JP2002317783A

JP2002317783A - ベーンポンプ

Info

Publication number: JP2002317783A
Application number: JP2001124203A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Miyamukai; 正光宮向井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で、且つ、ロータの回転速度に依
存してポンプ性能が劣化しないベーンポンプを提供する
ことを目的とする。【解決手段】ベーンポンプ１は、回転軸から放射状に
形成されたベーン溝２３を備える円柱状のロータ２０
と、ベーン溝に出入自在に支持されたベーン１１と、ロ
ータ外周を包囲する筒状のカムリング３０と、カムリン
グの開口端を閉塞するサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒと
を備えている。また、カムリング内面は、エピトロコイ
ド曲線状に形成されており、回転軸より対称方向に位置
するカムリング内面の二点間の距離が一定にされてい
る。また、この回転軸より対称方向に位置するベーンは
連結棒１３にて連結されており、この対ベーン１０は、
両端がカムリングの内側に当接されている。そして、こ
の対ベーン１０は、ロータの回転に伴って、吸入口４５
から対象流体をポンプして、吐出口４７から吐出させ
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、カムリング内に収
容された回転可能なロータに、ベーンが備えられたベー
ンポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、油圧ポンプ、空圧ポンプ等の
用途にて利用されるベーンポンプが知られている。この
ベーンポンプは、通常、カムリングと、カムリング内に
収容されたロータと、ロータに放射状に形成されたベー
ン溝に出入自在に支持されたベーンと、を備えた構成に
されており、ロータの回転と共に、ベーンを、その先端
がカムリング内面で摺動されるようにして、ロータとカ
ムリングとの間の空間に沿って周回運動させ、オイル、
ガス等のポンプ対象となる流体（以下、「対象流体」と
表現する。）を、吸入口からカムリングとロータとの間
の空間に吸入すると共に、吐出口から対象流体を吐出
し、この対象流体を吸入口から吐出口側へポンプする。

【０００３】ところで、このようなベーンポンプとして
は、ベーンを、ベーン溝から遠心力でカムリング内面側
へ突出させて、カムリング内面で摺動させるものがよく
知られているが、このベーンポンプでは、ある所定値以
上の回転速度にてベーンを回転させないと、遠心力が弱
いためにベーンがカムリング内面に当接しなくなり、ベ
ーンとカムリング内面との間に生じた間隙から、対象流
体が漏れ出て、ベーンポンプのポンプ性能が劣化すると
いった問題がある。

【０００４】また特に、ベーンに当接されるカムリング
内面とロータの回転軸との間の距離（即ち、カムリング
内面の径）がベーンの周回運動に伴って著しく変化する
ベーンポンプであると、ロータを高速回転させる場合、
ベーンにカムリング内面から大きな抗力が働いて、ベー
ンがカムリング内面から一時的に離れてしまい、ベーン
ポンプのポンプ性能が劣化することがあった。

【０００５】このような理由から、上記問題を解決する
ベーンポンプとして、ロータの回転中心に対して両側に
対称な方向に位置する二つのベーンを連結し、その一対
のベーンがカムリング内面に常に当接するような内面形
状にカムリングを形成して、ロータの回転速度によって
ポンプ性能が劣化するのを抑制したベーンポンプが発明
されている。例えば、特開昭５８−１７０８６８号公報
に記載のベーン型ポンプが、その一例である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、一対のベーンがカムリング内面に常に当接
するように、カムリングを形成しなければならないた
め、製造工程が非常に煩雑であることが問題となってい
た。例えば、特開昭５８−１７０８６８号公報に記載の
ベーン型ポンプでは、カムリング内面を、複数種類の曲
線に基づいて形成しているため、生産者は、各種類の曲
線が滑らかに繋ぎ合わせられるように曲線を選択して、
カムリング内面を形成しなければならなかった。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、製造が容易で、且つ、ロータの回転速度によ
ってポンプ性能が劣化しないベーンポンプを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１に記載のベーンポンプのロータには、回転
中心軸に直交する直線に沿って、回転中心軸を中心に放
射状に、複数の孔部が形成されている。

【０００９】更に、各孔部の開放端には、ベーン溝が形
成されている。つまり、複数のベーン溝は、ロータの回
転中心軸から対称な位置に備えられている。そして、こ
のロータの各ベーン溝には、ベーンが設けられており、
このベーンは、ベーン溝からロータの回転中心軸に対し
て直交する方向に出入可能にされて、ベーン溝に支持さ
れている。

【００１０】更に、この複数のベーンの内、回転中心軸
から対称な方向に位置する二つのベーンは、一方のベー
ンの先端と他方のベーンの先端との間の距離がロータの
直径より長尺な一定距離となるように連結材にて連結さ
れた対ベーンとして構成されている。尚、この連結材
は、ロータの各孔部に摺動自在に挿通された状態で、ベ
ーンに連結されている。

【００１１】また、このベーンポンプには、ロータより
大径に形成されロータを包囲するカムリングが備えられ
ており、特に、このカムリングの内面は、エピトロコイ
ド曲線に基づいて形成されている。そして、請求項１に
記載のベーンポンプでは、エピトロコイド曲線が、ある
定点を中心として対称な方向に位置するその曲線上の二
点間の距離が一定となる性質を持っていることに着目し
て、ロータの回転中心が、対ベーンの全長となる一定距
離だけ離れたエピトロコイド曲線上の任意の二点間を結
ぶ直線が通る唯一の定点に設定されている。

【００１２】したがって、請求項１に記載のベーンポン
プは、対ベーンを、ロータの回転運動に連動させてベー
ン溝から出入させるようにしつつ、対ベーンの両端を常
にカムリング内面で摺動させて、吸入口からロータの外
面とカムリングの内面との間に注入された流体を、吐出
口までポンプすることができる。

【００１３】しかも、このような構成のベーンポンプを
製造する生産者は、従来のように、異なる式で表される
複数種類の曲線に基づいてカムリングの内面を形成する
必要がないので、その複数の曲線にて形成される曲面の
繋ぎ目がカムリング内面で滑らかとなるように、適当な
曲線を計算して導き出す必要がなく、簡単にカムリング
内面を加工できる。

【００１４】また特に、生産者は、指定された関数で部
材を切削可能な工作機器を用いれば、エピトロコイド曲
線を表す式を工作機器に入力するだけで、簡単にカムリ
ング内面を加工することができる。この結果、生産者
は、カムリングを、従来より低コストで生産することが
でき、ベーンポンプを安価で提供することができる。

【００１５】また、このベーンポンプは、回転軸より対
称な位置に配置されたベーンを一定距離で連結した構成
であるので、従来技術に挙げた遠心力を用いてベーンを
ロータから突出するものと異なり、利用者は、ロータの
回転速度に制限されることなくベーンポンプを使用する
ことができる。

【００１６】尚、このような構成のベーンポンプにおい
て、ロータが対ベーンを複数個備えている場合には、対
ベーンを構成する連結材を棒状に形成して、この連結材
を一本又は二本用いて、二つのベーンを連結するのが良
い。このようにすれば、複数の対ベーンを構成する連結
材の夫々を、回転中心軸にて互いに交差しない位置に配
置することが簡単にできるので、請求項１に記載のベー
ンポンプを簡単に構成できる。

【００１７】また特に、この棒状に形成された連結材に
て対ベーンを構成する場合には、ベーンポンプを、請求
項２のように構成するのが一層好ましい。請求項２に記
載のベーンポンプでは、二つのベーンを、その各ベーン
の重心を結ぶ直線上に配置された一本の連結材にて連結
した構成、又は、二つのベーンの重心を結ぶ直線から両
側に所定間隔離れて配置された二本の連結材にて連結し
た構成にされた対ベーンがロータに備えられており、更
に、複数の対ベーンを構成する連結材の夫々が、回転中
心軸にて互いに交差しない位置に配置されている。

【００１８】このような構成のベーンポンプ（請求項
２）では、対ベーンを構成するベーンが、安定した位置
で連結されることになるため、対象流体の粘性等に起因
してベーンに抗力等が働くことにより、ベーンがぐらつ
くのを抑制することができて、ベーンポンプのポンプ性
能が劣化するのを抑制することができる。

【００１９】一方、ベーンの耐久性等を考慮に入れる
と、ベーンポンプは、請求項３のように構成されている
のが好ましい。請求項３に記載のベーンポンプは、ロー
タの回転方向に沿う吐出口から吸入口までのカムリング
内面に、ベーンの先端とカムリングとの間に間隙を形成
するための溝が形成されているものである。

【００２０】ベーンポンプは、吐出口から対象流体を押
し出すような構成にされているため、対象流体が吐出口
から全て排出されないと、その対象流体は吸入口に至る
までに圧縮され、これに起因してベーンポンプ内に大き
なサージ圧が発生するが、請求項３のようにカムリング
内面を構成すると、ベーンポンプは、その溝に排出でき
なかった対象流体を逃すことができて、このようなサー
ジ圧が発生するのを抑制することができる。

【００２１】したがって、請求項３に記載のベーンポン
プでは、その圧力による衝撃がベーンポンプ全体に伝搬
することにより、ベーンポンプ内部に損傷が生じるのを
抑制することができ、結果として、ベーンポンプの耐久
性を向上させることができる。

【００２２】また、対象流体が液体状のものであると、
大きなサージ圧が発生した際に、その圧力によってベー
ンの運動が阻害されて、ロータが回転しなくなってしま
うが、本発明のベーンポンプ（請求項３）では、このよ
うな事態が起こるのを防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について、
図面とともに説明する。図１は、本発明が適用されたベ
ーンポンプ１の概略分解斜視図である。また、図２は、
ロータ２０の回転軸に対する垂直面に沿うベーンポンプ
１の概略断面図（図２（ａ））及び、その断面から見た
対象流体のポンプ態様を表す説明図（図２（ｂ））であ
る。ただし、図２において、シャフト２５は一点鎖線に
て透過して表されている。また、図３は、ロータ２０の
回転軸（図１、図２で示す一点鎖線Ｒ−Ｒ’）に平行な
面に沿うベーンポンプ１の概略断面図である。

【００２４】図１、図２に示すように、ベーンポンプ１
は、主に、ベーン１１を備えたロータ２０と、ロータ２
０を収容する筒状のカムリング３０と、カムリング３０
の周縁に固着され、カムリング３０の開口端を閉塞して
ロータ２０を包囲するサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒ
と、これらの部材を収容するセンタケーシング５１及び
サイドケーシング５３Ｌ，５３Ｒからなるケーシング５
０と、から構成されている。

【００２５】このベーンポンプ１は、外部の動力源を用
いてロータ２０を、その中心軸を中心として回転させる
と共に、ベーン１１を、ロータ２０の回転に連動させ
て、カムリング３０及びサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒ
によって形成されたポンプ室３の内面で摺動させ、供給
側接続ポート５５から吸入口４５を介して、対象流体を
ベーンポンプ１内部のポンプ室３に吸入すると共に、ポ
ンプ室３内で対象流体を吐出側にポンプして、吐出口４
７から排出側接続ポート５７を介して対象流体を外部へ
排出する。

【００２６】詳述すると、ロータ２０は、円柱状に形成
されたロータ本体の中心軸から、その中心軸に直交する
方向に沿って放射状に（本実施例では、ロータ２０の中
心軸を基準として角度３０度おきに）、ベーン１１を収
納するためのベーン溝２３が複数個形成された構成にさ
れており、このベーン溝２３にて、対象流体をポンプす
るためのベーン１１を収納すると共に、ベーン溝２３内
面にて摺動自在に支持している。

【００２７】また、本実施例において、ベーン１１は、
ロータ２０に角度３０度おきに形成された１２個のベー
ン溝２３に対応して、ベーン溝２３毎に一つずつ設けら
れており、更にそのベーン１１の内、ロータ２０の中心
軸に対して対称方向に位置する二つのベーン１１は、連
結棒１３にて互いに連結された構成にされている。尚、
以下では、二つのベーン１１が連結棒１３にて連結され
たものを、対ベーン１０と表現する。

【００２８】そして、このような構成の対ベーン１０
は、ベーン溝２３に対して摺動自在で、且つ、ロータ２
０の中心軸（一点鎖線Ｒ−Ｒ’）に直交する方向に沿っ
て、ベーン溝２３からロータ２０外部に出入自在にされ
て、ロータ２０に支持されている（対ベーン１０の構成
の詳細は後述）。

【００２９】また、このロータ２０は、その中心軸に沿
って、円柱状のロータ本体の中心軸とは直交する平面状
の左右側面に貫設されたシャフト２５を備えており、こ
のシャフト２５には、対ベーン１０の連結棒１３をシャ
フト２５の中心軸に直交するように貫通させるための連
結棒用貫通孔２７が、連結棒１３が配置される位置に対
応して設けられている。

【００３０】また、このような構造のシャフト２５は、
後述のサイドケーシング５３Ｌ，５３Ｒによって回転自
在に支持されており、外部の動力源から発生した回転ト
ルクがこのシャフト２５に伝達されると、そのシャフト
２５の回転に伴って、ロータ２０は、シャフト２５の中
心軸を中心に回転する。

【００３１】次に、内面でベーン１１が摺動するカムリ
ング３０は、内径がロータ２０より大径で、左右の縁端
が開口された円筒状に形成されており、この外周面は、
後述のセンタケーシング５１内側に当接されるようにし
て固定され、内周面（内面）は、ロータ２０及びロータ
２０に支持されたベーン１１を、ロータ２０の外周側か
ら包囲している。

【００３２】また特に、本発明の特徴として、本実施例
のカムリング３０の内面は、ロータ２０の回転軸（即
ち、ロータ２０の中心軸）に垂直な断面にて、次式で表
されるエピトロコイド曲線となるように形成されてい
る。ｘ＝Ｒｃｏｓα−ｒｓｉｎ２α ｙ＝Ｒｓｉｎα＋ｒｃｏｓ２α−ｒ …式（１）上式において、αは変数（α＝０〜２π）、Ｒ，ｒは、
形成するポンプ室３の大きさによって定まる定数であ
り、上式で算出されるｘ，ｙは、ロータ２０の回転軸を
原点とした直交座標（ｘ，ｙ）系にて、カムリング３０
の内面を形成するエピトロコイド曲線上の座標を表して
いる。

【００３３】尚、図４は、この式にて描かれるエピトロ
コイド曲線を表す説明図である。ただし、図４に示すエ
ピトロコイド曲線は、エピトロコイド曲線の形状が理解
しやすいように、本実施例のカムリング３０の内面を形
成するエピトロコイド曲線より、上式の定数ｒが定数Ｒ
と比較して小さい値に設定されている。つまり、図２か
らもわかるように、本実施例のカムリング３０内面を形
成するエピトロコイド曲線における原点（即ち、ロータ
２０の中心軸）は、図４に示す原点Ｏよりも、エピトロ
コイド曲線によって囲まれる領域の中央側に設定されて
いる。

【００３４】また、図４に示すように、このエピトロコ
イド曲線は、原点Ｏから対称方向に位置する曲線上の任
意の二点間（例えば、図４に示すＡ−Ａ’間、Ｂ−Ｂ’
間、Ｃ−Ｃ’間、Ｄ−Ｄ’間）の距離が一定となる性質
を持っており、本実施例のカムリング３０の内面は、ロ
ータ２０の回転軸に対して対称な方向に位置する二点間
の距離が一定値２Ｒとなるようにされている。

【００３５】一方、本実施例において、このような曲線
形状のカムリング３０内面の大きさは、ロータ２０の回
転軸（原点Ｏ）からエピトロコイド曲線上の点までの最
短距離がロータ２０の半径と同程度になるように設定さ
れている。またこれに伴って、ロータ２０の回転軸から
の距離が最短となるカムリング３０内面付近には、ロー
タ２０の回転軸を基準とする角度３０度の範囲（隣り合
う二つのベーン溝２３の間隔）で、断面円弧状に切削さ
れた溝部３１が形成されている。

【００３６】なぜなら、このような溝部３１が形成され
ていないカムリングにてベーンポンプ１を構成すると、
ロータ２０の外周面が、回転軸から最も近いカムリング
３０内面に略接することになり、ベーンポンプ１が対象
流体をポンプする際に吐出口４７から対象流体を排出し
きれないと、ロータ２０がこの対象流体を圧縮して、ベ
ーンポンプ１内に、大きなサージ圧を発生させてしまう
からである。

【００３７】換言すると、本実施例のベーンポンプ１で
は、吐出口４７から排出しきれなかった対象流体を溝部
３１に逃すことにより、サージ圧が発生するのを抑制し
て、サージ圧が発生することによるベーンポンプ１への
衝撃を抑制し、結果として、ベーンポンプ１の耐久性を
向上させている。

【００３８】尚、この溝部３１は、ベーン１１が溝部３
１内に侵入しないようにベーン１１の幅より細い筋状に
形成されているため、ベーンポンプ１内部においては、
ベーン１１が溝部３１に侵入して、そのベーン１１に連
結された反対側のベーン１１が、カムリング内面の溝部
３１とは対称な位置に当接しなくなるということはな
い。

【００３９】次に、サイドプレート４０Ｌ，４０Ｒは、
カムリング３０の左右の開口端を閉塞するようにして、
上述のカムリング３０の左右周縁に当接されており、こ
のサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒと上述のカムリング３
０とによって、本実施例のベーンポンプ１の内部には、
対象流体をポンプするためのポンプ室３が形成されてい
る。

【００４０】詳述すると、このサイドプレート４０Ｌ，
４０Ｒは、円盤状で、側縁がカムリング３０の周縁の外
周に沿った形状となるように形成されており、ロータ２
０の回転軸に対応する位置には、左右外側にシャフト２
５を貫通させて、後述のサイドケーシング５３Ｌ，５３
Ｒ側へ導くための筒状のシャフト貫通部４１を備えてい
る。また、このサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒの端部に
は、サイドプレート４０Ｌ，４０Ｒと、カムリング３０
とを、ピンを用いて固定するための固定孔４３が備えら
れている。

【００４１】また更に、左右のサイドプレート４０Ｌ，
４０Ｒの内、一方のサイドプレート（本実施例では、図
面右側の右サイドプレート４０Ｒ）には、対象流体をポ
ンプ室３内部に供給するための吸入口４５が形成され、
他方のサイドプレート（本実施例では、図面左側の左サ
イドプレート４０Ｌ）には、対象流体をポンプ室３内部
から排出するための吐出口４７が形成されている。

【００４２】特に、本実施例のベーンポンプ１における
吸入口４５及び吐出口４７は、半径が僅かに異なる所定
角度の二つの円弧の両端を結んでできる形状の切欠が、
対応するサイドプレート４０Ｌ，４０Ｒの位置に施され
ることによって形成されており、この吐出口４７及び吸
入口４５の縁端に沿う小径の円弧は、略ロータ２０と同
半径にされ、大径の円弧は、ロータ２０の半径より、ロ
ータ２０の外面とカムリング３０との内面との間の最大
距離分だけ大径にされている。

【００４３】そして、このような形状で形成された右サ
イドプレート４０Ｒの吸入口４５は、右サイドプレート
４０Ｒがカムリング３０に当接された状態において、吸
入口４５の小径な円弧状に形成された端部がロータ２０
の外周部分に沿うように、カムリング３０の溝部３１の
ロータ回転方向の端部より配置され、ポンプ室３と連通
されている。尚、この吸入口４５は、先端部が僅かにカ
ムリング３０の溝部３１と重なるように配置されてお
り、両端を結ぶ角度が１５０度より若干大きくされてい
る。

【００４４】また、左サイドプレート４０Ｌに形成され
た吐出口４７は、左サイドプレート４０Ｌがカムリング
３０に当接された状態において、左サイドプレート４０
Ｌの小径な円弧状に形成された端部がロータ２０の外周
部分に沿うように、カムリング３０の溝部３１のロータ
回転方向とは反対側の端部から、その回転方向とは反対
側に配置され、ポンプ室３と連通されている。尚、この
吐出口４７は、両端を結ぶ角度が、ほぼ１５０度になっ
ており、吸入口４５より若干角度が小さくされている。
つまり、本実施例のベーンポンプ１においては、吸入口
４５を吐出口４７より若干角度が大きくなるようにし
て、対象流体の吸入位置を早め、ベーンポンプ１が効率
よく対象流体を吸入口４５から吸入できるようにしてい
る。

【００４５】次に、ケーシング５０は、カムリング３０
の外周面に内面が当接される筒状のセンタケーシング５
１と、このセンタケーシング５１の左右周縁に螺子を用
いて固着されるサイドケーシング５３Ｌ，５３Ｒと、か
らなっている。つまり、このセンタケーシング５１は、
左右が開口された状態にされ、且つ、内面がカムリング
３０の外周の形状に合わせて、断面円状となるように形
成されている。また、このセンタケーシング５１の外周
面には、ベーンポンプ１を外部に螺子で固定するための
固定部５２が備えられている。

【００４６】一方、サイドケーシング５３Ｌ，５３Ｒ
は、センタケーシング５１の左右開口端を閉塞可能な形
状にされており、内部には、ロータ２０に接続されたシ
ャフト２５をケーシング５０に回転自在に固定するため
のベアリング５４を、ロータ２０の回転軸（一点鎖線Ｒ
−Ｒ’）上となる対応箇所に備えている。

【００４７】また、左右のサイドケーシング５３Ｌ，５
３Ｒの内、右サイドケーシング５３Ｒには、筒状の供給
側接続ポート５５が備えられており、この供給側接続ポ
ート５５にて、ベーンポンプ１側に対象流体を供給する
外部の供給装置が接続されるように本実施例のベーンポ
ンプ１は構成されている。

【００４８】また、この右サイドケーシング５３Ｒの内
部には、供給側接続ポート５５から右サイドプレート４
０Ｒの吸入口４５に繋がる流路５６が形成されており、
右サイドケーシング５３Ｒは、ベーンポンプ１内側に位
置する流路５６の開口部が、右サイドプレート４０Ｒの
吸入口４５に連通するようにされて、センタケーシング
５１に固定され、供給側接続ポート５５から対象流体が
注入されると、右サイドプレート４０Ｒの吸入口４５を
介してポンプ室３の内部に対象流体を供給する。

【００４９】一方、左サイドケーシング５３Ｌには、対
象流体の排出先となる装置を外部で接続するための筒状
の排出側接続ポート５７が備えられ、左サイドケーシン
グ５３Ｌの内部には、左サイドプレート４０Ｌの吐出口
４７から排出側接続ポート５７を繋ぎ、外部に対象流体
を排出するための流路５８が形成されている。

【００５０】つまり、左サイドケーシング５３Ｌは、ベ
ーンポンプ１内側に位置する流路５８の開口部が、左サ
イドプレート４０Ｌの吐出口４７に連通するように配置
されて、センタケーシング５１に固定されている。また
更に、この左サイドケーシング５３Ｌには、シャフト２
５をベーンポンプ１外部に露出させるためのシャフト用
孔部５９が形成されている。

【００５１】次に、本実施例におけるベーン１１は、具
体的に図５に示すように構成されている。尚、図５は、
対ベーン１０の構成を表す説明図であり、図５（ａ）
は、対ベーン１０の構成を表す概略側面図、図５（ｂ）
は、連結棒１３と接続されるベーン１１の接続面の構成
を表す概略側面図、図５（ｃ）は、一対のベーン１１が
一本の連結棒１３にて、連結された対ベーン１０の構成
を表す概略上面図、図５（ｄ）は、一対のベーン１１が
二本の連結棒１３にて連結された対ベーン１０の構成を
表す概略上面図である。

【００５２】図５に示すように、ベーン１１は、上述の
ベーン溝２３に略全体が収納される大きさで、長方形で
平板状に形成されており、センタケーシング５１内面側
に配置されるベーン１１の側縁（先端部）には、ベーン
１１の周回方向とは反対側の表面に向けて斜めに切欠さ
れた切欠部１１ａ（図５（ａ）参照）が形成されてい
る。

【００５３】また、図５（ｂ）に示すように、このベー
ン１１は、その切欠された側縁とは反対側の側面（接続
面）に、連結棒１３に嵌合される複数の連結溝１２ａ〜
１２ｋ（本実施例では１１個）を、その側面（接続面）
の中央から対称となる位置に備えており、対ベーン１０
は、二枚のベーン１１の中央の連結溝１２ｆ、又は、中
央から両側に所定間隔離れた２つの連結溝１２ａ〜１２
ｅ，１２ｇ〜１２ｋに、一本又は二本の連結棒１３の両
端が嵌合された構成にされている。

【００５４】尚、本実施例において、ベーン１１に１１
個の連結溝１２ａ〜１２ｋが形成されているのは、ロー
タ２０に、一本の連結棒１３にて連結された一つの対ベ
ーン１０（図５（ｃ）参照）と、二本の連結棒１３にて
連結された五つの対ベーン１０（図５（ｄ）と、が取り
付けられるためである。

【００５５】また、本実施例において、六つの対ベーン
１０が、連結溝１２ｆに連結棒１３が嵌合された構成の
ものと、連結溝１２ａ及び連結溝１２ｋの組み合わせ、
連結溝１２ｂ及び連結溝１２ｊの組み合わせ、連結溝１
２ｃ及び連結溝１２ｉの組み合わせ、連結溝１２ｄ及び
連結溝１２ｈの組み合わせ、連結溝１２ｅ及び連結溝１
２ｇの組み合わせ、でその連結溝１２ａ〜１２ｅ，１２
ｇ〜１２ｋに連結棒１３が嵌合された構成のものと、か
ら構成されているのは、本実施例のロータ２０に備えら
れた１２個のベーン１１の重心がベーン１１の中心に位
置しているためである。

【００５６】つまり、このような対ベーン１０の組み合
わせであると、連結棒１３は、一対のベーン１１の重心
を結ぶ直線（図５に示す一点鎖線Ｌ−Ｌ’）に沿った位
置、又は、この直線より両側に所定距離離れた位置で、
ベーン１１を連結することになるので、ベーン１１を重
心より平衡な位置で連結することができ、ベーン１１が
カムリング３０内面を摺動する際に揺動したりするのを
抑制することができる。

【００５７】また、連結棒１３は、ベーン１１を連結し
た際に、そのベーン１１からなる対ベーン１０の長手方
向の両端を結ぶ長さが、上述のエピトロコイド曲線の長
さ２Ｒに設定されるように形成されており、このような
連結棒１３がベーン１１を連結することによって構成さ
れる対ベーン１０は、ロータ２０に取り付けられると、
両端がカムリング３０内面に当接されるように配置され
る。

【００５８】尚、このような対ベーン１０は、生産者
が、連結棒１３をシャフト２５の連結棒用貫通孔２７に
貫入させ、回転軸を通るようにして配置し、この連結棒
１３にて、ロータ２０の回転軸から対称な方向にあるベ
ーン１１（即ち、回転軸に直交する直線上に位置するベ
ーン１１同士）を連結することによって、ロータ２０に
取り付けられる。また、このようにロータ２０に取り付
けられた対ベーン１０は、ロータ２０の回転と共に、ベ
ーン１１をベーン溝２３内で摺動させ、且つ、連結棒１
３を連結棒用貫通孔２７内で摺動させることによって、
カムリング３０内面を略常に摺動して、ポンプ室３内を
周回運動するように動作する。

【００５９】以上が、本実施例のベーンポンプ１の構成
に関する説明であるが、このような構成のベーンポンプ
１は、カムリング３０内面が、上述したようにエピトロ
コイド曲線にて形成されているので、生産者は、部材を
数式で表される曲線に沿って切削可能な工作機器を用い
れば、簡単に、カムリング３０内面を加工することがで
きる。尚、本実施例では、カムリング３０内面に溝部３
１が形成されているが、この溝部３１は、エピトロコイ
ド曲線状にカムリング３０内面を加工した後に、対応箇
所を、円弧状等に切削すれば簡単に形成できるので、カ
ムリング３０内面の加工が、これによって、特に煩雑に
なることはない。

【００６０】また、このような構成のベーンポンプ１
は、具体的に、以下のように動作して対象流体をポンプ
する。まず、ロータ２０が回転（図２では、反時計回り
に回転）すると、この回転に連動して、ベーン１１はカ
ムリング３０内面を摺動する。

【００６１】そして、ベーン１１は、このような動作で
溝部３１側から吸入口４５側に移動すると、ベーン溝２
３から次第に突出され、回転方向前方のベーン１１と共
にポンプ室３内を区画して対象流体を運搬するための作
動室３ａを形成する。尚、このベーン１１の動きに従動
して、このベーン１１に連結された他方のベーン１１
は、ベーン溝２３に沿って回転軸方向に移動して、ベー
ン溝２３内に収納されることになる。

【００６２】また、回転方向に移動するベーン１１がベ
ーン溝２３から次第に回転軸より放射状に長く突出され
るのに伴って、このベーン１１によって形成される作動
室３ａは、溝部３１側の吸入口４５の端部から、その体
積を広げて、その作動室３ａ内の気圧を低下させ、吸入
口４５から対象流体を作動室３ａ内に吸入する。

【００６３】この後、対象流体が充填された作動室３ａ
は、ベーン１１の周回運動と共に、吐出口４７側へと対
象流体を運搬する。そして次に、作動室３ａが吐出口４
７と連通される位置まで移動すると、ベーン１１は次第
にベーン溝２３内に収納され、ベーン１１によって区画
された作動室３ａの体積は徐々に小さくなり、それと共
に作動室３ａは、室内の対象流体を吐出口４７より押し
出して吐出する。

【００６４】そして、ベーン１１がカムリング３０の溝
部３１周辺にまで移動すると、この作動室３ａの体積は
略ゼロになり、作動室３ａからは、作動室３ａ内の対象
流体の略全てが吐出される。尚、完全に作動室３ａ内か
ら対象流体を吐出することできなかった場合において、
ベーンポンプ１は、上述したように残った対象流体を溝
部３１に流入させて、ベーンポンプ１内部にサージ圧が
発生するのを抑制する。この後、ベーン１１は、再び吸
入口４５まで移動して、上述と同様の動作をする。

【００６５】以上、本発明の実施例について説明をした
が、本実施例のシャフト２５が貫設されたロータ２０
は、本発明のロータに相当し、ロータ２０（シャフト２
５）の中心軸（一点鎖線Ｒ−Ｒ’）は、本発明の回転中
心軸に相当する。また、シャフト２５に形成された連結
棒用貫通孔２７は、本発明の孔部に相当し、本実施例の
連結棒１３は、本発明の棒状に形成された連結材に相当
する。

【００６６】また、本発明のベーンポンプは、主に、カ
ムリング内面をエピトロコイド曲線に基づいて形成し、
所定の長さの対ベーンの両端が、カムリング内面を摺動
するように構成したものであるので、この要旨に反しな
い限り、上記実施例に限定されるものではなく、種々の
態様を採ることができる。

【００６７】例えば、ベーン１１の個数は上記実施例に
限定されるものではなく、本実施例以外の個数のベーン
１１を有するベーンポンプにおいても、本発明を適用す
ることが可能である。この場合には、ロータ２０に形成
するベーン溝２３の数をベーン１１の数に対応させて変
更し、更に、ベーン１１の接続面に形成された連結溝１
２ａ〜１２ｋの数を連結するベーン１１の数に合わせて
変更すればよい。

【００６８】また、一対のベーン１１の連結方法は、必
ずしも上記実施例に示した手法を採用しなくてもよい。
例えば、対ベーン１０は、図５に示す連結溝１２ｅ又は
連結溝１２ｇに連結棒１３が一本だけ嵌合された構成に
されていてもよい。なぜなら、このように対ベーン１０
が構成されていても、連結棒１３の支持位置がベーン１
１の重心に十分近いため、上述したベーン１１がぐらつ
くことによる問題がさほどベーンポンプ１に生じないた
めである。このような構成とすれば、上記実施例と同じ
数の連結溝（１１個）が形成されたベーン１１を用い
て、ロータ２０内に、対ベーン１０を１個多く（即ち、
対ベーンを７個）設けることができるため、便利であ
る。

【００６９】この他、当然であるが、一対のベーン１１
をしっかりと連結するために、ロータ２０に取り付ける
対ベーン１０を全て２本の連結棒にて連結することもで
きる。つまり、連結溝１２ｆに連結棒１３が嵌合された
対ベーン１０を設けずに、全ての対ベーンを図５（ｄ）
に示すように構成すれば、ベーン１１がぐらつくのを一
層抑制することができ、ベーンポンプ１のポンプ性能を
向上させることができる。

【００７０】一方、上記実施例に挙げたベーンポンプ１
においては、サージ圧の発生を抑制するため、切削によ
りカムリング３０内面に溝部３１を設けたが、この溝部
３１に代えて、カムリング３０内面の溝部３１に該当す
る箇所を、エピトロコイド曲線ではなく、ロータ２０の
回転軸を中心とし且つ半径がロータ２０の径よりも僅か
に大きい円弧にて形成することも可能である。また、こ
のようにカムリングを形成する場合には、ロータの回転
軸より両側に位置するカムリング内面の間隔が２Ｒとな
るように、カムリング内において円弧にて形成された位
置とは対称的な位置を、ロータの回転軸を中心とする円
弧にて形成する。

【００７１】このようにするとカムリング内面の円弧部
分が、溝部３１と同様の効果を奏するため、ベーンポン
プはサージ圧を抑制することができる。また、生産者
は、カムリング形成時の溝部３１の切削工程を省略する
ことができるので、同一のベーンポンプを大量生産する
場合においては、効率的にベーンポンプを生産すること
が可能である。

【００７２】尚、このようなベーンポンプにおいては、
カムリング内面がエピトロコイド曲線と円弧とを繋ぎ合
わせた曲線となるが、サージ圧を抑制する目的でカムリ
ング内面の一部を円弧に変更するのに留まるため、上記
従来のベーンポンプにおけるカムリング形成時のような
工程の複雑さは伴わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベーンポンプ１の構成を分解して表した概略
分解斜視図である。

【図２】ロータ２０の回転軸方向に垂直なベーンポン
プ１の断面の構成を表す概略断面図である。

【図３】ロータ２０の回転軸方向に平行なベーンポン
プ１の断面の構成を表す概略断面図である。

【図４】エピトロコイド曲線の形状を表す説明図であ
る。

【図５】ベーン１１の構成を表す説明図である。

【符号の説明】

１…ベーンポンプ３…ポンプ室３ａ…作動室
１０…対ベーン１１…ベーン１１ａ…切欠部１２ａ〜１２ｋ…
連結溝１３…連結棒２０…ロータ２３…ベーン溝２
５…シャフト２７…連結棒用貫通孔３０…カムリング３１…
溝部４０Ｌ，４０Ｒ…サイドプレート４１…シャフト貫
通部４３…固定孔４５…吸入口４７…吐出口５
０…ケーシング５１…センタケーシング５２…固定部５３Ｌ，５３Ｒ…サイドケーシング５４…ベアリン
グ５５…供給側接続ポート５６，５８…流路５７
…排出側接続ポート５８…流路５９…シャフト用孔部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転中心軸に直交する直線に沿って該回
転中心軸を中心に放射状に形成された複数の孔部と、各
孔部の開放端に形成されたベーン溝と、を備え、該回転
中心軸を中心として回転するロータと、該ロータより大径に形成され、該ロータを包囲するカム
リングと、前記ロータの前記各ベーン溝に設けられ、前記ロータの
回転に応じて前記各ベーン溝から、前記ロータの回転中
心軸に対して直交する方向に出入する複数のベーンと、前記ロータの前記各孔部に摺動自在に挿通され、前記複
数のベーンの内、前記回転中心軸から対称な方向に位置
する二つのベーンを、一方のベーンの先端と他方のベー
ンの先端との間の距離が前記ロータの直径より長尺な一
定距離となるように、連結する連結材と、を備え、前記連結材にて連結された前記二つのベーンか
ら構成される対ベーンが、前記ロータの回転運動に連動
して、前記ベーン溝から出入し、前記カムリング内面を
摺動することにより、吸入口から前記ロータの外面と前
記カムリングの内面との間に注入された流体を、吐出口
までポンプするベーンポンプにおいて、前記カムリングの内面は、エピトロコイド曲線に基づい
て形成され、前記ロータは、回転中心軸が、前記エピトロコイド曲線
上で前記一定距離だけ離れた任意の二点間を結ぶ直線が
通る唯一の定点を通るように、位置決めされていること
を特徴とするベーンポンプ。
【請求項２】前記対ベーンは、棒状に形成された一本
の前記連結材が、前記二つのベーンの重心を結ぶ直線上
に沿って、前記二つのベーンを連結した構成、又は、棒
状に形成された二本の前記連結材が、前記二つのベーン
の重心を結ぶ直線から両側に所定間隔離れた位置で、前
記二つのベーンを連結した構成にされており、更に、複数の前記対ベーンを構成する前記連結材の夫々
は、前記ロータの回転中心軸にて互いに交差しない位置
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のベ
ーンポンプ。
【請求項３】前記カムリングには、前記ロータの回転
方向に沿う前記吐出口から前記吸入口までの内面に、前
記ベーンの先端と前記カムリングとの間に間隙を形成す
るための溝が形成されていることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載のベーンポンプ。