(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化可能な往復動圧縮機を提供する。【解決手段】往復動圧縮機１は、シリンダ１１ｃを有するハウジング１１と、シリンダの端部に設けられたシリンダヘッド１７と、シリンダの中心軸に沿ってシリンダ内を往復動するピストン１２と、ピストンに連結されており、軸方向に延びる貫通孔を有する中空シャフト１５と、駆動源からの駆動力を前記中空シャフトに伝達するクラッチユニット３０と、を備える。当該中空シャフトは、軸方向において前記シリンダの内壁よりも前記シリンダの中心軸に近い支持位置において前記ハウジングに支持される。【選択図】図２
2020045820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダを有するハウジングと、
前記シリンダの端部に設けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダの中心軸に沿って前記シリンダ内を往復動するピストンと、
前記ピストンに連結されており、軸方向に延びる貫通孔を有する中空シャフトと、
駆動源からの駆動力を前記中空シャフトに伝達するクラッチユニットと、
を備え、
前記中空シャフトは、軸方向において前記シリンダの内壁よりも前記シリンダの中心軸に近い支持位置において前記ハウジングに支持される、
往復動圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングは前記支持位置にすべり軸受を有しており、
前記中空シャフトは前記すべり軸受により前記ハウジングに支持されている、
請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
前記中空シャフトは、前記軸方向において前記シリンダの中心軸に対して前記支持位置と反対側にある他の支持位置において前記ハウジングに支持される、
請求項１又は請求項２に記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記他の支持位置の少なくとも一部は、前記シリンダの内壁よりも前記中心軸に近い位置にある、
請求項３に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記ハウジングは前記他の支持位置に他のすべり軸受を有しており、
前記中空シャフトは前記他のすべり軸受により前記ハウジングに支持されている、
請求項４に記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
前記支持位置は、前記他の支持位置よりも前記クラッチユニットに近い、
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。
【請求項７】
前記クラッチユニットの少なくとも一部が前記シリンダの内壁よりも前記中心軸に近い位置にある、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。
【請求項８】
前記クラッチユニットは、第１コーンクラッチと、前記第１コーンクラッチよりも前記シリンダの前記中心軸に近い位置に設けられている第２コーンクラッチとを有し、前記第２コーンクラッチの少なくとも一部が前記シリンダの外壁よりも内側にある、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。
【請求項９】
前記クラッチユニットは、前記中空シャフトの外周面に設けられている、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。
【請求項１０】
前記中空シャフト内に設けられ、前記駆動源からの駆動力が入力されるドライブシャフトをさらに備え、
前記ドライブシャフトは、前記中空シャフトの内周面に支持されている、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の往復動圧縮機。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の往復動圧縮機を備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の往復動圧縮機は、動力源からの駆動力により軸周りに回転するシャフトと、当該シャフトにコンロッドを介して連結されており当該シャフトの回転に応じてシリンダ内で往復動するピストンと、当該シリンダの端部に設けられたシリンダヘッドと、を備えている。シリンダヘッドは、隔壁により吸入室と吐出室とに区画されており、シリンダヘッドの外部から吸入ポートを介して吸入室に流入した空気はシリンダ内に吸引され、シリンダ内で往復動するピストンによって圧縮される。圧縮された圧縮空気は、シリンダから吐出室に排出され、吐出室から吐出ポートを介して空圧機械に供給される。往復動圧縮機が商用車に搭載される場合には、シリンダヘッドから吐出される圧縮空気は、例えば、ブレーキやエアサスペンションに供給される。
【０００３】
動力源からの駆動力が入力されるシャフトとして、軸方向に延びる貫通孔を有する中空シャフトが用いられることがある。中空シャフトの貫通孔内にはドライブシャフトが設けられる。入力軸に入力された動力源からの駆動力は、ドライブシャフトと中空シャフトとに出力される。ドライブシャフトには、車両補機などの駆動対象装置が接続される。ドライブシャフトは、動力源から入力された駆動力を駆動対象装置に伝達する。中空シャフトには、上記のようにコンロッドを介してピストンが連結されており、このピストンの往復動によって空気が圧縮される。
【０００４】
入力軸と中空シャフトとの間には、当該入力軸と当該中空シャフトとを接続状態と切断状態とに切り替えるクラッチが設けられる。クラッチは、動力源が発生させる動力を効率的に使用するために、圧縮空気が必要な場合にだけ動力源を中空シャフトに接続する。
【０００５】
上記のような中空シャフト及びクラッチを備える従来の往復動圧縮機は、例えば、特開２００８−２５６２１０号公報、英国特許出願公開第２１２２２６８号公報、米国特許第５４９７７４２号明細書、及び独国特許出願公開第１１２００７０００１５３号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５６２１０号公報
【特許文献２】英国特許出願公開第２１２２２６８号公報
【特許文献３】米国特許第５４９７７４２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１１２００７０００１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の往復動圧縮機においては、中空シャフトの軸方向における寸法が大きくなるという問題がある。商用車用の往復動圧縮機に対してはエンジンからドライブトレインを介して駆動力が入力されるため、往復動圧縮機の軸方向における寸法が大きくなるとエンジンへの往復動圧縮機の組付けが難しくなる。したがって、軸方向における寸法を小型化できる往復動圧縮機が望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の往復動圧縮機における問題点の少なくとも一部を解決又は緩和する技術的な改善を提供することである。本発明のより具体的な目的の一つは、小型化可能な往復動圧縮機を提供することである。本発明のさらに具体的な目的の一つは、中空シャフトの軸方向周りの回転によりピストンを往復動させることによって空気を圧縮する往復動圧縮機の軸方向における小型化を図ることである。本開示の上記以外の目的は、本願明細書の全体の記載を参照することにより理解される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様による往復動圧縮機は、シリンダを有するハウジングと、前記シリンダの端部に設けられたシリンダヘッドと、前記シリンダの中心軸に沿って前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記ピストンに連結されており、軸方向に延びる貫通孔を有する中空シャフトと、駆動源からの駆動力を前記中空シャフトに伝達するクラッチユニットと、を備える。当該中空シャフトは、軸方向において前記シリンダの内壁よりも前記シリンダの中心軸に近い支持位置において前記ハウジングに支持される。
【００１０】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記ハウジングは前記支持位置にすべり軸受を有しており、前記中空シャフトは前記すべり軸受により前記ハウジングに支持されている。
【００１１】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記中空シャフトは、前記軸方向において前記シリンダの中心軸に対して前記支持位置と反対側にある他の支持位置において前記ハウジングに支持される。
【００１２】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記他の支持位置の少なくとも一部は、前記シリンダの内壁よりも前記中心軸に近い位置にある。
【００１３】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記ハウジングは前記他の支持位置に他のすべり軸受を有しており、前記中空シャフトは前記他のすべり軸受により前記ハウジングに支持されている。
【００１４】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記支持位置は、前記他の支持位置よりも前記クラッチユニットに近い。
【００１５】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記クラッチユニットの少なくとも一部が前記シリンダの内壁よりも前記中心軸に近い位置にある。
【００１６】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記クラッチユニットは、第１コーンクラッチと、前記第１コーンクラッチよりも前記シリンダの前記中心軸に近い位置に設けられている第２コーンクラッチとを有し、前記第２コーンクラッチの少なくとも一部が前記シリンダの外壁よりも内側にある。
【００１７】
本発明の一態様による往復動圧縮機は、前記中空シャフト内に設けられ、前記駆動源からの駆動力が入力されるドライブシャフトをさらに備える。当該実施形態において、前記ドライブシャフトは、前記中空シャフトの内周面に支持されている。
【００１８】
本発明の一態様による往復動圧縮機において、前記クラッチユニットは、前記中空シャフトの外周面に設けられている。
【００１９】
本発明の一態様は、自動車に関する。当該自動車は、上記の往復動圧縮機を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施形態によって、小型化可能な往復動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態による往復動圧縮機を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の往復動圧縮機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の様々な実施形態を説明する。これらの図面において同一の又は類似する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１は、本発明の一実施形態による往復動圧縮機１を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１の往復動圧縮機１の縦断面図である。本明細書において、上下方向及び前後方向に言及する場合には、文脈上別に介される場合を除き、図２に示されている前後方向及び上下方向を基準とする。図２には、後述するドライブシャフトの中心軸に一致する軸線Ａが示されている。軸線Ａは、前後方向に伸びている。本明細書においては、軸線Ａに垂直な方向を径方向と呼ぶことがある。
【００２３】
まず、往復動圧縮機１の主要な構成要素と動作の概略を説明する。図１に示されているように、往復動圧縮機１は、ハウジング１１とシリンダヘッド１７とを備える。ハウジング１１は、第１クランクケース１１ａと、第２クランクケース１１ｂと、シリンダ１１ｃと、を有する。第２クランクケース１１ｂは、その後端が第１クランクケース１１ａの前端に取り付けられている。シリンダ１１ｃは、第１クランクケース１１ａの上側に設けられている。第１クランクケース１１ａ及び第２クランクケース１１ｂには軸線Ａに沿ってその内部を貫通する内部空間が形成されており、後述するように、この内部空間にシリンダ１１ｃのピストンを往復動させるクランク機構の構成部材が収容されている。
【００２４】
図２に示されているように、第１クランクケース１１ａに第２クランクケース１１ｂが取り付けられたケースアッセンブリの内部空間には、前側キャップ２２、入力歯車２０、中空シャフト１５、ドライブシャフト１６、クラッチユニット３０、及びこれら以外の往復動圧縮機１の構成部材が収容されている。
【００２５】
入力歯車２０には、不図示の動力源から駆動力（回転力）が入力される。動力源としてはエンジン又は電動モータが用いられ得る。入力歯車２０に入力された駆動力（回転力）は、一系統においてドライブシャフト１６に伝達され、他の系統においてクラッチユニット３０を介して中空シャフト１５に伝達される。
【００２６】
ドライブシャフト１６には、駆動対象となる駆動対象装置（不図示）が接続されてもよい。駆動対象装置は、例えば、オルタネーター、モータ、ポンプ、及びこれら以外の各種装置である。
【００２７】
中空シャフト１５には偏心部１５ａが設けられている。中空シャフト１５の偏心部１５ａには、コンロッド１３を介してピストン１２が接続されている。中空シャフト１５の回転運動は、コンロッド１３によってピストン１２の往復動に変換される。シリンダ１１ｃは、外壁１１ｃ１と、中心軸に垂直な面で切断した断面視において円形の内壁１１ｃ２と、を有する。この内壁１１ｃ２とピストン１２とによりシリンダ１１内に吸入された空気を圧縮するための圧縮室が画定される。
【００２８】
シリンダヘッド１７は、その内部空間に空気を吸い込むための吸入ポート４１と、圧縮された空気を吐出するための吐出ポート４２とを有する。シリンダヘッド１７の内部空間は、隔壁１７ａにより吸入室１７ｂと吐出室１７ｃとに区画されている。シリンダヘッド１７の外部から吸入ポート４１を介して吸入室１７ｂに流入した空気はシリンダ１１ｃ内に吸引され、シリンダ１１ｃ内で往復動するピストン１２によって圧縮された後に吐出室１７ｃに排出される。この圧縮空気は、吐出室１７ｃから吐出ポート４２を介してシリンダヘッド１７の外部に吐出される。このようにしてシリンダヘッド１７において圧縮された圧縮空気は、不図示の様々な空圧機械に供給され得る。空圧機械は、圧縮空気により作動する様々な装置を含む。往復動圧縮機１が商用車に搭載される場合には、シリンダヘッド１７から吐出される圧縮空気は、例えば、空気ブレーキ、エアサスペンション、及びこれら以外の商用車に搭載される各種空圧機械に供給され得る。
【００２９】
次に、往復動圧縮機１の構成部材のより具体的な構成及び配置について説明する。上記のように、第１クランクケース１１ａの上側には、シリンダ１１ｃが設けられている。第１クランクケース１１ａは、軸線Ａ方向の前端からシリンダ１１ｃとの接続位置まで延びている第１部材１１ａ１と、第１部材１１ａ１の後端から軸線Ａ方向の後側に延びている第２部材１１ａ２と、を有する。第２部材１１ａ２の上部には、シリンダ１１ｃの内部空間に臨む貫通孔が形成されている。
【００３０】
第１クランクケース１１ａは、軸線Ａ方向において第１部材１１ａ１と第２部材１１ａ２の境界付近からシリンダ１１ｃの中心軸方向に延びる第３部材１ａ３と、第３部材１１ａ３の後端に設けられた第４部材１１ａ４と、第４部材１１ａ４の径方向内端に設けられた第５部材１１ａ５と、を有する。
【００３１】
第５部材１１ａ５は、軸線Ａ方向に沿って延びる貫通孔を有する。図示の実施形態において、第３部材１１ａ３の前端はシリンダ１１ｃの外壁１１ｃ１の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸側にあり、第３部材１１ａ３の後端はシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸側にある。このため、第３部材１１ａ３の後端に設けられている第４部材１１ａ４及び第４部材１１ａ４の径方向内端に設けられている第５部材１１ａ５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置に配置されている。図示の実施形態において、第５部材１１ａ５は、その全体が軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置に配置されている。言い換えれば、第５部材１１ａ５の前端は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。
【００３２】
第２クランクケース１１ｂは、軸線Ａ方向に沿って伸びる貫通孔が形成された第１部材１１ｂ１と、第１部材１１ｂ１の径方向内端に前方に突出するように設けられた第２部材１１ｂ２と、を有する。第２部材１１ｂ２は、軸線Ａ方向に沿って延びる貫通孔を有する。図示の実施形態において、第２部材１１ｂ２の前端は、シリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２よりもシリンダ１１ｃの中心軸側にある。第２部材１１ｂ２は、その全体がシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２よりもシリンダ１１ｃの中心軸側に位置するように設けられてもよい。
【００３３】
図示の実施形態では、第２クランクケース１１ｂの前端の外形が第１クランクケース１１ａの後端の内径とほぼ等しくなっているので、第２クランクケース１１ｂの前端を第１クランクケース１１ａの後端に嵌め込むことで、第２クランクケース１１ｂを第１クランクケース１１ａに取り付けることができる。
【００３４】
図示の実施形態においては、第１クランクケース１１ａとシリンダ１１ｃとはワンピースである。他の実施形態においては、クランクケース１１ａをシリンダ１１ｃとは別部材として準備し、この第１クランクケース１１ａをシリンダ１１ｃに取り付けてもよい。図示の実施形態においては、第１クランクケース１１ａと第２クランクケース１１ｂとは別部材として構成されている。他の実施形態においては、第１クランクケース１１ａと第２クランクケース１１ｂとをワンピースとしてもよい。
【００３５】
第１クランクケース１１ａの前端には前側キャップ２２が設けられている。前側キャップ２２は、第１クランクケース１１ａの貫通孔を閉塞するように設けられている。
【００３６】
第２クランクケース１１ｂの後面には後側キャップ１８が設けられている。後側キャップ１８は、第２クランクケース１１ｂの貫通孔を閉塞するように設けられている。
【００３７】
中空シャフト１５は、偏心部１５ａと、偏心部１５ａの前方に設けられた円筒形状の第１円筒部１５ｂと、この第１円筒部１５ｂの前方に設けられ第１円筒部１５ｂよりもやや小さな外径を有する円筒形状の第２円筒部１５ｃと、第２円筒部１５ｃの前方に設けられその外表面に雄ねじが形成された前端部１５ｄと、偏心部１５ａの後方に設けられたバランスウェイト１５ｅと、バランスウェイト１５ｅの後方に設けられており第１円筒部１５ｂとほぼ同じ外径の円筒形状を有する第３円筒部１５ｆと、を有する。中空シャフト１５は、軸線Ａ方向に沿って延びる貫通孔を有する。この貫通孔は、円筒形状を有している。軸線Ａは、この円筒形状の貫通孔の中心軸に一致する。偏心部１５ａは、軸線Ａに垂直な断面で見た断面視において円形形状を有する。偏心部１５ａの中心は、軸線Ａから偏心している。
【００３８】
中空シャフト１５は、ハウジング１１に対して軸線Ａの周りに回転可能に支持されている。図示の実施形態において、中空シャフト１５は、第１円筒部１５ｂにおいて第１クランクケース１１ａの第５部材１１ａ５に支持され、第３円筒部１５ｆにおいて第２クランクケース１１ｂの第２部材１１ｂ２に支持されている。第２部材１１ｂ２は、軸線Ａ方向において、シリンダ１１ｃの中心軸に対して第５部材１１ａ５と反対側にある。このように、中空シャフト１５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの中心軸よりも前方の支持位置にある第５部材１１ａ５と、シリンダ１１ｃの中心軸よりも後方の支持位置にある第２部材１１ｂ２とにより支持されている。後述するように、クラッチユニット３０は、中空シャフト１５の第２円筒部１５ｃの外周面に設けられるので、第５部材１１ａ５は、第２部材１１ｂ２よりもクラッチユニット３０に近い位置に設けられている。
【００３９】
図示のように、第１円筒部１５ｂを支持している第５部材１１ａ５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。よって、中空シャフト１５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い支持位置において第５部材１１ａ５に支持されている。
【００４０】
図示の実施形態において、第５部材１１ａ５は、中空シャフト１５の第１円筒部１５ｂを支持するすべり軸受として用いられている。具体的には、第１円筒部１５ｂの外周面には周方向に延びる溝２５ａが設けられており、この溝２５ａに対して不図示の油路から潤滑油が供給される。溝２５ａに供給された潤滑油は第１円筒部１５ｂの外周面と第５部材１１ａ５との間に油膜を形成する。この油膜により第１円筒部１５ｂと第５部材１１ａ５とが潤滑される。このようにして、第５部材１１ａ５は、すべり軸受として第１円筒部１５ｂを支持している。他の実施形態において、第１円筒部１５ｂと第５部材１１ａ５との間に円筒形状のブッシュを配置し、このブッシュをすべり軸受として用いてもよい。他の実施形態において、第１円筒部１５ｂと第５部材１１ａ５との間に転がり軸受を設け、この転がり軸受により中空シャフト１５が回転可能に支持されてもよい。
【００４１】
第３円筒部１５ｆを支持している第２部材１１ｂ２の前側の部分は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の後端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。よって、中空シャフト１５は、シリンダ１１ｃの中心軸よりも後方にある支持位置において第２部材１１ｂ２に支持されており、この支持位置の前側の部分は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の後端よりもシリンダ１１ｃの中心軸も近くにある。
【００４２】
図示の実施形態において、第２部材１１ｂ２は、中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆを支持するすべり軸受として用いられている。具体的には、第３円筒部１５ｆの外周面には周方向に延びる溝２５ｂが設けられており、この溝２５ｂに対して不図示の油路から潤滑油が供給される。溝２５ｂに供給された潤滑油は第３円筒部１５ｆの外周面と第２部材１１ｂ２との間に油膜を形成する。この油膜により第３円筒部１５ｆと第２部材１１ｂ２とが潤滑される。このようにして、第２部材１１ｂ２は、すべり軸受として第３円筒部１５ｆを支持している。他の実施形態において、第３円筒部１５ｆと第２部材１１ｂ２との間に円筒形状のブッシュを配置し、このブッシュをすべり軸受として用いてもよい。他の実施形態において、第３円筒部１５ｆと第２部材１１ｂ２との間に転がり軸受を設け、この転がり軸受により中空シャフト１５が回転可能に支持されてもよい。
【００４３】
中空シャフト１５の前端部１５ｄの外周面には雄ねじが形成されている。前端部１５ｄには、ボルト５１が締結されている。このボルト５１の後方には、クラッチユニット３０の軸線Ａ方向前方への移動を規制するストッパ５２が設けられている。ストッパ５２はリング状の部材であり、中空シャフト１５に対して前端部１５ｄの後端において外嵌されている。
【００４４】
ドライブシャフト１６は、中空シャフト１５の貫通孔内に配置されている。ドライブシャフト１６は、軸線Ａ周りにおいて中空シャフト１５に対して回転可能となるように、中空シャフト１５の内周面に支持されている。ドライブシャフト１６は、円柱形状の後端部１６ｄと、この後端部１６ｄの前方に設けられ後端部１６ｄよりもやや小さな外径を有する円柱形状の中間部１６ｃと、中間部１６ｃの前方に設けられ先細となるように形成されたテーパ部１６ｂと、テーパ部１６ｂの前方に設けられた円柱形状の前端部１６ａと、を有する。図示の実施形態においては、ドライブシャフト１６は、中間部１６ｃの前端付近の領域において中空シャフト１５の前端部１５ｄに支持され、後端部１６ｄにおいて中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆに支持されている。
【００４５】
中空シャフト１５の前端部１５ｄは、ドライブシャフト１６を回転可能に支持するすべり軸受として用いられてもよい。ドライブシャフト１６の中間部１６ｃの外周面の前端付近には周方向に延びる溝２６ａが設けられており、この溝２６ａに対して不図示の油路から潤滑油が供給される。溝２６ａに供給された潤滑油はドライブシャフト１６の中間部１６ｃの前端付近の領域の外周面と中空シャフト１５の前端部１５ｄの内周面との間に油膜を形成する。この油膜によりドライブシャフト１６の中間部１６ｃの前端付近の領域と中空シャフト１５の前端部１５ｄとが潤滑される。このようにして、中空シャフト１５の前端部１５ｄは、すべり軸受としてドライブシャフト１６の中間部１６ｃの前端付近を支持している。他の実施形態において、中空シャフト１５の前端部１５ｄとドライブシャフト１６の中間部１６ｃの前端付近の領域との間に円筒形状のブッシュを配置し、このブッシュをすべり軸受として用いてもよい。他の実施形態において、中空シャフト１５の前端部１５ｄとドライブシャフト１６の中間部１６ｃの前端付近の領域との間に転がり軸受を設け、この転がり軸受により中空シャフト１５が回転可能に支持されてもよい。
【００４６】
中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆは、ドライブシャフト１６を回転可能に支持するすべり軸受として用いられてもよい。ドライブシャフト１６の後端部１６ｄの外周面には周方向に延びる溝２６ｂが設けられており、この溝２６ｂに対して不図示の油路から潤滑油が供給される。溝２６ｂに供給された潤滑油はドライブシャフト１６の後端部１６ｄの外周面と中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆの内周面との間に油膜を形成する。この油膜によりドライブシャフト１６の後端部１６ｄと中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆとが潤滑される。このようにして、中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆは、すべり軸受としてドライブシャフト１６の後端部１６ｄを支持している。他の実施形態において、中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆとドライブシャフト１６の後端部１６ｄとの間に円筒形状のブッシュを配置し、このブッシュをすべり軸受として用いてもよい。他の実施形態において、中空シャフト１５の第３円筒部１５ｆとドライブシャフト１６の後端部１６ｄとの間に転がり軸受を設け、この転がり軸受により中空シャフト１５が回転可能に支持されてもよい。
【００４７】
ドライブシャフト１６のテーパ部１６ｂは入力歯車２０のハブ２０ａに嵌め込まれている。ドライブシャフト１６の前端部１６ａの外周面には雄ねじが形成されており、この雄ねじに締結ナット２１が取り付けられている。これにより、ドライブシャフト１６は、入力歯車２０とともに回転するように入力歯車２０に取り付けられている。
【００４８】
ドライブシャフト１６の後端部１６ｄの後側にはカバー１９が取り付けられている。ドライブシャフト１６の後端部１６ｄには、駆動対象となる駆動対象装置が接続されてもよい。駆動対象装置は、例えば、オルタネーター、モータ、ポンプ、及びこれら以外の各種装置である。ドライブシャフト１６の後端部１６ｄに駆動対象装置を接続する場合は、カバー１９及び後側キャップ１８が取り外され、駆動対象装置へ回転力を入力するための入力軸がドライブシャフト１６に直接又は間接に連結される。
【００４９】
入力歯車２０は、軸線Ａ方向に延びる貫通孔が設けられたハブ２０ａと、ハブ２０ａの径方向外側に設けられた外歯２０ｂと、ハブ２０ａの後面に設けられたカップ形状の収容部２０ｃと、を有する。上述のように、ハブ２０ａには、ドライブシャフト１６のテーパ部１６ｂが嵌め合わされる。外歯２０ｂは、駆動源の回転力を出力する出力部材（例えば、出力歯車）と噛み合う。これにより、駆動源の回転力が入力歯車２０に入力される。収容部２０ｃは、概ね円筒形状を有し、その内周面にスプラインが形成されている。収容部２０ｃの径方向内方には、クラッチユニット３０が設けられている。
【００５０】
クラッチユニット３０は、中空シャフト１５の外周面に設けられている。クラッチユニット３０は、軸線Ａ方向において、その全体が中空シャフト１５と重複する位置に設けられている。言い換えれば、クラッチユニット３０の前端は中空シャフト１５の前端よりも後方にあり、クラッチユニット３０の後端は中空シャフト１５の後端よりも前方にある。クラッチユニット３０は、第１コーンクラッチ３１と、第２コーンクラッチ３２と、リング部材３３と、パーテーション３４と、第１ばね３５と、第２ばね３６と、を有する。図示のように、第２コーンクラッチ３２は、軸線Ａ方向においてその一部がシリンダ１１ｃの外壁１１ｃ１の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。
【００５１】
第１コーンクラッチ３１は、雄側クラッチ部材３１ａと雌側クラッチ部材３１ｂとを有する。第２コーンクラッチ３１は、雄側クラッチ部材３２ａと雌側クラッチ部材３２ｂとを有する。
【００５２】
雄側クラッチ部材３１ａ及び雄側クラッチ部材３２ａはそれぞれリング形状を有しており、その中心に軸線Ａの方向に延びる貫通孔を有している。この貫通孔には、中空シャフト１５の第２円筒部１５ｃが挿入されている。雄側クラッチ部材３１ａの内周面及び雄側クラッチ部材３２ａにはそれぞれスプラインが形成されている。第２円筒部１５ｃの外周面にもスプラインが形成されている。中空シャフト１５の第２円筒部１５ｃは、雄側クラッチ部材３１ａ及び雄側クラッチ部材３２ａとそれぞれスプライン結合している。これにより、雄側クラッチ部材３１ａ及び雄側クラッチ部材３２ａの回転が中空シャフト１５に伝達される。また、雄側クラッチ部材３１ａ及び雄側クラッチ部材３２ａは、軸線Ａ方向において中空シャフト１５の第２円筒部１５ｃに対する移動が許容されている。
【００５３】
雌側クラッチ部材３１ｂは、雄側クラッチ部材３１ａと相補的なリング形状を有している。つまり、第１コーンクラッチ３１が接続されているときに、雌側クラッチ部材３１ｂの内周面の全体が雄側クラッチ部材３１ａの外周面の全体と接触する。雌側クラッチ部材３２ｂは、雄側クラッチ部材３２ａと相補的なリング形状を有している。つまり、第２コーンクラッチ３２が接続されているときに、雌側クラッチ部材３２ｂの内周面の全体が雄側クラッチ部材３２ａの外周面の全体と接触する。
【００５４】
雌側クラッチ部材３１ｂの外周面及び雌側クラッチ部材３２ｂの外周面にはそれぞれスプラインが形成されている。上記のように、入力歯車２０の収容部２０ｃの内周面にもスプラインが形成されている。このように、入力歯車２０の収容部２０ｃは、雌側クラッチ部材３１ｂ及び雌側クラッチ部材３２ｂとそれぞれスプライン結合している。これにより、入力歯車２０の回転は収容部２０ｃを介して雌側クラッチ部材３１ｂ及び雌側クラッチ部材３２ｂに伝達される。また、雌側クラッチ部材３１ｂ及び雌側クラッチ部材３２ｂは、軸線Ａ方向において収容部２０ｃに対する移動が許容されている。
【００５５】
第１コーンクラッチ３１と第２コーンクラッチ３２との間には、薄いリング形状のパーテーション３４が設けられている。パーテーション３４の後面は、第２コーンクラッチ３２の雄側クラッチ部材３２ａと接触している。パーテーション３４の前面は、第１コーンクラッチ３１の雌側クラッチ部材３１ｂとは接触しているが、第１コーンクラッチ３１が接続されている場合には雄側クラッチ部材３１ａとは接触していない。第１コーンクラッチ３１が接続されているとき、雄側クラッチ部材３１ａの後面は雌側クラッチ部材３１ｂの後面よりも後退しており、このため、パーテーション３４と第１コーンクラッチ３１の雄側クラッチ部材３１ａとの間には空隙ができている。
【００５６】
第１コーンクラッチ３１の雄側クラッチ部材３１ａには後方に向かって開口しているリング形状の溝が形成されており、この溝にコイルバネ３５が収容されている。コイルバネ３５の一端は当該溝の底面に接しており、その他端はパーテーション３４の前面に接している。コイルバネ３５は第１コーンクラッチ３１が係合状態となるように雄側クラッチ部材３１ａを前方に向かって常時付勢している。第２コーンクラッチ３２の雄側クラッチ部材３２ａには前方に向かって開口しているリング形状の溝が形成されており、この溝にコイルバネ３６が収容されている。コイルバネ３６の一端は当該溝の底面に接しており、その他端はパーテーション３４の後面に接している。コイルバネ３６は第２コーンクラッチ３２が係合状態となるように雄側クラッチ部材３２ａを後方に向かって常時付勢している。
【００５７】
リング部材３３は、概ねリング形状の部材であり、中空シャフト２５の第２円筒部１５ｃの後端の径方向外方において、第２コーンクラッチ３２の雄側クラッチ部材３２ａの後面に接触するように設けられている。リング部材３３には、不図示の圧縮空気源からリング部材３３の後面と第１クランクケース１１ａの第４部材１１ａ４及び第５部材１１ａ５との間に設けられている空隙Ｇへ圧縮空気を導入するための流路が形成されている。図示のように、リング部材３３は、軸線Ａ方向においてその一部がシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。このように、クラッチユニット３０の少なくとも一部は、軸線Ａ方向においてその一部がシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。リング部材３３は、第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２が接続状態にある場合には、雄側クラッチ部材３２ａから軸線Ａ方向の後方に離間した位置に設けられている。
【００５８】
上記のように、第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２は、コイルバネ３５及びコイルバネ３６の付勢により接続状態に保持されている。第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２を切断状態に切り替える場合には、圧縮空気源から空隙Ｇに圧縮空気が供給される。この圧縮空気の供給は、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）によって制御されてもよい。空隙Ｇに圧縮空気が供給されると、リング部材３３が軸線Ａ方向の前方に押し出され、第２コーンクラッチ３２の雄側クラッチ部材３２ａに接触して雄側クラッチ部材３２ａを前方へ押圧する。上記のように、雄側クラッチ部材３２ａは中空シャフト１５の第２円筒部１５ｃとスプライン結合されているため、リング部材３３からの押圧力により雄側クラッチ部材３２ａは軸線Ａ方向の前方へ押し出される。これにより、雄側クラッチ部材３２ａの外周面雌側クラッチ部材３２ｂの内周面から分離され、雌側クラッチ部材３２ｂの回転が雄側クラッチ部材３２ａに伝達されなくなる。また、雄側クラッチ部材３２ａの前面はパーテーション３４の後面に接しており、パーテーション３４の前面は第１コーンクラッチ３１の雌側クラッチ部材３１ｂの後面に接しているので、空気圧によって第２コーンクラッチ３２の雄側クラッチ部材３２ａが軸線Ａ方向の前方へ押し出されると、第１コーンクラッチ３１の雌側クラッチ部材３１ｂも前方へ押し出される。これにより、雄側クラッチ部材３１ａの外周面が雌側クラッチ部材３１ｂの内周面から文理され、雌側クラッチ部材３１ｂの回転が雄側クラッチ部材３１ａに伝達されなくなる。このように、空隙Ｇへ圧縮空気を供給することにより、第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２を接続状態から切断状態へ切り替えることができる。第２コーンクラッチ３２の雌側クラッチ部材３２ｂと第１コーンクラッチ３１の雄側クラッチ部材３１ａは、上記の接続状態から切断状態への切り替えの際には軸線Ａ方向へは移動しない。
【００５９】
続いて、往復動圧縮機１の動作について説明する。第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２が接続状態にある場合には、動力源から入力歯車２０に対して入力された回転力は、第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２を介して中空シャフト１５に伝達される。中空シャフト１５の回転運動は、コンロッド１３によってピストン１２の往復動に変換される。このピストン１２の往復動により、吸入ポート４１から吸入された空気が圧縮されて吐出ポート４２から吐出される。また、入力歯車２０の回転はドライブシャフト１６にも入力される。ドライブシャフト１６の後端に駆動対象装置が接続されている場合には、当該駆動対象装置に対してドライブシャフト１６の回転が出力される。シリンダヘッド１７からの圧縮空気の供給が不要な場合には、例えばＥＣＵの制御により空隙Ｇに空気圧が供給され、この空気圧によって第１コーンクラッチ３１及び第２コーンクラッチ３２が切断され、入力歯車２０から中空シャフト１５への回転力の伝達が遮断される。
【００６０】
上記の往復動圧縮機１は、例えば、商用自動車に搭載され得る。本発明の一態様は、往復動圧縮機１を備えた自動車である。
【００６１】
上記の実施形態が奏する作用効果について以下で説明する。本発明の一実施形態において、中空シャフト１５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い支持位置においてハウジング１１に支持されている。従来の往復動圧縮機における中空シャフトは、その軸方向においてシリンダよりも外側において支持されている。このため、往復動圧縮機が軸方向において大型化していた。上記実施形態によれば、中空シャフト１５が軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い支持位置においてハウジング１１に支持されているため、往復動圧縮機１の軸線Ａ方向における寸法を小型化することが可能となる。より具体的には、上記の一実施形態において、中空シャフト１５は、ハウジング１１の第５部材１１ａ５及び第２部材１１ｂ２によって支持されている。この第５部材１１ａ５は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にあり、第２部材１１ｂ２の一部は、軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の後端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。
【００６２】
本発明の一実施形態において、第５部材１１ａ５及び第２部材１１ｂ２はすべり軸受として構成されている。中空シャフト１５をすべり軸受によって支持することにより、転がり軸受によって支持する場合よりも、往復動圧縮機１の径方向の寸法を小型化することが可能となる。
【００６３】
本発明の一実施形態において、クラッチユニット３０の少なくとも一部がシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置にある。具体的には、クラッチユニット３０のリング部材３３の一部がシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置に設けられている。従来の往復動圧縮機におけるクラッチユニット（コーンクラッチ）は、中空シャフトの軸方向においてシリンダよりも外側に設けられており、このクラッチユニットによって往復動圧縮機が軸方向において大型化していた。上記実施形態によれば、クラッチユニット３０の少なくとも一部が軸線Ａ方向においてシリンダ１１ｃの内壁１１ｃ２の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近いにあるので、往復動圧縮機１の軸線Ａ方向における寸法を小型化することが可能となる。また、本発明の一実施形態において、クラッチユニット３０の第２コーンクラッチ３２の一部がシリンダ１１ｃの外壁１１ｃ１の前端よりもシリンダ１１ｃの中心軸に近い位置に設けられている。これにより、往復動圧縮機１の軸線Ａ方向における寸法を小型化することが可能となる。
【００６４】
本発明の一実施形態において、クラッチユニット３０は、中空シャフト１５の外周面に設けられている。これにより、軸線Ａ方向においてクラッチユニット３０を中空シャフト１５と重複する位置に設けることが可能となるので、往復動圧縮機１の軸線Ａ方向における寸法を小型化することが可能となる。
【００６５】
本発明の一実施形態において、往復動圧縮機１を自動車に搭載することができる。上記のように往復動圧縮機１は軸線Ａ方向において小型化されているので、自動車のエンジンへの組み付けが用意となる。
【００６６】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１  往復動圧縮機
１１  ハウジング
１１ａ  第１クランクケース
１１ｂ  第２クランクケース
１１ｃ  シリンダ
１２  ピストン
１３  コンロッド
１５  中空シャフト
１６  ドライブシャフト
１７  シリンダヘッド
３０  クラッチユニット
３１  第１コーンクラッチ
３１ａ  雄側クラッチ部材
３１ｂ  雌側クラッチ部材
３２  第２コーンクラッチ
３２ａ  雄側クラッチ部材
３２ｂ  雌側クラッチ部材
３３  リング部材
３４  パーテーション
【図１】
2020045820.tif 000003
【図２】
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