JPS6187986A - 可変容積ロ−ラおよび翼型ポンプ - 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】 本発明は可変容積ローラおよび異型ポンプに関する。か
かるポンプにおけるローラ詔よび翼はピストン素子とし
て作動する。

本発明によれば、入口ポートおよび出口ポートと協働す
る可変容積ポンプであって、周辺にスロットを有するロ
ータリー０キヤリヤ、前記スロソ）ｌこ半径方向に運動
可能に装着されたピストン素子、ポンプの入口ポートか
ら出口ポートへ作動流体をポンプすべ（前記ピストン素
子により係合される半径方向に見て内方の面を有して前
記キャリヤを包囲するカム・リング、このカム・リング
の位置をキャリヤの回転の軸線に関して調節しそれぞれ
でポンプの出力を調節すべくカム會リングの運動゛を案
内するようにしてカム・リングが内部に装着されている
ケーシング、吐出される流体の量が最大である位置へ前
記カム・リングを押圧する弾力性装置、および前記ケー
シングとカム・リングとの間において前記出口ポートと
連通ずる室を形成する装置を具備し、前記室における流
体の圧力が前記スプリングとは反対の方向に前記カム・
リングに作用するようになし、更に、カム・リングの°
運動に減衰力を与えこの減衰力がカム・リングの瞬間的
位置に依存して変化するようになした装置を具備した可
変容積ポンプが提供される。

好ましくは、ポンプの出力を増大すべくカム・リングの
運動につれて前記減衰力は増大するようになされる。

本発明による一実施例に′おいては、前記出口ポートと
連通ずる通路が一つの連通ポートを介して前記室に開か
れていて、この連通ポートがカム・リングの前記の案内
された運動においてそのカム・リングにより町変に障害
されるようになし、しかして可変の減衰力を付与する装
置が提供されている。

他の配列においては、減衰力を付与する装置は前記出口
ポートからの圧力流体の供給に依存している。かかる配
列多こおいては、前記装置は前記室に開いたテーパ付凹
所とカム・リングに連結されて前記凹所に配置されたテ
ーパ付ピストンとからなり、カム働リングの前記の案内
された運動が前記ピストンと前記凹所の壁との間の半径
方向間隙を変えてこの凹所に出たり入ったりする流体の
流れを可変的に制限するようになされている。

以下添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する
。

第１図および＠２図を参照して、固定された軸線を中心
に回転するシャフト１２に装着されたキャリヤ１１を包
囲したカム・リングｌＯの位置あるいは衝程の制御によ
り定圧出力を維持すべく作動するポンプが図示されてい
る。キャリヤ１１はその周辺にスロットを有し、このス
ロットにローラ１３が摺動可能Ｉこ装着されている。ロ
ーラ１３は遠心力により外方へ押圧されてカム・リング
ｌＯの内面にコロガリ接触し、かつ図示の構成で、端板
１５．１７により側面を境界づけされた環状部材１６か
らなる外部ケーシングの端板１５におけるギヤラリ−（
水平通路）１４から前記スロットの内端に供給されポン
プ出力から出された流体の圧力によってもローラ１３は
カム・リングｌＯに押圧される。

弧状の入口ポート２４および出口ポート２７は端板１．
５に形成されている。カム・リングｌＯはローラ１８を
中心に枢動しうる。ローラ１８はケーシングにおける部
分円筒形凹所かつカム・リングにおける部分円筒形凹所
に係合せしめられている。ローラ１９はケーシングの部
分円筒形内面２０とカム・リングの部分円筒形外面２１
との間に配置されている。これら内外面２０゜２１は枢
支ローラ１８の軸線上に中心を置かれている。ケーシン
グの接線方向に面する内面２２に対して座直せしめられ
たスプリング２３はカム・リング上の半径方向に外方へ
延びたラグ２Ｑａに作用してカム・リングをキゴリャ１
１に関して最大衝程の位置に押圧している。

枢支ローラ１８とローラ１９とはキャリヤ上のローラ１
３と同等であり、ポンプのケーシングの二枚の端板１５
．１７に密封対接する同じ軸線方向端を有する。両方の
ローラ１ｇ、１９もまたカム・リングとケーシングとの
間で密封を形成して二つの密封された室２５．２８を形
成する。室２８はポンプの入口導管に接続されていて恒
久的に連通されている。室２５はオリフィス２６を介し
てポンプの出口ポート２７に連通している。かくして、
ポンプの排出圧力はスプリング２３の力に抗して作用し
てカム会リングの衝程を減ぜしめる傾向となし、それで
ポンプの出力を減する傾向となる。かかる配列はポンプ
速度に関係なく一定の排出圧力を維持すべく作用する。

ローラ１８．１９の端は、所望ならば、端板１５．１７
の凹所に係合せしめてもよい。ロラ１８はカム・リング
上の半円筒形突起で置き換えてもよい。

ポンプ作用室における流体圧力によるカム−リングｌＯ
に作用するトルクはロー２１３の瞬間の位置に依存して
変化する。トルクにおける変化はカム・リングの振動の
原因となる傾向があり、図示の構成において、この振動
はオリフィス２６の寸法を制限することにより減衰せし
められる。なお、オリフィス２６を通って流体は室２５
の内外に流れる。ポンプ速度が変化するときあるいは出
力圧力が変化するときカム・リングが急速に移動するの
を許容するために、前記の減衰効果は低くされるべきで
ある。低いポンプ速度においてはカム・リングの衝程は
一般に高い値を有するが振動するトルクの振動数は低く
かつ減衰効果は高いことが要求される。

それでオリフィス２６の有効面積は低いことが要求され
る。高いポンプ速度においては、振動するトルクの振動
数は高く、カム・リングの衝程は低い値を有するであろ
うし、減衰効果は低いことが要求されて、オリフィス２
６の面積が増大せしめられているのと同じ減衰効果を達
成する。＠１図および第２図に示された構成において、
オリフィス２６がポンプの端板におけるスロットの形状
でありかつそのスロットは半径方向外方に向けて幅がテ
ーパを有することにより前記の効果が達成される。かく
して、カム・リングの衝程が増大すると、出口ポート２
７と室２５との間の連通の有効面積が減少し、カム・リ
ングはスロットの面積の増大部分を帳消しにして、要求
された増大する減衰効果を与える。

そしてまた逆も、可である。オリフィスの形は要求−さ
れる減衰特性を生ぜしめるべく設計されうる。

この配列はローラ１３に代って濾が採用されるのにも等
しく適用される。

このようにして、減衰効果を変化させることによりＪ外
部圧力の変動あるいはポンプ速度の変化を中和させるべ
く運動するカム・リングの最大応答時間が最小になされ
得る。

カム・リング上のローラまたは翼の摩擦力はローラまた
は翼の数に依存する。それ故、少ない数を使用すればす
る程、ポンプの効率はよくなる。しかしながら、ａ−ラ
または翼の数を少なくすればする程、カム・リングにか
かるトルクにおける脈動が大きくなる。可変減衰は系の
同じ応答時間に対して使用されるローラまたは謔の数を
少なくさせうるのである。

別の配列においては、室２５はポンプの出口導管と制限
されていない連通状態にあり、可変減衰は入口導管と室
２８との間の連通においてポート２６と同様の制限を採
用することにより達成される。その有効面積はカム・リ
ングの位置により決定される。

第３図に示された別の配列においては、オリフィス２６
は一定の面積を有し、カム・リングの半径方向外方に向
いている。可変減衰は室の半径方向外方の壁に切願円錐
凹所３０を形成し、この凹所にカム・リングｌＯに結合
された切頭円錐ピストン３１を係争させることにより得
られる。このピストンを通過した作動流体の許容された
流速は衝程が増大すると減ぜられ、かくして増大した減
衰効果を与える。

”Ｊ変減装装置の他の形がカム・リングの運動に作用す
べく採用されうることは明らかであろう。

本発明の他の観点において、スプリング２３の強さはカ
ム−リングに作用する外部トルクにおける増大に会うよ
うにされる。外部トルクは室２５における流体圧力によ
る。力）（シてスプリング強さに対してズ質的な程度ま
で有効に補償する。この外部トルクに起因した力はロー
ラ１８．１９に隣接した室２５の端をつなぐ円周方向の
線を結ぶ直線に対して垂直な方向に作用シ、カム面の中
心を通って一般に作用しかつスプリング２３の作用線に
ほとんど平行に作用する。ローラ１８の軸線からスプリ
ング２３の作用線の垂直距離を剰ぜられたカム・リング
の最小出力位置からその最大出力位置への移動における
スプリングのたわみを剰ぜられたスプリング強さは、カ
ム・リングが最小出力位置からその最大出力位置へ移動
したときに室２５内の圧力において要求された上昇によ
るカム・リング上の含酸外部力であって枢支ローラ１８
の軸線からの前記合成力の作用線の垂直距離を剰ぜられ
、前記スプリング力と前記合成力の作用線の間の角度の
コサイン（余弦）で除されたものに等しい。

さて、＠４図を参照して、カム・リングに作用する力が
考察されている。カム・リングは零出力の位置において
図示されている。カム・リングの二つの極端位置Ｘ、Ｙ
においてカム・リングはキャリヤに接触する。零出力の
この図示の位置においては、キャリヤの中心は、線ＸＹ
に垂直で枢支ローラ１８の軸線を通る線より上方にＥσ
の距離にある。

ポンプ速度ωｒ、ｐ、ｍにおいて排出圧力をｐｋｌｉＡ
ｙＩＩまで上昇すべくカム・リングを角θだけ回転させ
るとする。

そうすると、カム−リングの衝程はｚ−ｎ＝θとなる。

なおりはカム・リングの中心と枢支ローラ１８の軸線（
すなわち支点３５）との距離である。そしてスプリング
２３の長さはＨ−Ａ−θとなる。なおＨはスプリング２
３の当初の圧縮長さであり、Ａはスプリング２３の中心
線と枢支・７−ラ１８の軸線との間の距離である。

そうすれば、カム・リングに次に示す諸刃が作用する。

１、　Ｄ　Ｘ　Ｗの有効面積にかかる圧力Ｐによるカム
・リングの外側に作用する力であって、この力は支点３
５から有効距＠Ｄ／２において作用する。なお、Ｄは支
点３５からロラ１９のカム・リングとの密封点までの距
離であり、Ｗはカム・リングの軸方向長さである。この
方ＤＸＷＸＰＸＤ はカム・リングに　　２　　　の反時計方向トルクを生
ぜしめる。

２、　ＣＸ　Ｗの有効面積にかかる圧力Ｐによるカム・
リングの内側に作用する力である。なおＣは点Ｘ、Ｙ間
の距離であり、Ｗはカム・リングの軸方向長さである。

この力はカム・リングにＣＸ　ＷＸ　Ｐ　ｘ　（Ｅ　　
Ｂｌｊｎ１？　）　（Ｄ反時計方向トルクを生せしめる
。

３、カム・リングを押圧するローラのＭ部側きずりによ
るカム・リングの内側に作用する力である。この力は系
の圧力並びにローラの外方へ向かう遠心力の両者に依存
する。遠心力はポンプ速度で変化する。この力はＫＩＰ
　＋　Ｋ、ω２で表わされてカム赤リングに時計方向の
トルクを生ぜしめる。

４、スプリングによる力である。この力はスプリングの
圧縮度に依存し、Ｇ−（Ｈ−ｈｍθ）Ｓで表される。な
おＧはスプリングの圧縮されない状態の長さであり、Ｓ
はスプリングのこわさでｋｑ１口で示されるものである
。この方はカム・リングに（Ｇ（Ｈ−１＝θ））ＳＸＡ
の時計方向のトルクを生ぜしめる。

これらトルクは平衡状態下においてはその和は零となる
であろう。すなわち、 −ＸＤＸＷＸＰＸＤ　＋　ＣＸＷＸＰＸ（Ｅ−Ｂａａθ
）−に、Ｐ−に、６）”−ＣＧ−（Ｈ−Ａａｉｎ　　θ
　）　）ＳＡ＝Ｏ。

ｐ（Ｌ（Ｄ’Ｗ）＋ＣＷ（Ｅ−１３細θ）　−Ｋｓ　）
　　’ＩＫ＊ω２−（：Ｇ−（Ｈ−Ａ−θ））ＥＩＡ＝
：Ｑ。

ローラに作用する遠心力（Ｋ、ω２）の効果は小さくで
無視しつる。

すなわち、ＧＡ８　　ＨＡ８−　ＳＡ”　ｓｉｎθ＝’
　ＦＤ”Ｗ　＋・ＰＣＷＥ　　ＰＣＷＢ　ｍ１ｌｌ　ｔ
ｌ　−Ｋ１ｘＦｐｃｗＢ　　　　＋ あるので、もしＳ＝　、　なりば圧力はθの値の変化に
対して一定にとどまるであろう。すなＰＣＷＢ わち、こわさコ「のスプリングが一定圧力Ｐで作動され
ることが要求されるポンプにおいて使用されるならば、
スプリングの強さはポンプにおける他の可変操作により
補償されるであろう。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図は本発明の一実施例を示し、ｍ２図はｍ１図の線
２−２に沿う一部垂直の断面を示し、第３図は本発明の
第二の実施例を示し、第４図は本発明の他の観点を示し
、第５図は第４図の詳細を示す図である。 なお、図面中面−符号は同一部材を示し、１０はカム・
リング、１１はロークリ・キャリヤ、１３はピストン素
子、１６はケーシング、２３は弾力性装置、２４は入口
ポート、２６は減衰力を与える装置、２７は出口ポート
を示す。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　５ 手続補正書 −、１丁変ヌト末ｌローラへ゛よυ’　翌Ｘ　’１”　
’／フ０３、　補正をする者 事１’ｌとの関係　　　七驚　’ｉ、：Ｌ、ＳλＡしく
社ヒ所＝抽中井

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．入口ポートおよび出口ポートを組み入れた可変容積
   ポンプであって、周辺にスロットを有するロータリ・キ
   ャリヤ、半径方向に運動するように前記スロットに装着
   されたピストン素子、ポンプの入口ポートから出口ポー
   トへ作動流体をポンプすべく前記ピストン素子により係
   合される半径方向内方面を有して前記キャリヤを包囲す
   るカム・リング、このカム・リングの位置をキャリヤの
   回転の軸線に関して調節しそれでポンプの出力を調節す
   べくカム・リングの運動が案内されるようにしてカム・
   リングが内部に装着されているケーシング、吐出される
   流体の量が最大である位置へ前記カム・リングを押圧す
   る弾力性装置、および前記ケーシングとカム・リングと
   の間において前記出口ポートと連通する室を形成する装
   置を具備し、前記室における流体の圧力が前記スプリン
   グとは反対の方向に前記カム・リングに作用するように
   なし、更に、カム・リングの運動に減衰力を与えこの減
   衰力がカム・リングの瞬間的位置に依存して変化するよ
   うになした装置を具備したことを特徴とする可変容積ポ
   ンプ。
2. ２．ポンプの出力を増大すべくカム・リングの運動につ
   れて減衰力が増大する特許請求の範囲第１項に記載の可
   変容積ポンプ。
3. ３．前記出口ポートと連通する通路を有してこの通路が
   前記室に連通ポートを介して開いており、それがカム・
   リングの案内された運動においてカム・リングにより可
   変的に障害されるようになして、前記の町変の減衰力を
   施与する装置を形成している特許請求の範囲第１項に記
   載の可変容積ポンプ。
4. ４．ケーシングとカム・リングとの間に形成された第二
   の室を有し、この室における圧力が第一に述べた室にお
   ける圧力に抗してカム・リングに作用し、および前記の
   第二の室を入口ポートに連通状態に置く通路を有し、こ
   の通路はカム・リングの案内された運動においてカム・
   リングにより可変的に障害される連通ポートを含み、し
   かして前記の可変の減衰力を施与する装置を形成してい
   る特許請求の範囲第１項に記載の可変容積ポンプ。
5. ５．前記連通ポートは半径方向外方に向かってテーパと
   なつている溝からなる特許請求の範囲第３項または第４
   項に記載の可変容積ポンプ。
6. ６．減衰力を施与する装置が前記室に対して開いている
   テーパ付凹所とカム・リングに連結されて前記凹所に配
   置されたテーパ付ピストンとからなり、カム・リングの
   前記の案内された運動が前記ピストンと前記凹所の壁と
   の間の半径方向間隙を変えてこの凹所に出入する流体の
   流れを可変的に制限するようになした特許請求の範囲第
   １項に記載の可変容積ポンプ。