JP2003286963A - エアーポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイアフラムの寿命を延ばすことのできる
エアーポンプを提供する。 【解決手段】 シリンダ室１５Ｓと、ダイアフラム１６
と、シリンダ室１５Ｓのた吸気孔１５ｂ２および排気孔
１５ｂ３と、吸気弁１７と、排気弁１８と、ダイアフラ
ム１６を往復動させるためのモータ２０とを備えたエア
ーポンプであって、一端側に円周に沿って形成された第
１カム面２１Ａと、他端側に円周に沿って形成された第
２カム面２１Ｂとを有し且つモータ２０によって第１,
第２カム面２１Ａ,２１Ｂの中心回りに回転するカム回
転体２１と、第１カム面２１Ａと第２カム面２１Ｂに当
接してカム回転体２１を挟み込む第１カムフォロー２３
と第２カムフォロー２４とを有する往復移動部材２２と
を設け、カム回転体２１の回転によって第１カムフォロ
ー２３および第２カムフォロー２４が第１カム面２１Ａ
および第２カム面２１Ｂを摺接移動するこにより往復移
動部材２２が往復移動してダイアフラム１６を往復動さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダ室に設
けたダイアフラムを往復動させることによってエアをシ
リンダ室に吸気し、この吸気したエアを排気するエアー
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すようなエアーポンプが
知られている。同図において、１はシリンダ室であり、
その一端開口部にはゴム製のダイアフラム２が装着され
ている。このシリンダ室１の他端には端板３が一体成型
されている。この端板３には吸気孔４と排気孔５とが形
成されている。吸気孔４には吸気弁６が設けられ、排気
孔５には排気弁７が設けられている。これらの弁６、７
はダイアフラム２の中央部２Ａが上下動（図６においい
て）することによって開閉するようになっている。

【０００３】８はモータであり、９はその駆動軸であ
る。この駆動軸９には円盤１０が取り付けられ、この円
盤１０の周辺部には偏心軸１１が取り付けられている。
この偏心軸１１には連結レバー１２の一端が取り付けら
れ、他端は補強板１３を介してダイアフラム２に接続さ
れている。補強板１３はダイアフラム２の中央部２Ａに
取り付けられており、中央部２Ａの周囲には湾曲部２Ｂ
が環状に形成されている。この湾曲部２Ｂによりダイア
フラム２の中央部２Ａの上下動がスムーズに行われるよ
うになっている。

【０００４】そして、モータ８の駆動により円盤１０が
回転していき、連結レバー１２によりダイアフラム２の
中央部２Ａが上下方向に往復動していく。ダイアフラム
２の中央部２Ａが下に移動することにより吸気弁６が開
成して外気が吸気孔４からシリンダ室１へ吸気され、ダ
イアフラム２の中央部２Ｂが上に移動することにより排
気弁７が開成してシリンダ室１のエアーが排気孔５から
排気されていく。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、連結レバー
１２は補強板１３に固定されており、連結レバー１２の
補強板１３に対する角度は円盤１０の回転に拘わらず一
定である。このため、図７ないし図１０に示すように、
円盤１０の回転によってダイアフラム２の中央部２Ａは
平行に上下動せずに、その中央部２Ａは傾きながら上下
動する。このため、ダイアフラム２の湾曲部２Ｂに加わ
る応力が均一にならず、径方向に対する傾きが大きい部
分でその応力が大きく、この大きな応力が加わる部分の
疲労が早まることになり、結果としてダイアフラム２の
寿命が短くなってしまうという問題があった。

【０００６】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ダイアフラムの寿命を延ばす
ことのできるエアーポンプを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のエアーポ
ンプは、一端に開口を有し他端が閉塞されたシリンダ室
と、前記開口を閉塞したダイアフラムと、前記シリンダ
室の壁部に設けられた吸気孔および排気孔と、この吸気
孔に設けられた吸気弁と、その排気孔に設けられた排気
弁と、前記ダイアフラムを往復動させるためのモータと
を備え、前記ダイアフラムが往動された際に前記吸気弁
が開成されるとともに排気弁が閉成されて前記吸気孔か
らシリンダ室にエアーが吸気され、そのダイアフラムが
復動された際に前記排気弁が開成されるとともに吸気弁
が閉成されてシリンダ室内のエアーが排気孔から排気さ
れるエアーポンプであって、一端側に円周に沿って形成
された第１カム面と、他端側に円周に沿って形成された
第２カム面とを有し且つ前記モータによって第１,第２
カム面の中心回りに回転するカム回転体と、前記第１カ
ム面と第２カム面に当接してカム回転体を挟み込む第１
カムフォローと第２カムフォローとを有する往復移動部
材とを設け、前記カム回転体の回転によって第１カムフ
ォローおよび第２カムフォローが第１カム面および第２
カム面を摺接移動するこにより往復移動部材が往復移動
して前記ダイアフラムを往復動させることを特徴とす
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るエアーポン
プの実施の形態を図面に基づいて説明する。

【０００９】図１（Ａ）に示すエアーポンプ１４は、シ
リンダ室１５Ｓを形成したシリンダ１５と、このシリン
ダ１５の一端の開口１５Ａに取り付けられたダイアフラ
ム１６と、このダイアフラム１６を往復動させる駆動機
構１９等とから構成されている。

【００１０】シリンダ１５は、円筒状に形成されるとと
もに他端が閉塞壁部１５Ｂで閉塞されている。閉塞壁部
１５Ｂにはケース２６が設けられており、このケース２
６内には仕切壁２６Ａによって吸気室２６Ｂと排気室２
６Ｃとが形成されている。また、ケース２６には吸気室
２６Ｂに連通した吸気口２７aと排気室２６Ｃに連通し
た排気口２７bとが設けられている。

【００１１】閉塞壁部１５Ｂには、図１（Ｂ）,（Ｃ）
に示すように多数の吸気孔１５b２が環状に配列形成さ
れ、これら吸気孔１５b２を閉塞するゴム製の円形の吸
気弁１７が設けられている。この吸気弁１７は、その中
央部に一体形成された軸部１７Ａが閉塞壁部１５Ｂの取
付孔１５b１に貫装されていることによりその閉塞壁部
１５Ｂに取り付けられている。

【００１２】吸気弁１７はシリンダ室１５Ｓが負圧にな
ると一点鎖線で示すように変形して吸気孔１５b２を開
成し、シリンダ室１５Ｓの負圧以外では実線で示すよう
に吸気孔１５b２を閉塞（閉成）するようになってい
る。

【００１３】また、閉塞壁部１５Ｂには、吸気孔１５b
２と同様に複数の排気孔１５ｂ３が環状に形成され、こ
れら排気孔１５b３を閉塞するゴム製の円形の排気弁１
８が設けられている。この排気弁１８は、その中央部に
一体形成された軸部１８Ａが閉塞壁部１５Ｂの取付孔１
５b４に貫装されていることによりその閉塞壁部１５Ｂ
に取り付けられている。

【００１４】排気弁１８は、シリンダ室１５Ｓの気圧が
上がると排気孔１５ｂ３を開成し、シリンダ室１５Ｓの
気圧が所定以下になると排気孔１５ｂ２を閉塞するよう
になっている。

【００１５】ダイアフラム１６は、従来と同様に中央部
１６Ａの周囲に湾曲部１６Ｂを環状に形成しており、こ
の湾曲部１６Ｂはシリンダ室１５Ｓ内に突出している。

【００１６】駆動機構１９は、モータ２０と、このモー
タ２０の駆動軸２０Ａに装着された円筒状の回転体（カ
ム回転体）２１と、この回転体２１を内側に配置すると
ともにダイアフラム１６の中央部１６Ａに取り付けられ
た円筒状の往復移動部材２２等とから構成されている。
モータ２０は、シリンダ１５から下方に延びた円筒状の
フレーム２５に取り付けられた円板２８に固定されてい
る。フレーム２５の下部には通気孔２５Ａが設けられて
いる。

【００１７】回転体２１は、周壁２１Ｄに沿ってその上
面（図１(Ａ)において）に形成された第１カム面２１Ａ
と、周壁２１Ｄに沿ってその下面に形成された第２カム
面２１Ｂとを有している。

【００１８】第１カム面２１Ａには、上方（図１(Ａ)に
おいて）に突出する山部２１a１と下方に窪む谷部２１a
２とが交互に形成され、図１（Ｄ）に示すように第１カ
ム面２１Ａは正弦波形状に形成されているとともに２周
期分形成されている。

【００１９】第２カム面２１Ｂには、下方(図１(Ａ)に
おいて)に突出する山部２１ｂ１と上方に窪む谷部２１
ｂ２とが交互に形成され、図１（Ｄ）に示すように第２
カム面２１Ｂは波状に形成されているとともに２周期分
形成されている。

【００２０】そして、第１カム面２１Ａの山部２１ａ１
の真下に第２カム面２１Ｂの谷部２１ｂ２が位置し、第
１カム面２１Ａの谷部２１ａ２の真下に第２カム面２１
Ｂの山部２１ｂ１が位置しており、第１,第２カム面２
１Ａ,２１Ｂの山部２１ａ１,２１ｂ１の高さより第２,
第１カム面２１Ｂ,２１Ａの谷部２１ｂ２,２１ａ２の深
さが深くなっている。

【００２１】往復移動部材２２の内壁面の上下には、内
側に突出した一対のカムフォロー２３（第１カムフォロ
ー）,２４（第２カムフォロー）が２組み形成されてお
り、一方のカムフォロー２３,２４と他方のカムフォロ
ー２３,２４とが相対向している。そして、各カムフォ
ロー２３,２４は回転体２１を上下から挟み込むように
して第１,第２カム面２１Ａ,２１Ｂに当接するようにな
っている。

【００２２】次に以上のように構成された本実施形態の
動作について図２〜図５を参照しつつ説明する。

【００２３】カムフォロー２３が回転体２１の第１カム
面２１Ａの山部２１a１と谷部２１a２との中間位置に位
置し、カムフォロー２４が回転体２１の第２カム面２１
Ｂの山部２１b１と谷部２１b２との中間位置に位置して
いるとき、図１に示すようにダイアフラム１６は中立位
置に位置している。このとき、吸気弁１７および排気弁
１８は閉じている。

【００２４】この状態から、モータ２０が駆動されて回
転体２１が図１に示す矢印方向へ回転されていくと、カ
ムフォロー２４が回転体２１の第２カム面２１Ｂの山部
２１ｂ１に摺接していきことにより、往復移動部材２２
はその回転体２１の回転とともに下降していく。この往
復移動部材２２の下降によりダイアフラム１６の中央部
１６Ａが図２に示すように下方へ移動（往動）してい
く。そして、カムフォロー２４が図４に示すように第２
カム面２１Ｂの山部２１ｂ１のピーク位置に到達するま
で、ダイアフラム１６は下方へ移動していく。

【００２５】このダイアフラム１６の下方への移動によ
り、吸気弁１７が開成して吸気口２７aから外気が吸気
され、吸気室２６Ｂおよび吸気孔１５ｂ２を介してシリ
ンダ室１５Ｓへ外気が導入される。

【００２６】さらに、モータ２０の駆動により回転体２
１が回転して、カムフォロー２４が第２カム面２１Ｂの
山部２１ｂ１のピーク位置を越えると、カムフォロー２
３が回転体２１の第１カム面２１Ａの山部２１ａ１に摺
接していく。この摺接により、往復移動部材２２が図２
に示す位置から上に移動していき、ダイアフラム１６の
中央部１６Ａが図２に示す位置から上方へ移動してい
く。

【００２７】ダイアフラム１６の上方への移動により、
吸気弁１７が閉成するとともに排気弁１８が開成して、
シリンダ室１５の空気が排気孔１５ｂ３および排気室２
６Ｃを介して排気口２７ｂから排気され、例えばエアバ
ック(図示せず)に供給される。

【００２８】ダイアフラム１６の上方への移動は、カム
フォロー２３が図５に示す第１カム面２１Ａの山部２１
a１のピーク位置に到達するまで続き、図３に示す位置
までダイアフラム１６は移動（復動）することになる。
すなわち、ダイアフラム１６は図２に示す位置と図３に
示す位置との間を往復動する。

【００２９】また、往復移動部材２２の一対のカムフォ
ロー２３,２４が相対向して２組み設けられていること
により、往復移動部材２２は回転体２１の回転により傾
くことなくより安定した状態で上下に往復移動する。こ
のため、ダイアフラム１６の中央部１６Ａが平行に上下
に往復移動することになる。

【００３０】このため、ダイアフラム１６の中央部１６
Ａの上下動によりダイアフラム１６の湾曲部１６Ｂに加
わる応力は均一となり、湾曲部１６Ｂの一部に大きな応
力が加わってしまうことがない。このため、ダイアフラ
ム１６の寿命を延ばすことができる。

【００３１】また、カムフォロー２３が回転体２１の第
１カム面２１Ａの山部２１a１を摺接して往復移動部材
２２が上昇しているとき、第１カム面２１Ａの山部２１
a１の高さより第２カム面２１Ｂの谷部２１ｂ２の深さ
が深いことにより、カムフォロー２４は第２カム面２１
Ｂの谷部２１Ｂ２に摺接しない。また、カムフォロー２
４が回転体２１の第２カム面２１Ｂの山部２１b１を摺
接して往復移動部材２２が下降しているとき、第２カム
面２１Ｂの山部２１ｂ１の高さより第１カム面２１Ａの
谷部２１ａ２の深さが深いことにより、カムフォロー２
３は第１カム面２１Ａの谷部２１a２に摺接しない。

【００３２】すなわち、往復移動部材２２が上昇すると
きカムフォロー２４は回転体２１の第２カム面２１Ｂに
摺接せず、往復移動部材２２が下降するときカムフォロ
ー２３は回転体２１の第１カム面２１Ａに摺接しない。
このため、カムフォロー２３,２４の磨耗を少なくする
ことができ、エアーポンプの寿命を延ばすことができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ダ
イアフラムの長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）この発明に係るエアーポンプの構成を示
した断面図である。 （Ｂ）吸気弁と吸気孔との位置関係を示した平面図であ
る。 （Ｃ）吸気弁と吸気孔との位置関係を示した断面図であ
る。 （Ｄ）回転体を展開した説明図である。

【図２】図１に示すダイアフラムの中央部が下降した状
態を示した説明図である。

【図３】図１に示すダイアフラムの中央部が上昇した状
態を示した説明図である。

【図４】往復移動部材が下降した際におけるカム面とカ
ムフォローとの位置関係を示したカム面の展開図であ
る。

【図５】往復移動部材が上昇した際におけるカム面とカ
ムフォローとの位置関係を示したカム面の展開図であ
る。

【図６】従来のエアーポンプの構成を示した断面図であ
る。

【図７】ダイアフラムが上昇される途中の状態を示した
説明図である。

【図８】ダイアフラムが上死点に到達した状態を示した
説明図である。

【図９】ダイアフラムが下降される途中の状態を示した
説明図である。

【図１０】ダイアフラムが下死点に到達した状態を示し
た説明図である。

【符号の説明】

１５ シリンダ １５Ｓ シリンダ室 １５ｂ２ 吸気孔 １５ｂ３ 排気孔 １６ ダイアフラム １７ 吸気弁 １８ 排気弁 ２０ モータ ２１ カム回転体 ２１Ａ 第１カム面 ２１Ｂ 第２カム面 ２２ 往復移動部材 ２３ 第１カムフォロー ２４ 第２カムフォロー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に開口を有し他端が閉塞されたシリ
   ンダ室と、前記開口を閉塞したダイアフラムと、前記シ
   リンダ室の壁部に設けられた吸気孔および排気孔と、こ
   の吸気孔に設けられた吸気弁と、その排気孔に設けられ
   た排気弁と、前記ダイアフラムを往復動させるためのモ
   ータとを備え、前記ダイアフラムが往動された際に前記
   吸気弁が開成されるとともに排気弁が閉成されて前記吸
   気孔からシリンダ室にエアーが吸気され、そのダイアフ
   ラムが復動された際に前記排気弁が開成されるとともに
   吸気弁が閉成されてシリンダ室内のエアーが排気孔から
   排気されるエアポンプであって、 一端側に円周に沿って形成された第１カム面と、他端側
   に円周に沿って形成された第２カム面とを有し且つ前記
   モータによって第１,第２カム面の中心回りに回転する
   カム回転体と、 前記第１カム面と第２カム面に当接してカム回転体を挟
   み込む第１カムフォローと第２カムフォローとを有する
   往復移動部材とを設け、 前記カム回転体の回転によって第１カムフォローおよび
   第２カムフォローが第１カム面および第２カム面を摺接
   移動するこにより往復移動部材が往復移動して前記ダイ
   アフラムを往復動させることを特徴とするエアーポン
   プ。
2. 【請求項２】前記第１カム面がダイアフラムに対向し、
   第２カム面がダイアフラムと反対側に位置し、 前記第２カム面の凸部に第２カムフォローが摺接移動し
   ていくことにより往復移動部材が往動し、第１カム面の
   凸部に第１カムフォローが摺接移動していくことにより
   往復移動部材が復動することを特徴とする請求項１に記
   載のエアーポンプ。