(57)【要約】【課題】本発明は、偏心カムと遊星カムとを組み合わせたロータリーカムにより、常に円周面で接合した状態で回転運動を直線往復動作に変換できる駆動力伝達技術を提供する。【解決手段】往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に駆動軸が配置されている。この駆動軸上には偏心カムが取り付けられ、更に偏心カムに遊星カムが偏心して外嵌装着されている。偏心カムと遊星カムとは、ロータリーカムを構成する。ロータリーカムは往復移動体のカム孔に内嵌装着されている。駆動軸を回転させると偏心カムが、その偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。また遊星カムが、偏心カムの回転に対応してその偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。駆動軸の回転運動は、偏心カムと遊星カムとの円筒状外周面の面接合部を通じて往復移動体の直線往復動作に変換される。【選択図】図１１
2010209903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体。
【請求項２】
ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に回転自在に偏心して外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体。
【請求項３】
往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項１又は２に記載のロータリーカム式往復移動体。
【請求項４】
ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプ。
【請求項５】
ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプ。
【請求項６】
往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項４又は５に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、駆動軸に固定された偏心カムと、この偏心カムの外周面に偏心して外嵌装着された遊星カムとから成るロータリーカムにより移動体を直線状に往復移動させるようにしたロータリーカム式往復移動体及びこれを用いたポンプの技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来にあって、直線状に往復移動する移動体としてのピストン機構は、流体を吸引／圧送するコンプレッサーの冷媒圧縮機や真空ポンプ、プランジャーポンプなどに用いられている。一般的には、クランク軸やカム軸にコンロッドを連結してコンロッドの先端にピストンを取り付け、ハウジングやケーシング若しくはシリンダー等の容器内でピストンを直線状に往復移動させている。そして、ピストンの往復移動により容積が変化する空間に弁体を取り付け、流体の吸引／圧送を行うようにしている。【０００３】  ところが、前記コンロッドを用いる方式では、ピストンのストローク以外にコンロッドの長さ寸法分だけハウジングやケーシングなどが大型化するという欠点と、ピストンの往復移動がシリンダー等の内壁とこじれた状態で接触し、ピストンとシリンダー側の磨耗が激しくなるという欠点があった。またピストンとコンロッドとは、ピストンピンを差し込んで揺動自在に連結しているが、ピストンピンが細いので折損し易いという問題もあった。【０００４】  このような問題を解決する手段として、既に特許文献１及び特許文献２に示す偏心カム駆動方式の技術が開発されている。これらの特許文献１及び２の技術は、駆動軸に偏心カムを取り付け、ピストンをサポートする部材に、前記偏心カムが内周面接合する長楕円形状の長窓を設けている。駆動軸を回転させると、偏心カムが長窓の内周面を上下に移動しながらピストンを押し出すように偏心した回転をし、ピストンサポート及びその先端のピストンを往復移動させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２２６３号公報
【特許文献２】実開昭５４−１４０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ところが、前記特許文献１及び２の技術にあっては、偏心カムが長窓の直線状部分と接合するときには、線接触の状態となり、駆動力の荷重が集中して偏心カム及び長窓の内周面の磨耗が激しくなり、往復移動するピストンサポート及びピストンのガタツキの原因になったり、駆動力の損失、発熱による部材の劣化などの問題が発生していた。そのため、偏心カムとピストンサポートの寿命が短く、短期間で部品交換をしなければならず、またメンテナンスも短期間で頻繁に行わなければならないなどの問題があった。【０００７】  本発明は従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去したものであって、駆動軸に取り付けた偏心カムに、更に遊星カムを偏心して外嵌装着してロータリーカムを構成し、当該ロータリーカムでピストン等の往復移動体を往復移動させるようにすることで、常に円周面で接合した状態の駆動力伝達技術を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  而して、前記課題を解決するために本発明が採用した請求項１の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体である。【０００９】  本発明が採用した請求項２の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムとで構成したことを特徴とするロータリーカム式往復移動体である。【００１０】  本発明が採用した請求項３の手段は、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項１又は２に記載のロータリーカム式往復移動体である。【００１１】  本発明が採用した請求項４の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプである。【００１２】  本発明が採用した請求項５の手段は、ケーシング内に往復移動可能に装着された往復移動体と、該往復移動体の先端側に取り付けられたピストンと、前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に配設された駆動軸と、該駆動軸上に取り付けられた偏心カムと、該偏心カムの外周面上に偏心して回転自在に外嵌装着されると共に前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着された遊星カムと、前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部と、駆動軸上に偏心して取り付けられて前記押出力形成部に嵌合装着された押出カムと、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室と、圧力室に形成された流入口及び吐出口と、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体とで構成したことを特徴とするポンプである。【００１３】  本発明が採用した請求項６の手段は、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係にあり、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係にある前記請求項４又は５に記載のポンプである。
【発明の効果】
【００１４】  請求項１の発明にあっては、ケーシング内に往復移動可能に往復移動体が装着されている。なお、この場合、往復移動体は各図面において、ケーシングの上下方向の移動が拘束され、左右方向へ往復移動できるように装着されているものとして以下の説明を行う。前記往復移動体の往復移動方向とは直行する方向に駆動軸が配置されている。この駆動軸上には偏心カムがキー嵌合などにより固定設置されている。そして、この偏心カムの外周面上には、遊星カムが偏心して回転自在に外嵌装着されている。偏心カムと遊星カムとは、ロータリーカムを構成する。前記遊星カムは、前記往復移動体に設けたカム孔に回転自在に嵌合装着されている。【００１５】  駆動軸を回転させると、偏心カムは駆動軸に対して偏心して取り付けられているので、偏心カムの中心ＯＨは駆動軸の中心Ｏを中心にして円運動を行うようになる。偏心カムの中心ＯＨから駆動軸の中心Ｏを通る水平線Ｈへ下ろした垂線との交差する点をＸ（図示は省略）とすると、このＸは偏心カムの回転運動に伴って増大と減少を繰り返すようになる。この寸法Ｏ−Ｘの変移量は、遊星カムを通じて往復移動体へ伝達され、往復移動体を左右方向へ移動させる変移量となる。【００１６】  一方、遊星カムについてみると、偏心カムに対して偏心して取り付けられており、遊星カム自体の肉厚寸法の最小の部分と最大の部分とがある。しかも、遊星カムは往復移動体のカム孔に内嵌されて上下方向の移動を拘束されている。そのため、偏心カムが回転すると、その外周面に外嵌装着された遊星カムは、偏心カムの中心ＯＨが上下方向へ水平線Ｈから移動した寸法分だけ、その肉厚寸法を増大又は減少させるように自らが偏心カムの周囲を偏心カムの回転方向とは逆方向へ回転するようになる。この遊星カムの回転による肉厚寸法の増減は、往復移動体を左右方向へ移動させる変移量に変換される。【００１７】  このように、偏心カムと遊星カムの回転運動は、それぞれが往復移動体を左右方向へ移動させる変移量に変換され、それぞれが９０度回転した位置と、２７０度回転した位置において最大となる。
要するに、請求項１の発明にあっては、駆動軸を回転させると偏心カムが、その偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。これに加えて、前記偏心カムに対して偏心して取り付けられている遊星カムが、偏心カムの回転に対応してその偏心寸法分だけ往復移動体を左右方向へそれぞれ移動させることを繰り返すようになる。このような駆動軸の回転運動を往復移動体の直線往復運動に変換する駆動力の伝達は、偏心カムと遊星カムとの円筒状外周面を通じて行なわれるので、従来のように線接触による駆動力の伝達とは異なり、駆動部分の磨耗や発熱がなく、部品の長寿命化が図れ、また駆動力の損失もなく、長期間メンテナンスフリーにできるなどの多くの利点を有している。【００１８】  請求項２の発明にあっては、前記請求項１の発明に加えて、往復移動体が中間点の位置から移動を開始するときに、往復移動体に大きな押出力を付与する機構を設けたものである。前記往復移動体の背面側にあって長楕円形状の摺動案内面を備えた押出力形成部を設け、この押出力形成部に押出カムを嵌合装着している。押出カムは、駆動軸上に偏心して取り付けられており、往復移動体の中間点の位置において摺動案内面の上下の円周状曲面と面接合する。そのため、駆動軸を回転させると、この中間点の位置から前記円周状曲面の面接合部分を介して駆動軸の回転駆動力が往復移動体へ直接伝達され、大きな力で押し出されるようになる。往復移動体が移動を開始した後は、前記請求項１に記載のロータリーカム機構によって駆動軸の回転駆動力が往復移動体に伝達される。【００１９】  従って、この請求項２の発明にあっては、ロータリーカム機構では大きな駆動力の伝達が得られない中間点の位置において、押出形成部と押出カムとにより、大きな押出力が得られるので、往復移動体の円滑な往復移動動作が可能である。【００２０】  請求項３の発明にあっては、往復移動するストロークの中間点において、駆動軸と遊星カムとが同心の位置関係になるようにし、偏心カムは駆動軸の中心から所定寸法だけ偏心した位置関係になるようにしている。この偏心関係によって、往復移動体を往復移動させるストロークが決定される。つまり、往復移動体のストロークの設定は、駆動軸に対する偏心カムの偏心量と、偏心カムに対する遊星カムの偏心量とにより決定することができ、その設定作業が容易である。【００２１】  請求項４の発明にあっては、請求項１の発明の往復移動体の先端にピストンを取り付け、ケーシング内の往復移動体及びピストンの往復移動によって容積率が変化する圧力室を設け、またこの圧力室に流体の流入口及び吐出口を形成し、往復移動体及びピストンの往復移動に対応して前記流入口及び吐出口を自動的に開閉する弁体を設けている。
従って、この請求項４の発明にあっては、往復移動体の往復移動に対応して自動的に流体を吸引、吐出することができる。流体が空気の場合のコンプレッサー等に用いられる真空ポンプ、流体が水などの液体である場合のプランジャーポンプ、消防ポンプの呼び水用ポンプなどとして利用することが可能である。【００２２】  請求項５の発明にあっては、請求項２の往復移動体の発明に、請求項４に記載したポンプ機構を適用したものである。作用効果は、請求項２及び請求項４と同じである。【００２３】  請求項６の発明にあっては、請求項４及び５のポンプの発明において、駆動軸と、偏心カムと、遊星カムの偏心関係を決定するようにしたものであり、前記請求項３の発明と同じ作用効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの全体を示す横断面平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの全体を示す縦断面正面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの全体を示す縦断面側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの全体を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る偏心カムの側面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る偏心カムの正面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る押出形成部の背面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの弁本体を示す正面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの吸気弁を示す正面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの排気弁を示す正面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの左死点におけるロータリーカム機構のカム位置とポンプの吸排気関係を示す工程図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの左死点から右死点へ移行する場合の中間点におけるロータリーカム機構のカム位置とポンプの吸排気関係を示す工程図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの右死点におけるロータリーカム機構のカム位置とポンプの吸排気関係を示す工程図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る真空ポンプの右死点から左死点へ移行する場合の中間点におけるロータリーカム機構のカム位置とポンプの吸排気関係を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下に、本発明の構成を真空ポンプの実施例に基づいて図面を参照して説明すると次の通りである。図１乃至図３は、真空ポンプ１の全体を示すものであり、図１は横断面平面図、図２は縦断面正面図、図３は縦断面側面図、図４は側面図である。なお、以下の説明において、「左右方向」とは図１及び図２の左右方向を、「上下方向」とは図３及び図４の上下方向をいう。
【００２６】  同図に示す如く、真空ポンプ１は、円筒状ケーシング２の中心軸心線に対して直交する方向で回転自在に支承された駆動軸３と、この駆動軸３にロータリーカム機構４を介して取り付けられた往復移動体５と、往復移動体５の左右両端側の先端に取り付けられたピストン６Ａ，６Ｂと、ピストン６Ａ，６Ｂの往復移動によって容積率が変化する圧力室７Ａ，７Ｂと、圧力室７Ａ，７Ｂに配設された弁体８Ａ，８Ｂとを有している。
【００２７】  円筒状ケーシング２内の駆動軸３には、キー嵌合方式により、図５及び図６に示す複合カム体９が外嵌装着されている。複合カム体９は、正面側に偏心カム１０が形成され、背面側に押出カム１１が一体的に形成されている。なお、偏心カム１０と押出カム１１との偏心方向は、同一方向となるように設定されている。偏心カム１０には、ベアリング１２を介して遊星カム１３が偏心して外嵌装着されるようになっている。そして、この遊星カム１３は、ベアリング１４を介して往復移動体５のカム孔１５に内嵌装着されている。偏心カム１０と遊星カム１３とは、ロータリーカム機構４を構成し、駆動軸３の回転はこのロータリーカム機構４を介して往復移動体５へ伝達されるようになっている。
【００２８】  而して、駆動軸３に対する偏心カム１０の偏心量と、該偏心カム１０に対する遊星カム１３の偏心量とは、往復移動体５の左右方向の中間点の位置（図１２及び図１４に示す位置）において、明確に表されている。すなわち、駆動軸３に対する偏心カム１０の偏心量はＯ−ＯＨ間の寸法分である。この偏心カム１０の偏心量は、図１１及び図１３では、ストロークＳ１として表される。また図１２及び図１４で示す、中間点の位置において、駆動軸３の中心Ｏと遊星カム１３の中心ＯＰとは同心となるように偏心カム１０に対する遊星カム１３の偏心量が設定されている。このときの遊星カム１３の偏心量は、図１１及び図１３では、ストロークＳ２として表される。ストロークＳ２は、駆動軸３に対する偏心カム１０の偏心量であるストロークＳ１と同じである。つまり、Ｓ１＝Ｓ２の関係となるように設定されている。
【００２９】  往復移動体５の背面側にあっては、図７に示すように、上下方向に縦長となるように配置された長楕円形状の摺動案内面１６を備えた押出力形成部１７が設けられている。この押出力形成部１７には、前記複合カム体９の押出カム１１が嵌合装着される。同図において、符号１８は往復移動体５に形成した横長の長楕円形状抜き孔である。この抜き孔１８は、往復移動体５の往復移動に際し、往復移動体５が駆動軸３と干渉するのを防止するためのものである。すなわち、駆動軸３はケーシング２に対して固定された位置で回転駆動するのに対し、往復移動体５は前記駆動軸３の回転に伴い、ロータリーカム機構４を通じてケーシング２内を左右方向へ往復移動するので、往復移動体５が駆動軸３と干渉するのを防止する必要があるからである。
【００３０】  往復移動体５の左右両端側には、ピストン６Ａ，６Ｂが取り付けられている。ピストン６Ａ，６Ｂは、ケーシング２のシリンダー１９Ａ，１９Ｂ内に摺動自在に嵌合装着され、周側面には複数のシールリングが取り付けられている。このように、往復移動体５がピストン６Ａ，６Ｂと連結固定されている結果、往復移動体５はケーシング２の上下方向に対してはその移動が拘束され、左右方向への往復移動のみが行える構成となる。
更に、シリンダー１９Ａ，１９Ｂの先端側には弁体８Ａ，８Ｂが取り付けられたキャップ２０Ａ，２０Ｂが装着されている。キャップ２０Ａ，２０Ｂは、中央に吸気室２１が形成されており、その外周側に環状の排気室２２が形成されている。キャップ２０Ａ，２０Ｂの外部側には、吸気室２１へ連通する吸気ポート２３と、排気室２２へ連通する排気ポート２４とが形成されている。
【００３１】  また弁体８Ａ，８Ｂは、図８に示す円盤状の弁本体２５と、図９に示す円盤状の吸気弁２６と、図１０に示す中心側円盤から放射線状に延長して形成された複数の弁２７を備えた排気弁２８とで構成されている。吸気弁２６は弁体２５の内面側に取り付けられており、排気弁２８は外面側に取り付けられている。弁本体２５は、中心寄りの位置に複数の吸気孔（流入口）２９が同心状に貫通形成されており、外周寄りの位置には複数の排気孔（吐出口）３０が同心状に貫通形成されている。吸気弁２６は、外周側に複数の排気孔（吐出口）３１が同心状に貫通形成されており、その中心寄りの位置には外周側から内周側へ向かうキノコ状の弁３２が放射状に切欠形成されている。排気弁２８の円盤状部には複数の吸気孔（流入口）３３が同心状に貫通形成されている。
【００３２】  次に、以上のように構成された真空ポンプ１の動作態様について、図１１乃至図１４の工程図を参照して説明する。これらの工程図において、駆動軸３の中心には符号Ｏを付し、偏心カム１０の中心には符号ＯＨを付し、遊星カム１３の中心には符号ＯＰを付して説明する。また駆動軸３の中心Ｏから最も距離の離れた偏心カム１０の円周上の点をＡとし、偏心カム１０の中心ＯＰから最も距離の離れた遊星カム１３の円周上の点をＢとして説明する。更に、偏心カム１０のストローク（駆動軸３に対する偏心量と同じ寸法）をＳ１とし、遊星カム１３のストローク（偏心カム１０に対する偏心量と同じ寸法）をＳ２として説明する。
【００３３】  真空ポンプ１の吸排気工程の説明の都合上、図１１に示す、ピストン７Ａが最も左方向へ移動した左死点にある状態から説明する。この左死点では、偏心カム１０の中心ＯＨは、駆動軸３の中心Ｏを通る水平線Ｈ上にあって、駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１だけ左方向へ移動した位置にある。また偏心カム１０の点Ａは、中心ＯＨよりも左側で前記水平線Ｈ上に位置している。一方、遊星カム１３の中心ＯＰは、偏心カム１０の中心ＯＨから左方向へストロークＳ２だけ移動した水平線Ｈ上の位置にあり、遊星カム１３の点Ｂはその中心ＯＰよりも左側の水平線Ｈ上に位置している。
【００３４】  このような状態から駆動軸３を時計方向へ９０度回転させると、この駆動軸３に偏心して取り付けられている偏心カム１０は、その中心ＯＨが駆動軸３の中心Ｏを中心にして円運動するようになる。それに伴い、偏心カム１０の円周上の点Ａは、図１２に示すように駆動軸３の中心Ｏよりも上方の位置で且つ中心Ｏを通る垂直線Ｖ上に位置するように回転移動する。この偏心カム１０の回転動作において、偏心カム１０の左右方向の変移量は、偏心カム１０の中心ＯＨから駆動軸３の水平線Ｈへ下ろした垂線が前記水平線Ｈと交差する点をＸ（図示は省略）とすると、図１１に示す水平線Ｈ上の偏心カム１０の中心ＯＨの位置から点Ｘまでの距離分となる。この偏心カム１０の左右方向の変移量は、遊星カム１３を通じて往復移動体５へ伝達される。この図１１の状態から図１２の状態へ回転した場合にあっては、往復移動体５を右方向へ移動させる力となる。これは往復移動体５が上下方向の移動を拘束されているので、偏心カム１０の回転に伴う変移量は、遊星カム１３を通じて往復移動体５を左右方向へ移動させる変移量に変換されるからである。そして、図１１の状態から９０度時計方向へ回転した図１２の状態では、点Ｘは、駆動軸３の中心Ｏ及び遊星カム１３の中心ＯＨと一致するようになり、結局、ストロークＳ１の分だけ往復移動体５を右方向へ移動させたことになる。
【００３５】  一方、遊星カム１３は、往復移動体５のカム孔１５に内嵌されているので、上下方向の移動は拘束されており、往復移動体５が左右方向へ移動した場合であっても遊星カム１３の円周上の最も遠い位置にある点Ｄ（最上端及び最下端）から駆動軸３の中心Ｏを通る水平線Ｈまでの距離は常に一定（遊星カムの半径ｒ）である。そのため、遊星カム１３の中心ＯＰを通る垂直線Ｖ２において、半径ｒは偏心カム１０の中心ＯＰから偏心カム１０の円周（ベアリング１２の肉厚寸法を含む）と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｃまでの寸法ＯＰ−Ｃと、点Ｃから遊星カム１３の円周と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｄまでの遊星カム１３の肉厚寸法Ｃ−Ｄとを足した寸法と同じになる。
【００３６】  このような条件のもとで、偏心カム１０が図１１の状態から図１２に示す状態へ９０度時計回りに回転すると、上述した偏心カム１０の中心ＯＨは水平線Ｈから上方向へ変移する。この偏心カム１０が上方向へ変移した寸法分（ＯＨ−Ｈ）だけ、遊星カム１３の中心ＯＰから偏心カム１０の円周と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｃまでの寸法ＯＰ−Ｃが増加する。そのため、偏心カム１０の円周上の点Ｃから遊星カム１３の円周上の点Ｄまでの間の遊星カム１３の肉厚寸法Ｄ−Ｃは、前記ＯＰ−Ｃが増加した寸法分だけ小さくならなければならない。
【００３７】  ところが、遊星カム１３は往復移動体５のカム孔１５に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム１３は、必然的に、肉厚が小さくなる方向、すなわち、偏心カム１０の時計方向への回転とは反対の、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム１３の反時計方向への回転を、駆動軸３の中心Ｏから水平線Ｈの方向で見ると、中心Ｏよりも右側で水平線Ｈ上の遊星カム１３の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体５を右方向へ押し出して移動させるようになる。そして、偏心カム１０が図１１の状態から時計回りに９０度回転した図１２の状態では、遊星カム１３はストロークＳ２の寸法分だけ往復移動体５を右方向へ移動させたことになる。
【００３８】  要するに、この図１２に示す状態では、駆動軸３の中心Ｏと遊星カム１３の中心ＯＰとが一致するようになり、偏心カム１０の中心ＯＨは、水平線Ｈよりも上方で且つ垂直線Ｖ上に位置しており、駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１と同じ寸法分だけ上方へ変移した位置にある。往復移動体５は、偏心カム１０の移動によるストロークＳ１と、遊星カム１３の移動によるストロークＳ２とを足した寸法Ｓ３だけ、図１１に示す状態から右方向へ往復移動体５を移動させたことになる。このとき往復移動体５は、左右方向の移動ストロークのちょうど中間点に位置している。
【００３９】  次に、駆動軸３の回転が進み、偏心カム１０が図１２の中間点の位置から図１３に示す右死点まで移動した場合を説明する。図１２の状態では、偏心カム１０の円周上の点Ａは駆動軸３の中心Ｏを通る垂直線Ｖ上の位置にある。この状態から駆動軸３を更に時計方向へ９０度回転させると、偏心カム１０の円周上の点Ａは、駆動軸３の中心Ｏを通る水平線Ｈ上に位置するように回転移動する。それに伴い、偏心カム１０の中心ＯＨは、垂直線Ｖ上の位置から水平線Ｈ上へ移動する。水平線Ｈ上では、駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１だけ右方向へ離れた位置にある。その結果、この偏心カム１０の回転は、ストロークＳ１の寸法分だけ遊星カム１３を介して往復移動体５を右方向へ移動させたことになる。
【００４０】    一方、遊星カム１３は、偏心カム１０が図１２の中間点の状態から図１３に示す右死点の状態へ９０度時計回りに回転すると、上述した偏心カム１０の中心ＯＨは垂直線Ｖ上の位置から水平線Ｈ上の位置まで変移する。この偏心カム１０の回転変移は、その変移量の分だけ遊星カム１３の肉厚寸法を変化させることになる。すなわち、偏心カム１０が下方向へ変移した寸法分（ＯＨ−Ｈ）だけ、遊星カム１３の中心ＯＰから偏心カム１０の円周と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｃまでの寸法ＯＰ−Ｃが減少する。そのため、偏心カム１０の円周上の点Ｃから遊星カム１３の円周上の点Ｄまでの間の遊星カム１３の肉厚寸法Ｄ−Ｃは増加しなければならない。
【００４１】  ところが、遊星カム１３は往復移動体５のカム孔１５に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム１３は、必然的に、肉厚が増加する方向、すなわち、偏心カム１０の時計方向への回転とは反対の、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム１３の反時計方向への回転を、駆動軸３の中心Ｏから水平線Ｈの方向に見ると、中心Ｏよりも右側で水平線Ｈ上の遊星カム１３の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体５を右方向へ押し出して移動させるようになる。そして、偏心カム１０が図１２の状態から時計回りに９０度回転した図１３の状態では、遊星カム１３はストロークＳ２の分だけ右方向へ往復移動体５を移動させたことになる。
【００４２】  この図１３に示す状態では、偏心カム１０の中心ＯＨは、駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１だけ右方向へ離れた水平線Ｈ上にあり、遊星カム１３の中心ＯＰは偏心カム１０の中心ＯＨからストロークＳ２だけ右方向へ離れた水平線Ｈ上にある。また駆動軸３の中心Ｏから最も離れた偏心カム１０の円周上の点Ａも水平線Ｈ上にあり、偏心カム１０の中心ＯＨから最も離れた遊星カム１３の円周上の点Ｂも水平線Ｈ上にある。この図１３に示す状態のとき、往復移動体５は最も右方向へ移動した右死点の位置にあり、ストロークＳ１＋Ｓ２の分だけ中間点の位置から移動したことになる。
【００４３】  同様にして、図１３に示す右死点の状態から駆動軸３を９０度時計方向へ回転させると、図１４に示す中間点の状態になる。偏心カム１０の中心ＯＨは、水平線Ｈ上の位置から駆動軸３の垂直線Ｖ上の位置まで回転円運動し、駆動軸３の中心Ｏから下方向へ偏心寸法分だけ離れて位置するようになる。このときの偏心カム１０の中心ＯＨが水平線Ｈ方向へ変移した量を見ると、ストロークＳ１の寸法分だけ、左方向へ移動したことになる。この偏心カム１０の移動は、遊星カム１３を通じて往復移動体５をストロークＳ１だけ左方向へ移動させたことになる。
【００４４】  一方、遊星カム１３にあっては、偏心カム１０の円周上の点Ａが垂直線Ｖ上の位置まで時計回りで回転移動するので、前述したとおり、偏心カム１０の中心ＯＨが水平線Ｈから下方向へ変移するようになる。ここにおいて、前記偏心カム１０が下方向へ変移することにより、この変移した寸法分（ＯＨ−Ｈ）だけ、遊星カム１３の中心ＯＰから偏心カム１０の円周と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｃまでの寸法ＯＰ−Ｃが増加する。そのため、偏心カム１０の円周上の点Ｃから遊星カム１３の円周上の点Ｄまでの間の遊星カム１３の肉厚寸法Ｄ−Ｃは小さくならなければならない。
【００４５】  ところが、前述したとおり、遊星カム１３は往復移動体５のカム孔１５に内嵌されて上下方向の移動が拘束されているので、遊星カム１３は、必然的に、肉厚が小さくなるように、図１３の状態から反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム１３の反時計方向への回転は、駆動軸３の中心Ｏから水平線Ｈの方向に見ると、中心Ｏよりも左側で水平線Ｈ上の遊星カム１３の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体５を左方向へ押し出して移動させるようになる。図１４の中間点の状態では、遊星カム１３はストロークＳ２の分だけ左方向へ往復移動体５を移動させたことになる。
つまり、偏心カム１０が図１３の状態からストロークＳ１の寸法分だけ往復移動体５を左方向へ移動させ、遊星カム１３が図１３の状態からストロークＳ２の寸法分だけ往復移動体５を左方向へ移動させるようになり、図１４の中間点の状態となる。
【００４６】  次に、駆動軸３の回転が更に進み、偏心カム１０が図１４の中間点の位置から図１１に示す左死点まで移動した場合を説明する。図１４の状態から駆動軸３を更に時計方向へ９０度回転させると、偏心カム１０の円周上の点Ａは、駆動軸３の中心Ｏを通る水平線Ｈ上に位置するように回転移動する。それに伴い、偏心カム１０の中心ＯＨは駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１だけ左方向へ離れた水平線Ｈ上へ移動する。その結果、このストロークＳ１の寸法分だけ遊星カム１３を介して往復移動体５を左方向へ移動させるようになる。
【００４７】    一方、遊星カム１３は、偏心カム１０の中心ＯＨが垂直線Ｖ上の位置から水平線Ｈ上の位置まで変移する。この偏心カム１０の回転変移は、偏心カム１０が上方向へ変移した寸法分（ＯＨ−Ｈ）だけ、遊星カム１３の中心ＯＰから偏心カム１０の円周と垂直線Ｖ２とが交差する点Ｃまでの寸法ＯＰ−Ｃが増加する。そのため、偏心カム１０の円周上の点Ｃから遊星カム１３の円周上の点Ｄまでの間の遊星カム１３の肉厚寸法Ｄ−Ｃは減少しなければならない。遊星カム１３は、上下方向の移動が拘束されているので、反時計方向へ回転するようになる。この遊星カム１３の反時計方向への回転を、駆動軸３の中心Ｏから水平線Ｈの方向に見ると、中心Ｏよりも左側で水平線Ｈ上の遊星カム１３の肉厚が増加する方向へ変化し、この増加した寸法分だけ往復移動体５を左方向へ押し出して移動させるようになる。そして、図１１の状態では、遊星カム１３はストロークＳ２の分だけ左方向へ往復移動体５を移動させたことになる。
【００４８】  このように、図１１の左死点の状態では、偏心カム１０の中心ＯＨは、駆動軸３の中心ＯからストロークＳ１だけ左方向へ離れた水平線Ｈ上にあり、遊星カム１３の中心ＯＰは偏心カム１０の中心ＯＨからストロークＳ２だけ左方向へ離れた水平線Ｈ上にある。また駆動軸３の中心Ｏから最も離れた偏心カム１０の円周上の点Ａも水平線Ｈ上にあり、偏心カム１０の中心ＯＨから最も離れた遊星カム１３の円周上の点Ｂも水平線Ｈ上にある。この図１１に示す状態のとき、往復移動体５は最も左方向へ移動した左死点の位置にあり、ストロークＳ１＋Ｓ２の寸法分だけ中間点の位置から移動したことになる。
【００４９】    偏心カム１０と遊星カム１３とから成るロータリーカム機構４は、以上の各工程を繰り返して往復移動体５を左右方向へ往復移動させ、真空ポンプとして機能させている。ところで、図１２及び図１４に示す、中間点の位置では、偏心カム１０と遊星カム１３とのロータリーカム機構４が往復移動体５を左右方向へ移動させるためにこれを押し出そうとする力が十分なものではない。そのため、本実施例にあっては、中間点の位置において、図５及び図６に示す複合カム体９の押出カム１１が往復移動体５を強いトルクで押し出すように構成している。すなわち、押出カム１１は、駆動軸３上に偏心して取り付けられており、図１２及び図１４で示す往復移動体５の中間点の位置において、摺動案内面１６の上下の円周状曲面と面接合するように設定されている。そのため、駆動軸３を回転させると、この中間点の位置から前記押出カム１１と円周状曲面１６の面接合部分を介して駆動軸３の回転駆動力が往復移動体５へ直接伝達され、大きな力で押し出されるようになる。これにより、円滑な往復移動動作が可能である。往復移動体５が中間点の位置から移動を開始した後は、前述したロータリーカム機構４によって駆動軸３の回転駆動力が往復移動体５へ伝達される。
【００５０】  次に、上述した往復移動体５の往復移動動作による真空ポンプの吸排気動作について説明する。図１１に示す、左死点の状態にあっては、往復移動体５の左端側に取り付けられたピストン６Ａは圧力室７Ａの容積が最小となる位置にあり、排気が終了した状態である。また往復移動体５の右端側に取り付けられたピストン６Ｂは圧力室７Ｂの容積が最大となる位置にあり、吸気が終了した状態である。この左死点の状態から駆動軸３が９０度時計方向へ回転することによって、往復移動体５が図１２で示す中間点の位置へ移動すると、ピストン６Ａ及び６Ｂは、圧力室７Ａ及び７Ｂのそれぞれ中間の位置に位置するようになり、圧力室７Ａでは半分の吸気が行われ、圧力室７Ｂでは半分の排気が行われる。
【００５１】  圧力室７Ａにおける吸気は、ピストン６Ａが右方向へ移動することによって圧力室７Ａが負圧になるため、吸気弁２６の弁３２が図１及び図２の右方向へ反り返り、弁体２５の吸気孔２９を開放する。そのため、吸気ポート２３から吸気室２１、排気弁２８の吸気孔３３、弁本体２５の吸気孔２９を通じて圧力室７Ａに吸気が行われる。
圧力室７Ｂにおける排気は、ピストン６Ｂが右方向へ移動することによって圧力室７Ｂが正圧になるため、排気弁２８の弁２７が図１及び図２の右方向へ反り返り、弁本体２５の排気孔３０を開放する。そのため、圧力室７Ｂの空気が吸気弁２６の排気孔３１、弁本体２５の排気孔３０を通じて排気室２２へ排出され、排気ポート２４から外部へ排気される。
【００５２】  図１２に示す中間点の状態から更に駆動軸３が９０度回転し、往復移動体５が図１３に示す右死点の位置へ移動すると、圧力室７Ａでは容積が最大となり、圧力室７Ｂでは容積が最小となる。そのため圧力室７Ａでは吸気が終了し、圧力室７Ｂでは排気が終了する。更に、図１３に示す右死点の状態から更に駆動軸３が９０度回転し、往復移動体５が中間点の位置へ戻った図１４の状態では、ピストン６Ａ及び６Ｂは、圧力室７Ａ及び７Ｂのそれぞれ中間の位置へ復帰する。これにより、圧力室７Ａでは半分の排気が行われ、圧力室７Ｂでは半分の吸気が行われる。
【００５３】  この図１４に示す中間点の状態から更に駆動軸３が９０度回転し、往復移動体５が図１１に示す左死点の位置へ移動すると、圧力室７Ａでは容積が最小となり、圧力室７Ｂでは容積が最大となる。そのため、圧力室７Ａでは排気が終了し、圧力室７Ｂでは吸気が終了する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】  本発明はこの実施例に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、往復移動体５は、真空ポンプ１のピストン６Ａ，６Ｂを往復移動させるピストンサポートの場合を例に説明したが、水やその他の液体を吸入、吐出するプランジャーポンプへ適用することも可能であり、また消防ポンプの呼び水ポンプとしても適用可能である。更に、コンプレッサーの冷媒圧縮器としても適用可能である。更にまた、回転運動を直線往復動作に変換するものであれば、ポンプ以外のものへの適用も可能である。
【符号の説明】
【００５５】  １…真空ポンプ
２…ケーシング
３…駆動軸
４…ロータリーカム機構
５…往復移動体
６Ａ，６Ｂ…ピストン
７Ａ，７Ｂ…圧力室
８Ａ，８Ｂ…弁体
９…複合カム体
１０…偏心カム
１１…押出カム
１２…ベアリング
１３…遊星カム
１４…ベアリング
１５…カム孔
１６…摺動案内面
１７…押出力形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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