JP2001289163A - 圧縮機用中空ピストンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固定装置への供給の取扱中に閉塞部材がピスト
ン本体部材から離脱することを防止する。 【解決手段】片頭ピストン製造用素材は、ピストン本体
部材１６２と閉塞部材としてのキャップ１６４とを備え
る。キャップ１６４は、底壁１９２，中空円筒部１９
４，嵌合部１９８を備えて段付の有底円筒状をなす。嵌
合部１９８の外周面２０４の周方向に等角度間隔に隔た
った４箇所には、外周面２０４より半径方向外向きに突
出し、かつ、キャップ１６４の中心軸線に平行に延びる
軸方向リブ２０６を一体に形成する。４個の軸方向リブ
２０６の頂部は、同一円筒面上に位置し、その円筒面の
外径は、ピストン本体部材１６２の有底円筒状部１７０
の内周面１７８の直径より僅かに大きい。軸方向リブ２
０６と有底円筒状部１７０との締まり嵌合により、キャ
ップ１６４の有底円筒状部１７０への嵌合後の抜け出し
を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒圧縮機等の圧縮
機に使用されるピストンに関するものであり、特に、シ
リンダボアに嵌合される頭部が中空である中空ピストン
およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記中空ピストンを製造する際に、少な
くとも一端が開口した円筒部を備えたピストン本体部材
と、そのピストン本体部材の開口を閉塞する閉塞部材と
を固定することにより中空頭部を形成することが広く行
われている。固定は、溶接，ろう付け，半田付け，圧
接，かしめ等によって行われるが、そのために、ピスト
ン本体部材と閉塞部材とが、一方の内周面と他方の外周
面との嵌合により相対的に位置決めされた状態で、固定
装置に供給されることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】上記のように位置決めされたピストン本体部材と閉
塞部材との固定装置への供給は、ロボット，搬送装置や
作業者によって行われるのであるが、その取扱中に、閉
塞部材がピストン本体部材から離脱してしまうことがあ
った。そのため、従来は、閉塞部材をピストン本体部材
に押し付けつつ取り扱うことが必要であり、装置により
取り扱う場合には装置の構造が複雑となり、作業者が取
り扱う場合には取扱いが面倒であるという問題があっ
た。本発明は、この問題を解決することを課題としてな
されたものであり、本発明によって、下記各態様の圧縮
機用中空ピストンおよびその製造方法が得られる。各態
様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、
必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。
これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであ
り、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わ
せが以下の各項に記載のものに限定されると解釈される
べきではない。また、一つの項に複数の事項が記載され
ている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなけ
ればならないわけではない。一部の事項のみを選択して
採用することも可能なのである。

【０００４】（１）少なくとも一端が開口した円筒部を
備えたピストン本体部材と、そのピストン本体部材の開
口を閉塞する閉塞部材とを固定する工程を含む圧縮機用
中空ピストンの製造方法であって、前記ピストン本体部
材と前記閉塞部材とを、両者を互いに押し付けることな
く取り扱っても両者が分離しない状態に仮固定して、仮
組付体とする仮固定工程と、その仮組付体のピストン本
体部材と閉塞部材とを一体化する本固定工程とを含むこ
とを特徴とする圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求
項１）。このように、ピストン本体部材と閉塞部材と
を、両者を互いに押し付けることなく取り扱っても両者
が分離しない状態に仮固定して仮組付体とすれば、従来
のように閉塞部材をピストン本体部材に押し付けつつ取
り扱う必要がなくなり、装置により取り扱う場合には装
置の構成が単純で済み、作業者により取り扱う場合には
取扱いが容易となって作業能率が向上する効果が得られ
る。 （２）前記仮固定工程が、前記仮組付体を、前記ピスト
ン本体部材と前記閉塞部材とのうち少なくとも予め定め
られた一方のみにおいて保持してもピストン本体部材と
閉塞部材とが分離しない状態に固定する工程である (1)
項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。ピストン
本体部材と閉塞部材とのうち少なくとも予め定められた
一方のみにおいて保持しても分離しなければ、取扱いが
容易となる。保持されるべき一方は、例えば、重量の大
きい方，保持し易い方，固定装置への着脱に便利な方等
に決定される。ピストン本体部材のみ保持しても、閉塞
部材のみを保持しても分離しないことが特に望ましい。 （３）前記本固定工程が、前記ピストン本体部材と前記
閉塞部材とを溶接により一体化する工程を含む (1)項ま
たは (2)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法
（請求項２）。 （４）前記本固定工程が、溶接がビーム溶接である (3)
項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。 （５）前記ビーム溶接が、真空雰囲気中において電子ビ
ームを照射して行う電子ビーム溶接である (4)項に記載
の圧縮機用中空ピストンの製造方法。ピストン本体部材
が有底円筒状部を有する場合、仮固定は内部の空気の排
出が可能な状態で行われることが望ましい。 （６）前記仮固定工程が、前記ピストン本体部材と前記
閉塞部材とを互いに嵌合する嵌合工程を含む (1)項ない
し (5)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中空ピストン
の製造方法。ピストン本体部材と閉塞部材とを、一方の
内周面と他方の外周面とにおいて締まり嵌合すれば両者
が容易に離脱しないようになるが、嵌合と接着または粘
着との組合わせにより分離しないようにすることも可能
である。後者の場合、接着剤や粘着剤はあくまでも仮固
定のためであるので、内周面または外周面全体に塗布す
ることは不可欠ではなく、スポット状に塗布するのみで
もよい。特に、本固定が電子ビーム溶接により行われる
場合には、内部の空気の排出を容易にするために、スポ
ット状塗布が望ましい。 （７）前記嵌合工程が、前記ピストン本体部材と前記閉
塞部材とを互いに締まり嵌合する締まり嵌合工程である
(6)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求
項３）。 （８）前記締まり嵌合工程が、前記ピストン本体部材と
前記閉塞部材との一方の内周面と他方の外周面との少な
くとも一方に突起を設け、その一方をその突起の頂部に
おいて他方と締まり嵌合させる工程である (7)項に記載
の圧縮機用中空ピストンの製造方法。内周面と外周面と
の直接的な締まり嵌合でもよいが、寸法精度を高めるこ
とが必要となり、製造コストが高くなる。突起の頂部で
の締まり嵌合であれば、寸法精度を高くしなくても実現
可能である。また、本固定が電子ビーム溶接により行わ
れる場合には、内部の空気の排出を容易にするために、
突起の頂部において締まり嵌合し、突起以外の部分では
外周面と内周面との間に隙間が残るようにすることが望
ましい。 （９）前記突起が、前記外周面と内周面との一方に、そ
の一方の中心軸線に平行に設けられたリブを含む (8)項
に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法（請求項
５）。中心軸線に平行に設けられたリブ（軸方向リブと
称する）は、スポット状に突出した突起に比較して、ピ
ストン本体部材あるいは閉塞部材の鋳造時や鍛造時に成
形することが容易であり、安価に形成することができ
る。 （１０）前記突起が、前記外周面に設けられた (8)項ま
たは (9)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
突起は内周面に設けることも可能であるが、一般に外周
面に形成する方が容易である。特に、鋳造や鍛造により
突起を形成する場合には、内周面に形成すれば型抜きが
困難になるため、外周面に形成することが望ましく、軸
方向リブとすることが特に望ましい。 （１１）前記突起を周方向に間隔をあけて複数個設ける
(8)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の圧縮機用中
空ピストンの製造方法（請求項４）。ピストン本体部材
と閉塞部材との同心度を確保する上で、突起は３個以上
設けることが望ましく、３個または４個が特に望まし
い。また、複数の突起は互いに等角度間隔で設けること
が望ましい。 （１２）前記仮固定工程が、前記ピストン本体部材と前
記閉塞部材とを粘着剤により互いに粘着させる工程を含
む (1)項または (2)項に記載の圧縮機用中空ピストンの
製造方法。 （１３）前記粘着剤を前記ピストン本体部材と前記閉塞
部材との周方向に隔たった複数位置に塗布する(12)項に
記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。 （１４）前記仮固定工程が、前記ピストン本体部材と前
記閉塞部材とを接着剤により互いに接着する工程を含む
(1)項または (2)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製
造方法。 （１５）前記接着剤を前記ピストン本体部材と前記閉塞
部材との周方向に隔たった複数位置に塗布する(14)項に
記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。 （１６）前記本固定工程が、ろう付けまたは半田付けに
より前記ピストン本体部材と前記閉塞部材とを一体化す
る工程を含み、前記仮固定工程が、前記ろう付けまたは
半田付けのためのペーストにより前記ピストン本体部材
と前記閉塞部材とを粘着させる工程を含む (1)項または
(2)項に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。ペー
ストは、接合面の酸化を防止し、あるいは積極的に酸化
膜を消滅させるための化学物質を含む高粘性物である
が、微粒子状のろう材や半田が混入されたものも市販さ
れている。いずれの場合にも、ペーストが粘着剤として
機能し、ピストン本体部材と閉塞部材との分離を防止す
る。 （１７）少なくとも一端が開口した円筒部を備えたピス
トン本体部材と、そのピストン本体部材の開口を閉塞す
る閉塞部材とが溶接されて成る圧縮機用中空ピストンで
あって、前記ピストン本体部材と前記閉塞部材との一方
が、他方の内周面と嵌合する外周面と、その外周面から
半径方向に延びて前記他方の端面と当接する肩面とを備
え、前記内周面と前記外周面との一方に、その一方の中
心軸線と平行に延びるリブが形成され、その一方がその
リブの頂部において前記内周面と前記外周面との他方と
締まり嵌合されるとともに、前記肩面と前記端面とが溶
接されたことを特徴とする圧縮機用中空ピストン（請求
項６）。ピストン本体部材と閉塞部材とを軸方向リブの
頂部において締まり嵌合すれば、両部材を精度良く同心
に位置決めした状態で本固定を行うことができ、本固定
の後に中空頭部の外周面が機械加工された場合における
中空頭部周壁の偏肉が少なくて済む。そのため、中空頭
部の周壁の厚さを薄く設計することが可能となり、軽量
化が一層容易になる。前記(10)項または(11)項の特徴
は、本項の圧縮機用中空ピストンにも適用可能である。 （１８）少なくとも一端が開口した円筒部を備えたピス
トン本体部材と、そのピストン本体部材の開口を閉塞す
る閉塞部材との一方が、他方の内周面と締まり嵌合され
るとともに、それら外周面および内周面以外の個所で互
いに溶接された圧縮機用中空ピストン。前記 (2)，
(4)， (5)， (8)〜(11)項のいずれか１つに記載の特徴
は本項の圧縮機用中空ピストンにも適用可能である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である車
両用空調装置に用いられる斜板式圧縮機用中空ピストン
およびその製造を例に取り、図面に基づいて詳細に説明
する。図１に本実施形態における斜板式圧縮機を示す。
図１において、１０はシリンダブロックであり、シリン
ダブロック１０の中心軸線回りの一円周上には、軸方向
に延びる複数のシリンダボア１２が形成されている。シ
リンダボア１２の各々には、片頭ピストン１４（以下、
ピストン１４と略称する）が往復運動可能に配設されて
いる。シリンダブロック１０の軸方向の一端面（図１の
左側の端面であり、前端面と称する）には、フロントハ
ウジング１６が取り付けられ、他方の端面（図１の右側
の端面であり、後端面と称する）には、リヤハウジング
１８がバルブプレート２０を介して取り付けられてい
る。フロントハウジング１６，リヤハウジング１８，シ
リンダブロック１０等により斜板式圧縮機の本体が構成
される。リヤハウジング１８とバルブプレート２０との
間には、吸気室２２，吐出室２４が形成され、それぞ
れ、吸入ポート２６，供給ポート２８を経て、図示しな
い冷凍回路に接続される。バルブプレート２０には、吸
入孔３２，吸入バルブ３４，吐出孔３６，吐出バルブ３
８等が設けられている。

【０００６】シリンダブロック１０の中心軸線上には、
回転軸５０が回転可能に設けられている。回転軸５０
は、両端部においてそれぞれベアリングを介してフロン
トハウジング１６，シリンダブロック１０に支持されて
いる。シリンダブロック１０の中心部には、中心支持穴
５６が形成されており、その中心支持穴５６において支
持されているのである。回転軸５０のフロントハウジン
グ１６側の端部は、図示しない駆動源の一種である外部
駆動源としての車両エンジンに、電磁クラッチ等のクラ
ッチ機構を介して連結されている。したがって、車両エ
ンジンの作動時に、クラッチ機構によって回転軸５０が
車両エンジンに接続されれば、回転軸５０が自身の軸線
まわりに回転させられる。

【０００７】回転軸５０には、斜板６０が軸方向に相対
移動可能かつ傾動可能に取り付けられている。斜板６０
には、中心線を通る中心穴６１が形成され、この中心穴
６１を回転軸５０が貫通している。中心穴６１は、両端
開口側ほど径が漸増させられている。回転軸５０には、
また、回転伝達部材としての回転板６２が固定され、ス
ラストベアリング６４を介してフロントハウジング１６
に係合させられている。斜板６０は、ヒンジ機構６６に
より、回転軸５０と一体的に回転させられるとともに、
軸方向の移動を伴う傾動を許される。ヒンジ機構６６
は、回転板６２に固定的に設けられた支持アーム６７
と、斜板６０に固定的に設けられ、支持アーム６７のガ
イド穴６８にスライド可能に嵌合されたガイドピン６９
と、斜板６０の中心穴６１と、回転軸５０の外周面とを
含むものである。本実施形態においては、駆動部材とし
ての斜板６０，回転軸５０，回転伝達装置を構成するヒ
ンジ機構６６等がピストン１４を往復運動させる往復駆
動装置を構成している。

【０００８】前記ピストン１４は、中空ピストンの一種
であり、斜板６０と係合させられる係合部７０と、係合
部７０と一体に設けられ、シリンダボア１２に嵌合され
る中空円筒状の頭部７２とを備えている。係合部７０に
形成された溝７４に球冠状の一対のシュー７６を介して
斜板６０が係合させられている。シュー７６は、球面部
において係合部７０に摺動可能に保持され、平面部にお
いて斜板６０の両側面に当接し、斜板６０の外周部を両
側から摺動可能に挟持している。ピストン１４の形状に
ついての詳細な説明は後に行う。

【０００９】斜板６０の回転運動は、シュー７６を介し
てピストン１４の往復直線運動に変換される。ピストン
１４が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、
吸気室２２内の冷媒ガスが吸入孔３２，吸入バルブ３４
を経てシリンダボア１２内に吸入される。ピストン１４
が下死点から上死点へ移動する圧縮行程において、シリ
ンダボア１２内の冷媒ガスが圧縮され、吐出孔３６，吐
出バルブ３８を経て吐出室２４に吐出される。冷媒ガス
の圧縮に伴ってピストン１４には、軸方向の圧縮反力が
作用する。圧縮反力は、ピストン１４，斜板６０，回転
板６２およびスラストベアリング６４を介してフロント
ハウジング１６に受けられる。ピストン１４の係合部７
０には、回転規制部（図示省略）が一体的に設けられて
いる。回転規制部は、フロントハウジング１６の内周面
に接触する状態とされ、ピストン１４の中心軸線回りの
回転を規制し、ピストン１４と斜板６０との衝突を回避
する。

【００１０】シリンダブロック１０を貫通して給気通路
８０が設けられている。この給気通路８０により、吐出
室２４と、フロントハウジング１６とシリンダブロック
１０との間に形成された斜板室８６とが接続されてい
る。給気通路８０の途中には、容量制御弁９０が設けら
れている。容量制御弁９０は、電磁弁であり、ソレノイ
ド９２はコンピュータを主体とする制御装置（図示省
略）により励磁，消磁され、冷房負荷等の情報に応じて
供給電流量が制御されて容量制御弁９０の開度が調節さ
れる。

【００１１】回転軸５０の内部には、排出通路１００が
設けられている。排出通路１００は、一端において前記
中心支持穴５６に開口させられるとともに、他端におい
て斜板室８６に開口させられている。中心支持穴５６は
排出ポート１０４を経て吸気室２２に連通させられてい
る。

【００１２】本斜板式圧縮機は可変容量型であり、高圧
源としての吐出室２４と低圧源としての吸気室２２との
圧力差を利用して斜板室８６内の圧力が制御されること
により、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１
２の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節され、斜板６
０の傾斜角度が変更されてピストン１４のストロークが
変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。具体的に
は、容量制御弁９０の消磁，励磁の制御により、斜板室
８６が吐出室２４に連通させられたり、遮断されたりす
ることによって、斜板室８６の圧力が制御される。

【００１３】シリンダブロック１０およびピストン１４
は、金属の一種であるアルミニウム合金製のものとさ
れ、ピストン１４の外周面には、フッ素樹脂のコーティ
ングが施されている。フッ素樹脂でコーティングすれ
ば、同種金属との直接接触を回避して焼付きを防止しつ
つシリンダボア１２との嵌合隙間を可及的に狭くするこ
とができる。なお、シリンダブロック１０およびピスト
ン１４は、アルミニウム珪素系合金製のもの等とするこ
とが望ましい。ただし、シリンダブロック１０やピスト
ン１４の材料、コーティング層の材料等は、上述の材料
に限らず、他の材料であってもよい。

【００１４】ピストン１４をさらに詳細に説明する。ピ
ストン１４の係合部７０の頭部７２から遠い側の端部
は、図２に示すように、前記溝７４の形成により概して
Ｕ字形をなし、ピストン１４の軸線と直交する方向に延
び出す一対のアーム部１１０，１１２と、アーム部１１
０，１１２の基端同士を連結する連結部１１３とを備え
ている。アーム部１１０，１１２の互いに対向する側面
には、それぞれ凹部１１４が形成されている。これら凹
部１１４の内面は凹球面状をなし、２つの凹球面が一球
面上に位置している。前記一対のシュー７６は、斜板６
０の外周部の表裏両面に接触し、斜板６０を挟持すると
ともに凹部１１４に保持されている。

【００１５】ピストン１４の頭部７２は、一端が開口
し、他端が閉塞された有底円筒状をなす有底円筒状部１
２０と、有底円筒状部１２０に固定され、有底円筒状部
１２０の開口を閉塞する閉塞部材としてのキャップ１２
２とを備えている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４
において係合部７０のアーム部１１２側と一体に形成さ
れている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４の外周部
から軸方向に延び出す中空円筒部１２６を備えている。
中空円筒部１２６の内周面１２８は、単純な円筒面とさ
れている。

【００１６】キャップ１２２は、円板状の底壁１３４
と、底壁１３４の外周部から軸方向に延びる中空円筒部
１３６と、中空円筒部１３６の端面１３８の内周部から
軸方向に延びる中空円筒状の嵌合部１４０とを備えて有
底の段付円筒状をなしている。嵌合部１４０，中空円筒
部１３６の内周面と底壁１３４の内面とによりキャップ
１２２内部には嵌合部１４０の端面１４４に開口する凹
部１４６が形成され、重量が軽減されている。凹部１４
６の中空円筒部１３６の内周面と底壁１３４の内面とが
交差する隅には、丸みが付けられて中空円筒部１３６と
底壁１３４との境界部の剛性が高められている。

【００１７】図３に誇大にかつ拡大して示すように、キ
ャップ１２２の嵌合部１４０の外周面１４８において周
方向に等角度間隔に隔たった複数箇所（本実施形態の場
合４箇所）には、外周面１４８より半径方向外向きに突
出し、かつ、キャップ１２２の中心軸線に平行に延びる
軸方向リブ１５０が一体的に設けられている。４個の軸
方向リブ１５０の頂部は、同一円筒面上に位置し、その
円筒面の外径は、中空円筒部１２６の内周面１２８の直
径よりやや大きくされている。キャップ１２２の嵌合部
１４０が、有底円筒状部１２０の内周面１２８に、端面
１３８が有底円筒状部１２０の開口側端面１５２と当接
する深さまで嵌合させられ、開口側端面１５２と端面１
３８とが溶接面として溶接されることにより、キャップ
１２２と有底円筒状部１２０とが接合されている。嵌合
部１４０の外周面１４８は、有底円筒状部１２０の内周
面１２８にすきま嵌合され、軸方向リブ１５０は、内周
面１２８に締まり嵌合されている。軸方向リブ１５０の
頂部と内周面１２８との締まり嵌合により、キャップ１
２２の有底円筒状部１２０からの抜け出しが防止される
とともに、キャップ１２２の有底円筒状部１２０に対す
る同心度が精度良く得られている。端面１３８が外周面
１４８から半径方向に延びて端面１５２に当接する肩面
を構成している。

【００１８】上記のように構成されたピストン１４は、
本実施形態においては１個のピストン素材から２個製造
される。そのため、図４に示すように、ピストン１４を
製造するための片頭ピストン製造用素材１６０（以下、
素材１６０と略称する）は、ピストン本体部材１６２
（以下、本体部材１６２と略称する）と閉塞部材として
のキャップ１６４とを備えている。本体部材１６２は、
係合部１６６と、係合部１６６とは反対向きに開口した
有底円筒状部１７０とを備えている。２つの本体部材１
６２は、有底円筒状部１７０が互いに同心となるよう
に、係合部１６６側が互いに隣接して一体に形成されて
いる。

【００１９】有底円筒状部１７０は、底壁１７２と、底
壁１７２の外周部から軸方向に延び出す中空円筒部１７
４とを備え、底壁１７２において係合部１６６と一体に
形成されている。中空円筒部１７４の底壁１７２とは反
対側には、開口側端面１７６が形成されている。中空円
筒部１７４の内周面１７８は、単純な円筒面とされてい
る。内周面１７８は、製品たるピストン１４になった場
合に内周面１２８となる。また、係合部１６６に設けら
れたブリッジ部１８２は、アーム部１１０，１１２およ
び連結部１１３を構成することになる部分（それぞれア
ーム部１８４，１８６，連結部１８８と称する）の内側
面同士を連結して、加工時の挟持作用に対して係合部１
６６を補強するものであり、本体部材１６２の剛性を高
め、あるいは熱による歪みを抑制するための補強部とし
て設けられている。本体部材１６２は、本実施形態にお
いては、金属の一種であるアルミニウム合金製であっ
て、鋳造または鍛造により製造される。

【００２０】２個のキャップ１６４は同様に構成されて
おり、一方を代表的に説明する。図５および図６に示す
ように、キャップ１６４は、円板状の底壁１９２と、底
壁１９２の外周部から軸方向に延びる中空円筒部１９４
と、中空円筒部１９４の端面１９６の内周部から軸方向
に延びる中空円筒状の嵌合部１９８とを備えて段付の有
底円筒状をなしている。中空円筒部１９４の内周面と底
壁１９２の内面とによりキャップ１６４内部には嵌合部
１９８の端面２００に開口する凹部２０２が形成され、
重量が軽減されている。凹部２０２は、製品たるピスト
ン１４となった場合に凹部１４６となる。嵌合部１９８
の外周面２０４の外径は、有底円筒状部１７０の内周面
１７８の内径よりやや小さくされている。また、外周面
２０４の周方向に等角度間隔に隔たった複数箇所（図示
の例では４箇所）には、外周面２０４より半径方向外向
きに突出し、かつ、キャップ１６４の中心軸線に平行に
延びる軸方向リブ２０６が一体に形成されている。４個
の軸方向リブ２０６の頂部は、同一円筒面上に位置し、
その円筒面の外径は、有底円筒状部１７０の内周面１７
８の直径より僅かに大きくされている。軸方向リブ２０
６は、製品たるピストン１４において軸方向リブ１５０
として機能するものである。

【００２１】キャップ１６４の嵌合部１９８側の端面２
００とは反対側の端面２１０の中心には、図示の例では
円形断面の保持部２１２が突設されている。このように
構成されるキャップ１６４は、本実施形態においては、
金属の一種であるアルミニウム合金製であって、本体部
材１６２と同様に、鋳造または鍛造により製造される。
図４〜図６においては、理解を容易にするために、中空
円筒部１７４の周壁の厚さ，底壁１９２の厚さおよび軸
方向リブ２０６の高さ等が誇大に示されている。

【００２２】上記構成の本体部材１６２とキャップ１６
４とが固定される。キャップ１６４の嵌合部１９８側が
先端側とされ、有底円筒状部１７０の開口へ、同軸に位
置決めされた状態で挿入される。この時、嵌合部１９８
が軸方向リブ２０６の頂部において内周面１７８に圧入
され、両者が締まり嵌合されることにより、キャップ１
６４が有底円筒状部１７０内で半径方向に位置決めされ
る。この状態でさらに嵌合が進行し、キャップ１６４の
端面１９６と中空円筒部１７４の開口側端面１７６との
当接によりキャップ１６４の嵌合深さが規定される。軸
方向リブ２０６と内周面１７８との締まり嵌合により、
キャップ１６４の本体部材１６２からの抜け出しが防止
されるとともに、高精度の同心度が確保される。このよ
うにして本体部材１６２とキャップ１６４とが分離しな
い状態に仮固定された仮組付体が、図７（ａ）に拡大し
て示されている。

【００２３】本実施形態においては、上記仮固定工程を
経た仮組付体が複数個製造された後、これら仮組付体が
まとめて電子ビーム溶接により一体化される。この際、
作業ロボット等により本体部材１６２が保持された状態
で、あるいはシュート等により重力を利用して、各仮組
付体が溶接位置へ移動させられるのであるが、移動中の
振動等によりキャップ１６４が本体部材１６２から離脱
することは前述のように良好に防止される。キャップ１
６４が本体部材１６２に嵌合された状態では、有底円筒
状部１７０の開口側端面１７６とキャップ１６４の端面
１９６とが互いに近接または接触し、これら開口側端面
１７６および端面１９６がそれぞれ溶接面として電子ビ
ーム溶接により接合される。これが本体部材１６２とキ
ャップ１６４とを一体化する本固定工程である。例え
ば、図示しない電子ビーム溶接機の電子ビーム照射装置
から上記溶接面に沿って周方向に形成された溶接線上に
電子ビームが、開口側端面１７６に平行な方向から照射
される。この際、保持部２１２と嵌合する嵌合穴を有す
る治具（図示省略）がキャップ１６４に押しつけられ、
キャップ１６４が有底円筒状部１７０に押しつけられる
ことによって、本体部材１６２とキャップ１６４とが一
対の治具により両側から挟まれた状態で保持される。こ
の状態で、回転駆動装置により治具を介してキャップ１
６４および本体部材１６２が共に回転させられつつ、電
子ビームが照射されることにより、電子ビームの照射点
が上記溶接線に沿って周方向に移動させられ、図７
（ｂ）に示すように、溶接面近傍部が溶融されて両部材
が接合される。キャップ１６４の本体部材１６２からの
浮き上がりが治具により防止されているため、溶接が良
好に行われる。なお、本実施形態においては、電子ビー
ム溶接のため真空雰囲気中で溶接が行われる。

【００２４】このようにして本体部材１６２にキャップ
１６４が固定された後、頭部７２を構成することになる
部分、すなわち本体部材１６２の有底円筒状部１７０お
よびキャップ１６４の外周面を始めとする複数の部分の
切削加工が行われる。まず、２個のキャップ１６４にそ
れぞれ設けられた保持部２１２の中央部にセンタ穴２２
０（図４に二点鎖線で図示）が形成される。その後、図
示は省略するが、センタ穴２２０にセンタが嵌合されて
心出しがなされるとともに、２個の保持部２１２がそれ
ぞれチャックにより把持された状態で、回転駆動装置の
回転がキャップ１６４および本体部材１６２に伝達され
て有底円筒状部１７０およびキャップ１６４の外周面等
の加工が行われる。

【００２５】その後、少なくとも本体部材１６２の有底
円筒状部１７０およびキャップ１６４の外周面に塗装が
行われ、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを主材料
とするコーティング層が形成される。そして、キャップ
１６４の保持部２１２が除去されるとともに端面２１０
が切削加工された後、コーティング層が形成された有底
円筒状部１７０等の外周面にセンタレス研削が行われ、
頭部７２が完成する。続いて、係合部１６６にそれぞれ
機械加工が施され、ピストン１４となった際にシュー７
６を保持する凹部１１４（図４に二点鎖線で図示）が形
成され、係合部７０が完成する。最後に、素材１６０が
２つに切り離され、２個のピストン１４が得られる。

【００２６】本実施形態によれば、軸方向リブ２０６を
備えた嵌合部１９８と有底円筒状部１７０との締まり嵌
合により、キャップ１６４の有底円筒状部１７０への嵌
合後の抜け出しが良好に防止され、溶接前の搬送中等に
キャップ１６４が有底円筒状部１７０から離脱すること
を防止する装置が不要となり、製造コストが低減される
とともに、作業能率が向上する効果が得られる。また、
嵌合部１９８と有底円筒状部１７０とは締まり嵌合され
るにもかかわらず、嵌合部１９８の外周面と有底円筒状
部１７０の内周面との間には軸方向リブ２０６によって
隙間が確保されるため、電子ビーム溶接時に片頭ピスト
ン製造用素材１６０が真空雰囲気に置かれた際、有底円
筒状部１７０内部の空気が良好に外部に排出される。し
たがって、溶接時に発生する熱により、有底円筒状部１
７０内に閉じ込められた空気が膨張させられ、外部に流
出することによって、溶接部にブローホール等が形成さ
れることが良好に回避される。しかも、キャップ１６４
と本体部材１６２との高い同心度が得られるため、溶接
後に有底円筒状部１７０の外周面を機械加工しても、中
空円筒部１７４の偏肉が少なくて済み、有底円筒状部１
７０の周壁を薄肉化してピストンの軽量化を図ることが
できる。軸方向リブ２０６はまた、キャップ１６４の鋳
造または鍛造時に容易に形成できる利点を有している。

【００２７】本実施形態においては、溶接時に、治具に
よりキャップ１６４が有底円筒状部１７０に押しつけら
れることにより、キャップ１６４の本体部材１６２から
の浮き上がりが防止されていたが、仮組付体を溶接機に
対して位置決めし、回転伝達可能に保持するのみでよい
場合もある。

【００２８】上記実施形態における片頭ピストン製造用
素材１６０は、係合部同士が連結された２連素材とされ
ていたが、これ以外にも、頭部同士が連結された２連素
材としてもよい。その一実施形態を図８に示す。本実施
形態における片頭ピストン製造用素材は、図８に示すよ
うに、ピストン本体部材１６２と同様に係合部と有底円
筒状部３１０とが一体に形成される２つのピストン本体
部材３１２と、閉塞部材としての２つのキャップ３１４
とを備えている。有底円筒状部３１０の中空円筒部３２
０の内周面は、開口側端面３２２側が大径となる段付円
筒面をなし、開口側の内周面３２６と奥側の内周面３２
８との間には肩面３３０が形成されている。

【００２９】キャップ３１４は、底壁部３４０と、底壁
部３４０より小径の嵌合部３４２とを備えている。２つ
のキャップ３１４は、凹部３５０の開口する嵌合部３４
２の先端面３５２とは反対側の端面３５４同士が連結部
３５６において連結され、一体のものとして形成されて
いる。底壁部３４０の外周面と嵌合部３４２の外周面３
６０との間には、外周面３６０から半径方向に延びる肩
面３６２が形成されている。外周面３６０には、キャッ
プ１６４と同様に、半径方向外向きに突出し、内周面３
２６に締まり嵌合される軸方向リブ３６６が複数個、等
角度間隔で形成されている。

【００３０】ピストン本体部材３１２とキャップ３１４
とは、それぞれ鋳造または鍛造により製造される。鋳造
または鍛造により製造されたピストン本体部材３１２の
内周面３２６には、軸方向リブ３６６とのしまり嵌合を
容易にするために、機械加工が施されて寸法精度が向上
させられる。これとともに、あるいは、これに代えて、
鋳造または鍛造により製造されたキャップ３１４の軸方
向リブ３６６の頂部に機械加工を施してもよい。図８に
おいても、理解を容易にするために、中空円筒部３２０
の周壁の厚さ，底壁部３４０の厚さおよび軸方向リブ３
６６の高さ等が誇大に示されている。

【００３１】上記構成のキャップ３１４の嵌合部３４２
が、ピストン本体部材３１２の内周面３２６に嵌合され
る。嵌合部３４２が軸方向リブ３６６の頂部において有
底円筒状部３１０の内周面３２６に圧入され、両部材の
高精度の同心度が確保された状態で嵌合が進行し、開口
側端面３２２と肩面３６２とが、また、肩面３３０と先
端面３５２とがそれぞれ当接するまで（いずれか一方は
近接するのみでもよい）嵌合される。軸方向リブ３６６
と内周面３２６との締まり嵌合により、キャップ３１４
とピストン本体部材３１２との分離が防止される。そし
て、前記実施形態と同様、開口側端面３２２および肩面
３６２が電子ビーム溶接により接合される。このように
して仮固定工程，本固定工程を経て固定されたキャップ
３１４とピストン本体部材３１２との外周面等に機械加
工が施され、また、外周面等にコーティング層が形成さ
れた後、素材が連結部３５６において２つに切り離さ
れ、２個のピストンが得られる。

【００３２】ピストン素材は、頭部と係合部とが連結さ
れた２連素材、あるいは、ピストン本体部材と閉塞部材
とをそれぞれ１つずつ備えるピストン１個分の素材とし
てもよい。また、３個以上の片頭ピストン製造用素材が
連結された多連素材とすることも可能である。上記各実
施形態における軸方向リブは突起の一形態であり、これ
以外にも、種々の形状および配設個数とすることができ
る。

【００３３】ピストン本体部材と閉塞部材との固定方法
は、前述の電子ビーム溶接に限らず種々の方法を採用可
能である。例えば、ピストン本体部材および閉塞部材よ
り融点の低い低融点合金、例えば、ろう材，半田等によ
り接合してもよい。その一実施形態を図９に示す。な
お、本実施形態は、図１〜図７に示す実施形態とは、キ
ャップの外周面２０４に軸方向リブ２０６が形成されて
いない点が異なるのみであるため、同様に機能する部分
については、同じ符号を付し、説明を省略する。図９
（ａ）に示すように、キャップ４００の嵌合に先立っ
て、キャップ４００の端面１９６の、外周面２０４と端
面１９６とで画定される隅部側にペースト４０４が塗布
される。ペースト４０４は、キャップ４００と有底円筒
状部１７０との互いに接合される面の酸化を防止し、あ
るいは積極的に酸化膜を除去する化学物質を含む糊状の
高粘性物であるが、その中に低融点合金の微粒子が混入
されている。本実施形態においては、有底円筒状部１７
０とキャップ４００とはともにアルミニウム合金製であ
るため、例えば、アルミニウム合金の融点（５００℃〜
５５０℃）より低い融点を有するＺｎ−Ａｌ−Ｃｕ系合
金（融点は４００℃前後）をろう材として使用すること
ができる。ペースト４０４の塗布後、キャップ４００の
嵌合部１９８を、有底円筒状部１７０内に同軸に嵌合さ
せる。その結果、開口側端面１７６と端面１９６とがペ
ースト４０４の粘着力により粘着され、キャップ４００
と有底円筒状部１７０とが仮固定されて、キャップ４０
０の有底円筒状部１７０からの離脱が防止される。この
状態で、キャップ４００および有底円筒状部１７０が加
熱されれば、ろう材が溶融し、図９（ｂ）に示すよう
に、表面張力により開口側端面１７６と端面１９６との
間、および内周面１７８と外周面２０４との間に広が
る。その後、キャップ４００と有底円筒状部１７０とを
軸方向に押し付ければ、開口側端面１７６と端面１９６
との間の余分なろう材や高粘性物が押し出され、キャッ
プ４００と有底円筒状部１７０とが正規の相対位置関係
で固定される。なお、ろう材や半田は、線材あるいは板
材等の形態で、ペーストとは別個に端面１７６，１９６
間に供給されてもよい。

【００３４】ピストン本体部材と閉塞部材との固定方法
は、レーザビーム等電子ビーム溶接以外の溶接や、接着
剤による接着やかしめによることも可能であり、また、
塑性流動によって接合してもよい。あるいは、これら各
固定方法の任意の組み合わせにより固定してもよい。

【００３５】上記各実施形態においては、頭部の主要部
分を構成する有底円筒状部と係合部とが一体に形成され
たピストン素材であったが、頭部の主要部分を構成する
有底円筒状部材の開口を閉塞する閉塞部材と係合部とが
一体に形成される形態のピストン素材に本発明を適用し
てもよい。

【００３６】ピストン本体部材と閉塞部材との少なくと
も一方を、アルミニウム合金以外の金属材料、例えばマ
グネシウム合金により形成してもよい。ピストン本体部
材と閉塞部材とを接着，かしめにより結合する場合に
は、閉塞部材はそれらの結合方法に好適な樹脂により形
成してもよい。閉塞部材は円板等単純な形状であれば、
市販の棒材等汎用素材の機械加工により製造してもよ
い。

【００３７】本発明を、固定容量型斜板式圧縮機用のピ
ストンに適用してもよいし、さらに、斜板との係合部の
両側に頭部を有する両頭ピストンに適用する等、種々の
圧縮機用ピストンに適用することも可能である。

【００３８】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である圧縮機用中空ピスト
ンの製造方法により製造された中空ピストンを備える斜
板式圧縮機を示す正面断面図である。

【図２】上記中空ピストンを示す正面断面図である。

【図３】上記中空ピストンの要部を示す正面断面図であ
る。

【図４】上記中空ピストンを製造するためのピストン本
体部材および閉塞部材を示す正面図（一部断面）であ
る。

【図５】上記閉塞部材を示す正面図である。

【図６】上記閉塞部材の左側面図である。

【図７】上記製造方法の仮固定工程および本固定工程を
説明するための正面断面図である。

【図８】本発明の別の実施形態である圧縮機用中空ピス
トンを製造するためのピストン本体部材および閉塞部材
を示す正面断面図である。

【図９】本発明のさらに別の実施形態である圧縮機用中
空ピストンの製造方法の仮固定工程および本固定工程を
説明するための正面断面図である。

【符号の説明】

１４：片頭ピストン ７２：頭部 １２０：有底円
筒状部 １２２，１６４：キャップ １２８，１７
８：内周面 １３８，１９６：端面 １４８，２０
４：外周面 １５０，２０６：軸方向リブ １５
２，１７６：開口側端面 １６０：片頭ピストン製造
用素材 １６２：ピストン本体部材 ３１０：有底
円筒状部 ３１２：ピストン本体部材 ３１４：キ
ャップ ３２２：開口側端面 ３２６：内周面
３６０：外周面 ３６２：肩面３６６：軸方向リブ
４００：キャップ

フロントページの続き (72)発明者 岩森 秀和 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） 3H003 AA03 AB07 AC03 CB00 CE04 3H076 AA06 BB40 CC12 CC17 CC31 CC84

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端が開口した円筒部を備え
   たピストン本体部材と、そのピストン本体部材の開口を
   閉塞する閉塞部材とを固定する工程を含む圧縮機用中空
   ピストンの製造方法であって、 前記ピストン本体部材と前記閉塞部材とを、両者を互い
   に押し付けることなく取り扱っても両者が分離しない状
   態に仮固定して、仮組付体とする仮固定工程と、 その仮組付体のピストン本体部材と閉塞部材とを一体化
   する本固定工程とを含むことを特徴とする圧縮機用中空
   ピストンの製造方法。
2. 【請求項２】 前記本固定工程が、前記ピストン本体部
   材と前記閉塞部材とを溶接により一体化する工程を含む
   請求項１に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
3. 【請求項３】 前記仮固定工程が、前記ピストン本体部
   材と前記閉塞部材とを互いに締まり嵌合する締まり嵌合
   工程である請求項１または２に記載の圧縮機用中空ピス
   トンの製造方法。
4. 【請求項４】 前記締まり嵌合工程が、前記ピストン本
   体部材と前記閉塞部材との一方の内周面と他方の外周面
   との少なくとも一方に複数の突起を周方向に間隔をあけ
   て設け、その一方をそれら突起の頂部において他方と締
   まり嵌合させる工程である請求項３に記載の圧縮機用中
   空ピストンの製造方法。
5. 【請求項５】 前記突起が、前記外周面と内周面との一
   方に、その一方の中心軸線に平行に設けられたリブを含
   む請求項４に記載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
6. 【請求項６】 少なくとも一端が開口した円筒部を備え
   たピストン本体部材と、そのピストン本体部材の開口を
   閉塞する閉塞部材とが溶接されて成る圧縮機用中空ピス
   トンであって、 前記ピストン本体部材と前記閉塞部材との一方が、他方
   の内周面と嵌合する外周面と、その外周面から半径方向
   に延びて前記他方の端面と当接する肩面とを備え、前記
   内周面と前記外周面との一方に、その一方の中心軸線と
   平行に延びるリブが形成され、その一方がそのリブの頂
   部において前記内周面と前記外周面との他方と締まり嵌
   合されるとともに、前記肩面と前記端面とが溶接された
   ことを特徴とする圧縮機用中空ピストン。