(57)【要約】      （修正有）【課題】製品の信頼性の向上と静音化を図った空気圧縮機を提供する。【解決手段】ピストン３３がシリンダ内を往復運動することにより圧縮空気を生成する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータを有する空気圧縮機において、圧縮部はモータの回転軸と、回転軸の回転をピストンの往復運動として伝達する偏心カラー３６と、偏心カラーの外周面に装着される軸受３５と、一端に軸受が装着される軸受室と他端にピストン部が連結される連結部を備えたコネクティングロッド３４を含んで構成される。コネクティングロッド３４の軸受室は移動規制部３４ｂを設けて軸受が後方側に抜け落ちない袋小路の形状とし、内周面に回転軸と直交する第一の溝３４ｃを設け、第一の溝３４ｃに弾性部材（Ｏリング３７）を設けた。さらに、第二の溝３４ｄを設けて取り外し可能なＣ形止め輪３８を設けて、コネクティングロッドと軸受が回転軸方向へ相対移動することを規制した。【選択図】図６
2013096345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部により駆動されるピストンと、
一端側に前記ピストンが軸支され、他端側に軸受を収容するための円筒形の軸受室が形成されるコネクティングロッドを有し、
前記軸受は外輪側が前記軸受室の内壁に接するように配置され、
前記軸受室の内側に前記駆動部の回転軸に偏心して固定される偏心カラーを配置し、
前記ピストンをシリンダ内で往復移動させることにより圧縮空気を生成する空気圧縮機であって、
前記軸受室の軸方向一端に移動規制部を設け、前記軸受室の内周面に前記回転軸と直交する第１の円周溝を設け、
前記円周溝内であって前記軸受の外周面との間に弾性部材を配置し、
前記軸受室の軸方向他端側に、前記軸受の軸方向他方側への移動を規制する取り外し可能な移動規制手段を設けたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
前記移動規制部の形状は、前記軸受室の軸方向一端に形成した前記軸受の外径よりも小さい内径の段差部であり、
前記移動規制手段は、前記軸受室の内周面であって前記軸受の固定位置よりも外側に形成された第２の円周溝と、前記第２の円周溝に嵌合されるＣ形止め輪であることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
【請求項３】
前記軸受室の前記軸方向他端側の開口は、前記軸受の挿入を許容する大きさであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気圧縮機。
【請求項４】
前記第１の円周溝は前記軸受室の前記軸受との接地面に１本又は複数本設けられ、
前記第１の円周溝に配置される前記弾性部材はフッ素系ゴム製のＯリングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
【請求項５】
前記Ｏリングは、断面が円形又は四角形であることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機。
【請求項６】
前記ピストン及び前記コネクティングロッドが２つ用いられ、
前記２つのピストンが反対方向に往復移動するように前記コネクティングロッドが相対するように並べて前記回転軸に固定され、
前記２つのコネクティングロッドの間に、前記偏心カラーのフランジ部と接し、前記軸受の内輪部側面に当接するスペーサーを設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
【請求項７】
２つのコネクティングロッドの間に介在される前記スペーサーとして、それぞれの軸受の大きさに対応させた外径の異なる２枚のスペーサーを用いることを特徴とする請求項６に記載の空気圧縮機。
【請求項８】
前記偏心カラーの前記スペーサーと反対側の端部に前記軸受が軸方向に移動することを阻止するフランジ部を形成したことを特徴とする請求項７に記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気圧縮機に関し、特に圧縮部におけるコネクティングロッドの取付構造を改良したものである。
【背景技術】
【０００２】
空気工具を駆動するための空気圧縮機の一般的な構成は、特許文献１にて知られているように、モータ等の駆動部における回転軸の回転運動を、圧縮空気生成部におけるクランク軸を介してシリンダ内のピストンの往復運動として変換し、ピストンの往復運動によってシリンダの吸気弁から吸い込んだ空気を圧縮する。シリンダ内で圧縮された圧縮空気はシリンダの排気弁からパイプを通して空気タンクに吐出され、空気タンク内に貯留される。従来の空気圧縮機においては、回転軸の偏心位置に装着された偏心カラーと、偏心カラーの偏心回転運動に伴って往復運動するピストンは、コネクティングロッドを介して駆動部の出力軸に連結される。偏心カラーとコネクティングロッドの間には軸受が介在し、軸受の内周部に偏心カラーの外周部が嵌め合い、軸受の外周部にコネクティングロッドの内周部が嵌め合うように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５９９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来の空気圧縮機において、軸受と偏心カラー、軸受とコネクティングロッドの嵌め合いは、ピストンの往復運動によって生じる繰り返し荷重を受ける。また、鋼材から形成される軸受とアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成される偏心カラーとコネクティングロッドでは線膨張係数の違いがあり、運転時の高温状態を考慮して一般的にしまりばめの状態で嵌合させると共に、それぞれの嵌合面に接着剤を塗布し、硬化接着剤層により結合力を高めている。そのため、軸受と偏心カラーの結合にあたっては、嵌合面に接着剤を塗布し、軸受の内輪内周部に偏心カラーをプレス等によって圧入する方法が一般的である。また、軸受とコネクティングロッドについては、コネクティングロッドを運転時の高い温度まで恒温槽にて加熱し内径部を広げておき、嵌合面に接着剤を塗布し、軸受の外輪外周部をプレス等によって圧入する方法が一般的である。以上のような方法で、軸受と偏心カラー、軸受とコネクティングロッドを組み立てるが、運転時の温度変化による嵌め合い量の変化と、接着剤塗布による硬化接着剤層のばらつきから、わずかながら軸受のクリープが発生する事態や、軸受と偏心カラー、軸受とコネクティングロッドが回転軸方向に対して若干ずれるといった事態を招くおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、製品の信頼性の向上と静音化を図った空気圧縮機を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、運転時の温度変化によって圧縮部で発生するガタやゆがみを防止し、軸受寿命を大幅に向上させた空気圧縮機を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、運転時の温度変化による熱応力によりコネクティングロッドの軸受の内輪、外輪の変形や歪みを防止することができる空気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】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、駆動部により駆動されるピストンと、一端側にピストンが軸支され、他端側に軸受を収容するための円筒形の軸受室が形成されるコネクティングロッドを有し、軸受は外輪側が軸受室の内壁に接するように配置され、軸受室の内側に駆動部の回転軸に偏心して固定される偏心カラーを配置し、ピストンをシリンダ内で往復移動させることにより圧縮空気を生成する空気圧縮機であって、軸受室の軸方向一端に移動規制部を設けて軸受室を袋小路の形状とした。さらに、軸受室の内周面に回転軸と直交する第１の円周溝を設け、円周溝内であって軸受の外周面との間に弾性部材を配置し、軸受室の軸方向他端側に、軸受の軸方向他方側への移動を規制する取り外し可能な移動規制手段を軸受の外輪部側面と当接する位置に設けた。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、移動規制部の形状は、軸受室の軸方向一端に形成した軸受の外径よりも小さい内径の段差部であり、移動規制手段は、軸受室の内周面であって軸受の固定位置よりも外側に形成された第２の円周溝と、第２の円周溝に嵌合されるＣ形止め輪である。軸受室の軸方向他端側の開口は、軸受の挿入を許容する大きさである。第１の円周溝は軸受室の軸受との接地面に１本又は複数本設けられ、第１の円周溝に配置される弾性部材はフッ素系ゴム製のＯリングである。Ｏリングは、断面が円形又は四角形とすると好ましい。
【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、ピストン及びコネクティングロッドが２つ用いられ、２つのピストンが反対方向に往復移動するようにコネクティングロッドが相対するように並べて回転軸に固定され、２つのコネクティングロッドの間に、偏心カラーのフランジ部と接し、軸受の内輪部側面に当接するスペーサーを設けた。さらに２つのコネクティングロッドの間に介在されるスペーサーとして、それぞれの軸受の大きさに対応させた外径の異なる２枚のスペーサーを介在させた。偏心カラーのスペーサーと反対側の端部には、軸受が軸方向に移動することを阻止するフランジ部を形成した。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、軸受室の軸方向一端に移動規制部を設け、軸受の外周面との間に弾性部材を配置し、軸受室の軸方向他端側に取り外し可能な移動規制手段を設けたので、コネクティングロッド部軸受の外周面の回転による軸受室内周面の摩耗抑制と、軸受と偏心カラー、軸受とコネクティングロッドが、回転軸方向に対し嵌め合いがずれ抜け落ちるといったことを防止することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、軸受室の軸方向一端に形成した段差部と、第２の円周溝に嵌合されるＣ形止め輪にて軸受が軸方向に動かないように保持するので、簡単な構造や汎用部品を用いることにより軸受を安定して保持することができる。また、軸受の軸方向の動きを積極的に制限することにより、軸受の外周面と軸受室内周面との摩擦係数だけに頼らずに軸受を安定して保持することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、軸受室の軸方向他端側の開口は、軸受の挿入を許容する大きさであるので、軸受室に軸受を圧入する組立方法を採用することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば弾性部材はフッ素系ゴム製のＯリングであるので、軸受自身が受ける応力が軽減され、軸受の寿命と運転音の静音化が実現できる。また、応力の大きさに応じて使用するＯリングの本数を選択でき、様々な形状やサイズのコネクティングロッド及び軸受に対応できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、Ｏリングは断面が円形又は四角形であるので、汎用の安価なＯリングを用いることができ、製造のコストアップを抑制することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、２つのコネクティングロッドの間に、偏心カラーのフランジ部と接し、軸受の内輪部側面に当接するスペーサーを設けたので、コネクティングロッド間の間隔を適切に保つことができるとともに、相対する偏心カラーがすれることを防止できる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、それぞれの軸受の大きさに対応させた外径の異なる２枚のスペーサーを用いるので、スペーサーを用いて軸受内輪の軸方向への移動を阻止することができる。
【００１９】
請求項８の発明によれば、偏心カラーのスペーサーと反対側の端部に軸受が軸方向に移動することを阻止するフランジ部を形成したので、偏心カラーによって軸受内輪の軸方向への移動を阻止することができる。
【００２０】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施例に係る空気圧縮機１の全体構成を示す上面図である。
【図２】本実施例に係る空気圧縮機１の圧縮部３の横断面図である。
【図３】図２のコネクティングロッド３４、５４の回転軸７１への取付構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】図２のコネクティングロッド３４、５４の円筒部３４ａ、５４ａと軸受３５、５５のサイズを比較するための図である。
【図５】コネクティングロッド３４部分の組立構造を説明する側面図である。
【図６】コネクティングロッド３４部分の組立構造を説明するための部品展開図である。
【図７】図６の偏心カラー３６の形状を説明する図である。
【図８】図６の止め輪３８の側面形状を示す図である。
【図９】コネクティングロッド５４部分の組立構造を説明するための部品展開図である。
【図１０】図９の偏心カラー５６の形状を説明する図である。
【図１１】従来の空気圧縮機における圧縮部１０３の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右の方向は便宜上、図中に示す方向であるとして説明する。
【００２３】
空気圧縮機１は、圧縮空気を貯留する一対の空気タンク４ａ、４ｂと、圧縮空気を生成し空気タンク４ｂに供給するための圧縮部３と、圧縮部３を駆動するためのモータを有する駆動部２と、モータの起動・停止（オン・オフ）を制御する制御回路部５を有する。空気タンク部、圧縮部３、駆動部は図示しないカバーで覆われており、図面上、二点鎖線で示されているのがカバーの取付位置である。カバーは、少なくとも空気タンク４ａ、４ｂの上方と、駆動部２と、圧縮部３と、制御回路部５を覆い、その上面には空気圧縮機１に供給される商用交流電源をオン又はオフするための図示しない主電源スイッチが設けられる。
【００２４】
空気タンク４ａ、４ｂは圧縮空気を貯留するもので、その空気タンクの長手方向中心軸が互いに略平行となるように一定の間隔を隔てて並べて配置され、これらの空気タンク４ａ、４ｂ間に設けられるフレーム（図示せず）によって固定され、互いに連結される。空気タンク４ａ、４ｂの前方及び後方には、空気圧縮機１の移動を容易にするためのハンドル２６、２７が設けられる。
【００２５】
圧縮空気は圧縮部３で生成され、圧縮部３の吐出口より吐出管２０を通して空気タンク４ａに供給される。供給された圧縮空気は、空気タンク４ａ内で、例えば３．０〜４．２ＭＰａの圧力を有する。また、空気タンク４ａと４ｂは、連結管（図示せず）によって連結されており、両方の空気タンクの圧力は均一に保たれる。空気タンク４ｂには安全弁（逃がし弁）７が取り付けられ、空気タンク４ａ、４ｂ内の圧力が異常に高くなったときに、その圧縮空気の一部を外部に吐出させて、異常な圧力上昇を防止する。
【００２６】
双方の空気タンク４ａ、４ｂには、圧縮空気取り出し口となるカプラ６ａ、６ｂが設けられ、それらには、ホース（図示せず）を介して釘打機等の空気工具（図示せず）が接続される。図１では判断できないが、カプラ６ａ、６ｂは１つずつでなく、それぞれ上下に２つずつ設けるようにしても良い。
【００２７】
空気タンク４ａ、４ｂの上部には雌ネジ部が形成され、この雌ネジ部に螺合する継手を介して減圧弁２４ａ、２４ｂがそれぞれ設けられる。減圧弁２４ａ、２４ｂにはカプラホルダがネジ螺合され、カプラホルダに圧力計２５ａ、２５ｂがネジ螺合され、カプラ６ａ、６ｂの近傍の圧力をモニタできる。カプラホルダはカプラ６ａ、６ｂがネジ螺合されており、カプラ６ａ、６ｂの各々には、ホースを介して釘打機等の空気工具が接続される。減圧弁２４ａ、２４ｂには取り出す圧力を調整するための圧力調整用ハンドルを有しており、空気タンク４ａ、４ｂの圧縮空気の入口側（吐出管側）の圧力の大きさにかかわらず、カプラ６ａ、６ｂ側圧力を最高圧力以下に一定に抑える機能を持つ。従って、カプラ６ａ、６ｂには、空気タンク４ａ、４ｂ内の圧力にかかわらず、上記の最高圧力以下の圧力を持つ圧縮空気が得られる。例えば、減圧弁２４ａが最高圧力２．０ＭＰａのものを使用した場合、空気タンク４ａ、４ｂ内の圧縮空気の圧力が２．０ＭＰａ以上であっても、減圧弁２４ａからは２．０ＭＰａ以下の圧縮空気しか出力されないので、所望の最高圧力以下の圧力を持つ圧縮空気が得られる。
【００２８】
空気タンク４ａ、４ｂの後ろ側端部付近には、ドレン排出部が形成される。ドレン排出部は二つの空気タンク４ａ、４ｂから延びる連通管２１ａ、２１ｂと、それらを連結する流路を形成するマニホールド２２と、マニホールド２２の流路を外部に開放するコック２３によって構成される。コック２３のレバー２３ａをひねることにより、二つの空気タンク４ａ、４ｂ内の圧縮空気、及び、空気タンク４ａ、４ｂ内の底部に蓄積されたドレン（水分）を外部に排出できる。
【００２９】
圧縮部３は、図１に示されるように、二つの圧縮機３０、５０により構成され、一段目の圧縮機３０と二段目の圧縮機５０はクランクケースを介してそれぞれ対向するように配置される。一段目の圧縮機３０はクランクケース内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮し、第１の吐出管１９を経由して二段目の圧縮機５０へ圧縮空気を送り込む。二段目の圧縮機５０は一段目の圧縮機３０から供給される圧縮空気を、例えば３．０〜４．２ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮して第２の吐出管２０を経由して空気タンク４ａに供給する。
【００３０】
駆動部２を構成する電気モータは、例えば、ホール素子等の検出手段（図示せず）によってロータの回転位置を検出して、この検出信号によってステータコイルへの電力の供給を制御するＤＣブラシレス方式のモータであり、その電力の供給は制御回路部５においてインバータ制御を用いて制御される。駆動部２は、その回転軸が空気タンクの長手方向（図中では前後方向）軸線と略平行となるように配置される。駆動部２のモータハウジングの一端側は圧縮部３がボルト締めされ、圧縮部３は空気タンク４ａ、４ｂ間を連結している図示しないフレーム上にボルトにて固定される。
【００３１】
モータの回転軸の後端側は圧縮部３のクランクケースを貫通して延び、その端部には冷却ファン１１が取り付けられる。冷却ファン１１としては軸流ファンを用いているが、これに限定されるものではなく、冷却用に十分な量の空気流を起こすことができるならば、任意の形式のファンを用いても良い。冷却ファン１１によって、カバーの側面の図示しない風窓より空気（外気）が吸引され、吸引された空気は圧縮部３を冷却したのちカバーの後面の風窓より外部に排気される。モータの回転軸のもう一方側の端部には、カバーの前面側の風窓より外気を吸引し駆動部２側へ空気を導くために、羽根形状を設けた樹脂成形により成形した冷却ファン１２が取付けられる。冷却ファン１２としては遠心ファンを用いることができる。
【００３２】
次に図２を用いて圧縮機３０の詳細な構造を説明する。空気タンク４ａ、４ｂ上に弾性部材を介して取付けられた圧縮部３は、二つの圧縮機３０、５０により構成され、一段目の圧縮機３０と二段目の圧縮機５０はクランクケース７７を介し、ピストン３３、５３の移動方向がそれぞれ水平方向に対向するように配置される。本実施例では、回転軸７１が空気圧縮機１の前後方向（空気タンク４ａ、４ｂの長手方向）と同じ方向になるように配置されるが、この配置方法に限定されるものではなく、その他の配置方法、例えば回転軸７１を空気圧縮機１の長手方向と垂直になるように配置しても良い。
【００３３】
圧縮機３０は１段目の圧縮部を構成し、クランクケース７７の内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮して、シリンダヘッド３２に形成された吐出口３２ａから吐出管１９（図１参照）を経由して圧縮機５０へ圧縮空気を送り込む。圧縮機５０は二段目の圧縮機として作用する。吐出管１９はシリンダヘッド５２の吸入口５２ａに接続され、圧縮機５０は圧縮機３０から供給される圧縮空気を例えば３．０〜４．５ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮する。圧縮された空気は、吐出口５２ｂから吐出管２０（図１参照）を経由させて空気タンク４ａ内に供給する。
【００３４】
ピストン３３はコネクティングロッド３４によって回転軸７１に対して回転可能に保持される（尚、図中ピストン３３の中心から前側は断面図で記載しているが、後側は上面図で示しているので注意されたい。以下、ピストン３３、５３の記載は同様である）。ピストン５３はコネクティングロッド５４によって回転軸７１に対して回転可能に保持される。コネクティングロッド３４、５４はそれぞれが円筒状に形成された円筒部３４ａ、５４ａが形成され、円筒部３４ａ、５４ａの内部空間（前後方向に短く、直径が前後方向に比べて大きい空間）が軸受を収容するための軸受室となる。円筒部３４ａ、５４ａの内側において軸受３５、５５と偏心カラー３６、５６が配置される。本実施例では、円筒部３４ａの直径は円筒部５４ａの直径よりも大きく構成され、それによってピストン３３のストロークはピストン５３のストロークよりも長くなるように構成される。また、シリンダ３１、５１内の最大圧力の差に応じて、円筒部５４ａ側で用いられる軸受５５の方が、円筒部３４ａ側で用いられる軸受３５よりも大型のものを用いるようにした。軸受３５、５５は、例えばボールベアリングを用いることができるが、その他の形状の軸受を用いるようにしても良い。
【００３５】
軸受３５、５５の内輪側は、偏心カラー３６、５６によって保持される。偏心カラー３６、５６は例えばアルミニウム合金製の部材であって、軸受３５、５５の内径とほぼ同じ外径を有する円形で、偏心する位置に回転軸７１を貫通させる貫通穴（後述）が形成される。このように偏心カラー３６、５６を用いてコネクティングロッド３４、５３を固定するので、回転軸７１が駆動部２（図１参照）によって回転されると偏心カラー３６、５６の偏心取付状態によりピストン３３、５３が水平方向に往復移動する。クランクケース７７の前方側は前側カバー７８により閉鎖され、後方側は後側カバー７９により閉鎖される。回転軸７１は前側カバー７８にて保持される軸受７２と後側カバー７９にて保持される軸受７３によって回転可能に軸支される。本実施例では、回転軸７１の前方側にコネクティングロッド３４を、後方側にコネクティングロッド５４を配置し、コネクティングロッド３４の前方側にはバランサー７６が設けられる。バランサー７６は、往復移動するピストン３３、５３とコネクティングロッド３４、５４の質量により発生する不平衡慣性力を打ち消す方向に遠心力を発生させる釣り合い錘である。
【００３６】
ここで、本実施例に係るコネクティングロッド３４、５４の取付構造を説明する前に、従来の空気圧縮機におけるコネクティングロッドの取付構造を図１１を用いて説明する。図１１は、従来例に係る圧縮部１０３の構造であり、図１で示した空気圧縮機１と同じ外観、構造の空気圧縮機にて用いられる。図１１においては図１と違う部品の箇所だけは異なる番号の参照符号を付している。従来の構成においてはコネクティングロッド１３４、１５４の形状と、軸受１３５、１５５のサイズ、偏心カラー１３６、１５６の形状が異なる。コネクティングロッド１３４の回転軸７１側には円筒部１３４ａが形成され、円筒部１３４ａの内周側に軸受１３５が配置される。図から理解できるように、円筒部１３４ａの軸方向の幅は軸受１３５の幅（内輪及び外輪の幅）とほぼ同一となるように構成される。同様にして円筒部１５４ａの軸方向の幅は軸受１５５の幅（内輪及び外輪の幅）とほぼ同一となるように構成される。一方、偏心カラー１３６にはフランジ１３６ａが形成され、このフランジ１３６ａの前面側をバランサー１７６に接するようにして固定することにより、円筒部１３４ａと軸受１３５がバランサー１７６と接触しないように保持される。つまり、フランジ１３６ａの部分はスペーサーの機能を果たしている。同様にして、偏心カラー１５６にはフランジ１５６ａが形成され、このフランジ１５６ａの前面側を偏心カラー１３６の後面側に接するようにして固定することにより、円筒部１５４ａと円筒部１３４ａが接触しないように保持される。フランジ１５６ａの部分はいわゆるスペーサーの機能を果たしている。
【００３７】
図１１に示す従来技術においては、コネクティングロッド１３４、１５４はアルミニウム合金の鋳造にて製造され、軸受１３５、１５５はステンレス鋼にて製造され、偏心カラー１３６、１５６はアルミニウム合金にて製造され、これらの熱膨張率が異なる。従って、空気圧縮機が稼働して高温になると、熱膨張率が大きいアルミニウム合金の方が膨張率の小さいステンレス鋼よりも大きく膨張する。この結果、軸受１３５、１５５の外輪側においては円筒部１３４ａ、１５４ａとの間の隙間が大きくなってしまい、運転時にかかる応力等によって円筒部１３４ａ、１５４ａと軸受１３５、１５５が軸方向にずれてしまう恐れがある。そのため、円筒部１３４ａ、１５４ａが膨張した際であっても、軸受１３５、１５５が軸方向にずれないように強い圧力による圧入や接着等によって強固に固定することが重要であった。一方、軸受１３５、１５５の内輪側においては、軸受１３５、１５５よりも偏心カラー１３６、１５６の膨張率の方が大きいため、これらの間の隙間が小さくなって軸受１３５、１５５のボールに対して強い力がかかり、寿命を低下させる要因となる。そこで本実施例においては、円筒部１３４ａ、１５４ａや偏心カラー１３６，１５６が軸受１３５、１５５よりも大きい度合いで膨張した際であっても、軸受１３５、１５５が軸方向にずれないような工夫を施すことを一つの特徴とする。
【００３８】
図３は、本実施例におけるコネクティングロッド３４、５４の回転軸７１への取付構造を示す部分拡大断面図である。本実施例においては軸受３５、５５の外輪がコネクティングロッド３４、５５に対して軸方向にずれないように対策を施した。さらに軸受３５、５５の内輪も偏心カラー３６、５６に対して軸方向にずれないように対策をした。コネクティングロッド３４は、その一端（回転軸７１と離れる側の端部）にピストン３３が連結され、もう一方の他端に形成される円筒部３４ａが形成される。円筒部３４ａは、その内部空間（円筒形の内部）が軸受３５を収容する軸受室となるが、この軸受室の径方向内周面には、円周方向に連続する溝（第一の円周溝）が形成されて、その溝にはＯリング等の弾性部材３７が装着される。このようにコネクティングロッド３４の円筒部３４ａの内周側に弾性部材３７を装着し、軸受３５を弾性部材の締め代のある状態で挿入する。ここで、軸受３５の軸方向幅は、円筒部３４ａの軸方向幅よりも狭くなるように構成し、円筒形の部分から内側にはみ出すように出っ張った移動規制部（段差部）３４ｂにて軸受３５の外輪側の軸方向後方への動きが制限される。
【００３９】
軸受３５の軸方向前方側には、軸受室に設けられた溝（第二の円周溝）に止め輪３８が嵌め込まれることによって軸方向前方への動きが制限される。この止め輪３８が、軸受３５の移動規制手段となる。同様にして軸受５５の軸方向幅は、コネクティングロッド５４の円筒部５４ａの軸方向幅よりも狭くなるように構成し、円筒形の部分から内側にはみ出すように出っ張った段差部（細径部）５４ｂにて軸方向前方への動きが制限される。軸受５５の軸方向後方側には、軸受室に設けられた溝に止め輪５８が嵌め込まれることによって軸方向後方への動きが制限される。
【００４０】
図４は、コネクティングロッド３４、５４の円筒部３４ａ、５４ａと軸受３５、５５のサイズを比較するための図である。この図では円筒部３４ａ、５４ａの形状を示すために、弾性部材３７、５７（図３参照）及び止め輪３８、５８の図示を省略している。コネクティングロッド３４の円筒部３４ａの軸方向の幅Ｔ１は、軸受３５の軸方向の幅Ｂ１よりも大きい。また、幅Ｂ１の前側にまで円筒部３４ａが延びて、そこに溝３４ｄが形成される。また、幅Ｂ１の後側には移動規制部３４ｂが設けられる。同様にして、コネクティングロッド５４の円筒部５４ａの軸方向の幅Ｔ２は、軸受５５の軸方向の幅Ｂ２よりも大きい。幅Ｂ２の前側には移動規制部（段差部）５４ｂの収まる所定の長さが必要とされ、後側には溝５４ｄとそれを形成するための円筒部５４ａのための所定の長さが必要とされる。このように軸受３５、５５の外輪側は移動規制部３４ｂ、５４ｂと止め輪３８、５８によって軸方向に移動しないように保持されるので、温度上昇による膨張現象が生じても軸受３５、５５の位置を安定化させることができる。
【００４１】
弾性部材３７、５７（図３参照）を配置するための溝（第一の円周溝）３４ｃ、５４ｃは、本実施例では円筒部３４ａ、５４ａの前後方向中心線に一致する位置に設けている。しかしながら、この位置で無ければ駄目というものではなく、前後方向中心より前側または後ろ側にずらすようにしても良い。さらに、溝３４ｃ、５４ｃは一本だけでなく、幅Ｂ１、Ｂ２の範囲内に２本または３本程度設けるようにして、それらの円周溝にそれぞれ弾性部材を介在させるように構成しても良い。その場合は、中心線に対して前後方向に対称となる位置に溝を形成すると特に好ましい。
【００４２】
再び図３に戻る。軸受３５、５５の内周側はフランジ３６ａ、５６ａが形成された偏心カラー３６、５６によって軸受３５、５５の軸方向の一方への動きが制限される。さらに、偏心カラー３６、５６への間には円環状のスペーサー４０、６０が介在される。スペーサー４０、６０は偏心カラー３６、５６とほぼ同一の熱膨張率を有する金属製の部材であって、スペーサー４０はその外周端付近で軸受３５の内輪に接することにより軸受３５の軸方向後方への動きを制限する。同様にしてスペーサー６０はその外周端付近で軸受５５の内輪に接することにより軸受５５の軸方向前方への動きを制限する。
【００４３】
以上のように本発明によれば、コネクティングロッド３４、５４の軸受３５、５５のクリープ防止と、軸受３５、５５と偏心カラー３６、５６、軸受３５、５５とコネクティングロッド３４、５４が、軸方向に対して嵌め合うことによりずれ抜け落ちるといったことを防止することができる。また、軸受３５、５５は内輪部に偏心カラー３６、５６を圧入し、外輪部は弾性部材３７，５７で締め代をもって固定されているため、軸受３５、５５自身が受ける応力が軽減され軸受３５、５５の寿命を伸ばすことができると共に圧縮部の運転音の静音化が可能となる。さらに、本実施例によって図１１で示した軸受１３５、１５５よりも小型の軸受３５、５５を用いることができるようになった。
【００４４】
次に図５を用いて、コネクティングロッド３４部分の組立構造を説明する。図５はピストン３３、コネクティングロッド３４、軸受３５、偏心カラー３６の取付状態を示す図であって、図２の軸方向前方から見た図である。コネクティングロッド３４の一端側にはピストンピン４１によってピストン３３が固定される。ピストン３３はピストンピン４１を軸として所定角度だけコネクティングロッド３４に対して揺動可能に保持される。コネクティングロッド３４の他端側は、円筒部３４ａが形成され、円筒部３４ａの内部（軸受室）には軸受３５が圧入され、軸受３５の内部には偏心カラー３６が圧入される。一般的に、コネクティングロッド３４及びピストン３３は駆動部２によって往復移動される可動要素であるため、それらの重量ができるだけ軽い方が好ましい。そこで、コネクティングロッド３４には肉厚を部分的に薄くした薄肉部３４ｅを設けている。
【００４５】
円筒部３４ａの内側には、軸受３５が配置され、その内側には偏心カラー３６が配置される。これらは共に圧入することによって軸方向にずれにくいように保持されるが、本実施例では側面視で略Ｃ形の止め輪３８にて軸受３５の軸方向の移動が制限される。止め輪３８は、円周方向につながっていない部材であって、その開放部分（切れている部分）４６がピストン３３に最も近い位置（図では上側）に配置される。偏心カラー３６には回転軸７１を貫通させるための貫通穴３６ｂが形成される。貫通穴３６ｂには回転軸７１に設けられたキー７４（図２参照）と嵌合することによって偏心カラー３６の回転方向への空回りを防止するキー溝３６ｃが形成される。キー溝３６ｃの近傍には、バランサーを固定するためのねじ穴３６ｄが形成され、ねじ穴３６ｄの内周部分には雌ねじが形成される。
【００４６】
図６は、コネクティングロッド３４部分の組立構造を説明するための部品展開図であって、図５の構造体をコネクティングロッド３４の長手方向を軸に９０度回転させた状態である。前述したようにコネクティングロッド３４の円筒部３４ａの内部空間は軸受３５を収容するための空間となっている。また、円筒部３４ａの内周面であって、軸方向のほぼ中央には円周方向に連続した溝３４ｃが形成され、その溝３４ｃの内部に弾性部材３７が収容される。弾性部材３７は、例えばフッ素系の耐熱ゴムからできたＯリングを用いることができる。このように溝３４ｃに弾性部材３７に配置した状態で軸受３５を円筒部３４ａの内側に圧入する。このように構成することにより、圧縮部３の運転時の温度上昇によって、円筒部３４ａと軸受３５が熱膨張し、円筒部３４ａの膨張度合いが軸受３５の膨張度合いよりも大きいために軸受３５の外周側と円筒部３４ａの内周側の摩擦抵抗が小さくなったとしても、弾性部材３７が配置されているために軸受３５と円筒部３４ａが相対的に移動してしまう、いわゆる周方向への滑り現象の発生を抑えることができる。
【００４７】
円筒部３４ａに軸受３５を圧入したら、軸受３５の内周側に偏心カラー３６を圧入する。偏心カラー３６の軸方向の一方の端部（ここでは前側）にはフランジ３６ａが形成されるため、軸受３５の内輪３５ｂの軸方向前方への移動を制限することができる。偏心カラー３６のフランジ３６ａを除いた軸方向幅Ｗは、軸受３５の軸方向幅Ｗと同じである。ここで、図７を用いて偏心カラー３６の形状を説明する。図７は図６の軸方向前方から後方側を見た際の偏心カラー３６の形状を示す図である。偏心カラー３６の形状は図５にて説明したとおりであるの繰り返しの説明は省略するが、偏心カラー３６のほぼ中央点よりも一方側（図では下側）にずれるように貫通穴３６ｂが形成され、キー溝３６ｃの位置がほぼ中央点に来るように配置される。
【００４８】
再び図６に戻り、円筒部３４ａの溝３４ｄに止め輪３８が装着される。止め輪３８の内径は軸受３５の外輪３５ａよりもやや小さい程度であるので、軸受３５の外輪３５ａの軸方向前方への移動を効果的に制限することができる。ここで、図８を用いて止め輪３８の側面形状を説明する。止め輪３８は、例えばバネ用鋼にて製造されたＣ形の同心止め輪であり、円周方向の一部に開放部分４６が形成される。ここで、止め輪３８の外側輪郭３８ａの直径は軸受３５の外輪３５ａの外径よりも大きくする。内側輪郭３８ｂの直径は、軸受３５の外輪３５ａの外径よりも小さく、外輪３５ａの内径よりも大きいサイズとすると良い。止め輪３８の周方向の一方の端部３８ｃの形状は、円筒部３４ａの溝３４ｄに止め輪３８を取り付ける際に用いられる専用の治具にて使いやすいような形状とされると良い。
【００４９】
再び図６に戻る。軸受３５の外輪３５ａの軸方向後側は移動規制部３４ｂにて制限される。本実施例では、軸受３５は円筒部３４ａの前方側からは挿入できるが、後方側からは入らない、前方側から見ていわゆる袋小路の形状にしている。尚、本実施例の効果を達成するには、移動規制部３４ｂが円周方向に連続する必要はなく、断続的な突起やリブ状であっても良いが、円筒部３４ａと一体構成で製造すると良い。軸受３５の内輪３５ｂの軸方向後側はコネクティングロッド５４側と接触するように配置されるスペーサー４０にて保持される。スペーサー４０は、その内径は軸受３５の内輪３５ｂの外径よりもやや小さい程度の大きさとすると良い。スペーサー４０は円形の金属製の薄い板であって、図５で示した貫通穴３６ｂ、キー溝３６ｃ、ねじ穴３６ｄに相当する形状の穴が形成される。
【００５０】
次に図９を用いてコネクティングロッド５４部分の組立構造を説明する。コネクティングロッド５４部分は、二段目の圧縮機５０であることからピストン５３の直径、コネクティングロッド５４の長さ、円筒部５４ａの直径及び軸方向幅が一段目の圧縮機３０側と異なるが、それらの構成や各部品の形状は図６で示したものとほぼ同じである。円筒部５４ａの内周面の軸方向中央には円周方向に連続した溝５４ｃが形成され、弾性部材５７が収容される。弾性部材５７はサイズ以外は弾性部材３７と同一である。円筒部５４ａに軸受５５を圧入したら、軸受５５の内周側に偏心カラー５６を圧入する。ここで、軸受５５のサイズは直径こそ軸受３５よりも小さいが、軸方向幅や用いられるボール５５ｃのサイズは軸受３５よりも大きい。これは、第二の圧縮機５０の方がシリンダ内で高圧力を生成するので、軸受５５にかかる荷重も大きいためである。円筒部５４ａの溝５４ｄには止め輪５８が装着される。軸方向前側はコネクティングロッド３４側と接触するように配置されるスペーサー６０にて保持される。尚、軸受５５の外輪５５ａの軸方向前後の動きは、移動規制部５４ｂと止め輪５８で制限される点、軸受５５の内輪５５ｂの軸方向前後は、フランジ５６ａとスペーサー６０によって制限される点は図６で示したコネクティングロッド３４側の形状を同様である。
【００５１】
図１０は、偏心カラー５６の形状を示す図であり、軸方向後方から前方側を見た形状を示す図である。偏心カラー５６の外径のサイズは偏心カラー３６（図７参照）に比べて小さい。これは圧縮機３０と圧縮機５０のストロークの差に起因するものであり、そのために貫通穴５６ｂの大きさが偏心カラー５６の軸受保持部分の外径の１／２よりやや大きい。貫通穴５６ｂにキー溝５６ｃを設ける点と、貫通穴５６ｂとねじ穴５６ｄとの相対位置は同じである。尚、本実施例ではバランサー７６を固定するねじを偏心カラー３６、５６及びスペーサー４０、６０を貫通させることによって１本のねじによってこれらを共締めするように構成したが、このような構成だけに限られずにバランサー７６を偏心カラー３６にだけ固定するように構成しても良いし、その他の任意方法によってバランサー７６が回転軸７１に対して固定するように構成しても良い。
【００５２】
以上説明したように本実施例では、コネクティングロッドを回転可能に保持する軸受のクリープ防止と、軸受と偏心カラー、軸受とコネクティングロッドが、回転軸方向に対し、嵌め合いがずれ抜け落ちるといったことを防止することができる。また、軸受は内輪側に偏心カラーを圧入して保持し、外輪部は弾性部材で締め代をもって固定されるため、軸受自身が受ける応力が軽減され軸受の寿命と運転音の静音化が実現できる。
【００５３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  空気圧縮機                          ２  駆動部
３  圧縮部                              ４ａ、４ｂ  空気タンク
５  制御回路部                          ６ａ、６ｂ  カプラ
１１、１２  冷却ファン                  １９、２０  吐出管
２１ａ、２１ｂ  連通管                  ２２  マニホールド
２３  コック                            ２３ａ  レバー
２４ａ、２４ｂ  減圧弁                  ２５ａ、２５ｂ  圧力計
２６、２７  ハンドル                    ３０  圧縮機
３１  シリンダ                          ３２  シリンダヘッド
３２ａ  吐出口                          ３３  ピストン
３４  コネクティングロッド              ３４ａ  円筒部
３４ｂ  移動規制部（段差部）            ３４ｃ、３４ｄ  溝
３４ｅ  薄肉部                          ３５  軸受
３５ａ  外輪                            ３５ｂ  内輪
３６  偏心カラー                        ３６ａ  フランジ
３６ｂ  貫通穴                          ３６ｃ  キー溝
３６ｄ  ねじ穴                          ３７  弾性部材
３８  止め輪                            ３８ａ  外側輪郭
３８ｂ  内側輪郭                        ４０  スペーサー
４１  ピストンピン                      ４６  開放部分
５０  圧縮機
５１  シリンダ                          ５２  シリンダヘッド
５２ａ  吸入口                          ５２ｂ  吐出口
５３  ピストン                          ５４  コネクティングロッド
５４ａ  円筒部                          ５４ｂ  段差部
５４ｃ、５４ｄ  溝                      ５５  軸受
５５ａ  外輪                            ５５ｂ  内輪
５５ｃ  ボール                          ５６  偏心カラー
５６ａ  フランジ                        ５６ｂ  貫通穴
５６ｃ  キー溝                          ５６ｄ  ねじ穴
５７  弾性部材                          ５８  止め輪
６０  スペーサー                        ７１  回転軸
７２、７３  軸受                        ７４  キー
７６  バランサー                        ７７  クランクケース
７８  前側カバー                        ７９  後側カバー
１０３  圧縮部                          １３４  コネクティングロッド
１３４ａ  円筒部                        １３５  軸受
１３６  偏心カラー                      １３６ａ  フランジ
１５４  コネクティングロッド            １５４ａ  円筒部
１５５  軸受                            １５６  偏心カラー
１５６ａ  フランジ                      １７６  バランサー
【図１】
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【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】
2013096345.tif 000009
【図８】
2013096345.tif 000010
【図９】
2013096345.tif 000011
【図１０】
2013096345.tif 000012
【図１１】
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