JP2011089495A - Swash plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は斜板に関し、より詳しくは斜板式コンプレッサに用いられる斜板の改良に関する。 The present invention relates to a swash plate, and more particularly to an improvement of a swash plate used in a swash plate compressor.
従来、回転軸によって回転される斜板と、この斜板と各ピストンとの間に設けられた複数のシューとを備えて、斜板の回転に伴ってシューを介して各ピストンを進退動させるようにした斜板式コンプレッサは周知である(例えば特許文献1)。
こうした従来の斜板式コンプレッサにおいては、シューと斜板の摺動面の摺動特性を向上させることが課題となっており、そのために従来ではシューと斜板に関して次のような提案がなされている。すなわち、シューの改良としては、その平坦な摺動面の中央部を外周部側よりも僅かに膨出させた中高形状とすることが提案されている。シューの摺動面をそのような中高形状とすることで、シューの摺動面と斜板の摺動面とが摺動する際に、両部材の摺動面間に数μmの油膜を発生させて、両部材の摺動面の摩擦抵抗を低減させることができる。他方、斜板の改良としては、その摺動面の表面に樹脂層又は軟式金属めっき層からなる被膜層を形成することが提案されている。そのように、斜板の摺動面の表面に軟質の被膜層を形成することにより、貧潤滑の状況においてもシューと斜板の焼付きを抑制できるように意図されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a swash plate rotated by a rotating shaft and a plurality of shoes provided between the swash plate and each piston are provided, and each piston is advanced and retracted through the shoe as the swash plate rotates. Such a swash plate compressor is well known (for example, Patent Document 1).
In such a conventional swash plate type compressor, it has been a problem to improve the sliding characteristics of the sliding surfaces of the shoe and the swash plate. For this reason, conventionally, the following proposal has been made regarding the shoe and the swash plate. . That is, as an improvement of the shoe, it has been proposed that the middle portion of the flat sliding surface is a medium-high shape that is slightly bulged from the outer peripheral side. When the sliding surface of the shoe has such a medium-high shape, an oil film of several μm is generated between the sliding surfaces of both members when the sliding surface of the shoe and the sliding surface of the swash plate slide. Thus, the frictional resistance of the sliding surfaces of both members can be reduced. On the other hand, as an improvement of the swash plate, it has been proposed to form a coating layer made of a resin layer or a soft metal plating layer on the surface of the sliding surface. Thus, by forming a soft coating layer on the surface of the sliding surface of the swash plate, it is intended that the seizure between the shoe and the swash plate can be suppressed even in a poorly lubricated situation.
ところで、上述したシューと斜板の改良案においても、次のような問題が指摘されている。すなわち、例えば直径0.5mm程の硬質の異物がシューと斜板との摺動面の間に侵入した場合には、図8に示すように、シューと斜板との摺動に伴って、斜板の摺動面における被膜層に硬質の異物による引き摺り傷が生じ、斜板の回転トルクが増大して、斜板とシューの摺動面が焼付くという問題が発生する。より詳細には、ピストンがシリンダに対して最も後退する下死点となる位置においては、シューと斜板との隙間が大きくなるので、この下死点の位置付近においてシューと斜板との間に硬質の異物が侵入すると考えられる。そして、その後の斜板の回転に伴って、シューが斜板の摺動面に着地すると、該シューと斜板とによって異物が挟まれた状態となり、さらに圧縮による負荷がかかった状態でシューが斜板の上死点位置まで移動される。そのため、図8に点線で示すように、下死点の位置から上死点の位置にわたる斜板の摺動面(被膜層)に硬質の異物によって引き摺り傷が生じる。
このように、斜板の被膜層に引き摺り傷が生じると、シューと斜板の摺動面間の油膜が途切れたり、あるいは油膜が発生しなくなる。そのため、斜板の表面となる摺動層の摩耗や剥離が生じ、ひいては両部材に焼付きが発生するという欠点があった。
By the way, the following problems are pointed out also in the above-described improvement of the shoe and the swash plate. That is, for example, when a hard foreign object having a diameter of about 0.5 mm enters between the sliding surfaces of the shoe and the swash plate, as shown in FIG. The film layer on the sliding surface of the swash plate is dragged by hard foreign matter, increasing the rotational torque of the swash plate and causing the sliding surface of the swash plate and shoe to seize. More specifically, the gap between the shoe and the swash plate becomes large at the position where the piston is at the bottom dead center where the piston is most retracted from the cylinder. It is thought that a hard foreign substance invades. When the shoe lands on the sliding surface of the swash plate with the subsequent rotation of the swash plate, foreign matter is sandwiched between the shoe and the swash plate, and the shoe is further loaded under compression. It is moved to the top dead center position of the swash plate. Therefore, as shown by a dotted line in FIG. 8, a drag is caused by a hard foreign substance on the sliding surface (coating layer) of the swash plate extending from the position of the bottom dead center to the position of the top dead center.
As described above, when a scratch is generated on the coating layer of the swash plate, the oil film between the sliding surfaces of the shoe and the swash plate is interrupted or no oil film is generated. For this reason, there is a drawback that the sliding layer which becomes the surface of the swash plate is worn and peeled, and as a result, both members are seized.
上述した事情に鑑み、本発明は、円盤状に形成されるとともに平坦な一対の端面を有する基材と、この基材の両端面を覆って設けられた軟質の被膜層とを備えて、上記基材の両端面を覆った被膜層を摺動面としてシューと摺動するように構成された斜板において、
上記基材の両端面の少なくとも一方における所定位置に凹部を形成して、上記摺動面とシューとの間に侵入した異物を上記凹部の位置で捕捉するように構成したものである。
In view of the circumstances described above, the present invention includes a base material that is formed in a disc shape and has a pair of flat end surfaces, and a soft coating layer that is provided so as to cover both end surfaces of the base material. In the swash plate configured to slide with the shoe using the coating layer covering both end faces of the substrate as a sliding surface,
A recess is formed at a predetermined position on at least one of both end faces of the base material, and foreign matter that has entered between the sliding surface and the shoe is captured at the position of the recess.
このような構成によれば、斜板の摺動面とシューとの間に硬質の異物が侵入した場合には、上記凹部の位置で硬質の異物を早期に捕捉することができる。これにより、硬質の異物が原因となって斜板の摺動面における引き摺り傷が生じるのを防止することができ、斜板が回転される際のトルクの増加を抑制することができる。しかも、斜板の摺動面となる被膜層の剥離や摩耗を減少させることができる。したがって、耐焼付性が良好な斜板を提供することができる。 According to such a configuration, when a hard foreign matter enters between the sliding surface of the swash plate and the shoe, the hard foreign matter can be quickly captured at the position of the recess. As a result, it is possible to prevent dragging scratches on the sliding surface of the swash plate due to hard foreign matters, and to suppress an increase in torque when the swash plate is rotated. In addition, it is possible to reduce peeling and abrasion of the coating layer that becomes the sliding surface of the swash plate. Therefore, a swash plate with good seizure resistance can be provided.
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図1は斜板式コンプレッサ1の内部構造を示したものである。この斜板式コンプレッサ1は、図示しないハウジングに軸支された回転軸2と、この回転軸2に取り付けられた円盤状の斜板3と、ハウジングの図示しないシリンダーボア内を進退動する複数のピストン4と、各ピストン4の端部内に向き合うように設けられるとともに上記斜板3を挟み込んで配置された複数のシュー5とを備えている。
上記斜板3は回転軸2に対して斜めに固定されているか、もしくは斜板3の傾角を変化させることができるようになっている。そして、斜板3における表裏両方の平坦な摺動面3A、3Bは、各ピストン4ごとに2つの半球状のシュー5によって挟持されており、斜板3の回転に伴って摺動面3A、3Bが各シュー5の平坦な摺動面5Aと摺動するようになっている。
図3に要部の断面図として示すように、斜板3は、円盤状をした鉄系材料からなる基材11と、その基材11の表裏両方の端面11A、11Bを覆った軟質の被膜層12とを備えている。この被膜層12は、樹脂コーティング又は軟質金属めっき層等の軟質材料からなり、この両端面11A、11Bを覆った被膜層12が摺動面3A、3Bとなって上記各シュー5の平坦な摺動面5Aと摺動するようになっている。
なお、斜板3の基材11および被膜層12の材質は従来公知のものを用いることができ、例えば基材11としては鉄系材料、高力黄銅、アルミ系材料や、これらにさらに溶射層や焼結層を設けたものを用いることができ、被膜層12としては固体潤滑剤含有樹脂コーティング、銅系めっきおよび錫めっきなどを用いることができる。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows the internal structure of a swash plate compressor 1. The swash plate compressor 1 includes a rotary shaft 2 supported by a housing (not shown), a disk-
The
As shown in a cross-sectional view of the main part in FIG. 3, the
In addition, conventionally known materials can be used for the
図1に示すように、上記ピストン4の端部には、相互に向き合うように半球凹状の摺動面4Aが形成されており、そこにシュー5の半球状の摺動面5Bが嵌合されている。回転軸2の回転に連動して斜板3が回転される際には、シュー5の摺動面5Bがピストンの摺動面4Aに対して揺動するとともにシュー5の摺動面5Aが斜板3の摺動面3A、3Bと摺動するので、各一対のシュー5によって上記斜板3の回転をピストン4の進退動に変換するようになっている。それにより、各ピストン4は図示しないシリンダーボア内を進退動される。その際、図1において、回転軸2の上方側に示したピストン4の位置が、ピストン4が最も前進された上死点となり、他方、回転軸2の下方側に示したピストン4の位置が、ピストン4が最も後退された下死点となっている。
このような構成を有する斜板式コンプレッサ1は従来公知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 1, a hemispherical concave sliding
The swash plate compressor 1 having such a configuration is conventionally known, and further detailed description thereof is omitted.
しかして、本実施例は、図2ないし図3に示すように、斜板3における基材11の端面11A、11Bに複数の円錐状の凹部11Cを形成したものであり、これらの凹部11Cの位置で異物を捕捉するようにしたものである。
すなわち、図2ないし図4(a)に示すように、本実施例においては、先ず、基材11の表側の端面11Aおよび裏側の端面11Bに、順次隣り合わせて3個1組の円錐状の凹部11Cを形成する。これらの凹部11Cは、底部の内径よりも開口部の内径が大きくなる円錐状に形成されている。また、図5に示すように、これら3個1組の凹部11Cは、斜板3の圧縮側表面では基材11の端面11Aにおけるシュー5の軌跡が下死点から上死点へ向かう範囲の中間位置を中心として円周方向に上死点側30°、下死点側60°の範囲内に、また斜板3の反圧縮側表面では基材11の端面11Bにおけるシュー5の軌跡が上死点から下死点へ向かう範囲の中間位置を中心として円周方向に前後30度の範囲内にそれぞれ設けてあり、かつ、これら3個一組の凹部11Cは、斜板3の半径方向において隣接し、かつシュー5の摺動軌跡に対して順次相互にオーバラップするように配置されている。それによって、各シュー5が斜板3の摺動面3Aと摺動する際に、各シュー5の摺動面5Aの全域が上記3個の凹部11Cの位置に重合して移動していくようになっている(図2参照)。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 to 3, a plurality of
That is, as shown in FIG. 2 to FIG. 4A, in this embodiment, first, a conical recess having a set of three adjacent to the
さらに、上述のように、上記基材11の各端面11A、11Bに3個一組の凹部11Cを形成したら、基材11の両端面11A、11Bの全域を樹脂コーティング又は軟質金属めっき層からなる被膜層12によって同一厚さとなるように被覆する(図4(a)、図4(b)参照)。
そうすると、図3及び図4(b)に示すように、基材11に形成された凹部11Cは被膜層12によって埋められるが、基材11の凹部11Cの位置にはその形状に倣った円錐状の凹部12Aが露出して形成される。つまり、基材11の両端面11A、11Bを被膜層12で被覆することで、各端面11A、11Bに3個一組の凹部12Aがそれぞれ形成されている(図2)。なお、本実施例においては、凹部11Cの開口部の内径は0.1〜5mmに設定してあり、凹部11Cの深さdは0.005〜1mmに設定している。また、被膜層12の厚さtは10〜30μmまたはそれ以上が好ましい。さらに凹部12Aの開口部の内径と凹部12Aの深さは、本実施例では凹部11Cのものと実質同一の寸法となっているが、状況に応じて自由に設定できることはもちろんである。例えば、凹部12Aの深さは被膜層12の厚さtよりも小さくても良いし、凹部11Cと重合する部分に限っては被膜層12の厚さtと凹部11Cの深さdの和(t+d)を上限として被膜層12の厚さtよりも大きくても良い。
このように、斜板3における両摺動面3A、3Bには、3個一組の凹部12Aが露出して形成されている。
Further, as described above, when a set of three
Then, as shown in FIG. 3 and FIG. 4B, the
In this way, a set of three
以上のように、本実施例の斜板3は、両摺動面3A、3Bに異物を捕捉するための複数の凹部12Aを備えているので、仮に斜板3の摺動面3A(3B)と各シュー5の摺動面5Aとの間に硬質の異物が侵入した場合には、異物はシュー5に引き摺られて各凹部12Aの位置を通過する際に、各凹部12Aのいずれかによって早期に捕捉されて、そこに収容される(図3)。この時、前述したように、3個一組の凹部12Aは、斜板3の半径方向において隣接させて、かつ相互にオーバラップするように配置されているので、シュー5に引き摺られてきた異物は、各凹部12Aのいずれかによって確実に捕捉されて、その内部に収容される(図3)。あるいは、斜板3の摺動面3A、3Bに形成された潤滑油の油膜に硬質の異物が付着したような場合には、上述したように異物がシュー5に引き摺られないとしても、異物は潤滑油とともに転がって遠心力によって直接摺動面3A、3Bの外部に排出されるか、もしくは上記凹部12A内に捕捉されて収容されるようになっている。
As described above, the
以上のように、本実施例の斜板3によれば、斜板3の摺動面3A、3Bとシュー5の摺動面5Aとの間に異物が侵入したとしても、上記捕捉用の凹部12Aによって異物を早期に効率的に捕捉することができる。そのため、異物が原因となって摺動条件として面圧が高くなる部位であるところの被膜層12における圧縮側摺動面3Aの上死点付近および反圧縮側摺動面3Bの下死点付近に引き摺り傷が生じるのを防止できるので、斜板3とシュー5との間に潤滑油の油膜が継続的に維持されやすくなる。したがって、斜板3の摺動面3A、3Bである被膜層12の剥離や過摩耗を減少させることが可能となる。しかも、異物が原因となって斜板3とシュー5の間の油膜が途切れることがないので、異物侵入によって回転トルクが増加することを防止できる。
このように、本実施例によれば、従来と比較して摺動特性が良好な斜板3とそれを備えた斜板式コンプレッサ1を提供することができる。
As described above, according to the
Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide the
次に、図6ないし図7は本発明の第2実施例を示したものである。上述した第1実施例においては、基材11に設けた凹部11Cに倣って摺動面3A、3Bである被膜層12に凹部12Aを露出させて形成していたが、この第2実施例においては、基材11の凹部11Cを被膜層12で完全に埋めるとともに、埋めた箇所は周囲と同一平面となるような平坦面としたものである。つまり、この第2実施例においては、上記第1実施例における凹部12A内も被膜層12で埋めた構成となっているので、基材11の凹部11Cを摺動面3A、3Bである被膜層12を正面から見ると全領域が平坦面となっている。
このように構成することで、基材11における各凹部11Cの位置の被膜層12は、その他の領域の被膜層12よりも2倍程度肉厚に形成されている。その他の構成は、上記第1実施例と同じである。
このような第2実施例においては、斜板3の摺動面3A、3Bとシュー5の摺動面5Aとの間に異物が侵入すると、シュー5に引き摺られて移動される異物は、上記凹部11Cの位置の被膜層12内に埋収されて、捕捉されるようになっている(図7)。したがって、この第2実施例においても、上記第1実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
Next, FIGS. 6 to 7 show a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the
By comprising in this way, the
In such a second embodiment, when a foreign object enters between the sliding
なお、上記各実施例においては基材11の凹部11Cとして、開口部側が大径とある円錐状の凹部を開示したが、円錐状の凹部の代わりとして、図9〜図11に示した形状の凹部でも良い。つまり、図9に示した同一内径の円形の有底穴、または、図10に示した楕円形の有底穴、さらに、図11に示した方形の有底穴を上記基材11の凹部11Cとして形成しても良い。
さらに、基材11の凹部11Cの断面形状はV字形やU字形であっても良い。
また、基材11の凹部11Cとしては、基材11の端面11A、11Bに半径方向にわたって伸びる直線状または曲線状の溝であっても良く、また、端面11A、11Bの半径方向にわたってV字形、U字形、X形のいずれかの溝を凹部11Cとして形成しても良い。そして、このような凹部としての溝も図7に示すように被膜層12で完全に埋めて、そこに異物を埋収させるように構成する。
なお、基材11の凹部11Cの断面形状とそこを被覆した被膜層12の凹部12Aの断面形状は必ずしも一致させなくても良い。つまり、例えば図12に示すように、基材11の凹部11Cは上記第1実施例と同様に各隅部の断面形状が角張った円錐状に形成する一方、凹部11Cを被覆した被膜層12の凹部12Aは、各隅部の断面形状がなめらかな円弧状となるようにしても良い。
さらに、上記被膜層12の摺動面3A、3Bの少なくとも一方には、複数の同心円状や渦巻状の周方向の溝を形成し、且つ隣接する溝間に山部を形成するようにしても良い。これによって、境界潤滑〜ドライ条件下における初期なじみ性を向上することができる。
In each of the above-described embodiments, a conical concave portion having a large diameter on the opening side is disclosed as the
Further, the cross-sectional shape of the
Further, the
Note that the cross-sectional shape of the
Furthermore, a plurality of concentric or spiral circumferential grooves may be formed on at least one of the sliding
1‥斜板式コンプレッサ 2‥回転軸
3‥斜板 3A、3B‥摺動面
4‥ピストン 5‥シュー
11‥基材 11A、11B‥端面
11C‥凹部 12‥被膜層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Swash plate type compressor 2 ...
Claims (6)
上記基材の両端面の少なくとも一方における所定位置に凹部を形成して、上記摺動面とシューとの間に侵入した異物を上記凹部の位置で捕捉するように構成したことを特徴とする斜板。 A coating layer that is formed in a disc shape and has a pair of flat end surfaces, and a soft coating layer that covers both end surfaces of the substrate, and covers both end surfaces of the substrate. In the swash plate configured to slide with the shoe as a sliding surface,
A slant formed by forming a recess at a predetermined position on at least one of both end faces of the base material, and capturing foreign matter that has entered between the sliding surface and the shoe at the position of the recess. Board.
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