(57)【要約】【課題】  製造や保守などが容易なカムモータを提供する。【解決手段】  軸心を中心に回転自在に配設された主軸２と、主軸２と同心に主軸２に配設され、外周にカム面３ａが形成されたカムディスク３と、リング状で、カムディスク３がリング内に位置するように配設されたシリンダブロック４と、シリンダブロック４の内周側に配設され、先端部がカム面３ａに接した状態で往復動自在な複数のピストン４２と、を備え、ピストン４２の往復動に伴ってカムディスク３が回転するように、カム面３ａの形状が設定されている。【選択図】  図２
2012052584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を中心に回転自在に配設された主軸と、
前記主軸と同心に前記主軸に配設され、外周にカム面が形成されたカムディスクと、
リング状で、前記カムディスクがリング内に位置するように配設されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周側に配設され、先端部が前記カム面に接した状態で往復動自在な複数のピストンと、を備え、
前記ピストンの往復動に伴って前記カムディスクが回転するように、前記カム面の形状が設定されている、ことを特徴とするカムモータ。
【請求項２】
前記主軸に、歯車減速機が連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載のカムモータを備えたカムモータ減速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンクリートミキサー車、油圧ショベルの旋回装置や走行装置、および一般汎用機械などの各種機械の減速に使用されるカムモータおよびカムモータ減速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機械の回転数を減速させるために、油圧モータであるカムモータと歯車減速機とを組み合わせたカムモータ減速装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このカムモータ減速装置のカムモータは、リング状のカムリングの内周面が、カム面として形成され、このカムリングのリング内にシリンダブロックが、カムリングと同軸に回転自在に配設されている。
【０００３】
また、シリンダブロックの外周側には、複数のシリンダが形成され、このシリンダ内にピストンが往復動自在に配設されている。このシリンダに対して作動油が供給、排出されると、ピストンがカムリングのカム面に接触しながら往復動し、カム面からの反力によってシリンダブロックが回転するものである。そして、このようなカムモータの出力軸に歯車減速機が連結され、カムモータ減速装置が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１５３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなカムモータでは、カムリングの内周面に高精度なカムを形成しなければならないため、その形成加工に多大な労力と時間とを要する。また、カムリングの内側にシリンダブロックを配設し、このシリンダブロックの各シリンダ内にピストンを配設しなければならないため、組み立て・組み付けが複雑、煩雑で、スプリングの交換などの保守・メンテナンスにも多大な労力と時間とを要する。
【０００６】
そこでこの発明は、製造や保守などが容易なカムモータおよびカムモータ減速装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、軸心を中心に回転自在に配設された主軸と、前記主軸と同心に前記主軸に配設され、外周にカム面が形成されたカムディスクと、リング状で、前記カムディスクがリング内に位置するように配設されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの内周側に配設され、先端部が前記カム面に接した状態で往復動自在な複数のピストンと、を備え、前記ピストンの往復動に伴って前記カムディスクが回転するように、前記カム面の形状が設定されている、ことを特徴とするカムモータである。
【０００８】
この発明によれば、各ピストンに対して作動油が供給、排出されると、ピストンがカムリングのカム面に接触・押圧しながら往復動し、この往復動に伴ってカムディスク、さらには主軸が回転する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記主軸に、歯車減速機が連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載のカムモータを備えたカムモータ減速装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、カムディスクの外周にカム面が形成されているため、カムを高精度かつ容易に形成加工することが可能となる。また、カムディスクの外側（外周側）にピストンを配設するため、組み立て・組み付けが容易で、保守・メンテナンスも容易となる。さらに、カムディスクの外側に位置するシリンダブロックにピストンを配設するため、配設スペースを大きく確保することが可能で、ピストンの形状や配設位置の自由度が高まる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、上記のように製造や保守などが容易なカムモータの主軸に、歯車減速機が連結されてカムモータ減速装置が構成されているため、本装置の製造や保守なども容易となる。つまり、複雑な構成のカムモータ減速装置の組み付けなどが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係るカムモータを備えたカムモータ減速装置を示す断面図である。
【図２】図１のカムモータの平面（軸方向に垂直な面）断面図である。
【図３】図１のカムモータのセンタジョイントの正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）のＳ１−Ｓ１断面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＳ２−Ｓ２断面図、（ｃ）は、図３（ａ）のＳ３−Ｓ３断面図である。
【図５】（ａ）は、図３（ｂ）のＳ４−Ｓ４断面図、（ｂ）は、図３（ｂ）のＳ５−Ｓ５断面図である。
【図６】図１のカムモータの正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図７】図１のカムモータの拡大図である。
【図８】図１のカムモータの給排ディスク周辺を示す平面断面図である。
【図９】図１のカムモータのバルブ系統図である。
【図１０】図７とは別の角度からの断面図である。
【図１１】図１のカムモータ減速装置の歯車減速機を示す正面図である。
【図１２】図１のカムモータの第１の回転角度における給排ディスク周辺を示す平面断面図である。
【図１３】図１２に続く第２の回転角度における給排ディスク周辺を示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に係るカムモータ１を備えたカムモータ減速装置１０を示す断面図である。図中符号２は、軸心を中心に回転自在に配設された主軸であり、この主軸２と同心に、スプラインを介してカムディスク３が主軸２に配設されている。
【００１５】
このカムディスク３は、略平盤形で、図２に示すように、その外周面がカム面３ａとして形成され、このカム面３ａの形状・カム軌跡は、丸みを帯びた略星型で、後述するようにして各ピストン４２が往復動することで、カムディスク３が回転するように設定されている。
【００１６】
このカムディスク３を内側（円環内）に位置した状態で、シリンダブロック４が配設されている。このシリンダブロック４は、略円環状で主軸２と同心に配設され、ケーシング９に固定されている。
【００１７】
シリンダブロック４には、中心から放射線状に延びる位置に、複数（この実施の形態では１０個）のシリンダ４１が、等角度・等間隔に形成されている。このシリンダ４１は円柱形で、各シリンダ４１に、シリンダブロック４の中心方向に往復動自在なピストン４２が配設されている。このピストン４２は、略円柱形で、カムディスク３側の端部にカムフロア（先端部）４３が配設され、他端部には、スプリング４４とこのスプリング４４を案内するスプリングガイド４５とが配設されている。また、スプリング４４は、ピストン４２とピストンカバー４６とによって挟持され、これにより、カムフロア４３が常にカム面３ａに接した（押圧した）状態で、ピストン４２が往復動するようになっている。
【００１８】
このようなシリンダブロック４の各シリンダ４１に対して、給排ディスク５、センタジョイント６およびリテイナ７を介して、作動油が供給あるいは排出されるようになっている。
【００１９】
センタジョイント６は、図３に示すように略円筒形で、キー２５を介して主軸穴６ａに主軸２が装着されて、主軸２と同心に回転自在となっている。このセンタジョイント６は、カムディスク３側の端面から軸方向に沿って、外周側に位置する第１の水平路６ｂと内周側に位置する第２の水平路６ｃとが、それぞれ複数（この実施の形態では各８個）形成されている。また、非カムディスク３側の周面から中心に向けて、第１の垂直路６ｄが複数（この実施の形態では８個）、等角度・等間隔に形成され、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、第１の水平路６ｂと連結・連通されている。
【００２０】
同様に、中央部の周面から中心に向けて、第２の垂直路６ｅが複数（この実施の形態では８個）、等角度・等間隔に形成され、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、第２の水平路６ｃと連結されている。さらに、カムディスク３側の周面から中心に向けて、第３の垂直路６ｆが複数（この実施の形態では１６個）、等角度・等間隔に形成され、図４（ｃ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の水平路６ｂまたは第２の水平路６ｃと連結されている。このように、各第１の垂直路６ｄが第１の水平路６ｂを介して第３の垂直路６ｆと連結・連通され、各第２の垂直路６ｅが第２の水平路６ｃを介して第３の垂直路６ｆと連結・連通されている。
【００２１】
さらに、第１の垂直路６ｄの形成周路（垂直路６ｄが形成されているセンタジョイント６の軌跡上）には、この周路に沿った給油溝６ｇが形成され、この給油溝６ｇを介してすべての第１の垂直路６ｄが、後述する給油ポート７ｂと連結・連通している。同様に、第２の垂直路６ｅの形成周路には、この周路に沿った排油溝６ｈが形成され、この排油溝６ｈを介してすべての第２の垂直路６ｅが、後述する排油ポート７ｃと連結・連通している。ここで、すべての水平路６ｂ、６ｃの開放端には、封止栓が取り付けられている。
【００２２】
リテイナ７は、図６に示すような角型のブロック状で、図７に示すように、中心部にセンタジョイント６を挿入する装着孔７ａが形成され、給排ディスク５を介してケーシング９に固定されている。このリテイナ７の自由端面から主軸２の軸方向に沿って、給油ポート７ｂと排油ポート７ｃとが形成され、それぞれに油圧ポンプの給油管と油圧タンクの排油管とが接続されるようになっている。また、リテイナ７には、装着孔７ａと給油ポート７ｂとを連結・連通する給油孔７ｄと、装着孔７ａと排油ポート７ｃとを連結・連通する排油孔７ｅとが形成されている。この給油孔７ｄは、センタジョイント６の第１の垂直路６ｄの形成周路上に配置され、排油孔７ｅは、第２の垂直路６ｅの形成周路上に配置されている。
【００２３】
給排ディスク５は、円盤状で、中心部にセンタジョイント６を挿入する装着孔５ａが形成され、シリンダブロック４を介してケーシング９に固定されている。この給排ディスク５には、図８に示すように、装着孔５ａの内周面から給排ディスク５の外周面に向かって放射線状に、複数（この実施の形態では１０個）の給排路５ｂが形成されている。この給排路５ｂは、図７に示すように、センタジョイント６の第３の垂直路６ｆの形成周路上に配置され、かつ各給排路５ｂが、シリンダブロック４のシリンダ４１に対向するように配置されている。そして、給排路５ｂに連通して給排ディスク５に形成された第１の給排ポート５ｃと、シリンダ４１に連通してシリンダブロック４に形成された第２の給排ポート４ａとを介して、各給排路５ｂがシリンダ４１と連結・連通されている。
【００２４】
そして、後述するようにして主軸２とセンタジョイント６が回転している状態で、図７に示すように、給油ポート７ｂから供給された作動油が、給油孔７ｄを介してセンタジョイント６の給油溝６ｇに流れ、周辺の第１の垂直路６ｄに作動油が流入する。このとき、給油孔７ｄに近い第１の垂直路６ｄに対して、より多くの作動油が流入する。続いて、第１の垂直路６ｄに流入した作動油が、第１の水平路６ｂを流れて第３の垂直路６ｆに達し、給排ディスク５の給排路５ｂと対向する回転位置において、第３の垂直路６ｆから給排路５ｂに作動油が流入する。そして、この作動油が、第１の給排ポート５ｃと第２の給排ポート４ａとを介して、シリンダ４１に供給される。
【００２５】
一方、シリンダ４１から排出された作動油は、第２の給排ポート４ａと第１の給排ポート５ｃとを介して給排路５ｂに流れ、センタジョイント６の回転に応じて対向する第３の垂直路６ｆに流入する。続いて、第２の水平路６ｃを流れて、第２の垂直路６ｅから排油溝６ｈに達し、排油孔７ｅを介して排油ポート７ｃから排出される。
【００２６】
また、給排ディスク５には、図７、９に示すように、給油ポート７ｂおよび排油ポート７ｃに連通されたチェックバルブ（内圧開放弁）５１が配設されている。さらに、ピストン４２、センタジョイント６から漏えいした作動油が、リークポート５３から外部に排出されるようになっている。また、図中符号５２は、カムモータ１内部の作動油を排出するためのドレンポートである。
【００２７】
一方、リテイナ７には、バルブボックス７１が取り付けられ、このバルブボックス７１内には、図９に示すように、低圧選択弁７２と低圧リリーフ弁７３（フラッシングバルブ）が設けられている。そして、低圧選択弁７２と低圧リリーフ弁７３とによって、カムモータ１内の作動油の一部を油圧タンクへ戻すことで、作動油の圧力上昇や温度上昇、劣化を防止するようになっている。
【００２８】
このようなカムモータ１の主軸２に、図１、１１に示すような歯車減速機８が連結されて、カムモータ減速装置１０が構成されている。すなわち、主軸２に駆動歯車２１が設けられ、この駆動歯車２１と噛み合う３つの遊星歯車２２が、出力軸２３に配設されている。また、ケーシング９の内壁には、各遊星歯車２２と噛み合うリング状の固定歯車２４が形成され、主軸２が回転すると、各遊星歯車２２が駆動歯車２１と固定歯車２４とに噛み合いながら減速して回転し、出力軸２３が所定の回転速度で回転するものである。
【００２９】
次に、このような構成のカムモータ１およびカムモータ減速装置１０の作用について、図１２、図１３に基づいて説明する。ここで、センタジョイント６の第１の垂直路６ｄを給油ポイントＳＰ、第２の垂直路６ｅを排油ポイントＤＰとして説明する。
【００３０】
まず、主軸２の回転角度がθ１の状態では、図１２における第１、第２の給油ポイントＳＰ１、ＳＰ２が、給排ディスク５の給排路５ｂに最も対向し、これらの給排路５ｂに対応する第１、第２のシリンダ４１−１、４１−２に対して、より作動油が供給される。一方、図１２における第１、第２の排油ポイントＤＰ１、ＤＰ２が、給排ディスク５の給排路５ｂに最も対向し、これらの給排路５ｂに対応する第３、第４のシリンダ４１−３、４１−４から、より作動油が排出される。そして、第１、第２のシリンダ４１−１、４１−２のピストン４２が中心側に前進し、これらのカムフロア４３がカム面３ａを押圧するとともに、第３、第４のシリンダ４１−３、４１−４のピストン４２が、カム面３ａに押圧されて後退する。これにより、カムディスク３が図中時計回りに回転する。
【００３１】
同様に、主軸２の回転角度がθ２の状態では、図１３における第１、第２の給油ポイントＳＰ１、ＳＰ２が、給排ディスク５の給排路５ｂに最も対向し、これらの給排路５ｂに対応する第１、第２のシリンダ４１−１、４１−２に対して、より作動油が供給される。一方、図１３における第１、第２の排油ポイントＤＰ１、ＤＰ２が、給排ディスク５の給排路５ｂに最も対向し、これらの給排路５ｂに対応する第３、第４のシリンダ４１−３、４１−４から、より作動油が排出される。そして、第１、第２のシリンダ４１−１、４１−２のピストン４２が前進し、これらのカムフロア４３がカム面３ａを押圧するとともに、第３、第４のシリンダ４１−３、４１−４のピストン４２が、カム面３ａに押圧されて後退する。これにより、カムディスク３が図中時計回りに回転する。
【００３２】
ここで、主軸２の回転角度がθ１からθ２に回転するメカニズムについて、図７に基づいて説明する。センタジョイント６の第１の垂直路６ｄから給油され、給排ディスク５の給排路５ｂから第１の給排ポート５ｃに作動油が流れ、シリンダブロック４に形成された第２の給排ポート４ａからシリンダ４１に作動油が供給される。
【００３３】
これにより、ピストン４２が中心側・主軸２側に前進し、前述のカムディスク３が図中時計回りに回転するのと同時に、スプラインを介して主軸２が同一方向に回転し、さらに、キー２５を介して、センタジョイント６がカムディスク３と同一方向に回転する。このようにして、固定された給排ディスク５の給排路５ｂと、回転するセンタジョイント６の供給孔（第３の垂直路６ｆ）とが順次ずれることで、主軸２の回転角度がθ１からθ２に回転することが可能となる。
【００３４】
このようにして、各ピストン４２の往復動に伴ってカムディスク３が回転し、この回転により主軸２が回転する。そして、主軸２の回転が、歯車減速機８によって上記のように減速され、所定の回転速度で出力軸２３に出力されるものである。
【００３５】
以上のように、このカムモータ１およびカムモータ減速装置１０によれば、カムディスク３の外周面にカム面３ａを形成するため、カム面３ａを高精度かつ容易に形成加工することが可能となる。また、カムディスク３の外周側のシリンダブロック４にピストン４２を配設するため、組み立て・組み付けが容易で、スプリング４４の交換などの保守・メンテナンス性も向上する。例えば、スプリング４４を交換するには、交換対象のシリンダ４１のボルトを緩めてピストンカバー４６を外し、スプリング４４を交換するだけでよく、カムディスク３を取り外したりする必要がない。
【００３６】
さらに、カムディスク３の外側に位置するシリンダブロック４にピストン４２を配設するため、配設スペースを大きく確保することが可能で、ピストン４２の形状や配設位置の自由度が高まる。すなわち、ピストン４２の形状を単純・ストレートな円柱状とし、かつ、シリンダ４１との接触面積を増やすことが可能となる。
【００３７】
また、センタジョイント６と給排ディスク５とにおける作動油の給排方向や、センタジョイント６とリテイナ７とにおける作動油の給排方向が、センタジョイント６の半径方向・中心方向であるため、センタジョイント６には軸方向へのスラスト力が作用しない。このため、センタジョイント６を単純・ストレートな略円筒形にすることができ、加工、製造が容易となる。さらには、カムディスク３にピストン４２を配設しないため、カムディスク３およびカムモータ１を小型化することが可能となる。
【００３８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、給排ディスク５とリテイナ７とを別体としているが、一体としてもよい。また、ピストン４２の数やセンタジョイント６の垂直路６ｄ、６ｅの数などは、カムディスク３の大きさや必要トルク、回転数などに応じて設定すればよく、上記の数に限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
１        カムモータ
１０      カムモータ減速装置
２        主軸
３        カムディスク
３ａ      カム面
４        シリンダブロック
４１      シリンダ
４２      ピストン
５        給排ディスク
６        センタジョイント
７        リテイナ
８        歯車減速機
【図１】
2012052584.tif 000003
【図２】
2012052584.tif 000004
【図３】
2012052584.tif 000005
【図４】
2012052584.tif 000006
【図５】
2012052584.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012052584.tif 000009
【図８】
2012052584.tif 000010
【図９】
2012052584.tif 000011
【図１０】
2012052584.tif 000012
【図１１】
2012052584.tif 000013
【図１２】
2012052584.tif 000014
【図１３】
2012052584.tif 000015