JPS60259701A - ローラー型容積式モーター - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、任意の形式の流体、液体またはガスからエネ
ルギーを受けるローツー型容積式モーターに関するもの
である。

（従来の技術） 液体ポンプとして作動するローラー型容積式機械は従来
刊行物に記載され、また、製造されている。従来既知の
ローラー型容積式機械は、しばしばではないが、ベーン
機械と全く同様の分配機構を具え、ロー２−はそれぞれ
の案内溝孔に対して重要なりリアランスを有し、ローラ
ーは溝孔の一方または他方の側面に接触す′ることによ
って内部分配素子として作動することができ、容積が減
少している閉止作動室内に、回転中のある瞬間において
、幾らかの量の液体が包囲されることを原則として防止
している。実際上、かかる結果が確実に得られるとは考
えられず、一時的に過圧状能になる問題がある（英国特
許２０２８４５０号明細書参照）。

経験上、かかる形式のポンプは流体モーターに転換する
ことはできず、入口および出口ボートが往復的に交換さ
れる場合、機械の軸によって加えられるトルクが軸の回
転角度によって全く不規則に変化し、幾つかの機械では
周期的に反対になることさえもある。

これがため、機械がエネルギを交換する流体が液体であ
る場合に特に、対応するポンプに対するよυもローラー
型モーターに対して遥かに設計上の要求が厳しくなり、
例えば、ポンプは、軸に加わるトルクが激しく変化し得
る場合でさえも用いることができるが、モーターは同じ
条件で適当でない。

かかる理由によって、多分、ローラー型容積式モーター
に関する記載がほとんどなく、またさらに工業的にほと
んど製造されていないとみられる。ロー２−型容積式モ
ーターに関して発明者が知っている唯一の特許が米国特
許第２８２６１７９　（クレシシング）である。このク
レッシングの特許による流体モーターにおいては、流体
の分配はベーン機械の分配に依然として１１とんど同じ
である。さらにまた、クレッシングはそのモーターの「
駆動素子」はローラーまたはベーンのいづれであっても
良いとしている。

（発明の目的） 本発明のローラー型モーターの新しい特徴の全ては、極
めて規則正しい出力トルクを確実に得ることを目的とし
ている。

（発明の構成） 本発明のモーターは、少なくとも、下記の素子および特
徴を具えており、すなわち、管状本体（ステーターリン
グ）および２個のフランジよりなるステーターで、 ステーターリングの内側表面（ステーター表面）が円筒
形表面であり、この円筒形表面の準線が押し除は容積曲
線と呼ばれるものと、ステーターとによって回転対を形
成する軸と、この軸上に固定された一ターで、その外側
表面が円形準線（ロータープロフィル）を有する円筒を
なし、外側表面に開口するＤｒ個の溝孔が円周方向に等
間隔で離間してローターの全長にわたシ延長して設けら
れ、これらの溝孔の両側が中立面に対して平行な２個の
平面によって限定されているものと、 円筒形ローターで、その数がｎｒ個で、ローターの溝孔
内に案内されてステーター表面と絶えず線接触し得るよ
う配置されたものとを具え、多数の作動室のそれぞれが
、ステーターと、２個の隣接するローラーと、ローラー
とによって囲まれた容積を有し、−一う−が移動してい
る溝孔の体積の可変部分を含んでいる。

本明細書において、溝孔の「押され面」とは、ローラー
がローターを駆動している際にローラーが力を加える面
を意味し、「押し面」とは、ローラーがローターによっ
て駆動されている際にローラーが休止している面を意味
する。

さらにまだ、モーターは、ステーターに形成された入口
および出口ボートを具え、これらのボートは可能であれ
ば弁により制御される。

本明細書において、「単一セルモーター」とは、１個の
ローターと、１個のステーターリングを具えるモーター
であり、「セル」トハローターと、ステーターリングと
２個のフランジとの間の容積を意味する。

これがため、かかるセルはその内部で作業室が変化する
容積である。

ａ　−９−の直径に対するローラー長さの比はそれぞれ
の適宜の案内を確実に行なうように制限されること勿論
であるから、モーターの外径を大きくし過ぎてステータ
ー表面上のロー２−の摺動速度が大きくなり過ぎること
なしにモーターの押し除は容積を大きくする必要がある
場合には、複数セルモーターに構成することは避けるこ
とができない。

ｋ個のセルを有するモーターは同じ軸上に固定されたに
個のローターと、ｋ個のステーターリング、２個のセル
を分離するだめの（ｋ−１）個のステーターウェブおよ
び趨ウェブとして作用する２個のフランジよりなるステ
ーターとを明らかに用いる。

本発明の特徴の幾つかは、特に、各セルに関するもので
、セルの数に関係なく、これらの特徴を明らかにするた
め、単一セルモーターにつき以下に説明する。

他の新しい特徴は複数セルモーターに属するもので、こ
れらについても後述する。

本発明のモーターの適応性は以下の４つの特徴の全てに
基づくものであり、十分規則正しい出力トルクを確実に
得るためには、特に、モーターがエネルギーを受ける流
体が液体である場合に確実に得るためにはこれらの４つ
の特徴の全てを同時に具えることが必要である。

（１）　ステーターの表面が、ローターおよび軸の共通
回転軸線と同じ軸線に対して２つの対称の等級を有する
。言い換えれば、変位曲線が中心に対して２７の対称等
級を有し、ロータープロフィルの変位曲線と同じである
。

（２）　ローターに設けられた溝孔の数、従って、ロー
ラーの数が単一セルモーターでは奇数ｎｒである。

（３）　ローラー案内溝孔に対する新しい条件として、
各ローラーがその半径方向への動きを許すできるだけ小
さなりリアランスを有する。

（４）後に詳細に説明するように本発明によるローター
およびローラーによシ順次に開閉されるボートを経て流
体が分配される。

２個の入口ボートが一方のフランジに穿設され、２個の
出口ボートが他方のフランジに穿設され、あるいはまた
、対称的に分割された２個の入口ポートが両フランジに
設けられ、２個の出口ボートがステーターリングに設け
られ、作動流体によってローターに加えられる軸線方向
力を均等化している。

これらの人口および出口ボートは、ローターの回転中に
、ステーター表面と常に線接触しているｐ−ラーが溝孔
と接触する直線の接触線の幾何学的軌跡に対して種々に
位置される。

この幾何学的軌跡は、互に接近した２個の定まっだ表面
の全体よりなり、これらの表面は溝孔の押され面および
押し面とローラーとの接触にそれぞれ対応し１本発明に
よるモーターにおいては、人口ボートは幾何学的軌跡よ
り完全に内側に位置し、出口ボートは幾何学的軌跡より
完全に外側に位置している。

これらのボートを経て行なわれる流体の分配は以下の３
つの特徴にしたがって行なわれる。

（１）　ローターの動きにより、ローターは溝孔の押し
面により入口ポートを閉じ、同じ溝孔内に案内されるロ
ーラーにより次の出口ポートを開く。この流体分配の特
徴はベーンモーターとは全く相違するものであり、ベー
ンモーターでは、ローターの動きにより、ローターはベ
ーンにより入口ポートを閉止し、同じ作動室を制限して
いる先行ベーンによ多次の出口ボートを開口している。

（２）　出口ボートは円周方向の所定位置に設けられて
おり、これによυ、作動中のローラーが最大ストローク
に達する際の作動ローラーの位置の近く（従って、ロー
ラーとローターの軸線との間の最大距離に対応する位置
の近く）で、好ましくは、正確に上記位置で出口ボート
の開口が生じる。さらに、成体からエネルギーを受ける
モーターでは、人口ボートを円周方向の所定位置に設け
て溝孔内に案内されているローラーによる出口ボートの
開口が行なわれると同時に、溝孔の押し面による入口ボ
ートの閉止が行なわれることが理想である。

ガスからエネルギーを受けるモーターでは、人口ボート
の円周方向位置を適切に選定して、溝孔内に案内される
ローラーによる出口ボートの開口前に、溝孔の押し面に
よる人口ボートの閉止が行なわれ、これにより、モータ
ー内のガスが幾らか膨張し得るようにする。

軌跡の内側に位置しているため、圧力流体は溝孔の底と
溝孔の一方の面上のローラーの接触線との間に加えられ
ること勿論であシ、口−ラーはステーター表面と常に接
触している。

入口ボートの開口の直前まで、ローラーはローターによ
って駆動され、このローラーｔａｌｌ孔の押し面上に休
止している。加圧流体を膨張している作業室に向けて流
すよう制御することが特徴である。本発明によれば、こ
れらの特徴を溝孔の押し面に開放通路を形成して設ける
ことによって構成しており、この開放通路の断面積を十
分大きくして加圧流体の流れに対する抵抗を、ローラー
と溝孔の押され面との間に先行ローラーによって開口し
たばかりの出口ボートに向けて流れる流れに対する抵抗
に比べ、幾らかの摩耗によってローラーが溝孔内で作動
損失を有するとしても、小さくなるようにする。

変位曲線の局部的形状が本発明によるモーターの挙動に
及ぼす影響は、実際上、稚く僅かであり、この変位曲線
は連続的であり、はぼ楕円形であり、ベーン機械に用い
られていると互に同様の結果を生じ得るもので、これが
ため、置き換えることができる。

モーターがエネルギーを受ける流体が液体である場合、
ロータープロフィルと変位曲線との間のシール帯域は、
２個の曲線が互に平行であってクリアランスができるだ
け小さく、必ずしも必要でなく、したがって、既知の「
ポリゴンｐ２プロフィル」を用いることによって組立て
技術において満足すべき変位曲線を見つけることができ
る。したがって、ステーター表面は市販の特別な研磨根
株によって根株的に形成することができる。

かかるステーター表面を形成するために設定すべきただ
２つのパラメーターは平均半径とプロフィルの偏心量で
あり、本発明によるモーターに変位曲線として用いられ
るポリゴングロフィルはローラーの最大ストロークの半
分より大きなローター半径に等しい平均半径を有し、こ
の最大ストロークの半分に等しい偏心量を有する。

本発明によるモーターにおいては、ローラーは、原則と
して、任意の奇数の数であシ、しかし、変位曲線の最小
直径に対応するステーター表面の直径面によって分離さ
れた半一機械のそれぞれにおける誘導ストロークにおい
て２個より多くのローラーを同時にセットすることは不
利である。７個以内のローラーを用いた結果、ローラー
の数は７個にすることが理想的である。

当然のこととして、ローラーの摩耗はモーターの挙動に
極めて悪い影響を及はし得る。ローラーとステーターと
ローターを形成する材料を考慮する必要がある。しかし
、本発明によるモーターにおいては、ローラーはロータ
ーによって駆動されながら自身で回転する。この動きは
ローラーの全周に摩耗を自動的に分配する。

複数セルモーターにおいては、各セルにおける作動室が
相互に円周方向にずれていて各セルに属する作動室の容
積が６他のセルに属する作動室の容積と位相外れで変化
する場合には、供給トルクの規則正しさを増大させるこ
とができる。全てのセルが同じであり、各セル内に奇数
ｎｒのローラーが設けられている場合、各セルにおける
作動室がモーターの一方の端部セルから出発する次の作
動室に対して、π／ｋ　ｎ　ｒに等しい位相変位量δで
作動室が変化する場合に、最良の結果を得ることができ
る。

この結果は、ステーターリングをずらせること力しに、
ローターを軸上に互に円周方向に相対的にずらして固定
することによって、あるいけまた、ローターをずらせる
ことなしに、ステーターリングを互に円周方向に相対的
にずらせて位置させることによって、あるいはまた、ロ
ーターとステーターリングの両方を円周方向にずらせる
ことによって得ることができる。

観察すべき点として、セルの数が偶数である場合および
各種ボート（入口および出口ボート）が一つのウェブに
交互に組で設けられる場合には、ローター上に作用する
軸線方向流体推力が全体として釣合って複数セルモータ
ーの軸受に流体による軸線方向推力が全く作用しなくな
る。

複数セルモーターによって加えられるトルクの規則性は
各セルによって加えられるトルクに最大の規則性を必要
とせず、したがって、本発明による複数セルモーターは
各セル内に偶数ｎｒのローラーをもつことができ、この
場合、作動室を種々のセルにおいて位相外れで変化させ
、これらの条件下で、モーターの一方の端セルから出発
して次のセルに対して各セルにおける作動室が２π／ｋ
　ｎ　ｒに等しい位相変位量δで変化する際に、供給ト
ルクの最大規則性が得られる。

本発明による複数セルモーターにおいては、偶ｉｎｒの
ローラーを設けた各セルにおいて、半径方向推力は各ロ
ーター上で釣合い、モーターの軸受には流体による半径
方向負荷が作用せず、種々の上述した特徴を組合わせて
本発明による複数セルモーターを構成することによって
、軸受に流体による軸線方向および半径方向荷重がかか
らないようにすることができる。

（発明の効果） 経験上から、本発明によれば、出口ボートが開口すると
同時に人口ボートが閉止するローター型容積機械が、往
復方向に駆動される際にポンプ送出流体が入口および出
口ボートを明らかに交換し得るポンプとして往復作動を
行なうことができる。かかるポンプは、ポンプ送出流体
が液体である場合でも、前述した過圧を防止できるが、
しかし、実際上、各出口ボートに逆流弁を設ける必要が
ある。

同様の方法で、出口ボートが開口する前に入口ポートが
閉止する本発明によるガスモーフをコンプレッサーとし
て往復作動させて用いることができる。

本発明によるモーターは、比較し得る容積式モーターに
対して、構造が簡単で、粉末冶金によって製造が可能で
あシ、機械による仕上加工を減することができる。

かように、原則として、困難な用途に対し、摩耗される
モータ一部品をセラミック材料で造ることができる。

（実施例） 次に、本発明の好適実施例を図面につき説明する。

図示の単一セルモーターのステーターは主として２個の
フランジ１および２とステーターリング５とで構成され
ている。

ローター４は軸５に固定されておシ、この軸はローラー
軸受６および７によってステーターと回転対を形成して
いる。ローター４は第１図に矢印で示す方向に回転する
。

７個の溝孔８がローターに形成され、７個のローラー９
，１０および１１を案内するよう構成されている。

２個の入口ボート１２および１ｓがフランジ１に設けら
れ、２個の出口ボート１４および１５が他方のフランジ
２に設けられている。

ローターの図示の位置で、０−９−１０は頂度駆動期間
の終端に達しており、出口ポート１４を開口し始めよう
としており、これと同時に、溝孔の押し面１６が入口ポ
ート１２を閉じ始めようとしている。ローラー９は駆動
期間に入ろうとしており、入口ボート１２は溝孔の押し
面に設けられた開口通路１８を経て拡開しつつある作動
室１７にすでに流体を供給している。ローラー１１は溝
孔の押され面１９を押してローターを駆動しており、ロ
ーラー９，１０．Ｉｆ基以外他の全てのローラー紘ロー
ターによって駆動されている。

変位曲線２０はポリゴン（多角形）　Ｐａプロフィルで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は液体からエネルギーを受ける本発
明による単一セルモーターを示す。 第１図は軸およびローターの共通回転軸線に対して直角
な面でのモーターの断面図で、点Ｏは断面の対象中心を
示す。 第２図はローターの回転軸線を通る第１図の０Ａｌｉｉ
および０８面での断面図である。２個の対応する手部分
は第１図の線ＣＯＤ　で示す面内に位置している。 １．２−・フランＳ）５・−ステーターリング４−ロー
！−５・・・軸 ６．７・・・ローラー軸受　Ｂ・・・溝孔９　１０　１
１・・・ローラー １２．１３・−人口ボート １４．１５・・・出口ボート １６・・・押し面　１７・・・作動室 １８・・・通路　１９・・・押され面 ２０・・・変位曲線 ％許出Ｉｍ人　アンドレ　レロワ 外１名 手続補正書 昭和８０年　６月２２日 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　第１０９１９１号２、発明の名称 ローラー型容積式モーター ３、補正する者 事件との関係　特許出願人 氏名　アンドレ　レロア ４、代　理　人 住所　東京都千代田区神田駿河台１の６（ほか１名） ５、補正命令の日付　「自　発」 ６、補正の対象 （１）明　細　書（全文） （２）図　面（企図） ７、補正の内容 （１）明細書を浄書する（内容に変更なし）（２）図面
を浄書する（内容に変更なし）８、添付書類の目録 （１）明細書（タイプ浄書したもの）　１通（２）図面
（墨書したもの）　１通

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　液体またはガス流体からエネルギーを受けポン
   プまたはコンプレッサーのように往復作動し得るローラ
   ー型容積式モーターで、準線が軸線に対し２つの対称の
   等級を有する円筒形内側表面を有するに個のステーター
   リングと、各ステーターリングによって隣接する容積か
   ら仕切られた内側容積を分離する流体密ウェブと、端ウ
   ェブとして作用する２個のフランジとよりなるステータ
   ーと、このステーターと回転対を形成し、軸線がｋ　個
   のステーターリングの共通対称軸ｍと一致している軸と
   、 この軸に固定された円形プロフィルを有するに個のロー
   ターとを具え、これらのに個のローターと、ｋ個のステ
   ーターリンブト、隣接するウェブとによってに個の分離
   されたセルを限定し、 各ローターにｎｒ個の同じ溝孔が、円周方向に等間隔で
   、ローターの外側表面に開口して設けられ、溝孔の両側
   壁がそれぞれ押し面および押され面を構成し、 各セル内にｎｒ個の円筒形ローラーがローラーの溝孔内
   に最小間隙をもって案内されるよう設けられて対応する
   ステーターリングの内側表面と絶えず線接触して２個の
   隣接ローラーとローターとステーターとによって１個の
   作動空間を限定し、 ２個の人口および出口ポートが、可能であれば弁制御し
   得るようステーターに設けられたものにおいて、 ローラーがステーター表向と絶えず接触しながら回転す
   るローターの回転中にローラーが溝孔の各面に接触する
   幾何学的接触軌跡の内側に各セル内の入口ボートが完全
   に位置し、各セル内の出口ボートが前記幾何学的接触軌
   跡の外側に完全に位置し、 各セルにおける各入口ボートが、ローターの動きによっ
   て、溝孔の押し面により閉止され、次の出口ボートがこ
   の溝孔内に案内されるローラーによって開放されるよう
   構成され、前記出口ボートが各セルにおいて円周方向に
   離間して配置されて作動中のローラーが最大ストローク
   に達する際のローラー位置の近くで出口ボートの一つが
   開くよう構成され、前記入口ボートが各セルにおいて円
   周方向に離間して配置されて溝孔の押し面による入口ボ
   ートの１個の閉止が同じ溝孔内に案内されているローラ
   ーによる次の出口ボートの開口と同時に行なわれるよう
   構成され、 各セルにおける各入口ボートが溝孔の押され面によって
   開口される際に各溝孔の押し面に形成されている開放通
   路を経て流体が拡開しつつある作業室内に流入するよう
   構成され、各セル内のローラーの数ｎｒが偶数ｎｒであ
   る場合、セルの数ｋが２以上であり（モーターが複数セ
   ルモーターであり）、作動室が各セルにおいて、各地の
   セルに対して円周方向にシフトされていて各セルに属す
   る作動室の容積が各地のセルに属する作動室の容積と位
   相外れで変化するよう構成されていることを特徴とする
   ローラー型容積式モーター。
2. （２）各セルにおいて、２個の入口ボートが一方のウェ
   ブに設けられ、２個の出口ボートが他方のウェブに設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のローラー型容積式モーター。
3. （３）各セルにおいて、２個の人口ボートがセルを限定
   する両ウェブに対称的に分割されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のローラー型容積式モー
   ター。
4. （４）各セルにおいて、各出口ボートが円周方向の所定
   位置に設けられて作動しているローラーが最大ストロー
   クに達するローラー位置で確実に開口されるよう構成し
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ローラー型容積式モーター。
5. （５）　各セルにおいて、各入口ボートが次の出口ボー
   トに対して円周方向の所定位置に設けられて溝孔の押し
   面による入口ボートの閉止が同じ溝孔内に案内されるロ
   ーラーによる出口ボートの開口前に生じ、これによりモ
   ーター内のガスを幾らか膨張させるよう構成したことを
   特徴とするガスだけからエネルギーを受け得る特許請求
   の範囲第１項に記載のローラー型容積式モーター。
6. （６）全てのセルが同じで、各セル内に奇数のローラー
   が設けられ、各セルにおいて作動室がｇ／ｋｎｒ（ｋ）
   ２　）に等しい位相変位置δで１個の端セルから出発し
   て次のセルに対して変化するよう構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲ＭＩ項に記載のローラー型容積式機
   械。
7. （７）全てのセルが同じであり、各セル内に偶数ｎｒの
   ローラーが設けられ、各セルにおいて作動室がπ／ｋｎ
   ｗ　（ｋ）２　）に等しい位相変位置δで１個の熾セル
   から出発して次のセルに対して変化するよう構成してな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロー
   ラー型容積式機械。