JPH04276184A

JPH04276184A - 回転流体圧力装置

Info

Publication number: JPH04276184A
Application number: JP3343908A
Authority: JP
Inventors: Sohan L Uppal; ソハン　レイル　アッパル
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1990-12-26
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1992-10-01
Also published as: US5100310A; EP0492348A1

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】

【０００１】

【産業上に利用分野】本発明は、低速高トルクジェロー
タモータ等の回転流体圧力装置、特にそのようなモータ
用の新規な弁駆動構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明に係る形式の低速高トルクジェロ
ータモータは、弁の形式から、一般的に「スプール弁」
形モータと「ディスク弁」形モータとに分類される。こ
こで用いる「スプール弁」とは、スプール弁の円筒形外
表面と、それを包囲しているハウジングの隣接内側円筒
形表面との間に弁作用が発生するほぼ円筒形の弁部材の
ことである。「ディスク弁」とは、ディスク弁の（回転
軸線に直交する方向の）横方向表面と隣接の横方向表面
との間に弁作用が発生するほぼディスク形の弁部材のこ
とである。

【０００３】本発明は、スプール弁形及びディスク弁形
ジェロータモータのいずれにも用いることができるが、
スプール弁形モータに用いた時に特に好都合であり、こ
こではその場合について説明する。

【０００４】スプール弁構造は、比較的小型のジェロー
タモータに、特にモータの横断面形状をできる限り小さ
くしたい場合に用いるのに特に適している。市販の最も
一般的なスプール弁モータの構造は、スプール弁が出力
軸と一体に形成されており、従ってジェロータの「前方
」に位置しているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この特殊な構造の１つ
の欠点は、スプール弁の壁が必然的に相当に薄くなり、
２，０００ＰＳＩ程度の圧力でモータの体積効率を低下
させるほどにスプール弁が半径方向に収縮することであ
る。

【０００６】公知の別の構造は、スプール弁がジェロー
タの「後方」に配置されたものであるが、半径方向収縮
の問題及びそれに付随した体積効率の低下を避けるため
にスプール弁の壁厚が相当に増大している。しかし、そ
のような構造においては、ジェロータの星形部材の軌道
回転運動をスプール弁の回転運動として伝達する公知の
方法では、モータの構造が相当に複雑化するか、モータ
の軸方向長さが増加することになる。

【０００７】このような事情に鑑みて、本発明は、小型
モータにディスプレースメント機構としてのローラジェ
ロータを適用可能にし、かつジェロータモータ構造の全
体長さを抑えて小型化を図った回転流体圧力装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、流体入口手段及び流体出口手段を設けたハ
ウジング手段と、ハウジング手段に連結されて内歯付き
リング部材及び該リング部材内に偏心配置された外歯付
き星形部材を設けた流体エネルギ変換ディスプレースメ
ント手段とを有する形式の回転流体圧力装置であって、
星形部材はリング部材に対して軌道回転するようになっ
ており、リング部材の歯と星形部材の歯とが噛み合って
、軌道回転運動に対応して膨張及び収縮流体体積室を形
成するようになっている。

【０００９】弁手段はハウジング手段と協働して、流体
入口手段と膨張流体体積室との間、及び収縮流体体積室
と流体出口手段との間を流体連通する。入出力手段が設
けられており、また星形部材の回転運動を入出力軸手段
に伝達する手段が設けられている。弁手段は、入出力軸
手段とは反対側のディスプレースメント手段の側部に星
形部材の回転速度で回転する弁部材を設けている。弁駆
動軸は、弁部材と係合している弁端部と、純粋に回転運
動をする部材の一部と係合している軸端部とを備えてい
る。

【００１０】本装置は、星形部材の回転運動を伝達する
手段が、星形部材の軌道回転運動を入出力軸手段の回転
運動として伝達することができる細長い中空のユニバー
サル軸を有していることを特徴としている。

【００１１】

【作用】弁駆動軸は部分的に中空の細長いユニバーサル
軸内に配置され、それから軸方向に突出すため、ジェロ
ータモータの全体長さを抑えることができ、星形部材の
軌道回転運動は、このユニバーサル軸（６９）を介して
出力軸（２９）に伝達され、出力軸の回転をスプール弁
（５１）の回転として伝達できるようにしている。

【００１２】

【実施例】次に添付の図面を参照しながら説明するが、
これらは本発明を制限するものではない。図１は、本発
明に従って作製された低速高トルクジェロータモータを
示しており、これは特に「ミニモータ」として、すなわ
ち全体寸法が比較的小さいモータとして使用するのに適
している。

【００１３】図１に示されているジェロータモータは、
複数の部分を複数のボルト１１等で互いに固着して構成
されている。モータには軸支持ケーシング１３と、ウェ
アプレート１５と、ジェロータディスプレースメント機
構１７と、弁ハウジング部１９とが設けられている。

【００１４】ジェロータ機構１７は公知であって、本発
明の譲受人に譲渡されている米国特許第４，５３３，３
０２号明細書に記載されており、ここでは簡単に説明す
るだけとする。すなわち、ジェロータ機構１７は、内歯
付きのリング部材２１と、このリング部材２１内に偏心
配置された外歯付きの星形部材２３とを有している。本
実施例では、星形部材２３がリング部材２１に対して軌
道回転運動し、この軌道回転運動によって、複数の膨張
及び収縮流体体積室２５が形成される。本発明の本質的
特徴ではないが、リング部材２１に複数のほぼ円筒形の
ローラ２７を設けて、これによってリング部材２１の内
歯を構成することが好ましいと考えられる。

【００１５】さらに、主に図１を参照しながら説明する
と、モータには出力軸２９が設けられており、軸支持ケ
ーシング１３内に回転可能に支持されている。本装置を
ポンプとして使用する場合、この軸２９が入力軸として
機能する。出力軸２９と一体状にほぼ円筒形部分３１が
形成されており、これは軸支持ケーシング１３に形成さ
れた内孔３３内に軸支されている。円筒形部分３１の前
肩部に隣接してスラスト軸受アセンブリ３５が設けられ
ており、さらに、これに隣接した位置で出力軸２９と軸
支持ケーシング１３との間に軸シールアセンブリ３７が
設けられている。出力軸２９にドリル加工された半径方
向孔３９を介してスラスト軸受アセンブリに潤滑剤が送
られる。

【００１６】次に、主に図１及び２を参照しながら説明
すると、弁ハウジング部１９には、入口ポート４１、出
口ポート（図２だけに示されている）及びケースドレイ
ンポート４５が設けられている。弁ハウジング部１９に
は、入口ポート４１から弁ハウジング部１９の弁孔４９
まで延在している圧力通路４７が形成されている。弁孔
４９内にスプール弁部材５１が回転可能に配置されてい
る。

【００１７】当業者には公知のように、スプール弁部材
５１には、圧力通路４７を介して入口ポート４１に連通
している前円周溝５３と、通路（図１には示されていな
い）を介して出口ポート４３に流体連通している後円周
溝５５とが設けられている。

【００１８】スプール弁部材５１にはさらに、前溝５３
と連通した複数の前軸方向スロット５７と、後溝５５と
連通した複数の後軸方向スロット５９とが設けられてい
る。軸方向スロット５７及び５９は、スプール弁５１の
外周に沿って互い違いに交互に配置されている。弁ハウ
ジング部１９には複数の整流通路６１が設けられており
、その各々は流体体積室２５の１つに開放連通している
。

【００１９】従って、本実施例では、５つの体積室２５
が設けられているので、当業者には公知の理由から５つ
の整流通路６１、４つの前軸方向スロット５７及び４つ
の後軸方向スロット５９が設けられている。

【００２０】さらに、主に図１を参照しながら説明する
と、本発明は特に、スプール弁５１が比較的中実である
、すなわち所定の圧力レベルでモータを作動させてもス
プールに重大なつぶれが発生しないように十分な半径方
向厚さを有しているモータに使用するのに適している。ここで使用する「つぶれ」とは、弁孔４９とスプール弁
５１の外表面との間に相当な流体漏れが生じ、このため
に装置の体積効率が低減するほどに大きくスプール弁５
１の外径が減少することを意味する。

【００２１】スプール弁５１には軸方向通路６３が形成
されているが、モータが作動する所定圧力に対応させて
、スプール弁に重大なつぶれが発生しないように軸方向
通路６３の直径が選択されているので、スプール弁５１
は「比較的中実」であると考えられる。軸方向通路６３
の主な機能は、モータの内部（ケースドレイン領域）の
いずれかから漏れた流体をケースドレインポート４５へ
送ることである。ソハン（Ｓｏｈａｎ）　Ｌ．アッパル
（Ｕｐｐａｌ）　が１９８９年４月２４日付けで提出し
た「低速高トルクジェロータモータ及びそのための改良
形弁装置」と題する米国同時継続出願第３４２，４２４
号を参照されたい。

【００２２】次に、図１と共に図４を参照しながら、本
発明の弁駆動構造について説明する。出力軸２９の円筒
形部分３１に１組の内側直線スプライン６５が設けられ
ており、それと噛み合うように１組の外側クラウンスプ
ライン６７が、「ユニバーサル」軸として機能する主駆
動軸６７の前端部に形成されている。

【００２３】ここで主駆動軸６７に用いた「ユニバーサ
ル」とは、軌道回転運動を回転運動だけにして、または
その逆に伝達できる軸を表している。主駆動軸６９の後
端部には別組の外側クラウンスプライン７１が設けられ
ており、星形部材２３の内側の周囲に形成された１組の
内側直線スプライン７３と噛み合っている。

【００２４】本実施例では、リング部材２１に５つのロ
ーラ２７（内歯）が設けられており、星形部材２３に４
つの外歯が設けられている。従って、星形部材２３の４
回の軌道運動によって、それが完全に１回転し、また主
駆動軸６９及び出力軸２９が完全に１回転する。

【００２５】星形部材２３及び出力軸２９からスプール
弁５１へ回転運動を伝達するための弁駆動構造を提供す
ることが、本発明の重要な特徴である。また、スプール
弁５１がジェロータ１７に隣接した位置にある時にその
ような回転運動を伝達するための構造を提供することも
、本発明の重要な特徴である。スプール弁５１が出力軸
２９とは反対側のジェロータ１７の側部に隣接した位置
にある時にそのような回転運動を伝達するための構造を
提供することも、本発明のさらなる重要な特徴である。図４からわかるように、本実施例の特別な設計では、公
知の従来形弁駆動装置のいずれかを用いて、軌道回転星
形部材２３からの回転運動をスプール弁５１に伝達する
手段を設けるための余地が軸方向及び半径方向のいずれ
にもほとんどない。

【００２６】本発明によれば、主駆動軸６９は細長い中
空部材であって、ほぼ円筒形の内孔部分７５とテーパ状
内孔部分７７を備えており、それの機能については後述
する。駆動軸６９は、弁駆動軸７９を収容するために中
空になっており、弁駆動軸７９は駆動軸６９の内孔部分
７５及び７７内に収容されているが、駆動軸６９よりも
軸方向に前方（図１及び図４の右側）及び後方（図１及
び図４の左側）の両方へ突出している。

【００２７】弁駆動軸７９の前軸端部８１は、出力軸２
９に形成された開口８３にはめ込まれている。同様に、
弁駆動軸７９の後弁端部８５は、スプール弁５１に形成
された開口８７にはめ込まれている。

【００２８】図５に示されているように、本実施例では
弁駆動軸７９の軸端部８１の断面がほぼ正方形であり、
開口８３も正方形であって、軸端部８１が開口８３に締
まりばめされている。本実施例では、開口８３にさらに
４つの円弧形の油通路８８が設けられて、潤滑流体がケ
ースドレイン領域から軸端部８１、内孔３９を通って軸
受３５へ送られるようにしている。

【００２９】製造しやすくするため、弁端部８５は軸端
部８１と形状及び断面を同じにすることができるが、こ
れは本発明の本質的特徴ではない。軸端部８１の断面が
正方形である例が示されているが、所望の機能を実行で
きる、すなわち出力軸２９の回転運動（及び比較的小量
のトルク）をスプール弁５１に伝達できる形状であれば
、様々な他の形状を用いることができ、それらの形状は
本発明の範囲内にあるものと見なされる。好ましくは、
開口８３及び８７をほぼ同じ横断面形状とし、軸端部８
１及び弁端部８５もほぼ同じ横断面形状にする。その場
合、弁駆動軸７９は「可逆形」となる、すなわち軸７９
のいずれの端部を開口８３及び８７のいずれにはめ込ん
でもよく、装置の組付けが簡単になる。

【００３０】また、出力軸２９の１回転によってスプー
ル弁５１がほぼ１回転できるように、軸端部８１と開口
８３との間、及び弁端部８５と開口８７との間のはめ合
わせを妥当な製造公差の範囲内で密着嵌合させることが
重要である。図１及び図４では、わかりやすくするため
に軸端部８１と開口８３との間、及び弁端部８５と開口
８７との間の隙間が誇張して示されている。当業者には
公知のように、「タイミング」すなわちスプール弁５１
及び星形部材２３の相対位置を正確にすることが重要で
ある。摩耗や軸の「ワインド・アップ」等によってタイ
ミングが幾分不正確になると、モータの体積効率に重大
な影響が出る。

【００３１】さらに図４を参照しながら説明すると、半
径方向に必要な空間が大きい偏心配置された部材ではな
く、出力軸２９及びスプール弁５１の回転軸と同心的に
配置された部材だけによって出力軸２９からスプール弁
５１への駆動が行われるので、本発明の弁駆動構造は比
較的小型のモータに使用するのに理想的であることがわ
かる。

【００３２】また、星形部材２３からスプール弁５１へ
の駆動に対して、モータ構造の軸方向長さを増加させた
り、スプール弁５１を星形部材２３に隣接して配置する
ことを妨げる部材を設ける必要がないことも、本発明の
特別な利点である。

【００３３】主駆動軸６９の前端部は純粋な回転運動を
行うので、内孔部分７５はほぼ円筒形にすることができ
ることに注意する必要がある。しかし、主駆動軸６９の
後端部は軌道運動と回転運動とを組み合わせて行うので
、主駆動軸６９と弁駆動軸７９との間の干渉を防止する
ため、内孔部分７７にテーパを付けることが好ましい。

【００３４】次に図６及び図７を参照しながら、本発明
の他の実施例を説明するが、図４の実施例と同一の部材
には同一番号が付けられており、追加された部材は「１
００」以上の参照番号で示されている。

【００３５】軸端部８１を収容するための正方形の開口
は、適当なタイミングを得るためにできる限り正確であ
ることが必要であるが、その開口を軸２９に設ける必要
性をなくすことが、図６及び図７の実施例の目的である
。

【００３６】代わりに、円筒形部分３１に形成された内
側スプライン６５と適切に締まりばめ状態でスプライン
係合するように配置された複数の外側スプライン１０３
を設けたインサート部材１０１が設けられている。イン
サート部材１０１に正方形の開口１０５が設けられてい
るが、部材１０１の軸方向長さが比較的短く、また開口
１０５は図４の実施例の開口８３のような「盲」孔では
ないので、開口１０５を必要な精度に形成することが容
易になる。

【００３７】図８は、本発明のさらに別の変更実施例を
示している。図８の実施例は、図４及び６の実施例とは
概念的に幾分異なっており、弁駆動軸７９の軸端部８１
が出力軸２９内に入っておらず、回転運動だけを行う主
駆動軸６９の前端部にはめ込まれている。図８の実施例
では、主駆動軸６９に複数の内側突起１０７が設けられ
ており、これらが協働して形成した正方形の開口に、弁
駆動軸７９の軸端部８１がはめ込まれる。図８の実施例
の軸端部８１はほぼ正方形の断面であるが、４辺の各々
にピーク部分１０９が設けられ、４つのピーク部分１０
９が協働して、突起１０７によって形成された正方形に
締まりばめされる正方形を形成している。図８の実施例
は、図４の実施例の開口８３、または図６の実施例のイ
ンサート部材１０１を設けるための軸方向の空間が不十
分である装置に特に好都合であることは、当業者には明
らかであろう。

【００３８】以上に本発明の好適な実施例を説明してき
たが、本説明を読んで理解すれば、当業者であれば様々
な変更及び変化を考えることができると思われる。その
ような変更及び変化は、本発明の精神の範囲内であれば
、本発明に含まれる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ジェロータの星形部材
からの回転運動を回転弁部材に伝達する手段が細長い中
空のユニバーサル軸であるため、弁駆動軸をこの軸内に
収容することにより、ジェロータモータの全体長さを抑
えて装置の小型化を図ることができる。

【００４０】また、ローラジェロータは低速時及び始動
ー停止状態で特に優れた性能を示すことから、小型モー
タ内のディスプレースメント機構として最適な作動を呈
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による低速高トルクジェロータモータの
軸方向断面図である。

【図２】図１のモータの左端部の端面図である。

【図３】図１の３ー３線に沿った幾分縮小した横断面図
である。

【図４】図１と同様な本発明の弁駆動構造を示す拡大部
分軸方向断面図である。

【図５】図４の５ー５線に沿った図４と同一縮尺の横断
面図である。

【図６】図４とほぼ同様な本発明の他の実施例を示す部
分軸方向断面図である。

【図７】図６の７ー７線に沿ったほぼ同一縮尺の横断面
図である。

【図８】図６と同様な本発明の別の変更実施例を示す拡
大部分軸方向断面図である。

【符号の説明】

１７　　ジェロータディスプレースメント機構２１　　
リング部材２３　　星形部材２５　　流体体積室２９　　出力軸５１　　スプール弁６９　　主駆動軸７９　　弁駆動軸８１　　軸端部８５　　弁端部１０１　　インサート部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　流体入口手段（４１）及び流体出口手
段（４３）を設けたハウジング手段（１３、１９）　と
、前記ハウジング手段に連結されて内歯付きリング部材
（２１）及び該リング部材内に偏心配置された外歯付き
星形部材（２３）を設けた流体エネルギ変換ディスプレ
ースメント手段（１７）とを備え、前記星形部材は前記
リング部材に対して軌道回転し、前記リング部材の歯と
星形部材の歯とが噛み合って、前記軌道回転運動に対応
して膨張及び収縮流体体積室（２５）を形成するように
なっており、さらに、前記ハウジング手段と協働して、
前記流体入口手段と膨張流体体積室との間、及び前記収
縮流体体積室と流体出口手段との間を流体連通する弁手
段（５１）と、入出力手段（２９）、及び前記星形部材
の回転運動を前記入出力軸手段に伝達する手段とを有し
ており、前記弁手段は、前記星形部材の回転速度で回転
する弁部材（５１）を前記入出力軸手段とは反対側の前
記ディスプレースメント手段（１７）の側部に設けてい
る形式の回転流体圧力装置であって、（ａ）前記星形部
材（２３）の回転運動を伝達する前記手段は、前記星形
部材の軌道回転運動を前記入出力軸手段（２９）の回転
運動に伝達するように作動する、細長い中空のユニバー
サル軸（６９）を有し、（ｂ）弁駆動軸（７９）が、少
なくとも部分的に前記中空のユニバーサル軸（６９）内
に配置されかつ軸方向に突出して、前記弁部材（５１）
と係合している弁端部（８５）と、純粋に回転運動をす
る部材（２９；６９；１０１）　の一部と係合している
軸端部（８１）とを備えて、前記回転運動を前記弁部材
の回転として伝達するようにしたことを特徴とする回転
流体圧力装置。
【請求項２】　　前記弁部材（５１）は、外側円周表面
上に弁通路（５７、５９）　を形成したスプール弁部材
であることを特徴とする請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項３】　　前記弁部材（５１）は、前記ディスプ
レースメント手段（１７）に軸方向に隣接して配置され
ていることを特徴とする請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項４】　　前記弁部材（５１）は比較的中実であ
って、前記弁部材は所定の流体圧力の力に耐えて、実質
的に半径方向のつぶれを生じさせないようにしたことを
特徴とする請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項５】　　前記弁部材（５１）に入口弁通路（５
７）及び出口弁通路（５９）が設けられており、前記入
口及び出口弁通路は外側円筒表面回りに互い違いに交互
に配置されていることを特徴とする請求項３の回転流体
圧力装置。
【請求項６】　　前記細長い中空ユニバーサル軸（６９
）は、前記星形部材に形成された対応の１組の内側スプ
ライン（７３）と噛み合った第１組の外側スプライン（
７１）と、前記入出力軸手段（２９）に形成された対応
の１組の内側スプライン（６５）と噛み合った第２組の
外側スプライン（６７）とを備えていることを特徴とす
る請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項７】　　前記弁部材（５１）が、前記弁駆動軸
（７９）の弁端部（８５）を受け入れる開口（８７）を
形成し、前記入出力軸手段（２９）が前記弁駆動軸の前
記軸端部（８１）を受け入れる開口（８３）を形成して
いることを特徴とする請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項８】　　前記弁端部（８５）を前記弁部材（５
１）の開口（８７）に締まりばめし、前記軸端部（８１
）を前記入出力軸手段（２９）の開口（８３）に締まり
ばめすることによって、前記弁部材が前記入出力軸手段
の１回転によってほぼ１回転することを特徴とする請求
項７の回転流体圧力装置。
【請求項９】　前記弁端部（８５）及び前記軸端部（８
１）の横断面をほぼ同一にして、前記弁駆動軸（７９）
を前記開口（８３、８７）　に可逆的に挿入可能にした
ことを特徴とする請求項８の回転流体圧力装置。
【請求項１０】　　前記入出力軸手段（２９）に定めら
れた回転軸線と前記弁部材（５１）に定められた回転軸
線は一致しており、前記弁駆動軸（７９）に定められた
回転軸線は前記入出力軸及び前記弁部材の回転軸線とほ
ぼ一致していることを特徴とする請求項１の回転流体圧
力装置。
【請求項１１】　　前記弁部材（５１）が前記弁駆動軸
（７９）の弁端部（８５）を受け入れる開口（８７）を
形成し、前記入出力軸手段（２９）にはそれと共転する
ように部材（１０１）　が固定されており、前記部材が
前記弁駆動軸の軸端部（８１）を受け入れる開口（１０
５）　を形成していることを特徴とする請求項１の回転
流体圧力装置。
【請求項１２】　　前記細長い中空ユニバーサル軸（６
９）には、前記入出力軸手段（２９）に形成された対応
の１組の内側スプライン（６５）と噛み合った１組の外
側スプライン（６７）を形成し、前記部材（１０１）　
には、前記入出力軸手段に形成された前記組の内側スプ
ライン（６５）と噛み合った１組の外側スプライン（１
０３）　を形成していることを特徴とする請求項１１の
回転流体圧力装置。
【請求項１３】　　前記細長い中空ユニバーサル軸（６
９）に純粋に回転運動する部分を設け、前記弁駆動軸（
７９）の前記軸端部（８１）に、純粋に回転運動する前
記ユニバーサル軸部分にはめ込まれる部分を形成する手
段（１０９）　を設けて、前記ユニバーサル軸の前記回
転運動を前記弁部材の回転として伝達することを特徴と
する請求項１の回転流体圧力装置。
【請求項１４】　　前記細長い中空ユニバーサル軸（６
９）は内孔（７５）を備えるとともに、さらに前記内孔
から半径方向内向きに延出した内側突起（１０７）　を
形成し、前記軸端部（８１）にピーク部（１０９）　を
形成し、該ピーク部が協働して、前記中空ユニバーサル
軸（６９）の前記突起（１０７）　によって収容される
正方形の少なくとも一部分を形成するようにしたことを
特徴とする請求項１３の回転流体圧力装置。