JP4947793B2

JP4947793B2 - Crank device

Info

Publication number: JP4947793B2
Application number: JP2007288814A
Authority: JP
Inventors: 健高地; 秀司大貝
Original assignee: LWJ CO., LTD.
Current assignee: LWJ CO., LTD.
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2009114959A

Description

本発明はクランク装置に関する。 The present invention relates to a crank device.

クランク装置は、例えば、ピストンの直線往復動と、クランク軸の回転運動とを相互に変換する装置として用いられている。本発明者は、例えば、特許２６８３２１８号に開示されるように、ピストンに連結した連接棒が実質的に直線往復動するクランク装置を提案している。 The crank device is used, for example, as a device that mutually converts a linear reciprocating motion of a piston and a rotational motion of a crankshaft. For example, as disclosed in Japanese Patent No. 2683218, the inventor has proposed a crank device in which a connecting rod connected to a piston reciprocates substantially linearly.

斯かるクランク装置１は、図１に示すように、内周太陽歯車２０と、内周太陽歯車２０のピッチ円直径の２分の１のピッチ円直径を有し、内周太陽歯車２０と噛み合って自転および公転する遊星歯車２１と、遊星歯車２１の中心部１２を自転可能に支持するクランク部材１０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the crank device 1 has an inner circumferential sun gear 20 and a pitch circle diameter that is half the pitch circle diameter of the inner circumferential sun gear 20, and meshes with the inner circumferential sun gear 20. A planetary gear 21 that rotates and revolves, and a crank member 10 that supports the central portion 12 of the planetary gear 21 so as to be capable of rotating.

このクランク装置１では、遊星歯車２１は、遊星歯車２１のピッチ円上に作用部２４を備えている。当該作用部２４は、内周太陽歯車２０と遊星歯車２１の機構によって実質的に直線往復動する。当該作用部２４に連接棒３を介してピストン−シリンダ装置１６のピストン１５を取り付け、ピストン１５を直線往復動させる機構を構成することができる。この場合、ピストン１５が直線往復動するため、サイドスラストによるエネルギ損失の低減を図ることができる。また、シリンダ１７に対するピストン１５のストロークを長くできるので、圧縮比を向上させることができる。このように、かかるクランク装置１は、他のクランク装置では得られない特徴を備えており、シリンダ型の内燃機関やコンプレッサなど種々の装置に適用することができる。なお、特許２８９５４３１号では、かかるクランク装置の振動を低減させるべく静的および動的重量バランスをとる釣合錘を配設することが開示されている。
特許２６８３２１８号特許２８９５４３１号 In the crank device 1, the planetary gear 21 includes an action portion 24 on the pitch circle of the planetary gear 21. The action portion 24 reciprocates substantially linearly by the mechanism of the inner peripheral sun gear 20 and the planetary gear 21. A piston 15 of the piston-cylinder device 16 can be attached to the action portion 24 via the connecting rod 3 to constitute a mechanism for reciprocating the piston 15 linearly. In this case, since the piston 15 reciprocates linearly, energy loss due to side thrust can be reduced. Moreover, since the stroke of the piston 15 with respect to the cylinder 17 can be lengthened, the compression ratio can be improved. Thus, the crank device 1 has characteristics that cannot be obtained by other crank devices, and can be applied to various devices such as a cylinder-type internal combustion engine and a compressor. Japanese Patent No. 2895431 discloses disposing a counterweight that balances static and dynamic weights in order to reduce vibration of the crank device.
Japanese Patent No. 2683218 Japanese Patent No. 2895431

クランク装置は、例えば、シリンダ型の内燃機関やコンプレッサにおいてピストンを直線往復動させる機構に用いるのには何ら問題はない。また、特許２８９５４３１号では、かかるクランク装置の振動を低減させるべく、遊星歯車の中心部回りの静的および動的重量バランスをとり、クランク部材の軸部回りの静的および動的重量バランスをとることが開示されている。しかしながら、このクランク装置は、通常のクランク装置に比べて遊星歯車部材とクランク部材が複雑に動作し、より複雑な要因によって振動や運転音が生じ得る。このため、同特許で開示された方法においても、振動を完全に抑えることができない場合があった。本発明は、上述したクランク装置について、振動を低減させ、かつ、静粛性をさらに向上させることを課題としている。 There is no problem in using the crank device for a mechanism for linearly reciprocating a piston in, for example, a cylinder type internal combustion engine or a compressor. In Japanese Patent No. 2895431, in order to reduce the vibration of the crank device, a static and dynamic weight balance around the center of the planetary gear is taken, and a static and dynamic weight balance around the shaft portion of the crank member is taken. It is disclosed. However, in this crank device, the planetary gear member and the crank member operate in a complicated manner as compared with a normal crank device, and vibration and operation noise may be generated due to more complicated factors. For this reason, even in the method disclosed in the patent, vibration may not be completely suppressed. An object of the present invention is to reduce vibration and further improve quietness in the above-described crank device.

本発明に係るクランク装置は、クランクケースと、クランクケースに固定的に配設された内周太陽歯車と、内周太陽歯車のピッチ円直径の２分の１のピッチ円直径を有する遊星歯車を前記内周太陽歯車に噛み合わせつつ自転および公転する遊星歯車部材と、内周太陽歯車のピッチ円の中心線と同軸に回転するようにクランクケースに配設され、遊星歯車部材を自転および公転可能に支持するクランク部材とを備えている。
遊星歯車部材は、遊星歯車に取り付けられ、遊星歯車のピッチ円の中心線に沿って延びた遊星軸を備えている。
クランク部材は、クランク部材の回転軸から遊星歯車のピッチ円直径の２分の１の距離ずれた位置に、内周太陽歯車のピッチ円の中心線に沿って形成され、遊星軸が回動自在に装着された装着穴を備えている。
遊星軸は、クランク部材の装着穴から突出している。当該クランク部材の装着穴から突出した遊星軸の端部には、動作部材が取り付けられる作用部が設けられている。
さらに、遊星歯車部材は、装着穴から突出した部位において、作用部から周方向に１８０度ずれた位置に重心を有する第１カウンターウェイトが設けられている。また、作用部が設けられた端部とは軸方向に反対側の端部には、遊星歯車部材に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、遊星歯車部材の回転軸上の任意の位置で遊星歯車部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第１バランサーを備えている。
クランク部材は、遊星軸が装着穴から突出した部位から周方向に１８０度ずれた位置に重心を有する第２カウンターウェイトが設けられている。そして、遊星軸が装着穴から突出した部位とは軸方向に反対側の端部に、クランク部材に作用する遠心力が釣り合い、かつ、クランク部材の回転軸上の任意の位置で前記クランク部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第２バランサーを備えている。 A crank device according to the present invention includes a crankcase, an inner sun gear fixedly disposed on the crankcase, and a planetary gear having a pitch circle diameter that is a half of the pitch circle diameter of the inner sun gear. A planetary gear member that rotates and revolves while meshing with the inner peripheral sun gear, and a crankcase that rotates coaxially with the center line of the pitch circle of the inner peripheral sun gear, and can rotate and revolve the planetary gear member. And a crank member to be supported.
The planetary gear member is attached to the planetary gear and includes a planetary shaft extending along the center line of the pitch circle of the planetary gear.
The crank member is formed along the center line of the pitch circle of the inner peripheral sun gear at a position shifted by a distance of one half of the pitch circle diameter of the planetary gear from the rotation shaft of the crank member, and the planetary shaft is freely rotatable. It has a mounting hole attached to the.
The planetary shaft protrudes from the mounting hole of the crank member. At the end of the planetary shaft that protrudes from the mounting hole of the crank member, an action portion to which the operating member is attached is provided.
Further, the planetary gear member is provided with a first counterweight having a center of gravity at a position that protrudes 180 degrees in the circumferential direction from the action portion at a portion protruding from the mounting hole. Further, the centrifugal force acting on the planetary gear member is balanced at the end opposite to the end provided with the action portion in the axial direction, and the planetary gear is at an arbitrary position on the rotation shaft of the planetary gear member. A first balancer that balances the moment of centrifugal force acting on the gear member is provided.
The crank member is provided with a second counterweight having a center of gravity at a position shifted by 180 degrees in the circumferential direction from a portion where the planetary shaft protrudes from the mounting hole. The centrifugal force acting on the crank member is balanced at the end opposite to the portion where the planetary shaft protrudes from the mounting hole in the axial direction, and at any position on the rotating shaft of the crank member A second balancer that balances the moment of the acting centrifugal force is provided.

このクランク装置では、動作状態で遊星歯車やクランク部材に作用する遠心力の影響を小さくすることができ、かかるクランク装置について、振動を低減し、かつ、静粛性をさらに向上させることができる。 In this crank apparatus, the influence of the centrifugal force acting on the planetary gear and the crank member in the operating state can be reduced, and the vibration of the crank apparatus can be reduced and the silence can be further improved.

以下、本発明の一実施形態に係るクランク装置を図面に基づいて説明する。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, a crank device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Further, the present invention is not limited to the following embodiment.

このクランク装置１００は、図２、図３に示すように、クランクケース１０１と、内周太陽歯車１０２と、遊星歯車部材１０３と、クランク部材１０４とを備えている。この実施形態では、クランク装置１００は、図２に示すように、ピストン−シリンダ機構２１０のピストン２１１を駆動させる装置として用いられている。なお、図３は、クランク装置１００の機構を示す概略図である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the crank device 100 includes a crankcase 101, an inner peripheral sun gear 102, a planetary gear member 103, and a crank member 104. In this embodiment, the crank apparatus 100 is used as an apparatus for driving a piston 211 of a piston-cylinder mechanism 210 as shown in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing the mechanism of the crank device 100.

≪クランクケース≫
クランクケース１０１は、クランク装置１００の各部材を収容するケースである。この実施形態では、クランクケース１０１は、底を有する筒状の部材であり、図２では、底部１１１を右側に向け、開口１１２を左側に向けて横向きに配設されている。クランクケース１０１の内部には、クランク部材１０４や内周太陽歯車１０２など、クランク装置１００の各部材を収容するスペースが形成されている。クランクケース１０１の底部１１１には、クランク部材１０４の軸部１５８を挿通させる挿通穴１１３が、底部１１１の中心に形成されている。また、クランクケース１０１の側面には、クランクケース１０１の開口１１２から近い位置に、ピストン−シリンダ機構２１０が取り付けられており、ピストン−シリンダ機構２１０のシリンダケース２１２を取り付ける取付穴２２０が形成されている。シリンダケース２１２にはシリンダ２１３が固定されており、ピストン２１１がクランク装置１００の機構により、シリンダ２１３に沿って上下に往復動する。この実施形態では、クランクケース１０１の開口１１２には、カバー２１４が取り付けられている。 ≪Crankcase≫
The crankcase 101 is a case that accommodates each member of the crank device 100. In this embodiment, the crankcase 101 is a cylindrical member having a bottom. In FIG. 2, the crankcase 101 is disposed sideways with the bottom 111 facing the right side and the opening 112 facing the left side. Inside the crankcase 101, spaces for accommodating each member of the crank device 100 such as the crank member 104 and the inner peripheral sun gear 102 are formed. An insertion hole 113 for inserting the shaft portion 158 of the crank member 104 is formed in the center of the bottom portion 111 in the bottom portion 111 of the crankcase 101. Further, a piston-cylinder mechanism 210 is attached to a side surface of the crankcase 101 at a position near the opening 112 of the crankcase 101, and an attachment hole 220 for attaching the cylinder case 212 of the piston-cylinder mechanism 210 is formed. Yes. A cylinder 213 is fixed to the cylinder case 212, and the piston 211 reciprocates up and down along the cylinder 213 by the mechanism of the crank device 100. In this embodiment, a cover 214 is attached to the opening 112 of the crankcase 101.

≪内周太陽歯車≫
内周太陽歯車１０２は、内周面に歯を有する内歯車であり、クランクケース１０１の内周面の中間位置に形成された段差１２１に固定されている。 ≪Inner sun gear≫
The inner peripheral sun gear 102 is an inner gear having teeth on the inner peripheral surface, and is fixed to a step 121 formed at an intermediate position on the inner peripheral surface of the crankcase 101.

≪遊星歯車部材≫
遊星歯車部材１０３は、内周太陽歯車１０２と噛み合って自転および公転する歯車である。この実施形態では、遊星歯車部材１０３は、図４に示すように、遊星歯車１３１と遊星軸１３２によって構成されている。遊星歯車１３１は、外周面に歯を有する外歯車であり、内周太陽歯車１０２のピッチ円直径の２分の１のピッチ円直径を有している。すなわち、図３に示すように、遊星歯車部材１０３のピッチ円１０３ｃの半径ｒ１と、内周太陽歯車１０２のピッチ円１０２ｃの半径ｒ２との比は、ｒ１：ｒ２＝１：２の関係になっている。この遊星歯車１３１の中心部には、図４に示すように、装着穴１４１が形成されており、遊星歯車１３１は遊星軸１３２に装着されている。 ≪Planetary gear member≫
The planetary gear member 103 is a gear that rotates and revolves by meshing with the inner peripheral sun gear 102. In this embodiment, the planetary gear member 103 includes a planetary gear 131 and a planetary shaft 132, as shown in FIG. The planetary gear 131 is an external gear having teeth on the outer peripheral surface, and has a pitch circle diameter that is a half of the pitch circle diameter of the inner peripheral sun gear 102. That is, as shown in FIG. 3, the ratio between the radius r1 of the pitch circle 103c of the planetary gear member 103 and the radius r2 of the pitch circle 102c of the inner peripheral sun gear 102 is r1: r2 = 1: 2. ing. As shown in FIG. 4, a mounting hole 141 is formed at the center of the planetary gear 131, and the planetary gear 131 is mounted on the planetary shaft 132.

遊星軸１３２は、図６に示すように、遊星歯車１３１が装着される装着軸部１４６と、作用部１４７と、第１カウンターウェイト１４８と、第１バランサー１４９とを備えている。 As shown in FIG. 6, the planetary shaft 132 includes a mounting shaft portion 146 to which the planetary gear 131 is mounted, an action portion 147, a first counterweight 148, and a first balancer 149.

装着軸部１４６は、遊星歯車１３１に装着される部位であり、遊星軸１３２の一端に設けられている。当該装着軸部１４６には遊星歯車１３１が装着されている。当該装着部位には、図示は省略するがスプライン又はキー係合が構成されており、遊星歯車１３１は遊星軸１３２に対して回転しないように装着されている。この実施形態では、第１バランサー１４９は、装着軸部１４６の端面にねじ１５０によって取り付けられている。第１バランサー１４９は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、装着軸部１４６の端面に取り付けられる基部１４９ａと、略扇形の錘部１４９ｂとを備えている。この実施形態では、第１バランサー１４９は、扇形の錘部１４９ｂの円弧の中心が遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２になるように取り付けられている。また、基部１４９ａには、遊星歯車１３１に係合し、廻り止めをなす突起１４９ｃが設けられている。 The mounting shaft portion 146 is a portion that is mounted on the planetary gear 131 and is provided at one end of the planetary shaft 132. A planetary gear 131 is mounted on the mounting shaft portion 146. Although not shown, spline or key engagement is configured at the mounting portion, and the planetary gear 131 is mounted so as not to rotate with respect to the planetary shaft 132. In this embodiment, the first balancer 149 is attached to the end surface of the mounting shaft portion 146 with a screw 150. As shown in FIGS. 5A and 5B, the first balancer 149 includes a base portion 149a attached to the end surface of the mounting shaft portion 146 and a substantially fan-shaped weight portion 149b. In this embodiment, the first balancer 149 is attached so that the center of the arc of the fan-shaped weight portion 149 b is the rotation axis c <b> 2 of the planetary gear member 103. The base 149a is provided with a protrusion 149c that engages with the planetary gear 131 and prevents rotation.

作用部１４７と第１カウンターウェイト１４８は、第１バランサー１４９が取り付けられた側とは反対側の端部に設けられている。この実施形態では、作用部１４７は、図３に示すように、遊星歯車１３１のピッチ円１０３ｃ上に配設されており、作用部１４７の中心線ｃ３が当該ピッチ円１０３ｃに直交したピンで構成されている。作用部１４７には、図４に示すように、ピストン−シリンダ機構２１０のピストン２１１および連接棒１０５が動作部材２００として連結されている。 The action part 147 and the first counterweight 148 are provided at the end opposite to the side on which the first balancer 149 is attached. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the action part 147 is arranged on the pitch circle 103c of the planetary gear 131, and the center line c3 of the action part 147 is configured by a pin orthogonal to the pitch circle 103c. Has been. As shown in FIG. 4, piston 211 and connecting rod 105 of piston-cylinder mechanism 210 are connected to action portion 147 as operating member 200.

第１カウンターウェイト１４８は、図４に示すように、遊星歯車部材１０３の自転の慣性力を生じさせる。この実施形態では、第１カウンターウェイト１４８は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２から径方向にずれている。この第１カウンターウェイト１４８は、図２および図９に示すように、作用部１４７に取り付けられる連接棒１０５の取り付け部位に干渉しない略半円弧形状を有している。また、第１カウンターウェイト１４８の重心は、作用部１４７の位置から周方向に１８０度ずれた位置に設けられている。 As shown in FIG. 4, the first counterweight 148 generates an inertia force of rotation of the planetary gear member 103. In this embodiment, the first counterweight 148 is displaced in the radial direction from the rotation axis c2 of the planetary gear member 103, as shown in FIGS. As shown in FIGS. 2 and 9, the first counterweight 148 has a substantially semicircular arc shape that does not interfere with the attachment portion of the connecting rod 105 attached to the action portion 147. In addition, the center of gravity of the first counterweight 148 is provided at a position that is shifted 180 degrees in the circumferential direction from the position of the action portion 147.

この実施形態では、遊星歯車部材１０３は、図４に示すように、遊星歯車１３１と遊星軸１３２で構成されており、作用部１４７には動作部材２００が取り付けられる。この遊星歯車部材１０３は、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力が釣り合い、かつ、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合っている。すなわち、この遊星歯車部材１０３は、図７に示すように、モデル化できる。図７中、ｃ２は遊星歯車部材１０３の回転軸を、Ｍ１は作用部１４７に連結される動作部材２００に相当する質量体を、Ｍ２は第１カウンターウェイトに相当する質量体を、Ｍ３は第１バランサーに相当する質量体をそれぞれ示している。 In this embodiment, the planetary gear member 103 includes a planetary gear 131 and a planetary shaft 132 as shown in FIG. 4, and the operating member 200 is attached to the action portion 147. In this planetary gear member 103, the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 is balanced, and the moment of centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis c2 of the planetary gear member 103 is balanced. That is, the planetary gear member 103 can be modeled as shown in FIG. In FIG. 7, c2 is a rotation shaft of the planetary gear member 103, M1 is a mass body corresponding to the operation member 200 connected to the action portion 147, M2 is a mass body corresponding to the first counterweight, and M3 is a first mass. Mass bodies corresponding to one balancer are shown.

図７に示すモデルにおいて、遊星歯車部材１０３が回転した場合に、質量体Ｍ１（動作部材）に作用する遠心力をＦ１、質量体Ｍ２（第１カウンターウェイト）に作用する遠心力をＦ２、質量体Ｍ３（第１バランサー）に作用する遠心力をＦ３とする。この遊星歯車部材１０３は、遠心力Ｆ１と、遠心力Ｆ２と、遠心力Ｆ３を釣り合わせている（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＝０（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はベクトル量））。 In the model shown in FIG. 7 , when the planetary gear member 103 is rotated, the centrifugal force acting on the mass body M1 (operation member) is F1, and the centrifugal force acting on the mass body M2 (first counterweight) is F2. The centrifugal force acting on the body M3 (first balancer) is F3. This planetary gear member 103 balances centrifugal force F1, centrifugal force F2, and centrifugal force F3 (F1 + F2 + F3 = 0 (F1, F2, and F3 are vector quantities)).

この場合、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はそれぞれ「遠心力＝質量×半径×（角速度）２」の式で算出することができ、遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の方向は回転軸ｃ２に対して径方向外向きに作用する。（角速度）２は、各項に共通しているので除することができ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の各項の大きさは、質量×半径に置き換えることができる。さらに、この実施形態では、図４に示すように、動作部材２００と第１バランサー１４９は、第１カウンターウェイト１４８に対して周方向において１８０°ずらして配設されている。このため、質量体Ｍ１（動作部材）に作用する遠心力Ｆ１と質量体Ｍ３（第１バランサー）に作用する遠心力Ｆ３は、質量体Ｍ２（第１カウンターウェイト）に作用する遠心力Ｆ２に対して常に方向が反対になる。従って、この実施形態では、質量体Ｍ１（動作部材）の質量をｍ１、半径距離をＡ１とし、質量体Ｍ２（第１カウンターウェイト）の質量をｍ２、半径距離をＡ２とし、質量体Ｍ３（第１バランサー）の質量をｍ３、半径距離をＡ３とした場合に、Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＝０（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はベクトル量）は、（ｍ１×Ａ１＋ｍ３×Ａ３）−（ｍ２×Ａ２）＝０となる。このように、遊星歯車部材１０３は、作用部１４７に動作部材２００が取り付けられた状態で回転した場合に、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力が釣り合っている。 In this case, F1, F2, and F3 can each be calculated by the formula “centrifugal force = mass × radius × (angular velocity) 2”, and the directions of the centrifugal forces F1, F2, and F3 are radial with respect to the rotation axis c2. Acts outward. Since (angular velocity) 2 is common to each term, it can be removed, and the size of each term of F1, F2, and F3 can be replaced by mass × radius. Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the operation member 200 and the first balancer 149 are arranged with a 180 ° shift in the circumferential direction with respect to the first counterweight 148. Therefore, the centrifugal force F1 acting on the mass body M1 (operation member) and the centrifugal force F3 acting on the mass body M3 (first balancer) are applied to the centrifugal force F2 acting on the mass body M2 (first counterweight). The direction is always opposite. Therefore, in this embodiment, the mass of the mass body M1 (operation member) is m1, the radial distance is A1, the mass of the mass body M2 (first counterweight) is m2, the radial distance is A2, and the mass body M3 (first When the mass of one balancer is m3 and the radial distance is A3, F1 + F2 + F3 = 0 (F1, F2, and F3 are vector quantities) is (m1 × A1 + m3 × A3) − (m2 × A2) = 0. As described above, when the planetary gear member 103 rotates with the operation member 200 attached to the action portion 147, the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 is balanced.

さらに、この実施形態では、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置で、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）のモーメントが釣り合っている。 Furthermore, in this embodiment, the moment of the centrifugal force (F1, F2, F3) acting on the planetary gear member 103 is balanced at an arbitrary position on the rotation axis c2 of the planetary gear member 103.

すなわち、図７に示すように、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置Ｏ１から各遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が作用する位置までの軸方向の距離をそれぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３とする。この遊星歯車部材１０３は、Ｆ１×Ｌ１＋Ｆ２×Ｌ２＋Ｆ３×Ｌ３＝０（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はベクトル量）になっている。これにより、遊星歯車部材１０３が回転した場合に、当該回転軸ｃ２上の任意の位置において回転軸ｃ２に直交する軸回りに、遊星歯車部材１０３を回転させるように作用する力を小さく抑えることができる。 That is, as shown in FIG. 7, the axial distances from the arbitrary position O1 on the rotation axis c2 of the planetary gear member 103 to the position where the centrifugal forces F1, F2, and F3 act are L1, L2, and L3, respectively. To do. The planetary gear member 103 has F1 × L1 + F2 × L2 + F3 × L3 = 0 (F1, F2, and F3 are vector quantities). Thereby, when the planetary gear member 103 rotates, the force acting to rotate the planetary gear member 103 around an axis orthogonal to the rotation axis c2 at an arbitrary position on the rotation axis c2 can be suppressed to a small value. it can.

この実施形態では、遊星歯車部材１０３は、上述したように、Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＝０（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はベクトル量）、および、Ｆ１×Ｌ１＋Ｆ２×Ｌ２＋Ｆ３×Ｌ３＝０（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３はベクトル量）になるように、第１バランサー１４９の重さを調整している。なお、実際には、各部材については、重さや取り付け位置について製造上の公差が生じる。第１バランサー１４９の重さを調整する際は、作用部１４７に、動作部材２００に相当するダミーウエイトを配設し、クランク部材１０４に支持された状態と同様の状態で、遊星歯車部材１０３を回転自在に支持する。そして、遊星軸１３２をモータ等で回転させて、遊星歯車部材１０３に生じる振動が低減されるように、第１バランサー１４９の重さや取り付け位置を微調整するとよい。 In this embodiment, as described above, the planetary gear member 103 has F1 + F2 + F3 = 0 (F1, F2, F3 are vector quantities) and F1 × L1 + F2 × L2 + F3 × L3 = 0 (F1, F2, F3 are vector quantities) ), The weight of the first balancer 149 is adjusted. Actually, for each member, manufacturing tolerances occur in terms of weight and mounting position. When adjusting the weight of the first balancer 149, a dummy weight corresponding to the operation member 200 is disposed in the action portion 147, and the planetary gear member 103 is moved in the same state as that supported by the crank member 104. Support for rotation. Then, the planetary shaft 132 is rotated by a motor or the like, and the weight and the mounting position of the first balancer 149 may be finely adjusted so that the vibration generated in the planetary gear member 103 is reduced.

また、第１バランサー１４９は、遊星歯車部材１０３の軸方向端部に取り付けられているとよい。この実施形態では、第１バランサー１４９は、遊星歯車部材１０３において、作用部１４７や第１カウンターウェイト１４８を取り付ける位置から軸方向に離れた端部に取り付けられている。この場合、作用部１４７や第１カウンターウェイト１４８の近傍位置では、作用部１４７や第１カウンターウェイト１４８に比べて、第１バランサー１４９を軽くしても、第１バランサー１４９によって遊星歯車部材１０３に作用する遠心力のモーメントが大きい。このため、同一半径距離において、遊星歯車部材１０３の他の位置に第１バランサー１４９を配設する場合に比べて、第１バランサー１４９を軽くしても遊星歯車部材１０３に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせることができる。このように、遊星歯車部材１０３の軸端部に第１バランサー１４９を取り付けることによって、クランク装置１００全体を軽くすることができる。 Further, the first balancer 149 may be attached to the axial end portion of the planetary gear member 103. In this embodiment, the first balancer 149 is attached to the end of the planetary gear member 103 that is axially separated from the position where the action portion 147 and the first counterweight 148 are attached. In this case, even if the first balancer 149 is lightened in the vicinity of the action part 147 and the first counterweight 148 compared to the action part 147 and the first counterweight 148, the first balancer 149 causes the planetary gear member 103 to The moment of the acting centrifugal force is large. For this reason, compared with the case where the first balancer 149 is disposed at another position on the planetary gear member 103 at the same radial distance, the moment of the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 even if the first balancer 149 is lightened. Can be balanced. Thus, by attaching the first balancer 149 to the shaft end portion of the planetary gear member 103, the entire crank device 100 can be lightened.

遊星歯車部材１０３が回転した場合に、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力が釣り合い、かつ、遊星歯車部材１０３の回転軸上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合うように調整された一例を図７に示すモデルで示す。例えば、図７に示すモデルにおいて、質量体Ｍ１、質量体Ｍ２、質量体Ｍ３は、それぞれ回転軸ｃ２から重心までの半径距離（Ａ１、Ａ２、Ａ３）が同じである。そして、質量体Ｍ２が回転軸ｃ２に取り付けられた位置から質量体Ｍ１は左側へｓ、質量体Ｍ３は右側へ２ｓの距離にそれぞれ配設されている。この場合、質量体Ｍ１が２ｇ、質量体Ｍ２が３ｇ、質量体Ｍ３が１ｇである場合に、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３が釣り合い、かつ、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置に作用する遠心力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のモーメントが釣り合う。なお、遊星歯車部材１０３に作用する遠心力が釣り合い、かつ、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合う例は、この例に限定されない。 When the planetary gear member 103 is rotated, the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 is balanced, and the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis of the planetary gear member 103 is balanced. An example is shown in the model shown in FIG. For example, in the model shown in FIG. 7, the mass bodies M1, M2, and M3 have the same radial distance (A1, A2, A3) from the rotation axis c2 to the center of gravity. The mass body M1 is disposed on the left side from the position where the mass body M2 is attached to the rotation shaft c2, and the mass body M3 is disposed on the right side at a distance of 2s. In this case, when the mass body M1 is 2 g, the mass body M2 is 3 g, and the mass body M3 is 1 g, the centrifugal forces F1, F2, and F3 acting on the planetary gear member 103 are balanced, and the planetary gear member 103 rotates. The moments of centrifugal forces F1, F2, and F3 acting on an arbitrary position on the axis c2 are balanced. An example in which the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 is balanced and the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis c2 of the planetary gear member 103 is balanced is not limited to this example.

≪クランク部材≫
次に、このクランク装置におけるクランク部材を説明する。
クランク部材１０４は、内周太陽歯車１０２の中心線と同軸に回転するようにクランクケース１０１に配設されている。そして、クランク部材１０４は、遊星歯車部材１０３を自転および公転可能に支持している。 ≪Crank member≫
Next, the crank member in this crank apparatus will be described.
The crank member 104 is disposed in the crankcase 101 so as to rotate coaxially with the center line of the inner peripheral sun gear 102. The crank member 104 supports the planetary gear member 103 so that it can rotate and revolve.

この実施形態では、クランク部材１０４は、図８（ａ）に示すように、片側が太く、反対側が細い軸部材である。片側の太い軸部１５１には、図８（ａ）（ｂ）に示すように、上述した遊星歯車部材１０３を装着する装着穴１５２が形成されている。当該装着穴１５２の中心線は、クランク部材１０４の回転軸ｃ１から遊星歯車１３１のピッチ円１０３ｃの半径ｒ１の距離ずれており、遊星歯車１３１のピッチ円１０３ｃの中心線ｃ２に一致している。また、このクランク部材１０４の中間部は当該太い軸部１５１よりも少し細く形成されている。当該中間部において、太い軸部１５１に形成された装着穴１５２の底部は、図中１５２ａで示すように、クランク部材１０４の側面に開口している。 In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the crank member 104 is a shaft member that is thick on one side and thin on the opposite side. As shown in FIGS. 8A and 8B, a mounting hole 152 for mounting the above-described planetary gear member 103 is formed in the thick shaft portion 151 on one side. The center line of the mounting hole 152 is offset from the rotation axis c1 of the crank member 104 by a distance r1 of the pitch circle 103c of the planetary gear 131, and coincides with the center line c2 of the pitch circle 103c of the planetary gear 131. Further, the intermediate portion of the crank member 104 is formed slightly thinner than the thick shaft portion 151. In the intermediate portion, the bottom portion of the mounting hole 152 formed in the thick shaft portion 151 is open to the side surface of the crank member 104 as indicated by 152a in the figure.

この実施形態では、クランク部材１０４には、第２カウンターウェイト１５９と第２バランサー１６０が取り付けられている。第２カウンターウェイト１５９は、クランク部材１０４の太い軸部１５１が形成された片側の端面に取り付けられている。第２カウンターウェイト１５９は、クランク部材１０４の端面に応じた略半円弧形状を有した質量部材であり、円弧の中心部には、装着穴１５２の中心線ｃ２を中心とする円弧状の切り欠き１５９ａが形成されている。このクランク部材１０４は、図２に示すように、軸部１５８がクランクケース１０１の挿通穴１１３に挿通されて、軸受１６３、１６４を介してクランクケース１０１に対して回転自在に装着されている。また、この実施形態では、クランクケース１０１の外に伸びたクランク部材１０４の軸部１５８には、フライホイール１７０が取り付けられている。第２バランサー１６０は、フライホイール１７０の回転中心から径方向に離れた位置に取り付けられている。 In this embodiment, a second counterweight 159 and a second balancer 160 are attached to the crank member 104. The second counterweight 159 is attached to one end surface of the crank member 104 where the thick shaft portion 151 is formed. The second counterweight 159 is a mass member having a substantially semicircular arc shape corresponding to the end face of the crank member 104, and an arcuate cutout centered on the center line c <b> 2 of the mounting hole 152 is provided at the center of the arc. 159a is formed. As shown in FIG. 2, the crank member 104 is rotatably attached to the crankcase 101 through bearings 163 and 164 with a shaft portion 158 inserted into the insertion hole 113 of the crankcase 101. In this embodiment, a flywheel 170 is attached to the shaft portion 158 of the crank member 104 that extends outside the crankcase 101. The second balancer 160 is attached at a position away from the rotation center of the flywheel 170 in the radial direction.

≪遊星歯車とクランク部材の取り付け構造≫
この実施形態では、図２に示すように、遊星歯車部材１０３は、軸受１６１、１６２を介在させてクランク部材１０４の装着穴１５２に回動自在に装着されている。詳しくは、遊星歯車部材１０３は、第１カウンターウェイト１４８および作用部１４７が、クランク部材１０４の装着穴１５２から外に出た状態で、装着穴１５２に装着されている。遊星軸１３２の装着軸部１４６は、図２および図９に示すように、クランク部材１０４の装着穴１５２の底部の開口１５２ａに到達している。斯かる装着軸部１４６に取り付けられた遊星歯車１３１の歯面は、クランク部材１０４の装着穴１５２の底部の開口１５２ａからクランク部材１０４の外に露出している。 ≪Planetary gear and crank member mounting structure≫
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the planetary gear member 103 is rotatably mounted in the mounting hole 152 of the crank member 104 with bearings 161 and 162 interposed therebetween. Specifically, the planetary gear member 103 is mounted in the mounting hole 152 in a state where the first counterweight 148 and the action portion 147 protrude from the mounting hole 152 of the crank member 104. As shown in FIGS. 2 and 9, the mounting shaft portion 146 of the planetary shaft 132 reaches the opening 152 a at the bottom of the mounting hole 152 of the crank member 104. The tooth surface of the planetary gear 131 attached to the mounting shaft portion 146 is exposed to the outside of the crank member 104 from the opening 152 a at the bottom of the mounting hole 152 of the crank member 104.

なお、クランク部材１０４の端面に取り付けられた第２カウンターウェイト１５９には、図８に示すように、装着穴１５２の中心線ｃ２を中心とする円弧状の切り欠き１５９ａが形成されている。このため、遊星歯車部材１０３が回転しても、第１カウンターウェイト１４８および作用部１４７は、第２カウンターウェイト１５９には干渉しない。 The second counterweight 159 attached to the end face of the crank member 104 is formed with an arc-shaped notch 159a centering on the center line c2 of the mounting hole 152, as shown in FIG. For this reason, even if the planetary gear member 103 rotates, the first counterweight 148 and the action portion 147 do not interfere with the second counterweight 159.

≪クランクケースへの取り付け構造≫
遊星歯車部材１０３およびクランク部材１０４は、図２に示すように、クランクケース１０１に装着されている。クランク部材１０４は、軸受１６３、１６４を介在させて、クランクケース１０１に回動自在に装着されている。クランク部材１０４は、クランクケース１０１に固定された内周太陽歯車１０２のピッチ円１０２ｃの中心線ｃ１と同軸で回転するように装着されている。遊星歯車１３１は、クランク部材１０４の装着穴１５２の底部の開口１５２ａから露出しており、内周太陽歯車１０２に噛み合っている。 ≪Crankcase mounting structure≫
The planetary gear member 103 and the crank member 104 are attached to the crankcase 101 as shown in FIG. The crank member 104 is rotatably mounted on the crankcase 101 with bearings 163 and 164 interposed therebetween. The crank member 104 is mounted so as to rotate coaxially with the center line c1 of the pitch circle 102c of the inner peripheral sun gear 102 fixed to the crankcase 101. The planetary gear 131 is exposed from the opening 152 a at the bottom of the mounting hole 152 of the crank member 104 and meshes with the inner peripheral sun gear 102.

≪作用部の軌道≫
遊星歯車部材１０３は、内周太陽歯車１０２との噛み合い、クランク部材１０４の回転に応じて、自転および公転する。このクランク装置１００は、図３に示すように、遊星歯車部材１０３のピッチ円１０３ｃの半径ｒ１と、内周太陽歯車１０２のピッチ円１０２ｃの半径ｒ２との比は、ｒ１：ｒ２＝１：２の関係になっている。 ≪Section trajectory≫
The planetary gear member 103 meshes with the inner peripheral sun gear 102 and rotates and revolves according to the rotation of the crank member 104. As shown in FIG. 3, in the crank device 100, the ratio between the radius r1 of the pitch circle 103c of the planetary gear member 103 and the radius r2 of the pitch circle 102c of the inner peripheral sun gear 102 is r1: r2 = 1: 2. It has become a relationship.

遊星歯車部材１０３の遊星軸１３２から軸方向に突出した作用部１４７は、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２から径方向にピッチ円１０３ｃの半径ｒ１分ずれた位置に配設されている。すなわち、作用部１４７は、遊星歯車部材１０３のピッチ円１０３ｃの円周上に配設されている。このクランク装置１００は、クランク部材１０４が回転すると、遊星歯車部材１０３は内周太陽歯車１０２と噛合しながら自転および公転する。遊星歯車部材１０３は、１回公転する毎に２回自転する。クランク部材１０４の装着穴１５２は、図３に示すように、遊星歯車部材１０３の自転および公転を支持している。遊星歯車部材１０３の自転および公転に応じて、作用部１４７は直線往復動する。この実施形態では、作用部１４７は、内周太陽歯車１０２のピッチ円１０２ｃの直径（厳密には、内周太陽歯車１０２のピッチ円１０２ｃの一つの直径に平行な直線Ｌ）に沿って直線往復動する。例えば、図３に示す状態では、クランク部材１０４が図中の矢印の方向ｅに回転すると、遊星歯車部材１０３は矢印ｆの方向に回転し、作用部１４７は直線Ｌに沿って矢印ｇの方向に移動する。クランク部材１０４が逆方向に回転すると、遊星歯車部材１０３の回転方向も逆になり、作用部１４７は直線Ｌに沿って矢印ｇとは反対の方向に移動する。 The action part 147 that protrudes in the axial direction from the planetary shaft 132 of the planetary gear member 103 is disposed at a position that is radially displaced from the rotation axis c2 of the planetary gear member 103 by the radius r1 of the pitch circle 103c. That is, the action portion 147 is disposed on the circumference of the pitch circle 103 c of the planetary gear member 103. In the crank device 100, when the crank member 104 rotates, the planetary gear member 103 rotates and revolves while meshing with the inner peripheral sun gear 102. The planetary gear member 103 rotates twice every revolution. As shown in FIG. 3, the mounting hole 152 of the crank member 104 supports the rotation and revolution of the planetary gear member 103. In accordance with the rotation and revolution of the planetary gear member 103, the action portion 147 reciprocates linearly. In this embodiment, the action portion 147 is linearly reciprocated along the diameter of the pitch circle 102c of the inner peripheral sun gear 102 (strictly, a straight line L parallel to one diameter of the pitch circle 102c of the inner peripheral sun gear 102). Move. For example, in the state shown in FIG. 3, when the crank member 104 rotates in the direction e of the arrow in the figure, the planetary gear member 103 rotates in the direction of the arrow f, and the action part 147 follows the straight line L in the direction of the arrow g. Move to. When the crank member 104 rotates in the reverse direction, the rotation direction of the planetary gear member 103 is also reversed, and the action portion 147 moves along the straight line L in the direction opposite to the arrow g.

この実施形態では、作用部１４７には、連接棒１０５が取り付けられている。連接棒１０５は、図２および図４に示すように、作用部１４７に直交するように連結されており、かつ、図３に示すように、作用部１４７が直線往復動する直線Ｌに沿って延びている。この実施形態では、連接棒１０５と作用部１４７の連結部分は、作用部１４７に対して連接棒１０５が回転可能で、かつ、連接棒１０５の軸に対する作用部１４７の軸の交差角が変位可能に連結されている。 In this embodiment, the connecting rod 105 is attached to the action portion 147. As shown in FIGS. 2 and 4, the connecting rod 105 is connected so as to be orthogonal to the action portion 147, and as shown in FIG. 3, along the straight line L along which the action portion 147 reciprocates linearly. It extends. In this embodiment, the connecting portion between the connecting rod 105 and the action portion 147 is such that the connecting rod 105 can rotate with respect to the action portion 147 and the angle of intersection of the action portion 147 with respect to the axis of the connecting rod 105 can be displaced. It is connected to.

この実施形態では、当該連結部分は、図４に示すように、一対の滑り部材３００によって、連接棒１０５に対する作用部１４７の交差角が変化する。滑り部材３００は、作用部１４７に回動自在に装着された第１部材３０１と、連接棒１０５に取り付けられた第２部材３０２とからなる。第１部材３０１の外側面は凸円弧面３１１を有している。凸円弧面３１１は、直線Ｌおよび遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２に直交する方向に連続している。他方、第２部材３０２は、第１部材３０１の凸円弧面３１１を受ける凹円弧面３１２を有している。凹円弧面３１２は、直線Ｌおよび遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２に直交する方向に連続している。これにより、作用部１４７の回動や連接棒１０５に対する相対的な移動は滑らかに行われる。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the crossing angle of the action portion 147 with respect to the connecting rod 105 is changed by a pair of sliding members 300. The sliding member 300 includes a first member 301 that is rotatably attached to the action portion 147 and a second member 302 that is attached to the connecting rod 105. The outer surface of the first member 301 has a convex arc surface 311. The convex arc surface 311 is continuous in a direction perpendicular to the straight line L and the rotation axis c <b> 2 of the planetary gear member 103. On the other hand, the second member 302 has a concave arc surface 312 that receives the convex arc surface 311 of the first member 301. The concave arc surface 312 is continuous in a direction perpendicular to the straight line L and the rotation axis c <b> 2 of the planetary gear member 103. Thereby, the rotation of the action part 147 and the relative movement with respect to the connecting rod 105 are smoothly performed.

また、連接棒１０５の先端には、ピストン−シリンダ機構２１０のピストン２１１が取り付けられている。ピストン２１１は、シリンダケースに配設されたシリンダ２１３に装着されている。シリンダ２１３の軸線は、直線Ｌに沿うように配設されている。このクランク装置１００では、直線Ｌに沿って連接棒１０５は上述したように直線往復動するので、ピストン２１１も直線Ｌに沿って直線往復動する。シリンダ２１３の軸線は、直線Ｌに沿うように配設されているので、ピストン２１１のシリンダ２１３に対するサイドスラストは低減される。さらに、連接棒１０５が直線往復動するので、シリンダ２１３に対するピストン２１１のロングストロークを実現することができる。なお、図３に示すように、ピストン２１１のストロークは、理論上、内周太陽歯車１０２のピッチ円直径に等しくなる。 A piston 211 of the piston-cylinder mechanism 210 is attached to the tip of the connecting rod 105. The piston 211 is attached to a cylinder 213 disposed in the cylinder case. The axis of the cylinder 213 is arranged along the straight line L. In the crank device 100, the connecting rod 105 reciprocates linearly along the straight line L as described above, so that the piston 211 also reciprocates linearly along the straight line L. Since the axis of the cylinder 213 is disposed along the straight line L, the side thrust of the piston 211 with respect to the cylinder 213 is reduced. Furthermore, since the connecting rod 105 reciprocates linearly, a long stroke of the piston 211 relative to the cylinder 213 can be realized. As shown in FIG. 3, the stroke of the piston 211 is theoretically equal to the pitch circle diameter of the inner peripheral sun gear 102.

このクランク部材１０４は、クランク部材１０４に作用する遠心力が釣り合い、かつ、クランク部材１０４の回転軸ｃ１上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合う。このクランク装置１００は、図１０に示すように、モデル化できる。図１０中、ｃ１はクランク部材１０４の回転軸を、Ｍ１１は遊星歯車部材１０３に相当する質量体を、Ｍ１２は第２カウンターウェイトに相当する質量体を、Ｍ１３は第２バランサーに相当する質量体をそれぞれ示している。 The crank member 104 balances the centrifugal force acting on the crank member 104 and the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation shaft c1 of the crank member 104. The crank device 100 can be modeled as shown in FIG. In FIG. 10, c1 is a rotation shaft of the crank member 104, M11 is a mass body corresponding to the planetary gear member 103, M12 is a mass body corresponding to the second counterweight, and M13 is a mass body corresponding to the second balancer. Respectively.

図１０に示すモデルにおいて、クランク部材１０４が回転した場合に、質量体Ｍ１１（遊星歯車）に作用する遠心力をＦ１１、質量体Ｍ１２（第２カウンターウェイト）に作用する遠心力をＦ１２、質量体Ｍ１３（第２バランサー）に作用する遠心力をＦ１３とする。このクランク部材１０４は、遠心力Ｆ１１と、遠心力Ｆ１２と、遠心力Ｆ１３を釣り合わせている（Ｆ１１＋Ｆ１２＋Ｆ１３＝０（Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３はベクトル量））。 In the model shown in FIG. 10, when the crank member 104 rotates, the centrifugal force acting on the mass body M11 (planetary gear) is F11, and the centrifugal force acting on the mass body M12 (second counterweight) is F12. The centrifugal force acting on M13 (second balancer) is F13. This crank member 104 balances centrifugal force F11, centrifugal force F12, and centrifugal force F13 (F11 + F12 + F13 = 0 (F11, F12, and F13 are vector quantities)).

さらに、この実施形態では、クランク部材１０４の回転軸ｃ１上の任意の位置で、クランク部材１０４に作用する遠心力（Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３）のモーメントが釣り合っている。 Further, in this embodiment, the moment of the centrifugal force (F11, F12, F13) acting on the crank member 104 is balanced at an arbitrary position on the rotation axis c1 of the crank member 104.

すなわち、図１０に示すように、クランク部材１０４の回転軸ｃ１上の任意の位置Ｏ２から各遠心力Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３が作用する位置までの軸方向の距離をそれぞれＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３とする。このクランク部材１０４は、Ｆ１１×Ｌ１１＋Ｆ１２×Ｌ１２＋Ｆ１３×Ｌ１３＝０（Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３はベクトル量）になっている。これにより、クランク部材１０４が回転した場合に、当該回転軸ｃ１上の任意の位置において回転軸ｃ１に直交する軸回りに、クランク部材１０４を回転させるように作用する力を小さく抑えることができる。 That is, as shown in FIG. 10, the axial distances from the arbitrary position O2 on the rotation axis c1 of the crank member 104 to the positions where the centrifugal forces F11, F12, and F13 act are L11, L12, and L13, respectively. . The crank member 104 has F11 × L11 + F12 × L12 + F13 × L13 = 0 (F11, F12, and F13 are vector quantities). As a result, when the crank member 104 rotates, the force acting to rotate the crank member 104 around an axis orthogonal to the rotation axis c1 at an arbitrary position on the rotation axis c1 can be kept small.

この実施形態では、クランク部材１０４は、上述したように、Ｆ１１＋Ｆ１２＋Ｆ１３＝０（Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３はベクトル量）、および、Ｆ１１×Ｌ１１＋Ｆ１２×Ｌ１２＋Ｆ１３×Ｌ１３＝０（Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３はベクトル量）になるように、第２バランサー１６０の重さを調整している。なお、実際には、各部材については、重さや取り付け位置について製造上の公差が生じる。第２バランサー１６０の重さを調整する際は、クランク部材１０４に遊星歯車部材１０３に相当するダミーウエイトを配設し、クランクケース１０１に支持された状態と同様の状態で、クランク部材１０４を回転自在に支持する。そして、クランク部材１０４をモータ等で回転させて、クランク部材１０４に生じる振動が低減されるように、第２バランサー１６０の重さや取り付け位置を微調整するとよい。 In this embodiment, as described above, the crank member 104 has F11 + F12 + F13 = 0 (F11, F12, and F13 are vector quantities), and F11 × L11 + F12 × L12 + F13 × L13 = 0 (F11, F12, and F13 are vector quantities). Thus, the weight of the second balancer 160 is adjusted. Actually, for each member, manufacturing tolerances occur in terms of weight and mounting position. When adjusting the weight of the second balancer 160, a dummy weight corresponding to the planetary gear member 103 is arranged on the crank member 104, and the crank member 104 is rotated in the same state as that supported by the crankcase 101. Support freely. Then, the weight and the mounting position of the second balancer 160 may be finely adjusted so that the crank member 104 is rotated by a motor or the like, and vibration generated in the crank member 104 is reduced.

また、この実施形態では、第２バランサー１６０は、フライホイール１７０に取り付けられている。フライホイール１７０は、クランク部材１０４の回転軸ｃ１から離れているので、第２バランサー１６０の重さを軽くしても作用する遠心力が大きくなる。このため、より軽い第２バランサー１６０によって、クランク部材１０４に作用する遠心力が釣り合い、かつ、クランク部材１０４の回転軸ｃ１上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせることができる。 In this embodiment, the second balancer 160 is attached to the flywheel 170. Since the flywheel 170 is separated from the rotation axis c1 of the crank member 104, the centrifugal force that acts even when the weight of the second balancer 160 is reduced increases. Therefore, the lighter second balancer 160 can balance the centrifugal force acting on the crank member 104 and balance the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis c1 of the crank member 104.

上述したように、このクランク装置１００は、クランク部材１０４が回転すると、遊星歯車部材１０３は自転および公転する。そして、作用部１４７は直線Ｌに沿って直線往復動し、作用部１４７に取り付けられる動作部材２００も直線Ｌに沿って直線往復動する。このため、各部材の移動および回転により、回転軸に偏った荷重が掛かり易く、かかるクランク装置１００では、振動を完全に抑えることは極めて難しい。しかしながら、このクランク装置１００は、上述したように遊星歯車部材１０３に作用する遠心力が釣り合い、かつ、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合っている。さらに、クランク部材１０４に作用する遠心力が釣り合い、かつ、クランク部材１０４の回転軸ｃ１上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合っている。このため、遊星歯車部材１０３の回転軸ｃ２およびクランク部材１０４の回転軸ｃ１に偏った荷重が作用するのを小さく抑えることができる。これにより、遊星歯車部材１０３の自転および公転に伴ってクランク装置１００に生じる振動を極めて小さくすることができる。 As described above, in the crank device 100, when the crank member 104 rotates, the planetary gear member 103 rotates and revolves. The action portion 147 reciprocates linearly along the straight line L, and the operation member 200 attached to the action portion 147 also reciprocates linearly along the straight line L. For this reason, a biased load is easily applied to the rotating shaft by the movement and rotation of each member, and it is extremely difficult to completely suppress the vibration in the crank device 100. However, in the crank device 100, the centrifugal force acting on the planetary gear member 103 is balanced as described above, and the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation shaft c2 of the planetary gear member 103 is balanced. . Furthermore, the centrifugal force acting on the crank member 104 is balanced, and the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis c1 of the crank member 104 is balanced. For this reason, it is possible to suppress a biased load from acting on the rotation shaft c2 of the planetary gear member 103 and the rotation shaft c1 of the crank member 104. Thereby, the vibration which arises in the crank apparatus 100 with the autorotation and revolution of the planetary gear member 103 can be made extremely small.

以上、本発明の一実施形態に係るクランク装置を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、発明の要旨が変更されない限りにおいて、種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible unless the summary of invention is changed.

例えば、上述した実施形態では、第１バランサーと第２バランサーは、それぞれ交換可能に取り付けられている。これによって、第１バランサーと第２バランサーの重さや取り付け位置を微調整することが可能である。しかし、これに限らず、第１バランサーと第２バランサーそれぞれ遊星歯車やクランク部材に固定してもよい。すなわち、第１バランサーと第２バランサーの重さや取り付け位置を微調整することができなくても、上述したように遊星歯車やクランク部材に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、遊星歯車やクランク部材の回転軸上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせるように設計されたバランサーを備えていることによって、本発明による振動を小さく抑える一応の効果は得られる。 For example, in the above-described embodiment, the first balancer and the second balancer are attached to be exchangeable. As a result, it is possible to finely adjust the weight and attachment position of the first balancer and the second balancer. However, the present invention is not limited to this, and each of the first balancer and the second balancer may be fixed to a planetary gear or a crank member. That is, even if the weights and mounting positions of the first balancer and the second balancer cannot be finely adjusted, the centrifugal force acting on the planetary gear and the crank member is balanced as described above, and the planetary gear and the crank member are also balanced. By providing the balancer designed so as to balance the moment of the centrifugal force acting on any position on the rotation axis, the effect of suppressing vibrations according to the present invention can be obtained.

また、第１バランサーは、遊星歯車の回転軸に対して径方向や軸方向に取り付け位置が変更できるようにしてもよい。これによって、遊星歯車に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、遊星歯車の回転軸上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる調整が容易になる。 Further, the first balancer may be configured such that the attachment position can be changed in the radial direction or the axial direction with respect to the rotation shaft of the planetary gear. Accordingly, it is easy to balance the centrifugal force acting on the planetary gear and balance the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation axis of the planetary gear.

また、第２バランサーは、クランク部材の回転軸に対して径方向や軸方向に取り付け位置が変更できるようにしてもよい。これによって、クランク部材に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、クランク部材の回転軸上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる調整が容易になる。 Further, the second balancer may be configured such that the attachment position can be changed in the radial direction or the axial direction with respect to the rotation shaft of the crank member. Accordingly, it is easy to balance the centrifugal force acting on the crank member and balance the moment of the centrifugal force acting on an arbitrary position on the rotation shaft of the crank member.

また、上述した内周太陽歯車１０２、遊星歯車部材１０３、クランクケース１０１、クランク部材１０４などの具体的な形状や構造は、種々の変更が可能である。また、本実施形態では、作用部が連接棒に対して回動可能に連結されている構成を例示したが、かかる構成は本発明の一実施例を示すに過ぎない。また、同構成において、必ずしも上述した一対の滑り部材を介在させて連結されている必要はない。例えば、所要の機能が奏される場合において、公知のスイベル構造を適用することが可能である。 The specific shapes and structures of the inner sun gear 102, the planetary gear member 103, the crankcase 101, the crank member 104, and the like described above can be variously changed. Further, in the present embodiment, the configuration in which the action portion is connected to the connecting rod so as to be rotatable is illustrated, but such a configuration is merely an example of the present invention. In the same configuration, it is not always necessary to connect the pair of sliding members described above. For example, when a required function is performed, a known swivel structure can be applied.

また、ピストン−シリンダ機構は、例えば、シリンダ型のコンプレッサや内燃機関など、種々の用途に適用可能である。また、連接棒は直線往復動するので、連接棒を作用部から直線Ｌに沿って両側に延伸させ、両側にそれぞれピストン−シリンダ機構を構成することができる。この場合、例えば、連接棒の片側に、シリンダ型のコンプレッサを配し、反対側にシリンダ型の内燃機関を配してもよい。この場合は、連接棒が直線往復動するので、一方の内燃機関で生じたエネルギによって、連接棒を介して直接反対側のコンプレッサで気体を圧縮させることができ、極めてエネルギ効率の良いコンプレッサを作ることができる。また、連接棒の両側に内燃機関を設け、クランク部材から回転駆動力を出力するようにしてもよい。 The piston-cylinder mechanism can be applied to various applications such as a cylinder-type compressor and an internal combustion engine. Further, since the connecting rod reciprocates linearly, the connecting rod can be extended from the working portion to both sides along the straight line L, and a piston-cylinder mechanism can be formed on each side. In this case, for example, a cylinder type compressor may be arranged on one side of the connecting rod, and a cylinder type internal combustion engine may be arranged on the opposite side. In this case, since the connecting rod reciprocates linearly, the energy generated in one internal combustion engine can directly compress the gas with the compressor on the opposite side via the connecting rod, thereby producing a very energy efficient compressor. be able to. Further, an internal combustion engine may be provided on both sides of the connecting rod, and the rotational driving force may be output from the crank member.

また、シリンダ型のコンプレッサや、内燃機関に限定されず、ピストンに永久磁石を取り付け、シリンダ部分にコイルを配線した、リニア発電装置も構成することが可能である。また、連接棒の両側に取り付ける装置は、シリンダとピストンの組み合わせを有する装置である必要もなく、このクランク装置は、直線往復動する駆動体を動作させる装置として種々の用途に適用可能である。 Further, the present invention is not limited to a cylinder type compressor or an internal combustion engine, and a linear power generation apparatus in which a permanent magnet is attached to a piston and a coil is wired in a cylinder portion can be configured. Further, the device attached to both sides of the connecting rod does not need to be a device having a combination of a cylinder and a piston, and this crank device can be applied to various applications as a device for operating a linearly reciprocating drive body.

クランク装置を示す斜視図。The perspective view which shows a crank apparatus. 本発明の一実施形態に係るクランク装置の横断側面図。The cross-sectional side view of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るクランク装置の機構図。The mechanism figure of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るクランク装置の遊星歯車部材に動作部材を取り付けた状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which attached the operation | movement member to the planetary gear member of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）は本発明の一実施形態に係るクランク装置の第１バランサーを示す断側面図、（ｂ）はその背面図である。(A) is a sectional side view which shows the 1st balancer of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is the back view. （ａ）は本発明の一実施形態に係るクランク装置の遊星歯車部材の側面図、（ｂ）はその正面図。(A) is a side view of a planetary gear member of a crank device according to an embodiment of the present invention, and (b) is a front view thereof. 本発明の一実施形態に係るクランク装置の遊星歯車部材の遠心力の釣合を示すモデル図。The model figure which shows the balance of the centrifugal force of the planetary gear member of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）は本発明の一実施形態に係るクランク装置のクランク部材の側面図、（ｂ）はその正面図である。(A) is a side view of the crank member of the crank apparatus concerning one embodiment of the present invention, and (b) is the front view. 本発明の一実施形態に係るクランク装置のクランク部材に遊星歯車部材を取り付けた状態を示す側面図。The side view which shows the state which attached the planetary gear member to the crank member of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るクランク装置のクランク部材の遠心力の釣合を示すモデル図。The model figure which shows the balance of the centrifugal force of the crank member of the crank apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

１００クランク装置
１０１クランクケース
１０２内周太陽歯車
１０２ｃピッチ円
１０３遊星歯車部材
１０３ｃピッチ円
１０４クランク部材
１０５連接棒
１１１底部
１１２開口
１１３挿通穴
１２１段差
１３１遊星歯車
１３２遊星軸
１４１装着穴
１４６装着軸部
１４７作用部
１４８第１カウンターウェイト
１４９第１バランサー
１４９ａ基部
１４９ｂ錘部
１４９ｃ突起
１５１軸部
１５２装着穴
１５２ａ開口
１５８軸部
１５９第２カウンターウェイト
１６０第２バランサー
１６１、１６２軸受
１６３、１６４軸受
１７０フライホイール
２００動作部材
２１０シリンダ機構
２１１ピストン
２１２シリンダケース
２１３シリンダ
２１４カバー
２２０取付穴
３００滑り部材
３０１第１部材
３０２第２部材
３１１凸円弧面
３１２凹円弧面
ｃ１クランク部材の回転軸（内周太陽歯車のピッチ円の中心線）
ｃ２遊星歯車部材の回転軸（遊星歯車のピッチ円の中心線、装着穴の中心線）
ｃ３作用部の中心線
Ｌ作用部が往復動する直線
ｒ１遊星歯車のピッチ円の半径
ｒ２内周太陽歯車のピッチ円の半径 100 Crank Device 101 Crank Case 102 Inner Sun Gear 102c Pitch Circle 103 Planetary Gear Member 103c Pitch Circle 104 Crank Member 105 Connecting Rod 111 Bottom 112 Opening 113 Insertion Hole 121 Step 131 Planetary Gear 132 Planetary Shaft 141 Mounting Hole 146 Mounting Shaft 147 Action portion 148 First counterweight 149 First balancer 149a Base portion 149b Weight portion 149c Protrusion 151 Shaft portion 152 Mounting hole 152a Opening 158 Shaft portion 159 Second counterweight 160 Second balancer 161, 162 Bearing 163, 164 Bearing 170 Flywheel 200 Operating member 210 Cylinder mechanism 211 Piston 212 Cylinder case 213 Cylinder 214 Cover 220 Mounting hole 300 Sliding member 301 First member 302 Second member 311 Convex arc surface 31 The rotation axis of the recessed circular surface c1 crank member (the center line of the pitch circle of the inner peripheral sun gear)
c2 Rotating shaft of planetary gear member (centerline of pitch circle of planetary gear, centerline of mounting hole)
c3 Centerline L of the action part Straight line r1 where the action part reciprocates Radius r2 of the pitch circle of the planetary gear Radius of the pitch circle of the inner sun gear

Claims

クランクケースと、
前記クランクケースに固定的に配設された内周太陽歯車と、
前記内周太陽歯車のピッチ円直径の２分の１のピッチ円直径を有する遊星歯車を前記内周太陽歯車に噛み合わせつつ自転および公転する遊星歯車部材と、
前記内周太陽歯車のピッチ円の中心線と同軸に回転するように前記クランクケースに配設され、前記遊星歯車部材を自転および公転可能に支持するクランク部材と
を備え、
前記遊星歯車部材は、
前記遊星歯車に取り付けられ、前記遊星歯車のピッチ円の中心線に沿って延びた遊星軸を備え、
前記クランク部材は、
前記クランク部材の回転軸から前記遊星歯車のピッチ円直径の２分の１の距離ずれた位置に、前記内周太陽歯車のピッチ円の中心線に沿って形成され、前記遊星軸が回動自在に装着された装着穴を備え、
前記遊星軸は、
前記クランク部材の装着穴から突出しており、
当該クランク部材の装着穴から突出した前記遊星軸の端部には、動作部材が取り付けられる作用部が設けられており、
さらに、
前記遊星歯車部材は、
前記装着穴から突出した部位において、前記作用部から周方向に１８０度ずれた位置に重心を有する第１カウンターウェイトが設けられ、
前記作用部が設けられた端部とは軸方向に反対側の端部に、前記遊星歯車部材に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、前記遊星歯車部材の回転軸上の任意の位置で前記遊星歯車部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第１バランサーを備え、
前記クランク部材は、
前記遊星軸が前記装着穴から突出した部位から周方向に１８０度ずれた位置に重心を有する第２カウンターウェイトが設けられ、
前記遊星軸が前記装着穴から突出した部位とは軸方向に反対側の端部に、前記クランク部材に作用する遠心力が釣り合い、かつ、前記クランク部材の回転軸上の任意の位置で前記クランク部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第２バランサーを備えた、
クランク装置。 A crankcase,
An inner peripheral sun gear which is fixedly disposed in the crankcase,
A planetary gear member that rotates and revolves while meshing a planetary gear having a pitch circle diameter of half the pitch circle diameter of the inner circumferential sun gear with the inner circumferential sun gear;
A crank member that is disposed in the crankcase so as to rotate coaxially with a center line of a pitch circle of the inner peripheral sun gear, and supports the planetary gear member so as to be capable of rotating and revolving,
The planetary gear member is
A planetary shaft attached to the planetary gear and extending along a center line of a pitch circle of the planetary gear;
The crank member is
It is formed along the center line of the pitch circle of the inner peripheral sun gear at a position shifted by a distance of one half of the pitch circle diameter of the planetary gear from the rotation shaft of the crank member, and the planetary shaft is rotatable. With mounting holes attached to
The planetary axis is
Protrudes from the mounting hole of the crank member,
At the end of the planetary shaft that protrudes from the mounting hole of the crank member, an action part to which an operating member is attached is provided,
further,
The planetary gear member is
A first counterweight having a center of gravity is provided at a position protruding from the mounting hole at a position shifted by 180 degrees in the circumferential direction from the action portion,
The centrifugal force acting on the planetary gear member is balanced with the end opposite to the end provided with the action portion in the axial direction , and at any position on the rotation axis of the planetary gear member. A first balancer that balances the moment of centrifugal force acting on the planetary gear member ;
The crank member is
A second counterweight having a center of gravity is provided at a position shifted by 180 degrees in the circumferential direction from a portion where the planetary shaft protrudes from the mounting hole;
Centrifugal force acting on the crank member is balanced at the end opposite to the portion where the planetary shaft protrudes from the mounting hole in the axial direction , and the crank at any position on the rotation shaft of the crank member. A second balancer that balances the moment of centrifugal force acting on the member ;
Crank device.

前記第１バランサー又は第２バランサーは、交換可能に取り付けられている、請求項１に記載されたクランク装置。 The crank apparatus according to claim 1, wherein the first balancer or the second balancer is attached in a replaceable manner.

前記第１バランサーは、遊星歯車の回転軸に対して径方向に取り付け位置が変更できる、請求項１又は２に記載されたクランク装置。 The crank device according to claim 1 or 2, wherein the first balancer can be attached in a radial direction with respect to a rotation shaft of the planetary gear.

前記第１バランサーは、遊星歯車の回転軸に対して軸方向に取り付け位置が変更できる、請求項１から３までの何れか一項に記載されたクランク装置。 The crank device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first balancer is capable of changing an attachment position in an axial direction with respect to a rotation shaft of the planetary gear.

前記第１バランサーは、前記遊星軸の軸方向端部に取り付けられている、請求項１から４までの何れか一項に記載されたクランク装置。 5. The crank device according to claim 1, wherein the first balancer is attached to an axial end portion of the planetary shaft .

前記第２バランサーは、クランク部材の回転軸に対して径方向に取り付け位置が変更できる、請求項１から５までの何れか一項に記載されたクランク装置。 The crank apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein the second balancer is capable of changing a mounting position in a radial direction with respect to a rotation shaft of the crank member.

前記第２バランサーは、クランク部材の回転軸に対して軸方向に取り付け位置が変更できる、請求項１から６までの何れか一項に記載されたクランク装置。 The crank device according to any one of claims 1 to 6 , wherein an attachment position of the second balancer can be changed in an axial direction with respect to a rotation shaft of a crank member.