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JPH0369003B2 - - Google Patents
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JPH0369003B2 - - Google Patents

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JPH0369003B2
JPH0369003B2 JP59230443A JP23044384A JPH0369003B2 JP H0369003 B2 JPH0369003 B2 JP H0369003B2 JP 59230443 A JP59230443 A JP 59230443A JP 23044384 A JP23044384 A JP 23044384A JP H0369003 B2 JPH0369003 B2 JP H0369003B2
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piston
piston head
housing
arm
piston arm
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Aasaa Kendaru Girusu
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MENASUKO Inc
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MENASUKO Inc
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は流体圧を機械的運動に変換するために
使用されるアクチユエータに関する。更に本発明
は環状ピストンにより回転運動を作り出すような
アクチユエータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to actuators used to convert fluid pressure into mechanical motion. Furthermore, the invention relates to such an actuator which produces a rotational movement by means of an annular piston.

(従来の技術) ロータリーアクチユエータは、扉や窓の開閉、
航空機の翼のフラツプの昇降、回転スイツチ又は
操作バルブや他の装置に使用される。斯かるアク
チユエータは一般に流体駆動されるが、この流体
として、一般的に、液圧又は空気圧が回転運動を
行わせるために使用されている。
(Conventional technology) Rotary actuators are used to open and close doors and windows.
Used in raising and lowering aircraft wing flaps, rotary switches or operating valves and other devices. Such actuators are generally fluid-driven, and the fluid, typically hydraulic or pneumatic, is used to effect the rotational movement.

この回転運動を得るために使用される1つの機
構は1個以上の環状ピストンを使用する。例え
ば、1875年5月11日に公布された米国特許第
163186号明細書は、一対の対向環状ピストンを、
運動を発生させるために使用する振動エンジンを
開示している。複式環状ピストンを振動のために
使う同様の装置が、1966年11月14日に公布された
米国特許第3446120号明細書に開示される。
One mechanism used to obtain this rotational motion uses one or more annular pistons. For example, U.S. Pat.
No. 163186 discloses a pair of opposed annular pistons,
A vibration engine for use in generating motion is disclosed. A similar device that uses a dual annular piston for vibration is disclosed in U.S. Pat. No. 3,446,120, issued November 14, 1966.

環状ピストン装置以外の手段が、過去には、こ
の回転運動を作り出すために使用された。直線運
動するピストンが、ラツク歯車を歯車軸を横切つ
て動かし、歯車軸に回転運動を加える直線ピスト
ン機構は使用された。しかし、環状ピストン装置
は大きなトルクを作り出し、よりコンパクトで軽
量である。
Means other than annular piston devices have been used in the past to create this rotational motion. A linear piston mechanism was used in which a linearly moving piston moved a rack gear across the gear shaft, imparting rotational motion to the gear shaft. However, annular piston devices produce greater torque and are more compact and lightweight.

アクチユエータは単動又は複動とすることがで
きる。単動アクチユエータでは一方向のみに運動
が得られる。例えば、単動ピストン機構では、ピ
ストンが室への圧力流体により動かされる。一度
圧力が解除されると、たとえば、ばねによりピス
トンは初期位置に戻される。
The actuator can be single-acting or double-acting. Single-acting actuators provide movement in only one direction. For example, in a single-acting piston mechanism, the piston is moved by pressurized fluid into the chamber. Once the pressure is released, the piston is returned to its initial position, for example by a spring.

複動アクチユエータでは時計方向にも反時計方
向にも回転運動が作り出される。このことは例え
ば、米国特許第3446120号明細書に示されており、
対向ピストン室内で動くピストンが、対向室への
振動圧力より反対方向に動くようにされる。
Double-acting actuators produce rotational motion in both clockwise and counterclockwise directions. This is shown, for example, in U.S. Pat. No. 3,446,120,
A piston moving within the opposing piston chamber is caused to move in a direction opposite to the oscillating pressure on the opposing chamber.

従来技術の回転アクチユエータは多くの欠点
がある。第1の欠点はピストンヘツドと環状室と
の間の十分な二重シールを形成するのが困難であ
ることである。製造中に生ずる環状室の寸法誤差
の故に、ピストンヘツドと環状室の壁との間に摩
擦を生ずることなしに、環状室の壁に対する十分
な二重シールを形成するピストンヘツオを設計す
ることに困難が生じた。供給した室圧に応じて、
ロータリーアクチユエータから最大トルクを作り
出すのが最終目標である。ピストンヘツドと環状
室の壁との間の過剰摩擦が合成トルクに非常に低
減することが容易に理解される。
Prior art rotary actuators have a number of drawbacks. The first drawback is that it is difficult to form a sufficient double seal between the piston head and the annular chamber. Because of the dimensional tolerances of the annular chamber that occur during manufacturing, it has been decided to design a piston head that forms a sufficient double seal against the walls of the annular chamber without creating friction between the piston head and the walls of the annular chamber. Difficulties arose. Depending on the supplied room pressure,
The ultimate goal is to produce maximum torque from the rotary actuator. It is easy to see that excess friction between the piston head and the wall of the annular chamber will greatly reduce the resultant torque.

環状ピストン装置により生ずる別の欠点は、環
状ピストンアームがピストンヘツドに対する液体
圧によりピストンアームに生ずる力の方向が線状
であり、ピストンアームの軸線に対し接線方向で
あるとき、若干の曲げを受けることであつた。ピ
ストンアームの僅かの曲げはピストンヘツドと環
状室の壁との間の摩擦を増大し、アクチユエータ
の性能を低減する。
Another disadvantage caused by the annular piston arrangement is that the annular piston arm is subject to some bending when the direction of the force exerted on the piston arm by the fluid pressure against the piston head is linear and tangential to the axis of the piston arm. It happened. Slight bending of the piston arm increases friction between the piston head and the walls of the annular chamber, reducing actuator performance.

室壁とピストンアームの変形から生ずるこの摩
擦増大を打消すことを試みるために利用された1
つの方法が、ピストンヘツドをピストンアームに
対して浮動状態にすることである。このことは、
例えば、スニーン(Sneen)の米国特許第
3446120号明細書(第11図参照)とメーム
(Mehm)の米国特許第2649077号明細書(第2図
参照)に示されている。この方法は摩擦の減少に
役立つが、ピストンアームに対するピストンヘツ
ドの摩擦により、この装置には可成りの摩擦が尚
存在する。換言すると、ピストンヘツドが十分の
圧力の下にあるときその大きな圧力の下でピスト
ンヘツドはピストンアームに向かつて力を加えら
れる。したがつて、ピストンヘツドとピストンア
ームの間に大きな摩擦が存在し、ピストンヘツド
はピストンアームに対し横に動こうとする。そこ
で、ピストンヘツドが従来技術の装置で浮動状態
に設計されているという事実は、ピストンヘツド
とピストンアームとの間の摩擦がピストンヘツド
を室温に対して大きな力で保持しようとし、そこ
で、ピストンヘツドと室の壁との間に不必要な摩
擦を作り出すと同様にアクチユエータの性能を悪
化させる。
1 was utilized to attempt to counteract this increased friction resulting from the deformation of the chamber wall and piston arm.
One method is to have the piston head floating relative to the piston arm. This means that
For example, Sneen U.S. Pat.
No. 3,446,120 (see FIG. 11) and US Pat. No. 2,649,077 to Mehm (see FIG. 2). Although this method helps reduce friction, there is still significant friction in this device due to the friction of the piston head against the piston arm. In other words, when the piston head is under sufficient pressure, the piston head is forced toward the piston arm under such great pressure. Therefore, a large amount of friction exists between the piston head and the piston arm, and the piston head tends to move laterally relative to the piston arm. Therefore, the fact that the piston head is designed to be floating in prior art devices means that the friction between the piston head and the piston arm tends to hold the piston head with great force relative to room temperature, so that the piston head and the walls of the chamber as well as deteriorating actuator performance.

側壁摩擦を減ずるために使用される別の方法は
室の壁に接するピストンアームの外部側部に耐摩
耗材料の摺動パツドの装備であつた。1969年5月
20日に公布されたスニーン(Sneen)の米国特許
第3444788号明細書参照。この方法は又ピストン
ヘツド/ピストンアーム摩擦の問題の解決となら
ない。
Another method used to reduce sidewall friction has been the provision of sliding pads of wear-resistant material on the outer side of the piston arm that contacts the chamber wall. May 1969
See U.S. Pat. No. 3,444,788 to Sneen, issued on the 20th. This method also does not solve the problem of piston head/piston arm friction.

従来技術の装置に固有の別の障害は複雑な設計
であり、構成部品は製造価格及び保守価格が高い
ことである。
Another drawback inherent in prior art devices is their complex design and component parts that are expensive to manufacture and maintain.

(本発明が解決しようとする課題) 本発明は、ハウジングに一体に形成された1つ
の環状室とその単一環状室内で操作するピストン
ヘツドを利用し、性能を改善するためのピストン
ヘツドとピストンアームとの間に摩擦軽減手段を
有するアクチユエータで従来技術の欠点を克服す
ることを解決すべき課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention utilizes a single annular chamber integrally formed in the housing and a piston head that operates within the single annular chamber to improve performance. The problem to be solved is to overcome the drawbacks of the prior art with an actuator having a friction reducing means between it and the arm.

(課題を解決するための手段と作用) アクチユエータのために新規な設計はハウジン
グ中の円筒状空洞の中に一体に形成された単一環
状室を形成する。単一アームに取付けられた単一
ピストンヘツドは環状室内でピストンアームが存
在する大きな空洞に圧力を加えられることにより
両方向に動かされ、圧力がピストンヘツドの下側
に作用してピストンを環状室内に駆動し、そして
環状室の外側でピストンアームに力を加えるため
ピストンヘツドの先方の環状室を加圧する普通の
加圧手段を形成することを許容し、そこで非常に
簡単に、費用がかからずに作られた実施例の最も
用されるアクチユエータのために必要とする振動
又は回転運動を形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION A novel design for the actuator forms a single annular chamber integrally formed within a cylindrical cavity in the housing. A single piston head mounted on a single arm is moved in both directions by applying pressure to the large cavity in which the piston arm resides within the annular chamber, and the pressure acting on the underside of the piston head forces the piston into the annular chamber. It is possible to form a conventional pressurizing means for pressurizing the annular chamber forward of the piston head in order to drive and apply a force to the piston arm outside the annular chamber, where it is very simple and inexpensive. Most of the embodiments are made to create the vibrational or rotational motion required for the actuator used.

更に摩擦低減手段がピストンヘツドとピストン
アームの間に設けられているピストンヘツドのピ
ストンアームに対する自由な運動を可能にし、し
たがつてピストンヘツドは環状室内に浮動するこ
とができ、そこでピストンヘツドは負荷のもとで
ピストンアームの任意の曲げを吸収することと、
環状室の寸法の任意の変動を許容する。
Furthermore, friction reducing means are provided between the piston head and the piston arm, allowing free movement of the piston head with respect to the piston arm, so that the piston head can float in the annular chamber, where the piston head can absorb the load. absorbing any bending of the piston arm under
Allows for any variation in the dimensions of the annular chamber.

本発明は、ピストンヘツドが、軸心方向に対し
て、第1と第2の位置間即ち限定された範囲内で
ピストンアームに対して可動し、摩擦減少装置が
ピストンヘツドの横方向の動き中摩擦を減少する
ように両位置でも環状室内壁に接する特徴を有す
るロータリーアクチユエータを提供する。
The invention provides that the piston head is movable axially relative to the piston arm between a first and second position or within a limited range, and that the friction reducing device is arranged during lateral movement of the piston head. To provide a rotary actuator having a feature of contacting an annular interior wall in both positions to reduce friction.

(実施例) 本発明の一例のアクチユエータは外部ハウジン
グ10を有する。好ましい実施例ではハウジング
10は著しくコンパクトにするため輪郭が円形で
ある。前記ハウジング10は鉄鋼により構成され
ている。前記ハウジング10の内部は、中空円筒
状であり、第1室12と第2室14とを有する。
第2室14は輪郭が環状であり、好ましい実施例
ではトロイドアークセグメント形状である。高い
精密性を得るため、そのために第2室14の寸法
誤差を減するように、前記トロイドセグメントは
好ましくは鋳造よりむしろ切削加工される。
(Example) An actuator according to an example of the present invention has an outer housing 10. As shown in FIG. In the preferred embodiment, the housing 10 is circular in profile for greater compactness. The housing 10 is made of steel. The inside of the housing 10 has a hollow cylindrical shape and includes a first chamber 12 and a second chamber 14 .
The second chamber 14 is annular in profile, and in the preferred embodiment is in the shape of a toroidal arc segment. In order to obtain a high degree of precision and thus reduce dimensional tolerances of the second chamber 14, the toroidal segments are preferably machined rather than cast.

ハウジング10は一端に小穴を有し、該小穴を
通して駆動軸が挿入されている。ハウジング10
の他端は開口している。駆動軸16の端部に合う
中心穴を持つダイヤフラム18は第1室12を囲
むようにハウジング10に嵌合する。
The housing 10 has a small hole at one end through which a drive shaft is inserted. housing 10
The other end is open. A diaphragm 18 having a central hole that fits the end of the drive shaft 16 fits into the housing 10 so as to surround the first chamber 12 .

ハウジング10は一般には一端を閉じ他端を開
いた円筒体であるのがよい。環状第2室14はこ
の円筒体の閉鎖端の底縁に形成される。円筒体の
残りの容積部は開放され、空のスペースを形成す
る。この大きな空のスペースはダイヤフラム18
が装着されたのちは第1室12となるが、アクチ
ユエータの構造にとつては重大な利点を形成す
る。
Housing 10 is generally a cylindrical body with one end closed and the other end open. A second annular chamber 14 is formed at the bottom edge of the closed end of this cylinder. The remaining volume of the cylinder is opened to form an empty space. This large empty space is the diaphragm 18
After being installed, the first chamber 12 forms a significant advantage for the structure of the actuator.

例えばこの形状は他のアクチユエータではピス
トンと駆動軸の間に普通に利用されるスプライン
連結手段よりもピストンアーム40と駆動軸16
が一体に構成されるのを可能にする。
For example, this configuration may be preferred between the piston arm 40 and the drive shaft 16 rather than the spline connection commonly utilized between the piston and the drive shaft in other actuators.
allows them to be integrated.

スラストベアリング20と22が駆動軸16の
まわりに嵌着されそしてハウジング10とダイヤ
フラム18穴の中に嵌着される。2組のパツキン
グとリテーナリング24と26がスラストベアリ
ング20をハウジング10と駆動軸16のそれぞ
れとの間を密封し、2組のパツキングとリテーナ
リング28と30がスラストベアリング22とダ
イヤフラム18並びに駆動軸16との間の前記の
同様の機能を形成する。別のパツキングとリテー
ナリングの組32はダイヤフラム18の外周面と
ハウジング10との間を密封する。金属割リング
34はハウジング10とダイヤフラム18の対応
する溝により形成される適切に寸法決めされた開
口部に挿入されてダイヤフラム18をハウジング
10に対して決まつた場所に保持する。連結穴3
6が割リング34を所定位置に案内できるように
ハウジング10の外面に形成されている。固定ね
じ38はダイヤフラム18をハウジング10に対
して所定位置に回転しないように保持する。
Thrust bearings 20 and 22 are fitted around drive shaft 16 and into housing 10 and diaphragm 18 holes. Two sets of packing and retainer rings 24 and 26 seal the thrust bearing 20 between the housing 10 and the drive shaft 16, and two sets of packing and retainer rings 28 and 30 seal the thrust bearing 22, the diaphragm 18, and the drive shaft. 16 to form a similar function as described above. Another packing and retainer ring set 32 provides a seal between the outer circumferential surface of diaphragm 18 and housing 10. Metal split ring 34 is inserted into a suitably sized opening formed by corresponding grooves in housing 10 and diaphragm 18 to hold diaphragm 18 in place relative to housing 10. Connection hole 3
6 is formed on the outer surface of the housing 10 to guide the split ring 34 into a predetermined position. A locking screw 38 holds the diaphragm 18 in place relative to the housing 10 against rotation.

第1図において、ピストンアーム40は単一構
造物である如くに駆動軸6と一体に形成されてい
る。普通の連結手段が使用できることは当然であ
る。又第1室12は中にピストンアーム40と駆
動軸16の一部を収容するに十分な寸法である。
In FIG. 1, piston arm 40 is integrally formed with drive shaft 6 so as to be a unitary structure. Naturally, conventional coupling means can be used. First chamber 12 is also of sufficient size to accommodate piston arm 40 and a portion of drive shaft 16 therein.

ピストンアーム40のヒール部にはゴムストツ
パ42が取付けられる。肩部44がハウジング1
0の内部に形成され、該肩部にゴムストツパ42
が接してピストンアーム40の動きを止める。
A rubber stopper 42 is attached to the heel portion of the piston arm 40. The shoulder portion 44 is the housing 1
0, and a rubber stopper 42 is provided on the shoulder.
contact and stop the movement of the piston arm 40.

ピストンアーム40は又は第2室の半径と同じ
半径の円弧を有するトロイドの弧状セグメントと
して形成される。
The piston arm 40 is or is formed as an arcuate segment of a toroid with a circular arc of the same radius as the radius of the second chamber.

ピストンアーム40の横断面直径は第2室14
の内部横断面直径より明らかに小さいので、ピス
トンアーム40は自由に第2室14へと自由に動
くことができる。ピストンアーム40は完全に第
2室14の中に動くことができるようにするため
に、ピストンアーム40の円弧半径の中心点は第
2室14の円弧半径の中心点と同じでなければな
らないことは明らかである。更に、コンパクさを
改善するため、ピストンアーム40が完全に後へ
引かれてゴムストツパ42が肩部44に衝突する
位置にあるときピストンアーム40の末端46は
第2室14への入口又は入口付近にある。
The cross-sectional diameter of the piston arm 40 is the same as that of the second chamber 14.
, the piston arm 40 is free to move freely into the second chamber 14 . In order for the piston arm 40 to be able to move completely into the second chamber 14, the center point of the arc radius of the piston arm 40 must be the same as the center point of the arc radius of the second chamber 14. is clear. Furthermore, to improve compactness, the distal end 46 of the piston arm 40 is at or near the entrance to the second chamber 14 when the piston arm 40 is fully retracted and the rubber stop 42 is in a position where it impinges on the shoulder 44. It is in.

供給口48と50は流体圧を第1室12と第2
室14のそれぞれに導入することができる手段を
形成する。ねじ穴52,53,54,55はケー
シング10の外部に形成されてアクチユエータの
他の面への取付けを容易にする。
Supply ports 48 and 50 provide fluid pressure between the first chamber 12 and the second chamber.
It forms means that can be introduced into each of the chambers 14. Threaded holes 52, 53, 54, 55 are formed on the exterior of casing 10 to facilitate attachment of the actuator to other surfaces.

ピストンヘツド58はピストンアーム40にピ
ストンヘツドを横にすなわち好ましい例ではピス
トンアーム40に対して半径方向に浮き状態にな
ることを許容する手段により取付けられている。
これらの取付手段はピストンアーム40に形成さ
れたコーナーノツチ60を含み、該コーナーノツ
チ60はピストンアーム40の面64に平行な肩
部62を形成する。面64と肩部62との間に1
つの穴が形成されている。該穴は面64の中心点
に位置している。大きくした頭部68を有するボ
ルト66はその穴を貫通して延び、ナツト70に
より肩部62に対して締結される。ボルト66の
長さはピストンアーム40の面64を越えて可成
りの距離を延びるような長さである。ボルト66
の大きくした頭部68は面64に平行な肩72を
形成する。
The piston head 58 is mounted to the piston arm 40 by means which permit the piston head to float laterally, or in the preferred embodiment, radially relative to the piston arm 40.
These attachment means include a corner notch 60 formed in the piston arm 40, which corner notch 60 defines a shoulder 62 parallel to a surface 64 of the piston arm 40. 1 between the surface 64 and the shoulder 62
Two holes are formed. The hole is located at the center point of surface 64. A bolt 66 with an enlarged head 68 extends through the hole and is fastened to the shoulder 62 by a nut 70. The length of bolt 66 is such that it extends a significant distance beyond face 64 of piston arm 40. bolt 66
The enlarged head 68 of forms a shoulder 72 parallel to the plane 64.

好ましくはアルミニウム・ニツケル・ブロンズ
合金で構成されているピストンヘツド58はボル
ト66の大きくした頭部68が嵌るに十分な寸法
の内部空洞74を有するようなカツプ状である。
空洞74の内面の一部は、ピストンヘツド58を
ボルト66の大きくした頭部68の上にピストン
ヘツド58を保持するねじつき挿入体76を収容
するようにねじ形成されている。ピストンアーム
40の肩部62と面64との間の穴は、ボルト6
6がその穴に対して横にすなわち半径方向に動か
ないように、ボルト66の外径と等しい内径を有
するのが好ましい。他方、ねじつき挿入体76の
穴78の内径はボルト66の外径より可成り大で
ある。同様に空洞74の内径は頭部68の外径よ
り可成り大である。したがつてピストンヘツド5
8はボルト66に対してしたがつてピストンアー
ム40に対して横にすなわち半径方向に動くこと
ができる。更にこの横の又は半径方向の動きを形
成するためピストンヘツド58とピストンアーム
40の間に若干の自由スペースが形成されなけれ
ばならないことは明らかである。この自由スペー
スは内部空洞74とピストンヘツド58をピスト
ンアーム40の面64から離れて延びるボルト6
6の長さより可成り深く作ることにより得られ
る。ピストンヘツド58と挿入体76の関連する
穴(複数)に1つのロツクピン65が挿入されて
挿入体76が挿入後回るのを防ぐ。ねじ回し用穴
67が挿入取外しに役立つように挿入体76に付
加形成されている。
Piston head 58, preferably constructed of an aluminum-nickel-bronze alloy, is cup-shaped with an internal cavity 74 of sufficient size to receive enlarged head 68 of bolt 66.
A portion of the interior surface of the cavity 74 is threaded to receive a threaded insert 76 that retains the piston head 58 over the enlarged head 68 of the bolt 66. The hole between the shoulder 62 and the surface 64 of the piston arm 40 allows the bolt 6 to
Preferably, the bolt 66 has an inner diameter equal to the outer diameter of the bolt 66 so that it does not move laterally or radially relative to its hole. On the other hand, the inner diameter of the hole 78 in the threaded insert 76 is significantly larger than the outer diameter of the bolt 66. Similarly, the inner diameter of cavity 74 is significantly larger than the outer diameter of head 68. Therefore, the piston head 5
8 can move laterally or radially relative to the bolt 66 and thus relative to the piston arm 40. Furthermore, it is clear that some free space must be created between the piston head 58 and the piston arm 40 to accommodate this lateral or radial movement. This free space allows the internal cavity 74 and the piston head 58 to be connected to the bolt 6 which extends away from the face 64 of the piston arm 40.
This can be obtained by making it considerably deeper than the length of 6. A locking pin 65 is inserted into the associated holes in piston head 58 and insert 76 to prevent insert 76 from rotating after insertion. A screwdriver hole 67 is additionally formed in the insert 76 to facilitate insertion and removal.

ピストンヘツド58のピストンアーム40に対
する半径方向又は横への動きができるようにこれ
らの準備がなされたにもかかわらず、第2室14
が高圧にさらされると、ピストンヘツド58をピ
ストンアーム40の面64に向つて押すような大
きな力がピストンヘツド58に対して生ずる。ピ
ストンアーム40の面64に向かつてのピストン
ヘツド58と挿入体76との間の合成摩擦がピス
トンヘツド58が横に自由に運動するのを実質上
排除する。このことはピストン58を第1例で浮
動状態にするのを可能にすることにより期待され
る有利な結果を完全に損なう。この現象を防ぐた
め低摩擦スラストワツシヤ80が大きくした頭部
68の肩72とねじつき挿入体76との間に置か
れ、別の低摩擦スラストワツシヤ82がピストン
アーム40の面64とねじつき挿入体76との間
におかれる。
Despite these provisions being made to allow radial or lateral movement of the piston head 58 relative to the piston arm 40, the second chamber 14
When exposed to high pressure, a large force is exerted on the piston head 58 such that it pushes the piston head 58 toward the surface 64 of the piston arm 40. The resultant friction between the piston head 58 and the insert 76 toward the face 64 of the piston arm 40 substantially eliminates free lateral movement of the piston head 58. This completely negates the advantageous results expected by allowing the piston 58 to float in the first case. To prevent this phenomenon, a low friction thrust washer 80 is placed between the shoulder 72 of the enlarged head 68 and the threaded insert 76, and another low friction thrust washer 82 is placed between the face 64 of the piston arm 40 and the threaded insert 76. It is placed between.

即ち、前述した如く、ピストン58の挿入体7
6と大きくした頭部68の肩部72(室12が圧
力を受けている時)との間の総合摩擦力が自由な
横方向の動きを干渉させないよう、低摩擦スラス
トワツシヤ80が肩部72と挿入体76との間に
配される。それ故に、ピストン58が、第1の位
置(第1図参照:ワツシヤ80が横方向の動きの
ための低摩擦を作る)と第2の位置(ワツシヤ8
2)が横方向の動きのための低摩擦を作る)の間
でアーム40に対してボルト66の軸線方向に動
くことができる。
That is, as described above, the insert 7 of the piston 58
6 and the shoulder 72 of the enlarged head 68 (when the chamber 12 is under pressure), a low friction thrust washer 80 is attached to the shoulder 72 so that the combined frictional force between the shoulder 72 (when the chamber 12 is under pressure) does not interfere with free lateral movement. It is arranged between the insert body 76 and the insert body 76 . Therefore, the piston 58 can be moved between a first position (see FIG. 1: washers 80 create low friction for lateral movement) and a second position (washers 80 create low friction for lateral movement).
2) creates low friction for lateral movement) relative to the arm 40 in the axial direction of the bolt 66.

スラストワツシヤは非常に低い摩擦係数のポリ
テトラフルオルエチレン・鉛混合体のコーテイン
グを有する。そこで十分な負荷の下でもピストン
ヘツド58はピストンアーム40に対して浮き状
態となる。したがつて、ピストンアーム40が第
2室14内のその円弧にわたつて移動する間、ピ
ストンアーム40が圧力の変動間曲ることができ
るので、又はピストンヘツド58が第2室14の
壁の輪郭の変動にあうので、ピストンヘツド58
はより容易にそして低摩擦でピストンアーム40
に対して浮動状態になるので、ピストンヘツド5
8はその位置を最小の抵抗の通路を探して位置調
節し、ピストンヘツドと第2室の壁との間の摩擦
が最小になり、アクチユエータの最大性能を作り
出す。
The thrust washer has a coating of a polytetrafluoroethylene-lead blend with a very low coefficient of friction. Therefore, even under a sufficient load, the piston head 58 is in a floating state with respect to the piston arm 40. Thus, while the piston arm 40 moves over its arc within the second chamber 14, the piston arm 40 can bend during pressure fluctuations, or the piston head 58 can bend against the wall of the second chamber 14. Piston head 58 to accommodate contour variations.
Piston arm 40 more easily and with lower friction
Since the piston head 5 is in a floating state relative to
8 adjusts its position in search of a path of least resistance so that friction between the piston head and the wall of the second chamber is minimized, producing maximum performance of the actuator.

第1図にはピストンヘツド58の輪郭のいくつ
かの実施例のうちの1つを示す。ここではピスト
ンヘツド58の外部輪郭が第2室14の壁に、周
囲の只1つの点でのみ、ピストンヘツド58が接
するように形成されている。その接触点ではシー
ルリング84がピストンヘツド58に形成された
適切に寸法決めされた溝にはめ込まれている。
FIG. 1 shows one of several embodiments of a piston head 58 profile. Here, the external contour of the piston head 58 is formed in such a way that the piston head 58 touches the wall of the second chamber 14 at only one point on its periphery. At the point of contact, a sealing ring 84 is fitted into a suitably dimensioned groove formed in the piston head 58.

ピストンヘツド58をピストンアーム40に取
りつける別の方法は第5図と第6図に示す。ここ
ではピストンアーム58′と58″は内部空洞を持
たない。むしろ、ピストンヘツドはボルト66が
挿入される中央に配置された穴を有する。別の変
形はピストンアーム40の面64において行われ
ている。ピストンアーム40の端部は肩100と
頸部102を作り出すように寸法が減らされてい
る。ピストンヘツド58′と58″は小さな空洞を
もち、該空洞は頸部102がはまる。ピストンヘ
ツド58′と58″をこの配置でピストンアームに
対して動くように形成するため、面64と肩部6
2の間に穴104がボルト66の寸法より可成り
大きい寸法で形成されている。スペーサ106が
ナツト70とピストンヘツド58′及び58″の下
側との間を延びてボルト66の予張力を加えるの
を可能にする。このボルト66の予張力は疲労寿
命を増大し、又ピストンヘツド58′及び58″と
ピストンアーム40との間の正確な遊びを許容す
る。この実施例ではスラストワツシヤ80と82
はピストンヘツド58′及び58″と面64との間
及び肩部62とナツト70との間に置かれる。ピ
ストンヘツドの穴が圧力下にさらされるのでパツ
キンとリテーナ108が使用されなければならな
いことが理解される。
Another method of attaching piston head 58 to piston arm 40 is shown in FIGS. 5 and 6. Here the piston arms 58' and 58'' do not have an internal cavity; rather, the piston head has a centrally located hole into which the bolt 66 is inserted. Another modification is made in the face 64 of the piston arm 40. The ends of piston arm 40 are reduced in size to create a shoulder 100 and neck 102. Piston heads 58' and 58'' have small cavities into which neck 102 fits. To form the piston heads 58' and 58'' to move relative to the piston arm in this arrangement, the surfaces 64 and shoulders 6
A hole 104 is formed between the holes 104 and 2 with dimensions significantly larger than the dimensions of the bolts 66. A spacer 106 extends between the nut 70 and the underside of the piston heads 58' and 58'' to enable pretensioning of the bolt 66. This pretensioning of the bolt 66 increases fatigue life and also This allows for precise play between the heads 58' and 58'' and the piston arm 40. In this embodiment, thrust washers 80 and 82
are located between the piston heads 58' and 58'' and the face 64 and between the shoulder 62 and the nut 70. A seal and retainer 108 must be used since the piston head bore is under pressure. is understood.

第5図と6図は又ピストンヘツドの輪郭の他の
採り得る実施例を示す。先ず第5図を見ると、ピ
ストンヘツド58′はトロイドセグメント形状で
あるのでピストンヘツド58′と第2室14の壁
との間の密封接触が増大する、この形態は非常に
高い圧力が加えられる使用部に最も有効である。
この状態のピストンヘツド58′はピストンヘツ
ドと第2室14の壁との間に大きな摩擦を生ずる
可能性があるが、第2室14のトロイダル形状を
精密に機械加工し、ピストンアーム40の運動中
のピストンヘツド58′の低摩擦浮き状態を形成
して、摩擦問題が増えることを少なくする。
Figures 5 and 6 also show other possible embodiments of the piston head profile. Turning first to FIG. 5, the toroidal segment shape of the piston head 58' increases the sealing contact between the piston head 58' and the wall of the second chamber 14; this configuration is subject to very high pressures. It is most effective for the part where it is used.
Although the piston head 58' in this state may cause a large amount of friction between the piston head and the wall of the second chamber 14, the toroidal shape of the second chamber 14 is precisely machined and the movement of the piston arm 40 is prevented. This creates a low-friction floating condition for the piston head 58' in the piston head 58' to reduce increased friction problems.

第6図では別の例のピストンヘツド58″が示
される。ここではピストン外面は第2室14の外
壁の内面110の半径と同じ半径に作りだされて
いる。
In FIG. 6, another example piston head 58'' is shown, in which the piston outer surface is made to have the same radius as the inner surface 110 of the outer wall of the second chamber 14.

本発明の概念の特定の実施例について図面で説
明したが当業界の通常の知識を有する者には多く
の変形を特許請求の範囲に示す本発明の概念から
離れることなく形成することが可能である。した
がつて本発明の保護の範囲は僅かの特別の実施例
に限定されるものではない。
Although specific embodiments of the inventive concept have been described in the drawings, many variations can be made by those skilled in the art without departing from the inventive concept as set forth in the claims. be. The scope of protection of the invention is therefore not limited to a few specific embodiments.

(効果) 以上から明らかなように、発明は、改善された
性能特性を有する簡単な構造のロータリーアクチ
ユエータを提供することができる。
(Effects) As is clear from the above, the invention can provide a rotary actuator with a simple structure and improved performance characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のアクチユエータの上面図で、
第2図の−線における断面図であり、この図
は環状室と該環状室内で作動する単一ピストンと
ピストンアームを収容する円筒状ハウジング内の
大きな室を示し、又図にはピストンヘツドとピス
トンアームの間に摩擦低減手段が示されており、
第2図は本発明のアクチユエータの側面図で、第
1図の線−における断面図であり、中心駆動
軸と環状ピストンと環状室の間の関係が示され、
又アクチユエータの一般の構造が示されており、
第3図はアクチユエータの底面図、第4図はアク
チユエータの上面図、第5図はアクチユエータの
ピストンヘツドの代わりの実施例の、そしてピス
トンヘツドがピストンアームに取付けられる方法
の代わりの実施例の分離図であり、第6図はピス
トンヘツドの代わりの実施例の分離図である。 10……ハウジング、12……第1室、14…
…第2室(環状室)、16……駆動軸、18……
ダイアフラム、40……ピストンアーム、58…
…ピストンヘツド。
FIG. 1 is a top view of the actuator of the present invention,
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line -- in FIG. 2, showing the large chamber in the cylindrical housing containing the annular chamber and the single piston and piston arm operating within the annular chamber, and also showing the piston head and piston arm; Friction reducing means are shown between the piston arms;
FIG. 2 is a side view of the actuator of the present invention, a sectional view taken along the line - of FIG. 1, showing the relationship between the central drive shaft, the annular piston, and the annular chamber;
The general structure of the actuator is also shown,
3 is a bottom view of the actuator, FIG. 4 is a top view of the actuator, and FIG. 5 is an isolation of an alternative embodiment of the piston head of the actuator and an alternative embodiment of the manner in which the piston head is attached to the piston arm. FIG. 6 is an isolated view of an alternative embodiment of the piston head. 10... Housing, 12... First chamber, 14...
...Second chamber (annular chamber), 16...Drive shaft, 18...
Diaphragm, 40...Piston arm, 58...
...Piston head.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 閉じた第1端部と開いた第2端部とを有する
ハウジングと、該ハウジングが前記閉じた第1端
部に向かつて前記ハウジング内のトロイドのアー
クセグメント状の環状室用を除いて円筒状中空ス
ペースを形成し、前記環状室が前記ハウジング内
の前記中空スペースへ開き、前記ハウジングの前
記閉じた第1端部の中央に形成された穴と、前記
ハウジングに回転可能に取付けられ前記閉じた第
1端の穴を通して前記ハウジングの外に延びる駆
動軸と、前記駆動軸に固定された環状ピストンア
ームと、該ピストンアームの端部が前記環状室内
で回動し、前記ピストンアームの回動中前記環状
室と気密接触するよう前記ピストンアームに固定
されたピストンヘツドと、前記ハウジングの第2
端部を閉じるキヤツプ装置と、流体圧を前記環状
室内に導入し且つ前記ハウジング内の前記中空ス
ペースに流体圧を導入する供給口と、前記ピスト
ンヘツドが前記環状室内で何れの方向にも動き、
前記ピストンヘツドを前記ピストンアームに取付
けるための固定装置と、前記ピストンヘツドが前
記ピストンアームに対して横方向に動き且つ前記
ピストンヘツドが、前記中空スペースに流体圧を
供給した時の第1の位置と前記環状室内に流体圧
を供給した時の第2の位置間で前記固定装置の軸
心方向にも動き、および前記ピストンヘツドが前
記ピストンアームに対して動いた時の摩擦を減少
するように前記第1と第2の位置の両方で係合す
るよう配された摩擦減少装置とを有するロータリ
ーアクチユエータ。 2 摩擦減少装置が前記ピストンヘツドを前記ピ
ストンアームとの間、および前記ピストンアーム
と前記固定装置との間に配されている請求項1の
ロータリーアクチユエータ。
Claims: 1. A housing having a first closed end and an open second end, and an annular arc segment of a toroid within the housing as the housing faces the closed first end. a cylindrical hollow space except for a chamber, the annular chamber opening into the hollow space in the housing, a hole formed in the center of the closed first end of the housing, and a rotatable hole in the housing; a drive shaft removably mounted and extending out of the housing through a hole in the closed first end; an annular piston arm secured to the drive shaft; an end of the piston arm pivoting within the annular chamber; a piston head fixed to the piston arm so as to be in airtight contact with the annular chamber during rotation of the piston arm;
a cap device closing the end; a supply port for introducing fluid pressure into the annular chamber and into the hollow space in the housing; the piston head moving in either direction within the annular chamber;
a fixing device for attaching said piston head to said piston arm; and a first position when said piston head moves laterally relative to said piston arm and said piston head provides fluid pressure to said hollow space. and a second position upon supplying fluid pressure into the annular chamber, the locking device also moves in the axial direction of the locking device, and so as to reduce friction when the piston head moves relative to the piston arm. and a friction reduction device arranged to engage in both the first and second positions. 2. The rotary actuator of claim 1, wherein a friction reducing device is disposed between said piston head and said piston arm and between said piston arm and said locking device.
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