JP2016535204A - 換気付き鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

鉄道車両用オイルフリー圧縮機は、マルチピースの圧縮機ハウジングと、圧縮機ハウジングの第１の開口部内に支持される第１のピストンシリンダーと、圧縮機ハウジングの第２の開口部内に支持される第２のピストンシリンダーと、圧縮機ハウジングによって支持されるマルチピースのクランクシャフトアセンブリと、圧縮機ハウジング内部と流体連通してある量の空気を圧縮機ハウジング内部に供給する、任意にフィルタリングするエアープレナムとを備える。マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、それぞれのコンロッドによって第１のピストンシリンダー及び第２のピストンシリンダーのピストンに連結される。コンロッドは、ピストンのそれぞれに関連付けられたリストピンに接続し、リストピンは、関連付けられたピストンに対するドライ潤滑性ブシュによってそれぞれ支持される。圧縮機ハウジングは、圧縮機ハウジングの半体を形成する第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備えてもよい。

Description

本開示は、鉄道車両に関連付けられる空気圧ユニットに圧縮空気を供給するための、鉄道車両における使用に適合された空気圧縮機の分野に関し、特に、鉄道車両に関連付けられる種々の空気圧ユニットに圧縮空気を供給するために用いられる、換気付き鉄道車両のオイルフリー空気圧縮機に関する。

出願の相互参照
本出願は、２０１３年９月１８日に出願された米国特許出願第１４／０３０，５８５号の優先権を主張し、その全体が本明細書に引用される。さらに、本出願は、２０１１年１月２８日に出願された「鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機」と題する米国仮特許出願第６１／４３７，３３３号の利益を主張する２０１２年１月１６に出願された「鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機」と題する米国特許出願第１３／３５０，９８０を参照により引用し、これらの全体は本明細書に引用される。

通常、鉄道車両のブレーキを作動させる空気圧系統が鉄道車両に設けられている。空気圧縮機は、ブレーキの作動に関与する鉄道車両に関連付けられる１つ又は複数の空気圧ユニットに圧縮空気を供給するのに用いられる。空気圧縮機は通常、電動機のような駆動ユニットと、クランクシャフトによって駆動される幾つかのピストンシリンダー機構から通常構成される圧縮機ユニットとから構成されている。クランクシャフトは、駆動ユニットによって駆動され、圧縮空気を下流のユニットに供給するために駆動ユニットの回転運動をピストンごとの直線運動に変換するコンロッドを備えている。スクリュー式空気圧縮機も、この目的のために当該分野において一般的に知られており、本発明の範囲内にも含まれる。さらに、鉄道車両における使用のための空気圧縮機ユニットは、一段構成、又は少なくとも１つの低圧段及び１つの高圧段を有する多段構成を有してもよい。

鉄道車両の分野において用いられる空気圧縮機は、連続運転又は頻繁なオンオフ運転が行われる場合がある。いずれの運転モードにおいても、圧縮機の運転中の摩擦は高熱の発生をもたらす。その結果、従来、鉄道車両の分野において主に用いられてきた空気圧縮機は、運転中の十分な冷却を確実にするために油潤滑を用いていた。しかしながら油潤滑は、ピストン空気圧縮機の場合の圧縮機ユニットのハウジング内に通常位置する潤滑油が、ピストン−シリンダー境界面を通過して空気圧系統内へ浸透する可能性があり、この結果として、鉄道車両の空気圧操作式ブレーキユニットに油汚れをもたらす可能性があるというリスクを伴う。さらに、空気圧系統の必要な空気乾燥中に生じる凝縮液は通常、環境保護の理由から回収する必要のある油を含有する。この凝縮液は通常、加熱可能な容器に保管され、定期的に排液及び処分する必要がある。この回収プロセスは、メンテナンス費用及び処分費用の増大並びに高い油消費量をもたらす。前述の難点に加えて、油潤滑式圧縮機ユニットがまれに用いられる場合又は寒中での運転時におけるような限られた期間に用いられる場合に、これらの油潤滑式圧縮機ユニットの油回路においてエマルション形成が生じる可能性がある。

最近、鉄道車両の分野においてドライランニング式空気圧縮機の使用が増大していることが分かっている。ドライランニング式空気圧縮機は、ハウジング内に位置する潤滑油を用いることなく動作し、「オイルフリー」であると言われる。オイルフリー空気圧縮機の場合、ピストンの移動経路の潤滑は、特に低摩擦性の動的封止構成によって置き換えられる。全ての回転部材は通常、ころ軸受内に配置される。封入されたころ軸受は、温度安定性の長寿命グリースを充填することによってもたらされる。弁エリアでは、摺動可能にガイドされる部材は大部分回避される。これらの手段に起因して、油潤滑は空気圧縮機ユニットでは必要とされない。したがって、圧縮空気を油によって汚すというリスクも排除することができる。油回路を不要にした結果、オイルフリー空気圧縮機は、比較的軽量の構成を有することができる。鉄道車両の分野では、現在の傾向はより軽量の構成に向かっており、軽量のキャリア構造体もフレーム構造にますます用いられている。しかしながら、そのような軽量のキャリア構造体は多くの場合、そのキャリア構造体に配置された空気圧系統の空気圧縮機の回転速度に近い、多数の好ましくない固有振動数を有する。したがって、許容される構造伝達騒音レベルに関して求められる規制を十分に順守することは困難である。

ハートルらによる米国特許第６，７７６，５８７号明細書及びマイヤーらによる米国特許第７，０５９，８４１号明細書は、オイルフリー空気圧縮機の技術に関する特許である。マイヤーらの特許は、鉄道車両に割り当てられた空気圧ユニットに圧縮空気を供給する、鉄道車両におけるオイルフリー圧縮機装置の構成を開示している。この構成は、オイルフリー空気圧縮機と、この空気圧縮機と接続された冷却器ユニットとを備えている。この構成は、少なくとも１つの開口部を有する床面を有する鉄道車両も備えている。その空気圧縮機は、空気圧縮機の主な回転軸が車両の床面に対して基本的に垂直に配置されるように、車両の床面に対して少なくとも一方の側部が締結される。ハートルらの特許は、クランクシャフトと複数個のピストンシリンダーとを備える２段ピストン空気圧縮機のためのピストン構成を開示している。この構成によって、２つ又はそれ以上の低圧段及び少なくとも１つの高圧段を形成することが可能になる。この構成によって、２つ又はそれ以上の低圧シリンダーが高圧段に対して、上記２つ又はそれ以上の低圧シリンダーが同相に、すなわち所定の程度未満だけ偏位して、かつ、１つ又はそれ以上の高圧シリンダーに対して別の所定の程度だけ偏位した所定の位置で圧縮するように配置されることが可能になる。

ハートルらによる米国特許出願第２００７／０２９２２８９号明細書は、ピストンとシリンダーとを備える圧縮機ピストンを開示しており、コンロッドがこのピストンを、シリンダーヘッドのころ軸受と空気入口ラインと空気出口ラインとによって、クランクケースのクランクシャフトに接続する。空気入口ラインとクランクケースとの間の管接続部は、冷却空気を入口ラインからクランクケースまで輸送する。管接続部は、シリンダーの外部にある。クランクケース内の圧力が空気入口ライン内の圧力未満になると開放する入口弁が管接続部に接続されており、クランクケース内の圧力が所定値を上回ると開放する出口弁がクランクケースに接続されている。

さらに、ハートルらによる米国特許出願第２００９／００１６９０８号明細書は、圧縮空気を生成するためのマルチシリンダードライランニング式ピストン圧縮機を開示している。このピストン圧縮機は、内部を有するクランクケースと、クランクケースに回転可能に取り付けられたクランクシャフトとを備えている。クランクシャフトに取り付けられているとともに互いに反対方向に回転するように構成されている２つのコンロッドも備わっている。クランクケースに取り付けられている２つのシリンダーと、コンロッドのそれぞれの端部に配置されているともに２つのシリンダーのそれぞれの中で動作するように構成されているピストンとが更に備わっている。

１つの実施形態では、鉄道車両用オイルフリー圧縮機は、少なくとも第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備える圧縮機ハウジングと、圧縮機ハウジングの第１の開口部内に支持される第１のピストンシリンダーと、圧縮機ハウジングの第２の開口部内に支持されるとともに第１のピストンシリンダーに流体接続される第２のピストンシリンダーと、圧縮機ハウジングによって支持されるとともにそれぞれのコンロッドによって第１のピストンシリンダー及び第２のピストンシリンダーのピストンに連結されるマルチピースのクランクシャフトアセンブリと、圧縮機ハウジング内部と流体連通してある量の空気を圧縮機ハウジング内部に供給するエアープレナムとを備える。

第１のハウジング部分及び前記第２のハウジング部分はそれぞれ、圧縮機ハウジングの半体を形成し、メカニカルファスナーによってともに固定されてもよい。第１のピストンシリンダーは、第２のピストンシリンダーよりも大きくてもよい。マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、クランクシャフト中心セクション及び２つの端部セクションを備えてもよい。端部セクションは釣り合い重りを含んでもよい。クランクシャフト中心セクションの両側にある端部が、端部セクションのそれぞれのキャビティ内に固定されてもよい。クランクシャフト中心セクションは、第２のアームセクションからずれている第１のアームセクションを備えてもよく、第１のアームセクション及び第２のアームセクションのそれぞれは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を収納する円周凹部を画定してもよい。端部セクションは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を固定するようにクランクシャフト中心セクションに取り付けられてもよい。

オイルフリー圧縮機は、第１のピストンシリンダーと流体連通するエアープレナムを有してもよい。オイルフリー圧縮機は、エアープレナムから圧縮機ハウジング内部へ空気を吸引可能にする、チェック弁やリード弁のような吸気弁を圧縮機ハウジングにさらに備えてもよい。さらに、オイルフリー圧縮機は、圧縮機ハウジング内部から空気を排出可能にする、チェック弁やリード弁のような排気弁を圧縮機ハウジングにさらに備えてもよい。

他の実施形態では、鉄道車両用オイルフリー圧縮機は、マルチピースの圧縮機ハウジングと、マルチピースの圧縮機ハウジングの第１の開口部内に支持される第１のピストンシリンダーと、マルチピースの圧縮機ハウジングの第２の開口部内に支持されるとともに第１のピストンシリンダーに流体接続される第２のピストンシリンダーと、マルチピースの圧縮機ハウジングによって支持されるとともにそれぞれのコンロッドによって第１のピストンシリンダー及び第２のピストンシリンダーのピストンに連結されるマルチピースのクランクシャフトアセンブリとを備え、コンロッドは、ピストンのそれぞれに関連付けられたリストピンに接続し、リストピンは、関連付けられたピストンに対するドライ潤滑性ブシュによってそれぞれ支持される。オイルフリー圧縮機は、圧縮機ハウジング内部と流体連通してある量の空気を圧縮機ハウジング内部に供給するエアープレナムをさらに備えてもよい。

マルチピースの圧縮機ハウジングは、少なくとも第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備えてもよい。第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分はそれぞれ、マルチピースの圧縮機ハウジングの半体を形成してもよく、メカニカルファスナーによってともに固定されてもよい。第１のピストンシリンダーは、第２のピストンシリンダーよりも大きくてもよい。マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、クランクシャフト中心セクション及び２つの端部セクションを備えてもよい。端部セクションは釣り合い重りを含んでもよい。クランクシャフト中心セクションの両側にある端部が、端部セクションのそれぞれのキャビティ内に固定されてもよい。クランクシャフト中心セクションは、第２のアームセクションからずれている第１のアームセクションを備えてもよく、第１のアームセクション及び第２のアームセクションのそれぞれは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を収納する円周凹部を画定してもよい。端部セクションは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を固定するようにクランクシャフト中心セクションに取り付けられてもよい。ドライ潤滑性ブシュはＰＥＡＫライナーを備えてもよい。

オイルフリー圧縮機は、第１のピストンシリンダーと流体連通するエアープレナムを有してもよい。オイルフリー圧縮機は、エアープレナムから圧縮機ハウジング内部へ空気を吸引可能にする、チェック弁やリード弁のような吸気弁を圧縮機ハウジングにさらに備えてもよい。さらに、オイルフリー圧縮機は、圧縮機ハウジング内部から空気を排出可能にする、チェック弁やリード弁のような排気弁を圧縮機ハウジングにさらに備えてもよい。

更なる詳細及び利点は、添付の図面に関連して本明細書に示される詳細な説明を検討すると明らかになるであろう。

駆動モーター及び冷却ファンと関連付けて示される鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機の斜視図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の第１の斜視分離図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の第２の斜視分離図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の第３の斜視分離図である。 図４の５―５線に沿った断面図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の長手方向断面図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機のピストンの分解斜視分離図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の組み付けられたピストンの断面図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機のマルチ部品圧縮機ハウジングの分解斜視図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機のマルチ部品クランクシャフトアセンブリの斜視図である。 図１０のマルチ部品クランクシャフトアセンブリの長手方向断面図である。 図１に示されるオイルフリー空気圧縮機の３シリンダーの実施形態に対するマルチ部品クランクシャフトアセンブリの別の実施形態の分解斜視図である。 別の実施形態によるマルチ部品クランクシャフトの断面図である。 換気付き鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機の１つの実施形態の斜視図である。 図１４の１５−１５線に沿った断面図である。 図１４及び１５に示されるオイルフリー空気圧縮機のハウジングの一部の底面図である。

以下の説明のために、用いられるような、空間的に方向付ける用語は、添付の図面において方向付けられているか又は以下の詳細な説明に記載されている、参照される実施形態に関連する。しかしながら、以下に説明される実施形態は、多くの代替的な変形形態及び構成を想定できることを理解されたい。添付の図面に示されているとともに本明細書に記載されている特定の部材、装置、及び特徴は例示でしかなく、限定として見なすべきではないことも理解されたい。

図１〜図６を参照すると、１つの実施形態による空気圧縮機２が示されている。示されるように、空気圧縮機２は、少なくとも第１のピストンシリンダー１０と第２のピストンシリンダー１００とを備えるマルチシリンダー空気圧縮機２である。（以下で「第１のピストンシリンダー１０」及び「第２のピストンシリンダー１００」と称される）第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００はそれぞれ、圧縮機ハウジングすなわちクランクケース１７０によって支持され、クランクケース１７０内に配置されるとともにクランクケース１７０によって回転可能に支持されるクランクシャフトアセンブリ２４０によって駆動される。空気圧縮機２の前述の部材は本明細書において詳細に記載される。

図５に断面図で示されるように、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００は実質的に同一の構成を有し、第１のピストンシリンダー１０がマルチシリンダー空気圧縮機２の第１のシリンダーとして動作し、第２のピストンシリンダー１００がマルチシリンダー空気圧縮機２の第２のシリンダーとして動作する。第１のピストンシリンダー１０は、第２のピストンシリンダー１００よりも概ね大きく、第２のピストンシリンダー１００よりも全体的に大きな直径を有している。第１のピストンシリンダー１０は、クランクケース１７０内において本明細書に記載されるような対応する開口部に挿入されるようになっている第１の端部１４と、第２の端部１６とを有する円筒ハウジング１２を備えている。円筒ハウジング１２は、クランクケース１７０の外部と接続するために、第１の端部１４の近位に位置するフランジ１８とともに形成されている。放熱フィン１９を円筒ハウジング１２の回りに設けることができ、円筒ハウジング１２は、アルミニウムのような十分な強度特性及び放熱特性を提供する任意の適した材料適した材料から形成することができる。

シリンダーヘッド２０が、円筒ハウジング１２の第２の端部１６に固定されている。シリンダーヘッド２０は概して、弁板２２と、弁板２２をメカニカルファスナー２６によって円筒ハウジング１２の第２の端部１６に固定する空気接続ユニット２４とを備えている。更なるメカニカルファスナー２７が弁板２２を空気接続ユニット２４に固定している。空気接続ユニット２４は、空気入口ポート２８を備えている。吸気ライン３０が、空気入口ポート２８から延び、本明細書に記載されるようなクランクケース１７０に接続されている。空気接続ユニット２４は、空気出口ポート３２を更に備えている。空気接続ライン３４が空気出口ポート３２から延びて、本明細書に記載されるような第２のピストンシリンダー１００に設けられた空気入口ポートに、直接的に又は間接的に流体結合している。加えて、弁板２２は、空気流が吸気ライン３０及び空気入口ポート２８を介して円筒ハウジング１２に流れ込み、空気出口ポート３２及び空気接続ライン３４を介して円筒ハウジング１２から排出されて、加圧空気が第２のピストンシリンダー１００に供給されることを可能にする従来のリード弁アセンブリ（図示されない）を備えている。空気接続ユニット２４と、吸気ライン３０と、空気接続ライン３４とは、アルミニウムのような十分な強度特性及び伝熱特性を提供する任意の適した材料から形成することができる。円筒ハウジング１２は内面３６を画定している。

加えて図７及び図８を参照すると、第１のピストンシリンダー１０は、円筒ハウジング１２内で往復動作可能であるピストン４０を更に備えている。ピストン４０は、第１の端部４２と第２の端部４４とを備え、アルミニウムのような十分な強度特性及び伝熱特性を提供する任意の適した材料から作製される。１つ又は複数の摩耗バンドすなわち摩耗リング４６が、ピストン４０の第１の端部４２の近位にてピストン４０の本体の回りに設けられている。摩耗バンドすなわち摩耗リング４６は、望ましくは、円筒ハウジング１２の内面３６と接触するように非金属製であり、トーロン（登録商標）ポリアミドイミドから作製することができる。一対のピストンリング４８が、ピストン４０の第１の端部４２の回りに設けられ、円筒ハウジング１２の内面３６にも接触している。ピストンリング４８も望ましくは、円筒ハウジング１２の内面３６との概ね液密シールを形成するように、テフロン（登録商標）(例えば、ＰＴＦＥ)のような非金属製の構成を有している。ピストン４０の本体は、軸方向キャビティすなわち凹部５０と、軸方向キャビティすなわち凹部５０に対して概ね直交する横断方向キャビティすなわちボア５２とを画定している。横断方向キャビティであるボア５２は、ピストン４０の本体を横断方向に貫通して延びるリストピン５４を支持している。リストピン５４は、中実のリストピン、又は図示されるように、円筒形のリストピン５４とすることができる。リストピン５４は、ピストン４０の第２の端部４４内に延びてリストピン５４に係合するメカニカルファスナー５５によって、横断方向キャビティであるボア５２内の適所に保持されている。リストピン５４は、以下に更に記載されるように、クランクシャフトアセンブリ２４０に関連付けられたコンロッドに接触又は連結するように設けられている。リストピン５４は、アルミニウムのような十分な強度特性及び伝熱特性を提供する任意の適した材料から作製することができる。

公知のリストピンアセンブリは、針軸受と嵌合する概ね中実のシャフトリストピンである。これらのリストピンは、高精度に研磨されており、針軸受のための内側レースとして機能する。これらのリストピンは、中心が曲げ応力に耐えるのに十分に大きい断面積を有しておらねばならず、それらの表面は、軸受の針状ころの負荷に耐えるのに十分に硬くなければならない。針軸受は、高温グリースと、このグリースを軸受キャビティ内に収容するための高温シールとを必要とする。これらの従来技術のリストピンは、針軸受内で摺動することができ、したがって、リストピンの端部は、ファスナーと、リストピンの端部とピストンのリストピン用ボアとの間に位置する緩衝性非金属ブシュとによって、ピストンに締結しなければならない。

前述されたリストピン５４は、横断方向キャビティであるボア５２に圧入される一対のドライ潤滑性ブシュ５６によって構成されるオイルフリーアセンブリによって、横断方向キャビティであるボア５２内に支持されている。ドライ潤滑性ブシュ５６は通常、ポリマー製のライナーを有する金属ケースを備えている。ドライ潤滑性ブシュは通常、潤滑をほとんど又は一切用いることなく動作することができるとともに低い摩擦係数を有する単純な複合ブシュである。ドライ潤滑性ブシュは、ポリマードライブシュ及び合金ブシュを含むことができる。このオイルフリーアセンブリは、リストピン５４の中心部分５８からリストピン５４の両側にある端部６０，６２までの圧縮力及び吸引力の伝達を可能にし、したがって、リストピン５４の曲げモーメントを低減し、リストピン５４が、更なる構成要素を一切伴わない均質材料の均一な断面を有することを可能にし、それによって重量が軽減される。ドライ潤滑性ブシュ５６は、本明細書に更に記載されるように、クランクシャフトアセンブリ２４０に関連付けられたコンロッドを通じて直接的に伝達される負荷の代わりに、ピストン４０を通じて直接的に伝達される軸受支えも提供する。したがって、圧縮に起因した負荷が、より広い軸受面積及びより大きな軸受能力によって支持される。加えて、ドライ潤滑性ブシュ５６は、ＰＥＡＫ材料によってコーティングされているか又はＰＥＡＫライナーを備えるため、自己潤滑する。自己潤滑性のドライ潤滑性ブシュ５６は、動作中、ドライ潤滑性ブシュ５６とリストピン５４との間に形成された滑面継目を潤滑する。前述されたドライ潤滑性ブシュ５６及びリストピン５４は、圧縮負荷がリストピン５４の中心部分５８からリストピン５４の２つの端部６０，６２へシフトするため、従来技術において必要とされるような「太い」リストピンの必要性を排除する。リストピン５４はその中心部分５８において曲げ応力に耐える必要がないため、リストピン５４の表面は、クランクシャフトアセンブリ２４０と関連して本明細書に記載されるような、針軸受の負荷に耐えるほど十分に硬い必要はない。加えて、高温グリース及び軸受キャビティ内に高温グリースを収容するための高温シールは必要ない。さらに、リストピンは、リストピン５４がコンロッドの輪に圧入されるため、針軸受内で摺動できない。したがって、リストピン５４の端部６０，６２は、ファスナーを一切伴わずに自由に浮遊することができる。前述された従来技術のリストピンにおいて必要とされた緩衝性非金属ブシュも排除される。これらの特徴は、第２のピストンシリンダー１００に関連して本明細書において論じられるリストピンにも存在する。

ピストン４０は、動作中、クランクシャフトアセンブリ２４０を介して生じる往復移動にて動作する。クランクケース１７０内の空気は、ピストン４０の下方向の移動の結果として吸気ライン３０及び空気入口ポート２８を介して円筒ハウジング１２内に引き込まれ、ピストン４０の上方向の移動中に圧縮される。弁板２２に関連付けられたリード弁は、ピストン４０の下方向の移動中に開放されて吸気ライン３０及び空気入口ポート２８から円筒ハウジング１２内に空気を引き込むとともに上方向の移動中に閉鎖する部分を有している。さらに、リード弁（図示されない）は別の部分を有し、この部分は、ピストン４０の下方向の移動中に閉鎖するとともにピストン４０の上方向の移動中に開放し、これによって、円筒ハウジング１２内の空気は、圧縮され、空気出口ポート３２及び空気接続ライン３４を介して円筒ハウジング１２の外へ案内され、第２のピストンシリンダー１００に関連付けられた、本明細書において論じられる空気入口ポートに給送される。

前述のように、第２のピストンシリンダー１００は、ここで以下に記載されるように、第１のピストンシリンダー１０と実質的に同一の構成を有している。第１のピストンシリンダー１０は第２のピストンシリンダー１００よりも概ね大きく、第２のピストンシリンダー１００よりも全体的に大きな直径を有している。第２のピストンシリンダー１００は、クランクケース１７０内において、本明細書に記載されるような、対応する開口部に挿入されるようになっている第１の端部１１４と、第２の端部１１６とを有する円筒ハウジング１１２を備えている。円筒ハウジング１１２は、クランクケース１７０の外部と接続するために、第１の端部１１４の近位に位置するフランジ１１８とともに形成されている。放熱フィン１１９は、円筒ハウジング１１２の回りに設けることができ、円筒ハウジング１１２は、アルミニウムのような十分な強度特性及び放熱特性を提供する任意の適した材料から形成することができる。

シリンダーヘッド１２０が、円筒ハウジング１１２の第２の端部１１６に固定されている。シリンダーヘッド１２０は概して、弁板１２２と、弁板１２２をメカニカルファスナー１２６によって円筒ハウジング１１２の第２の端部１１６に固定する空気接続ユニット１２４とを備えている。更なるメカニカルファスナー１２７が、弁板１２２を空気接続ユニット１２４に固定している。空気接続ユニット１２４は、第１のピストンシリンダー１０の空気接続ユニット２４に関連付けられた空気出口ポート３２から延びる空気接続ライン３４に（直接的に又は間接的に）流体接続された空気入口ポート１２８を備えている。図１に示されるように、空気マニホールド３００を、第１のピストンシリンダー１０の空気接続ユニット２４に関連付けられた空気出口ポート３２から、第２のピストンシリンダー１００の空気接続ユニットの空気入口ポート１２８まで延びる空気接続ライン３４における中間装置として設けることができる。空気接続ユニット１２４は、空気接続ライン１３４を介して出口空気マニホールド３０２のような下流要件すなわち下流装置に接続された空気出口ポート１３２を更に備えている。加えて、弁板１２２は、空気流が空気接続ライン３４及び空気入口ポート１２８を介して円筒ハウジング１１２に流れ込み、空気出口ポート１３２及び空気接続ライン１３４を介して円筒ハウジング１１２から排出されて、加圧空気が空気接続ライン１３４を介して出口空気マニホールド３０２のような下流要件に提供されることを可能にする、従来のリード弁アセンブリ（図示されない）を備えている。空気接続ユニット１２４及び空気接続ライン１３４は、アルミニウムのような十分な強度特性及び伝熱特性を提供する任意の適した材料から形成することができる。円筒ハウジング１１２は、内面１３６を画定している。

引き続き図１〜図８を参照すると、第２のピストンシリンダー１００も、円筒ハウジング１１２内で往復動作可能であるピストン１４０を備えている。ピストン１４０は、第１の端部１４２と第２の端部１４４とを備えている。１つ又は複数の摩耗バンドすなわち摩耗リング１４６が、ピストン１４０の第１の端部１４２の近位にてピストン１４０の本体の回りに設けられている。摩耗バンドすなわち摩耗リング１４６は、望ましくは、円筒ハウジング１１２の内面１３６と接触するように非金属であり、トーロン（登録商標）ポリアミドイミドから作製することができる。一対のピストンリング１４８が、ピストン１４０の第１の端部１４２の回りに設けられ、この一対のピストンリング１４８も円筒ハウジング１１２の内面１３６と接触する。ピストンリング１４８は望ましくは、円筒ハウジング１１２の内面１３６との概ね液密シールを形成するように、テフロン（登録商標）(例えば、ＰＴＦＥ)のような非金属構成である。ピストン１４０の本体は、軸方向キャビティすなわち凹部１５０と、軸方向キャビティすなわち凹部１５０に対して概ね直交する横断方向キャビティすなわちボア１５２とを画定している。横断方向キャビティであるボア１５２は、ピストン１４０の本体を横断方向に貫通して延びるリストピン１５４を支持している。リストピン１５４は、中実のリストピン、又は図示されるように、円筒形のリストピン１５４とすることができる。リストピン１５４は、ピストン１４０の第２の端部１４４内に延びてリストピン１５４に係合するメカニカルファスナー１５５によって、横断方向キャビティであるボア１５２内の適所に保持される。リストピン１５４は、以下で更に記載されるように、クランクシャフトアセンブリ２４０に関連付けられたコンロッドに接触又は連結するように設けられている。リストピン１５４は、アルミニウムのような十分な強度特性及び伝熱特性を提供する任意の適した材料から作製することができる。

リストピン５４と同様に、リストピン１５４も、横断方向キャビティであるボア１５２に圧入される一対のドライ潤滑性ブシュ１５６によって構成されるオイルフリーアセンブリによって、横断方向キャビティであるボア１５２内に支持されている。ドライ潤滑性ブシュ１５６は通常、ポリマー製のライナーを有する金属ケースを備えている。このオイルフリーアセンブリは、リストピン１５４の中心部分１５８からリストピン１５４の端部１６０，１６２までの圧縮力及び吸引力の伝達を可能にし、したがって、リストピン１５４の曲げモーメントを低減し、リストピン１５４が、更なる構成要素を一切伴わない均質材料の均一な断面を有することを可能にし、それによって重量が軽減される。ドライ潤滑性ブシュ１５６は、コンロッドを通じて直接的に伝達される負荷の代わりに、ピストン１４０を通じて直接的に伝達される軸受支えも提供する。したがって、圧縮に起因した負荷が、より広い軸受面積及びより大きな軸受能力によって支持される。加えて、ドライ潤滑性ブシュ１５６は、ＰＥＡＫ材料によってコーティングされているか又はＰＥＡＫライナーを備えるため、自己潤滑する。自己潤滑性のドライ潤滑性ブシュ１５６は、動作中、ドライ潤滑性ブシュ１５６とリストピン１５４との間に形成された滑面継目を潤滑する。リストピン５４に関して前述された種々の利点が同様にリストピン１５４に当てはまる。

ピストン１４０は、動作中、クランクシャフトアセンブリ２４０を介して生じる往復移動にて動作する。空気は、ピストン１４０の下方向の移動の結果として空気接続ライン１３０及び空気入口ポート１２８を介して円筒ハウジング１１２に引き込まれ、ピストン１４０の上方向の移動中に圧縮される。弁板１２２に関連付けられたリード弁アセンブリ（図示されない）は、ピストン１４０の下方向の移動中に開放されて空気接続ライン１３０及び空気入口ポート１２８から円筒ハウジング１２内に空気を引き込むとともに上方向の移動中に閉鎖する部分を有している。さらに、リード弁（図示されない）は別の部分を有し、この部分は、ピストン１４０の下方向の移動中に閉鎖するとともにピストン１４０の上方向の移動中に開放し、これによって、円筒ハウジング１１２内の空気は、圧縮され、空気接続ライン１３４を介して円筒ハウジング１１２の外へ案内され、空気接続ライン１３４を介して出口空気マニホールド３０２のような下流要件まで給送される。

加えて図９を参照すると、圧縮機ハウジングすなわちクランクケース１７０は、望ましくは、少なくとも第１のハウジング部分１７２と第２のハウジング部分１７４とを備えた複合構造体である。第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４はそれぞれ、ともに結合されて全体的なクランクケース１７０を形成するように構成された概ね矩形の形状の構造体である。このために、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４はそれぞれ、ボルト及びナットの組合せのような従来のメカニカルファスナー１７７を用いてともに結合されるようになっている側方フランジ１７６，１７８を有している。位置決めブシュ１７９を、側方フランジ１７６、１７８内の対応する開口部と適切に位置合わせしてメカニカルファスナー１７７を受け入れるように、側方フランジ１７６，１７８に設けることができる。第１のハウジング部分１７２は、第１のピストンシリンダー１０の円筒ハウジング１２の第１の端部１４を受け入れるようなサイズの開口部１８０を画定している。同様に、第２のハウジング部分１７４は、第２のピストンシリンダー１００の円筒ハウジング１１２の第１の端部１１４を受け入れるようなサイズの開口部１８２を画定している。取り付け部材１８４を、それぞれの開口部１８０，１８２の回りの位置に溶接又は別様に固定することができる。取り付け部材１８４は、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００の円筒ハウジング１２，１１２のそれぞれのフランジ１８，１１８内の開口部（図示されない）に係合して、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００を従来のナット又は同様の締結部材によって開口部１８０，１８２内の適所に固定するようになっている取り付けペグ又はボルトとすることができる。

図４に示されるように、第１のハウジング部分１７２は、両側にある側壁１８６を更に備えている。吸気ライン３０は、吸気ポートすなわち開口部１８８と流体連通するように配置され、第１のハウジング部分１７２の両側にある側壁１８６のうちの一方に画定することができ、メカニカルファスナーによって第１のハウジング部分１７２の側壁１８６に固定されて、第１のピストンシリンダー１０をクランクケース１７０の内部と流体連通させる。代替形態として、吸気ポートすなわち開口部１８８を、第１のハウジング部分１７０の、第１のピストンシリンダー１０を支持する壁と同じ壁に設けることができ、この変更形態はまた、図２及び図３、並びに図６の断面図に示されている。図９は、吸気ポートすなわち開口部１８８に関する双方の位置を示しており、使用されていない方の吸気ポート１８８は、使用されない間は、カバープレート１８９によって覆われている。第２のハウジング部分１７４は、組み付けられたクランクケース１７０の内部へ概して吸気を行う吸気ポート１９０を更に備えている。吸気ポート１９０は、図１に示されるように、クランクケース１７０に入る空気を濾過するフィルタリング装置３０４に接続された空気入口ライン１９２に接触又は接続するように構成することができる。

第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４は、前述のように組み付けられると、クランクケース１７０を形成する。第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００が、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４内のそれぞれの開口部１８０、１８２内に固定されると、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００はそれぞれ、クランクケース１７０の両側にある長手方向壁１９４から外方に延びる。クランクケース１７０の２つの端部壁１９６は、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４の組み付けによって画定され、これらの端部壁１９６は、クランクケース１７０内のそれぞれの軸方向の開口部１９８、２００を画定する。

要約すれば、示されるようなクランクケース１７０は、ともに組み付けられるとともに一体として機械加工される第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４の形態の少なくとも２つの別個の「半体」から構成されている。これらの２つの半体は、位置決めブシュ１７９によって互いに対して配置され、メカニカルファスナー１７７によってともに保持される。分割されたクランクケース１７０の利益は、例えば製造コスト及び組付けコストに関係する。クランクケース１７０は少なくとも２つの主要な部品からなるため、クランクケース１７０を鋳造するのに必要とされる工作機械はより小さいものとすることができ、その結果、より多くの鋳造工場がこの部材を製造することが可能である。この製造上の利点は、大きな工作機械及び鋳造機器を必要とする大型のワンピースのハウジングに勝るコスト削減をもたらすことができる。従来技術において知られているように、圧縮機のワンピースのクランクケースは、クランクシャフトが組み付けられてからそのクランクケース内に配置される必要があるため、大型でなければならず、組み付けられたクランクシャフトが通過することが可能であるほど十分に大きい開口部をクランクケース内に設けなければならない。クランクシャフトを収容するのにちょうど十分なほどに大きいワンピースのクランクケース内の開口部を通して、組み付けられたクランクシャフトを設置することは、時間を浪費し、困難である。通常、クランクシャフトは、クランクケースの内側と接触しないようにコンロッドを連続的に位置決めし直しながら、クランクケース内に注意深くねじ込まれる必要がある。シングルピースのクランクシャフトは、３６ｋｇ（８０ポンド）を超す重量がある場合があり、このクランクシャフトを操作するのは非常に困難である。本開示のクランクケース１７０によって、クランクシャフトアセンブリ２４０を組み付けるとともに固定して保持することが可能になり、その一方で少なくとも第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４がクランクシャフトアセンブリ２４０の両側に配置されて固定される。この組付けステップは、従来技術におけるクランクシャフトのような重いクランクシャフトを操作する必要性を排除する。複合型のクランクケース１７０を全体として準備することによって、クランクケース１７０を、より小型で、より軽量で、鋳造及び機械加工がより容易で、かつ組付けがより容易であるようにすることができる。クランクケース１７０を形成する第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４は、アルミニウムのような十分な強度特性及び放熱特性を提供する任意の適した材料から形成することができる。

クランクケース１７０内の第１の軸方向の開口部１９８は、開口部１９８を概して包囲するとともにメカニカルファスナー２０３によってクランクケース１７０の端部壁１９６に支持された第１のクランクシャフト取り付け部材２０２を支持している。第１のクランクシャフト取り付け部材２０２は、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４の組付けによって形成された収納環状部分２０６内に着座する環状部分２０４を備えている。第１のクランクシャフト取り付け部材２０２の環状部分２０４は、第１の主クランクシャフト軸受２０８を支持し、第１の主クランクシャフト軸受２０８はさらに、クランクシャフトアセンブリ２４０の一方の端部を支持している。第１の主クランクシャフト軸受２０８は、クランクシャフトアセンブリ２４０に当接して着座するようになっている第１の軸封２１０と、第１のクランクシャフト取り付け部材２０２の環状部分２０４内で内部に配置された第２の軸封２１２とによって適所に封止されている。第１のクランクシャフト取り付け部材２０２は、空気圧縮機２を、駆動モーター３０６のような駆動部品と関連して取り付けるための外部取り付けケージ２１４も支持している。

クランクケース１７０内の第２の軸方向の開口部２００は、開口部２００を概して包囲するとともにメカニカルファスナー２２３によってクランクケース１７０の両側にある端部壁１９６に支持された第２のクランクシャフト取り付け部材２２２を支持している。第２のクランクシャフト取り付け部材２２２は、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４の組付けによって画定された収納環状部分２２６内に着座する環状部分２２４を備えている。第２のクランクシャフト取り付け部材２２２の環状部分２２４は、第２の主クランクシャフト軸受２２８を支持し、第２の主クランクシャフト軸受２２８はさらに、クランクシャフトアセンブリ２４０の他方の端部を支持している。第２の主クランクシャフト軸受２２８は、クランクシャフトアセンブリ２４０に当接して着座するようになっている第１の軸封２３０と、第２のクランクシャフト取り付け部材２２２の環状部分２２４内で内部に配置された第２の軸封２３２とによって適所に封止されている。第１のクランクシャフト取り付け部材２０２及び第２のクランクシャフト取り付け部材２２２はそれぞれ、クランクシャフトアセンブリ２４０の両側にある端部を支持し、クランクケース１７０を形成する第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４の組付けによって画定された第１の軸方向の開口部１９８及び第２の軸方向の開口部２００を包囲している。図１〜図４及び図９に示されるように、第１のハウジング部分１７２及び第２のハウジング部分１７４は、クランクケース１７０の内部へのアクセスを提供するか、又はクランクケース１７０への更なる空気処理導管のための他の接続点を提供する幾つかの更なる開口部２３４が画定されている。これらの更なる開口部２３４は、適切なメカニカルファスナーによってクランクケース１７０に固定された更なるカバー２３６によって覆うことができる。

加えて図１０〜図１２を参照すると、クランクシャフトアセンブリ２４０は、概してクランクシャフト中心セクション２４２と２つのクランクシャフト端部セクション２４４，２４６とによって構成された複合アセンブリである。第１のクランクシャフト端部セクション２４４は、第１のクランクシャフト取り付け部材２０２内の第１の主クランクシャフト軸受２０８によって支持されている。前述のように、第１のクランクシャフト取り付け部材２０２は、空気圧縮機２を、図１に示される駆動モーター３０６のような駆動部品と関連して取り付けるための外部取り付けケージ２１４を支持している。したがって、第１のクランクシャフト端部セクション２４４は、駆動モーターと接触してクランクシャフトアセンブリ２４０に回転運動を与えるように位置している。反対側のクランクシャフト端部セクション２４６は、第２のクランクシャフト取り付け部材２２２内の第２の主クランクシャフト軸受２２８によって支持され、このクランクシャフト端部セクション２４６は、空気圧縮機２に関連付けられた冷却空気ファン３０８と接触するように位置している。クランクシャフト中心セクション２４２の両側にある端部２４８は、圧入接続及び同様の接続によって、クランクシャフト端部セクション２４４，２４６内のそれぞれのキャビティ２５０内に固定されている。

図１０及び図１１に示されるように、クランクシャフトアセンブリ２４０は、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００のピストン４０，１４０にそれぞれ連結する少なくとも２つのコンロッド２５２，２５４を備えている。コンロッド２５２，２５４はそれぞれ、それぞれの球面ころ軸受２５８によってクランクシャフト中心セクション２４２上に支持された第１の円形端部フランジ２５６を備え、それぞれの球面ころ軸受２５８は、クランクシャフト中心セクション２４２のそれぞれの端部２４８に隣接して画定されたそれぞれの円周凹部２６０に圧入されている。球面ころ軸受２５８は、それぞれの圧入クランクシャフト端部セクション２４４，２４６によって円周凹部２６０内の適所に保持されている。図１２を簡潔に参照すると、前述の論考は、第１のピストンシリンダー１０及び第２のピストンシリンダー１００によって提供される２つの圧縮ピストンシリンダーを有する空気圧縮機２に関連するものであるが、更なるピストンシリンダーを空気圧縮機２に含めることができる。図１２は、１つ又は複数の更なるピストンシリンダー（図示されない）が空気圧縮機２に加えられる場合、更なるコンロッド２６２を、コンロッド２５４に隣接させてクランクシャフト中心セクション２４２に取り付けて、更なるピストンシリンダー（図示されない）を作動する原動力を提供できることを示している。所定の長さのスペーサー２６４を用いて、それぞれのコンロッド２５２，２５４，２６２を、この実施形態において必要とされるようなクランクシャフト中心セクション２４２に取り付けることもできる。

コンロッド２５２，２５４はそれぞれ、それぞれの針軸受２６８によってピストン４０，１４０に関連付けられたそれぞれのリストピン５４，１５４上に支持される第２の円形端部フランジ２６６を備えている。軸封２７０が、球面ころ軸受２５８を封止するように、球面ころ軸受２５８のそれぞれの両方の外側にかつクランクシャフト中心セクション２４２の回りに設けられている。同様に、軸封２７２が、針軸受２６８を封止するように、針軸受２６８のそれぞれの両方の外側にかつそれぞれのリストピン５４、１５４の回りに設けられている。さらに、図１１の断面図に示されるように、クランクシャフト中心セクション２４２は概して、端部２４８において終端する２つの両側にあるシャフト部分すなわちアームセクション２７４，２７６によって画定されたオフセット構成体を備えている。プラグ２８２によってそれぞれが封止される内側通路２７８，２８０はそれぞれ、アームセクション２７４，２７６内に画定されている。クランクシャフト中心セクション２４２と、端部セクション２４４，２４６と、コンロッド２５２，２５４，２６２とは、鋼のような十分な強度を提供する任意の適した材料から形成することができる。

マルチピースのクランクシャフトアセンブリ２４０は、大きくかつ重いワンピースのクランクシャフトに置き換えて用いることができる。そのようなシングルピースのクランクシャフトは、高価な工作機械を必要とする大型の機械によって鋳造又は鍛造される。加えて、ワンピースのクランクシャフトを機械加工及び調整するために特殊な機械が必要とされる。ワンピースのクランクシャフトを用いる場合、コンロッドのための軸受は、ワンピースのクランクシャフト上に、多くの場合クランクシャフト主軸受のための軸受座の上に設置することができるようなサイズにする必要がある。これは、コンロッドのための軸受は必要以上に大きいものとする必要があり、したがってより多く重量及び嵩が増すことを意味する。また、この従来技術の構成は、締まりが緩くなるとともに圧縮機の故障を引き起こす可能性があるボルト締めの釣り合い重りの付加を必要とする。

上述されたマルチピースのクランクシャフトアセンブリ２４０は、比較的小さなものであるとともに鋳造又は鍛造から作製することのできるクランクシャフト中心セクション２４２から構成されている。２つのクランクシャフト端部セクション２４４，２４６も、一体部分としての釣り合い重りを含み、ファスナーを一切必要としない。前述の部材は、大型の機器を用いることなく鋳造又は鍛造するのに十分に小さい。したがって、特殊なクランクシャフト製造機器も不要である。コンロッド２５２，２５４，２６２に関連付けられた球面ころ軸受２５８は、ワンピースのクランクシャフトの状況にあるようなクランクシャフト主軸受座の上を又はクランクシャフト屈曲部の上を横切る必要がないため、ピストン４０，１４０の負荷に基づいたサイズにすることができ、結果としてより小さくすることができる

クランクシャフト中心セクション２４２は、同じ行程距離及び適切な端部釣り合い重りのセクション２４４を有するモーター端部シャフトのアームセクション２７４と、同じ行程距離及び適切な端部釣り合い重りのセクション２４６を有するファン端部シャフトのアームセクション２７６とを含め、目的の用途に基づいた適切な行程距離で設計することができる。スペーサー２６４は、球面ころ軸受２５８を保持するとともにそれらの球面ころ軸受２５８を図１２に示されるようなマルチコンロッド構成の適切な位置に配置するためにも用いられる。クランクシャフト中心セクション２４２は、球面ころ軸受２５８を適切な位置に固定することによって、コンロッド２５２，２５４，２６２を保持するように設けられている。前述のように、３つ以上のピストンシリンダーの空気圧縮機２に関して、スペーサー２６４は、関連付けられた球面ころ軸受２５８を、各球面ころ軸受２５８のための内側軸受レースに押し込むことによって適所に保持している。クランクシャフト中心セクション２４２はまた、両側にある端部２４８がクランクシャフト端部セクション２４４，２４６のそれぞれのキャビティ２５０に圧入されるように設けられている。これらの２つのクランクシャフト端部セクション２４４，２４６は、クランクシャフト中心セクション２４２を収容し、球面ころ軸受２５８の内側レース又はスペーサー２６４に押し込まれ、スペーサー２６４は、図１２に示されるようなマルチコンロッド構成の球面ころ軸受け２５８の内側レースに押し込まれる。クランクシャフト端部セクション２４４，２４６又はスペーサー２６４が内側レースを旋回しないように保持するのに十分であるため、球面ころ軸受２５８とクランクシャフト中心セクション２４２との間の接合部は圧入接合部である必要がない。オーバーホール時にコンロッド軸受２６８を交換するためにクランクシャフトアセンブリ２４０の容易な分解を可能にするには、内側通路２７８，２８０と交差するクランクシャフト中心セクション２４２に孔をあけることができ、これらの孔は、２つのクランクシャフト端部セクション２４４，２４６をクランクシャフト中心セクション２４２から押し外すために油圧ポンプを取り付けることができるように、アームセクション２７４，２７６内に画定される。

さらに、図１３に示されるように、別の実施形態では、クランクシャフト中心セクション２４２は、端部２４８において終端する、２つの対向しておりかつ別個のシャフト部分すなわちアームセクション２７４，２７６によって画定されたオフセット構造体を備えている。図１３には示されないが、前述された図１１に示される形態とすることができ、それぞれの内側通路２７８，２８０は、アームセクション２７４，２７６内に画定され、それぞれのプラグ２８２によって封止することができる。図１３のクランクシャフト中心セクション２４２は、それぞれのシャフト部分すなわちアームセクション２７４，２７６の噛合端部２９８を受け入れるように、一対の貫通孔２９２を画定している。マルチ部品のクランクシャフト中心セクション２４２は、前述された単一のすなわちユニタリーであるクランクシャフト中心セクション２４２の代わりに容易に使用することができる。マルチ部品のクランクシャフト中心セクション２４２は、より容易な製造を促進する。噛合端部２９８は、機械的締結方法又は摩擦嵌合方法、及び機械分野において公知である同様の方法によって、貫通孔２９２内に固定することができる。

図１４〜図１６を参照すると、空気圧縮機２の別の実施形態が示されている。図１４〜図１６に示されている空気圧縮機２は、圧縮機ハウジングすなわちクランクケース１７０における空気の交換を改善するようになっており、空気圧縮機２の寿命の延長を助けている。その前に記載された空気圧縮機２の実施形態では、第１のピストンシリンダー１０内のピストン４０，１４０（図６参照）の吸引ストロークのため、冷却空気の流れがクランクケース１７０内に引き込まれる。この方法は、クランクケース１７０を冷却することについて有効であるが、予熱された吸引空気が第１のピストンシリンダー１０内に導入されるため、空気圧縮機２全体の効率を低下させる影響を有するかもしれない。図１４〜図１６に示される変形した実施形態では、クランクケース１７０内に冷却空気をもたらすとともに空気圧縮機の効率に最小限の影響しか与えずにクランクケース１７０から加熱された空気を排出する構成及び方法が提供される。

図１４〜図１６に示されるように、クランクケース１７０の上に、典型的にはその第２のハウジング部分１７４の上にエアープレナム４００が配置されている。エアープレナム４００は一般に、中空内部４０４を画定する矩形形状（例えば箱型）のハウジング４０２を有し、ある量の空気がクランクケース１７０内に引き込まれることを可能にする。ハウジング４０２の端壁４０６は、入口４０８を介してハウジング４０２へ流入する冷却空気をフィルタリングするのに使用される空気フィルターまたは他の装置（図示せず）に接続することのできる入口４０８を画定し、これにより、フィルタリングされたある量の空気をハウジング４０２内に供給する。エアープレナム４００の他の利点は、吸気が第１のピストンシリンダー１０に流入する前に吸気の脈動を抑えて空気の導入を助けるとともに全騒音の低下に寄与する空気圧縮機２の吸引ノイズを低下させる役割をエアープレナム４００がすることである。ハウジング４０２は、吸気ライン３０を介して第１のピストンシリンダー１０に接続されている。ハウジング４０２の側壁４１０は、吸気ライン３０が接続される開口４１２を画定して、中空内部４０４と流体連通する吸気ライン３０を配置する。

図１５に示されるように、ハウジング４０２は、ハウジング４０２の底部開口４１６内に位置する吸気弁４１４を封じ込めている。吸気弁４１４は、圧縮機ハウジングすなわちクランクケース１７０の対応する開口４１８を通って延びている。吸気弁４１４は、上死点に向かって動くピストン４０，１４０に応じてクランクケース１７０内に冷却空気を引き込むことを可能にするようになっているチェック弁またはリード弁であってもよい。ピストン４０，１４０が上死点へ動くとき、チェック弁プランジャー（または代替的なリード）を開いてハウジング４０２からクランクケース１７０内へ空気を供給する真空がクランクケース１７０内に発生する。吸気弁４１４は、エアープレナム４０２内への流れの戻りを防止する。

図１５及び図１６にさらに示されるように、クランクケース１７０の底部の開口内に配置されたプレート要素４２４に１つ以上の排気弁４２２が設けられている。排気弁は、図示されるようなチェック弁またはリード弁であってもよく、加熱されたクランクケース内の空気を大気中へベントすることができる。ピストン４０，１４０が下死点へ動くとき、吸気弁４１４が閉じてクランクケース１７０内の圧力が上昇する。上昇した圧力は、排気弁４２２を開いてクランクケース１７０をベントする。

冷却空気をもたらすとともに熱い空気を排気する上述の２つの弁による方法には、ピストン４０，１４０がそれぞれのシリンダー１２，１１２内で上下に動くときに大量の空気を置き換える利点がある。両方のピストン４０，１４０が下死点から上死点へ同時に動くので、大量の空気が置き換えられる。この置き換えられた空気は、クランクシャフトアセンブリ２４０がスピンするときに加圧から真空へ常に変化している。入口４０８に接続された空気フィルター要素に理想的に接続される吸気弁４１４をハウジング４０２に配置することによって、フィルタリングされた空気がクランクケース１７０内に引き込まれる。図１５及び図１６に示されるように、吸気弁４１４からクランクケース１７０の反対側に排気弁４２２を配置することによって、冷却空気がクランクシャフトアセンブリ２４０を通過して排気弁４２２に達しなくてはならなくなる。空気がクランクケース１７０を通って流れると、空気は、全ての放射表面から熱を取り去るとともにブローバイガスの影響を除去し、クランクケース１７０からブローバイガスを排出する。冷却空気の流れを最大化する必要があるなら、さらなる吸気弁４１４及び排気弁４２２を追加してもよい。

鉄道車両用オイルフリー空気圧縮機の複数の実施形態が上記の説明において提供されたが、当業者は本発明の範囲及び精神から逸脱することなくこれらの実施形態に対して変更及び代替を行うことができる。したがって、上記の説明は限定的ではなく例示的であることが意図されている。上記で説明した本発明は添付の特許請求の範囲によって規定され、該特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内に入る本発明への全ての変更はその特許請求の範囲の範囲内に包含されるものとする。

マルチピースの圧縮機ハウジングは、少なくとも第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備えてもよい。第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分はそれぞれ、マルチピースの圧縮機ハウジングの半体を形成してもよく、メカニカルファスナーによってともに固定されてもよい。第１のピストンシリンダーは、第２のピストンシリンダーよりも大きくてもよい。マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、クランクシャフト中心セクション及び２つの端部セクションを備えてもよい。端部セクションは釣り合い重りを含んでもよい。クランクシャフト中心セクションの両側にある端部が、端部セクションのそれぞれのキャビティ内に固定されてもよい。クランクシャフト中心セクションは、第２のアームセクションからずれている第１のアームセクションを備えてもよく、第１のアームセクション及び第２のアームセクションのそれぞれは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を収納する円周凹部を画定してもよい。端部セクションは、それぞれのコンロッドに関連付けられた軸受を固定するようにクランクシャフト中心セクションに取り付けられてもよい。ドライ潤滑性ブシュはＰＥＥＫライナーを備えてもよい。

前述されたリストピン５４は、横断方向キャビティであるボア５２に圧入される一対のドライ潤滑性ブシュ５６によって構成されるオイルフリーアセンブリによって、横断方向キャビティであるボア５２内に支持されている。ドライ潤滑性ブシュ５６は通常、ポリマー製のライナーを有する金属ケースを備えている。ドライ潤滑性ブシュは通常、潤滑をほとんど又は一切用いることなく動作することができるとともに低い摩擦係数を有する単純な複合ブシュである。ドライ潤滑性ブシュは、ポリマードライブシュ及び合金ブシュを含むことができる。このオイルフリーアセンブリは、リストピン５４の中心部分５８からリストピン５４の両側にある端部６０，６２までの圧縮力及び吸引力の伝達を可能にし、したがって、リストピン５４の曲げモーメントを低減し、リストピン５４が、更なる構成要素を一切伴わない均質材料の均一な断面を有することを可能にし、それによって重量が軽減される。ドライ潤滑性ブシュ５６は、本明細書に更に記載されるように、クランクシャフトアセンブリ２４０に関連付けられたコンロッドを通じて直接的に伝達される負荷の代わりに、ピストン４０を通じて直接的に伝達される軸受支えも提供する。したがって、圧縮に起因した負荷が、より広い軸受面積及びより大きな軸受能力によって支持される。加えて、ドライ潤滑性ブシュ５６は、ＰＥＥＫ材料によってコーティングされているか又はＰＥＥＫライナーを備えるため、自己潤滑する。自己潤滑性のドライ潤滑性ブシュ５６は、動作中、ドライ潤滑性ブシュ５６とリストピン５４との間に形成された滑面継目を潤滑する。前述されたドライ潤滑性ブシュ５６及びリストピン５４は、圧縮負荷がリストピン５４の中心部分５８からリストピン５４の２つの端部６０，６２へシフトするため、従来技術において必要とされるような「太い」リストピンの必要性を排除する。リストピン５４はその中心部分５８において曲げ応力に耐える必要がないため、リストピン５４の表面は、クランクシャフトアセンブリ２４０と関連して本明細書に記載されるような、針軸受の負荷に耐えるほど十分に硬い必要はない。加えて、高温グリース及び軸受キャビティ内に高温グリースを収容するための高温シールは必要ない。さらに、リストピンは、リストピン５４がコンロッドの輪に圧入されるため、針軸受内で摺動できない。したがって、リストピン５４の端部６０，６２は、ファスナーを一切伴わずに自由に浮遊することができる。前述された従来技術のリストピンにおいて必要とされた緩衝性非金属ブシュも排除される。これらの特徴は、第２のピストンシリンダー１００に関連して本明細書において論じられるリストピンにも存在する。

リストピン５４と同様に、リストピン１５４も、横断方向キャビティであるボア１５２に圧入される一対のドライ潤滑性ブシュ１５６によって構成されるオイルフリーアセンブリによって、横断方向キャビティであるボア１５２内に支持されている。ドライ潤滑性ブシュ１５６は通常、ポリマー製のライナーを有する金属ケースを備えている。このオイルフリーアセンブリは、リストピン１５４の中心部分１５８からリストピン１５４の端部１６０，１６２までの圧縮力及び吸引力の伝達を可能にし、したがって、リストピン１５４の曲げモーメントを低減し、リストピン１５４が、更なる構成要素を一切伴わない均質材料の均一な断面を有することを可能にし、それによって重量が軽減される。ドライ潤滑性ブシュ１５６は、コンロッドを通じて直接的に伝達される負荷の代わりに、ピストン１４０を通じて直接的に伝達される軸受支えも提供する。したがって、圧縮に起因した負荷が、より広い軸受面積及びより大きな軸受能力によって支持される。加えて、ドライ潤滑性ブシュ１５６は、ＰＥＥＫ材料によってコーティングされているか又はＰＥＥＫライナーを備えるため、自己潤滑する。自己潤滑性のドライ潤滑性ブシュ１５６は、動作中、ドライ潤滑性ブシュ１５６とリストピン１５４との間に形成された滑面継目を潤滑する。リストピン５４に関して前述された種々の利点が同様にリストピン１５４に当てはまる。

Claims (20)

1. 少なくとも第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備えて圧縮機ハウジング内部を画定する圧縮機ハウジングと、
   前記圧縮機ハウジングの第１の開口部内に支持される第１のピストンシリンダーと、
   前記圧縮機ハウジングの第２の開口部内に支持されるとともに前記第１のピストンシリンダーに流体接続される第２のピストンシリンダーと、
   前記圧縮機ハウジングによって支持されるとともにそれぞれのコンロッドによって前記第１のピストンシリンダー及び前記第２のピストンシリンダーのピストンに連結されるマルチピースのクランクシャフトアセンブリと、
   前記圧縮機ハウジング内部と流体連通してある量の空気を前記圧縮機ハウジング内部に供給するエアープレナムと
   を備える、鉄道車両用オイルフリー圧縮機。
2. 前記第１のハウジング部分及び前記第２のハウジング部分はそれぞれ、前記圧縮機ハウジングの半体を形成し、メカニカルファスナーによってともに固定される、請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
3. 前記第１のピストンシリンダーは、前記第２のピストンシリンダーよりも大きい、請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
4. 前記マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、クランクシャフト中心セクション及び２つの端部セクションを備える、請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
5. 前記端部セクションは釣り合い重りを含む、請求項４に記載のオイルフリー圧縮機。
6. 前記クランクシャフト中心セクションの両側にある端部が、前記端部セクションのそれぞれのキャビティ内に固定される、請求項４に記載のオイルフリー圧縮機。
7. 前記エアープレナムは、前記第１のピストンシリンダーと流体連通する、請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
8. 前記エアープレナムから前記圧縮機ハウジング内部へ空気を吸引可能にする吸気弁を前記圧縮機ハウジングにさらに備える、請求項１に記載のオイルフリー圧縮機。
9. 前記圧縮機ハウジング内部から空気を排出可能にする排気弁を前記圧縮機ハウジングにさらに備える、請求項８に記載のオイルフリー圧縮機。
10. マルチピースの圧縮機ハウジングと、
    前記マルチピースの圧縮機ハウジングの第１の開口部内に支持される第１のピストンシリンダーと、
    前記マルチピースの圧縮機ハウジングの第２の開口部内に支持されるとともに前記第１のピストンシリンダーに流体接続される第２のピストンシリンダーと、
    前記マルチピースの圧縮機ハウジングによって支持されるとともにそれぞれのコンロッドによって前記第１のピストンシリンダー及び前記第２のピストンシリンダーのピストンに連結され、前記コンロッドは、前記ピストンのそれぞれに関連付けられたリストピンに接続し、該リストピンは、前記関連付けられたピストンに対するドライ潤滑性ブシュによってそれぞれ支持されるマルチピースのクランクシャフトアセンブリと、
    前記圧縮機ハウジング内部と流体連通してある量の空気を前記圧縮機ハウジング内部に供給するエアープレナムと
    を備える、鉄道車両用オイルフリー圧縮機。
11. 前記マルチピースの圧縮機ハウジングは、少なくとも第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分を備える、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。
12. 前記第１のハウジング部分及び前記第２のハウジング部分はそれぞれ、前記マルチピースの圧縮機ハウジングの半体を形成し、メカニカルファスナーによってともに固定される、請求項１１に記載のオイルフリー圧縮機。
13. 前記第１のピストンシリンダーは、前記第２のピストンシリンダーよりも大きい、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。
14. 前記マルチピースのクランクシャフトアセンブリは、クランクシャフト中心セクション及び２つの端部セクションを備える、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。
15. 前記端部セクションは釣り合い重りを含む、請求項１４に記載のオイルフリー圧縮機。
16. 前記クランクシャフト中心セクションの両側にある端部が、前記端部セクションのそれぞれのキャビティ内に固定される、請求項１４に記載のオイルフリー圧縮機。
17. 前記エアープレナムは、前記第１のピストンシリンダーと流体連通する、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。
18. 前記エアープレナムから前記圧縮機ハウジング内部へ空気を吸引可能にする吸気弁を前記圧縮機ハウジングにさらに備える、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。
19. 前記圧縮機ハウジング内部から空気を排出可能にする排気弁を前記圧縮機ハウジングにさらに備える、請求項１８に記載のオイルフリー圧縮機。
20. 前記ドライ潤滑性ブシュはＰＥＡＫライナーを備える、請求項１０に記載のオイルフリー圧縮機。

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