JPS63105280A - 圧力媒体を用いて回転運動を発生させるモ−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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧力媒体を用いて回転運動を発生させるモ
ータに関し、より詳細には、環状に並設した複数の膨張
室を圧力媒体により順次膨張・収縮させることにより、
回転運動を発生させるモータに関するものである。

〔従来の技術〕

圧力媒体を用いて回転運動を発生させるモータとしては
、モータのケーシング内に直接圧力媒体を供給してベー
ンを回転させるものや、複数のシリンダに順次圧力媒体
を供給してピストンの押圧力によりクランクを回転させ
るものが、−Ｉｎに知−られている。これらのモータは
、ケーシングやシリングを気密する必要があると共に弁
を使用するため、部品に高精度が要求されるのみならず
シール部材が多数必要とされる難点があった。また、こ
れらは金属材料を多用するため一般に重量が大であり、
かつ摺動抵抗が大きく低圧作動は困難であった。

そこで、近年、たとえば特公昭５３−２３８９９号公報
に記載されているように、袋状部材を環状に並設し、各
袋状部材に圧力媒体を順次供給・排出することにより回
転運動を発生させるモータが提案されている。この構成
によれば、モータケーシングの気密やシリンダ、弁等が
不要となるため、上記一般モータの難点はある程度解消
される。

しかし、上記公報に記載されたモータは、回転軸線を互
いに傾斜させてモータケーシング内に回転可能に支承さ
れた２つの支持円板の間に、弾性的に変形可能な複数の
袋室を周方向に配置するという構成であるため、支持円
板やモータケーシングの加工や組立に高精度が要求され
、また最大発生トルクが小さいという難点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明は上記従来モータの難点を解消すべくなされた
もので、その目的とするところは、高トルクを発生する
のみならず低圧力でも作動が可能であるモータを提供す
ることにある。

この発明の他の目的は、部品の加工や組立に高精度が不
要であると共に構造が簡単であり、かつ小型化・軽量化
も容易であるモータを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

これらの目的を達成するためにこの発明が講じた技術的
手段は、次の通りである。

第１図ないし第３図に見るように、この発明ではケーシ
ング（１）と、当言亥ケーシング（１）に回転自在に支
持されかつその内部にクランク（４）を有する回転軸（
３）と、上記クランク（４）の外周に回転可能に取り付
けられたクランクスリーブ（６）と、当該クランクスリ
ーブ（６）と上記ケーシング（１）の当該クランクスリ
ーブ′（６）の側面に対向する側壁との間に配設された
少なくとも３つの膨張可能な袋状部材（７）と、当該袋
状部材（７）の各膨張室（１１ａ０１１ｂ）（ｌｌｂ）
　（ｌｌｃ）に圧力媒体を分配する圧力媒体分配装置（
１０）とを設けている。

上記袋状部材（７）は、上記クランクスリーブ（６）の
公転軌道に沿って並列して上記ケーシング（１）に取り
付けである。また、上記圧力媒体分配装置（１０）は、
上記各膨張室（ｌｌａ）　（１１ｂ０１１ｃ）（ｌｌｃ
）に圧力媒体をタイミングをずらせて順次供給ないし排
出することにより、上記クランクスリーブ（６）を公転
させるようになっている。

〔作用〕

袋状部材（７）は、クランクスリーブ（６）とケーシン
グ（１）のクランクスリーブ（６）の側面に対向する側
壁との間において、クランクスリーブ（６）の公転軌道
に沿って並列して設けられているので、袋状部材（７）
の膨張室（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）（ｌｌｃ）を圧力媒体
によりタイミングをずらせて順次膨張・収縮させると、
その膨張によって生じる押圧力によって回転軸（３）に
対して偏心しているクランクスリーブ（６）を、ひいて
はクランク（４）を公転させることができる。この公転
によって回転軸（３）は回転することになる。

クランクスリーブ（６）は、クランク（４）に回転可能
に取り付けであるので、クランクスリーブ（６）の公転
の際に公転方向と反対方向に自転することが可能である
。従って、袋状部材（７）に対するクランクスリーブ（
６）の自転方向への移動が橢殺され、袋状部材（７）と
の摩擦はほとんど起きず回転軸（３）の回転は円滑に行
われる〔実施例〕 以下、添付図面に基いてこの発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図において、（１）は円筒形のケーシン
グで、一対の軸受（２）によって回転軸（３）をその軸
心上に回転自在に支持している。

この回転軸（３）には、ケーシング（１）の内部におい
て円柱形部材が偏心して固着されており、これによって
クランク（４）を形成している。この円柱形部材は、内
部にクランク（４）の軽量化のための複数の透孔（４ａ
）を有している。このクランク（４）の外側面には、一
対の軸受（５）を介して円筒形のクランクスリーブ（６
）が回転可能に取り付けである。

ケーシング（１）のクランクスリーブ（６）の側面に対
向する側壁とクランクスリーブ（６）の間には、３つの
袋状部材（７）がケーシング（１）の軸心周りに等間隔
で配設されている。各袋状部材（７）は膨張可能であり
、内部に透孔を有する取付部材（８）によってケーシン
グ（１）の側壁に取り付けである。各取付部材（８）に
は、ケーシング（１）の外部において継手（９）が取り
付けである。

（１０）は圧力媒体分配装置であり、上記各袋状部材（
７）の膨張室（１１ａＨ１１ｂ）（ｌｌｂ）　（ｌｌｃ
）に圧力媒体を制御しながら分配する役目をするもので
ある。この分配装置（１０）は、円筒形のケーシング（
１２）の基端部をモータのケーシング（１）の軸心と同
心となるように固定することにより、取り付けられてい
る。

ケーシング（１２）の内部には、第３図に最も明瞭に示
されているように、ベース（１３）、ロータ（１４）及
びロータ押さえ（１５）がこの順に積重され、ロータ押
さえ（１５）の外側に配した圧縮バネ（１６）によって
押圧されている。この圧縮バネ（１６）は、ケーシング
（１２）の先端に螺着したキャップ（１７）によって保
持されている。

ベース（１３）は厚肉の円板状で、その軸心には透孔（
１８）が形成されていると共に、その側面には半径方向
に３つの連通孔（１９ａ）　（１９ｂ）　（１９ｃ）が
形成されている。この透孔（１８）には、ロータ（１４
）の軸部（１４ａ）が挿通され、各連通孔（１９ａ）　
（１９ｂ）　（１９ｃ）にはケーシング（１２）の外側
から継手（２０）が螺着されている。ベース（１３）は
さらに、ロータ（１４）と接する側面に上記透孔（１８
）の周りに等間隔に形成された３つの弧状溝（２１ａ）
　（２１ｂ）　（２１ｃ）を有している。

各弧状溝（２１ａ）　（２１ｂ）　（２１ｃ）は、底部
付近で上記各連通孔（１９ａ）　（１９ｂ）　（１９ｃ
）と連通している。

ロータ（１４）は、軸部（１４ａ）と円板状の本体部（
１４ｂ）から成り、本体部（１４ｂ）は２つの扇形透孔
（２２ａ）　（２２ｂ）を有している。これらの扇形透
孔（２２ａ）　（２２ｂ）は、本体部（１４ｂ）の軸心
に対して対称な位置にあると共に、ロータ（１４）が回
転する際にベース（１３）の弧状溝（２１ａ）　（２１
ｂ）　（２１ｃ）上を移動するようになっている。ロー
タ（１４）の本体部（１４ｂ）は、さらにロータ押さえ
（１５）と接する側面に扇形透孔（２２ａ）　（２２ｂ
）に連続して窪み（２３ａ）　（２３ｂ）を有している
。一方の窪み（２３ａ）は、本体部（１４ｂ）の中心部
から扇形透孔（２２ａ）まで、他方の窪み（２３ｂ）は
本体部（１４ｂ）の外周部付近から扇形透孔（２２ｂ）
まで延びている。

ロータ押さえ（１５）は厚肉の円板状で、ロータ（１４
）と反対側の側面に圧力媒体の供給ポー１−　（２４）
と排出ポート（２５）が形成されている。また、ロータ
（１４）側の側面には、その軸心上に透孔（２６）が形
成されて供給ポート（２４）と連通し、さらにこの透孔
（２６）と同心となるように環状溝（２７）が形成され
て排出ボー）　（２５）と連通している。透孔（２６）
は、ロータ（１４）の中心付近の窪み（２３ａ）の上に
位置し、環状溝（２７）は外周付近の窪み（２３ｂ）上
を通るように形成されている。

モータのケーシング（１）に取り付けられた継手（９）
と分配装置（１０）のベース（１３）に取り付けられた
継手（２０）は、連絡管（２８）により接続されている
。また、ロータ（１４）の軸部（１４ａ）の先端は、回
転軸（３）とその一端で係合しており、回転軸（３）の
回転に伴ってロータ（１４）も回転するようになってい
る。

次に、以上のように構成したモータの作動状態について
説明する。

まず、供給ボート（２４）から圧力媒体として圧縮空気
を分配装置（１０）に供給すると、透孔（２６）と窪み
（２３ａ）を介して供給ボート（２４）と連通している
扇形透孔（２２ａ）より、圧縮空気はベース（１３）の
表面に到達する。そして、扇形透孔（２２ａ）がベース
（１３）の弧状溝（２１ａ）　（２１ｂ）　（２１ｃ）
の上にあれば、圧縮空気は弧状溝（２１ａ）　（２１ｂ
）　（２１ｃ）及び連通孔（１９ａ）　（１９ｂ）　（
１９ｃ）を介し、さらに連絡管（２８）を通って膨張室
（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）　（ｌｌｃ）に分配・供給され
ることになる。他方、膨張室（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）　
（ｌｌｃ）に供給された圧縮空気の排出は、窪み（２３
ｂ）と環状溝（２７）を介して排出ポート（２５）と連
通している扇形透孔（２２ｂ）が、弧状溝（２１ａ）　
（２１ｂ）　（２１ｃ）上にあるときに行われる。この
ように、分配装置（１０）は、ロータ（１４）が回転す
ることにより、各膨張室（ｌｌａ）（１１ｂ）　（ｌｌ
ｃ）に順に圧縮空気を個別に分配して供給することがで
き、また同時に同様にして排出することができるもので
ある。

この分配装置（１０）の作動について、第４図に基いて
さらに詳細に説明すると、次の通りである。

ロータ（１４）が第４図（ａ）の位置にあるときは、扇
形透孔（２２ａ）に連通している弧状溝（２１ａ）を通
じてのみ圧縮空気が供給され、扇形透孔（２２ｂ）に連
通している弧状溝（２１ｂ）を通じてのみ排出される。

弧状溝（２１ｃ）は、どちらの扇形透孔（２２ａ）　（
２２ｂ）にも連通していないので、弧状溝（２１ｃ）を
通じては圧縮空気の供給も排出も行われない。このとき
の膨張室（１１ａ）（１１ｂ）（ｌｌｂ）　（ｌｌｃ）
の状態は、第４図（＋３）に示されている。すなわち、
弧状溝（２１ａ）に連通している膨張室（１１ａ）は膨
張する一方、弧状溝（２１ｂ）に連通している膨張室（
ｌｌｂ）は収縮しており、弧状溝（２１ｃ）に連通して
いる膨張室（１１Ｃ）は密閉されている。

この場合、膨張室（ｌｌａ）の膨張により、クランク（
４）は図上で左斜上方に押圧されると同時に膨張室（ｌ
ｌｂ）は収縮するので、クランク（４）は図中の矢印の
方向に公転を始める。クランク（４）の公転と共にロー
タ（１４）も回転を始める。

ロータ（１４）が第４図（ｂ）の位置に移動すると、弧
状溝（２１ａ）と扇形透孔（２２ａ）の連通状態は変化
しないが、扇形透孔（２２ｂ）は２つの弧状溝（２１ｂ
）　（２１ｃ）と連通ずる。従って、第４図（ｆ）に示
されているように、膨張室（ｌｌａ）には引き続き圧縮
空気が供給され、他の２つの膨張室（１１ｂ）（１１ｃ
）（ｌｌｃ）の圧縮空気は排出されている。

このとき、クランク（４）は、膨張室（ｌｌａ）の膨張
により引き続き公転を続けることができる。

ロータ（１４）が第４図（Ｃ）の位置に移動したときに
は、弧状溝（２１ａ）と扇形透孔（２２ａ）の連通状態
が変化しないのは第４図（ｂ）の場合と同様であるが、
扇形透孔（２２ｂ）は弧状溝（２１ｃ）のみと連通して
いる点が異なっている。この場合、第４図（ｇ）に示さ
れているように、膨張室（ｌｌａ）は引き続き圧縮空気
が供給されて膨張を続ける一方、膨張室（ｌｌｃ）の圧
縮空気は排出されて収縮を続けている。膨張室（ｌｌｂ
）は密閉されている。

この場合にも、クランク（４）は膨張室（ｌｌａ）の膨
張によって、引き続き公転を続けることができる。

ロータ（１４）がさらに回動して第４図（ｄ）の位置に
移動すると、扇形透孔（２２ａ）は２つの弧状溝（２１
ａ）　（２１ｂ）に連通し、扇形透孔（２２ｂ）は弧状
溝（２１ｃ）のみと連通ずる。この場合は、第４図（ｈ
）に示されているように、膨張室（１１ａ）（１１ｂ）
（ｌｌｂ）に圧縮空気が供給されているので、膨張室（
ｌｌａ）は引き続き膨張を続けると共に、膨張室（ｌｌ
ｂ）も膨張を始める。膨張室（ｌｌｃ）は、引き続き収
縮しているこの場合には、クランク（４）は、２つの膨
張室（１１ａ０１１ｂ）（ｌｌｂ）の膨張によってほぼ
水平左方向に押圧されるため、さらに公転を続けること
ができるロータ（１４）がさらに回転して、扇形透孔（
２２ａ）が弧状溝（２１ｂ）のみと連通ずるようになる
と、第４図（ａ）と同様の状態となり、以後、上記で説
明したのと同様にしてクランク（４）は公転する。この
ようにして、クランク（４）ひいては回転軸（３）が連
続回転することになる。

このようにしてクランク（４）は公転を行うが、この公
転の際にクランク（４）には袋状部材（７）との摩擦に
よって公転方向と逆方向に力が作用する。この力に対処
するため、クランク（４）にはクランクスリーブ（６）
を回転可能に取り付け、公転時にクランクスリーブ（６
）が自転するようにしてこの力の作用を最小にしている
。

尚、ロータ（１４）は、ベース（１３）とロータ押さえ
（１５）の間で摺動し、かつそれらの間にはシール部材
を設けていないので、その間隙から圧縮空気が多少漏出
する。しかし、ロータ（１４）、ベース（１３）及びロ
ータ押さえ（１５）の各接触面を可能な限り平担かつ滑
らかにすることにより、漏出量を実際上支障が生じない
程度に抑えることができる。

また、袋状部材（７）には従来より公知のものを使用す
ることができるが、この発明には天然ゴム、合成ゴム、
熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂等の単体あるいは
それと抗張体との複合体により製造したものが好ましい
。また、袋状部材（７）を４つ以上使用しても実施でき
るのは勿論である。

クランクスリーブ（６）は、自転しながら公転するよう
にクランク（４）に取り付けているので、袋状部材（７
）とクランクスリーブ（６）との摩擦はほとんど生じな
い。しかし、この摩擦をさらに小さくすれば、エネルギ
ー効率を上昇できるのみならず袋状部材（７）の耐久性
も向上する。

そこで、袋状部材（７）のクランクスリーブ（６）との
接触面にフッ素シート等の低摩擦材を貼着するのが好ま
しい。

さらに、この実施例では、特にクランク（４）の重心補
正をしていないが、クランク（４）にバランサを取り付
けたり、クランク（４）を２つ以上設ける等の方法によ
り重心補正をすることが好ましい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明は次のような
優れた効果を有するものである。

（ａ）　　圧縮空気等の圧力媒体により膨張室（ｌｌａ
）（１１ｂ）　（ｌｉｅ）が膨張することによって生じ
る押圧力の方向とクランクスリーブ（６）の公転方向と
がほぼ一致するので、この押圧力は直接的にかつ有効に
クランクスリーブ（６）に作用する。

このため、圧力媒体の圧力を高めることによって容易に
高トルクを発生することができ、また摺動抵抗がほとん
ど生じないことと相まって低圧力での作動も可能となる
。

（ｂ）　　圧力媒体は、分配装置（１０）から袋状部材
（７）に供給されるのみであるため、ケーシング（１）
の気密やシリンダ、弁等が不要であり、また高精度の加
工を要する嵌合部材や摺動部材も不要である。従って、
加工や組立が容易であり、かつ構造も簡単である。

（Ｃ）　　構造が簡単で特別に精密な部品も不要である
ため、部品を合成樹脂により製作することにより小型化
・軽量化が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るモータの一実施例を示す縦断
面説明図。第２図は、第１図におけるＡ−ＡｙＡに沿っ
た断面図。第３図は、分配装置の主要部を示す分解斜視
図。第４図は、この発明に係るモータの作動原理を示す
説明図で、（ａｌ〜（ｄｌはロータの位置の変化に応じ
て圧力媒体の各膨張室への分配が変化する状態を示し、
（ｅ）〜（ｈｌは上記（ａｌ〜（ｄ）のロータの位置の
変化に応じて各袋状部材が膨張ないし収縮し、回転運動
が発生する状態を示す（１）・・・ケーシング　（３）
・・・回転軸（４）・・・クランク　　　（６）・・・
クランクスリーブ（７）・・・袋状部材　　（１０）・
・・圧力媒体分配装置（１１ａ）（１１ｂ）（ｌＩＣ）
・・・膨張室第２図 第３図 第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ケーシング（１）と、当該ケーシング（１）に回転
   自在に支持されかつその内部にクランク（４）を有する
   回転軸（３）と、上記クランク（４）の外周に回転可能
   に取り付けられたクランクスリーブ（６）と、当該クラ
   ンクスリーブ（６）と上記ケーシング（１）の当該クラ
   ンクスリーブ（６）に対向する側壁との間に配設された
   少なくとも３つの膨張可能な袋状部材（７）と、当該袋
   状部材（７）の各膨張室（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ
   ）に圧力媒体を分配する圧力媒体分配装置（１０）とか
   ら成り、上記袋状部材（７）は上記クランクスリーブ（
   ６）の公転軌道に沿って並列して上記ケーシング（１）
   に取り付けてあり、さらに上記圧力媒体分配装置（１０
   ）は上記各膨張室（１１ａ）（１１ｂ）（１１ｃ）に圧
   力媒体をタイミングをずらせて順次供給ないし排出して
   上記クランクスリーブ（６）及びクランク（４）を公転
   させ、それにより回転軸（３）を回転させるものである
   ことを特徴とする、圧力媒体を用いて回転運動を発生さ
   せるモータ。