JPH10121981A

JPH10121981A - クランク装置

Info

Publication number: JPH10121981A
Application number: JP28079196A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takachi; 健高地; Hideji Okai; 秀司大貝
Original assignee: RONGU WELL JAPAN KK
Current assignee: RONGU WELL JAPAN KK
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: JP2829287B2

Abstract

(57)【要約】【課題】連接棒の下端部を大径円環状とせず、かつ、
遊星歯車機構のロック現象をなくす。【解決手段】遊星歯車機構を利用して連接棒を傾斜さ
せることなく往復運動と回転運動の動力変換を行なえる
ようにしたクランク装置において、内歯太陽歯車１４を
連接棒４から所定距離だけ離して配置し、クランク部材
１０の内部に、遊星歯車１９と、遊星歯車１９に一端を
固定した遊星歯車軸１８とを回転自在に収容する。遊星
歯車軸１８の他端に、遊星歯車１９のピッチ円の半径距
離だけ半径方向外方に延在したアーム部２０を形成す
る。アーム部２０の先端に連接棒４の一端を回転可能に
枢支連結する。クランク部材１０の内部に、遊星歯車軸
１８の両端部を回転自在に支持する一対の軸受１７ａ，
１７ｂを隔置すると共に、一方の軸受１７ａを連接棒４
に可及的に近接させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遊星歯車機構を利
用して連接棒を傾斜させることなく往復運動と回転運動
の動力変換を行なえるようにしたクランク装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】遊星歯車機構を利用したこの種のクラン
ク装置は公知であり、例えば特開昭５４−１１３７７５
号（特公昭６２−２０４１４号）の４サイクル単気筒無
振動往復エンジンは、連接棒の片側に配置した遊星歯車
機構により連接棒を直線往復動させ、連接棒の揺動から
発生する振動を防止するようにしている。

【０００３】また、特開昭５２−１５４９１９号の２サ
イクルエンジンや、特開昭６２−１８２４４２号のハイ
ポサイクロイドクランク内燃機関は、連接棒の両側に左
右一対で遊星歯車機構を配設し、左右の遊星歯車のピッ
チ円上の所定箇所を連結する軸の中間部に、連接棒の下
端部を枢支連結している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開昭５
４−１１３７７５号の無振動往復エンジンは、連接棒の
下端部を大径の円環状部とし、この円環状部の内周面に
遊星歯車と一体をなす偏心カラと呼ばれる部材を回転自
在に嵌合しているため、大きな円環状部による重量アッ
プ、エンジンの大型化、偏心カラとの間に生ずる大きな
摩擦損失、大きな円環状部と偏心カラを製作するための
コストアップ等々の課題がある。

【０００５】また、特開昭５２−１５４９１９号の２サ
イクルエンジンや、特開昭６２−１８２４４２号のハイ
ポサイクロイドクランク内燃機関は、左右の遊星歯車が
確実に同期して内歯太陽歯車の内周を公転するという保
障がなく、左右の遊星歯車を連結する軸が内歯太陽歯車
の内周方向にわずかに傾いて遊星歯車と内歯太陽歯車と
がこじり合ってロックする現象が起きやすい。このロッ
ク現象がいったん発生するとエンジンは最早回転不能と
なり、エンジンを分解して再組み立てしない限りエンジ
ンを始動することは不可能である。

【０００６】本発明の目的は、連接棒の下端部を大径円
環状とすることなく、かつ、遊星歯車機構のロック現象
のおそれがないクランク装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、ハウジングに回転自在に支持され回転側に連
結されるクランク部材と、前記クランク部材の回転軸線
と直交する方向で往復運動側に連結される連接棒との間
に遊星歯車機構が介装され、該遊星歯車機構はクランク
部材の回転中心と同心状にハウジングに固定配置された
内歯太陽歯車と、該内歯太陽部材の内周に沿って転動可
能な遊星歯車とからなり、該遊星歯車のピッチ円直径は
前記太陽歯車のピッチ円直径の１／２に設定され、前記
遊星歯車の回転中心がクランク部材の回転軸線から偏心
した位置で支持され、前記遊星歯車のピッチ円上に、前
記連接棒の一端が回転可能に枢支連結され、連接棒全体
を前記クランク部材の回転軸線と直交する方向に沿って
直線的に往復動させつつ往復運動と回転運動の動力変換
を行なえるようにしたクランク装置において、前記内歯
太陽歯車を前記連接棒から所定距離だけ離して配置し、
前記クランク部材を前記内歯太陽歯車の内側に貫通さ
せ、前記クランク部材の内部に、前記遊星歯車と、前記
遊星歯車に一端を固定した遊星歯車軸とを回転自在に収
容し、前記クランク部材の外周面に形成した切欠部を通
して前記遊星歯車の歯部を前記内歯太陽歯車に噛合さ
せ、前記遊星歯車軸の他端を前記クランク部材の連接棒
側端部に露出させると共に、前記遊星歯車軸の他端に、
前記遊星歯車のピッチ円の半径距離だけ半径方向外方に
延在したアーム部を形成し、該アーム部の先端に前記連
接棒の一端を回転可能に枢支連結し、前記クランク部材
の内部に、前記遊星歯車軸の両端部を回転自在に支持す
る一対の軸受を隔置すると共に、一方の軸受を前記連接
棒に可及的に近接させた。

【０００８】このような構造とすることにより、遊星歯
車軸の一対の軸受間隔を広くとることができてその分遊
星歯車軸を安定的に支持でき、しかも一方の軸受は連接
棒に可及的に近接させるため遊星歯車軸に無理な曲げ力
が作用せず、これにより往復運動と回転運動のスムーズ
な動力変換がなされる。

【０００９】本発明は遊星歯車軸を上述のように安定的
に支持できる結果、連接棒を片側の遊星歯車軸ないし片
側のクランク部材のみで片持ち式に支持でき、その分ク
ランク装置の構造を簡単にできる。また、本発明は連接
棒の両側に遊星歯車機構を配置した構造にも適用可能で
あり、前述の遊星歯車軸の安定的支持により大きな動力
変換でもスムーズに行なえるという利点がある。

【００１０】また、遊星歯車軸の支持をより安定的にす
るため、クランク部材の連接棒側端部に回転バランスを
とるための第１バランスウェート部を所定厚で形成する
と共に、前記アーム部を第１バランスウェート部の厚み
の範囲内に形成した凹部に配設する。

【００１１】また、遊星歯車軸の支持をさらに安定的に
するため、前記第１バランスウェート部の厚みの範囲内
に形成した凹部に、遊星歯車軸の他端において前記アー
ム部の延在方向と逆方向に延在させた第２バランスウェ
ート部を配設する。

【００１２】このように、アーム部ないし第２バランス
ウェート部を第１バランスウェート部の凹部に配設する
ことにより、連接棒をクランク部材の端面に最接近させ
ることができて、連接棒と遊星歯車軸の軸受との距離を
より短くすることができる。この結果、遊星歯車軸の軸
端に作用する曲げ力を最小限度にして遊星歯車軸を安定
的に支持することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図に
基づいて説明する。図１（Ａ）はエアコンプレッサを概
略的に示したものであって、図中１はハウジング、２は
シリンダ部、３はピストン、４はピストンと一体の連接
棒、５はヘッドプレート、６は入力軸である。ヘッドプ
レート５の上面には図示しない一対の逆止弁が吸気側と
排気側にそれぞれ配設され、外部からシリンダ内に吸入
した空気をピストン３で圧縮して排気するように構成さ
れている。本実施形態では、ピストン３を入力軸６を介
して外部駆動源で往復動させる。

【００１４】ハウジング１の一側には端部隔壁１ａが形
成され、この端部隔壁１ａの中央に配設された軸受７に
入力軸６の先端が挿入支持されている。一方、ハウジン
グ１の中央には中央隔壁１ｂが形成され、この中央隔壁
１ｂの中央に比較的大きな孔８が左右方向に貫通形成さ
れている。中央隔壁１ｂの一側中央には別の軸受９が嵌
合されており、図１（Ｂ）および（Ｃ）の形に成形され
た一体形のクランク部材１０が孔８に挿入され、軸受９
により回転自在に支持されている。

【００１５】入力軸６の先端はクランク部材１０の一端
ボス部１０ａの端面に穿設された孔１１内に嵌合され、
キー１２により回転方向に一体結合されている。ボス部
１０ａの外周にはフライホイール１３が嵌合されてい
る。

【００１６】中央隔壁１ｂの他側中央には内歯太陽歯車
１４が固定的に嵌合されている。クランク部材１０の内
部には、その回転軸線から偏心した位置に回転軸線と平
行な孔１５が形成されている。この孔１５の最奥部は前
記ボス部１０ａの背面まで延び、かつ、内歯太陽歯車１
４の内周面に臨む切欠部１６が孔１５に連通して形成さ
れている。また、孔１５の手前側は連接棒４に近接して
開口している。

【００１７】クランク部材１０の孔１５の内部には、左
右一対をなす軸受１７ａ，１７ｂが配設され、この軸受
１７ａ，１７ｂに遊星歯車軸１８が回転自在に支持され
ている。そしてこの遊星歯車軸１８の奥側端部に遊星歯
車１９が固定嵌合され、遊星歯車１９の歯部の一部が切
欠部１６を通して内歯太陽歯車１４に噛合している。

【００１８】遊星歯車軸１８の他端は連接棒４側にわず
かに突出し、この突出端に半径方向外方に延在したアー
ム部２０が取付けられている。このアーム部２０の先端
部は、図１で左方向（矢印Ｅ方向）から見て遊星歯車１
９のピッチ円と一致すべく取付けられたピン２１によっ
て連接棒４の下端部に軸受２１ａを介して連結されてい
る。

【００１９】クランク部材１０の一側には、孔１５と反
対側において第１のバランスウェート部２２が形成され
ている。この第１バランスウェート部２２は図１で矢印
Ｅ方向から見て所定厚さの扇状をなし、第１バランスウ
ェート部２２の半径方向内側には凹部２３が形成されて
いる。遊星歯車軸１８の他端には、アーム部２０の延在
方向とは逆方向に延在した第２のバランスウェート部２
４が形成され、この第２のバランスウェート部２４とア
ーム部２０が、凹部２３内にそれぞれ納まるように配設
されている。

【００２０】このようなクランク装置において、入力軸
６を回転させるとクランク部材１０が入力軸６と一体に
回転し、遊星歯車１９が内歯太陽歯車１４の内周を公転
しつつ自転し、遊星歯車軸１８の端部のアーム部２０に
取付けられたピン２１がシリンダ２ないしピストン３の
中心線の延長線上を上下動する。従って、ピン２１に連
結された連接棒４は傾斜することなく直線的に上下動
し、ピストン３外周面およびシリンダ２内周面に連接棒
４の傾斜に起因する側圧を作用させることなくシリンダ
２内の空気を圧縮して外部に送り出す。この際、遊星歯
車軸１８は一対の軸受１７ａ，１７ｂにより安定的に支
持され、かつ、連接棒４が一方の軸受１７ａに最も近付
けて配設されているから、遊星歯車軸１８に軸端に無理
な曲げ力が作用することがなく、回転運動から往復運動
へのスムーズな動力変換がなされる。

【００２１】また、連接棒４の無傾斜直線往復動と遊星
歯車軸１８の曲げ力低減とが相俟って、ハウジング１に
作用する負荷を小さくすることができ、これによってハ
ウジング１の肉厚の低減等が可能となる。

【００２２】一方、クランク装置のハウジング１の端部
隔壁１ａと反対側は、クランク部材１０が軸受１７ａ，
１７ｂによるいわゆる片持ち支持構造になっているため
軸受が不要であり、ハウジング１に形成した点検孔Ｃを
透明なプラスチック板等で閉鎖してハウジング１内底部
にオイルを貯める構成が可能であり、このような構成と
することによりクランク装置の状態を随時目視点検可能
となると共に、クランク装置のメンテナンスも非常に容
易になる。

【００２３】以上は本発明をコンプレッサに適用した実
施形態であるが、本発明は内燃機関にも適用可能であ
る。図２は４サイクル内燃機関を概略的に示したもの
で、この内燃機関は構造的には基本的に図１と殆ど同じ
であるが、入力軸６をクランク部材１０に一体化した点
や、中央隔壁１ｂを省略した点などが異なる。

【００２４】また、図３のように一対のシリンダＣ１，
Ｃ２を対向配置した内燃機関Ｅにおいては、一対のピス
トンＰ１，Ｐ２を連接棒Ｒで連結し、この連接棒Ｒの中
間に遊星歯車１９のピッチ円上の所定箇所をピン２１で
枢支連結する。なお遊星歯車機構の構造は図１と同様で
ある。

【００２５】遊星歯車１９と内歯太陽歯車との間にはバ
ックラッシュが存在するため、図３の状態から遊星歯車
１９が右側下方へ転動する時、遊星歯車１９はバックラ
ッシュ分の隙間の範囲で右当りとなり、この反対に遊星
歯車１９が図３で下端位置から左側上方へ転動する時、
遊星歯車１９はバックラッシュの隙間の範囲で左当りと
なる。このように図３で内歯太陽歯車１４の右側では遊
星歯車１９が右側へ、左側では左側へと移動することに
より、ピン２１を固定位置で連接棒Ｒに枢支したままで
は、ピストンＰ１，Ｐ２や遊星歯車１９に無理な力が作
用するおそれがある。

【００２６】そこで、図４のように連接棒Ｒの中央に連
接棒Ｒの延在方向と直交方向に延びる平行なガイド溝３
０，３０を形成し、このガイド溝３０，３０に矩形のコ
マ３１の上下辺々を左右動可能に係合させ、このコマ３
１にピン２１を枢支連結する。これにより、遊星歯車１
９が右側または左側方向へ繰り返し片寄り移動しても、
この移動がコマ３１によって許容されるから、ピストン
Ｐ１，Ｐ２ないし遊星歯車１９には無理な力がまったく
作用せず、ピストンＰ１，Ｐ２、シリンダＣ１，Ｃ２、
遊星歯車１９および内歯太陽歯車１４の磨耗を減らすこ
とができる。

【００２７】なお、遊星歯車１９の左右動を許容する構
成は、真空ポンプのように連接棒Ｒに大きな圧縮荷重が
作用しないクランク装置では、前述のコマ３１を使用せ
ずに、図５のように、連接棒Ｒを矢印方向に弾力的に撓
むことができるような薄肉一対の帯状部３２で構成して
もよい。

【００２８】本発明は、図１の連接棒４が直線状に往復
動するという特徴を生かして、例えば図６のようなオイ
ルポンプ３５を構成することが可能である。このような
オイルポンプ３５は比較的小型のエンジンにあっては構
造が簡単なため実用的価値が大きい。

【００２９】詳しくは、クランク装置のハウジング１の
底壁に孔３６を形成し、この孔３６に合わせてオイルポ
ンプ３５のケース３５ａを取付ける。ケース３５ａは有
底円筒状をなし、その底壁中央からシリンダ部３７が垂
直上方へと突設されている。このシリンダ部３７の内部
にはばね３８にて上方に付勢されたピストン３９が配設
され、このピストン３９の上端部３９ａはシリンダ部３
７の上端孔４０からハウジング１の底壁より少し上方ま
で突出している。ケース３５ａの底壁は上下二重構造と
され、この上下の底壁間に油室４１が形成されている。
この油室４１は上側の底壁の第１連通孔４２を通じてシ
リンダ部３７と連通され、また、第２連通孔４３を通じ
てシリンダ部３７の外側の油溜部４４と連通されてい
る。第２連通孔４３の下側には第１逆止弁４５が配設さ
れ、油室４１から油溜部４４への逆流が阻止されるよう
になっている。またケース３５ａの下側の底壁には油排
出口４６が形成され、この油排出口４６の下側に第２逆
止弁４７が配設されている。そして油排出口４６に、オ
イルをクランク装置の所定の潤滑部へ供給するためのオ
イル配管４７が結合されている。

【００３０】このオイルポンプ３５において、連接棒４
は垂直に上下動し、下死点まで下降してきた時、オイル
ポンプ３５のピストン上端部３９ａを瞬間的に強く押打
し、ピストン３９をばね３８に抗して下動させ、第１逆
止弁４５を閉塞すると共にシリンダ部３７内のオイルを
ピストン３９で圧縮して第２逆止弁４７を通してオイル
配管４７側へ圧送する。

【００３１】連接棒４の下端部は垂直に、かつ、最下端
部の最も力の強い位置でピストン３９上端部を押打する
ため、ピストン３９によるオイルの圧送が高効率でなさ
れ、また連接棒４下端部ないしピストン３９上端部が磨
耗することがなく、かつ、異音の発生も最小限である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は前述の如く、連接棒に近接して
遊星歯車軸を支持する一対の軸受の一方を配設すると共
に、他方の軸受をこの軸受から隔置したので、遊星歯車
軸を安定的に支持することができ、連接棒を片側の遊星
歯車軸ないし片側のクランク部材のみで片持ち式に支持
でき、その分構造を簡単にできる。

【００３３】また、本発明は連接棒の両側に左右対称的
に遊星歯車機構を配置した場合、遊星歯車軸の安定的支
持と相俟ってより大きな動力変換をスムーズに行なえる
という利点がある。なおこの場合、左右のクランク部材
の回転を正確に一致させるため、左右のクランク部材に
第１ギアを一体的に配設すると共に、クランク部材と平
行に配設したカウンター軸に第２ギアを固定し、第１ギ
アと第２ギアとを噛合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施形態に係るエアコンプレ
ッサの縦断面図、（Ｂ）はクランク部材の断面図、
（Ｃ）は図１（Ｂ）の左側面図。

【図２】本発明の別の実施形態に係る４サイクル内燃機
関の概略断面図。

【図３】水平対向型内燃機関の概略断面図。

【図４】連接棒の中間部の拡大図。

【図５】連接棒の変形例の側面図。

【図６】オイルポンプの断面図。

【符号の説明】

１ハウジング２シリンダ部３ピストン４連接棒６入力軸１０クランク部材１３フライホイール１４内歯太陽歯車１６切欠部１７ａ，１７ｂ軸受１８遊星歯車軸１９遊星歯車２０アーム部２２第１バランスウェート部２３凹部２４第２バランスウェート部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングに回転自在に支持され回転側
に連結されるクランク部材と、前記クランク部材の回転
軸線と直交する方向で往復運動側に連結される連接棒と
の間に遊星歯車機構が介装され、該遊星歯車機構はクラ
ンク部材の回転中心と同心状にハウジングに固定配置さ
れた内歯太陽歯車と、該内歯太陽部材の内周に沿って転
動可能な遊星歯車とからなり、該遊星歯車のピッチ円直
径は前記太陽歯車のピッチ円直径の１／２に設定され、
前記遊星歯車の回転中心がクランク部材の回転軸線から
偏心した位置で支持され、前記遊星歯車のピッチ円周上
に、前記連接棒の一端が回転可能に枢支連結され、連接
棒全体を前記クランク部材の回転軸線と直交する方向に
沿って直線的に往復動させつつ往復運動と回転運動の動
力変換を行なえるようにしたクランク装置において、前記内歯太陽歯車を前記連接棒から所定距離だけ離して
配置し、前記クランク部材を前記内歯太陽歯車の内側に貫通さ
せ、前記クランク部材の内部に、前記遊星歯車と、前記遊星
歯車に一端を固定した遊星歯車軸とを回転自在に収容
し、前記クランク部材の外周面に形成した切欠部を通して前
記遊星歯車の歯部を前記内歯太陽歯車に噛合させ、前記遊星歯車軸の他端を前記クランク部材の連接棒側端
部に露出させると共に、前記遊星歯車軸の他端に、前記
遊星歯車のピッチ円の半径距離だけ半径方向外方に延在
したアーム部を形成し、該アーム部の先端に前記連接棒
の一端を回転可能に枢支連結し、前記クランク部材の内部に、前記遊星歯車軸の両端部を
回転自在に支持する一対の軸受を隔置すると共に、一方
の軸受を前記連接棒に可及的に近接させたことを特徴と
するクランク装置。
【請求項２】前記クランク部材の連接棒側端部に回転
バランスをとるための第１バランスウェート部を所定厚
で形成すると共に、前記アーム部を前記第１バランスウ
ェート部の厚みの範囲内に形成したスペースに配設した
ことを特徴とする請求項１記載のクランク装置。
【請求項３】前記遊星歯車軸の他端に、前記アーム部
の延在方向と逆方向に延在した第２バランスウェート部
を、前記第１バランスウェート部の厚みの範囲内に形成
したスペースに配設したことを特徴とする請求項２記載
のクランク装置。