JPH03140659A

JPH03140659A - 回転動―往復動変換装置

Info

Publication number: JPH03140659A
Application number: JP27826489A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Usui; 碓井　康之
Original assignee: BARUKAABEROOZU KOGYO KK; Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: BARUKAABEROOZU KOGYO KK; Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-06-14

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】発明の技術分野本発明は、回転運動を往復運動に変換する装置に関し、
ポンプあるいはコンプレッサ等の駆動部分に適用して好
ましい回転動一往復動変換装置に関する。

発明の技術的背景ベローズを用いたベローズポンプは、例えば特開昭４７
−４０．２０８号公報などで既に公知である。

このベローズポンプにおける駆動部分を次に示す。第４
，５図に示すように、モータ５０の出力軸５１には止め
ネジ５２によりブラケット５３が取り付けられ、当該ブ
ラケット５３の先端には、前記モータ５０の出力軸５１
に対して偏心した位置に凸部５４が形成されている。そ
して、この凸部５４にはベアリング５５を介してロッド
５６の基部が嵌合され、これにより、第３図に示す如く
、当該ロッド５６の基部はモータ５０の出力軸５１に対
して偏心回転運動を行なうようになっている。

ロッド５６の先端には、ベローズ受け７２およびスペー
サ５７がボルト５８によって固定されており、環状ダイ
ヤフラムからなる密封ベローズ５９の下端部がベローズ
受け７２の外周に接合されている。一方、ベローズ５９
の上端部は、当該ベローズ５９の内部（圧縮室）と連通
ずる位置に吸入開口６０と吐出開口６１゛とが開設され
たバルブ受け６２に接合されている。バルブ受け６２は
、前記ロッド５６、スペーサ５７及びべＯ−ズ５９を収
容する揺動室７０が形成されたケーシング６３に取り付
けられている。前記スペーサ５７は、環状ベローズ５９
の圧縮室内に突出するように形成され、ロッド５６が偏
心往復運動の上死点にある場合に、バルブ受け６２にほ
ぼ接触するようになっており、これによってベローズ５
９の圧縮室内に導入された流体を効率良く吐出すること
ができるようになっている。

前記バルブ受け６２の中央部には、凹部６４が形成され
ており、ここに金属板６５を挟持した２枚のガスケット
６６．６６からなるバルブ６７を収容し、バルブ押え６
８にて固定している。このバルブ６７の金属板６５及び
２枚のガスケット６６．６６には、吸入開口６０と吐出
開口６１とにそれぞれ連通ずる通孔が開設され、さらに
金属板６５に開設された２つの通孔にはそれぞれ逆止弁
（不図示）が取り付けられている。これにより、吸入開
口６０から導入された流体の当該吸入開口からの逆流、
及び、吐出開口６１から排出された流体の当該吐出開口
からの逆流とを防止している。

さらに、前記バルブ押え６８にも、吸入開口６０と吐出
開口６１のそれぞれに連通ずる通孔が形成されている。

このように構成することによって、モータを駆動させる
と、ロッドの基部が偏心運動を行ない、これによりロッ
ド先端に取り付けられたスペーサが揺動往復運動を行な
う。そして、スペーサが上死点から下死点に移動する際
に吸入口から流体をベローズ内部に吸入し、次いでスペ
ーサが下死点から上死点に移動する際に、この吸入した
流体を吐出口から吐出し、これを繰り返すことによって
吸入口に接続された空間の空気圧を低下させることがで
きる。

しかしながら、上述したベローズを用いた真空ポンプに
あっては、ロッドの揺動往復運動によりスペーサが揺動
しながら往復運動を行なうことから、スペーサの突出部
の外縁とベローズ内縁との隙間をある程度確保する必要
があり、この部分がデッドスペースとなり、これにより
、圧縮比率あるいは到達真空度を向上させることが困難
であるという欠点があった。また、スペーサの突出部の
外縁とベローズ内縁との間に隙間を設けると、この部分
に流体が溜ってしまい、流体が汚染されるという危惧も
ある。

さらに、モータの出力軸とロッドの基部とを偏心させて
いるため、ウェイトバランスがとりにくく（トルクバラ
ンスが悪い）、出力軸に加わる負荷が一定せず、モータ
あるいは軸受の寿命が低下する虞れもあった。

さらに、１つのモータにて多数のロッドを駆動させる、
いわゆる多気筒型真空ポンプ等への応用は、構造上困難
であった。

発明の目的本発明は、このような不都合を解消するためになされた
ものであり、回転運動を略直線の往復運動に変換するこ
とにより、たとえば変換装置により駆動されるポンプの
圧縮比率・排気比率等を向上させると共に、駆動部に対
するトルク変動が少なく、耐久性の向上と駆動エネルギ
ーの低減、及び多気筒配列が可能な構造を備えた回転動
一往復動変換装置を提供することを目的とする。

発明の概要かかる目的を達成するために本発明は、偏心カムが固定
された回転自在のシャフトと、前記偏心カムの外周に摺
接する摺動部を有すると共に、前記シャフトの回転軸芯
を含む同一平面内において揺動自在に軸支されたリンク
と、当該リンクに軸支され、前記シャフトの軸芯方向に
往復動する往復ロッドとを有することを特徴さしている
。

このように構成した本発明にあっては、駆動部を回転さ
せることによりシャフトを回転させると、偏心カムが偏
心回転し、この偏心カムの外周がリンクの摺動部にそれ
ぞれ摺動して当該リンクをシャフトの軸芯を含む平面内
において揺動させる。

この揺動によりリンクに軸支された出力ロットがシャフ
トの軸芯方向に往復運動を行なうこととなる。

したがって、出力ロットの枢軸は円弧上を往復運動する
といえども略直線の往復運動を行なうこととなり、出力
ロットの先端に、たとえばベローズまたはピストンを有
する圧縮機・排気機・ポンプ等に適用すれば圧縮比率・
排気比率・圧送効率等を向上させることができる。また
、出力ロットを直線の往復運動に近似させる構成により
、出力ロット先端に形成された圧縮室内における流体の
残留を防止することができる。

さらに、このように構成した本発明にあっては、シャフ
トを介して伝達される駆動部への負荷が均一（トルク変
動が小さくなる）となり、これにより駆動部及び各構成
部品の寿命の向上と駆動エネルギーの低減を図ることが
できる。

また、シャフトに偏心カムを取り付け、この偏心カムに
摺動部が当接するようにリンクを設けているため、当該
シャフトの周りに複数のリンクを配設することが可能と
なり、多気筒配列が可能な圧縮機・排気機・ポンプ等と
なって小型でしかも高性能の圧縮機・排気機・ポンプ等
を提供することができる。

発明の詳細な説明以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す一部破断側面図、第
２図は、同実施例を示す一部破断平面図である。

本実施例は、本発明の回転動一往復動変換装置を真空用
ベローズポンプに適用したものである。

まず、第１図に示すように、モータ７をベース８に取り
付け、モータ７の駆動軸１に第１プーリ９を固定してい
る。このモータ７に近接したベース８上に、支柱１０（
本実施例にあっては３つの支柱）によってヘッドフラン
ジ１１を支持固定しており、第２図に示す如く、当該ヘ
ッドフランジ１１の中央部には、吸入口１２と吐出口１
３とを開設する一方、これら吸入口１２及び吐出口１３
にそれぞれ連通した吸入通路１４及び吐出通路１５を形
成している。この吸入通路１４及び吐出通路１５は、そ
れぞれ後述する３つの圧縮室１６に連通させている。

ヘッドフランジ１１の中央部とベース８との間には、軸
受１７，１７を介してシャフト３を回動自在に支持して
おり、その下端に第２プーリ１８を取り付けて、前記モ
ータ７の駆動軸１に固定した第１プーリ９とベルト１９
により連結している。

したがって、モータ７の駆動軸１の回転動は当該シャフ
ト３に回転運動として伝達される。

このシャフト３には、２つの偏心カム２ａ。

２ｂを離間して固定している。「２０」は、偏心カム２
ｂの固定用ナツト、「２１」は、偏心カム２ａの固定用
スリーブ、また「２２」はこのスリーブ２１を固定する
ナツトである。偏心カム２ａ、２ｂは、多数のリンク５
をシャフト３回りに配設する都合上、円形状とすること
が好ましいが、特にこれに限定されない。また、２つの
偏心カム２ａ、２ｂは、後述するリンク５が揺動し得る
ように所定の回転角度だけ位相がずれるような状態でシ
ャフト３に偏心して取り付けている。なお、偏心カム２
ａ、２ｂの外周側面に先端鋭利となるようにテーパ面ま
たは凸状曲面を形成すれば、リンク５の摺動部４，４と
の摺動がより円滑に行われ、伝達効率が向上することと
なる。また、第３図に示すように、摺動部４の外周を凸
状曲面形状にして、偏心カム２ａ、２ｂの外周面を平面
状に形成するようにしても良い。この場合には、特に伝
達効率が向上する。

リンク５は、ベース８上に取り付けられた一対の支持ア
ーム２３によって、シャフト３の軸芯を包含する平面内
を揺動自在となるように支持している。すなわち、第２
図に示すように、ピン２４の両端を２つのベアリング２
５．２５を介して支持アーム２３にて支持し、このピン
２４にリンク５の通孔５ａを挿通し、スペーサ２６．２
６によって横ずれを防止している。このリンク５の両端
には、前述した偏心カム２ａ、２ｂにそれぞれ当接する
ベアリングなどの摺動部４，４を取り付けている。また
、第２図に示すように、リンク５の中央部から突出形成
した側突片２７の先端には、出力ロット６の基部を挟持
するように、出力ロット６の基部がピン２８により軸支
しである。このピン２８と出力ロット６の基部との間に
は軸受２９を介装し、これにより、小さい円弧状の往復
運動を許容し得るようにしている。なお、摺動部４．４
は、ボールベアリング等のベアリングであっても良いが
、単に摺動特性に摺れたリングであっても良い。

出力ロット６の先端には、ベローズ受け７２およびスペ
ーサ３０をボルト（不図示）により固定しており、環状
ダイヤフラムからなる密封ベローズ３１の下端部をベロ
ーズ受け７２に接合している。一方、ベローズ３１の上
端部は、バルブ受け３２に接合しており、このバルブ受
け３２には、当該ベローズ３１の内部、すなわち圧縮室
１６と連通ずる位置に吸入通路１４と吐出通路１５とに
それぞれ連通する開口部を開設している。前記スペーサ
３０は、環状ベローズ３１の圧縮室１６内に突出するよ
うに形成し、出力ロット６が往復運動の上死点にある場
合に、バルブ受け３２にほぼ接触するようになっており
、これによってベローズ３１の圧縮室１６内に導入され
た流体を効率良く吐出することができるようになってい
る。

前記バルブ受け３２の中央部には、凹部３３が形成され
ており、ここに金属板３４を挟持した２枚のガスケット
３５．３５からなるバルブ３６を収容し、ヘッドフラン
ジ１１にて固定している。

このバルブ３６の金属板３４及び２枚のガスケラ１−３
５．３５には、吸入口１２と吐出口１３とにそれぞれ連
通ずる通孔を開設しており、さらに金属板３４に開設し
た２つの通孔にはそれぞれ逆止弁（不図示）を取り付け
ている。これにより、吸入口１２から導入された流体の
当該吸入口からの逆流、及び、吐出口１３から排出され
た流体の当該吐出口からの逆流とを防止している。

次に作用を説明する。

このように構成した本実施例に係る真空ポンプにあって
は、モータ７を回転させることによりシャフト３を回転
させると、偏心カム２ａ、２ｂが互いに回転位相がずれ
た状態で偏心回転し、この偏心カム２ａ＋　　２ｂがリ
ンク５の摺動部４，４にそれぞれ作用して当該リンク５
を平面内において揺動させる。この揺動によりリンク５
に軸支された出力ロット６が往復運動を行なうこととな
る。

このとき、出力ロット６の枢軸２８は、円弧上を往復運
動することになるが、この円弧上の往復運動は実質的に
は略直線運動となり、したがって、スペーサ３０を有す
る出力ロット６は第１図中において、略垂直に往復動す
ることとなる。

これにより、スペーサ３０の外縁とベローズ３１の内縁
との隙間を狭少にすることが可能となって、圧縮比率を
向上させることができる。設計値によれば、従来の隙間
が０゜５ＩＩＩＩ１１であったのを、０．２−程度にま
で小さくできる。

また、このようにスペーサ３０の外縁とベローズ３１の
内縁との隙間を狭少にすれば、この部分に流体が残留す
ることがなく、したがって流体の汚染をも防止すること
ができる。

さらに、このように構成した本実施例に係る真空用ベロ
ーズポンプにあっては、シャフト３を介して伝達される
駆動軸１への負荷が均一となり（トルク変動がなくなり
）、これにより駆動部及び各構成部品の寿命の向上と駆
動エネルギーの低減を図ることができる。

また、本実施例に係る真空ポンプの如く、１つのシャフ
トの周りに、３つのリンクを設け、当該リンクの摺動部
が全てシャフトの偏心カムに当接することができ、小型
でしかも高性能の多気筒型圧縮機を提供することができ
る。たとえば、各圧縮室１６の吸入口１２と吐出口１３
とを並列に連結すれば、高容量の圧縮機またはポンプが
実現では、直列につなげば、高圧縮率あるいは高排気率
のものが得られる。

本発明は実施例に限定されることなく、種々に改変する
ことができる。

例えば、上記実施例においては、本発明の回転動一往復
動変換装置を真空用ベローズポンプに適用した具体例に
て説明したが、本発明は、往復動ピストン式のポンプ、
圧縮機等にも用いることができる。また、逆に、往復動
を回転動に変換する、たとえばエンジン等への応用も期
待できる。

なお、上記実施例では、偏心カムをシャフト３の軸方向
に回転位相をずらして２個取付けたが、３個以上取付け
るようにしても良い。その場合には、リンク５における
摺動部４もそれに合わせて設ける必要がある。また、偏
心カムはシャフト３に１個だけ設けるようにしても良い
。ただしその場合には、１個の偏心カムにリンク５の摺
動部４が常時摺動するようにするための手段（たとえば
スプリング）が必要である。

発明の詳細な説明してきたように、本発明の回転動一往復動変換装
置は、駆動軸に連結されると共に偏心カムが回転方向に
位相をずらして取り付けられたシャフトと、前記偏心カ
ムにそれぞれ当接する摺動部を有すると共に平面内にお
いて揺動自在に軸支されたリンクと、当該リンクに軸支
された出力ロットとを有するため、出力ロットの枢軸は
円弧上を往復運動するといえども略直線運動を行なうこ
ととなり、出力ロットの先端にたとえばベローズまたは
ピストンを有する圧縮機・排気機・ポンプ等に適用すれ
ば、圧縮比率・排気比率・圧送効率等を向上させること
ができる。また、出力口・ソドを直線運動に近似させる
構成により、出力ロット先端に形成された圧縮室内にお
ける流体の残留を防止することができる。

さらに、このように構成した本発明にあっては、シャフ
トを介して伝達される駆動部への負荷が均一となり、こ
れにより駆動部及び各構成部品の寿命の向上と駆動エネ
ルギーの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部破断側面図、第２
図は同実施例を示す一部破断圧面図、第３図は他の実施
例を示す要部断面図、第４．５図は従来の真空ポンプを
示す一部破断圧面図、及び一部破断側面図である。１・・・駆動軸３・・・シャフト５・・・リンク２ａ、２ｂ・・・偏心カム４・・・摺動部６・・・出力ロット第　　３　　図

Claims

【特許請求の範囲】

　偏心カムが固定された回転自在のシャフトと、前記偏
心カムの外周に摺接する摺動部を有すると共に、前記シ
ャフトの回転軸芯を含む同一平面内において揺動自在に
軸支されたリンクと、当該リンクに軸支され、前記シャ
フトの軸芯方向に往復動する往復ロッドとを有すること
を特徴とする回転動−往復動変換装置。