JPS6114490A - 回転容積型流体圧力機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、少くとも２つの噛合するロータ（回転子）を
有する回転容積型流体圧力機、例えば歯車ポンプおよび
歯車モータに関し、特に、ポンプの場合は入力軸の回転
方向如何に拘らず、モータの場合は出力軸の回転方向如
何に拘らず、作動することができる「双方向型」の流体
圧力機に関する。　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　。

発明の背景 従来の流体圧力機には、そのロータの両端に設けられた
端板が圧力平衡されるようにする構成を備えたものがあ
る。ここで、「圧力平衡Ｊとは、例えば端板の両面に作
用する圧力を平衡化（バランス）させることをいう。そ
のような圧力平衡は、端板の傾動（従って、端板とロー
タとの過度の摩擦接触）を防止し、そのような圧力平衡
化手段を備えていなければ生じるであろう、ロータない
し端板の早期摩耗を回避するために企図されたものであ
る。

そのような端板の圧力平衡を達成するために、従来は、
端板の外側端面（即ちロータに面している内側端面とは
反対側の面）をシール部材によって分割し、低い流体圧
を受ける幾つかの区域と、高い流体圧を受ける幾つかの
区域を画定するようになされている。これらの区域のサ
イズおよび配置は、機械の作動中端板の該各区域に作用
する圧力が、機械の動作領域（ロータが配設されている
領域）に存在し、端板の、ロータに隣接する側の内側端
面に作用する圧力に対抗して圧力平衡するように予め定
められている。

このような圧力平衡構成は、また、端板とロータとの間
に過度の摩擦を発生させることなく、端板をロータに対
し適度に密封係合させるべく押圧することをも企図して
いる。

実際の実施においては、端板の外側端面のうち高い流体
圧に露呈させる必要のある区域の総面積の方が、該端板
の外側端面のうち低い流体圧に露呈させなければならな
い区域の総面積よシ実質的に大きいことが判明している
。従って、従来は、端板の上下周縁部の高圧露呈区域を
、２つのロータの２つの軸線を包含する中央平面（即ち
２つのロータおよび端板を左右２つに分割する平面）を
相当に越えて機械の低圧側へ（ポンプの場合には各ロー
タの回転方向へ、モータの場合は各ロータの回転方向と
は反対の方向へ）はみ出す形で延長させることによって
、高圧露呈区域を低圧露呈区域よシ大きくすることが望
ましいとされていた。また、２つのロータの歯またはロ
ープが噛合する領域においてロータに係合する端板の内
側端面部分に位置的に対応する該端板の外側端面帯域に
おいても該端板の高圧露呈区域を前記中央平面を所定量
だけ越えて低圧側へ延長させることが好丑しいことが経
験十判明しており、単力向憎流体汗］力機においては実
際にそのような構成がとられている。

しかしながら、この構成を双方向型の流体圧力機に満足
に施すことは、従来は困難であった。

発明の目的および概要 本発明は、双方向型流体圧力機において、そのどちらの
方向の作動においても、上述した端板の外側端面の高圧
露呈区域を、２つのロータの噛合領域に対応する上記帯
域においても、上記中央平ｉ’ｆＪｉを越えて延長させ
る構成とした双方向型流体圧力機を提供することである
。

略述すわば、本発明は、この目的を達成するために、ケ
ーシングと、該ケーシング内に回転自在に収容された少
くとも２つの互いに噛合する歯伺きまたはロープ付きロ
ータと、該ロータに近接して設けられた端板と、該端板
の、前記ロータのある側とは反対側の外側端面と、該外
側端ｍｊＫ隣接して設けられた別の部材の端面との間に
設けられた圧力平衡手段を備え、該トニカ平衡手段は、
芸端板の外側端面上に複’Ｊｌｉの（Ｋ域を互いに分Ｍ
Ｆシて画定するシール手段から成シ、それらの区域のう
ちの幾つかは高い流体圧に露呈される高圧露呈区域とし
、他の区域ｄ、低い流体圧に露呈される低圧露呈区域と
した双方向型の回転容積型流体圧力機において、 前記ロータに係合する前記端板の内側端面の、該ロータ
の歯丑たはロープが互いに噛合する領域と一致する帯域
に対向し位置的に対応する帯域において該端板の前記外
側端面に追加の区域が設けられており、該追加の［Ｘ４
域は、（ａ）追加のシール手段によって画定され、（ｂ
）前記ロータの回転軸線を包含する中央平面を相当に越
えて該流体圧力機の低圧側の方に向って延長しており、
（Ｃ）前記ロータの回転方向に関係なく、常に高いカシ
体圧に露呈されるようになされていることを特徴とする
流体圧力機を提供する。

本発明によって得られる主要な利点は、前記シール手段
がｒ７ｉＪ記端板の外側端面に差向けられる高圧流体を
、機械の作動中腰端板の両側端面間に日ＱｆなＦｌ・力
平衡状態を設定するように分配することを可能にするこ
とである。

実施例の説明 添伺［曲を参１！ｆ、ｌすると、液体供給源から液体を
吸引し、そ）１全使用部署へ、圧送する歯車ポンプの形
とした本発明の一実施例による回転容積型流体圧力機１
が示されている。この機械は、ケーシング２と、該ケー
シング内に回転自在にＪｉｊｌ容された＃′ｉ　、１ｔ
の形の２つの互いに噛合するロータろ、４と、それらの
ロータの両端に向するように配設された８の字形の一次
端板５，６と、各々、平面１１において互いに係合した
１対のスリーブ状ブツシュ９，１ｏがら成る二次端板７
．８と、各−次端板５，６の、ロータのある側とＶｉ反
対側の外側端面とブツシュ９，１ｏの瞬接端面１４．ｉ
５の間に介設されたＨ―力平衡手段１２とから成ってい
る。各圧力平衡手段１２は、−次端板５，６の端面１３
をそれぞれ個別に流体圧に露呈される複数の区域に相互
に分離するシール手段から成る。この／−ル部材は、非
膨出性のナイロン捷たはカラス繊維入りナイロン１６か
ら成る。第３，４図に示されるように、素子１６は、円
周においてほぼ正方形の輪郭の中央連結部分１９によっ
て結合された２つの環状部分１７．１８から成る。連結
部分１９は、はぼ正方形の開口２０を有している。環状
部分１７．１８から４つの腕２ｊ、２２，２３．２４が
半径方向外方に対称的に延長している。素子１６の各部
分の断面形状は、第５〜１６図に示されるように、長方
形または正方形である。

素子１６は、ブツシュ９．１０の端面１４゜１５に形成
された対応する形状の凹部２５内に座着される。図に示
されるように、凹部２５は、素子１６の環状部分１７．
１８を受容する２つの環状凹所２６．２７と、連結部分
１９を受答するために互いに衝接するブッンユ９と１０
の衝接平面１１に関して対称的に形成されたほぼ正方形
のくほみ１９と、腕２１，２２，２３．２４を受容する
４つの半径方向に延設された溝２９，３０゜３１．３２
から戒っている。ロータ６．４の軸線３４．３５を包含
する中央平面３３に対しても対称的に配置されている。

各シール素子１６は、該素子の裏側即ち外側でブツシュ
９，１００凹部２５内に座着された６つのゴム部材３６
，５７．３８によって必要に応じて端板５または６の端
面１３に密封係合するように軸方向に押圧されるように
付勢される。

部材３６．３７は、第６図に示されるように総体的に円
弧状でアシ、凹み２８内に座着される部材３８は、開口
２０内へ突出するほぼ正方形の部分５９を有している。

ブツシュ９，１０の端面１４，１５に形成された別の凹
所４０，４１，４２゜４３．４４．４５は、ポンプの動
作領域（ロータ６゜４を収容している領域）から−次端
板５，６の縁部に設けられた４つの切欠き部分４６．４
７゜４８．４９を経て導出された、作動態様に応じて高
圧または低圧の液体を素子１６によってプッシュ９，１
０の端面１４，１５上に画定されたぞれぞれ個別の分離
区域に到達させる通路を構成する。

ロータ即ち歯車３，４は、ケーシング２内の８の字形輪
郭の孔５０．５１内に収容されており、その両端から突
出した軸５２．５３．５４．５５を有している。ポンプ
を駆動するための駆動軸である軸５５は、ケーシング２
の外部へ突出しており、すべての軸５０〜５５がプッシ
ュ９゜１０内に回転自在に装着されている。２つのロー
タ６．４の両側に設けられた一次端板５，６は、軸５０
〜５５を受容する開口を有している。

この歯車ポンプは、ケーシング２に設けられた２つのポ
ー）　５６．５７のどちらが液体供給源に接続され、ど
ちらが使用部署に接続されるかによって、軸５５のどち
らの回転方向においても作動する。第２図に示された例
では、ポート５６が、液体供給源即ち溜め５８に接続さ
れ、ポート５７が使用部署即ち該歯車ポンプ１によって
作動すべき装置５９に接続されている。従　　　７つて
、この作動態様においては、ポート５６は入口ボート即
ち低圧側ポートであシ、ポート５７は、出口ポート即ち
高圧側ポートである。

従って、駆動歯車であるロータ４は、第２図でみて時計
回シ方向に回転し、被動歯車であるロータ６は反時祖回
り方向に回転する。この歯車ポンプが適当な動力源から
駆動軸５５によって作動されると、互いに噛合したロー
タ６．４は、溜め５８から入口ボート５６へ液体を吸引
し、その液体を出口ポート即７から装置５９へ圧送する
。

特に第４図を参照して説明すると、ポンプ１が上述の方
向に作動しているときは、各素子１６によってそれぞれ
対応するブツシュ９，１０の端面１４，１５上に画定さ
れた区域６０．６１゜６２．６３は、それぞれ個別にポ
ンプの高圧側（出口ポート側）からの高い流体圧に露呈
され、一方、各素子１６によってブツシュ９，１０の端
面１４，１５上に画定される区域６４．６５は、それぞ
れ個別にポンプの低圧側（入口ポート側）からの低い流
体圧に露呈される。更に、素子１６の中央連結部分１９
によって画定された正方形の開口２０も、ポンプの高圧
側からの高圧流体に露呈される。高圧流体は区域６１．
６２から開口２０に到達するようになされている。即ち
、素子１６の部分１９の第４図でみて左側の垂直側壁部
分および／またはその裏側に位箔するゴム部材３８の対
応部分がそれに及はされる高圧によシ変形し、高圧液体
の開口２０への流入を許す。従って、これらの部品は、
この区域即ち開口２０への液体導入用逆止め弁作用を有
する。

かくして、−次端板５，６の端面の高圧露呈区域の面積
は低圧露呈区域の面積よシはるかに大きい。高圧に露呈
される区域２０は、中央平面６３を越えてポンプの低圧
側に向って相当に延長しているので、この帯域即ち２つ
のロータが噛合する領域に対応する帯域における一次端
板５，６の外側端面１６に作用する高圧の拡がシは、望
ましい＃１どに十分に大きい。

かくして、各端板５，６の外側端面１５に作用する圧力
の分布は、端面１６が該端板５，６のロータ３，４に隣
接する側の内側端面に作用する圧力と平衡するように付
勢されるような態様となる。端板５，６の内側端面に作
用する圧力は、周知のようにロータ６．４の回転により
入口ボート５６へ吸入された液体が増圧されることによ
って生じるのであシ、この内側端面の圧力を外側端面の
圧力と平衡させなければ、端板５，６に傾きが生じる。

また、このように端板の両側端面ｔｌ上刃平衡させるこ
とにより各端板ば、ロータ即ち歯車６，４のそれぞれの
端面に、それとの間に過度の摩擦を生じることなく、適
■−にして十分に密封係合するように押圧される。高圧
に露呈される区域２０を設けたことにより、従来のもの
に比べて端板のより完全な圧力平衡が達成される。

この歯車ポンプを逆方向に作動させたい場合は、軸５５
を反対方向に回転させる。その場合、ポート５７が入口
ポートとなり、溜め５８に接続され、ボート５６は出口
ポートとなり、装置５９に接続される。作動においで、
ポンプの静圧側からの高い流体圧はブツシュ９，１０の
端面１４．ｉ５の区域６０，６４，６５．６３に作用し
、一方、ブツシュ９，１０の端面１４，１５の区域６１
．６２はポンプの低圧側からの低い流体圧に露呈される
。また、素子１６の中央連結部分１９によって画定され
た正方形の開口２０も、ポンプの高圧側から区域６４．
６５を経て開口２０に流入してくる高圧液体に籟呈され
る。即ち、素子１６の部分１９の第４図でみて右側の垂
直側壁部分および／またはその裏側に位置するゴム部材
６８の対応部分がそれに及はされる高圧により変形し、
高圧液体の開口２０への流入を許し、液体導入用逆止め
弁作用を果す。先に述べた作動方向の場合と同様に、高
圧に露呈される区域２０ｉｄ、中央平面６６を越えてポ
ンプの低圧側に向って相当に延長しているので、端板の
端面１３のこの帯域における高圧の拡がシは、望ましい
ほどに十分でアシ、十分な圧力平衡作用を果す。

坪力平衡作用において上述したような顕著な改良が達１
−．ｉ１７．さノア、るのは、０−タ３，４に係合する
端板５．乙の端面のうち、ロータ６と４の歯が刀いに噛
合する領域６６（第１図）に一致する帯域に対し反ス］
側で対抗する、即ち位１袴的に対応する帯域において素
子１６の中央連結部分１９に開口即ち高圧露呈区域２０
を設けたからである。

ポンプの作動中、区域２０は、ロータの回転方向がどち
らであっても、高い流体圧に露呈される。

ここに例示した実施例の流体圧力機はポンプとして作動
するものとして説明されたが、別の実施態様ではこの機
械はモータとして作動することもできる。その場合、軸
５５の回転方向に応じてボート５６または５７のどちら
かが高圧の入口ボートとなり、他方のポートが低圧の出
口ポートとなる。

また、ここに例示した実施例では、二次端板７．８の、
−次端板５，６に隣接する側の端面にはシール手段１２
を支持するために凹部が設けられているが、別の実施例
とじてシール手段を支持するだめの凹部を二次端板にで
はなく、−次端板５．乙の外側端面フ３に設けてもよい
。

あるいはまた、シール手段を支持するための凹部を二次
端板の、−次端板のある側とは反対側の外側向に、ある
いは二次端板の外側向に隣接した機械ケーシング２の内
壁面に設けてもよい−。

更に別の実施例においては、二次端板を摘除して一次端
板たけを設けてもよい。その場合、シール手段は、−次
端板の外側端面捷たはケーシング２の、−次端板の外側
端面に隣接する内壁面によって支持することができる。

更に別の実施例においては、シール手段を、−次端板と
二次端板の間に配設した板部材に、あるいは、二次端板
が設けられていない場合は一次端板とそれに隣接する機
械ケーシングの内壁面との間に配設した板部材によって
支持するようにすることができる。

ここに例示した実施例では区域２０はほぼ正方形の形状
とされているが、別の実施例では例えば長方形または円
形などの他の適当な形状にすることができる。

また、図示の実施例ではシール手段は単一の素子１６に
よって構成されているが、別の実施例では、単一の素子
１６と同様な機能を有する２つ以上の素子で構成しても
よい−。

また、図示の実施例ではロータ５．４の両側に一次端板
５，６と二次端板７，８が設けられているが、別の実施
例ではそれらの端板をロータの片側だけに設けてもよい
。　　。

また図示の実施例では高圧゛液体が素子１６およびそれ
に組合わされたゴム部材６８によって得られる液体導入
逆止め作用によって区域２０へ導入されるようになされ
ているが、別の実施例では、−成端板および／または二
次端板に設けた適当な溝ないし孔によって高圧液体を区
域２０へ到達させるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は歯車ポンプの形とした本発明の回転容積型流体
圧力機の断面図、第２図は第１図の線■−■でみた断面
図、第６図は第１，２図の機械の端板、追加の端板およ
び圧力平衡手段の拡大分解図、第４図は第６図の圧力平
衡手段と追加の端板全組立てた状態を第６図の矢印の方
向にみた図、第５〜１６図はそれぞれ第４図の線■−■
〜ＸＩ　、−■に沿ってみた拡大断面図である。 図中２はケーシング、３，４はロータ、５゜６は端板（
−成端板）、７．８は追加の端板（二次端板）、１２は
圧力平衡手段（シール手段）、１３は外側端面、１４．
１５は端面、１６は単一素子、１７．１８は環状部分（
シール手段へ１９は連結部分（シール手段）、２０は開
口（高圧露呈区域）、２１，２２，２３．２４は半径方
向部分（腕）、２５は凹部、３８はゴム部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に収容
   された少くとも２つの互いに噛合する歯付きまたはロー
   プ付きロータと、該ロータに近接して設けられた端板と
   、該端板の、前記ロータのある側とは反対側の外側端面
   と、該外側端面に隣接して設けられた別の部材の端面と
   の間に設けられた圧力平衡手段を備え、該圧力平衡手段
   は、該端板の外側端面上に複数の区域を互いに分離して
   画定するシール手段から成り、それらの区域のうちの幾
   つかは高い流体圧に露呈される高圧露呈区域とし、他の
   区域は低い流体圧に露呈される低圧露呈区域とした双方
   向型の回転容積型流体圧力機において、 前記ロータ（３，４）に係合する前記端板 （５，６）の内側端面の、該ロータの歯またはロープが
   互いに噛合する領域（６６）と一致する帯域に対向し位
   置的に対応する帯域において該端板の前記外側端面（１
   ３）に追加の区域（２０）が設けられており、該追加の
   区域（２０）は、（ａ）追加のシール手段（１９）によ
   つて画定され、（ｂ）前記ロータの回転軸線（３４，３
   ５）を包含する中央平面（３３）を相当に越えて該流体
   圧力機の低圧側の方に向つて延長しており、（ｃ）前記
   ロータの回転方向に関係なく、常に高い流体圧に露呈さ
   れるようになされていることを特徴とする流体圧力機。 　２）前記別の部材の前記端面は、前記端板（５，６）
   と、前記ケーシング（２）の壁面との間に介設された追
   加の端板（７，８）の端面（１４，１５）である特許請
   求の範囲第１項記載の流体圧力機。 　３）前記追加のシール手段（１９）は、それ自体の変
   形および／またはそれに係合する可撓部材（３８）の変
   形によつて開放し、前記追加の区域（２０）への高圧流
   体の流入を可能にするようになされている特許請求の範
   囲第１項または２項記載の流体圧力機。 　４）前記追加の区域（２０）への高圧，流体の流入は
   、該流体圧力機のどちら側が高圧であつてもその高圧側
   に該区域（２０）を連通させるように前記端板（５，６
   ）または追加の端板（７，８）に設けられた通路を通し
   て行われるようになされている特許請求の範囲第１項ま
   たは２項記載の流体圧力機。 　５）前記シール手段（１７，１８）および追加のシー
   ル手段（１９）は、非膨出性材料で単一の素子（１６）
   として形成されており、前記端板（５，６）または追加
   の端板（７，８）に設けられた凹部（２５）内に座着さ
   れており、該素子（１６）は、各々該素子の一部分に接
   触する複数の弾性部材（３６，３７，３８）によつて該
   素子に隣接する前記別の部材の前記端面に密封係合する
   ように軸方向に押圧されるべく付勢されている特許請求
   の範囲第２〜４項のいずれかに記載の流体圧力機。 　６）前記素子（１６）は、２つの環状部分（１７，１
   ８）と、該２つの環状部分をそれらの円周において連結
   したほぼ正方形の連結部分（１９）と、該各環状部分か
   ら半径方向外方へ対称的に延長した２つ以上の半径方向
   部分（２１，２２，２３，２４）とから成つている特許
   請求の範囲第５項記載の流体圧力機。 　７）前記シール手段（１７，１８，１９）は、ナイロ
   ン製である特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載
   の流体圧力機。 　８）前記シール手段（１７，１８，１９）は、ガラス
   繊維入りナイロン製である特許請求の範囲第１〜６項の
   いずれかに記載の流体圧力機。