JP3213060B2 - 往復動機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば往復動空気圧縮
機等の往復動機械に関し、特に、運転時に振動の発生を
抑えることができるようにした往復動機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４および図５に従来技術による往復動
機械として往復動空気圧縮機を例に挙げて示す。

【０００３】図中、１は駆動源としての電動モータを示
し、該電動モータ１はモータケース２と後述するステー
タ５、回転軸６およびロータ９等から構成されている。
ここで、モータケース２は、一端側が隔壁部３Ａによっ
て閉塞されたケース本体３と、該ケース本体３の他端側
を施蓋した有蓋筒状の蓋体４とから構成されている。ま
た、ケース本体３には隔壁部３Ａの端面から軸方向一側
に向けて胴部３Ｂが一体形成され、該胴部３Ｂは隔壁部
３Ａ等と共に後述のクランクケース１１を構成してい
る。

【０００４】５は電動モータ１のステータを示し、該ス
テータ５はケース本体３の内周側に固定されている。

【０００５】６は電動モータ１の回転軸を示し、該回転
軸６は、ケース本体３の隔壁部３Ａ中央に設けた軸受７
と蓋体４の中央に設けた軸受８とに軸支され、該回転軸
６の一側端はクランクケース１１内へと突出する出力軸
部６Ａとなっている。９はモータケース２内で回転軸６
に設けられたロータを示し、該ロータ９は前記ステータ
５と径方向で対向し、該ステータ５との間の電磁力の作
用により回転軸６を回転駆動するようになっている。

【０００６】１０はケース本体３の胴部３Ｂ先端側に取
付けられたカバーを示し、該カバー１０は有蓋筒状に形
成され、該カバー１０の蓋部１０Ａには回転軸６の出力
軸部６Ａ先端側が挿通される挿通穴１０Ｂが穿設されて
いる。そして、該カバー１０は前記ケース本体３の隔壁
部３Ａおよび胴部３Ｂと共に支持体としてのクランクケ
ース１１を構成している。

【０００７】１２はシリンダを示し、該シリンダ１２は
筒状に形成されたシリンダ本体１３と、該シリンダ本体
１３の上側を閉塞するように固着されたシリンダヘッド
１４とから構成され、シリンダ本体１３は前記クランク
ケース１１上にボルト（図示せず）等を介して搭載され
ている。また、シリンダヘッド１４には吸込口１４Ａ、
吐出口１４Ｂおよび図示しない吸込弁、吐出弁等が設け
られ、吸込口１４Ａにはエアクリーナ１５が取付けられ
ている。そして、シリンダ１２にはシリンダ本体１３内
にピストン１６が挿嵌され、該ピストン１６は後述する
連接棒１８によってシリンダ本体１３内を上下方向に往
復動する。

【０００８】１７は前記クランクケース１１内に回転可
能に設けられたクランク軸を示し、該クランク軸１７
は、クランクケース１１内に突出した回転軸６の出力軸
部６Ａと、該出力軸部６Ａの外周側に固着された後述す
るフライホイール２０のクランク部２０Ｅとから構成さ
れている。

【０００９】１８は基端側が大端部１８Ａとなり、先端
側が小端部１８Ｂとなった連接棒を示し、該連接棒１８
は大端部１８Ａがフライホイール２０のクランク部２０
Ｅに回動可能に連結され、小端部１８Ｂが前記ピストン
１６にピストンピン１９を介して回動可能に連結されて
いる。そして、該連接棒１８はクランク軸１７の回転に
応じてピストン１６をシリンダ本体１３内で往復動させ
る。

【００１０】２０はクランク軸１７の回転を円滑化する
ためのフライホイールを示し、該フライホイール２０
は、挿通穴２０Ａが形成された軸方向に伸長するボス部
２０Ｂと、該ボス部２０Ｂの外周から径方向外向きに突
出した略円板状のホイール部２０Ｃと、該ホイール部２
０Ｃの外周側から軸方向一側に向けて突出し、短尺の筒
状に形成されたウエイト部２０Ｄと、ホイール部２０Ｃ
の端面から軸方向に向けて突出し、ボス部２０Ｂに対し
偏心して形成された短尺筒状のクランク部２０Ｅとから
大略構成されている。

【００１１】そして、該フライホイール２０は回転軸６
の出力軸部６Ａにボス部２０Ｂが挿通穴２０Ａを介して
嵌合固着され、クランク部２０Ｅには連接棒１８の大端
部１８Ａが回動可能に連結されている。

【００１２】また、該フライホイール２０のウエイト部
２０Ｄには、クランク部２０Ｅの偏心方向に対応した外
周側部位に円弧状の切欠き２０Ｆが形成され、該切欠き
２０Ｆはウエイト部２０Ｄの外周側部位を部分的に軽量
化することにより、クランク軸１７の回転時における回
転バランスをとるバランサ２１を構成している。ここ
で、該バランサ２１を構成する切欠き２０Ｆはホイール
部２０Ｃよりも図４中の左側に形成され、クランク部２
０Ｅから軸方向に大きく離間している。

【００１３】２２は前記カバー１０の外側に位置して出
力軸部６Ａの突出端側に固着されたファンを示し、該フ
ァン２２は電動モータ１の回転軸６により回転駆動さ
れ、シリンダ１２および電動モータ１等に冷却風を供給
する。

【００１４】従来技術による往復動空気圧縮機は以上の
如く構成され、電動モータ１により回転軸６を回転駆動
すると、該回転軸６の出力軸部６Ａおよびフライホイー
ル２０のクランク部２０Ｅからなるクランク軸１７の回
転が連接棒１８を介してピストン１６に伝えられ、該ピ
ストン１６はシリンダ１２内で上下方向に往復動する。
そして、該ピストン１６の往復動によりシリンダ１２内
には吸込口１４Ａを介してエアクリーナ１５から外気が
引込まれ、これをシリンダ１２内で圧縮することによ
り、吐出口１４Ｂから圧縮空気を吐出させる。

【００１５】ここで、回転軸６の出力軸部６Ａに固着さ
れたフライホイール２０は大きな慣性モーメントを有し
ているから、ピストン１６がシリンダ１２内で往復動す
る間に該ピストン１６に作用する負荷が吸込工程と吐出
工程とで変動してもこれを吸収してクランク軸１７の回
転を均一化するようになっている。また、フライホイー
ル２０に切欠き２０Ｆを設けることにより形成したバラ
ンサ２１はクランク軸１７および回転軸６の回転時にお
ける回転バランスをとり、クランク軸１７に直結された
電動モータ１の回転軸６が回転時に激しく振動するのを
抑えるようになっている。

【００１６】そして、クランクケース１１の外部に設け
たファン２２は回転軸６と一体回転して電動モータ１お
よびシリンダ１２等に冷却風を供給し、これらを外部か
ら冷却するようにしている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、フライホイール２０のウエイト部２０Ｄ外
周側に、クランク部２０Ｅから軸方向に離間して切欠き
２０Ｆを形成し、該切欠き２０Ｆによりフライホイール
２０のウエイト部２０Ｄにバランサ２１を一体形成する
ようにしているから、該バランサ２１はケース本体３の
隔壁部３Ａに回転軸６を回動可能に取付けた軸受７の位
置から比較的大きく離間しており、クランク軸１７の回
転時にこのバランサ２１から僅かでも芯振れが発生する
と、回転軸６の出力軸部６Ａには比較的大きな振動が生
じるという問題がある。

【００１８】また、回転軸６の出力軸部６Ａが振動する
と、ケース本体３の隔壁部３Ａに対して回転軸６を回転
可能に支持した軸受７にはこの振動により比較的大きな
荷重が繰返し加わり、軸受７が早期に摩耗してしまうと
いう問題がある。

【００１９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は運転時に発生するクランク軸の
振動を確実に抑えることができ、軸受等の寿命を向上で
きるようにした往復動機械を提供することを目的として
いる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する手段は、フライホイールの外周
側に連接棒と対面する位置に切欠きを設けることによ
り、該フライホイールにクランク軸の回転バランスをと
るバランサを一体形成したことにある。

【００２１】

【作用】上記構成により、フライホイールに形成したバ
ランサをクランク軸と連接棒との取付位置に近接させて
配設でき、支持体に設けた軸受とバランサとの離間寸法
を小さくすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３を用
いて詳述する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２３】図中、３１は本実施例による往復動空気圧
縮機で用いるフライホイールを示し、該フライホイール
３１は図１、図２に示す如く、従来技術で述べたフライ
ホイール２０とほぼ同様に構成され、挿通穴３１Ａが形
成されたボス部３１Ｂ、ホイール部３１Ｃ、ウエイト部
３１Ｄおよびクランク部３１Ｅを有しているものの、該
フライホイール３１ではホイール部３１Ｃおよびウエイ
ト部３１Ｄの外周側に円弧状の切欠き３１Ｆを設けるこ
とにより、フライホイール３１にバランサ３２を一体形
成している。

【００２４】ここで、該フライホイール３１は回転軸６
の出力軸部６Ａにボス部３１Ｂが挿通穴３１Ａを介して
嵌合固着され、連接棒１８の大端部１８Ａが連結された
クランク部３１Ｅは回転軸６の出力軸部６Ａと共にクラ
ンク軸３３を構成している。そして、フライホイール３
１の切欠き３１Ｆは連接棒１８の大端部１８Ａと対面す
るようにホイール部３１Ｃの外周側等に設けられ、クラ
ンク軸３３の回転バランスをとるバランサ３２は回転軸
６の軸受７に対して比較的近接して配設されている。

【００２５】本実施例による往復動空気圧縮機は以上に
述べた構成を有するもので、その基本的な作動において
は従来技術で述べたものと格別差異はない。

【００２６】然るに、本実施例では、フライホイール３
１にはホイール部３１Ｃ、ウエイト部３１Ｄの外周側で
連接棒１８と対面する位置に円弧状の切欠き３１Ｆを設
けることにより、クランク軸３３の回転バランスをとる
バランサ３２をフライホイール３１に一体形成したか
ら、クランク部３１Ｅとバランサ３２とを近接させるこ
とができ、ケース本体３の隔壁部３Ａに対して回転軸６
を回転可能に支持した軸受７とバランサ３２との離間寸
法を確実に小さくできる。

【００２７】従って本実施例では、往復動空気圧縮機の
運転時に発生するクランク軸３３の振動を確実に低減す
ることができ、回転軸６を回転可能に支持した軸受７に
繰返し荷重が作用するのを効果的に防止できると共に、
軸受７の寿命を向上でき、当該往復動空気圧縮機の静粛
性と耐久性を向上させることができる。

【００２８】なお、前記実施例では、フライホイール３
１のホイール部３１Ｃ、ウエイト部３１Ｄの外周側に、
円弧状の切欠き３１Ｆを形成するものとして説明した
が、本発明のフライホイールはこれに限るものではな
く、例えば図３に示す変形例の如く、切欠き３１Ｆ′を
ホイール部３１Ｃおよびウエイト部３１Ｄの外周側から
内周側に貫通させて円弧状の貫通穴として形成してもよ
く、この場合には、切欠き３１Ｆ′の周方向長さ（切欠
き角度）を比較的小さくすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本実施例によれば、
フライホイールの外周側には連接棒と対面する位置に切
欠きを設けることにより、該フライホイールにクランク
軸の回転バランスをとるバランサを一体形成したから、
連接棒に対するクランク軸の取付位置にバランサを近接
させて、該バランサと軸受との離間寸法を小さくでき、
該軸受に繰返し荷重が作用するのを効果的に低減でき
る。従って、軸受の早期摩耗を防止することができ、当
該往復動機械の耐久性や静粛性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による往復動空気圧縮機を示す
縦断面図である。

【図２】図１中のフライホイールを拡大して示す斜視図
である。

【図３】フライホイールの変形例を示す図２と同様の斜
視図である。

【図４】従来技術による往復動空気圧縮機を示す縦断面
図である。

【図５】図４中のフライホイールを拡大して示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 電動モータ（駆動源） ３Ａ 隔壁部 ６ 回転軸 ６Ａ 出力軸部 ７ 軸受 １１ クランクケース（支持体） １２ シリンダ １６ ピストン １８ 連接棒 ３１ フライホイール ３１Ｅ クランク部 ３１Ｆ，３１Ｆ′切欠き ３２ バランサ ３３ クランク軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 35/01

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体と、該支持体上に設けられたシリ
   ンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記支
   持体に軸受を介して回転可能に設けられ、一端側が該支
   持体内に伸長する自由端となり、他端側が該支持体の外
   部で駆動源に連結されるクランク軸と、基端側が該クラ
   ンク軸に回動可能に連結され、先端側が前記ピストンに
   回動可能に連結された連接棒と、前記支持体内に位置し
   て前記クランク軸の一端側に設けられた円板状のフライ
   ホイールとからなる往復動機械において、前記フライホ
   イールの外周側には前記連接棒と対面する位置に切欠き
   を設けることにより、該フライホイールに前記クランク
   軸の回転バランスをとるバランサを一体形成したことを
   特徴とする往復動機械。