(57)【要約】【課題】  機械的な強度を確保しつつ、軽量化が可能な往復動型流体機械のためのピストンを提供する。【解決手段】  ピストンはアルミニウム合金又はマグネシウム合金の一体成形品からなり、ピストンヘッド４６と、ピストンテール３２と、これらピストンヘッド４６とピストンテール３２とを接続する中間セクション４８を含み、中間セクション４８は一対の補強リブ５０と、これら補強リブ５０を部分的に囲む半円筒形状の外周壁５６とを有する。【選択図】      図７
2006266140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動型流体機械のピストンであって、前記流体機械は、回転可能なスワッシュ部材を収容するためのケーシングと、シリンダブロックであって、前記ピストンが往復動自在に嵌合されるシリンダボアを有する、シリンダブロックと、前記スワッシュ部材の回転軸線及び前記シリンダボアの軸線を含む径方向面とを含み、
前記ピストンは、一体成形品からなり、
ピストンヘッド、内部に前記スワッシュ部材と係合するシューのためのソケットを有するピストンテール及びこれらピストンヘッドとピストンテールとの間を繋ぐ中間セクションとを備え、
前記中間セクションは、前記径方向面の近傍にて前記径方向面を中心として対称に配置され、且つ、前記径方向面に沿って互いに平行に延びる複数の補強リブを含む。
【請求項２】
請求項１のピストンにおいて、
前記中間セクションは、少なくとも一部が前記シリンダボアの内周面に摺接する略半円筒形状の外周壁を更に含み、この外周壁は、前記補強リブを前記ピストンの軸線回りに部分的に囲んでいる。
【請求項３】
請求項２のピストンにおいて、
前記外周壁は前記径方向面を中心とした対称な横断面形状を有し、且つ、前記径方向面に沿って延びる両側縁を有する。
【請求項４】
請求項３のピストンにおいて、
前記外周壁はその両側縁間にて規定される周方向長さを有し、この周方向長さは前記ピストンヘッドから前記ピストンテールに向けて減少される。
【請求項５】
請求項３のピストンにおいて、
前記各補強リブは少なくとも一部に前記シリンダボアの内周面に摺接するスライドガイドを有する。
【請求項６】
請求項１のピストンにおいて、
前記ピストンテールは、
前記ピストンが往復動するとき、前記ケーシングの内面に摺接して、前記ピストンの軸線回りの回転を阻止するストッパ面と、
前記ストッパ面に開口し、前記ストッパ面と前記ソケットとの間を接続する通路と
を含む。
【請求項７】
請求項１のピストンにおいて、
前記ピストンは、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる。
【請求項８】
請求項７のピストンにおいて、
前記ピストンは、前記シリンダボアの内周面及び前記ケーシングの内面に対して摺接する外表面に耐摩耗性のコーティング膜を更に含む。
【請求項９】
請求項２のピストンにおいて、
前記ピストンはピストンリングレスのピストンヘッドを含む。
【請求項１０】
往復動型流体機械のピストンであって、前記流体機械は、回転可能なスワッシュ部材を収容するためのケーシングと、シリンダブロックであって、前記ピストンが往復動自在に嵌合されるシリンダボアを有する、シリンダブロックと、前記スワッシュ部材の回転軸線及び前記シリンダボアの軸線を含む径方向面とを含み、
前記ピストンは、マグネシウム合金の一体成形品からなる。
【請求項１１】
請求項１０のピストンにおいて、
前記ピストンは半固体鋳造により成形されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復動型流体機械のためのピストンに係わり、特に、往復動型流体機械として、車両用の冷凍回路に組込まれる斜板式又はスワッシュリング式冷媒圧縮機のためのピストンに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷媒圧縮機のピストンは一般的に複数のパーツからなり、これらパーツは互いに溶接されて１つのピストンを形成する。具体的には、これらパーツはピストンボディと、このピストンボディに後端に溶接されたピストンテールとを含む。斜板式圧縮機の場合、ピストンテールはその内部に一対のシューを保持することができ、これらシューは斜板を摺動自在に挟み付けるために使用される。
【０００３】
上述した分割型のピストンはその重量が重いばかりでなく、製造コストも高いので、車両用の冷媒圧縮機には好適しない。
これに対し、特許文献１に開示されたピストンはアルミニウム合金からなり、鍛造又はや鋳造により成形された一体成形品である。より詳しくは、特許文献１のピストンはピストンボディ及びピストンテールに加えて、ピストンボディはピストンヘッドとピストンテールとの間に中空部を有する。このような中空部はピストン全体の重量、即ち、その慣性質量を小さくするので、特許文献１のピストンは高速な往復運動に好適すると考えられる。
【特許文献１】欧州特許第814261号明細書(EP 0814261 B1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のピストンの場合、中空部は斜板の周方向でみてピストンの両サイドにそれぞれ開口しているため、中空部の存在はピストンの機械的な強度を低下させる。このため、ピストンのヘッドに冷媒の圧縮圧力が加わったとき、ピストンは圧縮変形を受け易い。また、斜板とピストンの一対のシューとの間の摩擦により発生する接線力はピストンに曲げ変形を起こす。このようなピストンの圧縮変形及び曲げ変形はシリンダボアに対するピストンの摺動抵抗を増加させることから、ピストン及びシリンダボアの摩耗が不所望に促進され、また、圧縮機の駆動に要求される負荷もまた増加する。
【０００５】
本発明の目的は、機械的な強度を確保しつつ軽量化が可能な往復動型流体機械のピストンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するピストンが適用される往復動型流体機械は、回転可能なスワッシュ部材を収容するためのケーシングと、シリンダブロックであって、前記ピストンが往復動自在に嵌合されるシリンダボアを有する、シリンダブロックと、前記スワッシュ部材の回転軸線及び前記シリンダボアの軸線を含む径方向面とを含んでいる。
前記ピストンは、一体成形品からなり、ピストンヘッド、内部に前記スワッシュ部材と係合するシューのためのソケットを有するピストンテール及びこれらピストンヘッドとピストンテールとの間を繋ぐ中間セクションとを備えており、この中間セクションは、径方向面の近傍にて該径方向面を中心として対称に配置され、且つ、前記径方向面に沿って互いに平行に延びる複数の補強リブを含んでいる（請求項１）。
【０００７】
スワッシュ部材が回転されたとき、スワッシュ部材の回転はシューを介してピストンの直線運動に変換され、ピストンはそのピストンヘッドがシリンダボアの内周面に摺接した状態で往復運動する。流体機械はピストンの往復運動により、作動流体の吸入から吐出までの一連のプロセスを実行し、この際、圧縮された作動流体の圧力はピストンヘッド及び補強リブを介してスワッシュ部材に伝達され、このスワッシュ部材に受け止められる。
【０００８】
ピストンの中間セクションは、少なくとも一部が前記シリンダボアの内周面に摺接する略半円筒形状の外周壁を更に含むことができ、この外周壁は、前記補強リブを前記ピストンの軸線回りに部分的に囲んでいる（請求項２）。この場合、外周壁は一部が切り欠かれた開口域を有しており、この開口域を通じて補強リブが露出する。好ましくは、外周壁は前記径方向面を中心とした対称な横断面形状を有し、且つ、前記径方向面に沿って延びる両側縁を有する（請求項３）。ピストンの往復運動中、ピストンにはスワッシュ部材とシューとの摩擦に起因してサイドフォースが加わるが、このサイドフォースは上述した外周壁を介してシリンダボアの内周面に受け止められる。
【０００９】
更に詳しくは、外周壁はその両側縁間にて規定される周方向長さを有し、この周方向長さは前記ピストンヘッドから前記ピストンテールに向けて減少される（請求項４）。このような外周壁の外形形状は、前述したサイドフォースを考慮したコンピュータ支援工学(CAE: Computer-Aided Engineering)に基づいて決定される。
更に、ピストンの補強リブは少なくとも一部にシリンダボアの内周面に摺接するスライドガイドを有しているのが好ましい（請求項５）。このようなスライドガイドは、シリンダボアの内周面に対するピストンの摺動面を増加させ、ピストンの往復運動を安定させる。
【００１０】
更に、ピストンテールは、ピストンが往復動するとき、ケーシングの内面に摺接して、ピストンの軸線回りの回転を阻止するストッパ面と、このストッパ面に開口し、ストッパ面とソケットとを接続する通路とを含むことができる（請求項６）。流体機械の作動流体にミスト状の潤滑オイルが含まれている場合、ケーシングの内面には潤滑オイルが付着する。それ故、ピストンの往復動中、ケーシンクの内面に付着した潤滑オイルはストッパ面から通路を介してソケットに導かれ、ソケットとシューとの間を潤滑する。
【００１１】
ピストンは、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなることができる（請求項７）。この場合、ピストンは、シリンダボアの内周面及びケーシングの内面に対して摺接する外表面に耐摩耗性のコーティング膜を更に含んでいるのが好ましい（請求項８）。このようなコーティング膜はピストンの摩耗を軽減し、ピストンの円滑な往復動を保証する。また、本発明のピストンはピストンリングを必要としない（請求項９）。
【００１２】
本発明のピストンはその形状に制約されることなく、マグネシウム合金の一体成形品であってもよく（請求項１０）、この場合、ピストンは半固体鋳造により成形することができる（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜５，７のピストンはその中間セクションの中央にピストンヘッドとピストンテールとを繋ぐ複数の補強リブを含んでいるので、これら補強リブはピストンの圧縮変形や曲げ変形を防止し、ピストンの剛性を高める。また、中間セクションの外周壁は半円筒形状をなしているので、ピストンの軽量化に貢献し、ピストンの慣性質量を減少させる。この結果、ピストンの安定且つ円滑な往復動運動が保証され、流体機械の作動に要する負荷もまた軽減される。
【００１４】
請求項６のピストンは、ピストンテールのソケットとシューとの間の潤滑を良好に行え、ソケットの摩耗が軽減される。また、請求項８のピストンはコーティング膜を備えているので、ピストン全体の摩耗もまた大きく軽減される。請求項９のピストンはピストンリングを備えていないので、その製造コストは更に安価になる。
更に、請求項１０，１１のピストンは最終製品に近い一体成形品として成形可能であり、ピストンの製造コストを安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は往復動型流体機械としての斜板式圧縮機を示す。この圧縮機は車両の空調システム、即ち、空調システムに組み込まれる冷凍回路の冷媒圧縮機として好適する。
圧縮機は円筒状のハウジング１０を備え、このハウジング１０は図１でみて左側からフロントケーシング１２、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１６を含む。これらフロントケーシング１２、シリンダブロック１４及びシリンダヘッド１６は複数の連結ボルト１８を介して互いに連結されている。図１には１本の連結ボルト１８のみが示されている。
【００１６】
フロントケーシング１２はその内部にシリンダブロック１４と協働してクランク室２０を気密に規定する。このクランク室２０の中央には駆動軸２２が配置され、この駆動軸２２の両端はフロントケーシング１２及びシリンダブロック１４に軸受を介して回転自在に支持されている。
図１から明らかなように、駆動軸２２の一端はフロントケーシング１２の外側に突出し、動力伝達経路を介して車両のエンジン（図示しない）に接続されている。駆動軸２２がエンジンからの動力を受取ったとき、駆動軸２２は一方向に回転される。
【００１７】
クランク室２０には円形の斜板２４が収容され、この斜板２４は駆動軸２２に結合され、駆動軸２２と一緒に回転される。駆動軸２２に対する斜板２４の傾斜角は一定に維持されているか、又は、クランク室２０内の圧力ＰCにより可変される。なお、斜板２４の傾斜角が可変される場合、斜板２４は駆動軸２２に角度可変カプラを介して結合される。
一方、シリンダブロック１４はその内部に複数のシリンダボア２６を規定しており、これらシリンダボア２６はシリンダブロック１４の周方向に等間隔を存して配置されている。シリンダボア２６は駆動軸２２の軸線と平行に延び、シリンダブロック１４を貫通する。更に、シリンダブロック１４の径方向でみて、各シリンダボア２６の軸線と駆動軸２２の軸線との間の距離は同一である。
【００１８】
各シリンダボア２６内にはピストン２８が摺動自在に嵌合され、ピストン２８はそのシリンダボア２６内を往復動自在である。各ピストン２８は前述した斜板２４の外周縁に対し、半球状をなした一対のシュー３０を介して作動的に係合されている。より詳しくは、各ピストン２８はピストンテール３２を有し、このピストンテール３２はシリンダボア２６からクランク室２０に常時突出し、その内部に一対のシュー３０を保持している。
【００１９】
斜板２４が回転されたとき、各ピストン２８は一対のシュー３０を介してシリンダボア２６内を往復運動する。このようなピストン２８の往復運動は、作動流体、即ち、冷媒の吸入、圧縮及び吐出プロセスを実行する。なお、この種の圧縮機に使用される冷媒はミスト状の潤滑オイルを含んでおり、このオイルミストは圧縮機内における各機構部の潤滑に使用される。
【００２０】
より詳しくは、シリンダブロック１４とシリンダヘッド１６との間にはバルブプレート３４が配置されている。シリンダブロック１４とバブルプレート３４との間にはシリンダガスケット（図示しない）が挟み込まれており、バルブプレート３４とシリンダヘッド１６との間にはヘッドガスケット（図示しない）が挟み込まれている。
シリンダヘッド１６はその内部に吸入室３６及び吐出室３８を気密に規定し、これら吸入室３６及び吐出室３８は互いに分離されている。この実施例の場合、吸入室３６はシリンダヘッド１６内の中央に位置付けられ、吐出室３８は吸入室３６を囲む環状をなしている。なお、吸入室３６は冷凍回路の蒸発器に接続され、蒸発器から吸入圧ＰSの冷媒が供給される。一方、吐出室３８は冷凍回路の凝縮器に接続され、この凝縮器に吐出圧ＰDの冷媒を供給する。
【００２１】
前述したバルブプレート３４は各シリンダボア２６内にそのピストン２８と協働して圧縮室４０を形成し、この圧縮室４０は吸入弁及び吐出弁を介して吸入室３６及び吐出室３８に連通可能である。より詳しくは、吸入弁及び吐出弁は前述したシリンダガスケット及びヘッドガスケットと一体に形成されたリード弁体を含み、バルブプレート３４の吸入孔４２及び吐出孔４４を開閉する。これら吸入孔４２及び吐出孔４４は圧縮室４０毎に割り当てられ、そして、吐出弁はそのリード弁体の開度を制限するリテーナ（図示しない）を更に含んでいる。
【００２２】
今、ピストン２８がクランク室２０に向けて移動されるとき、吸入弁が開かれ、吸入室３６内の冷媒が吸入孔４２を通じて圧縮室４０に冷媒が吸入される。この後、ピストン２８がバルブプレート３４に向けて移動されるとき、圧縮室４０内の冷媒は加圧され、そして、冷媒の圧力が吐出弁の締切圧、即ち、吐出圧ＰDを越えたとき、吐出弁が開かれる。この時点にて、圧縮室４０内の高圧の冷媒が吐出孔４４を通じて吐出室３８に吐出される。
【００２３】
なお、斜板２４の傾斜角が制御される場合、前述したクランク室２０は吸入室３６にオリフィス通路を介して接続される一方、吐出室３８に制御弁を備えた圧力制御通路を介して接続されている。従って、クランク室２０内の圧力は、吐出室３８から供給される冷媒の供給量と、クランク室２０から吸入室３６に逃げる冷媒の排出量とのバランスにより決定される。この結果、斜板２４の傾斜角は制御弁の開度により制御可能となり、これにより、圧縮機の容量は斜板２４の傾斜角により可変される。
【００２４】
図２〜図４は前述したピストン２８をそれぞれ詳細に示している。
図２から明らかなように、ピストン２８はその前端に中実のピストンヘッド４６を有し、その後端に前述したピストンテール３２を有する。ピストンヘッド４６は完全な円筒形状をなし、シリンダボア２６における内周面の全周に対して摺接可能である。ピストンヘッド４６はピストン２８の軸線方向に所定のヘッド長さＬHを有し、このヘッド長さＬHは、シリンダボア２６の内周面とピストンヘッド４６との間のギャップを通じて、圧縮室４０からクランク室２０に流入する冷媒を量的に所定の範囲内に制限する。この結果、ピストンヘッド４６はピストンリングを備えることなく、冷媒中に含まれるオイルミストを所望の量だけクランク室２０に供給することができる。
【００２５】
更に、ピストン２８は、ピストンヘッド４６とピストンテール３２との間に中間セクション４８を含む。この中間セクション４８は例えば一対の補強リブ５０を有し、これら補強リブ５０はピストンヘッド４６とピストンテール３２とを互いに連結している。
より詳しくは、図３中の１点鎖線は、シリンダボア２６にピストン２８が嵌合されたとき、ピストン２８の軸線とシリンダブロック１４の軸線（即ち、駆動軸２２の軸線）とを含む径方向面Ｘを示す。一対の補強リブ５０は径方向面Ｘの近傍にて、この径方向面Ｘを中心に対称に位置付けられ、そして、径方向面Ｘに沿って互いに平行に延びている。即ち、一対の補強リブ５０は中間セクション４８の中央領域に配置されている。
【００２６】
各補強リブ５０の厚さＴや、一対の補強リブ５０間の間隔Ｓは、ピストン２８の往復運動中、前述した一対のシュー３０と斜板２４との間の摩擦に起因してシュー３０からピストン２８に働く接線力の大きさに応じて決定される。即ち、一対の補強リブ５０はピストン２８の全体に要求される剛性を提供する強度部材である。従って、上述した接線力がピストン２８に加わっても、ピストン２８は曲げ変形を受けることがなく、また、圧縮室４０内の高圧がピストン２８に加わっても、ピストン２８は圧縮変形を受けることがない。この結果、ピストン２８はシリンダボア２６内を円滑に往復動することができる。
【００２７】
更に、図２に示されるように、各補強リブ５０は下縁、即ち、シリンダボア２６内にピストン２８が嵌合されたとき、シリンダブロック１４の径方向内側を向く下縁５２を有し、この下縁５２は、ピストンヘッド４６からピストンテール３２に向けてピストン２８の軸線に近接するように傾斜している。しかしながら、ピストンヘッド４６側に位置した下縁５２の部分はスライドガイド５４として形成され、このスライドガイド５４はピストン２８の軸線と平行に延び、前述したピストンヘッド４６とともにシリンダボア２６の内周面に摺接する。スライドガイド５４の長さＬSは、ピストンヘッド４６の長さＬHよりも若干長い方が望ましい。上述したスライドガイド５４はピストン２８の安定した往復動を保証する。
【００２８】
更に、中間セクション４８は半円筒形状の外周壁５６を更に含んでいる。この外周壁５６の内面は一対の補強リブ５０の上縁に連なり、これら補強リブ５０をピストン２８の軸線回りに部分的に囲んでいる。即ち、外周壁５６は完全な円筒形状でなく、その一部が切り欠かれた開口域を有し、この開口域を通じて補強リブ５０の下縁５２及びスライドガイド５４が外周壁５６から露出している。
【００２９】
より詳しくは、外周壁５６は、前述した径方向面Ｘを中心として対称な横断面形状を有し、この対称性はピストン２８の軸線方向に沿う外周壁５６の全長に亘って維持されている。外周壁５６はピストンヘッド４６から延びる大径部分５８と、ピストンテール３２から延びる小径部分６０と、小径部分６０と大径部分５８とを繋ぐテーパ部分６２とを含んでいる。
【００３０】
図４に示されるように大径部分５８の外周面は、ピストンヘッド４６における外周面の直径Ｄ1と同一の直径を有した円筒面の一部から形成され、一方、小径部分６０の外周面は、直径Ｄ1よりも小さい直径Ｄ2を有した円筒面の一部から形成されている。そして、テーパ部分６２は大径部分５８と小径部分６０とを滑らかに接続している。それ故、外周壁５６はその大径部分５８のみにてシリンダボア２６の内周面に摺接する。
【００３１】
更に、外周壁５６は一対の補強リブ５０の側方に位置付けられた両側縁、即ち、両開口縁６４を有しており、これら開口縁６４の形状及び外周壁５６の厚さは、ピストン２８の往復運動中、ピストン２８に加わるサイドフォースを考慮して、ＣＡＥに基づいて決定されている。この場合、外周壁５６の厚さは可能な限り薄い方が望ましい。なお、サイドフォースは前述した接線力により発生され、ピストン２８に対して斜板２４の回転方向に加わる。
【００３２】
具体的には、図２でみて、各開口縁６４は、大径部分５８での下向きに凸状の円弧と、テーパ部分６２での上向きに凸状の円弧と、そして、小径部分６０でのピストン２８の軸線と平行な直線とを順次繋げた形状を有する。
それ故、外周壁５６は、両方の開口縁６４間にて規定される外周壁５６の周方向長さに着目したとき、この周方向長さはピストンヘッド４６からピストンテール３４に向けて減少し、小径部分６０にて一定である。
【００３３】
外周壁５６の大径部分５８はピストンヘッド４６と同様にシリンダボア２６の内周面に摺接するので、ピストンヘッド４６と協働して圧縮室４０からクランク室２０内に流入する冷媒の量を調整し、ピストンリングの省略に役立つ。
また、上述した外周壁５６は一対の補強リブ５０を完全に覆っておらず、また、その厚さも薄いので、ピストン２８の全体の重量、即ち、その慣性質量は小さい。更に、外周壁５６の外形形状、即ち、開口縁６４の形状がＣＡＥにより決定されているので、外周壁５６は前述したサイドフォースに対する耐性もまた十分に発揮する。
【００３４】
次に、図５を追加し、前述したピストンテール３２について詳述する。
ピストンテール３２は前述した径方向面Ｘを中心として対称な形状を有し、且つ、径方向面Ｘに沿う断面でみて略Ｕ字形状をなしている。このＵ字形状のピストンテール３２は、ピストン２８がシリンダボア２６に嵌合されたとき、シリンダブロック１４の径方向内側に開いた姿勢をとる。
【００３５】
具体的には、ピストンテール３２は、ピストン２８の軸線方向に離間した一対のシューホルダ６６と、これらシューホルダ６６を繋ぐブリッジ６８とを含む。前述した補強リブ５０及び外周壁５６はピストン２８の軸線方向でみてフロント側のシューホルダ６６に連結されている。
図５から明らかなように、一対のシューホルダ６６は互いに対向する内面７０を有し、これら内面７０にはシューソケット７２がそれぞれ形成されている。これらシューソケット７２は半球状の凹面形状を有し、ピストン２８の軸線上にそれぞれ位置付けられている。各シューソケット７２は前述したシュー３０を受け入れることができ、一対のシュー３０はそのシューソケット７２に回転且つ揺動自在に支持された状態で、斜板２４の外周縁を挟み込むことができる。
【００３６】
更に、図５に示されるようにピストン２８がシリンダボア２６に嵌合されたとき、ブリッジ６８はフロントケーシング１２の内周面７４に対向する外面７６を有する。この外面７６にはスライダ７８が形成され、このスライダ７８は外面７６から僅かに突出し、フロントケーシング１２の内周面７４に摺接する。即ち、スライダ７８の摺接面は、ピストン２８の往復運動中、ピストン２８の軸線回りの回転を阻止するストッパ面８０を形成し、このストッパ面８０はピストン２８の横断面でみて、フロントケーシング１２の内周面７４に合致するような円弧形状をなしている。
【００３７】
更に、スライダ７８には、例えば３つの溝、即ち、オイル窓８２が形成され、これらオイル窓８２は図３及び図４から明らかなように前述した径方向面Ｘを中心として対称に配置され、外周壁５６側のスライダ７８の縁を越えて延びている。また、図５から明らかなようにオイル窓８２は、ピストン２８の径方向でみてブリッジ６８を貫通し、前述したストッパ面８０とブリッジブリッジ６８の内面、即ち、シューソケット７２との間を接続する通路を形成する。
【００３８】
ピストン２８の往復運動中、前述したようにピストンテール３２のスライダ７８はフロントケーシング１２の内周面７４に対して摺動し、内周面７４に付着している潤滑オイルを掻取る。図５中の矢印で示されるように、掻き取られた潤滑オイルはオイル窓８２を通じてピストンテール３２内に導かれ、そして、シューソケット７２に供給される。それ故、シューソケット７２及びシュー３０は潤滑オイルにより良好に潤滑され、これらシューソケット７２及びシュー３０の摩耗が低減される。なお、フロントケーシング１２の内周面７４への潤滑オイルの付着はクランク室２０内に供給された冷媒中のオイルミストにより発生する。
【００３９】
上述したピストン２８は、アルミニウム合金又はマグネシウム合金からなる一体成形品である。例えば、ピストン２８がアルミニウム合金からなる場合、ピストン２８の成形には鍛造プロセス又は鋳造プロセスを利用可能である。これに対し、ピストン２８がマグネシウム合金からなる場合、ピストン２８の成形には半固体鋳造プロセス（Thixomag（登録商標））を利用することができる。
【００４０】
好ましくは、ピストン２８の種々の摺動面、即ち、ピストンヘッド４６の外周面や外周壁５６（大径部分５８）の外周面、補強リブ５０のスライドガイド５４、ブリッジ６８におけるスライダ７８の外面、そして、シューソケット７２には耐摩耗性のコーティング膜が形成されている。例えば、図５中、１点鎖線のサークルＹの拡大図であるＺには、外周壁５６のコーティング膜が参照符号８４により示されている。
【００４１】
ピストン２８がアルミニウム合金からなる場合、コーティング膜８４はテフロン（登録商標）から形成される。これに対し、ピストン２８がマグネシウム合金からなる場合、コーティング膜８４は酸化セラミックベースの内層と、テフロン（登録商標）からなる外層との二層構造であるのが好ましい。
上述したピストン２８が鍛造、鋳造プロセス又は半固体鋳造プロセスにより成形される場合、この成形には一組のダイ又は型が使用される。図６中に１点鎖線で示されているように、これらダイ又は型の分離ラインＰＬはピストン２８を径方向面Ｘ内に含まれるものではなく、径方向面Ｘと直交する面内に含まれている。
【００４２】
より詳しくは、図３及び図７は、ピストン２８がシリンダボア２６に嵌合されていると仮定したとき、シリンダブロック１４の軸線側から見たピストン２８の底面図及び斜視図をそれぞれ示す。図３及び図７から明らかなように、ピストン２８の外形形状は、シューソケット７２を除き、径方向面Ｘと平行な面内に凹み又は溝を有していない。それ故、ピストン２８は前述したオイル窓８２をも含め、ダイ又は型を使用した上述のプロセスにより、ほぼ最終製品に近い一体成形品として成形可能である。なお、シューソケット７２は一体成形品を機械加工することにより形成される。
【００４３】
本発明は、上述した一実施例のピストン２８に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図８は変形例のピストン８６を示す。変形例のピストン８６について説明するに際し、前述したピストン２８と同一の機能を発揮する部位には同一の参照符号を付して、その説明を省略し、ピストン８６とピストン２８との間の相違点のみを以下に説明する。
【００４４】
ピストン８６のピストンテール３２は、一対の補強リブ５０及び外周壁５６に対し、ピストン８６の直径方向に関して逆向きである。この場合、補強リブ５０はその一部又はその全長に亘ってスライドガイド５４を有することができる。ピストン８６もまた前述したピストン２８と同様な利点を有することは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】斜板式圧縮機を示した断面図である。
【図２】一実施例のピストンを示した側面図である。
【図３】図１のピストンの底面図である。
【図４】図１のピストンの平面図である。
【図５】図１のピストンの縦断面図である。
【図６】図３中、VI-VI線に沿う断面図である。
【図７】図１のピストンの斜視図である。
【図８】変形例のピストンを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１２            フロントケーシング
１４            シリンダブロック
２４            斜板（スワッシュ部材）
２６            シリンダボア
２８，８６      ピストン
３０            シュー
３２            ピストンテール
４６            ピストンヘッド
４８            中間セクション
５０            補強リブ
５４            スライドガイド
５６            外周壁
６２            開口縁
８０            ストッパ面
８２            オイル窓（通路）
８４            コーティング膜
【図１】
2006266140.tif 000003
【図２】
2006266140.tif 000004
【図３】
2006266140.tif 000005
【図４】
2006266140.tif 000006
【図５】
2006266140.tif 000007
【図６】
2006266140.tif 000008
【図７】
2006266140.tif 000009
【図８】
2006266140.tif 000010
【外国語明細書】
[Title of the Invention]  Piston for a Reciprocating Fluid Machine
[Technical Field]
The present invention relates to a piston for a reciprocating fluid machine, and more particularly, to a piston for a swash plate- or swash ring-type refrigerant compressor incorporated as a reciprocating fluid machine into a refrigeration circuit of a motor vehicle.
[Background Art]
A piston used in this type of refrigerant compressor is generally constituted by a plurality of parts, and the parts are welded together to form a single piston.  Specifically, such parts include a piston body and a piston tail welded to the rear end of the piston body.  In the swash plate-type compressor, the piston tail can retain a pair of shoes therein and the shoes are used to slidably hold a swash plate therebetween.
The above multi-piece type piston is, however, not only heavy in weight but high in manufacturing cost.  Thus, the multi-piece type piston is not suited for use in refrigerant compressors for motor vehicles.
Meanwhile, the piston disclosed in Patent Document 1, identified below, is made of aluminum alloy and constituted by an integral or one-piece molded article produced by forging or casting.  More specifically, the piston of Patent Document 1 has a piston body and a piston tail, and in addition, the piston body has a hollow between the piston head and the piston tail.  The hollow serves to reduce the overall weight of the piston, that is, the inertial mass thereof, and thus the piston of Patent Document 1 is thought to be suited for high-speed reciprocating motion.
[Patent Document 1]  Specification of European Patent No. 814261 (EP 0814261 B1)
[Disclosure of the Invention]
[Problems That the Invention is to Solve]
In the piston of Patent Document 1, however, since the hollow opens on both sides of the piston as viewed in the circumferential direction of the swash plate, the mechanical strength of the piston is low because of the hollow.  Accordingly, when the head of the piston is applied with the compression pressure of refrigerant, the piston is liable to undergo compressive deformation.  Also, tangential force produced due to the friction between the swash plate and the pair of shoes of the piston causes bending deformation of the piston.  Such compressive deformation and bending deformation of the piston increase the sliding resistance of the piston relative to the cylinder bore.  Consequently, wear of the piston and cylinder bore is undesirably accelerated and also the load required to drive the compressor increases.
An object of the present invention is therefore to provide a piston for a reciprocating fluid machine, of which the weight can be reduced while at the same time securing required mechanical strength.
[Means to Solve the Problems]
To achieve the object, there is provided a piston which is applied to a reciprocating fluid machine including a casing containing a rotatable swash member, a cylinder block having a cylinder bore in which the piston is received for reciprocating motion, and a radial plane containing an axis of rotation of the swash member and an axis of the cylinder bore.
The piston is a one-piece formed article comprising a piston head, a piston tail having a socket formed therein for a shoe engaging with the swash member, and an intermediate section connecting the piston head and the piston tail.  The intermediate section includes a plurality of reinforcing ribs arranged near the radial plane symmetrically with respect thereto and extending parallel with each other along the radial plane (claim 1).
When the swash member is rotated, the rotation of the swash member is converted to linear motion of the piston through the shoe, and the piston reciprocates with the piston head thereof kept in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore.  Due to the reciprocating motion of the piston, the fluid machine performs a sequence of processes from the suction of working fluid to the discharge of same, and the pressure of the working fluid compressed during the sequence of processes is transmitted to the swash member through the piston head and the reinforcing ribs and is borne by the swash member.
The intermediate section of the piston may further include a generally semi-cylindrical outer peripheral wall at least part of which comes into sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore, and the outer peripheral wall partly surrounds the reinforcing ribs around an axis of the piston (claim 2).  In this case, the outer peripheral wall has a partly cut open area, and the reinforcing ribs are exposed through the open area.  Preferably, the outer peripheral wall has a cross-sectional form symmetrical with respect to the radial plane and has side edges extending along the radial plane (claim 3).  During reciprocating motion of the piston, side force acts upon the piston due to the friction between the swash member and the shoe, and this side force is borne by the inner peripheral surface of the cylinder bore through the outer peripheral wall.
More specifically, the outer peripheral wall has a circumferential length defined between the side edges thereof, and the circumferential length decreases with distance from the piston head toward the piston tail (claim 4).  The external shape of the outer peripheral wall is determined according to CAE (Computer-Aided Engineering) taking the aforementioned side force into consideration.
Preferably, each reinforcing rib of the piston has a slide guide formed by at least a part thereof and disposed in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore (claim 5).  The slide guides serve to enlarge the sliding contact surface of the piston disposed in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore and thus to stabilize the reciprocating motion of the piston.
Further, the piston tail may include a stopper surface which comes into sliding contact with an inner surface of the casing during reciprocating motion of the piston to prevent the piston from rotating about the axis thereof, and a passage opening in the stopper surface and connecting between the stopper surface and the socket (claim 6).  In the case where the working fluid of the fluid machine contains mist-like lubricating oil, the lubricating oil adheres to the inner surface of the casing.  Thus, during reciprocating motion of the piston, the lubricating oil adhering to the inner surface of the casing is guided from the stopper surface to the socket through the passage and lubricates the contact surface of the socket and shoe.
The piston may be made of an aluminum alloy or a magnesium alloy (claim 7).  Preferably, in this case, the piston further includes a wear-resistant coating formed on an outer surface thereof which comes into sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore and the inner surface of the casing (claim 8).  The coating serves to lessen wear of the piston and to ensure smooth reciprocating motion of same.  Further, the piston of the present invention does not require a piston ring (claim 9).
The piston according to the present invention may be a one-piece formed article made of a magnesium alloy, regardless of its shape.  In this case, the piston can be produced by semi-solid casting (claim 11). 
[Advantages of the Invention]
The piston as claimed in claims 1 to 5 and 7 includes a plurality of reinforcing ribs arranged at the center of the intermediate section thereof and connecting the piston head and the piston tail.  The reinforcing ribs prevent the piston from undergoing compressive deformation and bending deformation and increase the rigidity of the piston.  Also, since the outer peripheral wall of the intermediate section is semi-cylindrical in shape, the weight of the piston, that is, the inertial mass thereof, can be reduced.  As a result, stable and smooth reciprocating motion of the piston is ensured, and also the load required to operate the fluid machine can be reduced.
The piston as claimed in claim 6 permits the contact surfaces of the sockets and shoes of the piston tail to be satisfactorily lubricated, thus lessening wear of the sockets.  Also, the piston as claimed in claim 8 is provided with a coating, whereby wear of the piston as a whole can be greatly reduced.  The piston as claimed in claim 9 has no piston ring, which makes it possible to further cut down the manufacturing cost.    The piston as claimed in claim 10 or 11 can be produced as a one-piece molded article near the end product, and this makes it possible to reduce the manufacturing cost of the piston.  
[Best Mode of Carrying out the Invention]
FIG. 1 shows a swash plate compressor as one form of reciprocating fluid machine.  The compressor is suited for use in an air conditioning system of a motor vehicle, that is, for use as a refrigerant compressor in a refrigeration circuit incorporated in such an air conditioning system.
The compressor has a cylindrical housing 10, which includes a front casing 12, a cylinder block 14, and a cylinder head 16 arranged side by side as viewed from left to right in FIG. 1.  The front casing 12, the cylinder block 14 and the cylinder head 16 are fastened together by a plurality of connecting bolts 18.  FIG. 1 shows only one of the bolts 18.
The front casing 12 defines therein an airtight crank chamber 20 in cooperation with the cylinder block 14.  A drive shaft 22 is arranged at the center of the crank chamber 20 and has opposite ends rotatably supported by the front casing 12 and the cylinder block 14, respectively, through bearings.
One end of the drive shaft 22 projects from the front casing 12 to outside, as is clear from FIG. 1, and is connected to an automotive engine (not shown) via a power transmission path.  On receiving motive power from the engine, the drive shaft 22 rotates in one direction.
A circular swash plate 24 is arranged in the crank chamber 20 and is coupled to the drive shaft 22 for rotation together therewith.  The inclination angle of the swash plate 24 relative to the drive shaft 22 is kept fixed or is allowed to vary depending on the pressure PC in the crank chamber 20.  Where the inclination angle of the swash plate 24 is variable, the swash plate 24 is connected to the drive shaft 22 through an angle varying coupler.
The cylinder block 14, on the other hand, defines therein a plurality of cylinder bores 26, and the bores 26 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the cylinder block 14.  The cylinder bores 26 extend parallel with the axis of the drive shaft 22 and penetrate through the cylinder block 14.  The distances between the axis of the drive shaft 22 and the axes of the individual cylinder bores 26, as viewed in the radial direction of the cylinder block 14, are the same.
A piston 28 is slidably received in each cylinder bore 26 and is capable of reciprocating motion in the bore 26.  Each piston 28 is operatively engaged with the outer peripheral edge of the swash plate 24 through a pair of semispherical shoes 30.  More specifically, each piston 28 has a piston tail 32 which always projects from the corresponding cylinder bore 26 into the crank chamber 20 and which retains the pair of shoes 30 therein.
As the swash plate 24 rotates, each piston 28 is reciprocated in the corresponding cylinder bore 26 through the shoes 30.  The reciprocating motion of the piston 28 causes the processes of suction, compression and discharge of working fluid, that is, refrigerant.  Refrigerant used in this type of compressor contains mist-like lubricating oil, and the oil mist is used to lubricate various mechanical parts in the compressor.
A valve plate 34 is interposed between the cylinder block 14 and the cylinder head 16.  Further, a cylinder gasket (not shown) is sandwiched between the cylinder block 14 and the valve plate 34, and a head gasket (not shown) is sandwiched between the valve plate 34 and the cylinder head 16.
The cylinder head 16 airtightly defines therein a suction chamber 36 and a discharge chamber 38 separated from each other.  In this embodiment, the suction chamber 36 is located at the center of the cylinder head 16, and the discharge chamber 28 has an annular form surrounding the suction chamber 36.  The suction chamber 36 is connected to an evaporator of the refrigeration circuit to be supplied with the refrigerant under suction pressure PS from the evaporator.  The discharge chamber 38 is connected to a condenser of the refrigeration circuit and supplies the condenser with the refrigerant under discharge pressure PD.
The valve plate 34 defines, in cooperation with the individual pistons 28, compression chambers 40 inside the respective cylinder bores 26, and the compression chambers 40 can communicate with the suction and discharge chambers 36 and 38 through suction and discharge valves, respectively.  More specifically, each suction valve has a reed valve element formed integrally with the cylinder gasket, to open and close a corresponding suction hole 42 in the valve plate 34.  Similarly, each discharge valve has a reed valve element formed integrally with the head gasket, to open and close a corresponding discharge hole 44 in the valve plate 34.  The suction hole 42 and the discharge hole 44 are associated with each compression chamber 40, and the discharge valve further includes a retainer (not shown) for limiting the opening of the reed valve element thereof.
When the piston 28 moves toward the crank chamber 20, the suction valve is opened, allowing the refrigerant in the suction chamber 36 to be introduced into the compression chamber 40 through the suction hole 42.  As the piston 28 moves toward the valve plate 34 thereafter, the refrigerant in the compression chamber 40 is compressed, and when the refrigerant pressure exceeds the valve closing pressure of the discharge valve, that is, the discharge pressure PD, the discharge valve is opened.  At this point of time, the high-pressure refrigerant in the compression chamber 40 is discharged to the discharge chamber 38 through the discharge hole 44.
In the case where the inclination angle of the swash plate 24 is controlled, the crank chamber 20 is connected, on one hand, to the suction chamber 36 through a passage with an orifice and, on the other hand, to the discharge chamber 38 through a pressure control passage provided with a control valve.  Consequently, the pressure in the crank chamber 20 is determined by the balance of the quantity of refrigerant supplied to the crank chamber 20 from the discharge chamber 38 relative to the quantity of refrigerant escaping from the crank chamber 20 into the suction chamber 36.  The inclination angle of the swash plate 24 can therefore be controlled by the opening of the control valve, so that the displacement of the compressor can varied by changing the inclination angle of the swash plate 24.
FIGS. 2 to 4 show the details of the piston 28.
As is clear from FIG. 2, the piston 28 has a solid piston head 46 at a front end thereof and the aforementioned piston tail 32 at a rear end thereof.  The piston head 46 is perfectly cylindrical in shape and capable of sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore 26 over an entire circumference thereof.  The piston head 46 has a predetermined head length LH in the axial direction of the piston 28, and the head length LH is set such that the quantity of refrigerant flowing into the crank chamber 20 from the compression chamber 40 through the gap between the inner peripheral surface of the cylinder bore 26 and the piston head 46 is restricted to a predetermined range.  Accordingly, the piston head 46, though not provided with a piston ring, can supply a desired quantity of oil mist contained in the refrigerant to the crank chamber 20.
The piston 28 further includes an intermediate section 48 between the piston head 46 and the piston tail 32.  The intermediate section 48 has a pair of reinforcing ribs 50, for example, and the ribs 50 connect the piston head 46 and the piston tail 32 to each other.
More specifically, the dot-dash line in FIG. 3 indicates a radial plane X containing the axis of the piston 28 as well as the axis of the cylinder block 14 (i.e., the axis of the drive shaft 22) when the piston 28 is received in the cylinder bore 26.  The pair of reinforcing ribs 50 are located near the radial plane X symmetrically with respect thereto and extend parallel with each other along the radial plane X.  Namely, the reinforcing ribs 50 are located at the center area of the intermediate section 48.
The thickness T of each reinforcing rib 50 and the space S between the ribs 50 are determined in accordance with the magnitude of tangential force that acts upon the piston 28 from the pair of shoes 30 during reciprocating motion of the piston 28 due to the friction between the swash plate 24 and the shoes 30.  Namely, the pair of reinforcing ribs 50 serve as strengthening members for providing rigidity required of the piston 28 as a whole.  Accordingly, even when applied with the tangential force, the piston 28 does not undergo bending deformation.  Also, even when applied with the high pressure in the compression chamber 40, the piston 28 does not undergo compressive deformation.  As a result, the piston 28 can smoothly reciprocate inside the cylinder bore 26.
Further, as shown in FIG. 2, each reinforcing rib 50 has a lower edge 52 which is directed radially inward of the cylinder block 14 when the piston 28 is received in the cylinder bore 26.  The lower edge 52 is inclined so as to approach the axis of the piston 28 with distance from the piston head 46 toward the piston tail 32.  A portion of the lower edge 52 close to the piston head 46 is, however, formed as a slide guide 54 which extends parallel with the axis of the piston 28 and which comes into sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore 26, like the piston head 46.  The slide guide 54 preferably has a length LS slightly greater than the length LH of the piston head 46.  The slide guides 54 serve to ensure stable reciprocating motion of the piston 28.
The intermediate section 48 further includes a semi-cylindrical outer peripheral wall 56.  The outer peripheral wall 56 has an inner surface continuous with the upper edges of the reinforcing ribs 50 and partly surrounding the ribs 50 around the axis of the piston 28.  Namely, the outer peripheral wall 56 is not perfectly cylindrical in shape but is partly cut, thus forming an open area, and the lower edges 52 and slide guides 54 of the reinforcing ribs 50 are exposed through the open area of the outer peripheral wall 56.
More specifically, the outer peripheral wall 56 has a cross-sectional form symmetrical with respect to the aforementioned radial plane X, and the symmetry is maintained throughout the entire length of the outer peripheral wall 56 along the axis of the piston 28.  The outer peripheral wall 56 includes a large-diameter portion 58 extending from the piston head 46, a small-diameter portion 60 extending from the piston tail 32, and a tapered portion 62 interconnecting the small-diameter portion 60 and the large-diameter portion 58.
As shown in FIG. 4, the outer peripheral surface of the large-diameter portion 58 is formed by part of a cylindrical surface having a diameter equal to the diameter D1 of the outer peripheral surface of the piston head 46.  On the other hand, the outer peripheral surface of the small-diameter portion 60 is formed by part of a cylindrical surface having a diameter D2 smaller than the diameter D1.  The tapered portion 62 smoothly connects the large-diameter portion 58 and the small-diameter portion 60.  Consequently, the outer peripheral wall 56 comes into sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore 26 only at the large-diameter portion 58 thereof.
Further, the outer peripheral wall 56 has side edges, or opening edges 64, located on both sides of the pair of reinforcing ribs 50.  The profile of the opening edges 64 and the thickness of the outer peripheral wall 56 are determined according to CAE, taking account of a side force applied to the piston 28 during reciprocating motion thereof.  The thickness of the outer peripheral wall 56 should preferably be as small as possible.  The side force is produced due to the aforementioned tangential force and acts upon the piston 28 in the rotating direction of the swash plate 24.
Specifically, each opening edge 64 has a profile which, as viewed in FIG. 2, is a sequence of a downwardly convex arc of the large-diameter portion 58, an upwardly convex arc of the tapered portion 62, and a straight line of the small-diameter portion 60 parallel with the axis of the piston 28.
Accordingly, the circumferential length of the outer peripheral wall 56 defined between the two opening edges 64 decreases with distance from the piston head 46 toward the piston tail 34 and is constant at the small-diameter portion 60.
Like the piston head 46, the large-diameter portion 58 of the outer peripheral wall 56 comes into sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore 26.  Thus, the large-diameter portion 58 serves to adjust the quantity of refrigerant flowing into the crank chamber 20 from the compression chamber 40, in cooperation with the piston head 46, making it unnecessary to use a piston ring.
Also, since the outer peripheral wall 56 does not completely cover the pair of reinforcing ribs 50 and has a small thickness, the overall weight of the piston 28, that is, the inertial mass thereof, is small.  Further, the external shape of the outer peripheral wall 56, that is, the profile of the opening edges 64, is determined according to CAE, and therefore, the outer peripheral wall 56 can satisfactorily withstand the aforementioned side force.
Referring additionally to FIG. 5, the piston tail 32 will be described in more detail.
The piston tail 32 has a shape symmetrical with respect to the aforementioned radial plane X and is generally U-shaped as viewed in section along the radial plane X.  When the piston 28 is received in the cylinder bore 26, the piston tail 32 is positioned with its U-shaped cavity directed radially inward of the cylinder block 14.
Specifically, the piston tail 32 includes a pair of shoe holders 66 separated from each other in the axial direction of the piston 28, and a bridge 68 connecting the shoe holders 66.  The reinforcing ribs 50 and the outer peripheral wall 56 are connected to the front-side shoe holder 66 as viewed in the axial direction of the piston 28.
As is clear from FIG. 5, the pair of shoe holder 66 have inner surfaces 70 facing each other, and shoe sockets 72 are formed in the respective inner surfaces 70.  The shoe sockets 72 each have a semispherical concave form and are located on the axis of the piston 28.  Each shoe socket 72 can receive the aforementioned shoe 30, and the pair of shoes 30 received in the respective shoe sockets 72 can hold the outer peripheral edge of the swash plate 24 therebetween while being rotatably and rockably supported by the shoe sockets 72.
Further, as shown in FIG. 5, the bridge 68 has an outer surface 76 which faces the inner peripheral surface 74 of the front casing 12 when the piston 28 is received in the cylinder bore 26.  A slider 78 is formed on the outer surface 76.  The slider 78 slightly protrudes from the outer surface 76 and comes into sliding contact with the inner peripheral surface 74 of the front casing 12.  Namely, the sliding contact surface of the slider 78 forms a stopper surface 80 for preventing the piston 28 from rotating about the axis thereof during the reciprocating motion.  The stopper surface 80 has an arcuate form, as viewed in cross section of the piston 28, that matches the inner peripheral surface 74 of the front casing 12.
The slider 78 has three grooves, or three oil windows 82 formed therein, for example.  As clearly shown in FIGS. 3 and 4, the oil windows 82 are arranged symmetrically with respect to the aforementioned radial plane X and extend beyond that edge of the slider 78 which is closer to the outer peripheral wall 56.  Also, the oil windows 82 penetrate through the bridge 68 in the radial direction of the piston 28, as clearly shown in FIG. 5, and form passages connecting between the stopper surface 80 and the inner surface of the bridge 68, that is, the shoe sockets 72.
During reciprocating motion of the piston 28, the slider 78 of the piston tail 32 comes into sliding contact with the inner peripheral surface 74 of the front casing 12, as mentioned above, and scrapes off the lubricating oil adhering to the inner peripheral surface 74.  The lubricating oil thus scraped off is introduced into the piston tail 32 through the oil windows 82, as indicated by the arrows in FIG. 5, and is supplied to the shoe sockets 72.  The shoe sockets 72 and the shoes 30 can therefore be satisfactorily lubricated with the oil, whereby wear of the shoe sockets 72 and shoes 30 is reduced.  The lubricating oil adhering to the inner peripheral surface 74 of the front casing 12 derives from the oil mist in the refrigerant supplied to the crank chamber 20.
The piston 28 is an integral or one-piece formed article made of aluminum alloy or magnesium alloy.  In the case where the piston 28 is to be made of an aluminum alloy, for example, a forging process or casting process may be used to form the piston 28.  On the other hand, where the piston 28 is to be made of a magnesium alloy, a semi-solid casting process (Thixomag (trademark)) may be employed to mold the piston 28.
Preferably, a wear-resistant coating is formed over various sliding contact surfaces of the piston 28, that is, the outer peripheral surface of the piston head 46, the outer peripheral surface of the outer peripheral wall 56 (large-diameter portion 58), the slide guides 54 of the reinforcing ribs 50, the outer surface of the slider 78 of the bridge 68, and the shoe sockets 72.  In the enlarged view Z of a part indicated by the dot-dash circle Y in FIG. 5, for example, numeral 84 denotes the coating formed on the outer peripheral wall 56.
Where the piston 28 is made of an aluminum alloy, Teflon (trademark) is used for the coating 84.  On the other hand, where the piston 28 is made of a magnesium alloy, the coating 84 preferably has a two-layer structure including an oxide ceramic base layer (inner layer) and an outer layer of Teflon.
When molding the piston 28 by the forging or casting process or by the semi-solid casting process, a pair of dies or molds is used for the molding.  The parting line PL of the dies or molds, indicated by the dot-dash line in FIG. 6, is not contained in the radial plane X of the piston 28 but contained in a plane perpendicular to the radial plane X.
FIGS. 3 and 7 are bottom and perspective views, respectively, of the piston 28 as viewed from the axis of the cylinder block 14 on the assumption that the piston 28 is received in the cylinder bore 26.  As will be clear from FIGS. 3 and 7, the piston 28 has an external shape such that the surfaces thereof parallel with the radial plane X do not have recesses or grooves, except for the shoe sockets 72.  Accordingly, the piston 28, inclusive of the oil windows 82, can be produced as a one-piece molded article near the end product by the aforementioned molding process using dies or molds.  The shoe sockets 72 are formed by machining the one-piece molded article.
The present invention is not limited to the piston 28 of the foregoing embodiment and may be modified in various ways.
FIG. 8 shows a modified piston 86 by way of example.  In the figure, identical reference numerals are used to denote parts having functions identical with those of the corresponding parts of the aforementioned piston 28, and description of such parts is omitted.  Only the difference between the pistons 86 and 28 will be explained below.
With respect to the diametrical direction of the piston 86, the piston tail 32 is directed opposite to the pair of reinforcing ribs 50 and the outer peripheral wall 56.  In this case, the reinforcing ribs 50 can be configured such that the slide guides 54 extend for a part or entire length thereof.  This piston 86 also can provide advantages similar to those achieved by the aforementioned piston 28.
[Brief Description of the Drawings]
[FIG. 1]  A sectional view of a swash plate compressor.
[FIG. 2]  A side view of a piston according to an embodiment.
[FIG. 3]  A bottom view of the piston appearing in FIG. 1.
[FIG. 4]  A plan view of the piston appearing in FIG. 1.
[FIG. 5]  A longitudinal sectional view of the piston appearing in FIG. 1.
[FIG. 6]  A sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3.
[FIG. 7]  A perspective view of the piston appearing in FIG. 1.
[FIG. 8]  A perspective view of a piston according to a modification.
[Explanation of Reference Numerals]
12          front casing
14          cylinder block
24          swash plate(swash member)
26          cylinder bore
28, 86      piston
30          shoe
32          piston tail
46          piston head
48          intermediate section
50          reinforcing rib
54          slide guide
56          outer peripheral wall
62          opening edge
80          stopper surface
82          oil window (passage)
84          coating
[Claim 1]
A piston for a reciprocating fluid machine including a casing containing a rotatable swash member, a cylinder block having a cylinder bore in which the piston is received for reciprocating motion, and a radial plane containing an axis of rotation of the swash member and an axis of the cylinder bore,
wherein the piston is a one-piece formed article comprising a piston head, a piston tail having a socket formed therein for a shoe engaging with the swash member, and an intermediate section connecting the piston head and the piston tail, and
the intermediate section includes a plurality of reinforcing ribs arranged near the radial plane symmetrically with respect thereto and extending parallel with each other along the radial plane.
[Claim 2]
The piston according to claim 1, wherein the intermediate section further includes a generally semi-cylindrical outer peripheral wall at least part of which comes into sliding contact with an inner peripheral surface of the cylinder bore, the outer peripheral wall partly surrounding the reinforcing ribs around an axis of the piston.
[Claim 3]
The piston according to claim 2, wherein the outer peripheral wall has a cross-sectional form symmetrical with respect to the radial plane and has side edges extending along the radial plane.
[Claim 4]
The piston according to claim 3, wherein the outer peripheral wall has a circumferential length defined between the side edges thereof, the circumferential length decreasing with distance from the piston head toward the piston tail.
[Claim 5]
The piston according to claim 3, wherein each of the reinforcing ribs has a slide guide formed by at least a part thereof, the slide guide being disposed in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder bore.
[Claim 6]
The piston according to claim 1, wherein the piston tail includes a stopper surface which comes into sliding contact with an inner surface of the casing during reciprocating motion of the piston to prevent the piston from rotating about an axis thereof, and a passage opening in the stopper surface and connecting between the stopper surface and the socket.
[Claim 7]
The piston according to claim 1, wherein the piston is made of an aluminum alloy or a magnesium alloy.
[Claim 8]
The piston according to claim 7, wherein the piston further includes a wear-resistant coating formed on an outer surface thereof which comes into sliding contact with an inner peripheral surface of the cylinder bore and an inner surface of the casing.
[Claim 9]
The piston according to claim 2, wherein the piston head of the piston is a ring-less piston head.
[Claim 10]
A piston for a reciprocating fluid machine including a casing containing a rotatable swash member, a cylinder block having a cylinder bore in which the piston is received for reciprocating motion, and a radial plane containing an axis of rotation of the swash member and an axis of the cylinder bore,
wherein the piston is a one-piece formed article made of a magnesium alloy.
[Claim 11]
The piston according to claim 10, wherein the piston is produced by semi-solid casting.
1  Abstract
[Purpose]  To provide a piston for a reciprocating fluid machine, of which the weight can be reduced while at the same time securing required mechanical strength.
[Means to Attain the Purpose]  A piston is a one-piece molded article made of an aluminum alloy or a magnesium alloy, including a piston head 46, a piston tail 32, and an intermediate section 48 connecting the piston head 46 and the piston tail 32.  The intermediate section 48 has a pair of reinforcing ribs 50 and a semi-cylindrical outer peripheral wall 56 partly surrounding the reinforcing ribs 50.
2  Representative Drawing
FIG. 7
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