JP2002106465A - 圧縮機用ピストンの加工方法 - Google Patents

圧縮機用ピストンの加工方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜板式圧縮機のピストンと斜板の接触面に、
当該接触面間の摩擦力を減少させるとともにピストンが
斜板表面の傾斜角変位を受容するためのシューが安置さ
れるシューポケットを加工する方法を提供する。 【解決手段】 シューにより形成される仮想球と同一曲
率の円弧形切削刃を有し、前記ピストンの幅方向軸を回
転軸にして回転するカッターを前記ピストンの斜板受容
空間内に移送した後、前記カッターを回転させるととも
に前記カッターの回転軸を前記斜板受容空間内の円形軌
道に沿って公転させて、前記斜板受容空間の両側内壁に
それぞれシューポケットを切削加工する方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車空気調和装
置の斜板式圧縮機において、斜板の外周縁に結合され、
斜板の回転によりシリンダブロック内で直線往復動しな
がら冷媒を圧縮する圧縮機用ピストンを加工するための
圧縮機用ピストンの加工方法に関し、詳しくは、圧縮機
用ピストンと斜板の接触面の摩擦力を減少させるととも
にピストンが斜板の傾斜角変位を受容するために介在す
るシューが安置されるシューポケットを加工するための
圧縮機用ピストンの加工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、
プーリを通じて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入れて、蒸発器から供給される気
相の冷媒を圧縮し、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一種として、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
の回転による斜板外周部の揺動により、斜板の外周に結
合された多数のピストンがシリンダブロックのシリンダ
ボア内で直線往復動することにより、これらピストンの
吸入と加圧作用で蒸発器から流入される冷媒ガスを吸
入、圧縮して凝縮器に吐き出す装置である。
【０００４】このような斜板式圧縮機として、図１に示
す圧縮機は、特に冷媒量を変化させながら圧縮し得る可
変容量型斜板式圧縮機である。同図に示すように、可変
容量型斜板式圧縮機は、内部に密閉空間を形成する前後
部ハウジング１、２と、前記前後部ハウジング１、２内
に内蔵され、その内部に複数のシリンダボア３ａが形成
されたシリンダブロック３と、前記シリンダブロック３
の中心線上に、前記前部ハウジング１に回転可能に支持
される駆動軸４と、前記駆動軸４に軸着され、この駆動
軸４とともに回転する円板形ラグプレート５と、前記駆
動軸４に嵌合された状態で前記ラグプレート５の一側の
ヒンジ構造５ａ、６ａによりヒンジ結合され、このラグ
プレート５とともに回転しながら軸方向にスライドする
にしたがって傾斜角が変化する斜板６と、前記傾いた斜
板６の外周にシュー７を介在したままで結合され、駆動
軸４の回転による斜板６の外周の軸方向への揺動により
前記シリンダ３の各シリンダボア３ａ内で往復動する多
数のピストン８と、前記ピストン８の往復動によるシリ
ンダボア３ａ内の圧力変化によってバルブプレート９の
吸入口９ａと排出口９ｂを開閉する吸入リードバルブ１
０及び排出リードバルブ１１とを含み、このほかにも、
前部ハウジング１のクランク室１ａ、後部ハウジング２
の吸入室２ａ及び排出室２ｂの圧力を調整してピストン
８の移送量を調整する制御バルブ１２などを含んでな
る。
【０００５】以上の構成を有する可変容量型斜板式圧縮
機は、前記各構成部のつぎのような有機的作動により、
蒸発器から移送されてくる冷媒を圧縮して凝縮器に吐き
出すことになる。まず、駆動軸４がエンジンの動力によ
り回転すると、駆動軸４に軸着されたラグプレート５が
斜板６とともに回転し、斜板６の外周にシューを通じて
連結されたピストン８が斜板６の外周揺動により斜板６
の傾斜角の大きさに比例する距離だけ往復動する。この
過程で、ピストン８が後進（図１において、左側への移
動）する間には、蒸発器から流入された吸入室２ａの冷
媒が吸入口９ａを通じてシリンダボア３ａ内に流入さ
れ、その流入された冷媒は、ピストン８が下死点に至っ
てから再度前進する間、ピストン８の加圧作用で圧縮さ
れて高圧状態で排出口９ｂを通じて排出室２ｂに排出さ
れた後、凝縮器（図示せず）に吐き出される。
【０００６】このような冷媒圧縮作用において、斜板６
は回転運動するが、この斜板６の外周部に結合されて斜
板６の回転により往復動するピストン８は直線運動をす
る。したがって、両者間には、動力を消耗して圧縮機の
圧縮性能を低下させる摩擦が必然的に生じることから、
これらの直接に摩擦する部分には、摩擦力を最小化し得
る滑り手段が必要である。そして、ピストン８の直線運
動が、傾いた斜板６の回転による外周の傾斜角変位によ
るものであるため、ピストン８が斜板６の傾斜角変位を
受容し得るようにする手段も、ともに必要である。
【０００７】このため、圧縮機用ピストン８は、その斜
板受容空間８０が、両側内壁８１、８２に、ピストン８
と斜板６間の摩擦力を減らしつつピストン８に対する斜
板６の外周表面の傾斜角の変位を受容し得るシュー７を
介在させて斜板６に結合されることにより、斜板と結合
される。図１に示すように前記シュー７は、平面と球面
からなる半球形であり、このシュー７は、ピストンの斜
板受容空間の両側内壁８１、８２にシュー７の球面に対
応する形状で形成されたシューポケット８３、８４に安
置される。したがって、シュー７は、斜板６が回転する
とき、ピストン８と斜板６との間で斜板６の傾斜角変位
によってシューポケット８３、８４に接触してスライド
することにより、斜板６の表面の傾斜角変位を球面によ
る回転で受容しながら斜板６の外周の軸方向揺動力をピ
ストン８に円滑に伝達することができる。
【０００８】一方、シュー７が安置されるピストン斜板
受容空間の両側内壁８１、８２のシューポケット８３、
８４は、前述したように、シュー７の球面に対応する球
形曲面を有しなければならず、シュー７が円滑に回転し
得るようにするためには、両側シューポケット８３、８
４の曲率中心が互いに同一でなければならず、かつ、そ
の曲率中心は、シュー７の曲率中心と同一でなければな
らない。これは、斜板受容空間の両側内壁８１、８２の
相互対向する二つのシューポケット８３、８４が一つの
球Ｉをなすことが好ましいことを意味する。
【０００９】本発明は、前述したように、一つの仮想球
Ｉをなす圧縮機用ピストンの斜板受容空間の両側内壁８
１、８２にそれぞれ形成される二つのシューポケット８
３、８４を精密加工するための圧縮機用ピストンの加工
方法に関するものである。すなわち、シューポケット８
３、８４の加工において、最も難しい点は、二つのシュ
ーポケット８３、８４がピストン斜板受容空間８０の真
中央に球心を有する一つの正確な仮想球Ｉをなすべきで
あるが、ピストン斜板受容空間８０の両側内壁８１、８
２間の間隙が仮想球Ｉの球径に比べて非常に狭小である
ため、このシューポケット８３、８４の切削工具である
球面刃を有する球形のカッターをその斜板受容空間８０
に挿入し得ないことである。
【００１０】この問題を解決した従来の圧縮機用ピスト
ンの加工方法の例としては、２０００年４月２５日付の
米国特許第６，０５３，０８１号に紹介された圧縮機用
ピストンの加工方法がある。この従来の圧縮機用ピスト
ンの加工方法は、図２に示すように、ピストン８の縦心
軸線（Ｌ１：ピストンの縦方向中心軸線）上で、最大幅
が斜板受容空間８０の間隙より小さい非対称円弧形切削
刃１０１を有するカッター１００を使用する方法で、こ
の加工方法は、前記カッター１００をピストン８の斜板
受容空間８０の両側内壁８１、８２に干渉しないように
ピストン斜板受容空間８０内に挿入した後、ピストン８
を斜板受容空間８０のピストン幅方向中心軸（Ｌ２）を
回転軸として回転させるとともに前記カッター１００又
はピストン８をピストンの長手方向に移送（図２ではカ
ッターを移送している）させることにより、カッター１
００に対するピストン８の相対回転及び相対移送によ
り、斜板受容空間８０の両側内壁８１、８２に一つの仮
想球Ｉをなすシューポケット８３、８４をそれぞれ切削
加工することになる。
【００１１】しかし、前述したような従来の圧縮機用ピ
ストンの加工方法は、カッター１００の半径中心とピス
トン８の回転中心が正確に一致しなければならず、か
つ、回転運動するピストン８の斜板受容空間８０内での
カッター１００の移送距離が正確である場合にだけ、完
全な球形をなすシューポケット８３、８４を加工し得る
ため、加工寸法の管理にかなりの難しさがあった。すな
わち、ピストン８とカッター１００が相違した中心軸を
持ち、二つの軸線（Ｌ１、Ｌ２）上でそれぞれ回転運動
と直線移送をするので、両者の相対位置又はカッター１
００の移送距離が正常位置から多少でも外れると、シュ
ーポケット８３、８４が一側に偏在するか又は正確な球
形状をなさず、圧縮機の作動不良を招来することから、
シューポケット８３、８４の加工寸法を管理するに相当
な困難があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、前述したような従来の圧縮機用ピストンの加工方法
が有する問題点を解消し得るものであり、斜板受容空間
内で円弧形切削刃を有するカッターを切削回転させると
ともにその回転軸を斜板受容空間の中心軸を基準に斜板
受容空間内で公転させることにより、斜板受容空間の両
側内壁に正確に一つの仮想球をなすシューポケットをそ
れぞれ切削加工し得る、つまり、ピストンに対して同一
方向の自転軸と公転軸を有する切削カッターをもってシ
ューポケットを加工することにより、シューポケットの
加工寸法精度を大幅に向上させることができる圧縮機用
ピストンの加工方法を提供することにその目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するための本発明による圧縮機用ピストンの加工方法
は、圧縮機用ピストンを斜板の外周に結合するため、圧
縮機用ピストンの一側に形成された斜板受容空間内に、
前記ピストンが前記斜板の揺動による斜板の傾斜角変位
を受容するシューを安置するために、前記斜板受容空間
の相互対向する両側内壁に、前記斜板受容空間の間隙よ
り大きい直径の仮想球をなす一対のシューポケットを加
工するための圧縮機用ピストンの加工方法において、前
記斜板受容空間の幅より小さい回転径を有する円弧形切
削刃のカッターが前記斜板受容空間内に移送される進入
移送段階と、前記斜板受容空間に進入された前記カッタ
ーが回転するとともにその回転軸が前記ピストンに対し
て相対運動をして前記斜板受容空間内の円形軌道に沿っ
て公転しながら前記斜板受容空間の両側内壁面にシュー
ポケットを切削加工する切削加工段階と、前記切削加工
段階において、シューポケット切削加工完了後、初期位
置に復帰した前記カッターが前記斜板受容空間の外部に
後退移送される後退移送段階とを含んでなることを特徴
とする。
【００１４】前記のような圧縮機用ピストンの加工方法
において、前記切削加工段階での前記カッター回転軸の
前記ピストンに対する相対運動は、前記ピストンが固定
された状態で前記回転軸が前記ピストンの斜板受容空間
内の円形軌道に沿って移送するようにすることが好まし
い。また、ほかの方法として、前記切削加工段階での前
記カッター回転軸の前記ピストンに対する相対運動は、
前記カッター回転軸が固定された状態で前記ピストンが
前記斜板受容空間内の円形軌道に沿って移送するように
することもできる。
【００１５】このような特徴を有する本発明による圧縮
機用ピストンの加工方法は、まず、前記ピストンの幅方
向の自転軸と前記斜板受容空間の幅より小さい回転径を
有する円弧形切削刃のカッターを前記斜板受容空間の入
口の中央まで移送した後、そのカッターを回転させると
ともにそのカッターの回転軸が前記ピストンに対する相
対運動として前記斜板受容空間内の円形軌道に沿って公
転させることにより、前記カッターが前記斜板受容空間
の両側内壁面を公転方向に順次切削してそれぞれシュー
ポケットを加工し、最終に、初期位置に復帰した前記カ
ッターを後退移送させてピストンの斜板受容空間の外部
に抜き取ることにより、斜板受容空間の両側内壁にそれ
ぞれシューポケットを切削加工することになる。
【００１６】このような圧縮機用ピストンの加工方法
は、シューポケットを切削加工するカッターがその自転
軸と平行な公転軸を基準に公転しながらシューポケット
を切削するので、回転運動と直線移送運動の組合で行わ
れる従来の圧縮機用ピストンの加工方法に比べて遥かに
高い精度のシューポケットを加工することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明による圧縮機用ピストンの加工方法の好ましい実施例
を具体的に説明する。図３は本発明による圧縮機用ピス
トンの加工方法を説明する加工直前の工程図であり、図
４は図３の工程直後の切削開始段階の工程図である。
【００１８】図３及び図４に示すように、本発明による
圧縮機用ピストンの加工方法においては、切削工具とし
て、ピストン８の幅方向軸を自転軸（Ｌ３）にして回転
する円弧形切削刃２０１を有するカッター２００が使用
される。この切削刃２０１は図４に示すように、加工し
ようとするシューポケット８３、８４が形成する仮想球
Ｉと同一曲率を有し、中央の最大幅は、図３に示すよう
に、斜板受容空間８０の幅の１／２にも及ばないため、
その自転軸Ｌ３が斜板受容空間８０の中心軸Ｌ２に位置
した状態で回転する場合、斜板受容空間８０の両側（図
面で左右側）内壁８１、８２の何にも接しない。そし
て、このカッター２００は、ピストンの幅方向自転軸Ｌ
２を回転軸にして自転するとともに、図４に示すよう
に、斜板受容空間８０の中心軸Ｌ３からＲだけ離隔され
た位置で斜板受容空間の中心軸Ｌ２を公転軸にして斜板
受容空間８０内で公転しながら、その切削刃２０１が、
図４に示すように、斜板受容空間８０の両側内壁８１、
８２に一つの仮想球をなすシューポケット８３、８４を
それぞれ切削加工する。
【００１９】図５は本発明の一実施例による圧縮機用ピ
ストンの加工方法で、前述したように作動するカッター
２００を使用する加工方法を示すものである。同図に示
すように、本発明の一実施例による圧縮機用ピストンの
加工方法は、自転するカッター２００をピストンの斜板
受容空間８０の入口中央点（斜板受容空間の中心軸（Ｌ
２）から、仮想球Ｉの半径（ＲＩ）からカッターの回転
半径（ＲＣ）を引いた半径（Ｒ）だけ離隔された位置）
の地点（Ｐ）に位置するように前進移送させた後、カッ
ター２００をその自転軸Ｌ３を回転軸にして回転させる
と同時に斜板受容空間８０の中心から半径（Ｒ）の円形
軌道（ＯＲ）に沿って徐々に公転させることにより、斜
板受容空間の両側内壁８１、８２にそれぞれシューポケ
ット８３、８４を切削加工することになる。
【００２０】そして、カッター２００が１回公転して再
び最初の位置（Ｐ）に到達すると、カッター２００の回
転を停止し、斜板受容空間８０の外部側に後退移送する
ことにより、本発明の一実施例によるピストン８に対す
るシューポケット８３、８４の切削加工が完了する。こ
のような本発明の一実施例による圧縮機用ピストンの加
工方法は、ピストン８を固定具（図示せず）に固定した
状態で、カッターの公転と自転運動、つまり平行な方向
の相違した回転軸を有する二つの回転運動のみでピスト
ンのシューポケット８３、８４を加工するので、シュー
ポケット８３、８４の面間距離を意図した距離と正確に
一致させることができ、また、シューポケットの面も一
つの正確な球面となるように加工し得るという利点があ
る。
【００２１】したがって、本発明の一実施例による圧縮
機用ピストンの加工方法は、性質の相違した二つの運
動、つまり、回転運動と直線運動の組合でシューポケッ
トを切削加工する従来の圧縮機用ピストンの加工方法に
比べて、ピストンのシューポケットに対する加工寸法の
精度を大きく向上させ得るので、シューポケットの加工
工程で発生するピストンの不良率を大きく低下させるこ
とができる。
【００２２】一方、図６は本発明の他の実施例を示すも
ので、この実施例による圧縮機用ピストンの加工方法
は、ピストンが固定された状態で、カッターが公転と自
転を同時に行いながら切削する先の実施例とは異なり、
カッター２００の自転軸（Ｌ３）が固定された状態で、
ピストン８を固定カッター２００に対して公転させなが
らシューポケット８３、８４を切削加工する方法であ
る。
【００２３】すなわち、図示のように、本発明の他の実
施例による圧縮機用ピストンの加工方法は、カッター２
００を、その自転軸（Ｌ３）のピストン８に対する相対
位置がピストン８の斜板受容空間入口の中央点（Ｐ）に
位置するように固定した状態で、ピストン８を角変位し
ないようにするとともに、その斜板受容空間８０の中心
軸（Ｌ２）がカッター自転軸（Ｌ３）から半径Ｒ（ＲＩ
−ＲＣ）の公転軌道（ＯＲ）に沿って移動するように
（図面で矢印方向）自転軸（Ｌ３）を公転軸にして公転
させることにより、固定された状態で回転するカッター
２００により、斜板受容空間の両側内壁８１、８２にそ
れぞれシューポケット８３、８４を切削加工することに
なる。参考として、図面の太破線はピストンの公転様態
を示すものである。
【００２４】このような他の実施例による圧縮機用ピス
トンの加工方法は、ただカッター２００が公転する代わ
りにピストン８が公転することのみが異なり、先の実施
例の圧縮ピストンの加工方法と同一加工方式である。し
たがって、この実施例による圧縮機用ピストンの加工方
法によるシューポケット８３、８４の切削は第１実施例
の切削加工方法で行われ、その効果も第１実施例のもの
と同様である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による圧縮
機用ピストンの加工方法によると、同一方向の自転軸と
公転軸を有する二つの回転運動のみを行う切削カッター
でピストンのシューポケットを加工するので、圧縮機用
ピストンのシューポケットの加工寸法の精度を大きく向
上させ得るだけでなく、その寸法管理も非常に容易であ
る。したがって、圧縮機用ピストンの加工工程における
ピストン不良率を大きく低下させることができ、ピスト
ンの製造原価を節減することができる。更に、シューポ
ケットの精度の向上により、シューがシューポケット内
でより円滑に角変位できるので、圧縮機の作動におい
て、斜板とピストン間の摩擦力が減少することから、圧
縮機の圧縮性能の増大と騒音減少にも寄与することがで
きるすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な可変容量型圧縮機の縦断面図である。
【図２】従来の圧縮機用ピストンの加工方法を示す正面
図である。
【図３】本発明による圧縮機用ピストンの加工方法の初
期工程を示す正面図である。
【図４】図３の工程直後の切削開始段階をピストンの中
央一部を切開して示す正面図である。
【図５】本発明の一実施例による圧縮機用ピストンの加
工方法の工程進行過程を示す左側面図である。
【図６】本発明の他の実施例による圧縮機用ピストンの
加工方法の工程進行過程を示す左側面図である。
【符号の説明】
８ ピストン １４ シュー ８０ 斜板受容空間 ８１、８２ 斜板受容空間の両側内壁 ８３、８４ シューポケット ２００ カッター ２０１ 切削刃 Ｉ 仮想球 Ｌ２ 斜板受容空間のピストン幅方向中心軸 Ｌ３ カッター自転軸 ＯＲ 公転軌道
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 CB00 3H076 AA06 BB26 BB43 CC12 CC17 CC20 CC31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機用ピストンを斜板の外周に結合す
    るため、圧縮機用ピストンの一側に形成された斜板受容
    空間内に、前記ピストンが前記斜板の揺動による斜板の
    傾斜角変位を受容するシューを安置するために、前記斜
    板受容空間の相互対向する両側内壁に、前記斜板受容空
    間の間隙より大きい直径の仮想球をなす一対のシューポ
    ケットを加工するための圧縮機用ピストンの加工方法に
    おいて、 前記斜板受容空間の幅より小さい回転径を有する円弧形
    切削刃のカッターが前記斜板受容空間内に移送される進
    入移送段階と、 前記斜板受容空間に進入された前記カッターが回転する
    とともにその回転軸が前記ピストンに対して相対運動し
    て前記斜板受容空間内の円形軌道に沿って公転しながら
    前記斜板受容空間の両側内壁面にシューポケットを切削
    加工する切削加工段階と、 前記切削加工段階において、シューポケットの切削加工
    の完了後、初期位置に復帰した前記カッターが前記斜板
    受容空間の外部に後退移送される後退移送段階とを含ん
    でなることを特徴とする圧縮機用ピストンの加工方法。
  2. 【請求項２】 前記切削加工段階での前記カッター回転
    軸の前記ピストンに対する相対運動は、前記ピストンが
    固定された状態で前記回転軸が前記ピストンの斜板受容
    空間内の円形軌道に沿って移送することによりなること
    を特徴とする請求項１記載の圧縮機用ピストンの加工方
    法。
  3. 【請求項３】 前記切削加工段階での前記カッター回転
    軸の前記ピストンに対する相対運動は、前記カッター回
    転軸が固定された状態で前記ピストンが前記斜板受容空
    間内の円形軌道に沿って移送することによりなることを
    特徴とする請求項１記載の圧縮機用ピストンの加工方
    法。
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