JP5696594B2

JP5696594B2 - 圧縮機用ピストン

Info

Publication number: JP5696594B2
Application number: JP2011129115A
Authority: JP
Inventors: 大輔岡本; 正樹河内
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: CN102817811A; JP2012255387A

Description

本発明は、電子ビーム溶接に係り、特に圧縮機用ピストンの溶接に関するものである。

従来、ピストンのボディとキャップの接合方法として、特許文献１に示すように電子ビーム溶接が用いられている。この圧縮機用ピストンは、ボディ部品とキャップ部品とからなるピストン組立体を電子ビーム溶接によって周方向全域に亘って溶接されている。

特開２００１−１５３０４６号公報

しかしながら、従来技術は、電子ビーム溶接によってボディとキャップを溶接しているが、破壊試験によってピストンの強度を評価した結果、ボディとキャップとの接合部分の強度が安定しておらず、ボディとキャップの接合部分の境界近傍が破壊されるという課題があった。

すなわち、ボディとキャップとを電子ビーム溶接によって溶接する際に、残留内部応力がキャップの外周端に生じるため、接合部分の強度を安定して維持することができなかった。

そこで、本発明は、ピストンの接合の強度を安定させた圧縮機用ピストンの提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明請求項１記載に係る発明は、圧縮機の駆動部に連結される連結部５と、この連結部５と一体に形成される結合部４とで形成されたボディ２と、一側に前記ボディ２が接合される開口部１７が設けられた有底筒状のキャップ３とで形成され、前記キャップ３の周壁６の開口部１７の端壁７に、前記ボディ２の結合部４の突当壁１０が当接すると共に、前記周壁６の内周面８に前記結合部４の外周面１３が対向した状態で、前記端壁７と前記突当壁１０との間が接合される圧縮機用ピストン１であって、前記結合部４の外周面１３に溝部１１を設け、該溝部１１と前記突当壁１０との間に、該突当壁１０に連なる前記結合部４の外周面１３によって、前記周壁６の内周面８が嵌入される段差部１２を設けたことを特徴とする。

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１であって、前記溝部１１は、前記キャップ３の内周面８と対向する前記結合部４の外周面より軸方向内側に設けられていることを特徴とする。

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１であって、前記溝部１１は、前記キャップ３の開口部１７に嵌入される外周面１３を縮径して形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機用ピストン１であって、前記溝部１１は、前記結合部４の前記突当壁１０から先端部９までの間に形成されていることを特徴とする。また、請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機用ピストン１であって、前記溝部１１は、前記結合部４の外周面１３の軸方向に沿って直線状に延在する底面を有していることを特徴とする。

本発明は、結合部の外周面と周壁の内周面のいずれか一方に溝部を設けることにより、外周面と内周面との間に隙間を設けることができるため、電子ビーム溶接により溶融した溶融液が隙間に流れて溶接時に発生する残留内部応力が低下するので、ボディとキャップとの接合の強度を高めることができる。

本発明のピストンの概略全体断面図。本発明のピストンのボディとキャップの分解概略断面図。本発明のピストン接合部の拡大図。ボディとキャップの間の隙間の大きさと強度の関係を示す図。変形例を示すピストンの接合部拡大図。参考例を示すピストンの接合部拡大図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１〜４を用いて実施例１に係る圧縮機用ピストン１を説明する。

図１に示ように圧縮機用ピストン１は、圧縮機の駆動部に連結される連結部５と、この連結部５と一体に形成される結合部４とで形成されたボディ２と、一側にボディ２が接合される開口部１７が設けられた有底筒状のキャップ３とで形成されている。

このキャップ３の周壁６の開口部１７の端壁７に、ボディ２の結合部４の突当壁１０が当接すると共に、周壁６の内周面８に結合部４の外周面１３が対向した状態で、端壁７と突当壁１０との間が接合されている。

そして、結合部４の外周面１３に溝部１１が設けられている。

図１に示すように圧縮機用ピストン１は、一端側に断面Ｌ字状の連結部５を有し、他端側に結合部４を有するボディ２と、ボディ２の結合部４と溶接によって接合する有底筒状のキャップ３とで形成されている。

ボディ２は、一端側を図示しない圧縮機に連結される略Ｌ字状の連結部５と、他端側を後述するキャップ３と電子ビーム溶接によって一体に接合される結合部４と、によって形成されている。このボディ２の一端側に連結部５が設けられており、図１及び図２に示すように、圧縮機に連結するための連結凹部５ａが形成されている。この連結凹部５ａには、図示しないピストンシューが摺動自在に配置され、圧縮機の駆動力をピストンシューを介してピストンに伝達している。

ボディ２の他端側に結合部４が設けられており、後述するキャップ３が電子ビーム溶接によって接合されている。図３に示すように、ボディ２の端部には、先端部９が設けられている。先端部９の外周面１３には、キャップ３が嵌入されてキャップ３の先端が突き当たる突当壁１０を有するフランジ部１４と、フランジ部１４と連続して設けられる段差部１２とが設けられている。また、外周面１３の軸方向内側には、段差部１２との間に全周に亘って溝部１１が設けられており、嵌入されたキャップ３の内周面８との間に隙間Ｓを形成している。

先端部９の内側には、内周壁が円錐状の斜面に形成される円錐面１５が設けられている。

ボディ２の先端部９の外周面１３に嵌入するキャップ３は、有底筒状に形成されており、周壁６と底壁１６とからなっている。周壁６の先端には、ボディ２の突当壁１０に突き当たる端壁７が設けられている。

次に、ボディ２とキャップ３の溶接方法について説明する。

周壁６の先端の端壁７が、ボディ２の突当壁１０に当接するように配置され、電子ビーム溶接によって、ボディ２とキャップ３が接合される。この溶接の際に、ボディ２のフランジ部１４とキャップ３の端壁７の一部が溶融し、溶融した溶融液が、ボディ２の外周面１３に形成された溝部１１に流れ込み、溶接時に発生する残留内部応力が低下する。

図４は、破壊試験によって得られた実験結果であり、ボディ２の外周面１３に形成された溝部１１とキャップ３の端壁７の内周面８との間の隙間Ｓの大きさと、電子ビーム溶接によって接合された圧縮機用ピストン１の強度を示している。

図４に示すように、ボディ２の外周面１３に形成された溝部１１とキャップ３の端壁７の内周面８との間の隙間Ｓの大きさが大きいほど、接合した圧縮機用ピストン１の強度が高くなる傾向がある。

本実施例では、ボディ２の結合部４の外周面１３の軸方向内側に溝部１１を設けることにより、外周面１３と内周面８との間に隙間Ｓを設けることができるため、電子ビーム溶接によりボディ２のフランジ部１４とキャップ３の端壁７の一部が溶融し、溶融した溶融液が溝部１１に流れて、溶接時に発生する残留内部応力が低下するので、ボディ２とキャップ３との接合の強度を高めることができる。

また、図５に示すように結合部４の変形例として、先端部２０の先端まで溝部１１を設け、段差部１２にキャップ３の内周面８を嵌入することにより、ボディ２の先端部９とキャップ３の内周面８との間に隙間Ｓを大きく確保することができ、より強度の高い溶接をすることができる。

なお、図６に示すのは、本発明の実施例に含まれない参考例であり、この参考例では、結合部４の変形例として、ボディ２の先端部３０の外周面１３に段差部１２を設けずに溝部１１を形成している。段差部１２を設けずに溝部１１を形成することにより、ボディ２の外周面１３とキャップ３の内周面８との間に隙間Ｓを大きく確保することができ、より強度の高い溶接をすることができる。

なお、本実施例では、ボディの外周面に溝部を設けたが、キャップの内周面とボディの外周面との間に隙間Ｓを設ける構成であれば、どちらに溝部を設けても良い。

また、溝部の深さは、ピストンに用いられる材質やピストンの形状によって、適宜変更しても良い。

本発明は、電子ビーム溶接に利用することができる。

１圧縮機用ピストン
２ボディ
３キャップ
４結合部
５連結部
６周壁
７端壁
８内周面
１０突当壁
１３外周面
１７開口部

Claims

圧縮機の駆動部に連結される連結部（５）と、この連結部（５）と一体に形成される結合部（４）とで形成されたボディ（２）と、
一側に前記ボディ（２）が接合される開口部（１７）が設けられた有底筒状のキャップ（３）とで形成され、
前記キャップ（３）の周壁（６）の開口部（１７）の端壁（７）に、前記ボディ（２）の結合部（４）の突当壁（１０）が当接すると共に、前記周壁（６）の内周面（８）に前記結合部（４）の外周面（１３）が対向した状態で、前記端壁（７）と前記突当壁（１０）との間が接合される圧縮機用ピストン（１）であって、
前記結合部（４）の外周面（１３）に溝部（１１）を設け、該溝部（１１）と前記突当壁（１０）との間に、該突当壁（１０）に連なる前記結合部（４）の外周面（１３）によって、前記周壁（６）の内周面（８）が嵌入される段差部（１２）を設けたことを特徴とする圧縮機用ピストン（１）。
請求項１記載の圧縮機用ピストン（１）であって、
前記溝部（１１）は、前記キャップ（３）の内周面（８）と対向する前記結合部（４）の外周面（１３）より軸方向内側に設けられていることを特徴とする圧縮機用ピストン（１）。
請求項１記載の圧縮機用ピストン（１）であって、
前記溝部（１１）は、前記キャップ（３）の開口部（１７）に嵌入される外周面（１３）を縮径して形成されていることを特徴とする圧縮機用ピストン（１）。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機用ピストン（１）であって、
前記溝部（１１）は、前記結合部（４）の前記突当壁（１０）から先端部（９）までの間に形成されていることを特徴とする圧縮機用ピストン（１）。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機用ピストン（１）であって、
前記溝部（１１）は、前記結合部（４）の外周面（１３）の軸方向に沿って直線状に延在する底面を有していることを特徴とする圧縮機用ピストン（１）。