JP2001259914A

JP2001259914A - コンプレッサ用ピストンの受座の加工方法

Info

Publication number: JP2001259914A
Application number: JP2000075877A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Kawai; 克則河合; Ko Mase; 航間瀬; Tomotaka Sawa; 智敬澤
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-25
Also published as: US6506005B2; CN1314230A; KR100414138B1; KR20010091879A; US20010022122A1; CN1264643C

Abstract

(57)【要約】【課題】コンプレッサ用ピストンの受座を効率よく加工
できるの加工方法を提供する。【解決手段】半球状のシューと摺接する略半球状の凹部
をもつコンプレッサ用ピストンの受座の加工方法におい
て、球面の少なくとも一部を形成できる刃具（１７１、
１７２）とコンプレッサ用ピストン（５０）とを相対回
転させつつ刃具を凹部となる被加工面の周囲に環状に移
動させて環状の面取部（５２ｂ）を形成する面取形成工
程と、同一の刃具とコンプレッサ用ピストンとを相対回
転させつつ刃具を凹部の被加工面に当接させて半球状の
凹部（５２ａ）を形成する凹部形成工程と、からなるこ
とを特徴とするコンプレッサ用ピストンの受座の加工方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置（エ
アコンデショナ）等のコンプレッサに用いられるコンプ
レッサ用ピストンの受座の加工方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】エアコンデショナ（エアコン）による室
内の温度、湿度、気流、空気清浄度の調整は、快適な空
間を提供するために不可欠である。エアコンによる温度
調整等は、主に、冷凍機（またはヒートポンプ）中のコ
ンプレッサ（圧縮機）が作動流体を循環させ、その作動
流体が冷凍サイクル（またはヒートポンプサイクル）を
行うことにより為される。このようなコンプレッサとし
て、例えば、図９に示すような斜板式コンプレッサ４０
０がある（特開平６−２４９１４０号公報）。斜板式コ
ンプレッサ４００は、駆動源から動力を受けて主軸４１
６が回転すると、斜板４１９が揺動してコンプレッサ用
ピストン（以下、適宜「ピストン」と呼称する）４５０
が往復動し、作動流体（冷媒ガス）を吸入し、圧縮、吐
出する。ここで、斜板式コンプレッサ４００は、半球状
のシュー４２１、４２２を斜板４１９とピストン４５０
の受座４５１、４５２との間に介在させて、斜板４１９
の揺動回転をピストン４５０の往復動に変換しており、
ピストン４５０は、半球状のシュー４２１、４２２の半
球部の少なくとも一部を包接する半球状の凹部を有する
受座４５１、４５２を備える。

【０００３】ところで、前記特開平６−２４９１４０号
公報や特開平１０−２２０３５４号公報等に、そのよう
な受座の加工方法が開示されている。また、それらの公
報に開示はないが、従来から半球状の凹部周縁には面取
が施されていた。そして、その面取は、凹部の加工に使
用される刃具とは異なる大きな加工径をもつ刃具により
なされていた。この様子を、斜板式コンプレッサ４００
のピストン４５０の座部４５２を加工する場合を例にと
り、図８に示した。この加工方法によれば、先ず、加工
径Ｒ１の刃具Ｃ１を、回転させながらその刃部の中心が
Ｐ１に来るまで移動させて、面取部４５２ｂを形成して
いる。次に、刃具Ｃ１を待避させてから、加工径Ｒ２
（Ｒ２＜Ｒ１）の刃具Ｃ２を、その刃部の中心がＰ２に
来るまで移動させて、半球状の凹部４５２ａを形成して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、加工工程や
加工設備により異なるものの、受座の面取部と凹部とを
異なる刃具Ｃ１、Ｃ２で加工していたため、ワーク（ピ
ストンまたはその素材）の搬入出、ワークの脱着、刃具
の取替、刃具の移動等に余分な時間がかかり、受座の加
工効率、ひいてはピストンの生産効率の向上を図り難か
った。また、ワークの脱着や刃具の交換等により、面取
部と凹部とを全く同一の条件で加工できないために、例
えば、凹部の球面深さ等の加工精度の向上を図り難かっ
た。また、刃具を挿入するワークの空間が狭い場合、面
取部加工用の大きな刃具を挿入できない場合もある。ま
た、そのために刃具の逃げを別に設けることは、ピスト
ンやコンプレッサの設計自由度が制限されて、好ましく
ない。また、刃具の加工径が大きいと加工自由度が小さ
くなり、面取角度や面取幅等を調整し難い場合もある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものである。つまり、本発明は、半球状の凹部とその
周縁の面取部とを効率よく加工できるコンプレッサ用ピ
ストンの受座の加工方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、この
課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、
コンプレッサ用ピストンの受座の凹部と面取部とを同一
の刃具を用いて加工形成することを思いつき、本発明の
コンプレッサ用ピストンの受座の加工方法を開発するに
至ったものである。（１）すなわち、本発明のコンプレッサ用ピストンの受
座の加工方法は、半球状のシューと摺接する略半球状の
凹部をもつコンプレッサ用ピストンの受座の加工方法に
おいて、球面の少なくとも一部を形成できる刃具と前記
コンプレッサ用ピストンとを相対回転させつつ該刃具を
前記凹部となる被加工面の周囲に環状に移動させて環状
の面取部を形成する面取形成工程と、同一の該刃具と前
記コンプレッサ用ピストンとを相対回転させつつ該刃具
を該凹部の被加工面に当接させて半球状の該凹部を形成
する凹部形成工程と、からなることを特徴とする。

【０００７】本発明のコンプレッサ用ピストンの受座の
加工方法によれば、面取形成工程と凹部形成工程とを同
一の刃具で行うため、面取形成工程から凹部形成工程
へ、または凹部形成工程から面取形成工程への連携がス
ムーズに行われ、ワークの搬入出、ワークの脱着、刃具
の交換や移動等に要する時間の短縮、削減等が可能とな
り、コンプレッサ用ピストンの受座の加工効率を向上さ
せることができる。また、ワークを取外さない状態で面
取形成工程と凹部形成工程とを同一の刃具を用いてピス
トンの受座を加工すれば、位置ズレ、心ズレ等を起さな
いため、面取部や凹部の加工精度（例えば、凹部の球面
深さ等）を向上させ得る。

【０００８】（２）また、前記凹部形成工程は、前記面
取形成工程後に行うと、好適である。面取部が形成され
た後で凹部が形成されるため、加工バリ等が凹部の半球
面側に形成されず、異物が凹部とシュー等との間に噛み
込むこと等を防止できる。

【０００９】（３）また、前記コンプレッサ用ピストン
が、さらに円筒状または円柱状の頭部と該頭部から一方
に延在する首部と該首部に略直交する方向に延在し前記
凹部が対向した二つの前記受座とを備えると共に、該首
部と該受座とにより略コ字状の空間を形成しており、該
空間に前記シューを介在させて配設された斜板が揺動す
ることにより往復運する斜板式コンプレッサ用ピストン
である場合に、本発明のコンプレッサ用ピストンの受座
の加工方法を適用すると、好適である。本発明の加工方
法によれば、凹部形成工程と同一の刃具を環状に移動さ
せることにより面取形成工程を行っているため、略コ字
状の空間に刃具を挿入して凹部形成工程を行える限り、
面取形成工程も可能となる。つまり、２つの受座が立設
して略コ字状の空間を形成している場合であっても、刃
具が受座等と干渉することなく面取形成工程を行うこと
が可能となる。このため、面取形成工程のために特別な
スペースをコンプレッサ用ピストンに設ける必要がな
く、コンプレッサ用ピストンの設計自由度を高めること
ができる。また、二つの座部の凹部が対向して配設され
るため、例えば、刃具に対してコンプレッサ用ピストン
を回転させて受座を加工すれば、二つの座部の凹部や面
取部をそれぞれ一工程で形成できるため、加工効率をよ
り向上させ得る。

【００１０】（４）また、前記面取部が、面取幅の異な
る拡幅部と縮幅部とを有する場合に、本発明のコンプレ
ッサ用ピストンの受座の加工方法を適用すると、好適で
ある。面取形成工程で、従来のようにわざわざ大きい加
工径の刃具を使用しないですむため、面取部の幅、角
度、位置等を調整し易く、例えば、面取部に拡幅部と縮
幅部とを設ける際に好都合である。なお、拡幅部や縮幅
部により、受座の凹部に作用する面圧を調整できる。例
えば、大きな荷重が作用する領域には縮幅部を設けてシ
ュー等と凹部との接触面積を拡大すれば、それらの間に
作用する面圧を低減できる。従って、縮幅部は、受座の
凹部のうちで圧縮行程等で大きな荷重を受ける（大きな
面圧を受ける）領域に設けることが好ましく、拡幅部
は、縮幅部と逆に受座とシュー等との間の面圧が小さな
領域に設けることが好ましい。また、拡幅部を設けた部
分は、シュー等と面取部との間にできる隙間が拡大する
ため、その部分への潤滑油の案内、導入が促進されて、
凹部とシュー等との間の摺動性を向上させ得る。

【００１１】（５）なお、刃具は、ボールエンドミルや
先端に略球状の刃部をもつ切削工具でも良く、さらに
は、シャンクの先端に半円板状のチップを固定した切削
工具等でも良い。凹部形成工程や面取形成工程での加工
は、刃具が回転して行われても、コンプレッサ用ピスト
ンが回転して行われても良い。いずれにしても、両者が
相対回転すれば良い。刃具が環状に移動する場合も、同
様に環状の相対移動であれば良い。

【００１２】また、本発明の加工方法は、斜板式コンプ
レッサのピストンに限られず、略半球状の凹部とその周
縁の面取部とからなる受座を備えるコンプレッサ用ピス
トンに広く適用できる。また、ピストンは片頭型ピスト
ンでも両頭型ピストンでも良い。そのピストンを使用す
るコンプレッサは、可変容量型でも固定容量型でも良
く、また、冷凍サイクルのみならず、熱ポンプサイクル
を行うものでも良く、さらには、車両用に限らず汎用と
して使用されるコンプレッサでも良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１の
実施形態について、図１〜３を用いて説明する。図１〜
３に示したコンプレッサ用ピストン（以下、単に「ピス
トン」と呼称する。）５０は、図９に示した両頭斜板式
コンプレッサ用ピストン４５０と基本的に同様の構成で
あり、図３に示すように円柱状部材の一部を切欠いた形
状となっている。つまり、ピストン５０は、円筒状の頭
部５４と、受座５１、５２と、首部５３とからなり、頭
部５４の一方（図１、図３の右方）から順に受座５１、
首部５３、受座５２が延在しており、受座５１と受座５
２とは、首部５３で連結されている。そして、受座５１
と受座５２とは、それぞれの凹部が対向するように首部
５３に対して略直交方向に立設しており、受座５１、５
２と首部５３とにより略コ字状の空間Ｋが形成されてい
る。

【００１４】この空間Ｋには、図７を参照すれば解るよ
うに、斜板１９がシュー１２１、１２２を介在させて配
設される。そして、斜板１９が揺動すると、ピストン５
０がシリンダボア１２（図７参照）内を往復運するよう
になっている。なお、図１（ａ）および図２（ａ）は、
ピストン５０の頭部５４側の断面図であり、図１（ｂ）
および図２（ｂ）は、その受座５２の正面図である。図
１、図２では、面取形成工程と凹部形成工程とを説明す
るために、受座５２の周辺を拡大して示した。この関係
は、後述の図４（ａ）と図４（ｂ）とについても同様で
ある。

【００１５】先ず、面取形成工程を図１、図３を用いて
説明する。受座５１の加工は刃具１７１により行われ、
受座５２の加工は刃具１７２により行われるが、以下で
は、受座５２を加工する場合を中心に説明する。図１に
示すように、刃具１７２の刃部の中心Ｃ（具体的には、
図３に示すチップ１７２ｃの中心）を環状の中心軌跡Ｔ
のいずれかの位置Ｐ１（ここでは、図１（ｂ）に示す中
心軌跡Ｔの頂上点）に移動させ、刃具１７２を回転させ
ると、面取部５２ｂが形成され始める。そして、その中
心Ｃを中心軌跡Ｔに沿って一周させると、環状の面取部
５２ｂを含む円孔状の窪みが受座５２に形成される。

【００１６】次に、凹部形成工程を図２を用いて説明す
る。面取形成工程の終了後に、その状態のままで刃具１
７２を回転させながら、その中心Ｃを中心軌跡Ｔの中心
にあたる位置Ｐ３まで移動させる。それから、その位置
Ｐ３への移動方向とは垂直の方向にある位置Ｐ２に刃部
の中心Ｃを移動させると、凹部５２ａが形成される。こ
の凹部５２ａの形成と同時に、その周縁に環状の面取部
５２ｂが形成される。このピストンの受座の加工に用い
た受座加工装置１００を図３を用いて説明する。受座加
工装置１００は、上述したように、所定の等しい角度θ
で傾斜した刃具１７１と刃具１７２とを備える。これら
の刃具１７１、１７２は、アーム１６１、１６２にそれ
ぞれ取付けられ、アーム１６１、１６２は刃具１７１、
１７２を軸周りに回転させ得ると共に刃部の中心Ｃを中
心軌跡Ｔに沿って環状に移動させることができる。な
お、この環状運動は、数値制御により、円運動のみなら
ず楕円運動等も行える。

【００１７】また、アーム１６１、１６２はヘッド１６
０に取付けられ、ヘッド１６０は垂直方向および水平方
向に自在に移動できる。また、ワークであるピストン５
０は、テーブル１８０上の固定具１８１、１８２により
固定される。なお、この受座加工装置１００は、ワーク
を脱着せずに面取形成工程と凹部形成工程とを行えるた
め、受座の加工精度の向上を図れる。また、刃具１７２
（刃具１７１も同様）は大径シャンク１７２ａとそこか
ら先端に延びる小径シャンク１７２ｂと小径シャンク１
７２ｂの先端に取付けられた半円板状のチップ１７２ｃ
とからなる。

【００１８】次に受座加工装置１００の動きを簡単に説
明する。受座加工装置１００は、ヘッド１６０を水平方
向Ｈおよび垂直方向Ｖに適宜移動させ、刃具１７２をテ
ーブル１８０に対して傾斜角θに保ちながら略コ字状の
空間Ｋに刃具１７２のチップ１７２ｃと小径シャンク１
７２ｂとを挿入する。そして、制御部（図示せず）に予
め設定されたプログラムにより、アーム１６２は、上述
の図１および図２に示した運動を刃具１７２に行わせ
る。つまり、傾斜角θを保持したまま、刃具１７２に中
心軌跡Ｔに沿った環状運動（コンタリング）を行わせ
（面取形成工程）、それから、刃具１７２の中心ＣをＰ
３→Ｐ２と移動させる（凹部形成工程）。その後、刃具
１７２の中心ＣをＰ２→Ｐ３と移動させて、刃具１７２
の待避を行う。こうして、受座５２の加工が終了する。
同様にして、刃具１７１を用いて受座５１の加工を行え
ば、斜板式コンプレッサ用ピストンの受座５１、５２の
加工が終了する。なお、刃具１７１、１７２は、先端側
に小径シャンク１７２ｂを備えると共に、傾斜角θを保
持して受座５１、５２を加工するため、立設した受座５
１、５２等と干渉せずに、より深い球面深さをもった凹
部５１ａ、５２ａを形成し得る。

【００１９】（第２実施形態）次に、本発明の第２の実
施形態について、図４を用いて説明する。図４に示した
ピストン１５０は、図１〜３に示したコピストン５０と
基本的に同形状であるが、加工される受座１５２の凹部
１５２ａと面取部１５２ｂとの形状が異なる。勿論、受
座１５２に対向する側の受座も、受座１５２と同様であ
る。受座１５２の面取形成工程は、受座５２の面取形成
工程と同様に、刃具１７２を用いて、その刃部の中心Ｃ
を環状の中心軌跡Ｔに沿って移動させることによりなさ
れる。但し、第１実施形態に対して、中心軌跡Ｔの位置
を首部１５３側（図４の下方）に僅かにずらした。

【００２０】次の凹部形成工程は、面取形成工程の終了
後の状態から、刃部の中心Ｃを中心軌跡Ｔの中心位置か
ら図４の上方に僅かにずれた位置Ｐ３に移動させ、そこ
から前述の中心Ｃを位置Ｐ２に移動させていくことによ
りなされる。これにより、凹部１５２ａと、その周縁の
環状の面取部１５２ｂとが形成される。但し、位置Ｐ３
は、第１実施形態と同位置としてある。ここで、凹部形
成工程の開始位置Ｐ３に対して、中心軌跡Ｔの中心が首
部１５３側（図４の下方）に僅かにずれているため、凹
部１５２ａの周縁にできる面取部１５２ｂの面取幅は均
一ではなく、連続的に変化し、図４の下方には拡幅部１
５２ｃが形成され、図４の上方には縮幅部１５２ｄが形
成される。なお、拡幅部１５２ｃと縮幅部１５２ｄとの
形状や位置は中心軌跡Ｔと位置Ｐ２と位置Ｐ３とを調整
することにより自由に設定できる。本実施形態では、面
取形成工程の加工位置を変更したが、凹部形成工程の加
工位置を変更しても良い。

【００２１】（第３実施形態）次に、本発明の第３の実
施形態について、図５を用いて説明する。図５に示した
ピストン２５０は、可変容量の片側斜板式のものであ
り、首部２５３と受座２５１、２５２とで形成される略
コ字状の空間Ｋ２がピストン５０よりも狭い場合を、一
例として考えた。このような場合、刃具１７２と基本的
に同形状の刃具２７２を、受座２５１、２５２にほぼ平
行して挿入する。そして、受座２５１、２５２の中間軸
Ｌ３回りにピストン２５０を回転させつつ、刃具２７２
を極く僅かに水平方向Ｈの方向に移動させて、刃部の中
心Ｃを中心軌跡Ｔに沿って環状に移動させる。これによ
り、受座２５１、２５２の面取部が一度に形成される。
また、刃部の中心Ｃを中心軌跡Ｔの中心位置Ｐ３に戻
し、そこからさらに矢印に示した水平方向Ｈに刃具２７
２を位置Ｐ２まで移動させると、受座２５１、２５２の
凹部が一度に形成される。このような加工方法を用いる
と、受座２５１、２５２の面取部と凹部とを、それぞれ
一工程で、しかも精度良く加工できるので好都合であ
る。

【００２２】（第４実施形態）次に、本発明の第４の実
施形態について、図６を用いて説明する。図６に示した
ピストン３５０は、固定容量の片側斜板式のものであ
り、図５の可変容量のものと較べて、首部３５３と受座
３５１、３５２とで形成される略コ字状の空間Ｋ３がピ
ストン２５０よりも多少広い場合を、一例として考え
た。このピストン３５０の加工では、球状の刃部３７１
ｃを備える刃具３７１を、その軸Ｌ２周りに回転させ
て、受座３５１、３５２の面取部と凹部とを加工するこ
ととした。受座３５１の面取形成工程は、刃具３７１を
水平方向Ｈ１へ、刃部３７１ｃの中心Ｃを位置Ｐ３に僅
かに移動させてから、中心Ｃを中心軌跡Ｔに沿って環状
に移動させれば良い。受座３５１の凹部形成工程は、そ
の中心Ｃを中心軌跡Ｔの中心位置Ｐ３に一旦移動させて
から、水平方向Ｈ１に刃部３７１ｃの中心Ｃを位置Ｐ２
まで移動させると、受座３５１の凹部が形成される。受
座３５２も、刃具３７１を水平方向Ｈ２に移動させるこ
とにより、受座３５１と同様に加工すれば良い。なお、
上述した第１〜４実施形態のいずれの場合も、面取形成
工程で、刃具側を環状に移動させたが、ピストン側を環
状に移動させても良い。

【００２３】次に、上述の第２実施形態に係るピストン
１５０（図４）を斜板式コンプレッサのシリンダボア１
２内に嵌入すると共に受座１５１、１５２と首部１５３
とからなる空間Ｋ１にシュー１２１、１２２と斜板１９
とを組込んだ状態を部分的に拡大して図７に示した。図
７には、圧縮行程でピストン１５０が斜板１９により押
圧されているときが示されている。このとき、シュー１
２２と受座１５２との間で、内周向きの大きな力Ｆ２が
作用し、その周辺の面圧が大きくなる。しかし、受座１
５２の面取部１５２ｂには縮幅部１５２ｄが形成されて
いるため、力Ｆ２が広い面で受止められ、面圧が過大と
ならない。また、その反対側には拡幅部１５２ｃがある
ため、シュー１２２との間に油溜Ｍ２が形成され、ミス
ト状の潤滑油をシュー１２２と受座１５２との間に案
内、供給するのに好都合である。これにより、それらの
間の摺動性を向上させ得ることができ、凹部１５２ａ等
の球面摩耗を抑制でき、また、焼付き等を防止できる。
受座１５２を中心に説明したが、受座１５１についても
同様である。

【００２４】

【発明の効果】本発明のコンプレッサ用ピストンの受座
の加工方法によれば、受座の凹部と面取部との加工効率
を向上させられる。また、それらの加工精度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図であり、同図
（ａ）は面取部の加工方法を示す断面図であり、同図
（ｂ）は同図（ａ）に示した受座の正面図である。

【図２】本発明の第１実施形態を示す図であり、同図
（ａ）は凹部の加工方法を示す断面図であり、同図
（ｂ）は同図（ａ）に示した受座の正面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る受座加工装置の概
略を示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す図であり、同図
（ａ）は面取部および凹部の加工方法を示す断面図であ
り、同図（ｂ）は同図（ａ）に示した受座の正面図であ
る。

【図５】本発明の第３実施形態を示す図である。

【図６】本発明の第４実施形態を示す図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係るコンプレッサ用ピ
ストンを斜板式コンプレッサに組付けた様子を示す部分
拡大図である。

【図８】従来のコンプレッサ用ピストンの受座の加工方
法を示す図である。

【図９】従来の斜板式コンプレッサを示す図である。

【符号の説明】

５０コンプレッサ用ピストン１７１、１７２刃具５２受座５２ａ凹部５２ｂ面取部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者澤智敬愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内Ｆターム(参考） 3C022 AA01 AA07 AA08 AA09 AA10 DD01 DD11 DD12 DD19 GG03 3H076 AA07 BB50 CC33 CC99

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半球状のシューと摺接する略半球状の凹部
をもつコンプレッサ用ピストンの受座の加工方法におい
て、球面の少なくとも一部を形成できる刃具と前記コンプレ
ッサ用ピストンとを相対回転させつつ該刃具を前記凹部
となる被加工面の周囲に環状に移動させて環状の面取部
を形成する面取形成工程と、同一の該刃具と前記コンプレッサ用ピストンとを相対回
転させつつ該刃具を該凹部の被加工面に当接させて半球
状の該凹部を形成する凹部形成工程と、からなることを特徴とするコンプレッサ用ピストンの受
座の加工方法。
【請求項２】前記凹部形成工程は、前記面取形成工程後
に行う請求項１記載のコンプレッサ用ピストンの受座の
加工方法。
【請求項３】前記コンプレッサ用ピストンは、さらに円
筒状または円柱状の頭部と該頭部から一方に延在する首
部と該首部に略直交する方向に延在し前記凹部が対向し
た二つの前記受座とを備えると共に、該首部と該受座と
により略コ字状の空間を形成しており、該空間に前記シ
ューを介在させて配設された斜板が揺動することにより
往復運する斜板式コンプレッサ用ピストンである請求項
１記載のコンプレッサ用ピストンの受座の加工方法。
【請求項４】前記面取部は、面取幅の異なる拡幅部と縮
幅部とを有する請求項１〜３のいずれかに記載のコンプ
レッサ用ピストンの受座の加工方法。