JP2003021053A - 複動型コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンを別体とし生産性の向上とコストの
低減を図ることができる複動型コンプレッサを供する。 【解決手段】 複動型コンプレッサのクランクシャフト
２に１本のコネクティングロッド15を介してピストン1
1，12と連結するものであって、コネクティングロッド1
5にそれぞれの圧縮室に対応する別体のピストン11，12
を連結した複動型コンプレッサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複動型コンプレッ
サの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複動型コンプレッサはシリンダの両端に
圧縮室を有し、両圧縮室を交互に圧縮すべくピストン
は、両圧縮室にそれぞれ対応してピストンヘッドを備え
ている。性能向上と小型化を狙った複動型コンプレッサ
の場合、両端にピストンヘッドを形成した円筒型ピスト
ンであってコネクティングロッドの揺動するスペースを
確保し軽量化のため肉抜きを施した例（特開2000−3203
15号公報等）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】斯かる一対のピストン
ヘッドを一体に形成した円筒型ピストンは、円筒の内側
の肉抜きが必要であり、鋳造するのに中子を必要とし成
形が容易ではなく生産性に難があった。

【０００４】また一対のピストンヘッドが円筒の両端に
形成されるので、上下シリンダの円筒度に厳しい公差が
要求され、生産性およびコストに影響する。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みなされたもので、
その目的とする処は、ピストンを別体とし生産性の向上
とコストの低減を図ることができる複動型コンプレッサ
を供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本請求項１記載の発明は、複動型コン
プレッサのクランクシャフトに１本のコネクティングロ
ッドを介してピストンと連結するものであって、前記コ
ネクティングロッドにそれぞれの圧縮室に対応する別体
のピストンを連結した複動型コンプレッサとした。

【０００７】クランクシャフトに１本のコネクティング
ロッドを介して互いに別体のピストンを連結した構成と
することで、各ピストンを中子を要せずに容易に成形で
きダイキャスト製法も可能で生産性を大幅に向上させる
ことができる。また一対のピストンが互いに別体である
ので、上下シリンダ間の円筒度の公差は厳しくなく、そ
のため益々生産性の向上およびコストの低減を図ること
ができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の複
動型コンプレッサにおいて、前記互いに別体のピストン
を共通の単一のピストンピンにより連結支持したことを
特徴とする。

【０００９】互いに別体のピストンを共通の単一のピス
トンピンにより連結支持することで、部品点数を少なく
して軽量化、低コスト化を図ることができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載の複動型コンプレッサのピストン構造におい
て、ピストンピンをピストンに対して相対回転しないよ
うに位置決めしたことを特徴とする。

【００１１】ピストンピンをピストンに対して相対回転
しないように位置決めすることで、耐摩耗性の向上が図
れる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の複
動型コンプレッサにおいて、前記ピストンピンを軸方向
に垂直に貫通したスプリングピンの端部が前記ピストン
に係止したことを特徴とする。

【００１３】ピストンピンを軸方向に垂直に貫通したス
プリングピンの端部がピストンに係止するようにしてピ
ストンピンをピストンに対して相対回転しないように位
置決めすることで、ピストンピンをピストンに圧入する
ことによる変形や切り粉の発生を防止することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図１６に基づき説明する。本実施の形
態に係る複動型コンプレッサ１は、内燃機関の過給用コ
ンプレッサであり、動弁系のカムシャフトにクランクシ
ャフト２が連結されて駆動される。

【００１５】クランクシャフト２の中心軸を境に上下割
りにされたシリンダケース３，４が割り面に液体パッキ
ンを介してシリンダ本体３ａ，４ａのシリンダボア５の
周囲４箇所で両者を貫通するボルト10により一体に結合
されている（図１参照）。

【００１６】シリンダケース３，４の割り面に形成され
た半割りの軸受部３ｂ，４ｂおよび軸受部３ｃ，４ｃに
クランクシャフト２を回転自在に軸支するボールベアリ
ング６，７が挟着される。

【００１７】一方の軸受部３ｂ，４ｂの外側方開口は閉
塞壁３ｄ，４ｄで閉塞され、上側の閉塞壁３ｄの内面に
加工されたスラスト受け端面３ｅにボールベアリング６
のアウタレースが当接してボールベアリング６がスラス
ト位置決めされて挟着される（図３参照）。

【００１８】他方の軸受部３ｃ，４ｃはクランクシャフ
ト２の軸外方向に延びた円筒状を形成し、上側の軸受部
３ｃの内周面の所定箇所に形成されたクリップ溝３ｆに
係合したサークリップ８にボールベアリング７のアウタ
レースが当接してボールベアリング７がスラスト位置決
めされる。なお下側のシリンダケース４の閉塞壁４ｄお
よびクリップ溝には逃げを設けてボールベアリング６，
７のスラスト位置決めをしない。

【００１９】したがって上側のシリンダケース３にのみ
両ボールベアリング６，７がスラスト位置決めされてク
ランクシャフト２のスラスト位置決めが精度良くなさ
れ、下側のシリンダケース４はクランクシャフト２のス
ラスト位置に関与しないようにすることで、上下のシリ
ンダケース３，４を共加工する必要がなく成形加工が容
易となる。

【００２０】なお軸受部３ｃ，４ｃの開口にはボールベ
アリング７と並んでシール部材９が嵌挿されている。

【００２１】シリンダ本体３ａ，４ａの各シリンダボア
５内にそれぞれ別体のピストン11，12が摺動自在に嵌挿
される。シリンダ本体３ａのシリンダボア５内に嵌挿さ
れるピストン11は、図８ないし図１０に図示するように
有底円筒状のピストンヘッドのみで構成され、側壁所定
箇所に軸方向に垂直にピストンピン16が嵌挿される円孔
11ａ，11ａが設けられている。

【００２２】図１０に示すように一方の円孔11ａを形成
する両側壁11ｂ，11ｂの外側が切欠かれており、この両
側壁11ｂ，11ｂを同軸に貫通する小孔11ｃ，11ｃが形成
されている。該ピストン11の外周面には自己潤滑性と弾
力性を有する樹脂皮膜13がコーティングされている。

【００２３】もう一方のシリンダ本体４ａのシリンダボ
ア５内に嵌挿されるピストン12は、図１１ないし図１３
に図示するようにピストンヘッド12ａとピストンピン16
が嵌挿される環状の軸受端部12ｂとを一対の連結部12
ｃ、12ｃが連結した一体形状のピストンである。

【００２４】軸受端部12ｂは前記ピストン11の内径より
小径の環状をなし、環状側壁を幅方向に貫通する円孔12
ｄ、12ｄにピストンピン16が嵌挿される。図１１に示す
ように一対の連結部12ｃ、12ｃの間に大きな空間12ｅを
形成して両側方を開口しており、ピストンヘッド12ａは
円形端部とこの連結部12ｃ、12ｃに沿って円弧をなして
延びた延出部分により構成されている。このピストンヘ
ッド12ａの外周面には自己潤滑性と弾力性を有する樹脂
皮膜14がコーティングされている。

【００２５】図３，図４および図６に図示するように、
上記ピストン11の内側の凹部にピストン12の軸受端部12
ｂを挿入し、さらにピストン12の空間12ｅ内に配したコ
ネクティングロッド15の先端円筒部15ｃを環状の軸受端
部12ｂの内側に挿入し、ピストン11の円孔11ａ，11ａ、
軸受端部12ｂの円孔12ｄ、12ｄおよびコネクティングロ
ッド15の先端円筒部15ｃをピストンピン16が貫通して、
コネクティングロッド15の先端円筒部15ｃに軸支される
ピストンピン16に互いに別体のピストン11とピストン12
が連結支持される。

【００２６】ピストンピン16はピストン11の外径より僅
かに短い円筒部材であり、一端に径方向に小孔が穿孔さ
れていて、同小孔に前記ピストン11の小孔11ｃ，11ｃを
合わせて図６に示すようにスプリングピン17を貫挿させ
てピストン11に対するピストンピン16の抜け止めおよび
回り止めとし、ピストンピン16がピストン11に対して相
対回転することを阻止して円孔11ａの耐摩耗性を向上さ
せている。

【００２７】ピストン11とピストン12は相対回転しない
ので、ピストン12もピストンピン16に対して相対回転す
ることなくピストン12の軸受端部12ｂの円孔12ｄの耐摩
耗性も向上する。

【００２８】またスプリングピン17によりピストン11に
対するピストンピン16の相対回転が阻止されているの
で、ピストンピン16をピストン11の円孔11ａに圧入して
一体化する必要がなく、よって圧入によるトラブルを防
止することができる。

【００２９】すなわちピストン11にピストンピン16が圧
入されることで、両者の熱膨張率の違いが温度上昇に伴
いピストン11に変形をもたらすおそれがある。また圧入
により切り粉が発生すると、切り粉がピストン11とシリ
ンダ内面の摺動面に入り込んで、表面を傷をつけたりす
ることがある。このようなトラブルをピストン11に対す
るピストンピン16の相対回転をスプリングピン17により
阻止する簡単な構造で防止することができる。

【００３０】なおピストンピン16は、中央部をニードル
ベアリング18を介して回動自在にコネクティングロッド
15の先端円筒部15ｃに支持される。したがってピストン
11およびピストン11とは相対的回転をしないピストン12
の軸受端部12ｂに対して相対回転しないピストンピン16
にコネクティングロッド15の先端円筒部15ｃが回動自在
に軸支される構造である。

【００３１】コネクティングロッド15の基端円筒部15ｂ
は、クランクシャフト２に嵌挿されたクランクピン19に
ニードルベアリング20を介して枢支される。

【００３２】以上のような構造からシリンダボア５内
は、２つのピストン11，12のピストンヘッド11，12ａに
より上端の圧縮室と下端の圧縮室および両ピストンヘッ
ド11，12ａ間のクランク室の３室に分割される。

【００３３】コネクティングロッド15の中央連結部15ａ
には、キャップ21で密閉される油溜室15ｄが形成され、
この油溜室15ｄに潤滑用のグリースが封入されている
（図２，図３参照）。油溜室15ｄからは先端円筒部15ｃ
および基端円筒部15ｂの各ニードルベアリング18，20に
オイルを供給する油路15ｅ，15ｆが形成されている。

【００３４】コネクティングロッド15の先端円筒部15ｃ
内に設けられるニードルベアリング18は、先端円筒部15
ｃの内周面に嵌着された左右の位置決めクリップ22，22
によりピストンピン16の中央部に位置決めされるととも
に抜け止めされる。

【００３５】そして図３に示すように位置決めクリップ
22，22の左右外側にダブルリップのオイルシール23，23
が嵌挿されている。オイルシール23，23は、コネクティ
ングロッド15の先端円筒部15ｃとピストンピン16との間
を２枚のリップで閉塞してベアリング側とクランク室側
とを遮断し、ニードルベアリング18に油溜室15ｄから供
給されるグリースの漏れを確実に防止している。

【００３６】複動型コンプレッサの場合、クランク室が
大気圧に対して高いときと低いときとがあり、シングル
リップのオイルシールであると特にクランク室が高圧の
ときオイルや空気がベアリング側に浸入してグリースの
稀釈による粘性の低下や空気の出入り等でグリースのシ
ール性の低下があるが、オイルシール23，23のダブルリ
ップがベアリング側とクランク室側とを双方向にシール
して最適なシール性能が発揮され、グリースの漏れを防
止し、結果としてニードルベアリング18の寿命を大きく
延ばすことができる。

【００３７】またオイルシール23，23の２枚のリップの
うち内側のリップは位置決めクリップ22，22の内周側に
入り込んでおり、シングルリップと同じ軸方向スペース
があれば設けることができ、コネクティングロッド15の
幅を増すことなくダブルリップを装着しグリース漏れを
確実に防止することができる。

【００３８】このコネクティングロッド15の先端円筒部
15ｃのニードルベアリング18に対するシール構造は、基
端円筒部15ｂとクランクピン19との間のニードルベアリ
ング20に対しても同様の構造であり、位置決めクリップ
25，25とダブルリップのオイルシール26，26により構成
されてグリース漏れを防止している。

【００３９】以上のようにクランクシャフト２のクラン
クピン19に基端円筒部15ｂが軸支されるコネクティング
ロッド15は、その先端円筒部15ｃに軸支される１本のピ
ストンピン16を介して互いに別体のピストン11とピスト
ン12を連結支持し、クランクシャフト２の回転を２つの
ピストン11，12のシリンダボア５内の往復運動に変換し
ている。

【００４０】シリンダケース３，４のシリンダ本体３
ａ，４ａのシリンダボア５の開口端面３ｇ（図７参照）
には、吸入リードバルブ31、リードバルブベース32、吐
出リードバルブ33が順次重ねられ、この３部材を挟んで
シリンダヘッド35，36が上から覆い図１に示すように前
記ボルト10が全体を一体に結合する。

【００４１】図７に示すようにシリンダ本体３ａの開口
端面３ｇは、中央のシリンダボア５の図７において左側
に吸入連通路41、右側に吐出連通路42が上下方向に貫通
して（図４参照）形成され、４隅にはボルト10が貫通す
るボルト孔40が設けられている。なおシリンダボア５の
開口縁の左側部分に三日月状に凹んだバルブシート５ａ
が形成されている。

【００４２】このシリンダ本体３ａの開口端面３ｇの上
に重ねられる吸入リードバルブ31は、金属薄板（例えば
ステンレス板）で図１４に図示するようにシリンダボア
５に対応する円孔31ｂを図１４において右側から左方へ
延出した１枚の帯状のリード31ａが中心を通って横切っ
ており、その左右側方に長孔の吸入連通口31ｃ、吐出連
通口31ｄが形成され、４隅にボルト孔31ｅが穿孔されて
いる。

【００４３】吸入リードバルブ31は、円孔31ｂ、吸入連
通口31ｃおよび吐出連通口31ｄの各周囲近傍に波状に成
形されたビード31ｆが形成されている。

【００４４】この吸入リードバルブ31の上に重ねられる
リードバルブベース32は、金属板であり、図１５に示す
ように中央左寄りにリード31ａの先端が下側から塞ぐこ
とができる吸入口32ａと中央斜め右寄りに吐出口32ｂが
形成され、左右側方に長孔の吸入連通口32ｃ、吐出連通
口32ｄが形成され、４隅にボルト孔32ｅが穿孔されてい
る。

【００４５】このリードバルブベース32の上に重ねられ
る吐出リードバルブ33は、金属薄板（例えばステンレス
板）で図１６に図示するように右半部に吐出室開口33ｄ
が内側に大きく吐出口32ｂまで拡大して矩形状に形成さ
れるとともに、その開口縁の一部が図１６において上側
から下方へ大きく延出して１枚のリード33ａを形成して
いる。リード33ａは、その先端部がリードバルブベース
32の吐出口32ｂを上から塞ぐことができる。

【００４６】また左半部には吸入室開口33ｃが内側に吸
入口32ａまで先細に侵食して三角形状に形成され、４隅
にはボルト孔33ｅが穿孔されている。吐出リードバルブ
33は、吸入連通口33ｃおよび吐出連通口33ｄの各周囲近
傍にを波状に成形されたビード31ｆが形成されている。

【００４７】以上の吸入リードバルブ31、リードバルブ
ベース32、吐出リードバルブ33をシリンダ本体３ａの開
口端面３ｇの上に順次重ねると、シリンダボア５の開口
を対応するリードバルブベース32が吸入口32ａと吐出口
32ｂを除き閉塞し、吸入口32ａは吸入リードバルブ31の
リード31ａが内側から開閉自在に閉じ、吐出口32ｂは吐
出リードバルブ33のリード33ａが外側から開閉自在に閉
じる。

【００４８】吸入連通路41は、吸入連通口31ｃ、32ｃ、
吸入室開口33ｃと連通し、吐出連通路42は、吐出連通口
31ｄ、32ｄ、吐出室開口33ｄと連通する。

【００４９】上側のシリンダヘッド35は、吐出リードバ
ルブ33の上に被せられ、図４に示すように吐出リードバ
ルブ33の三角形状の吸入室開口33ｃに対向して吸入室35
ａが形成され、矩形状の吐出室開口33ｄに対向して吐出
室35ｂが形成されている。

【００５０】吸入リードバルブ31および吐出リードバル
ブ33は、開口の周囲がビード31ｆ，33ｆで形成されてい
るので、リードバルブベース32を間にシリンダケース３
とシリンダヘッド35に挟着されると気密性が確保され
る。

【００５１】一方下側のシリンダケース４のシリンダ本
体４ａのシリンダボア５の開口端も吸入リードバルブ3
1、リードバルブベース32、吐出リードバルブ33が順次
重ねられ、下側のシリンダヘッド36も、同様に図４に示
すように吸入室36ａと吐出室36ｂが形成されているの
で、上下の吸入室35ａ，36ａどうしは吸入連通路41、吸
入連通口31ｃ、32ｃを介して連通状態にあり、吐出室35
ｂ，36ｂどうしは吐出連通路42、吐出連通口31ｄ、32ｄ
を介して連通状態にある。

【００５２】そして下側のシリンダヘッド36の吸入室36
ａに吸気入口36ｃが形成され、この吸気入口36ｃに混合
給気が吸入される。また下側のシリンダケース４の吐出
連通路42は、図４および図５に図示するように外側に大
きく膨出して蓄圧室43を形成し、この蓄圧室43の上側開
口を上側のシリンダケース３の延出部３ｈが塞ぐ構造と
なっている。蓄圧室43に吐出口44が設けられるととも
に、吐出された高圧流体の温度や圧力を測定するセンサ
の取付口43ａも取付けられている。

【００５３】本複動型コンプレッサ１は、以上のように
構成されているので、クランクシャフト２が回転する
と、コネクティングロッド15を介して１本のピストンピ
ン16が２つの互いに別体のピストン11，12を同時に同一
方向に往復動し、よって上側のピストン11がシリンダボ
ア５の上側の圧縮室を圧縮しているときは、吸入リード
バルブ31のリード31ａが吸入口32ａを閉じ吐出リードバ
ルブ33のリード33ａが吐出口32ｂを開いて高圧流体を吐
出室35ｂに吐出し、下側のピストン12は圧縮室を膨張し
吐出リードバルブ33のリード33ａが吐出口32ｂを閉じ吸
入リードバルブ31のリード31ａが吸入口32ａを開いて吸
入室35ａから下側の圧縮室に吸気を行う。

【００５４】逆にピストン11が上側の圧縮室を膨張させ
ているときは、上側の圧縮室に吸気を行い、ピストン12
は下側の圧縮室を圧縮して吐出リードバルブ33のリード
33ａが吐出口32ｂを開いて高圧流体を吐出室3６ｂに吐
出する。

【００５５】上下の吐出室35ｂ，36ｂに交互に吐出され
る高圧流体は、吐出連通路42を通って蓄圧室43に導かれ
過給圧の脈動を低減して吐出口44から内燃機関の過給ポ
ートに供給される。

【００５６】互いに別体のピストン11，12がクランクシ
ャフト２に連結した１本のコネクティングロッド15に軸
支された１本のピストンピン16を介して連結した構成で
あるので、各ピストンの形状を成形し易く構成すること
ができる。

【００５７】すなわち、従来のように２つのピストンヘ
ッドを一体に形成する場合は、内側がくりぬかれた形状
となり、複雑な形状の中子を用いて成形しなければなら
ないので成形が容易ではない。これに対して本複動型コ
ンプレッサ１は、互いに別体のピストン11，12のいずれ
も中子を要せずに容易に成形できダイキャスト製法も可
能で生産性を大幅に向上させることができる。

【００５８】また一対のピストン11，12が別体であるの
で、上下シリンダ間の円筒度の公差は厳しくなく、その
ため益々生産性の向上およびコストの低減を図ることが
できる。

【００５９】互いに別体のピストン11，12が共通の単一
のピストンピン16により連結支持されるので、部品点数
を少なくして軽量化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る複動型コンプレッ
サの正面図である。

【図２】図１においてII−II線に沿って切断した断面図
である。

【図３】同部分拡大図である。

【図４】図２においてIV−IV線に沿って切断した断面図
である。

【図５】図２においてＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図
である。

【図６】図２においてVI−VI線に沿って切断した断面図
である。

【図７】シリンダケースの上面図である。

【図８】上側のピストンの断面図である。

【図９】図８においてIX−IX線に沿って切断した断面図
である。

【図１０】図９におけるＸ矢視図である。

【図１１】別のピストンの側面図である。

【図１２】図１１においてXII−XII線に沿って切断した
断面図である。

【図１３】図１１におけるXIII矢視図である。

【図１４】吸入リードバルブの平面図である。

【図１５】リードバルブベースの平面図である。

【図１６】吐出リードバルブの平面図である。

【符号の説明】

１…複動型コンプレッサ、２…クランクシャフト、３，
４…シリンダケース、５…シリンダボア、６，７…ボー
ルベアリング、８…ワッシャ、９…シール部材、10…ボ
ルト、11，12…ピストン、13，14…樹脂皮膜、15…コネ
クティングロッド、16…ピストンピン、17…スプリング
ピン、18…ニードルベアリング、19…クランクピン、20
…ニードルベアリング、21…キャップ、22…位置決めク
リップ、23…オイルシール、25…位置決めクリップ、26
…オイルシール、31…吸入リードバルブ、32…リードバ
ルブベース、33…吐出リードバルブ、35，36…シリンダ
ヘッド、40…ボルト孔、41…吸入連通路、42…吐出連通
路、43…蓄圧室、44…吐出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小藪 健 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 井上 直樹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AC02 CB01 CD03 3H076 AA03 BB38 BB41 CC12 CC24 CC28 CC32

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複動型コンプレッサのクランクシャフト
   に１本のコネクティングロッドを介してピストンと連結
   するものであって、 前記コネクティングロッドにそれぞれの圧縮室に対応す
   る別体のピストンを連結したことを特徴とする複動型コ
   ンプレッサ。
2. 【請求項２】 前記互いに別体のピストンを共通の単一
   のピストンピンにより連結支持したことを特徴とする請
   求項１記載の複動型コンプレッサ。
3. 【請求項３】 ピストンピンをピストンに対して相対回
   転しないように位置決めしたことを特徴とする請求項１
   または請求項２記載の複動型コンプレッサのピストン構
   造。
4. 【請求項４】 前記ピストンピンを軸方向に垂直に貫通
   したスプリングピンの端部が前記ピストンに係止したこ
   とを特徴とする請求項１記載の複動型コンプレッサ。