(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口を有し他端が閉塞されたシリンダ室と、前記開口を閉塞したダイアフラムと、前記シリンダ室の壁部に設けられた吸気孔および排気孔と、この吸気孔に設けられた吸気弁と、その排気孔に設けられた排気弁と、前記ダイアフラムを往復動させるためのモータとを備え、前記ダイアフラムが往動された際に前記吸気弁が開成されるとともに排気弁が閉成されて前記吸気孔からシリンダ室にエアーが吸気され、そのダイアフラムが復動された際に前記排気弁が開成されるとともに吸気弁が閉成されてシリンダ室内のエアーが排気孔から排気されるエアーポンプであって、
一端側に円周に沿って形成された山部と谷部を交互に連続させた波形状の第１カム面と、他端側に円周に沿って形成された山部と谷部を交互に連続させた波形状の第２カム面とを有し、且つ、前記モータによって第１,第２カム面の中心回りに回転するカム回転体と、
前記第１カム面に当接する第１カムフォローおよび第２カム面に当接する第２カムフォローを有した往復移動部材とを設け、
前記第１カム面の山部に対応して第２カム面の谷部を形成し、第１カム面の谷部に対応して第２カム面の山部を形成し、
第１，第２カム面の山部の高さより第２，第１カム面の谷部の深さを深くさせており、
前記カム回転体の回転によって第１カムフォローが第１カム面を摺接移動し、第２カムフォローが第２カム面を摺接移動することにより前記往復移動部材が往復移動して前記ダイアフラムを往復動させ、
第１カムフォローが第１カム面の山部に摺接している間は、第２カムフォローが第２カム面の谷部から離間し、
第２カムフォローが第２カム面の山部に摺接している間は、第１カムフォローが第１カム面の谷部から離間することを特徴とするエアーポンプ。
【請求項２】
前記第１カム面がダイアフラムに対向し、第２カム面がダイアフラムと反対側に位置し、
前記第２カム面の凸部に第２カムフォローが摺接移動していくことにより往復移動部材が往動し、第１カム面の凸部に第１カムフォローが摺接移動していくことにより往復移動部材が復動することを特徴とする請求項１に記載のエアーポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリンダ室に設けたダイアフラムを往復動させることによってエアをシリンダ室に吸気し、この吸気したエアを排気するエアーポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６に示すようなエアーポンプが知られている。同図において、１はシリンダ室であり、その一端開口部にはゴム製のダイアフラム２が装着されている。このシリンダ室１の他端には端板３が一体成型されている。この端板３には吸気孔４と排気孔５とが形成されている。吸気孔４には吸気弁６が設けられ、排気孔５には排気弁７が設けられている。これらの弁６、７はダイアフラム２の中央部２Ａが上下動（図６においいて）することによって開閉するようになっている。
【０００３】
８はモータであり、９はその駆動軸である。この駆動軸９には円盤１０が取り付けられ、この円盤１０の周辺部には偏心軸１１が取り付けられている。この偏心軸１１には連結レバー１２の一端が取り付けられ、他端は補強板１３を介してダイアフラム２に接続されている。補強板１３はダイアフラム２の中央部２Ａに取り付けられており、中央部２Ａの周囲には湾曲部２Ｂが環状に形成されている。この湾曲部２Ｂによりダイアフラム２の中央部２Ａの上下動がスムーズに行われるようになっている。
【０００４】
そして、モータ８の駆動により円盤１０が回転していき、連結レバー１２によりダイアフラム２の中央部２Ａが上下方向に往復動していく。ダイアフラム２の中央部２Ａが下に移動することにより吸気弁６が開成して外気が吸気孔４からシリンダ室１へ吸気され、ダイアフラム２の中央部２Ｂが上に移動することにより排気弁７が開成してシリンダ室１のエアーが排気孔５から排気されていく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、連結レバー１２は補強板１３に固定されており、連結レバー１２の補強板１３に対する角度は円盤１０の回転に拘わらず一定である。このため、図７ないし図１０に示すように、円盤１０の回転によってダイアフラム２の中央部２Ａは平行に上下動せずに、その中央部２Ａは傾きながら上下動する。このため、ダイアフラム２の湾曲部２Ｂに加わる応力が均一にならず、径方向に対する傾きが大きい部分でその応力が大きく、この大きな応力が加わる部分の疲労が早まることになり、結果としてダイアフラム２の寿命が短くなってしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダイアフラムの寿命を延ばすことのできるエアーポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のエアーポンプは、一端に開口を有し他端が閉塞されたシリンダ室と、前記開口を閉塞したダイアフラムと、前記シリンダ室の壁部に設けられた吸気孔および排気孔と、この吸気孔に設けられた吸気弁と、その排気孔に設けられた排気弁と、前記ダイアフラムを往復動させるためのモータとを備え、前記ダイアフラムが往動された際に前記吸気弁が開成されるとともに排気弁が閉成されて前記吸気孔からシリンダ室にエアーが吸気され、そのダイアフラムが復動された際に前記排気弁が開成されるとともに吸気弁が閉成されてシリンダ室内のエアーが排気孔から排気されるエアーポンプであって、
一端側に円周に沿って形成された山部と谷部を交互に連続させた波形状の第１カム面と、他端側に円周に沿って形成された山部と谷部を交互に連続させた波形状の第２カム面とを有し、且つ、前記モータによって第１,第２カム面の中心回りに回転するカム回転体と、
前記第１カム面に当接する第１カムフォローおよび第２カム面に当接する第２カムフォローを有した往復移動部材とを設け、
前記第１カム面の山部に対応して第２カム面の谷部を形成し、第１カム面の谷部に対応して第２カム面の山部を形成し、
第１，第２カム面の山部の高さより第２，第１カム面の谷部の深さを深くさせており、
前記カム回転体の回転によって第１カムフォローが第１カム面を摺接移動し、第２カムフォローが第２カム面を摺接移動することにより前記往復移動部材が往復移動して前記ダイアフラムを往復動させ、
第１カムフォローが第１カム面の山部に摺接している間は、第２カムフォローが第２カム面の谷部から離間し、
第２カムフォローが第２カム面の山部に摺接している間は、第１カムフォローが第１カム面の谷部から離間することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るエアーポンプの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１（Ａ）に示すエアーポンプ１４は、シリンダ室１５Ｓを形成したシリンダ１５と、このシリンダ１５の一端の開口１５Ａに取り付けられたダイアフラム１６と、このダイアフラム１６を往復動させる駆動機構１９等とから構成されている。
【００１０】
シリンダ１５は、円筒状に形成されるとともに他端が閉塞壁部１５Ｂで閉塞されている。閉塞壁部１５Ｂにはケース２６が設けられており、このケース２６内には仕切壁２６Ａによって吸気室２６Ｂと排気室２６Ｃとが形成されている。また、ケース２６には吸気室２６Ｂに連通した吸気口２７aと排気室２６Ｃに連通した排気口２７bとが設けられている。
【００１１】
閉塞壁部１５Ｂには、図１（Ｂ）,（Ｃ）に示すように多数の吸気孔１５b２が環状に配列形成され、これら吸気孔１５b２を閉塞するゴム製の円形の吸気弁１７が設けられている。この吸気弁１７は、その中央部に一体形成された軸部１７Ａが閉塞壁部１５Ｂの取付孔１５b１に貫装されていることによりその閉塞壁部１５Ｂに取り付けられている。
【００１２】
吸気弁１７はシリンダ室１５Ｓが負圧になると一点鎖線で示すように変形して吸気孔１５b２を開成し、シリンダ室１５Ｓの負圧以外では実線で示すように吸気孔１５b２を閉塞（閉成）するようになっている。
【００１３】
また、閉塞壁部１５Ｂには、吸気孔１５b２と同様に複数の排気孔１５ｂ３が環状に形成され、これら排気孔１５b３を閉塞するゴム製の円形の排気弁１８が設けられている。この排気弁１８は、その中央部に一体形成された軸部１８Ａが閉塞壁部１５Ｂの取付孔１５b４に貫装されていることによりその閉塞壁部１５Ｂに取り付けられている。
【００１４】
排気弁１８は、シリンダ室１５Ｓの気圧が上がると排気孔１５ｂ３を開成し、シリンダ室１５Ｓの気圧が所定以下になると排気孔１５ｂ２を閉塞するようになっている。
【００１５】
ダイアフラム１６は、従来と同様に中央部１６Ａの周囲に湾曲部１６Ｂを環状に形成しており、この湾曲部１６Ｂはシリンダ室１５Ｓ内に突出している。
【００１６】
駆動機構１９は、モータ２０と、このモータ２０の駆動軸２０Ａに装着された円筒状の回転体（カム回転体）２１と、この回転体２１を内側に配置するとともにダイアフラム１６の中央部１６Ａに取り付けられた円筒状の往復移動部材２２等とから構成されている。モータ２０は、シリンダ１５から下方に延びた円筒状のフレーム２５に取り付けられた円板２８に固定されている。フレーム２５の下部には通気孔２５Ａが設けられている。
【００１７】
回転体２１は、周壁２１Ｄに沿ってその上面（図１(Ａ)において）に形成された第１カム面２１Ａと、周壁２１Ｄに沿ってその下面に形成された第２カム面２１Ｂとを有している。
【００１８】
第１カム面２１Ａには、上方（図１(Ａ)において）に突出する山部２１a１と下方に窪む谷部２１a２とが交互に形成され、図１（Ｄ）に示すように第１カム面２１Ａは正弦波形状に形成されているとともに２周期分形成されている。
【００１９】
第２カム面２１Ｂには、下方(図１(Ａ)において)に突出する山部２１ｂ１と上方に窪む谷部２１ｂ２とが交互に形成され、図１（Ｄ）に示すように第２カム面２１Ｂは波状に形成されているとともに２周期分形成されている。
【００２０】
そして、第１カム面２１Ａの山部２１ａ１の真下に第２カム面２１Ｂの谷部２１ｂ２が位置し、第１カム面２１Ａの谷部２１ａ２の真下に第２カム面２１Ｂの山部２１ｂ１が位置しており、第１,第２カム面２１Ａ,２１Ｂの山部２１ａ１,２１ｂ１の高さより第２,第１カム面２１Ｂ,２１Ａの谷部２１ｂ２,２１ａ２の深さが深くなっている。
【００２１】
往復移動部材２２の内壁面の上下には、内側に突出した一対のカムフォロー２３（第１カムフォロー）,２４（第２カムフォロー）が２組み形成されており、一方のカムフォロー２３,２４と他方のカムフォロー２３,２４とが相対向している。そして、各カムフォロー２３,２４は回転体２１を上下から挟み込むようにして第１,第２カム面２１Ａ,２１Ｂに当接するようになっている。
【００２２】
次に以上のように構成された本実施形態の動作について図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００２３】
カムフォロー２３が回転体２１の第１カム面２１Ａの山部２１a１と谷部２１a２との中間位置に位置し、カムフォロー２４が回転体２１の第２カム面２１Ｂの山部２１b１と谷部２１b２との中間位置に位置しているとき、図１に示すようにダイアフラム１６は中立位置に位置している。このとき、吸気弁１７および排気弁１８は閉じている。
【００２４】
この状態から、モータ２０が駆動されて回転体２１が図１に示す矢印方向へ回転されていくと、カムフォロー２４が回転体２１の第２カム面２１Ｂの山部２１ｂ１に摺接していきことにより、往復移動部材２２はその回転体２１の回転とともに下降していく。この往復移動部材２２の下降によりダイアフラム１６の中央部１６Ａが図２に示すように下方へ移動（往動）していく。そして、カムフォロー２４が図４に示すように第２カム面２１Ｂの山部２１ｂ１のピーク位置に到達するまで、ダイアフラム１６は下方へ移動していく。
【００２５】
このダイアフラム１６の下方への移動により、吸気弁１７が開成して吸気口２７aから外気が吸気され、吸気室２６Ｂおよび吸気孔１５ｂ２を介してシリンダ室１５Ｓへ外気が導入される。
【００２６】
さらに、モータ２０の駆動により回転体２１が回転して、カムフォロー２４が第２カム面２１Ｂの山部２１ｂ１のピーク位置を越えると、カムフォロー２３が回転体２１の第１カム面２１Ａの山部２１ａ１に摺接していく。この摺接により、往復移動部材２２が図２に示す位置から上に移動していき、ダイアフラム１６の中央部１６Ａが図２に示す位置から上方へ移動していく。
【００２７】
ダイアフラム１６の上方への移動により、吸気弁１７が閉成するとともに排気弁１８が開成して、シリンダ室１５の空気が排気孔１５ｂ３および排気室２６Ｃを介して排気口２７ｂから排気され、例えばエアバック(図示せず)に供給される。
【００２８】
ダイアフラム１６の上方への移動は、カムフォロー２３が図５に示す第１カム面２１Ａの山部２１a１のピーク位置に到達するまで続き、図３に示す位置までダイアフラム１６は移動（復動）することになる。すなわち、ダイアフラム１６は図２に示す位置と図３に示す位置との間を往復動する。
【００２９】
また、往復移動部材２２の一対のカムフォロー２３,２４が相対向して２組み設けられていることにより、往復移動部材２２は回転体２１の回転により傾くことなくより安定した状態で上下に往復移動する。このため、ダイアフラム１６の中央部１６Ａが平行に上下に往復移動することになる。
【００３０】
このため、ダイアフラム１６の中央部１６Ａの上下動によりダイアフラム１６の湾曲部１６Ｂに加わる応力は均一となり、湾曲部１６Ｂの一部に大きな応力が加わってしまうことがない。このため、ダイアフラム１６の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
また、カムフォロー２３が回転体２１の第１カム面２１Ａの山部２１a１を摺接して往復移動部材２２が上昇しているとき、第１カム面２１Ａの山部２１a１の高さより第２カム面２１Ｂの谷部２１ｂ２の深さが深いことにより、カムフォロー２４は第２カム面２１Ｂの谷部２１Ｂ２に摺接しない。また、カムフォロー２４が回転体２１の第２カム面２１Ｂの山部２１b１を摺接して往復移動部材２２が下降しているとき、第２カム面２１Ｂの山部２１ｂ１の高さより第１カム面２１Ａの谷部２１ａ２の深さが深いことにより、カムフォロー２３は第１カム面２１Ａの谷部２１a２に摺接しない。
【００３２】
すなわち、往復移動部材２２が上昇するときカムフォロー２４は回転体２１の第２カム面２１Ｂに摺接せず、往復移動部材２２が下降するときカムフォロー２３は回転体２１の第１カム面２１Ａに摺接しない。このため、カムフォロー２３,２４の磨耗を少なくすることができ、エアーポンプの寿命を延ばすことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ダイアフラムの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）この発明に係るエアーポンプの構成を示した断面図である。
（Ｂ）吸気弁と吸気孔との位置関係を示した平面図である。
（Ｃ）吸気弁と吸気孔との位置関係を示した断面図である。
（Ｄ）回転体を展開した説明図である。
【図２】図１に示すダイアフラムの中央部が下降した状態を示した説明図である。
【図３】図１に示すダイアフラムの中央部が上昇した状態を示した説明図である。
【図４】往復移動部材が下降した際におけるカム面とカムフォローとの位置関係を示したカム面の展開図である。
【図５】往復移動部材が上昇した際におけるカム面とカムフォローとの位置関係を示したカム面の展開図である。
【図６】従来のエアーポンプの構成を示した断面図である。
【図７】ダイアフラムが上昇される途中の状態を示した説明図である。
【図８】ダイアフラムが上死点に到達した状態を示した説明図である。
【図９】ダイアフラムが下降される途中の状態を示した説明図である。
【図１０】ダイアフラムが下死点に到達した状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１５        シリンダ
１５Ｓ      シリンダ室
１５ｂ２    吸気孔
１５ｂ３    排気孔
１６        ダイアフラム
１７        吸気弁
１８        排気弁
２０        モータ
２１        カム回転体
２１Ａ      第１カム面
２１Ｂ      第２カム面
２２        往復移動部材
２３        第１カムフォロー
２４        第２カムフォロー
【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】
0004047611.tif 000008
【図８】
0004047611.tif 000009
【図９】
0004047611.tif 000010
【図１０】
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