JPH01280688A

JPH01280688A - 容積式ポンプ

Info

Publication number: JPH01280688A
Application number: JP1076366A
Authority: JP
Inventors: Ian T Bristow; イアン・ティー・ブリストー; Wilfred N Bainbridge; ウィルフレッド・エヌ・ベインブリッジ
Original assignee: HOBOURN TECHNOL Ltd
Current assignee: HOBOURN TECHNOL Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1989-11-10
Also published as: EP0335535A1; GB8807435D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は容積式ポンプに係る。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、内側表面がカム構造をした中空なシリ
ンダと、シリンダ内に配置され、内部にほぼ半径方向に
延びる複数のボアを備えている環状本体と、ボア内を軸
方向にスライド運動することができるように各ボア内に
配置され、シリンダのカム表面にころがり係合するよう
に配置されているピストンと、環状本体内に配置され、
ポンプ送りされる流体用に複数の入口開口および出口開
口を周囲に間隔を設けて設置してあり、それぞれの開口
が入口通路と出口通路に連絡しているようなピントルと
を有している容積式ポンプ（確実送出ポンプ）が得られ
る。ピントルとシリンダは互いに回転運動しないように
固定され、しかも本体とピントルおよびシリンダはピン
トルの中由糸泉の廻りて互いに対し回転可能であり、こ
のためピストンはカム表面により所定の時間間隔で前記
ボア内を往復運動し、前記ボアの内側端部と前記入口開
口および出口開口を交互に連絡し、各ピストンの往復運
動により前記入口開口の１つからボア内に流体を吸い込
み、次いで前記出口開口の１つを通じてボアから排出さ
れるようになっており、またカム表面は、作動ストロー
ク中に箇々のピストンの内向きの変位速度を零から所定
の最大速度まで徐々に増加させ、引き続いて零まで徐々
に減少させ、しかも別のピストンまたはピストンの他の
ものの内向きの変位速度をそうしたピストンの内向きの
移動速度に瞬間的に符合させることのできる形状に作ら
れており、外側死点と内側死点の間のピストンの内向き
の移動に際し、ピストンの内向きの速度の絶対値を合計
したものが一定のポンプ速度の下では一定である。

前記ボアは直径方向に相対する対の関係に配置しておく
のが好ましい。多対のボア内のピストンは互いに同時に
内向きに移動し、また互いに同時に外向きに移動する。

好ましい構成では、前記ボアは数が４つあり、ピントル
の軸線の廻りに９０度の角度間隔が設けである。

本発明の好ましい特徴によれば、各ピストンは、カム表
面にころがり接触しなから係合するボールから構成され
ている。ボールはスライドエレメントにより後方を支持
されている。このスライドエレメントはボアの壁にスラ
イド密封係合し、また半径方向外側の端部にはボール用
の環状座が設けてあり、また中央部を軸方向に通り抜け
る通路を備えている。この通路は制限通路であることが
好ましい。

以下、添付図面に沿って本発明の一実施例を詳細に説明
する。

（実施例）　　、第１図と第２図を参照する。ポンプ１０は組立体の一部
を構成している。この組立体は、さらに、ポンプを駆動
する電動モータ１１とポンプの作動流体のための入口ブ
ロック１２とを備えている。入口ブロック１２はモータ
ケーシングの端部部材を構成し、モータシャフト１４の
駆動端部に用いるベアリング１３を支持している。

ポンプ１０は固定ケーシング１５を備えている。この固
定ケーシング１５は、ねじ付きリング１６により入口ブ
ロック１２に固定されている。

ネジ付きリング１６は面取りされた内側肩部１７を備え
ており、この内側肩部１７はケーシングの外側フランジ
１８に設けられた相対する面取り部に係合している。

軸方向のポア１９はケーシングの外側端部から内向きに
延び、その内側端部がケーシング内に形成された環状チ
ャンバ２０に開口している。このチャンバは、入口ブロ
ック１２内に形成された作動流体リザーバ２１に連通じ
ている。

ピントル２４はケーシングのポア１９内に配置され、ケ
ーシングから突き出た外側端部を備え、またチャンバ２
０内に位置した内側端部を備えている。ピントル２４は
、このピントルの円周溝２５内にケーシングの一部を変
形させることによりケーシング１５内の所定位置に固定
されている。チャンバ２０内に突き出ているピントル２
４の端部は、ロータ２６の嵌込み固定部を形成している
。このロータ２６は、オルダム継手２７を介してモータ
シャフト１４により回転駆動される。

図示の構造において、継手の中間部材はディスク部材２
８からなり、このディスク部材２８はモータシャフト１
４とピントル２４に同軸的に配置されている。矩形のス
ロットがプレート・部材に形成され、またモータシャフ
ト１４は２つの平坦部の形成された端部３０を備えてい
る。これら平坦部３０はスロット内にスライド係合して
いる。２つのドグ３１はプレート部材の反対側の面から
軸方向に突き出し、直径方向に向かい合った位置にある
ロータの半径方向スロット３１ａ内にそれぞれ係合して
いる。またこれらドグ３１は、プレート部材の軸線の廻
りで矩形スロットの主軸線から９０度にわたって角度間
隔を設けられている。

ロータ２６はほぼ半径方向に延びた４つのシリンダポア
３２を備えており、これらポア内にはボール３３の形態
をした４つのピストンが配置されている。ロータ２６の
回転に伴い、ボール３３は遠心力によって外向きに送り
出され、環状のカムトラック３５にころがり接触した状
態に係合している。環状のカムトラック３５は、ケーシ
ングの内側表面の環状リブ３６に形成されている。カム
トラック３５は断面がアーチ状を呈し、またロータ２６
はある程度自由に軸方向に遊動するため、ボール３３を
カムトラックの中央に配置することができる。オルダム
継手はこうした遊動を吸収している。遊動は、半径方向
に延びるケーシングの内面によって図示のように右方向
に制限され、また反対方向の遊動は接触リング３７によ
り制限されている。この接触リング３７は入口ブロック
に設けた凹所内に固定されている。

２つの表面チャンネル３８がピントル２４の内側端部に
直径方向に相対して形成され、リザーバ２１からロータ
内のポア３２の内側端部に作動流体を送っている。２つ
のヂャンネル３８の中央を軸方向に通り抜ける共通の直
径方向の平面に直角に、クロスポア４０がピントル２４
を直径方向に通り抜け、このクロスポア４０の端部がポ
ア３２の半径方向内側端部に連絡するようにしている。

また出口通路４２がクロスポア４０からピントル２４の
外側端部へと軸方向にピントルを通り抜けており、ポン
プ輸送流体を使用箇所まで送ることができる。またこの
作動流体は、入口ブロックに取り付けた入口接手４３を
経て使用箇所からリザーバ２１に戻される。

入口チャンネル３８はピントルの円周方向に見た直径が
ポア３２の直径よりも小さく、ロータ２６が静止してい
る際にボール３３が入口チャンネル内に落下しないよう
にしている。ただし、各々のポア３２は内側端部に直径
方向に向き合った内向きの２つの突起を備え、ボールが
半径方向内向きに移動するのを制限している。

ポンプの運転中、ロータの回転によりボール３３は外向
きに送り出されてカムトラック３５に係合し、またカム
トラック３５はロータが回転する度に各々のボールを内
向きと外向きに２回移動させ、２回のポンプ送り工程を
行なうようになっている。直径方向に相対して設けられ
た２つのボール３３は、各々がポンプをバランスさせる
ようにボア３２内を一緒になって内向きにまた外向きに
移動する。中心軸線の廻りのケーシングに対するピント
ルの角度位置は、直径方向に向かい合っている２つのボ
ールが半径方向外向きに移動するのに伴い、ボア３２の
内側端部がそれぞれ入口チャンネル３８につながり、流
体をリザーバ２１からボア内に吸い込むようにしてあり
、またボールの半径方向内向きの移動に伴って各々のボ
ア３２がクロスボア４０の両端部につながり、ボア３２
内の作動流体をクロスボア４０内に吐き出し、軸方向通
路４２に沿って使用箇所まで送るようにしである。

図示の構造において、各々のボア３２は各工程毎にロー
タがほぼ約４５度と１３５度にわたって回転した時期に
入口チャンネル３８とクロスポア４０に連絡する。

カムトラック３５は、一定のポンプ速度の下でロータの
回転毎に円滑に一定量を吐き出すように形作られている
。各々のボールの吐出し移動に際し、カムトラック３５
はボールの内向きの移動を速度■まで加速し、次いでこ
の速度■をボールが内向きに移動している間のほとんど
の部分にわたり一定に保っている。そしてボールが内向
き移動の終端部に近付くにつれて、カムトラックはボー
ルの内向き速度を徐々に零まで落とすように形作られて
いる。ただし、必要とされる一定の吐出し量を維持する
ために、先行するボールの速度が低下し始めるのと後続
のボールは内向きの移動を開始する。２つのボールの速
度はカムの輪郭によって調節され、２つのボールの内向
きの速度が一定速度■に等しくなるようにしである。カ
ムの輪郭の内側死点および外側死点の位置には約１度の
ドエル角が形成され、入口から出口へまたはその逆にボ
アの接続を瞬時に切り換えられ、良好なシール機能が得
られる。

内向きの速度、すなわち各々のポンプ送りボールによる
吐出し量は一定速度■に加速するかまたはこの一定速度
から減速する際に正弦曲線的に変化するようにし、騒音
レベルを下げることが好ましい。従って、一定の吐出し
量トレースに至る曲線およびこの吐出し量トレースから
離れていく曲線はγ（１−ＣＯ３ωｔ）／２の数式で表
わすことができる。ここで、γは最大吐出し量、ｔは一
定吐出し量トレースの隣接端部からの瞬間的な経過時間
を指している。またωは、位置１＝０からの回転変位量
をラジアンで表わしたものである。

カムトラックの入り口部分の各々の輪郭は出口部分の輪
郭と同じパターンを描いているが、吐出し曲線に起きる
ような重なり合いは吸込み曲線には生しない。

多対の向かい合うボア３２は最大吐出し勾配の位置でカ
ムトラックに直角に接し、ボールとカムの接触点とボー
ルの中心を通り抜ける線がカムの吐出し円弧のほぼ中間
点を通るボアの中心線に一致するようにしている。これ
により、ボアの壁に直角に加わるボールの荷重成分を取
り除き、ボールとボアの摩擦力を軽減することができる
。

吐出し時間（１３５度）が吸込み時間（４５度）の３倍
の長さがあるため、入口を通る流速は出口を通る流速の
３倍になっている。従って、取り入れられる流体はかな
り大きな運動量を持ち、箇々の取入れ口を約２度の角度
にわたり理論上の閉鎖点を越えて開いたままにしておく
ことにより、吐出しストロークの開始に先立ちこの運動
量を用いてロータのボアを流体で充填しておくことがで
きる。

第３図はピントル２４の変更例の形状を示したものであ
る。この例のピントル２４は入口チャンネル３８が傾斜
通路４５に置き換えられている。

通路４５は一方の端部がピントルの内側端部表面にある
円筒状の凹所４６に開口し、また反対側の端部がベース
３２の内側端部に連絡する構成になっている。この変更
例によれば、吸込みストローク時にリザーバ２１とボア
３２の連絡面積を増やせる利点がある。

第４図は、高圧で流体を吐き出す構造のポンプに使用で
きる変更例を示したものである。この変更例では、各々
のシリンダポア内のボールはポア内にスライド可能に取
り付けられた円筒状のシールエレメント４７によって後
方を支持されている。このシールエレメント４７は全長
にわたって延びる中央制限通路４８を備え、また半径方
向外側端部にボール用のシール座を形成している。ボー
ルとシールエレメントは高圧吐出し時には互いに作用し
合い、効果的なシール機能を果たすことができる。

吐出し角度と吸込み角度はそれぞれ１３５度と４５度以
外の角度であってもよい。

またロータには４つ以上のボアを設けることもでき、そ
うした場合には、ピストンの内向き速度を合計したもの
が２つ以上のピストンの内向き速度を合計したものに等
しくすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るポンプの軸方向断面図である。第２図は、第１図の２−２線に沿った断面図である。第３図と第４図は、変更例を示したものである。１０・・・ポンプ１１・・・電動モータ１２・・・入口ブロック１３・・・ベアリング１４・・・モータシャフト１５・・・固定ケーシング１６・・・わし付きリング１９・・・軸方向ボア２０・・・環状チャンバ２１・・・リザーバ２４・・・ピントル２６・・・ロータ２７・・・オルダム継手２８・・・ディスク部材３２・・・シリンダボア３３・・・ボール３５・・・カムトラック３８・・・入口チャンネル４０・・・クロスボア４２・・・軸方向通路

Claims

【特許請求の範囲】１、容積式ポンプにして、内側表面がカム構造をした中
空なシリンダと、シリンダ内に配置され、内部にほぼ半
径方向に延びる複数のボアを備えている環状本体と、ボ
ア内を軸方向にスライド運動することができるように各
ボア内に配置され、シリンダのカム表面にころがり係合
するように配置されているピストンと、環状本体内に配
置され、ポンプ送りされる流体用に複数の入口開口およ
び出口開口を周囲に間隔を設けて設置してあり、それぞ
れの開口が入口通路と出口通路に連絡しているようなピ
ントルとを有し、ピントルとシリンダは互いに回転運動
しないように固定され、しかも本体とピントルおよびシ
リンダはピントルの軸線の廻りで互いに対し回転可能で
あり、このためピストンはカム表面により所定の時間間
隔で前記ボア内を往復運動し、前記ボアの内側端部と前
記入口開口および出口開口を交互に連絡し、各ピストン
の往復運動により前記入口開口の１つからボア内に流体
を吸い込み、次いで前記出口開口の１つを通じてボアか
ら排出されるようになっており、またカム表面は、作動
ストローク中に箇々のピストンの内向きの変位速度を零
から所定の最大速度まで徐々に増加させ、引き続いて零
まで徐々に減少させ、しかも別のピストンまたはピスト
ンの他のものの内向きの変位速度をそうしたピストンの
内向きの移動速度に瞬間的に符合させることのできる形
状に作られており、外側死点と内側死点の間のピストン
の内向きの移動に際し、ピストンの内向きの速度の絶対
値を合計したものが一定のポンプ速度の下で一定である
ような容積式ポンプ。２、請求項１記載の容積式ポンプにして、前記ボアは直
径方向に相対する対の関係に配置され、各対のボア内の
ピストンは互いに同時に内向きに移動し、また互いに同
時に外向きに移動するような容積式ポンプ。３、請求項２記載の容積式ポンプにして、前記ボアの数
は４つであり、ピントルの軸線の廻りに９０度の角度間
隔が設けてあるような容積式ポンプ。４、請求項１から３の何れか一つに記載の容積式ポンプ
にして、ピストンは前記ボア内をスライドすることがで
きしかも当該ボア内に密封状態に配置され、前記カム表
面にころがり係合するように設けたボールから構成され
ている容積式ポンプ。５、請求項４記載の容積式ポンプにして、各ボールは、
ボア内をスライドすることができしかも当該ボア内に密
封状態に配置され、軸方向に中央ホールが通り抜けてい
る円筒状のシールエレメントにより後方を支持され、前
記シールエレメントの半径方向外側端部がボール用のシ
ール座を形成しているような容積式ポンプ。６、請求項１から５の何れか一つに記載の容積式ポンプ
にして、前記入口通路がピントルに設けた軸方向に延び
る表面チャンネルからなる容積式ポンプ。７、請求項１から５の何れか一つに記載の容積式ポンプ
にして、前記入口通路は、ピントルの一方の端部に形成
された凹所から前記入口開口にかけて、ピントルに沿っ
て軸方向且つ半径方向外向きの切削部からなる容積式ポ
ンプ。