CN100451332C - 滑动装置 - Google Patents

Abstract

滑动装置(1)由具有第一滑动面(3A)的斜板(3)和与该斜板(3)进行滑动半球形的滑靴(4)构成。斜板(3)由含有Mn和Si的高强度黄铜的母材(3B)形成，在该母材(3B)的内部以及第一滑动面(3A)上露出微小的颗粒状的Mn-Si化合物(6)。上述斜板(3)通过对母材(3B)进行切削加工后进行浸蚀处理，使露出在作为表面的第一滑动面(3A)上的Mn-Si化合物(6)的露出量增加。并且，滑靴(4)由铁类材料形成，且在滑靴(4)的第二滑动面(4A)上通过激光淬火形成微小的凹凸(4a、4b)。由于许多Mn-Si化合物(6)以颗粒状露出在斜板(3)的第一滑动面(3A)上，从而在与其邻接的位置上存在相互连续的微小的空间部，其作为润滑油的流通通道发挥作用，因此，润滑油对第一滑动面(3A)的润湿性变得良好、耐烧结性变得良好。并且，由于在滑靴(4)的第二滑动面(4A)上进行激光淬火而形成许多微小的凹凸(4a、4b)，因此，可提高滑靴(4)的第二滑动面(4A)的负荷容量、耐磨损性变得良好。

Description

滑动装置

技术领域

本发明涉及滑动装置，更具体说是涉及由斜板和在其上面滑动的滑靴构成的滑动装置。

背景技术

目前，作为用于斜板式压缩机的滑动装置已知有如下装置，其具有斜板和滑靴，斜板至少在端面的一方形成平坦的第一滑动面；滑靴具有与上述斜板的第一滑动面进行滑动的平坦的第二滑动面(例如专利文献1、专利文献2)。

专利文献1：日本特开平10-153169号公报

专利文献2：日本特开2002-317757号公报

发明内容

但是，近来在高速、高负荷的条件下，并且在润滑油量少的条件下，使用上述现有的斜板式压缩机。这样，由于近来滑动装置的运转条件越来越苛刻，因此斜板和滑靴的磨损严重，且容易发生烧结。

并且，目前有的上述斜板使用高强度黄铜作为材料，使用这样的高强度黄铜的斜板虽然制造成本低，但具有耐烧结性差的缺点。

鉴于上述情况，本发明提供一种滑动装置，其具有斜板和滑靴，斜板至少在端面的一方形成平坦的第一滑动面；滑靴具有与上述斜板的第一滑动面进行滑动的平坦的第二滑动面；上述斜板具有由含有Mn和Si的高强度黄铜形成的母材，且使Mn-Si化合物露出在该母材的成为上述第一滑动面的表面；上述滑靴由铁类材料形成，且在滑靴的第二滑动面上通过激光淬火形成微小的凹凸。

根据这样的构成，从后述的试验结果可以明显看出，可以提供与现有技术相比耐烧结性良好且制造成本低的滑动装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的主要部位的剖视图。

图2是图1所示的斜板的第一滑动面3A的放大图。

图3是沿着图2的III-III线的剖视图。

图4是表示只进行了切削加工的斜板的第一滑动面的放大照片的图。

图5是表示图2所示的本实施例的斜板的第一滑动面的放大照片的图。

图6是表示图1所示的本实施例与现有技术的耐烧结性的试验结果图。

图7是表示滑靴4的第二滑动面4A的主视图。

图8是沿着图7的VIII-VIII线的主要部位的剖视图。

图9是本发明的第二实施例的斜板的主要部位的剖视图。

图10是表示图9所示的第二实施例和现有技术的耐烧结性的试验结果图。

图11是表示滑靴的另一实施例的第二滑动面的主视图。

图12是表示滑靴的又一实施例的第二滑动面的主视图。

图13是表示滑靴的再一实施例的第二滑动面的主视图。

具体实施方式

以下根据图示的实施例对本发明进行说明，在图1中，滑动装置1设置在斜板式压缩机的壳体内。该滑动装置1由倾斜安装于旋转轴2的斜板3和与该斜板3进行滑动的多个滑靴4构成。该旋转轴2通过轴支撑在上述壳体内。

斜板3形成圆板形，该斜板3上的两方的端面作为与滑靴4进行滑动的平坦的第一滑动面3A、3A。

另一方面，滑靴4整体形成半球形，由与上述斜板3的第一滑动面3A进行滑动的平坦的第二滑动面4A和形成半球形的半球形凸面4B构成。

在上述斜板式压缩机的壳体内，以与旋转轴2平行且围绕该旋转轴2的方式设置多个活塞5。将两个一组的滑靴4可自由滑动地保持在形成于各活塞5的一端的圆弧形的切口部5A内，使该状态的切口部5A以包入上述斜板3的外周部的方式设置，并且，使各组滑靴4的第二滑动面4A与斜板3的第一滑动面3A抵接。

并且，若上述旋转轴2转动，则斜板3进行转动，斜板3的两端面即第一滑动面3A与各组滑靴4的第二滑动面4A进行滑动，随之，各活塞5通过各组滑靴4在轴方向进行进退移动。

上述的构成与现有公知的滑动装置一样。

而本实施例通过对上述斜板3和滑靴4构成的滑动装置1进行如下改良，提高了滑动装置1的耐烧结性。

即，本实施例的斜板3由含有2～3.5质量％的Mn和0.5～1.5质量％的Si的高强度黄铜所形成的母材构成。

在本实施例中，首先通过切削加工将由上述高强度黄铜形成的母材3B整体形成圆板形，之后对整个第一滑动面3A进行浸蚀处理、完成加工。

如图2至图3所示，在母材3B的内部以及作为表面的第一滑动面3A上均露出硬质的、微小颗粒状的Mn-Si化合物6。并且，在本实施例中，在如上所述地进行切削加工后，通过对整个第一滑动面3A进行浸蚀处理，增加露出在作为母材3B表面的第一滑动面3A上的颗粒状的Mn-Si化合物6的露出量。

本申请的发明者经过研究，发现即使不对第一滑动面3A进行浸蚀处理，Mn-Si化合物6也露出在第一滑动面3A和母材3B的表面，但通过进行浸蚀处理，露出在母材3B表面即第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6的露出量增加。因此，在本实施例中，对切削加工后的母材3B表面即第一滑动面3A进行浸蚀处理。

浸蚀处理是将切削加工后成为斜板3的母材浸渍在含有硫酸和双氧水的浸蚀用的溶液中而进行的。

图4是只进行了切削加工而未进行浸蚀处理的情况下的母材3B表面即第一滑动面3A(表面)的放大照片。在该图4中，微小的黑点表示的是颗粒状的Mn-Si化合物6。如该图4所示，在只进行了切削加工而未进行浸蚀处理的情况下，相对于第一滑动面3A的图4所示的范围，露出在该第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6的面积比例为1.7％，露出的Mn-Si化合物6颗粒的平均直径为4.6μm。

另外，由于Mn-Si化合物6相对于上述整个第一滑动面3A全部露出，因此，可以将露出在图4所示的范围的第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6的1.7％这一面积比例实质上可以看作是Mn-Si化合物6相对整个第一滑动面3A的露出面积的比例。这在对第一滑动面3A进行了浸蚀处理的上述本实施例中也相同。

另一方面，如图5所示，在进行上述切削加工后、在母材3B的第一滑动面3A上进行了浸蚀处理的本实施例中，露出在第一滑动面3A(母材3B的表面)上的颗粒状的Mn-Si化合物6的露出量与上述图4相比明显地增加。在该图5所示的本实施例中，露出在第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6的面积比例为6.6％，露出的Mn-Si化合物6颗粒的平均直径为5.6μm。

这样，在本实施例中，通过在切削加工后、在母材3B的第一滑动面3A进行浸蚀处理，使露出在第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6增加。这样，由Mn-Si化合物6颗粒在整个第一滑动面3A上形成许多微小的凸部，并且在与这些颗粒邻接的位置上形成相互连续的微小的空间部。

并且，通过对斜板3的第一滑动面3A进行切削加工后再进行浸蚀处理，可清除切削加工时在第一滑动面3A产生的微小的毛刺或损伤。

而且，在对上述第一滑动面3A进行如切削加工和研磨加工等的机械加工的情况下，如果要提高露出在第一滑动面3A上的Mn-Si化合物6的比例，则第一滑动面3A的粗糙度也减小。这样，第一滑动面3A用于保持润滑油的润湿性恶化。

然而，对在第一滑动面3A进行切削加工后再进行浸蚀处理的本实施例的情况下，不会使第一滑动面3A的粗糙度过小，可如上所述地增加Mn-Si化合物6的露出量，第一滑动面3A的润湿性也良好。

另一方面，本实施例的滑靴4由作为铁类材料的SUJ2形成，如图7所示，在其平坦的第二滑动面4A上格状地形成凸部4a，通过使该凸部4a以外的部分相对地成为凹部4b，在上述第二滑动面4A上形成凹凸面。

上述凸部4a是通过向上述第二滑动面4A照射激光、并通过该照射直接对第二滑动面4A进行淬火而形成。即，如图8所示，受到上述激光照射的照射部分成为形成原来的第二滑动面4A表面的母材表面4c被直接淬火的状态、比该母材表面4c鼓出，这样形成凸部4a。

这样，虽然激光照射的部分形成被直接淬火的状态，但与激光的照射部分邻接、未被激光照射的凹部4b没有被直接淬火，该部分成为非直接淬火部分。并且，该非直接淬火部分相对于上述凸部4a相对地凹陷、形成凹部4b。

但是，作为非直接淬火部分的凹部4b并不是没有被淬火。即，激光照射形成的淬火范围例如图8的虚线7所示，以激光的照射位置为中心形成剖面为半圆形，因此，通过缩小邻接的激光照射间隔，在作为其中间的非直接淬火部分的凹部4b上也可进行淬火。可根据激光的照射间隔来设定是否对作为非直接淬火部分的该凹部4b的部分进行淬火。并且，如果对非直接淬火部分即凹部4b进行淬火，则该部分虽不象凸部4a那样凸出，但也比母材表面4c凸出。

在本实施例中，在向由SUJ2制造的滑靴4的第二滑动面4A直线且以0.2mm的间隔平行地照射YAG激光后，也向与其正交的方向以0.2mm的间隔平行地照射YAG激光，从而对整体格状地照射YAG激光。该间隔最好在0.1～0.3mm的范围。

上述YAG激光的输出为50W，调整聚光透镜，使上述YAG激光相对第二滑动面4A的表面、在深2mm的位置处聚焦YAG激光，因此，相对于第二滑动面4A是以偏离焦点的状态照射YAG激光的。

被上述激光照射后的直接淬火部分的凸部4a的表面硬度与母材的硬度Hv750相比增加Hv100左右，并且，凹部4b的表面硬度增加Hv50左右。另一方面，只比直接淬火部分稍微深一点的部分8(参照图8)被退火、硬度比母材低Hv100左右，并且，作为直接淬火部分的凸部4a和凸部4a的交点、即激光照射部分交叉的部分也被退火，硬度也比母材低Hv100左右。但是，由于激光进行的淬火是急速冷却，因此在比上述稍微深一点的部分8更深的位置确认不到母材硬度的降低。

在本实施例中，如上所述向第二滑动面4A照射激光后，依次进行研磨加工和抛光加工后完成。并且，凸部4a相对上述凹部4b的高度在刚进行激光处理后为0.1～10μm左右，在进行研磨加工和抛光加工后的成品中最好是在0.1～1μm的范围内。

另外，在本实施例中，滑靴的原材料使用了SUJ2，但不局限于此，当然也可以使用其它铁类材料。

图6是表示对由如上所述地形成的斜板3和滑靴4构成的本实施例的滑动装置1和具有现有一般的斜板的滑动装置(现有技术)进行的耐烧结性的试验结果。另外，试验条件如下所示。

斜板转速：9000rpm(以每次1000rpm×1分钟、分9次的方式增加转速)

表面压力：预负荷2.7MPa  每分钟增加b2.7MPa，直到烧结

油烟雾量：0.05g/min

机油：冷冻机油

烧结条件：轴扭矩max.4.0N·m

另外，该图6所示的现有技术是，斜板使用对现有一般的高强度黄铜进行切削加工后的斜板，滑靴使用与上述本实施例相同结构的滑靴。

从图6可以看出，使用现有斜板的现有技术的滑动装置的烧结负荷都在5MPa以下。而本实施例的滑动装置1的烧结负荷都在15MPa以上，可以看出具有非常好的耐烧结性。

这样，本实施例的滑动装置1具有非常好的耐烧结性的理由如下。

即，在斜板3的第一滑动面3A上均露出很多形成颗粒状态的Mn-Si化合物，这些Mn-Si化合物形成从原来的母材3B的表面稍凸出的状态(参照图2、图3)。因此，当作为配合件的滑靴4的第二滑动面4A与斜板3的第一滑动面3A进行滑动时，从滑靴4的第二滑动面4A作用于斜板3的第一滑动面3A的表面压力被很多Mn-Si化合物6支撑而减轻。因此，与使用现有一般的斜板相比，可减轻滑靴4对斜板3的第一滑动面3A作用的表面压力。

并且，在本实施例中，由于许多Mn-Si化合物6以颗粒状态露出在斜板3的第一滑动面3A上，所以，在与其邻接的位置上存在相互连续的微小的空间部，它们在此作为润滑油的流通通道发挥作用。

而且，对第一滑动面3A进行切削加工后再进行浸蚀处理的本实施例的情况下，不会使第一滑动面3A的粗糙度过小，使Mn-Si化合物6的露出量增加，从而润滑油对第一滑动面3A的润湿性也变得良好。

出于该原因，本实施例的滑动装置1具有上述那样的非常好的耐烧结性。

如上所述，根据本实施例，由于斜板3使用便宜的高强度黄铜，因此可提供制造成本低且耐烧结性好的滑动装置1。

并且，通过在进行切削加工后再对第一滑动面3A进行浸蚀处理，可清除切削加工时在第一滑动面3A上产生的微小的毛刺或损伤。因此，可省略这样用于清除毛刺等的操作工序的部分，并可以随之降低滑动装置1的制造成本。

并且，由于在本实施例的滑靴4的第二滑动面4A上进行激光淬火、形成许多微小的凹凸，因此，可提高滑靴4的第二滑动面4A的负荷容量，进而可提供耐磨损性高的滑动装置1。

图9是表示本发明第二实施例的滑动装置1的斜板3的剖视图。在上述的第一实施例的滑动装置1的斜板3上，没有对斜板3的第一滑动面3A进行表面处理，但在该第二实施例中，以采用上述第一实施例的斜板3的结构为前提，在整个第一滑动面3A上进行厚度为0.3～3μm的镀Sn。该第二实施例的其它构成与上述第一实施例的滑动装置1相同，省略对其进行说明。

下面，用图10表示该第二实施例与现有技术1、2的滑动装置1的耐烧结性的试验结果。在现有技术1中，用含有Mn和Si的高强度黄铜材料构成斜板的同时，滑靴由未经过激光淬火的SUJ2构成。并且，在现有技术2中，与本实施例同样用含有Mn和Si的高强度黄铜材料构成斜板、并在滑动面上镀Sn，滑靴由未经过激光淬火的SUJ2构成。

并且，试验条件如下所示，对各现有技术1、2以及本实施例各进行两次试验。各试验对象的左侧为第一次试验结果，右侧为第二次试验结果。

(试验条件)

斜板转速：每分钟增加1000rpm，增加9次：最大转速9000rpm(周向速度38m/s)

表面压力：预负荷2.7MPa  每分钟增加2.7MPa：直到烧结

油烟雾量：0.05～0.25g/min喷嘴位置固定

机油：冷冻机油

烧结条件：轴扭矩超过4.0N·m

即，在将滑靴的端面压接在上述斜板上的状态下，在上述条件下增加该斜板的转速。另一方面，在上述条件下增大将滑靴向斜板压接时的表面压力，当施加在斜板上的轴扭矩超过4.0N·m时，则判断为达到烧结。在这点上现有技术1、2也是同样。

从该图10所示的试验结果可以了解到，现有技术1、2的滑动装置的烧结负荷为8.1MPa以下，而第二实施例的滑动装置1的烧结负荷为13.5MPa或16.2MPa，第二实施例的滑动装置1与现有的相比明显地具有很好的耐烧结性，可得到与上述第一实施例相同的作用、效果。

并且，在该第二实施例中，由于使用开始时的斜板3的第一滑动面3A由镀Sn3C形成，因此可以提高斜板3的第一滑动面3A与滑靴4的第二滑动面4A的磨合性。

另外，在图9所示的第二实施例中，在斜板3的整个第一滑动面3A上镀Sn，作为表面处理，除了该方法以外，也可以采用镀合金焊料、涂敷树脂中的任何一种。

图11至图12是表示在滑靴4上进行激光淬火的情况下的另一实施例。即，图11是在对滑靴4的第二滑动面4A进行激光淬火时，以形成等间隔的平行线的移动轨迹向第二滑动面4A照射激光、形成凸部4a和凹部4b。

并且，图12是相对于滑靴4的第二滑动面4A、以其中心为中心形成多个同心圆地向第二滑动面4A照射激光进行淬火。在该实施例中，也在激光的照射位置形成凸部4a，同时，在其邻接的位置形成凹部4b。

而且，图13是对滑靴4进行激光淬火的情况下的再一实施例。在该图13所示的实施例中，以将多个圆设置成交错形的方式对滑靴4的整个第二滑动面4A照射激光。这样，照射了激光的各圆的位置成为凸部4a，其内外的部分成为凹部4b。

Claims (12)

1.一种滑动装置，具有斜板和滑靴，斜板至少在端面的一方形成平坦的第一滑动面；滑靴具有与上述斜板的第一滑动面进行滑动的平坦的第二滑动面，

其特征在于，上述斜板具有由含有Mn和Si的高强度黄铜形成的母材，且使Mn-Si化合物露出在该母材的成为上述第一滑动面的表面上；

上述滑靴由铁类材料形成，且在滑靴的第二滑动面上通过激光淬火形成微小的凹凸。

2.如权利要求1所述的滑动装置，其特征在于，在上述斜板的母材表面上，通过侵蚀该母材使露出在作为上述第一滑动面的表面上的Mn-Si化合物的露出量增加。

3.如权利要求2所述的滑动装置，其特征在于，在使上述Mn-Si化合物露出的整个第一滑动面上进行镀Sn、镀合金焊料、涂敷树脂中的任何一种表面处理。

4.如权利要求3所述的滑动装置，其特征在于，上述斜板的母材是含有2～3.5质量百分比的Mn和0.5～1.5质量百分比的Si的高强度黄铜。

5.如权利要求4所述的滑动装置，其特征在于，上述滑靴的第二滑动面的激光淬火，以形成格状、平行的直线状或同心圆状的移动轨迹向上述第二滑动面照射激光来实施。

6.如权利要求4或5所述的滑动装置，其特征在于，上述Mn-Si化合物呈颗粒状地露出在上述斜板的第一滑动面上，该颗粒状的Mn-Si化合物的平均直径为3～10μm，并且Mn-Si化合物相对于第一滑动面的面积露出的面积比例为3～15％。

7.如权利要求1所述的滑动装置，其特征在于，上述斜板的母材是含有2～3.5质量百分比的Mn和0.5～1.5质量百分比的Si的高强度黄铜。

8.如权利要求7所述的滑动装置，其特征在于，上述滑靴的第二滑动面的激光淬火，以形成格状、平行的直线状或同心圆状的移动轨迹向上述第二滑动面照射激光来实施。

9.如权利要求7或8所述的滑动装置，其特征在于，上述Mn-Si化合物呈颗粒状地露出在上述斜板的第一滑动面上，该颗粒状的Mn-Si化合物的平均直径为3～10μm，并且Mn-Si化合物相对于第一滑动面的面积露出的面积比例为3～15％。

10.如权利要求2所述的滑动装置，其特征在于，上述斜板的母材是含有2～3.5质量百分比的Mn和0.5～1.5质量百分比的Si的高强度黄铜。

11.如权利要求10所述的滑动装置，其特征在于，上述滑靴的第二滑动面的激光淬火，以形成格状、平行的直线状或同心圆状的移动轨迹向上述第二滑动面照射激光来实施。

12.如权利要求10或11所述的滑动装置，其特征在于，上述Mn-Si化合物呈颗粒状地露出在上述斜板的第一滑动面上，该颗粒状的Mn-Si化合物的平均直径为3～10μm，并且Mn-Si化合物相对于第一滑动面的面积露出的面积比例为3～15％。

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