JP3359879B2 - ポンプ及び機関のためのクランク機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポンプ及びモーターに関
し、内燃機関を含む。

【０００２】

【従来の技術】円運動を線運動に、又はその逆に変換
し、ピストンとシリンダとの相互作用を用いる装置がよ
く知られている。これらの装置（この中でポンプと呼
ぶ。）は、回転シャフト及びクランク機構が往復ピスト
ンをシリンダ内において予め定められた行程に従い軸方
向又は直線的に駆動するポンプであり得、または、クラ
ンク機構を介して回転出力シャフトを駆動するようにピ
ストンをシリンダ内において予め定められた行程に従い
往復運動させるモータ又は機関であり得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のポンプは多
くの欠点により特徴づけられる。それらの欠点には以下
を含む。 １．コネクティングロッドを介した回転駆動機構により
連携シリンダに加えられる非軸方向の又は非線方向の力
成分のために、往復ピストンがその連携シリンダに横方
向負荷を与える。ピストンの横方向負荷はピストンとシ
リンダ間に摩擦を生じさせ、それによって、ポンプの摩
耗及び駆動効率の減少を引き起こす。たいていのポンプ
及びモータにおいては、摩擦及びその結果の摩耗を減少
させるために精巧な潤滑機構が用いられる。 ２．従来のピストン及びシリンダポンプにおいては、ピ
ストンはシリンダ内を往復運動し、その行程の最後に急
速な反転運動をする。このような位置は’上死点’位置
として知られており、本明細書中では”ＴＤＣ”と呼
ぶ。ＴＤＣでのこの急速な反転運動は連携バルブの急速
な開閉を生じさせ、それによってバルブの高率の摩耗と
同時に高いノイズレベルを生じさせる。 ３．多くのポンプは固定の出力率及び固定の駆動モータ
スピードを有する。そのようなポンプは、低いヘッドプ
レッシャーに対して操作するときほんの少しの出力しか
利用できない。 ４．医療環境での新鮮な空気の供給に用いられるポンプ
のようないくつかの適用例では、ピストンとシリンダと
の間に潤滑剤を使用することが禁止されている。そのよ
うな場合には、ロッドベアリングに全ての横方向負荷を
吸収させるようにピストンを軸方向に誘導するための高
価かつ精巧な機構が用いられる。 ５．従来の内燃機関では、上死点での又は上死点近くで
の不十分なピストンドエルのため、燃料の燃焼が不十分
である。

【０００４】本発明は、円運動を線運動に、又はその逆
に変換するための改良されたポンプ、及びそれのための
変換機構を提供することを求めるものであり、それらに
おいてピストンのような往復運動部材に加えられる力が
実質的に線方向又は軸方向である。その結果、ピスト
ン、シリンダ間に横方向負荷が実質的に生じない。本発
明は、上死点位置近傍においてピストンのスピードを著
しく減少させ、それによって、効率を高めると同時にバ
ルブのノイズ及びポンプ上での摩耗を著しく減少させる
ポンプを提供することをさらに求めるものである。本発
明は、さらに、ピストンのヘッドプレッシャが低い時に
一回転当たりより多くの流体の排出量を提供し、それに
より一定の出力レベルを利用するときにより高率の流体
の流れを容易とすることにより、従来技術よりも顕著に
効率的なポンプを提供することを求めるものである。本
発明は、さらに、上死点においてより多くのピストンド
エルを有し、それにより燃料の燃焼及び機関全体の効率
を向上させる内燃機関を提供することを求めるものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一の局面によれ
ば、駆動装置及び被駆動装置の間に挿入され、一方の装
置においては回転運動を提供し、他方の装置においては
往復運動を提供するための運動変換機構が提供され、そ
れは、ハウジングと、経線軸に沿った往復運動のために
備えられ、且つ第１の端部が前記駆動装置又は前記被駆
動装置のいずれか一の装置と連結可能な往復運動部材
と、回転軸を中心とした回転運動のために備え付けられ
前記駆動装置及び前記被駆動装置の前記一の装置と異な
る一の装置と連結可能な回転運動部材と、前記回転運動
部材にピボット連結する第１の端部及び前記往復運動部
材にピボット連結する第２の端部を備えるクランクアー
ムと、及び前記往復運動部材を前記経線軸におおよそ同
軸一直線になるように維持し、それにより前記往復運動
部材の往復運動中における横方向負荷を実質的に抑制す
るように、前記経線軸から横断するように伸長し、且つ
前記往復運動部材とピボット連結する第１の端部及び前
記ハウジングとピボット連結する第２の端部を備えるア
ライメント部材とを備える。

【０００６】下記の発明の好ましい実施例におけるさら
なる特徴によれば、前記往復運動部材は横断伸長部分を
含み、前記クランクアームの前記第２の端部は前記往復
運動部材と前記横断伸長部分との接合点において前記往
復運動部材とピボット連結し、及び前記アライメント部
材の前記第１の端部は前記往復運動部材の前記横断伸長
部の外側端部にピボット連結する。加えて、前記往復運
動部材の前記第１の端部と前記クランクアームの前記第
２の端部の間の位置において、前記クランクアームの前
記第１の端部が前記往復運動部材の前記経線軸と一直線
になり、これにより前記往復運動部材の上死点位置近傍
において前記往復運動部材のスピードを減少をもたらす
ように前記回転運動部材の前記回転軸が前記往復運動部
材の両端部の間に配置される。前記往復運動部材の往復
運動中における行程の長さを変化させるために前記回転
運動部材の前記回転軸は前記往復運動部材の前記経線軸
の横方向に予め定められた位置で選択的に配置される。
外部駆動装置により駆動されるポンプのピストン−シリ
ンダ組立物の中に前記機構が含まれる様々な実施例が記
載される。しかしながら、以下に記載に言及される発明
の他の多くの可能な適用例では、負荷を駆動するために
加圧流体を利用する流体モータ、及び負荷を駆動するた
めのガソリン機関が含まれる。

【０００７】

【実施例】図１、２、及び３を参照しながら説明する
が、概略して１０と参照されるポンプが備えられ、当該
ポンプは線運動を円運動に変換し、又はその逆の動作を
するために用いられる。概略して、ポンプ１０は作動流
体（図示しない）の供給源と好ましくは連携する第１の
端部１２、及び１６として参照される回転動力源に連携
する第２の端部１４を備える。図１に示されるように、
動力源１６は回転運動変換部材１８を備える。この実施
例では、ポンプ１０はポンプの一例であって、この例に
おいて動力源１６は、運動変換部材１８が接続されるフ
ライホイール２２の形状の回転運動部材が取り付けられ
るパワー出力シャフト２０を有する電気モータであっ
て、作動流体の供給と連携してポンプヘッドを第１の端
部１２に供給するために運動変換部材１８を回転するよ
うに作動する。

【０００８】この発明の他の実施例によれば、作動流体
がポンプ１０を駆動するように作動することが好まし
く、動力源１６は動力をポンプに供給せず、動力源１６
自体にポンプにより動力が供給され外部装置に電力を供
給するために使用される。この実施例では、動力源１６
はいかなる種類のモータ又は発電機であってもよい。ポ
ンプ１０の第１の端部が作動流体と連携するようなこの
発明のポンプ１０の一例では、この発明は往復運動部材
を介してポンプにより作動部材が駆動される他の種類の
ポンプとして有益に使用され得ることも考えられる。そ
のようなポンプは非流体タイプの装置であり得、例え
ば、ミシン、内燃機関、又は作動部材の往復運動が必要
とされるいかなる装置であり得る。この場合には、往復
運動部材はガイド部材によって直線路に沿うようにガイ
ドされ得る。

【０００９】実施例の説明に戻るが、ポンプはハウジン
グ下部１１及びハウジング上部１３から形成され、それ
らはバルブプレート１５により一緒にシールされ、第１
の端部１２において閉じられる。経線軸２６を有するシ
リンダ２４は内部に位置し、ハウジング下部１１に取り
付けられる。シリンダ２４はポンプの第１の端部に隣接
する第１の端部２８及び第２の端部３０を備える。図１
においてそれぞれ３２及び３４と参照される作動流体の
吸入口及び排出口が前記第１の端部２８に設けられ、そ
れぞれに３２’及び３４’と参照される一方向アンブレ
ラバルブが備えられる。ピストン３６はシリンダ２４の
内部に位置し、シリンダ２４の第１の端部２８及び第２
の端部３０の間において経線軸２６に沿った線方向且つ
往復行程のために配置される。ピボット４２を介してピ
ストン３６に接続される第１の端部４０を有するコネク
ティングロッド３８として往復運動部材がさらに備えら
れる。コネクティングロッド３８は横断伸長部４４も有
し、該横断伸長部４４はコネクティングロッド３８の残
りの部分からエルボー４６を介して横方向に伸長し、第
２の端部４８まで伸びている。ポンプ１０が作動流体と
連携しない実施例においては、好ましくはピストン３６
が図示しない作動部材と連携し、駆動部材として機能す
る。また、シリンダ２４のみがピストン３６の線方向の
ガイドとして機能する。本発明によれば、ピストン３６
の線方向運動と運動変換部材の回転運動とを変換するた
めに連結機構がコネクティングロッド３８と運動変換部
材１８との間に配置される。本発明の連結機構は運動変
換部材１８の回転の結果生ずる実質的に全ての力成分を
吸収するために機能し、複数のピボットによって特徴づ
けられ、当該ピボットは経線軸に関して軸方向にはな
く、これによってコネクティングロッド３８を経線軸２
６とおおよそ同軸の位置に維持する。それ故に、シリン
ダ２４内での運動中におけるピストン３６の横方向負荷
の発生が実質的に抑えられる。

【００１０】本発明の連結機構は、第１にクランク部材
５０及びアライメント部材５２より構成される。クラン
ク部材すなわちアーム５０は、運動変換部材１８によっ
て回転運動するように第１のピボット５６を介して運動
変換部材１８に接続される第１の端部５４を備え、さら
に、コネクティングロッド３８のエルボー４６に第２の
ピボット６０を介して接続される第２の端部５８（図２
及び３を参照。）を備える。ここで、図２及び図３を参
照しながら説明するが、アライメント部材５２は代表的
には概してＵ字型であり、第１の端部６２及び第２の端
部６４を備える。アライメント部材５２の第１の端部６
２は第３のピボット６６を介してコネクティングロッド
３８の横断伸長部４４の第２の端部４８に接続され、部
材５２の第２の端部６４は第４のピボット６８を介して
ハウジング下部１１に接続される。図に示されるよう
に、アライメント部材５２は経線軸２６を横断して伸長
していることが好ましく、これにより、ポンプをコンパ
クトに設計できる。特に重要なのは、第１、第２、第３
及び第４のピボット（それぞれ５６、６０、６６、及び
６８と参照される）が、それぞれ第１、第２、第３及び
第４の平行なピボット軸（それぞれ５６’、６０’、６
６’及び６８’と参照される）を定めるということであ
り、それらの軸は経線軸に対して横方向であり、好まし
くは経線軸に垂直である。さらに有利なことに、図式化
された実施例に見られるように、コネクティングロッド
３８の第１の端部４０はピボット４２を介してピストン
３６に接続され（上記第１、第２、第３及び第４のピボ
ット軸に平行である第５のピボット軸４２’を定め
る）、また、コネクティングロッド３６の第１の端部４
０はピボット軸４２’に沿ってスライドできるようにピ
ボット４２に接続される。好ましくは、第１、第２、第
３及び第４の全てのピボットは玉軸受（ballbearing）
の構造である。

【００１１】上記のように、アライメント部材５２の第
１の端部６２はコネクティングロッド３８の第２の端部
４８にピボット連結され、アライメント部材５２の第２
の端部６４はハウジング下部にピボット連結されてい
る。すでに示され、特に図２及び３に表されるようにア
ライメント部材はコネクティングロッド３８の経線軸２
６を横断して伸長し、それによって、アライメント部材
の２つのピボットの端部６６、６８を通る線がコネクテ
ィングロッドの一の境界位置において軸２６に関して一
の方向に角αを形成し、コネクティングロッドの反対の
境界位置において軸２６に関して反対方向に同じ角αを
形成する。従って、ポンプが作動した時には、図２及び
３において矢印７０で示されるようにクランク部材５０
が回転し、これによって、コネクティングロッド３８の
往復運動を引き起こし、アライメント部材５２の第１の
端部６２が予め定められた弧α（代表的には５〜２５
゜）に沿ってスイングする。正確な角度はポンプ構成物
の相対的な物理寸法に依存する。このスイング運動によ
り経線軸２６に実質的に沿ったコネクティングロッド３
８の運動が生ずる。それ故に、もしそうでなかったらク
ランク部材５０からコネクティングロッド３８へ移行さ
れるであろう全ての横方向負荷が実質的にアライメント
部材５２により実質的に吸収され、そのかわりにハウジ
ング下部１１に当該負荷が移行される。残りの実質的に
同軸の力はコネクティングロッド３８に加わり、それ故
にピストン３６にも加わることとなる。

【００１２】図１を参照しながら説明する。ポンプとし
て機能する場合において、図３に示されるようにピスト
ン３６がその行程の後方最終位置に向かって動くとき
に、一方向アンブレラバルブ３２’を介して、作動流体
が吸入口３２を通りシリンダ２４に引き込まれる。折り
返し行程の時に、ピストン３６は、作動流体を一方向ア
ンブレラバルブ３４’を介して排出口３４より排出させ
る。ポンプとして機能する場合には、図示されるポンプ
１０は排出口３４において大きな正圧を得るため、又は
吸入口３２における陰圧を提供するために用いられ得る
ことがわかる。

【００１３】当業者であれば、上記ポンプは内燃機関の
ようなモータとして機能し、そのようなモータにおいて
は作動流体（ポンプの実施例で記載したような）を駆動
するピストンよりもむしろ異なったバルブ機構がピスト
ンを往復運動させるために用いられることが理解される
であろう。この例に限定されるわけではないが、ポンプ
がモータとして用いられる場合には、図示される電気モ
ータ１６の代わりに発電機が用いられ得る。さらに、当
業者であれば、ピストンへの横方向負荷をなくすために
ピストンロッドガイドを用いる従来技術の構造ではピス
トンロッドガイドは線方向のロッド軸受であって、非常
に長い操作手順が必要であり、また高価でもあり、その
負荷も非常に大きく、本願発明で開示された機構による
増加ドエル特性を欠いていることが理解できるであろ
う。

【００１４】特に注目すべき点は、本発明の独特な連結
機構は合計５つのピボット位置を有し、その１つが遠心
方向すべり（radial slide）としても機能し、当該５つ
のピボットが協同してピストン３６の横方向負荷を抑制
しているということである。上記ピボットの使用、特に
上記玉軸受ピボットの使用は非常に効率的であり、ゆる
みもなく、それ故静かである。さらに、駆動モータ（図
１、２及び３のモータ１６と同等のもの）がピストン３
６から相対的に遠く離れて設置され、そのために相対的
に大きな組立となっていた従来のクランク機構と異な
り、本発明のポンプは、モータ１６とピストン３６間を
接続する独特な連結構造のために長いピストンストロー
クを収容する容積を必要とすることなく、極めてコンパ
クトある。

【００１５】続いて図８を参照しながら説明する。ポン
プ１０によって例示される運動変換機構が内燃機関の中
に組み込まれた状態が示される。ピストン３６はシリン
ダヘッド１１０と連結しており、シリンダヘッド１１０
には点火プラグ１１２が組み込まれている。また、図式
的に１１４として表された吸気バルブ及び排気バルブが
備えられている。この実施例における運動変換機構の動
作は図１，図３及び図４と共に述べたポンプ１０のそれ
と同様であるのでここでは説明を省略する。本発明の主
要な特徴は図４（Ａ）のグラフに示されるように、上死
点（ＴＤＣ）位置近傍、すなわち、図２に示されるよう
にピストン３６がシリンダ２４の最上端にあるときにピ
ストン３６の非常に遅い動きを提供することである。こ
の位置において、バルブは通常開状態から閉状態（又は
閉状態から開状態）へと切り替わる。

【００１６】図４（Ａ）のグラフを従来の機構を表した
図４（Ｂ）（i）の図表及び本発明のポンプ１０を表し
た図４（Ｂ）（ii）と共に参照して説明する。本発明の
ポンプによれば、ピストン３６が上死点〜９０゜におい
て従来機構に比較して顕著な速度の減少を示しているの
が明確に観察される。両ピストン間の速度の違いは垂直
な線でハッチングされた領域で示される。さらに、９０
゜〜２７０゜の領域において、ピストン３６は従来機構
に比較して顕著な加速を示しているのがわかる。この従
来機構に比較した加速は水平な線でハッチングされた領
域で示される。従って、下記のように、全体としてのピ
ストンの並進運動は維持されるが、ピストンサイクル全
体における分配及びそれゆえの分配の利用が従来技術に
比較して非常に効率的となる。

【００１７】とりわけ有益なのは、ピストンの上死点近
傍での移動速度が遅いので、バルブが完全に開く又は閉
じることができ、バルブが効率的に機能できる。本発明
の機構が内燃機関に組み込まれた状態を示す図８と共に
説明された上記実施例では、このより長いドエルにより
高圧の状態に燃焼中の燃料を維持することができ、その
結果、より完全な燃焼及びより効率的な出力を得ること
ができる。内燃機関においてはカムによってバルブが作
動し、それ故にバルブの開閉率はクランク機構に依存し
ない。しかしながら、本発明により構成されたクランク
機構を備える機関では、上死点近傍でのドエルの顕著な
増加が得られ、それによりより完全な燃焼が達成され、
その結果、より高い機関効率及び出力が得られる。この
特徴は、クランク部材５０の運動変換部材１８を介した
動作（又はその逆）によってもたらされるものである。
特に、上死点におけるフライホイール２２の広角度の回
転及びそれによる同様の運動変換部材１８の回転による
ものである。上死点近傍においては、クランク部材５０
の端部５４は、コネクティングロッド３８の端部４０と
クランク部材との接続部であるピボット連結部６０の間
の位置においてコネクティングロッド３８の経線軸２６
と一直線になるので、クランク部材５０が運動変換部材
１８と共に弧状にスイングするときコネクティングロッ
ド３８の軸に沿った動きはほとんど生じない。これが、
コネクティングロッドの軸方向の速度の減少に影響す
る。

【００１８】本発明はさらに構造上の配置に特徴があ
る。特に、ハウジング下部１１はモータ１６の縁部に連
結され、さらに第４のピボット６８を支持するため及び
シリンダ２４（図８においては図示せず）を収容するた
めの空間を画定するために連結している。図１を参照し
ながら説明するが、ハウジング上部１３はハウジング下
部１１に必須のカバーであって、内燃機関の作動には必
要とされない。バルブプレート１５はネジ７２によりハ
ウジング上部１３及びハウジング下部１１に接続される
（図２及び図３を参照。）。

【００１９】図５及び図６を参照しながら説明する。ピ
ストン行程、及びそれによるポンプの出力は、矢印Ｃで
示されるように（図５参照）モータ１６の中心を位置Ａ
（図５参照）から位置Ｂへと遠心方向外側かつ前方に移
動することにより減少され得る。図５に示されるよう
に、パワー出力シャフト２０は回転軸２１が経線軸２６
と交差するように初期段階においては整列している。こ
の位置において、ピストン３６はシリンダ２４の軸方向
に端から端までを移動し、それによりポンプの最大限の
出力が得られる。しかしながら、図６に見られるよう
に、パワー出力シャフト２０は遠心方向外側かつ前方に
移動し、その結果回転軸２１は経線軸２６と交差しな
い。この位置では、ピストン３６の最大後方位置はシリ
ンダ２４の後方端部２５よりも前方に位置し、その結果
ピストンの行程、すなわち出力は減少する。ハウジング
下部１１に対しての動力源１６全体の相対位置を変化さ
せることによりパワー出力シャフトが調整される。この
調整は、ネジ型留め具が挿入され得る図５及び図６にお
いて８０及び８０’で示されるいくつかのネジ穴を備え
ること、又は他の適当な機構によって行われ得る。軸２
６及びピストン３６に対するパワー出力シャフトの位置
を変化させることにより、上死点の位置を変化させるこ
となくピストン行程を減少させることができる。これに
より、ポンプは電力消費量を増加させることなく、より
高い圧力又は真空を作り出すことができる。従来のクラ
ンク機構と異なり、ピストンコネクティングロッド３８
の配置及びコネクティングロッドへの横方向負荷を変化
させない。それらは、アライメント部材５２により制御
されるからである。

【００２０】図７について説明するが、図７では電気駆
動双方向又は複動ポンプ１００が示される。ポンプ１０
０は図１〜４と共にすでに説明されたポンプ１０と概略
において類似するため、ここでは詳しい説明を省略す
る。図１〜図３に示されたポンプ１０と同一の構成部材
には、図７において、対応する参照番号に（’）を付し
て説明をする。ポンプ１００はポンプ１０と異なり、双
方向ポンプとして構成されており、そのため両端にバル
ブプレート１５’を備える。従って、ピストン３６’は
双方向に流体を吸入（排出）することができ、その結
果、ポンプ１０に比較して２倍のポンプ出力を得ること
ができる。概略して１０２と参照されるハウジング後方
部は、その中にクランク機構が組み込まれ、シリンダ２
４’の容積に比べて相対的に大きな容積を有する。この
ハウジング後方部の相対的に大きな容積により、ハウジ
ング部材１０２の圧力が予め定められた値になるとき
に、ピストン３６’はバックストロークにおけるポンピ
ングを止めるように作動し、また往復運動中においては
単に作動流体を圧縮及び放出するように作動する。ハウ
ジング後方部の内部はハウジングの残りの部分とともに
密封され、シリンダ２４’の容積の拡張部分として機能
する。このことは、ハウジング後方部１０２とピストン
３６’の間に備えられる大きな開口部１０４を備えるこ
とにより容易に行え、この開口部１０４を通ってコネク
ティングロッド３８’が伸びている。低圧又は低い真空
度においての流体の流れを倍増させるためにこの効果的
な拡張が用いられ、圧力又は真空度が上昇した場合に増
加した流れは減少する。それ故に、ポンプ１００は、単
動ポンプが高圧又は高い真空度において生ずる出力と同
等の出力を生ずる複動ポンプであることがわかる。さら
に、低圧又は低い真空度において流体の流れを増加で
き、小型化された機構、ポンプ、及びモータであるとい
う利点もある。

【００２１】従来技術では、一般的にポンプケーシング
の残りのものからシリンダを隔離、密封することが必要
とされている。そのため多くの場合には、コネクティン
グロッドやピストンをケーシングに動的シーリングする
ことも必要である。それ故に、本実施例では上記のよう
に動的シーリングが必要とされないだけでなく、後方の
容積が追加の作業容積として利用され、それによってポ
ンプの流体出力を増加させることがわかる。本発明のポ
ンプの上記実施例におけるピストン３６（３６’）とシ
リンダ２４（２４’）の間にはわずかながらの横方向又
は遠心方向負荷しか存在しないので、潤滑剤無しでも摩
耗のおそれがない。潤滑剤無添加、かつ低摩擦機構によ
り、従来技術では実現できなかったポンプ効率を得るこ
とができ、また発熱も従来技術に比べ著しく少なく、強
制的な冷却が必要とされない。

【００２２】本発明は、本発明の属する技術分野におけ
る通常の知識を有するものが想到できる限りにおいて上
記実施例に限定されるものではない。また、本発明の技
術的範囲は単に特許請求項の記載に限定されるものでも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施例に従って構成さ
れたポンプの部分断面図であり、このポンプは電気駆動
ポンプとして機能する。

【図２】図２は、図１のポンプの詳細な上面図であり、
図１において矢印２の方向から見た図である。ポンプの
ピストンはその行程の前方最終位置にある。

【図３】図３は、図２に類似の図であるが、その行程の
後方最終位置近くのピストンを表している。

【図４】図４（Ａ）は、ピストンの位置に対するピスト
ンの速度を表したグラフ図である。図４（Ｂ）（i）
は、従来技術の機構の図表である。図４（Ｂ）（ii）
は、本発明の機構の図表である。

【図５】図５は、図３に類似の図であるが、図３におい
て第１の位置で動力源のパワー出力シャフトが見えるよ
うに部分的に切り取ってあり、最大のピストン行程を提
供する。

【図６】図６は、図５と類似の図であるが、パワー出力
シャフトが第２の位置にあり、減少されたピストン行程
を提供する。

【図７】図７は、第２の実施例に従って構成されたポン
プの部分断面図であり、電気駆動双方向ポンプとして機
能する。

【図８】図８は、図２に類似の図であるが、図式化され
たポンプ機構が内燃機関の一部として表される。

【符号の説明】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−35403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−87306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−75914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−50201（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−43202（ＪＰ，Ｕ) 特許84493（ＪＰ，Ｃ１) 西独国特許出願公開4312954（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開3904716（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開2811210（ＤＥ, Ａ１) 西独国特許出願公開1751679（ＤＥ, Ａ１) 米国特許1572918（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01B 9/02 - 9/04 F04B 9/02 F02B 75/00

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置及び被駆動装置の間に挿入さ
   れ、一方の装置においては回転運動を提供し、他方の装
   置においては往復運動を提供する低抵抗ポンプ機構であ
   って、 ハウジングと、 経線軸に沿った往復運動のために備えられ、第１の端部
   が前記駆動装置又は前記被駆動装置のいずれか一の装置
   と連結可能な往復運動部材と、 回転軸を中心とした回転運動のために備え付けられ、前
   記駆動装置及び前記被駆動装置の前記一の装置と異なる
   一の装置と連結可能な回転運動部材と、 前記回転運動部材にピボット連結する第１の端部及び前
   記往復運動部材にピボット連結する第２の端部を備える
   クランクアームと、及び前記経線軸から横断するように
   伸長し、前記往復運動部材とピボット連結する第１の端
   部、及び前記ハウジングとピボット連結する第２の端部
   を備えるアライメント部材とを備え、その結果、前記往
   復運動部材を前記経線軸におおよそ同軸一直線になるよ
   うに維持し、それにより前記往復運動部材の往復運動中
   における横方向負荷を実質的に抑制する低抵抗ポンプ機
   構。
2. 【請求項２】 前記往復運動部材が横断伸長部分を含
   み、 前記クランクアームの前記第２の端部は前記往復運動部
   材と前記横断伸長部分との接合点において前記往復運動
   部材とピボット連結し、及び前記アライメント部材の前
   記第１の端部は前記往復運動部材の前記横断伸長部の外
   側端部にピボット連結する、請求項１に記載の機構。
3. 【請求項３】 前記往復運動部材の上死点位置近傍にお
   いて、前記往復運動部材の前記第１の端部と前記往復運
   動部材の前記クランクアームの前記第２の端部へのピボ
   ット連結部との間の位置で前記クランクアームの前記第
   １の端部が前記往復運動部材の前記経線軸と一直線にな
   るように前記回転運動部材の前記回転軸は配置され、こ
   れにより前記往復運動部材の上死点位置近傍において往
   復運動部材の軸方向のスピードを減少させる、請求項１
   に記載の機構。
4. 【請求項４】 前記往復運動部材の往復運動中における
   行程の長さを選択的に変化させるために前記回転運動部
   材の前記回転軸は前記往復運動部材の前記経線軸の横方
   向に予め定められた位置で選択的に配置可能である、請
   求項３に記載の機構。
5. 【請求項５】 前記全てのピボット連結が相互に平行且
   つ前記経線軸に垂直な軸に沿って位置している、請求項
   １に記載の機構。
6. 【請求項６】 前記往復運動部材の前記第１の端部がピ
   ストン−シリンダ組立物内において移動可能なピストン
   に連結している、請求項１に記載の機構。
7. 【請求項７】 ピストンが前記往復運動部材の前記第１
   の端部にピボット連結している、請求項６に記載の機
   構。
8. 【請求項８】 流体ポンプにおける前記ピストン−シリ
   ンダ組立物を駆動する駆動装置に前記回転運動部材が連
   結している、請求項６に記載の機構。
9. 【請求項９】 前記流体ポンプが、前記往復運動部材が
   前記往復運動部材の前記各端部においてピストン−シリ
   ンダ組立物に連結している複動ポンプである、請求項８
   に記載の機構。
10. 【請求項１０】 前記往復運動部材の一の端部側の前記
    ピストン−シリンダ組立物における前記シリンダが前記
    往復運動部材の他の端部側の前記ピストン−シリンダ組
    立物における前記シリンダと流体を介して連結してお
    り、また、前記往復運動部材の他の端部側の前記ピスト
    ン−シリンダ組立物における前記シリンダよりも大きな
    容積を有する、請求項９に記載の機構。
11. 【請求項１１】 前記ピストン−シリンダ組立物が前記
    回転運動部材を駆動するための駆動装置を構成する、請
    求項６に記載の機構。
12. 【請求項１２】 前記ピストン−シリンダ駆動装置が、
    前記回転運動部材を駆動するために加圧流体を利用する
    流体モータに組み込まれる、請求項１１に記載の機構。
13. 【請求項１３】 前記ピストン−シリンダ駆動装置がガ
    ソリンエンジンに組み込まれる、請求項１２に記載の機
    構。
14. 【請求項１４】 ポンプであって、 ハウジングと、 シリンダ及びピストンを備えてなり、該シリンダ又はピ
    ストンのいずれか一の部材は前記ハウジングに固定さ
    れ、他の一の部材は前記固定された部材の経線軸に沿っ
    て移動可能である、ピストン−シリンダ組立物と、 前記移動可能な部材に固定される第１の端部を備え、前
    記経線軸に沿って往復運動可能な往復運動部材と、 回転軸を中心とした回転運動をするために備え付けられ
    る回転運動部材と、 前記回転運動部材にピボット連結する第１の端部及び前
    記往復運動部材にピボット連結する第２の端部を備える
    クランクアームと、及び前記経線軸から横断するように
    伸長し、前記往復運動部材とピボット連結する第１の端
    部、及び前記ハウジングとピボット連結する第２の端部
    を備えるアライメント部材とを備え、その結果、前記往
    復運動部材を前記経線軸におおよそ同軸一直線になるよ
    うに維持し、それにより前記往復運動部材の往復運動中
    における横方向負荷を実質的に抑制するポンプ。
15. 【請求項１５】 前記往復運動部材が横断伸長部分を含
    み、 前記クランクアームの前記第２の端部は前記往復運動部
    材と前記横断伸長部分との接合点において前記往復運動
    部材とピボット連結し、及び前記アライメント部材の前
    記第１の端部は前記往復運動部材の前記横断伸長部の外
    側端部にピボット連結する、請求項１４に記載のポン
    プ。
16. 【請求項１６】 前記往復運動部材の上死点位置近傍に
    おいて、前記往復運動部材の前記経線軸と前記往復運動
    部材の前記第１の端部と前記クランクアームの前記第２
    の端部へのピボット連結部の間の位置で前記クランクア
    ームの前記第１の端部が前記往復運動部材の前記経線軸
    と一直線になるように前記回転運動部材の前記回転軸は
    配置され、これにより往復運動部材の上死点位置近傍に
    おいて往復運動部材の軸方向のスピードを減少させる、
    請求項１４に記載のポンプ。
17. 【請求項１７】 往復運動中における行程の長さを変化
    させるために前記回転運動部材の前記回転軸は前記往復
    運動部材の前記経線軸の横方向に予め定められた位置で
    選択的に配置可能である、請求項１６に記載のポンプ。
18. 【請求項１８】 前記全てのピボット連結が相互に平行
    且つ前記経線軸に垂直な軸に沿って位置している、請求
    項１４に記載のポンプ。
19. 【請求項１９】 前記ピストンが前記移動可能な部材に
    連結し、前記シリンダが前記ハウジングに連結してい
    る、請求項１４に記載のポンプ。
20. 【請求項２０】 ピストンが前記往復運動部材の前記第
    １の端部にピボット連結している、請求項１９に記載の
    ポンプ。
21. 【請求項２１】 前記回転運動部材が前記シリンダ内に
    おいて前記ピストンを駆動するための駆動装置にピボッ
    ト連結している請求項１９に記載のポンプ。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載のポンプであって、
    前記往復運動部材がその両端においてそれぞれピストン
    と連結し、前記往復運動部材の両端で前記ハウジングに
    固定されたシリンダ内において前記ピストンを駆動する
    複動ポンプを含んでなる請求項２１に記載のポンプ。
23. 【請求項２３】 前記往復運動部材の一の端部側の前記
    シリンダが前記往復運動部材の他の端部側の前記シリン
    ダと流体を介して連結しており、また、前記往復運動部
    材の他の端部側の前記シリンダよりも大きな容積を有す
    る、請求項２２に記載のポンプ。
24. 【請求項２４】 前記ピストン−シリンダ組立物が前記
    回転運動部材を駆動するための駆動装置を構成する、請
    求項１９に記載のポンプ。
25. 【請求項２５】 前記ピストン及びシリンダが、前記回
    転運動部材を駆動するために加圧流体を利用する流体モ
    ータの部品である、請求項２３に記載の機構。
26. 【請求項２６】 前記ピストン及びシリンダがガソリン
    機関用の駆動装置の部品である、請求項１４に記載のポ
    ンプ。
27. 【請求項２７】 内燃機関であって、 ハウジングと、 シリンダ部材及びピストンを備えるピストン−シリンダ
    組立物であって、前記シリンダ部材及びピストンのいず
    れか一の部材が前記ハウジングに固定され、他の一の部
    材が前記固定された部材の経線軸に沿って変位可能であ
    り、且つ前記内燃機関の駆動装置として機能するピスト
    ン−シリンダ組立物と、 前記変位可能な部材に連結する第１の端部を備え、前記
    経線軸に沿って往復運動可能な往復運動部材と、 回転軸を中心とした回転運動のために備え付けられ、且
    つ負荷に連結される回転運動部材と、 前記回転運動部材にピボット連結する第１の端部及び前
    記往復運動部材にピボット連結する第２の端部を備える
    クランクアームと、及び前記経線軸から横断するように
    伸長し、前記往復運動部材とピボット連結する第１の端
    部、及び前記ハウジングとピボット連結する第２の端部
    を備えるアライメント部材とを備え、その結果、前記往
    復運動部材を前記経線軸におおよそ同軸一直線になるよ
    うに維持し、それにより前記往復運動部材の往復運動中
    における横方向負荷を実質的に抑制するアライメント部
    材と、を備えてなる内燃機関。
28. 【請求項２８】 前記往復運動部材が横断伸長部分を含
    み、 前記クランクアームの前記第２の端部は前記往復運動部
    材と前記横断伸長部分との接合点において前記往復運動
    部材とピボット連結し、及び前記アライメント部材の前
    記第１の端部は前記往復運動部材の前記横断伸長部の外
    側端部にピボット連結する、請求項２７に記載の内燃機
    関。
29. 【請求項２９】 前記往復運動部材の上死点位置近傍に
    おいて、前記往復運動部材の前記第１の端部と前記往復
    運動部材の前記クランクアームの前記第２の端部へのピ
    ボット連結部との間の位置で前記クランクアームの前記
    第１の端部が前記往復運動部材の前記経線軸と一直線に
    なるように前記回転運動部材の前記回転軸は配置され、
    これにより前記往復運動部材の上死点位置近傍において
    往復運動部材の軸方向のスピードを減少させる、請求項
    ２７に記載の内燃機関。
30. 【請求項３０】 前記ピストンが前記変位可能な部材で
    あって前記シリンダが前記ハウジングに固定されてい
    る、請求項２７に記載の内燃機関。