JP2001271747A - ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量でしかも製造コストの安いピストンを提
供する。 【解決手段】 シリンダボア内を摺動する円筒部５０
と、この円筒部５０のボトム面５０ａに形成され、一方
のシューを支持する第１の支持部５１と、この第１の支
持部５１とピストン軸方向に対向し、他方のシューを支
持する第２の支持部５２と、両支持部５１，５２を連結
するブリッジ部５３とを備えたピストン７において、円
筒部５０に、そのボトム面５０ａからトップ面５０ｂへ
向かってピストン軸方向に沿って延びる肉抜き穴６６を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、往復式冷媒圧縮
機のピストンに関し、特にシューを介して斜板を挟持す
るタイプのピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のピストンを備えた可変容
量型斜板式圧縮機の縦断面図、図１１はピストンの縦断
面図である。

【０００３】この可変容量型斜板式圧縮機のピストン４
０７は、シリンダボア４０６内を摺動する円筒部４５０
と、この円筒部４５０のボトム面４５０ａに形成され、
一方のシュー４８０を支持する第１の支持部４５１と、
この第１の支持部４５１とピストン軸方向に対向し、他
方のシュー４８１を支持する第２の支持部４５２と、両
支持部４５１，４５２を連結するブリッジ部４５３とを
備えている。

【０００４】円筒部４５０の内部には中空部４６７が形
成されている。

【０００５】第１の支持部４５１、第２の支持部４５２
及びブリッジ部４５３は一体成形されている。有底の円
筒部４５０と円筒部４５０以外の部分（第１の支持部４
５１、第２の支持部４５２及びブリッジ部４５３で構成
される部分）とは別部品である。

【０００６】ピストン４０７を製造するには、まず、円
筒部４５０と円筒部４５０以外の部分とをそれぞれ加工
する。次に、円筒部４５０の開口縁と第１の支持部４５
１の周縁部とを溶接し、両者を一体化させる。最後にピ
ストン４０７の仕上加工を行う。

【０００７】

【発明の解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にピストン４０７を製造するときには円筒部４５０と円
筒部４５０以外の部分とを全周にわたって溶接しなけれ
ばならないので、ピストン４０７の製造の工数が多くな
ってピストン４０７の製造コストが高くなるという問題
があった。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は、軽量でしかも製造コストを低減
することができるピストンを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに請求項１記載の発明のピストンは、シリンダボア内
を摺動する円筒部と、この円筒部のボトム面に形成さ
れ、一方のシューを支持する第１の支持部と、この第１
の支持部とピストン軸方向に対向し、他方のシューを支
持する第２の支持部と、両支持部を連結するブリッジ部
とを備えたピストンにおいて、前記円筒部に、そのボト
ム面からトップ面へ向かってピストン軸方向に沿って延
びる肉抜き穴が形成されていることを特徴とする。

【００１０】円筒部に肉抜き穴を形成することが可能で
あるので、ピストンが軽量化される。

【００１１】また、溶接工程をなくすことができるの
で、ピストンの製造コストが低減する。

【００１２】請求項２記載の発明のピストンは、請求項
１記載のピストンにおいて、前記肉抜き穴内にピストン
半径方向に沿ってリブが設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】ピストンが往復運動するとき、その半径方
向に荷重が作用するが、リブによってピストンの変形は
阻止される。

【００１４】請求項３記載の発明のピストンは、請求項
１又は２記載のピストンにおいて、前記円筒部に、その
トップ面からボトム面へ向かってピストン軸方向に沿っ
て延びるトップ側肉抜き穴が形成され、この肉抜き穴の
開口が閉塞されていることを特徴とする。

【００１５】肉抜き穴に加えてトップ側肉抜き穴が形成
されているので、ピストンが更に軽量化する。

【００１６】請求項４記載の発明のピストンは、請求項
１、２又は３記載のピストンにおいて、前記第２の支持
部に、ピストン軸方向に貫通するオイル案内孔が形成さ
れていることを特徴とする。

【００１７】ミスト状のオイルがオイル案内孔を通じて
シューに供給されるので、シューに対するオイルの付着
量が増加する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１９】図１はこの発明の第１実施形態に係るピス
トンを備えた可変容量型斜板式圧縮機の縦断面図、図２
はピストンの斜視図、図３（ａ）は図２のＡ矢視図、図
３（ｂ）は同図（ａ）のIII−III線に沿う断面図であ
る。

【００２０】この可変容量型斜板式圧縮機のシリンダブ
ロック１の一端面にはバルブプレート２を介してリヤヘ
ッド３が、他端面にはフロントヘッド４がそれぞれ固定
されている。

【００２１】前記シリンダブロック１には、シャフト５
を中心にして周方向に所定間隔おきに複数のシリンダボ
ア６が配置されている。

【００２２】シリンダボア６内にはピストン７が収容さ
れている。ピストン７は、シリンダボア６内を摺動する
円筒部５０と、この円筒部５０のボトム面５０ａに形成
され、一対の半球状のシュー８０，８１のうち一方のシ
ュー８０を支持する第１の支持部５１と、この第１の支
持部５１とピストン７の中心軸方向に対向し、他方のシ
ュー８１を支持する第２の支持部５２と、両支持部５
１，５２を連結するブリッジ部５３とを備えている。

【００２３】図３（ｂ）に示すように、第１、第２の支
持部５１，５２はそれぞれシュー８０，８１を支持する
凹面部５１ｂ，５２ｂを備えている。第１、第２の支持
部５１，５２には円弧部９１，９２が形成されている。
シュー８０，８１はそれぞれの凹面部５１ｂ，５２ｂに
転動可能に支持されている。両シュー８０，８１の間に
は後述する斜板１０が挟持されている。凹面部５１ｂ，
５２ｂの中心はピストン７の中心軸（ピストン軸）上に
位置する。

【００２４】図３（ａ）に示すように第１、第２の支持
部５１，５２のピストン直径方向の幅Ｈ１はシュー８
０，８１の直径Ｈ２よりも小さく、図３（ｂ）に示すよ
うに円弧部９１，９２の曲率半径Ｒ１はシュー８０，８
１の曲率半径Ｒ２より小さい。

【００２５】ピストン７をボトム面５０ａ側から見たと
き、シュー８１の外周部８１ａの一部が第２の支持部５
２からはみ出している。また、図３（ａ）の矢印Ｂの方
向から見たとき、シュー８０，８１の外周部８０ａ，８
１ａの一部が第１，第２の支持部５１，５２からはみ出
している。

【００２６】円筒部５０には、肉抜き穴６６が円筒部５
０のボトム面５０ａからトップ面５０ｂへ向かってピス
トン軸方向に沿って形成されている（図３（ｂ）参
照）。この肉抜き穴６６は第１の支持部５１を包囲する
（図３（ａ）参照）。

【００２７】また、肉抜き穴６６内には、シャフト５の
中心からピストン中心へ延びるようにリブ５９が形成さ
れている。このリブ５９は円筒部５０のトップ面５０ｂ
からボトム面５０ａまで達している。肉抜き穴６６はリ
ブ５９によって２つの穴５５，５６に仕切られている。
リブ５９は、ピストン軸と円筒部５０のシャフト５の中
心とを結ぶ直線ｌを基準にしてピストン７の中心角Ｒが
３０度となるように形成されている（図３（ａ）参
照）。

【００２８】また、円筒部５０の外周面５０ｃには、シ
リンダボア６にオイルを案内するための溝６５が形成さ
れている。

【００２９】ブリッジ部５３は、シャフト５を中心とす
る半径方向の外側に位置し、円筒部５０の外周面５０ｃ
と同様に円弧状に形成されている。更に、ブリッジ部５
３にはピストン７の自転動作を規制する回転止部５４が
形成されている。

【００３０】前記フロントヘッド４のクランク室８には
スラストフランジ４０や斜板１０等が収容されている。

【００３１】スラストフランジ４０は、シャフト５に固
定され、シャフト５と一体に回転する。また、スラスト
フランジ４０はスラスト軸受３３を介してフロントヘッ
ド４の内壁面に回転可能に支持されている。斜板１０
は、シャフト５に対して摺動かつシャフト５のヒンジボ
ール２７を中心に傾斜可能に取り付けられている。

【００３２】斜板１０はリンク機構４１を介してスラス
トフランジ４０に連結され、スラストフランジ４０の回
転につれて一体に回転する。斜板１０はシャフト５と直
角な仮想面に対して傾斜可能である。斜板１０はピスト
ン７の凹面部５１ｂ，５２ｂにシュー８０，８１を介し
て連結している。シュー８０，８１はシャフト５の回転
につれて斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転
する。

【００３３】シャフト５の一端部はラジアル軸受２６を
介してフロントヘッド４に回転可能に支持され、シャフ
ト５の他端部はラジアル軸受２５及びスラスト軸受２４
を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されてい
る。

【００３４】次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動
について説明する。

【００３５】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラスト
フランジ４０、リンク機構４１を経て斜板１０に伝達さ
れ、斜板１０が回転する。

【００３６】斜板１０の回転につれてクランク室８内を
ミスト状のオイルが流れ、このオイルがシュー８０，８
１に付着する。シュー８０，８１の外周部８０ａ，８１
ａの一部が第１，第２の支持部５１，５２からはみ出し
ているので、シュー８０，８１のオイル付着量が増加す
る。オイルの付着によりシュー８０，８１と斜板１０と
の潤滑性が得られる。

【００３７】斜板１０の回転によりシュー８０，８１が
斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上をそれぞれ相対回転
し、斜板１０からの回転力がピストン７の直線往復運動
に変換される。

【００３８】ピストン７が往復運動するとき、その半径
方向に荷重が作用するが、リブ５９によってピストン７
の変形は阻止される。すなわち、ピストン７が上死点に
位置するとき、シャフト５の中心からピストン７のボト
ムへ作用する荷重が最大となるが、リブ５９がシャフト
５の中心からピストン中心へ延びるように形成されてい
るので、ピストン７の変形が阻止される。

【００３９】ピストン７がシリンダボア６内を往復運動
すると、シリンダボア６内の圧縮室２２の容積が変化
し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐
出が順次行われ、斜板１０の傾斜角度に応じた容量の高
圧の冷媒ガスが斜板式冷媒圧縮機の外部ヘ吐出される。

【００４０】次に、ピストンの製造方法について説明す
る。

【００４１】まず、ピストン７の素材を熱間鍛造する
（鍛造工程）。この工程では、まず、第１、第２の支持
部５１，５２、ブリッジ部５３及び円筒部５０等の主な
外形を熱間鍛造により成形（粗成形）する。それに続い
て円筒部５０の穴５５，５６を熱間鍛造により形成す
る。すなわち、粗成形後のピストン７を固定型（図示せ
ず）に収容し、円筒部５０のボトム面５０ａに可動型
（図示せず）の突起を当て、その可動型にピストン軸方
向に打撃を加える。その結果、円筒部５０のボトム面５
０ａからトップ面５０ｂへ向かってピストン軸方向に沿
って延びる穴５５，５６が形成される。

【００４２】最後に、ピストン７の仕上加工を行う（仕
上工程）。

【００４３】この実施形態によれば、円筒部５０に穴５
５，５６を形成することが可能であるので、ピストン７
を軽量化することができる。また、溶接工程をなくすこ
とができたので、ピストン７の製造コストを低減するこ
とができる。

【００４４】また、リブ５９によってピストン７の強度
が高くなるので、ピストン７が往復運動するとき、その
半径方向に作用する荷重によって変形したりしない。

【００４５】図４はこの発明の第２実施形態に係るピス
トンの斜視図、図５（ａ）は図４のＣ矢視図、図５
（ｂ）は同図（ａ）のV−V線に沿う断面図である。図１
の実施形態と共通する部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００４６】図１の実施形態ではピストン７のボトム面
５０ａだけに肉抜き穴６６を形成したが、この実施形態
ではボトム面１５０ａの肉抜き穴６６に加え、円筒部５
０のトップ面１５０ｂに、トップ面１５０ｂからボトム
面１５０ａへ向かってピストン軸方向に沿って延びる肉
抜き穴（トップ側肉抜き穴）１６２を形成し、この肉抜
き穴１６２の開口１６３に蓋１６４を圧入して開口１６
３を閉塞した。

【００４７】蓋１６４の材質はピストン１０７の材質と
同種類である。

【００４８】前述の鍛造工程に次の工程を追加する。

【００４９】円筒部１５０のトップ面１５０ｂに可動型
の突起を当て、この可動型に打撃を加える。その後、蓋
１６４を圧入する。

【００５０】この実施形態によれば、円筒部１５０のボ
トム面１５０ａの肉抜き穴６６に加えてトップ面１５０
ｂに肉抜き穴１６２が形成されているので、ピストン１
０７が更に軽量化する。

【００５１】図６はこの発明の第３実施形態に係るピス
トンの斜視図、図７（ａ）は図６のＤ矢視図、図７
（ｂ）は同図（ａ）のVII−VII線に沿う断面図である。
図４の実施形態と共通する部分には同一符号を付してそ
の説明を省略する。

【００５２】図４の実施形態では肉抜き穴６６内に１つ
のリブ５９を形成した場合について説明したが、この実
施形態では、肉抜き穴２６６内に、リブ５９に加え、リ
ブ２６０，２６１を形成した。

【００５３】肉抜き穴２６６はリブ５９，２６０，２６
１によってそれぞれ４つの穴２５５，２５６，２５７，
２５８に仕切られている。

【００５４】ピストン７が往復運動するとき、その半径
方向に荷重が作用するが、リブ５９だけでなくリブ２６
０，２６１によってもピストン７の変形は阻止される。

【００５５】この実施形態によれば、ピストン２０７の
強度を更に高くすることができる。

【００５６】図８はこの発明の第４実施形態に係るピス
トンの斜視図、図９（ａ）は図８のＥ矢視図、図９
（ｂ）は同図（ａ）のIX−IX線に沿う断面図である。図
４の実施形態と共通する部分には同一符号を付してその
説明を省略する。

【００５７】図４の実施形態では、第２の支持部５２に
シューを支持する凹面部５２ｂだけを設けた場合につい
て説明したが、この実施形態では、第２の支持部３５２
に、凹面部３５２ｂに加えて、ピストン軸方向に貫通し
てシュー３８１にオイルを案内するオイル案内孔３７０
を形成した。

【００５８】クランク室８内のミスト状のオイルがオイ
ル案内孔３７０を通じてシュー３８１の曲面中央部に供
給される。

【００５９】この実施形態によれば、シュー３８１に対
するオイルの付着量が増加するので、シュー３８１の潤
滑性を一層向上させることができる。

【００６０】なお、上述の実施形態では、本発明のピス
トンを片斜板式冷媒圧縮機に適用した場合について説明
したが、本発明はこれに限られず両斜板式冷媒圧縮機に
も適用できる。

【００６１】また、リブの数は限定しない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
のピストンによれば、ピストンを軽量化することができ
るとともにピストンの製造コストを低減することができ
る。

【００６３】請求項２記載の発明のピストンによれば、
請求項１の発明の効果に加え、ピストンの強度を高くす
ることができる。

【００６４】請求項３記載の発明のピストンによれば、
一層軽量化することができる。

【００６５】請求項４記載の発明のピストンによれば、
シューの潤滑性を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係るピストン
を備えた可変容量型斜板式圧縮機の縦断面図である。

【図２】図２はピストンの斜視図である。

【図３】図３はピストンを説明するための図である。

【図４】図４はこの発明の第２実施形態に係るピストン
の斜視図である。

【図５】図５はピストンを説明するための図である。

【図６】図６はこの発明の第３実施形態に係るピストン
の斜視図である。

【図７】図７はピストンを説明するための図である。

【図８】図８はこの発明の第４実施形態に係るピストン
の斜視図である。

【図９】図９はピストンを説明するための図である。

【図１０】図１０は従来のピストンを備えた可変容量型
斜板式圧縮機の縦断面図である。

【図１１】図１１はピストンの縦断面図である。

【符号の説明】

６ シリンダボア ５０，１５０，２５０ 円筒部 ５０ａ，１５０ａ，２５０ａ ボトム面 ５０ｂ，１５０ｂ，２５０ｂ トップ面 ５１ 第１の支持部 ５２，３５２ 第２の支持部 ５３ ブリッジ部 ６６，２６６ 肉抜き穴 ５９，２６０，２６１ リブ ８０，８１，３８０，３８１ シュー １６２ 肉抜き穴（トップ側肉抜き穴） １６３ 開口 ３７０ オイル案内孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 裕通 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 BD08 CB00 CB05 CE04 3H076 AA06 BB17 BB26 BB38 BB40 BB41 CC31 CC33 CC66 CC69 3J044 AA06 AA18 CA14 CA33 DA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボア内を摺動する円筒部と、こ
   の円筒部のボトム面に形成され、一方のシューを支持す
   る第１の支持部と、この第１の支持部とピストン軸方向
   に対向し、他方のシューを支持する第２の支持部と、両
   支持部を連結するブリッジ部とを備えたピストンにおい
   て、 前記円筒部に、そのボトム面からトップ面へ向かってピ
   ストン軸方向に沿って延びる肉抜き穴が形成されている
   ことを特徴とするピストン。
2. 【請求項２】 前記肉抜き穴内にピストン半径方向に沿
   ってリブが設けられていることを特徴とする請求項１記
   載のピストン。
3. 【請求項３】 前記円筒部に、そのトップ面からボトム
   面へ向かってピストン軸方向に沿って延びるトップ側肉
   抜き穴が形成され、この肉抜き穴の開口が閉塞されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のピストン。
4. 【請求項４】 前記第２の支持部に、ピストン軸方向に
   貫通するオイル案内孔が形成されていることを特徴とす
   る請求項１、２又は３記載のピストン。