JP2001289162A - 圧縮機におけるピストン及びピストン製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ピストンの先端壁の軽量化を図ってピストンを
更に軽量にする。 【解決手段】ピストン１７の内部は中空部１７１となっ
ている。ピストン１７は、先端壁３０を含む第１のピス
トン片３１と、シューに接する第２のピストン片３２と
を結合して構成されている。先端壁３０の外端面３６上
には位置決め用孔３６１が設けられている。先端壁３０
の内端面側には補強用盛り上がり部５０が設けられてい
る。補強用盛り上がり部５０の先端面は、周壁３５に連
なる環状の凹条３７１と、環状の凹条３７１の内側に設
けられた環状の凸条３７２とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸と一体的に
回転するカム体の回転によって往復動され、中空部を有
するピストン及びピストン製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平１０−２８１０６５号公報、特開
平１１−２９４３２０号公報に開示されるピストンは、
軽量化のために中空形状にしてある。このような中空形
状のピストンは、傾角可変に斜板を収容するクランク室
内の圧力を制御して斜板の傾角を制御する可変容量型圧
縮機における容量制御を向上する上でも有効である。

【０００３】特開平１０−２８１０６５号公報のピスト
ンの先端壁には基準孔が形成されている。基準孔は、ピ
ストンの外周面を加工するための加工手段の支持手段で
あるセンタを装着するためのものである。ピストンの外
周面を切削加工するような場合には、切削加工機械の支
持装置のセンタを基準孔に装着し、センタを中心として
ピストンを回転してピストンの外周面を切削加工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ピストンの軽量化は、
中空部を形成する壁の厚みを小さくするほど有利であ
る。シリンダボア内を往復動するピストンの先端壁には
冷媒ガスの圧力が掛かり、曲げ変形による応力は先端壁
の中央で最大となる。ピストンの先端壁は平板形状であ
るが、前記した基準孔の存在は先端壁の強度低下をもた
らす。しかし、強度確保のために平板形状の先端壁の厚
みを大きくすると、ピストンが重くなる。

【０００５】本発明は、前記した先端壁の軽量化を図っ
てピストンを更に軽量にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、請求項１乃
至請求項１０の発明は、回転軸と一体的に回転するカム
体の回転によって往復動され、中空部を有するピストン
を対象とし、請求項１の発明では、前記中空部を形成す
る先端壁に対し、前記先端壁の外端面側には凹部を設け
ると共に、前記先端壁の内端面側には補強用盛り上がり
部を設けた。

【０００７】補強用盛り上がり部を先端壁の内端面側に
設けた構成は、応力分散作用をもたらし、凹部の存在に
も関わらず必要な強度を確保しつつ先端壁の材料の量を
減らしてピストンを軽量にすることが可能となる。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１において、
前記補強用盛り上がり部の少なくとも一部は、前記先端
壁の厚み方向に見て前記凹部と重なり合っているように
した。

【０００９】先端壁の厚み方向に見て凹部と補強用盛り
上がり部とを重ならせた構成は、強度低下の特に生じ易
い凹部の付近の強度低下の回避に有効である。請求項３
の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項にお
いて、前記中空部はピストンの中心軸線を包囲し、前記
補強用盛り上がり部は、前記中心軸線側から前記中空部
を形成する周壁の内周面に向けて放射状に拡がる形状と
した。

【００１０】放射状に拡がる補強用盛り上がり部を先端
壁の内端面側に設けた構成は、応力分散作用をもたら
し、必要な強度を確保しつつ先端壁の材料の量を減らし
てピストンを軽量にすることが可能となる。

【００１１】請求項４の発明では、請求項３において、
前記補強用盛り上がり部の先端面は、前記中空部を形成
する周壁の内周面から前記中心軸線に向かうにつれて、
前記先端壁の外端面側に近づいてゆき、次いで前記外端
面から遠ざかる形状とした。

【００１２】このような補強用盛り上がり部の先端面の
形状は、応力分散作用に優れており、必要な強度を確保
しつつ先端壁の材料の量を減らしてピストンをさらに軽
量にすることが可能となる。

【００１３】請求項５の発明では、請求項４において、
前記補強用盛り上がり部の先端面は、前記周壁の内周面
に連なると共に、前記中心軸線を包囲する環状の凹条
と、前記環状の凹条に連なるように、かつ前記中心軸線
を包囲するように前記環状の凹条の内側に設けられた環
状の凸条とを備えているようにした。

【００１４】中心軸線を包囲する環状の凹条及び環状の
凸条は、先端壁における応力分散作用をさらに向上す
る。請求項６の発明では、請求項１乃至請求項３のいず
れか１項において、前記補強用盛り上がり部は、前記周
壁の内周面から離間しているようにした。

【００１５】周壁の内周面から離間している補強用盛り
上がり部は、先端壁の中心軸線付近の部位における応力
分散に有効である。請求項７の発明では、請求項６にお
いて、前記補強用盛り上がり部は前記中心軸線と交差す
るようにした。

【００１６】中心軸線と交差している補強用盛り上がり
部は、先端壁の中心軸線付近の部位における応力分散に
有効である。請求項８の発明では、請求項１乃至請求項
３、及び請求項６及び請求項７のいずれか１項におい
て、前記補強用盛り上がり部は複数の補強突条からな
り、前記複数の補強突条は、前記中心軸線を通る半径線
に沿って形成した。

【００１７】半径線に沿った複数の補強突条は、先端壁
の軽量化を図りつつ応力分散作用をもたらす上で優れて
いる。請求項９の発明では、請求項８において、前記複
数の補強突条は、前記中心軸線の周りに等間隔に配置さ
れているようにした。

【００１８】複数の補強突条を中心軸線の周りに等間隔
に配置した構成は、中心軸線の周りに関する応力分散の
均等化に有利である。請求項１０の発明では、請求項１
乃至請求項９のいずれか１項において、前記先端壁を含
む第１のピストン片と、前記中空部を形成すると共に、
前記カム体に摺接するシューに接する第２のピストン片
とを結合してピストンを構成した。

【００１９】第１のピストン片と第２のピストン片とを
結合したピストンは、先端壁の内端面上に補強用盛り上
げ部を所定の形状に容易に形成する上で有利である。請
求項１１の発明では、回転軸と一体的に回転するカム体
の回転によって往復動されるピストンであり、ピストン
の中心軸線を包囲する中空部を有し、前記中空部を形成
する先端壁を含む第１のピストン片と、前記中空部を形
成すると共に、前記カム体に摺接するシューに接する第
２のピストン片とを結合して構成したピストンを対象と
し、前記第１のピストン片の先端壁の内端面上にひけ巣
発生防止用盛り部を成形すると共に、前記先端壁の外端
面上に凹部を成形する型の内に溶湯を流し込み、前記流
し込まれた溶湯が固化する前に、前記ひけ巣発生防止用
盛り部の先端面に圧力を加え、前記流し込まれた溶湯が
固化して成形された準ピストン片における前記ひけ巣発
生防止用盛り部の少なくとも一部を補強用盛り上がり部
として前記第１のピストン片を形成するようにした。

【００２０】ひけ巣は材料強度を低下させる要因の１つ
であり、ひけ巣の発生量が多い場合には材料の量を増や
して強度低下を回避する必要がある。ひけ巣発生防止用
盛り部に圧力を加えると、先端壁内におけるひけ巣発生
が抑制される。先端壁内におけるひけ巣発生を抑制する
ためのひけ巣発生防止用盛り部は、補強用盛り上がり部
として好適である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

【００２２】図１は可変容量型圧縮機の内部構造を示
す。制御圧室１２１を形成するフロントハウジング１２
とシリンダブロック１１とには回転軸１３が支持されて
いる。回転軸１３は、外部駆動源（例えば車両エンジ
ン）から回転駆動力を得る。回転軸１３には回転支持体
１４が止着されていると共に、斜板１５が回転軸１３の
軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。
斜板１５に止着されたガイドピン１６は、回転支持体１
４に形成されたガイド孔１４１にスライド可能に嵌入さ
れている。斜板１５は、ガイド孔１４１とガイドピン１
６との連係により回転軸１３の軸方向へ傾動可能かつ回
転軸１３と一体的に回転可能である。斜板１５の傾動
は、ガイド孔１４１とガイドピン１６とのスライドガイ
ド関係、及び回転軸１３のスライド支持作用により案内
される。

【００２３】斜板１５の傾角は、制御圧室１２１内の圧
力制御に基づいて変えられる。制御圧室１２１内の圧力
が増大すると斜板１５の傾角が減少し、制御圧室１２１
内の圧力が減少すると斜板１５の傾角が増大する。制御
圧室１２１内の冷媒は、図示しない放圧通路を介してリ
ヤハウジング１９内の吸入室１９１へ流出しており、リ
ヤハウジング１９内の吐出室１９２内の冷媒は、図示し
ない圧力供給通路を介して制御圧室１２１へ供給可能で
ある。前記圧力供給通路上には容量制御弁２５が介在さ
れており、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給され
る冷媒流量が容量制御弁２５によって制御される。吐出
室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が増
大すると制御圧室１２１内の圧力が増大し、吐出室１９
２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が減少する
と制御圧室１２１内の圧力が減少する。即ち、斜板１５
の傾角は、容量制御弁２５によって制御される。

【００２４】斜板１５の最大傾角は、斜板１５と回転支
持体１４との当接によって規定される。斜板１５の最小
傾角は、回転軸１３上のサークリップ２４と斜板１５と
の当接によって規定される。

【００２５】シリンダブロック１１において回転軸１３
の周りには複数のシリンダボア１１１（図では２つのみ
示す）が配列されている。各シリンダボア１１１にはア
ルミニウム製のピストン１７が収容されている。回転軸
１３と一体的に回転する斜板１５の回転運動は、シュー
１８を介してピストン１７の前後往復運動に変換され、
ピストン１７がシリンダボア１１１内を前後動する。シ
ュー１８は、カム体である斜板１５に摺接する。

【００２６】吸入室１９１内の冷媒は、ピストン１７の
復動動作〔図１（ａ）において右側から左側への移動〕
によりバルブプレート２０上の吸入ポート２０１から弁
形成プレート２１上の吸入弁２１１を押し退けてシリン
ダボア１１１内へ流入する。シリンダボア１１１内へ流
入した冷媒は、ピストン１７の往動動作〔図１（ａ）に
おいて左側から右側への移動〕によりバルブプレート２
０上の吐出ポート２０２から弁形成プレート２２上の吐
出弁２２１を押し退けて吐出室１９２へ吐出される。吐
出弁２２１はリテーナ形成プレート２３上のリテーナ２
３１に当接して開度規制される。

【００２７】吐出室１９２と吸入室１９１とは、外部冷
媒回路２６を介して接続している。吐出室１９２から外
部冷媒回路２６へ流出した冷媒は、凝縮器２７、膨張弁
２８及び蒸発器２９を経由して吸入室１９１へ還流す
る。

【００２８】図２及び図３に示すように、ピストン１７
の内部は中空部１７１となっている。ピストン１７は、
先端壁３０を含む第１のピストン片３１と、シュー１８
に接する第２のピストン片３２とを結合して構成されて
いる。第２のピストン片３２は、シュー１８を保持する
ための一対の凹部３３１を備えた保持部３３と、周壁３
４とからなる。第１のピストン片３１は、先端壁３０と
周壁３５とからなる。第１のピストン片３１の周壁３５
と第２のピストン片３２の周壁３４とは嵌合されてお
り、第１のピストン片３１と第２のピストン片３２との
接合部が溶接されている。周壁３４の内周面３４１は円
周面であり、周壁３４の外周面３４２は円周面である。
又、周壁３５の内周面３５１は円周面であり、周壁３５
の外周面３５２は円周面である。周壁３４の内周面３４
１及び外周面３４２、並びに周壁３５の内周面３５１及
び外周面３５２の中心軸線Ｌは同一であり、中空部１７
１は中心軸線Ｌを包囲している。

【００２９】弁形成プレート２１に対向する先端壁３０
の外端面３６は、弁形成プレート２１に対して平行な平
面となっている。外端面３６には凹部としての位置決め
用孔３６１が形成されている。位置決め用孔３６１は中
心軸線Ｌ上にある。位置決め用孔３６１は、特開平１０
−２８１０６５号公報に開示されるように、ピストン１
７の外周面を切削加工するための切削加工機械の支持手
段であるセンタの装着位置として利用される。あるい
は、位置決め用孔３６１は、特願平１１−１６９８１５
号に記載のように、シリンダブロックのシリンダボアに
ピストンを組み込むための位置決め用治具によってピス
トンの位置を規定しておく場合に利用される。

【００３０】先端壁３０の内端面３７は、周壁３５に連
なる環状の凹条３７１と、環状の凹条３７１の内側に設
けられた環状の凸条３７２とからなる。凹条３７１の最
下位部位３７０から中心軸線Ｌの軸線方向へ突出した凸
条３７２及び凹条３７１は、先端壁３０に対する補強用
盛り上がり部５０となる。凹条３７１の最下位部位３７
０を除く凹条３７１及び凸条３７２の表面は、補強用盛
り上がり部５０の先端面となる。

【００３１】中心軸線Ｌを通る平面Ｓ（図４に一例を図
示）で環状の凹条３７１の任意の１箇所を切断したとき
の断面形状は、円弧３７３である。中心軸線Ｌの周りで
円弧３７３を１周りさせれば環状の凹条３７１が形成さ
れる。即ち、円弧３７３は環状の凹条３７１の母線とな
る。又、中心軸線Ｌを通る平面Ｓで環状の凸条３７２の
任意の１箇所を切断したときの断面形状は、円弧３７４
である。中心軸線Ｌの周りで円弧３７４を１周りさせれ
ば環状の凸条３７２が形成される。即ち、円弧３７４は
環状の凸条３７２の母線となる。凸条３７２は球面の一
部となっている。

【００３２】円弧３７３の半径は、円弧３７４の半径よ
りもかなり小さくしてある。平面Ｓ上において、円弧３
７３は中空部１７１を形成する周壁３５の内周面３５１
に滑らかに繋がっており、円弧３７４は円弧３７３に滑
らかに繋がっている。即ち、環状の凹条３７１は周壁３
５に滑らかに連なっており、環状の凸条３７２は環状の
凹条３７１に滑らかに連なっている。環状の凹条３７１
及び環状の凸条３７２は、ピストン１７の中心軸線Ｌを
包囲している。

【００３３】図４において、環状の凹条３７１の領域
は、内周面３５１と鎖線円Ｋとの間のであり、環状の凸
条３７２の領域は、鎖線円Ｋの内部である。環状の凸条
３７２の一部は、先端壁３０の厚み方向（中心軸線Ｌの
軸線の方向）に見て位置決め用孔３６１と重なり合って
いる。

【００３４】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （１-1）従来の単純な平板形状の先端壁では、この先端
壁の内端面と周壁３５の内周面３５１との接続部が直角
形状となり、応力が前記直角形状の接続部に集中し易
い。先端壁の内端面と周壁３５の内周面３５１との接続
部を凹曲線形状（所謂Ｒ形状）にすると、前記接続部に
おける応力集中が緩和される。そこで、先端壁の厚みを
小さくすると、中心軸線Ｌ付近における先端壁の部分に
過剰な応力集中が生じる。そのため、前記接続部を凹曲
線形状にしたとしても、先端壁全体の厚みを単純に小さ
くすることはできない。

【００３５】本実施の形態における環状の凹条３７１を
形成する円弧３７３は、周壁３５の内周面３５１から中
心軸線Ｌに向かうにつれて先端壁３０の外端面３６側に
近づいてゆき、次いで外端面３６から遠ざかる。環状の
凸条３７２を形成する円弧３７４は、内周面３５１側か
ら中心軸線Ｌに向かうにつれて先端壁３０の外端面３６
から遠ざかってゆく。即ち、中空部１７１を形成する先
端壁３０の内端面３７は、中空部１７１を形成する周壁
３５の内周面３５１から中心軸線Ｌに向かうにつれて、
外端面３６に近づいてゆき、次いで外端面３６から遠ざ
かる形状となっている。このような先端壁３０の内端面
３７の形状は、応力分散作用に優れている。即ち、環状
の凹条３７１は、周壁３５と先端壁３０との接続部への
応力集中を緩和し、環状の凸条３７２は、中心軸線Ｌ付
近における先端壁３０の部分への応力集中を緩和する。
応力分散作用に優れた内端面３７の形状は、単純な平板
形状の先端壁に比べ、先端壁３０における必要な強度を
確保しつつ材料の量を減らしてさらに軽量にすることを
可能とする。

【００３６】（１-2）中心軸線Ｌと交差する環状の凸条
３７２の一部は、先端壁３０の厚み方向に見て位置決め
用孔３６１と重なり合っている。環状の凸条３７２の領
域における先端壁３０の厚みは、中心軸線Ｌと交差する
環状の凸条３７２の部位で最も大きい。環状の凸条３７
２における厚みの最も大きい部位と、位置決め用孔３６
１とを先端壁３０の厚み方向に見て重ならせた構成は、
強度低下の特に生じ易い位置決め用孔３６１の付近の強
度低下の回避に有効である。

【００３７】（１-3）中心軸線Ｌを包囲する環状の凹条
３７１及び環状の凸条３７２は、先端壁３０の材料の量
を減らして必要な強度を確保する上で最適な応力分散作
用をもたらす。

【００３８】（１-4）環状の凹条３７１の母線となる円
弧３７３は、応力分散をもたらすための環状の凹条３７
１の適正な形状設定の容易性の上で好適である。 （１-5）環状の凸条３７２の母線となる円弧３７４は、
応力分散をもたらすための環状の凸条３７２の適正な形
状設定の容易性の上で好適である。

【００３９】（１-6）先端壁３０を備えた第１のピスト
ン片３１は、型成形、切削加工あるいはプレス成形等に
よって形成される。第１のピストン片３１と第２のピス
トン片３２とを結合したピストン１７は、先端壁３０の
内端面３７を所定の形状に容易に形成する上で有利であ
る。

【００４０】次に、図５の第２の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。第２のピストン片３２Ａと共にピストン１７Ａ
を構成する第１のピストン片３１Ａは、第２のピストン
片３２Ａの周壁３４の内側に全て収まるように第２のピ
ストン片３２Ａに嵌合して結合されている。

【００４１】次に、図６の第３の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。この実施の形態におけるピストン１７Ｂでは、
第１の実施の形態における周壁３４に相当する周壁３５
Ｂが第１のピストン片３１Ｂ側に一体形成されている。
第２のピストン片３２Ｂには保持周壁３８が形成されて
いる。保持周壁３８は周壁３５Ｂに嵌入結合されてい
る。

【００４２】第２及び第３の実施の形態においても第１
の実施の形態と同じ効果が得られる。次に、図７及び図
８の第４の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と
同じ構成部には同じ符号が付してある。

【００４３】ピストン１７Ｃを構成する第１のピストン
片３１Ｃにおける先端壁３０Ｃの内端面３７Ｃは、周壁
３５の内周面３５１に連なるテーパ３７５と、テーパ３
７５に連なるテーパ３７６と、平坦面３７７とからな
る。図８に示す（中心軸線Ｌを通る）平面Ｓによってテ
ーパ３７５の任意の１箇所を切断した切断形状は直線で
ある。同様に、平面Ｓによってテーパ３７６の任意の１
箇所を切断した切断形状は直線である。テーパ３７５
は、内周面３５１から中心軸線Ｌにむかうにつれて外端
面３６に近づいてゆき、テーパ３７６は、内周面３５１
側から中心軸線Ｌにむかうにつれて外端面３６から遠ざ
かってゆく。このような形状の内端面３７Ｃを備えた補
強用盛り上がり部５０Ｃは、第１〜第３の実施の形態に
おける内端面３７に比べて応力分散作用の点で若干劣る
が、先端壁３０Ｃの軽量化の効果は得られる。

【００４４】次に、図９（ａ），（ｂ）の第５の実施の
形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同
じ符号が付してある。ピストン１７Ｄの第１のピストン
片３１Ｄを構成する先端壁４０は平板形状であり、先端
壁４０の内端面４１は外端面３６に対して平行な平面と
なっている。図９（ｂ）に示すように、内端面４１には
複数の補強突条３９（本実施の形態では６本）が一体形
成されている。複数の補強突条３９は、中心軸線Ｌから
周壁３５の内周面３５１側へ放射状に拡がるように配置
してある。各補強突条３９の始端部３９１は、中心軸線
Ｌの付近で集合しており、各補強突条３９の終端部３９
２は周壁３５の内周面３５１に連なっている。始端部３
９１の集合する補強突条３９の部位の一部は、先端壁４
０の厚み方向に見て位置決め用孔３６１に重なり合って
いる。複数の補強突条３９は、中心軸線Ｌを通る半径線
に沿い、かつ中心軸線Ｌの周りに等間隔に配置されてい
る。本実施の形態では、複数の補強突条３９は、中心軸
線Ｌの周りに６０°の等角度間隔で配置されている。補
強突条３９の先端面３９３は、内端面４１に対して平行
であり、補強突条３９の高さはどこでも同じである。

【００４５】第５の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （５-1）従来の単純な平板形状の先端壁では、この先端
壁の内端面と周壁３５の内周面３５１の接続部が直角形
状となり、応力が前記直角形状の接続部に集中し易い。
先端壁の厚みを増せば、前記直角形状の接続部に集中す
る応力に対抗し得る強度が得られるが、先端壁の増厚は
先端壁の重量増加をもたらす。そこで、前記直角形状の
接続部に集中する応力に対抗し得る必要最小限の壁厚を
設定して先端壁の重量増加を可及的に抑制した場合、先
端壁の中央部に対する応力集中が過大になる。

【００４６】内端面４１上に突設した複数の補強突条３
９は、内端面４１における表面積を増大する。内端面４
１における表面積の増大は、先端壁４０に対する応力集
中を緩和する上で有効である。又、内端面４１上に複数
の補強突条３９を突設した構成は、先端壁の厚みを単純
に増大した場合よりも先端壁４０の重量増加を抑制でき
る。従って、複数の補強突条３９を備えた先端壁４０
は、単純な平板形状の先端壁に比べ、先端壁４０におけ
る必要な強度を確保しつつ材料の量を減らしてさらに軽
量にすることを可能とする。

【００４７】（５-2）補強突条３９は、その長さ方向へ
の応力分散に優れている。中心軸線Ｌを中心とした回転
対称な先端壁４０に関しては、その半径方向へ応力分散
することによって先端壁４０における必要な強度を確保
するのが適正である。先端壁４０の内端面４１上に半径
線に沿って放射状に補強突条３９を設けた構成は、先端
壁４０における半径方向の応力分散を行なう上で有利で
ある。

【００４８】（５-3）全ての補強突条３９を周壁３５の
内周面３５１に連ならせた構成は、周壁３５と先端壁４
０との接続部における応力分散に有効である。（５-4）
全ての補強突条３９の始端部３９１を中心軸線Ｌ上で集
合させた構成は、先端壁４０の中心軸線Ｌ付近の部位に
おける応力分散及び強度向上に有効である。補強突条３
９の始端部３９１の集合する先端壁４０の部位の一部
を、先端壁４０の厚み方向に見て位置決め用孔３６１に
重ならせた構成は、位置決め用孔３６１の存在による先
端壁４０の強度低下を補償する。

【００４９】（５-5）先端壁４０の周方向への応力分散
は、半径方向への応力分散ほどではないにしても重要で
ある。複数の補強突条３９を中心軸線Ｌの周りに等間隔
に配置した構成は、中心軸線Ｌの周りに関する応力分
散、即ち周方向への応力分散の均等化に有利である。

【００５０】（５-6）先端壁４０を備えた第１のピスト
ン片３１Ｄは、型成形、切削加工あるいはプレス成形等
によって形成される。第１のピストン片３１Ｄと第２の
ピストン片３２とを結合したピストン１７Ｄは、先端壁
４０の内端面４１上に補強突条３９を所定の形状に容易
に形成する上で有利である。

【００５１】次に、図１０（ａ），（ｂ）の第６の実施
の形態を説明する。第５の実施の形態と同じ構成部には
同じ符号が付してある。この実施の形態では、ピストン
１７Ｅを構成する第１のピストン片３１Ｅの先端壁４０
の内端面４１上には複数の補強突条４２が設けられてい
る。複数の補強突条４２は、中心軸線Ｌの近傍から周壁
３５の内周面３５１側へ放射状に向かって内周面３５１
に到達している。補強突条４２の始端部４２１は、中心
軸線Ｌの近傍で集合している。複数の補強突条４２は中
心軸線Ｌを通る半径線上にはないが、複数の補強突条４
２は、中心軸線Ｌの周りに等間隔に配置されている。補
強突条４２は、第５の実施の形態の補強突条３９と同様
の効果をもたらす。

【００５２】次に、図１１（ａ），（ｂ）の第７の実施
の形態を説明する。第５の実施の形態と同じ構成部には
同じ符号が付してある。この実施の形態のピストン１７
Ｆを構成する第１のピストン片３１Ｆに形成された複数
の補強突条４３は、中心軸線Ｌ付近に集中しており、補
強突条４３と周壁３５の内周面３５１とは接続していな
い。補強突条４３の一部は、中心軸線Ｌの方向に見て位
置決め用孔３６１と重なり合っている。複数の補強突条
４３は、中心軸線Ｌを通る半径線に沿い、かつ中心軸線
Ｌの周りに等間隔に配置されている。複数の補強突条４
３は、中心軸線Ｌ付近で応力分散を専ら行なう。

【００５３】この実施の形態では、第５の実施の形態に
おける（５-1）項、（５-2）項、（５-4）項〜（５-6）
項と同じ効果が得られる。次に、図１２（ａ），（ｂ）
の第８の実施の形態を説明する。第５の実施の形態と同
じ構成部には同じ符号が付してある。

【００５４】この実施の形態のピストン１７Ｇを構成す
る第１のピストン片３１Ｇに形成された円柱形状の補強
用盛り上がり部４４は、中心軸線Ｌと交差するように中
心軸線Ｌ付近に集中している。補強用盛り上がり部４４
と中心軸線Ｌとは交差しており、補強用盛り上がり部４
４の一部は、中心軸線Ｌの軸線方向に見て位置決め用孔
３６１と重なっている。補強用盛り上がり部４４は、中
心軸線Ｌから周壁３５の内周面３５１に向けて放射状に
拡がっているが、補強用盛り上がり部４４と周壁３５の
内周面３５１とは接続していない。補強用盛り上がり部
４４は、中心軸線Ｌ付近で応力分散を専ら行なう。中心
軸線Ｌの周りにおける周方向へ連続する補強用盛り上が
り部４４は、中心軸線Ｌの周りに関する応力分散、即ち
周方向への応力分散の均等化に関して最適である。

【００５５】この実施の形態では、第５の実施の形態に
おける（５-1）項、（５-2）項、（５-4）項〜（５-6）
項と同じ効果が得られる。次に、図１３（ａ），（ｂ）
の第９の実施の形態を説明する。第５の実施の形態と同
じ構成部には同じ符号が付してある。

【００５６】この実施の形態のピストン１７Ｈを構成す
る第１のピストン片３１Ｈに形成された補強用盛り上が
り部４５は、中心軸線Ｌを包囲するリング形状をしてい
る。補強用盛り上がり部４５は、中心軸線Ｌから半径方
向に離れた位置から周壁３５の内周面３５１に向けて放
射状に拡がっているが、補強用盛り上がり部４５と周壁
３５の内周面３５１とは接続していない。補強用盛り上
がり部４５は、中心軸線Ｌ付近で応力分散を専ら行な
う。中心軸線Ｌの周りにおける周方向へ連続する補強用
盛り上がり部４５は、中心軸線Ｌの周りに関する応力分
散、即ち周方向への応力分散の均等化に関して好適であ
る。

【００５７】この実施の形態では、第５の実施の形態に
おける（５-1）項、（５-5）項、（５-6）項と同じ効果
が得られる。次に、図１４（ａ），（ｂ）の第１０の実
施の形態を説明する。第８の実施の形態と同じ構成部に
は同じ符号が付してある。

【００５８】この実施の形態では、ピストン１７Ｊを構
成する第１のピストン片３１Ｊの先端壁４０の内端面４
１上には補強用盛り上がり部４４及び複数の補強突条４
６が設けられている。補強突条４６は、補強用盛り上が
り部４４の外周面及び周壁３５の内周面３５１の両方に
連なっている。複数の補強突条４６は、中心軸線Ｌを通
る半径線に沿い、かつ中心軸線Ｌの周りに等間隔に配置
されている。補強用盛り上がり部４４は、第８の実施の
形態における補強用盛り上がり部４４と同じ効果をもた
らす。複数の補強突条４６は、第５の実施の形態におけ
る（５-2）項及び（５-3）項と同じ効果をもたらす。

【００５９】次に、図１５（ａ），（ｂ）の第１１の実
施の形態を説明する。第８の実施の形態と同じ構成部に
は同じ符号が付してある。この実施の形態では、ピスト
ン１７Ｋを構成する第１のピストン片３１Ｋの先端壁４
０の内端面４１上には補強用盛り上がり部４４及び複数
の補強突条４７が設けられている。複数の補強突条４７
は、中心軸線Ｌを通る半径線に沿って放射状に拡がって
周壁３５の内周面３５１に連なっている。複数の補強突
条４７は、中心軸線Ｌの周りに等間隔に配置されてい
る。補強用盛り上がり部４４は、第８の実施の形態にお
ける補強用盛り上がり部４４と同じ効果をもたらす。複
数の補強突条４７は、第５の実施の形態における（５-
2）項と同じ効果をもたらす。

【００６０】次に、図１６（ａ），（ｂ）の第１２の実
施の形態を説明する。第１１の実施の形態と同じ構成部
には同じ符号が付してある。この実施の形態では、ピス
トン１７Ｌを構成する第１のピストン片３１Ｌの先端壁
４０の内端面４１上には複数の補強突条４７及び複数の
補強突条４８が設けられている。補強突条４７は、中心
軸線Ｌを通る半径線に沿って放射状に拡がっているが、
周壁３５の内周面３５１には連なっていない。補強突条
４８の一部は、中心軸線Ｌの方向に見て位置決め用孔３
６１と重なり合っている。補強突条４８は、第１１の実
施の形態における補強突条４８と同じ効果をもたらす。
複数の補強突条４７は、第７の実施の形態における補強
突条４３と同じ効果をもたらす。

【００６１】次に、図１７（ａ），（ｂ）の第１３の実
施の形態を説明する。第５の実施の形態と同じ構成部に
は同じ符号が付してある。この実施の形態では、ピスト
ン１７Ｍを構成する第１のピストン片３１Ｍの先端壁４
０の内端面４１上には複数の補強突条４９が設けられて
いる。各補強突条４９は、中心軸線Ｌから周壁３５の内
周面３５１に到達している。複数の補強突条４９は、中
心軸線Ｌを通る半径線に沿い、かつ中心軸線Ｌの周りに
等間隔に配置されている。補強突条４９の先端面４９１
は、周壁３５の内周面３５１から中心軸線Ｌに向かうに
つれて、外端面３６に近づいてゆき、次いで外端面３６
から遠ざかる形状となっている。補強突条４９の一部
は、中心軸線Ｌの方向に見て位置決め用孔３６１と重な
り合っている。補強突条４９のうちの凹条４９２は、周
壁３５と先端壁４０との接続部への応力集中を緩和す
る。補強突条４９のうちの凸条４９３は、中心軸線Ｌ付
近における先端壁４０の部分への応力集中を緩和する。

【００６２】次に、図１８及び図１９の第１４の実施の
形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同
じ符号が付してある。図１８（ａ）に示すように、ピス
トン１７Ｎを構成する第１のピストン片３１Ｎにおける
先端壁３０Ｎの内端面３７Ｎは、周壁３５の内周面３５
１に連なる環状の凹条３７１と、環状の凹条３７１に連
なる環状の凸条３７８と、平坦面３７９とからなる。環
状の凸条３７８は球面の一部である。環状の凸条３７８
は、内周面３５１側から中心軸線Ｌにむかうにつれて外
端面３６から遠ざかってゆく。平坦面３７９は外端面３
６に対して平行である。凹条３７１の最下位部位３７０
から中心軸線Ｌの軸線方向へ突出した凸条３７８、凹条
３７１及び平坦面３７９の突出部分は、先端壁３０Ｎに
対する補強用盛り上がり部５０Ｎとなる。

【００６３】この実施の形態においても、第１の実施の
形態と同様の効果が得られる。第１のピストン片３１Ｎ
は、図１９（ａ）に示す組み付けられた型５１，５２内
にアルミニウム製の溶湯を流し込んで製造される。型５
１には円柱形状の押圧ロッド５３がスライド可能に取り
付けられており、押圧ロッド５３の先端部の付近でひけ
巣発生防止用盛り部５４が成形されるようになってい
る。ひけ巣発生防止用盛り部５４には押圧ロッド５３の
先端部の形状が凹部５４１として残る。型５１，５２
は、外端面３６上に位置決め用孔３６１を成形すると共
に、第１のピストン片３１Ｎの先端壁３０Ｎの内端面３
７Ｎ上にひけ巣発生防止用盛り部５４を補足して成形す
る型である。押圧ロッド５３は、型５１，５２内に流し
込まれた溶湯が固化する前に図１９（ａ）に示す矢印Ｑ
の方向に付勢される。矢印Ｑの方向に付勢される押圧ロ
ッド５３は、ひけ巣発生防止用盛り部５４の表面に圧力
を加えることになる。

【００６４】溶湯の固化後、ひけ巣発生防止用盛り部５
４を有する準ピストン片３１０は、型５１，５２内から
取り出され、図１９（ｂ）に示すように、ひけ巣発生防
止用盛り部５４が切削具５５（例えばエンドミル）によ
って切削除去される。ひけ巣発生防止用盛り部５４を切
削した後の内端面３７Ｎ上の切削面が平坦面３７９とな
る。

【００６５】溶湯が固化する前にひけ巣発生防止用盛り
部５４の表面に加えられた圧力は、中心軸線Ｌの付近に
おける先端壁３０Ｎの部分、即ち平坦面３７９付近にお
ける先端壁３０Ｎの部分でのひけ巣発生を防止する。先
端壁３０Ｎ内におけるひけ巣発生の抑制は、必要な材料
強度を確保しつつ先端壁３０Ｎの軽量化に寄与する。先
端壁３０Ｎ内におけるひけ巣発生を抑制するためのひけ
巣発生防止用盛り部５４は、補強用盛り上がり部５０Ｎ
の一部として好適である。

【００６６】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 （１）第１の実施の形態において、円弧以外の滑らかな
凹曲線を母線とする環状の凹条を採用すること。 （２）第１の実施の形態において、円弧以外の滑らかな
凸曲線を母線とする環状の凸条を採用すること。 （３）第１の実施の形態において、環状の凹条と周壁３
５の内周面３５１とをテーパで繋ぐこと。 （４）第１の実施の形態において、環状の凹条と環状の
凸条とをテーパで繋ぐこと。 （５）第１の実施の形態における環状の凸条３７２を球
面以外の曲面とすること。 （６）第４の実施の形態における平坦面３７７をなく
し、中心軸線Ｌに至るまで円錐面のテーパ３７６とする
こと。 （７）第４の実施の形態における平坦面３７７上、第１
４の実施の形態における平坦面３７９上に凹部を設ける
こと。 （８）第１４の実施の形態において、押圧ロッド５３と
の接触によってひけ巣発生防止用盛り部５４に形成され
る凹部５４１の一部が残るように、ひけ巣発生防止用盛
り部５４を切削具５５によって切削すること。 （９）第１０の実施の形態、第１１の実施の形態、第１
２の実施の形態において、補強突部４４，４７及び補強
突条４８を省略すること。 （１０）第１のピストン片と第２のピストン片とを接着
剤で結合すること。 （１１）第１のピストン片と第２のピストン片とを摩擦
圧接で結合すること。 （１２）第１のピストン片と第２のピストン片とを圧入
結合すること。

【００６７】前記した実施の形態から把握できる請求項
記載以外の発明について以下にその効果と共に記載す
る。 〔１〕前記中心軸線を通る平面で前記環状の凹条の任意
の１箇所を切断したときの断面形状は、同一の滑らかな
凹曲線である請求項５に記載の圧縮機におけるピスト
ン。

【００６８】環状の凹条の母線となる凹曲線は、適正な
応力分散作用をもたらす上で好適である。 〔２〕前記凹曲線は円弧である前記〔１〕項に記載の圧
縮機におけるピストン。

【００６９】円弧は、適正な応力分散作用をもたらす凹
曲線として好適である。 〔３〕前記中心軸線を通る平面で前記環状の凸条の任意
の１箇所を切断したときの断面形状は、同一の滑らかな
凸曲線である請求項５、前記〔１〕項及び〔２〕項のい
ずれか１項に記載の圧縮機におけるピストン。

【００７０】環状の凸条の母線となる滑らかな凸曲線
は、適正な応力分散作用をもたらす上で好適である。 〔４〕前記凸曲線は円弧である前記〔３〕に記載の圧縮
機におけるピストン。

【００７１】円弧は、適正な応力分散作用をもたらす凸
曲線として好適である。 〔５〕前記補強用盛り上がり部は、前記周壁の内周面に
連なっている請求項１乃至請求項５、前記〔１〕項乃至
〔４〕項のいずれか１項に記載の圧縮機におけるピスト
ン。

【００７２】周壁の内周面に補強用盛り上がり部を連な
らせた構成は、周壁と先端壁との接続部における応力分
散に有効である。 〔６〕前記補強用盛り上がり部は前記中心軸線と交差す
る前記〔５〕項に記載の圧縮機におけるピストン。

【００７３】周壁の内周面に連なり、かつ中心軸線と交
差する補強用盛り上がり部は、周壁と先端壁との接続部
における応力分散及び先端壁の中心軸線付近の部位にお
ける応力分散に有効である。

【００７４】〔７〕前記複数の補強突条の各始端部は前
記中心軸線の付近で集合している請求項８及び請求項９
のいずれか１項に記載の圧縮機におけるピストン。複数
の補強突条の各始端部を中心軸線の付近で集合させた構
成は、応力分散作用を高める上で有利である。

【００７５】〔８〕前記複数の補強突条の終端部は前記
周壁の内周面に連なっている請求項８、請求項９及び前
記〔７〕項のいずれか１項に記載の圧縮機におけるピス
トン。

【００７６】周壁の内周面に複数の補強突条の終端部を
連ならせた構成は、周壁と先端壁との接続部における応
力分散に有利である。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように、中空部を形成する
先端壁に対し、前記先端壁の外端面側には凹部を設ける
と共に、前記先端壁の内端面側には補強用盛り上がり部
を設けた発明では、先端壁の軽量化を図ってピストンを
更に軽量にし得るという優れた効果を奏する。

【００７８】第１のピストン片の先端壁の内端面上にひ
け巣発生防止用盛り部を成形すると共に、先端壁の外端
面に凹部を成形する型の内に溶湯を流し込み、前記流し
込まれた溶湯が固化する前に、前記ひけ巣発生防止用盛
り部の表面に圧力を加え、前記流し込まれた溶湯が固化
して成形された準ピストン片における前記ひけ巣発生防
止用盛り部の少なくとも一部を補強用盛り上がり部とす
る発明では、先端壁におけるひけ巣発生を防止して先端
部の一層の軽量化を図り得るという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【図２】ピストンの側断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図。

【図５】第２の実施の形態を示すピストンの側断面図。

【図６】第３の実施の形態を示すピストンの側断面図。

【図７】第４の実施の形態を示すピストンの要部側断面
図。

【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図。

【図９】第５の実施の形態を示し、（ａ）はピストンの
要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。

【図１０】第６の実施の形態を示し、（ａ）はピストン
の要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。

【図１１】第７の実施の形態を示し、（ａ）はピストン
の要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。

【図１２】第８の実施の形態を示し、（ａ）はピストン
の要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図。

【図１３】第９の実施の形態を示し、（ａ）はピストン
の要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図。

【図１４】第１０の実施の形態を示し、（ａ）はピスト
ンの要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図。

【図１５】第１１の実施の形態を示し、（ａ）はピスト
ンの要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図。

【図１６】第１２の実施の形態を示し、（ａ）はピスト
ンの要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図。

【図１７】第１３の実施の形態を示し、（ａ）はピスト
ンの要部側断面図。（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線断面図。

【図１８】第１４の実施の形態を示し、（ａ）はピスト
ンの側断面図。（ｂ）は（ａ）のＮ−Ｎ線断面図。

【図１９】（ａ）は型内に溶湯を流し込んだ状態を示す
側断面図。（ｂ）はひけ巣発生防止用盛り部５４の切削
を説明する側断面図。

【符号の説明】

１３…回転軸。１５…カム体となる斜板。１７，１７
Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ，１７
Ｇ，１７Ｈ，１７Ｊ，１７Ｋ，１７Ｌ，１７Ｍ，１７Ｎ
…ピストン。１７１…中空部。３０，３０Ｎ，４０…先
端壁。３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１
Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ，３１Ｈ，３１Ｊ，３１Ｋ，３１
Ｌ，３１Ｍ，３１Ｎ…第１のピストン片。３１０…準ピ
ストン片。３５，３５Ｂ…周壁。３６…外端面。３６１
…凹部となる位置決め用孔。３７，３７Ｎ，４１…内端
面。３７１…環状の凸条。３７２…環状の凸条。３７３
…凹曲線となる円弧。３７４…凸曲線となる円弧。３
９，４２，４３，４７，４８，４９…補強突条。５０，
５０Ｎ…補強用盛り上がり部。５１，５２…型。５４…
ひけ巣発生防止用盛り部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 27/09 Ｆ０４Ｂ 39/00 １０７Ｅ Ｆ０４Ｂ 39/00 １０７ 27/08 Ｋ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と一体的に回転するカム体の回転に
   よって往復動され、中空部を有するピストンにおいて、 前記中空部を形成する先端壁に対し、前記先端壁の外端
   面側には凹部を設ける共に、前記先端壁の内端面側には
   補強用盛り上がり部を設けた圧縮機におけるピストン。
2. 【請求項２】前記補強用盛り上がり部の少なくとも一部
   は、前記先端壁の厚み方向に見て前記凹部と重なり合っ
   ている請求項１に記載の圧縮機におけるピストン。
3. 【請求項３】前記中空部はピストンの中心軸線を包囲
   し、前記補強用盛り上がり部は、前記中心軸線側から前
   記中空部を形成する周壁の内周面に向けて放射状に拡が
   る形状とした請求項１及び請求項２のいずれか１項に記
   載の圧縮機におけるピストン。
4. 【請求項４】前記補強用盛り上がり部の先端面は、前記
   中空部を形成する周壁の内周面から前記中心軸線に向か
   うにつれて、前記先端壁の外端面側に近づいてゆき、次
   いで前記外端面から遠ざかる形状とした請求項３に記載
   の圧縮機におけるピストン。
5. 【請求項５】前記補強用盛り上がり部の先端面は、前記
   周壁の内周面に連なると共に、前記中心軸線を包囲する
   環状の凹条と、前記環状の凹条に連なるように、かつ前
   記中心軸線を包囲するように前記環状の凹条の内側に設
   けられた環状の凸条とを備えている請求項４に記載の圧
   縮機におけるピストン。
6. 【請求項６】前記補強用盛り上がり部は、前記周壁の内
   周面から離間している請求項１乃至請求項３のいずれか
   １項に記載の圧縮機におけるピストン。
7. 【請求項７】前記補強用盛り上がり部は前記中心軸線と
   交差する請求項６に記載の圧縮機におけるピストン。
8. 【請求項８】前記補強用盛り上がり部は複数の補強突条
   からなり、前記複数の補強突条は、前記中心軸線を通る
   半径線に沿って形成されている請求項１乃至請求項３、
   請求項６及び請求項７のいずれか１項に記載の圧縮機に
   おけるピストン。
9. 【請求項９】前記複数の補強突条は、前記中心軸線の周
   りに等間隔に配置されている請求項８に記載の圧縮機に
   おけるピストン。
10. 【請求項１０】前記先端壁を含む第１のピストン片と、
    前記中空部を形成すると共に、前記カム体に摺接するシ
    ューに接する第２のピストン片とを結合して構成した請
    求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の圧縮機にお
    けるピストン。
11. 【請求項１１】回転軸と一体的に回転するカム体の回転
    によって往復動されるピストンであり、ピストンの中心
    軸線を包囲する中空部を有し、前記中空部を形成する先
    端壁を含む第１のピストン片と、前記中空部を形成する
    と共に、前記カム体に摺接するシューに接する第２のピ
    ストン片とを結合して構成したピストンにおいて、 前記第１のピストン片の先端壁の内端面上にひけ巣発生
    防止用盛り部を成形すると共に、前記先端壁の外端面上
    に凹部を成形する型の内に溶湯を流し込み、前記流し込
    まれた溶湯が固化する前に、前記ひけ巣発生防止用盛り
    部の先端面に圧力を加え、前記流し込まれた溶湯が固化
    して成形された準ピストン片における前記ひけ巣発生防
    止用盛り部の少なくとも一部を補強用盛り上がり部とし
    て前記第１のピストン片を形成する圧縮機におけるピス
    トン製造方法。