JP6570359B2 - エアコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、エアコンプレッサに関し、例えば、トラックやバスのような大型自動車に搭載されるエアコンプレッサに利用して有効なものに関する。

大型自動車にはブレーキやエアサスペンション等の圧力源を確保するために、エアコンプレッサが搭載されることがある。

従来のこの種のエアコンプレッサはエンジンで駆動されるレシプロ式になっており、クランクケースとシリンダライナとシリンダヘッドとを備えている。シリンダライナにはピストンが往復動自在に収容されており、クランクケースにはピストンを往復動させるためのクランク機構が収容されている。
このようなエアコンプレッサにおいては、シリンダライナにフランジを設けてフランジをシリンダヘッドにボルトで締結する構造により、ピストンによる筒内圧力に抗することが図られている。
ところが、シリンダライナのフランジをシリンダヘッドにボルトで締結する構造においては、シリンダライナとシリンダヘッドとの合わせ面における剛性によってはシリンダライナのフランジがボルトの締結力によって締め上げられることにより、シリンダライナのフランジ付け根に応力が発生するために、シリンダライナのボアがボルトの本数分だけ花びら状に変形してしまう。

このようなシリンダライナのボア変形現象を防止する技術として、シリンダライナにダミーヘッドを締結して正規のシリンダヘッドを締結した時のボア変形を模擬し、該ボア変形を模擬した状態でボア加工刃具によりシリンダライナの内周面を加工するエアコンプレッサのシリンダライナ加工方法、が提案されている。
すなわち、このエアコンプレッサのシリンダライナ加工方法によれば、シリンダライナにダミーヘッドを締結してシリンダライナの内周面をボア加工刃具によって切削することにより、ボア変形を予め修正することができるので、正規のヘッドをシリンダライナに締結した時のシリンダライナボア真円度を良好にすることができる（特許文献１参照）。

特開２０１３−１３００９１号公報

しかしながら、このエアコンプレッサのシリンダライナ加工方法においては、シリンダライナにダミーヘッドを締結する工程が増加するという問題点がある。

本発明の目的は、ダミーヘッドを使用せずにシリンダライナのボア変形を低減することができるエアコンプレッサを提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
クランクケースと、前記クランクケースに配置されたシリンダライナと、前記シリンダライナの前記クランクケースと反対側に配置されたシリンダヘッドとが共に締結されているエアコンプレッサであって、
シリンダホルダが前記シリンダライナの外側に同心的に配置されており、前記シリンダホルダの前記シリンダヘッド側端に形成されたフランジが前記シリンダライナの前記シリンダヘッド側端に形成されたフランジと共に締結されており、
前記シリンダライナの前記フランジの厚さが前記シリンダライナの筒壁の厚さよりも小さく設定されている、
ことを特徴とするエアコンプレッサ。

前記した手段によれば、シリンダライナのボア変形を低減することができる。

本発明の第一実施形態であるエアコンプレッサを示す縦断面図である。 そのシリンダホルダを示す斜視図である。 本発明の第二実施形態であるエアコンプレッサを示す縦断面図である。 そのシリンダホルダを示す斜視図である。 本発明の第三実施形態であるエアコンプレッサを示す一部切断正面図である。 そのクランクケースを示す斜視図である。 本発明の第四実施形態であるエアコンプレッサを示す一部切断正面図である。 本発明の第五実施形態であるエアコンプレッサを示す一部切断正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に即して説明する。

図１〜図２は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係るエアコンプレッサは、バスやトラックのような大型車両に搭載されてディーゼルエンジンによって駆動されるように構成されている。
図１に示されているように、エアコンプレッサはシリンダライナ１０とクランクケース２０とシリンダヘッド３０とシリンダホルダ４０とを備えている。

シリンダライナ１０は円筒形状に形成されており、シリンダライナ１０の円筒壁１１の中空部によってシリンダ室１２が形成されている。シリンダライナ１０の上端外周にはフランジ１３が直角に突設されており、フランジ１３にはボルト挿通孔１４が４本、周方向に等間隔に配置されて厚さ方向に形成されている。フランジ１３の厚さｔ１は円筒壁１１の厚さｔ２よりも小さく設定されている（ｔ１＜ｔ２）。
シリンダライナ１０のシリンダ室１２内にはピストン１５が往復摺動自在に嵌合されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７に連結されている。クランクシャフト１７の回転運動がコネクティングロッド１６によって直線運動に変換され、この直線運動がピストン１５に伝達される。そして、ピストン１５の往復直線運動によってエアコンプレッサのポンピング作用が実行される。

クランクケース２０の上端には嵌入孔２１が開設されており、嵌入孔２１にはシリンダライナ１０の下端部が嵌入されている。嵌入孔２１の内周にはシリンダライナ１０の外周面との間をシールするシールリング１９が介設されている。
クランクケース２０の嵌入孔２１の下側にはクランク室２２が形成されており、クランク室２２の底部はオイルパンを形成している。クランク室２２の両端（以下、左端右端とする。）の側壁には左側ベアリング収容穴２３および右側ベアリング収容孔２４がそれぞれ形成されており、左側ベアリング収容穴２３および右側ベアリング収容孔２４にはボールベアリング２５、２５がそれぞれ保持されている。両ボールベアリング２５、２５にはクランク室２２に軸架されたクランクシャフト１７の両ジャーナル部２６、２６がそれぞ
れ回転自在に支承されている。
クランクシャフト１７の右端部は右側ベアリング収容孔２４からクランク室２２の外部へ突出されており、その突出端部にはギヤ取付部２７が形成されている。ギヤ取付部２７はディーゼルエンジンの出力軸に連動される駆動ギヤ（図示せず）が取り付けられるように構成されている。
クランクシャフト１７の中央部に形成されたクランクピン２８には、コネクティングロッド１６の下端部のボス部１８が回転自在に支承されている。

シリンダヘッド３０には吸入路３１および吐出路３２がそれぞれ開設されている。吸入路３１はエンジン吸気管を介してエアクリーナに接続され、吐出路３２はチェック弁およびエアドライヤを介してリザーバに接続される。
シリンダヘッド３０はシリンダライナ１０の上端にバルブプレート（弁板）３３と吸入弁用リードバルブ３４と吐出弁用リードバルブ３５を挟み込んで締結されている。バルブプレート３３の吸入路３１に対向する位置には、シリンダ室１２に連通する吸入口３６が開設されており、吸入口３６はリードバルブ３４に形成された吸入弁３７によって開閉されるようになっている。バルブプレート３３の吐出路３２に対向する位置には、シリンダ室１２に連通する吐出口３８が開設されており、吐出口３８はリードバルブ３５に形成され吐出弁３９によって開閉されるようになっている。

図２に示されているように、シリンダホルダ４０は円筒形状に形成されている。シリンダホルダ４０の円筒壁４１の内径はシリンダライナ１０の円筒壁１１の外径よりも大きく設定されている。

シリンダホルダ４０の円筒壁４１における上端外周には上側フランジ４２が直角に突設されており、上側フランジ４２には雌ねじ孔４３が４本、周方向に等間隔に配置されて厚さ方向に形成されている。
図１に示されているように、シリンダホルダ４０の上側フランジ４２上にはシリンダライナ１０のフランジ１３が、各雌ねじ孔４３に各ボルト挿通孔１４を整合されて載置されている。シリンダライナ１０のフランジ１３上にはシリンダヘッド３０がバルブプレート３３と吸入弁用リードバルブ３４と吐出弁用リードバルブ３５とを挟み込んで載置されている。
シリンダヘッド３０とバルブプレート３３と吸入弁用リードバルブ３４と吐出弁用リードバルブ３５とにはボルト挿通孔が４本宛それぞれ開設されており、それらボルト挿通孔はシリンダライナ１０の各ボルト挿通孔１４およびシリンダホルダ４０の各雌ねじ孔４３にそれぞれ整合されている。シリンダヘッド３０とバルブプレート３３と吸入弁用リードバルブ３４と吐出弁用リードバルブ３５とはシリンダホルダ４０に、各ボルト挿通孔に挿通されて各雌ねじ孔４３にそれぞれねじ込まれたボルト５１によって締結されている。

シリンダホルダ４０の円筒壁４１における下端外周には下側フランジ４４が直角に突設されており、下側フランジ４４にはボルト挿通孔４５が４本、周方向に等間隔に配置されて厚さ方向に形成されている。クランクケース２０の上面には嵌入孔２１と同心にフランジ部４６が形成されており、フランジ部４６には雌ねじ穴４７が４本、周方向に等間隔に配置されて厚さ方向に形成されている。シリンダホルダ４０の下側フランジ４４はクランクケース２０のフランジ部４６上に各ボルト挿通孔４５を各雌ねじ穴４７に整合されて載置されている。シリンダホルダ４０はクランクケース２０に各ボルト挿通孔４５に挿通されて各雌ねじ穴４７にねじ込まれたボルト５２によって締結されている。

以上の構成に係るエアコンプレッサにおいて、クランクケース２０に組付けられたシリンダライナ１０およびシリンダホルダ４０にシリンダヘッド３０をバルブプレート３３、両リードバルブ３４および３５を挟み込んで締結するに際して、ボルト５１はシリンダホ
ルダ４０のフランジ４２に形成された雌ねじ孔４３にねじ込まれるので、シリンダライナ１０のフランジ１３の付け根にはボルト５１の締め上げ力に起因するボア変形は発生しない。
すなわち、ボルト５１の雌ねじ孔４３への締め上げ力はシリンダホルダ４０のフランジ４２に加わるのであって、シリンダライナ１０のフランジ１３には加わらないので、シリンダライナ１０の円筒壁１１におけるフランジ１３の付け根にボア変形は発生しない。

また、シリンダヘッド３０がボルト５１によってシリンダホルダ４０に締結されることにより、ピストン１５による筒内圧力はシリンダヘッド３０およびボルト５１を介してシリンダホルダ４０によって支持されるので、シリンダライナ１０のフランジ１３は筒内圧力を支持しなくて済む。つまり、シリンダライナ１０のフランジ１３の厚さは小さく設定することができる。

本実施形態に係るシリンダライナ１０において、フランジ１３の厚さｔ１は円筒壁１１の厚さｔ２よりも小さく設定されているので、シリンダライナ１０のフランジ１３にボルト５１による締め上げ力が加わったとしても、フランジ１３が締め上げ力によって容易に変形して締め上げ力がシリンダライナ１０の円筒壁１１に伝わるのを抑止ないしは抑制することができるので、シリンダライナ１０の円筒壁１１におけるフランジ１３の付け根に変形が発生する現象をより一層確実に防止することができる。

仮に、シリンダホルダ４０の円筒壁４１におけるフランジ４２の付け根にボア変形が発生したとしても、シリンダホルダ４０の円筒壁４１の内径はシリンダライナ１０の円筒壁１１の外径よりも大きく設定されているので、シリンダホルダ４０の円筒壁４１におけるフランジ４２の付け根に発生したボア変形部分がシリンダライナ１０の円筒壁１１外周面に接触するのを回避することができる。
換言すれば、シリンダホルダ円筒壁４１内周の半径Ｒとシリンダライナ円筒壁１１外周の半径ｒとの差（Ｒ−ｒ）は、シリンダホルダ４０のフランジ４２がボルト５１で締め上げられたことによる曲げ応力によってシリンダホルダ４０の円筒壁４１におけるフランジ４２の付け根にボルトの本数分だけ花びら状に変形しても、当該変形部分がシリンダライナ１０の外周面に接触するのを防止することができるように設定することが好ましい。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。

（１）クランクケースに組付けられたシリンダライナおよびシリンダホルダにシリンダヘッドを締結することにより、シリンダライナの円筒壁におけるフランジ付け根にボルト締め上げ力によるボア変形が発生するのを防止することができる。

（２）シリンダライナの円筒壁におけるフランジ付け根にボア変形が発生するのを防止することにより、シリンダライナの内周面とピストンおよびピストンリングとの間に発生する隙間を減少させることができるので、当該隙間から吐出口に上がって圧縮空気に混入してしまうオイルの量を低減することができる。

（３）シリンダライナのフランジの厚さを円筒壁の厚さよりも小さく設定することにより、シリンダライナのフランジに作用するボルトによる締め上げ力をフランジの変形によって吸収することができるので、シリンダライナの円筒壁におけるフランジの付け根に変形が発生するのを防止することができる。

（４）クランクケースの嵌入孔の内周とシリンダライナの円筒壁外周面との間にシールリングを介設することにより、例えば、エアコンプレッサをエンジンに組み付ける際に発生するクランクケースの変形をシールリングによって吸収することができるので、クランク
ケースの変形に伴ってシリンダライナが変形されるのを防止することができる。

（５）ダミーヘッドを使用せずにシリンダライナのボア変形を防止することにより、ダミーヘッド使用工程の増加を回避することができるので、エアコンプレッサの生産性の低下を防止することができる。

図３〜図４は本発明の第二実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、主にシリンダホルダ４０Ａの構成および組み付け構造である。
すなわち、シリンダホルダ４０Ａには円筒壁の代わりに支柱４８が４本、上下のフランジ４２、４３の間に周方向に等間隔に立設されており、各支柱４８に各ボルト挿通孔４９がそれぞれ縦に開設されている。
シリンダホルダ４０Ａはクランクケース２０のフランジ部４６上に各ボルト挿通孔４９を各雌ねじ穴４７に整合されて載置され、シリンダヘッド３０、バルブプレート３３、両リードバルブ３４、３５およびシリンダライナ１０のフランジ１３と共にクランクケース２０に、それらの各ボルト挿通孔に挿通されてクランクケース２０の各雌ねじ穴４７にねじ込まれた長いボルト５３によって締結されている。
なお、本実施形態においては、円筒壁を設けてもよい。

本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、支柱４８が上下のフランジ４２、４３の間に設けられていることにより、ボルト５３の締め上げ力による上下のフランジ４２、４３の変形がなくなるため、シリンダライナ１０の円筒壁１１の変形防止がより確実となるという効果、さらに、シリンダホルダ４０Ａの構成および組み付け構造を簡単化することができるという効果を得ることができる。

図５〜図６は本発明の第三実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、主にシリンダホルダ４０Ｂの構成および組み付け構造である。
すなわち、シリンダホルダ４０Ｂはクランクケース２０上に嵌入孔２１と同心円に配されて一体的に立設されており、その上端面には雌ねじ穴４７Ｂが４本、周方向に等間隔に配置されて形成されている。
クランクケース２０に一体的に立設されたシリンダホルダ４０Ｂ上にはシリンダヘッド３０、バルブプレート３３、両リードバルブ３４、３５およびシリンダライナ１０のフランジ１３が各ボルト挿通孔を各雌ねじ穴４７Ｂに整合されて載置され、それらの各ボルト挿通孔にボルト５１が挿通されてシリンダホルダ４０Ｂの各雌ねじ穴４７Ｂにねじ込まれることにより、シリンダヘッド３０、バルブプレート３３、両リードバルブ３４、３５およびシリンダライナ１０のフランジ１３がクランクケース２０に一体的に立設されたシリンダホルダ４０Ｂに締結されている。

本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、シリンダホルダ４０Ｂの構成および組み付け構造を簡単化することができるという効果を得ることができる。

図７は本発明の第四実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、主にシリンダホルダ４０Ｃの構成である。
すなわち、シリンダホルダ４０Ｃの円筒壁４１における内周には冷却室６１がシリンダライナ１０の外周を囲繞するように形成されており、円筒壁４１における外周には冷却媒体としての冷却水６４を冷却室６１に流通させるための導入口６２および導出口６３がそれぞれ開設されている。シリンダホルダ４０Ｃの円筒壁４１における内周上下端部には、冷却室６１を密封するための上シールリング６５および下シールリング６６がそれぞれ設けられる。

本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、冷却室６１を流通する冷却水６４によってシリンダライナ１０を冷却することができるという効果を得ることができる。

図８は本発明の第五実施形態を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、主にシリンダホルダ４０Ｄの構成である。
すなわち、シリンダホルダ４０Ｄはクランクケース２０上に嵌入孔２１と同心円に配されて一体的に立設されており、シリンダヘッド３０、バルブプレート３３、両リードバルブ３４、３５およびシリンダライナ１０のフランジ１３がクランクケース２０に一体的に立設されたシリンダホルダ４０Ｄに締結されている。さらに、シリンダホルダ４０Ｄの円筒壁４１における内周には冷却室６１がシリンダライナ１０の外周を囲繞するように形成されており、円筒壁４１における外周には冷却媒体としての冷却水６４を冷却室６１に流通させるための導入口６２および導出口６３がそれぞれ開設されている。シリンダホルダ４０Ｄの円筒壁４１における内周上下端部には、冷却室６１を密封するための上シールリング６５および下シールリング６６がそれぞれ設けられる。

本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、冷却室６１を流通する冷却水６４によってシリンダライナ１０を冷却することができるという効果を得ることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施形態においては、リード弁式エアコンプレッサについて説明したが、本発明はこれに限らず、ディスク弁式エアコンプレッサについても採用することができる。

前記実施形態においては、大型自動車に搭載されるエアコンプレッサについて説明したが、本発明はこれに限らず、他の用途に使用されるエアコンプレッサ全般に適用することができる。

１０…シリンダライナ、１１…円筒壁、１２…シリンダ室、１３…フランジ、１４…ボルト挿通孔、１５…ピストン、１６…コネクティングロッド、１７…クランクシャフト、１８…ボス部、１９…シールリング、
２０…クランクケース、２１…嵌入孔、２２…クランク室、２３…左側ベアリング収容穴、２４…右側ベアリング収容孔、２５…ボールベアリング、２６…ジャーナル部、２７…ギヤ取付部、２８…クランクピン、
３０…シリンダヘッド、３１…吸入路、３２…吐出路、３３…バルブプレート（弁板）、３４…吸入弁用リードバルブ、３５…吐出弁用リードバルブ、３６…吸入口、３７…吸入弁、３８…吐出口、３９…吐出弁、
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ…シリンダホルダ、４１…円筒壁、４２…上側フランジ、４３…雌ねじ孔、４４…下側フランジ、４５…ボルト挿通孔、４６…フランジ部、４７…雌ねじ穴、４７Ｂ…雌ねじ穴、４８…支柱、４９…ボルト挿通孔、
５１、５２…ボルト、５３…長いボルト、
６１…冷却室、６２…導入口、６３…導出口、６４…冷却水、６５、６６…シールリング。

Claims (7)

1. クランクケースと、前記クランクケースに配置されたシリンダライナと、前記シリンダライナの前記クランクケースと反対側に配置されたシリンダヘッドとが共に締結されているエアコンプレッサであって、
   シリンダホルダが前記シリンダライナの外側に同心的に配置されており、前記シリンダホルダの前記シリンダヘッド側端に形成されたフランジが前記シリンダライナの前記シリンダヘッド側端に形成されたフランジと共に締結されており、
   前記シリンダライナの前記フランジの厚さが前記シリンダライナの筒壁の厚さよりも小さく設定されている、
   ことを特徴とするエアコンプレッサ。
2. 前記シリンダホルダが前記シリンダライナの外周を囲繞する筒壁を備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
3. 前記シリンダホルダの前記クランクケース側端に形成されたフランジが前記クランクケースに締結されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエアコンプレッサ。
4. 前記シリンダホルダが前記クランクケースに締結されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のエアコンプレッサ。
5. 前記シリンダホルダが前記シリンダライナの外側に立設された複数本の支柱を備えている、
   ことを特徴とする請求項１、３または４に記載のエアコンプレッサ。
6. 前記シリンダホルダが前記クランクケースと一体に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１、２または５に記載のエアコンプレッサ。
7. 前記シリンダホルダが前記シリンダライナを冷却する冷却室を備えている、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または６に記載のエアコンプレッサ。

Images