(57)【要約】【課題】  クランク軸を複数の分割軸体によって構成することにより、これを小型、軽量で高い強度に形成し、また軸受等の組付作業を容易化する。【解決手段】  クランク軸３０を分割軸体３１，３４によって構成し、その偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄには、連接棒１２，１８，２３，２８を介してピストン１１，１７，２２，２７を連結する。また、分割軸体３１，３４の連結部を中間軸受４０により支持し、軸方向両側を各外側軸受３９により支持する。これにより、クランク軸３０の中間部位には、各分割軸体３１，３４の連結位置から大端部軸受１４，１９、中間軸受４０等を容易に取付けることができる。そして、中間軸受４０を設けることにより、クランク軸３０の外径寸法や重量を小さくすることができ、圧縮機全体をコンパクトに形成して軽量化することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダが設けられたケーシングと、該ケーシングの各シリンダにそれぞれ往復動可能に挿嵌された複数個のピストンと、一端部が該各ピストンにそれぞれ取付けられた複数本の連接棒と、前記ケーシングに軸線を中心として回転可能に設けられ該各連接棒の他端部が回転可能に取付けられたクランク軸とを備えてなる往復動圧縮機において、
前記クランク軸は、軸方向の途中部位で分割された複数の分割軸体を連結することにより構成し、
該各分割軸体は、基端側が前記軸線上に位置し先端側が径方向に屈曲した屈曲部と、該屈曲部の先端側から前記軸線に対し偏心した偏心軸線上を延びる偏心軸部とにより構成したことを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
互いに隣接する２個の分割軸体は前記クランク軸の軸線上で連結する構成としてなる請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
２個の分割軸体が連結された連結位置には前記クランク軸の軸方向中間部を回転可能に支持する中間軸受を設けてなる請求項１または２に記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記各分割軸体の偏心軸部は前記クランク軸の軸線を中心として異なる方向に偏心させる構成としてなる請求項１，２または３に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記各分割軸体の屈曲部は前記偏心軸部よりも小径に形成し、前記偏心軸部の外周側には前記連接棒の他端部側を前記屈曲部を経由して挿嵌する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
前記クランク軸は２個の分割軸体により構成し、該各分割軸体のうち一方の分割軸体には、前記屈曲部の基端側に位置して他方の分割軸体と連結される連結部と、前記偏心軸部の先端側に位置して前記ケーシングに取付けられる取付部とを設け、前記他方の分割軸体には、前記屈曲部の基端側に位置して前記ケーシングに取付けられる取付部と、前記偏心軸部の先端側に位置して前記一方の分割軸体の連結部と前記クランク軸の軸線上で連結される連結部とを設けてなる請求項１，２，３，４または５に記載の往復動圧縮機。
【請求項７】
前記一方の分割軸体及び他方の分割軸体として前記偏心軸部の偏心量が異なる複数種類の分割軸体をそれぞれ用意し、前記各一方の分割軸体のうち１種類の分割軸体と、前記各他方の分割軸体のうち１種類の分割軸体とを選択して連結することにより前記クランク軸を構成してなる請求項６に記載の往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気、冷媒等の圧縮や真空ポンプ等に用いて好適な往復動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、往復動圧縮機は、モータ等の動力源によってクランク軸を回転駆動し、シリンダ内でピストンを往復動させることにより、空気等の気体を圧縮するものである（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１９７４０号公報
【特許文献２】実開昭５０−１５０６６８号公報
【０００４】
この種の従来技術による往復動圧縮機は、複数のシリンダが設けられたクランクケースを有している。そして、これらのシリンダにはピストンがそれぞれ往復動可能に挿嵌され、該各ピストンは連接棒を介してクランク軸に連結されている。この場合、クランク軸は、軸方向の両側が玉軸受等からなる２個の軸受部材によって支持され、その軸方向中間部には、クランク軸の軸線に対して一定の寸法だけ偏心した複数箇所の偏心軸部が軸方向に間隔をもって設けられている。
【０００５】
また、各ピストンの連接棒は、小端部がピストンに揺動可能に取付けられ、大端部が玉軸受等からなる大端部軸受を介して偏心軸部の外周側に回転可能に取付けられている。これにより、圧縮機の運転時には、クランク軸の回転が連接棒等を介してピストンの往復動に変換され、各シリンダ内でピストンが往復動することにより、気体の圧縮を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来技術では、各シリンダ内でピストンが気体を圧縮するときに、ピストンからクランク軸の偏心軸部等に反力（荷重）が加わる。特に、圧縮機の性能を高めるためにシリンダの個数を増やした場合等には、クランク軸の中間部が長尺となる上に、複数個のピストンで生じる荷重が大きな合力となってクランク軸に加わることがある。このため、クランク軸には、ピストンからの荷重によって撓み、損傷等が生じないように、高い強度や剛性が要求される。
【０００７】
しかし、単にクランク軸を太くして強度、剛性等を確保しようとすると、クランク軸全体の外径や重量が大きくなるばかりでなく、クランク軸用の軸受部材や連接棒用の大端部軸受等にも大型の軸受部品が必要となるため、圧縮機が大型化したり、コストアップが生じるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、クランク軸をコンパクトに形成しつつ、その強度や剛性を十分に確保でき、複数のシリンダを備えた圧縮機でも、機械全体の小型、軽量化やコストダウンを促進できるようにした往復動圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明は、複数のシリンダが設けられたケーシングと、該ケーシングの各シリンダにそれぞれ往復動可能に挿嵌された複数個のピストンと、一端部が該各ピストンにそれぞれ取付けられた複数本の連接棒と、前記ケーシングに軸線を中心として回転可能に設けられ該各連接棒の他端部が回転可能に取付けられたクランク軸とを備えてなる往復動圧縮機に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、クランク軸は、軸方向の途中部位で分割された複数の分割軸体を連結することにより構成し、該各分割軸体は、基端側が軸線上に位置し先端側が径方向に屈曲した屈曲部と、該屈曲部の先端側から軸線に対し偏心した偏心軸線上を延びる偏心軸部とにより構成したことにある。
【００１１】
また、請求項２の発明によると、互いに隣接する２個の分割軸体はクランク軸の軸線上で連結する構成としている。
【００１２】
また、請求項３の発明によると、２個の分割軸体が連結された連結位置にはクランク軸の軸方向中間部を回転可能に支持する中間軸受を設ける構成としている。
【００１３】
また、請求項４の発明によると、各分割軸体の偏心軸部はクランク軸の軸線を中心として異なる方向に偏心させる構成としている。
【００１４】
また、請求項５の発明によると、各分割軸体の屈曲部は偏心軸部よりも小径に形成し、偏心軸部の外周側には連接棒の他端部側を屈曲部を経由して挿嵌する構成としている。
【００１５】
また、請求項６の発明によると、クランク軸は２個の分割軸体により構成し、該各分割軸体のうち一方の分割軸体には、屈曲部の基端側に位置して他方の分割軸体と連結される連結部と、偏心軸部の先端側に位置してケーシングに取付けられる取付部とを設け、他方の分割軸体には、屈曲部の基端側に位置してケーシングに取付けられる取付部と、偏心軸部の先端側に位置して一方の分割軸体の連結部とクランク軸の軸線上で連結される連結部とを設ける構成としている。
【００１６】
さらに、請求項７の発明によると、一方の分割軸体及び他方の分割軸体として偏心軸部の偏心量が異なる複数種類の分割軸体をそれぞれ用意し、各一方の分割軸体のうち１種類の分割軸体と、各他方の分割軸体のうち１種類の分割軸体とを選択して連結することによりクランク軸を構成している。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、クランク軸を組立てるときには、例えばクランク軸を支持する軸受や、連接棒をクランク軸に連結する軸受等の取付作業を個々の分割軸体毎に行うことができ、その後に各分割軸体を軸方向に連結してクランク軸を形成することができる。
【００１８】
これにより、例えばクランク軸の端部側を太くしたり、大きく屈曲させた場合でも、クランク軸の中間部には、各分割軸体の連結位置から軸受等の部品を容易に取付けることができ、各部品の取付作業を含めてクランク軸を効率よく組立てることができる。このため、例えばクランク軸の中間部を軸受によって支持することができ、クランク軸の端部側は、中間部に取付ける軸受の大きさ等に関係なく、必要な外径寸法や屈曲形状をもって形成することができる。
【００１９】
従って、クランク軸を全体的に太くしたり、軸の太さに応じて大型の軸受部品等を用いる必要がなくなるので、クランク軸を小型、軽量化しつつ、その強度や剛性を十分に確保することができる。これにより、機械全体をコンパクトに形成でき、軸受等の部品コストを低減することができる。
【００２０】
また、クランク軸用の軸受や連接棒用の軸受には、例えば複数個の部品に分割した状態でクランク軸に径方向外側から取付ける分割式の軸受等を用いる必要がなくなり、複数の円弧状体として分割されることのない非分割型の軸受を用いることができる。従って、これらの軸受として、例えばグリス封入式の軸受等を使用でき、無給油式の圧縮機を容易に実現することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明によれば、各分割軸体をクランク軸の回転中心となる軸線上で連結できるから、クランク軸が回転するときに連結部に加わる回転モーメントを小さくすることができ、連結部を簡単な構造としても十分な強度を与えることができる。また、例えば連結部の外周側に軸受を取付けることができ、この軸受によってクランク軸の中間部を安定的に支持することができる。
【００２２】
また、請求項３の発明によれば、各分割軸体の連結位置では、他の部位と比較してクランク軸の強度や剛性が低下し易いので、この部位を中間軸受によって安定的に支持することができる。これにより、中間軸受は、例えばクランク軸の軸方向両側を支持する軸受等と協働して、複数の分割軸体からなるクランク軸を軸方向の３箇所で確実に支持でき、その強度、剛性を十分に高めることができる。
【００２３】
従って、例えばピストンの圧縮行程等により連接棒からクランク軸に径方向の大きな荷重が加わったとしても、クランク軸の中間部位に径方向のがたつき、撓み等が生じるのを防止することができる。このため、例えば４気筒以上の多気筒型圧縮機等においても、クランク軸を大径化して強度や剛性を確保する必要がなくなり、その小型、軽量化を促進することができる。
【００２４】
また、請求項４の発明によれば、各分割軸体の偏心軸部をクランク軸の周囲で位相差をもって回転させることができる。従って、個々の偏心軸部に連結したピストンが往復動するときには、これらの往復動に適切な位相差を与えることができ、各ピストンで生じる慣性力等をバランス良く打消すことができ、圧縮機の振動や騒音を抑えることができる。
【００２５】
また、請求項５の発明によれば、連接棒の他端部側（他端部の軸受等）を偏心軸部の外周側に取付けるときには、小径な屈曲部の外周側に軸受を挿通してこれを軸方向に移動させることができ、軸受を偏心軸部の外周側に容易に挿嵌することができる。
【００２６】
また、請求項６の発明によれば、２個の分割軸体の連結部を互いに連結してクランク軸を組立てることができ、その軸方向両側に位置する取付部を軸受等によってケーシングに回転可能に取付けることができる。
【００２７】
また、請求項７の発明によれば、クランク軸に設ける複数箇所の偏心軸部を各分割軸体に分けて配置できるので、クランク軸の組立時には、例えば一方の分割軸体及び他方の分割軸体として偏心量が互いに異なる複数種類の部品をそれぞれ用意し、両者の組合せに応じて各種の偏心量をもつクランク軸を容易に組立てることができる。
【００２８】
これにより、例えば圧縮機の仕様等に応じて分割軸体の組合わせを変えるだけで、ピストンのストロークを容易に変更でき、各種の性能をもつ圧縮機を効率よく設計できると共に、設計自由度を高めることができる。また、複数種類の圧縮機間で分割軸体の共通化が可能となるので、圧縮機の製造ライン等では、全体としての部品点数を削減して生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態による往復動圧縮機を、添付図面に従って詳細に説明する。
【００３０】
ここで、図１ないし図９は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、水平対向４気筒型の空気圧縮機を例に挙げて述べる。
【００３１】
１は水平対向４気筒型の空気圧縮機で、該空気圧縮機１は、後述のケーシング２、圧縮部３，１５，２０，２５、クランク軸３０、外側軸受３９、中間軸受４０等により構成されている。
【００３２】
２は空気圧縮機１の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング２は、図１、図２に示す如く、例えば略箱形状の金属ケース等からなり、その周壁には、外側軸受３９がそれぞれ取付けられる略筒状の取付部２Ａ，２Ａがクランク軸３０の軸方向に離間して設けられている。また、ケーシング２の底部には、図３、図４に示す如く、中間軸受４０が取付けられる取付座部２Ｂが突設されている。
【００３３】
３は例えばクランク軸３０の直径方向一側（図１中の手前側）に配置された第１の圧縮部を示し、該圧縮部３は、後述のシリンダ４、ピストン１１、連接棒１２等により構成されている。そして、圧縮部３は、ピストン１１がシリンダ４内を往復動することにより、後述の吸込口７から空気を吸込んで圧縮し、吐出口８から圧縮空気を吐出するものである。
【００３４】
４はケーシング２の外面側に立設された筒状のシリンダで、該シリンダ４には、図１に示す如く、弁板５を介してシリンダヘッド６が搭載され、シリンダヘッド６には吸込口７と吐出口８とが設けられている。また、弁板５には、シリンダ４内と吸込口７との間を連通，遮断する吸込弁９（圧縮部１５，２５側のみ図示）と、シリンダ４内と吐出口８との間を連通，遮断する吐出弁１０とが取付けられている。
【００３５】
１１はシリンダ７内に往復動可能に設けられたピストンで、該ピストン１１は、クランク軸３０（後述する分割軸体３１の偏心軸部３１Ｃ）により連接棒１２等を介して駆動され、上死点と下死点との間で往復動する。
【００３６】
１２はピストン１１をクランク軸３０に連結する連接棒で、該連接棒１２は、クランク軸３０の回転をピストン１１の往復動に変換するものである。この場合、連接棒１２は、一端部が小径筒状をなす小端部１２Ａとなり、該小端部１２Ａは、ピン１３を介してピストン１１に揺動可能に取付けられている。また、連接棒１２の他端部は、図２に示す如く、大径筒状をなす大端部１２Ｂとなり、該大端部１２Ｂは、例えば玉軸受等からなる大端部軸受１４を介して第１の分割軸体３１の偏心軸部３１Ｃに回転可能に取付けられている。
【００３７】
次に、１５はクランク軸３０を挟んで第１の圧縮部３と直径方向の反対側（図１中の奥所側）に配置された第２の圧縮部で、該圧縮部１５は、圧縮部３とほぼ同様に、シリンダ１６、ピストン１７、連接棒１８等により構成されている。そして、連接棒１８は、小端部（図示せず）がピン等を介してピストン１７に揺動可能に取付けられ、大端部１８Ａが大端部軸受１９を介して第１の分割軸体３１の偏心軸部３１Ｃに回転可能に取付けられている。
【００３８】
２０は第１の圧縮部３と並んでクランク軸３０の直径方向一側に配置された第３の圧縮部で、該圧縮部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、連接棒２３等により構成されている。また、連接棒２３は、小端部２３Ａがピン１３を介してピストン２２に揺動可能に取付けられ、大端部２３Ｂが大端部軸受２４を介して後述する第２の分割軸体３４の偏心軸部３４Ｄに回転可能に取付けられている。
【００３９】
さらに、２５は第２の圧縮部１５と並んでクランク軸３０の直径方向他側に配置された第４の圧縮部で、該圧縮部２５は、シリンダ２６、ピストン２７、連接棒２８等により構成されている。そして、連接棒２８は、小端部（図示せず）がピストン２７に揺動可能に取付けられ、大端部２８Ａが大端部軸受２９を介して第２の分割軸体３４の偏心軸部３４Ｄに回転可能に取付けられている。
【００４０】
そして、これら４個の圧縮部３，１５，２０，２５では、クランク軸３０が回転するときに、ピストン１１，２２及びピストン１７，２７がそれぞれ同位相で往復動し、このときにピストン１１，２２とピストン１７，２７とは互いに逆位相で往復動を行うものである。
【００４１】
３０は後述する３個の軸受３９，４０を介してケーシング２に回転可能に設けられた分割式のクランク軸で、該クランク軸３０は、モータ等の動力源（図示せず）により駆動され、図２中の軸線Ｏ−Ｏを中心として回転する。これにより、クランク軸３０は、連接棒１２，１８，２３，２８を介して各ピストン１１，１７，２２，２７を往復動させるものである。
【００４２】
また、クランク軸３０は、軸方向の途中部位で分割された複数の分割軸体を連結位置Ｐで連結することにより構成されている。この場合、本実施の形態では、例えばクランク軸３０を後述する２個の分割軸体３１，３４によって構成し、その中間部には、軸方向に間隔をもって２箇所の偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄを配置している。
【００４３】
３１は第１の分割軸体を示し、該第１の分割軸体３１は、図５、図６に示す如く、基端側がクランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏ上に位置し先端側が軸方向に延びつつ径方向外側に屈曲した屈曲部３１Ａと、該屈曲部３１Ａの基端側に設けられた連結部としての筒部３１Ｂと、屈曲部３１Ａの先端側から軸線Ｏ−Ｏに対し偏心した偏心軸線Ａ−Ａ上を延びる円柱状の偏心軸部３１Ｃと、該偏心軸部３１Ｃの先端側から径方向内側に延設された略板状の腕部３１Ｄと、該腕部３１Ｄの先端側に設けられた円柱状の取付部３１Ｅとにより構成されている。
【００４４】
ここで、屈曲部３１Ａと筒部３１Ｂとは、図７に示す如く、偏心軸部３１Ｃの外径Ｄ1よりも小径に形成されている。これにより、偏心軸部３１Ｃの外周側には、筒部３１Ｂ及び屈曲部３１Ａの外周側を経由して大端部軸受１４，１９を容易に挿嵌することができる。また、屈曲部３１Ａには、後述の連結ねじ３７を筒部３１Ｂ内に挿通する軸方向のねじ挿通孔３２が設けられている。
【００４５】
また、筒部３１Ｂは、例えばクランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏを中心として軸方向に延びる円筒状に形成されている。そして、筒部３１Ｂの内周側には、第２の分割軸体３４の嵌合突部３４Ｆが挿嵌して連結される有底の挿嵌穴３１Ｆが設けられ、該挿嵌穴３１Ｆの周壁にはキー溝３３が形成されている。また、筒部３１Ｂの外周側は、後述の中間軸受４０を介してケーシング２に回転可能に取付けられている。
【００４６】
一方、偏心軸部３１Ｃは、図２に示す如く、クランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏに対して所定の寸法δ1（偏心量δ1）だけ偏心して形成されている。そして、偏心軸部３１Ｃの外周側には、例えば圧入等の手段により２個の大端部軸受１４，１９が軸方向に並んで嵌合され、これらの大端部軸受１４，１９を介して連接棒１２，１８の大端部１２Ｂ，１８Ａがそれぞれ回転可能に取付けられている。さらに、取付部３１Ｅは、クランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏと同軸に形成され、後述の外側軸受３９を介してケーシング２に回転可能に取付けられている。
【００４７】
次に、３４は第２の分割軸体を示し、該第２の分割軸体３４は、図５、図６に示す如く、基端側がクランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏ上に位置し先端側が軸方向に延びつつ径方向外側に屈曲した屈曲部３４Ａと、該屈曲部３４Ａの基端側に設けられた円柱状の取付部３４Ｂと、該取付部３４Ｂの基端側に略円錐状に縮径して設けられ、ケーシング２の外部でモータ等の動力源に連結される縮径部３４Ｃと、屈曲部３４Ａの先端側から軸線Ｏ−Ｏに対し偏心した偏心軸線Ｂ−Ｂ上を延びる円柱状の偏心軸部３４Ｄと、該偏心軸部３４Ｄの先端側から径方向内側に延設された略板状の腕部３４Ｅと、該腕部３４Ｅの先端側に設けられた連結部としての嵌合突部３４Ｆとにより構成されている。
【００４８】
ここで、屈曲部３４Ａ、取付部３４Ｂ及び縮径部３４Ｃは、図８に示す如く、偏心軸部３４Ｄの外径Ｄ2よりも小径に形成されている。これにより、偏心軸部３４Ｄの外周側には、縮径部３４Ｃ、取付部３４Ｂ及び屈曲部３４Ａの外周側を経由して大端部軸受２４，２９を容易に挿嵌することができる。また、取付部３４Ｂは、クランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏを中心として、分割軸体３１の筒部３１Ｂ及び取付部３１Ｅと同軸に配置され、外側軸受３９を介してケーシング２に回転可能に取付けられている。
【００４９】
また、偏心軸部３４Ｄは、クランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏに対して所定の寸法δ2（偏心量δ2）だけ偏心して形成されると共に、例えば軸線Ｏ−Ｏを中心として分割軸体３１の偏心軸部３１Ｃと異なる方向に偏心している。この場合、偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄは、例えば軸線Ｏ−Ｏを挟んで互いに直径方向の反対側に配置され、回転方向に１８０°の位相差を有している。また、偏心軸部３４Ｄの外周側には、図２に示す如く、各大端部軸受２４，２９を介して連接棒２３，２８の大端部２３Ｂ，２８Ａがそれぞれ回転可能に取付けられている。
【００５０】
さらに、嵌合突部３４Ｆは円柱状に形成され、クランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏを中心として軸方向に延びている。また、嵌合突部３４Ｆには、その先端面に開口するねじ穴３５と、外周面に開口するキー溝３６とが設けられている。そして、嵌合突部３４Ｆは、分割軸体３１の挿嵌穴３１Ｆ（筒部３１Ｂ）内に密着した状態で挿嵌されている。これにより、分割軸体３１，３４はクランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏ上で一体的に連結され、連結ねじ３７によって締着されると共に、キー３８によりクランク軸３０の回転方向に対して互いに位置決めされている。
【００５１】
３７は分割軸体３１，３４を連結する連結ねじで、該連結ねじ３７は、図３、図４に示す如く、分割軸体３１のねじ挿通孔３２を介して分割軸体３４のねじ穴３５に螺着され、これらを着脱可能に固定している。
【００５２】
３８は分割軸体３１，３４間に設けられた棒状のキーで、該キー３８は、分割軸体３１，３４のキー溝３３，３６にそれぞれ嵌合され、これらがクランク軸３０の回転方向に対して所定の位相差をもつように、分割軸体３１，３４を回転方向に対して位置決めしているものである。
【００５３】
このように、クランク軸３０は、例えば２個の分割軸体３１，３４を連結することにより構成されている。このため、例えばクランク軸３０の端部側を強度の高い外径寸法や屈曲形状等に形成したとしても、その軸方向中間部には、筒部３１Ｂと嵌合突部３４Ｆとの連結位置Ｐから大端部軸受１４，１９や中間軸受４０を容易に取付けることができる。
【００５４】
また、各分割軸体３１，３４にそれぞれ偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄを配置しているので、クランク軸３０の組立時には、後述の図９に示す如く、偏心量δ1が互いに異なる複数種類の分割軸体３１（例えば、分割軸体３１，３１′）と、同じく偏心量δ2が互いに異なる複数種類の分割軸体３４（例えば、分割軸体３４，３４′，３４″）とを予め用意しておくことにより、これらの組合わせに応じて各種の偏心量をもつクランク軸３０を容易に組立てることができる。
【００５５】
次に、３９はケーシング２の各取付部２Ａに設けられた例えば２個の外側軸受で、該各外側軸受３９は、図２に示す如く、複数の円弧状体として分割されることのない非分割型の軸受からなり、例えばグリス封入式の深溝玉軸受等を用いて構成されている。そして、これらの外側軸受３９は、クランク軸３０の軸方向両側にそれぞれ配設されると共に、連接棒１２，１８，２３，２８の外側でクランク軸３０を回転可能に支持するものである。
【００５６】
ここで、外側軸受３９は、外輪３９Ａと、該外輪３９Ａの内周側に配置された内輪３９Ｂと、外輪３９Ａと内輪３９Ｂとを回転可能に連結する複数の鋼球３９Ｃとにより構成され、外輪３９Ａと内輪３９Ｂとの間には、グリス等の潤滑剤（図示せず）が封入されている。
【００５７】
そして、各外側軸受３９のうち一方の外側軸受は、外輪３９Ａがケーシング２の取付部２Ａ内に嵌合され、内輪３９Ｂが分割軸体３１の取付部３１Ｅの外周側に圧入等の手段によって嵌合されている。また、他方の外側軸受３９は、外輪３９Ａがケーシング２の他の取付部２Ａ内に嵌合され、内輪３９Ｂが分割軸体３４の取付部３４Ｂの外周側に嵌合されている。
【００５８】
４０はケーシング２の取付座部２Ｂに設けられた中間軸受で、該中間軸受４０は、図３、図４に示す如く、複数の円弧状体として分割されることのない非分割型の軸受（即ち、例えば玉軸受、ころ軸受等として構成され、外径形状が円筒状をなし、半径方向に複数の円弧状体として分割できない形式の軸受）からなり、例えばグリス封入式の深溝玉軸受等を用いて構成されている。
【００５９】
そして、中間軸受４０は、連接棒１２，１８と連接棒２３，２８との間に位置してクランク軸３０の軸方向中間部、即ち分割軸体３１，３４の連結位置Ｐに配設され、分割軸体３１の筒部３１Ｂを回転可能に支持している。
【００６０】
この場合、中間軸受４０は、ケーシング２の取付座部２Ｂに沿って延びる取付脚部４０Ａと、該取付脚部４０Ａと一体に形成された略円筒状の外輪支持部４０Ｂと、該外輪支持部４０Ｂの内周側に嵌合された外輪４０Ｃと、該外輪４０Ｃの内周側に位置して分割軸体３１の筒部３１Ｂの外周側に圧入等の手段によって嵌合された内輪４０Ｄと、外輪４０Ｃと内輪４０Ｄとを回転可能に連結する複数の鋼球４０Ｅ等とにより構成され、取付脚部４０Ａは、例えば２本の取付ねじ４０Ｆを用いてケーシング２の取付座部２Ｂに締着されている。
【００６１】
そして、中間軸受４０は、各ピストン１１，１７，２２，２７が圧縮行程を行うときに、連接棒１２，１８，２３，２８等を介してクランク軸３０の軸方向中間部に加わる径方向の反力（荷重）を受承し、この荷重によってクランク軸３０に撓み、損傷等が生じるのを防止している。
【００６２】
本実施の形態による空気圧縮機１は上述の如き構成を有するもので、次に、クランク軸３０の組立作業について説明する。
【００６３】
まず、クランク軸３０を組立てる前には、分割軸体３１，３４として複数種類の部品をそれぞれ用意しておく。この場合、一例としては、図９に示す如く、互いに異なる偏心量δ1，δ1′をもつ分割軸体３１，３１′と、互いに異なる偏心量δ2，δ2′，δ2″をもつ分割軸体３４，３４′，３４″とを用意し、これらをそれぞれ１種類ずつ選択して組合せることにより、クランク軸３０を形成する。
【００６４】
これにより、例えば分割軸体３１に分割軸体３４，３４′，３４″の何れかを組付けた場合には、偏心量δ1とδ2とをもつ組合せ（ａ）、偏心量δ1とδ2′とをもつ組合せ（ｂ）、偏心量δ1とδ2″とをもつ組合せ（ｃ）からなる３種類のクランク軸３０を形成することができる。
【００６５】
また、分割軸体３１′と分割軸体３４，３４′，３４″の何れかとを組付けた場合も同様に、偏心量δ1′とδ2とをもつ組合せ（ｄ）、偏心量δ1′とδ2′とをもつ組合せ（ｅ）、偏心量δ1′とδ2″とをもつ組合せ（ｆ）からなる他の３種類のクランク軸３０を形成できるから、必要に応じて異なる偏心量の組合せをもつ複数種類のクランク軸３０を容易に実現することができる。
【００６６】
次に、クランク軸３０の組立作業では、図７に示す如く、まず外側軸受３９を圧入等の手段によって分割軸体３１の取付部３１Ｅに先端側から挿嵌する。また、各大端部軸受１４，１９を筒部３１Ｂの外周側に挿通し、屈曲部３１Ａの外周側を経由して軸方向に移動させることにより、これらを偏心軸部３１Ｃの外周に基端側から圧入する。さらに、中間軸受４０を筒部３１Ｂの外周に基端側から圧入して挿嵌する。
【００６７】
このように、クランク軸３０は、例えば２個の分割軸体３１，３４に分割した状態で予め形成されているので、その軸方向中間部であっても、大端部軸受１４，１９と中間軸受４０とを容易に取付けることができる。
【００６８】
一方、分割軸体３４も、図８に示す如く、屈曲部３４Ａ、取付部３４Ｂ及び縮径部３４Ｃが偏心軸部３４Ｄよりも小径に形成されているので、これらの小径部位の外周側を経由して各大端部軸受２４，２９を偏心軸部３４Ｄの外周側に容易に取付けることができ、その後に外側軸受３９の取付作業を行うことができる。
【００６９】
次に、各部品を組付けた分割軸体３１，３４を互いに連結するときには、分割軸体３１の筒部３１Ｂ内に分割軸体３４の嵌合突部３４Ｆを挿嵌し、このとき両者のキー溝３３，３６内にキー３８を係合させる。そして、連結ねじ３７を取付けることにより、分割軸体３１，３４を連結位置Ｐで一体的に連結でき、これによってクランク軸３０、軸受１４，１９，２４，２９，３９，４０等の組立作業を効率よく行うことができる。
【００７０】
次に、空気圧縮機１の作動について説明すると、まずモータ等の駆動源によりクランク軸３０を回転駆動したときには、偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄの回転運動が各連接棒１２，１８，２３，２８によってピストン１１，１７，２２，２７の往復動に変換され、各ピストンがシリンダ４，１６，２１，２６内で往復動する。
【００７１】
これにより、各圧縮部３，１５，２０，２５の吸込行程では、吸込弁９が開弁して吐出弁１０が閉弁することにより、空気が吸込口７からシリンダ内に吸込まれる。また、圧縮行程では、吸込弁９が閉弁してシリンダ内の空気が圧縮され、上死点の近傍で吐出弁１０が開弁することにより、各シリンダ内の圧縮空気が吐出口８からエアタンク（図示せず）等に向けて吐出される。
【００７２】
この場合、クランク軸３０（分割軸体３１，３４）の偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄは、互いに１８０°の位相差をもって配置されている。このため、クランク軸３０の直径方向両側に位置する１組の圧縮部３，１５（または圧縮部２０，２５）では、各組毎に吸込行程と圧縮行程とを互いに同位相で行いつつ、２つの組の間では各行程を逆位相で行うことができる。これにより、ピストン１１，２２の間及びピストン１７，２７の間でクランク軸３０に加わる径方向の荷重をそれぞれ打消すことができる。
【００７３】
しかも、クランク軸３０に加わる荷重は、各外側軸受３９と中間軸受４０とによって軸方向の３箇所で安定的に受承でき、これによってクランク軸３０の中間軸部に撓み、損傷等が生じるのを確実に防止することができる。
【００７４】
また、隣合う１組の連接棒１２，１８（または連接棒２３，２８）が互いに逆位相で動作することにより、連接棒の各組内では、一方の連接棒を相手方の連接棒に対してカウンタウェイトとして作用させることができる。これにより、各圧縮部３，１５，２０，２５で生じる慣性力をバランス良く打消すことができ、圧縮機１の振動、騒音等を低減することができる。
【００７５】
かくして、本実施の形態によれば、クランク軸３０を、例えば２個の分割軸体３１，３４により構成したので、クランク軸３０を組立てるときには、例えば中間軸受４０や大端部軸受１４，１９等の取付作業を、分割軸体３１に対して筒部３１Ｂの位置から容易に行うことができ、その後に各分割軸体３１，３４を連結ねじ３７によって連結することができる。
【００７６】
これにより、クランク軸３０の端部側（例えば、分割軸体３１の腕部３１Ｄ等）を太くしたり、大きく屈曲させた場合でも、その偏心軸部３１Ｃ、筒部３１Ｂに対して軸受１４，１９，４０等の部品を容易に取付けることができ、各部品の取付作業を含めてクランク軸３０を効率よく組立てることができる。
【００７７】
このため、例えばクランク軸３０の中間部を中間軸受４０によって支持することができ、クランク軸３０の端部側は、軸受１４，１９，４０の大きさ等に関係なく、必要な外径寸法や屈曲形状をもって形成することができる。
【００７８】
従って、クランク軸３０を全体的に太くしたり、軸の太さに応じて大型の軸受部品等を用いる必要がなくなるので、クランク軸３０を小型、軽量化しつつ、その強度や剛性を十分に確保することができる。これにより、圧縮機全体をコンパクトに形成でき、軸受１４，１９，２４，２９，３９，４０等の部品コストを低減することができる。
【００７９】
この場合、一方の分割軸体３１は、屈曲部３１Ａ及び筒部３１Ｂを偏心軸部３１Ｃよりも小径に形成したので、大端部軸受１４，１９を偏心軸部３１Ｃの外周側に取付けるときには、小径な屈曲部３１Ａ及び筒部３１Ｂの外周側に大端部軸受１４，１９を挿通してこれを軸方向に移動させることができ、大端部軸受１４，１９を偏心軸部３１Ｃの外周側に容易に挿嵌することができる。
【００８０】
また、他方の分割軸体３４も同様に、屈曲部３４Ａ、取付部３４Ｂ及び縮径部３４Ｃを偏心軸部３４Ｄよりも小径に形成したので、これらの小径部位の外周側を経由して大端部軸受２４，２９を偏心軸部３４Ｄの外周側に容易に挿嵌することができる。
【００８１】
これにより、クランク軸３０の軸方向両側に取付ける外側軸受３９だけでなく、その中間部位に取付ける中間軸受４０や大端部軸受１４，１９，２４，２９にも、分割式の軸受等を用いる必要がなくなり、複数の円弧状体として分割されることのない非分割型の軸受を用いることができる。従って、これらの軸受１４，１９，２４，２９，３９，４０として、例えばグリス封入式の軸受等を使用でき、無給油式の圧縮機１を容易に実現することができる。
【００８２】
また、分割軸体３１，３４の筒部３１Ｂと嵌合突部３４Ｆとをクランク軸３０の回転中心となる軸線Ｏ−Ｏ上で連結したので、クランク軸３０が回転するときに、これらの連結部に加わる回転モーメントを小さくすることができ、連結部を簡単な構造としても十分な強度を与えることができる。
【００８３】
そして、筒部３１Ｂを軸線Ｏ−Ｏと同軸に配置することにより、その外周側に中間軸受４０を取付けることができ、クランク軸３０のうち比較的強度や剛性が低下し易い連結部を、中間軸受４０によって安定的に支持することができる。これにより、中間軸受４０は、各外側軸受３９と協働して、各分割軸体３１，３４からなるクランク軸３０を軸方向の３箇所で確実に支持でき、その強度、剛性を十分に高めることができる。
【００８４】
従って、例えば各ピストン１１，１７，２２，２７の圧縮行程等によりクランク軸３０に径方向の大きな荷重が加わったとしても、クランク軸３０の中間部位に径方向のがたつき、撓み等が生じるのを防止することができる。このため、例えば４気筒以上の多気筒型圧縮機等においても、クランク軸３０を大径化して強度や剛性を確保する必要がなくなり、小型、軽量化を促進することができる。
【００８５】
また、各分割軸体３１，３４の偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄを、例えばクランク軸３０の軸線Ｏ−Ｏを挟んで互いに直径方向の反対側に配置したので、これらの偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄを位相差をもって回転させることができる。従って、個々の偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄに連結したピストン１１，１７，２２，２７がそれぞれ往復動するときには、これらの往復動に適切な位相差を与えることができ、各ピストンで生じる慣性力等をバランス良く打消すことができ、圧縮機１の振動や騒音を抑えることができる。
【００８６】
さらに、クランク軸３０を分割軸体３１，３４によって構成することにより、圧縮機の組立時等には、例えば偏心量δ1，δ1′が異なる複数種類の分割軸体３１，３１′と、偏心量δ2，δ2′，δ2″が異なる複数種類の分割軸体３４，３４′，３４″等を予め用意しておくことができる。
【００８７】
これにより、クランク軸３０の組立時には、例えば圧縮機１の仕様等に応じて分割軸体３１，３４の組合わせを変えるだけで、ピストン１１，１７，２２，２７のストロークを容易に変更でき、各種の性能をもつ圧縮機を効率よく設計できると共に、設計自由度を高めることができる。また、複数種類の圧縮機間で分割軸体３１，３４の共通化が可能となるので、圧縮機の製造ライン等では、全体としての部品点数を削減して生産性を高めることができる。
【００８８】
次に、図１０ないし図１２は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、Ｖ型４気筒の空気圧縮機に適用したことにある。
【００８９】
４１はＶ型４気筒の空気圧縮機で、該空気圧縮機４１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ケーシング４２、圧縮部４３，４４，４５，４６、クランク軸５４、外側軸受５９、中間軸受６０等により構成されている。そして、ケーシング４２には、外側軸受５９と中間軸受６０とが取付けられる複数箇所の取付座部４２Ａ（１箇所のみ図示）が設けられている。
【００９０】
４３，４４，４５，４６は空気圧縮機４１を構成する４気筒の圧縮部で、これらの圧縮部４３〜４６は、図１０、図１１に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、シリンダ４７、ピストン４８、連接棒４９（一部のみ図示）等によりそれぞれ構成され、シリンダ４７には、弁板５０を介してシリンダヘッド５１が搭載されている。また、圧縮部４３，４４及び圧縮部４５，４６は、それぞれＶ字状をなすように傾斜して配置されている。
【００９１】
ここで、圧縮部４３，４４の連接棒４９は、一端部となる小端部４９Ａがピストン４８に取付けられ、他端部となる大端部４９Ｂが大端部軸受５２を介して後述する第１の分割軸体５５の偏心軸部５５Ｃに回転可能に取付けられている。また、圧縮部４５，４６の連接棒４９は、小端部４９Ａがピストン４８に取付けられ、大端部４９Ｂが大端部軸受５３を介して後述する第２の分割軸体５７の偏心軸部５７Ｄに回転可能に取付けられている。
【００９２】
５４は後述する３個の軸受５９，６０を介してケーシング２に回転可能に設けられた分割式のクランク軸で、該クランク軸５４は、図１１、図１２に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様に、軸方向の途中部位で分割された複数の分割軸体（例えば、２個の分割軸体５５，５７）を連結位置Ｐで連結することにより構成されている。
【００９３】
ここで、第１の分割軸体５５は、屈曲部５５Ａ、筒部５５Ｂ、偏心軸部５５Ｃ、腕部５５Ｄ、取付部５５Ｅ、挿嵌穴５５Ｆ等により構成され、ねじ挿通孔（図示せず）、キー溝５６等を有している。また、第２の分割軸体５７は、屈曲部５７Ａ、取付部５７Ｂ、縮径部５７Ｃ、偏心軸部５７Ｄ、腕部５７Ｅ、嵌合突部５７Ｆ等により構成され、ねじ穴（図示せず）、キー溝５８等を有している。
【００９４】
そして、分割軸体５５，５７の偏心軸部５５Ｃ，５７Ｄは、クランク軸５４の軸線から所定の偏心量だけ偏心して形成されると共に、例えば回転方向に対して互いに１８０°の位相差を有している。また、分割軸体５５，５７は、第１の実施の形態とほぼ同様に、筒部５５Ｂ内に嵌合突部５７Ｆが挿嵌され、各キー溝５６，５８内にキーが係合されると共に、連結ねじ（いずれも図示せず）によって互いに締着されている。
【００９５】
５９はケーシング４２の取付座部４２Ａに設けられた２個の外側軸受で、該各外側軸受５９は、例えば第１の実施の形態の外側軸受３９とほぼ同様の構成を有する玉軸受等からなり、クランク軸５４の軸方向両側に位置して分割軸体５５，５７の取付部５５Ｅ，５７Ｂの外周側にそれぞれ取付けられると共に、各連接棒４９の外側でクランク軸５４を回転可能に支持するものである。
【００９６】
６０は各外側軸受５９の間でケーシング４２の取付座部４２Ａに設けられた中間軸受で、該中間軸受６０は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば玉軸受等からなり、クランク軸５４の連結位置Ｐに配置されると共に、分割軸体５５の筒部５５Ｂの外周側に取付けられている。そして、中間軸受６０は、各連接棒４９の間でクランク軸５４の軸方向中間部を回転可能に支持している。
【００９７】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、Ｖ型４気筒の空気圧縮機４１として構成したので、適用範囲を広げることができる。
【００９８】
なお、前記各実施の形態では、クランク軸３０，５４を２個の分割軸体３１，３４（分割軸体５５，５７）により構成する場合を例に挙げて述べた。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３個以上の分割軸体によってクランク軸を構成してもよい。また、クランク軸に設ける偏心軸部は２箇所に限らず、例えば３箇所以上の偏心軸部を設けてもよい。
【００９９】
また、実施の形態では、クランク軸３０，５４を構成する全ての分割軸体３１，３４，５５，５７に偏心軸部３１Ｃ，３４Ｄ，５５Ｃ，５７Ｄを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、各分割軸体のうち一部の分割軸体を、偏心軸部をもたない分割軸体として構成してもよい。
【０１００】
また、実施の形態では、外側軸受３９，５９、中間軸受４０，６０として玉軸受を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、これらの軸受として、例えばころ軸受、スリーブ軸受等を用いる構成としてもよい。
【０１０１】
また、実施の形態では、分割軸体３１，５５の偏心軸部３１Ｃ，５５Ｃと、分割軸体３４，５７の偏心軸部３４Ｄ，５７Ｄとの間に１８０°の位相差を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、両者の位相差は０°（位相差無なし）を含めて任意の角度に設定できるものである。
【０１０２】
また、第１の実施の形態では、２種類の分割軸体３１，３１′と、３種類の分割軸体３４，３４′，３４″とを組合せる場合を一例として図示した。しかし、各分割軸体の種類の数は、実施の形態の例示に限定されないのは勿論である。
【０１０３】
一方、実施の形態では、ピストン１１と連接棒１２とをピン１３等によって連結する構成とした。しかし、本発明は、ピストンと連接棒とが一体に形成されたり、これらが固定的に連結された揺動型のピストン（ロッキングピストン）を有する圧縮機に適用してもよい。
【０１０４】
また、実施の形態では、水平対向４気筒型またはＶ型４気筒の空気圧縮機１，４１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２気筒、３気筒、または５気筒以上の往復動圧縮機や、各気筒がクランク軸の径方向一側に直列に並んだ直列型の往復動圧縮機に適用してもよい。さらに、冷媒等を含めて空気以外の気体を圧縮する各種の圧縮機にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による水平対向４気筒型の空気圧縮機を示す斜視図である。
【図２】空気圧縮機を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。
【図３】クランク軸の連結部、中間軸受等を拡大して示す図２中の要部拡大断面図である。
【図４】クランク軸、中間軸受等を図３中の矢示IV−IV方向からみた拡大断面図である。
【図５】クランク軸を分解した状態で示す断面図である。
【図６】クランク軸を分解した状態で示す斜視図である。
【図７】第１の分割軸体に大端部軸受、外側軸受及び中間軸受を組付ける状態を示す断面図である。
【図８】第２の分割軸体に大端部軸受と外側軸受とを組付ける状態を示す断面図である。
【図９】各分割軸体の組合せに応じて偏心量が異なる複数種類のクランク軸を組立てる状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態によるＶ型４気筒の空気圧縮機を示す断面図である。
【図１１】図１０中の各連接棒、クランク軸、外側軸受、中間軸受等をケーシングから取外した状態で示す拡大斜視図である。
【図１２】図１１中のクランク軸を分解した状態で示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１，４１  空気圧縮機（往復動圧縮機）
２，４２  ケーシング
３，１５，２０，２５，４３，４４，４５，４６  圧縮部
４，１６，２１，２６，４７  シリンダ
１１，１７，２２，２７，４８  ピストン
１２，１８，２３，２８，４９  連接棒
１２Ａ，２３Ａ，４９Ａ  小端部（一端部）
１２Ｂ，１８Ａ，２３Ｂ，２８Ａ，４９Ｂ  大端部（他端部）
１４，１９，２４，２９，５２，５３  大端部軸受
３０，５４  クランク軸
３１，３１′，３４，３４′，３４″，５５，５７  分割軸体
３１Ａ，３４Ａ，５５Ａ，５７Ａ  屈曲部
３１Ｂ，５５Ｂ  筒部（連結部）
３１Ｃ，３４Ｄ，５５Ｃ，５７Ｄ  偏心軸部
３１Ｄ，３４Ｅ，５５Ｄ，５７Ｅ  腕部
３１Ｅ，３４Ｂ，５５Ｅ，５７Ｂ  取付部
３１Ｆ，５５Ｆ  挿嵌穴
３４Ｃ，５７Ｃ  縮径部
３４Ｆ，５７Ｆ  嵌合突部（連結部）
３９，５９  外側軸受
４０，６０  中間軸受
Ｏ−Ｏ  軸線
Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ  偏心軸線
Ｐ  連結位置
【図１】
2005214076.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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