JP2006220074A - Crank mechanism and compressor or pump using the crank mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク機構、およびこのクランク機構を利用した圧縮機またはポンプに関する。 The present invention relates to a crank mechanism and a compressor or pump using the crank mechanism.
一般に、回転運動を往復運動に変換する機構として、クランク機構が用いられ、例えば、原動機等に使用されるクランク機構として、従来から、図7および図8に示すように、回転運動をするクランク軸81と、連接棒82と、往復運動をするクロスヘッド83とから構成されたものが広く使用されている(特許文献1)。また、図8に示すように、クロスヘッド83は、通常、円弧状の形状が採用されている。
しかしながら、従来のような連接棒を使用する方式では、大端部および小端部等高い加工精度が要求され、製作コストが高いのみならず、構造上偏磨耗等によるメンテナンスコストも過大であり、しかも、回転部分の重量バランスが偏りやすいため、バランスウエイトが大きくなり、慣性トルクが大きくなることから、各部材に作用する負担が大きくなり、寿命を短縮してしまうという問題があった。また、バランスウエイトが過大となると、このバランスウエイトを固定しているボルトの緩みや折損により、バランスウエイトの脱落等の大きな事故を招き兼ねないというおそれもあった。
さらに、連接棒を介して回転運動を往復運動に変換すると、構造上歳差運動が発生し、往復運動部品の最大速度がクランクアングルの90度の位置ではなく、それ以前に発生するため、往復運動部品の加速度が大きくなり、バルブタイミング等に悪影響を与えるという問題もあった。
However, the conventional method using a connecting rod requires high processing accuracy such as a large end portion and a small end portion, and not only the production cost is high, but also the maintenance cost due to uneven wear due to the structure is excessive, In addition, since the weight balance of the rotating part tends to be biased, the balance weight is increased and the inertia torque is increased. Therefore, there is a problem that the load acting on each member is increased and the life is shortened. Further, if the balance weight is excessive, there is a possibility that a large accident such as falling off of the balance weight may occur due to loosening or breakage of the bolt fixing the balance weight.
Furthermore, when rotating motion is converted into reciprocating motion via a connecting rod, precession occurs due to the structure, and the maximum speed of the reciprocating motion component is generated not before 90 ° of the crank angle. There is also a problem that the acceleration of the moving parts is increased and the valve timing is adversely affected.
そこで、本発明は、コンパクトな構成により、製作コストの低減および設置面積の省スペース化を図りながら、回転運動と往復直線運動との相互変換を達成し、寿命を向上させて、信頼性が高く、しかもメンテナンス性のよいクランク機構、および、このクランク機構を利用した圧縮機またはポンプを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention achieves mutual conversion between rotational motion and reciprocating linear motion while reducing manufacturing cost and space saving with a compact configuration, improving life and high reliability. In addition, an object is to provide a crank mechanism with good maintainability, and a compressor or a pump using the crank mechanism.
請求項1に係る発明は、クランク軸と、このクランク軸の少なくとも一端側に設けられ、前記クランク軸と一体的に回転が可能なクランクウェブと、このクランクウェブに設置され、前記クランク軸回りに公転運動するクランクピンと、このクランクピンを内嵌する長穴の溝が形成されたクロスヘッドと、このクロスヘッドを往復直線運動自在にガイドするフレームとを備えたクランク機構であって、前記長穴の溝を介して、前記クランクピンの公転運動と前記クロスヘッドの往復直線運動とを相互に変換することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a crankshaft, a crank web provided at least on one end side of the crankshaft and capable of rotating integrally with the crankshaft, and installed on the crank web, around the crankshaft. A crank mechanism comprising a crankpin that revolves, a crosshead formed with a slotted slot into which the crankpin is fitted, and a frame that guides the crosshead so that it can reciprocate linearly. The revolving motion of the crank pin and the reciprocating linear motion of the cross head are converted to each other through the groove.
このように、クランク軸と一体的に回転するクランクウェブにクランクピンを装着し、このクランクピンをクロスヘッドに形成された長穴の溝に嵌装させてクランク軸回りに公転運動させることにより、直接クロスヘッドを往復直線運動させることもでき、その逆に、クロスヘッドの往復直線運動をクランク軸の回転運動に変換することもできる。
かかる構成により、本願発明に係るクランク機構は、連接棒を廃止している。したがって、加工難易度の高い連接棒を廃止したことにより、製作コストを低減できるとともに、
クランク軸の回転方向のコンパクト化により、省スペース化を達成し、設置面積を小さくすることができる。また、偏芯した回転部分を軽量化することにより、バランスウエイトを低減ないし排除することが可能となること、および、連接棒の揺動運動に起因するクスロスヘッドの揺動運動を防止することができることから、各摺動面の磨耗を低減し、各部材の負担を軽減して、部材の損傷を防止し、寿命を向上させて、信頼性を高めることができる。
さらに、連接棒を廃止したことにより、歳差運動による悪影響を排除し、クランク軸の回転角に対するクロスヘッドの往復運動速度をサインカーブ化することもできる。
In this way, by attaching a crankpin to a crank web that rotates integrally with the crankshaft, by fitting the crankpin into a slot in a long hole formed in the crosshead and revolving around the crankshaft, The crosshead can be directly reciprocated linearly, and conversely, the reciprocating linear motion of the crosshead can be converted into the rotational motion of the crankshaft.
With this configuration, the crank mechanism according to the present invention eliminates the connecting rod. Therefore, by eliminating the connecting rod with high processing difficulty, the production cost can be reduced,
Space-saving can be achieved and the installation area can be reduced by downsizing the rotation direction of the crankshaft. Also, by reducing the weight of the eccentric rotating part, it is possible to reduce or eliminate the balance weight, and to prevent the rocking movement of the cross head due to the rocking movement of the connecting rod. Therefore, wear of each sliding surface can be reduced, the burden on each member can be reduced, damage to the member can be prevented, life can be improved, and reliability can be increased.
Further, by eliminating the connecting rod, it is possible to eliminate the adverse effects due to precession, and to convert the reciprocating speed of the crosshead relative to the rotation angle of the crankshaft into a sine curve.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のクランク機構であって、前記クランクピンには、回転自在にクランクピンローラが装着されるとともに、前記クロスヘッドに形成された長穴の溝は、前記クランクピンローラの径に相当する幅であって、前記クランクピンローラが嵌装された状態で転動しながら前記公転運動することにより、往復摺動可能な長さに形成されたことを特徴とする。
The invention according to
このように、クランクピンには、クランクピンローラを装着し、クロスヘッドに形成された長穴の溝の側面と転動しながら摺動させて、クロスヘッドを往復直線運動するように構成したことから、摺動面の摩擦抵抗を減少させ、磨耗を低減し、円滑な作動を確保することができる。 In this way, a crankpin roller was attached to the crankpin, and it was configured to slide and slide with the side surface of the slot of the long hole formed in the crosshead so that the crosshead reciprocates linearly. Therefore, the frictional resistance of the sliding surface can be reduced, wear can be reduced, and smooth operation can be ensured.
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のクランク機構であって、前記クロスヘッドは、矩形状の平板で構成され、前記フレームは、ガイドローラを介して、前記クロスヘッドを前記往復直線運動の方向に摺動自在にガイドし、前記ガイドローラは、前記クロスヘッドの上下の端面または左右の側面を前記往復移動の方向にガイドするように、前記クロスヘッドまたは前記フレームに設置されたこと特徴とする。 A third aspect of the present invention is the crank mechanism according to the first or second aspect, wherein the crosshead is formed of a rectangular flat plate, and the frame includes the crosshead via a guide roller. The guide roller is slidably guided in the direction of the reciprocating linear motion, and the guide roller is attached to the cross head or the frame so as to guide the upper and lower end surfaces or the left and right side surfaces of the cross head in the reciprocating direction. It is characterized by being installed.
このように、クロスヘッドを矩形状の平板で構成したことにより、円弧状に形成した従来のもの(図7、図8参照)と比べて、精度管理が容易で、製作コストを低減でき、メンテナンス性にも優れている。
また、ガイドローラを設けて、フレームとクロスヘッドとの摺動面を転がりでガイドする構成としたため、摺動抵抗を減少させるとともに、摺動面の磨耗や焼き付き等の損傷を防止することができる。
In this way, the cross head is formed of a rectangular flat plate, so that the accuracy control is easier and the manufacturing cost can be reduced and the maintenance can be reduced compared to the conventional arc head (see FIGS. 7 and 8). Also excellent in properties.
In addition, since the guide roller is provided and the sliding surface between the frame and the cross head is guided by rolling, the sliding resistance can be reduced, and damage such as wear and seizure of the sliding surface can be prevented. .
請求項4に係る発明は、請求項3に記載のクランク機構であって、前記クロスヘッドの上下方向をガイドする前記ガイドローラと摺動する前記フレームまたは前記クロスヘッドの摺動面には、補強部材が設けられたことを特徴とする。
ここで、この明細書において、「補強部材」とは、強度、および硬度等を向上させた部材をいい、熱処理等により表面硬度を上げた部材のほか、シート状のライナーや溶射等による表面処理部材も含まれる。
The invention according to
Here, in this specification, the “reinforcing member” refers to a member whose strength and hardness are improved. In addition to a member whose surface hardness is increased by heat treatment or the like, a surface treatment such as a sheet-like liner or thermal spraying is used. Members are also included.
このように、ガイドローラと摺動する前記フレームまたは前記クロスヘッドの摺動面に補強部材を設けたことにより、摺動面の表面強度を向上させながら、構造部材としての靭性をも確保することができる。したがって、フレームおよびクロスヘッドの剛性を損なうことなく、ガイドローラが転動することによる摺動面の損傷を防止することができ、メンテナンス性ないし寿命も向上する。 Thus, by providing a reinforcing member on the sliding surface of the frame or the cross head that slides with the guide roller, the toughness as a structural member is ensured while improving the surface strength of the sliding surface. Can do. Therefore, damage to the sliding surface due to rolling of the guide roller can be prevented without impairing the rigidity of the frame and the cross head, and maintenance and life are improved.
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4に記載のクランク機構であって、前記クロスヘッドには、前記長穴の溝の側面を補強する補強部材を備えたことを特徴とする。
The invention according to
このように、クロスヘッドには、前記長穴の端面に形成されたクランクピンおよびクランクピンローラとの摺動面を補強する補強部材を備えて構成したことにより、耐荷重性、耐摩耗性等が要求される前記摺動面を強度の高い材料で構成することができ、コストダウンを図りながら、前記摺動面の寿命を向上させ、メンテナンス性を向上させている。 As described above, the cross head includes a reinforcing member that reinforces the sliding surface between the crank pin and the crank pin roller formed on the end surface of the elongated hole, thereby improving load resistance, wear resistance, and the like. The sliding surface that is required can be made of a high-strength material, and the lifetime of the sliding surface is improved and the maintainability is improved while reducing the cost.
請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載するクランク機構を有する圧縮機またはポンプであって、さらに、前記クロスヘッドが往復直線運動する方向に連結されるピストンロッドと、このピストンロッドに連結されるピストンと、このピストンを往復運動自在に収容し、前記ピストンの摺動方向の前後にそれぞれ圧力室を形成し、この圧力室に外部からそれぞれ連通する連通孔が形成されたシリンダとを備えることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is a compressor or pump having the crank mechanism according to any one of the first to fifth aspects, wherein the cross head is coupled in a direction in which the crosshead linearly moves. The piston rod, the piston connected to the piston rod, and the piston are reciprocally accommodated, and pressure chambers are formed in front and rear in the sliding direction of the piston, respectively, and communicate with the pressure chamber from the outside. And a cylinder in which a communication hole is formed.
このように、請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載するクランク機構を圧縮機またはポンプに利用することにより、寿命を向上させて、信頼性が高く、しかもメンテナンス性のよい圧縮機またはポンプを提供することができる。 Thus, by using the crank mechanism according to any one of claims 1 to 5 for a compressor or a pump, the life is improved, the compression is highly reliable, and the maintenance is good. A machine or pump can be provided.
請求項7に係る発明は、請求項5に記載の圧縮機またはポンプであって、前記クロスヘッドに連結されるピストンロッドは、前記クロスヘッドの往復直線運動の方向に対して、両側に連結されると共に、前記ピントンロッドにそれぞれ前記ピストンが連結されたことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the compressor or pump according to
このように、本願発明に係るクランク機構は、連接棒を廃止したことにより、クロスヘッドの両端にピストンロッドが連結できるため、コンパクトな構成により、寿命を向上させて、信頼性が高く、しかもメンテナンス性のよい水平対向型の圧縮機またはポンプを提供することができる。
また、本発明によれば、クロスヘッドの往復直線運動の平面内で水平対向型の圧縮機またはポンプを構成できるため、クランク軸の方向にクランクを2箇所連結した従来の構成に対して、クランク軸の方向においても省スペース化を図ることができる。
As described above, the crank mechanism according to the present invention eliminates the connecting rod, so that the piston rod can be connected to both ends of the crosshead. Therefore, the compact structure improves the life, increases the reliability, and also performs maintenance. A highly horizontally opposed compressor or pump can be provided.
In addition, according to the present invention, a horizontally opposed compressor or pump can be configured in the plane of the reciprocating linear motion of the crosshead, so that the crank is compared with the conventional configuration in which two cranks are connected in the direction of the crankshaft. Space can be saved also in the direction of the shaft.
本願発明によれば、コンパクトな構成により、製作コストの低減および設置面積の省スペース化を図りながら、回転運動と往復直線運動との相互変換を達成し、寿命を向上させて、信頼性が高く、しかもメンテナンス性のよいクランク機構、および、このクランク機構を利用した圧縮機またはポンプを提供することができる。 According to the present invention, the compact configuration achieves mutual conversion between rotational motion and reciprocating linear motion while reducing manufacturing cost and space saving, improving life and increasing reliability. In addition, it is possible to provide a crank mechanism with good maintainability and a compressor or pump using the crank mechanism.
以下、本発明を実施するための最良の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本実施形態に係るクランク機構の構成を示す斜視図であり、図2は本実施形態に係るクランク機構の正面図であり、図3は図2のX−X断面図である。
ここで、説明の便宜上、本クランク機構の上下方向、および前後方向を定めることとし、図3において、本図上での上下をクランク機構の上下方向とし、本図上で左側を前とし、右側を後とする。また、本クランク機構を、後述する圧縮機またはポンプに使用した場合においても同様とし、各部品についてもこの方向を適用する場合がある。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a crank mechanism according to the present embodiment, FIG. 2 is a front view of the crank mechanism according to the present embodiment, and FIG. 3 is a sectional view taken along line XX in FIG.
Here, for convenience of explanation, the vertical direction and the front-rear direction of the crank mechanism are determined. In FIG. 3, the vertical direction on the figure is the vertical direction of the crank mechanism, the left side is the front on the figure, and the right side is the right side. Is after. The same applies to the case where the present crank mechanism is used for a compressor or a pump, which will be described later, and this direction may be applied to each component.
図1から図3に示すように、本実施形態に係るクランク機構1は、回転するクランク軸2と、このクランク軸2と一体的に回転するクランクウェブ3と、このクランクウェブ3に偏芯して設置されたクランクピン4と、このクランクピン4に回転自在に装着されたクランクピンローラ5と、往復直線運動(図2に示すA方向の往復運動)するクロスヘッド6と、このクロスヘッド6に装着される補強部材8と、クランク機構1の筐体を構成するフレーム9、およびクロスヘッド6を往復直線運動自在にガイドするガイドローラ11,12とを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the crank mechanism 1 according to this embodiment includes a
図1および図3に示すように、前記クランク軸2は、一端側にロックナット2aを備えた段付の丸棒として構成されている。前記一端側の端部には、後記するクランクウェブ3がキー2bを介して一体的に回転ができるようにロックナット2aで固着されている。一方、他端側の端部にはクランク軸2を駆動するVプーリが装着されるキー溝2cが形成されている。また、クランク軸2の中央部の外周面2d(図3参照)にはテーパローラ軸受21を介してクランク軸2が回転自在に軸支されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
前記クランクウェブ3は、厚肉のリング状に形成され、先端側の端面には、前記クランク軸2のロックナット2aが装着される段部3aが形成されている(図3参照)。また、内周面には、キー溝3bが形成されており、クランク軸2とクランクウェブ3は、このキー溝3bに装着されるキー2bを介して固着されている(図1参照)。
クランクウェブ3には、クランク軸2の回転中心から所定量偏芯させた位置にクランクピン4が挿通される穿孔3cが形成され、この穿孔3cにはナット4aが装着される座ぐり穴が設けられている。
なお、本実施形態に係るクランクウェブ3は、従来のクランクアームに相当するものであるが、回転部分のアンバランスの対策においては、静不釣合いではなく、「非不釣合い」の思想から、ロータ全体の重量に対するアンバランス量の割合を考慮して振動を軽減している。その結果、バランスウエイトを排除し、バランスウエイトの脱落という危険を完全に回避している。
The
The
The
前記クランクピン4の先端側(クロスヘッド6側)にはクランクピンローラ5が回転自在に固着され、他端側には前記ナット4aが螺着される雄ねじが形成されている。なお、クランクピンローラ5には、前記非不釣合いの思想から、軽量化を図りながら、円滑な回転を確保すべく、ニードルベアリングを使用している。
A
図1および図2に示すように、クロスヘッド6は、矩形状の平板で構成している。本実施形態においては、クロスヘッド6の上下方向はクロスヘッド6の上下の端面に配置されたガイドローラ11によりガイドし、往復運動方向に対する左右方向は上下のフレーム9b,9cからクロスヘッド6の左右の側面に当接するように配置されたガイドローラ12により往復直線運動可能にガイドしている。なお、ガイドローラ11,12には、円滑な回転を確保し、メンテナンス性を考慮して、ニードルベアリングを使用している。
クロスヘッド6の中央部には、クランクピンローラ5が往復摺動する際に干渉しないような逃げ穴6aが形成されている(図1参照)。
また、この逃げ穴6a周縁部には、後記する補強部材8が設置される段部6bが形成され(図1参照)、この段部6bには、補強部材8の取付ボルト8bの位置に対応して、四隅に雌ねじ6cが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A
Further, a
クロスヘッドに設置される補強部材8は、矩形状の平板で構成され、中央部にはクランクピンローラ5の公転運動をガイドし、それを往復直線運動に変換するための貫通した長穴の溝8aが形成されている。
したがって、この長穴の溝8aの幅は、クランクピンローラ5の径に相当し、クランクピンローラ5が前記長穴の溝8aの側面に沿って転動可能に適切なクリアランスを構成できるように設定されている。また、前記長穴の溝8aの長さは、クランクピンローラ5が公転運動するに伴う往復移動の長さに対応して定められている。
なお、補強部材8に形成された長穴の溝8aは、クロスヘッド6の往復運動方向に対して直交する方向に沿って配置される構成としているが、これに限定されるものではなく、交差する方向に配置されていればよい。
また、長穴の溝8aの側面は、クランクピンローラ5と線接触により転動するため、この部分の摺動特性を向上させる必要があるため、本実施形態においては、補強部材8には焼入れ処理が施されている。その結果、クランクピンローラ5の小型化を達成し、軽量化を図っている。
The reinforcing
Therefore, the width of the
In addition, although the
Further, since the side surface of the
図3に示すように、フレーム9は、クロスヘッド6を往復直線運動可能にガイドして収容する筐体として構成され、フレーム本体9aと、上フレーム9b、下フレーム9c、および、ベアリングハウジング9dとを備えて構成されている。
前記フレーム本体9aは、前後のフレーム9a1,9a2と、この前後のフレーム9a1,9a2を結合するリブ9a3とから構成された溶接構造とされている。
前記上下のフレーム9b,9cは、平板で形成され、フレーム本体9aの上下面を覆うようにフレーム本体9aに固着されている。また、上下のフレーム9b,9cには、クロスヘッド6に回転自在に設置されたガイドローラ11の外周面との摺動面を形成する補強部材10が、前記クロスヘッド6の往復移動方向に沿って設置されている。なお、本実施形態においては、補強部材10には、焼入処理を施した部材を使用している。
さらに、上下のフレーム9b,9cには、前記クロスヘッド6の往復運動方向に対する左右の側面をガイドするガイドローラ12が、ガイドローラシャフト12aを介してガイドローラ12の外周面をクロスヘッド6の左右の側面とそれぞれ当接させる所定の位置に設置されている(図1を併せて参照)。なお、このガイドローラ12には、円滑な回転を確保すべく、ニードルベアリングが使用され、これにより、往復摺動自在にクロスヘッド6の往復運動方向に対する左右方向をガイドしている。
前記ベアリングハウジング9dは、フレーム本体9aの側板9a2に固着され、テーパローラ軸受21を介して、クランク軸2を回転自在に保持し、かつスラスト荷重をも負担できる構造としている。
As shown in FIG. 3, the
The
The upper and
Further, guide
The bearing
次に、図1から図3を参照しながら、本実施形態に係るクランク機構の作用について説明する。ここでは、本クランク機構1によるクランク軸2の回転をクロスヘッド6の往復直線運動に変換する場合の作用について説明するが、その逆にクロスヘッド6の往復直線運動をクランク軸2の回転運動に変換する場合であっても同様である。
クランク軸2には、Vプーリが図示しないキーで結合されており、このVプーリを図示しないVベルトを介して図示しないモータ等で回転させることにより、クランク軸2を回転させることができる。このクランク軸2の回転運動は、キー2bで一体に連結されたクランクウェブ3に伝達される。このクランクウェブ3には、前記クランク軸2の回転中心から所定量偏芯させた位置にクランクピン4が設置され、このクランクピン4には、回転自在にクランクピンローラ5が装着されているため、クランクピンローラ5はクランク軸2の回りに公転運動を行う。
なお、本実施形態においては、一例として、Vプーリを介してクランク軸2を回転させているが、これに限定されることはなく、歯車等を使用してもよく、クランク軸2を回転させる手段に関わらず本発明を実施することができる。
Next, the operation of the crank mechanism according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, the operation when the rotation of the
A V pulley is coupled to the
In the present embodiment, as an example, the
一方、クロスヘッド6は、前記往復直線運動をさせる方向にガイドローラ11,12を介してフレーム9に摺動自在にガイドされている。また、クロスヘッド6には、このクロスヘッド6が往復直線運動する方向と直交する方向に、補強部材8を介して、前記クランクピンローラ5の径に相当する幅であって、前記クランクピンローラ5が内嵌された状態で前記公転運動することにより、往復摺動可能な長さの長穴の溝8aが形成されている。
さらに、クロスヘッド6は、クランクピンローラ5を前記クロスヘッド6に配置された補強部材8に形成された長穴の溝8aに内嵌させた状態となるように、クランクウェブ3に対面して配置されている。
On the other hand, the
Further, the
したがって、クロスヘッド6に補強部材8を介して形成された長穴の溝8aは、クロスヘッド6の往復直線運動の方向とは直交する方向に形成されているため、クロスヘッド6は、前記往復直線運動の方向には、クランクピン4の移動方向に拘束されて移動する。これに対し、前記往復直線運動の方向と直交する方向(図2のB方向)には前記長穴の溝8aが形成されているため、クロスヘッド6は外力を受けない。
よって、クロスヘッド6は、クランク軸2の回転運動により、前記往復直線運動の方向に往復直線運動をする。
Therefore, the
Therefore, the
続いて、本クランク機構を利用した圧縮機について説明する。なお、本クランク機構をポンプに利用した場合にも同様であり、クランク機構自体も同一であるのでその説明は省略する。
なお、本発明に係る請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のクランク機構は、ホンプや圧縮機に限定されるものではなく、広く、内燃機関および外燃機関等にも適用が可能である。
Then, the compressor using this crank mechanism is demonstrated. The same applies to the case where this crank mechanism is used for a pump, and the crank mechanism itself is the same, so that the description thereof is omitted.
The crank mechanism according to any one of claims 1 to 5 according to the present invention is not limited to a pump or a compressor, and is widely applied to an internal combustion engine, an external combustion engine, and the like. Is possible.
図4は、本クランク機構を利用した圧縮機の構成を示す平面図である。
図4に示すように,本実施形態に係る圧縮機30は、前記実施形態に係るクランク機構1と、このクランク機構1に係るクロスヘッドの端面6eに連結されるピストンロッド31と、このピストンロッド31に連結されるピストン32と、このピストン32を往復直線運動自在に収容するシリンダ33と、このシリンダの内部に形成された第1および第2の圧力室34,35と、この圧力室34,35に外部から連通する連通孔36,37とを備えて構成されている。
なお、これ以外の構成は、圧縮機またはポンプの構成として周知のものであるので、その説明は省略する。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a compressor using the crank mechanism.
As shown in FIG. 4, the compressor 30 according to the present embodiment includes a crank mechanism 1 according to the embodiment, a
Since the other configuration is well known as the configuration of the compressor or pump, the description thereof is omitted.
前記ピストンロッド31は、両端部に雄ねじ31a,31bが形成された段付の丸棒として構成されている。一端側の端部は、クロスヘッドの端面6eに挿入されて、クロスヘッドナット38で固着している。
ピストンロッド31の他端側には、ピストン32が装着されるため、この他端側の先端部には、雄ねじ31bが形成されている。
The
Since the
前記ピストン32は、ピストン本体32aと、ピストンカバー32bとから構成されている。前記ピストン本体32aは、有底の円筒状に形成され、開放側の端面を覆うようにピストンカバー32bが嵌装されている。ピストン32は、ピストンロッド31の他端側に挿入した状態で、ピストンナット39をピストンロッド31の他端側の雄ねじ31bに螺着することによりピストンロッド31に固着されている。
The
前記シリンダ33は、ピストン32を往復運動自在に収容する円筒状のシリンダ本体33aと、フロントヘッド33b、およびリアヘッド33cとを備えて構成されている。シリンダ本体33aの内周面には、ピストン32との機密性および円滑な摺動を確保すべく、シールリング42およびパッキン43が装着されている。
シリンダ本体33aには、図示しないガスケットを介して、フロントヘッド33bおよびリアヘッド33cが固着されており、ピストン32の往復運動方向の前後にそれぞれ密閉された圧力室34,35が形成されている。そして、この圧力室34,35には、それぞれシリンダ33の外部まで連通する連通孔36,37が形成されている。
したがって、図4において、クロスヘッド6が本図上で右方向に移動すれば、それに伴いピストン32も右方向へ移動し、第1の圧力室34に連通する第1の連通孔36からエアが導入されるとともに、第2の圧力室35に連通する第2の連通孔37からエアが排出される。なお、本実施形態においては、各圧力室34,35に導入および排出される流体をエアとして説明したが、これに限定されることはなく、本発明はオイルや水素ガス、プロパンガス、その他各種の冷媒等種々の流体に適用することができる。
The
A
Therefore, in FIG. 4, if the
最後に、本発明に係るクランク機構の変形例について説明する。
図5は、本クランク機構を利用した水平対向型の圧縮機またはポンプの主要な構成を示す図である。図5に示すように、本クランク機構1に係るクロスヘッド6の両側にピストンロッド31を連結し、本図上で左右にそれぞれシリンダ33およびピストン32を構成して、水平対向型の圧縮機またはポンプを構成したものである。
Finally, a modification of the crank mechanism according to the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a main configuration of a horizontally opposed compressor or pump using the crank mechanism. As shown in FIG. 5,
さらに、別の変形例について説明する。
図6は、本願発明に係る別の変形例を説明するための図である。本変形例は、円柱形状のクランクピン4と、このクランクピン4を抱き込むように構成し、前記実施形態に係るクランクピンローラ5(図1参照)の代わりに採用した箱型の2つ割りのスライド部材51と、このスライド部材51の内周面側に装着された軸受41とを備えて構成されている。
本変形例に係るクランク機構1′は、クランクピン4の公転運動に伴い、スライド部材51がクロスヘッド6に形成された長穴の溝61の側面で往復摺動することにより、クロスヘッド6が往復移動する点で、前記実施形態に係るクランク機構1(図1参照)と同様の作用を奏するものである。
Furthermore, another modified example will be described.
FIG. 6 is a diagram for explaining another modification according to the present invention. In this modification, the cylinder-shaped
In the crank mechanism 1 ′ according to this modification, the
以上、本発明について最良と思われる実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、同一の技術的思想の範囲内で適宜変更して実施することができる。
例えば、本実施形態においては、クランクウェブは、クランク軸とは別体として構成し、クランク軸にキーを介して嵌装する構造を採用したが、これに限定されることはなく、クランク軸と一体に構成してもよい。
さらに、クラング軸を片持ちに構成し、駆動されるVプーリを挟んでクランク軸の両側にクロスヘッドを配置することも可能である。
The embodiment that seems to be the best of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the same technical idea.
For example, in the present embodiment, the crank web is configured as a separate body from the crankshaft and employs a structure that is fitted to the crankshaft via a key, but is not limited thereto. You may comprise integrally.
Furthermore, it is also possible to configure the crankshaft in a cantilever manner and to dispose a crosshead on both sides of the crankshaft with a driven V pulley interposed therebetween.
また、クロスヘッドの往復摺動可能にガイドするガイドローラに関し、上下方向のガイドローラはクロスヘッドに配置し、左右方向のガイドは上下のフレームに配置することとしたが、両者をフレームに設置してもよく、また両者をクロスヘッドに設置してもよい。さらに、前記ガイドローラは、必ずしも設置する必要はなく、クロスヘッドとフレームとを転がり摺動ではなく、すべり摺動としてもよい。ただし、クロスヘッドの上下方向のガイド部には、クランク軸の回転方向の遠心力が作用するため、本実施形態のようにガイドローラを設置することが望ましい。 In addition, regarding the guide roller that guides the reciprocating slide of the cross head, the vertical guide roller is disposed on the cross head and the left and right guide is disposed on the upper and lower frames. Alternatively, both may be installed on the crosshead. Further, the guide roller is not necessarily installed, and the cross head and the frame may be slid instead of rolling. However, since the centrifugal force in the rotation direction of the crankshaft acts on the vertical guide portion of the crosshead, it is desirable to install a guide roller as in this embodiment.
1 クランク機構
2 クランク軸
2a ロックナット
2b キー
3 クランクウェブ
4 クランクピン
5 クランクピンローラ
6 クロスヘッド
6a 逃げ穴
6b 段部
8 補強部材
8a 長穴の溝
8b 取付ボルト
9 フレーム
10 補強部材
11 ガイドローラ
12 ガイドローラ
30 圧縮機
31 ピストンロッド
32 ピストン
33 シリンダ
34 第1の圧力室
35 第2の圧力室
36 第1の連通孔
37 第2の連通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記長穴の溝を介して、前記クランクピンの公転運動と前記クロスヘッドの往復直線運動とを相互に変換することを特徴とするクランク機構。 A crankshaft, a crank web provided on at least one end of the crankshaft and capable of rotating integrally with the crankshaft, a crankpin installed on the crankweb and revolving around the crankshaft, and the crankshaft A crosshead in which a slot with a long hole for fitting a pin is formed, and a frame for guiding the crosshead so as to freely reciprocate linearly;
A crank mechanism characterized in that the revolving motion of the crank pin and the reciprocating linear motion of the crosshead are mutually converted through the slot of the elongated hole.
前記フレームは、ガイドローラを介して、前記クロスヘッドを前記往復直線運動の方向に摺動自在にガイドし、
前記ガイドローラは、前記クロスヘッドの上下の端面または左右の側面を前記往復移動の方向にガイドするように、前記クロスヘッドまたは前記フレームに設置されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクランク機構。 The crosshead is composed of a rectangular flat plate,
The frame guides the cross head slidably in the direction of the reciprocating linear motion via a guide roller,
The said guide roller is installed in the said cross head or the said frame so that the up-and-down end surface or right and left side surface of the said cross head may be guided to the said reciprocation direction. The crank mechanism described in 1.
さらに、前記クロスヘッドが往復直線運動する方向に連結されるピストンロッドと、
このピストンロッドに連結されるピストンと、
このピストンを往復運動自在に収容するとともに、前記ピストンの摺動方向の前後にそれぞれ圧力室が形成され、この圧力室に外部からそれぞれ連通する連通孔が形成されたシリンダと、
を備えることを特徴とする圧縮機またはポンプ。 It has a crank mechanism given in any 1 paragraph among Claims 1-5,
Furthermore, a piston rod connected in a direction in which the crosshead reciprocates linearly;
A piston connected to the piston rod;
A cylinder in which the piston is reciprocally moved and a pressure chamber is formed in front and back in the sliding direction of the piston, and a communication hole is formed in the pressure chamber.
A compressor or pump comprising:
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