JP2010106789A - Air compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアコンプレッサに関する。
例えば、自動車のような車両のエアブレーキ装置に利用して有効なものに関する。
The present invention relates to an air compressor.
For example, the present invention relates to an effective device for use in an air brake device of a vehicle such as an automobile.
自動車のような車両のエアブレーキ装置に使用されるエアコンプレッサとして、シリンダ本体に形成されたシリンダ室と、シリンダ室に往復摺動自在に嵌合され駆動装置により往復運動されるピストンと、シリンダ室を閉塞したバルブプレートと、バルブプレートに開設されてシリンダ室に連通した吸入口と、吸入口を開閉する吸入弁と、バルブプレートに開設されてシリンダ室に連通した吐出口と、吐出口を開閉する吐出弁と、を備えているものがある。 As an air compressor used in an air brake device of a vehicle such as an automobile, a cylinder chamber formed in a cylinder body, a piston that is slidably reciprocated in the cylinder chamber and reciprocated by a driving device, and a cylinder chamber A valve plate that is closed, a suction port that is opened in the valve plate and communicates with the cylinder chamber, a suction valve that opens and closes the suction port, a discharge port that is established in the valve plate and communicates with the cylinder chamber, and opens and closes the discharge port And a discharge valve.
このようなエアコンプレッサにおいては、吸入口は真円形孔によって構成されており、吸入弁はリード形の弁体(以下、リードバルブという。)が弁座に対して直交する方向に離着座することにより、吸入口を開閉するように構成されている。吸入弁としてのリードバルブは0.3〜0.5mm程度の薄い板によって構成されており、一端部のみが固定されて他端が自由端に構成されることにより、シリンダ室内の圧力に応じて高速で開弁閉弁作動を繰り返すことができるようになっている。例えば、特許文献1参照。
しかしながら、このようなエアコンプレッサにおいては、吸入口が真円形孔によって構成されているために、エア(空気)の通過面積が限られてしまい、次のような弊害の原因になるという問題点がある。
(1)吸入口の通過面積が小さいと、大気圧とシリンダ室内との圧力差が大きくなるために、油上がり(シリンダ室内の潤滑油がエアに混じる現象)が発生する。
(2)吸入口に接続された吸入室にエアが滞ってしまうことにより、冷却するためにエアコンプレッサ内を循環する自動車ラジエータ水の熱がエアを伝って吐出口から吐出するエアの温度を上昇させる。
(3)真円形孔の直径を大きく設計しただけでは、バルブプレートの剛性が低下するために、ガスケット等の破損が発生してしまう。
However, in such an air compressor, since the suction port is configured by a true circular hole, the air (air) passage area is limited, which causes the following adverse effects. is there.
(1) When the passage area of the suction port is small, the pressure difference between the atmospheric pressure and the cylinder chamber increases, so that oil rises (a phenomenon in which lubricating oil in the cylinder chamber is mixed with air).
(2) When the air stays in the suction chamber connected to the suction port, the heat of the automobile radiator water that circulates in the air compressor for cooling increases the temperature of the air discharged from the discharge port through the air Let
(3) If the diameter of the true circular hole is designed to be large, the rigidity of the valve plate is lowered, and the gasket or the like is damaged.
本発明の目的は、吸入口の通過面積およびバルブプレート剛性を増加することができるエアコンプレッサを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an air compressor capable of increasing the passage area of the suction port and the rigidity of the valve plate.
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)シリンダ本体に形成されたシリンダ室と、該シリンダ室に往復摺動自在に嵌合され駆動装置により往復運動されるピストンと、前記シリンダ室を閉塞したバルブプレートと、該バルブプレートに開設されて前記シリンダ室に連通した吸入口と、該吸入口を開閉する吸入弁と、前記バルブプレートに開設されて前記シリンダ室に連通した吐出口と、該吐出口を開閉する吐出弁と、を備えているエアコンプレッサにおいて、
前記吸入口は長孔形状の吸入孔を複数個備えており、該複数個の吸入孔は前記バルブプレートの周辺部であって前記吸入弁の外縁部より内側に配置されており、前記複数個の吸入孔周囲の肉厚は前記バルブプレートの肉厚よりも薄く形成されており、前記複数個の吸入孔同士間にはリブが設けられている、ことを特徴とするエアコンプレッサ。
(2)前記吸入弁は薄い板によって形成された弁体を備えており、該弁体は一端が固定されて自由端部において前記複数個の吸入孔を開閉するように構成されていることを特徴とする前記(1)に記載のエアコンプレッサ。
(3)前記弁体が自由端部の最も外側で前記複数個の吸入孔に対向するように構成されていることを特徴とする前記(2)に記載のエアコンプレッサ。
(4)前記吸入孔は、前記シリンダ室の中心と同心円に配置されていることを特徴とする前記(1)(2)(3)に記載のエアコンプレッサ。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) A cylinder chamber formed in the cylinder body, a piston reciprocally fitted in the cylinder chamber and reciprocated by a driving device, a valve plate closing the cylinder chamber, and opening in the valve plate A suction port that communicates with the cylinder chamber, a suction valve that opens and closes the suction port, a discharge port that is opened in the valve plate and communicates with the cylinder chamber, and a discharge valve that opens and closes the discharge port. In the air compressor provided,
The suction port has a plurality of elongated holes, and the plurality of suction holes are arranged at the periphery of the valve plate and inside the outer edge of the suction valve. The air compressor is characterized in that a thickness around the suction hole is formed thinner than a thickness of the valve plate, and a rib is provided between the plurality of suction holes.
(2) The suction valve includes a valve body formed of a thin plate, and the valve body is configured so that one end is fixed and the plurality of suction holes are opened and closed at a free end. The air compressor according to (1), which is characterized.
(3) The air compressor according to (2), wherein the valve body is configured to face the plurality of suction holes on the outermost side of a free end portion.
(4) The air compressor according to (1), (2), or (3), wherein the suction hole is disposed concentrically with a center of the cylinder chamber.
前記した手段によれば、吸入口の通過面積およびバルブプレート剛性を増加することができる。 According to the above-described means, the passage area of the suction port and the valve plate rigidity can be increased.
本実施形態において、本発明に係るエアコンプレッサは、図1に示されているように、エアブレーキ装置に圧縮空気を供給するものとして構成されている。 In the present embodiment, the air compressor according to the present invention is configured to supply compressed air to an air brake device as shown in FIG.
図1に示されているように、エアブレーキ装置1は、車両を駆動するためのエンジン2と、エンジン2に清浄空気を供給するためのエアクリーナ3と、エンジン2を冷却するための冷却水系4と、ブレーキ作動装置5と、ブレーキ作動装置5にエアを送給するためのリザーバ6と、リザーバ6とエアコンプレッサ11との間に介設されているチェック弁7およびエアドライヤ8と、リザーバ6の内圧を制御するためのプレッシャレギュレータ9と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an air brake device 1 includes an
本実施形態に係るエアコンプレッサ11は往復形に構成されており、シリンダ本体12を備えている。本体12にはシリンダ室13が形成されており、シリンダ室13内にはピストン14が往復摺動自在に嵌合されている。ピストン14はエンジン2により往復直線駆動されるように構成されている。したがって、エンジン2はエアコンプレッサ11を駆動するための駆動装置を実質的に構成している。
The air compressor 11 according to the present embodiment is configured to reciprocate and includes a
図2に示されているように、シリンダ室13の一端(以下、上端側とする)にはシリンダヘッド15が、バルブプレート16を挟み込んで被せられて固定されている。バルブプレート16には吐出口17および吸入口20がシリンダ室13にそれぞれ連通するように開設されているとともに、吐出弁18および吸入弁25がそれぞれ設備されている。すなわち、バルブプレート16はシリンダ室13の一端を閉塞するとともに、吐出弁18と吸入弁25とのバルブプレート(弁板)を兼用するように構成されている。
As shown in FIG. 2, a
吐出口17は一対の真円形孔がバルブプレート16の中央部の若干片側(以下、左側とする。)寄り位置において前後方向に近接して並べられて構成されている。吐出口17はシリンダヘッド15に開設された吐出路19に接続されている。
吐出弁18は、一端が固定され他端が摺動自在に支持されたリードバルブ18aと、開弁時にリードバルブ18aをバルブプレート16の反対側において位置規制するストッパ18bと、を備えている。リードバルブ18aはシリンダヘッド15内におけるバルブプレート16上に吐出口17の一対の真円形孔を同時に開閉するように配設されている。
図1に示されているように、吐出路19はチェック弁7およびエアドライヤ8を介してリザーバ6に接続されている。
The
The
As shown in FIG. 1, the
図3〜図5に示されているように、吸入口20は3個の吸入孔21A、21B、21Cを備えており、3個の吸入孔21A、21B、21Cは円弧形の長孔形状にそれぞれ形成されている。3個の吸入孔21A、21B、21Cはバルブプレート16の周辺部であって、吸入弁25の外縁部の内側かつシリンダ室13が形成する円周に沿って配置されている。すなわち、3個の吸入孔21A、21B、21Cはシリンダ室13の軸線Oを中心とする円弧Rに沿って一列に並べられている。
吸入口20のバルブプレート16のシリンダ室13側端面には、シール溝22が3個の吸入孔21A、21B、21Cの開口縁辺部を取り囲むように没設されている。
3 to 5, the
On the
図3に示されているように、3個の吸入孔21A、21B、21Cの周囲の肉厚T21は、バルブプレート16の肉厚T16よりも充分に薄く形成されている。すなわち、図3に示されているように、3個の吸入孔21A、21B、21Cはバルブプレート16のシリンダヘッド15側端面に没設された吸入口形成穴23の底面に開設されている。換言すれば、3個の吸入孔21A、21B、21Cの周囲の肉厚T21は、バルブプレート16の肉厚T16と、吸入口形成穴23の深さDとの差である。
吸入口形成穴23の底面上には一対のリブ24、24が、中央の吸入孔21Aと一方の吸入孔21Bとの間および中央の吸入孔21Aと他方の吸入孔21Cとの間にそれぞれ形成されており、一対のリブ24、24の肉厚(高さ)T24は、3個の吸入孔21A、21B、21Cの周囲の肉厚T21よりも薄く設定されている。
As shown in FIG. 3, the thickness T21 around the three
On the bottom surface of the suction
図2および図3に示されているように、吸入弁25はバルブプレート16のシリンダ室13側端面に配置されている。吸入弁25は弁体としてのリードバルブ26を備えており、リードバルブ26は0.3〜0.5mm程度の薄い弾性板材が用いられて大略ドーナツ形状に形成されている。リードバルブ26はバルブプレート16下面にシリンダ室13と同心円に配されて当接されているとともに、一端部においてねじ部材27によってバルブプレート16に固定されており、他端部である自由端部において吸入口20すなわち3個の吸入孔21A、21B、21Cを同時に開閉するようになっている。リードバルブ26は自由端部の最も外側で3個の吸入孔21A、21B、21Cに対向している。
なお、一対の吐出口17、17はリードバルブ26のドーナツ形状の内径内における左側寄りに配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The pair of
図2に示されているように、吸入口20すなわち3個の吸入孔21A、21B、21Cは、シリンダヘッド15に開設された吸入路28が接続されている。そして、吸入路28はエンジン吸気管を介してエアクリーナ3に接続されている。
As shown in FIG. 2, a
図1および図2に示されているように、シリンダヘッド15内には冷却水が循環する冷却水路30が形成されており、冷却水路30にはエンジン2を冷却するための冷却水系4が接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
ピストン14がシリンダ室13内において上死点から下死点方向に移動されると、吸入弁25のリードバルブ26が吸入口20の軸心方向に撓んでバルブプレート16から離れる(リフトする)ことによって、エアが、吸入路28、吸入口20すなわち3個の吸入孔21A、21B、21Cを経て、シリンダ室13に吸入される。
この際、本実施形態においては、吸入口20が長円形孔形状に形成された3個の吸入孔21A、21B、21Cが同心円に整列されて構成されていることにより、エアの通過面積が大きくなっているので、エアをシリンダ室13へ効率よく吸入することができる。
ここで、吸入口20のエア通過面積は、次式(1)によって決まる。
A≧(La+Lb+Lc)×H・・・(1)
式(1)中、La、Lb、Lcは、図4に示されているように、3個の吸入孔21A、21B、21Cの長軸の長さである。Hは吸入弁25すなわちリードバルブ26の図5(b)におけるO’点でのリフト量であり、リードバルブ26が自由端の最外部の同心円上において3個の吸入孔21A、21B、21Cを同時に開閉するように構成されている。
つまり、本実施形態においては、3個の吸入孔21A、21B、21Cが長円形孔形状に形成され、同心円上に配置されているので、真円形孔形状に形成された従来の吸入孔に比べて、エア通過面積を増加することができる。
When the
In this case, in the present embodiment, the three
Here, the air passage area of the
A ≧ (La + Lb + Lc) × H (1)
In the formula (1), La, Lb, and Lc are the lengths of the major axes of the three
That is, in the present embodiment, the three
逆の圧縮行程においては、吸入弁25のリードバルブ26が元に戻されることにより、吸入弁25が閉じられる。
続いて、シリンダ室13の内圧が所定の圧力に達すると、吐出弁18が開かれるため、高圧のエアが、吐出口17、吐出路19、を経てリザーバ6に供給される。
In the reverse compression stroke, the
Subsequently, when the internal pressure of the
リザーバ6のエアはブレーキ弁(図示せず)の制御によって、ブレーキ作動時にブレーキ作動装置5に適宜供給され、これを作動せしめる。
The air in the reservoir 6 is appropriately supplied to the
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.
(1)吸入口を複数個の長円形孔形状の吸入孔を同心円上に配置するとともに、複数個の吸入孔をリードバルブ(吸入弁)の自由端最外部によって同時に開閉するように構成することにより、真円形孔形状に形成された従来の吸入孔に比べて、エア通過面積を増加することができる。 (1) A plurality of oval-shaped suction holes are arranged concentrically on the suction port, and the plurality of suction holes are simultaneously opened and closed by the outermost end of the free end of the reed valve (suction valve). As a result, the air passage area can be increased as compared with the conventional suction hole formed in a perfect circular hole shape.
(2)エア通過面積を増加することにより、大気圧とシリンダ室内との圧力差を小さく抑制することができるので、油上がりの発生を防止することができる。 (2) By increasing the air passage area, the pressure difference between the atmospheric pressure and the cylinder chamber can be suppressed to be small, so that the occurrence of oil rising can be prevented.
(3)エア通過面積が小さいと、エアが吸入路28に相対的に滞ってしまうことにより、冷却水路30の冷却水の熱が吸入路28に滞ったエアを伝って吐出路19のエアの温度を上昇させる現象が発生するが、エア通過面積が大きいと、エアが吸入路28に滞ることがないので、冷却水路30の冷却水が吐出路19のエア温度を上昇させる現象の発生を未然に防止することができる。
(3) If the air passage area is small, the air is relatively stagnated in the
(4)隣り合う吸入孔同士間にリブを介設することにより、バルブプレートの剛性が低下するのを防止することができるので、ガスケット破損等の弊害の発生を防止することができる。 (4) By providing a rib between the adjacent suction holes, it is possible to prevent the rigidity of the valve plate from being lowered, and thus it is possible to prevent the occurrence of adverse effects such as damage to the gasket.
(5)複数個の吸入孔をバルブプレートの外周縁辺部付近に同心円に配列することにより、吸入弁を小型化することができる。 (5) By arranging a plurality of suction holes concentrically near the outer peripheral edge of the valve plate, the suction valve can be reduced in size.
(6)複数個の吸入孔の周囲の肉厚をバルブプレート全体の肉厚よりも薄くすることにより、エアコンプレッサ全体の重量を低減することができ、また、エアの流路抵抗を低減することができる。 (6) By making the thickness around the plurality of suction holes thinner than the thickness of the entire valve plate, the weight of the entire air compressor can be reduced, and the flow resistance of the air can be reduced. Can do.
(7)吸入口を複数個の長円形孔形状の吸入孔を同心円上に配置するとともに、複数個の吸入孔をリードバルブ(吸入弁)の自由端最外部によって同時に開閉するように構成することにより、エア通過面積が複数個の吸入孔の長軸の合計と吸入弁リフト量との積となるので、バルブプレート全体を活用することができ、バルブプレートの形状を最適化することができる。 (7) A plurality of oblong hole-shaped suction holes are arranged concentrically on the suction port, and the plurality of suction holes are simultaneously opened and closed by the outermost free end of the reed valve (suction valve). Thus, the air passage area is the product of the sum of the major axes of the plurality of suction holes and the suction valve lift amount, so that the entire valve plate can be utilized and the shape of the valve plate can be optimized.
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
吸入孔の数は、3個に設定するに限らず、2個または4個以上に設定してもよい。 The number of suction holes is not limited to three, and may be set to two or four or more.
円弧Rとシリンダ室は必ずしも同心円でなくともよい。すなわち、複数個の吸入孔はシリンダ室の中心と同心円に配置しなくともよい。 The arc R and the cylinder chamber are not necessarily concentric circles. That is, the plurality of suction holes need not be arranged concentrically with the center of the cylinder chamber.
前記実施例においては、自動車用エアブレーキ装置に使用されるエアコンプレッサについて説明したが、本発明はこれに限らず、他の用途に使用されるエアコンプレッサ等、エアコンプレッサ全般に適用することができる。 In the above-described embodiments, the air compressor used for the air brake device for automobiles has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to all air compressors such as an air compressor used for other purposes. .
1…エアブレーキ装置、2…エンジン(駆動装置)、3…エアクリーナ、4…冷却水系、5…ブレーキ作動装置、6…リザーバ、7…チェック弁、8…エアドライヤ、9…プレッシャレギュレータ、
11…エアコンプレッサ、12…シリンダ本体、13…シリンダ室、14…ピストン、15…シリンダヘッド、16…バルブプレート、
17…吐出口、18…吐出弁、19…吐出路、
20…吸入口、21A、21B、21C…吸入孔、22…シール溝、23…吸入口形成穴、24…リブ、25…吸入弁、26…リードバルブ、27…ねじ部材、28…吸入路、 30…冷却水路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air brake device, 2 ... Engine (drive device), 3 ... Air cleaner, 4 ... Cooling water system, 5 ... Brake actuator, 6 ... Reservoir, 7 ... Check valve, 8 ... Air dryer, 9 ... Pressure regulator,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Air compressor, 12 ... Cylinder main body, 13 ... Cylinder chamber, 14 ... Piston, 15 ... Cylinder head, 16 ... Valve plate,
17 ... discharge port, 18 ... discharge valve, 19 ... discharge path,
20 ... Suction port, 21A, 21B, 21C ... Suction hole, 22 ... Seal groove, 23 ... Suction port forming hole, 24 ... Rib, 25 ... Suction valve, 26 ... Reed valve, 27 ... Screw member, 28 ... Suction passage, 30: Cooling water channel.
Claims (4)
前記吸入口は長孔形状の吸入孔を複数個備えており、該複数個の吸入孔は前記バルブプレートの周辺部であって前記吸入弁の外縁部より内側に配置されており、前記複数個の吸入孔周囲の肉厚は前記バルブプレートの肉厚よりも薄く形成されており、前記複数個の吸入孔同士間にはリブが設けられている、ことを特徴とするエアコンプレッサ。 A cylinder chamber formed in the cylinder body, a piston reciprocally fitted in the cylinder chamber and reciprocated by a driving device, a valve plate closing the cylinder chamber, and the valve plate opened to the valve A suction port that communicates with the cylinder chamber; a suction valve that opens and closes the suction port; a discharge port that is opened in the valve plate and communicates with the cylinder chamber; and a discharge valve that opens and closes the discharge port. In air compressor,
The suction port has a plurality of elongated holes, and the plurality of suction holes are arranged at the periphery of the valve plate and inside the outer edge of the suction valve. The air compressor is characterized in that a thickness around the suction hole is formed thinner than a thickness of the valve plate, and a rib is provided between the plurality of suction holes.
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