JPS6326280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクランクシヤフトに対して半径方向に
設けられたシリンダ内にピストンを配置し、クラ
ンクシヤフトの回転運動をクランク機構を介して
ピストンの往復運動に変換し、シリンダ内におけ
るピストンの往復運動が招起するポンプ作用を利
用して流体を吸入・圧送する流体機械に関するも
ので、特にそのクランク機構の改良に関するもの
である。

従来特開昭49−56206号公報にあるようなこの
種流体機械におけるピストンのストロークはクラ
ンクシヤフトとクランクピンとを連結する部材の
腕の長さの２倍であつた。

即ち、クランクシヤフトに固定されるクランク
ピンは両者を連結する部材の腕の長さだけクラン
クシヤフトから半径方向に離れている。

クランクピンはクランクシヤフトの回転中心に
対して同心的に回転する円筒部材である。

クランクピンとピストンとは連結棒によつて連
結されている。

連結棒はクランクシヤフトとクランクピンとを
連結する部材の腕の長さより長く、その一端はク
ランクピンに滑合し、他端はピストンに設けた部
材に滑合している。

ピストンが上死点にある時クランクピンはクラ
ンクシヤフトとピストンとの中間にあり、その位
置からクランクシヤフトが回転するとピストンは
下死点側へ移動する。クランクシヤフトが180度
回転するとピストンは下死点位置となり、この時
クランクシヤフトがピストンとクランクピンとの
中間に位置する。

その位置からクランクシヤフトが更に回転する
とピストンは上死点側へ移動する。

かくして、従来のこの種機械のピストンは、ク
ランクピンとクランクシヤフトを連結する部材の
腕の長さ分を最大長として、クランクシヤフトを
中心に上死点側及び下死点側へ移動し、その最大
ストロークは上記腕の長さの２倍になる。

第１の発明の目的はこの種流体機械のピストン
のストロークを従来の２倍、即ちクランクピンと
クランクシヤフトとを連結する部材の腕の長さの
４倍にして、同じストロークを得る場合この腕の
長さを従来の1/2にし、クランク機構をコンパク
トにしてクランクスライダ機構もしくはスコツチ
機構を用いたレシプロ流体機械に対して機構を小
型にする点にある。

第２の発明の目的は、第１の目的を達成するに
あたりピストンとクランクピンとを連結する部材
を排除することによつて軸方向に短縮し、クラン
ク機構の構造を簡素にする点にある。

第３の発明の目的は、第１の発明の原理を利用
して、クランクシヤフトのまわりに放射状に等間
隔で配置された偶数個のシリンダを有する多気筒
のこの種流体機械をクランクスライダ機構もしく
はスコツチ機構を用いたレシプロ流体機械に対し
て機構を小型化し、かつピストンとクランクピン
を連絡する部材を単純な形状にしてコンパクトに
構成する点にある。

第１の発明の特徴はクランクシヤフトとクラン
クピンとを連結する第１の部材の腕の長さと、ク
ランクピンとピストンとを連結する第２の部材の
腕の長さとを等しくし、ピストンの上死点若しく
は下死点位置からクランクピンが90度回転した時
ピストンと第２の部材との連結部の中心がクラン
クシヤフトの中心を横切つて上死点若しくは下死
点方向へ移動する様にした点にある。

第２の発明の特徴はクランクピンに偏心スライ
ダを滑合し、この偏心スライダにピストンを滑合
し、クランクピンの中心と偏心スライダの中心と
の間の腕の長さと、クランクシヤフトの中心とク
ランクピンの中心との間の腕の長さとを等しく
し、ピストンの上死点若しくは下死点位置からク
ランクピンが90度回転した時、偏心スライダの中
心がクランクシヤフトの回転中心を横切つて上死
点若しくは下死点方向へ移動する様にした点にあ
る。

第３の発明の特徴はクランクシヤフトのまわり
に偶数個のシリンダを等間隔で放射状に配置し、
互いに対向して対を成すシリンダに両頭ピストン
を滑合し、クランクピンにシリンダ対数と等しい
数の偏心スライダを回転方向に360度／シリンダ
対数だけずらせて滑合し、各偏心スライダを各両
頭ピストンの中心部に滑合し、クランクピンの中
心と偏心スライダの中心との間の腕の長さと、ク
ランクシヤフトの回転中心とクランクピンの中心
との間の腕の長さとを等しくし、いずれか一つの
両頭ピストンが上死点若しくは下死点に位置する
点からクランクピンが360度／シリンダ対数だけ
回転する毎に他のいずれかの両頭ピストンに滑合
する偏心スライダの中心がクランクシヤフトの中
心を横切つて上死点若しくは下死点側へ移動する
様にした点にある。

以下図面に基づき本発明の原理及び一実施例を
詳説する。

第１図は本発明の原理を説明する為の図面であ
る。

１はクランクシヤフト、２はクランクピン、３
は両者を連結する第１の部材、即ちクランクアー
ムである。

４はピストン５とクランクピン２とを連結する
第２の部材、即ちコネクチングロツドで、一端は
クランクピン２に滑合し、他端はピストン５に固
定したピン７に滑合している。

６は仮想のシリンダで、ピストン５はこの中を
上下に摺動できる。

クランクシヤフト１が点Ｏを中心に回転すると
クランクピン２も点Ｏを中心に円C₁上を回転す
る。クランクピン２の回転半径はクランクアーム
３の腕の長さ、即ちである。

クランクピン２が矢印ａで示す如く時計方向に
回転する時、ピストン５はコネクチングロツド４
を介して、ピストン５に作用する矢印ｂ方向の力
によつて、下方へ移動する。

今、コネクチングロツド４の腕の長さ、即ち
PQを、クランクアーム３の腕の長さと等しく
すると、クランクピン２が水平線（ｘ軸）上に来
た時、クランクアーム３とコネクチングロツド４
とが水平線（ｘ軸）上で重なる。

ピストン５が慣性力でわずかに水平線より下方
へ移動すれば、クランクピン２が水平位置から更
に時計方向へ回転する際にはピストンはそのまま
下方へ力を受けシリンダ６内を下降する。

クランクピン２が垂線（ｙ軸）上に来た時に
は、垂線上にクランクアーム３とコネクチングロ
ツド４とが一直線に並ぶ。そしてクランクピン２
は両者のちようど中間に位置する。

更にクランクピンが時計方向に回転すると、ピ
ストンは、こんどは矢印ｂとは逆の方向、即ち上
昇方向へ力を受け、シリンダ６円を上昇する。

クランクピン２が水平線上に来た時には再度ク
ランクアーム３とコネクチングロツド４とが重な
る。ピストンが慣性でわずかに水平線より上方に
上昇すれば、クランクピン２が水平位置から更に
時計方向へ回転する際、ピストン５はそのまま上
昇方向へ力を受け上昇し、クランクピン５が垂線
上に来た時には再度クランクアーム３とコネクチ
ングロツド４とが垂線上に一直線に並ぶ。

かくしてピストン５が最大上方位置、即ち上死
点位置から、最大下方位置、即ち下死点位置に至
るまでのストロークはクランクアームの腕の長さ
OPの４倍となる。

これを数式で表わせば次の様になる。

即ち、クランクピン２がｘ軸より角度θだけ上
方位置にある時のＱ点の座標をy_bとすれば、
ΔOAPは二等辺三角形であるから、Ｑ点の運動
は、 y_b（θ）＝２・sinθ ………(1) となり、単振動で表わされる往復運動となる。

従つてピストンのストロークＳは Ｓ＝y_b（π／２）−y_b（3π／２） ＝４・ ……(2) となる。

従つてこの原理を利用してクランク機構を構成
すれば、ピストンのストロークをクランクアーム
の腕の長さの４倍にすることができ、従来のクラ
ンク機構に比べピストンのストロークを倍増でき
る。

逆に従来と同じストロークを得るのに必要なク
ランクアームの腕の長さを従来の1/2にでき、そ
の分クランク機構を小さくできる。

第２図、第３図にはこの原理を利用した１気筒
の流体機械を示す。

ベアリング１０に支承されたクランクシヤフト
１１にはクランクアーム１３を介してクランクピ
ン１２が一体に形成されている。

クランクピン１２とクランクシヤフト１１との
中心間距離、即ちクランクアーム１３の腕の長さ
はである。

クランクピン１２にはコネクチングロツドとし
ての機能を持つスライダ１４が滑合している。

一方１５はピストンでシリンダ１６に滑合し、
ピストンロツド１８を有している。

ピストンロツド１８の下端にはピン１７が固定
されており、ピン１７とスライダ１４とが滑合さ
れ、スライダ１４とピストン１５とはこの部分で
連結されている。

スライダ１４とピストン１５との連結部の中心
点、即ちピン１７の中心点とクランクピン１２の
中心点との間の腕の長さはで、＝であ
る。

今、第２図ではピストン１５が上死点位置にあ
る。

この状態を第２図Ａ矢印方向からみたのが第３
図ａである。

この状態からクランクシヤフト１１が時計方向
に回転すると、クランクピン１２も同様に時計方
向に回転するが、スライダ１４は逆に反時計方向
へ回転し、ピストン１５に対して下向きの力を与
える。

クランクピン１２が90度回転するとピン１７の
中心Ｑとクランクシヤフト１１の中心Ｏとが重な
る位置までピストン１５は下降し、そのストロー
クは第３図ｂに示す如く２・である。

更にクランクピン１２が90度を越えて時計方向
へ回転するとスライダ１４は反時計方向へ回転し
てピストン１５を更に下降させる。

クランクピン１２が180度回転するとピン１７
は第３図ｃの位置、即ち下死点位置まで下降し、
この間のピストン１５のストロークは２・で
ある。

結局ピストン１５は上死点位置から下死点位置
まで移動する間に４・だけストロークする。

クランクピン１２が180度を越えて更に時計方
向に回転するとピストン１５は上昇方向へ力を受
けて上昇し、クランクピン１２が270度の位置ま
で回転すると再度クランクシヤフト１１の中心と
ピン１７の中心とが重なり（第３図ｄ）、この間
のピストン１５のストロークは２・である。

クランクピン１２が270度を越えて更に時計方
向へ回転するとピストン１５は更に上昇し、第３
図ａの上死点位置へ戻る。この間のストロークも
２・である。

結局ピストン１５はクランクピン１２が360度
回転する間に４・のストロークで上下する。

この実施例の場合、ピストン１５が下死点位置
に来た時、クランクピン１２がピストンロツド１
８と交叉するのを避ける為、クランクピンを第２
図に示す如く片持ち梁り状に構成する必要があ
る。

尚、この実施例ではクランク機構の動作原理に
直接関係しないのでバランスウエイトは省略して
あるが、実施にあたつては適宜にバランスウエイ
トを設置する必要がある。

第４図は、第２図に示した実施例のクランク機
構を改良した一気筒の流体機械の要部を示す図面
である。

２１はクランクシヤフト、２２はクランクピン
で、両者はクランクアームによつて一体に連結さ
れている。Ｏ，Ｐは各々の中心点を示す。

２４は偏心スライダで中心Ｑより偏心した位置
に孔が開いていてその孔にクランクピン２２が滑
合している。

偏心スライダ２４の中心Ｑから孔の中心までの
偏心量はクランクアームの腕の長さに等しく
形成する。

２５はピストン、２６はシリンダで、ピストン
２５はピストンロツド２８と一体に成形されてい
る。

ピストンロツド２８の下端にはリング２９が一
体に形成されていて、このリング２９内に偏心ス
ライダ２４が滑合している。

２６はシリンダである。

ピストン２５が上死点位置にある時は第５図ａ
に示す如く、垂線、即ちピストン２５の中心を通
る線状に、クランクシヤフトの中心点Ｏ、クラン
クピン２２の中心点Ｐ及び偏心スライダ２４の中
心点Ｑがこの順に上方に向つて一列に並んでい
る。

クランクシヤフト２１が時計方向に回転してク
ランクピン２２が点Ｏを中心に時計方向へ回転す
ると、偏心スライダ２４は反時計方向へ回転力を
受け、反時計方向へ自転する。

＝である故、点Ｐの円運動に応じて点Ｑ
は軸線l₁上を前述の式(1)に従つて単振動する。

クランクピン２２が90度回転した時偏心スライ
ダ２４の中心点Ｑはちようどクランクシヤフト２
１の中心点Ｏを横切る。（第５図ｂ） 従つてこの間のピストン２５のストロークは
２・OPである。

更にクランクピン２２が時計方向に回転し、偏
心スライダが反時計方向に自転すると、Ｑ点は水
平線l₂を越えて下降し、クランクピン２２が180
度回転したところでは第５図ｃに示す如く、点
Ｏ，Ｐ，Ｑがこの順に下方に向つて軸線l₁上で１
列に並ぶ。この時がピストン２５の下死点で、上
死点からこの下死点位置までのピストンのストロ
ークは４・である。

クランクピン２２が更に時計方向に回転する
と、反時計方向に自転する偏心スライダ２４の中
心点Ｑは軸線l₁に沿つて上昇を始める。

そしてクランクピン２２が270度の位置まで回
転すると偏心スライダの中心点Ｑとクランクシヤ
フト２１の中心点Ｏとが再度重なり、この点まで
のピストン２５のストロークは２・である。

クランクピン２２がこの点を越えて時計方向に
回転すると、反時計方向に自転する偏心スライダ
２４の中心点Ｑは水平線l₂を越え軸線l₂に沿つて
上昇し、クランクピン２２がちようど360度回転
した時、最も上位の位置に達する（第５図ａ）。

この時ピストン２５は初めの上死点位置に戻
る。

ピストン２５はこの間に２・だけ上昇し、
結局下死点位置から上死点位置まで、４・だ
け上昇する。

かくの如くシリンダ２６内で往復動するピスト
ン２５によりポンプ作用が引き起こされる。

この実施例ではピストンロツド２８にリング２
９を設け、クランクピン２２に滑合する偏心スラ
イダ２４をこのリング２９に滑合してクランク機
構を構成しているので第１の実施例の様にピスト
ン２５の下死点位置においてピストンロツド２８
とクランクピン２２とが交叉することがない。

その結果クランクピン２２はスライダ２４を貫
通し、ピストンの中心軸を越えて延設することが
できる。

この為、スライダを貫通して延設されたクラン
クピン２２の端部に別のクランクアームを介して
第２のクランクシヤフトを設け、このクランクシ
ヤフトを第１のクランクシヤフトの回転中心と同
一回転中心を持つ様にベアリングで支承すれば、
クランクピンを両側から２本のクランクシヤフト
で強固に支承できる。

また、一本のクランクピンに複数個のスライダ
を滑合して、各々のスライダにそれぞれピストン
のリングを滑合する様にすれば、１本のクランク
ピンで複数のピストンを駆動できる。

更に、クランクシヤフトの中心線のまわりに所
定角度ずらせてクランクアームとそれに固定され
たクランクピンとを設け、各々のクランクピンに
偏心スライダを滑合し、各クランクピンに対向し
てシリンダとこれに滑合するピストンを設け、こ
のピストンのロツドに形成したリング内に各偏心
スライダを滑合すれば多気筒の流体機械が得られ
る。

第６図は同一軸線上に対向配置された一対のシ
リンダを有する二気筒のこの種流体機械に本発明
を応用した態様を示す。

同一軸線ｙ上にその中心が位置する様にシリン
ダ２６ａと２６ｂとが対向して設置されている。

各シリンダに滑合するピストン２５ａと２５ｂ
とは、リング２９に一体形成されたロツド２８
ａ，２８ｂにより互いに連結された両頭型ピスト
ンとして形成されている。

リング２９内には偏心スライダ２４が滑合し、
偏心スライダ２４にはクランクアームを介してク
ランクシヤフト２１に固定されているクランクピ
ン２２が滑合している。

偏心スライダ２４の中心とクランクピン２２の
中心との間の腕の長さは、クランクシヤフト
２１の中心とクランクピン２２の中心との間の腕
の長さと等しい。

ピストン２５ａが上死点（ピストン２５ｂは下
死点）にある位置からクランクピンが時計方向に
回転すると、偏心スライダ２４は反時計方向に自
転し、偏心スライダ２４の中心点Ｑは式(1)に従い
単振動する。

クランクピン２２が90度、180度、270度と回転
すると両頭ピストンは第７図ａ〜ｄに示す如く上
下に往復動する。

その結果ピストン２５ａ，２５ｂはそれぞれシ
リンダ２６ａ，２６ｂ内でそれぞれポンプ作用を
引き起こし、２気筒の流体機械として働く。

この実施例によれば、１個の偏心スライダで２
つのピストンを駆動でき、多気筒のこの種機械を
コンパクトに構成できる。

第８図は４つのシリンダがクランクシヤフトの
回転中心軸のまわりに90度間隔で放射状に配置さ
れた、いわゆるラジアル型４気筒の流体機械に本
発明を適用した場合の原理図である。

２６ａ，２６ｂは対向する一対のシリンダで、
２６ｃ，２６ｄはこれに直交する一対のシリンダ
である。この２組のシリンダ対の中心線ｙ，ｘは
互いにＯ点で直交する。

２１は回転中心をＯ点にもつクランクシヤフト
で、クランクアーム２３によつて連結されたクラ
ンクピン２２を有している。２４ａ，２４ｂは一
対のコネクチングロツドで、中央のリング２４ｃ
によつて一直線に連結固定されている。

リング２４ｃはクランクピン２２に滑合し、コ
ネクチングロツド２４ａ，２４ｂの先端はピスト
ン２５ａ，２５ｄに固定されたピン７ａ，７ｂに
それぞれ滑合されている。

ピストン２５ａ，２５ｄはそれぞれシリンダ２
６ａ，２６ｂとこれに直交するシリンダ２６ｃ，
２６ｄに滑合している。

クランクアーム２３の腕の長さは、コネク
チングロツド２４ａ，２４ｂの各々の腕の長さ
PQ₁，₂と等しい。

クランクピン２２が点Ｏを中心に１回転する
時、点Q₁が軸線ｙ上を式(1)で示す単振動をして、
ピストン２５ａを４・だけストロークさせる
ことは前述した通りである。

ところが、コネクチングロツド２４ｂを介して
連結されたピストン２５ｄをシリンダ２６ａ，２
６ｂに直交するシリンダ２６ｃ，２６ｄに滑合す
れば、ピストン２５ｄとコネクチングロツド２４
ｂの連結部の中心点Q₂は、点Q₁と同様、クラン
クピン２２の回転によりｘ軸線上を単振動する。

即ち、クランクピン２２がθ度の位置にある時
の₂は次式で表わされ、 xd（θ）＝２・cosθ ……(3) 点Q₂の運動も単振動で表わされる往復運動とな
る。

そしてピストン２５ｄのストロークSdは Sd＝xd（Ｏ）−xd（π） ＝４・ ……(4) となる。

特にこの場合、クランクピンが90度（180度、
270度、360度でも同様であるが）の位置を越えて
回転しようとする時、コネクチングロツドに作用
する力が、ピストン２５ａを下死点方向へ押し下
げる力となつて作用する為、前記１気筒や２気筒
と異つて、クランク機構の中心位置をスムースに
通過させる為にピストンに加える力を慣性力にた
よることがないので、作動が確実になる。

原理図では１個のピストン２５ａがシリンダ２
６ａ，２６ｂにわたつて往復動し、１個のピスト
ン２５ｂがシリンダブロツク２６ｃ，２６ｄにま
たがつて往復動するが、これでは実用に供しない
ので実際には１個のピストンが１個のシリンダ内
を往復運動する様に、クランクアームの腕の長
さ、ピストンとコネクチングロツドとの連結部か
らピストンの頂上までの寸法を決定する。

基本的にはクランクアームの腕の長さとコネク
チングロツドの腕の長さとの和（これをクランク
機構の腕の長さと呼ぶ）が、ピストンとコネクチ
ングロツドとの連結部からピストンの頂上までの
寸法（これをピストンの腕の長さと呼ぶ）より短
かくなければならない。

更にピストンが下死点位置にある時、ピストン
がシリンダの下端からはずれない様にする為、少
なくともクランクシヤフトの中心位置から下死点
位置にあるピストンの頂上までの寸法（余裕長と
呼ぶ）だけ前述のピストンの腕の長さの方がクラ
ンク機構の腕の長さより長くなければならない。

更にこの余裕長はピストンの下死点位置におけ
るシリンダとピストンとの最少必要重なりや寸法
や、クランクシヤフトの中心位置からシリンダの
下端位置までの最少必要寸法を考慮して決定しな
ければならない。

第２図、第４図、及び第６図の各実施例につい
てもこの点は考慮されているが、特に４つのシリ
ンダが互いに直交するラジアル型４気筒の場合
は、互いのシリンダの径を越えて中心側へシリン
ダ下端が延びない様に留意しなければならない。

第９図は２つの偏心スライダを用いてラジアル
型４気筒の流体機械を構成する為の構想図であ
る。

２６ａ，２６ｂは中心軸線が互いに軸線ｙ上に
位置する一対の対向シリンダで、２６ｃ，２６ｄ
は互いの中心線が軸線ｘ上に位置する一対の対向
シリンダである。

軸線ｘとｙとは互いに直交しており、交点Ｏは
クランクシヤフトの回転中心軸上にある。

２２はクランクシヤフトの回転中心からだ
けずれた位置に中心点Ｐを持つクランクピンで、
クランクアームによつてクランクシヤフトに結合
されている。

２４ａは軸線ｙ上に中心点Q₁を持つ偏心スラ
イダで、中心点Q₁から₁だけ偏心した位置に点
Ｐを中心とする孔を有している。

２４ｂは軸線ｘ上に中心点Q₂を持つ偏心スラ
イダで、中心点Q₂から₂だけ偏心した位置に点
Ｐを中心とする孔を有している。

２つの偏心スライダ２４ａ，ｂは互いに孔を貫
通するクランクピン２２に滑合し、クランクピン
２２の中心（孔の中心でもある）点Ｐを通る一つ
の軸線上に互いの中心点Q₁，Q₂が位置する様に
して固定されている。

２５ａ，２５ｂは各々シリンダ２６ａ，２６ｂ
に滑合するピストンで、中央にリング２９ａを有
するピストンロツド２８ａ，２８ｂの端部にそれ
ぞれ固定され、いわゆる両頭ピストンを形成して
いる。

この両頭ピストンは偏心スライダ２４ａが滑合
するリング２９ａにより偏心スライダ２４ａと連
結されている。

２６ｃ，２６ｄは各々シリンダ２８ｃ，２８ｄ
に滑合するピストンで、中央にリング２９ｂを有
するピストンロツド２８ｃ，２８ｄの端部にそれ
ぞれ固定され、いわゆる両頭ピストンを形成して
いる。

この両頭ピストンは偏心スライダ２４ａが滑合
するリング２９ｂにより偏心スライダ２４ｂと連
結されている。

そしてクランクシヤフトの回転中心Ｏとクラン
クピン２２の中心Ｐとの間の腕の長さは、偏
心スライダ２４ａの中心Q₁とクランクピン２２
の中心Ｐとの間の腕の長さ₁、及び偏心スライ
ダ２４ｂの中心Q₂とクランクピン２２の中心Ｐ
との間の腕の長さ₂と等しい。

今、ピストン２５ａが上死点位置（ピストン２
５ｂが下死点位置）にあるとすると、第１０図ａ
に示す如く、クランクシヤフトの回転中心である
Ｏ点から上方に、クランクピン２２の中心点Ｐ、
偏心スライダの中心点Q₁が軸線ｙに沿つて一直
線に並んでいる。

この時偏心スライダの中心点Q₂は点Ｏ上にあ
り、ピストン２５ｃ，２５ｄはちようど上下死点
の中間位置にある。

クランクピン２２が反時計方向に回転すると偏
心スライダ２４ａ，２４ｂは一体となつて時計方
向に自転し、点Q₁はｙ軸上を下方へ、点Q₂はｘ
軸上を左方へ移動する。第１０図ｂはクランクピ
ン２２が反時計方向へ45度回転した時の状態を示
す。

クランクピン２２が更に回転して90度の位置ま
で回転すると第１０図ｃに示す如く、点Q₁は点
Ｏ上に重なり、ピストン２５ａ，２５ｂは上下死
点位置のちようど中間位置まで移動する。一方、
点Q₂は最も左方位置に移動し、Ｏから左方に、
点Ｐ、点Q₂が軸線ｘに沿つて一直線に並び、ピ
ストン２５ｃが上死点位置、ピストン２５ｄが下
死点位置となる。

クランクピン２２が更に反時計方向に回転すれ
ば、点Q₁は更に下方へ、点Q₂は右方へ移動する。
第１０図ｄはクランクピン２２が135度回転した
時の状態を示す。

クランクピン２２が180度回転すると第１０図
ｅに示す如く、点Q₁は最も下方に移動し、点Ｏ
から下方に点Ｐ、点Q₁が軸線ｙ上に沿つて一直
線に並び、一方点Q₂は点Ｏ上に重なる。

その結果ピストン２５ａは下死点位置、ピスト
ン２６は上死点位置へ、ピストン２５ｃ，２５ｄ
は上下死点のちようど中間位置となる。

クランクピン２２が更に反時計方向に回転すれ
ば、点Q₁は軸線ｙ上を上昇し、点Q₂は軸線ｘ上
を更に右方へ移動する。第１０図ｆはクランクピ
ン２２が225度回転した時の状態を示す。

クランクピン２２が270度回転すると第１０図
ｇに示す如く、点Q₁は点Ｏ上に重なり、一方点
Q₂は最も右方位置へ達つし、点Ｏから右方へ点
Ｐ、点Q₂が軸線ｘに沿つて一列に並ぶ。

その結果ピストン２５ａ，２５ｂは上下死点の
ちようど中間位置へ、ピストン２５ｃは下死点位
置へ、ピストン２５ｄは上死点位置へそれぞれ達
つする。

クランクピン２２が更に反時計方向へ回転すれ
ば点Q₁は軸線ｙ上を更に上昇し、点Q₂は左方へ
移動する。第１０図ｂはクランクピン２２が315
度の位置へ回転した時の状態を示す。

クランクピン２２が360度回転すると第１０図
ａに示す如く、ピストン２５ａが上死点位置へ、
２５ｂが下死点位置へ、ピストン２５ｃ，２５ｄ
は上下死点のちようど中間位置へそれぞれ達つし
初めの状態に戻る。

かくしてクランクピン２２が360度回転する間
にピストン２５ａ〜２５ｄは各々上死点と下死点
との間を一往復し、そのストロークは４・で
ある。

次に第１１図〜第１３図に基づいてラジアル型
４気筒の流体機械の具体的実施例を詳説する。

この実施例は、車両用の空調機に用いられる冷
凍ガスの圧縮機として構成したものである。

軸直角な面で分割されたフロントカバー５１と
リアカバー５２との間に４つのシリンダライナ３
７ａ〜３７ｄが挾み込まれる。

シリンダライナ３７ａ〜３７ｄ内に滑合される
ピストン２５ａ〜２５ｄは２つの両頭ピストン３
０ａ，３０ｂから構成されている。

両頭ピストン３０ａ，３０ｂはピストンとピス
トンロツド及びリングの３つの部分から構成され
それらはアルミニウムあるいは鋼材を切削して一
体に形成される。

両頭ピストン３０ａ，３０ｂのリング２９ａ，
２９ｂに滑合する偏心スライダ２４ａ，２４ｂは
鋼材を切削して一体に形成される。両スライダを
貫通する孔２２ａの中心は両スライダの中心を結
ぶ線上にあり、この孔２２ａをクランクピン２２
が貫通する。

クランクピン２２はクランクシヤフトの一端２
１ａ、クランクアーム２３及びバランスウエイト
３１ａと共に鋼材から一体に切削形成される。

クランクシヤフトの他端２１ｂはバランスウエ
イト３１ｂと共に鋼材から一体に切削形成され
る。バランスウエイト３１ｂにはクランクピン２
２の端部が嵌合する孔２２ｂが設けられている。

両頭ピストン３０ａ，３０ｂの各々のリング２
９ａ，２９ｂに偏心スライダ２４ａ，２４ｂを滑
合し、両頭ピストンを互いに直交する様に配置す
る。

偏心スライダの孔２２ａにクランクピン２２を
滑合して、クランクピン２２の端部にバランスウ
エイト３１ｂの孔２２ｂを圧入嵌合し、クランク
機構を構成する。

それぞれのピストンをシリンダライナに滑合し
た後、クランクシヤフト２１ａをフロントカバー
５１に圧入固定したベアリング４７ａへ嵌合し、
各シリンダライナをフロントカバー５１に形成し
た凹溝５１ａへ嵌入する。

各シリンダライナの上端にバルブプレート４１
ａ〜４１ｄを当接し、くさび形のリング４２ａを
嵌入してバルブプレートを固定する。

各バルブプレートには吐出口４６ａ〜４６ｄが
貫設されていて、各バルブプレートの反シリンダ
側端面には吐出弁４５ａ〜４５ｄと弁ささえ４３
ａ〜４３ｄが固定部材４４ａ〜４４ｄにより吐出
口を被う様にして固定されている。

一方ピストン２５ａ〜２５ｄには吸入口４０ａ
〜４０ｄがそれぞれ貫設されており、ピストンの
頂上側面には吸入弁３６ａ〜３６ｄが吸入口を被
う様にして固定金具３９ａ〜３９ｄによつて固定
されている。

フロントカバー５１に各シリンダ内ライナを設
置した後、円筒状の外周ハウジング５３をシール
リング５３ａを介してフロントカバー５１の周縁
に嵌入し、リアカバー５２をフロントカバー５１
及びシールリング５３ｂを介してハウジング５３
にかぶせる。リアカバー５２にもシリンダライナ
に対応する凹溝が形成されていて、両カバーを組
合せ、４本のボルト４０で両者を締付けるとシリ
ンダライナはＯリング３８ａ〜３８ｄを介して両
カバー間に密着固定される。

この時、クランクシヤフト２１ｂはリアカバー
５２に固定されたベアリング４７ｂに圧入固定さ
れる。

クランクシヤフト２１ｂの端部中央には凹部２
１ｃが形成されており、クランクピン２２及びク
ランクシヤフト２１ｂの内部にはこの凹部２１ｃ
に連通する給油の為の通孔８５が穿設されてい
る。通孔８５は半径方向に穿設された数個の小孔
８５ａを有していて、偏心スライダとクランクピ
ンとの間の空隙に連通している。

一方リアカバー５２の側面には吸入ユニオン８
０が取付けられていて、リアカバー５２内壁には
ユニオン８０内の流体流入通路８１の下端からク
ランクシヤフト２１ｂの凹部２１ｃに至る小溝８
２が穿設されている。

小溝８２の終端はクランクシヤフト端部の凹部
２１ｃ内に突出する凸部に沿つて凹部２１ｃ内部
まで延びている。

更にクランクシヤフト２１ｂの端部とリアカバ
ー５２内壁との間には凹部２１ｃから下方に延び
てベアリング４７ｂの端部へ至る小隙８８が形成
されている。

一方、偏心スライダには３つの捨穴３４が開け
られていて、更にこの穴とリング２９ａ，２９ｂ
の内周とを連通する小孔３４ａ，３４ｂが穿設さ
れている。

小溝８２、小隙８８、凹部２１ｃ、小孔３４
ａ，ｂは給油通路として作用する。

ハウジング５３と各バルブプレート及び両カバ
ー５１，５２によつて形成される閉空間はガスの
吐出空間として作用し、この空間は全周に亘つて
連通しており、最終的には図示しない吐出ユニオ
ンに連通している。

フロントカバー５１の側面には電磁クラツチ６
０を取付ける為のスリーブ５４が一体に形成され
ている。

クランクシヤフト２１ａの端部はフロントカバ
ー５１を貫通してスリーブ５４の端部まで延びて
いる。

軸封装置５５がシヤフト２１ａとスリーブ５４
との間に設置され、シヤフトシール部は給油通路
８４によつて、クランク室８３と連通している。

スリーブ５４の外周にはベアリング６６を介し
てロータ６１が取付けられる。

ロータ６１は軸直角な面に摩擦板６３を有し、
摩擦板の周縁に固定されたプーリ６７を介して車
両のエンジンから回転力を受ける。

摩擦板６３の側面には微小ギヤツプを介してア
ーマチユアデイスク６４が対向している。

デイスク６４はクランクシヤフト２１ａの先端
に固定されているハブ６５にばね６７を介して取
付けられている。

６２はフロントカバー５１の端面に固定された
ステータで、電磁コイルを有している。

摩擦板６３はデイスク６４とステータ６２との
間で回転し、ステータの電磁コイルが通電状態に
なつた時、摩擦板とデイスクとの間に生じる吸引
力によつてデイスク６４が摩擦板に吸着され、ば
ね６７、ハブ６５を介してロータの回転がクラン
クシヤフトに伝達される。

クランクシヤフトが回転して圧縮機が駆動する
と、吸入通路を通して低圧の冷凍ガスが吸入さ
れ、冷凍ガスはクランク室８３を通り、吸入工程
中のピストンの吸入口からシリンダ内へ吸入さ
れ、次の圧縮工程中に吐出口から吐出室９０へ吐
出される。

吸入冷媒中の油の一部はクランク室へ流入する
時、一部分離され小溝８２を通してクランクシヤ
フト２１ｂ端部の凹所２１ｃへ流れる。凹所２１
ｃに溜つた油はシヤフトの回転による遠心力で通
孔８７，８５へ流れ、偏心スライダ２４ａ，２４
ｂとクランクピン２２の空隙及び、偏心スライダ
２４ａ，２４ｂとリング２９ａ，２９ｂとの空隙
に給油される。凹所に溜つた一部の油は小隙８８
を流下してベアリング４７ｂへ達つし、これを潤
滑した後バランスウエイトが回転するクランク室
８３内へ流出する。

クランク室内で吸入冷媒と潤滑油とは再度混合
され、油は吐出ガスと共に再度サイクルへ流出す
る。

クランク室内に浮遊する油の一部は通路８４を
通つて軸封室５５へも流入する。

本実施例では、ピストンロツド２８ａ〜２８ｄ
は、ピストン２５ａ〜２５ｄの中心からずらせて
形成し、２組の直交するシリンダ対の中心軸線が
交叉する様にしたので、スライダを並設しなけれ
ばならないこの種圧縮機の軸方向の寸法を小さく
できる効果がある。

尚、６気筒の圧縮機を構成する場合は３個のス
ライダのそれぞれの中心がクランクピンの通る孔
の中心に対して回転方向に120度ずつずれる様に
スライダを構成し、そしてシリンダはクランクシ
ヤフトの回転中心のまわりに、60度間隔で設けれ
ばよい。

以上説明した様に第１の発明によれば、クラン
クシヤフトとクランクピンを連結する第１の部材
の腕の長さと、クランクピンとピストンとを連結
する第２の部材の腕の長さとを等しくしたので、
クランクピンの１回転によつて得られるピストン
のストロークを従来の２倍にでき、ストロークを
従来と同じにした場合クランク機構の腕の長さを
従来の1/2にでき、クランク機構をコンパクトに
構成できる。

第２の発明によれば、クランクピンとピストン
とを連結する部材を排除することによつて、クラ
ンク機構の軸方向寸法を短縮し、クランク機構の
構造を簡素化できる。

第３の発明によれば、偏心スライダを回転方向
に360度／シリンダ対数だけずらせて形成し、こ
のスライダに両頭ピストンを滑合する様にしたの
でラジアル型の多気筒流体機械のクランク機構を
コンパクトに構成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明を１
気筒の流体機械に適用した実施例を示す図面、第
３図は第１の実施例の動作説明図、第４図は第２
の発明を適用した１気筒の流体機械の実施例を示
す図面、第５図ａ〜ｄはその動作説明図、第６図
は、第１の発明と第２の発明を適用した２気筒の
流体機械の実施例を示す図面、第７図ａ〜ｄはそ
の動作説明図、第８図は第１の発明、第２の発明
を適用したラジアル型多気筒の流体機械の原理
図、第９図はその構想図、第１０図ａ〜ｈはその
動作説明図、第１１図乃至第１３図はラジアル型
４気筒の流体機械の実施例を示す図面で、第１１
図はクランク機構の鳥観図、第１２図は軸直角断
面図、第１３図は第１２図の―断面図で
ある。 １５，２５，２５ａ〜２５ｄ…ピストン、１
１，２１…クランクシヤフト、１３，２３…クラ
ンクアーム、１２，２２…クランクピン、２４，
２４ａ，２４ｂ…偏心スライダ、３７ａ〜３７ｄ
…シリンダライナ、５１…フロントカバー、５２
…リアカバー、８３…クランク室、９０…吐出
室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランクシヤフトに対して半径方向に配置さ
   れたシリンダ内にピストンを滑合し、前記クラン
   クシヤフトの回転運動をクランク機構を介して前
   記ピストンの往復運動に変換し、該ピストンの往
   復運動によつて前記シリンダ内に生じるポンプ作
   用により流体を吸入・圧送する流体機械におい
   て、前記クランクシヤフトとクランクピンとを連
   結する第１の部材と、該第１の部材の腕の長さと
   等しい長さを有し、かつ前記ピストンとクランク
   ピンに対しそれぞれ回転自在に連結される第２の
   部材と、前記クランクピンが前記ピストンの上死
   点若しくは下死点位置から90度回転した時、前記
   ピストンと前記第２の部材との連結部の中心が前
   記クランクシヤフトの中心を横切つて下死点側若
   しくは上死点側へ移動する力を与える手段とを設
   けたことを特徴とする流体機械。 ２ クランクシヤフトに対して半径方向に配置さ
   れたシリンダ内にピストンを滑合し、前記クラン
   クシヤフトの回転運動をクランク機構を介して前
   記ピストンの往復運動に変換し、該ピストンの往
   復運動によつて前記シリンダ内に生じるポンプ作
   用により流体を吸入・圧送する流体機械におい
   て、前記クランクシヤフトに形成されたクランク
   ピンと、該クランクピンの偏心量と同じ量だけ偏
   心した内周円筒面と外周円筒面とを持ち、前記ク
   ランクピンにその内周面が回転自在に滑合された
   偏心スライダと、該偏心スライダの外周面に回転
   自在に滑合されたピストンと、該ピストンの上死
   点若しくは下死点位置から前記クランクピンが90
   度回転した時、前記偏心スライダの外周面中心が
   前記クランクシヤフトの中心を横切つて下死点若
   しくは上死点側へ移動する力を与える手段とを設
   けたことを特徴とする流体機械。 ３ クランクシヤフトに対して半径方向に配置さ
   れたシリンダ内にピストンを滑合し、前記クラン
   クシヤフトの回転運動をクランク機構を介して前
   記ピストンの往復運動に変換し、該ピストンの往
   復運動によつて前記シリンダ内に生じるポンプ作
   用により流体を吸入・圧送する流体機械におい
   て、前記クランクシヤフトの回りに放射状にかつ
   等間隔に設置された偶数個のシリンダと、互いに
   対向して対をなすシリンダ間に滑合されたシリン
   ダ対数の両頭ピストンと、クランクピンに回転自
   在に滑合される内周円筒面部分及び該内周円筒面
   部分に対し前記クランクシヤフト偏心量と同量だ
   け偏心し、互いに360゜／シリンダ対数だけずらせ
   て配置され、各々前記両頭ピストンに回転自在に
   滑合されたシリンダ対数の外周円筒面部分とから
   形成される偏心スライダとから構成したことを特
   徴とする流体機械。