JPH0694872B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動力伝達装置そして詳細にはポンプ又はモ
ータのような流体圧力エネルギー変換装置に関する。

〔従来の技術及び発明の解決しようとする問題点〕

流体動力伝達装置に用いられるある形態のポンプとモー
タとは、複数個の互いに離間した半径方向ベーンを有す
るロータからなっており、これらベーンはロータと共に
回転可能であると共にロータ内に設けられたスロット内
でロータに対して滑動可能である。ロータとベーンとは
カムの内部輪郭と協働してロータの外周とカム輪郭との
間に一つ又はそれ以上のポンプ作用室を形成しており、
ベーンはこれら作用室を通過して流体を流入ポートから
流出ポートへと運んでいる。チークプレートがカムの各
側とロータに関連していて、該チークプレートを通して
流体がロータへ及びロータから流れる。

これまでは、ベーンのカムとの接触を維持するために
は、ベーンの下側の室に圧力を加えることがポンプの有
効な作動にとって重要であると認識されていた。過去に
おいて圧力はベーンの下側へ連続的に又は間欠的に加え
られていた。圧力を連続的に加える構造の場合は、ベー
ンが低圧力領域にある時でさえも圧力が加えられるので
カムとベーンの先端が過大に摩耗する結果をもたらして
いた。圧力を間欠的に加える構造の場合は、圧力は、ベ
ーンが高い圧力領域にある時のみベーンに加わり、そし
てベーンが低圧領域にある時に遠心力のみがベーンをカ
ムに向けて付勢するのに利用されている。その結果ベー
ンはその走行のうちある部分的期間はカムと積極的に接
触しないので、効率が不利な影響を受ける。

これまで、各ベーンには付加的圧力室を関連させること
が示唆され販売用の装置もそのようなものが作られてき
た。各ベーンの基部に位置する室はアンダーベーン室と
して一般に知られており、この室は周期的に変化する圧
力を受ける。それに付加される室はイントラベーン室と
して普通に知られていて、連続的な高圧にさらされてい
る。この典型的な装置が米国特許第2919651号明細書及
び米国特許第2967488号明細書に示されている。かかる
構造では、ベーンのカムとの接触は、イントラベー室及
びアンダーベーン室への流体圧力によって常時制御され
る。

これまでまた、イントラベーン室には全部がロータ内に
形成された内部通路を通って流体を供給しそしてこれら
室への流体流れを制御するために各ベーンに対してチェ
ック弁を関連付けることが示唆されてきた。この形式の
典型的な構造が米国特許第3223044号明細書に示されて
いる。

米国特許第4431389号は、譲渡人がこの出願と共通して
いるが、該特許の明細書には、全部がロータ内部に形成
されていると共にイントラベーン室と連通する概略環状
の内部供給通路を有する装置が開示されている。各ベー
ンの両側面に沿う半径方向の通路が各ベーンの外端又は
先端から各ベーンの内端又は基部へ伸びていてアンダー
ベーン室に周期的に変化する流体圧力を供給している。
孤状のバルブ作用溝が各チークプレート内において圧力
領域内でのロータに沿って形成されていると共にロータ
が回転する時に半径方向の通路と連通してる。ロータの
側部における軸線方向の開口が環状通路へ伸びると共に
該通路と交差している。軸線方向の開口は、ロータがチ
ークプレートに対して相対的に回転する時に弧状の溝と
整合するように適合されて、圧力のかかった流体をベー
ン内の半径方向の通路から孤状の溝と軸線方向の開口を
通って環状通路、そして今度はイントラベーン室へ供給
している。

かかる構造では、ポンプ又はモータの寸法が大きくなる
と、休止領域においては、ベーン室が高圧から低圧へ急
激に変化してチークプレート上に圧力の非一様性をもた
らすという事実のために、チークプレート上で圧力をバ
ランスさせることがそれだけ困難になる。

従って、本発明の目的の一つは、圧力バランスが改善さ
れた流体エネルギー変換装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に従えば、内部輪郭を含むカム本体と、 該カム本体内に配設されるロータと、 該ロータのスロット内にスライド可能に配設され前記内
部輪郭に係合してポンプ作用室を定める複数個のベーン
と、 前記カム本体の側面に組合さる少なくとも１つのチーク
プレートと、 各ベーンに備り一面がベーンの内端により定められる第
１の圧力室及び可動な隔壁により該第１の圧力室と隔離
してベーン内部に配設される第２の圧力室と、 全体がロータ内部に形成されて前記第２の圧力室の一群
と連通するほぼ環状の給送通路と、 各ベーン上にあってベーンの内端から外端へ伸びる半径
方向通路と、 ポンプ作用室の圧縮領域に対応するチークプレートの領
域に形成される弧状のバルブ作用溝と、 ロータの側部から前記給送通路へと伸びると共に、ロー
タの回転の際に前記バルブ作用溝と整合する軸線方向の
開口と、 ポンプ作用室の圧縮と膨張の境界領域に対応するチーク
プレートの領域に前記バルブ作用溝と同心に形成され、
ロータの回転の際に前記開口と整合する弧状の溝と、 チークプレートの対ロータ側面と反対側の面に配設され
前記バルブ作用溝と前記溝を取り囲む静水圧パッドと、
及び 前記溝からチークプレートを貫通して静水圧パッド領域
へ伸びる開口とからなるスライドベーン式動力伝達装
置、が提供される。

第１図及び第２図を参照すると、これらの図面には、ケ
ーシング11とカートリージつまり部分組立体12とからな
る回転式スライドベーン装置即ちポンプ10が示されてい
る。ケーシング11は本体11aとカバー11bとからなってい
る。カートリッジ12は、中間のチークプレート16,17と
共に支持プレート14,15の間に狭まれたカムリング13を
含んでおり、これら全てのものは支持プレート14とカム
13を貫通して支持プレート15内の穴にねじ込まれたボル
ト18によって互いに固定されている。カバー11bには流
入供給接続ポート19が設けられており、該ポート19は第
２図に示されているようにカム13内の一対の流体ポート
流入開口20と第４図に示されているようにチークプレー
ト内の凹部24によって形成された通路23とに至ってい
る。

流出接続ポート22が本体11a内に設けられており、該ポ
ート22は支持プレート15内に形成された圧力送給室に対
して通路22aによって直接に接続されている。

軸27が支持プレート14内の軸受28内に且つ本体11a内に
装着された軸受29内に回転可能に装着されており、ロー
タ25は該軸27のスプライン付き部分26上においてカム13
内に回転可能に装着されている。

カム13は、実質的に楕円形をした内部輪郭30を有してお
り、該輪郭30はロータ25の周辺部及びチークプレート1
6,17の隣接面と一緒になって、２つの対向するポンプ作
用室31,32を定めていて、これら作用室31,32の各々は流
体流入領域及び流体流出領域を有している。流体流入領
域は、流体流入ポート開口20とチークプレート通路23と
にそれぞれ整合する、ポンプ作用室31,32の一部分から
なっている。流体送給領域は、チークプレート16,17内
の、流出接続ポート22に直接接続された、対向する弧状
の流体送給ポート開口33とそれぞれ整合する、ポンプ作
用室31,32の一部分からなっている。流体は、流入ポー
ト開口20を通りそしてまたチークプレート16,17内の凹
部24によって形成された通路23を通って流入領域へと流
れるが、この通路23によって流体は、流入口19からカム
13の両側とそれに関連する支持プレート14,15間で流れ
ることができる。

今まで記述されたポンプ装置は、米国特許第2967488号
明細書に開示されたよく知られた構造のものである。こ
の型式の装置においては、ロータに複数個の半径方向ベ
ーンスロット35を設け、各スロット35の内部にベーン36
を滑動可能に装着させることが慣例となっている。ベー
ン36の外端又はベーン先端はカム13の内側輪郭に係合し
ている。カム13の輪郭は流入上昇部分、中間弧状部分、
流出下降部分、及びもう一つの弧状部分を含んでいる。
カムの輪郭はその短軸軸線のまわりに対称であり、この
ため上昇、下降及び弧状の各部分は輪郭の反対側の部分
で再現されている。ロータ25によって担持されるベーン
36の先端が流入上昇部分を横断する時には、ベーン36は
ロータ25に関して半径方向外方に移動し、そしてベーン
先端が流出下降部分を横切る時は、ベーン36は半径方向
内方に移動する。各対のベーン36間の間隔は、ポンプ装
置の流入及び流出の両室間に適正な密封作用を与えるよ
うに、各対のポート間の間隔にまたがっている。

各ベーン36は、該ベーンの内端即ち基部からベーンの実
質的な中央部分へ伸びる矩形のノッチ37を有している。
反作用部材38は、幅と厚さがベーン内のノッチ37の幅と
厚さと実質的に同じの、側部及び端面が平坦にされた長
方形のブレードからなっているので、ベーンのノッチ37
とロータのベーンスロット35とで囲まれる内部空間で滑
り嵌合する。ロータのベーンスロット35の側壁、ベーン
36及び反作用部材38は、膨張可能なイントラベーン室
（第２の圧力室）39を定めている。アンダーベーン圧力
室（第１の圧力室）40が各ベーン36の基部とロータの各
ベーンスロット35の基部及び側壁によって定められる。
室39及び40は反作用部材38によって分離され且つ互いに
密封されている。このため、２つの室39,40は、参照と
してここに挙げた米国特許第2967488号明細書に示され
たものと実質的に同じものとして設けられている。

第３図を参照すると、アンダーベーン室40は、各ベーン
36の基部に関連されているが、該室にはベーンの側部端
縁から離間した各ベーン36上の半径方向通路41によって
流体圧力がもたらされている。通路41はベーン内に形成
された溝によって定められている。半径方向通路41は流
体を、アンダーベーン室40へ、それゆえベーン36の基部
へ伝達する。このため、ベーン36がカムの輪郭の流入及
び流出部分を横切る時にベーン36の先端に加わる周期的
に変化する圧力がベーン36の基部に伝達される。

全体がロータ25内にある環状の閉じ通路44がベーン内部
室39間の連通を与えている。ロータ25の側部内に形成さ
れた軸線方向開口46が環状通路へ伸びると共に該環状通
路と交差している。バルブ作用溝45が各チークプレート
内に設けられていると共に前記開口46と整合している。
圧力のかかった流体が各チークプレート16,17の各面内
の弧状の溝49によって通路44へ供給される。各溝49はロ
ータ25の走行の一部について伸びている。溝49は開口46
内で整合するために溝45と同心関係をもって休止領域、
すなわちポンプ作用室の圧縮と膨張の境界領域内に設け
られている。圧力バランスパッド（静水圧パッド）48が
チークプレートの反対側の面上に設けられており、該パ
ッド48はシールで囲まれている。開口50がプレートを貫
通して各溝49を圧力パッド48と連通させている。軸線方
向の開口46が弧状の溝49を横切って動く時に。流体圧力
は軸線方向の開口46と環状通路44とを介してベーン内部
室39へ伝達される。流体圧力はベーン内部室39へ伝達さ
れ、そしてベーン36を半径方向外方へ向けて移動させそ
してアンダーベーン室40内の圧力に対抗して反作用部材
38を保持するように作用する。

圧力バランスパッド48は、各チークプレートの反対側の
面上に設けられていて、シールによって囲まれている
（第６図及び第７図）。開口50はプレートを貫通して伸
び（第５図）そして各溝49を圧力パッド48と連通してい
る。このため、ベーンが高圧側から低圧側へ移動する
時、圧力バランスパッド48からの流体が圧力を均等化す
るので、チークプレート上の圧力はバランスされそして
流体は開口46さらに今度は通路44及びベーン36へ供給さ
れる。

サイクルの大部分の休止及び流入上昇部分では、溝41は
流入圧力部における圧力を維持する作用をする。サイク
ルの流出下降部分では、溝41はアンダーベーン圧力を増
大させると共にベーンの半径方向内方の移動を阻止し
て、ベーンのカム13との接触を維持する働きをする。流
出領域と流入領域との間のサイクルの小休止部分では、
溝41は、ベーンの外端における流出圧力をアンダーベー
ン領域に連通してベーンをカム13に当衝させて維持する
のを補助する働きをする。溝45は流出領域においてチー
クプレート16及び17をバランスさせる働きをする。

ポンプにはチークプレート16,17において対の弧状の溝4
5aが追加して設けられている（第３図，第４図）。この
弧状の溝45aは弧状の溝45の半径方向内側に位置してい
るので、ロータが回転する時にアンダーベーン室40によ
って捕えられて該室40と連通するようになっている。弧
状の溝45aはカムの流出下降領域から密封領域を通って
カムの流入上昇領域の頂度手前にまで延びる弧となって
広がっており、それによってベーンが密封領域を走行す
る時に付加的に供給された高圧流体をアンダーベーン室
に伝達してベーンの先端がカムと接触するのを維持す
る。ベーンガ流出下降領域で下降に移動する時に、溝45
aは通路41によってアンダーベーン室40に供給される流
体を絞り、それによってアンダーベーン室内の圧力を流
出圧力よりも高い圧力に保持している。小休止時には、
溝45aは隣接するアンダーベーン室40間に流体を供給し
て、ベーンのカムとの接触を維持するのを助ける。

本発明をポンプで用いられるものとして記述したが、本
発明はスライドベーン型式のモータに用いることもでき
る。

大容量の圧力エネルギー変換装置のためのチークプレー
トを示す第８図及び第９図に示された本発明の変形形態
においては、弧状のバルブ作用溝45には同様にプレート
を貫いて開口51が設けられていて圧力パッドに対する連
通を提供している。

第６図及び第７図に示されているように、圧力パッド48
は、流出口33、溝45,45a及び49の領域を取り囲むリテー
ナ53内のＯ−リング52によって定められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化したポンプの縦方向断面図で
あり、第２図の線１−１についての断面図である。 第２図は、第１図の線２−２についての断面図である。 第３図は、本発明を具体化したポンプの一部の断片斜視
図である。 第４図は、第１図の線４−４についてのポンプのチーク
プレートの断面図である。 第５図は、第４図の線５−５についての断面図である。 第６図は、第１図の線６−６についての断面図である。 第７図は、第６図の線７−７についての図である。 第８図は、本発明の変形形態であって第４図に類似した
断片断面図である。 第９図は、第８図の線９−９についての断面図である。 10……回転式スライドベーン装置 11……ケーシング 13……カム 14,15……支持プレート 16,17……チークプレート 19……流入供給接続ポート 22……流出接続ポート 25……ロータ 30……内部輪郭 31,32……ポンプ作用室 33……弧状の流体送給ポート開口 36……ベーン 39……イントラベーン室 40……アンダーベーン室 44……環状通路 45……弧状のバルブ作用室 46……軸線方向開口 48……静水圧パッド 49……弧状の溝 50……開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−2488（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−148437（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−48802（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部輪郭（30）を含むカム本体（13）と、 該カム本体（13）内に配設されるロータ（25）と、 該ロータ（25）のスロット（35）内にスライド可能に配
   設され前記内部輪郭（30）に係合してポンプ作用室（3
   1,32）を定める複数個のベーン（36）と、 前記カム本体の側面に組合さる少なくとも１つのチーク
   プレート（16,17）と、 各ベーンに備り一面がベーンの内端により定められる第
   １の圧力室（40）及び可動な隔壁により該第１の圧力室
   （40）と隔離してベーン内部に配設される第２の圧力室
   （39）と、 全体がロータ内部に形成されて前記第２の圧力室（39）
   の一群と連通するほぼ環状の給送通路（44）と、 各ベーン上にあってベーンの内端から外端へ伸びる半径
   方向通路（41）と、 ポンプ作用室の圧縮領域に対応するチークプレートの領
   域に形成される弧状のバルブ作用溝（45）と、 ロータの側部から前記給送通路（44）へと伸びると共
   に、ロータの回転の際に前記バルブ作用溝（45）と整合
   する軸線方向の開口（46）と、 ポンプ作用室の圧縮と膨張の境界領域に対応するチーク
   プレートの領域に前記バルブ作用溝（45）と同心に形成
   され、ロータの回転の際に前記開口（46）と整合する弧
   状の溝（49）と、 チークプレートの対ロータ側面と反対側の面に配設され
   前記バルブ作用溝（45）と前記溝（49）を取り囲む静水
   圧パッド（48）と、及び 前記溝（49）からチークプレートを貫通して静水圧パッ
   ド領域へ伸びる開口（50）とからなるスライドベーン式
   動力伝達装置。
2. 【請求項２】ポンプ作用室の圧力領域に対応するチーク
   プレートの領域に形成され各ベーンの前記第１の圧力室
   （40）と連通可能な弧状の溝（45a）をさらに含む特許
   請求の範囲第１項に記載の動力伝達装置。
3. 【請求項３】前記バルブ作用溝（45）に関し前記溝（4
   9）と反対側の位置に孤状の第２の溝（49′）を配置
   し、該第２の溝（49′）は静水圧パッド（48）へ伸びる
   第２の開口（50′）を含む特許請求の範囲第１項に記載
   の動力伝達装置。