(57)【要約】      （修正有）【課題】回転軸心の方向で小型化されたピストン駆動装置を提供する。【解決手段】モータと、前記モータの回転軸心に対して偏心した位置に設けられ、前記モータの回転により前記回転軸心周りに旋回する偏心体２３と、前記偏心体の旋回により前記回転軸心を中心として揺動するピストンホルダ５０と、前記ピストンホルダに保持され、前記偏心体の偏心軸心を中心として放射状に保持された複数のピストン６０と、を備え、前記複数のピストンは、前記偏心軸心に直交する同一平面内に配置されている、ピストン駆動装置。【選択図】図３
2020139430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転軸心に対して偏心した位置に設けられ、前記モータの回転により前記回転軸心周りに旋回する偏心体と、
前記偏心体の旋回により前記回転軸心を中心として揺動するピストンホルダと、
前記ピストンホルダに保持され、前記偏心体の偏心軸心を中心として放射状に保持された複数のピストンと、を備え、
前記複数のピストンは、前記偏心軸心に直交する同一平面内に配置されている、ピストン駆動装置。
【請求項２】
前記ピストンホルダは、前記偏心軸心から離れた位置で前記複数のピストンをそれぞれ揺動可能に支持する複数の支軸部を有しており、
前記複数の支軸部と前記複数のピストンは、前記偏心軸心に直交する同一平面内に配置されている、請求項１のピストン駆動装置。
【請求項３】
前記モータは、
円板部、前記円板部に設けられた回転軸部、前記円板部から延在した筒部、前記筒部に保持された永久磁石、を含むロータと、
前記筒部の径方向外側又は内側に配置されたステータと、
前記ロータ及び前記ステータを保持したモータハウジングと、を含み、
前記モータハウジングは、前記回転軸部を回転可能に支持する軸受を保持した軸受保持部を有し、
前記軸受保持部の少なくとも一部、前記軸受の少なくとも一部、前記筒部の少なくとも一部、前記永久磁石の少なくとも一部、前記ステータの少なくとも一部は、前記回転軸心に垂直な同一平面内に配置される、請求項１又は２のピストン駆動装置。
【請求項４】
前記モータハウジングは、前記複数のピストンがそれぞれ摺接する複数のシリンダを保持したシリンダ保持部を有している、請求項３のピストン駆動装置。
【請求項５】
前記円板部及び筒部は、前記回転軸心に対して前記偏心軸心が偏心した方向とは反対方向に、当該ヨークの重心の位置をずらすためのバランサ部が一体に形成されている、請求項３又は４のピストン駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機や真空機等のように、モータにより複数のピストンを駆動させる装置が知られている。例えば特許文献１の装置では、複数のピストンは、モータの回転軸心の方向に離れて配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９２０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように複数のピストンが配置されると、回転軸心の方向で装置が大型化する。
【０００５】
そこで本発明は、回転軸心の方向で小型化されたピストン駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、モータと、前記モータの回転軸心に対して偏心した位置に設けられ、前記モータの回転により前記回転軸心周りに旋回する偏心体と、前記偏心体の旋回により前記回転軸心を中心として揺動するピストンホルダと、前記ピストンホルダに保持され、前記偏心体の偏心軸心を中心として放射状に保持された複数のピストンと、を備え、前記複数のピストンは、前記偏心軸心に直交する同一平面内に配置されている、ピストン駆動装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
回転軸心の方向で小型化されたピストン駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、ピストン駆動装置の斜視図である。
【図２】図２は、ピストン駆動装置の正面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、モータハウジングからピストンホルダ、ピストン、及びシリンダを取り外した状態での正面図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、ピストン駆動装置Ａの斜視図であり、図２は、ピストン駆動装置Ａの正面図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。尚、図１及び図２は、後述するがカバー１００を取り外した状態のピストン駆動装置Ａを示しており、図３には、カバー１００を簡略化して示している。図１〜図３には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示している。ピストン駆動装置Ａは、モータの動力により複数のピストン６０を駆動するピストン駆動装置の一例である。ピストン駆動装置Ａは、圧縮機であるがこれに限定されずに真空機であってもよい。
【００１０】
最初に、モータについて簡単に説明する。モータは、インナーロータ型であって、モータハウジング１０、ロータ２０、永久磁石３０、及びステータ４０を含む。モータハウジング１０は、例えば合成樹脂製又は金属製であり、カバー１００も同様である。モータハウジング１０は、ロータ２０を回転可能に保持していると共に円環状のステータ４０を保持している。ロータ２０は、複数の永久磁石３０を保持している。ステータ４０は、ロータ２０の径方向外側に配置され、ステータ４０の複数のティース部に複数のコイル４５が巻回されている。複数のコイル４５の通電が制御されることにより、ステータ４０が励磁され、ステータ４０と永久磁石３０との間に発生する磁気的吸引力又は磁気的反発力により、ロータ２０が回転する。
【００１１】
ロータ２０は、円板部２１、回転軸部２２、偏心部２３、及び筒部２４を含む。回転軸部２２は、円板部２１から−Ｚ方向に突出している。偏心部２３は、円板部２１から＋Ｚ方向に突出している。筒部２４は、円板部２１の外縁から−Ｚ方向に略円筒状に延在している。ロータ２０は、回転軸部２２を支軸として回転する。筒部２４には、複数の永久磁石３０が保持されている。複数の永久磁石３０の外側の面は、Ｓ極及びＮ極が周方向に交互に並ぶように配置されている。
【００１２】
偏心部２３には、回転軸部２２の回転軸心Ｃ１から偏心した位置に嵌合凹部２３１が形成されている。回転軸部２２が回転軸心Ｃ１を中心として回転することにより、偏心部２３は回転軸心Ｃ１を中心として旋回する。偏心部２３が旋回することにより、後述するピストンホルダ５０が揺動する。ピストンホルダ５０が揺動することにより複数のピストン６０が往復動する。
【００１３】
次にピストンホルダ５０について説明する。ピストンホルダ５０は、複数のピストン６０を、偏心軸心Ｃ２周りに放射状となるように保持している。ピストンホルダ５０は、複数のピストン６０の根元部をＺ方向から挟む保持板５１ａ及び５１ｂを有している。保持板５１ａ及び５１ｂはそれぞれ、中心に開口が形成された円板状に形成されている。保持板５１ａは、保持板５１ｂよりも＋Ｚ方向側に配置されている。
【００１４】
保持板５１ａ及び５１ｂには、保持板５１ａ及び５１ｂと共にピストン６０の各根元部を貫通した支軸ピン５６が固定されている。支軸ピン５６は、Ｚ方向に延びている。支軸ピン５６は、保持板５１ｂ側から挿入されて、先端が保持板５１ａから突出している。ピストン６０の根元部には、支軸ピン５６に対して回転可能に支持される。複数の支軸ピン５６は、偏心軸心Ｃ２周りに等角度間隔で保持板５１ａ及び５１ｂに固定されており、これにより、複数のピストン６０は放射状に配置されている。支軸ピン５６は、支軸部の一例である。
【００１５】
また、保持板５１ａ及び５１ｂは、軸受５４が挟持されている。軸受５４には、揺動ピン５３を回転可能に保持している。揺動ピン５３は、偏心部２３の嵌合凹部２３１に回転不能に嵌合している。偏心部２３が回転軸心Ｃ１を中心として旋回することにより、揺動ピン５３も同様に旋回する。揺動ピン５３が旋回することにより、軸受５４や保持板５１ａ及び５１ｂは、所定の姿勢を維持したまま回転軸心Ｃ１周りを揺動する。換言すれば、ピストンホルダ５０は、偏心軸心Ｃ２を中心として自転することが抑制されたまま、回転軸心Ｃ１を中心として公転する。
【００１６】
ピストン６０の先端に形成されたピストンヘッド６２には、円筒状のシリンダ７０が取り付けられている。ピストンホルダ５０が揺動に応じて、ピストンヘッド６２はシリンダ７０の内面に摺接してシリンダ７０の軸方向に沿って往復動する。
【００１７】
モータハウジング１０は、複数のシリンダ７０をそれぞれ保持するシリンダ保持部１７が形成されている。シリンダ保持部１７は、各シリンダ７０の軸方向が回転軸心Ｃ１を中心とする径方向に一致する姿勢でシリンダ７０を保持する。複数のシリンダ保持部１７は、回転軸心Ｃ１を中心とした同一の円周上に設けられている。シリンダ保持部１７は、円筒状のシリンダ７０の外周側面に沿うように湾曲して窪んでいる。尚、カバー１００にも、シリンダ保持部１７と同様の形状のシリンダ保持部が形成されている。
【００１８】
モータハウジング１０の複数のシリンダ７０よりも径方向外側には、シリンダ７０内でのピストン６０の往復動により圧縮された空気が流れる連通流路１３ｃが円形状に形成されている。図３に示すように、吸気ノズル１３ａ及び排気ノズル１３ｂが設けられている。吸気ノズル１３ａは、モータハウジング１０内に連通している。排気ノズル１３ｂは、連通流路１３ｃに連通している。ピストンヘッド６２がシリンダ７０内を往復動することにより、吸気ノズル１３ａからモータハウジング１０内に空気が吸引され、シリンダ７０内でピストンヘッド６２により空気が圧縮される。圧縮された空気は、連通流路１３ｃを介して排気ノズル１３ｂから排出される。
【００１９】
図１〜図３に示したように、複数のピストン６０は、同一のＸＹ平面内に配置されている。具体的には、ピストン６０を支持する複数の支軸ピン５６、及び複数のピストン６０が同一のＸＹ平面内に配置されている。このため、ピストン駆動装置ＡのＺ方向で小型化が達成されている。
【００２０】
次に、モータについて説明する。図４は、モータハウジング１０からピストンホルダ５０、ピストン６０、及びシリンダ７０を取り外した状態での正面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。モータハウジング１０の軸受保持部１２は、略円筒状にモータハウジング１０の内側に延びており、軸受保持部１２内には２つの軸受２２１及び２２２を保持している。軸受２２１及び２２２は、回転軸部２２を回転可能に保持している。具体的には、軸受２２１は、回転軸部２２の根元部を回転可能に支持し、軸受２２２は、回転軸部２２の先端部を回転可能に支持している。
【００２１】
また、ロータ２０の円板部２１と筒部２４とにより、円板部２１よりも−Ｚ方向側に凹部２６が画定される。換言すれば、ロータ２０は、有底の円筒状である。軸受保持部１２の先端側が、凹部２６内に配置される。換言すれば、円板部２１が軸受保持部１２の先端側に対向して、筒部２４により軸受保持部１２が包囲される。ここで、図５に示すように、軸受保持部１２の一部と、軸受２２１と、ロータ２０の筒部２４と、永久磁石３０と、ステータ４０と、コイル４５とは、同一のＸＹ平面内に配置される。このため、モータもＺ方向で小型化されている。
【００２２】
また、上述したようにモータハウジング１０のシリンダ保持部１７はシリンダ７０を保持している。即ち、ピストン６０やシリンダ７０を保持する部材と、モータを保持するモータハウジング１０とが一体に形成されている。これによっても、ピストン駆動装置ＡはＺ方向に小型化されている。
【００２３】
ロータ２０には、バランサ部が一体化されている。具体的には、図４に示すように、回転軸心Ｃ１に対して偏心軸心Ｃ２が偏心した側で円板部２１に３つの孔部２１１が形成されており、軽量化が図られている。また、回転軸心Ｃ１に対して偏心軸心Ｃ２が偏心した側とは反対側で、筒部２４から内側に突出した突出部２４１が形成され、重量化が図られている。換言すれば、突出部２４１は、筒部２４の他の部位よりも径方向の厚みが増大している。
【００２４】
以上により、ロータ２０の重心は、回転軸心Ｃ１に対して偏心軸心Ｃ２が偏心した側とは反対側にずれている。このようにロータ２０にはバランサ部が一体化されているため、例えば、回転軸部２２の先端側に個別にバランサを設ける場合と比較して、Ｚ方向で小型化が図られている。また、部品点数が削減され製造コストの増大も抑制されている。
【００２５】
吸気ノズル１３ａ及び排気ノズル１３ｂは、図３に示したように−Ｚ方向に延びているが、ピストン駆動装置ＡのＺ方向での高さ範囲から外側に突出しないように設けられている。これによっても、ピストン駆動装置ＡはＺ方向で小型化が図られている。
【００２６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【００２７】
上述した実施例ではインナーロータ型のモータが採用している例を示したが、アウターロータ型のモータも同様に採用してもよい。尚、アウターロータ型のモータを採用する場合には、ステータは、ロータの筒部の径方向内側に配置され、例えば、軸受保持部１２の外周面に嵌合するようにステータは設けられる。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  ピストン駆動装置
１０  モータハウジング
１２  軸受保持部
１７  シリンダ保持部
２０  ロータ
３０  永久磁石
４０  ステータ
５０  ピストンホルダ
５６  支軸ピン（支軸部）
６０  ピストン
７０  シリンダ
【図１】
2020139430.tif 000003
【図２】
2020139430.tif 000004
【図３】
2020139430.tif 000005
【図４】
2020139430.tif 000006
【図５】
2020139430.tif 000007