偏心輪機(jī)構(gòu)以及具有該偏心輪機(jī)構(gòu)的微型隔膜式氣泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種偏心輪機(jī)構(gòu)以及具有該偏心輪機(jī)構(gòu)的微型隔膜式氣泵，包括：偏心輪，該偏心輪能繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)；從所述偏心輪的第一端面傾斜地突出的連接軸；傘狀的支架，該支架具有從頂部延伸出的至少兩個擺臂，所述連接軸與所述支架如此連接使得在所述偏心輪繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)時所述支架的擺臂做上下擺動運動，其特征在于，所述偏心輪的周面限定出具有一細(xì)端和一粗端的扇形的截面形狀，所述連接軸與所述偏心輪之間的連接點位于所述偏心輪的細(xì)端所在的區(qū)域，所述偏心輪機(jī)構(gòu)還具有設(shè)置在所述偏心輪的粗端所在的區(qū)域中的配重塊，并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸、所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心都位于所述扇形的中心對稱平面內(nèi)并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸位于所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心之間。
【專利說明】偏心輪機(jī)構(gòu)以及具有該偏心輪機(jī)構(gòu)的微型隔膜式氣泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于微型隔膜式氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)，尤其涉及的是具有該偏心輪機(jī)構(gòu)的微型隔膜式氣泵。
【背景技術(shù)】
[0002]微型氣泵是指體積小巧，工作介質(zhì)為氣態(tài)，主要用于氣體采樣、氣體循環(huán)、真空吸附、真空保壓、抽氣、打氣、增壓等多種用途的一種氣體輸送裝置。
[0003]微型氣泵按照工作原理可分為隔膜式、電磁式、葉輪式、活塞式等?，F(xiàn)有的微型隔膜式氣泵廣泛應(yīng)用于諸如醫(yī)療產(chǎn)品、汽車座椅等產(chǎn)品上，其一般由電機(jī)、安裝在電機(jī)上的底蓋、偏心輪機(jī)構(gòu)、安裝在偏心輪機(jī)構(gòu)上的支架，以及氣囊組件保持架、限定氣腔的氣囊組件、導(dǎo)氣板、隔膜片和上蓋構(gòu)成，底蓋固定在電機(jī)的帶有輸出軸的一端的端面上，底蓋、氣囊組件保持架、氣囊組件、導(dǎo)氣板、隔膜片和上蓋依次相連。
[0004]通常，現(xiàn)有的微型隔膜式氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)采用圓形偏心輪。例如參見圖6和圖7所示，偏心輪機(jī)構(gòu)31 ’具有偏心圓盤310 ’、從偏心圓盤310 ’傾斜地突出的連接軸311’、與連接軸311’相對可轉(zhuǎn)動地連接的支架312’和設(shè)置在連接軸311’和支架312’之間的軸承3104’。在偏心圓盤的幾何中心O’處設(shè)置有用于與電機(jī)輸出軸關(guān)聯(lián)的排氣孔3103’。該排氣孔3103’與用于電機(jī)輸出軸的安裝孔3102’同軸設(shè)置并且相互連通。從圖中可以看出，由于圓盤的下方設(shè)置有不規(guī)則的凸塊，因此，該偏心圓盤組件的質(zhì)心G’偏離于幾何中心O’所在的豎直軸線。如圖所示，連接軸與偏心圓盤之間的連接點偏離該幾何中心O’。因此，在偏心圓盤繞電機(jī)輸出軸的軸線轉(zhuǎn)動時，由于連接軸311’和支架312’的重力作用、偏心圓盤自身的重力作用以及連接軸311’和支架312’對偏心圓盤的作用力導(dǎo)致該圓形偏心輪運轉(zhuǎn)時振動大，從而導(dǎo)致微型氣泵運行時的噪音大并且導(dǎo)致整個氣泵的使用壽命縮短。
[0005]因此，本實用新型旨在克服上述問題中的一個或多個。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型目的在于提供一種能夠降低震動、運行噪音小、性能優(yōu)良的偏心輪機(jī)構(gòu)以及具有這種偏心輪機(jī)構(gòu)的微型隔膜式氣泵。
[0007]根據(jù)本實用新型的一方面，提供一種用于微型隔膜式氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)，包括:偏心輪，該偏心輪具有相互平行的第一和第二端面以及設(shè)置在所述第一和第二端面之間的豎直延伸的周面，該偏心輪能繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心軸垂直穿過所述第一和第二端面；從所述偏心輪的第一端面朝向所述旋轉(zhuǎn)中心軸傾斜地伸出的連接軸；傘狀的支架，該支架具有從頂部延伸出的至少兩個擺臂，所述連接軸與所述支架如此連接使得在所述偏心輪繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)時所述支架的擺臂做上下擺動運動，從而改變與相應(yīng)擺臂關(guān)聯(lián)的氣囊的容積，其特征在于，所述偏心輪的周面限定出具有一細(xì)端和一粗端的扇形的截面形狀，所述連接軸與所述偏心輪之間的連接點位于所述偏心輪的細(xì)端所在的區(qū)域，所述偏心輪機(jī)構(gòu)還具有設(shè)置在所述偏心輪的粗端所在的區(qū)域中的配重塊，并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸、所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心都位于所述扇形的中心對稱平面內(nèi)并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸位于所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心之間。根據(jù)此構(gòu)型，增加了偏心輪機(jī)構(gòu)在偏心運動時的平衡性，從而可以達(dá)到降低震動的效果并因此減小運行時的噪音，從而提供氣泵的整體性能并提高氣泵產(chǎn)品的市場競爭力。
[0008]在一有利實施例中，該配重塊的質(zhì)量與所述連接軸和所述支架的質(zhì)量總和相當(dāng)。通過此構(gòu)型，可以實現(xiàn)偏心輪機(jī)構(gòu)在運轉(zhuǎn)時的動態(tài)平衡。
[0009]進(jìn)一步地，由所述連接軸和所述支架組成的組件的重心落在所述旋轉(zhuǎn)中心軸上。如此，減小支架對偏心輪運轉(zhuǎn)時的干擾，從而減少導(dǎo)致振動產(chǎn)生的不平衡因素。
[0010]有利地，所述連接軸一體地形成在所述偏心輪上。這樣有利于提高連接軸和偏心輪之間的連接強(qiáng)度。
[0011]或者，所述連接軸插裝在設(shè)置于所述偏心輪上的安裝孔中。從制造加工方面來講，這樣更有利于控制連接軸相對于偏心輪的傾斜角度。
[0012]有利地，所述連接軸被壓裝在所述支架的中心軸孔中。由此，可以減少裝配零部件，降低制造成本。
[0013]有利地，該扇形具有90°?180°的圓心角。對于偏心輪的加工制造、以及配重的設(shè)置區(qū)域的設(shè)計等而言，此角度范圍是有利的或優(yōu)選的。
[0014]有利地，在所述偏心輪的第二端面上設(shè)置有以所述旋轉(zhuǎn)中心軸為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝孔。
[0015]有利地，在所述偏心輪的第一端面上設(shè)置有以所述旋轉(zhuǎn)中心軸為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝的排氣孔，所述排氣孔與所述安裝孔連通。由此，有利于實現(xiàn)電機(jī)輸出軸的中心軸與偏心輪的旋轉(zhuǎn)中心軸的重合。
[0016]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種微型隔膜式氣泵，其具有上述的偏心輪機(jī)構(gòu)。
[0017]根據(jù)本實用新型的微型氣泵振動小、運行噪音小、產(chǎn)品性能提高、制造成本低，因而具有很高的市場競爭力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出根據(jù)本實用新型的一實施例的微型氣泵的總體示意圖；
[0019]圖2示出根據(jù)本實用新型的微型氣泵的分解示意圖；
[0020]圖3示出根據(jù)本實用新型的微型氣泵的局部的剖視圖，其示出偏心輪機(jī)構(gòu)與氣囊和電機(jī)輸出軸之間的連接關(guān)系；
[0021]圖4示出根據(jù)本實用新型的偏心輪機(jī)構(gòu)的偏心輪的平面視圖；
[0022]圖5示出根據(jù)本實用新型的偏心輪機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)時的剖視圖；
[0023]圖6示出傳統(tǒng)的用于微型氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)的立體視圖；以及
[0024]圖7不出傳統(tǒng)的用于微型氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)的剖面視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將具體參照本實用新型的各實施例，所述實施例的例子在附圖中示出。只要可能，在所有附圖中都使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的或相似的部件。[0026]結(jié)合圖1和圖2，可以看出，根據(jù)本實用新型的一微型隔膜式氣泵I的總體包括:電機(jī)10 ;位于電機(jī)上的底蓋20，該底蓋上設(shè)置有進(jìn)氣孔201a ;安裝在電機(jī)輸出軸101端部并由電機(jī)的輸出軸帶動的偏心輪機(jī)構(gòu)31，其中電機(jī)輸出軸101穿過底蓋的中心孔并在端部與偏心輪機(jī)構(gòu)31連接；扣合在底蓋20上端的氣囊組件保持架40，偏心輪機(jī)構(gòu)31被夾持在底蓋20和氣囊組件保持架40之間；具有至少一個氣囊501的氣囊組件50，氣囊501可容納在氣囊組件保持架40的相應(yīng)位置中，氣囊501構(gòu)造成由偏心輪機(jī)構(gòu)31致動而在吸氣位置(負(fù)壓狀態(tài))和排氣位置(正壓狀態(tài))之間變化；設(shè)置在氣囊組件50的氣囊口上方用于引導(dǎo)氣流進(jìn)入氣囊或從氣囊排出的導(dǎo)氣板60 ;與導(dǎo)氣板60相配合以實現(xiàn)氣囊進(jìn)排氣控制的隔膜片70 ；以及通過螺絲等緊固件100與氣囊組件保持架40和底蓋20緊固連接在一起的上蓋80，該上蓋80上具有出氣孔801以用于將氣體從泵內(nèi)輸出。
[0027]在所示的實施例中，氣囊組件50具有4個鐘形的氣囊501 (也稱為橡皮碗)。其中，該4個鐘形氣囊501坐靠到氣囊組件保持架上的相應(yīng)的4個凹槽中。當(dāng)然，對于氣囊的個數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要來改變，而不必局限于所示出的數(shù)目。
[0028]有利地，在電機(jī)10的于電機(jī)輸出軸101所在一端的端面與底蓋20的底端面之間設(shè)置有彈性密封墊片110，如圖2所示。優(yōu)選地，該彈性密封墊片110由橡膠材料例如熱塑性聚氨酯彈性體橡膠制成。這樣可以抑制電機(jī)本身的震動傳遞到泵體上，由此，可以進(jìn)一步減小偏心輪機(jī)構(gòu)的振動并從而減小偏心輪機(jī)構(gòu)在運動時的振動。
[0029]結(jié)合圖3-圖5所示，根據(jù)本實用新型的偏心輪機(jī)構(gòu)31包括:偏心輪310，該偏心輪具有相互平行的第一端面310a和第二端面310b以及設(shè)置在所述第一和第二端面之間的沿上下方向延伸的周面310c，該偏心輪310能繞其旋轉(zhuǎn)中心軸X1旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心軸X1垂直穿過第一端面310a和第二端面310b ;從偏心輪310的第一端面310a朝向旋轉(zhuǎn)中心軸X1傾斜地突出的連接軸311 ;傘狀的支架312，該支架具有從頂部P延伸出的至少兩個擺臂3120，連接軸311與支架312如此連接使得在偏心輪310繞其旋轉(zhuǎn)中心軸X1旋轉(zhuǎn)時支架312的擺臂3120做上下擺動運動，從而改變與相應(yīng)擺臂關(guān)聯(lián)的氣囊501的容積，其中，偏心輪的周面310c限定出具有一細(xì)端A和一粗端B的大體呈扇形的截面形狀(如圖4所示)，連接軸311與偏心輪310之間的連接點O1位于偏心輪310的細(xì)端A所在的區(qū)域，偏心輪機(jī)構(gòu)31還具有設(shè)置在偏心輪310的粗端B所在的區(qū)域中的配重塊3101，其中旋轉(zhuǎn)中心軸X1、連接點O1和配重塊3101的質(zhì)心O2位于所述扇形的中心對稱平面內(nèi)之間并且旋轉(zhuǎn)中心軸X1位于連接點O1和配重塊3101的質(zhì)心O2之間。
[0030]如圖4所示，連接點O1為連接軸的中心軸X2與偏心輪310的第一端面310a的交點。如圖5所示，在偏心輪310的第一端面310a上設(shè)置有以旋轉(zhuǎn)中心軸X1為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝的排氣孔3103。該排氣孔的中心點O落在旋轉(zhuǎn)中心軸X1上。在偏心輪310的第二端面310b上設(shè)置有以旋轉(zhuǎn)中心軸X1為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝孔3102。安裝孔3102為帶有鍵槽的孔，其具有與電機(jī)輸出軸的截面形狀互補(bǔ)的形狀，通過此結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)偏心輪和電機(jī)輸出軸之間無相對轉(zhuǎn)動地連接并進(jìn)而實現(xiàn)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動動量至偏心輪的傳遞。安裝孔3102與排氣孔3103相連通。如圖5所示，連接軸311的中心軸X2與偏心輪的旋轉(zhuǎn)中心軸X1形成有一夾角a。該夾角α為銳角。
[0031]根據(jù)本實用新型，采用扇形的偏心輪結(jié)構(gòu)，可以使得連接點O1盡可能地靠近旋轉(zhuǎn)中心軸X1,因而可以降低在電機(jī)帶動支架壓縮氣囊時傳遞給支架以及偏心輪的振動。此外，通過配重塊的合理設(shè)置，可以由此抵消支架和連接軸的重力所產(chǎn)生的不平衡，進(jìn)而達(dá)到減震的效果。而同時結(jié)合采用扇形的偏心輪結(jié)構(gòu)和配重塊的設(shè)置構(gòu)型，使得可以盡可能地實現(xiàn)偏心輪機(jī)構(gòu)的動態(tài)平衡，從而將偏心運動時的震動降至最低。
[0032]為了實現(xiàn)所述動態(tài)平衡，有利地，由連接軸311和支架312組成的組件的重心G落在旋轉(zhuǎn)中心軸X1上，如圖5所示。
[0033]為了實現(xiàn)所述動態(tài)平衡，優(yōu)選地，配重塊3101的質(zhì)量與連接軸311和支架312的質(zhì)量總和相當(dāng)。
[0034]在圖4中，細(xì)端A和粗端B之間具有圓滑的過渡連接段。因此，從整體上看，偏心輪的截面形狀大體呈扇形。該扇形形狀優(yōu)選具有90°?180°的圓心角，如圖4中的角度β所示。此角度范圍就偏心輪的加工制造、配重塊的設(shè)置、氣流運動等方面而言是有利的。
[0035]需要說明的是，在本文中，“上”(上部)和“下”(下部或底部)均是指圖3中所示的上下方向。
[0036]此外，在本文中，“扇形”指的是由一段長度較大的弧或線段、另一長度較小的弧或線段和分別連接這兩條弧或線段的兩條弧或線段所組成的幾何形狀，例如三角形、梯形、半圓等。這里所述的弧或線段并不一定是光滑的或呈筆直的，也可以呈彎曲的或曲折的，因此，也可以將大體為扇形的不規(guī)則多邊形近似看成具有扇形形狀。優(yōu)選地，這些扇形幾何形狀具有且僅有一條中心對稱線或一個中心對稱面。
[0037]另外，在圖5所示的一實施例中，配重塊3101由比重不同于偏心輪的制造材料的比重的材料制成并鑲嵌在偏心輪的相應(yīng)區(qū)域。優(yōu)選地，配重塊的上下端面與偏心輪的上下端面齊平，以確保偏心輪運動時的受力均勻一致，并且避免對氣流的流動造成干擾。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，配重塊可以在制造偏心輪時通過注塑成型工藝等嵌置在偏心輪上，也可以單獨成型并通過熱壓等常規(guī)方法插裝在偏心輪中預(yù)設(shè)的孔內(nèi)。
[0038]雖然圖5中示出，連接軸311插裝在設(shè)置于偏心輪310上的安裝孔3110中。由此使得加工制造更為方便。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，連接軸311也可以一體地形成在偏心輪310上，例如通過焊接、注塑等常規(guī)技術(shù)手段來實現(xiàn)。
[0039]在一有利的實施例中，連接軸311直接壓裝在支架312的中心軸孔中，如圖5所示。這樣可以減少零部件并因而降低制造成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，連接軸311也可以通過軸承等部件安裝到支架312的中心軸孔中，只要不妨礙連接軸在支架的中心軸孔內(nèi)的圓錐擺動即可。
[0040]工業(yè)實用性
[0041]下面對本實用新型的微型隔膜式氣泵I的運行原理進(jìn)行說明。
[0042]結(jié)合圖2-圖5所示，當(dāng)電機(jī)10運行時，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸101轉(zhuǎn)動并由此帶動偏心輪機(jī)構(gòu)31的偏心輪310繞其旋轉(zhuǎn)中心軸X1轉(zhuǎn)動，連接在偏心輪310上的連接軸311隨著一起轉(zhuǎn)動，從而連接軸311在支架312的中心軸孔內(nèi)大體做圓錐擺動，從而使得支架的擺臂做上下?lián)u擺運動，進(jìn)而使得氣囊501沿上下方向做往復(fù)運動，從而使氣囊內(nèi)腔內(nèi)的氣體形成正負(fù)壓循環(huán)變化。在氣囊向下運動時，氣囊內(nèi)腔處于負(fù)壓狀態(tài)，在氣囊進(jìn)氣口處與外界大氣壓產(chǎn)生壓力差，在壓力差的作用下，隔膜片70上的吸氣止回閥打開，使得氣體自上蓋80內(nèi)的空腔被吸入到氣囊501內(nèi)。進(jìn)入到氣囊內(nèi)腔的氣體來自于從底蓋底端面上的進(jìn)氣口經(jīng)進(jìn)氣通道經(jīng)氣囊組件保持架40和氣囊組件50上的通氣孔以及導(dǎo)氣板60和隔膜片70上的通氣孔進(jìn)入到泵上蓋80上的內(nèi)腔的氣體。在氣囊向上運動時，氣體壓力增加，當(dāng)氣囊內(nèi)壓力增大到一定值時將隔膜片70上的排氣止回閥打開并從氣囊內(nèi)腔排到上蓋80的排氣孔801輸出。隨著支架312的擺動，所示出的4個鐘形氣囊501可根據(jù)支架的擺動角度而處于不同的壓力狀態(tài)，因而4個鐘形氣囊501可在同一時刻處于上述氣體循環(huán)的不同階段。
[0043] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可以在不偏離本實用新型的范圍的情況下對本實用新型的裝置做出多種改良和變型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過考慮本說明書中公開的內(nèi)容也可得到其它實施例。本說明書和示例僅應(yīng)被視為示例性的，本實用新型的真實范圍由所附權(quán)利要求以及等同方案限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微型隔膜式氣泵的偏心輪機(jī)構(gòu)，包括:偏心輪，該偏心輪具有相互平行的第一和第二端面以及設(shè)置在所述第一和第二端面之間的豎直延伸的周面，該偏心輪能繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心軸垂直穿過所述第一和第二端面；從所述偏心輪的第一端面朝向所述旋轉(zhuǎn)中心軸傾斜地伸出的連接軸；傘狀的支架，該支架具有從頂部延伸出的至少兩個擺臂，所述連接軸與所述支架如此連接使得在所述偏心輪繞其旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)時所述支架的擺臂做上下擺動運動，從而改變與相應(yīng)擺臂關(guān)聯(lián)的氣囊的容積，其特征在于，所述偏心輪的周面限定出具有一細(xì)端和一粗端的扇形的截面形狀，所述連接軸與所述偏心輪之間的連接點位于所述偏心輪的細(xì)端所在的區(qū)域，所述偏心輪機(jī)構(gòu)還具有設(shè)置在所述偏心輪的粗端所在的區(qū)域中的配重塊，并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸、所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心都位于所述扇形的中心對稱平面內(nèi)并且所述旋轉(zhuǎn)中心軸位于所述連接點和所述配重塊的質(zhì)心之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，該配重塊的質(zhì)量與所述連接軸和所述支架的質(zhì)量總和相當(dāng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，由所述連接軸和所述支架組成的組件的重心落在所述旋轉(zhuǎn)中心軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述連接軸一體地形成在所述偏心輪上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述連接軸插裝在設(shè)置于所述偏心輪上的安裝孔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述連接軸被壓裝在所述支架的中心軸孔中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，該扇形具有90°?180°的圓心角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，在所述偏心輪的第二端面上設(shè)置有以所述旋轉(zhuǎn)中心軸為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的偏心輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，在所述偏心輪的第一端面上設(shè)置有以所述旋轉(zhuǎn)中心軸為中心軸的用于電機(jī)輸出軸的安裝的排氣孔，所述排氣孔與所述安裝孔連通。
10.一種微型隔膜式氣泵，具有上述權(quán)利要求1-9中的任一項所述的偏心輪機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】F04B43/04GK203685529SQ201420060148
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】曾德輝 申請人:廣東肇慶愛龍威機(jī)電有限公司