JP2000038987A - 圧縮機のピストンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円筒部と蓋部の接合固定を安価かつ短時間に
行い得る圧縮機のピストンの製造方法を提供すること。 【解決手段】 ピストン２２は、シリンダボア１２ａに
収容される頭部４０と、斜板２０に連結される首部４２
とが連接されてなる。頭部４０は、有蓋円筒状をなす円
筒部４１と、円筒部４１とは別体であって円筒部４１の
内空間４１ａを閉塞するための蓋部４３とからなる。蓋
部４３は首部４２に一体成形されている。円筒部４１と
首部４２の接合固定は、摩擦溶接法を用いて行われてい
る。

Description

【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
システム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】この種のピストンは、圧縮機のハウジン
グに形成されたシリンダボアに収容される金属製の頭部
と、圧縮機の駆動部（例えば、斜板式圧縮機であるなら
斜板）に連結される金属製の首部とが連接されてなる。
頭部は、有蓋円筒状をなす円筒部と、円筒部とは別体で
あって円筒部の内空間を閉塞するための蓋部とからな
る。蓋部は首部に一体成形されている。

【０００３】このような構成のピストンは「中空ピスト
ン」と呼ばれ、頭部が中実である「中実ピストン」と比
較して軽量であって、圧縮機の軽量化に有効である。別
の見方をすれば、中実ピストンは、頭部と首部を鋳造等
により一体成形できるが、中空ピストンは、中空である
がゆえに頭部を円筒部と蓋部とに分けて成形し、後に両
者を接合固定する手順を踏むしかなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来、前記
円筒部と首部（蓋部）の接合固定は、例えば、電子ビー
ム溶接により行われていた。電子ビーム溶接は、真空な
溶接室中において高速に加速された電子ビームを溶接箇
所に照射して溶接するものである。従って、次のような
問題を生じていた。

【０００５】（１）電子ビーム溶接機は、溶接室や電子
銃室を形成する真空容器、排気装置、電子銃、高圧電源
及び制御装置等を備えている。つまり、電子ビーム溶接
は設備が大掛かりとなり、ピストンの製造コストが上昇
されていた。

【０００６】（２）円筒部と首部は環状の領域で接合固
定されるため、電子ビームをこの環状領域に沿って順に
照射していかなくてはならない。従って、円筒部と首部
の接合固定作業に時間がかかる問題があった。

【０００７】（３）溶接時には円筒部及び首部の接合部
分付近に高温が作用し、例えば、円筒部及び首部を構成
する金属材料中に形成されていた気泡が真空引きによっ
て破裂（ブローアウト）することがある。ブローアウト
したものはそこに凹部を形成するため、その角がシリン
ダボア内面と引っ掛かりを起こして傷付けたり、円筒部
と首部との接合部分の強度が低下し、そのまま圧縮機に
使用した場合には、接合部分が破断する等の問題を生じ
ていた。

【０００８】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、その第１の目的は、
円筒部と蓋部の接合固定を安価かつ短時間に行い得る圧
縮機のピストンの製造方法を提供することにあり、第２
の目的は、第１の目的を達成してなおかつ、真空雰囲気
での高温を作用させることなく円筒部と蓋部の接合固定
を行い得る圧縮機のピストンの製造方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１の発明では、円筒部と蓋部の接合固定
を、摩擦溶接法を用いて行ったピストンの製造方法であ
る。

【００１０】上記第２の目的を達成するために請求項２
の発明では、円筒部と蓋部の接合固定を、塑性流動結合
法を用いて行ったピストンの製造方法である。請求項３
の発明では、請求項２のピストンの製造方法において円
筒部と蓋部の接合固定に接着剤を併用したものである。

【００１１】請求項４の発明では、円筒部と蓋部の接合
面間にろう材を介在させ、加圧加工によって円筒部及び
蓋部の接合面を塑性流動させることでろう材を拡散させ
て円筒部と蓋部とを接合固定するピストンの製造方法で
ある。

【００１２】請求項５の発明では、前記加圧加工時にお
いてろう材にその融点以上の熱を作用させるものであ
る。 （作用）上記構成の請求項１の発明においては、円筒部
と蓋部を相対回転させるとともに、互いの接合端面を以
って環状領域で圧接させる。所定時間の後には円筒部と
蓋部の相対回転を停止させることで、両者の接合端面間
に一種の焼き付き現象が生じ、両者が接合固定される。

【００１３】請求項２の発明においては、被結合部材と
しての円筒部或いは蓋部の一方に圧力を加えることで塑
性流動（メタルフロー）を生じさせる。従って、円筒部
或いは蓋部の一方を構成する金属材料が、結合部材とし
ての円筒部或いは蓋部の他方に形成された結合溝に流れ
込み、両者が結合溝を介した係合によって接合固定され
る。

【００１４】請求項３の発明においては、接着剤の併用
によって円筒部と蓋部の接合固定がより強固となる。請
求項４の発明においては、加圧加工によって円筒部及び
蓋部の接合面に塑性流動が生じることで、この接合面間
に介在されたろう材が拡散し、円筒部と蓋部とが接合固
定される。

【００１５】請求項５の発明においては、前記加圧加工
時においてろう材にその融点以上の熱が作用されること
で、ろう材の拡散は液相拡散となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両空調システ
ムに適用される可変容量型圧縮機のピストンにおいて具
体化した第１〜第３実施形態について説明する。なお、
第２実施形態においては第１実施形態との相違点につい
てのみ説明し、同様な部材には同じ番号を付して説明を
省略する。また、第３実施形態においては第２実施形態
との相違点についてのみ説明し、同様な部材には同じ番
号を付して説明を省略する。

【００１７】（第１実施形態）図１に示すように、フロ
ントハウジング１１はシリンダブロック１２の前端に接
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の後端に弁・ポート形成体１４を介して接合
固定されている。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。

【００１８】回転軸１６は、クランク室１５を貫通する
ようにして、フロントハウジング１１とシリンダブロッ
ク１２との間に回転可能に架設支持されている。回転軸
１６は、図示しない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連結されて
いる。従って、回転軸１６は、車両エンジンの動作時に
おいてクラッチ機構の接続により回転駆動される。

【００１９】回転支持体１９は、クランク室１５におい
て回転軸１６に止着されている。斜板２０は、回転軸１
６に対してその軸線Ｌ方向へスライド移動可能でかつ傾
動可能に支持されている。ヒンジ機構２１は回転支持体
１９と斜板２０との間に介在されている。斜板２０は、
ヒンジ機構２１の介在により、回転軸１６に対して傾動
可能でかつ回転軸１６と一体的に回転可能となってい
る。斜板２０の半径中心部が、シリンダブロック１２側
に移動すると斜板２０の傾斜角が減少され、逆に回転支
持体１９側に移動すると斜板２０の傾斜角が増大され
る。

【００２０】シリンダボア１２ａはシリンダブロック１
２に貫設形成されている。片頭型のピストン２２は、一
端側がシリンダボア１２ａに収容され、他端側がシュー
２３を介して斜板２０の外周部に係留されている。ピス
トン２２は、斜板２０の回転運動によりシリンダボア１
２ａ内で前後往復運動される。

【００２１】吸入室２４及び吐出室２５は、リヤハウジ
ング１３にぞれぞれ区画形成されている。吸入ポート２
６、吸入弁２７、吐出ポート２８及び吐出弁２９は、そ
れぞれ弁・ポート形成体１４に形成されている。そし
て、吸入室２４の冷媒ガスは、ピストン２２の上死点側
から下死点側への移動により、吸入ポート２６及び吸入
弁２７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２２
の下死点側から上死点側への移動により所定の圧力にま
で圧縮されるとともに、吐出ポート２８及び吐出弁２９
を介して吐出室２５へ吐出される。

【００２２】抽気通路３０は、回転軸１６の軸心に形成
された通路３０ａと、シリンダブロック１２及び弁・ポ
ート形成体１４に形成された通孔３０ｂとからなる。抽
気通路３０はクランク室１５と吸入室２４とを接続す
る。給気通路３１は吐出室２５とクランク室１５とを接
続する。電磁弁である容量制御弁３２は、給気通路３１
上に介在されている。容量制御弁３２は、ソレノイド３
２ａと、ソレノイド３２ａの励磁・消磁により給気通路
３１を開閉する弁体３２ｂとを備えている。ソレノイド
３２ａは、冷房負荷等に応じた図示しないコンピュータ
の制御によって励磁・消磁される。従って、給気通路３
１の開度が弁体３２ｂにより調節され、クランク室１５
の圧力が変更されて、ピストン２２の前後に作用するク
ランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの圧力との差
が調整される。その結果、斜板２０の傾斜角が変更さ
れ、ピストン２２のストローク量が変更されて、吐出容
量が調整される。

【００２３】つまり、ソレノイド３２ａが消磁されると
弁体３２ｂによって給気通路３１が開かれ、吐出室２５
とクランク室１５とが連通される。従って、吐出室２５
の高圧冷媒ガスが給気通路３１を介してクランク室１５
へ供給され、クランク室１５の圧力が上昇される。クラ
ンク室１５の圧力が上昇すると斜板２０の傾斜角が最小
となり、ピストン２２のストローク量が小さくなって吐
出容量が最小となる。ソレノイド３２ａが励磁されると
弁体３２ｂによって給気通路３１が閉じられ、クランク
室１５の圧力が抽気通路３０を介した放圧に基づいて低
下してゆく。クランク室１５の圧力が低下すると斜板２
０の傾斜角が最大となり、ピストン２２のストローク量
が大きくなって吐出容量が最大となる。

【００２４】このように、クランク室１５の圧力の変
動、すなわち、冷房負荷変動に応じて傾斜角を変えよう
とする斜板２０に対して、ピストン２２はシリンダボア
１２ａ内を円滑に摺動してそれに追従する必要がある。
後に詳述する中空ピストンにあっては、その軽量さ故に
往復動による慣性力が小さい。このため斜板２０の傾斜
角制御が影響され難いので好ましい。

【００２５】次に、前記ピストン２２の構成について詳
述する。図１及び図２に示すように、前記ピストン２２
は、シリンダボア１２ａに収容される頭部４０と、駆動
部としての斜板２０の外周部にシュー２３を介して連結
される首部４２とを備えている。頭部４０と首部４２
は、ピストン２２の軸線Ｓ方向に連接されている。頭部
４０を構成する円筒部４１は、シリンダボア１２ａの奥
側（弁・ポート形成体１４側）が蓋側となる有蓋円筒状
をなしている。首部４２は内周側に凹部４２ａを有し、
凹部４２ａ内には前後一対の球面状をなす受け面４２ｂ
が形成されている。一対のシュー２３は、斜板２０の外
周部の前後面を狭持するとともに凹部４２ａ内に収容さ
れ、それぞれ対応する受け面４２ｂによって球面受けさ
れている。

【００２６】頭部４０を構成する蓋部４３は、軸線Ｓを
中心とした円盤状をなしている。蓋部４３は円筒部４１
と別体であって、首部４２において頭部４０との連接部
分に一体成形されている。連結筒４３ａは軸線Ｓを中心
とした円筒状をなし、蓋部４３においてリヤ側の端面の
外縁部に一体に突設されている。連結筒４３ａの外径は
円筒部４１の外径と同じであり、内径は円筒部４１の内
径と同じである。前記円筒部４１及び首部４２は、それ
ぞれアルミニウム系の金属材料によって鋳造や鍛造等に
より製作されている。

【００２７】本実施形態において、前記円筒部４１と首
部４２（蓋部４３）の接合固定には、摩擦溶接法が用い
られている。すなわち、図２に示すように、円筒部４１
と首部４２を互いの軸線Ｓが一致する状態、つまり、円
筒部４１の接合端面４１ｂと、首部４２において連結筒
４３ａの接合端面４３ｂとが対向する状態で配置させ
る。そして、図３のタイムチャートに示すように、図２
の状態で円筒部４１と首部４２とを軸線Ｓを中心として
相対回転させるとともに、両者４１，４２を接近させて
ゆき、互いの接合端面４１ｂ，４３ｂを以って円環帯状
領域で接触させる。

【００２８】接触状態にある円筒部４１と首部４２に対
し、第１の圧力P1を加えて圧接状態とするとともに、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
される円筒部４１と首部４２は、両者４１，４２の接合
端面４１ｂ，４３ｂ間が摺動により高温に発熱される。
圧接状態での相対回転を所定時間継続した後、円筒部４
１と首部４２の相対回転を停止させるとともに、両者４
１，４２を第１の圧力P1よりも大きな第２の圧力P2を加
えて圧接させる。従って、一種の焼き付き現象が、円筒
部４１と首部４２の接合端面４１ｂ，４３ｂ間に生じ、
両者４１，４２が溶着固定される。

【００２９】上述した円筒部４１と首部４２の接合固定
作業は、大気雰囲気中にて行われている。従って、高温
が作用されても、金属材料中に形成された気泡はブロー
アウトすることはない。

【００３０】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）円筒部４１と首部４２の接合固定を、摩擦溶接法
を用いて行っている。従って、従来技術において述べた
電子ビーム溶接の様な大掛かりな設備を必要とせず、ピ
ストン２２の製造コストを低減できる。また、円筒部４
１（接合端面４１ｂ）と首部４２（接合端面４３ｂ）と
を相対回転させつつ圧接させるため、環状の領域を同時
に接合固定することができる。従って、円筒部４１と首
部４２の接合固定作業にかかる時間を短縮することがで
きる。

【００３１】（２）円筒部４１と首部４２の圧接状態
（第１の圧力P1）での相対回転を停止した後、両者４
１，４２を第１の圧力P1よりも大きな第２の圧力P2で圧
接させている。従って、円筒部４１と首部４２の接合端
面４１ｂ，４３ｂ間において焼き付き現象が著しく発生
し、両者４１，４２の接合固定がより強固となる。

【００３２】（第２実施形態）図４、図５（ａ）及び図
５（ｂ）においては第２実施形態を示す。本実施形態に
おいて連結筒４３ａは、その外径が円筒部４１の内径と
ほぼ同じに設定されている。複数（本実施形態において
は２つ）の結合溝４３ｃは、連結筒４３ａの外周面にお
いてピストン２２の軸線Ｓ周りに環状に形成されてい
る。

【００３３】本実施形態において、前記円筒部４１と首
部４２（蓋部４３）の接合固定には、塑性流動結合法及
び接着剤が用いられている。すなわち、接着剤（図示し
ない）を、蓋部４３において結合溝４３ｃの内面も含め
た連結筒４３ａの外周面、及び蓋部４３のリヤ側の端面
において連結筒４３ａよりも外周側の部分にそれぞれ塗
布する。接着剤としては、例えば、エポキシ、ポリアミ
ド、酢酸ビニル等の樹脂接着剤が挙げられる。

【００３４】接着剤を塗布した状態にて、蓋部４３によ
り円筒部４１の内空間４１ａを閉塞するようにして、円
筒部４１と首部４２を一体化し、ピストンワーク２２と
する。この時、蓋部４３の連結筒４３ａが、円筒部４１
の内空間４１ａに挿入されて円筒部４１の開口端部付近
とその内周側で重合されるとともに、蓋部４３のリヤ側
の端面が円筒部４１の接合端面４１ｂに当接される。

【００３５】そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す
ように、ピストンワーク２２の円筒部４１及び蓋部４３
を、両者４１，４３の外径よりも小さな内径を有するダ
イス201 を通過させる。従って、被結合部材としての円
筒部４１は、結合部材としての首部４２の連結筒４３ａ
との重合部分が、このダイス通しによって半径方向内側
への圧力を受ける。その結果、円筒部４１を構成する金
属材料が、塑性流動により各連結溝４３ｂに流れ込み、
前述した接着剤が硬化されることと併せて、円筒部４１
と首部４２が固定される。なお、図５（ａ）において
は、ダイス201 の内径と円筒部４１及び蓋部４３の外径
との差を誇張して示してある。

【００３６】上記構成の本実施形態においては、上記第
１実施形態の（１）と同様な効果を奏する他、次のよう
な効果も奏する。 （１）上述したように、真空雰囲気での高温を作用させ
ることなく円筒部４１と首部４２の接合固定を行い得
る。従って、両者４１，４２の接合固定を電子ビーム溶
接により行った場合のような、ブローアウトによる接合
強度低下や形成凹部とシリンダボア１２ａ内面との引っ
掛かりの問題が生じることはない。

【００３７】（２）塑性流動結合法を用いた円筒部４１
と首部４２の接合固定に、接着剤が併用されている。従
って、円筒部４１と首部４２の接合固定が強固となる。 （３）結合溝４３ｃが複数形成されている。従って、円
筒部４１と首部４２の結合溝４３ｃを介した係合構造が
複雑となり、両者４１，４２の接合固定がより強固とな
る。

【００３８】（第３実施形態）図６（ａ）及び図６
（ｂ）においては第３実施形態を示す。本実施形態と上
記第２実施形態との相違点は、結合溝４３ｃが連結筒４
３ａに形成されておらず、さらには、図６（ａ）の拡大
円中に示すように、円筒部４１と首部４２の接合固定作
業の際、接着剤に替えて低融点合金（円筒部４１及び首
部４２を構成する材料より融点が低い合金）よりなるろ
う材Ｒを、円筒部４１と首部４２において連結筒４３ａ
との接合面間に介在させている点である。なお、ろう材
Ｒは、接合固定作業前の準備段階で、円筒部４１或いは
連結筒４３ａの接合面に融着されているか、粉末状のも
のがコーティングされているか、或いは嵌装、すなわち
それが単に置かれた状態にされている。

【００３９】さて、本実施形態においては加圧加工とし
て、上記第２実施形態と同様なダイス通しが行なわれて
いる。ここで、前述したように、首部４２の連結筒４３
ａは結合溝４３ｃを備えていないため、ダイス通しによ
って円筒部４１と首部４２の接合面が圧接し、各接合面
には塑性流動が生じる。従って、円筒部４１及び首部４
２の接合面では、それぞれを構成する金属分子に格子欠
陥が発生して、原子空孔が多数形成されることとなる。
その結果、円筒部４１と首部４２のそれぞれの原子空孔
に、互いの金属原子が入り込み合う。

【００４０】また、前記ダイス通しの際に円筒部４１及
び首部４２の各接合面に対して加えられる圧力と、この
加圧時の加工発熱とにより、ろう材Ｒが接合面間を拡散
して両者４１，４２の原子空孔に入り込む。この時、外
部からの加熱により、前述した加工発熱と併せて、ろう
材Ｒにはその融点以上の熱が作用されている。従って、
ろう材Ｒが溶融して、前述した拡散は液相拡散となって
いる。

【００４１】以上のようにして、円筒部４１と首部４２
の接合部分には、円筒部４１、首部４２及びろう材Ｒの
それぞれを構成する金属材料よりなる合金層Ｇ（図６
（ｂ）の拡大円中においてイメージで示す）が形成さ
れ、円筒部４１と首部４２とが合金層Ｇを介して、接合
ラインが存在しないかのごとく接合固定されることとな
る。

【００４２】ここで、前記ダイス通しにおいては、円筒
部４１と首部４２の各接合面に生じる圧縮歪みが３％〜
１５％となるように、ダイスの内径、つまり、円筒部４
１及び首部４２に加えられる圧力が設定されている。例
えば、接合面の圧縮歪みが３％未満となる低い圧力での
加圧加工によっては、格子欠陥の発生が少なく原子空孔
が殆ど形成されないため、円筒部４１と首部４２の互い
の金属原子の入り込みが少なくなるし、ろう材Ｒの拡散
が良好に行われないので、両者４１，４２の接合強度が
低下されてしまう。また、低圧力下のもとではろう材Ｒ
の拡散が遅延するため、ダイス通しに時間をかけなくて
はならなくなる。一方、接合面の圧縮歪みが１５％を超
えるような高い圧力での加圧加工によっては、ピストン
２２の寸法が大きく変化するとともに外形が大きく崩れ
てしまい、後加工にて修正を行なわなくてはならずに手
間となってしまう。

【００４３】前記ダイス通しを経た円筒部４１と首部４
２の接合部分には、再度の加熱処理が施される。再加熱
時に接合界面に加えられる温度は、接合部分に形成され
た合金層Ｇの融点以上が好ましい。この再加熱と、ダイ
ス通し時からの加工応力とによって接合部分の合金層Ｇ
が円筒部４１側及び首部４２側にそれぞれ拡散し、両者
４１，４２の接合固定がより強固となる。この再加熱
は、円筒部４１と蓋部４３の接合部分にレーザ加熱器や
電子ビーム加熱器等によって局部的に施しても良いし、
ピストン２２全体を加熱炉に入れる等して施しても良
い。

【００４４】ところで、前記円筒部４１及び首部４２
は、それぞれ鍛造や鋳造等により製作された後に焼入れ
処理が施され、さらには焼き戻し処理が施された後にダ
イス通しに供されている。しかし、前述した接合部分の
再加熱処理を、例えば、ピストン２２全体を加熱炉に入
れて施すことにより、この再加熱処理を円筒部４１及び
首部４２の焼き戻し処理と兼ねさせることができる。従
って、ダイス通し前における円筒部４１及び首部４２の
焼き戻し処理工程を省くことができる。

【００４５】さて、本実施形態の円筒部４１と首部４２
との接合固定、つまり、アルミニウム合金同士（例え
ば、ＪＩＳ規格A2017 ，A2014 ，A4032 ，A6063 ，A606
1 ，A7075 及びADC12 ，A390において、同一合金同士又
は異なる合金同士）の接合固定に適したろう材Ｒとして
は、亜鉛を第１主成分としスズを第２主成分としアルミ
ニウムを第３主成分として、銅、クロム及びベリリウム
を添加してなるものや、スズを第１主成分とし亜鉛を第
２主成分として、アルミニウム、銅及びベリリウムを添
加してなるものや、スズを第１主成分とし亜鉛を第２主
成分として、アルミニウム、銅、クロム及びベリリウム
を添加してなるものや、スズを第１主成分とし亜鉛を第
２主成分として、銅及び銀を添加してなるものや、亜鉛
を第１主成分としアルミニウムを第２主成分としスズを
第３主成分として、カドミウム、銅、チタン及びベリリ
ウムを添加してなるものや、亜鉛を第１主成分としスズ
を第２主成分として、アルミニウム、銅及びカドミウム
を添加してなるものや、亜鉛を第１主成分としアルミニ
ウムを第２主成分として、シリコン、銅及びチタンを添
加してなるものや、亜鉛を第１主成分としアルミニウム
を第２主成分として、チタン、ベリリウム及び銅を添加
してなるものや、亜鉛を第１主成分としアルミニウムを
第２主成分として、チタン、カドミウム及び銅を添加し
てなるものや、亜鉛を第１主成分としアルミニウムを第
２主成分として、銅、クロム、マグネシウム及びスズを
添加してなるもの等が挙げられる。

【００４６】なお、前記各ろう材Ｒにおいて、（第１主
成分の重量％）≧（第２主成分の重量％）≧（第３主成
分の重量％）であって、それ以外の成分の重量％は主成
分に比してごく僅かである。

【００４７】上記構成の本実施形態においては、上記第
１実施形態の（１）と同様な効果を奏する他、ダイス通
しによって円筒部４１及び首部４２の接合面がそれぞれ
塑性流動することでろう材Ｒの拡散が促進されるため、
単なる（加圧加工を伴わない）ろう接と比較して両者４
１，４２の接合固定が強固となる。

【００４８】本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、例え
ば、以下の態様でも実施できる。○図７（ａ）〜図７
（ｃ）に示すように、上記第２実施形態を変更し、ピス
トンワーク２２を軸線Ｓを中心として回転させつつ、ロ
ーラ202 を、円筒部４１において連結筒４３ａとの重合
部分に押し付けることによって半径方向内側への外力を
作用させ、円筒部４１に塑性流動を生じさせるようにす
ること。

【００４９】この図７（ａ）〜図７（ｃ）による接合固
定の場合、図７（ａ）のようにローラ202 の断面の表面
を回転中心に対して平行なフラット面とする場合と、図
７（ｂ）のように曲面とする場合と、さらに図７（ｃ）
のようにテーパ面とする場合とが考えられる。

【００５０】まず図７（ａ）のフラット面で円筒部４１
を押し付ける場合は、平面で押し付けて２つの材料を流
動させるため、摩擦発熱が多く、材料の塑性流動は小さ
い。従って、予めコーティング等したろう材Ｒが塑性流
動の作業中に同時拡散し易くなる。平面の断面長さが大
きすぎると不必要な面まで塑性流動が起こって無駄な加
工エネルギーが必要となり、小さすぎると塑性流動が小
さくなって有効な結合面が得られなくなる。

【００５１】図７（ｂ）の曲面による押し付けの場合
は、各部表面に最適の曲面を形成することにより、最も
効率的に塑性流動させ、加工エネルギーも最小にでき
る。表面の曲率半径R1がポイントになり、角の曲率半径
R2は面取り程度でも良い。R1については大きすぎると前
記図７（ａ）に近づき、小さすぎると塑性流動が小さく
なり接合できなくなる。

【００５２】図７（ｃ）のテーパ面での押し付けの場合
では、回転又は擦らせる方向と逆方向にテーパ角θを付
けるもので、塑性流動を有効に起こさせるが、一方加工
発熱は少なくなる。このため、加工エネルギーは小さく
なるが、加工発熱が少ないために接合時のろう材Ｒの拡
散はあまり大きくない。テーパ角θは小さすぎると図７
（ａ）と同様に加工発熱が多くなるが、塑性流動量は小
さくなる。逆に所定角度より大きくなると、塑性流動さ
せるための外力が逃げてしまい、有効な塑性流動が生じ
なくなる。

【００５３】なお、前記図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す
技術は、第３実施形態の加圧加工において適用しても良
い。 ○上記第２実施形態において、円筒部４１と首部４２の
接合固定に接着剤を用いないこと。つまり、円筒部４１
と首部４２の接合固定を、塑性流動結合法のみを用いて
行うようにすること。

【００５４】○円筒部４１において円筒部分と蓋部分と
を別体とし、この両部分の接合固定においても上記各実
施形態のような接合固定法を採るように構成すること。
この場合、円筒部４１の円筒部分は、上記各実施形態と
同様に首部４２と別体であっても良いし、首部４２に一
体成形しても良い。

【００５５】○上記第３実施形態において、ダイス通し
の際に外部から熱を加えず、従って、ろう材Ｒに作用さ
れる熱を加工熱のみとすること。この場合、ろう材Ｒの
拡散は固相拡散となる。

【００５６】○円筒部４１及び首部４２の少なくとも一
方を、アルミニウム系以外の金属材料として、例えば、
鉄系或いは銅系の金属材料により製作すること。 ○ウエーブカム式圧縮機のピストンにおいて具体化する
こと。この場合、駆動部はウエーブカムとなる。

【００５７】○両頭ピストン式圧縮機に適用される両頭
ピストンにおいて具体化すること。この場合、首部の両
側にそれぞれ頭部が連接され、首部と各頭部の円筒部と
の間で上記各実施形態のような接合固定方法が採られ
る。

【００５８】○他の圧縮機として、エアー圧縮機やレシ
プロタイプの内燃機関等のピストンにおいて具体化する
こと。レシプロタイプの内燃機関において具体化した場
合、駆動部はクランクシャフトにつながるコンロッドと
なる。

【００５９】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 （１）前記摩擦溶接法は、円筒部４１と蓋部４３とを圧
接状態にて相対回転させるとともに、この圧接状態での
相対回転が所定時間継続された後には、円筒部４１と蓋
部４３との相対回転を停止させる手順を採る請求項１に
記載のピストンの製造方法。

【００６０】このようにすれば、円筒部４１と蓋部４３
の接合固定を安価かつ短時間で行うことが可能となる。 （２）前記円筒部４１と蓋部４３との圧接状態での相対
回転が停止された後には、さらに高い圧力P2を加えて円
筒部４１と蓋部４３とを圧接させる前記（１）に記載の
ピストンの製造方法。

【００６１】このようにすれば、円筒部４１と蓋部４３
の接合固定がより強固となる。 （３）前記塑性流動結合法は、円筒部４１と蓋部４３と
の重合部分において、被結合部材である円筒部４１或い
は蓋部４３の一方に外力を加えて塑性流動を生じさせ、
円筒部４１或いは蓋部４３の一方を構成する金属材料
を、結合部材である他方に形成された結合溝４３ｃに流
れ込ませるものである請求項２又は３に記載のピストン
の製造方法。

【００６２】このようにすれば、円筒部４１と蓋部４３
の接合固定を安価かつ短時間で行うことが可能となる。
また、高温を作用させることなく円筒部４１と蓋部４３
の接合固定を行うことが可能となる。

【００６３】（４）圧縮機のハウジング１２に形成され
たシリンダボア１２ａに収容される頭部４０と、圧縮機
の駆動部２０と連結される首部４２とが連接されてな
り、頭部４０は、円筒部４１と、円筒部４１とは別体で
あって円筒部４１の開口を閉塞するための蓋部４３とか
らなる圧縮機のピストンにおいて、前記円筒部４１と蓋
部４３が摩擦溶接により接合固定されてなるピストン。

【００６４】このようにすれば、ピストン２２の製造コ
ストを低減できる。 （５）圧縮機のハウジング１２に形成されたシリンダボ
ア１２ａに収容される頭部４０と、圧縮機の駆動部２０
と連結される首部４２とが連接されてなり、頭部４０
は、円筒部４１と、円筒部４１とは別体であって円筒部
４１の開口を閉塞するための蓋部４３とからなる圧縮機
のピストンにおいて、前記円筒部４１と蓋部４３が塑性
流動結合により接合固定されてなるピストン。

【００６５】このようにすれば、ピストン２２の製造コ
ストを低減できる。 （６）圧縮機のハウジング１２に形成されたシリンダボ
ア１２ａに収容される頭部４０と、圧縮機の駆動部２０
と連結される首部４２とが連接されてなり、頭部４０
は、円筒部４１と、円筒部４１とは別体であって円筒部
４１の開口を閉塞するための蓋部４３とからなる圧縮機
のピストンの製造方法において、前記円筒部４１と蓋部
４３の接合面間にろう材Ｒを介在させ、加圧加工によっ
て円筒部４１及び蓋部４３の接合面を塑性流動させるこ
とでろう材Ｒを拡散させて円筒部４１と蓋部４３とを接
合固定するピストンの製造方法。

【００６６】このようにすれば、ピストン２２の製造コ
ストを低減できる。

【００６７】

【発明の効果】上記構成の本発明によれば、円筒部と蓋
部の接合固定を安価かつ短時間で行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 可変容量型圧縮機の縦断面図。

【図２】 ピストンの分解斜視図。

【図３】 円筒部と首部の接合固定作業を示すタイムチ
ャート。

【図４】 第２実施形態を示す可変容量型圧縮機の要部
拡大断面図。

【図５】 （ａ）、（ｂ）はピストンワークのダイス通
しを説明する図。

【図６】 第３実施形態を示す図であり、（ａ）、
（ｂ）はピストンワークのダイス通しを説明する図。

【図７】 （ａ）〜（ｃ）は別例を示す図。

【符号の説明】

１１…圧縮機のハウジングを構成するフロントハウジン
グ、１２…同じくシリンダブロック、１２ａ…シリンダ
ボア、１３…圧縮機のハウジングを構成するリヤハウジ
ング、２０…駆動部としての斜板、２２…ピストン、４
０…頭部、４１…円筒部、４２…首部、４３…蓋部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 正人 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 杉岡 隆弘 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 関口 常久 愛知県丹羽郡大口町余野一丁目60番地 東 久 株式会社内 (72)発明者 安藤 昌樹 愛知県丹羽郡大口町余野一丁目60番地 東 久 株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機のハウジングに形成されたシリン
   ダボアに収容される頭部と、圧縮機の駆動部と連結され
   る首部とが連接されてなり、頭部は、円筒部と、円筒部
   とは別体であって円筒部の開口を閉塞するための蓋部と
   からなる圧縮機のピストンの製造方法において、 前記円筒部と蓋部の接合固定を、摩擦溶接法を用いて行
   ったピストンの製造方法。
2. 【請求項２】 圧縮機のハウジングに形成されたシリン
   ダボアに収容される頭部と、圧縮機の駆動部と連結され
   る首部とが連接されてなり、頭部は、円筒部と、円筒部
   とは別体であって円筒部の開口を閉塞するための蓋部と
   からなる圧縮機のピストンの製造方法において、 前記円筒部と蓋部の接合固定を、塑性流動結合法を用い
   て行ったピストンの製造方法。
3. 【請求項３】 前記円筒部と蓋部の接合固定に接着剤を
   併用した請求項２に記載のピストンの製造方法。
4. 【請求項４】 圧縮機のハウジングに形成されたシリン
   ダボアに収容される頭部と、圧縮機の駆動部と連結され
   る首部とが連接されてなり、頭部は、円筒部と、円筒部
   とは別体であって円筒部の開口を閉塞するための蓋部と
   からなる圧縮機のピストンの製造方法において、 前記円筒部と蓋部の接合面間にろう材を介在させ、加圧
   加工によって円筒部及び蓋部の接合面を塑性流動させる
   ことでろう材を拡散させて円筒部と蓋部とを接合固定す
   るピストンの製造方法。
5. 【請求項５】 前記加圧加工時においてろう材にその融
   点以上の熱を作用させる請求項４に記載のピストンの製
   造方法。