JP4348715B2 - Positive displacement fluid machinery - Google Patents
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Description
本発明は、偏心部を備えた駆動軸の回転軸線を中心にして公転するロータにより作動室の容積を拡大、縮小させて、吸入室から吸入される圧縮性流体または非圧縮性流体を吐出室から吐出させるように構成された容積型流体機械に関する。 The present invention expands or reduces the volume of a working chamber by a rotor that revolves around a rotation axis of a drive shaft having an eccentric portion, and discharges a compressive fluid or an incompressible fluid sucked from the suction chamber. The present invention relates to a positive displacement fluid machine configured to be discharged from a fluid.
この種の容積型流体機械として、複数個のベーン40にて作動室51、52、53を駆動軸20の回転向きに沿って複数個に区画し、作動室51、52、53毎に流体の吸入および吐出がなされるように構成し、ロータ30の公転に伴う作動室51、52、53の容積の変化により、吸入穴から作動室51、52、53に吸入した流体を吐出穴から吐出する流体ポンプがある(例えば、特許文献1、図2参照)。
As a positive displacement fluid machine of this type, a plurality of
しかしながら、上記流体ポンプでは、ベーン40の端部が先細りに形成されており、ロータ30の外周面301との接触面積が小さく、点あるいは線で接触しているため、作動室のシール性が低いという問題があった。
However, in the above fluid pump, the end portion of the
そこで、本発明は、作動室のシール性を高めて容積効率が改善された容積型流体機械を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a positive displacement fluid machine with improved volumetric efficiency by improving the sealing performance of the working chamber.
上記課題を解決するため、この発明の容積型流体機械は以下の1〜5の技術的手段を講じている。
1.この発明の容積型流体機械は、
吸入側連通路150及び吐出側連通路151を内設した駆動軸15と、
駆動軸15に形成される偏心部20と、
前記偏心部20の外周側に配置される軸受23と、
前記軸受23の外周側に装着され、前記駆動軸15の回転に伴って前記駆動軸15周りを公転する円筒状のロータ22と、
前記駆動軸15と同心状に配置され、前記ロータ22を収容するケーシング11と、
前記ケーシング11の内周面110とロータ22の外周面24との間に形成される主作動室40と、
ロータ22に形成されたベーン溝50に出没可能に収容されて前記主作動室40を低圧側と高圧側とに区画するベーン部51と、
前記ベーン部51の主作動室40側の端部に前記ロータ22の公転に応じて揺動可能な揺動ベーン56と、
揺動ベーン56のベーン部51側の端部、及び前記ケーシング11側の端部にそれぞれ設けられた第一圧力室60、及び第二圧力室62とを備えてなる。
さらに、前記ベーン部51が収容されるベーン溝50内の奥部を副作動室45とし、副作動室45内の流体圧力が背圧としてベーン部51に作用するように構成しており、
前記ロータ22には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が、共に径方向を貫通して設けられ、これら主作動室連通孔220および副作動室連通孔221は、外周端がそれぞれ主作動室40および副作動室45に連通する。
また前記ベーン部51および揺動ベーン56には、副作動室45内の流体を前記第一圧力室60ないし第二圧力室62内に導入する導通孔65、66が設けられている。
そして、駆動軸15の回転に応じて、前記ロータ22が公転し、このロータ22の公転に伴う前記主作動室40の容積の変化により、吸入口29から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って吸入側分配室154から主作動室40および副作動室45に導かれ、次いで吐出側分配室155から吐出側連通路151を通って吐出口39から排出される。
この容積型流体機械において、
前記吸入側連通路150及び吐出側連通路151にはそれぞれ、一端側に吸入側分配室154及び吐出側分配室155が連通形成されると共に、他端側に吸入側開口部150a及び吐出側開口部151aが連通形成され、
吸入側分配室154及び吐出側分配室155は、駆動軸15を切り欠いて互いに異なる軸方向位置且つ互いに異なる位相の範囲に形成されることで、
前記主作動室連通孔220及び副作動室連通孔221の内周端が、回転軸15の回転に応じて、吸入側分配室154に連通する状態、或いは吐出側分配室155に連通する状態となって、主作動室連通孔220の外周端が、容積拡大状態の主作動室40、或いは容積縮小状態の主作動室40に連通するものであり、
かつ、吸入口29と吸入側連通路150、吐出口39と吐出側連通路151がそれぞれ、吸入側開口部150a及び吐出側開口部151aと常に連通状態にあることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the positive displacement fluid machine of the present invention employs the following technical means 1 to 5 .
1. The positive displacement fluid machine of this invention is
A
An
A bearing 23 disposed on the outer peripheral side of the
A
A
A
A
A
The
Furthermore, the inner part of the
The
The
The
In this positive displacement fluid machine,
The suction-
The suction-
A state in which inner peripheral ends of the main working
In addition, the
2.上記1記載の容積型流体機械において、吸入側開口部150a及び吐出側開口部151aは、駆動軸15を切り欠いて互いに異なる軸方向位置に形成され、 2. In the positive displacement fluid machine described in 1 above, the suction side opening 150a and the discharge side opening 151a are formed at different axial positions by cutting out the
吸入側開口部150a周り及び吐出側開口部151a周りには、それぞれ吸入側円形溝152及び吐出側円形溝153が、駆動軸15の全周に形成されており、A suction-side
吸入側円形溝152の先に吸入口29が、及び、吐出側円形溝153の先に吐出口39がそれぞれ連通形成され、回転する回転軸15の回転位相に拘らず、吸入口29と吸入側連通路150、吐出口39と吐出側連通路151がそれぞれ常に連通状態にあるものとしてもよい。A
3.上記1又は2記載の容積型流体機械において、前記揺動ベーン56の摺接面57が、前記ケーシング11の内周面110と略同心の凸形円弧状に形成されているものとしてもよい。
3. In the positive displacement fluid machine according to 1 or 2, the sliding
4.上記1乃至3のいずれか記載の容積型流体機械において、ベーン部51の揺動ベーン56側の端部に円弧凹面が形成され、揺動ベーン56のベーン部51側の端部には円弧凸面が形成されており、揺動ベーン56は、前記円弧凸面をベーン部51の円弧凹面に嵌合することによってベーン部51に揺動可能に連結され、ベーン部51と共にベーン溝50内に出没可能に収納されているものとしてもよい。
4). 4. The positive displacement fluid machine according to any one of 1 to 3, wherein an arc concave surface is formed at an end of the
5.上記1乃至4のいずれか記載の容積型流体機械において、前記揺動ベーン56が、前記副作動室45内の流体圧力と、前記ベーン部51を前記ケーシング11の内周面110側に付勢するばねの付勢力とによって、前記ケーシング11の内周面110に押圧されながら前記ロータ22の公転に伴い揺動して、前記揺動ベーン56の摺接面57がケーシング11の内周面110への接触を保持するものとしてもよい。
5). 5. The positive displacement fluid machine according to any one of 1 to 4, wherein the oscillating
上記の容積型流体機械において、駆動軸15には、吸入側連通路150と吐出側連通路151が設けられており、吸入口29から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って主作動室40および副作動室45に導かれ、次いで吐出側連通路151を通って吐出口39から排出される。 In the positive displacement fluid machine described above , the
また上記の容積型流体機械において、軸部15の、ロータ22の中心部よりそれぞれリアプレート130寄りの位置に、軸部15を切り欠いて吸入側分配室154が形成され、
軸部15の、ロータ22の中心部よりそれぞれフロントプレート120寄りの位置に、軸部15を切り欠いて吐出側分配室155が形成され、
ロータ22には、外周端がそれぞれ主作動室40および副作動室45に連通した主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が設けられ、
回転軸15の回転に応じて、
主作動室40および副作動室45がその容積を拡大させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端が回転軸15の吸入側分配室154に連通されて吸入口29から流体が吸入され、
主作動室40および副作動室45がその容積を縮小させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端が回転軸15の吐出側分配室155に連通されて主作動室40および副作動室45内の流体が吐出側連通路151を介して吐出口39から排出される。
Further, in the positive displacement fluid machine, the suction
A discharge
The
According to the rotation of the rotating
When the volumes of the
When the volumes of the
この発明の容積型流体機械では、揺動ベーンに備える幅広の摺接面が、ケーシングの内周面と略同心の円弧状に形成され、ロータの公転に追随してケーシングの内周面と常に面接触するように構成されているので、作動室内のシール性が高まり作動室の容積効率が改善される。 In the positive displacement fluid machine according to the present invention, the wide sliding contact surface provided in the swing vane is formed in an arc shape substantially concentric with the inner peripheral surface of the casing, and always follows the inner peripheral surface of the casing following the revolution of the rotor. Since the surface contact is made, the sealing performance in the working chamber is enhanced and the volumetric efficiency of the working chamber is improved.
(参考形態1)
以下、本発明の第一の参考形態を図面に基づいて説明する。参考形態1の容積型流体機械10は、たとえば、空気、冷凍サイクル用の冷媒ガス、などの圧縮性流体を取り扱う容積型の流体機械に関する。構成部材および流体貯留室をケーシング11内に形成してコンパクトな構造に形成してある。図1に示すように、ケーシング11には、両端部を閉塞するようにフロントプレート12およびリアプレート13がそれぞれボルト14により締め付けられている。駆動軸15は、容積型流体機械10の中心部に配置され両側の側部まで延びており、一端部には入力部材の連結部が形成されている。フロントプレート12とリアプレート13に装着されたベアリング16a,16bにより回転自在に支持される。
(Reference form 1)
Hereinafter, a first reference embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The positive
図1および図2にみられるように駆動軸15には、駆動軸15の回転軸線15cに対して、ロータ22の中心軸線22cを偏心させる偏心部20が形成され、この偏心部20の外周側には図1,2および図7にみられるように、ロータ支持用ベアリング23a,23bが装着されている。そして、このロータ支持用のベアリング23a,23bの中心、およびロータ22の中心軸線22cは、偏心部20の中心軸線と一致する。図2および図3に示すように、ケーシング11の内周面にボルト14により固定されるシリンダ30には、駆動軸15の回転向きDに沿って概ね60°の間隔に6つのベーン溝50が形成されている。それぞれのベーン溝50には、主作動室40を低圧側と高圧側とに区画するベーン部51a,51b,51c,51d,51e,51fが径方向に摺動自在に収容されている。これらのベーン部51a,51b,51c,51d,51e,51fには、径方向内側の端部に揺動ベーン56が配設されている。ベーン部51の揺動ベーン56側の端部に円弧凹面が形成され、揺動ベーン56のベーン部51側の端部には円弧凸面が形成されており、揺動ベーン56は、円弧凸面をベーン部51の円弧凹面に嵌合することによってベーン部51に揺動可能に連結されている。そして、ベーン部51および揺動ベーン56の軽量化を図るため中空部68がそれぞれ形成されている。ベーン溝50の閉口部側にはベーン部51a,51b,51c,51d,51e,51fをロータ22に向けてそれぞれ付勢する円錐ばね52が配置されている。この円錐ばね52により揺動ベーン56の摺接面57はロータ22の外周面24に押し付けられる。また、ロータ22の公転運動に応じて、ベーン部51がベーン溝50内を往復動すると共に、ロータ摺接面24の変位に追随して揺動ベーン56が揺動し、揺動ベーン56の摺接面57も自在に変移するため、ロータの摺接面24と揺動ベーンの摺接面57との摺接面は常に面接触が維持される。したがって、摺接面57をロータ摺接面24に当接させる円錐ばね52の押し付ける力が小さくても主作動室40のシール性が確保されるため、摺動抵抗が軽減され、容積型流体機械10の効率と、摺接部の磨耗が抑制され耐久性が向上するとともに後述する圧縮行程時にばねを縮小させるための動力が軽減され、入力動力も軽減されるため入力効率が改善される。さらに、各ベーン溝50の閉口部側、すなわち背圧室を有効に活用して機械の充填効率を高めることにより装置の小型軽量化を図るため、副作動室45が形成されている。これにより容積型流体機械10から吐出される流体の量が大幅に増加する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に仮想線で示すように、フロントプレート12と略平行に、かつシリンダ30の軸方向略中心部に吸入室33と吐出室36とを区画する隔壁35が形成される。図3に示すように、この隔壁35は、ベーン溝50と直交するように形成されシリンダ30と一体に構成されてもよい。これによりシリンダ30の鋼性が高まり、主作動室40および副作動室45に作用する流体圧力によりシリンダ30が歪むのを抑制される。
As shown in phantom lines in FIG. 1, a
図4は円錐ばね52の最縮小状態における円錐ばね52の収納部を拡大して示すものである。参考形態1では、付勢部材であるばね部材として、ばねの伸張に伴う反力の変動率が比較的小さく安定した付勢力が得られるとともに、ばねが圧縮された縮小状態における形状がコンパクトな円錐ばね52が使用される。円錐ばね52は、ベーン溝50の閉口部とベーン部51の径方向外側端部とに、形成されたばね収容部53に収容される。
FIG. 4 is an enlarged view of the storage portion of the
図5に示すものは、ベーン部51の拡大図である。ロータ22の進角に伴いベーン部51が径方向外側に移動するとき、すなわち圧縮行程にあるとき、主作動室40に蓄えられた流体が圧縮される圧力がピークを迎えようとしている高圧の主作動室40dから、圧縮行程初期にある低圧の主作動室40c側に向く力がベーン部51の側部に矢印で示すF1の方向に力が作用し、ベーン部51を捏ねる力が働き、ベーン溝50とベーン部51との摺動抵抗が増大し、入力効率の低下と、ベーン溝50の側面とベーン部51の摺接部の偏磨耗が進むという問題が発生する。上記問題を改善するためベーン部51の径方向外側端部の側面をベーン部51の中心軸線51Yに対して駆動軸の回転向きDの逆に向く下り傾斜面54が形成されている。これにより傾斜面54には矢印で示すF2の向きに力が作用する。一方、導通孔64を介して側室46に導かれた副作動室45dの流体圧は、矢印で示すF3に向く力が側室46に面するベーン部51dの側部に作用する。そして、主作動室40cに作用している低圧の作動流体は矢印F4に向く力が揺動ベーン56の周部およびベーン部51dの側部に作用する。さらに、導通孔65および第一圧力室60,導通孔66を介して第二圧力室62に導かれる副作動室45dの流体圧は矢印F5に示す向きに揺動ベーン56およびベーン部51dを付勢している。これらのF1、F2、F3、F4、F5の力の大きさは、主作動室40および副作動室45の圧力とそれぞれの受圧面積に比例する。このため傾斜面54の傾斜角および側室46と第二圧力室62の受圧面積は最良に調整されている。これによりベーン部51dの側部に作用する力は互いに打ち消し合われ均衡される。このようにしてベーン部51は良好な姿勢が維持されベーン溝50に沿って滑らかな摺動が可能になり、前記問題が改善される。
FIG. 5 is an enlarged view of the
さらに、圧縮行程のピーク時におけるそれぞれの副作動室45内に作用する流体圧力は、ベーン部51dおよび揺動ベーン56をロータの摺接面24に向けて過剰な力で押し付ける。このためベーン部の摺接面55と揺動ベーンの摺接面58およびロータの摺接面24と揺動ベーンの摺接面57との摩擦が増加して、揺動ベーン56の滑らかな揺動運動が損なわれるとともに、ロータ22の自転に伴う摺動抵抗が増加して、容積型流体機械10の効率および耐久性を低下させるという問題がある。上記問題を改善するため、図4および図5に示すように、ベーン部51と揺動ベーン56との間には、主作動室40から遮断された第一圧力室60が設けられている。また、ベーン部51には、ベーン部51の中心軸線51Yに沿って導通孔65が形成されている。さらに、揺動ベーン56のロータ22側の端部には、ロータ22の外周面24により塞がれて主作動室40から遮断された第二圧力室62が設けられている。そして、揺動ベーン56には、ベーン部51の中心軸線51Yに沿って導通孔66が形成されている。副作動室45内の流体は、導通孔65を介して、第一圧力室60に導かれた後、さらに導通孔66を介して第二圧力室62に導かれる。これにより副作動室45内の流体圧力が第一圧力室60および第二圧力室62に作用して、ベーン部51の摺接面55と揺動ベーン56の摺接面58およびロータ22の摺接面24と揺動ベーン56の摺接面57とは互いに退け合う力が発生し、上記摩擦は軽減され、上記問題も改善されるとともに容積型流体機械10の効率および耐久性も向上する。図6に示すものは、隔壁35により区画された吸入室33の横断面図である。吸入室33には吸入口29が接続されている。シリンダ30の周部にそれぞれの吸入室33に吸入される流体を互いに流通させる連通溝32が形成されている。ベーン溝50の閉口部と吸入室33の間には、吸入室33から副作動室45へ流体を通過させ、逆流を阻止する吸入側の逆止弁34がそれぞれ設けられている。これにより、ベーン部51が上死点から下死点に向かうとき、すなわち主作動室40および副作動室45が吸入行程の動作を行っているとき、流体は、吸入口29から吸い込まれて吸入室33に導かれた後、流通溝32および逆止弁34を介して副作動室45に吸い込まれ、さらに連通孔59を介して、主作動室40にも吸い込まれる。
Further, the fluid pressure acting in each auxiliary working
図7に示すものは、隔壁35により区画された吐出室36の横断面図である。ベーン部51が下死点から上死点に向かうとき、すなわち主作動室40および副作動室45が圧縮行程の動作を行うとき、主作動室40に満たされている流体は、連通孔59を介して副作動室45に向けて押し出される。副作動室45に満たされている流体の圧縮圧力により吐出側の逆止弁37が開弁流通され、シリンダ30の周部にそれぞれの吐出室36に満たされている流体を流通させるように形成される連通溝38および吐出室36を経由して吐出口39から、主作動室40および副作動室45内の流体は、容積型流体機械10の機外へ吐出される。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
(参考形態2)
次に、図8ないし図10を参照して本発明の参考形態2による容積型流体機械10を説明する。なお、以下の参考形態2は上述の参考形態1と同様な原理によるものであるため、上述の実施形態と同様な部材には同様な符号を付してその詳細な説明を省略する。参考形態2による容積型流体機械10は、上述の第一の参考形態と同様に非圧縮性の流体を取り扱うものである。図8に示すものは参考形態2における吸入室33側の横断面図である。図8に明らかなように参考形態2では、参考形態1にみられたベーン部51に形成されていた連通孔59は省略されている。図8および図10から明らかなように、連通孔59にかえて、各吸入室33には、シリンダ30によって形成される吸入室33と主作動室40とが最も接近している部分の駆動軸15の回転向きD寄りの位置に、吸入室33側から主作動室40側へは流体を通過させ逆流を阻止する逆止弁44がそれぞれ配置されている。このため参考形態1に比べコストの上昇は避けられないものの、上述の参考形態1にあっては、ベーン部51に形成された連通孔59を介して主作動室40a,40b,40c,40d,40e,40fのそれぞれに流体が吸い込まれていたのに比べ、吸入口29から吸入され吸入室33に蓄えられている流体を、逆止弁44を介して短絡化された流通路を経て主作動室40a,40b,40c,40d,40e,40fのそれぞれに流体が取り込まれるようになり吸入効率が改善される。図9に示すものは参考形態2における吐出室36側の横断面図である。参考形態2ではベーン部51に形成されていた連通孔59は省略されている。図9および図10から明らかなように、連通孔59にかえて、各吐出室36には、シリンダ30によって形成される吐出室36と主作動室40とが最も接近している部分の駆動軸15の回転向きD寄りの位置に、主作動室40側から吐出室36側へは流体を通過させ逆流を阻止する逆止弁47がそれぞれ配置されている。このため参考形態1の構成に比べコストの上昇は避けられないものの、上述の参考形態1にあっては、ベーン部51に形成された連通孔59を介して主作動室40a,40b,40c,40d,40e,40fのそれぞれから吐出室36に流体が吐出されていた参考形態1の場合に比べ、主作動室40a,40b,40c,40d,40e,40fのそれぞれから逆止弁37を介して短絡化された流通路を経て吐出室36に吐出されるようになり吐出効率が改善される。
(Reference form 2)
Next, the positive
(参考形態3)
次に、図11ないし図18を参照して参考形態3による容積型流体機械10を説明する。参考形態3による容積型流体機械10は、上述の参考形態1および参考形態2と異なり非圧縮性流体である例えば作動油などを用いた油圧ポンプおよび油圧モータなどの容積型流体機械に適する。図11に示すものは、本発明の参考形態3による容積型流体機械10の縦断面図である。仮想線で示す吸入口29に連通させて形成される吸入室33と、仮想線で示す吐出口39に連通される吐出室36とを区画する隔壁35が仮想線で示めされている。シリンダ30には仮想線で示し後述する吸入室に連なる連通孔72,73,74および吐出室に連通される連通孔77,78,79が形成されている。図11にみられるように、参考形態3では駆動軸15と一体に回転するように円板70が駆動軸15に、スプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。一方、駆動軸15の他方の端部近傍には円板70に備えるスプール71と180°位相させてスプール76を備える円板75が駆動軸15と一体に回転するようにスプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。図12に示すように、上述の参考形態1および2にみられた側室46および傾斜面54は省略され、参考形態3におけるベーン部51の半径外側の端部およびベーン溝50の閉口部はベーン溝50に対して直角に形成されている。そして隔壁35の形状および構成は上述の参考形態1および2と同様である。図13に示すように円板70には円弧状の溝からなる回転式の開閉弁、すなわちスプール71が形成されている。図11および図13にみられるようにスプール71に並行させて形成される円板70の側面と、連通孔72,73,74が形成されるシリンダ30の側面とに気密性を高かめるための摺接面81が形成されている。なお、これらの摺接面81に例えばオーリングなどのシール部材を介装してもよい。図14にみられる吸入口29から吸い込まれる流体は、連通溝32を介して各吸入室33に導かれ満たされている。図15に示すものは容積型流体機械10の吸入室33側の横断面図である。吸入室33側に位置するシリンダ30に形成される連通孔72の端部は吸入室33に開口している。連通孔73の端部は主作動室40に開口している。連通孔74の端部は副作動室45に開口している。そしてこれらの他方の端部は仮想線で示すスプール71が描く旋回円の軌跡内に開口されている。図16に示すものは容積型流体機械10の吐出室36側の横断面図である。吐出室36側に位置するシリンダ30に形成される連通孔77の端部は吐出室36に開口している。連通孔78の端部は主作動室40に開口している。連通孔79の端部は副作動室45に開口している。そしてこれらの他方の端部は仮想線で示すスプール76が描く旋回円の軌跡内に開口している。図17に示すように円板75には円弧状の溝からなる回転式の開閉弁、すなわちスプール76が形成されている。図11および図17にみられるようにスプール76に並行させて形成される円板75の側面と、連通孔77,78,79が形成されるシリンダ30の側面とに気密性を高かめるための摺接面82が形成されている。なお、これらの摺接面に例えばオーリングなどのシール部材を介装してもよい。図18にみられるように、その容積を縮小中のそれぞれの主作動室40および副作動室45に蓄えられた流体は吐出室36へ押し出され連通溝38を介して吐出口39に導かれ機外へ排出される。 図19に示すものは、主作動室40eおよび40dと副作動室45eの近傍を拡大して示すものである。参考形態3のように、非圧縮性の作動流体による容積型流体機械10の場合には、上述の圧縮性流体を取り扱う参考形態1および2と異なり、容積を縮小中の各作動室には等しい圧力が作用している。
(参考形態4)
(Reference form 3)
Next, with reference to FIG. 11 thru | or 18, the positive
(Reference form 4)
図20は本発明の参考形態4の容積型流体機械の断面図、図21は図20のM−M線に沿う断面図、図22は図20のN−N線に沿う断面図、図23は図20のO−O線に沿う断面図である。図24(a)ないし(d)は図20のP−P線に沿う断面図で、駆動軸15の回転に伴う作動状態の変化を駆動軸15の回転角90°毎に示すものである。なお、参考形態1ないし3と同一若しくは均等な部材には同一の符号を付している。
20 is a cross-sectional view of a positive displacement fluid machine according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 20, FIG. 22 is a cross-sectional view taken along line NN in FIG. FIG. 21 is a sectional view taken along line OO in FIG. 20. FIGS. 24A to 24D are cross-sectional views taken along the line P-P in FIG. 20, and show changes in the operating state accompanying rotation of the
ベーン部51や揺動ベーン56の構成は、第一圧力室60、第二圧力室62、導通孔65、66を有する点など上記参考形態1乃至3のもの(図4、図5、図19参照)と基本的に同じであるが、揺動ベーン56の摺接面57をケーシング11の内周面110に接触させるものとしているため、前記揺動ベーン56の摺接面57が、ケーシング11の内周面110と略同心の凸形円弧状に形成されている点において異なる。このような構成とすることにより、揺動ベーン56がロータ22の公転に追随して揺動する際の、揺動ベーン56の摺接面57とケーシング11の内周面110との流体密性が向上する。
The configurations of the
以下、参考形態4を図20ないし図24に基づいて説明する。ロータ22には、図21に示すように、駆動軸15の回転向きDに沿って120°の等間隔に3つのベーン溝部50が形成されている。各ベーン溝50には、径方向に出没可能なベーン部51が収納されると共に、ベーン部51の先端部に配設された揺動ベーン56をケーシング11の内周面110側に付勢する円錐ばね52が収納されている。また、ロータ22には、軽量化を図るため、複数の中空部68が設けられている。
Hereinafter, Reference Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 21, the
そして、揺動ベーン56の円弧状の先端部(摺接面57)がケーシング11の内周面110に接しており、3つのベーン部51により、主作動室は第1〜第3主作動室40a、40b、40cに区画されている。また、各ベーン溝50の閉口部側(背圧室)、すなわちベーン部51によりベーン溝50内に形成される空間は、第1〜第3副作動室45a、45b、45cとして利用される。
The arcuate tip (sliding contact surface 57) of the
駆動軸15の一端(吸入口29側)には、図20に示されるように、ケーシング11の一端側の開口部を塞ぐようにフロントプレート120がボルト止めされると共に、円盤状の円板70が、駆動軸15と一体回転するように、スプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。
As shown in FIG. 20, the
駆動軸15の他端(吐出口39側)には、ケーシング11の他端側の開口部を塞ぐようにリアプレート130がボルト止めされている。リアプレート130には、図23に示されるように、主作動室吸入分配孔710と連通可能な主作動室吐出孔711および副作動室吸入分配孔720と連通可能な副作動室吐出孔721が形成されている。
A
また、図20および図23に示すように、ロータ22におけるリアプレート130側の面には円柱状の3つのピン90が装着されており、これらのピン90は駆動軸15の回転向きDに沿って120°の等間隔に配置されている。また、リアプレート130におけるロータ22側の面には、ピン90の突出部が挿入される円柱状の3つのピン係合穴91が形成されている。
As shown in FIGS. 20 and 23, three
そして、ピン係合穴91によってピン90の移動範囲が規定されると共に、ロータ22の自転が防止される。従って、ピン係合穴91とピン90が、ロータ22の自転を規制する自転防止機構として作用する。これにより、揺動ベーン56の摺接面57の周速を抑えることができる。なお、ピン係合穴91とピン90は、駆動軸15の回転に伴うロータ22の公転運動を妨げないように、その寸法や相対位置等が設定されている。
The
上記構成において、駆動軸15の回転に伴って、ロータ22は駆動軸20の回転軸線15cを中心にして公転し、ロータ22の公転運動により、図24(a)→図24(b)→図24(c)→図24(d)の順にロータ22の位置が変化し、第1〜第3主作動室40a、40b、40cおよび第1〜第3副作動室45a、45b、45cの容積は、120°の位相差をもって拡大、縮小を繰り返す。
In the above configuration, as the
ここで、円板70の主作動室吸入分配孔710および副作動室吸入分配孔720は、第1〜第3主作動室40a、40b、40cおよび第1〜第3副作動室45a、45b、45cのうち容積が拡大中の作動室に順次連通するため、例えば主作動室40aおよび副作動室45bの容積が拡大していく間は、吸入口29からの流体が主作動室40aおよび副作動室45bに吸い込まれる。
Here, the main working chamber suction distribution holes 710 and the sub working chamber suction distribution holes 720 of the
次いで、主作動室40aおよび副作動室45bの容積が縮小する間、主作動室40aおよび副作動室45bに吸入した流体は、主作動室吐出孔711および副作動室吐出孔721、それぞれに配設された逆止弁80を介して吐出口39に導かれて機外に排出される。
Next, while the volumes of the main working
図25は本発明の実施例の容積型流体機械の断面図、図26は実施例の容積型流体機械の流体の流れを示した斜視図、図27は図25のW−W線に沿う断面図、図28は図25のT−T線に沿う断面図、図29は図25のV−V線に沿う断面図、図30は図25のU−U線に沿う断面図、図31は図25のQ−Q線に沿う断面図、図32は図25のR−R線に沿う断面図、図33は図25のS−S線に沿う断面図である。なお、参考形態1ないし4と同一若しくは均等な部材には同一の符号を付している。 Figure 25 is positive-displacement fluid machine of a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, FIG 26 is a perspective view showing the flow of displacement fluid machine of the fluid embodiment, FIG. 27 is taken along the line W-W in FIG. 25 cross-section FIG. 28 is a sectional view taken along line TT in FIG. 25, FIG. 29 is a sectional view taken along line V-V in FIG. 25, FIG. 30 is a sectional view taken along line U-U in FIG. 25 is a sectional view taken along line Q-Q in FIG. 25, FIG. 32 is a sectional view taken along line RR in FIG. 25, and FIG. 33 is a sectional view taken along line SS in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent member as the reference forms 1 thru | or 4 .
実施例の容積型流体機械は、非圧縮性流体の作動油を媒体とする油圧ポンプや油圧モータなどに適している。上記参考形態4では、ロータ22に3つのベーン溝50を設けて3つのベーン部51を収納していたのに対し、実施例では、図31に示すように、ロータ22に駆動軸15の回転向きDに沿って約51°の間隔に7つのベーン溝50が形成され、それぞれのベーン溝50にベーン部51が径方向に出没可能に収納されている。このようにベーン部を増設することにより流体の脈動を低減し、各ベーン部に対する負荷を分散させることができる。その他、ベーン部51や揺動ベーン56などの構成および作用は、参考形態1ないし4のものと共通している(図4、図5、図19参照)。また、参考形態4では、流体の流通路に逆止弁80を配置していたのに対し、本実施形態では、逆止弁を省略して、吸入側と吐出側を双方向に連通可能としている。
The positive displacement fluid machine of the embodiment is suitable for a hydraulic pump, a hydraulic motor, or the like using hydraulic fluid of an incompressible fluid as a medium. In the fourth embodiment , the
以下、本実施形態を図25ないし図33に基づいて説明する。駆動軸15には、図26および図27に示すように、吸入側連通路150と吐出側連通路151が設けられており、吸入口29から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って主作動室40および副作動室45に導かれ、次いで吐出側連通路151を通って吐出口39から排出される。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 26 and 27, the
吸入口29は、図28に示すように、リアプレート130に正面視左に向かって開口して設けられ、吸入側開口部150aを介して駆動軸15に設けられた吸入側連通路150と連通する。駆動軸15周りには吸入側円形溝152が形成されているため、回転する回転軸15の位置に関わらず、吸入口29と吸入側連通路150は常に連通状態にあり、流体が流入可能となっている。
As shown in FIG. 28, the
吐出口39は、図29に示すように、リアプレート130に正面視右に向かって開口して設けられ、吐出側開口部151aを介して駆動軸15に設けられた吐出側連通路151と連通する。駆動軸15周りには吐出側円形溝153が形成されているので、回転する回転軸15の位置に関わらず、吐出口39と吐出側連通路151は常に連通状態にあり、流体が排出可能となっている。
As shown in FIG. 29, the
図25および図30に示すように、リアプレート130とフロントプレート120には、それぞれ7つのピン係合穴91が形成されており、ロータ22の両端面にそれぞれ装着された7つのピン90が対応するピン係合穴91に挿入されることによりロータ22の自転が防止される。
As shown in FIGS. 25 and 30, the
ロータ22には、図32および図33に示すように、複数の主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が設けられている。主作動室連通孔220の外周端は主作動室40に連通し、副作動室連通孔221の外周端は副作動室45に連通している。また、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端は、回転軸15の回転に応じて、後述する吸入側分配室154に連通するか(図32)、あるいは吐出側分配室155に連通する(図33)。
As shown in FIGS. 32 and 33, the
偏心部20を有する軸部15には、図25に示すように、ロータ22の中心部よりリアプレート130寄りの位置に、吸入側分配室154が設けられている。吸入側分配室154は、図26および図32に示すように、軸部15を切り欠いて形成される。
As shown in FIG. 25, the
また、偏心部20を有する軸部15には、図25に示すように、ロータ22の中心部よりフロントプレート120寄りの位置に、吐出側分配室155が設けられている。吐出側分配室155も、図26および図33に示すように、軸部15を切り欠いて形成される。
Further, as shown in FIG. 25, the
上記構成において、駆動軸15の回転に伴って、ロータ22は駆動軸20の回転軸線15cを中心にして公転する。そして、ロータ22の公転運動に伴い、主作動室40および副作動室45の容積は拡大と縮小を繰り返す。
In the above configuration, the
主作動室40および副作動室45がその容積を拡大させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が回転軸15の吸入側分配室154に連通されることとなり(図32)、吸入口29から流体が吸入される。
When the volumes of the main working
これとは逆に、主作動室40および副作動室45がその容積を縮小させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が回転軸15の吐出側分配室155に連通されることとなり(図33)、主作動室40および副作動室45内の流体が吐出側連通路151を介して吐出口39から排出される。
On the contrary, when the main working
本実施形態のように、非圧縮性流体の作動油を媒体とする油圧ポンプや油圧モータの場合、各主作動室には等圧の圧力が作用する。このため、従来のベーン形式の容積型流体機械では、圧縮工程において、図31に示すように、各主作動室40に面するベーン部51の受圧面積の大きい方(F1)から小さい方(F2)に向けて圧力が加わり、ベーン部51がベーン溝50の構成壁に押し付けられた状態で摺動することになる。したがって、ベーン部51のベーン溝50に対する摺動抵抗が増大し、機械効率と耐久性が低下するという問題を有していた。
In the case of a hydraulic pump or hydraulic motor using hydraulic fluid of an incompressible fluid as a medium as in the present embodiment, an equal pressure acts on each main working chamber. For this reason, in the conventional vane type positive displacement fluid machine, as shown in FIG. 31, in the compression process, the
これに対し、実施例においては、副作動室45内の流体が、導通孔65を介して、第一圧力室60に導かれた後、さらに導通孔66を介して第二圧力室62に導かれることにより、ベーン部51の先端部に付設された揺動ベーン56とケーシング11の内周面110との間に形成される第二圧力室62に、副作動室45の流体圧力を作用させる。これにより揺動ベーン56の揺動角に従って発生する好適な向きの対向付勢力(F3)がベーン部51に作用するため、摺動抵抗が軽減され、耐久性と機械効率の向上が図れる。
On the other hand, in the embodiment , the fluid in the
また、実施例のように、作動油などの非圧縮性流体を用いる場合、ケーシング11の内周面110とロータ22の外周面24とが非接触状態にあっても、主作動室として機能する。これにより、ケーシング11の内周面110とロータ22の外周面(摺接面)24との摩擦が無くなるため、さらに機械効率と耐久性の向上が図れると共に、圧縮性流体を用いる場合と比較して、製造に伴う加工精度を下げることができるため、製造コストの低減が図れる。
Also, as in the embodiment, the case of using an incompressible fluid such as hydraulic oil, and the outer
10 容積型流体機械
11 ケーシング
15 駆動軸
15c 駆動軸の中心線
22 ロータ
24 外周面(摺接面)
29 吸入口
30 シリンダ
31 内周面
33 吸入室
35 隔壁
36 吐出室
39 吐出口
40 主作動室
45 副作動室
50 ベーン溝
51 ベーン部
56 揺動ベーン
60 第一圧力室
62 第二圧力室
70 円板
75 円板
90 ピン
91 係合穴
710 主作動室吸入分配孔
711 主作動室吐出孔
720 副作動室吸入分配孔
721 副作動室吐出孔
150 吸入側連通路
151 吐出側連通路
152 吸入側円形溝
153 吐出側円形溝
154 吸入側分配室
155 吐出側分配室
220 主作動室連通孔
221 副作動室連通孔
DESCRIPTION OF
29
710 Main working chamber suction distribution hole
711 Main chamber discharge hole
720 Sub working chamber suction distribution hole
721 Sub working chamber discharge hole
150 Suction side communication passage
151 Discharge side communication passage
152 Suction side circular groove
153 Discharge side circular groove
154 Suction side distribution chamber
155 Discharge side distribution chamber
220 Main working chamber communication hole
221 Sub working chamber communication hole
Claims (5)
前記ベーン部(51)が収容されるベーン溝(50)内の奥部を副作動室(45)とし、副作動室(45)内の流体圧力が背圧としてベーン部(51)に作用するように構成しており、前記ロータ(22)には、外周端がそれぞれ主作動室(40)および副作動室(45)に連通した主作動室連通孔(220)および副作動室連通孔(221)が、共に径方向を貫通して設けられ、前記ベーン部(51)および揺動ベーン(56)には、副作動室(45)内の流体を前記第一圧力室(60)ないし第二圧力室(62)内に導入する導通孔(65、66)が設けられており、
駆動軸(15)の回転に応じて、前記ロータ(22)が公転し、このロータ(22)の公転に伴う前記主作動室(40)の容積の変化により、吸入口(29)から吸入された流体が、吸入側連通路(150)を通って吸入側分配室(154)から主作動室(40)および副作動室(45)に導かれ、次いで吐出側分配室(155)から吐出側連通路(151)を通って吐出口(39)から排出される容積型流体機械において、
前記吸入側連通路(150)及び吐出側連通路(151)にはそれぞれ、一端側に吸入側分配室(154)及び吐出側分配室(155)が連通形成されると共に、他端側に吸入側開口部(150a)及び吐出側開口部(151a)が連通形成され、
吸入側分配室(154)及び吐出側分配室(155)は、駆動軸(15)を切り欠いて互いに異なる軸方向位置且つ互いに異なる位相の範囲に形成されることで、前記主作動室連通孔(220)及び副作動室連通孔(221)の内周端が、回転軸(15)の回転に応じて、吸入側分配室(154)に連通する状態、或いは吐出側分配室(155)に連通する状態となり、主作動室連通孔(220)の外周端が、容積拡大状態の主作動室(40)、或いは容積縮小状態の主作動室(40)に連通するものであり、かつ、吸入口(29)と吸入側連通路(150)、吐出口(39)と吐出側連通路(151)がそれぞれ、吸入側開口部(150a)及び吐出側開口部(151a)と常に連通状態にあることを特徴とする容積型流体装置。 A drive shaft (15) provided with a suction side communication passage (150) and a discharge side communication passage (151), an eccentric portion (20) formed in the drive shaft (15), and an outer periphery of the eccentric portion (20) And a cylindrical rotor (22) mounted on the outer peripheral side of the bearing (23) and revolving around the drive shaft (15) as the drive shaft (15) rotates. ), A casing (11) that is arranged concentrically with the drive shaft (15) and accommodates the rotor (22), an inner peripheral surface (110) of the casing (11), and an outer peripheral surface of the rotor (22) (24) and a main working chamber (40) formed between the main working chamber (40) and a vane groove (50) formed in the rotor (22) so that the main working chamber (40) can be projected and retracted. A vane portion (51) partitioned into a side and an end of the vane portion (51) on the main working chamber (40) side The swing vane (56) swingable according to the revolution of the rotor (22), the end of the swing vane (56) on the vane portion (51) side, and the end on the casing (11) side. A first pressure chamber (60) and a second pressure chamber (62) respectively provided;
The inner part of the vane groove (50) in which the vane part (51) is accommodated is a sub working chamber (45), and the fluid pressure in the sub working chamber (45) acts on the vane part (51) as a back pressure. The rotor (22) has a main working chamber communication hole (220) and a sub working chamber communication hole (the outer end of which communicates with the main working chamber (40) and the sub working chamber (45), respectively). 221) are provided penetrating in the radial direction, and fluid in the auxiliary working chamber (45) is supplied to the vane portion (51) and the swinging vane (56) from the first pressure chamber (60) to the second pressure chamber (56). Conduction holes (65, 66) for introducing into the two pressure chambers (62) are provided,
The rotor (22) revolves according to the rotation of the drive shaft (15), and is sucked from the suction port (29) by the change in the volume of the main working chamber (40) accompanying the revolution of the rotor (22). The fluid flows through the suction side communication passage (150) from the suction side distribution chamber (154) to the main working chamber (40) and the sub working chamber (45), and then from the discharge side distribution chamber (155) to the discharge side. In the positive displacement fluid machine discharged from the discharge port (39) through the communication passage (151),
Each of the suction side communication passage (150) and the discharge side communication passage (151) is formed with a suction side distribution chamber (154) and a discharge side distribution chamber (155) in communication with one end side, and with suction on the other end side. The side opening (150a) and the discharge side opening (151a) are formed in communication,
The suction-side distribution chamber (154) and the discharge-side distribution chamber (155) are formed at different axial positions and different phase ranges by cutting out the drive shaft (15). (220) and the inner peripheral end of the auxiliary working chamber communication hole (221) communicate with the suction-side distribution chamber (154) or the discharge-side distribution chamber (155) according to the rotation of the rotating shaft (15). The outer end of the main working chamber communication hole (220) communicates with the main working chamber (40) in the expanded volume state or the main working chamber (40) in the reduced volume state, and is inhaled. The inlet (29) and the suction side communication path (150), and the discharge port (39) and the discharge side communication path (151) are always in communication with the suction side opening (150a) and the discharge side opening (151a), respectively. A positive displacement fluid device.
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