专利名称：活塞以及真空泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于摇动活塞型真空泵等的活塞。
背景技术：
摇动活塞型无油真空泵，是真空泵的一种，通过嵌插在气缸内的活塞在气缸内往复运动进行吸气与排气。用于该真空泵的活塞与气缸之间一般是用杯形垫圈密封的。杯形垫圈是指杯形的活塞垫圈，是用外径侧的唇缘进行密封的成型垫圈(参照Jis B 0116)。杯形垫圈由连接于连杆的活塞主体与杯形垫圈固定板所夹持，固定于活塞主体。 其中，杯形垫圈固定板大多是为了确保杯形垫圈的固定而通过多根螺钉紧固于活塞主体上。但是，为了削减零部件的件数，探讨一种用一根螺钉将杯形垫圈固定板紧固于活塞主体的构造。例如，专利文献I中公开有一种真空泵，该真空泵中，用于固定杯形垫圈的“压板” 用一根螺钉固定在“活塞部”上。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2003-328938号公报(段落0038、图2)
发明内容
然而，在专利文献I所述的结构中，认为由于用于固定杯形垫圈的压板用中央的一根螺钉固定，因此压板对杯形垫圈的挤压力在杯形垫圈的中央部大，在边缘部小。该情况下，由于活塞的往复致使杯形垫圈的边缘部发生振动，由于与气缸的摩擦致使边缘部产生偏磨耗。因此，与压板由多个螺钉固定的情况相比，可能会缩短杯形垫圈的耐久寿命。鉴于以上事由，本发明的目的在于提供一种可以提高密封部件的耐久寿命的活塞以及具有该活塞的真空泵。为达到上述目的，根据本发明的实施方式的活塞包括活塞主体、密封部件、密封部件固定板与紧固部。所述活塞主体可往复地嵌插在气缸内，具有与往复方向垂直的第一面。所述密封部件安装于所述第一面上，将所述气缸与所述活塞主体之间密封。所述密封部件固定板固定于所述活塞主体，且在所述密封部件固定板与所述第一面之间夹持所述密封部件，所述密封部件固定板具有与所述第一面相对且触接于所述密封部件的第二面及所述第二面反侧的第三面，所述第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，所述第一区域以第一挤压力挤压所述密封部件，所述第二区域以比所述第一挤压力大的第二挤压力挤压所述密封部件。所述紧固部将所述密封部件固定板紧固于所述活塞主体。为了达到上述目的，根据本发明的实施方式的真空泵包括活塞与排气路径。所述活塞包括活塞主体、密封部件、密封部件固定板、紧固部。该活塞主体可往复地嵌插在气缸内且具有与往复方向垂直的第一面；该密封部件安装于所述第一面，将所述气缸与所述活塞主体之间密封；该密封部件固定板固定于所述活塞主体且在该密封部件固定板与所述第一面之间夹持所述密封部件，且该密封部件固定板具有与所述第一面相对且触接于所述密封部件的第二面及该第二面反侧的第三面，所述第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，所述第一区域以第一挤压力挤压所述密封部件，所述第二区域以比所述第一挤压力大的第二挤压力挤压所述密封部件；该紧固部将所述密封部件固定板紧固于所述活塞主体。所述排气路径连接于所述气缸，通过所述活塞的往复进行排气。
图I为表示根据本发明实施方式的真空泵的结构示意图；图2为该真空泵的气筒的放大示意3为该真空泵的活塞的分解示意4为该真空泵的活塞的剖视示意5为从气缸侧看该真空泵的各部件的平面图；图6为从杯形垫圈侧看该真空泵的杯形垫圈固定板的平面图；图7为该真空泵的杯形垫圈固定板的剖视放大示意图；图8为表示由该真空泵的由杯形垫圈固定板与活塞主体夹持的杯形垫圈的剖视示意图；图9为表示根据本发明实施方式的真空泵的活塞的摇动示意图。附图标记说明I真空泵5 活塞51活塞主体52杯形垫圈53杯形垫圈固定板54 螺钉
具体实施例方式活塞，包括活塞主体、密封部件、密封部件固定板与紧固部。所述活塞主体可往复嵌插在气缸内，具有与往复方向垂直的第一面。所述密封部件安装于所述第一面，将所述气缸与所述活塞主体之间密封。所述密封部件固定板固定于所述活塞主体，且在该密封部件固定板与所述第一面之间夹持所述密封部件，该密封部件固定板具有与所述第一面相对且触接于所述密封部件的第二面及该第二面反侧的第三面，所述第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，所述第一区域以第一挤压力挤压所述密封部件，所述第二区域以比所述第一挤压力大的第二挤压力挤压所述密封部件。所述紧固部将所述密封部件固定板紧固于所述活塞主体。根据该结构，由于以比中央部大的第二挤压力挤压密封部件的外周部，因此可防止由于活塞的往复所产生的外周部的振动，由此抑制外周部的偏磨耗。即，可以提高密封部件的耐久寿命。所述第二面还可以具有第三区域，该第三区域形成于所述第一区域与所述第二区域之间，以比所述第一挤压力小的第三挤压力挤压所述密封部件。根据该结构，由于与密封部件的第三区域相对的部分的挤压力(第三挤压力)被缓和，因此与密封部件的第二区域相对的部分的挤压力(第二挤压力)在密封部件的圆周方向上被均匀化，可牢固地固定密封部件的边缘部。所述第二区域相比所述第一区域向所述第一面侧凸出，所述第三区域也可以相比所述第一区域向所述第三面侧凹陷。根据该结构，由于第一面与第二区域之间的距离相比第一面与第一区域之间的距离要短，因此可以使施加于与密封部件的第二区域相对的部分的挤压力大于施加于与第一区域相对的部分的挤压力。并且，由于第一面与第三区域之间的距离相比第一面与第一区域之间的距离要长，因此可以使施加于与密封部件的第三区域相对的部分的挤压力小于施加于与第一区域相对的部分的挤压力。所述紧固部也可以是从所述密封部件固定板的中心插入至所述活塞主体的螺钉。如上所述，在根据本发明实施方式的活塞中，为了牢固地固定密封部件的外周部， 可以在密封部件固定板的中心配置用于将密封部件固定板固定于活塞主体的螺钉。所述密封部件也可以是具有支撑部与唇缘部的杯形垫圈，该支撑部由所述第一面与所述第二面所夹持；该唇缘部设于所述支撑部的边缘，触接于所述气缸。在杯形垫圈中由于通过设于支撑部边缘的唇缘部将活塞与气缸之间密封，因此可以通过边缘部的牢固固定防止唇缘部的偏磨耗。所述活塞可以在所述气缸内摇动运动。活塞在气缸内摇动运动的摇动活塞中，由于密封部件与气缸之间的摩擦不仅产生在往复方向而且还产生在倾斜方向，因此根据本发明实施方式的活塞尤其有效。真空泵包括活塞与排气路径。所述活塞包括活塞主体、密封部件、密封部件固定板、紧固部。该活塞主体可往复嵌插在气缸内，具有与往复方向垂直的第一面；该密封部件安装于所述第一面，将所述气缸与所述活塞主体之间密封；该密封部件固定板固定于所述活塞主体，且在该密封部件固定板与所述第一面之间夹持所述密封部件，该密封部件固定板具有与所述第一面相对且触接于所述密封部件的第二面及该第二面反侧的第三面，所述第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，所述第一区域以第一挤压力挤压所述密封部件，所述第二区域以比所述第一挤压力大的第二挤压力挤压所述密封部件；该紧固部将所述密封部件固定板紧固于所述活塞主体。所述排气路径连接于所述气缸，通过所述活塞的往复进行排气。以下，参照附图对本发明的实施方式进行阐述。摇动活塞型真空泵的构造图I为表示根据本发明实施方式的摇动活塞型真空泵(以下称为真空泵)I的示意图。真空泵I连接于例如真空腔等，用于对其进行真空排气。如该图所示，真空泵I包括电机2、传动轴3、连杆4、活塞5、气缸6、吸气室7以及排气室8。连杆4、活塞5、气缸6、吸气室7以及排气室8构成“气筒”，该真空泵I具有两座气筒。图2为气筒的放大示意图。另外，气筒的数量不限于两座，也可以是一座或三座以上。在真空泵I中，在连接于电机2的传动轴3上连接有连杆4，连杆4上连接有活塞
5。活塞5容纳于气缸6内。气缸6中邻接地设有吸气室7以及排气室8。所述结构中的传动轴3、连杆4、活塞5、气缸6容纳于壳体9内。电机2产生旋转动力，使传动轴3绕轴旋转。电机2可使用一般的电机。传动轴3从电机2向壳体9的内部直线状延伸，可经由轴承10旋转地支撑在壳体 9中。连杆4的一端通过偏心轴12与轴承11连接于传动轴3，另一端连接于活塞5。连杆4与偏心轴12将传动轴3的旋转运动转换成往复(摇动)运动，详情后述。活塞5通过连杆4在气缸6内往复运动，进行吸气以及排气。关于活塞5的详细结构之后进行叙述。气缸6是具有与活塞5外径接近的内径的筒状室,活塞5可嵌插地构成。气缸6 中设有吸气阀13以及排气阀14，这些阀根据活塞5的往复运动进行开闭。吸气室7是经由吸气阀13与气缸6连通的室，吸气室7连接有吸气管15。吸气管 15连接于腔体等排气对象。排气室8是经由排气阀14与气缸6连通的室，排气室8连接有排气管16。排气管 16与开放的大气连接或连接于排气设备等。另外，图2是从平行于传动轴3的方向看气筒的图，但吸气室7与排气室8的朝向为了方便起见而不同于图I。活塞的结构图3为活塞5的分解示意图，图4为活塞5的剖视示意图。图5为从气缸6侧看活塞5的各部件的平面图。如图2至图5所示，活塞5由活塞主体51、杯形垫圈52以及杯形垫圈固定板53构成。通过将杯形垫圈52载置在活塞主体51上并且杯形垫圈固定板53 介由杯形垫圈52固定在活塞主体51上，从而由活塞主体51与杯形垫圈固定板53夹持杯形垫圈52。通过从杯形垫圈固定板53的中央部向活塞主体51的中央插入一根螺钉54从而将杯形垫圈固定板53紧固于活塞主体51,从而固定于活塞主体51上。另外,螺钉54可以为多根，而根据本实施方式的活塞5由于可以牢固固定杯形垫圈52，因此可以为I根。活塞主体51连接于连杆4,嵌插在气缸6内。活塞主体51具有与其往复方向(垂直于传动轴3的方向)垂直的第一面51a。第一面51a的中央部形成有相对于第一面51a 为凹状的凹部51b。凹部51b是用于与杯形垫圈固定板53的一部分啮合的构造。并且，凹部51b的中央部沿所述往复方向形成有插入螺钉54的螺钉孔51c，螺钉54用于将杯形垫圈固定板53紧固于活塞主体51上。另外，活塞主体51可以与连杆4构成为同一部件，也可以是固定在连杆4上的其他部件。杯形垫圈52由弹性体构成，具有支撑部52a与唇缘部52b。支撑部52a为环状的圆板状，其中央部有插入杯形垫圈固定板53的孔52c。支撑部52a通过杯形垫圈固定板53 挤压在活塞主体51的第一面51a上。唇缘部52b是以从支撑部52a的边缘折弯的方式而形成的部分，通过触接于气缸6的内壁将活塞5与气缸6之间密封。杯形垫圈52配置于活塞主体51上，其唇缘部52b成为活塞主体51的边侧。
6
杯形垫圈固定板53配置于杯形垫圈52上，通过螺钉54紧固于活塞主体51上。 图6为从杯形垫圈52侧看杯形垫圈固定板53的平面图。杯形垫圈固定板53具有与活塞主体51的第一面51a相对的第二面53a及第二面53a反侧的第三面53b。并且,杯形垫圈固定板53的第二面53a侧设有与活塞主体51的凹部51b啮合的凸部53c，第一面51a在凸部53c的周围形成为环状。杯形垫圈固定板53的第三面53b侧有用于插入螺钉54的螺钉孔53d,螺钉孔53d 与形成在活塞主体51上的螺钉孔51c连通。螺钉孔53d为可容纳螺钉54头部的大小，以使螺钉54的螺钉头部不露出第三面。图7为杯形垫圈固定板53的剖视放大示意图。如图6以及图7所示，杯形垫圈固定板53的第二面53a上形成有第一区域Al、第二区域A2以及第三区域A3。第一区域Al、 第二区域A2以及第三区域A3分别是从第二面53a的中心向直径方向占据规定范围的环状区域，从第二面53a侧，按第一区域Al、第三区域A3、第二区域A2的顺序形成。第三区域A3相比第一区域Al更接近第三面53b侧，第二区域A2相比第一区域Al 更接近第一面51a侧。S卩，第三区域A3相比第一区域Al凹陷，第二区域A2相比第一区域 Al凸出。第三区域A3与第一区域Al的高度差可设为例如O. 3mm,第二区域A2与第一区域 Al的高度差也可以设为例如O. 3mm,由此,杯形垫圈固定板53对杯形垫圈52施加的挤压力在杯形垫圈52的不同部分是不同的。图8为表不由杯形垫圈固定板53与活塞主体51夹持的杯形垫圈52的剖视示意图。如该图所示，杯形垫圈52的支撑部52a中，与杯形垫圈固定板53的第一区域Al 相对的部分根据螺钉54的紧固力以规定的挤压力受到挤压。支撑部52a中与第三区域A3 对应的部分由于第三区域A3凹陷，因此挤压力相比与第一区域Al对应的部分要小。并且， 支撑部52a中与第二区域A2相对的部分由于第二区域A2凸出，因此挤压力相比与第一区域Al相对的部分要大。在平坦的杯形垫圈固定板中，施加于杯形垫圈的挤压力较小。对此，根据本实施方式的杯形垫圈固定板53中，不仅在螺钉54的附近的杯形垫圈52的中央部分，而且还在第三区域A3形成的边缘部分向杯形垫圈52施加高挤压力。这样，通过在杯形垫圈固定板53上形成第三区域A3以及第二区域A2，从而可以使对杯形垫圈52的外周部挤压力较高。当通过螺钉54将杯形垫圈固定板53紧固在活塞主体上时，杯形垫圈固定板53的中央部被强力挤压，致使杯形垫圈固定板53发生翘曲。在此，根据本实施方式的杯形垫圈固定板53由于形成有触接于杯形垫圈52的外周部的第二区域A2，因此即使杯形垫圈固定板53发生翘曲，也可以以适当的挤压力挤压杯形垫圈52的外周部。并且，杯形垫圈固定板53中，通过第三区域A3使第二区域A2的内周侧对杯形垫圈52的挤压力得到缓和，因此可以使第二区域A2产生的对杯形垫圈52的挤压力在圆周方向上变得均匀。摇动活塞型真空泵的动作针对真空泵I的动作进行阐述。另外，虽然在此仅对真空泵I的一座气筒进行阐述，但对于其他气筒动作也是一样的。图9为活塞5的摇动运动的示意图。按图9(a)、图 9 (b)、图9 (c)、图9 (d)的顺序驱动活塞5，再次返回至图9 (a)所述的状态。在图9(a)中，活塞5处于上死点。该状态下，活塞5与气缸6的底部接触。当传动轴3旋转时，如图9 (b)所示，连杆4通过偏心轴12与轴承11倾斜下降，活塞5离开气缸
6。此时，由于气缸6与活塞5之间的容积扩大，因此排气对象气体从吸气室7以及连通的吸气管15经由吸气阀13流入气缸6内。当传动轴3再旋转时，如图9(c)所示，活塞5到达下死点。此时，气缸6内存在排气对象气体。进而，当传动轴3旋转时，如图9 (d)所示，连杆4通过偏心轴12与轴承11倾斜上升。此时，由于气缸6与活塞5之间的容积缩小，因此气缸内的排气对象气体打开排气阀14从排气室8以及连通的排气管16中排出。这样，通过传动轴3的旋转重复进行伴有活塞的倾斜上升与倾斜下降(摇动运动)，排出排气对象气体。在此，如图9所示，在活塞5的摇动运动中，杯形垫圈52的唇缘部52b总是触接于气缸6的内壁，将气缸6与活塞5之间密封。因此，在长期使用中，唇缘部52b的磨耗将成为问题。根据本实施方式的杯形垫圈固定板53中，由于杯形垫圈52的边缘部内的挤压力较大，从而能够防止唇缘部52b的振动，抑制唇缘部52b的偏磨耗。本发明并不仅限于所述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行变更。在所述实施方式中，活塞用于摇动活塞型真空泵，但并不限定于此，也可适用于非摇动活塞型真空泵或压缩机等在气缸内配置有活塞的装置。
权利要求
1.一种活塞，其特征在于，包括活塞主体，可往复嵌插在气缸内，具有与往复方向垂直的第一面；密封部件，安装于该第一面，将该气缸与该活塞主体之间密封；密封部件固定板，固定于该活塞主体上并在该密封部件固定板与该第一面之间夹持该密封部件，且该密封部件固定板具有与该第一面相对且触接于该密封部件的第二面及该第二面反侧的第三面，该第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，该第一区域以第一挤压力挤压该密封部件，该第二区域以比该第一挤压力大的第二挤压力挤压该密封部件；紧固部，将该密封部件固定板紧固于该活塞主体上。
2.根据权利要求I所述的活塞，其特征在于所述第二面还具有形成在所述第一区域与所述第二区域之间，以比所述第一挤压力小的第三挤压力挤压所述密封部件的第三区域。
3.根据权利要求I所述的活塞，其特征在于所述第二区域相比所述第一区域向所述第一面侧凸出；所述第三区域相比该第一区域向所述第三面侧凹陷。
4.根据权利要求I所述的活塞，其特征在于所述紧固部是从所述密封部件固定板的中心向所述活塞主体插入的螺钉。
5.根据权利要求I所述的活塞，其特征在于所述密封部件是具有支撑部与唇缘部的杯型垫圈，该支撑部由所述第一面与所述第二面夹持，该唇缘部设于该支撑部的边缘且触接于所述气缸。
6.根据权利要求I所述的活塞，其特征在于所述活塞在所述气缸内摇动运动。
7.一种真空泵，其特征在于，包括活塞，具有活塞主体、密封部件、密封部件固定板、紧固部；该活塞主体可往复地嵌插在气缸内且具有与往复方向垂直的第一面；该密封部件安装于该第一面上并将该气缸与该活塞主体之间密封；该密封部件固定板固定于该活塞主体并在该密封部件固定板与该第一面之间夹持该密封部件，且该密封部件固定板具有与该第一面相对且触接于该密封部件的第二面及该第二面反侧的第三面，该第二面具有中央侧的第一区域与边缘侧的第二区域，该第一区域以第一挤压力挤压该密封部件，该第二区域以比该第一挤压力大的第二挤压力挤压该密封部件；该紧固部将该密封部件固定板紧固于该活塞主体上；以及排气路径，连接于该气缸，通过该活塞的往复进行排气。
全文摘要
本发明提供了一种可提高密封部件的耐久寿命的活塞以及具有该活塞的真空泵。本发明活塞(5)包括活塞主体(51)、密封部件(52)、密封部件固定板(53)、紧固部(54)。活塞主体(51)可往复地嵌插在气缸(6)内，具有与往复方向垂直的第一面(51a)。密封部件(52)安装于第一面(51)上，将气缸(6)与活塞主体(51)之间密封。密封部件固定板(53)具有与第一面(51a)相对且触接密封部件(52)的第二面(53a)及第二面(53a)反侧的第三面(53b)，第二面(53a)具有中央侧的第一区域(A1)与边缘侧的第二区域(A2)，第一区域(A1)以第一挤压力挤压密封部件(52)，第二区域(A2)以比第一挤压力大的第二挤压力挤压密封部件(52)。
文档编号F04B39/00GK102606447SQ20121000385
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年1月20日
发明者古贺裕明, 牧之濑泰裕, 糸山龙二, 长野元泰 申请人:Ulvac机工株式会社