JP2004263601A

JP2004263601A - 圧縮機のピストン構造

Info

Publication number: JP2004263601A
Application number: JP2003053405A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fukumuro; 貴士福室
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】ピストンの軸回りの回転を規制することはもとより、ピストン強度の信頼性を向上させ、また、潤滑性が良好な圧縮機のピストン構造を提供する。
【解決手段】ピストン１４がシリンダボア内で往復動する際、ピストン１４の軸回りに回転力が付加されたとき、ブリッジ部１４２の外周面に突出したピストン回転規制部１４４がフロントハウジング１２の内面に接触してピストンの軸回りの回転を抑制する。このように、回転規制がブリッジ部１４２の外周面の一部分のみで行われ摩擦面積が従来と比較して狭くなっているため、ピストン摩耗が過剰となることがない。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダボア内で往復動するピストンにおいてピストンの回転規制部を有する圧縮機のピストン構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転規制部が形成されたピストンを有する圧縮機として特開２００２−６１５６９号公報に開示されたものが知られている。
【０００３】
この公報に記載された圧縮機は、外部エンジンの回転駆動力がハウジング内に配置されたシャフトに伝達され、この駆動力がシャフトに固着された斜板を揺動回転させるようになっている。
【０００４】
また、斜板の周縁にはシリンダボア内に収容されたピストンが連結している。このピストンは、シリンダボア内で往復動して冷媒を吸入圧縮するピストン本体と、ピストン本体の基端に形成され回転斜板の周縁が摺動自在に保持されるブリッジ部とを備えており、斜板の揺動回転によりピストンを往復動させるようになっている。また、ブリッジ部の外周面（回転規制部）がハウジングの内周面に接触するように配置されており、ピストンの軸回りの回転をその摩擦抵抗により抑制するようになっている。
【０００５】
【特許文献】
特開２００２−６１５６９号公報
【０００６】
【発明が解決しよとする課題】
しかしながら、前記従来のピストン構造では、ブリッジ部の外周面全体が回転規制部となっており、摩擦抵抗が過剰となっている。特に、ＣＯ_２を冷媒とする圧縮機においては、ピストン強度の信頼性が低下し、また、ピストン自体の推進力が大きく低下するという問題点を有していた。
【０００７】
本発明の目的は前記従来の問題点に鑑み、ピストンの軸回りの回転を規制することはもとより、ピストン強度の信頼性を向上させ、また、潤滑性が良好な圧縮機のピストン構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明は、シリンダボア内で往復動して冷媒を吸入圧縮するピストン本体と、ピストン本体の基端に形成され回転斜板の周縁が摺動自在に保持されるブリッジ部とを備え、ブリッジ部の外周面に圧縮機ハウジングの内面に接触するピストン回転規制部を形成した圧縮機のピストン構造において、ピストン回転規制部はブリッジ部の外周面から突出して形成した構造となっている。
【０００９】
本発明によれば、ピストンがシリンダボア内で往復動する際、ピストンの軸回りに回転力が付加されたとき、ブリッジ部の外周面に突出したピストン回転規制部が圧縮機ハウジングの内面に接触してピストンの軸回りの回転を抑制する。このように、回転規制がブリッジ部の外周面の一部分のみで行われ摩擦面積が従来と比較して狭くなっているため、ピストン摩耗が過剰となることがない。
【００１０】
また、ピストン回転規制部はブリッジ部の外周面のうち軸方向一端側又は他端側（請求項２）、ブリッジ部の周方向一端側又は他端側（請求項３）の何れでも良く、また、ピストン回転規制部が複数個あってもよい（請求項４）。
【００１１】
更に、ピストン回転規制部は先端面と圧縮機ハウジングの内面との間の摩擦抵抗を均一にするため、互いの面が対応するよう形成してもよいし（請求項５）、また、ピストン回転規制部の摩耗を防止するため表面処理するようにしてもよい（請求項６）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明に係る圧縮機のピストン構造の一実施形態を示すもので、図１は片頭ピストン型斜板式圧縮機の断面図、図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は片頭ピストンの構造を示す図、図３はブリッジ部とフロントハウジングとの接触状態を示す断面図である。なお、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のｂ−ｂ線矢視方向の断面図、図２の（ｄ）は図２の（ａ）のｄ−ｄ線矢視方向の断面図である。本実施形態では圧縮機のうち、ＣＯ_２冷媒を用いる片頭ピストン型斜板式圧縮機（以下、圧縮機と称す）を一例として掲げて以下説明する。
【００１３】
まず、この圧縮機１の全体構造を図１を参照して説明する。圧縮機１０はリアハウジング１１と圧縮機ハウジング（フロントハウジング１２）とを有し、フロントハウジング１２のリアハウジング１１側にはボルト等によりシリンダブロック１３が連結されている。このシリンダブロック１３には円筒状のシリンダボア１３１が複数形成され、各シリンダボア１３１にはそれぞれＣＯ_２冷媒用の片頭ピストン１４が往復直線運動ができるよう収容されている。リアハウジング１１には冷媒の吸入室１１１及び吐出室１１２が形成され、各室１１１，１１２が弁体を介してシリンダボア１３１に連通しており、片頭ピストン１４の往復動によりシリンダボア１３１で冷媒が吸入圧縮される。フロントハウジング１２にはシリンダブロック１３からフロントハウジング１２の外方に突出したシャフト１２１が貫通している。このシャフト１２１はシリンダブロック１３及びフロントハウジング１２に介装されたベアリング１３２，１２２を介して軸支され、その先端は電磁クラッチ１５に連結している。電磁クラッチ１５はそのプーリ１５１が図示しない自動車エンジンのベルトに連結しており、エンジンにて出力された回転力が電磁クラッチ１５を通じてシャフト１２１に伝達されるようになっている。
【００１４】
このシャフト１２１に伝達された回転運動はフロントハウジング１２のクランク室１２３内に設置された運動変換機構１６により往復直線運動に変換される。即ち、運動変換機構１６はシャフト１２１に固着されたロータ１６１と、ロータ１６１の軸方向一端にコイルバネ１６２を介して支持された滑りスリーブ１６３と、滑りスリーブ１６３に連結ピン１６４で連結された環状の斜板１６５と、斜板１６５の周縁を摺動自在に保持する一対のシュー１６６と、斜板１６５とシャフト１２１に摺動自在に連結したドライバ部材１６７とを有している。このシュー１６６は後述する片頭ピストン１４のブリッジ部１４２内に摺動自在に配置されており、斜板１６５と片頭ピストン１４とを連結するようになっている。
【００１５】
ここで、エンジンの回転力が電磁クラッチ１５を通じてシャフト１２１に伝達されたときは、シャフト１２１の回転力によりロータ１６１及びドライバ部材１６７が回転する。このドライバ部材１６７の回転により斜板１６５が回転する。斜板１６５はシャフト１２１に対して傾斜した状態で回転するため、その斜板１６５の傾斜幅の分、片頭ピストン１４が直線方向に往復動する。なお、この運動変換機構１６はクランク室１２３の圧力とシリンダボア１３１の吸入圧力との差圧に対応して斜板１６５の傾き角が変化し、片頭ピストン１４のストロークが変更可能となっている。
【００１６】
以上のような圧縮機構造は従来の圧縮機構造と同様であり、本発明に係る圧縮機１０の特徴的構造は片頭ピストン１４の構造にある。この構造を主に図２及び図３を参照して説明する。
【００１７】
片頭ピストン１４はシリンダボア１３１内に往復動自在に配置されたピストン本体１４１と、ピストン本体１４１の基端に形成されたブリッジ部１４２とを有している。このブリッジ部１４２は断面略コ字状に形成したもので、その内部は一対のシュー１６６が摺動できるよう、上下面及び背面に各シュー１６６の球面形状に対応する球面状の保持面１４３を形成している。また、ブリッジ部１４２の外周面は円弧状に形成されており、その円弧面の径はピストン本体１４１の径よりも大きくなっている。また、ブリッジ部１４２の外周面の上部（ブリッジ部１４２の外周面のうちピストン本体１４１寄り）には、図２の（ｃ）に示すように、左右に間隔をおいて２個のピストンピストン回転規制部１４４が形成されている。
【００１８】
このピストン回転規制部１４４はブリッジ部１４２の外周面に四角形状に突出したものとなっている。ピストン回転規制部１４４の先端面は図３に示すようにフロントハウジング１２の内周面の曲面に対応するよう形成され、また、ピストン回転規制部１４４の周側面と先端面との交わる部分の角度は鈍角となっている。
【００１９】
本実施形態によれば、ピストン回転規制部１４４がブリッジ部１４２の外周面の一部となっているため、従来のピストン回転規制部と比較して摩擦抵抗が小さく、ピストン回転規制部１４４の過剰な摩耗を防止することができる。
【００２０】
また、ピストン回転規制部１４４の先端面がフロントハウジング１２の内周面の曲面に対応するよう形成され、また、ピストン回転規制部１４４の周側面と先端面との交わる部分の角度が鈍角となっているため、この点でも過剰な摩耗が防止されている。
【００２１】
更に、ブリッジ部１４２の外周面のうち、各ピストン回転規制部１４４の間には隙間ができ、この隙間を通じて潤滑油が流通可能になっているため、シリンダボア１３１とピストン本体１４１との間に潤滑油が円滑に導かれ、ピストン１４の潤滑性が良好となる。
【００２２】
図４の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は片頭ピストン１４の変形例を示すものである。図４の（ａ）に示す片頭ピストン１４ａはブリッジ部１４２の外周面の上部でブリッジ部１４２の背面に向かって左側にピストン回転規制部１４４ａを１個形成したものである。図４の（ｂ）に示す片頭ピストン１４ｂはブリッジ部１４２の外周面の上部でブリッジ部１４２の背面に向かって右側にピストン回転規制部１４４ｂを１個形成したものである。図４の（ｃ）に示す片頭ピストン１４ｃはブリッジ部１４２の外周面の下部でブリッジ部１４２の背面に向かって左側にピストン回転規制部１４４ｃを１個形成したものである。図４の（ｄ）に示す片頭ピストン１４ｄはブリッジ部１４２の外周面の下部でブリッジ部１４２の背面に向かって右側にピストン回転規制部１４４ｄを１個形成したものである。以上のように、ピストン回転規制部１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄを１個設けるようにしても良い。
【００２３】
図５の（ａ）に示す片頭ピストン１４ｅはブリッジ部１４２の外周面でブリッジ部１４２の背面に向かって左側にピストン回転規制部１４４ｅを上下に２個形成したものである。図５の（ｂ）に示す片頭ピストン１４ｆはブリッジ部１４２の外周面でブリッジ部１４２の背面に向かって右側にピストン回転規制部１４４ｆを上下に２個形成したものである。図５の（ｃ）に示す片頭ピストン１４ｇはブリッジ部１４２の外周面でブリッジ部１４２の背面に向かって左側全体にピストン回転規制部１４４ｇを縦長に１個形成したものである。図５の（ｄ）に示す片頭ピストン１４ｈはブリッジ部１４２の外周面でブリッジ部１４２の背面に向かって右側全体にピストン回転規制部１４４ｇを縦長に１個形成したものである。以上のように、ピストン回転規制部１４４ｅ，１４４ｆのように上下に２個形成するようにしても良いし、また、ピストン回転規制部１４４ｇ，１４４ｈのように縦長に形成するようにしても良い。
【００２４】
なお、ピストン回転規制部材１４４，１４４ａ〜１４４ｈはこれら限定されるものではなく、ブリッジ部１４２の外周面の一部に突出して形成されていれば何れの構造でも良い。また、前記実施形態ではＣＯ_２冷媒用の片頭ピストン１４，１４ａ〜１４ｈについて説明したが、フロン冷媒用、アンモニア冷媒用、プロパン、ブタン等の炭化水素冷媒用の片頭ピストンにも同様に適用できることは言うまでもない。更に、片頭ピストン１４，１４ａ〜１４ｈは鉄系又はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）材料からなるピストン素地で構成されているが、ピストン回転規制部材１４４，１４４ａ〜１４４ｈの耐摩耗性を考慮し、ピストン回転規制部材１４４，１４４ａ〜１４４ｈの外面を表面処理、例えば耐摩耗性材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングして（例えば、２０μｍ〜４０μｍの均一な膜厚）、ピストン回転規制部材１４４，１４４ａ〜１４４ｈの摩耗を抑制するようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ピストン回転規制部がブリッジ部の外周面の一部に突出して形成されているので、従来のピストン回転規制部と比較して摩擦抵抗が小さく、ピストン回転規制部の過剰な摩耗を防止することができる。また、ピストン回転規制部の周囲は潤滑油が流通可能になっているため、シリンダボアとピストン本体との間に潤滑油が円滑に導かれ、ピストンの潤滑性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】片頭ピストン型斜板式圧縮機の断面図
【図２】片頭ピストンの構造を示す図
【図３】ブリッジ部とフロントハウジングとの接触状態を示す断面図
【図４】片頭ピストンの変形例を示す背面図
【図５】片頭ピストンの他の変形例を示す背面図
【符号の説明】
１０…斜板式圧縮機、１２…フロントハウジング、１３…シリンダブロック、１４，１４ａ〜１４ｈ…片頭ピストン、１３１…シリンダボア、１４１…ピストン本体、１４２…ブリッジ部、１４４，１４４ａ〜１４４ｈ…ピストン回転規制部、１６５…斜板。

Claims

シリンダボア内で往復動して冷媒を吸入圧縮するピストン本体と、該ピストン本体の基端に形成され回転斜板の周縁が摺動自在に保持されるブリッジ部とを備え、該ブリッジ部の外周面に圧縮機ハウジングの内面に接触するピストン回転規制部を形成した圧縮機のピストン構造において、
前記ピストン回転規制部は前記ブリッジ部の外周面から一部突出して形成したことを特徴とする圧縮機のピストン構造。
前記ピストン回転規制部は前記ブリッジ部の外周面のうち前記ピストン本体寄りの一端又は該ピストン本体から離隔する側の他端の少なくとも一方に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機のピストン構造。
前記ピストン回転規制部は前記ブリッジ部の外周面のうち周方向の一端又は他端の少なくとも一方に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機のピストン構造。
前記ピストン回転規制部は複数有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の圧縮機のピストン構造。
前記ピストン回転規制部の先端面は前記圧縮機ハウジングの内面に対応するよう形成した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の圧縮機のピストン構造。
前記ピストン回転規制部に表面処理が施されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の圧縮機のピストン構造。
前記冷媒として二酸化炭素冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項記載の圧縮機のピストン構造。