JPH0663876U - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気圧縮機において、組付性の向上と部品の
共用化とを図る。 【構成】 放射状に低圧用シリンダ２と中圧用シリンダ
３と高圧用シリンダ４とを配置した空気圧縮機におい
て、片持支持されたクランクシャフト９の基端側に位置
する第１クランクピン部９３に高圧用コンロッド８を、
該第１クランクピン部９３よりも先端寄りに位置し且つ
これより小径の第２クランクピン部９４に中圧用コンロ
ッド７を、該第２クランクピン部７よりも先端側に位置
し且つこれより小径の第３クランクピン部９５に低圧用
コンロッド６をそれぞれ取り付ける一方、上記シリンダ
締着面１１に、シリンダ受穴１６と該シリンダ受穴１６
の一側に連続してその径方向外方側へ延出する切欠部１
７とを形成し、さらに高圧用シリンダ８のフランジ部４
１をスペーサー２０を介在せしめた状態で締着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、片持ちクランクシャフトを備えた多段式の空気圧縮機に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

空気圧縮機、特に大容量の空気圧縮機の開発に際しては、高性能で且つ簡略構 造で、しかも低価格で提供し得ることを考慮することが要求される。これらの要 求のうち、特に性能面においては三段圧縮方式が適していることは周知のところ である。

【０００３】 また、このような三段圧縮方式を採用する場合において、構造の簡略化及び低 価格化を図る一つの方法として、例えばクランクシャフトを片持ち支持方式とす るとともに、このオーバハング部分に複数のクランクピン部を、その先端側から 基端側に向って順次径寸法が大きくなるように形成することが考えられる。この ようにすると、各コンロッドの大端部を環状の一体構造としても、クランクシャ フトへの組み付けに際しては、これらを径寸法の小さい先端寄りのクランクピン 部側から通してこれを基端寄りの大径のクランクピン部に順次移動させることで 組み付けることができることから、従来一般のように該大端部を二割り構造とし これをロットボルトを使用して締結することも不要となり、それだけ構造の簡略 化及び組付性の向上あるいは部品点数の低減による低価格化が図れるものである 。また、この方式を採用することにより、各段毎のストロークを変更することも 可能であることから圧縮効率の向上が期待でき、且つ負荷のかかる三段目のピス トンの径が太くなることから強度的にも有効である。

【０００４】 このように、空気圧縮機の高性能化、簡略構造化あるいは低価格化を図る上に おいては、クランクシャフトを片持ちで且つ先端側ほど径寸法が小さくなる略タ ケノコ状とすることが有効な手段の一つであるということができる。

【０００５】 一方、多段空気圧縮機においては、通常、シリンダブロックとシリンダとを別 体形成し、該シリンダブロックのクランク室の周囲に放射状に配置形成した円形 のシリンダ受穴に筒状のシリンダの一端に形成したインロー嵌合部を密嵌させ且 つこれを締着するようになっている。この場合、このシリンダのインロー嵌合部 の径寸法は、該インロー嵌合部に隣接されるフランジ部の適正寸法がシリンダ径 に対応して設定される関係上、該シリンダの周壁部分の外形寸法に近い値に設定 するのが通例である。また、このシリンダ受穴は、上述の如き一体形のコンロッ ドを採用する場合には、該コンロッドのクランクシャフトへの組付時において該 コンロッドの挿通スペースとして機能するものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような片持ちで且つ略タケノコ状のクランクシャフトを採用す る場合、該クランクシャフトの応力性能を良好ならしめる必要上、圧縮反力が大 きいシリンダほどクランクシャフトの基端寄りのクランクピン部に対応させる配 置構造をとることが要求され、例えば、三段圧縮式の場合には、最終圧縮段であ る高圧用シリンダをクランクシャフトの最も基端よりのクランクピン部に対応さ せることとなる。

【０００７】 ところが、この最終段のシリンダは、他のシリンダに比して最も径寸法が小さ く、従って、これが取り付けられるシリンダブロックのシリンダ受穴の径寸法も 最も小さくなっている。これに対して、この最終段のシリンダに設けられるコン ロッドはクランクシャフトの最も基端寄りで最大径をもつクランクピン部に対応 せしめられる関係上、その大端部の径寸法は他のものに比して最も大きくなって いる。

【０００８】 この結果、コンロッドのクランクシャフトへの組付時に該コンロッドの大端部 をシリンダ受穴を通してクランク室内に差し入れる際、場合によっては該コンロ ッド大端部の径寸法がシリンダ受穴の内径寸法よりも大きくなり、その組み付け ができないというようなことが起こり得る。

【０００９】 この場合、シリンダ受穴の径寸法をシリンダ径とは関係なくコンロッド大端部 の大きさに合わせて大きく設定しその挿脱を可能ならしめるということも考えら れるが、かかる構成とした場合には、上記シリンダ受穴の大径化に伴ってシリン ダのインロー嵌合部の径寸法が増大し、延いてはフランジ部がシリンダ径に対し て必要以上に大きくなり重量アップを招くとともに、当該シリンダ及びシリンダ ブロックがその機種にしか使用できない専用品となり、コストアップの一因にも なりかねず、いずれにしても得策とはいえないものである。

【００１０】 そこで本考案は、片持ち式クランクシャフトに特有の利点を保有しつつ、構造 の簡略化及び部品の共用化を実現し得るようにした空気圧縮機を提供せんとして なされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案ではかかる課題を解決するための具体的手段として、シリンダブロック のクランク室の周囲に順次放射状に形成した複数のシリンダ締着面に対して、低 圧用シリンダと中圧用シリンダと高圧用シリンダとを、それぞれその基端部に形 成したフランジ部を上記シリンダ締着面に衝合締着することで固定せしめるとと もに、該各シリンダに摺動自在に嵌装されるピストンと上記クランク室内に配置 されるクランクシャフトとをそれぞれコンロッドを介して連結し、吸入空気を上 記低圧用シリンダで一段圧縮した後、これを上記中圧用シリンダで二段目の圧縮 をし、さらに上記高圧用シリンダで三段目の圧縮をするようにした空気圧縮機に おいて、上記クランクシャフトは、上記シリンダブロック側の軸受に片持支持さ れた状態で上記クランク室内に配置され、そのクランクピン部は、上記軸受寄り に位置し且つ高圧用コンロッドが取り付けられる第１クランクピン部と、該第１ クランクピン部よりも先端寄りに位置して中圧用コンロッドが取り付けられると ともに上記第１クランクピン部よりも小径とされた第２クランクピン部と、該第 ２クランクピン部よりも先端側に位置して低圧用コンロッドが取り付けられると ともに上記第２クランクピン部よりも小径とされた第３クランクピン部とで形成 され、さらに、上記シリンダブロックの上記高圧用シリンダに対応するシリンダ 締着面には、該シリンダブロックの側壁を貫通し且つ上記高圧用シリンダの端部 に形成したインロー嵌合部を密嵌可能とするシリンダ受穴と、該シリンダ受穴の 一側に連続してその径方向外方側へ延出し且つ該シリンダ受穴との間で上記高圧 用コンロッドの大端部の通過を許容し得る大きさをもつ切欠部とが形成されると ともに、上記高圧用シリンダは、そのフランジ部を、上記シリンダ締着面への衝 合状態において上記切欠部を閉蓋し得る形状をもつスペーサーを介在せしめた状 態で、該シリンダ締着面に対して締着固定されていることを特徴としている。

【００１２】

【作用】

本考案ではかかる構成とすることにより、最も大径の第１クランクピン部に取 り付けられる高圧用コンロッドの大端部は該第１クランクピン部の径に対応して 各コンロッドの中で最も大きくなる一方、該高圧用コンロッドのクランクシャフ トへの組付時にその挿通スペースとなる高圧用シリンダ用のシリンダ受穴は高圧 用シリンダが他のシリンダに比して最も小径であることに対応して最も小径とさ れる。従って、該高圧用コンロッドの大端部の径寸法がシリンダ受穴のそれより も大きくなってその挿通が阻止されることも起こり得るが、この場合には、上記 シリンダ受穴の一側にこれに連通してその径方向に延出する如く形成された切欠 部が該シリンダ受穴とともに該シリンダ受穴の径寸法よりも長さの大きな大端部 挿通スペースを形成することから、この挿通スペースを通して該大端部をシリン ダブロック内へ差し入れてクランクシャフトに組み付けることを可能ならしめる ものである。

【００１３】 また、上述のようにシリンダブロック側に形成されるシリンダ受穴の一部に切 欠部を形成することでシリンダ側に不必要な形状変更を行なわしめることなくコ ンロッドの組付を可能ならしめるようにしていることから、該シリンダを当該機 種のみならず他の機種にもそのまま適用することができ、該シリンダの複数機種 間における共用化が可能となるものである。さらに、シリンダブロックのシリン ダ締着面とシリンダのフランジ部との間に別部材であるスペーサーを介在させ該 スペーサーによって上記切欠部を覆蓋することで該シリンダブロックとシリンダ との間のシール性を確保するようにしていることから、該切欠部及びスペーサー の形状等を適宜に設定することにより、該シリンダブロックを多機種に適用する ことができ、その共用化も可能となるものである。

【００１４】

【考案の効果】

従って、本考案の空気圧縮機によれば、クランクシャフトの基端側の第１クラ ンクピン部に対応する高圧用コンロッドはその取付部となる大端部が各コンロッ ドの中で最も大径となる一方、該大端部の挿通スペースとなる高圧用シリンダに 対応するシリンダ受穴が各シリンダ受穴の中で最も小径となるという相反関係を 呈する片持ちクランクシャフトを備えた多段空気圧縮機でありながら、該片持ち クランクシャフトに特有の効果、即ち、構造が簡略で且つ該クランクシャフトへ のコンロッドの組付性も良好であるという利点を保有しつつ、シリンダあるいは シリンダブロックの共用化を実現しその低コスト化に寄与し得るという実用的な 効果が得られるものである。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の空気圧縮機を添付図面に示す実施例に基づいて具体的に説明す ると、図１及び図２には本考案の実施例にかかる空気圧縮機Ｚが示されている。 この空気圧縮機Ｚは、空冷三段圧縮式の空気圧縮機であって、該各図において符 号１はその軸方向の一端側にクランク室１aを形成したシリンダブロックである 。このシリンダブロック１の内部には、その一端と中間部にそれぞれジャーナル 部９１,９２を形成するとともに、その他端側に第１クランクピン部９３と第２ クランクピン部９４と第３クランクピン部９５とを連続形成してなるクランクシ ャフト９が、上記各ピン部９３,９４,９５を上記クランク室１aに位置せしめる とともに、上記ジャーナル部９１とジャーナル部９２とを上記シリンダブロック １の軸受２５,２６にそれぞれ回転可能に支承せしめた片持ち状態で配置されて いる。そして、このクランクシャフト９は、その一端側に取り付けたプーリー３ １を介してモータ(図示省略)により回転駆動されるようになっている。尚、図２ において符号３２は上記プーリー３１に取り付けられたファンである。

【００１６】 また、このクランクシャフト９の各クランクピン部９３,９４,９５は、応力特 性を考慮して、支持部に近い第１クランクピン部９３から先端側の第３クランク ピン部９５にかけて次第に径寸法が減少するように形成されている。そして、こ の各クランクピン部９３〜９５のうち、最も大径の第１クランクピン部９３には 後述する高圧用コンロッド８の大端部８aが、中径の第２クランクピン部９４に は中圧用コンロッド７の大端部７aが、さらに最も小径の第３クランクピン部９ ５には一対の低圧用コンロッド６,６の大端部６aが、それぞれ取り付けられてい る。尚、図２において符号３４はポンプ駆動軸であって、該ポンプ駆動軸３４は 所定の偏心量をもって上記クランクシャフト９の先端部、即ち、上記第３クラン クピン部９５の端部に回動可能に連結されており、該クランクシャフト９の回転 に伴って回転し、潤滑油ポンプ３３を駆動するようになっている。また、図２に おいて符号２３及び２４はバランスウェイトである。

【００１７】 一方、上記シリンダブロック１のクランク室１aの外周壁には、上記クランク シャフト９の軸心から放射状に四つのシリンダ締着面１１,１１,１２,１３が形 成されている。この各シリンダ締着面１１〜１３のうち、シリンダブロック１の 上面側に位置する二つのシリンダ締着面１１,１１は、最も大径の低圧用シリン ダ２,２を取り付けるためのものであって、それぞれ該低圧用シリンダ２の端部 をインロー嵌合させるためのシリンダ受穴１４が形成されている。また、シリン ダブロック１の一方の側壁に形成されたシリンダ締着面１２には、中径の中圧用 シリンダ３の一端をインロー嵌合させるためのシリンダ受穴１５が形成されてい る。さらに、シリンダブロック１の他方の側壁に形成されたシリンダ締着面１３ には、最も小径の高圧用シリンダ４の端部に形成したインロー嵌合部４２を嵌合 させるためのシリンダ受穴１６が形成されている。

【００１８】 上記各コンロッド６〜８は、ともに図１に示すような環状一体形の大端部６ａ 〜８ａを有し、それぞれ対応するシリンダ受穴１４〜１６を通してクランク室１
a 内へ挿脱されるとともに、大径の高圧用コンロッド８側から順にクランクシャフ ト９に取り付けられる(取り外す場合はこの逆となる)。即ち、上記ポンプ駆動軸 ３４の装着前の状態において、それぞれ対応するシリンダ受穴１４〜１６から各 低圧用コンロッド６〜８の大端部６a〜８aをクランク室１a内に差し入れる。そ して、例えば、高圧用コンロッド８の取付けの場合には、先ずこの高圧用コンロ ッド８をクランクシャフト９の軸方向に若干傾けてその大端部８aに形成した軸 穴８b(図３参照)内に第３クランクピン部９５の端部を臨ませた後、これをその まま第１クランクピン部９３側に移動させてこれに嵌合させるものである。他の コンロッド６,７の場合も同様である。

【００１９】 このように、クランクシャフト９を片持ちの略タケノコ状に形成するとともに 、各コンロッド６〜８の大端部６a〜８aを環状一体形とし、これを該クランクシ ャフト９の端部から順次嵌合させるようにすることで、構造の簡略化あるいは組 付作業性の向上が図れることは既述の通りである。

【００２０】 ところで、このようなクランク構造を採用した場合に問題となるのは高圧用コ ンロッド８の組付性である。即ち、高圧用シリンダ４部分においては、その高圧 用コンロッド８の大端部８aはクランクシャフト９の各クランクピン部の中で最 も大径の第１クランクピン部９３に嵌合するものであることからその径寸法が最 も大きい反面、該高圧用コンロッド８の大端部８aの挿脱スペースとなる上記シ リンダ受穴１６は高圧用シリンダ４が各シリンダの内で最も小径であることに対 応して最も小径となっている。従って、例えば空気圧縮機の容量、圧縮比等の諸 条件によっては、該高圧用コンロッド８の大端部８aの外形が上記シリンダ受穴 １６の内径よりも大きいという場合も生じ、かかる場合には、該高圧用コンロッ ド８の組み付けができないこととなり、片持ちクランクシャフトの有する上述の 如き利点を活用できないことになる。また、高圧用コンロッド８の取付けを可能 とするために、上記シリンダ受穴１６の径寸法を、シリンダ径に応じて決定され る所定寸法以上にむやみに大きくした場合には、シリンダの大形大重量化を招く こととなり得策でないことは既述の通りである。

【００２１】 ところが、この実施例のものにおいては、上記シリンダ受穴１６の径寸法はシ リンダ径から決定される所定寸法に保持したまま、該シリンダ受穴１６の一側に これに連続してその径方向へ延出する切欠部１７を形成し、該シリンダ受穴１６ と切欠部１７とによって上記高圧用コンロッド８の大端部８aの挿通スペースを 確保するようにしている。このため、高圧用シリンダ４のインロー嵌合部４２の 寸法変更あるいはシリンダブロック１のシリンダ受穴１６の寸法変更を行うこと なく、該高圧用コンロッド８をシリンダ受穴１６部分を通してクランク室１a内 に差し入れて第１クランクピン部９３に嵌合させることができるものである。

【００２２】 また、この場合、高圧用シリンダ４のシリンダ締着面１３への取付状態におい て上記切欠部１７部分のシール性を確保するべく、該シリンダ締着面１３と高圧 用シリンダ４のフランジ部４１との間に、上記切欠部１７を覆蓋し得る大きさを もつスペーサー２０とその両側に位置する一対のパッキン２１,２１とを介在さ せるようにしている。

【００２３】 このようにすることで、高圧用シリンダ４においては、その径寸法さえ合えば これをそのまま他機種に適用することができ、またシリンダブロック１において もスペーサー２０を介在させることで切欠部１７を形成する必要の有る機種にも 必要のない機種にもそのまま適用することができ、この結果、該高圧用シリンダ ４とシリンダブロック１の共用化が図れ、延いては空気圧縮機全体としてのコス トダウンに寄与することができるものである。

【００２４】 尚、上記高圧用コンロッド８は、クランクシャフト９側への取付状態において は図３に実線図示する如く軸穴８bを横方向に向けた状態とされるが、これを着 脱する場合には同図に鎖線図示するように該軸穴８bが上下方向に向くように９ ０°回転させるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例にかかる空気圧縮機の一部断面
正面図である。

【図２】図１のII-II縦断面図である。

【図３】図１に示した空気圧縮機の高圧部の要部分解斜
視図である。

【符号の説明】

１はシリンダブロック、２は低圧用シリンダ、３は中圧
用シリンダ、４は高圧用シリンダ、５はピストン、６は
低圧用コンロッド、７は中圧用コンロッド、８は高圧用
コンロッド、９はクランクシャフト、１１〜１３はシリ
ンダ締着面、１４〜１６はシリンダ受穴、１７は切欠
部、２０はスペーサー、２１はパッキン、２３および２
４はバランスウェイト、２５〜２７は軸受、３１はプー
リー、３２はファン、３３は潤滑油ポンプ、３４はポン
プ駆動軸、４１はフランジ部、４２はインロー嵌合部、
９１および９２はジャーナル部、９３〜９５はクランク
ピン部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックのクランク室の周囲に
   順次放射状に形成した複数のシリンダ締着面に対して、
   低圧用シリンダと中圧用シリンダと高圧用シリンダと
   を、それぞれその基端部に形成したフランジ部を上記シ
   リンダ締着面に衝合締着することで固定せしめるととも
   に、該各シリンダに摺動自在に嵌装されるピストンと上
   記クランク室内に配置されるクランクシャフトとをそれ
   ぞれコンロッドを介して連結し、吸入空気を上記低圧用
   シリンダで一段目の圧縮をした後、これを上記中圧用シ
   リンダで二段目の圧縮をし、さらに上記高圧用シリンダ
   で三段目の圧縮をするようにした空気圧縮機であって、 上記クランクシャフトは、上記シリンダブロック側の軸
   受に片持支持された状態で上記クランク室内に配置さ
   れ、そのクランクピン部は、上記軸受寄りに位置し且つ
   高圧用コンロッドが取り付けられる第１クランクピン部
   と、該第１クランクピン部よりも先端寄りに位置して中
   圧用コンロッドが取り付けられるとともに上記第１クラ
   ンクピン部よりも小径とされた第２クランクピン部と、
   該第２クランクピン部よりも先端側に位置して低圧用コ
   ンロッドが取り付けられるとともに上記第２クランクピ
   ン部よりも小径とされた第３クランクピン部とで形成さ
   れ、 さらに、上記シリンダブロックの上記高圧用シリンダに
   対応するシリンダ締着面には、該シリンダブロックの側
   壁を貫通し且つ上記高圧用シリンダの端部に形成したイ
   ンロー嵌合部を密嵌可能とするシリンダ受穴と、該シリ
   ンダ受穴の一側に連続してその径方向外方側へ延出し且
   つ該シリンダ受穴との間で上記高圧用コンロッドの大端
   部の通過を許容し得る大きさをもつ切欠部とが形成され
   るとともに、 上記高圧用シリンダは、そのフランジ部を、上記シリン
   ダ締着面への衝合状態において上記切欠部を閉蓋し得る
   形状をもつスペーサーを介在せしめた状態で、該シリン
   ダ締着面に対して締着固定されていることを特徴とする
   空気圧縮機。