JP4822123B2 - Oilless compressor - Google Patents
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Description
本発明は、新規なピストンロッド構造を有する潤滑油を使用しないオイルレスコンプレッサに関する。 The present invention relates to an oilless compressor having a novel piston rod structure and not using a lubricating oil.
近年コンプレッサは環境面を考慮しオイルレス化を推進している。潤滑油を使用しないことでエア内に油分を含まないクリーンエアの生成や潤滑油の劣化や汚れによる交換および空気タンク内や配管上で発生する油分ドレンの廃油処理潤滑油の漏れやこぼれによる周囲環境の悪化等油にまつわる諸問題を回避することができるためである(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。 In recent years, compressors have been promoted to be oil-less in consideration of the environment. By not using lubricating oil, the generation of clean air that does not contain oil in the air, replacement due to deterioration and contamination of the lubricating oil, and oil drainage generated in the air tank or on the piping Surrounding oil leakage and spillage This is because various problems relating to oil such as environmental deterioration can be avoided (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
しかし給油式と比べオイルレス式では生成する圧縮空気圧力が低圧領域での設計が主であり給油式で確立されている中圧領域での設計が確立されていない。給油式は圧縮機本体内部に潤滑油を保有し運転と同時に油をはね掛けながら各部を潤滑する構造であるがオイルレス式は潤滑油を用いず自己潤滑にて運転を行う構造である。 However, compared to the oil supply type, the oilless type is mainly designed in the low pressure region of the generated compressed air pressure, and the design in the intermediate pressure region established in the oil supply type has not been established. The oil supply type has a structure in which lubricating oil is held inside the compressor body and the parts are lubricated while splashing oil simultaneously with the operation, whereas the oilless type is a structure in which the operation is performed by self-lubricating without using the lubricating oil.
通常オイルレス式ピストンロッド小端部にはニードルベアリングを使用しその潤滑はニードルベアリング自体が保持しているグリースに頼ることとなる。ニードルベアリングの強度はある程度大きさに比例するところがある。 Normally, a needle bearing is used at the small end of the oilless piston rod, and the lubrication depends on the grease held by the needle bearing itself. The strength of the needle bearing is proportional to the size to some extent.
オイルレスコンプレッサでのニードルベアリング選定時には圧縮によるピストンからの圧力負荷に対する強度を十分に考慮しておく必要があるが、構造上ピストン内部に隠れるよう組み込まれるため寸法に制約がある。 When selecting a needle bearing in an oilless compressor, it is necessary to fully consider the strength against pressure load from the piston due to compression, but there is a limitation in dimensions because it is built in so as to be hidden inside the piston.
オイルレス式の中圧領域での設計では強度上大型のものが選定されるが、寸法制限により小型のものを望むことになるため相反する。 In the oilless type medium pressure region design, a large size is selected in terms of strength, but there is a conflict because a small size is desired due to dimensional restrictions.
特許文献3に開示されているように、ニードルベアリングにもいくつか種類があるが、中でも比較的強度を有することができ、小型でもある総コロ型のニードルベアリングがある。これは外輪とコロを組み合わせたシンプルな構造で外輪内側ほぼ全周にコロを配置することで強度が向上するものでありオイルレスコンプレッサのように強度と小型化が要求されるものには有効である。
As disclosed in
図4は総コロニードルベアリング3を有するピストンの組立図、図5は総コロニードルベアリング3の断面図、及び図6は総コロニードルベアリング3を装着したピストンロッド2である。ここでの総コロニードルベアリング3はコロ8と外輪9からなり、コロとコロの間を保持する保持器はない。また、ピストンピン5が挿入された状態では外輪9に設けたツバ10によりコロが軸方向へずれるのを防止している。ピストンピン5と外輪9の周方向の隙間にはコロが配置されている以外グリースを充填している。コンプレッサが運転を始めるとピストンロッド小端部11の総コロニードルベアリング3は偏芯形状を有したクランクシャフトの作用により揺動する。
4 is an assembly view of a piston having a total colony dollar bearing 3, FIG. 5 is a sectional view of the total colony dollar bearing 3, and FIG. 6 is a
周方向の力を受けて揺動している総コロニードルベアリング3は内部に充填しているグリースが軸方向へ漏洩しやすい。これは総コロニードルベアリング3の構造が外輪9とコロ8を組み合わせたシンプルな構造であることとグリース漏洩をある程度防止する保持器などがないためである。
The total colony dollar bearing 3 that is swung by receiving a force in the circumferential direction is liable to leak grease in the axial direction. This is because the structure of the total colony dollar bearing 3 is a simple structure in which the outer ring 9 and the
対策としてその漏洩グリースを確保し総コロニードルベアリング3内に戻しいれる目的でその両端にはオイルシール4を配備している。オイルシール4はシール部に合成ゴムを使用しピストンピン5外周と接触しながらその役目を果たしている。
As countermeasures,
そのためオイルシール4のシール面へも潤滑が必要でそれには総コロニードルベアリング3からの漏洩グリースを流用している。
For this reason, the sealing surface of the
そのため運転時間に合わせ極わずかではあるが、シール面からの漏れが発生する。グリースに関してはコンプレッサの周囲環境や運転状態により著しい温度上昇が発生した場合、総コロニードルベアリング3内のグリースおよびオイルシール4で確保しているグリースが熱膨張しオイルシール4のシール部から漏れ出てしまう恐れがある。そのため総コロニードルベアリング3内にはできるだけグリース量を多く充填する必要がある。
オイルレスコンプレッサのピストンロッド小端部11には強度や小型化が要求されるため総コロニードルベアリング3が有効である。しかし、通常のグリース封入型のニードルベアリングと比較し、総コロニードルベアリング3は構造上グリースを保持できる量が非常に少なく、グリースが熱膨張しオイルシールのシール部4から漏れ出てしまう恐れを考慮すると寿命の面ではあまり期待できないため、中圧領域のエアを生成するオイルレス式での採用は困難なものである。
Since the piston rod
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的はオイルレス式のコンプレッサのピストンロッド小端部11でのグリース量を増強し、使用される総コロニードルベアリングにおいてはグリース漏れによる潤滑不足が生じにくくし寿命を延長できるオイルレスコンプレッサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to increase the amount of grease at the piston rod
上記目的を解決するために、請求項1の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入されピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面に設けた前記オイルシールと総コロニードルベアリングとの間に位置するピストンピンの周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned object, the invention of claim 1 includes a cylindrical hole provided at a small end portion of a piston rod, and a total colony dollar bearing inserted into the cylindrical hole and provided with oil seals at both end faces thereof. An oilless compressor having a piston rod structure comprising a through hole provided in a side surface of the piston and a piston pin inserted into a total colony dollar bearing to connect the piston and the piston rod, wherein the piston rod structure includes the total colony The same grease as the grease applied to the total colony dollar bearing is provided in the circumferential direction of the piston pin located between the oil seal provided on both axial end surfaces of the dollar bearing and the total colony dollar bearing. It has a filled grease groove.
この構成によれば、ピストンピン部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。 According to this configuration, the grease groove provided in the piston pin portion is filled with grease in advance, and the amount of grease is ensured more than the amount that the bearing itself can hold, thereby making it difficult to cause lubrication of the total colony dollar bearing due to grease leakage. , Life can be extended and reliability can be improved.
また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。 In addition, since it has almost no effect on the external dimensions, it is possible to select a total roller type needle bearing that is strong against compression loads and can be reduced in size. Is possible.
請求項2の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入され、ピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置する前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a cylindrical hole provided in a small end portion of a piston rod, a total colony dollar bearing inserted in the cylindrical hole and provided with oil seals on both end surfaces thereof, and provided on a side surface of the piston. In the oilless compressor having a piston rod structure that is inserted into the through-hole and the total colony dollar bearing and that connects the piston and the piston rod, the piston rod structure has both end surfaces in the axial direction of the total colony dollar bearing. An oil seal is arranged so as to obtain a slight gap between the piston rod and the piston rod located in the circumferential direction inside the cylindrical hole, and the same grease as that applied to the total colony dollar bearing. And a grease groove filled with grease.
この構成によれば、ピストンロッドの円筒穴内部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。 According to this configuration, the grease groove provided inside the cylindrical hole of the piston rod is filled with grease in advance, and the amount of grease is ensured more than the amount that the bearing itself can hold, thereby reducing the lubrication of the total colony dollar bearing due to grease leakage. It is less likely to occur, the life can be extended, and the reliability can be improved.
また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し、小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。 In addition, since it has almost no effect on the external dimensions, it is possible to select a total roller type needle bearing that has strength against compression load and can be reduced in size. Design becomes possible.
請求項3の発明は、ピストンロッドの小端部に設けられた円筒穴と、前記円筒穴に挿入され、その両端面にオイルシールが設けられた総コロニードルベアリングと、ピストンの側面に設けられた貫通穴および総コロニードルベアリングに挿入されピストンとピストンロッドを連結するピストンピンと、からなるピストンロッド構造を有するオイルレスコンプレッサにおいて、前記ピストンロッド構造は、前記総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置するピストンピンの周方向及び前記ピストンロッドの円筒穴内部の周方向に設けられ、かつ、前記総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースが充填されたグリース溝とを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a cylindrical hole provided at a small end portion of a piston rod, a total colony dollar bearing inserted into the cylindrical hole and provided with oil seals at both end surfaces thereof, and provided on a side surface of the piston. In the oilless compressor having a piston rod structure, which is inserted into the through-hole and the total colony dollar bearing and connected to the piston and the piston rod, the piston rod structure includes both end surfaces in the axial direction of the total colony dollar bearing. An oil seal is arranged so as to obtain a slight gap between them, and is provided in the circumferential direction of the piston pin located in this gap and in the circumferential direction inside the cylindrical hole of the piston rod, and applied to the total colony dollar bearing. Characterized by having a grease groove filled with the same grease as the existing grease To.
この構成によれば、ピストンピン部およびピストンロッド部に設けたグリース溝にあらかじめグリースを満たし、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量が確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。 According to this configuration, the grease groove provided in the piston pin part and piston rod part is filled with grease in advance, and the amount of grease exceeds that which can be held by the bearing itself. Can be prevented, the life can be extended, and the reliability can be improved.
また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。 In addition, since it has almost no effect on the external dimensions, it is possible to select a total roller type needle bearing that is strong against compression loads and can be reduced in size. Is possible.
請求項1〜3に係る発明によれば、ピストンロッド小端部へ加工した円筒穴に軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリングを挿入し、総コロニードルベアリングの軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシールを配置すると共にこの隙間に位置するピストンピン部あるいはピストンロッドの円筒穴内部、更にはその両部にグリース溝を設けて総コロニードルベアリングに塗布しているグリースと同じグリースを充填し、ベアリング自体が保持できる量以上にグリース量を確保することにより、グリース漏れによる総コロニードルベアリングの潤滑不足を生じにくくし、寿命を延長することができ、信頼性を向上することができる。 According to the first to third aspects of the present invention, the total colony dollar bearing is inserted into the cylindrical hole processed into the small end portion of the piston rod so as to be located in the central portion in the axial direction, An oil seal is arranged so as to obtain a slight gap therebetween, and a grease groove is provided in the cylindrical hole of the piston pin part or piston rod located in this gap, and further, both parts are applied to the total colony bearing. Filling with the same grease as the grease and ensuring that the amount of grease exceeds the amount that the bearing itself can hold, makes it difficult to cause insufficient lubrication of the total colony dollar bearing due to grease leakage, extending the service life and improving reliability. Can be improved.
また、外形寸法にほとんど影響が及ばないことから、圧縮負荷に対する強度を有し、小型化を図ることのできる総コロ型のニードルベアリングを選定することが可能となり、中圧領域でのオイルレスコンプレッサ設計が可能となる。 In addition, since it has almost no effect on the external dimensions, it is possible to select a total roller type needle bearing that has strength against compression load and can be reduced in size. Design becomes possible.
[実施形態1]
上記目的を達成するために、まず、請求項1の発明に対応する実施形態1について説明する。
図1及び図5に示されるように、ピストンロッド2の小端部11の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング3を挿入し、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けたオイルシール4との間に位置するピストンピン部5に周方向にグリース溝12を設けて総コロニードルベアリング3に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。
[Embodiment 1]
To achieve the above object, a first embodiment corresponding to the invention of claim 1 will be described first.
As shown in FIGS. 1 and 5, the total colony dollar bearing 3 is inserted into the processed cylindrical hole of the
ピストンピン5のグリース溝12は、総コロニードルベアリング3に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積としてグリース溝12の深さや幅を決定する。また、ピストンピン5は、中空形状である。グリース溝12を付けるに際し、その強度が劣るため中空内径を小径にし、十分な強度を得られるよう配慮する。グリース溝12の溝幅については、総コロニードルベアリング3の軸方向コロ端面からオイルシールのシート端面までの間であり、コロ端面へのキズ防止やオイルシールのシール面脱落を防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。
The
上記の制約を満足すれば、ピストンピン5のグリース溝12の形状は、その断面を半円形やV字形等の加工上安易な形状としても良い。このグリース溝12を設けることにより、グリース量が総コロニードルベアリング3の保持している量と合わせて2倍となりオイルシールの潤滑によるグリース消費や熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も2倍とすることができる。
If the above-mentioned restrictions are satisfied, the shape of the
実施形態1では、グリース溝12をピストンピン5の外周面に設けるが、中空ピストンピン5の内径を小径にすることで実現できるため、新たな部品を追加することやその他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。また、組立に際しても従来の組みたて技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。
In the first embodiment, the
[実施形態2]
次に、請求項2の発明に対応する実施形態2について、図2を用いて説明する。
実施形態2では、ピストンロッド小端部11の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング3を挿入し、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面との間にわずかな隙間を得るようオイルシール4を配置し、その隙間に位置するピストンロッド2の円筒穴内部の周方向にグリース溝12を設けて、総コロニードルベアリング3に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。
[Embodiment 2]
Next,
In the second embodiment, the total colony dollar bearing 3 is inserted into the processed cylindrical hole of the
ピストンロッド2のグリース溝12は、総コロニードルベアリング3に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積としてグリース溝12の深さや幅を決定する。
The
グリース溝12を付けるに際し、その強度が劣るためピストンロッド2の円筒穴加工部の肉厚を増やす等の十分な強度を得られるよう配慮する。グリース溝12の幅については、総コロニードルベアリング3の外輪軸方向端面からオイルシール4の外輪内側端面までの間であり、総コロニードルベアリング3およびオイルシール4の外輪面へのキズを防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。
When the
上記の制約を満足すれば、ピストンロッド2の円筒穴内部のグリース溝12の形状は、その断面を半円形やV字形等の加工上安易な形状としても良い。このグリース溝12を設けることにより、グリース量が、総コロニードルベアリング3の保持している量と合わせて2倍となり、オイルシール4の潤滑によるグリース消費や熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も2倍とすることができる。
If the above-mentioned restrictions are satisfied, the shape of the
実施形態2では、グリース溝12をピストンロッド2の円筒穴内部の周方向に設けるが、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けたオイルシール4との間に、わずかな隙間を得られるようピストンロッド小端部11を軸方向にわずかに寸法延長することと、ピストンロッド2の円筒穴加工部の肉厚を増やすことで実現できるため、新たな部品を追加することや、その他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。また、組立に際しても、従来の組みたて技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。
In the second embodiment, the
[実施形態3]
請求項3の発明に対応する実施形態3について、図3を用いて説明する。
実施形態3では、ピストンロッド2の小端部11の加工した円筒穴に、軸方向中央部に位置するよう総コロニードルベアリング3を挿入し、ピストンロッド2の円筒穴内部の周方向にグリース溝12aを設けて、総コロニードルベアリング3に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。さらに、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けたオイルシール4との間に位置するピストンピン部5にも、周方向にグリース溝12bを設けて、総コロニードルベアリング3に塗布しているグリースと同じグリースを充填する。
[Embodiment 3]
A third embodiment corresponding to the invention of
In the third embodiment, the total colony dollar bearing 3 is inserted into the processed cylindrical hole of the
ピストンロッド2のグリース溝12aやピストンピンのグリース溝12bは、それぞれ総コロニードルベアリング3に塗布しているグリース量と同量を確保できる容積として、グリース溝12a、12bの深さや幅を決定する。
The grease groove 12a of the
グリース溝12a、12bを付けるに際し、その強度が劣るため、ピストンロッド2の円筒穴加工部の肉厚を増やすことや、ピストンピン5の中空内径を小径にする等、十分な強度を得られるよう配慮する。
Since the strength of the grease grooves 12a and 12b is inferior, sufficient strength can be obtained, for example, by increasing the thickness of the cylindrical hole machining portion of the
ピストンロッド2のグリース溝12aの幅については、総コロニードルベアリング3の外輪軸方向端面から、オイルシール4の外輪内側端面までの間であり、総コロニードルベアリング3およびオイルシール4の外輪面へのキズを防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。
The width of the grease groove 12a of the
ピストンピン5のグリース溝12bの幅については、総コロニードルベアリング3の軸方向コロ端面からオイルシールのシート端面までの間であり、コロ8の端面へのキズ防止やオイルシール4のシール面脱落を防止できるよう、それぞれの端面から適度な余裕をもった溝幅とする。
上記の制約を満足すれば、ピストンロッド2およびピストンピン5のグリース溝12a、12bの形状は、その断面を半円形やV字形等の加工上安易な形状としても良い。
The width of the grease groove 12 b of the
If the above restrictions are satisfied, the shape of the grease grooves 12a and 12b of the
このグリース溝12a、12bを設けることにより、グリース量が総コロニードルベアリング3の保持している量と合わせて3倍となり、オイルシール4の潤滑によるグリース消費や、熱膨張によるグリース漏れが発生しても、その対応時間も3倍とすることができる。
By providing the grease grooves 12a and 12b, the amount of grease is tripled with the amount retained by the total colony dollar bearing 3, and grease consumption due to lubrication of the
ピストンロッド2の円筒穴内部の周方向に設けるグリース溝12aによれば、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けたオイルシール4との間にわずかな隙間を得られるようピストンロッド2の小端部11を軸方向にわずかに寸法延長することと、ピストンロッド2の円筒穴加工部の肉厚を増やすこと、また、ピストンピン5の外周面に設けるグリース溝12bによれば、中空ピストンピン5の内径を小径にすることで実現できるため、新たな部品を追加することや、その他の部品の形状や寸法を変更することなく採用できるため、設計が容易である。
組立に際しても、従来の組立技術を持ってすれば容易に実施することが可能である。
According to the grease groove 12 a provided in the circumferential direction inside the cylindrical hole of the
When assembling, it can be easily carried out by using a conventional assembling technique.
さらに、上記実施形態1〜3において、ピストンロッド2の小端部11を可能な範囲で軸方向に寸法延長することで、ピストンロッド2やピストンピン5のグリース溝12、12a、12bを拡大し、総コロニードルベアリング3の保持しているグリース量と合わせて、任意の余裕度を持たせることが可能である。
Further, in the first to third embodiments, the
また新設したグリース溝12、12a、12b以外に、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けたオイルシール4との間の隙間にグリースを充填し、グリース量の増強を図っても良い。
Further, in addition to the newly provided
グリース溝12,12a、12bは、総コロニードルベアリング3の軸方向両端面に設けることを前提としたが、任意で片側側面に実施しても良い。
また、ニードルベアリングは総コロニードルベアリング以外にも保持器付きニードルベアリングや他のベアリングとしても良い。
The
In addition to the total colony dollar bearing, the needle bearing may be a needle bearing with a cage or other bearings.
1…ピストン、2…ピストンロッド、3…総コロニードルベアリング、4…オイルシール、5…ピストンピン、6…ピストンピン固定ネジ、7…ボール、8…コロ、9…外輪、10…つば、11…小端部、12,12a,12b…グリース溝。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piston, 2 ... Piston rod, 3 ... Total colony dollar bearing, 4 ... Oil seal, 5 ... Piston pin, 6 ... Piston pin fixing screw, 7 ... Ball, 8 ... Roller, 9 ... Outer ring, 10 ... Brim, 11 ... small end, 12, 12a, 12b ... grease groove.
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