JP2003129954A - 流体機械用ピストンおよび流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量化を行うとともにセンタレス加工におけ
る高精度な加工を実現可能とすることでコストダウンを
図ることができる流体機械用ピストンを提供する。 【解決手段】 ピストン２０は、圧縮機のハウジングに
形成されたシリンダボアに収容される頭部４０と、前記
圧縮機の回転軸に一体回転可能に作動連結されたカムプ
レートに対してシューを介して作動連結される首部４１
とを有している。ピストン２０は、頭部４０の下側から
首部４１に向かって延在するサイドフォース受圧壁４２
Ａと、頭部４０の上側から首部４１に向かって延在する
案内壁４２Ｂとを有している。サイドフォース受圧壁４
２Ａは、前記カムプレートの回転方向先行側に偏在する
ように設けられている。また、案内壁４２Ｂは、前記カ
ムプレートの回転方向と反対側に偏在するように設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダボアに収
容される頭部とカムプレートに対して作動連結される首
部との間に、サイドフォース受圧壁と案内壁とが設けら
れた流体機械用ピストンおよびこれを備えた流体機械に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、シリンダボアに収容
されたピストンの往復動によって冷媒の圧縮を行うピス
トン式圧縮機において、前記ピストンの軽量化を図るた
めに、該ピストンの頭部と首部との間の連結部分に肉盗
み部を設けた構成が知られている。

【０００３】この構成としては、例えば、特開２０００
−２７４３５０号公報に開示されたものが挙げられる。
前記構成では、前述の連結部分に相当する部分に肉盗み
部が設けられるとともに、前記連結部分において前記頭
部の下側にサイドフォース受圧壁が、また、前記頭部の
上側に案内壁がそれぞれ設けられている。前記サイドフ
ォース受圧壁は、前記ピストンを往復動させるための斜
板（カムプレート）の回転方向先行側に偏在するように
設けられている。これにより、前記サイドフォース受圧
壁によって前記シリンダボア内周面からのサイドフォー
スが有効に受け止められる。

【０００４】なお、前記頭部の上側とは、流体機械の回
転軸の直上に配置された前記シリンダボアに収容される
前記頭部の姿勢を基準とした上側を意味し、前記頭部の
下側とは、同基準の下側を意味している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成では、前記案内壁が前記斜板の回転方向と反対側に偏
在するようには設けられていない。つまり、前記サイド
フォース受圧壁と前記案内壁とが前記頭部の中心軸線に
対してバランスよく配置されているとは言い難い。した
がって、この構成では、前記ピストンをセンタレス加工
によって研磨したり研削したりする際に、前記ピストン
を精度よく保持することが困難となり、加工精度を高く
確保することが困難になる。前記センタレス加工は、ワ
ークとしてのピストンの回転中心をチャッキングするこ
となく、その周面をローラ等の支持体を用いて径方向に
押圧することでピストンを加工具（砥石等）に接触させ
て研磨や研削を行う加工法である。その場合、ピストン
に対するローラ等の支持体と加工具の押し付け力（面
圧）が等しくなるほど加工精度が良くなる。しかし、上
記のように頭部中心軸線に対するバランスが悪い壁配置
にあっては、上記押し付け力が等しくなり難く、結果的
に加工精度を確保し難くなるのである。

【０００６】本発明の目的は、軽量化を行うとともにセ
ンタレス加工における高精度な加工を実現可能とするこ
とでコストダウンを図ることができる流体機械用ピスト
ン及びこれを備えた流体機械を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１に記載の発明では、流体機械用ピスト
ンにおいて、頭部の上側から首部に向かって延在する案
内壁を、カムプレートの回転方向と反対側に偏在するよ
うに設けた。

【０００８】この発明によれば、例えば、サイドフォー
ス受圧壁がカムプレートの回転方向先行側に偏在するよ
うに設けられるとともに案内壁が前記回転方向と反対側
に偏在しないように設けられた構成に比較して、センタ
レス加工における加工時に、流体機械用ピストンを精度
よく保持することが可能になる。これに伴なう前記流体
機械用ピストンの加工精度の向上により、前記流体機械
用ピストンを短いサイクルタイムにおいて製造すること
が可能になり、コストダウンを図ることが可能になる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、流体機械用ピストンは、一方向にの
み移動可能な金型によって、全体が一体成形されてい
る。この発明によれば、流体機械用ピストンを、例え
ば、ダイカスト法によるワンピース構造とすることが可
能になる。したがって、例えば、流体機械用ピストンを
２ピース構造とすることで頭部と首部との間の部分を中
空状とした場合に比較して、流体機械用ピストンを構成
する部材同士の接合工程を設ける必要がないため、製造
コストを低減することが可能になる。

【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載の発明において、前記サイドフォース受圧壁
と前記案内壁とは、補強部によって連結されている。こ
の発明によれば、補強部によって流体機械用ピストンの
剛性が向上する。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、流体機械用ピストンは、前記サイド
フォース受圧壁と前記案内壁と前記補強部とで構成され
る部分の、前記頭部の軸線に対する直交平面での断面形
状が略Ｓ字状とされている。

【００１２】この発明によれば、例えば、ダイカスト法
によって流体機械用ピストンを成形する場合に、前記流
体機械用ピストンを金型から離型させる際の金型の移動
方向を一方向に設定することが容易になる。したがっ
て、金型の構造を簡単にすることが容易になるため、コ
ストダウンを図りやすくなる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項１〜４
のいずれか一項に記載の発明において、前記回転軸の回
転方向が時計回りとなる側から前記回転軸の軸線方向に
見た状態で、前記回転軸の軸心と前記頭部の軸心とを通
る仮想直線と、前記頭部の外周面との交点のうち前記回
転軸の軸心から遠い方の交点を１２時の位置とするとと
もに、前記サイドフォース受圧壁の周面を少なくとも４
〜６時の位置に亘るように、かつ、前記案内壁の周面を
少なくとも１０〜１２時の位置に亘るように設けた。

【００１４】この発明によれば、前記サイドフォース受
圧壁によって前記シリンダボア内周面からのサイドフォ
ースが有効に受け止められる。請求項６に記載の発明で
は、流体機械は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の
流体機械用ピストンを備えている。

【００１５】この発明によれば、ハウジングに形成され
たシリンダボアと、該シリンダボアに収容されたピスト
ンとを備えた流体機械において、請求項１〜５のいずれ
か一項に記載の発明の効果を得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図５に従って説明する。図１は、車両空調装置に適用
される流体機械としての片頭ピストン式可変容量型圧縮
機（以下、単に圧縮機という）Ｃを示したものである。
なお、図１では、図面左方を圧縮機Ｃの前方、右方を後
方としている。

【００１７】圧縮機Ｃにおいて、フロントハウジング１
１は、センタハウジングとしてのシリンダブロック１２
の前端部に接合固定されている。リヤハウジング１３
は、シリンダブロック１２の後端部に弁形成体１４を介
して接合固定されている。フロントハウジング１１、シ
リンダブロック１２及びリヤハウジング１３は、圧縮機
Ｃのハウジングを構成する。前記ハウジング及び弁形成
体１４は、フロントハウジング１１、シリンダブロック
１２及び弁形成体１４を貫通してリヤハウジング１３に
螺合された複数（図１では１本のみ図示）のボルト１０
の締め付けによって接合固定されている。

【００１８】クランク室１５は、フロントハウジング１
１とシリンダブロック１２とに囲まれて区画形成されて
いる。圧縮機Ｃを駆動させる回転軸１６は、クランク室
１５を通るようにフロントハウジング１１とシリンダブ
ロック１２との間で回転可能に架設支持されている。図
示しないが、回転軸１６は、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作動連
結されている。

【００１９】回転支持体１７は、クランク室１５におい
て回転軸１６に止着されている。カムプレートとしての
斜板１８は、ヒンジ機構１９を介して回転軸１６と一体
回転可能であるとともに回転軸１６の軸線Ｌに対して傾
動可能となるように連結されている。

【００２０】シリンダボア１２Ａは、シリンダブロック
１２において回転軸１６の軸線Ｌ周りに複数（図面中に
は一個所のみ示す）が貫設形成されている。流体機械用
ピストンとしての複数の片頭型のピストン２０は各シリ
ンダボア１２Ａに収容されている。ピストン２０はシュ
ー２１を介して斜板１８に係留されている。従って、回
転軸１６の回転運動は、回転支持体１７、ヒンジ機構１
９、斜板１８及びシュー２１を介して、ピストン２０の
シリンダボア１２Ａに沿った往復運動に変換される。

【００２１】吸入室２２及び吐出室２３は、リヤハウジ
ング１３にそれぞれ区画形成されている。吸入ポート２
４、吸入弁２５、吐出ポート２６及び吐出弁２７は、そ
れぞれ弁形成体１４に形成されている。そして、吸入室
２２の冷媒ガスは、ピストン２０の復動動作（図１にお
ける右方から左方への移動動作）により吸入ポート２４
及び吸入弁２５を介してシリンダボア１２Ａに吸入され
る。シリンダボア１２Ａに吸入された冷媒ガスは、ピス
トン２０の往動動作（図１における左方から右方への移
動動作）により所定の圧力となるまで圧縮され、吐出ポ
ート２６及び吐出弁２７を介して吐出室２３に吐出され
る。

【００２２】給気通路２８は吐出室２３とクランク室１
５とを接続する。抽気通路２９はクランク室１５と吸入
室２２とを接続する。容量制御弁３０は給気通路２８の
途中に設けられている。感圧通路３１は吸入室２２と容
量制御弁３０とを接続する。

【００２３】容量制御弁３０は、感圧通路３１を介して
導入される吸入圧にダイヤフラム３０Ａが感応すること
で、弁体３０Ｂを開閉動作させて給気通路２８の開度を
変更する。給気通路２８の開度が変更されると、クラン
ク室１５への吐出冷媒ガスの導入量が変更され、冷媒ガ
スの抽気通路２９を介した吸入室２２への逃がし量との
関係から、クランク室１５の圧力が変更される。従っ
て、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２Ａの圧力
とのピストン２０を介した差が変更され、斜板１８の傾
斜角度が変更される。その結果、ピストン２０のストロ
ーク量が変更され、吐出容量が調節される。

【００２４】本実施形態では、回転軸１６に止着された
回転支持体１７と、斜板１８との間に配設された、図示
しないバネ、及び、回転軸１６に固定された係止リング
１６Ａによって、斜板１８の最小傾斜角度が規定される
ようになっている。この最小傾斜角度とは、斜板１８
と、回転軸１６の軸線方向との角度が９０°に最も近づ
いた状態における傾斜角度を意味している。なお、本実
施形態の圧縮機Ｃにおいては、斜板１８の前記傾斜角度
が前記最小傾斜角度となった状態では、図１に仮想線に
て示すように、回転軸１６に固定された係止リング１６
Ａに斜板１８が当接するとともに、回転軸１６の一回転
あたりの前記吐出容量がほぼゼロとなるように構成され
ている。

【００２５】本実施形態においては、回転軸１６、回転
支持体１７、斜板１８、ヒンジ機構１９及びシュー２１
がピストン駆動部を構成する。次に、ピストン２０の構
成について詳述する。

【００２６】図１及び図２に示すように、ピストン２０
は、シリンダボア１２Ａに収容される頭部４０と、斜板
１８の外周部にシュー２１を介して連結される首部４１
とを備えている。頭部４０と首部４１とは、互いに離間
した状態でピストン２０の軸線方向に並ぶように配置さ
れている。頭部４０と首部４１とは、両者に対して一体
形成された接続部４２によって互いに連結されている。

【００２７】頭部４０は、その断面がシリンダボア１２
Ａの内径とほぼ等しい外径の円形状に形成されている。
首部４１は、シュー挿入部４１Ｂが形成された連結部４
１Ａと、該連結部４１Ａの後側に設けられるとともにシ
リンダボア１２Ａの内径とほぼ等しい外径の円板の一部
を切り欠いた状態の板状部４１Ｃとからなっている。ピ
ストン２０の軸線回りにおける頭部４０の外周面と、前
記軸線回りにおける板状部４１Ｃの外周面（前述の切り
欠き部分を除く）とは、それぞれ、同一の仮想円柱外周
面の一部を構成している。

【００２８】シュー挿入部４１Ｂ内には、ピストン２０
の軸線方向前後一対の凹球面状をなす受け面４１Ｄが対
向形成されている。一対の半球状をなすシュー２１は、
斜板１８の外周部の前後面を狭持するとともにシュー挿
入部４１Ｂ内に収容され、それぞれ対応する受け面４１
Ｄによって摺動自在に球面受けされている。従って、シ
ュー２１は斜板１８の前後面を摺動することで、回転軸
１６と一体回転する斜板１８の回転運動に基づいて、ピ
ストン２０をその軸線方向に往復運動させる。

【００２９】前述したピストン２０と斜板１８とのシュ
ー２１を介した連結構造は、ピストン２０の自身の軸線
（すなわち頭部４０の軸線）を中心とした回転を許容す
る。本実施形態のピストン２０においては、フロントハ
ウジング１１の内周面１１Ａとの当接によりピストン２
０の前記回転を規制するための回転規制部４１Ｅが設け
られている。回転規制部４１Ｅは、ピストン２０が前記
軸線を中心として中立位置から或る程度回転したとき、
その両端部分（頭部４０の周方向における両端側の部
分）の一方がフロントハウジング１１の内周面１１Ａに
当接して回り止めされるようになっている。

【００３０】図１〜図３に示すように、接続部４２は、
頭部４０の下側から首部４１の板状部４１Ｃに向かって
延在するサイドフォース受圧壁４２Ａ、及び、頭部４０
の上側から板状部４１Ｃに向かって延在する案内壁４２
Ｂを有している。サイドフォース受圧壁４２Ａ及び案内
壁４２Ｂは、それらの外周面（ピストン２０の軸線回り
における外周面）が、前述の仮想円柱外周面の一部を構
成するように形成されている。なお、頭部４０の上側と
は、回転軸１６の直上に配置されたシリンダボア１２Ａ
に収容される頭部４０の姿勢を基準とした上側を意味
し、下側とは、同基準の下側を意味していることは、前
述したとおりである。

【００３１】図３は、回転軸１６すなわち斜板１８の回
転方向が時計回りとなる側から見た状態における接続部
４２の断面を模式的に示したものである。図３に示すよ
うに、サイドフォース受圧壁４２Ａは、斜板１８の回転
方向（図３において示す矢印の方向）先行側に偏在する
ように設けられている。ここで、例えば、回転軸１６の
軸心と頭部４０の軸心とを通る仮想直線Ｌ１と、頭部４
０の前記外周面との交点のうち回転軸１６の軸心から遠
い方のものを交点Ｐ１、近い方のものを交点Ｐ２とす
る。本実施形態では、交点Ｐ１を１２時の位置とした場
合に、サイドフォース受圧壁４２Ａの外周面がほぼ３時
〜６時の位置に亘るように設けられている。

【００３２】また、案内壁４２Ｂは、斜板１８の前記回
転方向と反対側に偏在するように設けられている。本実
施形態では、案内壁４２Ｂの外周面はほぼ９時〜１２時
の位置に亘るように設けられている。

【００３３】サイドフォース受圧壁４２Ａと案内壁４２
Ｂとは、平板状の補強部４２Ｃによって連結されてい
る。補強部４２Ｃは、サイドフォース受圧壁４２Ａの前
記３時側の端部と案内壁４２Ｂの前記９時側の端部とを
連結するように形成されている。また、補強部４２Ｃ
は、頭部４０から板状部４１Ｃに向かって延在するよう
に形成されている。接続部４２は、サイドフォース受圧
壁４２Ａ、案内壁４２Ｂ及び補強部４２Ｃによって構成
されるとともに、ピストン２０の軸線に対する直交平面
での断面形状（すなわち図３に示す断面形状）が略Ｓ字
状となるように形成されている。

【００３４】ピストン２０は、ダイカスト法によって、
アルミニウム合金を用いて一体成形される。本実施形態
では、ダイカスト成型工程において、一方向（前記３時
の位置と９時の位置とを結んだ直線の方向）にのみ移動
可能な金型によって、ピストン２０の全体が成形され
る。したがって、サイドフォース受圧壁４２Ａ及び案内
壁４２Ｂの各端部近傍は、金型の抜きに支障のないよう
な直線形状とされる。その後、受け面４１Ｄを形成する
ための切削加工や、頭部４０、首部４１及び接続部４２
の前記外周面等の研削（または研磨）加工が施される。

【００３５】次に、ピストン２０に作用するサイドフォ
ースについて説明する。ピストン２０には、冷媒ガスに
対する圧縮動作に基づく圧縮反力、その往復動に基づく
慣性力、及び、回転する斜板１８とシュー２１との摺動
摩擦に基づく斜板１８の回転方向への力などが作用す
る。ピストン２０には、これらの力に基づいて発生する
シリンダボア１２Ａの内周面からの反力すなわちサイド
フォースが作用する。

【００３６】図４は、ピストン２０が上死点（図１にお
いてピストン２０が最も右方に移動した位置）付近に位
置する状態を模式的に示したものである。詳細には、ピ
ストン２０が下死点側から上死点側に向かって移動して
いる最中の状態を示したものである。ピストン２０は、
前述の上死点付近において最も大きな圧縮反力を受け
る。

【００３７】図４（ａ）に示すように、ピストン２０
は、シュー２１を介して斜板１８から、該斜板１８のシ
ュー２１との摺動面に垂直であるとともに前述の圧縮反
力や慣性力等に応じた大きさの反力Ｆｒを受ける。ここ
で、反力Ｆｒは、斜板１８の傾斜状態に基づいて、シリ
ンダボア１２Ａの軸線方向の分力Ｆｒ１と、シリンダボ
ア１２Ａの前記軸線方向に対して直交する平面上におい
て、ピストン２０の上下方向に対して平行な方向の分力
Ｆｒ２とに分けた状態で考察され得る。つまり、ピスト
ン２０は、シリンダボア１２Ａの内周面から、ピストン
２０の上下方向（前述の１２時の位置と６時の位置とを
結んだ直線の方向）において、分力Ｆｒ２と反対方向で
あって同じ大きさの反力を受ける。

【００３８】また、図４（ｂ）に示すように、反力Ｆｒ
は、斜板１８の傾斜状態に基づいて、シリンダボア１２
Ａの軸線方向の分力Ｆｒ３と、シリンダボア１２Ａの前
記軸線方向に対して直交する平面上において、ピストン
２０の上下方向に対して垂直な方向の分力Ｆｒ４とに分
けた状態で考察され得る。つまり、ピストン２０は、シ
リンダボア１２Ａの内周面から、前述の３時の位置と９
時の位置とを結んだ直線の方向において、分力Ｆｒ４と
反対方向であって同じ大きさの反力を受ける。

【００３９】さらに、ピストン２０には、回転する斜板
１８とシュー２１との摺動摩擦に基づく斜板１８の回転
方向（ほぼ前述の９時の位置から３時の位置に向かう方
向）への力が作用する。

【００４０】前述の分力Ｆｒ２，Ｆｒ４、及び、斜板１
８とシュー２１との摺動摩擦に基づく力は、ピストン２
０をシリンダボア１２Ａの軸線に対して傾斜させる力と
して作用する。この力に基づくシリンダボア１２Ａの内
周面からの反力は、頭部４０の下側において斜板１８の
回転方向先行側に偏在するように設けられたサイドフォ
ース受圧壁４２Ａによって有効に受圧され、ピストン２
０の前記傾斜が可及的に抑制される。

【００４１】なお、シリンダボア１２Ａの内周面からピ
ストン２０に作用する前述の反力は、ピストン２０が前
記下死点側から前記上死点側に向かって移動している最
中の前記上死点付近において最も大きな値を示すととも
に、サイドフォース受圧壁４２Ａの外周面において前述
の大きな反力が作用する位置が前記４〜６時の位置の範
囲内にあることが、実験等により明らかとなっている。
本実施形態においては、サイドフォース受圧壁４２Ａの
外周面は、前記４〜６時の位置の範囲に加え、補強のた
めに前記３時の位置付近まで拡張して設けられている。

【００４２】図５は、ピストン２０が上死点を経て、吸
引作用が行われるよう、下死点側に向かって移動し始め
ている状態を模式的に示したものである。ピストン２０
は、上死点側から下死点側に向かって移動している最中
に、吸入室２２からシリンダボア１２Ａ内へ冷媒を吸入
する。そして移動中において、ピストン２０の慣性力が
シリンダボア１２Ａ内の負圧による後方への引張り力に
勝るまでの間の移動初期に、ピストン２０は、前記負圧
による引張り力と前記慣性力との差に等しい大きさの後
方への力が作用した状態となる。すなわち、図５（ａ）
に示すように、ピストン２０は、シュー２１を介して斜
板１８から、該斜板１８のシュー２１との摺動面に垂直
であるとともに前述の後方への力に応じた大きさの反力
Ｆｐを受ける。

【００４３】ここで、反力Ｆｐは、斜板１８の傾斜状態
に基づいて、シリンダボア１２Ａの軸線方向の分力Ｆｐ
１と、シリンダボア１２Ａの前記軸線方向に対して直交
する平面上において、ピストン２０の上下方向に対して
平行な方向の分力Ｆｐ２とに分けた状態で考察され得
る。つまり、ピストン２０は、シリンダボア１２Ａの内
周面から、ピストン２０の上下方向（前述の１２時の位
置と６時の位置とを結んだ直線の方向）において、分力
Ｆｐ２と反対方向であって同じ大きさの反力を受ける。

【００４４】なお、分力Ｆｐ１は、連結部４１Ａ及び板
状部４１Ｃ（特にその上側域）を介して、接続部４２に
対してこれを前後方向（前記軸線方向）に引っ張るよう
に作用する。この引張り力は、案内壁４２Ｂによって有
効に受容される。

【００４５】また、図５（ｂ）に示すように、反力Ｆｐ
は、斜板１８の傾斜状態に基づいて、シリンダボア１２
Ａの軸線方向の分力Ｆｐ３と、シリンダボア１２Ａの前
記軸線方向に対して直交する平面上において、ピストン
２０の上下方向に対して垂直な方向の分力Ｆｐ４とに分
けた状態で考察され得る。つまり、ピストン２０には、
分力Ｆｐ４の作用によって、頭部４０に対して首部４１
が図５（ｂ）における下方に引っ張られるように外力が
働く。この外力によって接続部４２の前記９時側の部分
に作用する前記軸線方向の引張り力は、斜板１８の回転
方向と反対側に偏在するように設けられた案内壁４２Ｂ
の９時側の部分によって有効に受容される。

【００４６】さらに、ピストン２０には、回転する斜板
１８とシュー２１との摺動摩擦に基づく斜板１８の回転
方向（ほぼ前述の９時の位置から３時の位置に向かう方
向）への力が作用する。

【００４７】本実施形態においては、圧縮機Ｃによる冷
媒吐出（圧縮）が必要とされない場合に、前記吐出容量
がゼロに近づくように、図示しないバネの付勢力等によ
って斜板１８の傾斜角度が前記最小傾斜角度側に変更さ
れるようになっている。このとき、下死点側に位置する
ピストン２０は、斜板１８に押されて上死点側へ移行し
ようとする。そして、バネに付勢される斜板１８の押圧
力は、ピストン２０を上側へ押す分力を発生させるが、
これに対しては、上側に形成された案内壁４２Ｂの前記
１２時の位置近傍の部分が効果的に作用する。すなわ
ち、前記分力はシリンダボア１２Ａに対するピストン２
０のこじれの要因となるにもかかわらず、案内壁４２Ｂ
が頭部４０の上側から首部４１に向かって長く延在して
形成されているため、こじれが発生し難くなる。したが
って、ピストン２０は上死点側へ円滑に移行し、斜板１
８の最小傾斜角度側への移行を果たす。

【００４８】なお、前述の圧縮機Ｃによる冷媒吐出（圧
縮）が必要とされない場合としては、例えば、圧縮機Ｃ
が停止される場合が挙げられる。この場合、斜板１８の
傾斜角度は、圧縮機Ｃの次期起動時に備えて、前記最小
傾斜角度側に変更される。

【００４９】本実施形態のピストン２０においては、案
内壁４２Ｂ（の外周面）は、前記１２時の位置近傍の部
分に加え、前記９時の位置付近まで拡張して設けられて
いる。この案内壁４２Ｂによって、接続部４２に作用す
る前述の引張り力に対する接続部４２の強度が十分に確
保されるようになっている。それとともに、拡張して偏
在された案内壁４２Ｂによって、ピストン２０の接続部
４２の外周面は軸対称に近づき、センタレス加工時に極
めて有効に働くようになる。

【００５０】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 （１） 頭部４０と首部４１とを接続する接続部４２
を、サイドフォース受圧壁４２Ａ、案内壁４２Ｂ及び平
板状の補強部４２Ｃによって形成した。これによれば、
接続部が中実円柱状に形成されたものに比較して、ピス
トンを軽量にすることが可能になる。

【００５１】（２） 案内壁４２Ｂを、ピストン２０の
上側において、斜板１８の回転方向と反対側に偏在する
ように設けた。これによれば、例えば、サイドフォース
受圧壁が斜板１８の回転方向先行側に偏在するように設
けられるとともに案内壁が前記回転方向と反対側に偏在
しないように設けられた構成に比較して、センタレス加
工における加工時に、ピストンを精度よく保持すること
が可能になる。これは斜板１８の回転方向と反対側に拡
張及び偏在された案内壁４２Ｂにより、センタレス加工
におけるピストン２０に対する支持体、及び、加工具の
それぞれの押し付け力を互いに近いものとすることがで
きることに基づく。これに伴なう前記ピストンの加工精
度の向上により、前記ピストンを短いサイクルタイムに
おいて製造することが可能になり、コストダウンを図る
ことが可能になる。

【００５２】（３） 一方向のみに移動可能な金型によ
って、ピストン２０の全体が一体成形されている。これ
によれば、ピストン２０を、ダイカスト法によるワンピ
ース構造とすることが容易になる。したがって、例え
ば、ピストンを２ピース構造とすることで頭部と首部と
の間の部分を中空状とした場合に比較して、ピストンを
構成する部材同士の接合工程を設ける必要がないため、
製造コストを低減することが容易になる。

【００５３】（４） サイドフォース受圧壁４２Ａと案
内壁４２Ｂとは、補強部４２Ｃによって連結されてい
る。これによれば、補強部４２Ｃによってピストン２０
の剛性が向上する。例えば、前記圧縮反力におけるピス
トン２０の軸線方向の力に対するピストン２０の強度が
向上する。

【００５４】（５） 接続部４２は、ピストン２０（す
なわち頭部４０）の軸線に対する直交平面での断面形状
が略Ｓ字状とされている。これによれば、ダイカスト法
によるピストン２０の成形時に、ピストン２０を金型か
ら離型させる際の金型の移動方向を一方向に設定するこ
とが容易になる。したがって、金型の構造を簡単にする
ことが容易になるため、コストダウンを図りやすくな
る。

【００５５】（６） サイドフォース受圧壁４２Ａの外
周面をほぼ３〜６時の位置に亘るように、かつ、案内壁
４２Ｂの外周面をほぼ９〜１２時の位置に亘るように設
けた。これによれば、サイドフォース受圧壁４２Ａによ
ってシリンダボア１２Ａの内周面からのサイドフォース
が有効に受け止められるとともに、センタレス加工にお
ける加工時に、ピストン２０を精度よく保持することが
可能になる。

【００５６】（７） ピストン２０はアルミニウム（具
体的にはアルミニウム合金）によって構成されている。
これによれば、例えば、ピストンを鉄によって構成した
場合に比較して軽量化が容易になる。

【００５７】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 補強部４２Ｃは、サイドフォース受圧壁４２Ａと案
内壁４２Ｂとを連結するように設けられていなくてもよ
い。すなわち、サイドフォース受圧壁４２Ａ及び案内壁
４２Ｂと、補強部４２Ｃとは互いに離間して設けられて
いてもよい。

【００５８】○ ピストン２０において、強度上問題が
生じなければ、補強部４２Ｃは設けられていなくてもよ
い。この場合、例えば、図６に示すように構成する。図
６は、回転軸１６の回転方向が時計回りとなる側から見
た状態における接続部４２の断面を模式的に示したもの
である。この図において、接続部４２は、サイドフォー
ス受圧壁４２Ａ及び案内壁４２Ｂのみによって構成され
ている。この図の構成では、ダイカスト成型工程におい
て一方向にのみ移動可能な金型によるピストン２０全体
の一体成形を可能とするために、サイドフォース受圧壁
４２Ａの前記３時側の端面４２Ｄが案内壁４２Ｂの前記
９時側の端面４２Ｅよりも上方に配置されないように形
成されている。なお、前記ダイカスト成型工程における
前記金型の移動方向は、前記３時の位置と９時の位置と
を結んだ直線の方向と一致する。

【００５９】○ 前記ダイカスト成型工程における金型
の移動方向は、前記３時の位置と９時の位置とを結んだ
直線の方向と一致していなくてもよい。 ○ サイドフォース受圧壁４２Ａの前記６時側の端部と
案内壁４２Ｂの前記１２時側の端部とを連結するように
補強部４２Ｃを設けてもよい。この場合、例えば、図７
に示すように構成する。図７は、回転軸１６の回転方向
が時計回りとなる側から見た状態における接続部４２の
断面を模式的に示したものであり、略Ｚ字状（前記回転
方向が反時計回りとなる側から見た状態では略Ｓ字状）
になっている。この図の構成では、ダイカスト成型工程
において一方向にのみ移動可能な金型によるピストン２
０全体の一体成形を可能とするために、補強部４２Ｃの
前記１２時側の端部が前記６時側の端部よりも右方（図
７における右方）に配置されるように傾斜した状態とな
らないように形成されている。なお、この場合、前記ダ
イカスト成型工程における前記金型の移動方向は、前記
６時の位置と１２時の位置とを結んだ直線の方向と一致
する。

【００６０】○ ピストン２０は、互いに異なった方向
に移動可能な複数の金型からなる成型装置によって一体
成形されてもよい。この場合、一方向のみに移動可能な
金型による一体成形を実現するためのピストン２０の形
状の制約がなくなる。例えば、サイドフォース受圧壁、
案内壁及び補強部で構成される接続部の、前記軸線に対
する直交平面での断面形状の自由度が大きくなる。

【００６１】○ ピストン２０は、その全体が一体形成
されたものとなっていなくてもよい。すなわち、複数の
部材によって構成されていてもよい。この場合において
も、接続部が中実円柱状に形成されたものに比較して、
ピストンを軽量にすることが可能になる。また、サイド
フォース受圧壁が斜板１８の回転方向先行側に偏在する
ように設けられるとともに案内壁が前記回転方向と反対
側に偏在しないように設けられた構成に比較して、セン
タレス加工における加工時に、ピストンを精度よく保持
することが可能になる。

【００６２】○ ピストン２０は、ダイカスト法によっ
て成形されていなくてもよい。例えば、鋳造、鍛造や切
削によって形成されていてもよい。 ○ サイドフォース受圧壁４２Ａは、前記３〜６時の位
置に渡るように設けられていなくてもよい。例えば、前
記４〜６時の位置に渡るように設けられていてもよく、
強度上の問題が生じなければ、さらに狭い範囲内におい
て設けられていてもよい。

【００６３】○ 案内壁４２Ｂは、前記９〜１２時の位
置に渡るように設けられていなくてもよい。例えば、前
記１０〜１２時の位置に渡るように設けられていてもよ
く、強度上の問題が生じなければ、さらに狭い範囲内に
おいて設けられていてもよい。

【００６４】○ ピストン２０を、アルミニウムを用い
た金属以外の、例えば、鉄などによって構成してもよ
い。 ○ 容量制御弁３０を、外部の制御装置からの制御によ
って給気通路２８の開度を変更可能なタイプに置き換え
てもよい。この場合、例えば、前記制御装置からの制御
によって、給気通路２８を全開状態とすることで、ピス
トン２０のストロークを最小側に移行させることが可能
になる。

【００６５】○ 圧縮機Ｃは、回転軸１６の一回転あた
りの冷媒吐出容量をほぼゼロに変更可能な構成とされて
いるが、ほぼゼロまでには変更できない構成であっても
よい。

【００６６】○ 片頭型のピストンに圧縮動作を行なわ
せる片側式の圧縮機Ｃに代えて、クランク室を挟んで前
後両側に設けられたシリンダボアにおいて両頭型のピス
トンに圧縮動作を行なわせる両頭式の圧縮機を採用して
もよい。

【００６７】○ 圧縮機Ｃは、ピストン２０のストロー
クが一定とされた構成の固定容量タイプであってもよ
い。 ○前記実施形態では、流体機械としての圧縮機Ｃに適用
したが、これに代えて、オイルポンプやエアーポンプ等
に適用してもよい。

【００６８】次に、前記実施形態から把握できる技術的
思想について以下に記載する。 （１） 全体がアルミニウムによって構成されている請
求項１〜５のいずれか一項に記載の流体機械用ピスト
ン。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜５に記
載の発明によれば、流体機械用ピストンにおいて、軽量
化を行うとともにセンタレス加工における高精度な加工
を実現可能とすることでコストダウンを図ることができ
る。また、請求項６に記載の発明によれば、流体機械に
おいて、軽量化を行うとともにコストダウンを図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の圧縮機の概要を示す模式断面図。

【図２】同じくピストンの概要を示す斜視図。

【図３】図１の３−３線における模式拡大断面図。

【図４】（ａ）は上死点付近に位置するピストンを示す
模式側面図、（ｂ）は同じく模式平面図。

【図５】（ａ）は下死点への移行初期位置でのピストン
を示す模式側面図、（ｂ）は同じく模式平面図。

【図６】別例のピストンの接続部の模式断面図。

【図７】別例のピストンの接続部の模式断面図。

【符号の説明】

１１…フロントハウジング、１２…シリンダブロック、
１２Ａ…シリンダボア、１３…リヤハウジング（１１，
１２及び１３はハウジングを構成する）、１６…回転
軸、１８…カムプレートとしての斜板、２０…流体機械
用ピストンとしてのピストン、２１…シュー、４０…頭
部、４１…首部、４２Ａ…サイドフォース受圧壁、４２
Ｂ…案内壁、４２Ｃ…補強部、Ｃ…流体機械としての片
頭ピストン式可変容量型圧縮機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 誠二 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 大迫 真実 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AC03 CB04 3H076 AA06 BB38 BB41 CC31

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体機械のハウジングに形成されたシリ
   ンダボアに収容される頭部と、前記流体機械の回転軸に
   一体回転可能に作動連結されたカムプレートに対してシ
   ューを介して作動連結される首部と、前記頭部の下側か
   ら前記首部に向かって延在するサイドフォース受圧壁
   と、前記頭部の上側から前記首部に向かって延在する案
   内壁とを有するとともに、前記サイドフォース受圧壁を
   前記カムプレートの回転方向先行側に偏在するように設
   けた流体機械用ピストンであって、 前記案内壁を、前記カムプレートの回転方向と反対側に
   偏在するように設けた流体機械用ピストン。
2. 【請求項２】 一方向にのみ移動可能な金型によって、
   全体が一体成形されている請求項１に記載の流体機械用
   ピストン。
3. 【請求項３】 前記サイドフォース受圧壁と前記案内壁
   とは、補強部によって連結されている請求項１または２
   に記載の流体機械用ピストン。
4. 【請求項４】 前記サイドフォース受圧壁と前記案内壁
   と前記補強部とで構成される部分の、前記頭部の軸線に
   対する直交平面での断面形状が略Ｓ字状とされている請
   求項３に記載の流体機械用ピストン。
5. 【請求項５】 前記回転軸の回転方向が時計回りとなる
   側から前記回転軸の軸線方向に見た状態で、前記回転軸
   の軸心と前記頭部の軸心とを通る仮想直線と、前記頭部
   の外周面との交点のうち前記回転軸の軸心から遠い方の
   交点を１２時の位置とするとともに、前記サイドフォー
   ス受圧壁の周面を少なくとも４〜６時の位置に亘るよう
   に、かつ、前記案内壁の周面を少なくとも１０〜１２時
   の位置に亘るように設けた請求項１〜４のいずれか一項
   に記載の流体機械用ピストン。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の流
   体機械用ピストンを備えた流体機械。