JP3777268B2 - Rotary cylinder device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体輸送装置、流体モータ等として使用できるシリンダ装置、特に回転運動によりピストンがシリンダ室内に出入りするロータリー式シリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特殊カム形状を用いたロータリー式ポンプが知られているが、この種の装置の場合、部品加工が難しく、コストアップの原因となっていた。そこで、このような欠点を解消するため、出願人は、以前に吸排部分に歯車部品を必要としない構成のロータリー式シリンダ装置を開発した（特開昭５６−１１８５０１号公報、実開昭５７−８７１８４号公報及び実開昭５８−９２４８６号公報等参照）。
【０００３】
特開昭５６−１１８５０１号公報に記載されたロータリー式シリンダ装置は、図１０及び図１１に示すように、箱状のケーシング１０１内に圧入等により固定された円形のシリンダ部材１０２と、このシリンダ部材１０２の中心部分に形成された円形の空洞部１０３内で回転する支持部材１０４と、を有している。シリンダ部材１０２の空洞部１０３の内壁部１０３ａには、放射状に３対（６つ）のシリンダ室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆが形成されている。これらの各シリンダ１０５ａ〜１０５ｆは、支持部材１０４の回転動作に伴って、ケーシング１０１の外部に連通し外気をシリンダ装置内に取り入れる吸込口１０６及び取り入れた外気を吐き出す吐出口１０７に、順次連通するようになっている。
【０００４】
支持部材１０４は、ケーシング１０１に形成された孔１０１ａに回転自在に支持された軸１０８の一端に固定された円盤状部材となっており、軸１０８と逆側の面には三日月型の弁座１０９が取り付けられている。この弁座１０９は、内壁部１０３ａの約半周分に密着して沿うように配置されており、空洞部１０３内の気密性を向上させるためのものとなっている。なお、支持部材１０４には、吐出口１０６に連通するための孔１０４ａを有している。
【０００５】
支持部材１０４の偏心した位置には、軸１１０が固定され、この軸１１０に回転ピストン部材１１１が回転自在に支持されている。軸１１０は、支持部材１０４と弁座１０９を挟んで支持部材１０４と対向した位置に固定された円盤状の補助板部材１１３とに両端が固定されている。補助板部材１１３には、吸込口１０６に連通するための孔１１３ａが設けられている。この補助板部材１１３は、支持部材１０４と一体的に回転する。回転ピストン部材１１１は、回転中心部１１２ａと、この回転中心部１１２ａから放射状に３方向に延出されたピストン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとから構成されている。この回転ピストン部材１１１は、支持部材１０４の回転に伴ってシリンダ部材１０２の軸心ｏ１の周囲を周回する。
【０００６】
この支持部材１０４の回転動作に伴い、各ピストン１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、対になっているシリンダ室１０５ａ〜１０５ｆ間を往復運動するようになっている。図１１（Ａ）から（Ｄ）は、この動作の一連の動きの一部を順に示したものである。支持部材１０４は、図１１において反時計方向（矢示Ｂ１方向）に全体として回転する。一方、回転ピストン部材１１１は、この矢示Ｂ１方向にその支点が回動しつつ、それ自体は時計方向（矢示Ａ１方向）に回転していく。この動作によってシリンダ室１０５ａ〜１０５ｆに吸込口１０６から外気が取り入れられ、吐出口１０７から外部へ吐出される。
【０００７】
実開昭５７−８７１８４号公報や実開昭５８−９２４８６号公報に示されるロータリー式シリンダ装置は、基本的にこの特開昭５６−１１８５０１号公報に記載されたロータリー式シリンダ装置と同様の構成となっているが、若干異なる構造となっている。異なる点は、シリンダ部材１０２が回転ピストン部材１１１の回転によって回転すること、弁座１０９がケースに固定され回転しないこと、回転ピストン部材１１１の回転支点が回動しないようになっていることである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように特開昭５６−１１８５０１号公報等に記載されたロータリー式シリンダ装置は、噛み合い精度を高めるために高度なノウハウを必要とする内歯噛み合い式の平歯車を用いない構成となっている。すなわち、特開昭５６−１１８５０１号では、支持部材１０４がケーシング１０１内に固定されたシリンダ部材１０２に対して相対回転することによりポンプ動作を行うようになっている。具体的には、シリンダ室１０２が支持部材１０４に固定されており、回転ピストン部材１１１が回転することにより、固定された状態の各シリンダ室１０５ａ〜１０５ｆに順次３つのピストン１１１ａ〜１１１ｃが進入退出を繰り返す構成となっている。
【０００９】
そのため、各ピストン１１１ａ〜１１１ｃは、それぞれ各シリンダ室１０５ａ〜１０５ｆ内に進入し易くかつ退出し易いように、先端部分を尖らせかつ各シリンダ室１０５ａ〜１０５ｆ内に入ったときの幅方向の寸法に余裕を持たせた構造となっており、ピストン１１１ａ〜１１１ｃとシリンダ室１０５ａ〜１０５ｆとの間に隙間が形成される。その結果、隙間部分から流体が漏れ易く、ポンプ効率をそれ程高くできないという問題があるのは否めない。
【００１０】
一方、シリンダ室が回転ピストン部材と共に回転するタイプの場合は、上述のシリンダ室が固定されたタイプのものとは異なり、各ピストンの形状はシリンダ室の横幅とほぼ同等の外径の略円形に形成されている。これは、シリンダ部材も回転ピストン部材と同方向に回転するため、ピストンがシリンダ室に出入りする際、シリンダ室との間にほとんど隙間がなくてもスムーズな動作ができるからである。しかしながら、このタイプのものは、ピストンとシリンダ室との接触面が、円形のピストンの外周面と直線形状のシリンダ室の内壁とで構成されるため、、その接触面の面積が小さく、この部分が流体の圧力を耐えられずに流体が漏れポンプ効率が落ちる危険性があるのは否めない。
【００１１】
本発明の目的は、ピストンとシリンダ部材との当接部位からの流体の漏れを防止し、その結果、高効率な回転を行うことが可能なロータリー式シリンダ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明のロータリー式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、ピストン保持部材の回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、回転シリンダ部材とピストン保持部材との相対回動により、ピストン自体が、自転中心位置を中心として回動しながらかつ回転中心位置を中心として回転することによって、ピストンが、一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、一対のシリンダ室の双方に出入し、シリンダ室は、ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、シリンダ室のピストンに対する対向面と、ピストンのシリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、ピストンが、一対になっているシリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、ピストンの移動方向の長さを空洞部の長さより大きくすると共に、一対のシリンダ室に対するピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、支持部材に形成され、シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えている。
【００１３】
そのため、シリンダ室を有する回転シリンダ部材と、ピストンを有するピストン保持部材とがそれぞれ支持部材に支持された状態で回転することができ、かつピストン保持部材に保持されているピストンもそれ自体で回動可能となっており、ピストンが姿勢を変えながら各シリンダ室内を直線運動で出入りすることが可能となる。その結果、ピストンの形状を、シリンダ室の形状に合わせて、例えば全面が平面で形成されたブロック形状としても、各部材がスムーズに回転運動をすることが可能となる。この結果、ピストンが作り易くなり、ピストンの精度を出し易くなる。また、ピストンが、一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、一対のシリンダ室の双方に出入するため、ピストンが、シリンダ室間を無理なく往復動作し、各部材がさらにスムーズに動作する安定した機構となり、回転時の振動や騒音が軽減される構成となる。さらに、ピストンが、一対になっているシリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、ピストンの移動方向の長さを空洞部の長さより大きくしているため、ピストンは、空洞部を通過する際に対向する一対のシリンダ室間をより確実に移動することが可能となる。また、一対のシリンダ室に対するピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段を備えていることから、一対のシリンダ室間を往復するピストンの往復直線運動が安定する。さらに、シリンダ室のピストンに対する対向面と、ピストンのシリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっている。そのため、対向面同士の接触面積が大きく、その接触部位における流体の接触抵抗が大きくなるため、接触面を伝って流体が漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００１４】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、ピストン保持部材の回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、回転シリンダ部材とピストン保持部材との相対回動により、ピストンが、一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、一対のシリンダ室の双方に出入し、シリンダ室は、ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、シリンダ室のピストンに対する対向面と、ピストンのシリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、ピストンが、一対になっているシリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、ピストンの移動方向の長さを上記空洞部の長さより大きくすると共に、一対のシリンダ室に対するピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、支持部材に形成され、シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えている。
【００１５】
このため、ピストンが各シリンダ室に出入りする際、各ピストンと各シリンダ室とが互いに平面で接触することとなる。この結果、従来技術のように接触面積が小さく、いわゆる線接触によって接触面が形成されているものに比して、その接触面における流体抵抗が大きく、流体の漏れをより確実に防止することができる。それゆえ、部品精度の許容範囲を広くすることが可能で部品加工がし易くなり、逆に従来と同様のレベルの部品精度とすると、気密性・信頼性は向上するので、ポンプを高性能化させることが容易となる。また、ピストンが、一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、一対のシリンダ室の双方に出入するため、接触面を直線状に形成することにより、接触面の密着度を高めることができ、接触部位からの流体の漏れをさらに確実に防止することができる。
【００１６】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、ピストン保持部材の回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、回転シリンダ部材とピストン保持部材との相対回動により、ピストンが、一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、一対のシリンダ室の双方に出入し、シリンダ室は、ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、シリンダ室のピストンに対する対向面と、ピストンのシリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、ピストンが、一対になっているシリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、ピストンの移動方向の長さを空洞部の長さより大きくし、回転シリンダ部材の回転数対ピストン保持部材の回転数対ピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比を１：２：１とすると共に、一対のシリンダ室に対するピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、支持部材に形成され、シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えている。そのため、各部材同士が確実に無理なく回転し、回転時の振動や騒音が軽減される構成となる。
【００１８】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、上述の各発明に加えて、回転シリンダ部材及びピストン保持部材ならびにピストンが、各々等角速度運動を行うようにそれぞれ配置されている。そのため、各部材同士がスムーズに回転し、回転時の振動や騒音が軽減される構成となる。
【００１９】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、上述の各発明に加えて、支持部材の回転シリンダ部材の外周面と対向した位置に、吸込口及び吐出口がそれぞれ設けられている。このため、各シリンダ室を回転シリンダ部材の外周面に連通するように構成すれば、より単純な構成で各シリンダ室と吸込口及び吐出口とを連通させることができる。また、吸込口及び吐出口と、各シリンダ室とを、吸い込み時や吐出時に直線状に配置させることができるようになり、吸排動作がスムーズとなり静穏化やポンプ効率が向上する。
【００２１】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、上述の各発明に加えて、シリンダ室に出入りするピストンの外面とシリンダ室の内壁との間に形成される隙間に磁性流体を配置し、その隙間を埋めるようにしている。そのため、ピストンとシリンダ部材とが対向する部位の僅かな隙間がさらに確実に封止され、接触部位からの流体の漏れがより確実に防止できる。
【００２２】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、上述の各発明に加えて、回転シリンダ部材の回転軸心に配置される駆動軸に外部の駆動力を伝達し、この回転シリンダ部材を回動させることで、ピストンとピストン保持部材を従動動作させるようにしている。このため、いわゆるセンター駆動用式とすることが可能となり、モータに駆動軸を直結させた場合に製品としての納まりが良く、また振動の面や組み込みの面でも有利なものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のロータリー式シリンダ装置を図１から図９に基づき説明するが、まず、図１から図３に基づき、本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置の構成について説明する。なお、今後説明する各実施の形態では、気体を一定の方向に送出するロータリー式ポンプ装置として説明するが、送られる媒体は気体に限らず液体も含めたあらゆる流体とすることができる。また、本発明は、ポンプ装置に限らず、回転シリンダ部材の回転動作を利用することによって構成される種々の装置、例えば、エアーコンプレッサーやエアーモータ等にも適したものとなっている。
【００２４】
ロータリー式シリンダ装置１は、図１及び図２に示すように、円形形状の回転シリンダ部材２と、１８０度離れた２つの偏心した自転中心位置ｘ１，ｘ２にそれぞれピストン３，４を回動可能に保持しかつ回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置を回転中心位置Ｘとして回転するピストン保持部材５と、回転シリンダ部材２及びピストン保持部材５の両回転部材をそれぞれ回転自在に支持する支持部材としてのケーシング６と、を有している。
【００２５】
回転シリンダ部材２は、図１，２及び図３に示すように、所定の厚みを有する円形形状で形成されており、ケーシング６の内部空間に回転自在に配置されている。この回転シリンダ部材２の一側の端面、すなわち図１及び図３において下側の端面の回転軸心ｏを囲む凹部には、支軸２１の一端が圧入により挿入固定されている。この支軸２１の他端側は、ケーシング６内に配置された軸方向に重ねて配置された２つの軸受け部材７ａ，７ｂに回転自在に支承されている。そのため、回転シリンダ部材２は、支軸２１を回転中心としてケーシング６内で回転可能となっている。
【００２６】
回転シリンダ部材２の他側の端面、すなわち図１及び図３において上側の端面には、４つの扇状の台部２５を利用して形成された十字状の空間が設置されている。この十字状の空間は、空洞部２２と４つのシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとから構成されている。すなわち、回転シリンダ部材２の他側の端面には、回転軸心ｏを中心として所定の広さを備えかつ底面を有する空洞部２２が形成されている。そして、この空洞部２２内の回転軸心ｏを中心として放射状に、４つの断面矩形のシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが設けられている。すなわち、シリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、上面部分が開放され、他の３方の面が全て平面で形成されており、長手方向の一端側は空洞部２２に連通している。なお、この説明上、「上」「下」を使用しているが、この語は、図に基づき、便宜上使用しているもので有り、絶対的な意味での「上」下」を意味するものではない。
【００２７】
なお、これらのシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内には、後述するようにピストン保持部材５に保持されたピストン３，４が嵌まり込むようになっており、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄの３方の各平面部分が、４方の外面を平面で形成されたピストン３，４の３方の各平面部分との接触面となっている。すなわち、シリンダ室２３ａ〜２３ｄのピストン３，４との対向面及びこれに対するピストン３，４側の対向面は、互いに平面で形成され、これらの平面同士が接触面となっている。このように各ピストン３，４と各シリンダ室２３ａ〜２３ｄとの接触面が平面同士で形成されるため、接触面積が大きく、その接触部位における流体の接触抵抗は大きいものとなっている。そのため、各ピストン３，４が各シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内に嵌まり込むことによって形成している各空間から、接触面を伝って他の空間へ流体が漏れ出すことを、より確実に防止することができる。
【００２８】
なお、上述したように形成されたシリンダ室２３ａ〜２３ｄの長手方向の他端側は、回転シリンダ部材２の外周面２ａに開放されている。そのため、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄは、後述するケーシング６に形成された吸込口６１及び吐出口６２に連通可能となっている。
【００２９】
なお、上述した各シリンダ室のうちの２つのシリンダ室２３ａ，２３ｂは、１８０度の位置に配置されており、ピストン３にとって、それぞれ空洞部２２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、後述するように、ピストン保持部材５に回転により、回転シリンダ部材２とピストン保持部材５とが相対回動すると、ピストン３が空洞部２２を経てシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を見た目上の往復直線運動し、シリンダ室２３ａ，２３ｂ内の双方に出入りするようになっている。
【００３０】
また、残りの２つのシリンダ室２３ｃと２３ｄも、１８０度の位置に配置されており、ピストン４にとって、それぞれ空洞部２２を挟んで対向する一対の部材となっている。そして、回転シリンダ部材２とピストン保持部材５とが相対回転すると、ピストン４が空洞部２２を経てシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を見た目上の往復直線運動し、シリンダ室２３ｃ，２３ｄ内の双方に出入りするようになっている。
【００３１】
なお、空洞部２２及び十字に配置された直線状のシリンダ室２３ａ〜２３ｄによって形成された十字状の空間に連通するように、細い十字溝が回転シリンダ部材２に形成されている。この細い十字溝は、ピストン３を一対のシリンダ室２３ａ，２３ｂ間において見た目上の往復直線運動させるための直線状のガイド溝２４ａと、ピストン４を一対のシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間において往復直線運動をより安定的にするための直線状のガイド溝２４ｂとが十字状に交差することによって形成されている。
【００３２】
一方、ピストン保持部材５は、回転シリンダ部材２の外径よりも小さい外径を有する円形形状で形成されている。このピストン保持部材５の回転中心位置Ｘには、支軸５１の一端が圧入により挿入固定されている。なお、このピストン保持部材５の回転中心位置Ｘは、上述の回転シリンダ部材２の回転軸心ｏから偏心した位置に設けられている。そして、支軸５１の他端側は、ケーシング６内に配置された軸受け部材８ａ，８ｂに回転自在に支承されていると共に、その先端側はケーシング６の外部に突出している。そして、この突出部分に、モータ等の駆動源の出力軸（図示省略）に連結させることにより、モータ等の駆動源の駆動力によって支軸５１を中心としてピストン保持部材５が、回転シリンダ部材２の偏心位置で回転駆動されるようになっている。
【００３３】
ピストン保持部材５の支軸５１が固定された面と反対側の面には、ピストン３を自転可能に保持する保持軸５２と、ピストン４を自転可能に保持する保持軸５３とが立設固定されている。そして、保持軸５２には、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂを含む直線状の溝、すなわちガイド溝２４ａ内の所定の部位に嵌まり込んだ状態で遊嵌されている。
【００３４】
ピストン３は、往復直線運動時における前後の面３１，３１が若干丸みを有するように形成されているが、他の４面、すなわちシリンダ室２３ａ，２３ｂ内に嵌まり込んだ状態における上面３２、底面３３及び両側面３４，３４が平面に形成されている。すなわち、ピストン３は、略長方体のブロック形状を有している。そして、平面に形成された各面のうちの上面３２を除く底面３３と両側面３４，３４は、ピストン３がシリンダ室２３ａ，２３ｂ内に嵌まり込んだ際のシリンダ室２３ａ，２３ｂとの接触面となる。また、ピストン３の中心部分には、保持軸５２に遊嵌されるための有底の孔３ａが設けられている。さらに、ピストン３の底部分には、上述したガイド用溝２４ａに嵌まり込む凸片３ｂが設けられている。この凸片３ｂとガイド用溝２４ａとによって、一対のシリンダ室２３ａ，２３ｂに対するピストン３の相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段が構成されている。
【００３５】
一方、保持軸５３には、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄを含む直線状の溝、すなわちガイド溝２４ｂ内の所定の位置に嵌まり込んだ状態で遊嵌されている。ピストン４もピストン３と同様、往復直線運動時における前後の面４１，４１が若干丸みを有するように形成されているが、他の４面、すなわちシリンダ室２３ｃ，２３ｄ内に嵌まり込んだ状態における上面４２、底面４３及び両側面４４，４４が平面に形成されている。すなわち、ピストン４も、ピストン３と同様、略長方体のブロック形状を有している。そして、平面に形成された各面のうちの上面４２を除く底面４３と両側面４４，４４は、ピストン４がシリンダ室２３ｃ，２３ｄ内に嵌まり込んだ際のシリンダ室２３ｃ，２３ｄとの接触面となる。また、ピストン４の中心部分には、保持軸５３に遊嵌されるための有底の孔４ａが設けられている。さらに、ピストン４の底部分には、上述したガイド用溝２４ｂに嵌まり込む凸片４ｂが設けられている。この凸片４ｂとガイド用溝２４ｂとによって、一対のシリンダ室２３ｃ，２３ｄに対するピストン４の相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段が構成されている。
【００３６】
ケーシング６は、２つのケース半体、すなわちピストン保持部材５を回転自在に支持するための上ケース６３と、回転シリンダ部材２を回転自在に支持するための下ケース６４とから構成されている。上ケース６３及び下ケース６４は、互いの嵌め合わせ用突部６３ａ，６４ａ同士を嵌め合わせた状態でネジ等により固定することにより、内部空間を有するケーシング６を構成するものとなっている。
【００３７】
上ケース６３は、下ケース６４に取り付ける際の嵌め合わせ用突部６３ａを備え、ピストン保持部材５を回転自在に格納するための円形の大スペース６３ｂと、ピストン保持部材５の回転中心に固定された支軸５１を回転自在に支持する２つの軸受け部材８ａ，８ｂを圧入固定するための円形の小スペース６３ｃとを内部空間として有するカップ形状で構成されている。
【００３８】
嵌め合わせ用突起６３ａは、円形の大スペース６３ｂの外縁に沿って円形に形成されており、下ケース６４側に突出するようになっている。なお、嵌め合わせ用突起６３ａの突出高さは、下ケース６４に形成された嵌め合わせ用突起６４ａの突出高さより若干低くなっていると共に、その半径は嵌め合わせ用突起６４ａの半径より若干大きく形成されている。これによって、上ケース６３の嵌め合わせ用突起６３ａが、下ケース６４の嵌め合わせ用突起６４ａの外側に被さるようにして互いに嵌め合わされるようになっている。
【００３９】
そして、上ケース６３の小スペース６３ｃの底面には、支軸５１を挿通するための挿通孔６３ｄが設けられている。支軸５１の一端側は、この挿通孔６３ｄよりケーシング６の外部へ突出している。
【００４０】
一方、下ケース６４は、上ケース６３に取り付ける際の嵌め合わせ用突部６４ａを備え、回転シリンダ部材２を回転自在に格納するための円形の大スペース６４ｂと、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏに固定された支軸２１を回転自在に支持する２つの軸受け部材７ａ，７ｂを圧入固定するための円形の小スペース６４ｃとを内部空間として有するカップ形状で構成されている。
【００４１】
嵌め合わせ用突起６４ａは、円形の大スペース６４ｂの外縁に沿って円形に形成されており、上ケース６３側に突出するようになっている。なお、嵌め合わせ用突起６４ａの突出高さは、上ケース６３に形成された嵌め合わせ用突起６３ａの突出高さより若干高くなっていると共に、その半径は嵌め合わせ用突起６３ａの半径より若干小さく形成されている。
【００４２】
このように形成された下ケース６４の大スペース６４ｂ内には、回転シリンダ部材２が回転自在に配置されている。この回転シリンダ部材２を配置した状態で、回転シリンダ部材２の外周面２ａに対向する位置、すなわち大スペース６４ｂの内壁６４ｄには、外部の流体をケーシング６内に吸い込むための吸込口６１と、ケーシング６内に吸い込んだ流体を外部へ吐出するための吐出口６２とが形成されている。
【００４３】
吸込口６１は、大スペース６４ｂの内壁６４ｄに形成された約８０度のスリット６１ａと、このスリット６１ａとケーシング６の外部とを連通させる連通孔６１ｂと、この連通孔６１ｂのケーシング６の外面側に接続される吸気管６１ｃとから構成されている。そして、スリット６１ａは、回転シリンダ部材２が回転すると、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄとそれぞれ連なるようになっている。
【００４４】
また、吐出口６２は、吸込口６１のスリット６１ａから約１０度離れた位置から始まり約８０度に渡って形成されたスリット６２ａと、このスリット６２ａとケーシング６の外部とを連通させる連通孔６２ｂと、この連通孔６２ｂのケーシング６の外面側に接続される排気管６２ｃとから構成されている。そして、スリット６２ａは、回転シリンダ部材２が回転すると、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄとそれぞれ連なるようになっている。
【００４５】
上述したように構成されたロータリー式シリンダ装置１は、ピストン保持部材５がモータ駆動等により等角速度の回転運動を行うと、ピストン３，４が周回動作をし、この動作に伴って回転シリンダ部材２も等角速度運動を行うようになっている。この動作によって、ポンプ動作を行うものとなっている。
【００４６】
次に、本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置１の動作について、図４（Ａ），（Ｂ）及び図５（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００４７】
図４（Ａ）において、シリンダ室２３ａ，２３ｂ内を見かけ上往復動するピストン３は、回転シリンダ部材２の空洞部２２を横切り、一端側はシリンダ室２３ａの入り口に、他端側はシリンダ室２３ｂの入り口にそれぞれ若干進入した状態となっている。すなわち、ピストン３は、往復動する溝内の中間位置にある状態となっており、平面に形成された両側面３４，３４及び底面３３は、同様に平面で形成されたシリンダ室２３ａ，２３ｂの両内壁と底面及び空洞部２２の底面に同時に当接した状態となっている。この第１の実施の形態では、このように中間位置においては、ピストン３は、空洞部２２を挟む両側のシリンダ室２３ａ，２３ｂに同時に係合した状態となっている。このとき、シリンダ室２３ａ，２３ｂ内は、共に吸込口６１から取り込んだ流体が充満した状態となっている。
【００４８】
図４（Ａ）に示す状態時では、シリンダ室２３ａの最外周端部は、吐出口６２のスリット６２ａにわずかに連通し始めた状態となっており、シリンダ室２３ａは、スリット６２ａを介して排気管６２ｃと連通した状態となっている。また、シリンダ室２３ｂの最外周端部は、吸込口６１のスリット６１ａとの連通状態が終了する直前の状態となっており、シリンダ室２３ｂは、スリット６１ａを介して吸気管６１ｃと連通した状態となっている。なお、上述したように、ピストン３が空洞部２２に差し掛かっている状態であるため、このピストン３によって各シリンダ室２３ａ〜２３ｄはそれぞれ分断された状態となっている。
【００４９】
一方、シリンダ室２３ｃ，２３ｄ内を見かけ上往復動するピストン４は、回転シリンダ部材２のシリンダ室２３ｄ内の最外周端部まで進出した状態となっている。すなわち、ピストン４は往復動する溝内の一方の端部にある状態となっており、平面に形成された両側面４４，４４及び底面４３は、同様に平面で形成されたシリンダ室２３ｃ，２３ｄの両内壁及び底面に同時に係合した状態となっている。
【００５０】
そして、シリンダ室２３ｄのピストン４とピストン３と囲まれた空間には、流体が充満した状態となっている。また、シリンダ室２３ｃは、ピストン３によって他のシリンダ室２３ａ，２３ｂ，２３ｄと隔離された状態となっているが、このシリンダ室２３ｃ内にも流体が充満した状態となっている。このとき、シリンダ室２３ｄの最外周端部は、吸込口６１のスリット６１ａと吐出口６２のスリット６２ａの間の位置に対向した状態となっている。
【００５１】
上述した図４（Ａ）の状態から、モータ駆動等によりピストン保持部材５を時計方向（矢示Ａ方向）に回転駆動すると、ピストン３，４が保持軸５２，５３と共に矢示Ａ方向へ移動する。このときのピストン３，４の動作によって、回転シリンダ部材２には矢示Ｂ方向（時計方向）への回転力が与えられ、回転シリンダ２は矢示Ｂ方向に回転する。このようなピストン３，４及び回転シリンダ部材２の相対回動によって、各ピストン３，４は、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内を出入りする。
【００５２】
このときのピストン３，４の周回回転運動、すなわち、回転中心位置Ｘを中心としたピストン保持部材５の回転運動は、回転シリンダ部材２の回転軸心ｏを中心とする等角速度回転運動の２倍の回転数の等角速度運動となる。これは、ピストン３，４の回転半径が、回転シリンダ部材２の回転半径の１／２となっており、ピストン３，４の回転運動は、回転シリンダ部材２の回転運動に対して円サイクロイド運動となっているためである。なお、ピストン３，４の自転、すなわち保持軸５２，５３を各々回転中心とする回転も、回転シリンダ部材２と同じ回転数の等角速度運動となる。
【００５３】
この回転動作により、シリンダ室２３ａ〜２３ｄ内に嵌まり込んでいるピストン３，４が、回転シリンダ部材２に対して回転力を与えながら、ピストン３は一対のシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を見かけ上往復直線運動し、ピストン４は一対のシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を見かけ上往復直線運動する。なお、ピストン３は、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ａ，２３ｂ間を１往復するようになっており、ピストン３の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。また、ピストン４も同様に、回転シリンダ部材２が１回転する間にシリンダ室２３ｃ，２３ｄ間を１往復するようになっており、ピストン４の往復動作数と回転シリンダ部材２の回転数とが１：１の関係になっている。
【００５４】
図４（Ａ）の状態からピストン保持部材５が６０度回転し、これによってシリンダ部材４が３０度回転した状態を示したのが図４（Ｂ）である。
【００５５】
すなわち、上述の図４（Ａ）から（Ｂ）への動作により、ピストン３は、空洞部２２を横切った状態からシリンダ室２３ａの内部方向へ約１／２程度進入する。この移動の際、ピストン３とシリンダ室２３ａとは、平面同士で面対向しているため、接触面同士からの流体の漏れはほとんどないものとなる。この動作により、シリンダ室２３ａ内の流体が、スリット６２ａを介して排出管６２ｃに効率よく吐出される。なお、シリンダ室２３ａの長手方向の距離は、ピストン３の全長の２倍より短いものとなっているため、約１／２程度進出しているが、ピストン３の後端部分がまだ空洞部２２内に残っている状態となっている。
【００５６】
一方、ピストン３のシリンダ室２３ａ内方向への動作により、ピストン３により封止されていたシリンダ室２３ｂ，２３ｃ及びシリンダ室２３ｄの一部が一連の空間となる。この一連の空間内には、各シリンダ室２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ内に吸込口６１から流入した流体が充満した状態となっている。
【００５７】
また、この間の動作により、ピストン４はシリンダ室２３ｄ内の最奥部から空洞部２２側へ約１／９程度移動する。この移動の際、ピストン４とシリンダ室２３ｄとは、平面同士で当接しているため、接触面同士からの流体の漏れはほとんどないものとなる。この動作により、外部の流体が、吸気管６１ｃを介してスリット６１ａからシリンダ室２３ｄ内部へ効率的に流入する。なお、この時点では、ピストン４が、シリンダ室２３ｄの内部に完全に入り込んだ状態となっている。
【００５８】
図４（Ｂ）の状態からピストン保持部材５がさらに６０度回転し、これによってシリンダ部材４がさらに３０度回転した状態を示したのが図５（Ａ）である。
【００５９】
すなわち、上述の図４（Ｂ）から図５（Ａ）への動作により、ピストン３は、シリンダ室２３ａの内部へ約１／２程度進入した位置からさらに奥側、具体的には約８／９程度進入した位置まで移動する。この動作により、シリンダ室２３ａ内に残っていた流体が、さらにスリット６２ａを介して排気管６２ｃに効率よく吐出される。
【００６０】
また、この間の動作により、ピストン４はシリンダ室２３ｄ内を空洞部２２側へさらに移動する。この動作により、外部の流体が、吸気管６１ｃを介してスリット６１ａからシリンダ室２３ｄ内部へさらに流入する。なお、この時点では、ピストン４の前方端部分が、空洞部２２内に進出した状態となっている。
【００６１】
一方、この動作の間、シリンダ室２３ｂ，２３ｃとシリンダ室２３ａの一部は、空洞部２２を介して一連の空間となっており、この一連の空間内には各シリンダ室２３ｂ，２３ｃ内に吸込口６１から流入した流体が充満した状態となっている。
【００６２】
図５（Ａ）の状態からピストン保持部材５がさらに６０度回転し、これによってシリンダ部材４がさらに３０度回転した状態を示したのが図５（Ｂ）である。
【００６３】
すなわち、上述の図５（Ａ）から図５（Ｂ）への動作により、ピストン３は、シリンダ室２３ａの内部へ約８／９程度進入した位置からさらに奥側、具体的にはシリンダ室２３ａの最外周端部まで移動する。この動作により、シリンダ室２３ａ内に残っていた流体が、さらにスリット６２ａを介して排気管６２ｃに効率よく吐出される。なお、この時点、すなわち図４（Ａ）に示した最初の状態から回転シリンダ部材２が矢示Ｂ方向に９０度回転した状態では、シリンダ室２３ａの最外周端部は、吸込口６１のスリット６１ａと吐出口６２のスリット６２ａの間の位置に対向した状態となっており、吐出動作を既に終了した状態となっている。
【００６４】
一方、この間の動作により、ピストン４はシリンダ室２３ｄの最奥部側から空洞部２２を横切り、先端部分がシリンダ室２３ｃ内に進入する位置までさらに移動する。このピストン４の動作により、ピストン４の一端側はシリンダ室２３ｄの入り口に、他端側はシリンダ室２３ｃの入り口に同時に若干進入した状態となる。すなわち、ピストン４は、往復動する溝内の中間位置にある状態となっており、平面に形成された両側面４４，４４及び底面４３は、同様に平面で形成されたシリンダ室２３ｃ，２３ｄの両内壁と底面及び空洞部２２の底面に同時に当接した状態となっている。
【００６５】
このとき、シリンダ室２３ｃの最外周端部は、吐出口６２のスリット６２ａにわずかに連通し始めた状態となっており、シリンダ室２３ｃは、スリット６２ａを介して排気管６２ｃと連通した状態となっている。また、シリンダ室２３ｄの最外周端部は、吸込口６１のスリット６１ａとの連通状態が終了する直前の状態となっており、シリンダ室２３ｂは、ほぼ流体の吸引動作が終了した状態となっている。なお、上述したように、ピストン４が空洞部２２に差し掛かっている状態であるため、このピストン４によって各シリンダ室２３ａ〜２３ｄは、この時点では再びそれぞれ分断された状態となる。
【００６６】
このときのピストン３，４は、上述した図４（Ａ）の状態時における互いの位置を入れ換えた状態となっている。すなわち、ピストン３，４は、ピストン保持部材５が１８０度回転し、同時に回転シリンダ部材２が９０度回転することにより、シリンダ室２３ａ〜２３ｄのうちの１つの室内に入り込むかまたは出ていくかの動作をし、互いの位置を入れ換える。そして、本実施の形態のロータリー式シリンダ装置１は、この動作を繰り返すことによりポンプ動作を行うようになっている。すなわち、ピストン３，４は、ピストン保持部材５がさらに１８０度、すなわち最初の時点から３６０度回転すると、図４（Ａ）に示した最初の位置に戻る。一方、回転シリンダ部材２は、この間に１８０度回転する。
【００６７】
このため、ピストン保持部材５が２回転、７２０度の回転を行うと、この間に回転シリンダ部材２は１回転、３６０度の回転を行う。これにより、ピストン３，４は、対になっている２つのシリンダ室２３ａ〜２３ｄを見かけ上の往復直線運動する。すなわち、ピストン保持部材５が２回転することにより、ピストン３，４は一連の往復動作を１回完遂することとなる。
【００６８】
なお、このような動作中、各ピストン３，４は、各シリンダ室２３ａ〜２３ｄと接触面積の大きい平面同士で面対向することとなる。そのため、対向している面同士、実際にはほぼ接触している面同士の隙間から流体が漏れないような構造となっている。そのため、各空間同士での流体の漏れが防止され、効率の良いポンプとすることが可能となる。
【００６９】
なお、上述の第１の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。例えば、上述の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置１では、シリンダ室の数を４つ、ピストンの数を２つで構成しているが、ピストンの数を１つとしてもよい。また、図６及び図７に示す第２や第３の実施の形態のようにシリンダ室の数を６つ、ピストンの数を３としてもよい。
【００７０】
本発明の第２の実施の形態として図６に示したロータリー式シリンダ装置５１は、上述の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置１と同様、ケーシング６０内に６つのシリンダ室７１ａ〜７１ｆと６つの扇状の台部７４を備えた回転シリンダ部材７０が回転自在に配置されている。そして、回転シリンダ部材７０の偏心位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置され、このピストン保持部材には、３つのピストン７２ａ〜７２ｃが回動自在に保持されている。なお、上述の実施の形態のロータリー式シリンダ装置１と同様、このロータリー式シリンダ装置５１のケーシング６内に配置された両部材の回転の比率は、ピストン保持部材の回転数が２に対して回転シリンダ部材７０の回転数が１である。
【００７１】
このように構成されたロータリー式シリンダ装置５１は、ピストン保持部材の回転により各ピストン７２ａ〜７２ｃが矢示Ａ’方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材７０が矢示Ｂ’方向に回転するようになっている。これにより、ピストン７２ａがシリンダ室７１ａ，７１ｂ間を、ピストン７２ｂがシリンダ室７１ｃ，７１ｄ間を、ピストン７２ｃがシリンダ室７１ｅ，７１ｆ間を、それぞれ空洞部７３を横切りながら見た目上の往復運動するようになっている。
【００７２】
なお、各ピストン７２ａ〜７２ｃの長手方向の寸法は、空洞部７３を横切る際に、空洞部７３の両側のシリンダ室の内壁双方に係合することが可能なものとなっている。したがって、各ピストン７２ａ〜７２ｃは、空洞部７３を横切る際には両側のシリンダ室に同時に接触することとなる。なお、各ピストン７２ａ〜７２ｃは、空洞部７３を横切る際に互いに他のピストン７２ａ〜７２ｃにぶつかり合わないように設計されているのは勿論である。これにより、ロータリー式シリンダ装置５１は、各ピストン７２ａ〜７２ｃが常時いずれかのシリンダ室にガイドされながら回転移動し、その結果各ピストン７２ａ〜７２ｃが各シリンダ室７１ａ〜７１ｆ内に確実に出入りし、ポンプ動作を行うこととなる。
【００７３】
また、本発明の参考形態として図７に示したロータリー式シリンダ装置５５は、上述の第１及び第２の実施の形態と同様、ケーシング８０内に６つのシリンダ室７６ａ〜７６ｆと６つの扇形の台部７９を備えた回転シリンダ部材７５が回転自在に配置されており、回転シリンダ部材７５の偏心位置には、ピストン保持部材（図示省略）が回転自在に配置されている。そして、このピストン保持部材には、３つのピストン７７ａ〜７７ｃが回動自在に保持されている。なお、上述の第１及び第２の実施の形態のロータリー式シリンダ装置１，５１と同様、このロータリー式シリンダ装置５５のケーシング８０内に配置された両部材の回転の比率は、ピストン保持部材の回転数が２に対して回転シリンダ部材７５の回転数が１である。
【００７４】
このように構成されたロータリー式シリンダ装置５５は、ピストン保持部材の回転により各ピストン７７ａ〜７７ｃが矢示Ａ”方向に回転すると、この動作に伴い回転シリンダ部材７５が矢示Ｂ”方向に回転するようになっている。これにより、ピストン７７ａがシリンダ室７６ａ，７６ｂ間を、ピストン７７ｂがシリンダ室７６ｃ，７６ｄ間を、ピストン７７ｃがシリンダ室７６ｅ，７６ｆ間を、それぞれ空洞部兼通路７８を横切りながら見た目上の往復運動するようになっている。
【００７５】
なお、空洞部兼通路７８の両側には、ケーシング８０に立設した断面三日月状のガイド柱８０ａと、断面略半円状のガイド柱８０ｂが配置されており、これらのガイド柱８０ａ，８０ｂによって、空洞部兼通路７８内を通過する各ピストン７７ａ〜７７ｃの案内をしている。この図７に示したロータリー式シリンダ装置５５では、各ピストン７７ａ〜７７ｃは、略立方体のブロックで構成されており、空洞部兼通路７８を横切る際には、いずれのシリンダ室からも離れた状態となる。そのため、各ピストン７７ａ〜７７ｃは、空洞部兼通路７８を横切る際にはガイド柱８０ａ，８０ｂによって所定の姿勢を保ちながら通過するようになっている。なお、ガイド柱８０ａ，８０ｂのみでなく、上述した第１の実施の形態のように空洞部兼通路７８内の底面にガイド用の小溝を設けるようにして、その小溝とガイド柱８０ａ，８０ｂとで協働してピストン７７ａ〜７７ｃを案内するようにしても良い。
【００７６】
なお、図６及び図７に示すような６つのシリンダ室及び３つのピストンを有するタイプのロータリー式シリンダ装置５１，５５は、吸排のバランスが取れトルク変動が少ないものとなる。なお、シリンダ室の数及びピストンの数は、上述したものに限らず、シリンダ室の数を偶数としかつピストンの数をシリンダ室の数の半分で構成すれば、シリンダ室の数を２つとしたりあるいは８個以上としても良い。また、ピストンの数は、シリンダ室の数の半分ではなく、半分より少ない数としてもよい。
【００７７】
また、上述の各実施の形態では、外面を平面に形成された各ピストンが、内壁を平面で形成された各シリンダ室に出入りする際に、平面同士が面対向することによる抵抗力により各空間同士の流体の漏れを防止する構成となっているが、これに加え各ピストンと各シリンダ室との間、すなわち対向面部分を磁性流体や粘性グリス等で埋めるようにしてもよい。なお、磁性流体で埋める場合は、各ピストン内部に、磁性流体を隙間部分に保持する保持手段としてのマグネットを備えるようにしたり、シリンダ室を区切る扇状の台部２５，７４，７９中にマグネットを埋め込むようにしたり、またその両者にマグネットを備えるようにするのが好ましい。
【００７８】
また、上述の第１の実施の形態では、ピストン保持部材５の支軸５１をケーシング６から突出させ、この突出部分を駆動源に連結することによりピストン保持部材５を回転させ、これに回転シリンダ部材２を従動させるように構成したが、図８に示すロータリー式シリンダ装置６７のように、逆に回転シリンダ部材２の支軸２１をケーシング６から突出させ、この支軸２１の先端部分６８をモータ等の駆動源（図示省略）に連結することにより支軸２１側を入力側とし、ピストン保持部材５を回転シリンダ部材２に従動させるようにしてもよい。このように構成すると、いわゆるセンター駆動用式となり、モータに支軸２１を直結させた場合に製品としての納まりが良くなり、振動の面や組み込みの面で有利となる。
【００７９】
さらに、上述の第１の実施の形態では、吸込口６１のスリット６１ａ及び吐出口６２のスリット６２ａを共に約８０度程度の幅で構成したが、これらのスリット６１ａ，６２ａの幅は、任意に設定可能となっている。例えば、静音化が望まれる仕様環境に適応させる場合、例えば、エアコンプレッサー等に使用するような場合、吐出口６２のスリット６２ａを１０度程度と小さ目に形成すると、圧力が高まった状態で一気に流体が吐出口６２から外部へ吐出されることとなり、内圧と外圧との圧力バランスが等しくなるため、流体の内部方向への逆流を防止でき、逆流による騒音を防止できるものとなる。
【００８０】
さらに、上述の第１の実施の形態では、ケーシング６の回転シリンダ部材２の外周面に対向する位置に、それぞれ吸込口６１及び吐出口６２が設けられ、回転シリンダ部材２の外側から給排を行うようになっているが、吸込口６１及び吐出口６２は回転シリンダ部材２の上下方向両側やあるいは片側に設けられるようにしてもよい。
【００８１】
また、上述の第１の実施の形態では、回転シリンダ部材２の片面側にピストン保持部材５を配置させ、このピストン保持部材５から保持軸５２，５３を、回転シリンダ部材２のシリンダ室２３ａ〜２３ｄ内に突出させることによって、保持軸５２，５３に保持させたピストン３，４を回転シリンダ部材２の十字状の空間内に配置させるようにしたが、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ピストン保持部材を２枚の円盤状部材で構成し、回転シリンダ部材の両側に配置するものとしても良い。以下に、第４の実施の形態として説明する。
【００８２】
第４の実施の形態では、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ケーシング８１内の円形のスペースの内壁に、多数のニードル８２ａを等間隔に配置した輪環形状の軸受け部材８２を配置し、その内側に回転シリンダ部材８４を回転自在に支持させている。この回転シリンダ部材８４には、各端部が半径方向外側には貫通されず、かつ軸方向両側には貫通している十字状の空間が形成されている。この十字状の空間の中心部は空洞部８５、そして、空洞部８５から放射状に形成された部位は、それぞれシリンダ室８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄとなっている。このように形成された十字状の空間には、中心部に孔８７ａを備えたブロック形状のピストン８７と、中心部に孔８８ａを備えたブロック形状のピストン８８とが回動自在に嵌め込まれている。
【００８３】
回転シリンダ部材８４の軸方向両側には、ケーシング８１の外部に突出する駆動軸８９ａの一端を回転中心として固定したピストン保持部材９０が配置されている。すなわち、ピストン保持部材９０は、回転シリンダ部材８４を挟んで配置された２枚の円盤状部材９０ａ，９０ｂから構成されており、ピストン８７，８８をそれぞれ挿通させた２本の保持軸９１ａ，９１ｂによって連結されている。そして、駆動軸８９ａの突出部分を、モータ等の駆動源（図示省略）に連結することによりピストン保持部材９０を回転させると、ピストン８７がシリンダ室８６ａ，８６ｂ間を、ピストン８８がシリンダ室８６ｃ，８６ｄ間をそれぞれスライド移動する。この動作により、回転シリンダ部材８４は、ピストン保持部材９０と同方向に１／２の速度で回転し、各シリンダ室８６ａ〜８６ｄが吸込口及び吐出口（図示省略）に連通するようになっている。
【００８４】
なお、この第４の実施の形態は、動作に関しては、上述した第１の実施の形態と同様のものとなっており、この動作によってポンプ活動を行うようになっている。この第４の実施の形態をポンプとして用いる場合、各シリンダ室８６ａ〜８６ｄが回転シリンダ部材８４の外周面に連通していないので、吸排機構を回転シリンダ部材８４の両端面もしくは片側の端面の各シリンダ室８６ａ〜８６ｄに連通可能な位置の最外周部分に設けることとなる。
【００８５】
以上の各実施の形態では、回転シリンダ部材とピストン保持部材のいずれか一方を入力側としてケーシング６から突出させ、他方を従動側としてケーシング６内に組込んでいるが、両支軸２１，５１を共にケーシング６から突出させ、１つのロータリー式シリンダ装置で両タイプ可能としてもよい。またさらに、上述した各実施の形態は、モータの駆動力によりシリンダ部材を回転させてポンプ活動を行う装置としたが、流体をシリンダ部材内に送り込むことにより、両支軸２１，５１を回転させて、これら支軸２１，５１から出力をとる装置としても良い。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のロータリー式シリンダ装置では、シリンダ室を有する回転シリンダ部材と、ピストンを有するピストン保持部材とがそれぞれ支持部材に支持された状態で回転することができ、かつピストン保持部材に保持されているピストンも回動可能となっており、ピストンが姿勢を変えながら各シリンダ室内を自在に出入りすることが可能となる。その結果、ピストンの形状を、シリンダ室の形状に合わせて、例えば全面が平面で形成されたブロック形状としても、各部材がスムーズに回転運動をすることが可能となる。また、このような構成のため、ピストンとシリンダ室との接触面積を大きくとることが可能となり、接触面部分からの流体の漏れを防止することができる。また、ピストンの形状が単純な構造となっているため、ピストンを作り易く精度出しが容易なものとなる。
【００８７】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、ピストンが各シリンダ室に出入りする際、各ピストンと各シリンダ室とが互いに平面で接触するため、従来技術のように接触面積が小さく、いわゆる線接触によって接触面が形成されているものに比して、その接触面における流体抵抗が大きく、流体の漏れをより確実に防止することができる。その結果、各ピストンとシリンダ室とによって画成された各空間の気密性が高まり、流体の効率的な運搬作業を行うことが可能となる。
【００８８】
また、他の発明のロータリー式シリンダ装置は、回転シリンダ部材の回転数対ピストン保持部材の回転数対ピストンのシリンダ室間を往復する動作数の比が、１：２：１となっている。そのため、各部材同士が確実に無理なく回転し、回転時の振動や騒音が軽減される構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置の縦断面図である。
【図２】図１に示したロータリー式シリンダ装置を上ケース及びピストン保持部材を取り外した状態で示した平面図である。
【図３】図１のロータリー式シリンダ装置の回転シリンダ部材、ピストン保持部材及びピストンを示した分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置の動作を説明するための図で、（Ａ）は一方のピストンが空洞部を横切り、他方のピストンがシリンダ室のうちの１つの最奥部に進入した状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の状態からピストン保持部材が時計方向に６０度、回転シリンダ部材が時計方向に３０度それぞれ回転した状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置の動作を説明するための図で、（Ａ）は図４（Ｂ）の状態よりさらにピストン保持部材が時計方向に６０度、シリンダ部材が時計方向に３０度それぞれ回転した状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の状態よりさらにピストン保持部材が時計方向に６０度、シリンダ部材が時計方向に３０度それぞれ回転した状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のロータリー式シリンダ装置における回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。
【図７】 本発明の参考形態のロータリー式シリンダ装置における回転シリンダ部材とピストンとの関係を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態のロータリー式シリンダ装置の変形例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のロータリー式シリンダ装置を示す図で、（Ａ）はその縦断面図と軸受けの一部を拡大して示した図で、（Ｂ）は（Ａ）をケーシングの蓋を取り除いた状態で矢示ＩＸ方向から見た平面図である。
【図１０】従来技術のロータリー式シリンダ装置を示した分解斜視図である。
【図１１】図１０のロータリー式シリンダ装置の動作による状態変化を示す図で、（Ａ）は２つのピストンが２つのシリンダ室のそれぞれ途中部分まで進入した状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から支持部材が反時計方向に３０度回転した状態を示す図、（Ｃ）は（Ｂ）の状態から支持部材が反時計方向に３０度回転した状態を示す図、（Ｄ）は（Ｃ）の状態から支持部材が反時計方向に３０度回転した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ ロータリー式シリンダ装置
２ 回転シリンダ部材
２ａ （回転シリンダ部材の）外周面
３，４ ピストン
５ ピストン保持部材
６ ケーシング（支持部材）
２２ 空洞部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ シリンダ室
６１ 吸込口
６１ａ スリット溝（吸込口の一部）
６１ｂ 連通孔（吸込口の一部）
６１ｃ 吸気管（吸込口の一部）
６２ 吐出口
６２ａ スリット溝（吐出口の一部）
６２ｂ 連通孔（吐出口の一部）
６２ｃ 排気管（吐出口の一部）
ｏ 回転軸心
Ｘ （回転軸心から）偏心した回転中心位置
ｘ１，ｘ２ （ピストン保持部材の）偏心した自転中心位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder device that can be used as a fluid transportation device, a fluid motor, and the like, and more particularly to a rotary cylinder device in which a piston enters and exits a cylinder chamber by a rotational motion.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a rotary pump using a special cam shape is known. However, in the case of this type of device, it is difficult to process parts, resulting in an increase in cost. Therefore, in order to eliminate such drawbacks, the applicant has previously developed a rotary cylinder device having a configuration that does not require gear parts in the intake / exhaust portion (Japanese Patent Laid-Open No. 56-118501, Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-57). 87184 and Japanese Utility Model Publication No. 58-92486).
[0003]
As shown in FIGS. 10 and 11, a rotary cylinder device described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-118501 includes a circular cylinder member 102 fixed by press-fitting or the like in a box-like casing 101, and this cylinder. And a support member 104 that rotates within a circular cavity 103 formed in the central portion of the member 102. Three pairs (six) of cylinder chambers 105a, 105b, 105c, 105d, 105e, and 105f are formed radially on the inner wall 103a of the cavity 103 of the cylinder member 102. Each of these cylinders 105a to 105f communicates with the suction port 106 that communicates with the outside of the casing 101 and takes in the outside air into the cylinder device and the discharge port 107 that expels the taken outside air as the support member 104 rotates. It is like that.
[0004]
The support member 104 is a disk-like member fixed to one end of a shaft 108 rotatably supported in a hole 101 a formed in the casing 101, and a crescent-shaped valve seat is provided on a surface opposite to the shaft 108. 109 is attached. The valve seat 109 is disposed so as to be in close contact with the inner wall portion 103 a about half a circumference, and is for improving the airtightness in the cavity portion 103. The support member 104 has a hole 104 a for communicating with the discharge port 106.
[0005]
A shaft 110 is fixed at an eccentric position of the support member 104, and a rotary piston member 111 is rotatably supported on the shaft 110. Both ends of the shaft 110 are fixed to a disk-shaped auxiliary plate member 113 fixed at a position facing the support member 104 with the support member 104 and the valve seat 109 interposed therebetween. The auxiliary plate member 113 is provided with a hole 113 a for communicating with the suction port 106. The auxiliary plate member 113 rotates integrally with the support member 104. The rotary piston member 111 includes a rotation center portion 112a and pistons 111a, 111b, and 111c extending radially from the rotation center portion 112a in three directions. The rotating piston member 111 circulates around the axis o1 of the cylinder member 102 as the support member 104 rotates.
[0006]
As the support member 104 rotates, the pistons 111a, 111b, and 111c reciprocate between the paired cylinder chambers 105a to 105f. FIGS. 11A to 11D sequentially show a part of a series of movements of this operation. The support member 104 rotates as a whole in the counterclockwise direction (arrow B1 direction) in FIG. On the other hand, the rotating piston member 111 itself rotates clockwise (arrow A1 direction) while its fulcrum rotates in the arrow B1 direction. By this operation, the outside air is taken into the cylinder chambers 105a to 105f from the suction port 106 and discharged from the discharge port 107 to the outside.
[0007]
The rotary cylinder device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Nos. 57-87184 and 58-92486 is basically the same as the rotary cylinder device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-118501. However, it has a slightly different structure. The difference is that the cylinder member 102 is rotated by the rotation of the rotary piston member 111, the valve seat 109 is fixed to the case and does not rotate, and the rotation fulcrum of the rotary piston member 111 is prevented from rotating. .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the rotary cylinder device described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-118501 has a configuration that does not use an internal meshing type spur gear that requires advanced know-how to improve meshing accuracy. Yes. That is, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-118501, the support member 104 rotates relative to the cylinder member 102 fixed in the casing 101 to perform a pump operation. Specifically, the cylinder chamber 102 is fixed to the support member 104, and when the rotary piston member 111 rotates, the three pistons 111a to 111c sequentially enter and exit the fixed cylinder chambers 105a to 105f. Is repeated.
[0009]
Therefore, each piston 111a to 111c has a pointed end and a width dimension when entering each cylinder chamber 105a to 105f so as to easily enter and exit each cylinder chamber 105a to 105f. The clearance is formed between the pistons 111a to 111c and the cylinder chambers 105a to 105f. As a result, it is undeniable that there is a problem that fluid easily leaks from the gap portion and the pump efficiency cannot be increased so much.
[0010]
On the other hand, in the case of a type in which the cylinder chamber rotates together with the rotary piston member, the shape of each piston is substantially circular with an outer diameter substantially equal to the lateral width of the cylinder chamber, unlike the type in which the cylinder chamber is fixed. Is formed. This is because the cylinder member also rotates in the same direction as the rotary piston member, so that when the piston enters and exits the cylinder chamber, a smooth operation can be performed even if there is almost no gap between the piston and the cylinder chamber. However, in this type, since the contact surface between the piston and the cylinder chamber is composed of the outer peripheral surface of the circular piston and the inner wall of the linear cylinder chamber, the area of the contact surface is small. However, it cannot be denied that there is a risk that the fluid leaks due to the inability to withstand the pressure of the fluid and the pump efficiency drops.
[0011]
An object of the present invention is to provide a rotary cylinder device capable of preventing fluid leakage from a contact portion between a piston and a cylinder member and, as a result, capable of highly efficient rotation.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve such an object, the rotary cylinder device of the present invention communicates with a cavity formed around a rotation axis, and faces the cavity with the cavity interposed therebetween.Has two or more pairs of cylinder chambersA circular rotating cylinder member and a piston holding member that rotates about a rotation center position that is eccentric from the rotation axis of the rotation cylinder member are rotatably supported by the support members, respectively, from the rotation center position of the piston holding member. The eccentric rotation center position holds the piston so as to be rotatable about the position, and the piston itself rotates about the rotation center position by the relative rotation of the rotating cylinder member and the piston holding member. Further, by rotating around the rotation center position, the piston performs a reciprocating linear motion relative to the pair of cylinder chambers, and enters and exits both of the pair of cylinder chambers. The piston is formed in a rectangular shape, and the front and rear surfaces of the piston in a reciprocating linear motion are each formed in an arc shape and the cross section in the moving direction is It is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape, and the opposed surface of the cylinder chamber to the piston and the opposed surface of the piston to the cylinder chamber are contact surfaces formed in parallel to each other, and the piston When moving from one cylinder chamber between the cylinder chambers to the other cylinder chamber, the length in the moving direction of the piston is made larger than the length of the cavity so as to engage with both cylinder chambers, Guide means for stabilizing the reciprocating linear movement of the piston relative to the pair of cylinder chambers, and a suction port and a discharge port formed in the support member and connected to the cylinder chamber are provided.
[0013]
  Therefore, the rotating cylinder member having the cylinder chamber and the piston holding member having the piston can rotate while being supported by the support member, respectively, and the piston held by the piston holding member also rotates by itself. It is possible to move in and out of each cylinder chamber by linear motion while changing the posture of the piston. As a result, even if the shape of the piston is matched to the shape of the cylinder chamber, for example, a block shape in which the entire surface is formed as a flat surface, each member can smoothly rotate. As a result, it becomes easy to make the piston, and it becomes easy to increase the accuracy of the piston. In addition, since the piston performs a reciprocating linear motion relative to the pair of cylinder chambers and enters and exits both of the pair of cylinder chambers, the piston reciprocates smoothly between the cylinder chambers, and each member is more smoothly moved. It becomes a stable mechanism that operates, and is configured to reduce vibration and noise during rotation. Further, when the piston moves from one cylinder chamber between a pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, the length of the piston in the moving direction of the cavity is set so that both piston chambers engage with each other. Since it is larger than the length, the piston can move more reliably between the pair of cylinder chambers facing each other when passing through the cavity. Moreover, since the guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston relative to the pair of cylinder chambers is provided, the reciprocating linear motion of the piston reciprocating between the pair of cylinder chambers is stabilized.Furthermore, the opposed surface of the cylinder chamber to the piston and the opposed surface of the piston to the cylinder chamber are contact surfaces formed in parallel to each other. Therefore, the contact area between the opposing surfaces is large, and the contact resistance of the fluid at the contact portion is increased, so that it is possible to reliably prevent the fluid from leaking through the contact surface.
[0014]
  In addition, the rotary cylinder device according to another invention communicates with a cavity formed around the rotation axis and faces the cavity with the cavity interposed therebetween.Has two or more pairs of cylinder chambersA circular rotating cylinder member and a piston holding member that rotates about a rotation center position that is eccentric from the rotation axis of the rotation cylinder member are rotatably supported by the support members, respectively, from the rotation center position of the piston holding member. At the eccentric rotation center position, the piston is held so as to be rotatable about the position, and the relative rotation between the rotating cylinder member and the piston holding member causes the piston to reciprocate linearly relative to the pair of cylinder chambers. The cylinder chamber is formed with a rectangular cross section in the moving direction of the piston, and the piston is formed with arcuate front and rear surfaces during reciprocating linear motion. The cross section in the moving direction is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape having a rectangular shape, the opposed surface of the cylinder chamber to the piston, and the piston cylinder When the piston moves from one cylinder chamber between a pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, both cylinders face each other and are opposed to each other. A guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston relative to the pair of cylinder chambers and a support member are formed so that the length in the moving direction of the piston is larger than the length of the cavity so as to engage with the chamber. And a suction port and a discharge port connected to the cylinder chamber.
[0015]
  For this reason, when the piston enters and exits each cylinder chamber, each piston and each cylinder chamber come into contact with each other in a plane. As a result, the contact area is small as in the prior art, and the contact surface is formed by so-called line contact so that the fluid resistance at the contact surface is large, and fluid leakage can be prevented more reliably. it can. Therefore, it is possible to widen the tolerance range of parts accuracy, making it easy to process parts, and conversely, if the parts precision is the same level as before, the airtightness and reliability are improved, so the pump performance is improved. It becomes easy to make.Also, because the piston performs a reciprocating linear motion relative to the pair of cylinder chambers, the piston moves in and out of both the pair of cylinder chambers.,By forming the contact surface in a straight line, the degree of adhesion of the contact surface can be increased, and fluid leakage from the contact site can be more reliably prevented.
[0016]
  In addition, the rotary cylinder device according to another invention communicates with a cavity formed around the rotation axis and faces the cavity with the cavity interposed therebetween.Has two or more pairs of cylinder chambersA circular rotating cylinder member and a piston holding member that rotates about a rotation center position that is eccentric from the rotation axis of the rotation cylinder member are rotatably supported by the support members, respectively, from the rotation center position of the piston holding member. At the eccentric rotation center position, the piston is held so as to be rotatable about the position, and the relative rotation between the rotating cylinder member and the piston holding member causes the piston to reciprocate linearly relative to the pair of cylinder chambers. The cylinder chamber is formed with a rectangular cross section in the moving direction of the piston, and the piston is formed with arcuate front and rear surfaces during reciprocating linear motion. The cross section in the moving direction is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape having a rectangular shape, the opposed surface of the cylinder chamber to the piston, and the piston cylinder When the piston moves from one cylinder chamber between a pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, both cylinders face each other and are opposed to each other. The ratio of the number of rotations of the rotating cylinder member to the number of rotations of the piston holding member to the number of operations of reciprocating between the cylinder chambers of the piston is set so that the length of the piston in the moving direction is larger than the length of the cavity so as to engage the chamber. Is 1: 2: 1, and includes a guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston relative to the pair of cylinder chambers, and a suction port and a discharge port formed in the support member and connected to the cylinder chamber. . Therefore, each member reliably rotates without difficulty, and vibration and noise during rotation are reduced.
[0018]
  In addition to the above inventions, the rotary cylinder device of another inventionThe rotating cylinder member, the piston holding member, and the piston are respectively arranged so as to perform a constant angular velocity motion. Therefore, each member rotates smoothly and becomes the structure by which the vibration and noise at the time of rotation are reduced.
[0019]
In addition to the above-described inventions, the rotary cylinder device of another invention is provided with a suction port and a discharge port at positions facing the outer peripheral surface of the rotating cylinder member of the support member. For this reason, if each cylinder chamber is configured to communicate with the outer peripheral surface of the rotating cylinder member, each cylinder chamber can be communicated with the suction port and the discharge port with a simpler configuration. In addition, the suction port and the discharge port and the cylinder chambers can be arranged in a straight line at the time of suction and discharge, so that the suction and discharge operations are smoothed, and quietness and pump efficiency are improved.
[0021]
In addition to the above-described inventions, the rotary cylinder device of another invention arranges magnetic fluid in a gap formed between the outer surface of the piston entering and exiting the cylinder chamber and the inner wall of the cylinder chamber, and the gap To fill in. Therefore, a slight gap between the portions where the piston and the cylinder member face each other is more reliably sealed, and the leakage of fluid from the contact portion can be prevented more reliably.
[0022]
In addition to the above-described inventions, the rotary cylinder device according to another invention transmits an external driving force to a drive shaft disposed at the rotation axis of the rotary cylinder member to rotate the rotary cylinder member. Thus, the piston and the piston holding member are driven. For this reason, a so-called center drive type can be realized, and when the drive shaft is directly connected to the motor, the product can be stored well, and it is advantageous in terms of vibration and incorporation.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the rotary cylinder device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. First, the rotary cylinder device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration will be described. In each embodiment to be described later, a rotary pump device that sends gas in a certain direction will be described. However, the medium to be sent is not limited to gas but can be any fluid including liquid. Further, the present invention is not limited to the pump device, and is also suitable for various devices configured by utilizing the rotating operation of the rotating cylinder member, such as an air compressor and an air motor.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary cylinder device 1 can rotate the pistons 3 and 4 to a circular rotating cylinder member 2 and two eccentric rotation center positions x1 and x2 that are 180 degrees apart from each other. And the piston holding member 5 that rotates with the position eccentric from the rotation axis o of the rotating cylinder member 2 as the rotation center position X, and both the rotating cylinder member 2 and the piston holding member 5 are rotatably supported. And a casing 6 as a supporting member.
[0025]
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the rotating cylinder member 2 is formed in a circular shape having a predetermined thickness, and is rotatably disposed in the internal space of the casing 6. One end of the support shaft 21 is inserted and fixed by press-fitting into one end face of the rotary cylinder member 2, that is, a recess surrounding the rotation axis o on the lower end face in FIGS. The other end of the support shaft 21 is rotatably supported by two bearing members 7 a and 7 b that are arranged in the casing 6 so as to overlap in the axial direction. Therefore, the rotating cylinder member 2 is rotatable in the casing 6 with the support shaft 21 as the center of rotation.
[0026]
On the other end face of the rotating cylinder member 2, that is, the upper end face in FIGS. 1 and 3, a cross-shaped space formed by using four fan-shaped base portions 25 is provided. This cross-shaped space includes a hollow portion 22 and four cylinder chambers 23a, 23b, 23c, and 23d. That is, on the other end face of the rotating cylinder member 2, a hollow portion 22 having a predetermined width around the rotation axis o and having a bottom surface is formed. Further, four cylinder chambers 23a, 23b, 23c, and 23d having a rectangular cross section are provided radially around the rotation axis o in the hollow portion 22. That is, the cylinder chambers 23 a, 23 b, 23 c, and 23 d are open at the top, and the other three surfaces are all flat, and one end in the longitudinal direction communicates with the cavity 22. In this description, “upper” and “lower” are used, but this word is used for convenience based on the figure, and means “upper” and “lower” in an absolute sense. It is not a thing.
[0027]
In addition, in these cylinder chambers 23a to 23d, pistons 3 and 4 held by the piston holding member 5 are fitted, as will be described later, and each of the three cylinder chambers 23a to 23d is arranged. The plane portion is a contact surface with each of the three plane portions of the pistons 3 and 4 having the four outer surfaces formed as planes. That is, the opposed surfaces of the cylinder chambers 23a to 23d to the pistons 3 and 4 and the opposed surfaces on the pistons 3 and 4 side thereof are formed as flat surfaces, and these flat surfaces are contact surfaces. As described above, the contact surfaces of the pistons 3 and 4 and the cylinder chambers 23a to 23d are formed by flat surfaces, so that the contact area is large and the contact resistance of the fluid at the contact portion is large. Therefore, it is more reliably prevented that the fluid leaks from the spaces formed by fitting the pistons 3 and 4 into the cylinder chambers 23a to 23d to the other spaces through the contact surfaces. be able to.
[0028]
The other end side in the longitudinal direction of the cylinder chambers 23 a to 23 d formed as described above is open to the outer peripheral surface 2 a of the rotating cylinder member 2. Therefore, each cylinder chamber 23a-23d can communicate with the suction inlet 61 and the discharge outlet 62 which were formed in the casing 6 mentioned later.
[0029]
Note that the two cylinder chambers 23a and 23b among the cylinder chambers described above are disposed at a position of 180 degrees, and serve as a pair of members facing the piston 3 with the cavity 22 interposed therebetween. Then, as will be described later, when the rotating cylinder member 2 and the piston holding member 5 are rotated relative to each other by the rotation of the piston holding member 5, the piston 3 is apparently reciprocated between the cylinder chambers 23a and 23b via the cavity portion 22. It moves linearly and enters and exits both the cylinder chambers 23a and 23b.
[0030]
Further, the remaining two cylinder chambers 23c and 23d are also arranged at a position of 180 degrees, and are a pair of members facing each other with the cavity portion 22 interposed therebetween for the piston 4. Then, when the rotating cylinder member 2 and the piston holding member 5 are relatively rotated, the piston 4 undergoes an apparent reciprocating linear motion between the cylinder chambers 23c and 23d via the cavity portion 22, and enters and exits both the cylinder chambers 23c and 23d. It is supposed to be.
[0031]
A thin cross groove is formed in the rotary cylinder member 2 so as to communicate with the cross-shaped space formed by the hollow cylinder 22 and the linear cylinder chambers 23a to 23d arranged in the cross. The narrow cross groove has a linear guide groove 24a for causing the piston 3 to reciprocate linearly between the pair of cylinder chambers 23a and 23b, and a reciprocating linear movement of the piston 4 between the pair of cylinder chambers 23c and 23d. It is formed by crossing a linear guide groove 24b for making it more stable.
[0032]
On the other hand, the piston holding member 5 is formed in a circular shape having an outer diameter smaller than the outer diameter of the rotating cylinder member 2. One end of the support shaft 51 is inserted and fixed to the rotation center position X of the piston holding member 5 by press-fitting. The rotational center position X of the piston holding member 5 is provided at a position that is eccentric from the rotational axis o of the rotary cylinder member 2 described above. The other end side of the support shaft 51 is rotatably supported by bearing members 8 a and 8 b disposed in the casing 6, and the tip end side protrudes outside the casing 6. Then, by connecting the protruding portion to an output shaft (not shown) of a drive source such as a motor, the piston holding member 5 is rotated around the support shaft 51 by the driving force of the drive source such as a motor. It is rotationally driven at the eccentric position.
[0033]
On the surface of the piston holding member 5 opposite to the surface on which the support shaft 51 is fixed, a holding shaft 52 that holds the piston 3 so as to rotate and a holding shaft 53 that holds the piston 4 so as to rotate can be fixed upright. Has been. The piston 3 is loosely fitted on the holding shaft 52 in a state where the piston 3 is fitted in a linear groove including the cylinder chambers 23a and 23b, that is, in a predetermined portion in the guide groove 24a.
[0034]
  The piston 3 is formed so that the front and rear surfaces 31, 31 at the time of reciprocating linear motion are slightly rounded, but the other four surfaces, that is, the upper surface 32 in a state of being fitted in the cylinder chambers 23a, 23b, A bottom surface 33 and both side surfaces 34, 34 are formed in a plane. That is, the piston 3 has a substantially rectangular parallelepiped block shape. The bottom surface 33 and both side surfaces 34, 34 excluding the top surface 32 of the surfaces formed in the plane are in contact with the cylinder chambers 23a, 23b when the piston 3 is fitted into the cylinder chambers 23a, 23b. It becomes a surface. In addition, a bottomed hole 3 a for loosely fitting to the holding shaft 52 is provided in the central portion of the piston 3. Furthermore, a convex piece 3b that fits into the above-described guide groove 24a is provided on the bottom portion of the piston 3.The convex piece 3b and the guide groove 24a constitute guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston 3 relative to the pair of cylinder chambers 23a, 23b.
[0035]
  On the other hand, the piston 4 is loosely fitted on the holding shaft 53 in a state of being fitted into a linear groove including the cylinder chambers 23c and 23d, that is, in a predetermined position in the guide groove 24b. Like the piston 3, the piston 4 is formed so that the front and rear surfaces 41, 41 are slightly rounded during reciprocating linear motion, but is fitted into the other four surfaces, that is, the cylinder chambers 23c, 23d. The upper surface 42, the bottom surface 43, and both side surfaces 44, 44 are formed in a plane. That is, the piston 4 has a substantially rectangular parallelepiped block shape like the piston 3. The bottom surface 43 excluding the top surface 42 and the both side surfaces 44, 44 of the surfaces formed in the plane are in contact with the cylinder chambers 23c, 23d when the piston 4 is fitted into the cylinder chambers 23c, 23d. It becomes a surface. Also, a bottomed hole 4 a for loosely fitting to the holding shaft 53 is provided in the central portion of the piston 4. Furthermore, the convex part 4b which fits in the groove | channel 24b for guides mentioned above is provided in the bottom part of the piston 4. As shown in FIG.The convex piece 4b and the guide groove 24b constitute guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston 4 relative to the pair of cylinder chambers 23c and 23d.
[0036]
The casing 6 includes two case halves, that is, an upper case 63 for rotatably supporting the piston holding member 5 and a lower case 64 for rotatably supporting the rotary cylinder member 2. The upper case 63 and the lower case 64 constitute a casing 6 having an internal space by being fixed with screws or the like in a state where the fitting protrusions 63a and 64a are fitted together.
[0037]
The upper case 63 is provided with a fitting protrusion 63a when attached to the lower case 64, and is fixed to a large circular space 63b for storing the piston holding member 5 in a freely rotatable manner and the rotation center of the piston holding member 5. Further, it is configured in a cup shape having an inner space with a circular small space 63c for press-fitting and fixing two bearing members 8a and 8b that rotatably support the support shaft 51.
[0038]
The fitting projection 63a is formed in a circle along the outer edge of the circular large space 63b, and protrudes toward the lower case 64. The protrusion height of the fitting protrusion 63a is slightly lower than the protrusion height of the fitting protrusion 64a formed on the lower case 64, and its radius is slightly larger than the radius of the fitting protrusion 64a. Has been. Thus, the fitting protrusions 63a of the upper case 63 are fitted to each other so as to cover the outside of the fitting protrusions 64a of the lower case 64.
[0039]
An insertion hole 63 d for inserting the support shaft 51 is provided on the bottom surface of the small space 63 c of the upper case 63. One end side of the support shaft 51 protrudes outside the casing 6 through the insertion hole 63d.
[0040]
On the other hand, the lower case 64 is provided with a fitting protrusion 64a when attached to the upper case 63, a large circular space 64b for storing the rotary cylinder member 2 rotatably, and a rotational axis of the rotary cylinder member 2. It is configured in a cup shape having, as an internal space, a circular small space 64c for press-fitting and fixing two bearing members 7a and 7b that rotatably support the support shaft 21 fixed to o.
[0041]
The fitting protrusion 64a is formed in a circle along the outer edge of the circular large space 64b and protrudes toward the upper case 63 side. The protrusion height of the fitting protrusion 64a is slightly higher than the protrusion height of the fitting protrusion 63a formed on the upper case 63, and its radius is slightly smaller than the radius of the fitting protrusion 63a. Has been.
[0042]
The rotary cylinder member 2 is rotatably disposed in the large space 64b of the lower case 64 formed in this way. In a state where the rotary cylinder member 2 is disposed, a position facing the outer peripheral surface 2a of the rotary cylinder member 2, that is, the inner wall 64d of the large space 64b, is a suction port 61 for sucking an external fluid into the casing 6, A discharge port 62 for discharging the fluid sucked into the casing 6 to the outside is formed.
[0043]
The suction port 61 has a slit 61a of about 80 degrees formed in the inner wall 64d of the large space 64b, a communication hole 61b that allows the slit 61a to communicate with the outside of the casing 6, and the outer surface side of the casing 6 of the communication hole 61b. And an intake pipe 61c connected to the. The slit 61a is connected to each of the cylinder chambers 23a to 23d when the rotary cylinder member 2 rotates.
[0044]
The discharge port 62 has a slit 62a formed from about 10 degrees apart from the slit 61a of the suction port 61 and formed over about 80 degrees, and a communication hole 62b for communicating the slit 62a with the outside of the casing 6. And an exhaust pipe 62c connected to the outer surface side of the casing 6 of the communication hole 62b. The slit 62a is connected to each of the cylinder chambers 23a to 23d when the rotary cylinder member 2 rotates.
[0045]
In the rotary cylinder device 1 configured as described above, when the piston holding member 5 rotates at a constant angular velocity by a motor drive or the like, the pistons 3 and 4 rotate, and the rotating cylinder member is accompanied by this operation. 2 is also adapted to perform an angular velocity motion. By this operation, the pump operation is performed.
[0046]
Next, the operation of the rotary cylinder device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (A), (B) and FIGS. 5 (A), (B).
[0047]
In FIG. 4A, the piston 3 that apparently reciprocates in the cylinder chambers 23a and 23b crosses the cavity 22 of the rotating cylinder member 2, one end side is the entrance to the cylinder chamber 23a, and the other end side is the cylinder chamber. It is in a state of slightly entering each of the entrances 23b. That is, the piston 3 is in an intermediate position in the reciprocating groove, and both side surfaces 34 and 34 and the bottom surface 33 formed in a plane are similarly formed in the cylinder chambers 23a and 23b formed in a plane. Both inner walls, the bottom surface, and the bottom surface of the cavity portion 22 are in contact with each other at the same time. In the first embodiment, at the intermediate position, the piston 3 is engaged with the cylinder chambers 23a and 23b on both sides of the cavity 22 at the same time. At this time, the cylinder chambers 23a and 23b are both filled with the fluid taken in from the suction port 61.
[0048]
In the state shown in FIG. 4A, the outermost peripheral end portion of the cylinder chamber 23a starts to slightly communicate with the slit 62a of the discharge port 62, and the cylinder chamber 23a passes through the slit 62a. The exhaust pipe 62c communicates with the exhaust pipe 62c. Further, the outermost peripheral end portion of the cylinder chamber 23b is in a state immediately before the end of the communication state with the slit 61a of the suction port 61, and the cylinder chamber 23b is in communication with the intake pipe 61c through the slit 61a. It has become. As described above, since the piston 3 is in the state of reaching the cavity portion 22, the cylinder chambers 23 a to 23 d are divided by the piston 3.
[0049]
On the other hand, the piston 4 that apparently reciprocates in the cylinder chambers 23 c and 23 d is in a state of being advanced to the outermost peripheral end portion in the cylinder chamber 23 d of the rotating cylinder member 2. That is, the piston 4 is in a state at one end in the reciprocating groove, and both side surfaces 44 and 44 and the bottom surface 43 formed in a plane are similarly cylinder chambers 23c and 23d formed in a plane. It is in the state which engaged with both the inner walls and bottom face simultaneously.
[0050]
The space surrounded by the piston 4 and the piston 3 in the cylinder chamber 23d is filled with fluid. The cylinder chamber 23c is separated from the other cylinder chambers 23a, 23b, and 23d by the piston 3, and the cylinder chamber 23c is also filled with fluid. At this time, the outermost peripheral end portion of the cylinder chamber 23d is in a state of facing the position between the slit 61a of the suction port 61 and the slit 62a of the discharge port 62.
[0051]
From the state shown in FIG. 4A, when the piston holding member 5 is rotationally driven in the clockwise direction (arrow A direction) by a motor drive or the like, the pistons 3 and 4 move in the arrow A direction together with the holding shafts 52 and 53. To do. By the operation of the pistons 3 and 4 at this time, a rotational force in the arrow B direction (clockwise) is applied to the rotary cylinder member 2, and the rotary cylinder 2 rotates in the arrow B direction. With the relative rotation of the pistons 3 and 4 and the rotating cylinder member 2, the pistons 3 and 4 enter and exit the cylinder chambers 23a to 23d.
[0052]
The rotating rotational motion of the pistons 3 and 4 at this time, that is, the rotational motion of the piston holding member 5 around the rotational center position X is 2 of the constant angular velocity rotational motion about the rotational axis o of the rotating cylinder member 2. It becomes a constant angular velocity motion with twice the number of rotations. This is because the rotational radius of the pistons 3 and 4 is ½ of the rotational radius of the rotary cylinder member 2, and the rotational motion of the pistons 3 and 4 is a circular cycloidal motion relative to the rotational motion of the rotary cylinder member 2. This is because. Note that the rotation of the pistons 3 and 4, that is, the rotation around the holding shafts 52 and 53, respectively, is a constant angular velocity motion having the same rotational speed as that of the rotating cylinder member 2.
[0053]
By this rotational operation, the pistons 3 and 4 fitted in the cylinder chambers 23a to 23d give a rotational force to the rotating cylinder member 2, while the piston 3 apparently appears between the pair of cylinder chambers 23a and 23b. The piston 4 reciprocates linearly and apparently reciprocates linearly between the pair of cylinder chambers 23c and 23d. The piston 3 reciprocates once between the cylinder chambers 23a and 23b while the rotating cylinder member 2 makes one rotation, and the reciprocating number of the piston 3 and the rotating number of the rotating cylinder member 2 are 1: 1 relationship. Similarly, the piston 4 reciprocates once between the cylinder chambers 23c and 23d during one rotation of the rotating cylinder member 2, and the number of reciprocating movements of the piston 4 and the number of rotations of the rotating cylinder member 2 are determined. The relationship is 1: 1.
[0054]
FIG. 4B shows a state where the piston holding member 5 is rotated by 60 degrees from the state of FIG. 4A and the cylinder member 4 is thereby rotated by 30 degrees.
[0055]
That is, by the operation from FIG. 4A to FIG. 4B described above, the piston 3 enters about ½ from the state crossing the cavity 22 toward the inside of the cylinder chamber 23a. At the time of this movement, the piston 3 and the cylinder chamber 23a face each other between the flat surfaces, so that there is almost no fluid leakage from the contact surfaces. By this operation, the fluid in the cylinder chamber 23a is efficiently discharged to the discharge pipe 62c through the slit 62a. Since the distance in the longitudinal direction of the cylinder chamber 23a is shorter than twice the total length of the piston 3, it has advanced about ½, but the rear end portion of the piston 3 is still in the hollow portion 22. It remains in the state.
[0056]
On the other hand, due to the movement of the piston 3 in the cylinder chamber 23a, a part of the cylinder chambers 23b, 23c and the cylinder chamber 23d sealed by the piston 3 becomes a series of spaces. In this series of spaces, each cylinder chamber 23b, 23c, 23d is in a state of being filled with the fluid flowing from the suction port 61.
[0057]
Further, by the operation during this period, the piston 4 moves about 1/9 from the innermost part in the cylinder chamber 23d to the cavity part 22 side. At the time of this movement, the piston 4 and the cylinder chamber 23d are in contact with each other between the flat surfaces, so that there is almost no fluid leakage from the contact surfaces. By this operation, an external fluid efficiently flows from the slit 61a into the cylinder chamber 23d through the intake pipe 61c. At this time, the piston 4 is completely in the cylinder chamber 23d.
[0058]
FIG. 5A shows a state in which the piston holding member 5 is further rotated by 60 degrees from the state of FIG. 4B and the cylinder member 4 is further rotated by 30 degrees.
[0059]
That is, by the operation from FIG. 4 (B) to FIG. 5 (A) described above, the piston 3 moves further from the position where it has entered the cylinder chamber 23a about ½, more specifically, about 8 / Move to a position where you have entered about nine. By this operation, the fluid remaining in the cylinder chamber 23a is further efficiently discharged to the exhaust pipe 62c through the slit 62a.
[0060]
Further, by the operation during this period, the piston 4 further moves in the cylinder chamber 23d toward the cavity portion 22 side. By this operation, an external fluid further flows into the cylinder chamber 23d from the slit 61a through the intake pipe 61c. At this time, the front end portion of the piston 4 is in a state of being advanced into the cavity portion 22.
[0061]
On the other hand, during this operation, the cylinder chambers 23b and 23c and a part of the cylinder chamber 23a form a series of spaces via the hollow portion 22, and the cylinder chambers 23b and 23c are included in the series of spaces. The fluid flowing in from the suction port 61 is filled.
[0062]
FIG. 5B shows a state in which the piston holding member 5 is further rotated by 60 degrees from the state of FIG. 5A and the cylinder member 4 is further rotated by 30 degrees.
[0063]
That is, by the operation from FIG. 5 (A) to FIG. 5 (B) described above, the piston 3 moves further from the position where it has entered the inside of the cylinder chamber 23a by about 8/9, more specifically, the cylinder chamber 23a. It moves to the outermost peripheral edge part. By this operation, the fluid remaining in the cylinder chamber 23a is further efficiently discharged to the exhaust pipe 62c through the slit 62a. At this point, that is, when the rotating cylinder member 2 is rotated 90 degrees in the direction indicated by arrow B from the initial state shown in FIG. 4A, the outermost peripheral end of the cylinder chamber 23a is the slit of the suction port 61. It is in a state of facing the position between 61a and the slit 62a of the discharge port 62, and the discharge operation has already been completed.
[0064]
On the other hand, the operation during this time causes the piston 4 to further traverse the cavity 22 from the innermost side of the cylinder chamber 23d and further move to a position where the tip portion enters the cylinder chamber 23c. By the operation of the piston 4, one end side of the piston 4 enters the cylinder chamber 23 d and the other end side slightly enters the cylinder chamber 23 c at the same time. That is, the piston 4 is in an intermediate position in the reciprocating groove, and both side surfaces 44 and 44 and the bottom surface 43 formed in a plane are similarly formed in the cylinder chambers 23c and 23d formed in a plane. Both inner walls, the bottom surface, and the bottom surface of the cavity portion 22 are in contact with each other at the same time.
[0065]
At this time, the outermost peripheral end of the cylinder chamber 23c starts to slightly communicate with the slit 62a of the discharge port 62, and the cylinder chamber 23c communicates with the exhaust pipe 62c through the slit 62a. It has become. Further, the outermost peripheral end of the cylinder chamber 23d is in a state immediately before the end of the communication state with the slit 61a of the suction port 61, and the cylinder chamber 23b is almost in a state where the fluid suction operation has been completed. Yes. As described above, since the piston 4 is in the state of reaching the cavity portion 22, the cylinder chambers 23 a to 23 d are again divided at this time by the piston 4.
[0066]
The pistons 3 and 4 at this time are in a state in which the positions of the pistons 3 and 4 in the state of FIG. That is, whether the pistons 3 and 4 enter or exit one of the cylinder chambers 23a to 23d when the piston holding member 5 rotates 180 degrees and the rotating cylinder member 2 rotates 90 degrees at the same time. To replace each other's position. The rotary cylinder device 1 of the present embodiment performs a pump operation by repeating this operation. That is, the pistons 3 and 4 return to the initial positions shown in FIG. 4A when the piston holding member 5 further rotates 180 degrees, that is, 360 degrees from the initial time point. On the other hand, the rotating cylinder member 2 rotates 180 degrees during this time.
[0067]
For this reason, when the piston holding member 5 rotates twice and 720 degrees, the rotating cylinder member 2 rotates once and 360 degrees. As a result, the pistons 3 and 4 apparently reciprocate linearly in the two cylinder chambers 23a to 23d in pairs. That is, when the piston holding member 5 rotates twice, the pistons 3 and 4 complete a series of reciprocating operations once.
[0068]
In addition, during such an operation | movement, each piston 3 and 4 will face each cylinder chamber 23a-23d by planes with a large contact area. Therefore, the structure is such that fluid does not leak from the gap between the faces facing each other, in fact, the faces almost in contact with each other. Therefore, fluid leakage between the spaces is prevented, and an efficient pump can be obtained.
[0069]
The first embodiment described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. is there. For example, in the rotary cylinder device 1 of the first embodiment described above, the number of cylinder chambers is four and the number of pistons is two, but the number of pistons may be one. Further, the number of cylinder chambers may be six and the number of pistons may be three as in the second and third embodiments shown in FIGS.
[0070]
The rotary cylinder device 51 shown in FIG. 6 as the second embodiment of the present invention has six cylinder chambers 71a to 71f in the casing 60, like the rotary cylinder device 1 of the first embodiment described above. And a rotary cylinder member 70 including six fan-shaped base portions 74 are rotatably arranged. A piston holding member (not shown) is rotatably arranged at an eccentric position of the rotating cylinder member 70, and three pistons 72a to 72c are rotatably held by the piston holding member. As in the rotary cylinder device 1 of the above-described embodiment, the rotation ratio of both members arranged in the casing 6 of the rotary cylinder device 51 is such that the number of rotations of the piston holding member rotates with respect to 2. The rotational speed of the cylinder member 70 is 1.
[0071]
In the rotary-type cylinder device 51 configured as described above, when the pistons 72a to 72c rotate in the direction indicated by arrow A ′ by the rotation of the piston holding member, the rotary cylinder member 70 rotates in the direction indicated by arrow B ′ along with this operation. It is supposed to be. As a result, the piston 72a reciprocates between the cylinder chambers 71a and 71b, the piston 72b moves between the cylinder chambers 71c and 71d, and the piston 72c moves between the cylinder chambers 71e and 71f so as to apparently reciprocate while crossing the cavity 73. It has become.
[0072]
In addition, when the dimension of the longitudinal direction of each piston 72a-72c crosses the cavity part 73, it can engage with both the inner walls of the cylinder chamber of the both sides of the cavity part 73. FIG. Therefore, when the pistons 72a to 72c cross the hollow portion 73, they come into contact with the cylinder chambers on both sides simultaneously. Of course, each of the pistons 72a to 72c is designed not to collide with the other pistons 72a to 72c when crossing the cavity 73. As a result, the rotary cylinder device 51 rotates while the pistons 72a to 72c are always guided by any one of the cylinder chambers. As a result, the pistons 72a to 72c reliably enter and exit the cylinder chambers 71a to 71f. The pump operation will be performed.
[0073]
  In addition, the present inventionReference formAs in the first and second embodiments described above, the rotary cylinder device 55 shown in FIG. 7 rotates with six cylinder chambers 76a to 76f and six sector bases 79 in the casing 80. A cylinder member 75 is rotatably arranged, and a piston holding member (not shown) is rotatably arranged at an eccentric position of the rotating cylinder member 75. The piston holding member holds the three pistons 77a to 77c in a rotatable manner. As with the rotary cylinder devices 1 and 51 of the first and second embodiments described above, the rotation ratio of both members arranged in the casing 80 of the rotary cylinder device 55 is determined by the piston holding member. The rotational speed of the rotary cylinder member 75 is 1 with respect to the rotational speed 2.
[0074]
In the rotary cylinder device 55 configured as described above, when the pistons 77a to 77c are rotated in the direction indicated by arrow A "by the rotation of the piston holding member, the rotary cylinder member 75 is rotated in the direction indicated by arrow B" along with this operation. It is supposed to be. As a result, the piston 77a reciprocates between the cylinder chambers 76a and 76b, the piston 77b moves between the cylinder chambers 76c and 76d, and the piston 77c moves between the cylinder chambers 76e and 76f, respectively. It is supposed to be.
[0075]
In addition, on both sides of the cavity / passage 78, a crescent-shaped guide column 80a standing on the casing 80 and a guide column 80b having a substantially semicircular cross-section are arranged, and these guide columns 80a, 80b The pistons 77a to 77c passing through the cavity / passage 78 are guided. In the rotary cylinder device 55 shown in FIG. 7, each of the pistons 77a to 77c is constituted by a substantially cubic block, and is separated from any cylinder chamber when crossing the cavity / passage 78. It becomes. Therefore, when the pistons 77a to 77c cross the cavity / passage 78, the pistons 77a to 77c pass through the guide columns 80a and 80b while maintaining a predetermined posture. Not only the guide pillars 80a and 80b, but also a small groove for guiding is provided on the bottom surface in the cavity / passage 78 as in the first embodiment, and the small groove and the guide pillars 80a and 80b The pistons 77a to 77c may be guided in cooperation with each other.
[0076]
The rotary cylinder devices 51 and 55 having six cylinder chambers and three pistons as shown in FIGS. 6 and 7 are balanced in intake and exhaust and have less torque fluctuation. The number of cylinder chambers and the number of pistons are not limited to those described above. If the number of cylinder chambers is an even number and the number of pistons is half the number of cylinder chambers, the number of cylinder chambers is two. Or eight or more. Further, the number of pistons may be less than half the number of cylinder chambers and not half.
[0077]
Further, in each of the above-described embodiments, when each piston formed with a flat outer surface enters and exits each cylinder chamber formed with a flat inner wall, each space is caused by a resistance force caused by the planes facing each other. Although it is the structure which prevents the fluid of each other from leaking, you may make it fill with magnetic fluid, viscous grease, etc. between each piston and each cylinder chamber, ie, an opposing surface part. When filling with a magnetic fluid, each piston is provided with a magnet as a holding means for holding the magnetic fluid in the gap portion, or the magnet is placed in the fan-shaped base portions 25, 74, 79 separating the cylinder chambers. It is preferable to embed or to provide a magnet for both.
[0078]
Further, in the first embodiment described above, the support shaft 51 of the piston holding member 5 is protruded from the casing 6, and the piston holding member 5 is rotated by connecting the protruding portion to a drive source. Although the member 2 is driven, the spindle 21 of the rotating cylinder member 2 is protruded from the casing 6 as in the rotary cylinder device 67 shown in FIG. By connecting to a drive source (not shown) such as a motor, the support shaft 21 side may be the input side, and the piston holding member 5 may be driven by the rotating cylinder member 2. With such a configuration, a so-called center drive type is obtained, and when the support shaft 21 is directly connected to the motor, the product fits better, which is advantageous in terms of vibration and incorporation.
[0079]
Furthermore, in the above-described first embodiment, the slit 61a of the suction port 61 and the slit 62a of the discharge port 62 are both configured with a width of about 80 degrees. However, the widths of these slits 61a and 62a can be arbitrarily set. It can be set. For example, when adapting to a specification environment where noise reduction is desired, for example, when used in an air compressor or the like, if the slit 62a of the discharge port 62 is formed as small as about 10 degrees, the fluid can be fluidized in a state where the pressure is increased. Is discharged to the outside from the discharge port 62, and the pressure balance between the internal pressure and the external pressure becomes equal. Therefore, the backflow of the fluid in the internal direction can be prevented, and noise due to the backflow can be prevented.
[0080]
Further, in the above-described first embodiment, the suction port 61 and the discharge port 62 are provided at positions facing the outer peripheral surface of the rotating cylinder member 2 of the casing 6, respectively, and supply / discharge from the outside of the rotating cylinder member 2 is performed. However, the suction port 61 and the discharge port 62 may be provided on both sides in the vertical direction of the rotating cylinder member 2 or on one side.
[0081]
In the first embodiment described above, the piston holding member 5 is disposed on one side of the rotating cylinder member 2, and the holding shafts 52 and 53 are connected to the piston holding member 5 from the cylinder chambers 23 a to 23 of the rotating cylinder member 2. The pistons 3 and 4 held by the holding shafts 52 and 53 are arranged in the cross-shaped space of the rotary cylinder member 2 by projecting into 23d, but in FIGS. 9A and 9B, As shown, the piston holding member may be composed of two disk-shaped members and arranged on both sides of the rotating cylinder member. The fourth embodiment will be described below.
[0082]
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, a ring-shaped bearing member 82 in which a large number of needles 82 a are arranged at equal intervals on the inner wall of a circular space in the casing 81. And a rotating cylinder member 84 is rotatably supported on the inner side. The rotating cylinder member 84 is formed with a cross-shaped space in which each end portion does not penetrate outward in the radial direction and penetrates on both sides in the axial direction. The central portion of the cross-shaped space is a hollow portion 85, and the portions formed radially from the hollow portion 85 are cylinder chambers 86a, 86b, 86c, and 86d, respectively. In the cross-shaped space thus formed, a block-shaped piston 87 having a hole 87a in the center and a block-shaped piston 88 having a hole 88a in the center are rotatably fitted. Yes.
[0083]
On both sides in the axial direction of the rotating cylinder member 84, piston holding members 90 are disposed that are fixed with one end of a drive shaft 89a protruding outside the casing 81 as the center of rotation. That is, the piston holding member 90 is composed of two disk-like members 90a and 90b arranged with the rotary cylinder member 84 interposed therebetween, and two holding shafts 91a and 91b through which the pistons 87 and 88 are inserted, respectively. Are connected by When the piston holding member 90 is rotated by connecting the protruding portion of the drive shaft 89a to a drive source (not shown) such as a motor, the piston 87 is between the cylinder chambers 86a and 86b, and the piston 88 is the cylinder chamber 86c. , 86d. By this operation, the rotating cylinder member 84 rotates at a speed of 1/2 in the same direction as the piston holding member 90, and the cylinder chambers 86a to 86d communicate with the suction port and the discharge port (not shown). Yes.
[0084]
In the fourth embodiment, the operation is the same as that of the first embodiment described above, and the pump activity is performed by this operation. When this fourth embodiment is used as a pump, the cylinder chambers 86a to 86d are not in communication with the outer peripheral surface of the rotating cylinder member 84. Therefore, the intake / exhaust mechanism is provided on both end surfaces or one end surface of the rotating cylinder member 84. It will be provided at the outermost peripheral portion at a position where it can communicate with the cylinder chambers 86a to 86d.
[0085]
In each of the above embodiments, one of the rotating cylinder member and the piston holding member is projected from the casing 6 as the input side, and the other is driven into the casing 6 as the driven side. Both may be made to protrude from the casing 6 and both types may be possible with a single rotary cylinder device. Further, in each of the above-described embodiments, the cylinder member is rotated by the driving force of the motor to perform the pumping activity. However, both the support shafts 21 and 51 are rotated by feeding the fluid into the cylinder member. Thus, a device that takes output from these support shafts 21 and 51 may be used.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, in the rotary cylinder device of the present invention, the rotary cylinder member having the cylinder chamber and the piston holding member having the piston can be rotated while being supported by the support member, respectively, and the piston holding The piston held by the member is also rotatable, and the piston can freely enter and exit each cylinder chamber while changing its posture. As a result, even if the shape of the piston is matched to the shape of the cylinder chamber, for example, a block shape in which the entire surface is formed as a flat surface, each member can smoothly rotate. Moreover, because of such a configuration, it is possible to increase the contact area between the piston and the cylinder chamber, and it is possible to prevent fluid leakage from the contact surface portion. Further, since the piston has a simple structure, it is easy to make the piston and the accuracy can be easily obtained.
[0087]
Further, in the rotary type cylinder device of another invention, when the piston enters and exits each cylinder chamber, each piston and each cylinder chamber come into contact with each other in a plane, so that the contact area is small as in the prior art, so-called line contact. Therefore, the fluid resistance at the contact surface is larger than that in which the contact surface is formed, and fluid leakage can be prevented more reliably. As a result, the airtightness of each space defined by each piston and the cylinder chamber is increased, and it is possible to perform an efficient fluid transport operation.
[0088]
In the rotary cylinder device according to another aspect of the invention, the ratio of the rotational speed of the rotating cylinder member to the rotational speed of the piston holding member and the number of operations of reciprocating between the cylinder chambers of the piston is 1: 2: 1. Therefore, each member reliably rotates without difficulty, and vibration and noise during rotation are reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a rotary cylinder device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the rotary cylinder device shown in FIG. 1 with an upper case and a piston holding member removed. FIG.
3 is an exploded perspective view showing a rotating cylinder member, a piston holding member, and a piston of the rotary cylinder device of FIG. 1. FIG.
4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the rotary cylinder device according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 4A shows that one piston crosses the cavity and the other piston is in the cylinder chamber. The figure which shows the state which entered one backmost part, (B) is a figure which shows the state which the piston holding member rotated 60 degree | times clockwise and the rotation cylinder member rotated 30 degree | times clockwise from the state of (A), respectively. is there.
5A and 5B are views for explaining the operation of the rotary cylinder device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A is a view in which the piston holding member is further rotated 60 degrees clockwise than the state of FIG. The figure which shows the state which the cylinder member rotated 30 degree | times clockwise respectively, (B) is the state which the piston holding member rotated 60 degree | times clockwise and the cylinder member rotated 30 degree | times clockwise further than the state of (A) FIG.
FIG. 6 is a plan view showing a relationship between a rotating cylinder member and a piston in a rotary cylinder device according to a second embodiment of the present invention.
[Fig. 7] of the present invention.Reference formIt is a top view which shows the relationship between the rotation cylinder member and piston in this rotary type cylinder apparatus.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the rotary cylinder device according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are views showing a rotary cylinder device according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 9A is a longitudinal sectional view thereof and a view showing a part of a bearing in an enlarged manner, and FIG. It is the top view seen from the arrow IX direction in the state which removed the cover of the casing A).
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a conventional rotary cylinder device.
11A and 11B are views showing a change in state due to the operation of the rotary cylinder device of FIG. 10, wherein FIG. 11A is a view showing a state where two pistons have entered part of the two cylinder chambers, and FIG. The figure which shows the state which the support member rotated 30 degree | times counterclockwise from the state of A), (C) is the figure which shows the state which the support member rotated 30 degree | times counterclockwise from the state of (B), (D) FIG. 6 is a view showing a state in which the support member is rotated 30 degrees counterclockwise from the state of (C).
[Explanation of symbols]
1 Rotary cylinder device
2 Rotating cylinder member
2a Outer peripheral surface (of rotating cylinder member)
3, 4 piston
5 Piston holding member
6 Casing (support member)
22 Cavity
23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f Cylinder chamber
61 Suction port
61a Slit groove (part of suction port)
61b Communication hole (part of suction port)
61c Intake pipe (part of suction port)
62 Discharge port
62a Slit groove (part of discharge port)
62b Communication hole (part of discharge port)
62c Exhaust pipe (part of discharge port)
o Center of rotation
X Eccentric rotation center position (from rotation axis)
x1, x2 Eccentric rotation center position (of piston holding member)

Claims (7)

回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、上記回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、
上記ピストン保持部材の上記回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、
上記回転シリンダ部材と上記ピストン保持部材との相対回動により、上記ピストン自体が、上記自転中心位置を中心として回動しながらかつ上記回転中心位置を中心として回転することによって、上記ピストンが、上記一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、上記一対のシリンダ室の双方に出入し、
上記シリンダ室は、上記ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、
上記ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、
上記シリンダ室の上記ピストンに対する対向面と、上記ピストンの上記シリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、
上記ピストンが、一対になっている上記シリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、上記ピストンの移動方向の長さを上記空洞部の長さより大きくすると共に、
上記一対のシリンダ室に対する上記ピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、上記支持部材に形成され、上記シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えたことを特徴とするロータリー式シリンダ装置。 A circular rotating cylinder member having two or more pairs of cylinder chambers that communicate with a hollow portion formed around the rotating shaft center and that are opposed to each other with the hollow portion interposed therebetween, and eccentric from the rotating shaft center of the rotating cylinder member The piston holding member that rotates about the rotation center position that has been rotated is supported by the support member, respectively,
At the rotation center position eccentric from the rotation center position of the piston holding member, the piston is held so as to be rotatable around the position,
By the relative rotation of the rotating cylinder member and the piston holding member, the piston itself rotates about the rotation center position while rotating about the rotation center position, whereby the piston Relative reciprocating linear motion with respect to the pair of cylinder chambers, entering and exiting both of the pair of cylinder chambers,
The cylinder chamber has a rectangular cross section in the moving direction of the piston,
The piston is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape in which the front and rear surfaces at the time of reciprocating linear motion are each formed in an arc shape and the cross section in the movement direction is a rectangular shape,
The opposed surface of the cylinder chamber to the piston and the opposed surface of the piston to the cylinder chamber are contact surfaces formed in parallel with each other,
When the piston moves from one cylinder chamber between the pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, the length of the piston in the moving direction is set so as to engage with both cylinder chambers. While making it larger than the length of the part,
A rotary type comprising guide means for stabilizing the reciprocating linear motion of the piston relative to the pair of cylinder chambers, and a suction port and a discharge port formed in the support member and connected to the cylinder chamber. Cylinder device. 回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、上記回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、
上記ピストン保持部材の上記回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、
上記回転シリンダ部材と上記ピストン保持部材との相対回動により、上記ピストンが、上記一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、上記一対のシリンダ室の双方に出入し、
上記シリンダ室は、上記ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、
上記ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、
上記シリンダ室の上記ピストンに対する対向面と、上記ピストンの上記シリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、
上記ピストンが、一対になっている上記シリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、上記ピストンの移動方向の長さを上記空洞部の長さより大きくすると共に、
上記一対のシリンダ室に対する上記ピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、上記支持部材に形成され、上記シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えたことを特徴とするロータリー式シリンダ装置。 A circular rotating cylinder member having two or more pairs of cylinder chambers that communicate with a hollow portion formed around the rotating shaft center and are opposed to each other with the hollow portion interposed therebetween, and eccentric from the rotating shaft center of the rotating cylinder member The piston holding member that rotates about the rotation center position that has been rotated is supported rotatably on the support member,
At the rotation center position eccentric from the rotation center position of the piston holding member, the piston is held so as to be rotatable around the position,
By the relative rotation of the rotating cylinder member and the piston holding member, the piston performs a reciprocating linear motion relative to the pair of cylinder chambers, and enters and exits both of the pair of cylinder chambers.
The cylinder chamber has a rectangular cross section in the moving direction of the piston,
The piston is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape in which the front and rear surfaces at the time of reciprocating linear motion are each formed in an arc shape and the cross section in the movement direction is a rectangular shape,
The facing surface of the cylinder chamber to the piston and the facing surface of the piston to the cylinder chamber are contact surfaces formed in parallel with each other,
When the piston moves from one cylinder chamber between the pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, the length of the piston in the moving direction is set so as to engage with both cylinder chambers. While making it larger than the length of the part,
A rotary type comprising guide means for stabilizing the reciprocating linear movement of the piston relative to the pair of cylinder chambers, and a suction port and a discharge port formed in the support member and connected to the cylinder chamber. Cylinder device. 回転軸心を中心として形成された空洞部に連通し、該空洞部を挟んで対向する一対のシリンダ室を２組以上有する円形形状の回転シリンダ部材と、上記回転シリンダ部材の回転軸心から偏心した回転中心位置を中心として回転するピストン保持部材とを、支持部材にそれぞれ回転自在に支持し、
上記ピストン保持部材の上記回転中心位置から偏心した自転中心位置には、その位置を中心として回動可能にピストンが保持され、
上記回転シリンダ部材と上記ピストン保持部材との相対回動により、上記ピストンが、上記一対のシリンダ室に対する相対的な往復直線運動をして、上記一対のシリンダ室の双方に出入し、
上記シリンダ室は、上記ピストンの移動方向断面が矩形状に形成され、
上記ピストンは、往復直線運動時における前後の面がそれぞれ円弧状に形成されると共に移動方向断面が矩形状をなす略直方体状のブロック形状に形成され、
上記シリンダ室の上記ピストンに対する対向面と、上記ピストンの上記シリンダ室に対する対向面とが、それぞれ互いに平行に形成された接触面となっており、
上記ピストンが、一対になっている上記シリンダ室間の一方のシリンダ室から他方のシリンダ室に移行する時、双方のシリンダ室に係合するように、上記ピストンの移動方向の長さを上記空洞部の長さより大きくし、
上記回転シリンダ部材の回転数対上記ピストン保持部材の回転数対上記ピストンの上記シリンダ室間を往復する動作数の比を１：２：１とすると共に、
上記一対のシリンダ室に対する上記ピストンの相対的な往復直線運動を安定させるガイド手段と、上記支持部材に形成され、上記シリンダ室に連なる吸込口及び吐出口とを備えたことを特徴とするロータリー式シリンダ装置。 A circular rotating cylinder member having two or more pairs of cylinder chambers that communicate with a hollow portion formed around the rotating shaft center and are opposed to each other with the hollow portion interposed therebetween, and eccentric from the rotating shaft center of the rotating cylinder member The piston holding member that rotates about the rotation center position that has been rotated is supported rotatably on the support member,
At the rotation center position eccentric from the rotation center position of the piston holding member, the piston is held so as to be rotatable around the position,
By the relative rotation of the rotating cylinder member and the piston holding member, the piston performs a reciprocating linear motion relative to the pair of cylinder chambers, and enters and exits both of the pair of cylinder chambers.
The cylinder chamber has a rectangular cross section in the moving direction of the piston,
The piston is formed in a substantially rectangular parallelepiped block shape in which the front and rear surfaces at the time of reciprocating linear motion are each formed in an arc shape and the cross section in the movement direction is a rectangular shape,
The facing surface of the cylinder chamber to the piston and the facing surface of the piston to the cylinder chamber are contact surfaces formed in parallel with each other,
When the piston moves from one cylinder chamber between the pair of cylinder chambers to the other cylinder chamber, the length of the piston in the moving direction is set so as to engage with both cylinder chambers. Larger than the length of the part,
The ratio of the number of rotations of the rotating cylinder member to the number of rotations of the piston holding member to the number of operations of the piston reciprocating between the cylinder chambers is 1: 2: 1,
A rotary type comprising guide means for stabilizing the reciprocating linear movement of the piston relative to the pair of cylinder chambers, and a suction port and a discharge port formed in the support member and connected to the cylinder chamber. Cylinder device. 前記回転シリンダ部材及び前記ピストン保持部材ならびに前記ピストンが、各々等角速度運動を行うようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のロータリー式シリンダ装置。  The rotary cylinder device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotating cylinder member, the piston holding member, and the piston are respectively arranged so as to perform an equal angular velocity motion. 前記支持部材の前記回転シリンダ部材の外周面と対向した位置に、前記吸込口及び前記吐出口がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のロータリー式シリンダ装置。  5. The rotary cylinder according to claim 1, wherein the suction port and the discharge port are respectively provided at positions facing the outer peripheral surface of the rotating cylinder member of the support member. apparatus. 前記シリンダ室に出入りするピストンの外面と前記シリンダ室の内壁との間に形成される隙間に磁性流体を配置し、その隙間を埋めるようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のロータリー式シリンダ装置。  6. The magnetic fluid is disposed in a gap formed between an outer surface of a piston entering and exiting the cylinder chamber and an inner wall of the cylinder chamber, and the gap is filled. 2. A rotary cylinder device according to item 1. 前記回転シリンダ部材の回転軸心に配置される駆動軸に外部の駆動力を伝達し、この回転シリンダ部材を回動させることで、前記ピストンと前記ピストン保持部材を従動動作させるようにしたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のロータリー式シリンダ装置。  An external drive force is transmitted to a drive shaft disposed at the rotation axis of the rotary cylinder member, and the rotary cylinder member is rotated so that the piston and the piston holding member are driven. The rotary cylinder device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that
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