JPH0527292U - 流体機械用ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリンダボアとの摺動間隙を常に高精度に維持
するとともに、過酷な条件下で使用された場合であって
もピストンリングの脱落を確実に防止する。 【構成】ピストン本体２０は、内部に形成された中空部
２２と、リング溝２１の底面から中空部２２まで貫通す
る芯孔２３とを有し、ピストンリング３０は、摺動部３
１と一体に芯孔２３に融着された芯部３２と、芯部３２
と一体に融着され中空部２２の内壁に拡延する支持部３
３とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧縮機やポンプ等の流体機械に用いられ、一体化された樹脂製ピス トンリングを備えたピストンに関する。

【０００２】

【従来の技術】

流体機械、例えば、車両用空調装置等に供されている往復動型圧縮機では、ピ ストンがシリンダボア内を往復動する際、その摺動間隙を介して圧縮ガスが漏洩 するのを防止するため、ピストン本体の外周部にピストンリングが嵌装されてい る。このピストンリングは耐熱、耐摩耗性に優れた合成樹脂で製作され、一般に はカット形のものが多用されている。そして、リング溝に嵌装された状態の上記 ピストンリングは、その内周面及び両側面がリング溝と所定の間隙を保持するよ うに設定されており、ピストンの往復動時に、上記間隙を介して作用するガス圧 力によってピストンリングは外方に押し広げられ、シリンダボアの内周面と気密 的に摺接するよう構成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述した樹脂製ピストンリングは、その量産段階で筒状成形体から 切り出されるため熱変形しやすく、また、ピストンリングをリング溝に嵌装させ る際にも外径寸法に微妙な変化を起こしやすい。しかも成形後のピストンリング は至って剛性が低く、切削による精度調整もきわめて困難なため、シリンダボア 内周面との摺動間隙にかなりのばらつきを生じ、圧縮圧力がピストンリングを充 分に拡開しきれない段階の封止性に特に問題がある。

【０００４】 また、ピストン本体外周面に樹脂をコーティングして、シリンダボアとの摺動 間隙を調整する他の従来例も知られているが、コーティングによって得られる膜 厚には当然に限界があり、切削加工による精度調整は到底不可能なばかりか、か かるコーティング層は剥離しやすいという欠点もある。 そこで、本出願人は、特願平１−５２７３０号において、ピストン本体におけ る外周面の環状のリング溝に、ピストン本体よりも大径の摺動部をもつ樹脂製ピ ストンリングを射出成形により融着したピストンを提案した。この提案のピスト ンでは、ピストン本体のリング溝にピストンリングの摺動部が融着されているた め、ピストン本体とピストンリングとが一体的に結合される。このため、撓みや 熱変形などを伴うことなくピストンリングの外径寸法を高精度に仕上げることが 可能となり、シリンダボアとの摺動間隙を高精度に保つことができる。また、切 削加工時などにピストンリングが遊動せず、高い耐久性が保障される。

【０００５】 しかしながら、上記提案のピストンでは、環状の摺動部がリング溝によってピ ストン本体と結合されているにすぎないため、潤滑不良、高圧運転等の過酷な条 件下でピストンリングがシリンダボアと摺動すれば、摺動部に放射方向の力が作 用した場合にピストンリングの脱落を完全には防止できず、充分に高い耐久性を 発揮できない場合があった。

【０００６】 本考案は、シリンダボアとの摺動間隙を常に高精度に維持するとともに、過酷 な条件下で使用された場合であってもピストンリングの脱落を確実に防止できる 流体機械用ピストンの創出を解決すべき技術課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の第１の流体機械用ピストンは、上記課題を解決するため、外周面に環 状のリング溝が形成されたピストン本体と、該リング溝に融着され該ピストン本 体よりも大径の摺動部をもつ樹脂製ピストンリングとからなる流体機械用ピスト ンであって、前記ピストン本体は、内部に形成された中空部と、該リング溝から 該中空部まで貫通する芯孔とを有し、前記ピストンリングは、前記摺動部と一体 に該芯孔に融着された芯部と、該芯部と一体に融着され該中空部の内壁に拡延す る支持部とを有するという新規な手段を採用している。

【０００８】 本考案の第２の流体機械用ピストンは、上記課題を解決するため、外周面に環 状のリング溝が形成されたピストン本体と、該リング溝に融着され該ピストン本 体よりも大径の摺動部をもつ樹脂製ピストンリングとからなる流体機械用ピスト ンであって、前記ピストン本体は、前記リング溝の底面を径方向に貫通する芯孔 を有し、前記ピストンリングは、前記摺動部と一体に該芯孔に融着された芯部を 有するという新規な手段を採用している。

【０００９】 上記リング溝は、ピストン本体の外周面に１条設けることもできるが、所定間 隔を隔てて２条以上設けてもよい。このリング溝は、一定の幅及び深さを有する 単純な環状溝とすることもできるが、ピストンリングの周方向の結合力を高める ため、幅又は深さを局部的に変化させることもできる。 上記樹脂としては、フッ素樹脂、とくにポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ ）を用いるのが好適である。また、この樹脂は、ピストン本体とほぼ等しい線膨 張係数であることが好ましい。

【００１０】 ピストンリングのリング溝への融着は、上記樹脂の射出成形、上記樹脂の粉末 の焼結等により行なうことができる。

【００１１】

【作用】

本第１及び第２考案の流体機械用ピストンでは、ピストン本体のリング溝にピ ストンリングの摺動部が融着されているため、ピストン本体とピストンリングと が一体的に結合されている。したがって、撓みや熱変形などを伴うことなくピス トンリングの外径寸法を高精度に仕上げることが可能となり、シリンダボアとの 摺動間隙を高精度に保つことができる。

【００１２】 また、第１考案の流体機械用ピストンでは、ピストンリングの環状の摺動部が リング溝によってピストン本体と結合されているばかりでなく、摺動部と一体の 芯部がピストン本体の芯孔に融着され、かつ芯部と一体にピストン本体の中空部 の内壁に拡延する支持部が融着されている。このため、過酷な条件下でピストン リングがシリンダボアと摺動し、摺動部に放射方向の力が作用した場合であって も、芯部が支持部に支えられてその放射方向の力に抵抗する。また、ピストンリ ングの摺動部に周方向の力が作用した場合には、芯部は摺動部が回転するのを阻 止する。こうして、このピストンではピストンリングの脱落が防止される。

【００１３】 また、第２考案の流体機械用ピストンでは、ピストンリングの環状の摺動部が リング溝によってピストン本体と結合されているばかりでなく、摺動部と一体の 芯部がピストン本体のリング溝の底面を径方向に貫通する芯孔に融着されている 。このため、過酷な条件下でピストンリングがシリンダボアと摺動し、摺動部に 放射方向の力が作用した場合であっても、芯部によって連結された摺動部がその 放射方向の力に抵抗する。また、ピストンリングの摺動部に周方向の力が作用し た場合には、芯部は摺動部が回転するのを阻止する。こうして、このピストンで はピストンリングの脱落が防止される。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。 （実施例１） 図１は揺動斜板型圧縮機の要部のみを略示したもので、図中、１０はシリンダ ブロック、１１はシリンダボアで、該シリンダボア１１内にはピストン１２が配 設され、該ピストン１２はピストンロッド１３を介して図示しない揺動板と連設 されている。ピストン１２は、ピストン本体２０と、ピストンリング３０とから 構成されている。

【００１５】 ピストン本体２０はアルミニウム合金からなる。ピストン本体２０には、外周 面に方形断面をもつ環状のリング溝２１が刻設されているとともに、内部に中空 部２２が形成され、リング溝２１の底面から中空部２２まで４本の芯孔２３が貫 通されている。 ピストンリング３０は、図３に示すように、リング溝２１に射出成形により融 着されピストン本体２０よりも大径の摺動部３１と、摺動部３１と一体に各芯孔 ２３に融着された芯部３２と、各芯部３２と一体に融着され中空部２２の内壁に 拡延する環状の支持部３３とを有する。

【００１６】 上記ピストン１２は、図２に示すように、ピストンリング用のキャビティ４１ が形成された射出成形用金型４０、４０を使用して、ピストン本体２０のリング 溝２２、芯孔２３及び中空部２２の一部に、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦ Ｅ）８０重量％、カーボン繊維１０重量％、エコノール１０重量％からなる材料 を射出成形して、リング溝２２、芯孔２３及び中空部２２の一部にこの材料を充 填固化させることにより形成した。

【００１７】 このピストン１２では、ピストン本体２０のリング溝２１にピストンリング３ ０の摺動部３１が融着されているため、ピストン本体２０とピストンリング３０ とが一体的に結合されている。したがって、筒状成形体から連続的に切り出して 量産されたピストンリングのように熱変形して外径寸法が変化することもなく、 シリンダボア１１の内周面とピストンリング３０の摺動部３１の外周面との摺動 間隙を常に高精度に維持することができる。

【００１８】 また、このピストン１２では、ピストンリング３０の環状の摺動部３１がリン グ溝２１によってピストン本体２０と結合されているばかりでなく、摺動部３１ と一体の４本の芯部３２がピストン本体２０の各芯孔２３に融着され、かつ各芯 部３２と一体にピストン本体２０の中空部２２の内壁に拡延する環状の支持部３ ３が融着されている。このため、過酷な条件下でピストンリング３０がシリンダ ボア１１と摺動し、摺動部３１に放射方向の力が作用した場合であっても、各芯 部３２が支持部３３に支えられてその放射方向の力に抵抗する。また、ピストン リング３０の摺動部３１に周方向の力が作用した場合には、各芯部３２は摺動部 ３１が回転するのを阻止する。こうして、このピストン１２ではピストンリング ３０の脱落が防止される。 （実施例２） このピストンでは、図４に示すように、環状でなく、膨出状の支持部３４を有 するピストンリング３０を採用した点が実施例１のピストン１２と異なる。他の 構成は実施例１のものと同一である。

【００１９】 このピストンにおいても、実施例１のものと同様の作用及び効果を奏すること ができるとともに、支持部３４の容積が少ないことから、材料の節減という効果 を得ることができる。 （実施例３） このピストンは、図５に示すように、両頭形ピストン本体５０と、ピストンリ ング６０とから構成されている。ピストン本体５０の両ヘッドには、外周面に方 形断面をもつ環状のリング溝５１が刻設されているとともに、図６に示すように 、リング溝５１の底面を径方向に貫通する十字状の芯孔５２が貫通されている。 また、ピストンリング６０は、リング溝５１に射出成形により融着されピストン 本体５０よりも大径の摺動部６１と、摺動部６１と一体に芯孔５２に融着された 芯部６２とを有する。他の構成は実施例１のものと同様である。

【００２０】 このピストンにおいては、実施例１のものと同様に、シリンダボア１１の内周 面とピストンリング６０の摺動部６１の外周面との摺動間隙を常に高精度に維持 することができる。 また、このピストンにおいては、ピストンリング６０の環状の摺動部６１がリ ング溝５１によってピストン本体５０と結合されているばかりでなく、摺動部６ １と一体の芯部６２がピストン本体５０の芯孔５２に融着され、かつ芯部６２が リング溝５１の底面を十字状に連結している。このため、過酷な条件下でピスト ンリング６０がシリンダボア１１と摺動し、摺動部６１に放射方向の力が作用し た場合であっても、芯部６２によって連結された摺動部６１がその放射方向の力 に抵抗する。また、ピストンリング６０の摺動部６１に周方向の力が作用した場 合には、芯部６２は摺動部６１が回転するのを阻止する。こうして、このピスト ンではピストンリング６０の脱落が防止される。 （実施例４） このピストンは、図７に示すように、中空状の両頭形ピストン本体７０と、ピ ストンリング８０とから構成されている。ピストン本体７０には、外周面に方形 断面をもつ環状のリング溝７１が刻設されているとともに、内部に中空部７２が 形成され、リング溝７１の底面から中空部７２まで４本の芯孔７３が貫通されて いる。ピストンリング８０は、リング溝７１に射出成形により融着されピストン 本体７０よりも大径の摺動部８１と、摺動部８１と一体に各芯孔７３に融着され た芯部８２と、各芯部８２と一体に融着され中空部７２の内壁に拡延する環状の 支持部８３とを有する。

【００２１】 上記ピストンは、ピストン本体７０からヘッド７０ａを取り外し、この状態で ピストンリング８０を射出し、しかる後にヘッド７０ａを装着することにより形 成した。他の構成は実施例１のものと同様である。 このピストンにおいても、実施例１のものと同様の作用及び効果を奏すること ができる。

【００２２】 なお、上記実施例１〜４では圧縮機用ピストンに本考案を具体化したが、ポン プ用ピストンに本考案を適用することもできる。また、上記実施例１〜４では、 ４本の芯部３２、８２又は十字状の芯部６２を有するピストンリング３０、６０ 、８０を採用したが、本数及び形状はこれに限定されるものではない。

【００２３】

【考案の効果】

以上詳述したように、本第１及び第２考案の流体機械用ピストンでは、ピスト ン本体のリング溝にピストンリングの摺動部が融着されているため、シリンダボ アとの摺動間隙を高精度に保つことができる。したがって、これらのピストンで は、高い体積効率を確保することができる。

【００２４】 また、第１考案の流体機械用ピストンでは、摺動部と一体の芯部がピストン本 体の芯孔に融着され、かつ芯部と一体にピストン本体の中空部の内壁に拡延する 支持部が融着されており、第２考案の流体機械用ピストンでは、摺動部と一体の 芯部がピストン本体のリング溝の底面を径方向に貫通する芯孔に融着されている 。このため、本第１及び第２考案の流体機械用ピストンでは、過酷な条件下で使 用された場合であってもピストンリングの脱落を確実に防止することができる。 したがって、これらのピストンでは、きわめて高い耐久性が保障される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のピストンを圧縮機の要部とともに示
す断面図である。

【図２】実施例１のピストンの一製造過程を示す断面図
である。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】実施例２のピストンを示す断面図である。

【図５】実施例３のピストンを示す断面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図７】実施例４のピストンを示す断面図である。

【符号の説明】

２０、５０、７０…ピストン本体 ２１、５１、７１
…リング溝 ３０、６０、８０…ピストンリング ３１、６１、８１
…摺動部 ２２、７２…中空部 ２３、５２、７３
…芯孔 ３２、６２、８２…芯部 ３３、３４、８３
…支持部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面に環状のリング溝が形成されたピス
   トン本体と、該リング溝に融着され該ピストン本体より
   も大径の摺動部をもつ樹脂製ピストンリングとからなる
   流体機械用ピストンであって、前記ピストン本体は、内
   部に形成された中空部と、該リング溝から該中空部まで
   貫通する芯孔とを有し、前記ピストンリングは、前記摺
   動部と一体に該芯孔に融着された芯部と、該芯部と一体
   に融着され該中空部の内壁に拡延する支持部とを有する
   ことを特徴とする流体機械用ピストン。
2. 【請求項２】外周面に環状のリング溝が形成されたピス
   トン本体と、該リング溝に融着され該ピストン本体より
   も大径の摺動部をもつ樹脂製ピストンリングとからなる
   流体機械用ピストンであって、前記ピストン本体は、前
   記リング溝の底面を径方向に貫通する芯孔を有し、前記
   ピストンリングは、前記摺動部と一体に該芯孔に融着さ
   れた芯部を有することを特徴とする流体機械用ピスト
   ン。