KR100348448B1 - 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법 - Google Patents

Abstract

피스톤 본체부재를 중량경감을 도모할 수 있는 형상으로 하는 제조방법을 얻는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 편두 (片頭) 피스톤 제조용 소재의 본체부재 (162) 는 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 이 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상을 이룬다. 구체적으로는 저면 (176) 의 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 기부측에 가까운 위치에 있어서, 저면 (176) 의 다른 부분보다 아암부 (188) 측으로 들어간 오목부 (178) 를 갖는다. 본체부재 (162) 를 주조하기 위한 금형장치는, 개폐가능한 1 쌍의 금형과, 금형 내부에 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로 진퇴가능한 슬라이드 코어 (220) 를 구비한다. 슬라이드 코어 (220) 는 두부 본체 형성부 (170) 의 내부 공간에 대응한 형상을 가지며, 그 선단면 (246) 에 다른 부분보다 돌출하는 돌부 (252) 를 갖는다. 또한, 슬라이드 코어 (220) 내부에 동심으로 스퀴즈부재 (260) 를 설치하고, 금형과 슬라이드 코어 (220) 사이에 형성된 캐버티 (224) 로 공급된 반유동상태의 용탕을 밀어 넣어 걸어맞춤 형성부 (166) 측의 주소 (鑄巢) 를 소멸시킨다.

Description

사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법{manufacturing method of body member of piston for swash plate type compressor}

본 발명은 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 두부가 대략 중공 원통형상을 이루는 피스톤을 제조하기 위한 피스톤 본체부재를 다이캐스트에 의해 제조하는 방법의 개량에 관한 것이다.

사판식 압축기는 실린더 보어에 슬라이딩 가능하게 끼워맞춘 피스톤을 사판의 회전에 의해 왕복이동시켜 기체를 압축하는 것이다. 이 사판식 압축기용 피스톤의 일종으로 실린더 보어에 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰지는 피스톤 두부와, 사판과 걸어맞춰지는 걸어맞춤부를 일체로 구비한 것이 있다. 이 피스톤을 경량화하기 위하여 두부를 중공 원통형상으로 하는 것이 실시되고 있다. 본 출원인은 이러한 종류의 피스톤의 제조방법의 하나로서, 대략 바닥이 있는 중공 원통형상을 이루는 두부 본체부와 걸어맞춤부를 일체로 구비한 본체부재와, 폐색부재를 별체로 제조하고, 폐색부재를 본체부재에 두부 본체부의 개구를 폐색하는 상태로 고정하여 피스톤 소재를 얻는 방법을 제안하였다. 일본 특허출원 평11-152239 호에 기재된 방법이 그 일례이다. 폐색부재는 어떠한 방법으로 제조하여도 되지만, 본체부재는 다이캐스트에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 바와 같이 대략 바닥이 있는 중공 원통형상을 이루는 두부 본체부와 걸어맞춤부를 일체로 구비한 본체부재를 다이캐스트에 의해 제조하는 방법을 더욱 개량하는 것을 과제로 하여 이루어진 것으로서, 본 발명에 의해 하기 각 태양의 사판식 압축기용 피스톤 및 그 본체부재의 제조방법이 얻어진다. 각 태양은 청구항과 마찬가지로 항으로 구분하여 각 항에 번호를 붙이고, 필요에 따라 다른 항의 번호를 인용하는 형식으로 기재한다. 이것은 어디까지나 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로서, 본 명세서에 기재된 기술적 특징 및 이들의 조합이 다음 각 항에 기재된 것으로 한정된다고 해석되어서는 안된다. 또한, 1 개의 항에 복수의 사항이 기재되어 있는 경우, 이들 복수의 사항을 항상 함께 채택해야 하는 것은 아니다. 일부 사항만을 선택하여 채택할 수도 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 일실시형태인 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법에 의해 제조된 피스톤을 구비한 사판식 압축기를 나타내는 정면 단면도이다.

도 2 는 상기 피스톤을 나타내는 정면도 (일부단면) 이다.

도 3 은 상기 피스톤의 일부를 나타내는 평면도이다.

도 4 는 상기 피스톤 본체부재 제조방법에 의해 제조된 본체부재에 폐색부재가 끼워맞춰진 상태를 나타내는 정면도 (일부단면) 이다.

도 5 는 상기 본체부재를 나타내는 정면도 (일부단면) 이다.

도 6 은 상기 제조방법에 있어서의 다이캐스트 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 은 상기 제조방법에 있어서의 다이캐스트 공정에 있어서 사용되는 금형장치의 일부를 나타내는 측면 단면도이다.

도 8 은 상기 금형장치에 의한 본체부재의 제조를 설명하기 위한 도면이다.

도 9 는 종래에 있어서의 금형장치의 스퀴즈부재의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

도 10 은 상기 본체부재의 제조를 설명하기 위한 도면이다.

도 11 은 본 발명의 다른 실시형태인 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법에 의해 제조된 본체부재를 나타내는 정면도 (일부단면) 이다.

도 12 는 상기 제조방법에 있어서의 다이캐스트 공정에 있어서 사용되는 금형장치의 일부를 나타내는 측면 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

14 : 편두 (片頭) 피스톤 50 : 사판

70 : 걸어맞춤부 72 : 두부(頭部)

108 : 기부 (基部) 110,112 : 아암부

120 : 두부 본체부 122 : 폐색부재

134 : 저면 136 : 오목부

160 : 편두 피스톤 제조용 소재 162 : 본체부재

164 : 폐색부재 166 : 걸어맞춤부 형성부

170 : 두부 본체 형성부 176 : 저면

178 : 오목부 184 : 기부

186,188 : 아암부 210 : 스퀴즈 흔(痕)

216 : 고정 금형 218 : 가동 금형

220,222 : 슬라이드 코어 224 : 캐버티

252 : 돌부 260 : 스퀴즈부재

300 : 드릴 402 : 본체부재

410 : 저면 412 : 오목부

414 : 스퀴즈 흔 420,422 : 슬라이드 코어

434 : 돌부 440 : 스퀴즈부재

(1) 대략 바닥이 있는 중공 원통형상을 이루며, 개구가 폐색부재에 의해 폐색됨으로써 사판식 압축기용 피스톤의 두부로 되는 두부 본체 형성부와, 이 두부 본체 형성부의 저부와 일체로 형성되며, 사판과 걸어맞춰지는 걸어맞춤부로 되는 걸어맞춤부 형성부를 일체로 구비한 피스톤 본체부재를 제조하는 방법으로서, 두부 본체 형성부의 중심선과 직각인 방향으로 개폐가능한 1 쌍의 금형과, 상기 두부 본체 형성부의 중심선에 평행한 방향으로 진퇴가 가능하며, 전진단 위치에 있어서 상기 1 쌍의 금형과 공동으로 상기 두부 본체 형성부와 상기 걸어맞춤부 형성부에 대응하는 형상의 캐버티를 형성하는 슬라이드 코어를 구비한 금형장치를 사용하고, 상기 피스톤 본체부재를 다이캐스트함과 동시에 상기 슬라이드 코어 중 적어도 선단부를 그 슬라이드 코어의 중심선에 대하여 비 축대칭의 형상으로 함으로써, 상기 두부 본체 형성부의 내부공간의 저면을 그 두부 본체 형성부의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상으로 한 것을 특징으로 하는 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법 (청구항 1).

본 항에 기재된 피스톤 본체부재의 제조방법에 있어서는, 슬라이드 코어를 전진단 위치에 지지하여 그 슬라이드 코어와 금형 사이에 두부 본체 형성부 및 걸어맞춤 형성부에 대응한 캐버티를 형성하고, 이 캐버티에 용탕을 주입하여 피스톤 본체부재를 형성한 후, 슬라이드 코어를 그 선단이 두부 본체 형성부에서 이탈하는 후퇴단 위치로 후퇴시키고 금형을 열어 피스톤 본체부재를 꺼낸다. 슬라이드 코어 중 적어도 선단부를 그 슬라이드 코어의 중심선에 대하여 비 축대칭의 형상으로 해 두면, 두부 본체 형성부의 내부공간의 저면을 그 두부 본체 형성부의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상으로 할 수 있다.

피스톤 본체부재의 두부 본체 형성부의 개구를 폐색부재로 폐색하기 전에 두부 본체 형성부의 내측면을 기계가공하여 더욱 경량화할 수도 있는데, 이 경우 두부 본체 형성부의 내주면을 절삭가공함과 동시에 저면의 절삭가공을 실시하기 위해서는 저면의 형상을 두부 본체 형성부의 중심선을 중심으로 하는 원의 집합으로 이루어지는 것으로 하는 것이 필요하다.

그러나, 두부 본체 형성부의 저부와 걸어맞춤부 형성부를 일체로 형성하여 본체부재를 가능한 한 경량화하는 경우에는, 두부 본체 형성부의 저면의 형상을 두부 본체 형성부의 중심선을 중심으로 하는 원의 집합으로 이루어지는 것 이외의 형상으로 하는 것이 바람직한 경우가 많다.

두부 본체 형성부의 내주면의 절삭가공과는 별도의 공정, 예컨대 드릴이나 엔드 밀 등에 의한 절삭가공을 실시하면, 두부 본체 형성부의 저면의 형상을 두부 본체 형성부의 중심선을 중심으로 하는 원의 집합으로 이루어지는 것 이외의 3 차원 형상으로 할 수도 있으나, 공정수가 많아져서 제조비용이 상승하는 것을 피할 수 없다.

이에 비하여 본 항에 기재된 방법에 의하면, 두부 본체 형성부의 저면의 형상을 임의의 3 차원 형상으로 할 수 있다. 성형된 본체부재로부터의 슬라이드 코어의 이탈을 허용하는 형상인 한, 임의의 형상으로 할 수 있는 것으로서, 일체로 형성되는 걸어맞춤부 형성부와의 관계에서 특히 유효하게 중량경감을 도모할 수 있는 3 차원 형상으로 할 수 있다.

그리고, 상기 설명은 두부 본체 형성부의 내주면이 절삭가공되는 것을 전제로 하여 실시하였으나, 내주면을 비롯하여 두부 본체 형성부의 내측면을 기계가공하는 것은 불가결한 것은 아니다. 예컨대, 두부 본체 형성부의 주벽을 충분히 얇게 주조할 수 있는 경우에는, 내주면의 절삭가공을 생략할 수 있는 것으로서, 이 경우에 본 항에 관한 발명의 효과를 특히 유효하게 향수할 수 있다.

(2) 상기 걸어맞춤부 형성부가, 상기 두부 본체 형성부의 저부의 그 두부 본체 형성부의 중심선에서 편심한 위치에서 그 중심선에 평행하게 연장되는 기부와, 이 기부에서 상기 두부 본체 형성부의 중심선과 거의 직교하는 방향으로 서로 평행하게 연장돌출한 1 쌍의 아암부를 구비하여 대략 U 자형을 이루는 것으로서, 상기슬라이드 코어의 상기 두부 본체 형성부의 중심선에서 상기 기부측에 가까운 위치에 두부 본체 형성부의 중심선에 평행하게 다른 부분보다 전방으로 돌출한 돌부를 형성하는 (1) 항에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

걸어맞춤부 형성부가 상기 U 자형을 이루는 것인 경우에는, 두부 본체 형성부의 저부의 기부로 이어지는 부분이 두꺼워지기 쉬우므로, 슬라이드 코어를 본 항에 기재된 돌부를 갖는 것으로 하면, 두부 본체 형성부의 저면을 기부측으로 들어가게 하여 그 오목부를 형성하는 부분의 두께를 충분히 얇게 할 수 있다. 또한, 상기 돌부는 슬라이드 코어의 중심선에 평행하게 형성되기 때문에, 피스톤 본체부재 성형후에 슬라이드 코어를 두부 본체 형성부에서 이탈시킬 때의 방해로 되는 일은 없다.

(3) 상기 슬라이드 코어에 상기 두부 본체 형성부의 중심선에 평행한 방향으로 이동가능한 스퀴즈부재를 설치하고, 이 스퀴즈부재를 상기 캐버티에 주입된 용탕의 일부로 밀어넣어 상기 피스톤 본체부재의 주소 (鑄巢) 를 소멸시키는 것을 특징으로 하는 (1) 항 또는 (2) 항에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법 (청구항 2),

피스톤 본체부재의 걸어맞춤부 형성부는 두부 본체 형성부에 비교하여 두꺼워지기 쉬워서, 이 부분에 주소가 생기기 쉬운 것이나, 상기 스퀴즈부재에 의하면, 걸어맞춤부 형성부에 유효하게 압력을 작용시켜 주소를 양호하게 소멸시킬 수 있다.

(4) 상기 스퀴즈부재를 상기 슬라이드 코어와 동심으로 설치하고, 이 스퀴즈부재가 상기 두부 본체 형성부의 내측 저면의 중심부를 누르게 하는 (3) 항에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

스퀴즈부재가 두부 본체 형성부의 내측저면의 중심부를 누르게 하면, 스퀴즈 흔 (痕) 이 내측 저면의 중심부에 생기며, 다음 항에 기재된 방법으로 스퀴즈 흔을 용이하게 제거할 수 있다. 스퀴즈 흔은 본체 형성부의 내부에 형성되기 때문에, 반드시 제거할 필요는 없으나, 중량경감상 제거하는 것이 바람직하다.

(5) (4) 항에 기재된 피스톤 본체부재의 다이캐스트공정과, 이 다이캐스트공정에 의해 얻은 피스톤 본체부재와 회전절삭공구를 상기 두부 본체 형성부의 중심선의 둘레로 상대회전시켜 상기 스퀴즈부재에 의한 스퀴즈 흔을 절삭제거하는 절삭공정을 포함하는 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

(6) 상기 걸어맞춤부 형성부와 상기 두부 본체 형성부를 각각 구비한 2 개의 본체부재를 걸어맞춤부측에서 일체로 결합하여, 2 개의 본체부재를 서로 동심으로 또한 서로 반대방향으로 개구하는 상태로 형성하는 (1) 항 내지 (5) 항 중 어느 하나에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

본 태양에 의하면, 피스톤 본체부재 자체의 주조비용을 저감할 수 있고, 나중의 기계가공도 용이해져서 피스톤 전체의 제조비용을 현저하게 저감할 수 있다.

(7) 상기 피스톤 본체부재의 다이캐스트를 포어프리법에 의해 실시하는 (1) 항 내지 (6) 항 중 어느 하나에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

포어프리법은 금형의 캐버티내에 산소 등의 활성가스를 충만시킨 상태에서알루미늄 합금 등의 금속의 용탕을 캐버티내에 주입하고, 용탕과 활성가스의 반응에 의해 캐버티내를 고도의 진공상태로 함으로써, 주조품 내부로 기체가 들어가는 것을 방지하는 주조법으로서, 두께가 얇고 강도가 높은 주조품을 얻을 수 있다.

(8) 상기 두부 본체 형성부의 주벽을 두께 1.8 ㎜ 이하로 형성하는 (7) 항에 기재된 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.

포어프리법은 두께가 얇은 주조품의 제조에 적합한 것인데, 주조조건을 적절하게 설정함으로써, 주벽의 두께가 1.8 ㎜ 이하인 두부 본체 형성부를 형성할 수 있으며, 1.5 ㎜ 이하, 1.2 ㎜ 이하로 할 수도 있다.

(9) (7) 항 또는 (8) 항에 기재된 제조방법으로 제조한 피스톤 본체부재의 상기 두부 본체 형성부의 내주면을 기계가공하는 일 없이 두부 본체 형성부의 개구를 상기 폐색부재에 의해 폐색하여 상기 피스톤의 두부를 형성하는 사판식 압축기용 피스톤의 제조방법.

포어프리법에 의하면, 두께가 얇고 강도가 높으면서 치수정밀도가 높은 주조품을 얻을 수 있으므로, 바닥이 있는 원통형상의 두부 본체 형성부의 주벽의 내주면을 기계가공할 필요가 없어져서 저렴하게 피스톤을 제조할 수 있다. 또한, 폐색부재는 두부 본체 형성부의 걸어맞춤부 형성부측과는 반대측 단의 개구를 막는 것이기 때문에, 피스톤의 사용시에 폐색부재와 두부 본체 형성부의 걸어맞춤부에 큰 힘이 작용하는 일이 없으므로 내구성이 뛰어난 피스톤을 얻을 수 있다.

본 제조방법은 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤의 제조에 특히 적합한 것이나, 고정용량형 사판식 압축기용 피스톤은 물론 양측 헤드 피스톤의 제조에도 적용할 수 있다.

발명의 실시형태

이하, 본 발명의 일실시형태인 차량용 공조장치에 사용되는 사판식 압축기용 피스톤을 제조하기 위한 피스톤 본체부재의 제조를 예로 들어 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 에 본 실시형태에 있어서의 사판식 압축기를 나타낸다. 도 1 에 있어서 도면부호 10 은 실린더 블록으로서, 실린더 블록 (10) 의 중심축선 둘레의 일원주상에는 축방향으로 연장되는 복수의 실린더 보어 (12) 가 형성되어 있다. 실린더 보어 (12) 의 각각에는 편두 피스톤 (14) (이하, 피스톤 (14) 이라 약칭함) 이 왕복운동 가능하게 배치되어 있다. 실린더 블록 (10) 의 축방향의 일단면 (도 1 의 좌측 단면으로서, 전단면이라 함) 에는 프런트 하우징 (16) 이 부착되고, 타측 단면 (도 1 의 좌측 단면으로서, 후단면이라 함) 에는 리어 하우징 (18) 이 밸브 플레이트 (20) 를 통해 부착되어 있다. 프런트 하우징 (16), 리어 하우징 (18), 실린더 블록 (10) 등에 의해 사판식 압축기의 본체가 구성된다. 리어 하우징 (18) 과 밸브 플레이트 (20) 사이에는 흡기실 (22), 토출실 (24) 이 형성되며, 각각 흡입포트 (26), 공급포트 (28) 를 거쳐 도시하지 않은 냉동회로에 접속된다. 밸브 플레이트 (20) 에는 흡입공 (32), 흡입밸브 (34), 토출공 (36), 토출밸브 (38) 등이 설치되어 있다.

실린더 블록 (10) 의 중심축선상에는 회전축 (44) 이 회전가능하게 설치되어 있다. 회전축 (44) 은 양단부에 있어서 각각 베어링을 통해 프런트 하우징(16), 실린더 블록 (10) 에 지지되어 있다. 실린더 블록 (10) 의 중심부에는 중심지지공 (48) 이 형성되어 있으며, 회전축 (44) 의 일단부가 이 중심지지공 (48) 에서 지지되어 있다. 회전축 (44) 의 프런트 하우징 (16) 측 단부는 도시하지 않은 구동원의 일종인 외부구동원으로서의 차량 엔진에 전자클러치 등의 클러치기구를 통해 연결되어 있다. 따라서, 차량 엔진의 작동시에 클러치기구에 의해 회전축 (44) 이 차량 엔진에 접속되면, 회전축 (44) 이 자신의 축선둘레로 회전된다.

회전축 (44) 에는 사판 (50) 이 축방향으로 상대이동 가능하면서 경사운동 가능하게 부착되어 있다. 사판 (50) 에는 중심을 통과하는 중심공 (52) 이 형성되며, 이 중심공 (52) 을 회전축 (44) 이 관통하고 있다. 중심공 (52) 은 양단 개구측일수록 직경이 점차 증가되고 있다. 회전축 (44) 에는 또한 회전전달부재로서의 회전판 (54) 이 고정되며, 스러스트 베어링 (56) 을 통해 프런트 하우징 (16) 에 걸어맞춰져 있다. 사판 (50) 은 힌지기구 (60) 에 의해 회전축 (44) 과 일체적으로 회전됨과 동시에 축방향의 이동을 수반하는 경사운동이 허용된다. 힌지기구 (60) 는, 회전판 (54) 에 고정적으로 설치된 지지아암 (62) 의 가이드공 (64) 과, 사판 (50) 에 고정적으로 설치되며, 가이드공 (64) 에 슬라이드 가능하게 끼워맞춰진 가이드 핀 (66) 과, 사판 (50) 의 중심공 (52) 과, 회전축 (44) 의 외주면을 포함하는 것이다. 본 실시형태에 있어서는, 사판 (50) 이 구동부재를 구성하고, 회전축 (44), 구동원으로서의 차량 엔진, 회전전달장치를 구성하는 힌지기구 (60) 등이 구동부재 구동장치를 구성하고 있다.

상기 피스톤 (14) 은, 사판 (50) 과 걸어맞춰지는 걸어맞춤부 (70) 와, 걸어맞춤부 (70) 와 일체적으로 설치되며, 실린더 보어 (12) 에 끼워맞춰지는 두부 (72) 를 구비하고 있다. 걸어맞춤부 (70) 에 형성된 홈 (74) 에 구관 (球冠) 형상의 1 쌍의 슈 (76) 를 통해 사판 (50) 이 걸어맞춰져 있다. 슈 (76) 는 구면부에 있어서 걸어맞춤부 (70) 에 슬라이딩 가능하게 지지되고, 평면부에 있어서 사판 (50) 의 양측면에 맞닿아 사판 (50) 의 외주부를 양측에서 슬라이딩 가능하게 끼워 지지하고 있다. 피스톤 (14) 의 형상에 대한 상세한 설명은 나중에 한다.

사판 (50) 의 회전운동은 슈 (76) 를 통해 피스톤 (14) 의 왕복직선운동으로 변환된다. 피스톤 (14) 이 상사점에서 하사점으로 이동하는 흡입공정에 있어서, 흡기실 (22) 내의 냉매가스가 흡입공 (32), 흡입밸브 (34) 를 거쳐 실린더 보어 (12) 내로 흡입된다. 피스톤 (14) 이 하사점에서 상사점으로 이동하는 압축공정에 있어서, 실린더 보어 (12) 내의 냉매가스가 압축되어 토출공 (36), 토출밸브 (38) 를 거쳐 토출실 (24) 로 토출된다. 냉매가스의 압축에 수반하여 피스톤 (14) 에는 축방향의 압축반력이 작용한다. 압축반력은 피스톤 (14), 사판 (50), 회전판 (54) 및 스러스트 베어링 (56) 을 통해 프런트 하우징 (16) 으로 전달된다. 피스톤 (14) 의 걸어맞춤부 (70) 에는 회전멈춤부 (78) (도 2 참조) 가 일체적으로 설치되어 있다. 회전멈춤부 (78) 는 프런트 하우징 (16) 의 내주면에 접촉하는 상태로 되어 피스톤 (14) 의 중심축선 둘레의 회전을 저지한다.

실린더 블록 (10) 을 관통하여 급기통로 (80) 가 형성되어 있다. 이 급기통로 (80) 에 의해 토출실 (24) 과, 프런트 하우징 (16) 과 실린더 블록 (10) 사이에 형성된 사판실 (86) 이 접속되어 있다. 급기통로 (80) 의 도중에는 전자제어밸브 (90) 가 설치되어 있다. 전자제어밸브 (90) 는 솔레노이드 (92) 와, 솔레노이드 (92) 의 여자 (勵磁) 상태에 의거하여 개폐되는 개폐밸브 (94) 를 포함하는 것으로서, 솔레노이드 (92) 가 여자되면 개폐밸브 (94) 가 닫힘상태로 되고, 소자 (消磁) 되면 열림상태로 된다.

회전축 (44) 의 내부에는 배출통로 (100) 가 형성되어 있다. 배출통로 (100) 는 일단에서 상기 중심지지공 (48) 으로 개구됨과 동시에 타단에서 사판실 (86) 으로 개구되어 있다. 중심지지공 (48) 은 배출포트 (104) 를 거쳐 흡기실 (22) 에 연이어 통해져 있다.

본 사판식 압축기는 가변용량형으로서, 고압원으로서의 토출실 (24) 과 저압원으로서의 흡기실 (22) 의 압력차를 이용하여 사판실 (86) 내의 압력이 제어됨으로써, 피스톤 (14) 의 전후에 작용하는 사판실 (86) 의 압력과 실린더 보어 (12) 의 압력의 차가 조절되고, 사판 (86) 의 경사각도가 변경되어 피스톤 (14) 의 스트로크가 변경되어 압축기의 토출용량이 조절된다. 구체적으로는 전자제어밸브 (90) 의 제어에 의해 사판실 (86) 이 토출실 (24) 로 연이어 통해지거나 차단됨으로써, 사판실 (86) 의 압력이 제어된다. 전자제어밸브 (90) 에 있어서 솔레노이드 (92) 가 여자되면, 급기통로 (80) 가 차단되어 토출실 (24) 의 고압 냉매가스가 사판실 (86) 로 공급되지 않는 상태로 된다. 사판실 (86) 내의 냉매가스는 배출통로 (100), 배출포트 (104) 를 거쳐 흡기실 (22) 로 방출되기 때문에, 사판실 (86) 내의 압력이 낮아져서 사판 (50) 의 경사각이 커진다. 피스톤 (14) 은 사판 (50) 의 회전에 수반하여 왕복이동되는데, 사판 (50) 의 경사각이 커지면, 피스톤 (14) 의 용적변화율이 커져서 압축기의 토출용량이 커진다. 솔레노이드 (92) 의 소자에 의해 급기통로 (80) 가 연이어 통해진 상태에서는, 토출실 (24) 의 고압 냉매가스가 사판실 (86) 로 공급되어 사판실 (86) 내의 압력이 높아진다. 이에 따라 사판 (50) 의 경사각도가 작아져서 압축기의 토출용량이 작아진다. 사판 (50) 의 최대 경사각은 사판 (50) 에 형성된 스토퍼 (106) 의 회전판 (62) 으로의 맞닿음에 의해 규정되고, 최소 경사각은 사판 (50) 의 회전축 (44) 상의 스토퍼 (107) 로의 맞닿음에 의해 규정된다. 전자제어밸브 (90) 의 솔레노이드 (92) 의 여자상태는 냉방부하 등의 정보에 따라 도시하지 않은 컴퓨터를 주체로 하는 제어장치에 의해 제어된다. 흡기실 (22), 토출실 (24), 급기통로 (80), 사판실 (86), 전자제어밸브 (90), 배출통로 (100), 배출포트 (104), 제어장치 등에 의해 사판실 압력 제어장치 내지 사판 경사각도 조절장치 (토출용량 조절장치) 가 구성되어 있다.

실린더 블록 (10) 및 피스톤 (14) 은 금속의 일종인 알루미늄 합금제의 것으로 되며, 피스톤 (14) 의 외주면에는 불소수지의 코팅이 실시되어 있다. 불소수지로 코팅하면, 동종 금속과의 직접 접촉을 회피하여 눌어붙음을 방지하면서 실린더 보어 (12) 와의 끼워맞춤 틈을 가급적 좁게 할 수 있다. 그리고, 실린더 블록 (10) 및 피스톤 (14) 은 알루미늄 규소계 합금제의 것 등으로 하는 것이 바람직하다. 단, 실린더 블록 (10) 이나 피스톤 (14) 의 재료, 코팅층의 재료 등은 상술한 재료로 한정되지 않으며, 다른 재료여도 된다.

피스톤 (14) 을 더욱 상세하게 설명한다.

피스톤 (14) 의 걸어맞춤부 (70) 의 두부 (72) 에서 먼 측의 단부는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 상기 홈 (74) 의 형상에 따라 대략 U 자형을 이루며, U 자형의 저부를 이루는 기부 (108) 와, 기부 (108) 에서 피스톤 (14) 의 축선과 직교하는 방향으로 연장돌출하는 1 쌍의 아암부 (110,112) 를 구비하고 있다. 아암부 (110,112) 의 서로 대향하는 측면에는 각각 오목부 (114) 가 형성되어 있다. 이들 오목부 (114) 의 내면은 오목구면상을 이루며, 상기 1 쌍의 슈 (76) 는 사판 (50) 의 외주부의 표리 양면에 접촉하여 사판 (50) 을 끼워 지지함과 동시에 오목부 (114) 에 지지되어 있다.

또한 피스톤 (14) 의 두부 (72) 는, 걸어맞춤부 (70) 의 아암부 (112) 측과는 반대측으로 개구하는 바닥이 있는 원통형상의 두부 본체부 (120) 와, 두부 본체부 (120) 의 개구측에 고정되며, 두부 본체부 (120) 의 개구를 폐색하는 폐색부재 (122) 를 포함한다. 걸어맞춤부 (70) 와 두부 (72) 는 아암부 (112) 와 두부 본체부 (120) 의 저부 (124) 에서 일체로 형성되어 있고, 걸어맞춤부 (70) 의 기부 (108) 는 두부 본체부 (120) 의 중심선에 대하여 편심한 위치에서 두부 본체부 (120) 의 중심선에 평행한 방향으로 연장 형성되어 있다. 두부 본체부 (120) 내부의 내주면 (126) 은, 개구측이 큰 직경으로 되는 단이 형성된 원통면으로 되며, 직경이 큰 구멍부 (128) 와 직경이 작은 구멍부 (130) 사이에는 어깨면 (132) 이 형성되어 있다. 저면 (134) 은 두부 본체부 (120) 의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상을 이루고 있다. 구체적으로는 도 2 및 도 3 에 나나태는바와 같이, 두부 본체부 (120) 의 저면 (134) 에 있어서 두부 본체부 (120) 의 중심선에서 걸어맞춤부 (70) 의 기부 (108) 측에 가까운 위치에 두부 본체부 (120) 의 중심선에 평행한 방향으로 저면 (134) 의 그 외의 부분보다 아암부 (112) 측으로 들어간 오목부 (136) 가 형성되어 있다. 오목부 (136) 의, 두부 본체부 (120) 의 중심선에 직교하는 방향이며 또한 아암부 (110,112) 가 연장돌출하는 방향에 직교하는 방향의 크기인 폭은, 도 3 에 나타내는 바와 같이 아암부 (112) 의 폭보다 작게 되어 있으므로, 저부 (124) 로 이어지는 아암부 (112) 의 중량이 경감되어 있다.

폐색부재 (122) 는 대략 원판형상을 이루는 폐색부재 본체부 (140) 를 구비하고, 폐색부재 본체부 (140) 의 일측 단면에 횡단면 형상이 원형이면서 직경이 작은 끼워맞춤 돌부 (142) 가 돌출형성되어 있다. 폐색부재 본체부 (140) 와 끼워맞춤 돌부 (142) 사이에는 어깨면 (144) 이 형성되어 있다. 또한, 폐색부재 (122) 내에는 끼워맞춤 돌부 (142) 의 선단면 (146) 으로 개구하는 오목부 (148) 가 형성되어 중량이 경감되어 있다. 폐색부재 (122) 는, 어깨면 (144) 이 두부 본체부 (120) 의 개구측단면 (154) 과 맞닿고 또한 끼워맞춤 돌부 (142) 의 선단면 (146) 이 어깨면 (132) 에 맞닿는 깊이까지 두부 본체부 (120) 내부에 끼워맞춰져 있으며, 이 상태에서는 끼워맞춤 돌부 (142) 의 외주면이 직경이 큰 구멍부 (128) 에 끼워맞춰져 있다. 그리고, 양부재가 용접에 의해 고정되어 있다. 피스톤 (14) 의 압축공정에 있어서 두부 (72) 의 정면 (頂面) 에 작용하는 냉매가스의 압축반력은 용접에서 뿐만 아니라 이들 어깨면 (144) 과 단면 (154) 의 맞닿음 및선단면 (146) 과 어깨면 (132) 의 맞닿음에 의해서도 전달된다. 그리고, 도 2 에는 두부 본체부 (120) 의 주벽의 두께가 과대하게 나타나 있다.

상기한 바와 같이 구성된 피스톤 (14) 은 1 개의 피스톤 소재로부터 2 개가 제조된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 바와 같이 피스톤 (14) 을 제조하기 위한 편두 피스톤 제조용 소재 (160) 는, 본체부재 (162) 및 2 개의 폐색부재 (164) 를 구비하고 있다. 본체부재 (162) 는 편두 피스톤 2 개분의 걸어맞춤부 형성부 (166) 가 서로 인접하여 일체 형성된 이연 (二連) 걸어맞춤부 (168) 와, 이 이연 걸어맞춤부 (168) 의 양단으로 이어져서 각각 일체 형성되며, 이연 걸어맞춤부 (168) 와는 반대방향으로 개구한 바닥이 있는 원통형상의 2 개의 두부 본체 형성부 (170) 를 구비하고 있다. 이들 두부 본체 형성부 (170) 는 서로 동심이 되도록 형성되어 있다. 혹은 본체부재 (162) 를, 걸어맞춤부 형성부 (166) 와 두부 본체 형성부 (170) 를 각각 구비한 2 개의 본체부재가 걸어맞춤부 형성부 (166) 측에서 일체로 결합되며, 2 개의 본체부재의 두부 본체 형성부 (170) 가 서로 동심으로 또한 서로 반대방향으로 개구하는 상태로 형성되어 있다고 생각할 수도 있다.

두부 본체 형성부 (170) 의 내주면 (171) 은, 개구측이 큰 직경으로 되는 단이 형성된 원통면으로 되며, 직경이 큰 구멍부 (172) 와 직경이 작은 구멍부 (173) 사이에 어깨면 (174) 이 형성되어 있다. 저면 (176) 은 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상을 이루고 있다. 구체적으로는 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 대하여 편심한 위치에 저면 (176) 의 그 외의 부분보다 걸어맞춤부 형성부 (166) 측으로 들어간 오목부 (178) 가 형성되어있다. 이들 내주면 (171) 과 오목부 (178) 를 갖는 저면 (176) 은 제품인 피스톤 (14) 으로 된 경우에 각각 내주면 (126) 과 저면 (134) 으로 된다. 또한, 두부 본체 형성부 (170) 의 개구측단면 (180) 은 단면 (154) 으로 된다. 두부 본체 형성부 (170) 의 주벽의 두께는 직경이 작은 구멍부 (173) 가 형성된 부분에 있어서 1.5 ㎜ 로 되어 있다. 그리고, 도 4 및 도 5 에 있어서는 이해를 쉽게 하기 위하여 두부 본체 형성부 (170) 의 주벽의 두께가 과대하게 나타나 있다. 각 걸어맞춤부 형성부 (166) 에 설치된 브리지부 (182) 는 기부 (108) 및 아암부 (110,112) 를 구성하게 되는 부분 (각각 기부 (184), 아암부 (186,188) 라 함) 의 내측면 끼리를 연결하여 후술하는 가공시의 협지작용에 대하여 걸어맞춤 형성부 (166) 를 보강하는 것으로서, 본체부재 (162) 의 강성을 높이거나 혹은 열에 의한 일그러짐을 억제하기 위한 보강부로서 형성되어 있다. 본체부재 (162) 는 본 실시형태에 있어서는 금속의 일종인 알루미늄 함금제로서, 다이캐스트에 의해 제조된다. 이 주조가 실시되는 공정이 본체부재 (162) 의 제조공정이며, 나중에 상세하게 설명한다.

2 개의 폐색부재 (164) 는 동일하게 구성되어 있으므로 일측을 대표적으로 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이 폐색부재 (164) 는 폐색부재 본체부 (190) 및 끼워맞춤 돌부 (192) 를 가지며, 폐색부재 본체부 (190) 와 끼워맞춤 돌부 (192) 사이에는 어깨면 (194) 이 형성되어 있다. 폐색부재 (164) 에는 또한 걸어맞춤 돌부 (192) 의 선단면 (196) 으로 개구하는 오목부 (198) 가 형성되어 있다. 어깨면 (194) 은 상기 폐색부재 (122) 의 어깨면 (144) 이고, 오목부(198) 는 폐색부재 (122) 의 오목부 (148) 이다. 폐색부재 (164) 의 폐색부재 본체부 (190) 의 끼워맞춤 돌부 (192) 가 돌출형성된 측과는 반대측 단면 (200) 의 중심에는 도시한 예에서는 원형단면의 지지부 (202) 가 돌출형성되며, 지지부 (202) 에는 센터공 (204) 이 형성되어 있다. 폐색부재 (164) 는 본 실시형태에 있어서는 금속의 일종인 알루미늄 합금제로서, 다이캐스트에 의해 주조된다. 이 주조가 실시되는 공정이 폐색부재 (164) 의 제조공정이다. 그리고, 폐색부재 본체부 (190) 와 끼워맞춤 돌부 (192) 의 치수관계는 폐색부재 본체부 (140) 와 끼워맞춤 돌부 (142) 의 치수관계와 동일하므로 설명은 생략한다.

본체부재 (162) 는 본 실시형태에 있어서는 포어프리법에 의해 다이캐스트된다. 이 포어프리법에 대해서는 후술한다. 포어프리법에 의해 주조된 본체부재 (162) 를 도 5 에 나타낸다. 주조된 본체부재 (162) 의 저면 (176) 의 중앙부에는, 저면 (176) 에서 두부 본체 형성부 (170) 의 개구측으로 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행하게 돌출하는 중공 원통형상의 스퀴즈 흔 (210) 이 형성되어 있다. 이 스퀴즈 흔 (210) 은 두부 본체 형성부 (170) 의 저부 (212) 가 후술하는 스퀴즈부재에 의해 밀려 들어감으로써 형성된 것이다.

본 실시형태에 있어서의 본체부재 (162) 의 주조에서 사용되는 금형장치를 도 6 에 개략적으로 나타냄과 동시에 포어프리법에 의한 다이캐스트에 대하여 설명한다. 본 금형장치는 도시를 생략하는 장치 본체에 지지된 1 쌍의 금형 (216,218) 과, 금형 (216,218) 내부에 상대이동 가능하게 설치된 슬라이드 코어 (220,222) (도 5 에 외형만 이점쇄선으로 나타냄) 를 구비하고 있다. 금형(216,218) 내에는 캐버티 (224) 가 형성되며, 이 캐버티 (224) 에 알루미늄 합금의 용탕이 유입되어 본체부재 (162) 가 제조된다. 금형 (216,218) 은 파팅면 (226,228) 에 있어서 개폐가능한 고정 금형 (216) 과 가동 금형 (218) 으로서, 가동 금형 (218) 이 도시하지 않은 금형 이동장치에 의해 고정 금형 (216) 에 대하여 접근, 이간됨으로써 금형 (216,218) 이 개폐된다.

파팅면 (226,228) 은 도 7 에 나타내는 바와 같이 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선을 포함하고 또한 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 1 쌍의 아암부 (186,188) 가 연장돌출하는 방향에 평행한 평면상에 설정된다. 각 파팅면 (226,228) 에 있어서 서로 대응하는 위치에 캐버티면 (234,236) 이 각각 형성되어 있다. 이들 캐버티면 (234,236) 과 금형 (216,218) 내부에 위치된 슬라이드 코어 (220,222) 사이에 본체부재 (162) 에 대응하는 형상의 캐버티 (224) 가 형성된다. 슬라이드 코어 (220,222) 는, 도시하지 않은 슬라이드 코어 구동장치에 의해 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로서 상기 금형 (216,218) 의 개폐방향과는 직교하는 방향으로 진퇴가능하게 배치되어 있다. 슬라이드 코어 구동장치는, 예컨대 유압실린더를 포함하는 것으로 할 수 있다. 슬라이드 코어 (220,222) 는 캐버티면 (234,236) 과 함께 캐버티 (224) 를 형성하는 전진단 위치와, 슬라이드 코어 (220,222) 의 선단부가 캐버티 (224) 의 두부 본체 형성부 (170) 를 형성하는 부분에서 퇴피된 후퇴단 위치로 이동된다. 슬라이드 코어 (220,222) 의 선단부는 두부 본체 형성부 (170) 의 내부공간의 형상에 대응하여 자신의 축선에 대하여 비 축대칭인 형상을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서의슬라이드 코어 (220,222) 는 내주면 (171) 의 직경이 큰 구멍부 (172) 및 직경이 작은 구멍부 (173) 에 대응하는 직경을 각각 갖는 외주면 (242,244) 을 구비한 단이 형성된 원통형상을 이루고 있다. 도 5 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 슬라이드 코어 (220,222) 의 선단면 (246) 의 중심부에는 횡단면형상이 원형인 오목부 (250) 가 형성되어 있다. 또한, 선단면 (246) 의 오목부 (250) 보다 외주측에 있어서, 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에서 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 기부 (184) 측에 가까운 위치에, 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로 돌출하는 돌부 (252) 가 형성되어 있다. 그리고, 돌부 (252) 는 도 7 에 나타내는 바와 같이 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선과 직교하는 방향이며 또한 아암부 (186,188) 가 연장돌출하는 방향과 직교하는 방향의 크기인 폭이 아암부 (188) (도 7 에 외형만 이점쇄선으로 나타냄) 의 폭보다 작게 되어 있다.

슬라이드 코어 (220,222) 의 내부에는 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이 스퀴즈부재 (260) 가 슬라이드 코어 (220,222) 와 동축에 배치되며, 도시하지 않은 스퀴즈부재 구동장치에 의해 슬라이드 코어 (220,222) 의 중심축선에 평행한 방향으로 상대이동 가능하게 되어 있다. 스퀴즈부재 (260) 는 횡단면형상이 슬라이드 코어 (220,222) 의 오목부 (250) 보다 직경이 작은 원형을 이루며, 도 8a 에 나타내는 바와 같이 스퀴즈부재 (260) 의 선단면 (262) 이 오목부 (250) 의 저면 (264) 과 동일평면상에 위치하여 슬라이드 코어 (220,222) 의 선단면 (246) 의 일부를 구성하는 후퇴단 위치와, 도 8b 에 나타내는 바와 같이 오목부 (250) 의 저면 (264) 보다 전방으로 돌출된 위치로 이동된다.

캐버티 (224) 의 하단부는 도 6 에 나타내는 바와 같이 탕도(湯道 : 270) 를 거쳐 산소공급구 (272) 및 주탕구 (注湯口 : 274) 를 갖는 슬리브 (276) 로 연이어 통해져 있다. 탕도 (270) 의 캐버티 (224) 측 개구 근방에는 다른 부분보다 직경이 작은 게이트 (도시생략) 가 형성되고, 탕도 (270) 의 타측 개구는 상기 슬리브 (276) 로 연이어 통해 있다. 산소공급구 (272) 는 주탕구 (274) 보다 금형 (216,216) 측에 형성되어 있으며, 산소공급통로 (278) 를 통해 산소공급원을 구비하는 산소공급장치 (도시생략) 에 선택적으로 연이어 통해지도록 되어 있다. 또한, 주탕구 (274) 를 통해 금속 (본 실시형태에서는 알루미늄 합금) 의 용탕이 부어진다. 슬리브 (276) 는 원통형상을 이루며, 고정 금형 (216) 을 관통하여 외부로 연장돌출되어 있다. 슬리브 (276) 의 외부로 연장된 측의 단부에 상기 산소공급구 (272) 및 주탕구 (274) 가 형성됨과 동시에 플런저 (280) 의 선단에 설치된 플런저 (280) 보다 직경이 큰 플런저 칩 (282) 이 슬리브 (276) 내를 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰져 있다. 플런저 (280) 는 플런저 구동장치의 일례로서의 유압실린더 (도시생략) 의 피스톤에 일체적으로 이동가능하게 부착되어 있다. 상기 금형 이동장치, 산소 공급장치 및 슬라이드 코어 구동장치, 스퀴즈부재 구동장치, 플런저 구동장치 등을 포함하는 금형장치는, 도시하지 않은 제어장치에 의해 제어된다. 플런저 칩 (282) 이 후퇴단 위치에 있을 때에는 주탕구 (274) 는 개방되어 플런저 칩 (282) 과 슬리브 (276) 내부에 의해 형성되는 공간으로 용탕을 공급할 수 있다.

도 6 의 도면부호 ① 에 나타내는 바와 같이, 플런저 칩 (282) 이 후퇴단 위치에 있는 상태에서 1 쌍의 금형 (216,218) 이 파팅면 (226,228) 에서 맞춰져서 상대이동이 불가능해짐과 동시에 슬라이드 코어 (220,222) 가 상기 전진단 위치에 배치되며, 또한 스퀴즈부재 (260) 가 상기 후퇴단 위치에 배치되어 용탕의 주입에 대비하여 대기하는 상태로 된다. 그 후, 도 6 의 도면부호 ② 에 나타내는 바와 같이 플런저 칩 (282) 을 주탕구 (274) 를 통과하여 산소공급구 (272) 직전의 위치까지 전진시켜 캐버티 (224) 를 외부로부터 차단한 후, 활성가스로서의 산소를 산소공급구 (272) 를 통해 불어넣어 캐버티 (224) 내에 산소를 충만시킨다. 캐버티 (224) 내의 공기를 산소로 치환하는 것이다. 이어서, 도 6 의 도면부호 ③ 에 나타내는 바와 같이 산소공급구 (272) 를 통해 산소를 계속 공급한 상태에서 플런저 칩 (282) 을 후퇴단 위치까지 후퇴시키고, 주탕구 (274) 에서 슬리브 (276) 내로 용탕이 공급된다. 그 후, 플런저 칩 (282) 을 금형 (216,218) 측으로 고속으로 전진시키면, 슬리브 (276) 내의 탕면이 상승하여 드디어 용탕이 탕도 (270) 로 진입되어 좁은 게이트를 통해 캐버티 (224) 내로 한번에 분출된다. 캐버티 (224) 내에서 알루미늄과 산소가 양호하게 반응되어 캐버티 (224) 내의 산소가 소멸함으로써 진공상태로 되어 용탕으로 공기 (주로 질소) 가 들어가는 것을 양호하게 회피할 수 있다. 따라서, 캐버티면 (234,236) 과 슬라이드 코어 (220,222) 의 틈으로도 용탕이 양호하게 공급되어 두께가 얇은 두부 본체 형성부 (170) 가 형성된다. 슬라이드 코어 (220,222) 에 의해 두부 본체 형성부 (170) 의 내주면 (171) 및 저면 (176) 이 형성된다.

또한, 좁은 게이트를 통과하여 용탕이 미세한 안개상으로 캐버티 (224) 내로분출됨으로써, 용탕이 산소와의 반응후에 급속하게 냉각된다. 따라서, 응고한 본체부재 (162) 에는 비교적 두꺼운 칠층이 형성된다. 종래의 주조법에 있어서 형성되는 칠층의 두께는 20 ㎛ 정도인 것에 비하여, 본 포어프리법에 의하면 40 ∼ 50 ㎛ 두께의 칠층이 형성된다. 칠층은 초정 (初晶) α(α상) 와 공정규소의 정출비율의 변화가 불연속해진 층으로서, 경도 및 강도가 크다. 따라서, 두부 본체 형성부 (170) 를 요구강도를 만족하면서 그 주벽의 두께를 얇게 제조할 수 있다.

용탕주입후에 설정시간이 경과하여 용탕이 반유동상으로 된 상태에서 스퀴즈부재 (260) 가 도 8a 에 나타내는 후퇴단 위치에서 전진되어 도 8b 에 나타내는 바와 같이 용탕이 슬라이드 코어 (220,222) 의 오목부 (250) 로 유입된 부분으로 밀려 들어간다. 스퀴즈부재 (260) 에 의해 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 으로 되는 부분의 중심부가 밀리는 것이다. 따라서, 스퀴즈부재 (260) 에 의해 압력이 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 측에서 걸어맞춤부 형성부 (166) 로 작용하게 되어, 용탕의 주소, 특히 비교적 두껍게 형성되는 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 주소가 양호하게 소멸된다. 또한, 1 쌍의 스퀴즈부재 (260) 는 본체부재 (162) 의 서로 동심으로 설치된 2 개의 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로 떨어진 양 저면 (176) 에서 이연 걸어맞춤부 (168) 를 향해 용탕으로 밀어 넣어지기 때문에, 한층 양호하게 주소를 소멸시키는 효과를 얻을 수 있다. 스퀴즈부재 (260) 가 그 이상 전진할 수 없게 되는 상태까지 전진되어 설정시간이 경과한 후, 스퀴즈부재 (260) 가 상기 후퇴단 위치로 후퇴됨으로써,두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 에 상술한 스퀴즈 흔 (210) 이 형성된다.

종래에 있어서의 본체부재 (288) 를 도 9 에 나타낸다. 그리고, 도 5 에 나타내는 본체부재 (162) 와 동일한 구성를 갖는 부분에 대하여 동일한 부호를 붙이며 설명을 생략한다. 종래에 있어서는 도 9 에 외형만 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 브리지부 (182) 의 한쪽 측면에 스퀴즈부재 (290) 가 밀어 넣어지거나 혹은 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 기부 (184) 의 외측면에 스퀴즈부재 (292) 가 밀어 넣어져 있었다. 스퀴즈부재 (290,292) 가 밀어 넣어진 부분에는 각각 중공 원통형상의 스퀴즈 흔이 형성되어 있다. 따라서, 전자의 경우에는 용탕이 반유동상태로 되어 점성저항이 커져 있기 때문에, 스퀴즈부재 (290) 의 압력이 걸어맞춤부 형성부 (166) 전체에 유효하게 작용하지 않아 주소가 소멸하기 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 후자의 경우에는 스퀴즈부재 (292) 의 밀어넣음 조건이 나쁘면, 스퀴즈 유선 (流線) 이 기부 (184) 에 형성되어 이 부분의 강도가 약해지기 때문에, 기부 (184) 의 필요강도가 확보되기 어려운 문제가 발생하거나 스퀴즈부재 (292) 가 기부 (184) 에 깊게 밀려 들어간 경우에 기부 (184) 에 구멍이 생기는 문제가 있었다.

본 실시형태에 있어서는 스퀴즈부재 (260) 에 의해 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 이 걸어맞춤부 형성부 (166) 측으로 밀리는 것이기 때문에, 상기 각 문제가 회피되어 양호하게 주소를 소멸시킬 수 있다.

스퀴즈부재 (260) 가 후퇴단 위치로 이동된 후에 다시 설정시간이 경과하여 본체부재 (162) 가 성형되면, 금형 (216,218) 이 열림과 동시에 슬라이드 코어(220,222) 가 두부 본체 형성부 (170) 에서 이탈되어 본체부재 (162) 가 꺼내진다.

그리고, 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 에 형성된 스퀴즈 흔 (210) 이 절삭제거된다. 본 실시형태에 있어서는 도시하지 않은 선반의 주축에 본체부재 (162) 가 주축의 축선과 두부 본체부 형성부 (170) 의 중심선이 일치하는 상태로 지지되며, 주축과 함께 회전되면서 도 10 에 나타내는 회전절삭공구의 일례인 드릴 (300) 이 두부 본체 형성부 (170) 의 개구측을 통해 삽입됨으로써, 스퀴즈 흔 (210) 이 절삭제거된다. 이 공정이 절삭공정의 일례인 선삭공정이다. 혹은 회전절삭공구측을 회전시켜 스퀴즈 흔 (210) 을 절삭제거하여도 된다. 스퀴즈 흔 (210) 을 제거하면, 그 만큼 피스톤 (14) 이 경량화된다. 그러나, 스퀴즈 흔 (210) 은 폐색부재 (164) 에 의해 폐색되는 두부 본체 형성부 (170) 의 내부에 형성되어 있기 때문에 이것을 제거하는 것은 불가결한 것은 아니다.

그리고, 도 4 에 나타내는 바와 같이 폐색부재 (164) 가 두부 본체 형성부 (170) 의 개구측을 통해 삽입되어 두부 본체 형성부 (170) 의 내측면 (171) 에 끼워맞춤 돌부 (112) 가 끼워맞춰진다. 이 때, 두부 본체 형성부 (170) 의 단면 (180) 과 폐색부재 (164) 의 어깨면 (194) 이 서로 맞닿음과 동시에 어깨면 (174) 과 선단면 (196) 이 서로 맞닿아 폐색부재 (164) 의 끼워맞춤 깊이를 규정한다. 폐색부재 (164) 가 본체부재 (162) 에 끼워맞춰진 상태에서 빔 용접의 일종인 전자빔 용접에 의해 양자가 접합된다. 본 실시형태에 있어서는, 본체부재 (162) 및 폐색부재 (164) 는 주조되어 치수정밀도가 높기 때문에, 절삭이나 연삭 등의 기계가공을 실시하지 않고 끼워맞출 수 있으므로 편두 피스톤 제조용 소재 (160) 를 저렴하게 제조할 수 있다.

본체부재 (162) 에 2 개의 폐색부재 (164) 가 고정된 후, 두부 (72) 를 구성하게 되는 부분, 즉 본체부재 (162) 의 두부 본체 형성부 (170) 및 폐색부재 (164) 의 외주면을 비롯한 복수 부분의 절삭가공이 실시된다. 이 때, 2 개의 폐색부재 (164) 에 각각 형성된 지지부 (202) 의 센터공 (204) 에 센터가 끼워맞춰져서 센터링이 이루어짐과 동시에, 2 개의 지지부 (202) 가 각각 척에 의해 끼워 지지된상태에서 회전구동장치의 회전이 폐색부재 (164) 및 본체부재 (162) 로 전달되어 가공이 양호하게 실시된다.

이어서, 본체부재 (162) 의 두부 본체 형성부 (170) 및 폐색부재 (164) 의 외주면을 비롯한 부분에 도장이 실시되며, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌의 코팅층이 형성된다. 그리고, 폐색부재 (164) 의 단면 (200) 이 깍여서 지지부 (202) 가 제거된 후, 코팅층이 형성된 두부 본체 형성부 (170) 및 폐색부재 (164) 의 외주면에 센터리스 연삭이 실시되어 두부 (72) 가 완성된다. 계속해서 이연 걸어맞춤부 (168) 에 기계가공이 실시되어 브리지부 (182) 가 제거됨과 동시에 피스톤 (14) 으로 되었을 때에 슈 (76) 를 지지하는 오목부 (114) 가 가공되어 걸어맞춤부 (70) 가 완성된다. 그리고, 편두 피스톤 제조용 소재 (160) 가 2 개로 잘려 나눠져서 2 개의 피스톤 (14) 이 얻어진다.

본 실시형태에 의하면, 본체부재 (162) 를 금형 (216,218) 과 슬라이드 코어 (220,222) 를 구비하는 금형장치에 의해 주조함으로써, 두부 본체 형성부 (170) 의 내주면 (171) 및 저면 (176) 을 나중에 기계가공할 필요가 없기 때문에 제조비용이저감된다. 또한, 슬라이드 코어 (220,222) 의 선단부를 비 축대칭의 형상으로 함으로써, 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (176) 에 아암부 (188) 측으로 들어간 오목부 (178) 가 형성되어, 가공공정에 의한 가공에서는 어려웠던 부분에 중량경감을 위하여 오목부를 형성할 수 있으므로, 피스톤 (14) 전체의 경량화를 용이하게 실시할 수 있다. 또한, 스퀴즈부재 (260) 에 의해 본체부재 (162) 의 특히 높은 강도가 요구되는 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 주소가 양호하게 제거되어 품질이 좋은 피스톤 (14) 이 얻어진다.

슬라이드 코어의 선단부의 형상은 중심축선에 대하여 비 축대칭이라면, 필요에 따라 여러 가지 형상으로 할 수 있다. 또한, 스퀴즈부재를 슬라이드 코어 내부에 동축상태로 설치하면, 스퀴즈 흔이 두부 본체 형성부의 저면의 중앙부에 형성되기 때문에, 회전절삭공구에 의해 제거하기 쉽다는 이점이 있으나, 스퀴즈부재를 슬라이드 코어의 중심축선에 대하여 편심한 위치에 설치할 수도 있다. 도 11 에 이와 같은 슬라이드 코어 및 스퀴즈부재를 구비하는 금형장치에 의해 제조된 편두 피스톤 제조용 소재의 본체부재의 일례를 나타낸다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는 상기 도 1 ∼ 도 10 에 나타내는 실시형태와 다른 부분에 대해서만 설명함과 동시에 동일하게 구성되는 부분에는 동일한 부호를 붙이며 설명을 생략한다.

도 11 에 편두 피스톤 제조용 소재의 본체부재 (402) 를 나타낸다. 본체부재 (402) 의 두부 본체 형성부 (170) 의 내주면 (404) 은 원통면으로 되며, 저면 (410) 은 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상을이루고 있다. 구체적으로는 두부 본체 형성부 (170) 의 저면 (410) 의 중심부를 포함하는 부분에 있어서 저면 (410) 의 그 외의 부분보다 걸어맞춤부 형성부 (166) 측으로 들어가는 오목부 (412) 가 형성되어 중량경감되어 있다. 오목부 (412) 는 아암부 (188) 의 폭보다 작아지며 또한 중심선에 평행한 방향의 치수인 깊이가 오목부 (114) 에는 도달하지 않는 깊이로 형성되어 있다. 저면 (410) 에는 또한 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 대하여 편심하며 기부 (184) 측에 가까운 위치에 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로 돌출하는 중공 원통형상의 스퀴즈 흔 (414) 이 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서 다이캐스트 공정에 사용되는 금형장치의 1 쌍의 금형 (216,218) 내부에는, 슬라이드 코어 (420,422) 가 두부 본체 형성부 (170) 의 중심선에 평행한 방향으로 상대이동 가능하게 설치되어 있다. 슬라이드 코어 (420,422) 는 상기 실시형태에 있어서의 슬라이드 코어 (220,222) 와 마찬가지로 도시하지 않은 슬라이드 코어 구동장치에 의해 전진단 위치와 후퇴단 위치로 이동된다. 슬라이드 코어 (420,422) 의 선단부는 두부 본체 형성부 (170) 의 내부공간의 형상에 대응하여 자신의 축선에 대하여 비 축대칭인 형상을 갖고 있다. 슬라이드 코어 (420,422) 는 내주면 (404) 에 대응하는 직경의 외주면 (430) 을 갖는 원통형상을 이룸과 동시에, 그 선단면 (432) 의 중심부를 포함하는 부분에는 선단면 (432) 의 다른 부분보다 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 아암부 (188) 측으로 축방향으로 돌출하는 돌부 (434) 가 형성되어 있다. 돌부 (434) 의 폭은 도 12 에 나타내는 바와 같이 아암부 (188) 의 폭보다 작게 되어 있다. 또한, 슬라이드 코어 (420,422) 내부에 있어서 돌부 (434) 보다 외주측으로서 기부 (184) 측에 가까운 위치에는, 스퀴즈부재 (440) 가 슬라이드 코어 (420,422) 의 축선방향에 평행한 방향으로 상대이동 가능하게 설치되어 있다. 스퀴즈부재 (440) 는 스퀴즈부재 (260) 와 동일하게 구성되며, 도시하지 않은 스퀴즈부재 구동장치에 의해 이동된다. 본 실시형태에 있어서의 슬라이드 코어 (420,422) 및 스퀴즈부재 (440) 를 구비한 금형장치에 의해 주조된 본체부재 (402) 는, 오목부 (412) 가 형성되어 경량화를 도모할 수 있음과 동시에 스퀴즈부재 (440) 에 의해 용탕이 걸어맞춤부 형성부 (166) 측의 주로 기부 (184) 측으로 밀려 들어가서 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 주로 기부 (184) 측에 있어서 주소가 양호하게 소멸된다. 스퀴즈 흔 (414) 은 제거하여도 되고 그대로 남겨 놓아도 된다.

상기 각 실시형태에 있어서는 2 개의 피스톤 (14) 을 1 개의 편두 피스톤 제조용 소재로 제조할 수 있기 때문에 주조비용이 저감된다. 그러나, 이것은 불가결한 것은 아니며, 예컨대 편두 피스톤 제조용 소재를 1 개의 피스톤을 제조하기 위한 본체부재와 폐색부재를 구비하는 것으로 하여도 된다.

폐색부재는 다이캐스트 이외의 방법으로 제조하여도 된다. 예컨대, 단조에 의해 제조하여도 되고 혹은 폐색부재가 단순한 형상이라면 시판되는 봉재 등 범용 소재의 기계가공에 의해 제조하여도 된다. 폐색부재의 형상은 여러 가지 것을 채택할 수 있으며, 예컨대 평판상으로 하여도 된다.

금형장치의 1 쌍의 금형 (216,218) 의 파팅면을, 두부 본체 형성부 (178) 의 중심선을 포함하고 또한 1 쌍의 아암부 (186,188) 가 연장돌출하는 방향에 직교하는 방향으로 평행한 평면상에 설정할 수도 있다. 이 경우, 걸어맞춤부 형성부 (166) 측의 파팅면은 폭 (아암부 (186,188) 가 연장돌출하는 방향에 직교하는 방향) 의 가장 큰 부분을 통과하는 평면으로 된다.

폐색부재와 본체부재의 접합방법은 전자빔 용접으로 한정되지 않으며, 레이저 빔 용접으로 하여도 되며 또한 빔 용접 이외의 방법으로 접합하여도 된다. 예컨대, 접착제에 의한 접착이나 폐색부재, 본체부재보다 융점이 낮은 저융점합금, 예컨대 납땜, 납재 등에 의해 접합하여도 되며, 코킹에 의한 고착이나, 나사에 의한 고정이어도 된다. 마찰압접이나 소성유동에 의해 접합하여도 된다.

본체부재와 폐색부재는, 알루미늄 합금 이외의 금속재료로 형성하여도 되며, 예컨대 마그네슘 합금제로 하여도 된다.

사판식 압축기의 구조는 상기 실시형태에 있어서의 구조로 한정되지 않으며, 다른 구조의 것으로 할 수도 있다. 예컨대, 전자제어밸브 (90) 는 불가결한 것은 아니며, 토출실 (24) 의 압력과 사판실 (86) 의 압력의 차압에 의거하여 기계적으로 개폐되는 개폐밸브를 설치할 수도 있다. 또한, 전자제어밸브 (90) 대신에 혹은 이와 함께 배출통로 (100) 의 도중에 전자제어밸브 (90) 와 동일한 전자제어밸브를 설치하여도 되며 혹은 사판실 (86) 의 압력과 흡기실 (22) 의 압력의 차압에 의거하여 기계적으로 개폐되는 개폐밸브를 설치하여도 된다.

이상, 본 발명의 여러 가지 실시형태를 상세하게 설명하였으나, 이것은 예시에 지나지 않으며, 본 발명은 상기 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 및 발명의 구성에 기재된 태양을 비롯하여 당업자의 지식에 의거하여 여러 가지 변경, 개량을실시한 형태로 실시할 수 있다.

걸어맞춤부 형성부가 상기 U 자형을 이루는 것인 경우에는, 두부 본체 형성부의 저부의 기부로 이어지는 부분이 두꺼워지기 쉬우므로, 슬라이드 코어를 본 항에 기재된 돌부를 갖는 것으로 하면, 두부 본체 형성부의 저면을 기부측으로 들어가게 하여 그 오목부를 형성하는 부분의 두께를 충분히 얇게 할 수 있다. 또한, 상기 돌부는 슬라이드 코어의 중심선에 평행하게 형성되기 때문에, 피스톤 본체부재 성형후에 슬라이드 코어를 두부 본체 형성부에서 이탈시킬 때의 방해로 되는 일은 없다.

포어프리법에 의하면, 두께가 얇고 강도가 높으면서 치수정밀도가 높은 주조품을 얻을 수 있으므로, 바닥이 있는 원통형상의 두부 본체 형성부의 주벽의 내주면을 기계가공할 필요가 없어져서 저렴하게 피스톤을 제조할 수 있다. 또한, 폐색부재는 두부 본체 형성부의 걸어맞춤부 형성부측과는 반대측 단의 개구를 막는 것이기 때문에, 피스톤의 사용시에 폐색부재와 두부 본체 형성부의 걸어맞춤부에 큰 힘이 작용하는 일이 없으므로 내구성이 뛰어난 피스톤을 얻을 수 있다.

또한, 스퀴즈부재 (260) 에 의해 본체부재 (162) 의 특히 높은 강도가 요구되는 걸어맞춤부 형성부 (166) 의 주소가 양호하게 제거되어 품질이 좋은 피스톤 (14) 이 얻어진다.

Claims (2)

1. 대략 바닥이 있는 중공 원통형상을 이루며, 개구가 폐색부재에 의해 폐색됨으로써 사판식 압축기용 피스톤의 두부(頭部)로 되는 두부 본체 형성부와, 이 두부 본체 형성부의 저부와 일체로 형성되며, 사판과 걸어맞춰지는 걸어맞춤부로 되는 걸어맞춤부 형성부를 일체로 구비한 피스톤 본체부재를 제조하는 방법으로서,

   두부 본체 형성부의 중심선과 직각인 방향으로 개폐가능한 1 쌍의 금형과,

   상기 두부 본체 형성부의 중심선에 평행한 방향으로 진퇴가 가능하며, 전진단 위치에 있어서 상기 1 쌍의 금형과 공동으로 상기 두부 본체 형성부와 상기 걸어맞춤부 형성부에 대응하는 형상의 캐버티를 형성하는 슬라이드 코어를 구비한 금형장치를 사용하고, 상기 피스톤 본체부재를 다이캐스트함과 동시에 상기 슬라이드 코어 중 적어도 선단부를 그 슬라이드 코어의 중심선에 대하여 비 축대칭의 형상으로 함으로써, 상기 두부 본체 형성부의 내부공간의 저면을 그 두부 본체 형성부의 중심선에 대하여 비 축대칭의 3 차원 형상으로 한 것을 특징으로 하는 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 코어에 상기 두부 본체 형성부의 중심선에 평행한 방향으로 이동가능한 스퀴즈부재를 설치하고, 이 스퀴즈부재를 상기 캐버티에 주입된 용탕의 일부로 밀어넣어 상기 피스톤 본체부재의 주소 (鑄巢) 를 소멸시키는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기용 피스톤의 본체부재 제조방법.