JPH0555715B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、低速度、高トルクゼロータモータ
のような回転式流体圧力装置、特に改良されたド
レン流路を有する流体装置に関する。

この発明による代表的なモータは、流体入口と
流体出口とからなる流通口を有するハウジング及
びゼロータ（登録商標）機構のようなエネルギ変
換機構を有する。このモータは、さらに変換機構
の流体室と連通する静止弁部材と、流入出入口と
静止弁部材との間を連通する回転弁部材を有す
る。

この形式のモータのあるものは、回転弁部材が
静止弁部材とハウジングに形成された固定面との
間に配置される「一定すきま弁」と称する回転弁
を有する。この発明に関よする他の形式のモータ
は、一定すきま型ではなくて特定の形式の弁座機
構を有し、これは回転弁部材を静止弁部材と係合
させるように偏倚し、これと同時に戻り流体から
圧力流体を分離する。

この発明は、上述のいずれかの弁形式のモータ
にも使用されるが、弁座機構をもつモータに用い
られるとき特に有効であり、この明細書では、こ
の形式のモータについて説明する。

ゼロータモータの正常運転中には、ゼロータ歯
車機構からモータの中央ケースドレン区域へ漏洩
す圧力流体が存在する。軸用シールに過大な流体
圧力がかかるのを防ぐために、低圧流体流通口へ
この漏洩流体を流通させることが望ましい。この
漏洩流体は一般に、駆動軸結合部及び軸受のよう
なかなりの摩耗を受けるモータのある要素を潤滑
するのに用いられる。

米国特許第3572983号に示すような従来のモー
タにおいては、ケースドレン区域から、システム
貯留部に接続されたいずれかの流通口への漏洩流
体の流通は、一般に１対の逆止弁によつて実施さ
れていた。この装置では圧力流体は、一方の逆止
弁を閉じ状態に維持し、同時に他方の逆止弁は戻
り流体圧力のみを受け、僅かに加圧された漏洩流
体が低圧で逆止弁を離座させて、モータ流出部に
流れる。当業者にはよく知られているように、こ
のような逆止弁は、ほとんど常に出力軸の所望の
回転方向によつて、２方向性をもつていずれかの
流通口が加圧されることが要求される。従来の逆
止弁は、この発明の明細書においてその詳細につ
いて後述する。

従つて、この発明の目的は、前記の形式のモー
タにおいて、従来の逆止弁、及びこれに関連した
加工と組立の複雑さと、高価さを事実上無くする
ことのできるケースドレン流路を提供するにあ
る。

この発明の他の目的は、ケースドレン流路に無
関係に別の機能を実施するために、既に存在する
あるモータ要素を使用できるケースドレン流路を
提供するにある。

この発明の前記及び他の目的は、改良した回転
式流体圧力装置を提供することによつて達成さ
れ、該装置は流体入口及び流体出口からなる流通
口をもつハウジングと、ハウジングと組合わされ
た拡大・縮小流体室を形成する流体エネルギ変換
機構とを有する形式のものである。静止弁部材
は、拡大・縮小流体室と連通する流路を有し、回
転弁部材は出入口と流路とを連通する弁通路を有
する。この回転弁部材は、静止弁部材と組合わさ
れた弁表面を有する。ハウジングは、回転弁部材
と隣接する弁座機構を有する。第１，第２シール
が弁座機構と組合わされ、さらにハウジング及び
回転弁部材と協働して第１、第２流体室を形成す
る。第１シールは、第１流体室から弁座機構の環
状溝への流体の流通を防止し、第２シールは、第
２流体室から前記環状溝への流体の流通を防止す
る。流体入口は、第１，第２流体室の一方と連通
し、流体出口は、第１，第２流体室の他方と連通
する。この装置は、エネルギ変換機構からの漏洩
流体を受入れための流体ドレン区域を有する。

この装置は、流体ドレン区域と弁座機構との間
の比較的制約されない流通を提供する流体ドレン
通路を有することを特徴とする。さらに第１，第
２シールは、第１，第２流体室がそれぞれ流体ド
レン区域の圧力よりも低い圧力の流体を有すると
き、前記環状溝から第１，第２流体室にそれぞれ
漏洩流体を流通させる。

この発明を限定するものではない図において、
第１図は、この発明にかかるゼロータ使用形式の
低速度・高トルク油圧モータを示し、これは米国
特許第3572983号、同第4343600号にその詳細が開
示されている。

第１図に示す油圧モータは、複数のボルト（図
示せず）などによつて結合された複数の部分を有
する。モータ１１は、軸支持ケーシング１３と、
耐摩耗板１５と、流体エネルギ変換機構を構成す
るゼロータ容積機構１７と、板状の静止弁部材１
９と、ハウジング２１とを有する。

ゼロータ容積機構１７は当業界においてはよく
知られており、上記特許に詳細に開示されている
ので、これについては簡単に述べる。容積機構１
７は、複数のほぼ半円筒状の開口をもつリング状
の内歯部材をもち、各開口内に円筒形部材２５を
もつゼロータ機構からなる。外歯部材２７が内歯
部材２３内に偏心式に配置され、外歯部材は円筒
形部材２５の数よりも１個少い外歯を有し、これ
によつて内歯部材２３と外歯部材２７との間の相
対的軌道運動及び回転運動が複数の拡大・縮小流
体室２９を形成する。

第１図において、モータ１１は軸支持ケーシン
グ１３内に配置されて、軸受３３，３５によつて
該ケーシング内に回転可能に支持された出力軸３
１を有する。この軸３１は、直線状の内側スプラ
イン３７をもち、主駆動軸４１の一端に形成され
た外側クラウンスプライン３９がスプライン３７
と係合する。外歯部材２７の内孔部に形成された
直線状内側スプライン４５と係合する別の外側ク
ラウンスプライン４３が主駆動軸４１の反対端に
配置されている。この実施例において、内歯部材
２３は７つの内歯２５をもち、外歯部材２７は６
つの外歯をもつから、外歯部材２７が６回軌道運
動すると、１回転運動を完了する。

弁駆動軸４９の一端のまわりに形成された外側
スプライン４７が内側スプライン４５と係合し、
反対端に回転弁部材５５の内周に形成された内側
スプライン５３と係合す外側スプライン５１をも
つている。回転弁部材５５は、ハウジング２１内
に回転可能に配置されている。弁駆動軸４９は、
外歯部材２７と回転弁部材５５との両方にスプラ
イン係合され、これにより当業界において知られ
ているように、適切な弁タイミングを維持する。

ハウジング２１は、回転弁部材５５を囲む環状
の第１流体室５９と連通する流体入口５７を有す
る。ハウジング２１はまたハウジング２１と回転
弁部材５５との間に配置された第２流体室６３と
連通する流体出口６１を有する。回転弁部材５５
は、複数の交互に配置された弁通路６５，６７を
有し、弁通路６５は第１流体室５９と常時連通
し、弁通路６７は第２流体室６３と常時連通して
いる。この実施例においては、外歯部材２７の６
つの外歯に対応す各６つの弁通路６５，６７が設
けられている。静止弁部材１９は、複数の流路６
９（第１図にはその１つのみを示す）を有し、そ
れぞれの流路は隣接する流体室２９と常時連通す
るようになつている。

静止弁部材１９はまた弁側表面７１を有し、弁
部材５５は表面７１とすべり係合して密封する弁
表面７３をもつている。モータ１１は弁座機構７
５を有する。当業者がよく知るように、モータの
停止を起す流体室５９，６３間の漏洩を防ぐため
に、弁表面７１，７３を互いに密封係合状態に維
持することが必要である。弁座機構７５は、回転
弁部材５５の後面に向けて着座される平衡リング
部材７７を有する。リング部材７７は、ハウジン
グ２１に形成された環状嵌合溝８１内に受入れら
れて後方へ突出する一体形成のリングからなる。
弁座機構７５は、所定の偏倚予荷重をもつてリン
グ部材７７を後表面７９に偏倚する付加構造体
と、回転弁部材５５が回転するときリング部材７
７の回転を防止する別の構造体とを有することが
好ましい。このような構造体は、当業界において
はよく知られ、上述の米国特許第3572983号にそ
の詳細が記述されている。このような構造体はこ
の発明には特に関係ないので、説明は省略する。

第１図に示す低速度・高トルクゼロータモータ
の作用もまた、当業者にはよく知られており、上
記特許に詳細に述べられている。これについては
下記の説明、すなわち例えば高圧流体が流体入口
５７に流通され、ここから第１流体室５９、弁通
路６５、流路６９を流通し、拡大する流体室２９
に流入して、外歯部材２７を軌道運動及び回転運
動させる。外歯部材２７の軌道運動及び回転運動
は、主駆動軸４１によつて出力軸３１に伝達され
てそれを回転させる。外歯部材２７が軌道運動及
び回転運動すると、低圧の流体が縮小する流体室
２９から排出され、この流体はそれぞれの流路６
９と弁通路６７を通つて第２流体室６３へ流入
し、次いで流体出口６１から流出する。

上述の作用モードの間、外歯部材２７の端面
と、耐摩耗板１５及び静止弁部材１９の接触面と
の間において、圧力をもつた拡大する流体室２９
からある量の流体が漏洩することは当業者の理解
するところであろう。この漏洩流体は中央のケー
スドレン区域８３に流入し、この区域はほぼ円筒
状の室であつて、その中に軸４１，４９が配置さ
れている。このような漏洩流体は、後方スプライ
ン４３，４５、前方スプライン３７，３９、次い
で出力軸３１に形成された一対の傾斜通路８５を
流通するので望ましいものである。漏洩流体は次
に軸受３３，３５を通つて耐摩耗板１５に形成さ
れた環状室８７に流入する。モータ１１は、軸支
持ケーシング１３と、耐摩耗板１５と、静止弁部
材１９とハウジング２１内に着座された４つのＯ
リング８９を有する。当業界ではよく知られるよ
うに、Ｏリング８９の目的は、隣接するこれらの
面間を通つて流体がモータの外部に漏洩するのを
防止するにある。この発明とＯリング８９との関
連については後述する。

従来技術 第２，第３図について、ケースドレイン区域８
３からの漏洩流体の流れを従来装置について説明
する。第２，第３図において、第１図のものとほ
ぼ同一の要素には同一の符号を付し、従来装置に
個有の要素は９５から１２５までの数字を用い
る。主として第２図において、耐摩耗板１５は、
環状室８７と連通する流路９１を有する。ゼロー
タ２３は流路９１と連通する流路９３を有し、静
止弁部材１９は流路９３と連通する流路９５を有
する。

次に第２，第３図において、ハウジング２１
は、軸方向に向きかつ横向内孔９９に開口する流
路９７を有する。内孔９９にはねじが形成され
て、これに第３図に示すねじ付きプラグ１０１ま
たは外方ケースドレンフイツテイング（図示せ
ず）を受入れ、漏洩流体がシステム貯留部のよう
な外部設備に直接流通される。

１対の逆止弁１０３，１０５（第３図参照）が
横向内孔９９と連通している。逆止弁１０３，１
０５はほぼ同一であるので、逆止弁１０５につい
ての詳細な説明はそのまま逆止弁１０３にも適用
できる。

逆止弁１０５は、小直径の内孔１０７とねじ部
１１１をもつ大直径の内孔１０９を有し、ねじ部
１１１にねじ付きプラグ・ばね座部材１１３をね
じ係合して受入れる。内孔１０７，１０９の接続
部は弁座を形成し、この弁座に他端がばね座部材
１１３と当接された圧縮ばね部材１１７によつて
逆止ボール１１５が押接される。

逆止弁１０３，１０５はただ一点で相違する。
すなわち逆止弁１０５において、内孔１０９は傾
斜流路１１９（第２図参照）と連通し、この流路
１１９は他端において流体出口６１と連通するの
に対して、逆止弁１０３においては、内孔１０９
は傾斜流路１２１（第３図のみに示されている）
と連通し、この傾斜流路は他端において流体室５
９によつて流体入口５７と連通する。

漏洩流体を流動させるために従来装置において
は、逆止弁のサイズ、位置、及び構造の複雑さの
ゆえに、流路９１，９３，９５，９７をＯリング
８９から半径方向外方へ配置することが必要であ
る。従つて耐摩耗板１５と、静止弁部材１９と、
ハウジング２１とに、それぞれ各流路を囲むくり
抜き溝及びくり抜きシール１２５を設ける必要が
ある。

従来装置の作用 従来装置において、圧力流体が流体入口５７に
流入されているとする。この圧力流体は流体室５
９と傾斜流路１２１と逆止弁１０３の内孔１０９
を満たしている。内孔１０９の圧力流体は、逆止
ボール１１５を第３図に示すようにその座に保持
し、これにより横向内孔９９から小直径内孔１０
７を通る流通を防止している。同時に流体出口６
１はシステム貯留部または別の低圧流体源と連通
し、従つて傾斜流路１１９及び逆止弁１０５の大
直径孔１０９は低圧流体を有している。ケースド
レン区域８３からの漏洩流体は、流路９１，９７
を通つて横向内孔９９内に流れる。一般に漏洩流
体は、流体出口６１内の戻り流体の圧力以上のほ
ぼ20〜50psiの圧力をもち、流体圧力のこの差異
は逆止弁１０５内のばね１１７の偏倚力に打勝つ
のに十分であり、逆止ボール１１５をその座から
離反させる。次に漏洩流体は、小直径内孔１０７
を通り内孔９９から傾斜流路１１９へ、さらに流
体出口６１を通りタンクに流動する。当業者が理
解するように、入口５７を貯留部に接続して出口
とした状態で出口６１を入口として、高圧流体を
流通することによつて、モータ１１の運転方向が
逆転すれば、逆止弁の作用は上述の作用と全く反
対になる。

発明装置 再び第１図において、この発明の従来技術との
１つの相違点は、環状室８７と連通する流路の構
造と位置であり、また他の相違はケースドレン区
域８３から流出する漏洩流体の中間到達場所であ
る。第１図において、耐摩耗板１５は環状室８７
と連通するドレン流路１３１を有し、内歯部材２
３はドレン流路１３３を有し、静止弁部材１９は
ドレン流路１３５を有し、ハウジング２１は半径
方向ドレン流路１３９に連通するドレン流路１３
７を有する。ドレン流路１３９の半径方向外端は
ねじ部分をもち、この部分は第３図のねじ付きプ
ラグ１０１と同じであるか、または既述の外側ケ
ースドレンフイツテイングと置換できるねじ付き
プラグ１４１を受入れる。

この発明は、一連のドレン流路１３１〜１３７
をＯリング８９より半径方向内側の位置に移動し
て、従来装置で必要とした一連のく抜き溝１２３
及びくり抜きシール１２５を無くすことを可能に
させたことが容易にわかる。その結果耐摩耗板１
５と、静止弁部材１９と、ハウジング２１とのそ
れぞれから１つの付加的な加工段階を無くすこと
ができる。

次に第１図と共に第４，第５図において、ドレ
ン流路１３９は半径方向最内方端において、リン
グ部材７７を受入れた環状溝８１と連通すること
がわかる。第４，第５図に示すように、リング部
材７７と環状溝８１との間に十分な半径方向すき
まがあり、これによりリング部材７７の半径方向
内側でも、外側でも環状溝８１とリング部材７７
との間に流体が流通できるように構成されてい
る。

内方の環状平衡第２シール１４３がリング部材
７７の内側に配置され、外方の環状平衡第１シー
ル１４５がリング部材７７のまわりに配置され
る。シール１４３，１４５は、従来（米国特許第
3572983号）から知られており、第１図に示すモ
ータにおいて商業的に用いられている。しかし従
来技術における第２シール１４３の唯一の機能
は、第流体室６３が加圧状態のとき流体室６３か
ら第１流体室５９への流通を防ぐことにあり、ま
たシール１４５の唯一の機能は、第１流体室５９
が加圧状態のとき、ここから第２流体室６３への
流通を防ぐことにあることが理解されるであろ
う。

この発明の他の態様によれば、第４図を参照し
て、出口６１と第２流体室６３が圧力流体を有す
る状態にあり、これによつて第２シール１４３を
第４図に示す密封位置を占めさせれば、ドレン流
路１３９を通つて第１流体室５９に流通する漏洩
流体は、第１シール１４５を過ぎて第１流体室５
９に流入し、さらに流通口５７からシステム貯留
部に流動する。よつて、第４図に示す作用モード
においては、第１シール１４５は逆止弁として機
能するが、高圧流体からの力は受けていない。

次に第５図において、圧力流体は流通口５７と
第１流体室５９に流通されているとすれば、第１
シール１４５は第５図に示す密封位置を占める。
これと同時に漏洩流体は依然としてドレン流路１
３９を通り環状溝８１内へ流動しているが、この
時点では第２シール１４３を通り第２流体室６３
に流入し、次いで流通口６１から流出する。この
作用モードにおいて、第２シール１４３は逆止弁
として作用する。

前記のように、シール１４３，１４５はそれら
の構造とそれらの従来装置における機能について
は、従来からよく知れている。しかし一般にシー
ル１４３，１４５は多種類のエラストマ材料の１
つによつて形成されるが、この実施例においては
これらのシールはガラス繊維を含むポリテトラフ
ルオロエチレン化合物で造られている。また、第
４，第５図に示されたもの以外に、シール１４
３，１４５用として種々の他の形態のものが使用
できることが当業者には理解されるであろう。こ
の発明が目的とすることは、各シールは圧力流体
を受けたときに流通口を通る漏洩を防ぎ、同時に
戻り圧力を受けたときに逆止弁として作用するこ
とができることである。

この発明は、モータのケースドレン区域から流
通口へ漏洩流体を流通させる簡単かつ安価な装置
を提供することが理解される。例えばこの発明に
おいて、ドレン流路１３７は従来装置の流路９７
と置換され、同時にドレン流路１３９は従来装置
の内孔と置換され、リング部材７７とシール１４
３，１４５は従来型モータの部品として既に構成
されているものをそのまま使用できる。よつてこ
の発明は、１対の内孔１０７，１０９と、傾斜通
路１１９，１２１と、Ｏリングと、逆止ボール１
１５と、ばね部材１１７とを無くすることがで
る。また２つて逆止弁１０３，１０５の組立のた
めに従来必要としたすべての時間を無くすること
ができる。さらに各逆止弁において重要なこと
は、内孔１０７，１０９をそれらの間に適切な弁
座面を形成するために、比較的狭い公差内で同軸
に配置することは従来装置の製造面での複雑さと
価格を増していたことである。

以上のように、当業者がそれを造りかつ使用で
きるよう十分にこの発明を説明した。この発明の
特許請求の範囲内に含まれる限りすべての変形は
この発明に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の縦断正面図、第
２図は、従来例の一部の縦断正面図、第３図は、
第２図の線３−３に沿つてとられた断面図、第４
図及び第５図は、２つの異なる作用モードにおけ
る第１図のものの一部の拡大部分断面図である。 １１……油圧モータ、１３……軸支持ケーシン
グ、１５……耐摩耗板、１７……ゼロータ容積機
構、１９……静止弁部材、２１……ハウジング、
２３……内歯部材、２５……円筒形部材、２７…
…外歯部材、２９……拡大・縮小流体室、３１…
…出力軸、４１……主駆動軸、４９……弁駆動
軸、５５……回転弁部材、５７……流通口、５９
……第11流体室、６１……流通口、６３……第２
流体室、６５，６７……弁通路、６９……流路、
７１，７３……横方弁表面、７５……弁座機構、
７７……リング部材、７９……後表面、８１……
環状溝、８３……ケースドレン区域、８５……傾
斜通路、８７……環状室、８９……Ｏリング、１
３１，１３３，１３５，１３７，１３９……ドレ
ン流路、１４３……第２シール、１４５……第１
シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体入口と流体出口を形成する流通口を有す
   るハウジングと、ハウジングと組合わされて拡
   大・縮小流体室を有する流体エネルギ変換機構
   と、拡大・縮小流体室と流通する流路を有するポ
   ート板と、両流通口と流路との間を連通するため
   の弁通路を有し、静止弁部材と当接する弁表面を
   もつ回転弁部材とを有し、前記ハウジングは回転
   弁部材と隣接する弁座機構を有し、この弁座機構
   は、ハウジングに設けられた環状溝及びこれに嵌
   合して回転弁部材と協働するリング部材及びこの
   リング部材と協働して第１流体室と第２流体室を
   形成する第１，第２シールを有し、第１シールが
   第１流体室から環状溝への流体流通を防止し、第
   ２シールが第２流体室から環状溝への流体の流通
   を防止し、流体入口が第１，第２流体室の一方と
   連通し、流体出口が第１，第２流体室の他方と連
   通し、さらに前記流体室からの漏洩流体を受入れ
   るための流体ドレン区域を有する回転式流体圧力
   装置であつて、(a)流体ドレン区域と環状溝との間
   を連通するドレン流路を有し、(b)第１，第２流体
   室が流体ドレン区域の圧力よも低い圧力の流体を
   有することを特徴とする回転式流体圧力装置。 ２ 流体エネルギ変換容積機構が、固定の内歯部
   材と内歯部材内に偏心して配置され内歯部材に対
   して軌道運動及び回転運動を行う外歯部材とを有
   するゼロータ機構からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の回転式流体圧力装置。 ３ 静止弁部材がこの装置の軸線に対してほぼ垂
   直となつた横向弁表面を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の回転式流体圧力
   装置。 ４ 回転弁部材の弁表面が、静止弁部材の横向弁
   表面とすべり係合する横向表面を有し、回転弁部
   材がこの装置の軸線とほぼ合致する軸線のまわり
   に回転する円板状弁部材からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の回転式流体圧力装
   置。 ５ 弁座機構の環状溝はこの装置の軸線と同心的
   に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の回転式流体圧力装置。 ６ 弁座機構の環状溝内に配置されたリング部材
   は、円板状弁部材の横向弁表面と係合する表面を
   もつていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の回転式流体圧力装置。 ７ 第１，第２シールが平衡リングシールからな
   り、これらのシールはそれぞれリング部材の内外
   側を囲んで配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の回転式流体圧力装置。 ８ 内外側リングシールが、第１，第２流体室が
   圧力流体を有するとき、第１，第２流体室からの
   圧力流体の流通を防止するようになつていること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の回転式
   流体圧力装置。 ９ 全体が結合された複数の部分からなり、複数
   のＯリングが前記各部分間の流体漏洩を防止し、
   ドレン流路が直列となり、しかも前記Ｏリングよ
   り半径方向内方に配置されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の回転式流体圧力装
   置。