JPH1054337A - 回転式遮蔽アームを備えたモーターとポンプとして動作する回転機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低圧の加圧流体で駆動でき、流体の遮蔽に耐え
うる揺動子の強度を用意に得て、モーターとしてもポン
プとしても動作する回転機構を得る。 【解決手段】歯車やベーンの代わりに遮蔽面の付いたア
ーム状の揺動子をローターの周囲に埋没するように取り
付ける。揺動子が押し出されたとき、遮蔽面が完全にロ
ーターの凹みから外れないようにローターとケーシング
で挟まれる間隙を設ける。揺動子がケーシングに内接し
ないようにローターとの間にストッパを設け、整流カ所
を揺動子が小さな衝撃で通過できるように整流ローラー
を設ける。さらにモーター動作としてもポンプ動作とし
ても可逆的に対応するため、ローターがどちらへ回転し
ても揺動子が整流カ所を無理なく通過できるように、揺
動子にツメを設け、ツメに当てて揺動子をローターに押
し込むための押し込みローラーを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は加圧された水や空
気等の加圧流体を駆動源とするモーターやエンジン等の
回転機構に関するものであり、ローターの回転軸を回転
させて水や空気等の流体を加圧して移送するポンプの回
転機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車の付いたローターや周囲に可動ベー
ンを複数個設けたローター等を組み込んだモータやポン
プが多方面の産業分野で利用されている。これらの回転
機構は次のような用途では問題点を有していた。

【０００３】 （１）ベーンがケーシングに内接した状
態でローターが回転するため、摩擦抵抗が大きく低圧の
加圧流体で駆動することが困難であり、特に歯車を使っ
たモーターは低圧駆動に向かない。

【０００４】 （２）流体の圧力で可動ベーンにはベー
ンを曲げようとする力が働くので、高圧駆動に耐えうる
強度をもつ可動ベーンを得るためには、ベーンの形状や
材質の選択に制約がでる。

【０００５】 （３）可動ベーンは整流カ所を通過させ
るための局所的開閉操作には衝撃が大きくて向かない。

【０００６】 （４）モーターとして動作しているとき
に加圧流体の供給を止めると、ローターが停止してしま
う。さらにローターは慣性力で回転し続けようとするの
でポンプ作用が働らいて加圧流体の供給側を負圧にする
作用が働く。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は従来の技術
を継承しながら、上記の用途における問題点を解決し、
機構の簡単なモーターやポンプを得るための回転機構を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ため、第１の発明は背面が円筒状の曲面であり、回転軸
を一端に設け、もう一端を回転軸が同心となる円筒面で
切り取り、切り取られた曲面の２つの直線端の間を曲面
または平面でえぐり取り、えぐり取られた面またはえぐ
り取られる前の面で流体の流れを遮蔽する遮蔽面を備
え、流体の圧力を遮蔽面で受け取りアームに沿って回転
軸へ伝えることを特徴とするものである。

【０００９】また、第２の発明はローターの外周部に請
求項１記載のアームを埋没させるための凹みを設け、ア
ームが凹みに埋没されたときにアームの背面とローター
の外周面が同一曲面上となるようにアームの回転軸をロ
ーターに取り付け、埋没したアームの遮蔽面と対面する
凹みの曲面をアームの回転軸と同心となる円筒状にし
て、アームは遮蔽面の一方の直線端を凹みの曲面に接し
ながら回転してケーシングの流体通路曲面にもう一方の
直線端を内接でき、遮蔽面のケーシングとの内接端とは
別の直線端がローターの回転位置とは無関係に常にロー
ターの凹みから外れないようにケーシングの流体通路曲
面を形成し、ローターとケーシングで挟まれた流体通路
に流体の整流カ所を設け、ケーシングの流体通路曲面に
内接しているアームはローターの回転に伴い整流カ所で
ローターに押し込められて整流カ所を通過でき、流体の
取入れ口と排出口が整流カ所を挟む位置に設けられ、流
体の取入れ口から加圧流体を供給するとモーターとして
動作し、ローターの回転軸を回転するとポンプとして動
作することを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施形態】 上記のように構成されたモーター
は、流体の取入れ口に加圧流体を供給することで回転駆
動される。バネまたは遠心力で流体通路に押し出された
回転式遮蔽アームは流体の圧力を遮蔽面で受けてアーム
の回転軸へ伝え、ローターを回転する。アームを曲げよ
うとする力が弱いので簡単な形状でアームの強度が保
て、アームに幅広い材質が利用できる。

【００１１】流体の圧力はアームをケーシングに押し付
ける力とアームの回転軸を介してローターを回転する力
に分割される。アームの開放角度が構造上小さいので、
ケーシングに内接するアームの摩擦抵抗が小さくなり流
体の圧力損失が少ない。アームの開放角度を小さく制限
して、アームをケーシングに内接した状態でこのモータ
ーを駆動することもできるが、流体通路の厚みを一定に
し、アームが開放したときにアームがケーシングに接し
ないようにローターとアームの間にストッパを設け、ア
ームがローターの凹みに押し込められて整流カ所を通過
するときの摩擦抵抗を少なくするために整流カ所にロー
ラーを設けることで、エネルギー損失が少なく低圧の加
圧流体で回転駆動できるモーターが得られる

【００１２】ローターが回転しているときに加圧流体の
供給を止めると、流体通路内の流体の抵抗を受けてアー
ムの背面が押され遮蔽された流体通路に隙間が生ずる。
隙間が生ずることでローターは空転できるようになり、
加圧流体の供給を止めてもローターは止まらず加圧流体
の供給側を負圧にする作用を小さくできる。なお、アー
ムの背面から腹面にかけて削除部を設け、加圧流体を止
めたときの流体通路内の流体による抵抗を小さくする
と、アームは流体通路の遮蔽状態を維持できるので、圧
力流体の供給を止めてローターを止める従来の動作にも
対応できる。このとき、アームが埋没されるローターの
凹みをアームの削除部を埋めてローターの外周上で隙間
がでない形状にする。

【００１３】またこのモーターはローターの回転軸を回
転させることでポンプとしても動作するが、次のような
改造でどちらの方向へ回転させてもポンプとして動作す
る。 （１）流体通路内の流体による抵抗を小さくするためア
ームの背面から腹面にかけて削除部を設ける。 （２）ローターの中心部に円筒状の凹みを設け、この凹
みに接するようにローラーを設ける。 （３）アームがローターから押し出されたときローター
の中心部に設けた凹みに飛び出して凹みに接しているロ
ーラーに当たるツメをアームに設ける。 上記のように改造されたモーターは、ローターをどちら
の方向へ回転しても摩擦抵抗の小さいポンプとして動作
する。

【００１４】

【実施例】 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説
明する。図２と図３は第１の発明の回転式遮蔽アームの
基本型を示したものである。直線端５ａと５ｂの間を平
面と曲面でえぐり取られた遮蔽面２は加圧流体の圧力を
ロスなく受け取りアームに沿って回転軸３へ伝える。加
圧流体の供給が止められたとき流体から受ける抵抗を大
きくしてローターを空転できるようにするため背面４の
曲面には削除部がない。図面には示されていないが背面
４から腹面６までを貫通する細穴を複数設け、アームが
開閉するときに流体が背面４と腹面６の間を自由に行き
来できるようにしてアームの開閉スピードを上げること
ができる。

【００１５】図４と図５は加圧流体の供給が止められた
とき、ローターが停止できるように上記のアームの基本
型に改造を加えた例である。背面４から腹面６にかけて
削除部７を設けると、加圧流体の供給が止められたとき
流体通路内の流体から受ける抵抗を小さくできアームは
流体通路を遮蔽した状態を維持できる。したがって、加
圧流体の供給が止まるとポンプ動作の作用が働き、ロー
ターが停止する。

【００１６】図１は上記のアームの基本型にツメ７を設
け、ローター１０がどちらの方向へも回転でき、アーム
がケーシング流体通路曲面２２に接しないようにロータ
ー１０にストッパ１４を設け、モーターとしてもポンプ
としても動作する第２の発明の回転機構を示したもので
ある。ツメ７とストッパ１４の間にバネを設け、整流カ
所を除き回転式遮蔽アーム１は流体通路２３に押し出さ
れて流体通路２３を遮蔽している。このとき、ケーシン
グ流体通路曲面２２に遮蔽面２の直線端５ａが内接しな
いように、かつ直線端５ｂがアーム埋没凹み１２から外
れないようツメ７がストッパ１４に引っかかっている。
流体取入れ口３０から加圧流体を供給するとモーターと
して動作する。加圧流体の圧力で遮蔽面２が押されアー
ム回転軸３を介してローター１０が回転される。ロータ
ー１０が回転して回転式遮蔽アーム１が整流ローラー２
４に当たると、回転式遮蔽アーム１は整流ローラー２４
に押されてアーム埋没凹み１２に埋没し整流ローラー２
４を通過する。ローター回転軸１１をモーター動作とは
逆方向に回転するとポンプとして動作する。ローター１
０の回転に伴い回転式遮蔽アーム１は流体を加圧して流
体取入れ口３０へ移送する。さらにローター１０が回転
すると、整流ローラー２４の手前に設けたアーム押し込
みローラー２５にツメ７を引っかけて回転式遮蔽アーム
１はアーム埋没凹み１２に押し込まれ、整流ローラー２
４を通過する。

【００１７】図６は図１に示す整流ローラー２４、アー
ム押し込みローラー２５、ツメ７を取り除き、ケーシン
グ中心２１とローター回転軸１１を偏心させ、ローター
とケーシングを直接内接させて流体を整流するように
し、回転機構を簡単にした例である。

【００１８】

【発明の効果】 第１の発明の回転式遮蔽アームによれ
ば、加圧流体の圧力をアームに沿ってローターに伝えら
れるのでアームを曲げる作用が小さくできる。したがっ
て、アームの強度を保つためのアームの形状や材質を選
択する上での制約が少なくなる。また、アームの背面の
形状を選択することで、加圧流体の供給停止でローター
を止めることもローターを空転させて加圧流体の供給側
へ負圧を発生させないようにすることもできる。

【００１９】また、第１の発明の回転式遮蔽アームを備
える第２の発明の回転機構によれば、アームの開放角度
を小さくすることでアームの開閉操作に伴う衝撃を小さ
くでき、アームを局所的に開閉操作できる。

【００２０】アームがケーシングに内接しないようにロ
ーターとアームの間にストッパを設け、流体の整流カ所
にローラーを設けることで、回転機構における摺動部が
少なくなり、低圧の加圧流体で駆動できるモーターが得
られる。

【００２１】アームにツメを設け、ローターに内接する
ローラーにツメを当ててアームを強制的にローターの凹
みに押し込むことで、可逆的にモーター動作とポンプ動
作をする回転機構が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるモーターの断面図で
ある。

【図２】 本発明の回転式遮蔽アームの基本型の側面図
である。

【図３】 本発明の回転式遮蔽アームの基本型の平面図
である。

【図４】 本発明の回転式遮蔽アームの基本型の改造例
の側面図である。

【図５】 本発明の回転式遮蔽アームの基本型の改造例
の平面図である。

【図６】 本発明の一実施例であるモーターの断面図で
ある。

【符号の説明】 １ 回転式遮蔽アーム ２ 遮蔽面 ３ アーム回転軸 ４ 背面 ５ａ 直線端 ５ｂ 直線端 ６ 腹面 ７ 削除部 １０ ローター １１ ローター回転軸 １２ アーム埋没凹み １３ ローター内側凹み １４ ストッパ ２０ ケーシング ２１ ケーシング中心 ２２ ケーシング流体通路曲面 ２３ 流体通路 ２４ 整流ローラー ２５ アーム押し込みローラー ３０ 流体取入れ口 ３１ 流体排出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面が円筒状の曲面であり、回転軸を一
   端に設け、もう一端を回転軸が同心となる円筒面で切り
   取り、切り取られた曲面の２つの直線端の間を曲面また
   は平面でえぐり取り、えぐり取られた面またはえぐり取
   られる前の面で流体の流れを遮蔽する遮蔽面を備え、流
   体の圧力を遮蔽面で受け取りアームに沿って回転軸へ伝
   える回転式遮蔽アーム。
2. 【請求項２】 ローターの外周部に請求項１記載のアー
   ムを埋没させるための凹みを設け、アームが凹みに埋没
   されたときにアームの背面とローターの外周面が同一曲
   面上となるようにアームの回転軸をローターに取り付
   け、埋没したアームの遮蔽面と対面する凹みの曲面をア
   ームの回転軸と同心となる円筒状にして、アームは遮蔽
   面の一方の直線端を凹みの曲面に接しながら回転してケ
   ーシングの流体通路曲面にもう一方の直線端を内接で
   き、遮蔽面のケーシングとの内接端とは別の直線端がロ
   ーターの回転位置とは無関係に常にローターの凹みから
   外れないようにケーシングの流体通路曲面を形成し、ロ
   ーターとケーシングで挟まれた流体通路に流体の整流カ
   所を設け、ケーシングの流体通路曲面に内接しているア
   ームはローターの回転に伴い整流カ所でローターに押し
   込められて整流カ所を通過でき、流体の取入れ口と排出
   口が整流カ所を挟む位置に設けられ、流体の取入れ口か
   ら加圧流体を供給するとモーターとして動作し、ロータ
   ーの回転軸を回転するとポンプとして動作する、請求項
   １記載のアームを備えた回転機構。