汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法

汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种能够抑制损失产生的汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法。在该汽缸装置中，活塞在汽缸（13）内一边摆动一边作往复运动，其中，汽缸（13）在上止点与下止点之间设有摆动方向的长度比活塞在上止点和下止点的摆动方向的长度短的部分（103）。
【专利说明】汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法
[0001]本申请是株式会社日立制作所向中国专利局提交的申请日为2008年11月28日、申请号为200810182005.5、题为“汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法”的中国专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法。
【背景技术】
[0003]目前，具有活塞在汽缸内一边摆动一边往复移动的汽缸装置(例如，参照专利文献I)。
[0004]专利文献1:日本特开平7-91374号公报
[0005]在上述的汽缸装置中，由于活塞摆动，汽缸与活塞的间隙随着活塞的位置而变化，存在由此产生的损失增大的可能性。

【发明内容】

[0006]因而，本发明的目的在于提供一种能够抑制损失产生的汽缸装置、压缩机及汽缸装置的制造方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明的汽缸装置，汽缸在上止点和下止点之间设有摆动方向的长度比活塞在上止点和下止点的摆动方向的长度短的部分。
[0008]另外，本发明的压缩机的汽缸的截面形状在活塞的上止点与下止点之间做成沿活塞外周的摆动轨迹的形状。
[0009]另外，本发明的汽缸装置的制造方法是，使切削部件相对于汽缸进行相对旋转，且在轴线方向相对移动相对地摆动，同时对汽缸进行切削加工。
[0010]根据本发明，能够抑制损失产生。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1是表示包含本发明第I实施方式的汽缸装置的压缩机的整体结构的剖面图；
[0012]图2是表示包含汽缸装置的压缩机的主要部分结构的剖面图；
[0013]图3(a)是表不不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸的、通过中心轴线的面的剖面图；图3 (b)是图3 (a)中的Al-Al位置的内周部；图3 (c)是图3 (a)中的Bl-Bl位置的内周部；图3 (d)是图3 (a)中的Cl-Cl位置的内周部；
[0014]图4是表不不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用双点划线表示活塞部的压缩行程中的摆动方向的端部轨迹的图；
[0015]图5是表不不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用虚线表示活塞部的进气行程中的摆动方向的端部轨迹的图；
[0016]图6是表示不论中心轴线方向的位置如何内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用虚线表示活塞部的压缩行程中的摆动方向的端部轨迹的图；
[0017]图7 Ca)是表示第I实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图；图7 (b)是图7 (a)中的A2-A2位置的内周部；图7 (c)是图7 (a)中的B2-B2位置的内周部；图7 (d)是图7 (a)中的C2-C2位置的内周部；
[0018]图8是表示汽缸装置的制造装置的剖面图；
[0019]图9是表示汽缸装置的制造方法的基本原理的剖面图；
[0020]图10是表示汽缸装置的另一制造方法的剖面图；
[0021]图11的表示汽缸装置的另一制造方法的基本原理的剖面图；
[0022]图12是表示第2实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图；
[0023]图13是表示第3实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图；
[0024]图14是表示第4实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图；
[0025]图15是表示第4实施方式的汽缸的内周面的设定方法的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的图；
[0026]图16是表示包含汽缸装置的压缩机的主要部分结构的剖面图。
[0027]符号说明
[0028]11压缩机
[0029]13 汽缸
[0030]31 进气阀
[0031]33排气阀
[0032]59凸圈(密封部件)
[0033]85,104活塞部(活塞)
[0034]101上止点侧端部
[0035]102下止点侧端部
[0036]103中央部
[0037]129切削部件
[0038]142 O型圈(密封部件)
[0039]143滑接面
【具体实施方式】
[0040]下面，参照附图对本发明的各实施方式如下进行说明。
[0041](第I实施方式)
[0042]基于图1?图11对本发明第I实施方式的汽缸装置及包含该汽缸装置的压缩机进行说明。[0043]图1是表示包含本发明第I实施方式的汽缸装置的压缩机的整体结构的剖面图；图2是表示包含汽缸装置的压缩机的主要部分结构的剖面图；图3 (a)是表示不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸的、通过中心轴线的面的剖面图、图3 (b)是图3 (a)中的Al-Al位置的内周部、图3 (c)是图3 (a)中的Bl-Bl位置的内周部、图3 (d)是图3 (a)中的Cl-Cl位置的内周部；图4是表示不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用双点划线表示活塞部的压缩行程中的摆动方向的端部轨迹的图；图5是表示不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用虚线表示活塞部的进气行程中的摆动方向的端部轨迹的图；图6是表示不论中心轴线方向的位置如何、内周面都为同心且同一直径的汽缸及活塞部的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图，是用虚线表示活塞部的压缩行程中的摆动方向的端部轨迹的图；图7 (a)是表示第I实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图、图7 (b)是图7 (a)中的A2-A2位置的内周部、图7 (c)是(a)中的B2-2位置的内周部、图7图7 (d)是(a)中的C2-C2位置的内周部；图8是表示汽缸装置的制造装置的剖面图；图9是表示汽缸装置的制造方法的基本原理的剖面图；图10是表示汽缸装置的另一制造方法的剖面图；图11的表示汽缸装置的另一制造方法的基本原理的剖面图。
[0044]如图1所示，压缩机11是对空气等气体进行压缩的部件，具有:下部的曲轴箱12、配置在曲轴箱12上侧的汽缸13、配置在该汽缸13上侧的阀板14、配置在阀板14上侧的汽缸盖15。
[0045]曲轴箱12具有主结构部21和筒状的上部结构部22，其中，主结构部21做成筒状，并且在径向一侧具有开口部20、沿横向配设轴线；上部结构部22在主结构部21的径向配置轴线且从该主结构部21的开口部20的周缘部向外侧突出。
[0046]汽缸13做成筒状，在曲轴箱12的上部结构部22的上侧与上部结构部22同轴地配置。
[0047]如图2所示，阀板14具有介于汽缸13和汽缸盖15之间安装的阀板主体25。该阀板主体25上贯通板厚方向形成有连通汽缸13内与汽缸盖15内的进气口 26及排气口 27。阀板14具有进气阀31和排气阀33，其中，进气阀31在以覆盖进气口 26的方式与阀板主体25的汽缸13侧的面抵接的状态下，用螺栓30安装在阀板主体25上；排气阀33在以覆盖排气口 27的方式与阀板主体25的汽缸盖15侧的面抵接的状态下，用螺栓32安装在阀板主体25上。进气阀31及排气阀33任意一个都是由可弹性变形的板材构成，利用汽缸13侧和汽缸盖15侧的压力差可离开阀板主体25、或与阀板主体25抵接，由此来进行开闭。
[0048]汽缸盖15内由隔壁36划分成覆盖进气口 26的进气室37和覆盖排气口 27的排气室38。如图1所示，在汽缸盖15上形成有将进气室37与外部连通的进气口 39、和将排气室38与外部连通的未图示的排气口。
[0049]压缩机11具有:设于曲轴箱12内的曲轴室44的大致中心位置的旋转轴45、安装在旋转轴45上的曲轴部件46、限制这些旋转轴45及曲轴部件46的相对旋转的键部件47。
[0050]旋转轴45沿着主结构部21的轴线方向而设置，做成大致圆柱状，并且在外周面上形成有沿轴线方向延伸的键槽50。[0051]曲轴部件46做成具有圆形的外周面的圆板状，在偏离相对于外周面的中心的位置形成有嵌合孔53。在嵌合孔53内、在其偏离中心方向的相反侧形成有沿轴线方向延伸的键槽54。
[0052]而且，将旋转轴45与曲轴部件46的嵌合孔53嵌合，在该状态下，使嵌合孔53的键槽54与旋转轴45的键槽50相对，并将棱柱状的键部件47与这些键槽50、嵌合孔53嵌合，由此，使旋转轴45和曲轴部件46固定为一体。由此，键部件46以偏心状态固定在旋转轴45上，利用图示省略的马达驱动旋转轴45，曲轴部件46以在固定位置旋转的旋转轴45为中心在偏心状态下旋转。
[0053]压缩机11具有:被保持在上述的曲轴部件46上的轴承57、被保持在该轴承57上的摆动部件58、被保持在摆动部件58上的密封部件即凸圈(U 〃 7° -J > 7) 59。
[0054]轴承57具有内圈61、直径大于内圈61的外圈62、将外圈62同轴且相对旋转自由地支承在内圈61上的多个滚动体63。轴承57的内圈61的内周面嵌合上述的曲轴部件46的外周面上。
[0055]摆动部件58具有:被轴承57支承的部件主体66、设于部件主体66的和轴承相反侧并与部件主体66夹持凸圈59的挡板67、将部件主体66固定在挡板67上的图2所示的多条螺钉68。
[0056]如图1所示，与轴承57的外圈62嵌合的圆环状轴承保持部71、自该轴承保持部71起沿其半径方向向外侧延出的连杆部72、自该连杆部72的和轴承保持部71相反侧起以与连杆部72正交的方式扩展的圆板部73 —体形成部件主体66。圆板部73在其中心位置与连杆部72连结。如图2所示，圆板部73在和其连杆部72相反的中央做成与圆板部73同轴的圆形状，从而形成凹下一定深度的嵌合凹部74，其结果是，该嵌合部74的周围变为与连杆部72呈相反的圆环状而突出的环状凸部75。在圆板部73的嵌合部74的适当位置形成有多个螺丝孔76。
[0057]挡板67做成大致园板状。挡板67在其中央形成呈圆形状并向轴线方向突出的嵌合关部80，其结果是，该嵌合关部80的周围成为切成台阶状的环状台阶部81。在挡板67上形成有多个贯通其厚度方向的螺丝安装孔82。螺丝安装孔82具有:从挡板67的板厚方向的中间部沿嵌合突部80的方向穿设且在嵌合突部80的位置开口的直线状插通孔部83、从挡板67的板厚方向的中间部起形成在嵌合突部80的相反侧且距离插通孔部83越远直径越扩大的圆锥状座孔部84。挡板67在嵌合突部80与部件主体66的嵌合凹部74嵌合并与其底部抵接，在该状态下，可以使螺丝安装孔82的位置与部件主体66的螺丝孔76对应。由部件主体66的圆板部73和挡板67构成摆动部件58的活塞部(活塞)85。
[0058]螺钉68具有轴部88和轴部88的轴线方向一端侧的头部89，在轴部88的与头部89相反侧形成有外螺纹90，头部89做成越靠轴部88侧直径越小的圆锥形状。该螺钉68插通挡板67的螺丝安装孔82与部件主体66的螺丝孔76旋合在一起，在该状态下，通过头部89与螺丝安装孔82的座孔部84抵接来产生联结力。由此，挡板67被固定在部件主体66上。
[0059]由于凸圈59固定设置在摆动部件58的圆板部73上，所以该凸圈59使用具有自身润滑性的树脂材料形成为有底的杯状。也就是说，该凸圈59具有位于内周侧且通过螺钉68的联结被夹持在部件主体66的环状突部75与挡板67的环状台阶部81之间的平板状的环状安装部94、以自该环状安装部94向径向外侧突出且向轴线方向一侧弯曲而覆盖挡板67的外周侧的方式延伸出一定长度的环状凸缘部95。
[0060]摆动部件58的结构为，由部件主体66的圆板部73及挡板67构成的活塞部85及保持在活塞部85的凸圈59配置于汽缸13的内侧，此时，凸圈59的环状凸缘部95与汽缸13的内周面77保持过盈而滑接，由此，将汽缸13与摆动部件58之间进行气密性密封。由活塞部85及凸圈59、和汽缸13和阀板14围成的部分成为压缩室98。
[0061]这种压缩机11的结构为，曲轴部件46利用省略图示的马达的驱动产生的旋转轴45的旋转作偏心旋转运动，通过该曲轴部件46的偏心旋转运动，摆动部件58的活塞部85及凸圈59在汽缸13内沿汽缸轴线方向作往复运动。在此，筒状的汽缸13及在其内侧作往复运动的圆形活塞部85构成汽缸装置97。
[0062]在活塞部85及凸圈59离开阀板14的吸气行程中，由于摆动部件58的活塞部85及凸圈59的移动，压缩室98扩大，在保持排气阀33关闭的状态下打开吸气阀31，将空气等气体从吸气室37导入压缩室98。接着，在活塞部85及凸圈59接近阀板14的压缩行程中，由于活塞部85及凸圈59向阀板14的方向的移动，压缩室98缩小，在保持吸气阀31关闭的状态下打开排气阀33，将压缩空气从压缩室98排出到排气室38。
[0063]在以上的动作中，活塞85在汽缸13内一边摆动一边作往复运动。
[0064]也就是说，在沿旋转轴45的轴线方向(曲轴轴线方向)看时，曲轴部件46位于汽缸13的最相反侧，活塞部85将压缩室98扩大到最大的下止点，连杆部72位于左右方向的中央，并且，活塞部85与汽缸13的轴线正交。为了从该状态开始进行压缩行程，旋转轴45及曲轴部件46旋转，使活塞部85向使摆动部件58上升且使压缩室98缩小的方向移动时，连杆部72的下部一边向左右方向一侧移动一边上升，直到上止点和下止点的中间，在上止点和下止点之间的中央，曲轴部件46位于最靠左右方向一侧，连杆部72的下部位于一方的最外侧。这时，活塞部85倾斜最大。
[0065]接着，随着与上止点的接近，连杆部72的下部返回左右方向的中央，在将压缩室98缩小到最小的上止点，曲轴部件46位于最靠汽缸13侧，连杆部72位于左右方向的中央，并且活塞部85达到水平，压缩行程结束。
[0066]为了从活塞部85处于上止点的状态开始进行吸气行程，旋转部件45及曲轴部件46旋转时，摆动部件58使活塞部85向使压缩室98扩大的方向移动，杆部72的下部一边向左右方向相反侧移动一边下降，直到上止点和下止点的中间，在上止点和下止点之间的中央，曲轴部件46位于最靠左右方向相反侧,连杆部72的下部位于另一方的最外侧。这时，活塞部85相对于汽缸轴线向与压缩行程相反方向倾斜最大。
[0067]接着，随着与下止点的接近，连杆部72的下部返回左右方向的中央，在将压缩室98扩大到最大的下止点，连杆部72位于左右方向的中央，并且活塞部85成为与汽缸13的轴线正交的状态，吸气行程结束。
[0068]如图3所示，汽缸⑶的内周面77'不论轴线方向位置都设定为同心且为相同直径时，通过上述的活塞部85的摆动，活塞部85与汽缸13的内周面77'的间隙根据活塞部85在汽缸13'的轴线方向的位置而变化。也就是说，如上所述处于下止点及上止点的圆形状的活塞部85，在其与汽缸13'的轴线正交的状态下，与汽缸13'的内周面77'的间隙为最小，当摆动时，旋转轴45的轴线方向的间隙不变，而且从汽缸13'的轴线方向看到的摆动方向(与旋转轴45的轴线正交且与汽缸13'的轴线正交的方向)的最大长度(以下称作摆动方向长度)比处于下止点及上止点时更短。
[0069]若表示活塞部85的摆动方向的端部轨迹，则在压缩行程则为图4中用双点划线X1，X2所示的曲线状。也就是说，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧(图4的右侧)端部的轨迹Xl随着从下止点(图4中的下端)向上止点(图4中的上端)接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离逐渐缩短，在比汽缸13'轴线方向的中央更靠上止点侧的中间指定位置，其与汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短后，随着向上止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离变大。另外，轨迹Xl上，活塞部85处于上止点及下止点时，其和汽缸13'中心轴线的距离相同且为最大。
[0070]另外，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧的相反侧(图4的左侧)端部的轨迹X2随着从下止点向上止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离逐渐缩短，在比汽缸13'轴线方向的中央更靠下止点侧的中间指定位置，其和汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短后，随着向上止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离变大。另外，轨迹X2上，活塞部85处于上止点及下止点时，其和汽缸13'中心轴线的距离相同且为最大。
[0071]在该压缩行程中，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧(图4的右侧)端部到达其与汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短的位置时、与处于上止点的活塞部85的距离，比活塞部85中的曲轴部件46的突出侧的相反侧(图4的左侧)的端部到达其与汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短的位置时、与处于下止点的活塞部85的距离长。
[0072]和上述同样地，若表示活塞部85的摆动方向的端部轨迹，在吸气行程则为图5中用虚线X3，X4所示的曲线状。也就是说，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧(图5的左侧)端部的轨迹X3随着从上止点向下止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离逐渐缩短，在比汽缸13'轴线方向的中央更靠上止点侧的中间指定位置，其和汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短后，随着向下止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离变长。另夕卜，轨迹X3上，活塞部85处于下止点及上止点时，其和汽缸13'中心轴线的距离相同且为最大。
[0073]另外，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧的相反侧(图5的右侧)端部的轨迹X4随着从上止点向下止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离逐渐缩短，在比汽缸13'轴线方向的中央更靠下止点侧的中间指定位置，其和汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短后，随着向下止点接近，使其和汽缸13'的中心轴线的距离变长。另外，轨迹X4上，活塞部85处于下止点及上止点时，其和汽缸13'中心轴线的距离相同且为最大。
[0074]在该吸气行程中，活塞部85中的曲轴部件46的突出侧(图5的左侧)端部到达其和汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短的位置时、与处于上止点的活塞部85的距离，比活塞部85中的曲轴部件46的突出侧的相反侧(图5的右侧)的端部到达其和汽缸13'的中心轴线的距离缩短到最短的位置时、与处于下止点的活塞部85的距离长。
[0075]如图6所示，将轨迹Xl?X4重叠起来表示时可以明了，活塞部85的摆动方向端部的轨迹的形状为，在上止点及下止点，其和汽缸13'的中心轴线的距离最大、在上止点及下止点之间的部分，其和汽缸13'的中心轴线的距离变短。
[0076]根据以上内容，相反地，为了将汽缸13的内周面77和活塞部85的摆动方向的间隙的变动抑制到不论活塞部85的往复运动的任何位置都很小，优选将汽缸13的内周面77设计成沿着活塞部85的摆动轨迹的形状，且使汽缸13的内周面77的摆动方向长度在与活塞部85的上止点对应的轴线方向位置及与下止点对应的轴线方向位置为最大，在与活塞部85的上止点对应的轴线方向位置及与下止点对应的轴线方向位置之间，设置有摆动方向长度比这些位置的摆动方向长度短的部分。
[0077]由此，为了实现使活塞部85的往复运动及摆动并且将汽缸13的内周面77和活塞部85的摆动方向的间隙的变化抑制到最小，如图7所示，第I实施方式的汽缸13的结构为，将汽缸13的内周面77设计为沿着活塞部85的外周的摆动轨迹的形状，且在上止点和下止点之间设置有摆动方向长度比活塞部85处于上止点和下止点的摆动方向长度短的部分。
[0078]也就是说，汽缸13的内周面77其旋转轴45的轴线方向的长度不论轴线方向的任何位置都为一定长度a，并且不论任何轴线方向位置，各长度线段的中点位置都配置在同一中心轴线上。另外，从汽缸13的内周面77的与活塞部85的上止点对应的位置到比其更靠下止点侧的指定范围的上止点侧端部101的结构为，不论任何汽缸13的轴线方向位置，摆动方向长度都为一定长度a，且汽缸13的轴正交截面不论任何轴线方向位置都为配置在上述中心轴线上的圆。也就是说，汽缸13在活塞部85的上止点为与活塞部85同形状的圆形。
[0079]另外，从汽缸13的内周面77的与活塞部85的下止点对应的位置到比其更靠上止点侧的指定范围的下止点侧端部102的结构为，不论汽缸13的任何轴线方向位置，摆动方向长度都为一定长度a，且汽缸13的轴正交截面不论任何轴线方向位置都为配置在上述中心轴线上的圆。也就是说，汽缸13在活塞部85的下止点为与活塞部85同形状的圆形。
[0080]与此相对，在与活塞部85的上止点对应的位置和与活塞部85的下止点对应的位置之间的中央部103的结构为，摆动方向长度比长度a短，最短长度为b，汽缸13的轴正交截面为将中心(重心)配置在上述中心轴线上的椭圆。而且，摆动方向长度为，在连结中央部103和上止点侧端部101的上止点侧中间部104，随着向上止点侧接近而直线性变大；在连结中央部103和下止点侧端部102的下止点侧中间部105，随着向下止点侧接近而直线性变大。另外，上止点侧端部101和下止点侧中间部104的交界部分成为以平缓地使它们连续的方式而弯曲的弯曲部106，下止点侧端部102和下止点侧中间部105的交界部分也成为以平缓地使它们连续的方式而弯曲的弯曲部107。汽缸13在活塞部85的上止点和下止点之间的、上止点侧中间部104、中央部103及下止点侧中间部105成为沿活塞部85外周的摆动轨迹的形状。
[0081]换言之，汽缸13的形状为，其轴正交截面在上止点侧端部101及下止点侧端部102为圆，在这些上止点侧端部101及下止点侧端部102之间为椭圆，在中央部103位置，长径/短径之比为最大，沿汽缸13的轴线方向距离中央部103越远，长径/短径之比越小。
[0082]再换言之，汽缸13的形状为，观察沿活塞部85的摆动方向且通过旋转轴45的轴线方向的中点的截面的形状时，在活塞部85的摆动方向两侧的中间部，分别设有向上止点侧及比下止点侧相互靠近侧突出的突出部110。于是，使上述截面在汽缸13的周向旋转时，角度越大突出部的高度变低，在旋转到90度的位置变为突出部不存在的形状。
[0083]具体地说，将汽缸13的上止点侧端部101及下止点侧端部102的内周部设计成汽缸径a为82mm的圆，将活塞部85的行程设定为60mm、将连杆部72的长度设定为120mm的情况下，中央部103的内周部椭圆的短径b为80mm，将上止点侧端部101及下止点侧端部102的内周部设计成相对于汽缸径及中央部103的长径的82mm大约缩短2mm。与通常的汽缸加工公差20 μ m?30 μ m相比较，为明显不同的水平差别。
[0084]接着，对上述的汽缸装置的制造方法即汽缸13的内周面的加工方法进行说明。
[0085]图8所示的制造装置120具有保持筒状的汽缸13的保持台121、设于保持台121的侧面对被保持在保持台121上的汽缸13的内径进行加工的加工机构122。
[0086]加工机构122具有:与被保持在保持台121上的汽缸13的中心轴线平行移动的移动台124 ;设于移动台124上且以与汽缸13的中心轴线正交的旋转轴125为中心旋转的旋转板126 ;在该旋转板126上和旋转轴125呈平行可自转设置的摆动轴127 ;配置于包含汽缸13的中心轴线且与旋转轴125正交的平面内、可自转地保持在摆动轴127上的旋转轴128 ;被固定在旋转轴128的前端中心位置的圆板状的切削部件129。旋转轴125及摆动轴127可控制各自的自转角度。另外，切削部件129用于汽缸13的内周加工，在外径侧形成有与汽缸13的内径大致同径的切削刀，且相对于汽缸13进行旋转。
[0087]而且，上述的加工机构122通过使切削部件129与活塞部85大致同样地运动，对汽缸13的内周面77进行加工。使切削部件129与活塞部85大致同样地运动时，如图9所示，设连结旋转轴125与摆动轴127的线相对于汽缸13的中心轴线所成的角度为Θ、旋转轴125与摆动轴127的距离为r、摆动轴127与切削部件129的距离为L，则汽缸13的中心轴线与切削部件129的中心轴线所成的角度β用下式表示。
[0088]β = s i η I (r / L X s in θ )
[0089]加工机构122以上述关系为基本使切削部件129进行动作。具体地说，对安装在保持台121上的汽缸13的毛坯加工前，旋转轴125在与汽缸13的中心轴线同轴的基础上旋转，并使旋转轴125自转，由此，切削部件129以使其外径前端的切削刀和汽缸13的内径大致同径的方式旋转。
[0090]在这种状态下，使移动台124向汽缸13的轴线方向一侧移动，由此使切削部件129与汽缸13接近，则切削部件129首先在汽缸13上形成例如上止点侧端部101。继续使移动台124向汽缸13的轴线方向一侧移动，同时控制加工机构122的旋转轴125及摆动轴127，使切削部件129相对于汽缸13进行相对摆动，将汽缸13切削加工成上述形状。也就是说，通过使旋转轴125及摆动轴127旋转，使切削部件129维持其中心配置在汽缸13的轴线上的状态，并且以旋转轴128相对于汽缸13的轴线的角度随着移动量的增大而增大的方式逐渐向一侧倾斜，同时进行加工。由此，在汽缸13上形成上止点侧中间部104。
[0091]其次，暂且一边控制加工机构122的旋转轴125及摆动轴127，以使切削部件129不产生干涉，一边使移动台124向轴线方向相反侧移动，使切削部件129作和上述相反的动作而离开汽缸13之后，使切削部件129以将其中心配置在汽缸13的轴线上的状态向和上述相反的另一侧倾斜。在该状态下使移动台124再向轴线方向一侧移动。
[0092]而且，从切削部件129超过汽缸13的中央部103的位置开始，使旋转轴125及摆动轴127旋转，使切削部件129维持其中心配置在汽缸13的轴线上的状态，并且以旋转轴128相对于汽缸13的轴线的角度随着移动量的增大而减小的方式一边返回、一边对汽缸13进行加工。由此，在汽缸13上形成下止点侧中间部105。然后，最终，旋转轴125在与汽缸13的中心轴线同轴的基础上旋转，使切削部件129在汽缸13的中心轴线上移动，由此形成下止点侧端部102。或者,也可以如上所述动作,在汽缸13上形成上止点侧端部101及上止点侧中间部104，使切削部件129退避之后，使汽缸13左右反转，和上述同样地动作而形成下止点侧端部102及下止点侧中间部105。
[0093]另外，只要一边使切削部件129沿汽缸13的轴线方向相对移动，一边使切削部件129相对于汽缸13进行相对摆动，对汽缸13进行加工即可，如图10所示，也可以将切削部件129设计为仅能够自转的结构，使汽缸13 —边沿轴线方向移动一边摆动。或者，也可以不使切削部件129旋转，将汽缸13支承为使其可自转，且使汽缸13 —边沿轴线方向移动一边摆动。在这种情况下，基于汽缸13的中心轴线和切削部件129的中心轴线所成的图11所示的角度β的上述的数学式，使汽缸13—边沿轴线方向移动一边摆动。
[0094]在此，使用不论中心轴线方向的任何位置内周面都为同心且同一直径的图3所示的汽缸时，活塞在汽缸内摆动并作往复运动的结构，尤其是使用做成连杆部和活塞部没有相对转动的一体型的摆动部件，使该摆动部件通过曲轴部件产生的偏心旋转进行往复运动的结构，虽然能够实现低成本且静音性优异，但是，由于活塞部的摆动会产生汽缸的内周面与摆动方向的间隙。
[0095]因此，在包含前述的专利文献I等的现有技术中，在活塞部设有可变形的凸圈，以闭塞活塞摆动时其和汽缸之间产生的间隙。但是，凸圈形成的密封是有限度的，例如，为了加长活塞部的行程而增大曲轴部件的偏心量时，活塞部的摆动角度就会变大，不能确保密封性，使得气体泄漏到曲轴室而造成损失，气体的压缩功率会降低。因此，现有技术不得不使曲轴部件的偏心量减小。另外，在将一次压缩后的气体进一步压缩而进行增压的升压压缩机的情况，由于使用更高的压力进行压缩，气体向曲轴室的泄漏量增多，损失会增大。
[0096]针对这种情况，在第I实施方式中，在汽缸13上的、与上止点对应的位置和与下止点对应的位置之间，设置其摆动方向长度比与活塞部85的上止点对应的位置和与下止点对应的位置的摆动方向长度短的部分，并且，与上止点对应的位置和与下止点对应的位置之间的中央部103的摆动方向长度为最短。因此，使用做成连杆部72和活塞部85没有相对转动的一体型的摆动部件58，使该摆动部件58通过曲轴部件46产生的偏心旋转做往复运动，由此，即使活塞部85摆动，也能够维持汽缸13和活塞部85的间隙变窄。因而，能够减少压缩气体向曲轴室44的泄漏量而抑制损失，从而能够提高压缩效率。
[0097]另外，不会增大压缩气体向曲轴室44的泄漏量，能够增大曲轴部件46的偏心量而增大活塞部85的行程量，可以确保高的压缩率。另外，在适用于将一次压缩后的气体进一步压缩而进行增压的升压压缩机时，能抑制损失的产生。因此，无论如何，可以实现节省能源。
[0098]另外，关于汽缸13的摆动方向长度，使得与活塞部85的上止点对应的位置和与下止点对应的位置之间的中央部103为最短，而该中央部103的两侧的上止点侧中间部104及下止点侧中间部105的摆动方向长度渐渐变长，所以容易进行尺寸管理。
[0099]另外，汽缸13在包含与活塞部85的上止点对应的位置的上止点侧端部101和包含与下止点对应的位置的下止点侧端部102，具有摆动方向长度不变的部分，所以，容易进行加工。
[0100]根据上述的制造方法，使汽缸13的内周加工用的切削部件129的前端以和汽缸13的内径同径的方式相对于汽缸13进行相对旋转，此外，使切削部件129沿汽缸13的轴线方向相对移动，同时使切削部件129相对于汽缸13进行相对摆动，对汽缸13进行切削加工，因此，通过切削加工能够将汽缸13的形状形成为，在上止点和下止点之间设有其摆动方向长度比活塞部85的上止点和下止点的摆动方向长度短的部分。因而，可以通过比较容易的切削加工在汽缸13上形成不同形状的内周面77。
[0101]另外，由于是将汽缸13固定而使切削部件129相对于汽缸13进行旋转，因此，可以使用于旋转的机构小型化。
[0102]另外，由于是将汽缸13固定而使切削部件129相对于汽缸13在沿轴线方向移动的同时进行摆动，因此，可以使用于移动及摆动的机构小型化。
[0103]另外，和上述相反，在将切削部件129设计为不旋转、而使汽缸13相对于切削部件129旋转的情况，可以将切削部件侧的机构简单化，能够容易地进行切削部件的更换。
[0104]另外，在使汽缸13相对于切削部件129在沿轴线方向移动的同时进行摆动的情况，通过调节移动速度和摆动角度，可以使设于上止点与下止点之间的内周面77的形状与复杂的形状对应。
[0105]以上对第I实施方式进行了说明，而第I实施方式的作用效果如下所示。
[0106]在第I实施方式的汽缸装置中，由于在活塞一边摆动一边作往复运动的汽缸内，在上止点和下止点之间设有摆动方向长度比活塞在上止点和下止点的摆动方向长度短的部分，所以，能够减小活塞和汽缸的间隙。因而，可以抑制损失的产生。
[0107]另外，第I实施方式的汽缸装置中，关于汽缸的摆动方向长度，通过使活塞部的上止点与下止点之间的中央部为最短，因此，容易进行尺寸管理。另外，在第I实施方式的汽缸装置中，汽缸在包含上止点的上止点侧端部和包含与下止点的下止点侧端部具有摆动方向长度不变的部分，所以，容易进行加工。
[0108]根据第I实施方式的汽缸装置的制造方法，使汽缸的内周加工用的切削部件相对于汽缸进行相对旋转，此外，使切削部件沿汽缸的轴线方向相对移动，且使切削部件相对于汽缸进行相对摆动，对汽缸进行切削加工，因此，通过切削加工能够将汽缸的形状形成为，在上止点和下止点之间设有摆动方向长度比活塞在上止点和下止点的摆动方向长度短的部分。因而，可以通过比较容易的切削加工在汽缸上形成不同形状的内周面。
[0109]另外，由于是使切削部件相对于汽缸进行旋转，可以使用于旋转的机构小型化。
[0110]另外，由于是使切削部件相对于汽缸在沿轴线方向移动的且进行摆动，可以使用于移动及摆动的机构小型化。
[0111]在使汽缸相对于切削部件旋转的情况，可以将切削部件侧的机构简单化，能够容易地进行切削部件的更换。
[0112]另外，在使汽缸相对于切削部件沿轴线方向移动的同时进行摆动的情况下，通过调节移动速度和摆动角度，可以使设于上止点与下止点之间的内周面77的形状与复杂的形状对应。
[0113](第2实施方式)
[0114]接着，基于图12对第2实施方式进行说明。图12是表示第2实施方式的汽缸的通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图。另外，关于和第I实施方式共同的部位，用同一名称、同一符号表不。
[0115]第2实施方式中，如图12所示，通过弯曲部131将汽缸13的中央部103及其轴线方向两侧的上止点侧中间部104和下止点侧中间部105连接成截面呈曲线状，该曲线的变曲点设于中央部103。[0116]在对这种第2实施方式的汽缸13进行加工的情况下，对中央部103进行加工时，可以通过相对于第I实施方式对切削部件129的移动及摆动进行变更来形成上述形状。
[0117]根据如上所述的第2实施方式，由于中央部103不会成为边缘，所以能够提高凸圈59的耐久性。
[0118]另外，汽缸13在中央部103具有曲线的变曲点，所以，可以有效地减小活塞85与汽缸13之间的间隙。
[0119]以上对第2实施方式的详情进行了说明，第2实施方式的效果如下所示。
[0120]由于汽缸的中央部及其轴线方向两侧连接成截面呈曲线状，中央部不会成为边缘，能够提高密封部件的耐久性。
[0121]另外，汽缸在中央部具有曲线的变曲点，所以，可以有效地减小活塞与汽缸之间的间隙。
[0122](第3实施方式)
[0123]接着，基于图13对第3实施方式进行说明。图13是表示第3实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图。另外，关于和第I实施方式共同的部位，用同一名称、同一符号表不。
[0124]第3实施方式中，如图13所示，用筒面部133将汽缸13的中央部103及其轴线方向两侧的上止点侧中间部104和下止点侧中间部105连接成截面呈直线状。其结果是，汽缸13在其中央部103具有摆动方向长度不变的部分。
[0125]在对这种第3实施方式的汽缸13进行加工的情况下，用切削部件129将汽缸13加工成第I实施方式的形状后，使切削部件129保持以一定角度倾斜的状态沿轴线方向移动，将轴线方向的中间部加工成截面呈直线状，由此，可以形成上述筒面部133。
[0126]根据如上所述的第3实施方式，中央部103近旁的截面成为直线状，中央部103具有摆动方向长度不变的部分，所以可以容易地进行中央部103近旁的加工。
[0127]以上对第3实施方式的详情进行了说明，第3实施方式的效果如下所示。
[0128]由于汽缸的中央部及其轴线方向两侧连接成截面呈直线状，所以加工容易。
[0129]另外，汽缸在其中央部具有摆动方向长度不变的部分，所以加工容易。
[0130](第4实施方式)
[0131]接着，基于图14对第4实施方式进行说明。图14是表示第4实施方式的汽缸的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图。图15是表示第4实施方式的汽缸的内周面的设定方法的、通过中心轴线且沿活塞的摆动方向的面的剖面图。另外，关于和第I实施方式共同的部位，用同一名称、同一符号表不。
[0132]第4实施方式中，汽缸13的如图14所示的内周面77的上止点侧中间部104、中央部103及下止点侧中间部105的形状如图5中实线所示，形成为用双点划线表示的活塞85的压缩行程中的摆动方向的端部的轨迹XI，X2和用虚线表示的吸气行程中的摆动方向的端部的轨迹X3，X4中间的形状。
[0133]在对这种第4实施方式的汽缸13进行加工的情况下，通过使切削部件129的移动及摆动相对于第I实施方式进行变更，可以形成上述形状。
[0134]根据以上所述的第4实施方式，汽缸13的如图14所示的内周面77的上止点侧中间部104、中央部103及下止点侧中间部105的形状如图5所示，形成为活塞85的压缩行程中的摆动方向的端部的轨迹Xl, X2和吸气行程中的摆动方向的端部的轨迹X3，X4中间的形状，所以，可以使凸圈59的密封性能在压缩行程及吸气行程中达到平衡。
[0135]另外，上述中，也可以不将摆动部件58分割成部件主体66和挡板67，在摆动部件58上形成图16所示的活塞部(活塞)140，并且在该活塞部140的轴线方向的中间部形成向半径方向内侧凹陷的圆环状槽部141，也可以将截面为圆形状的O型圈142作为与汽缸13滑接的密封部件配置在该槽部141中。由于该O型圈142截面为圆形状，所以与外周面、SP汽缸13滑接的滑接面143的沿中心轴线方向的截面的截面形状成为向半径方向的外侧凸的圆弧状。
[0136]这样，通过使用O型圈142作为与汽缸13滑接的密封部件，O型圈142其与汽缸13滑接的滑接面143侧的、通过中心轴线的截面的截面形状成为向半径方向外侧凸的圆弧状，可以降低滑接阻力。另外，也可以使截面不是圆形而是半圆状的密封圈做成向半径方向外侧凸的圆弧状，并配置于槽部141中。
[0137]也就是说，通过将设于活塞上且与汽缸滑接的密封部件的、与汽缸滑接的滑接面侧的截面形状设计成圆弧状，可以降低密封部件的滑接阻力。
【权利要求】
1.一种汽缸装置，其活塞在汽缸内一边摆动一边进行往复运动，其特征在于， 所述汽缸在形成于所述活塞与所述汽缸之间的压缩室缩小到最小的所述活塞的上止点与所述压缩室扩大到最大的所述活塞的下止点之间，设有摆动方向的长度比在所述上止点和所述下止点的该摆动方向的长度短的部分，所述汽缸在所述活塞的上止点和所述活塞的下止点呈圆形。
2.如权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸的所述摆动方向的长度在所述上止点与所述下止点之间的中央部为最短。
3.如权利要求2所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸的所述中央部及其轴线方向两侧连接成截面呈曲线状。
4.如权利要求3所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸在所述中央部有所述曲线的变曲点。
5.如权利要求2所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸的所述中央部及其轴线方向两侧连接成截面呈直线状。
6.如权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸在包含所述上止点的上止点侧端部和包含所述下止点的下止点侧端部，具有所述摆动方向的长度不变的部分。
7.如权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于，所述汽缸在所述中央部具有所述摆动方向的长度不变的部分。
8.如权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于，在所述活塞上设有与所述汽缸滑接的密封部件，该密封部件的与所述汽缸滑接的滑接面侧的截面形状呈圆弧状。
9.一种压缩机，其为摆动式压缩机，具有:筒状的汽缸、在该汽缸内一边摆动一边进行往复运动的活塞、将气体吸入到所述汽缸内的进气阀、从所述汽缸内排出气体的排气阀，其特征在于， 所述汽缸在形成于所述活塞与所述汽缸之间的压缩室缩小到最小的所述活塞的上止点与所述压缩室扩大到最大的所述活塞的下止点之间，设有摆动方向的长度比在所述上止点和所述下止点的该摆动方向的长度短的部分，所述汽缸在所述活塞的上止点和所述活塞的下止点呈圆形。
10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸的所述活塞摆动方向的长度在所述上止点与所述下止点之间的中央部为最短。
11.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸的所述中央部及其轴线方向两侧连接成截面呈曲线状。
12.如权利要求11所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸在所述中央部有所述曲线的变曲点。
13.如权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸的所述中央部及其轴线方向两侧连接 成截面呈直线状。
14.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸在包含所述上止点的上止点侧端部和包含所述下止点的下止点侧端部，具有所述摆动方向的长度不变的部分。
15.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述汽缸在所述中央部具有所述摆动方向的长度不变的部分。
16.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，在所述活塞上设有与所述汽缸滑接的密封部件，该密封部件的与所述汽缸滑接的滑接面侧的截面形状呈圆弧状。
17.—种汽缸装置的制造方法，该汽缸装置为权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于， 使所述汽缸的内周加工用的切削部件相对于所述汽缸进行相对旋转，进一步，使所述切削部件在所述汽缸的轴线方向上进行相对移动，同时使所述切削部件相对于所述汽缸进行相对摆动，对所述汽缸进行切削加工。
18.如权利要求17所述的汽缸装置的制造方法，其特征在于，使所述切削部件相对于所述汽缸进行旋转。
19.如权利要求18所述的汽缸装置的制造方法，其特征在于，使所述切削部件相对于所述汽缸在轴线方向一边移动一边摆动。
20.如权利要求17所述的汽缸装置的制造方法，其特征在于，使所述汽缸相对于所述切削部件进行旋转。
21.如权利要求18所述的汽缸装置的制造方法，其特征在于，使所述汽缸相对于所述切削部件在轴线方向一边移 动一边摆动。
【文档编号】B23D79/00GK103742392SQ201410049881
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2008年11月28日 优先权日:2007年11月30日
【发明者】坂本晋, 高桥大辅, 长泽润一 申请人:株式会社日立制作所