JP3973693B2 - 取外し可能な連接棒接続構造を有する冷凍圧縮機用ピストン - Google Patents

Description

本発明は、連接棒をそれに対応するピストンに連結するために用いられる特定の連結構造に関する。
本発明をより効果的に実施するために、前記連接棒は冷凍圧縮機、特に家庭用冷凍装置の圧縮機の圧縮ピストンと密接に関連して動作するものと考えられるが、このことは、いうまでもなく本発明の範囲をこの種の連結構造にのみ限定するものではない。
WHIRLPOOL EUROPE B.V.社の欧州特許第０６０８５０６号に実例が示されているこの種の連結構造にあっては、圧縮行程において、気密に封止された電動圧縮機のピストンとそれに対応する連接棒は、ピストン壁に設けられた適宜の凹部に加えられる圧力だけでその壁と係合するピストンピンによって連結されている。一方、吸入行程においては、連接棒とピストンピンとの間にほんの小さな連結力を要するか、あるいは全く連結力を必要としないため（実際、吸入ガスの圧力自体は、前記要素間の連結を圧力によっても確保するためのものである）、連接棒は、ほぼ平らな環状であって、前記二つの要素の間に設けられた弾性手段を介してピストンとの係合を保っている。
一般的な製造の観点から見ると、先行技術における解決策により確かに向上がみられるものの、そのような解決策にはなお、下記のような問題点がある。すなわち、
二つの異なる構成部品、すなわち連接棒及びピストンピンはやはり別々に製造する必要があるが、前記連接棒には、いずれにしてもピストンピンを収納するために必要な環状部を設けなければならない。
前記構成部品間には依然として摩耗作用が生じるので、それらの間に特別の潤滑を行う必要がある。
前記弾性要素は滑動により、すなわちピストンピンに対して擦過しつつ動作するので、とりわけ過酷で急速な摩耗作用を受ける。
さらにまた、弾性要素は単なるせん断応力下での曲げによって動作するので、弾性要素の形状自体は、ピストンとピストンピンとの絶対確実な連結を保証するものではなく、これにより好ましくない騒音が発生するおそれがあるといったことである。
イギリス特許第２２３５９６１号により、油圧シリンダに用いられるピストン組立品が知られている。そのようなピストン組立品は、一端面に凹部を画成するピストン部材と、その凹部に配置されてピストンロッドの一端部を受容する環状挿入体とを備えている。この挿入体は、前記ピストンロッドを凹部内に保持するための第一押さえ手段と、凹部から前記挿入体が脱出するのを防ぐためにピストン部材の表面と協動する第二押さえ手段とを有する。
米国特許第４９３０４０５号により、第一及び第二の輪を備えた連接棒を有する圧縮機が開示されている。第一の輪はピストンピンを介して往復運動をするピストンと連結されており、第二の輪はクランクシャフトの一方の端部に設けられたクランクピンと連結している。このクランクシャフトはピストンストロークと直交しており、その他端部で電動機のロータを支持している。
この電動機のステータは、クランクシャフトのベアリング部、シリンダ、吸入及び排気消音器を有するクランクケースに支持されている。このクランクケースはコイルバネによりハウジング内に取り付けられており、このハウジングは密閉ユニットを形成する頂部により閉止されている。
ドイツ特許第３０３０３１９号の解決策では、ピストンピンは、ピストンの円筒面に設けられた適当な孔ではなく、ピストンヘッドの内面と接続された中空体内に取り付けられている。
従って、冷凍圧縮機のピストンに適用すると、前記の欠点を取り除き、特に構造及び組立てを、とりわけ部品点数を減少することによって単純化するという技術的な解決策を提供する事が本発明の望まれることであり、実際本発明の主な目的の一つである。
本発明によると、そのような目的はさらにまた、各々の圧縮機の性能（performance capabilities）と信頼性とを損なうことなく、単純で、低コストで、市場において実際に入手可能な技術及び材料を使用して達成する事ができる。
これらの目的は、添付図面に関連する単に限定的でない実施例により、以下に記載されるような連接棒及びピストンの一つの連結によって達成される。
図１ａ，図１ｂ，図１ｃは、本発明のピストン、対応する連接棒及び保持要素を示す一部破断斜視図である。
図２は本発明の前記の図に示される三つの部品の組み立て後の一部破断斜視図である。
前記の図面を参照し、連接棒とピストンとを連結する機能を有する別個の機械要素として意図されるピストンピンが、実際どのようにして取り除かれるのかまず注目すべきである。そして、その機能は以下のように実現される。
ピストン１は、ピストンピンが通常挿入される孔を有していない。それは、前記に指摘した通り、ピストンピンは押し留められているからである。これに対して、同ピストン１は、圧力がかかる作用面と反対側にあるピストンの内面２に、軸ａ−ａと平行する平面によって区画された円筒の一部分の形状を備えた凹部３を有する。言い換えれば、実際に前記内面は、円筒の一部分の形状を呈するドーム形である。
次に、連接棒４は、ピストンに向かい合うその端部について、前記ピストンの内面２に具備された凹部３と、たとえ一部であっても連結できるような大きさとされた、円筒の一部分の形状をなしている終端部５を有している。
いずれにしても、相対的な寸法についての相互互換性は別として、連接棒が限られた円弧に沿って、凹部３内で終端部５と共に回転することができるように、前記円筒３及び５の２つの半径をほぼ近似とすることが、連接するために最低限必要な条件であるということは明らかである。それは、常に互いに対向する円筒状表面が常に互いにほぼ接触しているためである。
そのような解決策により、連接棒とピストンとの共通動作面がより大きい場合には、発生する圧力が対応して減少し、それに伴って摩耗作用が低下すること、および動作時において二つの共通面がほぼ完全に連結することによって潤滑効果が向上するといった二つの利点を得ることができる。
さらにまた、そのような解決方法により、圧縮行程において連接棒とピストンとの間で非常に大きな応力であっても伝達することができる。この期間に、それらの要素は互いに押し付け合うような応力を受けているためである。それにより、共通動作面について提案の解決策は、効果的な力の伝達と、その結果として、摩耗作用が低く潤滑効果が向上した、効率的で問題のないガス圧縮を十分に保証する。
吸入行程では、連接棒からピストンへ伝達しなければならない応力や力は特に発生しない。それは、ピストンの慣性力が小さく、また、吸入行程の第一段階においてシリンダー内の残留ガスが、通常ピストンに作用するわずかな反対圧力を保持しているためである。それにより、ピストンの引張力はすでに非常に低くなっているが、この反対圧力によりさらに低減される。
しかしながら、吸入行程においてもまた、ピストンは連接棒と連結したままとする必要があり、また必要とされる力が小さいことを考慮すると、そのような機能は、図１ｃに一番よく示されているような弾性要素６を用いて、十分に納得のできる方法で実施することが可能となる。図１ｃは、閉ループ状でほぼサドルの形状をしており、特徴的な二つの向かい合う上側部７，８が同じように向かい合う下側部９及び１０と共に互い違いに配置されている、
前記上側部７及び８は、図１ｂに一番よく描かれているように、前記連接棒の端部５の下側に設けられた各延長部１１及び１２と、単純な接触と圧力とによって連結されるようになっていて、その延長部は連接棒が終端する円筒面に明らかに含まれることなく、好ましくはその反対側に位置している。
次に、前記弾性要素６の下側部９，１０は、好ましくは水平方向の切込み部である凹部１３，１４と係合し、それらは図２にもっともよく記載されている通り、ピストンの円筒状内面１５の適宜箇所に設けられている。
このようにして、種々の可能な方法で、特にまた要素６の弾性を利用しながら前記３つの構成要素の組立て完了後には、上述の理由により、圧縮行程においても、また吸入行程においても問題が生じない、意図した用途において確かな効果を発揮する連接棒とピストンとの組立品が得られる。これは、弾性要素６の形状が鞍状またはアーチ状であるとともに、そのピストンの連結方法によって、連接棒が好ましくない遅れ、あるいはどんなわずかな遅れも生じさせることなくピストンを動作させることができるからであり、それはまさに、弾性要素６が吸入行程において圧縮された状態で動作することにより、弾性要素６のアーチ状構造がその本来の形状をほぼ完全に維持しているからである。
有利な方法では、さらに、前記延長部１１，１２は、弾性要素６の上側部７，８と接触する、わずかな小部分に縮小された面を有する。これは、前記延長部の最下端部を尖らせ、前記対応する部分７，８を平面とすることによって可能となる。
さらにまた、延長部１１，１２の下側の輪郭によって形成された鋭い縁部は、凹部３に対し、前記連接棒の終端部５の回転軸ｂ−ｂに沿って配置しなければならない。実際、このような幾何学的な配置により、連接棒及び弾性要素６間に生じる摩擦を最小限とすることができる。それらの要素は、動作中において圧力のみによって互いに係合しているからである。
この解決方法により、各々の圧力接触点における耐久性は向上し、その結果、関連する潤滑に必要な条件は簡単になる。
前記の記載及び説明は、添付の図面を参照して、単に本発明を例示するためだけのものであり、本発明の権利の範囲内で多数の変形例を実現することができ、またそれに修正を加えることができる。

Claims (4)

1. ピストンピンを収容するための貫通孔を有していない中空のピストン（１）と、
   連接棒（４）と、
   前記ピストンの動作面の反対側にある内面（２）に設けられ、前記連接棒（４）の上端部及び連結要素を回転可能に連結される形態で収納するようになっている凹部（３）と、
   前記連接棒の上端部５を前記ピストンに連結するための一以上の連結要素（１１，１２）と、
   前記ピストンの内側に、その円筒状の内面（１５）に設けられた適宜の凹部（１３，１４）と係合して、前記要素を前記ピストンに対して弾性的に固定するための弾性手段（６）とを備え、
   前記連接棒及び前記連結要素は一体的に形成され、前記連結要素は前記連接棒及び前記ピストンを相互に係合させるようになっており、
   前記ピストンは前記ピストンピンの端部を収納するためのいかなる貫通孔も設けられていない、特に家庭用冷凍装置に用いられる電動圧縮機において、
   前記連結要素は、前記連接棒の上端部（５）にある対向する面に設けられた二つの側方延長部（１１，１２）を有し、
   前記ピストンの内側に設けられた凹部（３）の内側輪郭と、前記上端部（５）と各々の連結要素とから成る組立体の対応する輪郭とが、相互に連結できるような半円筒形状となっている
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記弾性手段（６）は環状であって、前記連接棒の小端部に向けて鞍状に湾曲しており、それによって、前記連接棒の小端部に最も近接している領域に向けて、下側に二つの、好ましくは互いに対向する部分（９，１０）を形成していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電動圧縮機。
3. 前記部分（９，１０）は対応する適宜の凹部（１３，１４）と係合し、その凹部は、好ましくは切欠き形状で前記ピストンの円筒状内面（１５）に設けられていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電動圧縮機。
4. 前記二つの延長部は前記弾性手段に向かい合う鋭い縁部を各々有し、それら鋭い縁部は前記ピストンに対して、前記端部（５）の回転軸（ｂ−ｂ）に沿って整列されており、前記弾性手段（６）は、前記延長部（１１，１２）の方向に向けて形成されたほぼ平坦な部分（７，８）を備え、それにより前記鋭い縁部及び前記平坦部（７，８）は圧縮だけで互いに係合できることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の電動圧縮機。

Images