JP6868071B2 - 空気圧縮機の伝動機構 - Google Patents

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Description

本発明は、空気圧縮機の伝動機構に関し、特に、伝動機構の組立方式によりピストン本体にトルクギヤ上の連杆が枢着され、ピストン本体がシリンダー中に平行に配設され、トルクギヤの中央軸孔が、ベースの第２の位置決め孔内に設けた軸受の内輪に対応し、ねじがベース内に取り付けた軸受の内輪からトルクギヤに至るまで挿通され、中央軸孔中にねじ止め固定され、ねじによりトルクギヤが軸受に密に挟持されるため、トルクギヤを使用してもねじと軸受との位置がずれることも緩むこともない空気圧縮機の伝動機構に関する。
図８〜１０は、従来の車載用空気圧縮機１を示す。図８〜図１０に示すように、従来の空気圧縮機１は、ベース１１と、ベース１１上に結合されたシリンダー１２と、ベース１１上に取り付けられたモータ１３と、モータ１３によりシリンダー１２内で往復運動するピストン本体１４と、を含む。モータ１３によりピストン本体１４をシリンダー１２内で往復運動させ、気体の吸入及び圧縮、並びに加圧された気体の排出を行う。
一般に、従来の車載用空気圧縮機１のモータ１３は、歯車機構及びクランク機構の伝動によりピストン本体１４を往復運動させる。歯車機構は、モータ１３の心軸上に取り付けられた小歯車１５１と、小歯車１５１に噛合した大歯車１５２と、を含む。クランク機構のカウンターウェイト（ｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔ ｂｌｏｃｋ）１６１は、大歯車１５２に結合されるとともに、前述したピストン本体１４に枢着可能な連杆１６４を有する。カウンターウェイト１６１は、軸棒１６２を有する。軸棒１６２の２つの末端は、口径が異なる円柱体に成形され、両者間にはステップ状のショルダー１６５が設けられる。軸棒１６２の大きめの口径の一端には、下向きに凹んだ切欠き１６６が形成されている。切欠き１６６を有する軸棒１６２の一端は、前述したカウンターウェイト１６１上に設置され、軸棒１６２の小さめの口径の他端は、雌ねじ部を含む軸孔１６３を有する。軸棒１６２の小さめの口径の一端は、ベース１１上に形成された軸孔１１０内に取り付けられる。軸孔１１０内には、軸受１１１が一般に設けられる。軸受１１１は完全円形状の構造であり、クランク機構の軸棒１６２は、ねじ１７により軸受１１１にねじ止めされ、連杆１６４が軸棒１６２に対して偏心しているため、大歯車１５２が小歯車１５１により駆動されると、シリンダー１２内でピストン本体１４が往復運動する。
しかし、従来の車載用空気圧縮機１の歯車機構及びクランク機構の取り付け方式により、ピストン本体１４、大歯車１５２及びクランク機構を結合させると、互いに結合されたピストン本体１４、大歯車１５２及びクランク機構はベース１１の上面１１２に対して傾斜角度θが形成され、軸棒１６２がベース１１を避けるように設計されているため、シリンダー１２中にピストン本体１４を押し入れることができ、軸棒１６２を軸受１１１に導入し、ねじ１７により軸受１１１にねじ止めする。ベース１１は、軸受１１１の上下端の表面を覆う。即ち、ベース１１の上面１１２と、ベース１１内に取り付けた軸受１１１の外平面１１３とは異なる水平面である。ベース１１の上面１１２からベース１１内に取り付けた軸受１１１の外平面１１３までの間隔は距離Ｄである。ベース１１の厚さは距離Ｅである。ベース１１の上面１１２から大歯車１５２までの間隔は距離Ｂである。ピストン本体１４から上面１１２までの間隔は距離Ｆである。ピストン本体１４からベース１１内に取り付けた軸受１１１の外平面１１３までの間隔は距離Ｆ＋Ｄである。シリンダー１２内でピストン本体１４が往復運動する際に変形運動を発生させ、空気圧縮機の効率に悪影響を与え、空気圧縮機の使用寿命が短くなることがあった。本発明者が鋭意研究を重ねた結果、従来のプラスチック材料からなるベース１１は、高温により少し軟らかくなる虞があることを突き止めた。つまり、ピストン本体１４が高速で往復運動すると、ピストン本体１４と軸受１１１とが互いに引っ掛かり、前述したねじ１７により軸棒１６２と軸受１１１とがねじ止めされると、実際にはねじ１７の雄ねじ部１７１と、雌ねじ部を含む軸孔１６３とがねじ溝の結合深さが十分でないか、ねじ１７でねじ止めするトルク力が十分でない場合、軸棒１６２が軸受１１１の内輪の内径面で緩んで空転し、ピストン本体１４が高速で往復運動し、軸孔１１０と軸受１１１とが僅かにずれて変形し、更には、軸孔１１０の周辺の壁面が歯車機構の大歯車１５２の側面壁により摩擦が増大する現象が発生し、ピストン本体１４がずれてピストン本体１４がシリンダー１２内で垂直方向の運動をし続けることができなくなって偏角が発生し、ピストン本体１４が往復運動を行う際、軸棒１６２が取り付けられた軸孔１１０の内壁が受ける力が不均一となり、特定の箇所が摩損して非定点の円心運動となることがあった。このような現象が発生すると、ピストン本体１４がシリンダー１２内で往復運動するときに変形運動が発生し、ピストン本体１４及び軸孔１１０内の軸受１１１が破壊してしまうことがあった。また、ベース１１は、軸受１１１の上下端の表面を覆う。ベース１１の上面１１２からベース１１内に取り付けられた軸受１１１の外平面１１３までの間隔は距離Ｄであり、ベース１１の厚みＥは、小さくすることができないため、完成品の空間を小さくすることはできなかった。ピストン本体１４から軸受１１１までのトルクは、ピストン本体１４から軸受１１１の外平面１１３までの間隔がＦ＋Ｄであるため、トルクを低減させて軸棒１６２の傾斜角を減らすことができず、軸受１１１に加わる負荷を減らすことができず、使用寿命が短くなってしまうことがあった。
本発明の主な課題は、空気圧縮機の伝動機構の組立方式により、ピストン本体にトルクギヤ上の連杆が枢着され、ピストン本体がシリンダー中に平行に配設されると、トルクギヤの中央軸孔がベースの第２の位置決め孔内に設けた軸受の内輪に対応し、ねじがベース内に取り付けた軸受の内輪からトルクギヤに至るまで挿通され、中央軸孔中にねじ止め固定され、ねじによりトルクギヤが軸受に密に挟持されるため、トルクギヤの稼働期間中でもねじと軸受との位置がずれることも緩むこともなく、第２の位置決め孔内の軸受を破壊され難くし、間接的にシリンダー内でピストン本体を上下の往復直線運動を行う最適な状態に保つことができる空気圧縮機の伝動機構を提供することにある。
本発明のもう一つの課題は、ベースの上面から大歯車部までの間隔距離を０より大きくし、トルクギヤの稼働期間中に大歯車部が回転してもベースの上面と摩擦して磨耗されることを防ぐ空気圧縮機の伝動機構を提供することにある。
上述した課題を達成するために、本発明は、空気圧縮機の伝動機構であって、
前記空気圧縮機は、ベース、シリンダー及び伝動機構を備え、
前記ベースは、互いに離隔されるように配置された第１の位置決め孔及び第２の位置決め孔を有し、前記第１の位置決め孔には、モータの芯端に設けられた小歯車が挿入され、前記第２の位置決め孔内には、軸受が取り付けられ、前記軸受は、外輪と、内輪と、前記内輪と前記外輪との間に位置する複数の球と、から構成され、
前記シリンダーは、前記ベース上に結合されるとともに、空気貯蔵ユニットと連通し、
前記伝動機構は、前記シリンダー内でピストン本体を往復させて圧縮動作を行って圧縮空気を発生させ、
前記伝動機構は、トルクギヤを含み、前記トルクギヤ上には、雌ねじを有する中央軸孔と、連杆と、が設けられ、
前記トルクギヤの前記中央軸孔は、前記ベースの前記第２の位置決め孔内に取り付けられる前記軸受の前記内輪に対応し、
前記ねじが前記ベース内に取り付けた前記軸受の前記内輪から前記トルクギヤに至るまで挿通され、前記中央軸孔中にねじ止め固定され、自動生産を行うことを特徴とする、伝動機構を提供するものである。
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構の組立構造を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構の組立構造を示す分解斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る伝動機構の組立初期を示す説明図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る伝動機構の組立完成図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構の組立構造を示す部分断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構を示す分解斜視図である。 図７は、本発明の第３実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構を示す分解斜視図である。 図８は、従来の空気圧縮機の部材を示す分解斜視図である。 図９は、従来の空気圧縮機の一部の部材を示す組立ステップ図である。 図１０は、従来の空気圧縮機を示す部分断面図である。
図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構の空気圧縮機２は、ベース３と、ベース３上に結合されたシリンダー４と、ベース３上に取り付けられたモータ５と、伝動機構と、を含む。
ベース３は、互いに離隔されるように配置された第１の位置決め孔３１及び第２の位置決め孔３２を含む。第１の位置決め孔３１には、モータ５の芯端に設けられた小歯車５０が挿入される。第２の位置決め孔３２内には、軸受６が取り付けられる。軸受６は、外輪６１と、内輪６２と、内輪６２と外輪６１との間に位置する複数の球６３と、から構成される。
シリンダー４は、ベース３と一体化されるか接続技術によりベース３と結合されるとともに、空気貯蔵ユニット４１と連通する。空気貯蔵ユニット４１は、気体を出力するマニホールド４１１と、圧力計４１２と、を有する。
伝動機構は、前述したシリンダー４内でピストン本体５４を往復させて圧縮動作を行って圧縮空気を発生させる。前述した伝動機構は、トルクギヤ５７を含む。トルクギヤ５７上には、雌ねじを有する中央軸孔５１０と、連杆５３と、が設けられる。連杆５３の末端には、環状凹溝５３０が形成される。
図２〜図４を参照する。図２〜図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機２の伝動機構の組立方式により、ピストン本体５４にトルクギヤ５７上の連杆５３が枢着され、ピストン本体５４がシリンダー４中に平行に配設されると、トルクギヤ５７の中央軸孔５１０が、ベース３の第２の位置決め孔３２内に取り付けられる軸受６の内輪６２に対応し、ねじ５２がベース３内に取り付けた軸受６の内輪６２からトルクギヤ５７に至るまで挿通され、中央軸孔５１０中にねじ止め固定され、自動生産を行う。
ピストン本体５４にトルクギヤ５７上の連杆５３が枢着され、連杆５３に形成した環状凹溝５３０中にロック部材５３１が係合されるため、ピストン本体５４がトルクギヤ５７の稼働期間中に外れることを防ぐ。
前述したトルクギヤ５７は、カウンターウェイト及び大歯車部５１を含む。カウンターウェイト及び大歯車部５１は、粉末冶金技術により一体成形されてもよいし、組立式で結合して一体化してもよく、大歯車部５１は、前述した小歯車５０と噛合してもよい。
図５を参照する。図５に示すように、本発明のベース３の上面３０と、ベース３内に取り付けた軸受６の外周の最高厚さの上面６０とは同一の水平面であり、ベース３の厚さが距離Ａであり、ベース３の上面３０からトルクギヤ５７の大歯車部５１までの間隔は距離Ｂである。距離Ｂは０より大きい。ピストン本体５４からベース３内に取り付けた軸受６の上面６０までの間隔は距離Ｃである。ベース３の上面３０から大歯車部５１まで間隔距離Ｂが０より大きいため、トルクギヤ５７の稼働期間中に大歯車部５１が回転してもベース３の上面３０と摩擦して磨耗されることを防ぐ。
ベース３の上面３０から大歯車部５１までの間隔距離Ｂを０より大きくするために、トルクギヤ５７の中央軸孔５１０が大歯車部５１に形成され、大歯車部５１の底部の中央軸孔５１０の外周には、ギヤボス部５１１が設けられる。ギヤボス部５１１は、大歯車部５１と一体成形されるか（図２〜図５に示す）、図６が示す第２実施形態のように、ギヤボス部５１１は一部品でもよく、それをトルクギヤ５７の底部に設置し、ねじ５２を介してベース３内に取り付けた軸受６の内輪６２をギヤボス部５１１からトルクギヤ５７へ挿通させ、中央軸孔５１０中にねじ止め固定する。
図７を参照する。図７に示すように、本発明の第３実施形態に係る空気圧縮機の伝動機構のトルクギヤ５７の中央軸孔５６０は、大歯車部５５と組み合わして一体化されるカウンターウェイト５６に形成されてもよい。カウンターウェイト５６の底部の中央軸孔５６０の外周には、ギヤボス部５６１が設けられる。ギヤボス部５６１は、カウンターウェイト５６と一体成形される。
空気圧縮機２を稼働する際、ねじ５２によりトルクギヤ５７が軸受６に直接密に挟持され、トルクギヤ５７の稼働期間にねじ５２と軸受６との位置がずれることも緩むこともなく、第２の位置決め孔３２内の軸受６を破壊され難くし、間接的にシリンダー４内でピストン本体５４を上下の往復直線運動を行う最適な状態に保つことができる。
上述したことから分かるように、本発明が提供する空気圧縮機の伝動機構は、その組立方式によりピストン本体５４にトルクギヤ５７上の連杆５３が枢着され、ピストン本体５４がシリンダー４中に平行に配設され、トルクギヤ５７の中央軸孔５１０がベース３の第２の位置決め孔３２内に設けた軸受６の内輪６２に対応し、ねじ５２がベース３内に取り付けた軸受６の内輪６２からトルクギヤ５７に至るまで挿通され、中央軸孔５１０中にねじ止め固定され、ねじ５２によりトルクギヤ５７が軸受６に密に挟持されるため、トルクギヤ５７を使用してもねじ５２と軸受６との位置がずれることも緩むこともない上、第２の位置決め孔３２内の軸受６が破壊され難く、間接的にシリンダー４内でピストン本体５４を上下の往復直線運動を行う最適な状態に保つことができる。
１：空気圧縮機
２：空気圧縮機
３：ベース
４：シリンダー
５：モータ
６：軸受
１１：ベース
１２：シリンダー
１３：モータ
１４：ピストン本体
１７：ねじ
３０：上面
３１：第１の位置決め孔
３２：第２の位置決め孔
４１：空気貯蔵ユニット
５０：小歯車
５１：大歯車部
５２：ねじ
５３：連杆
５４：ピストン本体
５５：大歯車部
５６：カウンターウェイト
５７：トルクギヤ
６０：上面
６１：外輪
６２：内輪
６３：球
１１０：軸孔
１１１：軸受
１１２：上面
１１３：外平面
１５１：小歯車
１５２：大歯車
１６１：カウンターウェイト
１６２：軸棒
１６３：軸孔
１６４：連杆
１６５：ショルダー
１６６：切欠き
１７１：雄ねじ部
４１１：マニホールド
４１２：圧力計
５１０：中央軸孔
５１１：ギヤボス部
５３０：環状凹溝
５３１：ロック部材（ｌｏｃｋｉｎｇ ｒｉｎｇ）
５６０：中央軸孔
５６１：ギヤボス部
θ：傾斜角度
Ａ：距離
Ｂ：距離
Ｃ：距離
Ｄ：距離
Ｅ：距離
Ｆ：距離

Claims (9)

  1. 空気圧縮機の伝動機構であって、
    前記空気圧縮機は、ベース、シリンダー及び伝動機構を備え、
    前記ベースは、互いに離隔されるように配置された第１の位置決め孔及び第２の位置決め孔を有し、前記第１の位置決め孔には、モータの芯端に設けられた小歯車が挿入され、前記第２の位置決め孔内には、軸受が取り付けられ、前記軸受は、外輪と、内輪と、前記内輪と前記外輪との間に位置する複数の球と、から構成され、
    前記シリンダーは、前記ベース上に結合されるとともに、空気貯蔵ユニットと連通し、
    前記伝動機構は、前記シリンダー内でピストン本体を往復させて圧縮動作を行って圧縮空気を発生させ、
    前記伝動機構は、トルクギヤを含み、前記トルクギヤには、雌ねじを有する中央軸孔と、連杆と、が設けられ、
    前記トルクギヤの前記中央軸孔は、前記ベースの前記第２の位置決め孔内に取り付けられる前記軸受の前記内輪に対応し、
    雄ねじが前記ベース内に取り付けた前記軸受の前記内輪から前記トルクギヤに至るまで挿通され、前記中央軸孔中にねじ止め固定されることを特徴とする、伝動機構。
  2. 前記トルクギヤは、カウンターウェイト及び大歯車部を含み、
    前記大歯車部は、前記小歯車と噛合することを特徴とする請求項１に記載の伝動機構。
  3. 前記カウンターウェイト及び前記大歯車部は、粉末冶金技術により一体成形されることを特徴とする請求項２に記載の伝動機構。
  4. 前記ベースの上面と、前記ベース内に取り付けた前記軸受の外周の最高厚さの上面とは同一の水平面であり、
    前記ベースの上面から前記トルクギヤの前記大歯車部までの間隔距離Ｂが０より大きく、前記トルクギヤの稼働期間中に前記大歯車部が回転しても前記ベースの上面と摩擦して磨耗されることを防ぐことを特徴とする請求項２に記載の伝動機構。
  5. 前記トルクギヤの前記中央軸孔は、前記大歯車部に形成され、
    前記大歯車部の底部の前記中央軸孔の外周には、ギヤボス部が設けられ、
    前記ギヤボス部は、前記大歯車部と一体成形されることを特徴とする請求項２に記載の伝動機構。
  6. 前記トルクギヤの底部には、ギヤボス部が設けられ、
    前記雄ねじが前記ベース内に取り付けた前記軸受の前記内輪から前記ギヤボス部を通って前記トルクギヤに至るまで挿通され、前記中央軸孔中にねじ止め固定されることを特徴とする請求項２に記載の伝動機構。
  7. 前記トルクギヤの前記中央軸孔は、前記大歯車部と組み合わして一体化される前記カウンターウェイトに形成され、
    前記カウンターウェイトの底部の前記中央軸孔の外周には、ギヤボス部が設けられ、
    前記ギヤボス部は、前記カウンターウェイトと一体成形されることを特徴とする請求項２に記載の伝動機構。
  8. 前記ピストン本体には、前記トルクギヤ上の前記連杆が枢着され、前記連杆に形成した環状凹溝中にロック部材が係合され、前記トルクギヤの稼働期間中に前記ピストン本体が外れることを防ぐことを特徴とする請求項１に記載の伝動機構。
  9. 前記ピストン本体には、前記トルクギヤ上の前記連杆が枢着され、前記ピストン本体が前記シリンダー中に平行に配設されると、前記トルクギヤの前記中央軸孔が、前記ベースの前記第２の位置決め孔内に取り付けられる前記軸受の前記内輪に対応し、前記雄ねじが前記ベース内に取り付けた前記軸受の前記内輪から前記トルクギヤに至るまで挿通され、前記中央軸孔中にねじ止め固定されて前記伝動機構が組み立てられることを特徴とする請求項１に記載の伝動機構。
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