(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（１１）を回転自在に支持すると共にピストン（３２）を往復動自在に収容するシリンダ室（１２ａ）が形成されたシリンダブロック（１２）と、
前記駆動軸（１１）の回転に伴って回転する斜板（４３）と、を備え、
前記ピストン（３２）の基端部（３２ｂ）に形成した凹所（３３）内に配置したシュー（２３）を介して前記斜板（４３）の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸（１１）の回転により前記斜板（４３）を回転させてピストン（３２）の本体部（３２ａ）を前記シリンダ室（１２ａ）内で往復動させる斜板式コンプレッサにおいて、
前記基端部（３２ｂ）における前記シュー（２３）を支持する内面とは反対側の面から前記ピストン（３２）が往復動する方向に沿って直線的に配置される軸部（３８）を残して、前記駆動軸（１１）の周方向を基準として当該周方向に向かって開口するとともに前記基端部（３２ｂ）側の前端側が前記ピストン（３２）が往復動する方向に沿って開放された窪み部（３９）と、
前記駆動軸（１１）の径方向を基準として、当該径方向外方位置および径方向内方位置のそれぞれに、前記シリンダ室（１２ａ）内面と摺動する摺動面（５２ａ，５２ｂ）と、
を前記ピストン本体部（３２ａ）に形成したことを特徴とする斜板式コンプレッサ。
【請求項２】
前記ピストン（３２）は鋳造により形成すると共に、前記窪み部（３９）を中子を使用せず、かつ、当該窪み部（３２）が開口する方向に沿って離反自在な型（５０）を用いて形成することを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板式コンプレッサに用いられるピストンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に使用される斜板式コンプレッサには、駆動軸に対する斜板の傾斜角度が一定とされた固定斜板式コンプレッサや、同傾斜角度が可変とされた容量可変斜板式コンプレッサがある。
【０００３】
これら斜板式コンプレッサは、駆動軸と同期回転される円板状の斜板を有し、駆動軸を回転させると、傾斜状態の斜板が、いわゆるみそすり回転運動してシリンダ室内のピストンを往復動させるようにしたものである。
【０００４】
例えば、容量可変斜板式コンプレッサには、シューを介してピストンと斜板とを直接連結したものがある（特公昭６４−１６６８号公報参照）。この直結式の容量可変斜板式コンプレッサは、図５に示すように、各ピストン２２が、シリンダブロック１２に形成されたシリンダ室１２ａ内を往復動するピストン本体部２２ａと、斜板４３と係合する断面略Ｕ字形状を有する凹所が形成されたピストン基端部２２ｂとからなり、ピストン基端部２２ｂの両側内面の対向する位置に形成された２つの球面凹部に略半球状のシュー２３，２３が配置され、両シュー２３，２３により斜板４３外周部の表裏両平坦面が摺動自在に挟持され、駆動軸１１の回転による斜板４３のみそすり運動がピストン２２の往復運動に変換されるようになっている。
【０００５】
ところで、コンプレッサの高性能化を図るために、ピストンの軽量化の要請が強く、そのため、図５に示されるピストン２２では、ピストン本体部２２ａに中空部２４を形成して、ピストン２２の軽量化を図っている。
【０００６】
また、図６に示すように、ピストン本体部２５ａと基端部２５ｂとを別体とし、ピストン本体部２５ａに中空部２６を形成して、軽量化を図るようにしたピストン２５も提案されている（実開平４−１０９４８１号公報参照）。なお、図中符号「２７」「２８」は、それぞれ、中空部２６とシリンダ室１２ａとの間で呼吸作用を行わせる第１貫通孔、中空部２６とクランク室との間で呼吸作用を行わせる第２貫通孔を示している。
【０００７】
さらに、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、駆動軸１１の径方向を基準として、当該径方向外方に向かって開口する空洞部３０をピストン本体部２９ａに形成して、軽量化を図ったピストン２９も提案されている（特開平６−６６２５３号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示されるピストン２２では、中子を利用した鋳造により前記中空部２４を形成することになるが、中子を所定位置に取り付けるという煩雑な作業を要するという欠点がある。
【０００９】
また、図６に示されるピストン２５は、別体となったピストン本体部２５ａと基端部２５ｂとを溶接などにより一体的に結合して製作する必要があり、溶接という煩雑な作業を要するという欠点がある。
【００１０】
一方、図７（Ａ）に示されるピストン２９は、スライド型ないし分割型を利用した鋳造により本体部２９ａと基端部２９ｂとを有するピストン２９を一体的に製作し得るので、上記２種類のピストン２２，２５に比べて、比較的簡便かつ安価にピストン２９の軽量化を達成することができる。
【００１１】
しかしながら、空洞部３０は、駆動軸の径方向を基準として、当該径方向外方に向かって開口しているため、ピストン本体部２９ａの径方向外方の摺動面の軸方向長さＬが、径方向内方の摺動面の軸方向長さに比べて短くなることに起因して、以下のような問題を招来する。
【００１２】
つまり、図７（Ｂ）に示すように、圧縮工程では、ピストン２９は斜板４３の押圧力による曲げモーメントＭ1 を受けるので、このモーメントＭ1 による力が図中ａ1 とａ2 の箇所に作用する。この場合、ａ1 とａ2 との間の軸方向距離は比較的長いことから、シリンダ室１２ａの内周面にかじる程の力がピストン２９に作用することはない。
【００１３】
しかしながら、同図（Ｃ）に示すように、吸入工程では、ピストン２９の移動による慣性力が働いてモーメントＭ2 を受け、さらに、ピストン本体部２９ａとシリンダ室１２ａとの間のクリアランスが非常に小さいので、モーメントＭ2 による力が図中ｂ1 とｂ2 の箇所に作用する。この場合、ｂ1 とｂ2 との間の軸方向距離が短いことから、シリンダ室１２ａの内周面にかじる程の力がピストン２９に作用し、この結果、ピストン２９の円滑な往復動を確保できなくなる虞があった。
【００１４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、簡便かつ安価にピストンの軽量化を達成し、しかも、モーメントによる力がピストンにいかに作用しようともピストンの円滑な往復動を確保し得る斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、駆動軸を回転自在に支持すると共にピストンを往復動自在に収容するシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、前記駆動軸の回転に伴って回転する斜板と、を備え、前記ピストンの基端部に形成した凹所内に配置したシューを介して前記斜板の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸の回転により前記斜板を回転させてピストンの本体部を前記シリンダ室内で往復動させる斜板式コンプレッサにおいて、前記基端部における前記シューを支持する内面とは反対側の面から前記ピストンが往復動する方向に沿って直線的に配置される軸部を残して、前記駆動軸の周方向を基準として当該周方向に向かって開口するとともに前記基端部側の前端側が前記ピストンが往復動する方向に沿って開放された窪み部と、前記駆動軸の径方向を基準として、当該径方向外方位置および径方向内方位置のそれぞれに、前記シリンダ室内面と摺動する摺動面と、を前記ピストン本体部に形成したことを特徴とする斜板式コンプレッサである。
【００１６】
このように構成した本発明によれば、駆動軸の径方向を基準として、ピストン本体部の径方向外方の摺動面の軸方向長さと、径方向内方の摺動面の軸方向長さとを等しくかつ比較的長い寸法に設定できる。このため、圧縮工程や吸入工程で曲げモーメントによる力がピストンにいかに作用しようとも、シリンダ室の内周面にかじる程の力がピストンに作用することはなく、ピストンは円滑に往復動することになる。しかも、基端部におけるシューを支持する内面とは反対側の面からピストンが往復動する方向に沿って直線的に配置される軸部を残して窪み部を形成したので、基端部の強度を維持しつつピストンは円滑に往復動する。また、潤滑油は、窪み部における、基端部側の開放された前端側および駆動軸の周方向に向かって開口する部分を通ってシリンダ室に供給される。
【００１７】
また、前記ピストンは鋳造により形成すると共に、前記窪み部を中子を使用せず、かつ、当該窪み部が開口する方向に沿って離反自在な型を用いて形成するのが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、分割型を利用した鋳造により本体部と基端部とを有するピストンを一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造により一体的に製作するピストンや、別体となったピストン本体部と基端部とを溶接により一体的に結合して製作するピストンに比べて、比較的簡便かつ安価にピストンの軽量化を達成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る斜板式コンプレッサを図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図、図２は、図１に示されるピストンを示す外観斜視図、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、同ピストンの正面図、平面図、底面図および左側面図、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図３（Ａ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、図３（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図および図３（Ｄ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図であり、図５に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。
【００２１】
図１に示す本実施の形態の容量可変斜板式コンプレッサ１０は、駆動軸１１を回転自在に支持すると共にピストン３２を往復動自在に収容するシリンダ室１２ａが形成されたシリンダブロック１２と、駆動軸１１の回転に伴って回転する斜板４３とを有している。そして、ピストン３２の基端部３２ｂに形成された凹所３３内に配置したシュー２３を介して斜板４３の外周部を摺動自在に挟持し、駆動軸１１の回転により斜板４３を回転させてピストン３２をシリンダ室１２ａ内で往復動させるようになっている。
【００２２】
さらに詳述すれば、シリンダブロック１２は、駆動軸１１の周りに円周方向等間隔に複数個のシリンダ室１２ａが形成されている。このシリンダブロック１２は、耐摩耗性のある材料、例えば、高シリコン材含有アルミニウム合金をダイキャスト成形したものであり、潤滑油の保持に優れ、ピストン３２を円滑に摺動し得る。
【００２３】
シリンダブロック１２の図中左手側には、内部にクランク室１３が形成されたフロントハウジング１４が設けられ、図中右手側には、内部に帰還冷媒が流入する吸入室１５や、圧縮された冷媒が導かれる吐出室１６が形成されたリヤーハウジング１７がバルブシート１８を介して設けられ、図示しないボルトにより３者一体的に連結されている。バルブシート１８の両面には、弁形成プレートがそれぞれ設けられ、吐出室１６側には、吐出弁用のリテーナ４９が取り付けられている。なお、図中符号「４７」および「４８」は、バルブシート１８に形成した吸入口および吐出口を示している。
【００２４】
クランク室１３内には、駆動軸１１に対して傾斜角（駆動軸１１の軸線に直交する面に対する傾斜角をいう）が可変に斜板４３が設けられ、この斜板４３にピストン３２が半球状のシュー２３，２３を介して連結されている。
【００２５】
駆動軸１１の図中左側部位は、フロントハウジング１４に軸受４０を介して支持され、軸受４０の内方には駆動軸１１により回転される回転駆動部材４１が設けられている。この回転駆動部材４１の内端側には軸線方向摺動可能に嵌挿されたスリーブ４２が設けられ、このスリーブ４２の外周面は、球状とされ、この球状外面には揺動可能に斜板４３が当接している。斜板４３側からは、支持リンク４４が突設され、回転駆動部材４１に形成された長孔４５とピン部材４６とにより連結され、回転駆動部材４１の回転によって斜板４３が回転されるようになっている。したがって、この斜板４３は、スリーブ４２の軸方向移動に伴ってピン部材４６を支点として傾斜角が調節されるようになっている。
【００２６】
この容量可変斜板式コンプレッサ１０には、吸入室１５とクランク室１３とを連通する連通路Ｒを開閉する公知のコントロールバルブＣv が設けられ、吸入室１５に帰還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室１３内の圧力を調整して斜板４３の角度を変化させて、吐出される冷媒量を調節し、コンプレッサ１０の吸入圧が一定になるようにコントロールしている。
【００２７】
ピストンは、図２〜図４にも示すように、シリンダ室１２ａ内を往復動するピストン本体部３２ａと、斜板４３の外周部がシュー２３，２３を介して連結されるピストン基端部３２ｂと、前記ピストン本体部３２ａに軸部３４を介して連結されたピストン頭部３２ｃとを有する。
【００２８】
ピストン基端部３２ｂには、断面略Ｕ字形状を有する凹所３３が形成され、さらに、ピストン基端部３２ｂの両側内面には、シュー２３，２３を支持する球面凹部３５が設けられている。この球面凹部３５に配置したシュー２３，２３の平面部が斜板４３の表裏両平坦面に接触し、斜板４３の外周部を摺動自在に挟持している。
【００２９】
ピストン３２が往復動する場合、斜板４３の外縁平担部は、ピストン３２の圧縮反力が作用している状態で両シュー２３，２３間を高速で移動することになるので、ピストン３２がピストン軸の回りで回転しようとする力が作用する。このような回転を規制しピストン３２を円滑に往復運動させるために、回り止め部材３６がピストン基端部３２ｂに設けられている。この回り止め部材３６ｂは、図３（Ｄ）に示すように、ピストン基端部３２ｂの径方向外方位置に形成された略円弧状のブロックから構成されている。
【００３０】
ピストン頭部３２ｃには、ピストンリングを取り付けるための管状溝３７を形成してある。なお、ピストン頭部３２ｃとピストン本体部３２ａとを一体化させてもよいが、ピストン３２のさらなる軽量化を図るためにも、図示する実施の形態のように、ピストン本体部３２ａおよびピストン頭部３２ｃの各軸方向長さを必要最小限の寸法とし、所要のピストン全長に合わせてピストン本体部３２ａとピストン頭部３２ｃとの間に隙間Ｓを介在させるのが好ましい。
【００３１】
ピストン本体部３２ａには、ピストン３２の軽量化を図るため、ピストン基端部３２ｂの強度を維持する軸部３８を残して窪み部３９を形成してある。特に、この窪み部３９は、駆動軸１１の周方向を基準として、当該周方向に向かって開口する開口部５１を有する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、各ピストン３２の本体部３２ａには、駆動軸１１の径方向を基準として、当該径方向外方位置および径方向内方位置のそれぞれに、シリンダ室１２ａ内面と摺動する摺動面５２ａ，５２ｂが形成される。
【００３２】
窪み部３９の前端側（フロントハウジング１４側）はクランク室１３に向けて開放しており、クランク室１３から、潤滑油が、窪み部３９および開口部５１を通ってシリンダ室１２ａに供給される。
【００３３】
また、窪み部３９の後端側（リヤーハウジング１７側）は円盤状の壁部５３となっている。この円盤状壁部５３には、駆動軸１１の周方向を基準として、当該周方向位置のそれぞれに、切り欠き５４が形成されている。この切り欠き５４を通って、ピストン本体部３２ａとピストン頭部３２ｃとの間の隙間Ｓにも潤滑油が供給される。
【００３４】
当該ピストン３２は、アルミニウム合金からなり、鋳造により形成されるが、窪み部３９を中子を使用せず、かつ、当該窪み部３９が開口する方向に沿って離反自在な２分割された型５０（図４（Ｂ）参照）を用いて形成してある。
【００３５】
このように構成されるピストン３２によれば、分割型５０を利用した鋳造により一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造により一体的に製作した図５に示したピストン２２や、別体となったピストン本体部２５ａと基端部２５ｂとを溶接により一体的に結合して製作した図６に示したピストン２５に比べて、比較的簡便かつ安価にピストン３２の軽量化を達成することができる。
【００３６】
しかも、図４（Ｃ）に示すように、ピストン本体部３２ａの径方向外方の摺動面５２ａの軸方向長さＬ1 と、径方向内方の摺動面５２ｂの軸方向長さＬ2 とが等しいので、圧縮工程や吸入工程でピストン３２が曲げモーメントを受けて、モーメントによる力が図中ｃ1 とｃ2 （またはｄ1 とｄ2 ）の箇所に作用しようとも、ｃ1 とｃ2 との間（またはｄ1 とｄ2 との間）の軸方向距離は比較的長いことから、シリンダ室１２ａの内周面にかじる程の力がピストン３２に作用することはなく、ピストン３２の円滑な往復動を確保できる。
【００３７】
なお、本発明は、図示した容量可変斜板式コンプレッサのみでなく、固定斜板式のコンプレッサにも適用でき、また、片頭ピストンに限定されず、両頭ピストンとすることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、駆動軸の周方向を基準として、当該周方向に向かって開口する窪み部と、駆動軸の径方向を基準として、当該径方向外方位置および径方向内方位置のそれぞれに、シリンダ室内面と摺動する摺動面と、をピストン本体部に形成したので、駆動軸の径方向を基準として、ピストン本体部の径方向外方の摺動面の軸方向長さと、径方向内方の摺動面の軸方向長さとを等しくかつ比較的長い寸法に設定でき、圧縮工程や吸入工程で曲げモーメントによる力がピストンにいかに作用しようとも、シリンダ室の内周面にかじる程の力がピストンに作用することはなく、ピストンの円滑な往復動を確保することができるという効果を奏する。しかも、基端部におけるシューを支持する内面とは反対側の面からピストンが往復動する方向に沿って直線的に配置される軸部を残して窪み部を形成したので、基端部の強度を維持しつつピストンの円滑な往復動を確保することができる。また、潤滑油は、窪み部における、基端部側の開放された前端側および駆動軸の周方向に向かって開口する部分を通ってシリンダ室に供給される。
【００３９】
また、請求項２に記載の本発明によれば、分割型を利用した鋳造により本体部と基端部とを有するピストンを一体的に製作し得るので、中子を利用した鋳造により一体的に製作するピストンや、別体となったピストン本体部と基端部とを溶接により一体的に結合して製作するピストンに比べて、比較的簡便かつ安価にピストンの軽量化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図である。
【図２】  図１に示されるピストンを示す外観斜視図である。
【図３】  図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、同ピストンの正面図、平面図、底面図および左側面図である。
【図４】  図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図３（Ａ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、図３（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図および図３（Ｄ）の４Ｃ−４Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】  従来の一般的な容量可変斜板式コンプレッサを示す概略断面図である。
【図６】  従来のピストンを示す断面図である。
【図７】  図７（Ａ）は、従来のさらに他のピストンを示す斜視図、同図（Ｂ）および（Ｃ）は、同図（Ａ）に示すピストンにおける不具合の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
１１…駆動軸
１２…シリンダブロック
１２ａ…シリンダ室
２３…シュー
３２…ピストン
３２ａ…ピストン本体部
３２ｂ…ピストン基端部
３３…凹所
３８…軸部
３９…窪み部
４３…斜板
５０…型
５２ａ，５２ｂ…摺動面
【図１】
0003759771.tif 000002
【図２】
0003759771.tif 000003
【図３】
0003759771.tif 000004
【図４】
0003759771.tif 000005
【図５】
0003759771.tif 000006
【図６】
0003759771.tif 000007
【図７】
0003759771.tif 000008