JP2023068765A - 往復動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シールから漏れた潤滑液が潤滑剤密封ベアリングに達することを防止する。
【解決手段】クランクケース１内においてクランク軸３とシール９との間から潤滑液Ｌが漏れた場合、漏れた潤滑液Ｌを、カラー１０の下部に設けられ、カラー１０の内周面と外周面を連通するカラー下部貫通孔１１に通し、クランクケース１の下部に設けられてカラー下部貫通孔１１に連通し、クランクケース１の内周面と外面を連通するクランクケース下部貫通孔１５を通して外部へ排出する。また、クランクケース１とシール９との間から潤滑液Ｌが漏れた場合、漏れた潤滑液Ｌを、クランクケース１とカラー１０との間に通し、クランクケース下部貫通孔１５を通して外部へ排出するか、又は、シール９とカラー１０との間を通してカラー下部貫通孔１１の上方へ至らせ、カラー下部貫通孔１１、クランクケース下部貫通孔１５を通して外部へ排出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、往復動ポンプに関する。

従来、クランク軸の回転に従い往復動部材が往復動し、往復動部材の先端側に設けられたポンプ室に使用液（作動液とも呼ぶ）を吸引し加圧して外部に押し出す往復動ポンプとして、クランクケース内に使用液を供給し、クランクケース内のクランク軸、コンロッド、クランクピン等の駆動部を使用液に浴することにより、潤滑、冷却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）。

このような往復動ポンプにおいて、クランク軸の両端部を、例えばオイル等の潤滑剤を密封した潤滑剤密封ベアリングで回転可能に支持する場合、例えば水等の使用液が潤滑剤密封ベアリングへ侵入するのを防止すべく、クランクケースとクランク軸との間に、クランク軸の両端部の内側から外側へ向けて、使用液の外側への漏れを防止するための円環状のシール、クランク軸との間に隙間を有しシールを押さえるための円環状のカラー、潤滑剤密封ベアリングを、この順に配置する構成が一般的に採用される。

特開２０１６－２１７１４９

しかしながら、このような往復動ポンプにあっては、使用液がシールから漏れてしまう場合があり、その場合、シールから漏れた使用液が潤滑剤密封ベアリングに達して侵入し、潤滑剤密封ベアリングが機能しなくなってしまう虞がある。また、潤滑剤密封ベアリングを通過した使用液がモータに達し、モータ筐体とモータ出力軸の隙間からモータ内部に進入してしまう虞もある。

そこで、本発明は、シールから漏れた使用液が潤滑剤密封ベアリングに達することがない往復動ポンプを提供することを目的とする。

本発明による往復動ポンプ（１００）は、クランクケース（１）内に配置されたクランク軸（３）を含む駆動部（６）の駆動に従い、往復動部材が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、駆動部（６）は、クランクケース（１）内で潤滑液（Ｌ）に浴しており、クランクケース（１）とクランク軸（３）との間には、クランク軸（３）の両端部の内側から外側へ向けて、潤滑液（Ｌ）の外側への漏れを防止するための円環状のシール（９）、クランク軸（３）との間に隙間を有しシール（９）を押さえるための円環状のカラー（１０）、クランク軸（３）を回転可能に支持するための円環状の潤滑剤密封ベアリング（７）が、この順に配置されクランクケース（１）に固設された往復動ポンプ（１００）において、クランクケース（１）の下部に、クランクケース（１）の内周面と外面を連通するクランクケース下部貫通孔（１５）を備え、カラー（１０）の下部に、カラー（１０）の内周面と外周面を連通するカラー下部貫通孔（１１）を備え、クランクケース下部貫通孔（１５）とカラー下部貫通孔（１１）が連通することを特徴としている。

このような往復動ポンプ（１００）によれば、クランクケース（１）内においてクランク軸（３）とシール（９）との間から潤滑液（Ｌ）が漏れた場合、漏れた潤滑液（Ｌ）は、カラー（１０）の下部に設けられ、カラー（１０）の内周面と外周面を連通するカラー下部貫通孔（１１）を通り、クランクケース（１）の下部に設けられてカラー下部貫通孔（１１）に連通し、クランクケース（１）の内周面と外面を連通するクランクケース下部貫通孔（１５）を通って外部へ排出される。また、クランクケース（１）とシール（９）との間から潤滑液（Ｌ）が漏れた場合、漏れた潤滑液（Ｌ）は、クランクケース（１）とカラー（１０）との間を通り、クランクケース下部貫通孔（１５）を通って外部へ排出されるか、又は、シール（９）とカラー（１０）との間を通ってカラー下部貫通孔（１１）の上方へ至り、カラー下部貫通孔（１１）、クランクケース下部貫通孔（１５）を通って外部へ排出される。従って、シール（９）から漏れた潤滑液（Ｌ）が潤滑剤密封ベアリング（７）に達することを防止できる。

ここで、カラー（１０）は、外周環状溝（１３）を備え、外周環状溝（１３）にクランクケース下部貫通孔（１５）が連通すると共に、カラー下部貫通孔（１１）が連通していると、例えば、カラー（１０）がクランクケース（１）に対して回転方向にずれて組み込まれ、カラー下部貫通孔（１１）とクランクケース下部貫通孔（１５）がずれている場合でも、外周環状溝（１３）により、漏れた潤滑液（Ｌ）を、カラー下部貫通孔（１１）からクランクケース下部貫通孔（１５）へ流す流路が形成されると共に、空気流路が形成され、漏れた潤滑液（Ｌ）を外部へ排出できる。

また、外周環状溝（１３）とクランクケース下部貫通孔（１５）との間には、外周環状溝（１３）の幅≦クランクケース下部貫通孔（１５）の径の関係があると、漏れた潤滑液（Ｌ）が、外周環状溝（１３）に滞留しがちになることが防止され、漏れた潤滑液（Ｌ）の排出を向上できる。

また、カラー（１０）は、内周環状溝（１４）を備え、内周環状溝（１４）にカラー下部貫通孔（１１）が連通していると、例えば、カラー（１０）がクランクケース（１）に対して回転方向にずれて組み込まれ、カラー下部貫通孔（１１）とクランクケース下部貫通孔（１５）がずれている場合でも、漏れた潤滑液（Ｌ）は、直接潤滑剤密封ベアリング（７）へ向かわずに一時的に内周環状溝（１４）の下部に溜められてから、カラー下部貫通孔（１１）、外周環状溝（１３）、クランクケース下部貫通孔（１５）を通して、外部へ排出できる。

また、外周環状溝（１３）より内周環状溝（１４）の方が深いと、例えば、カラー（１０）がクランクケース（１）に対して回転方向にずれて組み込まれ、カラー下部貫通孔（１１）とクランクケース下部貫通孔（１５）がずれている場合でも、漏れた潤滑液（Ｌ）を、より多く内周環状溝（１４）に溜めておくことができる。

また、クランクケース（１）のクランクケース下部貫通孔（１５）より上部に、クランクケース（１）の内周面と外面を連通するクランクケース上部貫通孔（１６）を備え、カラー（１０）のカラー下部貫通孔（１１）より上部に、カラー（１０）の内周面と外周面を連通するカラー上部貫通孔（１２）を備え、クランクケース上部貫通孔（１６）とカラー上部貫通孔（１２）が連通していると、クランクケース上部貫通孔（１６）及びカラー上部貫通孔（１２）により空気孔が形成され、漏れた潤滑液（Ｌ）の排出が促進される。また、外周環状溝（１３）を備えている場合には、例えば、カラー（１０）がクランクケース（１）に対して回転方向にずれて組み込まれ、クランクケース上部貫通孔（１６）とカラー上部貫通孔（１２）がずれている場合でも、さらに外周環状溝（１３）により空気流路が形成されるため、漏れた潤滑液（Ｌ）の排出が促進される。

また、クランクケース（１）内には、軸線方向に向かって円環状に突出する段部（１８）が設けられ、カラー（１０）を段部（１８）に向かって押し付けることにより、シール（９）を段部（１８）に押さえ付け、カラー（１０）のクランクケース（１）に対する軸線方向の位置決めを行うと、クランクケース下部貫通孔（１５）とカラー下部貫通孔（１１）や、クランクケース上部貫通孔（１６）とカラー上部貫通孔（１２）の軸線方向の位置合わせが容易となる。

このように本発明によれば、シールから漏れた潤滑液が潤滑剤密封ベアリングに達することを防止できる。

本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す斜視外観図である。 図１に示す往復動ポンプのクランク軸に沿った縦断面図である。 図２中のカラーを拡大して示す縦断面図である。 図３中のIV-IV線に沿う断面図である。 図１中のクランクケースに組み込まれたシール、カラー及び潤滑剤密封ベアリングの下部側を拡大して示すと共に、シールからカラー側へ漏れた潤滑液の流れを示す説明図である。 図４に示すカラーが軸線周りにずれてクランクケースに組み込まれた場合において、シールからカラー側へ漏れた潤滑液が内周環状溝に溜められた状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る往復動ポンプの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る往復動ポンプを示す斜視外観図、図２は、往復動ポンプのクランク軸に沿った縦断面図、図３は、カラーを拡大して示す縦断面図、図４は、図３中のIV-IV線に沿う断面図である。

図１及び図２に示すように、往復動ポンプ１００は、クランクケース１と、クランクケース１に連結されたマニホルド２（図１参照）と、により外形が概略構成されている。この往復動ポンプ１００は、クランク軸３（図２参照）の回転により、クランクケース１及びマニホルド２内に配置された例えばプランジャやピストン等の往復動部材が往復動し、マニホルド２内の往復動部材の先端側に形成されたポンプ室に使用液を吸引し加圧して外部へ押し出すポンプ作用を行うものである。そして、本実施形態では、往復動部材、コンロッド５（図２参照）等を有する組が、図２に示すように、クランク軸３の軸線方向に３組並設された３連式の往復動ポンプ１００とされている。

クランクケース１は中空に構成され、当該クランクケース１内には、クランク軸３、クランク軸３のクランクピンに樹脂軸受４を介して回転可能に支持されたコンロッド５、及び、コンロッド５を往復動部材に樹脂軸受を介して回転可能に連結するピストンピン等が配置され、これらクランク軸３、樹脂軸受４、コンロッド５、及び、ピストンピン等により、往復動部材を往復駆動させる駆動部６が構成されている。

クランクケース１内には使用液として潤滑液Ｌが満たされ、ここでは、潤滑液Ｌとして水が用いられている。水Ｌは、クランクケース１の上部に開口された吸水口１７（図１参照）を介して導入され、上記駆動部６は、クランクケース１内に導入された水Ｌに浸され浴するようになっている。従って、導入された水Ｌは、駆動部６の摺動部分を潤滑、冷却し、その後、クランク軸３の回転による往復動部材の往復動によりポンプ室に使用液として吸引、加圧されて外部へ押し出されるようになっている。すなわち、本実施形態の往復動ポンプ１００では、水Ｌが潤滑液と使用液の兼用とされている。

クランク軸３は、クランクケース１内において、その両端部が潤滑剤密封ベアリング７により回転可能に支持されている。クランク軸３の一方端側（図２の左側）はクランクケース１から外部に突出している。クランクケース１の一方端側は、フランジ８（図１も参照）を介して電気モータ等の動力源に連結され、クランクケース１から外部に突出しているクランク軸３の一方端側は、電気モータ等の動力源の出力軸に連結されている。すなわち、動力源が駆動すると、クランク軸３が回転するようになっている。

クランク軸３の両端部側で、クランクケース１とクランク軸３との間には、クランク軸３の内側から外側へ向けて、潤滑液Ｌの外側への漏れを防止するための円環状のシール９、クランク軸３との間に隙間を有しシール９を押さえるための円環状のカラー１０、円環状の上記潤滑剤密封ベアリング７が、この順に配置され、クランクケース１に固設されている。

ここで、クランク軸３を回転自在に支持するベアリングとして、潤滑剤密封ベアリング７を用いているのは、潤滑液として水Ｌを用いていてベアリングに潤滑油を供給できないからである。そして、潤滑剤密封ベアリング７を用いていることから、潤滑剤密封ベアリング７より内側に、シール９を設け、このシール９の軸線方向の押えとしてカラー１０を設けている、シール９は、クランクケース１内でクランク軸３側へ向かって円環状に突出する段部１８に、潤滑剤密封ベアリング７によりカラー１０を介して押さえ付けられ、シール９、カラー１０、潤滑剤密封ベアリング７の軸線方向の位置決めがなされている。

カラー１０は、図３及び図４に示すように、円環状（円板の中央に円形の貫通孔を開けた形状）を呈し、内周面と外周面を連通する２個の貫通孔１１，１２を備える。貫通孔１１，１２同士は周方向に１８０°離間して配置され（対向配置され）、クランクケース１の下部に対応して一方の貫通孔を配置し、クランクケース１の上部に対応して他方の貫通孔を配置するため、一方の貫通孔をカラー下部貫通孔１１とし、他方の貫通孔をカラー上部貫通孔１２とする。カラー下部貫通孔１１は、シール９から漏れた水Ｌを排出するためのものであり、カラー上部貫通孔１２は、空気孔として機能する。

カラー１０の外周面には、外周環状溝１３が形成され、カラー１０の内周面には、内周環状溝１４が形成され、カラー下部貫通孔１１及びカラー上部貫通孔１２はそれぞれ、外周環状溝１３及び内周環状溝１４に連通した状態となっている。そして、内周環状溝１４の深さは、外周環状溝１３の深さより深くなっている。

図２に示すように、クランクケース１において、カラー１０の鉛直下方には、クランクケース１の内周面と外面を連通し鉛直方向に延びるクランクケース下部貫通孔１５が形成され、カラー１０の鉛直上方には、クランクケース１の内周面と外面を連通し鉛直方向に延びるクランクケース上部貫通孔１６（図１も参照）が形成されている。クランクケース下部貫通孔１５は、シール９から漏れた水Ｌを排出するためのものであり、クランクケース上部貫通孔１６は、空気孔として機能する。また、クランクケース下部貫通孔１５と外周環状溝１３との間には、外周環状溝１３の幅≦クランクケース下部貫通孔１５の径の関係がある。

そして、カラー１０のカラー下部貫通孔１１が鉛直下方を向き、カラー上部貫通孔１２が鉛直上方を向くようにクランクケース１内に組み込み、クランクケース下部貫通孔１５とカラー下部貫通孔１１とを軸線方向に一致させて（重ならせて）連通させ、クランクケース上部貫通孔１６とカラー上部貫通孔１２とを軸線方向に一致させて（重ならせて）連通させる。

このように構成された往復動ポンプ１００によれば、図５に矢印Ａで示すように、クランクケース１内においてクランク軸３とシール９との間から水Ｌが漏れた場合、漏れた水Ｌは、矢印Ｂで示すように、内周環状溝１４、カラー下部貫通孔１１、外周環状溝１３を通り、矢印Ｃで示すように、クランクケース下部貫通孔１５を通って外部へ排出される。

また、矢印Ｄで示すように、クランクケース１とシール９との間から水Ｌが漏れた場合、漏れた水Ｌは、矢印Ｆで示すように、クランクケース１とカラー１０との間を通り、矢印Ｃで示すように、クランクケース下部貫通孔１５を通って外部へ排出されるか、又は、矢印Ｅで示すように、シール９とカラー１０との間を通ってカラー下部貫通孔１１の上方へ至り、以降は前述したのと同様に、矢印Ｂで示すように、内周環状溝１４、カラー下部貫通孔１１、外周環状溝１３を通り、矢印Ｃで示すように、クランクケース下部貫通孔１５を通って外部へ排出される。従って、シール９から漏れた水Ｌが潤滑剤密封ベアリング７に達することを防止できる。

なお、本実施形態のように、クランクケース下部貫通孔１５とカラー下部貫通孔１１とが軸線方向に一致している場合には、外周環状溝１３、内周環状溝１４はなくても良い。因みに、このように、クランクケース下部貫通孔１５とカラー下部貫通孔１１とが軸線方向に一致している場合には、クランクケース上部貫通孔１６とカラー上部貫通孔１２も軸線方向に一致しているが、これらのクランクケース上部貫通孔１６及びカラー上部貫通孔１２は空気孔のため、なくても良い。

また、本実施形態によれば、カラー１０は、外周環状溝１３を備え、外周環状溝１３にクランクケース下部貫通孔１５が連通すると共に、カラー下部貫通孔１１が連通しているため、例えば、カラー１０がクランクケース１に対して回転方向にずれて組み込まれ（図６参照）、カラー下部貫通孔１１とクランクケース下部貫通孔１５がずれている場合でも、外周環状溝１３により、漏れた水Ｌを、カラー下部貫通孔１１からクランクケース下部貫通孔１５へ流す流路が形成されると共に、空気流路が形成され、漏れた水Ｌを外部へ排出できる。

また、外周環状溝１３とクランクケース下部貫通孔１５との間には、外周環状溝１３の幅≦クランクケース下部貫通孔１５の径の関係があるため、漏れた水Ｌが、外周環状溝１３に滞留しがちになることが防止され、漏れた水Ｌの排出を向上できる。

また、カラー１０は、内周環状溝１４を備え、内周環状溝１４にカラー下部貫通孔１１が連通しているため、図６に示すように、例えば、カラー１０がクランクケース１に対して回転方向にずれて組み込まれ、カラー下部貫通孔１１とクランクケース下部貫通孔１５（図５参照）がずれている場合でも、漏れた水Ｌは、直接潤滑剤密封ベアリング７へ向かわずに一時的に内周環状溝１４の下部に溜められてから、カラー下部貫通孔１１、外周環状溝１３、クランクケース下部貫通孔１５を通して、外部へ排出できる。

また、外周環状溝１３より内周環状溝１４の方が深いため、図６に示すように、例えば、カラー１０がクランクケース１に対して回転方向にずれて組み込まれ、カラー下部貫通孔１１とクランクケース下部貫通孔１５がずれている場合でも、漏れた水Ｌを、より多く内周環状溝１４に溜めておくことができる。

また、図２に示すように、クランクケース１のクランクケース下部貫通孔１５より上部に、クランクケース１の内周面と外面を連通するクランクケース上部貫通孔１６を備え、カラー１０のカラー下部貫通孔１１より上部に、カラー１０の内周面と外周面を連通するカラー上部貫通孔１２を備え、クランクケース上部貫通孔１６とカラー上部貫通孔１２が連通しているため、クランクケース上部貫通孔１６及びカラー上部貫通孔１２により空気孔が形成され、漏れた水Ｌの排出が促進される。また、外周環状溝１３を備えている場合には、例えば、カラー１０がクランクケース１に対して回転方向にずれて組み込まれ（図６参照）、クランクケース上部貫通孔１６とカラー上部貫通孔１２がずれている場合でも、さらに外周環状溝１３により空気流路が形成されるため、漏れた水Ｌの排出が促進される。

また、クランクケース１内には、軸線方向に向かって円環状に突出する段部１８が設けられ、カラー１０を段部１８に向かって押し付けることにより、シール９を段部１８に押さえ付け、カラー１０のクランクケース１に対する軸線方向の位置決めを行うため、クランクケース下部貫通孔１５とカラー下部貫通孔１１や、クランクケース上部貫通孔１６とカラー上部貫通孔１２の軸線方向の位置合わせが容易となる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、鉛直上部を上部、鉛直下部を下部としているが、クランクケース１の上半分側を上部として、上半分側にクランクケース上部貫通孔１６を設けても良く、カラー１０の上半分側を上部として、上半分側にカラー上部貫通孔１２を設けても良い。また、クランクケース１の下半分側を下部として、下半分側にクランクケース下部貫通孔１５を設けても良く、カラー１０の下半分側を下部として、下半分側にカラー下部貫通孔１１を設けても良い。また、空気孔としてのクランクケース上部貫通孔１６やカラー上部貫通孔１２は、クランクケース下部貫通孔１５やカラー下部貫通孔１１より上部であれば、クランクケース１やカラー１０の下半分側にあっても良い。

また、上記実施形態においては、水を潤滑液と使用液の兼用としているが、オイルを潤滑液と使用液の兼用としても良く、水を潤滑液とし使用液をオイルとしても良く、オイルを潤滑液とし使用液を水としても良い。また、クランクケース１内に潤滑液を溜め駆動部６が潤滑液に浴する往復動ポンプに対しても適用可能である。

１…クランクケース、３…クランク軸、６…駆動部、７…潤滑剤密封ベアリング、９…シール、１０…カラー、１１…カラー下部貫通孔、１２…カラー上部貫通孔、１３…外周環状溝、１４…内周環状溝、１５…クランクケース下部貫通孔、１６…クランクケース上部貫通孔、１８…段部、１００…往復動ポンプ、Ｌ…潤滑液。

Claims (7)

1. クランクケース（１）内に配置されたクランク軸（３）を含む駆動部（６）の駆動に従い、往復動部材が往復動しポンプ作用を行う往復動ポンプ（１００）であって、前記駆動部（６）は、前記クランクケース（１）内で潤滑液（Ｌ）に浴しており、前記クランクケース（１）と前記クランク軸（３）との間には、前記クランク軸（３）の両端部の内側から外側へ向けて、前記潤滑液（Ｌ）の外側への漏れを防止するための円環状のシール（９）、前記クランク軸（３）との間に隙間を有し前記シール（９）を押さえるための円環状のカラー（１０）、前記クランク軸（３）を回転可能に支持するための円環状の潤滑剤密封ベアリング（７）が、この順に配置され前記クランクケース（１）に固設された往復動ポンプ（１００）において、
   前記クランクケース（１）の下部に、前記クランクケース（１）の内周面と外面を連通するクランクケース下部貫通孔（１５）を備え、
   前記カラー（１０）の下部に、前記カラー（１０）の内周面と外周面を連通するカラー下部貫通孔（１１）を備え、
   前記クランクケース下部貫通孔（１５）と前記カラー下部貫通孔（１１）が連通することを特徴とする往復動ポンプ（１００）。
2. 前記カラー（１０）は、外周環状溝（１３）を備え、
   前記外周環状溝（１３）に前記クランクケース下部貫通孔（１５）が連通すると共に、前記カラー下部貫通孔（１１）が連通することを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプ（１００）。
3. 前記外周環状溝（１３）と前記クランクケース下部貫通孔（１５）との間には、
   前記外周環状溝（１３）の幅≦クランクケース下部貫通孔（１５）の径の関係があることを特徴とする請求項２記載の往復動ポンプ（１００）。
4. 前記カラー（１０）は、内周環状溝（１４）を備え、
   前記内周環状溝（１４）に前記カラー下部貫通孔（１１）が連通することを特徴とする請求項２又は３記載の往復動ポンプ（１００）。
5. 前記外周環状溝（１３）より前記内周環状溝（１４）の方が深いことを特徴とする請求項４記載の往復動ポンプ（１００）。
6. 前記クランクケース（１）の前記クランクケース下部貫通孔（１５）より上部に、前記クランクケース（１）の内周面と外面を連通するクランクケース上部貫通孔（１６）を備え、
   前記カラー（１０）の前記カラー下部貫通孔（１１）より上部に、前記カラー（１０）の内周面と外周面を連通するカラー上部貫通孔（１２）を備え、
   前記クランクケース上部貫通孔（１６）と前記カラー上部貫通孔（１２）が連通することを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の往復動ポンプ（１００）。
7. 前記クランクケース（１）内には、軸線方向に向かって円環状に突出する段部（１８）が設けられ、
   前記カラー（１０）を前記段部（１８）に向かって押し付けることにより、前記シール（９）を前記段部（１８）に押さえ付け、
   前記カラー（１０）の前記クランクケース（１）に対する軸線方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の往復動ポンプ（１００）。

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