JP7161893B2 - 圧縮装置 - Google Patents
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Description
図1は、付着物除去装置1が搭載される車両2の斜視図である。図1を参照して、車両2は、付着物除去装置1及びカメラ3を備える。付着物除去装置1及びカメラ3は、例えば、車両2のライセンスプレート2aの上であり、かつ、車両2の左右方向の略中央である位置に設置される。
{2.1.概略}
図4は、図2に示す圧縮装置1Aの平面図である。図4を参照して、圧縮装置1Aは、さらに、筐体10と、配線Wiとを備える。なお、図4において、配線Wiを保持するための構成を省略している。
(本体部11)
図5を参照して、本体部11は、収納部111と、圧縮部112と、放出部113と、取付部114とを含む。収納部111と、圧縮部112と、放出部113と、取付部114とは、樹脂等の素材で一体的に形成される。
図6を参照して、蓋部12は、側板部121と、取付部122とを含む。側板部121と、取付部122とは、樹脂等の素材で一体的に形成される。
図5を参照して、ピストン20は、圧縮板21と、主軸受22と、副軸受23と、ラック24とを含む。圧縮板21と、主軸受22と、副軸受23と、ラック24とは、樹脂等の素材により一体的に形成される。
図8を参照して、圧縮板21は、円盤状であり、中心軸Pと垂直に配置される。圧縮板21は、ピストン20における軸方向一方の端部である。圧縮板21の直径は、圧縮部112の内径に対応する。圧縮板21は、圧縮部112の中に配置される。ピストン20が軸方向一方へ移動した場合、圧縮部112内の空気が、圧縮板21により圧縮される。
図9を参照して、主軸受22は、軸方向に延びる円筒形である。つまり、貫通孔22aが、主軸受22を軸方向に貫通している。貫通孔22aの内周面は、円柱形である。主軸受22の両端部は開口している。主軸受22の外径は、圧縮板21の外径よりも小さい。ここで、外径とは、各構成要素の中心軸から外周面までの距離である。各構成要素の中心軸は、軸方向に平行であり、かつ、各構成要素の重心を通過する。
図9を参照して、副軸受23は、軸方向に延びる筒形状であり、ピストン20の軸方向他方に配置される。貫通孔23aが、副軸受23を軸方向に貫通している。副軸受23の両端部は開口している。ピストン20を軸方向に見た場合、副軸受23は、圧縮板21の外に配置されている。副軸受23は、ラック24によって圧縮板21と接続される。また、ピストン20を軸方向に見た場合、圧縮板21の中心は、主軸受22と副軸受23との間の帯状領域外に位置する。
図9を参照して、ラック24は、軸方向に延びている。ラック24の径方向内方の面には、複数のラック歯240が形成されている。径方向内方は、圧縮板21の外周面から中心軸Pに向かう方向である。ラック歯240は、軸方向に配列される。ラック歯240の向きは、軸方向に垂直である。ラック24は、駆動部30に含まれる減速機34が備えるピニオン342と噛み合うことにより、ラックアンドピニオンを構成する。
図10を参照して、ピストン20が側板部121(筐体10の軸方向他方の端部)に最も近づく場合、圧縮板21と、主軸受22と、側板部121とに囲まれた空間が形成される。駆動部30は、圧縮板21と、主軸受22と、側板部121とに囲まれた空間に配置される。この結果、圧縮装置1Aを小型化できる。
図12を参照して、ピニオン342は、歯形成領域36及び38と、平坦領域37及び39とを含む。歯形成領域36は、複数のピニオン歯360を含む。複数のピニオン歯360は、先頭歯361と、中間歯362と、終端歯363とを含む。歯形成領域38は、複数のピニオン歯380を含む。複数のピニオン歯380は、先頭歯381と、終端歯382とを含む。歯形成領域36に形成されるピニオン歯360の数は、歯形成領域38に形成されるピニオン歯380の数よりも多い。なお、歯形成領域36に形成されるピニオン歯360の数が、歯形成領域38に形成されるピニオン歯380の数と異なっていればよい。
図10を参照して、コイルばね40は、軸方向に延びるように、筐体10内に配置される。主軸受22が、コイルばね40に挿入される。コイルばね40の軸方向一方の端部は、圧縮板21の軸方向他方の面に接触する。コイルばね40の軸方向他方の端部は、蓋部12に接触する。これにより、コイルばね40は、軸方向一方に移動するための力をピストン20に与える。
図7を参照して、主軸50は、筐体10内に配置される。具体的には、主軸50は、収納部111及び圧縮部112の中に配置される。
図7を参照して、副軸60は、筐体10内に配置される。具体的には、副軸60は、収納部111の中に配置される。副軸60は、ピストン20の副軸受23に形成された貫通孔23aに挿入される。従って、副軸60は、軸方向に見て主軸50と異なる位置に配置される。
(ピストン20の初期位置)
図14は、1回目の圧縮空気の生成時におけるピストン20の動きを示す図である。図14の上段は、ピストン20の初期位置を示す。図14の中段は、1回目の圧縮空気の生成にあたり、ピストン20が軸方向一方に向かって移動を開始する時のピストン20の位置を示す。図14の下段は、1回目の圧縮空気の生成が完了した時点におけるピストン20の位置を示す。
付着物除去装置1が圧縮空気をカメラ3のレンズに噴射する場合、制御部1Dは、モータ31を駆動させる。ピニオン342が、時計回りの方向に回転を始める。終端歯363がラック歯243と接触しているため、ラック24は、軸方向他方に僅かな距離α移動する。その後、図14の中段に示すように、ピニオン342の終端歯363とラック歯243との接触が解除されるため、軸方向他方に向かう力がピストン20に及ばなくなる。ピストン20は、コイルばね40が与える力によって、軸方向一方に向かって勢いよく移動する。1回目の圧縮空気は、位置X1から原点までの空気が圧縮されることにより生成される。生成された圧縮空気は、放出部113から圧縮装置1Aの外へ放出される。このように、ピニオン342の終端歯363とラック歯243とが接触する位置をピストン20の初期位置に設定することにより、圧縮空気を速やかに生成できる。
図15は、2回目の圧縮空気を生成するピストン20の動きを示す図である。図15の上段は、2回目の圧縮空気の生成にあたり、ピストン20が軸方向他方へ移動を開始する時のピストン20の位置を示す。図15の中段は、2回目の圧縮空気の生成にあたり、ピストン20が軸方向一方へ移動を開始する時のピストン20の位置を示す。図15の下段は、2回目の圧縮空気の生成が終了した時のピストン20の位置を示す。
図16は、ピストン20が初期位置に戻る時のラック24とピニオン342との位置関係を示す図である。2回目の圧縮空気の生成が終了した後に、制御部1Dは、モータ31の駆動を継続する。従って、ピニオン342は、時計回りの方向に回転を続ける。図16に示すように、ピニオン342の歯形成領域36に形成されたピニオン歯360のうち、先頭歯361が、ラック24に最初に接触する。具体的には、先頭歯361がラック歯241に接触する。その後、ピニオン342の歯形成領域36に形成されたピニオン歯360が、ラック歯241~243と噛み合うため、ピストン20が、軸方向他方に向かって移動する。
(圧縮空気の噴射量の変化)
図12に示すように、ピニオン342において、歯形成領域と平坦領域と交互に配置される。また、歯形成領域36に形成されたピニオン歯360の数は、歯形成領域38に形成されたピニオン歯380の数よりも多い。これにより、ピニオン342が1回転するようにモータ31を制御することで、圧縮空気の噴射量を変化させることができる。
終端歯363の歯先363aの周方向におけるサイズを、中間歯362の歯先362aの周方向におけるサイズよりも大きくすることにより、ピストン20を初期位置で停止させる際の位置精度を向上させることができる。以下、詳しく説明する。
ラック歯241の歯厚T1をラック歯242の歯厚T2及びラック歯243の歯厚T3よりも厚くすることにより、ラック歯241の強度を向上させることができる。ピニオン342が時計回りに回転する場合、ラック歯241が、ラック歯241~243の中で最初にピニオン342に接触する。従って、ラック歯241は、ラック歯241~243の中でピニオン342から受ける衝撃が最も大きい。ラック歯241の歯厚T1を、ラック歯242の歯厚T2及びラック歯243の歯厚T3よりも厚くすることにより、ラック歯241の強度を向上させる。これにより、ラック歯241の破損を防ぐことができる。
図12を参照して、ピニオン342において、歯形成領域36及び38に形成された先頭歯は、他のピニオン歯の歯厚よりも大きい歯厚を有する。ピニオン342が時計回りに回転する場合、歯形成領域に形成されたピニオン歯の中で、先頭歯が最初にラック24に接触する。先頭歯は、歯形成領域に形成されたピニオン歯の中で、ラック24から受ける衝撃が最も大きい。そこで、先頭歯の歯厚を、他のピニオン歯の歯厚よりも大きくすることにより、先頭歯の強度を向上させる。これにより、先頭歯の破損を防ぐことができる。
図13を参照して、ラック歯241とラック歯242との間の歯溝の幅G1は、ラック歯242とラック歯243との間の歯溝G2の幅よりも大きい。これにより、ラック24とピニオン342との噛み合い位置のずれを抑制できる。
上記実施の形態では、ピストン20が副軸受23を含む例を説明したが、これに限られない。ピストン20は副軸受23を含まなくてもよい。この場合であっても、駆動部30を駆動部配置空間に配置できるため、圧縮装置1Aを小型化できる。
1A 圧縮装置
1B ホース
1C ノズル
1D 制御部
10 筐体
20 ピストン
21 圧縮板
22 主軸受
23 副軸受
24 ラック
30 駆動部
342 ピニオン
36、38 歯形成領域
37、39 平坦領域
40 コイルばね
50 主軸
60 副軸
240~243 ラック歯
360~363、380~382 ピニオン歯
Claims (5)
- 筐体と、
前記筐体に収納され、軸方向に沿って移動し、流体を圧縮して噴射させるピストンと、
前記筐体に収納され、前記軸方向一方に向かう力を前記ピストンに付与する弾性体と、
前記ピストンを前記軸方向他方に移動させる駆動部と、を備え、
前記ピストンは、
前記軸方向に延びるラック、を含み、
前記駆動部は、
モータと、
前記モータの回転に合わせて回転し、前記ラックと噛み合うピニオンと、を含み、
前記ピニオンは、
ピニオン歯が各々に形成された第1及び第2歯形成領域と、
前記第1歯形成領域と前記第2歯形成領域との間に位置し、ピニオン歯が形成されていない平坦領域と、を含み、
前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯の数は、前記第2歯形成領域に形成されたピニオン歯の数よりも多く、前記ラックが前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯と噛み合った場合における前記ピストンの軸方向の移動量は、前記ラックが前記第2歯形成領域に形成された歯と噛み合った場合における前記ピストンの軸方向の移動量よりも大きく、前記ラックが前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯と噛み合った場合における前記ピストンの軸方向の移動に伴い圧縮される流体の量は、前記ラックが前記第2歯形成領域に形成された歯と噛み合った場合における前記ピストンの軸方向の移動に伴い圧縮される流体の量より多い圧縮装置。 - 請求項1に記載の圧縮装置であって、
前記モータは、前記ピストンが前記軸方向の所定位置に達したことが検出された場合に停止し、
前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯は、
前記モータが停止した後に、歯先が前記ラックに形成されたラック歯に接触する移動抑制歯、を含み、
前記移動抑制歯が有する歯先のピニオンにおける周方向の長さは、前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯のうち少なくとも1つのピニオン歯が有する歯先の前記周方向の長さよりも大きい、圧縮装置。 - 請求項1又は2に記載の圧縮装置であって、
前記ピストンが前記筐体の軸方向一方の端部に最も近づいている場合、前記ラックに形成されたラック歯のうち最も軸方向他方に位置する第1ラック歯が、前記ピニオンに最初に接触し、
前記第1ラック歯の歯厚は、前記形成されたラック歯の中で最も大きい、圧縮装置。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の圧縮装置であって、
前記ラックは、
最も軸方向他方に位置する第1ラック歯と、
前記第1ラック歯と隣接する第2ラック歯と、
前記第2ラック歯に隣接する第3ラック歯とを含み、
前記第1ラック歯と前記第2ラック歯との間の歯溝の幅は、前記第2ラック歯と前記第3ラック歯との間の歯溝の幅よりも大きい、圧縮装置。 - 請求項4に記載の圧縮装置であって、
前記第1歯形成領域に形成されたピニオン歯のうち前記ラックに最初に接触する歯の歯厚は、前記最初に接触する歯に隣接する歯の歯厚よりも大きい、圧縮装置。
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