JP4423977B2 - 車両用コンプレッサ装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用サスペンション装置に用いられるコンプレッサ装置に関する。

車両のサスペンション装置に圧縮空気を供給するコンプレッサ装置は、一般的には駆動源としてのモータ部と、モータ部の出力軸に結合されるピストンクランク部と、ピストンクランク部からの圧縮空気から水分を除去するドライヤ部で構成されている。

モータ部とドライヤ部とは、車両搭載上で側面視、並列に配置されており、それらがピストンクランク部の両端部に連結されるように、いわゆるモータ部、ドライヤ部およびピストンクランク部がコの字状に配置されて、ひとつのユニットを形成して車両用コンプレッサ装置としている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）
特開平１１−８２３０６号公報 特開平１１−２６４３７５号公報

しかし近年、多種の車両特性に対応するようにできる限り設計を共通化（シリーズ化）して設計効率を向上させる要求があり、この要求に答えるため、汎用性を高める設計が求められていた。具体的には、従来の構成のエアサスペンション装置のドライヤ装置では、モータ部とドライヤ部とが横置きで並列に配置されているタイプが主流であったが、搭載スペースの制約から省スペース化を考慮した設計が要求されると共に、ピストン部の複雑な構成を排除して構成と部品構造の簡素化が要求されてきた。

また、異なる要求性能の車両用コンプレッサ装置に個別に対応して設計するために、たとえば、供給する圧縮空気の容量を変更するには、ピストンのストロークなどを変更しなければならず、この要求仕様に応じる場合、従来の構成ではモータ装置とドライヤ装置の間に設置されるピストンクランク装置の全長が長くなると両装置のそれぞれの重心が遠ざかるので、両装置の相対的な動きが増大されるなど、搭載環境における振動特性が悪化し、車体本体からの振動の影響を受けやすくなるといった不具合が発生したり、コンプレッサ装置の主要部を構成するモータ装置とドライヤ部は主要部分が分割構造に起因して、装置全体に掛かる振動の影響も大きいため、耐振動性を高める構造も設計的に必要とされてきた。

本発明は従来技術が抱える上記課題や問題点に鑑みてなされたものであり、シリーズ化に対応し、かつ耐振動性を十分に兼ね備えた車両用コンプレッサ装置を提供することを技術的課題とする。

上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、駆動源としてのモータ装置と、モータ装置の出力軸に連結されるピストンにより圧縮空気を生成するピストンクランク装置と、圧縮空気が導入されるドライヤ装置と、を備える車両用コンプレッサ装置において、ドライヤ装置は、モータ装置に垂直に且つ対向して配置されると共に、車両用コンプレッサ装置を車両に支持固定する支持部材が、モータ装置の出力軸側の端部とドライヤ装置の圧縮空気が導入される側の端部との間に配設されることを特徴とする車両用コンプレッサ装置としたことである。

好ましくは、支持部材はドライヤ装置あるいはモータ装置に挟持される構成としたことである。

好ましくは、支持部材はドライヤ装置あるいはモータ装置と一体で組み付けられるように構成したことである。

更に好ましくは、ピストンクランク装置とドライヤ装置との間には流路が配置され、流路はピストンのストローク長よりも長くしたことであり、更にはピストンクランク装置とドライヤ装置との間には流路が配置され、ドライヤ装置には軸心に向かって傾斜する斜面が設けられ流路から排出された水分が傾斜面に沿って捕集される構成としたことである。

また、他の好ましい技術的手段として、駆動源としてのモータ装置と、該モータ装置の出力軸に連結されるピストンにより圧縮空気を生成するピストンクランク装置と、底部に水分捕集部が形成されるドライヤ装置とを備える車両用コンプレッサ装置において、前記モータ装置、前記ピストンクランク装置および前記ドライヤ装置は相互に一体的に締結されることを特徴とする車両用コンプレッサ装置としたことである。

本願発明によれば、モータ装置の出力軸に対向してドライヤ装置が配置されるので、両装置を複数の支持部材で支持する必要が無くなる。そして、両装置の間の中間位置に支持部材が配置されるので、支持部材がコンプレッサ装置全体の重心に近づく構成とすることが可能となるので、車両に搭載されるコンプレッサ装置が車両本体からの振動を受ける場合でも、振動を抑えることが可能となる。また、コンプレッサ装置自身の作動による振動においても、コンプレッサ装置の可動部であるピストンクランク装置近傍に支持部材が配設されるので、従来技術の構成と比較して振動を抑えることが可能となる。また、モータ装置とドライヤ装置を一体で締結すれば、両装置の相対的な動きを抑制できる。

発明によれば、両装置の外側のケースに取付けられた支持部材による取付けとは異なり、支持部材がモータ装置あるいはドライヤ装置に挟み込まれた状態で車両用コンプレッサ装置を支持するので、さらに振動に対する強固な支持が可能となる。

更に、支持部材はドライヤ装置あるいはモータ装置と一体で組み付けられるように構成される。例えば、支持部材があらかじめドライヤ装置あるいはモータ装置と一体となるように構成したり、組み付け時に同じ締結部材や結合部材で同時に組み付けるように構成すれば、製造する場合においても、部品点数や組み付け時間を減らして組み付けが可能となるので効率のよい生産が可能となる。

更には、ドライヤ装置に圧縮空気が供給される流路をピストンのストロークよりも長く構成したので、従来技術におけるように、ピストンクランク装置に対して流路が略直角に短く構成されることがない。そのため、従来技術による構成と比較して、流路を長く形成できるので、ドライヤ装置に送られる圧縮空気が、ドライヤ装置の流入口に到達するまでに流路内で冷却される。そして、今まではドライヤ装置内の乾燥剤に吸着されていた圧縮空気の水蒸気の一部は、流路内で液化される。車両用コンプレッサ装置で加熱された圧縮空気を、速やかに流路内を通る間に冷却するために、流路は金属で形成されるように工夫されてもよい。

以上の結果、ドライヤ装置内で吸着される水分を相対的に減少できるので、従来と同じ性能を有するドライヤ装置の容量を小さくすることが可能となるか、もしくは同乾燥剤の寿命を延ばすことが可能となる。さらに、流路の一部をピストンの可動方向に並列に配設して、例えば、ピストンクランク装置に併設して流路を設ければ、モータ装置とドライヤ装置の間のあそび空間（デッドスペース）が減り、３次元的に密な空間で車両用コンプレッサ装置を構成できる。

また、前記流路の開口端部には斜面を有する水分捕集部を形成して、流路内に存在する水を貯める空間を水分捕集部として設けて、所定の条件の下で大気に排出するように制御する構成とするので、ドライヤ装置も小さくなりコンプレッサ装置全体を小型に構成できる。

他の技術手段によれば、車両用コンプレッサ装置を構成するモータ装置、ピストンクランク装置およびドライヤ装置は、相互に一体的に直結される構成とするため、取付け剛性が高まるので、コンプレッサ装置自身が作動するときの振動や車両本体からの外部振動に対しても相対的に動きにくくなり、コンプレッサ装置全体の振動特性が改善することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1には、本発明の実施の形態を説明する車両用のコンプレッサ装置１の部分断面図が示されている。図１に示されるように、ドライヤ装置２０はその駆動源であるモータ装置２の本体、特には出力軸３に対向して配置されている。モータ装置２の出力軸３には、ピストンクランク装置１０が駆動可能に連結されている。このピストンクランク装置１０は、モータ装置２の出力軸３に締結されるクランク４、クランク４側端部にベアリング９が保持されたコネクティングロッド７がピン５とピンブッシュ６を介して連結されたピストン８、およびボルト１２から構成されている。

シリンダ１４の内面を円滑にピストン８が摺動できるように、ピストンクランク装置１０には、ピストン８の溝８ａ、８ｂにピストンシール１５ａ、１５ｂが嵌め込まれている。ピストン８のヘッド側には、空気を吸入する吸入弁１６と、圧縮空気を流路１８を経由してドライヤ装置２０側に供給するための方向弁として、吐出弁１７が配置されている。そして、ドライヤ装置２０に圧縮空気を供給するこの流路１８は、ピストン８が動く摺動方向に略平行に延在しつつ全体として折れ曲がるように形成されている。

流路１８のドライヤ装置２０側終端部（開口端部）のドライヤカバー３７には、図５ａに示されるように、ドライヤ装置２０によって捕集された水分を集めるための傾斜面（スロープ２１）が形成され、水分を排出口１９に導くためのスロープ２１が水分捕集部２２が設けられている。このスロープ２１の低部には、フィルター２３が配置されている。さらに、フィルター２３の後段には、排気通路２４および排気弁２５が構成されており、図示しない制御装置により排気弁２５が制御され、排気弁２５の解放に伴い水分捕集部２２に存在する水分は排出口１９より圧縮空気とともに大気に排出される。水分捕集部２２を含む水分の排気通路２４や排気弁２５は、耐食性に配慮してＰＰＳなどの樹脂や金属材料の表面に防腐加工を施した材料を使用することが好ましい。

図５ｂは図５ａの水分捕集部２２のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。この水分捕集部２２の上方には、ドライヤ装置２０のチャンバー２６が配置されており、その中には乾燥剤２７が充填されて、圧縮空気を透過可能なフィルター２８とプレート２９がチャンバー２６の開口部の内壁面に摺動可能に配設され、スプリング３０で上方に付勢されている。スプリング３０はドライヤカバー３７の中心部に設けられた円形の突条部に一旦が係止され、他端はプレート２９に当接している。チャンバー２６の上側もしくは車両本体に装着される図示しないエアシリンダへの配管の途中には、圧縮空気を供給する場合には、圧縮空気が抵抗なく流れ、上記図示しないエアシリンダからふたたび圧縮空気がドライヤ装置２０のチャンバー２６に戻る際には、少量の圧縮空気しか流れないように働くように、図示しないチェック弁オリフィスが配置されている。

モータハウジング３１とドライヤ装置２０とはそれらの間にガスケット３４などのシール部材およびブラケット３５（支持部材）を挟み込み、ボルト３６で締結されている。図４に代表的に示された通り、ブラケット３５は放射状に伸びる（図４では３方向）フランジ部３５ｆを有しており、このフランジ部３５ｆの先端部分に形成された固定部３５ａを介して車両本体に固定可能となっている。即ち、この図４による実施例では、複数のフランジ部３５ｆを有することにより車両への固定構造をより強固なものとしている。フランジ部３５ｆの長さは車両本体との関係により自由に設定可能である。フランジ部３５ｆの数が３方向以上であればフランジ部３５ｆの長さは２方向に比較して長く設定することが可能である。ドライヤ装置２０のチャンバー２６およびドライヤカバー３７は、締結時に軸力が加わらないようにカラー３９が装着された後、ボルト締めが行われる。ガスケット３４はブラケット３５とモータハウジング３１との間にガスケット３４として配設されているが、ブラケット３５とドライヤ装置２０側にも配設、双方へ配設することとしても良い。以上のように、モータハウジング３１、ドライヤ装置２０、ガスケット３４およびブラケット３５はボルト３６で同時にボルト締めが行われる。

図６は図４のＢ−Ｂ断面において、ドライヤカバー３７とモータハウジング３１とのボルト締めの様子を示す。ドライヤカバー３７およびモータハウジング３１には、両部品の位置決めのために、それぞれの外周に沿って、複数の凸部４０と凹部４１が形成されており、それらが噛み合うことで、両部品の周方向の位置決めがなされるようになっている。この凸部４０と凹部４１の具体的な形状については、穴状とピン状でもよいし、両部品の位置決めされれば、形状は限定されない。例えば、凸部４０と凹部４１の位置間隔を非対称にすることにより、ドライヤカバー３７およびモータハウジング３１相互の位置決めに起因する誤組み付けを回避することができる。また、ドライヤカバー３７とモータハウジング３１の位置決めがなされるので、これら両部品に連結される、例えば、シリンダ１４を代表とするピストンクランク装置１０を構成する部品についても、位置決めが容易となるので、組みつけを簡易化できる。

このコンプレッサ装置１に取付けられるブラケット３５の構成は、図２や図３などの実施形態も想定することができる。具体的には、図２においては、モータカバー３８とブラケット３５が同一部材あるいは異種部材で一体に構成された例を示している。また、図３のようにドライヤ装置２０がブラケット３５と一体でインサート成形される構成も適用可能である。コンプレッサ装置１は以上のブラケット３５で直接あるいは別の支持部材を介して車両本体のフレームメンバにボルト止めして固定される。

以上説明したように、ブラケット３５は、ドライヤ装置２０もしくはモータ装置と一体で形成されたり、一体で組み付けられる。そして、両装置の間に配置されるピストンクランク装置１０の付近に配置されるので、コンプレッサ装置１の重心位置に近い位置で同装置全体を支持できる。さらに、ブラケット３５の取付け位置は可動部であるピストンクランク装置１０にも近い位置でもあるので、コンプレッサ装置１自身からの振動に対しても振動を抑える効果が得られる。

次に本実施例の作動について説明する。

車高を上昇させる場合には、吸入弁１６を開弁してシリンダ１４内の圧縮空間に外部空気を導入する。そして、導入した空気をモータ装置２により駆動されるピストン８で圧縮し、生成した圧縮空気を吐出弁１７、流路１８を介してドライヤ装置２０内に導く。チャンバー２６内では生成された圧縮空気に含まれる水分の吸収して圧縮空気の乾燥を行ない、圧縮空気に含有された水分はほぼ除去される。ドライヤ装置１のチャンバー２６内の乾燥剤２７によって乾燥された圧縮空気は、チャンバー２６の図示しないチェック弁オリフィスを経て、車高調整装置のエアシリンダ内に送り込まれ、車高を上昇させる。

車高を下降させる場合には、排気弁２５を開弁することにより車高調整装置のエアシリンダからドライヤ装置１を経由して空気が還流する。そして圧縮空気は、排出口１９から排気通路２４を経て排気弁２５を通って大気に放出されることで車高が下降する。

以上の圧縮空気が流路１８を流れる際、ピストン８で圧縮された圧縮空気は湿度を有して高温になっている。この圧縮空気は、流路１８を流動する間に周囲から熱を奪われるため、存在する水蒸気の一部は水滴となり水分捕集部２２の方向に移動する。流路１８は冷却効果を増すために、長さを延長するように配置されてもよい。さらに、流動する圧縮空気が効果的に冷却されるように、流路１８を構成する部材を金属材料にすること（流路１８が金属材料で形成される）を形成すれば一層冷却効果が高められる。その際、前述した通り、耐食性に対する配慮のため、金属材料の特性を失わないように耐腐食加工を行うことが好ましい。

なお、本実施例ではエアサスペンション装置に適応する例として説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で広く適用することができることは言うまでもない。

本発明の実施の形態における車両用コンプレッサ装置の構成を示す側面図である。 ブラケット（支持部材）の配置の別の実施の形態を示す概略側面図である。 ブラケット（支持部材）の配置の別の実施の形態を示す概略側面図である。 図１におけるブラケットの配置を示す概略正面図である。 図５ａは水分捕集部を上部から観た平面図、図５ｂは図５ａのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図４におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１：コンプレッサ装置
２：モータ装置
３：出力軸
７：コネクティングロッド
８：ピストン
１０：ピストンクランク装置
１４：シリンダ
１８：流路
１９：排出口
２０：ドライヤ装置
２１：スロープ
２２：水分捕集部
２５：排気弁
２６：チャンバー
３５：ブラケット（支持部材）
３７：ドライヤカバー
３８：モータカバー
４０：凸部
４１：凹部

Claims (5)

1. 駆動源としてのモータ装置と、
   該モータ装置の出力軸に連結されるピストンにより圧縮空気を生成するピストンクランク装置と、
   前記圧縮空気が導入されるドライヤ装置と、を備える車両用コンプレッサ装置において、
   前記ドライヤ装置は、前記モータ装置に垂直に且つ対向して配置されると共に、
   前記車両用コンプレッサ装置を車両に支持固定する支持部材が、前記モータ装置の出力軸側の端部と前記ドライヤ装置の前記圧縮空気が導入される側の端部との間に配設されることを特徴とする車両用コンプレッサ装置。
2. 前記支持部材は前記ドライヤ装置あるいは前記モータ装置に挟持されることを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ装置。
   
3. 前記支持部材は前記ドライヤ装置あるいは前記モータ装置と一体で組み付けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ装置。
4. 前記ピストンクランク装置と前記ドライヤ装置との間には流路が配置され、
   該流路は前記ピストンのストローク長よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ装置。
5. 前記ピストンクランク装置と前記ドライヤ装置との間には流路が配置され、
   前記ドライヤ装置には軸心に向かって傾斜する傾斜面が設けられ、前記流路から排出された水分が前記傾斜面に沿って捕集されることを特徴とする請求項１に記載の車両用コンプレッサ装置。

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