-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenvorrichtung, die eine Pumpenkammer durch eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens pumpt.
-
Stand der Technik
-
Oszillierende Kolbenpumpen, die zu einer Art von Vakuumpumpen gehören, sind als Pumpen vom hin- und hergehenden Typ bekannt, um alternierend eine Luftaufnahme und Evakuierung einer Innenseite einer Pumpenkammer durch einen Kolben vorzunehmen, der eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb eines Zylinders durchführt. Die oszillierenden Kolbenpumpen wurden beispielsweise als Vakuumpumpen und Druckpumpen verbreitet verwendet.
-
Diese Art einer Pumpe hat einen Motor; eine Exzenterwelle, die exzentrisch in Bezug auf ein Rotationszentrum einer Antriebswelle des Motors angeordnet ist; eine Verbindungsstange, die mit dem Kolben verbunden ist; und ein Lager, in das der Umfang der Exzenterwelle eingepresst ist, um die Exzenterwelle drehbar mit der Verbindungsstange zu koppeln. Diese Art einer Pumpe ist ausgelegt, um eine orbitale Bewegung der Exzenterwelle rund um die Antriebswelle in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umzuwandeln (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Patentdokument 1:
Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2002-364543 .
-
Offenbarung der Erfindung
-
Von der Erfindung zu lösendes Problem
-
Da jedoch die Exzenterwelle in der Vergangenheit eine massive Struktur hatte, wäre eine Einpressbelastung durch das Lager auf die Außenumfangsfläche der Exzenterwelle groß, und es ist schwierig, das Lager bei einer Belastung zu montieren, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig ist. Als Ergebnis kann nach dem Einpressen des Lagers eine Ausweichung im internen radialen Spielraum des Lagers (dem Spielraum zwischen dem Innen- und Außenring) breit sein; und daher ist es nicht einfach, die Belastung über den gesamten Umfang anzugleichen. So bestand ein Problem darin, dass die Haltbarkeit des Lagers verringert wurde und die Lebensdauer der Pumpe verkürzt wurde, da das Lager während des Pumpenbetriebs immer einer schwankenden Belastung ausgesetzt sein kann.
-
Angesichts der wie oben beschriebenen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pumpenvorrichtung mit guter Haltbarkeit bereitzustellen.
-
Mittel zum Lösen des Problems
-
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, umfasst eine Pumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kolben, ein Pumpengehäuse, einen Motor, ein exzentrisches Glied, ein Stangenglied und ein erstes Lager. Das Pumpengehäuse weist einen Zylinder auf, um den Kolben aufzunehmen. Der Motor hat eine Antriebswelle. Der Motor ist am Pumpengehäuse befestigt. Das exzentrische Glied ist mit der Antriebswelle gekoppelt. Das exzentrische Glied hat eine hohle Exzenterwelle, die exzentrisch in Bezug auf ein Rotationszentrum der Antriebswelle gebildet ist. Das Stangenglied hat ein erstes Ende, das mit dem Kolben zu verbinden ist, und ein zweites Ende, das mit einer Passbohrung versehen ist, welche an die Exzenterwelle anzupassen ist. Das Stangenglied wandelt eine Drehbewegung der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders um. Das erste Lager ist zwischen der Exzenterwelle und der Passbohrung montiert. Das erste Lager lagert die Exzenterwelle drehbar in Bezug auf das Stangenglied.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
[1] Eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtansicht einer Pumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
[2] Eine längsgeschnittene Ansicht eines Hauptteils der Pumpenvorrichtung.
-
[3] Eine längsgeschnittene Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen einer Verbindungsstange und einem exzentrischen Glied der Pumpenvorrichtung zeigt.
-
[4] Eine perspektivische Ansicht, welche die Verbindungsstange und ihre Verbindungsbeziehung zum exzentrischen Glied der Pumpenvorrichtung zeigt.
-
[5] Eine Vorderansicht des exzentrischen Glieds.
-
[6] Eine Längsschnittansicht des exzentrischen Glieds.
-
[7] Eine perspektivische Ansicht des exzentrischen Glieds.
-
[8] Eine perspektivische Ansicht eines exzentrischen Glieds in einem Vergleichsbeispiel.
-
[9] Ein Ergebnis eines Versuchs, der Lagercharakteristiken der Pumpenvorrichtung mit dem exzentrischen Glied der Erfindung zeigt.
-
Ausführunsform(en) der Erfindung
-
Eine Pumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Kolben, ein Pumpengehäuse, einen Motor, ein exzentrisches Glied, ein Stangenglied und ein erstes Lager. Das Pumpengehäuse hat einen Zylinder, um den Kolben aufzunehmen. Der Motor hat eine Antriebswelle. Der Motor ist am Pumpengehäuse befestigt. Das exzentrische Glied ist mit der Antriebswelle gekoppelt. Das exzentrische Glied hat eine hohle Exzenterwelle, die exzentrisch in Bezug auf ein Rotationszentrum der Antriebswelle gebildet ist. Das Stangenglied hat ein erstes Ende, das mit dem Kolben zu verbinden ist, und ein zweites Ende, in dem ein Passbohrung gebildet ist, die an die Exzenterwelle anzupassen ist. Das Stangenglied wandelt eine Drehbewegung der Antriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders um. Das erste Lager ist zwischen der Exzenterwelle und der Passbohrung montiert. Das erste Lager lagert die Exzenterwelle drehbar in Bezug auf das Stangenglied.
-
Da die Exzenterwelle der oben beschriebenen Pumpenvorrichtung eine hohle Struktur aufweist, kann sich die Exzenterwelle in einer Richtung (ihrer radialen Richtung) rechtwinklig zu einer axialen Richtung der Exzenterwelle leicht verformen; und daher kann die Einpressbelastung durch das erste Lager auf die Außenumfangsfläche der Exzenterwelle reduziert werden. Dies kann die Abweichung im internen radialen Spielraum des ersten Lagers reduzieren und kann die Gleichmäßigkeit der Beanspruchung über den gesamten Umfang des Lagers verbessern. So kann sich gemäß der oben beschriebenen Pumpenvorrichtung die Haltbarkeit des ersten Lagers erhöhen und die Lebensdauer der Pumpenvorrichtung kann verbessert werden.
-
Das exzentrische Glied kann ferner einen Basisblock umfassen. Der Basisblock hat eine erste Fläche, in der ein Verbindungsloch zum Verbinden mit der Antriebswelle gebildet ist, und eine zweite Fläche, an der die Exzenterwelle gebildet ist. Dies ermöglicht es der Antriebswelle und dem Stangenglied, eine hohe Bearbeitbarkeit während der Montage aufzuweisen, und kann die Länge der Antriebswelle des Motors reduzieren.
-
Die Pumpenvorrichtung der obigen Auslegung kann ferner ein zweites Lager umfassen, das am Pumpengehäuse befestigt ist. Das zweite Lager lagert die Antriebswelle drehbar. Als Folge der Reduktion der Länge der Antriebswelle des Motors, wie oben angegeben, wird die Belastung reduziert, die auf das zweite Lager auszuüben ist, das die Antriebswelle lagert. Dies kann die Lebensdauer der Pumpenvorrichtung weiter verbessern.
-
Das exzentrische Glied kann aus einem gesinterten Material hergestellt sein. Dies ermöglicht es, das exzentrische Glied stabil zu erhalten, das sowohl eine ausgezeichnete Formgenauigkeit als auch eine erforderliche mechanische Festigkeit aufweist.
-
Die Pumpenvorrichtung kann ferner ein Ausgleichsgewicht umfassen, das am exzentrischen Glied angebracht ist. Das Ausgleichsgewicht dreht sich gemeinsam mit dem exzentrischen Glied. Dies kann die Erzeugung einer Vibration unterdrücken, die sich aus der Drehung des Motors ergibt, und kann einen stabilen Pumpbetrieb der Pumpenvorrichtung sicherstellen.
-
Im Nachstehenden wird hier mit Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtansicht einer Pumpenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Eine Pumpenvorrichtung 1 dieser Ausführungsform hat eine erste Pumpeneinheit 11, eine zweite Pumpeneinheit 12 und eine Antriebseinheit 13, um gemeinsam die erste Pumpeneinheit 11 und die zweite Pumpeneinheit 12 anzutreiben.
-
Die erste Pumpeneinheit 11 und die zweite Pumpeneinheit 12 sind als Druckpumpe (Speisepumpe) bzw. Vakuumpumpe ausgelegt. Die Pumpeneinheiten 11 und 12 können jedoch beide als Vakuumpumpen ausgelegt sein oder können beide als Druckpumpen (Speisepumpen) ausgelegt sein. Die Pumpenvorrichtung 1 kann beispielsweise als eine wie ein Gasgebläse in einem Kraftstoffzellensystem verwendet werden.
-
Die erste und zweite Pumpeneinheit 11 und 12 haben typischerweise eine gemeinsame Auslegung und sind in dieser Ausführungsform als oszillierende Kolbenpumpen ausgelegt. Zusätzlich dazu können die erste und zweite Pumpeneinheit 11 und 12 als Diaphragmapumpen oder auch andere Pumpen vom hin- und hergehenden Typ ausgelegt sein.
-
Die Pumpenvorrichtung 1 hat ein Pumpengehäuse 100, umfassend ein erstes Gehäuse 101, das einen Teil der ersten Pumpeneinheit 11 bildet; ein zweites Gehäuse 102, das einen Teil der zweiten Pumpeneinheit 12 bildet; und ein drittes Gehäuse 103, das einen Teil der Antriebseinheit 13 bildet.
-
2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Auslegung der ersten Pumpeneinheit 11 und einen Teil der Antriebseinheit 13 zeigt. In 2 zeigen die X-Achse, Y-Achse und Z-Achse drei axiale Richtungen rechtwinklig zueinander an. Es ist zu beachten, dass die zweite Pumpeneinheit 12 in der gleichen Weise ausgelegt ist wie die erste Pumpeneinheit 11, und demgemäß wird hauptsächlich die erste Pumpeneinheit 11 hier beschrieben.
-
Die erste Pumpeneinheit 11 hat das erste Gehäuse 101, einen Kolben 21, eine Verbindungsstange 22 (Stangenglied) und ein exzentrisches Glied 23.
-
Das erste Gehäuse 101 hat einen Gehäusekörper 110, einen Zylinder 111, einen Pumpenkopf 112 und eine Pumpenkopfabdeckung 113. Der Gehäusekörper 110, der Zylinder 111, der Pumpenkopf 112 und die Pumpenkopfabdeckung 113 sind so integriert, dass sie übereinander in der Z-Achsenrichtung montiert sind.
-
Der Gehäusekörper 110 ist mit dem dritten Gehäuse 103 verbunden, das einen Motor M umfasst. Der Gehäusekörper 110 ist mit einem Durchgangsloch 110h versehen, durch das die Verbindungsstange 22 hindurchgeht. Der Gehäusekörper 110 hat einen Befestigungsabschnitt 110a, um ein Lager 32 (zweites Lager) zu befestigen, das einen Antriebswelle 131 des Motors M drehbar lagert, und einen Zylinderabschnitt 110b, um eine Spule 132 des Motors M zu umfassen. Das Lager 32 ist zwischen einem Hauptkörper des Motors M und dem exzentrischen Glied 23 angeordnet.
-
Der Zylinder 111 ist zwischen dem Gehäusekörper 110 und dem Pumpenkopf 112 angeordnet. Der Zylinder 111 enthält den Kolben 21 gleitbar in der Z-Achsenrichtung, in seiner Innenseite. Der Pumpenkopf 112 ist zwischen dem Zylinder 111 und der Pumpenkopfabdeckung 113 angeordnet. Der Pumpenkopf 112 hat ein Einlassventil 112a und ein Auslassventil 112b. Die Pumpenkopfabdeckung 113 ist auf dem Pumpenkopf 112 angeordnet. Eine Innenseite der Pumpenkopfabdeckung 113 ist mit einer Einlasskammer 113a versehen, die mit einer Einlassöffnung 114a kommuniziert, und einer Auslasskammer 113b, die mit einer Auslassöffnung 114b kommuniziert. Die Einlassöffnung 114a und die Auslassöffnung 114b sind, wie in 1 gezeigt, an den jeweiligen Seitenflächen der Pumpeneinheiten 11 und 12 angeordnet, wobei die Seitenflächen einander gegenüberliegen.
-
Der Kolben 21 weist eine Scheibenform auf. Der Kolben 21 ist an einem ersten Ende 221 der Verbindungsstange 22 durch ein Schraubenglied 25 befestigt. Der Kolben 21 bildet eine Pumpenkammer 26 zwischen dem Kolben 21 und dem Pumpenkopf 112. Der Kolben 21 bewegt sich in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung innerhalb des Zylinders 111 hin und her und führt einen vorgeschriebenen Pumpenbetrieb aus, indem er alternierend eine Luftaufnahme und Evakuierung der Pumpenkammer 26 durch das Einlassventil 112a und das Auslassventil 112b vornimmt.
-
3 und 4 sind eine Längsschnittansicht bzw. eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand einer Verbindung zwischen der Verbindungsstange 22 und dem exzentrischen Glied 23 zeigen.
-
Die Verbindungsstange 22 verbindet den Kolben 21 und das exzentrische Glied 23 miteinander. Die Verbindungsstange 22 hat das erste Ende 221, das mit dem Kolben 21 zu verbinden ist, und ein zweites Ende 222, das mit dem exzentrischen Glied 23 zu verbinden ist. Das erste Ende 221 ist gebildet, um eine Kreisform mit im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie jenem des Kolbens 21 aufzuweisen. Zwischen dem Kolben 21 und dem ersten Ende 221 ist ein Dichtungsglied 24 mit einer Scheibenform angebracht. Ein peripherer Teil des Dichtungsglieds 24 ist zur Pumpenkammer 26 so gefaltet, dass er gleitbar mit einer Innenumfangsfläche des Zylinders 111 in Kontakt gelangen kann.
-
Es ist zu beachten, dass für eine zweite Pumpeneinheit, die als Vakuumpumpe ausgelegt ist, der periphere Teil des Dichtungsglieds zu einer Seite gegenüber der Seite der Pumpenkammer gefaltet wäre.
-
Am zweiten Ende 222 der Verbindungsstange 22 ist eine Passbohrung 222a gebildet, die an die Exzenterwelle 232 des exzentrischen Glieds 23 anzupassen ist. An der Passbohrung 222a ist ein Lager 31 (erstes Lager) montiert, um die Exzenterwelle 232 drehbar zu lagern.
-
5 ist eine Vorderansicht des exzentrischen Glieds 23, gesehen aus der Y-Achsenrichtung; 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 5; und 7 ist eine perspektivische Ansicht des exzentrischen Glieds 23.
-
Das exzentrische Glied 23 verbindet die Antriebswelle 131 des Motors M, die im dritten Gehäuse 103 enthalten ist, und die Verbindungsstange 22. Das exzentrische Glied 23 hat einen im Wesentlichen zylindrisch geformten Basisblock 230.
-
Der Basisblock 230 hat eine erste Fläche 230a, in der ein Verbindungsloch 231 gebildet ist, um mit der Antriebswelle 131 verbunden zu werden, und eine zweite Fläche 230b, wo die Exzenterwelle 232 gebildet ist. Das exzentrische Glied 23 ist integral mit der Exzenterwelle 232 ausgebildet. Das exzentrische Glied 23 in dieser Ausführungsform ist aus einem gesinterten Material eines Metallpulvers, eines Keramikpulvers oder eines gemischten Pulvers davon hergestellt. In dieser Ausführungsform kann ein auf Eisen basierendes Material als Pulvermaterial für den Basisblock 230 verwendet werden.
-
Das Verbindungsloch 231 ist als kreisförmiges Bodenloch (bottemed circular hole) ausgelegt, das in einem zentralen Teil der ersten Fläche 230a des Basisblocks 230 gebildet ist. Die Antriebswelle 131 ist in das Verbindungsloch 231 entlang der Y-Achsenrichtung eingesetzt. Die Antriebswelle 131 ist mit dem Verbindungsloch 231 durch eine Befestigungsschraube 41 verbunden, die in ein erstes Gewindeloch H1 geschraubt ist, das in einer peripheren Fläche des Basisblocks 230 gebildet ist.
-
Die Exzenterwelle 232 ist auf der zweiten Fläche 230b des Basisblocks 230 gebildet, exzentrisch in Bezug auf das Rotationszentrum der Antriebswelle 131 (Zentrum des exzentrischen Glieds 23). Die Exzenterwelle 232 hat eine zylindrische Form mit einem hohlen Teil 232a. Eine Wanddicke der Exzenterwelle 232 kann in Abhängigkeit von der Art der Pumpe und der Größe der Belastung geeignet eingestellt werden. Ein Verhältnis der Wanddicke in Bezug auf einen Außendurchmesser der Exzenterwelle 232 kann beispielsweise 0,1 bis 0,2 betragen.
-
Das Lager 31 ist zwischen der Exzenterwelle 232 und der Passbohrung 222a der Verbindungsstange 22 montiert. Das Lager 31 lagert die Exzenterwelle 232 drehbar in Bezug auf die Verbindungsstange 22. Die Lager 31 und 32 können aus einem ringförmigen Kugellager mit einem Innenring (Innenlaufring), einem Außenring (Außenlaufring) und einer Vielzahl von dazwischen eingeschlossenen Rollelementen (Kugeln) hergestellt sein. Was das Lager 31 betrifft, ist ein Innenring 31a an einer Außenumfangsfläche der Exzenterwelle 232 durch Einpressen befestigt; ein Außenring 31b ist an einer Innenumfangsfläche der Passbohrung 222a durch Einpressen befestigt; und eine Vielzahl von Rollelementen 31c ist zwischen dem Innenring 31a und dem Außenring 31b enthalten.
-
Die erste Pumpeneinheit 11 umfasst ferner ein Ausgleichsgewicht 50. Das Ausgleichsgewicht 50 ist an einem peripheren Teil des exzentrischen Glieds 23 durch eine Befestigungsschraube 42 befestigt, die in ein zweites Gewindeloch H2 geschraubt ist, das in der peripheren Fläche des Basisblocks 230 gebildet ist. Das Ausgleichsgewicht 50 ist zur Aufhebung einer Vibration vorgesehen, die generiert wird, wenn sich die Verbindungsstange 22 rund um die Exzenterwelle 232 dreht, indem sie die Drehung der Antriebswelle 131 begleitet. Das Ausgleichsgewicht 50 ist an einer Position angeordnet, die in einer Richtung verschoben ist, welche der Richtung der Exzentrizität der Exzenterwelle 232 entgegengesetzt ist.
-
Die zweite Pumpeneinheit 12 ist ähnlich der ersten Pumpeneinheit 11 ausgelegt. Die zweite Pumpeneinheit 12 kann gleichzeitig mit der ersten Pumpeneinheit 11 vom gemeinsamen Motor M angetrieben werden. Die Antriebswelle 131 erstreckt sich auch in der Seite der zweiten Pumpeneinheit 12, und die Antriebswelle 131 ist mit einer Exzenterwelle (nicht gezeigt) der zweiten Pumpeneinheit 12 gekoppelt. In dieser Ausführungsform werden die erste Pumpeneinheit 11 und die zweite Pumpeneinheit 12 bei unterschiedlichen Phasen betrieben. Beispielsweise können die Exzenterwellen der Pumpeneinheiten 11 bzw. 12 so ausgelegt sein, dass, wenn der Kolben 21 der ersten Pumpeneinheit 11 an seinem oberen Totpunkt ist, ein Kolben der zweiten Pumpeneinheit 12 an seinem unteren Totpunkt ist.
-
Als Nächstes wird ein Betrieb der Pumpenvorrichtung 1 dieser Ausführungsform, die wie oben ausgelegt ist, beschrieben. Hier wird die Beschreibung auf den Betieb der ersten Pumpeneinheit 11 konzentriert.
-
Da sich das exzentrische Glied 23 rund um die Antriebswelle 131 durch den Motor M dreht, der angetrieben wird, dreht sich die Exzenterwelle 232 entlang eines Umfangs mit einem Radius, welcher der Exzentrizität von der Antriebswelle 131 entspricht, rund um die Antriebswelle 131. Die mit der Exzenterwelle 232 gekoppelte Verbindungsstange 22 wandelt die Drehung der Antriebswelle 131 in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 21 innerhalb des Zylinders 111 um. Das heißt, der Kolben 21 geht innerhalb des Zylinders 111 in der Z-Achsenrichtung hin und her, während er in der X-Achsenrichtung in 2 oszilliert. So werden eine Luftaufnahme und Evakuierung der Pumpenkammer 26 alternierend vorgenommen, und als Ergebnis kann ein vorgeschriebener Druckbeaufschlagungsbetrieb von der ersten Pumpeneinheit 11 durchgeführt werden. Inzwischen kann von der zweiten Pumpeneinheit 12 ein vorgeschriebener Vakuumevakuierungsbetrieb vorgenommen werden.
-
Wenn die Pumpenvorrichtung 1 läuft, wird hier das zwischen der Exzenterwelle 232 und der Verbindungsstange 22 montierte Lager 31 immer der schwankenden Belastung ausgesetzt. Eine Verbesserung der Haltbarkeit dieses Lagers 31 hat eine große Wirkung auf die Lebensdauer der Pumpenvorrichtung 1. Je größer die Variation im Spielraum zwischen Innen- und Außenringen (der interne radiale Spielraum des Lagers) über den gesamten Umfang ist, desto größer sind die Schwankungen der Belastung, die auf das Lager 31 ausgeübt wird. Demgemäß muss, um die Haltbarkeit des Lagers zu verbessern, die Abweichung im Spielraum klein sein.
-
Als Vergleichsbeispiel zeigt 8 ein Auslegungsbeispiel eines exzentrischen Glieds in einer Pumpenvorrichtung mit einer Auslegung wie sie in der Vergangenheit vorgenommen wurde. Eine Exzenterwelle 71 eines exzentrischen Glieds 70 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat eine massive säulenartige Struktur. Wenn ein Innenring eines Lagers an einer derartigen Exzenterwelle 71 durch Einpressen befestigt ist, wäre eine Einpressbelastung durch das Lager auf den Außenumfangsteil der Exzenterwelle 71 groß, und es ist schwierig, das Lager unter einer Beanspruchung zu montieren, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig ist. Als Ergebnis kann, nach dem Einpressen des Lagers, die Abweichung im internen radialen Spielraum des Lagers groß sein; und es ist nicht einfach, die Beanspruchung über den gesamten Umfang anzugleichen. Auch wenn die Verarbeitung der Exzenterwelle 71 durch Drehen, Schleifen und dgl. durchgeführt wird, um die Abweichung zu reduzieren, und auch wenn die Toleranz beispielsweise auf 10/1000 gebracht wird, wird zusätzlich nicht erwartet, dass dies eine ausreichende Wirkung hat.
-
Da die Exzenterwelle 232 der Pumpenvorrichtung 1 dieser Ausführungsform eine hohle Struktur hat, kann die Exzenterwelle 232 sich im Gegensatz dazu leicht verformen in einer Richtung (in seiner radialen Richtung) rechtwinklig zu einer axialen Richtung der Exzenterwelle 232; die Einpressbelastung durch das Lager 31 auf die Außenumfangsfläche der Exzenterwelle 232 kann reduziert werden, und so ist es möglich, eine Kraft zu reduzieren, die den Innenring 31a in der radialen Richtung nach außen drückt. Dies kann die Abweichung im internen radialen Spielraum des Lagers 31 reduzieren und kann die Gleichmäßigkeit der Beanspruchung über den gesamten Umfang des Lagers 31 verbessern.
-
9 ist ein Ergebnis eines Versuchs, der die Beziehungen des internen radialen Spielraums des Lagers (Abszisse) und der Lebensdauer des Lagers (Ordinate) durch einen Vergleich zwischen der massiv strukturierten Exzenterwelle und der hohl strukturierten Exzenterwelle zeigt. Die Lebensdauer („Lebensdauerverhältnis”) entlang der Ordinate ist ein relativer Wert, der die Lebensdauer anzeigt, unter Verwendung des Falls, wo der interne radiale Spielraum („Radialer Spielraum”) ein geeigneter Wert (0,000) als Referenz ist. Die Polaritäten der Werte in der Abszisse repräsentieren den Fall, dass sie größer sind als der geeignete Wert, als positive Zahl; und den Fall, dass sie kleiner sind als der geeignete Wert, als negative Zahl.
-
Wie in 9 gezeigt, gilt: je mehr der interne radiale Spielraum vom geeigneten Wert abweicht, desto kürzer wird die Lebensdauer. Insbesondere in Fällen, wo der Spielraum zwischen dem Innen- und Außenring kleiner ist als der geeignete Wert, ist eine Verringerungsrate der Lebensdauer größer als bei jenen Fällen, wo der Spielraum größer ist als der geeignete Wert. Dies zeigt an, dass ein größerer Druck, der auf den Innenring in der radialen Richtung nach außen ausgeübt wird, zur Zeit des Einpressens des Lagers gegen die Exzenterwelle, einen signifikanteren Einfluss auf die Lebensdauer des Lagers haben würde.
-
In 9 zeigt C1 die Abweichung im internen radialen Spielraum des Lagers durch die massiv strukturierte Exzenterwelle des Vergleichsbeispiels an; und C2 zeigt die Abweichung im internen radialen Spielraum des Lagers durch die hohl strukturierte Exzenterwelle der Ausführungsform an. Ferner zeigt L1 die Abweichung in der Lebensdauer des Lagers durch die massiv strukturierte Exzenterwelle des Vergleichsbeispiels an; und L2 zeigt die Abweichung in der Lebensdauer des Lagers durch die hohl strukturierte Exzenterwelle der Ausführungsform an.
-
Wie aus 9 klar hervorgeht, ist es gemäß der Ausführungsform möglich, die Abweichung im internen radialen Spielraum des Lagers und auch die Druckspannung zu reduzieren, die auf den Innenring in der radialen Richtung nach außen ausgeübt wird, was es ermöglicht, einen idealen radialen Spielraum zu realiseren. So ist es möglich, die erwartete Lebensdauer des Lagers stabil zu sichern, was es ermöglicht, eine Pumpenvorrichtung mit langer Lebensdauer zu realisieren.
-
Da gemäß dieser Ausführungsform die Exzenterwelle 232 auf dem exzentrischen Glied 23 gebildet ist, das ein von der Antriebswelle 131 und der Verbindungsstange 22 getrenntes Glied ist, kann dies ferner ermöglichen, dass die Antriebswelle 131 und die Verbindungsstange 22 eine hohe Bearbeitbarkeit bei der Montage aufweisen, und dies kann auch die Länge der Antriebswelle 131 reduzieren. Daher ist es auch möglich, die Belastung zu reduzieren, die auf das Lager 32 auszuüben ist, welches die Antriebswelle 131 lagert; und dies kann die Lebensdauer der Pumpenvorrichtung 1 weiter verbessern.
-
Da das exzentrische Glied 23 aus einem gesinterten Material hergestellt ist, ermöglicht dies darüber hinaus, das exzentrische Glied 23 stabil zu erhalten, welches sowohl eine ausgezeichnete Formgenauigkeit als auch eine erforderliche mechanische Festigkeit aufweist. Zusätzlich ermöglicht dies die Verwendung von Materialien mit hohen Schmelzpunkten und die Verwendung einer Vielzahl von Arten von Materialien, die keine feste Lösung miteinander bilden, was einen breiten Auswahlbereich des Materials bietet.
-
Im Vorstehenden wurde hier die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann selbstverständlich innerhalb des Umfangs verschieden modifiziert werden, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Beispielsweise wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Pumpenvorrichtung als Beispiel veranschaulicht, welche die erste Pumpeneinheit 11 und die zweite Pumpeneinheit 12 durch die gemeinsame Antriebseinheit 13 antreibt, die Ausführungsform kann jedoch auch bei einer Pumpenvorrichtung mit einer einzigen Pumpeneinheit auf ähnliche Weise angewendet werden.
-
Ferner wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform das exzentrische Glied 23 aus einem gesinterten Material hergestellt, das exzentrisch Glied ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann aus einem Guss- oder Druckgussteil hergestellt werden. Eine derartige Auslegung kann auch den internen radialen Spielraum des Lagers reduzieren und kann die Lebensdauer des Lagers verbessern.
-
Außerdem ist, wie oben beschrieben, die Pumpenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine oszilliernde Kolbenpumpe beschränkt, sondern kann auch bei Diaphragmapumpen und anderen Pumpen vom hin- und hergehenden Typ in ähnlicher Weise angewendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pumpenvorrichtung
- 11
- erste Pumpeneinheit
- 12
- zweite Pumpeneinheit
- 13
- Antriebseinheit
- 21
- Kolben
- 22
- Verbindungsstange
- 23
- exzentrisches Glied
- 31
- Lager
- 50
- Ausgleichsgewicht
- 100
- Pumpengehäuse
- 111
- Zylinder
- 131
- Antriebswelle
- 231
- Verbindungsloch
- 232
- Exzenterwelle
- M
- Motor
