JPH11294329A - エアコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤパンク等の応急時に使用するエアコン
プレッサを小型・軽量化する。 【解決手段】 モータ３１の回転軸３３に小歯車３４
（平行軸歯車）を嵌着し、この小歯車３４に噛合する大
歯車３５（平行軸歯車）の軸３６をモータ３１の近傍で
軸受３７を介してハウジング３２に支持させる。大歯車
３５の偏心位置にクランクピン４０を設け、この大歯車
３５に部分的に開口部４１を形成することで、この大歯
車３５にカウンタウェイトとしての機能（大歯車３５の
軸心の周りの荷重を釣り合わせて回転運動を円滑にする
機能）を持たせる。クランクピン４０にコンロッド４２
を介してピストン４５を連結する。このピストン４５
は、大歯車３５の回転に伴うクランクピン４０の旋回運
動によってシリンダ４６内を往復運動し、シリンダ４６
内に吸入した空気を圧縮して吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のタイヤパン
ク等の応急時にタイヤに高圧空気を注入するのに用いら
れる車載タイプのエアコンプレッサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の車載タイプのエアコンプレッサと
しては、図６に示すような構成のものが市販されてい
る。このものは、ハウジング１１にモータ１２が取り付
けられ、このモータ１２の回転軸１３に嵌着した小歯車
１４に大歯車１５が噛合されている。この大歯車１５
は、ハウジング１１の軸孔１６に挿通支持されたクラン
クシャフト１７の一端に圧入等で固定され、このクラン
クシャフト１７の他端には、カウンタウェイト１８が圧
入等で固定され、このカウンタウェイト１８の偏心位置
にクランクピン１９が圧入等で固定されている。このク
ランクピン１９には、軸受２０を介してコンロッド２１
が連結され、このコンロッド２１の先端には、シリンダ
２２内に収納されたピストン２３が連結されている。カ
ウンタウェイト１８は、クランクシャフト１７の周りの
荷重を釣り合わせて回転運動を円滑にする役割を果た
す。

【０００３】この場合、モータ１２が回転すると、その
回転が小歯車１４と大歯車１５で減速されてクランクシ
ャフト１７に伝達され、クランクシャフト１７が回転す
る。これにより、クランクシャフト１７の周りをクラン
クピン１９が旋回し、その旋回運動がコンロッド２１に
よってピストン２３の往復運動に変換される。そして、
ピストン２３が下降する行程（吸入行程）では、シリン
ダカバー２４の逆止弁付きの吸入口（図示せず）から外
部の空気をシリンダ２２内に吸入し、ピストン２３が上
昇する行程（吐出行程）では、シリンダ２２内の空気を
圧縮して、シリンダカバー２４の吐出口２５から逆止弁
２６を経て吐出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タイヤパン
ク等の応急時に使用する車載タイプのエアコンプレッサ
は、持ち運びに便利なように、小型・軽量であることが
要求される。しかしながら、上記従来のエアコンプレッ
サは、大歯車１５の回転をクランクシャフト１７とカウ
ンタウェイト１８を介してクランクピン１９に伝達する
ため、動力伝達系の組付部品の数が多くなり、その分、
動力伝達系が大型化すると共に、重量が重くなり、小型
・軽量化の要求を十分に満たすことができない。しか
も、動力伝達系の組付部品の数が多くなれば、動力伝達
系の組立が面倒で組立能率が悪くなり、コスト高になる
という欠点もある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、小型・軽量化の要求
を満たすことができると共に、組立能率向上、低コスト
化の要求も満たすことができるエアコンプレッサを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１のエアコンプレッサは、モータの
回転軸に嵌着された小歯車によって駆動される大歯車
と、この大歯車の偏心位置に設けられたクランクピン
と、このクランクピンとピストンとを連結するコンロッ
ドとを備え、前記大歯車を、その軸心から見て前記クラ
ンクピン側よりもその反対側が重くなるように形成した
ものである。このような重量配分で大歯車を形成すれ
ば、大歯車自体にカウンタウェイトとしての機能（大歯
車の軸心の周りの荷重を釣り合わせて回転運動を円滑に
する機能）を持たせることができ、しかも、大歯車の偏
心位置にクランクピンを設けることで、大歯車の回転運
動をクランクピンの旋回運動に直接変換することができ
る。このため、従来のクランクシャフトと別体のカウン
タウェイトが不要となり、その分、動力伝達系を小型化
できると共に、重量を軽量化することができる。しか
も、動力伝達系の部品点数が少なくなるため、組立能率
も向上でき、部品コストと共に組立コストも低減するこ
とができる。

【０００７】この場合、小歯車と大歯車は、種々の種類
の歯車を用いることが可能であるが、請求項２のよう
に、小歯車と大歯車とを平行軸歯車（例えば平歯車等）
で構成し、大歯車の軸を支持する軸受をモータの近傍に
配置すると共に、大歯車の側面部に、前記軸受の少なく
とも一部を入り込ませる凹部を形成した構成としても良
い。このようにすれば、モータとピストン（シリンダ）
とを直角に配置した構成となると共に、大歯車の側面部
に形成した凹部を大歯車の軸受の設置スペースとして利
用することができ、エアコンプレッサの軸方向（モータ
の軸方向）の長さを短くすることができる。

【０００８】また、請求項３のように、小歯車と大歯車
とを交差軸歯車（例えばかさ歯車等）で構成し、モー
タ、小歯車、大歯車、ピストン及びシリンダをほぼ一直
線状に配置した構成としても良い。このようにすれば、
エアコンプレッサの径方向（モータの径方向）の寸法を
最小にすることができる。

【０００９】ところで、空気の吐出圧を高めるには、圧
縮比を大きくする必要がある。ピストンのストロークが
同じでも、ピストンが上死点に位置する時のシリンダ内
容積を小さくすれば、圧縮比を大きくすることができ
る。従って、本発明のように、小型化されたエアコンプ
レッサにおいては、十分な圧縮比を確保するために、ピ
ストンの上死点時のシリンダ内容積をできるだけ小さく
することが望ましい。

【００１０】従来のエアコンプレッサでは、シリンダカ
バーの内面側に、吸入口を開閉する逆止弁をねじ止め等
により設けているため、ピストンの上死点を逆止弁に接
近させて上死点時のシリンダ内容積を小さくするように
しているが、ピストンの上死点をいくら逆止弁に接近さ
せても、逆止弁の周囲に、少なくとも逆止弁の厚み分の
空間ができてしまうため、上死点時のシリンダ内容積を
十分に小さくすることができず、圧縮比を十分に大きく
することができない。特に、逆止弁の取付ねじ等が逆止
弁より下方に突出する場合には、取付ねじ等でピストン
の上死点の位置が制限されてしまい、上死点時のシリン
ダ内容積が益々大きくなってしまう。

【００１１】この点を考慮し、請求項４のように、シリ
ンダカバーの内面とほぼ同じ大きさの弾性板に、Ｕ字状
のスリットを形成することで、シリンダカバーの吸入口
を開閉する舌片状の逆止弁を一体に形成し、且つ、該弾
性板のうちのシリンダカバーの吐出口に対応する部分に
開口部を形成し、この弾性板をシリンダとシリンダカバ
ーとの間に挟み込むようにしても良い。このように、弾
性板に一体に形成された舌片状の逆止弁は、ピストンが
下降する行程（吸入行程）で、シリンダ内に生じる負圧
によって開放される。そして、ピストンが上昇する行程
（吐出行程）では、シリンダ内の圧力が正圧になるた
め、逆止弁は自身の弾性力により閉鎖状態に戻ると共
に、シリンダ内で圧縮された空気が弾性板の開口部を通
ってシリンダカバーの吐出口から吐出される。

【００１２】この場合、逆止弁は、シリンダカバーの内
面とほぼ同じ大きさの弾性板に一体に形成されているた
め、逆止弁の周囲にも、これと同じ厚みの弾性板が存在
し、逆止弁の周囲に、圧縮比を低下させるような余分な
空間ができない。しかも、弾性板をシリンダとシリンダ
カバーとの間に挟み込むため、弾性板をねじ止め等で固
定する必要がなく、取付ねじ等が弾性板の下方に突出す
ることはない。この結果、ピストンの上死点を弾性板に
十分に接近させることができると共に、逆止弁の周囲に
余分な空間ができないため、ピストンの上死点時のシリ
ンダ内容積を十分に小さくすることができ、圧縮比を十
分に大きくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
エアコンプレッサの駆動源となるモータ３１は、車載バ
ッテリ（図示せず）の電圧で動作する直流モータにより
構成され、ハウジング３２に取り付けられている。この
モータ３１の回転軸３３には、小歯車３４が圧入等によ
り嵌着され、この小歯車３４に噛合する大歯車３５の中
心には、軸３６がモータ３１側（左方向）に突出するよ
うに圧入等により固定され、或は一体に形成されてい
る。この大歯車３５の軸３６を支持する軸受３７は、ハ
ウジング３２のうちのモータ３１の近傍部分に形成され
たスリーブ３８に圧入等により嵌着されている。小歯車
３４と大歯車３５は、両者の軸３３，３６が互いに平行
な平行軸歯車（例えば平歯車、はすば歯車等）で構成さ
れている。

【００１４】大歯車３５のモータ３１側の側面部（左側
面部）の中央部分には、軸受３７やスリーブ３８の少な
くとも一部を入り込ませる凹部３９が形成されている。
この大歯車３５の右側面部の偏心位置には、クランクピ
ン４０が圧入等により固定され、或は一体に形成されて
いる。更に、この大歯車３５は、クランクピン４０の両
側下方に開口部４１を形成することで、軸心から見てク
ランクピン４０側よりもその反対側が重くなるように形
成され、それによって、この大歯車３５にカウンタウェ
イトとしての機能（大歯車３５の軸心の周りの荷重を釣
り合わせて回転運動を円滑にする機能）を持たせてい
る。

【００１５】一方、クランクピン４０には、コンロッド
４２の下端部に形成された軸孔５７が回転自在に挿通さ
れ、止め輪４３によって抜け止めされている。尚、コン
ロッド４２は、軸受を介してクランクピン４０に連結す
るようにしても良い。コンロッド４２の上端部には軸ピ
ン４４を介してピストン４５が連結されている。このピ
ストン４５は、ハウジング３２に上向きに固定されたシ
リンダ４６内に上下方向に往復運動自在に収納されてい
る。

【００１６】シリンダ４６の上端面部は、シリンダカバ
ー４７によって閉鎖されている。このシリンダカバー４
７には、吸入口４８（図２参照）と吐出口４９（図１参
照）が形成され、この吐出口４９には、スプリング５０
によって閉鎖方向に付勢された逆止弁５１が設けられて
いる。

【００１７】シリンダ４６とシリンダカバー４７との間
には、該シリンダカバー４７の内面とほぼ同じ大きさの
弾性板５２が挟み込まれている。この弾性板５２には、
図３に示すように、Ｕ字状のスリット５３を形成するこ
とで、吸入口４８を開閉する舌片状の逆止弁５４が一体
に形成されている。更に、この弾性板５２のうちの吐出
口４９に対応する部分には、開口部５５が形成されてい
る。弾性板５２の外周部には位置決め凸部５６が形成さ
れ、この位置決め凸部５６をシリンダカバー４７の凹部
（図示せず）に嵌め込むことで、シリンダカバー４７に
対して弾性板５２が位置決めされる。

【００１８】次に、上記構成のエアコンプレッサの動作
を説明する。モータ３１が回転すると、その回転が小歯
車３４と大歯車３５で減速され、大歯車３５の回転運動
と一体的にクランクピン４０が旋回運動する。このクラ
ンクピン４０の旋回運動がコンロッド４２によってピス
トン４５の往復運動に変換される。そして、ピストン４
５が下降する行程（吸入行程）では、シリンダ４６内に
生じる負圧によって逆止弁５４が下方に弾性変形して吸
入口４８が開放され、外部の空気が吸入口４８からシリ
ンダ４６内に吸入される。一方、ピストン４５が上昇す
る行程（吐出行程）では、シリンダ４６内の空気圧が正
圧になるため、逆止弁５４は自身の弾性力により閉鎖状
態に戻り、シリンダ４６内の空気が圧縮される。これに
より、シリンダ４６内の空気圧が上昇して吐出口４９の
逆止弁５１がスプリング５０に抗して開放され、シリン
ダ４６内で圧縮された空気が弾性板５２の開口部５５を
通って吐出口４９から吐出される。

【００１９】以上説明した本実施形態（１）では、大歯
車３５に開口部４１を形成することで、大歯車３５自体
にカウンタウェイトとしての機能を持たせると共に、大
歯車３５の偏心位置にクランクピン４０を設けて、大歯
車３５の回転運動をクランクピン４０の旋回運動に直接
変換するようにしたので、従来のクランクシャフトと別
体のカウンタウェイトが不要となり、その分、動力伝達
系を小型化できると共に、重量を軽量化することができ
る。しかも、動力伝達系の部品点数が少なくなるため、
組立能率も向上でき、部品コストと共に組立コストも低
減することができる。

【００２０】更に、本実施形態（１）では、小歯車３４
と大歯車３５を平行軸歯車で構成することで、モータ３
１とピストン４５（シリンダ４６）とを直角に配置する
と共に、大歯車３５の側面部に形成した凹部３９に、大
歯車３５の軸受３７の少なくとも一部を入り込ませるこ
とで、大歯車３５とその軸受３７とをコンパクトに配置
することができ、エアコンプレッサの軸方向（モータ３
１の軸方向）の長さを短くすることができる。

【００２１】また、本実施形態（１）では、シリンダカ
バー４７の内面とほぼ同じ大きさの弾性板５２に、Ｕ字
状のスリット５３を形成することで、舌片状の逆止弁５
４を一体に形成したので、逆止弁５４の周囲に、圧縮比
を低下させるような余分な空間ができない。しかも、弾
性板５２をシリンダ４６とシリンダカバー４７との間に
挟み込むため、弾性板５２をねじ止め等で固定する必要
がなく、取付ねじ等が弾性板５２の下方に突出すること
はない。この結果、ピストン４５の上死点を弾性板５２
に十分に接近させることができると共に、逆止弁５４の
周囲に余分な空間ができないため、ピストン４５の上死
点時のシリンダ内容積をほぼ最小にすることができる。
これにより、圧縮比を十分に大きくすることができて、
吐出圧を十分に高めることができる。

【００２２】［実施形態（２）］前記実施形態（１）で
は、小歯車３４と大歯車３５を平行軸歯車で構成するこ
とで、モータ３１とピストン４５（シリンダ４６）とを
直角に配置したが、図４及び図５に示す本発明の実施形
態（２）では、小歯車６１と大歯車６２を交差軸歯車
（例えばかさ歯車、交差軸フェースギヤ等）で構成する
ことで、モータ３１、小歯車６１、大歯車６２、ピスト
ン４５及びシリンダ４６をほぼ一直線状に配置してい
る。以下、この構成を具体的に説明する。但し、前記実
施形態（１）と実質的に同じ部分については、同一符号
を付して説明を簡略化する。

【００２３】モータ３１とシリンダ４６とがハウジング
６３を挟んで一直線状に組み付けられている。モータ３
１の回転軸３３には、小歯車６１（交差軸歯車）が圧入
等により嵌着され、この小歯車６１に噛合する大歯車６
２（交差軸歯車）の左側面部中心には、軸６４が小歯車
６１の軸３３と直角となるように圧入等により固定さ
れ、或は一体に形成されている。この大歯車６２の軸６
４を支持する軸受６５はハウジング６３に形成されたス
リーブ６６に圧入等により嵌着されている。

【００２４】大歯車６２の右側面部の偏心位置には、ク
ランクピン４０がモータ３１の回転軸３３の上方に突出
するように圧入等により固定されている。更に、この大
歯車６２は、前記実施形態（１）と同じく、クランクピ
ン４０の両側下方に開口部６７を形成することで、軸心
から見てクランクピン４０側よりもその反対側が重くな
るように形成され、それによって、この大歯車６２にカ
ウンタウェイトとしての機能を持たせている。クランク
ピン４０にはコンロッド４２を介してピストン４５が連
結されている。その他の構成は、前記実施形態（１）と
同じである。

【００２５】以上説明した本実施形態（２）では、小歯
車６１と大歯車６２を交差軸歯車で構成することで、モ
ータ３１、小歯車６１、大歯車６２、ピストン４５及び
シリンダ４６をほぼ一直線状に配置しているので、エア
コンプレッサの径方向（モータ３１の径方向）の寸法を
最小にすることができる。

【００２６】尚、実施形態（１）の直角配置と実施形態
（２）の直線配置との間の変更は、小歯車３４，６１、
大歯車３５，６２、ハウジング３２，６３の３つの部品
を取り替えるだけで、直角配置と直線配置のいずれにも
変更可能である。従って、エアコンプレッサの収納スペ
ースに応じて直角配置と直線配置を適宜使い分ければ良
い。

【００２７】尚、本発明で用いる小歯車と大歯車の種類
は、平行軸歯車、交差軸歯車に限定されず、ウォームギ
ア、ハイポイドギア等の食い違い軸歯車を用いても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエアコンプレッ
サの縦断正面図

【図２】実施形態（１）のエアコンプレッサの縦断右側
面図

【図３】弾性板の平面図

【図４】本発明の実施形態（２）を示すエアコンプレッ
サの縦断正面図

【図５】実施形態（２）のエアコンプレッサの縦断右側
面図

【図６】従来のエアコンプレッサの縦断正面図

【符号の説明】

３１…モータ、３２…ハウジング、３３…回転軸、３４
…小歯車（平行軸歯車）、３５…大歯車（平行軸歯
車）、３６…軸、３７…軸受、３９…凹部、４０…クラ
ンクピン、４１…開口部、４２…コンロッド、４５…ピ
ストン、４６…シリンダ、４７…シリンダカバー、４８
…吸入口、４９…吐出口、５２…弾性板、５３…スリッ
ト、５４…逆止弁、５５…開口部、５６…位置決め凸
部、６１…小歯車（交差軸歯車）、６２…大歯車（交差
軸歯車）、６３…ハウジング、６４…軸、６５…軸受、
６７…開口部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを駆動源とし、シリンダ内に収納
   されたピストンを往復動させることで、該シリンダ内に
   吸入した空気を圧縮して吐出するエアコンプレッサにお
   いて、 前記モータの回転軸に嵌着された小歯車によって駆動さ
   れる大歯車と、この大歯車の偏心位置に設けられたクラ
   ンクピンと、このクランクピンと前記ピストンとを連結
   するコンロッドとを備え、前記大歯車を、その軸心から
   見て前記クランクピン側よりもその反対側が重くなるよ
   うに形成したことを特徴とするエアコンプレッサ。
2. 【請求項２】 前記小歯車と前記大歯車とを平行軸歯車
   で構成し、前記大歯車の軸を支持する軸受を前記モータ
   の近傍に配置すると共に、前記大歯車の側面部には、前
   記軸受の少なくとも一部を入り込ませる凹部を形成した
   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. 【請求項３】 前記小歯車と前記大歯車とを交差軸歯車
   で構成し、前記モータ、前記小歯車、前記大歯車、前記
   ピストン及び前記シリンダをほぼ一直線状に配置したこ
   とを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
4. 【請求項４】 前記シリンダの端面部は、吸入口と吐出
   口を有するシリンダカバーによって閉鎖されると共に、
   前記シリンダと前記シリンダカバーとの間に、該シリン
   ダカバーの内面とほぼ同じ大きさの弾性板が挟み込ま
   れ、この弾性板には、Ｕ字状のスリットを形成すること
   で、前記吸入口を開閉する舌片状の逆止弁が一体に形成
   され、且つ、該弾性板のうちの前記吐出口に対応する部
   分に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載のエアコンプレッサ。