JP2000329051A - 流体圧作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】改良した流体圧作動装置を提供すること。 【解決手段】可動バルブ部材(43)と整流流体連通する上
流側通路部分とジェロータギアセットの容積室(33)に連
続流体連通する下流側通路部分を形成した複数の静止バ
ルブ通路を有する静止バルブ部材(19)を備えた二速ジェ
ロータモータであって、一部の静止バルブ通路(113)は
上流側通路部分(115)と下流側通路部分(117)との直接的
な流体連通が阻止されている。制御バルブスプール(89)
は、通常の低速作動モードでは、上流側通路部分と下流
側通路部分とを自由に流体連通させる第一位置と、高速
作動モードでは、上流側通路部分と下流側通路部分との
流体連通を阻止し、また全ての下流側通路部分を連結し
て、流体集積領域(91)に連通させて、容積室からの流体
を再循環させる第二位置とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体ディスプレー
スメント機構として機能するジェロータギアセットを備
えた回転流体圧装置、特に、二速機能を備えた回転流体
圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ジェロータ以外のカムローブ
形式の流体ディスプレースメント機構を備えた装置にも
適用することができるが、特に、ジェロータ装置に適用
する場合について説明する。

【０００３】ジェロータギアセットは、種々の装置に適
用することができるが、最も一般的には、低速高トルク
モータとして使用されている。低速高トルクジェロータ
モータは車両の推進に適用されており、車両は、駆動車
輪に組み込まれた一対のジェロータモータに圧力流体を
供給するエンジン駆動ポンプを備えている。ローラジェ
ロータを利用するジェロータモータ、特に、大型の高ト
ルクモータが車両推進に利用されていることは当業者に
知られており、以下に参照する「ジェロータ」は、一般的
なジェロータ及びローラジェロータの両方を意味し、且
つ含むことを理解されたい。

【０００４】近年、車両製造業の一部に、ワークサイト
では、低速高トルク作動モードを提供でき、ワークサイ
ト間を移動中は高速低トルク作動モードを提供できるこ
とが望まれていた。一つの解決可能性として、二速機能
を備えたジェロータモータが提供された。

【０００５】二速ジェロータモータは米国特許第４，４
８０，９７１号に開示されており、この特許は本発明の
譲受人に譲渡されたものであり、参考として本説明に含
まれる。この特許の装置は広範囲に商用されており、ほ
ぼ満足して実施されてきた。当業者には公知であるよう
に、ジェロータモータは、バルブ操作により、膨張流体
容積室と収縮流体容積室との間で流体を効果的に「再循
環」させて、二速装置として作動させることができる。
換言すると、入口ポートが全ての膨張流体容積室と連通
されている場合、全ての収縮流体容積室は出口ポートと
連通されており、ジェロータモータは通常の低速高トル
クモードで作動する。収縮流体容積室からの流体の一部
が、一部の収縮流体容積室へ再循環された場合、高速低
トルクモードで作動する。その結果、恰もジェロータの
押しのけ容積は減少したようになるが、ジェロータの流
量は変わらない。

【０００６】商用の二速ジェロータモータ及び前述した
特許に開示された二速ジェロータモータでは、ジェロー
タモータが高速低トルクモードで作動している間は、ジ
ェロータギアセット内の各容積室は、容積室が膨張する
ときも、また容積室が収縮するときも「再循環」容積室と
なりうる。その結果、各容積室は、高速低トルクモード
で作動しているときに不安定なトルクリップルを導くと
信じられている「オッドリィスペースド（oddly space
d）」再循環容積室と称される状態となる。

【０００７】また、従来の二速装置の欠点は、全再循環
流は整流バルブを通過しなければならないことである。
当業者であれば良く理解できるように、高速低トルクモ
ードで一部の流体が再循環されるということは、高速モ
ードでの全流量は実質的に増加することを意味してい
る。不運にも、従来の装置では、二速機能を付加するこ
とにより、流量の点から見ると、従来の同速同トルクモ
ータと比較して、バルブ通路はいくらか圧縮されてしま
う。その結果、従来の二速モータでは好ましくない圧力
降下が促進され、当業者には良く知られているように、
流体モータの圧力降下が高くなればなるほど、モータの
商用性は低下してしまう。

【０００８】従来の二速ジェロータモータ配列では、低
速高トルクモードでの「速度比」は、１．０：１に限定さ
れており、また、高速低トルクモードでの速度比は、再
循環する容積室の数（容積室総数の割合）によって決定
される。従来の配列では、低速と高速の間の切換は急激
に起こり、また、従来のデザインでは、モータ作動は、
低速モードと高速モードのみで起きるようにされてい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
低トルクモードにおける不安定なトルクリップルを低減
させると共に、「オッドリィスペースド」再循環容積室
の好ましくない影響を排除するか或は実質的に減少させ
た二速ジェロータモータを提供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、さらに圧縮さ
れた整流バルブ通路を必要としないと共に、モータの圧
力降下を増進させない二速ジェロータモータを提供する
ことにある。

【００１１】また、本発明のさらに他の目的は、最低速
度比と最大速度比との間で一つ以上の作動速度比を供給
できる理論的性能を備えた二速ジェロータモータを提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の目的
は、流体入口ポートと流体出口ポートを形成したハウジ
ング手段を有する改良された流体圧作動装置を提供する
ことにより達成される。ハウジング手段には、流体圧デ
ィスプレースメント機構が組み込まれており、内歯リン
グ部材と、該リング部材内に偏心して配置された外歯星
形部材を有している。リング部材と星形部材は相対的に
軌道回転運動しており、この軌道回転運動に応じてＮ個
の膨張流体容積室及び収縮流体容積室を形成するように
噛み合っている。モータバルブ手段は、ハウジング手段
と共同して、流体入口ポートと膨張容積室との間、及び
収縮容積室と流体出口ポートとの間を流体連通してい
る。モータバルブ手段は、ハウジング手段に対して非回
転可能に固定された静止バルブ部材と、軌道回転運動の
一つと同期して静止バルブ部材に対して移動するように
作動可能な可動バルブ部材を有している。静止バルブ部
材には、Ｎ個の静止バルブ通路が形成されており、各静
止バルブ通路は、可動バルブ部材と流体連通される上流
側通路部分と、Ｎ個の流体容積室の内の一つと連続して
流体連通される下流側通路部分を有している。Ｎ−Ｍ個
の静止バルブ通路内で、上流側通路部分と下流側通路部
分とは、比較的自由に直接流体連通している。

【００１３】改良した流体圧作動装置では、Ｍ個の静止
バルブ通路内で、上流側通路部分と下流側通路部分は、
直接的な流体連通を阻止されている。制御バルブ手段
は、静止バルブ部材に作動可能に組み込まれており、各
上流側通路部分とこれらに対応する下流側通路部分との
間を自由に連通させる第一位置に作動可能である。ま
た、制御バルブ手段は、各上流側通路部分とこれらに対
応する下流側通路部分との間の流体連通を阻止する第二
位置に作動可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明を限定することを意図しな
い図面を参照すると、図１には、上述した特許、より詳
細には、米国特許第５，２１１，５５１号にしたがって
製作されたバルブ・イン・スター（ＶＩＳ）形式の低速
高トルクモータが図示されている。この特許も本発明の
譲受人に譲渡されたものであり、参考として本説明に含
まれる。

【００１５】図１に示されたＶＩＳモータは、複数のボ
ルト１１により結合された複数の部品から構成されてい
る。図１には１個のボルト１１だけが示されている。モ
ータは、エンドキャップ１３、スペーサプレート１５、
シフタープレート１７（「セレクタープレート」としても
参照される）、静止バルブプレート１９、ジェロータギ
アセット２１、バランスプレートアセンブリ２３及びフ
ランジ部材２５から構成されている。

【００１６】図２に最も良く示されているジェロータギ
アセット２１は従来公知であり、上述した特許により詳
細に示されると共に説明されているので、ここでは簡単
に説明する。ギアセット２１は、好適にはジェローラ
（Geroler；登録商標）ギアセットであり、ほぼ半円筒
状の開口が形成された内歯リング部材２７を備えてお
り、各開口には、リング部材２７の内歯として機能する
円筒状のローラ部材２９が配置されている。リング部材
２７内には、内歯即ちローラ２９の数より一つ少ない外
歯を有する外歯星形部材３１が偏心して配置されてお
り、この外歯星形部材はリング部材２７に対して軌道回
転運動する。リング部材２７内で星形部材３１が軌道回
転運動することにより、複数の流体容積室３３が形成さ
れ、各流体容積室は、膨張流体容積室３３Ｅとなった
り、或は収縮流体容積室３３Ｃとなる。しかしながら、
当業者には良く知られているように、流体容積室の一つ
は膨張流体容積室と収縮流体容積室との間で「移行」状
態となる。この実施の形態では、例示するだけである
が、合計９個の流体容積室３３が存在する。

【００１７】さらに図１を参照すると、星形部材３１に
は、複数の直線状の内側スプラインが形成されており、
この内側スプラインは、主駆動軸３７の一端に形成され
た中高の外側スプライン３５に係合される。また、主駆
動軸３７の他端には、別の中高の外側スプライン３９が
形成されており、この外側スプライン３９は、軸即ちホ
イールハブ（図示しない）等の回転出力部材に形成され
た別の直線状の内側スプラインに係合されている。

【００１８】図１と共に再び図２を参照して、星形部材
３１をさらに詳しく説明する。本発明の基本的な特徴で
はないが、この実施の形態における星形部材３１は、外
歯を有する主星形部分４１とインサート即ちプラグ４３
の二つの独立した部材から組み立てられている（両部材
の関係は図１に最も良く示されている）。主部４１とイ
ンサート４３は共同して、種々の流体ゾーン、流体通路
及び流体ポートを形成している。星形部材３１には、星
形部材３１の端面４７によって区画された中央のマニホ
ールドゾーン４５が形成されており、また、端面４７
は、隣接している静止バルブプレート１９の面４９（図
１及び図７参照）に、スライドシール係合されている。

【００１９】星形部材３１の端面４７には、一組の流体
ポート５１が形成されており、各流体ポートは、インサ
ート４３に形成された流体通路５３手段によりマニホー
ルドゾーン４５と連続的に流体連通されている。端面４
７には、さらに、流体ポート５１と交互に配列された一
組の流体ポート５５が形成されており、各流体ポート５
５は、マニホールドゾーン４５のほぼ半分まで、放射方
向内側に延在する部分５７を有している。部分５７によ
り、内側、即ち中央マニホールドゾーン４５の周囲に
「外側」マニホールドゾーンが形成される。

【００２０】図１と共に図３を参照すると、エンドキャ
ップ１３には、流体入口ポート５９と流体出口ポート６
１が形成されている。当業者であれば、この形式のモー
タでは、ポートを反対にすることにより、「両方向」に作
動されることを認識できる。端部キャップ１３には、環
状室６３が形成されており、入口ポート５９と連続的に
流体連通されている。エンドキャップ１３には、また、
環状室６５が形成されており、出口ポート６１と連続的
に流体連通されている。最後に、エンドキャップ１３に
は、円筒状室６７が形成されており、入口ポート５９に
連続的に流体連通されている。円筒状室６７と環状室６
３は、通路手段６９を介して入口ポート５９と連通され
ている。環状室６３が、入口ポート５９のような比較的
高圧の流体源と連続的に流体連通されることが、以下の
理由により本発明の望ましい特徴と考えられる。

【００２１】図４を参照すると、スペーサプレート１５
は表面７１を有しており、この表面７１は、図３に示し
たエンドキャップ１３の隣接面とシール係合するように
配設されている。スペーサプレート１５には、円筒状室
６７と流体連通される中央開口７３が形成されている。
中央開口７３の上方には、腎臓形状(kidney-shaped)通
路７５が形成されている。さらに、スペーサプレート１
５には、小孔７７とこの小孔より大きい大孔７９が形成
されており、両方の孔７７及び７９は環状室６３に開口
している。

【００２２】図５には、シフタープレート１７が詳細に
示されている。シフタープレート１７は、スペーサプレ
ート１５とシール係合する表面８１を有している。シフ
タープレート１７には、スペーサプレート１５の中央開
口７３と連通する中央開口８３が形成されている。ま
た、シフタープレート１７には、通路７５と連通する腎
臓形状通路８５が形成されている。また、図１及び図８
に最も良く示すように、シフタープレート１７にはスプ
ール孔８７が形成されており、この孔８７内に制御バル
ブスプール８９がスライド可能に配置されている。

【００２３】シフタープレート１７の表面８１には再循
環通路９１が形成されており、この再循環通路は、大孔
７９を介して環状室６３から高圧流体を受け入れている
ため、再循環通路９１は常に高圧(入口圧)となってい
る。環状室６３と接続されている再循環通路９１は、ア
キュームレータのように機能する。複数の再循環孔９３
Ａ、９３Ｂ及び９３Ｃが、再循環通路９１から軸方向に
延材すると共に、スプール孔８７と交差している。ま
た、複数のポケット孔９５Ａ、９５Ｂ及び９５Ｃが、表
面８１からスプール孔８７と交差するように延びてい
る。ここで、「ポケット」という用語は「容積室」という用
語の代りに用いられている。つまり、後述するように、
ポケット孔９５Ａ、９５Ｂ及び９５Ｃは３個の容積室３
３と連続的に流体連通している。また、複数のバルブ孔
９７Ａ、９７Ｂ及び９７Ｃが、表面８１からスプール孔
８７と交差するように延びている。ここで、「バルブ」と
いう用語を用いているのは、孔９７Ａ、９７Ｂ及び９７
Ｃは、図２に示した整流バルブに流体連通されているか
らである。

【００２４】図５及び図６を参照すると、図６には、表
面８１とは反対側に配置された、シフタープレート１７
の表面９９が示されている。表面９９には、腎臓形状通
路８５と流体連通する環状溝１０１が形成されている。
また、シフタープレート１７には、図５に示したポケッ
ト孔或はバルブ孔と流体連通する複数の開口及びポート
が形成されている。図６に示すポートを説明するため
に、Ａ、Ｂ及びＣという文字を使用しているのは、これ
らのポートが、図５に示す対応する孔と接続されている
のを示すためである。したがって、シフタープレート１
７の表面９９には、複数のポケットポート１０３Ａ、１
０３Ｂ及び１０３Ｃが形成されている。さらに、表面９
９には、複数のバルブポート１０５Ａ、１０５Ｂ及び１
０５Ｃが形成されている。

【００２５】再び図５を参照すると、ポケットポート１
０３Ａ、１０３Ｂ及び１０３Ｃは、シフタープレート１
７の軸方向長さ全体を貫通して延びていることに注意す
べきであり、参照番号１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０３Ｃ
は、図６においても示されている。また、シフタープレ
ート１７の表面８１には、種々の孔及びポートと連通す
る複数の通路が形成されていることに注意すべきであ
る。図示を容易とするために、表面８１に形成された通
路には、個々の参照番号を付していない。

【００２６】図７を参照すると、静止バルブプレート１
９が詳細に示されている。図７は、図２、図４及び図５
とは反対の方向から見ている。ＶＩＳ形式モータの当業
者には良く知られているように、一般的なＶＩＳ形式モ
ータでは、静止バルブプレートは、エンドキャップに直
に隣接させるか、或はエンドキャップと一体に形成する
ことができる。しかしながら、本発明の静止バルブプレ
ート１９は、二速バルブ操作を実現するために、スペー
サプレート１５とシフタープレート１７によってエンド
キャップ１３から離されている。静止バルブプレート１
９には、複数の静止バルブ通路１０７が形成されてい
る。これらの静止バルブ通路は「タイミングスロット」と
も称される。

【００２７】この実施の形態では、各バルブ通路１０７
は、隣接する容積室の一つ、即ち、膨張容積室３３Ｅ或
は収縮容積室３３Ｃのいずれかと連続的に流体連通して
いる放射方向のスロットを有している。好適には、バル
ブ通路１０７は、中央開口１０９と同心のほぼ環状のパ
ターンに配置されている。中央開口１０９の周囲には、
複数の独立した静止圧力ポート１１１を有する環状の圧
力室がある。静止バルブプレート１９が従来技術に基づ
いて製造される場合は、各容積室３３に対応する９個の
バルブ通路１０７があるはずである。しかしながら、本
発明の一つの重要な特徴によれば、６個の静止バルブ通
路１０７と、従来の一般的なバルブ通路１０７とは異な
る３個のバルブ通路１１３Ａ、１１３Ｂ及び１１３Ｃが
ある。６個の通路１０７と３個の通路１１３は、単に例
示しただけであり、当業者であれば、各形式の通路数は
変えることができることは理解されるであろう。

【００２８】また、当業者には良く知られているよう
に、一般的なＶＩＳモータでは、各バルブ通路１０７の
放射方向内側部分は、流体ポート５１及び５５と整流連
通しており、これに対して、各バルブ通路１０７の放射
方向外側部分は、対応する容積室と連続的に連通してい
る。換言すると、流体ポート５１または５５の一つから
隣接する容積室への連通は、放射方向のバルブ通路１０
７を介して達成される。この場合、放射方向内側部分と
放射方向外側部分は直接流体連通される。

【００２９】これに対して、本発明の静止バルブ通路１
１３Ａ、１１３Ｂ及び１１３Ｃでは、放射方向内側部分
(上流側部分)１１５Ａ、１１５Ｂ及び１１５Ｃと、放射
方向外側部分(下流側部分)１１７Ａ、１１７Ｂ及び１１
７Ｃがある。図７では、ボルトが挿入された後の有効流
域を図示するために、数本のボルト１１が示されている
ことに注意すべきである。したがって、本発明の重要な
特徴によれば、静止バルブ通路１１３Ａ、１１３Ｂ及び
１１３Ｃには、放射方向内側部分（例えば、１１５Ａ）
と放射方向外側部分(例えば、１１７Ａ)は、直接流体連
通されていない。その代わりに、放射方向内側部分と放
射方向外側部分とは、通常の低速高トルクモード(図９
参照)では、制御バルブスプール８９を介して互いに連
通されているが、高速低トルクモード(図１０参照)で
は、制御バルブスプール８９により互いの連通を阻止さ
れている。低速モード及び高速モードに関しては、本発
明の作用の説明と関連させて詳しく説明する。

【００３０】図８を参照すると、本発明の制御バルブの
概要が示されている。図８では、制御バルブスプール８
９は、通常の低速モードで示されていることに注意すべ
きである。図８は、図５と同じ方向から見た図である
が、スプール孔８７の両端はネジ付プラグ１１９及び１
２１で密閉されている。制御バルブスプール８９には、
複数のランド１２３、１２５、１２７及び１２９が形成
されている。プラグ１１９とランド１２３は共に、部分
的に窪んでおり、付勢スプリング１３１のシートとして
機能している。この付勢スプリングは、スプール８９を
図８の右方、即ち、低速モード作動に向けて付勢してい
る。シフタープレート１７には、一対のパイロットポー
ト１３３及び１３５が形成されており、適当なパイロッ
ト圧を作用させて、制御バルブスプール８９の位置を選
択できるようになっている。単なる例示であるが、閉ル
ープ駆動システム(a closed loop propel system)で
は、チャージポンプの圧力(一般的に、２００〜４００p
si)をパイロット圧として利用する。当業者であれば、
制御バルブの詳細は本発明の本質的なことではないこと
を理解できるであろう。例えば、制御バルブスプール８
９は、流体手段以外の手段、即ち、ソレノイドでも作動
することができる。

【００３１】作 用 図９を参照して、本発明のモータの低速高トルクモード
について説明する。低速モードで作動させたい場合に
は、パイロットポート１３５及び１３３の両方はドレイ
ンポートに連通されるため、制御バルブスプール８９は
付勢スプリング１３１により、図８及び図９に示す右方
の位置に付勢される。図９及び図１０は、種々の孔に対
する制御バルブスプール８９の関係を概略的に図示して
いることを理解すべきである。図９に示す低速モードで
は、ランド１２３、１２５及び１２７は再循環孔９３
Ａ、９３Ｂ及び９３Ｃをそれぞれブロックしている。し
かしながら、ポケット孔９５Ａとバルブ孔９７Ａとの
間、ポケット孔９５Ｂとバルブ孔９７Ｂとの間及びポケ
ット孔９５Ｃとバルブ孔９７Ｃとの間は連通されてい
る。その結果、間接的ではあるが、ポケットポート１０
３Ａとバルブポート１０５Ａとの間、ポケットポート１
０３Ｂとバルブポート１０５Ｂとの間及びポケットポー
ト１０３Ｃとバルブポート１０５Ｃとの間は比較的自由
に連通されている。さらに、間接的ではあるが、部分１
１５Ａと部分１１７Ａとの間、部分１１５Ｂと部分１１
７Ｂとの間及び部分１１５Ｃと部分１１７Ｃとの間は比
較的自由に連通されている。

【００３２】このように、低速モードでのモータ作動で
は、入口ポート５９が高圧であると仮定すると、高圧
は、通路６９を介して、円筒状室６７、中央開口７３、
８３及び１０９、中央マニホールドゾーン４５へと連通
し、さらに、流体通路５３を介して流体ポート５１に連
通される。図２の左側半分にある流体ポート５１は、種
々のタイミング通路と整流流体連通し、続いて、膨張容
積室３３Ｅと連通される。膨張容積室３３Ｅが高圧とな
ると、星形部材３１は反時計方向に軌道運動しながら、
時計方向へ回転する。このことは当業者には良く知られ
ていることであり、更なる説明は不用である。同時に、
低圧流体が収縮容積室３３Ｃから排出され、タイミング
スロットに流出し、図２の右半分にある流体ポート５５
と連通される。次に、低圧流体は、流体ポート５５から
部分５７を介して圧力ポート１１１に連通し、その後、
腎臓形状通路８５と連通している環状溝１０１と連通さ
れる。さらに、低圧流体は、腎臓形状通路７５を介して
環状室６５に流入し、出口ポート６１へと流出する。

【００３３】モータが低速高トルクで作動している場
合、高圧流体ポート５１の内の一つは常に放射方向内側
部分１１５Ａと連通しており、高圧流体は、バルブポー
ト１０５Ａに流入し、バルブ孔９７Ａに至る。図９に最
も良く示すように、制御バルブスプール８９の低速位置
では、バルブ孔９７Ａはポケット孔９５Ａに連通してお
り、高圧流体は、接続通路を介してポケットポート１０
３Ａ及び放射方向外側部分１１７Ａに流入し、続いて、
隣接している膨張容積室３３Ｅ(図２のほぼ１０時の位
置)に流入する。同時に、図２のほぼ２時の位置の収縮
容積室３３Ｃから放射方向外側部分１１７Ｃを介して、
ポケット孔９５Ｃからバルブ孔９７Ｃ、放射方向内側部
分１１５Ｃへの流通路が形成される。つまり、低速モー
ドでは、放射方向外側部分１１７Ａ及び１１７Ｃは、そ
れぞれ放射方向内側部分１１５Ａ及び１１５Ｃに直接連
通しているようにモータが作動される（静止バルブ通路
１０７の場合と同様）。

【００３４】放射方向外側部分１１７Ｂと放射方向内側
部分１１５Ｂについては説明していないが、図２に示す
ジェロータギアセット２１の位置では、容積室３３は、
６時の「移行」位置、即ち、最小容積で、収縮容積室から
膨張容積室へ移行する過程にある。しかしながら、当業
者であれば、図２の位置から星形部材３１が軌道回転運
動すると同時に、通路１１３Ａについて説明したよう
に、流体は、静止バルブ通路１１３Ｂを介して移行容積
室に連通されることを理解できるであろう。

【００３５】高速低トルクモードでモータを作動させた
い場合は、即ち、流体の一部を再循環させてジェロータ
ギアセット２１の押しのけ容積を減少させる場合は、適
当なパイロット信号をパイロットポート１３５に伝達し
て、制御バルブスプール８９を図８の左側に向けて付勢
して図１０に示す位置へ変位させる。バルブスプール８
９が高速位置にある場合、星形部材３１が図２に示す位
置にあるものと仮定すると、流体ポート５１の高圧流体
（ほぼ１０時の位置）は、放射方向内側部分１１５Ａへ
流入し、続いて、放射方向内側部分１１５Ａの高圧流体
は、バルブポート１０５Ａを介してバルブ孔９７Ａに流
入する。しかしながら、孔９７Ａの高圧流体は、孔９７
Ａがランド１２５によって閉鎖されているため、スプー
ル孔８７内に流入することはできない。同様に、放射方
向内側部分１１５Ｃからの低圧排出流体は、孔９７Ｃか
ら流出されるはずであるが、孔９７Ｃがランド１２９に
よって閉鎖されているため、整流流体ポート５５に流入
する。また、バルブ孔９７Ｂはランド１２７により閉鎖
されている。

【００３６】図９と図１０を比較した場合、制御バルブ
スプール８９の移動範囲にかかわらず、ポケット孔９５
Ａ、９５Ｂ及び９５Ｃは、常にスプール孔８７と連通さ
れていることに注意すべきである。制御バルブスプール
８９が、図９の低速位置から図１０の高速位置へ向けて
移動するにしたがって、まず、ポケット孔９５とバルブ
孔９７との間の連通が停止され、続いて、ポケット孔９
５Ａ、９５Ｂ及び９５Ｃと再循環孔９３Ａ、９３Ｂ及び
９３Ｃとがそれぞれ連通される。図５に最も良く示すよ
うに、３個の再循環孔９３Ａ、９３Ｂ及び９３Ｃは、再
循環通路９１と連通している。そのため、図２に図示し
た時点では、ポケット孔９５Ｂは、再循環孔９３Ｂと連
通しているが、ポケット孔９５Ｂは移行容積室に連通し
ているので、流体は、再循環孔９３Ｂから再循環通路９
１へ、或は再循環通路の外へ連通していない。また、同
時に、ポケットポート１０３Ａと１０３Ｃとそれぞれ連
通している膨張容積室３３Ｅと収縮容積室３３Ｃは、ほ
ぼ同率で、反対「方向」、即ち、一方は膨張し、他方は
収縮するように容積が変化する。こうして、膨張容積室
３３Ｅには、ある量の高圧流体が再循環通路９１から流
入し、同時に、収縮容積室３３Ｃからは、ほぼ同量の高
圧流体が再循環通路９１へ排出される。

【００３７】当業者であれば、本発明の高速モードでの
作動は、再循環通路９１に連結されている３個の容積室
の瞬間の容積に左右されないことに注意すべきである。
本発明は、８-９ジェロータギアセットに関連して図示
されているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、他の種々の外歯数と内歯数の組み合わせを使用する
ことができる。

【００３８】また、本発明は、ＶＩＳ(バルブ・イン・
スター)形式の整流バルブに関する実施の形態について
図示すると共に説明してきたが、本発明はこのような実
施の形態に限定されるものではないことを理解すべきで
ある。少なくとも概念的には、本発明は、整流バルブに
含まれる上流側部分を有する共に、容積室と連通する下
流側部分を有する静止バルブ通路を備え、膨張状態と収
縮状態とに交互に変化する容積室を形成した流体圧ディ
スプレースメント機構を備えたモータ用の低速、整流バ
ルブとして使用することができる。

【００３９】本発明の実施の形態によれば、種々の孔及
びランドは図９及び図１０に示すように配列されている
ので、各バルブ孔９７から対応するそれぞれのポケット
孔９５への流れは、同時に開口されるか或は同時に閉鎖
され、同様に、各再循環孔９３と対応するポケット孔９
５の間の連通は、同時に開口されるか或は同時に閉鎖さ
れる。このように、低速モードと高速モードで切り換え
た場合、一度に全比率が変化する。つまり、３個の再循
環容積室の全部が、同時に再循環を開始するか、或は同
時に再循環を停止する。例えば、モータの切り換えは、
１．０：１の比率から１．５：１の比率へ直接的に行わ
れ、中間の比率への切換は起こらない。

【００４０】しかしながら、上述した説明を読んで理解
することにより、中間比率を提供することは、当業者の
能力の範囲内であると信ずる。さらに、本発明の重要な
特徴によれば、再循環流は整流バルブを通過しないが、
その代わりに、独立した外部の制御バルブ(制御バルブ
スプール８９)を通過させることにより中間比率を提供
することができる。ここで使用する「外部の」という用語
は、再循環は、通常の整流モータバルブとは独立したバ
ルブを介して制御されていることを単に表したものであ
る。本発明の作動では、再循環ポケット間が整流バルブ
を介して連通されている場合のように、再循環ポケット
の全容積を一定にする必要はないことが、中間比率を提
供することと関連している。その代わりに、独立した外
部の制御バルブを介して再循環ポケット間を連通させる
ことにより、再循環流の流れをより柔軟に制御すること
ができる。

【００４１】変形例として、バルブ孔９７を閉鎖すると
共に再循環孔９３を開口するランド１２５、１２７及び
１２９のタイミングを変えた場合、３個のバルブ孔の閉
鎖と３個の再循環孔の開口は同時には起こらない。この
変形例は図示されていないが、当業者であれば、本実施
の形態の「タイミングの設定」即ち段階的に切り換える
ことにより、ランドの間隔をほぼ０．０５０インチ
（１．２７ｍｍ）だけ変更する必要があることが分るで
あろう。図１１を参照すると、Ａ、Ｂ及びＣグループの
孔に関連する種々のランドの始端と終端の軸方向間隔を
調整することにより、低速から高速へ切り換える場合、
１．０：１の速度比から１．１３：１の速度比へ、さら
に、１．２９：１の速度比へ、最終的には１．５０：１
の高速比へ切り換えることが可能となる。

【００４２】速度比を多段階に切り換えることにより、
実質的に急激な切換が減少して、高速から低速への切換
或は低速から高速への切換にかかわらず、車両のオペレ
ータを満足させるであろう。

【００４３】殆どのジェロータモータは、静止リング部
材と、軌道及び回転運動する星形部材を有しているが、
他の種々の形状も公知である。例えば、単に回転運動す
る星形部材と軌道運動だけに制限されたリング部材と提
供することは公知である。この場合、静止バルブ部材
は、文字通りモータハウジングに固定されるか、或は、
流体を容積室へ出入りさせる静止バルブ部材の目的を認
識して、リング部材と同様に軌道運動させることができ
る。ここで、「静止」という用語は、ある運動をするバ
ルブ部材を含んでいるが、容積室に関してはほぼ固定さ
れており、容積室に流体を送ることができることが理解
されるであろう。このように、本発明の範囲内には、他
のジェロータ及びモータを含んでおり、どのように変更
しても、他のモータ及びジェロータを作動させるために
は、本発明の多速度機能を必要とする。

【００４４】本発明は、上述した明細書において詳細に
説明されているが、本発明の種々の変更や修正は、当業
者であれば、明細書を読んで理解することにより明らか
になると信ずる。そのような変更や修正は、添付した請
求の範囲内にある限り、本発明に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る低速高トルクジェロータ
モータの軸方向断面図である。

【図２】図２は、図１の左方から見たジェロータギアセ
ットの平面図である。

【図３】図３は、図１の２‐２線に沿ったモータの上半
部のみを示す断面図である。

【図４】図４は、図１の３‐３線に沿った断面図であ
り、スペーサプレートの平面を示している。

【図５】図５は、図１の４‐４線に沿った断面図であ
り、シフタープレートを示している。

【図６】図６は、図１の５‐５線に沿った断面図であ
り、図５に示すシフタープレートの反対側の面を示して
いる。

【図７】図７は、図１の６‐６線に沿った断面図であ
り、図示を簡略化するために、大部分のボルトを省略し
て図示したバルブプレートを示している。

【図８】図８は、図１の７‐７線に沿った部分断面図で
あり、制御バルブ部分を示している。

【図９】図９は、本発明の二速ジェロータモータの低速
モードを示す概略図である。

【図１０】図１０は、本発明の二速ジェロータモータの
高速モードを示す概略図である。

【図１１】図１１は、制御バルブのスプール位置の変化
とモータ速度の関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１３ ハウジング手段（エンドキャップ） １９ 静止バルブ部材（静止バルブプレート） ２１ 流体圧ディスプレースメント機構（ジェロータギ
アセット） ２７ 内歯リング部材（第一部材） ３１ 外歯星形部材（第二部材） ３３Ｃ 収縮流体容積室 ３３Ｅ 膨張流体容積室 ４３ 可動バルブ部材（インサート） ５９ 流体入口ポート ６１ 流体出口ポート ８９ 制御バルブ手段（制御バルブスプール） ９１ 流体集積領域（再循環通路） １０７ 静止バルブ通路 １１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ 静止バルブ通路 １１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ 上流側部分（放射方向
内側部分） １１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ 下流側部分（放射方向
外側部分） １２３、１２５、１２７、１２９ バルブ部分（ラン
ド） １３３、１３５ パイロットポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジャレット ダイクス ミラー アメリカ合衆国 ミネソタ 55404 ミネ アポリス、サード アベニュー エス ナ ンバー119、 2011 (72)発明者 カレン ジーン ラドフォード アメリカ合衆国 ミネソタ 55414 ミネ アポリス、エス、イー、14ス アベニュ ー、1042 (72)発明者 リャン クリストファー バーゲルソン アメリカ合衆国 ミネソタ 55436 エデ ン プレーリー、エーピーテー104 リン カーン ドライブ、5156

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体入口ポート（５９）と流体出口ポート
   （６１）を形成したハウジング手段（１３）と；前記ハ
   ウジング手段（１３）と組み合わされ、内歯リング部材
   （２７）と該リング部材（２７）内に偏心して配置され
   た外歯星形部材（３１）とを備えた流体圧ディスプレー
   スメント機構（２１）であって、前記リング部材と前記
   星形部材は軌道及び回転運動して、該軌道及び回転運動
   に応じてＮ個の膨張流体容積室（３３Ｅ）と収縮流体容
   積室（３３Ｃ）を形成する流体圧ディスプレースメント
   機構（２１）と；前記ハウジング手段（１３）と共同し
   て、前記流体入口ポート（５９）と前記膨張流体容積室
   （３３Ｅ）との間、及び前記収縮流体容積室（３３Ｃ）
   と前記流体出口ポート（６１）との間を流体連通させる
   モータバルブ手段（４３、１９）であって、前記ハウジ
   ング手段（１３）に非回転可能に結合された静止バルブ
   部材（１９）と、前記軌道及び回転運動の一つと同期し
   て該静止バルブ部材（１９）に対して移動可能な可動バ
   ルブ部材（４３）とを備えると共に、前記静止バルブ部
   材（１９）にはＮ個の静止バルブ通路が形成され、各静
   止バルブ通路には、前記可動バルブ部材（４３）と流体
   連結される上流側通路部分と、Ｎ個の前記流体容積室
   （３３）の一つと流体連結される下流側通路部分が形成
   され、また、Ｎ−Ｍ個の静止バルブ通路（１０７）内
   で、前記上流側通路部分と前記下流側通路部分が直接流
   体連通されている、モータバルブ手段（４３、１９）
   と；を備えた流体圧作動装置であって、（ａ）Ｍ個の前
   記静止バルブ通路（１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ）で
   は、前記上流側通路部分（１１５）と前記下流側通路部
   分（１１７）は、直接的な流体連通が阻止されており、
   （ｂ）制御バルブ手段（８９）が前記静止バルブ手段
   （１９）に作動可能に組み込まれており、前記制御バル
   ブ手段は、各上流側通路部分（１１５）とそれらに対応
   する下流側通路部分（１１７）との間で自由に流体連通
   させる第一位置と、各上流側通路部分（１１５）とそれ
   らに対応する下流側通路部分（１１７）との間の流体連
   通を阻止する第二位置で作動可能である、ことを特徴と
   する流体圧作動装置。
2. 【請求項２】前記制御バルブ手段（８９）は、前記Ｍ個
   の下流側通路部分（１１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ）の
   間を自由に流体連通させるように前記第二位置に作動可
   能であることを特徴とする請求項１に記載の流体圧作動
   装置。
3. 【請求項３】前記制御バルブ手段（８９）は、前記静止
   バルブ部材（１９）の一つと前記ハウジング手段（１
   ３）と共同して流体貯留領域（９１）を形成し、前記制
   御バルブ（８９）は、前記第二位置で、前記Ｍ個の下流
   側通路部分（１１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ）と前記流
   体貯留領域（９１）との間で自由に流体連通させること
   を特徴とする請求項２に記載の流体圧作動装置。
4. 【請求項４】前記流体貯留領域（９１）は、高圧流体源
   （５９）と流体連結されていることを特徴とする請求項
   ３に記載の流体圧作動装置。
5. 【請求項５】前記高圧流体源は、前記流体入口ポート
   （５９）であることを特徴とする請求項４に記載の流体
   圧作動装置。
6. 【請求項６】前記制御バルブ（８９）は、前記第一位置
   と前記第二位置を有するＭ個の独立したバルブ部分（１
   ２３，１２５，１２７）を備えており、各バルブ部分
   は、前記第一位置から前記第二位置へ変位することによ
   り、前記流体圧作動装置は、一つの流体容積室（３３）
   によって最低速度比と最高速度比の間で変化することを
   特徴とする請求項１に記載の流体圧作動装置。
7. 【請求項７】流体入口ポート（５９）と流体出口ポート
   （６１）を形成したハウジング手段（１３）と；前記ハ
   ウジング手段（１３）と組み合わされ、第一部材（２
   ７）と該第一部材（２７）内に組み込まれた第二部材
   （３１）とを備えた流体圧ディスプレースメント機構
   （２１）であって、前記第一部材と前記第二部材は相対
   運動して、該相対運動に応じてＮ個の膨張流体容積室
   （３３Ｅ）と収縮流体容積室（３３Ｃ）を形成する流体
   圧ディスプレースメント機構（２１）と；前記ハウジン
   グ手段（１３）と共同して、前記流体入口ポート（５
   ９）と前記膨張流体容積室（３３Ｅ）との間、及び前記
   収縮流体容積室（３３Ｃ）と前記流体出口ポート（６
   １）との間を流体連通させるモータバルブ手段（４３、
   １９）であって、前記ハウジング手段（１３）に非回転
   可能に結合された静止バルブ部材（１９）と、前記相対
   運動と同期して該静止バルブ部材（１９）に対して移動
   可能な可動バルブ部材（４３）を備えると共に、前記静
   止バルブ部材（１９）にはＮ個の静止バルブ通路が形成
   され、各静止バルブ通路には、前記可動バルブ部材（４
   ３）と流体連結される上流側通路部分と、Ｎ個の前記流
   体容積室（３３）の一つと流体連結される下流側通路部
   分が形成され、また、Ｎ−Ｍ個の静止バルブ通路（１０
   ７）内で、前記上流側通路部分と前記下流側通路部分が
   直接流体連通されている、モータバルブ手段（４３、１
   ９）と；を備えた流体圧作動装置であって、（ａ）Ｍ個
   の前記静止バルブ通路（１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３
   Ｃ）では、前記上流側通路部分（１１５）と前記下流側
   通路部分（１１７）は、直接的な流体連通を阻止されて
   おり、（ｂ）制御バルブ手段（８９）が前記静止バルブ
   手段（１９）に作動可能に組み込まれており、前記制御
   バルブ手段は、各上流側通路部分（１１５）とそれらに
   対応する下流側通路部分（１１７）との間を自由に流体
   連通させる第一位置と、各上流側通路部分（１１５）と
   それらに対応する下流側通路部分（１１７）との間で流
   体連通を阻止する第二位置に作動可能である、ことを特
   徴とする流体圧作動装置。
8. 【請求項８】前記制御バルブ手段（８９）は、前記Ｍ個
   の下流側通路部分（１１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ）の
   間を自由に流体連通させるように前記第二位置に作動可
   能であることを特徴とする請求項７に記載の流体圧作動
   装置。
9. 【請求項９】前記制御バルブ手段（８９）は、前記静止
   バルブ部材（１９）の一つと前記ハウジング手段（１
   ３）と共同して流体貯留領域（９１）を形成し、前記制
   御バルブ（８９）は、前記第二位置で、前記Ｍ個の下流
   側通路部分（１１７Ａ、１１７Ｂ、１１７Ｃ）と前記流
   体貯留領域（９１）との間を自由に流体連通させること
   を特徴とする請求項８に記載の流体圧作動装置。
10. 【請求項１０】前記流体貯留領域（９１）は、高圧流体
    源（５９）と流体連結されていることを特徴とする請求
    項９に記載の流体圧作動装置。
11. 【請求項１１】前記高圧流体源は、前記流体入口ポート
    （５９）であることを特徴とする請求項１０に記載の流
    体圧作動装置。
12. 【請求項１２】前記制御バルブ（８９）は、前記第一位
    置と前記第二位置を有するＭ個のバルブ部分（１２３，
    １２５，１２７）を備えており、各バルブ部分は、前記
    第一位置から前記第二位置へ変位することにより、前記
    流体圧作動装置は、一つの流体容積室（３３）によって
    最低速度比と最高速度比の間で変化することを特徴とす
    る請求項７に記載の流体圧作動装置。