CN101868622A - 斜板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的斜板(3)由用铁系材料构成的基材(11)、覆盖该基材(11)的端面设置的硬质的第一树脂层(12)和覆盖该第一树脂层(12)设置的软质的第二树脂层(13)构成。在第一树脂层(12)的表面形成螺旋状的环形槽(12A),仿照该第一树脂层(12)的剖面形状设置第二树脂层(13)。由于在斜板(3)的滑动面(3A)具有软质的第二树脂层(13),所以可提供滑动初期的适应性良好的斜板(3)。另外,当第二树脂层(13)的一部分磨损时,由于作为硬质树脂的第一树脂层(12)的峰部(12)露出,所以可提供耐摩损性良好的斜板(3)。能够提供滑动特性优异的斜板(3)。

Description

斜板及其制造方法
技术领域
本发明涉及斜板及其制造方法,更具体地说,涉及搭载于机动车的斜板式压缩机用的斜板及其制造方法。
背景技术
众所周知,在现有技术中,作为斜板式压缩机,具有由旋转轴旋转的斜板、在该斜板上滑动的多个滑履和与这多个滑履一起滑动并往复运动的多个活塞(例如专利文献1)。
在这样的现有的斜板式压缩机中,为了提高滑履和斜板的滑动特性,提出了例如把滑履的端面做成中央侧高的中高形状、或者改进斜板的滑动面的方案(专利文献2、专利文献3)。另外,为了提高滑动特性,还提出了涉及作为滑动部件的轴承的滑动面或材质的改进的方案(例如专利文献4至专利文献6)。
专利文献1:日本特开2008-185124号公报
专利文献2:日本再公表专利WO2002-075172号公报
专利文献3:日本特开平9-71899号公报
专利文献4:日本特开平7-259863号公报
专利文献5:日本特开平2002-39186号公报
专利文献6:日本特开平2007-204602号公报
发明内容
可是,最近无离合器方式的斜板式压缩机正在普及,在这样的无离合器方式的斜板式压缩机中,在机动车的发动机的动作状态下斜板经常旋转。此时,可变容量式的斜板式压缩机成为前提,在不使用机动车空调器时保持斜板成为与旋转轴正交的状态。由于在该状态下斜板式压缩机的活塞不往复运动,所以成为冷媒及雾状的润滑油在斜板式压缩机的气缸内不循环的状态。也就是说,由于形成为冷媒及雾状的润滑油不在斜板式压缩机内循环,所以成为对斜板和滑履的滑动部分供给润滑油的量不足的贫润滑。进而,由于冷媒自身具有冲洗润滑油的作用,所以斜板和滑履的滑动部分容易成为边界润滑条件~干滑动条件。因此,在无离合器方式的斜板式压缩机中,存在由滑履和斜板滑动时的摩擦热导致成为斜板侧的滑动面的树脂层的摩损严重、或是发生斜板的树脂层的烧结的缺点。
另外,在用树脂层覆盖滑动面的斜板中,存在当该树脂层磨损时作为中间层的镀层或金属层露出、容易发生烧结的缺点。
另外,也考虑在斜板采用上述专利文献4所公开的滑动部件、也就是把金属材料层积在基材的表面且在表面具有环形槽的滑动部件。但是,在该专利文献4的滑动部件是作为曲轴的滑动轴承而设想的,在滑动轴承的情况下对滑动面强制地充分供给润滑油。为此,专利文献4的滑动部件作为滑动轴承可得到充分的滑动特性,但当对处于上述的贫润滑状况下的斜板采用专利文献4的滑动部件时,因为与金属制的滑履形成金属之间的接触,所以在滑动面上容易产生烧结。
鉴于上述的情况,本发明第一方面所述的斜板具有与滑履滑动的滑动面,其特征在于,
具有:由铁系、铝系或铜系中的任一种材料构成的基材,设置成覆盖上述基材的表面同时在外面侧的表面形成环形槽的硬质的第一树脂层,设置成覆盖第一树脂层的表面的同时仿照第一树脂层的上述环形槽的剖面形状仿形成的软质的第二树脂层,
构成为,在与上述滑履的滑动初期,上述第二树脂层成为上述滑动面,
当上述第二树脂层的一部分摩损而使上述第一树脂层的环形槽的峰部露出时,该峰部及成为其邻接位置的第二树脂层成为上述滑动面。
另外,本发明第五方面所述的斜板的制造方法,制造本发明第一到第五方面中的任意一个斜板,其特征在于,在基材的端面涂敷由硬质树脂构成的第一树脂层用的树脂涂料来设置第一树脂层,在把该第一树脂层进行干燥及/或烧成后在该第一树脂层的表面形成微小的环形槽,接着,在设置该环形槽的第一树脂层涂敷作为软质树脂的第二树脂层用的树脂涂料,其后,通过使基材以高速旋转来除去上述第二树脂层用的树脂涂料的无用部分,形成仿照上述第一树脂层的表面的剖面形状的第二树脂层。
根据上述的构成,由于在滑动初期,软质的第二树脂层成为滑动面,所以可提供与滑履的适应性良好的斜板。另外,在与滑履进行滑动后,由于硬质的第一树脂层作为滑动面露出而与滑履滑动,所以可提供耐摩损性良好的斜板。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的主要部分的剖面图。
图2是图1所示的斜板3的主要部分的放大剖面图。
图3是同时表示示出图2所示部位的一部分发生了磨损的状态的剖面图和表面的立体图的附图。
图4是表示本发明的实施例和比较材料的滑动特性的差异的图。
附图标记说明
3…斜板,3A、3B…滑动面,4…滑履,11…基材,12…第一树脂层,12A…环形槽,13…第二树脂层。
具体实施方式
以下,就图示实施例说明本发明时,在图1中,1是滑动装置,该滑动装置1设于可变容量式的斜板式压缩机的壳体内。滑动装置1具有安装于轴支在上述壳体内的旋转轴2的斜板3、和与该斜板3滑动的多个滑履4。
斜板3形成为圆板状,该斜板3的两个端面成为与滑履4进行滑动的滑动面3A、3B。斜板3由未图示的倾斜角度调整机构调整相对旋转轴2的倾斜角度。另外,滑履4作为整体由半球状的金属形成,具有与上述斜板3的滑动面3A、3B滑动的平坦的滑动面4A、和成为半球状的半球状面4B。
在斜板式压缩机的壳体内,与上述旋转轴2平行且围绕其设置多个活塞5。在形成于各活塞5的一端的切口部5A内,自由滑动地保持两个一组的滑履4,在把该状态的切口部5A配置成包入上述斜板3的外周部的同时,使各组的滑履4的滑动面4A与斜板3的滑动面3A、3B抵接。各活塞5的另一端自由滑动地嵌合在设于上述壳体的未图示的气缸内。
另外,当上述旋转轴2旋转时,斜板3旋转,作为斜板3的两端面的滑动面3A、3B和各组的滑履4的滑动面4A滑动,随之借助于各组的滑履4,各活塞5在上述气缸内进退运动。上述的构成与现有公知的滑动装置相比没有变化。
另外,在本实施例中,通过对作为斜板3的两端面的滑动面3A、3B进行以下改进,可以提高斜板3的滑动特性。
即是,如图2作为主要部分的剖面图所示,本实施例的斜板3具有呈圆板状的铁系的基材11,覆盖该基材11中的一个端面11A的整个表面区域地设置有作为硬质树脂的第一树脂层12。
在本实施例中,作为第一树脂层12的材料,使用在热硬化性树脂粘合剂中添加了从石墨(graphite)、碳(carbon)、MoS2及PTFE中选择的至少一种而成的材料。另外,除这些任意的填加物以外,通过添加氧化铝等的硬质物,可以进一步提高第一树脂层12的强度。
作为热硬化性树脂粘合剂,例如可举出聚酰亚胺系树脂(PI)、聚酰胺系树脂(PAI)、环氧树脂、苯酚树脂等、聚酰胺(尼龙)、弹性体等。具体地说,理想的是使用芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺或芳香族聚酰胺、或者它们的二异氰酸酯变性、BPDA变性、砜变性树脂的清漆等的热硬化性树脂粘合剂。
石墨及碳具有高结晶度的是理想的。特别是面间隔在
Figure GPA00001139342600041
以下是理想的,具有减少滑动时的摩擦系数的分散的效果。石墨及碳是天然的、人造的任意一种均可,从耐摩损性的观点出发,人造石墨及人造碳是理想的,从耐烧结性或低摩擦的观点出发,天然石墨及天然碳是理想的。石墨及碳的平均粒径没有特别的限定,但通过使用其平均粒径为10μm以上的石墨及碳,可进一步提高承受负荷的情况下的耐摩损性。另外,通过使用平均粒径不足10μm的石墨及碳,石墨及碳在热硬化性树脂粘合剂中微细地分散,粘合剂的摩损特性变得良好,进而具有摩擦系数的分散变小的效果,故而这是理想的。因此,石墨及碳以适当比例组合平均粒径为10μm以上的类型和平均粒径不足10μm的类型加以使用是理想的。
作为PTFE,特别是粒状烧成PTFE是理想的。所说的烧成PTFE,是指使由悬浊聚合或乳化聚合得到的PTFE粉末上升(烧成)到熔融温度、其后进行粉碎而得的物质,也包含在烧成前进行压缩成形、在烧成后进行粉碎得到的物质。特别是在把由悬浊聚合得到的粉末一次成形后进行烧成、粉碎得到的物质是较好的。通过使用该烧成粉末,作为PTFE可得到比较硬质的物质,除具有良好的低摩擦性之外,也可得到良好的耐摩损性。
上述的烧成PTFE是粒状,其平均粒径没有特别限定,但通过使用其平均粒径为7μm以上的PTFE,可实现更好的低摩擦性,进而耐摩损特性也变得良好。另外,通过使用平均粒径不足7μm的PTFE,PTFE在热硬化性树脂粘合剂中微细地分散,具有热硬化性树脂粘合剂的摩擦特性变得良好的效果,所以是理想的。因此,以适当的比例组合平均粒径为7μm以上的PTFE和平均粒径不足7μm的PTFE加以使用是理想的。
在第一树脂层12的成分组成中石墨为10~50质量%、剩下部分为热硬化性树脂粘合剂是理想的,根据需要也可以按1~30质量%的范围添加MoS2或PTFE。但是,PTFE比MoS2少,且PTFE+MoS2的总量为比石墨少的量。
在该第一树脂层12的表面的整个区域,在半径方向以等间距且沿圆周方向形成螺旋状的环形槽12A。该环形槽12A的峰部12B的高度、即环形槽12A的谷部12C的深度在第一树脂层12的表面的整个区域中形成为相同的尺寸。
另外,进而,覆盖形成有上述环形槽12A的第一树脂层12的整个表面区域地设置第二树脂层13。作为软质树脂的第二树脂层13的材质,使用在热硬化性树脂粘合剂中添加了至少一种MoS2或PTFE等的低摩擦材料的材质。
在第二树脂层13的成分组成中MoS2为30~80质量%、剩下部分为热硬化性树脂粘合剂是理想的,根据需要也可以按1~30质量%范围添加PTFE。但是,PTFE的添加量是比MoS2少的量。
由于第二树脂层13仿照上述第一树脂层12的表面的剖面形状设置,所以,在成为滑动面3A的表面上维持着仿照了上述第一树脂层12的表面形状的螺旋状的环形槽14。另外,通过经后述的制造工序制造斜板3,在第二树脂层13的表面整个区域形成无数个极微小的凹凸。由此,可以提高第二树脂层13的表面、也就是滑动面3A的润滑油保持性能。
第一树脂层12的厚度t1加厚第二树脂层的厚度t2的数倍到三十倍程度壁厚。另外,在此所说的厚度t1、t2意味着在峰部12B的顶部位置的厚度。
另外,第二树脂层13中的谷部12C的部位的厚度A形成为比成为峰部12B的顶部的部位厚度B稍厚。更具体地,成以下的尺寸关系3/2A≥B。
另外,以上述的两树脂层12、13的厚度关系为前提,在本实施例中,第一树脂层12的厚度设定为3~70μm,另外,第二树脂层13的厚度设定为1~40μm。理想的是,第一树脂层12的厚度为5~50μm,第二树脂层13的厚度为3~10μm。
在本实施例中,如上所述形成了斜板3的一个滑动面3A,在图2中没示出的另一个滑动面3B也与上述滑动面3A同样地形成。
综上所述,本实施例的斜板3用第一树脂层12覆盖基材11的表面,同时,在该第一树脂层12的表面整个区域形成环形槽12A,进而用第二树脂层13覆盖该第一树脂层12的表面。也就是,成为把在现有技术中设置在基材11和树脂层之间的中间层在本实施例中省略掉的构成。
接着,说明上述本实施例的斜板3的制造工序。即是,在本实施例中,首先准备由铁系材料构成的圆板状的基材11。接着,把热硬化性树脂粘合剂和从石墨、碳、MoS2及PTFE中选择的至少一种混合在适量的有机溶剂中,调整成第一树脂层12用的树脂涂料。有机溶剂是调整粘度而容易混合的物质,只要是可溶解热硬化性树脂粘合剂的物质就可没有特别限制地进行使用。例如热硬化性树脂粘合剂是聚酰胺的话,就可以使用二甲苯、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯等。
另外,在基材11中的两个平坦的端面,涂装第一树脂层用的树脂涂料,进行干燥或/及烧成。作为涂装方法,例如可以采用喷雾涂装、辊式涂装、静电涂装或压花涂装。由此,第一树脂层12形成为覆盖基材11的两个端面。另外,除上述添加物以外,把氧化铝等的硬质物进一步添加到热硬化性树脂粘合剂中,从而可提高第一树脂层12的强度。
接着,对两个端面的第一树脂层12进行干燥或/及烧成以后,在该表面的整个区域形成在半径方向按等间距且沿着圆周方向的上述环形槽12A。环形槽12A的形成用机床进行切削加工、或用冲压或辊等转印槽形状即可。
另外,进而,覆盖形成有上述环形槽12A的第一树脂层12的表面整个区域地涂装另外调整得到的第二树脂层13用的树脂涂料。第二树脂层13用的树脂涂料,使用的是把热硬化性树脂粘合剂和MoS2或PTFE等的低摩擦材料中至少一种混合在适量的有机溶剂中而得的树脂涂料,把这种树脂涂料涂敷在形成有上述环形槽12A的第一树脂层12的表面整个区域。另外,其后,将基材11的中央的贯通孔嵌装于驱动轴而以高速使基材11旋转所需要的时间。由此,涂敷在第一树脂层12的表面的第二树脂层用的树脂涂料中的多余部分由离心力甩开而除去。
其后,再次进行干燥或/及烧成。由此,本实施例的第二树脂层13仿照第一树脂层12的表面的剖面形状地按上述的厚度设置,同时,在第二树脂层13的表面整个区域形成上述的无数微小凹凸。这样,制造本实施例的斜板3。
在本实施例的斜板3中,在第二树脂层13的表面整个区域形成无数微小凹凸被认为是由于以下的理由。即是,在本实施例中,作为第二树脂层13用的树脂涂料,使用在热硬化性树脂粘合剂中添加了MoS2等而混合到有机溶剂中的树脂涂料。也就是,处于在液状的热硬化性树脂粘合剂中均匀地混入了无数微粒状的MoS2的状态的、第二树脂层13用的树脂涂料,涂敷在上述第一树脂层12的表面。另外,其后,当使基材11旋转时,第二树脂层13用的树脂涂料中的位于最表面侧的热硬化性树脂粘合剂由离心力被甩开,而且覆盖各种微粒子的MoS2的热硬化性树脂粘合剂的表面侧也被甩开。其结果,混入到热硬化性树脂粘合剂中的无数粒子状的MoS2在表面上露出无数,在该状态下对热硬化性树脂粘合剂进行干燥、烧成。也就是,由于在硬化后的热硬化性树脂粘合剂的表面露出存在有无数微粒子状的MoS2,所以,认为在本实施例的第二树脂层13的表面整个区域形成无数微小的凹凸。
另外,上述第二树脂层13也可以用以下的方法形成。也就是,在使基材11旋转了的状态下,在该基板11中的第一树脂层12的中央侧的部位涂敷第二树脂层用的树脂涂料。此时,因为基材11处于旋转中,所以涂敷在基材11的两端面的中心侧的涂料由离心力向半径方向外方侧移动,同时,无用的第二树脂层用的树脂涂料被甩开而除去。由此,如上述当初的实施例那样,可以形成在整个区域上仿照了第一树脂层12的表面的剖面形状的第二树脂层13。
另外,在制造刚结束之后,如图2所示,本实施例的斜板3的滑动面3A(3B)成为它们的表面整个区域由第二树脂层13覆盖的状态。也就是,本实施例的斜板3在与滑履4进行滑动之前的状态下,第一树脂层12不在滑动面3A、3B的表面露出(图2的状态)。为此,在与滑履4的滑动初期,第二树脂层13成为与滑履4的滑动面4A进行滑动的滑动面3A(3B)。
与此相对,当斜板3安装于上述旋转轴2以后、两滑动面3A、3B与上述滑履4的滑动面4A进行滑动而经过时间时,覆盖峰部12A的第二树脂层13和峰部12A的顶部发生磨损(参照图3)。在该状态下,第一树脂层12中的峰部12A的顶部侧的部位和与其邻接的第二树脂层13成为滑动面3A(3B),变成它们与滑履4的滑动面4A进行滑动。
根据这样的本实施例的斜板3,在滑动面3A、3B开始与滑履4的滑动面4A进行滑动的滑动初期,通过覆盖峰部12B的顶部的软质树脂的第二树脂层13发生磨损,使得斜板3的滑动面3A、3B的适应性变良好。
另外,如图3所示,当斜板3中的第一树脂层12的峰部12B的位置和与其邻接的部位的第二树脂层13由于与滑履4的滑动而磨损、成为峰部12B露出的状态时,作为滑动面3A、3B的峰部12B和其邻接位置的第二树脂层13的剩余部分与滑履4的滑动面4A进行滑动。
该状态由作为硬质树脂的第一树脂层12的峰部12B支承滑履4,在该状态下作为软质树脂的第二树脂层13也与滑履4的滑动面4A进行滑动。另外,在该状态下,由存在于第二树脂层13的表面的无数微小的凹凸保持润滑油。为此,在本实施例中可以把滑动面3A、3B的耐烧结性和耐摩损性维持在良好的状态。
图4是比较了上述构成的本实施例的斜板3和作为其他比较材料由不同的覆膜层覆盖基材11的表面的比较材料1到4的斜板3的滑动特性的图。更具体地来讲,对于在非常贫润滑的条件下是否有耐摩损性、耐烧结性、油保持性、低摩擦,对本实施例和比较材料1~4的滑动特性进行了比较。
在该图4中,叉记号表示无效果,三角记号表示效果不好,单层圆记号表示良好,双层圆记号表示优良。另外,试验条件如以下那样。
试验机:高压氛围试验机
转速:9500rpm
负荷:最大16MPa
油种:冷冻机油+冷媒的混合
润滑:润滑喷雾式
对象轴:SUJ2
如该图4所示,表明了本实施例的斜板3的耐摩损性良好,而且耐烧结性、油保持性优良,并且摩擦阻力小。
相对于这样的本实施例,比较材料1以同样厚度由平坦的金属覆膜(Cu合金溶射层)覆盖基材11的表面。在该比较材料1的情况下,油保持性效果不好,此外的滑动特性没有效果。特别是耐摩损性因烧结而不能进行评价。
接着,比较材料2在基材11的表面以同样厚度覆盖PTFE系树脂,且在该表面设置与本实施例相同的环形槽。在该比较材料2中,耐摩损性良好,但此外的滑动特性不好或没有效果。
接着,比较材料3在基材11的表面覆盖同样厚度的MoS2系树脂。在该比较材料3中,除耐摩损性以外的滑动特性良好,但耐摩损性没有效果。接着,比较材料4用PTFE系树脂和MoS2系树脂的混合树脂以相同厚度覆盖基材11的表面。在该比较材料4中,总体上来讲滑动特性不好。
如图4所示,表明本实施例的斜板3在所有的滑动特性方面都优良。
如上所述,本实施例的斜板3具有优良的滑动特性被认为是由于以下的理由。也就是,斜板3的滑动面3A、3B的表面仿照第一树脂层12的环形槽12A整体上维持环形槽14,而且第二树脂层13的表面整个区域形成无数微小的凹凸。为此,在滑动面3A、3B保持润滑油,容易形成油膜。这样,由于在滑动面3A、3B容易形成油膜,所以认为根据本实施例的斜板3使得油的保持性良好。
另外,在斜板3的滑动面3A、3B开始与滑履4的滑动面4A、4B滑动的滑动初期,通过作为软质树脂的第二树脂层13中的上述峰部12B的部位磨损,本实施例的斜板3与滑履4的滑动面4A的适应性良好。
进而,如图3所示,覆盖峰部12B的顶部的第二树脂层13磨损,成为第一树脂层12的峰部12B露出的状态时,通过作为硬质树脂的峰部12B与滑履4的滑动面4A滑动,可以抑制第二树脂层13的摩损。另外,因为磨损的粉状的第二树脂层13附着在上述露出的峰部12B上,所以认为可以提高斜板3的耐摩损性。
另外,在图3所示的状态下,还由于在露出的第一树脂层12的峰部12B的邻接位置存在第二树脂层13,所以在该第二树脂层13可以保持润滑油。为此,认为在本实施例的斜板3中耐烧结性也良好。
如上所述,根据本实施例的斜板3及其制造方法,可以提供即使在难以充分供给润滑油的贫润滑的状况下耐摩损性及耐烧结性也高的斜板3。
另外,根据本实施例,可以提供适于作为使用新的冷媒或CO2冷媒等的严酷环境的斜板式压缩机用的斜板3的斜板。
进而,在现有的斜板中,在基材11的表面设置金属层或镀层、或者化学合成处理层等比较高价的中间层,但是,在本实施例中省略了这样的中间层。为此,根据本实施例,能够使制造斜板3时的工序省略一道工序,进而可以降低斜板3的制造成本。
另外,替代设于上述第一树脂层12的表面的螺旋状的环形槽12A,也可以形成同心圆状的多个环形槽。即便对于这样的构成,也可以得到与上述实施例同样的作用、效果。
另外,在上述实施例中使用了铁系的基材11,但也可以使用铝系或铜系的基材11。

Claims (5)

1.一种斜板,该斜板具备与滑履进行滑动的滑动面,其特征在于,
该斜板具备:基材,该基材由铁系、铝系或铜系中任一种材料构成;硬质的第一树脂层,该第一树脂层设置成覆盖所述基材的表面,并且在外面侧的表面形成有环形槽;软质的第二树脂层,该第二树脂层设置成覆盖第一树脂层的表面,并且仿照第一树脂层的所述环形槽的剖面形状形成,
该斜板以如下方式构成:
在与所述滑履进行滑动的滑动初期,所述第二树脂层成为所述滑动面,
当所述第二树脂层的一部分摩损而使所述第一树脂层的环形槽的峰部露出时,该峰部以及成为其邻接位置的第二树脂层成为所述滑动面。
2.如权利要求1所述的斜板,其特征在于,所述第一树脂层的环形槽的峰部的厚度比所述第二树脂层的厚度厚。
3.如权利要求2所述的斜板,其特征在于,所述第二树脂层中的将所述第一树脂层的环形槽的峰部覆盖的部位的厚度B和将环形槽的谷部覆盖的部位的厚度A成为以下的尺寸关系
3/2A≥B。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的斜板,其特征在于,所述第一树脂层是在热硬化性树脂粘合剂中添加了从石墨、碳、MoS2以及PTFE中选择的至少一种的树脂层,
所述第二树脂层是在热硬化性树脂粘合剂中添加了从MoS2、PTFE中选择的至少一种的树脂层。
5.一种斜板的制造方法,制造如权利要求1至5中的任一项所述的斜板,其特征在于,在基材的端面涂敷由硬质树脂构成的第一树脂层用的树脂涂料来设置第一树脂层,在将该第一树脂层干燥及/或烧成之后在该第一树脂层的表面形成微小的环形槽,接着,在设置有该环形槽的第一树脂层涂敷作为软质树脂的第二树脂层用的树脂涂料,之后,通过使基材以高速旋转来除去所述第二树脂层用的树脂涂料的无用部分,形成仿照所述第一树脂层的表面的剖面形状的第二树脂层。
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