JPS58501831A - 流体モ−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】 流体モータ この発明は流体モータに、さらに特定的には動作流体が空気というような気体で あるというモータに、かかるものである。 この発明が持（（かかわっているの（１寸、流体モータてあって、往復動きがそ の流体で制御されるいくつものピストンがひとつのカム材と協働して、そのモー タからの回転出力を作り出すようになっており、それらピストンがそうした流体 流れを制御する弁部材としても働く、というもの、である。　そうしたモータの 多種多様な設計がこれまでに提案されてきており、それらの多くでは、ロータが 偏心あるいはふたつ耳代カム材からなっていてそれがそのロータまわりに配置さ れてそれに関連づけられにさせられる、というものである。　しかし、現存の設 計は数多くの不利を受けているもので、それら不利のうちには、比較的低動力出 力でしかも不均等なトルク、比較的悪い低速や起動特注、および、好ましくない 高振動や騒音、がある。 この発明の目的は改善された流体モータを提供することである。 この発明は、流体モータであって、相対同転ａＴ能なふたつの部品を持ち、それ ら部品の一方は、少なくとも３つの類似耳を持つカム材を含み（Ｉｉｉｉえてお り、またそれら４つのシリンダを含み備えていてそのそれぞれは往復動キ可能な ピストンを収め込んでおり、各ピストンとそれ（で岡連つけらノ１ているシリン ダとｉ４すべり弁として働くものであってほかのピストンのうちのひとつへの流 体の供給と、ほかのピストンのうちの別なひとつからの流体の排出と、双方を制 御するようになっており、それらピストンがそれら部品の相対回転を行わせるよ うにそうしたカム材への力を作り出すことになっている、というもの、にある。 有利には、それらピストン−・流体を供給するためとそれらピストンから流体を 排出するためとに個別の通路が設けられており、それら流体供給通路と流体排出 通路と（は類似であってそれら通路の機能が交替され得るもので、それによって そのモータがいずれの方向でも回転駆動されることｔ　”Ｔ能にしている。　さ らに、各シリンダ・ピストン組が、好ましくはそのピストンを通っての制御を受 けている漏れ出１〜というか流れ出しというかをもたらすように構成されている のがよく、そのわけはのちに説１、ｌ！Ｉｊされる。 この発明によるひとつ［有］構成では、それらピストンがそのカム材の長手・軸 心まわりに径方向配置つけとされてふ・す、谷ピストンの一端が、そのカム材に 当たり合うカム追従具につなかれている。 ひとつの代替構成ては、そ？Ｌらシリンダかそのモータの中実軸心に平行にその まわりに配ｌｉ：：ｊづけられていて、それらピストンに協働するカム材かその モータの少なくとも一方の端（（配置つけられている。　そうした構成ては、そ れらピストンが復唱式で、そのモータの反対２端のそれぞれにひとつのカム材が 配置されてもよい。 好ましくは、各シリンダが２群の口備え込みに形づくられており、それらのそれ ぞれは関連づけられているピストン内の個別えぐり穴と協働してふたつのすべり 弁、すなわちそれぞれその流体の供給と排出とを制御するもの、を形づくるもの となっている。 好まれるひとつの構成では、そのモータが、それらシリンダを含み込んでいるひ とつの構成体を含み備えており、その構成体の少なくともひとつの面内に溝とし て形つくられていてそれらシリンダ内の口に連通している流体供給と排出通路を 持ち、それら溝をおおい込んでそれによって閉じ込まれた通路を形つくるために その構成体へ少なくともひとつのおおいか固定っけされている。 そうしたモータのひとつの特定形態では、その構成体が総体的に円筒状て、それ の両端面１〕：ＪＫ形つくられて端板によっておち・われでいるそれらＮ’）ｓ Ｋ持っている。 そのモータの−またＯ・とつの形態て（、↓、その構成体か円１１′うで、それ はその環状円筒面１’ｌ　ｔτ形てジくられてｉｌ筒状スリ−プでおおわれてい るそれら溝、を待ったものである。 この発明は上に説明されたとおりの流体モータ運転のか法であってそれら流体供 給と排出通路双方へ同時に流１本を施してそのモータを制動しそれを回転に反抗 保持するようにすること（・であるもの、をも提供するものである。 この発明はさらに、上に説明されたとおりの流体モータ運転の方法であってそう した流体供給を除き去ってそれによってそれらピストンがそのカムとの接触はず れに動くことが許され、したがってそうした流体供給かもとに戻される丑ではそ のモータの回転可能部分が自由に回転でき、そこでは流体がそれらピストンを通 って流し出されてその隣りのピストンをそのカム材へ触れ当たるように戻し込ま れるようにすることにあるもの、をも提供するものである。 そのモータは、好ましくは、カム材がロータ、たとえばそのモータの回転出力を 作り出す軸上に組付けられているもの、として、そうしてシリンダが、そのロー タの回転の軸心まわりに配置づけられているステイタ内に形で）＜られているも の、という構成にされている。 つぎに、この発明が、添付図面参照で例示的にさらに説明されるが、その図面で 一一 第１図は、この発明による流体モータのひとつの実施例の展開斜視図、 第２図はより大きい尺度でのピストンとシリンダ構１戊の断面図、第３Ａ、３Ｂ および３Ｃ図は第１図に示されているそのモータの運転の唐様を示している態様 図、さらに、 第４・図は、この発明してよる流体モータの第二実施例の展開斜視、である。 第１・２図を参照してこれから説明されるモータは、圧縮空気の供給源からの作 動で働く空気モータとして主要意図つけされているものである。　そのモータは 、木質的には、Ｒで示されているロータと、Ｓで示されているステイタと、から なっている。　そのロータは、三突起耳カム１を含み備えており、それは、軸ｚ 上に３つの同じ耳を含み備えているものである。　その軸２の両端は、そのステ イタＳ用おおい５ヘボルト６で取付けられているポス４内に位置づけられている 軸受け３内に軸持ちされている。 ステイタＳは総対的に円筒形の構造体を含み備えており、それは、そのステイタ の貫通穴８内に位置づけられているそのロータＲ１の回転軸１わりに径方向配置 づけとされている４つのシリンダ穴を持つもの□である。　各シリンダ穴７はシ リンダ・ライナ９金入れ込んでいてそれが今度はピストン１０を収め込んでおり 、壕だ、各シリンダはシリンダ・ヘッド材１１で閉じられていてそれはボルト１ ２でそのステイタＳ′＼固着されている。　各ピストンの内端はスピンドル１４ 上に組付けられているローラ１３の形のカム追従具１４８え込みとされていて、 それは、そのロータＲのそうしたカムｌの耳つき（でされているその而へ当たり つくものである。　そうしたピストンｌＯとシリンダ・ライナ９とのあいだ（で は適当な封止３“」１５が設けられている３、　名ピストン１０の直径方向向か い合い両画かえぐり穴１６備え込みとされていて、その穴は、組付き音いとされ ているシリンダ・ライナ９の壁での直径方向向き合い位置に形づくられている１ 対の四角い口１７と協働して、隣り合うピストンの後端への流体供給とそれから の流体排出とを制御する１対のすべり弁を形づくるものとなっている。　この供 給排出はそのシリンダ・ライナ９内の口１９と、そのステイクＳの側壁に溝とし て形づくられている２ｏというような通路と、を介して行われる。　これら溝は 、端おおい５がそのステイタＳ上所定位置に固着されているときはそれらおおい によって閉じられた通路に形つくられている。 それら供給・排出ｉｔ′ｆｌ路の形態は、それらピストンのいずれであってもそ れを径方向内方へ押しやるためのその後端への流体の供給はそのロータの回転の 方向でそのあとに続くピストン内のすべり弁で制御され、壕だ、ピストンが径方 向にひっこめられるときのそのシリンダからの流体の排出は回転の方向で考えら れたときの先行しているピストン内のすべり弁で制御される、というぐあいのも のである。　そのモータへのそうした流体の供給やそれからの流体の排出は、そ のステイクへの示されていない配管類を通じてなされる。 これまでｄ発明されたばかりのそのそ−タ機構の１動１乍か第３Ａ、３Ｂおよび ３Ｃ図の回路図参照でつきして説明されるが、そｉｊら（２＜１１ｉ′ｌｉでは 対地弓、１−品（・て村して同じ数字かたくさんに使われたものとなっている。 これら図面は、流体供給通路１９ｓ　、２Ｏ８と流体排出通路１９Ｅ、２０Ｅと の完全形態を、関連つけられているすべり弁ＶＳとＶＥ、すなわちピストンＩＯ とシリンダ９とのそうしたえぐり穴１６と口１７とで形づくられているもの、と ともに、示している。 そのロータ１は矢印Ｘの方向にすなわち時計回りに回っていると想定されている 。 シリンダとピストンとの組合わせ９，１０の４組は説明の便宜のためにそれぞれ の添え字Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ付きになっている。 第３Ａ図を参照すると、ピストン１０　Ａは、主供給路２０Ｓ１ピストンＩＯＢ のすべり弁ｖＳ１および、シリンダ９Ａの尻へつながれている路１９ｓ、ｉ介し て、その尻へ圧縮流体の供給されつつあるところが示されている。　だから、ピ ストンＩＯＡのカム追従具１３はカム１の耳Ａに当たり押して、そのカムをそう した時計回り方向に回すようにするわけである。　その同じときに、袷にも排出 にもつながれていないので）浮遊しており、流体はピストンＩＯｃの尻から、関 連つけられている通路１９ＥとピストンＩＯＢ内のすべり弁ＶＥとを介して、排 出されつつあるわけである。 第３Ｂ図は、そうしたピストンＩＯＡがその前進行程をほとんど完了してそのカ ムを１５°ばかり回し終えたときの状態を示している。　そうした流体の供給は 、このとき、ピストンＩＯＢがひっこむにつれてのそれのすべり弁ＶＳのだんだ ん閉じることによって、そのピストン１０Ａからだんだんに締切られつつあり、 また、ピストンＩＯｃの尻からのその流体の排出も、ピストンＩＯＢ内のすべ９ 弁ＶＥのだんだん閉じることを介して、完了されつつある。　動作工程をもたら すべきっぎのピストンは、そのカムｌの耳Ｂ上に作用しているピストンＤである わけで、見受けられるように、通路２０５がらの圧縮流体がすでにこのピストン 尻へ、ビス）ンｌＯＡ内（７）部分的ＶｒＣ開いているすベシ弁ＶＳを介して、 許されてきているわけで、他方、ピストンＩＯＤ内に向き合いのピストンＩＯＢ の尻はピストンＩＯＡのすべり弁ＶＥを通じて排出通路２０Ｅへ逃がし出されて きているわけである。 第３Ｃ図はそのモータの回転でのさらにっぎの段階を示しておシ、そのとき、ピ ストンＩＯＡはそれの動作行程の終わりにあるのでそのピストンへの流体の供給 は締切られており、流体はそのピストンＩＯＡ内のすべり弁ＶＳを通じてピスト ンＩＯＤへいっばいに供給され捷たそのピストンＩＯＡ内のずべり弁’Ｊ　Ｅｉ ｔ通じてピストン１０Ｂから排出されつつあるわけである。　この位置ではピス トンＩＯＡとＩＯｃは浮遊している。　カム１はこれ捷でに３０°回り終えたわ けである。　このように、この、三突起耳カムと４つのピストンとを使っている 実施例では、そのロータに対しての個別な３０’おき位置が得られることが見う けられる。 これまたおわかりいただけることであるが、ピストン１０Ａの働き行程について 説明されたそうした動作の順序が、ピストンｌ０Ｂ−１０Ｄのそれぞれについて 周期的にくり返されるのであり、それによって、カムｌの耳Ａ、ＢおよびＣに作 用するそれらピストンの径方向内方への働き行程によるそのロータの回転をひき おこすわけである。 第４図は、この発明にょるモータのまたひとつの実施例を示しており、それは、 ピストンとシリンダとの組がそのモータの回転可能軸に平行に軸方向に延びてい るというように構成されでいる。　各シリンダ内にふたつのピストンが設けられ ていて、それぞれに対応するそのモータの端部でカム材と協働して、その軸の回 転をもたらしているというものである。 さらに具体的には、そのモータはステイクＳを含÷、ｒｉｉｉえていてそれは軸 方向【て延びている８つのシリンダ１゜７金入れ込んであり、それらのそれぞれ は、シリンダ・ライナ１０９とふたつのピストンｌｌ０Ａとｌｌ０Ｂとを収めて いる。　そのステイタは、そのステイクにはめ込与の軸受け１０３内に組イ・」 けられている軸１０２を囲い込んでおり、それぞれか六突起耳式カム材の形のふ たつのロータｌ０ＩＡ、ｌ０ＩＢがそれぞれその軸１０２の各端部に取付けられ ていてキー１０２Ａとねじ溝付きとされているカラー１０６とで固定づけされて いる。 流体供給と排出通路は、そのステイタＳの円筒形外面の溝１２０として形づくら れていてそのステイタＳ上にかぶさっている筒状おおいスリーブ１０５によって 閉じられている。　そうしだモータは、全般的に、第１〜３図を参照してすでに 説明されたと同じように動作する。 それら説明された両構成いずれも、ピストンの表面まわりのすへり弁を通っての 制御を受けている流れ出しというか漏れ出しというかが設けられている。　ある いはそれに代わって、こうした制御を受けている流れ出しは第２図に１６Ａで示 されているように、えぐり穴１６の近くでの、ピストン貫通の小さな穴、あるい は、ピストンの表面」二の平らにされている場所というか溝というが、によって 形づくられてもよい。　そのような機構＋１．或は、たとえばそのモータを手で 回すことか望捷れるときに、流体！Ｉｖｊ力供給なしにとかすへてのピストンが ロータに触れることなしにとかてそのモータが運転されることを可能にするわけ である。　そのような桜描構ＩＩえて、そのモータはロータになんの抵抗も起こ されずに自由（（回転させられることができるのであり、そうした抵抗というの はたとえばピストンをロータへ当てつける（・ｉ夛コによるものがあるがそんな ばねは必要とされていないからである。 さらに、各ピストンに個別の流体供給および排出通路と、そうした供給から排出 側へのそのピストン捷わシの制御流れ出しと、を設けていることによって、たと え「失速停止位置」からでさえ、ひとつのピストンをロータのカム（（押し当て ること、したがってそのモータを困難なしに起動すること、がいつでも可能なわ けである。 ところがそれに反して、在米構成は永久停止状態を防ぐためにはピストンをロー タへ押し当てるだめのばねを設けることがいつも必要なのである。 そうしたばねかはぶかれ得るのであるから、そのモータは、すへてのピストンが ０・つ込められているときは自由旋回できてそのモータに動力なしであってその ロータが手動操作にわずかな抵抗しか示さないわけである。 さらに、各シリンダ用の個別入り口と出口の使用は、起動や停止でのそのそ−タ への高速応答時間をもたらすのである。 この発り］による流体モータのそうした構成は、高起動トルク、わずかな変動し かないづて質１１・Ｊ（τ無ニー“に階の速さ制御、所定トルクで停止させられ る可能性、および間欠的起動や、［〈転の良い許容性、備え込みというそのモー タを提供する。　そのモータは、その供給と排出通路双方へ同時（でＤｉゴ七を 供給することによって制動器として働くこともてきる。 これまで提案されてきている単−突起耳あるいは二突１巳坏カムを使っている設 計を越えるこの発明のそれら利点を達するために肝要なことは、そのモータが、 少なくとも４つのピストンとの組合わせで少なくとも３つの耳を持つカム材を使 うべきだということである。　そうした機構構成はロータの回転あたり少なくと も１２の動作行程をもたらし、すなわち軸回転の３０度ごとに新しい動力行程が 生じるわけで、円滑なトルク転送、減少させられた同期的トルク変動、および、 改善された起動トルク特性、につながるわけである。　加えて、所定動力定格に 対して、三突起耳ロータは、より短いピストン行程、ひいては、減少させられた 振動や騒音発生、となり、１だ、より良い加速を作り出す。　そのモータは、ま た、すぐ（（双方向式にもされ得るし、連続的な反転動作向きに非常に適してい る。 なおさらに、このモータは、いずれの向きにも３０度段階での非常に良い歩進特 性を持ち、その出力部につながれたＷＳ減速歯車箱とともに使われると、得られ る分解能は、そのモータを（ＩＳ密な位置制御用途に適するものとするに十分に 良いものとなり、特に、動力供給源や制御媒体としての空気の適用性かほかの電 気とか圧液とかというような朋動源を越える利点を持つところでは、甘さにそう である。 特定の実施例か説明されたが、御理解いただけるように、この発明の範囲からそ れることなしに多種多様な改変がなされ得るものである。　すなわち、ステイタ としてシリンダ・ブロックを持ち、ロータとしてカム材を持つ、というものとし てそのモータが説明されてきたが、モータの回転部分内にピストンが組付けられ 、ステイタの一部にカム材が形づくられている、という逆の構成もこの発明によ るそのモータは、費用がかかってしかも難しい機械加工工程を必要としたり複雑 で難しい鋳造技術を要求したりすることなしに、十分な実績使用ずみの機械加工 および／または鋳造技術での楽な製造でよいものだということになっている。　 そのモータは、主に、金属、プラスチック材、あるいは画材の組合わせ、で構成 されてよい。 これまた御理解いただけるように、そのモータは第一にまず、空気というような 気体流体から動作するものとして説明されてきたが、油というような圧液流体か ら動作するように設計されてもよいもの−Ｃある。 さらに、示されている三突起斗ローク以外でも、そｈの形が好ましくは高次高調 波出方を、すなわち比較的小さな変動を持つ連続的な出力を、作シ出すようなも のであるというわけであるが、遣った特定な形のものでもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　流（トモークであって、惰対回転可能なふたつの部品を持ち、それら部品 の−）ｊは、少なくとも３つの類似Ｌ１′：を持つカム（′ｆｉを３４肖：゛、 えており、捷たそれら部品の胆力（ま、少、たくとも・」、で−）のシリンダ金 倉み１，１ｂえていてそのそ；妊それは往復晧き可能なピストンを収め込んでお り、各ビス）・ンとそｈに関連づけられているシリンダとはすべり弁としても働 くものであってほかのピストンのうちのひとつへつ流体の供給と、ほかのピスト ンのうちの別なひとつからの流体の排出と、双方を制御するようになっており、 それらピストンがそれら部品の（目射回転を行わせるようにそうしたカム材への 力それらピストンへ流体を供給するためとそれらピストンから流体を排出するた めとに個別の通路が設けられており、それら流体供給通路と流体排出通路とは類 イυであってそれら通路の機能が交替され得るもので、そカフによってそのモー タかいずれの方向でも回転駆動されることを可能にしている、というもの。 ３、　請求の範囲１．捷たは２．で。請求されている流体モータであって、各シ リンダ・ピスト１１が、そのピストン”６．１ｉｉｉ−９での動画全骨けている （ｌｊれ出しというか流れ出しというか金もたらすようにｆ’：ａ　ｉ＋Ｗされ ている、というもの。 ４、　これまでの請求の範囲いずれかで請求されている流体モータであって、そ れらピストンがそのカム材の軸心捷わりに径方向配置つけとされている、という もの。 ５、　請求の範囲１．　、２．または３．で請求されている流体モータであって 、それらシリンダがそのモータの制御軸心に平行にそのまわりに配置つけられて いて、それらピストンに協働するカム材がそのモータの少なくとも一方の端に配 置づけられている、というもの。 ６、　請求の範囲５．で請求されている流体モータであって、各シリンダがふた つのピストンを含んでおり、そのモータの反対２端のそれぞれにひとつのカム材 が配置されている、というもの。 ７、　請求の範囲生、５．または６．で請求されている流体モータであって、各 ピストン′の一端が、そのカム材に当たり合うカム追従具につながれている、と いうもの。 ８、　これ寸での請求の範囲いずれかで請求されている流体モータであって、各 シリンダがシリンダ・ライナを含み、それは関連づけられているピストンの壁内 えぐ９穴と協働する口を備え込んでいてそのモータの流体供給とか排出通路を制 御するすへり弁を形づくるようになっている、というもの。 ９、　これ寸での請求の範囲いずれかで１１１５べされている流体モータであっ て、各シリンダが２川′の口備え込みに形づくられており、それら群のそれぞれ は関連つけられているピストン内の個別えぐり穴と協動して、それによってふた つのすべり弁を形づくり、それらすべり弁の一方は回転の方向でのひとつ先行の ピストンへの流１＋の供給を制画し、捷だそれらすべり弁の他方は回転の方向で のひとつ後続のピストンからの流体の排出全制御する、というもの。 １０、これまでの請求の範囲いずれかで請求されている流体モータであって、ひ とつの構成体を含み備えており、それは、それらシリンダを含み込んでいて、そ の構成体の少なくともひとつの面内に溝として形づくられている流体供給と排出 通路、および、それら溝をおおい込んでそれによって閉じ込まれた通路を形づく るためにその構成体へ固定づけされている少なくともひとつのおおい、を持つ、 というものである、というもの。