(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、気密性を維持しつつ組付性が良好なブッシュを備えたピストン構造を提供する。【解決手段】ピストン２は、大径の頭部２ａと小径のスカート部２ｂを有し段差部２ｄが形成された有底円筒体で、シリンダ１内を往復動する。このピストンには、無端円環状のメインブッシュ２１がピストンの頭部に遊嵌されると共に、スリットを有する円筒状のガイドブッシュ２２が径方向に拡開されてスカート部に嵌合される。頭頂端には鍔部２ｃが形成されており、これとガイドブッシュとの間にメインブッシュが保持され、スカート部の開口端には環状突起２ｅが径方向外側に延出形成されており、これと段差部との間にガイドブッシュが保持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンであって、大径の頭部と小径のスカート部を有し段差部が形成された有底円筒体のピストンと、該ピストンの前記頭部に遊嵌する無端円環状のメインブッシュと、前記スカート部に嵌合する円筒状のガイドブッシュであって、当該ピストンの軸方向成分を有するスリットが形成され径方向に拡開可能なガイドブッシュとを備え、該ガイドブッシュを前記段差部と前記スカート部の開口端部との間に保持することを特徴とするピストン構造。
【請求項２】
前記ガイドブッシュのスリットは、前記ピストンの軸に対して傾斜した直線状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のピストン構造。
【請求項３】
前記メインブッシュの内径が前記頭部の外径より大であって、前記スカート部への嵌合前の自由状態における前記ガイドブッシュの内径が前記スカート部の外径より小であることを特徴とする請求項１又は２記載のピストン構造。
【請求項４】
前記頭部の頭頂端に、前記頭部の外径より大で前記メインブッシュの外径より小である外径の鍔部を有し、前記メインブッシュの軸方向長さが前記頭部の軸方向長さより小であって、前記スカート部に嵌合された前記ガイドブッシュの軸方向端面と前記鍔部の軸方向端面との間に前記メインブッシュが軸方向移動可能に保持されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のピストン構造。
【請求項５】
前記スカート部の開口端に、前記スカート部の外径より大で前記メインブッシュの内径より小である外径の保持部を有し、前記ガイドブッシュの軸方向長さが前記スカート部の軸方向長さより小であって、前記段差部の軸方向端面と前記保持部の軸方向端面との間に前記ガイドブッシュが軸方向移動可能に保持されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のピストン構造。
【請求項６】
前記保持部が、前記スカート部の径方向外側に延出形成される環状突起であることを特徴とする請求項５記載のピストン構造。
【請求項７】
前記保持部が、前記スカート部の径方向外側に延出形成される複数の爪であることを特徴とする請求項６記載のピストン構造。
【請求項８】
前記スカート部の開口端に、環状溝を形成すると共に、前記開口端側に配置される前記ガイドブッシュの内側に、前記環状溝に係合する係合突起を形成し、該係合突起を前記環状溝に係合した状態で前記ガイドブッシュを保持することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のピストン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン構造に関し、特に、シリンダ内のピストンの往復動に応じて気体を吸排する気体ポンプに好適なピストン構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
気体ポンプには種々の態様のポンプが存在するが、所謂真空ポンプについて、例えば下記の特許文献１には、「シリンダの内部に往復作動自在にピストンを備え、シリンダヘッド側に圧力操作室を備え、圧力操作室と反対側に前記ピストンに往復駆動力を伝える駆動室を備え、ピストンの往復作動に応じて圧力操作室に対する気体の給排を制御する弁ユニットを備え、さらに、ピストンの吸気方向への作動に応じて、駆動室の内部の気体をシリンダの外に送り出す通気口が駆動室に設けてある気体ポンプ」に関し、「駆動室の通気口などが何らかの原因で塞がれた場合にも、気体ポンプの能力に影響が及び難い気体ポンプを提供すること」を目的とし、「前記弁ユニットから排出される排気を装置外に排出する排気部としてサイレンサ室が設けてあり、前記駆動室または前記サイレンサ室の圧力が所定範囲を逸脱したときに、前記逸脱した圧力を調整する圧力解放機が設けられている」気体ポンプが提案されている。
【０００３】
そして、特許文献１の図２には、具体的なピストン構造が開示され、その段落〔００４０〕に「図２に示すように、ピストン２の外面の全周に環状溝２Ｇが形成され、環状溝２Ｇの内部にはピストンリング３０が係入されている。―中略―  ピストン２の外周にはピストンガイドブッシュ３１が嵌め込まれ、シリンダ１の内周面にはピストンリング３０とピストンガイドブッシュ３１とが接触し、ピストン２の両端の外周がシリンダ１の内周面に接触しないように構成されている。」と説明されている。特に、その段落〔００４１〕には「ピストンリング３０は、内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとの３つのリングを径方向に重ね合わせた３重構造を有している。」旨記載され、更に、その段落〔００４２〕には「内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとの周方向の一箇所には、ピストンリング３０を環状溝２Ｇに嵌め込む際に一時的に内径を拡大させるためのスリット（不図示）が形成されている。内リング３０Ａのスリットに対し中間リング３０Ｂのスリットの位置を約１８０度異なる位置に配置し、この中間リング３０Ｂのスリットの位置に対し外リング３０Ｃのスリットを約１８０度異なる位置に配置することでピストン２の気密性の向上が図られている。」旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のピストンリングは三つのリングで構成され、各リングにはスリットが形成されている。即ち、組付性を考慮して各リングにはスリットが形成され、気密性を確保するため各リングのスリットを異なる位置に配置することとしている。この結果、部品点数が多くなりコストアップ要因となるだけでなく、気密性の維持が容易ではない。尚、上記特許文献１にはピストンリングと記載されているが、気体ポンプのピストン構造において一般的に用いられるブッシュに相当するものであり、本願においてはブッシュを用いることとする。
【０００６】
そこで、本発明は、部品点数が少なく、気密性を維持しつつ組付性が良好なブッシュを備えたピストン構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明は、シリンダ内を往復動するピストンであって、大径の頭部と小径のスカート部を有し段差部が形成された有底円筒体のピストンと、該ピストンの前記頭部に遊嵌する無端円環状のメインブッシュと、前記スカート部に嵌合する円筒状のガイドブッシュであって、当該ピストンの軸方向成分を有するスリットが形成され径方向に拡開可能なガイドブッシュとを備え、該ガイドブッシュを前記段差部と前記スカート部の開口端部との間に保持するように構成したものである。尚、本願において「無端円環状」とは、全円周に亘って連続する円環状であることを意味する。前記ガイドブッシュのスリットは、前記ピストンの軸に対して傾斜した直線状に形成するとよい。
【０００８】
上記のピストン構造において、前記メインブッシュの内径が前記頭部の外径より大であって、前記スカート部への嵌合前の自由状態における前記ガイドブッシュの内径が前記スカート部の外径より小に設定するとよい。
【０００９】
また、前記頭部の頭頂端に、前記頭部の外径より大で前記メインブッシュの外径より小である外径の鍔部を有し、前記メインブッシュの軸方向長さが前記頭部の軸方向長さより小であって、前記スカート部に嵌合された前記ガイドブッシュの軸方向端面と前記鍔部の軸方向端面との間に前記メインブッシュが軸方向移動可能に保持されるように構成するとよい。
【００１０】
更に、前記スカート部の開口端に、前記スカート部の外径より大で前記メインブッシュの内径より小である外径の保持部を有し、前記ガイドブッシュの軸方向長さが前記スカート部の軸方向長さより小であって、前記段差部の軸方向端面と前記保持部の軸方向端面との間に前記ガイドブッシュが軸方向移動可能に保持されるように構成するとよい。前記保持部は、前記スカート部の径方向外側に延出形成される環状突起とするとよい。もしくは、前記保持部を、前記スカート部の径方向外側に延出形成される複数の爪で構成してもよい。
【００１１】
あるいは、前記スカート部の開口端に、環状溝を形成すると共に、前記開口端側に配置される前記ガイドブッシュの内側に、前記環状溝に係合する係合突起を形成し、該係合突起を前記環状溝に係合した状態で前記ガイドブッシュを保持するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のピストン構造においては、大径の頭部と小径のスカート部を有し段差部が形成された有底円筒体のピストンと、このピストンの頭部に遊嵌する無端円環状のメインブッシュと、スカート部に嵌合する円筒状のガイドブッシュであって、ピストンの軸方向成分を有するスリットが形成され径方向に拡開可能なガイドブッシュを備え、このガイドブッシュを段差部とスカート部の開口端部との間に保持するように構成されているので、少ない部品点数のピストン構造とすることができると共に、ピストンの上記の形状と相まって良好な組付性を確保することができる。
【００１３】
しかも、メインブッシュは無端円環状の単一部材で構成されているので、従前の内リングや中間リング等の部材を必要とすることなく気密性を維持することができる。また、ガイドブッシュにはスリットが形成されているので、スカート部の嵌合前の自由状態におけるガイドブッシュの内径がスカート部の外径より小であっても、径方向に拡開可能であるので、容易にスカート部に装着され、装着後は、スカート部の軸心方向に付勢されて適切に緊締される。
【００１４】
上記のピストン構造において、メインブッシュは無端円環状の部材であるが、上記の寸法関係に設定されているので、環状突起側からスカート部を経て、容易に頭部に装着され、装着後は、頭部との間に間隙を以って遊嵌された状態となり、排気流路を構成することもできる。
【００１５】
また、上記のピストン構造において、ガイドブッシュの軸方向長さがスカート部の軸方向長さより小であって、段差部の軸方向端面と保持部の軸方向端面との間にガイドブッシュが軸方向移動可能に保持されるように構成すれば、容易にスカート部に装着することができ、装着後は、スカート部の軸方向に移動可能に保持することができる。
【００１６】
尚、保持部は、環状突起としても、複数の爪で構成してもよく、何れも、スカート部と一体的に形成することができる。あるいは、スカート部の開口端に環状溝を形成すると共に、ガイドブッシュの内側に係合突起を形成し、係合突起を環状溝に係合した状態でガイドブッシュを保持するように構成することもでき、製造の多様化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストン構造の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るピストン構造の一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るピストン構造の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に供するピストンの他の態様を示す背面図である。
【図５】本発明の一実施形態に供するピストン及びガイドブシュの他の態様を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るピストン構造を有する気体ポンプの断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るピストン構造の分解斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るピストン構造の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態に係るピストン構造を示すもので、例えば図６に示す気体ポンプに供される。本実施形態のピストン２は、図１及び図２に示すように、大径の頭部２ａと小径のスカート部２ｂを有し段差部２ｄが形成された金属製の有底円筒体で、図２に示すシリンダ１内を往復動するように配設される。このピストン２には、無端円環状のメインブッシュ２１が頭部２ａに遊嵌されると共に、円筒状のガイドブッシュ２２がスカート部２ｂに嵌合される。頭部２ａの頭頂端には鍔部２ｃが形成されており、この鍔部２ｃとガイドブッシュ２２との間にメインブッシュ２１が保持される。また、スカート部２ｂの開口端には、保持部として機能する環状突起２ｅが径方向外側に延出形成されており、この環状突起２ｅと段差部２ｄとの間にガイドブッシュ２２が保持される。尚、メインブッシュ２１及びガイドブッシュ２２は樹脂製で、例えば４フッ化エチレン樹脂で形成されている。
【００１９】
ガイドブッシュ２２には、ピストン２の軸方向成分を有するスリット２２ｓが形成されており、径方向に拡開可能である。例えば、スリット２２ｓはピストン２の軸（図１に一点鎖線で示す）に対して傾斜した直線状に形成されており、径方向に拡開可能であるので、ガイドブッシュ２２はスカート部２ｂに容易に装着され、装着後は段差部２ｄとスカート部２ｂの開口端部（図２の右側端部）との間に保持される。
【００２０】
図２に示すように、頭部２ａの外径Ｄ２はスカート部２ｂの外径Ｄ１より大であり（Ｄ１＜Ｄ２）、段差部２ｄが形成されている。メインブッシュ２１の内径Ｄ４は頭部２ａの外径Ｄ２より大であり（Ｄ２＜Ｄ４）、鍔部２ｃの外径Ｄ５は、頭部２ａの外径Ｄ２より大でメインブッシュ２１の外径Ｄ６より小である（Ｄ２＜Ｄ５＜Ｄ６）。そして、環状突起２ｅの外径Ｄ３はスカート部２ｂの外径Ｄ１より大で、メインブッシュ２１の内径Ｄ４より小である（Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ４）。尚、Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６の関係にあるが、Ｄ２とＤ３の大小関係は問わない。即ち、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６、及びＤ１＜Ｄ３＜Ｄ４＜Ｄ５＜Ｄ６の関係にある。
【００２１】
上記の寸法関係に設定されているので、メインブッシュ２１は無端円環状の部材であるが、環状突起２ｅ側からスカート部２ｂを経て、容易に頭部２ａに装着され、装着後は、頭部２ａとの間に間隙（内外径差（Ｄ４−Ｄ２）の環状間隙）を以って遊嵌される。一方、スカート部２ｂへの嵌合前の自由状態におけるガイドブッシュ２２の内径（図示省略）はスカート部２ｂの外径Ｄ１より小であるが、径方向に拡開可能であるので、容易にスカート部２ｂに装着され、装着後は、スカート部２ｂの軸心方向に付勢されて緊締される。
【００２２】
図３に拡大して示すように、メインブッシュ２１の軸方向長さ（幅）Ｌ１は頭部２ａの軸方向長さ（幅）Ｌ２より小に設定されており（Ｌ１＜Ｌ２）、メインブッシュ２１は、スカート部２ｂに嵌合されたガイドブッシュ２２の軸方向端面と鍔部２ｃの軸方向端面との間に軸方向（往復運動方向）に移動可能に保持されている。また、ガイドブッシュ２２の軸方向長さはスカート部２ｂの軸方向長さより小に設定され、図２に示すように間隙ＣＬが形成されており、ガイドブッシュ２２は、段差部２ｄの軸方向端面と環状突起２ｅ（保持部）の軸方向端面との間に移動可能に保持されている。
【００２３】
以上のように、メインブッシュ２１は単一部材で構成されているので、少ない部品点数で、ピストン２の上記の形状と相まって良好な組付性を確保することができ、しかも無端円環状の部材であるので、従前の内リングや中間リング等の部材を必要とすることなく気密性を維持することができる。
【００２４】
ガイドブッシュ２２の保持部としては、図４に示すように、（例えばカシメによって）スカート部２ｂの径方向外側に延出するように形成される複数の爪（代表して２ｆで表す）で構成することとしてもよい。あるいは、スカート部２ｂの開口端に、環状溝２ｇを形成すると共に、開口端側に配置されるガイドブッシュ２２の内側に、環状溝２ｇに嵌合する係合突起２２ｅを形成し、係合突起２２ｅを環状溝２ｇに係合した状態でガイドブッシュ２２を保持することとしてもよい。この場合において、係合突起２２ｅの軸方向長さを環状溝２ｇの軸方向長さより小として、図２に示す間隙ＣＬと同程度の間隙を形成すれば、段差部２ｄの軸方向端面と環状溝２ｇの軸方向端面との間にガイドブッシュ２２を移動可能に保持することができる。尚、係合突起２２ｅは一部が突出するものに限らず、全周に亘って突出形成し、環状としてもよい。
【００２５】
図６は本発明の一実施形態に係るピストン構造を有する気体ポンプを示すもので、例えば自動車のブレーキブースタに連結される負圧供給源として、ドライ真空ポンプに供され、図１及び図２に示すピストン構造を有し、シリンダ１内を往復運動するピストン２と、このピストン２に連結され、駆動源たる電動モータＭの回転運動を往復運動に変換するクランク機構３を備えている。そして、シリンダ１を構成するシリンダ部１１と、これに接合され、ピストン２との間に負圧室ＶＣを形成すると共に、吸気弁４及び排気弁５を支持するシリンダヘッド部１２と、シリンダ部１１に接合されクランク室ＣＣを形成するクランクケース部１３を備えた金属製のハウジング１０に対し、樹脂製のサイレンサケース２０が装着され、消音のための拡張室として機能するサイレンサ室ＳＣが形成されると共に、以下のように、排気集合部ＥＭが形成されている。
【００２６】
ハウジング１０のシリンダヘッド部１２には排気流路ＥＰが形成されており、この排気流路ＥＰは連結ホース６を介してサイレンサケース２０の連結口２４に接続され、排気流路ＥＰとサイレンサ室ＳＣが連通するように構成されている。また、クランクケース部１３には開口部が形成されているが、これを閉塞するようにプレート１４が接合されており、このプレート１４もハウジング１０を構成している。更に、シリンダヘッド部１２にも開口部が形成されているが、この開口部にもプレート１５が接合されており、これもハウジング１０を構成し、吸気口ＩＰ及び一対の吸気孔（代表して４１で表す）に連通する吸気室ＩＣと、排気流路ＥＰ及び一対の排気孔（代表して５１で表す）に連通する排気室ＥＣが形成されている。尚、吸気弁４は傘型バルブで構成され、常時はその傘部（符合省略）が吸気孔４１を閉塞する方向に付勢されており、排気弁５は、常時はその弁体（符合省略）がスプリング５ｓによって排気孔５１を閉塞する方向に付勢されている。
【００２７】
また、プレート１４には連通孔ＣＨが形成されており、サイレンサケース２０がハウジング１０に接合（本実施形態ではプレート１４と共にクランクケース部１３にボルト結合）されたときには、連通孔ＣＨを介してクランク室ＣＣとサイレンサ室ＳＣが連通するように構成されている。そして、サイレンサ室ＳＣ内にはフィルタ７が収容されサイレンサケース２０に保持されており、フィルタ７を介して排気孔ＥＨから排気するように構成されている。而して、サイレンサ室ＳＣ内のフィルタ７周りに排気集合部ＥＭが形成されている。
【００２８】
一方、ピストン２には、径方向の連通孔ＰＨが形成されており、ピストン２の作動に応じてメインブシュ２１とこれを保持する頭部２ａ及びガイドブシュ２２との間に形成される間隙、連通孔ＰＨ、そしてピストン２の内側空間を介して、負圧室ＶＣがクランク室ＣＣに連通し得るように構成されている。
【００２９】
上記の構成になる真空ポンプ（気体ポンプ）は、吸気口ＩＰが連結ホース（図示せず）によってブレーキブースタの負圧室（図示せず）に接続され、ピストン２の往復作動に応じて、ブレーキブースタの負圧室内の空気が吸引される（即ち、負圧が供給される）。先ず、電動モータＭが回転駆動され、クランク機構３を介してピストン２が図６の右方向へ作動（吸引作動）すると、メインブシュ２１がシリンダ１の内周面との摩擦や慣性によって図６の左方向に移動して環状溝内の左側壁に当接し、連通孔ＰＨとの連通が遮断されるので、閉状態に維持される排気弁５と共に、負圧室ＶＣが密閉状態とされ、吸気孔４１及び吸気弁４を介して吸気口ＩＰからの空気が吸引される（負圧が発生する）。このとき、クランク室ＣＣ内の空気が連通孔ＣＨを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出されて消音され、更に、フィルタ７を介して排気音が低減された状態で、排気孔ＥＨから排出される。
【００３０】
これに対し、ピストン２が図６の左方向へ移動（排気作動）するときには、負圧室ＶＣ内の圧力上昇により排気弁５が開状態とされるので、負圧室ＶＣ内の空気は、排気孔５１、開状態の排気弁５、排気室ＥＣ及び排気流路ＥＰを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出され、フィルタ７を介して排気音が低減された状態で、排気孔ＥＨから排出される。この場合において、負圧室ＶＣとクランク室ＣＣとの連通が完全に遮断された状態で排気作動が行われるのであれば、クランク室ＣＣ内が負圧傾向となり、外部の空気が排気孔２１からクランク室ＣＣ内に吸引されるおそれがあるが、本実施形態においては、ピストン２の図１の左方向への移動（排気作動）に伴い、メインブシュ２１が環状溝内の右側壁に当接し、メインブシュ２１と環状溝内の左側壁との間に間隙が形成されるので、この間隙、連通孔ＰＨ、ピストン２の内側空間を介して、負圧室ＶＣとクランク室ＣＣが連通する。従って、負圧室ＶＣ内の空気の一部が連通孔ＰＨを介してクランク室ＣＣ内に排出されると共に、排気流路ＥＰを介してサイレンサ室ＳＣ（排気集合部ＥＭ）に排出される空気の一部が連通孔ＣＨを介してクランク室ＣＣ内に吸引（環流）され得るので、外部の空気が排気孔ＥＨから逆の経路でクランク室ＣＣ内に吸引されることはない。
【００３１】
上記のピストン構造は、前述の連通孔ＰＨがピストン２に形成されていない気体ポンプにも適用可能であり、図７及び図８に示すように、ピストン２（但し、連通孔ＰＨは形成されていない）、メインブシュ２１及びガイドブシュ２２は上記と同様に構成すればよい。尚、上記の気体ポンプは自動車に限らず、他の装置にも使用可能であり、空気以外の気体を対象とするポンプにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  シリンダ
２  ピストン
２ａ  頭部
２ｂ  スカート部
２ｃ  鍔部
２ｄ  段差部
２ｅ  環状突起（保持部）
２ｆ  爪（保持部）
２１  メインブシュ
２２  ガイドブシュ
２２ｓ  スリット
ＰＨ  連通孔
【図１】
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【図２】
2014163346.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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