CN111051696B - 旋转式缸体装置 - Google Patents

旋转式缸体装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111051696B
CN111051696B CN201880056737.1A CN201880056737A CN111051696B CN 111051696 B CN111051696 B CN 111051696B CN 201880056737 A CN201880056737 A CN 201880056737A CN 111051696 B CN111051696 B CN 111051696B
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
main body
guide
input
assembled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880056737.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111051696A (zh
Inventor
小松文人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AIR SURF Inc
Original Assignee
Airwave Corp
KR&d Ltd Society
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airwave Corp, KR&d Ltd Society filed Critical Airwave Corp
Publication of CN111051696A publication Critical patent/CN111051696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111051696B publication Critical patent/CN111051696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
    • F03C1/053—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement the pistons co-operating with an actuated element at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/02—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders arranged oppositely relative to main shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
    • F03C1/0403—Details, component parts specially adapted of such engines
    • F03C1/0428—Supporting and guiding means for the pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0408—Pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0439—Supporting or guiding means for the pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/04—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B27/0404—Details, component parts specially adapted for such pumps
    • F04B27/0442—Supporting and guiding means for the pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/04—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B27/053—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with an actuating element at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0413—Cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/053—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/045—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种旋转式缸体装置：在长度方向上缩短活塞单元的活塞主体从而减小设置面积，引导轴承也是所需最小限度的配置，省略零部件件数而促进小型化，并且提高了耐久性。作为解决方案，与输入输出轴(第一输入输出轴(4a)、第二输入输出轴(4b))平行地配置的多个引导轴(24)组装于外壳主体(3)，该外壳主体(3)用于保持供第一活塞组(14)和第二活塞组(15)往复运动的缸体(5)，在各引导轴(24)在轴向上分开且同轴地组装有第一引导轴承(25)和第二引导轴承(26)，第一引导轴承分别抵接于第一活塞主体(14a)的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压，第二引导轴承分别抵接于第二活塞主体(15a)的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压。

Description

旋转式缸体装置
技术领域
本公开涉及能够将输入输出轴的旋转运动和缸体内的活塞的直线往复运动相互转换的旋转式缸体装置，更具体地讲，本公开涉及能够应用于压缩机、真空泵、流体旋转机、内燃机等各种各样的驱动装置的旋转式缸体装置。
背景技术
已知有这样的流体机械：在相对于曲轴沿半径方向设置的缸体内配置活塞，利用通过将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动而产生的泵作用，吸入压送流体(参照专利文献1：日本特开昭56－141079号公报)。
为了不仅消除由该流体机械所使用的活塞头部与滑动面的滑动阻力而引起的设于活塞头部的密封杯破损、或者缸体的滑动面不均匀磨损的不良情况，而且消除由摩擦损失引起的驱动源的能量损失增大而使消耗电力增多的不良情况，提出了这样的旋转式缸体装置：通过将活塞组以能够相对旋转的方式组装于以曲轴为中心相对旋转的偏心凸轮，从而减轻活塞头部自缸体滑动面受到的反作用力的大小，摩擦损失较少，实现了节能化(参照专利文献2：日本特开2011－190780号公报)。
上述的专利文献2的旋转式缸体装置例如作为居家氧疗法所使用的医疗用的氧浓缩装置的流体泵而实用化。该氧浓缩装置通过将空气作为原料地将其中所含有的氧气量浓缩至90％以上，并从鼻插管向患者供给浓缩氧气，从而用于慢性支气管炎等呼吸器官疾病的患者的治疗。旋转式缸体装置反复这样的动作：通过将驱动轴的旋转动作转换为缸体内的活塞的往复动作，从而生成压缩空气并将其送出，来吸引负压空气。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭56－141079号公报
专利文献2：日本特开2011－190780号公报
发明内容
发明要解决的问题
上述的专利文献2的旋转式缸体装置通过利用设于活塞主体的移动方向两侧的引导轴承或者设于沿活塞主体的长度方向设置的引导孔内的引导轴承，引导与偏心凸轮正交地组装的活塞组的直线往复运动，从而减轻活塞头部与缸体的滑动阻力。
但是，虽然在固定于自家住宅、医院等的装置中上述结构足够，但作为为了提高使用者的QOL(Qualityoflife：生活质量)而具有便携性的氧浓缩装置，在活塞主体的移动方向两侧合计8处部位设置引导轴承的结构(参照专利文献2：图4)的引导轴承的根数较多，将引导轴承设于沿活塞主体的长度方向设置的引导孔内的结构(参照专利文献2：图10)的活塞主体直径大型化，因此，设置面积均增加，存在不能满足小型化的需求这样的实际情况。特别是为了谋求小型化并维持以往的泵性能，需要使作为驱动源的小型马达以更高速旋转，而使小径的活塞组直线往复运动，但无法节省空间地组装引导轴承。
此外，由于各引导轴承以悬臂状支承于外壳主体，因此也有可能由活塞主体的往复运动引起引导轴的耐久性下降。
用于解决问题的方案
应用于以下说明的几个实施方式的公开是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种这样的旋转式缸体装置：在长度方向上缩短活塞单元的活塞主体而减小设置面积，引导轴承也是所需最小限度的配置，省略零部件件数而促进小型化，并且提高了耐久性。
与以下说明的几个实施方式相关的公开至少具备以下的结构。
一种旋转式缸体装置，其依据内摆线的原理，将以能够旋转的方式轴支承于外壳主体的输入输出轴的旋转转换为相对于偏心凸轮正交配置的多个活塞组的往复运动，其特征在于，与所述输入输出轴平行地配置的多个引导轴保持于用于收纳活塞单元的所述外壳主体，该活塞单元具有在轴向上定位地组装于所述偏心凸轮的第一活塞组和第二活塞组，在各引导轴在轴向上分开且同轴地组装有第一引导轴承和第二引导轴承，所述第一引导轴承分别抵接于第一活塞主体的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压，所述第二引导轴承分别抵接于第二活塞主体的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压。
这样，与输入输出轴平行地配置的多个引导轴以第一引导轴承和第二引导轴承在轴向上分开且同轴配置的方式组装于外壳主体，其中第一引导轴承分别抵接于第一活塞主体的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压，第二引导轴承分别抵接于第二活塞主体的两侧面而仅受到由往复运动产生的侧压，因此能够大幅缩小用于收纳活塞单元的外壳主体的设置面积。
因而，能够在长度方向上缩短组装于活塞单元的各活塞主体，因此谋求小型化，由于多个引导轴承也是在第一活塞主体和第二活塞主体的交叉位置配置四处就足够，因此能够省略零部件件数而促进小型化。
期望的是，在所述各引导轴分别向径向外侧突出设置有突起部，包含该突起部的轴部嵌入到设于所述外壳主体的轴孔中，从而防止转动。
由此，由于包含突起部的轴部嵌入到外壳主体的轴孔中，从而防止转动，因此防止引导轴与外壳主体的磨损，引导轴不会振动，从而能够提高耐久性。
优选的是，所述各引导轴的两轴端部在所述外壳主体内保持于所述第一活塞主体和所述第二活塞主体交叉的角部，所述各引导轴分别组装于这样的位置：所述第一引导轴承抵接于所述第一活塞主体的两侧部，且所述第二引导轴承抵接于所述第二活塞主体的两侧部。
由此，在第一活塞主体和第二活塞主体交叉的角部配置所需最小限度的引导轴和引导轴承就足够，因此能够有助于小型化。此外，由于引导轴的两轴端部保持于外壳主体，因此抑制引导轴的振动，因此还能够以低振动、低噪声提高耐久性。
发明的效果
采用上述的旋转式缸体装置，能够在长度方向上缩短组装于活塞单元的各活塞主体，而减小设置面积，引导轴承也是所需最小限度的配置，能够省略零部件件数而促进小型化，并且提高耐久性。此外，能够提供一种即使进行高速旋转驱动摩擦损失也较少且实现了节能化的小型的旋转式缸体装置。
附图说明
图1是旋转式缸体装置的立体图。
图2是旋转式缸体装置的轴向剖视说明图。
图3A和图3B是图1的旋转式缸体装置的省略了第一外壳体的俯视图和省略了第二外壳体的俯视图。
图4是图1的旋转式缸体装置的第一外壳体、活塞单元和第二外壳体的分解立体图。
图5是图4的旋转式缸体装置的省略了第一外壳体和第二外壳体的立体图。
图6是图4的旋转式缸体装置的省略了第一外壳体且自第二外壳体拆卸了缸体的立体图。
图7是图6的省略了第二外壳体的活塞单元的立体图。
图8是自图7的活塞单元拆卸了密封杯和密封杯按压构件的立体图。
图9是表示第二活塞主体和第二轴承的配置结构的局部省略立体图。
图10是表示第一活塞主体和第一轴承的配置结构的局部省略立体图。
图11是旋转式缸体装置的局部分解立体图。
图12A～图12D是表示第一曲轴的以输入输出轴为中心的旋转轨道、第二曲轴的以第一曲轴为中心的旋转轨道与活塞组的直线往复运动的关系的示意图。
图13A和图13B是将本实施方式的设置面积的大小与以往的外壳主体的设置面积对比的示意说明图。
图14是表示旋转缸体装置的转速与输出的关系的曲线图。
具体实施方式
以下根据附图详细地说明用于实施发明的一个实施方式。首先，参照图1～图13B，作为一个例子，以流体泵所使用的旋转式缸体装置为中心进行说明。旋转式缸体装置设想将活塞相对于缸体的直线往复运动和输入输出轴的旋转运动相互转换而进行输入输出的装置。
在图1中，输入输出轴分别以能够旋转的方式轴支承于由第一外壳体1和第二外壳体2构成的外壳主体3。输入输出轴被分割为第一输入输出轴4a和第二输入输出轴4b地设置(参照图4)。第一外壳体1和第二外壳体2如后所述通过使固定螺钉3a(参照图11)螺纹嵌合于螺纹孔而组装为一体。第二输入输出轴4b在端面设有凹部4c(参照图4)，该第二输入输出轴4b与未图示的马达轴连结而能够直接驱动。第一输入输出轴4a的轴端以自设于第二外壳体2的端面的贯通孔露出的方式被支承，第二输入输出轴4b的轴端以自设于第一外壳体1的端面的贯通孔露出的方式被支承。
圆筒状的缸体5与外壳主体3的4个侧面相对配置。在本实施方式中，该缸体5被第一外壳体1和第二外壳体2夹入而保持于外壳主体3的各侧面。此外，缸体5的设于外壳主体3的4个侧面的开口分别被缸盖部6和缸盖罩7封闭。各缸盖部6与缸盖罩7一起由固定螺钉7a螺纹固定于外壳主体3(第一外壳体1和第二外壳体2)的侧面(参照图4)。
如图2所示，第一端面盖1a利用固定螺钉1b隔着密封件8螺纹固定于第一外壳体1的端面(图1上表面)。此外，第二端面盖2a利用固定螺钉2b隔着密封件8螺纹固定于第二外壳体2的端面(图1下表面)。安装板9利用固定螺钉10(参照图11)螺纹固定于第一外壳体1的端面上。
如图2所示，第一输入输出轴4a借助第一轴承2c以能够旋转的方式轴支承于第二外壳体2。第二输入输出轴4b借助第一轴承1c以能够旋转的方式轴支承于第一外壳体1。第一输入输出轴4a与第一平衡配重11a组装为一体。此外，第二输入输出轴4b与第二平衡配重11b组装为一体。第一平衡配重11a和第二平衡配重11b是为了获得包含后述的第一曲轴12和活塞单元P在内的以输入输出轴(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)为中心的旋转零部件之间的质量平衡(静平衡)而设置的。
在图2中，第一曲轴12相对于输入输出轴的轴心偏心地设置。具体地讲，第一曲轴12的一端(图2下端)以嵌入到第一平衡配重11a并插入有销12a的状态，利用固定螺钉12b一体地螺纹固定。同样，第一曲轴12的另一端(图2上端)以嵌入到第二平衡配重11b并插入有销12c的状态利用固定螺钉12d一体地螺纹固定。
如图2所示，组装能够以第一曲轴12为中心相对旋转的筒状的偏心凸轮13，并以能够相对于该偏心凸轮13相对旋转的方式组装第一活塞组14和第二活塞组15(以下将它们称为“活塞单元P”)。另外，活塞组是指密封杯和密封杯按压构件、活塞环等密封件一体地组装于活塞单体的活塞头部而成的活塞组。以下具体地进行说明。
此外，偏心凸轮13形成为在中心形成有筒孔13a的中空筒状，具有相对于第一曲轴12的轴心偏心的第二曲轴16a、16b(参照图12A～图12D)。在本实施方式中，由于第一活塞组14和第二活塞组15互相交叉配置，因此第二曲轴16a、16b分别存在于以第一曲轴12为中心相位错开180度的位置。偏心凸轮13使用例如不锈钢类的金属材料，利用MIM(金属注塑模制)一体成形。
在上述的活塞单元P中，将输入输出轴和第一曲轴12的轴心之间连结的部位(第一平衡配重11a、第二平衡配重11b)成为第一曲柄臂。此外，将第一曲轴12和第二曲轴16a、16b的轴心之间连结的部位成为第二曲柄臂(参照图12A～图12D)。
在图2中，在偏心凸轮13中，在轴心方向两侧分别连续地形成有相对于筒孔13a偏心的筒体13b，该筒孔13a供成为旋转中心的第一曲轴12贯穿。筒体13b的轴心与第二曲轴16a、16b(参照图12A～图12D)一致。轴承支架17a、17b从两侧压入到筒孔13a中，或者粘接于筒孔壁而从两侧组装于筒孔13a。轴承支架17a、17b抵靠于偏心凸轮13的轴向端面地组装。在一对轴承支架17a、17b中，在轴承支架17a形成有能够保持至少比筒孔13a大径的第二轴承18a的轴承保持部17c，在轴承支架17b形成有能够保持至少比筒孔13a大径的第二轴承18b的轴承保持部17d。由此，能够组装承载较大的轴承，因此能够提高第二轴承18a、18b的耐久性。
组装于轴承支架17a的轴承保持部17c的第二轴承18a和组装于轴承支架17b的轴承保持部17d的第二轴承18b将偏心凸轮13以能够相对于第一曲轴12相对地旋转的方式支承。第一曲轴12成为偏心凸轮13的相对旋转的中心。
此外，在相对于筒孔13a的轴心偏心地形成在长度方向两侧的一对筒体13b的外周分别组装有第三轴承19a、19b。第一活塞组14和第二活塞组15在保持为互相交叉的状态下，以第一活塞组14能够借助第三轴承19a相对于偏心凸轮13相对地旋转且第二活塞组15能够借助第三轴承19b相对于偏心凸轮13相对地旋转的方式组装。
在此，参照图12A～图12D说明以输入输出轴(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)为中心的第一曲轴12、第二曲轴16a、16b的旋转运动和多个活塞组的直线往复运动(内摆线运动)的原理的概要。图12A～图12D示意性地表示第一曲轴12随着输入输出轴的旋转而绕中心O(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)向逆时针方向每旋转了90°的状态。当通过输入输出轴的旋转使第一曲轴12绕中心O(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)旋转时，第二曲轴16a在虚拟圆20的滚动圆21的直径R1上往复运动，第二曲轴16b在滚动圆21的直径R2上往复运动。
即，随着第一曲轴12和偏心凸轮13(参照图2)沿着以第一输入输出轴4a和第二输入输出轴4b的轴心(中心O)为中心的半径r的逆时针方向的旋转轨道22的旋转运动，与在轴心具有第二曲轴16a、16b的偏心凸轮13连接的活塞组中的第一活塞组14在借助第三轴承19a(参照图2)相对地旋转的同时，在半径2r的滚动圆21(以轴心O为中心的同心圆)的直径R1上反复进行往复运动，其中的第二活塞组15在借助第三轴承19b(参照图2)相对地旋转的同时，在半径2r的滚动圆21的直径R2上反复进行往复运动。在实际的装置中，偏心凸轮13借助第二轴承18a、18b以第一曲轴12为中心相对旋转，第一活塞组14和第二活塞组15在借助第三轴承19a、19b相对旋转的同时，在正交配置的缸体5内往复运动。
根据以上的结构，通过将连结输入输出轴的轴心(中心O)和第一曲轴12的第一曲柄臂的旋转半径设定为r，将连结第一曲轴12和第二曲轴16a、16b的第二曲柄臂的长度设定为筒体13b的旋转半径r，从而能够以第一曲轴12为中心将偏心凸轮13及第一活塞组14和第二活塞组15(活塞单元P)在轴向和径向上紧凑地组装(参照图7)。
此外，在图2中，在第一活塞主体14a的长度方向两端部形成有第一活塞头部14b，在第二活塞主体15a的长度方向两端部形成有第二活塞头部15b(参照图8)。环状的密封杯14c(参照图7)、密封杯按压构件14d(参照图7)利用固定螺钉23组装于第一活塞头部14b(参照图8)，环状的密封杯15c(参照图7)、密封杯按压构件15d(参照图7)利用固定螺钉23组装于第二活塞头部15b(参照图8)。密封杯14c、15c使用无油的密封材料(例如PEEK(聚醚醚酮)树脂材料等)。
此外，在图2中，在设于外壳主体3(第一外壳体1和第二外壳体2)的侧面部(4个面)的开口部分别组装有缸体5。第一活塞头部14b(参照图8)在利用密封杯14c(参照图7)保持着其与各缸体5的内壁面5a的密封性的同时滑动，第二活塞头部15b(参照图8)在利用密封杯15c(参照图7)保持着其与各缸体5的内壁面5a的密封性的同时滑动。在密封杯14c、15c的外周缘部中，在其与缸体5的内周面之间被弯折。密封杯14c、15c通过使密封杯按压板14d、15d重叠地将固定螺钉23(参照图7)螺纹固定于第一活塞头部14b、第二活塞头部15b(参照图8)来组装。
此外，在图3A中，在第二外壳体2的各角部2d的四处部位设有供固定螺钉3a(参照图11)螺纹嵌合的螺纹孔2e。此外，在第二外壳体2的内底部2f，在比各螺纹孔2e靠径向内侧的四处部位设有筒状的凸台部2g。在图4中，在第一外壳体1的顶面部的角部1d中的一对对角位置穿设有供固定螺钉3a(参照图11)插入的插入孔1e，在一对对角位置设有用于固定后述的安装板9的螺纹孔1g(参照图1)。此外，在图3B中，在比设于第一外壳体1的对角的插入孔1e、螺纹孔1g靠径向内侧的内底部1h的四处部位，与上述第二外壳体2的凸台部2g相对地设有筒状的凸台部1i。后述的引导轴24的轴端部分别嵌入到第一外壳体1和第二外壳体2的相对的凸台孔1j、2h中而被支承，突起部24a嵌入到凸台孔1j中，从而防止转动。在比凸台部1i靠径向内侧的多处部位设有用于利用固定螺钉1b螺纹固定第一端面盖1a(参照图1)的螺纹孔1k。此外，在图4中，在第一外壳体1的侧面的多处部位形成有流体的通路孔1f，在第二外壳体2的侧面的多处部位形成有流体的通路孔2i。(另外，由于流路能够任意地设置，因此流体相对于缸体装置的入口和出口省略了图示。)
在图6中，在设于第二外壳体2的各凸台部2g的凸台孔2h(参照图4)分别嵌入有与输入输出轴(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)平行地配置的引导轴24。如图7和图8所示，在各引导轴24在轴向上分开且同轴地组装有受到第一活塞主体14a的侧压的第一引导轴承25和受到第二活塞主体15a的侧压的第二引导轴承26(参照图8)。
在各引导轴承24分别向径向外侧突出设置有突起部24a。该突起部24a嵌入到图3B所示的第一外壳体1的凸台孔1j中，从而防止转动。由此，突起部24a利用外壳主体3来防止转动，因此引导轴24不会振动，也能够防止引导轴24与外壳主体3的磨损。另外也可以是，突起部24a嵌入到第二外壳体2的凸台孔2h(参照图4)中，从而防止转动。
此外，如图3A和图3B所示，各引导轴24的两轴端部在外壳主体3内保持于第一活塞主体14a和第二活塞主体15a交叉的角部，以第一引导轴承25抵接于第一活塞主体14a的两侧部，第二引导轴承26抵接于第二活塞主体26的两侧部的方式来组装各引导轴24(参照图4)。
由此，在第一活塞主体14a和第二活塞主体15a交叉的角部配置所需最小限度的引导轴24和引导轴承25、26就足够，因此能够有助于小型化。此外，由于引导轴24的两轴端部保持于外壳主体3(第一外壳体1和第二外壳体2)，因此抑制了伴随着第一活塞主体14a和第二活塞主体15a的往复运动的引导轴24的振动，因此也能够以低振动、低噪声提高耐久性。
如以上说明的那样，由于与输入输出轴(第一输入输出轴4a、第二输入输出轴4b)平行地配置的多个引导轴24以受到第一活塞主体14a的侧压的第一引导轴承25和受到第二活塞主体15a的侧压的第二引导轴承26在轴向上分开地同轴配置的方式组装于外壳主体3，因此用于引导第一活塞组14和第二活塞组15的往复运动的轴承集中地组装于引导轴24，从而能够使设置面积最小化。
具体地讲，如作为公知例的图13A所示，在与第一活塞主体14a和第二活塞主体15a交叉的外壳主体3的角部对应的位置分别设置一对引导轴24和引导轴承25、26，在一个引导轴24设置第一活塞主体14a用的第一引导轴承25且在另一个引导轴24设置第二活塞主体15a用的第二引导轴承26，当将该情况下的外壳主体3的设置面积设为S1，将本实施方式的外壳主体3的设置面积设为S2(双点划线部分)时，成为S1/S2＝1.45，因此能够实现约超过30％的小型化。
此外，如作为公知例的图13B所示，将引导轴24贯穿于在第一活塞主体14a的长度方向上的两处部位设置的长孔14f，在各长孔14f内分别设置第一引导轴承25，将引导轴24贯穿于在第二活塞主体15a的长度方向上的两处部位设置的长孔15f，在各长孔15f内分别设有第二引导轴承26，当将该情况下的外壳主体3的设置面积设为S1′，将本实施方式的外壳主体3的设置面积设为S2(双点划线部分)时，成为S1′/S2＝1.8，因此能够实现约超过45％的小型化。
因而，在任一种情况下，都能够在长度方向上缩短第一活塞主体14a和第二活塞主体15a，因此都能够减小设置面积，第一引导轴承25和第二引导轴承26也是在第一活塞主体14a和第二活塞主体15a的交叉位置配置四处就足够，从而能够省略零部件件数而促进小型化。
在图11中示出旋转式缸体装置的组装结构的一个例子。
组装活塞单元P。借助第三轴承19a、19b将第一活塞组14、第二活塞组15交叉地组装于偏心凸轮13的筒体13b的外周，将轴承支架17a、17b与第二轴承18a、18b一起组装于筒孔13a。
将第一曲轴12嵌入到偏心凸轮13的筒孔13a中，使第一平衡配重11a和第一输入输出轴4a、第二平衡配重11b和第二输入输出轴4b嵌合于该第一曲轴12的两侧轴端部。然后，将销12a贯通于第一平衡配重11a，将销12c贯通于第二平衡配重11b，并分别插入到第一曲轴12的轴端部，而将它们对位。在该状态下，销12a与固定螺钉12b以正交的方式螺纹嵌合而一体地组装于第一平衡配重11a，销12c和固定螺钉12d以正交的方式螺纹嵌合而一体地组装于第二平衡配重11b。
在第二外壳体2中，预先利用固定螺钉2b螺纹固定第二端面盖2a，组装第一轴承2c(参照图2)。活塞单元P通过将第一输入输出轴4a嵌入到保持于第二外壳体2的第一轴承2c来组装。此外，以预定间隔同轴地组装有第一引导轴承25和第二引导轴承26的引导轴24分别嵌入到在第二外壳体2的内底部2f的四处部位形成的凸台部2g(参照图4)。由此，第一引导轴承25抵接于第一活塞主体14a的两侧面(参照图10)，第二引导轴承26抵接于第二活塞主体15a的两侧面(参照图9)，受到由第一活塞组14和第二活塞组15的往复运动产生的侧压。
此外，将第一活塞头部14b和第二活塞头部15b插入，从而将缸体5(参照图5)在四处部位组装于第二外壳体2的侧面部。使第一外壳体1以夹着各缸体5的方式重叠，利用第一轴承1c将第二输入输出轴4b以能够旋转的方式轴支承。从在第一外壳体1的顶面部的对角位置设置的插入孔1e将固定螺钉3a插入，并螺纹嵌合于在第二外壳体2的相对的对角位置设置的螺纹孔2e，从而一体地组装成壳体3。
隔着密封件27将缸盖部6重叠于各缸体5，隔着密封件28将缸盖罩7重叠于各缸体5，并利用固定螺钉7a组装于外壳体3的各侧面。在缸盖部6组装有用于切换流体从各缸体室向流路的出入的阀芯6a。
隔着密封件8将第一端面盖1a重叠于第一外壳体1的顶面部，并利用固定螺钉1b螺纹固定。此外，在第一外壳体1中，将固定螺钉10插入到安装板9的插入孔9a中，并螺纹固定于在第一外壳体1的对角位置设置的螺纹孔1g，从而组装成旋转式缸体装置。
如上所述地组装的旋转式缸体装置通过利用第一平衡配重11a和第二平衡配重11b取得第一活塞组14和第二活塞组15的以第二曲轴16a、16b为中心的第一静平衡、活塞单元P的以第一曲轴12为中心的第二静平衡以及第一曲轴12和活塞单元P的以输入输出轴为中心的第三静平衡来组装。
由此，在通过第一曲轴12的以输入输出轴为中心的旋转运动和偏心凸轮13的以第一曲轴12为中心的相对旋转运动而使组装于筒体13b的第一活塞组14和第二活塞组15沿着以输入输出轴为中心的、第二曲轴16a、16b的半径2r的滚动圆21(参照图12A)的径向进行直线往复运动时，能够抑制由旋转引起的振动而谋求静音化，通过减少由以输入输出轴为中心的旋转引起的振动，从而机械损失较少，能够提高能量转换效率。
图14是关于每旋转一周的喷出量为50cc且压力为150kPa的压缩机表示做功量(输入)与转速的关系的曲线图的一个例子。曲线A表示以往的取得了输入输出轴的静平衡的往复驱动方式的压缩机的数据。曲线B表示本实施方式的旋转驱动方式的压缩机的数据。曲线C表示由往复驱动方式的活塞和连杆的往复运动引起的机械损失的大小。
参照该曲线图，在转速为1500rpm以下的情况下，如曲线A和曲线B所示，做功量的差异并不明显，但在马达转速以超过3000rpm的3200rpm旋转的情况下，相对于在曲线A中需要约267W的输入，在曲线B中需要约179W的输入，减少88W左右(图13A和图13B的箭头部分)输入。因而，若采用本实施方式的旋转驱动方式，则能够实现33％左右的节能化。
此外，若进行超过3000rpm的高速旋转，则如曲线C所示可知，在往复驱动中，机械损失增加，因此做功量的浪费增加。
如以上说明的那样，由于能够在长度方向上缩短第一活塞主体14a和第二活塞主体15a，因此能够大幅度地减小设置面积，第一引导轴承25和第二引导轴承26也是在第一活塞主体14a和第二活塞主体15a的交叉位置配置四处就足够，因此能够省略零部件件数而促进小型化。
通过减少由以输入输出轴为中心的旋转引起的振动(低振动)，从而噪声也较少(低噪声)，机械损失也较少，因此能够以低发热实现低消耗电力化。特别是在超过3000rpm的高速旋转驱动的情况下，与以往的往复驱动方式相比，能够期待30％左右的节电。
特别是，由于能够使用30％左右的小输出的廉价的小型马达作为驱动源，因此能够促进低消耗电力化，电池也能够小型化，因此能够长时间地运转。
因而，能够促进压缩机、真空泵、流体回转机械等装置主体的小型轻量化，从而在例如氧浓缩器中提高便携性。此外，如果电池容量相同，则能够进行约30％左右的长时间使用。
另外，考虑到构成零部件的由加工误差、温度上升引起的尺寸变化，为了不产生机械的干扰，而将第一活塞主体14a和第二活塞主体15a与受到其侧压的第一引导轴承25和第二引导轴承26之间的间隙设定为最小。

Claims (3)

1.一种旋转式缸体装置，其依据内摆线的原理，将以能够旋转的方式轴支承于外壳主体的输入输出轴的旋转转换为相对于偏心凸轮正交配置的多个活塞组的往复运动，其特征在于，
与所述输入输出轴平行地配置的四根引导轴在用于收纳活塞单元的所述外壳主体内分别保持于第一活塞主体和第二活塞主体交叉的四处部位的角部，该活塞单元具有在轴向上定位地组装于所述偏心凸轮的第一活塞组和第二活塞组，
在四根引导轴中的各引导轴在轴向上分开且同轴地组装有第一引导轴承和第二引导轴承，所述第一引导轴承抵接于第一活塞主体的侧面而仅受到第一活塞主体的由往复运动产生的侧压，所述第二引导轴承抵接于第二活塞主体的侧面而仅受到第二活塞主体的由往复运动产生的侧压。
2.根据权利要求1所述的旋转式缸体装置，其中，
在所述各引导轴分别向径向外侧突出设置有突起部，包含该突起部的轴部嵌入到设于所述外壳主体的轴孔中，从而防止转动。
3.根据权利要求1或2所述的旋转式缸体装置，其中，
所述各引导轴的两轴端部在所述外壳主体内保持于所述第一活塞主体和所述第二活塞主体交叉的角部，所述各引导轴分别组装于这样的位置：所述第一引导轴承抵接于所述第一活塞主体的两侧部，且所述第二引导轴承抵接于所述第二活塞主体的两侧部。
CN201880056737.1A 2017-10-03 2018-09-06 旋转式缸体装置 Active CN111051696B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-193293 2017-10-03
JP2017193293A JP6281853B1 (ja) 2017-10-03 2017-10-03 ロータリ式シリンダ装置
PCT/JP2018/032991 WO2019069619A1 (ja) 2017-10-03 2018-09-06 ロータリ式シリンダ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111051696A CN111051696A (zh) 2020-04-21
CN111051696B true CN111051696B (zh) 2022-06-14

Family

ID=61231484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880056737.1A Active CN111051696B (zh) 2017-10-03 2018-09-06 旋转式缸体装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200208619A1 (zh)
EP (1) EP3636920B1 (zh)
JP (1) JP6281853B1 (zh)
CN (1) CN111051696B (zh)
WO (1) WO2019069619A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109707592A (zh) * 2019-02-18 2019-05-03 新会江裕信息产业有限公司 一种紧凑型压缩机
US11828180B2 (en) * 2019-04-12 2023-11-28 Craig Duane Evans Piston cam drive
CN112664428B (zh) * 2020-12-29 2022-12-09 西安交通大学 一种转缸活塞压缩机

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101605993A (zh) * 2007-02-09 2009-12-16 大金工业株式会社 往复运动压缩机和氧浓缩装置
JP2011190780A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Ikiken:Kk ロータリ式シリンダ装置
CN103080548A (zh) * 2010-08-02 2013-05-01 日邦产业株式会社 流体旋转机械
CN103154504A (zh) * 2010-08-31 2013-06-12 大久保齿车工业株式会社 凸轮马达及凸轮马达减速装置
DE102015206868A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Continental Teves Ag & Co. Ohg Pleuellagerung für einen Luftverdichter eines Luftfedersystems sowie Kolbenkompressor
CN105209755A (zh) * 2013-06-18 2015-12-30 丹佛斯动力系统有限责任两合公司 流体工作机器
CN107143484A (zh) * 2017-04-12 2017-09-08 中清能（北京）科技有限公司 一种活塞式空压机及车用空压机

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5540298U (zh) * 1978-09-08 1980-03-14
JPS56141079A (en) 1980-04-07 1981-11-04 Hitachi Ltd Fluid machine
AU2008224388B2 (en) * 2007-03-09 2010-06-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric thrust piston pump device
JP2011019080A (ja) 2009-07-08 2011-01-27 Sharp Corp 無線通信システム、基地局装置、移動局装置、無線通信方法、基地局装置の制御プログラムおよび移動局装置の制御プログラム
CN103562544B (zh) * 2011-05-23 2016-04-13 罗伯特·博世有限公司 液压静力的径向活塞机和用于液压静力的径向活塞机的活塞
JP2014202124A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 Ntn株式会社 往復動圧縮機
JP2015052307A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 有限会社ケイ・アールアンドデイ ロータリ式シリンダ装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101605993A (zh) * 2007-02-09 2009-12-16 大金工业株式会社 往复运动压缩机和氧浓缩装置
JP2011190780A (ja) * 2010-03-16 2011-09-29 Ikiken:Kk ロータリ式シリンダ装置
CN103080548A (zh) * 2010-08-02 2013-05-01 日邦产业株式会社 流体旋转机械
CN103154504A (zh) * 2010-08-31 2013-06-12 大久保齿车工业株式会社 凸轮马达及凸轮马达减速装置
CN105209755A (zh) * 2013-06-18 2015-12-30 丹佛斯动力系统有限责任两合公司 流体工作机器
DE102015206868A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Continental Teves Ag & Co. Ohg Pleuellagerung für einen Luftverdichter eines Luftfedersystems sowie Kolbenkompressor
CN107143484A (zh) * 2017-04-12 2017-09-08 中清能（北京）科技有限公司 一种活塞式空压机及车用空压机

Also Published As

Publication number Publication date
EP3636920B1 (en) 2021-02-24
JP2019065793A (ja) 2019-04-25
JP6281853B1 (ja) 2018-02-21
WO2019069619A1 (ja) 2019-04-11
EP3636920A4 (en) 2020-06-03
EP3636920A1 (en) 2020-04-15
US20200208619A1 (en) 2020-07-02
CN111051696A (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111051696B (zh) 旋转式缸体装置
JP5458438B2 (ja) ロータリ式シリンダ装置
US20110027117A1 (en) Rotary compressor
US9145890B2 (en) Rotary compressor with dual eccentric portion
JP2016533447A (ja) 遊星回転機構を有するスピン・ポンプ
KR101602089B1 (ko) 펌프 장치
KR101011202B1 (ko) 베인 로터리형 공기펌프
JP2001304127A (ja) 電動圧縮機
JP4872938B2 (ja) 往復動圧縮機及び酸素濃縮装置
JP4609496B2 (ja) 回転式流体機械
JP6682616B2 (ja) 流体機械、熱交換装置及び流体機械の運転方法
CN112601891A (zh) 泵
JP2005023788A (ja) ポンプ
JPH05202878A (ja) ロータリー圧縮機
CN1045162A (zh) 流体压缩机
JP6593945B1 (ja) ロータリ式シリンダ装置
KR20190014372A (ko) 소형 왕복동식 압축기의 피스톤 결합 구조
JP2012189002A (ja) 圧縮機
JP5293351B2 (ja) ポンプ装置
KR20050080269A (ko) 왕복동식 압축기의 오일공급장치
JP2005509799A (ja) 密閉型圧縮機のベーン支持装置
KR0127826Y1 (ko) 밀폐형압축기의 피스톤 결합구조
KR20210028979A (ko) 실린더 및 이를 포함하는 왕복동식 압축기
KR20190014373A (ko) 볼 베어링 타입의 소형 왕복동식 압축기 구조
US20080219862A1 (en) Compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200515

Address after: Nagano

Applicant after: K.R&D, Limited Society

Applicant after: AIR SURF Inc.

Address before: Nagano

Applicant before: K.R&D, Limited Society

TA01 Transfer of patent application right
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant