JPS59203890A - ベ−ンポンプモ−タ− - Google Patents

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】 この発明はローターの中心を通り，その両方に配置され
たベーンを一体に結合し，そのベーンを各々一つのロー
ターの中心点を通過する溝に入れ，その回転中心を通る
対角長さが常に一定になるカムリングの中を回転させる
ものである。ベーンを２個以上用いる時は各ベーンの総
合的重心位置は一定であり，バランスが良い．又その構
造は簡単であり，かつ小型であるので安価に作ることが
できる。

第１図によつて対角長さが常に一定になるカムリングの
内周の説明をする。Ｏはローターの中心で，ベーンはＢ
Ｂ′である。ベーンは最初Ｂ。Ｂ′。にある。Ａはベー
ンの中点である。ベーンはローターの中心を通過する溝
にはまり，ベーンが角度θだけ迴つた時にＢＢ′′の位
置に来る。それに従つてベーンの中点はＡ。よりＡに来
る，このＡ。Ａ。の軌跡を任意に指定することにより，
カムリングの内周４ａの形状は任意に作ることができる
。この発明はＡ点の軌跡をローターの中心Ｏよりｒだけ
離れた点Ｃを中心とし，半径がｒである円であり，Ａ点
はその周上をローターの回転速度の２倍の回転速度で回
るものであることを指定する。従つてベーの重心Ａはそ
の円周上を回転し，ベーンが２個以上ある時は，その円
周上を等分に配置されるのでその重心を総合すれば、Ｃ
点に集中して常に一定である。例へば第２図に示すよう
にベーンが２個の場合は，第１ベーンの重心Ａと，第２
ベーンの重心Ｏの中点はＣとなり，両者を総合した重心
は動かないので，回転による偏心振動は起らない。

次にカムリングの内周４ａの幾何学的形状を説明する。

ベーン１は全長はＢＢ′である。その中心点Ａはそれを
二等分するので，Ｂ及びＢ′はＡよりＲの距離にある。

ローター３はＯを中心として，角ｘＯＢ＝θになり，ロ
ーターが回転するに従つてθは変化する。その重心Ａ点
は点Ｏよりｘ軸方向に距離ｒにある点Ｃを中心とし，半
径ｒなる円周上にある。従つて三角形ＡＣＯは二等辺三
角形になり，その外角ＡＣｘは２θになる。従つてＡ点
をｘ軸，ｙ軸の座標ｘ１，ｙ１で表はせば次のようにな
る。

ｘ１＝ｒ（１＋ｃｏｓ２θ）……（１）ｙ１＝ｒｓｉｎ
２θ 次にＢ点はＡ点よりＲの距離にあり，ｘ軸とは角度θで
ある直線上にあるので，その座標ｘ２，ｙ２は ｘ２＝ｒ（１＋ｃｏｓ２θ）＋Ｒｃｏｓθ……（２）ｙ
２＝ｒｓｉｎ２θ＋Ｒｓｉｎθ となる。従つてカムリングの内周４ａの形状は式（２）
のθを−１８０゜より＋１８０゜まで変化する事によつ
て得られる。若しベーンの先端に丸味をつける時は，そ
の円の半径の中心をｘ２，ｙ２としθを変化させた時の
円の外周のエンベロープラインで作る事ができる。これ
等は数値制御工作機で作る事ができる。又後者のエンベ
ロープラインもカツターの半径をベーン先端の半径とし
，その中心を式（２）によつて動かす事によつて作る事
ができる。

次に図面によつてこの発明の構造と作用を説明する。１
は第１ベーン，２は第２ベーンで，共に切欠き１ａ及び
２ａがあり，互に交叉して，その両側面は同一平面にな
つている。３はローターで溝３ａ及び３ｂがあり，その
内部にベーンが擢動する。３ｃはローターのボス部で溝
で分割されたランド部を結合する。ランド部に夫々中空
部３ｄがあり，ローターが高速回転した時にこの部分に
起る遠心力を輕減する。これによりボス部にかかる曲げ
応力を小さくする。４はカムリングでその内周は前述の
式（２）で表す関数曲線になつている。

５は入力軸でローターのボス部に止められ，これを回転
させる。７は第１サイドカバーでカムリング４と結合さ
れ，ローターのボス部の入る凹部７ａと，入力軸の通る
孔がある。８は第２サイドカバーでカムリング４と結合
し，内部にローター及びベーンを収容する。サイドカバ
ーには吸入溝８ａ及び吸入口８ｂがあり，その反対側に
排出溝８ｃと排出口８ｄがある。これ等は何れのサイド
カバーに取りつけても良く，又カムリングの側壁に取り
つけても良い。

この装置は入力軸５によりローターを矢印Ｇの方向に回
すと，ベーン１と２はカムリングの内周に沿つて回転す
る。ベーンの先端間の長さＢＢ′とＥＥ′は２Ｒであり
，カムリングの内周を形成する関数曲線は，回転中心Ｏ
を通る対角の長さは同じ２Ｒであるので，その先端は両
側ともカムリングと無理なく接触して回転する。従つて
吸入口８ｂより入つた流体は，ベーン１の回転に従つて
キヤビテイ９を経て排出溝８Ｃより排出口８ｄに至り排
出される。キヤビテイ９はベーンの回転角が図の状態に
至る以前，即ちＥ′がＢ。に近い時は第２ベーン２によ
り，排出溝８Ｃと区切られ，吸入溝８ａとつながつて吸
入されるが，Ｅ′が図より矢印Ｇの方向に回ると，キヤ
ビテイ９は排出溝８Ｃとつながつて，その中の流体が排
出される。

第５図より第７図はこの発明において各フレードの中点
Ａ，Ｄをリンクによつて連接した第２実施例を示す。図
において１ａ，２ａはブレード１及び２の中点にあるピ
ンである。１１はリンクでその両端にピン孔１０ａ，１
０ｂがあり，この中に１ａ，２ａが嵌つて回転する，点
Ａ，ＤはＣを中心として半径ｒの円周上を回転するので
，各ブレードの回転によつて発生する遠心力はＡ，Ｄに
集中し，リンク１１によつて平衡を保つので，カムリン
グには遠心力は作用しない。

第７図はこのリンクをクランク状にした例で，１１はク
ランク，１１ａ，１１ｂはクランクピンで，各ブレード
に設けた軸孔２ｂ，１ｂに転合する。１１Ｃはこのクラ
ンクと一体になつた回転軸で，第２サイドカバー８に設
けられた，点Ｃにある軸孔８ｇにはまり回転する。回転
軸１１Ｃとクランクピン１１ａはウエブ１１ｄによつて
結合され，クランクと一体にたる。従つてクランクピン
１１ａ，１１ｂは点Ｃを中心として対象に回転するので
，各ブレードの中点も確実に円運動さしてバランスを保
つ。

なお第２実施例ではカムリングの内周が前記関数曲線よ
り若干変化し，クリアランスが生じても正しい運動を保
つ特徴がある。

次にこの装置の効果を説明すると， １）このカムリングの内部の形状は式（２）で示す単一
の関数曲線で作られるので，ローターの中心を通る対角
長さは常に一定で２Ｒになるので正確な形状になる。

２）各ベーンの重心はＣを中心とする半径ｒの円周上に
あり，これを２個以上用いる時は常にバランスして振動
を発生しない。

３）各ベーンはその中点より対象にあるのでその両側が
回転により発生する遠心力は均合い，ベーンが内壁を押
す遠心力は発生しない。

４）これに使用する流体は気体，液体，気液混合の何れ
でも使用可能であり，原動機により入力軸を駆動すれば
ポンプとなり，吸入口より高圧流体を導入し，排出口よ
り出せばモーターとして，入力軸を出力軸に変へる事が
できる。

５）このカムリングの形状は数値制御工作機等により，
一つの関数曲線で作る事ができるので，ベーンの運動の
加速度変化は一つの正弦曲線になり変動は小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のカムリングの形状を説明する座標図
。第２図は平面断面図。第３図は縦断面図。第４図は分
解斜規図。第５図はベーンをリンクで接合する第２実施
例の平面断面図。第６図はその縦断面図。第７図はベー
ンをクランクで接合する場合の縦断面図。 １，２……ベーン，　　　３…………ローター，４……
……カムリング，　５…………入力軸，８ｂ………吸入
口，　　　８ｄ………排出口１０………リンク，　　　
１１………クランク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ローターの回転中心を通る満内を摺動する１個以上
   の長さが２Ｒであるベーンが，カムリングの内周を摺動
   し，吸入口と排出口を有するベーンポンプモーターにお
   いて，ローターの中心からｒだけ離れた点Ｃを中心とし
   ，半径ｒの円上にあるＡ点が角速度２θで回転する時，
   Ａ点より距離ＲにあるＢ点が，角速度θでＡ点を中心と
   して回転して形成する関数曲線の形状を，カムリングの
   内周とし，吸入口と排出口をカムリングの側壁又はサイ
   ドプレートに付けた構造 ２）相互に交叉するベーンがローターにより回転され，
   ベーンの先端がカムリングの内周に沿つて動くベーンポ
   ンプモーターにおいて，各ベーンの中点をピンとリンク
   によつて可動的に連接する構造