JP2006307726A - シュー - Google Patents

Abstract

【解決手段】 半球状のシュー４は、斜板３と摺動する摺動面４Ａと、半球状凸面４Ｂとを備えている。摺動面４Ａには、多数の微小な円６を描くようにレーザを照射して焼入れを行う。
その後、摺動面４Ａにラップ加工を施し、最後にバフ加工を施す。これにより、摺動面４Ａには、上記各円６の位置に多数の環状膨出部７’と凹部８’とが形成され、さらに網目状凹部からなる潤滑油通路１０’が形成される。上記多数の環状膨出部７’によって焼入れ部が形成される。
上記環状膨出部７’の平均内径Ｄ０と平均外径ＤＬとの関係を示す比率Ｋをつぎの範囲となるようにして、上記環状膨出部７’を形成している。また、平均内径Ｄ０も下記のように設定している。
０．１≦Ｄ０≦１．４（単位ｍｍ）
０．１≦Ｋ≦０．７
（Ｋ＝Ｄ０／ＤＬ）
【効果】 従来と比較して耐焼付性に優れたシュー４を提供できる。
【選択図】 図２

Description

本発明はシューに関し、より詳しくは、例えば斜板式コンプレッサに用いられて、斜板と摺動するシューに関する。

従来、斜板式コンプレッサとして、回転自在に設けた斜板と、この斜板と摺動する摺動面を有するシューとを備えたものは知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。
特開平１０−１５３１６９号公報 特開２００２−３１７７５７号公報

ところで、上述した従来の斜板式コンプレッサは、最近では高速で高荷重の条件下で、しかも潤滑油量が少ない条件において使用されるようになっている。このように、最近では斜板式コンプレッサの作動条件が益々苛酷なものとなっており、そのために斜板やシューの摩耗が激しくなり、しかもそれらの焼付きが生じやすいという問題が生じている。
さらに、従来からシューの摺動特性を向上させるために、シューの摺動面に表面処理を施したり、改質したりといった処理を行っているが、このような処理を行うことによりシューの製造コストが高くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、斜板と摺動する摺動面を備え、上記摺動面に多数の微小な環状膨出部からなる焼入れ部を形成したシューであって、
上記環状膨出部の平均内径をＤ０とするとともに平均外径をＤＬとしたときに、Ｄ０を下記の寸法に設定するとともに上記平均内径Ｄ０と平均外径ＤＬとの関係を示す比率Ｋが下記の範囲となるように上記各環状膨出部を形成した者である。
０．１≦Ｄ０≦１．４（単位ｍｍ）
０．１≦Ｋ≦０．７
（Ｋ＝Ｄ０／ＤＬ）

このような構成によれば、後述する試験結果からも明らかなように、従来と比較して耐焼付性が良好なシューを提供できる。

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、摺動装置１は斜板式コンプレッサのハウジング内に設けられている。この摺動装置１は、上記ハウジング内に軸支した回転軸２に傾斜させて取り付けた斜板３と、この斜板３と摺動する複数のシュー４とから構成されている。
斜板３は円板状に形成されており、この斜板３における両方の端面は、シュー４と摺動する平坦な摺動面３Ａ、３Ａとなっている。
一方、シュー４は全体として半球状に形成されており、上記斜板３の摺動面３Ａと摺動する摺動面４Ａと、半球状をした半球状凸面４Ｂとから構成されている。

上記斜板式コンプレッサのハウジング内には、回転軸２と平行に、かつそれを囲繞して複数のピストン５を配置している。各ピストン５の一端に形成した円弧状の切欠き部５Ａ内に２個１組のシュー４を摺動自在に保持してあり、その状態の切欠き部５Ａを上記斜板３の外周部を包み込むように配置すると同時に、各組のシュー４の摺動面４Ａを斜板３の摺動面３Ａに当接させている。
そして、上記回転軸２が回転されると斜板３が回転して、斜板３の両端面である摺動面３Ａと各組のシュー４の摺動面４Ａとが摺動し、それに伴って各組のシュー４を介して各ピストン５が軸方向に進退動されるようになっている。
上述した構成は従来公知の摺動装置のものと変わるところはない。

しかして、本実施例のシュー４は鉄系材料であるＳＵＪ２からなり、端面からなる概略平坦な摺動面４Ａは、その中心側が外周縁よりも僅かに（２μｍ程度）盛り上がった中高形状となっている。これにより、摺動面４Ａが上記斜板３の摺接面３Ａと摺動する際には、両摺動面４Ａ、３Ａとの間に潤滑油が引き込まれやすい形状となっている。
そして、本実施例においては、シュー４の摺動面４Ａの全域にわたって後述するようにレーザを照射して焼入れすることにより、摺動面４Ａの耐焼付性を向上させている。

すなわち、本実施例における摺動面４Ａへの焼入れの処理工程を説明すると、先ず、図２〜図３に示すように、ＳＵＪ２を材料として製造したシュー４（母材）の摺動面４Ａの全域に対して、多数の同一径の円６を描くようにＹＡＧレーザを照射する。
上記各円６の直径は０．８ｍｍに設定してあり、また、各円６は摺動面４Ａの全域にわたって縦横のピッチＰが同一の仮想の平行線を想定した際の各交点の位置に、各交点を中心として上記円６を描くようにしている。本実施例においては、上記ピッチＰは１．１ｍｍに設定してあり、上記円６を描くように摺動面４Ａにレーザを照射することによる焼入れ幅Ｂは０．３ｍｍとなるようにしている。
また、上記摺動面４Ａに照射するＹＡＧレーザの出力は５０Ｗであり、これを摺動面４Ａ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、したがって摺動面４Ａの表面に対してはデフォーカスした状態でＹＡＧレーザを照射するようにしている。

このようにレーザが照射された摺動面４Ａにおける各円６の箇所は図４および図５に示すように環状に膨出して環状膨出部７となり、この環状膨出部７の半径方向の隣接内方側に、下方側が窄むテ―パ状の凹部８が形成されている。つまり、上記各円６を描くようにレーザを摺動面４Ａに照射することで、レーザが照射された円６の箇所にクレーター状の環状膨出部７が形成される。さらに、各環状膨出部７の半径方向外方側には、相互に連通し、かつ摺動面４Ａの外周部まで到達する網目状凹部１０が形成されている。
各環状膨出部７とその深さ方向の内方側の箇所１１（破線９よりも上方側の箇所）は、シュー４の母材の硬度であるＨｖ７５０に対してＨｖ１００程度硬度が増大して焼入れ処理がなされている。
他方、摺動面４Ａにおける各環状膨出部７の半径方向内方側および環状膨出部７の外方の箇所（凹部８および網目状凹部１０の箇所）は焼きなまされて非焼入れ部となっており、その部分は母材よりも硬度がＨｖ１００程度低下している。

本実施例においては、シュー４の摺動面４Ａに対して上述したように多数の円６を描くようにレーザを照射することにより、先ず多数の微小な環状膨出部７および凹部８と網目状凹部１０を形成する。
そして、その後にラップ加工によって一旦上記摺動面４Ａにおける全ての環状膨出部７を削除して摺動面４Ａを平滑な面とし、その後から摺動面４Ａに対してバフ加工を施して加工が終了する。
このようにして加工が終了した後には、図６に示すように、摺動面４Ａの全域にわたって上記レーザを照射した各円６の箇所（上記環状膨出部７の箇所）に上記環状膨出部７と同様の環状膨出部７’が形成されるとともに、各環状膨出部７’の半径方向内方に上記凹部８と同様の凹部８’が形成される。さらに、各環状膨出部７’の半径方向外方には潤滑油が流通可能な網目状凹部からなる潤滑油通路１０’が形成される。
これは、当初の環状膨出部７がラップ加工により削除され、その後にバフ加工されることで、環状膨出部７の深さ方向の内方側の箇所１１の硬度がその周辺部分の硬度よりも高くなっているため、硬度が高い部分が環状に残存することで上記環状膨出部７’、凹部８’および潤滑油通路１０’が形成されるものである。
本実施例においては、このようにして形成された多数の環状膨出部８’によって焼入れ部が形成されている。また、各凹部８’は潤滑油を貯溜する貯溜部として機能するようになっており、また、潤滑油通路１０’内は潤滑油が流通できるようになっている。

図６に示すように、各環状膨出部７’の高さｈ（凹部８’の深さ）は０．１〜０．３μｍ、環状膨出部７’の断面の最大幅Ｗ（裾部の半径方向寸法）は約０．３ｍｍとなるようにしている。つまり、焼入れ部としての環状膨出部７’の焼入れ幅は約０．３ｍｍに設定している。また、各環状膨出部７’の山頂部の直径Ｄ１は、上記レーザ照射時の円６の直径と同じ０．８ｍｍとなっている。
また、図７〜図８に示すように、環状膨出部７’の平均外径ＤＬは１．１ｍｍ程度となっており、また環状膨出部７’の平均内径Ｄ０は０．５ｍｍ程度となっている。ところで、上記環状膨出部７’は必ずしも真円になるとは限らないので、環状膨出部７’の外径は円周方向のどの位置で計測するかによって寸法が異なることが考えられる。そこで、本実施例では、環状膨出部７’の外径における最大と最小の平均寸法を平均外径ＤＬとして用いている。また、これと同様な考え方に基づいて、環状膨出部７’の内径における最大と最小の平均寸法を平均内径Ｄ０として用いている。
上述したように、本実施例においては、シュー４の摺動面４Ａに微小な多数の環状膨出部７’を形成しているが、環状膨出部７’の平均内径Ｄ０と平均外径ＤＬとの関係を示した比率Ｋが次のような範囲となるようにして上記環状膨出部７’を形成している。また、Ｄ０の寸法は次のように設定している。
０．１≦Ｋ≦０．７
（Ｋ＝Ｄ０／ＤＬ）
０．１≦Ｄ０≦１．４（単位ｍｍ）
因みに、上記実施例においては、環状膨出部７’の平均内径Ｄ０＝０．５ｍｍ、平均外径ＤＬ＝１．１ｍｍとしてあるので、比率Ｋは０．４５となっている。
また、本願の発明者が行った試験結果によれば、シュー４の良好な耐焼付性を得るためには、上記比率Ｋおよび平均内径Ｄ０を次のように設定するのが望ましい。これは、ＤＬ＝１．１ｍｍを前提とした場合である。
３３≦Ｋ≦０．５４
つまり、ＤＬ＝１．１ｍｍの場合には、Ｄ０＝０．３〜０．７ｍｍに設定すると、耐焼付性が良好なシュー４を得ることができる。

すなわち、図９は、上記ＤＬ＝１．１ｍｍとし、Ｄ０の寸法を異ならせて上述したようにして製造したシュー４と従来技術としての通常品のシューに付いての焼付き面圧を検査した試験結果を示したものである。従来技術のシューは、その摺動面にレーザ焼入れをせず、該摺動面が平坦面となっているものである。なお、従来技術および本実施例のシューも、相手材としての斜板はＭｎとＳｉを含んだ黄銅材からなるものを用いた。耐焼付性の試験条件は次のとおりである。
（試験条件）
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
焼付き条件：軸トルク４．０Ｎ・ｍオーバー
つまり、シュー４の摺動面を上記斜板３に圧接させた状態で、該斜板３の回転数を上記条件で増大させる。他方、シュー４を斜板３へ圧接させる際の面圧を上記条件で増大させて、斜板３に加わる軸トルクが４．０Ｎ・ｍを超えた時に焼付きに至ったと判定した。これは従来技術についても同様である。

図９に黒丸で示したものが各々のシュー４の試験結果を示すものである。この試験結果で見るように、平均内径Ｄ０を０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに設定した場合には、全て焼付面圧が１９ＭＰａ以上となり良好な耐焼付性を示している。
これに対して、図９に白丸で表示したものは、上述した環状膨出部を摺動面に形成していない従来のシュー（通常品）の試験結果を示したものである。これら従来一般の通常品においては、ともに焼付面圧が５ＭＰａ以下となっている。
このように、本実施例のシュー４は従来のものと比較して明らかに優れた耐焼付性を備えており、したがって、本実施例によれば、耐焼付性に優れたシュー４を提供することができる。
また、本実施例のシュー４の摺動面４Ａには、上記多数の環状膨出部７’を形成するとともに、その半径方向内方に潤滑油を貯溜する凹部８’が形成されており、これら凹部８’内に潤滑油が貯溜されるようになっている。しかも、各環状膨出部７’の隣接外方位置には、網目状凹部からなる潤滑油通路１０’が形成されている。そのためにシュー４の摺動面４Ａの負荷容量を向上させることができ、ひいては耐摩耗性にも優れたシュー４を提供することができる。

なお、上記実施例においては、各環状膨出部７’を縦横の平行線の交点に形成しているが、図１０に示すように千鳥状に各環状膨出部７’を形成するようにしても良い。
また、上述した実施例においては、シュー４の摺動面４Ａの全域にわたって環状膨出部７’を形成しているが、斜板３と摺動する際に圧力が高くなる領域に環状膨出部７’を形成するようにしても良い。つまり、図１１に示すように、摺動面４Ａにおける外周側の領域を除いて中央側の円形の領域だけに環状膨出部７’を形成しても良いし、また、図１２に示すように、摺動面４Ａの中央側におけるドーナツ状の領域だけに環状膨出部７’を形成しても良い。
また、上述した実施例においてはシュー４の素材としてＳＵＪ２を用いているが、これに限定されるものではなく、他の鉄系材料を用いても良いことは勿論である。
さらに、上述した実施例においては、シュー4の摺動面４Ａに多数の円６を描くようにレーザを照射してレーザ焼入れを行っているが、円の代わりに楕円や小判形などの閉ループの形状を描くように摺動面４Ａにレーザを照射することで、上述した環状膨出部７’を形成するようにしても良い。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１に示したシューの摺動面の正面図。 図２に示した要部の拡大図。 図３の要部の拡大図。 図４のＶ―Ｖ線に沿う断面図。 図２のＶＩ―ＶＩ線に沿う要部の断面図。 図６の要部の拡大平面図。 図６の要部の拡大図。 従来技術と本実施例の試験結果を示す図。 本発明の他の実施例を示す摺動面４Ａの拡大図。 本発明の他の実施例を示す摺動面４Ａの正面図。 本発明の他の実施例を示す摺動面４Ａの拡大図。

符号の説明

３…斜板 ４…シュー
４Ａ…摺動面 ７’…環状膨出部（焼入れ部）
８’…凹部
Ｄ０…環状膨出部７’の平均内径
ＤＬ…環状膨出部７’の平均外径
Ｋ…Ｄ０とＤＬとの関係を示す比率

Claims (4)

1. 斜板と摺動する摺動面を備え、上記摺動面に多数の微小な環状膨出部からなる焼入れ部を形成したシューであって、
   上記環状膨出部の平均内径をＤ０とするとともに平均外径をＤＬとしたときに、Ｄ０を下記の寸法に設定するとともに上記平均内径Ｄ０と平均外径ＤＬとの関係を示す比率Ｋが下記の範囲となるように上記各環状膨出部を形成したことを特徴とするシュー。
   ０．１≦Ｄ０≦１．４（単位ｍｍ）
   ０．１≦Ｋ≦０．７
   （Ｋ＝Ｄ０／ＤＬ）
2. 上記多数の環状膨出部は、母材の表面に微小な多数の円を描くようにレーザを照射したのちに、上記母材の表面にラップ加工を施し、さらにその後にバフ加工を施すことで形成されることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
3. 上記各環状膨出部の半径方向内方側は潤滑油を貯溜可能な凹部となっており、また、各環状膨出部の半径方向外方側には潤滑油が流通可能な網目状凹部からなる潤滑油通路が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシュー。
4. 上記環状膨出部は、摺動面の全域にわたって千鳥状または縦横の平行線の交点の位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のシュー。

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