JP2006070838A

JP2006070838A - 摺動部材

Info

Publication number: JP2006070838A
Application number: JP2004257058A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kanemitsu; 博金光; Seiji Hatta; 政治八田
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16
Also published as: DE602005025233D1; KR20070030292A; EP1795751B1; KR100858098B1; EP1795751A4; EP1795751A1; CN101014768A; ATE491093T1; WO2006027948A1; PL1795751T3; CN100504065C; BRPI0514866A; US7713610B2; US20080248249A1

Abstract

【解決手段】摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部３ａを形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部３ｂを形成し、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成する。上記直接焼入れ部分は、格子状、平行な直線状、同心円状又は螺旋状に形成することができる。
【効果】摺動面に直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とによって凹凸面を形成することによって、耐焼付性の向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半球状シュー等の摺動部材における摺動面に関し、その摺動面を改良することにより耐焼付性を向上させた摺動部材の摺動面に関する。

従来、摺動部材としては種々のものが知られているが、過酷な条件下で使用される摺動部材として斜板式コンプレッサに用いられる半球状シューが知られている。
この半球状シューは半球状をした半球面と平滑な端面とを備えており、半球面が斜板式コンプレッサを構成するピストンの半球状の凹部に摺接するとともに、端面が回転軸に設けられた斜板に摺接するようになっている。つまり半球状シューは、半球面がピストンに対する摺動面となるとともに、端面が斜板に対する摺動面となっている。
そして上記半球状シューの摺接面は、所要値以下の粗さで平滑に製造されているのが普通である（特許文献１）。
特開２００１−１５３０３９号公報

しかるに上記半球状シューは、特に斜板に摺接する端面については、そこへの潤滑油が冷媒中に含まれて供給されるために充分に供給され難いことや、ピストンの往復動に伴う斜板への圧接力の変動が大きく、しかも瞬間的にかなり高い圧力で斜板に圧接されることから、高い耐焼付性が要求されている。
本発明はそのような事情に鑑み、高い耐焼付性が要求される半球状シュー等の摺動部材の摺動面について、従来に比較してその摺動面の耐焼付性を一層向上させた摺動部材の摺動面を提供するものである。

請求項１の発明は、摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部を形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部を形成し、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したことを特徴とする摺動部材の摺動面を提供するものである。

請求項１の発明によれば、摺動部材の摺動面に直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とによって凹凸面が形成されているので、後の実験結果で示すように、そのような凹凸面が無い従来の摺動部材の摺動面に比較して、高い耐焼付性を確保することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、摺動部材としての半球状シュー１は従来公知の斜板式コンプレッサに用いられており、図示しないが回転軸に傾斜して設けられた斜板とピストンに設けられた半球状の凹部との間に介在されて、斜板の回転に伴ってピストンを往復駆動させることができるようになっている。
上記半球状シュー１は、半球状をした半球面２と平滑な端面３とを備えており、半球面２が上記ピストンの半球状の凹部に摺接するとともに、端面３が斜板に摺接するようになっている。また端面３の中央部には凹部からなる油溜り４が形成されている。

図２に示す実施例では、上記端面３に格子状に凸部３ａを形成してあり、この凸部３ａ以外の部分を相対的に凹部３ｂとすることにより、上記端面３に凹凸面を形成してある。
上記凸部３ａは、上記端面３にレーザを照射して、その照射により端面３を直接焼き入れることによって形成してある。すなわち、上記レーザが照射された照射部分は、図３に示すように、元々の端面３の表面を形成していた母材表面３ｃが直接的に焼入れされた状態となってその母材表面よりも膨出し、それによって凸部３ａが形成されるようになる。
このようにレーザの照射部分は直接に焼入れされた状態となるが、レーザの照射部分に隣接してレーザが照射されない凹部３ｂは直接焼入れされることはなく、この部分は非直接焼入れ部分となる。そしてこの非直接焼入れ部分は上記凸部３ａに対し相対的に窪んで凹部３ｂが形成されることになる。
しかしながら、非直接焼入れ部分となる凹部３ｂが焼き入れされていない、というわけではない。すなわちレーザの照射による焼入れ範囲は、例えば図３の想像線５で示されるように、レーザの照射位置を中心として断面半円形状となるので、隣接したレーザの照射間隔を狭めることにより、その中間となる非直接焼入れ部分の凹部３ｂにおいても焼入れすることができる。この非直接焼入れ部分である凹部３ｂの部分を焼き入れするか否かは、レーザの照射間隔によって設定することができる。そして非直接焼入れ部分である凹部３ｂを焼入れすれば、凸部３ａ程ではないにしても、その部分は母材表面３ｃよりも膨出するようになる。

次に、耐焼付性についての実験結果を説明する。
本実験では、ＳＵＪ２で製造した半球状シュー１の端面３にＹＡＧレーザを直線上に、かつ０．２ｍｍの間隔で平行に照射した後、これと直交する方向にも０．２ｍｍの間隔で平行に照射して、全体として格子状にＹＡＧレーザを照射した。この間隔は０．１〜０．３ｍｍの範囲であることが望ましい。
上記ＹＡＧレーザの出力は５０Ｗであり、これを端面３の表面に対して２ｍｍの深さとなる位置でＹＡＧレーザの焦点が結ばれるように集光レンズを調整して、したがって端面３の表面に対してはデフォーカスした状態でＹＡＧレーザを照射した。

上記レーザが照射された直接焼入れ部分である凸部３ａの表面は、母材の硬度であるＨｖ７５０に対してＨｖ１００程度硬度が増大しており、また凹部３ｂの表面はＨｖ５０程度増大していた。他方、直接焼入れ部分よりも僅かに深い部分６（図３参照）は焼きなまされて硬度が母材よりもＨｖ１００程度低下しており、また直接焼入れ部分である凸部３ａと凸部３ａとの交点も、すなわちレーザの照射部分が交差する部分も焼きなまされて、やはり硬度が母材よりもＨｖ１００程度低下していた。しかしながら、レーザによる焼き入れは急冷却となるため、上記僅かに深い部分６よりもさらに深い位置においては、母材の硬度低下は認められなかった。
上記半球状シュー１の端面３は、上述したようにレーザを照射した後に、ラップ加工とバフ加工とが順次施されて完成されるが、凹部３ｂに対する凸部３ａの高さは、レーザー処理直後で０．１〜１０μｍ程度であり、ラップ加工およびバフ加工後の完成品では０．１〜１μｍの範囲とすることが望ましい。

上述のようにして製造した本発明品と、レーザを照射せずに同一条件でラップ加工とバフ加工とを施した比較品とについて、下記の試験条件で耐摩耗性を測定した。なお、比較品は半球状シュー全体を焼入れしてあり、その硬度はＨｖ７５０であった。
斜板回転数：１０００ｒｐｍずつ１分ごとに９ステップ増加：最大回転数９０００ｒｐｍ（周速３８ｍ／ｓ）
面圧：予荷重２．７ＭＰａで２．７ＭＰａずつ１分毎に増加：焼き付きに至るまで
オイルミスト量：０．０５〜０．２５ｇ／ｍｉｎノズル位置固定
オイル：冷凍機油
焼き付き条件：軸トルク４．０Ｎ・ｍオーバー
つまり、本発明品の端面を上記斜板に圧接させた状態で、該斜板の回転数を上記条件で増大させる。他方、本発明品を斜板へ圧接させる際の面圧を上記条件で増大させて、斜板に加わる軸トルクが４．０Ｎ・ｍを超えた時に焼き付きに至ったと判定した。これは比較品についても同様である。

図４に示す実験結果から理解されるように、本発明品は比較品に対して格段に優れた耐焼付性が得られている。

図５ないし図８はそれぞれ本発明の他の実施例を示したもので、図５は平行な直線状に直接焼入れ部分を形成して凸部３ａを形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部３ｂを形成して、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したものである。
また、図６は同心円状に凸部３ａを形成したものであり、図７は螺旋状に凸部３ａを形成したものである。さらに図８は格子状の交点にレーザを照射して、摺動面に点状に凸部３ａを形成したものである。

なお、上記実施例では摺動部材として半球状シュー１を用いているが、これに限定されるものではなく、種々の摺動面に本発明を適用できることは勿論である。
また、上記実施例ではレーザによって摺動面を直接焼き入れて凸部を形成しているが、これに限定されるものではなく、プラズマビームなどを利用することも可能である。

本発明の第１実施例を示す正面図。図１の底面図。図２の要部を誇張して示す拡大断面図。耐焼付性の実験結果図。本発明の第２実施例を示す底面図。本発明の第３実施例を示す底面図。本発明の第４実施例を示す底面図。本発明の第５実施例を示す底面図。

符号の説明

１半球状シュー（摺動部材）３端面（摺動面）
３ａ凸部３ｂ凹部

Claims

摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部を形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部を形成し、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したことを特徴とする摺動部材の摺動面。
上記摺動部材は半球状シューであり、上記摺動面は該半球状シューの端面であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部材の摺動面。
上記摺動面に照射されるレーザの照射部分によって該摺動面が直接焼き入れされており、その照射部分によって上記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部材の摺動面。
上記凹凸面における凸部の高さが０．１〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の摺動部材の摺動面。
上記凹凸面における相互に隣接する凸部の間隔が０．１〜０．３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の摺動部材の摺動面。
上記直接焼入れ部分は、格子状、平行な直線状、同心円状又は螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の摺動部材の摺動面。