JP2014167276A - ロータリ式シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド軸受の当接部にピストン本体と異なる緩衝材を用いることで、耐久性を向上させ、振動や騒音の発生やポンプ性能が低下するのを抑えたロータリ式シリンダ装置を提供する。
【解決手段】ガイド軸受１ｃが当接しながら往復動する金属製ピストン組９，１０の当接部には、当該ピストン本体と材質の異なる緩衝材１９が一体に組み付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シャフトの回転運動とシリンダ内のピストンの直線往復運動を相互に変換可能なロータリ式シリンダ装置、より具体的には圧縮機、真空ポンプなど様々な駆動装置に適用可能なロータリ式シリンダ装置に関する。

本件出願人は、シャフトを中心に回転する第一クランク軸に偏心して連繋するピストン複合体に組み付けられて直線往復運動するピストン組のピストンヘッド部がシリンダの摺動面から受ける反力の影響を軽減することで、摩擦損失が少なく、省エネルギー化を実現した小型のロータリ式シリンダ装置を提案した。

シャフトを中心に第一クランク軸が回転し、当該第一クランク軸を中心に偏芯カムが回転することで、当該偏心カムに組み付けられた複数のピストン組がシャフトを中心とする第二仮想クランク軸の半径２ｒの転がり円の径方向（内サイクロイドの軌跡）に沿った直線往復運動をガイドするガイド軸受を具備している（特許文献１参照）。これにより各ピストン組のピストンヘッド部がシリンダ摺動面から受ける反力をいずれか一方側のガイド軸受で受け止めてピストンヘッド部とシリンダとの摺動抵抗を軽減することができる。

特開２０１１−１９０７８０号公報

上述した特許文献１のロータリ式シリンダ装置において、複数ピストン組のピストンのン本体は金属製（例えばアルミ材；生材若しくはアルマイト処理材等）でありこれに金属製（スチール製等）のガイド軸受が当接しながら往復動を繰り返す。実験によれば、ピストン本体のガイド軸受の当接面に走行痕が発生し、かかる走行痕が経時的に侵食されて走行溝が形成されピストン組にガタつきが生じて振動や騒音が発生し、ポンプ性能が低下する（流量低下、無駄な消費電力発生等）という問題が生じていた。

本発明の目的は、ガイド軸受の当接部にピストン本体と異なる緩衝材を用いることで、耐久性を向上させ、振動や騒音の発生やポンプ性能が低下するのを抑えたロータリ式シリンダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は次の構成を有する。
交差配置されたシリンダ内を往復運動するピストンとシャフトの回転運動を相互に変換可能なロータリ式シリンダ装置であって、前記シャフトの軸心に対して偏心して組み付けられ、当該シャフトを中心に半径ｒの第一仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられた第一クランク軸と、前記第一クランク軸に同心状に嵌め込まれた第一筒体と該第一筒体の軸心に対して偏心した複数の第二仮想クランク軸を軸心とする第二筒体が連続して形成された偏心カムと、前記第二筒体に互いに交差したまま組み付けられ、前記第一クランク軸を中心に半径ｒの第二仮想クランクアームを介して相対的に回転可能に嵌め込まれた複数のピストン組と、前記第一クランク軸の両端部に各々組み付けられ、前記シャフトを中心とする回転部品間の回転バランスをとる第一，第二バランスウェイトと、前記シャフトを回転可能に軸支し、当該シャフトを中心に回転する前記第一クランク軸及び前記第一，第二バランスウェイト、並びに前記第一クランク軸に組み付けられた前記偏心カムを回転可能に収容するケース本体と、前記ケース本体に設けられ、前記第一クランク軸に組み付けられた前記偏心カムが回転することで、前記第二筒体に交差して組み付けられた前記複数のピストン組が相対的に回転しながら内サイクロイドの軌跡に沿って行われる直線往復運動をガイドするガイド軸受と、を具備し、前記ガイド軸受が当接しながら往復動する前記金属製ピストン組の当接部には、当該ピストン本体と材質の異なる緩衝材が一体に組み付けられていることを特徴とする。

ここで、第一仮想クランクアームとは、シャフトと第一クランク軸の軸芯間を連結する部位を言い、部品単体でクランクアームが存在しなくても構造上クランクアームの存在が認められるものを言う。また、第二仮想クランクアームとは、第一クランク軸と第二仮想クランク軸の軸芯間を連結する部位をいい、クランクアームが省略されていても機構上クランクアームの存在が認められるものを言う。また、第二仮想クランク軸とは、機構上のクランク軸が存在しなくとも回転中心となる軸芯の存在が仮想上認められるクランク軸を言う。また、ピストン組とは、ピストン単体のピストンヘッド部にシールカップ及びシールカップ押さえ部材やピストンリングなどのシール材が一体に組み付けられたものを言う。

上記構成によれば、金属製ピストン本体の当接部に当該ピストン本体と材質の異なる緩衝材が用いられるので、ガイド軸受が緩衝材に当接しながらピストン組が往復動してもガイド軸受が当接する緩衝材の当接面に走行痕が発生することはなく、かかる走行痕が経時的に侵食されてピストン組にガタつきが生じて振動や騒音が発生することも防げる。よって、ポンプ性能が安定し耐久性の向上を図ることができる。

前記各ピストン組のピストン本体にはその長手方向に沿ってガイド孔が各々穿設されており、前記ガイド軸受は各ガイド孔の対向する孔壁面を覆う前記緩衝材に当接して各ピストン組の直線往復運動をガイドするようにしてもよい。
これにより、複数ピストン組の往復移動がラジアル方向（長手方向）及びスラスト方向にガタがなくガイド軸受によりガイドされるのでピストン組の移動動作が安定する。また、長孔によりピストン本体の重量も軽くなり、しかもガイド軸受がピストン本体の一対の長孔に対応して一組設ければ足りるので、少ない部品点数で、安定したポンプ性能を実現できる。

また、前記緩衝材は樹脂材であり、前記各ピストン本体に対して、圧入、接着、一体成形のいずれかにより一体に組み付けられていてもよい。
これにより、樹脂成形品を圧入、接着するか、金型で一体成形するなど、簡易な構成でピストン本体に緩衝材を一体に組み付けることができ、製造コストも低廉にすることが可能になる。

本発明に係るロータリ式シリンダ装置を用いれば、金属製ピストン組の当接部には、当該ピストン本体と材質の異なる緩衝材が一体に組み付けられていることで、耐久性を向上させ、振動や騒音の発生やポンプ性能が低下するのを抑えることができる。

ロータリ式シリンダ装置の外観斜視図である。 ロータリ式シリンダ装置のケース本体から第二ケースを取り外した状態の斜視図である。 真空ピストン組の分解斜視図である。 緩衝材の正面図、矢印Ｕ−Ｕ断面図、平面図、左上方斜視図、右上方斜視図である。 図１のロータリ式シリンダ装置のシリンダヘッドを取り外した側面図、第二ケースを取り外した状態で軸方向からみた平面図、矢印Ｖ−Ｖ方向断面図である。 偏心カムの正面図、右側面、左側面図及び矢印Ｗ−Ｗ方向断面図である。 駆動軸を中心とする第一クランク軸の回転軌道、第一クランク軸を中心とする第二仮想クランク軸の回転軌道とピストン組の直線往復運動の関係を示す模式図である。 加圧ピストン組の斜視図、右側面図、平面図、矢印Ｘ−Ｘ方向断面図、右側面図、底面図である。 真空ピストン組の正面図、平面図、矢印Ｘ−Ｘ方向断面図、右側面図である。 他例に係る緩衝材を接着にて組み付けられた加圧ピストン組の斜視図、平面図及び矢印Ｘ−Ｘ断面図である。 他例に係る緩衝材を接着にて組み付けられた真空ピストン組の斜視図、平面図及び矢印Ｘ−Ｘ断面図である。 図１０の加圧ピストン組及び図１１の真空ピストン組の緩衝材を取り外した分解斜視図である。

以下、発明を実施するための一実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１乃至図９を参照して一例として圧縮機、酸素濃縮装置等にポンプとして用いられるロータリ式シリンダ装置を中心として説明する。ロータリ式シリンダ装置は、シリンダに対するピストンの直線往復運動とシャフトの回転運動とが相互に変換されて出力される装置を想定している。

図１において、第一ケース１と第二ケース２とで構成される筐体状のケース本体３に駆動軸４ａ，４ｂ（シャフト；図２，図５（Ｃ）参照）が回転可能に軸支されている。第一ケース１と第二ケース２とは、ボルト３ａにより四隅をねじ嵌合させて一体に組み付けられる。このケース本体３の四方側面には、対向する一対の加圧シリンダヘッド部５と一対の真空シリンダヘッド部６が交差するように組み付けられている。

一対の加圧シリンダヘッド部５のうち一方には外気を取り込む加圧吸込み口５ａが設けられており加圧連通路５ｂを通じて各加圧シリンダ室に空気が供給され加圧される。また、他方には加圧シリンダ室で加圧された圧縮空気を図示しない装置側に送り出す吐出口５ｃが設けられている。

同様に一対の真空シリンダヘッド部６の一方には装置側より排気を吸込む真空吸込み口６ａが設けられており真空連通路６ｂを通じて各真空シリンダ室に吸い込まれた排気が圧縮される。各真空シリンダ室で圧縮された排気は、これらより容積の大きいケース本体３内に設けられた貯留部３ｂ（空間部；図５（Ｂ）（Ｃ）参照）へ膨張したまま一時的に貯留されることで脈動が吸収され、ケース本体３に設けられた排気通路（図示せず）を通じて外部へ排気されるようになっている。

また、ケース本体３内には、第一クランク軸７（図５（Ｃ）参照）を中心に筒状の偏心カム８（図６参照）が回転可能に組み付けられている。偏心カム８には後述するように軸受を介して加圧ピストン組９及び真空ピストン組１０が交差して相対的に回転可能に収容されている。以下、具体的に説明する。

図５（Ｃ）において、第一クランク軸７は、駆動軸４ａの軸心に対して偏心して連結される。本実施形態では、駆動軸４ａは、第一バランスウェイト１１と一体に組み付けられ、駆動軸４ｂは第二バランスウェイト１２と一体に組み付けられる。尚、第一，第二バランスウェイト１１，１２は各駆動軸４ａ，４ｂと一体に形成されていてもよい。第一，第二バランスウェイト１１，１２は第一クランク軸７の両軸端部に各々挿入して組付けられている。

第一バランスウェイト１１に連結された駆動軸４ａは第一軸受１３ａにより第一ケース１に回転可能に軸支されており、第二バランスウェイト１２に連結された駆動軸４ｂ（図２参照）は第二軸受１３ｂにより第二本体ケース２に回転可能に軸支されている。第一，第二バランスウェイト１１，１２は、駆動軸４ａ，４ｂの周りに組み付けられ、後述するように第一クランク軸７及び偏心カム８を含む駆動軸４ａ，４ｂを中心とした回転部品間の質量バランスをとるために設けられている。

また、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、偏心カム８は、第一クランク軸７の軸心に対して偏心した複数の第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂを有する。本実施形態では、交差するピストン組が２本であるため、第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂは第一クランク軸７を中心として１８０度位相がずれた位置に形成されている。

加圧ピストン組９及び真空ピストン組１０は第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂの軸直角方向に互いに交差して偏心カム８に組み付けられている。具体的には、偏心カム８は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、回転中心となる第一クランク軸７が挿通する第一筒体８ａと、該第一筒体８ａに対して偏心した第二筒体８ｂが軸心方向両側に各々連続して形成されている。第一筒体８ａには内側軸受１５ａ，１５ｂを介して第一クランク軸７が同心状に一体に嵌め込まれ、偏心カム８の回転中心となる（図６（Ｃ）参照）。また、第二筒体８ｂの軸心は、第一クランク軸７（第一筒体８ａ）の軸心に対して偏心した第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂと一致するようになっている。第二筒体８ｂの外周部には、軸受保持部８ｄが設けられている。偏心カム８は、例えばステンレススチール系の金属材が用いられ、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）により一体成形される。

図６（Ｃ）の仮想線に示すように、第一筒体８ａの筒孔８ｃには、内側軸受１５ａ，１５ｂが複数（例えば２個ずつ）軽嵌合され、外周側の軸受保持部８ｄには外側軸受１６ａ，１６ｂが各々圧入される。内側軸受１５ａ，１５ｂは、第一クランク軸７を中心に偏心カム８が相対的に回転可能（自由回転可能）に支持する。また、外側軸受１６ａ，１６ｂは、加圧ピストン組９，真空ピストン組１０が第二筒体８ｂに対して互いに交差（直交）して嵌め込まれたまま相対的に回転可能に組み付けられる（図２参照）。

以上の構成により、第一クランク軸７と第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂを結ぶ第二仮想クランクアームの長さを第二円筒体８ｂの回転半径ｒとなるように設定することで、第一クランク軸７を中心として偏心カム８及び加圧ピストン組９及び真空ピストン組１０を軸方向及び径方向にコンパクトに組み付けることができる（図７（Ａ）参照）。

また、図８（Ａ）〜（Ｆ）に示す加圧ピストン組９において、加圧ピストン本体９ａの長手方向両端部には、加圧ピストンヘッド部９ｂが起立形成されている。加圧ピストンヘッド部９ｂには、リング状のシールカップ９ｃ、シールカップ押さえ部材９ｄが各々ボルト１７より組み付けられている。同様に図９（Ａ）〜（Ｄ）に示す真空ピストン組１０おいて、真空ピストン本体１０ａの長手方向両端部には、真空ピストンヘッド部１０ｂが起立形成されている。加圧ピストンヘッド部９ｂ，真空ピストンヘッド部１０ｂには、リング状のシールカップ１０ｃ、シールカップ押さえ部材１０ｄが各々ボルト１７より組み付けられている。シールカップ９ｃ，１０ｃは、オイルフリーのシール材（例えば、フッ素系樹脂材（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂材等）が用いられる。加圧ピストン本体９ａや真空ピストン本体１０ａには金属材（アルミニウム材）が用いられ、耐食性を向上させるため表面処理（陽極酸化皮膜形成）されているのが好ましい。尚、図８に示す加圧ピストンヘッド部９ｂの外径は、図９に示す真空ピストンヘッド部１０ｂの外径より小さく形成されている。このため、図８（Ｄ）（Ｅ）に示すように加圧ピストン本体９ａにバランサー部９ｆを設けて真空ピストン本体１０ａとのバランス取りが施されている。

また、図５（Ｂ）において、ケース本体３（第一ケース１及び第二ケース２）の側面部（４面）に設けられた開口部には、シリンダ１８が各々組み付けられている。図５（Ｃ）に示すように、真空ピストンヘッド部１０ｂ（加圧ピストンヘッド部９ｂ）は、外周面を覆うシールカップ１０ｃ（９ｃ）によって、シリンダ１８の内壁面１８ａとのシール性を保ちながら摺動するようになっている。

また、図５（Ｃ）において、第一ケース１の内底部１ａにはシリンダ１８に近傍にボス部１ｂが４か所に設けられている（図５（Ｂ）参照）。ガイド軸受１ｃはボス部１ｂの軸端に夫々２個ずつ重ね合わせた状態で、当該ボス部１ｂの軸孔にピン１ｄが嵌め込まれて組み付けられる。図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、加圧ピストン本体９ａにはその長手方向に沿ってガイド孔（長孔）９ｅが両側に各々穿孔されている。同様に、図９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、真空ピストン本体１０ａにはその長手方向に沿ってガイド孔（長孔）１０ｅが両側に各々穿孔されている。各ガイド軸受１ｃは、ガイド孔９ｅ，１０ｅに嵌め込まれて、第二筒体８ｂに組み付けられた加圧ピストン組９，真空ピストン組１０の直線往復運動を加圧ピストン本体９ａ，真空ピストン本体１０ａと重なり合う位置でガイドする（図２参照）。

図８（Ｃ）（Ｆ）に示すように、ガイド軸受１ｃが当接しながら往復動する加圧ピストン組９の当接部（ガイド孔９ｅ）には、当該ピストン本体（金属製）と材質の異なる緩衝材１９が一体に組み付けられている。同様に図９（Ｂ）に示すように、ガイド軸受１ｃが当接しながら往復動する真空ピストン組１０の当接部（ガイド孔１０ｅ）には、当該ピストン本体（金属製；アルミニウム材）と材質の異なる緩衝材１９が一体に組み付けられている。具体的には、ガイド孔９ｅの対向する当接部となる孔壁面は、樹脂材（例えばフィラーが混入されていないＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材）が組み付けられている。ＰＰＳ樹脂材は、耐熱性、高温特性に優れ、高い機械的強度を有し、耐薬品性、寸法安定性に優れていることから、ガイド軸受１ｃが当接しながら往復動しても走行痕が残らず傷も付き難いという利点がある。特に、ＰＰＳ樹脂材はピストン本体９ａ，１０ａを構成するアルミニウム材と熱膨張係数が近く成形性が良いことから、本実施例では、加圧ピストン本体９ａ，真空ピストン本体１０ａに対してアウトサート成形により一体に組み付けられる。

図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、緩衝材１９は平面視でトラック形状をした筒体に形成されている。ガイド軸受１ｃからサイドフォースを受ける短手方向に相対する外壁面１９ａには、厚肉状の補強リブ１９ｂが外側に突出して各々形成されている。また、筒体の両端部には、端面が幅広に形成されたフランジ部１９ｃが補強リブ１９ｂの長手方向両端で挟み込むように形成されている。筒体の両端部にフランジ部１９ｃが形成されているので、ガイド孔９ｅ，１０ｅから緩衝材１９が脱落するのを防ぐことができる。また、フランジ部１９ｃの対向面には、半球状凸部１９ｄが複数形成されている。この半球状凸部１９ｄにより、緩衝材１９の対向面１９ａにサイドフォースを受けても面倒れするのを防いでいる。

また、図３に示すように、真空ピストン組１０（加圧ピストン組９も同様）に緩衝材１９が組み付けられるガイド孔１０ｅ（９ｅも同様）の対向壁面１０ｆには、上記補強リブ１９ｂに対応するリブ凹部１０ｇ、フランジ部１９ｃに対応するフランジ凹部１０ｈ、突部１９ｄに対応する半球状凹部１０ｉが形成されている。真空ピストン本体１０ａに形成されたガイド孔１０ｅの凹部に樹脂材（ＰＰＳ樹脂材）をアウトサート成形することで、緩衝材１９が一体に組み付けられる。
図２及び図５（Ｂ）に示すように、ガイド孔９ｅ，１０ｅにはガイド軸受１ｃが挿入されて、緩衝材１９と当接する。そして駆動軸４ａ，４ｂの回転に伴う第一クランク軸７の回転により、偏心カム８に組み付けられた加圧ピストン組９，真空ピストン組１０が直線往復運動をするのを緩衝材１９によりガイドする。

図５（Ｃ）において、ロータリ式シリンダ装置の組立構成の一例を示す。
偏心カム８の第一筒体８ａの筒孔８ｃに内側軸受１５ａ，１５ｂを組み付ける（図６参照）。また、内側軸受１５ａ，１５ｂの中心孔に第一クランク軸７を嵌め込む。また、加圧，真空ピストン本体９ａ，１０ａの加圧，真空ピストンヘッド部９ｂ，１０ｂに、シールカップ９ｃ，１０ｃ及びシールカップ押さえ部材９ｄ，１０ｄをボルト１７にて一体に組み付ける。更に、加圧，真空ピストン組９，１０を外側軸受１６ａ，１６ｂが嵌まり込むように組み付ける。そして、上記加圧，真空ピストン組９，１０を第二筒体８ｂに外側軸受１６ａ，１６ｂを介して交差するように嵌め込む。

また、第一クランク軸７の両端部に第一，第二バランスウェイト１１，１２を嵌め込む。第一，第二バランスウェイト１１，１２に両側から駆動軸４ａ，４ｂを各々嵌め込んで、ピン１１ａ，１１ｂをピン孔に嵌め込み、ボルト１２ａ，１２ｂをねじ嵌合させて一体に組み付ける。また、第一ケース１に第一軸受１３ａ、第二ケース２に第二軸受１３ｂを各々嵌め込む。また第一ケース１の内底部１ａに突設されたボス部１ｂに軸受１ｃを組み付ける。そして、第一軸受１３ａに駆動軸４ａを嵌め込み、第二軸受１３ｂに駆動軸４ｂを嵌め込むようにして、第一ケース１と第二ケース２をボルト３ａにて締め付けて組み合わせる。これにより、偏心カム８とこれに交差して組み付けられた加圧，真空ピストン組９，１０がケース本体３内に収容される（図２参照）。最後に、ケース本体３の側面（４面）に形成される開口部２３（図５（Ｃ）参照）にシリンダ１８を嵌め込んで、加圧シリンダヘッド部５，真空シリンダヘッド部６が各シリンダ１８の開口部１８ａを閉塞するようにボルト２５により組み付けられて、ロータリ式シリンダ装置が組み立てられる（図１参照）。

図５（Ａ）において、加圧ピストン組９の軸心と真空ピストン組１０の軸心は、駆動軸４ａ，４ｂの軸方向で僅かにずれた状態で偏心カム８に組み付けられている。しかしながら、加圧ピストン本体９ａと外側軸受１６ａの軸心、真空ピストン本体１０ａと外側軸受１６ｂの軸心は一致して組み付けられているため（図６（Ｂ）参照）、偏心カム８が第一クランク軸７を中心として回転しても当該回転による振動を抑えることができる。

上述のように組み立てられたロータリ式シリンダ装置は、加圧，真空ピストン組９，１０の第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂを中心とした第一の回転バランス、偏心カム８及び加圧，真空ピストン組９，１０の第一クランク軸７を中心とする第二の回転バランス及び第一クランク軸７、偏心カム８及び加圧，真空ピストン組９，１０の駆動軸４ａ，４ｂを中心とする第３の回転バランスが第一，第二バランスウェイト１１，１２のみによりバランス取りされて組み立てられている。

ここで、シャフト４を中心とする第一クランク軸５、第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂの回転運動と複数のピストン組の直線往復運動（内サイクロイド運動）の原理について図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、駆動軸４ａ，４ｂの回転にしたがって第一クランク軸５が中心Ｏ（駆動軸４ａ，４ｂ）の周りを反時計回り方向に９０°回転した状態を模式的に示したものである。駆動軸４ａ，４ｂの回転により第一クランク軸７が中心Ｏ（駆動軸４ａ，４ｂ）の周りを回転すると、第二仮想クランク軸１４ａは仮想円２０の転がり軌跡である転がり円２１の直径Ｒ１上を往復移動し、第二仮想クランク軸１４ｂは転がり円２１の直径Ｒ２上を往復移動する。

即ち、駆動軸４ａ，４ｂの軸心（中心Ｏ）を中心とした半径ｒの反時計回り方向の回転軌道２２に沿った第一クランク軸５及び偏心カム８（図６参照）の回転運動に伴い、第二仮想クランク軸１４ａ，１４ｂを軸心に有する偏芯カム８と連繋するピストン組のうち、加圧ピストン組９が外側軸受１６ａ（図６参照）を介して相対的に回転しながら半径２ｒの転がり円２１（駆動軸４ａ，４ｂの軸心Ｏを中心とする同心円）の直径Ｒ１上で往復動を繰り返し、真空ピストン組１０が外側軸受１６ｂ（図６参照）を介して相対的に回転しながら半径２ｒの転がり円２１（駆動軸４ａ，４ｂの軸心Ｏを中心とする同心円）の直径Ｒ２上で往復運動を繰り返すことになる。実際の装置では、偏心カム８は転がり回転せずに第一クランク軸７を中心に内側軸受１５ａ，１５ｂを介して相対回転し、加圧ピストン組９及び真空ピストン組１０は直交配置されたシリンダ１８内を往復運動する。

上記構成によれば、加圧，真空ピストン組９，１０の加圧，真空ピストンヘッド部９ｂ，１０ｂがシリンダ摺動面から受ける反力を少ないガイド軸受１ｃ（本実施例では４か所）で受け止めて加圧，真空ピストンヘッド部９ｂ，１０ｂとシリンダ１８との摺動抵抗を軽減することができる。このとき、金属製ピストン本体９ａ，１０ａの当接部に当該ピストン本体９ａ，１０ａと材質の異なる緩衝材１９が用いられるので、ガイド軸受１ｃが緩衝材１９に当接しながら加圧，真空ピストン組９，１０が往復動しても当接面である緩衝材１９に走行痕が発生することはなく、かかる走行痕が経時的に侵食されて加圧，真空ピストン組９，１０にガタつきが生じて振動や騒音が発生することも防げる。よって、ポンプ性能が安定し耐久性の向上を図ることができる。また、駆動軸４ａ，４ｂを中心とした回転による振動を低減することで機械的な損失が少なくエネルギー変換効率を高めることができ、しかもダンパー等の防振構造を簡略化することができる。また、構成部品の加工誤差等によって加圧，真空ピストンヘッド部９ｂ，１０ｂとシリンダ１８の内壁面１８ａとの間に発生する微小なガタは、各ピストンヘッド部９ｂ，１０ｂとシリンダ１８の内壁面１８ａとの間に挿入されるシールカップ９ｃ，１０ｃ（ピストンヘッド部９ｂ、１０ｂの外周を覆う起立部）によって振動が吸収されるため、騒音が発生することはない。

尚、ガイド軸受１ｃは転がり軸受、滑り軸受、メタル軸受など様々な軸受を使用することができる。また、ガイド軸受１ｃは第一ケース１に設けられているが、第二体ケース２に設けられていてもよく、第一，第二体ケース１，２の双方に各々設けられていてもよい。
また、緩衝材１９の形態は、図４の形態に限定される必要はなく、補強リブ１９ｂ、フランジ部１９ｃ、凸部１９ｄの数は増減してもよい。

次に、緩衝材１９の他例について図１０乃至図１２を参照して説明する。上述した緩衝材１９は各ピストン本体９ａ，１０ａに対して一体成形されていたが、接着或いは圧入などの他の方法により一体に組み付けられていてもよい。
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は加圧ピストン本体９ａの説明図であり、図１１（Ａ）〜（Ｃ）は真空ピストン本体１０ａの説明図である。加圧ピストン本体９ａにはその長手方向に沿ってガイド孔（長孔）９ｅが両側に各々穿孔されている。同様に、真空ピストン本体１０ａにはその長手方向に沿ってガイド孔（長孔）１０ｅが両側に各々穿孔されている。各ガイド孔９ｅ，１０ｅには、緩衝材２４が嵌め込まれて接着固定されている。尚、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す加圧ピストンヘッド部９ｂの外径は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示す真空ピストンヘッド部１０ｂの外径より小さく形成されている。このため、図１０（Ａ）（Ｃ）に示す加圧ピストン本体９ａにバランサー部９ｆを設けて真空ピストン本体１０ａとのバランス取りが施されている。

図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩衝材２４は、ガイド孔９ｅ，１０ｅに嵌め込まれる筒体部２４ａと抜け止め用のフランジ部２４ｂが予め一体成形された樹脂材（フィラーが混入されていないＰＰＳ樹脂材）が用いられる。尚、筒体部２４ａに補強リブ、フランジ部２４ｂに凸部等を設けてもよい。また、加圧，真空ピストン本体９ａ，１０ａのガイド孔９ｅ，１０ｅの開口部には、フランジ部２４ｂを嵌め合わせる段付き部９ｇ，１０ｊが形成されている。緩衝材２４は、筒体部２４ａ及びフランジ部２４ｂの表面に接着剤が塗布され、筒体部２４ａをガイド孔９ｅ，１０ｅに挿入し、フランジ部２４ｂを段付き部９ｇ，１０ｊに嵌め合わせて接着固定される。

ガイド軸受１ｃは、加圧，真空ピストン本体９ａ，１０ａのガイド孔９ｅ，１０ｅに各々嵌め込まれて、緩衝材２４と当接するように組み付けられる。この状態で加圧，真空ピストン組９，１０が往復動しても当接面である緩衝材２４に走行痕が発生することはなく、かかる走行痕が経時的に侵食されて加圧，真空ピストン組９，１０にガタつきが生じて振動や騒音が発生することも防げる点は同様である。

尚、ガイド軸受１ｃは転がり軸受、滑り軸受、メタル軸受など様々な軸受を使用することができる。また、ガイド軸受１ｃは第一ケース１に設けられているが、第二体ケース２に設けられていてもよく、第一，第二体ケース１，２の双方に各々設けられていてもよい。
また、緩衝材１９，２４の形態は、図４、図１２の形態に限定される必要はなく、補強リブ１９ｂ、フランジ部１９ｃ、凸部１９ｄの数は増減或いは一部を省略してもよい。
また、緩衝材１９，２４は、接着の他にガイド孔９ｅ，１０ｅに圧入されていてもよい。
更には、ロータリ式シリンダ装置は気体（空気等）を吸込み送り出すポンプに限らず、他の流体（液体等）のポンプとして用いてもよい。シリンダやピストン組の数も２組に限らず更に増やすことも可能である。

１ 第一ケース １ａ 内底部 １ｂ ボス部 １ｃ ガイド軸受 １ｄ ピン ２ 第二ケース ３ ケース本体 ３ａ，１７，２５ ボルト ３ｂ 貯留部 ４ａ，４ｂ 駆動軸 ５ 加圧シリンダヘッド部 ５ａ 加圧吸込み口 ５ｂ 加圧連通路 ５ｃ 吐出口 ６ 真空シリンダヘッド部 ６ａ 真空吸込み口 ６ｂ 真空連通路 ７ 第一クランク軸 ８ 偏心カム ８ａ 第一筒体 ８ｂ 第二筒体 ８ｃ 筒孔 ８ｄ 軸受保持部 ９ 加圧ピストン組 ９ａ 加圧ピストン本体 ９ｂ 加圧ピストンヘッド部 ９ｃ，１０ｃ シールカップ ９ｄ，１０ｄ シールカップ押さえ部材 ９ｅ，１０ｅ ガイド孔 ９ｆ バランサー部 ９ｇ，１０ｊ 段付き部１０ 真空ピストン組 １０ａ 真空ピストン本体 １０ｂ 真空ピストンヘッド部 １０ｆ 対向壁面 １０ｇ リブ凹部 １０ｈ フランジ凹部 １０ｉ 半球状凹部 １１ 第一バランスウェイト １２ 第二バランスウェイト １３ａ 第一軸受 １３ｂ 第二軸受 １４ａ，１４ｂ 第二仮想クランク軸 １５ａ，１５ｂ 内側軸受 １６ａ，１６ｂ 外側軸受 １８ シリンダ １８ａ 内壁面 １９，２４ 緩衝材 １９ａ 外壁面 １９ｂ 補強リブ １９ｃ，２４ｂ フランジ部 １９ｄ 半球状凸部 ２０ 仮想円 ２１ 転がり円 ２２ 回転軌道 ２３ 開口部 ２４ａ 筒体部

Claims (3)

1. 交差配置されたシリンダ内を往復運動するピストンとシャフトの回転運動を相互に変換可能なロータリ式シリンダ装置であって、
   前記シャフトの軸心に対して偏心して組み付けられ、当該シャフトを中心に半径ｒの第一仮想クランクアームを介して回転可能に組み付けられた第一クランク軸と、
   前記第一クランク軸に同心状に嵌め込まれた第一筒体と該第一筒体の軸心に対して偏心した複数の第二仮想クランク軸を軸心とする第二筒体が連続して形成された偏心カムと、
   前記第二筒体に互いに交差したまま組み付けられ、前記第一クランク軸を中心に半径ｒの第二仮想クランクアームを介して相対的に回転可能に嵌め込まれた複数のピストン組と、
   前記第一クランク軸の両端部に各々組み付けられ、前記シャフトを中心とする回転部品間の回転バランスをとる第一，第二バランスウェイトと、
   前記シャフトを回転可能に軸支し、当該シャフトを中心に回転する前記第一クランク軸及び前記第一，第二バランスウェイト、並びに前記第一クランク軸に組み付けられた前記偏心カムを回転可能に収容するケース本体と、
   前記ケース本体に設けられ、前記第一クランク軸に組み付けられた前記偏心カムが回転することで、前記第二筒体に交差して組み付けられた前記複数のピストン組が相対的に回転しながら内サイクロイドの軌跡に沿って行われる直線往復運動をガイドするガイド軸受と、を具備し、
   前記ガイド軸受が当接しながら往復動する前記金属製ピストン組の当接部には、当該ピストン本体と材質の異なる緩衝材が一体に組み付けられていることを特徴とするロータリ式シリンダ装置。
2. 前記各ピストン組のピストン本体にはその長手方向に沿ってガイド孔が各々穿設されており、前記ガイド軸受は各ガイド孔の対向する孔壁面を覆う前記緩衝材に当接して各ピストン組の直線往復運動をガイドする請求項１記載のロータリ式シリンダ装置。
3. 前記緩衝材は樹脂材であり、前記各ピストン本体に対して、圧入、接着、一体成形のいずれかにより一体に組み付けられている請求項１又は２記載のロータリシリンダ装置。

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