DE112016005334T5

DE112016005334T5 - Elektrische Luftpumpe

Info

Publication number: DE112016005334T5
Application number: DE112016005334.7T
Authority: DE
Inventors: Keita Kawai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2036-11-17
Also published as: JP2017101653A; JP2020197220A; US10788027B2; JP6962430B2; DE112016005334B4; CN108431416B; US20180372078A1; JP6772618B2; CN108431416A

Abstract

Es wird eine elektrische Luftpumpe bereitgestellt, umfassend (i) einen Motor, der eine mit einer Schnecke versehene Welle umfasst, (ii) eine Kurbel mit einem Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, und eine Stange, die mit einem Ende drehbar mit dem Schneckenrad verbunden ist, und (iii) einen Kolben, der in einem sich in einer axialen Richtung des Motors erstreckenden Zylinder untergebracht ist, mit dem anderen Ende der Stange verbunden ist und sich durch die Betätigung der Kurbel in einer Erstreckungsrichtung des Zylinders vor- und zurückbewegt, und der Luft aus dem Inneren des Zylinders durch ein an einem Ende des Zylinders angeordnetes Ventil ausstößt, indem er zu diesem Ende des Zylinders bewegt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrische Luftpumpe.
Stand der Technik
Das japanische Patent Nr. 5374524 offenbart eine Verdichtervorrichtung mit einer elektrischen Luftpumpe. Diese elektrische Luftpumpe umfasst einen Motor, einen durch eine Kurbel mit dem Motor gekoppelten Kolben und einen Zylinder, in dem der Kolben untergebracht ist. Bei der elektrischen Luftpumpe gemäß dem japanischen Patent Nr. 5374524 wird der Kolben durch den Antrieb des Motors in dem Zylinder vor- und zurückbewegt, wodurch die Luft in dem Zylinder einer anderen Vorrichtung zugeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Da sich die Achsenlinie des Motors und die Achsenlinie des Zylinders bei der elektrischen Luftpumpe gemäß dem japanischen Patent Nr. 5374524 in orthogonaler Richtung kreuzen, ist die elektrische Luftpumpe sehr groß.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine elektrische Luftpumpe bereit, die eine kompaktere Größe aufweist.
Problemlösung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine elektrische Luftpumpe einen Motor, eine Kurbel und einen Kolben. Der Motor umfasst eine mit einer Schnecke versehene Welle. Die Kurbel umfasst ein Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, und eine Stange, wobei das eine Ende der Stange drehbar mit dem Schneckenrad verbunden ist. Der Kolben ist in einem sich in axialer Richtung des Motors erstreckenden Zylinder untergebracht, ist mit dem anderen Ende der Stange verbunden und bewegt sich durch die Betätigung der Kurbel entlang einer Erstreckungsrichtung des Zylinders vor und zurück, und stößt Luft aus dem Inneren des Zylinders durch ein an einem Ende des Zylinders angeordnetes Ventil aus, indem er zu dem einen Ende des Zylinders bewegt wird (Stirnseite).
Bei der elektrischen Luftpumpe gemäß dem ersten Aspekt ist die Schnecke an der Welle des Motors angeordnet. Das die Kurbel bildende Schneckenrad steht mit der Schnecke in Eingriff, wobei das eine Ende der Stange, welche die Kurbel bildet, drehbar mit dem Schneckenrad verbunden ist. Das andere Ende der Stange ist mit dem Kolben verbunden.
Der Kolben ist in dem Zylinder untergebracht und bewegt sich durch die Betätigung der Kurbel entlang der Erstreckungsrichtung des Zylinders vor und zurück. Dadurch, dass der Kolben in Richtung der einen Stirnseite des Zylinders bewegt wird, drückt er von dem an einem Ende des Zylinders angeordneten Ventil Luft aus dem Zylinder.
Zu beachten ist, dass sich der Zylinder entlang der axialen Richtung des Motors erstreckt. Die Größe der elektrischen Luftpumpe kann daher in radialer Richtung des Motors kompakter ausgeführt werden als im Vergleich zu Anordnungen, bei denen sich der Zylinder in radialer Richtung des Motors erstreckt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe nach dem ersten Aspekt bereitgestellt, bei der der Zylinder in radialer Richtung außenseitig des Motors angeordnet ist, so dass er an einen Motorgehäuseabschnitt angrenzt, in dem der Motor untergebracht ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist der Zylinder in radialer Richtung außenseitig des Motors angeordnet, so dass er an den Motorgehäuseabschnitt angrenzt, in dem der Motor untergebracht ist. Somit kann der Zylinder untergebracht werden, indem in radialer Richtung außenseitig des Motors Raum genutzt wird. Die Größe der elektrischen Luftpumpe kann daher in axialer Richtung des Motors kompakter ausgeführt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt bereitgestellt, bei der eine Achsenlinie der Kurbel und eine Achsenlinie des Zylinders, in axialer Richtung des Schneckenrades gesehen, in einer radialen Richtung des Motors versetzt sind.
Gemäß dem dritten Aspekt kann der Kolben durch die Stange effizient in Richtung der einen Stirnseite des Zylinders herausgedrückt werden. D.h., während der Betätigung der Kurbel wird die Stange vor- und zurückbewegt, während sie um ihr anderes Ende schwenkt. Da die Achsenlinie der Kurbel und die Achsenlinie des Zylinder versetzt sind, ist es im Unterschied zu einem Vergleichsbeispiel, in dem die Achsenlinie der Kurbel z.B. an der Achsenlinie des Zylinders ausgerichtet ist, möglich, den Schwenkwinkel der Stange zu verkleinern, wenn der Kolben zu der einen Stirnseite des Zylinders bewegt wird. Mit anderen Worten, kann im Unterschied zu dem Vergleichsbeispiel die Stange in Richtung der einen Stirnseite des Zylinders bewegt werden, so dass sie sich entlang der Achsenlinie des Zylinders bewegt. Mittels der Stange kann der Kolben daher effizient in Richtung der einen Stirnseite des Zylinders herausgedrückt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe nach dem dritten Aspekt bereitgestellt, bei der die Achsenlinie der Kurbel, in axialer Richtung des Schneckenrades gesehen, zwischen der Achsenlinie des Zylinders und einer Achsenlinie des Motors angeordnet ist.
Gemäß dem vierten Aspekt ist die Achsenlinie der Kurbel zwischen der Achsenlinie des Zylinders und der Achsenlinie des Motors angeordnet, wodurch die Größe der elektrischen Luftpumpe in radialer Richtung des Motors noch kompakter ausgeführt werden kann.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe nach einem der Aspekte eins bis vier bereitgestellt, bei der die Stange in axialer Richtung an einer Seite des Schneckenrades angeordnet ist und eine die Antriebsschaltung des Motors bildende Leiterplatte in axialer Richtung an der anderen Seite des Schneckenrades angeordnet ist.
Gemäß dem fünften Aspekt können die Kurbel und die Leiterplatte in der axialen Richtung des Schneckenrades nebeneinander angeordnet werden. Dies ermöglicht es, die Größe der elektrischen Luftpumpe in axialer Richtung des Schneckenrades noch kompakter auszuführen.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe nach einem der Aspekte eins bis fünf bereitgestellt, bei der sich ein dem Schneckenrad in der Richtung der Drehachse des Schneckenrades gegenüberliegender Abschnitt der Stange, von einer radialen Rotationsrichtung außenseitig des Schneckenrades aus gesehen, linear in einer radialen Rotationsrichtung des Schneckenrades erstreckt.
Gemäß dem sechsten Aspekt kann der Raum, in dem die Stange untergebracht ist, effizienter genutzt werden als in den Fällen, in denen die Stange einen gebogenen Abschnitt aufweist, um die Welle des Schneckenrades zu vermeiden. Demzufolge kann die elektrische Luftpumpe kompakter ausgeführt werden.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Luftpumpe bereitgestellt, bei der ein Raum, in dem die Kurbel untergebracht ist, und ein Raum, in dem die Leiterplatte untergebracht ist, welche die Antriebsschaltung des Motors bildet, in der Richtung der Drehachse des Schneckenrades nebeneinander liegen, wobei der Raum, in dem die Kurbel untergebracht ist, und der Raum, in dem die Leiterplatte untergebracht ist, so angeordnet sind, dass sie den Kolben in der Bewegungsrichtung des Kolbens überlappen.
Gemäß dem siebten Aspekt sind der Raum, in dem die Kurbel untergebracht ist, und der Raum, in dem die Leiterplatte untergebracht ist, so angeordnet, dass sie den Kolben in der Bewegungsrichtung des Kolbens überlappen. Diese Anordnung ermöglicht es, die elektrische Luftpumpe in der Richtung der Drehachse des Schneckenrades kompakter auszuführen.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht (Querschnitt), die eine elektrische Luftpumpe gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung in einem Zustand zeigt, in dem ein Kolben den unteren Totpunkt erreicht hat.
2 ist eine Draufsicht (Querschnitt), welche die in 1 dargestellte elektrische Luftpumpe in einem Zustand zeigt, in dem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.
3 ist eine untere Seitenansicht, welche die in 1 dargestellte elektrische Luftpumpe in einem Zustand zeigt, in dem eine zweite Abdeckung, von einer Unterseite aus gesehen, abgenommen worden ist.
4 ist eine vergrößerte Seitenansicht (Querschnittsansicht) (ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 in 2), die das Innere des in 2 dargestellten Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitts zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSGESTALTUNGEN
Im Folgenden wird eine elektrische Luftpumpe 10 gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die elektrische Luftpumpe 10 kann als elektrische Luftpumpe in ein Kraftfahrzeug eingebaut sein. Die elektrische Luftpumpe 10 kann beispielsweise mit einem Luftgebläse verbunden sein, das Luft zu einer an der Hecktür des Fahrzeugs installierten Onboard-Kamera (Objektiv) bläst, so dass die elektrische Luftpumpe 10 das Luftgebläse mit Luft versorgt, was im Folgenden detailliert beschrieben wird. In der folgenden Beschreibung geben die in 4 abgebildeten Pfeile A und B eine vertikale Richtung der elektrischen Luftpumpe 10 an. Überdies wird in den 1 bis 3 eine durch den Pfeil C und den Pfeil D angegebene, orthogonal zu der vertikalen Richtung verlaufende Richtung als erste Richtung bezeichnet, und die durch den Pfeil E und Pfeil F angegebene Richtung, die orthogonal zu der ersten Richtung verläuft, wird als zweite Richtung bezeichnet.
Wie in 1 bis 3 dargestellt, umfasst die elektrische Luftpumpe 10 ein Gehäuse 12, einen Motor 30 (siehe 1 und 2), eine Kurbel 40 (siehe 1 und 2), ein Rückschlagventil 60 und eine Antriebsschaltung 80 (siehe 3). Das Gehäuse 12 bildet ein Außengehäuse der elektrischen Luftpumpe 10. Die Kurbel 40 überträgt die Antriebskraft von dem Motor 30 auf einen Kolben 50. Das Rückschlagventil 60 dient dazu, Luft von der elektrischen Luftpumpe 10 auszustoßen. Die Antriebsschaltung 80 steuert den Antrieb des Motors 30. Im Folgenden werden die jeweiligen Anordnungen in der elektrischen Luftpumpe 10 erläutert.
Gehäuse 12
Das Gehäuse 12 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form, dessen Längsrichtung, von der Oberseite aus gesehen, in der Draufsicht in der ersten Richtung verläuft, und ist als hohler Strukturkörper ausgeführt. Das Gehäuse 12 umfasst einen Motorgehäuseabschnitt 14, einen Zylinder 16 und einen Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18. In dem Motorgehäuseabschnitt 14 ist der unten beschriebene Motor 30 untergebracht. In dem Zylinder 16 ist der unten beschriebene Kolben 50 untergebracht. In dem Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 sind die unten beschriebene Kurbel 40 und die Antriebsschaltung 80 (Leiterplatte 82) untergebracht.
Der Motorgehäuseabschnitt 14 bildet einen Abschnitt an einer ersten Richtungsseite (der Richtungsseite des Pfeils C in 1 bis 3) und einer zweiten Richtungsseite (der Richtungsseite des Pfeils E in 1 bis 3) des Gehäuses 12. Der Motorgehäuseabschnitt 14 hat eine im Wesentlichen kreisrunde Rohrform und erstreckt sich in axialer Richtung in der ersten Richtung.
Der Zylinder 16 ist an der anderen zweiten Richtungsseite (der Richtungsseite des Pfeils F in 1 bis 3) des Gehäuses 12 angeordnet, so dass er an den Motorgehäuseabschnitt 14 angrenzt. Der Zylinder 16 hat eine im Wesentlichen kreisrunde Rohrform, erstreckt sich in axialer Richtung in der ersten Richtung und ist an dem Motorgehäuseabschnitt 14 einstückig angeformt. D.h., der Zylinder 16 und der Motorgehäuseabschnitt 14 sind in der zweiten Richtung (einer radialen Richtung des Motorgehäuseabschnitts 14) parallel zueinander angeordnet. Eine Achsenlinie L1 des Motorgehäuseabschnitts 14 (siehe 1 und 2) und eine Achsenlinie L2 des Zylinders 16 (siehe 1 und 2) sind folglich parallel zueinander angeordnet.
Der Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 ist an der anderen ersten Richtungsseite (der Richtungsseite des Pfeils D in 1 bis 3) des Gehäuses 12 angeordnet, so dass er an den Motorgehäuseabschnitt 14 und den Zylinder 16 angrenzt. Wie in 3 dargestellt, hat der Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 eine im Wesentlichen rechteckige Rohrform, die sich in vertikaler Richtung öffnet und an dem Motorgehäuseabschnitt 14 und dem Zylinder 16 einstückig angeformt ist. Wie in 4 dargestellt, ist der Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 mit einer Trennwand 20 versehen, die das Innere des Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitts 18 in vertikaler Richtung unterteilt. Ein Ende der Trennwand 20 auf der Seite des Motorgehäuseabschnitts 14 (nicht in 4 dargestellt) und des Zylinders 16 ist in Richtung der Unterseite im Wesentlichen in eine Kurbelform gebogen und an dem Motorgehäuseabschnitt 14 und dem Zylinder 16 einstückig angeformt. Ein Abschnitt an der Oberseite (die Richtung des in 4 dargestellten Pfeils A) der Teilung durch die Trennwand 20 in dem Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 bildet einen Kurbelgehäuseabschnitt 18A. Das Innere des Kurbelgehäuseabschnitts 18A ist mit dem Inneren des Motorgehäuseabschnitts 14 und des Zylinders 16 verbunden. Eine Öffnung in dem Kurbelgehäuseabschnitt 18A wird durch eine erste Abdeckung 22 verschlossen. Ein Abschnitt an der Unterseite (die Richtung des in 4 dargestellten Pfeils B) der Teilung durch die Trennwand 20 in dem Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitt 18 bildet einen Schaltungsgehäuseabschnitt 18B. Eine Öffnung in dem Schaltungsgehäuseabschnitt 18B wird durch eine zweite Abdeckung 24 verschlossen. D.h., in dieser beispielhaften Ausgestaltung dient die Trennwand 20 als Grenze zwischen dem Kurbelgehäuseabschnitt 18A und dem Schaltungsgehäuseabschnitt 18B, so dass sich der Kurbelgehäuseabschnitt 18A und der Schaltungsgehäuseabschnitt 18B in vertikaler Richtung überschneiden.
Eine Welle 20A, die das unten beschriebene Schneckenrad 42 axial abstützt, ist an der Trennwand 20 einstückig angeformt. Die Welle 20A ist säulenförmig und ragt zu der Oberseite der Trennwand 20 vor. Die Welle 20A ist in der Draufsicht (siehe 1) zwischen der Achsenlinie L1 des Motorgehäuseabschnitts 14 und der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 angeordnet. Mehrere Vorsprünge 20B (in dieser beispielhaften Ausgestaltung an drei Stellen) zur Befestigung der unten beschriebenen Leiterplatte 82 an der Trennwand 20 sind einstückig an der Trennwand 20 angeformt. Die Vorsprünge 20B weisen eine Säulenform auf und ragen von der Trennwand 20 zur Unterseite vor. In einem Mittelabschnitt einer Unterseite (vordere Stirnseite) jedes Vorsprungs 20B ist eine zur Unterseite hin geöffnete Ausnehmung ausgebildet.
Zwischen dem Motorgehäuseabschnitt 14 und dem Kurbelgehäuseabschnitt 18A ist eine Trennwand 21 vorgesehen. Die Trennwand 21 trennt den Motorgehäuseabschnitt 14 und den Kurbelgehäuseabschnitt 18A und verhindert, dass Schmiere von der Seite des Kurbelgehäuseabschnitts 18A in den Motorgehäuseabschnitt 14 gerät.
Motor 30
Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Motor 30 ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor. Der Motor 30 umfasst einen im Wesentlichen säulenförmigen Motorkörper 30A. An einer inneren Umfangsfläche des Motorkörpers 30A ist ein Magnet 30C befestigt. Der Motorkörper 30A umfasst zudem ein Jochgehäuse 30D in Form eines magnetischen Körpers, der an einem Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Motorkörpers 30A, wo der Magnet 30C befestigt ist, angebracht (gewickelt) ist.
Der Motorkörper 30A ist so in dem Gehäuse 12 angeordnet, dass er koaxial zu dem Motorgehäuseabschnitt 14 verläuft, und ist im Inneren des Motorgehäuseabschnitts 14. Eine Radialwelle 30B des Motors 30 erstreckt sich vom Motorkörper 30A in Richtung der anderen ersten Richtungsseite (der Seite des Kurbelgehäuseabschnitts 18A). Daher ist die Achsenlinie des Motors 30 an der Achsenlinie L1 des Motorgehäuseabschnitts 14 ausgerichtet, wobei sich der oben beschriebene Zylinder 16 in axialer Richtung des Motors 30 erstreckt. Ein längslaufendes Ende des Motorgehäuseabschnitts 14 (Richtungsseite des Pfeils C in 1 und 2) ist durch eine im Wesentlichen runde, scheibenförmige Abdeckung 26 verschlossen.
Auf der anderen ersten Richtungsseite (der Seite des Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitts 18) der Radialwelle 30B ist eine Schneckenwelle 32 angeordnet. Die Schneckenwelle 32 ist koaxial zu der Radialwelle 30B angeordnet. Ein Ende der Schneckenwelle 32 auf der axialen Richtungsseite (der Seite der Radialwelle 30B) ist mit einem vorderen Ende der Radialwelle 30B verbunden, so dass es sich als Einheit mit dieser drehen kann. Die Schneckenwelle 32 wird an beiden längslaufenden Enden durch ein Lagerpaar 36 drehbar gestützt. Das Lagerpaar 36 ist auf der Seite des Kurbelgehäuseabschnitts 18A an Abschnitten der Trennwand 20 befestigt. An einem längslaufenden Zwischenabschnitt der Schneckenwelle 32 ist eine Schnecke 34 einstückig angeformt, und um den Außenumfang der Schnecke 34 ist ein Schneckengetriebe 34A angeordnet. In dieser Offenbarung umfasst der Ausdruck „eine mit einer Schnecke versehene Radialwelle“ daher auch Fälle, in denen die Schnecke 34 separat an der Radialwelle 30B angeordnet ist. Obwohl die Schneckenwelle 32 und die Radialwelle 30B in dieser beispielhaften Ausgestaltung separate Körper sind, können sie auch als Einheit ausgebildet sein.
Kurbel40
Die Kurbel 40 umfasst das Schneckenrad 42 und eine Stange 46. Das Schneckenrad 42 hat im Wesentlichen eine runde Scheibenform, deren axiale Richtung in der vertikalen Richtung verläuft, und wird von der Welle 20A des Gehäuses 12 drehbar gestützt. Das Schneckenrad 42 ist somit in dem Kurbelgehäuseabschnitt 18A untergebracht. Ein äußerer Umfangsabschnitt des Schneckenrades 42 steht mit der Schnecke 34 an der Schneckenwelle 32 des Motors 30 in Eingriff. Das Schneckenrad 42 und die Schnecke 34 sind mit einem Schmierfett bedeckt. Das Schneckenrad 42 ist zudem mit einem Kurbelzapfen 44 versehen, der dazu dient, die unten beschriebene Stange 46 mit dem Schneckenrad 42 zu verbinden. Der Kurbelzapfen 44 hat im Wesentlichen eine Säulenform und ragt zur Unterseite des Schneckenrades 42 vor (siehe 4). Wie in 4 dargestellt, ist in dem Schneckenrad 42 eine ausgesparte Stützöffnung 42A ausgebildet, die zur Oberseite hin geöffnet ist. Der Kurbelzapfen 44 ist durch ein Ende der Stange 46 in der Stützöffnung 42A angeordnet und wird von dieser gestützt. Ein oberes Ende des Kurbelzapfens 44 ist mit einem Abschnitt 44A einstückig ausgebildet, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Kurbelzapfen 44. Daher wird verhindert, dass sich die Stange 46 in axialer Richtung der Oberseite des Kurbelzapfens 44 von dem Kurbelzapfen 44 löst (der Richtungsseite des Pfeils A in 4).
Wie in 1 und 2 dargestellt, weist die Stange 46 eine im Wesentlichen längliche Plattenform auf, wobei die Plattendickenrichtung in vertikaler Richtung verläuft. Die Stange 46 erstreckt sich entlang der ersten Richtung (der Erstreckungsrichtung des Zylinders 16). Die Stange 46 ist im Wesentlichen zu einer V-Form gebogen, die sich in der Draufsicht zur Seite des Motorgehäuseabschnitts 14 hin öffnet, und sie ist in der vertikalen Richtung (Plattendickenrichtung) nicht gebogen. Ein Abschnitt an einer Stirnseite der Stange 46 ist an der Oberseite des Schneckenrades 42 angeordnet, wobei das eine Ende der Stange 46 durch den Kurbelzapfen 44 abgestützt wird, dessen axiale Richtung in der vertikalen Richtung verläuft, so dass er sich drehen kann. Wie in 4 dargestellt, ist eine erste Verbindungsöffnung 46A vorgesehen, die das eine Ende der Stange 46 durchdringt. Die erste Verbindungsöffnung 46A ist koaxial zu der Stützöffnung 42A des Schneckenrades 42 angeordnet. Die Abmessungen des Außendurchmessers des Kurbelzapfens 44 und des Innendurchmessers der Stützöffnung 42A sind im Wesentlichen gleich, wobei der Innendurchmesser der ersten Verbindungsöffnung 46A geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Kurbelzapfens 44. Der Kurbelzapfen 44 wird durch die erste Verbindungsöffnung 46A geführt und in der Stützöffnung 42A montiert. Somit wird das eine Ende der Stange 46 drehbar durch den Kurbelzapfen 44 gestützt. Ein längslaufender Zwischenabschnitt der Stange 46 ist an einer Stelle in radialer Richtung außenseitig des Schneckenrades 42 zur Unterseite hin im Wesentlichen in einer Kurbelform gebogen. Ein Abschnitt an der anderen Stirnseite der Stange 46 ist in dem Zylinder 16 angeordnet, wobei das andere Ende der Stange 46 mit dem unten beschriebenen Kolben 50 verbunden ist. Ein dem Schneckenrad 42 gegenüberliegender Abschnitt der Stange 46 (ein Abschnitt, der dem Schneckenrad 42 in der Richtung der Drehachse des Schneckenrades 42 gegenüberliegt) erstreckt sich, von einer radialen Rotationsrichtung außenseitig des Schneckenrades 42 aus gesehen, linear in einer radialen Rotationsrichtung des Schneckenrades 42 parallel zu der Seite des Schneckenrades 42. Die Stange 46 und die Welle 20A sind in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet.
Kolben 50
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt, hat der Kolben 50 im Wesentlichen die Form eines mit einem Boden versehenen, kreisrunden Rohres, das zu der anderen ersten Richtungsseite hin offen ist. Der Kolben 50 ist koaxial zu dem Zylinder 16, im Inneren des Zylinders 16 angeordnet, so dass er sich bewegen kann. Folglich ist die Achsenlinie des Kolbens 50 an der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 ausgerichtet. Der Außendurchmesser des Kolbens 50 hat im Wesentlichen die gleiche Abmessung wie der Innendurchmesser des Zylinders 16, wobei zwischen dem Kolben 50 und dem Zylinder 16 ein nicht dargestelltes Dichtungselement angeordnet ist. Der Kolben 50 erstreckt sich in vertikaler Richtung von dem Kurbelgehäuseabschnitt 18A zu dem Schaltungsgehäuseabschnitt 18B. Mit anderen Worten, der Kurbelgehäuseabschnitt 18A und der Schaltungsgehäuseabschnitt 18B überdecken den Kolben 50 in der Bewegungsrichtung des Kolbens 50.
Im Innern des Kolbens 50 ist eine Kupplungswelle 52 befestigt, deren axiale Richtung in vertikaler Richtung verläuft. Die Kupplungswelle 52 ist so angeordnet, dass die Achsenlinie der Kupplungswelle 52 durch die Achsenlinie L2 des Kolbens 50 verläuft. Das andere Ende der oben beschriebenen Stange 46 ist im Innern des Kolbens 50 angeordnet und drehbar mit der Kupplungswelle 52 verbunden. Somit ist der Kolben 50 mit der Kurbel 40 verbunden. An einem axialen Zwischenabschnitt des Kolbens 50 ist ein in vertikaler Richtung ausgebildetes Befestigungsloch 50B vorgesehen. Eine zweite Verbindungsöffnung 46B ist in dem anderen Ende der Stange 46 ausgebildet. Die zweite Verbindungsöffnung 46B ist koaxial zu dem Befestigungsloch 50B angeordnet. Die Abmessungen des Innendurchmessers des Befestigungsloches 50B und der Außendurchmesser der Kupplungswelle 52 sind im Wesentlichen gleich groß, wobei der Innendurchmesser der zweiten Verbindungsöffnung 46B geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Kupplungswelle 52. Die Kupplungswelle 52 ist in dem Befestigungsloch 50B befestigt und wird durch die zweite Verbindungsöffnung 46B geführt. Dadurch ist das andere Ende der Stange 46 drehbar mit der Kupplungswelle 52 verbunden.
Wenn der Motor 30 angetrieben wird, um die Kurbel 40 zu betätigen, bewegt sich der Kolben 50 entlang der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 vor und zurück. D.h., durch die Drehung der Welle 30B des Motors 30 in einer Drehrichtung (Vorwärtsrichtung) dreht sich das Schneckenrad 42 in einer Drehrichtung (der Richtung des Pfeils G in 1 und 2) um die Welle 20A, so dass die Stange 46 den Kolben 50 entlang der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 vor- und zurückbewegt (in der ersten Richtung). Die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 (eine Linie, die durch das Drehzentrum des Schneckenrades 42 verläuft und sich in der Bewegungsrichtung des Kolbens 50 (der ersten Richtung) erstreckt) verläuft parallel zu der Achsenlinie L2 des Kolbens 50 (Zylinder 16) und der Achsenlinie L1 des Motors 30 zwischen der Achsenlinie L2 des Kolbens 50 und der Achsenlinie L1 des Motors 30. D.h., die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 ist in Richtung der zweiten Richtungsseite (der Seite des Motors 30) in Bezug zu der Achsenlinie L2 des Kolbens 50 (Zylinder 16) versetzt. In der folgenden Beschreibung wird eine Position, in der der Kolben 50 in Richtung der ersten Richtungsseite (einer Stirnseite des Zylinders 16) am weitesten bewegt wird, als unterer Totpunkt bezeichnet (die in 1 dargestellte Position), und eine Position, in der der Kolben 50 am weitesten in Richtung der anderen ersten Richtungsseite (der anderen Stirnseite des Zylinders 16) bewegt wird, als oberer Totpunkt (die in 2 dargestellte Position). Der Kolben 50 bewegt sich in einem ausgehenden Hub in Richtung der einen ersten Richtungsseite (der Kolben 50 bewegt sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt) und in einem eingehenden Hub in Richtung der anderen ersten Richtungsseite (der Kolben 50 bewegt sich vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt).
Wie oben beschrieben, ist die Stange 46 im Wesentlichen zu einer V-Form gebogen, die in der Draufsicht zur Seite des Motorgehäuseabschnitts 14 hin geöffnet ist. Aufgrund des gebogenen Abschnitts der Stange 46 beeinträchtigt die Stange 46 nicht den Motorgehäuseabschnitt 14, wenn die Kurbel 40 betätigt wird.
Wie in 4 dargestellt, sind in einem Mittelabschnitt des einen Endes (einer Unterwand) des Kolbens 50 mehrere Einlassöffnungen 50A vorgesehen. Das Innere des Kolbens 50 (das Innere des Kurbelgehäuseabschnitts 18A) und das Innere des Zylinders 16 sind durch die Einlassöffnungen 50A miteinander verbunden. An der ersten Richtungsseite des Kolbens 50 ist ein im Wesentlichen schirmförmiges Eintrittsventil 54 vorgesehen. Das Eintrittsventil 54 hat im Wesentlichen eine runde Plattenform, deren Plattendickenrichtung in axialer Richtung des Kolbens 50 verläuft. Ein äußerer Umfangsabschnitt des Eintrittsventils 54 ist zu der Seite des Kolbens 50 geneigt, und zwar fortschreitend in radialer Richtung außenseitig des Kolbens 50. Das Eintrittsventil 54 ist mittels einer Schraube 56 an einem Ende des Kolbens 50 (an der Unterwand) befestigt. Der Kopf der Schraube 56 ist an der ersten Richtungsseite des Eintrittsventils 54 angeordnet. Zwischen dem Kopf der Schraube 56 und dem Eintrittsventil 54 ist eine Unterlegscheibe 58 vorgesehen. Bei dem Eintrittsventil 54 handelt es sich um ein Rückschlagventil. D.h., während des ausgehenden Hubs des Kolbens 50 stößt der äußere Umfangsabschnitt des Eintrittsventils 54 an das eine Ende des Kolbens 50 an, so dass das Eintrittsventil 54 geschlossen wird. Während des eingehenden Hub des Kolbens 50 öffnet sich der äußere Umfangsabschnitt des Eintrittsventils 54 (es entfernt sich von dem einen Ende des Kolbens 50), und aufgrund des Druckabfalls in dem Zylinder 16 strömt durch die Einlassöffnungen 50A von außerhalb der elektrischen Pumpe 10 Luft in den Zylinder 16.
Rückschlagventil 60
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst das Rückschlagventil 60 einen Ventilkörper 62, eine Abdeckung 64, einen Anschlag 66, eine Anschlagfeder 68 und ein Ventil 70. Der Ventilkörper 62 hat im Wesentlichen die Form eines mit einem Boden versehenen Rohres, das zu der anderen ersten Richtungsseite offen ist. Ein Öffnungsende des Ventilkörpers 62 ist in dem einen Ende des Zylinders 16 angeordnet. Dadurch wird das eine Ende des Zylinders 16 durch den Ventilkörper 62 verschlossen. In Innern des Ventilkörpers 62 ist ein Anschlaggehäuseabschnitt 62A ausgebildet, in dem der unten beschriebene Anschlag 66 untergebracht ist. Der Anschlaggehäuseabschnitt 62A ist mit einer Ausnehmung versehen, die zur Seite des Zylinders 16 offen ist, wobei der Anschlaggehäuseabschnitt 62A in der zweiten Richtung ein im Wesentlichen kreisförmiges Querschnittsprofil aufweist.
Ein im Wesentlichen kreisförmiger Verbindungsabschnitt 62B ist einstückig an einer Unterwand des Ventilkörpers 62 angeformt. Der Verbindungsabschnitt 62B ist koaxial zu der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 angeordnet und ragt in Richtung der einen ersten Richtungsseite (einer axialen Richtungsseite des Zylinders 16) von der Unterwand des Ventilkörpers 62 vor. Ein nicht dargestellter Schlauch ist mit dem Verbindungsabschnitt 62B verbunden. Von der elektrischen Luftpumpe 10 wird Luft in den Schlauch geleitet, die dem Luftgebläse zugeführt wird.
Ein im Wesentlichen kreisrundes Befestigungsrohr 62C zur Befestigung der unten beschriebenen Anschlagfeder 68 ist einstückig an der Unterwand des Ventilkörpers 62 angeformt. Das Befestigungsrohr 62C ist koaxial zu dem Verbindungsabschnitt 62B angeordnet und ragt in Richtung der Seite des Anschlaggehäuseabschnitts 62A vor. Das Innere des Verbindungsabschnitts 62B und des Befestigungsrohrs 62C sind miteinander verbunden, wobei dieser Verbindungsabschnitt einen Abzugskanal 62D bildet. Das Äußere der elektrischen Luftpumpe 10 (im Inneren des Schlauchs) ist durch den Abzugskanal 62D mit dem Anschlaggehäuseabschnitt 62A verbunden. Überdies bildet ein Öffnungsende an der Seite des Verbindungsabschnitts 62B des Abzugskanals 62D einen Auslass 62E.
Die Abdeckung 64 hat die Form eines mit einem flachen Boden versehenen Rohres, das zu der ersten Richtungsseite hin offen ist. Die Abdeckung 64 ist innerhalb des einen Endes des Zylinders 16 angeordnet und in dem Öffnungsende des Ventilkörpers 62 montiert. Eine Unterwand der Abdeckung 64 weist einen Vorsprung 64A auf, der zu der ersten Richtungsseite hin vorragt. Der Vorsprung 64A ist in dem Öffnungsende des Anschlaggehäuseabschnitts 62A montiert. In dem Vorsprung 64A ist eine im Wesentlichen runde Abzugsöffnung 64B ausgebildet. Die Abzugsöffnung 64B ist koaxial zu der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 angeordnet.
Der Anschlag 66 umfasst einen mit einem Boden versehenen, röhrenförmigen Anschlagkörper 66A, der zu der ersten Richtungsseite hin offen ist. Der Anschlagkörper 66A ist in dem Anschlaggehäuseabschnitt 62A des Ventilkörpers 62 untergebracht, so dass er sich in der ersten Richtung (der axialen Richtung des Zylinders 16) bewegen kann. Der Anschlag 66 kann sich somit zwischen einer geöffneten Position (in 1 dargestellt) und einer geschlossenen Position (in 2 dargestellt) bewegen. In einer Unterwand des Anschlagkörpers 66A sind mehrere Verbindungöffnungen 66A1 ausgebildet. Die Verbindungsöffnungen 66A1 sind in der Umfangsrichtung des Anschlagkörpers 66A nebeneinander und in radialer Richtung außenseitig des Auslasses 64B der oben beschriebenen Abdeckung 64 angeordnet.
Die Anschlagfeder 68 ist in einem durch Kompression verformten Zustand zwischen der Unterwand des Anschlagkörpers 66A und der Unterwand des Ventilkörpers 62 angeordnet. Die Anschlagfeder 68 ist eine Druckschraubenfeder. Das Befestigungsrohr 62C ist in einem Ende der Anschlagfeder 68 eingefügt. Das andere Ende der Anschlagfeder 68 ist im Innern des Anschlagkörpers 66A angeordnet, so dass es an die Unterwand des Anschlagkörpers 66A anstößt. Der Anschlag 66 ist somit in Richtung der anderen axialen Richtungsseite (Seite der Abdeckung 64) des Zylinders 16 durch die Anschlagfeder 68 vorgespannt, so dass er sich in der geschlossenen Position befindet.
An einem Mittelabschnitt der Unterwand des Anschlagkörpers 66A ist eine im Wesentlichen säulenförmige Anschlagwelle 66B einstückig angeformt. Die Anschlagwelle 66B ragt von der Unterwand des Anschlagkörpers 66A in Richtung der Seite der Abdeckung 64 vor. Der Außendurchmesser der Anschlagwelle 66B ist kleiner bemessen als der Innendurchmesser des Auslasses 64B, wobei die Anschlagwelle 66B durch den Auslass geführt wird 64B. Wenn der Kolben 50 den unteren Totpunkt erreicht hat, drückt der Kopf der Schraube 56 des Kolbens 50 ein vorderes Ende der Anschlagwelle 66B zu der ersten Richtungsseite, so dass der Anschlag 66 in die geöffnete Position bewegt wird.
Das Ventil 70 weist im Wesentlichen eine ringförmige Plattenform auf. Die Anschlagwelle 66B ist in dem Ventil 70 montiert, und das Ventil 70 ist in radialer Richtung außenseitig eines Basisendes der Anschlagwelle 66B angeordnet. Der Außendurchmesser des Ventils 70 ist größer bemessen als der Innendurchmesser des Auslasses 64B. Wenn sich daher der Anschlag 66 in der geschlossen Position befindet, wird der Auslass 64B durch das Ventil 70 verschlossen. Das Ventil 70 ist in radialer Richtung innenseitig der Verbindungsöffnungen 66A1 des Anschlagkörpers 66A angeordnet. Mit anderen Worten, der Außendurchmesser des Ventils 70 ist in der radialen Richtung innenseitig der Befestigungsöffnungen 66A1 angeordnet. Wenn daher der Anschlag 66 in die geöffnete Position bewegt wird, öffnet sich der Auslass 64B, so dass das Innere des Zylinders 16 und das Äußere der elektrischen Luftpumpe 10 durch den Auslass 64B, die Befestigungsöffnungen 66A1 und den Abzugskanal 62D miteinander verbunden sind.
Antriebsschaltung 80
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist die Antriebsschaltung 80 eine Schaltung, die den Antrieb des oben beschriebenen Motors 30 steuert. Die Antriebsschaltung 80 umfasst die im Wesentlichen rechteckige, plattenförmige Leiterplatte 82. Die Leiterplatte 82 ist in dem Schaltungsgehäuseabschnitt 18B untergebracht, wobei ihre Plattendickenrichtung in vertikaler Richtung verläuft (der axialen Richtung des Schneckenrades 42). D.h., die Leiterplatte 82 ist an den vorderen Enden der Vorsprünge 20B der Trennwand 20 in dem Gehäuse 12 angeordnet. Die Ausnehmungen der Vorsprünge 20B sind mit Schrauben 84 versehen. Dadurch ist die Leiterplatte 82 mittels der Schrauben 84 an dem Gehäuse 12 befestigt. Auf der Leiterplatte 82 ist ein Verbinder 86 montiert, der die Antriebsschaltung 80 mit elektrischer Energie versorgt. Der Verbinder 86 ragt von dem Gehäuse 12 in Richtung der anderen ersten Richtungsseite vor. Die Leiterplatte 82 ist mit dem Motor 30 elektrisch verbunden. Auf der Leiterplatte 82 sind nicht dargestellte elektronische Bauteile zur Steuerung des Motors 30 montiert. Der Antrieb des Motors 30 wird somit durch die Antriebsschaltung 80 gesteuert.
Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung erläutert.
Bei der oben beschriebenen elektrischen Luftpumpe 10 dreht sich die Radialwelle 30B des Motors 30 in einer Drehrichtung (Vorwärtsdrehung), wenn der Motor 30 von der Antriebsschaltung 80 angetrieben wird. Die Schneckenwelle 32, die so an der Radialwelle 30B angeordnet ist, dass sie sich als Einheit mit dieser dreht, dreht sich daher in der einen Drehrichtung und betätigt die Kurbel 40. D.h., das Schneckenrad 42 dreht sich in einer Drehrichtung um die Welle 20A, und der durch die Stange 46 damit verbundene Kolben 50 bewegt sich zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt in axialer Richtung des Zylinders 16 vor und zurück.
Bewegung des Kolbens 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt
Wie in 2 dargestellt, ist der Kolben 50, wenn er sich am oberen Totpunkt befindet, auf der anderen ersten Richtungsseite des Rückschlagventils 60 von diesem entfernt. Daher befindet sich der Anschlag 66 in dem Rückschlagventil 60 aufgrund der Vorspannkraft der Anschlagfeder 68 in der geschlossen Position, wobei der Auslass 64B durch das Ventil 70 verschlossen wird. Während des ausgehenden Hubs des Kolbens 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt wird aufgrund der ausgehenden Bewegung des Kolbens 50 Luft in dem Zylinder 16 komprimiert. Während dieses Zeitraums bleibt der Auslass 64B aufgrund der Vorspannkraft der Anschlagfeder 68 durch das Ventil 70 verschlossen.
Wenn der Kolben 50, wie in 1 dargestellt, den unteren Totpunkt erreicht hat, drückt der Kopf der an der einen Stirnseite des Kolbens 50 vorgesehenen Schraube 56 das vordere Ende der Anschlagwelle 66B in Richtung der einen ersten Richtungsseite gegen die Vorspannkraft der Anschlagfeder 68. Der Anschlag 66 wird folglich von der geschlossenen Position in die geöffnete Position bewegt, so dass der Zustand, in dem der Auslass 64B durch das Ventil 70 verschlossen wird, beendet wird und sich der Auslass 64B öffnet. Das Innere des Zylinders 16 und das Äußere der elektrischen Luftpumpe 10 sind somit durch den Auslass 64B, die Verbindungsöffnungen 66A1 und den Abzugskanal 62D miteinander verbunden. Demzufolge wird die Druckluft im Innern des Zylinders 16 durch den Auslass 62E in den Schlauch ausgestoßen und über diesen dem Luftgebläse zugeführt.
Bewegung des Kolbens 50 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt
Während des eingehenden Hubs des Kolbens 50 vom unteren Totpunkt bewegt sich der Kopf der an der einen Stirnseite des Kolbens 50 vorgesehenen Schraube 56 von dem vorderen Ende der Anschlagwelle 66B in Richtung ihrer anderen ersten Richtungsseite. Der Anschlag 66 wird daher durch die Vorspannkraft der Anschlagfeder 68 von der geöffneten Position in die geschlossene Position bewegt, wobei der Auslass 64B durch das Ventil 70 verschlossen wird. Während des eingehenden Hubs des Kolbens 50 öffnet sich der äußere Umfangsabschnitt des Eintrittsventil 54 und aufgrund des Druckabfalls in dem Zylinder 16 wird von außerhalb der elektrischen Pumpe 10 Luft in den Zylinder 16 angesaugt. Wenn der Kolben 50 den oberen Totpunkt erreicht hat, herrscht ein Zustand, in dem Luft in den Zylinder 16 gesaugt worden ist.
Wenn der Motor 30 angetrieben wird, bewegt sich der Kolben 50 der elektrischen Luftpumpe 10 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt vor und zurück, so dass die Druckluft im Innern des Zylinders 16 über den Schlauch dem Luftgebläse zugeführt wird.
Bei der elektrischen Luftpumpe 10 umfasst das ein Außengehäuse der elektrischen Luftpumpe 10 bildende Gehäuse 12 den Motorgehäuseabschnitt 14, in dem der Motor 30 untergebracht ist, und den Zylinder 16, in dem der Kolben 50 untergebracht ist. Der Zylinder 16 erstreckt sich in axialer Richtung des Motors 30. Dies ermöglicht es, die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in der radialen Richtung des Motors 30 kompakter auszuführen als in den Anordnungen, in denen sich der Zylinder 16 in der radialen Richtung des Motors 30 (einer Richtung orthogonal zu der Achsenlinie L1 des Motors 30) erstreckt, wie dies unter „Stand der Technik“ beschrieben wurde.
Zudem ist der Zylinder 16 in radialer Richtung außenseitig des Motorgehäuseabschnitts 14 angeordnet, so dass er an den Motorgehäuseabschnitt 14 anstößt. D.h., der Zylinder 16 und der Motorgehäuseabschnitt 14 sind in der radialen Richtung des Motors 30 (in der zweiten Richtung) nebeneinander in dem Gehäuse 12 angeordnet. Daher kann für den Einbau des Zylinders 16 Raum in der radialen Richtung außenseitig des Motors 30 genutzt werden. Dies ermöglicht es, die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in der axialen Richtung des Motors 30 kompakter auszuführen als in den Fällen, in denen der Zylinder 16 z.B. an der anderen ersten Richtungsseite des Kurbel-/Schaltungsgehäuseabschnitts 18 angeordnet ist.
Bei der elektrischen Luftpumpe 10 sind die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 und die Achsenlinie L2 des Zylinders 16, in axialer Richtung (vertikaler Richtung) des Schneckenrades 42 gesehen, in der zweiten Richtung versetzt. Dadurch kann der Kolben 50 effizient von der Stange 46 herausgedrückt werden, wenn die Stange 46 den Kolben 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt. D.h., wenn sich der Kolben 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, dreht sich das eine Ende der Stange 46 so um die Welle 20A, dass sich die Stange 46 bewegt, während sie um ihre anderes Ende schwenkt (den mit dem Kolben 50 verbundenen Abschnitt) (siehe Pfeil H1 und Pfeil H2 in 2). Da die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 und die Achsenlinie L2 des Zylinders 16 versetzt sind, kann der Schwenkwinkel der Stange 46 im Unterschied zu einem Beispiel, in dem die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 beispielsweise an der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 ausgerichtet ist, verkleinert werden, wenn sich der Kolben 50 im ausgehenden Hub befindet. Mit anderen Worten, im Unterschied zu dem Vergleichsbeispiel kann die Stange 46 entlang der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 bewegt werden, wenn die Stange 46 den Kolben 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt. Dadurch kann der Kolben 50 effizient von der Stange 46 herausgedrückt werden, wenn die Stange 46 den Kolben 50 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt.
Bei der elektrischen Luftpumpe 10 ist zudem die Achsenlinie L3 der Kurbel 40, in axialer Richtung (vertikaler Richtung) des Schneckenrades 42 gesehen, zwischen der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 und der Achsenlinie L1 des Motors 30 angeordnet. Dadurch kann die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in der radialen Richtung des Motors 30 noch kompakter ausgeführt werden, als in den Fällen, in denen die Achsenlinie L3 der Kurbel 40 auf der gegenüberliegenden Seite der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 zu der Achsenlinie L1 des Motors 30 (die andere zweite Richtungsseite) angeordnet ist.
Bei der elektrischen Luftpumpe 10 ist die eine Stirnseite der Stange 46 zudem an der Oberseite des Schneckenrades 42 angeordnet, und die Leiterplatte 82 ist an der anderen Seite in axialer Richtung des Schneckenrades 42 angeordnet. Die Kurbel 40 und die Leiterplatte 82 können somit in axialer Richtung des Schneckenrades 42 nebeneinander angeordnet werden. Dies ermöglicht es, die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in axialer Richtung des Schneckenrades 42 kompakter auszuführen.
Zudem umfasst der Motor 30, der ein Teil der elektrischen Luftpumpe 10 bildet, das Jochgehäuses 30D in Form eines magnetischen Körpers, der um die Stellen gewickelt ist, die dem Magneten 30C entsprechen. Die Dicke der Abschnitte des Jochgehäuse 30D, die wenig zu dem magnetischen Feld beitragen (z.B. ein Abschnitt, in dem ein Bürstenhalter untergebracht ist), können somit dünner ausgeführt werden. Dadurch kann der Motor 30 kompakter ausgeführt werden und die den Motor 30 umfassende elektrische Luftpumpe 10 kann ebenfalls kompakter ausgeführt werden.
Überdies ist bei der elektrischen Luftpumpe 10 ein längslaufender Zwischenabschnitt der Stange 46 an einer Stelle in radialer Richtung außenseitig des Schneckenrades 42 zur Unterseite hin (d.h. zur Seite des Schaltungsgehäuseabschnitts 18B) im Wesentlichen in einer Kurbelform gebogen. Ferner erstreckt sich der dem Schneckenrad 42 gegenüberliegende Abschnitt der Stange 46 (der Abschnitt, der dem Schneckenrad 42 in der Richtung der Drehachse des Schneckenrades 42 gegenüberliegt), von einer radialen Rotationsrichtung außenseitig des Schneckenrades 42 aus gesehen, linear in einer radialen Rotationsrichtung des Schneckenrades 42 parallel zu der Seite des Schneckenrades 42. Dadurch kann der Raum bezüglich des Kurbelgehäuseabschnitts 18A, in dem die Stange 46 untergebracht ist, in vertikaler Richtung besser genutzt werden. Demzufolge kann die elektrische Luftpumpe 10 in vertikaler Richtung kompakter ausgeführt werden.
Bei der elektrischen Luftpumpe 10 erstreckt sich der Kolben 50 in vertikaler Richtung vom Kurbelgehäuseabschnitt 18A zum Schaltungsgehäuseabschnitt 18B. Diese Anordnung ermöglicht es, die elektrische Luftpumpe 10 in vertikaler Richtung kompakter auszuführen.
Zu beachten ist, dass, obwohl die Achsenlinie L2 des Zylinders 16 und die Achsenlinie L1 des Motors 30 in dieser beispielhaften Ausgestaltung parallel zueinander verlaufen, die Achsenlinie L2 des Zylinders 16 in Bezug auf die Achsenlinie L1 des Motors 30, in vertikaler Richtung gesehen, in einem leichten Winkel angeordnet sein kann. D.h. „ein Zylinder, der sich in einer axialen Richtung eines Motors“ erstreckt, umfasst in der vorliegenden Offenbarung Fälle, in denen sich ein Zylinder in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf eine axiale Richtung eines Motor abgewinkelt ist. Auch in diesen Fällen kann die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in radialer Richtung des Motors 30 kompakter ausgeführt werden als in den Anordnungen, bei denen sich der Zylinder 16 in radialer Richtung des Motors 30 erstreckt (in einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung).
Obwohl der Motorgehäuseabschnitt 14 und der Zylinder 16 gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung aneinanderstoßen, kann die Anordnung auch so gewählt werden, dass die Kurbel 40 zwischen dem Motorgehäuseabschnitt 14 und dem Zylinder 16 in deren Längsrichtungen, in der vertikalen Richtung gesehen, angeordnet ist. Die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 kann auch in diesen Fällen in der radialen Richtung des Motors kompakter ausgeführt werden, als in den Anordnungen, bei denen sich der Zylinder 16 in der radialen Richtung des Motors 30 (einer Richtung orthogonal zur axialen Richtung) erstreckt.
Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung dreht sich die Radialwelle 30B des Motors 30 in einer Drehrichtung, um den Kolben 50 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt vor- und zurückzubewegen. Alternativ kann die Bauweise so gestaltet sein, dass die Radialwelle 30B des Motors 30 von der Antriebsschaltung 80 vorwärts und rückwärts gedreht wird, so dass der Kolben 50 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt vor- und zurückbewegt wird.
Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung drückt der Kopf der an der einen ersten Richtungsseite des Kolbens 50 vorgesehenen Schraube 56 gegen die Anschlagwelle 66B, so dass sich das Rückschlagventil 60 öffnet. Alternativ kann die Bauweise so gestaltet sein, dass sich das Rückschlagventil 60 öffnet, wenn der Druck in dem Zylinder 16 (in dem zwischen dem Zylinder 16 und dem Kolben 50 gebildeten Raum) während des ausgehenden Hubs des Kolbens 50 größer oder gleich einem gegebenen Druck ist. In diesen Fällen ist die Vorspannkraft der Anschlagfeder 68 so eingestellt, dass sich das Rückschlagventil 60 öffnet, wenn der Druck in dem Zylinder 16 größer oder gleich dem gegebenen Druck ist.
Bei der Anordnung, wo sich das Rückschlagventil 60 öffnet, wenn der Druck in dem Zylinder 16 größer oder gleich dem gegebenen Druck ist, muss der Verbindungsabschnitt 62B (der Auslass 64B) nicht koaxial zu der Achsenlinie L2 des Zylinders 16 sein. Der Verbindungsabschnitt 62B (Auslass 64B) kann beispielsweise in radialer Richtung außenseitig des Zylinders 16 angeordnet sein (in einer Richtung orthogonal zu der Achsenlinie L2 des Zylinders 16).
Wie in 4 dargestellt, ist die Leiterplatte 82 (Schaltungsgehäuseabschnitt 18B) in dieser beispielhaften Ausgestaltung so angeordnet, dass sie sich in vertikaler Richtung (der axialen Richtung des Schneckenrades 42) mit dem Zylinder 16 überschneidet. Alternativ kann die Leiterplatte 82 so angeordnet werden, dass sie sich in vertikaler Richtung nicht mit dem Zylinder 16 überschneidet. In diesen Fällen kann die Größe der elektrischen Luftpumpe 10 in vertikaler Richtung noch kompakter ausgeführt werden, als im Vergleich zu den Anordnungen, bei denen sich die Leiterplatte 82 in vertikaler Richtung mit dem Zylinder 16 überschneidet.
Die Offenbarung der am 19. November 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-226909 und die Offenbarung der am 26. Juli 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-146537 werden durch Verweis vollständig in diese Patentschrift aufgenommen.
Alle in dieser Patentschrift angeführten Dokumente, Patentanmeldungen und technischen Standards werden durch Verweis in demselben Umfang in die vorliegende Patentschrift aufgenommen, so als wäre jedes einzelne angeführte Dokument, jede Patentschrift oder jeder technische Standard durch Verweis einzeln hierin aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5374524 [0002, 0003]
JP 2015226909 [0068]
JP 2016146537 [0068]

Claims

Elektrische Luftpumpe, umfassend: einen Motor mit einer Welle, die mit einer Schnecke versehen ist; eine Kurbel mit einem Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, und einer Stange, die mit einem Ende drehbar mit dem Schneckenrad verbunden ist; und einen Kolben, der in einem sich in einer axialen Richtung des Motors erstreckenden Zylinder untergebracht und mit dem anderen Ende der Stange verbunden ist und sich durch die Betätigung der Kurbel entlang einer Erstreckungsrichtung des Zylinders vor- und zurückbewegt, und der Luft aus dem Inneren des Zylinders durch ein an einem Ende des Zylinders angeordnetes Ventil ausstößt, indem er zu diesem Ende des Zylinders bewegt wird.
Elektrische Luftpumpe nach Anspruch 1, wobei der Zylinder in radialer Richtung außenseitig des Motors angeordnet ist, so dass er an einen Motorgehäuseabschnitt angrenzt, in dem der Motor untergebracht ist.
Elektrische Luftpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine durch ein Drehzentrum des Schneckenrades verlaufende und sich entlang einer Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Linie, entlang einer axialen Richtung des Schneckenrades gesehen, in einer radialen Richtung des Motors von einer Achsenlinie des Zylinders versetzt ist.
Elektrische Luftpumpe nach Anspruch 3, wobei die durch ein Drehzentrum des Schneckenrades verlaufende und sich entlang einer Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Linie, entlang der axialen Richtung des Schneckenrades gesehen, zwischen der Achsenlinie des Zylinders und einer Achsenlinie des Motors angeordnet ist.
Elektrische Luftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stange in axialer Richtung an einer Seite des Schneckenrades angeordnet ist; und eine die Antriebsschaltung des Motors bildende Leiterplatte in axialer Richtung an einer anderen Seite des Schneckenrades angeordnet ist.
Elektrische Luftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich ein Abschnitt der Stange, der dem Schneckenrad entlang der Richtung der Drehachse des Schneckenrades gegenüberliegt, von einer radialen Rotationsrichtung außenseitig des Schneckenrades aus gesehen, linear entlang einer radialen Rotationsrichtung des Schneckenrades erstreckt.
Elektrische Luftpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: ein Raum, in dem die Kurbel untergebracht ist, und ein Raum, in dem eine Leiterplatte untergebracht ist, welche die Antriebsschaltung des Motors bildet, entlang der Richtung der Drehachse des Schneckenrades nebeneinander liegen; und der Raum, in dem die Kurbel untergebracht ist, und der Raum, in dem die Leiterplatte untergebracht ist, so angeordnet sind, dass sie den Kolben in der Bewegungsrichtung des Kolbens überlappen.