(57)【要約】【課題】流体の脈動を抑えたコンパクトな流体ポンプを得る。【解決手段】流体吸入・吐出する三つ以上の容積室Ｂと、容積室Ｂと相対移動する移動子Ｄと、移動子Ｄを駆動するカムＣと、移動子Ｄ及びカムＣの少なくとも何れかを駆動する駆動部Ｇとを備え、移動子ＤとカムＣとの相対回転の一周期回転角をＺとし、流体Ｗを吐出させる間のカムＣの吐出回転角をαとし、容積室Ｂの数をＭ、２乃至（Ｍ−１）の何れかの整数をＮとしてα＝（Ｚ／Ｍ）×Ｎであり、特定の容積室Ｂからの吐出終了時に、これに続くＮ番目の容積室Ｂが吐出を開始し、カムＣの位相が流体Ｗの吐出開始である開始位相から第１中間位相を経て吐出最大の中央位相となり終了位相に至るとき、開始位相から中央位相までは第１中間位相を挟んで増加傾向が反転し、開始位相から終了位相までは中央位相を挟んで増加・減少傾向とが対称となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記移動子を当接駆動させるカムと、
前記移動子および前記カムのうち少なくとも何れか一方を駆動して、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。
【請求項２】
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請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
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を含む領域と、前記ピストンを前記上死点に位置させる上死対応点を含む領域とに、前記カムの単位回転に対する前記ピストンの位置変化を少なくして、前記シリンダからの前記瞬間吐出量の変化を緩和する吐出量調節面を備えることで、
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。
【請求項４】
前記カムが回転軸芯の周りに回転可能であり、前記カムのカム面が前記回転軸芯の周囲に位置する筒状の側面に形成されている請求項２または３に記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記カムが回転軸芯の周りに回転可能であり、前記カムのカム面が前記回転軸芯の延出方向に向く面において環状に形成されている請求項２または３に記載の流体ポンプ。
【請求項６】
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請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項７】
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位置を含む領域と、前記終了位相において前記後行ベーンが摺接する第２位置を含む領域とに、前記回転方向に沿って内径変化の少ない吐出量調節面を備え、
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６に記載の流体ポンプ。
【請求項８】
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請求項７に記載の流体ポンプ。
【請求項９】
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してある請求項７に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−４８０５５号公報
【特許文献２】特開昭５９−１６２３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（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、
前記移動子を当接駆動させるカムと、
前記移動子および前記カムのうち少なくとも何れか一方を駆動して、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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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。
【００３２】
このように構成することで、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。
【００３３】
（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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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を含む領域と、前記ピストンを前記上死点に位置させる上死対応点を含む領域とに、前記カムの単位回転に対する前記ピストンの位置変化を少なくして、前記シリンダからの瞬間吐出量の変化を緩和する吐出量調節面を備えることで、
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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（特徴構成）
本発明に係る流体ポンプにあっては、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延出方向に向く面に環状に形成してもよい。
【００４０】
（効果）
本構成の流体ポンプは例えばアキシャルポンプである。本構成の場合、各シリンダを平行に配置できるからコンパクトな流体ポンプを得ることができる。
【００４１】
また、本構成のアキシャルポンプにおいては、例えば、シリンダに対して環状のカム面と反対側に流体の吐出口および吸入口を有するポート部を設けておき、カム面とポート部とは固定しつつ、四つのシリンダを回転させる構成にすることもできる。この場合、四つのシリンダが回転して、シリンダの連通部が吐出口と吸入口とに順次連通する。よって、各シリンダから流路を突出させて、それら流路を合流させる必要が無く、よりコンパクトな構成を得ることができる。
【００４２】
（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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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位置を含む領域と、前記終了位相において前記後行ベーンが摺接する第２位置を含む領域とに、前記回転方向に沿って内径変化の少ない吐出量調節面を備え、
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
（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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１実施形態に係るラジアルポンプの構成を示す説明図
【図２】第１実施形態に係るカムの詳細形状を示す説明図
【図３】従来例に係るピストンのストローク変化を示すグラフ
【図４】従来例に係るシリンダの容積変化を示すグラフ
【図５】従来例に係る各プランジャの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図６】従来例に係る流体の瞬間吐出総量の変化を示すグラフ
【図７】第１実施形態に係るピストンのストローク変化を示すグラフ
【図８】第１実施形態に係るシリンダの容積変化を示すグラフ
【図９】第１実施形態に係る各プランジャの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図１０】第１実施形態に係る流体の瞬間吐出総量の変化を示すグラフ
【図１１】第２実施形態に係るラジアルポンプの構造を示す説明図
【図１２】第２実施形態に係るラジアルポンプの各部の構成を示す説明図
【図１３】第３実施形態のベーンポンプの構成を示す説明図
【図１４】第３実施形態のベーンポンプの動作態様を示す説明図
【図１５】第３実施形態のベーンポンプの動作態様を示す説明図
【図１６】第３実施形態のベーンポンプのベーン間容積の変化を示すグラフ
【図１７】第３実施形態のベーンポンプの瞬間吐出吸入量の変化を示すグラフ
【図１８】第３実施形態のベーンポンプの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図１９】第４実施形態のベーンポンプの構成を示す説明図
【図２０】第５実施形態のベーンポンプの構成を示す説明図
【図２１】第５実施形態のベーンポンプの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図２２】第６実施形態のベーンポンプの構成を示す説明図
【図２３】第６実施形態のベーンポンプの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図２４】従来のベーンポンプの動作態様を示す説明図
【図２５】従来のベーンポンプのベーン間容積の変化を示すグラフ
【図２６】従来のベーンポンプの瞬間吐出吸入量の変化を示すグラフ
【図２７】従来のベーンポンプの瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図２８】容積室数が３の流体ポンプにおける瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図２９】容積室数が４の流体ポンプにおける瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【図３０】容積室数が５の流体ポンプにおける瞬間吐出量の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
〔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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
〔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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
〔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。
【００９７】
（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。
【００９８】
（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。
【００９９】
（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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
（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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
〔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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
〔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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
〔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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
〔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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
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。
【符号の説明】
【０１６２】
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
【図１】
2019124216.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019124216.tif 000009
【図８】
2019124216.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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