JP2002227764A - オイルフリー単動往復動式流体機械におけるクランク軸 - Google Patents

オイルフリー単動往復動式流体機械におけるクランク軸

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JP2002227764A
JP2002227764A JP2001064101A JP2001064101A JP2002227764A JP 2002227764 A JP2002227764 A JP 2002227764A JP 2001064101 A JP2001064101 A JP 2001064101A JP 2001064101 A JP2001064101 A JP 2001064101A JP 2002227764 A JP2002227764 A JP 2002227764A
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crankpin
crank
piston
oil
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Shigeo Nakamura
重雄 中村
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ASUKA JAPAN KK
Aska Japan Inc
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ASUKA JAPAN KK
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】オイルフリー単動往復動式流体機械において、
クランク室内にオイルバスの潤滑油溜を設けずに簡単な
構造でオイルフリー流体機械を構成すること。 【解決手段】連桿13、主軸受22、ピストンピン軸受
等すべての軸受はグリース封入軸受として構成すると共
に、連桿大端部4は二つ割にせずになるクランク軸2構
成を採用した。 【効 果】完全なクリーン環境での運転ができ、給油の
必要がなく、小型、軽量の流体機械が構成され、大巾な
コストダウンが可能となった。連桿大端部は工数が半減
し組立てが容易になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧縮機、ブロワや真
空ポンプに用いられるオイルフリー単動、往復動式流体
機械に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のオイルフリー単動、往復動式流体
機械は、ガイドシリンダと共に構成したクランク室にガ
イドピストンとクランク軸、連桿を収納し、この部品に
飛沫給油、或は循環給油した潤滑油を、各摺動面に供給
しガイドピストンを往復動させ、このガイドピストンを
基準に、往復動中心延長線方向の先端に圧縮ピストンを
装備したピストンロッドを設ける。然るに該ピストンロ
ッドに潤滑油が付着して最上部に構成する圧縮ピストン
やピストンリング、ライダーリングに容易に付着が進展
しないように、クランク軸の衝程寸法以上に長いピスト
ンロッドにすると共に、又、油切り軸シールや油ストッ
パーにてオイルフリーシリンダに潤滑油が浸入しないよ
うに構成して、又、吸入流体に油分が混在しないように
ガイドシリンダとオイルフリーシリンダの間にジスタン
スピースを設けて、ガイドピストンの延長線上に充分に
長い寸法をとり、多数の部品を設けた構成であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のオイルフリー単
動、往復動式流体機械が問題とする課題を図1及び図2
により説明する。まず1クランク室内の構成にあって、
2クランク軸は3連桿を接続するクランクピン部は並列
2気筒として“クの字”形を形状にしていて、2Aクラ
ンク軸駆動部軸心よりM偏心量で構成されている。この
構造にあっては3連桿は4連桿大端部で二つ割にし、ク
ランクピン部にて回転を受ける7平メタルも同じく二つ
割に構成し、6シムにてそのクリアランスを調整してい
る。然し、この潤滑は潤滑油を給油するしか方法は存在
せず、4連桿大端部、下部に取付けた5給油ピンにより
1クランク室内にオイルバスとして供給させた9潤滑油
をはね上げて、油飛沫としてクランクピン部、8Aガイ
ドシリンダ、8ガイドピストンを給油し、更に22主軸
受も給油するが、これによって1クランク室内は潤滑油
の飛沫で充満し、8Aガイドシリンダの内面や8ガイド
ピストンに付着した潤滑油は必然的に上部へ浸入する。
8ガイドピストン上部に漏洩した潤滑油分は10ピスト
ンロッドを衝程以上に長くし、且、11油ストッパーや
17油切り軸シールによって油分の15オイルフリーシ
リンダへの浸入を防止しているが、構成上で次の如き課
題が残る。すなわち8ガイドピストン上部のこれ等の構
成部品は、ピストン−クランク機構にあって、不釣合質
量として残存する並列2気筒のこの形状において、更に
残存質量を倍加させるもので、多くの不釣合質量を付帯
させることになり、回転数は極めて低速しか採用でき
ず、運転上で振動を起す原因となっている。更に摺動、
摩擦部の多い構成となるので、機構上で動力が加算され
る構造にもなっている。その上にこれらの8ガイドピス
トン、10ピストンロッド、17油切り軸シール、16
ジスタンスピース、等の一連の構成部品はその部品数と
組立工数と共々、大きなコストアップの要因となってい
るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
手段として、8ガイドピストンを構成させずに、このガ
イドピストン位置に、13自己潤滑性材のピストンリン
グ、14自己潤滑性材のライダーリングを保持した12
圧縮ピストンを構成させることを主としている。この為
に1クランク室には9潤滑油の油溜りを無くし、3Aピ
ストンピン玉軸受、7連桿大端部玉軸受とする構造に
し、22主軸受と共に潤滑剤として、グリース封入軸受
を採用する構成とした。この構成とするために4連桿大
端部は二つ割にせず、クランク軸の軸方向から7連桿大
端部玉軸受と共に嵌着できるようなクランク軸構造に構
成することを重要項目とした。該流体機械の構成には、
図3の2気筒ではその構造図に示す如く2A、クランク
軸駆動部、2Cクランク軸受動部、25中央クランク軸
の三部品によるクランク軸構成で7連桿大端部グリース
封入玉軸受を嵌装できるクランク軸図5、図6のこの構
成を請求項1、及び請求項2の発明とした。又、図4の
単気筒ではその構造図に示す如く、2Aクランク軸駆動
部、2Cクランク軸受動部の二部品による構成で7連桿
大端部グリース封入玉軸受を嵌装できるクランク軸構造
を図7、図8として、これを請求項3、及び請求項4の
発明とした。
【0005】
【作用】前記した課題を解決するための手段の構成で作
動について説明する。本発明は図3、図4に示すよう
に、1クランク室に装着されるクランク軸は給油の必要
のないグリース封入玉軸受を、軸方向からクランクピン
部、主軸受部、更にピストンピン部のすべての回転、搖
動個所に嵌装できるので、1クランク室内には潤滑油の
供給は必要なく、クリーンな儘の回転駆動ができる。こ
のことから15オイルフリーシリンダには自己潤滑性材
のピストンリング、ライダーリングを従来構造のガイド
シリンダーの位置に、構造、組立も簡単に装着できる。
長い衝程を構成するクランク軸は、図5、図6、図7、
図8に示す如く、クランク軸を分割し、且、簡単、強固
に組立て得る構成でグリース封入玉軸受を嵌装できる構
造になっている。
【0006】
【実施例】図3〜図8の参照による実施例にて構成を説
明する。図3、図4は本発明のクランク軸を持つ、オイ
ルフリー単動往復動式流体機械として1はクランク室、
2クランク軸でクランクピン部中心と、2Aクランク軸
駆動部中心とは偏心量Nを保持し、構成している。4連
桿大端部は7グリース封入玉軸受を装着し、2クランク
軸との嵌着は2気筒及び単気筒を構成している3連桿に
て、2クランク軸の軸方向より組立てができる。22主
軸受は必要なサイズのグリース封入玉軸受を装着する。
12は圧縮ピストンである。13ピストンリング、14
ライダーリングを構成するが、何れも自己潤滑性材にて
製作する。13ピストンリングは内部に板スプリングを
収め、15オイルフリーシリンダの内面に密着させる。
14ライダーリングは12圧縮ピストンの摺動ガイドを
務める。15オイルフリーシリンダの内面は、ホーニン
グ加工にて鏡面仕上を施し、13ピストンリング、14
ライダーリングの摺動摩耗が減じるよう施工する。
【0007】今2Aクランク軸駆動部を回転させると、
該軸心を中心に半径Nで2クランク軸のクランクピン部
は回転し、これにて12圧縮ピストンは衝程N×2で往
復動し、19吸入弁より吸気した気体は20吐出弁より
吐出され、油の混入しない気体を圧縮することができ
る。12圧縮ピストンを、2気筒の構成として4連桿大
端部に、7グリース封入玉軸受を嵌合して装着させるに
は、図5及び図6に示す如く、クランク軸を2Aクラン
ク軸駆動部、2Cクランク軸受動部、25中央クランク
軸の三部品に分割して構成する。すなわち2Aクランク
軸駆動部の2Gアーム部、及び2Cクランク軸受動部の
2Fアーム部に2B及び2Dのクランクピン部を設け、
該クランクピン部の端面より軸外方向に、26及び26
Aのクランクピン嵌合軸を連設し、7グリース封入玉軸
受を嵌着した4連桿大端部を、前述のクランクピン部に
嵌装後、27キーと28締付ボルトを介して、25中央
クランク軸の30嵌合孔に26及び26Aクランクピン
嵌合軸を嵌入固定する図5構造を構成する。次に25中
央クランク軸に25B及び25Dのクランクピン部を設
け、該クランクピン部の端面より軸外方向に、26B及
び26Dのクランクピン嵌合軸を連ねて設け、7グリー
ス封入玉軸受を嵌着した4連桿大端部を、前述のクラン
クピン部に嵌装後、27キーと28締付ボルトを介し
て、2Aクランク軸駆動部の2Gアーム部、及び2Cク
ランク軸受動部、2Fアーム部の30嵌合孔に、26
B、26Dクランクピン嵌合軸を嵌入固定する図6構造
を構成する。
【0008】更に単気筒を構成する流体機械の場合のク
ランク軸では、4連桿大端部に7グリース封入玉軸受を
嵌合させるには、図7、図8に示す如く、クランク軸を
2Aクランク軸駆動部と2Cクランク軸受動部の二部品
に分割して構成する。すなわち2Aクランク軸駆動部の
2Gアーム部に2Bクランクピン部を設け、該クランク
ピン部の端面より軸外方向に26クランクピン嵌合軸を
連ねて設け、7グリース封入玉軸受を嵌着した4連桿大
端部を、2Bクランクピン部に嵌装後、27キーと28
締付ボルトを介して、2Cクランク軸受動部の2Fアー
ム部に設けた30嵌合孔に、26クランクピン嵌合軸を
嵌入固定する図7構造を構成する。次に2Cクランク軸
受動部の2Fアーム部に2Dクランクピン部を設け、該
クランクピン部の端面より軸外方向に26Dクランクピ
ン嵌合軸を連設し、7グリース封入玉軸受を嵌着した4
連桿大端部を2Dクランクピン部に嵌装後、27キーと
28締付ボルトを介して、2Aクランク軸駆動部の2G
アーム部に設けた30嵌合孔に、26Dクランクピン嵌
合軸を嵌入固定する図8構造を構成する。そのほか、流
体機械が大容量化して、主軸受がグリース封入軸受でな
い、例えば単列円すいころ軸受等が必要となつた場合に
は、ハウジング内にグリースを充填し、オイルシールを
装着してグリースの漏出を封止する方法を構成すればよ
い。又クランクピン嵌合軸の固定方法は、キーによる方
法を採用しているがスプラインハメアイ(図示せず)と
してもよい。
【0009】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、クランク軸
は連桿大端部を二つ割にする必要がない構造で、且、簡
単で強固に構成できる。又すべての軸受部が潤滑剤とし
てグリース封入の玉軸受を採用できるので、クランク室
内にはオイルバスとして潤滑油を供給する必要もなく、
クリーンな環境での運転ができる。又連桿は平メタル、
クリアランス調整のシム、締付ボルト等不要で極めて構
造は簡単になる。更にこのクランク軸構成を採用するこ
とによって給油の必要がなく、従来のオイルフリー流体
機械でのガイドピストンに相当する位置に、圧縮ピスト
ンを構成し得るので、ジスタンスピース、ピストンロッ
ド、油切りシール、等が不要となり、大巾なコストダウ
ンを計れる。その上往復質量が1/3程度に減量できる
のでピストン−クランク機構による不釣合質量も小とな
り単気筒の構成も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来構造のオイルフリー単動往復動式流体機
械の全体構造図。
【図2】 従来構造のオイルフリー単動往復動式流体機
械のクランク室部の構成図。
【図3】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械の2気筒全体構成図。
【図4】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械の単気筒全体構成図。
【図5】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械に於ける2気筒クランク軸“構造A”
【図6】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械に於ける2気筒クランク軸“構造B”
【図7】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械に於ける単気筒クランク軸“構造A”
【図8】 本発明に係わるオイルフリー単動往復動式流
体機械に於ける単気筒クランク軸“構造B”
【符号の説明】
2………クランク軸 2A……クランク軸
駆動部 2B、2D……クランクピン部“構造A” 2C……クランク軸受動部 2F……クランク軸
受動部のアーム部 3………連桿 2G……クランク軸
駆動部のアーム部 4………連桿大端部 7………連桿大端部
グリース封入玉軸受 12………圧縮ピストン 15………オイルフ
リーシリンダ 22………主軸受 25………中央クラ
ンク軸 26、26A……クランクピン嵌合軸“構造A” 2
7………キー 26B、26D……クランクピン嵌合軸“構造B” 2
8………締付ボルト 25B、25D……クランクピン部“構造B” 30………嵌合孔 N………クランク偏心量

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランク室とクランク軸及びオイルフリー
    シリンダ、ピストン、連桿より成り、クランク軸の駆動
    軸心とクランクピン軸心との偏心量N×2をピストン衝
    程として、往復動する圧縮ピストンによって、ピストン
    −クランク機構を構成して成るオイルフリー単動往復動
    式流体機械に於いて、クランク室内に装備するクランク
    軸はクランク軸駆動部、中央クランク軸、クランク軸受
    動部の主要部品にて成り、クランク軸駆動部のアーム部
    及びクランク軸受動部のアーム部にクランクピン部を構
    成し、該クランクピン部の端面より軸外方向に、クラン
    クピン嵌合軸を連接して構成すると共に、該クランクピ
    ン部に軸受を装着した連桿大端部を軸方向から嵌装した
    後、中央クランク軸に設けた嵌合孔に、クランクピン嵌
    合軸を嵌入し、固定して構成することを特徴としたオイ
    ルフリー単動往復動式流体機械におけるクランク軸。
  2. 【請求項2】クランク室とクランク軸及びオイルフリー
    シリンダ、ピストン、連桿より成り、クランク軸の駆動
    軸心とクランクピン軸心との偏心量N×2をピストン衝
    程として、往復動する圧縮ピストンによって、ピストン
    −クランク機構を構成して成るオイルフリー単動往復動
    式流体機械に於いて、クランク室内に装備するクランク
    軸はクランク軸駆動部、中央クランク軸、クランク軸受
    動部の主要部品にて成り、中央クランク軸の駆動軸心よ
    りN偏心した位置に、クランクピン部を構成し、該、ク
    ランクピン部の端面より軸外方向に、クランクピン嵌合
    軸を連接して構成すると共に、該クランクピン部に軸受
    を装着した連桿大端部を軸方向から嵌装した後、クラン
    ク軸駆動部のアーム部及びクランク軸受動部のアーム部
    に設けた嵌合孔にクランクピン嵌合軸を嵌入し、固定し
    て構成することを特徴としたオイルフリー単動往復動式
    流体機械におけるクランク軸。
  3. 【請求項3】クランク室とクランク軸及びオイルフリー
    シリンダ、ピストン、連桿より成り、クランク軸の駆動
    軸心とクランクピン軸心との偏心量N×2をピストン衝
    程として、往復動する圧縮ピストンによって、ピストン
    −クランク機構を構成して成るオイルフリー単動往復動
    式流体機械に於いて、クランク室内に装備するクランク
    軸はクランク軸駆動部、クランク軸受動部の主要部品に
    て成り、クランク軸駆動部のアーム部にクランクピン部
    を構成して、該、クランクピン部の端面より軸外方向
    に、クランクピン嵌合軸を連接して構成すると共に、該
    クランクピン部に、軸受を装着した連桿を軸方向から嵌
    装した後、クランク軸受動部のアーム部に設けた嵌合孔
    に、クランクピン嵌合軸を嵌入し、固定して構成するこ
    とを特徴としたオイルフリー単動往復動式流体機械にお
    けるクランク軸。
  4. 【請求項4】クランク室とクランク軸及びオイルフリー
    シリンダ、ピストン、連桿より成り、クランク軸の駆動
    軸心とクランクピン軸心との偏心量N×2をピストン衝
    程として、往復動する圧縮ピストンによって、ピストン
    −クランク機構を構成して成るオイルフリー単動往復動
    式流体機械に於いて、クランク室内に装備するクランク
    軸はクランク軸駆動部、クランク軸受動部の主要部品に
    て成り、クランク軸受動部のアーム部にクランクピン部
    を構成して、該、クランクピン部の端面より軸外方向
    に、クランクピン嵌合軸を連接して構成すると共に、該
    クランクピン部に軸受を装着した連桿を軸方向から嵌装
    した後、クランク軸駆動部のアーム部に設けた嵌合孔
    に、クランクピン嵌合軸を嵌入し、固定して、構成する
    ことを特徴としたオイルフリー単動往復動式流体機械に
    おけるクランク軸。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007002848A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Bran & Luebbe Gmbh ポンプ歯車装置
WO2008066232A1 (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Kohands. Co., Ltd Direct crankshaft of air compressor
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