JP2015535056A - Vane pump and method of operating the same - Google Patents

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Abstract

ハウジング21と、取り付けられた軸22を軸中心線の周りで回転させるように配置された第1のモータ23と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子24と、表面29及び部材軸線を有する部材28とを含むベーン・ポンプ20。部材は、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって、軸中心線に対して移動可能である。ベーン32が、各回転子スロット内に可動に取り付けられており、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有する。ベーンは、回転子及び表面と共に複数のチャンバ33A〜33Fを画定する。チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する。第2のモータ31が、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置される。部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体がポート間で第1の方向に流れることが可能になり、また部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。A housing 21, a first motor 23 arranged to rotate an attached shaft 22 about an axis centerline, a rotor 24 attached to rotate with the shaft, a surface 29 and a member axis. A vane pump 20 including a member 28 having the same. The member is movable relative to the axial centerline over an allowable range of motion including components on both sides of the zero position. A vane 32 is movably mounted within each rotor slot and has a distal end positioned to engage the member surface. The vane defines a plurality of chambers 33A-33F along with the rotor and the surface. The individual volume of the chamber varies depending on the relative position between the rotor and the surface. A second motor 31 is operably disposed to selectively move the member over the allowable range of motion relative to the axis centerline. Moving the member in one direction along the range of motion away from the zero position allows fluid to flow in the first direction between the ports, and the member from the zero position along the range of motion. Moving away from each other in the opposite direction allows fluid to flow in the opposite direction between the ports.

Description

本発明は、一般にベーン・ポンプに関し、より詳細には、改良された積み重ね可能なオーバセンタ・ベーン・ポンプ、及びその動作方法に関する。   The present invention relates generally to vane pumps, and more particularly to an improved stackable overcenter vane pump and method of operation.

当然ながら、ベーン・ポンプは知られている。これらのデバイスは、一般に、本体又は部材の空洞内で回転するように取り付けられた回転子を有する。円周方向に離間された複数のスロットが、回転子の外表面から回転子内へ放射状に延在する。ベーンが、各スロット内に取り付けられ、且つ、空洞を画定する部材壁の一部分と係合するように動作可能に配置された遠位端部を有する。多くの場合、ベーンは、回転子が回転するときに遠心力により回転子から外方に移動するように付勢される。これらのベーンは、回転子及び部材と共に、流体入口と流体出口との間に円周方向に離間された一連のチャンバを画定する。これらのチャンバの容積は、回転子が部材内で回転するにつれて、回転方向に応じて徐々に増大又は減少する。これらのチャンバは、流体入口から流体出口まで流体を運ぶ。そのようなベーン・モータの実例が、米国特許第4,619,594号、米国特許第5,037,283号、及び米国特許第6,763,797号において典型的に示され且つ説明されている。   Of course, vane pumps are known. These devices generally have a rotor mounted for rotation within a body or member cavity. A plurality of circumferentially spaced slots extend radially from the outer surface of the rotor into the rotor. A vane has a distal end mounted in each slot and operably disposed to engage a portion of the member wall defining the cavity. In many cases, the vanes are biased to move outward from the rotor by centrifugal force as the rotor rotates. These vanes, together with the rotor and members, define a series of chambers spaced circumferentially between the fluid inlet and the fluid outlet. The volume of these chambers gradually increases or decreases depending on the direction of rotation as the rotor rotates within the member. These chambers carry fluid from the fluid inlet to the fluid outlet. Examples of such vane motors are typically shown and described in US Pat. No. 4,619,594, US Pat. No. 5,037,283, and US Pat. No. 6,763,797. Yes.

しかし、そのような従来技術のベーン・ポンプでは、ポンプを通過する流体の方向を変更するには、回転子の回転方向を逆にすることが通常必要とされる。   However, in such prior art vane pumps it is usually necessary to reverse the direction of rotation of the rotor to change the direction of fluid passing through the pump.

米国特許第4,619,594号U.S. Pat. No. 4,619,594 米国特許第5,037,283号US Pat. No. 5,037,283 米国特許第6,763,797号US Pat. No. 6,763,797

したがって、回転子の回転方向を変更することなしにポンプを流れる流体の方向を逆にすることを可能とする、改良されたベーン・ポンプを提供することが望ましいはずである。   Accordingly, it would be desirable to provide an improved vane pump that allows the direction of fluid flowing through the pump to be reversed without changing the direction of rotation of the rotor.

開示された実施例の対応する部品、部分、又は表面について、単に例示のためであり限定を目的とせずに括弧付き参照符号を用いて、本発明は、概して、改良されたベーン・ポンプを提供する。   Using parenthesized reference signs for the corresponding parts, portions, or surfaces of the disclosed embodiments for purposes of illustration only and not for purposes of limitation, the present invention generally provides an improved vane pump To do.

1つの形態では、改良されたベーン・ポンプ(20)は、ハウジング(21)と、軸中心線(y−y)を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸(22)と、軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータ(23)と、軸と共に回転するように取り付けられ、円周方向に離間された複数のスロット(26)を有する回転子(24)と、表面(29)及び部材軸線(y−y)を有し、ゼロ位置(「0」)の両側に成分(「−1」、「+1」)を含む許容可動域(30)にわたって軸中心線に対して移動可能である部材(28)であって、部材軸線(y−y)は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線(y−y)と一致する、部材(28)と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と密閉的且つ拭仏的(wipingly)に係合するように配置された遠位端部を有するベーン(32)であって、回転子及び表面と共に複数のチャンバ(33A〜33F)を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路(34、34)を有する、ベーン(32)と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータ(31)とを含み、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がポート間で第1の方向に流れることが可能になり、また、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。 In one form, the improved vane pump (20) includes a housing (21) and a shaft (22) having a shaft centerline (y 1 -y 1 ) and attached to the housing for rotation thereabout. ), A first motor (23) operably arranged to selectively rotate the shaft, and a plurality of circumferentially spaced slots (26) mounted to rotate with the shaft. Having rotor (24), surface (29) and member axis (y 2 -y 2 ), including components (“−1”, “+1”) on both sides of zero position (“0”) a member which is movable relative to the shaft axis over the range of motion (30) (28), member axis (y 2 -y 2), the shaft axis when the member is in the zero position (y 1 -y 1 ) Alignable with member (28) and movable in each rotor slot A vane (32) having a distal end attached and arranged to sealingly and wipingly engage the member surface, and a plurality of chambers (33A-33) together with the rotor and the surface 33F), the individual volume of the chamber varies depending on the relative position between the rotor and the surface, and the housing communicates with two of the chambers depending on the angular position of the rotor relative to the housing Vane (32) having two fluid passages (34, 34) operably arranged in such a manner and operatively arranged to selectively move the member relative to the axial centerline over an allowable range of motion. The second motor (31), and the member moves in one direction along the range of motion away from the zero position, thereby allowing fluid to flow in the first direction between the ports. Further, by member moves in the opposite direction away from the zero position along the range of motion, allowing fluid to flow in the opposite direction between the ports.

改良されたポンプは、第2のモータの湿式部分(55)を第2のモータの乾式部分(56)から分離する境界シール(54)をさらに含むことができる。第2のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分(58)と、シールの他方の側に配置された他方の部分(59)とを有することができる。一方の部分は、永久磁石(58)を含むことができ、他方の部分は、コイル(59)を含むことができる。   The improved pump may further include a boundary seal (54) that separates the wet portion (55) of the second motor from the dry portion (56) of the second motor. The second motor can have one part (58) located on one side of the seal and the other part (59) located on the other side of the seal. One part can include a permanent magnet (58) and the other part can include a coil (59).

部材は、ハウジングに取り付けられ得る。   The member can be attached to the housing.

1つの形態では、部材は、フレクシャ部材(40)によりハウジングに取り付けられ得る。   In one form, the member may be attached to the housing by a flexure member (40).

部材の可動域は、弓形、線形、又は回転的なものとされ得る。   The range of motion of the member can be arcuate, linear, or rotational.

弾性部材(41)が、部材を付勢してゼロ位置に近づけさせるためにハウジングと部材との間で作用するように配置され得る。   An elastic member (41) may be arranged to act between the housing and the member to urge the member closer to the zero position.

別の形態では、改良されたベーン・ポンプ(20)は、ハウジング(21)と、軸中心線(y−y)を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸と、ハウジングに取り付けられ且つ軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータ(23)と、軸と共に回転するように軸に沿って離間された位置に取り付けられた複数の回転子(図1中の24、図5中の51)であって、そのそれぞれが円周方向に離間されたスロット(26)を有する回転子と、表面(57)及び部材軸線(y−y)をそれぞれが有する複数の部材(28)であって、各部材が、回転子のうちのそれぞれ1つに関連付けられ、且つ、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域(図1中の30)にわたって軸中心線に対して移動可能であり、各部材軸線は、関連する部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材(28)と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ、関連する部材の表面と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するベーン(26)であって、関連する回転子及び表面と共に、複数のチャンバ(図1中の33A〜33F、図6中の62A〜62F)を画定し、チャンバの個々の容積は、関連する回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じて各部材につきチャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路(34、34)を有する、ベーン(26)と、関連する部材をその許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された複数の第2のモータ(31)とを含むことができ、各部材がその部材の可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がその部材のポート間で第1の方向に流れることが可能になり、各部材がその部材の可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がその部材のポート間で反対方向に流れることが可能になる。 In another form, an improved vane pump (20) comprises a housing (21) and a shaft having an axial centerline (y 1 -y 1 ) and attached to the housing for rotation thereabout. A first motor (23) attached to the housing and operatively arranged to selectively rotate the shaft, and a plurality of rotations mounted at spaced locations along the shaft to rotate with the shaft A rotor (24 in FIG. 1, 51 in FIG. 5) each having a circumferentially spaced slot (26), a surface (57) and a member axis (y 2 -y) 2 ) a plurality of members (28) each having an allowable range of motion (in FIG. 1), each member being associated with a respective one of the rotors and including components on both sides of the zero position. 30) over the axis centerline Each member axis coincides with the axis centerline when the associated member is in the zero position, and a member (28) movably mounted in each rotor slot and associated with the surface of the associated member A vane (26) having a distal end arranged for hermetically and wiped engagement, with an associated rotor and surface, a plurality of chambers (33A-33F in FIG. 62A-62F), and the individual volumes of the chambers vary depending on the relative position between the associated rotor and the surface, and the housing varies with the angular position of the rotor relative to the housing. A vane (26) having two fluid passages (34, 34) operatively arranged to communicate with two of the chambers per member and the associated member over its allowable range of motion relative to the axial centerline Selective A plurality of second motors (31) operably arranged to move in a direction, each member moving in one direction along the range of motion of the member away from the zero position Allows fluid to flow in the first direction between the port of the member, and each member moves in the opposite direction along its range of motion away from the zero position so that the fluid It is possible to flow in opposite directions between the ports of the member.

部材は、軸に沿って軸方向に離間された位置において積み重ねられ得る。   The members can be stacked at axially spaced locations along the axis.

各部材の流体出力は、独立して制御可能とされ得る。   The fluid output of each member can be independently controllable.

改良されたポンプは、複数の境界シール(54)をさらに含み得る。各境界シールは、関連する第2のモータの湿式部分(55)を、その関連する第2のモータの乾式部分(56)から分離し得る。各第2のモータは、関連するシールの一方の側に配置された一方の部分を有することができ、また、その関連するシールの他方の側に配置された他方の部分を有することができる。一方の部分は永久磁石(58)を含むことができ、他方の部分はコイル(59)を含むことができる。   The improved pump may further include a plurality of boundary seals (54). Each boundary seal may separate the wet portion (55) of the associated second motor from the dry portion (56) of its associated second motor. Each second motor can have one portion disposed on one side of the associated seal and can have the other portion disposed on the other side of the associated seal. One part can include a permanent magnet (58) and the other part can include a coil (59).

各部材は、フレクシャ部材(40)によりハウジングに取り付けられ得る。   Each member may be attached to the housing by a flexure member (40).

各部材の可動域は、弓形、線形、又は回転的なものとされ得る。   The range of motion of each member can be arcuate, linear, or rotational.

ポンプは、部材を付勢してゼロ位置に近づけさせるためにハウジングと各部材との間で作用する弾性部材(41)を、さらに含み得る。   The pump may further include an elastic member (41) that acts between the housing and each member to bias the member closer to the zero position.

第3の形態では、改良されたベーン・ポンプ(20)は、ハウジング(21)と、軸中心線(y−y)を有しその周りで回転するようにハウジングに取り付けられた軸(22)と、軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータ(23)と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロット(26)を有する回転子と、回転子に面するように配置された表面(29)、及び部材軸線(y−y)を有し、ゼロ位置(「0」)の両側に成分(「−1」、「+1」)を含む許容可動域(30)にわたって軸中心線に対して移動可能である部材(28)であって、部材軸線は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材(28)と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーン(30)と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータ(31)とを含むことができ、ベーンは、回転子及び表面と共に、複数のチャンバ(33A〜33F)を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化し、ハウジングは、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路(34、34)を有し、通路間での流れの方向は、軸中心線(y−y)に対する部材軸線(y−y)の位置に応じたものである。 In a third configuration, the improved vane pump (20) has a housing (21) and a shaft (having a shaft centerline (y 1 -y 1 ) attached to the housing for rotation about the shaft ( 22), a first motor (23) operably arranged to selectively rotate the shaft, and a rotor mounted for rotation with the shaft, spaced circumferentially A rotor having a plurality of slots (26), a surface (29) arranged to face the rotor, and a member axis (y 2 -y 2 ), on both sides of the zero position (“0”) A member (28) that is movable with respect to the axial center line over an allowable range of motion (30) including the components ("-1", "+1") in the component axis when the member is in the zero position In the rotor slot, with the member (28) coinciding with the axial centerline A vane (30) movably mounted and having a distal end disposed to engage the member surface and operable to selectively move the member relative to the axial centerline over an allowable range of motion. And a second motor (31) disposed on the rotor, the vane, together with the rotor and the surface, define a plurality of chambers (33A-33F), the individual volumes of the chambers being the rotor and the surface Two fluid passages (34, 34) that are operatively arranged to communicate with two of the chambers depending on the angular position of the rotor relative to the housing. The flow direction between the passages depends on the position of the member axis (y 2 -y 2 ) with respect to the axis center line (y 1 -y 1 ).

通路間での流体流れの方向は、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動されたときには一方の方向とされ、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動されたときには反対方向とされ得る。   The direction of fluid flow between the passages is one direction when the member is moved in one direction along the range of motion and away from the zero position, and is opposite to the member away from the zero position along the range of motion. When moved in the direction, it can be in the opposite direction.

ポンプは、第2のモータの湿式部分(55)を第2のモータの乾式部分(56)から分離する境界シール(54)をさらに含み得る。第2のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分を有することができ、また、シールの他方の側に配置された他方の部分を有することができる。一方の部分は、永久磁石(58)を含むことができ、他方の部分は、コイル(59)を含むことができる。   The pump may further include a boundary seal (54) that separates the wet portion (55) of the second motor from the dry portion (56) of the second motor. The second motor can have one portion disposed on one side of the seal and can have the other portion disposed on the other side of the seal. One part can include a permanent magnet (58) and the other part can include a coil (59).

第4の形態では、改良されたベーン・ポンプ(図1中の20、図5中の50)は、軸中心線(y−y)を有しその周りで回転するように取り付けられた軸(22)と、軸を軸中心線の周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータ(23)と、軸と共に回転するように取り付けられた回転子(24)であって、円周方向に離間された複数のスロット(26)を有する回転子(24)と、表面(29)及び部材軸線(y−y)を有し、ゼロ位置(即ち、位置「0」)の両側に成分(即ち、それぞれ位置「−1」及び「+1」)を含む許容可動域(30)にわたって軸中心線に対して移動可能である部材(28)であって、部材軸線は、部材がゼロ位置にあるときには軸中心線と一致する、部材(28)と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するベーン(32)であって、回転子及び表面と共に、複数のチャンバ(33A〜33F)を画定し、チャンバの個々の容積は、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーン(32)と、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータと、第2のモータの湿式部分(55)を第2のモータの乾式部分(56)から分離する境界シール(54)とを含むことができ、第2のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分(58)と、シールの他方の側に配置された他方の部分(59)とを有する。 In the fourth configuration, an improved vane pump (20 in FIG. 1, 50 in FIG. 5) has an axial centerline (y 1 -y 1 ) and is mounted to rotate about it. A shaft (22), a first motor (23) operatively arranged to selectively rotate the shaft about an axis centerline, and a rotor (24) mounted to rotate with the shaft A rotor (24) having a plurality of circumferentially spaced slots (26), a surface (29) and a member axis (y 2 -y 2 ) and having a zero position (ie position A member (28) movable relative to the axial centerline over an allowable range of motion (30) including components (i.e. positions "-1" and "+1" respectively) on both sides of "0"), The axis coincides with the axis center line when the member is in the zero position; A vane (32) movably mounted within a rotor slot and having a distal end disposed in sealing and wiping engagement with a member surface, with a plurality of rotors and surfaces, The chambers (33A-33F), the individual volumes of the chambers vary depending on the relative position between the rotor and the surface, the vane (32) and the member on the axial centerline over the allowable range of motion. A second motor operably positioned for selective movement relative to the second motor and a boundary seal (54) separating the wet portion (55) of the second motor from the dry portion (56) of the second motor. The second motor has one portion (58) disposed on one side of the seal and the other portion (59) disposed on the other side of the seal.

一方の部分は、永久磁石(58)を含むことができ、他方の部分は、コイル(59)を含むことができる。   One part can include a permanent magnet (58) and the other part can include a coil (59).

また、ハウジング(21)と、回転子軸線(y−y)を有し且つハウジングに回転可能に取り付けられた回転子(24)であって、円周方向に離間された複数のスロット(26)を有する回転子(24)と、回転子に面するように配置された表面(29)、及び部材軸線(y−y)を有する部材(28)であって、許容可動域(30)にわたって回転子軸線に対して移動可能であり、部材がゼロ位置にあるときには部材軸線(y−y)が回転子軸線(y−y)と一致する部材(28)と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーン(32)とを含み、ベーンが、回転子及び表面と共に複数のチャンバ(33A〜33F)を画定し、チャンバの個々の容積が、回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーン・ポンプの改善された作動方法であって、回転子を回転子軸線の周りで1つの角度方向に回転されるステップと、部材を回転子に対して選択的に移動させるステップと、回転子及び部材の軸線同士の位置を変更することなどによりポート間での流体流れの方向を変化させるステップとを含む方法が提供される。 A rotor (24) having a housing (21) and a rotor axis (y 1 -y 1 ) and rotatably attached to the housing, wherein a plurality of circumferentially spaced slots ( a rotor (24) having a 26), the surface (29 arranged to face the rotor), and a member (28) having member axis a (y 2 -y 2), the allowable range of motion ( is movable relative to the rotor axis over 30), member axis when the member is in the zero position (member y 2 -y 2) coincides with the rotor axis (y 1 -y 1) (28), A vane (32) movably mounted within each rotor slot and having a distal end disposed to engage the member surface, wherein the vane together with the rotor and the surface includes a plurality of chambers (33A). ~ 33F), the chamber pieces An improved method of operating a vane pump in which the volume varies depending on the relative position between the rotor and the surface, wherein the rotor is rotated around the rotor axis in one angular direction. A step of selectively moving the member relative to the rotor, and changing a direction of fluid flow between the ports, such as by changing a position between the axes of the rotor and the member. Is provided.

この方法は、回転子及び部材の軸線同士の位置を変更することによりポート間での流体流れの大きさを変化させるステップをさらに含み得る。   The method may further include changing the magnitude of fluid flow between the ports by changing the position of the rotor and member axes.

回転子及び部材の軸線同士の位置は、部材を回転子に対して移動させることによって変更され得る。   The position of the rotor and member axes can be changed by moving the member relative to the rotor.

したがって本発明の一般的な目的は、改良されたベーン・ポンプを提供することである。   Accordingly, it is a general object of the present invention to provide an improved vane pump.

他の目的は、複数の積み重ね可能なポンプ要素を有する、改良されたベーン・ポンプを提供することである。   Another object is to provide an improved vane pump having a plurality of stackable pump elements.

他の目的は、互いに独立して制御され得る複数の積み重ね可能なポンプ要素を有する、改良されたベーン・ポンプを提供することである。   Another object is to provide an improved vane pump having a plurality of stackable pump elements that can be controlled independently of each other.

さらに他の目的は、ベーン・ポンプの改善された作動方法を提供することである。   Yet another object is to provide an improved method of operating a vane pump.

上記その他の目的及び利点は、前述及び後述の明細書、図面、並びに添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。   These and other objects and advantages will become apparent from the foregoing and following written description, drawings and appended claims.

改良されたベーン・ポンプの第1の形態の断片的垂直断面概略図である。1 is a fragmentary vertical cross-sectional schematic of a first form of improved vane pump. FIG. 全体的に図1の線2−2に沿った、改良されたベーン・ポンプの断片的水平断面概略図である。FIG. 2 is a fragmentary horizontal cross-sectional schematic view of an improved vane pump, generally along line 2-2 of FIG. フレクシャ部材によりハウジングに可動に取り付けられたものとして部材を示し、また、回転子に対してゼロ位置から離れるように右方に移動されたものとして部材を示す、改良されたベーン・ポンプの第2の形態の断片的水平断面概略図である。A second improved vane pump showing the member as being movably attached to the housing by a flexure member and showing the member as moved to the right away from the zero position relative to the rotor. It is a fragmentary horizontal cross-section schematic of the form. 全体的に図3に類似しているが、軸受内で直線運動に拘束されたものとして部材を示し、また、ゼロ位置から離れるように右方に移動されたものとして部材を示す、改良されたベーン・ポンプの別の形態の断片的水平断面概略図である。Improved overall, similar to FIG. 3, but showing the member as constrained by linear motion within the bearing, and showing the member as moved to the right away from the zero position FIG. 6 is a fragmentary horizontal cross-sectional schematic of another form of vane pump. 軸に沿って軸方向に離間された位置において積み重ねられた複数の回転子及び部材を示す、断片的垂直断面概略図である。FIG. 4 is a fragmentary vertical cross-sectional schematic showing a plurality of rotors and members stacked in an axially spaced position along an axis. 関連した部材内の1つの回転子を示す、全体的に図5の線6−6に沿った断片的水平断面概略図である。FIG. 6 is a fragmentary horizontal cross-sectional schematic view generally along line 6-6 of FIG. 5 showing one rotor in the associated member. 回転子に対してそのゼロ位置にあるものとして部材を示す、全体的に図4に類似したベーン・ポンプの概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a vane pump generally similar to FIG. 4 showing the member as being in its zero position relative to the rotor. ゼロ位置から右方に移動されたされたものとして部材を示し、また、流体ポートCからの流体で満たされたものとしてチャンバ71Aを示す、全体的に図7に類似した図である。Shows the member as being moved to the right from the zero position, also showing the chamber 71A as filled with fluid from the fluid port C 1, it is a view similar to overall Fig. 図8Aに類似しているが、図8Aに示された位置から約60°の弧にわたって時計方向に回転されたものとして回転子を示す、図である。FIG. 8B is a view similar to FIG. 8A, but showing the rotor as rotated clockwise over an arc of about 60 ° from the position shown in FIG. 8A. 図8Bに類似しているが、図8Bに示された位置から約60°の弧にわたって時計方向にさらに回転されたものとして回転子を示し、また、流体ポートCに位置合わせされたものとしてチャンバ71Aを示す、図である。Similar to FIG. 8B, but showing the rotor as further rotated clockwise over an arc of about 60 ° from the position shown in FIG. 8B and also as aligned to fluid port C 2 It is a figure which shows the chamber 71A. ゼロ位置から左方に移動されたものとして部材を示し、また、流体ポートCに位置合わせされたものとしてチャンバ71Aを示す、全体的に図7に類似した図である。Shows the members as the zero position is moved to the left, also showing the chamber 71A as being aligned with the fluid port C 2, it is a view similar to overall Fig. 図9Aに類似しているが、図9Aに示された位置から約60°の弧にわたって時計方向に回転されたものとして回転子を示す、図である。FIG. 9B is a view similar to FIG. 9A, but showing the rotor as rotated clockwise over an arc of about 60 ° from the position shown in FIG. 9A. 図9Bに類似しているが、図9Bに示された位置から約60°の弧にわたって時計方向にさらに回転されたものとして回転子を示し、また、流体ポートCに位置合わせされたものとしてチャンバ71Aを示す、図である。Is similar to Figure 9B, shows the rotor as being further rotated in the clockwise direction over approximately 60 ° arc from the position shown in Figure 9B, addition, as being aligned with the fluid port C 1 It is a figure which shows the chamber 71A.

最初に、同様の参照番号は、幾つかの図面にわたって一貫して同一の構造要素、部分、又は表面を特定するように意図されており、そのような要素、部分、又は表面は、この詳細な説明がその不可欠な部分とされる明細書全体によってさらに論述又は説明され得ることが、明白に理解されるべきである。特に指示がない限り、図面は、明細書と併せて読まれる(例えば、クロス・ハッチング、各部品の配置、比率、度合い、等)ことが意図されており、また、本発明の明細書全体の一部分と見なされるべきである。以下の説明において、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」、及び「下」という用語、並びにそれらの副詞的及び形容詞的派生語(例えば、「水平に」、「右方に」、「上方に」、等)は、特定の図面が読者に面したときの、示された構造の向きを意味するものに過ぎない。同様に、「内方に」及び「外方に」という用語は、一般に、必要に応じてその長手軸又は回転軸に対する表面の向きを意味するものである。   Initially, like reference numerals are intended to consistently identify identical structural elements, portions, or surfaces throughout the several views, and such elements, portions, or surfaces may be identified in this detail. It should be clearly understood that the description may be further discussed or explained by the entire specification, which is an integral part thereof. Unless otherwise indicated, the drawings are intended to be read in conjunction with the specification (eg, cross-hatching, component placement, proportions, degrees, etc.), and the entire specification of the present invention is intended to be read. Should be considered part. In the following description, the terms “horizontal”, “vertical”, “left”, “right”, “top”, and “bottom” and their adverbial and adjective derivatives (eg, “horizontal”, “To the right”, “above”, etc.) merely means the orientation of the structure shown when the particular drawing faces the reader. Similarly, the terms “inward” and “outward” generally refer to the orientation of the surface relative to its longitudinal or rotational axis, as appropriate.

ここで図面を参照すると、本発明は概して、改良されたベーン・ポンプ、及びその改善された作動方法を提供する。   Referring now to the drawings, the present invention generally provides an improved vane pump and an improved method of operation thereof.

図1及び図2では、改良されたベーン・ポンプの第1の形態が、全体的に20で示されている。このポンプは、環状ハウジング21と、垂直な軸中心線y−yを有する軸22と、ハウジングに取り付けられ、且つ、軸を軸中心線y−yの周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータ23と、軸と共に回転するように軸の下端部に取り付けられた回転子24とを含むものとして、大まかに示されている。 1 and 2, a first form of improved vane pump is shown generally at 20. This pump comprises an annular housing 21, a shaft 22 having a vertical shaft axis y 1 -y 1, attached to the housing, and, to selectively rotate the shaft about a shaft axis y 1 -y 1 Is roughly shown as including a first motor 23 operably arranged and a rotor 24 attached to the lower end of the shaft for rotation with the shaft.

回転子は、半径R1の外方に面した垂直円筒状表面25を有する、垂直方向に細長い円筒状部材として示されている。個別的に26で示された、円周方向に離間された複数の径方向スロットが、表面25から回転子内に延在する。モータ23は、所望に応じて回転子24をハウジングに対してどちらかの角度方向に適当な角速度で回転させるように配置される。しかし後述のように、従来技術のベーン・ポンプとは異なり、流体ポートC、C間での流体流れの方向を逆にするために、回転子の回転の方向及び速度を変更又は修正する必要はない。 The rotor is shown as a vertically elongated cylindrical member having an outwardly facing vertical cylindrical surface 25 of radius R1. A plurality of circumferentially spaced radial slots, indicated individually at 26, extend from the surface 25 into the rotor. The motor 23 is arranged to rotate the rotor 24 with respect to the housing at an appropriate angular velocity in either angular direction as desired. However, as described below, unlike prior art vane pumps, the direction and speed of rotation of the rotor is changed or modified to reverse the direction of fluid flow between fluid ports C 1 and C 2. There is no need.

全体的に28で示された環状の部材が、回転子を包囲する。この部材は、部材軸線y−yの周りに作り出された、内方に面した垂直円筒状表面29を有する。図1では、部材軸線y−yは、回転子軸線y−yと一致したものとして示されている。したがって、図2では、一致したこれらの軸線は、y/y−y/yで示されている。この実施例では、部材は、ゼロ位置の両側(即ち、ゼロ位置の左右)に成分(portions)を含む水平方向許容可動域にわたって、軸中心線に対して移動可能である。この可動域は、図1及び図2では30で概略的に示されている。ゼロ位置は、中央の参照番号「0」で示され、また、その左右の成分は、それぞれ「−1」及び「+1」で示される。したがって、固定子に対する部材の許容可動域は、「−1」から「+1」までであり、ゼロ位置「0」は、それらの間で中央に位置する。しかし、これは常にそうである必要はない。可動域の極限である「−1」及び「+1」はそれぞれ、ゼロ位置「0」から等距離にあってもよいし、そうでなくてもよい。図1及び図2では、部材は、そのゼロ位置にあるものとして示されており、そのため軸線y−y及びy−yは一致している。部材は、モータ31により、図2に示された位置から左方又は右方のどちらにでも、水平方向に移動され得る。 An annular member, generally designated 28, surrounds the rotor. This member has an inwardly facing vertical cylindrical surface 29 created about the member axis y 2 -y 2 . In FIG. 1, the member axis y 2 -y 2 is shown as being coincident with the rotor axis y 1 -y 1 . Thus, in FIG. 2, these coincident axes are denoted y 1 / y 2 −y 1 / y 2 . In this embodiment, the member is movable relative to the axial centerline over a horizontal allowable range of motion including components on both sides of the zero position (ie, left and right of the zero position). This range of motion is shown schematically at 30 in FIGS. The zero position is indicated by a central reference number “0”, and its left and right components are indicated by “−1” and “+1”, respectively. Accordingly, the allowable range of motion of the member relative to the stator is from “−1” to “+1”, and the zero position “0” is centrally located between them. But this need not always be the case. “−1” and “+1”, which are the limits of the range of motion, may or may not be equidistant from the zero position “0”, respectively. 1 and 2, the member is shown as being in its zero position, so that the axes y 1 -y 1 and y 2 -y 2 are coincident. The member can be moved horizontally by the motor 31 either left or right from the position shown in FIG.

ベーン32が、各回転子スロット内に可動に取り付けられたものとして、また、部材表面29と密閉的且つ拭仏的に係合するように配置された遠位端部を有するものとして、示されている。ベーンは、回転子及び表面と共に、円周方向に離間された複数のチャンバを画定する。示された実施例では、回転子と部材との間の空間をさらに6つのチャンバに分割する6つのベーンが存在し、チャンバは個別に33で示され、且つA、B、C、D、E及びFの添え字でそれぞれ識別される。これらのベーンは、表面29と係合するようにばねで付勢されるか、回転子が回転するときに遠心力によって外方に移動させられるか、且つ/又は、表面29と係合するように流体によって付勢され得る。   Vane 32 is shown as being movably mounted within each rotor slot and having a distal end arranged to sealingly and wipeably engage member surface 29. ing. The vane defines a plurality of circumferentially spaced chambers with the rotor and the surface. In the embodiment shown, there are six vanes that further divide the space between the rotor and the member into six chambers, the chambers being individually designated 33 and A, B, C, D, E And F subscripts, respectively. These vanes are spring biased to engage surface 29, moved outward by centrifugal force as the rotor rotates, and / or engage surface 29. Can be energized by a fluid.

図1及び図2では、ハウジングは、34で個別に示された2つの通路を有するものとして示されており、これらの通路は、ハウジングの回転子の角度位置に応じて、各チャンバのうちの反対位置の2つのチャンバと連通する。しかし、別の実施例では、通路は、どこか他の場所でチャンバと連通し得る。例えば、通路は、単にチャンバの端壁と連通することもある。他の形態は、2つよりも多くの通路を有する場合がある。図1及び図2に示された概略的な実施例では、部材が水平方向可動域に沿ってゼロ位置から離れるように左方又は右方のどちらか一方向に移動することにより、ポートC、C間で流体が第1の方向に(例えば、CからCへ)流れることが可能になり、一方で、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がそれらのポート間で反対方向に(例えば、CからCへ)流れることが可能になる。したがって、ポートC、C間での流体流れの方向は、回転子の回転の速度又は方向に影響を及ぼすことなしに、部材を許容可動域に沿って選択的に移動させることによって逆にすることができる。 In FIGS. 1 and 2, the housing is shown as having two passages, indicated individually at 34, which pass through each chamber depending on the angular position of the rotor of the housing. It communicates with two chambers in opposite positions. However, in another embodiment, the passageway may be in communication with the chamber elsewhere. For example, the passageway may simply communicate with the end wall of the chamber. Other configurations may have more than two passages. In the schematic embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the port C 1 is moved by moving the member in one direction, either left or right, away from the zero position along the horizontal range of motion. , C 2 allows fluid to flow in a first direction (eg, from C 1 to C 2 ), while the member moves in the opposite direction away from the zero position along the range of motion. This allows fluid to flow between the ports in the opposite direction (eg, from C 2 to C 1 ). Thus, the direction of fluid flow between ports C 1 and C 2 is reversed by selectively moving the member along the allowable range of motion without affecting the speed or direction of rotation of the rotor. can do.

図3は、全体的に35で示された、本発明のベーン・ポンプの別の形態の概略図である。この実施例もまた、前述のように回転子39を包囲する部材38を内部に含む、全体的に36で示された特別構成の中空ハウジングを有する。この場合も先と同様に、ベーン32の遠位端部は、部材の内方に面した表面29と密閉的且つ拭仏的に係合する。この実施例では、部材38は、全体的に40で示されたフレクシャ部材(flexsure member)によりハウジング上に支持される。部材38の下端部は、全体的に41で示された、ばねで付勢される入れ子式リンケージ、又は弾性部材によって支持される。このリンケージは、部材38に枢動可能に連結される上方部分42と、ハウジングに枢動可能に連結され且つ上方部分に入れ子式に受容される下方部分43とを含む。コイルばね44が、2つのリンケージ部分の間で作用して、リンケージと部材との間の枢動連結を下方に移動させるように継続的に付勢する。これは、懸架された部材38を保持するリンケージからのあらゆる反動を排除する傾向があり、またさらに、ゼロ位置から離れるように移動された部材をゼロ位置に戻すように継続的に付勢する。   FIG. 3 is a schematic diagram of another form of the vane pump of the present invention, indicated generally at 35. This embodiment also has a specially configured hollow housing, generally indicated at 36, which includes therein a member 38 surrounding the rotor 39 as described above. Again, as before, the distal end of the vane 32 is hermetically and wipedly engaged with the inwardly facing surface 29 of the member. In this embodiment, member 38 is supported on the housing by a flexure member, indicated generally at 40. The lower end of the member 38 is supported by a spring-biased telescoping linkage, generally indicated at 41, or an elastic member. The linkage includes an upper portion 42 that is pivotally connected to the member 38 and a lower portion 43 that is pivotally connected to the housing and telescopingly received in the upper portion. A coil spring 44 acts between the two linkage portions and continuously urges the pivotal connection between the linkage and the member to move downward. This tends to eliminate any recoil from the linkage that holds the suspended member 38, and further continually biases the member moved away from the zero position back to the zero position.

この構成では、第2のモータ31が、必要に応じて部材38をゼロ位置「0」の両側(即ち、左側及び右側)に成分を含む水平方向許容可動域にわたってゼロ位置から離れるように軸中心線に対して左方又は右方へ選択的に移動させるように動作可能に配置されたものとして、示されている。ハウジングに対して純粋な直線運動をするように部材が取り付けられた第1の実施例とは異なり、図3に示された実施例では、部材38は、フレクシャ部材40に沿った幾つかの有効枢動点の周りで弓形の揺動運動をするように取り付けられる。しかし、回転子に対する部材38の運動範囲は、フレクシャ部材40上の有効ピボットと部材軸線との間の距離に対して小さいので、許容可動域は、この場合もやはり、図3では水平線30で概略的に示されている。ゼロ位置は参照番号「0」で示され、ゼロ位置の左右に対する成分は、それぞれ「−1」及び「+1」で示される。したがって、固定子に対する部材の可動域は、「−1」から「+1」までの距離によって近似され、それらの間でゼロ位置「0」が中央に位置する。部材は、モータ34により、示された位置から左方又は右方に移動され得る。図3では、部材38は、そのゼロ位置から回転子に対して右方に(即ち、ゼロ位置「0」から右方にシフトされた位置「+1」まで)シフトされたものとして示されている。この部材のゼロ位置からのずれにより、回転子が1つの角度方向に回転するにつれて、ベーン・チャンバの容積が変化することになる。これにより流体は、回転子の回転方向に応じて、ポートCからポートCへ又はポートCからポートCへ向けられる。 In this configuration, the second motor 31 moves the member 38 away from the zero position over the horizontal allowable range of motion including components on both sides of the zero position “0” (ie, the left side and the right side) as necessary. It is shown as being operatively arranged to selectively move left or right relative to the line. Unlike the first embodiment, in which the member is mounted for pure linear motion with respect to the housing, in the embodiment shown in FIG. 3, the member 38 has several effective members along the flexure member 40. It is mounted for arcuate rocking motion around the pivot point. However, since the range of motion of the member 38 relative to the rotor is small with respect to the distance between the effective pivot on the flexure member 40 and the member axis, the allowable range of motion is again schematically illustrated by the horizontal line 30 in FIG. Has been shown. The zero position is indicated by the reference number “0”, and the components for the left and right of the zero position are indicated by “−1” and “+1”, respectively. Therefore, the range of motion of the member relative to the stator is approximated by the distance from “−1” to “+1”, with the zero position “0” located in the middle. The member may be moved left or right by the motor 34 from the indicated position. In FIG. 3, member 38 is shown as being shifted from its zero position to the right with respect to the rotor (ie, from zero position “0” to position “+1” shifted to the right). . This displacement of the member from the zero position will change the volume of the vane chamber as the rotor rotates in one angular direction. Thus the fluid, depending on the direction of rotation of the rotor is directed from the port C 1 to port C 2 or from port C 2 to port C 1.

図4は、回転子39に対して移動されるように構成された部材38を有する、改良されたベーン・ポンプの別の形態の概略図である。しかし、この構成では、部材は、ハウジングに対して枢動又は弓形の揺動運動をするようには取り付けられていない。むしろ、部材は、49で個別に示される軸受によって画定された水平方向許容可動域に沿って左方及び右方の両方に直線的に摺動するように拘束されている。したがって、この構成は、回転子に対する部材の運動が関わる限りでは、全体的に第1の実施例に類似している。   FIG. 4 is a schematic diagram of another form of an improved vane pump having a member 38 configured to be moved relative to a rotor 39. However, in this configuration, the member is not mounted for pivotal or arcuate rocking movement with respect to the housing. Rather, the member is constrained to slide linearly both left and right along a horizontal allowable range of motion defined by a bearing individually indicated at 49. Therefore, this configuration is generally similar to the first embodiment as long as the movement of the member relative to the rotor is involved.

図5は、全体的に50で示された、ベーン・ポンプの別の形態の概略図である。この実施例は、垂直配置された軸53に沿って長手方向に離間した位置に取り付けられた、51で個別に示された複数の回転子と、52で個別に示された複数の部材とを有するものとして示されている。したがって、個々のベーン・ポンプが、軸に沿った個々の位置おいて「積み重ねられて」いる。軸は、前述のように、第1のモータ(図示せず)により軸中心線y−yの周りで回転されるように構成される。しかし、この構成では、個々の部材52は、ハウジング55に対して回転するように、軸受54に取り付けられる。個々のベーン部材の位置は、この場合も前述のように、個々の第2のモータ31によって制御され得る。各ベーン・ポンプは、その関連する回転子に対する関連する部材の位置に応じて、各ベーン・ポンプ特有の個別的な流体出力を生み出すように構成される。それぞれのベーン・ポンプは、互いに独立して動作可能である。これらのベーン・ポンプは、それぞれの回転子が共通の軸53の周りで回転するということで共通している。しかし、個々の部材の位置は、互いに独立して制御可能であり、そのため、各ベーン・ポンプは、それ特有の独立制御可能な流体出力を有する。しかし、前述の形態とは異なり、この実施例では、各第2のモータ(図示せず)は、軸中心線に対する部材軸線の位置を変化させるために、その関連する部材を軸中心線y−yに対して回転させるように動作可能に配置される。一体的に形成された薄い水かき様の環状境界シール54が、第2のモータの湿式部分(ウェット部分)55を第2のモータ31の乾式部分(ドライ部分)56から分離する。第2のモータは、シールの一方の側に配置された一方の部分58と、シールの他方の側に配置された他方の部分59とを有する。一方の部分は、永久磁石58を含むことができ、他方の部分は、コイル59を含むことができる。 FIG. 5 is a schematic diagram of another form of vane pump, indicated generally at 50. This embodiment comprises a plurality of rotors, indicated individually at 51, and a plurality of members indicated individually at 52, mounted in longitudinally spaced positions along a vertically arranged axis 53. Shown as having. Thus, the individual vane pumps are “stacked” at individual positions along the axis. The shaft is configured to be rotated about the axis center line y 1 -y 1 by a first motor (not shown) as described above. However, in this configuration, the individual members 52 are attached to the bearings 54 so as to rotate relative to the housing 55. The position of the individual vane members can again be controlled by the individual second motors 31 as described above. Each vane pump is configured to produce an individual fluid output specific to each vane pump depending on the position of the associated member relative to its associated rotor. Each vane pump can be operated independently of each other. These vane pumps are common in that each rotor rotates about a common axis 53. However, the position of the individual members can be controlled independently of each other, so that each vane pump has its own independently controllable fluid output. However, unlike the previous embodiment, in this embodiment, each second motor (not shown) moves its associated member to the axis centerline y 1 to change the position of the member axis relative to the axis centerline. It is operatively arranged to rotate relative -y 1. An integrally formed thin web-like annular boundary seal 54 separates the wet portion (wet portion) 55 of the second motor from the dry portion (dry portion) 56 of the second motor 31. The second motor has one portion 58 disposed on one side of the seal and the other portion 59 disposed on the other side of the seal. One part can include a permanent magnet 58 and the other part can include a coil 59.

図6は、全体的に図5の線6−6に沿った、1つのベーン・ポンプの回転子及び部材の概略図である。この図は全体的に図2に類似しているが、部材外表面56内に非同心円状に配置されたものとして部材表面29を示している。表面56は、半径Rの表面であり、また、部材軸線y−yを中心として作り出されている。したがって、部材がハウジング(図5に示す)に対して部材外表面軸線y−yの周りで回転することにより、回転子に対する部材内表面29の非同心回転がもたらされる。この部材とハウジングとの相対的回転が、チャンバ62A〜62Fの容積を変化させて、弁を通る流れの大きさと方向を変化させることになる。 FIG. 6 is a schematic view of the rotor and components of one vane pump, generally along line 6-6 of FIG. This view is generally similar to FIG. 2 but shows the member surface 29 as being non-concentrically disposed within the member outer surface 56. The surface 56 is a surface having a radius R 3 and is created around the member axis y 3 -y 3 . Accordingly, rotation of the member about the member outer surface axis y 3 -y 3 relative to the housing (shown in FIG. 5) results in non-concentric rotation of the member inner surface 29 relative to the rotor. This relative rotation of the member and the housing changes the volume of the chambers 62A-62F and changes the magnitude and direction of the flow through the valve.

図7は、全体的に65で示された1つのベーン・ポンプの一部分の概略図であり、回転子68に対してそのゼロ位置にあるものとして部材66を示している。ベーン・ポンプ65は、全体的に図4に示されたベーン・ポンプに類似している。この場合も先と同様に、69で個別に示された6つのベーンが、回転子のスロット内に取り付けられている。これらのベーンのそれぞれは、部材上の内方に面した表面70と密閉的且つ拭仏的に係合する遠位端部を有する。図7では、部材軸線y−yは、回転子軸線y−yと一致したものとして示されている。部材は、異なる2つのベーン・チャンバと連通する2つの流体接続を有するものとして示されている。第1の流体接続は、Cと標識され、第2の流体接続は、Cと標識される。 FIG. 7 is a schematic view of a portion of one vane pump, indicated generally at 65, showing member 66 as being in its zero position relative to rotor 68. The vane pump 65 is generally similar to the vane pump shown in FIG. Again, as before, six vanes, individually indicated at 69, are mounted in the rotor slots. Each of these vanes has a distal end that sealingly and wipedly engages an inwardly facing surface 70 on the member. In FIG. 7, the member axis y 2 -y 2 is shown as being coincident with the rotor axis y 1 -y 1 . The member is shown as having two fluid connections in communication with two different vane chambers. The first fluid connection is C 1 and labeled, the second fluid connection is C 2 and labeled.

図8A〜cは、全体的に図7に類似しているが、ゼロ位置から右へ移動されたものとして部材を示している一連の図である。図8Aでは、ポートCからの流体が、ベーン・チャンバ71Aに侵入するものとして示されている。図8Bでは、回転子は、ベーン・チャンバ71Aを流体入口Cと連通する位置から中間位置まで60°の弧距離にわたって時計方向に回転させたものとして示されている。図8Cでは、回転子は、さらなる60°の弧距離を部材に対して時計方向にさらに回転され、その結果ベーン・チャンバ71Aが流体出口Cと連通する位置まで回転されたものとして示されている。図8A〜8Cでは、或る量の流体が、ベーン・チャンバ71Aに侵入して、部材に対して時計方向に徐々に運ばれるものとして示されている。流体は、最終的に出口Cを通じて排出される。 8A-c are a series of views that are generally similar to FIG. 7 but showing the member as moved to the right from the zero position. In Figure 8A, the fluid from port C 1 is shown as entering the vane chamber 71A. In Figure 8B, the rotor is shown a vane chamber 71A as it is rotated in a clockwise direction over an arc length of 60 ° from a position in communication with the fluid inlet C 1 to an intermediate position. In Figure 8C, the rotor is further rotated in the clockwise direction an arc distance of a further 60 ° relative to the member, so that the vane chamber 71A is shown as being rotated to a position which communicates with the fluid outlet C 2 Yes. In FIGS. 8A-8C, an amount of fluid is shown entering the vane chamber 71A and being gradually conveyed clockwise relative to the member. Fluid is finally discharged through the outlet C 2.

図9A〜9Cは、図7に示された位置から左方に、ゼロ位置から離れるようにシフトされているものとして部材を示す一連の図である。この場合も先と同様に、流体入口Cと連通しているベーン・チャンバ71Aに侵入する流体は、回転子が回転するにつれて部材内で徐々に時計方向に運ばれて、最終的に流体ポートCにおいて排出される。 9A-9C are a series of views showing the member as shifted left from the position shown in FIG. 7 away from the zero position. Again, the fluid entering the vane chamber 71A in communication with the fluid inlet C 2 are carried gradually clockwise in the member as the rotor rotates, eventually fluid port It is discharged at C 1.

したがって、本発明は、概括的に言えば、ハウジングと、軸と、第1のモータと、共に回転するように軸に取り付けられた回転子と、表面及び部材軸線を有する部材とを概して含む、改良されたベーン・ポンプを提供する。部材軸線は、部材が回転子に対してゼロ位置にあるときの部材上のその位置であると定義される。ベーンが、回転子に取り付けられ、また、部材表面と係合するように配置された遠位端部を有する。これらのベーンは、回転子及び表面と共に複数の流体チャンバを画定し、流体チャンバの個々の容積は、回転子と部材表面との間の相対位置に応じて変化する。ハウジングもまた、ハウジングに対する回転子の角度位置に応じてチャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路を有する。第2のモータが、部材を許容可動域にわたって軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置される。部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように一方向に移動することにより、流体がポート間で第1の方向に流れることが可能になり、また、部材が可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体がポート間で反対方向に流れることが可能になる。   Accordingly, the present invention generally includes generally a housing, a shaft, a first motor, a rotor attached to the shaft for rotation together, and a member having a surface and a member axis. An improved vane pump is provided. The member axis is defined as that position on the member when the member is in the zero position relative to the rotor. A vane is attached to the rotor and has a distal end disposed to engage the member surface. These vanes define a plurality of fluid chambers with the rotor and the surface, and the individual volumes of the fluid chambers vary depending on the relative position between the rotor and the member surface. The housing also has two fluid passages operably arranged to communicate with two of the chambers depending on the angular position of the rotor relative to the housing. A second motor is operatively disposed to selectively move the member relative to the axis centerline over the allowable range of motion. Moving the member in one direction along the range of motion away from the zero position allows fluid to flow in the first direction between the ports and also allows the member to move from the zero position along the range of motion. Moving away from each other in the opposite direction allows fluid to flow in the opposite direction between the ports.

本発明特有の1つの特徴は、軸中心線の周りでの回転子の回転の方向又は速度を変更することなしに、部材を回転子に対して移動させるだけでベーン・ポンプを流れる流体の方向を変更できることである。言い換えれば、ベーン・ポンプを流れる流体の方向は、動いている回転子の慣性に悪影響を及ぼすことなく、変更することができる。   One particular feature of the present invention is that the direction of the fluid flowing through the vane pump by simply moving the member relative to the rotor without changing the direction or speed of rotation of the rotor about the axial centerline. Can be changed. In other words, the direction of the fluid flowing through the vane pump can be changed without adversely affecting the inertia of the moving rotor.

本発明は、変更及び修正がなされ得ることを企図している。回転子の形状及び構造は、容易に変更又は修正され得る。示された実施例では、回転子は6つのスロットを有し、スロットのそれぞれにベーンが設けられる。これにより、回転子と部材との間の空間は、6つのベーン・チャンバに分割される。しかし、回転子のサイズ、構造、及び形状、並びにベーン・スロットの数は、変更することができる。ベーンは、遠心力によって外方に移動可能とされ得る。或いは、ベーンは、ばねで付勢されるか、又は流体圧力により外方に押され得る。   The present invention contemplates that changes and modifications may be made. The shape and structure of the rotor can be easily changed or modified. In the embodiment shown, the rotor has six slots, each of which is provided with a vane. Thereby, the space between the rotor and the member is divided into six vane chambers. However, the rotor size, structure, and shape, and the number of vane slots can be varied. The vane may be movable outward by centrifugal force. Alternatively, the vane can be spring biased or pushed outward by fluid pressure.

同様に、部材の形状及び構造は、変更することができる。示された実施例では、部材は、ベーンの遠位端部が触れる、内方に面した円筒状の表面を有するものとして示されている。しかし、本発明は、内方に面した円筒状の表面を有する部材に限定されるものではない。実際には、部材表面は、円筒状であってもよいし、所望に応じて何らかの他の形状を有していてもよい。部材は、線形の経路、弓形の経路、又は回転的な経路に沿って可動とされ得る。部材及びハウジング・ポートの配置並びに形状は、所望に応じて容易に変更又は修正され得る。   Similarly, the shape and structure of the member can be varied. In the illustrated embodiment, the member is shown as having an inwardly facing cylindrical surface that is touched by the distal end of the vane. However, the present invention is not limited to a member having a cylindrical surface facing inward. In practice, the member surface may be cylindrical or have some other shape as desired. The member may be movable along a linear path, an arcuate path, or a rotational path. The arrangement and shape of the members and housing ports can be easily changed or modified as desired.

したがって、改良されたベーン・ポンプの幾つかの形態が示され且つ説明され、また、その幾つかの修正形態が論述されたが、以下の特許請求の範囲によって定義され且つ分化される本発明の精神から逸脱することなく、種々の追加的な変更及び修正がなされ得ることが、当業者には容易に理解されよう。   Accordingly, several forms of improved vane pumps have been shown and described, and several modifications thereof have been discussed, but as defined and differentiated by the following claims. Those skilled in the art will readily appreciate that various additional changes and modifications can be made without departing from the spirit.

Claims (30)

ハウジングと、
軸中心線を有し、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、該ベーンは、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、該チャンバの個々の容積が、前記回転子と前記表面の間の相対位置に応じて変化し、前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて前記チャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路を有している、ベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体が前記ポート間で第1の方向に流れることが可能になり、
前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように反対の方向に移動することにより、流体が前記ポート間で反対方向に流れることが可能になる、ベーン・ポンプ。
A housing;
A shaft having an axial centerline and attached to the housing for rotation about the axial centerline;
A first motor operatively disposed to selectively rotate the shaft;
A rotor mounted for rotation with the shaft, the rotor having a plurality of circumferentially spaced slots;
A member having a surface and a member axis and movable relative to the axis center line over an allowable range of motion including components on both sides of the zero position, wherein the member axis is when the member is in the zero position A member that coincides with the axis centerline;
A vane having a distal end movably mounted within each rotor slot and disposed to engage the member surface, the vane having a plurality of chambers with the rotor and the surface. Defining and the individual volume of the chamber varies depending on the relative position between the rotor and the surface, and the housing depends on the angular position of the rotor relative to the housing. A vane having two fluid passages operatively disposed in communication with each other;
A vane pump having a second motor operably disposed to selectively move the member relative to the axis centerline over the allowable range of motion;
The member moves in one direction along the range of motion away from the zero position, allowing fluid to flow in a first direction between the ports,
A vane pump, wherein the member moves in the opposite direction along the range of motion away from the zero position, allowing fluid to flow in the opposite direction between the ports.
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項1に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 1, wherein the member has a passage in communication with the housing passage and terminating at a port at the surface. 前記第2のモータの湿式部分を前記第2のモータの乾式部分から分離する境界シールをさらに有し、
前記第2のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有している、
請求項1に記載のベーン・ポンプ。
A boundary seal separating the wet portion of the second motor from the dry portion of the second motor;
The second motor has one portion disposed on one side of the seal and the other portion disposed on the other side of the seal;
The vane pump according to claim 1.
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項3に記載のベーン・ポンプ。   4. A vane pump according to claim 3, wherein the one part includes a permanent magnet and the other part includes a coil. 前記部材が前記ハウジングに取り付けられる、請求項1に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 1, wherein the member is attached to the housing. 前記部材がフレクシャ部材により前記ハウジングに取り付けられる、請求項5に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 5, wherein the member is attached to the housing by a flexure member. 前記可動域が弓形である、請求項6に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 6, wherein the range of motion is arcuate. 前記可動域が線形である、請求項1に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 1, wherein the range of motion is linear. 前記部材を付勢して前記ゼロ位置に近づけさせるために前記ハウジングと前記部材との間で作用する弾性部材をさらに有する、請求項1に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump according to claim 1, further comprising an elastic member acting between the housing and the member to urge the member closer to the zero position. ハウジングと、
軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記ハウジングに取り付けられ、且つ前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータと、
前記軸と共に回転するように前記軸に沿って離間した位置に取り付けられた複数の回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットをそれぞれが有する回転子と、
表面及び部材軸線をそれぞれが有する複数の部材であって、各部材が、前記回転子のうちのそれぞれ1つに関連付けられ、且つ、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動であり、また各部材軸線は、関連する前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ関連する前記部材の前記表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、該ベーンは、関連する前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、関連する前記回転子と前記表面との間の相対位置に応じて変化し、前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて各部材につき前記チャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路を有している、ベーンと、
関連する前記部材をその許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された複数の第2のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
各部材が該部材の前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動することにより、流体が前記部材の前記ポート間で第1の方向に流れることが可能になり、
各部材が該部材の前記可動域に沿ってゼロ位置から離れるように反対方向に移動することにより、流体が前記部材の前記ポート間で反対方向に流れることが可能になる、ベーン・ポンプ。
A housing;
An axis having an axis centerline, the axis attached to the housing for rotation about the axis centerline;
A first motor attached to the housing and operatively arranged to selectively rotate the shaft;
A plurality of rotors mounted at positions spaced along the shaft to rotate with the shaft, each having a plurality of circumferentially spaced slots;
A plurality of members each having a surface and a member axis, wherein each member is associated with a respective one of the rotors and the axial centerline over an allowable range of motion including components on opposite sides of the zero position Each member axis is coincident with the axis center when the associated member is in the zero position; and
A vane movably mounted within each rotor slot and having a distal end disposed to engage the surface of the associated member, the vane comprising the associated rotor and the Defining a plurality of chambers with a surface, wherein the individual volumes of the chambers vary depending on the relative position between the associated rotor and the surface, and the housing is positioned at an angular position of the rotor relative to the housing; And a vane having two fluid passages operatively arranged to communicate with two of the chambers for each member according to
A vane pump having a plurality of second motors operably arranged to selectively move the associated member over its allowable range of motion relative to the axis centerline;
Each member moves in one direction along the range of motion of the member away from the zero position, allowing fluid to flow in the first direction between the ports of the member;
A vane pump wherein each member moves in the opposite direction along the range of motion of the member away from the zero position, allowing fluid to flow in the opposite direction between the ports of the member.
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 10, wherein the member has a passage that communicates with the housing passage and terminates at a port at the surface. 前記複数の部材が、前記軸に沿って軸方向に離間された位置に積み重ね可能である、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 10, wherein the plurality of members are stackable in axially spaced positions along the axis. 各部材の流体出力が独立して制御可能である、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 10, wherein the fluid output of each member is independently controllable. 複数の境界シールであって、それぞれが、関連する第2のモータの湿式部分を前記関連する第2のモータの乾式部分から分離している境界シールをさらに有し、
各第2のモータが、関連する前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記関連するシールの他方の側に配置された他方の部分とを有してい、
請求項10に記載のベーン・ポンプ。
A plurality of boundary seals, each separating a wet portion of the associated second motor from a dry portion of the associated second motor;
Each second motor has one portion disposed on one side of the associated seal and the other portion disposed on the other side of the associated seal;
The vane pump according to claim 10.
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項14に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 14, wherein the one portion includes a permanent magnet and the other portion includes a coil. 各部材がフレクシャ部材により前記ハウジングに取り付けられている、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 10, wherein each member is attached to the housing by a flexure member. 各部材の前記可動域が弓形である、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump of claim 10, wherein the range of motion of each member is arcuate. 各部材の前記可動域が線形である、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump according to claim 10, wherein the range of motion of each member is linear. 前記部材を付勢して前記ゼロ位置に近づけさせるために前記ハウジングと各部材との間で作用する弾性部材をさらに有する、請求項10に記載のベーン・ポンプ。   The vane pump according to claim 10, further comprising an elastic member acting between the housing and each member to urge the member closer to the zero position. ハウジングと、
軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように前記ハウジングに取り付けられた軸と、
前記軸を選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータと
を有するベーン・ポンプであって、
前記ベーンが、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と前記表面との間の相対位置に応じて変化し、
前記ハウジングが、該ハウジングに対する前記回転子の角度位置に応じて前記チャンバのうちの2つと連通するように動作可能に配置された2つの流体通路を有し、
前記通路間での流れの方向が、前記軸中心線に対する前記部材軸線の位置に応じたものである、ベーン・ポンプ。
A housing;
An axis having an axis centerline, the axis attached to the housing for rotation about the axis centerline;
A first motor operatively disposed to selectively rotate the shaft;
A rotor mounted for rotation with the shaft, the rotor having a plurality of circumferentially spaced slots;
A member having a surface and a member axis and movable relative to the axis centerline over a range of motion including components on both sides of the zero position, wherein the member axis is the axis when the member is in the zero position. A member that coincides with the center line; and
A vane having a distal end movably mounted in each rotor slot and arranged to engage the member surface;
A vane pump having a second motor operably disposed to selectively move the member relative to the axis centerline over the allowable range of motion;
The vanes define a plurality of chambers with the rotor and the surface, and the individual volumes of the chambers vary depending on the relative position between the rotor and the surface;
The housing has two fluid passages operatively arranged to communicate with two of the chambers depending on the angular position of the rotor relative to the housing;
A vane pump, wherein a flow direction between the passages is in accordance with a position of the member axis with respect to the axis center line.
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項20に記載のベーン・ポンプ。   21. A vane pump according to claim 20, wherein the member has a passage in communication with the housing passage and terminating in a port at the surface. 前記通路間での流体流れの前記方向は、前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように一方の方向に移動されたときには、一方の方向であり、前記部材が前記可動域に沿って前記ゼロ位置から離れるように反対方向に移動されたときには、その反対方向である、請求項20に記載のベーン・ポンプ。   The direction of fluid flow between the passages is one direction when the member is moved in one direction along the movable range away from the zero position, and the member is in the movable range. 21. A vane pump according to claim 20, wherein the vane pump is moved in the opposite direction away from the zero position along the opposite direction. 前記第2のモータの湿式部分を前記第2のモータの乾式部分から分離する境界シールをさらに有し、
前記第2のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有している、
請求項20に記載のベーン・ポンプ。
A boundary seal separating the wet portion of the second motor from the dry portion of the second motor;
The second motor has one portion disposed on one side of the seal and the other portion disposed on the other side of the seal;
The vane pump according to claim 20.
前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項23に記載のベーン・ポンプ。   24. The vane pump of claim 23, wherein the one portion includes a permanent magnet and the other portion includes a coil. 軸中心線を有する軸であって、前記軸中心線の周りで回転するように取り付けられた軸と、
前記軸を前記軸中心線の周りで選択的に回転させるように動作可能に配置された第1のモータと、
前記軸と共に回転するように取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、
表面及び部材軸線を有し、ゼロ位置の両側に成分を含む許容可動域にわたって前記軸中心線に対して可動である部材であって、前記部材軸線は、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記軸中心線と一致する、部材と、
各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンであって、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と表面との間の相対位置に応じて変化する、ベーンと、
前記部材を前記許容可動域にわたって前記軸中心線に対して選択的に移動させるように動作可能に配置された第2のモータと、
前記第2のモータの湿式部分を前記第2のモータの乾式部分から分離する境界シールと
を有するベーン・ポンプであって、
前記第2のモータが、前記シールの一方の側に配置された一方の部分と、前記シールの他方の側に配置された他方の部分とを有する、ベーン・ポンプ。
An axis having an axis centerline, the axis attached to rotate about said axis centerline;
A first motor operatively disposed to selectively rotate the shaft about the shaft centerline;
A rotor mounted for rotation with the shaft, the rotor having a plurality of circumferentially spaced slots;
A member having a surface and a member axis and movable relative to the axis center line over an allowable range of motion including components on both sides of the zero position, wherein the member axis is when the member is in the zero position A member that coincides with the axis centerline;
A vane movably mounted within each rotor slot and having a distal end disposed to engage the surface of the member, defining a plurality of chambers with the rotor and the surface; A vane, wherein the individual volume of the chamber varies depending on the relative position between the rotor and the surface;
A second motor operatively disposed to selectively move the member relative to the axis centerline over the allowable range of motion;
A vane pump having a boundary seal separating the wet portion of the second motor from the dry portion of the second motor;
The vane pump, wherein the second motor has one portion disposed on one side of the seal and the other portion disposed on the other side of the seal.
前記部材が、前記ハウジング通路と連通し且つ前記表面においてポートで終わる通路を有している、請求項20に記載のベーン・ポンプ。   21. A vane pump according to claim 20, wherein the member has a passage in communication with the housing passage and terminating in a port at the surface. 前記一方の部分が永久磁石を含み、前記他方の部分がコイルを含む、請求項25に記載のベーン・ポンプ。   26. The vane pump of claim 25, wherein the one portion includes a permanent magnet and the other portion includes a coil. ハウジングと、回転子軸線を有し且つ前記ハウジングに回転可能に取り付けられた回転子であって、円周方向に離間された複数のスロットを有する回転子と、表面及び部材軸線を有する部材であって、許容可動域にわたって前記回転子軸線に対して可動であり、前記部材が前記ゼロ位置にあるときには前記部材軸線が前記軸中心線と一致する部材と、各回転子スロット内に可動に取り付けられ、且つ前記部材表面と係合するように配置された遠位端部を有するベーンとを有するベーン・ポンプであって、前記ベーンが、前記回転子及び前記表面と共に複数のチャンバを画定し、前記チャンバの個々の容積が、前記回転子と表面との間の相対位置に応じて変化するベーン・ポンプの作動方法であって、
前記回転子を前記回転子軸線の周りで1つの角度方向に回転させるステップと、
前記部材を前記回転子に対して選択的に移動させるステップと、
前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置を変えるようなことにより前記ポート間での流体流れの方向を変えるステップと
を含む方法。
A housing having a rotor axis and rotatably attached to the housing, the rotor having a plurality of circumferentially spaced slots, and a member having a surface and a member axis. A member that is movable with respect to the rotor axis over an allowable range of movement, and the member axis coincides with the axis center line when the member is in the zero position, and is movably mounted in each rotor slot. And a vane pump having a distal end disposed to engage the member surface, wherein the vane defines a plurality of chambers with the rotor and the surface; A method of operating a vane pump, wherein the individual volumes of the chambers vary depending on the relative position between the rotor and the surface,
Rotating the rotor in one angular direction about the rotor axis;
Selectively moving the member relative to the rotor;
Changing the direction of fluid flow between the ports by changing the position of the rotor and the axis of the member.
前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置を変えることにより、前記ポート間での前記流体流れの大きさを変える追加的なステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, further comprising the additional step of changing the magnitude of the fluid flow between the ports by changing the position of the rotor and the axis of the member. 前記回転子及び前記部材の軸線同士の位置が、前記部材を前記回転子に対して移動させることによって変えられる、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, wherein the position of the rotor and the axis of the member is changed by moving the member relative to the rotor.
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