(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に傾動可能に支持された斜板の両面とシリンダボア内に収容された片頭ピストンの首部との間に介在されたシューを介して斜板の回転運動を片頭ピストンの往復直線運動に変換すると共に、クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した差により斜板の傾角を制御する揺動斜板式圧縮機において、
ピストンの中心軸線に関して斜板の回転中心軸線とは反対側の片頭ピストンの頭部の周面側には、ピストンの中心軸線側に向けて凹ませた肉取り部を設け、肉取り部の中央部には荷重受け面を残した揺動斜板式圧縮機におけるピストン。
【請求項２】
前記荷重受け面は片頭ピストンの頭部側の周面から延出している請求項１に記載の揺動斜板式圧縮機におけるピストン。
【請求項３】
前記荷重受け面は、片頭ピストンが下死点位置にあるときにはシリンダボアの開口縁の内側にある請求項１及び請求項２のいずれかに記載の揺動斜板式圧縮機におけるピストン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、回転軸に傾動可能に支持された斜板の両面と片頭ピストンの首部との間に介在されたシューを介して斜板の回転運動を片頭ピストンの往復直線運動に変換すると共に、クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した差により斜板の傾角を制御する揺動斜板式圧縮機におけるピストンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６０−１７５７８３号公報、実開平４−１０９４８１号公報に開示されるこの種の圧縮機では、半球状のシューの球面部が片頭ピストンの首部の球面凹部に嵌まり込み支持されていると共に、端面部が斜板面に接している。このようなシュー支持構造によって斜板の回転に伴って片頭ピストンが回転軸方向に往復動可能である。又、回転軸に傾動可能かつ回転軸と一体的に回転可能に支持された回転板上に斜板を相対回転可能に支持すると共に、斜板と片頭ピストンとをピストンロッドで連結した揺動斜板式圧縮機においては斜板回り止め機構が必要であるが、特開昭６０−１７５７８３号公報、実開平４−１０９４８１号公報の揺動斜板式圧縮機では回転板及び回り止め機構が不要となり、機構の簡素化が著しい。
【０００３】
この圧縮機には中空形状の片頭ピストンが用いられている。片頭ピストンを中空形状とすることによって圧縮機全体の軽量化を図ることができる。しかも片頭ピストンの軽量化はピストン慣性力の低減をもたらし、高速回転時の容量制御性が向上する。即ち、ピストン重量が大きいと高速回転時のピストン慣性力が大きくなる。ピストン慣性力が大きいと吸入行程から吐出行程への切り換え時には大きなピストン慣性力が斜板に加わり、斜板傾角が不要に大きくなる。このような不要な斜板傾角増大を抑えるにはクランク室内の圧力を高くする必要がある。即ち、斜板傾角が大きくなるほどクランク室内の圧力を高めなければならない。しかし、このような制御特性は、クランク室内の本来の圧力制御（斜板傾角を大きくするにはクランク室内の圧力を降圧すること）に反し、容量制御が不能となる。ピストンを軽量化すればこのような容量制御不能は解消される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実開平４−１０９４８１号公報の片頭ピストンでは２つの部品を溶接して片頭ピストンを構成する製作工程が必要となるが、これは製作コストの上昇をもたらす。
【０００５】
特開昭６０−１７５７８３号公報の片頭ピストンでは、頭部の中空部は首部側に開口しており、この開口側から中空化加工を施せる。しかし、奥深くまで削り込むことはできず、頭部の中空部の容積を大きくできない。従って、片頭ピストンの軽量化は十分ではなく、実開平４−１０９４８１号公報の場合と同様に２つの部品を溶接して片頭ピストンを構成する必要がある。
【０００６】
本発明は、一体構成の片頭ピストンの軽量化及びピストンとシリンダボアとの間の摺接部位の摩耗の防止を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために請求項１に記載の発明では、ピストンの中心軸線に関して斜板の回転中心軸線とは反対側の片頭ピストンの頭部の周面側には、ピストンの中心軸線側に向けて凹ませた肉取り部を設け、肉取り部の中央部には荷重受け面を残した。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、前記荷重受け面を片頭ピストンの頭部側の周面から延出した。
請求項３に記載の発明では、片頭ピストンが下死点位置にあるときには前記荷重受け面がシリンダボアの開口縁の内側にあるようにした。
【０００９】
【作用】
肉取り部は片頭ピストンの頭部の周面から斜板の半径方向へ凹んでおり、肉取り部を有する一体構成の片頭ピストンの形成は容易である。片頭ピストンが下死点付近にあるときには片頭ピストンの慣性力が最も大きく、斜板はこの慣性力の反力を片頭ピストンに与える。この反力は斜板の回転中心軸線から半径方向へ離間する方向への分力を有し、この分力が片頭ピストンの頭部周面の特定部位をシリンダボアの周面に押し付ける。この押し付け力は片頭ピストンとシリンダボアとの間の摺接部位の摩耗を防止するために小さいほどよく、荷重受け面は前記押し付け力を小さくするのに寄与する。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記分力によって荷重受け面に当たるシリンダボアの周面は開口縁となる。そのため、前記押し付け力が最も小さくなる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように圧縮機全体のハウジングの一部となるシリンダブロック１の前後にはフロントハウジング２及びリヤハウジング３が接合固定されている。シリンダブロック１及びフロントハウジング２には回転軸４が回転可能に支持されている。フロントハウジング２内にて回転軸４には回転支持体５が止着されており、回転支持体５の周縁部に形成された支持アーム５ａにはガイド孔５ｂが形成されている。
【００１２】
回転軸４には斜板７が回転軸４方向へ傾動可能かつスライド可能に支持されている。斜板７には連結片７ａが止着されていると共に、連結片７ａの先端部にはガイドピン６が取り付けられている。ガイドピン６はガイド孔５ｂに係合しており、ガイド孔５ｂはガイドピン６を介して斜板７の傾動を案内する。これにより斜板７が回転軸４方向へ揺動可能かつ回転軸４と一体的に回転可能である。
【００１３】
クランク室２ａ、リヤハウジング３内の吸入室３ａ及び吐出室３ｂを互いに接続するようにシリンダブロック１に貫設されたシリンダボア１ａ内には片頭ピストン８が収容されている。片頭ピストン８の首部９の内側には一対の半球状の支持凹部９ａが対向形成されており、支持凹部９ａには半球状のシュー１１が嵌入支持されている。斜板７の周縁部は両シュー１１間に入り込み、斜板７の両面には両シュー１１の端面が接する。従って、斜板７の回転運動がシュー１１を介して片頭ピストン８の前後往復揺動に変換され、片頭ピストン８がシリンダボア１ａ内を前後動する。これにより吸入室３ａからシリンダボア１ａ内へ吸入された冷媒ガスが圧縮されつつ吐出室３ｂへ吐出される。
【００１４】
片頭ピストン８のストロークはクランク室２ａ内の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧との片頭ピストン８を介した差圧に応じて変わり、圧縮容量を左右する斜板７の傾角が変化する。クランク室２ａ内の圧力はシリンダブロック１内の図示しない容量制御弁により制御される。
【００１５】
図２及び図３に示すように片頭ピストン８の首部９の背面には回り止め部９ｂが一体形成されている。回り止め部９ｂはフロントハウジング２の内周面形状と略同径の円周面を有しており、回り止め部９ｂの円周面がフロントハウジング２の内壁面に接して片頭ピストン８の回転を防止する。
【００１６】
図１、図３及び図４に示すように片頭ピストン８の頭部１０には肉取り部８ａが形成されている。肉取り部８ａは、片頭ピストン８の中心軸線Ｃ１  に関して斜板７の回転中心軸線Ｃ０  とは反対側の片頭ピストン８の頭部１０の周面側にて中心軸線Ｃ１  側に向けて凹み形成されている。図４は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線拡大断面図である。
【００１７】
肉取り部８ａの内には荷重受け面８ｂが残されている。荷重受け面８ｂは頭部１０の先端１０ａ側の周面から延出形成されている。
片頭ピストン８は肉取り部８ａの形成によって軽量化される。肉取り部８ａは頭部１０の周面から切削形成したり、あるいは型抜き形成され、片頭ピストン８は一体構成である。従って、片頭ピストン８の素材として一体のブロックを用いることができ、ピストン製作が従来よりも容易となり、製作コストが低減する。
【００１８】
図１に示すように、片頭ピストン８の中心軸線Ｃ１  に関して斜板７の回転中心軸線Ｃ０  とは反対側のシリンダボア１ａの内周面部の開口縁部位１ａ１  はシリンダボア１ａの開口縁の他部位よりもクランク室２ａ側に突出している。図１の下側の片頭ピストン８は下死点位置にあり、この状態では肉取り部８ａは開口縁部位１ａ１  からクランク室２ａ側にはみ出している。又、荷重受け面８ｂは開口縁部位１ａ１  の内側にある。即ち、荷重受け面８ｂの縁部８ｂ１  と開口縁部位１ａ１  とは一致する。
【００１９】
片頭ピストン８が下死点位置付近にあるときの片頭ピストン８の慣性力は図１の矢印Ｆ０  で表される。片頭ピストン８は斜板７の傾きによって位置Ｐから慣性力Ｆ０  の反力を矢印Ｆｓで示すように受ける。反力Ｆｓは、片頭ピストン８の往復動方向の分力ｆ１  と、斜板７の回転中心軸線Ｃ０  から半径方向へ離間する方向への分力ｆ２  とに分解される。片頭ピストン８は分力ｆ２  により傾こうとし、荷重受け面８ｂの縁部８ｂ１  がシリンダボア１ａの内周面から分力ｆ２  （押し付け力）に対する反力Ｆａを受けると共に、頭部１０の先端１０ａの縁部１０ａ１  がシリンダボア１ａの内周面から分力ｆ２  （押し付け力）に対する反力Ｆｂを受ける。
【００２０】
斜板７の傾きをθ、頭部１０の先端１０ａから荷重受け面８ａの縁部８ａ１  までの距離をＬ１  、頭部１０の先端１０ａから位置Ｐまでの距離をＬ２  とすると、θ，Ｌ１  ，Ｌ２  ，Ｆ０  ，Ｆｓ，Ｆａ，Ｆｂの間には式（１），（２），（３）で示す関係がある。
Ｆｓ・    ｃｏｓθ＝Ｆ０                  ・・・（１）
Ｆｓ・  ｓｉｎθ−Ｆａ＋Ｆｂ＝０      ・・・（２）
Ｌ１  ・Ｆａ−Ｌ２  ・Ｆｓ・  ｓｉｎθ＝０・・・（３）
式（１），（２），（３）より次式（４），（５）が得られる。
Ｆａ＝Ｌ２  ・Ｆｓ・  ｓｉｎθ／Ｌ１            ・・・（４）
Ｆｂ＝（Ｌ２  −Ｌ１  ）・Ｆｓ・  ｓｉｎθ／Ｌ１  ・・・（５）
式（４），（５）は距離Ｌ１  が大きくなるほど反力Ｆａ，Ｆｂが小さくなることを表す。反力Ｆａ，Ｆｂが小さいほど片頭ピストン８とシリンダボア１ａ内周面との間の摺接部位の摩耗を少なくできる。
【００２１】
本実施例では、肉取り部８ａの中央部にある荷重受け面８ｂの配置位置によって距離Ｌ１  を稼ぐことができ、荷重受け面８ｂの配置により反力Ｆａ，Ｆｂの低減化が図られている。又、片頭ピストン８が下死点位置にあるときには、頭部１０の先端１０ａ１  側から延出する荷重受け面８ｂの縁部８ｂ１  とシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  とが一致するようにしてある。即ち、荷重受け面８ｂの長短も片頭ピストン８の軽量化に影響を与えるが、前記一致構成により片頭ピストン８の軽量化及び反力Ｆａ，Ｆｂの低減化のバランスが最もよい。さらに開口縁部位１ａ１  をクランク室２ａ側に延出することによって距離Ｌ１  が稼がれており、開口縁部位１ａ１  の延出構成も反力Ｆａ，Ｆｂの低減化に寄与している。
【００２２】
本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく、例えば図６〜図１０に示す片頭ピストンの形状構成も可能である。
図６の片頭ピストン８Ａでは荷重受け面８ｃが頭部１０の先端１０ａ１  側から肉取り部８ａの中央部を通って基端側の周面まで繋がっている。片頭ピストン８Ａが下死点位置にあるときには荷重受け面８ｃはシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  上にある。この構成では片頭ピストン８Ａの強度が前記実施例の片頭ピストン８よりも向上する。
【００２３】
図７の片頭ピストン８Ｂでは荷重受け面８ｄが頭部１０の周方向に肉取り部８ａの中央部を通って周面に繋がっている。片頭ピストン８Ｂが下死点位置にあるときには荷重受け面８ｄはシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  上又は開口縁部位１ａ１  の内側にある。この構成では片頭ピストン８Ｂの強度が前記実施例の片頭ピストン８よりも向上する。
【００２４】
図８の片頭ピストン８Ｃでは荷重受け面８ｅが肉取り部８ａの中央部に残されている。片頭ピストン８Ｃが下死点位置にあるときには荷重受け面８ｅはシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  上又は開口縁部位１ａ１  の内側にある。この構成では荷重受け面８ｅの長さが前記各実施例に比べて最も短く、片頭ピストン８Ｃの軽量化の割合が最も高くなる。
【００２５】
図９の片頭ピストン８Ｄでは荷重受け面８ｆ１  ，８ｆ２  が頭部１０の周方向に延出して接近配置されている。片頭ピストン８Ｄが下死点位置にあるときには荷重受け面８ｆ１  ，８ｆ２  はシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  上又は開口縁部位１ａ１  の内側にある。この構成では図７の実施例に近い強度向上効果が得られる。
【００２６】
図１０の片頭ピストン８Ｅでは荷重受け面８ｇが頭部１０の基端側から肉取り部８ａの中央部まで延出している。片頭ピストン８Ｅが下死点位置にあるときには荷重受け面８ｇの先端部はシリンダボア１ａの開口縁部位１ａ１  上又は開口縁部位１ａ１  の内側にある。この構成では第１実施例の片頭ピストン８と同様の作用効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明は、ピストンの中心軸線に関して斜板の回転中心軸線とは反対側の片頭ピストンの頭部の周面側には、ピストンの中心軸線側に向けて凹ませた肉取り部を設け、肉取り部の中央部には荷重受け面を残したので、一体構成の片頭ピストンの軽量化を達成し得ると共に、片頭ピストンとシリンダボアとの間の摺接部位の摩耗を防止し得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した一実施例の圧縮機全体の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】片頭ピストンの斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】片頭ピストンの別例を示す斜視図である。
【図７】片頭ピストンの別例を示す斜視図である。
【図８】片頭ピストンの別例を示す斜視図である。
【図９】片頭ピストンの別例を示す斜視図である。
【図１０】片頭ピストンの別例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ…シリンダボア、１ａ１  …開口縁部位、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ…片頭ピストン、８ａ…肉取り部、８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ１  ，８ｆ２  ，８ｇ…荷重受け面、９…首部、１０…頭部、１０ａ１  …先端、Ｃ０  …回転中心軸線、Ｃ１  …中心軸線。
【図１】
0003550707.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003550707.tif 000004
【図４】
0003550707.tif 000005
【図５】
0003550707.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003550707.tif 000008
【図８】
0003550707.tif 000009
【図９】
0003550707.tif 000010
【図１０】
0003550707.tif 000011