JPH05321823A - ギヤ駆動クランク式ラジアルプランジャ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、コンパクト化が容易であり、且つ、プ
ランジャの駆動機構の構成が簡単で且つ十分な強度を有
し、高効率のラジアルプランジャ装置を得る。 【構成】 ケーシング１０ａ，１０ｂに相対回転自在に
支持されたメインシャフト１１上にサンギヤ１２ａ，１
２ｂを同軸に固設し、このサンギヤ１２ａ，１２ｂと噛
合するプラネタリギヤ１９をケーシングにより相対回転
自在に支持し、トラニオン部２７ａ，２７ｂを有するシ
リンダ２５をトラニオン軸を中心として揺動自在にケー
シングにより支持している。さらに、シリンダ２５のシ
リンダ孔２６内に摺動自在にプランジャ２０のプランジ
ャ部２１を挿入し、この状態でプランジャ部２１から延
びたロッド部２２の先端を、プラネタリギヤ１９の回転
軸から偏心した位置にプラネタリギヤと一体に形成され
たクランクピン１６に枢支してギヤ駆動クランク式ラジ
アルプランジャ装置が構成されている。

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
ャがメイン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ポンプ、モータ、コンプレッサ
等のようなラジアルプランジャ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなラジアルプランジャ装置は従
来から広く用いられている。例えば、特開平３−３７４
６５号公報、特開平３−１０３６４６号公報等に開示の
ものがある。このような従来のラジアルプランジャ装置
は、ケーシングに対して回転自在に取り付けられたメイ
ンシャフトから半径方向放射状に複数のシリンダを配設
し、各シリンダ内に内径側からに摺動自在に挿入された
プランジャの内端をメインシャフトと一体のクランクピ
ン（もしくは偏心カム）に連結もしくは当接させて構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
のラジアルプランジャ装置の場合には、プランジャおよ
びシリンダはメインシャフト（クランクピン）から半径
方向放射状に延びて配設する必要があり、複数のシリン
ダ（およびブランジャ）を配設するには、隣合うシリン
ダ同士が干渉しないように、各シリンダを半径方向外側
に配設する必要がある。このため、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。さら
に、従来のラジアルプランジャ装置の場合には、全ての
プランジャの内端がメインシャフト（クランクピン）に
集中するため、その部分の構成が複雑化しやすく、ま
た、メインシャフトを回転自在に支持するベアリングの
負荷が大きくなり、駆動効率が低下するという問題があ
る。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑み、小型、コ
ンパクト化が容易であり、且つ、プランジャの駆動機構
の構成が簡単で且つメインシャフトを支持するベアリン
グの負荷が小さく、駆動効率の良いラジアルプランジャ
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】このような目
的達成のため、本発明においては、ケーシングに相対回
転自在に支持されたメインシャフト上にサンギヤを同軸
に固設し、シリンダをケーシングにより支持し、このシ
リンダのシリンダ孔内に摺動自在にプランジャを挿入し
ている。一方、ケーシングに相対回転自在に支持された
プラネタリギヤをサンギヤと噛合させ、且つこのプラネ
タリギヤの回転軸から偏心した位置にプラネタリギヤと
一体にクランクピンを形成している。そして、プランジ
ャとクランクピンとをロッドにより連結してギヤ駆動ク
ランク式ラジアルプランジャ装置を構成している。

【０００６】このような構成のギヤ駆動クランク式ラジ
アルプランジャ装置の場合には、各プランジャはロッド
を介して対応するプラネタリギヤと一体に形成された各
クランクピンに連結されるので、シリンダおよびプラン
ジャを、メインシャフト中心から放射状に延びる線に対
して傾けて配設することができる。このため、装置の外
径寸法が抑えられ、装置が小型、コンパクトになる。ま
た、この装置の場合には、メインシャフト上のサンギヤ
により各プラネタリギヤが駆動され、各プラネタリギヤ
のクランクピンから各プランジャが駆動されるので、機
械伝達効率が高い。このとき、各クランクピンはそれぞ
れ対応するプランジャのみを駆動するので、クランクピ
ン荷重は小さく、動力伝達機構の強度上の問題が生じる
ことが少ない。

【０００７】この装置において、プランジャとクランク
ピンとを連結するロッドは、プランジャと一体に形成し
たり、ロッドと揺動自在に連結したりすることができ
る。ロッドをプランジャと一体に形成する場合には、シ
リンダをケーシングに揺動自在に取り付ける。また、プ
ランジャとロッドとを揺動自在に連結する場合には、シ
リンダはケーシングに固定される。

【０００８】なお、この場合において、シリンダおよび
プランジャをメインシャフトを中心として放射状に等間
隔で複数個配設するとともに、プラネタリギヤも各プラ
ンジャに対応して複数個配設し、各プラネタリギヤには
それぞれ対応するプランジャのロッド部の先端が枢支さ
れるクランクピンを設けてギヤ駆動クランク式ラジアル
プランジャ装置を構成するのが好ましい。

【０００９】このように構成した場合には、サンギヤを
メインシャフト上に軸方向に離れて形成された第１およ
び第２サンギヤから構成し、複数のプラネタリギヤにお
ける隣合うギヤの一方を第１サンギヤと噛合させ他方を
第２サンギヤと噛合させるように、円周上交互に配設す
るのがなお好ましい。このようにすれば、隣合うプラネ
タリギヤ同士の干渉のおそれがない。ここで、第１およ
び前記第２サンギヤの軸方向間隔はシリンダの外径寸法
より大きくするのが好ましい。これにより、プラネタリ
ギヤとシリンダとの干渉のおそれもなくなり、シリンダ
を一層高密度に配設することができ、装置をさらに小
型、コンパクト化できる。

【００１０】さらに、本発明のギヤ駆動クランク式ラジ
アルプランジャ装置においては、サンギヤの歯数をプラ
ネタリギヤの歯数より大きくしても良く、このようにす
れば、プラネタリギヤを増速して脈動率を低減したり、
プランジャおよびシリンダを小型化したりすることがで
きる。なお、サンギヤおよびプラネタリギヤの歯数を全
て等しくしても良く、このようにすれば、各プランジャ
の往復ストロークはメインシャフトの回転と同期するた
め、メインシャフトに分配弁駆動機構の配設が可能とな
り、この部分の構造を単純化できる。

【００１１】なお、シリンダ、プランジャおよびプラネ
タリギヤをそれぞれ偶数個配設する場合には、メインシ
ャフトの中心軸に対して対称位置にある各一対のプラン
ジャのシリンダに対するストローク位相が同位相となる
ように取付位置を設定するのが好ましい。このようにす
れば、対称位置にある一対のプランジャに作用する力は
方向が正反対で大きさが同じ力となり、これらの力が相
殺され、メインシャフトを支持するベアリング荷重も小
さくなり、駆動効率が良くなる。また、メインシャフト
に作用する荷重のアンバランスが小さくなり、振動が抑
えられる。

【００１２】さらに、プランジャがシリンダに対する往
復ストロークのうちの高負荷側ストロークにあるときに
おけるロッドの軸心線が、メインシャフトの中心軸とプ
ラネタリギヤ回転軸とを結ぶ平面と、この回転軸よりメ
インシャフト中心軸側によった位置において交差するよ
うに取付位置を設定するのが望ましい。このようにすれ
ば、プランジャからクランクピンに作用する荷重とサン
ギヤからプラネタリギヤに作用する荷重の方向とが逆方
向に近くなり、これら荷重が互いに干渉しあってクラン
ク軸受に作用する荷重が小さくなり、伝達効率が良くな
る。

【００１３】以上の構成のプランジャ装置において、メ
インシャフトをケーシングから左右に突出させ、メイン
シャフトをケーシングの左右両側から駆動することがで
きるようにするのが好ましい。このようにすれば、装置
の配設位置の自由度が高くなる。

【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。本発明に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置の第１実施例を図１および図２
に示している。なお、図２においては、各ギヤは歯底円
とピッチ円のみを用いて示している。なお、図１は原則
的には図２の矢印I-Iに沿った断面を表すが、ケーシン
グ１０ａ，１０ｂの形状も示すため一部この矢印とは異
なる断面を示す箇所もある。

【００１５】この装置は、メインシャフト１１を回転駆
動することによりポンプもしくはコンプレッサとして用
いることができる装置である。この装置においては流入
および流出路にワンウェイバルブを用いているので、こ
の装置はポンプもしくはコンプレッサとして用いられる
だけであるが、このバルブ構成を変更することにより、
作動流体の供給によりメインシャフト１１を駆動させる
モータとして用いるようにすることも可能である。

【００１６】このラジアルプランジャ装置は、２分割構
成のケーシング１０ａ，１０ｂを有する。ケーシング１
０ａの外側面には入口油路３１が形成されたカバー１０
ｃが取り付けられ、ケーシング１０ｂの外側面には出口
油路３５が形成されたリング状部材１０ｄが取り付けら
れている。ケーシング１０ａ，１０ｂの中央部にベアリ
ング１３ａ，１３ｂを介して回転自在にメインシャフト
１１が配設されている。メインシャフト１１の一端がケ
ーシング１０ｂから外方に突出し、スプラインが形成さ
れた入力端部１１ａが形成されている。よって、この装
置の場合には、入力端部１１ａに駆動部材をスプライン
結合しメインシャフト１１を駆動する。メインシャフト
１１には軸方向に所定間隔をおいて、同歯数の第１およ
び第２サンギヤ１２ａ，１２ｂが一体に形成されてい
る。

【００１７】このメインシャフト１１を放射状に囲むよ
うにして、等間隔で合計６個のクランク部材１５が配設
されている。これらクランク部材１５は、それぞれ、プ
ラネタリギヤ１９とクランクピン１６とを一体に有する
ギヤ部材１７と、クランクピン１６を圧入させてギヤ部
材１７と一体結合されたクランク支持部材１８とから構
成される。なお、本例では、クランクピン１６とギヤ部
材１７とが一体成形されているが、クランクピンを別体
に成形し、これをギヤ部材に圧入して一体に結合するよ
うに構成しても良い。

【００１８】ギヤ部材１７およびクランク支持部材１８
にはそれぞれ外方に突出する回転支持軸１７ａ，１８ａ
が形成されており、これら回転支持軸１７ａ，１８ａが
ベアリング１４ａ，１４ｂを介してケーシング１０ａ，
１０ｂにより回転自在に支持されている。よって、クラ
ンク部材１５は、回転支持軸１７ａ，１８ａの回転軸を
中心に回転自在である。この回転支持軸１７ａ，１８ａ
の回転軸とプラネタリギヤ１９の回転軸とは一致してお
り、プラネタリギヤ１９も回転支持軸１７ａ，１８ａを
中心として回転自在となっている。一方、クランクピン
１６はプラネタリギヤ１９の回転軸から偏心しており、
このため、クランク部材１５の回転に対してクランクピ
ン１６は、この回転支持軸１７ａ，１８ａ軸を中心に公
転する。

【００１９】各プラネタリギヤ１９は、第１および第２
サンギヤ１２ａ，１２ｂのいずれか一方と噛合する。こ
の場合に、隣合うプラネタリギヤ１９は同一サンギヤと
は噛合せず、一方が第１サンギヤ１２ａと噛合し、他方
が第２サンギヤ１２ｂと噛合し、この結果、プラネタリ
ギヤ１９は円周上交互に第１および第２サンギヤ１２
ａ，１２ｂと噛合する。これにより、隣合うプラネタリ
ギヤ１９は、軸方向にずれて位置し、隣合うプラネタリ
ギヤ１９同士の干渉のおそれがなくなる。その結果、隣
合うプラネタリギヤ１９同士を近づけて配設することが
でき、装置の小型化、コンパクト化を図ることが容易と
なる。このため、配設されるプラネタリギヤ１９は原則
として偶数個である。

【００２０】一方、クランク部材１５より外径側におい
て、メインシャフト１１を放射状に囲むようにして、等
間隔で合計６個のシリンダ２５が配設されている。これ
らシリンダ２５は、それぞれ、左右トラニオン部２７
ａ，２７ｂにおいてトラニオン部２７ａ，２７ｂの中心
軸（トラニオン軸）を中心として揺動自在に、ケーシン
グ１０ａ，１０ｂに取り付けられている。各シリンダ２
５に形成されたシリンダ孔２６内にはプランジャ・ロッ
ド結合体２０のプランジャ部２１が内径側から摺動自在
に挿入されている。このプランジャ部２１に一体に繋が
ったロッド部２２は内径方向に向かって斜めに延び、そ
の先端部２２ａはベアリング１６ａを介してクランクピ
ン１６に枢支されている。

【００２１】なお、本例ではプランジャ部２１とロッド
部２２とを一体に形成してブランジャ２０を構成してい
るが、これをプランジャ部材とロッド部材とに分けた別
体に形成し、両者を揺動自在に連結することもできる。
この場合には、各シリンダ２５はケーシング１０ａ，１
０ｂに固定される。

【００２２】シリンダ２５の左右トラニオン部２７ａ，
２７ｂにはそれぞれ、シリンダ孔２６内に連通する油路
２８ａ，２８ｂが形成されている。油路２８ａはケーシ
ング１０ａ内に形成された油路３３および第１チェック
バルブ３２を介して入口油路３１と連通する。また、油
路２８ｂは、第２チェックバルブ３６を介して出口油路
３５と連通する。

【００２３】以上の構成のラジアルプランジャ油圧ポン
プの作動を説明する。このポンプは入力端部１１ａから
メインシャフト１１を回転駆動して駆動される。メイン
シャフト１１の回転は第１および第２サンギヤ１２ａ，
１２ｂからこれと噛合するプラネタリギヤ１９を介して
クランク部材１５に伝達され、クランク部材１５が回転
される。このため、クランクピン１６は回転支持軸１７
ａ，１８ａの回転軸を中心とし、この回転軸からの偏心
量を半径とした軌跡を描いて公転する。クランクピン１
６に連結されたプランジャ・ロッド結合体２０のロッド
端部２２もクランクピン１６と一緒に公転運動を行い、
プランジャ部２１はシリンダ孔２６内を往復動される。

【００２４】この往復動において、プランジャ・ロッド
結合体２０が上死点から下死点まで移動するストローク
の間は、プランジャ部２１により囲まれたシリンダ孔２
６の空間内に作動油を吸い込む作用がなされる。このた
め、第１チェックバルブ３２が開放され、入口油路３１
から油路２８ａを介してシリンダ孔２６内に作動油が吸
い込まれる。次いで、プランジャ・ロッド結合体２０が
下死点から上死点まで移動するストロークの間は、シリ
ンダ孔２６内に吸い込まれた作動油を排出する作用がな
される。このため、第２チェックバルブ３６が開放さ
れ、シリンダ孔２６内の作動油が出口油路３５に吐出さ
れる。以下、この作用が繰り返されて、入口油路３１か
ら出口油路３５へ作動油が送られ、ポンプ作用がなされ
る。

【００２５】以上の構成の装置の場合には、各プランジ
ャ・ロッド結合体２０はそれぞれクランク部材１５のク
ランクピン１６に連結されるため、各プランジャ・ロッ
ド結合体２０およびシリンダ２５を、メインシャフト１
１を中心とする半径方向（放射方向）に対して斜めに傾
けて配設することができる。このため、装置の外径寸法
を小さくすることが可能で、装置を小型、コンパクト化
するのが容易である。また、メインシャフト１１の回転
をサンギヤ１２ａ，１２ｂおよびプラネタリギヤ１９を
介してクランクピンの公転運動に変換し、プランジャ・
ロッド結合体２０を往復運動させるので、動力伝達効率
が高い。この場合に、各クランクピン１６は、対応する
１つのプランジャ・ロッド結合体２０に動力を伝達すれ
ば良いので、各クランクピン１６に作用する荷重は小さ
く、強度上有利である。

【００２６】なお、この例においては、サンギヤ１２
ａ，１２ｂおよびプラネタリギヤ１９の歯数は等しく設
定されている。このようにした場合には、メインシャフ
ト１１の回転と同一回転でプラネタリギヤ１９が回転
し、各プランジャ・ロッド結合体２０はメインシャフト
１１の回転に同期して往復動される。このため、サンギ
ヤ１２ａ，１２ｂおよびプラネタリギヤ１９の歯数を等
しく設定した場合には、本例の第１および第２チェック
バルブ３２，３６に代えて、前述の特開平３−３７４６
５号公報および同３−１０３６４６号公報の装置にも用
いられている分配弁機構をメインシャフト１１により直
接駆動することができ、その構造を単純化することが可
能となる。

【００２７】但し、本例のように第１および第２チェッ
クバルブ３２，２６を用いる場合には、ギヤの歯数設定
に制限はなく、例えば、サンギヤ１２ａ，１２ｂの歯数
をプラネタリギヤ１９の歯数より大きくして、クランク
部材１５を増速することも可能である。このようにすれ
ば、メインシャフト１１の１回転当りのプランジャ・ロ
ッド結合体２０の作動回数を増すことができるので、装
置の吐出容量を変化させずにシリンダを小さくして装置
の小型化を図ることができるとともに、脈動率を低減さ
せることもできる。このような構成を採用した本発明に
係るラジアルプランジャ装置の第２実施例について、図
３および図４を参照して説明する。図４においても、各
ギヤは歯底円とピッチ円のみを用いて示している。

【００２８】このラジアルプランジャ装置は、２分割構
成のケーシング１１０ａ，１１０ｂを有し、ケーシング
１１０ａの外側面には入口油路１３１が形成されたカバ
ー１１０ｃが取り付けられ、ケーシング１１０ｂの外側
面には出口油路１３５が形成されたカバー１１０ｄが取
り付けられている。ケーシング１１０ａ，１１０ｂの中
央部にベアリング１１３ａ，１１３ｂを介して回転自在
にメインシャフト１１１が配設されている。メインシャ
フト１１１の左右両端がケーシングから外方に突出し、
それぞれスプラインが形成された左右入力端部１１１
ａ，１１１ｂが形成されている。よってこの装置の場合
には、左右いずれからでもメインシャフト１１１を駆動
することができる。メインシャフト１１１には軸方向に
所定間隔Ｗをおいて、同歯数の第１および第２サンギヤ
１１２ａ，１１２ｂが一体に形成されている。

【００２９】このメインシャフト１１１を放射状に囲む
ようにして、等間隔で合計８個のクランク部材１１５が
配設されている。これらクランク部材１１５は、それぞ
れ、プラネタリギヤ１１９とクランクピン１１６とを一
体に有するギヤ部材１１７と、クランクピン１１６を圧
入させてギヤ部材１１７と一体結合されたクランク支持
部材１１８とから構成される。

【００３０】ギヤ部材１１７およびクランク支持部材１
１８にはそれぞれ外方に突出する回転支持軸１１７ａ，
１１８ａが形成されており、これら回転支持軸１１７
ａ，１１８ａがベアリング１１４ａ，１１４ｂを介して
ケーシング１１０ａ，１１０ｂにより回転自在に支持さ
れている。よって、クランク部材１１５およびプラネタ
リギヤ１１９は回転支持軸１１７ａ，１１８ａを中心と
して回転自在となっている。クランクピン１１６はプラ
ネタリギヤ１１９の回転軸から偏心しており、このた
め、プラネタリギヤ１１９の回転に対してクランクピン
１１６はこの回転軸を中心に公転する。

【００３１】各プラネタリギヤ１１９は、第１および第
２サンギヤ１１２ａ，１１２ｂのいずれか一方と噛合す
る。この場合も第１実施例と同様に、隣合うプラネタリ
ギヤ１１９は同一サンギヤとは噛合せず、第１および第
２サンギヤ１１２ａ，１１２ｂと交互に噛合する。これ
により、隣合うプラネタリギヤ１１９同士の干渉のおそ
れがなくなり、隣合うプラネタリギヤ１１９同士を近づ
けて配設することができる。このため、配設されるプラ
ネタリギヤ１１９は原則として偶数個である。また、プ
ラネタリギヤ１１９の歯数は全て同一である。但し、本
例の装置では、プラネタリギヤ１１９の歯数はサンギヤ
１１２ａ，１１２ｂの歯数より少なく、メインシャフト
１１１の回転に対してプラネタリギヤ１１９は増速回転
される。

【００３２】一方、クランク部材１１５より外径側にお
いて、メインシャフト１１１を放射状に囲むようにし
て、等間隔で合計８個のシリンダ１２５が配設されてい
る。これらシリンダ１２５は、それぞれ、左右トラニオ
ン部１２７ａ，１２７ｂにおいてトラニオン部１２７
ａ，１２７ｂの中心軸（トラニオン軸）を中心として揺
動自在に、ケーシング１１０ａ，１１０ｂに取り付けら
れている。各シリンダ１２５に形成されたシリンダ孔１
２６内にはプランジャ・ロッド結合体１２０のプランジ
ャ部１２１が内径側から摺動自在に挿入されている。こ
のプランジャ部１２１に一体に繋がったロッド部１２２
は内径方向に向かって斜めに延び、その先端部１２２ａ
はベアリング１１６ａを介してクランクピン１１６に枢
支されている。

【００３３】シリンダ１２５の左右トラニオン部１２７
ａ，１２７ｂにはそれぞれ、シリンダ孔１２６内に連通
する油路１２８ａ，１２８ｂが形成されている。油路１
２８ａはケーシング１１０ａ内に形成された油路１３３
および第１チェックバルブ１３２を介して入口油路１３
１と連通する。また、油路１２８ｂは、ケーシング１１
０ｂ内に形成された油路１３４および第２チェックバル
ブ１３６を介して出口油路１３５と連通する。

【００３４】なお、本例の場合には、第１および第２サ
ンギヤ１１２ａ，１１２ｂの軸方向間隔Ｗはシリンダ１
２５の外径（トラニオン部１２７ａ，１２７ｂを除く外
径）より大きく設定されている。同時に、プラネタリギ
ヤ１１９とクランク支持部材１１８との軸方向間隔も、
シリンダ１２５の外径より大きく設定されている。この
ため、プラネタリギヤ１１９およびクランク支持部材１
１８とシリンダ１２５との干渉のおそれがなく、クラン
ク部材１１５およびシリンダ１２５を互いに近づけて配
設することができる。これにより、第１実施例の場合よ
り一層の小型化、コンパクト化を図ることができる。例
えば、第１実施例の場合には、６個のシリンダ２５を配
設できるだけであったが、第２実施例の場合には、８個
のシリンダ１２５を配設できる。

【００３５】以上のように構成された第２実施例に係る
ラジアルプランジャ油圧ポンプの作動は第１実施例と同
様であるのでその説明は省略する。但し、本例の装置は
左右入力端部１１１ａ，１１１ｂのいずれからもメイン
シャフト１１１の駆動が可能であり、装置の配設の自由
度が高い。

【００３６】なお、本例の装置では、図４に示すよう
に、各プランジャ・ロッド結合体１２０のシリンダ１２
５に対する往復ストローク位相は、順番に連続的になさ
れるように設定されている。具体的には、図４の状態の
時に、最も上側（１２時の位置）にあるプランジャ・ロ
ッド結合体１２０は上死点に位置し、時計方向に向かっ
て順次位置する各プランジャ・ロッド結合体１２０の位
相は順次下死点に近づき、最も下側（６時の位置）にあ
るプランジャ・ロッド結合体１２０は下死点に位置す
る。さらに、この位置から時計方向に向かって位置する
各プランジャ・ロッド結合体１２０は順次上死点に近づ
く位相となる。このように構成した場合には、前述の公
報に開示のような分配弁機構を設けるのが容易である。

【００３７】しかしながら、本例のように第１および第
２チェックバルブを用いる場合には、このように順番に
ストローク位相を変化させるような設定を行う必要はな
く、例えば、図５に示すようなストローク位相となるよ
うな設定を行うこともできる。図５の装置の場合には、
メインシャフト１１１の中心軸に対して対称位置にある
各一対のプランジャ・ロッド結合体１２０のストローク
位相が同位相となるように設定されている。具体的に
は、Ａ１およびＡ２、Ｂ１およびＢ２、Ｃ１およびＣ２
並びにＤ１およびＤ２で示す各一対のプランジャ・ロッ
ド結合体１２０同士がメインシャフト１１１の中心軸に
対して対称位置にあり、それぞれ同位相となるように設
定されている。例えば、Ａ１およびＡ２で示す一対のプ
ランジャ・ロッド結合体１２０は、図示の状態で、とも
に上死点に位置するストローク位相となる。

【００３８】このようにストローク位相を設定すると、
互いに点対称となる位置にある一対のプランジャ・ロッ
ド結合体１２０の反力は、大きさが等しく、方向が反対
の力となるため、メインシャフト１１１には偶力のみが
作用し、メインシャフト１１１を支持するベアリング１
１３ａ，１１３ｂの荷重が小さくなる。特に、本例のよ
うに、プランジャ・ロッド結合体１２０の数が４の倍数
である場合には、点対称位置にある一対のプランジャ・
ロッド結合体１２０が連結されるプラネタリギヤ１１９
はともに第１および第２サンギヤ１１２ａ，１１２ｂの
いずれか一方と噛合する。このため、両反力の作用点は
軸方向の偶力も零となり、ベアリング荷重は非常に小さ
くなる。

【００３９】本発明の装置においては、プランジャが高
負荷側ストロークにあるときにおけるロッドの軸心線
が、メインシャフトの中心軸とプラネタリギヤの回転軸
（クランクピンの公転中心軸）とを結ぶ平面と、この回
転軸よりメインシャフト中心軸側（メインシャフトに近
づく側）において交差するように構成するのが望まし
い。これについて、図６を用いて説明する。

【００４０】なお、高負荷側ストロークとは、プランジ
ャの往復ストロークの内、シリンダ内部の流体圧力が高
圧となりプランジャに作用する力が大きくなるストロー
クを言う。本装置をポンプ、コンプレッサとして使用す
る場合には、内部流体を圧縮するストローク、すなわ
ち、プランジャが下死点から上死点まで移動するストロ
ークが高負荷側ストロークであり、本装置をモータとし
て使用する場合には、高圧流体によりプランジャを押し
出すストローク、すなわち、プランジャが上死点から下
死点まで移動するストロークが高負荷側ストロークであ
る。

【００４１】図６（Ａ）では第１実施例の装置を例にし
て示しており、メインシャフト１１を駆動してプランジ
ャ・ロッド結合体２０がシリンダ２５内の油を圧縮して
吐出するストローク（高負荷側ストローク）にある状態
を示している。この図から分かるように、プランジャ・
ロッド結合体２０の軸心線Ｑが、メインシャフト１１の
中心軸Ｏ１とプラネタリギヤ１９の回転軸Ｏ２とを結ぶ
平面Ｐと交差する点Ｒは、プラネタリギヤ１９の回転軸
Ｏ２よりメインシャフト１１の中心軸Ｏ１側である。

【００４２】このように各位置を設定すると、メインシ
ャフト１１の駆動によりサンギヤ１２ａからプラネタリ
ギヤ１９を介してクランク部材１５が受ける駆動力Ｆ１
と、プランジャ・ロッド結合体２０からクランクピン１
６を介してクランク部材１５が受ける反力Ｆ２とは、図
６（Ｂ）に示すようになる。この図から分かるように、
駆動力Ｆ１と反力Ｆ２とは方向が反対方向に近く、互い
に減殺しあうため、その合力Ｆ３は小さくなる。このた
め、軸受１４ａ，１４ｂに作用する力が小さくなる。

【００４３】なお、本発明の装置において、図７に示す
ように、プランジャ・ロッド結合体２０の軸心線Ｑがメ
インシャフト１１の中心軸Ｏ１とプラネタリギヤ１９の
回転軸Ｏ２とを結ぶ平面Ｐと交差する点Ｒを、プラネタ
リギヤ１９の回転軸Ｏ２よりメインシャフト１１の中心
軸Ｏ１から離れる側に設定することも可能である。この
場合には、メインシャフト１１を図６とは逆方向（矢印
Ｇ方向）に駆動する必要がある。このため、クランク部
材１５に作用する駆動力Ｆ１とプランジャ・ロッド結合
体２０からの反力Ｆ２とは、図７（Ｂ）に示すような関
係になる。この図から分かるように、駆動力Ｆ１と反力
Ｆ２とはほぼ同一方向となるため、その合力Ｆ３は大き
くなり、軸受１４ａ，１４ｂに作用する力が大きくな
る。

【００４４】このように、軸受１４ａ，１４ｂに作用す
る荷重を小さくするには、プランジャおよびシリンダの
配設方向に対してメインシャフトの駆動方向は図６の関
係を満足するように設定するのが望ましい。ここで、装
置を第２実施例（図３）に示すように構成し、左右いず
れからも入力を行うことができるようにすれば、駆動軸
に対して装置を左右逆に配設して、メインシャフトの回
転方向を反対にすることができる。このため、第２実施
例の装置の場合には、駆動軸の回転方向に合わせて図６
の関係を満足させるような設定を自由に行うことができ
る。

【００４５】以上説明した実施例においては、各シリン
ダをそのトラニオン軸を中心として揺動自在にケーシン
グに取り付けている。このため、各プランジャのプラン
ジャ部とロッド部は一体に構成されている。しかしなが
ら、各プランジャのプランジャ部とロッド部とを揺動自
在に連結し、各シリンダをケーシングに固定しても良
い。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各プランジャは対応するプラネタリギヤと一体に形成さ
れた各クランクピンに連結されるので、シリンダおよび
プランジャを、メインシャフト中心から放射状に延びる
線に対して傾けて配設することができる。このため、装
置の外径寸法を小さく抑えて、装置を小型、コンパクト
にすることができる。また、この装置の場合には、メイ
ンシャフト上のサンギヤにより各プラネタリギヤが駆動
され、各プラネタリギヤのクランクピンから各プランジ
ャが駆動されるので、機械伝達効率が高めることかでき
る。このとき、各クランクピンはそれぞれ対応するプラ
ンジャのみを駆動するので、クランクピン荷重は小さ
く、動力伝達機構の強度上の問題が生じるのを防止でき
る。

【００４７】なお、この場合において、シリンダおよび
プランジャをメインシャフトを中心として放射状に等間
隔で複数個配設するとともに、プラネタリギヤも各プラ
ンジャに対応して複数個配設し、各プラネタリギヤには
それぞれ対応するプランジャのロッド部の先端が枢支さ
れるクランクピンを設けてギヤ駆動クランク式ラジアル
プランジャ装置を構成するのが好ましい。このように構
成した場合には、サンギヤをメインシャフト上に軸方向
に離れて形成された第１および第２サンギヤから構成
し、複数のプラネタリギヤのうちの隣合うギヤの一方が
第１サンギヤと噛合し他方が第２サンギヤと噛合するよ
うに構成するのがなお好ましい。このようにすれば、隣
合うプラネタリギヤ同士の干渉のおそれがなくなり、装
置のコンパクト化が図りやすい。ここで、第１および第
２サンギヤの軸方向間隔はシリンダの外径寸法より大き
くするのが好ましい。これにより、プラネタリギヤとシ
リンダとの干渉のおそれもなくなり、シリンダを高密度
に配設することができ、装置をさらに小型、コンパクト
化できる。

【００４８】さらに、本発明のギヤ駆動クランク式ラジ
アルプランジャ装置においては、サンギヤの歯数をプラ
ネタリギヤの歯数より大きくしても良く、このようにす
れば、プラネタリギヤを増速して脈動率を低減したり、
プランジャおよびシリンダを小型化したりすることがで
きる。サンギヤおよびプラネタリギヤの歯数を全て等し
くしても良く、この場合には、各プランジャの往復スト
ロークはメインシャフトの回転と同期するため、分配弁
の駆動を簡単に行うことかできる。

【００４９】なお、シリンダ、プランジャおよびプラネ
タリギヤをそれぞれ偶数個配設する場合には、メインシ
ャフトの中心軸に対して対称位置にある各一対のプラン
ジャのシリンダに対するストローク位相が同位相となる
ように取付位置を設定するのが好ましい。このようにす
れば、対称位置にある一対のプランジャに作用する力は
方向が正反対で大きさが同じ力となり、これらの力が相
殺され、メインシャフトを支持するベアリング荷重を小
さくすることができる。また、メインシャフトに作用す
る荷重のアンバランスが小さくなり、振動を抑えること
ができる。

【００５０】さらに、プランジャがシリンダに対する往
復ストロークのうちの高負荷側ストロークにあるときに
おけるプランジャの軸心線が、メインシャフトの中心軸
とプラネタリギヤ回転軸とを結ぶ平面と、この回転軸よ
りメインシャフト中心軸側によった位置において交差す
るように取付位置を設定するのが望ましい。このように
すれば、プランジャからクランクピンに作用する荷重と
プラネタリギヤに作用する荷重の方向とが逆方向に近く
なり、これら荷重が互いに相殺しあってクランク軸受に
作用する荷重を小さくすることができる。

【００５１】以上の構成のプランジャ装置において、メ
インシャフトをケーシングから左右に突出させ、メイン
シャフトをケーシングの左右両側から駆動することがで
きるようにするのが好ましい。このようにすれば、装置
の配設位置の自由度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置を示す正面断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置を示す側面概略断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置を示す正面断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置を示す側面概略断面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係るギヤ駆動クランク式
ラジアルプランジャ装置において、対称位置にある各プ
ランジャのストローク位相が同じようにした場合の例を
示す側面概略断面図である。

【図６】本発明の装置においてクランク部材に作用する
力の関係を示す概略図およびベクトル線図である。

【図７】本発明の装置においてクランク部材に作用する
力の関係を示す概略図およびベクトル線図である。

【符号の説明】

１１，１１１ メインシャフト １２ａ，１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ サンギヤ １５，１１５ クランク部材 １６，１１６ クランクピン １９，１１９ プラネタリギヤ ２５，１２５ シリンダ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、 このケーシングに相対回転自在に支持されたメインシャ
   フトと、 このメインシャフト上に同軸に固設されたサンギヤと、 前記ケーシングに支持されたシリンダと、 このシリンダのシリンダ孔内に摺動自在に挿入されたプ
   ランジャと、 前記ケーシングに相対回転自在に支持されるとともに前
   記サンギヤと噛合するプラネタリギヤと、 このプラネタリギヤの回転軸から偏心した位置に前記プ
   ラネタリギヤと一体に形成されたクランクピンと前記プ
   ランジャおよび前記クランクピンを連結するロッドとを
   有することを特徴とするギヤ駆動クランク式ラジアルプ
   ランジャ装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダが前記ケーシングに揺動自
   在に支持され、前記ロッドと前記プランジャとが一体に
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤ
   駆動クランク式ラジアルプランジャ装置。
3. 【請求項３】 前記シリンダが前記ケーシングに固定支
   持され、前記ロッドと前記プランジャとが揺動自在に連
   結されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤ駆
   動クランク式ラジアルプランジャ装置。
4. 【請求項４】 前記シリンダおよび前記プランジャが前
   記プラネタリギヤとともに前記メインシャフトを中心と
   して放射状に等間隔で複数個配設されていることを特徴
   とする請求項１に記載のギヤ駆動クランク式ラジアルプ
   ランジャ装置。
5. 【請求項５】 前記サンギヤが前記メインシャフト上に
   軸方向に離れて形成された第１および第２サンギヤから
   構成され、 前記複数のプラネタリギヤにおける隣合うギヤの一方は
   前記第１サンギヤと噛合し他方は前記第２サンギヤと噛
   合するように円周上交互に配設されていることを特徴と
   する請求項４に記載のギヤ駆動クランク式ラジアルプラ
   ンジャ装置。
6. 【請求項６】 前記第１および前記第２サンギヤの軸方
   向間隔が前記シリンダの外径寸法より大きいことを特徴
   とする請求項５に記載のギヤ駆動クランク式ラジアルプ
   ランジャ装置。
7. 【請求項７】 前記サンギヤの歯数が前記プラネタリギ
   ヤの歯数より大きいことを特徴とする請求項１から６の
   いずれかに記載のギヤ駆動クランク式ラジアルプランジ
   ャ装置。
8. 【請求項８】 前記サンギヤの歯数が前記プラネタリギ
   ヤの歯数と等しいことを特徴とする請求項１から６のい
   ずれかに記載のギヤ駆動クランク式ラジアルプランジャ
   装置。
9. 【請求項９】 前記シリンダ、前記プランジャおよび前
   記プラネタリギヤがそれぞれ偶数個配設されており、前
   記メインシャフトの中心軸に対して対称位置にある各一
   対の前記プランジャの前記シリンダに対するストローク
   位相が同位相となるように取付位置が設定されているこ
   とを特徴とする請求項４に記載のギヤ駆動クランク式ラ
   ジアルプランジャ装置。
10. 【請求項１０】 前記プランジャが前記シリンダに対す
    る往復ストロークのうちの高負荷側ストロークにあると
    きにおける前記ロッドの軸心線が、前記メインシャフト
    の中心軸と前記プラネタリギヤの回転軸とを結ぶ平面
    と、前記プラネタリギヤの回転軸より前記メインシャフ
    ト中心軸側において交差するように取付位置が設定され
    ていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記
    載のギヤ駆動クランク式ラジアルプランジャ装置。