| 【発明の名称】 |
圧縮機のピストンの製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】加藤 崇行
【氏名】杉岡 隆弘
【氏名】福嶋 茂男
|
| 【要約】 |
【課題】ピストンの加工時に支持装置の支持部との相対回転を防止して、ピストンを効率良く製造できる圧縮機のピストンの製造方法を提供する。
【解決手段】２つのピストン素材５５の首部同士を軸線Ｓ方向に接続させて一体とした形状の素材５６を成形する。素材５６は、素材５６の両端部に被支持部５７及び回り止め５８を構成する凸部５９が形成されている。回り止め５８は被支持部５７の両側に対称に形成され、各凸部５９の中心にセンタ穴６０が形成されている。素材５６が加工される際は、センタ穴６０に支持装置の支持部としてのセンタ６１が挿入されることによって、素材５６が前記支持装置に支持される。また、センタ６１付近に設けられた係合部６２と回り止め５８が係合することによって、素材５６とセンタ６１との相対回転が防止される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回り止めと少なくとも一方の端部に被支持部とを有するピストンの素材を形成する工程と、前記被支持部を支持する支持部及び前記回り止めに係合する係合部を備えた支持装置により、前記素材を支持部に対して相対回転しない状態で支持し、前記素材を回転させながら加工処理する工程とを備えた圧縮機のピストンの製造方法。
【請求項２】 前記加工処理はピストンの外周面の切削加工を含む切削加工処理である請求項１に記載の圧縮機のピストンの製造方法。
【請求項３】 前記加工処理はピストンの外周面に対し、転写手段によってコーティング材料を塗布するコーティング処理である請求項１に記載の圧縮機のピストンの製造方法。
【請求項４】 ２部品を相対回転させながら接合して構成する圧縮機のピストンの製造方法において、前記２部品の少なくともいずれか一方の部品の接合部と反対側の端部に被支持部と回り止めとを設け、前記被支持部を支持する支持部及び前記回り止めに係合する係合部を備えた支持装置により、前記２部品を相対回転しない状態で支持して回転させながら前記２部品を接合する溶接処理を含む加工処理を行う圧縮機の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、例えば、車両空調装置に適用される圧縮機のピストンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両空調装置に適用される圧縮機には、図８に示すような片頭ピストン式の可変容量型圧縮機がある。
【０００３】フロントハウジング１１は、センタハウジングとしてのシリンダブロック１２の前端部に接合固定されている。リヤハウジング１３は、シリンダブロック１２の後端部に弁形成体１４を介して接合固定されている。
【０００４】クランク室１５は、フロントハウジング１１とシリンダブロック１２とに囲まれて区画形成されている。駆動軸１６は、クランク室１５を通るようにフロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間で回転可能に架設支持されている。図示しないが、駆動軸１６は、外部駆動源としての車両エンジンに電磁クラッチ等のクラッチ機構を介して作動連結されている。
【０００５】回転支持体１７は、クランク室１５において駆動軸１６に止着されている。カムプレートとしての斜板１８は、駆動軸１６に傾動可能に支持されている。斜板１８は、ヒンジ機構１９を介して駆動軸１６と一体回転可能であるとともに駆動軸１６に対して傾動可能である。
【０００６】シリンダボア１２ａは、シリンダブロック１２において駆動軸１６の軸線Ｌ周りに複数（図面中には一個所のみ示す）が貫設形成されている。複数の片頭型のピストン２０は各シリンダボア１２ａに収容されている。ピストン２０はシュー２１を介して斜板１８に係留されている。従って、駆動軸１６の回転運動は、斜板１８及びシュー２１を介して、ピストン２０のシリンダボア１２ａでの往復運動に変換される。
【０００７】吸入室２７及び吐出室２８は、リヤハウジング１３にそれぞれ区画形成されている。吸入ポート２９、吸入弁３０、吐出ポート３１及び吐出弁３２は、それぞれ弁形成体１４に形成されている。そして、吸入室２７の冷媒ガスは、ピストン２０の復動動作により吸入ポート２９及び吸入弁３０を介してシリンダボア１２ａに吸入される。シリンダボア１２ａに吸入された冷媒ガスは、ピストン２０の往動動作により所定の圧力となるまで圧縮され、吐出ポート３１及び吐出弁３２を介して吐出室２８に吐出される。
【０００８】給気通路３３は吐出室２８とクランク室１５を接続する。抽気通路３４はクランク室１５と吸入室２７とを接続する。容量制御弁３５は給気通路３３の途中に設けられている。感圧通路３６は吸入室２７と容量制御弁３５とを接続する。
【０００９】容量制御弁３５は、感圧通路３６を介して導入される吸入圧にダイヤフラム３５ａが感応することで、弁体３５ｂを開閉動作させて給気通路３３の開度を変更する。給気通路３３の開度が変更されると、クランク室１５への吐出冷媒ガスの導入量が変更され、冷媒ガスの抽気通路３４を介した吸入室２７への逃がし量との関係から、クランク室１５の圧力が変更される。従って、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの圧力とのピストン２０を介した差が変更され、斜板１８の傾角が変更される。その結果、ピストン２０のストローク量が変更され、吐出容量が調節される。
【００１０】前述したピストン２０と斜板１８とのシュー２１を介した連結構造は、ピストン２０の自身の軸線Ｓを中心とした回動を許容する。ピストン２０の回動量が多いと、その首部２３付近が回転する斜板１８に干渉し、振動や騒音を発する。このため、ピストン２０の首部２３には図９に示すように、回動規制部２３ａが設けられている。
【００１１】そして、図９に二点鎖線で示すように、ピストン２０の回動は回動規制部２３ａがフロントハウジング１１の内周面１１ａに当接することで規制される。またピストン２０の外周面及び回動規制部２３ａにはシリンダボア１２ａ内を摺動する際の摩耗抑制のために、それぞれ耐摩耗性のコーティング層が形成されている。
【００１２】前記のような片頭ピストンの製造方法として、特開平９―２５６９５２号公報には図１０に示すように、２個のピストン４０を軸方向に接続させて一体とした素材４１からピストンを製造する方法が開示されている。
【００１３】この製造方法では、素材４１を鋳造あるいは鍛造により成形し、機械加工、表面を覆うコーティング層の形成、研磨等を施した後、個々のピストンに切り離す。素材４１の両端には機械加工の際に素材４１を支持装置で支持するための被支持部４２（保持部）が突設されている。被支持部４２はピストンの機械加工（切削加工）を行った後、除去される。コーティング層は吹付け塗装によって形成される。
【００１４】この公報には加工時における素材４１の具体的な支持方法は記載されていない。しかし、一般的にピストンの加工時には、例えば特開平１０―２８１０６５号公報に開示されているように、一対のセンタやチャック等の支持装置で素材をその両端で支持する。
【００１５】特開平１０―２８１０６５号公報に開示されているものは、被支持部を突設するのではなく、被支持部として基準孔となる孔や凹部を設けている。そして、孔や凹部に直接支持装置のセンタを装着することによって、素材を支持する。
【００１６】また、ピストンの表面にコーティング層を形成する方法として、吹付け塗装の他にロールコート等の転写法（例えば特開平１１―２０１０３７号公報）があり、ロールコートに優位性がある。ロールコートは、支持装置によって素材を支持し、回転させながらコーティング層を形成すべき面を転写ロールに圧接させてコーティング層を形成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のピストンの製造方法では、ピストンの外周を切削加工する工程で、素材の両端に設けられた被支持部を支持装置で支持して回転させる際、切削抵抗が大きいと素材が支持装置と相対回転してしまう。その結果、外形加工の際に取り代を大きく出来ず、複数回に分けて加工する必要があり、生産性が低下するという問題がある。
【００１８】また、ロールコートによってコーティング層を形成する際においても、素材が転写ロールによる押圧抵抗によって支持装置と相対回転するという問題がある。本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的は、ピストンの加工時に支持装置の支持部との相対回転を防止して、ピストンを効率良く製造できる圧縮機のピストンの製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明では、圧縮機のピストンの製造方法において、回り止めと少なくとも一方の端部に被支持部とを有する素材を形成する工程と、前記被支持部を支持する支持部及び前記回り止めに係合する係合部を備えた支持装置により、前記素材を支持部に対して相対回転しない状態で支持し、前記素材を回転させながら加工処理する工程とを備えたことを要旨とした。
【００２０】この発明によれば、回り止めが係合部に係合することによって、素材の加工処理時における素材と支持部との相対回転が防止される。請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、前記加工処理はピストンの外周面の切削加工を含む切削加工処理であることを要旨とした。
【００２１】この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、切削加工において、取り代を大きくすることが出来、生産性が向上する。請求項３の発明では、請求項１に記載の発明において、前記加工処理はピストンの外周面に対し、転写手段によってコーティング材料を塗布するコーティング処理であることを要旨とした。
【００２２】この発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、コーティング処理を効率よく行える。請求項４の発明では、２部品を相対回転させながら接合して構成する圧縮機のピストンの製造方法において、前記２部品の少なくともいずれか一方の部品の接合部と反対側の端部に被支持部と回り止めとを設け、前記被支持部を支持する支持部及び前記回り止めに係合する係合部を備えた支持装置により、前記２部品を相対回転しない状態で支持して回転させながら前記２部品を接合する溶接処理を含む加工処理を行うことを要旨とした。
【００２３】この発明によれば、回り止めが係合部に係合することによって、前記部品と支持部との相対回転が防止される。従って、前記部品の加工処理が効率よく行える。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を車両空調装置に適用される圧縮機のピストンの製造方法において具体化した実施の形態について説明する。
【００２５】（第１実施形態）先ず、ピストン５０の構成について詳述する。図２に示すように、ピストン５０は、シリンダボアに挿入される円柱状をなす頭部５１と、シリンダボアの外方に配置される首部５２とが一体に形成されてなる。シュー座５２ａは首部５２の内側に凹設されている。
【００２６】当接部５３は、ピストン５０の首部５２において斜板の回転方向前後に一対が突設されている。円弧面である当接面５３ａは、各当接部５３の外周側に形成されている。各当接面５３ａは、クランク室においてフロントハウジングの内壁面に対向される。両当接面５３ａは接続面５３ｂを介して連続されている。両当接面５３ａ及び接続面５３ｂは、同一円弧面上に存在する。当接面５３ａ及び接続面５３ｂの曲率半径は、頭部５１の外周面５１ａの曲率半径より大きくなるように設定されている。図示しないが、外周面５１ａ、接続面５３ｂ及び当接面５３ａには耐摩耗性を向上させるためのコーティング層が形成されている。
【００２７】次にピストン５０の製造方法を説明する。図１（ａ）に示すように、２つのピストン素材５５の首部同士を軸線Ｓ方向に接続させて一体とした形状の素材５６を、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用して鋳造により成形する。この場合に、二つのピストン素材５５の頭部が相互に同軸となるように設定する。素材５６は、図１（ｂ）に示すように素材５６の両端部に被支持部５７及び回り止め５８を構成する凸部５９が形成されている。回り止め５８は被支持部５７の両側に対称に形成され、各凸部５９の中心にセンタ穴６０が形成されている。
【００２８】素材５６が加工される際は、センタ穴６０に支持装置の支持部としてのセンタ６１（図３に図示）が挿入されることによって、素材５６が前記支持装置に支持される。また、センタ６１付近に設けられた係合部６２（図３に図示）と回り止め５８が係合することによって、素材５６とセンタ６１との相対回転が防止される。
【００２９】先ず、素材５６の外形加工等の機械処理が行われる。前記支持装置に支持された素材５６を回転させながら、旋盤によりピストンの頭部の外周面５１ａ、接続面５３ｂ及び当接面５３ａ、油溜めとしての環状溝６３等の機械加工を施す。
【００３０】次に、素材５６の表面にコーティング層をロールコートによって形成する。素材５６は前記支持装置に支持され、回り止め５８と係合部６２との係合によって相対回転が防止される。素材５６は、ばね等により転写ロール側に付勢されることで、外周面５１ａ、接続面５３ｂ及び当接面５３ａが前記転写ロールに圧接される。素材５６及び前記転写ロールを回転させて、各面にコーティング材を転写・塗布する。
【００３１】具体的には、図３（ａ）に示すように、前記転写ロールとして頭部用転写ロール６４を用いることで、それに接触するピストンの頭部５１の外周面５１ａにのみコーティング層が形成される。
【００３２】図３（ｂ）に示すように、前記転写ロールとして当接部用転写ロール６５を用いることで、それに接触するピストンの接続面５３ｂ及び当接面５３ａにコーティング層が形成される。なお、接続面５３ｂ及び当接面５３ａの円弧中心がピストンの軸線Ｓ、つまり前記支持装置のセンタ６１の回転中心に対してずれていることは、接続面５３ｂ及び当接面５３ａに応じて、素材５６が当接部用転写ロール６５に対して、ばねによって追従移動可能なことで対応する。
【００３３】コーティング層が形成された素材５６はコーティング層を所定の膜厚にするために、素材５６の外周面５１ａ、接続面５３ｂ及び当接面５３ａに研磨処理が施される。
【００３４】研磨処理の後、シュー座５２ａの球面加工が行われる。その後、素材５６は２つのピストン素材５５に切り離されるとともに、凸部５９が切り離され、ピストン素材５５の頭部５１や首部５２の端面の研磨処理が行われる。
【００３５】上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）素材５６が支持装置のセンタ６１によって支持されるとともに、支持装置の係合部６２と回り止め５８とが係合することによって相対回転が防止される。従って、加工時素材５６がセンタ６１に対して空回りすることを確実に防止できる。
【００３６】（２）上記の効果から、切削加工時において、加工の取り代を大きくすることができる。また、粗加工と仕上げ加工を一度の加工で済ますことができ、生産性が向上する。
【００３７】（３）ロールコートによるコーティング層形成の際、転写ロールに対して素材５６が滑るのを防ぐことができ、コーティング層の厚さを均一にできる。
（４）回り止め５８が素材５６の両端部に設けられているため、素材５６と支持装置のセンタ６１との相対回転（空回り）が確実に防止される。
【００３８】（５）回り止め５８が素材５６の端面に設けられているため、支持装置側の係合部６２の構造が簡単になる。
（第２実施形態）次に第２実施形態を図４に従って説明する。この実施形態は、ピストン７０が２部品からなるとともに、頭部が中空に形成されている点が前記実施の形態のピストンと大きく異なっている。同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】ピストン７０はシリンダボアに収容される頭部側部品７１と、首部側部品７２とからなる。頭部側部品７１は、シリンダボアの奥側（弁・ポート形成体側）が底となる有底円筒状をなしている。首部側部品７２は頭部側部品７１の開口部を塞ぐ蓋部７３と、蓋部７３に連続する首部７４とを備えている。
【００４０】ピストンの頭部は、有底円筒状の頭部本体７５と蓋部７３とからなる。前記２部品７１，７２は、接合面と反対側の端面に被支持部７７及び回り止め７８を構成する凸部７９が形成されている。
【００４１】蓋部７３は、軸線Ｓを中心とした円盤状に形成され、頭部本体７５との接合部にリング状の嵌合突条８０が突設され、嵌合突条８０が頭部本体７５の内周面７５ｂに嵌合される。蓋部７３の外周面７３ａは、頭部本体部の外周面７５ａとほぼ同径に形成されている。両部品７１，７２は、それぞれアルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。
【００４２】この実施形態において、両部品７１，７２は、摩擦溶接により互いに接合固定される。両部品７１，７２は互いに軸線Ｓが一致する状態で支持装置に支持され、支持装置によって回転されながら溶接が行われる。このときセンタ６１付近に設けられた係合部６２と回り止め７８とが係合することによって相対回転が規制される。
【００４３】接触状態にある両部品７１，７２に対し、センタ６１によって圧力を加えて圧接状態にするとともに、この圧接状態を所定時間継続させる。圧接状態で相対回転する両部品７１，７２は、両者の接合端面間が摺動により高温に発熱する。圧接状態での相対回転を所定時間継続した後、両部品７１，７２の相対回転を停止させるとともに、両者にさらに強い圧力を加えて圧接させる。これによって両部品７１，７２の接合端面が溶着固定される。その後、第１実施形態と同様、外形切削を含む機械加工、コーティング層の形成、コーティング層の研磨、凸部７９の切除が行われる。
【００４４】本実施形態においても、上記第１実施形態の（１）と同様な効果を奏する。なお、実施の形態は前記の構成に限らず、例えば以下のように構成してもよい。
【００４５】○ 図５に示すように、素材５６は必ずしも複数のピストン素材５５を接続させた形状でなく、１つのピストン用のピストン素材５５からピストンを１個ずつ形成してもよい。
【００４６】○ 素材５６は首部同士を接続させて一体とした形状に限らず、頭部同士または頭部と首部を接続させた形状であってもよい。また、３つ以上のピストン素材５５を連続させた形状であってもよい。
【００４７】○ 片頭式に限らず、図６に示すように両頭式のピストンの製造に適用してもよい。
○ 図７（ａ）に示すように、回り止め５８は必ずしも被支持部に対して対称に設ける必要はなく、片側のみでもよい。
【００４８】○ 図７（ｂ）に示すように、被支持部５７はピストンの端部に直接穴（凹部）を設けることによって構成してもよい。この場合、ピストン素材の材料使用量が少なくなる。
【００４９】○ 回り止めと被支持部とを離れた位置に形成してもよい。
○ 被支持部の形状を回転体以外の形状にし、支持部の形状をそれに嵌合する形状にすることによって、回り止めとしての機能を持たせてもよい。例えば、被支持部の穴の断面を円形以外の形状、例えば多角形にすることによって、支持部との相対回転を防止する。
【００５０】○ 回り止めを凹部（孔）とし、係合部を凸部として構成することによって、相対回転を防止してもよい。
○ 回り止めは必ずしも取り除く必要はなく、首部側に設けたもののようにピストンの役割に支障が無い場合はピストンに残してもよい。
【００５１】○ 回り止めをピストンの片方の端部にだけ設けてもよい。
○ 回り止めを素材の端面以外の個所に設けてもよい。
○ ２部品で構成されるピストンにおいて、接合方法は摩擦溶接に限らず溶接ビーム溶接などの他の溶接方法を用いてもよい。
【００５２】次に、前記実施形態から把握できる請求項記載以外の技術的思想についてその効果と共に以下に記載する。
（１）前記加工処理工程の後、回り止めを切り落とす工程を備えた請求項１に記載のピストンの製造方法。このような工程を付加することにより、ピストンを軽量化することが出来る。
【００５３】
【発明の効果】上記構成の本発明によれば、ピストンの加工時に支持装置の支持部との相対回転を防止して、ピストンを効率良く製造することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
|
| 【出願日】 |
平成１２年３月９日（２０００．３．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４６８０（Ｐ２００１−２５４６８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６５０３５（Ｐ２０００−６５０３５） |
|