JPH05240144A - 可変ストローク・クランク機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダブルクランクピン形式の装置において、１
つのストローク調整機構で両列のストロークを同一に調
整することができるようにする。 【構成】 ケーシング１ａ，１ｂ，１ｃに対する相対回
転軸から偏心したクランクピン２１，２２を有するクラ
ンクシャフト２０と、クランクピン上で回転自在な偏心
カラー３１，４１と、偏心カラーの回転位置調整を行う
ストローク調整機構とにから可変ストローク・クランク
機構が構成される。ストローク調整機構を、偏心カラー
と一体でクランクピンの軸心と同中心の内歯リングギヤ
３１ｂ，４１ｂと、クランクシャフトに回転自在に取り
付けられ内歯リングギヤに噛合するプラネタリピニオン
２６ａ，２６ｂと、プラネタリピニオンと噛合するサン
ギヤ２７ａと、クランクピン２２を貫通して配設されサ
ンギヤと連結されたストローク調整シャフト２７とから
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダおよびプラン
ジャがクランクシャフトの周りに半径方向（ラジアル方
向）に延びて配設されてなるラジアルプランジャ式可変
容量流体装置に用いられる可変ストローク・クランク機
構に関し、特に、ダブルクランクピンタイプのラジアル
プランジャ式可変容量流体装置に適した可変ストローク
・クランク機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなラジアルプランジャ式可変容
量流体装置は、油圧ポンプ、モータや、コンプレッサ等
として従来から良く知られている。一例を挙げれば、特
開平３−１０３６４６号公報に開示されているプランジ
ャ式油圧ユニットがある。この装置においては、回転自
在なクランクシャフトにその回転軸心から偏心してクラ
ンクピンを設け、このクランクピンに回転自在に偏心カ
ラーを取り付け、この偏心カラー上に回転自在に取り付
けた連結リングにプランジャを連結し、このプランジャ
をケーシングに取り付けたシリンダに摺動自在に挿入し
ている。

【０００３】この装置において、クランクシャフトを回
転駆動し、このクランクシャフトと一体にクランクピン
および偏心カラーを回転させることにより、連結リング
をクランクシャフトの軸心を中心に公転させてプランジ
ャをシリンダ内で往復動させるようになっている。この
場合に、偏心カラーをクランクシャフトと一体回転させ
るための機構が設けられている。なお、クランクピン上
での偏心カラーの回転位置を調整すれば、プランジャの
往復ストロークを可変調整できるので、上記機構は偏心
カラーの回転位置の調整を行うストローク調整機構とし
て用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のラジ
アルプランジャ式可変容量流体装置は、クランクシャフ
ト上に１本のクランクピンが設けられ、このクランクピ
ンの周りに放射状に１列のプランジャおよびシリンダが
配設されている。このような構成の装置において、その
吐出容量を大きくすることが要求されることが多いので
あるが、この容量を大きくするには、プランジャおよび
シリンダの径を大きくしたり、プランジャの往復ストロ
ークを大きくする必要がある。

【０００５】ところが、プランジャおよびシリンダの径
を大きくするには、隣接するシリンダの干渉を防止する
必要があり、このため、プランジャおよびシリンダを径
方向外方に配設せざるを得ない。これにより、装置の径
方向寸法が大きくなり、装置が大型化するという問題が
ある。また、プランジャのストロークを大きくするにも
クランクピンの偏心量を大きくする必要があり、これに
応じてプランジャ、シリンダの位置が径方向外方に移動
し、且つシリンダの径方向長さも径方向外方に増加す
る。このため、装置が大型化する。

【０００６】このようなことに鑑みれば、クランクシャ
フト上に２つのクランクピンを設け、各クランクピン毎
に放射状にプランジャおよびシリンダを配列すれば、外
径寸法を増加させることなしに、容量を増大させること
ができると考えられる。しかしながら、クランクピン上
での偏心カラーの回転位置を調整してプランジャの往復
ストロークを可変調整するストローク調整機構は、各列
毎に２組必要であり、ストローク調整機構の構造および
制御が複雑化するという問題がある。

【０００７】特に、上記従来のストローク調整機構の場
合には、偏心カラーの回転位置を調整するための駆動手
段がクランクシャフト上を通ってシャフト端部に延びて
配設されている。これと同様の機構を用いてダブルクラ
ンクピン形式の装置における各列のストローク調整を行
うには、各列毎に別々にストローク調整機構を設け、駆
動手段をクランクシャフトの両端に延びて配設する必要
がある。このため、ストローク調整機構が複雑化し、且
つその作動制御も複雑化するという問題が生じやすい。

【０００８】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
ダブルクランクピン形式にした場合でも、１つのストロ
ーク調整機構で両列のストロークを同一に調整すること
ができ、その構造および制御を簡単とすることができる
ような構成の可変ストローク・クランク機構を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明においては、ケーシングに対して相対回転自
在に配設されるとともにその相対回転軸から偏心したク
ランクピンを有するクランクシャフトと、クランクピン
上に回転自在に取り付けられた偏心カラーと、クランク
ピン上での偏心カラーの回転位置調整を行うストローク
調整機構とにより可変ストローク・クランク機構を構成
しており、ケーシングに対するクランクシャフトの相対
回転に応じた偏心カラーの相対回転軸を中心とする公転
運動から、ケーシングに取り付けられたアクチュエータ
に往復運動を与えるように構成している。そして、この
ストローク調整機構を、偏心カラーと一体で且つクラン
クピンの軸心と同一の中心を有する内歯リングギヤと、
クランクシャフトに回転自在に取り付けられ内歯リング
ギヤに噛合するプラネタリピニオンと、プラネタリピニ
オンと噛合するサンギヤと、クランクピンを貫通して回
転自在に配設されるとともにサンギヤと連結されたスト
ローク調整シャフトとから構成し、このストローク調整
シャフトの回転位置を調整してアクチュエータの往復運
動のストローク調整を行うようになっている。

【００１０】なお、本発明の可変ストローク・クランク
機構は、特に、ダブルクランクピン形式のものに適して
おり、この場合には、ケーシングに対して相対回転自在
に配設されるとともにその相対回転軸から偏心した一対
のクランクピンを備えたダブルクランクシャフトと、こ
れらクランクピン上にそれぞれ回転自在に取り付けられ
た一対の偏心カラーと、クランクピン上での偏心カラー
の回転位置調整を行うストローク調整機構とを有し、ケ
ーシングに対するダブルクランクシャフトの相対回転に
応じた両偏心カラーの相対回転軸を中心とする公転運動
から、ケーシングに２列に並んで取り付けられたアクチ
ュエータに往復運動を与えるように構成している。な
お、ダブルクランクシャフトにおける一対のクランクピ
ンの軸心を、クランクシャフトの相対回転軸に対して互
いに対称となるように位置させるとともに、上記一対の
クランクピンをウェブ部を挟んで一体に繋げてダブルク
ランクシャフトを構成している。そして、ストローク調
整機構を、一対の偏心カラーと一体で且つクランクピン
の軸心と同一の中心を有するとともに、ウェブ部の外周
に対向して位置する一対の内歯リングギヤと、ウェブ部
に回転自在に取り付けられ内歯リングギヤにそれぞれ噛
合する一対のプラネタリピニオンと、ウェブ部内に回転
自在に配設され、両プラネタリピニオンと噛合するサン
ギヤと、上記一対のクランクピンの一方を貫通して回転
自在に配設されるとともにサンギヤと連結されたストロ
ーク調整シャフトとから構成し、このストローク調整シ
ャフトの回転を制御して上記一対の偏心カラーの回転位
置を調整し、アクチュエータの往復運動のストローク調
整を行うようにしている。

【００１１】

【作用】上記の構成の可変ストローク・クランク機構に
おいては、ストローク調整機構を構成するストローク調
整シャフトがクランクピンを貫通して配設されている。
このため、ダブルクランクピン形式の機構において、両
クランクピンの中央に位置するウェブ部に両偏心カラー
の回転位置を調整する内歯リングギヤ、プラネタリピニ
オン、サンギヤ等を配設するとともに、ストローク調整
シャフトをサンギヤと連結させることかできる。このた
め、１本のストローク調整シャフトの回転を制御するだ
けで、両偏心カラーの回転位置を同時に調整することか
できる。このため、ストローク調整機構の構造が簡単で
あり、且つその作動制御が容易である。

【００１２】このことから分かるように、本発明の可変
ストローク・クランク機構を用いれば、ダブルクランク
タイプのラジアルプランジャ式可変容量流体装置を簡単
に構成することかでき、これにより、装置の多シリンダ
化を図ることかでき、その容量を確保しつつ、装置の外
径寸法を抑えることかできる。

【００１３】また、ダブルクランクタイプの装置の場合
には、ダブルクランクピンを構成する２つのクランクピ
ンをクランクシャフト回転中心に対して互いに対称とな
るように配設することができる。このようにすれば、プ
ランジャから各クランクピンに作用する径方向（ラジア
ル方向）の力を正反対方向に向け、これを相殺させるこ
とができる。このため、クランクシャフトに作用する曲
げ荷重およびこれを回転自在に支持するベアリングの支
持荷重を大幅に低減することができる。さらには、シャ
フトに作用する荷重のアンバランスも小さくなり、これ
により装置の振動、騒音を低減することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施
例について説明する。なお、各図において、矢印Ｕおよ
び矢印Ｒがそれぞれ上方および右方を意味する。図１お
よび図２に本発明に係る可変ストローク・クランク機構
を有して構成されたラジアルプランジャ式可変容量流体
装置を示しており、この可変容量流体装置における可変
ストローク・クランク機構を図３に拡大して示してい
る。

【００１５】この可変容量流体装置は、図示のようにボ
ルト８により結合された３分割構成のケーシング１ａ，
１ｂ，１ｃを有し、このケーシング１ａ，１ｂ，１ｃの
中心部にベアリング５ａ，５ｂにより回転自在に支持さ
れてメインシャフト１０が配設されている。なお、右側
のケーシング１ｃの右側面には吐出通路５１を形成する
ための蓋部材３が結合されている。

【００１６】図３に詳しく示すように、メインシャフト
１０は、外部駆動のため外方に突出した左メインシャフ
ト半体１１と、右メインシャフト半体１２と、両メイン
シャフト半体１１，１２の間に位置するダブルクランク
シャフト２０とから一体に構成される。ダブルクランク
シャフト２０は、このメインシャフト１０の軸心（回転
中心）Ｃ1に対して所定距離Ｌ1だけ偏心した軸心Ｃ2を
有する左クランクピン２１と、軸心Ｃ1に対して所定距
離Ｌ5だけ偏心した軸心Ｃ4を有する右クランクピン２２
と、これら左右クランクピン２１，２２の間において両
者を一体に連結するウェブ部２３とから構成される。

【００１７】なお、左右クランクピン２１，２２は軸心
Ｃ1に対して１８０度離れており、両者の軸心Ｃ2，Ｃ4
は軸心Ｃ1に対して正反対の方向にそれぞれ距離Ｌ1，Ｌ
5だけ偏心している。左右クランクピン２１，２２はそ
れぞれ、左右メンイシャフト半体１１，１２に形成され
た圧入孔に圧入されてこれらが一体に結合されている。
このため、左右メインシャフト半体１１，１２とダブル
クランクシャフト２０とは一体となって軸心Ｃ1の周り
を回転し、左右クランクピン２１，２２の軸心Ｃ2，Ｃ4
は軸心Ｃ1の周りを公転する。

【００１８】左右クランクピン２１，２２にはそれぞ
れ、これに対して相対回転自在に（軸心Ｃ2，Ｃ4を中心
として回転自在に）左右偏心カラー３１，４１が取り付
けられている。これら偏心カラー３１，４１の外周面３
１ａ，４１ａは円筒状で、その中心軸Ｃ3，Ｃ5はそれぞ
れ、左右クランクピン２１，２２の軸心Ｃ2，Ｃ4から所
定距離Ｌ2，Ｌ6だけ偏心している。また、左右偏心カラ
ー３１，４１の外周面３１ａ，４１ａ上にはそれぞれ、
回転自在に左右連結リング３３，４３が取り付けられて
いる。このため、左右連結リング３３，４３はそれぞ
れ、外周面３１ａ，４１ａの中心軸Ｃ3，Ｃ5を中心に左
右偏心カラー３１，４１上を回転可能となっている。

【００１９】左右連結リング３３，４３の回りには、図
２に例示するように、それぞれ半径方向放射状に５個ず
つのシリンダ３８，４８が配設されている。これら各シ
リンダ３８，４８はそれぞれ左右一対のトラニオン３８
ｂ，４８ｂを有し、このトラニオン３８ｂ，４８ｂにお
いて各シリンダ３８，４８がケーシング１，２に揺動自
在に取り付けられている。なお、各シリンダ３８，４８
のトラニオン３８ｂ，４８ｂの中心、すなわちシリンダ
３８，４８の揺動中心は、メインシャフト１０の軸心Ｃ
1を中心として同一半径上で等間隔に位置している。

【００２０】各シリンダ３８，４８のシリンダ孔３８
ａ，４８ａは内径側に開口するとともに、各シリンダ孔
３８ａ，４８ａ内に内径側からそれぞれプランジャ３
６，４６が摺動自在に挿入されている。各プランジャ３
６，４６はそれぞれ、内方に突出するコネクティングロ
ッド３６ｂ，４６ｂを有し、各コネクティングロッド３
６ｂ，４６ｂの内径側端部が連結リング３３，４３に中
空ピン３５，４５により枢支されている。

【００２１】シリンダ孔３８ａ，４８ａにおけるプラン
ジャ３６，４６により囲まれた内部空間（シリンダ室）
は右側のトラニオン３８ｂ，４８ｂに成形された通孔内
に配設されたチェックバルブ５０を通って、ケーシング
２と蓋部材３との間に形成された吐出通路５１に連通す
る。チェックバルブ５０はシリンダ室内の流体（例え
ば、エア）を吐出通路５１の方へ流すが、これと逆方向
の流体の流れは阻止するバルブである。

【００２２】一方、各プランジャ３６，４６の先端部に
は２個の開孔３６ａ，４６ａが形成されるとともに、こ
の開孔３６ａ，４６ａを外側から覆ってリードバルブ３
７，４７が取り付けられている（但し、リードバルブ４
７および開孔４６ａは図示せず）。リードバルブ３７，
４７は可撓性を有する部材であり、このため、ケーシン
グ１ａ，１ｂ，１ｃの内部空間６内の流体はこのリード
バルブ３７，４７を押し上げてシリンダ室内に流れる
が、これと逆の流れはリードバルブ３７，４７により阻
止されるようになっている。

【００２３】このため、後述するように、メインシャフ
ト１０の回転駆動によりプランジャ３６，４６をシリン
ダ孔３８ａ，４８ａ内で往復動させると、プランジャ３
６，４６が上死点から下死点まで移動する間に、ケーシ
ング１ａ，１ｂ，１ｃの内部空間６内の流体がリードバ
ルブ３７，４７を通ってシリンダ室内に流入し、プラン
ジャ３６，４６が下死点から上死点まで移動する間にシ
リンダ室内に流入した流体がチェックバルブ５０を通っ
て吐出通路５１に吐出され、可変容量流体装置として作
動がなされる。

【００２４】本例の可変容量流体装置には、その吐出容
量を可変調整するためのストローク調節機構と上記作動
を確保するためのダブル機構が設けられている。これら
について以下に説明する。

【００２５】ストローク調節機構は、左偏心カラー３１
の右側部に一体に形成されるとともに左クランクピン２
１の軸心Ｃ2と同心に形成された第１内歯リングギヤ３
１ｂと、右偏心カラー４１の左側部に一体に形成される
とともに右クランクピン２２の軸心Ｃ4と同心に形成さ
れた第２内歯リングギヤ４１ｂとを有する。ダブルクラ
ンクシャフト２０のウェブ部２３には、図４に示すよう
に、上下からギヤ挿入空間２３ａ，２３ｂが切削形成さ
れ、これらギヤ挿入空間２３ａ，２３ｂ内にそれぞれピ
ン２５ａ，２５ｂにより支持されて第１および第２プラ
ネタリピニオン２６ａ，２６ｂが回転自在に配設されて
いる。なお、第１および第２プラネタリピニオン２６
ａ，２６ｂは、それぞれ第１および第２内歯リングギヤ
３１ｂ，４１ｂと噛合する。

【００２６】メインシャフト１０には、右側端部から右
メインシャフト半体１２および右クランクピン２２の内
部を軸方向に延びてウェブ部２３に至るシャフト挿入孔
が形成されており、この挿入孔はその先端部において上
記ギヤ挿入空間２３ａ，２３ｂと繋がっている。このシ
ャフト挿入孔内にストローク調整シャフト２７が回転自
在に挿入されている。このシャフト２７の先端（左端）
にはサンギヤ２７ａが一体に形成されており、このサン
ギヤ２７ａが図示（図３，図４）のように第１および第
２プラネタリピニオン２６ａ，２６ｂと噛合する。この
ため、ストローク調整シャフト２７を回転させれば、第
１および第２プラネタリピニオン２６ａ，２６ｂを介し
て、第１および第２内歯リングギヤ３１ｂ，４１ｂを互
いに同一方向に回転させることができる。

【００２７】ストローク調整シャフト２７の後端側（右
端側）外周には外歯スプライン２７ｂが形成され、この
外歯スプライン２７ｂと噛合する内歯スプライン２８ａ
を有した摺動スリーブ２８が取り付けられている。この
摺動スリーブ２８の外周には外歯スプライン２８ｂが形
成され、この外歯スプライン２８ｂは右メインシャフト
半体１２の内歯スプライン１２ａと噛合している。摺動
スリーブ２８上にはベアリング２９ａを介してシフター
受け部材２９ｂが取り付けられており、このシフター受
け部材２９ｂはシフターレバー２９ｃの先端に係止され
ている。シフターレバー２９ｃは支軸２９ｄを中心に回
動させることができ、このシフターレバー２９ｃの回動
によりシフター受け部材２９ｂを介して摺動スリーブ２
８が左右に摺動される。

【００２８】ここで、互いに噛合するストローク調整シ
ャフト２７の後端側外周の外歯スプライン２７ｂおよび
摺動スリーブ２８の内歯スプライン２８ａと、摺動スリ
ーブ２８の外歯スプライン２８ｂおよび右メインシャフ
ト半体１２の内歯スプライン１２ａとの少なくとも一方
の組のスプラインが、ヘリカルスプラインで形成されて
いる。このため、上記のように、シフターレバー２９ｃ
の回動により摺動スリーブ２８が左右に摺動されると、
メインシャフト１０に対して、ストローク調整シャフト
２７が相対回転される。そして、このようにストローク
調整シャフト２７が回転されると、上述のように、第１
および第２内歯リングギヤ３１ｂ，４１ｂが回転され、
これらリングギヤ３１ｂ，４１ｂが一体に繋がった左右
偏心カラー３１，４１が左右クランクピン２１，２２上
で回転される。

【００２９】この左右偏心カラー３１，４１の回動によ
り左右の各プランジャ３６，４６の往復動ストロークＳ
の調節がなされる。これについて、左側のプランジャ３
６を例にして、図５を用いて説明する。ここではメイン
シャフト１０の軸心Ｃ1、クランクピン２１の軸心Ｃ2お
よび偏心カラー３１の外周面３１ａの中心（連結リング
３３の中心）Ｃ3が矢印Ｐ方向を向いて一直線上に並ん
だ状態から、偏心カラー３１が回動される場合を考え
る。なお、軸心Ｃ1に対する軸心Ｃ2の偏心量がＬ1で、
軸心Ｃ2に対する中心Ｃ3の偏心量がＬ2であり、このと
きには、軸心Ｃ1に対して中心Ｃ3は距離Ｌ3だけ偏心し
て位置する。

【００３０】上記のように軸心Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が一直線
に並んだ状態のまま、メインシャフト１０を回転させる
と、偏心カラー３１の外周面３１ａの矢印Ｐ方向での上
下動は、中心Ｃ3の偏心距離Ｌ3の倍の値２Ｌ3となる。
このため、連結リング３３も距離２Ｌ3だけ上下動し、
これに対応してプランジャ３６の往復ストロークＳが決
められる。なお、このように軸心Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が一直
線に並んだ状態のときにプランジャ３６の往復ストロー
クＳは最大となる。

【００３１】上記状態から、偏心カラー３１を、図にお
いて２点鎖線で示すように回動させた場合を考える。こ
の場合、偏心カラー３１の外周面３１ａの中心Ｃ3を矢
印Ｐ方向に向けたままとするため、メインシャフト１０
を反時計回りに４５度回転させ、偏心カラー３１をクラ
ンクピン２１上で時計回りに９０度回動させた状態で示
している。

【００３２】これにより、クランクピン２１は２１′で
示す位置に移動し、その軸心Ｃ2はＣ2′の位置に移動す
る。同時に、偏心カラー３１の外周面３１ａも３１ａ′
で示す位置に移動し、その中心Ｃ3はＣ3′の位置に移動
する。この結果、メインシャフト１０の軸心Ｃ1に対す
る偏心カラー３１の外周面３１ａの中心Ｃ3′の偏心距
離はＬ3′（＜Ｌ3）となる。このため、この状態でメイ
ンシャフト１０を回転させると、偏心カラー３１′の外
周面３１ａ′の矢印Ｐ方向での上下動は、中心Ｃ3′の
偏心距離Ｌ3′の倍の値２Ｌ3′となる。このため、連結
リング３３の上下動距離も２Ｌ3′と小さくなり、これ
に対応してプランジャ３６の往復ストロークＳも小さく
なる。

【００３３】なお、以上の説明では、左偏心カラー３１
の回動による左側のプランジャ３６の往復動ストローク
Ｓの調節について説明したが、右偏心カラー４１の回動
による右側のプランジャ３６の往復動ストロークＳの調
節についても同様である。この場合、ストローク調整シ
ャフト２７の回転により左右偏心カラー３１，４１は互
いに反対方向に回転されるのであるが、右偏心カラー４
１は、図５に対して点対称となる動きとなるだけであ
る。このため、ストローク調整シャフト２７の回転によ
り左右のプランジャ３６の往復動ストローク調整を全く
同一に行うことができる。

【００３４】以上のようにして、プランジャ３６，４６
のストローク調節を行った後、メインシャフト１０の回
転に応じて偏心カラー３１，４１をこれと一体回転させ
たときにプランジャ３６，４６を往復動させるには、連
結リング３３，４３を自転させずにメインシャフト１０
の周りを公転させる必要がある。このような連結リング
３３，４３の運動を得るため、本例ではダブル機構が設
けられている。

【００３５】このダブル機構は左右の連結リング３３，
４３にそれぞれ設けられている。左連結リング３３に設
けられるダブル機構６０は、メインシャフト１０の軸心
Ｃ1と同心でこの軸心Ｃ1を中心として回動可能にケーシ
ング１に取り付けられた第１内歯歯車６１と、左クラン
クピン２１の軸心Ｃ2と同心で左メインシャフト半体１
１上に回転自在に取り付けられた外歯歯車６２と、左偏
心カラー３１の外周面３１ａの軸心Ｃ3（連結リング３
３の軸心でもある）と同心で連結リング３３と一体に形
成された第２内歯歯車６３とからなる。第１内歯歯車６
１の歯数Ｚ1および第２内歯歯車６３の歯数Ｚ3が等し
く、外歯歯車６２の歯数Ｚ2は両内歯歯車６１，６３の
歯数Ｚ1，Ｚ3より少ない。そして、第１内歯歯車６１と
外歯歯車６２が噛合し、外歯歯車６２と第２内歯歯車６
３が噛合している。

【００３６】なお、第１内歯歯車６１は円周に沿って延
びた弧状ガイド面６１ｂを有するとともに、この弧状ガ
イド面６１ｂに接触して取り付けられたボルト６５によ
り押さえられてケーシング１に取り付けられている。こ
のボルト６５は第１内歯歯車６１を緩く押さえており、
ボルト６５が弧状ガイド面６１ｂに接触しながら第１内
歯歯車６１が回動可能となっている。さらに、第１内歯
歯車６１の外周の一部にウオームギヤ６１ａが形成され
ており、このウォームギヤ６１ａはケーシング１に取り
付けられたウォームピニオン６６と噛合している。この
ため、外部からウォームピニオン６６を回転させれば、
第１内歯歯車６１を、軸心Ｃ1を中心として回動させる
ことができる。

【００３７】これと同一構成のダブル機構が右連結リン
グ４３にも設けられており、左連結リング３３と点対称
となる位置に配設されている。このため、このダブル機
構については、左ダブル機構と同一部品に同一番号を付
し、その説明は省略する。

【００３８】上記ダブル機構の作動を左連結リング３３
に配設されたダブル機構を例にして図６を用いて説明す
る。本例の可変容量流体装置においては、メインシャフ
ト１０が回転駆動される。偏心カラー３１は、ストロー
ク調節機構によりメインシャフト１０に連結されている
ので、メインシャフト１０の回転に応じて、クランクピ
ン２１の軸心、すなわち外歯歯車６２の軸心Ｃ2、およ
び偏心カラー３１の外周面３１ａの軸心、すなわち第２
内歯歯車６３の軸心Ｃ3は、メインシャフト１０の軸心
Ｃ1の回りを公転する。例えば、メインシャフト１０
が、図示のように、角度β1だけ回転されると、軸心Ｃ2
およびＣ3は軸心Ｃ1の回りを角度β1だけ公転する。

【００３９】ここで、第１内歯歯車６１はウォームピニ
オン６６が回転されない限りケーシング１に固定された
状態にあり、外歯歯車６２の軸心Ｃ2が角度β1だけ公転
すると、この外歯歯車６２は角度β2だけ逆方向に回転
する。これら両歯車６１，６２の歯数と回転角とは反比
例するため、 β2＝−Ｚ1／Ｚ2×β1 ・・・（１） という関係となる。

【００４０】外歯歯車６２が角度β2だけ回転される
と、第２内歯歯車６３の回転角β3は、式（１）を用い
て、 β3＝Ｚ2／Ｚ3×β2＝−Ｚ1／Ｚ3×β1 ・・・（２） となる。第２内歯歯車６３の第１内歯歯車６１に対する
回転角（絶対回転角）β4は、軸心Ｃ2 の公転角β1と回
転角β3との和であるから、 β4＝β1＋β3＝（Ｚ3−Ｚ1）／Ｚ3 ×β1 ・・・（３） となる。ここで、式（３）から分かるように、第１内歯
歯車６１および第２内歯歯車６３の歯数Ｚ1，Ｚ3が等し
いので、第２内歯歯車６３の回転角β4は零となり、こ
の第２内歯歯車６３は自転しない。

【００４１】以上のことから分かるように、本可変容量
流体装置において、固定したケーシング１ａ，１ｂ，１
ｃに対して、メインシャフト１０を回転駆動すれば、上
記ダブル機構は、メインシャフト１０の回転に応じて、
連結リング３３を自転させずに公転させる機構として作
動する。

【００４２】なお、ウォームピニオン６６を回転させれ
ば連結リング３３の位相が変化し、プランジャ３６が上
死点に位置したときの頂隙を変化させることができる。
これにより、圧縮比の調整を行うことができるのである
が、この作動は本発明とは関係しないので、その説明は
省略する。

【００４３】以上説明したように、本発明に係る可変ス
トローク・クランク機構を用いれば、ダブルクランクピ
ンタイプのラジアルプランジャ式可変容量流体装置を構
成することができる。これにより、装置の多シリンダ化
を図ることができ、その容量を確保しつつ装置の外径寸
法を抑えることができる。逆に言えば、装置の外径寸法
をそのままにして容量を倍にすることも可能である。な
お、この可変容量流体装置は、エア等のコンプレッサと
して用いたり、液体ポンプ、モータとして用いたりする
ことができる。

【００４４】本発明に係る可変ストローク・クランク機
構では、メインシャフト１０内を貫通して配設したスト
ローク調整シャフト２７と、両クランクピン２１，２２
の間に位置するウェブ部２３に配設した一対のプラネタ
リピニオン２６ａ，２６ｂと、左右の偏心カラー３１，
４１に一体に形成した第１および第２内歯リングギヤ３
１ｂ，４１ｂとからストローク調整機構を構成している
ので、ストローク調整シャフト２７の回転位置制御を行
えば、左右のプランジャ３６，４６のストロークを全く
同一に且つ同時に調整することができる。このため、ス
トローク調整機構の構成および制御が簡単である。

【００４５】また、以上の例に示したように、ダブルク
ランクピンを構成する２つのクランクピンをメインシャ
フト回転中心に対して互いに対称となるように配設する
ことにより、プランジャから各クランクピンに作用する
径方向（ラジアル方向）の力を正反対方向に向け、これ
を相殺させることができる。このため、メインシャフト
１０に作用する曲げ荷重およびこれを回転自在に支持す
るベアリング５ａ，５ｂの支持荷重を大幅に低減するこ
とができる。さらには、シャフトに作用する荷重のアン
バランスも小さくなり、これにより装置の振動、騒音を
低減することができる。

【００４６】なお、本発明に係る可変ストローク・クラ
ンク機構は、上記例のものに限られず、種々の構成が考
えられる。これらについて、以下に説明する。まず、上
記の例では、ストローク調整機構を構成する第１および
第２プラネタリピニオン２６ａ，２６ｂを、左右クラン
クピン２１，２２の軸心Ｃ2，Ｃ4の偏心方向と同一方向
に配設している。すなわち、第１および第２プラネタリ
ピニオン２６ａ，２６ｂの中心、左右クランクピン２
１，２２の軸心Ｃ2，Ｃ4およびメインシャフト１０の軸
心Ｃ1が同一面上に位置する。

【００４７】しかしながら、これら軸心の位置関係はこ
れに限られるものではない。例えば、図７および図８に
示すように、第１および第２プラネタリピニオン１２６
ａ，１２６ｂを、ウェブ部１２３において、左右クラン
クピンの軸心Ｃ1，Ｃ4の偏心方向と直角な方向に配設し
ても良い。すなわち、第１および第２プラネタリピニオ
ン１２６ａ，１２６ｂの中心およびメインシャフト１０
の軸心Ｃ1を通る面と、左右クランクピンの軸心Ｃ1，Ｃ
4およびメインシャフト１０の軸心Ｃ1を通る面とが直交
するようにしても良い。このようにすれば、内歯リング
ギヤ３１ｂ，４１ｂとプラネタリーピニオン１２６ａ，
１２６ｂとの噛合点がそれぞれ二箇所ずつになり、強度
上有利となる。

【００４８】また、上記例では、メインシャフト１０を
回転するように構成しているが、メインシャフト１０を
固定し、シリンダおよびプランジャをメインシャフトの
周りで回転させるような構成とすることもできる。メイ
ンシャフト１０を回転させる場合には、ストローク調整
シャフト２７をメインシャフト１０とともに回転させる
必要があり、ストローク調整シャフト２７をメインシャ
フト１０の中心に配設する必要があった。ところが、メ
インシャフトを固定する場合には、ストローク調整シャ
フトはそれ自体が回転自在であればよく、メインシャフ
トの中心から偏心させて配設することができる。このよ
うにすれば、クランクピンの強度を損なうことなく、調
整シャフト２７の位置、シャフト径の自由度が大きくな
る。

【００４９】このため、図９に示すように、ダブルクラ
ンクシャフト２２０（すなわち、メインシャフト２１
０）の中心Ｃ11に対して、偏心した軸心Ｃ16を有してス
トローク調整シャフト２２７を配設しても良い。この場
合には、ピン２２５ａに回転自在に支持された第１プラ
ネタリピニオン２２６ａの径を小さくし、ピン２２５ｂ
に回転自在に支持された第２プラネタリピニオン２２６
ｂの径を大きくすることができる。但し、第１および第
２内歯リングギヤ２３１ｂ，２４１ｂの歯数が等しけれ
ば、ストローク調整シャフト２２７の回転に伴う偏心カ
ラー２３１，２４１の回転角度は等しく、左右プランジ
ャのストロークを同一に調整できる。

【００５０】また、図１０および図１１に示すように、
ダブルクランクシャフトのウェブ部３２３に、第１およ
び第２プラネタリピニオン３２６ａ，３２６ｂを配設す
るギヤ挿入空間３２３ａ，３２３ｂを形成するだけでな
く、両挿入空間３２３ａ，３２３ｂを繋いでギヤ挿入空
間３２３ｃを形成し、この挿入空間３２３ｃ内にサンギ
ヤ３２８を配設するようにしても良い。このサンギヤ３
２８は、ストローク調整シャフト３２７の先端にスプラ
イン結合されて取り付けられる。このようにすればギヤ
比設定の自由度が大きくなる。

【００５１】さらに図１２に示すように、上記図７およ
び図８の例と図９の例とを組み合わせた構成とすること
もできる。この例では、ダブルクランクシャフト（メイ
ンシャフト）が固定であり、その中心に対して偏心した
軸心を有してストローク調整シャフト４２７が配設され
ている。第１および第２プラネタリピニオン４２６ａ，
４２６ｂは、ウェブ部４２３において、左右クランクピ
ンの軸心の偏心方向と直角な方向に配設される。このよ
うにすれば、内歯リングギヤ３１ｂ，４１ｂとプラネタ
リーピニオン４２６ａ，４２６ｂとの噛合点がそれぞれ
二箇所ずつになり、強度上有利であり、且つクランクピ
ンの強度を損なうことなくストローク調整シャフト４２
７の位置、シャフト径の自由度が大きくなる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る可変
ストローク・クランク機構においては、ストローク調整
機構を構成するストローク調整シャフトがクランクピン
を貫通して配設されているので、ダブルクランクピン形
式の機構において、両クランクピンの中央に位置するウ
ェブ部に両偏心カラーの回転位置を調整する内歯リング
ギヤ、プラネタリピニオン、サンギヤ等を配設するとと
もに、ストローク調整シャフトをサンギヤと連結させる
ことかできる。このため、１本のストローク調整シャフ
トの回転を制御するだけで、両偏心カラーの回転位置を
同時に調整することかできる。このため、ストローク調
整機構の構造が簡単であり、且つその作動制御が容易で
ある。

【００５３】このことから分かるように、本発明の可変
ストローク・クランク機構を用いれば、ダブルクランク
タイプのラジアルプランジャ式可変容量流体装置を簡単
に構成することができ、これにより、装置の多シリンダ
化を図ることかでき、その容量を確保しつつ、装置の外
径寸法を抑えることかできる。

【００５４】また、ダブルクランクタイプの装置の場合
には、ダブルクランクピンを構成する２つのクランクピ
ンをメインシャフト回転中心に対して１８０度離して回
転対称となるように配設することができる。このように
すれば、プランジャから各クランクピンに作用する径方
向（ラジアル方向）の力を正反対方向に向け、これを相
殺させることができる。このため、メインシャフトに作
用する曲げ荷重およびこれを回転自在に支持するベアリ
ングの支持荷重を大幅に低減することができる。さらに
は、シャフトに作用する荷重のアンバランスも小さくな
り、これにより装置の振動、騒音を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可変ストローク・クランク機構を
有して構成されたラジアルプランジャ式可変容量流体装
置の断面図である。

【図２】本発明に係る可変ストローク・クランク機構を
有して構成されたラジアルプランジャ式可変容量流体装
置を図１の矢印II-IIに沿って示す断面図である。

【図３】上記ラジアルプランジャ式可変容量流体装置に
おける可変ストローク・クランク機構を拡大して示す軸
方向断面図である。

【図４】上記可変ストローク・クランク機構におけるス
トローク調整機構を図３の矢印III-IIIに沿って示す断
面図である。

【図５】上記ストローク調整機構によるストローク調整
時での各回転部材の位置関係を示す概略図である。

【図６】上記ラジアルプランジャ式可変容量流体装置に
用いられるダブル機構の作動を説明する概略図である。

【図７】ストローク調整機構の異なる例を示す断面図で
ある。

【図８】このストローク調整機構を図７の矢印VIII-VII
Iに沿って示す断面図である。

【図９】ストローク調整機構の異なる例を示す断面図で
ある。

【図１０】ストローク調整機構の異なる例を示す断面図
である。

【図１１】このストローク調整機構を図１０の矢印XI-X
Iに沿って示す断面図である。

【図１２】ストローク調整機構の異なる例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ ケーシング １０ メインシャフト ２０ ダブルクランクシャフト ２３ ウェブ部 ２６ａ，２６ｂ プラネタリピニオン ２７ ストローク調整シャフト ３１，４１ 偏心カラー ３３，４３ 連結リング ３６，４６ プランジャ ３８，４８ シリンダ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、このケーシングに対して
   相対回転自在に配設されるとともにその相対回転軸から
   偏心したクランクピンを有するクランクシャフトと、前
   記クランクピン上に回転自在に取り付けられた偏心カラ
   ーと、前記クランクピン上での前記偏心カラーの回転位
   置調整を行うストローク調整機構とを有し、前記ケーシ
   ングに対する前記クランクシャフトの相対回転に応じた
   前記偏心カラーの前記相対回転軸を中心とする公転運動
   から、前記ケーシングに取り付けられたアクチュエータ
   に往復運動を与えるように構成した可変ストローク・ク
   ランク機構において、 前記ストローク調整機構を、 前記偏心カラーと一体で且つ前記クランクピンの軸心と
   同一の中心を有する内歯リングギヤと、 前記クランクシャフトに回転自在に取り付けられ前記内
   歯リングギヤに噛合するプラネタリピニオンと、 前記プラネタリピニオンと噛合するサンギヤと、 前記クランクシャフトの一部を貫通して回転自在に配設
   されるとともに前記サンギヤと連結されたストローク調
   整シャフトとから構成し、 このストローク調整シャフトの回転位置を調整して前記
   往復運動のストローク調整を行うように構成したことを
   特徴とする可変ストローク・クランク機構。
2. 【請求項２】 ケーシングと、 このケーシングに対して相対回転自在に配設されるとと
   もにその相対回転軸から偏心した一対のクランクピンを
   備えたダブルクランクシャフトと、前記クランクピン上
   にそれぞれ回転自在に取り付けられた一対の偏心カラー
   と、前記クランクピン上での前記偏心カラーの回転位置
   調整を行うストローク調整機構とを有し、前記ケーシン
   グに対する前記ダブルクランクシャフトの相対回転に応
   じた前記偏心カラーの前記相対回転軸を中心とする公転
   運動から、前記ケーシングに取り付けられたアクチュエ
   ータに往復運動を与えるように構成した可変ストローク
   ・クランク機構において、 前記ダブルクランクシャフトにおける前記一対のクラン
   クピンの軸心を、前記ダブルクランクシャフトの相対回
   転軸に対して互いに対称に位置させるとともに、前記一
   対のクランクピンをウェブ部を挟んで一体に繋げて前記
   ダブルクランクシャフトを構成しており、 前記ストローク調整機構を、 前記一対の偏心カラーと一体で且つ前記クランクピンの
   軸心と同一の中心を有するとともに、前記ウェブ部の外
   周に対向して位置する一対の内歯リングギヤと、 前記ウェブ部に回転自在に取り付けられ前記内歯リング
   ギヤにそれぞれ噛合する一対のプラネタリピニオンと、 前記ウェブ部内に回転自在に配設され、前記プラネタリ
   ピニオンと噛合するサンギヤと、 前記一対のクランクピンの一方を貫通して回転自在に配
   設されるとともに前記サンギヤと連結されたストローク
   調整シャフトとから構成し、 このストローク調整シャフトの回転を制御して前記一対
   の偏心カラーの回転位置を調整し、前記往復運動のスト
   ローク調整を行うように構成したことを特徴とする可変
   ストローク・クランク機構。
3. 【請求項３】前記ダブルクランクシャフトが軸方向中央
   部に位置する前記ウェブ部を挟んで一体に繋がった前記
   一対のクランクピンから構成され、これら一対のクラン
   クピンの端部が左右メインシャフト半体に圧入連結され
   てメインシャフトが構成され、このメインシャフトが前
   記ケーシングに対して前記相対回転軸を中心に相対回転
   自在となっていることを特徴とする請求項２に記載の可
   変ストローク・クランク機構。
4. 【請求項４】前記一対のプラネタリピニオンの回転軸心
   が前記ダブルクランクシャフトの相対回転軸心に対して
   互いに対称となる位置に配設され、 前記相対回転軸心、前記一対のプラネタリピニオンの回
   転軸心、前記一対のクランクピンの軸心が同一面上に位
   置することを特徴とする請求項２に記載の可変ストロー
   ク・クランク機構
5. 【請求項５】前記一対のプラネタリピニオンの回転軸心
   が前記ダブルクランクシャフトの相対回転軸心に対して
   互いに対称となる位置に配設され、 前記一対のプラネタリピニオンの回転軸心および前記相
   対回転軸心を通る面と、前記一対のクランクピンの軸心
   および前記相対回転軸心を通る面とが直交することを特
   徴とする請求項２に記載の可変ストローク・クランク機
   構
6. 【請求項６】前記ストローク調整シャフトおよび前記サ
   ンギヤが前記ダブルクランクシャフトの相対回転軸心と
   同心に位置して配設されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の可変ストローク・クランク機構。
7. 【請求項７】前記ストローク調整シャフトおよび前記サ
   ンギヤが前記ダブルクランクシャフトの相対回転軸心か
   ら偏心して配設されていることを特徴とする請求項２に
   記載の可変ストローク・クランク機構。
8. 【請求項８】前記サンギヤが、前記ストローク調整シャ
   フトの先端に一体に形成されていることを特徴とする請
   求項２に記載の可変ストローク・クランク機構。
9. 【請求項９】前記サンギヤが、前記ウェブ部に形成され
   たギヤ挿入空間に配設され、前記一対のクランクピンの
   一方を貫通して回転自在に配設された前記ストローク調
   整シャフトの先端に連結されるようになっていることを
   特徴とする請求項２に記載の可変ストローク・クランク
   機構。