JP2014227935A

JP2014227935A - 往復動ポンプ

Info

Publication number: JP2014227935A
Application number: JP2013108897A
Authority: JP
Inventors: 中西　寿朗; Toshiaki Nakanishi; 寿朗中西
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: JP5993345B2

Abstract

【課題】組立性を向上できる往復動ポンプを提供すること。【解決手段】往復動ポンプにおいて、クランク軸６とコンロッド７との間に、筒状の樹脂製の軸受１０を配置する。軸受１０を軸線方向視において二つ以上の分割体に分割し、分割体の一つを、その中心角が１８０?よりも大きな大分割体１０ａとする。これにより、クランク軸６、軸受１０及びコンロッド７を組み立てる際に、大分割体１０ａをクランク軸６から外れないように外挿できるようにして、軸受１０を押さえることなくコンロッド７を取り付けることを可能にする。【選択図】図３

Description

本発明は、往復動ポンプに関する。

従来、液体を圧送する往復動ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の往復動ポンプでは、クランク軸の回転運動をコンロッドにより直線往復運動に変換し、コンロッドの先端部に取り付けられた往復動部材をシリンダ内で往復動させることにより、シリンダの先端部に形成されたポンプ室に作動流体（液体）を吸引し、当該作動流体を加圧して圧送する。

特開２０１１−１７３７６号公報

上記のような往復動ポンプにおいては、クランク軸とコンロッドとの間に、円筒状の樹脂製の軸受を配置する場合がある。このような場合、クランク軸、軸受及びコンロッドの組立は、例えば、以下のように行われる。円筒状の軸受は軸線方向視において断面半円形の各部分に二分割されており、先ず、これら分割体をクランク軸の外周面にそれぞれ当接させる。続いて、軸線方向視において二分割されたコンロッドの断面半円形のクランク軸への各取付部を、クランク軸に当接している軸受の外周面にそれぞれ取り付ける。この際、二分割された軸受がそれぞれ外れないように、軸受の各部分を押さえながら二分割されたコンロッドの各取付部を軸受の外側から取り付ける必要があり、組立が難しい。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、組立性を向上できる往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明の往復動ポンプ（１００）は、クランク軸（６）と、クランク軸（６）に取り付けられたコンロッド（７）と、コンロッド（７）に取り付けられた往復動部材（１）と、を備える往復動ポンプ（１００）であって、クランク軸（６）とコンロッド（７）との間に配置された筒状の樹脂製の軸受（１０）を備え、軸受（１０）は、軸線方向視において二つ以上の分割体に分割されており、これら分割体の中に中心角が１８０°よりも大きい大分割体（１０ａ）を有している。

本発明の往復動ポンプ（１００）では、クランク軸（６）とコンロッド（７）との間に配置された軸受（１０）が二つ以上の分割体に分割されており、分割体の一つである大分割体（１０ａ）の中心角が１８０°よりも大きくなっているため、クランク軸（６）、軸受（１０）及びコンロッド（７）を組み立てる際に、大分割体（１０ａ）をクランク軸（６）から外れないように外挿できる。従って、軸受（１０）を押さえることなくコンロッド（７）を取り付けることができる。また、軸受（１０）は樹脂製であるため、弾性を有している。従って、大分割体（１０ａ）を、軸線方向視におけるその開口部を容易に広げてクランク軸（６）に外挿することができる。よって、本発明の往復動ポンプ（１００）では、組立性を向上できる。

ここで、大分割体（１０ａ）は、クランク軸（６）の外周面のうち、往復動部材（１）側の部分（Ｓ１）を覆うように配置されていてもよい。この場合、軸受（１０）の分割箇所（Ｄ１，Ｄ２）は、クランク軸（６）の外周面において、往復動部材（１）側とは反対側の部分（Ｓ２）に位置することになる。軸受（１０）においては、作動流体を加圧する際に、往復動部材（１）側の部分（Ｓ１）に大きな荷重が作用する。この際、軸受（１０）の分割箇所（Ｄ１，Ｄ２）が、往復動部材（１）側とは反対側（すなわち、荷重が小さい側）の部分（Ｓ２）に位置するため、軸受（１０）の分割箇所（Ｄ１，Ｄ２）に大きな荷重が作用することを抑制できる。従って、耐久性を向上できる。

また、コンロッド（７）又は軸受（１０）の一方は、径方向に突出する突起部（１０ｃ）を含んでおり、コンロッド（７）又は軸受（１０）の他方は、突起部（１０ｃ）が係合する凹部（７３）を含んでいてもよい。この場合、コンロッド（７）と軸受（１０）との位置決めを容易に行えるため、組立性をさらに向上できる。

本発明によれば、組立性を向上できる往復動ポンプ（１００）を提供することが可能となる。

実施形態に係る往復動ポンプの断面図である。図１中のII−II矢視図である。図１中のクランク軸、軸受及びコンロッドの分解側面図である。図３中の大分割体の斜視図である。

以下、実施形態に係る往復動ポンプついて図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る往復動ポンプの断面図、図２は、図１中のII-II矢視図である。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の往復動ポンプ１００は、往復動部材１がシリンダ部２内を往復動（図示左右動）することにより、当該往復動部材１の往復動方向の前側（図示左側）に形成されたポンプ室３に作動流体（液体）を吸引し、当該作動流体を加圧して圧送するポンプ作用を行う。往復動ポンプ１００は、クランクケース４とマニホルド５とを連結することで、その外形が構成されている。往復動ポンプ１００は、ここでは、ポンプ作用を行う往復動部材１及びシリンダ部２を有する組が３組並設された３連式のポンプとされている（図２参照）。

往復動部材１は、前側に配置された円柱状のプランジャ１ａと、プランジャ１ａの後端部にボルト結合された円柱状のピストン元１ｂと、を有しており、プランジャ１ａとピストン元１ｂとが一体となって往復動する。

前側のプランジャ１ａは、マニホルド５内に装着されたシリンダ部材１６内に配置され、シリンダ部材１６の内側（筒孔）を往復動する。シリンダ部材１６の内側は、プランジャ１ａが往復動する上記シリンダ部２を構成し、シリンダ部材１６の前部には、上記ポンプ室３が形成されている。往復動部材１の後側のピストン元１ｂは、ピストンピン８を介して駆動部Ｍに連結されている（詳しくは後述）。後側のピストン元１ｂは、前側のプランジャ１ａよりも大径に構成され、その後部には、前側に向かって凹む凹部１ｃが形成されている。

クランクケース４は中空に構成されており、中空部分に往復動部材１を往復動させる駆動部Ｍが収容されている。この中空部分は、作動流体が流れる流路Ｒとされ、作動流体が収容される。このように、往復動ポンプ１００は、流路Ｒ中の作動流体に駆動部Ｍが浸漬し、駆動部Ｍが作動流体に浴する構成とされている。クランクケース４の後端面には、開口部４１が形成されており、この開口部４１は、ボルト締結された蓋４２により閉じられている。

作動流体は、ポンプ室３内に流入し、ポンプ室３でポンプ作用に供される液体である。作動流体としては、種々の液体を用いることができ、ここでは清水が用いられている。このような作動流体に浴する駆動部Ｍは、クランク軸６、コンロッド７、ピストンピン８及び軸受９，１０，１１等を有している。

クランク軸６は、往復動部材１の往復動方向に直交する方向（図１の紙面垂直方向、図２の上下方向）に延びるように配置されている。図２に示されるように、クランク軸６の両端側は、それぞれ、クランクケース４にボルト締結されたベアリングケース１３，１４により支持されており、ベアリングケース１３，１４を挿通して外部に突出している。

クランク軸６とベアリングケース１３，１４との間には、それぞれ円筒状の軸受９が配置され、軸受９によりクランク軸６が回転自在に支持されている。軸受９及び後述する軸受１０，１１を形成する材料としては、種々の樹脂を用いることができるが、ここでは、高強度耐水性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂が用いられている。クランク軸６とベアリングケース１３，１４との間であって、クランク軸６の軸線方向において軸受９，９よりも外側の両部分には、それぞれメカニカルシール１５が配置されている。

コンロッド７は、各往復動部材１に対応して設けられている。図１及び図２に示されるように、コンロッド７において、後側（クランク軸６側）の大径部７ａは、円筒状の軸受１０を介して、クランク軸６に回転自在に連結されている（詳しくは後述）。大径部７ａは、軸線方向視において二分割されており、それぞれ中心角が１８０°の略半円形の本体部７１及びキャップ部７２を含んでいる。本体部７１とキャップ部７２とは、ボルトＢ，Ｂにより締結されている。コンロッド７において、前側（往復動部材１側）の小径部７ｂは、円筒状の軸受１１を介して上記ピストンピン８に回転自在に連結されている。大径部７ａの本体部７１と小径部７ｂとは、棒状のロッド部７ｃにより連結されている。

クランクケース４の内部において、前側の部分には、クランク軸６に接近するように後側に向かって突出する突出部分４ａが設けられている。突出部分４ａの内部には、円筒状のガイド部材１２が収容固定されている。ガイド部材１２は、例えば軸受９〜１１と同様な樹脂により形成されており、その筒孔に往復動部材１のピストン元１ｂが挿入され、ピストン元１ｂの往復動をガイドする。ガイド部材１２内に位置するピストン元１ｂの凹部１ｃ内には、コンロッド７の前側の小径部７ｂが進入しており、ピストンピン８の両端がピストン元１ｂに圧入状態で固定されている。

クランクケース４においてガイド部材１２よりも前側には、ガイド部材１２に当接して筒状のシールケース１７が配置されている。シールケース１７の軸線方向中程には、内側に突出する環状の鍔部１７ａが設けられており、鍔部１７ａの内側を往復動部材１のプランジャ１ａが挿通している。シールケース１７の内側であって鍔部１７ａの前側には、円筒状の高圧シール１８が配置されている。高圧シール１８を含むシリンダ部材１６の内面が、シリンダ部２とされる。

ガイド部材１２、シールケース１７、高圧シール１８及びシリンダ部材１６は、クランクケース４に対しマニホルド５を例えばボルト等により取り付けることによって、クランクケース４内とマニホルド５内との間に挟まれた状態で固定されている。

図１に示されるように、クランクケース４の上部は、マニホルド５よりも上側（図１において上側）に膨出しており、膨出部における前側（マニホルド５側）の端面には、クランクケース４内の流路Ｒに連通し、流路Ｒに作動流体を流入させる吸水口１９が開口されている。また、クランクケース４におけるマニホルド５側の端面であって、各シールケース１７よりも下側の位置には、クランクケース４内の流路Ｒに連通し流路Ｒからマニホルド５側へ作動流体を流出させるための流出口２０が開口されている。

マニホルド５には、クランクケース４の流出口２０に連通する流入口２１が開口されている。流入口２１とポンプ室３との間には、クランクケース４内の流路Ｒからの作動流体が流れる吸水側流路Ｒ１が形成されている。吸水側流路Ｒ１には、当該吸水側流路Ｒ１を開閉する吸水弁２２が設けられている。

マニホルド５には、ポンプ室３からの作動流体を外部に吐出するための吐出口２３が設けられ、各ポンプ室３の先端部には、当該ポンプ室３を構成するように吐出弁２４がそれぞれ設けられている。各吐出弁２４は、その開閉により各ポンプ室３を開閉し、各吐出弁２４の吐出側と吐出口２３との間には、ポンプ室３からの作動流体が流れる吐出側流路Ｒ２が形成されている。

次に、クランク軸６とコンロッド７との間に配置された軸受１０について、詳細に説明する。図３は、図１中のクランク軸、軸受及びコンロッドの分解側面図、図４は、図３中の大分割体の斜視図である。なお、図３においては、見易くするため、軸受１０，１１にハッチングが施されている。

図３に示されるように、円筒状の軸受１０は、その軸線方向視において、二つ以上（ここでは、二つ）の分割体に分割されており、大分割体１０ａと、小分割体１０ｂとを有している。大分割体１０ａの中心角αは、１８０°よりも大きい。小分割体１０ｂの中心角βは、１８０°よりも小さい。

大分割体１０ａは、クランク軸６の外周面のうち、往復動部材１側（前側）の部分（本体部７１により覆われた半円部分）Ｓ１を覆うように配置されている。これにより、軸受１０の分割箇所Ｄ１，Ｄ２は、クランク軸６の外周面において、往復動部材１側とは反対側（後側）の部分（キャップ部７２により覆われた半円部分）Ｓ２に位置している。詳細には、大分割体１０ａは、ロッド部７ｃの軸線を対称軸にして線対称に配置されており、コンロッド７におけるクランク軸６への取付部である大径部７ａにおいて、ロッド部７ｃが連結されている側の本体部７１の内周面に覆われている。小分割体１０ｂは、クランク軸６の外周面のうち、往復動部材１側とは反対側の部分Ｓ２を覆うように配置されている。

大分割体１０ａは、その外周面において円周方向における略中央部に、径方向外側に突出する突起部１０ｃを有している。突出部１０ｃは、ここでは裁頭円錐台状を呈しているが、多角形状や円柱状等であってもよい。コンロッド７の大径部７ａの本体部７１には、その内周面において突起部１０ｃに対応する位置に、径方向外側に凹み突起部１０ｃが進入する凹部７３が設けられている。凹部７３は、突出部１０ｃに対応する形状となっている。

クランク軸６、軸受１０及びコンロッド７は、例えば以下のようにして組み立てることができる。先ず、コンロッド７の本体部７１と往復動部材１とを組み付け、組み付けた本体部７１及び往復動部材１を開口部４１からクランクケース４内に挿入し、往復動部材１をガイド部材１２に挿入する。続いて、クランク軸６をクランクケース４に組み付ける。続いて、大分割体１０ａを開口部４１からクランクケース４内に挿入し、クランク軸６に外挿する。軸受１０は、上記のように高強度耐水性樹脂により形成されており、若干の弾性を有している。このため、大分割体１０ａは、軸線方向視におけるその開口部を容易に広げてクランク軸６に外挿することが可能となっている。上記のように大分割体１０ａの中心角αは１８０°よりも大きいため、大分割体１０ａは、クランク軸６に外挿した後、クランク軸６から径方向に外れない。

続いて、小分割体１０ｂを開口部４１からクランクケース４内に挿入し、クランク軸６の外周面に当接させ、大分割体１０ａと小分割体１０ｂとを組み合わせる。続いて、キャップ部７２を開口部４１からクランクケース４内に挿入し、軸受１０の突起部１０ｃがコンロッド７の凹部７３に係合するように、コンロッド７の本体部７１とキャップ部７２とを軸受１０の外周面に当接させて組合せ、コンロッド７の本体部７１とキャップ部７２とをボルトＢ，Ｂにより締結する。以上のような組み立ては、クランクケース４の開口部４１が鉛直方向上側を向く状態で行うことにより、好適に行うことができる。この際、大分割体１０ａは鉛直方向下側に配置され、小分割体１０ｂは鉛直方向上側に配置されるため、小分割体１０ｂを押さえずとも、小分割体１０ｂはクランク軸６から径方向に外れない。

次に、往復動ポンプ１００の動作について説明する。往復動ポンプ１００では、クランクケース４内の流路Ｒに吸水口１９から作動流体が導入され、駆動部Ｍが作動流体に浴した状態で駆動部Ｍが駆動される。

クランク軸６が回転すると、回転運動がコンロッド７及びピストンピン８により往復運動に変換されて往復動部材１が往復動し、プランジャ１ａがシリンダ部２内を後側に向かって移動することによってポンプ室３が減圧され、作動流体がクランクケース４内の流路Ｒからマニホルド５の吸水側流路Ｒ１及び吸水弁２２を通してポンプ室３へ吸引される。続いて、プランジャ１ａがシリンダ部２内を前側に向かって移動することによってポンプ室３が加圧され、ポンプ室３の作動流体が吐出弁２４、吐出側流路Ｒ２を通して吐出口２３から外部へ吐出される。このように、作動流体を吸引し吐出するポンプ作用が繰り返し行われる。

この際、クランクケース４内では、吸水口１９から流入した作動流体は、クランク軸６の周囲を流れ、流出口２０に向かうように流れを形成する。そして、クランク軸６の周囲を流れる作動流体が軸受９，１０に供され、軸受９，１０の冷却及び潤滑が行われる。

なお、吸水口１９から流入した作動流体の一部は、突出部分４ａに設けられた連絡路２８及び環状流路２７、並びに、シールケース１７に設けられた開口１７ｂを通して、高圧シール１８の裏側（後端面）に面すると共にピストン元１ｂより前側に設けられた環状の領域Ｒ３に導入される。また、吸水口１９から流入した作動流体の一部は、ピストン元１ｂの凹部１ｃ及びピストン元１ｂに設けられた連通孔２６を通して、上記領域Ｒ３に導入される。これらの作動流体によって、軸受１１及びガイド部材１２の冷却及び潤滑、並びに、ピストン元１ｂの潤滑が行われる。

以上、本実施形態に係る往復動ポンプ１００では、クランク軸６とコンロッド７との間に配置された軸受１０が二つ以上の分割体に分割されており、分割体の一つである大分割体１０ａの中心角αが１８０°よりも大きくなっているため、クランク軸６、軸受１０及びコンロッド７を組み立てる際に、大分割体１０ａをクランク軸６から外れないように外挿できる。従って、軸受１０を押さえることなくコンロッド７を取り付けることができる。また、軸受１０は樹脂製であるため、弾性を有している。従って、大分割体１０ａを、軸線方向視におけるその開口部を容易に広げてクランク軸６に外挿することができる。よって、往復動ポンプ１００では、組立性を向上できる。

また、大分割体１０ａは、クランク軸６の外周面のうち、往復動部材１側の部分Ｓ１を覆うように配置されている。このため、軸受１０の分割箇所Ｄ１，Ｄ２は、クランク軸６の外周面において、往復動部材１側とは反対側の部分Ｓ２に位置している。軸受１０においては、作動流体を加圧する際に、往復動部材１側の部分Ｓ１に大きな荷重が作用する。この際、本実施形態に係る往復動ポンプ１００では、軸受１０の分割箇所Ｄ１，Ｄ２が、往復動部材１側とは反対側（すなわち、荷重が小さい側）の部分Ｓ２に位置しているため、軸受１０の分割箇所Ｄ１，Ｄ２に大きな荷重が作用することを抑制できる。従って、耐久性を向上できる。

また、軸受１０は、径方向に突出する突起部１０ｃを含んでおり、コンロッド７は、突起部１０ｃが係合する凹部７３を含んでいるため、コンロッド７と軸受１０との位置決めを容易に行え、組立性をさらに向上できる。

また、軸受１０の突起部１０ｃとコンロッド７の凹部７３とが係合することにより、軸受１０がコンロッド７に対して位置ずれすることが防止される。このため、軸受１０の分割箇所Ｄ１，Ｄ２は常に往復動部材１側とは反対側（すなわち、荷重が小さい側）の部分Ｓ２に位置し、耐久性をさらに向上できる。

以上、実施形態に係る往復動ポンプについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、軸受１０において突起部１０ｃは大分割体１０ａに設けられており、コンロッド７において凹部７３は本体部７１に設けられているが、軸受１０において突起部１０ｃは小分割体１０ｂに設けられ、コンロッド７において凹部７３はキャップ部７２に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、突起部１０ｃは軸受に設けられており、凹部７３はコンロッド７に設けられているが、径方向内側に突出する突起部がコンロッド７に設けられ、径方向内側に凹む凹部が軸受１０に設けられていてもよい。なお、コンロッド７の大径部７ａの内周面の加工を考慮すると、上記実施形態のように、突起部１０ｃを軸受に設け、凹部７３をコンロッド７に設けることが好ましい。

また、上記実施形態では、軸受１０に突起部１０ｃが設けられ、コンロッド７に凹部７３が設けられているが、突起部１０ｃ及び凹部７３は設けられていなくてもよい。

１…往復動部材、６…クランク軸、７…コンロッド、１０…軸受、１０ｃ…突起部、７３…凹部、１００…往復動ポンプ、Ｓ１…クランク軸の外周面のうち往復動部材側の部分。

Claims

クランク軸（６）と、前記クランク軸（６）に取り付けられたコンロッド（７）と、前記コンロッド（７）に取り付けられた往復動部材（１）と、を備える往復動ポンプ（１００）であって、
前記クランク軸（６）と前記コンロッド（７）との間に配置された筒状の樹脂製の軸受（１０）を備え、
前記軸受（１０）は、軸線方向視において二つ以上の分割体に分割されており、これら分割体の中に中心角が１８０°よりも大きい大分割体（１０ａ）を有している、往復動ポンプ（１００）。
前記大分割体（１０ａ）は、前記クランク軸（６）の外周面のうち、前記往復動部材（１）側の部分（Ｓ１）を覆うように配置されている、請求項１記載の往復動ポンプ（１００）。
前記コンロッド（７）又は前記軸受（１０）の一方は、径方向に突出する突起部（１０ｃ）を含んでおり、
前記コンロッド（７）又は前記軸受（１０）の他方は、前記突起部（１０ｃ）が係合する凹部（７３）を含んでいる、請求項１又は２記載の往復動ポンプ（１００）。