JP2002349425A - 往復ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク軸の取り外し作業の容易性を損なう
ことなく、小型化を図ることができる往復ポンプを提供
すること。 【解決手段】 本発明に係る往復ポンプ２０は、シリン
ダ２６と、シリンダ内を往復動するピストン２８と、一
端がピストンに取り付けられ、他端がシリンダから突出
したピストンロッド４８と、ピストンロッドの他端に設
けられた往復動部材５０と、往復動部材を摺動可能に案
内する筒状のガイド部５２と、回転駆動されるクランク
軸４６と、往復動部材とクランク軸とを連結するコネク
ションロッド５４とを備え、ガイド部のクランク軸側の
端部には、クランク軸の回転軸線に直交しガイド部の中
心軸線を含む仮想平面とガイド部の端部との２つの交点
の間に凹部５２ａが形成されていることを特徴としてい
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、ピストンの往復動
により流体を輸送するためのクランク式の往復ポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】クランク軸を回転駆動することによりピ
ストンを往復動させて流体を輸送するクランク式の往復
ポンプにおいては、従来、クランクケース内が、図５に
示すように構成されているのが一般的である。すなわ
ち、往復ポンプ１におけるクランクケース２内には、駆
動源（図示しない）の駆動力を受けて回転するクランク
軸３と、クランク軸３の反対側に配置されたシリンダ４
内を往復動するピストン５に、ピストンロッド６を介し
て連結される往復動部材７と、往復動部材７を摺動可能
に案内する円筒状のガイド部８と、往復動部材７とクラ
ンク軸３とを連結するコネクションロッド９とが設けら
れている。

【０００３】ガイド部８は、往復動部材７を摺動可能に
案内することにより、シリンダ４内におけるピストン５
の往復動を滑らかなものとし、その往復動による互いの
偏摩耗を防止するためのものである。そのため、往復動
部材７を案内するためのガイド部８の長さは、往復動部
材７の往復動の全範囲において、往復動部材７の摺動面
を囲んで案内できるように設定されており、ガイド部８
の端部８ｂは平面となっている。

【０００４】コネクションロッド９は、一端が往復動部
材７に回転自在に取り付けられるロッド部９ａと、ロッ
ド部９ａの他端に設けられクランク軸３に回転自在に取
り付けられる円環状の大端部９ｂとを備えて形成されて
いる。この大端部９ｂは、ロッド部９ａの他端に一体に
形成された半円環状の第１部分９ｃと、ボルト１０によ
り第１部分９ｃに取り付けられクランク軸３に回転自在
に取り付けるための半円環状の第２部分９ｄとにより構
成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような往復ポ
ンプ１においては、メンテナンス等のためにクランク軸
３をクランクケース２から取り外す場合、ボルト１０を
緩めてコネクションロッド９の第２部分９ｄを外した
後、クランク軸３をその回転軸線方向にクランクケース
２から引き抜く。この際、クランク軸３の取り外しを容
易に行うために、予めコネクションロッド９をピストン
５側に移動し、コネクションロッド９の第１部分９ｃと
クランク軸３との間に所定の間隙を形成して両者が干渉
しないようにする必要がある。

【０００６】しかしながら、従来構成では、ガイド部８
の端部８ｂが平面であるため、コネクションロッド９を
ピストン５側に移動させると、図６に示すように、コネ
クションロッド９は第１部分９ｃ上の４点１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄでガイド部８の端部８ｂに接触し、
これ以上ピストン５側に移動させることができない。し
たがって、コネクションロッド９の第１部分９ｃとクラ
ンク軸３との間に所定の間隙を形成するためには、ガイ
ド部８の端部とクランク軸３との間の間隔を十分にあけ
る必要があり、これが従来の往復ポンプ１の小型化の妨
げとなっていた。

【０００７】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、クランク軸の取り外し作業の容
易性を損なうことなく、小型化を図ることができる往復
ポンプを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る往復ポンプ（２０）は、シリンダ（２
６）と、シリンダ（２６）内を往復動するピストン（２
８）と、一端がピストン（２８）に取り付けられ、他端
がシリンダ（２６）から突出したピストンロッド（４
８）と、ピストンロッド（４８）の他端に設けられた往
復動部材（５０）と、往復動部材（５０）を囲んで、往
復動部材（５０）を摺動可能に案内する筒状のガイド部
（５２）と、回転駆動されるクランク軸（４６）と、往
復動部材（５０）とクランク軸（４６）とを連結するコ
ネクションロッド（５４）とを備え、ガイド部（５２）
のクランク軸（４６）側の端部には、クランク軸（４
６）の回転軸線に直交しガイド部（５２）の中心軸線を
含む仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）の端部との２つ
の交点（６２ａ，６２ｂ）の間に凹部（５２ａ）が形成
されていることを特徴としている。

【０００９】この構成によれば、ガイド部（５２）の端
部に凹部（５２ａ）が形成されていることにより、クラ
ンク軸（４６）をクランクケース（４４）から取り外す
際、コネクションロッド（５４）をピストン（２８）側
に移動させると、２つの交点（６２ａ，６２ｂ）に接す
る。このときの移動量は従来のものよりも大きい。した
がって、この移動量の増加分（Ｌ）だけクランク軸（４
６）とガイド部（５２）の端部との間隔を短くすること
ができる。

【００１０】また、凹部（５２ａ）が形成されるガイド
部（５２）の端部の位置は、上記から分かるように、ク
ランク軸（４６）の回転軸線に直交しガイド部（５２）
の中心軸線を含む仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）の
端部との交点（６２ａ，６２ｂ）以外の部分である。駆
動源の駆動力を受けてクランク軸（４６）が所定の方向
に回転し、その回転力がコネクションロッド（５４）を
経て伝えられ、往復動部材（５０）がガイド部（５２）
内を往復動すると、ガイド部（５２）内面には、上述し
た仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）内面との交線（前
記交点（６２ａ，６２ｂ）からガイド部（５２）の中心
軸線と平行に延びる直線）上を最大値とした分布荷重が
周期的に加わるが、その一方で、この交線以外の部分に
対する荷重は少ないため、かかる位置に凹部（５２ａ）
を形成しても問題はない。

【００１１】なお、凹部（５２ａ）は、クランク軸（４
６）の回転軸線方向から見て円弧状であることが好まし
い。凹部（５２ａ）を形成することによるガイド部（５
２）への応力集中を防止することができるからである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明するが、図中、同一又
は相当部分には同一符号を付することとする。

【００１３】図１は、本発明の実施の形態に係るクラン
ク式の往復ポンプ２０を示す縦断面図である。図示の往
復ポンプ２０は、動力噴霧機等に好適に用いられ、強制
弁型ないしはユニフロー型と称される型式のピストンポ
ンプ２２と、ピストンポンプ２２を駆動する駆動部２４
とから構成されている。

【００１４】ピストンポンプ２２は、シリンダ２６と、
このシリンダ２６内に往復動可能に配置されシリンダ２
６内を第１室２６ａと第２室２６ｂとに区切るピストン
２８とを備えている。ピストン２８は、第２室２６ｂ側
から第１室２６ａ側に移動するとき、第１室２６ａと第
２室２６ｂとを互いに連通させ、また、第１室２６ａ側
から第２室２６ｂ側に移動するとき、第１室２６ａと第
２室２６ｂとの間を液密に仕切るように構成されてい
る。

【００１５】ピストンポンプ２２の駆動部２４側の端部
にはシリンダ元金具３０が接続されている。このシリン
ダ元金具３０内には、流体を吸い込む吸込口３２と、吸
込口３２からシリンダ２６内の第１室２６ａに流体を輸
送する吸込流路３４とが形成されている。

【００１６】ピストンポンプ２２の駆動部２４の反対側
の端部にはシリンダ先金具３６が設けられている。シリ
ンダ先金具３６内には、流体を吐出する吐出口３８と、
シリンダ２６内の第２室２６ｂから吐出口３８に流体を
輸送する吐出流路４０とが形成されている。吐出流路４
０には、シリンダ２６内から吐出口３８への流れのみを
許容する逆止弁として機能する吐出弁４２が設けられて
いる。

【００１７】駆動部２４は、クランクケース４４と、ク
ランクケース４４の外部に配置される例えば電動モータ
等の駆動源（図示しない）とを備えている。

【００１８】クランクケース４４内には、駆動源の駆動
力を受けて回転するクランク軸４６と、ピストン２８に
ピストンロッド４８を介して連結される往復動部材５０
と、往復動部材５０を摺動可能に案内する円筒状のガイ
ド部５２と、往復動部材５０とクランク軸４６とを連結
するコネクションロッド５４とが設けられている。

【００１９】クランク軸４６は、その回転軸線がガイド
部５２の中心軸線に直交するように、ガイド部５２の端
部から所定の間隔を置いて配置されている。この所定の
間隔は、図１に示すように、クランク軸４６が上死点に
きた際に、後述するコネクションロッド５４の第１部分
５４ｃとガイド部５２の端部とが接触しないよう、設定
される。

【００２０】ガイド部５２は、ピストン２８にピストン
ロッド４８を介して連結される往復動部材５０を摺動可
能に案内することにより、シリンダ２６内におけるピス
トン２８の往復動を滑らかなものとし、その往復動によ
る互いの偏摩耗を防止するためのものである。そのた
め、往復動部材５０を案内するためのガイド部５２の長
さは、図２に示すように、クランク軸４６が下死点にき
た状態において、ガイド部５２の端部の少なくとも一部
が往復動部材５０のクランク軸４６側の端部と面一或い
は往復動部材５０のクランク軸４６側の端部よりもクラ
ンク軸４６側にわずかに突出するよう、設定されてい
る。

【００２１】また、ガイド部５２のクランク軸４６側の
端部には、クランク軸４６の回転軸線方向から見て円弧
状である凹部５２ａが形成されている。この円弧の中心
はガイド部５２の中心軸線上に位置し、半径は後述する
コネクションロッド５４の第１部分５４ｃの外径と略同
一である。凹部５２ａは、クランク軸４６の回転軸線に
直交しガイド部５２の中心軸線を含む仮想平面Ｐとガイ
ド部５２の端部との交点６２ａ，６２ｂ以外の部分に形
成されている。

【００２２】コネクションロッド５４は、一端が往復動
部材５０に回転自在に取り付けられるロッド部５４ａ
と、ロッド部５４ａの他端に設けられクランク軸４６に
回転自在に取り付けられる円環状の大端部５４ｂとを備
えて形成されている。この大端部５４ｂは、ロッド部５
４ａの他端に一体に形成された半円環状の第１部分５４
ｃと、ボルト５６により第１部分５４ｃに取り付けられ
クランク軸４６に回転自在に取り付けるための半円環状
の第２部分５４ｄとにより構成されている。

【００２３】次に、上述したように構成された往復ポン
プ２０におけるクランク軸４６のクランクケース４４か
らの取り外し作業について説明する。

【００２４】メンテナンス等のためにクランク軸４６を
クランクケース４４から取り外す場合、まず、ボルト５
６を緩めてコネクションロッド５４の第２部分５４ｄを
外す。このとき、ガイド部５２の端部には凹部５２ａが
形成されているため、図３に示すように、コネクション
ロッド５４の第１部分５４ｃが、上述した仮想平面Ｐと
ガイド部５２の端部との交点６２ａ，６２ｂに接触する
まで、コネクションロッド５４をピストン２８側に移動
することができる。したがって、予めコネクションロッ
ド５４をピストン２８側に移動することにより、コネク
ションロッド５４の第１部分５４ｃとクランク軸４６と
の間に所定の間隙を形成し両者が干渉しないようにし
て、クランク軸４６をその回転軸線方向に容易に引き抜
くことができる。

【００２５】図４に示すように、往復ポンプ２０におけ
るこの移動量は、従来の往復ポンプ１に比べ、Ｌだけ増
加する。したがって、この移動量の増加分Ｌだけクラン
ク軸４６とガイド部５２の端部との間隔を短くし、クラ
ンク軸４６の取り外し作業の容易性を損なうことなく、
往復ポンプ２０を小型化することができる。

【００２６】次に、往復ポンプ２０の動作について説明
する。

【００２７】駆動源（図示しない）を駆動させ、クラン
ク軸４６を所定の方向に回転させると、その回転力がコ
ネクションロッド５４、往復動部材５０及びピストンロ
ッド４８を経て伝えられ、ピストン２８がシリンダ２６
内を往復動する。勿論、クランク軸４６が上死点にきた
際に、コネクションロッド５４の第１部分５４ｃとガイ
ド部５２の端部とは接触しない。

【００２８】ピストン２８が第２室２６ｂ側から第１室
２６ａ側に移動すると、第１室２６ａと第２室２６ｂと
は互いに連通した状態となる。これにより、第１室２６
ａ内に既に存在する流体はピストン２８の移動に伴い第
２室２６ｂに移動する。

【００２９】また、ピストン２６が第１室２６ａ側から
第２室２６ｂ側に移動すると、第１室２６ａと第２室２
６ｂとの間は液密に仕切られた状態となる。これによ
り、第２室２６ｂ内の流体はシリンダ先金具３６内に設
けられた吐出弁４２を開き、吐出口３８から外部に吐き
出される。同時に、第１室２６ａは負圧となるので、シ
リンダ元金具３０の吸込口３２から流体が第１室２６ａ
に吸い込まれる。

【００３０】この吐出工程と吸込工程を繰り返すこと
で、流体は、吸込口３２から吐出口３８へと一方向に輸
送される。

【００３１】このような往復ポンプ２０の動作時におい
て、クランク軸４６の回転力により往復動部材５０がガ
イド部５２内を往復動すると、ガイド部５２内面には、
上述した仮想平面Ｐとガイド部５２内面との交線（図１
〜図４において、上述した交点６２ａ，６２ｂからガイ
ド部５２の中心軸線と平行に延びる線）上を最大値とし
た分布荷重が周期的に加わるが、その一方で、この交線
以外の部分に対する荷重は少ない。ガイド部５２の端部
に形成された凹部５２ａは、上述したように交点６２
ａ，６２ｂ以外の部分に形成されており前記交線上には
架かっていないため、かかる位置に凹部５２ａを形成し
ても問題はない。また、凹部５２ａが円弧状であるた
め、凹部５２ａを形成することによるガイド部５２への
応力集中を防止しすることができる。

【００３２】また、図２に示すように、クランク軸４６
が下死点にきた際に、往復動部材５０の摺動面がガイド
部５２の凹部５２ａからクランクケース４４内に一部露
出するため、この露出部分にクランクケース４４内に貯
蔵された潤滑油が付着する。これにより、ガイド部５２
に対する往復動部材５０の潤滑性が向上し、往復ポンプ
２０の出力効率及び往復動部材５０やガイド部５２の耐
久性を向上させることができる。

【００３３】以上、本発明の好適な実施形態について使
用際に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されな
いことは言うまでもない。

【００３４】例えば、上記実施形態では、往復動部材５
０とピストンロッド４８とが別体に構成されていたが、
一体に構成されていてもよい。

【００３５】また、上記実施形態は強制弁型のクランク
式の往復ポンプに関するものであるが、プランジャ型の
ようなクランク式の往復ポンプにも本発明は適用可能で
ある。

【００３６】また、上記実施形態においては、ガイド部
の端部に形成される凹部の形状が、クランク軸の回転軸
線方向から見て円弧状である場合について説明したが、
本発明に係る凹部の形状は、コネクションロッドをクラ
ンク軸から分離しピストン側に移動した際に、クランク
軸の回転軸線に直交しガイド部の中心軸線を含む仮想平
面とガイド部の端部との交点にコネクションロッドが接
するように形成されたものであればよい。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
ガイド部のクランク軸側の端部には、クランク軸の回転
軸線に直交しガイド部の中心軸線を含む仮想平面とガイ
ド部の端部との２つの交点の間に凹部が形成されてい
る。これにより、クランク軸をクランクケースから取り
外す際、コネクションロッドをピストン側に移動させる
と、２つの交点に接する。このときの移動量は従来のも
のよりも大きい。したがって、この移動量の増加分だけ
クランク軸とガイド部の端部との間隔を短くし、クラン
ク軸の取り外し作業の容易性を損なうことなく、往復ポ
ンプを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る往復ポンプの縦断面
図である。

【図２】図１の往復ポンプにおけるクランクケース内の
縦断面図である。

【図３】図１に示すIII−III線に沿っての部分断面図で
ある。

【図４】図１の往復ポンプにおけるコネクションロッド
移動量の説明図である。

【図５】従来の往復ポンプの縦断面図である。

【図６】図５に示すVI−VI線に沿っての部分断面図であ
る。

【符号の説明】

２０…往復ポンプ、２６…シリンダ、２８…ピストン、
４６…クランク軸、４８…ピストンロッド、５０…往復
動部材、５２…ガイド部、５２ａ…凹部、５４…コネク
ションロッド、６２ａ，６２ｂ…交点、Ｐ…仮想平面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H070 AA01 AA02 AA03 BB07 BB12 CC32 CC33 CC34 DD01 DD79 DD92 3H071 AA01 BB01 CC32 CC33 CC35 DD06 DD43 3H075 AA01 BB03 BB13 CC33 CC34 CC37 DA03 DB01 DB29

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ（２６）と、 前記シリンダ（２６）内を往復動するピストン（２８）
   と、 一端が前記ピストン（２８）に取り付けられ、他端が前
   記シリンダ（２６）から突出したピストンロッド（４
   ８）と、 前記ピストンロッド（４８）の前記他端に設けられた往
   復動部材（５０）と、前記往復動部材（５０）を囲ん
   で、前記往復動部材（５０）を摺動可能に案内する筒状
   のガイド部（５２）と、 回転駆動されるクランク軸（４６）と、 前記往復動部材（５０）と前記クランク軸（４６）とを
   連結するコネクションロッド（５４）とを備え、 前記ガイド部（５２）の前記クランク軸（４６）側の端
   部には、前記クランク軸（４６）の回転軸線に直交し前
   記ガイド部（５２）の中心軸線を含む仮想平面（Ｐ）と
   前記ガイド部（５２）の端部との２つの交点（６２ａ，
   ６２ｂ）の間に凹部（５２ａ）が形成されていることを
   特徴とする往復ポンプ。
2. 【請求項２】 前記凹部（５２ａ）は、前記クランク軸
   （４６）の回転軸線方向から見て円弧状であることを特
   徴とする請求項１に記載の往復ポンプ。