JPH09296778A - モータ一体型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸移動型モータの技術の改良に関するもので
あり、極めて容易に小型化をすることができ、組立易く
且つ騒音の少ないモータ一体型ポンプを提供することを
課題とする。 【解決手段】 軸移動型モータの移動軸１５をピストン
２０に軸方向に移動可能に連結する。制御手段１６によ
りピストン２０の移動距離を設定し、モータが付勢して
モータ軸８が正逆いずれかの方向に回転する。モータ軸
８内を貫通して配置された移動軸１５がその突条とモー
タ軸８の螺旋溝との係合により軸方向に移動し、移動軸
１５と連結したピストン２０をシリンダー２１内で往復
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ軸の回転運動を
直線運動に変換して使用するのに適した軸移動型モータ
の改良であり、特には、小型化が可能であって低騒音の
ポンプを備えたモータ一体型ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】モータはその形の大小を問わず、回転運
動あるいは直線運動を必要とする多くの電動機の動力と
して使用されており、その使用方法は、モータ軸の回転
を回転力のまま被駆動体に伝達する方法、あるいはモー
タ軸の回転を直線（往復）運動に変換して伝達する方法
に分けられる。後者は、例えば、自動車のウィンドガラ
スを電動で開閉し、または自動車シートを電動で移動す
る機構等、被駆動体を所定の範囲内で直線的に往復動さ
せる機構として有効である。

【０００３】本出願人は特願平４−２５３７２２号にお
いて、内周面に螺旋溝を有する中空のモータ軸を用い、
その内部に配置した移動軸をモータ軸の回転に従って軸
方向に移動するように構成した新規な軸移動型のモータ
を提案した。

【０００４】一方、内部が円筒形状のシリンダ内面に沿
ってピストンが往復動し、気体または液体である流体を
移送するピストンポンプが知られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した構成のポンプ
は、ピストンをシリンダ内で往復動させるため、クラン
クや偏心カム等の変換機構によりピストンの往復動を行
わせている。このためモータは別個に備える必要があ
り、装置の小型化や組立の簡易化をはかることができな
かった。また、このように変換機構を設けることにより
騒音が生じ易いという問題を有する。

【０００６】更に、上記したポンプはシリンダー内でピ
ストンの移動をスムーズに行う必要があり、ピストンを
シリンダに対してまっすぐに往復動させなくてはならな
い。このため、ピストンと変換機構との間に機械精度が
要求される。例えばシリンダ内でピストンが斜めに移動
した場合、モータに負荷が生じて焼き付け等が発生しポ
ンプの性能を低下させてしまう。

【０００７】本発明は上記した軸移動型モータの技術の
改良に関するものであり、極めて容易に小型化をするこ
とができ、組立易く且つ騒音の少ないモータ一体型ポン
プを提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のモータ一体型モータは、内周面に軸方向に
向かう螺旋溝を有する中空のモータ軸と、モータ軸内を
通って配置され上記モータ軸の螺旋溝と係合する突起を
外周に有しモータ軸の正逆回転に従ってモータ軸内を軸
方向に正逆移動する移動軸とを有する軸移動型モータ
と、前記移動軸の一端に連結されたピストンと、流体の
出口および入口を有し且つ該ピストンを往復動可能に設
けたシリンダーと、前記ピストンの移動距離を制御する
制御手段とからなる。

【０００９】また、前記ピストンと前記移動軸とは、前
記移動軸が回転不可能となるように一方の側に凹部を設
け、他方の側に前記凹部より僅かに小さい形状の凸部を
設け、前記凹部と前記凸部とを嵌合しこれを前記移動軸
の軸方向に対して直角の方向に移動可能となるように連
結されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】このような構成において、軸移動型モータの移
動軸をピストンに軸方向に移動可能に連結する。制御手
段によりピストンの移動距離を設定し、モータが付勢し
てモータ軸が正逆いずれかの方向に回転する。モータ軸
内を貫通して配置された移動軸がその突条とモータ軸の
螺旋溝との係合により軸方向に移動し、移動軸と連結し
たピストンをシリンダー内で往復動させる。このとき移
動軸とピストンとの間に偏心が生じる場合であっても、
移動軸がこの偏心に合わせるようにピストンとの連結し
た部分で移動する。このため、ピストンは偏心による負
荷を生じさせることなくシリンダ内を往復動することが
できる。

【００１１】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明のモータ一体型ポンプの部分断面
図を示す。モータ一体型ポンプ１は、主にモータ部２と
ポンプ部３とから構成される。モータ部２は、端部開口
４を端板５により閉塞された筒状のモータケース６と、
モータケース６内に配置されたローター７とを含む。ロ
ーター７のモータ軸８は一対の軸受け９によりモータケ
ース６に回転自在に軸支されている。モータ軸８は軸方
向に中空であり且つその内周面には軸方向に向かう螺旋
状の溝１０が形成され、また、その外周面には電磁コイ
ル１１を回巻した数極のコア１２がほぼ等角度間隔で固
定されている。

【００１２】螺旋状の溝１０とはねじ溝や、または螺旋
状に凹部または凸部を形成してなる溝等をいい、モータ
軸８の回転に従ってその溝に係合する部材がモータ軸８
の軸方向への移動力を受ける形状の溝をいう（以下螺旋
溝という）。

【００１３】モータ軸８にはまた、コア１２と並列して
整流子１３が固定されている。整流子１３はコイル１１
に電気的に連結されており、整流子１３と接触して配置
された不図示の電気ブラシが整流子１３を介してコイル
１１に交互の電流を通電する。

【００１４】一方ローター７の外周面と対面するように
モータケース６の内周面に環状の磁石１４（または半割
り等に分割された複数の磁石片を略環状に配列した磁
石）が固定されている。磁石１４は角度方向に交互に異
なる極性の磁極を配列しており、コイル１１への通電に
よってローター７に形成される交互極性の電磁気と協動
してローター７を所定方向に回転させる。これら磁石１
４、ローター７の回転に係わる構成は従来知られるモー
タの構成であって良い。

【００１５】このようにモータ軸８の内周面には軸方向
に向かってねじ状に凹凸を形成する螺旋溝１０が形成し
ており、この螺旋溝と噛み合うように螺旋状の突条（以
下螺旋突条）を外周面に形成する移動軸１５がモータ軸
８内を通って軸線方向に正逆移動可能に設けられてい
る。

【００１６】更に、モータ部２は、移動軸１５を往復動
させるため制御手段１６が設けられており、図１に示す
ように移動軸１５の後端１７と係合するようにマイクロ
スイッチ等の位置検出スイッチ１８ａ、１８ｂがモータ
ケース６に軸支された軸１９に設けられている。スイッ
チ１８ａ、１８ｂはモータへの電圧供給極性が正逆極性
となるように設けられており、移動軸１５の後端１７が
これらスイッチ１８ａ、１８ｂに当接したときに、モー
タへの供給電圧極性が切り替わりモータ軸を逆回転させ
移動軸１５を反対の方向に移動させる。この動作を繰り
返すことにより後述するポンプ部のピストンをシリンダ
ーの内壁に沿って往復動させる。

【００１７】ポンプ部３は、ピストン２０と、シリンダ
ー２１とを有する。シリンダー２１は流体の出口２２と
入口２３とを有しており、それぞれ一方向のみに流れる
ように弁２４ａ、２４ｂを有する。また、ピストン２０
をシリンダーの内壁に沿ってスムーズに往復動させるた
め、シリンダー２１は円筒形状の内壁を有し且つ内壁は
平滑に形成されている。シリンダー２１の一端側はモー
タケース６に直接ねじ等により固定されている。これら
の配置は実施例に限定されることはなく、例えば、流体
の出口２２および入口２３をシリンダー２１の移動軸１
５の移動方向に対して直角の方向に突出するように設け
ても良く、またモータケース６を移動軸１５の軸方向に
延長してシリンダー２１の一部としても良い。ピストン
２０は移動軸１５と後述する連結部材３０とにより連結
されており、シリンダー２１内部の形状より若干小さい
円筒形状を有している。またピストン２０はシリンダー
２１内を移動軸１５の軸方向に移動自在に設けられてい
る。ピストン２０の外壁には環状の溝２６が設けられて
おり、溝２６には環状のパッキン２７がはめ込まれてお
り、パッキン２７がシリンダー２１の内壁を圧接してシ
リンダー２１内に充填される流体の漏洩を防止してい
る。

【００１８】図２および図３を参照にピストン２０と移
動軸１５とを連結する連結手段２５について説明する。
図２（Ａ）はピストン２０の平面図を示し、図２（Ｂ）
は図２（Ａ）の線Ｉ−Ｉで切断した断面図を示す。ピス
トン２０は移動軸１５との連結する側に略十字形の凹部
２８を有する。符号２９はねじ穴であり、連結部材３０
を凹部２８に嵌合させた後、蓋体３１（図１）をピスト
ン２０に固定させるためのものである。移動軸１５の先
端には図３（Ａ）に示す平面図および図３（Ｂ）に示す
図３（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩで切断した断面図の連結部材
３０が固定されている。連結部材３０はピストン２０の
凹部２８の形状より幾らか小さい形状の凸部３２を有し
ており、凹部２８に嵌合される。このとき連結部材３０
は移動軸１５の偏心を吸収するように凹部２８内を軸方
向に対して直角の方向に自由に移動することができる。

【００１９】上記した構成によりモータ一体型ポンプの
動作について説明する。制御器を含む電源部３３からコ
イル１１への通電によりローター７が所定の方向に回転
する。この回転により移動軸１５が軸方向に移動を開始
する。このとき移動軸１５は連結部材３０によってピス
トン２０に連結されており、また、パッキン２７を介し
てシリンダー２１の内壁に圧接した状態となっている。
このため、移動軸は回転することがなく軸方向に移動す
る。例えば、矢印Ａ方向に移動軸１５が移動した場合、
移動軸１５の後端１７がスイッチ１８ｂに当接するまで
移動し、これに伴ってピストン２０がシリンダー２１の
内壁に沿って移動する。このとき流体の入口２３の弁２
４ｂは閉状態となり、流体の出口２２の弁２４ａが開状
態となってシリンダー２１内部の流体を外部に押し出
す。移動軸１５の後端１７がスイッチ１８ｂに当接する
と通電が逆極性となり、ローター７が逆回転して移動軸
１５が矢印Ｂ方向に移動する。この移動軸１５の移動に
伴って移動軸１５に連結したピストン２０がシリンダー
２１の内壁に沿って移動を開始する。このとき入口２３
の弁２４ｂは開状態となり、また、出口２２の弁２４ａ
は閉状態となって後端１７がスイッチ１８ａに当接する
まで移動し続け、流体をシリンダー２１内に充填する。
次いで後端１７がスイッチ１８ａに当接したときにモー
タへの通電が再び逆極性となり、ローター７が逆回転し
て移動軸を矢印Ａ方向に移動させる。このように上記し
た動作を繰り返すことによりシリンダー２１内のピスト
ン２０を往復動させポンプを動作させる。

【００２０】尚、実施例においては、連結部材の凸部お
よびピストンの凹部を略十字形状としたが移動軸が回転
不可能な形状であれば良く、例えば、三又形状、楕円形
状であっても良い。また、ポンプ部は合成樹脂性が公的
に使用されるが、金属性であっても良い。更に、実施例
ではポンプを連続的に往復動させたがポンプを間欠的に
動作させても良い。

【００２１】実施例において、モータ部にＤＣモータを
使用した例を示したが、ＡＣモータまたはステッピング
モータを使用しても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明のモータ一体型ポンプは、移動軸
とピストンとを軸方向に移動可能に連結してポンプと軸
移動型モータとを一体的に設けたことにより、小型化す
ることができ、組立精度を要求することなく提供するこ
とができる。また、モータの回転運動をクランクや偏心
カム等の変換機構によりピストンの往復動を行わせるこ
とがないため、変換機構による騒音を低減することがで
き、品質向上並びに経済的効果を有する。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるモータ一体型ポンプを示す部分
断面図。

【図２】（Ａ）ピストンを示す平面図。 （Ｂ）図２（Ａ）の線Ｉ−Ｉで切断したピストンを示す
断面図。

【図３】（Ａ）連結部材を示す平面図。 （Ｂ）図３（Ａ）の線ＩＩ−ＩＩで切断した連結部材を
示す断面図。

【符号の説明】 １ モータ一体型ポンプ ２ モータ部 ３ ポンプ部 ４ 端部開口 ５ 端板 ６ モータケース ７ ローター ８ モータ軸 ９ 軸受け １０ 溝 １１ コイル １２ コア １３ 整流子 １４ 磁石 １５ 移動軸 １６ 制御手段 １７ 後端 １８ａ、１８ｂ スイッチ １９ 軸 ２０ ピストン ２１ シリンダー ２２ 出口 ２３ 入口 ２４ａ、２４ｂ 弁 ２５ 連結手段 ２６ 溝 ２７ パッキン ２８ 凹部 ２９ ねじ穴 ３０ 連結部材 ３１ 蓋体 ３２ 凸部 ３３ 電源部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に軸方向に向かう螺旋溝を有する
   中空のモータ軸と、モータ軸内を通って配置され上記モ
   ータ軸の螺旋溝と係合する突起を外周に有しモータ軸の
   正逆回転に従ってモータ軸内を軸方向に正逆移動する移
   動軸とを有する軸移動型モータと、前記移動軸の一端に
   連結されたピストンと、流体の出口および入口を有し且
   つ該ピストンを往復動可能に設けたシリンダーと、前記
   ピストンの移動距離を制御する制御手段とからなるモー
   タ一体型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ピストンと前記移動軸とは、前記移
   動軸が回転不可能となるように一方の側に凹部を設け、
   他方の側に前記凹部より幾らか小さい形状の凸部を設
   け、前記凹部と前記凸部とを嵌合しこれを前記移動軸の
   軸方向に対して直角の方向に移動可能とする連結手段に
   より連結されていることを特徴とする請求項１記載のモ
   ータ一体型ポンプ。