JP2012067692A - 往復動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ライダリングの長寿命化を図ることができる往復動圧縮機の提供。
【解決手段】シリンダ内を往復動するピストン３２と、ピストン３２の外周側かつ軸方向の一端側に設けられるピストンリング７４と、ピストン３２の外周側かつ軸方向の他端側に形成されるライダリング装着溝８０と、ライダリング装着溝８０に装着されるライダリング９０と、を備え、ピストン３２の他端側の、ライダリング９０の端またはライダリング装着溝８０の端に、ライダリング９０の内周側と外周側とを連通する切欠部９４が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、往復動圧縮機に関する。

往復動圧縮機において、ピストンのライダリング装着溝にライダリングを装着したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−８８８４２号公報

ライダリング装着溝とライダリングとの間に圧縮流体が流入すると、その圧力でライダリングが拡径してシリンダへの接触面圧が高まり、摩耗が促進され、ライダリングの寿命が短くなってしまう可能性がある。

したがって、本発明は、ライダリングの長寿命化を図ることができる往復動圧縮機の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダ内を往復動するピストンと、該ピストンの外周側かつ軸方向の一端側に設けられるピストンリングと、前記ピストンの外周側かつ軸方向の前記ピストンリングより他端側に形成されるライダリング装着溝と、該ライダリング装着溝に装着されるライダリングと、を備え、前記ピストンの他端側の、前記ライダリングの端または前記ライダリング装着溝の端に、前記ライダリングの内周側と前記ピストンの前記ライダリングより他端の外周とを連通する切欠部が形成されている。

本発明によれば、ライダリングの長寿命化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機の全体構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機のピストン等を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機のライダリングを示すもので、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る往復動圧縮機のピストン等を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る往復動圧縮機のライダリングを示すもので、（ａ）は展開図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

本発明の第１実施形態に係る往復動圧縮機を図１〜図３を参照して以下に説明する。
第１実施形態の往復動圧縮機２０は、例えば自動車等の車両に搭載されるエアサスペンションシステムに用いられてエアサスペンションに圧縮空気を供給する小型の空気圧縮機（ピストン直径が３センチ程度）もので、その下部においてモータケース２１とクランクケース２２とが連結されており、モータケース２１内には出力軸２３をクランクケース２２側に突出させるようにモータ２４が収納されている。

モータ２４の出力軸２３は、中間部がベアリング２６を介してクランクケース２２に回転可能に支持されており、クランクケース２２内に突出するその先端部には軸直交方向に延出するクランク部材２７が固定されている。このクランク部材２７にはモータ２４の出力軸２３と平行にクランクピン２８が支持されている。これにより、モータ２４の出力軸２３が回転するとクランク部材２７を介してクランクピン２８が出力軸２３を中心に旋回することになる。その結果、これら出力軸２３、クランク部材２７およびクランクピン２８がクランク軸２９を構成することになり、このクランク軸２９がクランクケース２２に回転可能に設けられている。このように本実施の形態の空気圧縮機は、小型の圧縮機のため、モータ２４の出力軸２３の先端部にクランク部材２７に接続するいわゆる直動の片持ちの構造が可能である。

クランクケース２２には、シリンダ３１が上側に搭載された状態で連結されており、シリンダ３１の内側には、ピストン３２が往復動可能に挿嵌されている。このピストン３２にはピストンピン３３を介して連接棒３４の一端側が回転可能に連結されており、この連接棒３４の他端側はベアリング３５を介してクランク軸２９のクランクピン２８に回転可能に連結されている。これにより、モータ２４の回転でクランクピン２８が旋回すると連接棒３４を介してピストン３２がシリンダ３１内で往復動する。つまり、ピストン３２とクランク軸２９との間に設けられた連接棒３４は、クランク軸２９の回転でピストン３２を往復動させる。

シリンダ３１には、シリンダヘッド３７が上側に搭載された状態で連結されており、このシリンダヘッド３７はシリンダ３１とピストン３２とで圧縮室３８を画成する。シリンダヘッド３７には、一端側が機外に臨む外気取入口４０とされ他端側が圧縮室３８に開口してこの圧縮室３８に空気を吸い込む吸込口４１とされた吸込通路４２と、一端側が空気から水分を取り除くエアドライヤ４３に接続される接続口４４とされ、他端側が圧縮室３８に開口してこの圧縮室３８から空気を吐出させる吐出口４５とされた吐出通路４６とが形成されている。

シリンダヘッド３７の圧縮室３８側には、吸込口４１を開閉する板状の吸込弁４８が設けられており、吸込弁４８は外気取入口４０側から吸込口４１側への空気の流れのみを許容するように開閉する。この吸込弁４８は、圧縮室３８の圧力が外気圧より所定量低くなると弾性変形して吸込口４１を開く。

吐出通路４６には、吐出口４５を開閉させる吐出弁５２が設けられており、吐出弁５２は吐出口４５側から接続口４４側への空気の流れのみを許容するように開閉する。この吐出弁５２は、吐出口４５を開閉させる弁体５３と、弁体５３を吐出口４５を閉塞する方向に付勢するスプリング５４とを有しており、圧縮室３８の圧力が接続口４４側の圧力よりもスプリング５４の付勢力分を越えて高くなると弁体５３が移動して吐出口４５を開く。

エアドライヤ４３は、上記した接続口４４に接続される通気口５６と圧縮空気の供給先へ通じる通気口５７とを有するドライヤケース５８を備えており、ドライヤケース５８には、通気口５６側に通気性のある仕切板６０が、通気口５７側にも通気性のある仕切板６１がそれぞれ嵌装されており、これら仕切板６０と仕切板６１とによって画成される吸着室６２内に、球状のシリカゲル（水分吸着剤）６３が多数充填されている。また、仕切板６１とドライヤケース５８との間には仕切板６１を仕切板６０の方向に押圧するスプリング６４が介装されており、仕切板６１が押圧されることで、仕切板６０と仕切板６１との間の吸着室６２内は常にシリカゲル６３が密に充填された状態となる。

図２に示すように、ピストン３２は、略円筒状の筒状部７０と、筒状部７０の軸方向一端を閉塞する蓋部７１とを有する有蓋筒状をなしており、その軸方向の一端側である蓋部７１の外周側に、他の部分より小径の段差部７２が形成されている。

ピストン３２には、この段差部７２にシリンダ３１とピストン３２との隙間をシールするピストンリング７４が取り付けられている。このピストンリング７４は、軸線方向に沿う円筒状の摺接シール部７５と、摺接シール部７５の一端側から径方向内側に突出する取付部７６とを有しており、取付部７６において段差部７２に嵌合してピストン３２に取り付けられ、摺接シール部７５においてシリンダ３１の内周面に摺接する。摺接シール部７５の内側位置の段差部７２には、ピストンリング７４をピストン３２に取り付けるリング部材７７が嵌合されている。

また、ピストン３２には、軸方向の他端側である筒状部７０の外周側に、その軸方向両側よりも小径のライダリング装着溝８０が全周にわたって形成されている。ライダリング装着溝８０は、ピストン３２の軸方向に沿う円筒状の溝底面８１と、溝底面８１の軸方向の蓋部７１側からピストン３２の軸直交方向に沿って径方向外側に延出する溝壁面８２と、溝底面８１の軸方向の蓋部７１とは反対側からピストン３２の軸直交方向に沿って径方向外側に延出する溝壁面８３とからなっている。なお、上記したピストンピン３３を挿通させるピストンピン穴８５が、溝底面８１の軸方向中間位置を径方向に貫通するように形成されている。

ピストン３２には、このライダリング装着溝８０に略円筒状のライダリング９０が装着されている。このライダリング９０は、図３（ａ）に展開図を示すように、円周方向に一カ所分断されており、円周方向の一端部が先細の凸部９１とされ、円周方向の他端部が奥細の凹部９２とされている。ライダリング９０は、弾性変形により拡径されてライダリング装着溝８０に装着されることになり、ライダリング装着溝８０への装着状態では、円筒状に戻って凸部９１が凹部９２に当接する。また、ライダリング９０は、この装着状態で、ライダリング装着溝８０の両溝壁面８２，８３に軸方向の両端部が接触する。

そして、第１実施形態において、ライダリング９０には、そのピストン３２の蓋部７１とは反対側（ピストンリング７４が設けられる軸方向の一端側とは反対の他端側）の端縁部に、ライダリング９０の内周側と外周側とを連通する切欠部９４が形成されている。切欠部９４は、ライダリング９０の蓋部７１とは反対側に抜け、ライダリング９０を径方向に貫通しており、このような切欠部９４が、ライダリング９０に、周方向に複数等間隔で配されている。

このような構成の往復動圧縮機２０のモータ２４を起動すると、モータ２４の出力軸２３が回転し、クランク部材２７を介してクランクピン２８が旋回する。すると、連接棒３４を介してピストン３２がシリンダ３１内で往復動して圧縮室３８の容積を増減させることになり、圧縮室３８の容積を増大させる際に吸込弁４８を開いて吸込通路４２を介して外気を圧縮室３８に導入し、圧縮室３８の容積を減少させる際に空気を圧縮しその圧力で吐出弁５２を開いて吐出口４５から吐出通路４６を介して圧縮空気を吐出させる。

ここで、圧縮室３８の圧力増大時に圧力室３８の圧縮空気がピストンリング７４から漏れ、ライダリング９０とライダリング装着溝８０との間に入り込んでしまうことがある。このとき、ライダリング９０の凸部９１と凹部９２が密着してしまうと、この圧縮空気の圧力は、従来のライダリングの場合にはこれを拡径する方向に作用しライダリングを拡径させてしまうことがある。

これに対し、第１実施形態のライダリング９０は、その内周側と外周側とを連通する切欠部９４が圧力室３８とは反対側に形成されているため、ライダリング９０の内周部とライダリング装着溝８０の溝底面８１との間に入り込んだ圧縮空気がこれらの切欠部９４を介して圧力室３８とは反対のピストン３２の外側に流れ、ライダリング９０を拡径させてシリンダ３１への接触面圧を高めてしまうことを防止または低減する。したがって、ライダリング９０の摩耗を抑制でき、ライダリング９０の長寿命化を図ることができる。

また、切欠部９４が、ライダリング９０の周方向に複数配されているため、ライダリング９０の内周部とライダリング装着溝８０の溝底面８１との間に入り込んだ圧縮空気を確実に外側に流すことができる。したがって、ライダリング９０の摩耗を一層抑制でき、ライダリング９０の一層の長寿命化を図ることができる。

次に、第２実施形態に係る往復動圧縮機を主に図４および図５に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。

第２実施形態においては、図４および図５に示すように、ライダリング９０には、第１実施形態の切欠部９４は形成されていない。これにかえて、図４に示すように、ピストン３２のライダリング装着溝８０の蓋部７１とは反対側（ピストンリング７４が設けられる軸方向の一端側とは反対の他端側）の端の溝壁面８３に、溝壁面８３から蓋部７１とは反対側に凹んで、ライダリング９０の内周側と外周側とを連通する切欠部１００が形成されている。切欠部１００は、ライダリング装着溝８０の溝底面８１と同じ深さであり、溝底面８１の位置からピストン３２の径方向の外方に抜けている。このような切欠部１００が、ライダリング装着溝８０に、周方向に複数等間隔で配されている。

このような構成の第２実施形態では、ライダリング装着溝８０に、ライダリング９０の内周側と外周側とを連通する切欠部１００が圧力室３８とは反対側に形成されているため、ライダリング９０の内周部とライダリング装着溝８０の溝底面８１との間に入り込んだ圧縮空気がこれらの切欠部１００を介して圧力室３８とは反対のピストン３２の外側に流れ、ライダリング９０を拡径させてシリンダ３１への接触面圧を高めてしまうことを防止または低減する。したがって、第１実施形態と同様、ライダリング９０の摩耗を抑制でき、ライダリング９０の長寿命化を図ることができる。

また、切欠部１００が、ライダリング装着溝８０の周方向に複数配されているため、ライダリング９０の摩耗を一層抑制でき、ライダリング９０の一層の長寿命化を図ることができる。

第１，第２実施形態においては、圧縮対象の流体を圧縮空気としたが、他の気体、水・油などの液体、その他の流体であってもよい。

３１ シリンダ
３２ ピストン
７４ ピストンリング
８０ ライダリング装着溝
９０ ライダリング
９４，１００ 切欠部

Claims (2)

1. シリンダ内を往復動するピストンと、
   該ピストンの外周側かつ軸方向の一端側に設けられるピストンリングと、
   前記ピストンの外周側かつ軸方向の前記ピストンリングより他端側に形成されるライダリング装着溝と、
   該ライダリング装着溝に装着されるライダリングと、を備え、
   前記ピストンの他端側の、前記ライダリングの端または前記ライダリング装着溝の端に、前記ライダリングの内周側と前記ピストンの前記ライダリングより他端の外周とを連通する切欠部が形成されていることを特徴とする往復動圧縮機。
2. 前記切欠部が、周方向に複数配されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。

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