(57)【要約】【課題】製造コストの低廉化を実現可能な圧縮機用のピストンの製造方法を提供する。【解決手段】ピストン素材形成工程Ｓ１０では、両端が平坦なピストン素材３０を形成する。ピストン完成工程Ｓ２０は、ピストン素材３０の両端にセンタ穴２０ａを凹設するとともにピストン素材３０の少なくとも一端にケレ２０ｂを凹設する心立て工程Ｓ２１と、両センタ穴２０ａ及びケレ２０ｂを用いて旋盤によりピストン素材３０の少なくとも外周面３１を切削加工する外形加工工程Ｓ２２と、外周面３１にコーティング層を形成するコーティング工程Ｓ２４と、コーティング層を仕上研磨する仕上工程Ｓ２６と、首形成部１０ａに斜板収容溝３２及びシュー受け面３３を切削により形成する首部形成工程Ｓ２０ｂと、本体形成部３０ａの両端を切断することによりセンタ穴２０ａ及びケレ２０ｂを切除する両端切断工程Ｓ２５とを有する。【選択図】　　　　図１
2004124822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板収容溝に斜板を収納し、該斜板収容溝に対面して形成されたシュー受け面で該斜板に係留される一対のシューを受け、該斜板の傾斜角によってシリンダボア内を往復動して冷媒の圧縮を行う圧縮機用のピストンの製造方法であって、
該斜板収容溝及び該シュー受け面をもつ首部を形成可能な首形成部と、該首形成部と軸方向で一体をなし、該シリンダボアを摺動可能な本体部を形成可能な本体形成部とからなるピストン素材を形成するピストン素材形成工程と、
該ピストン素材の少なくとも外周面及び該斜板収容溝を切削加工し、該外周面に摺動性材料からなるコーティング層を形成した後、該コーティング層を仕上研磨するとともに、該首形成部に該シュー受け面を切削により形成し、該ピストンを得るピストン完成工程とからなる圧縮機用のピストンの製造方法において、
前記ピストン素材形成工程は、両端が平坦な前記ピストン素材を形成し、
前記ピストン完成工程は、該ピストン素材の両端にセンタ穴を凹設するとともに該ピストン素材の少なくとも一端にケレを凹設する心立て工程と、
両センタ穴及び該ケレを用いて旋盤により該ピストン素材の少なくとも前記外周面を切削加工する外形加工工程と、
該外周面に前記コーティング層を形成するコーティング工程と、
該コーティング層を仕上研磨する仕上工程と、
前記首形成部に前記斜板収容溝及び前記シュー受け面を切削により形成する首部形成工程と、
前記本体形成部の両端を切断することにより該両センタ穴及び該ケレを切除する両端切断工程とを有することを特徴とする圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項２】
前記ピストン素材形成工程は、前記首形成部を含む第１部材と、一面側で該第１部材とともに前記本体形成部内に中空部を形成し、他面が平坦な第２部材とを形成する２部材形成工程と、
該第１部材と該第２部材とを接合して中空状の前記ピストン素材を形成する接合工程とからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項３】
前記ピストンは、一面側に前記首部をもち、他面側に前記本体部をもつ片頭のものであることを特徴とする請求項２記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項４】
前記２部材形成工程は、一対の前記首形成部同士が一体をなす前記第１部材を形成し、
前記接合工程は、該第１部材の両端に前記第２部材を接合して前記ピストン素材を形成し、
前記ピストン完成工程は、前記仕上工程後に該ピストン素材から２個の中空状の該ピストンを得る切離工程を行うことを特徴とする請求項３記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項５】
前記ピストンは、一面側に前記首部をもち、他面側に前記本体部をもつ片頭のものであることを特徴とする請求項１記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項６】
前記ピストン素材形成工程は、一対の前記首形成部同士が一体をなす中実の前記ピストン素材を形成し、
前記ピストン完成工程は、前記仕上工程後に該ピストン素材から２個の中実の前記ピストンを得る切離工程を行うことを特徴とする請求項５記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項７】
前記首部形成工程は、前記斜板収容溝を切削により形成する斜板収容溝形成工程と、前記シュー受け面を切削により形成するシュー受け面形成工程とからなり、
前記ピストン完成工程は、前記心立て工程後、前記外形加工工程、前記コーティング工程及び前記仕上工程の順に行う本体部形成工程と、該斜板収容溝形成工程及び該シュー受け面形成工程の順に行う首部形成工程とを任意の順に行い、該外形加工工程後の該シュー受け面形成工程の前後で前記両端切断工程を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項８】
前記首部形成工程は、前記斜板収容溝を切削により形成する斜板収容溝形成工程と、前記シュー受け面を切削により形成するシュー受け面形成工程とからなり、
前記ピストン完成工程は、前記心立て工程と、前記外形加工工程と、前記斜板収容溝形成工程と、前記コーティング工程と、前記両端切断工程と、前記仕上工程と、前記シュー受け面形成工程と、前記切離工程とを順に行うことを特徴とする請求項４又は６記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項９】
前記ピストン素材形成工程はダイカストであることを特徴とする１乃至８のいずれか１項記載の圧縮機用のピストンの製造方法。
【請求項１０】
前記接合工程は摩擦圧接であることを特徴とする請求項２又は４記載の圧縮機用ピストンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機用のピストンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な往復動型圧縮機として、内部に複数個のシリンダボアを形成するシリンダブロックと、このシリンダブロックと接合され、内部にクランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングとを備えたものが知られている。吸入室及び吐出室は、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等からなる冷凍回路に接続される。各シリンダボア内にはそれぞれピストンが往復動可能に収容されており、各ピストンはそれぞれシリンダボア内に圧縮室を区画している。また、シリンダブロック及びハウジングには駆動軸が回転可能に支承されており、この駆動軸は車両のエンジン等の外部駆動源により駆動されるようになっている。クランク室内にはその駆動軸に対して同期回転かつ傾動可能に斜板が支承されており、この斜板は一対のシューを介して各ピストンを往復従動させるようになっている。また、クランク室は、制御機構によって圧力が制御されるようになっている。
【０００３】
この種の往復動型圧縮機に用いられる各ピストンは、斜板を収納する斜板収容溝と、斜板に係留される一対のシューを受け、斜板収容溝に対面して形成されるシュー受け面とを備えている。そして、各ピストンは、斜板の傾斜角によってそれぞれシリンダボア内を往復動して冷媒の圧縮を行う。
【０００４】
従来、そのようなピストンの製造方法として、特許文献１〜６開示の方法が知られている。これらの製造方法はピストン素材形成工程とピストン完成工程とからなる。
【０００５】
ピストン素材形成工程では、首形成部と、この首形成部と軸方向で一体をなす本体形成部とからなるピストン素材を形成する。ピストン素材の首形成部は、斜板収容溝及びシュー受け面をもつ首部を形成可能な部分である。また、ピストン素材の本体形成部は、シリンダボアを摺動可能な本体部を形成可能な部分である。特許文献１〜６開示のピストン素材は、両端面に軸方向に突出する突出部が形成されている。
【０００６】
また、ピストン完成工程では、こうして得られたピストン素材の少なくとも外周面及び斜板収容溝を切削加工する。また、その外周面に摺動性材料からなるコーティング層を形成した後、そのコーティング層を仕上研磨するとともに、首形成部にシュー受け面を切削により形成する。
【０００７】
特に、特許文献１では、ピストン素材形成工程として、以下の工程を行う。まず、首形成部を含む第１部材と、一面側でその第１部材とともに本体形成部内に中空部を形成する第２部材とをダイカスト又は鍛造により形成する。ここで、第１部材には、第２部材とは逆側の端面に軸方向に突出する突出部が形成されている。また、第２部材にも、第１部材とは逆側の端面に軸方向に突出する突出部が形成されている。次いで、第１部材の突出部と第２部材の突出部とを用いて第１部材と第２部材とを摩擦溶接により接合する。こうして、中空状のピストン素材を形成する。そして、ピストン完成工程において、ピストン素材の両端に存在する両突出部を切断し、中空状のピストンとする。
【０００８】
特許文献２では、ピストン素材形成工程として、一対の首形成部同士が一体をなす中実のピストン素材を形成する。ここで、ピストン素材には、両端面に軸方向に突出する突出部が形成されている。そして、ピストン完成工程において、ピストン素材の両端に存在する両突出部を切断するとともに、ピストン素材から２個の中実のピストンを得る。
【０００９】
特許文献３〜６では、ピストン素材形成工程として、以下の工程を行う。まず、首形成部を含む第１部材と、一面側でその第１部材とともに本体形成部内に中空部を形成する第２部材とを鍛造又は鋳造により形成する。ここで、第１部材は一対の首形成部同士が一体をなしている。第２部材には、第１部材とは逆側の端面に軸方向に突出する突出部が形成されている。特許文献４〜６開示の突出部の外周面には互いに逆方向に延び出す２つのケレが形成されている。次いで、一対の第２部材間に第１部材を挟持し、両第２部材の各突出部とを用いて第１部材と一対の第２部材とを摩擦溶接又はビーム溶接により接合する。こうして、一対の首形成部同士が一体をなす中空状のピストン素材を形成する。そして、ピストン完成工程において、ピストン素材の両端に存在する両突出部を切断するとともに、ピストン素材から２個の中空状のピストンを得る。
【００１０】
【特許文献１】
特許第３２３４９１３号公報
【特許文献２】
特開平９−２５６９５２号公報
【特許文献３】
特開２００１−３０４１２６号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５９３９１号公報
【特許文献５】
特開２００１−２５４６８０号公報
【特許文献６】
特開２００１−３２８０３２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の圧縮機用のピストンの製造方法では、ピストン素材形成工程において、両端面に軸方向に突出する突出部をもつピストン素材を形成している。これらの突出部は、センタ穴が凹設され、かつその外周面にケレが形成されることにより、ピストン完成工程において、旋盤等への固定及び回転駆動を可能ならしめるものであるが、ピストン素材はそのために複雑な形状になってしまっている。このため、ピストンの製造コストの増大を招いてしまう。
【００１２】
すなわち、ピストン素材の形状が複雑であれば、ピストン素材形成工程において、ピストン素材の製造が困難となり、ひいては製品コストの高騰化を生じてしまう。特に、ピストン素材がダイカストや鍛造等によって形成される場合、複雑な形状のピストン素材を得るための金型等の製造コストの高騰化を生じてしまう。また、ダイカストや鍛造を行う場合には、そのような金型に加える圧力が増大し、金型の寿命が短くなってしまう。さらに、複雑な形状のピストン素材は、ダイカスト時の圧力のバラツキ等により、不良率も大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造コストの低廉化を実現可能な圧縮機用のピストンの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧縮機用のピストンの製造方法は、斜板収容溝に斜板を収納し、該斜板収容溝に対面して形成されたシュー受け面で該斜板に係留される一対のシューを受け、該斜板の傾斜角によってシリンダボア内を往復動して冷媒の圧縮を行う圧縮機用のピストンの製造方法であって、
【００１５】
該斜板収容溝及び該シュー受け面をもつ首部を形成可能な首形成部と、該首形成部と軸方向で一体をなし、該シリンダボアを摺動可能な本体部を形成可能な本体形成部とからなるピストン素材を形成するピストン素材形成工程と、
【００１６】
該ピストン素材の少なくとも外周面及び該斜板収容溝を切削加工し、該外周面に摺動性材料からなるコーティング層を形成した後、該コーティング層を仕上研磨するとともに、該首形成部に該シュー受け面を切削により形成し、該ピストンを得るピストン完成工程とからなる圧縮機用のピストンの製造方法において、
【００１７】
前記ピストン素材形成工程は、両端が平坦な前記ピストン素材を形成し、
前記ピストン完成工程は、該ピストン素材の両端にセンタ穴を凹設するとともに該ピストン素材の少なくとも一端にケレを凹設する心立て工程と、
両センタ穴及び該ケレを用いて旋盤により該ピストン素材の少なくとも前記外周面を切削加工する外形加工工程と、
該外周面に前記コーティング層を形成するコーティング工程と、
該コーティング層を仕上研磨する仕上工程と、
前記首形成部に前記斜板収容溝及び前記シュー受け面を切削により形成する首部形成工程と、
前記本体形成部の両端を切断することにより該両センタ穴及び該ケレを切除する両端切断工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の製造方法では、まず、ピストン素材成形工程において、両端が平坦なピストン素材を形成する。この際、ピストン素材の両端が平坦であるため、ピストン素材の形状が複雑にならない。このため、ピストン素材をダイカストや鍛造等によって形成する場合、複雑な形状のピストン素材を得るための金型等の製造コストの高騰化を生じない。また、その金型に加える圧力が増大しないため、金型の寿命を延ばすことができる。さらに、端面が平坦なピストン素材では、ダイカストや鍛造等をする際に圧力のバラツキ等が生じ難いため、不良率を抑えることができる。
【００１９】
次いで、ピストン完成工程として以下の工程を行う。まず、心立て工程として、ピストン素材の両端にセンタ穴を凹設するとともにピストン素材の少なくとも一端にケレを凹設する。そして、外形加工工程として、ピストン素材に凹設された両センタ穴に旋盤のセンタを係合し、ピストン素材の心出しを行う。また、ピストン素材に凹設したケレに旋盤の回転駆動部を係合する。こうして、旋盤によりピストン素材の少なくとも外周面を正確に切削加工することができる。この後、コーティング工程として、ピストン素材の外周面に摺動性材料からなるコーティング層を形成する。また、仕上工程として、コーティング層を仕上研磨する。さらに、首部形成工程として、首形成部に斜板収容溝及びシュー受け面を切削により形成する。そして、両端切断工程として、本体形成部の両端を切断し、ピストン素材の両センタ穴及びケレを切除する。こうして、ピストンを得ることができる。
【００２０】
したがって、本発明の圧縮機用のピストンの製造方法では、製造コストの低廉化を実現することができる。
【００２１】
また、特開平１０−２８１０６５号又は特開２００１−２８９１６２号公報開示の片頭ピストンは、ピストンヘッドにセンタ穴が残留しているため、センタ穴の容積分だけ圧縮に無駄を生じる。これに対し、本発明のピストンではピストンヘッドにセンタ穴及びケレが残留しないため、圧縮に無駄を生じない。
【００２２】
本発明の製造方法において、ピストン素材形成工程は、首形成部を含む第１部材と、一面側で第１部材とともに本体形成部内に中空部を形成し、他面が平坦な第２部材とを形成する２部材形成工程と、第１部材と第２部材とを接合して中空状のピストン素材を形成する接合工程とからなることが好ましい。２部材形成工程では、第１部材と第２部材とを形成する。第１部材は首形成部を含むものである。第２部材は、一面側で第１部材とともに本体形成部内に中空部を形成し、他面が平坦なものである。第１部材に凹部を形成し、第２部材には凹部を形成せず、第１部材の凹部を第２部材で塞ぐことにより、第１部材の凹部で中空部を構成することができる。また、第１部材には凹部を形成せず、第２部材に凹部を形成し、第２部材の凹部を第１部材で塞ぐことにより、第２部材の凹部で中空部を構成することもできる。さらに、第１部材に凹部を形成するとともに、第２部材にも凹部を形成し、第１、２部材の凹部を互いに塞ぐことにより、第１、２部材の凹部で中空部を構成することもできる。そして、接合工程では、第１部材と第２部材とを接合し、中空状のピストン素材を形成する。こうして、中空部を有することにより軽量化された中空状のピストンを製造することができる。
【００２３】
ピストンとしては、一面側に首部をもち、他面側に本体部をもつ片頭のものを採用することができる他、中央に首部をもち、両端に本体部をもつ両頭のものを採用することもできる。ピストンは、中空状のものの他、中実のものを採用することができる。
【００２４】
中空状の片頭ピストンを製造する場合、２部材形成工程は、一対の本体形成部同士が一体をなす第１部材を形成し、接合工程は、その第１部材の両端に第２部材を接合してピストン素材を形成し、ピストン完成工程は、仕上工程後にピストン素材から２個の中空状のピストンを得る切離工程を行うことができる。これにより、一度に２個の中空状の片頭ピストンを製造することができる。しかしながら、この場合、切離工程で各ピストン素材の本体形成部間を切離しなければならず、本体形成部が首形成部よりも太いことから、切離が面倒であるとともに、切離のための工具の耐久性が劣ることとなる。
【００２５】
このため、中空状の片頭ピストンを製造する場合、２部材形成工程は、一対の首形成部同士が一体をなす第１部材を形成し、接合工程は、その第１部材の両端に第２部材を接合してピストン素材を形成し、ピストン完成工程は、仕上工程後にピストン素材から２個の中空状のピストンを得る切離工程を行うことが好ましい。この場合も、一度に２個の中空状の片頭ピストンを製造することができる。また、この場合、切離工程で各ピストン素材の首形成部間を切離すれば足り、切離が容易であるとともに、切離のための工具の耐久性に優れることとなる。このため、２個の中空状の片頭ピストンを安価に製造することができる。
【００２６】
また、中実の片頭ピストンを製造する場合、ピストン素材形成工程は、一対の本体形成部同士が一体をなす中実のピストン素材を形成し、ピストン完成工程は、仕上工程後にピストン素材から２個の中実のピストンを得る切離工程を行うことができる。これにより、一度に２個の中実の片頭ピストンを製造することができる。しかしながら、この場合、切離工程で各ピストン素材の本体形成部間を切離しなければならず、本体形成部が首形成部よりも太いことから、切離が面倒であるとともに、切離のための工具の耐久性が劣ることとなる。
【００２７】
このため、中実の片頭ピストンを製造する場合、ピストン素材形成工程は、一対の首形成部同士が一体をなす中実のピストン素材を形成し、ピストン完成工程は、仕上工程後にピストン素材から２個の中実のピストンを得る切離工程を行うことが好ましい。この場合も、一度に２個の中実の片頭ピストンを製造することができる。また、この場合、切離工程で各ピストン素材の首形成部間を切離すれば足り、切離が容易であるとともに、切離のための工具の耐久性に優れることとなる。このため、２個の中実の片頭ピストンを安価に製造することができる。
【００２８】
本発明の製造方法では、首部形成工程は、斜板収容溝を切削により形成する斜板収容溝形成工程と、シュー受け面を切削により形成するシュー受け面形成工程とからなり、ピストン完成工程は、心立て工程後、外形加工工程、コーティング工程及び仕上工程の順に行う本体部形成工程と、斜板収容溝形成工程及びシュー受け面形成工程の順に行う首部形成工程とを任意の順に行い、外形加工工程後のシュー受け面形成工程の前後で両端切断工程を行うことができる。
【００２９】
すなわち、ピストン完成工程は、心立て工程を行った後、例えば、（１）外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、斜板収容溝形成工程、両端切断工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（２）斜板収容溝形成工程、外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、両端切断工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（３）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、仕上工程、両端切断工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（４）外形加工工程、コーティング工程、斜板収容溝形成工程、仕上工程、両端切断工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（５）外形加工工程、両端切断工程、コーティング工程、仕上工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（６）外形加工工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（７）外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、両端切断工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（８）斜板収容溝形成工程、外形加工工程、両端切断工程、コーティング工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（９）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、両端切断工程、コーティング工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１０）外形加工工程、両端切断工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１１）外形加工工程、両端切断工程、コーティング工程、斜板収容溝形成工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１２）外形加工工程、両端切断工程、コーティング工程、仕上工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１３）外形加工工程、コーティング工程、斜板収容溝形成工程、両端切断工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１４）外形加工工程、コーティング工程、両端切断工程、斜板収容溝形成工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１５）外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、両端切断工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合と、（１６）外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程の順で行う場合と、（１７）斜板収容溝形成工程、外形加工工程、コーティング工程、仕上工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程の順で行う場合と、（１８）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、仕上工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程の順で行う場合と、（１９）外形加工工程、コーティング工程、斜板収容溝形成工程、仕上工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程の順で行う場合と、（２０）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程、コーティング工程、仕上工程の順で行う場合と、（２１）外形加工工程、コーティング工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２２）斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程、外形加工工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２３）斜板収容溝形成工程、外形加工工程、シュー受け面形成工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２４）斜板収容溝形成工程、外形加工工程、コーティング工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２５）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、シュー受け面形成工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２６）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、シュー受け面形成工程、両端切断工程、仕上工程の順で行う場合と、（２７）外形加工工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程、シュー受け面形成工程の順で行う場合とがあり得る。
【００３０】
特に、本発明の製造方法において、片頭ピストンを製造する場合、首部形成工程は、斜板収容溝を切削により形成する斜板収容溝形成工程と、シュー受け面を切削により形成するシュー受け面形成工程とからなり、ピストン完成工程は、心立て工程、外形加工工程、斜板収容溝形成工程、コーティング工程、両端切断工程、仕上工程、シュー受け面形成工程及び切離工程の順に行うことが好ましい。心立て工程でセンタ穴やケレをピストン素材の両端に凹設することにより、心立て工程後の外形加工工程等を容易に行うことができる。こうして心立て工程後のピストン素材に対して、初めに比較的大きな加工を施す外形加工工程及び斜板収容溝形成工程を行うことにより、半製品の搬送を容易にすることができる。また、外形加工工程及び斜板収容溝形成工程後の半製品は２個分のピストンを確保できるものであり、これに対して一度にコーティング工程を施すことで高い作業性を発揮することができる。この際、その半製品の両端には未だセンタ穴が残存しているため、両センタ穴を用いてその半製品を保持し、高い作業性のロールコート方式でコーティング工程を行うことができる。こうして得られた半製品に対し、両端切断工程、仕上工程、シュー受け面形成工程及び切離工程を行い、２個のピストンが得られる。
【００３１】
仕上工程においてセンタ穴を必要としないセンタレス研磨を行う場合、両端切断工程で半製品の両端を切断した後にその仕上工程を行うことが好ましい。この場合、両端切断工程で両端が切断された半製品の方が長手方向の位置決めを行いやすい。また、センタレス研磨を行なった方が旋盤によって研磨を行なうよりも仕上工程後の外周面に小さな面粗度を付与しやすい。このため、両端切断工程後にセンタレス研磨により仕上工程を行なえば、短時間で仕上工程を行うことができ、生産能力を向上させることができる。これに対し、仕上工程においてセンタ穴を必要とする旋盤による研磨を行う場合は、対象物にセンタ穴とケレとが必要なため、仕上工程を行なった後、両端切断工程で半製品の両端を切断したりする必要がある。この場合、センタレス研磨を行う場合に比して、仕上工程に時間を要してしまう。
【００３２】
また、仕上工程後にシュー受け面形成工程を行うことが好ましい。仕上研磨で外径が確定した後であれば、その外径を基準にシュー受け面を高精度に形成できるからである。
【００３３】
本発明の製造方法では、ピストン素材形成工程として、鍛造、鋳造、切削等を採用することができるが、ダイカストを採用することが好ましい。ダイカストによりピストン素材形成工程を行えば、精度の高いピストン素材が得られ、その後のピストン完成工程を簡易にすることができるからである。また、ピストン素材をダイカストによって形成すれば、本発明の作用効果が顕著だからである。
【００３４】
本発明の製造方法において、中空状のピストンを製造する場合、接合工程として、摩擦圧接、電子ビーム溶接等を採用することができる。これらのうち、摩擦圧接を採用することがコスト等の面で好ましい。本発明のピストンでは、第１部材が首形成部を含み、第２部材が首形成部を含まないため、摩擦圧接時に第１部材と第２部材との位相を管理する必要が無く、この点でも製造コストの低廉化を実現できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧縮機用のピストンの製造方法を具体化した実施形態１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
（実施形態１）
実施形態１の製造方法では、図１に示すように、まず、ピストン素材形成工程Ｓ１０の２部材形成工程Ｓ１１を行う。２部材形成工程Ｓ１１では、図２に示すように、アルミニウム合金製の第１部材１０をダイカストにより形成する。この第１部材１０は、逆Ｕ字形状をなす一対の首形成部１０ａ同士が一体となっており、各首形成部１０ａの両側には両端に開口を有する円筒部１０ｂが一体に延在している。
【００３７】
また、２部材形成工程Ｓ１１において、アルミニウム合金製の第２部材２０もダイカストにより形成する。なお、第２部材２０は、円柱状のアルミニウム合金から切削により形成することもできる。この第２部材２０は、第１部材１０の円筒部１０ｂと同径のカップ形状のものであり、一面側が第１部材１０の円筒部１０ｂに向かって開口し、他面が平坦になっている。
【００３８】
こうして、第１部材１０及び第２部材２０をダイカストによって形成する際、金型の製造コストの高騰化を生じない。また、その金型に加える圧力が増大しないため、金型の寿命を延ばすことができる。さらに、端面が平坦な第２部材２０では、ダイカストを行う際に圧力のバラツキ等が生じ難いため、不良率を抑えることができる。また、ダイカストによって第１部材１０及び第２部材２０を形成するため、精度の高い第１部材１０及び第２部材２０が得られる。第２部材２０を円柱状のアルミニウム合金からの切削により形成する場合でも、簡易な切削により製造コストの低廉化を実現できる。
【００３９】
次に、図１に示すように、ピストン素材形成工程Ｓ１０の接合工程Ｓ１２を行う。接合工程Ｓ１２では、図３に示すように、第２部材２０を第１部材１０に摩擦圧接により接合する。これにより安価に第１部材１０と第２部材２０とを接合することができる。こうして、中空状のピストン素材３０を形成する。この際、第１部材１０の円筒部１０ｂと第２部材２０とによって内部に中空部３０ｂを有する本体形成部３０ａが形成される。
【００４０】
この後、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の心立て工程Ｓ２１を行う。心立て工程Ｓ２１では、図４に示すように、本体形成部３０ａにおける第２部材２０側の平坦な他面の中心にセンタ穴２０ａを凹設する。また、センタ穴２０ａの隣にケレ２０ｂを凹設する。
【００４１】
次に、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の外形加工工程Ｓ２２を行う。外形加工工程Ｓ２２では、図４に示すように、ピストン素材３０に凹設された両センタ穴２０ａに旋盤のセンタを係合し、ピストン素材３０の心出しを行う。また、ピストン素材３０に凹設したケレ２０ｂに旋盤の回転駆動部を係合する。こうして、旋盤によりピストン素材３０の外周面３１を正確に切削加工することができる。
【００４２】
次いで、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の斜板収容溝形成工程Ｓ２３を行う。斜板収容溝形成工程Ｓ２３では、図４に示すように、ピストン素材３０の首形成部１０ａに後述する斜板６６を収納可能な斜板収容溝３２を切削加工する。
【００４３】
そして、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０のコーティング工程Ｓ２４を行う。コーティング工程Ｓ２４では、図４に示すピストン素材３０の外周面３１に摺動性材料としてのＰＴＦＥ製からなるコーティング層を形成する。その際、このピストン素材３０の両端には未だセンタ穴２０ａが残存しているため、両センタ穴２０ａを用いてそのピストン素材３０を保持し、高い作業性のロールコート方式でコーティング工程Ｓ２４を行うことができる。
【００４４】
この後、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の両端切断工程Ｓ２５を行う。両端切断工程Ｓ２５では、図５に示すように、ピストン素材３０の本体形成部３０ａの両端をセンタ穴２０ａ及びケレ２０ｂの深さまで切断し、センタ穴２０ａ及びケレ２０ｂを切除する。こうして、本体形成部３０ａの両端が切断されることによって本体部４０ａが形成される。
【００４５】
次に、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の仕上工程Ｓ２６を行う。仕上工程Ｓ２６では、図５に示すピストン素材３０の外周面３１にコーティングされたコーティング層をセンタレス研磨により仕上研磨する。この際、短時間で仕上工程を行うことができるため生産効率を向上させることができる。また、仕上研磨により、ピストン素材３０の外径が確定する。
【００４６】
そして、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０のシュー受け面形成工程Ｓ２７を行う。シュー受け面形成工程Ｓ２７では、図５に示すように、ピストン素材３０の首形成部１０ａにおける斜板収容溝３２の内側に後述するシュー６８を受けるためのシュー受け面３３を互いに対面するように切削により加工する。その際、ピストン素材３０の外径を基準にシュー受け面３３を加工するため、シュー受け面３３を高精度に形成できる。こうして、首形成部１０ａには斜板収容溝３２及びシュー受け面３３をもつ首部４０ｂが形成される。
【００４７】
この後、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の切離工程Ｓ２８を行う。切離工程Ｓ２８では、図６に示すように、一方の首形成部１０ａと他方の首形成部１０ａとの間を切離する。この場合、切離工程Ｓ２７で各ピストン素材３０の首形成部１０ａ間を切離すれば足り、切離が容易であるとともに、切離のための工具の耐久性に優れることとなる。こうして、一面側に本体部４０ａをもち、他面側に首部４０ｂをもつ２個の片頭ピストン４０が安価に形成される。これらの片頭ピストン４０は、中空部３０ｂを有することにより軽量化されている。
【００４８】
こうして、この製造方法では、図１に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０において、上述した心立て工程Ｓ２１、外形加工工程Ｓ２２、コーティング工程Ｓ２４及び仕上工程Ｓ２６を本体部形成工程Ｓ２０ａとし、斜板収容溝形成工程Ｓ２３及びシュー受け面形成工程Ｓ２７を首部形成工程Ｓ２０ｂとしている。そして、ピストン完成工程Ｓ２０を心立て工程Ｓ２１、外形加工工程Ｓ２２、斜板収容溝形成工程Ｓ２３、コーティング工程Ｓ２４、両端切断工程Ｓ２５、仕上工程Ｓ２６、シュー受け面形成工程Ｓ２７及び切離工程Ｓ２８の順に行っている。このため、この製造方法では、ピストン素材３０に対して、心立て工程Ｓ２１で両端にセンタ穴２０ａやケレ２０ｂを凹設した後、比較的大きな加工を施す外形加工工程Ｓ２２及び斜板収容溝形成工程Ｓ２３を行うことにより、ピストン素材３０の搬送を容易にすることができる。また、外形加工工程Ｓ２２及び斜板収容溝形成工程Ｓ２３後のピストン素材３０は２個分の片頭ピストン４０を確保できるものであり、これに対して一度にコーティング工程Ｓ２４を施すことで高い作業性を発揮することができる。
【００４９】
したがって、実施形態１の製造方法では、製造コストの低廉化を実現することができる。
【００５０】
こうして得られた片頭ピストン４０は、図７に示すように、容量可変型斜板式圧縮機に用いられる。この圧縮機では、複数のシリンダボア５１ａと軸孔５１ｂとマフラ室５１ｃと吸入口５１ｄとが形成されたシリンダブロック５１の前端にカップ状のフロントハウジング５２が接合され、シリンダブロック５１の後端には吸入弁５３、弁板５４、吐出弁５５及びリテーナ５６を挟持してリアハウジング５７が接合されている。
【００５１】
フロントハウジング５２にも軸孔５２ａが形成され、シリンダブロック５１の前端とフロントハウジング５２とで形成されるクランク室５８内には、軸孔５２ａに軸封装置５９及びラジアル軸受６０を介し、かつ軸孔５１ｂにラジアル軸受６１を介して駆動軸６２が回転可能に支承されている。
【００５２】
クランク室５８内では、フロントハウジング５２との間にスラスト軸受６３を介して駆動軸６２にラグプレート６４が固定されている。ラグプレート６４には後方に向かって一対のアーム６５が突設されており、各アーム６５には円筒状の内面をもつガイド孔６５ａが貫設されている。また、駆動軸６２は斜板６６の貫通孔６６ａを挿通しており、斜板６６とラグプレート６４との間には傾角減少バネ６７が設けられている。また、駆動軸１２の斜板６６よりやや後方にはサークリップ７５により復帰バネ７６が設けられている。シリンダブロック５１の軸孔５１ｂ内では駆動軸６２の後端にスラスト軸受７７が設けられ、スラスト軸受７７と吸入弁５３との間にはばね７９が設けられている。
【００５３】
斜板６６の前端には各アーム６５に向かって一対のガイドピン６６ｂが突設されており、各ガイドピン６６ｂの先端にはガイド孔６５ａ内を摺動しつつ回動可能な球状の外面をもつガイド部６６ｃが設けられている。また、斜板６６の前後周縁にはそれぞれ対をなすシュー６８を介して上述した中空状の片頭ピストン４０が設けられている。ここで、片頭ピストン４０では、斜板収容溝３２に斜板６６を収納し、斜板収容溝３２に対面して形成されたシュー受け面３３で斜板６６に係留される一対のシュー６８を受けている。こうして、斜板６６及びシュー６８を介して設けられる各片頭ピストン４０は各シリンダボア５１ａ内に収容されている。シリンダボア５１ａと片頭ピストン４０とにより圧縮室８０が区画されている。
【００５４】
このように構成された圧縮機では、図示しないエンジンが駆動されている間、駆動軸６２が駆動される。これにより、斜板６６が揺動運動し、斜板６６の傾斜角によって片頭ピストン４０がシリンダボア５１ａ内を往復動して冷媒の圧縮を行うことができる。
【００５５】
（実施形態２）
実施形態２の製造方法では、図８に示すように、まず、ピストン素材形成工程Ｓ１０の部材形成工程Ｓ１４を行う。部材形成工程Ｓ１４では、図９に示すように、アルミニウム合金製のピストン素材８０をダイカストにより形成する。このピストン素材８０は、逆Ｕ字形状をなす一対の首形成部８０ａと、両首形成部８０ａの両側で軸方向で一体をなす本体形成部８０ｂとからなる中実のものである。ピストン素材８０の本体形成部８０ｂ側の両端面は平坦になっている。
【００５６】
こうして、ピストン素材８０をダイカストによって形成する際、金型の製造コストの高騰化を生じない。また、その金型に加える圧力が増大しないため、金型の寿命を延ばすことができる。さらに、両端面が平坦なピストン素材８０では、ダイカストを行う際に圧力のバラツキ等が生じ難いため、不良率を抑えることができる。また、ダイカストによってピストン素材８０を形成するため、精度の高いピストン素材８０が得られる。
【００５７】
そして、図８に示すように、ピストン完成工程Ｓ２０の心立て工程Ｓ２１を行う。心立て工程Ｓ２１では、図９に示すように、ピストン素材８０の平坦な両端面の中心にセンタ穴８０ｃを凹設する。また、センタ穴８０ｃの隣にケレ８０ｄを凹設する。この後、実施形態１と同様、ピストン完成工程Ｓ２０の外形加工工程Ｓ２２、斜板収容溝形成工程Ｓ２３、コーティング工程Ｓ２４、両端切断工程Ｓ２５、仕上工程Ｓ２６、シュー受け面形成工程Ｓ２７及び切離工程Ｓ２８を行う。こうして、一面側に本体部をもち、他面側に首部をもつ２個の中実の片頭ピストンが安価に形成される。他の作用効果は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係り、圧縮機用のピストンの製造方法の工程図である。
【図２】実施形態１に係り、２部材形成工程におけるピストンの一部縦面図である。
【図３】実施形態１に係り、接合工程におけるピストンの一部縦断面図である。
【図４】実施形態１に係り、心立て工程等におけるピストンの側面図である。
【図５】実施形態１に係り、両端切断工程等におけるピストンの側面図である。
【図６】実施形態１に係り、切離工程におけるピストンの側面図である。
【図７】実施形態１に係り、圧縮機の全体縦断面図である。
【図８】実施形態２に係り、圧縮機用のピストンの製造方法の工程図である。
【図９】実施形態２に係り、部材形成工程等におけるピストンの一部縦面図である。
【符号の説明】
３２…斜板収容溝
６６…斜板
３３…シュー受け面
６８…シュー
５１ａ…シリンダボア
４０…片頭ピストン
４０ｂ…首部
１０ａ、８０ａ…首形成部
４０ａ…本体部
３０ａ、８０ｂ…本体形成部
３０、８０…ピストン素材
Ｓ１０…ピストン素材形成工程
Ｓ１１…２部材形成工程
Ｓ２１…心立て工程
Ｓ１２…接合工程
３１…外周面
Ｓ２０…ピストン完成工程
２０ａ、８０ｃ…センタ穴
２０ｂ、８０ｄ…ケレ
Ｓ２０ａ…本体部形成工程
Ｓ２０ｂ…首部形成工程
Ｓ２２…外形加工工程
Ｓ２３…斜板収容溝形成工程
Ｓ２４…コーティング工程
Ｓ２５…両端切断工程
Ｓ２６…仕上工程
Ｓ２７…シュー受け面形成工程
Ｓ２８…切離工程
１０…第１部材
３０ｂ…中空部
２０…第２部材
【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】
2004124822.tif 000007
【図６】
2004124822.tif 000008
【図７】
2004124822.tif 000009
【図８】
2004124822.tif 000010
【図９】
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