JPH0830504B2 - ハイドロモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、回転可能軸と液圧（hydraulic）媒体の
押しのけとの共同作用によって可変伝動ユニットすなわ
ちポンプが形成されるハイドロモータに関する。前記ハ
イドロモータは、幅広部分（回転子）を有する入力（駆
動）軸および入力軸と同軸の出力（従動）軸を備え、入
力軸の幅広部分はその中心線に平行ないくつかの円筒穴
を備え、各穴は前記穴中で往復運動ができるプランジャ
を含む。前記プランジャは、それがどの位置にあるとき
でも一端部が穴の外側に突き出すだけの長さを有する。
出力軸は、回転子または出力軸の回転時にプランジャが
その穴中で往復運動をするようにプランジャの突き出し
た端部と連動するように軸の軸線に対して角度αで斜に
配置された斜板を有する。各穴は、その穴と液圧媒体を
含む回路との間の連結を確立するための、半径方向に向
いたチャンネルを該穴の壁中に有する。

上記の型式の液圧ポンプおよび液圧駆動軸（モータ）
は既知である。プランジャは玉継手によって斜板に連結
される。軸が回転するとプランジャは前後に動き、圧力
室に通じる穴中の通路が、前記圧力室の位置に応じて、
したがって主軸の現位置によって決まるプランジャの位
置に応じて液圧媒体の圧力室への供給および圧力室から
の排出をもたらす。

原理的には、上記のような同一の２つの集合体を液圧
調節システムとして使って、入力軸の回転数／トルクを
出力軸の可変回転数／トルクに返還することができる。
入力軸は、上記のようにしてポンプを駆動する。流れる
液圧媒体が１つの集合体を駆動すると、その集合体は駆
動集合体として働き、内力軸を駆動する。供給される媒
体の量によって駆動軸の回転数が決まり、媒体の圧力に
よってトルクが決まる。希望するなら、２個のユニット
を組み合わせて１つの集合体にすることもできる。希望
するなら２つの面対称（mirror−symmetric）な集合体
を組み合わせて１つのユニットにすることもできる。

かかる組み合わせは、とくに媒体の流動損失のせい
で、効率が悪い。ハイドロポンプとハイドロモータの組
み合わせは、とりわけ伝動手段用のテスト・ベッドにお
いて使われる。通常、これらの２つを組み合わせて、液
圧媒体用の回転可能で調節可能な通路を備えた、１つの
ユニットとする。同様の装置は、英国特許第135799号か
ら知られる。この特許によれば、入力軸の幅広部分の第
１組の円筒穴の隣に、入力軸の中心線にほぼ平行に第２
組の円筒穴がある。この第２組の穴中には制御弁が設け
られ、これら弁は片側はばねで、もう一方の側は液圧媒
体で負荷される。これらの制御弁の変位に応じて、プラ
ンジャは対応する穴中で自由に往復運動ができ、または
できない。このようにして、入力軸と出力軸の間で連結
が確立されたり、確立されなかったりする。この既知の
装置は、両軸間の連結としてのみ働き、この連結は外す
ことができる。

本発明の目的は、前記の原理に基づいて、プランジャ
によって押しのけられる液圧媒体の量と圧力を調節する
ことにより、電脱すべき一方の軸の速度／トルクを他方
の軸に対して無段式に調節することができるとともに、
高い効率と一体式で効率的かつ簡単な構造との組合せが
実現できる、２軸が同一線上にあるコンパクトな調節機
構を得ることにある。

本発明に基づくハイドロモータは、幅広部分を有する
入力軸と出力軸がハウジング内でジャーナル受けされ、
液圧媒体用回路が穴の近傍に両軸の中心線に対して逆方
向に配置された高圧室と低圧室を備える。各プランジャ
の斜板に面する端部は、斜板と接触するための脚板また
は案内板を備え、かつプランジャの中心線に対して斜板
の角度に等しい角度αで配置される。

本発明の目的によれば、入力軸と出力軸は回転数が異
なることが可能でなければならないので、穴とプランジ
ャを備えた回転子の回転数も出力軸部分の、したがって
それと一緒に回転する斜板の回転数と異なる。したがっ
て、既知の技術で常套手段である、球継手を使ってプラ
ンジャを斜板に移動可能な形で連結することはできな
い。その代りに、プランジャの足が斜板上をひきずって
動く。

したがって、本発明によれば、プランジャが斜板と、
その連動点が移動できるような形で連動する。そのため
に、プランジャの軸線に対して、当該の斜板と中心軸の
間の角度αに等しい固定角度αでプランジャの足が設け
られている。回転数が異なる場合、プランジャの足は斜
板上を滑る。このことは、同時にプランジャの回転運動
を生じ、それがプランジャと穴の壁の間の良好な潤滑に
役立つ。

やはりプランジャの足と斜板の界面の良好な潤滑を可
能にするため、各プランジャに、その中心線付近に、液
圧媒体を穴からこの界面に運ぶ少なくとも１個の狭い穴
を設けることができる。しかしプランジャの位置を安定
させるため、互いにある間隔を置いて、脚部の斜角に対
して垂直な線に沿って開口する２個の穴を設けることが
好ましい。

本発明の特別な一実施例によれば、出力軸は、入力軸
の幅広部分の両側に２枚の斜板を備え、各斜板は入力軸
の幅広部分の貫通孔中で往復運動をするプランジャと連
動する。これらの斜板は、軸の中心線に対して大きさが
同じで向きが反対の角度をなす。かかる構造の利点は、
外側方向軸力が同じ穴中で往復運動をするプランジャに
よって内部で吸収されるので、回転子にはかからないこ
とである。その上、回転子中に貫通孔を設ける方が、一
端が閉じた穴を作るよりも容易である。

高圧室と低圧室は、出力軸の外壁内の陥凹部として形
成することが好ましい。この場合、液圧媒体の供給と排
出は、出力軸の中心部の穴を通じて行なうことができ
る。しかし、ハウジングの内壁内に高圧室と低圧室を配
置することも可能である。その場合は、回転子の外壁が
ハウジングの内壁とぴったりはまり合わなければならな
い。

本発明の特別な一実施例によれば、プランジャは、斜
板に面する端部で脚板によって閉じられ、反対側が開い
た中空円筒である。

本発明のもう一つの特別な実施例によれば、高圧室と
低圧室は寸法が異なる。

本発明にもとづくハイドロモータは、出力軸が入力軸
よりも低速で回転、または停止しているとき、ポンプと
して働くことができる。一方、この装置は、入力軸が出
力軸よりも低速で回転するとき、モータとして働くこと
ができる。さらに、供給される液圧媒体の量と圧力を制
御することにより、入力軸と出力軸の回転速度の差を無
段式に切り換えることが可能である。

次に本発明にもとづくハイドロモータの特別な実施例
を示した図面を参照しながら、本発明について説明す
る。

第１図は本装置の断面図、第２図は第１図の線Ａ−Ａ
による横断面図、第３図は第１図の線Ｂ−Ｂによる横断
面図である。

入力軸１と出力軸２はそれぞれ少なくとも内部が円筒
形のケーシング５中の３と４で担持されている。入力軸
１は、ここでは「回転子」と呼ぶ幅広部分６を有し、こ
の幅広部分は軸１の突出部分８との連結部７によって軸
１に連結されている。

出力軸２は、回転子６の中心の穴によって案内され、
回転子６の両側に固定した斜板９と10を有し、これらの
斜板は、軸１および２の中心軸に対して大きさは大体同
じだが向きが逆の角度αで配置されている。

回転子６中にいくつかの穴11がある。この穴の数は、
装置の寸法と行なうべき条件に応じて１個から100個の
間である。この実施例では10個である。通常は５個から
20個の間である。

各穴はそれぞれ、記号12I〜12Xおよび、13I〜13Xで示
した、反対方向に動く２個のプランジャを有する。

プランジャ、たとえば、13Iは、第４図に詳しく示し
たように、斜板10の一部分と接触している、２本の狭い
チャンネル14と14′（断面図には１つしか見えない）が
大体プランジャの中心線に沿って走り、前記プランジャ
13Iの足の端部付近で開口している。他のすべてのプラ
ンジャについても同様である。

穴11I〜11Xは、その中心部に半径方向に向かうチャン
ネル16I〜16Xを有し、これらのチャンネルは回転子の中
心に向かってだけ開き、回転子６（したがって軸１）が
ある位置にきた場合、圧力室17と18のどちらか一方に開
口することができる。これらの圧力室は、それぞれ高圧
室17と低圧室18であり、回転子６の中心部にある出力軸
２の軸中の陥凹部によって形成される。高圧室17は、チ
ャンネル19と20およびケーシング５の環状溝21を介し
て、固定連結部22に連結されている。高圧室17とチャン
ネル19および低圧室18とチャンネル23の連結部は、図に
示されていない。同様に、低圧室18は、出力軸２中のチ
ャンネル23、入力軸１中の連結チャンネル24、およびケ
ーシング５の環状溝25を介して固定吸入口26に連結され
ている。23′は、出力軸２のラニオンの軸受つきまたは
軸受なしの密封リングを表わす。圧力室17と18はその他
の点で完全には均一ではない。入口を閉じた後で超過膨
脹によって低圧室を開くための圧抜きのために、圧力室
17と18の間の区画によるチャンネル16I〜16Xの重なり
が、非対称になっている。

本装置の動作は、出力軸２が静止し、したがって入力
軸１と回転子６がある方向に回転するとき、プランジャ
12I〜12Xと13I〜13Xが逆の方向に前後に移動することに
なる。媒体が穴16I〜16II、高圧室17、チャンネル19と2
0、および環状溝21を通って固定出口22に送られる。媒
体は、固定低圧吸入口26、環状溝25、チャンネル24と23
を通って低圧室18に供給され、そこから穴16I〜16Xを通
ってそれぞれプランジャ12I〜12Xと13I〜13Xの間にある
室11I〜11Xに供給される。

先に指摘したように、この全体がポンプとして働くこ
とは自明である。しかし、このことがあてはまるのは、
前記で仮定したように出力軸２が回転しない場合だけで
ある。極端な調節位置として、連結部22と26による媒体
の供給と排出または排出だけが阻止されたとき、プラン
ジャの間の媒体は、変形できない塊としての挙動を示
し、プランジャ12と13がそれぞれ前後に動くことは不可
能になる。斜板９と10は従動されて、出力軸２は入力軸
１と一緒に一体として回転する。したがって、この場合
の伝動効率は、ほぼ100％である。これは、出力軸の回
転数が最大になるために正確に最大の媒体流量が必要
な、通常の構造とは対照的である。

上記の２つの場合の間のあらゆるバリエーションを実
現することが可能であり、連結部22と26の間を移動する
液圧媒体の量または圧力を調節することによりそれがで
きる。すなわち、プランジャ12と13の移動速度またはト
ルク能力が斜板９と10に影響を及ぼすことになる。すな
わち、媒体の量によって回転数の差がきまり、圧力によ
ってトルクが移転される。

加圧下で余分の量の媒体の形で余分なエネルギーを供
給することや、その逆、すなわちエネルギーを排出する
ことさえ可能である。エネルギーが供給されるとき、斜
板９と10は、軸に対して十分に斜めの位置にならなけれ
ばならない。すなわち角度が比較的小さくなければなら
ない。

プランジャは、その足が斜板に対して斜めの位置にあ
るため、（第３図のように）回転子６に対して上向きの
力F1を加え、同時に媒体は高圧室17およびプランジャ間
の穴16からの高圧の下で横向きの力をかけるので、入力
軸と出力軸の間の摩擦を減らすため、上記２つの力の合
成力Frを補償することが必要である。これは、第１図お
よび第３図に示すように、軸２の回転子６の内部の部分
に陥凹部（補償溝）27,28,29,30を設けることにより簡
単に実施できる。陥凹部27と28は低圧室であり、陥凹部
29と30は高圧室である。したがって、上記の溝はそれぞ
れ高圧部17,19〜22と、低圧部18、23〜26に連結されて
いる。連結チャンネルは、図では一部分しか見えない。
当然、上記各室の正確な位置は合成力がそれによって決
まる構造の細部によって決まる。

第４図は、プランジャ12I〜12Xまたは13I〜13Xのうち
の１つの縦断面図である。質量を小さくするために、プ
ランジャは中空にすることが好ましい。足15は、中心線
に対して垂直な平面に対して角度αだけ傾いた平面を有
する。この角度αは斜板９または10がその回転軸となす
角度αに等しい。第５図はプランジャ脚部の平面図であ
り、足に２個の穴14と14′（断面図では穴が１つだけ見
える）があり、潤滑液をプランジャ室31から斜板９と10
上のその案内面に運ぶことを示す。プランジャには、機
械力Ｋ、液圧、および互いに間隔ａだけ離れた穴14と1
4′を介した液圧の力K1とK2がかかる。これらの力は、
脚板15が当該の斜板を支えるように、互いに釣合を保っ
ている。何らかの理由でプランジャが外れた位置にきた
場合に、K1≠K2となってプランジャに逆向きのトルクが
かかり、プランジャを正しい位置に戻す。第４図で、K1
とK2は図面の平面上にあり、互いに間隔ａだけ離れて作
用し、（位置が外れていないときは）その大きさが等し
く、方向が同じでる。

プランジャの行程長さにしたがって装置の特性に影響
を与えるためには、斜板９と10のうち一方が軸２に対し
て回転可能な形で調節できることが好ましい。

本発明にもとずくハイドロモータには、下記のような
多くの用途がある。

− 高速軸におけるトルク調節 − 車両の前輪および後輪駆動装置におけるギアドライ
ブによるトルクの分配 − 軸の位置制御 − キャタピラ車両の操縦 − 可変ロッキング ディファレンシャル − 高圧軸の圧力測定によるトルク・センサ − 媒体供給量の増加による駆動トルクの拡大 − 液圧的に利用できる余分のエネルギーの使用 − テスト・ベッドにおける調節・駆動装置 − 上記の２つ以上の可能性の組合せ はじめの３つの用途は、トランスミッション機構のテ
スト・ベッド用として重要である。

本装置をうまく動作させ調節するには、本装置の外に
調整手段、とりわけ、弁、絞り弁、アキュムレータ、タ
ンクなどが必要である。一般に液圧媒体としてはオイル
がこの目的に適している。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、入力軸と出力軸
とが同一直前状にあり、入力軸の速度とトルクを無断式
に調節して出力軸に伝達できる、コンパクトで効率的な
ハイドロモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、下記の線図構成である。 第１図は、本発明の一実施例の装置の縦断面図、 第２図は、第１図の線Ａ−Ａによる横断面図、 第３図は、第１図の線Ｂ−Ｂによる横断面図、 第４図は、プランジャの縦断面図、 第５図は、プランジャ脚部の平面図である。 1:入力軸、2:出力軸、5:ハウジング、 6:幅広部分、9,10:斜板、 11:穴（貫通穴）、12,13:プランジャ 14,14′：穴、15:脚板、17:高圧室、18:低圧室、27,28,
29,30:補償溝。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅広部分である回転子を有する入力軸およ
   び入力軸と同軸の出力軸を備え、入力軸の幅広部分はそ
   の中心線に平行ないくつかの円筒穴を備え、各穴は前記
   穴中で往復運動ができるプランジャを含み、前記プラン
   ジャはそれがどの位置にあるときでも一端部が穴の外側
   に突き出すだけの長さを有し、前記出力軸は、回転子ま
   たは出力軸の回転時にプランジャがその穴中で往復運動
   をするようにプランジャの突き出した端部と連動するよ
   うに軸の軸線に対して角度αで斜に配置された斜板を有
   し、各穴はその穴と液圧媒体を含む回路との間の連結を
   確立するための半径方向に向いたチャンネルを該穴の壁
   中に有するハイドロモータにおいて、 幅広部分（６）を有する入力軸（１）と出力軸（２）が
   ハウジング（５）内でジャーナル受けされ、液圧媒体用
   回路が穴の近傍に両軸の中心線に対して反対方向に配置
   された高圧室（17）と低圧室（18）を備え、斜板（9,1
   0）に面する各プランジャ（12,13）端部が斜板に接触す
   るための脚板（15）を備えかつ斜板の角度（α）に等し
   い角度（α）でプランジャの中心線に対して配置される
   ことを特徴とするハイドロモータ。
2. 【請求項２】液圧媒体の高圧室（17）と低圧室（18）が
   出力軸の外壁内の陥凹部として形成されることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項に記載のハイドロモータ。
3. 【請求項３】出力軸（２）が入力軸（１）の幅広部分
   （６）の両側に２枚の斜板（9,10）を備え、各斜板（9,
   10）は入力軸（１）の幅広部分（６）内の貫通穴中で往
   復運動をするプランジャ（12,13）と連動し、各斜板
   （9,10）が軸の中心線に対して大きさが等しく向きが反
   対の角度αで配置されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載のハイドロモータ。
4. 【請求項４】プランジャが、斜板（9,10）に面する端部
   で脚板（15）によって閉じられ、かつそれと反対の側で
   開いた中空円筒であることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項に記載のハイドロモー
   タ。
5. 【請求項５】脚板（15）が、斜板（9,10）と連動するそ
   の表面に垂直でかつプランジャ本体内のチャンネルを介
   してプランジャがその中で往復運動をする穴の内部に連
   結されている穴（14,14′）を少なくとも１個備えるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項、第２項、第３
   項または第４項に記載のハイドロモータ。
6. 【請求項６】脚板（15）内に、脚板の斜角αに垂直な線
   上で開口する２個の穴（14,14′）が設けられることを
   特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載のハイドロモ
   ータ。
7. 【請求項７】高圧室（17）と低圧室（18）の寸法が異な
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のハ
   イドロモータ。
8. 【請求項８】高圧室（17）と低圧室（18）の両側の出力
   軸の外壁内に補償溝（27,28,29,30）が設けられ、これ
   らのうち少なくとも２個の連動する溝が装置の高圧側と
   連結され、またこれらの溝は液圧による力の不均衡が補
   償されるような位置に配置されることを特徴とする、特
   許請求の範囲第２項に記載のハイドロモータ。