JPH08105387A - Air compressor device - Google Patents

Air compressor device

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JPH08105387A
JPH08105387A JP6276931A JP27693194A JPH08105387A JP H08105387 A JPH08105387 A JP H08105387A JP 6276931 A JP6276931 A JP 6276931A JP 27693194 A JP27693194 A JP 27693194A JP H08105387 A JPH08105387 A JP H08105387A
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JP
Japan
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cylinder
valve
air
passage
air compressor
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JP6276931A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Fujino
豊 藤野
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

PURPOSE: To reduce the noise based on the gear contact of a gear device by providing an air passage to communicate the inside of a cylinder with the atmosphere, opening an air compressor device interposed in the middle thereof at the beginning of the suction stroke, and flowing out the residual compressed air in the cylinder into the atmosphere. CONSTITUTION: In an air compressor where a piston 24 is reciprocated by a crank shaft 16 rotated by a driving source through a driving gear 22, etc., a solenoid 56 of a valve device 50 is energized based on the signal of a crank angle sensor 62 when the piston 24 reaches the top dead center of the compression. An armature 54 is pulled upward from the position of rest against a valve spring 58 to open an air passage 48 by a valve member 52. The residual compressed air in the clearance space of a cylinder 14 flows out from the air passage 48 into the atmosphere through a suction passage 42 to reduce the counter torque applied to a driving gear 22 and mitigate the impulsive abutting between the gear faces of the driving gear 22 and a crank gear 66.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エアコンプレッサ装
置、特にトラック等車両のブレーキ用倍力装置等の作動
媒体として広く利用されている圧縮空気の供給源に好適
な車両用エアコンプレッサ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air compressor device, and more particularly to a vehicular air compressor device suitable as a source of compressed air widely used as a working medium for a brake booster for vehicles such as trucks. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の比較的大型のトラックには、ブレ
ーキ用倍力装置等の作動媒体として圧縮空気が広く利用
されており、圧縮空気の供給源として、通常、エンジン
のクランク軸に連動して駆動される往復式エアコンプレ
ッサ装置が採用されている。上記エアコンプレッサ装置
は、エンジンのクランク軸に固着されたクランク歯車
に、必要に応じ1個以上の中間歯車又はアイドラギヤを
介して噛合するコンプレッサ駆動歯車を具えたコンプレ
ッサクランク軸と、同コンプレッサのクランク軸にコネ
クティングロッドを介して往復駆動されるピストンと、
同ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、同シリン
ダの一端開口端に装着されたシリンダヘッドとから構成
されている。同シリンダヘッドには、一端が大気に連通
しかつ他端が吸入弁又はサクションバルブを介して上記
シリンダに連通する吸入通路と、その一端がエアタンク
又は圧縮空気貯溜源に連通しかつ他端が吐出弁又はデリ
バリバルブを介して上記シリンダに連通する吐出通路と
が設けられている。
2. Description of the Related Art Compressed air is widely used as a working medium for boosters for brakes and the like in conventional, relatively large trucks, and is usually linked to the crankshaft of an engine as a source of compressed air. A reciprocating air compressor device driven by the motor is used. The air compressor device includes a compressor crankshaft having a compressor drive gear that meshes with a crank gear fixed to a crankshaft of an engine via one or more intermediate gears or idler gears, and a crankshaft of the compressor. A piston that is reciprocally driven via a connecting rod,
It is composed of a cylinder slidably accommodating the piston and a cylinder head mounted on one open end of the cylinder. The cylinder head has a suction passage having one end communicating with the atmosphere and the other end communicating with the cylinder through a suction valve or a suction valve, and one end communicating with an air tank or a compressed air reservoir and the other end discharging. A discharge passage communicating with the cylinder via a valve or a delivery valve is provided.

【0003】上記エアコンプレッサ装置は、技術上良く
知られているように、上記ピストンの下降行程即ち吸入
行程中に、上記吸入弁が開いて外気を吸入通路からシリ
ンダ内に取り入れ、続くピストンの上昇行程即ち圧縮行
程において、シリンダ内の空気が加圧され、加圧された
空気の圧力により自動的に上記吐出弁が開かれて、圧縮
空気が吐出通路からエアタンク又は圧縮空気貯溜源に圧
送される。
As is well known in the art, in the air compressor device, during the lowering stroke of the piston, that is, the suction stroke, the suction valve opens to take in outside air from the suction passage into the cylinder, and then the piston rises. In the stroke, that is, the compression stroke, the air in the cylinder is pressurized, the discharge valve is automatically opened by the pressure of the compressed air, and the compressed air is pumped from the discharge passage to the air tank or the compressed air reservoir. .

【0004】上記往復式エアコンプレッサ装置の運転
中、ピストンが圧縮行程を終り吸入行程に移行する際
に、シリンダのすき間容積内に残存する圧縮空気は、圧
縮空気貯溜源に充填されている設定圧力の圧縮空気と略
等しい高圧の空気であるから、ピストンが圧縮上死点を
越えて吸入行程に移行した瞬間から、ピストンは上記残
存圧縮空気により下方に押圧されることとなる。このた
め、コンプレッサのクランク軸に固定されたコンプレッ
サ駆動歯車には、圧縮行程における駆動トルクと反対方
向のトルク(以下場合により、反対トルクと呼称する)
が作用することとなり、同コンプレッサ駆動歯車と噛合
するアイドラギヤ又はエンジンのクランク軸に固定され
たクランク歯車との噛合歯相互間で、バックラッシュに
よる歯面の衝突、所謂歯打ちが発生し、不快な騒音が発
生する。この歯打ちに基づく騒音は、一例として、行程
容積320cc、圧縮比15、定格回転数500rpm
の大型トラック用エアコンプレッサの場合、最高90デ
シベルにも達する高レベルのものであり、従来から騒音
レベルの低減が課題となっていた。
During operation of the reciprocating air compressor device, when the piston ends the compression stroke and shifts to the intake stroke, the compressed air remaining in the clearance volume of the cylinder is set at a set pressure with which the compressed air reservoir is filled. Since the air is a high-pressure air that is substantially equal to the compressed air, the piston is pressed downward by the remaining compressed air from the moment the piston moves beyond the compression top dead center to the intake stroke. Therefore, the compressor drive gear fixed to the crankshaft of the compressor has a torque in the opposite direction to the drive torque in the compression stroke (hereinafter, referred to as opposite torque).
Is caused, and a tooth surface collision due to backlash occurs, that is, tooth flapping occurs between the meshing teeth of an idler gear that meshes with the compressor drive gear or a crank gear that is fixed to the crank shaft of the engine. Noise is generated. As an example, the noise due to the gear rattling has a stroke volume of 320 cc, a compression ratio of 15, and a rated rotation speed of 500 rpm.
In the case of the heavy-duty truck air compressor, the level is as high as 90 decibels, and it has been a problem to reduce the noise level.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、車両用エン
ジン等の駆動源により、歯車装置を介して駆動される往
復式エアコンプレッサ装置における上記歯打ちに基因し
て発生する騒音を効果的に低減することができる構造簡
単かつ作動確実であり、耐久性が優れたこの種エアコン
プレッサ装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention effectively eliminates the noise generated due to the above gear rattling in a reciprocating air compressor device driven by a drive source such as a vehicle engine through a gear device. It is an object of the present invention to provide an air compressor device of this kind that has a structure that can be reduced, has a simple and reliable operation, and is excellent in durability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、シリンダ内に吸入された空気を加圧して
圧送するピストンが、車両用エンジン等の駆動源により
歯車装置を介して回転されるクランク軸に連結されて往
復駆動されるエアコンプレッサにおいて、上記シリンダ
の内部と大気とを連通させることができる空気通路と、
同空気通路内に設けられ上記シリンダと大気との連通を
制御する弁装置と、上記ピストンが圧縮上死点から下死
点に向う吸入行程の初期に上記弁装置を開き、シリンダ
内の残存圧縮空気を上記空気通路から大気に流出させる
制御装置とを設けたことを特徴とするエアコンプレッサ
装置を提供するものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a piston for pressurizing and sucking air sucked into a cylinder is rotated by a drive source such as a vehicle engine via a gear device. In an air compressor that is reciprocally driven by being connected to a crankshaft, an air passage capable of communicating the inside of the cylinder with the atmosphere,
A valve device installed in the same air passage to control the communication between the cylinder and the atmosphere, and the piston opens the valve device at the beginning of the intake stroke from the compression top dead center to the bottom dead center, thereby remaining compression in the cylinder. An air compressor device is provided, which is provided with a control device for causing air to flow from the air passage to the atmosphere.

【0007】上記制御装置は、上記クランク軸の回転角
を検知するセンサの信号に基づきピストンの吸入行程初
期に上記弁装置に駆動信号を出力するように構成される
ことが好ましい。
It is preferable that the control device is configured to output a drive signal to the valve device at the beginning of the intake stroke of the piston based on a signal from a sensor that detects the rotation angle of the crankshaft.

【0008】また、上記シリンダの一側開口端に、その
一端が大気と連通し、かつ他端が吸入弁を介して上記シ
リンダに連通する吸入通路と、その一端が圧縮空気貯溜
源に連通しかつ他端が吐出弁を介して上記シリンダに連
通する吐出通路を具えたシリンダヘッドを装着し、同シ
リンダヘッド内に、上記空気通路を配設することが好ま
しい。
An intake passage, one end of which is in communication with the atmosphere and the other end of which is in communication with the cylinder through an intake valve, is connected to one open end of the cylinder, and one end of which is connected to a compressed air reservoir. Further, it is preferable to mount a cylinder head having a discharge passage, the other end of which communicates with the cylinder via a discharge valve, and arrange the air passage in the cylinder head.

【0009】さらに、上記空気通路は、その一端をシリ
ンダに連通されると共に、他端を上記吸入弁の上流側に
おいて上記吸入通路に連通された通路であること、及び
上記ピストンが圧縮上死点を越え吸入行程に移行した直
後、好ましくはクランク角度にして上死点から15度の
範囲で上記制御装置が上記弁装置を開くように構成され
ていることが好ましい。
Further, one end of the air passage is communicated with the cylinder and the other end is communicated with the suction passage upstream of the suction valve, and the piston is at compression top dead center. It is preferable that the control device is configured to open the valve device immediately after the transition to the intake stroke beyond the above range, preferably within a range of 15 degrees from the top dead center in crank angle.

【0010】なおまた、上記弁装置が、上記空気通路を
開閉する弁部材に連結され又は同弁部材と一体に形成さ
れたアーマチャと、同アーマチャを介し上記弁部材を開
閉制御するソレノイドとを有する電磁弁であることが望
ましい。なおまた、上記空気通路が、上記吸入通路及び
吐出通路とは別個の独立の通路として上記シリンダヘッ
ド内に形成され、同空気通路のシリンダ側の開口端に隣
接して形成された弁室内に上記弁装置の弁部材を配設す
ることができる。
Further, the valve device has an armature connected to the valve member for opening and closing the air passage or formed integrally with the valve member, and a solenoid for controlling the opening and closing of the valve member via the armature. It is preferably a solenoid valve. Further, the air passage is formed in the cylinder head as an independent passage separate from the suction passage and the discharge passage, and the air passage is formed in a valve chamber formed adjacent to an opening end of the air passage on the cylinder side. The valve member of the valve device can be arranged.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、エアコンプレッサ装置のピス
トンが圧縮上死点を越えて吸入行程に移行した直後に、
制御装置により弁装置が開放され、シリンダ内の残存圧
縮空気が上記空気通路から大気に排出されるので、ピス
トンを押し下げるように作用する圧縮空気圧力が急速に
低減し、従って同ピストンを介しコンプレッサのクラン
ク軸に固定された駆動歯車に作用する反対トルクが従来
の同種装置より大巾に低減されることとなる。上記駆動
歯車に作用する反対トルクの大巾な低減により、同歯車
及びこれと噛合する他の歯車の歯面間のバックラッシュ
に基づく衝撃的な当接、即ち歯打ちが効果的に緩和され
る。
According to the present invention, immediately after the piston of the air compressor device exceeds the compression top dead center and shifts to the intake stroke,
Since the valve device is opened by the control device and the residual compressed air in the cylinder is discharged from the air passage to the atmosphere, the compressed air pressure that acts to push down the piston is rapidly reduced, and thus the compressor is operated through the piston. The opposite torque acting on the drive gear fixed to the crankshaft is greatly reduced as compared with the conventional similar device. Due to the large reduction of the counter torque acting on the drive gear, the shocking contact between the tooth surfaces of the same gear and the other gear meshing with the gear and the tooth flaking, that is, ratcheting, is effectively mitigated. .

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面について具体
的に説明する。先ず、図1ないし図3に示した本発明の
第1実施例において、図中符号10は総括的にエアコン
プレッサを示し、同エアコンプレッサは、トラック等の
エンジン(図示せず)の適宜位置にボルト等により装着
されるクランクケース12と、同クランクケース12の
上端開口に下端を嵌装されたシリンダ14とを具えてい
る。クランクケース12にはクランク軸16が収容さ
れ、同クランク軸16は、その両端をベアリング18及
び20を介してクランクケース12に回転自在に支持さ
れている。クランク軸16のクランクケース外部突出し
た一端部に駆動歯車22が固定されている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, reference numeral 10 generally indicates an air compressor, which is located at an appropriate position of an engine (not shown) such as a truck. The crankcase 12 is equipped with bolts and the like, and the cylinder 14 has a lower end fitted into an upper end opening of the crankcase 12. A crankshaft 16 is housed in the crankcase 12, and both ends of the crankshaft 16 are rotatably supported by the crankcase 12 via bearings 18 and 20. A drive gear 22 is fixed to one end of the crankshaft 16 that projects outside the crankcase.

【0013】上記シリンダ14にはピストン24が摺動
自在に嵌装され、同ピストン24はピストンピン26を
介してコネクティングロッド28の小端部に枢着されて
いる。また、同コネクティングロッド28の大端部は、
上記クランク軸16のクランクピン部30に枢着されて
いる。シリンダ14の上方開口端にシリンダヘッド32
が装架され、図示を省略されているヘッドボルトにより
上記シリンダ14と共にクランクケース12に共締め固
定されている。
A piston 24 is slidably fitted in the cylinder 14, and the piston 24 is pivotally attached to a small end portion of a connecting rod 28 via a piston pin 26. Also, the large end of the connecting rod 28 is
It is pivotally attached to the crank pin portion 30 of the crank shaft 16. The cylinder head 32 is provided at the upper opening end of the cylinder 14.
Is mounted and fixed together with the cylinder 14 to the crankcase 12 by head bolts (not shown).

【0014】シリンダヘッド32内に、一端が車両のエ
アタンク又は圧縮空気貯溜源34に連通しかつ他端が上
記シリンダ14に連通する吐出通路36が設けられ、同
吐出通路36のシリンダ14に隣接する部分には、弁ス
プリング38によって常時閉方向に付勢されている板状
の吐出弁40が介装されている。また、シリンダヘッド
32内に、一端が大気に連通しかつ他端が上記シリンダ
14に連通する吸入通路42が設けられ、同吸入通路4
2のシリンダ14に隣接する部分には、弁スプリング4
4によって常時閉方向に付勢されている板状の吸入弁4
6が介装されている。
A discharge passage 36 is provided in the cylinder head 32, one end of which communicates with an air tank or compressed air reservoir 34 of the vehicle and the other end of which communicates with the cylinder 14, and the discharge passage 36 is adjacent to the cylinder 14. A plate-shaped discharge valve 40, which is normally biased in the closing direction by a valve spring 38, is interposed in the portion. A suction passage 42, one end of which communicates with the atmosphere and the other end of which communicates with the cylinder 14, is provided in the cylinder head 32.
The valve spring 4 is provided in a portion adjacent to the second cylinder 14.
4 is a plate-shaped intake valve that is normally biased in the closing direction by
6 is interposed.

【0015】さらに、上記シリンダヘッド32内に、一
端がシリンダ14に連通しかつ他端が上記吸入弁46の
上流側において吸入通路42に連通するL字状の空気通
路48が設けられ、同空気通路48の屈曲部分に総括的
に符号50で示されている弁装置のロッド状弁部材52
が挿入されている。上記弁装置50は、ロッド状弁部材
52と一体に形成され又は別個に作られて上記弁部材5
2に連結されたアーマチャ54と、同アーマチャ54を
囲んで配置されたソレノイド56と、上記アーマチャ5
4を介して弁部材52を常時図1に示されている閉位置
に付勢 している弁スプリング58とを具えた電磁弁で
ある。同電磁弁50はコントローラ又は制御装置60に
より開閉制御され、同制御装置60には、前記クランク
軸16の回転角即ちクランク角θを検知するクランク
角センサ62の信号が入力される。
Further, an L-shaped air passage 48, one end of which communicates with the cylinder 14 and the other end of which communicates with the suction passage 42 upstream of the suction valve 46, is provided in the cylinder head 32. A rod-shaped valve member 52 of the valve device, generally indicated at 50, in the bent portion of the passage 48.
Has been inserted. The valve device 50 may be integrally formed with the rod-shaped valve member 52 or may be separately formed from the rod-shaped valve member 52.
2, an armature 54 connected to the armature 54, a solenoid 56 surrounding the armature 54, and the armature 5 described above.
4 is a solenoid valve including a valve spring 58 that constantly urges the valve member 52 to the closed position shown in FIG. The solenoid valve 50 is controlled to be opened and closed by a controller or a control device 60, and a signal from a crank angle sensor 62 for detecting a rotation angle of the crankshaft 16, that is, a crank angle θ c is input to the control device 60.

【0016】上記駆動歯車22は、図示の実施例の場
合、エンジンのクランク軸64(中心線のみが示されて
いる)に固定されたクランク歯車66に噛合する。エン
ジンのクランク軸64と、エアコンプレッサのクランク
軸16との開の中心線間距離が大きい場合は、両歯車2
2及び66間に1個以上適数個のアイドラギヤが介装さ
れることは勿論である。
In the illustrated embodiment, the drive gear 22 meshes with a crank gear 66 which is fixed to the crankshaft 64 of the engine (only the centerline is shown). When the distance between the open center lines of the crankshaft 64 of the engine and the crankshaft 16 of the air compressor is large, both gears 2
It goes without saying that one or more appropriate number of idler gears are interposed between 2 and 66.

【0017】上記吸入弁46の上方に、総括的に符号6
8で示されているアンローダ装置が配設され、同アンロ
ーダ装置68は、シリンダヘッド32内に形成された油
圧シリンダ70と、同油圧シリンダ70内に嵌装された
ピストン72と、同ピストン72を常時図1に示されて
いる休止位置に向って付勢するリターンスプリング74
とから構成されている。上記油圧シリンダ70は油圧制
御弁76を介して適宜の油圧源78に接続され、同油圧
制御弁76は、上記圧縮空気貯溜源34内の圧縮空気圧
力を検知する圧力センサ80の出力信号Pを受容する
前記制御装置60によって制御される。
Above the suction valve 46, there is a general reference numeral 6
An unloader device shown by 8 is provided, and the unloader device 68 includes a hydraulic cylinder 70 formed in the cylinder head 32, a piston 72 fitted in the hydraulic cylinder 70, and the piston 72. A return spring 74 that always biases towards the rest position shown in FIG.
It consists of and. The hydraulic cylinder 70 is connected to a suitable hydraulic pressure source 78 via a hydraulic pressure control valve 76, and the hydraulic pressure control valve 76 outputs an output signal P a of a pressure sensor 80 for detecting the compressed air pressure in the compressed air reservoir 34. Is controlled by the controller 60 which receives

【0018】上記構成において、駆動源としての車両用
エンジンが運転しているとき、そのクランク軸64の回
転が、クランク歯車66及び駆動歯車22を介してエア
コンプレッサ10のクランク軸16に伝達され、同クラ
ンク軸16の回転によりコネクティングロッド28を介
してピストン24がシリンダ14内を往復摺動する。ピ
ストン24の下降行程即ち吸入行程において、大気圧と
シリンダ14内に生起する負圧との圧力差により吸入弁
46が開かれて、外気が吸入通路42からシリンダ14
内に吸入される。続いて、ピストン24が上昇して圧縮
行程に入ると、シリンダ14内の空気が圧縮され、空気
圧力が設定圧力に達すると吐出弁40が開かれて加圧さ
れた圧縮空気が吐出通路36からエアタンク又は圧縮空
気貯溜源34に圧送される。圧縮空気貯溜源34内に、
予め設定された圧力の圧縮空気が充填されると、圧力セ
ンサ80の信号Pを受容した制御装置60が、油圧制
御弁76を開き、油圧源78から作動圧油をアンローダ
装置68の油圧シリンダ70に供給する。油圧力により
ピストン72がリターンスプリング74を圧縮して下降
し、そのピストンロッドが吸入弁46を強制的に開放す
る。この状態では、シリンダ14の内部が常時大気圧に
連通するので、ピストン24が往復摺動しても吸入空気
は圧縮されず、エアコンプレッサ10は実質的に無負荷
運転を行なう。
In the above structure, when the vehicle engine as the drive source is operating, the rotation of the crankshaft 64 is transmitted to the crankshaft 16 of the air compressor 10 via the crank gear 66 and the drive gear 22. The rotation of the crankshaft 16 causes the piston 24 to reciprocally slide in the cylinder 14 via the connecting rod 28. In the descending stroke of the piston 24, that is, in the intake stroke, the intake valve 46 is opened due to the pressure difference between the atmospheric pressure and the negative pressure generated in the cylinder 14, and the outside air is introduced from the intake passage 42 into the cylinder 14.
Inhaled into. Subsequently, when the piston 24 rises and enters the compression stroke, the air in the cylinder 14 is compressed, and when the air pressure reaches the set pressure, the discharge valve 40 is opened and the compressed air that has been pressurized is discharged from the discharge passage 36. It is fed under pressure to an air tank or compressed air reservoir 34. In the compressed air storage source 34,
When compressed air of a predetermined pressure is filled, the controller 60 that received signals P a of the pressure sensor 80 opens the hydraulic pressure control valve 76, the hydraulic cylinder of the unloader 68 to hydraulic oil from the hydraulic source 78 Supply to 70. The piston 72 compresses the return spring 74 by hydraulic pressure and descends, and the piston rod forcibly opens the intake valve 46. In this state, since the inside of the cylinder 14 is always in communication with the atmospheric pressure, the intake air is not compressed even when the piston 24 slides back and forth, and the air compressor 10 performs substantially no load operation.

【0019】エアコンプレッサ10の負荷運転中、ピス
トン24が圧縮行程を終り上死点から吸入行程に移行す
ると、シリンダ14のすき間容積内に残存する圧縮空気
によってピストン24が押し下げられ、コネクティング
ロッド28及びクランク軸16を介して駆動歯車22に
反対トルクが作用する。このため従来のエアコンプレッ
サでは、同駆動歯車22と噛合しているクランク歯車6
6(又はアイドラギヤ)の歯面間のバックラッシュに基
因して、両歯車の歯面が衝撃的に当接し、歯打ちによる
著しい騒音が発生する。図2は、縦軸にシリンダ14内
の空気圧力をとり、横軸にクランク軸θをとって示し
た圧力−クランク角線図である。図中実線の曲線P
従来のコンプレッサの筒内圧力を示している。ピストン
24が圧縮行程に入ると、a−b線で示すように筒内圧
力が増大し、b点で吐出弁40が開いて圧縮上死点TD
C(クランク角O)まで、圧縮された空気を圧縮空気貯
溜源34に圧送する。上死点TDCを越えてピストン2
4が 下降行程に入ると、筒内圧力はc−d線に沿って
低下し、線d−eで示されるように、筒内圧力Pは大
気圧より僅かに高い残圧のレベルに低下する。図3は、
縦軸に駆動歯車22の負荷トルクTをとり、横軸にク
ランク角θをとって示したトルク−クランク角線図で
あり、図2と同様に実線Tが従来のエアコンプレッサ
のトルク変化を示している。図中a′−b′線(図2の
a−b線に対応)で示されているように、圧縮空気の吐
出が始まるb′点まで、駆動歯車22は正の負荷トルク
が増大し、圧縮空気の吐出中は、単に圧縮空気を送り出
すだけで加圧が行なわれないので上死点TDCまで負荷
トルクが急速に低減する。続いてピストン24が上死点
TDCを越えると、前述した残存圧縮空気の膨張のた
め、図中に線c′−d′で示されているように負のトル
ク即ち反対トルクが駆動歯車22に作用し、この反対ト
ルクが大きいため、歯打ちにより大きな騒音が発生して
いたのである。
When the piston 24 finishes the compression stroke and shifts from the top dead center to the suction stroke during the load operation of the air compressor 10, the compressed air remaining in the clearance volume of the cylinder 14 pushes down the piston 24, and the connecting rod 28 and An opposite torque acts on the drive gear 22 via the crankshaft 16. Therefore, in the conventional air compressor, the crank gear 6 meshing with the drive gear 22 is
Due to the backlash between the tooth flanks of 6 (or idler gear), the tooth flanks of both gears abut against each other in a shocking manner, and a significant noise is generated due to tooth flapping. FIG. 2 is a pressure-crank angle diagram in which the vertical axis represents the air pressure in the cylinder 14 and the horizontal axis represents the crankshaft θ c . A solid curve P 1 in the figure indicates the in-cylinder pressure of the conventional compressor. When the piston 24 enters the compression stroke, the in-cylinder pressure increases as indicated by the line ab, the discharge valve 40 opens at the point b, and the compression top dead center TD is reached.
Compressed air is pumped to the compressed air storage source 34 up to C (crank angle O). Piston 2 over TDC
4 enters the descending stroke, the in-cylinder pressure decreases along the cd line, and the in-cylinder pressure P c decreases to a level of the residual pressure slightly higher than the atmospheric pressure as shown by the line d-e. To do. FIG.
FIG. 3 is a torque-crank angle diagram in which the vertical axis represents the load torque T q of the drive gear 22 and the horizontal axis represents the crank angle θ c . The solid line T 1 is the torque of the conventional air compressor as in FIG. Shows changes. As shown by the line a'-b 'in the figure (corresponding to the line a-b in FIG. 2), the positive load torque of the drive gear 22 increases until the point b'where the discharge of compressed air starts. During the discharge of the compressed air, since the compressed air is simply sent out and the pressurization is not performed, the load torque is rapidly reduced to the top dead center TDC. Subsequently, when the piston 24 exceeds the top dead center TDC, a negative torque, that is, an opposite torque, is applied to the drive gear 22 as indicated by the line c'-d 'in the figure due to the expansion of the residual compressed air described above. Since this counter torque is large, a large noise is generated due to the tooth striking.

【0020】一方、上述した本発明の構成では、ピスト
ン24が圧縮上死点TDCに達すると、クランク角セン
サ62の信号に基づきコントローラ又は制御装置60が
弁装置50に対し駆動出力を供給し、ソレノイド56が
付勢される。ソレノイト56の付勢により弁スプリング
58を圧縮してアーマチャ54が、図1の休止位置から
上方に引上げられ、弁部材52が空気通路48を開放す
る。このためシリンダ14のすき間容積内に残存してい
た圧縮空気が、空気通路48から吸入通路42を経て大
気に流出し、筒内圧力Pは、図2において点線P
示されているように急速に低減する。この筒内圧力の急
速な低減に相応して、図3に点線Tで示されているよ
うに駆動歯車22に作用する反対トルク即ち負のトルク
が大巾に減少し、駆動歯車22及び協働するクランク歯
車66(又はアイドラギヤ)の歯面相互間の衝撃的な当
接が極めて有効に緩和され、前記と同一の行程容積、圧
縮比、定格回転数の大型トラック用エアコンプレッサの
場合、2ないし3デシベルの騒音低減効果が得られるこ
とが確認された。
On the other hand, in the above-described configuration of the present invention, when the piston 24 reaches the compression top dead center TDC, the controller or control device 60 supplies a drive output to the valve device 50 based on the signal of the crank angle sensor 62, The solenoid 56 is energized. The biasing of the solenoit 56 compresses the valve spring 58, pulling the armature 54 upward from the rest position of FIG. 1, and the valve member 52 opens the air passage 48. Therefore, the compressed air remaining in the clearance volume of the cylinder 14 flows out from the air passage 48 to the atmosphere via the suction passage 42, and the in-cylinder pressure P c is as shown by the dotted line P 2 in FIG. Rapidly reduce to. Corresponding to this rapid reduction of the cylinder pressure, the counter torque or negative torque acting on the drive gear 22 as shown by the dotted line T 2 in FIG. The impact contact between the tooth surfaces of the working crank gear 66 (or idler gear) is extremely effectively alleviated, and in the case of an air compressor for a large truck having the same stroke volume, compression ratio and rated speed as above, 2 It was confirmed that a noise reduction effect of 3 to 3 decibels can be obtained.

【0021】また、上記弁装置50の開弁期間は、ピス
トン24の圧縮上死点TDCから下死点BTCまでの
間、換言すれば圧縮行程の開始直前まで開いていても差
支えないのであるが、図2及び図3の線図から明らかな
ように、筒内圧の低減は、個々のエアコンプレッサ10
の構造、例えば空気通路48の通路抵抗や、すき間容積
の大きさ(即ち残存圧縮空気量)、圧縮比等の諸元によ
り多少変化はあるが、一般に圧縮上死点TDC後、クラ
ンク角にして30度以内、好ましくは15度の範囲内で
十分であり、その後は徒らにソレノイド56の電力を消
費するだけであって、同ソレノイドの耐久性に悪影響を
与えるので、特定のエアコンプレッサ10について、図
2及び図3のような筒内圧力及び反対トルクの状況を調
べ、有効な開弁期間を決定すれば良い。
The valve opening period of the valve device 50 may be open between the compression top dead center TDC and the bottom dead center BTC of the piston 24, in other words, just before the start of the compression stroke. As is clear from the diagrams of FIGS. 2 and 3, the reduction of the in-cylinder pressure depends on the individual air compressor 10
Of the air passage 48, the passage resistance of the air passage 48, the size of the gap volume (that is, the amount of residual compressed air), the compression ratio, and other factors, but the crank angle is generally changed after the compression top dead center TDC. Within 30 degrees, preferably within 15 degrees, it is sufficient, and thereafter only consumes the electric power of the solenoid 56, which adversely affects the durability of the solenoid 56. 2 and 3, the conditions of the in-cylinder pressure and the opposite torque may be examined to determine the effective valve opening period.

【0022】次に、図2は本発明の第2実施例を示して
いる。この実施例では、シリンダヘッド32内に、吸入
通路42及び吐出通路36とは別個の独立した直線的な
空気通路48が設けられ、同空気通路48はシリンダ1
4側に拡径した弁室82を具えている。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, an independent linear air passage 48 separate from the intake passage 42 and the discharge passage 36 is provided in the cylinder head 32, and the air passage 48 is provided in the cylinder 1.
It has a valve chamber 82 whose diameter is expanded to the 4 side.

【0023】第1実施例と同様に電磁弁からなる弁装置
は、弁ハウジング84内に収容されたソレノイド56
と、同ソレノイド56により駆動されるアーマチャ54
と、同アーマチャ54と一体に形成されて上記空気通路
48内に遊挿された弁軸86と、同弁軸86の下端に配
設され、上記弁室82内に収容された円板状の弁部材5
2と、上記アーマチャ54及び弁軸86を介して弁部材
52を図示の閉弁位置に向い弾性的に付勢する弁スプリ
ング58とを具え、上記空気通路48は、弁ハウジング
84の下端外周壁に穿設された複数の通気孔88を介し
て直接大気に連通している。
Similar to the first embodiment, the valve device composed of an electromagnetic valve has a solenoid 56 housed in a valve housing 84.
And the armature 54 driven by the solenoid 56.
And a valve shaft 86 integrally formed with the armature 54 and loosely inserted in the air passage 48, and a disc-shaped member disposed in the lower end of the valve shaft 86 and housed in the valve chamber 82. Valve member 5
2 and a valve spring 58 that elastically biases the valve member 52 toward the illustrated closed position via the armature 54 and the valve shaft 86, and the air passage 48 includes the lower end outer peripheral wall of the valve housing 84. It directly communicates with the atmosphere through a plurality of ventilation holes 88 formed in the.

【0024】この実施例における弁装置50の作動態様
は、上記第1実施例と実質的に同等であり、ピストン2
4が圧縮上死点TDCを越えた直後、適宜期間ソレノイ
ド56が付勢されることによって、アーマチャ54が弁
スプリング58に抗して引き下げられ、弁部材52が図
中点線で示すように開放される。弁部材52の開放によ
り、シリンダ14内の残存圧縮空気が空気通路48を通
り弁ハウジング84の通気孔88から急速に大気に排出
されるので、駆動歯車22及びクランク歯車66(又は
アイドラギヤ)の歯打ちによる騒音の発生が効果的に低
減される。なお、この実施例では、空気通路48が直線
的に形成されるので、加工が容易であり製造コストが安
い利点がある。
The operation mode of the valve device 50 in this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the piston 2
Immediately after 4 exceeds the compression top dead center TDC, the armature 54 is pulled down against the valve spring 58 by energizing the solenoid 56 for an appropriate period, and the valve member 52 is opened as shown by the dotted line in the figure. It When the valve member 52 is opened, the residual compressed air in the cylinder 14 passes through the air passage 48 and is rapidly discharged to the atmosphere from the vent hole 88 of the valve housing 84. Therefore, the teeth of the drive gear 22 and the crank gear 66 (or the idler gear) are toothed. Generation of noise due to hitting is effectively reduced. In addition, in this embodiment, since the air passage 48 is formed linearly, there is an advantage that the processing is easy and the manufacturing cost is low.

【0025】上記第1及び第2実施例においては、弁装
置50として開閉タイミング及び開放時間等の制御が最
も容易な電磁弁が例示されているが、アンローダ装置6
8と同様な油圧シリンダ装置をアクチュエータとした油
圧応動弁、或いは圧縮空気を作動媒体とする空気式アク
チュエータを有する弁装置等を適宜に代替採用すること
ができる。また、上記実施例では、エアコンプレッサ1
0の吐出弁40及び吸入弁46が板弁として形成された
構成が例示されているが、本発明は、吐出弁及び吸入弁
として、リード弁、きのこ弁等を用いた往復式エアコン
プレッサに広く適用することができる。
In the first and second embodiments described above, the valve device 50 is an electromagnetic valve whose opening / closing timing and opening time are the easiest to control.
A hydraulic responsive valve having an actuator of hydraulic cylinder device similar to that of No. 8 or a valve device having a pneumatic actuator having compressed air as a working medium may be appropriately substituted. Further, in the above embodiment, the air compressor 1
Although the configuration in which the discharge valve 40 and the suction valve 46 of 0 are formed as plate valves is illustrated, the present invention is widely applied to a reciprocating air compressor that uses a reed valve, a mushroom valve or the like as the discharge valve and the suction valve. Can be applied.

【0026】[0026]

【発明の効果】叙上のように、本発明に係るエアコンプ
レッサ装置は、シリンダ内に吸入された空気を加圧して
圧送するピストンが、車両用エンジン等の駆動源により
歯車装置を介して回転されるクランク軸に連結されて往
復駆動されるエアコンプレッサにおいて、上記シリンダ
の内部と大気とを連通させることができる空気通路と、
同空気通路内に設けられ上記シリンダと大気との連通を
制御する弁装置と、上記ピストンが圧縮上死点から下死
点に向う吸入行程の初期に上記弁装置を開き、シリンダ
内の残存圧縮空気を上記空気通路から大気に流出させる
制御装置とを設けたことを特徴とし、エアコンプレッサ
の運転中に発生する上記歯車装置の歯打ちに基づく騒音
を効果的に低減することができる構造簡単かつ作動確実
で耐久性が優れたエアコンプレッサ装置を提供すること
ができる利点がある。
As described above, in the air compressor device according to the present invention, the piston for pressurizing and sucking the air sucked into the cylinder is rotated by the drive source such as the vehicle engine via the gear device. In an air compressor that is reciprocally driven by being connected to a crankshaft, an air passage capable of communicating the inside of the cylinder with the atmosphere,
A valve device installed in the same air passage to control the communication between the cylinder and the atmosphere, and the piston opens the valve device at the beginning of the intake stroke from the compression top dead center to the bottom dead center, thereby remaining compression in the cylinder. A control device that allows air to flow from the air passage to the atmosphere is provided, and a structure that can effectively reduce noise due to gear ratcheting of the gear device that occurs during operation of the air compressor is simple and simple. There is an advantage that it is possible to provide an air compressor device that operates reliably and has excellent durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したエアコンプレッサ装置の筒内圧力
とクランク角との関係を、従前の同種コンプレッサ装置
と対比して示した線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between in-cylinder pressure and crank angle of the air compressor device shown in FIG. 1 in comparison with a conventional compressor device of the same type.

【図3】図1に示したエアコンプレッサ装置の駆動歯車
に作用するトルクとクランク角との関係を、従前の同種
コンプレッサ装置と対比して示した線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a torque acting on a drive gear of the air compressor device shown in FIG. 1 and a crank angle in comparison with a conventional compressor device of the same type.

【図4】本発明の第2実施例を示す要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…エアコンプレッサ、12…クランクケース、14
…シリンダ、16…クランク軸、22…駆動歯車、24
…ピストン、32…シリンダヘッド、34…圧縮空気貯
溜源、36…吐出通路、40…吐出弁、42…吸入通
路、46…吸入弁、48…空気通路、50…弁装置、6
0…コントローラ(制御装置)、62…クランク角セン
サ、66…クランク歯車、68…アンローダ装置。
10 ... Air compressor, 12 ... Crank case, 14
... Cylinder, 16 ... Crankshaft, 22 ... Drive gear, 24
... Piston, 32 ... Cylinder head, 34 ... Compressed air reservoir, 36 ... Discharge passage, 40 ... Discharge valve, 42 ... Suction passage, 46 ... Suction valve, 48 ... Air passage, 50 ... Valve device, 6
0 ... Controller (control device), 62 ... Crank angle sensor, 66 ... Crank gear, 68 ... Unloader device.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ内に吸入された空気を加圧して
圧送するピストンが、車両用エンジン等の駆動源により
歯車装置を介して回転されるクランク軸に連結されて往
復駆動されるエアコンプレッサにおいて、上記シリンダ
の内部と大気とを連通させることができる空気通路と、
同空気通路内に設けられ上記シリンダと大気との連通を
制御する弁装置と、上記ピストンが圧縮上死点から下死
点に向う吸入行程の初期に上記弁装置を開き、シリンダ
内の残存圧縮空気を上記空気通路から大気に流出させる
制御装置とを設けたことを特徴とするエアコンプレッサ
装置。
1. An air compressor in which a piston for pressurizing and sucking air sucked into a cylinder is reciprocally driven by being connected to a crankshaft rotated by a drive source such as a vehicle engine via a gear device. An air passage capable of communicating the inside of the cylinder with the atmosphere,
A valve device installed in the same air passage to control the communication between the cylinder and the atmosphere, and the piston opens the valve device at the beginning of the intake stroke from the compression top dead center to the bottom dead center, thereby remaining compression in the cylinder. An air compressor device, comprising: a control device that causes air to flow from the air passage to the atmosphere.
【請求項2】 上記制御装置が、上記クランク軸の回転
角を検知するセンサの信号に基づきピストンの吸入行程
初期に上記弁装置に駆動信号を出力するように構成され
ていることを特徴とする請求項1記載のエアコンプレッ
サ装置。
2. The control device is configured to output a drive signal to the valve device at the beginning of the intake stroke of the piston based on a signal from a sensor that detects the rotation angle of the crankshaft. The air compressor device according to claim 1.
【請求項3】 上記シリンダの一側開口端に、その一端
が大気と連通し、かつ他端が吸入弁を介して上記シリン
ダに連通する吸入通路と、その一端が圧縮空気貯溜源に
連通しかつ他端が吐出弁を介して上記シリンダに連通す
る吐出通路を具えたシリンダヘッドが装着され、同シリ
ンダヘッド内に、上記空気通路が配設されていることを
特徴とする請求項1記載のエアコンプレッサ装置。
3. An intake passage, one end of which is in communication with the atmosphere and the other end of which is in communication with the cylinder via an intake valve, and one end of which is in communication with the compressed air storage source, at one open end of the cylinder. 2. A cylinder head having a discharge passage, the other end of which communicates with the cylinder via a discharge valve, is mounted, and the air passage is arranged in the cylinder head. Air compressor device.
【請求項4】 上記空気通路が、その一端をシリンダに
連通されると共に、他端を上記吸入弁の上流側において
上記吸入通路に連通された通路であることを特徴とする
請求項3記載のエアコンプレッサ装置。
4. The air passage according to claim 3, wherein one end of the air passage is in communication with the cylinder and the other end is in communication with the intake passage on the upstream side of the intake valve. Air compressor device.
【請求項5】 上記ピストンが圧縮上死点を越え吸入行
程に移行した直後、好ましくはクランク角度にして上死
点から15度の範囲で、上記制御装置が上記弁装置を開
くように構成されていることを特徴とする請求項2記載
のエアコンプレッサ装置。
5. The control device is configured to open the valve device immediately after the piston has passed the compression top dead center and transitioned to the suction stroke, preferably within a range of 15 degrees from the top dead center in crank angle. The air compressor device according to claim 2, wherein
【請求項6】 上記弁装置が、上記空気通路を開閉する
弁部材に連結され又は同弁部材と一体に形成されたアー
マチャと、同アーマチャを介し上記弁部材を開閉制御す
るソレノイドとを有する電磁弁であることを特徴とする
請求項1記載のエアコンプレッサ装置。
6. An electromagnetic system in which the valve device includes an armature that is connected to or integrally formed with a valve member that opens and closes the air passage, and a solenoid that controls opening and closing of the valve member via the armature. The air compressor device according to claim 1, wherein the air compressor device is a valve.
【請求項7】 上記空気通路が、上記吸入通路及び吐出
通路とは別個の独立の通路として上記シリンダヘッド内
に形成され、同空気通路のシリンダ側の開口端に隣接し
て形成された弁室内に上記弁装置の弁部材が配設された
ことを特徴とする請求項3記載のエアコンプレッサ装
置。
7. The valve chamber, wherein the air passage is formed in the cylinder head as an independent passage separate from the suction passage and the discharge passage, and is formed adjacent to an opening end of the air passage on the cylinder side. The air compressor device according to claim 3, wherein a valve member of the valve device is provided in the air compressor device.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000343337A (en) * 1999-05-28 2000-12-12 Yashima Kogyo Kk Parts feeder not requiring air supply
CN105889024A (en) * 2015-01-07 2016-08-24 陈小辉 Energy-saving compressor
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CN111810379A (en) * 2020-08-07 2020-10-23 张谭伟 Air compressor
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