JPH08534Y2 - 圧縮機用ピストン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ピストンに係り、詳しくは一体化された樹脂
製ピストンリングを備えた圧縮機用ピストンに関する。

［従来の技術］ 車両空調用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、耐摩耗性にすぐれた合成樹脂で製
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。

［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連続的に切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とく
に問題がある。

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。

本考案は、シリンダボアとの摺動間隙を常に高精度に
維持し、しかも耐久性に優れた圧縮機用ピストンの創出
を解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記課題解決のため、外周面に環状のリング
溝を刻設したピストン本体と、射出成形により該リング
溝に装填された樹脂製ピストンリングとからなり、上記
リング溝の底壁面には、周方向に間隔した拘止用の窪み
が彫設され、かつ該窪みはこれよりも狭小の幅をもつ環
状溝によって連繋されているという技術手段を講じてい
る。

そして本考案の他の形態として、上記窪みを連繋する
環状溝に代え、該窪み自体の周方向の両端面がそれぞれ
内側に向け斜傾状に形成されているという技術手段を講
じている。

なお、上記ピストンリングは必要に応じ複数個並列さ
せて用いてもよく、また、使用樹脂としてはフッ素樹
脂、とくにポリテトラフルオロエチレン（PTFE）が好適
である。

［作用］ 本考案の圧縮機用ピストンは射出成形により所要の樹
脂をリング溝に充填固化して、一体的に結合されたピス
トンリングを備えている。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正確に仕
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、該ピストンリングは
リング溝の底壁面に形成された拘止用の窪みを介してピ
ストン本体と強固に結合されているため、切削加工時な
どに遊動する虞れも全くなく、きわめて高い耐久性が保
障される。しかも射出成形時、該窪みの存在によって生
じる樹脂の流動抵抗は、各窪みを連繋する上記環状溝又
は該窪みに形成された上記斜傾面により有効に減殺され
るので、未充填部（空洞）のない薄肉ピストンリングの
形成も可能となる。

［実施例］ 以下、図に基づいて本考案の一実施例を説明する。第
１図は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、12はシリンダボアで、該シリンダボ
ア12内にはピストン20が配設され、該ピストン20はピス
トンロッド14を介して図示しない揺動板と連係されてい
る。該ピストン20は外周面に方形断面を持つ環状のリン
グ溝22が刻設されたピストン本体24と、射出成形により
該リング溝22に装填されたピストンリング26とから構成
されている。

上記ピストン20は、第２図に示すように、リング溝22
との整合によって形成されるキャビティ41を備えた射出
成形用金型40、40を使用して、該キャビティ41内にポリ
テトラフルオロエチレン（PTFE）80重量％、カーボン繊
維10重量％、エコノール10重量％からなる樹脂材料を射
出充填し、これを固化することにより、リング溝22と一
体的に結合されたピストンリング26を成形したものであ
る。

さて、このように射出成形されたピストンリング26を
リング溝22に対して強固に結合させ、とくに切削加工時
などの遊動を確実に拘止するため、リング溝22の底壁面
には第３図及び第４図に示す拘止用の窪み50が周方向に
間隔して彫設されている。この場合、ピストンリング26
はコストや熱膨張などの諸条件から可及的に薄肉とする
ことを要求されるため、樹脂層の厚さに対する上記窪み
50の深さの比が無視し難いほど大きくなり、この層厚の
急激な変化が流動樹脂の抵抗を誘起して、窪み50のコー
ナに未充填部（空洞）Ｈを生じ易い（第８図）。そして
該未充填部Ｈ内に閉込められた空気は、ピストン作動時
の熱膨張によりピストンリング26の外径に歪を生起させ
る素因となる。

本実施例はかかる未充填部Ｈを完全に消去するため、
各窪み50をこれよりも狭小の幅をもつ環状溝51によって
連繋し、各窪み50にはピストン本体24の径方向と軸心方
向の双方から樹脂の流入を促すように構成されている。
なお、上記環状溝51の深さは窪み50の深さと同等若しく
はそれを僅かに越える程度が望ましい。

また、第５図及び第６図に示す実施例は、窪み60の周
方向の両端面60aがそれぞれ内側に向け斜傾状（実質的
に三角断面）に形成され、これを台形断面に変形させた
第７図の実施例とともに、この傾設された両端面60aを
介して窪み60への滑らかな樹脂の流入を図ったものであ
る。

したがって、このようにしてピストン本体24と一体化
されたピストンリング26は、筒状成形体から連続的に切
出して量産されたピストンリングのように熱変形によっ
て外径寸法が変化することなく、シリンダボア12の内周
面とピストンリング30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、ピストンリング26は
リング溝22及び拘止用の窪み50、60を介してピストン本
体24と強固に結合されているため、遊動や脱落の虞れも
全くない。

［考案の効果］ 以上、詳述したように本考案によれば、射出成形によ
りリング溝に装填された樹脂製ピストンリングが、拘止
用の窪みによって強固に結合され、切削加工時における
遊動の懸念も完全に解消されるので、外径寸法を正確、
かつ容易に仕上げることができる。しかも射出成形の
際、窪み部分に生じる樹脂の流動抵抗は、上記環状溝又
は窪み自身の傾設端面により巧みに減殺されて、窪み内
へは樹脂が滑らかに流入、充填されるため、未充填部に
封入された空気の熱膨張などに災いされてピストンリン
グの外径寸法に狂いを生じることもなく、シリンダボア
との摺動間隙は常に良好に維持されて高い体積効率を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のピストンを備えた圧縮機の一実施例を
示す要部断面図、第２図は射出成形の形態を示す金型の
断面図、第３図は拘止用の窪みの一実施例を示す正面
図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図は拘止用
窪みの他の実施例を示す平面図、第６図は第５図のＢ−
Ｂ線断面図、第７図は第６図の変形例を示す同様の断面
図、第８図は窪み内に生じた未充填部を示す説明図であ
る。 20……ピストン、22……リング溝 24……ピストン本体、26……ピストンリング 50、60……拘止用の窪み 51……環状溝

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刻設されたピス
   トン本体と、射出成形により該リング溝に装填された樹
   脂製ピストンリングとからなり、上記リング溝の底壁面
   には周方向に間隔した拘止用の窪みが彫設され、かつ各
   窪みはこれよりも狭小の幅をもつ環状溝によって連繋さ
   れていることを特徴とする圧縮機用ピストン。
2. 【請求項２】外周面に環状のリング溝が刻設されたピス
   トン本体と、射出成形により該リング溝に装填された樹
   脂製ピストンリンとからなり、上記リング溝の底壁面に
   は周方向に間隔した拘止用の窪みが彫設され、かつ各窪
   みは周方向の両端面がそれぞれ内側に向け斜傾状に形成
   されていることを特徴とする圧縮機用ピストン。