(57)【要約】      （修正有）【課題】ボールと該ボールを支持するピストンのボール受け面との間に常時安定した油膜を形成する。【解決手段】インナ部材２の外周部に半径方向外端が開口したシリンダ３を円周方向に所定ピッチで形成し、ピストン４のボール受け面４ａにボール６を自転可能に設け、前記インナ部材２の外周部を包囲するアウタ部材１５の内周部に前記ボール６が転動可能な波形カム面１６を形成し、該波形カム面１６の一方の斜面１６ｂに対応するボール６ａ側のシリンダ室３ａに作動油を供給するとともに、波形カム面１６の他方の斜面１６ｃに対面するボール６ｂ側のシリンダ室３ａの作動油を回収する油圧回路２６を設けてなる油圧回転装置を設け、前記ピストン４のボール受け面４ａの底部にシリンダ室３ａ底部側からボール６方向への作動油の流通を許容するとともに、ボール６側からシリンダ室３ａ方向への作動油の流通を遮断する逆止弁１２を設ける。【選択図】図２
2005155389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナ部材（２）の外周部に半径方向外端が開口したシリンダ（３）を円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダ（３）に半径方向外端が半球面状に形成されたボール受け面（４ａ）を有するピストン（４）を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン（４）のボール受け面（４ａ）にボール（６）を自転可能に設け、前記インナ部材（２）の外周部を包囲するアウタ部材（１５）の内周部に前記ボール（６）が転動可能な波形カム面（１６）を形成し、該波形カム面（１６）の一方の斜面（１６ｂ）に対応するボール（６ａ）側のシリンダ室（３ａ）に作動油を供給するとともに、波形カム面（１６）の他方の斜面（１６ｃ）に対面するボール（６ｂ）側のシリンダ室（３ａ）の作動油を回収する油圧回路（２６）を設けてなる油圧回転装置において、前記ピストン（４）のボール受け面（４ａ）の底部にシリンダ室（３ａ）底部側からボール（６）方向への作動油の流通を許容するとともに、ボール（６）側からシリンダ室（３ａ）底部方向への作動油の流通を遮断する逆止弁（１２）を設けたことを特徴とする油圧回転装置。
【請求項２】
逆止弁（１２）は弾性体（１２ｃ）によって常時閉塞方向に付勢されてなることを特徴とする請求項１記載の油圧回転装置。
【請求項３】
ボール受け面（４ａ）に局部的に凹むオイル滞留部（９）を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の油圧回転装置。
【請求項４】
インナ部材（２）の中心部に芯軸（２０）を貫通させ、該芯軸（２０）に油圧回転装置（１）の油圧回路（２６）と異なる２系統の連絡油路（２２ａ，２２ｂ）を貫通形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の油圧回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば作業機のアームに取り付けたフォークなどのアタッチメントを作業機に装備された油圧装置を利用して回転させる油圧回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、内筒部材（インナ部材）の外周部に半径方向に延びるシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダにボール受け面を有するピストン部材を摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストン部材のボール受け面に球体（ボール）を自転可能に設け、前記内筒部材の外周部を包囲する筒状の外筒部材（アウタ部材）を設けるとともに、該外筒部材の内周部に前記球体が転動可能であってかつ前記シリンダのピッチと異なる凹凸摺接面（波形カム面）を形成し、前記凹凸摺接面の一方の斜面と対応する球体側のシリンダ室に作動油を供給する油圧供給回路、及び該凹凸摺接面の他方の斜面と対応する球体側のシリンダ室の作動油を回収する作動油回収回路を設けてなる油圧回転装置があった。
【特許文献１】特願２００２−１１６５０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のものは、内筒部材と外筒部材とを同軸に嵌合させ、これら両者間に多数のピストン部材を放射状に配置するようにしたので、軸方向の寸法を小さくしながら大きな回転トルクを得ることができる、という優れた効果を有する。本発明は、ピストン部材のボール受け面と該ボール受け面に設けたボールとの間に効果的な油膜を形成することにより、上記効果に加え、駆動効率が高くかつ耐久性の高い油圧回転装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、インナ部材の外周部に半径方向外端が開口したシリンダを円周方向に所定ピッチで形成し、各シリンダに半径方向外端が半球面状に形成されたボール受け面を有するピストンを摺動可能に嵌合させるとともに、該ピストンのボール受け面にボールを自転可能に設け、前記インナ部材の外周部を包囲するアウタ部材の内周部に前記ボールが転動可能な波形カム面を形成し、該波形カム面の一方の斜面に対応するボール側のシリンダ室に作動油を供給するとともに、波形カム面の他方の斜面に対面するボール側のシリンダ室の作動油を回収する油圧回路を設けてなる油圧回転装置において、前記ピストンのボール受け面の底部にシリンダ室底部側からボール方向への作動油の流通を許容するとともに、ボール側からシリンダ室底部方向への作動油の流通を遮断する逆止弁を設ける構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記逆止弁を弾性体によって常時閉塞方向に付勢するようにしたものである。
請求項３に係る発明は、ボール受け面に局部的に凹むオイル滞留部を形成したものである。
請求項４に係る発明は、前記インナ部材の中心部に芯軸を貫通させ、該芯軸に前記油圧回転装置の油圧回路と異なる２系統の連絡油路を貫通形成したものである。
【発明の効果】
【０００５】
本願の請求項１に係る発明は、波形カム面の一方の斜面に対面するボール側のシリンダ室に油圧回路から作動油が供給されると、該シリンダに嵌合したピストンの逆止弁が開作動し、作動油の一部がピストンのボール受け面とボールとの間に流入して両者間に油膜が形成されるとともに、前記ピストンが作動油の圧力によって半径方向外方に移動され、該ピストンに支持されたボールが波形カム面の一方の斜面を押してアウタ部材を一方向に回転させることになる。このとき、前記ボールはボール受け面に油膜を介して接触しているためこのボール受け面上で円滑に自転し、波形カム面の一方の斜面に沿って転動しつつ該一方の斜面を押圧することになり、駆動効率が高くなるとともに波形カム面の磨耗が低減して耐久性が高くなる。
【０００６】
また、前記アウタ部材の回転により、波形カム面の他方の斜面に対面するボールが該斜面によって軸心方向に押圧されると、該ボールを支持するピストンが軸心方向に移動され、シリンダ室の作動油が油圧回路の回収路に排出されることになる。このとき、前記ピストンに設けた逆止弁が閉作動して該ピストンのボール受け面側に存在する作動油のシリンダ室側への流動が遮断され、ボール受け面に形成された油膜が保持されることになる。このため、前記ボールはボール受け面上で円滑に自転し、波形カム面の他方の斜面に沿って転動しつつ軸心方向に移動することになり、駆動損失が低減するとともに波形カム面の他方の斜面の磨耗が低減して耐久性が高くなる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記逆止弁を弾性体によって常時閉塞方向に付勢するようにしたので、逆止弁が下向き、あるいは横向きであっても自重等によって不用意に開くことがなくなり、油圧回転装置の向きに左右されることなく、波形カム面の他方の斜面に対応するボールと該ボールを支持するピストンのボール受け面との間に安定した油膜を形成することができる。また、請求項３に係る発明は、ボール受け面に局部的に凹むオイル滞留部を形成したので、この部に滞留した作動油がボール受け面とボールとの間に補給され、大きな負荷に対しても両者間に安定した油膜を形成することができる。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記インナ部材の中心部を貫通する芯軸に油圧回転装置の油圧回路と異なる２系統の連絡油路を形成したので、例えば本体側のアームに油圧回転装置を介してフォーク等のアタッチメントを回転可能に接続し、該アタッチメント側につかみ動作、及び俯仰動作用の作動油を供給する際に、これらの作動油を前記２系統の連絡油路を介して供給することができ、油圧配管がアタッチメントの回転に干渉されなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明の実施例を示す油圧回転装置の断面図、図２は図１のII-II断面図、図３はボールの突出作動状態を示す要部拡大断面図、図４はボールの退避状態を示す要部拡大断面図、図５は逆止弁の他の例を示す要部拡大断面図、図６はシリンダ単体の拡大断面図、図７は図６の平面図、図８はオイル滞留部の他の例を示すシリンダ単体の拡大断面図、図９は図８の平面図である。
【００１０】
図１、図２において、１は油圧回転装置であり、インナ部材２、該インナ部材２の外周側に嵌合されて回転されるアウタ部材１５を主要部として構成される。上記インナ部材２は例えば作業機のアーム側に係止され、アウタ部材１５は該作業機のアームに回転自在に取り付けたフォークなどのアタッチメント側に係止され、該アタッチメントを回転させるようになっている。
【００１１】
上記インナ部材２は以下の如くなっている。即ち、短尺な円柱ブロックの外周部８か所に２個一組のシリンダ３を等ピッチで放射状に形成するとともに、各シリンダ３の半径方向外端を開口させる。上記各シリンダ３にピストン４を摺動可能に嵌合させ、これらを各シリンダ３内に収容した押圧ばね５（図３）により半径方向外方に押圧付勢する。上記各ピストン４の半径方向外端は半球面状のボール受け面４ａとし、該ボール受け面４ａにボール６を自転可能に載置する。該ボール６はシリンダ３の内面に密接して摺動可能に嵌合する径とする。
【００１２】
上記ピストン４のボール受け面４ａは図６、図７に示すようになっている。即ち、ボール受け面４ａの底部中心部にシリンダ室３と連通する弁孔７を貫通形成し、該弁孔７の上端部に漏斗状の弁室８を形成する。また、上記ボール受け面４ａの内周部と外周部とに局部的に凹む環状溝からなるオイル滞留部９（９ａ，９ｂ）を形成し、外周側のオイル滞留部９ｂの円周方向４か所に小径のオイル流通路１０を貫通形成する。このオイル滞留部９は図８、図９に示すように、螺旋状に形成してもよく、あるいは長溝、円形の凹みを点在させて形成するようにしてもよい。
【００１３】
上記ボール受け面４ａの底部中心部に逆止弁１２を取り付ける。即ち、図３、図４に示すように、ボール受け面４ａの底部中心部に形成した弁室８に球状の弁体１２ａを嵌合させ、該弁体１２ａの底部に弁棒１２ｂを固定するとともに、該弁棒１２ｂを上記弁孔７に貫通させてその下端部をシリンダ室３ａ内に突出させ、該突出端部にコイルバネからなる弾性体１２ｃを取り付け、該弾性体１２ｃの反力により上記弁体１２ａを常時下方（閉塞方向）に弾圧付勢する。なお、上記逆止弁１２は、図５に示すように弁体１２ａを逆円錐状にしてもよく、あるいは弁孔７の上端部にリード弁を設けるようにしてもよい。
【００１４】
前述したアウタ部材１５は短尺な円筒状に形成されて上記インナ部材２の外周部を包囲し、その外周側で円筒状のホルダ１７にベアリング１８を介して回転自在に支持される。ホルダー１７は、図１に示すように、インナ部材２の左端部に形成されたフランジ部２ａにボルト締め固定される。上記アウタ部材１５の内周部にインナ部材２側の各ボール６が転動可能な波形カム面１６を形成する。即ち、図２に示すように、ボール６の径よりも若干大きい半径となる円弧カム面１６ａを円周方向に１０個等ピッチで形成するとともに、各円弧カム面１６ａ同士を小径の円弧面で滑らかに接続する。
【００１５】
前述したインナ部材２の軸心部に芯軸２０及び該芯軸２０の外周に嵌合させた筒状のディストリビュータ２５を貫通させ、芯軸２０はインナ部材２側に一体的に連結するとともに、右端部をインナ部材２から右方に突出させ、その軸心部にドレン油路２１を、その外周部に２系統の連絡油路２２ａ，２２ｂ、つまり２個の供給用の連絡油路２２ａ、及び２個の回収用の連絡油路２２ｂを貫通形成する。上記ディストリビュータ２５はアウタ部材１５側に一体的に連結してインナ部材２に対してアウタ部材１５と共に相対回転可能とする。
【００１６】
上記インナ部材２とディストリビュータ２５との間に油圧回路２６を形成し、該油圧回路２６によってアウタ部材１５を一方向に回転させる。即ち、図１に示すように、アウタ部材１５側に各シリンダ３の底部からディストリビュータ２５の外周に向かう油孔２７を形成し、ディストリビュータ２３の外周に油圧装置の圧送路２８に接続される供給路２９と、油圧装置の還元路３０側に接続される回収路３１とを円周方向に交互に配列形成する。この場合、上記供給路２９は、図３に示すように、所定のボール６ａが波形カム面１６のうちの一方の斜面１６ａに対面した際に該ボール６ａを有するシリンダ３の油孔２７と連通するように、また、上記回収路３１は、図４に示すように、所定のボール６ｂが波形カム面１６のうちの他方の斜面１６ｃに対面した際に該ボール６ｂを有するシリンダ３の油孔２７と連通するように配列形成する。
【００１７】
前述した２系統の連絡油路２２ａ，２２ｂは、例えば、図１においてその左端部がインナ部材２に連結される作業機のアーム側の油圧源回路（図示省略）に接続され、その右端部がアウタ部材１５に連結される回転側のアタッチメントの駆動油圧回路（図示省略）に接続される。これにより、アタッチメントのつかみ動作、及び俯仰動作用の作動油が上記連絡油路２２ａ，２２ｂを介して供給されることになり、外部に露出する油圧配管が少なくなるとともに、アタッチメントの回転に干渉されなくなる。３２はアウタ部材１５の右端部に取り付けた回転継手であり、芯軸２０の右端部外周に回転自在に嵌合させ、該芯軸２０に形成した２系統の各連絡油路２２ａ，２２ｂを個別に取り出して後続のアタッチメントに接続するものである。
【００１８】
上記実施例によれば、図３に示すように、ディストリビュータ２５の供給路２９から油孔２７を介して所定のシリンダ室３ａに作動油が供給されると、対応するボール６ａがピストン４を介して半径方向外方に移動し、波形カム面１６の一方の斜面１６ｂを押圧してアウタ部材１５を一方向に回転させることになる。この場合、上記シリンダ室３ａに作動油が供給されると、この部に嵌合したピストン４の逆止弁１２が開作動し、作動油の一部がピストン４のボール受け面４ａとボール６ａとの間、及びボール受け面４ａのオイル滞留部９（９ａ，９ｂ）に流入して両者間に油膜（ア）が形成される。このとき、オイル滞留部９（９ａ，９ｂ）に動圧が発生し、ボール受け面４ａとボール６ａとの間に形成される油膜（ア）の発生を助長してボール６ａをボール受け面４ａから均等に浮き上がらせ、上記ボール６ａがボール受け面４ａ上で円滑に自転して上記波形カム面１６の一方の斜面１６ｂに沿って円滑に転動することになる。これにより、ボール６ａが波形カム面１６上でスリップしなくなり、駆動効率が高くなるとともに、波形カム面１６の磨耗が低減して耐久性が高くなる。
【００１９】
また、上記アウタ部材１５の回転により、図４に示すように、波形カム面１６の他方の斜面１６ｃに対面するボール６ｂが該斜面１６ｃによって軸心方向に押圧される際には、ディストリビュータ２５の回収路３１が対応するシリンダ室３ａの油孔２７と連通し、該シリンダ室３ａの作動油が回収路３１に向けて排出されることになる。この場合、上記シリンダ室３ａの作動油の圧力が低下しており、この部に嵌合したピストン４の逆止弁１２が閉作動して該ピストン４のボール受け面４ａ側に存在する作動油のシリンダ室３ａ側への流動が遮断され、ボール受け面４ａに形成された油膜（ア）が保持されることになる。このとき、上記オイル滞留部９（９ａ，９ｂ）に静圧が発生し、この部からボール受け面４ａとボール６ａとの間に作動油が補給され、上記油膜（ア）の切れを防止してボール６ａをボール受け面４ａから均等に浮き上がらせることになる。これにより、前述と同様にボール６ｂが波形カム面１６上でスリップしなくなり、駆動損失が低減するとともに波形カム面１６の他方の斜面１６ｃの磨耗が低減して耐久性が高くなる。
【００２０】
また、上記逆止弁１２を弾性体１２ｃによって常時閉塞方向に付勢するようにしたので、この逆止弁１２が下向き、あるいは横向きであっても自重等によって不用意に開くことがなくなり、油圧回転装置１の向きに左右されることなく、ボール６と該ボール６を支持するピストン４のボール受け面４ａとの間に常時安定した油膜（ア）を形成することができる。さらに、ボール受け面４ａに局部的に凹むオイル滞留部９を形成し、この部に作動油を滞留させてボール受け面４ａとボール６ａとの間に作動油が補給できるようにしたので、大きな負荷に対しても上記油膜（ア）を存続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を示す油圧回転装置の断面図である。
【図２】図１のII-II断面図である。
【図３】ボールの突出作動状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】ボールの退避状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】逆止弁の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】シリンダ単体の拡大断面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】オイル滞留部の他の例を示すシリンダ単体の拡大断面図である。
【図９】図８の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    油圧回転装置
２    インナ部材
２ａ  フランジ部
３    シリンダ
３ａ  シリンダ室
４    ピストン
４ａ  ボール受け面
５    押圧ばね
６（６ａ，６ｂ）  ボール
７    弁孔
８    弁室
９（９ａ，９ｂ）  オイル滞留部
１０    オイル流通路
１２    逆止弁
１２ａ  弁体
１２ｂ  弁棒
１２ｃ  弾性体
１５    アウタ部材
１６    波形カム面
１６ａ  円弧カム面
１６ｂ  一方の斜面
１６ｃ  他方の斜面
１７    ホルダ
１８    ベアリング
２０    芯軸
２１    ドレン油路
２２ａ，２２ｂ  連絡油路
２５    ディストリビュータ
２６    油圧回路
２７    油孔
２８    圧送路
２９    供給路
３０    還元路
３１    回収路
３２    回転継手
【図１】
2005155389.tif 000003
【図２】
2005155389.tif 000004
【図３】
2005155389.tif 000005
【図４】
2005155389.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005155389.tif 000008
【図７】
2005155389.tif 000009
【図８】
2005155389.tif 000010
【図９】
2005155389.tif 000011