JP2005016402A - 圧縮機用ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの加工戻り部への引っ掛かりを防止し、ピストンがスムーズに往復動し得る圧縮機用ピストンを提供する。
【解決手段】駆動軸の回転を利用してピストンをシリンダブロック２のシリンダボア３内で往復動させる圧縮機に使用される圧縮機用ピストンにおいて、ピストン端部に、本体部３８の直径よりも小さい直径とされた小径部４０を形成し、その本体部３８の端面角部３８ａ及び小径部４０の端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状を形成した。そして、この小径部４０は、前記本体部３８から先端に向けて次第に小径となる複数の段部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから構成した。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用空調装置として使用される圧縮機（コンプレッサー）のピストンに関し、詳細には、ピストンがシリンダボア内で引っかかりを生じることなくスムーズに往復動可能な圧縮機用ピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロックに形成したシリンダボア内でピストンを往復動させることにより、吸入室から吸入した冷媒ガスを圧縮し、その圧縮した冷媒ガスを吐出室に吐出させる圧縮機では、冷媒ガスを効率良く圧縮させるために、当該ピストンをシリンダボア内でスムーズに往復動させる必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載される圧縮機で使用されるピストン１０１は、図８に示すように、ピストン本体１０２の胴部でシールして圧縮を行うと共に、ピストン本体１０２の外周面に形成した環状のオイル溝１０３に冷媒ガスに含まれる潤滑油をトラップさせ、そのトラップした潤滑油をクランク室のピストン可動部分に供給して当該ピストン１０１のスムーズな往復運動を実現させている。
【０００４】
一方、シリンダブロックのシリンダボアは、ピストン１０１をスムーズに往復動させるために、その内面を平滑なものとしている。
【０００５】
一般に、図９に示すように、シリンダブロック１０４に形成されるシリンダボア１０５は、ドリル又はエンドミルにより孔加工されるが、加工最後端部に、加工しきれずに残ってしまう孔径の狭い加工戻り部１０６が形成されてしまう。この加工戻り部１０６は、例えばリーマなどによってドリル加工方向とは反対方向から加工を行えば無くすことは可能である。しかしながら、リーマ加工を行うと工数が多くなりコストアップになる。
【０００６】
そこで、現状では、リーマ加工をすることなく、図８に示すように、ピストン先端面１０１ａの角部１０７を面取り加工することによって、ピストン先端部と加工戻り部１０６との干渉を回避するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１０５３８０号公報（第３頁及び第４頁、第１図及び第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらピストン１０１の面取り加工精度及びシリンダボア１０５のドリル加工精度のばらつきにより、シリンダボア１０５のピストン１０１との嵌合がきつくなったり、又は、ピストン１０１の角部１０７が図１０に示すように加工戻り部１０６に引っ掛かったり、或いは、ストローク中にピストン１０１が傾いて引っ掛かることがある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、ピストンの加工戻り部への引っ掛かりを防止し、スムーズにピストンが往復動し得る圧縮機用ピストンを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ピストンを可動自在に収容させるシリンダボアを有したシリンダブロックの前端面に、フロントハウジングを設けてクランク室を形成すると共に、シリンダブロックの後端面に、リアハウジングを設けて吸入室及び吐出室を形成し、前記クランク室内に軸支した駆動軸の回転を利用してピストンをシリンダボア内で往復動させる圧縮機に使用される圧縮機用ピストンにおいて、前記ピストンは、リアハウジングと対向する側のピストン端部に、本体部よりも直径が小さい小径部を形成し、その本体部の端面角部及び小径部の端面角部に、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、前記小径部は、前記本体部から先端に向けて次第に小径となる複数の段部から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、前記本体部の端面角部と前記小径部の端面角部を結ぶ線が直線であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、前記本体部の端面角部と前記小径部の端面角部を結ぶ線が曲線であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ピストン端部に、本体部よりも直径が小さい小径部を形成し、その本体部の端面角部及び小径部の端面角部に、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状を形成したことで、ピストン先端部がシリンダボアの加工戻り部に引っ掛かるのを防止することができ、当該ピストンのスムーズな動作が確保できる。また、本発明によれば、ピストンがシリンダボア内で傾いても本体部及び小径部の端面角部がＲ形状であるので、接触部分が点接触となり、ピストン先端部は加工戻り部に引っ掛からない。さらに、本体部と小径部の段差部に冷媒ガスに含まれた潤滑油が溜まるので、潤滑性及びシール性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、小径部を、本体部から先端に向けて次第に小径となる複数の段部で構成したので、それぞれの段部のＲ形状により、いわば小さな曲線が連続したラビリンス効果で面圧を下げることができる。また、複数の段部の段差部には、それぞれ潤滑油が溜まるので、潤滑油が増えた分、潤滑性及びシール性をより一層向上させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、本体部の端面角部と小径部の端面角部を結ぶ線を直線としたので、ピストン先端部の加工が容易になる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、本体部の端面角部と小径部の端面角部を結ぶ線を曲線としたので、ピストン先端部と加工戻り部間のクリアランスを充分に確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、斜板式の可変容量圧縮機に本発明を適用したものである。
【００１９】
「斜板式可変容量圧縮機の説明」
斜板式可変容量圧縮機１は、図１に示すように、複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の前端面に設けられ、該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して設けられ、吸入室７及び吐出室８を形成するリアハウジング６とを備えている。
【００２０】
これらシリンダブロック２、フロントハウジング４及びリアハウジング６は、シリンダブロック２に設けられた複数のスルーボルト貫通孔を介して複数のスルーボルトＢによって締結固定されている。
【００２１】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔（図示は省略する）と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２とを備えている。
【００２２】
バルブプレート９のシリンダブロック２側には、図２に示すように、吸入孔を開閉するリード弁（図示は省略する）を有する金属製の吸入弁板１３が設けられている。一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する（図示は省略する）リード弁を有する金属製の吐出弁板１４と、この吐出弁板１４を保持すると共に、そのリード弁の開眼を規制するリテーナ１５とが設けられている。
【００２３】
これらバルブプレート９、吐出弁板１４及びリテーナ１５は、リベットＲによって締結固定されて一体となっている。そして、バルブプレート９とリアハウジング６との間には、ガスケット１６が介在し、吸入室７と吐出室８の密閉性を保持している。また、バルブプレート９の周縁には、Ｏリングが介在し、この斜板式可変容量圧縮機１の外部への冷媒ガスの漏れを防止している。
【００２４】
シリンダブロック２及びフロントハウジング４の中心部には、図１に示すように、ベアリング１７，１８，３７を介して駆動軸１０を回転自在に支持するシャフト支持孔１９、２０が設けられている。
【００２５】
クランク室５内には、前記駆動軸１０に固定させたドライブプレート２１と、駆動軸１０に摺動自在に嵌装したスリーブ２２にピン２３により摺動自在に連結したジャーナル２４と、このジャーナル２４のボス部２５に固定した斜板２６とが設けられている。
【００２６】
ドライブプレート２１とジャーナル２４とは、そのヒンジアーム２１ｈ、２４ｈを、弧状の長孔２７とピン２８とで連結されており、斜板２６の揺動を規制している。各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、斜板２６を挟んだ一対のシュー３０を介して斜板２６に連結されていて、駆動軸１０の回転運動を原動力として往復運動する。
【００２７】
この斜板式可変容量圧縮機１の基本機能は、ピストン２９の往復運動により、吸入室７からバルブプレート９の吸入孔を介してシリンダボア３内へと吸入した冷媒ガスを圧縮し、シリンダボア３からバルブプレート９の吐出孔１２を介して吐出室８へとその圧縮した冷媒ガスを吐出する。
【００２８】
そして、この吐出容量を可変とするために、クランク室５と吸入室７とを常時連通する抽気通路３１（図１中矢印で示す）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路３２（図１中矢印で示す）と、この給気通路３２を開閉する圧力制御手段３３とからなる圧力制御機構が設けられている。
【００２９】
抽気通路３１は、クランク室５内の冷媒ガス圧力に応じてクランク室５内の冷媒ガスを吸入室７へ帰還させるものである。給気通路３２は、圧力制御手段３３により開閉されて吐出室８からクランク室５に向けて流れる冷媒ガス量を制御することで、クランク室５の圧力を調整し、斜板２６の傾斜角を変化させることでピストンストロークを変化させて斜板式可変容量圧縮機１の吐出容量を変えるものである。
【００３０】
より具体的には、圧力制御手段３３は、低負荷時におけるエバポレータの凍結を避けるため斜板式可変容量圧縮機１に帰還する冷媒の吸入圧に応じてこの斜板式可変容量圧縮機１の吐出量を変化させて該斜板式可変容量圧縮機１に帰還する冷媒の吸入圧を一定に保つように、前記給気通路３２を開閉制御している。
【００３１】
ここで、抽気通路３１は、図１に示すように、駆動軸１０に設けられた抽気孔１０ｓと、シリンダブロック２に設けられたシャフト支持孔１９と、バルブプレート９に設けられた抽気孔９ｓと、これらシャフト支持孔１９と抽気孔９ｓを連通するシリンダブロック２の後端面に設けられた抽気溝２ｓ（図２参照）とから構成されている。なお、この例の抽気溝２ｓは、抽気通路３１の途中で該抽気通路３１の通路断面積を絞る固定絞り部（オリフィス）を構成している。
【００３２】
そして、駆動軸１０内に設けられた抽気孔１０ｓは、駆動軸１０の後端１０ｂから前端１０ａ側に向けてこの駆動軸１０の軸心に沿って設けられた軸方向通路３５と、軸方向通路３５と連通しクランク室５に直接開放して抽気通路３１の入口部を構成する径方向通路３６とから構成されている。この例では、抽気通路３１の入口部を構成する径方向通路３６は、スリーブ２２の移動範囲外に形成されていたため、クランク室５に常時開放するようになっている。
【００３３】
そして、特に本実施の形態では、ピストン２９は、図３に示すように、シリンダボア３に嵌入される円柱形状をなす本体部３８と、斜板２６と連結する連結部３９とを有し、リアハウジング６と対向する側のピストン端部に、本体部３８の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２とされた小径部４０を形成している。
【００３４】
小径部４０は、図４に示すように、本体部３８から先端に向けて次第に小径となる複数の段部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃから構成されている。そして、本体部３８の端面角部３８ａ及び各段部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃには、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状が形成されている。また、本体部３８の端面角部３８ａと小径部４０の端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを結ぶ線は、その傾きが右下がりとなる直線Ｌとされている。
【００３５】
このように、ピストン２９の端部に、本体部３８の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２の小径部４０を形成し、その本体部３８の端面角部３８ａ及び小径部４０の端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃに、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状を形成したことで、図５に示すように、ピストン２９の先端部である小径部４０がシリンダボア３の加工戻り部４１に引っ掛かるのを防止することができると共に、ピストン２９とシリンダボア３のクリアランスの減少を回避することができる。
【００３６】
また、ピストン２９が、上死点においてシリンダボア３内で傾いたとしても本体部３８及び小径部４０の端面角部３８ａ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃがＲ形状であるので、加工戻り部４１に対する接触部分が点接触となり、ピストン２９の先端部が加工戻り部４１に引っ掛かることはない。したがって、ピストン２９のスムーズな動作を確保することが可能となる。
【００３７】
また、ピストン２９の先端部に形成した小径部４０を、本体部３８から先端に向けて次第に小径となる複数の段部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃで構成したので、それぞれの段部４０Ａ，４０Ｂ，４０ＣのＲ形状により、いわば小さな曲線が連続したラビリンス効果で面圧を下げることができる。また、図６に示すように、複数の段部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの段差部４０Ａ１，４０Ｂ１，４０Ｃ１には、それぞれ潤滑油４２が溜まるので、それぞれの潤滑油４２が増えた分、潤滑及びシール性をより一層向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態のピストン２９では、本体部３８の端面角部３８と小径部４０の端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを結ぶ線を直線Ｌとしたので、ピストン先端部の加工が容易になる。
【００３９】
また、図７に示すように、本体部３８の端面角部３８ａと小径部４０の端面角部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを結ぶ線を曲線Ｒとすれば、ピストン２９の先端部と加工戻り部４１間のクリアランスを充分に確保することができ、より一層、ピストン２９の加工戻り部４１への引っ掛かりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態の斜板式可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】図２は、斜板式可変容量圧縮機の出口側の要部拡大断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態のピストンの正面図である。
【図４】図４は、図３に示すピストン端部の要部拡大図である。
【図５】図５は、ピストン端部が加工戻り部に引っ掛からない状態を示したピストン先端部の要部拡大図である。
【図６】図６は、ピストン端部に形成した複数の段部の段差部に潤滑油が溜まった状態を示すピストン先端部の要部拡大図である。
【図７】図７は、本体部の端面角部と小径部の端面角部を結ぶ線を曲線としたときのピストン先端部の要部拡大図である。
【図８】図８は、従来のピストンを示す正面図である。
【図９】図９は、加工戻り部が形成されたシリンダブロックの要部拡大断面図である。
【図１０】図１０は、従来のピストンの先端部が加工戻り部に引っ掛かった状態を示すピストン先端部の要部拡大図である。
【符号の説明】
１…斜板式可変容量圧縮機
２…シリンダブロック
３…シリンダボア
４…フロントハウジング
５…クランク室
６…リアハウジング
７…吸入室
８…吐出室
１０…駆動軸
２９…ピストン
３８…本体部
４０…小径部
３８ａ…端面角部
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…端面角部
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…段部

Claims (4)

1. ピストン（２９）を可動自在に収容させるシリンダボア（３）を有したシリンダブロック（２）の前端面に、フロントハウジング（４）を設けてクランク室（５）を形成すると共に、前記シリンダブロック（２）の後端面に、リアハウジング（６）を設けて吸入室（７）及び吐出室（８）を形成し、前記クランク室（５）内に軸支した駆動軸（１０）の回転を利用してピストン（２９）をシリンダボア（３）内で往復動させる圧縮機（１）に使用される圧縮機用ピストンにおいて、
   前記ピストン（２９）は、前記リアハウジング（６）と対向する側のピストン端部に、本体部（３８）の直径（Ｄ１）よりも小さい直径（Ｄ２）とされた小径部（４０）を形成し、その本体部（３８）の端面角部（３８ａ）及び小径部（４０）の端面角部（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）に、それぞれ先端に向けて次第に小径となるＲ形状を形成した
   ことを特徴とする圧縮機用ピストン。
2. 請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、
   前記小径部（４０）は、前記本体部（３８）から先端に向けて次第に小径となる複数の段部（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）から構成されている
   ことを特徴とする圧縮機用ピストン。
3. 請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、
   前記本体部（３８）の端面角部（３８ａ）と前記小径部（４０）の端面角部（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）を結ぶ線が直線（Ｌ）である
   ことを特徴とする圧縮機用ピストン。
4. 請求項１記載の圧縮機用ピストンであって、
   前記本体部（３８）の端面角部（３８ａ）と前記小径部（４０）の端面角部（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）を結ぶ線が曲線（Ｒ）である
   ことを特徴とする圧縮機用ピストン。

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