(57)【要約】【課題】少ない部品点数で良好な気密性及び摺動性を確保し得るピストン構造を提供する。【解決手段】シリンダ１内を往復動するピストン２は、外側鍔部２ｄが形成された有底円筒体で、これに円筒状のブッシュ３が装着され、ブッシュとピストンとの間に円筒状の固定部材４が介装される。ブッシュの一方の端部が縮径されて内側鍔部３ａが形成されており、この内側鍔部が固定部材の一方の端部４ａとピストンの外側鍔部との間に挟持される。固定部材の他方の端部４ｂがピストンの頭部に圧入され、固定部材とブッシュとの間に空隙（ＲＡ）が形成されている。而して、シリンダ内の圧力上昇によりブッシュの他方の端部側が拡開し、圧力低下時には元に戻る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内を往復動するピストンであって、開口端が拡径されて外側鍔部が形成された有底円筒体のピストンと、該ピストンに装着される円筒状のブッシュであって、一方の端部が縮径されて内側鍔部が形成されたブッシュと、該ブッシュと前記ピストンとの間に介装される円筒状の固定部材であって、一方の端部と前記ピストンの外側鍔部との間に前記ブッシュの内側鍔部を挟持するように配設される固定部材とを備え、該固定部材の他方の端部と前記ブッシュの他方の端部との間に空隙が形成されていることを特徴とするピストン構造。
【請求項２】
前記ピストンは、小径の頭部と大径のスカート部を有し段差部が形成されると共に、前記スカート部の開口端が拡径されて前記外側鍔部が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】
前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、該縮径部の外周面と前記ブッシュの他方の端部側の内周面との間に環状の空隙が形成されてい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】
前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、該縮径部の外周面と前記ブッシュの他方の端部側の内周面との間に、径方向で対向する少なくとも一対の空隙が形成されてい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５】
前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、前記ブッシュの他方の端部側の内周面に当接するように形成された第１の拡径部を有すると共に、前記ブッシュの一方の端部側の内周面に当接するように形成された第２の拡径部を有し、該第２の拡径部と前記第１の拡径部との間に形成される環状空間に連通する少なくとも一つの連通孔が、前記第１の拡径部に形成されていることを特徴とする請求項２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、所謂エアコンプレッサ装置に関連し、例えば下記の特許文献１には、「起動時の負荷を低減できると共に、連続運転時等におけるリップリングの摩耗を抑えることができ、リップリングの寿命を延ばすことができる往復動圧縮機を提供すること」を目的とし（特許文献１の段落〔００１６〕に記載）、「リップリングは、内周側に位置し前記ピストンに固定される固定部と、該固定部から前記ピストンの径方向外側へと突出し前記圧縮室に向けて屈曲した外周側のリップ部とからなり、該リップ部はその外径を前記シリンダの内径よりも予め小さく形成し、圧縮運転時には前記圧縮室からの圧力により前記シリンダの内周面に向けて撓み変形する構成とした」往復動圧縮機が提案されている（同段落〔００１８〕に記載）。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、「ピストン本体に対するピストンリングの組み付けの際に、ピストンリングの不完全な固定を生じさせることなしに、ピストン本体に対しピストンリングを同心状に組み付け固定することができるエアコンプレッサのピストン構造を提供すること」を目的とし（特許文献２の段落〔０００４〕に記載）、「ピストン本体の冠面に、該ピストン本体と同心円の芯出し用突出部が形成され、該芯出し用突出部にピストンリングの軸心部に形成された芯出し穴を装着し、前記ピストンリングの内周縁部を固定手段によりピストン本体の冠面に対し押圧固定するようにしたエアコンプレッサのピストン構造において、前記芯出し用突出部の外周面に下端に向かうにつれて径を拡大するテーパ面が形成され、前記ピストンリングの芯出し穴の内径寸法が前記テーパ面の上端最小径部の外径寸法よりは大で、テーパ面の下端最大径部の外径寸法よりは僅かに小さめに形成されている」ピストン構造が提案されている（同段落〔０００５〕に記載）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４８１７８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３９７５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に記載のリップリングによっては気密性を確保することが困難であり、また、同リップリングには曲げ変形が生じるため耐久性に疑問が残る。一方、特許文献２に記載のピストン構造においては、ピストンリングのみでは不十分で、摺動性を確保するため摺動ガイド部材（ガイドブッシュ）が併用されている。尚、上記特許文献１にはリップリングと記載され、特許文献２にはピストンリングと記載されているが、これらは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、少ない部品点数で良好な気密性及び摺動性を確保し得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、本発明のピストン構造は、シリンダ内を往復動するピストンであって、開口端が拡径されて外側鍔部が形成された有底円筒体のピストンと、該ピストンに装着される円筒状のブッシュであって、一方の端部が縮径されて内側鍔部が形成されたブッシュと、該ブッシュと前記ピストンとの間に介装される円筒状の固定部材であって、一方の端部と前記ピストンの外側鍔部との間に前記ブッシュの内側鍔部を挟持するように配設される固定部材とを備え、該固定部材の他方の端部と前記ブッシュの他方の端部との間に空隙が形成されるように構成したものである。
【０００８】
上記のピストン構造において、前記ピストンは、小径の頭部と大径のスカート部を有し段差部が形成されると共に、前記スカート部の開口端が拡径されて前記外側鍔部が形成されている構成とするとよい。そして、前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、該縮径部の外周面と前記ブッシュの他方の端部側の内周面との間に環状の空隙が形成されるように構成するとよい。
【０００９】
また、前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、該縮径部の外周面と前記ブッシュの他方の端部側の内周面との間に、径方向で対向する少なくとも一対の空隙が形成されるように構成してもよい。あるいは、前記固定部材は、前記ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有し、前記ブッシュの他方の端部側の内周面に当接するように形成された第１の拡径部を有すると共に、前記ブッシュの一方の端部側の内周面に当接するように形成された第２の拡径部を有し、該第２の拡径部と前記第１の拡径部との間に形成される環状空間に連通する少なくとも一つの連通孔が、前記第１の拡径部に形成されるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
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、シリンダ内を往復動するピストンであって、開口端が拡径されて外側鍔部が形成された有底円筒体のピストンと、該ピストンに装着される円筒状のブッシュであって、一方の端部が縮径されて内側鍔部が形成されたブッシュと、該ブッシュとピストンとの間に介装される円筒状の固定部材であって、一方の端部とピストンの外側鍔部との間にブッシュの内側鍔部を挟持するように配設される固定部材とを備え、該固定部材の他方の端部とブッシュの他方の端部との間に空隙が形成されており、シリンダ内の圧力上昇、ひいては空隙内の圧力上昇によりブッシュの他方の端部側が拡開するので、良好な気密性が確保されると共に、シリンダ内の圧力低下時にはブッシュの他方の端部側が元に戻るので、良好な摺動性が確保される。また、ピストンの往復動において、ブッシュはシリンダの内壁面に対し面接触した状態となるので、良好な耐久性を確保できる。しかも、ブッシュは単一部材で構成され、固定部材によってピストンに容易に保持し得るので、良好な組付性を確保することができる。
【００１１】
上記のピストン構造において、ピストンは、小径の頭部と大径のスカート部を有し段差部が形成されると共に、スカート部の開口端が拡径されて外側鍔部が形成されている構成とすれば、上記の空隙を容易に形成することができる。そして、固定部材を、ピストンの頭部に当接するように形成された縮径部を有するものとし、該縮径部の外周面とブッシュの他方の端部側の内周面との間に環状の空隙が形成されている構成とすれば、簡単な構造で、シリンダ内の圧力上昇に応じてブッシュの他方の端部側が容易に拡開すると共に、圧力低下時には容易に元に戻る構成とすることができ、良好な気密性及び摺動性を確保することができる。
【００１２】
また、縮径部の外周面とブッシュの他方の端部側の内周面との間に、径方向で対向する少なくとも一対の空隙が形成されている構成とし、あるいは、ブッシュの他方の端部側の内周面に当接するように形成された第１の拡径部を有すると共に、ブッシュの一方の端部側の内周面に当接するように形成された第２の拡径部を有し、該第２の拡径部と第１の拡径部との間に形成される環状空間に連通する少なくとも一つの連通孔が、第１の拡径部に形成されている構成としても、簡単な構造で、シリンダ内の圧力上昇に応じてブッシュの他方の端部側が容易に拡開すると共に、圧力低下時には容易に元に戻る構成とすることができ、良好な気密性及び摺動性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストン構造の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るピストン構造の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るピストン構造の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るピストン構造の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るピストン構造の平面図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態に係るピストン構造の断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係るピストン構造の平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るピストン構造を有するエアコンプレッサ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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３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８に示すエアコンプレッサ装置に供される。本実施形態のピストン２は、図１に示すように、小径の頭部２ａと大径のスカート部２ｂを有し段差部２ｃが形成されると共に、スカート部２ｂの開口端が拡径されて外側鍔部２ｄが形成された金属製の有底円筒体で、図８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には図１に示すように円筒状のブッシュ３が装着され、ブッシュ３とピストン２との間に円筒状の固定部材４が介装されている。尚、ブッシュ３は樹脂製で、例えば四フッ化エチレン樹脂で形成されており、固定部材４は金属製である。
【００１５】
ブッシュ３は、一方の端部が縮径されて内側鍔部３ａが形成されており、この内側鍔部３ａが固定部材４の一方の端部４ａとピストン２の外側鍔部２ｄとの間に挟持されている。固定部材４の他方の端部４ｂには縮径部４ｃが形成されており、この縮径部４ｃがピストン２の頭部２ａに圧入され、縮径部４ｃの外周面とブッシュ３の他方の端部３ｂの内周面との間に環状の空隙ＲＡが形成されている。これらを組み付け手順に従って記載すると、ブッシュ３の内側鍔部３ａがピストン２の外側鍔部２ｄに当接するようにブッシュ３がピストン２に嵌合された後、両者間に固定部材４が介装され、その縮径部４ｃがピストン２の頭部２ａに圧入されると、ブッシュ３の内側鍔部３ａが固定部材４の一方の端部４ａとピストン２の外側鍔部２ｄとの間に挟持されると共に、上記の環状の空隙ＲＡが形成される。尚、ピストン２にはピストンピン２ｅが固定され、これに回転可能に支持されるコネクティングロッド２ｆを介して、後述するクランク機構５（図８に示す）に連結されている。
【００１６】
図８は上記の実施形態に係るピストン構造を有するエアコンプレッサ装置を示すもので、例えば車両のエアサスペンション装置に供される。即ち、図１乃至図３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（並びにブッシュ３及び固定部材４）と、このピストン２に連結され、電動モータＭの回転運動をピストン２の往復運動に変換するクランク機構５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との間に圧縮室（符合省略）を形成すると共に、吸入弁６及び吐出弁７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、ドライヤＤが装着されている。尚、吸入弁６はリードバルブで構成され、吐出弁７は、常時はその弁体（符合省略）がスプリングによって吐出孔（符合省略）を閉塞する方向に付勢されている。
【００１７】
上記の構成になるエアコンプレッサ装置において、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内を往復運動する。このピストン２の往復運動に応じて吸入弁６を介して空気が導入され、シリンダ１とピストン２との間の圧縮室で圧縮され、吐出弁７からドライヤＤに供給される。而して、ドライヤＤから乾燥した圧縮空気が吐出される。
【００１８】
上記のピストン２の往復運動において、前述のようにブッシュ３と固定部材４との間には環状の空隙ＲＡが形成されており、ピストン２の圧縮行程（図８の左方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力上昇、ひいては環状の空隙ＲＡ内の圧力上昇によりブッシュ３の他方の端部３ｂ側が拡開し、シリンダ部１１の内壁面に密着するので、シリンダ部１１とピストン２との間の良好な気密性が確保される。圧縮空気が吐出された後のピストン２の吸入行程（図８の右方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力が低下し、ブッシュ３の拡開した他方の端部３ｂは元の形状に戻り、シリンダ部１１の内壁面に対する他方の端部３ｂの押接力が低下するので、シリンダ部１１に対するピストン２の摺動性が確保され、円滑な作動となる。また、上記のピストン２の往復運動において、ブッシュ３はシリンダ部１１の内壁面に対し面接触した状態となるので、良好な耐久性を確保できる。しかも、ブッシュ３は単一部材で構成され、上記のように固定部材４によってピストン２に容易に保持されるので、良好な組付性を確保することができる。
【００１９】
図４及び図５は本発明の他の実施形態に係るピストン構造を示すもので、上記の実施形態と同様、図８に示すエアコンプレッサ装置に装着される。本実施形態の固定部材４は、ピストン２の頭部２ａに当接するように形成された縮径部４ｃを有し、縮径部４ｃの外周面とブッシュ３の他方の端部３ｂ側の内周面との間に、径方向で対向する少なくとも一対の空隙ＰＡが形成されている。本実施形態では、図５に示すように四つの空隙ＰＡが周方向に均等に形成されている。図４は、空隙ＰＡが形成されている部分の断面と空隙ＰＡが存在しない部分の断面を左右に示している。尚、その他の構成は図１乃至図３に示す実施形態と同様であり、正面図は図２と同様であるのでこれを省略すると共に、図１乃至図３に開示された部材と実質的に同一の部材には同一の符合を付して説明を省略する。
【００２０】
而して、ピストン２の圧縮行程（図８の左方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力上昇、ひいては四つの空隙ＰＡ内の圧力上昇によりブッシュ３の他方の端部３ｂ側が拡開し、シリンダ部１１の内壁面に密着するので、シリンダ部１１とピストン２との間の良好な気密性が確保される。圧縮空気が吐出された後のピストン２の吸入行程（図８の右方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力が低下し、ブッシュ３の拡開した他方の端部３ｂは元の形状に戻り、シリンダ部１１の内壁面に対する他方の端部３ｂの押接力が低下するので、シリンダ部１１に対するピストン２の摺動性が確保され、円滑な作動となる。そして、図１乃至図３に示す実施形態と同様、良好な耐久性を確保できると共に、良好な組付性を確保することができる。
【００２１】
図６及び図７は本発明の更に他の実施形態に係るピストン構造を示すもので、図４及び図５の実施形態と同様ピストン２の頭部２ａに当接するように形成された縮径部４ｃを有するが、本実施形態の固定部材４は、ブッシュ３の他方の端部３ｂ側の内周面に当接するように形成された第１の拡径部４ｄを有すると共に、ブッシュ３の一方の端部（内側鍔部３ａ）側の内周面に当接するように形成された第２の拡径部４ｅを有する。而して、第１の拡径部４ｄと第２の拡径部４ｅの間に環状空間ＲＳが形成され、これに連通する少なくとも一つの連通孔ＴＨが、第１の拡径部４ｄに形成されている。本実施形態では、図７に示すように四つの連通孔ＴＨが周方向に均等に形成されている。図６は、連通孔ＴＨが形成されている部分の断面と連通孔ＴＨが存在しない部分の断面を左右に示している。尚、その他の構成は図１乃至図３に示す実施形態と同様であり、正面図は図２と同様であるのでこれを省略すると共に、図１乃至図３に開示された部材と実質的に同一の部材には同一の符合を付して説明を省略する。
【００２２】
而して、ピストン２の圧縮行程（図８の左方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力上昇、ひいては（連通孔ＴＨを介して連通する）環状空間ＲＳ内の圧力上昇によりブッシュ３の他方の端部３ｂ側が拡開し、シリンダ部１１の内壁面に密着するので、シリンダ部１１とピストン２との間の良好な気密性が確保される。圧縮空気が吐出された後のピストン２の吸入行程（図８の右方向移動）では、シリンダ１（圧縮室）内の圧力が低下し、ブッシュ３の拡開した他方の端部３ｂは元の形状に戻り、シリンダ部１１の内壁面に対する他方の端部３ｂの押接力が低下するので、シリンダ部１１に対するピストン２の摺動性が確保され、円滑な作動となる。そして、図１乃至図３に示す実施形態と同様、良好な耐久性を確保できると共に、良好な組付性を確保することができる。
【００２３】
上記の各実施形態においては、固定部材４の他方の端部４ｂには縮径部４ｃが形成されており、ピストン２の頭部２ａに圧入されるように構成されているが、固定部材４の一方の端部４ａ側をピストン２のスカート部２ｂに圧入するように構成してもよい。尚、上記の各実施形態のピストン構造は、ピストン２に連通孔が形成された気体ポンプにも適用可能であり、車両に限らず、他の装置にも使用可能であり、更に、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】
【００２４】
１  シリンダ
２  ピストン
２ａ  頭部
２ｂ  スカート部
２ｃ  段差部
２ｄ  外側鍔部
３  ブッシュ
３ａ  内側鍔部
３ｂ  端部
４  固定部材
４ａ、４ｂ  端部
４ｃ  縮径部
５  クランク機構
ＲＡ、ＰＡ  空隙
ＲＳ  環状空間
【図１】
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【図２】
2015105631.tif 000004
【図３】
2015105631.tif 000005
【図４】
2015105631.tif 000006
【図５】
2015105631.tif 000007
【図６】
2015105631.tif 000008
【図７】
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【図８】
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