JPH06501761A - 中央に弁と整流子があるツースピード・ジェロータ・モータ - Google Patents

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】 発明の名称　中央に弁と整流子があるツースピード−ジェロータ・モータ 〔技術分野〕 本発明は、一般的にいえばジェロータ型（ｇｅｒｏｔｏｒ−ｔｙｐｅ）モータに 関し、もっと詳しくいえば、２通りのスピードで動作することができる同じ型の モータに関するものである。

〔背景技術〕

ジェロータ型（容積型の一種）のポンプやモータは、ポンプ及びモータ業界では 周知である。それらの動力要素は、ローブ形（Ｉｏｂｅｄ）のギヤ１式を有し、 これらのギヤの間の空所の容積が回転時に増加したり減少したりする。ジェロー タ型ポンプ及びモータは、米国特許第４．５０１．５３６号、第４．５４５．７ ４８号及び第４．５６３．１３６号明細書に示されている。

色々なジェロータ型モータの中に、駆動流体の一定の流量及び流圧で２通りのス ピード及びトルクで動作できるモータがある。

これは、高速、低トルクと低速、高トルクの２つのモータ動作が可能である。一 般にこれらのモータは、ツースピードで動作するのに２通りの構造を有する。第 １のツースピードｊｆ、　ａは、モータが単一の動力要素を具えるもので、該要 素は、選択したモータ室をポンプ室に又はその逆に変換できるコミュテータ（整 流子）及びバルブ（弁）を有する。この型のツースピード構造は、米国特許第３ ．７７８．１９８号、第４．４８０．９７１号及び第４．７１５．７９８号明細 書に示されている。

これらのモータには、高速モード時におけるキャビテーションの問題がある。こ れらのモータを低速モード時に効率よく動作させるためには、動力要素を次のよ うに設計しなければならない。

すなわち、高速モード時におけるモータ室からポンプ室への変換により、動力要 素を流体内にキャビテーションが発生するほど早く回転させなければならない。

このキャビテーションは、モータに損傷を与える。更に、この構造は、速度を変 えるための外部パイロット弁及び加圧流体源を必要とする。

ジェロータ型モータの他のツースピード構造は、速度変換に２つの動力要素と１ つの外部弁をもつものである。その低速モードでは動力要素は並列に連結される が、高速モードでは動力要素が直列に連結される。この構造にはキャビテーショ ンの問題はないが、圧力が低下する欠点がある。この構造では、動力要素を並列 と直列の動作に切替える弁が、モータの外部においてモータとホースで連結され ている。この配置は、動力要素に動力を供給する流体の運動路を長くし、通路を 狭くする結果になっている。

したがって、本発明の目的は、従来の構造に比し、キャビテーションや騒音がな く駆動流体の圧力低下も少なく効率的にツースピード動作ができる改良されたソ ースピード・ジェロータ型モータを提供することである。

また、改良された構造のツースピード・ジェロータ型モータを提供することも本 発明の目的である。更に、小型で信頼性のあるこの型のモータを提供することも 本発明の目的である。

本発明の他の目的は、モータに不可欠の遠隔操作が可能な弁装置をもつツースピ ード構造を提供すること、特に、速度変換にすべて駆動流体を用いて電磁石、手 動又は自動制御器を使用できるようにした上記モータを提供することである。

本発明の更に他の目的は、並列モード時に独立動作ができ、直列モード時に流体 圧によりロックされる２つの独立出力シャフトを有する差動ツースピード特殊モ ータを提供することである。

〔発明の概要〕

上述の目的に合うように、本発明は、軸に沿って互いに離れた第１及び第２のジ ェロータ動力要素を配置する。第１及び第２の動力要素の間に軸に沿って、第１ 及び第２の整流板（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒｐｌａｔｅ）を配置する。第１の整流 板は、第１動力要素に隣接し、その中を軸方向に伸びて、流体を第１動カ要素に 及び該要素から案内するための流体整流ポート（出入口）を有する。第２の整流 板は、第２動力要素に隣接し、その中を軸方向に伸びて、流体を第２動力要素に 及び該要素から案内するための流体整流ボートを有する。したがって、本発明は 、２動カ要素タイプのツースピード・ジェロータ型モータである。

第１及び第２の整流板の間にこれらの整流板に隣接して、弁部を配置する。この 弁部は、モータの第１及び第２の整流板と動力要素を結合する構造部分を形成す る。

と記弁部は、流体の流れを、上記第１及び第２の整流板を通って直列又は損列の どちらかで選択的に上記第１及び第２の動力要素に導く弁手段を含む。この弁手 段により、その弁が流体を動力要素内に並列で導くときモータが低速モードで動 作し、その弁が流体を動力要素内に直列で導くときモータが高速モードで動作す るように、流体の流れを案内することができる。

上記弁ｆ一段は、上記弁部内に形成されたシリンダと、その中で運動するピスト ンとをもつスプール弁より成るものがよい。本発明はまた、−１−記スプール弁 と上記第１整流板の上記整流ボートとの間に、上記スプール弁き隣接して配置さ れた第１の内側及び外側の同心的横穴を含む。同じく、第２の内側及び外側の同 心的横穴が、−に記スプール弁と一ト記第２整流板の上記整流ボートとの間に、 上記スプール弁き隣接して配置される。上記スプール弁は、モータの流体入口及 び流体出口並びに上記横穴に連結され、スプール弁シリンダ内のスプール弁ピス トンの運動が上記入口及び上記出口並びに上記横穴の間における流体の流れを案 内する作用をする。

本発明は、２動力要素の間に直接弁を配置することにより、モータが一層小型と なり、流路が非常に短くなっている。それは、従来の２動力要素モータに用いら れるような外部配管をなくし、圧力の低下を減少させるので、製作し易く丈夫で 信頼性のあるモータが得られる。上記の同心的横穴は、スプール弁と整流ボート の間を連結する開口を大きくしているので、これもまた圧力低下を防いでいる。

以下、添付図面により本発明を具体的に説明する。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、本発明モータの軸方向断面図である。

図２は、図１のモータの同図２−２線に沿う断面図である。

図３は、図１のモータの同図３−３線に沿う断面図である。

図４は、図１のモータの同図４−４線に沿う断面図である。

図５は、図１のモータの同図５−５線に沿う断面図である。

図６は、図１のモータの同図６−６線に沿う断面図である。

図７は、図１のモータの同図７−７線に沿う断面図である。

図８は、図１のモータの同図８−８線に沿う断面図である。

図９は、図１のモータの同図９−９線に沿う断面図である。

〔好適な実施例の説明〕

図１〜９において、本発明によるモータを全体的に１１で示す。

モータ１１は、端部１３及び１５、動力要素部１７及び１９、整流板２１及び２ ３、弁部２５を有する。これらモータの各部は、おおむね円筒形で軸２７に沿っ て伸び、したがってモータは大体円筒形である。モータの各部１３〜２５は、モ ータ１１の半径方向外側部の周りに一定間隔で配置されたボルト２９により、一 体に結合される。ボルト２９は、各部１５〜２５を貫通し端部１３にねじ込まれ る。

モータ１１の中に、軸２７に沿って延びるシャフト３１がある。シャツ）３１は 、スプライン（キー又は溝）によって動力要素部１７．　１９の半径方向内側部 と一緒に回転するように連結されている。シャフト３１は単一の部品であるから 、動力要素部１７及び１９は一緒に回転するように動作する。シャフト３１のス プラインが付いた端部３３は、同じく軸２７に沿って配置され端部１３がら伸び ている外部シャフト３５と、−緒に回転するように連結される。動力要素部１７ ．１９が水圧で駆動されると、シャツ）３１を回転させて外部シャフト３５を回 転させる。外部シャフト３５は、モータ１１の外部で該モータにより回転させた い装置に連結することができる。

動力要素部１７及び１９は、互いに左右対称であるので、一方の構成部分につい ての説明は他方の対応する構成部分に当てはまる。

しかし、動力要素部１７及び１９間の回転関係は、互いに位相がずれるのが最善 である。すなわち、動力要素のタイミングは、制動効果を出すために一方の動力 曲線が他方の動力曲線と重なるようにするのがよい。これは、一方の動力要素部 の内側ジェロータを他方より１７２０−ブ（丸い歯）だけ進めて回転させること により、達成することができる。このように位相をずらして回転させると、モー タ動作がより円滑、より静かになる。この非同相回転関係は、シャフト３１が単 一部品であるために維持される。

図示しないが、シャフト３１を各々が出力端をもつ２つの部品で構成し、これら が並列モード（低速、高トルク）では別々に回転できるが、直列モード（高速、 低トルク）ではどちらも流体圧でロックされるようにしてもよい。こうすると、 並列モードで独立回転ができる一方、直列モードにおいて前述の利点を保持でき る。

直列に流れるとき、流体の流れ自身が直列での回転にロックするので、ギヤや特 別の弁を必要としない。上述のように分離するには、シャフトを軸に沿って切断 するだけでよい。

動力要素部１７は、弁板３７、内側ジェロータ３９、外側ジェロータ４１及び動 力要素ハウジング４３を含む。弁板３７及び内側ジェロータ３９は、それぞれシ ャフト３１のスプライン付き外周と連結するスプライン付き内径を有し、−緒に 回転するようになっている。内側ジェロータ３９の半径方向外側部分にロール４ ５が設けられ、外側ジェロータ４１の内側に突出したジェロータの歯４７とかみ 合う。動力要素ハウジング４３の半径方向内側部分にローラ４９が設けられ、外 側ジェロータ４１の半径方向外側部分に設けた凹部５１とかみ合う。

したがって、外側ジェロータ４１は、回転する内側ジェロータ３９と静止した動 力要素ハウジング４３との間を動くとき、軌道を描いて回る。

各動力要素部の弁板に隣接して、整流板２１及び２３がある。整流板２１は動力 要素部１７に隣接し、整流板２３は動力要素部１９に隣接する。整流板２１は整 流板２３と左右対称であるから、一方の構成部分の説明は他方の対応する構成部 分に当てはまる。

整流板２１は、該板の周りに一定の間隔で配置され円形をなして伸びる１組の（ 整流）ボート５３を具える。各ポート５３は、整流板２１を貫いて軸方向に伸び 、流体を動力要素部Ｉ７へ流入させこれより流出させることができる。ただし、 これらのポートは、１つおきに半径方向内側と半径方向外側において貫通し、１ つおきのボートが交互に、弁部２５の半径方向内側の同心的横穴５５と、弁部２ ５の半径方向外側の同心的横穴５７とに連通ずるようになっている。

例えば、ボー）　５３Ａは、整流板２１を軸方向に貫通して半径方向外側の同心 的横穴５７と連結し、ボー）　５３Ｂは、整流板２１を軸方向に貫通して半径方 向内側の同心的横穴５５と連通ずる。

この構造の整流板は、１９８９年８月４日に出願した我々の同時係属米国特許出 願第３８９．６５７号に記載されている。その製作及び動力要素を通って流体を 移動させる方法の詳細は、その中に記載されているので参照されたい。軌道を描 いて回る外側ジェロータの動作態様や、回転する弁板が正しい加圧流体をモータ のジェロータの組に選択的に送り込む態様は、ジェロータ型ポンプ業界では周知 である。

本発明は、流体を動力要素部１７及び１９に直列又は並列に選択的に送り込む改 良された手段を提供する。ここで、「直列に」とは、動力流体が最初に一方の動 力要素を通ってから他方を通るように流体の流路が要求することであり、「並列 に」とは、流体の流路が、動力流体を２つの流れに分割し、一方が第１動力要素 を通り、他方が第２動力要素を通るように要求することである。この流体を動力 要素に選択的に送り込む改良された手段は、信頼性がある小型のユニット（部品 ）すなわち弁部２５として配置される。

特に図１〜５に示すように、弁部２５はその中に入口５９及び出口６１を有し、 これにより動力流体をモータ１１に流入、流出させる。

入口５９及び出口６１は、弁部２５の隆起ＦＡ６３内を通って伸びている。

弁部の隆起部６３は、はぼ円筒形のモータ１１から外側に突出している。また、 隆起部６３内にはスプール弁６５が伸びている。

弁部２５内には、整流板２１に隣接して同心的横穴５５及び５７が設けられる。

弁部２５内にはまた、これらと左右対称に、整流板２３に隣接して半径方向内側 の同心的横穴６７及び半径方向外側の同心的横穴６９が設けられる。これらの横 穴５７及び６９は、上記横穴５５及び５７が上述のように流体を整流板２１によ って案内しながら動力要素１７に流入させ、これより流出させるのと同じ様に、 流体を整流板２３によって案内しながら動力要素１９に流入さゼ、これより流出 させる機能を果たす。

スプール弁６５は、弁部２５内で、一方の側は同心的横穴５５．５７に隣接して その間を通り、他方の側は同心的横穴６７、６９に隣接してその間を通って伸び ている。スプール弁６５は、これに対する連結手段により、入口５９、出口６１ 及び横穴５５．５７．６７、６９を選択的に連結する。このようにして、スプー ル弁は、流体の流れを直列か並列のどちらかに導く。

スプール弁２５は、スプール弁シリンダ７１及びスプール弁ピストン７３を有す る。スプール弁シリンダ７１は、弁部２５の入口５９及び出口６１の下方並びに 横穴５５．５７及び６７、６９の間を長手方向に伸びている。開ロア５は、入口 ５９を上記シリンダ７１に連結する。開ロア７は、出口６１を上記シリンダ７１ に連結する。開ロア９は、横穴５７を上記シリンダ７１に連結する。開口８１は 、横穴５５を上記シリンダ７１に連結する。開口８３は、横穴６９を上記シリン ダ７１に連結する。開口８５は、横穴６７を上記シリンダ７１に連結する。

図４及び５に最もよく示されるように、スプール弁シリンダ７１は、その長手方 向の領域の境界を定めるランド（接触部）　８７．８９゜９１、９３及び９５を 有する。４つのピストンヘッド９７．９９．１０１及び１０３は、ランドと一致 した時流体の流通を遮断する作用をする。

こうすると、スプール弁ピストン７３の位置によって、動力要素が流れを並列又 は直列のどちらかで受入れるようにスプール弁シリンダ７１内の流れを案内する ことができる。

図３．４及び５は、動力要素部１７及び１９に対し流れを並列にしたときのスプ ール弁ピストン７３の位置を示す。ピストンヘッド９９はランド８７と、ピスト ンヘッド１０１はランド９１と、ピストンヘッド１０３はランド９５とそれぞれ 密接している。このとき、スプール弁シリンダ７１は、ランド８７及び９１間の 第１の領域とランド９１及び９５間の第２の領域とに分割される。流体は、入口 ５９から第１領域に入り、該領域の開ロア９及び８５に流れ込む。これは、入口 からの流体の流れを横穴５７への通路と横穴６７への通路とに分割する。流体は 、これらの横穴から整流板を経て動力要素の圧力側に並列に流入する。流体は、 動力要素１７及び１９の排出側から整流板を経て横穴５５及び６９に流出する。

流体は、これらの横穴から開口８３．８１を経て上記シリンダ７１の第２領域に 至る。そこで排出流体は再び合流し、出口６１を経てモータから出る。

図４に示すように、スプール弁ピストン７３は、上記シリンダ７１の閉塞端に向 かって運動し、該シリンダの分割領域を変えることができる。この運動は、上記 ピストンに連結した手動又は電気的又は水圧式の装置（図示せず）によって達成 できる。このとき、上記ピストン７３のピストンヘッド９７はランド８７と、ピ ストンヘッド９９はランド８９と、ピストンヘッド１０１はランド９３と合致す る。

これは、上記シリンダを、ランド８７及び８９間の第１領域と、ランド８９及び ９３間の第２領域と、ランド９３及び９５間の第３領域とに分割する。流体は、 入口５９から上記シリンダ７１に入り、ランド９３及び９５間の領域における唯 一の開口である開ロア９に流れ込む。流体は、横穴５７に入り、整流板２１を経 て動力要素１７に至る。動力要素１７からの排出流体は、整流板２１を経て横穴 ５５に流入する。この流体は、ランド８９及び９３間のシリンダ内領域に入る。

開口８１及び８５がこの領域にあるので、流体は、上記シリンダを通って横穴５ ５から横穴６７に移る。流体はそれから、整流板２３を経て動力要素１９に流入 する。動力要素１９からの排出流体は、整流板２３を通って横穴６９に入る。該 流体は、横穴６９から上記シリンダのランド８７及び８９間の領域に至る。それ から、流体は出口６１を経てモータ１１から出る。このようにして、流体は動力 要素１７及び１９を直列に流れる。

スプール弁６５の２つの位置における動作により、モータ内の動力流体の流れを 直列又は並列のどちらにでも容易に誘導できることが分かるであろう。開口は大 きく、流路は短縮されている。これらは、モータの構造部品である小さな弁部２ ５内に設けられている。

したがって、本発明は、前述した目的及び効果並びに発明が本来備えたものを達 成するのに七分適合するものである。本発明は、図示して説明した実施例に限定 されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変形、変更をしうるもの である。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．軸に沿って配置された第１のジェロータ型動力要素と、上記の軸に沿い軸方 向に間隔をおいて配置された第２のジェロータ型動力要素と、 上記第１の動力要素に隣接し軸方向において上記第１及び第２の動力要素の間に 配置され、なかに軸方同に伸び流体を上記第１の動力要素に及び該要素から案内 する整流ポートを有する第１の整流板と、 上記第２の動力要素に隣接し軸方向において上記第１及び第２の動力要素の間に 配置され、なかに軸方向に伸び流体を上記第２の動力要素に及び該要素から案内 する整流ポートを有する第２の整流板と、 上記第１及び第２の整流板に隣接し軸方向においてこれらの整流板の間にあり、 上記第１の動力要素及び整流板を上記第２の動力要素及び整流板に構造的に結合 する弁部と、上記弁部内に配置され、流体の流れを上記第１及び第２の動力要素 に対し直列又は並列のどちらかに選択的に案内して、上記モータが単一の流量及 び流圧で２通りのスピードを出せるようにする弁手段と を具えたツースピード・ジェロータ型モータ。
2. ２．上記弁手段は、 上記弁部内に配置され、なかに長手方向に分割された領域を有するスプール弁シ リンダと、 上記スプール弁シリンダ内で可動であり、上記スプール弁シリンダの上記長手方 向に分割された領域を密封し、且つ選択的に分離するスプール弁ピストンと を有する請求の範囲１項のモータ。
3. ３．上記スプール弁及び上記第１整流板に隣接して配置された第１の半径方向内 側及び第１の半径方向外側の同心的な流体が通過する横穴を更に有し、これら横 穴の各々は、スプール弁の開口によって上記スプール弁に連結されると共に上記 第１整流板の上記整流ポートに連結されている請求の範囲２項のモータ。