(57)【要約】【課題】  大出力の仕様であっても、クランクシャフトに作用する曲げ応力を軽減し、クランクシャフトが長寿命であり、プランジャポンプのケーシングを３分割にすることなく、組立作業が容易な構造の高圧プランジャポンプを提供する。【解決手段】  ケーシング１と、ピニオン軸４と、クランクシャフト５と、クランクシャフト５の回転によってコンロッド６およびプランジャ８が往復動可能に構成された高圧プランジャポンプであって、クランクシャフト５の中間部の近傍を回転可能にベアリング５ｃによって軸支され、クランクシャフト５をベアリング５ａ、５ｂ、５ｃにより３点支持にするとともに、クランクシャフト５の一端を支持するベアリング５ａの外輪を、ベアリングカバー２ａが保持することによって、クランクシャフト５を外へ引き抜くことができる第１開口部を配設したことを特徴とする高圧プランジャポンプ１０である。【選択図】      図１
2005133667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ケーシングと第２ケーシングが一体に形成されたケーシングと、
前記第１ケーシングの両側に挿通され、両軸端部が回転可能にベアリングによって軸支されるとともに、ピニオンが形成されたピニオン軸と、
前記第１ケーシングの両側に挿通され、両軸端部が回転可能にベアリングによって軸支されるとともに、ピニオンと噛み合うギヤが形成されたクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの回転によってコンロッドおよびプランジャが往復動可能に構成された高圧プランジャポンプであって、
前記クランクシャフトの中間部の近傍を回転可能にベアリングによって軸支することによって、前記クランクシャフトをベアリングにより３点支持にするとともに、クランクシャフトの一端部を支持するベアリングの外輪を、ベアリングカバーが保持することによって、クランクシャフトを外へ引き抜くことができる第１開口部を配設したことを特徴とする高圧プランジャポンプ。
【請求項２】
前記プランジャが往復動する方向の第１ケーシングの一端部に組み付けまたは分解用の矩形の第２開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の高圧プランジャポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンや電動機等の原動機によって得られた回転運動を所望の回転速度に減速してクランクシャフトに伝達する高圧プランジャポンプ、または、原動機の機械的エネルギーを高圧水のエネルギーに変換し圧送する高圧プランジャポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、高圧水を利用して洗浄や剥離、はつり、切断等を行う装置の高圧ポンプとして、駆動手段である原動機による回転運動を一旦減速してクランクシャフトに伝達し、棒ピストンであるプランジャを往復動させて高圧水にする高圧プランジャポンプが知られている。動力伝達手段としては前記の他にベルトや外部ギヤ減速機を用いるもの等があるが、全体をコンパクトにまとめるためにギヤをポンプに内蔵する機構が知られている。そして、クランクシャフトは、その両軸端部の２箇所でベアリングによって軸支されている。しかし、クランクシャフトの両端を支持する構成では、プランジャからの大きな反力や力を伝達するへリカルギヤが作用する接線力の反力を受け、クランクシャフトを絶えず撓ませるため、クランクシャフトに作用する曲げ応力が大きくなり、大出力での使用はできないという問題があった。また、そのためにクランクシャフトが折損することから短寿命であるという問題があった。
【０００３】
図３は、前記問題を解決した従来の高圧プランジャポンプ２０（市販品）を示し、図４に示すＤ−Ｄ線の断面図であり、図４は、図３に示すＥ−Ｅ線の断面図である。
図３に示すように、この高圧プランジャポンプ２０は、３連のプランジャポンプである。このプランジャポンプの原動機により得られた回転運動は、ピニオン軸１４に伝達されると、ピニオン軸１４の両端部に設けられた２つのピニオン（小歯車）は、クランクシャフト１５のそれぞれのギヤ（大歯車）と噛み合い、クランクシャフト１５が回転する。それぞれのギヤは、歯当たりの改善、騒音防止、軸方向荷重の発生抑制等を目的としてピニオン軸１４のピニオン、クランクシャフト１５のギヤはそれぞれ右ねじれ、左ねじれのヘリカルギヤとなって配設されている。これらのヘリカルギヤの噛み合いによってクランクシャフト１５が回転すると、図４に示すように、例えば、第２クランクピン１５ｅによって第２コンロッド１６ｂが連動し、往復動可能に設けられた第２クロスヘッド１８ｂを往復動させて、その運動をプランジャに伝え、高圧水を作り圧送する。
【０００４】
図３、図４を参照して従来の高圧プランジャポンプ２０の特徴を説明する。
図３に示すように、高圧プランジャポンプ２０は、３連のプランジャポンプである。ケーシングは３分割され、第１ケーシング１１ａと、第２ケーシング１１ｂと、第３ケーシング１１ｃとから一体に構成されている。それぞれのケーシングの分割場所は、分割線Ｆと分割線Ｇである。また、クランクシャフト１５には軸端部を支持するベアリング１５ａ、１５ａが配設されており、このベアリング１５ａ、１５ａの外輪は第１ケーシング１１ａに保持されている。その結果、第１ケーシング１１ａの図中下部のベアリング１５ａを抜き取っても開口部が小さいため、クランクシャフト１５の通り抜けはできない。
このため、クランクシャフト１５の組み付けの際は、分割線Ｆとする第１ケーシング１１ａを取り外して行われる。また、クランクシャフト１５は、両端支持でベアリング１５ａ、１５ａに軸支されており、さらに、クランクシャフト１５の中間点の近傍も２つのベアリング１５ｃ、１５ｃによって軸支されている。このように、クランクシャフト１５が４点支持されたことにより、前記した問題点であるクランクシャフト１５に作用する曲げ応力は軽減される。
【０００５】
さらに、図４に示すように、クランクシャフト１５の中心線は分割線Ｆの位置になっているので、第１ケーシング１１ａを取り外すことにより、クランクシャフト１５の組み付けや、例えば、第２コンロッド１６ｂのコンロッドボルト１６ｅ、１６ｅの締め付け等の組立作業が容易にできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のように、ベアリングによる４点支持とすると、ケーシングを３分割にする必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するために創案されたものであり、大出力の仕様であっても、クランクシャフトに作用する応力を軽減し、クランクシャフトが長寿命であり、プランジャポンプのケーシングを３分割にすることなく、組立作業が容易な構造の高圧プランジャポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、第１ケーシングと第２ケーシングが一体に形成されたケーシングと、前記第１ケーシングの両側に挿通され、両軸端部が回転可能にベアリングによって軸支されるとともに、ピニオンが形成されたピニオン軸と、前記第１ケーシングの両側に挿通され、両軸端部が回転可能にベアリングによって軸支されるとともに、ピニオンと噛み合うギヤが形成されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトの回転によってコンロッドおよびプランジャが往復動可能に構成された高圧プランジャポンプであって、前記クランクシャフトの中間部の近傍を回転可能にベアリングによって軸支することによって、前記クランクシャフトをベアリングにより３点支持にするとともに、クランクシャフトの一端部を支持するベアリングの外輪を、ベアリングカバーが保持することによって、クランクシャフトを外へ引き抜くことができる第１開口部を配設したことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ベアリングによる両端部（２点）の支持のほか、その中間点の近傍にもう１個のベアリングを設けて支持したことにより、クランクシャフトに作用する曲げ応力を軽減することができるため、大出力の仕様であっても、クランクシャフトの長寿命化を可能にする。また、クランクシャフトの一端部を軸支するベアリングの外輪（アウターレース）を、ベアリングカバーが保持するようにし、前記ベアリングカバーを取り外すことにより、第１開口部を確保することができるので、ギヤを有するクランクシャフトを外へ引き抜く（分解作業）、または、中へ組み込む（組立作業）ことができるため、ケーシングを３分割することなく、２分割にして組立作業が容易な構造の３連プランジャポンプを提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の３連プランジャポンプであって、前記プランジャが往復動する方向の第１ケーシングの一端部に組み付けまたは分解用の矩形の第２開口部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、前記プランジャが往復動する方向の第１ケーシングの一端部に組み付けまたは分解用の矩形の第２開口部を設けたことにより、この第２開口部を利用してクランクシャフトのそれぞれのクランクピンに嵌合されたコンロッドの組立てや分解ができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ベアリングによる両端支持のほか、その中間点の近傍にもう１個のベアリングを設けて支持したことにより、クランクシャフトに作用する曲げ応力を軽減することができるため、大出力の仕様であっても、クランクシャフトの長寿命化を可能にする。また、クランクシャフトの一端部を軸支するベアリングの外輪（アウターレース）を、ベアリングカバーが保持するようにし、前記ベアリングカバーを取り外すことにより、第１開口部を確保することができるので、ギヤを有するクランクシャフトを外へ引き抜く（分解作業）、または、中へ組み込む（組立作業）ことができるため、ケーシングを３分割することなく、２分割にして組立作業が容易な構造の３連プランジャポンプを提供することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、前記プランジャが往復動する方向の第１ケーシングの一端部に組み付けまたは分解用の矩形の第２開口部を設けたことにより、この第２開口部を利用してクランクシャフトのそれぞれのクランクピンに嵌合されたコンロッドの組立てや分解ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の高圧プランジャポンプ１０を示し、図２に示すＡ−Ａ線の断面図であり、図２は、図１に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
図１に示すように、この高圧プランジャポンプ１０は、３連のプランジャポンプである。このプランジャポンプのケーシング１は、第１ケーシング１ａと第２ケーシング１ｂとが一体に接続されており、ケーシング１の分割場所は分割線Ｃである。第１ケーシング１ａの図中下方には第１開口部２が設けられている。つまり、下ベアリングカバー２ａがベアリング５ａのアウターレースを保持することによって、ボルト２ｃ、２ｃ…を取り外すことにより、円形をした第１開口部２が確保できる。また、第１ケーシング１ａの図中右端には第２開口部３が設けられており、ボルト３ｃ、３ｃ…を取り外し、パッキン３ａおよびカバー３ｂを取り外すことにより、矩形をした第２開口部３が確保できるようになっている。
【００１５】
図１に示すように、原動機によって得られた回転運動は、ピニオンが一体に形成されたピニオン軸（入力軸）４に入力され、伝達されると、ピニオン軸４が図中ａ矢印の方向に回転し、これに噛み合うギヤ（大歯車）が一体に形成されたクランクシャフト５が、図中ｂ矢印の方向に回転する。なお、これらのギヤは図３に示すものと同様にヘリカルギヤから形成されている。クランクシャフト５は、それぞれ位相差が設けられた３つのクランクピン、つまり、第１クランクピン５ｄと、第２クランクピン５ｅと、第３クランクピン５ｆとが配置されている。これらのクランクピン５ｄ、５ｅ、５ｆには、それぞれ第１コンロッド６ａと、第２コンロッド６ｂと、第３コンロッド６ｃとが嵌合されており、クランクシャフト５の動きに連動して棒ピストンである第１プランジャ８ａと、第２プランジャ８ｂと、第３プランジャ８ｃとを往復動させて、通常圧の流体を加圧する。
図２に示すように、高圧プランジャポンプ１０の左先端部にはバルブボックス９が配設されている。吸入口９ａから吸入弁９ｂを通り供給された流体、例えば、第２プランジャ８ｂによって加圧された高圧水は、吐出弁座９ｃから吐出弁体９ｄを押し上げて、高圧ホースへと圧送される。
【００１６】
前記ピニオン軸４は、第１ケーシング１ａの両側に挿通され、両軸端部がベアリング４ａ、４ａによって支持されている。ピニオン軸４には減速するためのピニオン（小歯車）４ｂ、４ｃが２個形成されている。このピニオン軸４に形成され一方のピニオン４ｂは右ねじれヘリカルギヤであり、他方のピニオン４ｃは左ねじれヘリカルギヤである。
【００１７】
前記クランクシャフト５は、第１ケーシング１ａの両側に挿通され、両端部の支持でベアリング５ａ、５ｂに軸支されており、さらに、クランクシャフト５の中間点の近傍をベアリング５ｃによって軸支されている。クランクシャフト５に形成されたギヤ（大歯車）
５ｇ、５ｈは、前記ピニオン（小歯車）４ｂ、４ｃとそれぞれに噛み合う左ねじれと右ねじれヘリカルギヤである。ギヤ（大歯車）５ｇ、５ｈの外径は、ベアリング５ｃの外径よりの若干小さく、ベアリング５ｃの外径は、第１開口部２の内径よりも小さい。
また、クランクシャフト５は３連用であるため、図中の上から順に、第１クランクピン５ｄと、第２クランクピン５ｅと、第３クランクピン５ｆとが形成されている。
前記第１クランクピン５ｄには、第１コンロッド６ａの大端部が嵌合され、この第１コンロッド６ａの小端部は、第１クロスヘッド７ａのピンに嵌合されている。この第１クロスヘッド７ａの左端面には、棒ピストンである第１プランジャ８ａが螺着されている。
前記第２クランクピン５ｅには、第２コンロッド６ｂの大端部が嵌合され、この第２コンロッド６ｂの小端部は、第２クロスヘッド７ｂのピンに嵌合されている。この第２クロスヘッド７ｂの左端面には、第２プランジャ８ｂが螺着されている。
前記第３クランクピン５ｆには、第３コンロッド６ｃの大端部が嵌合され、この第３コンロッド６ｃの小端部は、第３クロスヘッド７ｃのピンに嵌合されている。この第３クロスヘッド７ｃの左端面には、第３プランジャ８ｃが螺着されている。
そして、それぞれに位相差を持たせた第１クランクピン５ｄと、第２クランクピン５ｅと、第３クランクピン５ｆとによってクランクシャフト５が１回転すると、第１プランジャ８ａと、第２プランジャ８ｂと、第３プランジャ８ｃとが同様の位相差を持って往復動をする。
【００１８】
図２を参照して高圧プランジャポンプ１０の動作を説明する。
電動機で得られた回転運動がピニオン軸４に伝達されると、ピニオンに噛み合うギヤが回転してクランクシャフト５が回転する。そうすると、クランクシャフト５の例えば第２クランクピン５ｅに嵌合された第２コンロッド６ｂが連動し、第２クロスヘッド７ｂが摺動する。第２クロスヘッド７ｂに一体に螺着された第２プランジャ８ｂが左右に往復動し、通常圧水を加圧する。第２プランジャ８ｂによって加圧された高圧水は、吐出弁体９ｄを押し上げて、高圧ホースへと圧送される。なお、第１プランジャ８ａおよび第３プランジャ８ｃの動作の説明は、位相差をもって同様に往復動するため、省略する。
【００１９】
ここで、図１、図２を参照してクランクシャフトの分解手順について説明する。
（１）第１ケーシング１ａと第２ケーシング１ｂを図示しないボルトを緩めて分解し、それぞれのサポート（図２ではサポート１２ｂ）を取り外す（図２参照）。
（２）第２開口部３を閉鎖するカバー３ｂとパッキン３ａを固定しているボルト３ｃ、３ｃ…を工具によって緩め、カバー３ｂとパッキン３ａを取り外す（図１参照）。
（３）第２開口部３からクランクシャフト５の第１コンロッド６ａと、第２コンロッド６ｂと、第３コンロッド６ｃとのそれぞれのコンロッドボルト６ｅ、６ｅに工具を差し込み、各コンロッドボルト６ｅ、６ｅを緩め、２ピースに分割されたコンロッドボルト６の軸受押え６ｄを取り外す（図２参照）。
（４）第１コンロッド６ａと、第２コンロッド６ｂと、第３コンロッド６ｃとのそれぞれの位置を図中の左側に移動させて、クランクシャフト５との干渉を避けて退避させる。
（５）クランクシャフト５の軸端上部を閉鎖する上ベアリングカバー２ｂを取り外し、つぎに、クランクシャフト５の軸端下部を閉鎖する下ベアリングカバー２ａを取り外す（図１参照）。
（６）クランクシャフト５の下部軸端に設けられたネジ穴に治具を螺入し、その治具を下方に引っ張り、クランクシャフト５を引き抜く（図１参照）。
このように、下ベアリングカバー２ａにベアリング５ａの外輪を保持するようにしたことにより、第１開口部２の内径は、ベアリング５ｃやギヤ（大歯車）５ｇ、５ｈの外径よりも大きいので、クランクシャフト５を引き抜くことができる。
また、クランクシャフト５を支持する３個のベアリング５ａ、５ｂ、５ｃは、組付時にピニオンと干渉しないため、クランクシャフト５にギヤを一体に形成することができるため、組立作業や分解作業が容易である。
さらに、第２開口部３にも十分なスペースＳが確保されており、各コンロッド６を分解できることから、第１ケーシング１ａをさらに２分割にする必要はない。
なお、クランクシャフトの組み付け手順については、この反対の手順による。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されることはなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、第１開口部２は反対側にしても良いし、分解手順はこの他の手順であっても構わない。また、第１ケーシングと第２ケーシングが一体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の高圧プランジャポンプを示し、図２に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図２】図１に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図３】従来の高圧プランジャポンプ（市販品）を示し、図４に示すＤ−Ｄ線の断面図である。
【図４】図３にＥ−Ｅ線の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１      ケーシング
１ａ    第１ケーシング
１ｂ    第２ケーシング
２      第１開口部
２ａ    下ベアリングカバー
２ｂ    上ベアリングカバー
２ｃ    ボルト
３      第２開口部
３ａ    パッキン
３ｂ    カバー
３ｃ    ボルト
４      ピニオン軸
４ａ    ベアリング
４ｂ、４ｃ  ピニオン（小歯車）
５      クランクシャフト
５ａ、５ｂ、５ｃ  ベアリング
５ｄ    第１クランクピン
５ｅ    第２クランクピン
５ｆ    第３クランクピン
５ｇ、５ｈ  ギヤ（大歯車）
６      コンロッド
６ａ    第１コンロッド
６ｂ    第２コンロッド
６ｃ    第３コンロッド
７ａ    第１クロスヘッド
７ｂ    第２クロスヘッド
７ｃ    第３クロスヘッド
８ａ    第１プランジャ
８ｂ    第２プランジャ
８ｃ    第３プランジャ
８ｄ    パッキン
９      バルブボックス
９ａ    吸入口
９ｂ    吸入弁
９ｃ    吐出弁座
９ｄ    吐出弁体
１０    高圧プランジャポンプ
【図１】
2005133667.tif 000003
【図２】
2005133667.tif 000004
【図３】
2005133667.tif 000005
【図４】
2005133667.tif 000006