JPH0672596B2 - 往復形ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は往復形ポンプに関する。

（従来技術） この種のポンプの一形式として、ポンプ室を設けたシリ
ンダブロツク、ポンプ室に挿入したプランジヤー、プラ
ンジヤーの外側端部が一定の傾斜角度をもって弾撥的に
当接する斜板を備え、固定された斜板に対してシリンダ
ブロツクを回転することによりプランジヤーを往復運動
させてポンプ室の容積を変化させるように構成した斜板
形プランジヤーポンプが広く知られている。

また、他の形式の往復形ポンプとして、スラストリング
の内側に偏心して取付けたロータ、ロータの半径方向に
沿って放射状に設けたポンプ室に挿入され外側端部がス
ラストリングに弾撥的に当接するプランジヤーを備え、
ロータの回転によりプランジヤーを往復運動させてポン
プ室の容積を変化させるように構成したラジアル形プラ
ンジヤーポンプ等も知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した斜板形プランジヤーポンプにおいてはシリンダ
ブロツクの回転軸心に対して傾斜して固設した斜板やポ
ンプ室にプランジヤーを斜板に弾撥的に当接させるスプ
リング等を要し、またラジアル形プランジヤーポンプに
おいてはスラストリング、同リングにプランジヤーを弾
撥的に当接させるスプリング等を要するほか、吸入ポー
トと吐出ポートを設けたピントル弁をロータの中心部に
固設しなければならないので、構造が複雑になり、高コ
ストである。

本発明はかかる点に鑑み、構造を簡単にしてコストの低
減を図ることのできる往復形ポンプを提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 請求項１に記載の往復形ポンプは、ポンプハウジング10
内に回転可能に組付けた円形のアウターロータ30と、ア
ウターロータ30に形成されアウターロータ30の直径に関
して略線対称な形状を有するポンプ室32と、ポンプハウ
ジング10内に回転可能に組付けられるとともに、前記ポ
ンプ室32に前記アウターロータ30の直径方向に摺動可能
に嵌合してポンプ室32を二つの圧力室32A,32Bに区画す
る円形のインナーロータ20と、ポンプ室32の両端に設け
られ一端がポンプ室32に開口し他端がアウターロータ30
の外周面に開口する一対の通孔33と、アウターロータ30
の外周面とポンプハウジング10の内壁により区画され、
ポンプハウジング10の内外を連通する互いに対を成す吸
入通路15及び吐出通路16とを備え、前記ポンプ室32の長
さを前記インナーロータ20の直径の少なくとも２倍に設
定し、かつ前記アウターロータ30の回転軸心をその中心
O3に一致して設定するとともに、前記インナーロータ20
の回転軸心O1を前記両ロータ20,30の中心O2,O3から前記
インナーロータ20の半径2aの半分だけ偏心した位置に設
定したことを特徴とする。

また、請求項２に記載の往復形ポンプは請求項１に記載
の往復形ポンプにおいて、アウターロータ30に対してイ
ンナーロータ20が２倍の回転速度で同一方向に回転する
ように両ロータ20,30を伝動機構40を介して連結したこ
とを特徴とする。

（発明の作用、効果） 請求項１に記載の往復形ポンプによれば、アウターロー
タ30またはインナーロータ20のいずれか一方を回転駆動
すると、インナーロータ20の外周部とアウターロータ30
に形成したポンプ室32内壁の摺接部を介して他方のロー
タ20,30にトルクが伝達され、インナーロータ20がアウ
ターロータ30の回転速度の２倍の回転速度で回転しなが
らインナーロータ20の直径に等しいストローク量でポン
プ室32内をアウターロータ30の直径方向に往復運動す
る。これにより、インナーロータ20にて区画された２つ
の圧力室32A,32Bの一方の容積が拡大し、吸入通路15、
通孔33を通って容積拡大中の圧力室32,A32Bに流体が吸
引されるとともに、他方の圧力室32A,32Bの容積が縮小
し容積縮小中の圧力室32A,32Bの流体が加圧され通孔3
3、吐出通路16を通って吐出される。

このように請求項１に記載の往復形ポンプにおいては、
アウターロータ30と同ロータ30に設けたポンプ室32に嵌
合するインナーロータ20によりポンプ作用が生じるの
で、従来の往復形ポンプのように斜板やスラストリング
及びプランジヤーを斜板やスラストリングに弾撥的に当
接させるスプリング等を要しない。従って、構造が簡単
になり、コストの低減が可能となる。

また、請求項２に記載の往復形ポンプにおいては、アウ
ターロータ30とインナーロータ20を伝動機構40を介して
連結したので、インナーロータ20の外周部とポンプ室32
の内壁間でトルクの伝達が行なわれなくても両ロータ2
0,30が回転する。このため、インナーロータ20外周部と
ポンプ室32内壁間の摺動抵抗を無くすことができるの
で、静粛性が向上し、かつ高速運転が可能となる。従っ
て、簡単小型で大容量の往復ポンプが可能となる。

（実施例） 以下に本発明を図面に基づき説明するに、第１図には本
発明の一実施例に係る往復形ポンプの全体構造が、第２
図には同ポンプを構成するアウターロータとインナーロ
ータが示されている。また、第３図には両ロータの位置
関係が示されている。

当該ポンプはポンプハウジング10と同ハウジング10に内
設した円形のインナーロータ20及び円形のアウターロー
タ30を備えている。

ポンプハウジング10には円形の断面形状を有する第１嵌
合室11と第２嵌合室12が並列して設けられ、第１嵌合室
11にはインナーロータ20に一体に設けたフランジ部21が
回転可能に嵌合され、第２嵌合室12にアウターロータ30
が回転可能に嵌合されている。また、インナーロータ20
の回転軸22及びアウターロータ30の回転軸31はそれぞれ
ポンプハウジング10に設けた軸受13,14にて回転可能に
支承されている。

アウターロータ30の回転軸心は同ロータ30の中心O3に一
致して設定されている。また、アウターロータ30には第
３図に示すように、インナーロータ20の直径4aとほぼ等
しい幅と同直径4aのほぼ２倍の長さを有するとともに、
アウターロータの直径に対して線対称な長円形を有し、
かつ一側面を開口したポンプ室32が形成され、同室32は
両端部に設けた通孔33を介してアウターロータ30の外周
面に開口している。このポンプ室32にインナーロータ20
が回転可能、かつアウターロータ30の直径方向に摺動可
能に嵌合され、同ロータ20にて２つの圧力室32A,32B
（第4B〜第4F図参照）に区画されている。そして、ポン
プ室32の開口側面はフランジ部21とポンプハウジング10
にて液密に閉塞されている。

第３図に示すように、インナーロータ20の回転軸心O1は
インナーロータ20の中心O2及びアウターロータの中心O3
に対してインナーロータの半径2aの半分だけ偏心して設
定されている。

一方、ポンプハウジング10には互いに対を成して同ハウ
ジングの内外を連通する吸入通路15と吐出通路16が設け
られている。これら吸入通路15と吐出通路16はそれぞれ
アウターロータ30の外周面とポンプハウジング10の内壁
にてアウターロータ30のほぼ半周にわたって区画形成さ
れ、ポンプハウジング10に設けた吸入ポート15Aと吐出
ポート16Aを介してポンプハウジング10の外部に開口し
ている。

次に、アウターロータ30の回転軸31はモータ34に連結さ
れるとともに、インナーロータ20の回転軸22に伝動機構
40を介して連結されている。この伝動機構40はアウター
ロータ30の回転軸31に固着したギヤ41、伝動軸42の一端
に固着されギヤ41に噛合するギヤ43、伝動軸42の他端に
固着したギヤ44、インナーロータ20の回転軸22に固着さ
れギヤ44と噛合するギヤ45を備え、アウターロータ30に
対してインナーロータ20が２倍の回転速度で同一方向に
回転するように各ギヤ比が設定されている。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作動を第4A〜
第4G図に基づき説明する。

第4A図はインナーロータ20が一方のストローク端に位置
している状態を示し、このときインナーロータの左端の
圧力室32Aの容積は最小となり、右側の圧力室32Bの容積
は最大となっている。また、第4B図ないし第4G図は第4A
図に示す状態からアウターロータ30が順に30度ずつ回転
したときの同ロータ30に対するインナーロータ20の相対
位置を示している。

インナーロータ20はアウターロータの２倍の回転速度で
回転するように伝動機構40を介してアウターロータ30に
連結され、かつインナーロータ20の回転軸心O1は両ロー
タ20,30の中心O2,O3からインナーロータ20の半径2aの半
分偏心して設定されているので、アウターロータ30が回
転するとインナーロータ20の中心O2は同中心O2とインナ
ーロータ20の回転軸心O1及びアウターロータの中心O3が
常にインナーロータ20の回転軸心O1を頂点とする二等辺
三角形を形成するように変位する。その結果、アウター
ロータ30の回転に伴いインナーロータ20の中心O2は常に
ポンプ室32の長軸ｍ上を変位し、かつアウターロータ30
の回転角度が０から90度までの間、すなわち第4A図から
第4D図までの間はアウターロータ30の中心O3に近接する
方向へ変位し、アウターロータの回転角度が90度から18
0度の間、即ち第4D図から第4G図までの間はアウターロ
ータの中心O3から離間する方向へ変位する。このため、
アウターロータ30が第4A図に示す状態から第4G図に示す
状態まで半回転すると、インナーロータ20はポンプ室32
内を一方のストローク端から他方のストローク端へ直径
4aに相当する距離だけ往動することになるので、インナ
ーロータ20の左側の圧力室32Aの容積が最小から最大へ
と拡大して吸入ポート15Aから流体が吸入通路15、通孔3
3を通って同室32Aに吸引される。一方、インナーロータ
20の右側の圧力室32Bの容積は最大から最小へと縮小
し、同室32Bの流体が加圧されて通孔32、吐出通路16を
通り、吐出ポート16Bからポンプハウジング10の外部へ
排出される。

このように本実施例によれば、アウターロータ30と同ロ
ータ30に設けたポンプ室２に嵌合するインナーロータ20
によりポンプ作用が生じ、従来の往復形ポンプのように
斜板やスラストリング及びプランジヤーを斜板やスラス
トリングに弾撥的に当接させるスプリング等を要しない
ので、構造が簡単になり、コストの低減が可能となる。

また、アウターロータ30とインナーロータ20を伝動機構
40を介して連結したので、インナーロータ20がポンプ室
32の内壁に圧接していなくても往復運動させることが可
能となる。これにより、インナーロータ20の外周部とポ
ンプ室32の内壁間の摺動抵抗を少なくできるので、静粛
性が向上し、かつ高速運転が可能となる。このため、小
型で大容量の往復ポンプを実現できる。

さらに、アウターロータ30の一回転で吸入及び吐出作用
がそれぞれ２回生じるので加圧流体の脈動が少ない。

なお、本実施例においてはアウターロータ30とインナー
ロータ20を伝動機構40を介して連結したが、両ロータ2
0,30は必ずしも連結する必要はない。両ロータ20,30を
連結しない場合、いずれか一方のロータ20,30をモータ3
4にて連動すると、インナーロータ20の外周部がポンプ
室32の内壁に摺接して他方のロータ30,20にトルクが伝
達される。これにより、インナーロータ20は本実施例と
同じようにアウターロータ30の２倍の回転速度で回転し
ながらポンプ室32内をインナーロータ20の直径に等しい
ストローク量で往復運動するので、圧力室32A,32Bの容
積が拡大または縮小してポンプ作用が生じる。

また、本実施例においてはポンプ室32を長円形に形成し
たが、インナーロータ20の直径にほぼ等しい幅と同直径
の少なくとも２倍の長さを有しかつアウターロータ30の
直径に対して線対称な断面形状を包含する形状であれば
ポンプ室32自体の形状は長円形に限定されるものではな
い。

さらに、吸入通路15及び吐出通路16をそれぞれアウター
ロータ30の半周にわたって設けたが、これより短く設定
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る往復形ポンプの全体構
成を示す一部破断斜視図、第２図は同ポンプを構成する
インナーロータとアウターロータの分解斜視図、第３図
は両ロータの位置関係を示す説明図、第４図は同ポンプ
の作動説明図である。 符号の説明 10……ポンプハウジンク、11……第１嵌合室、12……第
２嵌合室、15……吸入通路、15A……吸入ポート、16…
…吐出通路、16A……吐出ポート、20……インナーロー
タ、30……アウターロータ、32……ポンプ室、32A,32B
……圧力室、40……伝動機構、O1……インナーロータの
回転軸心、O2……インナーロータの中心、O3……アウタ
ーロータの中心。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプハウジング10内に回転可能に組付け
   た円形のアウターロータ30と、アウターロータ30に形成
   されアウターロータ30の直径に関して略線対称な形状を
   有するポンプ室32と、ポンプハウジング10内に回転可能
   に組付けられるとともに、前記ポンプ室32に前記アウタ
   ーロータ30の直径方向に摺動可能に嵌合してポンプ室32
   を二つの圧力室32A,32Bに区画する円形のインナーロー
   タ20と、ポンプ室32の両端に設けられ一端がポンプ室32
   に開口し他端がアウターロータ30の外周面に開口する一
   対の通孔33と、アウターロータ30の外周面とポンプハウ
   ジング10の内壁により区画され、ポンプハウジング10の
   内外を連通する互いに対を成す吸入通路15及び吐出通路
   16とを備え、前記ポンプ室32の長さを前記インナーロー
   タ20の直径の少なくとも２倍に設定し、かつ前記アウタ
   ーロータ30の回転軸心をその中心O3に一致して設定する
   とともに、前記インナーロータ20の回転軸心O1を前記両
   ロータ20,30の中心O2,O3から前記インナーロータ20の半
   径2aの半分だけ偏心した位置に設定したことを特徴とす
   る往復形ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の往復形ポンプにおいて、
   アウターロータ30に対してインナーロータ20が２倍の回
   転速度で同一方向に回転するように両ロータ20,30を伝
   動機構40を介して連結したことを特徴とする往復形ポン
   プ。