CN104074706B - 往复运动压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种往复运动压缩机，由具有第一、第二气缸(4，5)的壳体(2)；具有在壳体(2)上安装的旋转轴(9)的电动机(8)；分别能够往复运动地插入嵌合在各气缸(4，5)中的第一及第二活塞(11，14)；一端分别安装在各活塞(11，14)上，另一端位于曲轴室(3F)内，分别具有第一、第二轴承(13，16)的第一、第二连接棒(12，15)构成。在驱动轴(9)上，在曲轴室(3F)内设置有与驱动轴分体的曲轴部件(17)，曲轴部件(17)插通第一连接棒(12)的第一轴承(13)，并且插通第二连接棒(15)的第二轴承(16)。曲轴部件(17)具有在轴向定位各轴承(13，16)的定位体(20)。
Description
技术领域
本发明涉及一种往复运动压缩机，其例如适合用于向四轮汽车等车辆中装载的空气悬架等供排车高调整用的压缩空气。
背景技术
一般，为了例如抑制随着载重重量的变化而车辆高度(车高)发生变化，并且为了根据司机的爱好适当调整车高，从车载的空气压缩机(Air Compressor)向作为车高调整装置在车辆中装载的空气悬架供排压缩空气。
并且，向空气悬架供给压缩空气的车载用的空气压缩机通过使用电动机驱动往复运动式的压缩机压缩吸入该往复运动压缩机的空气并向空气悬架供给。
近年来，人们希望提高调整车高时的反应速度，作为其方法的一种，采用在储气罐内储存压缩空气的方法。由此，在车高调整时能够从储气罐内向空气悬架瞬时供给必要量的压缩空气。
但是，在向空气悬架供给在储气罐内存储的压缩空气的情况下，必须在在储气罐内储存压力比空气悬架使用的压缩空气的压力更高的压缩空气。由此，需要往复运动压缩机能够压缩到高压。
作为能够压缩到高压的往复运动压缩机，两段式往复运动压缩机被认为是有效的。该两段式往复运动压缩机包括下述部件构成：壳体，以包围曲轴室的方式，具有第一气缸和第二气缸；电动机，安装在该壳体上，具有旋转轴；第一及第二活塞，分别能够往复运动地插入嵌合上述各气缸中；第一及第二连接棒，一端分别安装在各活塞上，另一端位于上述曲轴室内，分别具有第一轴承和第二轴承。第一、第二连接棒经由在第一、第二轴承的内周设置的偏心部件安装在电动机的旋转轴上(例如参照日本特开2007-205207号公报)。
在日本特开2007-205207号公报的往复运动压缩机中，因为采用在旋转轴上经由偏心部件安装各连接棒的结构，所以不得不使第一、第二轴承大径化，并且第一、第二连接棒的曲轴室侧也要大径化，从而存在重量或者大小不利这样的课题。
另外，也考虑通过使用曲轴，不要偏心部件，使第一、第二轴承小型化的结构，但是为了使一根曲轴通过两个轴承，也存在结构复杂，进而装配性差等的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够通过简单的结构实现小型化、低成本化的往复运动压缩机。
为解决上述课题，本发明所采用的结构特征在于，一种往复运动压缩机，其具有：壳体，以包围曲轴室的方式，具有第一气缸和第二气缸；旋转轴，能够旋转地安装在该壳体上；驱动机构，与该旋转轴的一侧连结，旋转驱动该旋转轴；第一活塞，能够往复运动地插入嵌合在所述第一气缸中；第二活塞，能够往复运动地插入嵌合在所述第二气缸中；第一连接棒，该第一连接棒的一端部安装在所述第一活塞上，该第一连接棒的另一端位于所述曲轴室内，所述第一连接棒具有第一轴承；第二连接棒，该第二连接棒的一端部安装在所述第二活塞上，该第二连接棒的另一端位于所述曲轴室内，所述第二连接棒具有第二轴承；其中，在上述旋转轴的另一侧，具有插通所述第一连接棒的所述第一轴承的第一轴部，在上述第一轴部的前端部结合有结合部件，所述结合部件插通所述第二连接棒的所述第二轴承，并且将所述第二连接棒在旋转轴方向上固定。
根据本发明，能够实现小型化及低成本化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的往复运动压缩机的纵剖图。
图2是表示图1中的压缩结构部的放大纵剖图。
图3是在分解状态下表示曲轴箱、各活塞、各连接棒、隔垫物和曲轴部件的分解纵剖图。
图4是在组装状态下表示曲轴主体和定位体的曲轴部件的放大纵剖图。
图5是从和图2同样的位置看第二实施方式的往复运动压缩机的压缩结构部的纵剖图。
具体买施方式
下面以将本发明实施方式的往复运动压缩机作为在具有空气悬架的车辆上搭载的两段式往复运动压缩机使用的情况为例，参照附图详细进行说明。
首先，图1到图4表示本发明的第一实施方式。在图1中，车载用的往复运动空气压缩机1包括后述的壳体2、电动机8、活塞11，14、连接棒12，15、曲轴部件17、空气干燥器22。
往复运动空气压缩机1的壳体2包括箱状的曲轴箱3、在该曲轴箱3上安装的第一气缸4、在上述曲轴箱3上安装的第二气缸5。在此，各气缸4，5配置在包围后述的曲轴箱3的曲轴室3F的位置，例如配置在夹着曲轴室3F的位置。
如图2、图3所示，曲轴箱3由在彼此相对的位置具有第一气缸安装面3A和第二气缸安装面3B的中空结构体构成，由该各气缸安装面3A，3B夹着的一个面成为电动机安装面3C。另外，曲轴箱3中夹着各气缸安装面3A，3B与电动机安装面3C相反的一侧成为盖体安装面3D，在该盖体安装面3D上安装后述的盖体7以堵塞用于进行组装作业的开口。并且，在曲轴箱3内，通过使从电动机安装面3C伸入内部的位置缩径而形成圆环状的轴承支撑部3E，在该轴承支撑部3E上支撑有后述的曲轴用轴承19。
另外，在曲轴箱3内，由第一气缸安装面3A、第二气缸安装面3B、电动机安装面3C及盖体安装面3D围成的空间成为曲轴室3F。在该曲轴室3F内，以连结状态配置有后述的连接棒12，15和曲轴部件17。
第一气缸4安装在曲轴箱3的第一气缸安装面3A上。第一气缸4构成吸入压缩到中间压力的空气而排出高压的压缩空气的高压气缸。第一气缸4具有基端侧安装在第一气缸安装面3A上的筒状气缸主体4A和以堵塞该气缸主体4A的前端侧的方式设置的气缸盖4B。在此，在气缸主体4A内，在气缸盖4B和后述的第一活塞11之间形成有压缩室4C。
在气缸盖4B上与压缩室4C连通地设置有吸入口4D和排出口4E，吸入口4D经由连接管路6与在后述的第二气缸5的气缸盖5B上设置的排出口5D连接。另一方面，排出口4E与用于安装后述的空气干燥器22的干燥器安装口4F连接。并且，在气缸盖4B上设置有：吸入阀4G，其防止从吸入口4D吸入的压缩空气的逆流；排出阀4H，其防止从排出口4E向干燥器安装口4F侧排出的压缩空气的逆流。
第二气缸5安装在曲轴箱3的第二气缸安装面3B上，第二气缸5和上述的第一气缸4夹着曲轴室3F相对配置。第二气缸5构成吸入低压(大气压)的空气而排出中间压力的压缩空气的低压气缸。第二气缸5具有基端侧安装在第二气缸安装面3B上的筒状气缸主体5A和以堵塞该气缸主体5A的前端侧的方式设置的气缸盖5B。气缸主体5A的内径尺寸设定为比上述的高压侧的气缸主体4A的内径尺寸大的尺寸。在此，在气缸主体5A内，在气缸盖5B和后述的第二活塞14之间形成有压缩室5C。
在气缸盖5B上与压缩室5C连通地设置有排出口5D，该排出口5D经由连接管路6与在第一气缸4的气缸盖4B上设置的吸入口4D连接。此外，在排出口5D上设置有防止向连接管路6侧排出的压缩空气逆流的排出阀(未图示)。
盖体7为了堵塞曲轴箱3的盖体安装面3D的开口而安装在该盖体安装面3D上。在该盖体7上，设置有用于向曲轴箱3内的曲轴室3F吸入空气的吸气口7A，在该吸气口7A上安装有用于去除空气中的尘埃的吸气过滤器(未图示)。
如图1所示，在壳体2上安装的作为驱动机构的电动机8构成往复运动空气压缩机1的驱动机构。该电动机8包括后述的驱动轴9，由电动机壳体8A、转子8B、定子8C、换向器8D等构成。通过用普通的材料将驱动轴9形成为普通的形状，能够廉价地制造电动机8。
成为电动机8的外壳的电动机壳体8A收纳驱动轴9、转子8B、定子8C等，安装在曲轴箱3的电动机安装面3C上。该电动机壳体8A由圆筒部8A1和底部8A2构成，在该底部8A2的中央设置有小径的有底筒状的轴承收纳部8A3。在此，如图2所示，电动机壳体8A配置成将与上述的曲轴箱3的轴承支撑部3E、驱动轴9相同的轴线O1-O1作为中心轴。
构成电动机8的转子8B位于电动机壳体8A内，由在驱动轴9的周围安装的线圈形成。定子8C以与转子8B的外周侧具有间隙地相对的方式由在电动机壳体8A的圆筒部8A1的内表面上安装的永久磁铁形成。并且，换向器8D位于转子8B的另一侧，由在驱动轴9的周围设置的圆筒体组成，在该换向器8D的周围配置有多个电刷(都未图示)，多个电刷与换向器8D滑动接触并进行供电。
如图1所示，在电动机壳体8A内设置的驱动轴9的长度方向的一端9A经由旋转轴用轴承10能够旋转地支撑于电动机壳体8A的轴承收纳部8A3，而驱动轴9的长度方向的另一端9B在曲轴箱3的曲轴室3F内经由后述的曲轴主体18、曲轴用轴承19能够旋转地支撑于轴承支撑部3E。由此，驱动轴9在长度方向的两端被支撑的两端支承的状态下，以通过曲轴箱3的轴承支撑部3E、电动机壳体8A的轴中心位置的轴线O1-O1为中心轴被旋转驱动。
并且，在驱动轴9的另一端9B同轴地突出设置有外螺纹部9C。通过使该外螺纹部9C与曲轴主体18的旋转轴侧内螺纹孔18E拧合，能够使曲轴部件17以一体旋转的方式固定在驱动轴9的另一端9B侧。
在此，驱动轴9向曲轴部件17传递电动机8的旋转力，几乎不承受后述的各活塞11，14往复运动时产生的径向负荷。因此，驱动轴9不需要增大直径尺寸来提高强度或者使用高价的材料来提高强度。即，驱动轴9能够大体与一般安装在电动机上的轴体同样地形成。
第一活塞11能够往复运动地插入嵌合(能够滑动)在第一气缸4内。该第一活塞11在第一气缸4内的压缩室4C内再次压缩从成为低压侧的第二气缸5供给的中间压力的空气，作为摆动型活塞(摆动活塞)形成。第一活塞11由具有比气缸主体4A的内径尺寸稍小的直径尺寸的圆板体构成，在其周围安装有唇式密封件11A。
该唇式密封件11A通过包围第一活塞11的外周侧气密地密封该活塞11的外周面与第一气缸4的气缸主体4A的内周面之间即压缩室4C。另外，在把第一活塞11的做压缩功的一侧(压缩室4C侧)作为表面的情况下，在相反侧的背面中央部位一体地安装有后述的第一连接棒12的一端12A。
第一连接棒12连接第一活塞11与后述的曲轴部件17。该第一连接棒12的长度方向的一端12A一体地安装在第一活塞11的背面中央部位，而连接棒12的另一端位于曲轴箱3的曲轴室3F内，成为圆筒状的轴承支撑部12B，在该轴承支撑部12B内插入嵌合有第一轴承13。该第一轴承13安装在构成后述的曲轴部件17的曲轴主体18的偏心轴部18C上。
在此，第一轴承13由内圈13A、外圈13B及多个滚动体13C构成为球轴承。第一轴承13的内圈13A安装在曲轴主体18的偏心轴部18C上，外圈13B安装在第一连接棒12的轴承支撑部12B上。在这种情况下，第一轴承13通过使用压入、止动环等手段以不脱落的状态(定位状态)配置在轴承支撑部12B内。
另一方面，第二活塞14能够往复运动(能够滑动)地插入嵌合在第二气缸5内。该第二活塞14吸入外部的空气(大气)并在压缩室5C内压缩，与第一活塞11同样地，形成为摆动型活塞(摆动活塞)。第二活塞14由具有比气缸主体5A的内径尺寸稍小的直径尺寸的圆板体组成，在其周围安装有唇式密封件14A。第二活塞14形成为具有比第一活塞11大的直径尺寸的圆板体。
另外，在第二活塞14上设置有用于将曲轴箱3内的空气导入压缩室5C的吸入口和防止通过该吸入口的空气逆流的吸入阀(都未图示)。并且，在把活塞14的压缩室5C侧作为表面的情况下，在相反侧的背面中央部位一体地安装有后述的第二连接棒15的一端15A。
第二连接棒15连接第二活塞14与后述的曲轴部件17。该第二连接棒15的长度方向的一端15A一体地安装在第二活塞14的背面中央部位，而连接棒15的另一端位于曲轴箱3的曲轴室3F内，成为圆筒状的轴承支撑部15B，在该轴承支撑部15B内插入嵌合有第二轴承16。该第二轴承16安装在构成后述的曲轴部件17的定位体20的轴部20A上。
在此，第二轴承16与所述的第一轴承13同样地由内圈16A、外圈16B及多个滚动体16C构成为球轴承。第二轴承16的内圈16A安装在定位体20的轴部20A上，外圈16B安装在第二连接棒15的轴承支撑部15B上。在这种情况下，第二轴承16与第一轴承13同样地，通过使用压入、止动环等手段以不脱落的状态(定位状态)配置在轴承支撑部15B内。
曲轴部件17位于构成电动机8的驱动轴9的另一端9B侧即曲轴箱3的曲轴室3F内，作为与该驱动轴9分体的部件来设置。该曲轴部件17插通第一连接棒12的第一轴承13，并且插通第二连接棒15的第二轴承16。而且，曲轴部件17具有在轴向上定位第一轴承13和第二轴承16的定位体20。即第一实施方式的曲轴部件17由曲轴主体18和定位体20构成。
如图3、图4所示，构成曲轴部件17的曲轴主体18由旋转轴部18A、配重部18B及偏心轴部18C构成，其中旋转轴部18A位于轴向中间，形成为短圆柱形；配重部18B用于平衡旋转时的重量，从该旋转轴部18A的一侧向径向外侧延伸地设置；偏心轴部18C从上述旋转轴部18A的另一端面垂直(和轴线O1-O1平行)地突出设置。该曲轴主体18构成本发明的旋转轴，偏心轴部18C构成本发明的第一轴部。
旋转轴部18A经由曲轴用轴承19能够旋转地安装在曲轴箱3的轴承支撑部3E上。由此，与驱动轴9同轴地，即以轴线O1-O1为中心轴旋转。另一方面，偏心轴部18C以从轴承支撑部3E突出的状态夹着轴线O1-O1配置在配重部18B的相反侧。具体而言，如图4所示，成为偏心轴部18C的中心轴的轴线O2-O2配置在从旋转轴部18A的轴线O1-O1偏离偏心尺寸δ的位置。
偏心轴部18C具有在位于轴向一侧的阶梯部18C1处缩径并向另一侧延伸的支撑轴部位18C2。该支撑轴部位18C2能够插通第一连接棒12的第一轴承13，并且能够旋转地安装在第一轴承13上。由此，第一活塞11以偏心尺寸δ的两倍即行程尺寸2δ在第一气缸4内往复运动。
并且，在偏心轴部18C内以向支撑轴部位18C2的另一端面开口的方式形成有定位侧内螺纹孔18C3。成为该定位侧内螺纹孔18C3的中心轴的轴线O3-O3配置在从偏心轴部18C的轴线O2-O2向配重部18B的相反侧偏离偏心尺寸γ的位置。由此，内螺纹孔18C3的轴线O3-O3相对于轴线O1-O1配置在从偏心轴部18C的轴线O2-O2偏离偏心尺寸γ的位置。因此，内螺纹孔18C3的轴线O3-O3配置在从旋转轴部18A的轴线O1-O1偏离偏心尺寸δ上加上偏心尺寸γ的尺寸δ+γ的位置。
另一方面，在旋转轴部18A的轴中心位置(轴线O1-O1)，旋转轴侧内螺纹孔18E设置在一侧开口的定位孔18D的深处。该定位孔18D供驱动轴9的另一端9B同轴地插入嵌合，旋转轴侧内螺纹孔18E供驱动轴9的外螺纹部9C拧入。由此，曲轴主体18能够和驱动轴9一起以轴线O1-O1为中心轴旋转。
作为本发明的结合部件的定位体20配置在曲轴箱3的曲轴室3F内，与曲轴主体18一起构成曲轴部件17。该定位体20在轴向上定位第一轴承13和第二轴承16，并且在与曲轴主体18的偏心轴部18C的轴线O2-O2不同的轴线O3-O3上配置第二轴承16。定位体20以插通在第二连接棒15上设置的第二轴承16内的状态安装在曲轴主体18的偏心轴部18C上。
即，定位体20由插通第二轴承16的轴部20A、从该轴部20A的一端部突出的外螺纹部20B、使上述轴部20A的另一端部扩径而形成的六边形的头部20C构成。通过将定位体20的外螺纹部20B拧入在曲轴主体18的偏心轴部18C上设置的定位体侧内螺纹孔18C3内，能够在和该偏心轴部18C的支撑轴部位18C2接续的位置配置轴部20A。
在这种情况下，定位体20在其头部20C和偏心轴部18C的阶梯部18C1之间夹着各轴承13，16的内圈13A,16A和后述的隔垫物21，使轴承13，16和隔垫物21在轴向上定位且以不脱落的状态固定。
另一方面，因为偏心轴部18C的内螺纹孔18C3配置成其轴线O3-O3从偏心轴部18C的轴线O2-O2向配重部18B的相反侧偏离偏心尺寸γ，所以在该内螺纹孔18C3内拧入的定位体20的轴部20A也以轴线O3-O3为轴中心配置。
在此，两段式往复运动空气压缩机1的成为低压侧的第二气缸5、第二活塞14的直径尺寸设定成比成为高压侧的第一气缸4、第一活塞11的直径尺寸大。因此，例如在以相同的行程尺寸使各活塞11，14往复运动的情况下，因为在高压侧和在低压侧的压缩比不同，所以在压缩第一气缸4的压缩室4C时和在压缩第二气缸5的压缩室5C时，为使电动机8的驱动轴9旋转所必要的动力在该驱动轴9的旋转位置(圆周方向位置)不同。因此，因为使驱动轴9旋转时的负荷增大，所以需要大的(高输出的)动力源。
对此，在第一实施方式中，使定位体20的轴部20A的轴线O3-O3从偏心轴部18C的轴线O2-O2偏离偏心尺寸γ配置。因此，第二活塞14的行程尺寸能够成为比第一活塞11的行程尺寸2δ大2γ的行程尺寸2(δ+γ)，所以能够使高压侧和低压侧的压缩比相同。由此，能够使驱动轴9的旋转平衡变得良好，减轻负荷，即使用小的动力也能够使驱动轴9旋转。即，能够实现成为动力源的电动机8的小型化、轻量化、低成本化等。
隔垫物21作为与曲轴主体18的偏心轴部18C的外周侧嵌合的圆环状体形成。该隔垫物21在第一轴承13和第二轴承16之间确保间隙，使得第一连接棒12和第二连接棒15互不干涉。
在第一气缸4上安装的空气干燥器22(参照图1)包括由中空密闭容器形成的干燥器壳体22A和在该干燥器壳体22A内收纳的由硅胶等干燥剂形成的水分吸附剂(未图示)。空气干燥器22的干燥器壳体22A安装在第一气缸4的干燥器安装口4F上。另外，空气干燥器22与向多个空气悬架供给压缩空气的储气罐(都未图示)连接，向该储气罐供排干燥状态的压缩空气。
第一实施方式的两段式往复运动空气压缩机1具有如上所述的结构，说明组装该往复运动空气压缩机1时的步骤的一例。
把曲轴主体18的旋转轴部18A插入嵌合到在曲轴箱3的轴承支撑部3E上安装的曲轴用轴承19。在该状态下把第一连接棒12的轴承支撑部12B从第一气缸安装面3A插入曲轴箱3的曲轴室3F内，使偏心轴部18C的支撑轴部位18C2插通第一轴承13的内圈13A内。
接着，在支撑轴部位18C2的前端配置隔垫物21后，把第二连接棒15的轴承支撑部15B从第二气缸安装面3B插入曲轴箱3的曲轴室3F内，使定位体20的轴部20A插入第二轴承16的内圈16A。接着，把定位体20的外螺纹部20B拧入在曲轴主体18的偏心轴部18C内设置的定位体侧内螺纹孔18C3，在头部20C上使用工具(未图示)进行紧固。由此，通过在定位体20的头部20C和偏心轴部18C的阶梯部18C1之间夹着各轴承13，16的内圈13A,16A和隔垫物21，能够将轴承13，16和隔垫物21在轴向上定位。通过进行这样的作业，能够将曲轴部件17、各连接棒12，15(各活塞11，14)组装到曲轴箱3。
在将曲轴部件17、各连接棒12，15等组装到曲轴箱3内之后，在曲轴箱3的第一气缸安装面3A上用螺栓固定第一气缸4，在第二气缸安装面3B上用螺栓固定第二气缸5，接着在盖体安装面3D上用螺栓固定盖体7。接着，把电动机8的驱动轴9的外螺纹部9C拧入曲轴主体18的旋转轴侧内螺纹孔18E，在曲轴箱3的电动机安装面3C上用螺栓固定电动机壳体8A。进而，通过将空气干燥器22安装在第一气缸4的干燥器安装口4F上，能够组装往复运动空气压缩机1。
接着说明如上所述组装的两段式往复运动空气压缩机1的压缩动作。
在压缩运行的情况下，通过旋转驱动电动机8的驱动轴9，使曲轴部件17与该驱动轴9一起以轴线O1-O1为中心轴旋转驱动。由此，在第二气缸5内第二活塞14往复运动，经由盖体7的吸气口7A、曲轴箱3的曲轴室3F、第二活塞14的吸入口把外部空气吸入压缩室5C，并且将该吸入的空气用第二活塞14压缩后从压缩室5C排出。另一方面，在第一气缸4内第一活塞11往复运动，把从第二气缸5经由连接管路6供给的中间压力的压缩空气从吸入口4D吸入并压缩，将作为高压的空气从排出口4E排出。从排出口4E排出的压缩空气通过空气干燥器22，作为清净干燥的压缩空气储存在储气罐内。
在此，在第一实施方式中，定位体20的轴部20A的轴线O3-O3从曲轴主体18的偏心轴部18C的轴线O2-O2偏离偏心尺寸γ配置。因此，与定位体20连结的第二活塞14的行程尺寸能够比与偏心轴部18C连结的第一活塞11的行程尺寸2δ大尺寸2γ。该行程尺寸2γ是能够使直径尺寸不同的高压侧的第一活塞11和低压侧的活塞14在分别往复运动时使在高压侧和在低压侧的压缩比相同的尺寸。由此，能够将驱动轴9旋转时负荷的变动抑制得较小，使驱动轴9的旋转平衡变得良好，从而即使使用电动机8的小的动力也能够使驱动轴9平稳地旋转。
这样，根据第一实施方式，在电动机8的驱动轴9的另一端9B侧设置位于曲轴箱3的曲轴室3F内且与驱动轴9分体的部件所形成的曲轴部件17。该曲轴部件17插通第一连接棒12的第一轴承13，并且插通第二连接棒15的第二轴承16。在此基础上，曲轴部件17具有在轴向上定位第一轴承13和第二轴承16的定位体20。
因此，因为驱动轴9构成为与曲轴部件17分体的部件，所以各活塞11，14往复运动时的负荷几乎不作用在驱动轴9上。因此，驱动轴9仅传递通过电动机8的旋转力即可，无需增大直径尺寸或者使用具有强度的高价材料。其结果，能够实现电动机8的小型化及低成本化。
在此，在第一实施方式中，定位体20的轴部20A的轴线O3-O3从偏心轴部18C的轴线O2-O2偏离偏心尺寸γ配置。因此，能够使第二活塞14往复运动时的行程尺寸比第一活塞11往复运动时的行程尺寸2δ大尺寸2γ。由此，能够使高压侧的活塞11与低压侧的活塞14的压缩比相同。其结果，能够使驱动轴9的旋转平衡变得良好，即使以小的动力也能够使驱动轴9旋转。即，能够实现成为动力源的电动机8的小型化、轻量化、低成本化等。
曲轴部件17由具有插通第一连接棒12的第一轴承13的偏心轴部18C的曲轴主体18和插通第二连接棒15的第二轴承16且安装在该曲轴主体18的偏心轴部18C上的定位体20构成。因此，在曲轴主体18的偏心轴部18C上安装第一连接棒12的第一轴承13、在定位体20的轴部20A上安装第二连接棒15的第二轴承16的状态下，把定位体20的外螺纹部20B拧入偏心轴部18C的定位体侧内螺纹孔18C3内。由此，能够将各连接棒12，15的各轴承13，16以轴向定位的状态安装到曲轴部件17上。
另外，使曲轴主体18的偏心轴部18C的中心轴(轴线O2-O2)与定位体20的中心轴(轴线O3-O3)相离尺寸γ而固定。因此，仅通过在偏心轴部18C上安装定位体20，就能够使成为高压侧的第一活塞11的行程尺寸2δ与成为低压侧的第二活塞14的行程尺寸2(δ+γ)不同，能够在高压侧和在低压侧使压缩比一致。而且，通过使曲轴部件17由曲轴主体18和定位体20两个部件形成，能够以简单的结构将偏心轴部18C的中心轴(轴线O2-O2)和定位体20的中心轴(轴线O3-O3)偏离而配置。另外，仅通过改变偏心轴部18C的定位体侧内螺纹孔18C3的位置，也能够容易地改变γ。
另一方面，将第二气缸5作为吸入低压的空气而排出中间压力的压缩空气的低压气缸，将第一气缸4作为吸入中间压力的空气而排出高压的压缩空气的高压气缸。由此，往复运动空气压缩机1通过分两阶段地压缩空气能够向储气罐供给比空气悬架使用的压力高的压缩空气。
并且，各活塞11，14作为一体设置有各连接棒12，15的摆动型活塞构成，从而能够减少部件数量，能够提高装配作业性、降低制造成本等。
接着，图5表示本发明的第二实施方式，本实施方式的特征在于，把第一实施方式的曲轴部件作为与驱动轴同轴的旋转部件，在与第一连接棒的第一轴承的连接中设置与以往同样的偏心部件，利用定位体安装插通第二连接棒的第二轴承的轴部。需要说明的是，在第二实施方式中，对与上述第一实施方式相同的结构部件标记相同的符号并省略其说明。
在图5中，第二实施方式的往复运动空气压缩机31和上述的第一实施方式的往复运动空气压缩机1大体相同，包括上述的壳体2、电动机8、空气干燥器22、后述的各活塞32，35、各连接棒33，36、旋转部件38及偏心部件41。
第二实施方式的第一活塞32与上述第一实施方式的第一活塞11大体相同，由能够往复运动(能够滑动)地插入嵌合在第一气缸4内的摆动型活塞(摆动活塞)构成，在第一气缸4的压缩室4C内再次压缩从成为低压侧的第二气缸5供给的中间压力的空气。第一活塞32由圆板体构成，在其周围安装有唇式密封件32A。另外，在把第一活塞32的气缸盖4B侧作为表面的情况下，在相反侧的背面中央部位一体安装有后述的第一连接棒33的一端33A。
第二实施方式的第一连接棒33与上述第一实施方式的第一连接棒12大体相同，在第一活塞32的背面中央部位一体地安装有第一连接棒33的长度方向的一端33A，而连接棒33的另一端位于曲轴箱3的曲轴室3F内，成为圆筒状的轴承支撑部33B，在该轴承支撑部33B内，第一轴承34以不脱落的状态插入嵌合。然而，第二实施方式的第一连接棒33为了在内径侧安装后述的偏心部件41，使第一轴承34直径增大，并且与之一致地，使轴承支撑部33B的直径也增大，这一点与第一实施方式的第一连接棒12不同。
第二实施方式的第二活塞35与上述第一实施方式的第二活塞14大体相同，由能够往复运动(能够滑动)地插入嵌合在第二气缸5内的摆动型活塞(摆动活塞)构成，吸入外部的空气(大气)并压缩。第二活塞35由圆板体构成，在其周围安装有唇式密封件35A。另外，在第二活塞35的背面中央部位一体地安装有后述的第二连接棒36的一端36A。
第二实施方式的第二连接棒36与上述第一实施方式的第二连接棒15大体相同，在第二活塞35的背面中央部位一体地安装有第二连接棒36的长度方向的一端36A，而连接棒36的另一端位于曲轴箱3的曲轴室3F内，成为圆筒状的轴承支撑部36B，第二轴承37在该轴承支撑部36B内以不脱落的状态插入嵌合。这样，第二实施方式的第二连接棒36与第一连接棒33同样地以第二轴承37不脱落的状态插入嵌合有第二轴承37。
旋转部件38与第一实施方式的曲轴部件17大体相同，位于驱动轴9的另一端9B侧即位于曲轴箱3的曲轴室3F内，作为与驱动轴9分体的部件来设置。该旋转部件38插通第一连接棒33的第一轴承34。并且，旋转部件38具有在轴向上定位第二轴承37的定位体40。即，第二实施方式的旋转部件38由构成本发明的旋转轴的旋转部件主体39和构成结合部件的定位体40构成。
构成旋转部件38的旋转部件主体39与第一实施方式的曲轴主体18大体相同，由旋转轴部39A、配重部39B、连结轴部39C构成，与电动机8的驱动轴9同轴地旋转，即以轴线O1-O1为中心轴旋转，连结轴部39C与第一实施方式不同，也与轴线O1-O1同轴地旋转。该旋转部件主体39构成本发明的旋转轴，连结轴部39C构成本发明的第一轴部。
在该连结轴部39C内以向另一端面开口的方式形成有定位体侧孔39C1。另一方面，在旋转轴部39A的轴中心位置(轴线O1-O1)，在向一侧开口的定位孔39D的深处设置有旋转轴侧内螺纹孔39E。该定位孔39D供驱动轴9的另一端9B同轴地插入嵌合，并且旋转轴侧内螺纹孔39E供驱动轴9的外螺纹部9C拧入。
作为第二实施方式的结合部件的定位体40与旋转部件主体39一起构成旋转部件38。该定位体40在轴向上定位第二轴承37。定位体40前端的圆柱状的销40A压入连结轴部39C的定位体侧孔39C1内。
在连结轴部39C与第一轴承34之间设置的偏心部件41作为厚壁的圆环状体形成。该偏心部件41以与连结轴部39C的轴线O1-O1不同的轴线O4-O4为中心轴，在径向上定位第一轴承34和第一连接棒33的轴承支撑部33B。另外，在偏心部件41上设置有与轴线O1-O1同轴的连结孔41A，在该连结孔41A内压入固定有连结轴部39C。由此，第一活塞32经由第一连接棒33以行程尺寸2δ往复运动。
定位体40配置成其中心轴(轴线O5-O5)从偏心部件41的中心轴(轴线O4-O4)偏离偏心尺寸β。由此，定位体40相对于旋转轴部39A的轴线O1-O1的偏心尺寸成为偏心尺寸δ-偏心尺寸β的(δ-β)。由此，第二活塞35经由第二连接棒36以行程尺寸2(δ-β)往复运动。
第二实施方式的两段式往复运动空气压缩机31具有如上所述的结构，说明组装该往复运动空气压缩机31的步骤的一例。
使旋转部件主体39的旋转轴部39A插入嵌合于在曲轴箱3的轴承支撑部3E上安装的曲轴用轴承19。另一方面，在第一连接棒33的轴承支撑部33B上依次安装第一轴承34、偏心部件41。同样地，在第二连接棒36的轴承支撑部36B上安装第二轴承37。把在第一连接棒33上设置的偏心部件41压入旋转部件主体39的连结轴部39C内，从而在轴向上定位。
接着，将定位体40的销40A压入连结轴部39C的定位体侧孔39C1内。由此，能够在轴向上定位第二轴承37，另外能够将旋转部件38、各连接棒33，36(各活塞32,35)安装到曲轴箱3上。
在将旋转部件38、各连接棒33，36等安装到曲轴箱3之后，通过将第一气缸4、第二气缸5、盖体7、电动机8、空气干燥器22安装到曲轴箱3，能够组装往复运动空气压缩机31。
于是，根据这样构成的第二实施方式，与上述第一实施方式大体相同地，能够实现与驱动轴9一体设置的电动机8的小型化及低成本化。而且，在第二实施方式中，为使第一连接棒33偏心，使用仅在厚壁的圆环状体上形成连结孔41A的偏心部件41。因此，能够使结构简化，而且通过把偏心部件41更换为连结孔41A的偏心尺寸不同的其他偏心部件，能够容易地调整压缩比。
需要说明的是，在第一实施方式中，第一活塞11和第二活塞14二者都作为摆动型活塞(摆动活塞)形成，但是本发明不限于此，例如可以使第一活塞11和第二活塞14中的一个或者两个构成为经由连接销与连接棒连结的结构。该结构同样也可以适用于第二实施方式。
另外，在第一实施方式中，例示了在一侧(电动机8侧)配置成为高压侧的第一气缸4、第一活塞11、第一连接棒12、第一轴承13，而在另一侧(盖体7侧)配置成为低压侧的第二气缸5、第二活塞14、第二连接棒15、第二轴承16的情况。但是本发明不限于此，也可以采用在另一侧配置高压侧的部件，而在一侧配置低压侧的部件的结构。该结构同样也能够适用于第二实施方式。
并且，在第一实施方式中，例示了使壳体2的第一气缸4和第二气缸5夹着曲轴箱3的曲轴室3F配置的情况。但是本发明不限于此，例如只要是包围曲轴室3F的位置，也可以采用以V形配置第一气缸和第二气缸的结构。该结构同样也能够适用于第二实施方式。
需要说明的是，在上述各实施方式中，表示了一体设置有作为驱动机构的电动机8的结构，但是不限于此，也可以把电动机分体设置，通过皮带等使旋转轴即曲轴部件17及旋转部件主体39旋转。
另外，在上述第一实施方式中，表示了将偏心轴部18C的内螺纹孔18C3的轴线O3-O3从偏心轴部18C的轴线O2-O2偏离偏心尺寸γ配置的例子，但是也可以不偏心。
并且，在上述第一实施方式中，通过拧入定位体20，使第二连接棒15在轴向上定位，并且经由隔垫物21使第一连接棒也在轴向上定位，但是不限于此，可以使第一连接棒12通过压入曲轴主体18等定位，定位体20只对第二连接棒15进行定位。
并且，在上述实施方式中，采用了两段压缩，但是在要求大风量的情况下，也可以并列使用各气缸。
接着叙述在上述实施方式中包含的发明。即，在本发明中，采用使第一轴部的轴心和结合部件的轴心不同的结构。由此，通过调整第一活塞和第二活塞的行程尺寸，能够使在高压侧和低压侧的压缩比一致。而且，通过由第一轴部和结合部件两个部件形成，能够以简单的结构使第一轴部的轴心和结合部件的轴心偏离而配置。
根据本发明，采用通过在第一轴部与第一连接棒的第一轴承之间，和/或结合部件与第二连接棒的第二轴承之间设置使各轴承的中心轴不同的偏心部件，使各活塞的行程尺寸不同的结构。由此，以使用偏心部件的简单的结构就能够使各活塞的行程尺寸不同。另外，通过把偏心部件更换为偏心尺寸不同的其他的偏心部件，能够容易地调整压缩比。
另一方面，根据本发明，第二气缸是吸入低压的气体并排出中间压力的压缩气体的低压气缸，第一气缸是吸入中间压力的气体并排出高压的压缩气体的高压气缸。由此，往复运动压缩机能够分两个阶段地压缩气体，例如能够向储气罐供给比空气悬架使用的压力高的压力的压缩空气。
并且，根据本发明，第一活塞和第二活塞都作为摆动型活塞构成。由此，能够减少部件数目，能够提高装配作业性，减低制造成本等。
Claims (11)
1.一种往复运动压缩机，其具有：
壳体，以包围曲轴室的方式具有第一气缸和第二气缸；
旋转轴，能够旋转地安装在该壳体上；
驱动机构，与该旋转轴的一侧连结，旋转驱动该旋转轴；
第一活塞，其能够往复运动地插入嵌合在所述第一气缸中；
第二活塞，其能够往复运动地插入嵌合在所述第二气缸中；
第一连接棒，该第一连接棒的一端部安装在所述第一活塞上，该第一连接棒的另一端位于所述曲轴室内，所述第一连接棒具有第一轴承；
第二连接棒，该第二连接棒的一端部安装在所述第二活塞上，该第二连接棒的另一端位于所述曲轴室内，所述第二连接棒具有第二轴承；
所述往复运动压缩机的特征在于，
在所述旋转轴的另一侧具有：插通所述第一连接棒的所述第一轴承的第一轴部；
在所述第一轴部的前端部，使所述第一连接棒在所述旋转轴方向结合的结合部件；
所述结合部件具有支撑所述第二连接棒的所述第二轴承的轴部，使所述第二连接棒在旋转轴方向结合，使所述第一轴承与所述第二轴承在所述第一轴部上沿所述结合部件的轴向定位。
2.如权利要求1所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第一轴部的轴心与所述结合部件的轴心不同。
3.如权利要求1所述的往复运动压缩机，其特征在于，通过在所述第一轴部与所述第一连接棒的所述第一轴承之间，和/或在所述结合部件与所述第二连接棒的所述第二轴承之间设置使各轴承的中心轴不同的偏心部件，使各活塞的行程尺寸不同。
4.如权利要求2所述的往复运动压缩机，其特征在于，通过在所述第一轴部与所述第一连接棒的所述第一轴承之间，和/或在所述结合部件与所述第二连接棒的所述第二轴承之间设置使各轴承的中心轴不同的偏心部件，使各活塞的行程尺寸不同。
5.如权利要求1所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第二气缸是吸入低压的气体而排出中间压力的压缩气体的低压气缸，所述第一气缸是吸入所述中间压力的气体而排出高压的压缩气体的高压气缸。
6.如权利要求2所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第二气缸是吸入低压的气体而排出中间压力的压缩气体的低压气缸，所述第一气缸是吸入所述中间压力的气体而排出高压的压缩气体的高压气缸。
7.如权利要求3所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第二气缸是吸入低压的气体而排出中间压力的压缩气体的低压气缸，所述第一气缸是吸入所述中间压力的气体而排出高压的压缩气体的高压气缸。
8.如权利要求1所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞都作为摆动型活塞构成。
9.如权利要求2所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞都作为摆动型活塞构成。
10.如权利要求3所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞都作为摆动型活塞构成。
11.如权利要求4所述的往复运动压缩机，其特征在于，所述第一活塞和所述第二活塞都作为摆动型活塞构成。
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