JPH11190326A - クランクストローク可変機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクジャーナル部の駆動系に回転可能な
偏心輪を設けることにより、クランクストローク量を変
更すること。 【解決手段】 ケース本体4 にクランクアーム21とジャ
ーナル軸20とからなるクランク部19を支承する凸状軸受
部15と凹状軸受部16を設け、ジャーナル軸の軸部25には
中心線C2に対し所定の偏心e 位置を回転軸線C1とする駆
動輪28を軸受18を介して回転可能に設け、歯形軸26には
複数の歯形27と嵌合する歯形孔39を有し、外周部に駆動
輪と同一の回転軸線で駆動輪に着脱可能にフランジ部36
と段差部37,38 を有する位置決めカップリング35を取付
け、ジャーナル軸の軸部は凸状軸受部の軸受孔17に支承
し、駆動輪は凸状軸受部の軸受孔17と偏心する回転軸線
を中心とする嵌合凹部15b に支承し、位置決めカップリ
ング側は凹状軸受部に取付けられ回転軸線を中心とする
軸受箱42に嵌合し、位置決めカップリングの歯形溝に対
する歯形軸の歯形の嵌合位置を変更してクランクアーム
の角度位置を変更することで回転軸線とクランクピン間
隔を可変可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クランクによる
回転運動を往復動に変換する機構において、往復運動の
ピストンのストローク量を変更するための一手段である
クランクストロークの可変機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のクランクによる回転運動
を往復動に変換する機構、例えば液体やへドロ等をフィ
ルタープレスに圧送するプランジャポンプ等において
は、その被圧送材の物性によっては、ピストンのストロ
ーク量、すなわち、クランクストロークを変更させる必
要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラン
クストローク量を変更するためには、クランクジャーナ
ル部の中心とクランクピン部の中心の間隔を変更する必
要がある。そのためには、例えばクランクピン部のブッ
シュ、または、クランクピン部自体を偏心させ、必要に
応じてクランクピン部の偏心部分を固定すればクランク
ジャーナル部の中心とクランクピン部の中心との中心距
離を変更することができ、クランクストローク量を変更
することができる。

【０００４】しかし、この手段では構造が簡単である反
面、クランクピンの中心が偏心されていることから、荷
重に対処するためクランクピンの径を大きくしなければ
ならず、また、他の手段としてクランクアームに対しク
ランクピンをスライド可能にに設けてクランクストロー
ク量を変更しようとする場合、構成が極めた複雑となる
問題があった。また、クランクジャーナル部のブッシュ
を偏心させて、上死点、下死点を変更することはできた
が、固定的なものでありクランクストローク量は変更で
きなかった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、クランクジャーナル部の駆動系に
回転可能な偏心輪を設けることにより、クランクストロ
ーク量を変更することのできる可変機構を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術課題
を解決するため、請求項１の発明は、クランクアームと
クランクジャーナル軸とからなるクランク部を回転可能
に支承するケース本体には対応して凸状軸受部と凹状軸
受部を形成し、前記クランクジャーナル軸は軸部と複数
の歯形を有する歯形軸とからなり、この軸部には同軸中
心線に対し所定の偏心位置を回転軸線とする駆動輪が軸
受部材を介して回転可能に外嵌され、前記歯形軸には複
数の歯形と嵌合する歯形孔を有し、外周部には前記駆動
輪と同一の回転軸線を中心として駆動輪に着脱可能に取
付けるフランジ部と段差部とからなる位置決めカップリ
ングを設け、前記クランクジャーナル軸の軸部は凸状軸
受部の軸受孔に回転可能に支承されるとともに、駆動輪
は凸状軸受部の軸受孔と偏心する回転軸線を中心とする
嵌合凹部に回転可能に支承され、前記位置決めカップリ
ング側は前記凹状軸受部に取付けられ回転軸線を中心と
する軸受箱に嵌合し、位置決めカップリングの歯形溝に
対する歯形軸の歯形の嵌合位置を変更してクランクアー
ムの角度位置を変更することで回転軸線とクランクピン
間隔を可変可能に構成したことであり、請求項２の発明
は、駆動輪と位置決めカップリングとの締結は定位置固
定であるクランクストローク可変機構である。

【０００７】

【発明の効果】クランク部のクランクジャーナル軸の軸
部の中心線に対し、所定の偏心量の回転軸線を中心とす
る偏心輪の駆動輪を回転可能に設け、さらに、クランク
ジャーナル軸の歯形軸部にクランクアームを回転軸線に
対する角度位置を変更固定する偏心輪の位置決めカップ
リングを設けたので、クランクアームの角度位置を変更
調整することにより、クランク半径を変更することこと
ができ手、ピストンプランジャーに対し、ストローク量
を所定の範囲に調整することができるとともに、構成も
簡単であり、クランク半径（クランクストローク）を歯
形歯数の角度範囲で調整が可能となって、プランジャポ
ンプ１による被圧送材の物性に対し効率よく対処するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明すると、図１は例えばプランジャーポン
プ１のクランク部１９のクランク可変装置３の断面図、
図２は側面図を示すもので、このクランク可変装置３は
ケース本体４と、同ケース本体４に回転可能に支承され
る入力軸５とクランク部１９と、この入力軸５とクラン
ク部１９のクランクジャーナル軸２０間に設けられる歯
車列７とより構成されている。

【０００９】この入力軸５はケース本体４の図示下部側
にベアリング６ａ，６ｂを介して回転可能に取付けら
れ、この入力軸５には歯車列７の第１歯車８が一体また
は別体に設けられている。

【００１０】また、入力軸５とほぼ並列状に中間軸９が
ベアリング１０ａ，１０ｂを介して回転可能に取付けら
れ、この中間軸９には第１歯車８と噛合う第２歯車１１
と第３歯車１２とが一体また別体に設けられている。

【００１１】この中間軸９と入力軸５間の上部側にはク
ランク部１９のクランクジャーナル軸２０を取付けるた
め、ケース本体４の図示左側壁４ａにはクランクジャー
ナル軸２０の回転軸線Ｃ1 を中心とする凸状軸受部１５
と、この凸状軸受部１５と対応した右側壁部４ｂには凹
状軸受部１６が形成されている。そして、凸状軸受部１
５の壁部１５ａにはクランクジャーナル軸２０のジャー
ナル中心線Ｃ2 を中心とする所定の径の軸受孔１７が貫
設され、同孔１７にはベアリング１８を介してクランク
部１９のクランクジャーナル軸２０の軸部２５の基部側
が回転可能に支承されている。また、凹状軸受部１６に
はジャーナル軸線Ｃ2 より所定の偏心量ｅで変位するク
ランクジャーナル軸２０の回転軸線Ｃ1 を中心として後
述する軸受箱４２を着脱可能に嵌合する所定径の嵌合孔
１６ａが形成されている。

【００１２】このクランク部１９はクランクジャーナル
軸２０と同軸２０の基部側には直角状にクランクアーム
２１が設けられ、このクランクアーム２１のジャーナル
中心線Ｃ2 より所定の寸法ｒ（クランク半径）位置には
クランクピン２２が設けられ、同クランクピン２２には
例えば先端部にピストンプランジャー２４等を取付けた
所定長さのコンロッド２３が枢着されている。

【００１３】このクランクジャーナル軸２０は基部より
所定の範囲に軸部２５が形成され、この軸部２５より先
端側にはその四周の例えば９０度位置にはスプライン歯
２７（歯形ともいう）を有するスプライン軸部２６（歯
形軸ともいう）が形成されている。そして、この軸部２
５にはギヤ列７の第４歯車２８が回転可能に取付けられ
ている。

【００１４】この第４歯車２８は第３歯車１２と噛合う
歯車部２９とボス部３０とよりなり、このボス部３０の
端部には凸状軸受部１５の内側に回転軸線Ｃ1 を中心と
して凹設した嵌合凹部１５ｂに嵌合したベアリング３３
と嵌合する段差部３１が形成されている。そして、その
中心線（回転軸線Ｃ1 と整合する）より所定の偏心量ｅ
の軸線（ジャーナル中心線Ｃ2 と整合する）を中心とし
て凸状軸受部１５の軸受孔１７に嵌合したベアリング１
８に外嵌する偏心孔３２が貫設されて、この第４歯車２
８は偏心輪を構成している。このように形成された第４
歯車２８の段差部３１は凸状軸受部１５のベアリング１
８，３３間に嵌合されるとともに、歯車部２９側の偏心
孔３２はクランクジャーナル軸２０の軸部２５との間に
ベアリング１８が嵌入されて、第３歯車１２と噛み合い
連繋され、クランクジャーナル軸２０回りに回動可能に
設けられている。

【００１５】また、クランクジャーナル軸２０のスプラ
イン軸部２６には位置決めカップリング３５が嵌合され
ている。この位置決めカップリング３５は第４歯車２８
の軸線（ジャーナル軸の回転軸線Ｃ1 ）に対しクランク
アーム２１の角度位置をスプライン歯２７を介して位置
決め固定するもので、第４歯車２８と同様にジャーナル
軸の回転中心線Ｃ1 を中心として取付フランジ部３６と
段差部３７，３８が形成されている。また、このカップ
リング３５の中心線Ｃ1 より偏心量ｅの軸線（ジャーナ
ル中心線Ｃ2 と整合）を中心としてスプライン軸部２６
のスプライン歯２７とスライド係合するスプライン溝４
０を有するスプライン孔３９が貫設されて、第４歯車２
８と同じ軸線Ｃ1 となる偏心輪となっている。また、こ
の取付フランジ部３６には図示はしないが、第４歯車２
８と締結するため、それぞれの当接面には対応して第４
歯車２８側にはねじ孔が、フランジ部３６側にはボルト
の挿通孔が、例えばスプライン歯２７と対応する９０度
位置に締結部４１が形成されている。なお、図示はしな
いがこの第４歯車２８と位置決めカップリング３５とは
同一の締結部４１で締結するための合い符号が付されて
いる。

【００１６】また、ケース本体４の凹状軸受部１６の嵌
合孔１６ａには位置決めカップリング３５を回転可能に
支承する軸受箱４２が着脱可能に取付けられ、この軸受
箱４２には位置決めカップリング３５の段差部３７，３
８と対応して回転中心Ｃ1 を中心としてベアリング４
５，４６を嵌合する嵌合部４３，４４が形成されて、同
軸受箱４２はベアリング４５，４６とともに位置決めカ
ップリング３５に着脱可能に設けられている。また、ク
ランクジャーナル軸２０のスプライン軸部２６の端面に
は回転軸線Ｃ1 に沿って図示はしないがねじ孔が螺設さ
れ、同端面には位置決めカップリング３５の抜け止めを
防止する押え部材４７が取付ボルト４８を介して着脱可
能に取付けられている。

【００１７】次に、上記のように構成されたクランク可
変装置３によりクランクストローク（クランクアーム半
径）ｒを可変する場合について説明する。先ず、例えば
図３(A) の状態で、クランクアーム２１に取付けたクラ
ンクピン２２は上死点にあって、クランクジャーナル軸
２０の軸部２５には第４歯車２８が嵌合されて、その中
心はクランクジャーナル軸２０の回転軸線Ｃ1 に整合さ
れている。また、クランクジャーナル軸２０のスプライ
ン軸部２６には位置決めカップリング３５が嵌合され
て、同カップリング３５の中心はクランクジャーナル軸
２０の回転軸線Ｃ1 に整合され、４か所の締結部４１に
おいて第４歯車２８とカップリング３５とはスプライン
歯２７とスプライン溝４０を介して位置決め固定され、
カップリング３５の段差部３７，３８と凹状軸受部１６
には軸受箱４２が嵌合されて、同軸受箱４２は右側壁４
ｂの嵌合孔１６ａに取付けられて位置決めカップリング
３５および軸受箱４２の中心は回転軸線Ｃ1 に整合さ
れ、クランクジャーナル軸部２０の端面側には押え部材
４７が取付ボルト４８により螺着されている。

【００１８】この図３(A) の状態でクランクピン２２は
クランクジャーナル軸２０の中心線Ｃ2 が回転軸線Ｃ1
に対し、例えば実質半径ｒ（５０mm）＋偏心量ｅ（５m
m）＝偏心半径ｒ1 （５５mm）に位置されている。そし
て、入力軸５に回転が与えられると、回転は歯車列７の
第４歯車２８に伝達され、同回転は第４歯車２８より位
置決めカップリング３５を介してスプライン軸部２６に
伝達され、クランクジャーナル軸２０は回転軸線Ｃ1 を
中心として回転される。そして、このジャーナル軸２０
に取付けたクランクアーム２１のクランクピン２２は回
転中心Ｃ1 を中心とする直径Ｄa （１１０mm）の軌跡円
ＫA に沿って回転されるとともに、同クランクピン２２
にコンロッド２３を介して設けられたピストンプランジ
ャ２４に直線往復運動のストロークＳ（１１０mm）が与
えられる。

【００１９】次に、図３(A) の状態よりクランクピン２
２の偏心半径ｒ1 を変更する場合には、先ず、取付ボル
ト４８を取り外して押え部材４７および軸受箱４２を取
外す。そして、締結部４１のボルトを取外して例えばク
ランクアーム２１を左右いずれかの方向へ９０度回動す
る。これにより図３(B),図３(D) に示すようにクランク
ジャーナル軸２０のジャーナル軸線Ｃ2 は回転軸線Ｃ1
に整合して位置し、この状態で位置決めカップリング３
５を第４歯車２８に対し、元の合い符号の締結部４１の
位置関係となるようにスプライン歯２７に対しスプライ
ン溝４０を嵌合し、ボルトにより締結し、同様にして軸
受箱４２および押え部材４７を嵌合固定して、クランク
アーム２１を９０度位相した位置に位置決め固定する。

【００２０】この図３(B),図３(D) の状態でクランクピ
ン２２はクランクジャーナル軸２０の中心線Ｃ2 が回転
軸線Ｃ1 に整合されていることから、実質半径ｒ（５０
mm）＋偏心量ｅ（０mm）＝偏心半径ｒ2 （５０mm）に位
置されている。そして、入力軸５に回転が与えられる
と、歯車列７を介してクランクジャーナル軸２０に伝達
され、同軸２０は回転軸線Ｃ1 を中心として回転され、
クランクピン２２は直径Ｄb,Ｄd （１００mm）の軌跡円
ＫB,ＫD に沿って回転されるとともに、同クランクピン
２２にコンロッド２３を介して設けられたピストンプラ
ンジャ２４に直線往復運動のストロークＳ（１００mm）
が与えられる。

【００２１】また、上記と同様に組替え操作して図３
(C) に示すようにクランクアーム２１のクランクピン２
２を上死点の位置から下死点の位置にすることでジャー
ナル軸２０の中心線Ｃ2 は回転軸線Ｃ1 に対して偏心量
−ｅの位置となり、クランクピン２２は、実質半径ｒ
（５０mm）ー偏心量ｅ（５mm）＝偏心半径ｒ3 （４５m
m）に位置されている。そして、入力軸５に回転が与え
られると、歯車列７を介してクランクジャーナル軸２０
に伝達され、同軸２０は回転軸線Ｃ1 を中心として回転
され、クランクピン２２は直径Ｄc （９０mm）の軌跡円
ＫC に沿って回転されるとともに、同クランクピン２２
に連結杆２３を介して設けられたピストンプランジャ２
４に直線往復運動のストロークＳ（９０mm）が与えられ
る。

【００２２】このように本実施形態のクランク可変装置
３では、上記したようにクランク部１９のクランクジャ
ーナル軸２０の中心線Ｃ2 に対し、偏心量ｅの回転軸線
Ｃ1を中心とする偏心輪の第４歯車２８を回転可能に設
け、さらに、同軸２０のスプライン軸部２６にクランク
アーム２１を回転軸線Ｃ1 に対する角度位置を変更固定
する偏心輪の位置決めカップリング３５を設けたので、
図３(A) 、図３(B)(D)、図３(C) の調整操作により、ク
ランク半径を偏心半径＝ｒ1,ｒ2,ｒ3 に変更調整するこ
とで、ピストンプランジャー２４に対し、ストローク量
＝１１０〜９０mmに調整することができるとともに、構
成も簡単であり、クランク半径（クランクストローク）
ｒをスプライン歯数の角度範囲で調整が可能となって、
プランジャポンプ１による被圧送材の物性に対し効率よ
く対処することができる。

【００２３】なお、上記実施形態においては、クランク
ジャーナル軸２０のスプライン軸部２６および位置決め
カップリングにスプライン歯２７、スプライン溝４０を
９０度間隔で形成して例示したが、これに限定するもの
ではなく、例えばスプライン歯２７、スプライン溝４０
に替りセレーション歯のように多数歯成形することので
きる構成とすることで、クランク半径を多数段階に調整
することが可能となって被圧送材の種類に応じて容易に
対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クランクストローク可変機構の断面図である。

【図２】クランクストローク可変機構の側面図である。

【図３】(A)(B)(C)(D)クランクストロークを変更する説
明図である。

【符号の説明】

３ クランク可変装置 ４ ケース本体 １５ 凸状軸受部 １５ａ 嵌合凹部 １６ 凹状軸受部 １６ａ 嵌合孔 １７ 軸受孔 １９ クランク部 ２０ クランクジャーナル軸 ２１ クランクアーム ２５ 軸部 ２６ スプライン軸部（歯形軸） ２７ スプライン歯（歯形） ３４ 位置決めカップリング ３６ 取付フランジ部 ３７，３８ 段差部 ３９ スプライン孔（歯形孔） ４１ 締結部 ４２ 軸受箱

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランクアームとクランクジャーナル軸
   とからなるクランク部を回転可能に支承するケース本体
   には対応して凸状軸受部と凹状軸受部を形成し、前記ク
   ランクジャーナル軸は軸部と複数の歯形を有する歯形軸
   とからなり、この軸部には同軸中心線に対し所定の偏心
   位置を回転軸線とする駆動輪が軸受部材を介して回転可
   能に外嵌され、前記歯形軸には複数の歯形と嵌合する歯
   形孔を有し、外周部には前記駆動輪と同一の回転軸線を
   中心として駆動輪に着脱可能に取付けるフランジ部と段
   差部とからなる位置決めカップリングを設け、前記クラ
   ンクジャーナル軸の軸部は凸状軸受部の軸受孔に回転可
   能に支承されるとともに、駆動輪は凸状軸受部の軸受孔
   と偏心する回転軸線を中心とする嵌合凹部に回転可能に
   支承され、前記位置決めカップリング側は前記凹状軸受
   部に取付けられ回転軸線を中心とする軸受箱に嵌合し、
   位置決めカップリングの歯形溝に対する歯形軸の歯形の
   嵌合位置を変更してクランクアームの角度位置を変更す
   ることで回転軸線とクランクピン間隔を可変可能に構成
   したクランクストローク可変機構。
2. 【請求項２】 駆動輪と位置決めカップリングとの締結
   は定位置固定である請求項１のクランクストローク可変
   機構。