(57)【要約】【課題】ピストンに対し固定潤滑部材を一体的に形成し、適切な潤滑性能を確保すると共に軽量化を可能とするピストン構造を提供する。【解決手段】シリンダ１内を往復運動する金属製有底筒体のピストン２であって、閉塞端を有する頭部２ａと、この頭部と一体的に形成され、開口端を有すると共にピストンピンを支持するための支持孔２ｐが形成された連結部２ｂを有するピストンを備える。そして、連結部の少なくとも一部を被覆するように連結部と一体的に形成される固体潤滑部材３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復運動する金属製有底筒体のピストンであって、閉塞端を有する頭部と、該頭部と一体的に形成され、開口端を有すると共にピストンピンを支持するための支持孔が形成された連結部を有するピストンと、前記連結部の少なくとも一部を被覆するように前記連結部と一体的に形成される固体潤滑部材とを備えたことを特徴とするピストン構造。
【請求項２】
前記連結部の外周面から径方向外側に延出する少なくとも一つの鍔部を有し、前記固体潤滑部材は、少なくとも前記鍔部を包含するように前記連結部と一体的に形成される筒体であ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】
前記鍔部は、前記連結部の開口端に形成されることを特徴とする請求項２記載のピストン構造。
【請求項４】
前記連結部は、前記頭部より小径であ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】
前記固体潤滑部材は、前記連結部全体を被覆するように前記連結部と一体的に形成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】
前記固体潤滑部材は、前記支持孔を含む所定部分を残して前記連結部を被覆するように、前記連結部と一体的に形成されることを特徴とする１乃至４の何れか一項に記載のピストン構造。
【請求項７】
前記連結部の開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部を有し、該鍔部と前記頭部との間の前記連結部を被覆するように前記固体潤滑部材が前記連結部と一体的に形成され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８】
前記連結部の開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部を有し、該鍔部と前記頭部との間の前記連結部のうちの、前記支持孔を含む所定部分を残して前記連結部を被覆するように前記固体潤滑部材が前記連結部と一体的に形成され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９】
前記連結部は、前記連結部の開口端で開口する少なくとも一つの切欠が形成されていることを特徴とする請求項７又は８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、往復運動装置のピストン構造に関し、特に、シリンダ内のピストンの往復運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】
ピストン等の往復運動部材について、例えば下記の特許文献１には、「潤滑特性を初期から長期に亘って良好に維持することができる往復運動部材（例えば、ピストン）を提供すること」を目的とし（段落〔０００９〕に記載）、「潤滑油の存在する環境下において往復運動する往復運動部材の往復運動摺動面の所定範囲に、固体潤滑材を塗布することで、凸状に存在する凸状部分と、凹状に存在する凹状部分と、を設け、前記凸状部分間に存する凹状部分に潤滑油を保持させるようにした」往復運動部材が提案されている。そして、「前記固定潤滑材の塗布は、印刷方法により行なうことができる」と記載され（段落〔００１０〕）、「前記印刷方法は、スクリーン印刷方法又はパッド印刷方法とすることができる」と記載されている（段落〔００１１〕）。
【０００３】
往復運動部材を備えた装置としては種々の装置が存在するが、例えば車両用のブレーキブースターの負圧源として使用する真空ポンプに関し、下記の特許文献２には、具体的なピストン構造が開示され、その段落〔００４０〕に「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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２０９３４号公報
【特許文献２】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に開示されたピストンは、その段落〔００１０〕及び〔００１１〕に記載されているように、往復運動部材（ピストン）の往復運動摺動面の所定範囲に、スクリーン印刷方法又はパッド印刷方法により固定潤滑材が塗布されるものであり、ピストン自体は従前のままで、軽量化は企図されていない。また、固定潤滑材の印刷によっては十分な潤滑性能を確保することが困難である。一方、特許文献２に記載のピストンガイドブッシュ（３１）は特許文献１の固定潤滑材に相当するものであり、装着対象の真空ポンプにおいては、Ｃ字状に形成された樹脂製部材が、拡開されてピストンのスカート部に装着されるように構成されており、ピストンガイドブッシュをピストンのスカート部に組み付ける作業が必要になる。また、ピストン自体は従前のままで、軽量化は企図されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、ピストンに対し固定潤滑部材を一体的に形成し、適切な潤滑性能を確保すると共に軽量化を可能とする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、シリンダ内を往復運動する金属製有底筒体のピストンであって、閉塞端を有する頭部と、該頭部と一体的に形成され、開口端を有すると共にピストンピンを支持するための支持孔が形成された連結部を有するピストンと、前記連結部の少なくとも一部を被覆するように前記連結部と一体的に形成される固体潤滑部材とを備えることとしたものである。
【０００８】
上記のピストン構造において、前記連結部の外周面から径方向外側に延出する少なくとも一つの鍔部を有するものとし、前記固体潤滑部材は、少なくとも前記鍔部を包含するように前記連結部と一体的に形成される筒体とするとよい。前記鍔部は、前記連結部の開口端に形成するとよい。前記連結部は、前記頭部より小径とするとよい。
【０００９】
そして、前記固体潤滑部材は、前記連結部全体を被覆するように前記連結部と一体的に形成するとよい。もしくは、前記固体潤滑部材は、前記支持孔を含む所定部分を残して前記連結部を被覆するように、前記連結部と一体的に形成してもよい。
【００１０】
あるいは、前記連結部の開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部を有するものとし、該鍔部と前記頭部との間の前記連結部を被覆するように前記固体潤滑部材が前記連結部と一体的に形成される構成としてもよい。また、前記連結部の開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部を有するものとし、該鍔部と前記頭部との間の前記連結部のうちの、前記支持孔を含む所定部分を残して前記連結部を被覆するように前記固体潤滑部材が前記連結部と一体的に形成される構成としてもよい。
【００１１】
更に、前記連結部は、前記連結部の開口端で開口する少なくとも一つの切欠が形成されたものとしてもよい。
【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、閉塞端を有する頭部と、これと一体的に形成され、開口端を有すると共にピストンピンを支持するための支持孔が形成された連結部を有するピストンと、連結部の少なくとも一部を被覆するように連結部と一体的に形成される固体潤滑部材とを備えたものであり、連結部に対し固定潤滑部材が一体的に形成されると、固定潤滑部材を具備したスカート部が構成されるので、適切な潤滑性能を確保しつつ軽量化が可能となる。
【００１３】
更に、連結部の外周面から径方向外側に延出する少なくとも一つの鍔部を有するものとし、固体潤滑部材は、少なくとも鍔部を包含するように連結部と一体的に形成される筒体とすれば、固定潤滑部材を連結部に確実に固着することができ、安定した潤滑性能を確保することができる。上記の鍔部は、連結部の開口端に形成すれば適切に固定潤滑部材を固着することができるが、複数の鍔部を設け、一層確実に固着する構成としてもよい。尚、上記の連結部を、頭部より小径とすれば、一層の軽量化が可能となる。
【００１４】
上記のピストン構造において、固体潤滑部材は、連結部全体を被覆するように連結部と一体的に形成しても、あるいは、支持孔を含む所定部分を残して連結部を被覆するように連結部と一体的に形成してもよく、所望のピストン構造に応じて、適切な潤滑性能を確保しつつ軽量化を可能とすることができる。
【００１５】
また、上記のピストン構造において、連結部の開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部を有するものとし、鍔部と頭部との間の連結部を被覆するように固体潤滑部材を連結部と一体的に形成することとし、あるいは、鍔部と頭部との間の連結部のうちの、支持孔を含む所定部分を残して連結部を被覆するように固体潤滑部材を連結部と一体的に形成することとしても、固定潤滑部材を具備したスカート部が構成されるので、適切な潤滑性能を確保しつつ軽量化が可能となり、製造の多様化が可能である。
【００１６】
更に、連結部を、その開口端で開口する少なくとも一つの切欠が形成されたものとすれば、一層の軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に供するピストンの正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に供するピストンの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るピストン構造の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に供するピストンの正面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に供するピストンの正面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に供するピストンの斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に供するピストンの正面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に供するピストンの斜視図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係るピストン構造を有する気体ポンプの一部を示す断面図である。
【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乃至図４は本発明の第１の実施形態に係るピストン構造を示すもので、例えば自動車のエアサスペンション用エアコンプレッサとして機能する気体ポンプに供されるが、これについては図１４を参照して後述する。先ず、図２及び図３に示すように、ピストン２は、閉塞端を有する頭部２ａと開口端を有する連結部２ｂとを具備する金属製の有底筒体で、連結部２ｂにはピストンピン（図１４に５ｐで示す）を支持するための支持孔２ｐが形成されている。本実施形態では、連結部２ｂは頭部２ａより小径で、段差部２ｄが形成されており、頭部２ａには環状溝２ｅが形成されている。
【００１９】
そして、図４に示すように、筒体の固体潤滑部材３が連結部２ｂと一体的に形成されており、連結部２ｂ及び固体潤滑部材３によって所謂スカート部が構成されている。本実施形態では、連結部２ｂの開口端の外周面から径方向外側に延出するように鍔部２ｃが形成されており、この鍔部２ｃを含み連結部２ｂの略全体を被覆するように固体潤滑部材３が形成されている。従って、固体潤滑部材３の軸方向長さは連結部２ｂの軸方向長さより大となっている。この場合において、支持孔２ｐを除いて連結部２ｂを被覆するように固体潤滑部材３を形成してもよいし、支持孔２ｐを含み連結部２ｂの全体を被覆するように固体潤滑部材３を形成した後に、支持孔２ｐに連通する孔を固体潤滑部材３に穿設することとしてもよい。尚、鍔部２ｃは連結部２ｂの外周面に複数設けることとしてもよい。
【００２０】
上記のピストン構造が構成される場合には、例えばアルミニウム合金によって、頭部２ａ並びに連結部２ｂ及び鍔部２ｃを有するピストン２が製造され、このピストン２に対し、例えば４フッ化エチレン樹脂によって所謂アウトサート成形が行われ、固体潤滑部材３が連結部２ｂ及び鍔部２ｃと一体的に形成された後に、切削加工によって外周面が成形される。尚、上記アウトサート成形の前に、ピストン２の連結部２ｂの外周面に対してローレット加工を施し、ピストン２の連結部２ｂと固体潤滑部材３との密着性を向上させることとしてもよい。而して、上記の構成になるピストン２及び固体潤滑部材３は、ピストンリング４（図１に二点鎖線で示し、図１４に断面を示す）がピストン２の環状溝２ｅに遊嵌されて、シリンダ１内を往復運動するように配設される。尚、本実施形態のピストンリング４は、例えば前掲の特許文献２に記載の構成と同様、内リング、中間リング及び外リング（符合省略）を径方向に重合した三層構造から成るが、他の構造のものを用いることとしてもよい。
【００２１】
図５及び図６は本発明の第２の実施形態に係るピストン構造を示すもので、ピストン２２は、第１の実施形態に係るピストン２に比し、鍔部２ｃを備えておらず、大径の頭部２ａと小径の連結部２ｂのみから成る。その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、実質的に同じ部品には同じ符合を付して説明は省略する。これにより、第１の実施形態に比し、ピストン構造が簡単になり製造が容易となる。
【００２２】
図７乃至図９は本発明の第３の実施形態に係るピストン構造を示すもので、第１の実施形態に係るピストン２に比し、ピストン２３は、その連結部２ｂ３が、頭部２ａと略同径で支持孔２ｐが形成された部分２ｂ１と、頭部２ａより小径で鍔部２ｃが形成された部分２ｂ２から成る。そして、固体潤滑部材３３は、（支持孔２ｐを含む部分２ｂ１を残して）上記の部分２ｂ２及び鍔部２ｃを被覆するように、連結部２ｂ３と一体的に形成されている。これにより、第１の実施形態に比し、固体潤滑部材３３を製造する材料量の低減が可能となる。
【００２３】
図１０乃至図１２は本発明の第４の実施形態に係るピストン構造を示すもので、第３の実施形態に係るピストン２３に比し、ピストン２４は、連結部２ｂ３より小径の連結部２ｂ４を有し、その開口端の外周面から径方向外側に延出する鍔部２ｃが形成され、連結部２ｂ４の開口端で開口する一対の切欠（代表して２ｆで表す）が形成されている。そして、固体潤滑部材３４は、鍔部２ｃと頭部２ａとの間の連結部２ｂ４を被覆するように、連結部２ｂ４と一体的に形成されている。これにより、第３の実施形態に比し、一層の軽量化が可能となる。
【００２４】
図１３は本発明の第５の実施形態に係るピストン構造を示すもので、第４の実施形態に係る固体潤滑部材３４に比し、固体潤滑部材３５が、（支持孔２ｐを含む部分２ｂ５を残して）連結部２ｂ４を被覆するように、鍔部２ｃと頭部２ａとの間の連結部２ｂ４と一体的に形成されている。これにより、第４の実施形態に比し、固体潤滑部材３５を製造する材料量の低減と軽量化が可能となる。
【００２５】
以上のように、固体潤滑部材３，３３，３４，３５は何れも、単一部材によって連結部２ｂ４と一体的に形成され、ピストン２，２２，２３，２４の上記の形状と相まって容易に製造することができ、後の組付工程は不要となるので、安価に構成することができる。
【００２６】
図１４は本発明の第１の実施形態に係るピストン構造を有する気体ポンプの一部を示すもので、例えば自動車のエアサスペンション用のエアコンプレッサに供されるが、ピストン構造を除き従前のものと同様であるので、簡単に説明すると、図１乃至図４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５を備えている。而して、電動モータＭが回転駆動されると、クランク機構５を介してピストン２がシリンダ１内を往復運動して空気が圧縮され、ドライヤ６から出力される圧縮空気がエアサスペンション（図示せず）に供給される。第２乃至第５の実施形態に係るピストン構造によっても、上記と同様に気体ポンプを構成することができる。尚、上記の気体ポンプは自動車用に限らず、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】
【００２７】
１  シリンダ
２，２２，２３，２４  ピストン
２ａ  頭部
２ｂ，２ｂ３，２ｂ４  連結部
２ｃ  鍔部
２ｄ  段差部
２ｅ  環状溝
２ｆ  切欠
３，３３，３４，３５  固体潤滑部材
４  ピストンリング
５  クランク機構
５ｐ  ピストンピン
６  ドライヤ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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