(57)【要約】【課題】本発明は、空気タンク内の圧力が設定値を超えると、動作が停止され、設定値以下になると、動作が行われるエアコンプレッサに関する。【解決手段】エンジンに設けられるクランクケース内にエアコンプレッサのクランク軸を前後進するように取り付ける。エンジンの動力が伝達される駆動ギアとクランク軸の先端部側との間には、クランク軸を移動させるクラッチを設ける。クランクケースのポンプ室内に取り付けられるポンプピストンは、クランク軸に一端が軸結合され、他端は、前記ポンプピストンに軸結合されるコネクティングロッドにより往復運動される。クランク室の後方には、空気タンク内の圧力が設定値を超えると、ガバナーを介して流入される信号圧の作用で動作し、前記クランク軸を前進させるエアシリンダが提供される。
2006526112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられるクランクケースのクランク室内に前進または後進するように取り付けられ、先端部は、前記クランク室の先端側に取り外れないように取り付けられたブッシュを貫通して前記クランクケースの前方に露出されるクランク軸と、
前記クランク室の前方に露出されたブッシュの先端部の外周面に後端部が軸結合され、先端部の内径は、前記クランク軸の先端部の外径よりも大きい管状からなり、外周面の先端には、前記エンジンのタイミングギアと歯合するギアが設けられ、エンジンの動力が伝達される駆動ギアと、
前記クランク軸の先端部の外周面と前記駆動ギアの内周面との間に介在して設けられ、前記クランク軸を後進させ、前記クランク軸が後進すると、前記駆動ギアに伝達されるエンジンの動力がクランク軸に伝達され、前記クランク軸が前進すると、前記エンジンの動力がクランク軸に伝達されないように遮断させるクラッチと、
前記クランクケースにクランク室と直交して延びているポンプ室内に往復運動するように取り付けられるポンプピストンと、
一端は、前記クランク軸に軸結合され、クランク軸が前後進されるときには、共に前後進され、他端は、前記クランク軸が前後進されるときには、水平にスライドするように前記ポンプピストンに軸結合され、前記クランク軸が回転されるときには、前記ポンプピストンを往復運動させるコネクティングロッドと、
前記クランク室の後端側に着設され、前記ポンプピストンの往復運動により供給され、空気タンク内に貯蔵される圧縮空気の圧力が設定値を超えると、ガバナーを介して流入される信号圧である圧縮空気の作用で動作し、前記クランク軸を前進させるエアシリンダとを備えることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項２】
前記クラッチは、前記クランク軸の先端部の中間部位に軸着され、外周面には、スプラインが形成された軸管と、前記駆動ギアの内周面の先端側に前方に取り外れないように取り付けられる固定リング板と、前記固定リング板との間に介在されるリング板スプリングの反発力により後進するように固定リング板の後方と前記軸管の先端面との間に介在される可動リング板と、前記駆動ギアの内周面と前記可動リング板の後面との間に介在されるように、前記軸管の外周に一つずつ交互に軸結合され、軸孔の内周面は、前記軸管の外周面と隔離され、前記駆動ギアの内周面の中間部分に形成されたスプラインと歯合するスプラインが外周面に形成された複数のスチールリング板と、外周面は、前記駆動ギアの内周面と隔離され、軸孔の内周面には、前記軸管の外周面に形成されたスプラインと歯合するスプラインが形成された摩擦リング板とから構成されることを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項３】
前記コネクティングロッドの一端は、前記クランク軸の水平部分に軸結合され、他端は、前記ポンプピストンの中心に前記クランク室側に開放するように窪んで形成された結合溝に挿入され、この結合溝を水平に横切るように着設されるピストンピンに水平にスライドするように軸結合され、
前記結合溝の内部間隔は、前記クランク軸が前後進される間隔に比例し、コネクティングロッドの前後幅よりも大きくなることを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項４】
前記エアシリンダは、前記クランク室の開放された後端を密封するように着設され、ガバナーから伝達される圧縮空気である信号圧の流入される流入口が設けられたカバーと、前記クランク室の後端側とカバーとの間に形成される内部の空洞に前後進するように取り付けられ、前面には、前記クランク軸の後端が軸結合されるピストンとを備えることを特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の空圧機器に供給される圧縮空気が貯蔵される空気タンク内の圧力を常に設定圧力に保って圧縮空気を供給するエアコンプレッサに関し、より詳しくは、空気タンク内の圧力が設定値を超えると、作動が停止し、圧力が設定値以下になると、作動するようにしたエアコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バスやトラックまたはトレーラーのような大型車両には、圧縮空気の圧力を利用してブレーキをかけるエアブレーキ、またはドアを自動に開閉するエア開閉器などのような種々の空圧機器が搭載されており、このような空圧機器に供給される圧縮空気は、エンジンの動力で動作するエアコンプレッサにより空気タンクに供給・貯蔵され、供給される。このためには、空気タンク内に圧縮空気が常に適正な圧力を保つように貯蔵されていなければならない。
【０００３】
図１は、このような動作を行う従来のエアコンプレッサの一例を示す図であり、エンジンに設けられるクランクケース１内に取り付けられたクランク軸２と、このクランク軸の先端に軸着され、エンジンのタイミングギヤ(図示せず)と歯合してエンジンの動力が伝達される駆動ギア３と前記クランクケースの上部に延びているシリンダ内で前記クランク軸により往復運動され、圧縮空気を空気タンク５に供給するピストン(図示せず)と前記空気タンク内の圧力が設定圧力よりも高くなると、ガバナー７を介して伝達される信号圧により動作され、圧縮空気が空気タンクに供給されないようにし、空気タンクの圧力が低くなると、再び供給されるようにするアンローダ６とを備えている。
【０００４】
その作動は、駆動ギア３を介してエンジンの動力が伝達されてクランク軸２が回転すると、シリンダ４内のピストンが連動して圧縮空気を空気タンク５内に供給し、このような作動が繰り返されて空気タンク５内の圧力が設定圧力よりも高くなり、ガバナー７を介してアンローダ６に信号圧が伝達されると、このアンローダが動作し、エアコンプレッサを空回りさせるため、空気タンク５への圧縮空気の供給が中断され、圧力が低くなると、前記アンローダが逆動作され、圧縮空気が再び空気タンクに供給される。
【０００５】
しかし、このような従来のエアコンプレッサは、アンローダ６の動作により圧縮空気が空気タンク５に供給されないときにも、エアコンプレッサは、空回りし続けており、エンジンの動力消費が続けられ、燃料の損失が多くなり、これにより、車両の燃費改善に大いに逆行するという欠点があった。
【０００６】
また、クランク軸２やピストンの往復運動が続けられるに従い、摩擦熱によりシリンダの内部温度が上昇すると共に、クランクケース内に供給されるエンジンオイルの消費量が増加することは勿論、消費量の増加に比例する多量の汚染物質を含有した高温の吐出空気により、大気及び周辺機器の汚染を招き、磨耗率が高くなり、騒音が発生し、エアコンプレッサの寿命が大いに短縮されるなどの多くの問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料及びエンジンオイルが過度に消耗されることを防止すると共に、燃費の改善にも大いに寄与できるエアコンプレッサを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、寿命の短縮は勿論、大気及び周辺の汚染が極力防止できるエアコンプレッサを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明によるエアコンプレッサは、空気タンク内の圧力が設定圧力よりも高くなり、その信号圧が伝達されると、クランク軸やピストンが動作しなくなり、圧縮空気の供給が中断され、圧力が低くなると、再び動作され、圧縮空気を供給するようなエアコンプレッサを提供するが、このエアコンプレッサは、ピストンを動作させるクランク軸を所定の範囲内で前後進するようにクランクケース内に取り付けてクランク軸が後進すると、エンジンの動力がタイミングギヤに歯合している駆動ギア及びクラッチを介してクランク軸に伝達されるため、圧縮空気の供給動作が行われ、クランク軸が前進されると、クラッチの接続が遮断され、動力が伝達されなくなり、動作が停止されることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。図３は、本発明の実施例によるエアコンプレッサの分解斜視図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、同エアコンプレッサにおけるクランク軸が前進または後進された状態を示す断面図である。
【００１１】
本発明の実施例によるエアコンプレッサのクランクケース１０は、エンジン１００に設けられており、前記クランクケースの下部を水平に貫通するように形成されるクランク室１１には、クランク軸２０が回転自在に取り付けられる。
【００１２】
クランク軸２０の先端部は、クランク室１１の先端側にスナップリングで取り外れないように取り付けられるブッシュ１２を貫通して露出しており、エンジン１００の内部に位置することになる。
【００１３】
また、クランク軸２０の先端部の中で外周面が傾斜面となった中間部位は、内周面が前記中間部位と対応する傾斜面となり、外周面には、スプライン２１ａの形成された軸管２１が取り付けられ、この軸管は、前記クランク軸の先端に締結されるナット２２で取り外れないように固定される。
【００１４】
従って、軸管２１は、クランク軸２０の先端部の中間部位に取り付けられた状態でブッシュ１２の先端とナット２２との間に介在され、前記クランク軸と一体に回転自在に軸着される。
【００１５】
クランク室１１の先端を貫通して外部に露出しているブッシュ１２の先端部の外周には、エンジン１００のタイミングギアと歯合してエンジンの動力をクランク軸２０に伝達する駆動ギア３０が軸結合している。
【００１６】
駆動ギア３０は、内径がクランク軸２０の先端部の外径よりも大きい管状となるものであり、その内周面の後端側に放射状に設けられた係止突起３１がブッシュ１２の先端側の外周面に放射状に突出している係止片１２ａにより取り外れないように係止される状態で前記ブッシュの先端部側に軸結合して回転することになり、内周面の中間部には、スプライン３２が形成されている。
【００１７】
軸管２１の先端部の外周面と駆動ギア３０の内周面との間には、この駆動ギアに伝達されるエンジンの動力をクランク軸２０に伝達したり、あるいは、遮断したりするためのクラッチ４０が設けられる。
【００１８】
クラッチ４０は、駆動ギア３０の内周面の先端側にスナップリングにより前方に取り外れないように取り付けられる固定リング板４１と、該固定リング板４１との間に介在されるリング板スプリング４２の反発力により後進されるように前記固定リング板の後方と軸管２１の先端裏面との間に介在される可動リング板４３と、前記駆動ギアの内周面の後端縁部と前記可動リング板との間に一つずつ交互に介在される複数のスチールリング板４４と、摩擦リング板４５とから構成される。
【００１９】
スチールリング板４４の軸孔の内径は、軸管２１の外径よりも大きく、外周面には、駆動ギア３０の内周面に形成されたスプライン３２と歯合するスプライン４４ａが形成されており、摩擦リング板４５の外径は、前記スチールリング板よりも小さく、その軸孔の内周面には、前記軸管の外周面に形成されたスプライン２１ａと歯合するスプライン４５ａが形成されている。
【００２０】
従って、スチールリング板４４の軸孔は、軸管２１と隔離される反面、外周面に形成されたスプライン４４ａは、駆動ギア３０に形成されたスプライン３２と歯合され、摩擦リング板４５の外周面は、前記駆動ギアの内周面と隔離される反面、軸孔に形成されたスプライン４５ａは、前記軸管の外周面に形成されたスプライン２１ａと歯合される。
【００２１】
このようなクラッチ４０は、リング板スプリング４２の反発力により可動リング板４３が後方に押圧されると、その押圧される間隔ｔだけ軸管２１が後方に押圧されることになり、クランク軸２０が共に後進され、これにより、スチールリング板４４と摩擦リング板４５とも後方に押圧される。
【００２２】
このとき、スチールリング板４４と各摩擦リング板４５らとの後方には、ブッシュ１２に軸結合された駆動ギア３０の内周面の後端縁部が支持しているため、前記スチールリング板と各摩擦リング板とは、リング板スプリング４２の反発力により後方に押圧された可動リング板４３と前記駆動ギアの後端縁部の間で隙間なく密着され、互いに一体となるように接続される。
【００２３】
このような状態で、エンジン１００の動力がタイミングギヤを介して駆動ギア３０に伝達され、この駆動ギアが回転すると、その回転力は、互いに一体となるように接続されたスチールリング板４４と各摩擦リング板４５とにより前記駆動ギアから軸管２１に伝達され、これにより、クランク軸２０が回転される。
【００２４】
すなわち、駆動ギア３０の回転力は、スプライン３２に歯合しているスプライン４４ａによりスチールリング板４４に伝達され、このようになると、このスチールリング板と一体となるように接続された摩擦リング板４５とが共に回転され、この回転力は、摩擦リング板のスプライン４５ａと歯合しているスプライン２１ａにより軸管２１に伝達されるため、結局、前記軸管とクランク軸２０とが共に回転することになる。
【００２５】
クランク室１１の後端側には、リング板スプリング４２の反発力により後進されているクランク軸２０を前進させるエアシリンダ５０が設けられる。
【００２６】
エアシリンダ５０は、開放された後端を密封するように着設され、ガバナー６１から圧縮空気である信号圧の流入される流入口５１１が設けられたカバー５１と、内部の空洞に取り付けられ、リング板スプリング４２の反発力により可動リング板４３が後方に押圧される間隔ｔに比例する範囲内で前後進するピストン５２とを備えており、このピストンの前面中央には、クランク軸２０の後端が軸結合される。
【００２７】
ピストン５２は、クランク軸２０が円滑に回転するように、その後端を支持することは勿論、空気タンク６０内の圧縮空気の圧力が設定値を超えることになり、その圧力が信号圧としてガバナー６１を経て流入口５１１を通してエアシリンダ５０の内に流入すると、前記ピストンが前進しながらクランク軸を前進させる。
【００２８】
このようになると、前進されたクランク軸２０の先端部側に軸着された軸管２１が間隔ｔの範囲内で可動リング板４３を押圧して前進させ、リング板スプリング４２は圧縮され、同時に前記リング板スプリングの反発力により互いに隙間なく密着しているスチールリング板４４と各摩擦リング板４５とは、密着が解除され、スリップ状態となり、前記クランク軸と駆動ギア３０とは、クラッチ４０による接続が遮断される。
【００２９】
このように接続が遮断されると、駆動ギア３０が回転しても、その回転力は、軸管２１に伝達されず、クランク軸２０は、回転しなくなり、これにより、前記駆動ギアのみが空回りすることになる。
【００３０】
クランクケース１０にクランク室１１と直交するように延びているポンプ室１３には、ポンプピストン１４が取り付けられ、このポンプピストンは、一端がクランク軸２０の水平部分２０ａに軸結合されるコネクティングロッド１５により前記クランク軸の回転時に往復動作しながら圧縮空気を空気タンク６０に供給することになる。
【００３１】
コネクティングロッド１５の他端部は、ポンプピストン１４の中心にクランク室１１の側に開放するように窪んで形成された結合溝１４１に挿入されるものであり、この結合溝の内部の間隔ｒは、前記コネクティングロッドの前後幅ｆよりも大きく(図７Ａ及び図７Ｂ参照)、その中間部を水平に横切るように軸孔１４２が形成されている。
【００３２】
従って、ピストンピン１６をコネクティングロッド１５の他端部に設けられた軸管通孔を貫通して軸孔１４２に軸着固定すると、前記コネクティングロッドは、ピストンピンに軸結合された状態でその前後幅ｆと前記結合溝の内部の間隔ｒとの大きさの差による範囲内で水平にスライドすることになり、前後進することになる。
【００３３】
このようにするのは、ポンプピストン１４は、ポンプ室１３の内で往復運動のみを行うように取り付けられる反面、クランク軸２０は、前後進するように設けられており、このクランク軸と共にコネクティングロッド１５が前進または後進するときに、前記ポンプピストンをポンプ室内で往復運動させることが可能となるためである。
【００３４】
ポンプ室１３の開放された上端は、ポンプピストン１４により発生される圧縮空気を空気タンク６０に送る吐出口１７１の設けられたヘッドカバー１７により覆われる。
【００３５】
このような構成の本発明の実施例によるエアコンプレッサは、エンジン１００の動力により作動するものであり、リング板スプリング４２の反発力によりクランク軸２０が後進して可動リング板４３と駆動ギア３０の後端縁部との間に介在しているスチールリング板４４と各摩擦リング板４５とが互いに密着し、一体となったような状態、すなわち、クラッチ４０が前記駆動ギアと軸管２１とを接続しているような状態で、エンジン１００が駆動すると、その動力は、タイミングギヤと歯合している前記駆動ギアとクラッチとを経て軸管を介してクランク軸に伝達され、このクランク軸を回転させる。
【００３６】
このようになると、コネクティングロッド１５によりポンプ室１３の内のポンプピストン１４が往復運動することになり、この過程で発生する圧縮空気は、吐出口１７１を通して吐出され、空気タンク６０に送られて貯蔵される。
【００３７】
このような動作が繰り返され、空気タンク６０の内に供給される圧縮空気の圧力が設定された圧力よりも高くなると、圧縮空気である信号圧がガバナー６１を介して流入口５１１を経てエアシリンダ５０の内に流入され、このように流入される信号圧でピストン５２を押圧する力がリング板スプリング４２の反発力よりも大きいため、クランク軸２０が前進される。
【００３８】
このとき、前進されるクランク軸２０が可動リング板４３を押圧しており、リング板スプリング４２は圧縮され、これにより、前記リング板スプリングの反発力により一体となったように密着していたスチールリング板４４と各摩擦リング板４５との密着状態が解除され、互いに隔離されるため、結局、駆動ギア３０と軸管２１とは、クラッチ４０による接続が遮断される。
【００３９】
このようにクラッチ４０の接続が遮断されると、駆動ギア３０は、エンジン１００の動力により回転し続けても、その回転力は、軸管２１に伝達されなくなり、前記駆動ギアは空回りし、クランク軸２０は回転しなくなる。
【００４０】
従って、エアコンプレッサが作動しなくなり、空気タンク６０への圧縮空気の供給が中断され、圧力が不必要に上昇することは勿論、エンジン１００の動力の損失も防止することができる。
【００４１】
その後、空気タンク６０の内に貯蔵されている圧縮空気が使用され、その圧力が設定値よりも低くなると、ガバナー６１を介してエアシリンダ５０に流入していた信号圧が遮断され、このエアシリンダ内の圧力がなくなり、リング板スプリング４２の反発力が作用して可動リング板４３とクランク軸２０とを押圧して後進させる。
【００４２】
このようになると、スチールリング板４４と各摩擦リング板４５らとが密着し、駆動ギア３０と軸管２１とがクラッチ４０によって接続されることにより、エンジン１００の動力がクランク軸２０に伝達され、エアコンプレッサが再び作動することになり、圧縮空気が設定圧力に到達するまで継続して空気タンク６０に供給される。
【００４３】
このような過程で、クランク軸２０とコネクティングロッド１５とが前後進する間隔は、クラッチ４０のスチールリング板４４と各摩擦リング板４５との密着状態のみ解除される程度であればよいことから、その間隔が大きくなくなり、これにより、前記コネクティングロッドがポンプピストン１４の中心線から偏芯された位置にあっても、その偏芯の程度が大きくないことから、前記ポンプピストンは、ポンプ室１３の内で常に正常に往復運動することになる。
【００４４】
一方、前記実施例では、コネクティングロッド１５がクランク軸２０と共に前後進するように設けられ、ポンプピストン１４を往復運動させることを例示しているが、必ずこれに限定されるものでなく、前記コネクティングロッドは前後進されず、クランク軸のみ前後進するようにしてもよい。
【００４５】
このようにするためには、クランク軸２０でコネクティングロッド１５の一端が軸結合される水平部分２０ａの長さを前記コネクティングロッドの前後幅ｆよりも長くして前記水平部分がスライドするようにする反面、前記コネクティングロッドの上端は前後進されず、回転のみするようにポンプピストン１４に軸着すればよい。
【００４６】
前記実施例の他にも様々な変形例が考えられるが、その作動が前後進するように取り付けられたクランク軸２０の回転力を往復運動するポンプピストン１４に伝達するためのものであれば、何れも本発明の範囲に属するのは勿論である。
【００４７】
また、圧縮空気の使用量が少ない車両、あるいはコスト低減のためには、ポンプ室１３を単数に設けてもよいし、このような場合にも、本発明の範囲に属するのは勿論である。
【００４８】
しかし、圧縮空気の使用量の多い大型車両などの場合には、迅速な圧縮空気の供給のために、ポンプ室１３を複数に設けることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によるエアコンプレッサは、空気タンク内の圧力が設定値以下であるときには、エンジンの動力が伝達されて作動し、圧縮空気を供給し、空気タンク内の圧力が設定値を超えると、駆動ギアのみ空回りし、エンジンの動力伝達が遮断され、作動が停止されることで、エンジンの動力損失を防止できることは勿論、これによる燃料及びエンジンオイルの消耗が大幅に低減され、車両の燃費改善にも大いに寄与できるなどの技術的効果がある。
【００５０】
また、本発明によるエアコンプレッサは、必要なときのみに作動するため、磨耗率が低減し、寿命短縮を防止できると共に、内部の摩擦熱が低下し、吐出空気の温度が低くなり、停止時には、空気の吐出がないため、大気及び周辺の汚染が減少するなどの技術的効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来のエアコンプレッサの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例によるエアコンプレッサの概略構成図である。
【図３】本発明の実施例によるエアコンプレッサの分解斜視図である。
【図４Ａ】同エアコンプレッサにおけるクランク軸が後進された状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】同クランク軸が前進された状態を示す断面図である。
【図５Ａ】同エアコンプレッサにおけるクラッチ部分を示す拡大断面図である。
【図５Ｂ】同エアコンプレッサにおけるクラッチ部分を示す拡大断面図である。
【図６Ａ】同エアコンプレッサにおけるエアシリンダ部分を示す拡大断面図である。
【図６Ｂ】同エアコンプレッサにおけるエアシリンダ部分を示す拡大断面図である。
【図７Ａ】同エアコンプレッサにおけるポンプピストン部分を示す拡大断面図である。
【図７Ｂ】同エアコンプレッサにおけるポンプピストン部分を示す拡大断面図である。
【図１】
2006526112.tif 000003
【図２】
2006526112.tif 000004
【図３】
2006526112.tif 000005
【図４Ａ】
2006526112.tif 000006
【図４Ｂ】
2006526112.tif 000007
【図５Ａ】
2006526112.tif 000008
【図５Ｂ】
2006526112.tif 000009
【図６Ａ】
2006526112.tif 000010
【図６Ｂ】
2006526112.tif 000011
【図７Ａ】
2006526112.tif 000012
【図７Ｂ】
2006526112.tif 000013
【国際調査報告】
2006526112.tif 000014
2006526112.tif 000015