JPH0519036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤフラム，ベローズもしくはプ
ランジヤなどを往復変位させてポンピングを行う
往復動ポンプ，特にそのポンプ容量を可変的に設
定できる可変容量式往復動ポンプの駆動装置の改
良に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の可変容量式往復動ポンプの駆動
装置は、般的に駆動装置を構成する往復可動部分
を偏心カム装置によつて往復動させ、ポンプ容量
の変更設定にあたつて前記往復可動部分のストロ
ーク長を調節するように構成されている。ところ
で、この種のストローク調節機構は、一般にその
機構が複雑であるため、駆動装置全体の構造が複
雑且つ大形化し、製品コストが増大すると共に機
械的効率も劣るものであつた。このため、この種
のストローク機構の改善が強く要望されていた。

しかして、このような問題点を解決するものと
して、本出願人は第４図に示すような往復動ポン
プの駆動装置を開発し、実用新案登録出願を行つ
た（実願昭60−160750号（実公平３−22558号公
報））。すなわち、第４図に示す往復動ポンプは、
ポンプ部１０と駆動装置部１２とからなり、そし
てポンプ部１０はダイヤフラム１４，ダイヤフラ
ムヘツド１６ならびにそれぞれボール弁１８，２
０を備えた吐出管２２，吸込管２４などから構成
され、駆動装置部１２はケーシング２６内に往復
動可能に配設された往復動部材２８ならびにこれ
を駆動する偏心カム装置３０などから構成され
る。しかして、往復動部材２８は、一端部をポン
プ部１０のダイアフラム１４の一側面に結合具３
２を介して結合されるロツド部３４と、このロツ
ド部３４の他端部に結合ねじ３６を介して結合さ
れるるフレーム部３８と、このフレーム部３８の
自由端部に形成される雌ねじ部４０とからなり、
フレーム部３８で形成される中央空間部４２内に
前記偏心カム装置３０が配設され、雌ねじ部４０
には調節ねじ軸４４が進退自在に螺合される。前
記雌ねじ部４０側のケーシング２６端面部にはス
トローク調節摘み４６が進退自在に螺合され、こ
のストローク調節摘み４６の円孔部４６ａ内には
雌ねじ部４０が回動ならびに摺動自在に嵌挿され
ると共に角孔部４６ｂ内には調節ねじ軸４４の角
状係合部４４ａが軸方向に進退可能に嵌挿され、
これによりストローク調節摘み４６の回動により
調節ねじ軸４４がフレーム部３８に対して進退な
されるように構成されている。なお、偏心カム装
置３０は、その回転軸４８を往復動部材２８の軸
心と直交させてこの往復動部材２８のフレーム部
３８の側面に遊動可能に貫通され、さらにその両
軸端部はケーシング２６に装着された軸受部（図
示せず）に軸支され、さらにまた、その一端部に
電動モータの駆動軸が連結され、これにより偏心
カム４９が往復動部材２８の軸方向に偏心回転さ
れるように構成されている。

ところで、第４図（任意の中間ストローク長に
設定状態）においては、偏心カム４９は下死点に
あつてポンプの吸込行程が終了した状態を示す。
この時点で、偏心カム４９は調節ねじ軸４４の端
部に設けられた当接部材５２と当接する一方、結
合ねじ３６の端部に設けられた当接部材５４に対
して間隙Caをもつて離間されている。第５図ａ
は、この状態を拡大して示す。この状態から偏心
カム４９がα゜回転すると偏心カム４９は当接部材
５４に当接する〔第５図ｂ〕。さらに、偏心カム
４９が回転して上死点に達するまでは、当接部材
５４をポンプ部１０側へ所定のストロークＳだけ
前進させてポンプ吐出行程を実行する〔第５図
ｃ〕。さらに、偏心カム４９が回転して、（180゜＋
β゜）回転角度から下死点に至るまで、当接部材５
２をポンプ部１０と反対側へ所定のストロークＳ
だけ後退させてポンプ吸込行程を実行する〔第５
図ｄ，ａ〕。

このような構成からなる駆動装置においては、
第４図あるいはは第５図ａに示すフレーム部３８
（往復動部材）と偏心カム４９との関係位置にお
いて、調節ねじ軸４４をストローク調節摘み４６
の回動によつて前進あるいは後退させ、当接部材
５２を介してフレーム部３８をポンプ部１０側か
ら後退あるいはポンプ部１０側へ前進させ、当接
部材５４と偏心カム４９との間の間隙Caを変え
ることにより、偏心カム４９の偏心量δによつて
生ずるストロークＳ（すなわちＳ＝2δ−Ca）を変
えて、このストロークＳに比例するポンプ容量を
最大から０までの範囲に亘つて簡単に且つ無段階
的に変更できる。しかも、このストローク調節機
構は、前述の説明あるいは図示される構造から明
らかなように、極めて簡単かつ小形に構成され
る。このようにして、小形軽量でかつそのポンプ
容量を精度よく変更設定できる低コストの往復動
ポンプが提供されるに至つている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の提案に係る駆動装置にお
いては、なお改良を要する問題点が存在する。す
なわち、特に静寂な環境で使用される場合、そし
てまた特にポンプの回転速度が速い場合に大きな
雑点をもたらすことが多い。

前述した構成からなる駆動装置においては、ま
ず、偏心カム４９が当接部材５４に当接し、ポン
プが吐出行程に入る時点〔第５図ｂ〕で前記偏心
カム４９が前記当接部材５４を衝撃的に叩打する
ために金属過叩打音を発生する。この金属音は高
音であるために違和感が強く、殊に静寂な環境に
おいては騒音問題をもたらすことがある。しか
も、この騒音はポンプの回転速度度の増大に伴つ
て増大するばかりでなく、前記間隙Caを大きく
する、すなわちストローク長を減ずる程増大する
傾向にある。なお、ポンプが吸込行程に入る時点
〔第５図ｄ〕においても、偏心カム４９が当接部
材５２に叩打状に当接するが、この場合ポンプの
吸込行程の初期負荷は軽微であるので、往復動部
材２８は右方向へスムーズに軽動し、その叩打音
は軽微に止まる。

そこで、本発明の目的は、小形軽量で且つ精度
良くポンプ容量を変更設定することができ、しか
も運転騒音を低減し得る往復動ポンプの駆動装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

先の目的を達成するため、本発明に係る往復動
ポンプの駆動装置は、一端部がポンプ部側に連絡
された往復動部材の中央空間部内に配置されると
共に回転軸がポンプケーシングに軸支された偏心
カムと、前記往復動部材の他端部に進退自在に螺
合すると共にポンプ吸込行程において前記偏心カ
ムと当接する調節ねじ軸と、この調節ねじ軸を軸
方向に摺動自在に保持すると共に回転方向に係合
するよう結合したストローク調節摘みと、前記偏
心カムを回転駆動する電動モータとから構成する
往復動ポンプの駆動装置において、前記偏心カム
のポンプ部側周面に摺動自在または被転接自在に
掛け渡される反復屈曲可能な薄肉弾性金属でベル
ト状をした帯体の両端部を前記中央空間部面に固
定することを特徴とする。

この場合、前記中央空間部のポンプ部側内面
に、前記偏心カムの上死点においてこの偏心カム
に前記帯体を介して当接する当接部材を設けるこ
とにより、ポンプ吐出行程終端時の動を確実にす
ることができる。また、前記往復動部材を最大ス
トローク長に設定し且つ前記偏心カムを上死点に
位置させた状態で前記帯体を前記偏心カムに密着
状に張設すると共にこの偏心カムと前記調節ねじ
軸当接端部との間に微小間隙を設設定するよう構
成することにより、前記往復動部材の最大ストロ
ーク長作動時すなわちポンプの最大容量作動時か
ら前記往復動部材の非作動時すなわちポンプの非
作動時（最小容量作動時）に至る全範囲に亘つて
ポンプ作動を平均して円滑に行わせることができ
る。

〔作 用〕

本発明に係る往復動ポンプの駆動装置によれ
ば、偏心カムに掛け渡し張設されている帯体は、
偏心カムの回動に追随して往復動部材を移行させ
るため、往復動部材がポンプ吐出行程に入る時点
における偏心カムと往復動部材の当接部材との衝
合は回避されると共に、ポンプ吐出行程が終了す
る直前の前記両者の衝合は効果的に緩衝される。
従つて、往復動ポンプの運転騒音がその高速回転
時や短ストローク長時においても極度に低減され
る。

〔実施例〕

次に、本発明に係る往復動ポンプの駆動装置の
実施例につき添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。なお、駆動装置の偏心カム装置なびに
その周辺部分を除くポンプの全体構造は、第４図
に示す従来の構造と同一であるので、この同一構
造部分については第４図と同一の参照符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

第１図において、本発明に係る往復動ポンプ
は、ポンプ部１０と駆動装置部１２とからなり、
ポンプ部１０はダイアフラム１４，ダイアフラム
ヘツド１６，吐出管２２および吸込管２４によつ
て構成され、駆動装置部１２は往復動部材２８な
らびにこれを駆動する偏心カム装置６０によつて
構成される。往復動部材２８は、一端部がポンプ
部１０のダイアフラム１４の一側面に結合具３２
を介して結合されるロツド部３４と、このロツド
部３４の他端部に結合ねじ３６を介して結合され
るフレーム部３８と、ここのフレーム部３８の自
由端部に形成される雌ねじ部４０とからなり、フ
レーム部３８で形成される中央空間部４２内に前
記偏心カム装置６０が配設され、雌ねじ部４０に
は調節ねじ軸４４が進退自在に螺合される。

前記雌ねじ部４０側のケーシング２６端面部に
は、ストローク調節摘み４６が進退自在に螺合さ
れ、このストローク調節摘み４６の円孔部４６ａ
内には雌ねじ部４０が回動ならびに摺動自在に嵌
挿されると共に角孔部４６ｂ内には調節ねじ軸４
４の角状係合部４４ａが軸方向進退可能に嵌挿さ
れ、これによりストローク調節摘み４６の回動に
より調節ねじ軸４４がフレーム部３８に対して進
退なされるように構成されている。なお、調節ね
じ軸４４のねじ部とストローク調節摘み４６のね
じ部とを等ピツチでしかも互いに逆ねじの関係に
構成するのが好適である。

そこで、本発明の特微要件を構成する偏心カム
装置６０は、その回転軸４８を往復動部材２８の
軸心と直交させて前記往復動部材２８のフレーム
部３８の側面に遊動可能に貫通され、さらにその
両軸端部はケーシング２６に装着した軸受部（図
示せず）に軸支され、さらにまたその一端部に電
動モータの駆動軸が連結されている。これによ
り、偏心カム４９が前記往復動部材２８の軸方向
に偏心回転されるように構成され、そして結合ね
じ３６ならびに調節ねじ軸４４のそれぞれ偏心カ
ム４９に対向する端部には、後に詳述するが、前
記偏心カム４９の外周に回動可能に装着した外輪
部５０周面に当接する当接部材５２，５４がそれ
ぞれ設けられている。さらにここで、特に外輪部
５０のポンプ部１０側周面には、反復屈曲が容易
な例えばぜんまいなどに用いられるようなばね性
に優れた材質の薄肉弾性金属からなるベルト状を
した帯体６２が掛け渡され、この帯体６２の両端
部はフレーム部３８の対向する部位に取付ボルト
６４により取付けられている。なお、図において
は、外輪部５０と当接部材５２とは当接し、外輪
部５０周面に張設された帯体６２と当接部材５４
との間は僅かの間隙Caをもつて離間されている。
この状態は、後で説明するように、偏心カム４９
により往復動される。往復動部材２８のストロー
ク長が略最大に設定されている場合を示してい
る。また、当接部材５４すなわちポンプの吐出行
程の終端において外輪部５０の当接すべき当接部
材は、後で説明するポンプ作動から明らかにされ
るように、必ずしも必要とするものではない。

次に、偏心カム装置６０における帯体６２の好
適な取付け方法について第２図を参照しながら説
明する。帯体６２の取付けに際しては、往復動部
材２８を最大ストローク長に設定した状態すなわ
ち偏心カム４９が上死点に位置しこの偏心カム４
９に対向する２つの当接部材５２，５４が共に外
輪部５０と当接すべき状態において、外輪部５０
と当接部材５４とは帯体６２を介して当接させ、
外輪部５０と当接部材５２との間には微小間隙
Cbを設定するようにし、且つこの状態で帯体６
２が外輪部５０の全接触面に亘つて密着状に張設
されるようにし、前記帯体６２の両端部をフレー
ム部３８の対向する部位に取取付ボルト６４を介
して固定する。このような手順で帯体６２を張設
することによつて組立個数が複数であつても均一
に組立て得る。ここで、前記微小間隙Cbは、ポ
ンプ作動時における偏心カム４９の回動ならびに
外輪部５０の回動と移動を在に行わせるために必
要であり、この間隙Cbの大きさは、通常１mm程
度に設定される。また、帯体６２が形成する角度
θは可及的に鋭角に設定するのが好適である。こ
のようにして、帯体６２を外輪部５０周面に張設
すると、往復動部材２８の最大ストローク長から
０に至る間すなわちポンプの全容量調節範囲に亘
つてポンプをスムーズに運転することができる。

次に、このような構成になる本発明に係る往復
動ポンプの作動について第３図ａ乃至ｅを参照し
ながら説明する。第３図は、説明の便宜上、第１
図に示す往復動部材２８の部分を取り出して図示
したもので、この往復動部材２８が任意の中間ス
トローク長設定、すなわちポンプ容量が略中間の
場合である。まず、第３図ａはポンプ吸込行程の
終端状態を示しており、偏心カム４９が下死点に
位置し、外輪部５０と当接部材５２とは当接する
一方、前記外輪部５０周面上の帯体６２と当接部
材５４とは間隙Caをもつて離間し、前記帯体６
２は若干弛緩している。

第３図ｂは、ポンプの吐出行程における一例と
しての偏心カム４９が90゜回転した状態を示す。
この間に帯体６２は回転する偏心カム４９に装着
した外輪部５０が画く形状に倣つてその形状を弾
性的に変位変形しながら追随し、この結果、この
帯体６２に牽引されたフレーム部３８が図におい
て左方動され、ポンプ部１０側へストロークSa
だけ前進する。ここで特筆すべきことは、フレー
ム部材３８が左方動に反転するときに費やされる
力は、前述した偏心カム４９ならびに外輪部５０
が回転して帯体６２に変位変形を与えたときこの
帯体６２に発生する弾性的な反力ならびに弾性的
な張力などである。このため、前記偏心カム４９
から前記フレーム部材３８への力の伝達過程に
は、前記帯体６２による緩衝作用が介在し、しか
も前記外輪部５０が前記帯体６２との係合によつ
て当接部材５４と当接することがないので、金属
叩打音のような特異の運転騒音を発生することが
ない。なお、この間において、外輪部５０と両当
接部材５２，５４とはそれぞれ間隙Cb，Caをも
つて離間し、また帯体６２の緊張度は次第に増大
される。

第３図ｃは、ポンプ吐出行程が更に進行し、偏
心カム４９が135゜回転した状態を示す。この間に
おいては、フレーム部材３８は左方動速を除々に
加速されると共にさらにストロークSbだけ前進
する。この間においても、外輪部５０と両当接部
材５２，５４とはそれぞれ間隙Cb，Caをもつて
離間する。

第３図ｄは、ポンプ吐出行程が更に進行し、偏
心カム４９が上死点に位置した状態、すなわちポ
ンプ吐出行程が終端に達した状態を示す。この間
において、フレーム部材３８はその左方動速度を
緩和されると共にさらにストロークScだけ前進
する。そして外輪部５０は帯体６２を介して当接
部材５４に間接的に当接する。このようにして、
第３図ａの状態から第３図ｄの状態に至る吐出行
程の全行程において、フレーム部材３８は全スト
ロークＳ＝Sa＋Sb＋Scを完成する。しかして、
外輪部５０と当接部材５４との前記当接時におい
ては、これらの間には弾性的に変位変形された帯
体６２が介在してその衝撃を緩衝するほか、前記
帯体６２を介した外輪部５０とフレーム部材３８
との係合によつて前記外輪部５０と当接部材５４
との当接面における関係速度の差を微少に抑止し
ているので、金属叩打音のような運転騒音が発生
することはない。なお、第３図ｄの状態にいて
も、外輪部５０と当接部材５２とは間隙Cbをも
つて離間している。

第３図ｅは、偏心カム４９が吸込行程方向へ角
度β゜回転し、外輪部５０が当接部材５２に当接し
た状態を示す。この状態においては、外輪部５０
は当接部材５２面に叩打状に当接するが、吸込行
程が実質的に進行する状態においては、その吸込
行程負荷が軽微であるから、往復動部材２８従つ
て当接部材５２は図においてスムーズに右方向へ
軽動し、金属叩打音のような運転騒音が仮に発生
されたとしてもその騒音は極く軽微なものに止ま
るのが普通である。なお、この状態から偏心カム
４９が回転してその下死点に達する状態〔第３図
ａ〕まで吸込行程が継続し、この間において当接
部材５４と外輪部５０周面上の帯体６２とは間隙
Caをもつて離間している。

以上説明したように、本発明に係る駆動装置
は、往復動ポンプを小形軽量に構成し、且つポン
プ容量を精度良く変更設定できるようにすると共
に、さらに全ポンプ容量変更域に亘る往復動ポン
プの騒音を極めて軽微に抑止することができる。
さらに、このように構成された駆動装置は、偏心
カムの外輪部と当接部材との衝撃的な当接が回避
されるので、これらの損耗が減少し、耐用年数を
延長することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されることな
く、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得るものである。例えば、
本駆動装置を特に小形往復動ポンプに適用する場
合には、全往復動部材２８を一体に形成し且つポ
ンプ部１０側の当接部材５４を省略することもで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る往復動ポン
プの駆動装置は、往復動ポンプの往復動部材を駆
動する偏心カムのポンプ部側周面に反復屈曲可能
な薄肉弾性金属でベルト状をした帯体を掛け渡し
張設することにより、ポンプ吐出行程時に偏心カ
ムが往復動部材に衝撃的に当接する衝合を前記帯
体を介して回避できるように構成したので、前記
衝合に起因する金属的叩打音が有効に消滅され、
往復動ポンプの運転騒音を極めて軽微に抑止する
ことができる。また、前記衝撃的当接が回避され
るので、駆動装置ひいてはポンプの耐用寿命を延
長することができる。なお、このように構成され
た本発明に係る偏心カム駆動装置は、構造が簡単
で往復動ポンプを小形軽量に構成できると共に、
ポンプ容量を広範囲に亘つて精度良くしかもスム
ーズに変更設定することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る往復動ポンプの駆動装置
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図に示す
駆動装置における偏心カム装置を示す拡大断面図
であつて、帯体の偏心カムに対する掛け渡す状態
を示し、第３図ａ乃至ｅは第１図に示す駆動装置
の作動状態をそれぞれ示す要部断面説明図であつ
て、第３図ａは偏心カムが下死点にある状態、第
３図ｂは偏心カムが90゜回転時にある状態、第３
図ｃは偏心カム135゜回転時にある状態、第３図ｄ
は偏心カムが上死点にある状態および第３図ｅは
偏心カムが（180゜＋β゜）回転時にある状態をそれ
ぞれ示し、第４図は従来の往復動ポンプの駆動装
置を示す断面図、第５図ａ乃至ｄは第４図に示す
駆動装置の作動状態を示す要部断面説明図であつ
て、第５図ａは偏心カムが下死点にある状態、第
５図ｂは偏心カムがα゜回転時にある状態、第５図
ｃは偏心カムが上死点にある状態および第５図ｄ
は偏心カムが（180゜＋β゜）回転時にある状態をそ
れぞれ示す。 １０…ポンプ部、１２…駆動装置部、１４…ダ
イアフラム、１６…ダイアフラムヘツド、１８，
２０…ボール弁、２２…吐出管、２４…吸込管、
２６…ケーシング、２８…往復動部材、３２…結
合具、３４…ロツド部、３６…結合ねじ、３８…
フレーム部、４０…雌ねじ部、４２…中央空間
部、４４…調節ねじ軸、４４ａ…角状係合部、４
６…ストローク調節摘み、４６ａ…円孔部、４６
ｂ…角孔部、４８…回転軸、４９…偏心カム、５
０…外輪部、５２，５４…当接部材、６０…偏心
カム装置、６２…帯体、６４…取付ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端部がポンプ部側に連絡された往復動部材
   の中央空間部内に配置されると共に回転軸がポン
   プケーシングに軸支された偏心カムと、前記往復
   動部材の他端部に進退自在に螺合すると共にポン
   プ吸込行程において前記偏心カムと当接する調節
   ねじ軸と、この調節ねじ軸を軸方向に摺動自在に
   保持すると共に回転方向に係合するよう結合した
   ストローク調節摘みと、前記偏心カムを回転駆動
   する電動モータとから構成する往復動ポンプの駆
   動装置において、前記偏心カムのポンプ部側周面
   に摺接自在または被転接自在に掛け渡される反復
   屈曲可能な薄肉弾性金属でベルト状をした帯体の
   両端部を前記中央空間部内面に固定することを特
   徴とする往復動ポンプの駆動装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の往復動ポンプの
   駆動装置において、中央空間部のポンプ部側内面
   に、偏心カムの上死点においてこの偏心カムに帯
   体を介して当接する当接部材を設けることからな
   る往復動ポンプの駆動装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の往復動ポンプの
   駆動装置において、往復動部材を最大ストローク
   長に設定し且つ偏心カムを上死点に位置させた状
   態で帯体を前記偏心カムに密着状に張設すると共
   にこの偏心カムと調節ねじ軸当接端部との間に微
   小間隙を設定するよう構成することからなる往復
   動ポンプの駆動装置。