JP2014199023A - 往復動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動手段の回転軸に作用する負荷を軽減し、小型化や低コスト化を図る。【解決手段】 第１，第２のシリンダ４，５を有するケーシング２と、ケーシング２に取付けられ駆動軸９を有する電動モータ８と、各シリンダ４，５にそれぞれ往復動可能に挿嵌された第１，第２のピストン１１，１４と、一端が各ピストン１１，１４にそれぞれ取付けられ他端がクランク室３Ｆ内に位置してそれぞれ第１，第２のベアリング１３，１６を有する第１，第２の連接棒１２，１５とにより構成する。駆動軸９には、クランク室３Ｆ内に駆動軸９と別部材のクランク部材１７を設け、クランク部材１７には、第１の連接棒１２の第１のベアリング１３を挿通すると共に、第２の連接棒１５の第２のベアリング１６を挿通する。クランク部材１７は、各ベアリング１３，１６を軸方向に位置決めする位置決め体２０を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載されたエアサスペンション等に車高調整用の圧縮空気を給排するのに好適に用いられる往復動圧縮機に関する。

一般に、車高調整装置として車両に搭載されるエアサスペンションは、例えば積載重量の変化等に応じて車両高さ（車高）が変わるのを抑えると共に、運転者の好み等に応じて車高を適宜に調整するために、車載の空気圧縮機（エアコンプレッサ）から圧縮空気が給排されるものである。

そして、エアサスペンションに圧縮空気を供給する車載用の空気圧縮機は、電動モータによって往復動式の圧縮機を駆動することにより、該往復動圧縮機に吸込んだ空気を圧縮してエアサスペンションに供給するものである。

近年では、車高を調整するときの反応速度の向上が望まれており、その方法の一つとして、空気タンクに圧縮空気を蓄積する方法が採用されている。これにより、車高調整時には、空気タンクから必要量の圧縮空気をエアサスペンションに瞬時に供給することができる。

しかし、空気タンクに蓄積した圧縮空気をエアサスペンションに供給する場合、空気タンクには、エアサスペンションで使用する圧縮空気の圧力よりも高圧な状態で圧縮空気を蓄積しなくてはならない。これに伴い、往復動圧縮機には、高圧まで圧縮できるものが必要になる。

高圧まで圧縮できる往復動圧縮機としては、２段式の往復動圧縮機が有効とされている。この２段式の往復動圧縮機は、クランク室を取囲んで第１のシリンダと第２のシリンダを有するケーシングと、該ケーシングに取付けられ回転軸を有する電動モータと、前記各シリンダにそれぞれ往復動可能に挿嵌された第１、第２のピストンと、一端が該各ピストンにそれぞれ取付けられ他端が前記クランク室内に位置してそれぞれ第１のベアリングと第２のベアリングを有する第１、第２の連接棒とを含んで構成されている。そして、第１、第２の連接棒は、第１、第２のベアリングの内周に設けた偏心部材を介して電動モータの回転軸に取付けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２０５２０７号公報

特許文献１の往復動圧縮機では、回転軸に対して偏心部材を介して各連接棒に取付ける構成としているから、第１、第２のベアリングが大径化せざるを得ず、さらに、第１、第２の連接棒のクランク室側も大径化し、重量や大きさの面で不利となるという課題があった。

また、クランク軸を用いることで、偏心部材をなくし、第１、第２のベアリングを小型化することも考えられるが、１本のクランク軸に２つのベアリングを通すためには、複雑な構造となり、さらには、組立性が悪いなどの課題もあった。

本発明の目的は、簡単な構造で、小型化、低コスト化を図ることができるようにした往復動圧縮機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、クランク室を取囲んで第１のシリンダと第２のシリンダを有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に取付けられた回転軸と、該回転軸の一方側に連結され該回転軸を回転駆動する駆動手段と、前記各シリンダにそれぞれ往復動可能に挿嵌された第１、第２のピストンと、一端部が該各ピストンにそれぞれ取付けられ他端が前記クランク室内に位置してそれぞれ第１のベアリングと第２のベアリングを有する第１、第２の連接棒と、を備えてなる往復動圧縮機において、前記回転軸の他方側には、前記第１の連接棒の前記第１のベアリングを挿通する第１軸部を備え、前記第１軸部の先端部には、前記第２の連接棒の前記第２のベアリングを挿通すると共に前記第２の連接棒を回転軸方向に固定する結合部材が結合されていることを特徴としたことにある。

本発明によれば、小型化や低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による往復動圧縮機を示す縦断面図である。 図１中の圧縮構造部を拡大して示す縦断面図である。 クランクケースと各ピストンと各連接棒とスペーサとクランク部材とを分解した状態で示す分解縦断面図である。 クランク本体と位置決め体とを組立てた状態で示すクランク部材の拡大縦断面図である。 第２の実施の形態による往復動空気圧縮機の圧縮構造部を図２と同様位置から見た縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態による往復動圧縮機を、エアサスペンションを備えた車両に搭載される２段式の往復動空気圧縮機として用いた場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、車載用の往復動空気圧縮機１は、後述のケーシング２、電動モータ８、各ピストン１１，１４、各連接棒１２，１５、クランク部材１７、エアドライヤ２２を含んで構成されている。

往復動空気圧縮機１のケーシング２は、箱形状のクランクケース３と、該クランクケース３に取付けられた第１のシリンダ４と、前記クランクケース３に取付けられた第２のシリンダ５とを含んで構成されている。ここで、各シリンダ４，５は、後述するクランクケース３のクランク室３Ｆを取囲む位置、例えば、クランク室３Ｆを挟む位置に配置されている。

クランクケース３は、図２、図３に示すように、互いに対向する位置に第１シリンダ取付面３Ａと第２シリンダ取付面３Ｂとを有する中空構造体からなり、該各シリンダ取付面３Ａ，３Ｂに挟まれた一の面がモータ取付面３Ｃとなっている。また、クランクケース３は、各シリンダ取付面３Ａ，３Ｂを挟んでモータ取付面３Ｃと反対側が蓋体取付面３Ｄとなり、この蓋体取付面３Ｄには、組立作業を行うための開口を閉塞するように後述の蓋体７が取付けられる。さらに、クランクケース３には、モータ取付面３Ｃから内部に入り込んだ位置を縮径することにより円環状の軸受支持部３Ｅが形成され、この軸受支持部３Ｅには、後述のクランク用ベアリング１９が支持されている。

そして、クランクケース３内は、第１シリンダ取付面３Ａ、第２シリンダ取付面３Ｂ、モータ取付面３Ｃおよび蓋体取付面３Ｄによって囲まれた空間がクランク室３Ｆとなっている。このクランク室３Ｆ内には、後述する各連接棒１２，１５とクランク部材１７とが連結状態で配置されている。

第１のシリンダ４は、クランクケース３の第１シリンダ取付面３Ａに取付けられている。第１のシリンダ４は、中間圧まで圧縮された空気を吸込んで高圧の圧縮空気を吐出する高圧シリンダを構成している。第１のシリンダ４は、基端側が第１シリンダ取付面３Ａに取付けられた筒状のシリンダ本体４Ａと、該シリンダ本体４Ａの先端側を閉塞するように設けられたシリンダヘッド４Ｂとを有している。ここで、シリンダ本体４Ａ内には、シリンダヘッド４Ｂと後述する第１のピストン１１との間に圧縮室４Ｃが形成されている。

シリンダヘッド４Ｂには、圧縮室４Ｃに連通して吸込口４Ｄと吐出口４Ｅとが設けられ、吸込口４Ｄは、後述する第２のシリンダ５のシリンダヘッド５Ｂに設けられた吐出口５Ｄに接続管路６を介して接続されている。一方、吐出口４Ｅは、後述のエアドライヤ２２を取付けるためのドライヤ取付口４Ｆと接続されている。さらに、シリンダヘッド４Ｂには、吸込口４Ｄから吸込んだ圧縮空気の逆流を防止する吸込弁４Ｇと、吐出口４Ｅからドライヤ取付口４Ｆ側に吐出した圧縮空気の逆流を防止する吐出弁４Ｈとが設けられている。

第２のシリンダ５は、クランクケース３の第２シリンダ取付面３Ｂに取付けられ、第２のシリンダ５と前述した第１のシリンダ４とは、クランク室３Ｆを挟んで対向して配置されている。第２のシリンダ５は、低圧（大気圧）の空気を吸込んで中間圧の圧縮空気を吐出する低圧シリンダを構成している。第２のシリンダ５は、基端側が第２シリンダ取付面３Ｂに取付けられた筒状のシリンダ本体５Ａと、該シリンダ本体５Ａの先端側を閉塞するように設けられたシリンダヘッド５Ｂとを有している。シリンダ本体５Ａの内径寸法は、前述した高圧側のシリンダ本体４Ａの内径寸法よりも大きな寸法に設定されている。ここで、シリンダ本体５Ａ内には、シリンダヘッド５Ｂと後述する第２のピストン１４との間に圧縮室５Ｃが形成されている。

シリンダヘッド５Ｂには、圧縮室５Ｃに連通して吐出口５Ｄが設けられ、該吐出口５Ｄは、接続管路６を介して第１のシリンダ４のシリンダヘッド４Ｂに設けられた吸込口４Ｄに接続されている。なお、吐出口５Ｄには、接続管路６側に吐出した圧縮空気の逆流を防止する吐出弁（図示せず）が設けられている。

蓋体７は、クランクケース３の蓋体取付面３Ｄの開口を閉塞するために、該蓋体取付面３Ｄに取付けられている。この蓋体７には、クランクケース３内のクランク室３Ｆに空気を吸込むための吸気口７Ａが設けられ、該吸気口７Ａには、空気中の塵埃を取り除くための吸気フィルタ（図示せず）が取付けられる。

図１に示すように、ケーシング２に取付けられた駆動手段としての電動モータ８は、往復動空気圧縮機１の駆動手段を構成するものである。この電動モータ８は、後述の駆動軸９を含み、モータケース８Ａ、ロータ８Ｂ、ステータ８Ｃ、コンミテータ８Ｄ等により構成されている。電動モータ８は、駆動軸９を一般的な形状、材料から形成したことで、安価に製造することができる。

電動モータ８の外殻をなすモータケース８Ａは、駆動軸９、ロータ８Ｂ、ステータ８Ｃ等を収容するもので、クランクケース３のモータ取付面３Ｃに取付けられている。このモータケース８Ａは、円筒部８Ａ１と底部８Ａ２とからなり、該底部８Ａ２の中央には、小径な有底筒状の軸受収容部８Ａ３が設けられている。ここで、図２に示すように、モータケース８Ａは、前述したクランクケース３の軸受支持部３Ｅ、駆動軸９と同じ軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸として配置されている。

電動モータ８を構成するロータ８Ｂは、モータケース８Ａ内に位置して駆動軸９の周囲に取付けられたコイルによって形成されている。ステータ８Ｃは、ロータ８Ｂの外周側に隙間をもって対面するようにモータケース８Ａの円筒部８Ａ１内面に取付けられた永久磁石によって形成されている。さらに、コンミテータ８Ｄは、ロータ８Ｂの他側に位置して駆動軸９の周囲に設けられた円筒体からなり、該コンミテータ８Ｄの周囲には、コンミテータ８Ｄに摺接して給電を行うための複数個のブラシ（いずれも図示せず）が配置されている。

モータケース８Ａ内に設けられた駆動軸９は、図１に示すように、長さ方向の一端９Ａが回転軸用ベアリング１０を介してモータケース８Ａの軸受収容部８Ａ３に回転可能に支持されている。また、長さ方向の他端９Ｂは、クランクケース３のクランク室３Ｆ内で軸受支持部３Ｅに後述のクランク本体１８、クランク用ベアリング１９を介して回転可能に支持されている。これにより、駆動軸９は、長さ方向の両端が支持された両持ち状態で、クランクケース３の軸受支持部３Ｅ、モータケース８Ａの軸中心位置を通る軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸にして回転駆動される。

さらに、駆動軸９の他端９Ｂには、おねじ部９Ｃが同軸に突設されている。このおねじ部９Ｃは、クランク本体１８の回転軸側めねじ穴１８Ｅに螺合されることにより、駆動軸９の他端９Ｂ側にクランク部材１７を一体回転するように固定することができる。

ここで、駆動軸９は、電動モータ８による回転力をクランク部材１７に伝えるものであり、後述する各ピストン１１，１４が往復動するときに発生する径方向の負荷は殆ど受けることがない。このため、駆動軸９は、直径寸法を大きくして強度を高めたり、高価な材料を用いて強度を高める必要がない。即ち、駆動軸９は、一般的な電動モータに取付けられている軸体とほぼ同様に形成することができる。

第１のピストン１１は、第１のシリンダ４内に往復動可能（摺動可能）に挿嵌されている。この第１のピストン１１は、低圧側となる第２のシリンダ５から供給される中間圧の空気を第１のシリンダ４内の圧縮室４Ｃで再度圧縮するもので、揺動型ピストン（ロッキングピストン）として形成されている。第１のピストン１１は、シリンダ本体４Ａの内径寸法よりも僅かに小さな直径寸法をもった円板体からなり、その周囲にはリップシール１１Ａが取付けられている。

このリップシール１１Ａは、第１のピストン１１の外周側を取囲むことにより、該ピストン１１の外周面と第１のシリンダ４のシリンダ本体４Ａの内周面との間、即ち、圧縮室４Ｃを気密にシールするものである。また、第１のピストン１１の圧縮仕事をする側（圧縮室４Ｃ側）を表面とした場合、逆側の裏面中央部位には、後述する第１の連接棒１２の一端１２Ａが一体的に取付けられている。

第１の連接棒１２は、第１のピストン１１を後述するクランク部材１７に接続するものである。この第１の連接棒１２は、長さ方向の一端１２Ａが第１のピストン１１の裏面中央部位に一体的に取付けられている。一方、連接棒１２の他端は、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して円筒状の軸受支持部１２Ｂとなり、この軸受支持部１２Ｂ内には第１のベアリング１３が挿嵌されている。この第１のベアリング１３は、後述のクランク部材１７を構成するクランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに取付けられている。

ここで、第１のベアリング１３は、内輪１３Ａ、外輪１３Ｂおよび複数個の転動体１３Ｃからなるボールベアリングとして構成されている。第１のベアリング１３は、内輪１３Ａがクランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに取付けられ、外輪１３Ｂが第１の連接棒１２の軸受支持部１２Ｂに取付けられている。この場合、第１のベアリング１３は、圧入、止め輪等の手段を用いることで、軸受支持部１２Ｂ内に抜止め状態（位置決め状態）で配置されている。

一方、第２のピストン１４は、第２のシリンダ５内に往復動可能（摺動可能）に挿嵌されている。この第２のピストン１４は、外部の空気（大気）を吸込んで圧縮室５Ｃ内で圧縮するもので、第１のピストン１１と同様に、揺動型ピストン（ロッキングピストン）として形成されている。第２のピストン１４は、シリンダ本体５Ａの内径寸法よりも僅かに小さな直径寸法をもった円板体からなり、その周囲にはリップシール１４Ａが取付けられている。第２のピストン１４は、第１のピストン１１よりも大きな直径寸法をもった円板体として形成されている。

また、第２のピストン１４には、クランクケース３内の空気を圧縮室５Ｃに導くための吸込口と、該吸込口を通る空気の逆流を防止する吸込弁（いずれも図示せず）とが設けられている。さらに、ピストン１４の圧縮室５Ｃ側を表面とした場合、逆側の裏面中央部位には、後述する第２の連接棒１５の一端１５Ａが一体的に取付けられている。

第２の連接棒１５は、第２のピストン１４を後述のクランク部材１７に接続するものである。この第２の連接棒１５は、長さ方向の一端１５Ａが第２のピストン１４の裏面中央部位に一体的に取付けられている。一方、連接棒１５の他端は、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して円筒状の軸受支持部１５Ｂとなり、この軸受支持部１５Ｂ内には第２のベアリング１６が挿嵌されている。この第２のベアリング１６は、後述のクランク部材１７を構成する位置決め体２０の軸部２０Ａに取付けられている。

ここで、第２のベアリング１６は、前述した第１のベアリング１３と同様に、内輪１６Ａ、外輪１６Ｂおよび複数個の転動体１６Ｃからなるボールベアリングとして構成されている。第２のベアリング１６は、内輪１６Ａが位置決め体２０の軸部２０Ａに取付けられ、外輪１６Ｂが第２の連接棒１５の軸受支持部１５Ｂに取付けられている。この場合、第２のベアリング１６は、第１のベアリング１３と同様に、圧入、止め輪等の手段を用いることで、軸受支持部１５Ｂ内に抜止め状態（位置決め状態）で配置されている。

クランク部材１７は、電動モータ８を構成する駆動軸９の他端９Ｂ側、即ち、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置し、該駆動軸９と別部材として設けられている。このクランク部材１７には、第１の連接棒１２の第１のベアリング１３を挿通すると共に、第２の連接棒１５の第２のベアリング１６を挿通する構成となっている。さらに、クランク部材１７は、第１のベアリング１３と第２のベアリング１６とを軸方向に位置決めする位置決め体２０を備えている。即ち、第１の実施の形態によるクランク部材１７は、クランク本体１８と位置決め体２０とにより構成されている。

クランク部材１７を構成するクランク本体１８は、図３、図４に示すように、軸方向の中間に位置して短尺な円柱状に形成された回転軸部１８Ａと、回転時の重量バランスをとるために該回転軸部１８Ａの一側から径方向外側に延びて設けられたウエイト部１８Ｂと、前記回転軸部１８Ａの他端面から垂直（軸線Ｏ1−Ｏ1と平行）に突出して設けられた偏心軸部１８Ｃとにより構成されている。このクランク本体１８は本発明の回転軸を構成し、偏心軸部１８Ｃが本発明の第１軸部を構成している。

回転軸部１８Ａは、クランク用ベアリング１９を介してクランクケース３の軸受支持部３Ｅに回転可能に取付けられ、これにより、駆動軸９と同軸、即ち、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸として回転するものである。一方、偏心軸部１８Ｃは、軸受支持部３Ｅから突出した状態で軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んでウエイト部１８Ｂと反対側に配置されている。詳しくは、図４に示すように、偏心軸部１８Ｃの中心軸となる軸線Ｏ2−Ｏ2は、回転軸部１８Ａの軸線Ｏ1−Ｏ1から偏心寸法δだけずらした位置に配置されている。

偏心軸部１８Ｃは、軸方向の一側に位置する段部１８Ｃ１で縮径されて他側に延びる支持軸部位１８Ｃ２を有している。この支持軸部位１８Ｃ２には、第１の連接棒１２の第１のベアリング１３が挿通され、回転可能に取付けられている。これにより、第１のピストン１１は、偏心寸法δの２倍、即ち、ストローク寸法２δをもって第１のシリンダ４内を往復動する。

さらに、偏心軸部１８Ｃには、支持軸部位１８Ｃ２の他端面に開口するように位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３が形成されている。この位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３の中心軸となる軸線Ｏ3−Ｏ3は、偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2からウエイト部１８Ｂと反対側に偏心寸法γだけずらした位置に配置されている。これにより、めねじ穴１８Ｃ３の軸線Ｏ3−Ｏ3は、軸線Ｏ1−Ｏ1に対し、偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2よりも偏心寸法γだけずれた位置に配置されている。従って、めねじ穴１８Ｃ３の軸線Ｏ3−Ｏ3は、回転軸部１８Ａの軸線Ｏ1−Ｏ1から偏心寸法δに偏心寸法γを加えた寸法δ＋γだけずらした位置に配置されている。

一方、回転軸部１８Ａの軸中心位置（軸線Ｏ1−Ｏ1）には、一側に開口した位置決め穴１８Ｄの奥部に回転軸側めねじ穴１８Ｅが設けられている。この位置決め穴１８Ｄには、駆動軸９の他端９Ｂが同軸に挿嵌され、回転軸側めねじ穴１８Ｅには、駆動軸９のおねじ部９Ｃが螺着される。これにより、クランク本体１８は、駆動軸９と一緒に軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸として回転することができる。

本発明の結合部材としての位置決め体２０は、クランクケース３のクランク室３Ｆに配置され、クランク本体１８と共にクランク部材１７を構成している。この位置決め体２０は、第１のベアリング１３と第２のベアリング１６とを軸方向に位置決めすると共に、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2と異なる軸線Ｏ3−Ｏ3上に第２のベアリング１６を配置するものである。位置決め体２０は、第２の連接棒１５に設けられた第２のベアリング１６内に挿通された状態で、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに取付けられている。

即ち、位置決め体２０は、第２のベアリング１６に挿通される軸部２０Ａと、該軸部２０Ａの一方の端部から突出したおねじ部２０Ｂと、前記軸部２０Ａの他方の端部を拡径してなる六角形状の頭部２０Ｃとにより構成されている。位置決め体２０は、おねじ部２０Ｂをクランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに設けられた位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３に螺着することにより、該偏心軸部１８Ｃの支持軸部位１８Ｃ２に続く位置に軸部２０Ａを配置することができる。

この場合、位置決め体２０は、その頭部２０Ｃと偏心軸部１８Ｃの段部１８Ｃ１との間に各ベアリング１３，１６の内輪１３Ａ，１６Ａと後述のスペーサ２１とを挟み、これらを軸方向に位置決めし、かつ抜止め状態に固定するものである。

一方、偏心軸部１８Ｃのめねじ穴１８Ｃ３は、その軸線Ｏ3−Ｏ3が偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2からウエイト部１８Ｂと反対側に偏心寸法γだけずらして配置されているから、このめねじ穴１８Ｃ３に螺着された位置決め体２０の軸部２０Ａも軸線Ｏ3−Ｏ3を軸中心として配置されている。

ここで、２段式の往復動空気圧縮機１は、高圧側となる第１のシリンダ４、第１のピストン１１の径寸法よりも、低圧側となる第２のシリンダ５、第２のピストン１４の径寸法を大きく設定している。従って、例えば、各ピストン１１，１４を同じストローク寸法で往復動させた場合には、高圧側と低圧側とで圧縮比が異なるから、第１のシリンダ４の圧縮室４Ｃを圧縮するときと第２のシリンダ５の圧縮室５Ｃを圧縮するときとでは、電動モータ８の駆動軸９を回転させるために必要な動力が該駆動軸９の回転位置（周方向位置）で異なる。このために、駆動軸９を回転させるときの負荷が増大するから、大きな（高出力な）動力源が必要になってしまう。

これに対し、第１の実施の形態では、位置決め体２０の軸部２０Ａの軸線Ｏ3−Ｏ3を偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2から偏心寸法γだけずらして配置している。従って、第２のピストン１４のストローク寸法は、第１のピストン１１のストローク寸法２δよりも寸法２γだけ大きなストローク寸法２（δ＋γ）とすることができるから、高圧側と低圧側とで圧縮比を同等にすることができる。これにより、駆動軸９の回転バランスを良好にして負荷を軽減することができ、小さな動力でも駆動軸９を回転させることができる。即ち、動力源となる電動モータ８の小型化、軽量化、低コスト化等を図ることができる。

スペーサ２１は、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃの外周側に嵌合する円環状体として形成されている。このスペーサ２１は、第１の連接棒１２と第２の連接棒１５とが干渉しないように、第１のベアリング１３と第２のベアリング１６との間に隙間を確保するものである。

第１のシリンダ４に取付けられたエアドライヤ２２（図１参照）は、中空な密閉容器からなるドライヤケース２２Ａと、該ドライヤケース２２Ａ内に収容されたシリカゲル等の乾燥剤からなる水分吸着剤（図示せず）とを含んで構成されている。エアドライヤ２２のドライヤケース２２Ａは、第１のシリンダ４のドライヤ取付口４Ｆに取付けられている。そして、エアドライヤ２２は、複数のエアサスペンションに圧縮空気を供給する空気タンク（いずれも図示せず）に接続され、この空気タンクに向けて乾燥状態の圧縮空気を給排するものである。

第１の実施の形態による２段式の往復動空気圧縮機１は、上述の如き構成を有するもので、この往復動空気圧縮機１を組立てるときの手順の一例について説明する。

クランクケース３の軸受支持部３Ｅに取付けられたクランク用ベアリング１９にクランク本体１８の回転軸部１８Ａを挿嵌する。この状態で、第１の連接棒１２の軸受支持部１２Ｂを、第１シリンダ取付面３Ａからクランクケース３のクランク室３Ｆ内に挿入し、第１のベアリング１３の内輪１３Ａに偏心軸部１８Ｃの支持軸部位１８Ｃ２を挿通させる。

次に、支持軸部位１８Ｃ２の先端にスペーサ２１を配置したら、第２の連接棒１５の軸受支持部１５Ｂを、第２シリンダ取付面３Ｂからクランクケース３のクランク室３Ｆ内に挿入し、第２のベアリング１６の内輪１６Ａに位置決め体２０の軸部２０Ａを挿入させる。続いて、位置決め体２０のおねじ部２０Ｂをクランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに設けた位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３に螺着し、頭部２０Ｃに工具（図示せず）を掛けて締付ける。これにより、位置決め体２０の頭部２０Ｃと偏心軸部１８Ｃの段部１８Ｃ１との間に各ベアリング１３，１６の内輪１３Ａ，１６Ａとスペーサ２１とを挟み、これらを軸方向に位置決めすることができる。このような作業を行うことで、クランクケース３に対してクランク部材１７、各連接棒１２，１５（各ピストン１１，１４）を組付けることができる。

クランクケース３にクランク部材１７、各連接棒１２，１５等を組付けたら、クランクケース３の第１シリンダ取付面３Ａに第１のシリンダ４をボルト止めし、第２シリンダ取付面３Ｂに第２のシリンダ５をボルト止めし、さらに、蓋体取付面３Ｄに蓋体７をボルト止めする。次に、電動モータ８の駆動軸９のおねじ部９Ｃをクランク本体１８の回転軸側めねじ穴１８Ｅに螺着し、モータケース８Ａをクランクケース３のモータ取付面３Ｃにボルト止めする。さらに、第１のシリンダ４のドライヤ取付口４Ｆにエアドライヤ２２を取付けることにより、往復動空気圧縮機１を組立てることができる。

次に、上述のように組立てられた２段式の往復動空気圧縮機１の圧縮動作について述べる。

圧縮運転する場合には、電動モータ８の駆動軸９を回転駆動することにより、この駆動軸９と一緒にクランク部材１７を軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸として回転駆動させる。これにより、第２のシリンダ５内で第２のピストン１４が往復動し、外部の空気を、蓋体７の吸気口７Ａ、クランクケース３のクランク室３Ｆ、第２のピストン１４の吸込口を介して圧縮室５Ｃに吸込み、この吸込んだ空気を第２のピストン１４で圧縮して圧縮室５Ｃから吐出する。一方、第１のシリンダ４内で第１のピストン１１が往復動し、第２のシリンダ５から接続管路６を介して供給される中間圧の圧縮空気を、吸込口４Ｄから吸込んで圧縮し、高圧な圧縮空気として吐出口４Ｅから吐出する。吐出口４Ｅから吐出される圧縮空気はエアドライヤ２２を通過し、清浄で乾燥した圧縮空気として空気タンクに蓄えられる。

ここで、第１の実施の形態では、位置決め体２０の軸部２０Ａの軸線Ｏ3−Ｏ3は、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2から偏心寸法γだけずらして配置している。従って、位置決め体２０に連結された第２のピストン１４のストローク寸法は、偏心軸部１８Ｃに連結された第１のピストン１１のストローク寸法２δよりも寸法２γだけ大きくすることができる。このストローク寸法２γは、直径寸法が異なる高圧側の第１のピストン１１と低圧側のピストン１４とがそれぞれ往復動したときに、高圧側と低圧側とで圧縮比を同等にすることができる寸法となっている。これにより、駆動軸９を回転させたときの負荷の変動を小さく抑えて駆動軸９の回転バランスを良好にすることができるから、電動モータ８の小さな動力でも駆動軸９を円滑に回転させることができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、電動モータ８の駆動軸９の他端９Ｂ側には、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して、駆動軸９と別部材からなるクランク部材１７を設けている。このクランク部材１７には、第１の連接棒１２の第１のベアリング１３を挿通すると共に、第２の連接棒１５の第２のベアリング１６を挿通する構成としている。この上で、クランク部材１７は、第１のベアリング１３と第２のベアリング１６とを軸方向に位置決めする位置決め体２０を備える構成としている。

従って、駆動軸９は、クランク部材１７と別部材としているから、駆動軸９には、各ピストン１１，１４が往復動するときの負荷が殆ど作用することがない。このために、駆動軸９は、電動モータ８による回転力を伝達するだけでよいから、直径寸法を大きくしたり、強度をもった高価な材料を用いたりする必要がない。この結果、電動モータ８の小型化や低コスト化を図ることができる。

ここで、第１の実施の形態では、位置決め体２０の軸部２０Ａの軸線Ｏ3−Ｏ3を偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2から偏心寸法γだけずらして配置する構成としている。従って、第２のピストン１４が往復動するときのストローク寸法は、第１のピストン１１が往復動するときのストローク寸法２δよりも寸法２γだけ大きくすることができる。これにより、高圧側のピストン１１と低圧側のピストン１４とで圧縮比を同等にすることができる。この結果、駆動軸９の回転バランスを良好にすることができ、小さな動力でも駆動軸９を回転させることができる。即ち、動力源となる電動モータ８の小型化、軽量化、低コスト化等を図ることができる。

クランク部材１７は、第１の連接棒１２の第１のベアリング１３に挿通される偏心軸部１８Ｃを有するクランク本体１８と、第２の連接棒１５の第２のベアリング１６に挿通されると共に該クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに取付けられた位置決め体２０とにより構成している。従って、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃに第１の連接棒１２の第１のベアリング１３を組付け、位置決め体２０の軸部２０Ａに第２の連接棒１５の第２のベアリング１６を組付けた状態で、位置決め体２０のおねじ部２０Ｂを偏心軸部１８Ｃの位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３に螺着する。これにより、各連接棒１２，１５の各ベアリング１３，１６を、クランク部材１７に軸方向に位置決めした状態で容易に取付けることができる。

また、クランク本体１８の偏心軸部１８Ｃの中心軸（軸線Ｏ2−Ｏ2）と位置決め体２０の中心軸（軸線Ｏ3−Ｏ3）とを寸法γだけ異ならせて固定している。従って、偏心軸部１８Ｃに位置決め体２０を取付けるだけで、高圧側となる第１のピストン１１のストローク寸法２δと低圧側となる第２のピストン１４のストローク寸法２（δ＋γ）とを異ならせることができ、高圧側と低圧側とで圧縮比を合せることができる。しかも、クランク部材１７をクランク本体１８と位置決め体２０との２部材から形成することにより、簡単な構成で偏心軸部１８Ｃの中心軸（軸線Ｏ2−Ｏ2）と位置決め体２０の中心軸（軸線Ｏ3−Ｏ3）とをずらして配置するとができる。また、偏心軸部１８Ｃの位置決め体側めねじ穴１８Ｃ３の位置を変えるだけで、容易にγを変更することも可能である。

一方、第２のシリンダ５は、低圧の空気を吸込んで中間圧の圧縮空気を吐出する低圧シリンダとし、第１のシリンダ４は、中間圧の空気を吸込んで高圧の圧縮空気を吐出する高圧シリンダとしている。これにより、往復動空気圧縮機１は、空気を２段階で圧縮することにより、エアサスペンションが使用する圧力よりも高い圧力の圧縮空気を空気タンクに供給することができる。

さらに、各ピストン１１，１４は、各連接棒１２，１５が一体的に設けられた揺動型ピストンとして構成しているから、部品点数を削減することができ、組立作業性の向上、製造コストの低減等を図ることができる。

次に、図５は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１の実施の形態のクランク部材を駆動軸と同軸の回転部材とし、第１の連接棒の第１のベアリングとの接続に従来と同様の偏心部材を設け、第２の連接棒の第２のベアリングに挿通される軸部を位置決め体により取付けたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図５において、第２の実施の形態による往復動空気圧縮機３１は、前述した第１の実施の形態による往復動空気圧縮機１とほぼ同様に、前述したケーシング２、電動モータ８、エアドライヤ２２、後述の各ピストン３２，３５、各連接棒３３，３６、回転部材３８、偏心部材４２を含んで構成されている。

第２の実施の形態による第１のピストン３２は、前述した第１の実施の形態による第１のピストン１１とほぼ同様に、第１のシリンダ４内に往復動可能（摺動可能）に挿嵌された揺動型ピストン（ロッキングピストン）からなり、低圧側となる第２のシリンダ５から供給される中間圧の空気を第１のシリンダ４の圧縮室４Ｃ内で再度圧縮するものである。第１のピストン３２は、円板体からなり、その周囲にはリップシール３２Ａが取付けられている。また、第１のピストン３２のシリンダヘッド４Ｂ側を表面とした場合、逆側の裏面中央部位には、後述する第１の連接棒３３の一端３３Ａが一体的に取付けられている。

第２の実施の形態による第１の連接棒３３は、前述した第１の実施の形態による第１の連接棒１２とほぼ同様に、長さ方向の一端３３Ａが第１のピストン３２の裏面中央部位に一体的に取付けられている。一方、連接棒３３の他端は、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して円筒状の軸受支持部３３Ｂとなり、この軸受支持部３３Ｂ内には第１のベアリング３４が抜止め状態で挿嵌されている。しかし、第２の実施の形態による第１の連接棒３３は、内径側に後述の偏心部材４１を取付けるために第１のベアリング３４が大径化し、これに合せて軸受支持部３３Ｂが大径化している点で、第１の実施の形態による第１の連接棒１２と相違している。

第２の実施の形態による第２のピストン３５は、前述した第１の実施の形態による第２のピストン１４とほぼ同様に、第２のシリンダ５内に往復動可能（摺動可能）に挿嵌された揺動型ピストン（ロッキングピストン）からなり、外部の空気（大気）を吸込んで圧縮するものである。第２のピストン３５は、円板体からなり、その周囲にはリップシール３５Ａが取付けられている。また、第２のピストン３５の裏面中央部位には、後述する第２の連接棒３６の一端３６Ａが一体的に取付けられている。

第２の実施の形態による第２の連接棒３６は、前述した第１の実施の形態による第２の連接棒１５とほぼ同様に、長さ方向の一端３６Ａが第２のピストン３５の裏面中央部位に一体的に取付けられている。一方、連接棒３６の他端は、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して円筒状の軸受支持部３６Ｂとなり、この軸受支持部３６Ｂ内には第２のベアリング３７が抜止め状態で挿嵌されている。しかし、第２の実施の形態による第２の連接棒３６は、第１の連接棒３３と同様に、第２のベアリング３７が抜止め状態で挿嵌されている。

回転部材３８は、第１の実施の形態によるクランク部材１７とほぼ同様に、駆動軸９の他端９Ｂ側、即ち、クランクケース３のクランク室３Ｆ内に位置して、駆動軸９と別部材として設けられている。この回転部材３８には、第１の連接棒３３の第１のベアリング３４を挿通する構成となっている。さらに、回転部材３８は、第２のベアリング３７を軸方向に位置決めする位置決め体４０を備えている。即ち、第２の実施の形態による回転部材３８は、本発明の回転軸を構成する回転部材本体３９と結合部材を構成する位置決め体４０とにより構成されている。

回転部材３８を構成する回転部材本体３９は、第１の実施の形態によるクランク本体１８とほぼ同様に、回転軸部３９Ａ、ウエイト部３９Ｂ、連結軸部３９Ｃにより構成され、電動モータ８の駆動軸９と同軸、即ち、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心軸として回転し、連結軸部３９Ｃも第１の実施の形態と異なり軸線Ｏ1−Ｏ1と同軸で回転するものである。この回転部材本体３９は本発明の回転軸を構成し、連結軸部３９Ｃは本発明の第１軸部を構成する。

この連結軸部３９Ｃには、他端面に開口するように位置決め体側穴３９Ｃ１が形成されている。一方、回転軸部３９Ａの軸中心位置（軸線Ｏ1−Ｏ1）には、一側に開口した位置決め穴３９Ｄの奥部に回転軸側めねじ穴３９Ｅが設けられている。この位置決め穴３９Ｄには、駆動軸９の他端９Ｂが同軸に挿嵌され、回転軸側めねじ穴３９Ｅには、駆動軸９のおねじ部９Ｃが螺着される。

第２の実施の形態による結合部材としての位置決め体４０は、回転部材本体３９と共に回転部材３８を構成している。この位置決め体４０は、第２のベアリング３７を軸方向に位置決めするものである。位置決め体４０は、連結軸部３９Ｃの位置決め体側穴３９Ｃ１に先端の円柱状のピン４０Ａが圧入されている。

連結軸部３９Ｃと第１のベアリング３４との間に設けられた偏心部材４１は、厚肉な円環状体として形成されている。この偏心部材４１は、連結軸部３９Ｃの軸線Ｏ1−Ｏ1と異なる軸線Ｏ4−Ｏ4が中心軸となるように、第１のベアリング３４と第１の連接棒３３の軸受支持部３３Ｂを径方向に位置決めするものである。また、偏心部材４１には、軸線Ｏ1−Ｏ1と同軸となる連結孔４１Ａが設けられ、この連結孔４１Ａに連結軸部３９Ｃが圧入固定されている。これにより、第１のピストン３２は、第１の連接棒３３を介してストローク寸法２δで往復動する。

位置決め体４０は、その中心軸（軸線Ｏ5−Ｏ5）が偏心部材４１の中心軸（軸線Ｏ4−Ｏ4）から偏心寸法βだけずらして配置されている。これにより、回転軸部３９Ａの軸線Ｏ1−Ｏ1に対する位置決め体４０の偏心寸法は、偏心寸法δ−偏心寸法βとなっている（δ−β）。これにより、第２のピストン３５は、第２の連接棒３６を介してストローク寸法２（δ−β）で往復動する。

第２の実施の形態による２段式の往復動空気圧縮機３１は、上述の如き構成を有するもので、この往復動空気圧縮機３１を組立てるときの手順の一例について説明する。

クランクケース３の軸受支持部３Ｅに取付けられたクランク用ベアリング１９に回転部材本体３９の回転軸部３９Ａを挿嵌する。一方、第１の連接棒３３の軸受支持部３３Ｂに第１のベアリング３４、偏心部材４１を順次組付ける。同様に、第２の連接棒３６の軸受支持部３６Ｂに第２のベアリング３７を組付ける。第１の連接棒３３に設けられた偏心部材４１を、回転部材本体３９の連結軸部３９Ｃに圧入し軸方向に位置決めする。

次に、位置決め体４０のピン４０Ａを連結軸部３９Ｃの位置決め体側穴３９Ｃ１に圧入する。これにより、第２のベアリング３７を軸方向に位置決めすることができ、また、クランクケース３に対して回転部材３８、各連接棒３３，３６（各ピストン３２，３５）を組付けることができる。

クランクケース３に回転部材３８、各連接棒３３，３６等を組付けたら、クランクケース３に第１のシリンダ４、第２のシリンダ５、蓋体７、電動モータ８、エアドライヤ２２を取付けることにより、往復動空気圧縮機３１を組立てることができる。

かくして、このように構成された第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態とほぼ同様に、駆動軸９と一体的に設けられる電動モータ８の小型化や低コスト化を図ることができる。しかも、第２の実施の形態では、第１の連接棒３３の偏心させるために厚肉な円環状体に連結孔４１Ａを形成しただけの偏心部材４１を用いている。従って、構成を簡略化できる上に、偏心部材４１を連結孔４１Ａの偏心寸法が異なる他の偏心部材に交換することにより、圧縮比を容易に調整することができる。

なお、第１の実施の形態では、第１のピストン１１と第２のピストン１４の両方を揺動型ピストン（ロッキングピストン）として形成している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第１のピストン１１と第２のピストン１４のうち、いずれか一方または両方を、連結ピンを介して連接棒に連結する構成としてもよい。この構成は第２の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

また、第１の実施の形態では、高圧側となる第１のシリンダ４、第１のピストン１１、第１の連接棒１２、第１のベアリング１３を一側（電動モータ８側）に配置し、低圧側となる第２のシリンダ５、第２のピストン１４、第２の連接棒１５、第２のベアリング１６を他側（蓋体７側）に配置した場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、高圧側の部材を他側に配置し、低圧側の部材を一側に配置する構成としてもよい。この構成は第２の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

さらに、第１の実施の形態では、ケーシング２の第１のシリンダ４と第２のシリンダ５とをクランクケース３のクランク室３Ｆを挟むように配置した場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、クランク室３Ｆを取囲む位置であれば第１のシリンダと第２のシリンダとをＶ字状に配置する構成としてもよい。この構成は第２の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

なお、上記各実施の形態では、駆動手段としての電動モータ８を一体的に設けたものを示したが、これに限らず、電動モータを別体とし、ベルト等で回転軸、即ちクランク部材１７や回転部材本体３９を回転させてもよい。

また、上記第１の実施の形態では、偏心軸部１８Ｃのめねじ穴１８Ｃ３の軸線Ｏ3−Ｏ3が偏心軸部１８Ｃの軸線Ｏ2−Ｏ2から偏心寸法γだけずらして配置されている例を示したが、偏心させなくともよい。

さらに、上記第１の実施の形態では、位置決め体２０を螺着させることで、第２の連接棒１５と共にスペーサ２１を介して第１の連接棒１２も軸方向に位置決めしているが、これに限らず、第１の連接棒１２は、クランク本体１８に圧入すること等で位置決めし、位置決め体２０は、第２の連接棒１５のみを位置決めするようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、二段圧縮としたが、多風量を求める場合は、各シリンダを並列に用いてもよい。

次に、上記実施の形態に含まれる発明について述べる。即ち、本発明では、第１軸部の軸心と結合部材の軸心を異ならせる構成としている。これにより、第１のピストンと第２のピストンとのストローク寸法を調整することにより、高圧側と低圧側とで圧縮比を合せることができる。しかも、第１軸部と結合部材との２部材から形成することにより、簡単な構成で第１軸部の軸心と結合部材の軸心とをずらして配置することができる。

本発明によると、第１軸部と第１の連接棒の第１のベアリングおよび／または結合部材と第２の連接棒の第２のベアリングとの間に、各ベアリングの中心軸を異ならせる偏心部材を設けることにより、各ピストンのストローク寸法を異ならせる構成としている。これにより、偏心部材を用いた簡単な構成で各ピストンのストローク寸法を異ならせることができる。また、偏心部材を偏心寸法が異なる他の偏心部材に交換することにより、圧縮比を容易に調整することができる。

一方、本発明によると、第２のシリンダは、低圧の気体を吸込んで中間圧の圧縮気体を吐出する低圧シリンダであり、第１のシリンダは、前記中間圧の気体を吸込んで高圧の圧縮気体を吐出する高圧シリンダである。これにより、往復動圧縮機は、気体を２段階で圧縮することができ、例えばエアサスペンションが使用する圧力よりも高い圧力の圧縮空気を空気タンクに供給することができる。

さらに、本発明によると、第１のピストンと第２のピストンは、何れも揺動型ピストンとして構成している。これにより、部品点数を削減することができ、組立作業性の向上、製造コストの削減等を図ることができる。

１，３１ 往復動空気圧縮機
２ ケーシング
３ クランクケース
３Ｆ クランク室
４ 第１のシリンダ
５ 第２のシリンダ
８ 電動モータ（駆動手段）
９ 駆動軸
９Ａ 一端
９Ｂ 他端
１１，３２ 第１のピストン
１２，３３ 第１の連接棒
１２Ａ，１５Ａ，３３Ａ，３６Ａ 一端
１２Ｂ，１５Ｂ，３３Ｂ，３６Ｂ 軸受支持部（他端）
１３，３４ 第１のベアリング
１４，３５ 第２のピストン
１５，３６ 第２の連接棒
１６，３７ 第２のベアリング
１７ クランク部材
１８ クランク本体（回転軸）
１８Ｃ 偏心軸部（第１軸部）
２０，４０ 位置決め体（結合部材）
３９ 回転部材本体（回転軸）
３９Ｃ 連結軸部（第１軸部）

Claims (5)

1. クランク室を取囲んで第１のシリンダと第２のシリンダを有するケーシングと、
   該ケーシングに回転可能に取付けられた回転軸と、
   該回転軸の一方側に連結され該回転軸を回転駆動する駆動手段と、
   前記各シリンダにそれぞれ往復動可能に挿嵌された第１、第２のピストンと、
   一端部が該各ピストンにそれぞれ取付けられ他端が前記クランク室内に位置してそれぞれ第１のベアリングと第２のベアリングを有する第１、第２の連接棒と、
   を備えてなる往復動圧縮機において、
   前記回転軸の他方側には、前記第１の連接棒の前記第１のベアリングを挿通する第１軸部を備え、前記第１軸部の先端部には、前記第２の連接棒の前記第２のベアリングを挿通すると共に前記第２の連接棒を回転軸方向に固定する結合部材が結合されていることを特徴とする往復動圧縮機。
2. 前記第１軸部の軸心と前記結合部材の軸心を異ならせる構成としてなる請求項１に記載の往復動圧縮機。
3. 前記第１軸部と前記第１の連接棒の第１のベアリングおよび／または前記結合部材と前記第２の連接棒の第２のベアリングとの間に、前記各ベアリングの中心軸を異ならせる偏心部材を設けることにより、前記各ピストンのストローク寸法を異ならせる構成としてなる請求項１または２に記載の往復動圧縮機。
4. 前記第２のシリンダは、低圧の気体を吸込んで中間圧の圧縮気体を吐出する低圧シリンダであり、前記第１のシリンダは、前記中間圧の気体を吸込んで高圧の圧縮気体を吐出する高圧シリンダである請求項１，２または３に記載の往復動圧縮機。
5. 前記第１のピストンと第２のピストンは、何れも揺動型ピストンとして構成してなる請求項１，２，３または４に記載の往復動圧縮機。

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