JP2001271744A

JP2001271744A - エアコンプレッサ

Info

Publication number: JP2001271744A
Application number: JP2000084774A
Authority: JP
Inventors: Eiji Isobe; 英治磯邉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構成で、安価なエアコンプレッサを提
供することにある。【解決手段】ピストン３aとコンロッド３ｂを一体化
して、駆動モータＭの回転軸Ｍ１に固定された偏心部材
２の偏心位置にコンロッド３ｂを回転自在に係合するの
で、ピストン３ａは、揺動しつつ往復動できる。しか
も、回転軸Ｍ１をシリンダ６の内周壁６ａの軸線Ｌ３に
対してオフセットさせて偏心させるので、往復動により
ピストン３は圧力室７の空気を圧縮させ、しかも、吸入
行程時のみピストン３ａと内周壁６ａとの間に隙間Ｓを
発生させることができる。このため、吸入行程時に吸入
弁を不要とすることができる。また、ピストン３ａとコ
ンロッド３ｂを一体構造とするので、例えば、ダイカス
ト成形或いは樹脂成形すれば、簡素な構成でしかも安価
に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両のタイヤパンク
等の応急時にタイヤに高圧空気を注入するのに用いられ
る車載タイプに好適なエアコンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】車載タイプのエアコンプレッサとして、
駆動モータの回転軸に固定された小歯車に噛合する大歯
車の偏心位置に係合するコンロッドの上部にピストンを
設け、シリンダ内を往復動させるエアコンプレッサが知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来構造では、ピスト
ンがシリンダ内を単に往復自在に移動するだけなので、
吸気行程時に吸入弁を必要とする。しかも、駆動モータ
の回転動作をピストンの往復動動作に変換するのに減速
機構を備えるので、エアコンプレッサは構造が複雑とな
り、重量も重くなる。

【０００４】また、多くの車両においては未使用のまま
応急タイヤが廃却されているのが現状であり、省資源上
の観点から、応急タイヤレス化して、タイヤ交換を省く
ことで利便性も向上させる傾向にある。したがって、応
急タイヤに代わる装備として、例えばタイヤ交換をする
ことなくタイヤに高圧空気を注入することで走行可能と
なり、しかも応急タイヤに比べて小スペースで、軽量で
あるエアコンプレッサが望まれている。

【０００５】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、その第１の目的は、簡素な構成で、安
価なエアコンプレッサを提供することにある。

【０００６】また、第２の目的は、軽量化に適した構造
を備えたエアコンプレッサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
と、ピストンとコンロッドを一体化して、駆動モータの
回転軸に固定された偏心部材の偏心位置にコンロッドを
回転自在に係合するので、揺動型ピストンとすることが
できる。このため、例えば、回転軸をシリンダの軸線に
対してオフセットすることで偏心させれば、往復動によ
りピストンはシリンダ内の空気を圧縮させることがで
き、しかも、吸入行程時のみピストンとシリンダとの間
に隙間を発生させることができる。

【０００８】これにより吸入行程時に吸入弁は不要とす
ることができる。しかも、ピストンとコンロッドは一体
構造とするので、例えば、ダイカスト成形或いは樹脂成
形すれば、簡素な構成でしかも安価に製造できる。

【０００９】本発明の請求項２によると、ピストンと一
体化するコンロッドの軸線をピストンの軸線に対して傾
斜させて配置するので、往復動によりピストンはシリン
ダ内の空気を圧縮させることができ、吸入行程時のみピ
ストンとシリンダとの間に隙間を発生させることができ
る。

【００１０】本発明の請求項３によれば、駆動モータの
回転軸の軸線をシリンダの軸線に対してオフセットする
ことで偏心させるので、往復動によりピストンはシリン
ダ内の空気を圧縮させることができ、吸入行程時のみピ
ストンとシリンダとの間に隙間を発生させることができ
る。

【００１１】本発明の請求項４によれば、駆動モータの
回転動作を伝達する偏心部材の一方に、ピストンを揺動
させてシリンダ内を往復動動作させるコンロッドを回転
自在に係合させて、回転軸を挟んで他方に、カウンタウ
ェイトを設けるので、揺動しつつ、シリンダ内を往復動
動作するピストンによる振動を防止できる。このため、
エアコンプレッサの耐振動性を高めることができるの
で、例えば樹脂化した場合、共振による損傷を回避で
き、軽量化に適した構造を提供できる。

【００１２】本発明の請求項５によれば、シリンダと気
密に摺動するピストンは、外周側にＯリングと環状部
材、例えばテフロン等で形成されたリングとを備えてい
る。しかも、環状部材は、環状部材と凹部に挟まれたＯ
リングの弾性力により、シリンダ内周壁に当接可能に押
圧されている。ここで、吸入行程時に、弾性力に抗して
外径が大きくなる環状部材とシリンダとの間に隙間が発
生するように、Ｏリングと環状部材を設定すれば、圧縮
行程時には、ピストンとシリンダとの気密性が向上する
ので、圧縮効率を高めることができる。

【００１３】本発明の請求項６によれば、コンロッドと
一体化したピストンを熱可塑樹脂で形成するので、例え
ばパンクしたタイヤに高圧空気を断熱圧縮して供給する
ための耐熱性を備えたエアコンプレッサを提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のエアコンプレッサ
に具体化した実施形態を図面に従って説明する。

【００１５】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施形態を示したものである。図１は本実施形態のエア
コンプレッサの全体構造を示し、（ａ）から（ｄ）は行
程毎の断面図である。

【００１６】図１に示すように、エアコンプレッサ１
は、駆動モータＭと、偏心部材２と、ピストン３と、吐
出弁５と、シリンダ６等を含んで構成されている。

【００１７】駆動モータＭは、車載バッテリ（図示せ
ず）から供給される電流で動作する直流モータにより構
成され、ケーシングをなすシリンダ６（以下、シリンダ
ケーシングと呼ぶ）に取り付けられている。

【００１８】偏心部材２は、駆動モータＭの回転軸Ｍ１
に固定されて回転自在である。この回転軸Ｍ１を挟ん
で、一方のクランクピン支持部２ａは、駆動モータＭの
回転動作をピストン４の往復動動作に変換するため、後
述のピストン３のコンロッド３ｂと回転自在に係合する
クランクピン２ｃが回転軸Ｍ１と軸心をずらすように設
けられている。他方釣合い重り部２ｂは、回転動作を往
復動動作を変換することに起因する振動を防止するた
め、釣り合い重りをなすカウンタウェイトを形成してい
る。

【００１９】ピストン３は、シリンダ６内を往復動する
ピストン３ａとコンロッド３ｂが一体構造をなして形成
されている。ピストン３ａは、略円盤形状をなし、シリ
ンダ内周壁６ａを往復動自在で、かつピストン３ａを若
干、揺動させても内周壁６ａと気密に当接可能に軸方向
に略円弧状の外周面を有する。図１に示すようにコンロ
ッド３ｂの下部は、偏心部材２のクランクピン２ｃと摺
動自在に係合する。ピストン３は、後述の動作で説明す
るように、吸入行程時にピストン３ａとシリンダ６の内
周壁６ａとの間に隙間Ｓ（図１（ｃ）参照）が発生する
ように、コンロッド３ｂの軸線Ｌ１とピストン３ａの軸
線Ｌ２とは傾斜して配置することで形成されている。こ
れによりピストン３は、揺動しつつ、往復動でき、吸入
行程時に生じる隙間Ｓから、空気を吸入できる。なお、
ピストン３ａは、略円板形状をなし、周方向に凹部３ａ
１を有し、凹部の外周側にＯリング３ａ２と、環状部材
である樹脂リング３ａ３を備えているのが望ましい（図
２参照）。

【００２０】なお、コンロッド３ｂの下部は、クランク
ピン２ｃと摺動自在な孔で係合していてもよいが、図１
に示すように軸受４を挿入した孔３ｄを設けることが望
ましい。軸受４は、図１に示すメタルベアリング、或い
はボールベアリング等であればよい。また、ピストン３
ａとコンロッド３ｂとを一体構造とするので、例えば、
ダイカスト成形あるいは、樹脂成形が可能である。

【００２１】シリンダケーシング６は、往復動するピス
トン３と摺動自在な案内孔をなすシリンダ内周壁６ａ
と、偏心部材２のような回転部材等を収容するケーシン
グ６ｂとから構成されている。シリンダ内周壁６ａの一
部には、シリンダ内（以下、圧力室と呼ぶ）７でピスト
ン６により圧縮された空気を吐出するため、吐出弁５に
開口する孔６ｃが設けられて、吐出弁５を固定する締結
部６ｄを有する。また、ケーシング６ｂは、吸入行程時
に生じるピストン３ａとシリンダ６の内周壁６ａとの間
に隙間から、空気を吸入するため大気開放の開口部６ｅ
を設けている。本実施形態では、図１に示すようにケー
シング６ｂ下部を開口端として開口部６ｅをなしたが、
エアコンプレッサが吸入できうる開口面積の径に設定し
てあればよい。なお、駆動モータＭは、このケーシング
６ｂに固定されている。

【００２２】吐出弁５は、弁体５ａと、スプリング５ｂ
と、バルブホルダ５ｃからなる。弁体５ａは、略円板形
状であって、孔６ｃの径より大きく、バルブホルダ５ｃ
の内周壁の径より小さく設定されている。図１に示すバ
ルブホルダ５ｃの下端には、シリンダ６の締結部６ｄと
螺合するように、外周にネジ等の締結部が設けられてお
り、上端は、圧力室７でピストン６により圧縮された空
気を供給できるように、ホース等に接続可能なパイプ形
状をなしている。スプリング５ｂは、一端がバルブホル
ダ５ｃに当接し、他端は、孔６ｃを弁シールするよう弁
体５ａを付勢する。

【００２３】次に、本発明の実施形態であるエアコンプ
レッサの動作を以下、説明する。車載バッテリを電源と
して電流が供給されると、駆動モータＭの回転軸Ｍ１が
回転する。回転軸Ｍ１の回転と共に、回転軸Ｍ１に固定
された偏心部材２が回転軸Ｍ１回りに回転する。これに
より、偏心部材２に回転軸Ｍ１と軸心をずらして配置さ
れたクランクピン２ｃに回転自在に係合するコンロッド
３ｂが、駆動モータＭの回転動作を往復動動作に変換し
て、コンロッド３ｂと一体構造のピストン３ａに伝え
る。このため、、コンロッド３ｂの軸線Ｌ１とピストン
３ａの軸線Ｌ２とを傾斜させて配置したピストン３ａ
は、シリンダ６の内周壁６ａを揺動しつつ、往復動でき
る。

【００２４】図１（ａ）から（ｄ）の行程毎の断面図を
参照して、以下具体的に説明する。図１（ａ）は、クラ
ンクピン２ｃが回転軸Ｍ１の垂下にあり、ピストン３が
下死点状態にある断面図を示す。図１（ｂ）は、下死点
から、クランクピン２ｃが右回転して、ピストン３が圧
力室７の空気を圧縮して、高圧空気を供給するための圧
縮・吐出行程の途中状態にある断面図を示す。なお、圧
力室７で圧縮された空気の圧力が、吐出弁５で設定され
た所定圧に達すると吐出する。図１（ｃ）は、クランク
ピン２ｃがさらに右回転して、回転軸Ｍ１の真上に位置
する上死点状態にある断面図を示す。図１（ｄ）は、圧
縮・吐出行程が終了して、ピストン３が吸入行程状態に
ある断面図を示す。コンロッド３ｂの軸線Ｌ１とピスト
ン３ａの軸線Ｌ２とを傾斜させてなす配置は、図１
（ｄ）図示のように、ピストン３ａの軸線Ｌ５とシリン
ダ６の周壁６ａの軸線Ｌ６とがなす傾斜角Φを、他の行
程である（ａ）から（ｃ）の場合の各傾斜角に比べて大
きくできるので、吸入行程時のみ隙間Ｓが生じる。この
ため、吸入弁がなくとも、ピストン３自体により大気開
放する開口部を形成できるので、自動吸入が可能とな
る。例えば、偏心部材２のクランクピン支持部２ａの中
心と回転軸Ｍ１の中心とを結ぶ軸線Ｌ７が吸入工程にて
水平となるとき、前述の傾斜角Φが最大となり、圧縮・
吐出行程（図（ａ）から（ｃ）を参照）にて隙間Ｓが生
じない程度に、コンロッド３ｂの軸線Ｌ１とピストン３
ａの軸線Ｌ２とがなす傾斜角度θを設定すれば、吸入工
程時に隙間Ｓが生じるので自動吸入が可能となる。

【００２５】なお、図２に示すように、前述のピストン
３は、ピストン３ａの外周部にＯリング３ａ２と、環状
部材である樹脂リング３ａ３を備えた構成であることが
望ましい。この樹脂リング３ａ３は、樹脂リング３ａ３
と凹部３ａ１に挟まれたＯリングの弾性力により、内周
壁６ａに当接可能に押圧されている。ここで、吸入行程
時は、弾性力に抗して外径が大きくなる樹脂リング３ａ
３とシリンダ６の内周壁６ａとの間に隙間Ｓが発生する
ように、Ｏリング３ａ２と樹脂リング３ａ３を設定すれ
ば、圧縮行程時においてピストン３とシリンダ６の内周
壁６ａとの気密性が向上するので、圧縮効率を高めるこ
とができる。樹脂リング３ａ３の材料は、圧力室７を断
熱圧縮しつつ、内周壁６ａと摺動可能な樹脂材、例えば
テフロン（登録商標）であればよい。

【００２６】さらに、所望の吐出圧がタイヤの定格圧力
より僅かに高い程度である場合は、ピストン３の材質
は、熱可塑樹脂、例えばガラス繊維入りのＰＰＳ、ＰＥ
Ｔ等であってもよい。

【００２７】また、本発明の実施形態では、偏心部材２
として、カウンタウェイト２ｂを設けるので、回転動作
を往復動作に変換することに起因する振動を防止でき
る。このため、エアコンプレッサ１の耐振動性を高める
ことができるので、例えば樹脂化した場合、共振による
損傷を回避でき、軽量化に適した構造を提供できる。

【００２８】（第２の実施形態）第２の実施形態のエア
コンプレッサについて、以下図３を参照して説明する。
第１の実施形態との構造の違いは、ピストン３を揺動し
つつ、往復動させるための配置が異なる。具体的には、
回転軸Ｍ１の軸線Ｌ４をシリンダ６の内周壁６ａの軸線
Ｌ３に対してオフセットすることで偏心させる配置とす
る。

【００２９】図３に示すように、回転軸Ｍ１の軸線Ｌ４
を内周壁６ａの軸線Ｌ３から距離αだけ離間させる。

【００３０】このため、図３（ｄ）の吸入行程状態の傾
斜角Φが、他の行程である図３（ａ）から（ｃ）の場合
の各傾斜角に比べて、第１の実施形態と同様に大きくで
きるので、吸入行程時のみ隙間Ｓを発生させることがで
きる。なお、第１の実施形態と動作および効果は同じで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の全体構造と、行程毎
の位置関係を示す断面図である。

【図２】図１中、ピストンの拡大図である。

【図３】第２の実施形態の全体構造と、行程毎の位置関
係を示す断面図である。

【符号の説明】

１エアコンプレッサ２偏心部材２ｂカウンタウェイト３、３ａピストン３ａ１凹部３ａ２Ｏリング（ピストン３の構成部品）３ａ３環状部材（ピストン３の構成部品）３ｂコンロッド６シリンダ（シリンダケーシンダ）６ａシリンダの周壁６ｂケーシング７圧力室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モータと、シリンダ内を往復動するピストンを備え、前記シリンダ内に吸入した空気を圧縮して吐出するエア
コンプレッサにおいて、前記ピストンとコンロッドを一体構造とし、前記コンロッドは、前記駆動モータに固定された偏心部
材の偏心位置に、回転自在に係合され、吸入工程にて、ピストンとシリンダとの間に隙間を生じ
ることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項２】前記コンロッドの第１の軸線は、前記ピ
ストンの第２の軸線に対して、傾斜して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項３】前記シリンダの第３の軸線は、前記駆動
モータの回転軸の第４の軸線に対して、偏心して配置さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のエアコンプ
レッサ。
【請求項４】前記偏心部材は、前記駆動モータの回転
軸を挟んで、一方が前記コンロッドと係合して、他方が
釣り合い重りをなすカウンタウェイトを形成しているこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に
記載のエアコンプレッサ。
【請求項５】前記ピストンは、周方向に凹部を有し、
前記凹部の外周側にＯリングと環状部材を備えており、前記環状部材は、前記シリンダの周壁と当接可能となる
ように、前記Ｏリングの弾性力が働くことを特徴とする
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエアコン
プレッサ。
【請求項６】前記ピストンは、熱可塑樹脂で形成され
ていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれ
か一項に記載のエアコンプレッサ。