JPH0535765B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体圧を揺動トルクに変換するロー
タリアクチユエータに関し、特に、ベーン形のロ
ータリアクチユエータの耐久性の向上に好適な技
術に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、圧縮空気圧や油圧などを揺動トルク
に変換して取り出すロータリアクチユエータの一
種として、次のような構造のベーン形のものが知
られている。

その概要は、中空の本体を貫通する出力軸の大
径部に板状のベーンを突設させ、このベーンの外
周部を本体内周に摺接させることによつて、該本
体の内部に複数の流体室を隔成し、複数の流体室
に対する与圧流体の給排によつて生じるベーンの
揺動変位を出力軸を介して外部に取り出すように
したものである。

ところで、ころようなベーン形のロータリアク
チユエータにおいては、本体の出力軸の貫通部に
ラジアル軸受を配設して出力軸の径方向に作用す
る荷重を負担させるとともに、軸方向の荷重は当
該ロータリアクチユエータの外で負担するのが一
般的で、本体の内周面に直接的に当接される大径
部の端部外周に設けられた環状シール部に負担さ
せるか、または出力軸と大径部との間に中間径部
を設け、この端面をラジアル軸受を兼ねた軸受に
負担させることが一般的である。

また、ベーンによつて本体内に隔成される複数
の流体室の気密は、大径部の両端外周に沿つて嵌
合されたリング状のパツキンと、このパツキンに
一体に成形され、ベーンの摺接端外周に配設され
た線状のパツキンとによつて保持されるようにし
たものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のような構造のロータリアクチ
ユエータにおいては、軸方向の荷重は出力軸の大
径部の端部の環状シール部で負担させようとする
と、軸方向の荷重が比較的小さいものに限られ
る。これは、大径部の外周部の環状シールに荷重
が加わりこれが摩耗するためである。また、たと
えば出力軸を大径部の中間径部を設ける方式で
は、ラジアル軸受に玉軸受を使用した場合、軸受
の軸方向のガタと構造上から来る加工精度不可に
より、静的には環状シール部を撓ますことにより
軸方向の荷重は支えられるも、作業時はシール部
への荷重が大き過ぎ摩耗を促進させるためであ
る。

また、大径部の両端面に配設された環状シール
の外側は、出力軸と本体との間に設けられたラジ
アル軸受を通じて実質的に外気に開放されている
ため、繰り返し作動中ラジアル軸受に含まれてい
る潤滑剤が外部に流失し、ラジアル軸受における
潤滑性能が比較的短い期間に低下し、ロータリア
クチユエータの耐久性が損なわれる一因となるな
ど種々の問題がある。

そこで、本発明の目的は、耐久性を向上させる
ことが可能なロータリアクチユエータを提供する
ことにある。

また、第２軸受を設けることにより、出力軸と
出力軸大径部に生ずるスペースを利用して軸の接
点部を大きめのＲ状で結ぶことにより、出力軸に
加わる慣性エネルギーによる出力軸破損に対する
安全性の向上を図ることができる。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、中空の本体と、本体を貫通する出力
軸の大径部に突設され、本体の内周に摺接して第
１および第２の流体室を隔成するベーンと、本体
の壁面を貫通して形成され、第１および第２の流
体室に連通する第１および第２のポートと、出力
軸の外周と本体との間に介設され、出力軸の径方
向に作用する荷重を負担する第１の軸受と、大径
部の端面と本体との間に介設され、出力軸の軸方
向に作用する荷重の負担する第２の軸受と、大径
部の端部外周と本体との間の介設された第１の封
止部材と、第１の軸受の外側において出力軸と本
体との間に介設された第２の封止部材とでベーン
形ロータリアクチユエータを構成するものであ
る。

〔作用〕

上記した手段によれば、出力軸の軸方向に作用
する荷重が第２の軸受に負担されるので、大きな
軸方向の荷重もロータリアクチユエータの内部で
支えられる上に、ベーンが形成された出力軸の大
径部の外周部の第１の封止部材の環状シールへの
負担は小さくなるため、軸方向の荷重による摩耗
が確実に防止されるとともに、第１の軸受の外側
に存在する第２の封止部材によつて、出力軸の大
径部の端部に配設された第１の封止部材との間の
第２の軸受の外周部に設けた第１の溝や環状空間
および第１の封止部材の環状シール部の内側にあ
る第２の溝等にグリスなどの潤滑剤を封入し、こ
れを安定保持されるので、第１および第２の軸受
の潤滑性の低下が確実に防止され、第１の封止部
材の環状シール部の軸方向の摩耗が防止され、ベ
ーン形ロータリアクチユエータの耐久性が向上す
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるベーン形ロー
タリアクチユエータの要部の拡大断面図であり、
第２図は第１図において線−で示される部分
の断面図、さらに第３図は全体の略断面図であ
る。

本体１は、分割可能な複数のブロツク１ａおよ
びブロツク１ｂで構成され、この複数のブロツク
１ａと１ｂとを複数の固定ボルト１ｃによつて密
着固定することにより、両者の接続面に密閉され
たシリンダ１ｄが形成されている。

複数のブロツク１ａと１ｂとの接続面には、Ｏ
リング１ｅが介設されており、接続面からの流体
の漏洩が防止されている。

本体１を構成する複数のブロツク１ａおよび１
ｂの接続方向には出力軸２が貫通して設けられ、
この出力軸２のシリンダ１ｄの内部を通過する部
分は大径のロータ２ａ（大径部）をなしている。

このロータ２ａの一側面には板状のベーン２ｂ
が径方向に突設され、このベーン２ｂの外周部は
本体１のシリンダ１ｄの内周面にシール部材６を
介して摺接している。

シリンダ１ｄの内部軸方向には、両端部が複数
のブロツク１ａおよび１ｂに図示しないボルトな
どによつてそれぞれ係止され、外周が該シリンダ
１ｄの内周および前記ロータ２ａの外周に接する
固定部材３が設けられ、この固定部材３とベーン
２ｂとによつてシリンダ１ｄの内部に流体室Ａ
（第１の流体室）および流体室Ｂ（第２の流体室）
が隔成されるとともに、ベーン２ｂの回動角度が
規制されるように構成されている。

固定部材３の両側における本体１の壁面には、
流体室ＡおよびＢにそれぞれ個別に連通する複数
のポート４（第１のポート）およびポート５（第
２のポート）が開設されており、これらのポート
４および５を通じて、圧縮空気などの流体を交互
に給排することにより、シリンダ１ｄの内部にお
いてベーン２ｂが揺動され、出力軸２に揺動トル
クが得られるものである。

出力軸２のロータ２ａの両端部および該ロータ
２ａに突設されたベーン２ｂの外周部には、第４
図に示されるように、ロータ２ａの両端部にそれ
ぞれ嵌合され、シリンダ１ｄの内周に摺接する環
状シール部６ｄに有する一対の環部６ａと、ベー
ン２ｂの外周部に沿つて嵌合され、シリンダ１ｄ
の内周に摺接するとともに、両端部が一対の環部
６ａにそれぞれ一体に連結された屈曲部６ｂとか
らなるシール部材６（第１の封止部材）が装着さ
れており、シリンダ１ｄの内部に隔成された流体
室ＡおよいＢの相互間における流体の漏洩および
シリンダ１ｄから外部への流体の漏洩が防止され
ている。

固定部材３の、シリンダ１ｄ内周およびロータ
２ａの外周に接する外周部には全周沿つてシール
部材３ａが嵌合されており、該固定部材３および
ベーン２ｂによつてシリンダ１ｄの内部に隔成さ
れた複数の流体室ＡおよびＢの相互間における流
体の漏洩が阻止されている。

本体１を構成する複数のブロツク１ａおよび１
ｂに対する出力軸２の貫通部には、該出力軸に作
用する径方向の荷重を負担するラジアル軸受７
（第１の軸受）がそれぞれ設けられている。

この場合、ロータ２ａの両端部が当接されるシ
リンダ１ｄの内周部には、たとえば、第５図に示
されるように潤滑性を有する樹脂や金属板などを
環状に成形して構成され、ロータ２ａおよび出力
軸２に作用する軸方向の荷重を負担するスラスト
軸受８（第２の軸受）がぞれぞれ配設されてお
り、出力軸２およびロータ２ａに比較的大きな軸
方向荷重が作用する用途などにおいても、環状シ
ール部６ｄやシリンダ１ｄの端面に接するシール
部材６の摩耗などを小さくし、ベーン２ｂおよび
出力軸２などの円滑な揺動動作が行われる構造と
されている。

また、シリンダ１ｄの内周において、前記スラ
スト軸受８の収容部の外周には、全周にわたつて
第１の溝１ｆが刻設され、さらに、この第１の溝
１ｆに対応するシール部材６の環部６ａの端面に
は第２の溝６ｃが全周にわたつて設けられてお
り、組立時などに、該第１の溝１ｆおよび第２の
溝６ｃによつて構成される空間にグリスなどの図
示しない潤滑剤が充填される構造とされている。

さらに、この場合、出力軸２において、ラジア
ル軸受７の外側、すなわち、シール部材６の環部
６ａとの間に該ラジアル軸受７およびスラスト軸
受８を挟む位置には、Ｏリング９（第２の封止部
材）が装着されており、ラジアル軸受７およびス
ラスト軸受８における潤滑剤の外部への散逸や外
部からの異物の軸受部への侵入などが阻止されて
いる。

ロータ２ａと出力軸２との段差部は滑らかな丸
み２ｃをなしており、ロータ２ａと出力軸２との
段差部における応力集中などの発生を回避して、
ロータ２ａおよび出力軸２に作用する慣性エネル
ギーの許容値などが拡大される構造とされてい
る。

さらに、ラジアル軸受７とスラスト軸受８およ
び出力軸２とロータ２ａとの間の構成される環状
空間２ｄにグリスなどの潤滑剤が充填される。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、本体１に開設された複数のポート４およ
び５は図示しない制御弁および配管などを介して
図示しない流体圧源に接続されるとともに、出力
軸２には図示しない負荷が接続される。

次に、流体室Ａ（Ｂ）に連通するポート４（５）
に流体圧を作用させると、ベーン２ｂは流体室Ａ
とＢの圧力差によつて、流体室Ｂ（Ａ）の容積を
減少させながら、第２図における反時計回り（時
計回り）の方向に固定部材３に当接する位置まで
回動され、ロータ２ａを介して出力軸２には揺動
トルクが発生し、該出力軸２に接続される負荷に
対して所定の仕事がなされる。

ここで、本実施例のロータリアクチユテータで
は、通常のラジアル軸受７とともに、ロータ２ａ
および出力軸２の軸方向に作用する荷重を負担す
るスラスト軸受８を備えているので、たとえば、
出力軸２の軸方向に作用する荷重が比較的大きい
用途などにおいても、外部に軸方向荷重を支える
装置を設けることなく使用できる上に、出力軸２
に同軸に設けられたロータ２ａの端面の環状シー
ル部６ｄなどに生ずる摩耗などを少なくすること
ができる。

このため、シール部材６による封止作用を劣化
などを生じることを起因して、流体室ＡおよびＢ
に作用する流体圧の出力軸２における揺動トルク
への変換効率が稼動時間とともに低下するなどの
不具合が発生することが防止され、ロータリアク
チユエータの耐久性が向上する。

また、ラジアル軸受７の外側にＯリング９が配
設されていることにより、ロータ２ａの両端部に
配設されたシール部材６の環状シール部６ｄとＯ
リング９との間の空間に、ラジアル軸受７および
スラスト軸受８が密閉された状態となり、環部６
ａに設けられた第２の溝６ｃとシリンダ１ｄの内
周に刻設された第１の溝１ｆとで構成される空間
および環状空間２ｄに充満された図示しない潤滑
剤が、ラジアル軸受７およびスラスト軸受８に確
実に供給され外部に散逸することが防止される。

これにより、ラジアル軸受７およびスラスト軸
受８における潤滑剤などによる潤滑作用が経時的
に劣化することを防ぎ、ロータリアクチユエータ
の耐久性が向上する。

さらに、ロータ２ａと出力軸２との段差部が滑
らかな丸み２ｃをなしていることにより、当該段
差部における応力集中が回避され、出力軸２およ
びロータ２ａに作用する慣性エネルギーの許容値
を増大させることができるとともに、疲労破壊な
ども未然に防止できる。

なお、本発明の前記実施例になんら限定される
ものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることは言うまでもない。

たとえば、出力軸に軸方向に作用する荷重を負
担する第２の軸受としては、潤滑性の樹脂や金属
板を環状に加工したすべり軸受に限らず、ころが
り軸受などであつてもよいことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

(1) 本発明のベーン形ロータリアクチユエータ
は、中空の本体と、該本体を貫通する出力軸の
大径部に突設され、前記本体の内周に摺接して
第１および第２の流体室を隔成するベーンと、
前記本体の壁面を貫通して形成され、前記第１
および第２の流体室に連通する第１および第２
のポートと、前記出力軸の外周と前記本体との
間に介設され、該出力軸の径方向に作用する荷
重を負担する第１の軸受と、前記大径部の端面
と前記本体との間に介設され、前記出力軸の軸
方向に作用する荷重を負担する第２の軸受と、
前記大径部の端部外周と前記本体との間に介設
された第１の封止部材と、前記第１の軸受の外
側において前記出力軸と前記本体との間に介設
された第２の封止部材とからなる構造であるた
め、出力軸の軸方向に作用する荷重が第２の軸
受に負担されるので、ベーンが形成された出力
軸の大径部端面や本体内周などの軸方向の荷重
による摩耗が減少し、ベーンの摺動抵抗の増大
や封止部材の損傷などを招く出力軸の軸方向の
あそびなどの発明が減少されるとともに、第１
の軸受の外側に存在する第２の封止部材によつ
て、出力軸の大径部の端部に配設された第１の
封止部材との間にグリスなどの潤滑剤が保持さ
れるので、第１および第２の軸受の潤滑性の低
下が確実に防止され、ベーン形ロータリアクチ
ユエエータの耐久性が向上する。

(2) 出力軸と該出力軸の大径部との段差が滑らか
な丸みをなしていることにより、当該段差部に
おける応力集中が回避され、出力軸に作用する
慣性エネルギーの許容値を増大させることがで
きるとともに、疲労破壊なども未然に防止でき
る。

(3) 前記(1)、(2)の結果、ベーン形ロータリアクチ
ユエータの保守管理などに要する労力を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるベーン形ロー
タリアクチユエータの要部の拡大断面図、第２図
は第１図において線−で示される部分の断面
図、第３図は全体の略断面図、第４図は出力軸お
よびベーンを取り出して示す外観斜視図、第５図
は第２の軸受を取り出して示す外観斜視図であ
る。 １……本体、１ａ，１ｂ……ブロツク、１ｃ…
…固定ボルト、１ｄ……シリンダ、１ｅ……Ｏリ
ング、１ｆ……第１の溝、２……出力軸、２ａ…
…ロータ（大径部）、２ｂ……ベーン、２ｃ……
丸み、２ｄ……環状空間、３……固定部材、３ａ
……シール部材、４……ポート（第１のポート）、
５……ポート（第２のポート）、６……シール部
材（第１の封止部材）、６ａ……環部、６ｂ……
屈曲部、６ｃ……第２の溝、６ｄ……環状シール
部、７……ラジアル軸受（第１の軸受）、８……
スラスト軸受（第２の軸受）、９……Ｏリング
（第２の封止部材）、Ａ……流体室（第１の流体
室）、Ｂ……流体室（第２の流体室）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空の本体と、該本体を貫通する出力軸の大
   径部に突設され、前記本体の内周に摺接して第１
   および第２の流体室を隔成するベーンと、前記本
   体の壁面を貫通して形成され、前記第１および第
   ２の流体室に連通する第１および第２のポート
   と、前記出力軸の外周と前記本体との間に介設さ
   れ、該出力軸の径方向に作用する荷重を負担する
   第１の軸受と、前記大径部の端面と前記本体との
   間に介設され、前記出力軸の軸方向に作用する荷
   重を負担する第２の軸受と、前記大径部の端部外
   周と前記本体との間に介設された第１の封止部材
   と、前記第１の軸受の外側において前記出力軸と
   前記本体との間に介設された第２の封止部材とか
   らなることを特徴とするベーン形ロータリアクチ
   ユエータ。 ２ 前記本体における第２の軸受の外周部には第
   １の溝が刻設され、該第１の溝に対応する前記第
   １の封止部材の端面には第２の溝が設けられると
   ともに、前記第１の軸受と第２の軸受および前記
   出力軸と該出力軸の大径部との間に環状空間を設
   け、これらの第１および第２の溝と環状空間の内
   部には潤滑剤が充填されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のベーン形ロータリアクチ
   ユエータ。 ３ 前記出力軸と該出力軸の前記大径部との段差
   部は滑らかな丸みをなしていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のベーン形ロータリア
   クチユエータ。