JP2001304126A - 圧縮機用中空ピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和装置の圧縮機の圧縮効率を向上させ
ることができる軽量及び中空のピストンを容易に製造す
ることができる圧縮機用中空ピストンの製造方法を提供
する。 【解決手段】 本体部対、及び二つのキャップ部をそれ
ぞれ成形し、本体部対の各ヘッド形成部及び各キャップ
のヘッド形成部の先端面に相互に対応する接合面をそれ
ぞれ形成する。本体部対の両側接合面に各キャップ部の
接合面を突き合わせ、これらを相対回転させて発生する
熱により相互に接合し、両側に中空部を有するピストン
半製品対を作る。次にピストン半製品対の外周面を切削
してピストンの外径を形成し、ピストン半製品対をコー
ティングしてその表面に耐磨耗層を形成する。次にピス
トン半製品対の各ヘッド形成部の外周面を研磨してヘッ
ド外周面を形成し、斜板収容溝及びシューポケットをそ
れぞれ形成する。次にピストン半製品対の中央を切断し
て二つのピストン半製品に分離し、各ピストン半製品の
前後端面を加工して二つの最終中空ピストンを製造する
各工程より成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気調和装置の可変
容量型斜板式圧縮機用ピストンの製造方法に関するもの
で、特に、軽量の中空ピストンを簡易に製造し得る圧縮
機用中空ピストンの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の冷房装置を構成する圧縮機は、
プーリーを通じて伝達されるエンジンの動力を電磁クラ
ッチの断続作用により選択的に受けて、蒸発器から供給
される気相冷媒を圧縮して、液化しやすい高温高圧の状
態に変化させて凝縮器に吐き出す装置である。

【０００３】このような圧縮機の１形態である斜板式圧
縮機は、エンジンの動力を受ける駆動軸に斜めに軸設さ
れたディスク状の斜板が駆動軸により回転し、この斜板
の周囲に沿ってシュー（shoe）を介在させて結合された
多数のピストンが、シリンダに形成された多数のボアの
内部で、斜板の回転により直線往復運動をすることによ
り、冷媒ガスを吸入及び圧縮して凝縮器側に排出するよ
うになっている。

【０００４】図１は、斜板式圧縮機のなかでも、可変容
量型斜板式圧縮機の一例を示す断面図である。同図に示
すように、可変容量型斜板式圧縮機は、内部にクランク
室５１ａ、吸入室５２ａ及び吐出室２５ｂなどの密閉空
間を形成する前後方ハウジング５１、５２と、円周方向
に配列された多数のボア５３ａを有し、前記前後方ハウ
ジング５１、５２間に内蔵されるシリンダブロック５３
と、前記前方ハウジング５１の中央を貫通してクランク
室５１ａに挿入され、前記シリンダブロック５３の中央
に回転可能に支持される駆動軸５４と、前記クランク室
５１ａ内で駆動軸５４の回転により回転するように駆動
軸５４に結合されるラグプレート５５と、前記駆動軸５
４の周囲に設けられるとともに前記ラグプレート５５の
一側にヒンジ結合され、ラグプレート５５の回転により
回転し、前記駆動軸５４の軸方向へのスライディングに
より傾斜角が変化する斜板５６と、前記斜板５６の周囲
に沿ってシュー５７を介在して結合され、前記斜板５６
の回転により前記シリンダ５３の各ボア５３ａ内で往復
運動する多数のピストン５８と、前記ピストン５８の往
復動によるボア内部の圧力変化により冷媒ガスの吸入及
び吐出を制御するように、シリンダブロック５３と後方
ハウジング５２との間に介在されるバルブユニット６０
とを含んでなる。そして、前記クランク室５１ａ、吸入
室５２ａ及び吐出室５２ｂの圧力を調整してピストン５
８の移送量を調整する制御バルブ６２と、前記ラグプレ
ート５５と斜板５６との間に弾設され、ラグプレート５
５の非回転時に最小傾斜角で斜板５６を弾支する斜板支
持用スプリング６３とを更に含んでいる。

【０００５】このような可変容量型斜板式圧縮機におい
ては、蒸発器から移送される冷媒を圧縮して凝縮器に排
出する過程はつぎのようになされる。エンジンの動力に
より駆動軸５４が回転すると、ラグプレート５５が回転
し、これにより斜板５６が回転することにより、ピスト
ン５８は、斜板５６の傾斜角に比例する距離を往復動す
る。このような往復動において、ピストン５８がクラン
ク室５１ａ側に後進する間、吸入室５２ａの冷媒がボア
５３ａの内部に流入され、再びピストン５８が前進する
間、ボア５３ａに流入された冷媒が圧縮されてから高圧
力で吐出室５２ｂに吐き出された後、所定の冷媒流路を
通じて凝縮器に排出される。

【０００６】以上の冷媒圧縮過程において、ピストン５
８の重量は、このピストン５８の往復動時において、運
動方向と反対方向に作用し、駆動軸５４の回転力を低下
させる慣性として作用することから、圧縮機の圧縮効率
に大きな影響を及ぼす。このような点に鑑み、圧縮機の
ピストンは、圧縮効率を向上させるために、通常におい
ては軽量素材から製造される。また、最近においては、
内部を中空状態に形成して、より軽量化されたピストン
が開発されており、このようなピストンが可変容量型圧
縮機に使用されている。

【０００７】中空ピストンはその体積の大部分を占める
円筒形のヘッド内部に中空が形成されたものであり、体
積対比重量が非常に軽く、往復動時において、重量に比
例する慣性が極めて小さい。したがって、中空ピストン
を採用する圧縮機は、大重量のために往復動時に大きい
慣性を発生する中実ピストンを採用する圧縮機に比べる
と、相対的に圧縮性能が優れている。

【０００８】しかしながらこのような利点にもかかわら
ず、中空ピストンは、軽量のアルミニウム素材を鍛造又
はダイキャスティングしてピストン半製品を成形した
後、そのピストン半製品を機械加工して最終に中実ピス
トンを製造する方法に比べると製造方法が難しいという
問題がある。すなわち、ダイキャスティング法によって
は、中空部を有する一体型素材ピストンを単一工程で成
形することが不可能であるために、本体と凹入空間を有
するヘッド部を別個に成形した後、これらを互いに接合
するが、前記凹入空間が中空部となるように形成するこ
とから、製造過程で不良率が多く発生し、製造原価も上
昇するという問題がある。

【０００９】このような問題をかかえながらも、前記の
ように、中空ピストンは中実ピストンに比べると圧縮効
率の増進効果が非常に高いという利点を有することか
ら、中空ピストンをより簡易に製造し得る方法が多様に
研究されてきた。従来の代表的な中空ピストンの製造方
法は、図２ないし図４に示すように、本体部４１とキャ
ップ部４２をそれぞれ別個に成形し、これらを機械加工
して互いに仮結合した後、真空状態で本体部４１及びキ
ャップ部４２の接合面４０ａ、４０ｃを電子ビーム溶接
で固着する段階によりピストン４を製造するようにして
いる。

【００１０】具体的には、図２に示すように、アルミニ
ウム合金素材をダイキャスティング工程又は鍛造工程に
より、中央のブリッジ形成部４１ａ、前記ブリッジ形成
部４１ａの一側に一体に形成されるヘッド形成部４１
ｂ、及び前記ブリッジ形成部４１ａの他側に一体に形成
される把持部４１ｃを有する素材状態の本体部４１を成
形し、一方には、凹入空間を有するヘッド形成部４２ｂ
及び前記ヘッド形成部４２ｂの閉鎖側に一体に形成され
た把持部４２ｃを有する素材状態のキャップ部４２を成
形する（鍛造成形段階）。

【００１１】次に、前記ヘッド形成部４１ｂ、４２ｂを
図２に示す点線４０ｂに沿って切削加工し、ヘッド形成
部４１ｂ、４２ｂの先端面に、これらが強制嵌め合わせ
で仮結合されるように、互いに対応する接合面４０ａ、
４０ｃを順次形成する（溶接前切削加工段階）。

【００１２】次に、前記接合面４０ａ、４０ｃにより、
前記本体部４１とキャップ部４２と、図３に示すよう
に、仮結合し、ジグ（図示せず）に固定した後、真空状
態で接合面４０ａ、４０ｃを電子ビーム溶接で固着させ
て、本体部４１とキャップ部４２を一定に接合させるこ
とで、ピストン半製品を製造する（電子ビーム溶接段
階）。

【００１３】次に、ピストン半製品の外周面を切削加工
して１次にヘッド外周面４ａを形成した後（溶接後切削
加工段階）、ピストン半製品の全表面にテフロン（登録
商標）をコーティングして耐磨耗層を形成し（コーティ
ング段階）、次いで、ヘッド外周面４ａを２次に研磨
し、ブリッジ形成部４１ａの一側を切削して斜板収容溝
４ｂ及びシュー安置部４ｃを順次形成し（切削加工段
階）、最終的に両側の把持部４１ｃ、４２ｃを切断して
前後端面４ｄ、４ｅをそれぞれ形成することにより、図
４に示すような中空ピストン４の製造を完了する。

【００１４】しかし、以上のような従来の中空ピストン
の製造方法においては、中空部４ｆを形成するために、
本体部４１とキャップ部４２がそれぞれ別個に成形され
るために、互いに接合される接合面４０ａ、４０ｃに対
する精密加工が要求される。また、接合面４０ａ、４０
ｃを溶接するにかかる時間も１０秒以上と比較的長くな
り、かつ、本体部４１及びキャップ部４２の組立及び組
立後の加工過程もややこしく複雑であるため、生産性が
大きく低下し、不良品の発生率が非常に高いという問題
がある。

【００１５】また、アルミニウム合金素材の本体部４１
とキャップ部４２の酸化防止のために、真空雰囲気下で
電子ビーム溶接を行わなければならないことから、高価
な装備を必要として設備費の負担が増加する問題があ
る。更に、従来の中空ピストンの製造方法により製造さ
れたピストン４の場合、電子ビーム溶接の過程で微細孔
がビストン４の組織内に発生し、これにより、ピストン
４の耐久性が低下し、かつ、その微細孔を通じて中空部
内に冷媒とオイルが浸透して冷媒及びオイル不足状態を
誘発する問題がある。

【００１６】参考として、特開平９−２５６９５２号に
は、二つのピストン半製品を軸方向に一体化させた状態
で成形した後、二つのピストンの外周面と前後端面を同
時に機械加工し、二つのピストンの表面にコーティング
層を同時に形成した後、斜板収容溝とシュー安置部など
を機械加工し、最終的に中央部を切断して二つのピスト
ンを同時に製造することにより、生産性向上を図り得る
ピストンの製造方法が開示されている。しかし、この製
造方法は、中実ピストンの製造にだけ適用可能であるた
め、前述したような中空ピストンの製造方法には適用し
得ない問題点がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、本体対、及
び二つのキャップ部をそれぞれ成形した後、本体対の両
側にキャップ部をそれぞれ接合して、二つの中空部を有
するピストン対半製品を作り、その外周面に所定の工程
を行った後、ピストン対を分離して二つの中空ピストン
を製造し得るようにすることにより、不良率、設備費及
び加工費を減らし得るので、ピストンの製造原価を低め
ることができ、生産性向上を図ることができ、ピストン
の組織での微細孔の生成を抑制し得る圧縮機用中空ピス
トンの製造方法を提供することをその目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による圧縮機用中空ピストンの製造方法におい
ては、ブリッジ形成部及びヘッド形成部が連続配置され
た一対の本体部が対称状に一体化された本体部対と、円
周面が前記本体部対のヘッド形成部に対応するヘッド成
形部をなし、前記ヘッド形成部の中心軸上に一側に突設
される把持部を有するキャップ部とをそれぞれ成形する
段階と、前記本体部対と前記キャップ部の各ヘッド形成
部の先端面に接合面を形成する段階と、前記本体部対の
両側接合面に前記各キャップ部の接合面を突き合わせ、
本体部対と二つのキャップ部の相対回転により発生する
熱でこれらを接合して、両側に中空部を有するピストン
半製品対を製造する段階と、前記ピストン半製品対の外
周面を切削してピストンの外径を形成する段階と、前記
ピストン半製品対をコーティングして、前記ピストン半
製品対の表面に耐磨耗層を形成する段階と、前記ピスト
ン半製品対の各ヘッド形成部の外周面を研磨してヘッド
の外周面を形成する段階と、前記ピストン半製品対の各
ブリッジ形成部の一側面を切削して斜板収容溝を形成す
る段階と、前記各斜板収容溝の両側内壁を切削してシュ
ーポケットをそれぞれ形成する段階と、前記ピストン半
製品対の中央部を切断して二つの中空ピストンを製造す
る段階とを含んでなることを特徴とする。

【００１９】また、本発明による圧縮機用中空ピストン
の製造方法は、ピストン半製品対を製造した後、前記ピ
ストン半製品対の両側面を加工して把持部を除去し、ピ
ストン半製品対の外周面を加工してピストンの外径を形
成する段階と、ピストン半製品対のブリッジ形成部の凹
入空間をなす面を加工して斜板収容溝を形成する段階
と、前記ピストン半製品対をコーティング処理して、そ
の表面に耐磨耗層を形成する段階と、前記ピストン半製
品対の中間を切断して二つのピストン半製品を製造する
段階と、前記各ピストン半製品に形成された斜板収容溝
をなす両側面を加工してシューポケットを形成する段階
とにより二つの中空ピストンを製造する。

【００２０】また、本発明による圧縮機用中空ピストン
の製造方法は、前述したようにコーティングされたピス
トン半製品対の斜板収容溝をなす両側面を加工してシュ
ーポケットを形成した後、ピストン半製品対の中間を切
断して二つの中空ピストンを製造する。

【００２１】本発明によると、前記本体部対の両側接合
面に前記各キャップ部の接合面をそれぞれ突き合わせ摩
擦溶接する方法としては、常温の大気雰囲気中において
本体部対を固定した状態で、前記各キャップ部を回転さ
せることにより発生する摩擦熱を用いる方法を採用する
ことが好ましい。

【００２２】前記のような本発明の圧縮機用中空ピスト
ンの製造方法によると、二つの本体部が一体化された本
体部対及び一対のキャップ部をそれぞれ成形した後、本
体部対の両側に一対のキャップ部を常温の大気雰囲気で
摩擦溶接で接合して、各本体部に中空部を形成するの
で、溶接工程が簡単であって、製造工程で発生するピス
トン不良率、設備費及び加工費を減らし得るので、中空
ピストンの製造原価を低めることができる。さらに、ピ
ストン組織内に、圧縮機の性能低下を誘発する微細孔が
生成されないので、圧縮機の性能低下を招来しない。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明のほかの特徴及び利点を、
以下、添付図面に基づいて、好ましい実施例の詳細な説
明において明確にする。

【００２４】＜実施例１＞図５ないし図９を参照して本
発明の実施例１による圧縮機用中空ピストンの製造方法
について説明する。

【００２５】１．成形段階 まず、圧縮機を構成する斜板の縁部に結合される部分
で、ブリッジ形成部１１ａとヘッド形成部１１ｂが連続
配置されてなる二つの本体部１１、１１が対称状に一体
化された素材状態の本体部対１１０と、円周面が前記本
体部対１１０のヘッド形成部１１ｂに対応するヘッド形
成部１２ｂをなし、このヘッド形成部の中心軸上に一側
に突出する把持部１２ｃを有する一対のキャップ部１
２、１２とをそれぞれ別個に成形する。前記本体部対１
１０、及び一対のキャップ１２、１２は、鍛造又は鋳造
工程により成形されることが好ましい。

【００２６】具体的には、図５に示すように、本体部１
１は、外周面の一側から外周面の他側方向に凹設された
凹入空間１１ｃによりなされるブリッジ形成部１１ａ
と、このブリッジ形成部１１ａの一側に一体に形成され
るヘッド形成部１１ｂとからなる。このような本体部１
１の二つが一体に対称状に連続配置された状態で本体部
対１１０が成形される。二つのブリッジ形成部１１ａ、
１１ａが相互一体に結合された状態の本体部対１１０が
形成されるので、各本体部１１のヘッド形成部１１ｂは
外側に向かうことになる。

【００２７】また、キャップ部１２は、前記ヘッド形成
部１１ｂに対応する一側が開放された中空円筒形のヘッ
ド形成部１２ｂを有し、前記ヘッド形成部１２ｂの閉鎖
側面には把持部１２ｃが突設される。そして、前記本体
部１１及びキャップ部１２は、全てアルミニウム合金素
材を用いて鋳造又は鍛造により形成される。この場合、
加工余裕を有するように肉厚に成形される。

【００２８】２．溶接前切削段階 溶接前の切削段階では、図５に示すように、本体部対１
１０及びキャップ部１２のなかで、相互に対応するヘッ
ド形成部１１ｂ、１２ｂの先端部を切削して、互いに接
合される接合面１０ａ、１０ｂをそれぞれ形成する。こ
の溶接前の切削段階は、後述する摩擦溶接のための接合
面１０ａ、１０ｂを形成するために、扁平度と表面粗度
を合わせるための単純平削加工（Planing）段階であ
り、従来の圧縮機用中空ピストンの製造方法における仮
結合のための接合面を形成する溶接前切削加工段階に比
べて工程が遥かに単純である。したがって、ピストンの
不良率が低いことから、製造原価を効果的に低減するこ
とができる。

【００２９】そして、この溶接前切削段階で、本体部対
１１０のヘッド形成部１１ｂ、１１ｂの接合面１０ａの
中央部に、図５に点線で示すように、凹入部１０ｃを切
削する工程を、接合面１０ａ、１０ｂを加工する工程と
ともに行うと、図９に示すように、中空ピストン１を完
成したとき、中空部１ｆを拡大し得るので、中空ピスト
ン１の軽量化を効果的に達成し得る。

【００３０】３．摩擦溶接段階 摩擦溶接段階では、固定状態の本体部対１１０の接合面
１０ａに接合面１０ｂが密着されるように、キャップ部
１２、１２を本体部対１１０の両側に突き合わせ、キャ
ップ部１２の把持部１２ｃをジグで固定した状態でキャ
ップ部１２、１２を加圧回転させる。この加圧回転によ
り、接合面１０ａ、１０ｂ間で発生する摩擦熱が接合面
１０ａ、１０ｂを溶着させ、本体部対１１０の両側にキ
ャップ部１２、１２が接合される。このように、本体部
対１１０の両側にキャップ部１２、１２が接合される
と、中空部を有するピストン半製品二つが結合された形
状のピストン半製品対１０を得ることができる。

【００３１】この摩擦溶接段階は、常温の大気雰囲気中
で行われ、本体部対１１０及びキャップ部１２を加圧し
ながら相対回転させ得る単純な構造の装置により行え
る。したがって、酸化防止のための真空雰囲気中の条件
下で行われる従来の電子ビーム溶接方式に比べて設備費
を大きく節減することができる。また、従来の電子ビー
ム溶接の場合、溶接時間が約１０秒程度と比較的長い時
間がかかるが、本発明における摩擦溶接時間は約５秒以
内であることから、中空ピストンの生産性を向上させる
ことができる。更に、互いに溶接された接合面１０ａ、
１０ｂ間の接合強度が非常に優れていることから、ピス
トンの耐久寿命を延長させることがきる。

【００３２】一方、この摩擦溶接段階で、本体部対１１
０とキャップ部１２の各接合面１０ａ、１０ｂを摩擦さ
せる方法としては、前述したような本体部対１１０を固
定しキャップ部１２を加圧回転させる方法のほかにも、
前記本体部対１１０の両側にキャップ部１２を突き合わ
せた状態で、これらを同一方向に回転させた後、両者の
いずれか一方を停止させて、二つの接合面１０ａ、１０
ｂ間で発生する相対速度を用いる方法、本体部対１１０
の両側にキャップ部１２、１２を突き合わせた状態で、
キャップ部１２を対向方向（つまり、本体部対１１０側
方向）に加圧しながらキャップ部１２間に配置された本
体部対１１０を回転させる方法などが採用でき、このよ
うな場合にも、前述したような効果と同じ効果を得るこ
とができる。

【００３３】４．溶接後切削加工段階 溶接後切削加工段階では、摩擦溶接段階で得たピストン
半製品対１０をジグ（図示せず）に固定した状態で、ピ
ストン半製品対１０の外周面を旋削加工してピストンの
ヘッド外周面１ａ（図６に点線で示す部分）を形成す
る。

【００３４】５．コーティング段階 コーティング段階では、前記ピストン半製品対１０をコ
ーティング処理して、表面に耐磨耗層を形成する。この
耐磨耗層はテフロンのような潤滑性耐磨耗材からなった
もので、表面の磨耗速度を大きく緩和させてピストンの
耐久寿命を延長させ、かつ圧縮性能の低下の要因として
作用し得るピストン組織の微細孔を除去する役目を果た
す。

【００３５】６．研磨加工段階 研磨加工段階では、圧縮機のシリンダボアの内部でピス
トンが往復動する際、ボアの内壁に対する摩擦力を最小
化するため、コーティング段階を経たピストン半製品対
１０のヘッド外周面１ａを研磨して、ヘッド外周面１ａ
の表面粗度を均一にする。

【００３６】７．溝切削加工段階 溝切削加工段階では、図７に示すようにピストン半製品
対１０の両側ブリッジ形成部１１ａ、１１ａの凹入空間
１１ｃ（図５参照）を形成する面を切削し、圧縮機の斜
板が挿合できるように、略コ字状の斜板収容溝１ｂを形
成し、次いで、その斜板収容溝１ｂの両側内壁の中央を
切削して、半球形シューが安置される半球形溝のシュー
ポケット１ｃをそれぞれ形成する。このシューポケット
１ｃに半球形シューがそれぞれ摺動可能に安置され、斜
板収容溝１ｂを通じてピストンが斜板に結合されると、
半球形シューの平面部が斜板の両側面を支持することに
より、斜板の摩擦を減少させ、ピストンが斜板の傾斜角
変位によって円滑に往復動することになる。

【００３７】８．切断段階 切断段階では、ピストン半製品対１０の中央、つまり二
つの本体部１１、１１の連結部とピストン半製品対１０
の両側把持部１２ｃ、１２ｃを切断し、図８に示すよう
に、二つのピストン半製品に分離した後、各ピストン半
製品の前後端面１ｄ、１ｅをそれぞれ切削加工すること
により、シリンダボアの内部で円滑に往復動し得る二つ
のピストン１、１を最終に完成する。

【００３８】前記のように、実施例１による圧縮機用中
空ピストンの製造方法においては、鍛造又は鋳造でそれ
ぞれ成形された本体部対１１０とキャップ部１２、１２
に、互いに対応する接合面１０ａ、１０ｂが形成される
ように、最小限の加工を施した後、摩擦溶接で本体部対
１１０とキャップ部１２、１２を接合することができる
ので、溶接前の加工工程を簡素化することができる。更
に、本体部対１１０とキャップ部１２、１２を接合する
ための摩擦溶接が常温の大気雰囲気中において機械的な
単純回転運動のみで行われることから、高価な設備が不
要であり、したがって、設備費の負担を減らすことがで
きる。また、ピストン半製品対１０に対して機械加工と
コーティング工程を同時に行なうことができるために、
ピストン半製品をそれぞれに製造して各ピストンに対し
て機械加工及びコーティング処理を行うのに比べると、
製造工程数を減らすことができ、したがって、中空ピス
トンの生産性を向上させることができる。

【００３９】また、本体部対１１０とキャップ部１２、
１２を接合する溶接工程時間も、約５秒以内程度と短い
ために、中空ピストンの不良率を低減することができる
だけでなく、中空ピストンの生産性を一層高めることが
できる。そして、本発明の実施例１による圧縮機用中空
ピストンの製造方法による前記のような利点は、従来に
おいて、本体部とキャップ部を溶接で接合する前に、仮
結合構造の形成のために、各素材を精密加工し、かつア
ルミニウム合金材である２素材の酸化防止のために、真
空状態で電子ビーム溶接工程を採用していこことに比較
すると明らかである。また、実施例１による圧縮機用中
空ピストンの製造方法においては、溶接過程で酸化現象
が発生しないことから、ピストン組織内に微細孔が生じ
ない。したがって、従来の圧縮機用中空ピストンの製造
方法により製造されたピストンに比べて、実施例１によ
り製造された中空ピストン１は耐久寿命が長く、圧縮性
能の低下を引き起こさない利点がある。

【００４０】＜実施例２＞図１０及び図１１を参照して
本発明の実施例２による圧縮機用中空ピストンの製造方
法について説明する。実施例２による圧縮機用中空ピス
トンの製造方法は前述した実施例１と同一の製造工程に
より中空ピストンを製造し得るようになされるが、図１
０と図５の比較により分かるように、実施例１において
の中空部１ｆに対応する中空部２ｆを構成することのみ
が実施例１と異なる。

【００４１】すなわち、実施例２による圧縮機用中空ピ
ストンの製造方法においては、成形段階で、ブリッジ形
成部２１ａと一体に形成されたヘッド形成部２１ｂが実
施例１でのヘッド形成部１１ｂよりかなり長い長さを有
するとともに、キャップ部２２と結合される側が開放さ
れた中空円筒形をなす本体部対２１０が成形され、各キ
ャップ部２２は、そのヘッド形成部２２ｂが実施例１で
のヘッド形成部１２ｂより相対的に短い長さを有するよ
うに成形される。

【００４２】したがって、実施例２によると、本体部対
２１０及びキャップ部２２、２２の加工においては、実
施例１で使用されるジグ（図示せず）とはただ規格のみ
が異なるジグ（図示せず）が使用され、そのほかの摩擦
溶接段階、溶接後切削加工段階、コーティング段階、研
磨加工段階、溝切削加工段階及び切断段階は実施例１と
同様に行われる。

【００４３】具体的には、本体部対２１０及びキャップ
部２２、２２の相互に対応するヘッド形成部２１ｂ、２
２ｂの先端に切削加工で接合面２０ａ、２０ｂをそれぞ
れ形成し、次いで本体部対２１０及びキャップ部２２、
２２を常温の大気雰囲気中において摩擦溶接により互い
に接合してピストン半製品対２０を製造する。次いでピ
ストン半製品対２０の外周面を切削してヘッド外周面２
ａを形成し、ピストン半製品対２０の全表面をコーティ
ング処理して耐磨耗層を形成する。その後、ヘッド外周
面２ａを研磨し、凹入空間２１ｃをなす面を切削加工し
て、斜板収容溝２ｂとシューポケット２ｃを形成し、最
後にピストン半製品対２０を切断するとともに把持部２
２ｃ、２２ｃを切断して、前後端面２ｄ、２ｅをそれぞ
れ有する二つの中空ピストン２、２を完成する。

【００４４】もちろん、本体部２１のヘッド形成部２１
ｂがキャップ部２２のヘッド形成部２２ｂより短く形成
されるか同一長さに形成されるように、本体部対２１０
及びキャップ部２２、２２を成形し、前記段階を順次経
過して、二つの中空ピストンを製造する方法も実施例２
の範囲に含まれる。

【００４５】＜実施例３＞図１２及び図１３を参照して
本発明の実施例３による圧縮機用中空ピストンの製造方
法について説明する。

【００４６】実施例３においては、実施例１と同様に、
鍛造又は鋳造によりブリッジ形成部３１ａ及び中実円筒
形ヘッド形成部３１ｂを有する本体部対３１０と、一側
が開放された中空部を有するキャップ部３２、３２をそ
れぞれ成形する。次いで、互いに対応するヘッド形成部
３１ｂ、３２ｂの先端にそれぞれ段差を有する接合面３
０ａ、３０ｂを形成する。具体的には、ヘッド形成部３
１ｂには、その外周面を切削して、段差を有する接合面
３０ａが形成され、キャップ部３２には、その内周面を
切削して、段差を有する接合面３０ｂが形成され、前記
接合面３０ａ、３０ｂを突き合わせた状態で、本体部対
３１０及びキャップ部３２、３２を相対回転させて、接
合面３０ａ、３０ｂを摩擦溶接することにより、中空部
３ｆを両側に有するピストン半製品対３０を得る。

【００４７】このように、本体部対３１０及びキャップ
部３２に、相互に対応して結合される段差を有する接合
面３０ａ、３０ｂが形成されると、本体部対３１０にキ
ャップ部３２を簡易に仮結合することができるため、摩
擦溶接段階を容易に行える利点があるという点において
前述した実施例と差別化される。

【００４８】そして、その他の段階は前述した実施例と
同様になされ、最終的に二つの中空ピストン３、３が完
成する。図面において、未説明符号３ａはヘッド外周
面、３ｂは斜板収容溝、３ｃはシュー安置部、３ｄ及び
３ｅはピストンの前後端面、３１ｃはブリッジ形成部３
１ａに形成された凹入空間を示す。

【００４９】＜実施例４＞実施例４による圧縮機用中空
ピストンの製造方法は、前述した実施例と同一の段階を
経てピストン半製品対１０，２０、３０を製造し、前記
ピストン半製品対の両側面を加工して把持部１２ｃ、２
２ｃ、３２ｃを除去した後、ピストン半製品対の外周面
を加工してピストンの外径を形成する段階と、ピストン
半製品対１０、２０、３０のブリッジ形成部１１ａ、２
１ａ、３１ａの凹入空間１１ｃ、２１ｃ、３１ｃをなす
面を加工して斜板収容溝１ｂ、２ｂ、３ｂを形成する段
階と、前記ピストン半製品対をコーティング処理して、
その表面に耐磨耗層を形成する段階と、前記ピストン半
製品対１０、２０、３０の中間を切断して二つのピスト
ン半製品を製造する段階と、前記各ピストン半製品に形
成された斜板収容溝１ｂ、２ｂ、３ｂをなす両側面を加
工してシューポケット１ｃ、２ｃ、３ｃを形成する段階
とにより二つの中空ピストン１、１；２，２；３，３の
製造を完了することを除き、その他の構成及び作用は前
述した実施例と同様である。

【００５０】＜実施例５＞実施例５による圧縮機用中空
ピストンの製造方法は、前述した実施例４におけるコー
ティング段階までは同一である。そして、コーティング
されたピストン半製品対１０、２０、３０の斜板収容溝
１ｂ、２ｂ、３ｂをなす両側面を加工してシューポケッ
ト１ｃ、２ｃ、３ｃを形成した後、ピストン半製品対の
中間を切断して二つの中空ピストン１、１；２、２；
３、３の製造を完了することを除き、その他の構成及び
作用は前述した実施例４と同様である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明による圧縮機
用中空ピストンの製造方法によると、鍛造又は鋳造によ
り成形された本体部対と二つのキャップ部を、最小限の
切削加工のみを施した後、摩擦溶接で接合することによ
り、溶接前加工工程を簡素化することができる。また、
本体部対と二つのキャップ部を単純な相対回転運動のみ
で接合し得るので、高価な装備を必要としないことか
ら、中空ピストンの製造装置の設備費用を節減すること
ができる。また、溶接強度が優れており、溶接過程にお
ける酸化現象も生じないことから溶接不良の発生を減少
させ得るとともに、中空ピストン組織内に微細孔が発生
しないので、中空ピストンの耐久寿命を延長させること
ができる。のみならず、中空ピストンの中空部の内部に
冷媒が充填されることを防止し得るので、圧縮性能の低
下を防止することができる。さらに、ピストン半製品対
を加工するので、二つのピストンに対する同時加工効果
を図ることができるだけでなく、溶接工程が容易であ
り、また、溶接が短時間で終了することから、中空ピス
トンの生産性向上及び製造原価の節減を図ることができ
る、等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な自動車空気調和装置用圧縮機の構成を
示す断面図である。

【図２】従来の圧縮機用中空ピストンの製造方法により
成形された素材状態のピストンの構成を示す断面図であ
る。

【図３】従来の圧縮機用中空ピストンの製造方法により
電子ビーム溶接されたピストンの断面図である。

【図４】従来の圧縮機用中空ピストンの製造方法により
完成されたピストンの断面図である。

【図５】本発明の実施例１により成形された素材状態の
ピストンの構成を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例１により摩擦溶接された素材状
態のピストンの断面図である。

【図７】本発明の実施例１によりヘッドの外周部が切削
加工されたピストンの断面図である。

【図８】本発明の実施例１によりヘッドの外周部が研磨
加工されたピストンの断面図である。

【図９】本発明の実施例１により加工完了された中空ピ
ストンの断面図である。

【図１０】本発明の実施例２による素材状態のピストン
の構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例２により製造完了された中空
ピストンの断面図である。

【図１２】本発明の実施例３による素材状態のピストン
の構成を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施例３により製造完了された中空
ピストンの断面図である。

【符号の説明】

１，２，３ ピストン １ａ，２ａ，３ａ ヘッド外周面 １ｂ，２ｂ，３ｂ 斜板収容溝 １ｃ，２ｃ，３ｃ シュー安置部 １ｄ，２ｄ，３ｄ 前端面 １ｅ，２ｅ，３ｅ 後端面 １０，２０，３０ ピストン半製品対 １０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ 接
合面 １１，２１，３１ 本体部 １１ａ，２１ａ，３１ａ ブリッジ形成部 １１ｂ，２１ｂ，３１ｂ ヘッド形成部 １２，２２，３２ キャップ部 １２ｂ，２２ｂ，３２ｂ ヘッド形成部 １１０，２１０，３１０ 本体部対

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 AD03 CB07 3H076 AA06 BB26 CC12 CC17 CC20 CC33 CC34 3J023 EA02 FA03 GA03 3J044 AA18 BC01 DA10 EA02 EA10 4E067 AA05 BG00 EB00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹入空間を有するブリッジ形成部とヘッ
   ド形成部が連続配置された一対の本体部が対称状に一体
   化された本体部対を成形し、円周面が前記本体部対の各
   ヘッド形成部に対応するヘッド形成部をなし、このヘッ
   ド形成部の中心軸上に一側に突設される把持部を有する
   一対のキャップ部を成形する段階と、 前記本体部対の各ヘッド形成部及び前記キャップ部の各
   ヘッド形成部の先端面に相互対応する接合面をそれぞれ
   形成する段階と、 前記本体部対の両側接合面に前記各キャップ部の接合面
   を突き合わせ、これらを相対回転させることにより発生
   する熱で前記本体部対の両側にそれぞれキャップ部を接
   合して、両側に中空部を有するピストン半製品対を製造
   する段階と、 前記ピストン半製品対の外周面を切削してピストンの外
   径を形成する段階と、 前記ピストン半製品対をコーティングして、その表面に
   耐磨耗層を形成する段階と、 前記ピストン半製品対の各ヘッド形成部の外周面を研磨
   してヘッドの外周面を形成する段階と、 前記ピストン半製品対の各ブリッジ形成部に形成された
   凹入空間をなす面を切削して斜板収容溝を形成した後、
   その斜板収容溝の両側内壁を切削して半球形のシューポ
   ケットを形成する段階と、 前記ピストン半製品対の中央部を切断して二つのピスト
   ン半製品に分離し、各ピストン半製品の前後端面を加工
   して二つの中空ピストンを製造する段階とを含んでなる
   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】 前記本体部対の両側にそれぞれキャップ
   部を接合して、両側に中空部をそれぞれ有するピストン
   半製品対を製造する段階は常温の大気雰囲気で行われる
   ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機用中空ピストン
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記本体部対を固定した状態で、その両
   側接合面にキャップをそれぞれ突き合わせ、各キャップ
   部を回転させることで、ピストン半製品対を製造するこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧縮機用中
   空ピストンの製造方法。
4. 【請求項４】 前記各キャップを固定した状態で、前記
   本体部対を回転させることで、ピストン半製品対を製造
   することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧縮
   機用中空ピストンの製造方法。
5. 【請求項５】 前記本体部対の両側接合面と前記各キャ
   ップ部の接合面に、相互対応する段差を形成する段階を
   更に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   圧縮機用中空ピストンの製造方法。
6. 【請求項６】 前記本体部対の各ヘッド形成部は前記キ
   ャップのヘッド形成部に比べて相対的に長く成形される
   ことにより、本体部対の各ヘッド形成部の内部に一側が
   開放された中空部が形成されることを特徴とする請求項
   １又は請求項２記載の圧縮機用中空ピストンの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記キャップのヘッド形成部は前記本体
   部対の各ヘッド形成部に比べて相対的に長く成形される
   ことにより、前記キャップのヘッド形成部の内部に一側
   が開放された中空部が形成されることを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の圧縮機用中空ピストンの製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記本体部対の各ヘッド形成部の先端面
   に接合面を形成するとき、その中央部に凹入部を形成し
   て、中空部を拡大形成することを特徴とする請求項７記
   載の圧縮機用中空ピストンの製造方法。
9. 【請求項９】 凹入空間を有するブリッジ形成部とヘッ
   ド形成部が連続配置された一対の本体部が対称状に一体
   化された本体部対を成形し、円周面が前記本体部対の各
   ヘッド形成部に対応するヘッド形成部をなし、このヘッ
   ド形成部の中心軸上に一側に突設される把持部を有する
   一対のキャップ部を成形する段階と、 前記本体部対の各ヘッド形成部及び前記キャップ部の各
   ヘッド形成部の先端面に相互対応する接合面をそれぞれ
   形成する段階と、 前記本体部対の両側接合面に前記各キャップ部の接合面
   を突き合わせ、これらを相対回転させることにより発生
   する熱で前記本体部対の両側にそれぞれキャップ部を接
   合して、両側に中空部を有するピストン半製品対を製造
   する段階と、 前記ピストン半製品対の両側面を切削するとともに外周
   面を加工してピストンの外径を形成する段階と、 前記ピストン半製品対の各ブリッジ形成部に形成された
   凹入空間をなす面を切削して斜板収容溝をそれぞれ形成
   する段階と、 前記ピストン半製品対をコーティングして、その表面に
   耐磨耗層を形成する段階と、 前記ピストン半製品対の中央部を切断して二つのピスト
   ン半製品に分離する段階と、 前記ピストン半製品に形成された各斜板収容溝の両側内
   壁を切削して半球形シューポケットを形成することで、
   二つの中空ピストンを製造する段階とを含んでなること
   を特徴とする圧縮機用中空ピストンの製造方法。
10. 【請求項１０】 凹入空間を有するブリッジ形成部とヘ
    ッド形成部が連続配置された一対の本体部が対称状に一
    体化された本体部対を成形し、円周面が前記本体部対の
    各ヘッド形成部に対応するヘッド形成部をなし、このヘ
    ッド形成部の中心軸上に一側に突設される把持部を有す
    る一対のキャップ部を成形する段階と、 前記本体部対の各ヘッド形成部及び前記キャップ部の各
    ヘッド形成部の先端面に相互対応する接合面をそれぞれ
    形成する段階と、 前記本体部対の両側接合面に前記各キャップ部の接合面
    を突き合わせ、これらを相対回転させることにより発生
    する熱で前記本体部対の両側にそれぞれキャップ部を接
    合して、両側に中空部を有するピストン半製品対を製造
    する段階と、 前記ピストン半製品対の両側面を切削するとともに外周
    面を加工してピストンの外径を形成する段階と、 前記ピストン半製品対の各ブリッジ形成部に形成された
    凹入空間をなす面を切削して斜板収容溝をそれぞれ形成
    する段階と、 前記ピストン半製品対をコーティングして、その表面に
    耐磨耗層を形成する段階と、 前記ピストン半製品対に形成された各斜板収容溝の両側
    内壁を切削して半球形シューポケットを形成する段階
    と、 前記ピストン半製品対の中央部を切断して二つの中空ピ
    ストンを製造する段階とを含んでなることを特徴とする
    圧縮機用中空ピストンの製造方法。