JPS6151670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧モータとして知られた流体圧回
転装置に関し、特に定量油圧供給のもとに回転速
度を切換えることができる流体圧回転装置の変速
機構に関する。

従来、油圧モータは低速回転で高トルクを発生
する利点を有することから各種の産業分野で活用
されており、ピストン型油圧モータ、ジエロータ
型油圧モータ等の各種の油圧モータが実用化され
ている。

ところで、この種の油圧モータにおける出力軸
の回転は、流体圧力を回転力に変換する流体圧力
変換部に流入および排出する流体流量により一義
的に定まつており、通常、流体圧の供給源は定容
量供給を行なつているので、油圧モータそのもの
で回転速度を変速することができず、別途設けた
変速装置により変速を行なつており、このため装
置が大型化し、変速装置のトルク損失により効率
が低下するようになる。

このため油圧モータそのもので変速できるよう
にすることが考えられ、例えばピストン型もしく
はジエロータ型の油圧モータでは、回転軸の周り
に設けている複数の作動室の一部に対する流体の
供給と排出を中止して無効化する外部装置を付加
する方法が知られているが（例えば特開昭54―
165636号）、その機構そのものが複雑であり、製
造コストの大幅な高騰を招いている。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、簡潔な
切換機構を油圧モータ自体に組み込むことによ
り、油圧モータの性能を損うことなく複数の回転
速度となるように流体圧力を変換することのでき
る流体圧回転装置の変速機構を提供することを目
的とする。

この目的を達成するため本発明にあつては、回
転軸の軸回りに配設した複数の作動室に対する流
体の供給による膨脹と排出による収縮とにより流
体圧力を回転力に変換する流体圧力変換部と、上
記回転軸に同期した弁体の偏心運動により作動室
に対応した数の連絡通路を介して流体圧力変換部
の作動室のそれぞれに対する流体の供給と排出を
順次切換える分配弁とを備えた流体圧力回転装置
において、流体圧力変換部と分配弁との間に、上
記連絡通路を有する一対の固定部材に挾まれて第
１の回転位置と第２の回転位置との間で摺接回転
自在な回転切換弁体を設け、この回転切換弁体は
第１及び第２の回転位置で上記固定部材の相対す
る連絡通路間を連通するように設けた第１の弁孔
と、第１の回転位置で上記固定部材の相対する連
絡通路間を連通すると共に第２の回転位置で分配
弁側の固定部材の連絡通路を閉鎖するように設け
た第２の弁孔と、この第２の弁孔により第２の回
転位置で閉鎖した連絡通路に相対する流体圧力変
換部側の固定部材の連絡通路を相互の連通する連
通溝とを備えた構造としたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例をジエロータ型の
油圧モータに適用した場合を示した部分断面図で
ある。

まず構成を説明すると、１はジエロータ型の流
体圧力変換部であり、ステータ部材２の内部には
複数の内歯が設けられており、この内歯より１つ
少ない数の外歯をもつロータ部材３が偏心して噛
み合わされ、ロータ部材３はスプライン軸４を介
して出力軸に連結している。この実施例では、ス
テータ部材２の内歯の数を９枚、ロータ部材３の
外歯は１つ少ない８枚としている。そのため、ス
テータ部材２とロータ部材３との間には作動室と
しての歯間空隙部が９ケ所に形成される。

ジエロータ型流体圧力変換部１の変換作用は、
特公昭43―21325号等に示されるように、、ステー
タ部材２とロータ部材３で形成する複数の歯間空
隙部のうち、ロータ部材３の回転により膨張する
部分に高圧流体を供給し、収縮する部分から流体
を排出するようにすることで、ロータ部材３を回
転させ、この回転を外部に取り出すようにしたも
のである。

上記の流体圧力変換部１に対する流体の供給と
排出は、ケーシング区分５に設けた分配弁により
行なわれる。

この分配弁は、ケーシング部材６とケーシング
部材６の内部の弁室Ａの収納した揺動弁体７とで
なり、揺動弁体７は流体圧力変換部１のロータ部
材３に同期した偏心揺動運動をするため、スプラ
イン軸４と駆動ピン８にて連結された弁駆動軸９
の偏心軸部９ａに遊嵌され、この偏心軸部９ａは
ロータ部材３の偏心方向に対し所定の位相差をも
つた偏心方向とされている。

また、揺動弁体７は、弁駆動軸９により偏心回
転されるとき、偏心軸の回転方向とは逆方向に、
弁体７が自転を起そうとするが、揺動弁体７は外
周部に複数の外歯状の突起７ａを設けた歯車形状
をもち、この突起７ａに対応してケーシング部材
６の内面には半月状の案内受部６ａを設けてお
り、揺動弁体７の偏心方向における突起７ａと案
内受６ａとの摺接をもつて、揺動弁体７の自転運
動は防止するようにしている。すなわち、揺動弁
体７はロータ部材３の偏心回転に同期した偏心揺
動運動のみを行なうようにしている。

このように、揺動弁体７は自転を起さないた
め、流体圧力変換部１の収縮しつつある歯間空隙
部からの流体を排出するための弁孔Ｂを、歯間空
隙部の数（この実施例では９ケ所）に対応して独
立に設けている。

尚、本発明で用いる分配弁は、上記の弁体の自
転を防止するようにした構造の他、特公昭43―
21325号に示されるような、弁体の両面に相互に
連通する環状溝を弁孔として設け、弁体の自転に
よる弁孔の位置ずれを環状溝により相殺するよう
にした環状弁体を用いた分配弁であつても良い。

分配弁の一面を画定する蓋部材１０には流体流
入口１１と流体排出口１２が設けられ、流体流入
口１１は分配弁との摺接面に設けた外側の環状溝
１３に連通し、一方、流体流出口１２は内側の環
状溝１４に連通している。

分配弁による流体圧力変換部１に対する流体の
切換えは、流体圧力変換部１の膨張しつつある部
分に対し、流体流入口１１，外側環状溝１３，分
配弁の弁室Ａ（揺動弁体７とケーシング部材６と
のすき間）を介して高圧流体の供給が行なわれ、
流体圧力変換部１の収縮しつつある部分の流体
は、分配弁の揺動弁体７の弁孔Ｂ、内側環状溝１
４、及び流体排出口１２を介して外部に排出され
る。

流体圧力変換部１の膨張する部分と収縮する部
分はロータ部材３の偏心回転により所定回転方向
に順次移行しており、この膨張部及び収縮部の移
動に追従するように分配弁は、供給通路と排出通
路を順次切換えるように作動する。

上記の構成でなるジエロータ型の油圧モータに
つき、本発明では、流体圧力変換部１と分配弁
（ケーシング区分５）との間に、両者を結んでい
る流体通路を切換えることで、ロータ部材３の回
転速度を変更する変速機構を設けている。

第１図に示すように、分配弁５と流体圧力変換
部１を結ぶ連絡通路１５は、軸方向に重ね合せた
３枚の部材で構成され、両側に位置する部材１
６，１７は流体圧力変換部１の歯間空隙部の数、
この実施例では９つであるから、この数に対応し
た９つの連絡通路を独立して環状に設けた一対の
固定板であり、固定板１６，１７の間に、回転自
在に切換弁板１８を回転自在に介装している。切
換弁板１８はその周面に駆動レバー１９を植設し
ており、駆動レバー１９はリンク部材２０を介し
て切換ハンドル２１に軸２２をもつて連結され、
ハンドル２１の操作により、切換弁板１８は軸周
りに回転駆動される。

この変速機構は、第２図に取り出して示され、
中央に弁駆動軸９の軸穴２３を有し、両側の固定
板１６，１７には、流体圧力変換部１の歯間空隙
部に相対する９つの連絡通路１５が等間隔に環状
配置され、中央の切換弁板１８は、第３，４図と
なる左右の端面図に示すような複数の弁孔を備え
ている。

すなわち、流体圧力変換部側の端面を示す第３
図を参照するに、点線で示す固定板１６の連絡通
路１５に一致した形状の弁孔２４を９つの弁通路
１５を３等分した位置に設け、弁孔２４の間に位
置する連絡通路１５に相対する弁孔２５は、連絡
通路１５の直径を越える円周方向に長い長円形の
弁孔としている。

切換弁板１８の切換回転角Θは、連絡通路の数
をｎとするとき、例えばΘ＝２π／2nとなるよ
うに規制されており、この実施例ではｎ＝９であ
ることから回転角ΘはΘ＝20゜とすれば良い。

その結果、図示の切換位置ａで、切換弁板１８
の弁孔２４，２５は、それぞれ相対する固定板１
６，１７の全ての連絡通路１５を連通している。
また、切換位置ｂでは、弁孔２４は相対する固定
板１６，１７の連絡通路１５から外れて、連絡通
路１５を閉鎖するが、弁孔２５は長円形となつて
いるので、相対する連絡通路１５は連通状態を切
換位置ａと同様に保つている。

更に、切換弁板１８の左端面には、切換位置ｂ
に切換えたとき閉鎖される弁孔２４に対向してい
た固定板１６の連絡通路１５を相互に連通するた
め３ケ所に放射配置した枝溝２６及び各枝溝２６
を結ぶ環状溝２７を設けている。

尚、第４図の右端面について環状溝２８を設
け、環状溝２７，２８を通し穴２９にて連通して
いるが、環状溝２８の作用は、連通用の環状溝２
７（枝溝２６を含む）を設けたことによる切換弁
板１８に加わる流体圧力のバランスをとつて、切
換弁板１８を円滑に回動するために設けている。

第５図は、上記の実施例による変速機構を流体
回路にて示したもので、両側に位置する固定板１
６，１７については、その連絡通路１５のみを環
状に配置して示し、斜線部にて示す連絡通路１５
ａは、切換弁体の切換位置のいかんにかかわらず
常時連通している連絡通路を示し、また連絡通路
１５ｂは切換弁板により、一方の切換位置（図示
の位置）で連通し、他方の切換位置で相互の連通
が断たれる連絡通路を示している。図示した連絡
通路１５ａ，１５ｂの配置から明らかなように、
この実施例では、９つの連絡通路のうち、連絡通
路１５ａを２つずつグループ化し、このグループ
を３等分して等間隔に並べ、残りを断続切換され
る連絡通路１５ｂとしている。

また、点線で囲まれた切換弁板１８は、３回路
の切換弁を構成しており、切換ハンドル２１によ
り、上下に切換え移動され、図示の位置で固定板
１６と１７の相対する連絡通路１５ｂのそれぞれ
を連通しており、上方に引き上げた他の切換位置
で、固定板１６と１７の連絡通路１５ｂを切離
し、且つ、固定板１６の連絡通路１５ｂを相互に
連通する。勿論、実際の変速機構では、第５図に
おける切換ハンドル２１の上下移動による切換
は、切換弁板１８の回転切換により実現されてい
るものである。

次に、第２乃至５図に示した変速機構によるジ
エロータ型油圧モータの変速作用を説明する。

まず、図示の切換位置ａでは、分配弁と流体圧
力変換部との間の連絡通路は全て連通しているの
で、流体の供給量Ｑ（排出量に等しい）に見合つ
た高トルクの低速回転を出力軸に伝えている。こ
のときの回転数をNaとする。

次に、切換弁板１８を切換位置ｂに切換えたと
すると、第５図の回路から明らかなように、９つ
の連絡通路のうちの３つが閉鎖され、閉鎖された
連絡通路に相対する流体圧力変換部の歯間空隙部
は相互に連通され、分配弁との間で流体の供給及
び排出が行なわれなくなる。

この結果、流体圧力を回転力に変換するために
用いられる流体圧力変換部の歯間空隙部は、９つ
から６つに減少する。一方、供給流量Ｑは一定で
あるので、ロータ部材の回転が速まり、そのとき
の回転数Nbは、理論上、Nb＝1.5Naとなる回転
数に増加し、低トルク高速回転に切換る。

第６図は本発明の他の実施例を示した変速機構
の回路図であり、９つの連絡通路のうち、３つの
連絡通路１５ａを常時接続状態とし、残り６つの
連絡通路１５ｂを切換弁板１８により断続できる
ようにしたもので、連絡通路を全て連通したとき
の回転数Naに対し、その６つを閉鎖したときの
回転数Nbは、Nb＝3Naと３倍の回転数に変速す
ることができる。

この第６図に示す変速機構を実現するための切
換弁板１８の構造は、第７，８図に左右の端面図
をもつて示す。

すなわち、第６図の連絡通路１５ａに相対する
弁孔としては長円形の弁孔２５を３ケ所に等間隔
に設け、また連絡通路１５ｂに相対する弁孔とし
ては、連絡通路１５ｂの開口径に一致する孔径の
弁孔２４を２つずつグループ化して、このグルー
プを３ケ所に等間隔に設けたものである。

また、流体圧力変換部側となる第７図の左端面
には、図示の位置ａから他の切換位置ｂに切換弁
板１８を回転したとき、流体圧力変換部側の連絡
通路、すなわち、第６図に示す固定板１６の連絡
通路１５ａを相互に連通するための放射状に配し
た枝溝２６及び環状溝２７でなる連通溝を設けて
いる。

更に、分配弁側に面する第８図の右端面には、
圧力バランスをとるための環状溝２８が設けら
れ、この環状溝２８は通し穴２９により、左端面
の環状溝２７と連通して、切換弁板１８の両面に
加わる液圧のバランスをとるようにしている。

第９図は、変速比を２対１にした本発明の他の
実施例を、流体回路にて示したもので、連絡通路
の数を６つと偶数にしている。従つて、第１図の
ジエロータ型油圧モータの流体圧力変換部では、
ステータ部材２の内部を６枚、ロータ部材３の外
歯が１つ少ない５枚とすることで、形成される歯
間空隙部の数を連絡通路の数と同じ６ケ所に形成
するようにしている。

第９図の実施例によれば、図示の切換位置で全
ての連絡通路１５ａ，１５ｂが連通しているとき
の回転数をNaとすると、連絡通路１５ｂを切り
離して流体圧力変換部の歯間空隙部（作動室）の
半分に対する流体の供給と排出を中止したときの
回転数Nbは、Nb＝2Naとなり、２対１の変速比
が、油圧モータ自体で得られる。

第１０図は、同じく本発明の他の実施例を流体
回路により示したもので、４つの常時連通する連
絡通路１５ａと断続可能な４つの連絡通路１５ｂ
とにより、同様に２対１の変速比を得るように
し、第９図の実施例に比べ、出力トルクの安定向
上を図つている。

このため、第１図に示したジエロータ型油圧モ
ータの流体圧力変換部１は、ステータ部材２の内
歯を８枚、ロータ部材３の外歯を７枚とすること
で、連絡通路の数に一致する８ケ所の歯間空隙部
を形成するようにする。

このように、変速機構を構成する切換弁体の弁
孔は、流体圧力変換部の膨張又は収縮する歯間空
隙部（作動室）の数に応じた連絡通路につき、常
時連通する通路と断続する通路との比率を定める
ことで、任意の変速比が達成できるものである。

第１１図は、本発明の変速機構で用いる切換弁
板１８の切換機構を示したもので、第１図の実施
例では手動操作による切換機構を示しているが、
この実施例では、油圧制御による切換機構の一例
を示す。

すなわち、切換弁板１８に植設した駆動杆１９
を、シリンダー筒３０内に収容したピストン３１
の進出で回動するようにし、ピストン３０の進出
は制御圧力口３２より圧油を供給することで行な
われ、ピストン３１の戻りはスプリング３３の反
発力により、制御圧力口３２を排圧にすることで
行なわれるようにしている。尚、３４はピストン
３１が進出するときの逃し口であり、３５はシリ
ンダー筒３０の一方を塞ぐ盲蓋である。

このような、油圧制御による切換弁体１８の切
換機構を設けることにより、油圧モータの変速制
御を遠隔的に行なうことができる。

第１２図は、本発明の変速機構をピストンモー
タに適用した実施例を示したものである。

ピストンモータは、出力軸４１の周囲に配置し
たシリンダブロツク３６に複数のピストン３７を
設け、分配弁３８によりシリンダ室３６ａに対す
る流体の供給と排出を順次切換えることによるピ
ストン３７の往復運動を斜設したスワツシヤプレ
ート３９及びヨーク４０を介して出力軸４１の回
転力に変換するものであり、ジエロータ型モータ
と同様に、分配弁３８は偏心軸４２により出力軸
４１に同期して偏心回転される環状弁体であり、
膨張するシリンダ室３６ａに流体を供給し、収縮
するシリンダ室３６ａの流体を排出するように順
次流路を切換える。従つて、分配弁３８とシリン
ダブロツク３６との間に、ピストン３７の数に応
じた数の連絡通路１５を備えている。

従つて、ジエロータ型モータと同様に、シリン
ダブロツク３６と分配弁３８との間の流体通路１
５の部分に、固定板１６，１７に挾まれて回転自
在な切換弁板１８を有する変速機構を設け、切換
弁板１８の位置を切換ハンドル２１により切換え
るようにすることで、任意の変速比をもつピスト
ンモータを実現することができる。

この変速機構の構造及び作用は、ジエロータ型
モータについて説明した、上記の各実施例に示す
とおりのものである。

以上説明したように、本発明によれば、その構
成をジエロータ型モータもしくはピストンモータ
の流体圧力変換部と分配弁との間の連絡通路を選
択的に断続する切換弁体を設け、連絡通路の一部
を切り離すことにより流体圧力変換部の作動室の
数を増減して変換機能を変更できるようにしたた
め、油圧モータの流体圧力変換部および分配弁の
構造を変更することなく、変速機構を油圧モータ
自体に組み込むことが簡単にでき、変速機構その
ものも簡潔な構成により任意の変速比となるよう
に実現することができ、手動又は遠隔操作により
高トルク低速回転と低トルク高速回転とを切換え
ることのできる所謂二速油圧モータを比較的安価
な製造コストをもつて実現できるという効果が得
られる。

更に本発明にあつては、モータ内部に回転切換
弁体を一体に設けたことで、外部に切換装置を設
けた場合に比べ次の特有の効果が得られる。

第１に、回転切換弁体をモータ内部に設けてい
るため、外部に設けたときのように配管接続が不
要となり、配管接続による損失が全くなく、更
に、外部に設けた場合には切換弁を外部に設置し
且つ配管接続することからモータ回りが複雑にな
るが、本願発明はモータユニツトのみで済み、全
体として装置構成がコンパクトにできる。

第２に、ロータリー型分配弁を使用した高圧タ
イプの油圧モータで外部に方向切換弁を設けてい
ると、配管の接続部分が大幅に増え、高圧である
が故に接続部分での油漏れが起き易く、使用中に
おける保守点検に相当な注意を払わなければなら
ないが、本発明では内部に設けているため、変速
機構を持たない油圧モータの場合と全く同じであ
り、高圧であつても配管系統の信頼性の信頼性を
保証することができる。

更に、変速機構をもたない油圧モータと比べて
みても、内部に回転切換弁体を設けると同時に分
配弁および流体圧力変換部のそれぞれに対する通
路を最短距離とすべく、分配弁と流体圧力変換部
との間に回転切換弁体を設けており、回転切換弁
体設けても変速機構を持たない油圧モータに比べ
回転切換弁と両側の固定板の幅分しか流路が長く
ならず、これによつて流体圧力の利用効率を最大
にすることができる。

更にまた、回転切換弁体に設ける第１及び第２
の弁孔を、１つおきの等間隔となるように環状に
配置するか、あるいは、１又は複数グループの第
１の弁孔と１又は複数グループの第２の弁孔と等
間隔となるように交互に環状配置することによつ
て、変速比を流体圧力変換部の作動室の数との関
係により任意の値に設定することができる。

加えて、本発明の実施例における特有の効果と
して、切換弁体は両面に同じ力が作用するバラン
ス型であるため、高圧を切換えても切換えるとき
の動きがスムースであり、圧力が片寄ることによ
る弁体の傾きも起きないため、回転切換弁体の部
分からの液漏れを最小限に抑えられ、変換効率を
最大に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はジエロータ型油圧モータに組み込んだ
本発明の変速機構の一実施例を示した断面図、第
２図は第１図の変速機構を取出して示した断面
図、第３図は変速機構に用いる切換弁体の左端面
図、第４図は切換弁体の右端面図、第５図は第１
図に示す変速比を１対1.5とした変速機構の流体
回路図、第６図は変速比を１対３とした高速機構
の流体回路図、第７，８図は第６図の変速比を作
り出すための切換弁体の構造を示した左及び右端
面図、第９図は１対２の変速比を得るようにした
本発明の他の実施例を示した流体回路図、第１０
図は出力トルクの効率を高めて１対２の変速比を
得るようにした本発明の他の実施例を示した流体
回路図、第１１図は油圧制御による本発明の変速
機構で用いる切換機構を示した部分断面図、第１
２図は本発明の変速機構を組み込んだピストンモ
ータの断面図である。 １……流体圧力変換部、２……ステータ部材、
３……ロータ部材、４……スプライン軸、５……
ケーシング区分（分配弁）、６……ケーシング部
材、６ａ……案内受部、７……揺動弁体、７ａ…
…突起、８……駆動ピン、９……弁駆動軸、９ａ
……偏心軸部、１０……蓋部材、１１……流体流
入口、１２……流体排出口、１３，１４……環状
溝、１５，１５ａ，１５ｂ……連絡通路、１６，
１７……固定板、１８……切換弁板、１９……駆
動レバー、２０……リンク部材、２１……切換ハ
ンドル、２２……軸、２３……軸穴、２４……弁
孔、２５……弁孔（長円形）、２６……枝溝、２
７，２８……環状溝、２９……通し穴、３０……
シリンダー筒、３１……ピストン、３２……制御
圧力口、３３……スプリング、３４……逃し口、
３５……盲蓋、３６……シリンダブロツク、３６
ａ……シリンダ室、３７……ピストン、３８……
分配弁、３９……スワツシヤプレート、４０……
ヨーク、４１……出力軸、４２……偏心軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸の軸周りに配設した複数の作動室に対
   する流体の供給による膨張と排出による収縮とに
   より流体圧力を回転力に変換する流体圧力変換部
   と、上記回転軸に同期した弁体の偏心運動によ
   り、上記作動室に対応した数の連絡通路を介して
   上記流体圧力変換部の作動室のそれぞれに対する
   流体の供給と排出を順次切り換える分配弁とを備
   えた流体圧回転装置において、 上記流体圧力変換部と分配弁との間に、上記連
   絡通路を有する一対の固定部材に挾まれて第１の
   回転位置と第２の回転位置との間で摺接回転自在
   な回転切換弁体を設け、該回転切換弁体は、第１
   及び第２の回転位置で上記固定部材の相対する連
   絡通路間を連通するように設けた第１の弁孔と、
   第１の回転位置で上記固定部材の相対する連絡通
   路間を連通すると共に第２の回転位置で分配弁側
   の固定部材の連絡通路を閉鎖するように設けた第
   ２の弁孔と、該第２の弁孔により第２の回転位置
   で閉鎖した連絡通路に相対する流体圧力変換部側
   の固定部材の連絡通路を相互に連通する連通溝と
   を備えたことを特徴とする流体圧回転装置の変速
   機構。 ２ 前記回転切換弁体は、第１の弁孔と第２の弁
   孔とを１つおきの等間隔となるように環状に配設
   したことを特徴とする前記第１項記載の流体圧回
   転装置の変速機構。 ３ 前記回転切換弁体は、１又は複数のグループ
   でなる第１の弁孔と１又は複数のグループでなる
   第２の弁孔とを等間隔となるように交互に環状配
   設したことを特徴とする流体圧回転装置の変速機
   構。