(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入側連通路（150）及び吐出側連通路（151）を内設した駆動軸（１５）と、駆動軸（１５）に形成される偏心部（２０）と、前記偏心部（２０）の外周側に配置される軸受（２３）と、前記軸受（２３）の外周側に装着され、前記駆動軸（１５）の回転に伴って前記駆動軸（１５）周りを公転する円筒状のロータ（２２）と、前記駆動軸（１５）と同心状に配置され、前記ロータ（２２）を収容するケーシング（１１）と、前記ケーシング（１１）の内周面（110）とロータ（２２）の外周面（２４）との間に形成される主作動室（４０）と、ロータ（２２）に形成されたベーン溝（５０）に出没可能に収容されて前記主作動室（４０）を低圧側と高圧側とに区画するベーン部（５１）と、前記ベーン部（５１）の主作動室（４０）側の端部に前記ロータ（２２）の公転に応じて揺動可能な揺動ベーン（５６）と、揺動ベーン（５６）のベーン部（５１）側の端部、及び前記ケーシング（１１）側の端部にそれぞれ設けられた第一圧力室（６０）、及び第二圧力室（６２）とを備え、
前記ベーン部（５１）が収容されるベーン溝（５０）内の奥部を副作動室（４５）とし、副作動室（４５）内の流体圧力が背圧としてベーン部（５１）に作用するように構成しており、前記ロータ（２２）には、外周端がそれぞれ主作動室（４０）および副作動室（４５）に連通した主作動室連通孔（220）および副作動室連通孔（221）が、共に径方向を貫通して設けられ、前記ベーン部（５１）および揺動ベーン（５６）には、副作動室（４５）内の流体を前記第一圧力室（６０）ないし第二圧力室（６２）内に導入する導通孔（６５、６６）が設けられており、
駆動軸（１５）の回転に応じて、前記ロータ（２２）が公転し、このロータ（２２）の公転に伴う前記主作動室（４０）の容積の変化により、吸入口（２９）から吸入された流体が、吸入側連通路（150）を通って吸入側分配室（154）から主作動室（４０）および副作動室（４５）に導かれ、次いで吐出側分配室（155）から吐出側連通路（151）を通って吐出口（３９）から排出される容積型流体機械において、
前記吸入側連通路（150）及び吐出側連通路（151）にはそれぞれ、一端側に吸入側分配室（154）及び吐出側分配室（155）が連通形成されると共に、他端側に吸入側開口部（150a）及び吐出側開口部（15１a）が連通形成され、
吸入側分配室（154）及び吐出側分配室（155）は、駆動軸（１５）を切り欠いて互いに異なる軸方向位置且つ互いに異なる位相の範囲に形成されることで、前記主作動室連通孔（220）及び副作動室連通孔（221）の内周端が、回転軸（１５）の回転に応じて、吸入側分配室（154）に連通する状態、或いは吐出側分配室（155）に連通する状態となり、主作動室連通孔（220）の外周端が、容積拡大状態の主作動室（４０）、或いは容積縮小状態の主作動室（４０）に連通するものであり、かつ、吸入口（２９）と吸入側連通路（150）、吐出口（３９）と吐出側連通路（151）がそれぞれ、吸入側開口部（150a）及び吐出側開口部（15１a）と常に連通状態にあることを特徴とする容積型流体装置。
【請求項２】
吸入側開口部（150a）及び吐出側開口部（15１a）は、駆動軸（１５）を切り欠いて互いに異なる軸方向位置に形成され、吸入側開口部（150a）周り及び吐出側開口部（15１a）周りには、それぞれ吸入側円形溝１５２及び吐出側円形溝１５３が、駆動軸（１５）の全周に形成されており、吸入側円形溝（152）の先に吸入口（２９）が、及び、吐出側円形溝（153）の先に吐出口（３９）がそれぞれ連通形成され、回転する回転軸（１５）の回転位相に拘らず、吸入口（２９）と吸入側連通路（150）、吐出口（３９）と吐出側連通路（151）がそれぞれ常に連通状態にある請求項１記載の容積型流体装置。
【請求項３】
前記揺動ベーン（５６）の摺接面（５７）が、前記ケーシング（１１）の内周面（１１０）と略同心の凸形円弧状に形成されている請求項１又は２記載の容積型流体機械。
【請求項４】
ベーン部（５１）の揺動ベーン（５６）側の端部に円弧凹面が形成され、揺動ベーン（５６）のベーン部（５１）側の端部には円弧凸面が形成されており、揺動ベーン（５６）は、前記円弧凸面をベーン部（５１）の円弧凹面に嵌合することによってベーン部（５１）に揺動可能に連結され、ベーン部（５１）と共にベーン溝（５０）内に出没可能に収納されている請求項１乃至３のいずれか記載の容積型流体機械。
【請求項５】
前記揺動ベーン（５６）が、前記副作動室（４５）内の流体圧力と、前記ベーン部（５１）を前記ケーシング（１１）の内周面（110）側に付勢するばねの付勢力とによって、前記ケーシング（１１）の内周面（110）に押圧されながら前記ロータ（２２）の公転に伴い揺動して、前記揺動ベーン（５６）の摺接面（５７）がケーシング（１１）の内周面（110）への接触を保持するものである請求項１乃至４のいずれか記載の容積型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏心部を備えた駆動軸の回転軸線を中心にして公転するロータにより作動室の容積を拡大、縮小させて、吸入室から吸入される圧縮性流体または非圧縮性流体を吐出室から吐出させるように構成された容積型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の容積型流体機械として、複数個のベーン４０にて作動室５１、５２、５３を駆動軸２０の回転向きに沿って複数個に区画し、作動室５１、５２、５３毎に流体の吸入および吐出がなされるように構成し、ロータ３０の公転に伴う作動室５１、５２、５３の容積の変化により、吸入穴から作動室５１、５２、５３に吸入した流体を吐出穴から吐出する流体ポンプがある（例えば、特許文献１、図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０３２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記流体ポンプでは、ベーン４０の端部が先細りに形成されており、ロータ３０の外周面301との接触面積が小さく、点あるいは線で接触しているため、作動室のシール性が低いという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、作動室のシール性を高めて容積効率が改善された容積型流体機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の容積型流体機械は以下の１〜５の技術的手段を講じている。
１．この発明の容積型流体機械は、
吸入側連通路150及び吐出側連通路151を内設した駆動軸１５と、
駆動軸１５に形成される偏心部２０と、
前記偏心部２０の外周側に配置される軸受２３と、
前記軸受２３の外周側に装着され、前記駆動軸１５の回転に伴って前記駆動軸１５周りを公転する円筒状のロータ２２と、
前記駆動軸１５と同心状に配置され、前記ロータ２２を収容するケーシング１１と、
前記ケーシング１１の内周面110とロータ２２の外周面２４との間に形成される主作動室４０と、
ロータ２２に形成されたベーン溝５０に出没可能に収容されて前記主作動室４０を低圧側と高圧側とに区画するベーン部５１と、
前記ベーン部５１の主作動室４０側の端部に前記ロータ２２の公転に応じて揺動可能な揺動ベーン５６と、
揺動ベーン５６のベーン部５１側の端部、及び前記ケーシング１１側の端部にそれぞれ設けられた第一圧力室６０、及び第二圧力室６２とを備えてなる。
さらに、前記ベーン部５１が収容されるベーン溝５０内の奥部を副作動室４５とし、副作動室４５内の流体圧力が背圧としてベーン部５１に作用するように構成しており、
前記ロータ２２には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が、共に径方向を貫通して設けられ、これら主作動室連通孔220および副作動室連通孔221は、外周端がそれぞれ主作動室４０および副作動室４５に連通する。
また前記ベーン部５１および揺動ベーン５６には、副作動室４５内の流体を前記第一圧力室６０ないし第二圧力室６２内に導入する導通孔６５、６６が設けられている。
そして、駆動軸１５の回転に応じて、前記ロータ２２が公転し、このロータ２２の公転に伴う前記主作動室４０の容積の変化により、吸入口２９から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って吸入側分配室154から主作動室４０および副作動室４５に導かれ、次いで吐出側分配室155から吐出側連通路151を通って吐出口３９から排出される。
この容積型流体機械において、
前記吸入側連通路150及び吐出側連通路151にはそれぞれ、一端側に吸入側分配室154及び吐出側分配室155が連通形成されると共に、他端側に吸入側開口部150a及び吐出側開口部15１aが連通形成され、
吸入側分配室154及び吐出側分配室155は、駆動軸１５を切り欠いて互いに異なる軸方向位置且つ互いに異なる位相の範囲に形成されることで、
前記主作動室連通孔220及び副作動室連通孔221の内周端が、回転軸１５の回転に応じて、吸入側分配室154に連通する状態、或いは吐出側分配室155に連通する状態となって、主作動室連通孔220の外周端が、容積拡大状態の主作動室４０、或いは容積縮小状態の主作動室４０に連通するものであり、
かつ、吸入口２９と吸入側連通路150、吐出口３９と吐出側連通路151がそれぞれ、吸入側開口部150a及び吐出側開口部15１aと常に連通状態にあることを特徴とする。
【０００７】
２．上記１記載の容積型流体機械において、吸入側開口部150a及び吐出側開口部15１aは、駆動軸１５を切り欠いて互いに異なる軸方向位置に形成され、
吸入側開口部150a周り及び吐出側開口部15１a周りには、それぞれ吸入側円形溝152及び吐出側円形溝153が、駆動軸１５の全周に形成されており、
吸入側円形溝152の先に吸入口２９が、及び、吐出側円形溝153の先に吐出口３９がそれぞれ連通形成され、回転する回転軸１５の回転位相に拘らず、吸入口２９と吸入側連通路150、吐出口３９と吐出側連通路151がそれぞれ常に連通状態にあるものとしてもよい。
【０００８】
３．上記１又は２記載の容積型流体機械において、前記揺動ベーン５６の摺接面５７が、前記ケーシング１１の内周面110と略同心の凸形円弧状に形成されているものとしてもよい。
【０００９】
４．上記１乃至３のいずれか記載の容積型流体機械において、ベーン部５１の揺動ベーン５６側の端部に円弧凹面が形成され、揺動ベーン５６のベーン部５１側の端部には円弧凸面が形成されており、揺動ベーン５６は、前記円弧凸面をベーン部５１の円弧凹面に嵌合することによってベーン部５１に揺動可能に連結され、ベーン部５１と共にベーン溝５０内に出没可能に収納されているものとしてもよい。
【００１０】
５．上記１乃至４のいずれか記載の容積型流体機械において、前記揺動ベーン５６が、前記副作動室４５内の流体圧力と、前記ベーン部５１を前記ケーシング１１の内周面110側に付勢するばねの付勢力とによって、前記ケーシング１１の内周面110に押圧されながら前記ロータ２２の公転に伴い揺動して、前記揺動ベーン５６の摺接面５７がケーシング１１の内周面110への接触を保持するものとしてもよい。
【００１１】
上記の容積型流体機械において、駆動軸１５には、吸入側連通路150と吐出側連通路151が設けられており、吸入口２９から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って主作動室４０および副作動室４５に導かれ、次いで吐出側連通路151を通って吐出口３９から排出される。
【００１２】
また上記の容積型流体機械において、軸部１５の、ロータ２２の中心部よりそれぞれリアプレート130寄りの位置に、軸部１５を切り欠いて吸入側分配室154が形成され、
軸部１５の、ロータ２２の中心部よりそれぞれフロントプレート120寄りの位置に、軸部１５を切り欠いて吐出側分配室155が形成され、
ロータ２２には、外周端がそれぞれ主作動室４０および副作動室４５に連通した主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が設けられ、
回転軸１５の回転に応じて、
主作動室４０および副作動室４５がその容積を拡大させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端が回転軸１５の吸入側分配室154に連通されて吸入口２９から流体が吸入され、
主作動室４０および副作動室４５がその容積を縮小させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端が回転軸１５の吐出側分配室155に連通されて主作動室４０および副作動室４５内の流体が吐出側連通路151を介して吐出口３９から排出される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の容積型流体機械では、揺動ベーンに備える幅広の摺接面が、ケーシングの内周面と略同心の円弧状に形成され、ロータの公転に追随してケーシングの内周面と常に面接触するように構成されているので、作動室内のシール性が高まり作動室の容積効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】参考形態１の容積型流体機械の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】図３に示すベーンばね収容部の拡大図。
【図５】図２に示すベーン部の拡大図。
【図６】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図７】図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【図８】参考形態２の容積型流体機械の吸入室側の断面図。
【図９】参考形態２の容積型流体機械の吐出室側の断面図。
【図１０】参考形態２の容積型流体機械の斜視図。
【図１１】参考形態３の容積型流体機械の断面図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図１３】図１１のＦ−Ｆ線に沿う断面図。
【図１４】図１１のＧ−Ｇ線に沿う断面図。
【図１５】図１１のＨ−Ｈ線に沿う断面図。
【図１６】図１１のＪ−Ｊ線に沿う断面図。
【図１７】図１１のＫ−Ｋ線に沿う断面図。
【図１８】図１１のＬ−Ｌ線に沿う断面図。
【図１９】図１２に示すベーン部の拡大図。
【図２０】本発明の参考形態４の容積型流体機械の断面図。
【図２１】図２０のＭ−Ｍ線に沿う断面図。
【図２２】図２０のＮ−Ｎ線に沿う断面図。
【図２３】図２０のＯ−Ｏ線に沿う断面図。
【図２４】図２０のＰ−Ｐ線に沿う断面図で、駆動軸１５の回転に伴う作動状態の変化を駆動軸１５の回転角９０°毎に示すものである。
【図２５】本発明の実施例の容積型流体機械の断面図。
【図２６】本発明の実施例の容積型流体機械の流体の流れを示した斜視図。
【図２７】図２５のＷ−Ｗ線に沿う断面図。
【図２８】図２５のＴ−Ｔ線に沿う断面図。
【図２９】図２５のＶ−Ｖ線に沿う断面図。
【図３０】図２５のＵ−Ｕ線に沿う断面図。
【図３１】図２５のＱ−Ｑ線に沿う断面図。
【図３２】図２５のＲ−Ｒ線に沿う断面図。
【図３３】図２５のＳ−Ｓ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（参考形態１）
以下、本発明の第一の参考形態を図面に基づいて説明する。参考形態１の容積型流体機械１０は、たとえば、空気、冷凍サイクル用の冷媒ガス、などの圧縮性流体を取り扱う容積型の流体機械に関する。構成部材および流体貯留室をケーシング１１内に形成してコンパクトな構造に形成してある。図１に示すように、ケーシング１１には、両端部を閉塞するようにフロントプレート１２およびリアプレート１３がそれぞれボルト１４により締め付けられている。駆動軸１５は、容積型流体機械１０の中心部に配置され両側の側部まで延びており、一端部には入力部材の連結部が形成されている。フロントプレート１２とリアプレート１３に装着されたベアリング１６ａ，１６ｂにより回転自在に支持される。
【００１６】
図１および図２にみられるように駆動軸１５には、駆動軸１５の回転軸線１５ｃに対して、ロータ２２の中心軸線２２ｃを偏心させる偏心部２０が形成され、この偏心部２０の外周側には図１，２および図７にみられるように、ロータ支持用ベアリング２３ａ，２３ｂが装着されている。そして、このロータ支持用のベアリング２３ａ，２３ｂの中心、およびロータ２２の中心軸線２２ｃは、偏心部２０の中心軸線と一致する。図２および図３に示すように、ケーシング１１の内周面にボルト１４により固定されるシリンダ３０には、駆動軸１５の回転向きＤに沿って概ね６０°の間隔に６つのベーン溝５０が形成されている。それぞれのベーン溝５０には、主作動室４０を低圧側と高圧側とに区画するベーン部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆが径方向に摺動自在に収容されている。これらのベーン部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆには、径方向内側の端部に揺動ベーン５６が配設されている。ベーン部５１の揺動ベーン５６側の端部に円弧凹面が形成され、揺動ベーン５６のベーン部５１側の端部には円弧凸面が形成されており、揺動ベーン５６は、円弧凸面をベーン部５１の円弧凹面に嵌合することによってベーン部５１に揺動可能に連結されている。そして、ベーン部５１および揺動ベーン５６の軽量化を図るため中空部６８がそれぞれ形成されている。ベーン溝５０の閉口部側にはベーン部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆをロータ２２に向けてそれぞれ付勢する円錐ばね５２が配置されている。この円錐ばね５２により揺動ベーン５６の摺接面５７はロータ２２の外周面２４に押し付けられる。また、ロータ２２の公転運動に応じて、ベーン部５１がベーン溝５０内を往復動すると共に、ロータ摺接面２４の変位に追随して揺動ベーン５６が揺動し、揺動ベーン５６の摺接面５７も自在に変移するため、ロータの摺接面２４と揺動ベーンの摺接面５７との摺接面は常に面接触が維持される。したがって、摺接面５７をロータ摺接面２４に当接させる円錐ばね５２の押し付ける力が小さくても主作動室４０のシール性が確保されるため、摺動抵抗が軽減され、容積型流体機械１０の効率と、摺接部の磨耗が抑制され耐久性が向上するとともに後述する圧縮行程時にばねを縮小させるための動力が軽減され、入力動力も軽減されるため入力効率が改善される。さらに、各ベーン溝５０の閉口部側、すなわち背圧室を有効に活用して機械の充填効率を高めることにより装置の小型軽量化を図るため、副作動室４５が形成されている。これにより容積型流体機械１０から吐出される流体の量が大幅に増加する。
【００１７】
図１に仮想線で示すように、フロントプレート１２と略平行に、かつシリンダ３０の軸方向略中心部に吸入室３３と吐出室３６とを区画する隔壁３５が形成される。図３に示すように、この隔壁３５は、ベーン溝５０と直交するように形成されシリンダ３０と一体に構成されてもよい。これによりシリンダ３０の鋼性が高まり、主作動室４０および副作動室４５に作用する流体圧力によりシリンダ３０が歪むのを抑制される。
【００１８】
図４は円錐ばね５２の最縮小状態における円錐ばね５２の収納部を拡大して示すものである。参考形態１では、付勢部材であるばね部材として、ばねの伸張に伴う反力の変動率が比較的小さく安定した付勢力が得られるとともに、ばねが圧縮された縮小状態における形状がコンパクトな円錐ばね５２が使用される。円錐ばね５２は、ベーン溝５０の閉口部とベーン部５１の径方向外側端部とに、形成されたばね収容部５３に収容される。
【００１９】
図５に示すものは、ベーン部５１の拡大図である。ロータ２２の進角に伴いベーン部５１が径方向外側に移動するとき、すなわち圧縮行程にあるとき、主作動室４０に蓄えられた流体が圧縮される圧力がピークを迎えようとしている高圧の主作動室４０ｄから、圧縮行程初期にある低圧の主作動室４０ｃ側に向く力がベーン部５１の側部に矢印で示すＦ１の方向に力が作用し、ベーン部５１を捏ねる力が働き、ベーン溝５０とベーン部５１との摺動抵抗が増大し、入力効率の低下と、ベーン溝５０の側面とベーン部５１の摺接部の偏磨耗が進むという問題が発生する。上記問題を改善するためベーン部５１の径方向外側端部の側面をベーン部５１の中心軸線５１Ｙに対して駆動軸の回転向きＤの逆に向く下り傾斜面５４が形成されている。これにより傾斜面５４には矢印で示すＦ２の向きに力が作用する。一方、導通孔６４を介して側室４６に導かれた副作動室４５ｄの流体圧は、矢印で示すＦ３に向く力が側室４６に面するベーン部５１ｄの側部に作用する。そして、主作動室４０ｃに作用している低圧の作動流体は矢印Ｆ４に向く力が揺動ベーン５６の周部およびベーン部５１ｄの側部に作用する。さらに、導通孔６５および第一圧力室６０，導通孔６６を介して第二圧力室６２に導かれる副作動室４５ｄの流体圧は矢印Ｆ５に示す向きに揺動ベーン５６およびベーン部５１ｄを付勢している。これらのＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の力の大きさは、主作動室４０および副作動室４５の圧力とそれぞれの受圧面積に比例する。このため傾斜面５４の傾斜角および側室４６と第二圧力室６２の受圧面積は最良に調整されている。これによりベーン部５１ｄの側部に作用する力は互いに打ち消し合われ均衡される。このようにしてベーン部５１は良好な姿勢が維持されベーン溝５０に沿って滑らかな摺動が可能になり、前記問題が改善される。
【００２０】
さらに、圧縮行程のピーク時におけるそれぞれの副作動室４５内に作用する流体圧力は、ベーン部５１ｄおよび揺動ベーン５６をロータの摺接面２４に向けて過剰な力で押し付ける。このためベーン部の摺接面５５と揺動ベーンの摺接面５８およびロータの摺接面２４と揺動ベーンの摺接面５７との摩擦が増加して、揺動ベーン５６の滑らかな揺動運動が損なわれるとともに、ロータ２２の自転に伴う摺動抵抗が増加して、容積型流体機械１０の効率および耐久性を低下させるという問題がある。上記問題を改善するため、図４および図５に示すように、ベーン部５１と揺動ベーン５６との間には、主作動室４０から遮断された第一圧力室６０が設けられている。また、ベーン部５１には、ベーン部５１の中心軸線５１Ｙに沿って導通孔６５が形成されている。さらに、揺動ベーン５６のロータ２２側の端部には、ロータ２２の外周面２４により塞がれて主作動室４０から遮断された第二圧力室６２が設けられている。そして、揺動ベーン５６には、ベーン部５１の中心軸線５１Ｙに沿って導通孔６６が形成されている。副作動室４５内の流体は、導通孔６５を介して、第一圧力室６０に導かれた後、さらに導通孔６６を介して第二圧力室６２に導かれる。これにより副作動室４５内の流体圧力が第一圧力室６０および第二圧力室６２に作用して、ベーン部５１の摺接面５５と揺動ベーン５６の摺接面５８およびロータ２２の摺接面２４と揺動ベーン５６の摺接面５７とは互いに退け合う力が発生し、上記摩擦は軽減され、上記問題も改善されるとともに容積型流体機械１０の効率および耐久性も向上する。図６に示すものは、隔壁３５により区画された吸入室３３の横断面図である。吸入室３３には吸入口２９が接続されている。シリンダ３０の周部にそれぞれの吸入室３３に吸入される流体を互いに流通させる連通溝３２が形成されている。ベーン溝５０の閉口部と吸入室３３の間には、吸入室３３から副作動室４５へ流体を通過させ、逆流を阻止する吸入側の逆止弁３４がそれぞれ設けられている。これにより、ベーン部５１が上死点から下死点に向かうとき、すなわち主作動室４０および副作動室４５が吸入行程の動作を行っているとき、流体は、吸入口２９から吸い込まれて吸入室３３に導かれた後、流通溝３２および逆止弁３４を介して副作動室４５に吸い込まれ、さらに連通孔５９を介して、主作動室４０にも吸い込まれる。
【００２１】
図７に示すものは、隔壁３５により区画された吐出室３６の横断面図である。ベーン部５１が下死点から上死点に向かうとき、すなわち主作動室４０および副作動室４５が圧縮行程の動作を行うとき、主作動室４０に満たされている流体は、連通孔５９を介して副作動室４５に向けて押し出される。副作動室４５に満たされている流体の圧縮圧力により吐出側の逆止弁３７が開弁流通され、シリンダ３０の周部にそれぞれの吐出室３６に満たされている流体を流通させるように形成される連通溝３８および吐出室３６を経由して吐出口３９から、主作動室４０および副作動室４５内の流体は、容積型流体機械１０の機外へ吐出される。
【００２２】
（参考形態２）
次に、図８ないし図１０を参照して本発明の参考形態２による容積型流体機械１０を説明する。なお、以下の参考形態２は上述の参考形態１と同様な原理によるものであるため、上述の実施形態と同様な部材には同様な符号を付してその詳細な説明を省略する。参考形態２による容積型流体機械１０は、上述の第一の参考形態と同様に非圧縮性の流体を取り扱うものである。図８に示すものは参考形態２における吸入室３３側の横断面図である。図８に明らかなように参考形態２では、参考形態１にみられたベーン部５１に形成されていた連通孔５９は省略されている。図８および図１０から明らかなように、連通孔５９にかえて、各吸入室３３には、シリンダ３０によって形成される吸入室３３と主作動室４０とが最も接近している部分の駆動軸１５の回転向きＤ寄りの位置に、吸入室３３側から主作動室４０側へは流体を通過させ逆流を阻止する逆止弁４４がそれぞれ配置されている。このため参考形態１に比べコストの上昇は避けられないものの、上述の参考形態１にあっては、ベーン部５１に形成された連通孔５９を介して主作動室４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆのそれぞれに流体が吸い込まれていたのに比べ、吸入口２９から吸入され吸入室３３に蓄えられている流体を、逆止弁４４を介して短絡化された流通路を経て主作動室４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆのそれぞれに流体が取り込まれるようになり吸入効率が改善される。図９に示すものは参考形態２における吐出室３６側の横断面図である。参考形態２ではベーン部５１に形成されていた連通孔５９は省略されている。図９および図１０から明らかなように、連通孔５９にかえて、各吐出室３６には、シリンダ３０によって形成される吐出室３６と主作動室４０とが最も接近している部分の駆動軸１５の回転向きＤ寄りの位置に、主作動室４０側から吐出室３６側へは流体を通過させ逆流を阻止する逆止弁４７がそれぞれ配置されている。このため参考形態１の構成に比べコストの上昇は避けられないものの、上述の参考形態１にあっては、ベーン部５１に形成された連通孔５９を介して主作動室４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆのそれぞれから吐出室３６に流体が吐出されていた参考形態１の場合に比べ、主作動室４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆのそれぞれから逆止弁３７を介して短絡化された流通路を経て吐出室３６に吐出されるようになり吐出効率が改善される。
【００２３】
（参考形態３）
次に、図１１ないし図１８を参照して参考形態３による容積型流体機械１０を説明する。参考形態３による容積型流体機械１０は、上述の参考形態１および参考形態２と異なり非圧縮性流体である例えば作動油などを用いた油圧ポンプおよび油圧モータなどの容積型流体機械に適する。図１１に示すものは、本発明の参考形態３による容積型流体機械１０の縦断面図である。仮想線で示す吸入口２９に連通させて形成される吸入室３３と、仮想線で示す吐出口３９に連通される吐出室３６とを区画する隔壁３５が仮想線で示めされている。シリンダ３０には仮想線で示し後述する吸入室に連なる連通孔７２，７３，７４および吐出室に連通される連通孔７７，７８，７９が形成されている。図１１にみられるように、参考形態３では駆動軸１５と一体に回転するように円板７０が駆動軸１５に、スプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。一方、駆動軸１５の他方の端部近傍には円板７０に備えるスプール７１と１８０°位相させてスプール７６を備える円板７５が駆動軸１５と一体に回転するようにスプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。図１２に示すように、上述の参考形態１および２にみられた側室４６および傾斜面５４は省略され、参考形態３におけるベーン部５１の半径外側の端部およびベーン溝５０の閉口部はベーン溝５０に対して直角に形成されている。そして隔壁３５の形状および構成は上述の参考形態１および２と同様である。図１３に示すように円板７０には円弧状の溝からなる回転式の開閉弁、すなわちスプール７１が形成されている。図１１および図１３にみられるようにスプール７１に並行させて形成される円板７０の側面と、連通孔７２，７３，７４が形成されるシリンダ３０の側面とに気密性を高かめるための摺接面８１が形成されている。なお、これらの摺接面８１に例えばオーリングなどのシール部材を介装してもよい。図１４にみられる吸入口２９から吸い込まれる流体は、連通溝３２を介して各吸入室３３に導かれ満たされている。図１５に示すものは容積型流体機械１０の吸入室３３側の横断面図である。吸入室３３側に位置するシリンダ３０に形成される連通孔７２の端部は吸入室３３に開口している。連通孔７３の端部は主作動室４０に開口している。連通孔７４の端部は副作動室４５に開口している。そしてこれらの他方の端部は仮想線で示すスプール７１が描く旋回円の軌跡内に開口されている。図１６に示すものは容積型流体機械１０の吐出室３６側の横断面図である。吐出室３６側に位置するシリンダ３０に形成される連通孔７７の端部は吐出室３６に開口している。連通孔７８の端部は主作動室４０に開口している。連通孔７９の端部は副作動室４５に開口している。そしてこれらの他方の端部は仮想線で示すスプール７６が描く旋回円の軌跡内に開口している。図１７に示すように円板７５には円弧状の溝からなる回転式の開閉弁、すなわちスプール７６が形成されている。図１１および図１７にみられるようにスプール７６に並行させて形成される円板７５の側面と、連通孔７７，７８，７９が形成されるシリンダ３０の側面とに気密性を高かめるための摺接面８２が形成されている。なお、これらの摺接面に例えば���ーリングなどのシール部材を介装してもよい。図１８にみられるように、その容積を縮小中のそれぞれの主作動室４０および副作動室４５に蓄えられた流体は吐出室３６へ押し出され連通溝３８を介して吐出口３９に導かれ機外へ排出される。  図１９に示すものは、主作動室４０ｅおよび４０ｄと副作動室４５ｅの近傍を拡大して示すものである。参考形態３のように、非圧縮性の作動流体による容積型流体機械１０の場合には、上述の圧縮性流体を取り扱う参考形態１および２と異なり、容積を縮小中の各作動室には等しい圧力が作用している。
（参考形態４）
【００２４】
図２０は本発明の参考形態４の容積型流体機械の断面図、図２１は図２０のＭ−Ｍ線に沿う断面図、図２２は図２０のＮ−Ｎ線に沿う断面図、図２３は図２０のＯ−Ｏ線に沿う断面図である。図２４（ａ）ないし（ｄ）は図２０のＰ−Ｐ線に沿う断面図で、駆動軸１５の回転に伴う作動状態の変化を駆動軸１５の回転角９０°毎に示すものである。なお、参考形態１ないし３と同一若しくは均等な部材には同一の符号を付している。
【００２５】
ベーン部５１や揺動ベーン５６の構成は、第一圧力室６０、第二圧力室６２、導通孔６５、６６を有する点など上記参考形態１乃至３のもの（図４、図５、図１９参照）と基本的に同じであるが、揺動ベーン５６の摺接面５７をケーシング１１の内周面110に接触させるものとしているため、前記揺動ベーン５６の摺接面５７が、ケーシング１１の内周面110と略同心の凸形円弧状に形成されている点において異なる。このような構成とすることにより、揺動ベーン５６がロータ２２の公転に追随して揺動する際の、揺動ベーン５６の摺接面５７とケーシング１１の内周面110との流体密性が向上する。
【００２６】
以下、参考形態４を図２０ないし図２４に基づいて説明する。ロータ２２には、図２１に示すように、駆動軸１５の回転向きＤに沿って１２０°の等間隔に３つのベーン溝部５０が形成されている。各ベーン溝５０には、径方向に出没可能なベーン部５１が収納されると共に、ベーン部５１の先端部に配設された揺動ベーン５６をケーシング１１の内周面110側に付勢する円錐ばね５２が収納されている。また、ロータ２２には、軽量化を図るため、複数の中空部６８が設けられている。
【００２７】
そして、揺動ベーン５６の円弧状の先端部（摺接面５７）がケーシング１１の内周面110に接しており、３つのベーン部５１により、主作動室は第１〜第３主作動室４０ａ、４０ｂ、４０ｃに区画されている。また、各ベーン溝５０の閉口部側（背圧室）、すなわちベーン部５１によりベーン溝５０内に形成される空間は、第１〜第３副作動室４５ａ、４５ｂ、４５ｃとして利用される。
【００２８】
駆動軸１５の一端（吸入口２９側）には、図２０に示されるように、ケーシング１１の一端側の開口部を塞ぐようにフロントプレート120がボルト止めされると共に、円盤状の円板７０が、駆動軸１５と一体回転するように、スプライン或いは焼き嵌めなどの適宜な手段により固着されている。
【００２９】
駆動軸１５の他端（吐出口３９側）には、ケーシング１１の他端側の開口部を塞ぐようにリアプレート130がボルト止めされている。リアプレート130には、図２３に示されるように、主作動室吸入分配孔710と連通可能な主作動室吐出孔711および副作動室吸入分配孔720と連通可能な副作動室吐出孔721が形成されている。
【００３０】
また、図２０および図２３に示すように、ロータ２２におけるリアプレート130側の面には円柱状の３つのピン９０が装着されており、これらのピン９０は駆動軸１５の回転向きＤに沿って１２０°の等間隔に配置されている。また、リアプレート130におけるロータ２２側の面には、ピン９０の突出部が挿入される円柱状の３つのピン係合穴９１が形成されている。
【００３１】
そして、ピン係合穴９１によってピン９０の移動範囲が規定されると共に、ロータ２２の自転が防止される。従って、ピン係合穴９１とピン９０が、ロータ２２の自転を規制する自転防止機構として作用する。これにより、揺動ベーン５６の摺接面５７の周速を抑えることができる。なお、ピン係合穴９１とピン９０は、駆動軸１５の回転に伴うロータ２２の公転運動を妨げないように、その寸法や相対位置等が設定されている。
【００３２】
上記構成において、駆動軸１５の回転に伴って、ロータ２２は駆動軸２０の回転軸線１５ｃを中心にして公転し、ロータ２２の公転運動により、図２４（ａ）→図２４（ｂ）→図２４（ｃ）→図２４（ｄ）の順にロータ２２の位置が変化し、第１〜第３主作動室４０ａ、４０ｂ、４０ｃおよび第１〜第３副作動室４５ａ、４５ｂ、４５ｃの容積は、１２０°の位相差をもって拡大、縮小を繰り返す。
【００３３】
ここで、円板７０の主作動室吸入分配孔710および副作動室吸入分配孔720は、第１〜第３主作動室４０ａ、４０ｂ、４０ｃおよび第１〜第３副作動室４５ａ、４５ｂ、４５ｃのうち容積が拡大中の作動室に順次連通するため、例えば主作動室４０ａおよび副作動室４５ｂの容積が拡大していく間は、吸入口２９からの流体が主作動室４０ａおよび副作動室４５ｂに吸い込まれる。
【００３４】
次いで、主作動室４０ａおよび副作動室４５ｂの容積が縮小する間、主作動室４０ａおよび副作動室４５ｂに吸入した流体は、主作動室吐出孔711および副作動室吐出孔721、それぞれに配設された逆止弁８０を介して吐出口３９に導かれて機外に排出される。
【実施例】
【００３５】
図２５は本発明の実施例の容積型流体機械の断面図、図２６は実施例の容積型流体機械の流体の流れを示した斜視図、図２７は図２５のＷ−Ｗ線に沿う断面図、図２８は図２５のＴ−Ｔ線に沿う断面図、図２９は図２５のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図３０は図２５のＵ−Ｕ線に沿う断面図、図３１は図２５のＱ−Ｑ線に沿う断面図、図３２は図２５のＲ−Ｒ線に沿う断面図、図３３は図２５のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。なお、参考形態１ないし４と同一若しくは均等な部材には同一の符号を付している。
【００３６】
実施例の容積型流体機械は、非圧縮性流体の作動油を媒体とする油圧ポンプや油圧モータなどに適している。上記参考形態４では、ロータ２２に３つのベーン溝５０を設けて３つのベーン部５１を収納していたのに対し、実施例では、図３１に示すように、ロータ２２に駆動軸１５の回転向きＤに沿って約５１°の間隔に７つのベーン溝５０が形成され、それぞれのベーン溝５０にベーン部５１が径方向に出没可能に収納されている。このようにベーン部を増設することにより流体の脈動を低減し、各ベーン部に対する負荷を分散させることができる。その他、ベーン部５１や揺動ベーン５６などの構成および作用は、参考形態１ないし４のものと共通している（図４、図５、図１９参照）。また、参考形態４では、流体の流通路に逆止弁８０を配置していたのに対し、本実施形態では、逆止弁を省略して、吸入側と吐出側を双方向に連通可能としている。
【００３７】
以下、本実施形態を図２５ないし図３３に基づいて説明する。駆動軸１５には、図２６および図２７に示すように、吸入側連通路150と吐出側連通路151が設けられており、吸入口２９から吸入された流体が、吸入側連通路150を通って主作動室４０および副作動室４５に導かれ、次いで吐出側連通路151を通って吐出口３９から排出される。
【００３８】
吸入口２９は、図２８に示すように、リアプレート130に正面視左に向かって開口して設けられ、吸入側開口部150aを介して駆動軸１５に設けられた吸入側連通路150と連通する。駆動軸１５周りには吸入側円形溝152が形成されているため、回転する回転軸１５の位置に関わらず、吸入口２９と吸入側連通路150は常に連通状態にあり、流体が流入可能となっている。
【００３９】
吐出口３９は、図２９に示すように、リアプレート130に正面視右に向かって開口して設けられ、吐出側開口部151ａを介して駆動軸１５に設けられた吐出側連通路151と連通する。駆動軸１５周りには吐出側円形溝153が形成されているので、回転する回転軸１５の位置に関わらず、吐出口３９と吐出側連通路151は常に連通状態にあり、流体が排出可能となっている。
【００４０】
図２５および図３０に示すように、リアプレート130とフロントプレート120には、それぞれ７つのピン係合穴９１が形成されており、ロータ２２の両端面にそれぞれ装着された７つのピン９０が対応するピン係合穴９１に挿入されることによりロータ２２の自転が防止される。
【００４１】
ロータ２２には、図３２および図３３に示すように、複数の主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が設けられている。主作動室連通孔220の外周端は主作動室４０に連通し、副作動室連通孔221の外周端は副作動室４５に連通している。また、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221の内周端は、回転軸１５の回転に応じて、後述する吸入側分配室154に連通するか（図３２）、あるいは吐出側分配室155に連通する（図３３）。
【００４２】
偏心部２０を有する軸部１５には、図２５に示すように、ロータ２２の中心部よりリアプレート130寄りの位置に、吸入側分配室154が設けられている。吸入側分配室154は、図２６および図３２に示すように、軸部１５を切り欠いて形成される。
【００４３】
また、偏心部２０を有する軸部１５には、図２５に示すように、ロータ２２の中心部よりフロントプレート120寄りの位置に、吐出側分配室155が設けられている。吐出側分配室155も、図２６および図３３に示すように、軸部１５を切り欠いて形成される。
【００４４】
上記構成において、駆動軸１５の回転に伴って、ロータ２２は駆動軸２０の回転軸線１５ｃを中心にして公転する。そして、ロータ２２の公転運動に伴い、主作動室４０および副作動室４５の容積は拡大と縮小を繰り返す。
【００４５】
主作動室４０および副作動室４５がその容積を拡大させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が回転軸１５の吸入側分配室154に連通されることとなり（図３２）、吸入口２９から流体が吸入される。
【００４６】
これとは逆に、主作動室４０および副作動室４５がその容積を縮小させる際には、主作動室連通孔220および副作動室連通孔221が回転軸１５の吐出側分配室155に連通されることとなり（図３３）、主作動室４０および副作動室４５内の流体が吐出側連通路151を介して吐出口３９から排出される。
【００４７】
本実施形態のように、非圧縮性流体の作動油を媒体とする油圧ポンプや油圧モータの場合、各主作動室には等圧の圧力が作用する。このため、従来のベーン形式の容積型流体機械では、圧縮工程において、図３１に示すように、各主作動室４０に面するベーン部５１の受圧面積の大きい方（Ｆ１）から小さい方（Ｆ２）に向けて圧力が加わり、ベーン部５１がベーン溝５０の構成壁に押し付けられた状態で摺動することになる。したがって、ベーン部５１のベーン溝５０に対する摺動抵抗が増大し、機械効率と耐久性が低下するという問題を有していた。
【００４８】
これに対し、実施例においては、副作動室４５内の流体が、導通孔６５を介して、第一圧力室６０に導かれた後、さらに導通孔６６を介して第二圧力室６２に導かれることにより、ベーン部５１の先端部に付設された揺動ベーン５６とケーシング１１の内周面110との間に形成される第二圧力室６２に、副作動室４５の流体圧力を作用させる。これにより揺動ベーン５６の揺動角に従って発生する好適な向きの対向付勢力（Ｆ３）がベーン部５１に作用するため、摺動抵抗が軽減され、耐久性と機械効率の向上が図れる。
【００４９】
また、実施例のように、作動油などの非圧縮性流体を用いる場合、ケーシング１１の内周面110とロータ２２の外周面２４とが非接触状態にあっても、主作動室として機能する。これにより、ケーシング１１の内周面110とロータ２２の外周面（摺接面）２４との摩擦が無くなるため、さらに機械効率と耐久性の向上が図れると共に、圧縮性流体を用いる場合と比較して、製造に伴う加工精度を下げることができるため、製造コストの低減が図れる。
【符号の説明】
【００５０】
１０      容積型流体機械
１１      ケーシング
１５      駆動軸
１５ｃ    駆動軸の中心線
２２      ロータ
２４      外周面（摺接面）
２９      吸入口
３０      シリンダ
３１      内周面
３３      吸入室
３５      隔壁
３６      吐出室
３９      吐出口
４０      主作動室
４５      副作動室
５０      ベーン溝
５１      ベーン部
５６      揺動ベーン
６０      第一圧力室
６２      第二圧力室
７０      円板
７５      円板
９０      ピン
９１      係合穴
710      主作動室吸入分配孔
711      主作動室吐出孔
720      副作動室吸入分配孔
721      副作動室吐出孔
150      吸入側連通路
151      吐出側連通路
152      吸入側円形溝
153      吐出側円形溝
154      吸入側分配室
155      吐出側分配室
220      主作動室連通孔
221      副作動室連通孔
【図１】
0004348715.tif 000002
【図２】
0004348715.tif 000003
【図３】
0004348715.tif 000004
【図４】
0004348715.tif 000005
【図５】
0004348715.tif 000006
【図６】
0004348715.tif 000007
【図７】
0004348715.tif 000008
【図８】
0004348715.tif 000009
【図９】
0004348715.tif 000010
【図１０】
0004348715.tif 000011
【図１１】
0004348715.tif 000012
【図１２】
0004348715.tif 000013
【図１３】
0004348715.tif 000014
【図１４】
0004348715.tif 000015
【図１５】
0004348715.tif 000016
【図１６】
0004348715.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0004348715.tif 000019
【図１９】
0004348715.tif 000020
【図２０】
0004348715.tif 000021
【図２１】
0004348715.tif 000022
【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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【図３１】
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【図３２】
0004348715.tif 000033
【図３３】
0004348715.tif 000034