JPS62298677A - 液圧ベ−ンポンプ - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は流体圧装置の技術分野で利用され、特に液圧
ベーンポンプに関するものである。

（従来技術） カムリングの内面にベーン板が摺接して回転するように
した、液圧ベーンポンプは、その機構の構成が簡単なた
め、小形かつ低コストなポンプとして、広く普及してい
る。しかし、カムリングとベーン板の対偶関係を機構の
トライポロジー的立場から見ると、極めて厳しい条件下
におかれている。それは、線接触による高負荷荷重の下
での、滑り摩擦摩耗の状況である。

特にベーン板の放射線方向の運動を考えた場合、その加
速度の変化が連続的であるようにはカムリングの内面の
形状が考慮されていなかったため、前記の加速度の変化
の不連続部分においてベーン板がカムリングに対して衝
撃的に衝突し、カムリングに段付摩耗か生じるという問
題点がある。

七のために、例えば比較的潤滑性能が優れている油性の
作動液を用いる場合には、あまり大きな問題とはならな
いが、含水率が非常に高く潤滑性能の低い高含水作動液
の場合には、その摩耗量は極めて大きいことが、過去の
実験で示されている。

従って、この種の作動液を用いたベーンポンプは、実用
性が無いことが実験結果より示唆されている。

このため、主として油圧工学的な立場から、ベーンポン
プの機能改善に関する検討が進められてきたが、大幅な
改善策は今だ（（見あたらない。

すなわち１９７１年５月の油空圧学会講演論文喚 集４５ｍ以降には、高圧ベーンポンプのカムリングの形
状につき、記載されている。しかしながらこれとても、
まずカムリングの形状を６次式で定めようとするもので
あり、そのベーンの加速度の変化を初めに任意に設定し
うるものではな（、また従って速度、加速度、加速度変
化率などの値を低（押えることが出来ないうらみがある
。

（発明が解決しようとする問題点） この発明においては、潤滑性のとぼしい作動液を用いて
、液圧ホン１を作動させた場合に、その摩耗がはげしく
、実用性にとほしいという問題点を解決しようとするも
のである。

（問題点を解決するための手段） この発明における、前記の問題点を解決するための手段
を、第１図を参照しつつ説明する。

本発明の液圧ベーンポンプ１は、カムリング２と、この
カムリング２の内面３に摺接して回転するベーン板４と
が設けられ、前記内面３の形状は、ベーン板４の放射線
方向の加速度が連続して変化するように設定して形成さ
れているものである。

（作用） ベーン板４の放射線方向の加速度は不連続には変化しな
いから、ベーン板４はカムリング２の内面３に対して、
衝撃を与えることなく、内面３とベーン板４との摺動部
における摩耗は従来に比し、はるかに小となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を、他の図面をも参照しつつ説
明する。

カムリング２には、公知のようにその側面に吐出口２ａ
および吸込口２ｂが開口されている。

回転軸５にはロータ６が一体に設けられている。

回転軸５は図矢示方向に回転駆動されろものである。

ロータ６には、ベーン板４が対称位置において放射線方
向に摺動自在に挿入されうるように、溝６ａが設けられ
ている。

次にカムリング２の内面３の曲線の形状の決定手段につ
き、詳述する。

第２図に示すように、内面３０曲線のうち、８６間およ
びｃｂ間をそれぞれ異なる半径の円弧Ｒ２、Ｒ１で接続
するものとし、ｄｃ、ｂａ間は以下説明する曲線で接続
する。今ｄａ間の曲線を決定する手段につき説明する。

ロータ６すなわちベーン板４０回転角θに対するカムリ
ング２０半径方向のベーン板４の位置をＲとしたとき、
カムリング２０半径方向のベーン板４の加速度ｄＶｄＯ
が回転角Ｏ〜ＯＨ間で連続性を保ち、かつ正弦系に変化
させる。このために、ｄ２Ｒ／／ｄＯを次のように考え
る。

０−θＨＴ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（１）凡−Ｈ，Ｓ＋Ｒ８・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２）ここで、θ。二曲線割付
は角 Ｈ二〇＝Ｏ〜θ□間のカムリング半径方向のベーン板移
動量 恥：θ＝Ｏにおけるベーン板の位置 ここで、変位量Ｓを次のようにする。

ｄｓ　　　　　ｄ２ｓ Ｔ＝ｌ　のとき　θ＝θ、Ｓ＝１．．了＝０．］ロ奮＝
０とする無次元式　５＝ｆ（Ｔ）である。

２ｓ からｌの間で、連続性を保つような式ｄＴｚ−ｒ（（１
）をとる。

第３図に示すような正弦系に変化する曲線を考える。

これを加速度の連続性を考慮１−ると、この式の諸元は
次のようになる。

Ｏ≦Ｔ≦Ｔａ（Ａｍ；加速度最大値、Ｔａ；Ａ７７１の
ときの位置、Ｔｂ；Ｏ＜Ｔ＜１の範囲内で加速度が零に
なる位置） Ｔａ≦Ｔ≦Ｔｂ （１−Ｔａ）≦Ｔ≦１ 得られる。

ｓ Ｓ＝／丁ｊｄＴ ここで、カムリングのプロフィルや、その曲率半径を求
めるのに必要になる。

ａ Ｔ Ｔ の速度最大値Ｖｍ　、加速度最大値Ａｍ、　　加速度変
化率最大値Ｊｍは次のような値となる（無次元値）。

Ｖｍ＝１．７６ Ｍ＝±５．５３ Ｊｍ　＝　＋６９．５ −２３．２ このように、液圧ベーンポンプ１の仕様に応じたＶｍ、
　Ａｙｎ　、　Ｊｍの値を初めに設定して設計しうるも
のである。

ｂａ間の曲線も同様にして求めうるものである。

また一方、従来のベーン板４の先端形状を考察してみる
と、二つの問題点が有ると考えられろ。

第一には、ロータ６の回転中におけるカムリング２との
接触点の位置の移動が一時的に停止し、そのため接触荷
重の集中が起り、潤滑条件を悪化させていた。また、ベ
ーン先端形状が切れ刃の作用をする可能性を持った場合
もある。

第二には、ベーン板先端曲面部の曲率半径は犬き℃・は
ど接触面圧を小さくする。しかし、小形のベーンポンプ
では、ベーン板は通常２朋程度と薄いために、先端部形
状を単に半円状にしたのでは、その曲率半径は板厚の１
／２にしかとれないので、不利である。

以上の２点から考察してみると、従来のベーン板の先端
形状は良く吟味されているとは言い難い。

そこで我々発明者は、次のような新しい考え方に基づい
て、ベーン板４の先端形状を設計した。

まず第一には、カムリング２との接触点の位置が、全行
程にわたって連続的に移動するよう、カムリング２の形
状にあわせて各部所の曲率半径を設計した。

第二には、カムリング２に対するベーン板４の押付は力
が、吸込み行程と吐出し行程では相対的に異なる。すな
わち、一般的には吸込み行程の方が大きくなる。従って
ベーン板先端形状に関して、吸込み行程で相対的に大き
な曲率半径を持たせることが出きるように考慮した。こ
の結果、第４図に示すように、非対称形状でかつＲａな
いしＲ５の複数の円弧曲線を接円構成に配置した。

以上のように、カムリング２の内面３の形状、およびベ
ーン板４の先端形状を十分考慮して、力表１および第５
図および第６図に示す。ここで従来のものは■社ｆｆＶ
１０４０型ベーンポンプを使用した。

表　１ 試Ｍ流体：ム社段、高含水流体（原液をイオン交換水で
１０倍に希釈）含水率　９６．６％、動粘度０．６＋１
ｅ＠を液　温：　５０−１：　１℃ 注； （１）材質はいずれもカムリングはＪＩＳ；５ＫＤ１１
、ベーン板はＪＩＳｉＳＫＨ９である。

（２）ベーン板の試作品は第４図図示のものである。

（３）本発明実施例の試作品Ｃ１、Ｃ２は内面３の曲線
に真内部を持ち、そのつなぎ曲線として前記説明した曲
線を用いたもので、それぞれはその割り付は角を変えた
ものである。また、Ｃ３は全周に前記説明した曲線を適
用したものである。

これらの実験結果を見ると、本実施例におけろ摩耗質量
は従来のものに比し、桁違いに少ないことが実証される
。

（発明の効果） この発明の液圧ベーンポンプは、前記のように構成され
たものであるから、従来のカムリング内面曲線を有する
ベーンポンプでは、ベーン板がカムリングに対して、加
速度の不連続点において、瞬間的かつ衝撃的な押付は力
を発生していたが、本発明により、その発生を回避して
、ベーン板とカムリング間の潤滑条件の緩和を図りうる
。合せて、吐出し容積及び、吸込み容積の各変化に関す
る２次微分の連続性が保証され、滑らかな吐出し及び、
吸込み過程を実現することにより、ポンプ機構的にも、
全行程での圧力変化が滑らかなものになり、ベーン板の
カムリングに対する押付は力の急激な変化を緩和しうる
という利点もある。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の実施態様を例示し、第１図は
横断正面図、第２図はカムリンク内面の曲線をあられす
説明図、第３図はこの曲線を決定するための説明曲線図
であって、横軸Ｔ、縦軸Ｓ、ｄ　Ｓ／ｄ、Ｔおよびｄ２
ｓ／ｄＴ２はいずれも無次元値であられされろもの、第
４図はベーン板の形状をあられす側面図、第５図および
第６図は実験結果曲線である。 １・・・流体圧ベーンポンプ、２・・・カムリング、３
・・・内面、４・・・ベーン板。 １−一一一流体圧Ｎ−ン宗ンフ０ ２−−一カムリング ３−　内面 ４−一一次一ン板 芙１図 第３図 篤２図 合計摩耗３賊！ 合ｇ博耗減ｉ 手続補正？１ １　事件の表示 昭和６１年持訝願第１４０８ε３０紀−２発明の名称　
液１王ベーンポンプ ３　補正をする名 事件との関係　持直出願人 ４　代理人 〒　６０４ 住所　京／１ｌｉｌｊ中京区二条通高倉四入松屋町５５
→ ７　補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄の記載の全文を別紙
のとおり補正する。 （２）明細書第２頁第４行及び同第１３頁第１６行の２
箇所におＧＪる「流体圧］の記載を「液圧」と補正する
。 （３）明細古第６頁、ｆｉ’ｉｌ第７頁及び同第８頁の
記載の全文を別紙の通り補正する、。 （４）明細書第２頁第４行の１−ＣＳｔＪの記載をｒｃ
ｓｔＪと補ｉ１Ｅｇる。 （５）第１図を別紙の通り補正する。 ８　添附書類の目録 （１）補正後の特許請求の範囲の全文を記載した書面　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
通）（２）ｉ″Ｅ　Ｌ／　ｒ、ニー’；に５，６ｍ・Ｚ
７Ｎａ、Ｊ：ｔ）＠８０１Ａ（３）補正した第１図　　
　　　　　　　　　１通補１Ｆ復の特許１．ｌ′ｊ求の
範囲の全文を記載しＬこ需面（１）カムリングの内面に
ベーン板がｔｈ接して回転するようにし・た、液圧ベー
ンポンプにｄ５いて、前記カムリングの内面の形状は、
１１ｑ記ベーン板の族１４！方向の運動に関する加速度
が連続して変化するように設定したことを１７１徴とす
る、液Ｌ［ベーンポンプ。 （２）前記カムリングの形状は、前記ベーン板の放射線
方向の運動に関する加速度が正弦系に変化するように定
めた、特８′Ｉ請求の範囲第１ＥＱに記載の液圧ベーン
ポンプ。 （３）前記ベーン板は、その先端形状を、前へ己カムリ
ングとの毘触の位置が常に移動するようにした、特許請
求の範囲第１項に記載の液圧ベーンポンプ。 （４）前記ベーン板は、その先端曲面部の曲率半径を、
その吸込行程で接触する側を相対的に大とした、特許請
求の範囲第１項に記載の液圧ベーンポンプ。 ｄ　ＶｄＯを次のように考える。 ０工θＴ０６９１６１８．１２１．９．１１１．１０６
．１１．１００．１９８１０３１．、、、、、、、（１
）Ｒ＝Ｈ−８＋Ｒ８・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）ここで、Ｏ
Ｈ：曲線割付は角 Ｈ：ｆ７＝Ｏ〜０８間のカムリング半径方向のベーン板
移動量 ＲＱ：θ＝Ｏにおけるベーン板の位置 をとる。 第３図に示すような正弦系に変化する曲線を考える。 これを加速度の連続性を考慮すると、この式の諸元は次
のようになる。 Ｏ≦Ｔ≦Ｔａ（Ａ７７Ｊｉ加速度最大直、　Ｔａ　：Ａ
ｍ）ときの位置、Ｔｂ、０＜Ｔ＜１の範囲内で加速度が
零になる位置） Ｔａ＜Ｔ＜Ｔｂ Ｔｂ≦Ｔ≦（１−Ｔａ　） （１−Ｔａ）≦Ｔ≦１ もれる。 ここで、カムリングのプロフィルや、その曲率半Ｒ Ｔ ｄＯ Ｔ Ｒ１ Ｔ　　ｄＯ Ｔ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムリングの内面にベーン板が摺接して回転する
   ようにした、流体圧ベーンポンプにおいて、前記カムリ
   ングの内面の形状は、前記ベーン板の放射線方向の運動
   に関する加速度が連続して変化するように設定したこと
   を特徴とする、液圧ベーンポンプ。
2. （２）前記カムリングの形状は、前記ベーン板の放射線
   方向の運動に関する加速度が正弦系に変化するように定
   めた、特許請求の範囲第１項に記載の液圧ベーンポンプ
   。
3. （３）前記ベーン板は、その先端形状を、前記カムリン
   グとの接触の位置が常に移動するようにした、特許請求
   の範囲第１項に記載の液圧ベーンポンプ。
4. （４）前記ベーン板は、その先端曲面部の曲率半径を、
   その吸込行程で接触する側を相対的に大とした、特許請
   求の範囲第１項に記載の液圧ベーンポンプ。