JP3963064B2

JP3963064B2 - Piston in compressor

Info

Publication number: JP3963064B2
Application number: JP2000101020A
Authority: JP
Inventors: 隆宏星田; 史修榎島; 崇行加藤; 正人高松; 誠二片山; 茂男福嶋
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: JP2001289160A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸と一体的に回転するカム体の回転によって往復動され、中空部を有するピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−１０７９１２号公報に開示されるピストンは、軽量化のために中空形状にしてある。このような中空形状のピストンは、傾角可変に斜板を収容するクランク室内の圧力を制御して斜板の傾角を制御する可変容量型圧縮機における容量制御を向上する上でも有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ピストンの軽量化は、中空部を形成する壁の厚みを小さくするほど有利である。シリンダボア内を往復動するピストンの先端壁には冷媒ガスの圧力が掛かる。ピストンの先端壁は平板形状であるが、平板形状の先端壁の厚みを小さくし過ぎると、必要な強度を確保することができない。
【０００４】
本発明は、前記した先端壁の軽量化を図ってピストンを更に軽量にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのために請求項１乃至請求項７の本発明は、回転軸と一体的に回転するカム体の回転によって往復動され、中空部を有するピストンを対象とし、請求項１の発明では、前記中空部はピストンの中心軸線を包囲し、前記中空部を形成する先端壁の内端面は、前記中空部を形成する周壁の内周面から前記中心軸線に向かうにつれて、前記先端壁の外端面側に近づいてゆき、次いで前記外端面から遠ざかる形状とした。
【０００６】
このような先端壁の内端面の形状は、応力分散作用に優れており、必要な強度を確保しつつ先端壁の材料の量を減らしてさらに軽量にすることが可能となる。
また、請求項１の発明では、前記周壁の内周面に連なると共に、前記中心軸線を包囲する環状の凹条と、前記環状の凹条に連なるように、かつ前記中心軸線を包囲するように前記環状の凹条の内側に設けられた環状の凸条とを備えた前記内端面を形成した。
【０００７】
中心軸線を包囲する環状の凹条及び環状の凸条は、最適な応力分散作用をもたらす。
請求項２の発明では、請求項１において、前記中心軸線を通る平面で前記環状の凹条の任意の１箇所を切断したときの断面形状は、同一の滑らかな凹曲線とした。
【０００８】
環状の凹条の母線となる滑らかな凹曲線は、適正な応力分散作用をもたらす上で好適である。
請求項３の発明では、請求項２において、前記凹曲線は円弧とした。
【０００９】
円弧は、適正な応力分散作用をもたらす凹曲線として好適である。
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記中心軸線を通る平面で前記環状の凸条の任意の１箇所を切断したときの断面形状は、同一の滑らかな凸曲線とした。
【００１０】
環状の凸条の母線となる滑らかな凸曲線は、適正な応力分散作用をもたらす上で好適である。
請求項５の発明では、請求項４において、前記凸曲線は円弧とした。
【００１１】
円弧は、適正な応力分散作用をもたらす凸曲線として好適である。
請求項６の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記内端面は、前記中心軸線と交差する平坦面を有するようにした。
【００１２】
先端壁の内端面は、中空部を形成する周壁の内周面から中心軸線に向かうにつれて、先端壁の外端面側に近づいてゆき、次いで外端面から遠ざかり、その後に平坦面に至る形状となる。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、前記先端壁を含む第１のピストン片と、前記中空部を形成すると共に、前記カム体に摺接するシューに接する第２のピストン片とを結合してピストンを構成した。
【００１４】
第１のピストン片と第２のピストン片とを結合したピストンは、先端壁の内端面を所定の形状に容易に形成する上で有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
図１は可変容量型圧縮機の内部構造を示す。制御圧室１２１を形成するフロントハウジング１２とシリンダブロック１１とには回転軸１３が支持されている。回転軸１３は、外部駆動源（例えば車両エンジン）から回転駆動力を得る。回転軸１３には回転支持体１４が止着されていると共に、斜板１５が回転軸１３の軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板１５に止着されたガイドピン１６は、回転支持体１４に形成されたガイド孔１４１にスライド可能に嵌入されている。斜板１５は、ガイド孔１４１とガイドピン１６との連係により回転軸１３の軸方向へ傾動可能かつ回転軸１３と一体的に回転可能である。斜板１５の傾動は、ガイド孔１４１とガイドピン１６とのスライドガイド関係、及び回転軸１３のスライド支持作用により案内される。
【００１８】
斜板１５の傾角は、制御圧室１２１内の圧力制御に基づいて変えられる。制御圧室１２１内の圧力が増大すると斜板１５の傾角が減少し、制御圧室１２１内の圧力が減少すると斜板１５の傾角が増大する。制御圧室１２１内の冷媒は、図示しない放圧通路を介してリヤハウジング１９内の吸入室１９１へ流出しており、リヤハウジング１９内の吐出室１９２内の冷媒は、図示しない圧力供給通路を介して制御圧室１２１へ供給可能である。前記圧力供給通路上には容量制御弁２５が介在されており、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が容量制御弁２５によって制御される。吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が増大すると制御圧室１２１内の圧力が増大し、吐出室１９２から制御圧室１２１へ供給される冷媒流量が減少すると制御圧室１２１内の圧力が減少する。即ち、斜板１５の傾角は、容量制御弁２５によって制御される。
【００１９】
斜板１５の最大傾角は、斜板１５と回転支持体１４との当接によって規定される。斜板１５の最小傾角は、回転軸１３上のサークリップ２４と斜板１５との当接によって規定される。
【００２０】
シリンダブロック１１において回転軸１３の周りには複数のシリンダボア１１１（図では２つのみ示す）が配列されている。各シリンダボア１１１にはアルミニウム製のピストン１７が収容されている。回転軸１３と一体的に回転する斜板１５の回転運動は、シュー１８を介してピストン１７の前後往復運動に変換され、ピストン１７がシリンダボア１１１内を前後動する。シュー１８は、カム体である斜板１５に摺接する。
【００２１】
吸入室１９１内の冷媒は、ピストン１７の復動動作（図１において右側から左側への移動）によりバルブプレート２０上の吸入ポート２０１から弁形成プレート２１上の吸入弁２１１を押し退けてシリンダボア１１１内へ流入する。シリンダボア１１１内へ流入した冷媒は、ピストン１７の往動動作（図１において左側から右側への移動）によりバルブプレート２０上の吐出ポート２０２から弁形成プレート２２上の吐出弁２２１を押し退けて吐出室１９２へ吐出される。吐出弁２２１はリテーナ形成プレート２３上のリテーナ２３１に当接して開度規制される。
【００２２】
吐出室１９２と吸入室１９１とは、外部冷媒回路２６を介して接続している。吐出室１９２から外部冷媒回路２６へ流出した冷媒は、凝縮器２７、膨張弁２８及び蒸発器２９を経由して吸入室１９１へ還流する。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ピストン１７の内部は中空部１７１となっている。ピストン１７は、先端壁３０を含む第１のピストン片３１と、シュー１８に接する第２のピストン片３２とを結合して構成されている。第２のピストン片３２は、シュー１８を保持するための一対の凹部３３１を備えた保持部３３と、周壁３４とからなる。第１のピストン片３１は、先端壁３０と周壁３５とからなる。第１のピストン片３１の周壁３５と第２のピストン片３２の周壁３４とは嵌合されており、周壁３５の外周面３５２が周壁３４の内周面３４１に対して溶接されている。周壁３４の内周面３４１は円周面であり、周壁３４の外周面３４２は円周面である。又、周壁３５の内周面３５１は円周面であり、周壁３５の外周面３５２は円周面である。周壁３４の内周面３４１及び外周面３４２、並びに周壁３５の内周面３５１及び外周面３５２の中心軸線Ｌは同一であり、中空部１７１は中心軸線Ｌを包囲している。
【００２４】
弁形成プレート２１に対向する先端壁３０の外端面３６は、弁形成プレート２１に対して平行な平面となっている。先端壁３０の内端面３７は、周壁３５に連なる環状の凹条３７１と、環状の凹条３７１の内側に設けられた環状の凸条３７２とからなる。中心軸線Ｌを通る平面Ｓ（図４に一例を図示）で環状の凹条３７１の任意の１箇所を切断したときの断面形状は、常に同一の円弧３７３である。中心軸線Ｌの周りで円弧３７３を１周りさせれば環状の凹条３７１が形成される。即ち、円弧３７３は環状の凹条３７１の母線となる。又、中心軸線Ｌを通る平面Ｓで環状の凸条３７２の任意の１箇所を切断したときの断面形状は、常に同一の円弧３７４である。中心軸線Ｌの周りで円弧３７４を１周りさせれば環状の凸条３７２が形成される。即ち、円弧３７４は環状の凸条３７２の母線となる。凸条３７２は球面の一部となっている。
【００２５】
円弧３７３の半径は、円弧３７４の半径よりもかなり小さくしてある。平面Ｓ上において、円弧３７３は中空部１７１を形成する周壁３５の内周面３５１に滑らかに繋がっており、円弧３７４は円弧３７３に滑らかに繋がっている。即ち、環状の凹条３７１は周壁３５に滑らかに連なっており、環状の凸条３７２は環状の凹条３７１に滑らかに連なっている。環状の凹条３７１及び環状の凸条３７２は、ピストン１７の中心軸線Ｌを包囲している。
【００２６】
図４において、環状の凹条３７１の領域は、内周面３５１と鎖線円Ｋとの間のであり、環状の凸条３７２の領域は、鎖線円Ｋの内部である。
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
【００２７】
（１-1）従来の単純な平板形状の先端壁では、この先端壁の内端面と周壁３５の内周面３５１との接続部が直角形状となり、応力が前記直角形状の接続部に集中し易い。先端壁の内端面と周壁３５の内周面３５１との接続部を凹曲線形状（所謂Ｒ形状）にすると、前記接続部における応力集中が緩和される。そこで、先端壁の厚みを小さくすると、中心軸線Ｌ付近における先端壁の部分に過剰な応力集中が生じる。そのため、前記接続部を凹曲線形状にしたとしても、先端壁全体の厚みを単純に小さくすることはできない。
【００２８】
本実施の形態における環状の凹条３７１を形成する円弧３７３は、周壁３５の内周面３５１から中心軸線Ｌに向かうにつれて先端壁３０の外端面３６側に近づいてゆき、次いで外端面３６から遠ざかる。環状の凸条３７２を形成する円弧３７４は、内周面３５１側から中心軸線Ｌに向かうにつれて先端壁３０の外端面３６から遠ざかってゆく。即ち、中空部１７１を形成する先端壁３０の内端面３７は、中空部１７１を形成する周壁３５の内周面３５１から中心軸線Ｌに向かうにつれて、外端面３６に近づいてゆき、次いで外端面３６から遠ざかる形状となっている。このような先端壁３０の内端面３７の形状は、応力分散作用に優れている。即ち、環状の凹条３７１は、周壁３５と先端壁３０との接続部への応力集中を緩和し、環状の凸条３７２は、中心軸線Ｌ付近における先端壁３０の部分への応力集中を緩和する。応力分散作用に優れた内端面３７の形状は、単純な平板形状の先端壁に比べ、先端壁３０における必要な強度を確保しつつ材料の量を減らしてさらに軽量にすることを可能とする。
【００２９】
（１-2）中心軸線Ｌを包囲する環状の凹条３７１及び環状の凸条３７２は、先端壁３０の材料の量を減らして必要な強度を確保する上で最適な応力分散作用をもたらす。
【００３０】
（１-3）環状の凹条３７１の母線となる円弧３７３は、応力分散をもたらすための環状の凹条３７１の適正な形状設定の容易性の上で好適である。
（１-4）環状の凸条３７２の母線となる円弧３７４は、応力分散をもたらすための環状の凸条３７２の適正な形状設定の容易性の上で好適である。
【００３１】
（１-5）先端壁３０を備えた第１のピストン片３１は、型成形、切削加工あるいはプレス成形等によって形成される。第１のピストン片３１と第２のピストン片３２とを結合したピストン１７は、先端壁３０の内端面３７を所定の形状に容易に形成する上で有利である。
【００３２】
次に、図５の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
第２のピストン片３２Ａと共にピストン１７Ａを構成する第１のピストン片３１Ａは、第２のピストン片３２Ａの周壁３４の内側に全て収まるように第２のピストン片３２Ａに嵌合して結合されている。
【００３３】
次に、図６の第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
この実施の形態におけるピストン１７Ｂでは、第１の実施の形態における周壁３４に相当する周壁３５Ｂが第１のピストン片３１Ｂ側に一体形成されている。第２のピストン片３２Ｂには保持周壁３８が形成されている。保持周壁３８は周壁３５Ｂに嵌入結合されている。
【００３４】
第２及び第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同じ効果が得られる。
次に、図７及び図８の第４の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
【００３５】
ピストン１７Ｃを構成する第１のピストン片３１Ｃにおける先端壁３０Ｃの内端面３７Ｃは、周壁３５の内周面３５１に連なるテーパ３７５と、テーパ３７５に連なるテーパ３７６と、平坦面３７７とからなる。図８に示す（中心軸線Ｌを通る）平面Ｓによってテーパ３７５の任意の１箇所を切断した切断形状は直線である。同様に、平面Ｓによってテーパ３７６の任意の１箇所を切断した切断形状は直線である。テーパ３７５は、内周面３５１から中心軸線Ｌに向かうにつれて外端面３６に近づいてゆき、テーパ３７６は、内周面３５１側から中心軸線Ｌに向かうにつれて外端面３６から遠ざかってゆく。このような形状の内端面３７Ｃは、第１〜第３の実施の形態における内端面３７に比べて応力分散作用の点で若干劣るが、先端壁３０Ｃの軽量化の効果は得られる。
【００３６】
次に、図９及び図１０の第５の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
この実施の形態では、ピストン１７Ｄを構成する第１のピストン片３１Ｄの内端面３７側に複数本の補強リブ３９（本実施の形態では４本）が設けられている。各補強リブ３９は、周壁３５から中心軸線Ｌに到達して中心軸線Ｌ上で合流している。補強リブ３９の上端面３９１は、外端面３６に対して平行である。補強リブ３９は、第１のピストン片３１Ｄの軽量化をあまり損なうことなく先端壁３０の強度向上に寄与する。
【００３７】
次に、図１１及び図１２の第６の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
この実施の形態では、ピストン１７Ｅを構成する第１のピストン片３１Ｅの内端面３７側に補強リブ４０が設けられている。各補強リブ４０は、周壁３５から中心軸線Ｌに到達して中心軸線Ｌ上で合流している。補強リブ４０の上端面４０１は、環状の凹条３７１からの距離及び環状の凸条３７２からの距離が一定である。先端壁３０の強度向上に寄与する補強リブ４０の形成に必要な材料の量は、第５の実施の形態における補強リブ３９に比べて少なくなる。
【００３８】
次に、図１３〜図１５の第７の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
ピストン１７Ｆを構成する第１のピストン片３１Ｆにおける先端壁３０Ｆの内端面３７Ｆは、周壁３５の内周面３５１に連なる環状の凹条３７１と、環状の凹条３７１に連なる環状の凸条３７８と、平坦面３７９とからなる。環状の凸条３７８は球面の一部である。環状の凸条３７８は、内周面３５１側から中心軸線Ｌにむかうにつれて外端面３６から遠ざかってゆく。平坦面３７９は外端面３６に対して平行である。
【００３９】
この実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
第１のピストン片３１Ｆは、図１５（ａ）に示す組み付けられた型４１，４２内にアルミニウム製の溶湯を流し込んで製造される。型４１には円柱形状の押圧ロッド４３がスライド可能に取り付けられており、押圧ロッド４３の先端部の付近でひけ巣発生防止用盛り部４４が成形されるようになっている。ひけ巣発生防止用盛り部４４には押圧ロッド４３の先端部の形状が凹部４４１として残る。型４１，４２は、第１のピストン片３１Ｆの先端壁３０Ｆの内端面３７Ｆ上にひけ巣発生防止用盛り部４４を補足して成形する型である。押圧ロッド４３は、型４１，４２内に流し込まれた溶湯が固化する前に図１５（ａ）に示す矢印Ｑの方向に付勢される。矢印Ｑの方向に付勢される押圧ロッド４３は、ひけ巣発生防止用盛り部４４の表面に圧力を加えることになる。
【００４０】
溶湯の固化後、ひけ巣発生防止用盛り部４４を有する準ピストン片３１０は、型４１，４２内から取り出され、図１５（ｂ）に示すように、ひけ巣発生防止用盛り部４４が切削具４５（例えばエンドミル）によって切削除去される。ひけ巣発生防止用盛り部４４を切削した後の内端面３７Ｆ上の切削面が平坦面３７９となる。
【００４１】
溶湯が固化する前にひけ巣発生防止用盛り部４４の表面に加えられた圧力は、中心軸線Ｌの付近における先端壁３０Ｆの部分、即ち平坦面３７９付近における先端壁３０Ｆの部分でのひけ巣発生を防止する。先端壁３０Ｆ内におけるひけ巣発生の抑制は、必要な材料強度を確保しつつ先端壁３０Ｆの軽量化に寄与する。
【００４２】
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）円弧以外の滑らかな凹曲線を母線とする環状の凹条を採用すること。
（２）円弧以外の滑らかな凸曲線を母線とする環状の凸条を採用すること。
（３）環状の凹条と周壁３５の内周面３５１とをテーパで繋ぐこと。
（４）環状の凹条と環状の凸条とをテーパで繋ぐこと。
（５）第１の実施の形態における環状の凸条３７２、第７の実施の形態における環状の凸条３７８を球面以外の曲面とすること。
（６）第４の実施の形態における平坦面３７７をなくし、中心軸線Ｌに至るまで円錐面のテーパ３７５とすること。
（７）第４の実施の形態における平坦面３７７上、第７の実施の形態における平坦面３７９上に凹部を設けること。
（８）第７の実施の形態において、押圧ロッド４３との接触によってひけ巣発生防止用盛り部４４に形成される凹部４４１の一部が残るように、ひけ巣発生防止用盛り部４４を切削具４５によって切削すること。
（９）中心軸線Ｌから周壁３５に至る補強リブ３９の本数を４本以外の複数本とすること。この場合、各補強リブ３９は中心軸線Ｌの周りに等間隔に配置するのが望ましい。
（１０）第１のピストン片と第２のピストン片とを接着剤で結合すること。
（１１）第１のピストン片と第２のピストン片とを摩擦圧接で結合すること。
（１２）第１のピストン片と第２のピストン片とを圧入結合すること。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、ピストンの中心軸線を包囲する中空部を形成する先端壁の内端面を、前記中空部を形成する周壁の内周面から前記中心軸線に向かうにつれて、前記先端壁の外端面側に近づいてゆき、次いで前記外端面から遠ざかる形状とした発明では、先端壁の軽量化を図ってピストンを更に軽量にし得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面図。
【図２】ピストンの側断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】第２の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図６】第３の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図７】第４の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図。
【図９】第５の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図。
【図１１】第６の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ線断面図。
【図１３】第７の実施の形態を示すピストンの側断面図。
【図１４】図１３のＦ−Ｆ線断面図。
【図１５】（ａ）は型内に溶湯を流し込んだ状態を示す側断面図。（ｂ）はひけ巣発生防止用盛り部４４の切削を説明する側断面図。
【符号の説明】
１３…回転軸。１５…カム体となる斜板。１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ…ピストン。１７１…中空部。１８…シュー。３０，３０Ｃ，３０Ｆ…先端壁。３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ…第１のピストン片。３１０…準ピストン片。３２，３２Ｂ…第２のピストン片。３５，３５Ｂ…周壁。３６…外端面。３７，３７Ｃ，３７Ｆ…内端面。３７１…環状の凹条。３７２，３７８…環状の凸条。３７３…凹曲線となる円弧。３７４…凸曲線となる円弧。３７７，３７９…平坦面。４１，４２…型。４４…ひけ巣発生防止用盛り部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is reciprocated by the rotation of the rotating shaft and integrally rotating the cam member and at about the piston having a hollow portion.
[0002]
[Prior art]
The piston disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107912 has a hollow shape for weight reduction. Such a hollow piston is also effective in improving capacity control in a variable displacement compressor that controls the inclination of the swash plate by controlling the pressure in the crank chamber in which the swash plate is accommodated variably.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The weight reduction of a piston is so advantageous that the thickness of the wall which forms a hollow part is made small. The pressure of the refrigerant gas is applied to the tip wall of the piston that reciprocates in the cylinder bore. Although the tip wall of the piston has a flat plate shape, the required strength cannot be ensured if the thickness of the flat plate shaped tip wall is too small.
[0004]
An object of the present invention is to further reduce the weight of the piston by reducing the weight of the tip wall.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, the present invention of claims 1 to 7 is directed to a piston having a hollow portion reciprocated by rotation of a cam body that rotates integrally with a rotating shaft. Encloses the central axis of the piston, and the inner end surface of the tip wall forming the hollow portion approaches the outer end surface side of the tip wall from the inner peripheral surface of the peripheral wall forming the hollow portion toward the central axis. Then, the shape was made to move away from the outer end surface.
[0006]
Such a shape of the inner end face of the tip wall is excellent in the stress dispersion action, and it is possible to reduce the amount of the material of the tip wall while further ensuring the required strength and to further reduce the weight.
Further, in the invention of claim 1, with connected to the inner circumferential surface of the front Symbol peripheral wall, an annular concave surrounding the central axis, so as to be continuous to the annular concave and to surround the central axis The inner end face provided with an annular ridge provided inside the annular recess is formed.
[0007]
The annular ridge and the annular ridge surrounding the central axis provide an optimal stress distribution action.
In the invention of claim 2, in claim 1, cross-sectional shape cut through any one point of concave of the annular a plane passing through the central axis, and the same smooth concave curve.
[0008]
A smooth concave curve serving as a generatrix of the annular concave line is suitable for providing an appropriate stress dispersion action.
In the invention of claim 3 , in claim 2 , the concave curve is an arc.
[0009]
The arc is suitable as a concave curve that provides an appropriate stress dispersion action.
In the invention of claim 4, in any one of claims 1 to 3, the cross-sectional shape obtained by cutting the any one point of the ridges of the annular a plane passing through the central axis, the same smooth A convex curve.
[0010]
A smooth convex curve serving as a generatrix of the annular ridge is suitable for providing an appropriate stress dispersing action.
In the invention of claim 5 , in claim 4 , the convex curve is a circular arc.
[0011]
The arc is suitable as a convex curve that provides an appropriate stress dispersion action.
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the inner end surface has a flat surface intersecting the central axis.
[0012]
The inner end surface of the tip wall becomes a shape that approaches the outer end surface side of the tip wall as it goes from the inner peripheral surface of the peripheral wall that forms the hollow portion toward the central axis, then moves away from the outer end surface, and then reaches a flat surface. .
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the first piston piece including the tip wall and the shoe that forms the hollow portion and is in sliding contact with the cam body. A piston was formed by combining the second piston piece.
[0014]
A piston in which the first piston piece and the second piston piece are coupled is advantageous for easily forming the inner end surface of the tip wall into a predetermined shape .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 1 shows the internal structure of a variable capacity compressor. A rotating shaft 13 is supported on the front housing 12 and the cylinder block 11 that form the control pressure chamber 121. The rotating shaft 13 obtains a rotational driving force from an external driving source (for example, a vehicle engine). A rotary support 14 is fixed to the rotary shaft 13, and a swash plate 15 is supported so as to be slidable and tiltable in the axial direction of the rotary shaft 13. The guide pin 16 fixed to the swash plate 15 is slidably fitted into a guide hole 141 formed in the rotary support 14. The swash plate 15 can be tilted in the axial direction of the rotating shaft 13 and can rotate integrally with the rotating shaft 13 by the linkage of the guide hole 141 and the guide pin 16. The tilting of the swash plate 15 is guided by the slide guide relationship between the guide hole 141 and the guide pin 16 and the slide support action of the rotating shaft 13.
[0018]
The inclination angle of the swash plate 15 is changed based on the pressure control in the control pressure chamber 121. When the pressure in the control pressure chamber 121 increases, the tilt angle of the swash plate 15 decreases. When the pressure in the control pressure chamber 121 decreases, the tilt angle of the swash plate 15 increases. The refrigerant in the control pressure chamber 121 flows out to the suction chamber 191 in the rear housing 19 through a pressure release passage (not shown), and the refrigerant in the discharge chamber 192 in the rear housing 19 passes through a pressure supply passage (not shown). Via the control pressure chamber 121. A capacity control valve 25 is interposed on the pressure supply passage, and the flow rate of the refrigerant supplied from the discharge chamber 192 to the control pressure chamber 121 is controlled by the capacity control valve 25. When the flow rate of refrigerant supplied from the discharge chamber 192 to the control pressure chamber 121 increases, the pressure in the control pressure chamber 121 increases, and when the flow rate of refrigerant supplied from the discharge chamber 192 to the control pressure chamber 121 decreases, the flow inside the control pressure chamber 121 increases. The pressure of decreases. That is, the inclination angle of the swash plate 15 is controlled by the capacity control valve 25.
[0019]
The maximum inclination angle of the swash plate 15 is defined by the contact between the swash plate 15 and the rotary support 14. The minimum inclination angle of the swash plate 15 is defined by the contact between the circlip 24 on the rotating shaft 13 and the swash plate 15.
[0020]
In the cylinder block 11, a plurality of cylinder bores 111 (only two are shown in the figure) are arranged around the rotation shaft 13. Each cylinder bore 111 accommodates an aluminum piston 17. The rotational motion of the swash plate 15 that rotates integrally with the rotary shaft 13 is converted into the back-and-forth reciprocating motion of the piston 17 via the shoe 18, and the piston 17 moves back and forth in the cylinder bore 111. The shoe 18 is in sliding contact with the swash plate 15 that is a cam body.
[0021]
The refrigerant in the suction chamber 191 pushes the suction valve 211 on the valve forming plate 21 away from the suction port 201 on the valve plate 20 by the backward movement of the piston 17 (movement from the right side to the left side in FIG. 1). Flow into. The refrigerant flowing into the cylinder bore 111 pushes the discharge valve 221 on the valve forming plate 22 away from the discharge port 202 on the valve plate 20 by the forward movement of the piston 17 (movement from the left side to the right side in FIG. 1). It is discharged to 192. The discharge valve 221 is in contact with the retainer 231 on the retainer forming plate 23 and the opening degree is regulated.
[0022]
The discharge chamber 192 and the suction chamber 191 are connected via an external refrigerant circuit 26. The refrigerant flowing out from the discharge chamber 192 to the external refrigerant circuit 26 returns to the suction chamber 191 via the condenser 27, the expansion valve 28, and the evaporator 29.
[0023]
As shown in FIGS. 2 and 3, the inside of the piston 17 is a hollow portion 171. The piston 17 is configured by combining a first piston piece 31 including a distal end wall 30 and a second piston piece 32 in contact with the shoe 18. The second piston piece 32 includes a holding portion 33 having a pair of recesses 331 for holding the shoe 18 and a peripheral wall 34. The first piston piece 31 includes a tip wall 30 and a peripheral wall 35. The peripheral wall 35 of the first piston piece 31 and the peripheral wall 34 of the second piston piece 32 are fitted, and the outer peripheral surface 352 of the peripheral wall 35 is welded to the inner peripheral surface 341 of the peripheral wall 34. An inner peripheral surface 341 of the peripheral wall 34 is a circumferential surface, and an outer peripheral surface 342 of the peripheral wall 34 is a circumferential surface. The inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 is a circumferential surface, and the outer peripheral surface 352 of the peripheral wall 35 is a circumferential surface. The inner peripheral surface 341 and the outer peripheral surface 342 of the peripheral wall 34 and the central axis L of the inner peripheral surface 351 and the outer peripheral surface 352 of the peripheral wall 35 are the same, and the hollow portion 171 surrounds the central axis L.
[0024]
The outer end surface 36 of the distal end wall 30 facing the valve forming plate 21 is a plane parallel to the valve forming plate 21. The inner end surface 37 of the tip wall 30 includes an annular recess 371 continuous with the peripheral wall 35 and an annular protrusion 372 provided inside the annular recess 371. The cross-sectional shape when cutting any one portion of the annular recess 371 on a plane S (an example is shown in FIG. 4) passing through the central axis L is always the same arc 373. If the circular arc 373 is rotated around the central axis L, an annular recess 371 is formed. That is, the arc 373 is a bus line of the annular recess 371. Further, the cross-sectional shape when an arbitrary portion of the annular ridge 372 is cut along the plane S passing through the central axis L is always the same arc 374. If the circular arc 374 is made one turn around the central axis L, an annular ridge 372 is formed. That is, the arc 374 is a bus line of the annular ridge 372. The ridge 372 is a part of a spherical surface.
[0025]
The radius of the arc 373 is considerably smaller than the radius of the arc 374. On the plane S, the arc 373 is smoothly connected to the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 forming the hollow portion 171, and the arc 374 is smoothly connected to the arc 373. That is, the annular recess 371 is smoothly connected to the peripheral wall 35, and the annular protrusion 372 is smoothly connected to the annular recess 371. The annular groove 371 and the annular protrusion 372 surround the central axis L of the piston 17.
[0026]
In FIG. 4, the region of the annular recess 371 is between the inner peripheral surface 351 and the chain line circle K, and the region of the annular protrusion 372 is inside the chain line circle K.
The following effects can be obtained in the first embodiment.
[0027]
(1-1) In the conventional simple flat plate-shaped tip wall, the connecting portion between the inner end surface of the tip wall and the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 has a right-angle shape, and stress concentrates on the right-angle-shaped connecting portion. easy. When the connecting portion between the inner end surface of the tip wall and the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 is formed in a concave curve shape (so-called R shape), stress concentration in the connecting portion is alleviated. Therefore, when the thickness of the tip wall is reduced, excessive stress concentration occurs in the tip wall portion near the central axis L. Therefore, even if the connecting portion has a concave curve shape, the thickness of the entire tip wall cannot be simply reduced.
[0028]
The arc 373 forming the annular recess 371 in the present embodiment approaches the outer end surface 36 side of the distal end wall 30 toward the central axis L from the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 and then moves away from the outer end surface 36. . The arc 374 forming the annular ridge 372 moves away from the outer end surface 36 of the tip wall 30 as it goes from the inner peripheral surface 351 side toward the central axis L. That is, the inner end surface 37 of the distal end wall 30 that forms the hollow portion 171 approaches the outer end surface 36 from the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 that forms the hollow portion 171 toward the central axis L, and then the outer end surface 36. It has a shape that moves away from it. Such a shape of the inner end surface 37 of the tip wall 30 is excellent in the stress dispersion action. That is, the annular recess 371 reduces stress concentration on the connection portion between the peripheral wall 35 and the tip wall 30, and the annular protrusion 372 reduces stress concentration on the tip wall 30 near the center axis L. To do. The shape of the inner end face 37 excellent in the stress dispersion action enables the weight to be further reduced by reducing the amount of material while ensuring the necessary strength in the tip wall 30 as compared with a simple flat plate-like tip wall.
[0029]
(1-2) The annular recess 371 and the annular projection 372 surrounding the central axis L bring about an optimal stress dispersion action in order to reduce the amount of the material of the tip wall 30 and ensure the necessary strength.
[0030]
(1-3) The circular arc 373 serving as a generatrix of the annular recess 371 is suitable in terms of ease of setting an appropriate shape of the annular recess 371 for causing stress dispersion.
(1-4) The circular arc 374 serving as the generatrix of the annular ridge 372 is suitable in terms of ease of setting an appropriate shape of the annular ridge 372 for causing stress dispersion.
[0031]
(1-5) The first piston piece 31 provided with the tip wall 30 is formed by die molding, cutting, press molding, or the like. The piston 17 in which the first piston piece 31 and the second piston piece 32 are coupled is advantageous in easily forming the inner end surface 37 of the tip wall 30 into a predetermined shape.
[0032]
Next, a second embodiment of FIG. 5 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The first piston piece 31A that constitutes the piston 17A together with the second piston piece 32A is fitted and coupled to the second piston piece 32A so as to be entirely inside the peripheral wall 34 of the second piston piece 32A. Yes.
[0033]
Next, a third embodiment of FIG. 6 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the piston 17B in this embodiment, a peripheral wall 35B corresponding to the peripheral wall 34 in the first embodiment is integrally formed on the first piston piece 31B side. A holding peripheral wall 38 is formed on the second piston piece 32B. The holding peripheral wall 38 is fitted and coupled to the peripheral wall 35B.
[0034]
Also in the second and third embodiments, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Next, a fourth embodiment shown in FIGS. 7 and 8 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0035]
An inner end surface 37C of the distal end wall 30C of the first piston piece 31C constituting the piston 17C includes a taper 375 continuous with the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35, a taper 376 continuous with the taper 375, and a flat surface 377. A cut shape obtained by cutting any one portion of the taper 375 by a plane S (passing through the central axis L) shown in FIG. 8 is a straight line. Similarly, the cut shape obtained by cutting any one portion of the taper 376 by the plane S is a straight line. The taper 375 approaches the outer end surface 36 as it goes from the inner peripheral surface 351 toward the central axis L, and the taper 376 moves away from the outer end surface 36 as it goes from the inner peripheral surface 351 side toward the central axis L. Although the inner end surface 37C having such a shape is slightly inferior in terms of the stress dispersion action as compared with the inner end surface 37 in the first to third embodiments, the effect of reducing the weight of the tip wall 30C can be obtained.
[0036]
Next, a fifth embodiment shown in FIGS. 9 and 10 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In this embodiment, a plurality of reinforcing ribs 39 (four in this embodiment) are provided on the inner end face 37 side of the first piston piece 31D constituting the piston 17D. The reinforcing ribs 39 reach the central axis L from the peripheral wall 35 and merge on the central axis L. The upper end surface 391 of the reinforcing rib 39 is parallel to the outer end surface 36. The reinforcing rib 39 contributes to improving the strength of the tip wall 30 without significantly reducing the weight of the first piston piece 31D.
[0037]
Next, a sixth embodiment shown in FIGS. 11 and 12 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In this embodiment, the reinforcing rib 40 is provided on the inner end surface 37 side of the first piston piece 31E constituting the piston 17E. The reinforcing ribs 40 reach the central axis L from the peripheral wall 35 and merge on the central axis L. The upper end surface 401 of the reinforcing rib 40 has a constant distance from the annular recess 371 and a distance from the annular protrusion 372. The amount of material necessary for forming the reinforcing rib 40 that contributes to improving the strength of the tip wall 30 is smaller than that of the reinforcing rib 39 in the fifth embodiment.
[0038]
Next, a seventh embodiment shown in FIGS. 13 to 15 will be described. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The inner end surface 37F of the distal end wall 30F of the first piston piece 31F constituting the piston 17F has an annular groove 371 continuous with the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35, and an annular protrusion 378 continuous with the annular groove 371. , And a flat surface 379. The annular ridge 378 is a part of a spherical surface. The annular ridge 378 moves away from the outer end surface 36 toward the central axis L from the inner peripheral surface 351 side. The flat surface 379 is parallel to the outer end surface 36.
[0039]
Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.
The first piston piece 31F is manufactured by pouring aluminum melt into the assembled molds 41 and 42 shown in FIG. A columnar pressing rod 43 is slidably attached to the mold 41, and a fillet 44 for preventing the occurrence of shrinkage nests is formed near the tip of the pressing rod 43. The shape of the tip end portion of the pressing rod 43 remains as a concave portion 441 in the sinking nest generation prevention portion 44. The molds 41 and 42 are molds that supplement and mold the sink 44 occurrence prevention heap 44 on the inner end surface 37F of the tip wall 30F of the first piston piece 31F. The pressing rod 43 is urged in the direction of the arrow Q shown in FIG. 15A before the molten metal poured into the molds 41 and 42 is solidified. The pressing rod 43 urged in the direction of the arrow Q applies pressure to the surface of the sinking nest generation prevention ridge 44.
[0040]
After the molten metal is solidified, the quasi-piston piece 310 having the sink 44 for preventing the occurrence of the shrinkage nest is taken out of the molds 41 and 42, and as shown in FIG. It is removed by cutting with a tool 45 (for example, an end mill). The cut surface on the inner end surface 37F after the cut portion 44 for preventing the occurrence of sinkholes is a flat surface 379.
[0041]
Before the molten metal solidifies, the pressure applied to the surface of the sink 44 for preventing occurrence of the sink nest is the portion of the tip wall 30F in the vicinity of the central axis L, that is, the sink nest in the portion of the tip wall 30F in the vicinity of the flat surface 379. Prevent occurrence. Suppression of the occurrence of the sink nest in the tip wall 30F contributes to the weight reduction of the tip wall 30F while ensuring the necessary material strength.
[0042]
In the present invention, the following embodiments are also possible.
(1) Adopt an annular groove with a smooth concave curve other than an arc as a generating line.
(2) To adopt an annular ridge having a smooth convex curve other than an arc as a generating line.
(3) Connecting the annular recess and the inner peripheral surface 351 of the peripheral wall 35 with a taper.
(4) Connecting the annular recess and the annular projection with a taper.
(5) The annular ridge 372 in the first embodiment and the annular ridge 378 in the seventh embodiment are curved surfaces other than spherical surfaces.
(6) The flat surface 377 in the fourth embodiment is eliminated, and a conical taper 375 is formed until the central axis L is reached.
(7) A recess is provided on the flat surface 377 in the fourth embodiment and on the flat surface 379 in the seventh embodiment.
(8) In the seventh embodiment, the sink formation prevention portion 44 is cut so that a part of the recess 441 formed in the prevention portion 44 of the sink formation is left by contact with the pressing rod 43. Cutting with tool 45.
(9) The number of the reinforcing ribs 39 extending from the central axis L to the peripheral wall 35 should be a plurality other than four. In this case, it is desirable to arrange the reinforcing ribs 39 around the central axis L at equal intervals.
(10) The first piston piece and the second piston piece are bonded with an adhesive.
(11) The first piston piece and the second piston piece are coupled by friction welding.
(12) Press-fit the first piston piece and the second piston piece.
[0043]
【The invention's effect】
As described above in detail, as the inner end surface of the tip wall forming the hollow portion surrounding the central axis of the piston moves from the inner peripheral surface of the peripheral wall forming the hollow portion toward the central axis, In the invention which has a shape that approaches the end face side and then moves away from the outer end face, there is an excellent effect that the weight of the tip wall can be reduced to further reduce the weight of the piston.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of an entire compressor showing a first embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view of a piston.
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of a piston showing a second embodiment.
FIG. 6 is a side sectional view of a piston showing a third embodiment.
FIG. 7 is a side sectional view of a piston showing a fourth embodiment.
8 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 9 is a side sectional view of a piston showing a fifth embodiment.
10 is a sectional view taken along line DD of FIG.
FIG. 11 is a side sectional view of a piston showing a sixth embodiment.
12 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 13 is a side sectional view of a piston showing a seventh embodiment.
14 is a sectional view taken along line FF in FIG.
FIG. 15A is a side sectional view showing a state in which molten metal is poured into a mold. (B) is a sectional side view explaining cutting of the fillet 44 for preventing the occurrence of sinkholes.
[Explanation of symbols]
13 ... Rotating shaft. 15 ... A swash plate to be a cam body. 17, 17A, 17B, 17C, 17D, 17E, 17F ... pistons. 171: Hollow part. 18 ... Shoe. 30, 30C, 30F ... tip wall. 31, 31A, 31B, 31C, 31D, 31E, 31F... First piston piece. 310: Semi-piston piece. 32, 32B, second piston piece. 35, 35B ... A peripheral wall. 36 ... Outer end surface. 37, 37C, 37F ... inner end face. 371: An annular groove. 372, 378 ... An annular ridge. 373 ... An arc that forms a concave curve. 374 ... An arc that forms a convex curve. 377, 379... Flat surface. 41, 42 ... type. 44: A fillet for preventing the occurrence of sink nests.

Claims

In a piston having a hollow portion reciprocated by rotation of a cam body that rotates integrally with a rotation shaft,
The hollow portion surrounds the central axis of the piston, and the inner end surface of the tip wall that forms the hollow portion is the outer end surface of the tip wall from the inner peripheral surface of the peripheral wall that forms the hollow portion toward the central axis. The inner end surface is connected to the inner peripheral surface of the peripheral wall, and is connected to the annular recess that surrounds the central axis, and the annular recess. And a piston in a compressor provided with an annular ridge provided inside the annular ridge so as to surround the central axis .

The piston in the compressor according to claim 1 , wherein a cross-sectional shape when an arbitrary portion of the annular recess is cut along a plane passing through the central axis is the same smooth concave curve .

The piston in the compressor according to claim 2, wherein the concave curve is an arc .

The compressor according to any one of claims 1 to 3 , wherein a cross-sectional shape when an arbitrary portion of the annular ridge is cut along a plane passing through the central axis is the same smooth convex curve . piston.

The piston in the compressor according to claim 4 , wherein the convex curve is an arc .

The piston in the compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner end surface has a flat surface that intersects the central axis .

The first piston piece including the tip wall and the second piston piece that forms the hollow portion and contacts the shoe that slides on the cam body are coupled to each other. A piston in the compressor according to claim 1.