JP2005344679A - ねじ型機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 主回転子が正転及び逆転するように、高圧流体を流通させたときでも、主回転子に大きな軸方向の力が掛からず、よって正転及び逆転可能なモータとして使用可能であり、また、２つのいずれのポートからも高圧流体を吐出できるポンプとして使用可能なねじ型機械を提供すること。
【解決手段】 ケーシング１２内にねじ形主回転子１３が回動自在に設けられたねじ型機械１１であって、例えば油圧モータとして使用する場合は、高圧油を第１及び第２ポート２２、２３のいずれのポートからも供給でき、この高圧油は、主回転子１３及び各従回転子１４の回転に伴って軸方向に移動して第２又は第１ポート２３、２２から流出する。主回転子１３には、主回転子１３に作用する高圧油による力とバランスさせるための第１及び第２ピストン２５、２６が第１及び第２の各ポート２２、２３と対応する各側部に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーシング内にねじ形回転子が回動自在に設けられているねじ型機械であって、圧力流体を流入させることによってモータとして使用することができるし、主回転子を回転させることによってポンプとして使用することができるねじ型機械に関する。

従来のねじ型機械の一例として図５に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。このねじ型機械１は、間隔を隔てて配置された高圧ポート２及び低圧ポート（図示せず）を有するケーシング３を備え、ケーシング３内に１本のねじ形主回転子４、及び２本のねじ形従回転子５が回動自在に設けられている。この２本の従回転子５は、主回転子４と平行し、かつ噛合う状態で配置されている。

このねじ型機械１を例えばポンプとして使用するときは、主回転子４をモータによって例えば所定の正転方向に回転させる。これによって、低圧水が低圧ポートから吸い込まれてケーシング３内に流入する。そして、この低圧水は、主回転子４及び２本の従回転子５のそれぞれの溝部４ａ、５ａを満たし、主回転子４及び従回転子５、５の回転によってその軸方向に昇圧しながら移動して、高圧ポート２に向かう。このようにして、低圧水を昇圧して高圧水として高圧ポート２から吐出させることができる。

そして、このねじ型機械１を例えばモータとして使用するときは、高圧水を高圧ポート２に供給してケーシング３内に流入させる。この高圧水は、主回転子４及び２本の従回転子５のそれぞれの溝部４ａ、５ａを満たすことによって、主回転子４及び従回転子５、５を上記とは逆の逆転方向に回転させることができる。そして、この高圧水は、主回転子４等の軸方向に降圧しながら移動して、低圧水となって低圧ポートから流出する。これによって、主回転子４から回転を取り出すことができる。

このねじ型機械１によると、図５に示す高圧ポート２を通る高圧水が、主回転子４を高圧ポート２から低圧ポートに向かう軸方向（右方向）に押し付ける力とバランスさせるために、主回転子４の高圧ポート２側の部分にバランスピストン６及び円板７を結合させて設けてある。つまり、このバランスピストン６及び円板７は、高圧ポート２（高圧室２ａ）を通る高圧水の圧力を受けて、主回転子４を低圧ポートから高圧ポート２に向かう軸方向（左方向）に押し付ける力を発生する。これによって、主回転子４に作用する右方向に向かう力と、バランスピストン６等に作用する左方向に向かう力とが互いに相殺されるので、主回転子４に大きな軸方向（スラスト方向）の力が働かないようにすることができる。

なお、軸方向の力が働くような場合は、この力を保持できるように、主回転子４を回動自在に保持するためのスラスト軸受けを設けたり、その軸受けを大型化する必要があるが、バランスピストン６を設けることによって、スラスト軸受けを省略したり、小型の軸受けを使用できる。

また、図５に示すように、２本の従回転子５は、高圧側の各端部（ジャーナル）５ｂがカップ状のブッシュ８によって回動自在に保持されている。そして、これら各ブッシュ８の内面と、それら各内面で保持されている各従回転子５の各端部５ｂの表面とで形成される各隙間８ａは、貫通孔９ａ、隙間９ｂ、空間９ｃ、溝９ｄ、及び連通孔９ｅを介して低圧ポートと連通している。これによって、高圧ポート２を通る高圧水が各隙間８ａに流入しても、この高圧水（ただし、隙間８ａに流入する高圧水は、圧力降下によって比較的低圧となっている。）を、貫通孔９ａ等を介して低圧ポートに逃がすことができ、その結果、各隙間８ａ内を低圧にすることができる。よって、各隙間８ａ内に流入する圧力水による、各従回転子５を図５の右方向に押し付ける力を除去することができる。このように、従回転子５に対して軸方向の力が掛からないようにすることによって、従回転子５が圧縮されて曲がることや、その端部５ｂが磨耗したり、焼き付くことを防止できる。
特公昭６０−１０１９３号公報

しかし、図５に示す従来のねじ型機械１では、高圧ポート２側にバランスピストン６及び円板７、並びに貫通孔９ａ等を設けたことによって、高圧ポート２に高圧水を通すような使用をした場合は、その高圧水によって主回転子４、及び２本の従回転子５、５に大きな軸方向の力が掛からないようにすることができるが、低圧ポートに高圧水を通すような使用をした場合は、主回転子４及び従回転子５、５に軸方向（左方向）の大きな力が掛かるという問題がある。つまり、例えばこのねじ型機械１をモータとして使用するときであって、主回転子４を上記とは逆の正転方向に回転させる場合は、高圧水を低圧ポートに供給する必要があり、高圧水を低圧ポートに供給すると、低圧ポートを通る高圧水が、主回転子４及び従回転子５、５を低圧ポートから高圧ポート２に向かう軸方向（左方向）に押し付ける力が発生する。しかし、この左方向の力とバランスさせる右方向の力を発生させるためのバランスピストン６及び円板７が主回転子４の低圧ポート側の端部に設けられていないし、各従回転子５、５の低圧ポート側の端部５ｂに掛かる圧力を低減させるための構成（貫通孔９ａ等）が設けられていないので、主回転子４及び各従回転子５、５には、左方向の大きな力が掛かるという問題がある。

従って、従来のねじ型機械１をモータとして使用するときであって、正逆の両方向の回転を得ようとする場合は、例えば図５に示すねじ型機械１、及び主回転子４のねじ方向を逆に形成した別のねじ型機械の２台を用意する必要がある。このように、ねじ型機械を２台用意することによって、一方のねじ型機械１の高圧ポート２に高圧水を供給することで、主回転子４の逆転方向の回転が得られる。そして、他方のねじ型機械の高圧ポートに高圧水を供給することによって、主回転子の正転方向の回転が得られる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、主回転子が正転及び逆転するように、高圧流体を流通させたときでも、主回転子に大きな軸方向の力が掛からないようにすることができ、これによって、正転及び逆転可能なモータとして使用可能であり、また、２つのいずれのポートからも高圧流体を吐出できるポンプとして使用可能なねじ型機械を提供することを目的としている。

本発明は、２つのポートを有するケーシングを備え、前記ケーシング内にねじ形主回転子が回動自在に設けられ、作動流体が前記一方のポートから流入して前記主回転子の溝部を満たし、前記主回転子の回転に伴ってその軸方向に移動して前記他方のポートから流出するねじ型機械において、 前記主回転子には、当該主回転子に作用する前記作動流体による力とバランスさせるためのバランスピストンが前記２つの各ポートと対応するそれぞれの側部に設けられていることを特徴とするものである。

この発明のねじ型機械によると、モータとして使用する場合において、主回転子を正転（又は逆転）させるときは、高圧作動流体（高圧流体）を一方（又は他方）のポートに供給してケーシング内に流入させる。この高圧流体は、主回転子の溝部を満たすことによって、主回転子を正転（又は逆転）させることができる。そして、この高圧流体は、主回転子の軸方向に降圧しながら移動して、低圧流体となって他方（又は一方）のポートから流出する。

そして、このねじ型機械をポンプとして使用する場合において、一方（又は他方）のポートから高圧流体を吐出させるときは、モータによって主回転子を所定の正転（又は逆転）方向に駆動する。これによって、他方（又は一方）のポートから低圧流体を吸い込んで、一方（又は他方）のポートから高圧流体を吐出することができる。

このようにして、２つのポートのうちいずれのポートを高圧流体が通る場合でも、主回転子の２つの各ポートと対応する各側部にバランスピストンを設けてあるので、高圧流体の、主回転子に作用する所定の軸方向の力と、バランスピストンに作用するそれとは逆方向の力とが互いに相殺され、よって、主回転子に大きな軸方向の力が働かないようにすることができる。

そして、この発明のねじ型機械において、前記主回転子と平行してねじ形従回転子を回動自在に設け、前記従回転子を前記主回転子と噛合う状態で前記ケーシング内に配置するとよい。このようにすると、主回転子と従回転子との噛合い、及び主回転子及び従回転子とケーシングとの接触によって、作動流体をほぼ密封した状態で軸方向に移動させることができる。よって、このねじ型機械を効率よく作動させることができる。

また、この発明のねじ型機械において、前記従回転子の両方の各端部がカップ状のブッシュによって回動自在に保持され、前記２つの各ブッシュの内面と、それら各内面で保持されている前記従回転子の各端部の表面とで形成される２つの隙間を互いに連通させる連通孔を前記従回転子に設け、少なくとも一方の前記隙間と前記ケーシングの外側とをドレン孔によって連通させるとよい。このようにすると、従回転子の両方の各端部がブッシュによって保持されているので、各端部が高圧流体によって軸方向の力を受けることを軽減できる。そして、従回転子の各端部とブッシュとの隙間に作動流体（圧力降下によって比較的低圧となっている）が流入するが、この作動流体は、従回転子に設けられている連通孔、及びドレン孔を通って排出されるので、隙間に流入した作動流体による各端部を軸方向に押す力を解消することができる。よって、従回転子が正逆いずれの方向に回転する場合でも、従回転子が圧縮されて曲がり、これによって周面が焼き付くことや、その各端部が磨耗したり、焼き付くことを防止できる。

更に、この発明のねじ型機械において、前記主回転子の端部に回転取出しピンを設け、当該回転取出しピンが前記ケーシングを貫通して外側に露出させるとよい。このようにすると、主回転子の回転を回転取出しピンによって取り出すことができる。回転取出しピンによって取り出された回転は、例えばエンコーダによって電気的信号に変換することができ、この信号から主回転子の回転速度や回転数等を取り出すことができる。この回転取出しピンは、ねじ型機械を例えば油圧モータとして利用するときに特に有効である。

この発明のねじ型機械によると、２つのポートのうちいずれのポートを高圧流体が通るような使用をしても、主回転子に大きな軸方向の力が働かないようにすることができるので、主回転子を支持する軸受けを大型化せずに、又は軸受けを省略しても、高圧流体を通すポートを変更する使用を可能にすることができる。つまり、主回転子を正転及び逆転させる使用が可能となる。

よって、このねじ型機械は、例えば主回転子の正転及び逆転可能なモータとして使用することができる。その結果、図５に示す従来のねじ型機械１のように、正転用及び逆転用の２台のねじ型機械を用意する必要がなく、経済的である。そして、従来では、例えば油圧モータとして、ベーン式、ギヤ式、及びピストン式のものがあるが、本発明は、ねじ型を採用しているので、これら従来の油圧モータよりも、低騒音、長寿命、及び高速運転が得られる。

また、主回転子の回転方向を変更することによって、２つのポートのうちのいずれのポートからでも高圧流体を吐出できるポンプとしての使用が可能である。よって、各ポートを吐出口又は吸込み口として変更して使用するときは、主回転子の回転方向を変更するだけでよく、切換弁等を設ける必要がなく経済的である。

更に、この発明の複数のねじ型機械の各ポートを直列に接続して使用するときは、各機械の両方のポートに高圧流体が通ることとなるが、このような場合でも、各主回転子には、軸方向の力が働かないようにすることができる。

以下、本発明に係るねじ型機械の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。このねじ型機械１１は、例えば油圧モータとして使用することができるし、油圧ポンプとして使用することができるものである。また、作動流体として、油、水、ビスコース、食品、薬品等の特殊液体、及び空気等の気体を使用できる。そして、図１の縦断面図に示すように、ケーシング１２内に１本のねじ形主回転子１３、及び２本のねじ形従回転子１４が設けられている。

ケーシング１２は、図１に示すように、中央に配置されたポンプケーシング１５を有し、その両端部にフロントカバー１６、及びリアーカバー１７が配置されて形成されている。このフロントカバー１６、及びリアーカバー１７は、ポンプケーシング１５に対してボルト１８、１８で締付け固定されている。フロントカバー１６には、貫通孔１６ａが形成されており、この貫通孔１６ａにシールカバー１９が装着されている。そして、リアーカバー１７にも、貫通孔が形成されており、この貫通孔にリアーピストンカバー２０が装着されている。

ケーシング１２には、主回転子１３、及び２本の従回転子１４、１４が嵌め込まれる収容孔２１が形成されている。また、ポンプケーシング１５のフロントカバー１６側の端部には、第１ポート２２が形成されており、この第１ポート２２は収容孔２１の一方の左側端部と連通している。更に、リアーカバー１７には、第２ポート２３が形成されており、この第２ポート２３は収容孔２１の他方の右側端部と連通している。

ねじ形主回転子１３は、図１に示すように、主軸部２４を有している。この主軸部２４の一方の左側端部は、駆動端部２４ａとして形成されており、この駆動端部２４ａはシールカバー１９から外側に突出している。この主軸部２４には、第１ポート２２から第２ポート２３までの範囲に亘って螺旋状に突条１３ａが形成されており、この螺旋状の突条１３ａに沿って螺旋状の溝部１３ｂが形成されている。

そして、図１に示すように、主軸部２４のフロントカバー１６に収容されている部分には、第１ポート２２と間隔を隔てて第１バランスピストン（以下、単に「第１ピストン」と言う。）２５が設けられている。また、主軸部２４のリアーピストンカバー２０に収容されている部分には第２バランスピストン（以下、単に「第２ピストン」と言う。）２６が設けられている。この第２ピストン２６の外周面は、リアーピストンカバー２０の内周面と摺動自在に接触している。また、これら第１及び第２ピストン２５、２６の直径は、主軸部２４の直径よりも大きく形成されている。

また、フロントカバー１６の貫通孔１６ａには軸受け（ボールベアリング）２７が装着されている。この軸受け２７は、主軸部２４が挿通しており、主軸部２４を回動自在に支持している。また、この軸受け２７は、第１ピストン２５とナット２８との間に挟まれた状態で固定されている。また、第１ピストン２５の外周面と、フロントカバー１６の内周面との間には、シール装置（フローティングブッシュ、バックアップリング、及びシール部材）２９が配置されており、これによって密封されている。

２本のねじ形従回転子１４、１４は、図１に示すように、それぞれが主回転子１３と平行し、主回転子１３と噛合う状態でケーシング１２内に回動自在に設けられている。この２本の従回転子１４は、それぞれ同等のものであるので、同図の上側に配置されているものを説明して、下側に配置されているものの説明を省略する。この従回転子１４には、主回転子１３と同様に、第１ポート２２から第２ポート２３までの範囲に亘って螺旋状に突条１４ａが形成されており、この螺旋状の突条１４ａに沿って螺旋状の溝部１４ｂが形成されている。

なお、主回転子１３の突条１３ａ、及び従回転子１４の突条１４ａは、互いに逆方向の螺旋突条として形成されている。そして、主回転子１３及び２本の各従回転子１４、１４のそれぞれの螺旋状の突条１３ａ、１４ａの外周縁は、ケーシング１２に形成されている収容孔２１の内面と摺動自在に接触している。そして、従回転子１４の両端部１４ｃ、１４ｄは短円柱形のジャーナルとして形成されており、各端部１４ｃ、１４ｄはカップ状の第１及び第２ブッシュ３０、３１によって回動自在に保持されている。

そして、従回転子１４には、軸方向に沿って連通孔３２を形成してある。この連通孔３２は、図１に示すように、第１及び第２の各ブッシュ３０、３１の内面と、それら各内面で保持されている従回転子１４の各端部１４ｃ、１４ｄの表面とで形成される２つの第１及び第２隙間３３、３４を互いに連通させるものである。そして、第２ポート２３側に配置されている第２ブッシュ３１に形成されている第２隙間３４は、ケーシング１２の外側とドレン孔３５を介して連通させてある。このドレン孔３５は、第２ブッシュ３１、及びリアーピストンカバー２０に形成されている。よって、従回転子１４を回動自在に保持するそれぞれの第１及び第２ブッシュ３０、３１に形成されている第１及び第２の各隙間３３、３４は、ドレン孔３５を介してケーシング１２の外側と連通している。このようにして、２本の従回転子１４の４つの各端部によって形成されている４つの各隙間３３、３３、３４、３４は、ドレン孔３５を介してケーシング１２の外側と連通している。

また、従回転子１４の図１に示す左端部１４ｃを保持する第１ブッシュ３０は、第１ピストン２５と第１ポート２２との間に配置されており、右端部１４ｄを保持する第２ブッシュ３１は、第２ピストン２６と第２ポート２３との間に配置されている。この第１及び第２の各ブッシュ３０、３１は、従回転子１４の各端部１４ｃ、１４ｄと、フロントカバー１６及びリアーピストンカバー２０とによって挟持されており、軸方向に移動しないように固定されている。

また、図１及び図２に示すように、ポンプケーシング１５の収容孔２１は、第１及び第２の各ポート２２、２３が配置されている部分に第１及び第２流体室３６、３７が形成されている。この第１及び第２流体室３６、３７は、主回転子１３及び各従回転子１４に形成されている各溝部１３ｂ、１４ｂと、対応する第１及び第２の各ポート２２、２３との間を作動流体（例えば油、水、ビスコース、食品、薬品等の特殊液体、及び空気等の気体）が流れ易くするためのものである。

更に、図１に示すように、主回転子１３の第２ピストン２６側の端部には、回転取出しピン３８を設けてある。この回転取出しピン３８は、リアーピストンカバー２０に形成された挿通孔３９を通ってケーシング１２の外側に露出している。

上記のように構成された図１に示すねじ型機械１１によると、主回転子１３を正転及び逆転の両方向に回転させることができ、例えば油圧モータ及び油圧ポンプとして使用することができる。まず、このねじ型機械１１を例えば油圧モータとして使用する場合において、主回転子１３を正転（又は逆転）させるときは、高圧油を第１（又は第２）ポート２２（又は２３）に供給してケーシング１２内に流入させる。この高圧油は、主回転子１３及び２本の各従回転子１４、１４の溝部１３ｂ、１４ｂを満たすことによって、主回転子１３を正転（又は逆転）させることができる。そして、この高圧油は、主回転子１３及び各従回転子１４、１４の軸方向（図１の右方向）に降圧しながら移動して、低圧油となって第２（又は第１）ポート２３（又は２２）から流出する。なお、２本の各従回転子１４、１４は、主回転子１３の回転に伴って主回転子１３と逆方向に回転する。

次に、このねじ型機械１１を油圧ポンプとして使用する場合は、図１に示す主回転子１３の駆動端部２４ａとモータ（図示せず）の回転軸とを連結する。そして、例えば、第１（又は第２）ポート２２（又は２３）から高圧油を吐出させるときは、モータによって主回転子１３を所定の正転（又は逆転）方向に駆動する。これによって、第２（又は第１）ポート２３（又は２２）から低圧油を吸い込むことができる。この低圧油は、主回転子１３及び２本の各従回転子１４、１４のそれぞれの溝部１３ｂ、１４ｂを満たし、主回転子１３及び各従回転子１４、１４の回転によってその軸方向に昇圧しながら移動して、第１（又は第２）ポート２２（又は２３）に向かう。このようにして、低圧油を昇圧して高圧油として第１（又は第２）ポート２２（又は２３）から吐出することができる。なお、２本の各従回転子１４、１４は、主回転子１３の回転に伴って主回転子１３と逆方向に回転する。

このようにして、第１及び第２ポート２２、２３のうち、いずれのポートを高圧油が通る場合でも、主回転子１３の２つの各ポート２２、２３と対応する各側部に第１及び第２ピストン２５、２６を設けてあるので、高圧油の、主回転子１３に作用する所定の軸方向（図１の右方向又は左方向）の力と、第１及び第２ピストン２５、２６に作用するそれとは逆方向（図１の左方向又は右方向）の力とが互いに相殺され、よって、主回転子１３に大きな軸方向の力が働かないようにすることができる。

次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照して、第１ポート２２に高圧油が通る場合における主回転子１３、並びに第１及び第２ピストン２５、２６に働く力について説明する。図３（ａ）は、主回転子１３、並びに２本の各従回転子１４、１４を図１のＡ−Ａ方向から見た図である。主回転子１３には、突条１３ａの側面で形成された円環状部分（面積Ｓ_１）４０と、主回転子１３と２本の各従回転子１４、１４とが交わって形成された２つの各レンズ形状部分（面積Ｓ_２）４１、４１とに高圧油による圧力（例えば２１ＭＰａ）が働く。この面積（Ｓ_１＋２×Ｓ_２）に働く圧力によって、主回転子１３に力Ｆ_１が働く。この力Ｆ_１は、主回転子１３を図１の右方向に押し付ける力となる。

図３（ｂ）は、第１ピストン２５を第１ポート２２の側から見た図である。第１ピストン２５には、第１ピストン２５の内側面で形成された円環状部分（面積Ｓ_３（＝Ｓ_１＋２×Ｓ_２））４２に高圧油による圧力（例えば２１ＭＰａ）が働く。この第１ピストン２５に働く力Ｆ_２は、主回転子１３を図１の左方向に押し付ける力Ｆ_２となる。そして、この第１ピストン２５に働く力Ｆ_２と、主回転子１３に働く力Ｆ_１とが同一の大きさとなるように、各面積Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３が定められている。そして、力Ｆ_１とＦ_２とは、互いに逆方向であるので、互いに相殺され、主回転子１３に大きな軸方向の力が働かないようにすることができる。

なお、図１に示す第１ポート２２を通る高圧油は、２つの第１ブッシュ３０、３０の外周面とポンプケーシング１５の内周面との間に形成されている隙間を通って第１ピストン２５の内側面４２に接触することとなる。しかし、第１ピストン２５の外周面と、フロントカバー１６の内周面との間には、シール装置２９を設けて密封してあるので、高圧油は第１ピストン２５とシール装置２９との隙間に流入するときに、圧力降下して比較的低圧となり、ドレンポート４３を通って外側に排出されるようになっている。これによって、第１ピストン２５の外側面（図１において、第１ピストン２５より左側部分）には高圧油による圧力が働かないようになっている。

第２ピストン２６は、第１ピストン２５と同様に構成されており、第２ポート２３に高圧油が通る場合でも、第２ピストン２６に働く力Ｆ_２と（図１の右方向に働く力）、主回転子１３に働く力Ｆ_１（図１の左方向に働く力）とが同一の大きさとなるように、各面積Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３が定められている。そして、上記と同様に、力Ｆ_１とＦ_２とは、互いに逆方向に向かうものであるので、互いに相殺され、主回転子１３に大きな軸方向の力が働かないようにすることができる。

このように、このねじ型機械１１によると、第１及び第２ポート２２、２３のうちいずれのポートを高圧油が通るような使用をしても、主回転子１３に大きな軸方向の力が働かないようにすることができるので、主回転子１３を支持する軸受け２７を大型化せずに、高圧油を通すポート２２、２３を変更する使用を可能にすることができる。つまり、主回転子１３を正転及び逆転させる使用を可能にすることができる。勿論、軸受け２７を省略することもできる。

次に、図１及び図４を参照して、第１ポート２２に高圧油が通る場合における２本の各従回転子１４、１４に働く力について説明する。ただし、各従回転子１４、１４に働く力は同等であるので、一方の従回転子１４の説明をして他方の従回転子１４の説明を省略する。図１に示すように、従回転子１４の左端部１４ｃが第１ブッシュ３０によって回動自在に保持されており、第１ブッシュ３０がポンプケーシング１５に対して固定して取り付けられているので、従回転子１４の左端部１４ｃが高圧油によって軸方向（図１の右方向）の力を受けることを軽減できる。そして、第１ポート２２を通る高圧油は、従回転子１４の左端部１４ｃと第１ブッシュ３０の内面との間に形成された第１隙間３３に流入するが、高圧油が第１隙間３３に流入するときに圧力降下して比較的低圧となり、この低圧油は、従回転子１４に設けられている連通孔３２、及びドレン孔３５を通って外側に排出される。これによって、第１隙間３３に流入した圧油が従回転子１４の左端部１４ｃを軸方向（図１の右方向）に押し付けることを防止できる。図４は、第１ポート２２を通る高圧油が、第１ブッシュ３０の第１隙間３３、連通孔３２、第２隙間３４、及びドレン孔３５を通って外側に排出される状態を示している。勿論、第１ポート２２に低圧油が通る場合も、上記と同様にして、この低圧油を第１ブッシュ３０の第１隙間３３、連通孔３２、第２隙間３４、及びドレン孔３５に通して外側に排出することができる。

また、第２ポート２３に高圧油又は低圧油が通る場合は、この高圧油又は低圧油を第２ブッシュ３１の第２隙間３４、及びドレン孔３５に通して外側に排出することができる。第２隙間３４は、従回転子１４の右端部１４ｄと第２ブッシュ３１の内面との間に形成されている。

よって、この２本の従回転子１４、１４が正逆いずれの方向に回転する場合でも、従回転子１４、１４が圧縮されて曲がり、これによって周面が焼き付くことや、その各端部１４ｃ、１４ｄが磨耗したり、焼き付くことを防止できる。

従って、このねじ型機械１１は、例えば主回転子１３の正転及び逆転可能なモータとして使用することができる。その結果、図５に示す従来のねじ型機械１のように、正転用及び逆転用の２台のねじ型機械を用意する必要がなく、経済的である。そして、従来では、例えば油圧モータとして、ベーン式、ギヤ式、及びピストン式のものがあるが、本発明では、ねじ型を採用しているので、これら従来の油圧モータよりも、低騒音、長寿命、及び高速運転が得られる。

また、主回転子１３の回転方向を変更することによって、第１及び第２ポート２２、２３のうちのいずれのポートからでも高圧油を吐出できるポンプとして使用できる。よって、各ポート２２、２３を吐出口又は吸込み口として変更して使用するときは、主回転子１３の回転方向を変更するだけでよく、切換弁等を設ける必要がなく経済的である。

更に、図１に示すねじ型機械１１を複数台準備して、各機械１１の第１及び第２ポート２２、２３を直列に接続して使用するときは（多段で使用するときは）、各機械１１の第１及び第２の各ポート２２、２３に高圧油が通ることとなるが、このような場合でも、各主回転子１３には、軸方向の力が働かないようにすることができる。

そして、このねじ型機械１１は、図１に示すように、主回転子１３に対して２本の各従回転子１４、１４が噛み合って互いに線接触しており、かつ、主回転子１３及び各従回転子１４、１４とケーシング１２の内周面とが互いに接触しているので、圧油を溝部１３ｂ、１４ｂ内にほぼ密封した状態で軸方向に移動させることができる。よって、このねじ型機械１１を効率よく作動させることができる。

更に、図１に示すように、主回転子１３の第２ピストン２６側の端部に回転取出しピン３８を設けてあるので、この回転取出しピン３８によって主回転子１３の回転を取り出すことができる。そして、この回転取出しピン３８に、例えばエンコーダを接続することによって、主回転子１３の回転を電気的信号に変換することができ、この信号から主回転子１３の回転速度や回転数等を取り出すことができる。このようにして、主回転子１３の回転速度や回転数等を取り出すことは、ねじ型機械１１を例えば油圧モータとして利用するときに特に有効である。

ただし、上記実施形態では、図１に示すように、主回転子１３と平行してその両側に２本の従回転子１４、１４を回動自在に設け、この２本の各従回転子１４、１４が主回転子１３と噛合う状態でケーシング１２内に配置したが、これに代えて、主回転子１３と平行して１本の従回転子１４を回動自在に設け、この従回転子１４が主回転子１３と噛合う状態でケーシング１２内に配置してもよい。また、２本の従回転子１４を設けたが、この２本の従回転子１４を省略してもよい。

そして、上記実施形態のねじ型機械１１は、例えば製鉄用プレス機や、船舶のスクリューを駆動するための油圧モータとして使用することができる。更に、各種油圧モータを駆動するための油圧ポンプとしても使用できる。

また、上記実施形態では、図１に示すように、ドレン孔３５を第２ブッシュ３１等に設けたが、これに代えて、又はこれに追加して、ドレン孔３５を第１ブッシュ３０及びポンプケーシング１５に形成して、第１隙間３３とケーシング１２の外側とを連通させてもよい。

以上のように、本発明に係るねじ型機械は、主回転子が正転及び逆転するように、高圧流体を流通させたときでも、主回転子に大きな軸方向の力が掛からないようにすることができ、これによって、正転及び逆転可能なモータとして使用可能であり、また、いずれのポートからも高圧流体を吐出できるポンプとして使用可能であるという優れた効果を有し、このようなねじ型機械等に適用するのに適している。

この発明の実施形態に係るねじ型機械を示す縦断面図である。 同実施形態に係るねじ型機械の半断面図である。 同実施形態に係るねじ型機械の主回転子及び第１ピストンに働く軸方向の力のバランスを説明する図であり、（ａ）は主回転子及び各従回転子のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は第１ピストンの内側面を示す縦断面図である。 同実施形態の従回転子の両端に形成されている各隙間に流入する圧油の流れを説明する図である。 従来のねじ型機械を示す部分切欠き断面図である。

符号の説明

１１ ねじ型機械
１２ ケーシング
１３ 主回転子
１３ａ、１４ａ 突条
１３ｂ、１４ｂ 溝部
１４ 従回転子
１５ ポンプケーシング
１６ フロントカバー
１７ リアーカバー
２１ 収容孔
２２ 第１ポート
２３ 第２ポート
２４ 主軸部
２５ 第１ピストン
２６ 第２ピストン
２７ 軸受け
３０ 第１ブッシュ
３１ 第２ブッシュ
３２ 連通孔
３３ 第１隙間
３４ 第２隙間
３５ ドレン孔
３６ 第１流体室
３７ 第２流体室
３８ 回転取出しピン
３９ 挿通孔
４０、４２ 円環状部分
４１ レンズ形状部分

Claims (4)

1. ２つのポートを有するケーシングを備え、前記ケーシング内にねじ形主回転子が回動自在に設けられ、作動流体が前記一方のポートから流入して前記主回転子の溝部を満たし、前記主回転子の回転に伴ってその軸方向に移動して前記他方のポートから流出するねじ型機械において、
   前記主回転子には、当該主回転子に作用する前記作動流体による力とバランスさせるためのバランスピストンが前記２つの各ポートと対応するそれぞれの側部に設けられていることを特徴とするねじ型機械。
2. 前記主回転子と平行してねじ形従回転子が回動自在に設けられ、前記従回転子が前記主回転子と噛合う状態で前記ケーシング内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のねじ型機械。
3. 前記従回転子の両方の各端部がカップ状のブッシュによって回動自在に保持され、前記２つの各ブッシュの内面と、それら各内面で保持されている前記従回転子の各端部の表面とで形成される２つの隙間を互いに連通させる連通孔を前記従回転子に設け、少なくとも一方の前記隙間と前記ケーシングの外側とをドレン孔によって連通させたことを特徴とする請求項２記載のねじ型機械。
4. 前記主回転子の端部に回転取出しピンを設け、当該回転取出しピンが前記ケーシングを貫通して外側に露出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のねじ型機械。

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