JPH08261810A - 流量計、ベーンポンプ及びベーンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カム面に対するベーンの当接を良好に行うこ
とができ、ロータ回転を停止させるか又はロータ回転速
度を低下させた時にも流体漏れが少なく確実な動作を行
うことのできる流量計を提供する。 【構成】 ケーシング内に配置されたロータ１２の外周
にはＸＹ方向のロータ回転中心に沿った回動中心の周り
で回動可能に取付けられたベーン１８が複数配置されて
いる。ケーシング内面に形成された内周カム面２０とベ
ーン１８の外側端縁部とが当接可能であり、ロータ１２
の外周面と内周カム面２０とはロータ周方向の特定位置
で接触しており、この特定周方向位置とは反対側の周方
向位置を通って流体入口６から流体出口８へと至る流体
流路が形成されている。内周カム面２０の直下には永久
磁石２２が配置されベーン１８の先端縁部には鉄材１９
ｃが埋込まれている。ケーシングはロータ通過検出セン
サ２４を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流量計、ベーンポンプ
及びベーンモータに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ベーンポンプとしては、２つの側板の間にこれらと直交
する回転軸の周りに回転可能にロータを取付け、該ロー
タの外周面にロータ回転方向（周方向）に沿って配列さ
れた複数の放射方向の溝を形成し、各溝内にベーンを収
容し、上記ロータに対しその径方向外方においてベーン
の外側端縁と接触する様にカムリングを設け、上記ロー
タを回転させることにより、隣接する２つのベーンとロ
ータ外面及びカムリング内面（内周カム面）と２つの側
板との間で形成される室の大きさを、ロータ回転に伴っ
て変化させ、吸入口から流体を吸入し吐出口から流体を
吐出させる様にしてなるものが用いられている。

【０００３】この様なベーンポンプにおいては、ベーン
はロータ回転に伴う遠心力により内周カム面に対し付勢
される。しかし、ロータ回転が停止した状態では、ベー
ンを内周カム面に対し付勢する力は作用しないので、ベ
ーンの外側端縁は内周カム面から離れる。このため、ロ
ータ回転を開始した直後においては流体の漏れが生じ、
良好なポンプ作用ができる様になるまでに時間がかかる
という問題点があった。これは、ロータ回転を完全に停
止した場合のみでなく、ロータ回転速度が低い場合にも
生ずる問題である。

【０００４】同様な問題は、同様な構造を有するベーン
モータや流量計においても存在する。

【０００５】そこで、本発明は、カム面に対するベーン
の当接を良好に行うことができ、ロータ回転を停止させ
るか又はロータ回転速度を低下させた時にも流体漏れが
少なく確実な動作を行うことのできる新規な構成の流量
計、ベーンポンプ及びベーンモータを提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するものとして、ケーシング内にロータが配置
されており、該ロータの外周にはロータ回転中心方向に
沿った回動中心の周りで回動可能な様に取付けられたベ
ーンが上記ロータの周方向に沿って複数配置されてお
り、上記ケーシングには流体入口及び流体出口が形成さ
れており、上記ロータの径方向外方には内周カム面をも
つカム部材が配置されており、上記ベーンの外側端縁部
が上記ロータの回転に伴い上記内周カム面と全周にわた
って当接可能であり、上記ロータの外周面と上記カム部
材の内周面とは上記ロータの周方向に関し特定の位置で
接触しており、この特定の周方向位置とは反対側の周方
向位置を通って上記流体入口から上記流体出口へと至る
流体流路が形成されており、上記カム部材及び上記ベー
ンのうちの一方には磁石が他方には磁性体が配置されて
おり、上記ロータの回転数または回転速度を検出する検
出手段を備えている、ことを特徴とする、流量計、が提
供される。

【０００７】また、本発明によれば、上記目的を達成す
るものとして、ケーシング内に駆動回転軸が挿入されて
おり、上記ケーシング内において上記駆動回転軸にロー
タが取付けられており、該ロータの外周にはロータ回転
中心方向に沿った回動中心の周りで回動可能な様に取付
けられたベーンが上記ロータの周方向に沿って複数配置
されており、上記ケーシングには流体吸入口及び流体吐
出口が形成されており、上記ロータの径方向外方には内
周カム面をもつカム部材が配置されており、上記ベーン
の外側端縁部が上記ロータの回転に伴い上記内周カム面
と全周にわたって当接可能であり、上記ロータの外周面
と上記カム部材の内周面とは上記ロータの周方向に関し
特定の位置で接触しており、この特定の周方向位置とは
反対側の周方向位置を通って上記流体吸入口から上記流
体吐出口へと至る流体流路が形成されており、上記カム
部材及び上記ベーンのうちの一方には磁石が他方には磁
性体が配置されている、ことを特徴とする、ベーンポン
プ、が提供される。

【０００８】更に、本発明によれば、上記目的を達成す
るものとして、ケーシング内に出力回転軸が挿入されて
おり、上記ケーシング内において上記出力回転軸にロー
タが取付けられており、該ロータの外周にはロータ回転
中心方向に沿った回動中心の周りで回動可能な様に取付
けられたベーンが上記ロータの周方向に沿って複数配置
されており、上記ケーシングには流体入口及び流体出口
が形成されており、上記ロータの径方向外方には内周カ
ム面をもつカム部材が配置されており、上記ベーンの外
側端縁部が上記ロータの回転に伴い上記内周カム面と全
周にわたって当接可能であり、上記ロータの外周面と上
記カム部材の内周面とは上記ロータの周方向に関し特定
の位置で接触しており、この特定の周方向位置とは反対
側の周方向位置を通って上記流体入口から上記流体出口
へと至る流体流路が形成されており、上記カム部材及び
上記ベーンのうちの一方には磁石が他方には磁性体が配
置されている、ことを特徴とする、ベーンモータ、が提
供される。

【０００９】以上の様な本発明の一態様においては、上
記ロータは外周面に上記ベーンを収納し得るベーン収納
部を有し、該ベーン収納部は上記回動中心方向の回動軸
受溝と該溝に隣接して形成されたベーン本体収納凹部と
からなり、上記ベーンは上記回動軸受溝内に回動可能な
様に収納された回動軸部と該回動軸部に連なり上記収納
凹部に対応する形状をなす主体部とからなり、該主体部
の先端縁部は磁性体を含んで形成されている。

【００１０】本発明の一態様においては、上記ケーシン
グの一部が上記カム部材を構成している。

【００１１】本発明の一態様においては、上記検出手段
は、上記カム部材に取付けられベーン通過を検出するも
のである。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。

【００１３】図１は本発明による流量計の一実施例を示
す一部切欠分解斜視図であり、図２及び図３はいずれも
この流量計の組立て状態を示す断面図である。

【００１４】これらの図において、２は第１ケーシング
部材であり、４は第２ケーシング部材であり、これらは
ボルトにより結合され一体化されてケーシングを構成し
ている。該ケーシングには、流体入口６及び流体出口８
が付設形成されている。尚、流体は例えば油である。第
２ケーシング部材４にはケーシング内へとＹ方向に突出
せるピボット１０Ａが取付けられており、第１ケーシン
グ部材２にはケーシング内へとＸ方向に突出せるピボッ
ト１０Ｂが取付けられており、これら２つのピボット１
０Ａ，１０Ｂは同軸上に対向配置されている。

【００１５】ケーシング内には円柱状の空洞が形成され
ており、該空洞内にはロータ１２が配置されている。該
ロータ１２は全体的形状が円筒形状であり、そのＸ方向
端面及びＹ方向端面はそれぞれ第２ケーシング部材４及
び第１ケーシング部材２と摺動可能に接触している。ロ
ータ１２のＸ方向端面の中央部にはピボット軸受部１４
Ａが固定されており、ロータ１２のＹ方向端面の中央部
にはピボット軸受部１４Ｂが固定されており、これら軸
受部１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ上記ピボット１０Ａ，１
０Ｂに当接されている。

【００１６】ロータ１２の外周面には、周方向に適宜の
間隔にて複数（本実施例では８個）のベーン収納部１６
が形成されている。各ベーン収納部１６は、ＸＹ方向に
細長い断面円弧状の回動軸受溝１７ａと該溝に対し図２
中で反時計回り方向に隣接して形成された収納凹部１７
ｂとからなる。そして、各ベーン収納部１６には、ベー
ン１８が収納されている。ベーン１８は、上記回動軸受
溝１７ａ内にＸＹ方向の周りで所定角度範囲内で回動可
能な様に収納された回動軸部１９ａと、該回動軸部１９
ａに連なり上記収納凹部１７ｂに対応する略長方形状の
主体部１９ｂとを有している。該主体部１９ｂの先端縁
部（即ち上記回動軸部１９ａと反対側の縁部）には、磁
性体たる鉄材１９ｃが埋込まれている。

【００１７】また、ケーシングには、上記ケーシング空
洞に面する内周カム面２０を有するカム部材が第１ケー
シング部材２の一部として形成されている。即ち、ロー
タ１２の径方向外方に内周カム面２０が配置されてい
る。図２に示されている様に、内周カム面２０は、周方
向の略半周（図２では下側の部分）において一定の最大
半径（Ｒ）を有し、その他の周方向の略半周部分におい
て最小半径（ｒ）を挟んで両端において上記最大半径に
滑らかに連なる様な形状を有する。そして、この連なる
部分の近傍において、上記内周カム面２０には、上記流
体入口６及び流体出口８と上記ケーシング内空洞とを連
通せしめる連通開口が形成されている。

【００１８】尚、上記ロータ１２の直径はｒに等しく、
従ってロータ１２の最上部は内周カム面２０に対し接触
している。そして、この接触の周方向位置と反対側の周
方向位置を通って流体入口６との連通開口から流体出口
８との連通開口へと至る流体流路が形成されている。該
流体流路は上記ロータ１２の外周面と上記内周カム面２
０と上記ケーシングの２つの側面（ＸＹ方向と垂直な側
面）とにより形成されている。

【００１９】第１ケーシング部材２の内周カム面２０の
直下には永久磁石２２が埋込まれている。また、第１ケ
ーシング部材２にはベーン通過検出センサ２４が取付け
られている。該センサは、上記ベーン１８に埋込まれた
鉄材１９ｃの近接位置通過を電磁的に検知するものであ
る。センサとしては、その他、機械的に接触検知するも
のを用いることもできる。

【００２０】本実施例の流量計においては、ベーン１８
の先端縁部内の鉄材１９ｃが内周カム面２０直下の永久
磁石２２に引付けられるので、ベーン１８の先端縁部は
常に内周カム面２０に当接せしめられる。従って、ロー
タ１２の最上部においては、ベーン１８の主体部１９ｂ
はほぼ収容部１６の収納凹部１７ｂ内に収納されてお
り、ロータ１２の下側の周方向に略半周の部分において
はベーン１８の主体部１９ｂはロータ外周面に対し一定
の角度で起立している。

【００２１】流体入口６から流体を供給すると、該流体
がベーン１８を押し、ロータ１２がＸＹ方向のピボット
１０Ａ，１０Ｂの周りで図２中で時計回りに回転せしめ
られ、かくして隣接するベーン１８により区画された室
ごとに流体を流体出口８へと移送することができる。そ
の際、ベーン通過検出センサ２４により単位時間あたり
の通過ベーン数を検知し、これに基づき流体流量を算出
することで、流体流量の測定ができる。

【００２２】本実施例では、ベーン１８の先端縁部内の
鉄材１９ｃが内周カム面２０直下の永久磁石に引付けら
れてベーン１８の先端縁部は常に内周カム面２０に当接
せしめられるので、流量が少ない時であっても、隣接す
るベーン１８により区画された室間の流体漏れは著しく
少なく、従って、正確な流量測定を行うことができる。

【００２３】図４及び図５は本発明によるベーンポンプ
の一実施例の組立て状態を示す断面図である。これらの
図において、上記図１〜図３におけると同様な機能を有
する部材には同一の符号が付されている。図４は上記図
２と同様の位置での断面を示すものであり、図５は上記
図３と同様の位置での断面を示すものである。

【００２４】上記図１〜図３の実施例が流量計であるの
に対し、本実施例はベーンポンプであるので、本実施例
では、上記流体入口６及び流体出口８に相当する位置に
はそれぞれ流体吐出口７及び流体吸入口９が形成されて
いる。

【００２５】また、ロータ１２には駆動回転軸３２が結
合されている。即ち、ケーシング内には第１ケーシング
部材２を貫通してＸＹ方向の駆動回転軸３２が挿入され
ている。該回転軸３２は、ベアリングを介して第１ケー
シング部材２に回転可能に支持されている。また、回転
軸３２のＸ方向端面にピボット軸受部１４Ａが固定され
ており、該ピボット軸受部１４Ａがピボット１０Ａによ
り回転可能に支持されている。回転軸３２には、ケーシ
ング内において、スプライン３４が形成されており、該
スプラインと噛み合うスプライン穴３６がロータ１２に
形成されている。

【００２６】上記駆動回転軸３２は、必要によりクラッ
チ等を介してモータ３８の出力軸に接続されている。

【００２７】尚、本明細書では、周方向、径方向及び軸
方向は、特に指示しない限り、いずれも回転軸３２に関
する方向（あるいはこれに相当する方向）を指すもので
ある。

【００２８】従って、モータ３８により駆動回転軸３２
を図４中で反時計回りに回転させると、隣接する２つの
ベーン１８により区画された室ごとに流体吸入口９から
流体吐出口７へと流体が移送せしめられ、吸入及び吐出
のポンプ動作がなされる。本実施例のベーンポンプにお
いても、上記流量計の実施例におけると同様に、ベーン
１８の先端縁部内の鉄材１９ｃが内周カム面２０直下の
永久磁石に引付けられるので、ベーン１８の先端縁部は
常に内周カム面２０に当接せしめられる。従って、モー
タ３８により駆動回転軸３２を図４中で反時計回りに回
転させると、隣接する２つのベーン１８により区画され
た室ごとに流体吸入口９から流体吐出口７へと流体が移
送せしめられ、吸入及び吐出のポンプ動作がなされる。

【００２９】本実施例でも、ベーン１８の先端縁部内の
鉄心１９ｃが内周カム面２０直下の永久磁石に引付けら
れてベーン１８の先端縁部は常に内周カム面２０に当接
せしめられるので、回転軸３２の回転数を小さくして吸
入吐出量を少なくした時であっても、隣接するベーン１
８により区画された室間の流体漏れは著しく少なく、従
って、停止時からポンプ動作を開始する時や回転数が小
さい時等においても、良好な効率にてポンプ動作を行う
ことができる。

【００３０】図６及び図７は本発明によるベーンモータ
の一実施例の組立て状態を示す断面図である。これらの
図において、上記図１〜図５におけると同様な機能を有
する部材には同一の符号が付されている。図６は上記図
２及び図４と同様の位置での断面を示すものであり、図
７は上記図３及び図５と同様の位置での断面を示すもの
である。

【００３１】上記図１〜図３の実施例が流量計であるの
に対し、本実施例はベーンモータであるので、上記ベー
ンポンプの実施例の場合と同様に、ロータ１２には出力
回転軸４２が結合されている。即ち、ケーシング内には
第１ケーシング部材２を貫通してＸＹ方向の出力回転軸
４２が挿入されている。該回転軸４２は、ベアリングを
介して第１ケーシング部材２に回転可能に支持されてい
る。また、回転軸４２のＸ方向端面にピボット軸受部１
４Ａが固定されており、該ピボット軸受部１４Ａがピボ
ット１０Ａにより回転可能に支持されている。回転軸４
２には、ケーシング内において、スプライン４４が形成
されており、該スプラインと噛み合うスプライン穴３６
がロータ１２に形成されている。

【００３２】上記出力回転軸４２は、必要によりクラッ
チ等を介して被駆動機器の入力軸に接続される。

【００３３】本実施例のベーンモータにおいては、ベー
ン１８の先端縁部内の鉄材１９ｃが内周カム面２０直下
の永久磁石に引付けられるので、ベーン１８の先端縁部
は常に内周カム面２０に当接せしめられ、従って、上記
流量計の場合と同様に、流体入口６から流体を供給する
と、ロータ１２がＸＹ方向の出力回転軸４２の周りで図
６中で時計回りに回転せしめられ、かくして隣接するベ
ーン１８により区画された室ごとに流体を流体出口８へ
と移送することができる。その際、出力回転軸４２が回
転せしめられる。

【００３４】本実施例では、ベーン１８の先端縁部内の
鉄材１９ｃが内周カム面２０直下の永久磁石に引付けら
れてベーン１８の先端縁部は常に内周カム面２０に当接
せしめられるので、流体入口６から供給される流体が少
なく出力回転軸４２の回転数が小さい時であっても、隣
接するベーン１８により区画された室間の流体漏れは著
しく少なく、従って、低速でも効率よく回転出力を得る
ことができる。

【００３５】以上の３つ実施例ではベーン１８側に磁性
体が配置され且つカム部材側に磁石が配置されている
が、逆にベーン１８側に磁石を配置し且つカム部材側に
磁性体を配置してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、ベーンの
が常に内周カム面に良好に当接せしめられるので、ロー
タ回転停止の状態及びロータ回転数が小さい状態でも流
体漏れが少なく、かくして確実な動作を行うことのでき
る流量計、ベーンポンプ及びベーンモータが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流量計の一実施例を示す一部切欠
分解斜視図である。

【図２】本発明による流量計の一実施例の組立て状態を
示す断面図である。

【図３】本発明による流量計の一実施例の組立て状態を
示す断面図である。

【図４】本発明によるベーンポンプの一実施例の組立て
状態を示す断面図である。

【図５】本発明によるベーンポンプの一実施例の組立て
状態を示す断面図である。

【図６】本発明によるベーンモータの一実施例の組立て
状態を示す断面図である。

【図７】本発明によるベーンモータの一実施例の組立て
状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 第１ケーシング部材 ４ 第２ケーシング部材 ６ 流体入口 ７ 流体吐出口 ８ 流体出口 ９ 流体吸入口 １０Ａ，１０Ｂ ピボット １２ ロータ １４Ａ，１４Ｂ ピボット軸受部 １６ ベーン収納部 １７ａ 回動軸受溝 １７ｂ 収納凹部 １８ ベーン １９ａ 回動軸部 １９ｂ 主体部 １９ｃ 鉄材 ２０ 内周カム面 ２２ 永久磁石 ２４ ベーン通過検出センサ ３２ 駆動回転軸 ３４ スプライン ３６ スプライン穴 ３８ モータ ４２ 出力回転軸 ４４ スプライン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内にロータが配置されてお
   り、該ロータの外周にはロータ回転中心方向に沿った回
   動中心の周りで回動可能な様に取付けられたベーンが上
   記ロータの周方向に沿って複数配置されており、 上記ケーシングには流体入口及び流体出口が形成されて
   おり、 上記ロータの径方向外方には内周カム面をもつカム部材
   が配置されており、上記ベーンの外側端縁部が上記ロー
   タの回転に伴い上記内周カム面と全周にわたって当接可
   能であり、 上記ロータの外周面と上記カム部材の内周面とは上記ロ
   ータの周方向に関し特定の位置で接触しており、この特
   定の周方向位置とは反対側の周方向位置を通って上記流
   体入口から上記流体出口へと至る流体流路が形成されて
   おり、 上記カム部材及び上記ベーンのうちの一方には磁石が他
   方には磁性体が配置されており、 上記ロータの回転数または回転速度を検出する検出手段
   を備えている、ことを特徴とする、流量計。
2. 【請求項２】 上記ロータは外周面に上記ベーンを収納
   し得るベーン収納部を有し、該ベーン収納部は上記回動
   中心方向の回動軸受溝と該溝に隣接して形成されたベー
   ン本体収納凹部とからなり、上記ベーンは上記回動軸受
   溝内に回動可能な様に収納された回動軸部と該回動軸部
   に連なり上記収納凹部に対応する形状をなす主体部とか
   らなり、該主体部の先端縁部は磁性体を含んで形成され
   ていることを特徴とする、請求項１に記載の流量計。
3. 【請求項３】 上記ケーシングの一部が上記カム部材を
   構成していることを特徴とする、請求項１または２に記
   載の流量計。
4. 【請求項４】 上記検出手段は、上記カム部材に取付け
   られベーン通過を検出するものであることを特徴とす
   る、請求項１〜３のいずれかに記載の流量計。
5. 【請求項５】 ケーシング内に駆動回転軸が挿入されて
   おり、上記ケーシング内において上記駆動回転軸にロー
   タが取付けられており、該ロータの外周にはロータ回転
   中心方向に沿った回動中心の周りで回動可能な様に取付
   けられたベーンが上記ロータの周方向に沿って複数配置
   されており、 上記ケーシングには流体吸入口及び流体吐出口が形成さ
   れており、 上記ロータの径方向外方には内周カム面をもつカム部材
   が配置されており、上記ベーンの外側端縁部が上記ロー
   タの回転に伴い上記内周カム面と全周にわたって当接可
   能であり、 上記ロータの外周面と上記カム部材の内周面とは上記ロ
   ータの周方向に関し特定の位置で接触しており、この特
   定の周方向位置とは反対側の周方向位置を通って上記流
   体吸入口から上記流体吐出口へと至る流体流路が形成さ
   れており、 上記カム部材及び上記ベーンのうちの一方には磁石が他
   方には磁性体が配置されている、ことを特徴とする、ベ
   ーンポンプ。
6. 【請求項６】 上記ロータは外周面に上記ベーンを収納
   し得るベーン収納部を有し、該ベーン収納部は上記回動
   中心方向の回動軸受溝と該溝に隣接して形成されたベー
   ン本体収納凹部とからなり、上記ベーンは上記回動軸受
   溝内に回動可能な様に収納された回動軸部と該回動軸部
   に連なり上記収納凹部に対応する形状をなす主体部とか
   らなり、該主体部の先端縁部は磁性体を含んで形成され
   ていることを特徴とする、請求項５に記載のベーンポン
   プ。
7. 【請求項７】 上記ケーシングの一部が上記カム部材を
   構成していることを特徴とする、請求項５または６に記
   載のベーンポンプ。
8. 【請求項８】 ケーシング内に出力回転軸が挿入されて
   おり、上記ケーシング内において上記出力回転軸にロー
   タが取付けられており、該ロータの外周にはロータ回転
   中心方向に沿った回動中心の周りで回動可能な様に取付
   けられたベーンが上記ロータの周方向に沿って複数配置
   されており、 上記ケーシングには流体入口及び流体出口が形成されて
   おり、 上記ロータの径方向外方には内周カム面をもつカム部材
   が配置されており、上記ベーンの外側端縁部が上記ロー
   タの回転に伴い上記内周カム面と全周にわたって当接可
   能であり、 上記ロータの外周面と上記カム部材の内周面とは上記ロ
   ータの周方向に関し特定の位置で接触しており、この特
   定の周方向位置とは反対側の周方向位置を通って上記流
   体入口から上記流体出口へと至る流体流路が形成されて
   おり、 上記カム部材及び上記ベーンのうちの一方には磁石が他
   方には磁性体が配置されている、ことを特徴とする、ベ
   ーンモータ。
9. 【請求項９】 上記ロータは外周面に上記ベーンを収納
   し得るベーン収納部を有し、該ベーン収納部は上記回動
   中心方向の回動軸受溝と該溝に隣接して形成されたベー
   ン本体収納凹部とからなり、上記ベーンは上記回動軸受
   溝内に回動可能な様に収納された回動軸部と該回動軸部
   に連なり上記収納凹部に対応する形状をなす主体部とか
   らなり、該主体部の先端縁部は磁性体を含んで形成され
   ていることを特徴とする、請求項８に記載のベーンモー
   タ。
10. 【請求項１０】 上記ケーシングの一部が上記カム部材
    を構成していることを特徴とする、請求項８または９に
    記載のベーンモータ。