(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なシャフトを有するモータと、
前記モータに装着されたブラケットであって、前記ブラケットが前記シャフトに実質的に垂直に伸張するフィンガを有し、前記フィンガが係合表面を伴った端部を有する、ブラケットと、
ピストン端部と、前記シャフトに偏心的に連接された連接端部を有する連接ロッドと、
前記フィンガの間に介在し、かつ前記連接ロッドピストン端部を受け入れるシリンダスリーブと、
前記シリンダスリーブ上に配置されて、前記シリンダスリーブと係合密封された状態にあり、かつ前記フィンガの間に介在したバルブヘッド部材とを備え、前記フィンガ係合表面が前記バルブヘッド部材を前記シリンダスリーブと係合密封された状態に保持するコンプレッサアセンブリ。
【請求項２】
前記シリンダスリーブ部材を支持するために前記フィンガから内側へ伸張するシェルフを有し、前記連接ロッドが前記シェルフの間に伸張する請求項１に記載のコンプレッサアセンブリ。
【請求項３】
前記装置の組み立て中に曲がることを可能にするために前記フィンガが柔軟なプラスチック製である請求項１に記載のコンプレッサアセンブリ。
【請求項４】
前記シリンダスリーブ部材が前記フィンガの間で前記シリンダスリーブを位置決めするためのストップを含む請求項１に記載のコンプレッサアセンブリ。
【請求項５】
前記バルブヘッド部材が前記フィンガの周りを包み、かつ前記フィンガを前記バルブヘッド部材と係合するように偏らせるハンドルを含む請求項１に記載のコンプレッサアセンブリ。
【請求項６】
前記バルブヘッド部材に対して前記シリンダスリーブを位置決めするためにアライメントポストが案内孔に受け入れられる請求項１に記載のコンプレッサアセンブリ。
【請求項７】
モータから前記モータまで伸張するモータシャフトに実質的に垂直なフィンガを有するブラケットを装着する工程と、
ピストン端部を有する連接ロッドを前記シャフトへ偏心的に取り付ける工程と、
前記連接ロッドピストン端部をシリンダスリーブに滑入する工程と、
前記シリンダスリーブを前記フィンガの間、および、前記フィンガから内側に向けて伸張するシェルフに対して滑入する工程と、
バルブヘッド部材を前記フィンガの間、および、前記シリンダスリーブ上に滑入する工程と、
前記バルブヘッド部材に対して前記シリンダスリーブを付勢するために前記シェルフによる屈曲動作を生じさせるように前記シリンダスリーブと係合して密封された状態に前記バルブヘッド部材を付勢する工程と、
前記シリンダスリーブと係合して密封された状態に前記バルブヘッド部材を保持するように前記フィンガの端部が前記バルブヘッド部材と係合するまで付勢を継続する工程と
を含むコンプレッサアセンブリを組み立てる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
該当せず
【０００２】
（連邦政府により保証された研究に関する陳述）
該当せず
【０００３】
（発明の背景）
本発明はピストンポンプ及びコンプレッサに関し、更に詳細には、信頼性が高く頑丈な一パッケージとしてユニットを組み立て、かつ低コストで容易に組立てられる構成体を維持する方法に関する。
【０００４】
小規模のエアコンプレッサはしばしば噴霧器（ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ）用動力源として用いられる。この目的のためのコンプレッサの典型的なタイプとしてはウォッブルピストン（ｗｏｂｂｌｅ  ｐｉｓｔｏｎ）が用いられる。このようなコンプレッサの例は、１９７６年６月８日付けでＡｒｔｈｕｒ  Ｊ．Ｄｒｏｅｇｅ．Ｓｒ．等に発行された米国特許第３，９６１，８６８号「エアコンプレッサ（Ａｉｒ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）」、及び１９８９年６月２７日付けでＲｏｙ  Ｊ．Ｒｏｚｅｋに発行された米国特許第４，８４２，４９８号「ダイアフラムコンプレッサ（Ｄｉａｐｈｒａｇｍ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）」に記載されている。
【０００５】
典型的コンプレッサにおいて、ピストンはシリンダスリーブ内で往復運動することにより空気を圧縮する。このピストンはシリンダスリーブ内に配置されたピストン端部及びシャフトに取り付けられた偏心金属製ピンに連接された連接端部を有するプラスチック製連接ロッドである。シャフトが回転するにつれて、シリンダスリーブ内に配置されたピストンヘッドを有する連接ロッドが往復運動して空気を圧縮する。シリンダスリーブと流体導通しているバルブヘッド部材は取り入れポートを経てシリンダ内に空気を供給し、圧縮された空気に対しては、排出ポートを経て、最終的にバルブヘッド部材内の出口への排出路を提供する。
【０００６】
典型的なコンプレッサアセンブリはモータに確実に固定されたコンプレッサハウジングを有する。シリンダスリーブはシリンダスリーブ及び対応するバルブプレートをモータシャフトに対して固定位置に正確に定置するようにハウジング上に設置される。バルブヘッド部材はバルブヘッド部材とシリンダスリーブとの間の圧搾された密封ガスケットと共にシリンダスリーブの最上部に慣例的に配置される。バルブヘッド部材は一般にハウジング内に下方に向かって突出するねじ型ファスナーによってシリンダスリーブ上の所定位置に固定される。このタイプの構成は通常組み立てが複雑であって、バルブヘッド部材とシリンダスリーブとの間のガスケットは構成部品許容差およびファスナーアセンブリに起因して信頼性を欠くことがあり得る。従って、構成部品間に信頼度の高い密封性を提供し、更に、生産および組立てが経済的な頑丈なコンプレッサが必要とされる。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は回転可能なシャフトおよびモータに取り付けられたブラケットを有するコンプレッサアセンブリを提供する。ブラケットはシャフトに対して実質的に垂直に伸張するフィンガを有し、フィンガは係合表面を備えた端部を有する。連接ロッドはシャフトへ偏心的に連接された連接端部、及び、フィンガから突出したシェルフによって支持され、フィンガの間に介在したシリンダスリーブに受け入れられるピストン端部を有する。シリンダスリーブと係合して密封され、シリンダスリーブ上に配置されたバルブヘッド部材はフィンガ間に介在し、フィンガ係合表面はシリンダスリーブと係合して密封されているバルブヘッド部材を保持する。
【０００８】
容易に組み立てられるコンプレッサアセンブリを提供する目的は、シリンダスリーブ及びバルブヘッド部材が工具を使用することなく位置決め及び保持されるブラケットによって達成される。
【０００９】
本発明は、シリンダスリーブの下の柔軟な支持シェルフによって、シャフトに対して正しい位置にシリンダを位置決めする。これらのシェルフはシリンダスリーブの係止表面に対して一定の力を供給し、隣接ヘッド表面に対してバルブプレート表面を押し付ける。全ての構成部品による運動を阻止するように、ヘッドがフィンガ係合表面によって抑制される。シェルフによって供給される力は、密封ガスケットを圧搾し、漏洩無し接合部を提供するために一貫性のある力を供給する。シェルフの柔軟性は適切な構成要素に更に大きい許容度を収容するための手段を提供し、それによって、これらの構成要素が経済的に生産されることを可能にする。
【００１０】
本発明に関する前述の及び他の目的および利点は以下の記述から明らかになるはずである。本記述においては、本記述の一部分を形成する添付図面を参照すると、これらの図面には本発明の好ましい実施形態を図示することとする。
【００１１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１〜図５までに示すコンプレッサアセンブリ１０はコイル巻線１６によって囲まれた成層鉄芯１４を備えた電動モータ１２を有する。前部および後部ブラケット２０および１８は、それぞれ、相互に、かつ成層鉄芯１４に取り付けられている。ブラケット２０および１８はモータシャフト２２を支持するベアリング６０および６１を取り付ける。モータシャフト２２はシャフトの一方の端にファン２４を、シャフトのもう一方の端に偏心ピン２８を備えた偏心アセンブリ２５を取り付ける。偏心ピン２８はウォッブルピストン３６の下側端部を形成する連接ロッド３４の連接ブロック３２内に形成された孔３０内に軸支されている。シャフト２２が回転すると偏心アセンブリ２５を駆動し、ひいては、連接ロッド３４を上下往復運動させる。ピストン３６はスリーブ３８の最上部に取り付けられたバルブヘッド部材４０と共にシリンダスリーブ３８内で作動する。ピストン３６は１９９３年５月２５日付けで「円錐形ロッドピストン（Ｃｏｎｉｃａｌ  Ｒｏｄ  Ｐｉｓｔｏｎ）」に関してＲｏｙ  Ｊ．Ｒｏｚｅｋに発行された米国特許第５，２１３，０２５号に開示済みの様式および形状であってもよい。
【００１２】
特に図２を参照すると、モータ１２は、それに取り付けられた前部と後部ブラケット２０、１８の間に介在されている。前部ブラケット２０は対向する側部４８と面５０によって結合された最上部４４と底部４６を備えた矩形ベース４２を有する。各ベース側部４８に形成されたねじボス５２はモータの成層鉄芯１４に当接する。後部ブラケットねじボス５６及びモータ成層鉄芯１４に形成された穴５８を通って挿入されたボルト５４はブラケット２０、１８をモータ１２に取り付けるために前部ブラケットねじボス５２と螺合的に係合する。ベース面５０に形成された開口６２内に配置されたベアリング６１は、それを貫いて伸張するモータシャフト２２を支持する。
【００１３】
実質的に平行なフィンガ６４はベース側部４８からベース最上部４４を上向きに通過して伸張し、シリンダスリーブ３８を位置合わせして支持し、バルブヘッド部材４０を保持する。ベース最上部４４上においてフィンガ６４から内側へ向かって伸張するシェルフ６６はシリンダスリーブ３８を支持かつ位置決めする。連接ロッド３４は、偏心ピン２８へ連接され、かつシリンダスリーブ３８内に配置されると、ベース最上部４４に形成されたノッチ６８およびシェルフ６６間の間隙７０を経て伸張する。
【００１４】
フィンガ６４の各上側端部に形成されているウェッジ（ｗｅｄｇｅ）７２は、バルブヘッド部材４０と一体構造的に形成された止め金（ｃａｔｃｈ）７６と係合する係合表面７４を有する。ウェッジ７２はフィンガ６４の間でバルブヘッド部材４０を案内し、係合表面７４はバルブヘッド部材４０をシリンダスリーブ３８上の所定位置に保持する。ウェッジの係合表面７４はバルブヘッド部材４０をシリンダスリーブ３８と密封係合状態に維持することが有利である。シェルフ６６は翼部９６の底部表面９０に持続的な力を供給し、それによってバルブヘッド部材４０に対して翼部９６を押し付け、その後で係合表面７４に対して翼部９６を押し付ける柔軟な部材である。
【００１５】
次に図５〜図６までを参照すると、連接ロッド３４は例えばナイロンのようなプラスチック製であり、連接端部８２を有する全体的に垂直方向を向いたロッド部７８を含むことが好ましい。連接ブロック８２は連接端部８２の一体構造的部分として形成され、偏心的に取り付けられたピン２８を軸支するようにブロック３２を部分的に貫いて形成された孔３０を有する。孔３０内に形成された軸方向の溝８４は、組み立て中に孔３０内に閉じ込められたグリース及び空気の逃げ道を提供するので重要である。更に、溝８４は、コンプレッサの稼働に際してピンの周りの潤滑剤を拭うことによって、グリース８５または他の潤滑媒体を保持し、ピン２８に潤滑を施すことが有利である。
【００１６】
連接端部８２と反対側のロッド部端部にピストン端部８０を設けることによってピストン３６が形成される。図２および図４に戻って参照することとし、円錐台形連接ロッドピストン端部８０はシリンダスリーブ３８内で往復運動し、下方に向かって移動する際にシリンダスリーブ３８内に空気をに引き入れ、上方に向かって移動する際にシリンダスリーブ３８から空気を強制的に引き出す。ピストン端部８０がシリンダスリーブ内部で往復運動する際に、型板（ｒｅｔａｉｎｅｒ  ｐｌａｔｅ）８８によってピストン端部８０に固定される摺動シール８６は円筒形シリンダスリーブ壁９４と密封的に係合する。型板８８は、例えば超音波溶接、接着剤、ねじ等のような、当該技術分野において知られている方法によって、ピストン端部８０に固定されている。連接ロッド３４とねじによって係合しているねじボルト８９は型板８８、ひいては摺動シール８６をピストン端部８０へ固定し、組立て作業を迅速かつ容易にする。
【００１７】
図２、図２Ａ、及び図７を参照すると、シリンダスリーブ３８は開いた底部９０およびシリンダスリーブ内部を画定する軸を有する円筒形壁部９４によって連接された閉じた最上部９２を有する。底板９６は開いた底部９０に近接して半径方向に伸張する。底板９６は前部ブラケットフィンガ６４と係合し、シェルフ６６と係合する底板９６から下方に向かって伸張するストップ９８を協調してバルブヘッド部材４０の下のシリンダスリーブ３８を位置決めする。
【００１８】
シリンダスリーブ最上部９２は、その中に形成された入口開口１００および出口開口１０２を有する。各開口１００、１０２を囲む縁枠（ｃｕｒｂ）１０４はシリンダスリーブ最上部９２上の一体型ガスケット１０８と共にフラッパ弁１０６を位置決めする。ガスケット１０８は、縁枠１０４および開口１００、１０２を囲むシリンダスリーブ最上部９２に形成された溝１１０内に受け入れられる。バルブヘッド部材４０を入口および出口開口１００、１０２と適切に位置合わせするために、シリンダスリーブ最上部９２から上向きに伸張するアライメントポスト（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｐｏｓｔ）１１２はバルブヘッド部材４０上に形成されたアライメントホール（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｈｏｌｅ）１１４（図８参照）と係合する。
【００１９】
図２Ａおよび図４に示すように、柔軟なフラッパ弁１０６は、コンプレッサ１０を通って流れる流体を適切な方向に維持するようにシリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間に配置される。詳細には、フラッパ弁１０６は、シリンダスリーブ３８内で圧縮された流体が入口開口１００を経てシリンダスリーブ３８から出ることを阻止し、流体が出口開口１０２を経てシリンダスリーブ３８内に引き込まれることを阻止する。フラッパ弁１０６はガスケット１０８によって囲まれた１対の結合翼部（ｗｉｎｇ）１１６、１１８を有する。コンプレッサ１０の組み立てに際して、各翼部１１６、１１８は縁枠１０４の１つによって囲まれ、開口１００、１０２および縁枠１０４を囲む溝１１０はガスケット１０８を受け入れる。
【００２０】
流体がシリンダスリーブ３８に引き込まれる際には、出口開口１０２上に配置された翼部１１６は出口開口に対して引き込まれ、空気が出口開口を通過することを阻止する。流体がシリンダスリーブ３８から強制的に押し出される際には、入口開口１００上に配置された翼部１１８はバルブヘッド部材４０の入口１２０に対して強制的に作用し、流体がバルブヘッド部材入口１２０内に移行することを阻止する。ガスケット１０８はシリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間を密封し、シリンダスリーブ３８とバルブヘッド部材４０の間から流体が逃げることを阻止する。
【００２１】
バルブヘッド部材４０はシリンダスリーブ３８に対する流体流を方向付ける。バルブヘッド部材４０は例えばガラス強化ポリエチレンテラフタレートなどのプラスチック製であり、最上部１２４、底部１２６、前部１２８、後部１３０、側部１４０を備えた矩形ベース１２２を有することが好ましい。前部、後部、側部壁部分１４４、１４６、１４８はキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１５０を画定するベースの周囲に沿ってベース最上面１２４から上向きに伸張する。対向するベース側部１４０上に形成されたハンドル１４２は前部ブラケットフィンガ６４の周りを包み、所定位置に保持する。ベース側部１４０からハンドル１４２に向かって伸張する案内延長部は、ハンドル１４２内にフィンガ６４を適切に位置合わせする。アライメントホール１１４はベース底部１２６に形成され、コンプレッサ１０の組み立てに際してシリンダスリーブアライメントポスト１１２を受け入れる。
【００２２】
バルブヘッド部材４０に形成された入口ポート１２０および出口ポート１５４はベース１２２を通過する流体を案内する。入口ポート１２０はベース前部壁１４４を貫いて伸張し、シリンダスリーブ３８に形成された入口開口１００と流体導通状態にある。また、出口ポート１５４もベース前部壁１４４を貫いて伸張し、シリンダスリーブ３８に形成された出口開口１０２と流体導通状態にある。
【００２３】
図２Ａおよび図９を参照すると、圧力リリーフバルブ１５６はバルブヘッド部材４０と一体構造的に形成され、シリンダスリーブ３８から出る空気の圧力を調整する。圧力リリーフバルブ１５６はベース最上部１２４と一体構造を形成し、ベース最上部１２４から上向きに伸張する。ボスは、出口ポート１５４と流体的導通状態にあり、バルブ１５６が開く際に出口ポート１５４から大気中への流体通路を提供する軸方向の孔１６２を備える。孔１６２内に配置されたポペット弁１６４はばね１６６によって出口ポート１５４内の流体圧力がかけられる。ばね１６６は孔１６２内に配置されたリリーフバルブノブ１６８によって圧縮される。
【００２４】
特に図９を参照すると、金属製リリーフバルブノブ１６８（例えば、鋼、アルミニウム、または、黄銅）は、流体に抗してポペット弁１６４を出口ポート１５４内に伸張するバルブシート１５８内に押し込むようにばね１６６を圧縮する。ポペット弁１６４及びばね１６６は事前決定された水準以下の圧力の流体が孔１６２を経て出口ポート１５４を通過することを防止する。ポペット弁１６４に対して接近するか又は離れるようにリリーフバルブノブ１６８を移動させることによってばね圧縮を調節することにより、バルブシート１５８から離れるようにポペット弁１６４を強制し、流体がボス１６０を経て大気中に逃げることを可能にする流体圧力水準が決定される。
【００２５】
図２Ａに戻って参照することとし、実質的に円筒形のリリーフバルブノブ１６８は最上部１７０、底部１７２、外側表面１７４、最上部１７０から底部１７２まで伸張する軸方向貫通孔１７６を有する。貫通孔１７６は圧力リリーフバルブ１５６を経て大気中に至る流体通路を提供する。好ましくは、ノブ最上部１７０はアレンレンチ（Ａｌｌｅｎ  ｗｒｅｎｃｈ）と係合するための六角ヘッドとして形成され、ノブ底部１７２はばね１６６の一端部を受け入れる貫通孔１７６と同軸の環状溝１７８（図９参照）を有する。
【００２６】
図１０を参照すると、圧力リリーフバルブ１５６のアセンブリは、ノブ外側表面１７４に形成された外部鋸歯ねじ１８０によって簡素化されている。ねじ山１８０とボス孔１６２の間に妨害を生じさせるために鋸歯ねじ１８０の外径はボス孔の内径よりも僅かに大きく設定されている。ねじ山１８０は、ねじ山１８０がボス１６０とねじ的に係合することなしに押し込まれた場合にボス孔１６２へのノブ１６８の挿入を支援する上向き傾斜表面１８２を有する楔形である。
【００２７】
再び図２Ａを参照すると、組み立て中にボス１６０が曲がることを可能にするが、ねじ山１８０とボス１６０の間には緊密な妨害作用が維持されるように、円筒形バルブノブ１６８はノブ外側表面１７４上に対向する平らな部位１８４を有することが好ましい。平らな部位１８４はねじ山１８０とボス孔１６２の直径妨害に関する寸法的な許容範囲を大きくすることを可能にする。ねじ山１８０とボス孔１６２の間の妨害およびボスの曲がることによってばね１６６およびポペット弁を所要位置に保持するに十分な抑制力がノブ１６８に提供される。ポペット弁およびばねによって外向きの力が供給されると、ノブ１６８の上向きに傾斜した表面はボス１６０の壁体内に積極的に押すことによって追加保持力を提供する。孔１６２内のノブ軸のまわりにノブ１６８が回転する際に、所要圧力設定の更なる調節が達成され得る。ノブ１６８を回転するとボス１６０内にねじ山を食い込ませ、従って、ボス孔１６２内のノブの高さが調節され、それによって、ばね圧縮および所要圧力設定が制御される。
【００２８】
図１〜図５までを参照すると、コンプレッサ１０の組み立てに際して、前部ブラケットベース面５０に取り付けられたベアリング６１を貫いてモータシャフト２２が伸張する状態において前部および後部ブラケット２０、１８がモータ１２に取り付けられる。偏心ピン２８を備えた偏心アセンブリ２４はベアリング６１を貫いて伸張するモータシャフト２２の端部に圧入される。連接ロッドの連接端部孔３０はグリース又は当該技術分野において知られている他の潤滑剤で充満され、次に、ピン２８が孔３０内に滑入される。連接ロッドピストン端部８０はシリンダスリーブ３８内に滑入され、その上に取り付けられたフラッパ弁１０６と共にシリンダスリーブ３８が前部ブラケットフィンガ６４の間、及び、シェルフ６６上に滑入される。圧力リリーフバルブノブ１６８は圧力リリーフバルブボス１６０に形成された孔１６２内に押し込まれ、次に、前部ブラケットフィンガ６４がバルブヘッド部材４０のハンドル１４２内に挿入される。バルブヘッド部材４０は、ウェッジ係合表面７４がバルブヘッド部材最上部７６と係合し、バルブヘッド部材４０がシリンダスリーブ３８と係合して密封状態に保持されるまでシリンダスリーブ３８に向かって押し込まれる。
【００２９】
現時点において本発明の好ましい実施形態であるとみなされる事柄について図示し、かつ記述してきたが、当該技術分野における当業者にとって、添付特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変更および改変が可能であることは明白なはずである。
【図面の簡単な説明】
【ＦＩＧ．１】  本発明を組み込むコンプレッサアセンブリの正面斜視図である。
【ＦＩＧ．２】  図１のコンプレッサアセンブリの分解正面斜視図である。
【ＦＩＧ．２Ａ】  図２のシリンダスリーブ及びバルブヘッド部材の分解斜視図である。
【ＦＩＧ．３】  図１のコンプレッサアセンブリのコンプレッサの正面図である。
【ＦＩＧ．４】  図３のコンプレッサアセンブリの線４−４に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．５】  図１のウォッブルピストンの正面図である。
【ＦＩＧ．５Ａ】  図５のウォッブルピストンの線５Ａ−５Ａに沿った断面図である。
【ＦＩＧ．６】  図５Ａのウォッブルピストンの線６−６に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．７】  図１のシリンダスリーブの平面斜視図である。
【ＦＩＧ．８】  図７のバルブヘッド部材の底面図である。
【ＦＩＧ．９】  図４のバルブヘッド部材の線９−９に沿った断面図である。
【ＦＩＧ．１０】  図２Ａのリリーフバルブノブの線１０−１０に沿った詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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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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