JPS63176890A - 環状回転油圧ジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、固定側の供給源と回転側の受器との間に圧力
流体を移送するため温度安定型の環状回転油圧ジョイン
ト　（以下、単に「ジヨイント」とも称する。）に関し
、このジヨイントは、受器に締結された円筒形部分に取
り付けられるものである。

［従来の技術］ 種々の用途において、ジョインＩ・は、工作機械のスピ
ンドルや回転マンドレルの制御ジヤツキに作動油（流体
）を供給するために用いられる。

従って、このジヨイントの回転部分は、機械加工される
べき材料が挿入されるのに十分な大きさの穴を有してい
る。大径のこの回転部分が高回転速度となった場合、こ
の回転部分は、固定部分に対して、封止を確実に行うべ
き部分において非常に大きな運動速度となる。

現在、高圧（最大５　ｘ　１０６Ｎ／…２）且つ高運動
速度（２５ｍ　／　ｓ以上）で封止を確実に行うことの
できる可視性のジョイン１へは知られていない。

現時点で作られている回転ジヨイントは、例えば、フラ
ンス国特許第２．３９６，８８３号に開示されているよ
うな、２つのローラ軸受により回転軸（例えば、ジヤツ
キの場合、該ジヤツキのビス１〜ンと一体的な管状スリ
ーブによって形成された回転軸）上の中央に配置された
静止リングから成る。静止リングは伍かな遊びをもって
回転軸に嵌合され、回転軸をこのリングに接することな
く回転させる。

圧力流体は、静止リングに形成された溝に運ばれる。回
転軸に貫設された導管は、各溝に一直線に開いている。

従って、流体は、静止リングから回転軸に流れ、回転軸
によって支持されている装置に供給される。静止リング
の上流に配置されたスライド弁装置が、回転軸における
導管内の流体の流れの向きを反転させることができる。

各溝と軸受との間の封止は、回転軸とリングとの間の遊
びが掻く僅かであるので、不十分である。

実際に、一定量の流体が軸受から漏出し、幾つかの要素
により左右されるこの流ｉＤは、次式で与えられる。

Ｅ″ Ｄ＝ｆ（Ｐｇ・η−） 式中、Ｐ８は溝内の流体の圧力であり、ηは動的粘性係
数、Ｅは遊び、Ｌは溝と溝との間の距離である。

回転軸が回転すると、満開に存在する遊びの部分に圧力
の結果として浸潤した流体が、相当な摩擦を受け、装置
全体を加熱する。このようにして発生された熱の熱量Ｑ
は幾つかのパラメータにより左右され、次式で表される
。

式中、Ｗは回転速度、Ａは軸の直径である。

ジヨイントの温度は、このようにして発生された熱が除
去された場合にのみ、安定化される。

非常に少量の熱が熱伝導および熱輻射により除去され、
その他は漏れ流ＪｉｌｔＤによって除去されなければな
らない。

他方、ジヨイントの漏れにも拘わらず圧力を維持するた
めに供給源が消費しなければならないエネルギＧは、ポ
ンプの最大圧力Ｐｐおよび全漏れ流ｆｆ１Ｄの関数で表
される。即ち、 Ｇ　＝　ｒ（Ｐ　ｐ−Ｄ　） である。

結論として、漏れ流ＨＤは、ジヨイントがら熱を除去す
るのに十分大きくされなければならず、また、ポンプに
よって消費されるエネルギを制限するのに十分に小さく
されなければならない、という２つの条件の間を採らな
ければならない。

この折衷案は、ジヨイントの供給圧力の変動範囲が減じ
られている限り、目的を達成し、従来は、１〜３（１〜
３Ｘ　１０’Ｎ／ｍ”）の範囲であった。しかし、多く
の場合、使用者は、工作物にかける圧力を作業のタイプ
に可能な限り適応させるために、１〜１０の割合で供給
圧力を変化させることを望んでいる。

漏れ流ｆｆ１Ｄと供給源によって消費されるエネルギＧ
とは同じＦ７合で変化する。他方、漏れ流量を極めて小
さくして供給圧力を低減すると、直ちにジヨイントの温
度は許容できない値になってしまう。これは、供給圧力
がその範囲の下限に限定される理由、および、クランプ
圧力が脆い工作物に適合する値にできない理由を説明す
るものである。

［発明の概要コ 本発明の目的は、回転軸と静止リングとの間に左左寸７
．嶺１にルイ止坊Ｅ　−ｈ　１．−柑　１　ア　Ｆ　１
４−　ｆηｆ箇Ｙ更？五で変化させることにより、併給
圧力の変動に拘わらず、発生熱を除去するのに十分な漏
れ流量を維持することにある。

本発明による油圧ジヨイントは、軸方向に可動な可動リ
ング（このリングは、回転軸の導管の口に相対する位置
であって該リングの中央部分に配列された少なくとも２
つの放射方向の講を有している。）と、可動リングを軸
方向に移動させるための手段とから成る流路調節装置を
具備していることを特徴としている。

［実施例］ 第１．２．３．６図に示されている実施例によれば、環
状回転油圧ジヨイントは、制御されるべき回転装置に流
体を供給するための導管２．３を有する中空の回転軸１
と、前記回転ＩＩ！ｌｈ１に対して同軸の静止スリーブ
４とを具備している。また、この静止スリーブ４は、固
定側の圧力流体供給源に連結するために入口５Ａと出口
５Ｂとが設けられている。この入口５Δと出口５Ｂは互
いに交換可ｔｒＦであり、静止スリーブ４がら中空回転
軸１への流路の封止部材を有しており、この部材は漏れ
流路を画成している。更に、この環状回転油圧ジヨイン
トは、前記漏れ流路を調節するための流路調節装置６を
備えている。

回転軸１は、静止スリーブ４を中心に配置する軸受７．
８を支持している。回転軸１の端部の近傍に配置された
軸受７は、ストップリングつと、回転軸１の端部に締結
されたブツシュ１０との間で保持されている。

他方の軸受８は、回転軸１に設けられた肩部１１に接し
てストップリング１２により保持されている。

カバー１３．１４は、軸受面と共に、軸受７．８を確実
に封止する。

流路調節装置６は、静止スリーブ４内に存し且つこれと
一体である軸方向に可動な可動リング１８から成る。可
動リング１８は、その内面上に、入口５Ａと出口５Ｂと
にそれぞれ連通する２つの放射方向の溝１９Ａ、１９Ｂ
を有しており、これらの溝は、可動リング１８の中央部
分に配置され、回転軸１の導管２．３の開口に相対して
いる。また、可動すされた２つの端部側溝２０Ａ、２０
Ｂを有している。

流路調節装置６はまた、可動リング１８を軸方向に移動
させるための移動手段を有している。

第１．２図に示されている実施例の流路調節装置６にお
いては、講が形成されている可動リング１８の内面は円
錐形であり、回転軸１上の相対する円錐形部分２２と相
互作用する。可動リング１８と一体的な静止スリーブ４
は、回転軸１に対して軸線方向に移動できる。そのスト
ロークは、ストップリングつとカバー１３との間の軸受
７の許容運動により制限される。第１図は、安定位置に
ある流路調節装置６を示しており、回転軸１と可動リン
グ１８との間の遊びＥは最大となっている。この位置は
、本実施例では、移動手段の一構成要素、即ちコイルば
ねのような弾性要素２１（この弾性要素２１は軸受７の
ストップリング９に対して可動リング１８を押し戻すよ
うに、軸受８のストップリング１２上に支持されている
）によって決定される。可動リング１８と回転軸１の円
錐形部分２２の円錐形状の結果として、相対する面が互
いに離れる方向に移動すると、それらの間に最大許容遊
びが生じる。

環状回転油圧ジヨイントに入口５Ａを介して圧力流体が
供給されると、流体はスリーブ４内を通り、ｊＲ１９Ａ
に流入して導管２の開口に至る０回転軸１の回転は、導
管２への流体の供給を妨げない。

流体の圧力が上昇すると、流体の漏れが可動リング１８
と回転軸１との間で生じ、流体は、溝１９Ａから堝１９
Ｂ、２０Ａの方に流出し、そこから、出口５Ｂおよびド
レン口１７を介して供給源（図示しない）に戻る。

講１９Ａは、静止スリーブ４と一体的な可動リング１８
に周方向適宜間隔で設けられた軸方向に延びるチェンバ
２３（第６図）と連通している。これらのチェンバ２３
は、軸受７のストップリング９に向かって開いており、
少なくとも１つのタペット２５を有している。タペット
２５は、前記チェンバ２３内を滑動可能であり、安定Ｉ
ｉ置において、対応のストップリング９の平面と同一面
となる端面２４Ａを有しており、他方の端面２４Ｂは講
１９Ａの面前に位置している。

チェンバ２３とタペット２５は、可動リング１８の移動
手段の他の構成要素を形成し、可動リング１８の動きに
、弾性要素（ばね）２１により形成された第１の構成要
素の動きに対する相対的な効果を及ぼす。

１１９Ａと通じている端面２４Ｂは流体の圧力を受ける
。流体によってタペット２５の上に及ぼされる圧力が、
ばね２１によって及ぼされる圧力よりも低く維持される
限り、可動リング１８は安定位置で維持される。流体圧
力が所定の値を越えると、第２図に示されるように、タ
ペット２５の力はばね２１の力を越え、可動リング１８
は移動し、その結果、軸受７．８の外側のリング上を滑
動する静止スリーブ・１を変位する９本実施例において
、ストロークは２ｍ１１１に制限されており、軸受７が
カバー１３に接するまでの大きさに一致する。軸方向の
遊びＪは、放射方向の遊びＥを決定し、その結果として
漏れ流路を決定するが、軸受の過負荷の危険を防止する
ために、且つ、可動リング１８と回転軸１との間の遊び
Ｅが完全に除去されて流体の漏れがなくならないように
、故意に制限されている。最大作動圧力にて、ジヨイン
トの冷却のために十分な流体の循環があるように、放射
方向の最小の遊びＥが調節されている。

中間の流体圧力については、可動リング１日は、中間の
放射方向の遊びに一致する中間位置を仮定することがで
きる。

これによって、ジヨイントは、遊びＥが流体圧力に対し
て反比例の関係で自動的に調節されるものとなる。即ち
、大きな遊びＥは低圧に対応し、逆に、小さな遊びＥは
高圧に対応する。遊びＥの変動、即ち、流体圧力を受け
るタペッ１〜２５の力に関連するばね２１の力が、正確
に調節されるならば、流体圧力がいかなるものであって
も、２つの制限の間で一定の漏れ流量が得られる。

従って、高速回転時に発生される熱は、高圧または低圧
で同様に除去されるであろう、従来のジョインｌ〜にお
いては、熱は低圧ではあまり放散されず、この結果、こ
れらの条件の下で用いれば、熱膨張が原因となる停止の
危険があった。

前述したように、第１．２図に示されている木実絶倒に
おいて、導管２．３における流体の流れの向きを反対に
できる。この場な、流体は、導管３を介して、工作Ｉａ
？’ｊ！ｉを油圧駆動するための装置に供給するために
、講１９Ｂを通って流れる。この場合、チェンバ２３に
第２のタペット２６を設Ｃ°ｉることが必要である。タ
ペッｌ〜２６の端面の一方は補助壁を形成し、タペツＩ
・２５の端面２４［３が安定位置でこの補助壁に接し、
この補助壁がチェンバ２３の範囲を定めている。従って
、チェンバ２３内で７１′４１９Ａを介して導入された
流体が有効に働く。タペット２６の他方の端面はチェン
バ２３の底部に接し、また、長手方向に延びるスロット
２７を有している。このスロット２７は、タベツ）−中
央部に形成された周方向スロットに開口しており、また
、この周方向スロットは、チェンバ２３とｉｒｉ　１９
　Ｉ３とを連通する穴に相対して配置されている。

渚１９　Ｄを流れる流体は、チェンバ２３の底部とそこ
に相対するりへ１１・２Ｇの端面との間のスペースを満
たし、第２のタペット２６を第１のタペット２５の方に
押し、第１のタペット２５はストップリング９を押圧す
る。流路調節装置６の作動の態様は、上述と全ての面で
同じである。

第３図に示されている第３の実施例によれば、移動手段
を形成するばねとタペットは、手動または自動的にｍｌ
ｌ　′Ｉｎされるカム装置２８によって置換されている
。このカム装置２８は、静止スリーブ２９に取り付けら
れ、回転ピンを具備し、この回転ピンの端部は、可動リ
ング３１と相互作用する偏心スタッド３ｏを駆動する。

この実施例において、静止スリーブ２９は完全に固定さ
れており、可動リング３１のみが軸方向に移動できる。

ばね３２の機能は、軸受８に予負荷を及ぼすことだけで
ある。可動リング３１の位置は、カム装置２８のピンの
回転により決定される。ピンは、マイクロプロセッサに
より調整されるジヨイントと流体の種々のパラメータ（
温度、速度、圧力等）の関数としてス□チッピングモー
タによって回転される。

第４の実施例によれば、第４図に示されている油圧ジヨ
イントは、外リング３５と内リング３６との間に保持さ
れた２列の円錐ローラ３３．３４がら成る分配軸受の形
をとっている。

内リング３６は、３つの部分３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃか
ら成る。中央部分３６Ｃは円錐形の外表面を有しており
、前述した実施例における回転軸１の円錐形部分２２と
同様な機能を有している。この部分３０Ｃは、圧力流体
の通路のための導管２．３を支持している回転軸１上に
正確に嵌合しており、円錐ローラ３３．３４の保持器の
間に′ｒｆ座された可動リング３１に作られた溝１９＾
、１．９Ｂと連通ずる導管を有している。環状の円錐形
中央部分３６Ｃと相対する可動リング３１の面は、これ
と一致する円錐面である。

第１．２．３図による実施例で形成されている端部側渦
２０　Ａ、２０Ｂは、可動リング３１の両端に形成され
た凹所３７Ａ、３７Ｂに置換されている。凹所３７Ａ、
３７ｒ３およびローラ列によって画成されたスペースに
流入する漏れ流体は、軸受の潤滑に寄与し、その後、圧
力流体供給源に排出される。

軸受の外リング３５は、静止スリーブ２９の機能を果た
し、カム装置２８が設けられ、その作動態様は、前記第
３の実施例のカム装置と同様である。

第５図に示されている第５の実施例の油圧ジヨイントは
、前記と同様に、２列の円錐ローラを有する分配軸受に
関係したものであるが、内リング３６の部分３６Ａ、３
６Ｂの間に配置された中央部分３６Ｄの外表面は円筒形
であり、そこには３つのカラー３８が設けられ、その間
には、回転軸１の導管２．３と連通する開口が開けられ
ている。

また、消１９Ａ、１９Ｂと、可動リング３１の端部の凹
所３７Ａ、３７Ｂとは、可動リング３１の表面上に、少
なくとも部分的に中央部分３６Ｄのカラー３８と重なり
合うことのできるカラー３９を形成している。

外リング３５に設けられたカム装置２８は、可動リング
３１を軸方向に動かすために、可動リング３１と相互に
作用する。

第５図は安定位置における状態を示しており、可動リン
グのカラー３９とカラー３８の重なり合いは最小であり
、流体は短い漏れ流路を通り、ブレーキング効果は掻く
僅かであるので、相当の流量が流れる。重なり合いの増
加は、漏れ流体のブレーキング効果を増大さぜ、円錐形
部分による遊びの調節を特徴とする前記実施例と同様に
、漏れ流量を減少させる。

尚、軸方向の移動によって漏れ流路の長さしを変化させ
る実施例において、放射方向の遊びＥの値が一定である
ことに注意すべきである。前記の公式によって示される
ように、この長さしの変１ヒは、遊びＥが変化した時よ
りち漏れ流ＩＤに殆ど影響を墜えない。けだし、流量は
遊びＥの３乗に比例するが、長さしには反比例するから
である。

反対に、長さしの変ｆヒは、除去される熱の星を大きく
左右する。

図示されていないが、円錐形の中央部分３６Ｃ（第・１
図）にカラーを設け、その円錐形の表面を、可動リング
３１のカラーの表面と一致させるようにすることも、第
５の実施例から容易に考えられるであろう。

尚、本発明の範囲から逸脱することなく、構成要素の形
態の変更および同等の機械的手段の使用は可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に従った環状回転油圧ジヨ
イントの第１、第２の実施例を示す断面図であり、それ
ぞれ、高低２つの流体圧力における作動状悪を示す図、
第３図は本発明の第３の実施例を示す断面図、第４図は
本発明の第４の実施例を示す断面図であり、遊びが最大
となっている安定位置を示す図、第５図は本発明の第５
の実施例を示す断面図、第６図は第１図のＶｌ−Ｖｌ線
に沿っての断面図である。図中、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定側の供給源と回転側の受器との間で圧力流体を
   移送するための安定温度型の環状回転油圧ジョイントで
   あって、 前記受器に締結され、表面に流体供給用の導管の開口が
   設けられている回転軸と、 前記導管の開口の両側にて前記回転軸に締結された２つ
   の軸受と、 前記軸受に取り付けられると共に流体の入口と出口とを
   有している静止スリーブと、 前記静止スリーブから前記回転軸にかけての流路のため
   の封止手段と、 前記導管の開口に相対する溝を有する軸方向に移動可能
   な可動リングと、該可動リングを軸方向に移動させる移
   動手段とから形成された、漏れ流路を調節するための流
   路調節装置と、 を具備し、 前記移動手段は、前記可動リングの周辺に設けられ且つ
   少なくとも１つの放射方向の溝（１９Ａ、１９Ｂ）と連
   通している軸方向に延びるチャンバ（２３）と、前記各
   チャンバ内で滑動可能であり前記軸受（７、８）のスト
   ップリング（９、１２）の一方と相互作用可能な少なく
   とも１つのタペットとを有し、前記可動リングと前記軸
   受（８、７）の他方のストップリング（１２、９）との
   間に配置された弾性要素（２１）の作用に抗して前記可
   動リングを移動させるようになっていることを特徴とす
   る環状回転油圧ジョイント。 ２、可動リング（１８）は静止スリーブ（４）と一体的
   であり、該静止スリーブは軸受（７、８）の外リング上
   を軸方向に滑動可能となっていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の環状回転油圧ジョイント。 ３、チャンバ（２３）は第１のタペット（２５）が接す
   る第２のタペットを有し、 該第２のタペットは、第２の放射方向の溝（１９Ｂ）と
   連通する周方向のスロットと、該第２のタペットの一方
   の面に圧力流体を作用させるための長手方向のスロット
   とを有し、前記第２の放射方向の溝に流体圧力が流入し
   た場合に、前記第２のタペットは作動されて軸方向に移
   動し前記第１のタペットを押圧するようになっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の環状回転油圧ジョイント。 ４、可動リングに形成された放射方向の溝（１９Ａ、１
   ９Ｂ）は、回転軸（１）に設けられると共に該回転軸の
   導管（２、３）と連通の開口を隔てるカラー（３８）に
   適応するカラー（３９）によって隔てられ、該カラー（
   ３９）は、漏れ流路を変更するために、少なくとも部分
   的に前記カラー（３８）と重なり合うことができるよう
   になっていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３
   項のいずれか１項に記載の環状回転油圧ジョイント。 ５、回転軸（１）のカラー（３８）は分配軸受の内リン
   グの中央部分に機械加工されており、静止スリーブは前
   記分配軸受の外リングから成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項に記載の環状回転油圧ジョイント。 ６、固定側の供給源と回転側の受器との間で圧力流体を
   移送するための安定温度型の環状回転油圧ジョイントで
   あって、 前記受器に締結され、表面に流体供給用の導管の開口が
   設けられている回転軸と、 前記導管の閉口の両側にて前記回転軸に締結された２つ
   の軸受と、 前記軸受に取り付けられると共に流体の入口と出口とを
   有している静止スリーブと、 前記静止スリーブから前記回転軸にかけての流路のため
   の封止手段と、 前記導管の開口に相対する溝を有する軸方向に移動可能
   な可動リングと、該可動リングを軸方向に移動させる移
   動手段とから形成された、漏れ流路を調節するための流
   路調節装置と、 を具備し、 前記移動手段は、可動リング（３１）と相互作用する偏
   心スタッド（３０）が端部に設けられている回転ピンを
   有し前記静止スリーブ（２９）に固定されたカム装置（
   ２８）から成ることを特徴とする環状回転油圧ジョイン
   ト。 ７、可動リング（３１）に形成された放射方向の溝（１
   ９Ａ、１９Ｂ）は、回転軸（１）に設けられると共に該
   回転軸の導管（２、３）と連通の開口を隔てるカラー（
   ３８）に適応するカラー（３９）によって隔てられ、該
   カラー（３９）は、漏れ流路を変更するために、少なく
   とも部分的に前記カラー（３８）と重なり合うことがで
   きるようになっていることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項に記載の環状回転油圧ジョイント。 ８、回転軸（１）のカラー（３８）は分配軸受の内リン
   グの中央部分に機械加工されており、スリーブ（３５）
   は前記分配軸受の外リングから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に記載の環状回転油圧ジョイント。