当該ケーシング１に回転自在に支持された回転
軸３と、 上記ケーシング１内で上記回転軸３に形成され
たクランク４と、 当該クランク４の外周に回転可能に取り付けら
れた、上記回転軸３の周りを公転するクランクス
リーブ６と、 当該クランクスリーブ６と上記ケーシング１の
側壁との間に、上記クランクスリーブ６の公転軌
道に沿つて配設された少なくとも３つの膨張可能
な袋状部材７と、 当該袋状部材７の各膨張室１１ａ，１１ｂ，１
１ｃに圧力媒体を分配する、上記ケーシング１の
外部に取り付けられた圧力媒体分配装置１０とを
備えている。

上記圧力媒体分配装置１０は、上記各膨張室１
１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ連通する流路１
９ａ，１９ｂ，１９ｃを有するベース１３と、上
記回転軸３に係合して上記回転軸３と共に回転せ
しめられるロータ１４と、当該ロータ１４を上記
ベース１３に向かつて押圧しながら保持するロー
タ押さえ１５とを備えている。

上記ロータ１４は、上記ベース１３及びロータ
押さえ１５に挟持されてこれらと摺動しながら回
転すると共に、圧力媒体の供給用透孔２２ａ及び
排出用透孔２２ｂを設けている。

また、上記ロータ押さえ１５には、圧力媒体の
供給用流路及び排出用流路が設けてあると共に、
上記ベース１３には、上記ロータ１４の摺動面
に、上記流路１９ａ，１９ｂ，１９ｃにそれぞれ
連通する溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けてあ
る。

さらに、上記ロータ１４の供給用透孔２２ａ及
び排出用透孔２２ｂは、上記ロータ１４の回転に
かかわらず常に、上記ロータ押さえ１５の供給用
流路及び排出用流路にそれぞれ連通するように構
成されている一方で、上記ベース１３の溝２１
ａ，２１ｂ，２１ｃとは、上記ロータ１４の回転
に伴つて順次連通するように構成されている。

そして、上記ロータ押さえ１５の供給用流路及
び流路を介して上記各膨張室１１ａ，１１ｂ，１
１ｃに圧力媒体をタイミングをずらせて順次供給
ないし排出し、上記クランクスリーブ６にトルク
を作用させることにより上記回転軸３を回転させ
るようにしている。

〔作用〕

袋状部材７は、クランクスリーブ６とケーシン
グ１の側壁との間において、クランクスリーブ６
の公転軌道に沿つて並列して設けられているの
で、袋状部材７の膨張室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
を圧力媒体によりタイミングをずらせて順次膨
張・伸縮させると、その膨張によつて生じる押圧
力によつて回転軸３に対して偏心しているクラン
クスリーブ６を、ひいてはクランク４を公転させ
ることができる。この公転によつて回転軸３は回
転することになる。

クランクスリーブ６は、クランク４に回転可能
に取り付けてあるので、クランクスリーブ６の公
転の際に公転方向と反対方向に自転することが可
能である。従つて、袋状部材７に対するクランク
スリーブ６の自転方向への移動が相殺され、袋状
部材７との摩擦はほとんど起きず回転軸３の回転
は円滑に行われる。

また、上記圧力媒体分配装置１０には、ロータ
押さえ１５に設けた供給用流路を介して圧力媒体
が供給され、この圧力媒体は、ロータ１４の供給
用透孔２２ａ、ベース１３の摺動面に設けた溝２
１ａ，２１ｂ，２１ｃ、さらにベース１３の流路
１１ａ，１１ｂ，１１ｃを通つて各膨張室１１
ａ，１１ｂ，１１ｃに達する。他方、各膨張室１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ内の圧力媒体は、上記と逆
の過程をたどつて、すなわちベース１３の流路１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ、ベース１３の溝２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ、さらにロータ１４の排出用流路
２２ｂを通つてロータ押さえ１５の排出用流路か
ら外部に排出される。

そこで、ロータ１４が回転すると、ロータ１４
に設けた供給用透孔２２ａと排出用透孔２２ｂ
は、ベース１３の溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃのい
ずれかと順に合致し、圧力媒体は、当該合致した
部分を通つてのみロータ１４を通過することが可
能となる。こうして、ロータ１４の回転に伴つ
て、供給用透孔２２ａ及び排出用透孔２２ｂと各
溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃをつなぐ流路の開閉が
自動的に行われるため、各膨張室１１ａ，１１
ｂ，１１ｃには順に圧力媒体が供給され、また、
各膨張室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ内の圧力媒体は
順に排出されることができる。

〔実施例〕 以下、添付図面に基いてこの発明の実施例を説
明する。

第１図及び第２図において、１は円筒形のケー
シングで、一対の軸受２によつて回転軸３をその
軸心上に回転自在に支持している。この回転軸３
には、ケーシング１の内部において円柱形部材が
偏心して固着されており、これによつてクランク
４を形成している。この円柱形部材は、内部にク
ランク４の軽量化のための複数の透孔４ａを有し
ている。このクランク４の外側面には、一対の軸
受５を介して円筒形のクランクスリーブ６が回転
可能に取り付けてある。

ケーシング１のクランクスリーブ６の側面に対
向する側壁とクランクスリーブ６の間には、３つ
の袋状部材７がケーシング１の軸心周りに等間隔
で配設されている。各袋状部材７は膨張可能であ
り、内部に透孔を有する取付部材８によつてケー
シング１の側壁に取り付けてある。各取付部材８
には、ケーシング１の外部において継手９が取り
付けてある。

１０は圧力媒体分配装置であり、上記各袋状部
材７の膨張室１１ａ，１１ｂ，１１ｃに圧力媒体
を制御しながら分配する役目をするものである。
この分配装置１０は、円筒形のケーシング１２の
基端部をモータのケーシング１の軸心と同心とな
るように固定することにより、取り付けられてい
る。

ケーシング１２の内部には、第３図に最も明瞭
に示されているように、ベース１３、ロータ１４
及びロータ押さえ１５がこの順に積重され、ロー
タ押さえ１５の外側に配した圧縮バネ１６によつ
て押圧されている。この圧縮バネ１６は、ケーシ
ング１２の先端に螺着したキヤツプ１７によつて
保持されている。

ベース１３は厚肉の円板状で、その軸心には透
孔１８が形成されていると共に、その側面には半
経方向に３つの連通孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃが
形成されている。この透孔１８には、ロータ１４
の軸部１４ａが挿通され、各連通孔１９ａ，１９
ｂ，１９ｃにはケーシング１２の外側から継手２
０が螺着されている。ベース１３はさらに、ロー
タ１４と接する側面に上記透孔１８の周りに等間
隔に形成された３つの弧状溝２１ａ，２１ｂ，２
１ｃを有している。各弧状溝２１ａ，２１ｂ，２
１ｃは、底部付近で上記各連通孔１９ａ，１９
ｂ，１９ｃと連通している。

ロータ１４は、軸部１４ａと円板状の本体部１
４ｂから成り、本体部１４ｂは２つの扇形透孔２
２ａ，２２ｂを有している。この扇状透孔２２
ａ，２２ｂは、本体部１４ｂの軸心に対して対称
な位置にあると共に、ロータ１４が回転する際に
ベース１３の弧状溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ上を
移動するようになつている。ロータ１４の本体部
１４ｂは、さらにロータ押さえ１５と接する側面
に扇形透孔２２ａ，２２ｂに連続して窪み２３
ａ，２３ｂを有している。一方の窪み２３ａは、
本体部１４ｂの中心部から扇形透孔２２ａまで、
他方の窪み２３ｂは本体部１４ｂの外周部付近か
ら扇形透孔２２ａまで延びている。

ロータ押さえ１５は厚肉の円板状で、ロータ１
４と反対側の側面に圧力媒体の供給ポート２４と
排出ポート２５が形成されている。また、ロータ
１４側の側面には、その軸心上に透孔２６が形成
されて供給ポート２４と連通し、さらにこの透孔
２６と同心となるように環状溝２７が形成されて
排出ポート２５と連通している。透孔２６は、ロ
ータ１４の中心付近の窪み２３ａの上に位置し、
環状溝２７は外周付近の窪み２３ｂ上を通るよう
に形成されている。

モータのケーシング１に取り付けられた継手９
と分配装置１０のベース１３に取り付けられた継
手２０は、連結管２８により接続されている。ま
た、ロータ１４の軸部１４ａの先端は、回転軸３
とその一端で係合しており、回転軸３の回転に伴
つてロータ１４も回転するようになつている。

次に、以上のように構成したモータの作動状態
について説明する。

まず、供給ポート２４から圧力媒体として圧縮
空気を分配装置１０に供給すると、透孔２６と窪
み２３ｂを介して供給ポート２４と連通している
扇形透孔２２ａより、圧縮空気はベース１３の表
面に到達する。そして、扇形透孔２２ａがベース
１３の弧状溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃの上にあれ
ば、圧縮空気は弧状溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及
び連通孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介し、さらに
連結管２８を通つて膨張室１１ａ，１１ｂ，１１
ｃに分配・供給されることになる。他方、膨張室
１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給された圧縮空気の
排出は、窪み２３ｂと環状溝２７を介して排出ポ
ート２５と連通している扇形透孔２２ａが、弧状
溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ上にあるときに行われ
る。このように、分配装置１０は、ロータ１４が
回転することにより、各膨張室１１ａ，１１ｂ，
１１ｃに順に圧縮空気を個別に分配して供給する
ことができ、また同時に同様にして排出すること
ができるものである。

この分配装置１０の作動について、第４図に基
いてさらに詳細に説明すると、次の通りである。

ロータ１４が第４図ａの位置にあるときは、扇
形透孔２２ａに連通している弧状溝２１ａを通じ
てのみ圧縮空気が供給され、扇形透孔２２ｂに連
通している弧状溝２１ｂを通じてのみ排出され
る。弧状溝２１ｃは、どちらの扇形透孔２２ａ，
２２ｂにも連通していないので、弧状溝２１ｃを
通じては圧縮空気の供給も排出も行われない。こ
のときの膨張室１１ａ，１１ｂ，１１ｃの状態
は、第４図ｅに示されている。すなわち、弧状溝
２１ａに連通している膨張室１１ａは膨張する一
方、弧状溝２１ｂに連通している膨張室１１ｂは
収縮しており、弧状溝２１ｃに連通している膨張
室１１ｃは密閉されている。

この場合、膨張室１１ａの膨張により、クラン
ク４は図上で左斜上方に押圧されると同時に膨張
室１１ｂは収縮するので、クランク４は図中矢印
の方向に公転を始める。クランク４の公転と共に
ロータ１４も回転を始める。

ロータ１４が第４図ｂの位置に移動すると、弧
状溝２１ａと扇形透孔２２ａの連通状態は変化し
ないが、扇形透孔２２ｂは２つの弧状溝２１ｂ，
２１ｃと連通する。従つて、第４図ｆに示されて
いるように、膨張室１１ａに引き続き圧縮空気が
供給され、他の２つの膨張室１１ｂ，１１ｃの圧
縮空気は排出されている。

このとき、クランク４は、膨張室１１ａの膨張
により引き続き公転を続けることができる。

ロータ１４が第４図ｃの位置に移動したときに
は、弧状溝２１ａと扇形透孔２２ａの連通状態が
変化しないのは第４図ｂの場合と同様であるが、
扇形透孔２２ｂは弧状溝２１ｃのみと連通してい
る点が異なつている。この場合、第４図ｇに示さ
れているように、膨張室１１ａは引き続き圧縮空
気が供給されて膨張を続ける一方、膨張室１１ｃ
の圧縮空気は排出されて収縮を続けている。膨張
室１１ｂは密閉されている。

この場合にも、クランク４は膨張室１１ａの膨
張によつて、引き続き公転を続けることができ
る。

ロータ１４がさらに回動して第４図ｄの位置に
移動すると、扇形透孔２２ａは２つの弧状溝２１
ａ，２１ｂに連通し、扇形透孔２２ｂは弧状溝２
１ｃみと連通する。この場合は、第４図ｈに示さ
れているように、膨張室１１ａ，１１ｂに圧縮空
気が供給されているので、膨張室１１ａは引き続
き膨張を続けると共に、膨張室１１ｂも膨張を始
める。膨張室１１ｃは、引き続き収縮している。

この場合には、クランク４は、２つの膨張室１
１ａ，１１ｂの膨張によつてほぼ水平左方向に押
圧されるため、さらに公転を続けることができ
る。

ロータ１４がさらに回転して、扇形透孔２２ａ
が弧状溝２１ｂのみと連通するようになると、第
４図ａと同様の状態となり、以後、上記で説明し
たのと同様にしてクランク４は公転する。このよ
うにして、クランク４ひいては回転軸３が連続回
転することになる。

このようにしてクランク４は公転を行うが、こ
の公転の際にクランク４には袋状部材７との摩擦
によつて公転方向と逆方向に力が作用する。この
力に対処するため、クランク４にはクランクスリ
ーブ６を回転可能に取り付け、公転時にクランク
スリーブ６が自転するようにしてこの力の作用を
最小にしている。

尚、ロータ１４は、ベース１３とロータ押さえ
１５の間で摺動し、かつそれらの間にはシール部
材を設けていないので、その間隙から圧縮空気が
多少漏出する。しかし、ロータ１４、ベース１３
及びロータ押さえ１５の各接触面を可能な限り平
担かつ滑らかにすることにより、漏出量を実際上
支障が生じない程度に抑えることができる。

また、袋状部材７には従来より公知のものを使
用することができるが、この発明には天然ゴム、
合成ゴム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂
等の単体あるいはそれと抗張体との複合体により
製造したものが好ましい。また、袋状部材７を４
つ以上使用しても実施できるのは勿論である。

クランクスリーブ６は、自転しながら公転する
ようにクランク４に取り付けているので、袋状部
材７とクランクスリーブ６との摩擦はほとんど生
じない。しかし、この摩擦をさらに小さくすれ
ば、エネルギー効率を上昇できるのみならず袋状
部材７の耐久性も向上する。そこで、袋状部材７
のクランクスリーブ６との接触面にフツ素シート
等の低摩擦材を貼着するのが好ましい。

さらに、この実施例では、特にクランク４の重
心補正をしていないが、クランク４にバランサを
取り付けたり、クランク４を２つ以上設ける等の
方法により重心補正をすることが好ましい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明は次
のように優れた効果を有するものである。

(a) 圧縮空気等の圧力媒体により膨張室１１ａ，
１１ｂ，１１ｃが膨張することによつて生じる
押圧力の方向とクランクスリーブ６の公転方向
とがほぼ一致するので、この押圧力は直接的に
かつ有効にクランクスリーブ６に作用する。こ
のため、圧力媒体の圧力を高めることによつて
容易に高トルクを発生することができ、また摺
動抵抗がほとんど生じないことと相まつて低圧
力での作動も可能となる。

(b) 圧力媒体は、分配装置１０から袋状部材７に
供給されるのみであるため、ケーシング１の気
密やシリンダ、弁等が不要であり、また高精度
の加工を要する嵌合部材や摺動部材も不要であ
る。従つて、加工や組立が容易であり、かつ構
造も簡単である。

(c) 構造が簡単で特別に精密な部品も不要である
ため、部品を合成樹脂により製作することによ
り小型化・軽量化が容易に行える。

(d) 圧力媒体分配装置１０がケーシング１の外部
に設けてあるので、圧力媒体分配装置１０の補
修作業等の際にケーシング１を分解する必要が
なく、これらの作業が非常に簡単に行える。

(e) ロータ１４を、回転軸３の回転に伴つてベー
ス１３及びロータ押さえ１５と摺動しながら回
転させることにより、ロータ押さえ１５に設け
た供給用流路及び排出用流路を、ロータ１４の
供給用透孔２２ａ及び排出用透孔２２ｂをそれ
ぞれ通つてベース１３の摺動面に設けた溝２１
ａ，２１ｂ，２１ｃと順次連通させるようにし
ているので、溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃを適切
に設けることにより、ロータ１４の供給用透孔
２２ａまたは排出用透孔２２ｂを少なくとも３
つの溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうちの２つに
同時に連通させることが容易にできる。

従つて、回転軸３の回転を円滑に行うことが
できる。

(f) 回転軸３と圧力媒体分配装置１０をまつたく
別個に設けているので、回転軸３はケーシング
１に回転自在に支持するのみでよく、また、圧
力媒体分配装置１０は、ロータ１４が回転軸３
と共に回転するようにしてケーシング１に取り
付けるだけでよい。

従つて、ケーシング１や回転軸３の加工及び
組立が簡単に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るモータの一実施例を
示す縦断面説明図。第２図は、第１図におけるＡ
−Ａ線に沿つた断面図。第３図は、分配装置の主
要部を示す分解斜視図。第４図は、この発明に係
るモータの作動原理を示す説明図で、(a)〜(d)はロ
ータの位置の変化に応じて圧力媒体の各膨張室へ
の分配が変化する状態を示し、(e)〜(h)は上記(a)〜
(d)のロータの位置の変化に応じて各袋状部材が膨
張ないし収縮し、回転運動が発生する状態を示
す。 １……ケーシング、３……回転軸、４……クラ
ンク、６……クランクスリーブ、７……袋状部
材、１０……圧力媒体分配装置、１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ……膨張室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング１と、 当該ケーシング１に回転自在に支持された回転
   軸３と、 上記ケーシング１内で上記回転軸３に形成され
   たクランク４と、 当該クランク４の外周に回転可能に取り付けら
   れた、上記回転軸３の周りを公転するクランクス
   リーブ６と、 当該クランクスリーブ６と上記ケーシング１の
   側壁との間に、上記クランクスリーブ６の公転軌
   道に沿つて配設された少なくとも３つの膨張可能
   な袋状部材７と、 当該袋状部材７の各膨張室１１ａ，１１ｂ，１
   １ｃに圧力媒体を分配する、上記ケーシング１の
   外部に取り付けられた圧力媒体分配装置１０とを
   備えて成り、 上記圧力媒体分配装置１０は、上記各膨張室１
   １ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ連通する流路１
   ９ａ，１９ｂ，１９ｃを有するベース１３と、上
   記回転軸３に係合して上記回転軸３と共に回転せ
   しめられるロータ１４と、当該ロータ１４を上記
   ベース１３に向かつて押圧しながら保持するロー
   タ押さえ１５とを備えており、 上記ロータ１４は、上記ベース１３及びロータ
   押さえ１５に挟持されてこれらと摺動しながら回
   転すると共に、圧力媒体の供給用透孔２２ａ及び
   排出用透孔２２ｂを設けており、 また、上記ロータ押さえ１５には、圧力媒体の
   供給用流路及び排出用流路が設けてあると共に、
   上記ベース１３には、上記ロータ１４の摺動面
   に、上記流路１９ａ，１９ｂ，１９ｃにそれぞれ
   連通する溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けてあ
   り、 さらに、上記ロータ１４の供給用透孔２２ａ及
   び排出用透孔２２ｂは、上記ロータ１４の回転に
   かかわらず常に、上記ロータ押さえ１５の供給用
   流路及び排出用流路にそれぞれ連通するように構
   成されている一方で、上記ベース１３の溝２１
   ａ，２１ｂ，２１ｃとは、上記ロータ１４の回転
   に伴つて順次連通するように構成されており、 こうして、上記ロータ押さえ１５の供給用流路
   及び流路を介して上記各膨張室１１ａ，１１ｂ，
   １１ｃに圧力媒体をタイミングをずらせて順次供
   給ないし排出し、上記クランクスリーブ６にトル
   クを作用させることにより上記回転軸３を回転さ
   せるようにしていることを特徴とする、圧力媒体
   を用いて回転運動を発生させるモータ。