JP2002031051A - 中空球冠シュー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】球冠シューの製造コストの上昇を極力回避しつ
つ軽量化を図る。 【解決手段】斜板式圧縮機の球冠シュー７６は、外表面
の一方が概して凸球面１３０を成し、他方が概して平面
１３４を成す球冠状である。球冠シュー７６は、凸球面
１３０を有する第一部材１４６と、平面１３４を有する
第二部材１４８とが結合されて成り、内部に空間を有す
る中空球冠シューである。第一部材１４６は、鋼板のプ
レス成形により、球面部１５０，円筒部１５２およびそ
れらを滑らかにつなぐつなぎ部１５４を備える形状に形
成する。第二部材１４８は、鋼板の切削加工により他の
部分より小径の嵌合部１５８を備える形状に形成する。
第一部材１４６の開口側端面１６４が第二部材１４８の
端面１５６に当接する深さまで円筒部１５２の内周面に
嵌合部１５８を嵌合し、端面１５６，１６４を溶接す
る。内部空間が外部から遮断された中空の球冠シュー７
６が完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量型斜板式
圧縮機のシューに関するものであり、特に、概して球冠
状を成し、ピストンと斜板との間に配設される球冠シュ
ーに関するものである。球冠シューは、通常「半球シュ
ー」と称されているものであるが、実際には球の半分よ
りは相当小さいものであるので、本明細書においては、
球冠シューと称することとする。

【０００２】

【従来の技術】可変容量型斜板式圧縮機の中には、斜板
の傾斜角度を変更することによってピストンのストロー
クを変更し、圧縮機の吐出容量を変更するものがある。
この種の可変容量型斜板式圧縮機においては、ピストン
と斜板との間に一対の球冠シューが配設される。斜板の
両側に一対の球冠シューが配設され、それら一対の球冠
シューの凸球面が、ピストンの係合部に形成された一対
の凹球面に嵌合されることによって、斜板の回転運動が
ピストンの往復運動に変換されるのである。そのため
に、ピストンは、シリンダボアに嵌合する頭部と、斜板
に係合する係合部とを一体に備えたものとされ、係合部
は、互いに平行に延びる一対のアーム部と、それらアー
ム部の基端同士を結合する結合部とを備えたものとされ
る。そして、一対のアーム部の互いに対向する面に上記
凹球面が形成されるのである。また、一対のアーム部の
一方が頭部と一体に形成されることが多い。

【０００３】上記係合部は斜板の外周部を跨ぐ状態とさ
れ、その係合部の一対のアーム部と斜板の両側の面との
間にそれぞれ１個ずつのシューが配設されるのである
が、吐出容量の変更のために斜板の傾斜角が変更されて
も、一対のアーム部，一対のシューおよび斜板との間の
隙間が変化しないようにすることが必要である。この条
件は、一対のシューが斜板を挟んだ状態で、それらシュ
ーの２つの凸球面が同一の球面上に位置するように、斜
板の厚さと一対のシューの寸法とが設定されることによ
って満たされる。したがって、一対のシューは、１個の
球の中央部を、斜板の厚さと等しい厚さで除去した形状
とすることが必要であり、半球よりは明瞭に小さい球冠
と称される形状とすべきなのである。

【０００４】従来、この球冠シューは鋼製の中実部品と
されていた。ピストンは、軽量化のために、アルミニウ
ム製とされ、かつ、頭部が中空とされていたのである
が、球冠シューは、耐摩耗性の確保のために鋼製とする
ことが望ましく、また、小形部品であるため、中空とす
る必要はない、あるいは中空としても効果が小さく、製
造コストの上昇に見合うだけの効果が期待できないと考
えられていたものと推測される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】しかしながら、可変容量型斜板式圧縮機のメーカ各
社がピストン軽量化の努力を続けた結果、ピストンの著
しい軽量化が達成された。本発明の発明者は、以上の事
情を背景として、可変容量型斜板式圧縮機の制御性能を
向上させるためには、往復運動する部分の軽量化が是非
とも必要であるが、これ以上ピストンの軽量化を目指す
ことは非常に困難であり、また、仮に軽量化を達成でき
たとしても、著しい製造コストの上昇を招くことを避け
得ないので、球冠シューの軽量化を図る方が有利である
と考えるに到った。したがって、本発明の課題は、球冠
シューの製造コストの上昇を極力回避しつつ、球冠シュ
ーの軽量化を図ることである。この課題は、球冠シュー
を下記各態様のものとすることによって解決される。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。

【０００６】（１）可変容量型斜板式圧縮機の斜板とピ
ストンとの間に配設される球冠シューであって、内部に
空間を有することを特徴とする中空球冠シュー。中空球
冠シューは、外表面の一方が概して凸球面を、他方が概
して平面を成し、一対の中空球冠シューが斜板の両側に
配設され、それら一対の中空球冠シューの凸球面が、同
一の球面上に位置する状態で配設される。「概して凸球
面を成し」、「概して平面を成し」とは、必ずしも厳密
な意味で凸球面や平面とされるわけではないことを意味
する。すなわち、凸球面は、ピストンに形成される凹球
面との間に、また、平面は斜板の摺動面との間に、それ
ぞれ良好に潤滑油膜が形成されるようにする目的や、球
冠シューが容易に所要の運動を行い得るようにする目的
等のために、正確な凸球面や平面とされないことがあ
る。さらに、平面の外周縁に面取りや丸み付けが施され
ることも、また、後に実施形態の項において説明するよ
うに、製造の都合で凸球面の平面に近い部分が円筒状に
されることもあり、これら多少の変形を含むものも本項
に記載の球冠シューに包含されることを意味するのであ
る。中空球冠シューは中実の球冠シューに比較すれば、
製造が面倒で、その点からコストが上昇することは否め
ないが、材料が少なくて済む利点があり、比較的安価に
製造することができる。そして、中実のものに比較して
質量を著しく小さくすることができ、現在のピストンを
さらに軽量化するためのコストに比べて、安いコストで
斜板式圧縮機の吐出容量の制御性能を向上させることが
できる。 （２）複数の部材が結合されて成る (1)項に記載の中空
球冠シュー（請求項１）。例えば、遠心鋳造法等によれ
ば、継ぎ目のない中空の球冠シューを製造することも可
能であるが、複数の部材を結合して製造する方が、容易
にあるいは安価に中空球冠シューを製造し得ることが多
い。本態様の代表的なものは次項の態様であるが、それ
に限定されるわけではなく、例えば、中空球冠シューを
中心線を含む平面によって二分割した形状の素材を製造
し、それらを溶接等によって結合して中空球冠シューを
得ることもできる。 （３）前記複数の部材が、概して凸球面を形成する第一
部材と、概して平面を形成する第二部材とを含む (2)項
に記載の中空球冠シュー（請求項２）。実施の形態にお
いて説明するように、この態様の中空球冠シューは、製
造が容易であり、かつ、ピストンの係合部と係合する凸
球面にも、斜板と係合する平面にも継ぎ目が生じず、性
能上も優れた中空球冠シューが得られる。 （４）前記内部に形成される空間が外部空間と気密に遮
断された (1)項ないし (3)項に記載の中空球冠シュー
（請求項３）。内部空間が外部空間と気密に遮断されて
いれば、外部空間に存在する潤滑油や冷媒ガスが内部空
間に侵入することがない。これら潤滑油や冷媒ガスが一
旦内部空間に侵入すれば、これらを排除することが難し
く、あるいは不可能であり、中空球冠シューの質量が増
大してしまうのであるが、その不都合が回避されるので
ある。 （５）前記第一部材と前記第二部材との少なくとも一方
が鋼製である (3)項に記載の中空球冠シュー。特に、第
一部材を鋼製とすれば、第一部材を鋼板のプレス成形あ
るいは鍛造によって製造することができ、薄肉化が容易
となる。また、鋼製とすれば、強度の要求を満たすこと
が容易となる。なお、本態様においても、中空球冠シュ
ーの内部空間が外部空間と気密に遮断される構成とする
ことができる。このことは、以下の (8)項， (9)項およ
び(10)項においても同様である。 （６）前記第一部材が鋼製であり、厚さが概して１mm以
下である (5)項に記載の中空球冠シュー（請求項４）。
「厚さが概して１mm以下」とは、製造等の都合で特に厚
さが厚くされ、あるいは薄くされる部分を除く一般的な
部分の厚さが１mm以下ということである。軽量化の観点
からは厚さが０．８mm以下であることが望ましく、０．
６mm以下であることがさらに望ましい。 （７）前記第二部材が鋼製であり、厚さが概して１mm以
下である (5)項または (6)項に記載の中空球冠シュー。
第一部材に関する前記説明は第二部材にも当てはまる。 （８）前記第一部材と前記第二部材との一方が嵌合部を
備え、その嵌合部が第一部材と第二部材との他方の内側
へ嵌合された状態で第一部材と第二部材とが結合された
(3)項， (5)項ないし (7)項のいずれか一つに記載の中
空球冠シュー。本項に記載の態様によれば、第一部材と
第二部材との相対位置決めが容易となり、両部材の結合
作業が容易となる。また、両部材の接触面積が大きくな
るため、接着によって両部材を結合し、十分な結合強度
を得ることが容易になる。 （９）前記第一部材と前記第二部材とが溶接により結合
された (3)項， (5)項ないし (8)項のいずれか一つに記
載の中空球冠シュー（請求項５）。第一部材と第二部材
とが、互いに溶接が可能な材料から成る場合には、両部
材の結合は溶接によることが、信頼性の点から望まし
い。 （１０）前記第一部材と前記第二部材とが、互いの機械
的な係合により結合された (3)項， (5)項ないし (9)項
のいずれか一つに記載の中空球冠シュー（請求項６）。
第一，第二部材を機械的な係合により結合する場合に
は、溶接や接着による場合に比較して、両部材の材質の
選択可能範囲が広くなり、凸球面と平面とにそれぞれ適
切な摺動特性を持たせることが容易となる。 （１１）前記第一部材と第二部材との機械的な係合が、
少なくとも一方の弾性変形を伴うスナップアクションに
よって実現された(10)項に記載の中空球冠シュー。 （１２）前記機械的な係合が、前記第一部材と前記第二
部材とのそれぞれの当接面同士の当接と、シール部同士
の実質的な線接触とを伴う係合である(10)項または(11)
項に記載の中空球冠シュー。本項の特徴を採用すれば、
中空球冠シューの強度の要求と気密性の要求との両方を
満たすことが容易となる。シール部は、シール性の点か
らはできる限り理論的な線接触に近いことが望ましい
が、耐久性の向上，製造上都合等、別の観点から小さい
幅のシール面とされることがあり、「実質的な線接触」
はそれを包含するものとする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
車両用エアコンディショナに用いられる斜板式圧縮機用
の中空球冠シューを例に取り、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１
８，シリンダブロック１０等により斜板式圧縮機のハウ
ジングが構成されている。リヤハウジング１８とバルブ
プレート２０との間には、吸入室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３
６，吐出バルブ３８等が設けられている。

【０００８】上記ハウジング内には、回転軸５０が、シ
リンダブロック１０の中心軸線を回転軸線として回転可
能に設けられている。回転軸５０は、その両端部におい
てそれぞれフロントハウジング１６，シリンダブロック
１０にベアリングを介して回転可能に支持されている。
シリンダブロック１０の中心部には、支持穴５６が形成
されており、その支持穴５６において上記ベアリングを
介し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。

【０００９】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、中心線を通る貫通穴６１が形成され、この貫通穴
６１に回転軸５０が貫通している。貫通穴６１は、両端
開口側ほど図１における上下方向に内のり寸法が漸増さ
せられ、それら両端部の横断面形状が長穴をなしてい
る。回転軸５０にはまた、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の貫通穴６１と、回転軸５０の外周面とを含むも
のである。

【００１０】前記ピストン１４は、中空ピストンの一種
であり、斜板６０の外周部を跨ぐ状態で係合させられる
係合部７０と、係合部７０と一体に設けられ、シリンダ
ボア１２に嵌合される頭部７２とを備えている。本実施
形態における頭部７２は、中空頭部とされて軽量化が図
られている。頭部７２，シリンダボア１２およびバルブ
プレート２０が共同して圧縮室を形成している。また、
係合部７０に一対の球冠状の球冠シュー７６を介して斜
板６０の外周部が係合させられている。ピストン１４お
よび球冠シュー７６については後に詳しく説明する。

【００１１】斜板６０の回転運動は、球冠シュー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、吸入室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内の圧縮室に吸入される。
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内の圧縮室の冷媒ガスが圧縮
され、吐出穴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、シリンダブロック１０，フロントハウ
ジング１６，リヤハウジング１８等から成るハウジング
に受けられる。ピストン１４の係合部７０には、回転規
制部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。

【００１２】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、電磁制御弁９０が設けら
れている。電磁制御弁９０のソレノイド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
れて電磁制御弁９０の開度が調節される。

【００１３】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
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。支持穴５６は排出ポー
ト１０４を経て吸入室２２に連通させられている。

【００１４】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入室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内の圧縮室の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節さ
れ、斜板６０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、電磁制御弁９０の励磁，消磁の制御によ
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。

【００１５】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。

【００１６】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の中空円筒状をなす有底中空
円筒状部１１０と、有底中空円筒状部１１０に溶接等適
宜の手段で固定され、有底中空円筒状部１１０の開口を
閉塞する閉塞部材としてのキャップ１１２とを備えてい
る。ピストン１４の係合部７０は、概してＵ字形をな
し、頭部７２の中心軸線と直交する方向に互いに平行に
延びる一対のアーム部１２０，１２２と、これらアーム
部１２０，１２２の基端同士を結合する結合部１２４と
を備えている。アーム部１２０，１２２の互いに対向す
る側面には、それぞれ凹球面１２８が形成されている。
これら２つの凹球面１２８は同一球面上に位置してい
る。

【００１７】前記一対の球冠シュー７６は、図２に示す
ように、外表面の一方が概して凸球面１３０を、他方が
概して平面１３４を成す球冠状である。一対の球冠シュ
ー７６は、凸球面１３０において凹球面１２８に摺動可
能に保持され、平面１３４において斜板６０の外周部の
両側面である両摺動面１４０，１４２に接触し、斜板６
０の外周部を両側から挟持している。一対の球冠シュー
７６は、斜板６０を両側から挟んだ状態で、２つの凸球
面１３０がほぼ同一球面上に位置するように設計されて
いる。球冠シュー７６は、複数の部材が結合されて成
り、内部に空間を有する中空球冠シューであり、本実施
形態の場合、凸球面１３０を形成する第一部材１４６
と、平面１３４を形成する第二部材１４８とが結合され
て成るものである。第一部材１４６と第二部材１４８と
は溶接により結合されている。第一部材１４６と第二部
材１４８とは共に、鉄系材料の一種である鋼から成って
おり、例えば、ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５；高炭
素クロム軸受鋼鋼材）が好適である。なお、本実施形態
において、斜板６０および球冠シュー７６は共に鋼から
成っているため、両者の焼付きを防止するために斜板６
０の両摺動面１４０，１４２に表面処理が施されてい
る。この表面処理としては、例えば、銅の溶射層が好適
である。

【００１８】第一部材１４６は、球面部１５０と円筒部
１５２とそれらを滑らかにつなぐつなぎ部１５４とを備
えている。第二部材１４８は、概して平板状をなし、斜
板６０に接触する平面１３４とは反対側の端面１５６か
ら突出した嵌合部１５８を備えている。また、第二部材
１４８の平面１３４の外周縁には傾斜角度の小さい面取
り１６０が施されている。平面１３４は厳密には僅かに
中高の曲面（例えば、曲率半径がきわめて大きい凸球
面）とされており、平面１３４と面取り１６０とは曲面
で滑らかにつながれている。第一部材１４６と第二部材
１４８とは、第二部材１４８の嵌合部１５８の外周面が
第一部材１４６の円筒部１５２の内周面に嵌合され、第
一部材１４６の開口側端面１６４と第二部材１４８の端
面１５６とが当接させられた状態で、それら両面が溶接
されている。第一部材１４６と第二部材１４８とにより
形成される内部空間が、溶接により外部空間と気密に遮
断されている。第一部材１４６と第二部材１４８とは共
に厚さが概して１ｍｍ以下とされることが望ましい。例
えば、第一部材１４６の厚さを０．５ｍｍとし、第二部
材１４８の嵌合部１５８を含む部分の厚さを０．５ｍｍ
とすることができる。

【００１９】本球冠シュー７６の製造について説明す
る。図３に示すように、鋼板１７０のプレス成形によ
り、第一部材１４６を製造する。また、第二部材１４８
は、鋼板の打抜き加工後、一方の端面１５６の外周縁を
切削加工することにより嵌合部１５８を形成し、他方の
端面である平面１３４の外周縁に面取り１６０を施す。
なお、面取り１６０は第一部材１４６と第二部材１４８
との溶接後に施してもよい。また、第二部材１４８も鋼
板のプレス成形により製造してもよい。互いに合わせら
れる面である開口側端面１６４および端面１５６と、円
筒部１５２の内周面１７４および嵌合部１５８の外周面
１７６とには、それぞれ切削加工，研削加工等の機械加
工が施され、寸法精度が向上させられることが望まし
い。第一部材１４６の円筒部１５２と第二部材１４８の
嵌合部１５８との嵌合により両者の半径方向の位置決め
がなされた状態で、ビーム溶接等により開口側端面１６
４と端面１５６とが溶接面として接合されることによ
り、第一部材１４６と第二部材１４８とにより形成され
る内部空間が外部空間から気密に遮断される。したがっ
て、第一部材１４６と第二部材１４８との接合後、第一
部材１４６，第二部材１４８の外表面にバレル研摩加工
が施されるが、このバレル研摩時に発生する切り屑等の
異物が内部空間に入り込むことが防止される。このよう
にして球冠シュー７６が完成する。

【００２０】本実施形態によれば、球冠シュー７６を中
空として軽量化でき、ピストン往復運動時の慣性力を低
減でき、特に高速運転時の制御性が向上する。また、中
実製品よりも材料が少なくて済む。さらに、第一部材１
４６と第二部材１４８とを結合することによって中空球
冠シュー７６を形成すれば、中空一体成形と比較して製
造が容易になる。また、第一部材１４６と第二部材１４
８とを鋼等の鉄系材料製とすれば、薄肉に形成すること
が容易である。

【００２１】球冠シュー７６を形成する第一部材および
第二部材は、図４に示す形態としてもよい。第一部材２
００は、凸球面２０２を有する球面部２０４と、球面部
２０４の開口側端面２０８の内周部から延び出す嵌合部
２１０とを備えている。第一部材２００は、第一部材１
４６と同様、鋼板のプレス成形により製造される。第二
部材２２０は、平面２２２を有する平板部２２４と、平
板部２２４の平面２２２とは反対側の平面（端面）２２
６の外周部から延び出す嵌合部２２８とを備えている。
第二部材２２０も、鋼板のプレス成形により製造され
る。ただし、前記実施形態のように、鋼板の打抜き加工
後、端面２２６の内周部を切削加工することにより嵌合
部２２８を形成してもよい。互いに合わされる面である
第一部材２００の開口側端面２０８と第二部材２２０の
嵌合部２２８の端面２３０と、第一部材２００の嵌合部
２１０の外周面２３４と第二部材２２０の嵌合部２２８
の内周面２３６とは機械加工が施されて、寸法精度が向
上させられることが望ましい。球面部２０４と平板部２
２４との厚さは共に０．５ｍｍとされている。第一部材
２００の嵌合部２１０の外周面２３４と、第二部材２２
０の嵌合部２２８の内周面２３６とが嵌合されて、半径
方向に位置決めされた状態で、開口側端面２０８と嵌合
部２２８の端面２３０との当接により嵌合深さが規定さ
れ、両面２０８，２３０が溶接される。前記実施形態と
同様、中空球冠シュー７６を容易に製造できる。

【００２２】第一部材と第二部材との結合方法は溶接以
外の方法でもよく、例えば、図５に示すように、第一部
材１４６の円筒部１５２の内周面１７４および開口側端
面１６４と、第二部材１４８の嵌合部１５８の外周面１
７６および端面１５６との間にそれぞれ接着剤を介在さ
せ、両部材を接着により結合してもよい。なお、図５に
は、理解を容易にするために、接着剤層の厚さが誇張し
て示されている。また、図４に示す第一部材２００と第
二部材２２０とを接着により結合してもよい。

【００２３】また、第一部材と第二部材とを機械的な係
合により結合してもよい。その一実施形態を図６に示
す。本実施形態の球冠シュー３００は、第一部材３０２
と第二部材３０４とがスナップアクションによる係合に
より結合されている。第一部材３０２は、鋼板のプレス
成形により凸球面３１０を有する球面部３１２と、円筒
部と両部を滑らかにつなぐつなぎ部３１４とを形成した
後、円筒部をスピニング加工等の塑性加工により湾曲さ
せて嵌合部３１６を形成することにより、その一部に内
周側に凹んだ係合凹部３１８が形成されたものである。
嵌合部３１６の先端部は、先端ほど内周側に向かって湾
曲させられている。第一部材３０２の開口側端面３２２
は、第一部材３０２の中心線方向に直角な平面となるよ
うに機械加工されることが望ましい。第二部材３０４
は、鋼板をプレス成形により、平面３３０を有する平板
部３３２と、平面３３０とは反対側の端面３３６の外周
部から延び出す嵌合部３３８とを形成し、その嵌合部３
３８をスピニング加工等の塑性加工により湾曲させ、内
周側に凸の係合突部３４０が形成されたものである。係
合突部３４０の最も内周側へ突出した部分の内径が、嵌
合部３１６の最も外周側に突出した部分の外径よりも小
さくされている。

【００２４】第一部材３０２と第二部材３０４とを結合
する際には、第一部材３０２の嵌合部３１６が、第二部
材３０４の嵌合部３３８の内側に嵌合させられる。第二
部材３０４の嵌合部３３８の先端部は先端側ほど外周側
に湾曲させられ、第一部材３０２の嵌合部３１６の先端
部は先端側ほど内周側に向かって湾曲させられているた
め、嵌合部３３８が外周側へ弾性変形し、嵌合部３１６
が内周側へ弾性変形しつつ嵌合が進行する。やがて、第
一部材３０２の開口側端面３２２が第二部材３０４の端
面３３６に当接して嵌合深さが規定される。その状態で
は、係合突部３４０と係合凹部３１８とが互いに対向す
る位置に至り、弾性変形させられていた嵌合部３１６お
よび嵌合部３３８が復元力により元の状態へ復帰しよう
とする。その結果、係合突部３４０と係合凹部３１８と
が弾性力が付与された状態で線接触することにより、第
一部材３０２と第二部材３０４とが結合される。詳細に
は、係合突部３４０の、端面３３６に接近するにつれて
第二部材３０４の中心線から遠ざかる向きに傾斜する曲
面上の一円周と、係合凹部３１８の、開口側端面３２２
に接近するにつれて第一部材３０２の中心線から遠ざか
る向きに傾斜する曲面上の一円周とが接触し、全周にわ
たって線接触することにより、第一部材３０２と第二部
材３０４とにより形成される内部空間が外部から遮断さ
れるとともに、第一部材３０２の第二部材３０４からの
抜け出しが防止される。そのように第一部材３０２およ
び第二部材３０４の各部分の寸法関係が設定されている
のである。このようにして中空の球冠シュー３００が完
成する。本実施形態においては、第一部材３０２の係合
凹部３１８と第二部材３０４の係合突部３４０との互い
に線接触する部分がそれぞれシール部を構成し、開口側
端面３２２と端面３３６とがそれぞれ当接面を構成して
いる。なお、係合凹部を第二部材３０４に設け、係合突
部を第一部材３０２に設けることも可能である。

【００２５】第一部材と第二部材との機械的係合の別の
形態を図７および図８に示す。本実施形態における球冠
シュー４００も、第一部材４０２と第二部材４０４との
スナップアクションによる係合によって結合されてい
る。第一部材４０２は、凸球面４１０を有する球面部４
１２と円筒部４１４と両部４１２，４１４を滑らかにつ
なぐつなぎ部４１５とを備えている。円筒部４１４の内
周面４１６の、球面部４１２との境界部近傍には、円環
状の係合溝４１８が形成されている。なお、第一部材４
０２は、鋼板のプレス成形により球面部４１２，円筒部
４１４およびつなぎ部４１５が形成された後、開口側端
面４２０と円筒部４１４の内周面４１６とが機械加工さ
れ、その際、係合溝４１８も形成されることが望まし
い。

【００２６】第二部材４０４は、鋼材の鍛造，プレス加
工あるいは切削加工により、平面４３０を有する平板部
４３２と、平板部４３２の平面４３０とは反対側の端面
４３４において、外周縁からやや内周側に寄った位置か
ら延び出す円筒部とを備える第二部材製造用の素材が製
造される。そして、第二部材製造用素材の円筒部の外周
面が切削加工され、基端部に嵌合部４３８が形成される
とともに、先端部に係合突部４４０が形成されて第二部
材４０４が製造される。嵌合部４３８の外径は第一部材
４０２の円筒部４１４の内周面４１６より僅かに小径と
され、嵌合部４３８と係合突部４４０との間の部分は、
嵌合部４３８より外径が小さくされることにより他の部
分より薄くされて、弾性変形し易くされている。係合突
部４４０は、最も外周側に突出した部分の外径が嵌合部
４３８より大径とされ、円筒部４１４の内周面４１６の
内径よりもやや大きくされている。係合突部４４０は、
最も外周側に突出した部分より先端部側および基端部側
がそれぞれ第二部材４０４の中心線に接近する向きに傾
斜するテーパ面とされており、基端部側のテーパ面が係
合面４４４とされている。第一部材４０２の開口側端面
４２０と第二部材４０４の端面４３４とには機械加工が
施されて寸法精度が向上させられることが望ましい。

【００２７】第一部材４０２と第二部材４０４とを結合
する際には、第二部材４０４の嵌合部４３８が、第一部
材４０２の円筒部４１４の内側に嵌合される。係合突部
４４０の先端部は、前述のように、基端側に向かうにつ
れて外径が漸増させられたテーパ面が形成されているた
め、係合突部４４０が徐々に内周側に弾性変形させられ
つつ嵌合が進行する。やがて、第一部材４０２の開口側
端面４２０と第二部材４０４の端面４３４とが当接して
嵌合深さが規定される。その状態では、係合突部４４０
が係合溝４１８と対向する相対位置となり、係合突部４
４０の最も外周側に突出した部分が係合溝４１８へ嵌入
させられることにより、係合突部４４０の弾性変形の復
帰が許容されるが、係合溝４１８の開口側端面４２０に
近い側の側面の内周縁は、係合突部４４０の係合面４４
４のそれに対向する部分よりも小径であるため、係合突
部４４０に弾性力が付与された状態で係合面４４４が係
合溝４１８の内周縁に実質的に線接触させられる。この
線接触により、第一部材４０２の第二部材４０４からの
抜け出しが防止されるとともに、第一部材４０２と第二
部材４０４とにより形成される内部空間の気密が保持さ
れる。係合突部４４０と係合溝４１８の縁とが接触する
状態では、嵌合部４３８の外周面と円筒部４１４の内周
面４１６との間に僅かな隙間が形成され、係合突部４４
０と係合溝４１８の縁とが全周にわたって接触すること
が保証されるとともに、第一部材４０２と第二部材４０
４とに、平面４３０に平行な方向の力が加えられた場合
にも、両部材４０２，４０４が微小量以上相対移動しな
いようにされて、上記接触状態が確実に維持されるよう
にされている。第一部材４０２の開口側端面４２０と第
二部材４０４の端面４３４とがそれぞれ当接面を構成
し、係合面４４４および係合溝４１８の縁の実質的に線
接触させられる部分がそれぞれシール部を構成してい
る。

【００２８】第一部材と第二部材とは、上記各実施形態
で説明した溶接，接着，機械的係合以外にも、しまり嵌
合や螺合等、あるいはそれらの組み合わせを含む結合方
法により結合してもよい。

【００２９】第一部材と第二部材とは、鋼以外の材料、
例えば銅等の金属材料あるいはセラミックス等の非金属
材料で形成してもよい。また、上記各実施形態のよう
に、第一部材と第二部材とを同じ材料で形成してもよい
し、互いに異なる材料で形成して、凸球面と平面とに適
切な摺動特性を持たせるようにしてもよい。斜板６０が
前記実施形態のように鋼製であれば、少なくとも第二部
材をそれと異なる材料、例えば銅やセラミックスにより
形成すれば、同種金属による焼付きを防止でき、斜板の
摺動面と球冠シューの平面との表面処理が不要となる。

【００３０】第一部材と第二部材とは、プレス成形，切
削加工，鍛造等種々の方法により製造することができ
る。したがって、前記各実施形態において、一例として
プレス成形で製造する形態について説明したものについ
ても、プレス成形以外の方法、例えば鍛造により製造す
ることも可能であるし、その他の製造方法で説明した場
合でも同じことが言える。また、上記製造方法の任意の
組み合わせで製造することも可能である。

【００３１】本発明を、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ことも可能である。

【００３２】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中空球冠シューを備
える斜板式圧縮機を示す正面断面図である。

【図２】上記中空球冠シューを斜板とともに示す正面断
面図である。

【図３】上記中空球冠シューの製造工程を示す図であ
る。

【図４】本発明の別の実施形態である中空球冠シューの
製造工程を示す図である。

【図５】本発明のさらに別の実施形態である中空球冠シ
ューを示す正面断面図である。

【図６】本発明のさらに別の実施形態である中空球冠シ
ューの一部を示す正面断面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施形態である中空球冠シ
ューを示す正面断面図である。

【図８】上記中空球冠シューの一部を拡大して示す正面
断面図である。

【符号の説明】

１４：片頭ピストン ６０：斜板 ７０：係合部
７２：頭部 ７６：球冠シュー １１０：有底中
空円筒状部 １１２：キャップ １２８：凹球面
１３０：凸球面 １３４：平面 １４０，１４
２：摺動面 １４６：第一部材 １４８：第二部材
１５０：球面部 １５２：円筒部１５６：端面
１５８：嵌合部 １６４：開口側端面 １７０：
鋼板２００：第一部材 ２０２：凸球面 ２０４：
球面部 ２０８：開口側端面 ２１０：嵌合部
２２０：第二部材 ２２２：平面 ２２４：平板部
２２６：端面 ２２８：嵌合部 ３００，４０
０：球冠シュー ３０２，４０２：第一部材 ３０
４，４０４：第二部材 ３１０，４１０：凸球面
３１８：係合凹部 ３２２，４２０：開口側端面
３３０，４３０：平面 ３３６，４３４：端面 ３
３８，４３８：嵌合部 ３４０：係合突部 ４１
８：係合溝 ４４０：係合突部 ４４４：係合面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 秀樹 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 (72)発明者 中本 昭 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 (72)発明者 粥川 浩明 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 (72)発明者 川口 真広 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） 3H076 AA06 BB38 CC12 CC20 CC33 CC34

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量型斜板式圧縮機の斜板とピスト
   ンとの間に配設される球冠シューであって、複数の部材
   が結合されて成り、内部に空間を有することを特徴とす
   る中空球冠シュー。
2. 【請求項２】 前記複数の部材が、概して凸球面を形成
   する第一部材と、概して平面を形成する第二部材とを含
   む請求項１に記載の中空球冠シュー。
3. 【請求項３】 前記内部に形成される空間が外部空間と
   気密に遮断された請求項１または２に記載の中空球冠シ
   ュー。
4. 【請求項４】 前記第一部材が鋼製であり、厚さが概し
   て１mm以下である請求項２に記載の中空球冠シュー。
5. 【請求項５】 前記第一部材と前記第二部材とが溶接に
   より結合された請求項２または４に記載の中空球冠シュ
   ー。
6. 【請求項６】 前記第一部材と前記第二部材とが、互い
   の機械的な係合により結合された請求項２または４に記
   載の中空球冠シュー。