JP2013256921A - トロコイド容積型移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸込ポートと吐出ポートを減少させる。
【解決手段】ポンプ室３０を形成したケーシング１１と、ポンプ室３０内に配置されたロータ２７と、ケーシング１１に回転自在に支持された回転軸２１と、回転軸２１に偏芯して支持されてロータ２７を回転自在に支持するクランクピン２３とを備えており、ロータ２７の前端面にはポンプ室３０の前面に開設された吸込ポート３１に連通する吸込穴３２と、内端が吸込穴３２に連通し外端がポンプ室３０に連通する複数の吸込溝３３とをそれぞれ形成し、ロータの後端面には内端がケーシング１１に開設された吐出ポート３５に連通し外端がポンプ室３０に連通する複数の吐出溝３４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トロコイド容積型移送装置に関し、例えば、自動車等の車両に搭載されるコンプレッサや真空ポンプや油圧ポンプ等に利用して有効なものに関する。

従来のトロコイド容積型移送装置として特許文献１および特許文献２に開示されたものがある。このトロコイド容積型移送装置は、ポンプ室を形成したケーシングと、前記ポンプ室内に配置されたロータと、前記ポンプ室に回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に偏芯して支持されて前記ロータを回転自在に支持するクランクピンと、を備えており、前記ポンプ室の内形が前記クランクピンと平行のハイポトロコイド曲線によって形成され、前記ロータの外形が前記ポンプ室内形のハイポトロコイド曲線の内包絡線で形成されており、吸込ポートおよび吐出ポートがそれぞれ複数個宛設けられている。

特開平５−２０２８７３号公報 特開平６−２４９１７３号公報

従来のトロコイド容積型移送装置においては、吸込ポートおよび吐出ポートが複数個設けられているので、構造および加工が複雑になるという問題点があった。

本発明の目的は、構造および加工を簡素化することができるトロコイド容積型移送装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
ポンプ室を形成したケーシングと、前記ポンプ室内に配置されたロータと、前記ケーシングに回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に偏芯して支持されて前記ロータを回転自在に支持するクランクピンと、を備えており、前記ポンプ室の内形が前記クランクピンと平行のハイポトロコイド曲線によって形成され、前記ロータの外形が前記ポンプ室内形のハイポトロコイド曲線の内包絡線で形成されているトロコイド容積型移送装置であって、
前記ロータの一端面には、前記ポンプ室の一端面に開設された吸込ポートに連通する吸込穴と、内端が前記吸込穴に連通し、外端が前記ポンプ室に連通する複数の吸込溝と、がそれぞれ形成されており、
前記ロータの他端面には、内端が前記ケーシングに開設された吐出ポートに連通し、外端が前記ポンプ室に連通する複数本の吐出溝が、形成されている、
ことを特徴とするトロコイド容積型移送装置。

前記した手段によれば、吸込ポートおよび吐出ポートをそれぞれ１個宛に低減することができるので、構造および加工を簡素化することができる。

本発明の一実施形態を示しており、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は正面断面図である。 作用を説明する模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。

図１に示されているように、本実施形態に係るトロコイド容積型移送装置１０のケーシング１１は、センタプレート１２とセンタプレート１２の両側（以下、前側および後側とする）にそれぞれ配置されたフロントプレート１３およびリアプレート１４とを備えており、センタプレート１２とフロントプレート１３とリアプレート１４とは重ね合わされた状態で、複数本のボルト１５によって締結されている。

リアプレート１４には軸受収容室１６とディスク収容室１７とスラストプレート収容室１８とが設けられている。軸受収容室１６はリアプレート１４の後端面に後方に突出するように膨出成形されており、軸受収容室１６内にはフロントベアリング１９とリアベアリング２０とが収納されている。フロントベアリング１９とリアベアリング２０とは電動モータ（図示せず）によって回転される回転軸２１を回転自在に支持している。

回転軸２１の前端にはディスク２２が偏心して直角に固定されており、ディスク２２はディスク収容室１７内に偏心回転し得るように収容されている。ディスク２２の前端面にはクランクピン２３が回転軸２１と偏心して直角に固定されている。

スラストプレート収容室１８は回転軸２１と同心円に形成されており、スラストプレート収容室内１８には円板形状のスラストプレート２４が収容されている。スラストプレート２４はディスク２２とクランクピン２３との偏心回転を許容するようになっている。

クランクピン２３にはベアリング２５およびピストンとしてのロータ２７が回転自在に支持されている。ロータ２７は前後方向から見て略楕円形のシリンダ形状に形成されており、中心がクランクピン２３によって支持されている。ロータ２７の外形を定めている曲面は、回転軸２１から偏心量Ｅの位置でクランクピン２３を公転させた時の内包絡線で輪郭が形成されている。ロータ２７の楕円形長軸上の一対の側面には頂点シール２９、２９がそれぞれ配置されており、両頂点シール２９、２９はポンプ室３０の内周面を摺動するようになっている。

ケーシング１１には前後方向から見て略三角形の孔形状のポンプ室３０が形成されている。ポンプ室３０の内形を定めている曲面は、クランクピン２３と平行であるハイポトロコイド曲線によって形成されている。ポンプ室３０には三つの独立した圧力室Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃがロータ２７によって画成されるようになっており、三つの圧力室Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃはロータ２７のポンプ室３０内での遊星運動に従ってそれぞれ圧縮と膨張とを繰り返すようになっている。

フロントプレート１３の中央には吸込ポート３１が開設されており、ロータ２７の前端面の中央には吸込穴３２が吸込ポート３１に連通するように没設されている。ロータ２７の前端面における一対の頂点シール２９、２９の片側には、一対の吸込溝３３ａ、３３ｂが径方向にそれぞれ没設されており、一対の吸込溝３３ａ、３３ｂは吸込穴３２とポンプ室３０とを連通させるように形成されている。

ロータ２７後端面における一対の頂点シール２９、２９の片側には、一対の吐出溝３４ａ、３４ｂが径方向にそれぞれ没設されている。一対の吐出溝３４ａ、３４ｂは外側端がポンプ室３０に開口しており、内側端がリアプレート１４にディスク収容室１７に連通するように開設された吐出ポート３５にスラストプレート２４のクリアランスおよびディスク収容室１７を経由して連通している。

次に、トロコイド容積型移送装置１０の作用をエアコンプレッサとして使用する場合を例にして、図２に即して説明する。

回転軸２１が図１（ｂ）において反時計回り方向に回転すると、図２に示されているように、ロータ２７が時計回り方向に遊星運動（自転および公転）しながらポンプ室３０の内周面を転動して行くので、ポンプ室３０の三つの圧力室Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃはそれぞれ圧縮と膨張とを繰り返す。この圧縮と膨張とに伴って、エアは吸込ポート３１→吸込穴３２→吸込溝３３ａ、３3 ｂ→各圧力室Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ→吐出溝３４ａ、３４ｂ→吐出ポート３５と流れ、例えば、エアタンク（図示せず）に供給される。

すなわち、図２において、回転軸２１が反時計回り方向に回転して３６０°（０°）の位置から２０°の方向に回転すると、圧力室Ｖｂ、Ｖｃは膨張して行くとともに、圧力室Ｖａは圧縮することによって、エアが圧力室Ｖｂ、Ｖｃに吸込溝３３ａ、３３ｂから吸い込まれ、圧力室Ｖａから吐出溝３４ｂを介して排出されて行く。このとき、吐出溝３４ａは頂点シール２９およびロータ２７の外周部とポンプ室３０の内周部との接線によって閉じられているため、圧力室Ｖｃから吐出溝３４ａへエアが排出されることはない。

さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転して６０°の位置に達すると、圧力室Ｖｃの容積は最大となり、吸込溝３３ｂからのエアの吸い込みを停止する。回転軸２１がさらに回転して６０°の位置を通過すると、吐出溝３４ａと圧力室Ｖｃが連通するとともに、圧力室Ｖｃは圧縮に転じ、圧力室Ｖｃ内のエアは排出されて行く。このとき、吸入溝３３ｂは頂点シール２９およびロータ２７の外周部とポンプ室３０の内周部との接線によって閉じられる。同時に、圧力室Ｖｂは膨張を継続してエアの吸い込みを継続し、圧力室Ｖａの容積は圧縮して行きエアの排出を継続する。

さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転して１２０°の位置に達すると、圧力室Ｖａの容積は最小となり、エアの排出を停止する。回転軸２１がさらに回転して１２０°の位置を通過すると、吐出溝３４ｂが閉じられるとともに、吸込溝３３ｂと圧力室Ｖａが連通し、圧力室Ｖａは膨張に転じ、圧力室Ｖａに吸込溝３３ｂからエアが吸い込まれる。同時に、圧力室Ｖｂは膨張を継続してエアの吸い込みを継続し、圧力室Ｖｃは圧縮して行きエアの排出を継続する。

さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転して１８０°の位置に達すると、圧力室Ｖｂの容積は最大となり、吸込溝３３ａからのエアの吸い込みを停止する。回転軸２１がさらに回転して１８０°の位置を通過すると、吐出溝３４ｂと圧力室Ｖｂが連通するとともに、圧力室Ｖｂは圧縮に転じ、圧力室Ｖｂ内のエアは排出されて行く。このとき、吸入溝３３ａは頂点シール２９およびロータ２７の外周部とポンプ室３０の内周部の接線によって閉じられる。同時に、圧力室Ｖａは膨張を継続し、圧力室Ｖｃは圧縮して行きエアの排出を継続する。

さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転して２４０°の位置に達すると、圧力室Ｖｃの容積は最小となり、エアの排出を停止する。回転軸２１がさらに回転して２４０°の位置を通過すると、吐出溝３４ａが閉じられるとともに、吸込溝３３ａと圧力室Ｖｃが連通し、圧力室Ｖｃは膨張に転じ、圧力室Ｖｃに吸込溝３３ａからエアが吸い込まれる。同時に、圧力室Ｖａは膨張を継続してエアの吸い込みを継続し、圧力室Ｖｂは圧縮して行きエアの排出を継続する。

さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転して３００°の位置に達すると、圧力室Ｖａの容積は最大となり、吸込溝３３ｂからのエアの吸い込みを停止する。回転軸２１がさらに回転して３００°の位置を通過すると、吐出溝３４a と圧力室Ｖａが連通するとともに、圧力室Ｖａは圧縮に転じ圧力室Ｖａ内のエアは排出されて行く。このとき、吸入溝３３ｂは頂点シール２９およびロータ２７の外周部とポンプ室３０の内周部との接線によって閉じられる。同時に、圧力室Ｖｃは膨張を継続してエアの吸い込みを継続し、圧力室Ｖｂは圧縮して行きエアの排出を継続する。さらに、回転軸２１が反時計回り方向に回転すると、３６０°（０°）の位置に戻る。
以上の作動を繰り返すことにより、吐出ポート３５からエアタンク（図示せず）へエアを供給して行く。

前記実施形態によれば、次の効果が得られる。

1) 吸込ポートおよび吐出ポートの数を最少限に減らすことができるので、トロコイド容積型移送装置のコストを低減することができる。

2) 吸込弁および吐出弁を省略することができるので、トロコイド容積型移送装置のコストをより一層低減することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

回転軸２１は時計回り方向に回転させてもよい。この場合、ローター２７の回転方向は反時計周り方向となり、吐出ポート３５は吸込ポートとなり、吸込ポート３１は吐出ポートとなる。

頂点シールは省略してもよい。

ロータは電動モータによって直接駆動するに限らず、伝導装置や減速装置等を介して駆動してもよいし、油圧モータ等によって駆動してもよい。

前記実施形態ではエアコンプレッサとして使用される場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の空圧ポンプまたは液圧ポンプに使用されるトロコイド容積型移送装置全般に適用することができる。

１０…トロコイド容積型移送装置、１１…ケーシング、１２…センタプレート、１３…フロントプレート、１４…リアプレート、１５…ボルト、１６…軸受収容室、１７…ディスク収容室、１８…スラストプレート収容シール室、１９…フロントベアリング、２０…リアベアリング、２１…回転軸、２２…ディスク、２３…クランクピン、２４…スラストプレート、２５…ベアリング、２７…ロータ（ピストン）、２９…頂点シール、３０…ポンプ室、３１…吸込ポート、３２…吸込穴、３３ａ、３３ｂ…吸込溝、３４ａ、３４ｂ…吐出溝、３５…吐出ポート。

Claims (3)

1. ポンプ室を形成したケーシングと、前記ポンプ室内に配置されたロータと、前記ケーシングに回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に偏芯して支持されて前記ロータを回転自在に支持するクランクピンと、を備えており、前記ポンプ室の内形が前記クランクピンと平行のハイポトロコイド曲線によって形成され、前記ロータの外形が前記ポンプ室内形のハイポトロコイド曲線の内包絡線で形成されているトロコイド容積型移送装置であって、
   前記ロータの一端面には、前記ポンプ室の一端面に開設された吸込ポートに連通する吸込穴と、内端が前記吸込穴に連通し、外端が前記ポンプ室に連通する複数の吸込溝と、がそれぞれ形成されており、
   前記ロータの他端面には、内端が前記ケーシングに開設された吐出ポートに連通し、外端が前記ポンプ室に連通する複数本の吐出溝が、形成されている、
   ことを特徴とするトロコイド容積型移送装置。
2. 前記ロータの複数の頂点には、前記ポンプ室内周面に摺接する頂点シールがそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載のトロコイド容積型移送装置。
3. 前記吸込溝および前記吐出溝が前記頂点シールの両脇にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２に記載のトロコイド容積型移送装置。

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