JPS582489A - 流体エネルギー変換装置のロータの製造方法 - 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】 この尭−は動力伝達装置、ＩＩＩにポンプ管たはモーＩ
Ｏような、流体圧エネルギー賓換装置に関する。

流体動力伝達装置ＶＣ１１／４用されるポン゛プおよび
記ロータと共ＫＥ転自在であゐと共に、前記ロータに設
けられたスロット内を、ロータに相対的Ｋｌｌ動で會る
ようＫなっている。ロータとベーンはカムの内部輪郭と
鈎働して、ロータの外周縁とカム輪郭との間に、一つｔ
たはそれ以上のポンプ箪を画定しており、前記ベーンは
前記ポンプ意を通過して、流入口ボートから吐出口ボー
トへ流体を移送するようＫｌｋっていゐ。側板が力ふと
ロータの会側画と関連して配置されると興に、側板を介
して流体が四−タへ流入し、かつ流出するよう罠なって
いる。

従来■識されている点として、ポンプの効率的表作動に
は、ベーンをカムに接触した状態に―持するために１ベ
一ンＯ下部の１１に圧力を適用する仁とが重−１ｉ＆′
ことである。従来、−圧力はベーンの下側に連続的オｆ
Ｆ、は間欠的に適用されていた。連続的に圧力を適用す
る装置においては、ベーンが低圧領域にある時にも圧力
が適用装置におａては、ベーンが高圧領域にある時のみ
圧力がベーンに適用されて、ベーンが低圧領域にあ１時
は、ベーンをカム−押圧するのには遠心力のみが利用さ
れゐ。その結殖、滝行経路のある部位においでは、ベー
ンとカムとの接触は確実に行なわれず、効率が悪影響を
受けゐ。

従来、各ベーンに関連すゐ適加圧力麿を設けゐことが示
唆されると共に１廟東的装置はそのような構成にされて
い石。各ベーンＯ基部の電は、ベーン下意として知られ
ていると鈎に１周ｉ的に＊＊す石圧力を受けるようＫｔ
ｋっている。

追加量はベーン内意として知られると＃Ｋ、連続的に高
圧を受けゐようＫｆｉつていゐ。代潤的１に＃ＩＡ＠框
、米１ＩＩＩ＃許第２，９１９，４５１号および第２．
９４８．４８ｍ４Ｉ判細書に示されていゐ。この種の装
置においては、ベーンとカムとの接触状ｌｌｌは、ベー
ン内意およびベーン下室に対する圧力により、定常的に
’ｆｌＡ＊され為。

高圧流体をベーン内意、または高圧型へ供給すゐために
、低圧領域における側板の通路と、ベー″１°′トと交
差する”−一〇、−心方向濤を剰用すゐ必要がある。こ
れらの過−一と溝の流体−シー′ は高圧でありから、流体は側板とロータとの接触面を介
して、低圧領域へ漏出するξとがあ為。

さらに、ベーン内意からベーン下室への漏出が、ベーン
に対して４１１一方崗に作用する力によ勤。

ベーンがスロット内で傾斜することＫよ勤、ベーンとス
ロットの間で発生することがある。

流体をポンプ寵からベーン下室へ供給する丸めに、ロー
タＫｒｔｋｌＰ％方向孔が設けられ、前記孔はベーンス
ロット間のロータｍ縁ｉ−ラ、　ヘ−ン下寵へ砥びると
共にそこに交差している。しかし、この蓋式の装置にお
いては、ロータの牛径方崗孔は、前記孔とベーン下室と
の交差位置において、ロータを弱化することがある。そ
の結果、ロータの破損を牽けるために、最大ポンプ圧を
制限すゐ必要がある。

従来、ロータ内に全体的に形成された内部過路を介して
流体をベーン内意に供給する仁と、そして前配意への流
体の流量を制御するために１各ベーンに関連してチェッ
ク弁を設けゐことが蝿趨されている。この一式の代表的
表装置は、米−畳許第１，２２１，０４４号ＷＡ＃ｌ書
に示されている。

この発−は、効率が増大されると共に、製造が害鳥で、
かつ製造コストが低い流体圧エネルギー変換装置を間約
としている。

本出願人の係属中の米１ｉ４１Ｉ許出履第２７５．９４
１１号（１！龜１都４　Ａ　ｔ　！　Ｅｌ　）　＠１１
Ａ書において、一体的ＫＩＲ状の内部供給通路がロータ
内に全体的に形成されると共に、ベーン内圧力量と連通
している。各ベーンの各側部に沿う半価方向通路が、壺
ベーンの外端ｔえはチップから、各ベーンの内端壕えは
基ｌＩ壇で延びて、周期的に変動する流体圧がベーン下
意へ供給される。弧状バルブ壽が高圧領域において、ロ
ータ側方の各側Ｉ［Ｋ形成されると共に、ロニタが回転
する時、半価方向通路と連通する。ロータの側部の軸心
方向開口が環状通路へ延び、そこに交差している。軸心
方向開口は、ロータが側板に相対的に回転する時、弧状
溝と整合して、圧力流体をベーンの半径方向通路から、
弧状溝および軸心方向開口を介して、環状通路、従って
ベーン内意へ供給するようになっている。

米１ｉ１４Ｉ許第５，２２５，０４４号明細書に示され
るように、ロータは２つの牛体に形成されてお勤、その
各々は半径ＷＩＫ環状壽を備えており、従って２つの半
体の画が相互に接触され、かつ納会されると、窒つの溝
Ｗは相互に環状通路を形成する。ロータがこのように％
威される場合はコスト高であり、かつ流体の漏出を避け
るように２つの半体の納金の制御が困難であ如、その結
果、２つの半体に作用する軸心方向流体圧が、前記半休
を相互に離脱させようとするから、ロータは弱く★る。

この発明は′製造が・簡単であると共に、コストが低く
、かつ得られたロー！が高い強度を有する、流体圧エネ
ルギー変換装置のロータの調造を８的としている。

この発明において、この方法は中央体の周縁Ｋｌｌ状壽
管形威形成前記溝の開放側部を閉鎖して環状通路を形成
し１次いで曽、１中集体に前記環状通路に交差する半径
方向ベーンスロットを形成し、かつ前記中実体に前記環
状通路に交差する軸心方向−口を形成することからなっ
ている０ この尭＠は、米■特許第ｉｓ、２２！１，０４４号明細
書ｔたは前記米−特許出願明細書に示されるように％ロ
ータ内に全体的に形成された環状内部通路を備えたロー
タの形成方法に関する。

前記章−轡許−細書および第１図に示されるように％−
転瘤勅ペーン（翼）１１置オたはポンプ１０Ｆｉｓケー
シング１１とカートリラジオ九ハ補助装置１２を備えて
いる。ケーシング１１は本体１１１とカバー１１ｂを含
む。カートリッジ１２はカムリング１１を會み、カムリ
ング１墨は中間側板１４．１７を備えた支持＃ｉ１４　
。

１１１ｇ４６ｃｔンドイツチ状に挿入され、これらすべ
てがｌル）１＠によ如相互に固定されてお珈、ボルト１
８は支持板１４およびカム１ｓを介して％支持＄ＩＳの
ねじ孔へ延びていゐ。カバー１１ｂ［は流入供給連結ボ
ート１９が設けられ、前記ボート１９は力ｌおよび側板
に形成された、図示しない開口および通路を介（て、ポ
ンプの流入口領域へ通じている。

図示しない吐出口連結ボートが本体１１１１に設けられ
ると共に１通路２２ａＫより、支持板１５ｔＣ形成され
九流体吐出童へ直接連結される。

ロータ２５はカム１ｓ内で、ケーシング１１内に回転自
在に取付けられたシャフト２７の、スプライン部２６に
回転自在ＫＩＩＬ付けられている。

カム１ｓ＃２１ｊ！質的に楕円形の内部輪郭を有すゐと
共に、ロータ２５０周縁および側板１４゜１７の連結面
と共働して、それヤれ流体流入口および吐出口領域を備
えゐ、２つの対向ポレプ室を画定している。

これまで説明したポンプ装置は、米ｍ籍許第２．９４７
，４８８号Ｉ！１４ＩＩＡ書に開示されえ良く知られ九
構造のものである。この蓋式の装置においては一一タ（
複数のｗ径方向ベーンチップ）ｓ５（第２１１）を設け
ることが通常であ）、各スロット３５にはベーン鳥６（
第１Ｉりが摺動自在に取付けられている。ベーン８４の
外端またはベーンチップは、カム１５の内部輪郭に保合
スる。カム１ｓの内部輪郭は、流入゛）１ロ峰起部、中
間弧状暮、吐出ロ降下部、および−の弧状部を包會して
いる。カム輪郭はその短軸の回りに対称であ）、シ九が
りて各隆趨郁、降下部、および弧状Ｉ１１＃ｉ輪郭の対
内郁に複製されていす。ａ−タ２５に保持され九ベーン
ｓ４のチップが、流入口論起部を走行する時、ベーンｓ
６はロータ！５に対してｊＰ＠方向外方へ移動し、を走
ベーンチップが吐出口降下郁を走行するｉ’ｌ　ｔ’ｓ
　ｓベーンｍ４Ｆｉ亭価方内内方へ移動する。各重のベ
ーンチップの距離は各重のポート間距離に対応して、ポ
ンプ装置の流入口−よび吐出口嵩量を適切に＊封するよ
うになっている。

各ベーンｓ６は四角形の切欠４４を備え、切欠４４はベ
ーンの内端または基部から、実質的にベーンの中間部ま
で延びている。反応部材４５が、実質的に切欠４４の幅
と厚さに等しい形状を有すゐ平面ブレードであると共に
、ベーンと、各ロータベーンスロットｓｓの側壁内（摺
動恢合シている。ロータのベーンスロットｓＳの側壁、
ベーンｓ６および反応部材４ｓは膨張自在なベーン内１
１４６を画定する。ベーン下室４゜が壺ベーンＳ４の基
部と、各ロータのペーンス゛−１ ０ツト５５の基部および側壁によ妙画定される。

章４６と４０Ｆｉ反応部材４５によ１“−：相互に分離
され、かつ密封されていゐ。したがって、２つの１１４
４，４０Ｆｉ、とζに引用される米１ｉＩ４Ｉ許第２．
？４７，４８８号明細書に示されたものと、集質的−同
一の形態で設けられてい石。

各ベーン５６の基部に関連するベーン下室４０には、各
ベーンｓ６の各側部に沿う半径方向通路４２により、流
体圧を供給される。通路４２扛各ベーンの壽４１（第！
５１１）Ｋより、ロータのベーンスロット３５のＷＪ４
ＢＫより、ソして１１＠１４，１７のｍによ抄画定され
る０牛径方崗通路４２は流体をベーン下意４０へ、従っ
て、ベーン墨６の基部へ配送する。従ってベー゛ン！Ｉ
４がカム輪郭の流入口および流出口部を走行する時、ベ
ーン墨４のチップに作用する周期的に変動する圧力が、
ベーン！１６の基部へ伝達される。

全体的にロータ２ｓ内に存する環状閉鎖通路４ｔが環状
通路４７へ延びるとＫｋ、そこに交差している。圧力流
体が半径方向通路４２から、各側、１１１！、１７の４
）爾の弧状パルプ壽４８によ勤、環状通路４７へ供給さ
れる０溝４８ｒｉ吐出口降下ｔえは高圧領域において、
ロータ２ｓの走行部分に延びている。四−夕２ｓが開板
すると、半径方向通路４２は弧状溝４Ｓを介して軸心方
向開口４！及び環状通路４７と連通すゐ。

ベーンＪｉ４ｔ！吐出口降下領域Ｋｆ？いて半価方向内
方へ移−すみから、ベーンはベーン下富の流体を、半径
方向通路によりもたらされる制限部を介して配送する。

こうして、半径方向通路内には高い流体圧勾配が形成さ
れる。半径方向通路が弧状溝を横切って移動すると、高
流体圧は軸心方向開口および環状通路を介して、ベーン
内室へ伝達される。高流体圧はベーン内室４４へ連続的
に伝達されると共に、ベーン３６を半径方向外方へ移動
させ１．かつ反応部材４ｓをベーン下意４０の基ＩＩＫ
保持すゐ作用を膚する。

第４〜１０１１において、この発−によりロー、ｉ り２５は、ねじ切シｍオたは頽餐瘤により円筒本体５０
を機械加工し−て形成することが好ましい０本体ｓＯは
最初にその中心−に沿って、軸心方向開口を形成され、
スプラインが軸心方向開口に形成されることが好オしく
、それかも前記本体が、これを整合し支持する装置とし
てスプライン−口を利轡して、横槍加工するために象付
けられゐ。それから本体ＳＯが機械加工されて、その周
縁に環状リブ５１が形成される。

さらに機械加工して、環状＠Ｓｔと隔置された央ｊｉｌ
ｌｌが形成されゐＯ ｇｌ！起５墨はそれから、連続１臭！１４．６５を利用
する低１ｌａ−ル加工により賓浴されて、溝の開放側部
が閉鎖されて、内部環状通路４７が形成される。ＩＩ蝙
５ｓは環状通路４７に流体圧を繍持す為ために十分な液
密関係に形成される。

それから、半径方向ベーンスロツ）３！Ｉと交差軸心方
角ベーン下意開口４０が、ベーンを受容すべく、円周方
向に間隔を有する点で機械加工されゐ。環状過ｌＩ４７
と交差すゐ軸心方向開口４？は、ドリル加工により本体
に機−加工され為。軸心方向開口４！は、半径方向スロ
ット形成の鍵ｔえは後に、そして＃Ｉ５２の形成および
閉鎖の曽またＦ１螢に形成される。

肌鉤後、スロットの最終機械加工が研削によ）行なわれ
ることが好オしい。

内部通路４７のｉＨがロータ重体に形成され、第４＠が
突起ｓｉを変形して形成されるから、ロータ軸心方向に
作用する流体圧は何ら結舎面には作用しない。半径方向
外方への流体圧による、変形された突起５ｓにおける応
力に、変形された突起が短かいことから、ロータが高い
強度を有するから、非常に小さい値であゐ。

第１４．１５図に示されるこの発明の別の実施例におい
て、は、修正ロータフ０Ｆｉ、ロータ本体に環状溝７２
を機械加工し、溝７２の側部７４の材料を鍛圧して、原
書状ｌ！に郷７２の開口を閉鎖して、このｌｆ！ＩＩＡ
Ｋより形成された環状溝に流体圧を維持するようにして
形成される。

第１１〜１ｓ図に示される方法においては、修正ロータ
は、環状＃Ｉ６１を最初に機械加工することにより、本
体６０から形成される。一つまた灯それ以上のセグメン
ト６２が溝４１Ｋｌｊ１人され、＃１１の側壁に接合さ
れて、環状通路４７が画定される。軸心方向−口４９ｒ
ｉ、半径方向スロット形成＃または後に、ドリル加工に
より形成される。

セグメントの接合は溶接によゐことが好ましいが、はん
だ付けも利用できる。

この形１ｍｌにおいてに、溶接面は内部通路の領域ＫＨ
５ｉＦされ、ロータ牛体の４に面に１って延びることは
ない。その結果、ベーンスロットの基ｓｓＰよびロータ
の伽の高圧点における、ＩＩＥ密溶融紬合の必要性は避
けられ石。さらに、外径からの＊＊部の崗ｌＩによゐ検
査が可能であると共に、十分Ｋｆｔｔｋえる。この発明
の前述の方法におけるのと同様に、内部通路の鼻面が単
一ロー声本体に形成されるから、ロータ軸心方向に作用
する流体圧は、任意の結合部に作用することはない。結
合ｍに対する中径方向・外方への流体圧による応力は非
常に小さく、その結果高強度のロータ組立体が得られる
。

各方法において、ロータの大量生書が可能であ為。

【図面の簡単な説明】

＃１１ＩＩはこの発明のポンプの部分長手方向断ｍａ１
第ｆｌｉｔ！第１図に示されるポンプの一部を形成する
ロータの断面図、第３ＷＡはポンプの一部の概略斜視図
、第４〜１０！ｇｌは第２１１に示されるロータを形成
する連続工場図、第１１〜１３ＩｉＩは第２１１に示さ
れるロータを形成する修正方法における連続工場図、第
１４〜１５図は第２図に示されるロータを形成する別の
修正方法における連続工ＳＶｔである。 ２５・・・ロータ、３５・・・半径方向スロット、４７
・・・環状通路、４？・・・軸心方向開口出願人代理人
　　古　谷　　　　ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、四−夕がそれ自体内に金体的に配置される環状通路
   を備え、□複数の＄１１方向に延びるスロットが前記通
   路に交差すると共に、軸心方向−口が前記環状通路に交
   差す為流体エネルギー変換装置のロータの調造方法にお
   いて、中負体の周縁Ｋｌｌｌｌ状形成し、前記溝の開放
   面を閉鎖して、前記環状溝を形成する１鴨から１に為前
   記方法。 ２、　前記溝の前記開放面を閉鎖す為工１が、前記本体
   に一体の牛後方向に延びる５Ｉｌｊ１１を形成し、次い
   で曽記央起を椙亙方肉に軸心方向に１そして牟１方向内
   方へ賓形させて、前記溝の一款画を閉鎖すゐｌ−からな
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 Ｓ、　酋記央起を形成する曽記工Ｓが、前記溝を形成す
   ゐ前記ニーの前に行なわれる特許請求の範囲第２項に記
   載の方法、。 求の範８８２項に記載の方法。 ５、前記溝の開放面を閉鎖する前記工１が、前記溝に少
   １ｋくとも一つのセグメントを配置し、前記セグメント
   を前記溝の側壁に９合する工程からなる特許請求の範囲
   第１項に配賦の方法。 ６、　少なくとも２つのセグメントが前記溝に配置され
   為と共に、曽紀セグメントの端部が椙−互に隔置されて
   位置決め点が一定され、曽配位置決め点を利用して、前
   記第１の半価方向スロットを形成するようにし九特許請
   求の範ｓｔｍｓ項に記載の方法。 ７、　前記接合が電子ビーム溶接からなる特許請求の範
   囲第５項に記載の方法＠ ８、　前記接合がはんだ付けからなゐ特許請求の範囲第
   ５項に記載の方法。 ９、　前記環状通路に交差する軸心方向−口を曽配本件
   に形威する工１を會セ埜許請求の範囲第１項に記載の７
   Ｊ法。 １０、　　鮪記關款胃のｗ４ＩＩＡｌ薯が、前記篩の愕
   郁の材料を鍛圧して、前記環状通路を形威す石工１から
   １にゐ特許請求のＩｉｉ！ｌ第１項に記載の方法。 １１　４１許諦求の範囲第１〜１０項に記載の方法によ
   勤形成されたは一タ。 １Ｌ　　中実の一部片から１に為本体、曽配本体の周縁
   Ｋｌｌけられえ環状篩、ｌｌ状通路を形威すべ（、前記
   篩をＪＩＦＩＩＩＩする装置、および前記本体に験けら
   れると共に帥配環状通路と交差す為複機の円周１崗に隔
   置された牟価方向のベーン受審識冑ットからなる流体エ
   ネルギー羨換装置用彎−タ。