(57)【要約】【課題】  圧力流体を利用してモーターを回転し、トルクを得る型式の流体圧モーターは多種類が存在する。ベーン体による流体受圧面積が大きい事、ベーン体の初期動作がバネ等の作用によらず確実、且つ安定している事、そしてトルク発生中においてベーン体の流体受圧面積が一定である事等の３要素を満たしているベーンモーター、及び揺動ベーンモーターは少ない。【解決手段】  ベーン体の受圧面積を形成する一辺に、４等分されたローターの外周長さを利用し、円筒形のケーシングの中心とローターの軸心とを一致させて配置する事で回転移動するベーン体の流体受圧面積が大きく、且つ一定となり、流体を絶えずベーン体の背面側から供給する構造とする事により上記の課題が解決された揺動ベーンモーターを構成する。【選択図】図５
2009062968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に支軸を備えた主軸の周囲に、該主軸の軸心から同一半径で且つ、該軸心を中心とする円の円周を４等分した４箇所に軸の中心を定め、該軸を前記主軸の軸心方向と平行に配置し、主軸の外周面から半径方向に伸びる板状の支持具で連結し一体として形成した回転体本体と、薄肉円筒体を利用し、該薄肉円筒体を中心方向から４等分割して得られる曲面板をベーン体として利用し、該曲面板の片側曲面端に、前記回転体本体側の軸を把持する開口部を設けた円筒形の軸受けを備えた４個の軸受け付き曲面板とから構成し、軸受け付きベーン体としての軸受け付き曲面板は、該軸受けで回転体本体側の軸を離脱する事なく把持しながら該軸を中心として、回転体本体の外周の外側で自在に揺動し、４箇所に配置された軸受け付きベーン体が該回転体本体の外周に閉じる事により、外形形状が円筒体外形面と同様の円曲面を形成する揺動ベーン付き回転体を構成し、該揺動ベーン付き回転体をローターとして利用し、該ローターを円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの中心線とローターの軸心とを一致させて配置し、さらに、流体遮断器具として、ケーシングの内面側から板状の弾性体の先端をローターの回転方向に向け且つ、該先端をローターの外周面を形成する軸受け付きベーン体に接触させて配置し、円曲面を形成したローターを基準として、ケーシングの両側を密閉する片側の蓋に、ベーン体の背面側に位置した注入口とローター支軸の軸受けを、もう一方の蓋側に円曲面を形成したローターの外周面の外側に位置した排出口と出力軸となる支軸の軸受けを配置するが、ローターの回転方向に従い、注入口、排出口そして流体遮断器具の順として配置し、全体を構成した事を特徴とする揺動ベーンモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、揺動ベーンモーターに関する。さらに詳しくは、流体受圧面積の大きい揺動ベーン付き回転体をローターとして利用した揺動ベーンモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】  油圧、空圧あるいは水圧を利用したモーターは、ベーンモーター、ギヤモーター、ピストンモーター、揺動ベーンモーター等、多種多様の型式のモーターが使用されている。【０００３】
【特許文献１】  公開特許公報（Ａ）  昭５６−１５９５０６
【特許文献２】  公開特許公報（Ａ）  昭６０−６０２０１
【特許文献３】  公開特許公報（Ａ）  平１  −１７８７０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  流体圧力を利用したベーンモーター、及び揺動ベーンモーターの分野においては、カムリングと呼ばれる円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの中心に対して受圧面体を内蔵したローターの軸心を偏心して配置し、該ローターの外周面とカムリングの内周面との対面間隔の狭い箇所で流体を遮断し一方向の流れを形成する。断面が長円形のカムリングにおいては、該カムリングの中心線とローターとの軸心は一致して配置するが、同じくローターの外周面とカムリング内周面との対面間隔の狭い箇所で流体の遮断をする。前記従来の型式のモーターは、ローター本体の内部から半径方向において、ベーン体、あるいは揺動部が突出し、先端をカムリングの内周面に接触しながら、流体からの作用を受け、トルクを発生し回転移動を行うが、ローターの回転に連れてトルク発生中に、ベーン体、あるいは揺動部の流体受圧面積は変動する構成となっている。出没動作するベーン体、あるいは揺動部の突出寸法はローターの半径内の寸法に限定されている。また、回転始め、あるいは、低速回転時において、ベーン体、及び揺動部の先端をケーシング内周面に確実に接触させる目的でベーン体の底部、あるいは、揺動部を形成するベーン体の背面にバネを配置する構造とするものが多い。【０００５】  本発明は、かかる事情に鑑み、受圧面体として、ローター本体の外周外側で自在に揺動するベーン体を構成し、該揺動ベーン付き回転体をローターとして利用し、内面形状が円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの中心に対して、前記ローターの軸心を一致させて配置し、さらに、流体を遮断し一方向の流れを形成するため、先端をローターの回転方向に向け、該先端をローターの外周面を形成するベーン体に接触させて板状の弾性体をケーシングの内面側から配置する。ベーン体の受圧面積の形成には回転体本体の外周長さを等分した値も利用しているので、等分数を少なくする事でローターの半径内寸法に限定されない流体受圧面積の大きな揺動するベーン体を形成する事ができ、また、注入口から供給された圧力流体は常にベーン体の背面側から作用させる事で、任意の停止状態から安定したベーン体の初期揺動動作が起動し、さらに、トルクの発生中はベーン体による流体受圧面積は変化せず、従って供給する流体の圧力が一定ならば一定のトルクを発生するという揺動ベーンモーターを提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  揺動ベーンモーターのローターとして、両端に支軸を備えた主軸の周囲に、該主軸の軸心から同一半径で且つ、該軸心を中心とする円周を４等分した４箇所に軸の中心を定め、該軸を前記主軸の軸心方向と平行に配置し、主軸の外周面から半径方向に伸びる板状の支持具で連結し一体として形成した回転体本体と、薄肉円筒体を利用し、該薄肉円筒体を中心方向から４等分割して得られる曲面板をベーン体として利用し、該曲面板の片側曲面端に、前記回転体本体側の軸を把持する開口部を設けた円筒形の軸受けを備えた４個の軸受け付き曲面板とから構成し、軸受け付きベーン体としての軸受け付き曲面板は、該軸受けで回転体本体側の軸を離脱する事なく把持しながら該軸を中心として、回転体本体の外周の外側で自在に揺動し、４箇所に配置された軸受け付きベーン体が該回転体本体の外周に閉じる事により、外形形状が円筒体外形面と同様の円曲面を形成する揺動ベーン付き回転体を構成する。【０００７】  前記揺動ベーン付き回転体をローターとして利用し、該ローターを円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの中心線とローターの軸心とを一致させて配置し、さらに、流体遮断器具として、ケーシング内面側から板状の弾性体の先端をローターの回転方向に向け且つ、該先端をローターの外周面を形成する軸受け付きベーン体に接触させて配置し、円曲面を形成したローターを基準として、ケーシングの両側を密閉する片側の蓋に、ベーン体の背面側に位置した注入口とローター支軸の軸受けを、もう一方の蓋側に円曲面を形成したローターの外周面の外側に位置した排出口と出力軸となる支軸の軸受けを配置するが、ローターの回転方向に従い、注入口、排出口そして流体遮断器具の順として配置した揺動ベーンモーターを構成する。【０００８】  揺動ベーン付き回転体について作用を説明すると、軸受け付きベーン体は、該軸受けにより回転体本体側に配置された軸を離脱する事なく把持しながら、該軸を中心として軸受けの開口の範囲内にて、ベーン体が回転体本体の外周の外側で自在に揺動動作を行う事でベーン体の出没動作に対応する動作を行い、ベーン体の働きとして必要な流体受圧面積を形成し、軸受け付きベーン体が回転体本体の外周に閉じる事により没入動作に対応する。４箇所に配置された軸受け付きベーン体が全て回転体本体の外周に閉じる事により、該軸受け付きベーン体で円曲面の外形形状を形成する。【０００９】  揺動ベーンモーターについて作用を説明すると、蓋側に配置された注入口からの圧力流体は任意の停止状態にある軸受け付きベーン体の背面側から作用し、１箇所のベーン体だけを、あるいは同時に２箇所のベーン体を揺動させ、該ベーン体の先端をケーシングの内面側へ接触させる。また、ほぼ同時に、ケーシング内面側から配置された板状の弾性体は、圧力流体からの作用を受けてさらに、該板状の弾性体の先端を、ローター外周面を形成する軸受け付きベーン体に接触、押圧する事で流体を遮断し、この位置から直接排出口へ向かう流体を遮断し、一方向に向かう流体の流れを形成する。流体遮断器具としての板状弾性体の先端を通過する軸受け付きベーン体は、該先端を通過する前に、排出口を通過する事でベーン体の背面側から作用してい���流体圧力が解放され自由な状態となり、容易に回転体本体側へ閉じた状態で通過するのでスムーズに回転移動が進む。排出口の位置を通過した後のベーン体には圧力流体は作用しないが、２箇所の軸受け付きベーン体はいずれか一方のベーン体、あるいは両方のベーン体が同時に、圧力流体からの作用を受けて作動するのでローターの連続した回転、及びトルクの発生が維持される。
【発明の効果】
【００１０】  揺動ベーンモーターのローターとしての揺動ベーン付き回転体について効果を説明すると、揺動ベーン付き回転体においては、軸受け付きベーン体である軸受け付き曲面板は、回転体本体側に配置された軸を、開口部を設けた軸受けで離脱する事なく把持しながら、該軸を中心に回転体本体の外周の外側で自在に揺動動作を行う事で、ベーン体による出没動作に対応しながら流体受圧面積を変化させ、回転体本体の外周に閉じる事で没入動作に対応する。ベーン体の流体受圧面積を決定する２辺の長さの内の１辺の長さは、回転体本体の外周長さを等分した値を利用する事ができ、等分数を少なく、即ち、該一辺の長さの長いベーン体とする事で、回転体本体の半径内寸法に限定される事なく、同一直径の他型式のベーンモーター等のローターと比較し、流体受圧面積の大きいベーン体を備えたローターを得る事ができる。【００１１】  揺動ベーン付き回転体をローターとして利用した揺動ベーンモーターについて効果を説明すると、注入口から供給された圧力流体は、ベーン体の背面側から作用するので、ローターの任意の停止状態から、軸受け付きベーン体は確実に、安定した初期揺動動作を起動し、同時に流体遮断器具も確実に作動し、ケーシング内において一方向のみに向かう流体の流れを形成する。ベーン体による流体受圧面積が従来型式のベーンモーター等と比較し大きく、圧力流体からの作用を受けて回転移動する軸受け付きベーン体は、流体受圧面積が一定なので、発生するトルクも一定となり、低圧流体の利用によっても安定した大きいトルクが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態を揺動ベーン付き回転体９と該揺動ベーン付き回転体９をローターとした揺動ベーンモーターとに分けて、図１から図１２に基づいて説明する。【００１３】  ローターとしての揺動ベーン付き回転体９について、図１、及び図２に基づいて構成を説明する。両端に支軸２，３を備えた主軸１の周囲に、該主軸１の軸心Ｐから同一半径で且つ、該主軸１の軸心Ｐを中心とする円周を４等分した４箇所Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４に軸６の中心を定め、該軸６を主軸１の軸心方向と平行に４箇所に配置するが、軸６は、主軸１の外面から半径方向に伸びる板状支持具４により、該軸６と主軸１とを連結し一体として回転体本体を形成し、該回転体本体と、揺動するベーン体として、薄肉円筒体を中心方向から４等分割して得られた曲面板７の片側曲面端に前記軸６を把持する開口部を設けた円筒形の軸受け５を備えた４個の軸受け付き曲面板とから揺動ベーン付き回転体９を構成する。図１に示すように、軸受け付きベーン体８としての軸受け付き曲面板は、軸６を軸受け５で把持しながら前記回転体本体の外周に閉じる事で、揺動ベーン付き回転体９は、配置した４個の軸受け付きベーン体８により外形形状が円曲面を形成する。【００１４】  図３は、揺動ベーンモーターの出力軸２側からの正面図であり、図４は図３のＡ−Ａ’矢視からの断面図を示し、図５は揺動ベーンモーターの分解斜視図であり、図６には揺動ベーンモーターの構成要素を示す分解斜視図を示す。【００１５】  揺動ベーンモーターについて図４から図８を利用して構成を説明する。図７、及び図８に示すように、円筒体を利用したケーシング２０の内部に、該ケーシング２０の中心に対してローターである揺動ベーン付き回転体９の軸心Ｐを一致して配置し、さらに、板状弾性体としての板バネ２２の先端を、該揺動ベーン付き回転体９の回転方向Ｇに向け、揺動ベーン付き回転体９の外周面を形成する軸受け付きベーン体８に接して、ホルダー２１と共にケーシング２０の内面側に配置する。図８に示すように、一方の蓋１３に加工配置した注入口１４は、閉じた状態のベーン体背面７ａと主軸１の外面との間に、重なりが生じた際、板状支持具４の板幅断面よりも大きい断面を備えた注入口１４として配置する。もう一方の蓋１５にはベーン体表面７ｂとケーシングの内周面２３との間に位置した排出口１６を配置する。流体遮断器具としての板バネ２２と、蓋１３に配置した注入口１４と、蓋１５に配置した排出口１６等との相対的位置関係は図８に示す通りである。圧力流体の流れは、図４に示すように、外部の圧力流体源から接続口１１、空室１２、注入口１４、ケーシング２０内、排出口１６、空室１８そして放出口１９等を順次に通過し外部へ放出される。【００１６】  ローターとしての揺動ベーン付き回転体９の作用を構成に基づいて説明すると、図２に示すように、回転体本体側の４箇所の軸６に配置された揺動するベーン体としての軸受け付きベーン体８は、該軸受け５で軸６を離脱する事なく把持しながら該軸６を中心に、回転体本体の外周の外側で自在に揺動動作を行い、ベーン体である曲面板７の流体受圧面積を変化させる。図１に示すように、軸受け付きベーン体８としての軸受け��き曲面板が、全て回転体本体の外周に閉じる事で、４箇所に配置された軸受け付きベーン体８により、外形形状が円筒体外形面と同様の円曲面を形成する。軸６を把持する軸受け５の開口幅寸法Ｒを軸６の直径寸法Ｓよりも小さく保つ事で軸６から軸受け５の離脱を防止する。【００１７】  揺動ベーンモーターの作用を構成に基づいて説明する。図４は、出力軸２側からの揺動ベーンモーターの正面図を示す図３のＡ−Ａ’矢視からの断面図であるが、流体は外部圧力流体源との接続口１１から流入し、空室１２を経由して注入口１４を通過し、ケーシング２０内の揺動ベーン付き回転体９に作用し回転させて排出口１６に到り、該排出口１６から空室１８を経由して放出口１９より外部へ放出される。図９、図１０及び図１１には、圧力流体からの作用に応じたローターとしての揺動ベーン付き回転体９の動作を順次に示すが、図９に示すように、注入口１４からの圧力流体の流入より、２箇所の軸受け付きベーン体８Ｙ、及び８Ｚが該圧力流体の作用を受け揺動動作を生じる。軸受け付きベーン体８Ｘは排出口１６を通過し終えているのでベーン体背面７ａ側の流体圧力は既に解放されている。注入口１４からの圧力流体は、板バネ２２にも作用し，該板バネ２２の先端を軸受け付きベーン体８Ｗのベーン体表面７ｂに押しつけ，流体を遮断すると共に流体の一方向への流れを形成する。図１０に示すように、前方の軸受け付きベーン体８Ｙへの圧力流体の供給は停止されても後続の軸受け付きベーン体８Ｚは圧力流体の作用を受け続けている。板バネによる流体遮断も継続している。図１１に示すように、軸受け付きベーン体８Ｚへの圧力流体による作用は継続しており、板バネ２２による流体遮断は、軸受け付きベーン体８Ｘのベーン体表面７ｂとの接触押圧によって継続されている。板バネ２２の先端を通過する各軸受け付きベーン体８は、該板バネ２２の先端を通過する以前に、ベーン体背面７ａ側の流体圧力が解放され自由な状態になっているので、容易に閉じた状態で板バネ２２の先端を通過する。以上の図９から図１１に示す圧力流体からの作用による揺動ベーン付き回転体９の各動作を経てローターの連続回転が行われる。【００１８】  明細書記載の上で使用した用語の意味を説明する。
回転体本体の外周とは、主軸の軸心を中心に、主軸の軸心から半径方向へ最も離れた板状の支持具で固定された軸の端までの寸法を半径とする円の円周として示される。【００１９】  本発明においてローターとして利用した揺動ベーン付き回転体は、本願出願人が先に出願した特願２００７−７７８０２に開示した揺動ベーン付き回転体と同一である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】揺動ベーン付き回転体のベーン体は流体受圧面積が大きく、低圧流体からも大きなトルクを得られる事から、一般家庭に供給されている上下水道水を利用して揺動ベーンモーターを水車として運転し小規模の発電に利用できる。さらに、水道水圧を利用しながらの回転を伴う水洗器具に利用もできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】４箇所に配置した軸受け付きベーン体８が全て閉じて、外形形状が円曲面を形成した揺動ベーン付き回転体９の斜視図である。
【図２】図１に示す揺動ベーン付き回転体９の軸受け付きベーン体８が揺動動作をした状態の揺動ベーン付き回転体９の斜視図である。
【図３】揺動ベーンモーターの出力軸２側からの正面図である。
【図４】図３における揺動ベーンモーターのＡ−Ａ’矢視からの断面図である。
【図５】揺動ベーンモーターの分解斜視図である。
【図６】揺動ベーンモーターの構成要素を示す分解斜視図である。
【図７】ケーシング２０内部におけるローター９、及び流体遮断器具の設定配置を示す、蓋１３、及び１５を含めた揺動ベーンモーターの分解斜視図である。
【図８】蓋１３側の注入口１４、及び蓋１５側の排出口１６の位置を加えた揺動ベーンモーターの内部を示す出力軸２側からの正面図である。
【図９】注入口１４、及び排出口１６の位置を加えた揺動ベーンモーターの出力軸２側からの正面図を利用したローター９の動作説明図である。
【図１０】注入口１４、及び排出口１６の位置を加えた揺動ベーンモーターの出力軸２側からの正面図を利用したローター９の動作説明図である。
【図１１】注入口１４、及び排出口１６の位置を加えた揺動ベーンモーターの出力軸２側からの正面図を利用したローター９の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２２】  １    主軸
２    支軸（出力軸）
２Ａ  軸受け
２Ｂ  軸受け
３    支軸
３Ａ  軸受け
４    板状支持具
５    軸受け
６    軸
７    曲面板（ベーン体）
７ａ  ベーン体背面
７ｂ  ベーン体表面
８    軸受け付きベーン体
８Ｘ  軸受け付きベーン体
８Ｙ  軸受け付きベーン体
８Ｚ  軸受け付きベーン体
８Ｗ  軸受け付きベーン体
９    揺動ベーン付き回転体（ローター）
１０    サイドケース
１１    接続口
１２    空室
１３    蓋
１４    注入口
１５    蓋
１６    排出口
１７    サイドケース
１８    空室
１９    放出口
２０    ケーシング
２１    ホルダー
２２    板バネ
２３    ケーシングの内周面
Ｃ１    軸心
Ｃ２    軸心
Ｃ３    軸心
Ｃ４    軸心
Ｐ    揺動ベーン付き回転体（ローター）９の軸心、及びケーシング２０の中心
Ｒ    軸受け５の開口部の幅寸法
Ｓ    軸６の直径寸法
Ｇ    回転方向
【図１】
2009062968.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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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