JP3820112B2

JP3820112B2 - 往復ポンプ

Info

Publication number: JP3820112B2
Application number: JP2001155769A
Authority: JP
Inventors: 信男東條
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP2002349425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの往復動により流体を輸送するためのクランク式の往復ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク軸を回転駆動することによりピストンを往復動させて流体を輸送するクランク式の往復ポンプにおいては、従来、クランクケース内が、図５に示すように構成されているのが一般的である。すなわち、往復ポンプ１におけるクランクケース２内には、駆動源（図示しない）の駆動力を受けて回転するクランク軸３と、クランク軸３の反対側に配置されたシリンダ４内を往復動するピストン５に、ピストンロッド６を介して連結される往復動部材７と、往復動部材７を摺動可能に案内する円筒状のガイド部８と、往復動部材７とクランク軸３とを連結するコネクションロッド９とが設けられている。
【０００３】
ガイド部８は、往復動部材７を摺動可能に案内することにより、シリンダ４内におけるピストン５の往復動を滑らかなものとし、その往復動による互いの偏摩耗を防止するためのものである。そのため、往復動部材７を案内するためのガイド部８の長さは、往復動部材７の往復動の全範囲において、往復動部材７の摺動面を囲んで案内できるように設定されており、ガイド部８の端部８ｂは平面となっている。
【０００４】
コネクションロッド９は、一端が往復動部材７に回転自在に取り付けられるロッド部９ａと、ロッド部９ａの他端に設けられクランク軸３に回転自在に取り付けられる円環状の大端部９ｂとを備えて形成されている。この大端部９ｂは、ロッド部９ａの他端に一体に形成された半円環状の第１部分９ｃと、ボルト１０により第１部分９ｃに取り付けられクランク軸３に回転自在に取り付けるための半円環状の第２部分９ｄとにより構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような往復ポンプ１においては、メンテナンス等のためにクランク軸３をクランクケース２から取り外す場合、ボルト１０を緩めてコネクションロッド９の第２部分９ｄを外した後、クランク軸３をその回転軸線方向にクランクケース２から引き抜く。この際、クランク軸３の取り外しを容易に行うために、予めコネクションロッド９をピストン５側に移動し、コネクションロッド９の第１部分９ｃとクランク軸３との間に所定の間隙を形成して両者が干渉しないようにする必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来構成では、ガイド部８の端部８ｂが平面であるため、コネクションロッド９をピストン５側に移動させると、図６に示すように、コネクションロッド９は第１部分９ｃ上の４点１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄでガイド部８の端部８ｂに接触し、これ以上ピストン５側に移動させることができない。したがって、コネクションロッド９の第１部分９ｃとクランク軸３との間に所定の間隙を形成するためには、ガイド部８の端部とクランク軸３との間の間隔を十分にあける必要があり、これが従来の往復ポンプ１の小型化の妨げとなっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、クランク軸の取り外し作業の容易性を損なうことなく、小型化を図ることができる往復ポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る往復ポンプ（２０）は、シリンダ（２６）と、シリンダ（２６）内を往復動するピストン（２８）と、一端がピストン（２８）に取り付けられ、他端がシリンダ（２６）から突出したピストンロッド（４８）と、ピストンロッド（４８）の他端に設けられた往復動部材（５０）と、往復動部材（５０）を囲んで、往復動部材（５０）を摺動可能に案内する筒状のガイド部（５２）と、回転駆動されるクランク軸（４６）と、往復動部材（５０）とクランク軸（４６）とを連結するコネクションロッド（５４）とを備え、ガイド部（５２）のクランク軸（４６）側の端部には、クランク軸（４６）の回転軸線に直交しガイド部（５２）の中心軸線を含む仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）の端部との２つの交点（６２ａ，６２ｂ）の間に凹部（５２ａ）が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
この構成によれば、ガイド部（５２）の端部に凹部（５２ａ）が形成されていることにより、クランク軸（４６）をクランクケース（４４）から取り外す際、コネクションロッド（５４）をピストン（２８）側に移動させると、２つの交点（６２ａ，６２ｂ）に接する。このときの移動量は従来のものよりも大きい。したがって、この移動量の増加分（Ｌ）だけクランク軸（４６）とガイド部（５２）の端部との間隔を短くすることができる。
【００１０】
また、凹部（５２ａ）が形成されるガイド部（５２）の端部の位置は、上記から分かるように、クランク軸（４６）の回転軸線に直交しガイド部（５２）の中心軸線を含む仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）の端部との交点（６２ａ，６２ｂ）以外の部分である。駆動源の駆動力を受けてクランク軸（４６）が所定の方向に回転し、その回転力がコネクションロッド（５４）を経て伝えられ、往復動部材（５０）がガイド部（５２）内を往復動すると、ガイド部（５２）内面には、上述した仮想平面（Ｐ）とガイド部（５２）内面との交線（前記交点（６２ａ，６２ｂ）からガイド部（５２）の中心軸線と平行に延びる直線）上を最大値とした分布荷重が周期的に加わるが、その一方で、この交線以外の部分に対する荷重は少ないため、かかる位置に凹部（５２ａ）を形成しても問題はない。
【００１１】
なお、凹部（５２ａ）は、クランク軸（４６）の回転軸線方向から見て円弧状であることが好ましい。凹部（５２ａ）を形成することによるガイド部（５２）への応力集中を防止することができるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、図中、同一又は相当部分には同一符号を付することとする。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係るクランク式の往復ポンプ２０を示す縦断面図である。図示の往復ポンプ２０は、動力噴霧機等に好適に用いられ、強制弁型ないしはユニフロー型と称される型式のピストンポンプ２２と、ピストンポンプ２２を駆動する駆動部２４とから構成されている。
【００１４】
ピストンポンプ２２は、シリンダ２６と、このシリンダ２６内に往復動可能に配置されシリンダ２６内を第１室２６ａと第２室２６ｂとに区切るピストン２８とを備えている。ピストン２８は、第２室２６ｂ側から第１室２６ａ側に移動するとき、第１室２６ａと第２室２６ｂとを互いに連通させ、また、第１室２６ａ側から第２室２６ｂ側に移動するとき、第１室２６ａと第２室２６ｂとの間を液密に仕切るように構成されている。
【００１５】
ピストンポンプ２２の駆動部２４側の端部にはシリンダ元金具３０が接続されている。このシリンダ元金具３０内には、流体を吸い込む吸込口３２と、吸込口３２からシリンダ２６内の第１室２６ａに流体を輸送する吸込流路３４とが形成されている。
【００１６】
ピストンポンプ２２の駆動部２４の反対側の端部にはシリンダ先金具３６が設けられている。シリンダ先金具３６内には、流体を吐出する吐出口３８と、シリンダ２６内の第２室２６ｂから吐出口３８に流体を輸送する吐出流路４０とが形成されている。吐出流路４０には、シリンダ２６内から吐出口３８への流れのみを許容する逆止弁として機能する吐出弁４２が設けられている。
【００１７】
駆動部２４は、クランクケース４４と、クランクケース４４の外部に配置される例えば電動モータ等の駆動源（図示しない）とを備えている。
【００１８】
クランクケース４４内には、駆動源の駆動力を受けて回転するクランク軸４６と、ピストン２８にピストンロッド４８を介して連結される往復動部材５０と、往復動部材５０を摺動可能に案内する円筒状のガイド部５２と、往復動部材５０とクランク軸４６とを連結するコネクションロッド５４とが設けられている。
【００１９】
クランク軸４６は、その回転軸線がガイド部５２の中心軸線に直交するように、ガイド部５２の端部から所定の間隔を置いて配置されている。この所定の間隔は、図１に示すように、クランク軸４６が上死点にきた際に、後述するコネクションロッド５４の第１部分５４ｃとガイド部５２の端部とが接触しないよう、設定される。
【００２０】
ガイド部５２は、ピストン２８にピストンロッド４８を介して連結される往復動部材５０を摺動可能に案内することにより、シリンダ２６内におけるピストン２８の往復動を滑らかなものとし、その往復動による互いの偏摩耗を防止するためのものである。そのため、往復動部材５０を案内するためのガイド部５２の長さは、図２に示すように、クランク軸４６が下死点にきた状態において、ガイド部５２の端部の少なくとも一部が往復動部材５０のクランク軸４６側の端部と面一或いは往復動部材５０のクランク軸４６側の端部よりもクランク軸４６側にわずかに突出するよう、設定されている。
【００２１】
また、ガイド部５２のクランク軸４６側の端部には、クランク軸４６の回転軸線方向から見て円弧状である凹部５２ａが形成されている。この円弧の中心はガイド部５２の中心軸線上に位置し、半径は後述するコネクションロッド５４の第１部分５４ｃの外径と略同一である。凹部５２ａは、クランク軸４６の回転軸線に直交しガイド部５２の中心軸線を含む仮想平面Ｐとガイド部５２の端部との交点６２ａ，６２ｂ以外の部分に形成されている。
【００２２】
コネクションロッド５４は、一端が往復動部材５０に回転自在に取り付けられるロッド部５４ａと、ロッド部５４ａの他端に設けられクランク軸４６に回転自在に取り付けられる円環状の大端部５４ｂとを備えて形成されている。この大端部５４ｂは、ロッド部５４ａの他端に一体に形成された半円環状の第１部分５４ｃと、ボルト５６により第１部分５４ｃに取り付けられクランク軸４６に回転自在に取り付けるための半円環状の第２部分５４ｄとにより構成されている。
【００２３】
次に、上述したように構成された往復ポンプ２０におけるクランク軸４６のクランクケース４４からの取り外し作業について説明する。
【００２４】
メンテナンス等のためにクランク軸４６をクランクケース４４から取り外す場合、まず、ボルト５６を緩めてコネクションロッド５４の第２部分５４ｄを外す。このとき、ガイド部５２の端部には凹部５２ａが形成されているため、図３に示すように、コネクションロッド５４の第１部分５４ｃが、上述した仮想平面Ｐとガイド部５２の端部との交点６２ａ，６２ｂに接触するまで、コネクションロッド５４をピストン２８側に移動することができる。したがって、予めコネクションロッド５４をピストン２８側に移動することにより、コネクションロッド５４の第１部分５４ｃとクランク軸４６との間に所定の間隙を形成し両者が干渉しないようにして、クランク軸４６をその回転軸線方向に容易に引き抜くことができる。
【００２５】
図４に示すように、往復ポンプ２０におけるこの移動量は、従来の往復ポンプ１に比べ、Ｌだけ増加する。したがって、この移動量の増加分Ｌだけクランク軸４６とガイド部５２の端部との間隔を短くし、クランク軸４６の取り外し作業の容易性を損なうことなく、往復ポンプ２０を小型化することができる。
【００２６】
次に、往復ポンプ２０の動作について説明する。
【００２７】
駆動源（図示しない）を駆動させ、クランク軸４６を所定の方向に回転させると、その回転力がコネクションロッド５４、往復動部材５０及びピストンロッド４８を経て伝えられ、ピストン２８がシリンダ２６内を往復動する。勿論、クランク軸４６が上死点にきた際に、コネクションロッド５４の第１部分５４ｃとガイド部５２の端部とは接触しない。
【００２８】
ピストン２８が第２室２６ｂ側から第１室２６ａ側に移動すると、第１室２６ａと第２室２６ｂとは互いに連通した状態となる。これにより、第１室２６ａ内に既に存在する流体はピストン２８の移動に伴い第２室２６ｂに移動する。
【００２９】
また、ピストン２６が第１室２６ａ側から第２室２６ｂ側に移動すると、第１室２６ａと第２室２６ｂとの間は液密に仕切られた状態となる。これにより、第２室２６ｂ内の流体はシリンダ先金具３６内に設けられた吐出弁４２を開き、吐出口３８から外部に吐き出される。同時に、第１室２６ａは負圧となるので、シリンダ元金具３０の吸込口３２から流体が第１室２６ａに吸い込まれる。
【００３０】
この吐出工程と吸込工程を繰り返すことで、流体は、吸込口３２から吐出口３８へと一方向に輸送される。
【００３１】
このような往復ポンプ２０の動作時において、クランク軸４６の回転力により往復動部材５０がガイド部５２内を往復動すると、ガイド部５２内面には、上述した仮想平面Ｐとガイド部５２内面との交線（図１〜図４において、上述した交点６２ａ，６２ｂからガイド部５２の中心軸線と平行に延びる線）上を最大値とした分布荷重が周期的に加わるが、その一方で、この交線以外の部分に対する荷重は少ない。ガイド部５２の端部に形成された凹部５２ａは、上述したように交点６２ａ，６２ｂ以外の部分に形成されており前記交線上には架かっていないため、かかる位置に凹部５２ａを形成しても問題はない。また、凹部５２ａが円弧状であるため、凹部５２ａを形成することによるガイド部５２への応力集中を防止しすることができる。
【００３２】
また、図２に示すように、クランク軸４６が下死点にきた際に、往復動部材５０の摺動面がガイド部５２の凹部５２ａからクランクケース４４内に一部露出するため、この露出部分にクランクケース４４内に貯蔵された潤滑油が付着する。これにより、ガイド部５２に対する往復動部材５０の潤滑性が向上し、往復ポンプ２０の出力効率及び往復動部材５０やガイド部５２の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態について使用際に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、往復動部材５０とピストンロッド４８とが別体に構成されていたが、一体に構成されていてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態は強制弁型のクランク式の往復ポンプに関するものであるが、プランジャ型のようなクランク式の往復ポンプにも本発明は適用可能である。
【００３６】
また、上記実施形態においては、ガイド部の端部に形成される凹部の形状が、クランク軸の回転軸線方向から見て円弧状である場合について説明したが、本発明に係る凹部の形状は、コネクションロッドをクランク軸から分離しピストン側に移動した際に、クランク軸の回転軸線に直交しガイド部の中心軸線を含む仮想平面とガイド部の端部との交点にコネクションロッドが接するように形成されたものであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、ガイド部のクランク軸側の端部には、クランク軸の回転軸線に直交しガイド部の中心軸線を含む仮想平面とガイド部の端部との２つの交点の間に凹部が形成されている。これにより、クランク軸をクランクケースから取り外す際、コネクションロッドをピストン側に移動させると、２つの交点に接する。このときの移動量は従来のものよりも大きい。したがって、この移動量の増加分だけクランク軸とガイド部の端部との間隔を短くし、クランク軸の取り外し作業の容易性を損なうことなく、往復ポンプを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る往復ポンプの縦断面図である。
【図２】図１の往復ポンプにおけるクランクケース内の縦断面図である。
【図３】図１に示すIII−III線に沿っての部分断面図である。
【図４】図１の往復ポンプにおけるコネクションロッド移動量の説明図である。
【図５】従来の往復ポンプの縦断面図である。
【図６】図５に示すVI−VI線に沿っての部分断面図である。
【符号の説明】
２０…往復ポンプ、２６…シリンダ、２８…ピストン、４６…クランク軸、４８…ピストンロッド、５０…往復動部材、５２…ガイド部、５２ａ…凹部、５４…コネクションロッド、６２ａ，６２ｂ…交点、Ｐ…仮想平面。

Claims

シリンダ（２６）と、
前記シリンダ（２６）内を往復動するピストン（２８）と、
一端が前記ピストン（２８）に取り付けられ、他端が前記シリンダ（２６）から突出したピストンロッド（４８）と、
前記ピストンロッド（４８）の前記他端に設けられた往復動部材（５０）と、前記往復動部材（５０）を囲んで、前記往復動部材（５０）を摺動可能に案内する筒状のガイド部（５２）と、
回転駆動されるクランク軸（４６）と、
前記往復動部材（５０）と前記クランク軸（４６）とを連結するコネクションロッド（５４）と
を備え、
前記ガイド部（５２）の前記クランク軸（４６）側の端部には、前記クランク軸（４６）の回転軸線に直交し前記ガイド部（５２）の中心軸線を含む仮想平面（Ｐ）と前記ガイド部（５２）の端部との２つの交点（６２ａ，６２ｂ）の間に凹部（５２ａ）が形成されていることを特徴とする往復ポンプ。
前記凹部（５２ａ）は、前記クランク軸（４６）の回転軸線方向から見て円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の往復ポンプ。