(57)【要約】【課題】軽量化を実現し、高速運転、耐久性の向上と、生産性の向上ができるピストン型圧縮機用のピストンユニットを提供すること。【解決手段】ピストン型圧縮機に用いられるピストンユニット１０であって、圧縮端面１ａ１とピストン外径とを備えたピストン１０ａと、前記ピストン１０ａに固定され、前記圧縮端面１ａ１とは反対側に延在する連結部材５とを備えている。ピストン１０ａは、ピストン外径と等しい外径と第１及び第２の端面と、第３及び第４の端面を夫々備えた第１のリング２と第２のリング３と、第２及び第３の端面間を角度間隔をおいて結合させる結合部材４と、前記第１のリングの第１の端部に封止するように固定され前記第１のリング２と対向する露出面を前記圧縮端面１ａ１として備えた円板部材１とを備えている。前記結合部材４は、前記第１及び第２のリング２，３間に固定されている。【選択図】　　　図１
2004003457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン型圧縮機に用いられるピストンユニットであって、
圧縮端面とピストン外径とを備えたピストンと、前記ピストンに固定され、前記圧縮端面とは反対側に延在する連結部材とを備え、
前記ピストンは、
前記ピストン外径と等しい外径と、第１の端部及びこれに対向する第２の端部とを備えた第１のリングと、
前記ピストン外径と等しい外径と、第３の端部及びこれに対向する第４の端部とを備えた第２のリングと、
前記第１のリングの第２の端部と前記第２のリングの第３の端部とを角度間隔をおいて結合させ、前記第１のリングと前記第２のリングとが互いに同軸で且つ軸方向に離間して配置させる結合部材と、
前記第１のリングの第１の端部に封止するように固定され前記第１のリングと対向する露出面を前記圧縮端面として備えた円板部材とを備え、
前記連結部材は前記第２のリングの第４の端面に角度間隔を置いて固定されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項２】
請求項１記載のピストンユニットにおいて、前記円板部材は、樹脂製であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項３】
請求項１又は２記載のピストンユニットにおいて、前記第１のリング、前記第２のリング、及び前記結合部材は、互いに一体形成されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項４】
請求項１又は２記載のピストンユニットにおいて、前記第１のリング，前記第２のリング、前記結合部材、及び前記連結部材は、互いに一体形成されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４の内のいずれかに記載のピストンユニットにおいて、前記第１のリングは外周部に、周方向に形成された第１のリング溝を備え、前記第１のリング溝に第１のピストンリングが装着されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項６】
請求項５記載のピストンユニットにおいて、前記第１のピストンリングは、樹脂製であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記第２のリングは外周部に、周方向に形成された第２のリング溝を備え、前記第２のリング溝に第２のピストンリングが装着されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項８】
請求項７記載のピストンユニットにおいて、前記第２のピストンリングは樹脂製であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記円板部材は、前記第１のリングの第１の端部に半径方向に当接し、前記円板部材の外周面は、前記第１のリングに全体を覆われていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記第１のリングは、半径方向に内周部を備え、前記内周部は前記円板部材の外周面を覆うように軸方向に予め定められた長さを備えていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記第１のリングの前記第２の端面と、前記第２のリングの前記第３の端面とは互いに平行であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の内のいずれかに記載のピストンユニットにおいて、前記連結部材は、前記第１及び第２のリング部材よりも径方向の寸法が小さいことを特徴とするピストンユニット。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記結合部材は、前記第１のリングと前記第２のリングとを角度間隔を持って結合するためのそれぞれ前記第２のリングの第３の端面から前記第１のリングの第２の端面に至る複数の結合要素を備え、前記複数の結合要素は前記第１のリングと前記第２のリングとの間の窓部を構成していることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１４】
請求項１３記載のピストンユニットにおいて、前記結合要素は、柱状であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１５】
請求項１３記載のピストンユニットにおいて、前記結合要素は、板状で、前記第１及び第２のリングの中心軸まで半径方向に延在していることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１６】
請求項１５に記載のピストンユニットにおいて、前記連結部材は、当該連結部材の前記第２のリングとは反対側の一端に設けられた尾部を備えるとともに、中心部と複数の板体とを備え、前記中心部は前記尾部から前記第２のリングの中心まで延びているとともに、前記板体のそれぞれは、前記中心部に接合されているとともに前記第２のリングの内側面と前記第４の端面に接合され、前記連結部材の前記中心部及び前記板体は、前記結合部材の中心部と結合板に結合されて連続していることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１７】
請求項１６記載のピストンユニットにおいて、前記結合板体は、軸方向に前記第１のリングまで延在し、前記第１のリングの内側面に結合され、前記第１のリングの内部を、前記板体と前記第１のリングの内側面とで４つの孔部を画成していることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１８】
請求項１７記載のピストンユニットにおいて、前記円板部材は前記圧縮端面とは、軸方向の反対側に前記第１のリング内に分割された４つの孔部のそれぞれに装着される複数の突出部を備えていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項１９】
請求項１４に記載のピストンユニットにおいて、前記連結部材は、当該連結部材の前記第２のリングとは反対側の一端に設けられた尾部を備えるとともに、中心部と前記中心部で交差する複数の板体とを備え、前記板体のそれぞれは、前記尾部から軸方向に延在するとともに、前記中心部から離れ互いに前記第２のリングの前記第４の端面に向かって延在し、前記板体のそれぞれは、前記第２のリングの第４の端面に結合していることを特徴とするピストンユニット。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記連結部材は、金属製であることを特徴とするピストンユニット。
【請求項２１】
請求項２乃至２０の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記円板部材は、前記第１のリングの第１の端面における孔部に直接樹脂注型によって形成されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項２２】
請求項１乃至２０の内のいずれか一つに記載のピストンユニットにおいて、前記円板部材は前記第１のリングの内周面に、接着剤を介して固定されていることを特徴とするピストンユニット。
【請求項２３】
請求項１乃至２２の内のいずれか一つに記載のピストンユニットを複数備え、前記ピストンユニットの前記ピストンが夫々対応するシリンダボア内に、往復摺動可能に設けられていることを特徴とするピストン型圧縮機。
【請求項２４】
請求項２３記載のピストン型圧縮機において、前記ピストンユニットの前記ピストンは、対応するシリンダボアの内側面に接触する一定の外側接触面を備えていることを特徴とするピストン型圧縮機。
【請求項２５】
請求項２３又は２４記載のピストン型圧縮機において、斜板式圧縮機であることを特徴とするピストン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に使用される圧縮機のピストンユニットに関し、詳しくは、片頭ピストン圧縮機のピストンユニットの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、斜板式圧縮機が提案されている。一般的に斜板式圧縮機に使用されるピストンユニットは、ピストンと、このピストンに連結されたピストンロッドとを備えている。ピストンロッドは、また、外部駆動または駆動される物に連結される連結部材ともよばれる。ピストンは、圧縮面を備えたピストンヘッドと、ピストンスカート部とを備えている。ピストンスカート部分は、ピストンヘッドに結合させ、シリンダ内部の傾斜しないようにガイドする役割を果たしている。
【０００３】
図１７は従来の斜板式圧縮機を示す断面図である。図１７を参照すると、この従来のピストン型圧縮機５０は、片斜板式圧縮機とよばれる。ピストン型圧縮機５０は、ケーシングと一体に形成されたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１の他端に、弁板装置５４を介して設けられたリアハウジング５３とを備えている。
【０００４】
シリンダブロック５１は、中心の軸受け孔部５１ｂの周囲の同心円状に等角度間隔で、シャフトの長さ方向に沿って延在して設けられたシリンダボア５１ａを有している。シリンダブロック５１と、リアハウジング５３との間の弁板装置５４には、吸入孔５４ａのシリンダブロック内側した図示しない吸入弁及び吐出孔５４ｂのリアハウジング側に設けられた図示しない吐出弁が設けられている。
【０００５】
フロントハウジング５２には、ボス部５２ａが設けられている。ボス部５２ａの周囲には、図示しない駆動機構から、回転軸５５に駆動力を伝達するための電磁クラッチ６０が設けられている。電磁クラッチ６０には、ボス部５２ａの周囲に軸受け５６を介して設けられたロータ５７が配置されている。ロータ５７の内部には電磁石装置５８が配置されている。ロータ５７の対向面には、クラッチ板５９が配置され、板バネ６１を介してクラッチハブに接続されている。このクラッチハブは、回転軸５５の一端にボルトによって固定されている。
【０００６】
また、回転軸５５は、ハウジング内のボス部５２ａと、シリンダブロック５１のシリンダボア５１ａの中心部に設けられた軸受け孔５１ｂ間に設けられ、夫々にベアリング７４，７１によって両端を回転可能に支持されている。回転軸５５のフロントハウジング５２寄りには、ロータ６５が設けられている。また、回転軸５５のロータ６５よりも中央寄りの周囲に回転斜板６７を備えている。
【０００７】
ロータ６１の軸方向の一端をスラストベアリング７５を介して、フロントハウジング５２の内壁５２ｂに支持されている。また、ロータ６５の軸方向の他端部は、突出して支持アームを形成し、その先端にガイド孔６８を形成している。一方、回転斜板６７の一端には、ヒンジピン６６が形成されており、その先端の球状部がガイド孔６８と嵌合して、回転斜板６７が、上下方向には移動可能であるが、回転方向には移動不可能となるヒンジ機構を構成している。
【０００８】
リアハウジング５３内は、外部冷媒回路からの圧縮する流体を吸入するための夫々図示しない吸入室と、圧縮された流体を排出口を介して外部冷媒回路に吐出する吐出室とが画成されているが、ここではその図示および説明は省略する。
【０００９】
シリンダブロック５１のシリンダボア５１ａ内には、ピストンユニット１００が配置されている。ピストンユニット１００は、圧縮側のピストン１０１とは、反対側の端部に窪んだシュー保持部１０４を備えた尾部１０３を連結部材１０２を介して備え、このシュー保持部１０４内に回転斜板６７の外周部と、この外周部の両端面に、平な面が摺接するように略半球状のシュー６９，６９が夫々収容されている。
【００１０】
このような片斜板式圧縮機５０において、回転軸５５が回転すると、それに伴いロータ６５が回転する。ロータ６１の回転は、ヒンジ機構を介して回転斜板６７を回転させる。回転斜板６７は、回転軸５５に対して傾斜しているので、回転斜板６７の外周部は回転軸５５の中心軸方向に沿う往復運動を行う。この往復運動は、ピストンユニット１００のシュー保持部１０４に収容されたシュー６９，６９を介して、ピストンユニット１００のピストン１０１のシリンダボア５１ａ内の往復動に変換される。したがって、シリンダボア５１ａ内をピストンユニット１００が、図で下側に移動したときに、リアハウジング側から吸入孔５４ａを介してシリンダボア５１ａ内に流体が吸入され、ピストン１０１が図では上側に移動するときに、吸入された流体が圧縮され、吐出孔を介してリアハウジングに設けられた吐出室に吐出され、図示しない排出口から図示しない外部冷媒回路へと送り出される。
【００１１】
このような従来技術による斜板式圧縮機において、回転軸５５から図示のような矢印で示される力が加わり，ヒンジ機構６８及び回転斜板６７にも図示のように力が加わり、さらにピストンユニット１００には、矢印で示すような圧力が加わっている。このため、ピストン１０１には、シリンダボア５１ａの壁面から種々の圧力を受けるとともに、シリンダボア５１ａ内での、軸回りの回転運動、ピストン１０１や尾部１０３との間の回転モーメントを受けるために、円滑に摺動させることが重要になるとともに、加工や軽量化の面からも改良が施されている。
【００１２】
このような従来のピストン型圧縮機において、ピストン１０１のサイドフォース受圧壁を伸ばし、圧縮反力に対して円滑な摺動を達成する構成としては、図１８に示されるものがある（例えば、特許文献１、参照）。
【００１３】
図１８は従来技術によるピストンユニットの一例を示す斜視図である。図１８を参照すると、ピストンユニット１１１は、シリンダボア５１ａに嵌合するピストン１１１ｂと、このピストン１１１ｂの下方側、詳しくは斜板の回転方向（Ｒ）先行側に偏在した位置から連結部１１１ａに向けて延びるサイドフォースの受圧壁（以下、単に受圧壁という）１１１ｃ１と、このピストン１１１ｂの上方側から同じく連結部１１１ａに向けて延びる案内壁１１１ｃ２とを有する。連結部１１１ａと受圧壁１１１ｃ及び案内壁１１１ｃ２とは、それぞれリブ１１１ｄ１、１１ｄ２によって橋絡されている。つまりピストンユニット１１１の連結部１１１ａとピストン１１１ｂとの間は、これら受圧壁１１１ｃ１、案内壁１１１ｃ及びリブ１１１ｄ１、１１１ｄ２を除いて大きく開放されている。なお、圧縮機が停止した際、次の起動に備えて回転斜板６７が図示しないばね付勢力によってさらに小容量に近い姿勢に移行しようとするが、このとき案内壁１１１ｃ２が、回転斜板６７に連動してシリンダボア５１ａ内に進動しようとするピストンユニット１１１のこじれを有効に防止するというものである。
【００１４】
また、従来技術において、ピストンの軽量化と加工性の向上を図り、幅の広いピストンリングを使用できるようにして、体積効率の向上を図る例として図１９に示されるもの（例えば、特許文献２、参照）がある。
【００１５】
図１９（ａ）は従来技術の他の例によるピストンを示す正面図，図１９（ｂ）は図１９（ａ）のピストンの側面図、図１９（ｃ）はピストンロッドとピストンとを連結する前の状態を示す正面図である。
【００１６】
図１９（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を参照すると、ピストンユニット１３０は、軽量化の観点からアルミニウム合金なとの材料が用いられ、切削加工なとにより夫々形成されたピストン１３１と、ピストンロッド１３２とから構成される。即ち、ピストンユニット１３０はピストン１３１とピストンロッド１３２の２体構成である。
【００１７】
ピストンロッド１３２の基端部１３２ｂには、断面略Ｕ字形状を有する凹所１３３が形成され、さらに、凹所１３３内面には、シュー６９，６９を支持する球面凹部１３５が設けられている。
【００１８】
また、斜板１４３の回転に伴うピストン１３１の回転をケーシング室内壁と協働して規制する回り止め部材１３６を、ピストンロッド１３２の基端部１３２ｂに設けられている。
【００１９】
ピストンロッド１３２の先端部には、ピストン１３１に形成された嵌合孔１３１ａに圧入されて当該ピストンロッド１３２とピストン１３１とを連結する凸部１３２ｃが形成されている。
【００２０】
また、ピストン１３１には、圧縮工程や吸入工程において曲げモーメントを受けて、傾倒することを防止する目的で、シリンダボア５１ａ内面に摺動する、略円筒形状の摺動面１３７ａ，１３７ｂが形成されている。
【００２１】
また、倒れ止め部材１３７の外周の一部には、斜板１４３の回転方向を基準として、当該回転方向に沿う上流側および下流側に向かって開口する開口部３８，３８が形成されている。この開口部は、クランク室からの潤滑油が通り抜けてシリンダボア５１ａの内壁面に向けて供給され。このためシリンダボア５１ａの内壁面は潤滑油で濡らされることになる。
【００２２】
この従来技術によるピストンアセンブリ１３０は、ピストン１３１とピストンロッド１３２とが別体に形成されているので、ピストン１３１及びピストンロッド１３２のそれそれを容易に加工ないし製造することができ、また、加工性が向上するので、ピストン１３１およびピストンロッド１３２を所望の形状に形成できることから、軽量化を図ることも簡単になり、さらに、比較的幅の広い２個のピストンリング１３９ａ，１３９ｂをピストン１３１の軸方向両側から取り付けることができるので、ブローバイガスの削減を図ることができ、このため、体積効率ηｖの向上を通して、斜板式コンプレッサの性能の向上を達成できるという利点を備えている。
【００２３】
【特許文献１】
特開２０００−２７４３５０公報
【００２４】
【特許文献２】
特開平１０−２９９６５５号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、この種の圧縮機には、ピストンユニットを軽量化する要求がなされている。
【００２６】
しかしながら、特許文献１において、ピストン１１１ｂ及びリブ１１１ｄ１等において、さらなる軽量化の余地が残されるとともに、特許文献２においては、ピストン１３１と尾部とをピストンロッド１３２のみで、連結しているため、圧縮運転時に受ける圧縮反力等に対して強度的に不充分である。
【００２７】
さらに、前述の特許文献１及び２においては、ピストンユニットのスカート部の軸方向の側面の後方側を切り欠いた構成である。
【００２８】
しかしながら、ピストンのスカート部の切り欠きは、剛性や機械的強度を低下させるという問題がある。また、ピストンのスカート部の厚みを大きくすると、ピストンの重量増加をまねくために、軽量化することは困難である。
【００２９】
また、従来技術においては、シリンダーの円筒度に対する高い精度が要求され、加工上難しいという問題がある。
【００３０】
そこで、本発明の技術的課題は、軽量化を実現し、高速運転、耐久性の向上と、生産性の向上ができるピストン型圧縮機用のピストンユニットを提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ピストン型圧縮機に用いられるピストンユニットであって、圧縮端面とピストン外径とを備えたピストンと、前記ピストンに固定され、前記圧縮端面とは反対側に延在する連結部材とを備え、前記ピストンは、前記ピストン外径と等しい外径と、第１の端部及びこれに対向する第２の端部とを備えた第１のリングと、前記ピストン外径と等しい外径と、第３の端部及びこれに対向する第４の端部とを備えた第２のリングと、前記第１のリングの第２の端部と前記第２のリングの第３の端部とを角度間隔をおいて結合させ、前記第１のリングと前記第２のリングとが互いに同軸で且つ軸方向に離間して配置させる結合部材と、前記第１のリングの第１の端部に封止するように固定され前記第１のリングと対向する露出面を前記圧縮端面として備えた円板部材とを備え、前記連結部材は前記第２のリングの第４の端面に角度間隔を置いて固定されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３２】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記円板部材は、樹脂製であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３３】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第１のリング、前記第２のリング、及び前記結合部材は、互いに一体形成されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３４】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第１のリング，前記第２のリング、前記結合部材、及び前記連結部材は、互いに一体形成されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３５】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第１のリングは外周部に、周方向に形成された第１のリング溝を備え、前記第１のリング溝に第１のピストンリングが装着されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３６】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記第１のピストンリングは、樹脂製であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３７】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第２のリングは外周部に、周方向に形成された第２のリング溝を備え、前記第２のリング溝に第２のピストンリングが装着されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３８】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記第２のピストンリングは樹脂製であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００３９】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットにおいて、前記円板部材は、前記第１のリングの第１の端部に半径方向に当接し、前記円板部材の外周面は、前記第１のリングに全体を覆われていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４０】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第１のリングは、半径方向に内周部を備え、前記内周部は前記円板部材の外周面を覆うように軸方向に予め定められた長さを備えていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４１】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記第１のリングの前記第２の端面と、前記第２のリングの前記第３の端面とは互いに平行であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４２】
また、本発明によれば、前記いずれかのピストンユニットにおいて、前記連結部材は、前記第１及び第２のリング部材よりも径方向の寸法が小さいことを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４３】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットにおいて、前記結合部材は、前記第１のリングと前記第２のリングとを角度間隔を持って結合するためのそれぞれ前記第２のリングの第３の端面から前記第１のリングの第２の端面に至る複数の結合要素を備え、前記複数の結合要素は前記第１のリングと前記第２のリングとの間の窓部を構成していることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４４】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記結合要素は、柱状であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４５】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記結合要素は、板状で、前記第１及び第２のリングの中心軸まで半径方向に延在していることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４６】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記連結部材は、当該連結部材の前記第２のリングとは反対側の一端に設けられた尾部を備えるとともに、中心部と複数の板体とを備え、前記中心部は前記尾部から前記第２のリングの中心まで延びているとともに、前記板体のそれぞれは、前記中心部に接合されているとともに前記第２のリングの内側面と前記第４の端面に接合され、前記連結部材の前記中心部及び前記板体は、前記結合部材の中心部と結合板に結合されて連続していることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４７】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記結合板体は、軸方向に前記第１のリングまで延在し、前記第１のリングの内側面に結合され、前記第１のリングの内部を、前記板体と前記第１のリングの内側面とで４つの孔部を画成していることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４８】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記円板部材は前記圧縮端面とは、軸方向の反対側に前記第１のリング内に分割された４つの孔部のそれぞれに装着される複数の突出部を備えていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００４９】
また、本発明によれば、前記ピストンユニットにおいて、前記連結部材は、当該連結部材の前記第２のリングとは反対側の一端に設けられた尾部を備えるとともに、中心部と前記中心部で交差する複数の板体とを備え、前記板体のそれぞれは、前記尾部から軸方向に延在するとともに、前記中心部から離れ互いに前記第２のリングの前記第４の端面に向かって延在し、前記板体のそれぞれは、前記第２のリングの第４の端面に結合していることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００５０】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットにおいて、前記連結部材は、金属製であることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００５１】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットにおいて、前記円板部材は、前記第１のリングの第１の端面における孔部に直接樹脂注型によって形成されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。
【００５２】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットにおいて、前記円板部材は前記第１のリングの内周面に、接着剤を介して固定されていることを特徴とするピストンユニットが得られる。ここで、本発明においては、金属材としてはマグネシウム合金等の軽比重金属、樹脂材としては、フェノール樹脂等の耐油性樹脂が好ましい。
【００５３】
また、本発明によれば、前記いずれか一つのピストンユニットを複数備え、前記ピストンユニットの前記ピストンが夫々対応するシリンダボア内に、往復摺動可能に設けられていることを特徴とするピストン型圧縮機が得られる。
【００５４】
また、本発明によれば、前記ピストン型圧縮機において、前記ピストンユニットの前記ピストンは、対応するシリンダボアの内側面に接触する一定の外側接触面を備えていることを特徴とするピストン型圧縮機が得られる。
【００５５】
さらに、本発明によれば、前記いずれかのピストン型圧縮機において、斜板式圧縮機であることを特徴とするピストン型圧縮機が得られる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
図１は本発明の第１の実施の形態による圧縮機用ピストンの斜視図である。図２は図１の圧縮機用ピストンの分解組立斜視図である。図３は図２のピストンの背面側から見た斜視図、図４（ａ）は図２のピストンの平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のピストンの背面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のピストンの右側面図、図４（ｄ）は図４（ａ）のピストンの左側面図、図５は図４（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図４（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、図７は図４（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図、図８は図４（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００５８】
本発明の第１の実施の形態による圧縮機用ピストンは、図１７に示されたピストン型圧縮機のピストンに用いられる。
【００５９】
図１乃至図８を参照すると、ピストンユニット１０は一端面が圧縮端面１ａを構成する樹脂製の円板部材１と、円板部材１に一端から嵌め合わされる軽合金製のピストン１０ａと、ピストン１０ａから円板部材１とは、対向する方向に延在する運動伝達部材１０ｂとを備えている。運動伝達部材１０ｂは、連結部材５とこの先端部に設けられ、シューを収容するための収容部を備えた尾部６とを有している。
【００６０】
円板部材１は、一端に圧縮端面１ａ１と円筒面１ａ２を備えた円板部分１ａと、円板部分の他端面から突出した突出部１ｂとを備えている。この突出部１ｂは、円板を十字に分割した扇形状を有している。
【００６１】
ピストン１０ａは、軸方向に並ぶとともに第１の端面及び第２の端面、第３の端面及び第４の端面を、夫々両端に備えた第１のリング２及び第２のリング３と、第１及び第２のリング２，３の第２及び第３の端面間を連絡する結合部材４とを備えている。また、第２のリング３の第４の端面の略中心軸上から圧縮端面１ａとは、反対側に、第２のリング３の第４の端面からさらに離れる方向に延在して、連結部材５の中心部５ａが設けられている。この中心部５ａの終端には、尾部６の一壁面６ｂが設けられている。連結部材５の尾部６から中心部の周囲に半径方向に略十字状となるように、板体５ｂ，５ｃが設けられ、第２のリング３の第４の端面までのびている。第１のリング２及び第２のリング３を結合する結合部材４と一体に中心部４ｂまで、十字状に４つの板体からなる結合要素（結合板体）４ａが設けられている。また、各結合要素４ａ間には、窓部４ｃが設けられている。この結合要素４ａは第２のリング３内周面に中心部５ａから至る３枚の略３角形の板体５ｂ及び一枚の四角形の板体５ｃと一体に形成されている。
【００６２】
結合部材４の圧縮端面側の端部は、十字形状の梁をなし、その間に４分割された孔部４ｄが形成されてる。第１のリング２の一端内の十字状の梁を有する装着部２ａに円板部材１が突出部１ｂ側から、十字の梁に各突出部１ｂの隙間を合わせてはめ込まれる。
【００６３】
図示の例においては、円板部材１は第１のリング２に接着によって固定されているが、第１のリング２に、窓部４ｃから三角状の板材をそれぞれ挿入して、第１のリング２内に樹脂注型によって形成しても良い。
【００６４】
また、第１及び第２のリング２，３の外周部には、夫々外周方向に沿って設けられたリング状の第１及び第２のリング溝２ｂ，３ｂが設けられている。このリング状の第１及び第２のリング溝２ｂ，３ｂに夫々第１及び第２のピストンリング７，８が装着されている。第１のピストンリング７は、シリンダボア内のシールに機能し、第２のピストンリング８は、ピストン１０ａのシリンダボア内の振れの防止に機能する。尚，第１及び第２のピストンリング７，８は、金属製の径方向の切り込みによって切り離された形状でも、樹脂製のシームレスのものであっても良い。
【００６５】
これら第１及び第２のピストンリング７，８において、本発明の第１の実施の形態においては、径方向の厚みは夫々等しく形成しているが、例えば、シール性を重視する場合には、第１のピストンリング７の径方向の厚みを第２のピストンリング８の径方向よりも厚くしても良く、一方、圧縮反力を受けることを重視する場合には、第２のピストンリング８の径方向の厚みを第１のピストンリング７の径方向の厚みよりも厚くしても良い。尚、ピストン１０ａの軸方向長さ、即ち、第１のリング２の第１の端面までの長さは、ピストンユニット１０の圧縮運転中、常にシリンダボア５１ａ内に収まる長さに設定している。したがって、第１及び第２のリング２，３がシリンダボア５１ａの内周面から受ける圧力は圧縮運転中と、ほぼ一定となるために、安定した圧縮運転を行うことができる。
【００６６】
連結部材５は、第１のリング２の結合部材４ａと一体に形成された第２のリング３の他端後方に延びて次第にその径が小さくなるように、中心部５ａ方向に沿って三角形の板材５ｂを３枚と、四角形の板材５ｃを１枚とを、中心部５ａに側面を夫々張り合わせ、断面十字状になるように、一体に組み合わせた形状を備えている。
【００６７】
連結部材５に続いて、斜板の端面が挿入される尾部６が形成されている。
【００６８】
尾部６は凹形状に形成されており、連結部材の前壁６ｂと、これと軸方向に離れて設けられた後壁６ｂと、これらの一端を結ぶ底壁６ｄとを備えている。
【００６９】
前壁及び後壁６ｂ，６ｂの対向面には球状に窪み、シュー保持部が形成され、それぞれの壁部には、半球状のシューが、球面を合わせて収容されるシュー収容部６ｃが夫々対向して設けられている。
【００７０】
このような構成の本発明の第１の実施の形態によるピストンユニット１０は、鋳造性を向上した尾部６と、樹脂にて作製した円板部材１と、金属製のピストン１０ａと、連結部材５及び尾部６よりなる運動伝達部材１０ｂとを備えている。
【００７１】
本実施の形態においては、円板部材１を除いて、それ以外のピストンユニットの部分、即ち、ピストン１０ａ、第１及び第２のリング２，３，結合部材４，連結部材５及び尾部６は一体形成されている。また、ピストン１０ａを、シリンダボアの内壁からの受圧面を第１及び第２のリング２，３として、このリング間の受圧面以外の部分を結合部材４を残して、取り除いているとともに、連結部材５を板体５ｂ，５ｃ及び中心部５ａからのみの構成している。また、結合部材４と４枚板体からなる連結部材５とを一体に形成している。したがって，ピストン１０ａと連結部材５とを強度を保ちながら、軽量化を実現できるとともに、生産性の向上を図ることができる。さらに、円板部材１を樹脂で成形しているため、より一層軽量化を実現することができる。
【００７２】
また、連結部材５においては、４枚の板体５ｂ，５ｃの一端のそれぞれが、リング３の外周端に一体に連結されているため、圧縮反力に対して充分な強度を保つことができるので、安定した圧縮運転を実現できる。
【００７３】
また、シリンダーに対するピストン保持部１０ａの頭部リング２，３に第１及び第２のピストンリング７，８を施しているので、ピストン１０ａの外周に別途コーティングをする必要がない。
【００７４】
図９は本発明の第２の実施の形態による圧縮機用のピストンユニットの斜視図である。図１０は図９のピストンユニットの分解組立斜視図である。図１１は図１０のピストンユニットの背面側から見た斜視図、図１２（ａ）は図１０のピストンユニットの背面側を下にした平面図、図１２（ｂ）は図１０のピストンユニットの背面図、図１２（ｃ）は図１０のピストンユニットの右側面図である。図１２（ｄ）は図１０のピストンユニットの左側面図、図１３は図１２（ａ）のピストンユニットのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図、図１４は図１２（ａ）のピストンユニットのＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図、図１５は図１２（ａ）のピストンユニットのＸＶ−ＸＶ線断面図、図１６は図１２（ａ）のピストンユニットのＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【００７５】
本発明の第２の実施の形態によるピストンユニットは、図１に示したものと同様に、図１７に示されたピストン型圧縮機のピストンに用いられる。
【００７６】
図９乃至図１６を参照すると、ピストンユニット２０は、圧縮端面１１ａ１を一端に備えた円板部材１１と、円板部材１に一端から嵌め合わされるピストン２０ａと、ピストン２０ａから、軸方向に圧縮端面１１ａ１とは、反対方向に延在する運動伝達部材２０ｂとを備えている。
【００７７】
ピストン２０ａは、圧縮端面側の第１の端面１２ｃとこれに対向する第２の端面とを備えた第１のリング１２と、第１のリング１２側の第３の端面とこれと対向する第４の端面とを備えた第２のリング１３と、第１のリング１２の第２の端面と第２のリング１３の第３の端面とを複数の等角位置で且つ互いに同軸となるように離間して結合する等角度間隔で設けられた柱状の４つの結合要素１４ａからなる結合部材１４とを備え、これらは軸方向に連結されて一体に形成されている。また、第１のリング１２の第２の端面と第２のリングの第３の端面と、周方向に互いに隣接する結合要素１４ａによって、窓部１４ｂが規定されている。
【００７８】
円板部材１１は、外周面１１ａ２がピストン円板状の円板部分１１ａと、円板部分１１ａの冷媒圧力を受ける圧縮端面１１ａ１と反対側の１面上に設けられた円板状の突出部１１ｂとを備えている。
【００７９】
図１３に最も良く示されるように、ピストン２０ａの圧縮側端面には、第１のリング１２の内側面１２ａ２の径よりも大きな径を有する内周面１２ａ１が形成され、これによってピストンの一端に座部が形成されている。円板部材１１を挿入する際には、円板部材１１の円板部分１１ａの外周面１１ｂが、内周面を密着し、円板部材１１の突出部１１ｃは、内側面に接するすように、挿入され、接着剤を介して固定される。
【００８０】
ピストン２０ａの圧縮端面とは反対側の第２のリング１３の第４の端面には、結合部材１４の結合要素１４ａと同じ角度位置に４枚の板体１５ｂ，１５ｂ，１５ｂ及び１５ｃが設けられ、これらは中心軸上の中心部１５ａで夫々交わって一つになった連結部材１５を構成している。即ち、逆方向から述べれば、中心部１５ａ方向に沿って第２のリング１３の端部に向かって、略三角形をなす平行四辺形板材１５ｂを３枚と、四角形の板材１５ｃの１枚とを組み合わせた一端から４分岐して次第に広がるような形状に形成されている。
【００８１】
図示の例においては、連結部材１５の端面は、第２のリング端面で終端しているが、連結部材の板体１５ｂ，１５ｃの内側部分がさらに、第２のリング１３、結合部材１４のそれぞれの結合要素の内側に至り、さらに、第１のリング１２の内部に至る所謂、リム構造とすることもでき、この場合には、さらに、ピストンユニットの強度を高めることができる。
【００８２】
連結部材１５の第２のリング１３とは反対側の端部には、回転斜板の端面が挿入される尾部１６が形成されている。
【００８３】
尾部１６は、連結部材１５側の前壁１６ｂと、これと軸方向に離れて設けられた後壁１６ｂと、これらの一端を結ぶ底壁１６ｄとを備えた凹形状のシュー保持部を形成している。
【００８４】
シュー保持部の前壁１６ｂ及び後壁１６ｂの対向面には球状に窪み、半球状のシューの球面側が収容される半球状に窪んだシュー収容部１６ｃ，１６ｃが夫々対向して設けられている。
【００８５】
このような構成の本発明の第２の実施の形態によるピストンユニットは、鋳造性を向上した尾部１６と、樹脂にて作製した円板部材１１とを備え、ピストン２０ａは円板部材１１とは別体に形成されている。また、ピストンユニット２０は第１のリング１２、第２のリング１３、これらを結合する結合部材１４、第２のリングの第４の端面に接合した連結部材１５、及び尾部１６とを一体形成された組み立てとした。これによって、第１及び第２のリング１２，１３間の結合部材１４間の窓部１４ｂと、連結部材１５を４分岐した板体から構成することで、軽量化を実現することができるとともに生産性の向上を図ることができる。
【００８６】
また、連結部材１５においては、４枚の板体１５ｂ，１５ｃの一端のそれぞれが、リング１３の外周端に一体に連結されているため、圧縮反力に対して充分な強度を保つことができるので、安定した圧縮運転を実現できる。
【００８７】
また、本発明の実施の形態によるピストンによれば、吸入圧とピストンにかかる背圧の差によって斜板の傾斜角を変化させる容量可変型圧縮機、例えば、ソレノイド等を用いた容量制御弁によって、吐出室とクランク室との連通を制御するものやクランク室と吸入室との連通を制御するもの等や、固定容量型の斜板式圧縮機に用いることができるのは、勿論である。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、ピストンユニットを第１及び第２のリング、結合部材、及び連結部材で構成していることにより、軽量化を実現することができる圧縮機用ピストンユニットを提供することができる。
【００８９】
また、本発明によれば、樹脂製の円板部材を設けることで、さらなる軽量化と、振動の吸収による静音化を実現できるピストン型圧縮機用ピストンユニットとそれを用いたピストン型圧縮機とを提供することができる。
【００９０】
さらに、本発明によれば、第１及び第２のリング、結合部材、連結部材、及び尾部の一体連結構造によって、強度を保ちつつ、軽量化を図り、生産性も向上することができるとともに安定した圧縮運転を実現可能な圧縮機用ピストンユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による圧縮機用ピストンの斜視図である。
【図２】図１の圧縮機用ピストンの分解組立斜視図である。
【図３】図２のピストンの背面側から見た斜視図である。
【図４】（ａ）は図２のピストンの平面図である。（ｂ）は（ａ）のピストンの背面図である。（ｃ）は（ａ）のピストンの右側面図である。（ｄ）は（ａ）のピストンの左側面図である。
【図５】図４（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図４（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図４（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図４（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による圧縮機用のピストンユニットの斜視図である。
【図１０】図９のピストンユニットの分解組立斜視図である。
【図１１】図１０のピストンユニットの背面側から見た斜視図である。
【図１２】（ａ）は図１０のピストンユニットの背面側を下にした平面図である。（ｂ）は図１０のピストンユニットの背面図である。（ｃ）は図１０のピストンユニットの右側面図である。（ｄ）は図１０のピストンユニットの左側面図である。
【図１３】図１２（ａ）のピストンユニットのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１２（ａ）のピストンユニットのＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１５】図１２（ａ）のピストンユニットのＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】図１２（ａ）のピストンユニットのＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】従来技術による斜板式圧縮機の部分断面図である。
【図１８】従来技術によるピストンの一例を示す斜視図である。
【図１９】（ａ）は従来技術の他の例によるピストンを示す正面図である。（ｂ）は（ａ）のピストンの側面図である。（ｃ）はピストンロッドとピストンとを連結する前の状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１　　円板部材
１ａ　　円板部分
１ａ１　　圧縮端面
１ａ２　　円筒面
１ｂ　　突出部
２　　第１のリング
２ａ　　装着部
２ｂ　　第１のリング溝
３　　第２のリング
３ｂ　　第２のリング溝
４　　結合部材
４ａ　　結合要素
４ｃ　　孔部
５　　連結部材
５ａ　　中心部
５ｂ，５ｃ　　板体
６　　尾部
６ｂ　　壁
６ｃ　　シュー保持部
６ｄ　　底壁
７　　第１のピストンリング
８　　第２のピストンリング
１０　　ピストンユニット
１０ａ　　ピストン
１０ｂ　　運動伝達部材
１１　　円板部材
１１ａ　　円板部分
１１ａ１　　圧縮端面
１１ａ２　　外周面
１１ｂ　　突出部
１２　　第１のリング
１２ｃ　　第１の端面
１３　　第２のリング
１４　　結合部材
１４ａ　　結合要素
１５　　連結部材
１５ａ　　中心部
１５ｂ，１５ｃ　　板体
１６　　尾部
１６ｂ　　壁部
１６ｄ　　底壁
２０　　ピストンユニット
２０ａ　　ピストン
２０ｂ　　運動伝達部材
５０　　ピストン型圧縮機
５１　　シリンダブロック
５１ａ　　シリンダボア
５１ｂ　　軸受け孔部
５２　　フロントハウジング
５２ａ　　ボス部
５２ｂ　　内壁
５３　　リアハウジング
５４　　弁板装置
５４ａ　　吸入孔
５４ｂ　　吐出孔
５５　　回転軸
５６　　軸受け
５７　　ロータ
５８　　電磁石装置
５９　　クラッチ板
６０　　電磁クラッチ
６１　　板バネ
６２　　クラッチハブ
６５　　ロータ
６６　　ヒンジピン
６７　　回転斜板
６８　　ガイド孔（ヒンジ機構）
６９　　シュー
７１，７４　　ベアリング
７５　　スラストベアリング
１００　　ピストンユニット
１０１　　ピストン
１０４　　シュー保持部
１０３　　尾部
１１１　　ピストンユニット
１１１ａ　　連結部材
１１１ｂ　　ピストン
１１１ｃ１　　受圧壁
１１１ｃ２　　案内壁
１１１ｄ１，１１１ｄ２　　リブ
１３０　　ピストンユニット
１３１　　ピストン
１３２　　ピストンロッド
１３２ｂ　　基端部
１３２ｃ　　凸部
１３３　　凹所
１３５　　球面凹部
１３６　　回り止め部材
１３７ａ，１３７ｂ　　摺動面
１３９ａ，１３９ｂ　　ピストンリング
【図１】
2004003457.tif 000003
【図２】
2004003457.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004003457.tif 000006
【図５】
2004003457.tif 000007
【図６】
2004003457.tif 000008
【図７】
2004003457.tif 000009
【図８】
2004003457.tif 000010
【図９】
2004003457.tif 000011
【図１０】
2004003457.tif 000012
【図１１】
2004003457.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004003457.tif 000015
【図１４】
2004003457.tif 000016
【図１５】
2004003457.tif 000017
【図１６】
2004003457.tif 000018
【図１７】
2004003457.tif 000019
【図１８】
2004003457.tif 000020
【図１９】
2004003457.tif 000021