(57)【要約】【課題】軽量で、強度が保てるピストンの提供を目的としている。【解決手段】本発明は、気体を圧縮する圧縮機１に用いられ揺動する斜板１６と連結されてシリンダボア１９内を往復動することで気体を圧縮する圧縮機用ピストン１８であって、斜板１６と連結される金属製のピストンポケット部２０と、このピストンポケット部２０と一体に形成された円柱状の支柱部２１と、支柱部２１の先端側に一体に形成されシリンダボア１９内で気体を押圧する円板状の受圧部２２と、少なくとも支柱部２１の外周に設けられてシリンダボア１９の内壁１９ａと摺動する樹脂製のキャップ部３１とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を圧縮する圧縮機（１）に用いられ揺動する斜板（１６）と連結されてシリンダボア（１９）内を往復動することで気体を圧縮する圧縮機用ピストン（１８、３５）であって、
前記斜板（１６）と連結される金属製のピストンポケット部（２０）と、このピストンポケット部（２０）と一体に形成された円柱状の支柱部（２１）と、前記支柱部（２１）の先端側に一体に形成されシリンダボア（１９）内で気体を押圧する円板状の受圧部（２２）と、少なくとも前記支柱部（２１）の外周に設けられて前記シリンダボア（１９）の内壁（１９ａ）と摺動する樹脂製のキャップ部（３１）とからなることを特徴とする圧縮機用ピストン（１８、３５）。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮機用ピストン（１８）であって、
前記キャップ部（３１）は、前記支柱部（２１）の外周全域に亘って形成された円柱状をなしていることを特徴とする圧縮機用ピストン（１８）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の圧縮機用ピストン（３５）であって、
前記キャップ部（３６）には、肉抜き部（３７）が設けられていることを特徴とする圧縮機用ピストン（３５）。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機用ピストン（１８、３５）であって、
前記キャップ部（３１、３６）は、前記受圧部（２２）を含んで形成されていることを特徴とする圧縮機用ピストン（１８、３５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機用ピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、可変容量圧縮機に用いられて冷媒を圧縮する圧縮機用ピストンが記載されている。このピストンは、揺動回転する斜板に連結されてシリンダボア内を往復動する。斜板は、エンジンからの駆動力で回転する駆動軸に回転支持体を介して傾動可能に連結されている。
【０００３】
上記特許文献１に記載されている、ピストンは斜板との連結部分と、シリンダボア内で冷媒を圧縮する本体部分とで形成されており、軽量化のために本体部分は中空状に形成されている。また、連結部分と本体部分とは、電子ビーム等の溶接によって一体化されている。さらに、本体部分の外周は、シリンダボアの内壁との摺動を滑らかに維持するためにコーティング剤によりコーティングされている。
【０００４】
ところが、連結部分と本体部分とを溶接する際には、真空状態で溶接するため、本体部分の中空部分内も真空状態にする必要がある。このため、連結部分と本体部分との接合部分に隙間を設けているので、連結部分に対して本体部分の位置ずれが発生しやすく、冷媒を圧縮する使用状態において本体部分が連結部分に対して偏心することもある。連結部分が偏心すると、ピストン円筒部に施す仕上工程の外径加工によって肉厚が均一でなくなり、ピストンの変形による異常摩耗部分が発生し、異音やピストン破損が発生するおそれもある。
【０００５】
そこで、ピストン全体を樹脂で一体成形することが特許文献２で提案されている。この樹脂製のピストンは、２００℃以上の熱変形温度を有する合成樹脂、例えばポリイミド系の原材料をベースとした樹脂材料を用いて射出成形により中実体として形成している。
【特許文献１】特開２００１−１５３０４６
【特許文献２】特開平９−５３５６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されているように樹脂のみでピストン全体を製造すると強度不足という問題を有している。特に、シリンダボア内で冷媒を圧縮する際に圧力を受ける受圧部分は、冷媒の圧縮により発生する冷媒の熱と繰り返し圧力を受けるため、樹脂の経時な変化により変形・ひびが発生し耐久性に欠けるので信頼性に欠けるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、軽量で、十分な強度を有して高い信頼性のあるピストンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、気体を圧縮する圧縮機１に用いられ揺動する斜板１６と連結されてシリンダボア１９内を往復動することで気体を圧縮する圧縮機用ピストン１８，３５であって、斜板１６と連結される金属製のピストンポケット部２０と、このピストンポケット部２０と一体に形成された円柱状の支柱部２１と、支柱部２１の先端側に一体に形成されシリンダボア１９内で気体を押圧する円板状の受圧部２２と、少なくとも支柱部２１の外周に設けられてシリンダボア１９の内壁１９ａと摺動する樹脂製のキャップ部３１とからなることを特徴とする。
【０００９】
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１８であって、キャップ部３１は、支柱部２１の外周全域に亘って形成された円柱状をなしていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の圧縮機用ピストン３５であって、キャップ部３６には、肉抜き部３７が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の圧縮機用ピストン１８，３５であって、キャップ部３１，３６は、受圧部２２を含んで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、斜板との連結部のピストンポケット部と、支柱部と、受圧部とを金属で一体に形成したことにより、十分な強度が得られ、シリンダボアの内壁と摺動するキャップ部を樹脂製としたことにより、全体を金属で形成した場合に比較して大幅な軽量化を図ることができる。
【００１３】
しかも、シリンダボアの内壁との摺動部分は、金属同士の摺動ではなく樹脂と金属との摺動となるのでシリンダボアの内壁に傷がつくことがなく、また従来のように、ピストンに樹脂のコーティングを施す必要もないので製造工程が少なくなり、コスト低減を図ることができる。
【００１４】
また、キャップ部の一部に肉抜き部を設けることで、強度を維持したまま、さらに軽量化を図ることができ、引いては圧縮機の無駄な運動エネルギーを消費する事が無く効率を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧縮機用ピストンの詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、実施形態において圧縮機用ピストンは、ピストンという。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係るピストン１８が用いられた圧縮機１を示す断面図、図２は、第１実施形態のピストン１８の拡大斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、圧縮機１は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２内に設けられて冷媒を圧縮する圧縮機構３と、この圧縮機構３にエンジン等から伝達された回転駆動力を伝達する動力伝達部４とを備えている。
【００１８】
上記ハウジング２は内部にクランク室５が形成されたフロントハウジング６と、このフロントハウジング６に隣接配置され、スルーボルト７で一体固定されたシリンダブロック８と、このシリンダブロック８のフロントハウジング６の反対側に固定されたリヤハウジング９とで構成され、シリンダブロック８とリヤハウジング９との間にはバルブプレート１０が配設されている。フロントハウジング６のクランク室５内に、上記圧縮機構３が設けられている。
【００１９】
圧縮機構３は、動力伝達部４に伝達された回転駆動力で回転する駆動軸１１と、この駆動軸１１の軸方向に向けてスライド自在に駆動軸１１に装着されるスリーブ１２と、スリーブ１２に揺動自在に連結されるジャーナル１３と、駆動軸１１に固定されるラグプレート１４と、ラグプレート１４とジャーナル１３とを揺動自在に連結するリンク機構１５とを備えている。ジャーナル１３には斜板１６が固定されており、駆動軸１１、ラグプレート１４、リンク機構１５を介して伝達された回転駆動力で斜板１６が揺動回転する。
【００２０】
斜板１６の外周部分には、シュー１７を介して複数のピストン１８が連結されている。これらのピストン１８は、シリンダブロック８に設けられたシリンダボア１９内に挿入されており、所定の角度に傾斜した斜板１６が揺動回転することによりシリンダボア１９内を往復動してシリンダボア１９内に冷媒を吸入すると共に、吸入した冷媒を圧縮する。
【００２１】
図２に示すように、本実施形態のピストン１８は、シュー１７を介して斜板１６に固定されるピストンポケット部２０と、クランク室５内で冷媒を圧縮する受圧部２２と、ピストンポケット部２０と受圧部２２とを連結する支柱部２１とが、アルミにより一体形成されている。
【００２２】
ピストンポケット部２０は、斜板１６を支持する対向した支持壁２３、２４と、フロントハウジング６の内壁と係合して回転を規制する回り止め部２５と、支持壁２３、２４と回り止め部２５とで形成されて斜板１６がシュー１７を介して挿入される斜板挿入溝２６とで形成されている。支持壁２３、２４には、対向面にそれぞれ半球面状のシュー支持凹部２７、２８が設けられている。また、回り止め部２５の外周面には、フロントハウジング６の内壁と係合する係合凸部２９が形成されている。一方の支持壁２４から支柱部２１が一体に延設されている。
【００２３】
支柱部２１は、支持壁２４と受圧部２２とを連結する円柱状の支柱本体３０で形成されている。この支柱本体３０の先端側に、円板状の受圧部２２が一体に成形されている。また、支柱部２１の外周には、キャップ部３１が受圧部２２を含んだ状態で一体に成形されている。このキャップ部３１の外径は、シリンダボア１９の内径とほぼ同径に形成されている。また、キャップ部３１は、潤滑性に優れた樹脂で成形されており、シリンダボア１９内の内壁と摺動する。
【００２４】
受圧部２２は、支柱部２１の先端側で冷媒を圧縮する際に圧力を受ける受圧面３２と、支柱本体３０が中央部分に一体に成形される連結面３３とから形成されている。
【００２５】
本実施形態では、斜板１６との連結部のピストンポケット部２０と、支柱部２１と、受圧部２２とを金属で一体に形成したことにより、十分な強度が得られ、シリンダボア１９の内壁１９ａと摺動するキャップ部３１を樹脂製としたことにより、全体を金属で形成した場合に比較して大幅な軽量化を図ることができる。
【００２６】
しかも、シリンダボア１９の内壁１９ａとの摺動部分は、金属同士の摺動ではなく樹脂と金属との摺動となるのでシリンダボア１９の内壁１９ａに傷がつくことがなく、また従来のように、ピストン１８に樹脂のコーティングを施す必要もないので製造工程が少なくなり、コスト低減を図ることができる。
【００２７】
また、受圧部２２も樹脂材で覆われているので、冷媒圧縮時において生じる熱をピストンポケット部２０やクランク室５に伝えにくく、冷媒の圧縮性能に影響を及ぼすことがない。
【００２８】
＜第２実施形態＞
図３及び図４を用いて第２実施形態のピストン３５について説明する。上記第１実施形態と同構成部分については、同符号を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、本実施形態のピストン３５は、キャップ部３６に肉盗み部（肉抜き部）３７が設けられている。肉盗み部３７は、ピストンポケット部２０の回り止め部２５を水平として、図５（ａ）に示すように水平方向に沿って形成されている。
【００３０】
本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、さらに、ピストン３５のキャップ部３６に肉盗み部３７を設けることによって、ピストン３５のさらなる軽量化を図ることができる。
【００３１】
なお、上記肉盗み部３７は、図５（ｂ）に示すように、ピストンポケット部２０の回り止め部２５を水平として、４５度傾斜位置に設けても良く、ピストンポケット部２０の回り止め部２５を水平として、０〜４５°の範囲に設けても良い。
【００３２】
また、本実施形態の肉盗み部３７が設けられる角度は、ピストン３５の磨耗や荷重によって適宜考慮して設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の圧縮機の断面図。
【図２】本実施形態の圧縮機用ピストンを示す斜視図。
【図３】他の実施形態の圧縮機用ピストンを示す斜視図。
【図４】他の実施形態の圧縮機用ピストンを示す一部を破断した斜視図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、キャップ部をピストンポケット部側からみた正面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  圧縮機
１６  斜板
１８、３５  ピストン
１９  シリンダボア
２０  ピストンポケット部
２１  支柱部
２２  受圧部
３１、３６  キャップ部
３７  肉盗み部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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