JP2002266765A - 往復機械のクランクケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の共通化を図りつつ、複数種類の往復ポ
ンプや往復圧縮機等の往復機械を製造することができ
て、これらの往復機械の製造コストを低減することがで
きる往復機械のクランクケースを提供する。 【解決手段】 クロスヘッド５８が往復摺動自在に嵌入
されるピストンガイド４２を備えたピストンポンプのク
ランクケース４０であって、クランクケース本体３１
に、このクランクケース本体３１と別体のピストンガイ
ド４２が取り付けられて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロスヘッドが往
復摺動自在に嵌入されるピストンガイドを備えたクラン
クケースに係り、特に往復ポンプや往復圧縮機等の往復
機械のクランクケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のクランクケースが組み込
まれたプランジャポンプの一例を示す縦断面図である。
このプランジャポンプは、クランクケース１１の前端お
よび後端にそれぞれマニホールド１２およびクランクケ
ース蓋１３が接合されて構成されている。クランクケー
ス１１内には、その約下半分に潤滑油が充填されてい
る。クランクケース１１の両側壁部にはクランク軸１４
がベアリングを介して回転自在に支持され、クランク軸
１４のクランクピン１５には連接棒１６の大端部１７が
回転自在に嵌合され、一方連接棒１６の小端部１８には
クロスヘッド１９の後端部がクロスピン２０により連結
されている。

【０００３】クロスヘッド１９は、クランクケース１１
のピストンガイド１１ａにクランクケース１１の前後方
向に摺動自在に嵌入されるとともに、プランジャ２１の
基端部に連結されている。ピストンガイド１１ａのクロ
スヘッド１９が嵌入されているガイド部１１ａ_１の前方
には、オイルシール２０Ａ、これを押えるシール押え２
０Ｂが挿入されている。プランジャ２１の先端部にはス
リーブ２２が取り外し自在に固定されている。プランジ
ャ２１の先端部が進退するポンプ室２３はマニホールド
１２内に形成され、ポンプ室２３には吸込弁２４および
吐出弁２５が配設されている。

【０００４】クランクケース１１は、前面および後面が
開口され、かつ前面から後面に向かって漸次拡大する筒
状に形成されている。クランクケース１１の上面の前方
中央部には、オイルキャップ２６がねじ込まれて取り付
けられている。また、クランクケース蓋１３の中央部に
は、オイルゲージ２７が圧入されて取り付けられている
とともに、下端部中央には、ドレンプラグ２８がねじ込
まれている。

【０００５】このプランジャポンプにおいては、クラン
ク軸１４をモータ等により回転させると、このクランク
軸１４の回転運動がクランクピン１５および連接棒１６
によりクロスヘッド１９の往復運動に変換され、これに
よりプランジャ２１がポンプ室２３を進退運動し、ポン
プ室２３の容積変化によって液体が吸込弁２４からポン
プ室２３内に流入し、また吐出弁２５から吐出される。
このとき、クロスヘッド１９は、ピストンガイド１１ａ
のガイド部１１ａ_１によって案内されて、前後方向に往
復運動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クランクケ
ースは、ポンプの大きさや性能に大きく影響する部品で
ある。すなわち、吐出量や圧力が大きくなるほど、クラ
ンク軸１４等の駆動部やピストンガイド１１ａのガイド
部１１ａ_１などに作用する力が大きくなるので、ガイド
部１１ａ_１の径などを大きくする必要があるとともに、
クランクケース１１を大きくする必要がある。一方、ク
ランクケースは、通常、ダイカスト鋳造法により製造さ
れているので、型費が高い。

【０００７】しかしながら、従来のクランクケース１１
には、ピストンガイド１１ａが一体に形成されているの
で、吐出量や圧力あるいはプランジャ２１の本数が異な
るのに合わせてピストンガイド１１ａの寸法や数が変わ
ると、クランクケース１１そのものをこれに合わせて作
製する必要がある。すなわち、プランジャポンプの機種
毎に異なるクランクケース１１をダイカスト鋳造法によ
り作製する必要がある。このため、機種毎にクランクケ
ースの型費がかかり、製造コストが高くなるという問題
がある。

【０００８】また、クランクケース１１に、ピストンガ
イド１１ａが一体に形成されているので、形状が複雑に
なるため、型の製作費が高くなり、また駄肉が多くなる
ため、アルミニウム等の鋳造材料の量が多くなり、これ
らの面でも製造コストが高くなるという問題がある。ま
た、このように形状が複雑になるとともに、駄肉が多い
ことから、ダイカスト鋳造時に鋳巣が発生し易いという
問題がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、部品の共通化を図りつつ、複数種類の往復ポンプや
往復圧縮機等の往復機械を製造することができて、これ
らの往復機械の製造コストを低減することができる往復
機械のクランクケースを提供することを目的とする。ま
た、本発明は、形状を簡素化することができて、型費を
低減することができる往復機械のクランクケースを提供
することを目的とする。また、本発明は、鋳造時に鋳造
歩留まりが良い往復機械のクランクケースを提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の往復機械のクランクケースは、ク
ロスヘッド（５８）が往復摺動自在に嵌入されるピスト
ンガイド（３２，４２）を備えたクランクケース（３
０，４０）であって、クランクケース本体（３１）に、
このクランクケース本体（３１）と別体の前記ピストン
ガイド（３２，４２）が取り付けられて成ることを特徴
とする。

【００１１】請求項１に記載の発明においては、クラン
クケース本体とピストンガイドとが別の部品となってい
るので、１つのクランクケース本体に対して取り付ける
ピストンガイドの種類を変えることにより、複数種類の
往復ポンプまたは複数種類の往復圧縮機等の往復機械を
製造することができる。すなわち、クランクケース本体
を共通にしつつ、ピストンガイドを代えることで、複数
種類の往復ポンプ等を製造することができる。したがっ
て、型費が高いクランクケース本体の種類を少なくする
ことができるので、これらの往復機械の製造コストを低
減することができる。また、クランクケース本体とピス
トンガイドとを別の部品として製作することができるの
で、これらの各部品の形状を簡素化することができるた
め、型の加工費を安くすることができ、型費を低減する
ことができる。また、これらのクランクケース本体およ
びピストンガイドの各部品の形状を簡素化することがで
きることから、駄肉を少なくすることができるので、鋳
造時に鋳造歩留まりを良くすることができ、これらの各
部品の製造コストを低減することができる。

【００１２】請求項２に記載の往復機械のクランクケー
スは、請求項１に記載の発明において、前記ピストンガ
イド（４２）は、互いに平行な複数個のガイド部（４２
ａ）を備え、かつこれらのガイド部（４２ａ）がクラン
ク軸ジャーナルの中心からずれて配置されていることを
特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の発明においては、ガイド
部がずれて配置されているピストンガイドをクランクケ
ース本体に取り付けることにより、ガイド部間のピッチ
を広げることができるので、これに対応して、例えば往
復ポンプ等のシリンダやプランジャのピッチを広げるこ
とができるため、シリンダ径やプランジャ径を大きくす
ることができる。したがって、クランクケース本体を共
通にしつつ、吐出量を増大させることができる。また、
ガイド部がずれて配置されているピストンガイドを用い
ると、クランクケース本体を共通にしつつ、例えば、３
連の往復ポンプに代えて５連の往復ポンプを製造するこ
とができる。

【００１４】請求項３に記載の往復機械のクランクケー
スは、請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記クランクケース本体（３１）は、前面が開口され、
かつ前面から後面に向かって漸次窄まっている箱状に形
成されていることを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載の発明においては、クラン
クケース本体が前面から後面に向かって漸次窄まってい
る箱状に形成されているので、ピストンポンプのピスト
ン等の音が後方に拡散するのを抑制することができるた
め、往復機械の音をより静かにすることができる。ま
た、クランクケース本体が箱状に形成されているので、
クランクケース蓋を作成し、これを組み付ける必要がな
いため、製造コストを低減することができる。

【００１６】なお、上記における括弧内の符号は、図面
において対応する要素を便宜的に表記したものであり、
したがって本発明は図面上の記載に限定されるものでは
ない。これは、「特許請求の範囲」の欄の記載について
も同様である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態に係るプランジャポンプのクランクケースを示す縦断
面図である。本実施の形態に係るクランクケース３０
は、クランクケース本体３１とピストンガイド３２とを
備えている。

【００１８】クランクケース本体３１は、ダイカスト鋳
造法により製作されるものであって、前面が開口され、
かつ前面から後面に向かって漸次窄まっている箱状に形
成されている。クランクケース本体３１の上面の前側中
央部には、オイルキャップがねじ込まれるオイルキャッ
プ装着部３１ａが形成されている。また、クランクケー
ス本体３１の後面の中央部には、オイルゲージがねじ込
まれるオイルゲージ装着部３１ｂが形成されている。ま
た、クランクケース本体３１の両側面の後側中央部に
は、クランク軸を挿入して回転自在に支持するための円
形の貫通孔３１ｃが形成されている。

【００１９】一方、ピストンガイド３２は、クランクケ
ース本体３１と別体の部品であって、ダイカスト鋳造法
により製造されるものである。このピストンガイド３２
の中央部には、複数個のガイド部３２ａが左右方向に等
間隔に一列に設けられており、このガイド部３２ａに、
クロスヘッドが前後方向に摺動自在に嵌入される。ピス
トンガイド３２のガイド部３２ａの前方には、オイルシ
ールやシール押え等が配設される。また、ピストンガイ
ド３２には、フランジ３２ｂが形成されている。このフ
ランジ３２ｂに形成された環状の溝３２ｃに「Ｏ」リン
グ等のシール部材３３が挿入され、このシール部材３３
を挟み込んで、フランジ３２ｂとクランクケース本体３
２の前端面とが突き合わされ、この状態で、ボルト３４
がクランクケース本体３１の前端面にねじ込まれて、ピ
ストンガイド３２がクランクケース本体３１の前端部に
取り付けられている。

【００２０】また、ピストンガイド３２には、ガイド部
３２ａおよびフランジ３２ｂから後方にクランクケース
本体３１内に延びるリブ３２ｄが形成されており、この
リブ３２ｄの外周縁部３２ｄ_１は、クランクケース本体
３１の内面に嵌入されている。このリブ３２ｄにより、
ピストンガイド３２およびクランクケース３１双方の強
度の補強が図られている。また、フランジ３２ｂの下端
部中央には、クランクケース本体３１内の油を抜くため
の油抜き穴３２ｅが設けられている。この油抜き穴３２
ｅには、ドレンプラグがねじ込まれる。

【００２１】このように構成されたクランクケース３０
にあっては、クランクケース本体３１とピストンガイド
３２とが別の部品となっているので、１つのクランクケ
ース本体３１に対して取り付けるピストンガイド３２の
種類を変えることにより、複数種類のプランジャポンプ
を製造することができる。すなわち、クランクケース本
体３１を共通にしつつ、ピストンガイド３２を代えるこ
とで、複数種類のプランジャポンプを製造することがで
きる。したがって、型費が高いクランクケース本体３１
の種類を少なくすることができるので、プランジャポン
プの製造コストを低減することができる。

【００２２】また、クランクケース本体３１とピストン
ガイド３２とを別の部品として製作することができるの
で、これらの各部品の形状を簡素化することができる。
したがって、型の加工費を安くすることができて、型費
を低減することができる。また、これらのクランクケー
ス本体３１およびピストンガイド３２の各部品の形状を
簡素化することができることから、これらの部品の駄肉
を少なくすることができるので、鋳造時にこれらの部品
の鋳造歩留まりを良くすることができるため、これらの
部品の製造コストを低減することができる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
クランクケースが組み込まれたピストンポンプを示す縦
断面図である。なお、図２において、図１と同一構成要
素には同一符号を付してその説明を簡略化する。本実施
の形態に係るクランクケース４０は、クランクケース本
体３１とピストンガイド４２とを備えている。ピストン
ガイド４２は、互いに平行な複数個のガイド部４２ａが
上下方向にずれて設けられている点で、図１のガイド部
３２ａと異なっており、これ以外の構成は、図１のピス
トンガイド３２と同一に構成されている。

【００２４】クランクケース４０が組み込まれたピスト
ンポンプは、次のように構成されている。すなわち、ク
ランクケース本体３１の上面の前側中央部に形成された
オイルキャップ装着部３１ａには、オイルキャップ５１
がねじ込まれている。また、クランクケース本体３１の
後面の中央部に形成されたオイルゲージ装着部３１ｂに
は、オイルゲージ５２がねじ込まれている。また、クラ
ンクケース本体３１の両側面の後側中央部に形成された
貫通孔３１ｃには、クランク軸５３が挿入されて、図示
しないベアリングケースに装着されたベアリングを介し
て、クランク軸５３の両端部が回転自在に支持されてい
る。クランク軸５３のクランクピン５４には、連接棒５
５の大端部５６が回転自在に嵌合され、一方連接棒５５
の小端部５７には、クロスヘッド５８の後端部がクロス
ピン５９により連結されている。

【００２５】クロスヘッド５８は、ピストンガイド４２
のガイド部４２ａにクランクケース４０の前後方向に摺
動自在に嵌入されている。ガイド部４２ａの前方には、
オイルシール６１と、このオイルシール６１を押えるシ
ール押え６２が挿入されている。ピストンガイド４２
は、シール部材３３を挟み込んで、フランジ３２ｂとク
ランクケース本体３２の前端面とが突き合わされ、この
状態で、ボルト３４がクランクケース本体３１の前端面
にねじ込まれて、クランクケース本体３１の前端部に取
り付けられている。また、フランジ３２ｂの下端部中央
に形成された油抜き穴３２ｅには、ドレンプラグ６３が
ねじ込まれている。

【００２６】クロスヘッド５８の前端には、ピストン棒
７１の基端部が連結されている。ピストン棒の基端部に
は、フェルトパッキン６４が挿入されている。また、ピ
ストン棒７１の先端部には、吸込弁７２と、この吸込弁
７２との間にカラー７３が介在されて該カラー７３の長
さ分の間隔をおいて前方に配置され、かつ外周部に貫通
孔７４ａを有するストッパ７４と、これら吸込弁７２と
ストッパ７４との間において、カラー７３に遊嵌された
吸込弁弁座７５とが設けられている。吸込弁弁座７５の
外周側には、ゴム等からなるピストンパッキン７５Ａが
装着されている。

【００２７】ピストンガイド４２の前端には、シリンダ
元金具７７が接合されており、このシリンダ元金具７７
内にピストン棒７１が挿入されている。シリンダ元金具
７７のピストンガイド４２側に設置されたシール７８と
吸込弁７２との間には、吸込口７９が設けられている。
シール７８は、シール押え６２の前端によって押えられ
ている。

【００２８】シリンダ元金具７７の前端部には、シリン
ダ８１の後端部が嵌入されており、このシリンダ８１の
前端部は、シリンダ先金具８２の後端部に嵌入されてい
る。これらのシリンダ元金具７７、シリンダ８１および
シリンダ先金具８２は、ピストンガイド４２にねじ込ま
れるボルトによって、シリンダ先金具８２がピストンガ
イド４２側に向かって締め付けられることにより、ピス
トンガイド４２の前側に固定されている。シリンダ８１
の内面には、吸込弁弁座７５のピストンパッキン７５Ａ
が摺動される。シリンダ先金具８２には、吐出弁８３が
配設されるとともに、吐出口８４が設けられている。

【００２９】このように構成されたいわゆる強制弁式の
ピストンポンプにおいては、クランク軸５３をモータ等
により回転させると、このクランク軸５３の回転運動が
クランクピン５４および連接棒５５によりクロスヘッド
５８の往復運動に変換され、これによりピストン棒７１
が前後方向に往復運動する。このとき、クロスヘッド５
８は、クランクケース４０のピストンガイド４２ａによ
って案内されて、前後方向に往復運動する。

【００３０】ピストン棒７１が後方（図２において右）
へ移動すると、吸込弁弁座７５が吸込弁７２から離れ、
シリンダ８１内の圧力が低くなり、吐出弁８３が閉じる
ので、吸込弁７２の後方の液体は吸込弁７２と吸込弁弁
座７５との間、さらに吸込弁弁座７５とカラー７３との
間、さらにストッパ７４の貫通孔７４ａを通って前方に
移動する。また、ピストン棒７１がシール７８よりクラ
ンクケース４０側へ動いた体積分だけ吸込口７９側が負
圧となり、吸込口７９から液体が吸い込まれる。

【００３１】他方、ピストン棒７１が前方（図２におい
て左側）へ移動すると、吸込弁弁座７５が吸込弁７２に
密着し、吸込弁７２の前方の液体は吐出弁８３を押し開
いて吐出口８４へ排出されるとともに、吸込弁７２の後
方は吸込弁７２が前方へ動いた体積分だけ吸込口７９側
が負圧となって、吸込口７９から液体が吸い込まれる。

【００３２】このピストンポンプにおいては、吸込弁弁
座７５が吸込弁７２に当るときに衝突音が発生し、この
衝突音がピストン棒５８等を伝わって、クランクケース
本体３１内を伝播し、後方に拡散する。しかし、クラン
クケース本体３１が前面から後面に向かって漸次窄まっ
ている箱状に形成されているので、この衝突音が後方に
拡散するのを抑制することができるため、ピストンポン
プの音をより静かにすることができる。また、クランク
ケース本体３１が箱状に形成されているので、従来のよ
うにクランクケース蓋を作成し、これを組み付ける必要
がないため、製造コストを低減することができる。

【００３３】次に、ピストンガイド４２のガイド部４２
ａについて説明する。複数個のガイド部４２ａは、例え
ば３連のピストンポンプの場合には、図２および図３に
示すように、真中のガイド部４２ａと左右のガイド部４
２ａ，４２ａがそれぞれ、クランク軸ジャーナルの中心
Ｏから上および下にずれて形成されている。このように
すると、図１のように３つのガイド部３２ａが同じ高さ
に一列に並んでいる場合に比べて、各ガイド部４２ａ間
のピッチＬ_１が各ガイド部３２ａ間のピッチＬ_０よりも
広くなるので、これに合わせてシリンダ８１の径を大き
くすることができる。したがって、クランクケース本体
３１を共通にしつつ、ピストンガイドを代えることで、
吐出量を増大させることができる。

【００３４】また、複数個のガイド部４２ａは、例えば
５連のピストンポンプの場合には、図４に示すように、
互いに平行な５つのガイド部４２ａが、千鳥状、すなわ
ちクランク軸ジャーナルの中心Ｏから交互に上下にずれ
て形成されている。このようにすると、図１の３つのガ
イド部３２ａが同じ高さに一列に並んでいる場合の３つ
のガイド部３２ａのピッチの合計寸法Ｌと同じ寸法で、
５つのガイド部４２ａを形成することができる。したが
って、クランクケース本体３１を共通にしつつ、ピスト
ンガイドを代えることで、シリンダ数を増加させること
ができる。

【００３５】また、ガイド部４２ａのガイド方向の寸法
を変えることにより、クランクストロークの変化に対応
することができる。例えば、クランクストロークを長く
して、吐出量を増やしたい場合には、ガイド部４２ａの
ガイド方向の長さが長いピストンガイド４２をクランク
ケース本体３１に取り付けるようにすれば良い。

【００３６】なお、上記各実施の形態では、本発明に係
るクランクケースを、プランジャポンプまたはピストン
ポンプのクランクケースに適用した場合について説明し
たが、これらの往復ポンプに限らず、本発明は、往復圧
縮機等のクランクケースにも適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品の共通化を図りつつ、複数種類の往復ポンプや往復
圧縮機等の往復機械を製造することができ、これらの往
復機械の製造コストを低減することができる。また、本
発明によれば、クランクケース本体およびピストンガイ
ドの形状を簡素化することができるので、これらの部品
の型費を低減することができる。また、本発明によれ
ば、クランクケース本体およびピストンガイドの鋳造時
に、これらの部品の鋳造歩留まりが良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプランジャポ
ンプのクランクケースを示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るクランクケー
スが組み込まれたピストンポンプを示す縦断面図であ
る。

【図３】図３のピストンガイドのガイド部の配置を説明
するための図である。

【図４】５連のピストンポンプの場合のピストンガイド
のガイド部の配置を説明するための図である。

【図５】従来のクランクケースが組み込まれたプランジ
ャポンプの一例を示す縦断面図である

【符号の説明】

クランクケース ３０，４０ クランクケース本体 ３０ ピストンガイド ３２，４２ ガイド部 ３２ａ，４２ａ クロスヘッド ５８

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロスヘッド（５８）が往復摺動自在に
   嵌入されるピストンガイド（３２，４２）を備えた往復
   機械のクランクケース（３０，４０）であって、 クランクケース本体（３１）に、このクランクケース本
   体（３１）と別体の前記ピストンガイド（３２，４２）
   が取り付けられて成ることを特徴とする往復機械のクラ
   ンクケース。
2. 【請求項２】 前記ピストンガイド（４２）は、互いに
   平行な複数個のガイド部（４２ａ）を備え、かつこれら
   のガイド部（４２ａ）がクランク軸ジャーナルの中心か
   らずれて配置されていることを特徴とする請求項１に記
   載の往復機械のクランクケース。
3. 【請求項３】 前記クランクケース本体（３１）は、前
   面が開口され、かつ前面から後面に向かって漸次窄まっ
   ている箱状に形成されていることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の往復機械のクランクケース。