(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口ポート(25)および流体出口ポート(27)を形成するハウジング(11)と、前記ハウジング(11)に関連し、内歯付第1リング部材(33)および該第1リング部材(33)内に偏心して配置されてその中で相対軌道および回転運動する外歯付第1スター部材(35)を含み、前記軌道および回転運動に応答して拡張および収縮するN＋1個の複数の第1流体容積室(39)を形成する流体圧作動変位手段と、前記ハウジング(11)と協働して、前記軌道および回転運動の一つに応答して、前記入口ポート(25)と拡張する前記第1容積室(39)との間を流体連通させ、また、収縮する前記第1容積室(39)と前記出口ポート(29)との間を流体連通させる整流バルブ手段(43)と、前記第1スター部材(35)の前記回転運動を伝達する軸手段(55)とを備えた回転流体圧装置であって、
(a)前記流体圧作動変位手段は、内歯付第2リング部材(61)と、該第2リング部材(61)内に偏心して配置されてその中で相対軌道および回転運動する外歯付第2スター部材(65)を含み、前記軌道および回転運動に応答して拡張および収縮するN＋1個の複数の第2流体容積室(66)を形成し、
(b)前記第2スター部材(65)を前記第1スター部材(35)に連結して、これらの軌道および回転運動を共通させるための連結手段(67)を備え、さらに、
(c)前記第1(33)および第2リング部材(61)と連動して、前記各第1容積室(39)とこれに対応する第2容積室(66)とを流体連通させる第1低速度位置(図5(A)）と、前記整流バルブ手段(43)が加圧流体を前記第1容積室(39)のみに導通させ、かつ、前記各第2容積室(66)と流体再循環室(106)との間を流体接続させる第2高速度位置(図5(B))と、前記各第1容積室(39)と前記流体再循環室(106)との間および前記各第2容積室(66)と前記再循環室(106)との間を流体連通させる第3フリーホイール位置(図5(C))とで作動可能なセレクタバルブ手段(15)を備えていることを特徴とする回転流体圧装置。
【請求項２】
前記第1リング部材(33)および第1スター部材(35)は、第1ジェロータプロフィールを形成し、前記第2リング部材(61)および前記第2スター部材(65)は、第2ジェロータプロフィールを形成し、前記第1および第2ジェロータプロフィールは、ほぼ同一であることを特徴とする請求項1に記載の回転流体圧装置。
【請求項３】
前記整流バルブ手段(43)は、前記ハウジング(11)によって形成されたスプールボア(41)内に配置された回転可能なスプールバルブ(43)を含み、前記軸手段は、前記スプールバルブ(43)と一体に形成された出力軸(45)を含み、前記第1スター部材(35)の回転速度で回転することを特徴とする請求項1に記載の回転流体圧装置。
【請求項４】
前記各第1(35)および第2スター部材(65)は、第1および第2内側スプラインセットを形成し、前記連結手段は、前記第1および第2内側スプラインセットにそれぞれスプライン結合する第1(69)および第2外側スプラインセット(71)を有するドッグボーン軸(67)を含むことを特徴とする請求項1に記載の回転流体圧装置。
【請求項５】
前記軸手段は、ドッグボーン軸(55)を含み、前記再循環室(106)は、前記ドッグボーン軸(55,67)を取囲む当該装置の内部を含むことを特徴とする請求項4に記載の回転流体圧装置。
【請求項６】
前記セレクタバルブ手段(15)は、前記第1リング部材(33)と第2リング部材(61)との軸方向の間に配置されて、ほぼ円筒状のバルブ室(75)を形成するセレクタバルブハウジング(73)を含み、前記セレクタバルブ手段は、さらに、前記バルブ室(75)内に配置されて、その中で、前記第1低速度位置(図5(A))、第2高速度位置(図5(B))および第3フリーホイール位置(図5(C))の間を回転可能なバルブ部材(77)を含むことを特徴とする請求項1に記載の回転流体圧装置。
【請求項７】
前記セレクタバルブハウジング(73)は、N＋1個の複数の第1流体通路(95)を形成し、該各第1流体通路は、前記第1容積室(39)の1つと前記円筒状のバルブ室(75)との間を流体連通させることを特徴とする請求項6に記載の回転流体圧装置。
【請求項８】
前記セレクタバルブハウジング(73)は、N＋1個の複数の第2流体通路(97)を形成し、該各第2流体通路は、前記第2容積室(66)の1つと前記円筒状のバルブ室(75)との間を流体連通させることを特徴とする請求項7に記載の回転流体圧装置。
【請求項９】
流体入口ポート(25)および流体出口ポート(27)を形成するハウジング(11)と、前記ハウジング(11)に関連し、内歯付第1リング部材(33)および該第1リング部材(33)内に偏心して配置されてその中で相対軌道および回転運動する外歯付第1スター部材(35)を含み、前記軌道および回転運動に応答して拡張および収縮するN＋1個の複数の第1流体容積室(39)を形成する流体圧作動変位手段と、前記ハウジング(11)と協働して、前記軌道および回転運動の一つに応答して、前記入口ポート(25)と拡張する前記第1容積室(39)との間を流体連通させ、また、収縮する前記第1容積室(39)と前記出口ポート(29)との間を流体連通させる整流バルブ手段(43)と、前記第1スター部材(35)の前記回転運動を伝達する軸手段(55)とを備えた回転流体圧装置であって、
(a)前記流体圧作動変位手段は、内歯付第2リング部材(61)と、該第2リング部材(61)内に偏心して配置されてその中で相対軌道および回転運動する外歯付第2スター部材(65)を含み、前記軌道および回転運動に応答して拡張および収縮するN＋1個の複数の第2流体容積室(66)を形成し、
(b)前記第2スター部材(65)を前記第1スター部材(35)に連結して、これらの軌道および回転運動を共通させるための連結手段(67)を備え、さらに、
(c)前記第1(33)および第2リング部材(61)と連動して、前記各第1容積室(39)とこれに対応する第2容積室(66)とを流体連通させる第1低速度位置(図5(A)）と、前記整流バルブ手段(43)が加圧流体を前記第1容積室(39)のみに導通させ、かつ、前記各第2容積室(66)と流体再循環室(106)との間を流体接続させる第2高速度位置(図5(B))とで作動可能なセレクタバルブ手段(15)を備え、
前記セレクタバルブ手段(15)は、前記整流バルブ手段(43)と前記第1リング部材(33)との軸方向の間に配置されたセレクタバルブハウジング(73)を含み、さらに、前記第1(33)および第2リング部材(61)と協働して複数の流体通路(127,129,131)を形成するセレクタバルブ部材(125)を含み、前記複数の流体通路は、前記第1低速度位置(図6)において、流体を前記整流バルブ手段(43)から前記第1(39)および第2流体容積室(66)の両方に導通するように作動することを特徴とする回転流体圧装置。
【請求項１０】
前記セレクタバルブ部材(125)は、特定(129)の前記複数の流体通路が流体を前記整流バルブ手段(43)から前記第2流体容積室(66)へ導通させるのを阻止する第2位置を有することを特徴とする請求項9に記載の回転流体圧装置。
【請求項１１】
前記セレクタバルブ部材(125)は、特定(127)の前記複数の流体通路が流体を前記整流バルブ(43)から前記第1流体容積室(39)へ導通させるのを阻止する第3位置を有することを特徴とする請求項10に記載の回転流体圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
ジェロータギヤセットを流体変位機構として設けたタイプの回転流体圧装置に関し、より具体的には、多段速度比機能が設けられたそのような装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の教示は、カムローブ型装置等のジェロータ装置以外の流体変位機構を有する装置に適用することもできるが、本発明は、特にジェロータ装置に適合し、これに関連して説明する。
【０００３】
ジェロータギヤセットを利用する装置は、様々な応用装置に使用され、最も一般的には、低速高トルク(LSHT)モータとしての装置に使用される。低速高トルクモータの一つの一般的な応用例は、一対のジェロータモータに加圧流体を供給するエンジンによって駆動されるポンプを含み、各モータが駆動車輪の一つに関連する車両の推進装置である。当業者は、多くのジェロータモータ、特に、推進装置に使用されるタイプのより大きな高トルクモータがローラジェロータを利用することを知っており、以下に参照される「ジェロータ」は、通常のジェロータおよびローラジェロータの両方を含む意味であることがわかる。
【０００４】
近年、車両製造業者の中で、車両が現場にある場合等の低速高トルク(LSHT)モードと、車両が現場の間を移動(走行)するときのための高速低トルク(HSLT)モードとの両方の作動を可能にする要求がある。一つの可能な解決法は、2速機能を有するジェロータモータを提供することである。
【０００５】
2速ジェロータモータは、米国特許第4,480,971号によって公知であり、この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考として本説明に含まれる。参照した上記特許の装置は、商業的に広く利用され、ほぼ満足できる性能を発揮してきた。当業者には公知のように、ジェロータモータは、ジェロータギヤセットの拡張および収縮流体容積室間の流体を効果的に「再循環」可能なバルブ機構を設けることにより、2速度比の装置として作動させることができる。すなわち、入口ポートを全ての拡張室に連通させて、全ての収縮室を出口ポートに連通させた場合、モータは、通常のLSHTモードで作動する。収縮室からの流体のいくらかが拡張室に再循環された場合、HSLTモードで作動することになり、ジェロータを通る流量は同じであるが、ジェロータの吐出量が減少されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
商業的に利用される2速ジェロータモータは、ほぼ満足されてきたが、これらのモータには、固有の限界がある。公知の2速ジェロータモータの主な限界は、選択可能な速度比に関係する。例えば、モータの変位機構のスターが8つの外歯を有し、リングが9つの内歯を有する8／9ジェロータで、容積室の4つが再循環可能である場合、選択可能な速度比は、1.0：1(LSHT)と2.0：1(HSLT)である。
【０００７】
このため、大体において、HSLTモードの速度比は、容積室の総数を「作動状態」すなわち再循環していない容積室の数で割ったものである。異なるHSLT速度比を有する2つの異なるモータモデルを提供するためには、従来技術を利用すると、それぞれ再循環する容積室の数を変更する必要があり、このため、モータの少なくとも一部について大幅に設計変更する必要がある。
【０００８】
したがって、本発明の主な目的は、結果としてHSLT速度比の選択に大きな柔軟性を有する特にジェロータモータの利用に適した改良された多段速度比機構を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに具体的な目的は、異なるHSLT速度比を有する異なるモデルを提供可能にするために、モータを実質的に設計し直すことなく、上述の目的を達成する改良された多段速度比機構を提供することである。
【００１０】
従来技術の2速ジェロータモータに固有のもう一つの機能的な限界は、単純にこれらのモータが、上述のように、2つの異なる速度比、すなわち、容積室を再循環させない1.0：1の低速度比と、再循環させる容積室の数によって決定されるHSLT速度比とに限定されるという事実である。ますます、2つより多くの速度比を選択可能にすることが望まれる車両の適用例が増大してきている。
【００１１】
したがって、本発明のもう一つの目的は、上述の目的を達成し、さらに、少なくとも第3の速度比を提供する能力を有する改良された多段速度比機構を提供することである。
【００１２】
最後に、当業者には公知のように、油圧モータによって推進されるタイプの多くの車両にとっては、牽引されることを可能にすることが望まれる。しかしながら、車両が牽引されるためには、その車両を推進するモータが「フリーホイール」モードで作動可能でなければならず、さもないと、車両を牽引すると、モータがポンプとして作動し、作動流体が過熱してモータに損傷を与えることになる。また、当業者には公知のように、作動流体が過熱すると、その潤滑能力が失われて、モータの様々な部品に損傷を生じる主な原因となる。
【００１３】
車両を牽引できるように、モータにフリーホイール機能を与える1つの方法は、バイパス機能を有する推進回路バルブ機構を設けることである。これにより、バイパス導管の推進回路バルブ機構によって、作動流体は、モータから、また、モータへ比較的小さな流通抵抗をもってバルブ機構を介して流通することができる。あいにく、従来の推進回路バルブ機構に、このようなバイパス機能を付加することは、実質的に総体的なコスト、並びに、バルブ機構および推進回路全体の複雑さを増大させる。
【００１４】
したがって、本発明のさらにもう一つの目的は、コストおよび従来技術の解決法によって必要とされる推進回路の複雑さを増大させることなく、上述の目的を達成すると同時に、フリーホイール機能を有するモータを提供する多段速度比機構を有する改良されたジェロータモータを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上述の目的および他の目的は、流体入口ポートおよび流体出口ポートを形成するハウジングを有する回転流体圧装置を提供することによって達成される。ハウジングに関連する流体圧作動変位手段は、内歯付第1リング部材と、この第1リング部材の中に偏心して配置さた外歯付第1スター部材とを含み、第1リング部材の中で第1スター部材が相対軌道および回転運動して、この軌道および回転運動に応答して、N＋1個の複数の拡張および収縮する第1流体容積室を形成する。整流バルブ手段がハウジングに関連して、入口ポートと拡張する第1容積室との間および収縮する第1容積室と出口ポートとの間を流体連通させる。スター部材の回転運動を伝達するためにシャフト手段が設けられる。
【００１６】
本発明の改良された装置は、内歯付第2リング部材および第2リング部材の中に偏心して配置された外歯付第2スター部材を含み、第2リング部材の中で第2スター部材が軌道および回転運動して、この軌道および回転運動に応答して、N＋1個の複数の拡張および収縮する第2流体容積室を形成する流体圧作動変位手段を特徴とする。本装置は、第2スター部材を第1スター部材に連結して、これらの軌道および回転運動を共通させる連結手段を含む。セレクタバルブ手段は、第1および第2リング部材に関連して作動して、各第1容積室およびこれに対応する第2容積室への流体連通を提供する第1低速位置と、各第1容積室に出入りする流体連通を阻止して、各第2容積室と流体再循環室との間の流体連通を許容する第2高速位置とで作動することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、これらの図面は本発明の限定を意図しないが、図1は、本発明の多段速度比機構を含む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1に示されるジェロータモータは、米国特許第4,592,704号および第6,062,835号に記載された一般的なタイプとすることができ、これらの特許は、本発明の譲受人に譲渡され、参考として本説明に含まれ、また、本発明の譲受人によって商業的に販売されている。
図1のジェロータモータは、バルブハウジング部11および全体として符号13で示される流体エネルギ変換変位機構を備え、本実施形態では、この変位機構13は、図2にさらに詳細に示されるように、ローラジェロータギヤセットである。ジェロータギヤセット13には、以下に詳述する全体として符号15で示されるセレクタバルブ部が直に隣接して配置され、このセレクタバルブ部15には、スペーサプレート17(図4参照)が隣接され、また、このスペーサプレート17には、全体として符号19で示される第2流体エネルギ変換変位機構が隣接され、この変位機構19も、本実施形態ではローラジェロータギヤセットである。最後に、このモータは、後部エンドキャップ21を含み、このモータのバルブハウジング部11からエンドキャップ21にわたる全ての部分は、複数のボルト23によって緊密にシール結合されており、これらのボルト23は、図3および図4には、それらの全てが示されるが、図1および図2には、それらの1本のみが示されている。
【００１８】
バルブハウジング部11は、流体入口ポート25および流体出口ポート27を含み、これらのポート25,27は、ハウジング部11によって形成された一対の環状溝29、31にそれぞれ流体連通する。ポート25および27は、逆転することができ、これにより、モータの作動方向が逆転することは、当業者には理解されることである。
【００１９】
図1および図2を参照して、ジェロータギヤセット13は、ボルト23が挿通される内歯付リング部材33を含む。リング部材33内には、外歯付スター部材35が偏心して配置されている。リング部材33の内歯は、当該技術において公知のように、複数の円筒状のローラ37からなる。リング部材33の内歯すなわちローラ37とスター部材35の外歯は、相互に係合してN＋1個の複数の拡張および収縮する流体容積室39を形成し、Nは、当該技術において公知のように、ジェロータスター35または65の外歯の総数である。
【００２０】
バルブハウジング部11は、スプールボア41を形成し、その中にスプールバルブ43が回転可能に配置されている。スプールバルブ43には、図1には一部のみが示される出力軸45が一体に形成されている。本発明のこの実施形態は、スプールバルブ43を利用して、バルブ構造の必要な接続を実行しているが、本発明は、これに限定されることなく、様々な他の形式のバルブ機構を利用することができることは、当業者には理解されるはずである。例えば、本発明の範囲内において、スプールバルブ43は、スプールバルブ43の場合のような円筒状表面ではなく、平坦面を横切ってバルブ構造の接続を実行するディスクバルブ形式のものによって置き換えることができる。
【００２１】
各流体容積室39には、バルブハウジング部11に形成された軸方向ボア47が流体連通しており、また、各ボア47には、開口49が流体連通してスプールボア41内に開口している。当業者に公知の方法では、開口49は、当該技術において公知のように、スプールバルブ43に形成された軸方向スロット51および53によって、先ず環状溝29に、そして、環状溝31にそれぞれ流体連通する。
【００２２】
中空円筒状のスプールバルブ43内には、一般的に「ドッグボーン」軸といわれる主駆動軸55が配置されている。駆動軸55(図2には示されていない)は、スター部材35とのスプライン結合部57および同様にスプールバルブ43(したがって、出力軸45)とのスプライン結合部59を有している。これにより、公知のように、駆動軸55によって、スター部材35の軌道および回転運動が出力軸45の純粋な回転運動に変換される。
【００２３】
再び主に図1および図2を参照して、本発明の目的のため、ジェロータギヤセット19は、ジェロータギヤセット13と実質的に同一であることに注意すべきである(図2は実際に両方のギヤセットを表すことができる）。しかしながら、ジェロータギヤモータ技術の当業者には以下に明らかなように、このことは本発明の本質ではない。本実施形態では、ジェロータギヤセット13および19は、両方とも6／7ジェロータであり、これによって、図2においてN＋1＝7個であるN＋1個の複数の容積室39を形成する。これにより、本発明の本質は、2つのジェロータギヤセットを同一にすることではないが、このことは一般的に好ましい構造であり、両方のジェロータギヤセット13および19に対して容積室の数N＋1を同じにして、両方のジェロータギヤセットの整流バルブタイミングを同じにすることが真の本質であることを理解すべきである。
【００２４】
再び図1を主に参照して、第2ジェロータギヤセット19は、内歯である複数のローラ63を有するリング部材61を含み、リング部材61内には、外歯付スター部材65が偏心して配置されている。リング部材61の内歯すなわちローラ63とスター部材65の外歯とは、相互に係合して、第1ジェロータギヤセット13と同じ方法で複数の拡張および収縮する流体容積室66を形成する。このモータは、第2駆動軸67(「ドッグボーン」軸ということができる)を含む。この駆動軸67は、スター部材35とのスプライン結合部67を有し、同様に、第2スター部材65とのスプライン結合部71を有する。これにより、駆動軸67は、第1スター部材35と第2スター部材67とを共通の軌道および回転運動させる手段として作用する。
【００２５】
主に図3を参照して、簡単な図示のため、第2駆動軸67は図3から省略され、さらに、図3の部品の全てが図1と同様の平面上にあるわけではない。セレクタバルブ部15は、セレクタバルブハウジング73を含み、セレクタバルブハウジング73には、スペーサプレート17が直に隣接してハウジング73の後部表面に係合している。ハウジング73は、ほぼ円筒状のバルブ室75を形成し、バルブ室75内には、ほぼ円筒状のセレクタバルブ部材77が回転可能に配置されている。セレクタバルブ部材77によって実行されるバルブ動作は、以下に詳述する。
【００２６】
また、セレクタバルブハウジング73は、横断ボア79を形成し、ボア79の左端に管継手81が設けられ、ボア79の右端に管継手83が設けられている。油圧制御(パイロット制御)技術の当業者には理解されるように、管継手81および83は、パイロット圧力源に接続することができ、パイロット圧力をボア79の左端または右端に選択的に導入することができる。横断ボア79内には、一対のパイロットピストン85および87が配置され、ピストン85とピストン87との軸方向の間には、セレクタバルブ77に形成されたボア91内に受入れられるレバー部材89が配置されている。管継手83とパイロットピストン87との間には、圧縮コイルばね93が配置され、管継手81にパイロット圧が作用していない状態では、レバー部材89およびセレクタバルブ部材77が図3に示される位置へ付勢されるように作動する。
【００２７】
管継手81を介してパイロット圧が導入されたとき、パイロットピストン85は、図3に示される位置から右方へ付勢され、これにより、レバー部材89が右方へ中央位置に移動して、セレクタバルブ77を図3に示される位置から時計方向に回転させる。パイロット圧が管継手81を介して導入され、且つ、管継手83からはドレンされている間、パイロットピストン85は、図3に示される位置からさらに右方へ付勢され、これによって、レバー部材が完全に右方へ移動して、セレクタバルブ77を図示の位置からさらに時計方向に回転させる。これにより、図3に示される位置と上述した2つの追加位置とで、セレクタバルブ部15の3つの異なる作動状態を構成し、その重要性は後で理解されるであろう。
【００２８】
図1、図3および図4を主に参照して、セレクタバルブハウジング73は、N＋1個の複数の流体通路95を形成し、流体通路95は、図1に最もよく示されるように、バルブハウジング73の前面に形成され、軸方向後方へ短い距離だけ延び、そして、径方向内側へ延びて、バルブ室75内に開口する。以前に注意したように、N＋1は、リング部材の内歯の数を示すジェロータ技術における共通の用語である。よって、容積室39または66と同数の流体通路95がある。これにより、各第1容積室39内の流体は、それぞれの流体通路95を介して導通されて、バルブ部材77の外表面にある。同様に、図1のみに示されるように、セレクタバルブハウジング73は、N＋1個の複数の流体通路97を形成し、各流体通路97は、それぞれ流体通路95の開口に軸方向に隣接する位置でバルブ室75内に開口する。そして、各流体通路97は、バルブハウジング73の後面で、流体通路101の軸方向延長部分99内に開口する。各第1容積室39がそれぞれの流体通路95に流体連通するのと同様の方法で、各流体通路101は、それぞれの第2流体容積室66に流体連通する。
【００２９】
主に図1、図3および図5(A),(B),(C)を参照して、セレクタバルブ部材77をさらに詳細に説明する。軸方向に整列された流体通路95および97の各対に隣接して、セレクタバルブ部材77は、3つの異なるバルブ配置を形成し、前述のように、パイロット圧の導入によって順次決定されるセレクタバルブ77の回転位置によって、これらの3つのいずれかが即座に流体通路95および97に流体連通する。
【００３０】
セレクタバルブ部材77は、N＋1個の複数の細長い軸方向スロット103を形成し、バルブ部材77が図1および図5(A)に示す回転位置にあるとき、このモータは、LSHTモードで作動する。このモードでは、加圧流体は、入口ポート25から軸方向ボア47を介して拡張容積室39へ導通される。しかしながら、図5(A)に示す位置にあるセレクタバルブ部材77により、拡張する各容積室39に流入した加圧流体は、隣接する流体通路95を通り、軸方向スロット103を通り、そして、流体通路97および101を通って、拡張する第2容積室66内へ流通することができる。その結果は、入力流量に対するモータ出力の比率の観点から、ギヤセット13と19の和に等しい単一のジェロータギヤのみがある場合と同様になる。
【００３１】
セレクタバルブ部材77は、N＋1個の複数の径方向ボア105(図3では見られない)を形成する。セレクタバルブ部材77が図5(B)に示される位置に回転されたとき、入口ポート25からの加圧流体は、軸方向ボア47を通って拡張容積室39内に流入するが、各拡張容積室39に対しては、それぞれの流体通路95は、単にバルブ部材77の円筒状外表面に接続されるに過ぎず、通常の方法で軸方向ボア47を通る以外は、容積室39に出入りする流体の流れは生じない。同時に、各第2容積室66は、その流体通路101および97を通して、それぞれの径方向ボア105に連通し、各第2容積室66は、モータのケースドレン領域106すなわちモータの駆動軸55および67を取囲む部分に開放して流体連通する。このケースドレン領域106は、以下に言及され、また、「流体再循環領域」として特許請求の範囲において言及されるが、その理由は当業者には明らかになるであろう。このため、このモータは、入力流量に対してモータの出力速度の比率が相当に高いHSLTモードで作動する(ジェロータギヤセット13のみが「作動状態」だからである)。
【００３２】
本実施形態では、例示に過ぎないが、ジェロータギヤセット13および19は、ほぼ等しい長さであるから、LSHT比は、1.0：1(通常通り)であるのに対して、HSLT比は、約2.0：1である。換言すると、ジェロータギヤセット13単独の流れ容積はギヤセット13と19とを一緒にした流れ容積の約1／2であり、これにより、HSLTモードの速度は、LSHTモードの速度の約2倍である。本発明の重要な特徴によれば、HSLT比は、単にジェロータギヤセットの長さを変更するだけで、モータモデル毎に、簡単に変化させることができる。更なる例示として、図1に示されるモータが、ギヤセット19に代えて、ギヤセット19の2倍の軸方向長さを有するギヤセットを有する場合、LSHT比は、引続き1.0：1となるが、HSLT比は、3.0：1になり、これは、ギヤセット13単独の流れ容積がこれら2つのギヤセットを一緒にした流れ容積の約1／3になるからである。この原理に基づいて、殆ど全てのHSLT比を選択することができ、ジェロータギヤセットの実用上の最小および最大長さによってのみ制限される。
【００３３】
例示に過ぎないが、第1ジェロータギヤセット13の軸方向長さは、スプライン結合部57および69の両方を受入れるのに充分な長さである必要があるのに対して、第2ジェロータギヤセットの軸方向長さは、モータの全長を過大にしない長さにする必要がある。しかしながら、ギヤセット13および19の長さの実用上の限界の範囲内において、本発明は、相当な範囲にわたって、あらゆるHSLT比の選択を可能にすることができる。
【００３４】
また、セレクタバルブ部材77は、N＋1個の複数対の径方向ボア107(図3も参照)および109(図5(C)にのみ示す)を形成する。セレクタバルブ部材77が図5(C)に示す位置に回転したとき、これは、モータのフリーホイールモードの作動に対応し、流体通路95および97の各対は、その径方向ボア107および109にそれぞれ流体連通する。当業者には理解されるように、モータをフリーホイールモードで作動させたいときは、加圧流体を入口ポート25に導通せず、パイロット圧を管継手81および83のいずれにも導入せず、圧縮ばね93がセレクタバルブ部材77を図3に示す位置に付勢するようにする。フリーホイールモードにおいては、第2容積室66は、HSLTモードと同様の方法で、比較的抵抗なくケースドレン領域106(流体再循環領域)に流体連通する。しかしながら、フリーホイールモードでは、第1容積室39も、それぞれの流体通路95および径方向ボア107によって、比較的抵抗なくケースドレン領域106に流体連通する。
【００３５】
これにより、フリーホイールモードでは、作動流体が第1および第2容積室39および66の両方に、比較的小さな流通抵抗で出入りすることができ、出力軸45がスター部材35および65を軌道および回転運動させることができるので、車両を牽引することができる。フリーホイールモードでは、出力軸45の回転によって、作動流体が比較的大きな抵抗で導通されるバルブ機構(すなわち、スプールバルブ43)を通って流れるように強制されず、その代わりに、全ての作動流体の流れは、セレクタバルブ部15を通って容積室39および66に出入りすることを理解すべきである。セレクタバルブ機構の様々な流れオリフィスが全開であるので、本発明では、車両が牽引されることによって、作動流体の温度は、通常の作動流体温度から約20ないし30°Fだけ徐々に上昇し、その後、その温度で安定することが確認されている。これに対して、従来技術のモータでは、車両が長時間牽引されることによって、作動流体の温度は、その潤滑能力が失われるまで上昇し続けることが観測されており、その後、モータは、焼付き始め、この現象は、当該モータ技術の当業者には公知である。
【００３６】
ここでは、具体的に図示しないが、当業者の能力の範囲内で、本発明の技術的思想を利用して、3速モータを提供することが考えられる。3速モータを提供するためには、第2ギヤセット19の背後に第2セレクタバルブ部を配置し、この第2セレクタバルブ部とエンドキャップ21との間に第3ギヤセットを配置する必要がある。両方のセレクタバルブが図5(A)の位置にあるとき、最低速度となる。第1セレクタが図5(A)の位置にあって、第2セレクタバルブが図5(B)の位置にシフトされたとき、中間速度となる。両方のセレクタバルブが図5(B)の位置にシフトされたとき、高速モードとなる。最後に、両方のセレクタバルブが図5(C)の位置にシフトされたとき、フリーホイールモードとなる。
【００３７】
主に図6を参照して、第1の実施形態とは作動流体の流路が異なる本発明の他の実施形態が示されている。図6の実施形態作動の説明においては、図1ないし図5の実施形態と同一または同様の要素には、同じ参照符号を付し、新たな要素には「120」を超える参照符号を付してあることに注意されたい。これにより、図1ないし図5の実施形態では、作動流体は、第1ギヤセット13を通り、セレクタバルブ部15を通り、そして、第2ギヤセット19を通って流れる。本実施形態では、作動流体は、先ずセレクタバルブ部15を通り、そして、ジェロータギヤセット13および19を平行に通って流れ(LSHTモード)、または、セレクタバルブ部15を通り、そして、ギヤセット13または19の一方を通って流れ、その間、他方のギヤセットはケースドレン106に連通する。
【００３８】
引続き図6を参照して、セレクタバルブ部15の前側および後側には、スペーサプレート121および123がそれぞれ設けられている。セレクタバルブ部15内には、両方とも図6に見られるN＋1個の複数の流体通路127およびN＋1個の複数の流体通路129を形成するセレクタバルブ部材125が配置されている。流体通路127は、軸方向ボア47から第1容積室39へ流体連通させるのに対して、流体通路129は、軸方向ボア47から、軸方向ボア131、そして、エンドキャップに形成された径方向スロット133を介して、第2容積室66へ流体連通させる。セレクタバルブ部材125が図6に示される位置にあると、作動流体は、容積室39および66の両方に出入りするように導通されて、モータはLSHTモードで作動する。
【００３９】
セレクタバルブ部材125が流体通路127のみを利用可能な位置に回転された場合、作動流体は、第1容積室39のみに出入りするように導通され、この間、第2容積室66は、図1ないし図5の実施形態に関して説明した方法で、ケースドレン106に連通される。図6に示される実施形態では、LSHT(1.0：1比)から第2速度(「中間速度、中間トルク」モードということができる)にシフトしたとき、図6に示すジェロータギヤセット13と19との相対的な軸方向長さに基づいて、速度比は、約1.1：1となる。
【００４０】
そして、セレクタバルブ部材125が流体通路129のみを利用可能な位置に回転された場合、作動流体は、第2容積室66のみに出入りするように導通され、この間、第1容積室39は、図1ないし図5の実施形態に関して説明した方法で、ケースドレン106に連通される。モータが第2速度から第3速度(HSLTモード)にシフトされたとき、ここでも図6に示されるギヤセット13と19との相対的な軸方向長さに基づいて、速度比は、約9.5：1となる。これにより、本実施形態のモータ構造を利用すると、2つのみのジェロータギヤセットおよび1つのみのセレクタバルブ部によって、3つの速度比(加えてフリーホイール)を得ることが可能である。さらに、いずれかの実施形態の構造を使用して、単純に追加のジェロータギヤセットおよびセレクタバルブ部を設けることにより、4つの速度比を達成することが可能になる。
【００４１】
特許請求の範囲のため、ジェロータギヤセット13または19は、「第1」または「第2」ギヤセットを含むことに注意すべきである。
【００４２】
本発明の他の重要な特徴は、いずれの実施形態でも、速度比をシフトするために車両を停止させることなく、車両が移動中に、一の速度比(一のモード)から他の速度比(他のモード)へのシフトを実行可能であることが確認されている。
【００４３】
以上に本発明が詳細に説明されており、本明細書を読んで理解することにより、当業者には本発明の様々な変更および修正が明らかになると考えられる。そのような全ての変更および修正は、請求項の範囲内である限りは、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多段速度比構造を有するジェロータモータの軸方向断面図である。
【図２】ジェロータ変位機構を示す図1の2−2線によるほぼ同じ縮尺の縦断面図である。
【図３】本発明の多段速度比構造の一部を構成するセレクタバルブを示す図1の3−3線による幾分拡大した縦断面図である。
【図４】図3に示されるセレクタバルブに軸方向に隣接して配置されたスペーサプレートを示す図1の4−4線によるほぼ同じ縮尺の縦断面図である。
【図５】低速度、高速度およびフリーホイールモードの作動をそれぞれ示す3つの異なる位置に回転された本発明のセレクタバルブ部材の軸方向断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すジェロータモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
11  ハウジング
25  入口ポート
27  出口ポート
33  第1リング部材
35  第1スター部材
39  第1容積室
43  スプールバルブ
55  第1駆動軸
61  第2リング部材
65  第2スター部材
66  第2容積室
67  第2駆動軸
106  ケースドレン領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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