JP2014029132A - 多段式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部の接続管を省略して部品点数を削減し、全体の小型化、組立作業性の向上を図る。
【解決手段】 低圧段の第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０には、１本のボルト挿通孔を拡径することによって第１拡径ボルト挿通孔１４を設け、この第１拡径ボルト挿通孔１４と第１締結ボルト１５との間に第１連通路１６を設ける。一方、高圧段の第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８には、第２拡径ボルト挿通孔２２を設け、この第２拡径ボルト挿通孔２２と第２締結ボルト２３との間に第２連通路２４を設ける。クランクケース２には、第１連通路１６と第２連通路２４とを接続するクランクケース通路２５を設けている。従って、第１シリンダヘッド１０と第２シリンダヘッド１８とは、各段の連通路１６，２４とクランクケース通路２５により接続することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載される多段式圧縮機に関し、特に、エアサスペンション等に車高調整用の圧縮空気を供給するのに好適に用いられる多段式圧縮機に関する。

一般に、車高調整装置として車両に搭載されるエアサスペンションは、例えば積載重量の変化等によって車両高さ（車高）が変わるのを抑えたり、運転者の好み等に応じて車高を適宜に調整するために、車載の空気圧縮機（エアコンプレッサ）から圧縮空気が供給されたり、圧縮空気を排出したりするものである。

このエアサスペンションに圧縮空気を供給する車載用の空気圧縮機は、電動モータによってシリンダ内でピストンを往復動させることにより、吸込んだ空気を圧縮室で圧縮してエアサスペンションの空気ばねに向け吐出するものである。

昨今では、高圧の圧縮空気を供給できるように、段階的に圧縮動作を行う多段式圧縮機が車両に搭載されている。この多段式圧縮機では、前段のシリンダヘッドから吐出される圧縮空気を、外部の接続管を介して次段のシリンダヘッドに供給し、圧縮室で再圧縮して吐出する構成としている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３４０３５０号公報

ところで、上述した特許文献１による多段式圧縮機では、外部の接続管を用いて前段のシリンダヘッドから次段のシリンダヘッドに圧縮空気を導く構成としている。この場合、狭い設置スペースに取付けられる車載用の圧縮機では、外部に突出した接続管がコンパクト化の障害になる上に、この接続管を取付けるときの作業に手間を要してしまうという問題がある。

本発明の目的は、外部の接続管を省略して部品点数を削減することにより、全体の小型化、組立作業性の向上を図ることができるようにした多段式圧縮機を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、内部にクランク軸が配設された中空なクランクケースと、該クランクケースに設けられる複数段のシリンダと、該各シリンダの先端側に設けられ内部に流体を吸い込む吸込室と圧縮した流体を吐出する吐出室とを有する各段毎のシリンダヘッドと、前記クランク軸に連結された状態で前記各シリンダ内に摺接可能に挿嵌され前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する各段毎のピストンと、前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドにそれぞれ直線状に貫通して設けられた複数本のピン挿通孔と、該各ピン挿通孔に挿通され前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドとを前記クランクケースに締結する締結ピンとを備えてなる多段式圧縮機において、前記各段毎のシリンダおよびシリンダヘッドには、前記各ピン挿通孔のうち少なくとも１本のピン挿通孔を拡径することにより前記締結ピンの周囲との間にそれぞれ連通路を設け、前記クランクケースには、前段の連通路と次段の連通路とを接続するクランクケース通路を設け、前記前段のシリンダヘッドの吐出室と次段のシリンダヘッドの吸込室とを、前記各段の連通路とクランクケース通路によって接続する構成としたことを特徴としている。

上記構成により、外部の接続管を省略することができ、部品点数を削減して全体を小型化できる上に、組立作業性を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態による２段式空気圧縮機を示す縦断面図である。 低圧段のシリンダと高圧段のシリンダとを示す外観斜視図である。 シリンダを単体で拡大して示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態による２段式空気圧縮機を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態による２段式空気圧縮機を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態による多段式圧縮機として、前段となる低圧段と次段となる高圧段との２段で空気を圧縮する車載用の空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。この第１の実施の形態では、多段式圧縮機として２個のシリンダがＶ型（Ｌ型）に配置された２段式空気圧縮機について説明する。図１において、車載用の２段式空気圧縮機１は、後述のクランクケース２、クランク軸８、シリンダ９，１７、シリンダヘッド１０，１８、ピストン１１，１９、拡径ボルト挿通孔１４，２２、締結ボルト１５，２３、連通路１６，２４、クランクケース通路２５等により構成されている。

クランクケース２は、後述するクランク軸８を回転可能に支持するものである。このクランクケース２は、クランク軸８の軸線方向で間隔をもって対面した一対の側面板３（片方のみ図示）と、該各側面板３間に位置して軸線と直交する方向に延びた筒状の第１シリンダ取付枠４と、該第１シリンダ取付枠４から前記軸線を中心にして約９０度回転した位置に配置された筒状の第２シリンダ取付枠５と、前記軸線を挟んで前記各シリンダ取付枠４，５の反対側を覆う円弧状の周壁部６と、前記各シリンダ取付枠４，５間に設けられた通路形成部７とにより構成されている。クランクケース２の内部は、クランク室２Ａとなり、該クランク室２Ａにはクランク軸８、連接棒１２，２０の基端側が配置されている。

ここで、第１シリンダ取付枠４には、後述する第１シリンダ９が取付けられる端面に開口して複数個、例えば４個のめねじ穴４Ａ（１個のみ図示）が周方向にほぼ等間隔で配置されている。この４個のめねじ穴４Ａは、後述する第１締結ボルト１５のねじ部１５Ｃが螺合するものである。

第１シリンダ取付枠４には、４個のめねじ穴４Ａのうち、通路形成部７の近傍に位置する１個のめねじ穴４Ａの開口側を拡径することにより拡径部４Ｂが形成されている。この拡径部４Ｂは、後述する第１連通路１６の一部を形成するものである。拡径部４Ｂの内径寸法は、後述する第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂの内径寸法ｄ2とほぼ同様の寸法に設定されている。

一方、第２シリンダ取付枠５には、前述した第１シリンダ取付枠４とほぼ同様に、後述する第２シリンダ１７が取付けられる端面に開口して複数個、例えば４個のめねじ穴５Ａ（１個のみ図示）がほぼ等間隔で配置されている。この４個のめねじ穴５Ａは、後述する第２締結ボルト２３のねじ部２３Ｃが螺合するものである。

第２シリンダ取付枠５には、前述した第１シリンダ取付枠４とほぼ同様に、４個のめねじ穴５Ａのうち、通路形成部７の近傍に位置する１個のめねじ穴５Ａの開口側を拡径することにより拡径部５Ｂが形成されている。この拡径部５Ｂは、後述する第２連通路２４の一部を形成するものである。拡径部５Ｂの内径寸法は、後述する第２シリンダ１７の大径ボルト挿通孔１７Ｂの内径寸法ｄ4とほぼ同様の寸法に設定されている。さらに、クランクケース２の通路形成部７には、前記各拡径部４Ｂ，５Ｂ間を連通する後述のクランクケース通路２５が設けられている。

クランク軸８は、クランクケース２のクランク室２Ａに設けられ、各側面板３に軸受（いずれも図示せず）を介して回転可能に支持されている。クランク軸８には、後述する連接棒１２，２０を介してピストン１１，１９が連結されている。さらに、クランク軸８は、電動モータ等の回転源（図示せず）に接続され、これによりクランク軸８は、クランク室２Ａで回転駆動される。

第１シリンダ９は、クランクケース２の第１シリンダ取付枠４に取付けられている。第１シリンダ９は、前段となる低圧段の圧縮部を構成する筒体からなり、その内径寸法は、後述する第２シリンダ１７の内径寸法よりも大径に形成されている。一方、第１シリンダ９には、第１シリンダ取付枠４のめねじ穴４Ａと対応するように、３本のボルト挿通孔９Ａと１本の大径ボルト挿通孔９Ｂとが軸方向に向け直線状に貫通して設けられている（図２、図３参照）。

ここで、３本のボルト挿通孔９Ａは、第１締結ボルト１５の軸部１５Ａを挿通できる内径寸法ｄ1（図２参照）、即ち、前記軸部１５Ａの外径寸法Ｄ1（図１参照）よりも僅かに大きな内径寸法をもって形成されている。これに対し、１本の大径ボルト挿通孔９Ｂは、ボルト挿通孔９Ａを拡径することにより、該ボルト挿通孔９Ａの内径寸法ｄ1よりも大きな内径寸法ｄ2をもって形成されている（ｄ2＞ｄ1）。

これにより、大径ボルト挿通孔９Ｂ内には、その内径寸法ｄ2と第１締結ボルト１５の軸部１５Ａの外径寸法Ｄ1との寸法差によって、大径ボルト挿通孔９Ｂと軸部１５Ａとの間に円環状の空間部からなる後述の第１連通路１６を形成することができる。

第１シリンダヘッド１０は、低圧段の第１シリンダ９の先端側に設けられている。この第１シリンダヘッド１０は、第１シリンダ９の先端側を閉塞する弁板１０Ａと、該弁板１０Ａを介して後述の第１圧縮室１３に別個に連通した吸込室１０Ｂと吐出室１０Ｃと、前記吸込室１０Ｂに設けられ、該吸込室１０Ｂから第１圧縮室１３への空気の流れを許し、逆向きの流れを阻止する吸込弁１０Ｄと、前記吐出室１０Ｃに設けられ、第１圧縮室１３から吐出室１０Ｃへの空気の流れを許し、逆向きの流れを阻止する吐出弁１０Ｅとにより構成されている。

第１シリンダヘッド１０には、第１シリンダ取付枠４のめねじ穴４Ａと対応するように、３本のボルト挿通孔（いずれも図示せず）と１本の大径ボルト挿通孔１０Ｆとが軸方向に向け直線状に貫通して設けられている。前記３本のボルト挿通孔は、第１シリンダ９のボルト挿通孔９Ａとほぼ同様の内径寸法に形成されている。一方、前記１本の大径ボルト挿通孔１０Ｆは、吐出室１０Ｃと連通して設けられ、第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂとほぼ同様の大きな内径寸法に設定されている。これにより、大径ボルト挿通孔１０Ｆ内には、第１締結ボルト１５の軸部１５Ａとの間に円環状の空間部からなる第１連通路１６を形成することができる。

第１シリンダヘッド１０は、吸込行程では、第１圧縮室１３内の圧力が低下して吸込弁１０Ｄが開弁することにより、外部の空気を吸込室１０Ｂを通じて第１圧縮室１３に吸い込ませることができる。一方、圧縮行程では、第１圧縮室１３内の圧力が高まって吐出弁１０Ｅが開弁することにより、第１圧縮室１３で圧縮した空気を吐出室１０Ｃを通じて後述の第１連通路１６に向けて吐出することができる。

第１ピストン１１は、第１シリンダ９内に摺接可能に挿嵌されている。この第１ピストン１１は、第１連接棒１２を介してクランク軸８に連結され、該クランク軸８の回転によって第１シリンダ９内で軸方向に往復動する。このときに、第１ピストン１１は、第１シリンダヘッド１０の弁板１０Ａとの間に第１圧縮室１３を画成し、この第１圧縮室１３に吸い込んだ空気を圧縮するものである。

第１拡径ボルト挿通孔１４は、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０に設けられた複数本のピン挿通孔のうちの１本を構成するものである。この第１拡径ボルト挿通孔１４は、ボルトの大きさ（太さ寸法）に応じて設定されているボルト挿通孔９Ａ等の内径寸法ｄ1よりも大きな内径寸法ｄ2をもった孔として形成されている。即ち、第１拡径ボルト挿通孔１４は、第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂと第１シリンダヘッド１０の大径ボルト挿通孔１０Ｆとを連続的に繋いだ孔であり、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０とに亘り直線状に貫通して設けられている。

一方、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０には、第１拡径ボルト挿通孔１４以外に３本のピン挿通孔としての第１ボルト挿通孔（いずれも図示せず）が設けられている。これらの第１ボルト挿通孔は、ボルトの大きさに応じて標準的に設定された内径寸法ｄ1の孔として形成されている。各第１ボルト挿通孔は、第１シリンダ９の各ボルト挿通孔９Ａと第１シリンダヘッド１０のボルト挿通孔とを連続的に繋いだ孔であり、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０とに亘り直線状に貫通して設けられている。

４本の第１締結ボルト１５は、１本の第１拡径ボルト挿通孔１４と３本の第１ボルト挿通孔に挿通され、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０とをクランクケース２に締結する締結ピンを構成している。図１に示すように、各第１締結ボルト１５は、外径寸法Ｄ1をもった長尺な軸部１５Ａと、該軸部１５Ａの基端に設けられた頭部１５Ｂとからなり、前記軸部１５Ａの先端側はねじ部１５Ｃとなっている。

ここで、４本の第１締結ボルト１５を用い、クランクケース２の第１シリンダ取付枠４に、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０とを締結する場合について述べる。まず、大径ボルト挿通孔９Ｂを第１シリンダ取付枠４の拡径部４Ｂに合せるように、第１シリンダ９を第１シリンダ取付枠４に配置する。次に、大径ボルト挿通孔１０Ｆを第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂに合せるように、第１シリンダヘッド１０を第１シリンダ９の先端側に配置する。この状態で、３本の第１ボルト挿通孔と１本の第１拡径ボルト挿通孔１４とに第１締結ボルト１５の軸部１５Ａを挿通し、先端側のねじ部１５Ｃを第１シリンダ取付枠４のめねじ穴４Ａに螺着する。これにより、クランクケース２の第１シリンダ取付枠４に対し、第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０とを締結することができる。

第１連通路１６は、大きな内径寸法ｄ2まで拡径された第１拡径ボルト挿通孔１４と第１締結ボルト１５の軸部１５Ａ（外径寸法Ｄ1）の周囲との間に設けられている。即ち、第１連通路１６は、第１シリンダ取付枠４の拡径部４Ｂ、第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂおよび第１シリンダヘッド１０の大径ボルト挿通孔１０Ｆに亘って延びた円環状の空間部として構成されている。ここで、円環状の空間部は、径方向の隙間寸法が小さくても、全周としては大きな流路面積を確保することができるから、円環状の第１連通路１６は、圧縮空気を十分に流通させることができる。第１連通路１６は、一端（上流端）が第１シリンダヘッド１０の吐出室１０Ｃに接続され、他端（下流端）が後述のクランクケース通路２５に接続されている。

次に、２段式空気圧縮機１の次段となる高圧段側の圧縮部の構成について説明する。

第２シリンダ１７は、クランクケース２の第２シリンダ取付枠５に取付けられている。第２シリンダ１７は、後段となる高圧段の圧縮部を構成する筒体からなり、その内径寸法は、前述した第１シリンダ９の内径寸法よりも小径に形成されている。一方、第２シリンダ１７には、第２シリンダ取付枠５のめねじ穴５Ａと対応するように、３本のボルト挿通孔１７Ａと１本の大径ボルト挿通孔１７Ｂとが軸方向に向け直線状に貫通して設けられている（図２参照）。

ここで、３本のボルト挿通孔１７Ａは、第２締結ボルト２３の軸部２３Ａを挿通できる内径寸法、即ち、前記軸部２３Ａの外径寸法Ｄ2よりも僅かに大きな内径寸法ｄ3をもって形成されている。これに対し、１本の大径ボルト挿通孔１７Ｂは、ボルト挿通孔１７Ａを拡径することにより、該ボルト挿通孔１７Ａの内径寸法ｄ3よりも大きな内径寸法ｄ4をもって形成されている（ｄ4＞ｄ3）。

これにより、大径ボルト挿通孔１７Ｂ内には、その内径寸法ｄ4と第２締結ボルト２３の軸部２３Ａの外径寸法Ｄ2との寸法差によって、大径ボルト挿通孔１７Ｂと軸部２３Ａとの間に円環状の空間部からなる後述の第２連通路２４を形成することができる。

第２シリンダヘッド１８は、高圧段の第２シリンダ１７の先端側に設けられている。この第２シリンダヘッド１８は、第２シリンダ１７の先端側を閉塞する弁板１８Ａと、該弁板１８Ａを介して後述の第２圧縮室２１に別個に連通した吸込室１８Ｂと吐出室１８Ｃと、該吐出室１８Ｃに設けられ、第２圧縮室２１から該吐出室１８Ｃへの空気の流れを許し、逆向きの流れを阻止する吐出弁１８Ｄとにより構成されている。

第２シリンダヘッド１８には、第２シリンダ取付枠５のめねじ穴５Ａと対応するように、３本のボルト挿通孔（いずれも図示せず）と１本の大径ボルト挿通孔１８Ｅとが軸方向に向け直線状に貫通して設けられている。前記３本のボルト挿通孔は、第２シリンダ１７のボルト挿通孔１７Ａとほぼ同様の内径寸法に形成されている。一方、前記１本の大径ボルト挿通孔１８Ｅは、吐出室１８Ｃと連通して設けられ、第２シリンダ１７の大径ボルト挿通孔１７Ｂとほぼ同様の大きな内径寸法に設定されている。これにより、大径ボルト挿通孔１８Ｅ内には、第２締結ボルト２３の軸部２３Ａとの間に円環状の空間部からなる第２連通路２４を形成することができる。

第２シリンダヘッド１８は、吸込行程では、第１圧縮室１３で圧縮され、第１連通路１６、後述のクランクケース通路２５、第２連通路２４を介して供給される圧縮空気を、吸込室１８Ｂを通じて第２圧縮室２１に吸い込むことができる。一方、圧縮行程では、連通路１６，２４、クランクケース通路２５および第２圧縮室２１の圧力が吐出弁１８Ｄの開弁圧を超えたときに、該吐出弁１８Ｄを開弁させ、第２圧縮室２１で圧縮した高圧な圧縮空気を吐出室１８Ｃを通じてエアサスペンションの空気ばね（図示せず）に向けて吐出することができる。

第２ピストン１９は、第２シリンダ１７内に摺接可能に挿嵌されている。この第２ピストン１９は、第２連接棒２０を介してクランク軸８に連結され、該クランク軸８の回転によって第２シリンダ１７内で軸方向に往復動する。このときに、第２ピストン１９は、第２シリンダヘッド１８の弁板１８Ａとの間に第２圧縮室２１を画成し、この第２圧縮室２１に吸い込んだ空気を圧縮するものである。

第２拡径ボルト挿通孔２２は、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８に設けられた複数本のピン挿通孔のうちの１本を構成するものである。この第２拡径ボルト挿通孔２２は、ボルトの大きさ（太さ寸法）に応じて設定されているボルト挿通孔１７Ａ等の内径寸法ｄ3よりも大きな内径寸法ｄ4をもった孔として形成されている。第２拡径ボルト挿通孔２２は、第２シリンダ１７の大径ボルト挿通孔１７Ｂと第２シリンダヘッド１８の大径ボルト挿通孔１８Ｅとを連続的に繋いだ孔であり、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８とに亘り直線状に貫通して設けられている。

一方、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８には、第２拡径ボルト挿通孔２２以外に３本のピン挿通孔としての第２ボルト挿通孔（いずれも図示せず）が設けられている。これらの第２ボルト挿通孔は、ボルトの大きさに応じて設定された標準的な内径寸法ｄ3の孔として形成されている。各第２ボルト挿通孔は、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８とに亘り直線状に貫通して設けられている。

４本の第２締結ボルト２３は、１本の第２拡径ボルト挿通孔２２と３本の第２ボルト挿通孔に挿通され、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８とをクランクケース２に締結する締結ピンを構成している。各第２締結ボルト２３は、外径寸法Ｄ2をもった長尺な軸部２３Ａと、該軸部２３Ａの基端に設けられた頭部２３Ｂとからなり、前記軸部２３Ａの先端側はねじ部２３Ｃとなっている。ここで、４本の第２締結ボルト２３は、前述した第１締結ボルト１５を用いた作業とほぼ同様の作業により、クランクケース２の第２シリンダ取付枠５に対し、第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８とを締結することができる。

第２連通路２４は、大きな内径寸法ｄ4まで拡大された第２拡径ボルト挿通孔２２と第２締結ボルト２３の軸部２３Ａ（外径寸法Ｄ2）の周囲との間に設けられている。即ち、第２連通路２４は、第２シリンダ取付枠５の拡径部５Ｂ、第２シリンダ１７の大径ボルト挿通孔１７Ｂおよび第２シリンダヘッド１８の大径ボルト挿通孔１８Ｅに亘って延びた円環状の空間部として構成されている。第２連通路２４は、一端（上流端）がクランクケース通路２５に接続され、他端（下流端）が第２シリンダヘッド１８の吸込室１８Ｂに接続されている。

クランクケース通路２５は、クランクケース２の通路形成部７に設けられている。クランクケース通路２５は、低圧段の第１連通路１６と高圧段の第２連通路２４とを接続するもので、第１シリンダ取付枠４の拡径部４Ｂと第２シリンダ取付枠５の拡径部５Ｂとに連通している。

ここで、クランクケース通路２５は、クランクケース２のクランク室２Ａを通る経路とは別の経路、即ち、クランク室２Ａと隔離されて通路形成部７に穿設された通路として形成されている。これにより、クランクケース通路２５を流通する圧縮空気は、各ピストン１１，１９が往復動することによる圧力変動を受けることがなく、高圧段のシリンダヘッド１８に向けて圧縮空気を安定して供給することができる。さらに、クランクケース通路２５は、通路形成部７に設けているから、クランク室２Ａを密閉するために全体でシール性を高める必要がなく、圧縮空気の漏れを防止するためのシール構造を簡素化することができる。

このように、前段となる低圧段の第１シリンダヘッド１０の吐出室１０Ｃと次段となる高圧段の第２シリンダヘッド１８の吸込室１８Ｂとを、各段の連通路１６，２４とクランクケース通路２５によって接続する構成としている。これらの通路１６，２４，２５は、２段式空気圧縮機１に内蔵して設けることができ、外部の接続管を省略することができる。

第１の実施の形態による２段式空気圧縮機１は、上述の如き構成を有するもので、次に、２段式空気圧縮機１の動作について説明する。

電動モータによってクランク軸８を回転駆動し、各段のシリンダ９，１７内でピストン１１，１９を往復動させる。低圧段では、第１シリンダヘッド１０の吸込室１０Ｂから吸込弁１０Ｄを介して吸い込まれた空気が、第１圧縮室１３内で圧縮され、吐出弁１０Ｅを介して吐出室１０Ｃに吐出される。この吐出室１０Ｃに吐出された圧縮空気は、第１連通路１６に流入し、該第１連通路１６、クランクケース通路２５、第２連通路２４を通って高圧段となる第２シリンダヘッド１８の吸込室１８Ｂに供給される。

この高圧段では、低圧段から供給される圧縮空気が第２シリンダヘッド１８の吸込室１０Ｂを介して第２圧縮室２１に流入するから、この第２圧縮室２１で再圧縮する。このときの圧縮空気の圧力が吐出弁１８Ｄの開弁圧を超えたときに、該吐出弁１８Ｄが開弁し、第２圧縮室２１で圧縮された高圧な圧縮空気は、吐出室１８Ｃを通じてエアサスペンションの空気ばね（図示せず）に向けて供給される。

かくして、第１の実施の形態によれば、低圧段の第１シリンダ９と第１シリンダヘッド１０には、１本のボルト挿通孔を拡径することによって第１拡径ボルト挿通孔１４を設け、この第１拡径ボルト挿通孔１４と第１締結ボルト１５の軸部１５Ａの周囲との間に第１連通路１６を設けている。一方、高圧段の第２シリンダ１７と第２シリンダヘッド１８には、第２拡径ボルト挿通孔２２を設け、この第２拡径ボルト挿通孔２２と第２締結ボルト２３の軸部２３Ａの周囲との間に第２連通路２４を設けている。この上で、クランクケース２には、低圧段の第１連通路１６と高圧段の第２連通路２４とを接続するクランクケース通路２５を設ける構成としている。

従って、低圧段の第１シリンダヘッド１０の吐出室１０Ｃと高圧段の第２シリンダヘッド１８の吸込室１８Ｂとを、前記各段の連通路１６，２４とクランクケース通路２５によって接続することができる。

この結果、２段式空気圧縮機１では、第１シリンダヘッド１０と第２シリンダヘッド１８とを接続する外部の接続管を廃止することができるから、部品点数を削減することができ、２段式空気圧縮機１全体を小型化することができる。しかも、２段式空気圧縮機１を通常の作業で組立てるだけで、第１シリンダヘッド１０と第２シリンダヘッド１８とを接続できるから、接続管の取付作業を省略することができ、組立作業性を向上することができる。

さらに、クランクケース通路２５は、クランクケース２のクランク室２Ａを通る経路とは別の経路、即ち、通路形成部７に穿設された通路として形成している。これにより、クランクケース通路２５を流通する圧縮空気は、各ピストン１１，１９が往復動することによる圧力変動を受けることがないから、高圧段の第２シリンダヘッド１８に向けて圧縮空気を安定して供給することができる。また、クランクケース通路２５は、通路形成部７に設けているから、クランク室２Ａの全体でシール性を高める必要がなく、圧縮空気の漏れを防止するためのシール構造を簡素化することができる。この点において構成の簡素化、製造コストの低減等を図ることができる。

次に、図４は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態の特徴は、多段式圧縮機を２個のシリンダがクランクケースを挟んで反対側に対向して配置された２段式空気圧縮機としたことにある。なお、本実施の形態では前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図４において、第２の実施の形態による車載用の２段式空気圧縮機３１は、対向型の多段圧縮機として形成されている。この２段式空気圧縮機３１は、後述のクランクケース３２、クランクケース通路３８と、第１の実施の形態で述べたクランク軸８、シリンダ９，１７、シリンダヘッド１０，１８、ピストン１１，１９、拡径ボルト挿通孔１４，２２、締結ボルト１５，２３、連通路１６，２４等とにより構成されている。

第２の実施の形態によるクランクケース３２は、クランク軸８を回転可能に支持するものである。このクランクケース３２は、クランク軸８の軸線方向で間隔をもって対面した一対の側面板３３（片方のみ図示）と、該各側面板３３間に位置して軸線と直交する方向に延びた筒状の第１シリンダ取付枠３４と、該第１シリンダ取付枠３４とクランク軸８を挟んで反対側に配置された筒状の第２シリンダ取付枠３５と、前記各シリンダ取付枠３４，３５間を覆う円弧状の周壁部３６と、該周壁部３６と反対側に位置して前記各シリンダ取付枠３４，３５間に設けられた通路形成部３７とにより構成されている。クランクケース３２の内部は、クランク室３２Ａとなっている。

ここで、第１シリンダ取付枠３４には、端面に開口して複数個、例えば４個のめねじ穴３４Ａ（１個のみ図示）が周方向にほぼ等間隔で配置されている。第１シリンダ取付枠３４には、４個のめねじ穴３４Ａのうち、通路形成部３７の近傍に位置する１個のめねじ穴３４Ａの開口側を拡径することにより拡径部３４Ｂが形成されている。この拡径部３４Ｂは、第１連通路１６の一部を形成するもので、その内径寸法は、第１シリンダ９の大径ボルト挿通孔９Ｂの内径寸法ｄ2とほぼ同様の寸法に設定されている。

一方、第２シリンダ取付枠３５には、前述した第１シリンダ取付枠３４とほぼ同様に、端面に開口して複数個、例えば４個のめねじ穴３５Ａ（１個のみ図示）がほぼ等間隔で配置されている。第２シリンダ取付枠３５には、４個のめねじ穴３５Ａのうち、通路形成部３７の近傍に位置する１個のめねじ穴３５Ａの開口側を拡径することにより拡径部３５Ｂが形成されている。この拡径部３５Ｂは、第２連通路２４の一部を形成するもので、その内径寸法は、第２シリンダ１７の大径ボルト挿通孔１７Ｂの内径寸法ｄ4とほぼ同様の寸法に設定されている。

クランクケース通路３８は、クランクケース３２の通路形成部３７に設けられている。クランクケース通路３８は、低圧段の第１連通路１６と高圧段の第２連通路２４とを接続するもので、第１シリンダ取付枠３４の拡径部３４Ｂと第２シリンダ取付枠３５の拡径部３５Ｂとに連通している。ここで、クランクケース通路３８は、クランク室３２Ａを通る経路とは別の経路、即ち、通路形成部７に穿設された通路として形成されている。

かくして、このように構成された第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態とほぼ同様に、クランクケース２に設けたクランクケース通路３８と各段の連通路１６，２４とにより、低圧段の第１シリンダヘッド１０の吐出室１０Ｃと高圧段の第２シリンダヘッド１８の吸込室１８Ｂとを接続することができる。これにより、対向型の２段式空気圧縮機３１においても、外部の接続管を廃止することができ、全体の小型化、組立作業性の向上等を図ることができる。

次に、図５は本発明の第３の実施の形態を示している。この第３の実施の形態の特徴は、各段毎のシリンダおよびシリンダヘッドを一体的に形成したことにある。なお、本実施の形態では前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図５において、第３の実施の形態による車載用の２段式空気圧縮機４１は、第１の実施の形態で述べたクランクケース２、クランク軸８、ピストン１１，１９、締結ボルト１５，２３、クランクケース通路２５と、後述のシリンダ−シリンダヘッド形成体４２，４７、拡径ボルト挿通孔４５，５０、連通路４６，５１とにより構成されている。

第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２は、クランクケース２の第１シリンダ取付枠４に取付けられている。第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２は、シリンダ部４３とシリンダヘッド部４４とを一体的に形成することにより、単一の部材として構成されている。

シリンダ部４３は、第１の実施の形態によるシリンダ９とほぼ同様に、前段となる低圧段の圧縮部を構成する筒体として形成され、その内径寸法は、後述する第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７のシリンダ部４８の内径寸法よりも大径に形成されている。

シリンダヘッド部４４は、シリンダ部４３の先端側に一体的に設けられている。このシリンダヘッド部４４は、第１の実施の形態によるシリンダヘッド１０とほぼ同様に、弁板４４Ａ、吸込室４４Ｂ、吐出室４４Ｃ、吸込弁４４Ｄ、吐出弁４４Ｅを備えている。

第１拡径ボルト挿通孔４５は、第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２に設けられた複数本のピン挿通孔のうちの１本を構成するものである。この第１拡径ボルト挿通孔４５は、第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２のシリンダ部４３とシリンダヘッド部４４に亘り直線状に貫通して設けられ、他の３本のボルト挿通孔（図示せず）よりも大きな内径寸法をもった孔として形成されている。これにより、第１拡径ボルト挿通孔４５と第１締結ボルト１５との間には、第１の実施の形態による第１連通路１６と同様の第１連通路４６が形成されている。

第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７は、クランクケース２の第２シリンダ取付枠５に取付けられている。第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７は、シリンダ部４８とシリンダヘッド部４９とを一体的に形成することにより、単一の部材として構成されている。

シリンダ部４８は、後段となる高圧段の圧縮部を構成する筒体として形成され、その内径寸法は、前述した第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２のシリンダ部４３の内径寸法よりも小径に形成されている。

シリンダヘッド部４９は、シリンダ部４８の先端側に一体的に設けられている。このシリンダヘッド部４９は、第１の実施の形態によるシリンダヘッド１８とほぼ同様に、弁板４９Ａ、吸込室４９Ｂ、吐出室４９Ｃ、吐出弁４９Ｄを備えている。

第２拡径ボルト挿通孔５０は、第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７に設けられた複数本のピン挿通孔のうちの１本を構成するものである。この第２拡径ボルト挿通孔５０は、第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７のシリンダ部４８とシリンダヘッド部４９に亘り直線状に貫通して設けられ、他の３本のボルト挿通孔（図示せず）よりも大きな内径寸法をもった孔として形成されている。これにより、第２拡径ボルト挿通孔５０と第２締結ボルト２３との間には、第１の実施の形態による第２連通路２４と同様の第２連通路５１が形成されている。

かくして、このように構成された第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態とほぼ同様に、クランクケース通路２５と各段の連通路４６，５１とにより、低圧段のシリンダヘッド部４４の吐出室４４Ｃと高圧段のシリンダヘッド部４９の吸込室４９Ｂとを接続することができる。しかも、第３の実施の形態では、第１シリンダ−シリンダヘッド形成体４２としてシリンダ部４３とシリンダヘッド部４４とを一体的に形成し、第２シリンダ−シリンダヘッド形成体４７としてシリンダ部４８とシリンダヘッド部４９とを一体的に形成する構成としている。従って、部品点数、作業工数を削減して生産性を向上することができる。このシリンダとシリンダヘッドとを一体的に形成する構成は、対向型の多段圧縮機にも適用することができる。

なお、第１の実施の形態では、３本のボルト挿通孔と１本の拡径ボルト挿通孔１４，２２とを設け、４本の締結ボルト１５，２３を各ボルト挿通孔１４，２２に挿通することにより、シリンダ９，１７とシリンダヘッド１０，１８をクランクケース２のシリンダ取付枠４，５に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばボルト挿通孔と締結ボルトを３本または５本以上設ける構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

第１の実施の形態では、３本のボルト挿通孔と１本の拡径ボルト挿通孔１４，２２とを設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、拡径ボルト挿通孔１４，２２を各段毎に２本以上設ける構成としてもよい。また、ボルト挿通孔を４本とも拡径させた場合には、ボルト挿通孔と締結ボルトの寸法公差を大きくすることができ、生産性を向上させることができる。この構成は、他の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

一方、第１の実施の形態では、クランクケース通路２５をクランクケース２の通路形成部７に設けた場合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、低圧段の第１連通路１６と高圧段の第２連通路２４とをクランクケース２のクランク室２Ａに連通させることにより、このクランク室２Ａをクランクケース通路として用いる構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態についても同様に適用することができるものである。

さらに、各実施の形態では、多段式圧縮機として、低圧段と高圧段の２段で圧縮する２段式空気圧縮機１，３１，４１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、３段以上の圧縮を行う多段式圧縮機に適用することもできる。

次に、上記実施の形態に含まれる発明について述べる。即ち、本発明では、クランクケース通路は、クランクケース内の空間を通る経路とは別にクランクケースに穿設された通路としている。これにより、クランクケース通路を流通する圧縮流体は、各ピストンが往復動することによる圧力変動を受けることがないから、前段から次段に向けて圧縮流体を安定して供給することができる。さらに、クランクケース内のシール性を高める必要がないから、圧縮流体の漏れを防止するためのシール構造を簡素化することができる。

一方、本発明では、各段毎のシリンダおよびシリンダヘッドを一体的に形成することもできる。これにより、部品点数、作業工数を削減することができ、生産性を向上することができる。

１，３１，４１ ２段式空気圧縮機（多段式圧縮機）
２，３２ クランクケース
２Ａ，３２Ａ クランク室
４，３４ 第１シリンダ取付枠
４Ａ，５Ａ，３４Ａ，３５Ａ めねじ穴
４Ｂ，５Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ 拡径部
５，３５ 第２シリンダ取付枠
８ クランク軸
９ 第１シリンダ
９Ａ，１７Ａ ボルト挿通孔
９Ｂ，１０Ｆ，１７Ｂ，１８Ｅ 大径ボルト挿通孔
１０ 第１シリンダヘッド
１０Ｂ，１８Ｂ 吸込室
１０Ｃ，１８Ｃ 吐出室
１１ 第１ピストン
１３ 第１圧縮室
１４，４５ 第１拡径ボルト挿通孔
１５ 第１締結ボルト（締結ピン）
１５Ａ，２３Ａ 軸部
１５Ｂ，２３Ｂ 頭部
１６，４６ 第１連通路
１７ 第２シリンダ
１８ 第２シリンダヘッド
１９ 第２ピストン
２１ 第２圧縮室
２２，５０ 第２拡径ボルト挿通孔
２３ 第２締結ボルト（締結ピン）
２４，５１ 第２連通路
２５，３８ クランクケース通路
４２ 第１シリンダ−シリンダヘッド形成体
４３，４８ シリンダ部
４４，４９ シリンダヘッド部
４７ 第２シリンダ−シリンダヘッド形成体
ｄ1〜ｄ4 ボルト挿通孔の内径寸法
Ｄ1，Ｄ2 締結ボルトの軸部の外径寸法

Claims (3)

1. 内部にクランク軸が配設された中空なクランクケースと、該クランクケースに設けられる複数段のシリンダと、該各シリンダの先端側に設けられ内部に流体を吸い込む吸込室と圧縮した流体を吐出する吐出室とを有する各段毎のシリンダヘッドと、前記クランク軸に連結された状態で前記各シリンダ内に摺接可能に挿嵌され前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する各段毎のピストンと、前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドにそれぞれ直線状に貫通して設けられた複数本のピン挿通孔と、該各ピン挿通孔に挿通され前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドとを前記クランクケースに締結する締結ピンとを備えてなる多段式圧縮機において、
   前記各段毎のシリンダおよびシリンダヘッドには、前記各ピン挿通孔のうち少なくとも１本のピン挿通孔を拡径することにより前記締結ピンの周囲との間にそれぞれ連通路を設け、
   前記クランクケースには、前段の連通路と次段の連通路とを接続するクランクケース通路を設け、
   前記前段のシリンダヘッドの吐出室と次段のシリンダヘッドの吸込室とを、前記各段の連通路とクランクケース通路によって接続する構成としたことを特徴とする多段式圧縮機。
2. 前記クランクケース通路は、前記クランクケース内の空間を通る経路とは別に前記クランクケースに穿設された通路である請求項１に記載の多段式圧縮機。
3. 内部にクランク軸が配設された中空なクランクケースと、該クランクケースに設けられる複数段のシリンダと、該各シリンダの先端側に設けられ内部に流体を吸い込む吸込室と圧縮した流体を吐出する吐出室とを有する各段毎のシリンダヘッドと、前記クランク軸に連結された状態で前記各シリンダ内に摺接可能に挿嵌され前記シリンダヘッドとの間に圧縮室を画成する各段毎のピストンと、前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドにそれぞれ直線状に貫通して設けられた複数本のピン挿通孔と、該各ピン挿通孔に挿通され前記各段毎のシリンダとシリンダヘッドとを前記クランクケースに締結する締結ピンとを備えてなる多段式圧縮機において、
   前記各段毎のシリンダおよびシリンダヘッドを一体的に形成し、該各シリンダ−シリンダヘッド形成体には、前記各ピン挿通孔のうち少なくとも１本のピン挿通孔を拡径することにより前記締結ピンの周囲との間にそれぞれ連通路を設け、
   前記クランクケースには、前段の連通路と次段の連通路とを接続するクランクケース通路を設け、
   前記前段のシリンダヘッドの吐出室と次段のシリンダヘッドの吸込室とを、前記各段の連通路とクランクケース通路によって接続する構成としたことを特徴とする多段式圧縮機。

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