JP2019039302A - クランク機構および駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】往復移動する移動体とクランク軸との間の距離を短くすることができ、しかもコネクティングロッドの座屈のおそれが少ないクランク機構を提供する。
【解決手段】クランク機構２は、移動体３と一体的に連動するクロスヘッド８と、クロスヘッド８に連結されるとともに、クランク軸４のクランクピン４ｂに回転自在に支持されるコネクティングロッド９と、を備える。クロスヘッド８は、移動体３と一体的に連動するクロスヘッド本体１０と、クロスヘッド本体１０に連結され、コネクティングロッド９を回転自在に支持することにより、コネクティングロッド９をクロスヘッド本体１０に連結させるクロスヘッドピン１１と、を有する。クロスヘッドピン１１は、クランク軸４に対して移動体３が配置される方向とは反対方向に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復運動を回転運動に、また回転運動を往復運動に変換するクランク機構およびクランク機構を備えた駆動装置に関する。

往復運動を回転運動に、また回転運動を往復運動に変換するクランク機構としては、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１のクランク機構５１は、図１２に示すように、シリンダ５２内を第１方向に沿って往復移動するピストン５３と、回転自在なクランク軸５４との間に設けられ、ピストン５３の往復運動とクランク軸５４の回転運動とを相互に変換するものである。具体的には、特許文献１のクランク機構５１は、クランク軸５４のクランクピン５４ａに回転自在に支持されるコネクティングロッド５６と、コネクティングロッド５６とピストン５３とを連結するクロスヘッド５５と、を備える。

クロスヘッド５５は、ピストン５３に固定され、シリンダ５２を摺動するクロスヘッドシュー５７と、クロスヘッドシュー５７に固定されたクロスヘッドピン５８と、クロスヘッドピン５８が回転自在に挿通されたハウジング５９と、を有する。ハウジング５９には、コネクティングロッド５６が固定されている。

この特許文献１のクランク機構５１は、クランク軸５４の回転中心ｃ１を中心にしてクランクピン５４ａが回転運動することにより、コネクティングロッド５６が揺動運動しながら、ピストン５３を往復運動させる。

特開２００６−３０７９６１号公報

この特許文献１のクランク機構５１では、コネクティングロッド５６とクロスヘッド５５との連結点が、クランク軸５４に対してピストン５３の方向に位置しているので、ピストン５３とクランク軸５４との間の距離が長くなり、大型化するという問題があった。さらに、エンジン等のピストン５３が高圧になる駆動装置に上記特許文献１のクランク機構５１が適用された場合には、コネクティングロッド５６に圧縮力が作用し続けるので、コネクティングロッド５６が座屈することがあり得るという問題があった。

そこで、本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、その目的は、往復移動する移動体とクランク軸との間の距離を短くすることができ、しかもコネクティングロッドの座屈のおそれが少ないクランク機構を提供することである。

本発明に係るクランク機構は、往復移動する移動体の往復運動と、回転自在なクランク軸の回転運動とを相互に変換する。前記クランク機構は、前記クランク軸のクランクピンに回転自在に支持されるコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドと前記移動体とを連結するクロスヘッドと、を備える。前記クロスヘッドは、前記移動体と一体的に動くクロスヘッド本体と、前記コネクティングロッドを前記クロスヘッド本体に回転自在に連結するクロスヘッドピンと、を有する。前記クロスヘッドピンは、前記クランク軸に対して前記移動体とは反対側に配置される。

この構成によれば、コネクティングロッドをクロスヘッド本体に連結させるクロスヘッドピンは、クランク軸に対して移動体とは反対側に配置されるので、移動体とクランク軸との間の距離を短くすることができる。さらに、コネクティングロッドには、クロスヘッドとクランクピンから引っ張り力が作用するようになるため、コネクティングロッドに圧縮力が作用し続ける従来のクランク機構に比べて、コネクティングロッドの座屈のおそれが少なくなる。

上記構成において、前記クロスヘッドピンは、前記クランク軸に直交する一面内において、前記クランク軸の回転中心を通り、前記移動体の移動方向に延びる直線上に配置されていてもよい。

上記構成によれば、クロスヘッドピンからクロスヘッド本体に作用する力によって生ずるクロスヘッドピン周りのモーメントが小さくなる。そのため、耐久性を向上させることができる。

上記構成において、前記クランク機構は、前記クロスヘッドを前記移動体の移動方向に往復移動自在に案内するクロスヘッド案内部を備える。前記クロスヘッド案内部は、前記移動体の移動方向に沿って延びるレールと、前記クロスヘッド本体に固定された移動部材と、前記レールと前記移動部材との間に介在された複数の転動体と、を有してもよい。

上記の構成によれば、クロスヘッド案内部は、レールと移動部材との間に介在された複数の転動体を有するので、移動部材は、複数の転動体の転動によってレール上を案内されるようになる。そのため、レールと移動部材との間で生じる摩擦が小さくなり、移動体の往復運動とクランク軸の回転運動を相互に変換する際のエネルギーの損失が低減される。

上記構成において、前記クロスヘッド本体は、前記クランク軸を囲むように形成されてもよい。

上記構成によれば、クロスヘッド本体は、クランク軸を囲む構成なので、クロスヘッド本体の剛性が高くなる。このため、クロスヘッド本体に振動が生じにくくなり、移動体の往復運動とクランク軸の回転運動を相互に変換する際のエネルギーの損失が低減される。また、クランク軸がクロスヘッド本体内にあるので、クランク軸を設置するスペースを別途設ける必要がなくなる。

上記構成において、前記クロスヘッド本体は、前記クランク軸に対して前記クロスヘッド案内部側に配置され、前記クランク軸に対して前記クロスヘッド案内部とは反対側に配置された部位を有しなくてもよい。

この構成によれば、クロスヘッド本体がクランク軸を囲むように形成される場合に比べて、小型化することができる。さらに、クロスヘッド本体の重量も軽くなるので、クロスヘッド本体に働く慣性力が小さくなり、小さな動力で移動体とクランク軸の高速運動が可能になる。

本発明に係る駆動装置は、第１の移動体と、第２の移動体と、クランク軸と、前記第１の移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換する上記の第１のクランク機構と、前記第２の移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換する上記の第２のクランク機構と、を備える。前記クランク軸は、前記クランク軸の回転中心を基準として互いに位相が１８０度ずれた位置関係にある第１のクランクピン及び第２のクランクピンを有する。前記第１のクランク機構のコネクティングロッドは、第１のクランクピンにより回転自在に支持される。第２のクランク機構のコネクティングロッドは、第２のクランクピンにより回転自在に支持される。前記第１の移動体は、前記クランク軸に対して前記第２の移動体とは反対側に配置されている。

上記構成によれば、前記クランク軸は、前記クランク軸の回転中心を基準として互いに位相が１８０度ずれた位置関係にある第１のクランクピン及び第２のクランクピンを有する。第１の移動体は、クランク軸に対して第２の移動体とは反対側に配置されている。そのため、第１の移動体と第２の移動体とが最も離れた位置にあるとき、第１のクランク機構のクロスヘッドピン（第１クロスヘッドピン）は、クランク軸の回転中心に対して第１のクランクピンとは反対側に位置している。同様に、第２のクランク機構のクロスヘッドピン（第２クロスヘッドピン）は、クランク軸の回転中心に対して第２のクランクピンとは反対側に位置している。そして、第１のクランク機構のコネクティングロッド（第１コネクティングロッド）は、第１のクランクピンから第２クロスヘッドピンまで延びている。第２のクランク機構のコネクティングロッド（第２コネクティングロッド）は、第２のクランクピンから第２クロスヘッドピンまで延びている。したがって、第１の移動体と第２の移動体とが最も離れた位置にあるとき、第１コネクティングロッドと第２コネクティングロッドとは、クランク軸が延びる方向に互いに重なっている。これに対して、クロスヘッドピンがクランク軸に対して移動体側に配置された従来の駆動装置では、第１の移動体と第２の移動体とが最も離れた位置にあるとき、第１及び第２コネクティングロッドがクランク軸に対して互いに反対方向に延びるように位置する。そのため、上記の駆動装置は、第１の移動体と第２の移動体とが最も離れた位置にあるとき、第１クロスヘッドピンと第２クロスヘッドピンとの間の距離が、従来の駆動装置におけるクロスヘッドピン間の距離よりも短くなる。そのため、上記の駆動装置では、移動体の移動方向の長さが従来の駆動装置よりも短くなる。

本発明によれば、前記移動体と前記クランク軸との間の距離を短くすることができ、しかも、前記コネクティングロッドの座屈のおそれが少ない。

本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の横断面図である。 本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の他の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の動作を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の動作を示す他の説明図である。 本発明の第１実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の動作を示す他の説明図である。 本発明の第２実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の横断面図である。 比較例の駆動装置の横断面図である。 本発明の第４実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置の横断面図である。 従来のクランク機構を備えた駆動装置の正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の各実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置を説明するために必要となる主要な構成要素を簡略化して示したものである。したがって、本発明の各実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成要素を備え得る。

図１は、ピストン３の移動方向に平行な平面であり、かつ、クランク軸４に垂直な平面で駆動装置１を切断した断面図である。図２は、クランク軸４の回転中心ｃを含む平面であり、かつ、ピストン３の移動方向と平行な平面で駆動装置１を切断した断面図である。駆動装置１は、ピストン３の往復運動とクランク軸４の回転運動とを相互に変換するものである。ピストン３は、往復移動する移動体の一例である。駆動装置１は、例えば、ピストン３の往復運動をクランク軸４の回転運動に変換して出力するエンジンや、クランク軸４の回転運動を往復運動に変換してピストン３に伝達する圧縮機として用いられることができるが、こられに限定されない。駆動装置１は、往復運動と回転運動とを相互に変換する装置であればいずれのものにも適用されることができる。駆動装置１は、シリンダ５と、ピストン３と、クランク軸４と、クランク機構２と、を備える。

シリンダ５は、中空の円筒状に形成されている。シリンダ５の内部空間は、駆動装置１がエンジンとして利用される場合には、燃料が燃焼する燃焼室として使用される。また、シリンダ５の内部空間は、駆動装置１が圧縮機として利用される場合には、空気が圧縮される圧縮室として使用される。

ピストン３は、シリンダ５内を往復移動自在に構成されている。ピストン３は、円柱状のピストン本体３ａと、ピストン本体３ａの端面に連結されたピストンロッド３ｂと、を有する。

クランク軸４は、回転軸となるクランクジャーナル４ａと、クランクジャーナル４ａの回転中心ｃからずれた位置でクランクジャーナル４ａと平行に延びるクランクピン４ｂと、クランクジャーナル４ａとクランクピン４ｂとを連結するクランクアーム４ｃと、を有する。

クランク機構２は、ピストン３のピストンロッド３ｂに連結されるクロスヘッド８と、クロスヘッド８に連結されるコネクティングロッド９と、クロスヘッド８をピストン３の移動方向に案内するクロスヘッド案内部６と、を備える。

クロスヘッド８は、ピストン３のピストンロッド３ｂに連結され、ピストン３と一体的に往復移動するクロスヘッド本体１０と、クロスヘッド本体１０に連結されたクロスヘッドピン１１と、を有する。

クロスヘッド本体１０は、クランク軸４が延びる方向に見て、クランク軸４を囲むように矩形枠型形状に形成されている。具体的には、クロスヘッド本体１０は、クランク軸４に対してピストン３が配置される方向に配置され、ピストン３のピストンロッド３ｂが連結されるピストンロッド連結部１０ａと、ピストンロッド連結部１０ａと対向し、クロスヘッドピン１１が連結されるクロスヘッドピン連結部１０ｂと、ピストンロッド連結部１０ａの一端部とクロスヘッドピン連結部１０ｂの一端部とを繋ぐ第１連接部１０ｃと、ピストンロッド連結部１０ａの他端部とクロスヘッドピン連結部１０ｂの他端部とを繋ぐ第２連接部１０ｄと、を有する。

クランク軸４は、ピストンロッド連結部１０ａとクロスヘッドピン連結部１０ｂとの間に位置し、かつ、第１連接部１０ｃと第２連接部１０ｄとの間に位置している。

クロスヘッド本体１０は、クランク軸４が回転したときに、クランク軸４が当たらない大きさに形成されている。具体的には、ピストンロッド連結部１０ａとクロスヘッドピン連結部１０ｂとは、クランク軸４に対して垂直方向の長さがクランク軸４のクランクアーム４ｃの長さの２倍の長さよりも長くなるように形成されている。第１連接部１０ｃと第２連接部１０ｄとは、ピストン３の移動方向における長さがピストン３のストロークの長さよりも長くなるように形成されている。

クロスヘッドピン連結部１０ｂは、クランク軸４に対してピストン３とは反対側に配置されている。クロスヘッドピン連結部１０ｂは、クランク軸４が延びる方向に間隔をおいて配置された直方体状の一対のクランクピン支持部１０ｂａ、１０ｂｂから構成される。一対のクランクピン支持部１０ｂａ、１０ｂｂの一端は、第１連接部１０ｃに結合している。一対のクランクピン支持部１０ｂａ、１０ｂｂの他端は、第２連接部１０ｄに結合している。

クロスヘッドピン１１は、クランク軸４の回転中心ｃと平行になるように一対のクランクピン支持部１０ｂａ、１０ｂｂの間に固定されている。具体的には、クロスヘッドピン１１は、クランク軸４に直交する一面内において、クランク軸４の回転中心ｃを通り、ピストン３の移動方向に延びる直線Ｌ１上に配置されている。クロスヘッドピン１１は、コネクティングロッド９の一端に形成された貫通孔１５に挿通されている。

コネクティングロッド９は、棒状に形成されている。コネクティングロッド９の一端は、クロスヘッドピン１１に回転自在に支持されている。コネクティングロッド９の他端には、貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６には、クランク軸４のクランクピン４ｂが回転自在に挿通されている。これにより、コネクティングロッド９の他端は、クランクピン４ｂに回転自在に支持されている。

クロスヘッド案内部６は、転動体を有するリニアスライダが用いられる。クロスヘッド案内部６は、クロスヘッド８のクロスヘッド本体１０をピストン３の移動方向に往復移動自在に案内し、かつ、ピストン３の移動方向に対して直角二方向（図１の紙面に垂直な方向及び図１の上下方向）のクロスヘッド本体１０の動きを拘束する。具体的には、クロスヘッド案内部６は、図１、図３に示すように、ピストン３の移動方向に延びるレール１２と、レール１２に沿って移動する移動部材１３と、レール１２を挟む位置にそれぞれ形成された略環状の転動体循環路１７と、転動体循環路１７に装填された複数の転動体７と、を有する。

レール１２は、ベース１４に固定されている。移動部材１３は、クロスヘッド本体１０の第２連接部１０ｄの外面に固定されている。移動部材１３は、複数の転動体７が転動体循環路１７を転動しながら、ピストン３の移動方向に往復移動する。転動体循環路１７は、レール１２と移動部材１３との間に形成された転動体転動路１７ａと、移動部材１３に形成され、転動体転動路１７ａと平行に延びる直線路１７ｂと、転動体転動路１７ａと直線路１７ｂとを連通させる半ドーナツ状の湾曲路と、を有する。図３の例では、レール１２を挟む位置にそれぞれ２列ずつ計４つ配置されている。尚、クロスヘッド案内部６は、複数の転動体７を省略して、油潤滑による滑り軸受けとしてもよい。

次に、図４〜６を参照し、駆動装置１の動作について説明する。上記のように構成された駆動装置１は、例えば、エンジンとして適用される場合、次のようにして動作する。まず、燃料がシリンダ５内で燃焼される前の状態では、図４に示すように、シリンダ５内の燃焼室が最小になる位置にピストン３が位置するとともに、クランクピン４ｂがクランク軸４の回転中心ｃに対してピストン３側に位置している。この状態で、シリンダ５内で燃料が燃焼すると、図５に示すように、燃焼により生じた燃焼ガスの膨張力によってピストン３がクランク軸４側へ移動する。同時に、クロスヘッド本体１０がクロスヘッド案内部６により案内されてピストン３と一体的にクランク軸４に対してピストン３とは反対側に移動する。このとき、コネクティングロッド９には、クロスヘッド本体１０に連結されたクロスヘッドピン１１からクランク軸４に対してピストン３とは反対向きの引っ張り力が作用するため、クランクピン４ｂは、コネクティングロッド９からクランク軸４に対してピストン３とは反対向きの力を受ける。コネクティングロッド９からクランク軸４に対してピストン３とは反対向きの力を受けたクランクピン４ｂは、図５の矢印に示されるように、クランク軸４の回転中心ｃ周りに回転し、図６に示すように、クランク軸４の回転中心ｃに対してピストン３とは反対側の位置に達する。

クランクピン４ｂがクランク軸４の回転中心ｃに対してピストン３とは反対側の位置に達すると、クランクピン４ｂは、クランク軸４の回転運動により生じた慣性力によりさらに時計回りに回転しようとする。このとき、コネクティングロッド９は、クランクピン４ｂからクランク軸４に対してピストン３向きの引っ張り力を受け、この引っ張り力によりクロスヘッド本体１０がクランク軸４に対してピストン３側へ移動する。その後、図４に示すように、前記慣性力によってクランクピン４ｂがクランク軸４の回転中心ｃに対してピストン３側の位置まで到達すると、再びシリンダ５内で燃料が燃焼されて、その燃焼ガスの膨張力によりピストン３がクランク軸４側へ移動する。このようなサイクルが繰り返し行われることにより、ピストン３の往復運動がクランク軸４の回転運動に変換される。

上記の駆動装置１では、コネクティングロッド９に連結されるクロスヘッドピン１１が、クランク軸４に対してピストン３とは反対側に配置された一対のクランクピン支持部１０ｂａ、１０ｂｂに配置されているので、ピストン３とクランク軸４との間の距離が短い。さらに、上記の駆動装置１がエンジンとして適用された場合には、コネクティングロッド９には、クロスヘッド８のクロスヘッドピン１１とクランク軸４のクランクピン４ｂから引っ張り力が作用する。そのため、コネクティングロッド９に圧縮力が作用し続ける従来のクランク機構（図１２参照）に比べて、コネクティングロッド９の座屈のおそれが少ない。

上記の駆動装置１では、クロスヘッドピン１１は、クランク軸４に直交する一面内において、クランク軸４の回転中心ｃを通り、ピストン３の移動方向に延びる直線Ｌ１上に配置されているので、クロスヘッドピン１１からクロスヘッド本体１０に作用する力によって生ずるクロスヘッドピン周りのモーメントが小さい。そのため、駆動装置１の耐久性が高い。

上記の駆動装置１において、クロスヘッド案内部６では、複数の転動体７がレール１２上を転がりながら、移動部材１３がピストン３の移動方向に往復移動するので、レール１２と移動部材１３との間で生じる摩擦が小さい。そのため、ピストン３の往復運動とクランク軸４の回転運動とを相互に変換する際のエネルギー損失が少ない。

上記の駆動装置１では、クロスヘッド８のクロスヘッド本体１０は、クランク軸４を囲むように矩形枠型形状に形成されている。そのため、クロスヘッド本体１０の剛性が高く、クロスヘッド本体１０に振動が生じにくいので、ピストン３の往復運動とクランク軸４の回転運動を相互に変換する際のエネルギーの損失が少ない。

以上に説明した駆動装置１は、本発明の一実施形態であり、その具体的構成については、適宜変更可能である。以下、第２〜第４実施形態に係るクランク機構を備えた駆動装置について説明する。

以下、図７を参照し、第２実施形態の駆動装置２１を説明する。第２実施形態の駆動装置２１では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の駆動装置２１は、クロスヘッド８のクロスヘッド本体２２の形状が第１実施形態のクロスヘッド８のクロスヘッド本体１０の形状と相違している。その他の点については、第２実施形態の駆動装置２１は、第１実施形態の駆動装置１と同様の構成を備えている。

第２実施形態のクロスヘッド８のクロスヘッド本体２２は、クランク軸４に対してクロスヘッド案内部６側に配置され、クランク軸４に対してクロスヘッド案内部６とは反対側に配置された部位を有しない略Ｕ字形状に形成されている。具体的には、クロスヘッド本体２２は、ピストンロッド３ｂが連結された部位からクランク軸４に対してクロスヘッド案内部６とは反対側の部位が省略されている。クロスヘッド本体２２は、クロスヘッドピン１１が連結された部位からクランク軸４に対してクロスヘッド案内部６とは反対側の部位が省略されている。クロスヘッド本体２２は、第１実施形態のクロスヘッド本体１０の第１連接部１０ｃに対応する部位が省略されている。クロスヘッド本体２２は、ピストンロッド３ｂとクロスヘッドピン１１とが連結された位置からクロスヘッド案内部６側の部位において、クロスヘッド案内部６に向かって徐々にピストン３の移動方向の厚みが大きくなるように形成されている。

第２実施形態の駆動装置２１では、クロスヘッド本体２２は、クランク軸４に対してクロスヘッド案内部６とは反対側に配置された部位を有していないので、第１実施形態のクロスヘッド本体１０に比べて、小型化されているとともに、メンテナンスが容易である。さらに、クロスヘッド本体２２の重量も軽いので、クロスヘッド本体２２に働く慣性力が小さく、小さな動力でピストン３とクランク軸４の高速運動が可能である。

次に、第３実施形態に係るクランク機構２を備えた駆動装置３１ついて説明する。第３実施形態の駆動装置３１では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付してその説明が省略される。以下、図８、９を参照し、第３実施形態の駆動装置３１が説明される。尚、図８では、クロスヘッド案内部６は、レール１２と移動部材１３との間に介在された複数の転動体を有していないが、第１実施形態のように複数の転動体１４を有してもよい。

第３実施形態の駆動装置３１では、クランク軸４が延びる方向に間隔をおいて配置された第１実施形態の２つの駆動装置１Ａ、１Ｂが１つのクランク軸４を共有している。具体的には、駆動装置３１は、第１のピストン３Ａと、第２のピストン３Ｂと、クランク軸４と、第１のピストン３Ａの往復運動とクランク軸４の回転運動とを相互に変換する第１のクランク機構２Ａと、第２のピストン３Ｂの往復運動とクランク軸４の回転運動とを相互に変換する第２のクランク機構２Ｂと、を備える。

第１のピストン３Ａは、クランク軸４に対して第２のピストン３Ｂとは反対側に配置されている。

クランク軸４は、クランクジャーナル４ａと、第１のクランクピン４ｂａと、第２のクランクピン４ｂｂと、第１のクランクアーム４ｃａと、第２のクランクアーム４ｃｂと、を有する。

第１のクランクピン４ｂａと第２のクランクピン４ｂｂとは、クランク軸４の回転中心ｃを基準に互いに位相が１８０度ずれた位置関係にある。第１のクランクアーム４ｃａは、クランクジャーナル４ａと第１のクランクピン４ｂａとを連結する。第２のクランクアーム４ｃｂは、クランクジャーナル４ａと第２のクランクピン４ｂｂとを連結する。第１のクランクアーム４ｃａと第２のクランクアーム４ｃｂとは、等しい長さに形成されている。これにより、第１のクランクピン４ｂａと第２のクランクピン４ｂｂとは、クランク軸４の回転中心ｃからの距離が等しい位置に配置されている。

第１のクランク機構２Ａは、第１のクランクピン４ｂａにより回転自在に支持される第１のコネクティングロッド９Ａと、第１のコネクティングロッド９Ａを第１のクロスヘッド本体１０Ａに回転自在に連結する第１のクロスヘッドピン１１Ａと、を有する。

第２のクランク機構２Ｂは、第２のクランクピン４ｂｂにより回転自在に支持される第２のコネクティングロッド９Ｂと、第２のコネクティングロッド９Ｂを第２の第２のクロスヘッド本体１０Ｂに回転自在に連結する第２のクロスヘッドピン１１Ｂと、を有する。

第３実施形態の駆動装置３１では、第１のクランクピン４ｂａがクランク軸４に対して第１の移動体側にあり、第２のクランクピン４ｂｂがクランク軸４に対して第２の移動体側にあるとき、第１のピストン３Ａと第２のピストン３Ｂとが互いに最も離れた位置となる。このとき、第１のクロスヘッドピン１１Ａは、クランク軸４の回転中心ｃに対して第１のクランクピン４ｂａとは反対側に位置している。同様に、第２のクロスヘッドピン１１Ｂは、クランク軸４の回転中心ｃに対して第２のクランクピン４ｂｂとは反対側に位置している。そして、第１のコネクティングロッド９Ａは、第１のクランクピン４ｂａから第１のクロスヘッドピン１１Ａまで延びている。また、第２のコネクティングロッド９Ｂは、第２のクランクピン４ｂｂから第２のクロスヘッドピン１１Ｂまで延びている。そのため、第１のピストン３Ａと第２のピストン３Ｂとが互いに最も離れた位置にあるときには、コネクティングロッド９Ａとコネクティングロッド９Ｂとは、クランク軸４が延びる方向に重なり合う位置関係になる。

これに対して、比較例のクランク機構を備えた駆動装置６５では、図１０に示すように、第１のピストン６４Ａと第２のピストン６４Ｂとが互いに最も離れた位置にあるとき、第１のクロスヘッドピン６２ａは、クランク軸６３の回転中心ｃ２に対して第１のクランクピン６３Ａの方向に位置している。同様に、第２のクロスヘッドピン６２ｂは、クランク軸６３の回転中心ｃ２に対して第２のクランクピン６３Ｂの方向に位置している。そのため、第１のコネクティングロッド６１Ａと第２のコネクティングロッド６１Ｂとは、それぞれ、クランク軸６３に対して反対方向に延びるように位置している。したがって、第３実施形態の駆動装置３１では、第１のピストン６４Ａと第２のピストン６４Ｂとが互いに最も離れた位置にあるとき、第１のクロスヘッドピン１１Ａと第２のクロスヘッドピン１１Ｂとの間の距離Ｌ１が、比較例の駆動装置６５（図１０参照）におけるクロスヘッドピン６２ａ、６２ｂ間の距離Ｌ２よりも短い。そのため、第３実施形態の駆動装置３１では、移動体の移動方向の長さが比較例の駆動装置６５よりも短い。

次に、第４実施形態に係るクランク機構２を備えた駆動装置４１ついて説明する。第４実施形態の駆動装置４１では、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付してその説明が省略される。以下、図１１を参照し、第４実施形態の駆動装置４１が説明される。

第４実施形態の駆動装置４１は、第３の駆動装置１Ｃを更に備える。具体的には、駆動装置４１は、第３のピストン３Ｃと第３のクランク機構２Ｃとを更に備える点で、第３実施形態の駆動装置３１と相違する。その他の点については、第３実施形態と同様の構成を備える。第３実施形態と同様の構成については、第３実施形態と同様の符号を付してその説明が省略される。以下、図１１を参照し、第４実施形態の駆動装置４１が説明される。

第３のピストン３Ｃは、クランク軸４に対して第１のピストン３Ａと同じ方向に配置されている。第３のクランク機構２Ｃは、第３のコネクティングロッド９Ｃと第３のクロスヘッドピン１１Ｃと第３のクロスヘッド本体１０Ｃとを備える。クランク軸４は、第３のクランクピン４ｂｃと第３のクランクアーム４ｃｃとを更に備える。第４実施形態の駆動装置４１では、第３実施形態の駆動装置３１と同様に、第１又は第３のクロスヘッドピン１１Ａ、１１Ｃと第２のクロスヘッドピン１１Ｂとの間の距離Ｌ１が、比較例の駆動装置６５（図１０参照）におけるクロスヘッドピン６２ａ、６２ｂ間の距離Ｌ２よりも短い。そのため、第４実施形態の駆動装置４１では、移動体の移動方向の長さが比較例の駆動装置６５よりも短い。

上記の各実施形態では、クロスヘッドピン１１は、クロスヘッド本体１０において、クランク軸４に直交する一面内において、クランク軸４の回転中心ｃを通り、ピストン３の移動方向に延びる直線Ｌ１上に配置されたが、この位置に限定されない。クロスヘッドピン１１は、クロスヘッド本体１０において、クランク軸４に対してピストン３とは反対側に配置されれば足りる。例えば、クロスヘッドピン１１は、クロスヘッドピン連結部１０ｂにおいて直線Ｌ１に対してクロスヘッド案内部６側の部位やクロスヘッド案内部６とは反対側の部位に配置されてもよい。また、クロスヘッドピン１１は、クロスヘッド本体１０の第１連接部１０ｃや第２連接部１０ｄに配置されてもよい。

１ 駆動装置
２ クランク機構
３ 移動体
４ クランク軸
４ｂ クランクピン
５ シリンダ
７ 転動体
８ クロスヘッド
９ コネクティングロッド
１０ クロスヘッド本体
１１ クロスヘッドピン
ｃ 回転中心
Ｌ１ 直線

Claims (6)

1. 移動体の往復運動と、クランク軸の回転運動とを相互に変換するクランク機構であって、
   前記クランク軸のクランクピンに回転自在に支持されるコネクティングロッドと、
   前記コネクティングロッドと前記移動体とを連結するクロスヘッドと、を備え、
   前記クロスヘッドは、
   前記移動体と一体的に動くクロスヘッド本体と、
   前記コネクティングロッドを前記クロスヘッド本体に回転自在に連結するクロスヘッドピンと、を有し、
   前記クロスヘッドピンは、前記クランク軸に対して前記移動体とは反対側に配置されている
   クランク機構。
2. 前記クロスヘッドピンは、前記クランク軸に直交する一面内において、前記クランク軸の回転中心を通り、前記移動体の移動方向に延びる直線上に配置される請求項１に記載のクランク機構。
3. 前記クロスヘッドを前記移動体の移動方向に往復移動自在に案内するクロスヘッド案内部を備え、
   前記クロスヘッド案内部は、
   前記移動体の移動方向に沿って延びるレールと、
   前記クロスヘッド本体に固定された移動部材と、
   前記レールと前記移動部材との間に介在された複数の転動体と、を有する
   請求項１又は２に記載のクランク機構。
4. 前記クロスヘッド本体は、前記クランク軸を囲むように形成される請求項１乃至３の何れか１項に記載のクランク機構。
5. 前記クロスヘッド本体は、前記クランク軸に対して前記クロスヘッド案内部側に配置され、前記クランク軸に対して前記クロスヘッド案内部とは反対側に配置された部位を有しない請求項３に記載のクランク機構。
6. 第１の移動体と、
   第２の移動体と、
   クランク軸と、
   前記第１の移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換する請求項１乃至５の何れか１項に記載の第１のクランク機構と、
   前記第２の移動体の往復運動と前記クランク軸の回転運動とを相互に変換する請求項１乃至５の何れか１項に記載の第２のクランク機構と、を備え、
   前記クランク軸は、前記クランク軸の回転中心を基準として互いに位相が１８０度ずれた位置関係にある第１のクランクピン及び第２のクランクピンを有し、
   前記第１のクランク機構のコネクティングロッドは、第１のクランクピンにより回転自在に支持され、
   第２のクランク機構のコネクティングロッドは、第２のクランクピンにより回転自在に支持され、
   前記第１の移動体は、前記クランク軸に対して前記第２の移動体とは反対側に配置されている駆動装置。
   

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