專利名稱：旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠使軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與作動(dòng)缸內(nèi)的活塞的直線往返運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，更具體而言，涉及一種能夠應(yīng)用于壓縮機(jī)、真空泵、流體旋轉(zhuǎn)機(jī)(日文流體回転機(jī))、內(nèi)燃機(jī)等各種驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置。
背景技術(shù)：
在壓縮機(jī)、真空泵、流體旋轉(zhuǎn)機(jī)等原動(dòng)機(jī)中，采用下述對(duì)應(yīng)于用途的各種驅(qū)動(dòng)方式通過(guò)與曲軸相連接的擺動(dòng)活塞的活塞往返運(yùn)動(dòng)而重復(fù)進(jìn)行流體的吸入與送出的擺動(dòng)活塞方式、使旋轉(zhuǎn)渦旋盤(pán)相對(duì)于固定渦旋盤(pán)旋轉(zhuǎn)而重復(fù)進(jìn)行流體的吸入與送出的渦旋驅(qū)動(dòng)方式、通過(guò)輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而重復(fù)進(jìn)行流體的吸入與送出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式(參照專利文獻(xiàn)I)、其 他螺桿方式、葉片方式等。其中，提出了一種通過(guò)使將軸與曲柄銷連結(jié)起來(lái)的第I臂和將曲柄銷與活塞連結(jié)起來(lái)的第2臂的長(zhǎng)度一致而將曲柄臂的長(zhǎng)度減半、將活塞的沖程翻倍的雙活塞四活塞頭(日文2 7卜> 4 K)的流體泵(參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2004-190613號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)昭56-141079號(hào)公報(bào)參照?qǐng)D12及圖13所示的示意圖說(shuō)明上述專利文獻(xiàn)2的流體泵。在圖12所示的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置中，以曲軸51為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第I虛擬曲柄臂52旋轉(zhuǎn)的第I曲軸53、以第I曲軸53為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第2虛擬曲柄臂59旋轉(zhuǎn)的第2虛擬曲軸54、以能夠以第2虛擬曲軸54為中心旋轉(zhuǎn)的方式連接的第I活塞組55、第2活塞組56在設(shè)置在活塞主體55a、56a兩端的活塞頭部55b、56b插入4個(gè)作動(dòng)缸57內(nèi)的狀態(tài)下描繪內(nèi)擺線的軌跡、直線往返運(yùn)動(dòng)。第I活塞組55、第2活塞組56分別與以第I曲軸53為中心旋轉(zhuǎn)的偏心滑動(dòng)件滑動(dòng)接合并直線往返移動(dòng)。圖13是取出上述第I活塞組55而對(duì)構(gòu)造原理進(jìn)行了等價(jià)置換而成的圖。伴隨著曲軸51的旋轉(zhuǎn)，第I曲軸53借助于第I虛擬曲柄臂52旋轉(zhuǎn)，第2虛擬曲軸54以第I曲軸53為中心借助于第2虛擬曲柄臂59旋轉(zhuǎn)，第I活塞組55描繪內(nèi)擺線的軌跡并直線往返運(yùn)動(dòng)。圖13例示了以曲軸51為中心旋轉(zhuǎn)360度的第I虛擬曲柄臂52與以第I曲軸53為中心旋轉(zhuǎn)360度的第2虛擬曲柄臂59分別相對(duì)于第I活塞組55的活塞主體55a呈45°交叉的狀態(tài)。此時(shí)，假設(shè)在第I活塞組55 (—個(gè)活塞頭部55b)上作用有流體壓力P。此時(shí)，在以作為驅(qū)動(dòng)軸的曲軸51為中心的旋轉(zhuǎn)方向上作用有與流體壓力相當(dāng)?shù)姆醋饔昧。若假設(shè)該反作用力P作用在第I曲軸53上，則相對(duì)于該外力P的反作用力在曲軸51與第2虛擬曲軸54上各作用有P/2。在此，正交作用于曲軸51上的反作用力P/2未對(duì)第I活塞主體55a的往返運(yùn)動(dòng)帶來(lái)影響(作為旋轉(zhuǎn)中心的曲軸51被球軸承等軸支承)，因此針對(duì)兩側(cè)的活塞頭部55b，從作動(dòng)缸57各作用有P/4的反作用力。若將活塞頭部55b的外周面與作動(dòng)缸57的滑動(dòng)面(內(nèi)壁面)57a之間的摩擦系數(shù)設(shè)為μ，則在兩側(cè)滑動(dòng)阻力為(P/4) X μ Χ2。
由于在上述活塞頭部55b與滑動(dòng)面57a之間的滑動(dòng)阻力，設(shè)置在活塞頭部55b上的密封杯體61破損，或者作動(dòng)缸57的滑動(dòng)面57a不均勻磨損，其結(jié)果有可能因摩擦損失而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)源的能量損失增大、功耗增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小型的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，通過(guò)減輕活塞組的活塞頭部從作動(dòng)缸的滑動(dòng)面受到的反作用力的影響、從而摩擦損失較少、實(shí)現(xiàn)了節(jié)能化，其中，活塞組組裝在活塞復(fù)合體上并直線往返運(yùn)動(dòng)，活塞復(fù)合體偏心連接于以軸為中心旋轉(zhuǎn)的第I
曲軸回祁O為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。一種旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，其能夠使活塞在作動(dòng)缸內(nèi)的往返運(yùn)動(dòng)與軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相·互轉(zhuǎn)換，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置具有 第I曲軸，其相對(duì)于上述軸的軸心偏心地被組裝，以能夠以該軸為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第I虛擬曲柄臂旋轉(zhuǎn)的方式組裝；活塞復(fù)合體，其具有由第I筒體和第2筒體連續(xù)地形成的偏心筒體，該第I筒體以與上述第I曲軸呈同心狀的方式嵌裝于上述第I曲軸，該第2筒體以相對(duì)于該第I筒體的軸心偏心的多個(gè)第2虛擬曲軸為軸心，該活塞復(fù)合體是多個(gè)活塞組在相互交叉的狀態(tài)下以能夠以上述第I曲軸為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第2虛擬曲柄臂旋轉(zhuǎn)的方式嵌裝于上述第2筒體而成的；第I配重、第2配重，其分別組裝在嵌裝了上述活塞復(fù)合體后的上述第I曲軸的兩端部，用于取得以上述軸為中心旋轉(zhuǎn)的零件之間的旋轉(zhuǎn)平衡；主體殼體，其以上述軸能夠旋轉(zhuǎn)的方式軸支承上述軸，將以該軸為中心旋轉(zhuǎn)的上述第I曲軸、上述第I配重、第2配重和以上述第I曲軸為中心旋轉(zhuǎn)的上述活塞復(fù)合體收納為能夠旋轉(zhuǎn)；以及引導(dǎo)軸承，其設(shè)置在上述主體殼體上，用于對(duì)上述多個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，通過(guò)上述第I曲軸以上述軸為中心旋轉(zhuǎn)、上述活塞復(fù)合體以該第I曲軸為中心旋轉(zhuǎn)，從而使組裝在上述第2筒體上的上述多個(gè)活塞組沿著以上述軸為中心的、上述第2虛擬曲軸的半徑為2r的滾圓的徑向進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)。在此，第I虛擬曲柄臂是指，將軸與第I曲軸的軸心之間連結(jié)起來(lái)的部位，作為零件單體曲柄臂不存在，在構(gòu)造上認(rèn)可曲柄臂的存在。此外，第2虛擬曲柄臂是指，將第I曲軸與第2虛擬曲軸的軸心之間連結(jié)起來(lái)的部位，即使省略了曲柄臂，在機(jī)構(gòu)上也認(rèn)可曲柄臂的存在。另外，第2虛擬曲軸是指，即使不存在機(jī)構(gòu)上的曲軸，也會(huì)在假想存在成為旋轉(zhuǎn)中心的軸心的基礎(chǔ)上被認(rèn)可的曲軸。另外，活塞組是指在活塞單體的活塞頭部一體組裝有密封杯體及密封杯體按壓構(gòu)件、活塞環(huán)等密封件而成的組件。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的特征在于，上述引導(dǎo)軸承配置于多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在上述第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體的移動(dòng)軌跡兩側(cè)而對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的特征在于，在多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在上述第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體上分別沿著其長(zhǎng)度方向穿設(shè)有引導(dǎo)孔，上述引導(dǎo)軸承與各個(gè)引導(dǎo)孔的相對(duì)的孔壁面相抵接而對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。采用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，設(shè)置在主體殼體上的引導(dǎo)軸承對(duì)與第2筒體相連接的多個(gè)活塞組在第I曲軸以軸為中心旋轉(zhuǎn)、活塞復(fù)合體以該第I曲軸為中心旋轉(zhuǎn)時(shí)的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。因此，利用引導(dǎo)軸承承受、減輕多個(gè)活塞組的在作動(dòng)缸內(nèi)直線往返運(yùn)動(dòng)的活塞頭部從作動(dòng)缸滑動(dòng)面受到的反作用力，因此能夠減少活塞頭部與作動(dòng)缸之間的滑動(dòng)阻力而減少摩擦損失、特別是減少驅(qū)動(dòng)源的功耗。另外，由于引導(dǎo)軸承配置于多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體的移動(dòng)軌跡兩側(cè)，對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，因此能夠利用任意一側(cè)的引導(dǎo)軸承承受各個(gè)活塞組的活塞頭部從作動(dòng)缸滑動(dòng)面受到的反作用力而減輕活塞頭部與作動(dòng)缸之間的滑動(dòng)阻力。另外，在多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體上分別沿著其長(zhǎng)度方向穿設(shè)有引導(dǎo)孔，引導(dǎo)軸承與各個(gè)引導(dǎo)孔的相對(duì)的孔壁面相抵接而對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，在該情況下，能夠利用較少的引導(dǎo)軸承承受各個(gè)活塞組的活塞頭部從作動(dòng)缸滑動(dòng)面受到的反作用力而減輕活塞頭部與作動(dòng)缸之間的滑動(dòng) 阻力。因此，能夠減少活塞組與作動(dòng)缸之間的摩擦損失而減少驅(qū)動(dòng)源的功耗。另外，由于主體殼體內(nèi)的零件個(gè)數(shù)減少，因此組裝變?nèi)菀?，能夠有效的靈活運(yùn)用主體殼體內(nèi)的空間。


圖I是旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的局部剖分解立體圖。圖2是圖I的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的卸下了第2主體殼體后的局部剖立體圖。圖3是旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的卸下了第2主體殼體后的立體圖。圖4是圖3的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的從軸向看到的俯視圖。圖5是圖4的左視圖。圖6是圖4的箭頭A-A方向剖視圖。圖7A及圖7B是偏心筒體的從軸向看到的俯視圖及軸向剖視圖。圖8A 圖8L是表示以軸為中心的第I曲軸的旋轉(zhuǎn)軌道、以第I曲軸為中心的第2虛擬曲軸的旋轉(zhuǎn)軌道與多個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的示意圖。圖9是其他例子的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的卸下了第2主體殼體后的立體圖。圖10是圖9的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的從軸向看到的俯視圖。圖11是圖10的箭頭A-A方向剖視圖。圖12是表示第I活塞組、第2活塞組與作動(dòng)缸的配置的說(shuō)明圖。圖13是作用在直線往返運(yùn)動(dòng)的活塞組與作動(dòng)缸之間的外力的示意說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施發(fā)明的一實(shí)施方式。首先，作為一個(gè)例子以用于壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置為中心參照?qǐng)DI至圖8A 圖8L進(jìn)行說(shuō)明。旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置設(shè)想為活塞相對(duì)于作動(dòng)缸的直線往返運(yùn)動(dòng)與軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換并輸出的裝置。在圖I中，在由第I主體殼體I與第2主體殼體2構(gòu)成的主體殼體3上以軸4能夠旋轉(zhuǎn)的方式軸支承軸4 (輸入輸出軸)。第I主體殼體I與第2主體殼體2借助于未圖示的螺栓在四角進(jìn)行螺紋裝配而組裝為一體。在該主體殼體3內(nèi)，如圖2所示收納有能夠以第I曲軸5為中心旋轉(zhuǎn)的偏心筒體6和借助于軸承組裝在該偏心筒體6上的第I活塞組7及第2活塞組8(以下，將偏心筒體6、第I活塞組7及第2活塞組8稱作“活塞復(fù)合體P”)，活塞復(fù)合體P能夠旋轉(zhuǎn)。以下，具體進(jìn)行說(shuō)明。在圖6中，第I曲軸5被連結(jié)成相對(duì)于軸4的軸心偏心。在本實(shí)施方式中，軸4與第I配重9形成為一體。另外，也可以在第2配重10側(cè)也形成有軸。第I配重9、第2配重10分別嵌裝于第I曲軸5的兩軸端部并被螺栓12a、12b (參照?qǐng)D6)固定。在圖6中，與第I配重9相連結(jié)的軸4以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被第I軸承13a軸支承，形成在第2配重10上的軸部以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被第2軸承13b軸支承。第I配重9、第2配重10例如形成為塊形狀(參照?qǐng)DI )，組裝在軸4的周?chē)?，如后所述為了取得包括第I曲軸5及活塞復(fù)合體P在內(nèi)的以軸4為中心旋轉(zhuǎn)的零件之間的質(zhì)量平衡而設(shè)置。 另外，如圖7A及圖7B所示，偏心筒體6具有相對(duì)于第I曲軸5的軸心偏心的多個(gè)第2虛擬曲軸14a、14b。在本實(shí)施方式中，由于交叉的活塞組為兩個(gè)，因此第2虛擬曲軸14a、14b形成在以第I曲軸5為中心相位偏移了 180度的位置。第I活塞組7、第2活塞組8沿與第2虛擬曲軸14a、14b的軸正交的方向以相互交叉的方式組裝在偏心筒體6上。具體而言，在圖7B中,偏心筒體6由第I筒體6a和第2筒體6b形成，第I筒體6a供成為旋轉(zhuǎn)中心的第I曲軸5貫穿，第2筒體6b與該第I筒體6a連續(xù)且分別形成在軸心方向兩側(cè)。第I曲軸5以與第I筒體6a呈同心狀嵌入第I筒體6a，成為偏心筒體6的旋轉(zhuǎn)中心。另外，第2筒體6b的軸心與相對(duì)于第I曲軸5(第I筒體6a)的軸心偏心的第2虛擬曲軸14a、14b —致。在圖7A及圖7B中，在第2筒體6b的內(nèi)外周部上分別以凹陷的方式設(shè)有軸承保持部6c、6d。如圖7B所示,在內(nèi)周側(cè)的軸承保持部6c上保持有內(nèi)側(cè)軸承15a、15b,如圖6所示，在外周側(cè)的軸承保持部6d上分別保持有外側(cè)軸承16a、16b。內(nèi)側(cè)軸承15a、15b以第I曲軸5能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承第I曲軸5。另外，外側(cè)軸承16a、16b以在第I活塞組7、第2活塞組8相互交叉地嵌裝于第2筒體6b的狀態(tài)下能夠旋轉(zhuǎn)的方式支承第I活塞組7、第2活塞組8。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，根據(jù)第2筒體6b的旋轉(zhuǎn)半徑r來(lái)設(shè)定用于將第I曲軸5與第2虛擬曲軸14a、14b連結(jié)起來(lái)的第2虛擬曲柄臂的長(zhǎng)度(參照?qǐng)D8A 圖8L)，從而能夠沿軸向及徑向緊湊地組裝以第I曲軸5為中心包括偏心筒體6的活塞復(fù)合體P。另外，在圖6中，在第I活塞主體7a、第2活塞主體8a的長(zhǎng)度方向兩端部形成有弟I活塞頭部7b、弟2活塞頭部8b (未圖不)。在弟I活塞頭部7b、弟2活塞頭部8b (未圖示)上分別利用螺栓19組裝有環(huán)狀的密封杯體7c、8c、密封杯體按壓構(gòu)件7d、8d (未圖示)。密封杯體7c、8c (未圖示)使用無(wú)油的密封材料(例如PEEK (聚醚醚酮)樹(shù)脂材料等)。另外，在圖4中，在設(shè)置于主體殼體3 (第I主體殼體I及第2主體殼體2)的側(cè)面部(4個(gè)面)的開(kāi)口部20中組裝有作動(dòng)缸21。第I活塞頭部7b、第2活塞頭部Sb借助于密封杯體7c、8c (未圖不)一邊保持與作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a之間的密封性一邊進(jìn)行滑動(dòng)。在密封杯體7c、8c的外周緣部設(shè)有立起部7e (參照?qǐng)D6)、8e (參照?qǐng)DI)。在為壓縮機(jī)的情況下，立起部7e、8e朝向活塞滑動(dòng)方向外側(cè)地組裝(參照?qǐng)D6)。如圖I所示，第I活塞主體7a的第I活塞頭部7b(參照?qǐng)D6)、第2活塞主體8a的第2活塞頭部8b以沿著作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a滑動(dòng)的方式進(jìn)行組裝。另外，在圖I中，在第I主體殼體I的內(nèi)底部la，在作動(dòng)缸21附近的8個(gè)位置設(shè)有凸起部lb。在該凸起部Ib的軸端各重疊有兩個(gè)引導(dǎo)軸承1C，引導(dǎo)軸承Ic通過(guò)銷Id嵌入凸起部Ib的軸孔內(nèi)而進(jìn)行組裝。如圖3所示，引導(dǎo)軸承Ic配置在第I活塞組7的第I活塞主體7a、第2活塞組8的第2活塞主體8a的移動(dòng)軌跡兩側(cè)，是為了對(duì)直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)而設(shè)置的。
在此，參照?qǐng)D8A 圖8L所示的示意構(gòu)造原理圖說(shuō)明以軸4為中心的第I曲軸5、第2虛擬曲軸14a、14b的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與多個(gè)活塞的直線往返運(yùn)動(dòng)的關(guān)系(內(nèi)擺線運(yùn)動(dòng)方式)。在圖8A 圖8L中，滾圓(日文転# V円)23的中心O與軸4的軸心一致。另外，在相對(duì)于中心O偏心的位置存在有第I曲軸5，第2虛擬曲軸14a、14b伴隨著第I曲軸5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。第2虛擬曲軸14a、14b的數(shù)量與活塞的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。將軸4 (中心O)與第I曲軸5之間的軸心間距離r設(shè)為第I虛擬曲柄臂及第2虛擬曲柄臂的臂長(zhǎng)(旋轉(zhuǎn)半徑)。另外，第I曲軸5繞軸4的軸心(中心O)在以第I虛擬曲柄臂的臂長(zhǎng)r為旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)軌道30上旋轉(zhuǎn)。而且，第2虛擬曲軸14a、14b虛擬地在以第
I曲軸5為中心且以第2虛擬曲柄臂的臂長(zhǎng)r為旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)軌道(虛擬圓24)上旋轉(zhuǎn)。由此，第I活塞組7、第2活塞組8分別在繞中心O以虛擬圓24的直徑R (2r)為半徑的滾圓23的徑向上往返運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，將相互正交的第I活塞組7、第2活塞組8所連接的第2筒體6b的第2虛擬曲軸作為14a、14b進(jìn)行例示。在圖8A中，第2虛擬曲軸14a位于滾圓23與直徑Rl的交點(diǎn)(下端位置)處，第2虛擬曲軸14b位于滾圓23的中心O (軸4的軸心位置)處。第I曲軸5位于距滾圓23的中心O的距離為半徑r的位置處。說(shuō)明第I曲軸5繞滾圓23的中心O向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一周的情況。虛擬圓24朝向順時(shí)針?lè)较蜓刂鴿L圓23的內(nèi)周進(jìn)行無(wú)滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)。圖8A 圖8L表示第I曲軸5每位移30度的狀態(tài)。若第I曲軸5從圖8A的位置向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度，則成為圖8D的位置。此時(shí)，第2虛擬曲軸14a在滾圓23的直徑Rl上向中心O移動(dòng)，第2虛擬曲軸14b移動(dòng)至與直徑Rl正交的直徑R2和滾圓23之間的交點(diǎn)(右端位置)處。若第I曲軸5從圖8D的位置進(jìn)一步向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度，則成為圖8G的位置。此時(shí)，第2虛擬曲軸14a向滾圓23與直徑Rl之間的交點(diǎn)(上端位置)處移動(dòng)，第2虛擬曲軸14b向滾圓23的中心O移動(dòng)。若第I曲軸5從圖SG的位置進(jìn)一步向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度，則成為圖8J的位置。此時(shí)，第2虛擬曲軸14a向滾圓23的中心O移動(dòng)，第2虛擬曲軸14b向滾圓23與直徑R2之間的交點(diǎn)(左端位置)處移動(dòng)。若第I曲軸5從圖8J的位置進(jìn)一步向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度，則成為圖8A的位置。此時(shí)，第2虛擬曲軸14a向滾圓23與直徑Rl之間的交點(diǎn)(下端位置)處移動(dòng)，第2虛擬曲軸14b向滾圓23的中心O移動(dòng)。如上所述，若第I曲軸5繞中心O (軸4)旋轉(zhuǎn)，則第2虛擬曲軸14a在虛擬圓24的滾動(dòng)軌跡即滾圓23的直徑Rl上往返移動(dòng)，第2虛擬曲軸14b在滾圓23的直徑R2上往返移動(dòng)。
S卩，伴隨著第I曲軸5及活塞復(fù)合體P (參照?qǐng)D2)沿著以軸4的軸心(中心O)為中心的半徑r的旋轉(zhuǎn)軌道30的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，在以第2虛擬曲軸14a、14b為軸心的第2筒體6b處與偏心筒體6相連接的第I活塞組7在半徑為2r的滾圓23 (以軸4的軸心為中心的同心圓)的直徑Rl上反復(fù)往返運(yùn)動(dòng)，第2活塞組8在半徑為2r的滾圓23 (以軸4的軸心為中心的同心圓)的直徑R2上反復(fù)往返運(yùn)動(dòng)。在圖6中，示出了旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置的組裝結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在偏心筒體6的軸承保持部6c上組裝內(nèi)側(cè)軸承15a、15b (參照?qǐng)D7B)。另外，向偏心筒體6的內(nèi)側(cè)軸承15a、15b、第I筒體6a的中心孔內(nèi)嵌入第I曲軸5。另外，在第I活塞主體7a的第I活塞頭部7b、第2活塞主體8a的第2活塞頭部8b上利用螺栓19 一體組裝密封杯體7c、8c及密封杯體按壓構(gòu)件7d、8d。進(jìn)而，以外側(cè)軸承16a、16b嵌入第I活塞組7、第2活塞組8的方式組裝第I活塞組7、第2活塞組8。然后，將第I活塞組7、第2活塞組8以相互交叉的方式借助于外側(cè)軸承16a、16b嵌裝于第2筒體6b。
另外，向第I曲軸5的兩端部嵌裝第I配重9、第2配重10，將銷IlaUlb嵌入銷孔內(nèi)，使用螺栓12a、12b進(jìn)行螺紋裝配而將第I配重9、第2配重10 —體地組裝在第I曲軸5上。另外，向第I主體殼體I內(nèi)嵌入第I軸承13a，向第2主體殼體2內(nèi)嵌入第2軸承13b。另外，在自第I主體殼體I的內(nèi)底部Ia突出設(shè)置的凸起部Ib上組裝引導(dǎo)軸承l(wèi)c。然后，以向第I軸承13a嵌入軸4、向第2軸承13b嵌入第2配重10的軸部的方式螺栓擰緊第I主體殼體I與第2主體殼體2而進(jìn)行組合。由此，偏心筒體6和以相互交叉的方式組裝在該偏心筒體6上的第I活塞組7、第2活塞組8 (活塞復(fù)合體P，參照?qǐng)DI)收納在主體殼體3內(nèi)。最后，向形成在主體殼體3的側(cè)面(4個(gè)面)上的開(kāi)口部20內(nèi)嵌入作動(dòng)缸21，第I活塞頭部7b、第2活塞頭部8b分別以能夠滑動(dòng)的方式嵌入作動(dòng)缸21的開(kāi)口部21a內(nèi)(參照?qǐng)D1)，組裝出旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置。在圖5中，第I活塞組7的軸心與第2活塞組8的軸心以在軸4的軸向上稍微錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài)組裝在偏心筒體6上。并且，第I活塞主體7a與外側(cè)軸承16a的軸心一致、第2活塞主體8a與外側(cè)軸承16b的軸心一致地進(jìn)行組裝(參照?qǐng)D6)，因此即使偏心筒體6以第I曲軸5為中心旋轉(zhuǎn)，也能夠抑制由該旋轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)。另外，因構(gòu)成零件的加工誤差等而在第I活塞頭部7b與作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a之間產(chǎn)生的松動(dòng)(大概30 μ m 50 μ m左右)被插入第I活塞頭部7b與作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a之間的密封杯體7c的立起部7e (參照?qǐng)D6)吸收振動(dòng)，因構(gòu)成零件的加工誤差等而在第2活塞頭部Sb與作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a之間產(chǎn)生的松動(dòng)(大概30 μ m 50 μ m左右)被插入第2活塞頭部Sb與作動(dòng)缸21的內(nèi)壁面21a之間的密封杯體Sc的立起部Se (參照?qǐng)D6)吸收振動(dòng)，因此不會(huì)產(chǎn)生噪聲。如上述那樣組裝的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置利用第I配重9、第2配重10取得第I活塞組7、第2活塞組8的以第2虛擬曲軸14a、14b為中心的第I旋轉(zhuǎn)平衡、活塞復(fù)合體P的以第I曲軸5為中心的第2旋轉(zhuǎn)平衡、第I曲軸5及活塞復(fù)合體P這兩者的以軸4為中心的第3旋轉(zhuǎn)平衡而進(jìn)行組裝。由此，即使如后所述通過(guò)第I曲軸5的以軸4為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、活塞復(fù)合體P的以第I曲軸5為中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使組裝在第2筒體6b上的第I活塞組7、第2活塞組8沿著以軸4為中心的、第2虛擬曲軸14a、14b的半徑為2r的滾圓23 (參照?qǐng)D8A)的徑向進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)，也能夠抑制由旋轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)并謀求靜音化，通過(guò)減少以軸4為中心的旋轉(zhuǎn)所引起的振動(dòng)，從而機(jī)械損失較少而能夠提高能量轉(zhuǎn)換效率。在圖4中，第I主體殼體I的引導(dǎo)軸承Ic對(duì)組裝在第2筒體6b上的第I活塞組7、第2活塞組8的、通過(guò)第I曲軸5以軸4為中心旋轉(zhuǎn)、活塞復(fù)合體P以該第I曲軸5為中心旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行的、沿著以軸4為中心的第2虛擬曲軸14a、14b的半徑為2r的滾圓的徑向的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。此時(shí)，能夠利用任意一側(cè)的引導(dǎo)軸承Ic承受第I活塞組7的第I活塞頭部7b、第
2活塞組8的第2活塞頭部Sb從作動(dòng)缸滑動(dòng)面受到的反作用力(參照?qǐng)D13的(P/4))而減輕第I活塞頭部7b、第2活塞頭部8b與作動(dòng)缸21之間的滑動(dòng)阻力。因此，能夠減少第I活塞組7、第2活塞組8與作動(dòng)缸21之間的磨擦損失、減少驅(qū)動(dòng)源的功耗。另外，第I活塞主體7a與承受其側(cè)壓的引導(dǎo)軸承Ic之間的間隙、第2活塞主體8a 與承受其側(cè)壓的引導(dǎo)軸承Ic之間的間隙以在考慮到由構(gòu)成零件的加工誤差、溫度上升導(dǎo)致的尺寸變化的基礎(chǔ)上不產(chǎn)生機(jī)械干擾的方式設(shè)定為最小。另外，在本實(shí)施方式中，第I活塞組7、第2活塞組8以正交的方式進(jìn)行配置，但是并不限定于此，也能夠以第I曲軸5為中心例如以相位差為60度等進(jìn)行配置。接著，參照?qǐng)D9至圖11說(shuō)明引導(dǎo)軸承的其他構(gòu)成例。如圖9所示，在第I活塞組7、第2活塞組8中，在第I活塞主體7a、第2活塞主體8a上分別沿著其長(zhǎng)度方向在兩側(cè)穿設(shè)有引導(dǎo)孔(長(zhǎng)孔)31、32。另外，如圖11所示，在第I主體殼體I的內(nèi)底部la，在與引導(dǎo)孔31、32對(duì)應(yīng)的位置，在4個(gè)位置突設(shè)有凸起部lb。在該凸起部Ib的軸端例如各重疊有兩個(gè)引導(dǎo)軸承l(wèi)c，該引導(dǎo)軸承Ic通過(guò)銷Id嵌入凸起部Ib的軸孔內(nèi)而組裝在凸起部Ib上。在圖10中，各個(gè)引導(dǎo)軸承Ic嵌入引導(dǎo)孔31、32內(nèi)，在引導(dǎo)軸承Ic與組裝在第2筒體6b上的第I活塞主體7a相重疊的位置對(duì)第I活塞組7的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，在引導(dǎo)軸承Ic與組裝在第2筒體6b上的第2活塞主體8a相重疊的位置對(duì)第2活塞組8的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。如圖10所示，引導(dǎo)軸承Ic與各個(gè)引導(dǎo)孔31、32的相對(duì)的孔壁面31a、32a相抵接而對(duì)第I活塞組7、第2活塞組8的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠利用較少的引導(dǎo)軸承Ic (在本實(shí)施例中為4個(gè))承受第I活塞組7的第I活塞頭部7b、第2活塞組8的第2活塞頭部Sb從作動(dòng)缸滑動(dòng)面受到的反作用力而減輕第I活塞頭部7b、第2活塞頭部Sb與作動(dòng)缸21之間的滑動(dòng)阻力。因此，能夠減少活塞組與作動(dòng)缸之間的摩擦損失(參照?qǐng)D13的(P/4))而減少驅(qū)動(dòng)源的功耗。另外，由于主體殼體3內(nèi)的零件個(gè)數(shù)減少，因此組裝變?nèi)菀?，能夠有效的靈活運(yùn)用主體殼體3內(nèi)的空間。另外，引導(dǎo)軸承Ic能夠使用滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、金屬軸承等各種軸承。另外，引導(dǎo)軸承Ic設(shè)置在第I主體殼體I上，但是也可以設(shè)置在第2主體殼體2上，也可以分別設(shè)置在第I主體殼體I、第2主體殼體2這兩者上。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，其能夠使活塞在作動(dòng)缸內(nèi)的往返運(yùn)動(dòng)與軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換，其特征在于， 該旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置具有 第I曲軸，其相對(duì)于上述軸的軸心偏心地被組裝，以能夠以該軸為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第I虛擬曲柄臂旋轉(zhuǎn)的方式組裝； 活塞復(fù)合體，其具有由第I筒體和第2筒體連續(xù)地形成的偏心筒體，該第I筒體以與上述第I曲軸呈同心狀的方式嵌裝于上述第I曲軸，該第2筒體以相對(duì)于該第I筒體的軸心偏心的多個(gè)第2虛擬曲軸為軸心，該活塞復(fù)合體是多個(gè)活塞組在相互交叉的狀態(tài)下以能夠以上述第I曲軸為中心借助于長(zhǎng)度為半徑r的第2虛擬曲柄臂旋轉(zhuǎn)的方式嵌裝于上述第2筒體而成的； 第I配重、第2配重，其分別組裝在嵌裝了上述活塞復(fù)合體后的上述第I曲軸的兩端部，用于取得以上述軸為中心旋轉(zhuǎn)的零件之間的旋轉(zhuǎn)平衡； 主體殼體，其以上述軸能夠旋轉(zhuǎn)的方式軸支承上述軸，將以該軸為中心旋轉(zhuǎn)的上述第I曲軸、上述第I配重、第2配重和以上述第I曲軸為中心旋轉(zhuǎn)的上述活塞復(fù)合體收納為能夠旋轉(zhuǎn)；以及 引導(dǎo)軸承，其設(shè)置在上述主體殼體上，用于對(duì)上述多個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，通過(guò)上述第I曲軸以上述軸為中心旋轉(zhuǎn)、上述活塞復(fù)合體以該第I曲軸為中心旋轉(zhuǎn)，從而使組裝在上述第2筒體上的上述多個(gè)活塞組沿著以上述軸為中心的、上述第2虛擬曲軸的半徑為2r的滾圓的徑向進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，其中， 上述引導(dǎo)軸承配置于多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在上述第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體的移動(dòng)軌跡兩側(cè)而對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，其中， 在多個(gè)活塞組以相互交叉的方式組裝在上述第2筒體上的各個(gè)活塞組的活塞主體上分別沿著其長(zhǎng)度方向穿設(shè)有引導(dǎo)孔，上述引導(dǎo)軸承與各個(gè)引導(dǎo)孔的相對(duì)的孔壁面相抵接而對(duì)各個(gè)活塞組的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種小型的旋轉(zhuǎn)式作動(dòng)缸裝置，通過(guò)減輕從作動(dòng)缸作用在活塞上的反作用力的影響、從而摩擦損失較少、實(shí)現(xiàn)了節(jié)能化，其中，活塞組裝在活塞復(fù)合體上并進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)，活塞復(fù)合體偏心連接于以軸為中心旋轉(zhuǎn)的第1曲軸。引導(dǎo)軸承(1c)對(duì)第1、第2活塞組(7、8)的直線往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)，通過(guò)第1曲軸(5)以軸(4)為中心旋轉(zhuǎn)、活塞復(fù)合體(P)以該第1曲軸(5)為中心旋轉(zhuǎn)，使組裝在第2筒體(6b)上的第1、第2活塞組(7、8)沿著以軸(4)為中心的、第2虛擬曲軸(14a、14b)的半徑為2r的滾圓的徑向進(jìn)行直線往返運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F04B35/01GK102803728SQ201180014029
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者小川洋志, 小松文人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社醫(yī)器研, 有限會(huì)社K. R & D