JP2006266268A - 往復ピストン機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストン圧縮機の運転中に生じる駆動軸の撓みにより生じるピストン密封片及び連接棒軸受の摩耗を防止する。
【解決手段】 ピストン圧縮機は、ハウジングブロック穴の形のシリンダ（６）、シリンダ（６）内で密封されて動くピストン（８）、クランク腕（１０）へ作用しかつクランク腕（１０）の穴（１４）に受入れられる駆動軸（１２）を持つ駆動原動機、及びクランク腕（１０）のクランクピン（１８）とピストン（８）とを連接棒軸受（２０）において関節結合するための連接棒（１６）を持っている。本発明により、連接棒（１６）が、駆動軸（１２）に対して、駆動軸の撓みに抗する角度又は傾斜（α）で設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、往復ピストン機械特にピストン圧縮機であって、ハウジングブロック穴の形のシリンダ、シリンダ内で密封されて動くピストン、クランク腕へ作用しかつクランク腕の穴に受入れられる駆動軸を持つ駆動原動機、及びクランク腕のクランクピンとピストンとを連接棒軸受において関節結合するための連接棒を有するものに関する。

従来技術

自動車において使用される小形圧縮機では、特に高い圧力範囲で運転中に、駆動軸の比較的強い撓みが起こり、この撓みにより力が軸の長手方向に生じて、ピストン密封片及び連接棒軸受を強く負荷する。この負荷は、ピストン密封片及び連接棒軸受の摩耗を高め、特に安価なスリーブ密封片を使用する場合、この摩耗が目につき、特に安価な針軸受を使用する場合、駆動軸の撓みにより生じる傾倒押圧力によって、針軸受の寿命が著しく低下する。摩耗は圧縮機の早期の故障の原因となる。従って過去に、ピストン密封片としてピストンリング及び連接棒軸受として玉軸受のように高価で一層耐摩耗性の安定な部材が使用された。

本発明の課題は、安価なスリーブ密封片及び安価な針軸受を使用する場合にも、駆動軸の撓みによる早期の故障が回避され、長い寿命が得られるように、最初にあげた種類の往復ピストン機械特にピストン圧縮機を構成することである。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。

この課題解決策の有利で目的に適した展開は従属請求項に示されている。

本発明は、連接棒を、駆動軸に対して、駆動軸の撓みに抗する角度又は傾斜で設けることを提案する。この手段は、スリーブ密封片及び針軸受の摩耗を著しく減少することを示した。角度又は傾斜により、それぞれの圧力において、ピンを持つクランク腕の方へ連接棒を押付ける力ベクトルが生じる。これは、連接棒を自由に動けるように支持できるという利点を持っている。連接棒は、高い圧力の範囲において僅かしか屈曲しない。スリーブ密封片へ及ぼされる半径方向力が減少され、材料摩耗が均一になり、消耗が減少されるので、スリーブは一層長く持ちこたえる。更に針軸受への傾倒力が減少するので、その寿命が高められる。低い圧力の範囲では、全角度又は傾斜が作用する。しかし駆動軸による押圧力は零なので、針軸受スリーブは実際上半径方向力の作用なしで動く。

連接棒と駆動軸との間の角度は、クランク腕にある駆動軸用の斜めの穴によって実現される。駆動軸の撓みは、駆動軸の傾斜、クランク腕にあるクランクピン穴の傾斜、ピストン用の円筒状ハウジングブロック穴の傾斜、又は連接棒にあるクランクピン用軸受穴の傾斜によっても、補償することができる。

本発明が、実施例を示す添付図面により以下に説明される。図面のそれぞれの図において、同じか又は互いに対応する部分は、同じ符号をつけられている。

図１〜３は、ハウジングブロック４、ハウジングブロック穴の形のシリンダ６、シリンダ６内でスリーブ密封片７により密封されて動くピストン８、クランク腕１０に作用しかつ駆動軸１２をクランク腕１０の穴１４に受入れられている駆動原動機（図示せず）、及び連接棒針軸受２０においてクランク腕１０のクランクピン１８をピストン８と関節結合する連接棒１６を持つ圧縮機２を示している。ピストン８は連接棒１６と一体に形成されている。

図１は上死点にあるピストン８を示し、図２は低い圧力で上死点にあるピストン８を示し、図３は高い圧力で上死点にあるピストン８を示している。

図４及び５に詳細に示されている連接棒１６は連接棒軸部１７を持ち、この軸部の一端に一体に形成された円板状ピストン８が設けられ、その他端に軸受穴２５を持つ連接棒軸受用輪２４が設けられ、連接棒軸受用輪２４は針軸受２０及びその中にあるクランクピン１８を受入れている。

ピストン８は周囲段部２６を持ち、この段部へスリーブ密封片７が締付け環２８により取付けられている。

図６〜９は、駆動軸１２用の穴１４及びクランクピン１８を受入れる穴３０を持つクランク腕１０を示している。

クランク腕１０は、スリット３２により２つのフランジ部分３４′，３４″に分割されたフランジ３４を持っている。フランジ部分３４′及び３４″は、駆動軸１２を締付ける締付けねじ（図示せず）用の互いに一直線を示す穴３６，３８を持っている。

クランク腕１０にある駆動軸１２用の穴１４は、運転中に生じる駆動軸の撓みを補償す

斜めに形成されているので、駆動軸１２は連接棒１６に対して角度αを持ち、連接棒１６は、駆動軸１２の撓みに抗する適当な傾斜を受ける。

連接棒１６と駆動軸２０との間の角度は、クランク腕１０にある駆動軸２０用の斜めの穴１４によって実現される。駆動軸２０の傾斜、クランク腕１０にあるクランクピン用穴３０の傾斜、ハウジングブロックの円筒状穴（シリンダ６）の傾斜、又は連接棒１６にあるクランクピン用の軸受穴２５の傾斜によっても、駆動軸の撓みを補償することができる。

自動車用小形圧縮機の研究から次のことがわかった。例えば高い圧力範囲（例えば１６ｂａｒ）で圧縮機の運転中に、駆動軸の撓みにより、約０．５５°のクランク角又は連接棒傾倒角が生じて、図２に概略的に示すように、Ｘだけ連接棒１６を偏位させると、クランク腕１０にある駆動軸１２用穴１４の角度又は傾斜により、このクランク角又は連接棒

に示すようにＹだけ偏位するので、スリーブ密封片７に作用する半径方向力及び針軸受２０に作用する傾倒力を無視できるほど小さくすることができる。

低圧力範囲（約０ｂａｒ）では、駆動軸の撓みは実際上起こらないが、角度による角αは存在する。しかしこれは不利には作用しない。なぜならば、この低圧力範囲では圧力による力は実際上０であり、従ってスリーブ密封片７及び針軸受２０の付加的な負荷は生じえないからである。

圧縮機の駆動は、例えば電動機による前記の直接駆動の代わりに、ベルト伝動により、即ち電動機を介して間接的に行うことができる。その際圧縮機は、ベルト車に結合される駆動軸を介して駆動される。

上死点にあるピストンを持つ本発明による圧縮機の一部の縦断面図を示す。 低圧力範囲において上死点にあるピストンを持つ本発明による圧縮機の一部の縦断面図を示す。 高圧力範囲において上死点にあるピストンを持つ本発明による圧縮機の一部の縦断面図を示す。 本発明による圧縮機で使用される連接棒の正面図を示す。 図４による連接棒のＡ−Ａ線による断面図を示す。 本発明による圧縮機で使用されるクランク腕の側面図を示す。 図６によるクランク腕のＡ−Ａ線による断面図を示す。 差込まれたクランクピンを持つクランク腕の側面図を示す。 図８によるクランク腕のＡ−Ａ線による断面図を示す。

符号の説明

２ 圧縮機
６ シリンダ（円筒状ハウジングブロック穴）
８ ピストン
１０ クランク腕
１２ 駆動軸
１４ 穴
１６ 連接棒
１８ クランクピン
２０ 連接棒軸受

Claims (13)

1. 往復ピストン機械であって、ハウジングブロック穴の形のシリンダ（６）、シリンダ（６）内で密封されて動くピストン（８）、クランク腕（１０）へ作用しかつクランク腕（１０）の穴（１４）に受入れられる駆動軸（１２）を持つ駆動原動機、及びクランク腕（１０）のクランクピン（１８）とピストン（８）とを連接棒軸受（２０）において関節結合するための連接棒（１６）を有するものにおいて、連接棒（１６）が、駆動軸（１２）に対して、駆動軸の撓みに抗する角度又は傾斜（α）で設けられていることを特徴とする、往復ピストン機械。
2. 連接棒（１６）の角度又は傾斜（α）を得るため、駆動軸（１２）用のクランク腕穴（１４）が傾斜して形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
3. 連接棒（１６）の角度又は傾斜が、駆動軸（１２）の傾斜により実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
4. 連接棒（１６）の角度又は傾斜が、ピストン（８）用のシリンダ（６）の傾斜により実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
5. 連接棒（１６）の角度又は傾斜が、クランクピン（１８）のため連接棒軸受（２４）にある軸受穴（２５）の傾斜により実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
6. 連接棒（１６）の角度又は傾斜が、クランク腕（１０）にあるクランクピン用穴（３０）の傾斜により実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
7. 円筒状ハウジングブロック穴（６）に対してピストンを密封するため、エラストマ密封片が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
8. クランクピン（１８）のため連接棒軸受用輪（２４）内にある連接棒軸受（２０）が、針軸受、滑り軸受又は玉軸受であることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
9. クランク腕（１０）が、スリット（３２）により２つのフランジ部分（３４′，３４″）に分割されるフランジ（３４）を持ち、両方のフランジ部分（３４′，３４″）が、駆動軸（１０）を締付ける締付けねじ用の互いに一直線をなす穴（３６，３８）を持っていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
10. 角度又は傾斜の角（α）が０°〜１．５°であることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の往復ピストン機械。
11. エラストマ密封片（７）がスリーブ密封片であり、そのスリーブが押圧環（２８）によりピストン（８）の環状段部（２６）上に固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の往復ピストン機械。
12. ピストン（８）が連接棒（１６）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。
13. 連接棒軸受（２０）が針軸受として形成され、連接棒軸受（２０）がクランクピン（１８）上で軸線方向に可動であることを特徴とする、請求項１に記載の往復ピストン機械。

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