JPH0791374A

JPH0791374A - 流体加圧機

Info

Publication number: JPH0791374A
Application number: JP25642493A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oshiage; 博押上
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】リップシールが磨耗したとしても、寿命が長
い流体加圧機を提供することにある。【構成】リップシール２６のリップ部２７は、図３
（Ａ）のように外周２６Ａがシリンダ１１の内径とほぼ
等しい外径の円形状、また内周２６Ｂがリテーナ２０の
外径とほぼ等しい内径の楕円形状になっている。リップ
シール２６の小さい内径２０Ａ方向のリップ部２７に
は、図３（Ｂ）のように肉厚ｔ１の厚肉部２７Ａ，２７
Ａが形成されている。リップシール２６のピストン２２
の頂面とクランク軸６の回転面とが交差する線上のリッ
プ部２７の厚肉部２７Ａは、クランク軸６方向のリップ
部２７の薄肉部２７Ｂよりも摺動ストロークが大きく、
かつ、摺動速度が早いが、薄肉部２７Ｂに比べて許容磨
耗量が大きいため、厚肉部２７Ａが磨耗しても、リップ
シール２６の寿命が長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気体または液体等の流体
を加圧する空気圧縮機やポンプ等の流体加圧機に関す
る。

【０００２】

【従来技術】この種流体加圧機のなかでも空気圧縮機を
一例として従来技術を説明する。従来の空気圧縮機は、
クランク軸を回動可能に支持したクランクケースと、シ
リンダヘッドを有し該クランクケース上に搭載されたシ
リンダと、前記クランク軸にピストンロッドを介して連
結され、該シリンダ内を揺動しつつ往復動し、前記シリ
ンダヘッドとの間に加圧室を形成するピストンと、該ピ
ストンの外周に設けられて前記シリンダの内周面に摺接
するリップ部とこのリップ部に一体に形成されて前記ピ
ストンに嵌合する嵌合部とからなる重合体のリップシー
ルとから大略構成されている。

【０００３】ピストンの外周に嵌合されたリップシール
は、シリンダ内周面を付勢するように設けられており、
シリンダ内周面とピストンの外周との間に隙間を生ずる
ことがなく、空気を加圧するときに加圧室から加圧した
空気が漏れないようになっている。

【０００４】上述した空気圧縮機は、モータの出力軸に
よりクランク軸を回転駆動し、ピストンロッドを介して
シリンダ内でピストンを揺動させつつ、往復動させるよ
うになっている。この揺動時に、ピストンの軸線はシリ
ンダの軸線に対してわずかに傾斜するので、その傾斜に
伴ってシリンダ内を摺動するためのピストンの頂面とク
ランク軸の回転面とが交差する線上のリップ部は、クラ
ンク軸方向のリップ部よりも摺動ストロークが大きくな
っている。。

【０００５】そして、このような空気圧縮機において、
ピストンが上死点から下死点へ達する吸込行程では、加
圧室が負圧になることによって吸気弁が開弁し、クラン
クケース内の空気を加圧室内に吸入するようになってい
る。また、ピストンが下死点から上死点へと達する吐出
行程では、吸気弁が閉弁し、ピストンが加圧室内の空気
を加圧していき、加圧空気が所定圧力に達すると、吐出
弁が開弁して加圧空気がエアタンク側に吐出されるよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、ピストン
はピストンロッドを介してクランク軸のクランク運動に
よりシリンダ内を往復動するものであり、同時に、ピス
トンはシリンダの軸線に対し揺動運動を行う。この揺動
運動のため、ピストンの外周に固定されたリップシール
のピストンの頂面とクランク軸の回転面とが交差する線
上のリップ部は、クランク軸方向のリップ部に比べて、
摺動ストロークが長く、かつ、摺動速度が速いため、ク
ランク軸方向のリップ部に比べて早く磨耗してしまう。

【０００７】このように、ピストンの頂面とクランク軸
の回転面とが交差する線上のリップ部が早く磨耗するこ
とにより、クランク軸方向のリップ部がそれほど磨耗し
ていないにも関わらず、早くリップシールの寿命が尽き
てしまう、そして、空気圧縮機の寿命はこのリップシー
ルの寿命により決まってしまうので、空気圧縮機の寿命
が短くなっていた。

【０００８】本発明の目的は、リップシールが磨耗した
としても、寿命が長い流体加圧機を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ため、請求項１の発明においては、クランク軸を回動可
能に支持したクランクケースと、シリンダヘッドを有し
該クランクケース上に搭載されたシリンダと、前記クラ
ンク軸にピストンロッドを介して連結され、該シリンダ
内を揺動しつつ往復動し、前記シリンダヘッドとの間に
加圧室を形成するピストンと、該ピストンの外周に設け
られ、前記シリンダの内周面に摺接するリップ部とこの
リップ部に一体に形成されて前記ピストンに嵌合する嵌
合部とからなる重合体のリップシールとからなる流体加
圧機において、前記ピストンの頂面とクランク軸の回転
面とが交差する線上のリップシールのリップ部の径方向
に、厚肉部を形成したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】ピストンがシリンダ内を揺動しているときに
は、ピストンの軸線はシリンダの軸線に対して傾いた状
態になる。このとき、ピストンの外周に設けられたリッ
プシールのピストンの頂面とクランク軸の回転面とが交
差する線上のリップ部は、クランク軸方向のリップ部よ
り摺動ストロークが大きく、かつ、摺動速度が早いた
め、クランク軸方向のリップ部と比べて早く磨耗する
が、ピストンの頂面とクランク軸の回転面とが交差する
線上のリップ部が厚肉部であるので、磨耗しても許容磨
耗量は大きくなっているため、よって、リップシールの
寿命が長くなり、流体加圧機の寿命が長くなる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図３に示し説明す
る。図１は本実施例の流体加圧機の縦断面図、また、図
２は図１のＬ−Ｌ’線における断面図である。図中、ク
ランクケース１内には、クランク室２が形成されるとと
もに、クランク室２は吸気口３により大気解放されてい
る。また、クランクケース１には、モータ４の出力軸５
が支持され、この出力軸５は前記クランク室２内に突出
して、端部にはクランク軸６が取り付けられている。

【００１２】また、前記クランク軸６には、バランスを
取るためのバランスウエイト７がクランク軸６と一体と
なって取り付けられ、このクランク軸６はキー８及びボ
ルト９により前記出力軸５に固着されている。さらに、
符号１０はクランク室２内を冷却するためにクランク軸
６先端に設けられたファンである。前記クランクケース
１の上部には、クランク室２に連通した状態で円筒状の
シリンダ１１が搭載されており、シリンダ１１の上端に
は、吐出弁座１２を介してシリンダヘッド１３が外部に
対して気密的に固着されている。そして、シリンダ１
１、吐出弁座１２、及び後述のピストン２２により加圧
室１４が形成され、吐出弁座１２とシリンダヘッド１３
とにより吐出室１５が形成されることになる。

【００１３】前記クランク軸６は、本実施例においては
偏心板１６が用いられ、この偏心板１６外周には、ベア
リング１７が嵌合され、さらにこのベアリング１７には
ピストンロッド１８の大径部１８Ａが回転自在に設けら
れている。ピストンロッド１８の上部１８Ｂには、受け
１９がピストンロッド１８と一体的に形成され、シリン
ダ１１内を揺動しつつ、往復動する。受け１９の上面側
は、シリンダ１１の内径よりも小さい外径を持ち、その
中心部には、凹部１９Ａが形成されており、凹部１９Ａ
の内周面のクランク軸６と直交する位置には、半円柱形
の突起１９Ｂが設けられている。受け１９の上面にはリ
テーナ２０が嵌合されており、このリテーナ２０は、上
部２０Ａの外周が、受け１９の外径と等しい大きい大直
径２０Ｂと受け１９の外径よりもわずかに小さい小直径
２０Ｃとで構成された楕円形状となっている。また、リ
テーナ２０の下部には、受け１９の凹部１９Ａと同寸法
の凸部２０Ｄが形成され、凸部２０Ｄには突起１３Ｂに
対応する半円柱形の溝２０Ｅが形成されている。受け１
９とリテーナ２０とは、凹部１９Ａと凸部２０Ｄとで嵌
合されるとともに、複数のネジ２１により固着されてお
り、本実施例においては、受け１９とリテーナ２０とに
よりピストン２２が構成されている。

【００１４】受け１９とリテーナ２０とには、両者を貫
通して吸気孔２３が配設されており、吸気孔２３はクラ
ンク室２と常時連通されている。リテーナ２０の上面に
は、吸気孔２３上に離着座するように、例えばゴム、軟
質合成樹脂等の可撓性樹脂材料によって形成された吸気
弁２４が配設されており、吸気弁２４は自体の可撓性に
より開閉弁し得るようにネジ２５によりその一部がリテ
ーナ２０に固定されている。

【００１５】リテーナ２０の外周には、図３に示すよう
なリップシール２６が設けられている。このリップシー
ル２６はクランク室２と加圧室１４とを画成し、加圧室
１４内の空気をクランク室２に漏らさないようにするた
め、重合体、例えばポリテトラフルオレエチレン等の弾
力性に富み自己潤滑性のある耐磨耗性の高い樹脂材料に
よって形成されている。また、リップシール２６は、シ
リンダの内周面に摺接するためにシリンダ内周面を弾性
力により付勢する環状のリップ部２７と、受け１９とリ
テーナ２０との間に嵌合される環状の嵌合部２８とから
一体に構成されている。

【００１６】リップシール２６のリップ部２７は、図３
（Ａ）のように外周２６Ａがシリンダ１１の内径とほぼ
等しい外径の円形状、また内周２６Ｂがリテーナ２０の
外径とほぼ等しい内径の楕円形状になっている。リップ
シール２６の小さい内径２０Ａ方向のリップ部２７に
は、図３（Ｂ）のように肉厚ｔ１の厚肉部２７Ａ，２７
Ａが形成されている。また、リップシール２６の大きい
内径２０Ｂ方向のリップ部２７には、図３（Ｃ）のよう
に肉厚ｔ２（ｔ２＜ｔ１）の薄肉部２７Ｂ，２７Ｂが形
成されている。さらに、厚肉部２７Ａと薄肉部２７Ｂと
の間のリップ部２７には、厚肉部２７Ａから薄肉部２７
Ｂに架けて徐々に肉厚が薄くなっていくテーパ部２７
Ｃ，２７Ｃ，・・・が形成されている。

【００１７】リップシール２６の嵌合部２８には、突起
２８Ａ，２８Ａが設けられており、この突起２８Ａは、
リップ部２７の厚肉部２７Ａ，２７Ａの最大厚肉部分を
結ぶ線上に、リップシール２６の中心に向かって、リテ
ーナ２０の溝２０Ｅに対応する半円状に形成されてい
る。リップシール２６を受け１９及びリテーナ２０に嵌
合する際には、嵌合部２８の突起２８Ａをリテーナ２０
の溝２０Ｅに嵌合させることにより、厚肉部２７Ａ，２
７Ａがピストン２２の頂面とクランク軸６の回転面とが
交差する線上（図中Ａ方向）に、また、薄肉部２７Ｂ，
２７Ｂがクランク軸６方向（図中Ｂ方向）に位置するよ
うになっている。なお、リテーナ２０は図３（Ａ）のリ
ップシール２６の上に嵌合する形に形成されており、リ
テーナ２０の上部２０Ａの外周面とリップシール２６の
リップ部２７の内周面との間には、若干（０．２〜０．
３mm程度）の隙間が全周にわたって均等に設けられてい
る。

【００１８】吐出弁座１２の下面側には、吸気弁２４を
固定するネジ２５の頭を収容するため、ネジ収容凹部２
９が形成されるとともに、吐出弁座１２を貫通して吐出
孔３０が配設されており、吐出孔３０は加圧室１４と常
時連通されている。また、吐出弁座１２の上面側には、
吐出孔３０上に離着座するように吐出弁３１が配設され
ており、吐出弁３１は自体の可撓性により開閉弁し得る
ようにネジ３２によりその一部が吐出弁座１２に固定さ
れている。

【００１９】シリンダヘッド１３には、一方が吐出室１
５に連通した吐出ポート３３が設けられており、吐出ポ
ート３３の他方は、エアドライヤを介してエアタンク
（いずれも図示せず）と接続するようになっている。

【００２０】本実施例における空気圧縮機は、以上のよ
うに構成されており、ピストンロッド１８を介してクラ
ンク軸６に連結された受け１９が、シリンダ１１内で揺
動しつつ往復動する間に空気を圧縮する基本的作動につ
いては従来技術と格別差異はない。

【００２１】従って、本実施例によれば、受け１９がシ
リンダ１１内を揺動するときに、受け１９の軸線はシリ
ンダ１１の軸線に対して傾いた状態になり、リップシー
ル２６のピストン２２の頂面とクランク軸６の回転面と
が交差する線上のリップ部２７の厚肉部２７Ａは、クラ
ンク軸６方向のリップ部２７の薄肉部２７Ｂよりも摺動
ストロークが大きく、かつ、摺動速度が早いが、薄肉部
２７Ｂに比べて許容磨耗量が大きいため、厚肉部２７Ａ
が磨耗しても、リップシール２６の寿命が長くなり、空
気圧縮機の寿命が長くなる。

【００２２】また、受け１９の突起１３Ｂ、リテーナ２
０の溝２０Ｅ、及びリップシール２６の嵌合部２８の突
起２８Ａを設けたことにより、厚肉部２７Ａをリップ部
２７が一番磨耗する位置に設けることができるので、受
け１９にリテーナ２０とリップシール２６を組み付ける
ときに、位置合わせをする必要がなくなり、空気圧縮機
の生産性が向上する。

【００２３】なお、本実施例において、リップシールは
カップ型のものを用いたが、これに限ることなく、ピス
トンの外周に嵌合され、加圧室の気密が保てるものであ
れば、どのような形状のリップシールを用いてもよい。

【００２４】また、本実施例において、ピストンの外周
にリップシールを嵌合する構成としたがこれに限らず、
例えば、ピストンの外周とリップシールの内周との間
に、環状の支持材を設け、該支持材の外周に環状のリッ
プシールの内周を固着し、支持材の内周をピストンの外
周に嵌合する構成としても良い。

【００２５】さらに、本実施例においては、空気圧縮機
を例として述べたが、ポンプ等の他の流体加圧機に本発
明を用いても良いことは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、流体加圧機において、
ピストンの頂面とクランク軸の回転面とが交差する線上
のリップシールのリップ部の径方向に、厚肉部を形成し
たことにより、リップシールのピストンの頂面とクラン
ク軸の回転面とが交差する線上のリップ部が、クランク
軸方向のリップ部より摺動ストロークが大きく、かつ、
摺動速度が早いために、クランク軸方向のリップ部と比
べて早く磨耗したとしても、ピストンの頂面とクランク
軸の回転面とが交差する線上のリップ部が厚肉部であ
り、磨耗しても許容磨耗量が大きいので、リップシール
の寿命が長くなり、流体加圧機の寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における空気圧縮機の縦断面図
である。

【図２】図１の縦断面図のＬ−Ｌ’線における断面図で
ある。

【図３】（Ａ）本発明の実施例におけるリップシールの
上面図である。（Ｂ）（Ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。（Ｃ）（Ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。

【符号の説明】

１・・・クランクケース２・・・クランク室５・・・出力軸６・・・クランク軸１１・・・シリンダ１３・・・シリンダヘッド１４・・・加圧室１５・・・吐出室１８・・・ピストンロッド１９・・・受け（ピストン）２０・・・リテーナ（ピストン）２３・・・吸気孔２４・・・吸気弁２６・・・リップシール２７・・・リップ部２７Ａ・・・厚肉部２７Ｂ・・・薄肉部２８・・・嵌合部３０・・・吐出孔３１・・・吐出弁３３・・・吐出ポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク軸を回動可能に支持したクラン
クケースと、シリンダヘッドを有し該クランクケース上に搭載された
シリンダと、前記クランク軸にピストンロッドを介して連結され、該
シリンダ内を揺動しつつ往復動し、前記シリンダヘッド
との間に加圧室を形成するピストンと、該ピストンの外周に設けられて前記シリンダの内周面に
摺接するリップ部とこのリップ部に一体に形成されて前
記ピストンに嵌合する嵌合部とからなる重合体のリップ
シールと、からなる流体加圧機において、前記ピストンの頂面とクランク軸の回転面とが交差する
線上のリップシールのリップ部の径方向に、厚肉部を形
成したことを特徴とする流体加圧機。