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技術 往復動圧縮機

出願人 ナブテスコオートモーティブ株式会社
発明者 エベラールブレーデルトビアスグリューネヴァルト
出願日 2018年9月19日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-175095
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-045820
状態 未査定
技術分野 圧縮機の細部
主要キーワード 商用自動車 空圧機械 駆動対象装置 商用車用 軸方向周り 締結ナット 側キャップ パーテーション
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (3)

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。

概要

背景

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、ブレーキエアサスペンションに供給される。

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。

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切断状態とに切り替え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。

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。

概要

小型化可能な往復動圧縮機を提供する。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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

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切断状態とに切り替え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

0006

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
独国特許出願公開第112007000153号公報

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

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1の往復動圧縮機の縦断面図である。

実施例

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。

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

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