JP7119715B2 - fluid pump - Google Patents
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Description
本発明は、車両等に搭載されて作動油などの各種流体を供給する際に吐出圧力の脈動を大幅に低減する流体ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE
従来、このような吐出圧力の脈動低減を図った流体ポンプとしては例えば以下の特許文献1に記載されたものがある。
Conventionally, as a fluid pump designed to reduce the pulsation of the discharge pressure, there is one described in, for example,
特許文献1に記載された流体ポンプは、船舶の推進用のプロペラを回す二つの油圧モータに作動油を供給するものである。ここでは、ディーゼルエンジンの回転軸に二つの斜板式ピストンポンプを同軸状に取り付け、互いに逆位相で作動油を吐出するように構成されている。
The fluid pump described in
逆位相で吐出された作動油は別々の圧力配管を介して各油圧モータに送られるが、圧力配管の途中にはこれら配管を互いに接続する管路が設けられている。この管路にはフリーピストンが挿入され、二つの油圧ポンプで発生する脈動圧力が一方側から他方側に伝播される。これにより双方の脈動波が互いに打ち消し合い、油圧脈動がほぼ取り除かれて、ディーゼルエンジンの運転時における振動や騒音が低減されるというものである。 Hydraulic fluid discharged in opposite phases is sent to each hydraulic motor via separate pressure pipes. A free piston is inserted in this pipeline, and the pulsating pressure generated by the two hydraulic pumps is propagated from one side to the other side. As a result, both pulsation waves cancel each other out, and the hydraulic pulsation is almost eliminated, thereby reducing vibration and noise during operation of the diesel engine.
また、吐出圧力の脈動低減を図った別のポンプとしては、例えば特許文献2に記載されたベーンポンプがある。
Further, as another pump designed to reduce the pulsation of the discharge pressure, there is a vane pump described in
このベーンポンプは、ハウジングと、カムリング、複数個のベーンを有するロータを備え、ロータとベーンとカムリングとの間に形成されるベーン室に対して流体を供給・吐出する吸込ポートと吐出ポートとを備えたものであり、特にベーン室が膨張する区間においてカムリングの内周面の最大傾き角を基準カム曲線の膨張区間における傾き角に対して0.9ないし1.7に設定するというものである。 This vane pump includes a housing, a cam ring, a rotor having a plurality of vanes, and a suction port and a discharge port for supplying and discharging fluid to and from a vane chamber formed between the rotor, vanes, and cam ring. In particular, the maximum inclination angle of the inner peripheral surface of the cam ring is set to 0.9 to 1.7 with respect to the inclination angle of the reference cam curve in the expansion section in the expansion section of the vane chamber.
ここで、カムリングの「最大傾き角」は、当該カムリングが有するカム面の形状をグラフに表したときの曲線の傾きをいう。例えば、横軸をロータの回転角度とし、縦軸をベーンの突出量変化としたときの曲線は略台形状となる。つまり、ロータの回転に際して、ベーンがロータに最も進入した状態をベーンの突出量がゼロの状態とし、そこからロータが180度回転した位置でベーンの飛び出し量が最大となる。この二つの領域の中間をつなぐと全体として略台形のグラフとなる。「最大傾き角」は、このようにして得たグラフの傾きが最大となる角度のことをいう。つまり、最大傾き角が大きいほどロータの単位回転角度に対してベーンの突出量が大きいこととなる。 Here, the "maximum inclination angle" of the cam ring refers to the inclination of the curve when the shape of the cam surface of the cam ring is represented in a graph. For example, when the horizontal axis is the rotation angle of the rotor and the vertical axis is the change in the amount of protrusion of the vane, the curve has a substantially trapezoidal shape. In other words, when the rotor rotates, the vane protruding amount is zero when the vane has entered the rotor most, and the vane protruding amount is maximum when the rotor rotates 180 degrees from that state. Connecting the middle of these two regions results in a substantially trapezoidal graph as a whole. The “maximum tilt angle” refers to the angle at which the graph obtained in this way has the maximum tilt. That is, the larger the maximum inclination angle, the larger the amount of protrusion of the vane with respect to the unit rotational angle of the rotor.
一方、「基準カム曲線」も、ロータが一周する工程を四つの区間に分けたものである。ただし、ここでのグラフは完全に台形となる。即ち、ベーンの1ピッチ分の区間をベーンの突出量がゼロの領域とし、これと180度離間した位置にベーン1ピッチ分の区間につきベーンの突出量が最大となる領域を設け、残りはこれらの領域どうしを直線で結んだものである。よって、この「基準カム曲線」の膨張区間における傾き角は、当該区間のグラフが直線であるため単に一つの定数となる。 On the other hand, the "reference cam curve" is also obtained by dividing the process of one rotation of the rotor into four sections. However, the graph here is completely trapezoidal. That is, a section corresponding to one pitch of the vane is defined as a region in which the amount of protrusion of the vane is zero, and a region corresponding to a section corresponding to one pitch of the vane is provided at a position separated by 180 degrees from this region in which the amount of protrusion of the vane reaches a maximum. are straight lines connecting the regions of Therefore, the inclination angle in the expansion section of this "reference cam curve" is simply a single constant because the graph in that section is a straight line.
特許文献2に係る技術は、カムリングの最大傾き角を基準カム曲線の傾き角に対して0.9ないし1.7にするというものである。下限値を設定したのは、下限値が小さくなり過ぎると、ベーンが飛び出す膨張区間が長くなって他の領域が狭くなり、流体に脈動が増えることを防止するものである。一方、上限値を設定したのは、上限値が大きくなり過ぎると、膨張区間におけるベーンの最大飛び出し速度が大きくなり、ベーン室の拡大速度が過大となって流体の流入が円滑に行われず脈動が増えることを防止するためである。
The technique disclosed in
ただし、これだけの構成では、カムリングの最大傾き角を基準カム曲線の傾き角と同じ1.0にすることも含まれるため、より以前の従来技術と何ら差異はない。しかし、特許文献2には、基準カム曲線の夫々の区間どうしのつなぎの部分に丸みを持たせ、ベーンの飛び出し加速度が過大となるのを防ぎ、膨張区間の中央部でベーンの飛び出し速度を一定として脈動を低減する旨が記載されている。この、「つなぎの部分に丸みを持たせる」ための具体的構成については特許文献2には記載がないが、カム面に対して何らかの整形を施すことが推測できる。
However, since this configuration includes setting the maximum inclination angle of the cam ring to 1.0, which is the same as the inclination angle of the reference cam curve, there is no difference from the earlier prior art. However, in
このような構成により、特許文献2の技術は、瞬時吐出流量の脈動の低減を図り、吐出管路内の流量脈動及び圧力脈動を低減し、流体圧力ポンプを中心に流体システムにて発生する騒音及び振動を低減しようとするものである。
With such a configuration, the technique of
特許文献1の流体ポンプは、単に二つの流体ポンプの駆動位相を逆に設定しただけである。その場合、二つの流体ポンプが発生させる全体の振動や騒音はある程度低減される。しかし、夫々の流体ポンプが発生させる脈動が解消されるわけではない。
The fluid pump of
特許文献1の技術では、流体ポンプとして斜板式ピストンポンプが用いられる。一つの斜板式ピストンポンプには複数のピストンが備えてあり、これらのピストンから順次吐出される作動油が一つの配管にまとめられて油圧モータに供給される。しかし、特許文献1の技術では、夫々の流体ポンプについての改良案は何ら示されていない。
In the technique disclosed in
車両等に流体ポンプが搭載される場合、求められる作動油の吐出量や搭載スペース等の都合から、上記特許文献1の技術のように常に複数の流体ポンプを組み合わせ得るとは限らない。むしろ、単一の流体ポンプの設置が余儀なくされる事態が多いとも予想される。そのため、流体ポンプから生じる油圧の脈動を低減化するにも限界がある。
When a fluid pump is mounted on a vehicle or the like, it is not always possible to combine a plurality of fluid pumps as in the technique of
一方、特許文献2の流体ポンプは、ベーンの突出量を示すグラフに関し、膨張区間とこれを挟む両区間との境界の曲線を滑らかに繋いでベーンの飛び出し速度を規制し、膨張区間における流体の供給量の急変を低減する技術であると理解できる。
On the other hand, in the fluid pump of
しかしながら、ここで開示されているのは、一つのベーンについて飛び出し速度に留意すべきことだけである。例えば、明細書中の図2下段、図5,6の上段などに記されたグラフは、ベーンの突出速度が最大となる一部分の瞬間吐出量を示すもののみである。よって、仮に、ベーンポンプの吐出ポートに複数のベーン室が連通している場合に、夫々のベーン室から吐出される流体の総量について脈動をどのように解消するかは何ら記載されていない。 However, what is disclosed here is only to note the launch velocity for one vane. For example, the graphs shown in the lower part of FIG. 2, the upper part of FIGS. 5 and 6, etc. in the specification only show the partial instantaneous discharge amount at which the vane projection speed is maximum. Therefore, if a plurality of vane chambers communicate with the discharge port of the vane pump, there is no description of how to eliminate pulsation in the total amount of fluid discharged from each vane chamber.
このように、上記従来の何れの技術にあっても一定の脈動の発生は避けられないものであり、さらに脈動の発生を抑えた流体ポンプが求められている。 As described above, the generation of a certain amount of pulsation is unavoidable in any of the above-described conventional techniques, and there is a demand for a fluid pump that suppresses the generation of pulsation.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプの特徴構成は、
流体を順に吸入し吐出する三つ以上の容積室と、
前記容積室の夫々に設けられて前記容積室と相対移動し、前記流体を前記容積室に対して吸入・吐出する移動子と、
回転することで前記移動子を当接駆動させるカムであって、真円カムの領域、および、単位回転に対する前記移動子の位置変化を少なくして前記流体の瞬間吐出量の変化を緩和する非真円の吐出量調節面を備えたカムと、
前記カムを駆動して、前記移動子と前記カムとを相対回転させ、当該相対回転の一周期において前記流体を前記容積室の夫々から一回吐出させる駆動部と、を備え、
前記容積室の夫々について、前記流体を吸引・吐出する際に、前記一周期に係る一周期回転角Zのうち前記流体の瞬間吐出量がゼロである開始位相となったのち前記瞬間吐出量が最大となる中央位相となり再び前記瞬間吐出量がゼロである終了位相となるまでの吐出回転角αが、前記容積室の数がMであり、2乃至(M-1)の何れかの整数をNとして、
α=(Z/M)×N
であり、
前記容積室の何れか一つが前記終了位相となったとき、当該容積室に続くN番目の前記容積室が前記開始位相となるように構成され、
前記開始位相と前記中央位相とのちょうど中間の位相を第1中間位相とするとき、前記開始位相から前記第1中間位相までの前記瞬間吐出量の増加傾向と、前記第1中間位相から前記中央位相までの前記増加傾向が、前記第1中間位相を挟んで反転し、
前記開始位相から前記中央位相までの前記増加傾向と、前記中央位相から前記終了位相までの前記流体の減少傾向とが、前記中央位相を挟んで対称となる点にある。
(characteristic configuration)
The characteristic configuration of the fluid pump according to the present invention is as follows:
three or more volume chambers for sequentially drawing and discharging fluid;
a moving element provided in each of the volume chambers and moving relative to the volume chambers to suck and discharge the fluid into and out of the volume chambers;
A non- rotatable cam that drives the moving element to abut against it by rotation, and has a circular cam area and a non-circular cam that reduces changes in the position of the moving element with respect to a unit rotation to reduce changes in the instantaneous discharge amount of the fluid. a cam having a perfectly circular discharge rate adjusting surface;
a drive unit that drives the cam to relatively rotate the mover and the cam, and discharges the fluid once from each of the volume chambers in one cycle of the relative rotation;
For each of the volume chambers, when the fluid is sucked/discharged, the momentary ejection amount of the fluid is zero after reaching a start phase in which the instantaneous ejection amount of the fluid is zero within one cycle rotation angle Z of the one cycle. The ejection rotation angle α from the maximum central phase to the end phase in which the instantaneous ejection amount is zero again is an integer of 2 to (M−1) where the number of the volume chambers is M. As N
α=(Z/M)×N
and
When any one of the volume chambers is in the end phase, the N-th volume chamber following the volume chamber is in the start phase,
When the phase exactly intermediate between the start phase and the center phase is defined as the first intermediate phase, the increasing tendency of the instantaneous ejection amount from the start phase to the first intermediate phase and the tendency from the first intermediate phase to the center the increasing trend up to the phase reverses across the first intermediate phase;
The tendency of increase from the start phase to the middle phase and the tendency of decrease of the fluid from the middle phase to the end phase are symmetrical with respect to the middle phase.
(効果)
流体ポンプが、容積室と移動子とを相対移動させて流体の吸入・吐出を行う形式の場合、容積室に出入りする流体の流量は通常周期的に変化することが多い。そのため、容積室が振動し、流体配管の流体圧が変化して脈動が生じる。
(effect)
In the case of a fluid pump of the type in which fluid is sucked and discharged by relatively moving a volumetric chamber and a moving element, the flow rate of fluid entering and exiting the volumetric chamber often changes periodically. As a result, the volume chamber vibrates, and the fluid pressure in the fluid pipe changes, causing pulsation.
そこで、本発明のように、容積室および移動子を三つ以上備えることで、夫々の容積室に発生する流体圧の変動を互いに打ち消し合い、全体として脈動のない流体ポンプを得ることができる。 Therefore, by providing three or more volumetric chambers and sliders as in the present invention, fluctuations in fluid pressure generated in the respective volumetric chambers cancel each other out, and a fluid pump free from pulsation as a whole can be obtained.
本構成の流体ポンプにおいて、カムが一周期の回転動作を行う角度を一周期回転角Zとし、当該一周期回転角Zのうち流体が容積室から吐出される状態となる角度を吐出回転角αとすると、
吐出回転角α=(Z/M)×N と表すことができる。
ここで、Mは容積室の数を表す3以上の整数であり、Nは2乃至(M-1)のうちの何れかの整数である。
In the fluid pump of this configuration, the angle at which the cam rotates for one cycle is defined as one cycle rotation angle Z, and the angle at which the fluid is discharged from the volume chamber within the one cycle rotation angle Z is the discharge rotation angle α. and
It can be expressed as the ejection rotation angle α=(Z/M)×N.
Here, M is an integer greater than or equal to 3 representing the number of volume chambers, and N is an integer from 2 to (M-1).
Z/Mは、一周期のうち、夫々の容積室が吐出動作を行う回転角の差である。例えば、容積室=4、一周期回転角Z=360度の場合、夫々の容積室の吐出動作は、カムが90度回転する毎に行われる。 Z/M is the difference in the rotation angles at which the respective volume chambers perform the discharge operation in one cycle. For example, when the number of volume chambers is 4 and the one-cycle rotation angle Z is 360 degrees, the discharge operation of each volume chamber is performed each time the cam rotates 90 degrees.
一方、Nは、あるタイミングで、いくつの容積室が吐出状態にあるかを示している。よって、N値が大きくなるほど、一つの容積室は長い回転角に亘って流体を吐出することになる。 On the other hand, N indicates how many volume chambers are in the discharge state at a certain timing. Therefore, as the N value increases, one volume chamber discharges fluid over a longer rotation angle.
N=1であることはなく、また、N=Mであることもない。N=1の場合、常に一つの容積室が流体を吐出させていることになり、上記の如く一つの容積室の吐出動作にあっては必ず脈動が生じるから、そのような容積室の吐出を連続させても脈動の解消が不可能だからである。 It is not possible that N=1, nor is N=M. In the case of N=1, one volume chamber always discharges the fluid, and pulsation is always generated in the discharge operation of one volume chamber as described above. This is because the pulsation cannot be eliminated even if it is made continuous.
一方、N=Mということは、全ての容積室から流体が常に吐出されているということであり、これでは夫々の容積室について流体を吸入する期間が確保できない。 On the other hand, N=M means that the fluid is always discharged from all the volume chambers, and it is not possible to secure the period for sucking the fluid in each volume chamber.
さらに、N値は整数である。つまり、一つの容積室が半分だけ吐出状態になることはありえないから、N値が少数になるということは、ある瞬間は例えば三つの容積室が吐出状態にあり、別の瞬間には二つの容積室が吐出状態にあるということになって、吐出状態が一定とはならず、脈動は解消されない。よって、Nは、2乃至(M-1)の間の整数となる。 Furthermore, the N value is an integer. In other words, since it is impossible for one volume to be half discharged, a small number of N-values means that at one moment, say, three volumes are discharged, and at another instant, two volumes are discharged. Since the chamber is in the discharge state, the discharge state is not constant and the pulsation is not eliminated. Therefore, N is an integer between 2 and (M-1).
以上の条件を満たしたうえで、容積室の何れか一つが終了位相となったとき、この容積室に続いてN番目に吐出が開始される容積室が開始位相となることが必要である。例えば、N=2の場合、ある瞬間には、特定の容積室は自身よりも先に吐出を開始した他の容積室と共に吐出状態にある。夫々の容積室の吐出開始および吐出終了の時点で全体の吐出量を一定にしようとすると、特定の容積室が吐出を開始したばかりの時には、他の容積室は所定の吐出量を確保している必要がある。 After satisfying the above conditions, when any one of the volume chambers is in the end phase, it is necessary that the volume chamber in which discharge is started Nth following this volume chamber is in the start phase. For example, if N=2, at a given moment, a particular volume will be dispensing with other volumes that have started dispensing before it. If an attempt is made to keep the overall discharge rate constant at the start and end of discharge from each volumetric chamber, when a specific volumetric chamber has just started discharging, the other volumetric chambers will be unable to secure a predetermined discharge volume. need to be
そうすると、特定の容積室の吐出作業は、自身の一つ前に吐出を始めた容積室の吐出作業に途中から加わり、当該一つ前の容積室の吐出作業が終了したあと、自身の一つ後に吐出作業を始める容積室がこれに替わり、自身の吐出量が減少するのを当該一つ後の容積室の吐出が補うこととなる。さらに、自身の吐出が終了した時、自身に二つ遅れて吐出を開始する容積室と入れ替わることとなる。 Then, the discharge work of a specific volume chamber joins the discharge work of the volume chamber that started discharging immediately before itself midway, and after the discharge work of the previous volume chamber is completed, the discharge work of the one volume chamber is completed. The volume chamber that starts the discharge operation later replaces this, and the decrease in the discharge amount of itself is compensated for by the discharge of the volume chamber one after that. Furthermore, when its own discharge is completed, it will be replaced by a volumetric chamber that starts discharging two times behind itself.
このように、常にN個の容積室が吐出作業を行うためには、特定の容積室が終了位相となるとき、自身の次の容積室を1番目としてN番目の容積室が開始位相となる必要がある。 In this way, in order for N volume chambers to always perform the discharge operation, when a specific volume chamber is in the end phase, the next volume chamber is the first volume chamber, and the Nth volume chamber is in the start phase. There is a need.
さらに、同時に吐出作業を行う容積室の吐出量の合計が一定となるには、それぞれの容積室が持つ瞬間吐出量の増減態様につき、開始位相と中央位相とのちょうど中間の位相を第1中間位相とするとき、開始位相から第1中間位相までの瞬間吐出量の増加傾向と、第1中間位相から中央位相までの増加傾向が、第1中間位相を挟んで反転し、開始位相から中央位相までの増加傾向と、中央位相から終了位相までの流体の減少傾向とが、中央位相を挟んで対称となればよい。本構成のカムは、真円カムの領域と、単位回転に対する移動子の位置変化を少なくして流体の瞬間吐出量の変化を緩和する非真円の吐出量調節面とを備えることで、流体の吐出量の変化が非常に滑らかになる。 Furthermore, in order to make the total discharge amount of the volume chambers that perform discharge operations at the same time constant, the first intermediate phase is the phase that is exactly in the middle between the start phase and the center phase for the mode of increase and decrease of the instantaneous discharge amount that each volume chamber has. Then, the increasing tendency of the instantaneous ejection amount from the start phase to the first intermediate phase and the increasing tendency from the first intermediate phase to the center phase are reversed with the first intermediate phase interposed therebetween, and the increase from the start phase to the center phase is reversed. It is sufficient that the tendency of increase and the tendency of decrease of fluid from the middle phase to the end phase are symmetrical with respect to the middle phase. The cam of this configuration is provided with a circular cam region and a non-perfect circular discharge amount adjustment surface that reduces the change in the position of the slider per unit rotation to reduce the change in the instantaneous discharge amount of the fluid. change in the amount of discharge becomes very smooth.
このように構成することで、流体ポンプの流体吐出総量を得るべく、複数の容積室による吐出量を加える場合に、容積室の設置個数の自由度を高めながら、全体として吐出脈動のない流体ポンプを得ることができる。 With this configuration , when adding the discharge amount from a plurality of volume chambers in order to obtain the total fluid discharge amount of the fluid pump , the fluid pump is free from discharge pulsation as a whole while increasing the degree of freedom in the number of volume chambers to be installed. can be obtained.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプは、
前記容積室が前記流体の給排に係る少なくとも一つの開口を有するシリンダであると共に、
前記移動子が前記シリンダの内部で往復移動するピストンであり、
前記カムおよび前記シリンダの少なくとも何れか一方が、前記ピストンを下死点と上死点とに亘って繰り返し駆動するよう回転可能であり、
前記開始位相が、前記カムが前記ピストンを前記下死点に位置させる位相であり、
前記終了位相が、前記カムが前記ピストンを前記上死点に位置させる位相であると好都合である。
(characteristic configuration)
A fluid pump according to the present invention comprises:
The volume chamber is a cylinder having at least one opening for supplying and discharging the fluid, and
The mover is a piston that reciprocates inside the cylinder,
at least one of the cam and the cylinder are rotatable to repeatedly drive the piston through bottom dead center and top dead center;
the start phase is a phase in which the cam positions the piston at the bottom dead center;
Advantageously, said end phase is the phase in which said cam positions said piston at said top dead center.
(効果)
このように、シリンダとピストンを用いることで、カムによるピストンの駆動態様の決定が容易となる。また、シリンダは長尺状の形状ゆえ、カムの周囲に複数のシリンダを配置することも容易であり、流体ポンプの設計の自由度が高まる。
(effect)
By using the cylinder and the piston in this way, it becomes easy to determine the driving mode of the piston by the cam. In addition, since the cylinder has an elongated shape, it is easy to arrange a plurality of cylinders around the cam, increasing the degree of freedom in designing the fluid pump.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプは、
前記カムのカム面のうち、前記ピストンを前記下死点に位置させる下死対応点と、前記ピストンを前記上死点に位置させる上死対応点とが前記真円カムの領域とされ、前記下死対応点の両側および前記上死対応点の両側に前記吐出量調節面が備えられ、
前記下死対応点の両側における前記吐出量調節面が前記真円カムに対して径方向の内側に凹んでいることで、前記開始位相から前記第1中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急増すると共に、前記第1中間位相から前記中央位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸増し、
前記上死対応点の両側における前記吐出量調節面が前記真円カムに対して径方向の外側に膨んでいることで、前記中央位相から前記中央位相と前記終了位相とのちょうど中間の第2中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急減すると共に、前記第2中間位相から前記終了位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸減するように構成することができる。
(characteristic configuration)
A fluid pump according to the present invention comprises:
On the cam surface of the cam, a point corresponding to the bottom dead center that positions the piston at the bottom dead center and a point corresponding to the top dead center that positions the piston at the top dead center are defined as regions of the perfect circular cam. The discharge amount adjusting surface is provided on both sides of the point corresponding to the bottom dead and on both sides of the point corresponding to the top dead,
Since the discharge amount adjusting surfaces on both sides of the point corresponding to the bottom dead end are recessed inward in the radial direction with respect to the circular cam, the instantaneous discharge amount is increased in the region from the start phase to the first intermediate phase. With the rapid increase, the instantaneous ejection amount gradually increases in the region from the first intermediate phase to the central phase,
Since the discharge amount adjusting surfaces on both sides of the top dead corresponding point bulge outward in the radial direction with respect to the perfect circular cam, the second discharge amount adjustment surface is located between the center phase and the end phase. It is possible to configure such that the instantaneous ejection amount rapidly decreases in the area up to the intermediate phase, and the instantaneous ejection amount gradually decreases in the area from the second intermediate phase to the end phase.
(効果)
本構成では、カム面のうち下死対応点を含む領域と上死対応点を含む領域とに吐出量調節面を設け、開始位相付近と終了位相付近における流体の瞬間吐出量の変化を緩和している。これにより、一つのシリンダが終了位相に達する際には、流体の瞬間吐出量の減少程度が緩くなる。つまり、流体の吐出がなかなか終わらない状態となる。一方、当該一つのシリンダに入れ替わる後続のシリンダが開始位相となる場合には、流体の瞬間吐出量の増加程度が抑えられる。これにより、特定のシリンダから他のシリンダに吐出作業を交代する際の流体の圧力変動が低減され脈動が解消される。
(effect)
In this configuration, the area including the point corresponding to the bottom dead end and the area including the point corresponding to the top dead side of the cam surface are provided with discharge amount adjustment surfaces to mitigate changes in the instantaneous amount of fluid discharged near the start phase and near the end phase. ing. As a result, when one cylinder reaches the end phase, the degree of decrease in the instantaneous fluid discharge amount is moderated. In other words, it takes a long time to finish discharging the fluid. On the other hand, when the subsequent cylinder that replaces the one cylinder is in the start phase, the degree of increase in the instantaneous fluid discharge amount is suppressed. As a result, pressure fluctuations of the fluid are reduced and pulsation is eliminated when the discharge work is switched from a specific cylinder to another cylinder.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記カムを回転軸芯の周りに回転可能とし、前記カムのカム面を前記回転軸芯の周囲に位置する筒状の側面に形成することができる。
(characteristic configuration)
In the fluid pump according to the present invention, the cam can be rotatable around a rotation axis, and the cam surface of the cam can be formed on a cylindrical side surface positioned around the rotation axis.
(効果)
本構成の流体ポンプは例えばラジアルポンプとなる。本構成の場合、中心に配置したカムを一周させることでピストンを1周期だけ動作させることができる。シリンダは、サイズに応じてカムの周りに所定数を設置することができる。本構成であれば、各シリンダの配置が容易であり、主にカム面を所定形状に構成するだけで、吐出流量の安定した流体ポンプを得ることができる。
(effect)
The fluid pump of this configuration is, for example, a radial pump. In the case of this configuration, the piston can be operated for one cycle by making one revolution of the cam arranged in the center. The cylinders can be placed around the cam in a predetermined number depending on size. With this configuration, the arrangement of the cylinders is easy, and a fluid pump with a stable discharge flow rate can be obtained mainly by configuring the cam surface to have a predetermined shape.
(削除)(delete)
(削除)(delete)
(削除)(delete)
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプは、
前記移動子が、回転軸芯の周りに回転するロータおよび当該ロータに複数設けられた前記ロータに対して出退可能なベーンであり、
前記容積室が、前記ロータおよび前記ベーンと、前記ロータおよび前記ベーンを内包するケーシングとで形成され、前記回転軸芯の周りに分散配置された吸入室と吐出室であり、
前記カムが、前記ベーンと摺接可能に前記ケーシングの内面に設けられ、
前記ケーシングには、前記流体を吐出する吐出口が前記吐出室に連通して設けられ、
前記吐出口において、前記ロータの回転方向の上手側を上手縁部とし、前記回転方向の下手側を下手縁部とし、
前記ベーンのうち隣接する二つを先行ベーンおよび後行ベーンとして、
前記開始位相が、前記ロータが前記先行ベーンを前記上手縁部に位置させたときの位相であり、
前記終了位相が、前記ロータが前記後行ベーンを前記下手縁部に位置させたときの位相であるように構成することができる。
(characteristic configuration)
A fluid pump according to the present invention comprises:
The mover is a rotor that rotates around a rotation axis and a plurality of vanes provided on the rotor that can extend and retract with respect to the rotor,
the volume chamber is formed by the rotor and the vanes, and a casing enclosing the rotor and the vanes, and is a suction chamber and a discharge chamber distributed around the rotation axis;
The cam is provided on the inner surface of the casing so as to be slidably contactable with the vane,
The casing is provided with a discharge port communicating with the discharge chamber for discharging the fluid,
In the discharge port, the upper side in the rotation direction of the rotor is defined as an upper edge, and the lower side in the rotation direction is defined as a lower edge,
Adjacent two of the vanes are used as a leading vane and a trailing vane,
the starting phase is the phase when the rotor positions the leading vane at the upper edge;
The ending phase may be the phase when the rotor positions the trailing vane at the trailing edge.
(効果)
本構成のように、流体吐出時の脈動を抑えたポンプとしてベーンポンプを構成することもできる。ベーンポンプにおける一つの容積室は、隣接するベーンどうしの間の空間によって形成される。このベーンは、上記のシリンダやピストンに比べて寸法が小さく、ベーンやロータは一つのケーシングの内部に備えることができる。よって、流体の吐出能力に対して全体サイズのコンパクト化が可能である。
(effect)
As in this configuration, a vane pump can also be configured as a pump that suppresses pulsation during fluid discharge. A volume in a vane pump is defined by the space between adjacent vanes. The vanes are smaller in size than the cylinders and pistons described above, and the vanes and rotors can be provided inside one casing. Therefore, the overall size can be made compact with respect to the fluid discharge capacity.
また、ロータの周辺には比較的多くのベーンを配置することができ、容積室の数Mと、同時に吐出状態となる容積室の数Nとの組み合わせの自由度も高い。 In addition, a relatively large number of vanes can be arranged around the rotor, and there is a high degree of freedom in combining the number M of volume chambers and the number N of volume chambers simultaneously in the discharge state.
さらにベーンポンプの場合、複数の容積室に対向する形で一つの吐出口が形成されている。よって、上記ラジアルポンプのように流体の吐出路を別途集合させる必要がないなど、従来のベーンポンプの形状を大幅に変更することなく、本発明の流体ポンプを容易に得ることができる。 Furthermore, in the case of a vane pump, one discharge port is formed so as to face a plurality of volume chambers. Therefore, it is possible to easily obtain the fluid pump of the present invention without significantly changing the shape of the conventional vane pump, such as the need to assemble the fluid discharge passages separately as in the radial pump.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプは、
前記カムのうち、前記開始位相において前記先行ベーンが摺接する第1位置と、前記終了位相において前記後行ベーンが摺接する第2位置とが前記真円カムの領域とされ、前記第1位置の両側および前記第2位置の両側に前記吐出量調節面が備えられ、
前記開始位相から前記第1中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急増すると共に、前記第1中間位相から前記中央位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸増し、
前記中央位相から前記中央位相と前記終了位相とのちょうど中間の第2中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急減すると共に、前記第2中間位相から前記終了位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸減するように構成することができる。
(characteristic configuration)
A fluid pump according to the present invention comprises:
Of the cam, a first position where the preceding vane slides in the start phase and a second position where the trailing vane slides in the end phase are defined as regions of the perfect circular cam. The discharge rate adjusting surface is provided on both sides and both sides of the second position,
The instantaneous ejection amount rapidly increases in the region from the start phase to the first intermediate phase, and the instantaneous ejection amount gradually increases in the region from the first intermediate phase to the center phase,
In a region from the center phase to a second intermediate phase exactly intermediate between the center phase and the end phase, the instantaneous ejection amount sharply decreases, and in a region from the second intermediate phase to the end phase, the instantaneous ejection amount. can be configured to taper off.
(効果)
ベーンポンプに脈動が生じる一つの原因は、例えば一つのベーンを挟んで両側にある吐出室の吐出流量の変動がバランスしないことによる。一つのベーンが吐出口の中央付近にあるとき、当該ベーンの回転方向下手側の吐出室からの吐出量は減少過程であることが多く、回転方向上手側の吐出室からの吐出量は増加過程にあることが多い。つまり、一方の吐出室に係る吐出量の減少と他方の吐出室に係る吐出量の増加とがバランスすれば脈動は減少する。
(effect)
One cause of pulsation in a vane pump is, for example, unbalanced fluctuations in discharge flow rates of discharge chambers on both sides of one vane. When one vane is located near the center of the discharge port, the discharge amount from the discharge chamber on the downstream side of the vane in the rotation direction is often in the process of decreasing, and the discharge amount from the discharge chamber on the rotation direction upper side is in the process of increasing. often in In other words, the pulsation is reduced if the decrease in the discharge amount associated with one discharge chamber and the increase in the discharge amount associated with the other discharge chamber are balanced.
また、特定の吐出室からの流体の吐出が終了し、これに続いて他の吐出室から流体が吐出し始めるとき、瞬間吐出流量の減少と増加が円滑に変化すると流体の脈動が減少する。 In addition, when fluid is discharged from a specific discharge chamber and subsequently starts to be discharged from other discharge chambers, fluid pulsation is reduced if the increase and decrease of the instantaneous discharge flow rate change smoothly.
そのため、本構成では、カム面の形状として第1位置の近傍および第2位置の近傍に吐出量を調節する吐出量調節面を設けることで、吐出終了時には流体吐出量の急激な減少を抑え、吐出開始時には流体吐出量の急激な増大を抑えることで、吐出室が交代する際の吐出圧の変動を少なくしている。これにより、脈動の少ないベーンポンプを得ることができる。 Therefore, in this configuration, by providing a discharge amount adjusting surface near the first position and near the second position as the shape of the cam surface for adjusting the discharge amount, a sudden decrease in the fluid discharge amount is suppressed at the end of the discharge. By suppressing a rapid increase in the amount of fluid to be discharged at the start of discharge, fluctuations in the discharge pressure when the discharge chambers are replaced are reduced. Thereby, a vane pump with little pulsation can be obtained.
また、このような吐出量調節面を設けて、吐出終了時と吐出開始時の瞬間吐出量の変化を調節することで、開始位相から第1中間位相までの瞬間吐出量の変化態様と、第1中間位相から中央位相までの瞬間吐出量の変化態様とが、第1中間位相を境に反転したものとなり易い。このことは、瞬間吐出量が中央位相から第2中間位相を介して終了位相に至る場合も同様である。しかも、開始位相から中央位相までの瞬間吐出量の変化態様と、中央位相から終了位相までの瞬間吐出量の変化態様とが、中央位相を境に反転したものとなり易い。この結果、複数の吐出室に係る瞬間吐出量を足し合わせた際には増加分と減少分とが補完し合い、全体として脈動の少ない流体ポンプを得ることができる。 Further, by providing such a discharge amount adjusting surface and adjusting the change in the instantaneous discharge amount at the end of discharge and at the start of discharge, the variation of the instantaneous discharge amount from the start phase to the first intermediate phase and the The mode of change of the instantaneous ejection amount from the first intermediate phase to the central phase tends to be reversed with the first intermediate phase as the boundary. This is the same when the instantaneous ejection amount reaches the end phase via the second intermediate phase from the center phase. Moreover, the variation of the instantaneous ejection amount from the start phase to the center phase and the variation of the instantaneous ejection amount from the center phase to the end phase are likely to be reversed at the center phase. As a result, when the instantaneous discharge amounts associated with the plurality of discharge chambers are summed up, the increment and decrement complement each other, making it possible to obtain a fluid pump with little pulsation as a whole.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記カムのうち、前記第1位置と前記第2位置とのちょうど中間の位置を挟んだ領域に、前記回転方向に沿って内径変化の少ない第2吐出量調節面を備え、前記先行ベーンが前記第2吐出量調節面に摺接するあいだ、前記瞬間吐出量が最大値に維持されるように構成することができる。
(characteristic configuration)
In the fluid pump according to the present invention, the cam has a second discharge amount adjusting portion having a small change in inner diameter along the rotational direction in a region sandwiching a position exactly intermediate between the first position and the second position. A surface may be provided such that the instantaneous flow rate is maintained at a maximum value while the leading vane is in sliding contact with the second flow control surface.
(効果)
本構成のように瞬間吐出量が最大となる位相を広げることで、ロータの回転に際して、瞬間吐出量の変化する位相領域が狭くなり、瞬間吐出量が一定となる時間が長くなる。その結果、ベーンポンプ全体から発生する脈動がさらに小さくなる。
(effect)
By widening the phase at which the instantaneous ejection amount is maximized as in this configuration, the phase region in which the instantaneous ejection amount changes during rotation of the rotor becomes narrower, and the time period during which the instantaneous ejection amount remains constant becomes longer. As a result, the pulsation generated by the entire vane pump is further reduced.
(特徴構成)
本発明に係る流体ポンプにおいては、前記カムのうち、前記第1位置と前記第2位置とのちょうど中間の位置に変曲点を設け、前記先行ベーンが前記変曲点を通過する際に、前記瞬間吐出量が増加状態から減少状態に急変するように構成することができる。
(characteristic configuration)
In the fluid pump according to the present invention, an inflection point is provided in the cam at an intermediate position between the first position and the second position, and when the preceding vane passes through the inflection point, The instantaneous discharge amount may be configured to suddenly change from an increasing state to a decreasing state.
(効果)
本構成のように、カム面の途中に変曲点を設ける場合、変曲点の前後においてロータに対するベーンの出退動作が急変するため、一定の機械振動が発生する場合がある。ただし、変曲点での瞬間吐出量の変化が大きい分、変曲点に至るまでの領域と、変曲点を通過した後の領域において、瞬間吐出量の変化を小さくすることができる。
(effect)
When an inflection point is provided in the middle of the cam surface as in this configuration, the movement of the vane with respect to the rotor abruptly changes before and after the inflection point, which may cause constant mechanical vibration. However, since the change in the instantaneous ejection amount at the inflection point is large, the change in the instantaneous ejection amount can be reduced in the area up to the inflection point and in the area after passing the inflection point.
この結果、カム面の形状の設定が容易になり、また、夫々の領域において吐出圧の急変が抑制されて流体のキャビテーションの発生が抑えられるなど、脈動発生の低減効果が期待できるうえに装置構成が簡略化されコスト削減も可能となる。 As a result, it is possible to easily set the shape of the cam surface, and suppress the occurrence of cavitation in the fluid by suppressing abrupt changes in the discharge pressure in each region. is simplified and costs can be reduced.
(全体概要)
本発明に係る流体ポンプSは、流体Wを吐出する際に、吐出圧の変動などに伴う流体Wの脈動や、流体ポンプSあるいは接続配管などの振動を防止しようとするものである。当該流体ポンプSの構成としては、流体Wを順に吸入し吐出する三つ以上の容積室Bと、容積室Bの夫々に設けられて容積室Bと相対移動し、流体Wを容積室Bに対して吸入・吐出する移動子Dと、を備えている。
(overall overview)
The fluid pump S according to the present invention is intended to prevent pulsation of the fluid W due to fluctuations in the discharge pressure and vibration of the fluid pump S or connecting pipes when the fluid W is discharged. The configuration of the fluid pump S includes three or more volume chambers B for sucking and discharging the fluid W in sequence, and three or more volume chambers B provided in each of the volume chambers B and moving relative to the volume chambers B to pump the fluid W into the volume chambers B. and a moving element D for inhaling and discharging.
移動子Dと、これに当接するカムCとは相対回転し、移動子DおよびカムCのうち少なくとも何れか一方が駆動部Gによって駆動される。移動子DとカムCとが一周期の相対回転を行うことで、夫々の容積室Bからは流体Wが一回吐出される。 The mover D and the cam C in contact therewith rotate relative to each other, and at least one of the mover D and the cam C is driven by the driving portion G. As the mover D and the cam C perform one cycle of relative rotation, the fluid W is discharged from each of the volume chambers B once.
このように複数の容積室Bを備えた流体ポンプSにおける脈動を抑えるためには、特定の容積室Bにおける流体吐出の特性と、他の容積室Bにおける流体吐出の特性とを上手く調和させる必要がある。そのために、本発明の流体ポンプSでは、夫々の容積室Bにおける流体Wの瞬間吐出量の変化態様を厳密に規定し、各容積室Bにおける瞬間吐出量の増減が上手く補完し合うように構成してある。 In order to suppress the pulsation in the fluid pump S having a plurality of volume chambers B in this way, it is necessary to harmonize the characteristics of fluid discharge in a specific volume chamber B and the characteristics of fluid discharge in other volume chambers B. There is For this reason, the fluid pump S of the present invention is constructed so that the changes in the instantaneous discharge amounts of the fluid W in the respective volume chambers B are strictly defined so that the increases and decreases in the instantaneous discharge amounts in the respective volume chambers B complement each other well. I have
以下には、本発明に係る流体ポンプSとして、ピストン1とシリンダ2を有するプランジャPを用いた実施形態と、ベーンVを有するロータrを用いた実施形態とを示しつつ、当該流体ポンプSの特徴構成について説明する。
Below, an embodiment using a plunger P having a
〔第1実施形態〕
本発明に係る流体ポンプSの第1実施形態について図1乃至図10を参照しながら説明する。この流体ポンプSは、容積室Bであるシリンダ2と、移動子Dであるピストン1とを有するプランジャPを複数備えた所謂ラジアルポンプS1である。図1および図2に示すように、例えば、一周の回転でプランジャPのピストン1を1周期だけ動作させることのできるカムCを中心位置に一つ配置してある。カムCの回転軸芯Xの周りには、例えば第1プランジャP1乃至第4プランジャP4が90度の回転角を持たせて配置されている。このカムCにより、夫々のプランジャPが順に駆動され、ピストン1が往復移動する。これにより、シリンダ2の内部に作動油等の流体Wが給排され、流体Wを所定の個所に搬送する。
[First embodiment]
A first embodiment of a fluid pump S according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. This fluid pump S is a so-called radial pump S1 having a plurality of plungers P each having a
プランジャPを用いるラジアルポンプS1は従来から広く用いられている。シリンダ2には少なくとも一つの流路Rが接続される。流路Rが一つの場合、流路Rの先は二方向に分岐しており、夫々に例えばチェック弁4が設けられる。これにより、ピストン1がばね部材3によって押し出される場合には一方のチェック弁4のみが開き動作して吸入口5aからシリンダ2の内部に流体Wが流入する。続いてピストン1がカムCによって押し込まれる場合には、他方のチェック弁4のみが開き動作して吐出口5bから流体Wが吐出される。このようにして、簡便な構造のラジアルポンプS1が形成される。
A radial pump S1 using a plunger P has been widely used in the past. At least one flow path R is connected to the
ただし、一つのプランジャPのみを用いるラジアルポンプS1では、流体Wの給排が交互に行われるため、流体Wの流通に際しては流通脈動が生じる。そこで、本実施形態では、複数のプランジャPを組み合わせ、且つ、カムCの形状を工夫することで脈動の解消を図っている。 However, in the radial pump S1 using only one plunger P, the supply and discharge of the fluid W are alternately performed. Therefore, in this embodiment, the pulsation is eliminated by combining a plurality of plungers P and devising the shape of the cam C. FIG.
(シリンダ)
図1に示すように、本実施形態では第1プランジャP1乃至第4プランジャP4の四つのプランジャPを備えている。各プランジャP1~P4はシリンダ2とピストン1とを有する。これらのプランジャPはカムCの回転軸芯Xの周りに90度毎に配置され、カムCの1周の周期に対して4分の1周期ずつ位相差が設けられている。各シリンダ2には、例えば、流体Wの吸入口5aと吐出口5bとが別に形成される。これにより流体Wの吸入・吐出を円滑に行うことができる。
(Cylinder)
As shown in FIG. 1, in this embodiment, four plungers P, ie, a first plunger P1 to a fourth plunger P4 are provided. Each plunger P1-P4 has a
(ピストン)
各シリンダ2には、内面に沿って往復移動するピストン1が挿入されている。ピストン1の一部とシリンダ2の一部とに亘ってばね部材3が設けられており、ピストン1が常にカムCの側に付勢されて、ピストン1の外部端面1aとカムCとの当接状態が維持される。
(piston)
A
(流路)
各シリンダ2の吸入口5aには流体Wをシリンダ2の内部に供給する流路Rとしての供給路R1が接続されている。一方の吐出口5bには、流体Wを他の流体供給先に搬送する流路Rとしての吐出路R2が接続されている。各シリンダ2に接続された四本の供給路R1は、例えば1本の大径の配管から分岐されるものであっても良い。また、四本の吐出路R2も一本に纏められて大径の配管とされても良い。
(Flow path)
A supply channel R<b>1 as a channel R for supplying the fluid W to the inside of the
図1に示すように、夫々の供給路R1および吐出路R2には、例えばチェック弁4が設けてある。これにより、流体Wの流れ方向が供給路R1から吐出路R2に至る一方向に規制される。尚、このチェック弁4は一方向弁の機能を有するものであれば何れの構成であっても良い。
As shown in FIG. 1, a
(カム)
図1に示すように、本実施形態のカムCは円形状に近い断面を有し、偏心した回転軸芯Xの周りに回転する。図示は省略してあるが、このカムCに駆動部Gからの回転駆動が伝達される。ピストン1はカムCに対して回転軸芯Xと垂直な方向から当接する。本構成であれば、各プランジャPの配置が容易であり、主にカムCのカム面C1を所定の形状に構成するだけで吐出流量の安定したラジアルポンプS1を得ることができる。
(cam)
As shown in FIG. 1, the cam C of this embodiment has a nearly circular cross section and rotates around an eccentric rotation axis X. As shown in FIG. Rotational drive from the driving portion G is transmitted to the cam C, although illustration is omitted. The
本構成のカムCの説明に先立ち、図2に点線で示すようにカムCの断面が真円である場合の例を説明する。このカムCを用いたラジアルポンプS1の特性を図3乃至図6に示す。 Before explaining the cam C of this configuration, an example in which the cross section of the cam C is a perfect circle as indicated by the dotted line in FIG. 2 will be explained. Characteristics of the radial pump S1 using this cam C are shown in FIGS. 3 to 6. FIG.
図3は、横軸がカムCの回転角度であり、縦軸がピストン1のストロークである。ピストンストロークは、ピストン1が下死点にある時にゼロとして、上死点に向かうほどストロークが大きくなる設定である。カムCが一周しピストン1が一往復するとき、各プランジャP1~P4に係るピストン1のストロークは順次4分の1周期遅れる。ピストン1の移動曲線はサイン曲線となる。
3, the horizontal axis represents the rotation angle of the cam C, and the vertical axis represents the stroke of the
図4は、シリンダ2の容積変化を示す曲線である。シリンダ容積は、ピストン1が往復移動するときの容積変化の分量である。シリンダ容積がゼロとは、ピストン1が上死点にある場合をいう。この位置からピストン1が下死点に向かうほどシリンダ容積は増加する。縦軸の値は、例えばシリンダ2の断面積にピストン1のストローク距離を掛け合わせて算出することができる。この曲線もサイン曲線となる。
FIG. 4 is a curve showing changes in the volume of the
図5は、プランジャPに吸入され或いは吐出される流体Wの瞬間流量を示す。つまり、図4の曲線をカムCの回転角度で微分したものと同義である。 5 shows the instantaneous flow rate of fluid W drawn into or expelled from plunger P. FIG. That is, it is synonymous with the curve in FIG. 4 differentiated by the rotation angle of the cam C.
図6は、図5に示す曲線のうち、流体Wが四つのシリンダ2に吸入される部分は省略し、流体Wが吐出される瞬間吐出量のみを記したものである。さらに、図中の波形に変化している太線はこれら四本の曲線を足し合わせた瞬間吐出総量を示している。この瞬間吐出総量が上下に変化することが、即ち脈動の存在を表している。
FIG. 6 shows only the instantaneous discharge amount of the fluid W discharged, omitting the portion where the fluid W is sucked into the four
カムCの断面形状が真円である場合には、図6に示すように瞬間吐出総量を示す曲線は略円弧状の曲線を単純に繋ぎ合わせた形状となる。この場合、特に吐出量が減少して再び増加に転じる瞬間に曲線が鋭角に折れ曲がっている。ここでは瞬間吐出総量が急激に変化し一定の脈動が発生する。 When the cross-sectional shape of the cam C is a perfect circle, the curve indicating the instantaneous total discharge amount is formed by simply connecting approximately circular arc-shaped curves, as shown in FIG. In this case, the curve bends at an acute angle, especially at the moment when the discharge rate decreases and then increases again. Here, the instantaneous total amount of ejection changes abruptly and a constant pulsation occurs.
この脈動を低減化するには、例えば、プランジャPの数を増やすとよい。そうすることで、各プランジャPが吐出する流体Wの増減幅が緩和され、脈動の周期が短くなる。ただし、単にプランジャPの数を増やすだけでは完全に脈動を解消することはできない。そこで、本実施形態では、以下に示すように真円であるカムCの断面形状を修正することとした。 To reduce this pulsation, for example, the number of plungers P should be increased. By doing so, the fluctuation range of the fluid W ejected by each plunger P is moderated, and the cycle of pulsation is shortened. However, simply increasing the number of plungers P cannot completely eliminate the pulsation. Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the cam C, which is a perfect circle, is modified as described below.
図10は、図1に示す本実施形態のカムCを用いた場合の各プランジャPの瞬間吐出量および瞬間吐出総量を示す。この例のように瞬間吐出総量を一定にするために、各プランジャPの瞬間吐出量の曲線が適切に設定される必要がある。具体的には、瞬間吐出量がゼロになるとき、および、最大になるときに、瞬間流量の変化度合いを小さくする。図10に示したように、例えば各プランジャPの瞬間吐出量を表した時、夫々の曲線が、瞬間吐出量ゼロの横軸と瞬間吐出総量を示す横軸とに接する形状とする。 FIG. 10 shows the instantaneous ejection amount and the instantaneous ejection total amount of each plunger P when the cam C of this embodiment shown in FIG. 1 is used. In order to keep the total instantaneous discharge amount constant as in this example, the curve of the instantaneous discharge amount of each plunger P must be appropriately set. Specifically, the degree of change in the instantaneous flow rate is reduced when the instantaneous discharge amount becomes zero and when it reaches its maximum. As shown in FIG. 10, for example, when the instantaneous discharge amount of each plunger P is represented, each curve has a shape in contact with the horizontal axis indicating zero instantaneous discharge amount and the horizontal axis indicating the total instantaneous discharge amount.
このような瞬間吐出量の曲線を得るには、例えば、図2中に波線で強調したように、カム面C1のうちピストン1を上死点に位置させる上死対応点Cuを含む領域と、ピストン1を下死点に位置させる下死対応点Cdを含む領域とに、カムCの単位移動に対するピストン1の位置変化を少なくする吐出量調節面C2を形成する。より具体的には、上死対応点Cuと下死対応点Cdとを径方向に含む真円カムC0(点線で表示)を基本構成とし、上死対応点Cuの両側は、真円カムC0に対して径方向の外側に膨らみを持たせる。この膨らみは、カムCの外周面のうち上死対応点Cuと下死対応点Cdとのちょうど真ん中の中間位置Cmまでは至らないものとする。一方、下死対応点Cdの両側は、真円カムC0に対して径方向内側に凹ませる。この凹みも、カムCの外周面のうち前記中間位置Cmまでは至らない。
In order to obtain such a curve of the instantaneous discharge amount, for example, as emphasized by the wavy line in FIG. A discharge amount adjusting surface C2 is formed in a region including a corresponding point Cd for positioning the
カムCの形状をこのように構成することで、カム面C1の下死対応点Cdから上死対応点Cuに至る個々の作用位置におけるカムCの単位移動量に対するピストン1の容積変化量(プランジャPの瞬間吐出量)が、下死対応点Cdと上死対応点Cuとの間の位置で最大となる。例えば中間位置Cmがその位置となる。カムCの中間位置Cmが瞬間吐出量最大位置とすると、図9に示すように、例えば第1プランジャP1の瞬間吐出量を示す実線について、下死対応点Cdであるa点から瞬間吐出量最大位置であるc点までの領域は前後二つの領域に分けられる。前半は、a点から瞬間吐出量が徐々に増えたのち急増して曲線の勾配が最大となるb点までの領域であり、後半は、b点から曲線の勾配が緩くなって瞬間吐出量は漸増するものの次第に増加分が少なくなり瞬間吐出量が最大になるc点までの領域である。このc点は、カムCにおいて下死対応点Cdと上死対応点Cuとのちょうど中間あたりである。 By configuring the shape of the cam C in this way, the amount of change in volume of the piston 1 (plunger The instantaneous discharge amount of P) becomes maximum at a position between the point corresponding to the bottom dead end Cd and the point corresponding to the top dead end Cu. For example, the middle position Cm is the position. Assuming that the intermediate position Cm of the cam C is the maximum instantaneous discharge amount position, as shown in FIG. The area up to point c, which is the position, is divided into two front and rear areas. The first half is the area from point a to point b, where the instantaneous discharge rate gradually increases and then sharply increases to the maximum slope of the curve. This is a region up to point c where the amount of increase gradually decreases and the instantaneous ejection amount reaches a maximum. This point c is just midway between the point Cd corresponding to the bottom dead and the point Cu corresponding to the top dead on the cam C.
一方、瞬間吐出量最大位置であるc点から上死対応点Cuであるe点までの領域も、前後に二つの領域に分けられる。即ち、前半は、c点から瞬間吐出量が徐々に減少したのち急減して曲線の勾配が最大となるd点までの領域であり、後半は、d点から曲線の勾配が緩くなって次第に減少分が少なくなり瞬間吐出量がゼロになるe点までの領域である。尚、このようなa点からe点までの瞬間吐出量の変化は、ピストン1がシリンダ2の内部に入り込む流体Wの吸引の際にも同様に生じる。
On the other hand, the area from point c, which is the position of the maximum instantaneous discharge amount, to point e, which is the point corresponding to the top dead end Cu, is also divided into two front and rear areas. That is, the first half is the area from point c to point d where the instantaneous discharge amount gradually decreases and then sharply decreases and the slope of the curve reaches the maximum. This is the area up to the point e where the minute is reduced and the instantaneous ejection amount becomes zero. The change in the instantaneous discharge amount from point a to point e also occurs when the
このように、カム面C1に吐出量調節面C2を備えることで、第1プランジャP1と第3プランジャP3との一組、および、第2プランジャP2と第4プランジャP4との一組によって夫々得られる流体Wの吐出量の変化が非常に滑らかになる。よって、流体ポンプSの流体吐出総量を得るべく、各組のプランジャPによる吐出量を加える場合に、吐出総量の変化も滑らかなものとなり脈動が大幅に改善される。 By providing the cam surface C1 with the discharge amount adjusting surface C2 in this manner, the set of the first plunger P1 and the third plunger P3 and the set of the second plunger P2 and the fourth plunger P4 can obtain The change in the discharge amount of the fluid W to be applied becomes very smooth. Therefore, when adding the discharge amount of each set of plungers P to obtain the total fluid discharge amount of the fluid pump S, the change in the total discharge amount becomes smooth, and the pulsation is greatly reduced.
尚、図9に示すように、第1プランジャP1に係る実線のa点からc点までの領域の設定に際しては、流体Wの所定の吐出量が維持されなければならない。つまり、この領域に係る流体Wの体積は、シリンダ2の断面積とピストン1の行程とを掛け合わせて求まるから、カムストロークが同じである以上、吐出量は等しくなる。よって、図5におけるハッチング領域の面積と、図9におけるハッチング領域の面積とは等しく設定される。図5における曲線形状と、図9における曲線形状とは異なるから、瞬間吐出量の最大位置(図9のc点)での高さは図9の方が若干高くなる。
As shown in FIG. 9, when setting the area from point a to point c on the solid line for the first plunger P1, a predetermined discharge amount of the fluid W must be maintained. In other words, the volume of the fluid W in this region is obtained by multiplying the cross-sectional area of the
このような点に留意してカムCを形成した結果、図10に示すように、2本の瞬間吐出量の曲線が得られる。このうち一本は、互いに位相が反対となる第1プランジャP1と第3プランジャP3とによる合成曲線であり、もう一本は、互いに反対位相を有する第2プランジャP2と第4プランジャP4とによる合成曲線である。このような曲線形状であれば、両合成曲線の流量を加えた瞬間吐出総量が略一定となる。 As a result of forming the cam C in consideration of these points, two curves of the instantaneous discharge amount are obtained as shown in FIG. One of them is a composite curve by the first plunger P1 and the third plunger P3 which are opposite in phase to each other, and the other is a composite curve by the second plunger P2 and the fourth plunger P4 which are in opposite phase to each other. curve. With such a curve shape, the total instantaneous discharge amount obtained by adding the flow rates of both combined curves becomes substantially constant.
ただし、両合成曲線の流量を加えた瞬間吐出総量が常に一定となるためには、さらに両合成曲線の形状が限定される必要がある。つまり、図9に示すように、カムCが下死対応点Cdにあるa点から瞬間吐出量最大位置であるc点まで回転する際の瞬間吐出量の増加態様が、a点とc点との中央位置であるb点を挟んで反転するものとする。b点およびd点が変曲点となり、a点からb点までの曲線とb点からc点までの曲線とがb点に対して点対称に構成される。また、c点からd点までの曲線とd点から上死対応点Cuであるe点までの曲線とをd点に対して点対称に構成する。 However, in order to keep the total instantaneous discharge amount, which is the sum of the flow rates of both synthetic curves, constant, it is necessary to further limit the shape of both synthetic curves. That is, as shown in FIG. 9, when the cam C rotates from the point a corresponding to the bottom dead center Cd to the point c which is the maximum position of the instantaneous discharge amount, the increase mode of the instantaneous discharge amount is the point a and the point c. is reversed across point b, which is the center position of . Points b and d are points of inflection, and a curve from point a to point b and a curve from point b to point c are symmetrical with respect to point b. Also, a curve from point c to point d and a curve from point d to point e, which is the top dead center corresponding point Cu, are configured point-symmetrically with respect to point d.
これに加えて、図9におけるカムCがa点からc点まで回転する際の瞬間吐出量の増加態様と、c点からe点まで回転する際の瞬間吐出量の減少態様とが、c点を挟んで対称となるようにする。つまり、a点からc点までの曲線は、c点からe点までの曲線と、c点を挟んで左右対称の形状に構成する。このように構成することで、第1プランジャP1乃至第4プランジャP4の瞬間吐出量を合計した瞬間吐出総量は、図10に示すように略一定になり脈動が解消される。図10における瞬間吐出総量を示す横線の高さは、図6における波形の瞬間吐出総量の平均的な高さ位置となる。 In addition to this, the increase mode of the instantaneous discharge amount when the cam C rotates from point a to point c in FIG. be symmetrical across the That is, the curve from the point a to the point c is configured to have a symmetrical shape with the curve from the point c to the point e across the point c. By configuring in this way, the total instantaneous discharge amount obtained by totaling the instantaneous discharge amounts of the first plunger P1 to the fourth plunger P4 becomes substantially constant as shown in FIG. 10, and the pulsation is eliminated. The height of the horizontal line indicating the instantaneous total amount of ejection in FIG. 10 is the average height position of the instantaneous total amount of ejection of the waveform in FIG.
尚、このような構成の流体ポンプSは、一つのカムCを挟んで反対方向に配置された第1プランジャP1および第3プランジャP3の第1組と、これに対して、カムCを挟んで互いに反対に配置されると共に第1組のプランジャP1,P3に対してカムCの4分の1周期の位相差を有する第2プランジャP2および第4プランジャP4の第2組との組み合わせるものが基本となる。よって、別実施形態として、このような四つのプランジャPを一組とし、互いにカムCの8分の1周期の位相差を有する他の四つのプランジャPを設けることもできる。 The fluid pump S having such a structure includes a first set of a first plunger P1 and a third plunger P3 arranged in opposite directions with one cam C interposed therebetween, A combination of a second set of a second plunger P2 and a fourth plunger P4, which are arranged opposite to each other and have a phase difference of 1/4 period of the cam C with respect to the first set of plungers P1 and P3, is basic. becomes. Therefore, as another embodiment, such four plungers P may be grouped together, and four other plungers P having a phase difference of one-eighth of the cam C period may be provided.
〔第2実施形態〕
図11および図12には、本発明に係る流体ポンプSの第2実施形態を示す。この流体ポンプSは、例えば、第1プランジャP1乃至第4プランジャP4の四つを基本構成とするアキシャルポンプS2である。図12(a)は、図11のI-I断面からみたカムCを示す斜視図であり、図12(b)は、図11のII-II断面からみたケーシングKの底壁部Kcを示す平面図である。
[Second embodiment]
11 and 12 show a second embodiment of a fluid pump S according to the invention. The fluid pump S is, for example, an axial pump S2 having a basic configuration of four plungers P1 to P4. 12(a) is a perspective view showing the cam C seen from the II-II cross section of FIG. 11, and FIG. 12(b) shows the bottom wall portion Kc of the casing K seen from the II-II cross section of FIG. It is a top view.
第1プランジャP1乃至第4プランジャP4は、回転軸芯Xの周りに回転するプランジャホルダHに設けられている。夫々のプランジャPは、同じ形状のシリンダ2、ピストン1、ばね部材3を備えており、回転軸芯Xの周りに90度の角度差をもって配置されている。このうちシリンダ2は、例えばプランジャホルダHに設けた四つの筒状孔に内挿された状態で構成される。これらのシリンダ2には、内部にばね部材3を配置した状態でピストン1が挿入される。
The first plunger P1 to fourth plunger P4 are provided in a plunger holder H that rotates around the rotation axis X. As shown in FIG. Each plunger P has a
夫々のプランジャPにおいてピストン1が往復移動する往復軸芯X1は互いに平行である。また、回転軸芯Xと夫々の往復軸芯X1との距離は、図11の例では全て同じに設定されている。ただし、ピストン1はプランジャホルダHの回転角速度に対応して所期の突出・引退動作を行えばよいため、環状カム面C1’の直径方向におけるピストン1の位置は任意である。
Reciprocating axes X1 along which the
プランジャホルダHの外面のうち回転軸芯Xに沿った一方の第1端面H1からは、四つのピストン1が突出量を変更可能な状態で露出している。一方、プランジャホルダHの外面のうち回転軸芯Xに沿った他方の第2端面H2には、図11および図12に示すように、各シリンダ2に連通する開口5が四つ形成されてある。これらのポートが流体Wの吸入口6aおよび吐出口6bとなる。
Four
図11に示すように、プランジャホルダHはケーシングKに内包されている。プランジャホルダHの第2端面H2からは、ケーシングKの底壁部Kcを貫通する状態に回転軸H3が突出している。この回転軸H3はケーシングKの底壁部Kcに形成された軸受部Kbを貫通して外部に突出している。回転軸H3の端部には、図外の駆動部Gから回転駆動力を受けるギヤなどの駆動伝達部H4が設けられている。 The plunger holder H is enclosed in a casing K as shown in FIG. A rotating shaft H3 protrudes from the second end surface H2 of the plunger holder H so as to pass through the bottom wall portion Kc of the casing K. As shown in FIG. The rotating shaft H3 passes through a bearing portion Kb formed in the bottom wall portion Kc of the casing K and protrudes to the outside. At the end of the rotating shaft H3, there is provided a drive transmission section H4 such as a gear that receives a rotational driving force from a driving section G (not shown).
ケーシングKのうちプランジャホルダHの第1端面H1が対向する第1内面Kaには、環状カムC’が配置されている。環状カムC’には、各ピストン1の回転軌跡に沿って環状カム面C1’が形成されている。環状カム面C1’は、回転軸芯Xに対して直角な方向視においては、例えば図11に示すように傾斜している。このように傾斜させることで、特定のプランジャPが回転軸芯Xの周りを一周する度に、ピストン1による流体Wの給排が一回行われる。
An annular cam C' is arranged on the first inner surface Ka of the casing K facing the first end surface H1 of the plunger holder H. As shown in FIG. An annular cam surface C<b>1 ′ is formed along the rotational trajectory of each
図11および図12に示すように、本実施形態の環状カム面C1’は単純な傾斜面ではなく、第1実施形態と同様の吐出量調節面C2’(図12(a)におけるハッチング領域)を設けてある。例えば、プランジャホルダHが回転するとき、図12(a)において、特定のプランジャPがa点からe点まで移動する場合に流体Wが吐出される。a点では緩やかに環状カム面C1’の高さが増大し、b点を介してc点で最大傾斜角となる。そのあとd点で傾斜が緩くなり、e点で再び傾斜がゼロとなる。吸入行程を形成する環状カム面C1’の反対側の領域は、a点とe点とを結ぶ直線に対して線対象に構成される。 As shown in FIGS. 11 and 12, the annular cam surface C1' of this embodiment is not a simple inclined surface, but a discharge rate adjusting surface C2' (hatched area in FIG. 12(a)) similar to that of the first embodiment. is provided. For example, when the plunger holder H rotates, the fluid W is discharged when a specific plunger P moves from point a to point e in FIG. 12(a). At the point a, the height of the annular cam surface C1' gradually increases, and reaches the maximum inclination angle at the point c via the point b. After that, the slope becomes gentle at point d, and becomes zero again at point e. The area on the opposite side of the annular cam surface C1' that forms the intake stroke is symmetrical with respect to the straight line connecting the points a and e.
このように構成することで、流体Wの吸入態様と吐出態様とが先の第1実施形態に示したのと同様になり、流体Wの吐出流量が一定となる。 By configuring in this way, the suction mode and the discharge mode of the fluid W are the same as those shown in the first embodiment, and the discharge flow rate of the fluid W becomes constant.
また、本構成であれば、四つのプランジャP1~P4が回転して、シリンダ2の開口5が吸入口6aと吐出口6bとに順次連通する。よって、供給路R1および吐出路R2は、ケーシングKに少なくとも一つずつ形成すればよく、配管敷設の構造が簡便になる。さらに、第1実施形態のように、夫々の供給路R1および吐出路R2に逆止弁を設ける必要がなく、さらに構造が簡略化される。
Further, with this configuration, the four plungers P1 to P4 rotate, and the
本構成の流体ポンプSであれば、プランジャホルダHの回転速度を変更することで流体Wの吐出流量が変更できる。また、プランジャホルダHの回転方向を逆転することで、吸入口6aと吐出口6bとを入れ替えることもできる。さらには、プランジャホルダHに備えるピストン1の数を、例えば、8本、12本等と基本構成である4本の倍数に設定することで、脈動を抑えながら吐出流量が異なる流体ポンプSを得ることもできる。
With the fluid pump S of this configuration, the discharge flow rate of the fluid W can be changed by changing the rotation speed of the plunger holder H. Also, by reversing the rotational direction of the plunger holder H, the
〔第3実施形態〕
(全体概要)
本実施形態では、流体ポンプSの一つとしてベーンポンプS3を用いる例を示す。このベーンポンプS3は、特に流体Wを吐出する場合の吐出流量を一定に維持し、流体Wを流通させる配管内での脈動を無くして、振動や騒音の発生を低減しようとするものである。以下、当該ベーンポンプS3について図13乃至図18を参照しながら説明する。
[Third embodiment]
(overall overview)
In this embodiment, an example using a vane pump S3 as one of the fluid pumps S is shown. The vane pump S3 maintains a constant discharge flow rate when the fluid W is discharged, eliminates pulsation in the piping through which the fluid W flows, and reduces vibration and noise. The vane pump S3 will be described below with reference to FIGS. 13 to 18. FIG.
(全体構成)
本実施形態のベーンポンプS3は、少なくとも四枚のベーンVを備えたロータrと、夫々のベーンVの先端が摺動するカム面Caを有するカムリングCrと、をケーシングKの内部に備えている。これらべ―ンVとロータrとで移動子Dが形成される。
(overall structure)
The vane pump S3 of this embodiment includes a rotor r having at least four vanes V and a cam ring Cr having a cam surface Ca on which the tips of the vanes V slide. A mover D is formed by these vanes V and rotor r.
(ロータ)
図13に示すように、ロータrは例えば円柱状の側面と二面の平端面を有し、回転軸芯Xを中心に回転可能である。回転方向は、ベーンポンプS3の設置個所に応じて変更することができる。外周部には、ベーンVを出退自在に収容する溝部r1を四つ備えている。回転方向に隣接する二枚のベーンVを一組とするとき、回転方向に沿って先行するベーンVを先行ベーンV1と称し、後から追随するベーンVを後行ベーンV2と称する。ベーンVは、例えば、矩形状の平板部材であり、溝部r1に沿って径方向に滑らかにスライドすることができる。ベーンVの外縁部がカムリングCrのカム面Caに摺接する。ベーンVの数は、本発明のベーンポンプS3においては、例えば8枚や16枚に設定するなど4の倍数に設定すると好都合である。
(rotor)
As shown in FIG. 13, the rotor r has, for example, a cylindrical side surface and two flat end surfaces, and is rotatable about the rotation axis X. As shown in FIG. The direction of rotation can be changed according to the installation location of the vane pump S3. The outer peripheral portion is provided with four grooves r1 for accommodating the vanes V so as to move forward and backward. When two vanes V adjacent to each other in the rotation direction are regarded as one set, the vane V leading in the rotation direction is called a leading vane V1, and the vane V following behind is called a trailing vane V2. The vane V is, for example, a rectangular flat plate member, and can smoothly slide in the radial direction along the groove r1. The outer edge of the vane V is in sliding contact with the cam surface Ca of the cam ring Cr. In the vane pump S3 of the present invention, it is convenient to set the number of vanes V to a multiple of 4, such as 8 or 16, for example.
(カムリング)
図13に示すように、カムリングCrは、例えば環状の部材であり、内周面にベーンVが摺接するカム面Caが形成されている。カム面Caは略円形であり、その中心は、ロータrの回転軸芯Xとは偏心した位置に設けてある。カムリングCrは、ロータrとベーンVとの間で流体Wを吐出する吐出室11と流体Wを吸入する吸入室21とを形成する。これらのうち特に吐出室11が容積室Bとして機能する。
(cam ring)
As shown in FIG. 13, the cam ring Cr is, for example, an annular member, and has a cam surface Ca with which the vane V is in sliding contact on its inner peripheral surface. The cam surface Ca is substantially circular, and its center is provided at a position eccentric to the rotation axis X of the rotor r. The cam ring Cr forms a
(ケーシング)
ケーシングKは、内面にカムリングCrが固定され、このカムリングCrに対して偏心した状態でロータrを回転させるための軸受部(図外)を備えている。ロータrの軸部はロータrの外部に延出しており、図外の駆動部Gによって回転駆動されるよう駆動ギヤ等が接続されている。
(casing)
A cam ring Cr is fixed to the inner surface of the casing K, and a bearing portion (not shown) is provided for rotating the rotor r eccentrically with respect to the cam ring Cr. The shaft portion of the rotor r extends outside the rotor r, and is connected to a driving gear or the like so as to be rotationally driven by a driving portion G (not shown).
また、ケーシングKは、例えばロータrの外面であって回転軸芯Xに垂直な平面と同一平面で分割構成される。一方のケーシングK1には、ロータrが設置される凹状部K3が形成される。他方のケーシングK2には、図13に2点鎖線で示したように、ロータrの外周面r2とカム面Caとの間の空間に開口する吐出口10と吸入口20とが形成されている。吐出口10には、吐出室11に連通して流体Wを吐出する図外の吐出路が接続される。吸入口20には、吸入室21に連通して流体Wを吸入する図外の吸入路が接続される。また、特に、吐出口10において、回転方向上手側の縁部を上手縁部10aとし、回転方向下手側の縁部を下手縁部10bとする。
Further, the casing K is divided on the same plane as the outer surface of the rotor r and perpendicular to the rotation axis X, for example. One casing K1 is formed with a concave portion K3 in which the rotor r is installed. The other casing K2 is formed with a
図13に示すように、カム面Caに対してロータrの回転軸芯Xが偏心している方向、即ち、カム面Caとロータrの外周面r2とが最も近付く位置をロータrの回転角度にして180度の位置とすると、吐出口10は、45度位置から135度の範囲に亘って形成する。同じく、吸入口20は、225度から315度の範囲に亘って形成する。これにより、ロータrが図13の状態にあるとき、0度および180度の位置にあるベーン室Aは瞬間的に遮蔽状態となり、90度の位置にあるベーン室Aは吐出状態となり、270度の位置にあるベーン室Aは吸入状態となる。
As shown in FIG. 13, the direction in which the rotation axis X of the rotor r is eccentric with respect to the cam surface Ca, that is, the position where the cam surface Ca and the outer peripheral surface r2 of the rotor r are closest to each other is taken as the rotation angle of the rotor r. Assuming that the position is 180 degrees, the
このように形成したベーンポンプS3において、流体Wの吐出が開始される状態と、終了する状態とを夫々図14(a)(b)に示した。図14(a)は、一つのベーンVが吐出口10に重なり、第1ベーン室A1の流体W1が吐出されていると共に、第2ベーン室A2の流体W2が吐出され始めた状態である。一方、図14(b)は、当該ベーンVが吐出口10の終端部に近付き、第2ベーン室A2からの流体W2の吐出量が増加すると共に第1ベーン室A1の流体W1の吐出が終了する直前の状態を示している。
14(a) and 14(b) respectively show a state in which the discharge of the fluid W is started and a state in which the discharge of the fluid W is finished in the vane pump S3 formed in this way. FIG. 14(a) shows a state in which one vane V overlaps the
(吐出量調節面)
本実施形態では、図13に示すように、カム面Caは真円を基本としつつ、カム面Caのうち所定領域を真円とは異なる形状にしている。カム面Caのうち、吐出口10の上手縁部10aに対応する位置を第1位置C10とし、下手縁部10bに対応する位置を第2位置C20として、少なくとも第1位置C10から回転方向下手側の近傍位置に至る領域と、第2位置C20から回転方向上手側の近傍位置に至る領域とに、波線で示したようにベーンVの移動方向に沿って内径変化を少なくした吐出量調節面C3を備える。
(discharge rate control surface)
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the cam surface Ca is basically a perfect circle, but a predetermined area of the cam surface Ca has a shape different from the perfect circle. A position corresponding to the
尚、図13では、カム面Caのうち第1位置C10を挟んで周方向に沿った両側、および、第2位置C20を挟んで周方向に沿った両側に吐出量調節面C3が設けられた例を示している。 In FIG. 13, the discharge amount adjusting surface C3 is provided on both sides of the cam surface Ca in the circumferential direction across the first position C10 and on both sides in the circumferential direction across the second position C20. shows an example.
図15は、ロータrの回転に伴って吐出室11が体積変化を伴いながら移動する様子を示している。一つのベーン室Aを形成する2枚のベーンVにつき、ロータrの回転方向に沿って先行するものを先行ベーンV1とし、後行するものを後行ベーンV2とする。図15(a)は第1ベーン室A1の先行ベーンV1がカム面Caの第1位置C10にある状態であり、このときのロータrの位相を第1位相とする。また、図15(e)は、第1ベーン室A1の後行ベーンV2がカム面Caの第2位置C20に移動した状態であり、このときのロータrの位相を第2位相とする。つまり、ロータrが第1位相から第2位相に移行する間に第1ベーン室A1の流体Wが吐出口10から吐出される。
FIG. 15 shows how the
(真円カム面を有する従来のベーンポンプ)
尚、本実施形態のベーンポンプS3の動作を説明する前に、従来の真円形状のカム面Caを有するベーンポンプS3の動作につき説明する。図24は、ロータrが第1位相から第2位相に移行する様子を示したものである。また、図25は各ベーン室Aの容積の変化を示すグラフであり、図26は各ベーン室Aの瞬間吐出吸入量の変化を示すグラフであり、図27は各ベーン室Aの瞬間吐出量の変化とベーンポンプS3の全体の瞬間吐出総量を示すグラフである。
(Conventional vane pump with perfectly circular cam surface)
Before describing the operation of the vane pump S3 of the present embodiment, the operation of the conventional vane pump S3 having the perfect circular cam surface Ca will be described. FIG. 24 shows how the rotor r shifts from the first phase to the second phase. 25 is a graph showing changes in the volume of each vane chamber A, FIG. 26 is a graph showing changes in the instantaneous discharge suction amount of each vane chamber A, and FIG. and the total instantaneous discharge amount of the entire vane pump S3.
図25は、横軸がロータrの回転角度であり、縦軸がベーン室Aの容積である。ベーン室Aの容積は、ロータrが第2位相にある時にゼロとして、第1位相に向かうほど大きくなる設定である。ロータrが一周するときを1周期とすると、各ベーン室Aの容積変化は順次4分の1周期遅れる。ベーン室Aの容積変化の曲線はサイン曲線に似たものとなる。 25, the horizontal axis represents the rotation angle of the rotor r, and the vertical axis represents the volume of the vane chamber A. In FIG. The volume of the vane chamber A is set to zero when the rotor r is in the second phase, and increases toward the first phase. Assuming that the time when the rotor r completes one revolution is one period, the change in volume of each vane chamber A is sequentially delayed by 1/4 period. The volume change curve of vane chamber A resembles a sine curve.
図26は、ベーン室Aに吸入され或いは吐出される流体Wの瞬間流量を示す。つまり、図25の曲線をロータrの回転角度で微分したものと同義である。 26 shows the instantaneous flow rate of fluid W drawn into or discharged from vane chamber A. FIG. That is, it is synonymous with differentiating the curve in FIG. 25 with respect to the rotation angle of the rotor r.
図27は、図26に示す曲線のうち、流体Wが四つのベーン室Aに吸入される部分は省略し、流体Wが吐出される瞬間吐出量のみを記したものである。さらに、図中の波形に変化している太線はこれら四本の曲線を足し合わせた瞬間吐出総量を示している。この瞬間吐出総量が上下に変化することが、即ち脈動の存在を表している。 FIG. 27 shows only the instantaneous discharge amount of the fluid W discharged, omitting the portion where the fluid W is sucked into the four vane chambers A from the curve shown in FIG. Furthermore, the thick line that changes into a waveform in the figure indicates the total instantaneous ejection amount obtained by adding these four curves. A vertical change in the total amount of instantaneous ejection indicates the presence of pulsation.
カム面Caの断面形状が真円である場合には、図27に示すように瞬間吐出総量を示す曲線は略円弧状の曲線を単純に繋ぎ合わせた形状となる。この場合、特に吐出量が減少して再び増加に転じる瞬間に曲線が鋭角に折れ曲がっている。ここでは瞬間吐出総量が急激に変化し一定の脈動が発生する。 When the cross-sectional shape of the cam surface Ca is a perfect circle, the curve indicating the instantaneous total discharge amount has a shape obtained by simply joining together substantially arcuate curves, as shown in FIG. 27 . In this case, the curve bends at an acute angle, especially at the moment when the discharge rate decreases and then increases again. Here, the instantaneous total amount of ejection changes abruptly and a constant pulsation occurs.
この脈動を低減化するには、例えば、ベーン室Aの数を増やすとよい。そうすることで、各ベーン室Aが吐出する流体Wの増減幅が緩和され、脈動の周期が短くなる。ただし、単にベーン室Aの数を増やすだけでは完全に脈動を解消することはできない。そこで、本実施形態では、以下に示すように真円であるカム面Caの断面形状を修正することとした。 To reduce this pulsation, for example, the number of vane chambers A should be increased. By doing so, the fluctuation range of the fluid W discharged from each vane chamber A is moderated, and the cycle of pulsation is shortened. However, simply increasing the number of vane chambers A cannot completely eliminate pulsation. Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the cam surface Ca, which is a perfect circle, is modified as described below.
(カム面に吐出量調節面を形成したベーンポンプ)
(中央位相で瞬間吐出量が最大となる場合)
ロータrが回転し、第1位相となった直後から第1ベーン室A1の流体Wの吐出が開始され、その後、流体Wの瞬間吐出量が増大し、減少してロータrが第2位相に至るときに流体Wの吐出がゼロとなる。本実施形態では、吐出量調節面C3を形成することで、ロータrが、図15(c)の状態、即ち、ロータrが第1位相と第2位相とのちょうど中央の位相となったときに流体Wの瞬間吐出量が最大となるように構成してある。尚、この中央の位相を最大吐出位相と称する。
(Vane pump in which a cam surface is formed with a discharge amount adjusting surface)
(When the instantaneous discharge volume is maximized at the center phase)
Immediately after the rotor r rotates and enters the first phase, the discharge of the fluid W from the first vane chamber A1 is started. Discharge of the fluid W becomes zero when it reaches. In this embodiment, by forming the discharge amount adjusting surface C3, the rotor r is in the state shown in FIG. , the instantaneous discharge amount of the fluid W is maximized. This central phase is referred to as the maximum ejection phase.
図13に示すように、吐出量調節面C3は、具体的には、カム面Caのうち第1位置C10を挟んで周方向の両側、および、第2位置C20を挟んで周方向の両側に形成する。このうち、第1位置C10の側には、図13に示すように、真円の仮想のカム面Cb(点線表示)に対して内径を大きく形成する。特に、第1位置C10の下手側では、カム面Cbよりもやや大径に構成しておき、カム面Cbの縮径割合よりも緩やかに縮径させる。つまり、ベーンVが溝部r1に進入する速度を緩和するようにカム面Caを構成する。 As shown in FIG. 13, the discharge rate adjusting surfaces C3 are formed on both sides of the cam surface Ca in the circumferential direction across the first position C10 and on both sides in the circumferential direction across the second position C20. Form. Among them, on the side of the first position C10, as shown in FIG. 13, the inner diameter is formed to be larger than the perfect circular virtual cam surface Cb (indicated by the dotted line). In particular, on the downstream side of the first position C10, the diameter is slightly larger than that of the cam surface Cb, and the diameter is reduced more moderately than the diameter reduction rate of the cam surface Cb. That is, the cam surface Ca is configured so as to reduce the speed at which the vane V enters the groove r1.
一方、第2位置C20では、図13に示すように、真円の仮想のカム面Cbに対して内径を小さく形成する。特に、第2位置C20の上手側では、カム面Cbよりもやや小径に構成しておく。さらに、第2位置C20の手前の位置から早めに縮径しておくことで、カム面Cbの縮径割合よりも緩やかに縮径するようにする。この場合にも、ベーンVが溝部r1に進入する速度が緩和される。 On the other hand, at the second position C20, as shown in FIG. 13, the inner diameter is formed smaller than the imaginary perfect circle cam surface Cb. In particular, on the upper side of the second position C20, the diameter is slightly smaller than that of the cam surface Cb. Further, the diameter is reduced early from a position before the second position C20, so that the diameter is reduced more moderately than the diameter reduction rate of the cam surface Cb. Also in this case, the speed at which the vane V enters the groove portion r1 is moderated.
このように構成することで、第1位置C10を通過したベーンVは暫く移動したのち溝部r1への進入速度が急激に増加する。また、第2位置C20に近付くベーンVは、第2位置C20の手前で溝部r1に進入する速度が緩和される。この結果、第1位置C10の直後および第2位置C20の手前でのベーン室Aの体積の変化が緩和される。その一方で、第1位相と第2位相との中央位置付近では、流体Wの吐出量を確保するために瞬間吐出量が急激に増大しその後に急激に減少する状態が現れる。つまり、ロータrが第1位相から最大吐出位相に至るまでの間に、瞬間吐出量が急増する状態と漸増する状態とが連続して現れ、ロータrが最大吐出位相から第2位相に至るまでの間には、瞬間吐出量が急減する状態と漸減する状態とが連続して現れる。 By configuring in this way, the vane V that has passed the first position C10 moves for a while, and then the speed at which it enters the groove portion r1 rapidly increases. In addition, the vane V approaching the second position C20 slows down the speed of entering the groove r1 before the second position C20. As a result, changes in the volume of the vane chamber A immediately after the first position C10 and before the second position C20 are moderated. On the other hand, in the vicinity of the center position between the first phase and the second phase, a state appears in which the instantaneous ejection amount rapidly increases and then decreases rapidly in order to secure the ejection amount of the fluid W. FIG. That is, during the period from the first phase to the maximum ejection phase of the rotor r, a state in which the instantaneous ejection amount rapidly increases and a state in which the instantaneous ejection amount gradually increases appear in succession. In between, a state in which the instantaneous discharge amount rapidly decreases and a state in which the instantaneous discharge amount decreases continuously appear.
しかも、本実施形態では、ロータrが第1位相と第2位相とのちょうど中央の位相となったときに、流体Wの瞬間吐出量が最大となるようにカム面Caを形成する。このようなカム面Caの形状は、ロータrおよびベーンVおよびカム面Caとで形成されるベーン室Aの変化をロータrの回転角度に応じて演算することで決定される。 Moreover, in this embodiment, the cam surface Ca is formed so that the instantaneous discharge amount of the fluid W is maximized when the rotor r is in the middle phase between the first phase and the second phase. Such a shape of the cam surface Ca is determined by calculating changes in the vane chamber A formed by the rotor r, the vanes V, and the cam surface Ca according to the rotation angle of the rotor r.
以上の構成につき、具体的にグラフを用いて説明する。図16は図13に示す本実施形態のカムリングCrを用いた場合の各ベーン室Aの容積の変化を示すグラフであり、図17は各ベーン室Aの瞬間吐出吸入量の変化を示すグラフであり、図18は各ベーン室Aの瞬間吐出量および瞬間吐出総量を示すグラフである。 The above configuration will be specifically described using graphs. FIG. 16 is a graph showing changes in volume of each vane chamber A when the cam ring Cr of this embodiment shown in FIG. 13 is used, and FIG. FIG. 18 is a graph showing the instantaneous discharge amount and total instantaneous discharge amount of each vane chamber A. In FIG.
図18に示したように瞬間吐出総量を一定にするために、各ベーン室Aの瞬間吐出量の曲線が適切に設定される必要がある。具体的には、瞬間吐出量がゼロになるとき、および、最大になるときに、瞬間流量の変化度合いを小さくする。図18に示したように、例えば各ベーン室Aの瞬間吐出量を表したとき、夫々の曲線が、瞬間吐出量ゼロの横軸と瞬間吐出総量を示す横軸とに接する形状とする。 In order to keep the total instantaneous discharge amount constant as shown in FIG. 18, the curve of the instantaneous discharge amount of each vane chamber A must be appropriately set. Specifically, the degree of change in the instantaneous flow rate is reduced when the instantaneous discharge amount becomes zero and when it reaches its maximum. As shown in FIG. 18, for example, when the instantaneous discharge amount of each vane chamber A is represented, each curve has a shape in which the horizontal axis of zero instantaneous discharge amount and the horizontal axis of the total instantaneous discharge amount are in contact with each other.
このような瞬間吐出量の曲線は、図13に示したように、第1位置C10と第2位置C20とに波線で示したように吐出量調節面C3を形成することで得ることができる。カム面Caの形状をこのように構成することで、ロータrが第1位相から第2位相に至る際に、ロータrの単位回転角度に対するベーン室Aの容積変化量(ベーン室Aからの瞬間吐出量)が、第1位相と第2位相との間の位置で最大となる。つまり、図17に示すように、例えば第1ベーン室A1の瞬間吐出量を示す実線について、第1位相であるa点から第2位相であるe点のちょうど中間位置のc点で最大吐出位相となる。 As shown in FIG. 13, such an instantaneous discharge amount curve can be obtained by forming a discharge amount control surface C3 as indicated by a wavy line at the first position C10 and the second position C20. By configuring the shape of the cam surface Ca in this way, when the rotor r shifts from the first phase to the second phase, the amount of change in volume of the vane chamber A per unit rotation angle of the rotor r (instantaneous change from the vane chamber A discharge amount) is maximized at a position between the first phase and the second phase. That is, as shown in FIG. 17, for example, with respect to the solid line indicating the instantaneous discharge amount of the first vane chamber A1, the maximum discharge phase is reached at point c, which is an intermediate position between point a, which is the first phase, and point e, which is the second phase. becomes.
本構成であれば、流体Wの吐出量が増大する過程と減少する過程とのバランスが最も取り易くなる。特に、最大吐出位相が第1位相と第2位相とのちょうど中間位置にあるため、カム面Caの形状を第1位置C10の近傍および第2位置C20の近傍に吐出量調節面C3を設けることで、ロータrの単位回転角度に対する流体Wの吐出増加量と吐出減少量とをバランスさせ易くなる。よって、流体Wの脈動の少ないベーンポンプS3を得ることができる。 With this configuration, the process of increasing and decreasing the discharge amount of the fluid W can be most easily balanced. In particular, since the maximum ejection phase is located at an intermediate position between the first phase and the second phase, the shape of the cam surface Ca is provided with ejection amount adjusting surfaces C3 in the vicinity of the first position C10 and in the vicinity of the second position C20. Therefore, it becomes easy to balance the discharge increase amount and the discharge decrease amount of the fluid W with respect to the unit rotation angle of the rotor r. Therefore, the vane pump S3 with less pulsation of the fluid W can be obtained.
(第1位相と最大吐出位相との中央、最大吐出位相と第2位相との中央で変曲点)
また、吐出量調節面C3の形状については、さらに次のように構成することができる。つまり、ロータrが、第1位相から最大吐出位相まで回転する際には、第1位相と最大吐出位相との中央位相において、瞬間吐出量が急増から漸増に切り替わるように構成する。また、ロータrが、最大吐出位相から第2位相まで回転する際には、最大吐出位相と第2位相との中央位相において、瞬間吐出量が急減から漸減に切り替わるように構成する。
(Inflection point at the center between the first phase and the maximum ejection phase, and at the center between the maximum ejection phase and the second phase)
Further, the shape of the discharge amount adjusting surface C3 can be further configured as follows. That is, when the rotor r rotates from the first phase to the maximum ejection phase, the instantaneous ejection amount is switched from a rapid increase to a gradual increase at the middle phase between the first phase and the maximum ejection phase. Further, when the rotor r rotates from the maximum ejection phase to the second phase, the instantaneous ejection amount is switched from a sudden decrease to a gradual decrease at the middle phase between the maximum ejection phase and the second phase.
例えば図17に示すように、第1ベーン室A1の瞬間吐出量を示す実線について、第1位相であるa点から最大吐出位相であるc点までの領域が前後二つの領域に分けられる。前半は、a点から瞬間吐出量が徐々に増えたのち急増して曲線の勾配が最大となるb点までの領域であり、後半は、b点から曲線の勾配が緩くなって瞬間吐出量は漸増するものの次第に増加分が少なくなり瞬間吐出量が最大になるc点までの領域である。このc点は最大吐出位相である。 For example, as shown in FIG. 17, the solid line indicating the instantaneous discharge amount of the first vane chamber A1 is divided into two regions, the front and the back, from point a, which is the first phase, to point c, which is the maximum discharge phase. The first half is the area from point a to point b, where the instantaneous discharge rate gradually increases and then sharply increases to the maximum slope of the curve. This is a region up to point c where the amount of increase gradually decreases and the instantaneous ejection amount reaches a maximum. This point c is the maximum ejection phase.
一方、最大吐出位相であるc点から第2位相であるe点までの領域も、前後に二つの領域に分けられる。即ち、前半は、c点から瞬間吐出量が徐々に減少したのち急減して曲線の勾配が最大となるd点までの領域であり、後半は、d点から曲線の勾配が緩くなって次第に減少分が少なくなり瞬間吐出量がゼロになるe点までの領域である。尚、このようなa点からe点までの瞬間吐出量の変化は、ベーン室Aが吸入口20に露出する流体Wの吸引の際にも同様に生じる。
On the other hand, the region from point c, which is the maximum ejection phase, to point e, which is the second phase, is also divided into two regions in front and behind. That is, the first half is the area from point c to point d where the instantaneous discharge amount gradually decreases and then sharply decreases and the slope of the curve reaches the maximum. This is the area up to the point e where the minute is reduced and the instantaneous ejection amount becomes zero. The change in the instantaneous discharge amount from point a to point e occurs similarly when the vane chamber A sucks the fluid W exposed to the
このように、カム面Caに吐出量調節面C3を備えることで、第1ベーン室A1と第3ベーン室A3との一組、および、第2ベーン室A2と第4ベーン室A4との一組によって夫々得られる流体Wの吐出量の変化が非常に滑らかになる。よって、ベーンポンプS3の流体吐出総量を得るべく、各組のベーン室Aによる吐出量を加える場合に、吐出総量の変化も滑らかなものとなり脈動が大幅に改善される。 In this way, by providing the cam surface Ca with the discharge rate adjusting surface C3, one set of the first vane chamber A1 and the third vane chamber A3 and one set of the second vane chamber A2 and the fourth vane chamber A4 are formed. The change in the discharge amount of the fluid W obtained by each pair becomes very smooth. Therefore, when adding the discharge amount from each set of vane chambers A in order to obtain the total fluid discharge amount of the vane pump S3, the change in the total discharge amount becomes smooth and the pulsation is greatly reduced.
このような点に留意してカム面Caを形成した結果、図18に示すように、2本の瞬間吐出量の曲線が得られる。このうち一本は、互いに位相が反対となる第1ベーン室A1と第3ベーン室A3とによる合成曲線であり、もう一本は、互いに位相が反対な第2ベーン室A2と第4ベーン室A4とによる合成曲線である。このような曲線形状であれば、両合成曲線の流量を足し合わせた瞬間吐出総量が略一定となる。 As a result of forming the cam surface Ca in consideration of these points, two instantaneous discharge amount curves are obtained as shown in FIG. One of them is a composite curve of the first vane chamber A1 and the third vane chamber A3 which are opposite in phase to each other, and the other is the second vane chamber A2 and the fourth vane chamber which are in opposite phases to each other. It is a composite curve with A4. With such a curve shape, the instantaneous total discharge amount obtained by adding the flow rates of both synthetic curves becomes substantially constant.
本構成のように、流体Wの瞬間吐出量が増加する過程および減少する過程において、ロータrの回転位相におけるちょうど中央位置に増加特性および減少特性の変化点を設けることで、第1位相から最大吐出位相までの瞬間吐出量の変化特性と、最大吐出位相から第2位相までの瞬間吐出量の変化特性とをより対称に近付けることができる。その結果、ロータrの単位回転角度に対する流体Wの吐出増加量と吐出減少量とのバランス状態がより適正なものとなる。よって、さらに脈動の少ないベーンポンプS3を得ることができる。 As in this configuration, in the process of increasing and decreasing the instantaneous discharge amount of the fluid W, by providing the change point of the increase characteristic and the decrease characteristic exactly at the center position in the rotation phase of the rotor r, the maximum The change characteristic of the instantaneous ejection amount up to the ejection phase and the change characteristic of the instantaneous ejection amount from the maximum ejection phase to the second phase can be brought closer to symmetry. As a result, the balance between the increased amount and decreased amount of discharge of the fluid W with respect to the unit rotation angle of the rotor r becomes more appropriate. Therefore, the vane pump S3 with even less pulsation can be obtained.
(第1位相と最大吐出位相との中央で点対称、最大吐出位相を挟んで線対称)
ただし、図18に示したような両合成曲線の流量を足し合わせた瞬間吐出総量が常に一定となるためには、さらに両合成曲線の形状が限定される必要がある。即ち、本実施形態のベーンポンプS3においては、第1位相から最大吐出位相までの瞬間吐出量の増加態様が、第1位相と最大吐出位相との中央位置を挟んで反転し、第1位相から最大吐出位相までの瞬間吐出量の増加態様と、最大吐出位相から第2位相までの瞬間吐出量の減少態様とが、最大吐出位相を挟んで対称となるよう、吐出量調節面C3が形成されていると好都合である。
(Point symmetrical at the center between the first phase and the maximum ejection phase, line symmetry across the maximum ejection phase)
However, in order to keep constant the total instantaneous discharge amount obtained by adding the flow rates of both synthetic curves as shown in FIG. 18, it is necessary to further limit the shape of both synthetic curves. That is, in the vane pump S3 of the present embodiment, the mode of increase in the instantaneous discharge amount from the first phase to the maximum discharge phase is reversed across the center position between the first phase and the maximum discharge phase, and increases from the first phase to the maximum discharge phase. The ejection amount adjustment surface C3 is formed so that the increase in the instantaneous ejection amount up to the ejection phase and the decrease in the instantaneous ejection amount from the maximum ejection phase to the second phase are symmetrical with respect to the maximum ejection phase. It is convenient to be there.
つまり、図17に示すように、ロータrが第1位相にあるa点から最大吐出位相であるc点まで回転する際の瞬間吐出量の増加態様が、a点とc点との中央位置であるb点を挟んで反転するものとする。b点およびd点が変曲点となり、a点からb点までの曲線とb点からc点までの曲線とがb点に対して点対称に構成される。また、c点からd点までの曲線とd点から第2位相であるe点までの曲線とをd点に対して点対称に構成する。 That is, as shown in FIG. 17, when the rotor r rotates from point a, which is the first phase, to point c, which is the maximum ejection phase, the increase in the instantaneous ejection amount is at the center position between points a and c. Assume that the image is inverted across a certain point b. Points b and d are points of inflection, and a curve from point a to point b and a curve from point b to point c are symmetrical with respect to point b. Also, a curve from point c to point d and a curve from point d to point e, which is the second phase, are configured point-symmetrically with respect to point d.
これに加えて、図17におけるロータrがa点からc点まで回転する際の瞬間吐出量の増加態様と、c点からe点まで回転する際の瞬間吐出量の減少態様とが、c点を挟んで対称となるようにする。つまり、a点からc点までの曲線は、c点からe点までの曲線と、c点を挟んで左右対称の形状に構成する。このように構成することで、第1ベーン室A1乃至第4ベーン室A4の瞬間吐出量を合計した瞬間吐出総量は、図18に示すように略一定になり脈動が解消される。 In addition to this, the increase mode of the instantaneous discharge amount when the rotor r in FIG. be symmetrical across the That is, the curve from the point a to the point c is configured to have a symmetrical shape with the curve from the point c to the point e across the point c. With this configuration, the total instantaneous discharge amount obtained by totaling the instantaneous discharge amounts of the first vane chamber A1 to the fourth vane chamber A4 becomes substantially constant as shown in FIG. 18, and the pulsation is eliminated.
〔第4実施形態〕
第3実施形態で示したベーンポンプS3は、図14に示したように、回転軸芯Xを挟んで対向する第1ベーン室A1および第3ベーン室A3の第1組と、これに対して、回転軸芯Xを挟んで互いに反対に配置されると共に第1組の第1ベーン室A1および第3ベーン室A3に対してロータrの4分の1周期の位相差を有する第2ベーン室A2および第4ベーン室A4の第2組とを組み合わせるものが基本となる。
[Fourth embodiment]
The vane pump S3 shown in the third embodiment includes, as shown in FIG. A second vane chamber A2 arranged opposite to each other across the rotation axis X and having a phase difference of 1/4 period of the rotor r with respect to the first pair of first vane chamber A1 and third vane chamber A3. and the second set of the fourth vane chamber A4 are basically combined.
この概念は拡大することができ、例えば図19に示すように、互い4分の1周期離れた四つのベーン室A1~A4を一組とし、互いにロータrの8分の1周期の位相差を有する他の四つのベーン室A1’~A4’を設けて、合計8枚のベーンVを有する構造とすることもできる。さらに、四つのベーン室を一組にするものであれば、12枚構成や16枚構成のものなどベーンVの総数を4の倍数に設定することができる。 This concept can be expanded, for example, as shown in FIG. It is also possible to provide another four vane chambers A1' to A4' having a total of eight vanes V. FIG. Furthermore, if four vane chambers are combined into one set, the total number of vanes V can be set to a multiple of 4, such as a 12-blade configuration or a 16-blade configuration.
本構成であれば、例えば吐出口10には複数のベーン室A4’,A4,A3’が開口する。その結果、夫々のベーン室に係る流体Wの瞬間吐出量の増減が相殺されて流体Wの脈動が軽減され、振動や騒音の少ないベーンポンプS3を得ることができる。
With this configuration, for example, a plurality of vane chambers A4', A4, and A3' open to the
〔第5実施形態〕
瞬間吐出量の増減態様としては、例えば、図20および図21に示すように台形状に変化する態様にすることもできる。このためには、カム面Caの一部に内径の縮み量を緩和した領域を形成し、最大瞬間吐出量を一定期間だけ維持できるようにする。
[Fifth Embodiment]
For example, as shown in FIGS. 20 and 21, it is also possible to change the instantaneous ejection amount in a trapezoidal manner. For this purpose, a region in which the contraction amount of the inner diameter is moderated is formed on a part of the cam surface Ca so that the maximum instantaneous discharge amount can be maintained for a certain period of time.
具体的には、ロータrが第1位相から第2位相まで回転する角度を吐出回転角度とするとき、カム面Caのうち、第1位置C10から当該吐出回転角度の半分の角度だけ下流にある位置を特定する。殆どの場合、吐出回転角度は180度であるから、第1位置C10から90度の位置を特定する。図20に示すように、ロータrの回転方向に沿ってこの位置を挟んだ領域に、ロータrの回転軸芯Xを中心としたカム面Caの内径の縮径程度がやや緩くなる吐出量調節面C3(波線の領域)を形成する。
Specifically, when the angle at which the rotor r rotates from the first phase to the second phase is defined as the discharge rotation angle, the cam surface Ca is downstream from the first position C10 by half the discharge rotation angle. Locate. In most cases, the ejection rotation angle is 180 degrees, so the
これにより、ベーン室A1を構成する先行ベーンV1が吐出量調節面C3の端部C31に到達すると(図21ではa点)瞬間吐出量の増加がとまり、先行ベーンV1が吐出量調節面C3を通過するあいだ瞬間吐出量は最大値を維持する(図21ではa点乃至b点の領域)。その後、先行ベーンV1が吐出量調節面C3の下流側の端部C32を過ぎ(図21ではb点)、通常態様で縮径するカム面Caに進入すると瞬間吐出量が減少する。さらにロータrが回転し、後行ベーンV2’が第2位置C20を通過すると当該ベーン室A1による瞬間吐出量がゼロとなる。 As a result, when the preceding vane V1 constituting the vane chamber A1 reaches the end portion C31 of the discharge amount adjusting surface C3 (point a in FIG. 21), the instantaneous discharge amount stops increasing, and the preceding vane V1 reaches the discharge amount adjusting surface C3. The instantaneous ejection amount maintains the maximum value during the passage (area from point a to point b in FIG. 21). After that, when the preceding vane V1 passes the downstream end C32 of the discharge amount adjusting surface C3 (point b in FIG. 21) and enters the cam surface Ca, which is reduced in diameter in a normal mode, the instantaneous discharge amount decreases. When the rotor r further rotates and the trailing vane V2' passes the second position C20, the instantaneous discharge amount from the vane chamber A1 becomes zero.
本構成であれば、瞬間吐出量が最大となる位相を広げることができる。その分、瞬間吐出量の変化する位相領域が狭くなり、ロータrの回転に際して、瞬間吐出量が一定となる時間が長くなって、ベーンポンプS3の全体から発生する脈動が小さくなる。 With this configuration, it is possible to widen the phase at which the instantaneous ejection amount is maximized. Accordingly, the phase region in which the instantaneous discharge amount changes is narrowed, and the time during which the instantaneous discharge amount is constant during the rotation of the rotor r is lengthened, and the pulsation generated by the entire vane pump S3 is reduced.
〔第6実施形態〕
瞬間吐出量の増減態様としては、さらに、図22および図23に示すように三角形状に変化する態様にすることもできる。そのためには、カム面Caの一部に内径の縮み量が変化する変曲点C4を設け、流体Wの瞬間吐出量が変曲点C4において増加から減少に反転するように構成する。
[Sixth embodiment]
As for the increase/decrease mode of the instantaneous discharge amount, it is also possible to adopt a mode in which it changes in a triangular shape as shown in FIGS. 22 and 23 . For this purpose, an inflection point C4 at which the amount of contraction of the inner diameter changes is provided on a part of the cam surface Ca, and the instantaneous discharge amount of the fluid W is reversed from increasing to decreasing at the inflection point C4.
具体的には、カム面Caのうち第1位置C10から下流に、ロータrが第1位相から第2位相まで回転する吐出回転角度(通常は180度)の半分の角度(90度)だけ隔てた位置に変曲点C4を設ける。先行ベーンV1が変曲点C4に至るまでは、ロータrに対する先行ベーンV1の突出量が所定の割合で短くなるようカム面Caに吐出量調整面C3aを形成する。変曲点C4を過ぎれば、この突出量減少の割合がやや緩和されるように吐出量調整面C3b(図22に波線で表示)を形成する。これにより、ベーン室A1の体積の縮小が緩和され、図23のa点に示すように、流体Wの瞬間吐出量が速やかに増加から減少に転ずる。 Specifically, on the cam surface Ca downstream from the first position C10, there is an angle (90 degrees) half the discharge rotation angle (usually 180 degrees) at which the rotor r rotates from the first phase to the second phase. An inflection point C4 is provided at the position where Until the leading vane V1 reaches the inflection point C4, the discharge amount adjusting surface C3a is formed on the cam surface Ca so that the amount of protrusion of the leading vane V1 with respect to the rotor r is shortened at a predetermined rate. After passing the inflection point C4, a discharge amount adjustment surface C3b (indicated by a wavy line in FIG. 22) is formed so that the rate of decrease in the amount of protrusion is somewhat moderated. As a result, the reduction in the volume of the vane chamber A1 is alleviated, and the instantaneous discharge amount of the fluid W rapidly changes from an increase to a decrease as shown at point a in FIG.
本構成であれば、カム面Caを形成する際に、瞬間吐出量を増加させる吐出量調整面C3aと減少させる吐出量調整面C3bとを変曲点C4の前後に夫々一つずつ形成すればよい。よって、カム面Caの構成が簡略化され、ベーンポンプS3の製造コストを削減することができる。 With this configuration, when forming the cam surface Ca, one ejection amount adjusting surface C3a for increasing the instantaneous ejection amount and one ejection amount adjusting surface C3b for decreasing the instantaneous ejection amount may be formed before and after the inflection point C4. good. Therefore, the configuration of the cam surface Ca is simplified, and the manufacturing cost of the vane pump S3 can be reduced.
尚、図21および図23では、流体Wの瞬間吐出量が最大となる領域あるいは当該最大位置以外の部分は直線で示している。しかし、これらの領域が曲線で構成され、つまり、流体Wの瞬間吐出量の変化がより滑らかにすることはベーンポンプS3の脈動低下のためにより有効である。 In FIGS. 21 and 23, a straight line indicates a region where the instantaneous discharge amount of the fluid W is maximum or a portion other than the maximum position. However, it is more effective to reduce the pulsation of the vane pump S3 if these regions are composed of curves, that is, the changes in the instantaneous discharge amount of the fluid W are made smoother.
〔容積室の数と各容積室の稼働割合の決定〕
上記の各実施形態に示した通り、脈動を無くすためには、シリンダ2やベーン室Aなどの容積室Bにおいて流体Wの吐出が終了する際に他の容積室Bからの流体吐出が開始され、流体Wの瞬間吐出量が連続的に増減する必要がある。このような増減特性は、容積室BやカムCの構成を決定することで複数組が設定される。
[Determination of the number of volumetric chambers and the operating ratio of each volumetric chamber]
As shown in each of the above embodiments, in order to eliminate the pulsation, when the discharge of the fluid W from one of the volume chambers B such as the
例えば、第1実施形態では、四つのシリンダ2を用いたラジアルポンプS1の例を示し、第3実施形態では、四枚のベーンVを用いたベーンポンプS3の例を示した。これらの例では、図9あるいは図17に示したように、夫々のシリンダ2あるいはベーン室Aにおいては、流体Wの吸入に際してのカムCの回転角度あるいはロータrの回転角度と、流体Wの吐出に際しての両角度とが同じである。つまり、吸入・吐出に係る時間が同じであり、このような流体ポンプSは、ピストン1の速度変化やロータrに設けられたベーンVの出入速度の変化が滑らかとなって、機構的に無理のない流体ポンプSを得ることができる。
For example, in the first embodiment, an example of the radial pump S1 using four
これ等の例では、図10や図18に示すように、流体Wの吐出は夫々二つのシリンダ2あるいは二つのベーン室Aがペアとなり、夫々のペアが交互に流体Wを吐出している。また、同時に流体Wを吐出しているシリンダ2あるいはベーン室Aの数は夫々二つである。
In these examples, as shown in FIGS. 10 and 18, two
ただし、本発明の流体ポンプSでは、一つの容積室Bについて吸入時間と吐出時間とを均等に設定する必要はない。例えば、カムCのプロフィールを設定することで、夫々の容積室Bにおいて、吐出時間よりも吸入時間を短く設定することができる。この場合、流体Wは容積室Bに一気に吸い込まれ、その後ゆっくりと吐出される。しかし、特に脈動に影響する吐出過程だけを考えた場合、緩やかな吐出が行われることで脈動が大幅に緩和される。そこで、本発明の流体ポンプSにいては、容積室Bの数と各容積室Bの稼働割合を以下のように以下のように決定している。 However, in the fluid pump S of the present invention, it is not necessary to set the suction time and the discharge time for one volume chamber B equally. For example, by setting the profile of the cam C, it is possible to set the suction time shorter than the discharge time in each volume chamber B. In this case, the fluid W is sucked into the volume chamber B at once and then slowly discharged. However, especially when only the ejection process that affects the pulsation is considered, the pulsation is greatly reduced by the slow ejection. Therefore, in the fluid pump S of the present invention, the number of volume chambers B and the operating ratio of each volume chamber B are determined as follows.
本発明の流体ポンプSでは、容積室Bおよび移動子Dを三つ以上備えることで、夫々の容積室Bに発生する流体Wの圧力変動を互いに打ち消し合い、全体として脈動のない流体ポンプSを得ることができる。 In the fluid pump S of the present invention, by providing three or more volume chambers B and three or more sliders D, the pressure fluctuations of the fluid W generated in each volume chamber B cancel each other out, and the fluid pump S as a whole is free from pulsation. Obtainable.
まず、一つの容積室Bにつき流体Wを吐出する態様を決定する。流体Wの吐出時間を規定するカムCの一周期回転角Zのうち、一つの容積室Bにおいて流体Wを吐出する状態を規定する回転角を吐出回転角αとする。吐出回転角αは、流体Wの瞬間吐出量がゼロである開始位相から、瞬間吐出量が最大となる中央位相を経て、再び瞬間吐出量がゼロとなる終了位相までの回転角である。 First, the manner in which the fluid W is discharged per volume chamber B is determined. Among the one cycle rotation angle Z of the cam C that defines the discharge time of the fluid W, the rotation angle that defines the state of discharging the fluid W in one volume chamber B is defined as the discharge rotation angle α. The ejection rotation angle α is the rotation angle from the start phase at which the instantaneous ejection amount of the fluid W is zero, through the center phase at which the instantaneous ejection amount is maximized, to the end phase at which the instantaneous ejection amount is zero again.
容積室Bの数がMであるとき、2乃至(M-1)の何れかの整数をNとして、
吐出回転角α=(Z/M)×N
のように規定する。
ここで、Mは容積室Bの数を表す3以上の整数であり、Nは2乃至(M-1)のうちの何れかの整数である。
When the number of volume chambers B is M, and N is any integer from 2 to (M-1),
Discharge rotation angle α=(Z/M)×N
Defined as
Here, M is an integer of 3 or more representing the number of volume chambers B, and N is any integer from 2 to (M−1).
図28には、例えば、三つのシリンダ2を有するラジアルポンプS1における、カム回転角度と瞬間吐出量との関係を示す。同様に、図29(a)(b)(c)は、四つのシリンダ2を有するラジアルポンプS1の場合であり、図30(a)(b)(c)は、五つのシリンダ2を有する場合である。
FIG. 28 shows the relationship between the cam rotation angle and the instantaneous discharge amount in a radial pump S1 having three
Z/Mの値は、一周期のうち、夫々の容積室Bが吐出動作を行う回転角の差である。例えば、M=4、一周期回転角Z=360度の場合、夫々の容積室Bの吐出動作は、図29に示すように、カムCが90度回転する毎に行われる。 The value of Z/M is the difference in the rotation angles at which the respective volume chambers B discharge during one cycle. For example, when M=4 and one cycle rotation angle Z=360 degrees, the discharge operation of each volume chamber B is performed each time the cam C rotates 90 degrees, as shown in FIG.
一方、N値は、あるタイミングで、いくつの容積室Bが吐出状態にあるかを示す。よって、N値が大きくなるほど、一つの容積室Bは長い回転角に亘って流体Wを吐出することになる。 On the other hand, the N value indicates how many volume chambers B are in the discharge state at a certain timing. Therefore, as the N value increases, one volume chamber B discharges the fluid W over a longer rotation angle.
N=1となることはない。N=1の場合、常に一つの容積室Bが流体Wを吐出させていることになり、上記の如く一つの容積室Bの吐出動作にあっては必ず脈動が生じるから、そのような容積室Bの吐出を連続させても脈動の解消が不可能だからである。 N=1 never occurs. When N=1, one volume chamber B always discharges the fluid W, and pulsation is always generated in the discharge operation of one volume chamber B as described above. This is because the pulsation cannot be eliminated even if the ejection of B is continued.
一方、N=Mであることもない。N=Mということは、全ての容積室Bから流体Wが常に吐出されているということであり、これでは夫々の容積室Bについて流体Wを吸入する期間が確保できない。 On the other hand, it is also not true that N=M. N=M means that the fluid W is always discharged from all the volume chambers B, and in this case, the period for sucking the fluid W into each volume chamber B cannot be secured.
よって、図28に示すように、M=3の場合、同時に吐出状態にある容積室Bの数Nは2のみとなる。また、図29に示すように、M=4の場合、同時に吐出状態にある容積室Bの数Nは2または3である。さらに、図30に示すように、M=5の場合、同時に吐出状態にある容積室Bの数Nは2乃至4である。 Therefore, as shown in FIG. 28, when M=3, the number N of volume chambers B simultaneously in the discharge state is only two. Further, as shown in FIG. 29, when M=4, the number N of the volume chambers B simultaneously in the discharge state is 2 or 3. Further, as shown in FIG. 30, when M=5, the number N of the volume chambers B simultaneously in the discharge state is 2 to 4.
尚、N値は整数である。つまり、一つの容積室Bが半分だけ吐出状態になることはありえないから、N値が少数になるということは、図29(c)に示すように、ある瞬間は三つの容積室Bが吐出状態にあり、別の瞬間には二つの容積室Bが吐出状態にあるということになって、吐出状態が一定とはならず、脈動は解消されない。よって、Nは、2乃至(M-1)の間の整数となる。 Note that the N value is an integer. In other words, since it is impossible for one volume chamber B to be in the discharge state only half of the time, the N value becomes a small number, as shown in FIG. At another instant, the two volume chambers B are in the discharge state, so the discharge state is not constant and the pulsation is not eliminated. Therefore, N is an integer between 2 and (M-1).
以上の条件を満たしたうえで、容積室Bの何れか一つが終了位相となったとき、この容積室Bに続いてN番目に吐出が開始される容積室Bが開始位相となることが必要である。例えば、N=2の場合、ある瞬間には、特定の容積室Bは自身よりも先に吐出を開始した他の容積室Bと共に吐出状態にある。夫々の容積室Bの吐出開始および吐出終了の時点で全体の吐出量を一定にしようとすると、特定の容積室Bが吐出を開始したばかりの時には、他の容積室Bは所定の吐出量を確保している必要がある。 In addition to satisfying the above conditions, when any one of the volume chambers B is in the end phase, the volume chamber B in which discharge starts next to this volume chamber B must be in the start phase. is. For example, if N=2, at a given moment, a particular volume chamber B is in the discharge state together with other volume chambers B that have started to discharge before it. If an attempt is made to keep the overall discharge rate constant at the start and end of discharge from each of the volume chambers B, when a specific volume chamber B has just started discharge, the other volume chambers B will have a predetermined discharge rate. must be secured.
そうすると、特定の容積室Bの吐出作業は、自身の一つ前に吐出を始めた容積室Bの吐出作業に途中から加わり、当該一つ前の容積室Bの吐出作業が終了したあと、自身の一つ後に吐出作業を始める容積室Bがこれに替わり、自身の吐出量が減少するのを当該一つ後の容積室Bの吐出が補うこととなる。さらに、自身の吐出が終了した時、自身に二つ遅れて吐出を開始する容積室Bと入れ替わることとなる。 Then, the discharge work of the specific volume chamber B joins the discharge work of the volume chamber B that started discharge immediately before itself, and after the discharge work of the volume chamber B immediately before is completed, the discharge work of the volume chamber B immediately before itself The volume chamber B that starts the discharge operation after one is replaced by this, and the decrease in the discharge amount of itself is compensated for by the discharge of the volume chamber B one after. Furthermore, when its own ejection is completed, it will be replaced by the volumetric chamber B that starts ejection two times behind itself.
このように、常にN個の容積室Bが吐出作業を行うためには、特定の容積室Bが終了位相となるとき、自身の次の容積室Bを1番目としてN番目の容積室Bが開始位相となる必要がある。 In this way, in order for the N volume chambers B to always perform the discharge operation, when a specific volume chamber B is in the end phase, the next volume chamber B is the first volume chamber B, and the Nth volume chamber B is Must be the starting phase.
さらに、同時に吐出作業を行う容積室Bの吐出量の合計を一定にするには、それぞれの容積室Bが持つ瞬間吐出量の増減態様につき、開始位相と中央位相とのちょうど中間の位相を第1中間位相とするとき、開始位相から第1中間位相までの瞬間吐出量の増加傾向と、第1中間位相から中央位相までの増加傾向が、第1中間位相を挟んで反転するように構成する。さらに、開始位相から中央位相までの増加傾向と、中央位相から終了位相までの瞬間吐出量の減少傾向とが、中央位相を挟んで対称となるようにする。例えば、回転位相を横軸にとり、瞬間吐出量を縦軸にとったグラフをイメージすると、連続する吐出曲線がサインカーブや三角波のようになるものが好都合である。 Furthermore, in order to keep the total discharge amount of the volume chambers B, which are simultaneously discharged, to be constant, the mode of increase and decrease of the instantaneous discharge amount of each volume chamber B is set to the phase exactly intermediate between the start phase and the center phase. When one intermediate phase is used, the increasing tendency of the instantaneous discharge amount from the start phase to the first intermediate phase and the increasing tendency from the first intermediate phase to the middle phase are configured to be reversed with the first intermediate phase interposed therebetween. . Further, the tendency of increase from the start phase to the middle phase and the tendency of decrease of the instantaneous ejection amount from the middle phase to the end phase are symmetrical with respect to the middle phase. For example, when imagining a graph with the rotational phase on the horizontal axis and the instantaneous ejection amount on the vertical axis, it is convenient for the continuous ejection curve to be like a sine curve or triangular wave.
夫々の容積室Bが持つ瞬間吐出量の増減態様をこのように規定することで、カムCが何れの回転角にある場合でも全体の瞬間吐出量は常に一定となる。よって、容積室Bの設置個数の自由度を高めながら、夫々の容積室Bに発生する流体Wの圧力変動が互いに打ち消され、全体として脈動のない流体ポンプSを得ることができる。 By defining the increase/decrease mode of the instantaneous discharge amount of each volume chamber B in this manner, the overall instantaneous discharge amount is always constant regardless of the rotation angle of the cam C. FIG. Therefore, the pressure fluctuations of the fluid W occurring in the respective volume chambers B are canceled out while increasing the degree of freedom in the number of volume chambers B to be installed, and the fluid pump S free from pulsation as a whole can be obtained.
本発明に係る流体ポンプは、複数のシリンダを有するラジアルポンプや、ベーン付きロータを備えたベーンポンプなど、カムを用いて容積室と移動子とを相対移動させる形式のポンプに広く適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The fluid pump according to the present invention can be widely applied to pumps such as radial pumps having a plurality of cylinders, vane pumps having a rotor with vanes, etc., in which a cam is used to relatively move a volume chamber and a mover. .
1 ピストン
2 シリンダ
10 吐出口
10a 上手縁部
10b 下手縁部
11 吐出室
20 吸入口
21 吸入室
C カム
C1 カム面
C1’ 環状カム面
C2 吐出量調節面
C3 吐出量調節面
C4 変曲点
C10 第1位置
C20 第2位置
Ca カム面
Cd 下死対応点
Cr カムリング
Cu 上死対応点
K ケーシング
P プランジャ
R1 供給路
R2 吐出路
r ロータ
S 流体ポンプ
V ベーン
V1 先行ベーン
V2 後行ベーン
W 流体
X 回転軸芯
1
Claims (8)
前記容積室の夫々に設けられて前記容積室と相対移動し、前記流体を前記容積室に対して吸入・吐出する移動子と、
回転することで前記移動子を当接駆動させるカムであって、真円カムの領域、および、単位回転に対する前記移動子の位置変化を少なくして前記流体の瞬間吐出量の変化を緩和する非真円の吐出量調節面を備えたカムと、
前記カムを駆動して、前記移動子と前記カムとを相対回転させ、当該相対回転の一周期において前記流体を前記容積室の夫々から一回吐出させる駆動部と、を備え、
前記容積室の夫々について、前記流体を吸引・吐出する際に、前記一周期に係る一周期回転角Zのうち前記流体の瞬間吐出量がゼロである開始位相となったのち前記瞬間吐出量が最大となる中央位相となり再び前記瞬間吐出量がゼロである終了位相となるまでの吐出回転角αが、前記容積室の数がMであり、2乃至(M-1)の何れかの整数をNとして、
α=(Z/M)×N
であり、
前記容積室の何れか一つが前記終了位相となったとき、当該容積室に続くN番目の前記容積室が前記開始位相となるように構成され、
前記開始位相と前記中央位相とのちょうど中間の位相を第1中間位相とするとき、前記開始位相から前記第1中間位相までの前記瞬間吐出量の増加傾向と、前記第1中間位相から前記中央位相までの前記増加傾向が、前記第1中間位相を挟んで反転し、
前記開始位相から前記中央位相までの前記増加傾向と、前記中央位相から前記終了位相までの前記流体の減少傾向とが、前記中央位相を挟んで対称となる流体ポンプ。 three or more volume chambers for sequentially drawing and discharging fluid;
a moving element provided in each of the volume chambers and moving relative to the volume chambers to suck and discharge the fluid into and out of the volume chambers;
A non- rotatable cam that drives the moving element to abut against it by rotation, and has a circular cam area and a non-circular cam that reduces changes in the position of the moving element with respect to a unit rotation to reduce changes in the instantaneous discharge amount of the fluid. a cam having a perfectly circular discharge rate adjusting surface;
a drive unit that drives the cam to relatively rotate the mover and the cam, and discharges the fluid once from each of the volume chambers in one cycle of the relative rotation;
For each of the volume chambers, when the fluid is sucked/discharged, the momentary ejection amount of the fluid is zero after reaching a start phase in which the instantaneous ejection amount of the fluid is zero within one cycle rotation angle Z of the one cycle. The ejection rotation angle α from the maximum central phase to the end phase in which the instantaneous ejection amount is zero again is an integer of 2 to (M−1) where the number of the volume chambers is M. As N
α=(Z/M)×N
and
When any one of the volume chambers is in the end phase, the N-th volume chamber following the volume chamber is in the start phase,
When the phase exactly intermediate between the start phase and the center phase is defined as the first intermediate phase, the increasing tendency of the instantaneous ejection amount from the start phase to the first intermediate phase and the tendency from the first intermediate phase to the center the increasing trend up to the phase reverses across the first intermediate phase;
The fluid pump, wherein the tendency of increase from the start phase to the middle phase and the tendency of decrease of the fluid from the middle phase to the end phase are symmetrical with respect to the middle phase.
前記移動子が前記シリンダの内部で往復移動するピストンであり、
前記カムおよび前記シリンダの少なくとも何れか一方が、前記ピストンを下死点と上死点とに亘って繰り返し駆動するよう回転可能であり、
前記開始位相が、前記カムが前記ピストンを前記下死点に位置させる位相であり、
前記終了位相が、前記カムが前記ピストンを前記上死点に位置させる位相である請求項1に記載の流体ポンプ。 The volume chamber is a cylinder having at least one opening for supplying and discharging the fluid, and
The mover is a piston that reciprocates inside the cylinder,
at least one of the cam and the cylinder are rotatable to repeatedly drive the piston through bottom dead center and top dead center;
the start phase is a phase in which the cam positions the piston at the bottom dead center;
2. The fluid pump of claim 1, wherein said end phase is a phase in which said cam positions said piston at said top dead center.
前記下死対応点の両側における前記吐出量調節面が前記真円カムに対して径方向の内側に凹んでいることで、前記開始位相から前記第1中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急増すると共に、前記第1中間位相から前記中央位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸増し、
前記上死対応点の両側における前記吐出量調節面が前記真円カムに対して径方向の外側に膨んでいることで、前記中央位相から前記中央位相と前記終了位相とのちょうど中間の第2中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急減すると共に、前記第2中間位相から前記終了位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸減する請求項2に記載の流体ポンプ。 On the cam surface of the cam, a point corresponding to the bottom dead center that positions the piston at the bottom dead center and a point corresponding to the top dead center that positions the piston at the top dead center are defined as regions of the perfect circular cam. The discharge amount adjusting surface is provided on both sides of the point corresponding to the bottom dead and on both sides of the point corresponding to the top dead,
Since the discharge amount adjusting surfaces on both sides of the point corresponding to the bottom dead end are recessed inward in the radial direction with respect to the circular cam, the instantaneous discharge amount is increased in the region from the start phase to the first intermediate phase. With the rapid increase, the instantaneous ejection amount gradually increases in the region from the first intermediate phase to the central phase,
Since the discharge amount adjusting surfaces on both sides of the top dead corresponding point bulge outward in the radial direction with respect to the perfect circular cam, the second discharge amount adjustment surface is located between the center phase and the end phase. 3. The fluid pump according to claim 2, wherein said instantaneous discharge amount rapidly decreases in a region up to an intermediate phase, and said instantaneous discharge amount gradually decreases in a region from said second intermediate phase to said end phase.
前記容積室が、前記ロータおよび前記ベーンと、前記ロータおよび前記ベーンを内包するケーシングとで形成され、前記回転軸芯の周りに分散配置された吸入室と吐出室であり、
前記カムが、前記ベーンと摺接可能に前記ケーシングの内面に設けられ、
前記ケーシングには、前記流体を吐出する吐出口が前記吐出室に連通して設けられ、
前記吐出口において、前記ロータの回転方向の上手側を上手縁部とし、前記回転方向の下手側を下手縁部とし、
前記ベーンのうち隣接する二つを先行ベーンおよび後行ベーンとして、
前記開始位相が、前記ロータが前記先行ベーンを前記上手縁部に位置させたときの位相であり、
前記終了位相が、前記ロータが前記後行ベーンを前記下手縁部に位置させたときの位相である請求項1に記載の流体ポンプ。 The mover is a rotor that rotates around a rotation axis and a plurality of vanes provided on the rotor that can extend and retract with respect to the rotor,
the volume chamber is formed by the rotor and the vanes, and a casing enclosing the rotor and the vanes, and is a suction chamber and a discharge chamber distributed around the rotation axis;
The cam is provided on the inner surface of the casing so as to be slidably contactable with the vane,
The casing is provided with a discharge port communicating with the discharge chamber for discharging the fluid,
In the discharge port, the upper side in the rotation direction of the rotor is defined as an upper edge, and the lower side in the rotation direction is defined as a lower edge,
Adjacent two of the vanes are used as a leading vane and a trailing vane,
the starting phase is the phase when the rotor positions the leading vane at the upper edge;
2. The fluid pump of claim 1, wherein said ending phase is the phase when said rotor positions said trailing vane at said trailing edge.
前記開始位相から前記第1中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急増すると共に、前記第1中間位相から前記中央位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸増し、
前記中央位相から前記中央位相と前記終了位相とのちょうど中間の第2中間位相までの領域で前記瞬間吐出量が急減すると共に、前記第2中間位相から前記終了位相までの領域で前記瞬間吐出量が漸減する請求項5に記載の流体ポンプ。 Of the cam, a first position where the preceding vane slides in the start phase and a second position where the trailing vane slides in the end phase are defined as regions of the perfect circular cam. The discharge rate adjusting surface is provided on both sides and both sides of the second position,
The instantaneous ejection amount rapidly increases in the region from the start phase to the first intermediate phase, and the instantaneous ejection amount gradually increases in the region from the first intermediate phase to the center phase,
In a region from the center phase to a second intermediate phase exactly intermediate between the center phase and the end phase, the instantaneous ejection amount sharply decreases, and in a region from the second intermediate phase to the end phase, the instantaneous ejection amount. 6. The fluid pump of claim 5 , wherein .
前記先行ベーンが前記第2吐出量調節面に摺接するあいだ、前記瞬間吐出量が最大値に維持される請求項6に記載の流体ポンプ。 a second discharge amount adjusting surface having a small change in inner diameter along the direction of rotation is provided in a region of the cam that is positioned exactly midway between the first position and the second position;
7. The fluid pump of claim 6 , wherein said instantaneous displacement is maintained at a maximum value while said leading vane is in sliding contact with said second displacement control surface.
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