JPS6221961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内歯歯車と、これに内接して噛合う外
歯歯車群を有し、内歯歯車又は外歯歯車群の何れ
かを回転せしめて流体を移送する、例えば圧縮
機、ポンプの如き流体機械、あるいは圧力流体を
送り込んで内歯歯車又は外歯歯車群の何れかを回
転せしめて回転出力を得る、例えば油圧モータ、
液圧モータ、タービンの如き流体機械などの回転
流体機械に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の回転流体機械として、例えば特
開昭49−47910号公報に示す如き技術が知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のものにおいて
は次の如き問題点があつた。

即ち、同公報第１図、第２図に示す如き構造の
ものにおいては、〔以下（）内は同公報における
符号を示す〕ピニオン２３を駆動するための圧力
流体は、軸３の吸込孔１から蓋体５の凸部４の送
通孔７から小室２９に入り、蓋体５のフランジ部
８の流入口１０を経てピニオン２３の歯先空間に
入る。

運転に当たつて、上記の経路を、高圧の作動流
体が通るので、小室２９の周壁は高圧を受け、蓋
体５は、フランジ部８の、軸直角の広い面積に高
圧を受け、大きなスラスト力を受ける。このスラ
スト力は円板体１４に伝わり、凸部１２の端面に
当接するカバー２８が受ける。

ここにおいて小室２９に面しているフランジ部
８の面積が大きいので、蓋体５の受けるスラスト
力はかなり大きなものとなり、また、左側のカバ
ー２８と当接する凸部１２の当接面積が小さいの
で、当接スラスト圧力はかなり大となる。従つ
て、大なるスラスト力に対して各部の強度及び剛
性を大とする必要があり、構造も大となり、ま
た、当接スラスト圧力が大となるので、大なる面
圧にと摺動回転可能なるよう特殊な材質の選択、
表面加工法、潤滑法の選択、或いはスラスト軸受
の採用など、加工、構造が複雑となる、という問
題点があつた。

本発明は、従来のものの上記の如き問題点を解
決し、流体機械の内部の構成部材に作用するスラ
スト力を小となし、各部強度上、剛性上の負担を
軽減せしめ、スラスト圧力を小となし、スラスト
接触面における条件を緩和し、材質上、加工上、
構造上簡単とすることができる回転流体機械を提
供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するための手段
として内歯歯車と、該内歯歯車に内接して噛み合
い、かつ等間隔に配備された複数個の外歯歯車を
有し、各外歯歯車の支承軸の両端は、前記内歯歯
車及び外歯歯車の両側面にそれぞれ対向して設け
られた側板に支えられ、該両側板の間にはシール
ブロツクが備えられ、該シールブロツクの外周の
りんかくは前記内歯歯車及び外歯歯車の歯先円と
所要の間隙を有するりんかく線及び噛合点の前後
のポケツト部のりんかく線により形成され、前記
側板とシールブロツクは前記内歯歯車の中心に位
置する中心軸に固定され、前記側板の外周をおお
いかつ前記内歯歯車を固定するケーシングと、前
記側板の外側の側面をおおう蓋体とを備えた回転
流体機械において、前記ポケツト部へ連通する作
動流体の連通孔が、前記側板の内部のみを通つ
て、該側板の上周面又は内周面において、前記ケ
ーシング又は前記中心軸の作動流体路と連通して
いることを特徴とする回転流体機械を提供せんと
するものである。

〔作 用〕

本発明は上記の如く構成されているので、外歯
歯車を駆動する高圧作動流体の通路は、各ポケツ
ト部から側板の外周面又は内周面まで、側板の内
部のみを通る連通路により形成されており、この
高圧作動流体の圧力が軸方向に作用する面は、側
板の軸直角のうち、ポケツト部に露出している極
めて小面積の部分しかない。連通路の他端は側板
の外周面又は内周面に開口しているので軸方向の
力を生ずることはない。従つて側板の受けるスラ
スト力は極めて僅かとなり、さらにスラスト力が
極めて僅かであればスラストを支承する部分のス
ラスト圧力も極めて僅かとなり、各部の受ける力
及び圧力が小となり、強度上、剛性上簡単で小型
な部材で済み、また、材質、加工、構造上も簡単
となる。

〔実施例〕

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれ
ば、第１図及び第２図において、１は中心軸であ
つて、本実施例がポンプとして使用される場合に
はこれが例えば電動機、内燃機関等によつて駆動
され、又本発明がモータとして使用される場合に
は、これが自ら回転し駆動力を外部に与えること
になる。逆に中心軸１が固定でケーシング７が回
転する場合もある。２は前蓋であり、その中央部
には第１図の如く軸受３及び軸封装置４を内包す
る。５は後蓋であり、その中央部には第１図の如
く軸受６を内包する。従つて中心軸１は軸受３，
６によつて支持され回転する。７はケーシングで
あつて、その内周は円８によつて形成され、かつ
その各端面には前蓋２及び後蓋５が面を接し、か
つボルト９によつて締結され、一体化される。１
０は内歯歯車であつて、その外径部はケーシング
７の円８の中央部に嵌入され、かつケーシング７
とノツクピン１１等によつて一体化される。１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…１２ｎ（図では１
２ｄまで）は外歯歯車であつて、各外歯歯車は内
歯歯車１０に噛合い、かつ等ピツチ（等間隔）に
配置される。

又各外歯歯車はそれらの中心点に一致した中心
を有する軸穴１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…
１３ｎ（図では１３ｄまで）を有する。

なお、外歯歯車の個数は一般に２の整数倍個設
けられることを原則とし、本実施例の用途によつ
て任意に選択できる。第２図においては個数は４
個を示した。又第２図では図面の簡単化のために
内歯歯車１０及び外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄの歯形はその一部を記し、他は略記し
た。

内歯歯車１０の歯先円半径をＲ、歯元円半径を
Ro，各外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄの歯先円半径をｒ、歯元円半径をroとする。

１４はシールブロツクであり、その中心部穴は
中心軸１に嵌入されると共に、キー１５等によつ
て一体化される。

又シールブロツク１４の厚さは内歯歯車１０の
それに等しいか又はやや薄いものとすることがよ
く、更に外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄと等しいことが望ましい。更にシールブロツク
１４はその外周部に半径R′なる円弧及び半径r′な
る円弧を有し、上述２種の円弧は直線部１６及び
１６′によつて適宜結ばれる形状を与えられる。
この時r′及びｒ，R′及びＲの間には微小スキマが
与えられる。即ちr′＞ｒ、R′＞Ｒである。

１７は側板としての右方回転板であり、その中
央部穴は中心軸１に嵌入され、かつキー１５等に
よつて一体化され、かつその左端面は内歯歯車１
０の端面に接し、その右端面は前蓋２の端面に接
し、さらにその外周は円８との間に微小スキマを
与えられ、中心軸１の回転によつて、一体化し回
転する。１８は他方の側板としての左方回転板で
あつて、その右端面が内歯歯車１０の端面に接
し、その左端面は後蓋５の端面に接する位置に配
置せられ、かつキー１５等によつて中心軸１に一
体化されて回転することは右方回転板１７と同一
である。

又右方回転板１７及び左方回転板１８にはそれ
ぞれ軸穴１７′，１８′が穿孔され、それらの位置
は既述外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ
の中心に一致し、従つて各々回転板に設けられる
軸穴の数は外歯歯車に等しい。１９は軸穴１７′
及び１８′に嵌入され、その中央部で外歯歯車１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各々軸穴１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを微小スキマを与え
られて貫通する軸である。従つてその個数も又外
歯歯車のそれに等しい。

更に２０，２１は右方回転板１７の全円周上に
各々独立して設けられる通路溝、２２，２３は同
様左方回転板１８に設けられる通路溝である。又
２４，２５，２６，２７はケーシング７の外部よ
り各々通路溝２０，２１，２２，２３に開口し連
通する位置に配置される作動流体路としてのポー
トである。

２８，３０は右方回転板１７が内歯歯車１０に
接する面３２を中心軸１の軸方向に適宜穿孔し、
しかる後これを通路溝２１と連通せしめた連通孔
であり、それらの面３２上の開口位置は、第２図
における内歯歯車１０及び外歯歯車１２ａ又は外
歯歯車１２ｃが噛合う点の後方に形成される内歯
歯車１０の歯元円半径Ro、外歯歯車１２ａ又は
１２ｃの歯元円半径ro及びシールブロツク１４の
直線部１６が囲む略三角形即ちポケツト部内にあ
り、かつ２８，３０は中心軸１に対し対称位置で
ある。第１図には連通孔２８，３０のうち２８の
みを代表して点線で記した。

２９，３１は前記連通孔２８，３０と同一要領
で穿孔した連通孔であるが、それらの位置は外歯
歯車１２ｂ，１２ｄの後方のポケツト部に開口し
かつ通路溝２０と連通することが異なる。第１図
では連通孔２９を代表して点線で示した。

２８′，３０′は左方回転板１８が内歯歯車１０
に接する面３３を中心軸１の軸方向に適宜穿孔
し、しかる後これを通路溝２２と連通せしめた連
通孔であり、それらの面３３上の開口位置は第２
図における外歯歯車１２ａ，１２ｃの内歯歯車１
０との成す噛合い点の前方のポケツト部に開口
し、その形状は既述連通孔２８，２９，３０，３
１と同様であり、２８′，３０′が中心軸１に対し
対称位置に配置されることも変らない。第１図で
は２８′のみを二点鎖線で例示した。

２９′，３１′は前記連通孔２８′，３０′と同一
要領で穿孔した連通孔であるが、それらの位置は
外歯歯車１２ｂ，１２ｄの前方のポケツト部に開
口し、かつ通路溝２３と連通することが異なる。
図１では連通孔２９′を代表して一点鎖線で示し
た。

上記の連通孔２８，２８′，２９，２９′，３
０，３０′，３１，３１′は右方及び左方側板１
７，１８の外周面の通路溝２０，２１，２２，２
３から、右方及び左方側板１７，１８自体の内部
のみを通つてポケツト部に通ずるように設けられ
ている。

次に本実施例の作動原理とそれが各種附属機器
との組合せによつて回路構成された時に生ずる回
路の作用について述べる。

第３図において３４は第１図及び第２図で示し
た実施例のモータ、３５はポンプ、３６は油槽、
３７は安全弁、３８はポンプ３５から吐出される
流体又はモータから排出される戻り流体等の方向
を切換える方向切換弁である。方向切換弁３８の
作動位置をPos1（Position1）及びPos2
（Position2）として示す。ポンプ３５及びポート
２４を結ぶ管路を３９、ポート２７及び油槽３６
を結ぶ管路を４０、方向切換弁３８とポート２５
を結ぶ管路を４１、方向切換弁３８とポート２６
を結ぶ管路を４２、ポンプ３５と方向切換弁３８
を結ぶ管路を４３、油槽３６と方向切換弁３８を
結ぶ管路を４４とする。

第１図、第２図において今ポート２４及び２５
に圧力流体を供給し、かつポート２６及び２７を
油槽等に結合したものとする。即ち圧力流体は第
２図における連通孔２８，２９，３０，３１に流
入し、かつ連通孔２８′，２９′，３０′，３１′は
油槽等に結合されるために圧力を有さない。

この時簡単化のために内歯歯車１０及び外歯歯
車１２ａについてのみ着目すれば、外歯歯車１２
ａは圧力流体の供給によつて、軸１９の周りに第
２図において矢印の如く反時計方向に回転しその
反力によつて中心軸１は矢印の如く時計方向に回
転する。今中心軸１が一回転する間に外歯歯車１
２ａ、内歯歯車１０が呑込む容積をV₁とし、そ
れらに供給する圧力流体量を単位時間当りＶ、又
圧力をｐとすれば、 中心軸１の単位時間当り回転数N₁は N₁＝Ｖ／Ｖ_１（式１）で示され、中心軸１の回転トル クT₁はT₁＝ｐ×Ｖ_１／２π（式２）で示される。

又、圧力流体の供給をポート２６，２７より行
ない、ポート２４，２５を油槽等に連結すれば上
述における外歯歯車１２ａの回転方向は逆転し、
従つて中心軸１の方向も逆転する。

第３図におけるポンプ３５の吐出し圧力をｐ、
吐出し量をＶとし、ｐ及びＶは常に不変とする。
又方向切換弁３８の位置をPos1に置いたとき、
ポート２５，２６、管路４２，４１は単独の閉ル
ープを成しポンプ３５からの圧力流体の供給には
関与しない。従つて中心軸１の回転及び回転トル
ク伝達は外歯歯車１２ｂ及び１２ｄのみが関係す
る。この時マニホールド２９，３１に流れる圧力
流体量は各々Ｖ／２であり、従つて中心軸１の回転数 N₂及びその回転トルクT₂は N₂＝Ｖ／１／Ｖ_１＝１／２×Ｖ／Ｖ_１（式３） T₃＝ｐ×Ｖ_１×２／２π＝ｐＶ_１／π（式４）となる
。

又方向切換弁３８の位置をpos2に置いた場
合、ポート２４及び２５に圧力流体が供給され
る。従つて中心軸１の回転及び回転トルク伝達は
全ての外歯歯車が関係する。この時マニホールド
２８，２９，３０，３１を流れる圧力流体量は
各々Ｖ／４となり、中心軸１の回転数N₄及びその回転 トルクT₄は N₄＝Ｖ／４／Ｖ_１＝１／４×Ｖ／Ｖ_１（式５） T₄＝ｐ×Ｖ_１×４／２π＝ｐＶ_１／π（式６）となる
。

即ち（式３）、（式５）の比較により Ｎ_２／Ｎ_４＝２／１ （式４）、（式６）より、 Ｔ_２／Ｔ_４＝１／２ つまり方向切換弁３８の位置Pos1を基準とす
れば位置Pos2の時、中心軸１の単位時間当りの
回転数は1/2となり、回転トルクは２倍となる。

又本実施例の外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
…と中心軸１の回転数比ｉは（中心軸１が１回転
した時の外歯歯車の回転数の比） ｉ＝内歯歯車の歯数／外歯歯車の歯数で表されるから
、外歯歯車 より見れば中心軸は減速回転する。

さらに本実施例では、外歯歯車の配置を等間隔
に与えたことによつてシールブロツク１４に生ず
る油圧反力、その他慣性力、摩擦力等は全て中心
軸１の周りに対称となるバランス形となる。即ち
中心軸１には上述に起因する軸直角方向の力が作
用せず、軸構成上及び軸受３及び６の設計は極め
て簡素化される。

又本実施例のモータを第４図に示すように、第
３図の回路より更に方向切換弁５９を追加し、方
向切換弁３８と併用すれば、モータ３４の回転は
段階状に可変速度となるばかりでなく、停止及び
その回転方向の切換え（時計方向及び反時計方向
回転の切換え）が可能となる。

更に上述の実施例においては、内歯歯車１０の
周りに配置される外歯歯車は１２ａ，１２ｂ，１
２ｃ，１２ｄとして４個を例示し、かつそれらに
作動する圧力流体を中心軸１について対称位置に
配置されたものについては共通の回路となした。
この対称化により既述のように中心軸１、軸受３
及び６等に均衡負荷を与えることができるもので
あるが、各々外歯歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，
１２ｄについて、各々単独の回路構成をすれば、
中心軸１、軸受３及び６等に不均衡負荷を与える
場合があるが、これらに構造上耐え得る強度が与
えられれば、外歯歯車の数が同一のとき段状可変
速度モータとしての段数は増大する。また、大型
の内歯歯車を用いるか、モジユールを小とすれば
外歯歯車の数を更にふやし、変速切換段数を増す
ことができる。

第５図は別の実施例であり、中心軸１を固定し
て用いる例である。即ち、流体を供給してケーシ
ング７を回転せしめ、このケーシングをワイヤロ
ープ用ドラムとして油圧ウインチとして用いら
れ、またケーシング７をタイヤのハブに嵌めて油
圧駆動の車輪ユニツトとして用いることなどがで
き、又、ケーシング７を回転せしめて中心軸１の
端部のポートより流体の吸込み及び圧送を行なう
こともできる。

中心軸１は両軸端にて固定され、従つて中心軸
１にキーなどで取付けられている右方側板４５、
左方側板４６及びシールブロツク１４、さらに右
方側板４５及び左方側板４６に保持されている軸
１９は空間に対して固定されている。中心軸１に
は軸心に平行に複数本の軸連通孔４７，４８，４
９，５０が設けられ、一端は作動流体路としての
ポート５１，５２，５３，５４に、他端は軸開口
５５，５６，５７，５８にそれぞれ連通してい
る。右方側板４５及び左方側板４６に備えられた
連通孔２８，２９，２８′，２９′は一端をポケツ
ト部に開口し（第２図と同様）、他端を右方及び
左方側板４５，４６の内周面において軸開口５
５，５６，５７，５８にそれぞれ連通し右方及び
左方側板４５，４６自体の内部のみを通つて設け
られている。

この状態で、ポート５１，５２，５３，５４に
対し、前述の実施例におけるポート２４，２５，
２６，２７と同様に管路を接続して第３図又は第
４図の如き油圧回路に組み込めば前述の例と同様
の作用効果をもたらすことができる。

以上の実施例はその他のラジアルピストン形の
低速・高トルクモータに比して回転体の得るトル
ク変動が極めて小さいという歯車式モータの一般
的性質を応用したため上記実施例を供給液量一定
における高速運転時、即ち最小単位の外歯歯車の
みが回転力伝達に関与する場合においてもトルク
変動が発生し難い。このことは負荷の変動に対し
ても液圧モータが停止したり不規則回転する実用
上の障害を生じない。

又は一般の外接形、内接形を問わず歯車モータ
において生ずる如き、中心軸にかかる負荷の不均
衡がないため極めてその構成が単純化され、かつ
高性能を発揮せしめることができ効果が大きい。

上述の実施例は何れも、動力により回転せしめ
て流体を吸引圧送するポンプ、コンプレツサなど
としても用いられるほか、外部より圧力流体の供
給を受けて油圧モータ、タービンなどとしても用
いられ、簡単な構造にて階段的変速が得られる効
果をはじめ、他の上述の効果をも併せ有すること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明により、外歯歯車を駆動する高圧作動流
体の通路は、ポケツト部から側板の外周面又は内
周面まで、側板の内部のみを通る連通路により形
成されているので、高圧作動流体によりスラスト
を受ける面は、ポケツトにおける側板露出面のみ
であり面積が極めて小さくスラスト力も、支承部
のスラスト圧力も極め小となり、強度、剛性、加
工、材質などの問題が緩和され、小型軽量で構造
が簡単な回転流体機械を提供することができ実用
上極めて大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は
第１図の―線における横断面図、第３図及び
第４図は上記実施例のものを用いた油圧回路の例
を示す回路図、第５図は別の実施例の縦断面図で
ある。 １…中心軸、２…前蓋、３…軸受、４…軸封装
置、５…後蓋、６…軸受、７…ケーシング、８…
円、９…ボルト、１０…内歯歯車、１１…ノツク
ピン、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，…１２
ｎ…外歯歯車、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ
…１３ｎ…軸受、１４…シールブロツク、１５…
キー、１６，１６′…直線部、１７…右方回転
板、１７′…軸穴、１８…左方回転板、１８′…軸
穴、１９…軸、２０，２１，２２，２３…通路
溝、２４，２５，２６，２７…ポート、２８，２
８′，２９，２９′，３０，３０′，３１，３１′…
連通孔、３２，３３…面、３４…モータ、３５…
ポンプ、３６…油槽、３７…安全弁、３８…方向
切換弁、３９，４０，４１，４２，４３，４４…
管路、４５…右方側板、４６…左方側板、４７，
４８，４９，５０…軸連通孔、５１，５２，５
３，５４…ポート、５５，５６，５７，５８…軸
開口、５９…方向切換弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内歯歯車と、該内歯歯車に内接して噛み合
   い、かつ等間隔に配備された複数個の外歯歯車を
   有し、各外歯歯車の支承軸の両端は、前記内歯歯
   車及び外歯歯車の両側面にそれぞれ対向して設け
   られた側板に支えられ、該両側板の間にはシール
   ブロツクが備えられ、該シールブロツクの外周の
   りんかくは前記内歯歯車及び外歯歯車の歯先円と
   所要の間隙を有するりんかく線及び噛合点の前後
   のポケツト部のりんかく線により形成され、前記
   側板とシールブロツクは前記内歯歯車の中心に位
   置する中心軸に固定され、前記側板の外周をおお
   いかつ前記内歯歯車を固定するケーシングと、前
   記側板の外側の側面をおおう蓋体とを備えた回転
   流体機械において、 前記ポケツト部へ連通する作動流体の連通孔
   が、前記側板の内部のみを通つて、該側板の上周
   面又は内周面において、前記ケーシング又は前記
   中心軸の作動流体路と連通している ことを特徴とする回転流体機械。 ２ 前記側板の外周面には円周に沿つて複数条の
   通路溝を設け、前記ケーシングには前記通路溝に
   それぞれ単独に通じるポートを備え、前記側板に
   備えられた連通孔は一端が前記ポケツト部に連通
   し、他端が前記通路溝に連通している特許請求の
   範囲第１項記載の回転流体機械。 ３ 前記中心軸に、複数本の軸心に平行な軸連通
   孔を設け、各軸連通孔は前記中心軸の表面に設け
   られた軸開口に連通し、前記側板に備えられた連
   通孔は一端が前記ポケツト部に連通し、他端が前
   記軸開口に連通している特許請求の範囲第１項記
   載の回転流体機械。 ４ 前記ポケツト部を二群に分けて、噛合部に対
   し円周方向の一方の側のものをＡポケツト群、他
   のものをＢポケツト群と称した場合、前記Ａポケ
   ツト群に連通する連通孔を一方の側板に、前記Ｂ
   ポケツト群に連通する連通孔を他方の側板に備え
   た特許請求の範囲第１項記載の回転流体機械。