JP2012002136A - ベーン型回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンの位置に関わりなく、ベーンの先端とカムリングとの摩擦力を同程度にすることができるベーン型回転装置を提供する
【解決手段】隣接する二つの分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給されている場合の当該二つの分割室２３を区画する供給側のベーン１３ｂの背圧と、隣接する二つの分割室２３が第二ポート１５１ｂへ流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画する排出側のベーン１３ｄの背圧と、隣接する一方の分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給され他方の分割室２３が第二ポート１５１ｂに流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画する中間のベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅの背圧とをそれぞれ異なる圧力とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、ベーン型モータおよびベーン型ポンプなどのベーン型回転装置に関するものである。

ベーン型回転装置について、例えば、特開２００１−２４８５６９号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１に記載のベーン型回転装置においては、各ベーンの背圧は、高圧ポートの流体が供給されている。つまり、各ベーンの背圧は、一定となっている。

ここで、ベーン型回転装置において、ベーンの先端とカムリングのカム形状の内周面とは摺動するため、ベーンとカムリングとの摩擦力が発生する。この摩擦力が大きいと、ベーン型回転装置のトルク効率を低下する原因となる。そして、上述した特許文献１に記載のベーン型回転装置においては、各ベーンの背圧は一定であるため、カムリングとロータとにより形成される径方向隙間をベーンによって周方向に分割される分割室における流体の圧力が低い部分に位置するベーンは、当該分割室の流体により押し戻される力に比べてベーンの背圧の方が非常に大きくなる。その結果、ベーンの先端とカムリングとの摩擦力が大きくなり、トルク効率の低下することになる。

これに対して、特開２００４−２３２４６５号公報（特許文献２）に記載されたベーン型回転装置は、高圧ポートが形成される位相範囲と、高圧ポートと低圧ポートとの間の切換位相範囲とにおいて、ベーンの背圧を高圧とし、低圧ポートが形成される位相範囲においてベーンの背圧を低圧とするとされている。

特開２００１−２４８５６９号公報 特開２００４−２３２４６５号公報

確かに、高圧ポートが形成される位相範囲においてベーンの背圧を高圧とし、低圧ポートが形成される位相範囲においてベーンの背圧を低圧とすることにより、当該位相範囲においては分割室の流体の圧力と背圧とが対応する大きさとなり、ベーンの先端とカムリングとの摩擦力を同一程度にすることができる。しかしながら、高圧ポートと低圧ポートとの切換位相範囲においては、他の位相範囲に比べて大きくなる。その理由は以下の通りである。当該切換位相範囲における背圧は、高圧ポートにおけるベーンの背圧と同じ背圧としている。一方、切換位相範囲に位置するベーンにより分割される両隣の分割室は、低圧の流体が存在する分割室と、高圧の流体が存在する分割室となっている。そのため、当該ベーンにより分割される分割室に存在する流体から受ける圧力は、ベーンの背圧よりも小さくなる。その結果、高圧ポートと低圧ポートとの切換位相範囲においては、他の位相範囲に比べて大きくなり、当該切換位相範囲におけるベーンの先端とカムリングとの摩擦力が他の位相範囲に比べて大きくなっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ベーンの位置に関わりなく、ベーンの先端とカムリングとの摩擦力を同程度にすることができるベーン型回転装置を提供することを目的とする。

請求項１に係るベーン型回転装置の発明は、内周面がカム形状に形成されたカムリングと、前記カムリングの内周側に回転可能に収容され、放射方向に延びるように且つ外周面に開口するように複数の案内スリット状溝が形成されたロータと、それぞれの前記案内スリット状溝内に摺動可能に収容され、前記ロータの外周面に対して放射方向に進退自在に設けられ、前記カムリングの内周面に当接することにより前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間を周方向に複数の分割室に区画する複数のベーンと、前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間に流体を供給する流体供給ポートと、前記流体供給ポートに対して周方向に異なる位置に形成され、前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間の流体を排出する流体排出ポートと、隣接する二つの前記分割室が前記流体供給ポートから流体を供給されている場合の当該二つの前記分割室を区画する供給側の前記ベーンの背圧と、隣接する二つの前記分割室が前記流体排出ポートへ流体を排出している場合の当該二つの前記分割室を区画する排出側の前記ベーンの背圧と、隣接する一方の前記分割室が前記流体供給ポートから流体を供給され他方の前記分割室が前記流体排出ポートに流体を排出している場合の当該二つの前記分割室を区画する中間の前記ベーンの背圧とをそれぞれ異なる圧力とするベーン背圧調整手段とを備えることである。

ここで、ベーン型回転装置は、ベーンポンプとベーンモータとを含む。ベーンポンプの場合には、流体排出ポートへ排出される流体の圧力が、流体供給ポートから供給される流体の圧力より大きくなる。一方、ベーンモータの場合には、流体供給ポートから供給される流体の圧力が、流体排出ポートへ排出される流体の圧力より大きくなる。

請求項２に係る発明は、前記背圧調整手段が、それぞれの前記案内スリット状溝の溝底に前記ベーンの背圧を発生させるための背圧用流体を供給する複数の背圧ポートと、隣接する前記背圧ポートの間を絞りにより連通する絞り連通路と、を備え、隣接する前記背圧ポートの一方に供給される背圧用流体は、前記絞り連通路を介して隣接する前記背圧ポートの他方に供給されることである。

請求項３に係る発明は、前記背圧ポートが、前記供給側のベーン、前記排出側のベーンおよび前記中間のベーンが収容されたそれぞれの前記案内スリット状溝の溝底に前記背圧用流体をそれぞれ供給する供給側、排出側、中間の背圧ポートを備え、前記絞り連通路が、前記供給側の背圧ポートと前記中間の背圧ポートとを絞りにより連通する供給側絞り連通路と、前記中間の背圧ポートと前記排出側の背圧ポートとを絞りにより連通する排出側絞り連通路とを備え、前記供給側の背圧ポートは、前記流体供給ポートに接続され、前記排出側の背圧ポートは、前記流体排出ポートに接続され、前記中間の背圧ポートにおける前記背圧用流体は、前記供給側の背圧ポートおよび前記供給側絞り連通路を介して供給され、前記排出側の背圧ポートおよび前記排出側絞り連通路を介して排出されることである。

請求項４に係る発明は、前記背圧調整手段が、前記供給側の背圧ポートにおける前記背圧用流体の圧力を、前記流体供給ポートにおける流体の圧力より高くし、且つ、前記排出側の背圧ポートにおける前記背圧用流体の圧力を、前記流体排出ポートにおける流体の圧力より高くすることである。

請求項１に係る発明によれば、ベーン背圧調整手段により、供給側のベーンの背圧と、中間のベーンの背圧と、排出側のベーンの背圧とをそれぞれ異なる圧力としている。ここで、ベーンポンプの場合には、供給側のベーンにより区画される両隣の分割室には流体供給ポートから供給された低圧の流体が位置している。また、中間のベーンにより区画される一方の分割室には流体供給ポートから供給された低圧の流体が位置し、他方の分割室には容積変化により圧縮された高圧の流体が位置している。また、排出側のベーンにより区画される両隣の分割室は流体排出ポートへ排出するための高圧の流体が位置している。つまり、各ベーンの先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力は、供給側のベーン、中間のベーン、排出側のベーンの順に大きくなっている。そして、本発明によれば、供給側、中間、排出側のベーンの先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力に対応するように、供給側、中間、排出側のベーンの背圧を調整することで、供給側、中間、排出側のベーンの先端側とカムリングの内周面との摩擦力をほぼ一定とすることができる。

また、ベーンモータの場合には、上記したベーンポンプとは逆に、流体供給ポートから供給される流体の圧力が、流体排出ポートへ排出される流体の圧力が高くなる。つまり、各ベーンの先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力は、供給側のベーン、中間のベーン、排出側のベーンの順に小さくなっている。そして、本発明によれば、供給側、中間、排出側のベーンの先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力に対応するように、供給側、中間、排出側のベーンの背圧を調整することで、供給側、中間、排出側のベーンの先端側とカムリングの内周面との摩擦力がほぼ一定とすることができる。

請求項２に係る発明によれば、背圧ポートと絞り連通路とを有するようにすることで、一部の背圧ポートに設定された流体を供給することで、全ての背圧ポートに所望の圧力の背圧用流体を位置させることができる。すなわち、流体供給手段から直接供給されない背圧ポートは、流体供給手段から流体が供給される背圧ポートから絞り連通路を介して流体が供給される。そして、絞り連通路を介して流体が供給されることで、当該背圧ポートの流体の圧力は、流体供給手段から直接供給される背圧ポートの流体の圧力に比べて低くすることができる。このように、本発明によれば、全ての背圧ポートに流体を供給することなく、複数の背圧ポートに所望の圧力の流体を供給することができる。

請求項３に係る発明によれば、供給側の背圧ポートは流体供給ポートに接続され、排出側の背圧ポートは流体排出ポートに接続されている。そして、中間の背圧ポートは、供給側の背圧ポートに供給側絞り連通路を介して連通され、かつ、排出側の背圧ポートに排出側絞り連通路を介して連通されている。従って、流体供給ポートと流体排出ポートの流体の圧力差に応じて、供給側の背圧ポート、中間の背圧ポート、排出側の背圧ポートの順に背圧用流体の圧力が変化する。例えば、ベーンポンプの場合には、流体供給ポートが低圧で、流体排出ポートが高圧であるため、供給側の背圧ポート、中間の背圧ポート、排出側の背圧ポートの順に背圧用流体の圧力が高くなる。一方、ベーンモータの場合には、流体供給ポートが高圧で、流体排出ポートが低圧であるため、供給側の背圧ポート、中間の背圧ポート、排出側の背圧ポートの順に背圧用流体の圧力が低くなる。従って、本発明によれば、確実に、各ベーンの先端とカムリングの内周面との摩擦力をほぼ一定にできる。

請求項４に係る発明によれば、各ベーンの先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力より、各ベーンの背圧の方が高くなる。従って、各ベーンの先端は、カムリングの内周面に確実に当接した状態を維持できる。つまり、本発明によれば、各ベーンの先端とカムリングの内周面との摩擦力が、ゼロよりも大きな値でほぼ一定となる。このようにするための具体的構成としては、ベーンの背面側がばねによる伸張力を受けるようにする構成や、供給側の背圧ポートと流体供給ポートとの間、および、排出側の背圧ポートと流体排出ポートとの間に、絞り連通路を設ける構成がある。

ベーン型回転装置の軸方向断面図であり、図３のＡ−Ａ断面図である。 ベーン型回転装置の軸方向断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面図である。 ベーン型回転装置の軸直角方向断面図であり、図１のＣ−Ｃ断面図である。 図１の第一サイドプレート１５の左側から見た図である。 ベーンモータとして適用した場合であり、ロータが左回りに回転する場合において、図３の部分拡大図であり、流体の流動方向を黒矢印で示し、ベーンの背圧を白抜き矢印で示す。 ベーンモータとして適用した場合であり、ロータが右回りに回転する場合において、図３の部分拡大図であり、流体の流動方向を黒矢印で示し、ベーンの背圧を白抜き矢印で示す。 ベーンポンプとして適用した場合であり、ロータが左回りに回転する場合において、図３の部分拡大図であり、流体の流動方向を黒矢印で示し、ベーンの背圧を白抜き矢印で示す。

以下、本発明のベーン型回転装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。ここで、ベーン型回転装置は、回転駆動力を発生するベーンモータ、および、回転駆動力によって油圧を高めるベーンポンプとして適用される。

＜第一実施形態＞
（ベーンモータの構成）
第一実施形態ベーン型回転装置としてベーンモータに適用した場合について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態のベーンモータは、双方向に回転出力が可能なモータである。ベーンモータは、図１〜図４に示すように、カムリング１１と、ロータ１２と、複数のベーン１３と、付勢ばね１４と、第一サイドプレート１５と、第二サイドプレート１６と、出力軸１７とを備えて構成される。

カムリング１１は、図３に示すように、リング状（環状）に形成されており、内周面１１ａがカム形状に形成されている。以下、カムリング１１の内周面１１ａを内周カム面１１ａと称する。本実施形態においては、カムリング１１の内周カム面１１ａは、四角形のような形状に形成されており、カムリフト量が大きな位相が４箇所存在する形状である。このカムリング１１は、図１および図２に示すように、軸方向において、第一サイドプレート１５と第二サイドプレート１６によって挟まれた状態で、ボルト２１により一体的に固定されている。

ロータ１２は、リング状に形成されており、カムリング１１の内周側に回転可能に収容されている。従って、カムリング１１の内周カム面１１ａとロータ１２の外周面と間には、位相に応じて異なる径方向隙間が形成されている。このロータ１２には、放射方向に延びるように且つ外周面に開口するように複数の案内スリット状溝１２ａが、周方向に等間隔に形成されている。

ロータ１２のそれぞれの案内スリット状溝１２ａ内には、ベーン１３が放射方向に摺動可能に収容されている。それぞれのベーン１３は、ロータ１２の外周面に対して放射方向に進退自在に設けられている。これらのベーン１３の先端がカムリング１１の内周カム面１１ａに当接することにより、カムリング１１の内周カム面１１ａとロータ１２の外周面との径方向隙間が周方向に複数の分割室２３に区画される。つまり、それぞれの分割室２３の容積は、ロータ１２の回転により変化する。このロータ１２の内周面には、内歯スプラインが形成されている。このロータ１２の内歯スプラインは、出力軸１７の外歯スプラインに噛合し、ロータ１２の回転動力を出力軸１７に伝達可能な構成となっている。

さらに、ロータ１２のそれぞれの案内スリット状溝１２ａの溝底には、付勢ばね１４が設けられている。付勢ばね１４の一端は、案内スリット状溝１２ａの溝底に取り付けられ、その他端は、ベーン１３の背面（径方向内側面）に取り付けられている。つまり、付勢ばね１４は、ベーン１３に対して径方向外側への付勢力を付与している。また、ロータ１２は、第一サイドプレート１５と第二サイドプレート１６により軸方向に挟まれた状態で、相対回転可能に配置されている。

第一サイドプレート１５のうちカムリング１１側の軸方向端面には、第一ポート１５１ａおよび第二ポート１５１ｂが、周方向に交互に４箇所ずつ開口形成されている。第一ポート１５１ａおよび第二ポート１５１ｂは、カムリング１１の内周カム面１１ａとロータ１２の外周面との径方向隙間に対して開口している。各第一ポート１５１ａおよび各第二ポート１５１ｂは、図３に示すように、カムリング１１の内周カム面１１ａにおいて、カムリフト量が最大となる位相とカムリフト量が最小となる位相との周方向間に形成されている。そして、各第一ポート１５１ａと各第二ポート１５１ｂは、内周カム面１１ａのカムリフト量が最大となる位相に対して、図３の正面視において、右回り寄りと左回り寄りのそれぞれに形成されている。

さらに、第一サイドプレート１５には、第一ポート１５１ａに連通するとともに、図示しない流体供給装置および流体排出装置の一方に接続可能な第一給排連通路１５２ａが形成されている。また、第一サイドプレート１５には、第二ポート１５１ｂに連通するとともに、図示しない流体供給装置および流体排出装置の他方に接続可能な第二給排連通路１５２ｂが形成されている。つまり、第一ポート１５１ａは、高圧の流体を供給する流体供給装置が第一給排連通路１５２ａに接続されている場合には、カムリング１１の内周カム面１１ａとロータ１２の外周面との間の径方向隙間の分割室２３に対して高圧の流体を供給する流体供給ポートとして機能する。このとき、第二ポート１５１ｂは、低圧の流体を排出する流体排出装置が第二給排連通路１５２ｂに接続されるため、カムリング１１の内周カム面１１ａとロータ１２の外周面との間の径方向隙間の分割室２３から低圧の流体を排出する流体排出ポートとして機能する。一方、第二給排連通路１５２ｂが流体供給装置に接続され、第一給排連通路１５２ａが流体排出装置に接続されている場合には、第二ポート１５１ｂが流体供給ポートとして機能し、第一ポート１５１ａが流体排出ポートとして機能する。

この第一サイドプレート１５のうちカムリング１１側の軸方向端面には、さらに、各ベーン１３の背圧を発生させるための背圧用流体を供給する第一背圧ポート１５３ａ、第二背圧ポート１５３ｂおよび第三背圧ポート１５３ｃが形成されている。つまり、第一〜第三背圧ポート１５３ａ〜１５３ｃは、ロータ１２の案内スリット状溝１２ａの溝底の径方向位置に開口形成されている。そして、第一背圧ポート１５３ａは、図３および図４に示すように、第一ポート１５１ａの周方向幅のほぼ中央と同位相に開口形成されている。第二背圧ポート１５３ｂは、第一ポート１５１ａと第二ポート１５１ｂとの周方向間の位相に開口形成されている。第三背圧ポート１５３ｃは、第二ポート１５１ｂの周方向幅のほぼ中央と同位相に開口形成されている。つまり、第一背圧ポート１５３ａの周方向の隣り、および、第三背圧ポート１５３ｃの周方向の隣りには、第二背圧ポート１５３ｂが形成されている。

また、第一サイドプレート１５のうちカムリング１１側の軸方向端面には、第一背圧ポート１５３ａと隣接する第二背圧ポート１５３ｂとの間を絞りにより連通する第一絞り連通路１５４ａが形成されている。また、第一サイドプレート１５のうちカムリング１１側の軸方向端面には、第三背圧ポート１５３ｃと隣接する第二背圧ポート１５３ｂとの間を絞りにより連通する第二絞り連通路１５４ｂが形成されている。従って、第一〜第三背圧ポート１５３ａ〜１５３ｃと第一，第二絞り連通路１５４ａ，１５４ｂとにより、周方向全周に亘って連通している。

そして、第一背圧ポート１５３ａは、第一給排連通路１５２ａに連通され、第三背圧ポート１５３ｃは、第二給排連通路１５２ｂに連通されている。つまり、第一給排連通路１５２ａが高圧の流体を供給する流体供給装置に接続され、第二給排連通路１５２ｂが低圧の流体を排出する流体排出装置に接続されている場合には、第一背圧ポート１５３ａに高圧の流体が供給され、第三背圧ポート１５３ｃから低圧の流体が排出される。そして、第一背圧ポート１５３ａと第三背圧ポート１５３ｃとの間においては、第一絞り連通路１５４ａ、第二背圧ポート１５３ｂおよび第二絞り連通路１５４ｂの順に、流体の圧力が低下しながら流体が流れる。

一方、第二給排連通路１５２ｂが高圧の流体を供給する流体供給装置に接続され、第一給排連通路１５２ａが低圧の流体を排出する流体排出装置に接続されている場合には、第三背圧ポート１５３ｃに高圧の流体が供給され、第一背圧ポート１５３ａから低圧の流体が排出される。そして、第三背圧ポート１５３ｃと第一背圧ポート１５３ａとの間においては、第二絞り連通路１５４ｂ、第二背圧ポート１５３ｂおよび第一絞り連通路１５４ａの順に、流体の圧力が低下しながら流体が流れる。

また、第二サイドプレート１６のうちカムリング１１側の軸方向端面には、第一ポート１６１ａおよび第二ポート１６１ｂが、第一サイドプレート１５の第一ポート１５１ａおよび第二ポート１５１ｂに対向する位置に同じ大きさで形成されている。さらに、第二サイドプレート１６のうちカムリング１１側の軸方向端面には、第一背圧ポート１６３ａ、第二背圧ポート１６３ｂ、第三背圧ポート１６３ｃ、第一絞り連通路１６４ａおよび第二絞り連通路１６４ｂが、第一サイドプレート１５の第一背圧ポート１５３ａ、第二背圧ポート１５３ｂ、第三背圧ポート１５３ｃ、第一絞り連通路１５４ａおよび第二絞り連通路１５４ｂのそれぞれに対向する位置に同じ大きさで形成されている。

（ベーンモータの動作）
次に、上記したベーンモータの動作について図５および図６を参照して説明する。ここで、説明を容易にするために、図５および図６に示すベーン１３について、位相に応じて説明する場合には、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅとして説明する。まずは、図５を参照して、ロータ１２がカムリング１１に対して図５の左回りに回転する場合について説明する。この場合には、第一給排連通路１５２ａが高圧の流体を供給する流体供給装置に接続され、第二給排連通路１５２ｂが低圧の流体を排出する流体排出装置に接続される。

そうすると、第一ポート１５１ａが流体供給ポートとして機能し、高圧の流体を分割室２３に供給する。そうすると、第一ポート１５１ａの位相範囲に位置するベーン１３ｂは、当該ベーン１３ｂにより区画される分割室２３の容積が拡大する方向、すなわち図５の左回りに回転する。さらにベーン１３が左回りに回転すると、ベーン１３により区画される分割室２３は、第二ポート１５１ｂが形成されている位相範囲まで移動する。そうすると、当該分割室２３に収容されていた流体は、第二ポート１５１ｂから排出される。このようにして、ロータ１２に回転動力が発生する。このロータ１２の回転動力は、出力軸１７に伝達され、出力軸１７を回転させる。

このときの各ベーン１３の背圧について詳細に検討する。第一ポート１５１ａの位相範囲のほぼ中央に位置するベーン１３ｂの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ｂは、隣接する二つの分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給されている場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ｂである。当該ベーン１３ｂを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第一背圧ポート１５３ａの開口する位相に位置する。つまり、当該ベーン１３ｂに背圧を発生させるための背圧用流体の圧力は、流体供給装置が供給する高圧の流体の圧力となる。従って、当該ベーン１３ｂの背圧は、流体供給装置が供給する高圧の流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｂの背圧は、流体供給装置が供給する高圧の流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

第二ポート１５１ｂの位相範囲のほぼ中央に位置するベーン１３ｄの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ｄは、隣接する二つの分割室２３が第二ポート１５１ｂへ流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ｄである。当該ベーン１３ｄを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第三背圧ポート１５３ｃの開口する位相に位置する。つまり、当該ベーン１３ｄに背圧を発生させるための背圧用流体の圧力は、流体排出装置が排出する低圧（例えば大気圧）の流体の圧力となる。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、流体排出装置が排出する低圧の流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、流体排出装置が排出する低圧の流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

第一ポート１５１ａと第二ポート１５１ｂの位相範囲の周方向間に位置するベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅは、隣接する一方の分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給され、隣接する他方の分割室２３が第二ポート１５１ｂに流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅである。当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第二背圧ポート１５３ｂの開口する位相に位置する。ここで、第二背圧ポート１５３ｂは、第一背圧ポート１５３ａとの間に第一絞り連通路１５４ａを介在し、第三背圧ポート１５３ｃとの間に第二絞り連通路１５４ｂを介在している。従って、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力は、第一背圧ポート１５３ａに流体供給装置から供給される高圧の流体の圧力と、第三背圧ポート１５３ｃから流体排出装置へ排出する低圧の流体の圧力との中間圧力となる。従って、当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅの背圧は、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

このように、ベーン１３が第一ポート１５１ａの位相範囲から第二ポート１５１ｂの位相範囲まで移動する際に、ベーン１３の先端側が分割室２３における流体から受ける押し戻し力は、徐々に低下していく。そして、図５の各ベーン１３の白抜き矢印の長さにて示すように、ベーン１３の背圧も同様に、ベーン１３が第一ポート１５１ａの位相範囲から第二ポート１５１ｂの位相範囲まで移動する際に、徐々に低下していく。ただし、ベーン１３の背圧は、ベーン１３の先端側が受ける押し戻し力よりも僅かに大きい。

また、ベーン１３が、第二ポート１５１ｂの位相範囲から第一ポート１５１ａの位相範囲まで移動する際には、ベーン１３の先端側が分割室２３における流体から受ける押し戻し力は、徐々に高くなっていく。そして、図５の各ベーン１３の白抜き矢印の長さにて示すように、ベーン１３の背圧も同様に、ベーン１３が第二ポート１５１ｂの位相範囲から第一ポート１５１ａの位相範囲まで移動する際に、徐々に高くなっていく。ただし、ベーン１３の背圧は、ベーン１３の先端側が受ける押し戻し力よりも僅かに大きい。従って、ベーン１３がどの位相に位置する場合であっても、ベーン１３の先端がカムリング１１の内周カム面１１ａに押しつける力は、ほぼ一定とすることができる。つまり、ベーン１３の先端とカムリング１１の内周カム面１１ａとの摩擦力は、ほぼ一定となる。

さらに、ベーン１３の先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力より、各ベーン１３の背圧の方が僅かに高い。従って、ベーン１３の先端は、カムリング１１の内周カム面１１ａに確実に当接した状態を維持できる。つまり、ベーン１３の先端とカムリング１１の内周カム面１１ａとの摩擦力が、ゼロよりも大きな値でほぼ一定となる。

次に、図６を参照して、ロータ１２がカムリング１１に対して図６の右回りに回転する場合について説明する。この場合には、第二給排連通路１５２ｂが高圧の流体を供給する流体供給装置に接続され、第一給排連通路１５２ａが低圧の流体を排出する流体排出装置に接続される。この場合、上述した図５に示す場合に対して、第一ポート１５１ａと第二ポート１５１ｂとが逆になり、第一背圧ポート１５３ａと第三背圧ポート１５３ｃとが逆になる関係となる。この場合も、回転方向が逆転するのみで、上記と同様の効果を奏する。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態のベーン型回転装置としてベーンポンプに適用した場合について、図７を参照して説明する。ここで、ベーンポンプの構成は、上述したベーンモータに対して、流体供給装置が低圧の流体を供給し、流体排出装置が高圧の流体を排出し、出力軸１７が回転動力をロータ１２に入力する入力軸として機能する点が相違する。その他の構成は、共通する。

この場合の動作は、以下のとおりである。なお、図７においては、ロータ１２が図７の左回りに回転する場合を示している。そして、第一ポート１５１ａが流体供給ポートとして機能し、低圧の流体が分割室２３に供給される。そうすると、ロータ１２の左回りの回転に伴って、分割室２３の容積が小さくなるため、分割室２３に収容されている流体の圧力が高くなっていく。そして、高圧の流体が収容されている分割室２３が第二ポート１５１ｂの位相範囲に到達すると、高圧の流体は第二ポート１５１ｂを介して流体排出装置へ排出される。

このときの各ベーン１３の背圧について詳細に検討する。第一ポート１５１ａの位相範囲のほぼ中央に位置するベーン１３ｂの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ｂは、隣接する二つの分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給されている場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ｂである。当該ベーン１３ｂを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第一背圧ポート１５３ａの開口する位相に位置する。つまり、当該ベーン１３ｂに背圧を発生させるための背圧用流体の圧力は、流体供給装置が供給する低圧の流体の圧力となる。従って、当該ベーン１３ｂの背圧は、流体供給装置が供給する低圧の流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｂの背圧は、流体供給装置が供給する低圧の流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

第二ポート１５１ｂの位相範囲のほぼ中央に位置するベーン１３ｄの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ｄは、隣接する二つの分割室２３が第二ポート１５１ｂへ流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ｄである。当該ベーン１３ｄを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第三背圧ポート１５３ｃの開口する位相に位置する。つまり、当該ベーン１３ｄに背圧を発生させるための背圧用流体の圧力は、流体排出装置が排出する高圧の流体の圧力となる。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、流体排出装置が排出する高圧の流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、流体排出装置が排出する高圧の流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

第一ポート１５１ａと第二ポート１５１ｂの位相範囲の周方向間に位置するベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅの背圧は、以下のようになる。ここで、当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅは、隣接する一方の分割室２３が第一ポート１５１ａから流体を供給され、隣接する他方の分割室２３が第二ポート１５１ｂに流体を排出している場合の当該二つの分割室２３を区画するベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅである。当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅを収容する案内スリット状溝１２ａの溝底は、第二背圧ポート１５３ｂの開口する位相に位置する。ここで、第二背圧ポート１５３ｂは、第一背圧ポート１５３ａとの間に第一絞り連通路１５４ａを介在し、第三背圧ポート１５３ｃとの間に第二絞り連通路１５４ｂを介在している。従って、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力は、第一背圧ポート１５３ａに流体供給装置から供給される低圧の流体の圧力と、第三背圧ポート１５３ｃから流体排出装置へ排出する高圧の流体の圧力との中間圧力となる。従って、当該ベーン１３ａ，１３ｃ，１３ｅの背圧は、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力に、付勢ばね１４の付勢力を加算したものとなる。ここで、付勢ばね１４による付勢力は、流体の圧力に比べて十分に小さいものである。従って、当該ベーン１３ｄの背圧は、第二背圧ポート１５３ｂにおける流体の圧力に対して僅かに大きな圧力となる。

このように、ベーン１３が第一ポート１５１ａの位相範囲から第二ポート１５１ｂの位相範囲まで移動する際に、ベーン１３の先端側が分割室２３における流体から受ける押し戻し力は、徐々に高くなっていく。そして、図７の各ベーン１３の白抜き矢印の長さにて示すように、ベーン１３の背圧も同様に、ベーン１３が第一ポート１５１ａの位相範囲から第二ポート１５１ｂの位相範囲まで移動する際に、徐々に高くなっていく。ただし、ベーン１３の背圧は、ベーン１３の先端側が受ける押し戻し力よりも僅かに大きい。

また、ベーン１３が、第二ポート１５１ｂの位相範囲から第一ポート１５１ａの位相範囲まで移動する際には、ベーン１３の先端側が分割室２３における流体から受ける押し戻し力は、徐々に低下していく。そして、図７の各ベーン１３の白抜き矢印の長さにて示すように、ベーン１３の背圧も同様に、ベーン１３が第二ポート１５１ｂの位相範囲から第一ポート１５１ａの位相範囲まで移動する際に、徐々に低下していく。ただし、ベーン１３の背圧は、ベーン１３の先端側が受ける押し戻し力よりも僅かに大きい。従って、ベーン１３がどの位相に位置する場合であっても、ベーン１３の先端がカムリング１１の内周カム面１１ａに押しつける力は、ほぼ一定とすることができる。つまり、ベーン１３の先端とカムリング１１の内周カム面１１ａとの摩擦力は、ほぼ一定となる。

さらに、ベーン１３の先端側が受ける径方向内側へ押し戻される力より、各ベーン１３の背圧の方が僅かに高い。従って、ベーン１３の先端は、カムリング１１の内周カム面１１ａに確実に当接した状態を維持できる。つまり、ベーン１３の先端とカムリング１１の内周カム面１１ａとの摩擦力が、ゼロよりも大きな値でほぼ一定となる。

また、ロータ１２が図７の右回りに回転する場合には、第二給排連通路１５２ｂが低圧の流体を供給する流体供給装置に接続され、第一給排連通路１５２ａが高圧の流体を排出する流体排出装置に接続される。この場合、上述した図７に示す場合に対して、第一ポート１５１ａと第二ポート１５１ｂとが逆になり、第一背圧ポート１５３ａと第三背圧ポート１５３ｃとが逆になる関係となる。この場合も、回転方向が逆転するのみで、上記と同様の効果を奏する。

＜その他＞
上記実施形態において、付勢ばね１４を設けることにより、ベーン１３が受ける押し戻し力より、ベーン１３の背圧が僅かに大きくなるようにした。この構成の他に、第一背圧ポート１５３ａと第一給排連通路１５２ａとの間、および、第三背圧ポート１５３ｃと第二給排連通路１５２ｂとの間に、絞り連通路をそれぞれ設ける構成としてもよい。この場合にも、同様に、ベーン１３が受ける押し戻し力より、ベーン１３の背圧が僅かに大きくなるようにできる。また、上記実施形態におけるベーン型回転装置は、双方向に回転可能な構成として説明したが、一方向に回転可能な装置としても適用できる。

１１：カムリング、 １１ａ：内周カム面
１２：ロータ、 １２ａ：案内スリット状溝、 １３，１３ａ〜１３ｅ：ベーン
１５：第一サイドプレート、 １６：第二サイドプレート、 １７：出力軸
２１：ボルト、 ２３：分割室
１５１ａ：第一ポート、 １５１ｂ：第二ポート
１５２ａ：第一給排連通路、 １５２ｂ：第二給排連通路
１５３ａ：第一背圧ポート、 １５３ｂ：第二背圧ポート、 １５３ｃ：第三背圧ポート
１５４ａ：第一絞り連通路、 １５４ｂ：第二絞り連通路
１６１ａ：第一ポート、 １６１ｂ：第二ポート
１６３ａ：第一背圧ポート、 １６３ｂ：第二背圧ポート、 １６３ｃ：第三背圧ポート
１６４ａ：第一絞り連通路、 １６４ｂ：第二絞り連通路

Claims (4)

1. 内周面がカム形状に形成されたカムリングと、
   前記カムリングの内周側に回転可能に収容され、放射方向に延びるように且つ外周面に開口するように複数の案内スリット状溝が形成されたロータと、
   それぞれの前記案内スリット状溝内に摺動可能に収容され、前記ロータの外周面に対して放射方向に進退自在に設けられ、前記カムリングの内周面に当接することにより前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間を周方向に複数の分割室に区画する複数のベーンと、
   前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間に流体を供給する流体供給ポートと、
   前記流体供給ポートに対して周方向に異なる位置に形成され、前記カムリングと前記ロータとの径方向隙間の流体を排出する流体排出ポートと、
   隣接する二つの前記分割室が前記流体供給ポートから流体を供給されている場合の当該二つの前記分割室を区画する供給側の前記ベーンの背圧と、隣接する二つの前記分割室が前記流体排出ポートへ流体を排出している場合の当該二つの前記分割室を区画する排出側の前記ベーンの背圧と、隣接する一方の前記分割室が前記流体供給ポートから流体を供給され他方の前記分割室が前記流体排出ポートに流体を排出している場合の当該二つの前記分割室を区画する中間の前記ベーンの背圧とをそれぞれ異なる圧力とするベーン背圧調整手段と、
   を備えることを特徴とするベーン型回転装置。
2. 請求項１において、
   前記背圧調整手段は、
   それぞれの前記案内スリット状溝の溝底に前記ベーンの背圧を発生させるための背圧用流体を供給する複数の背圧ポートと、
   隣接する前記背圧ポートの間を絞りにより連通する絞り連通路と、
   を備え、
   隣接する前記背圧ポートの一方に供給される背圧用流体は、前記絞り連通路を介して隣接する前記背圧ポートの他方に供給されることを特徴とするベーン型回転装置。
3. 請求項２において、
   前記背圧ポートは、前記供給側のベーン、前記排出側のベーンおよび前記中間のベーンが収容されたそれぞれの前記案内スリット状溝の溝底に前記背圧用流体をそれぞれ供給する供給側、排出側、中間の背圧ポートを備え、
   前記絞り連通路は、前記供給側の背圧ポートと前記中間の背圧ポートとを絞りにより連通する供給側絞り連通路と、前記中間の背圧ポートと前記排出側の背圧ポートとを絞りにより連通する排出側絞り連通路とを備え、
   前記供給側の背圧ポートは、前記流体供給ポートに接続され、
   前記排出側の背圧ポートは、前記流体排出ポートに接続され、
   前記中間の背圧ポートにおける前記背圧用流体は、前記供給側の背圧ポートおよび前記供給側絞り連通路を介して供給され、前記排出側の背圧ポートおよび前記排出側絞り連通路を介して排出されることを特徴とするベーン型回転装置。
4. 請求項３において、
   前記背圧調整手段は、前記供給側の背圧ポートにおける前記背圧用流体の圧力を、前記流体供給ポートにおける流体の圧力より高くし、且つ、前記排出側の背圧ポートにおける前記背圧用流体の圧力を、前記流体排出ポートにおける流体の圧力より高くすることを特徴とするベーン型回転装置。

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