JP2013204646A - 複合滑り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性で製造可能でありながら、耐熱性、高面圧下での耐クリープ性、低摩擦性、耐摩耗性などの特性に優れる複合滑り軸受を提供する。
【解決手段】溶製金属板２と、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂層３とを有する複合滑り軸受１であって、樹脂層３は、溶製金属板２の表面に０.１〜０.７ｍｍの厚さで射出成形により重ねて一体に設けられている。また、上記溶製金属板２は、樹脂層３との接合面に化学表面処理が施されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶製金属板の表面に摺動面となる芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂層を射出成形にて形成した複合滑り軸受に関する。さらに詳しくは、金属転がり軸受の代替可能な複合滑り軸受に関する。

ルームエアコン用やカーエアコン用などの圧縮機（コンプレッサ）、自動車や建設機械などのトランスミッションの回転軸の軸受、スラスト軸受では、金属製転がり軸受の代替が進んでいる。

金属製転がり軸受の滑り代替提案は、樹脂材だけではなく、焼結材でも諸提案がされてきた。しかし、樹脂材だけでは、耐荷重性、耐熱性が充分ではなく、焼結材ではオイル枯渇時の焼き付き問題があった。その対策として、鋼板の表面に銅系焼結層を設け、その焼結層に樹脂材を含浸した複層軸受が提案されており、該複層軸受のすべり面としては、各種の充填剤を配合したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）樹脂組成物を被覆したものが知られている。しかし、ＰＴＦＥ樹脂は、耐クリープ性に劣り、耐荷重性が充分ではない。

ＰＴＦＥ樹脂に換えてポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫと記す）樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマーなどを被覆した複層軸受が知られている。例えば、金属台金に青銅の中間層を焼結し、ライニング材層を焼結物にあて、ライニング、中間層および台金に熱と圧力を加えることでなり、ライニングは６０〜９０重量％のＰＥＥＫ樹脂と１５〜３．７重量％のＰＴＦＥ樹脂、５〜１．３重量％のグラファイトおよび２０〜５重量％の青銅との混合物よりなる組成を有する物質である平軸受が提案されている（特許文献１参照）。また、裏金層と、この裏金層上に設けた多孔質焼結層と、この多孔質焼結層上に含浸・被覆した実質的にＰＥＥＫ樹脂からなる表面層とからなる湿式複層摺動部材が提案されている（特許文献２参照）。その他、裏金付多孔質焼結層にカーボンファイバ１０〜４５重量％と、ＰＴＦＥ樹脂０．１〜８．５重量％、および残部が実質的にＰＥＥＫ樹脂またはポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと記す）樹脂とからなる湿式スラスト軸受用摺動部材が提案されている（特許文献３参照）。

また、上記圧縮機は、その圧縮機構を駆動するための回転部材を有し、この回転部材を軸受により支持している。圧縮機構を駆動するための回転部材を支持する滑り軸受には、精密な回転精度を有し、低回転トルクを安定的に得るため、耐荷重性、耐クリープ性に優れ、高面圧下でも寸法変化しないこと等が要求される。同用途に用いられる滑り軸受としては、例えば、上記特許文献２の摺動部材などが利用されている。

特公平１−５６２８５号公報 特開平８−２１０３５７号公報 特開平９−１５７５３２号公報

しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示された複層軸受は、ＰＥＥＫ樹脂からなる組成物を、多孔質焼結層上に含浸被覆、もしくは熱板プレスなどで熱融着している。ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂は、常温ではＰＴＦＥ樹脂と比較して硬いため、ＰＴＦＥ樹脂と同様の常温含浸は困難である。また、加熱焼成しても多孔質焼結層に充分含浸せず、溶製金属下地との密着不足、軸受として使用時の樹脂層脱落が起こるおそれがある。

射出成形もしくは押し出し成形にて得られた樹脂フィルム（ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂など）を、多孔質焼結層上に熱板プレス、加熱雰囲気下でのロール加圧などで熱融着する方法もある。しかし、熱板プレス、加熱下でのロール加圧は、強い溶融せん断力を加えることは困難である。また、融点以上で樹脂は溶融しているため圧力が加わり難い。さらに、外部環境の影響を受け、温度のばらつきにより、多孔質焼結層に樹脂が入り難い場合がある。このような原因で、融着ばらつきが発生しやすい。特に、加熱下でのロール加圧は、線圧のため、融着ばらつきが発生し、摩擦せん断力に対する密着強さが不足する。

また、ロール加圧であっても、射出成形もしくは押し出し成形にて得られた樹脂フィルムを、後工程により熱融着するため生産性に劣る。さらには、樹脂層の厚みのコントロールは困難であり、厚みムラが起こるため、機械加工により厚み仕上げが必要となる。また、熱板プレスは、バッチ生産となるため生産性は極めて劣る。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、高い生産性で製造可能でありながら、耐熱性、高面圧下での耐クリープ性、低摩擦性、耐摩耗性などの特性に優れる複合滑り軸受を提供することを目的とする。

本発明の複合滑り軸受は、溶製金属板と、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂層とを有する複合滑り軸受であって、上記樹脂層は、上記溶製金属板の表面に０.１〜０.７ｍｍの厚さで射出成形により重ねて一体に設けられたことを特徴とする。

上記溶製金属板は、上記樹脂層との接合面に化学表面処理が施されてなることを特徴とする。また、上記化学表面処理は、（１）上記接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、（２）上記接合面に上記樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理である、ことを特徴とする。

上記樹脂組成物が繊維状充填材を含み、上記樹脂層において該繊維状充填材が、繊維の長さ方向を軸受の回転方向に対して４５〜９０度に交差するように配向していることを特徴とする。

上記溶製金属板の材質が、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることを特徴とする。

上記溶製金属板が、上記樹脂層との接合面に対して４５〜９０度に交差し反対面に貫通した穴を有し、射出成形時において該穴の部分に上記樹脂層と一体の物理固定部が形成されてなることを特徴とする。

上記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して、上記繊維状充填材として炭素繊維を５〜３０体積％、ＰＴＦＥ樹脂を１〜３０体積％含むことを特徴とする。

上記樹脂組成物が、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度５０〜２００Ｐａ・ｓの樹脂組成物であることを特徴とする。

上記複合滑り軸受が、円筒状またはフランジ付き円筒状に丸めた溶製金属板の内径側、外径側および端面側から選ばれる１以上の側面に上記樹脂層を設けた軸受であることを特徴とする。

上記複合滑り軸受が、圧縮機の圧縮機構を駆動するための回転部材を回転可能に支持する軸受であることを特徴とする。

本発明の複合滑り軸受は、溶製金属板と、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂層とを有し、上記樹脂層は、溶製金属板の表面に射出成形により重ねて一体に設けられているので、耐熱性、低摩擦性、耐摩耗性に優れた複合滑り軸受となる利点がある。また、上記樹脂層は、溶製金属板の表面に０.１〜０.７ｍｍの厚さ（薄肉）で射出成形により重ねて一体に設けられているので、摩擦発熱による熱が摩擦面から溶製金属板側に逃げ易く、蓄熱し難く、耐荷重性が高く、高面圧下でも変化量が小さくなる。これにより、摩擦面における真実接触面積が小さくなり、摩擦力、摩擦発熱が低減され、摩耗の軽減、摩擦面温度の上昇を抑えるという利点がある。さらに、樹脂層が溶製金属板の表面に射出成形により重ねて一体に設けられる、すなわち、溶製金属板を金型内にインサートして射出成形により樹脂層を形成するので、ＰＥＥＫ樹脂の樹脂層を有する従来の複層軸受のように、ロール加圧や熱板プレス工程が不要であり、製造が容易で高い生産性で製造が可能である。また、特に機械加工による厚み仕上げをしない場合でも、射出成形により摺動面が高寸法精度となる。

上記溶製金属板は、樹脂層との接合面に化学表面処理、さらに詳しくは、微細凹凸形状が形成される処理、または、樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理が施されるので、樹脂層と溶製金属板の密着強さが向上するとともに、樹脂層の熱が溶製金属板へ伝わり易くなり、軸受の回転方向の摩擦力により樹脂層が剥がれることなく、耐荷重性が高く、高面圧下でも摩擦摩耗特性に優れた複合滑り軸受になる。

上記樹脂組成物に繊維状充填材を含むので、樹脂層の耐熱性、耐摩耗性、耐荷重性、耐クリープ性をより高くすることができる。さらに、樹脂層において該繊維状充填材が、繊維の長さ方向を軸受の回転方向に対して４５〜９０度に交差するように配向しているので、繊維の両端がエッジとなって相手材の摩耗損傷する機会が軽減され、軸受の回転時の摩擦係数が小さくなり、軸受のトルク変動は低く安定する。これにより、安定した軸受トルク・摩擦係数の複合滑り軸受となる。

上記溶製金属板の材質が、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であるので、溶製金属板において、所要の熱伝導性、耐荷重性を確保することができる。

上記溶製金属板が、樹脂層との接合面に対して４５〜９０度に交差し反対面に貫通した穴を有し、射出成形時において該穴の部分に樹脂層と一体の物理固定部が形成されてなるので、軸受の回転方向の摩擦力に対する樹脂層の固定力が著しく向上し、安全率が高まる。

上記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して、繊維状充填材として炭素繊維を５〜３０体積％、ＰＴＦＥ樹脂を１〜３０体積％含むので、高ＰＶ条件においても、樹脂層の変形および摩耗、相手材の損傷が小さく、油などに対する耐性も高い。

上記樹脂組成物が、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度５０〜２００Ｐａ・ｓの樹脂組成物であるので、溶製金属板の表面に０.１〜０.７ｍｍの薄肉インサート成形が円滑に行なえる。

上記複合滑り軸受が、円筒状またはフランジ付き円筒状に丸めた溶製金属板の内径側、外径側および端面側から選ばれる１以上の側面に樹脂層を設けた軸受であるので、ラジアル荷重とアキシャル荷重の１以上に耐える汎用性がある。

本発明の複合滑り軸受は、高い生産性で製造可能でありながら、高い寸法精度を有し、かつ、耐熱性、低摩擦性、耐摩耗性、耐荷重性、耐クリープ性に優れ、低回転トルクを安定的に得ることができるので、ルームエアコン用やカーエアコン用の圧縮機（コンプレッサ）において、その圧縮機構を駆動するための回転部材を回転可能に支持する滑り軸受として好適に利用できる。

本発明の複合滑り軸受の一例（ラジアル複合軸受）を示す斜視図である。 本発明の複合滑り軸受の他の例（ラジアル複合軸受）を示す斜視図および一部断面図である。 本発明の複合滑り軸受の他の例（ラジアル兼スラスト複合軸受）を示す斜視図である。 本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第３の実施形態を示す断面図である。 本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第４の実施形態を示す断面図である。 溶製金属板Ａの酸処理後の表面状態を示す拡大写真である。 溶製金属板Ｅのアマルファ処理後の表面状態を示す拡大写真である。

図１〜４に基づいて、本発明の複合滑り軸受について説明する。図１は、本発明の複合滑り軸受の一例を示す斜視図である。図１に示す複合滑り軸受１は、円周方向の一部に切断部を有する円筒状の滑り軸受であり、溶製金属板２と、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂層３とを有する。この樹脂層３は、溶製金属板２の内径側の表面に０.１〜０.７ｍｍの厚さで射出成形により重ねて一体に設けられている。すなわち、金型内に溶製金属板２をインサートし、射出成形（インサート成形）により樹脂層３を形成する。樹脂層３の内径面が、相手材を支持する摺動面となる。

樹脂層３を摺動面とし、溶製金属板２を基材とすることで、摩擦発熱の放熱性に優れる。また、従来の滑り軸受は、内周面に切削または研削等の機械加工を施すことで、摺動面の内径寸法を仕上げたり、真円度を向上させたりしていたが、本発明の複合滑り軸受は射出成形で摺動面（樹脂層）を仕上げることが可能であり、切削または研削等の機械加工を省略し得る。この結果、高い生産性で製造が可能となる。

図２（ａ）は本発明の複合滑り軸受の他の例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における物理固定部の一部拡大断面図である。図２（ａ）に示す複合滑り軸受１’は、溶製金属板２において、樹脂層３との接合面に対して４５〜９０度に交差し反対面に貫通した穴（物理固定穴）を有する滑り軸受である。この図に示す態様では、該穴は、接合面に対して９０度交差している。図２（ｂ）に示すように、射出成形時において、該穴の部分に溶融樹脂が充填され固化することで、樹脂層３と一体の物理固定部４が形成される。物理固定部を形成することで、軸受の回転方向の摩擦力に対する樹脂層の固定力が著しく向上し、安全設計となる。

物理固定部となる上記穴の形状は特に限定されず、接合面から反対面までの貫通部分は、丸、四角などで、反対面側端部は、ストレート型、テーパ型、皿ビス型（図２（ｂ））などが例示できる。反対面側端部の形状としては、反対面から接合面に抜けにくいテーパ型、皿ビス型が好ましい。また、穴の個数、配置は軸受の回転方向の摩擦力に対して十分な固定力が得られるように設計すればよい。

図３は、本発明の複合滑り軸受の他の例の斜視図である。図３に示す複合滑り軸受１’’は、フランジ付き円筒状の溶製金属板２の内径側に樹脂層３を設けたものであり、ラジアル荷重とアキシャル荷重を同時に支持することができるものである。

本発明の複合滑り軸受は、円筒状（図１）またはフランジ付き円筒状（図３）に丸めた溶製金属板の内径側、外径側および端面側から選ばれる１以上の側面に上記樹脂層を設けるので、ラジアル荷重とアキシャル荷重の１以上に耐える汎用性がある。また、油またはグリースで潤滑される液体潤滑用滑り軸受として、高い荷重に耐え得る安価な軸受である。

本発明の複合滑り軸受を構成する、樹脂層３、溶製金属板２、それらの接合構造等について以下に詳細に説明する。

樹脂層３に、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物を使用することで、連続使用温度が２５０℃であり、耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ性、摩擦摩耗特性に優れた複合滑り軸受になる。また、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂は、靭性、高温時の機械物性が高く、耐疲労特性、耐衝撃性にも優れているため、使用時に摩擦力、衝撃、振動等が加わる際にも、樹脂層が溶製金属板から剥離し難い。本発明の複合滑り軸受を金属製スラストニードル軸受の代替とするためには、樹脂層として熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８）で１５０℃以上程度が必要となるが、上記樹脂組成物を用いることでこれを満たすことができる。

また、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂は、各種耐化学薬品、耐油性にも優れているため、本発明の複合滑り軸受は、作動油、冷凍機油、潤滑油、トランスミッションオイル、エンジンオイル、ブレーキオイルなどの油、またはグリースで潤滑される軸受としても好適に利用できる。

本発明で使用できる芳香族ポリエーテルケトン系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂などがある。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、ビクトレックス社製：ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇなど）、ソルベイアドバンストポリマーズ社製：キータスパイア（ＫＴ−８２０Ｐ、ＫＴ−８８０Ｐなど）、ダイセルデグザ社製：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。また、ＰＥＫ樹脂としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＨＴなどが、ＰＥＫＥＫＫ樹脂としてはビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ−ＳＴなどが、それぞれ挙げられる。

樹脂層３の厚さは、０.１〜０.７ｍｍに設定されている。なお、本発明における「樹脂層の厚さ」は、荷重を受ける方向に沿う、溶製金属板に入り込まない表面部分（物理固定部等を除く部分）の厚さであり、ラジアル滑り軸受の場合は径方向の厚さであり、スラスト滑り軸受の場合は軸方向の厚さである。この厚さ範囲は、インサート成形面や物性面を考慮して設定されたものである。樹脂層の厚さが０.１ｍｍ未満では、インサート成形が困難である。また、長期使用時の耐久性、すなわち寿命が短くなるおそれがある。一方、樹脂層の厚さが０．７ｍｍをこえると、ヒケが発生し寸法精度が低下するおそれがある。また、摩擦による熱が摩擦面から溶製金属板に逃げ難く、摩擦面温度が高くなる。さらに、荷重による変形量が大きくなるとともに、摩擦面における真実接触面積も大きくなり、摩擦力、摩擦発熱が高くなり、耐焼付き性などが低下するおそれがある。摩擦発熱の溶製金属板への放熱を考慮すると、樹脂厚みは０.２〜０.６ｍｍが好ましい。より高寸法精度が必要な場合は、射出成形（インサート成形）後に、機械加工にて所要の樹脂厚みに仕上げてもよい。

また、樹脂層３の厚さは、溶製金属板２の厚さの１／８〜１であることが好ましい。樹脂層の厚さが溶製金属板の厚さの１／８未満では、溶製金属板に対して樹脂層が相対的に薄くなりすぎ、長期使用時の耐久性に劣るおそれがある。一方、樹脂層の厚さが溶製金属板の厚さ（１倍）をこえると、溶製金属板に対して樹脂層が相対的に厚くなりすぎ、摩擦による熱が摩擦面から溶製金属板に逃げ難く、摩擦面温度が高くなる。また、荷重による変形量が大きくなるとともに、摩擦面における真実接触面積も大きくなり、摩擦力、摩擦発熱が高くなり、耐焼付き性などが低下するおそれがある。さらに、樹脂層の成形収縮により、一体化した溶製金属板が反ってしまうおそれがある。その他、樹脂層の厚さを上記範囲（０.１〜０.７ｍｍ：溶製金属板の厚さの１／８〜１）とすることで、後述の繊維状充填材を安定して配向させた状態に分散させることが容易となる。

複合滑り軸受の軸受内径は、特に限定されないが、内径φ１ｍｍ〜φ１００ｍｍが好ましく、より好ましくはφ３ｍｍ〜φ３０ｍｍである。複合滑り軸受の内径に対して、樹脂層の厚みが厚すぎると、丸め加工などが困難となるおそれがある。

溶製金属板２の材質としては、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることが好ましい。これらの材質を採用することで、溶製金属板において、所要の熱伝導性、耐荷重性を確保することができ、樹脂層から溶製金属板、溶製金属板から外部に放熱し易く、高荷重下でも使用可能となる。鉄としては一般構造用炭素鋼（ＳＳ４００など）、軟鋼（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＥなど）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など）などが挙げられ、これら鉄に亜鉛、ニッケル、銅などのめっきを施してもよい。丸め加工を行うには、軟鋼（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＥなど）が適している。アルミニウムとしてはＡ１１００、Ａ１０５０、アルミニウム合金としてはＡ２０１７、Ａ５０５２（アルマイト処理品も含む）、銅としてはＣ１１００、銅合金としてはＣ２７００、Ｃ２８０１などがそれぞれ挙げられる。

溶製金属板２は、熱伝導率が高い方が摩擦熱を放熱し易いため、鉄ではステンレス鋼よりも軟鋼の方が熱伝導率が約４倍高く好ましく、さらには鉄よりもアルミニウム・アルミニウム合金（軟鋼の２.５倍）、銅・銅合金（軟鋼の約４.５倍）の方が好ましい。ただし、安価、放熱性のバランスを考えると、溶製金属板には軟鋼（めっき品も含む）またはアルミニウム・アルミニウム合金を用いることが好ましい。

溶製金属板２の厚さは、特に限定されないが、得られる複合滑り軸受を高面圧下で安定して使用可能にするためには、樹脂層３よりも厚く０．５〜５ｍｍとすることが好ましく、０．７〜２．５ｍｍがより好ましい。

溶製金属板２における樹脂層３との接合面は、インサート成形時の樹脂層との密着性を高めるために、ショットブラスト、タンブラー、機械加工などにより、凹凸形状などに荒らすことが好ましい。その際の表面粗さはＲａ４μｍ以上が好ましい。また、溶製金属板２の表面に、金属めっきなどの表面処理を施すこともできる。

溶製金属板２と樹脂層３との密着性を高めには、溶製金属板２における樹脂層３との接合面に、化学表面処理を施すことが好ましい。化学表面処理としては、（１）接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、（２）接合面に樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理、を施すことが好ましい。

接合面を微細凹凸形状とすることで、真の接合面積が増大し、樹脂層と溶製金属板の密着強さが向上するとともに、樹脂層の熱が溶製金属板へ伝わり易くなる。また、接合面において樹脂層と化学反応する接合膜を介在させることで、樹脂層と溶製金属板の密着強さが向上するとともに、樹脂層と溶製金属板にミクロな隙間がなくなり、樹脂層の熱が溶製金属板へ伝わり易くなる。

微細凹凸形状となる表面粗化処理としては、酸性溶液処理（硫酸、硝酸、塩酸など、もしくは他の溶液との混合）、アルカリ性溶液処理（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、もしくは他の溶液との混合）により、溶製金属板の表面を溶かす方法が挙げられる。微細凹凸形状は、濃度、処理時間、後処理などによって異なるが、アンカー効果による密着性を高めるためには、凹ピッチが数ｎｍ〜数十μｍの微細な凹凸にすることが好ましい。また、一般的な酸性溶液処理、アルカリ性溶液処理以外に、特殊なメック社製アマルファ処理、大成プラス社製ＮＭＴ処理などが例示できる。

樹脂層３を射出成形で形成する際には、樹脂材が高速・高圧で流し込まれるため、該樹脂材が、せん断力により凹ピッチが数ｎｍ〜数十μｍである上記微細凹凸形状にも深く入り込むことができる。これにより、溶製金属板２と樹脂層３との密着強度が確保できる。また、化学表面処理により形成された上記微細凹凸形状は、機械的に単純に荒らした形状とは異なり、多孔質のような複雑な立体構造となっているため、アンカー効果を発揮しやすく、強固な密着が可能となる。

樹脂層３と化学反応する接合膜が形成される表面処理としては、トリアジンジヂオール誘導体、ｓ−トリアジン化合物などの溶液への浸漬処理が挙げられる。これら表面処理は、処理した溶製金属板を金型に入れインサート成形する際に、熱により樹脂材と反応し、樹脂層と溶製金属板との密着性が高まる。このような表面処理としては、例えば、東亜電化社ＴＲＩ処理などが例示できる。

化学表面処理のうち、メック社製アマルファ処理、大成プラス社製ＮＭＴ処理、東亜電化社製ＴＲＩ処理などの特殊表面処理は、アルミニウム、銅に適している。このため、これらの処理を施す場合は、少なくとも溶製金属板の表面がアルミニウムまたは銅であることが好ましい。

溶製金属板２と樹脂層３とのせん断密着強さは、２ＭＰａ以上（面圧１０ＭＰａ、摩擦係数０．１における安全率が２倍以上）であることが好ましい。この範囲であれば、使用中の摩擦力に対して充分な密着強さを得ることができ、高ＰＶ条件で滑り軸受として使用しても、樹脂層が溶製金属板から剥離することはない。更に安全率を高めるためには、５ＭＰａ以上が好ましい。上述の物理固定部（図２（ｂ））、機械的な粗面化処理、化学的な粗面化処理などの密着性向上手段は、上記せん断密着強さを確保できるよう、適宜選択して組み合わせて用いることが好ましい。また、物理固定部を設けることで、軸受の回転方向の摩擦力に対する樹脂層の固定力が著しく向上するが、樹脂層形成後に丸め加工する場合は、物理固定部による固定のみでは、該固定部以外の表面で樹脂層が溶製金属板から部分的に剥離するおそれがある。よって、この場合は、接合面全面に粗面化処理などを施すことが好ましい。

樹脂層３を形成する樹脂組成物は、ベース樹脂として上記芳香族ポリエーテルケトン系樹脂を用い、これにガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ウィスカなどの繊維状充填材を分散状態に配合することができる。これにより、樹脂層の機械的強度を一層向上させることができる。特に、本発明の複合滑り軸受では、樹脂層が０.１〜０.７ｍｍの厚さという薄肉であるため、機械的強度の向上は望ましい。

繊維状充填材の他に、ＰＴＦＥ樹脂、黒鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤や、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルクなどの無機充填材を配合することも可能である。上記固体潤滑剤を配合することで、無潤滑、潤滑油が希薄な条件であっても低摩擦となり、耐焼き付き性を向上させることができる。また、上記無機充填材を配合することで、耐クリープ性を向上させることができる。

繊維状充填材、無機系の固体潤滑剤（黒鉛、二硫化モリブデンなど）、および無機充填材は、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂の成形収縮率を小さくする効果がある。そのため、溶製金属板とのインサート成形時に、樹脂層の内部応力を抑える効果もある。

樹脂層を射出成形で形成するにあたって、樹脂組成物の溶融流動方向を調整することにより、繊維状充填材（の長さ方向）を軸受の回転方向（摺動方向）に対して４５度以上のできるだけ直角に近い交差角度で配向させることが好ましい。この場合、樹脂層のゲート部、ウェルド部を除く任意断面において繊維状充填材の単位面積当たりの繊維の交差角度の５０％以上、または平均の交差角度が前記所定の交差角度の範囲内であることが好ましい。

樹脂層の機械的強度を向上させるためには繊維状充填材を配合することが好ましいが、繊維状充填材の繊維の端部はエッジ状になっているため、繊維の端部によって相手材を物理的に摩耗損傷させ易く、摩擦係数も安定し難くなる。繊維状充填材（の長さ方向）を該滑り軸受の回転方向に対して４５〜９０度に交差するように配向させることにより、繊維の両端のエッジが回転方向に対して４５〜９０度に向く。これにより、繊維の両端のエッジによる相手材の摩耗損傷の軽減、摩擦係数の安定化を図れる。繊維状充填材を該滑り軸受の回転方向に対して４５〜９０度に交差するように配向させるには、溶製金属板に成形する際の樹脂組成物の溶融流動方向を同方向とする。なお、繊維状充填材の配向は、９０度により近い方が繊維のエッジによる摩耗損傷が少なく、摩擦係数も安定するので望ましい。８０〜９０度であれば特に好ましい。なお、射出成形時のゲート部、ウェルド部では繊維状充填材の配向が乱れる場合があるが、その割合は低く影響はない。

繊維状充填材の平均繊維長は、０.０２〜０.２ｍｍが好ましい。０.０２ｍｍ未満では充分な補強効果が得られず、耐クリープ性、耐摩耗性が満足しないおそれがある。また、繊維状充填材の平均繊維長を上記範囲とすることで、０.１〜０.７ｍｍの薄肉インサート成形においても、安定した溶融流動性を確保できる。０.２ｍｍをこえる場合は樹脂層の層厚に対する繊維長の比率が大きくなるため、薄肉成形性に劣る。特に、樹脂厚み０.２〜０．７ｍｍにインサート成形する場合は、繊維長が０.２ｍｍをこえると薄肉成形性を阻害する。より薄肉成形の安定性を高めるには、平均繊維長０.０２〜０.１ｍｍが望ましい。

繊維状充填材の中でも、高ＰＶ下で相手材である溶製金属板を摩耗損傷させにくく、高温時の機械物性が高く、耐疲労特性、耐クリープ性、耐摩耗性の向上を図れることから、炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維は、樹脂層を成形する際に樹脂の溶融流動方向への配向性が強い。

特に、直径が細く、比較的短い炭素繊維を選択し、その場合に、炭素繊維の両端のエッジが複合滑り軸受の回転方向に沿っており、例えば配向方向が４５度未満であると、相手材を損傷する場合がある。そのため、細く、短い炭素繊維を採用した場合には、樹脂を射出成形する際に、溶融樹脂の流動方向を複合滑り軸受の回転方向と直角または直角に近い角度とし、繊維の長さ方向を複合滑り軸受の回転方向に対する４５〜９０度になるように配向させることが耐久性および軸受トルクを低く安定させるために極めて有利である。

本発明で使用する炭素繊維としては、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものであってもよいが、高弾性率を有するＰＡＮ系炭素繊維の方が好ましい。その焼成温度は特に限定するものではないが、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛（グラファイト）化されたものよりも、１０００〜１５００℃程度で焼成された炭化品のものが、高ＰＶ下でも相手材である溶製金属板を摩耗損傷しにくいので好ましい。炭素繊維としてＰＡＮ系炭素繊維を用いることで、樹脂層の弾性率が高くなり、樹脂層の変形、摩耗が小さくなる。さらには、摩擦面の真実接触面積が小さくなり、摩擦発熱も軽減する。

炭素繊維の平均繊維径は２０μｍ以下、好ましくは５〜１５μｍである。この範囲をこえる太い炭素繊維では、極圧が発生するため、耐荷重性の向上効果が乏しく、相手材がアルミニウム合金、焼入れなしの鋼材などの場合、該相手材の摩耗損傷が大きくなるため好ましくない。また、炭素繊維は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよいが、安定した薄肉成形性を得るためには、繊維長が１ｍｍ未満のミルドファイバーの方が好ましい。

本発明で使用できる炭素繊維の市販品としては、ピッチ系炭素繊維として、クレハ社製：クレカ Ｍ−１０１Ｓ、Ｍ−１０７Ｓ、Ｍ−１０１Ｆ、Ｍ−２０１Ｓ、Ｍ−２０７Ｓ、Ｍ−２００７Ｓ、Ｃ−１０３Ｓ、Ｃ−１０６Ｓ、Ｃ−２０３Ｓなどが挙げられる。また、同様のＰＡＮ系炭素繊維として、東邦テナックス社製：ベスファイト ＨＴＡ−ＣＭＦ０１６０−０Ｈ、同ＨＴＡ−ＣＭＦ００４０−０Ｈ、同ＨＴＡ−Ｃ６、同ＨＴＡ−Ｃ６−Ｓまたは東レ社製：トレカ ＭＬＤ−３０、同ＭＬＤ−３００、同Ｔ００８、同Ｔ０１０などが挙げられる。

樹脂層を形成する樹脂組成物は、ベース樹脂として上記芳香族ポリエーテルケトン系樹脂を用い、これに上記炭素繊維と、固体潤滑剤であるＰＴＦＥ樹脂とを必須成分として含むことが好ましい。

ＰＴＦＥ樹脂としては、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生ＰＴＦＥのいずれを採用してもよい。芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の流動性を安定させるためには、成形時のせん断により繊維化し難く、溶融粘度を増加させ難い再生ＰＴＦＥを採用することが好ましい。

再生ＰＴＦＥとは、熱処理（熱履歴が加わったもの）粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。再生ＰＴＦＥの中でも、凝集せず、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂の溶融温度おいて、全く繊維化せず、内部潤滑効果があり、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の流動性を安定して向上させることが可能なことから、γ線または電子線などを照射したＰＴＦＥ樹脂を採用することがより好ましい。

本発明で使用できるＰＴＦＥ樹脂の市販品としては、喜多村社製：ＫＴＬ−６１０、ＫＴＬ−４５０、ＫＴＬ−３５０、ＫＴＬ−８Ｎ、ＫＴＬ−４００Ｈ、三井・デュポンフロロケミカル社製：テフロン（登録商標）７−Ｊ、ＴＬＰ−１０、旭硝子社製：フルオンＧ１６３、Ｌ１５０Ｊ、Ｌ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊ、ダイキン工業社製：ポリフロンＭ−１５、ルブロンＬ−５、ヘキスト社製：ホスタフロンＴＦ９２０５、ＴＦ９２０７などが挙げられる。また、パーフルオロアルキルエーテル基、フルオルアルキル基、またはその他のフルオロアルキルを有する側鎖基で変性されたＰＴＦＥ樹脂であってもよい。上記の中でγ線または電子線などを照射したＰＴＦＥ樹脂としては、喜多村社製：ＫＴＬ−６１０、ＫＴＬ−４５０、ＫＴＬ−３５０、ＫＴＬ−８Ｎ、ＫＴＬ−８Ｆ、旭硝子社製：フルオンＬ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊなどが挙げられる。

なお、この発明の効果を阻害しない程度に、樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素などの摩擦特性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤、黒鉛、金属酸化物粉末などの熱伝導性向上剤が挙げられる。

樹脂層を形成する樹脂組成物は、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とし、炭素繊維を５〜３０体積％、ＰＴＦＥ樹脂を１〜３０体積％を必須成分として含むことが好ましい。この必須成分と他の添加剤を除く残部が芳香族ポリエーテルケトン系樹脂である。この配合割合とすることで、高ＰＶ条件においても、樹脂層の変形および摩耗、相手材への攻撃性が小さく、油などに対する耐性も高くなる。また、炭素繊維は、５〜２０体積％がより好ましく、ＰＴＦＥ樹脂は、２〜２５体積％がより好ましい。

炭素繊維の配合割合が３０体積％をこえると、溶融流動性が著しく低下し、薄肉成形が困難になるとともに、相手材がアルミニウム合金、焼入れなしの鋼材などの場合、摩耗損傷するおそれがある。また、炭素繊維の配合割合が５体積％未満では、樹脂層を補強する効果が乏しく、充分な耐クリープ性、耐摩耗性が得られない場合がある。

ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が３０体積％をこえると、耐摩耗性、耐クリープ性が所要の程度より低下するおそれがある。また、ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が１体積％未満では組成物に所要の潤滑性の付与効果に乏しく、充分な摺動特性が得られない場合がある。

樹脂層を形成する樹脂組成物は、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度が５０〜２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度がこの範囲であると、精密な成形と繊維状充填材を所定角度に配向をさせることが可能となり、溶製金属板の表面に０.１〜０．７ｍｍの薄肉インサート成形が円滑に行なえる。溶融粘度が、上記所定範囲未満の粘度または上記所定範囲をこえる粘度であれば、精密な成形性を確実に得ることや、繊維状充填材を所定角度に配向させることが容易でなくなる。薄肉インサート成形を可能とし、インサート成形後の後加工を不要とすることで、製造が容易となり、製造コストの低減が図れる。

樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度を５０〜２００Ｐａ・ｓにするためには、該条件における溶融粘度が１３０Ｐａ・ｓ以下の芳香族ポリエーテルケトン系樹脂を採用することが好ましい。このような芳香族ポリエーテルケトン系樹脂としては、ビクトレックス社製：ＰＥＥＫ（９０Ｐ、９０Ｇ）などが例示できる。このような芳香族ポリエーテルケトン系樹脂を用いることで、射出成形時において、化学表面処理により形成された凹ピッチが数ｎｍ〜数十μｍである微細凹凸形状にも樹脂材料が入り込みやすく、強固な密着が可能となる。

以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレット（顆粒）を得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用い、溶製金属板に対して樹脂層をインサート成形により射出成形する。射出成形を採用することで、精密成形性および製造効率などに優れる。また、物性改善のためにアニール処理等の処理を採用してもよい。

本発明の複合滑り軸受の製造方法としては、プレス打ち抜き等で所要の形状および寸法に切断した溶製金属板（平面状）を製作し、射出成形時に金型に入れインサート成形により樹脂層と一体化する方法が例示できる。繊維状充填材が所要の配向をすれば、射出成形時のゲート方式（ピンゲート、ディスクゲートなど）、ゲート位置は特に限定されない。この樹脂層と一体化した溶製金属板をそのまま、もしくはさらに所要の形状および寸法に切断し、曲げ加工、丸め加工などを施すことで、円筒状、フランジ付き円筒状、半割れ状などにすることができる。また、あらかじめ曲げ加工、丸め加工などを施し、所要の形状および寸法にした溶製金属板を、金型に入れインサート成形することで、樹脂層と一体化した円筒状、フランジ付き円筒状、半割れ状などの複合滑り軸受とすることができる。前者では曲げ加工、丸め加工により樹脂層の曲げ部、丸め部に応力が集中し、樹脂層の塑性変形により厚み寸法精度が高められないため、後者の方法が好ましい。なお、溶製金属板に物理固定穴を設ける場合は、プレス打ち抜き時に所要の形状および寸法の穴を形成することで安価となる。

また、射出成形時において、金型転写により摺動面に流体動圧溝、潤滑溝などの溝、凹または凸のディンプルなどの所要の表面形状を形成できる。溝などの深さ、幅を容易に変えることもできる。流体動圧溝、潤滑溝、凹または凸のディンプルの形状は特に限定されない。油、水、薬液などの潤滑下においては、流体動圧溝を設けることで、動圧を発生させ、摩擦係数を下げることができる。また、潤滑溝、凹または凸のディンプルは、摺動面における潤滑状態を流体潤滑とし、摩擦せん断力を軽減し、低摩擦、低摩耗にすることができる。流体動圧溝、潤滑溝、凹または凸のディンプルは、無潤滑下（ドライ）においても、面圧を上げ、高面圧にすることで、面圧依存性により摩擦係数を低減する効果もある。

本発明の複合滑り軸受は、特に形状を制限するものではなく、ラジアル荷重、アキシャル荷重のいずれか一方、または両方の荷重を支持することができる。具体的には、上述したようなスラスト積層軸受、ラジアル積層軸受、ラジアル兼スラスト積層軸受が挙げられる。また、本発明の複合滑り軸受は、肉厚が０.１〜０.７ｍｍの樹脂層と溶製金属板とからなる。樹脂層（芳香族ポリエーテルケトン系樹脂）を摩擦摺動面としているので、摩擦摩耗特性、耐クリープ性に優れ、溶製金属板を軸受基材としているので、摩擦発熱の放熱、耐荷重性に優れる。このため、ラジアル荷重を支持する円筒状軸受、ラジアル荷重とアキシャル荷重を支持する軸受、アキシャル荷重を支持するスラストワッシャとした場合でも、放熱性が高く、変形・摩耗が小さく、低摩擦係数の軸受となる。また、溶製金属板の表面に樹脂層を薄肉でインサート成形しているので、寸法精度の高い軸受とすることができる。これらの結果、例えばルームエアコン用・カーエアコン用圧縮機（コンプレッサ）、自動車や建設機械などのトランスミッション、油圧機器等、自動車などのリクラインニグシートのヒンジの滑り軸受として好適に利用できる。

以下、本発明の複合滑り軸受を、ルームエアコン用やカーエアコン用の圧縮機において、その圧縮機構を駆動するための回転部材を回転可能に支持する滑り軸受として適用した例（第１〜第４）を説明する。

本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第１の実施形態として、図４に車両空調装置を構成する片頭型ピストン式圧縮機の例を説明する。

図４に示すように、圧縮機５は、そのハウジングを構成する、シリンダブロック６と、フロントハウジング７と、リヤハウジング９とを有する。リヤハウジング９は、弁形成体８を介してシリンダブロック６に接合固定されている。ここで、シリンダブロック６とフロントハウジング７とで囲まれる部分にクランク室１０がある。ハウジングには、クランク室１０を貫通する形で駆動軸１１が回転自在に支持されている。駆動軸１１は金属製のものなどが用いられる。駆動軸１１の一端側（図中左側）が、動力伝達機構を介して車両エンジンに直結されている。駆動軸１１には、クランク室１０において鉄製のラグプレート１２が一体回転可能に固定されている。駆動軸１１およびラグプレート１２によって回転部材が構成されている。

駆動軸１１の一端部は、フロントハウジング７に設けられた貫通孔７ａに嵌入されたラジアル滑り軸受１ａによって回転自在に支持されている。また、駆動軸１１の他端部は、シリンダブロック６に設けられた貫通孔６ａに嵌入されたラジアル滑り軸受１ｂによって回転自在に支持されている。このラジアル滑り軸受１ａおよび１ｂが本発明の複合滑り軸受である。

各ラジアル滑り軸受の外径形状は、圧縮機内の貫通孔６ａ、７ａに沿った形状に設定されている。ラジアル滑り軸受の外周面と貫通孔６ａ、７ａの内周面とは可能な限り隙間なく密着した状態となるように設定されている。また、内径形状は、駆動軸１１を支持した状態において、該駆動軸の周面とのクリアランスが回転支持のために必要な最小限のものとなるようにこれに沿った形状に設定されている。

クランク室１０には、カムプレートとしての斜板１３が収容されている。斜板１３は、ヒンジ機構１４を介したラグプレート１２との作動連結、および駆動軸１１の支持によりラグプレート１２および駆動軸１１と同期回転可能であるとともに、駆動軸１１の回転中心軸線方向へのスライド移動を伴いながら該駆動軸１１に対して傾動可能に構成されている。また、シリンダブロック６には、複数のシリンダボア１５が形成され、このシリンダボア１５に片頭型のピストン１６が往復動可能に収容されている。シリンダボア１５の前後開口は、弁形成体８およびピストン１６によって閉塞されており、このシリンダボア１５内にピストン１６の往復動に応じて体積変化する圧縮室が形成されている。各ピストン１６は、シュー１７を介して斜板１３の外周部に係留されている。この構成により、駆動軸１１の回転に伴う斜板１３の回転運動が、シュー１７を介してピストン１６の往復直線運動に変換される。ピストン１６、シュー１７、斜板１３、ヒンジ機構１４およびラグプレート１２によってクランク機構が構成され、該クランク機構、シリンダブロック６および駆動軸１１によって圧縮機構が構成されている。

ラグプレート１２とフロントハウジング７との間にはスラスト転がり軸受１８ａが配設されている。スラスト転がり軸受１８ａは、回転部材（駆動軸１１およびラグプレート１２）をスラスト方向に支持するとともに、圧縮機構において発生する圧縮反力をラグプレート１２を介して受ける側に配設されている。また、駆動軸１１は、シリンダブロック６の貫通孔６ａ内に配設されたスラスト転がり軸受１８ｂによってその後端部が支持されており、後方へのスラスト移動が規制されるようになっている。

リヤハウジング９には、吸入室１９および吐出室２０が形成されている。吸入室１９の冷媒ガスは、各ピストン１６の移動により弁形成体８を介してシリンダボア１５に導入される。シリンダボア１５に導入された低圧な冷媒ガスは、ピストン１６の移動により所定の圧力にまで圧縮され、弁形成体８を介して吐出室２０に導入される。この吸入室１９、吐出室２０、シリンダボア１５、弁形成体８によって冷媒経路が構成されている。

以上の構成を有する圧縮機５は、車両エンジンから動力伝達機構を介して駆動軸１１に動力が供給されると、駆動軸１１とともに斜板１３が回転する。斜板１３の回転に伴って各ピストン１６が斜板１３の傾斜角度に対応したストロークで往復動され、各シリンダボア１５において冷媒の吸入、圧縮および吐出が順次繰り返される。

図４に示す第１の実施形態では、駆動軸１１は、上記した耐熱性、低摩擦性、耐摩耗性、耐荷重性、耐クリープ性などに優れたラジアル軸受１ａおよび１ｂの樹脂層の摺動面に摺接して支持されている。このため、摺接面での摩耗や、樹脂層の変形を防止でき、低回転トルクを安定的に得ることができる。

また、貫通孔７ａのラジアル滑り軸受１ａよりも前方（図中左側）の部分には、リップシール７ｂが設けられており、ハウジング内の冷媒ガスの貫通孔７ａを介した外部への漏洩を防止している。ここで、ラジアル滑り軸受１ａは、寸法精度に優れ、駆動軸１１の周面とのクリアランスが回転支持のために必要な最小限のものとなるようにこれに沿った形状に設定され、かつ、ラジアル滑り軸受１ａの外周面と貫通孔７ａの内周面とは可能な限り隙間なく密着した状態となるように設定されている。このため、貫通孔７ａ内におけるラジアル滑り軸受１ａとリップシール７ｂとの間の空間の圧力を、クランク室１０の圧力よりも低く維持することが容易になる。この構成により、ハウジング内の冷媒ガスの貫通孔７ａを介した外部への漏洩を防止するためのリップシール７ｂの負担が軽くなる。

さらに、この第１の実施形態では、ラジアル滑り軸受１ａおよび１ｂは、ハウジング内の冷媒経路には含まれないクランク室１０に配設されている。これらラジアル滑り軸受１ａおよび１ｂによれば、比較的冷媒ガスの循環量が少なく該冷媒ガスに混在するミスト状の潤滑オイルによる潤滑効果の低いクランク室１０においても、樹脂層の摺動面によってラジアル滑り軸受１ａおよび１ｂと駆動軸１１との摺接部分の摩耗を抑止できる。この結果、圧縮機の寿命を延長できる。よって、この実施形態の圧縮機にラジアル滑り軸受１ａおよび１ｂを採用することは特に有用である。

本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。この第２の実施形態は、図４に示す第１の実施形態における圧縮機の構成を、スラスト転がり軸受１８ａに代えて、本発明の複合滑り軸受であるスラスト滑り軸受２１を用いた構成に変更したものである。その他の構成は、第１の実施形態と同一である。

図５に示すように、フロントハウジング７とラグプレート１２との間には、スラスト滑り軸受２１が配設されている。スラスト滑り軸受２１はラグプレート１２に固着され、フロントハウジング７に固定された鉄製のリング状のプレート２４と摺接している。スラスト滑り軸受とプレート２４との摺接により、回転部材の前方（図中左側）へのスラスト移動が規制される。スラスト滑り軸受２１は、リング状の溶製金属板と、該基材のプレート２４との対向面となる面に設けられた樹脂層とからなる複合滑り軸受であり、溶製金属板の軸方向表面に上記樹脂層が設けられる以外は、図１〜図３等に示す場合と同様の構成である。

この第２の実施形態では、スラスト方向であって圧縮機構において発生する圧縮反力をラグプレート１２を介して受ける側において回転部材を支持する軸受として、スラスト滑り軸受２１を採用している。この形態では、転がり軸受を採用した場合に比較してコストダウンすることが可能になる。また、このスラスト滑り軸受は、第１の実施形態のラジアル滑り軸受と同様に、冷媒経路には含まれない潤滑効果の低いクランク室１０に配設されながら、樹脂層の摺動面によってスラスト滑り軸受２１とプレート２４との摺接部分の摩耗を抑止できる。この結果、圧縮機の寿命を延長できる。よって、この実施形態の圧縮機にスラスト滑り軸受２１を採用することは特に有用である。

また、この実施形態において、さらにスラスト転がり軸受１８ｂに代えて、本発明の複合滑り軸受であるスラスト滑り軸受を採用してもよい。

本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第３の実施形態として、図６に車両空調装置を構成する両頭型ピストン式圧縮機の例を説明する。この態様の圧縮機５’は、一対のシリンダブロック３３、フロントハウジング３４、およびリヤハウジング３５によりハウジングが構成されている。また、駆動軸３２と、クランク室３７内において該駆動軸３２に固定された斜板３６とにより、回転部材が構成されている。複数のシリンダボア３３ａは、駆動軸３２と平行に延びるように、各シリンダブロック３３の両端部間に同一円周上で所定間隔おきに形成されている。両頭型のピストン３９は、各シリンダボア３３ａ内に往復動可能に嵌挿支持され、それらの両端面と対応する両弁形成体４０との間において圧縮室が形成されている。また、シュー３８および斜板３６によってクランク機構が構成され、該クランク機構、シリンダブロック３３（シリンダボア３３ａ）、ピストン３９、および駆動軸３２によって圧縮機構が構成されている。

駆動軸３２は、シリンダブロック３３およびフロントハウジング３４の中央に、一対のラジアル滑り軸受３１ａおよび３１ｂを介して回転可能に支持されており、動力伝達機構を介して車両エンジン等の外部駆動源に作動連結されている。ラジアル滑り軸受３１ａおよび３１ｂは、シリンダブロック３３の内部に形成されたクランク室３７に連通するようにシリンダブロック３３の中央に形成された収容孔３３ｂに挿入されている。このラジアル滑り軸受３１ａおよび３１ｂが本発明の複合滑り軸受である。具体的な構成は、径方向および軸方向の寸法等を除いて第１の実施形態の場合と同様であり、同様の製法によって製造される。

また、一対のスラスト転がり軸受４４は、斜板３６の支持円筒部の前後方向の両端面とこれらに対向する各シリンダブロック３３の中央部との間に設けられ、該スラスト転がり軸受４４を介して斜板３６が両シリンダブロック３３間に挟まれた状態で保持されている。

駆動軸の挿通孔３４ａと、シリンダブロック３３に形成された収容孔３３ｂとは、弁形成体４０（図中左側）に形成された貫通孔を介して連通した状態となっている。挿通孔３４ａには、リップシール３４ｂが設けられており、ハウジング内の冷媒ガスの挿通孔３４ａを介した外部への漏洩を防止している。ここで、ラジアル滑り軸受３１ａは、寸法精度に優れ、駆動軸３２の周面とのクリアランスが回転支持のために必要な最小限のものとなるようにこれに沿った形状に設定され、かつ、ラジアル滑り軸受３１ａの外周面と収容孔３３ｂの内周面とは可能な限り隙間なく密着した状態となるように設定されている。このため、挿通孔３４ａ内におけるリップシール３４ｂとラジアル滑り軸受３１ａとの間の空間の圧力を、クランク室３７の圧力よりも低く維持することが容易になる。この構成により、ハウジング内の冷媒ガスの挿通孔３４ａを介した外部への漏洩を防止するためのリップシール３４ｂの負担が軽くなる。

この実施形態では、クランク室３７、ボルト挿通孔４３、吸入室４１、圧縮室、および吐出室４２などによって、ハウジング内の冷媒経路が構成される。このハウジング内の冷媒経路内の各部位は、該経路内を流通する冷媒ガスに混在するミスト状の潤滑オイルなどにより潤滑される。このため、冷媒経路を構成するクランク室３７（詳細には収容孔３３ｂ）に配設されたラジアル滑り軸受３１ａおよび３１ｂと駆動軸３２との摺接部分には、該滑り軸受の樹脂層の固体潤滑作用に加えて、上記潤滑オイルによる潤滑作用が大きく働く。これにより、駆動軸３２とラジアル滑り軸受３１ａおよび３１ｂとの摺接部分は、良好に潤滑され、圧縮機の寿命を延長できる。

また、この実施形態において、さらにスラスト転がり軸受４４に代えて、本発明の複合滑り軸受であるスラスト滑り軸受を採用してもよい。

本発明の複合滑り軸受を用いた圧縮機の第４の実施形態として、図７に車両空調装置を構成するスクロール式圧縮機の例を説明する。この態様の圧縮機５’’は、固定スクロール５１と、センターハウジング５２と、モータハウジング５３によってハウジングが構成されている。センターハウジング５２およびモータハウジング５３には、回転軸である鉄製のシャフト５４がラジアル滑り軸受５５および５６を介して回転可能に支持されている。また、シャフト５４には偏心軸５４ａが一体に形成され、これにバランスウエイト５７が支持されている。シャフト５４およびバランスウエイト５７によって回転部材が構成されている。

偏心軸５４ａは、可動スクロール５８が固定スクロール５１と対向するように、ラジアル滑り軸受５９およびブッシュ６０を介して相対回転可能に支持されている。ラジアル滑り軸受５９は、可動基板５８ａに突設されたボス部５８ｃ内に嵌合された略円筒状のブッシュ６０内に嵌合されて収容されている。ラジアル滑り軸受５９の内周面が、偏心軸５４ａの外周面との摺接面となる。可動スクロール５８の可動基板５８ａには可動渦巻壁５８ｂが形成され、固定スクロール５１の固定基板５１ａには可動渦巻壁５８ｂと噛合う固定渦巻壁５１ｂが形成されている。固定基板５１ａ、固定渦巻壁５１ｂ、可動基板５８ａ、および可動渦巻壁５８ｂにより区画される領域が、可動スクロール５８の回転に応じて容積減少する密閉室６１となる。固定スクロール５１、可動スクロール５８、センターハウジング５２、ブッシュ６０、ラジアル滑り軸受５５、５９、シャフト５４、バランスウエイト５７などによって、スクロール式圧縮機構が構成されている。

モータハウジング５３の内周面には固定子であるステータ６２が固定されており、シャフト５４の外周面にはステータ６２と相対する位置に回転子であるロータ６３が固定されている。ステータ６２およびロータ６３は電動式モータを構成し、ステータ６２への通電によりロータ６３およびシャフト５４が一体回転する。また、センターハウジング５２には、隔壁部５２ａが設けられており、ラジアル滑り軸受５５は、該隔壁部５２ａの中央に形成された貫通孔５２ｂに嵌入されている。ラジアル滑り軸受５５の内周面が、シャフト５４の外周面との摺接面となる。

シャフト５４には、その内部に吐出室６４とモータ室６５とを連通する流体通路５４ｂと、モータ室６５とモータハウジング５３の外部とを連通する流体通路５４ｃとが形成されている。可動スクロール５８の公転に伴ない、固定スクロール５１の入口から密閉室６１に流入した冷媒ガスは、吐出ポート５８ｄ、吐出室６４、流体通路５４ｂ、モータ室６５、流体通路５４ｃを通って、モータハウジング５３の壁部に設けられた出口５３ａを介して外部に流出する。このため、吐出室６４、流体通路５４ｂ、モータ室６５、および流体通路５４ｃは、吐出圧にほぼ等しい圧力値を有した高圧領域となる。一方、リング状のシール部材６６を挟んで外側は吸入圧に近い圧力値を有した低圧室６７となる。

ラジアル滑り軸受５５、５６、および５９が、本発明の複合滑り軸受である。具体的な構成は、径方向および軸方向の寸法等を除いて第１の実施形態の場合と同様であり、同様の製法によって製造される。

ラジアル滑り軸受５５および５９は、それぞれ貫通孔５２ｂ、ブッシュ６０に挿入されるとともにシャフト５４（軸受５９は具体的には偏心軸５４ａ）が挿入された状態では、シャフト５４の周面とのクリアランスが回転支持のために必要な最小限のものとなるようにこれに沿った形状に設定されている。なお、ラジアル滑り軸受５５の外周面と貫通孔５２ｂの内周面とは、ラジアル滑り軸受５９の外周面とブッシュ６０の内周面とは、それぞれ、可能な限り隙間なく密着した状態となるように設定されている。

ボス部５８ｃの外周側と隔壁部５２ａの内周側とで囲まれた空間６８とモータ室６５との、貫通孔５２ｂとシャフト５４との隙間を介した連通は、ラジアル滑り軸受５５によってほぼ遮断されている。また、吐出室６４と空間６８との、ブッシュ６０と偏心軸５４ａとの隙間を介した連通は、ラジアル滑り軸受５９によってほぼ遮断されている。すなわち、ラジアル滑り軸受５５および５９は、ハウジングの内部空間を圧力的に隔絶するように設けられている。

空間６８は、調整弁による調圧やラジアル滑り軸受５５および５９と、シャフト５４との僅かな隙間を介した高圧領域（モータ室６５や吐出室６４）からの冷媒ガスの漏洩により、該高圧領域よりも低圧であるとともに低圧室６７よりも高圧な中間圧状態に維持される。可動スクロール５８の背面に高圧領域よりも圧力が低い領域（空間６８）が設けられることにより、可動スクロール５８の背面に加わる圧力によって可動スクロール５８に生じる固定スクロール５１側への荷重は軽減される。そのため、可動スクロール５８のスムーズな公転が得られるとともに、可動スクロール５８の機械的損失が低減される。

ラジアル滑り軸受５５および５９は、上述のとおり耐摩耗性などに優れるため、シャフト５４との摺接部分の摩耗が低減でき、この摩耗により両者間の隙間が広がることによる圧力隔絶効果の低下を抑止できる。このように、ラジアル滑り軸受５５および５９は、シャフト５４との間で良好なシール性を発揮でき、さらにその効果を高く維持することが容易である。このため、特段にシール部材を設けることなく、吐出室６４と空間６８とを、モータ室６５と空間６８とを効果的に圧力的に隔絶することが可能になる。

［実施例１〜２１、比較例１〜２、参考例１〜６］
実施例、比較例および参考例に用いた溶製金属板を表１にまとめて示す。溶製金属板Ｂの物理固定部は、φ２ｍｍ丸-皿ビス型（図２（ｂ））×１１個を設けた。表１において、酸処理（硝酸）は、溶製金属板を２０％硝酸水溶液に、室温（２０〜３０℃程度）で、３０秒〜１分間浸漬処理したものである。アルカリ処理（水酸化ナトリウム）は、溶製金属板を２５％水酸化ナトリウム水溶液に、室温（２０〜３０℃程度）で、３０秒〜１分間浸漬処理したものである。アマルファ処理は、室温（２０〜３０℃程度）で、１分〜５分間浸漬の条件で行なった。ＮＭＴ処理は、温度７５℃で、５分間浸漬の条件で行なった。また、ＴＲＩ処理は、温度６０℃、１〜１０分間浸漬・通電の条件で行なった。なお、これらの処理前には脱脂洗浄、処理後には水洗、乾燥を行なった。

溶製金属板Ａの酸処理後の表面状態を図８に、溶製金属板Ｅのアマルファ処理後の表面状態を図９に、それぞれ示す。

また、実施例、比較例および参考例に用いる樹脂層の原材料を一括して以下に示す。芳香族ポリエーテルケトン系樹脂の溶融粘度は、東洋精機社製キャピラグラフ、φ１ｍｍ×１０ｍｍ細管、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における測定値である。
（１）芳香族ポリエーテルケトン系樹脂〔ＰＥＫ−１〕：ビクトレックス社製ＰＥＥＫ ９０Ｐ（溶融粘度１０５Ｐａ・ｓ）
（２）芳香族ポリエーテルケトン系樹脂〔ＰＥＫ−２〕：ビクトレックス社製ＰＥＥＫ １５０Ｐ（溶融粘度１４５Ｐａ・ｓ）
（３）ＰＡＮ系炭素繊維〔ＣＦ−１〕：東レ社製トレカＭＬＤ−３０（平均繊維長０．０３ｍｍ、平均繊維径７μｍ）
（４）ＰＡＮ系炭素繊維〔ＣＦ−２〕：東邦テナックス社製ベスファイトＨＴＡ−ＣＭＦ０１６０−０Ｈ（繊維長０．１６ｍｍ、繊維径７μｍ）
（５）ピッチ系炭素繊維〔ＣＦ−３〕：クレハ社製クレカＭ−１０１Ｓ（平均繊維長０．１２ｍｍ、平均繊維径１４．５μｍ）
（６）ピッチ系炭素繊維〔ＣＦ−４〕：クレハ社製クレカＭ−１０７Ｓ（平均繊維長０．７ｍｍ、平均繊維径１４．５μｍ）
（７）ＰＴＦＥ樹脂〔ＰＴＦＥ〕：喜多村社製ＫＴＬ−６１０（再生ＰＴＦＥ）

原材料を表２および表３に示す配合割合（体積％）でヘンシェル乾式混合機を用いてドライブレンドし、二軸押出し機を用いて溶融混練しペレットを作製した。このペレットにて、樹脂温度３８０℃〜４００℃、金型温度１８０℃の条件で、下記の２つの製造工程により、図１のようなラジアル荷重を支持する円筒状の複合滑り軸受（φ３０ｍｍ×φ３４ｍｍ×２０ｍｍ）を作製した。

製造工程（１）［樹脂層を射出成形後、丸め加工］
表１の溶製金属板（プレス打ち抜き、１３０ｍｍ×４５ｍｍ×１.６ｍｍ）の表面に、樹脂層を１０５ｍｍ×２５ｍｍ、厚さ０.２〜１ｍｍにてインサート成形した。樹脂層の長辺から樹脂を溶融流動させることで、滑り軸受の回転方向と直角となるようにした。樹脂層部分を１０１ｍｍ×２０ｍｍに切断後、丸め加工を施すことで、円筒状の複合滑り軸受を作製した。

製造工程（２）［丸めた溶製金属板に、樹脂層を射出成形］
表１の溶製金属板をプレスにて１０１ｍｍ×２０ｍｍ×１.６ｍｍに打ち抜き、丸め加工後に、内径に厚さ０.４ｍｍの樹脂層をインサート成形にて形成し、円筒状の複合滑り軸受を作製した。複合滑り軸受を成形する際には、軸受端面に９点のピンゲートを設けて射出成形し、樹脂層の溶融流動方向が滑り軸受の回転方向と直角となるようにした。

（１）せん断密着強さ試験
表１の溶製金属板（１３０ｍｍ×４５ｍｍ×１.６ｍｍ）の表面に、表２の樹脂層ａを１００ｍｍ×２５ｍｍ、厚さ０.４ｍｍにてインサート成形した素材板を作製した。この素材板における樹脂層の２５ｍｍ×１２.５ｍｍ部（残りの樹脂層との境をカットし縁切りをした）に、エポキシ系接着剤にてショットブラストした他の溶製金属板を接着することで試験片とし、せん断密着強さ試験を行った。該試験では、素材板を構成する溶製金属板を固定し、樹脂層に水平方向のせん断力を加え、この溶製金属板から樹脂層が剥離する荷重（破壊荷重）を測定し、この破壊荷重を、樹脂層と溶製金属板との接合面積にて割った値を、せん断密着強さとし、表４に示した。素材板と他の溶製金属板との接着剤接合面でのせん断密着強さは、素材板における溶製金属板と樹脂層とのせん断密着強さよりも大きく、試験時において接着剤接合面での剥離はなかった。なお、実施例２の試験片は、樹脂層が形成されている２５ｍｍ×１２.５ｍｍの部分に、物理固定部が２個くるように作製している。

また、素材板をインサート成形した際の樹脂層の剥離異常の有無を確認し、表４に併記した。試験は、素材板をそれぞれ５個作製して行ない、樹脂層の浮き上がり（剥離）を目視で確認し、部分的な浮き上がりも含めて１個にでも剥離があったものは「×」とし、まったく剥離がないものを「○」として記録した。

表４に示すように、実施例１〜９はインサート成形後の素材板に樹脂層の剥離異常はなく、１.５ＭＰａ以上のせん断密着強さであった。特に、特殊表面処理を施した実施例３、５、６、８、物理固定部を設けた実施例２、ＳＰＣＣに酸処理を施した実施例１は、せん断密着強さが５ＭＰａ以上となった。

（２）耐焼付き性試験
表１の溶製金属板に、表２および表３の樹脂層を形成した複合滑り軸受（φ３０ｍｍ×φ３４ｍｍ×２０ｍｍ）について、油中ラジアル型試験機を用い、耐焼付き性試験を実施した。表５の油供給条件で３０分慣らし運転後、油供給を停止・油排出し焼付くまでの時間を測定した。焼付きは、軸受外径部温度が２０℃上昇またはトルクが２倍に上昇するまでの時間とした。焼付き時間を表６および表７に示した。なお、比較例２の複合滑り軸受は、表２の組成ａのみを射出成形した樹脂単体の滑り軸受（φ３０ｍｍ×φ３４ｍｍ×２０ｍｍ）である。

（３）摩耗試験
耐焼付き性試験と同じ複合滑り軸受（φ３０ｍｍ×φ３４ｍｍ×２０ｍｍ）について、油中ラジアル型試験機を用い、表５の油供給条件で３０時間運転した後の摩耗量を測定した。

（４）溶融粘度
東洋精機社製キャピラグラフ、φ１ｍｍ×１０ｍｍ細管、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度を測定し、表６および表７中に示した。

表６に示したように、特に溶製金属板をアルミニウム合金、銅合金にした実施例１０〜１６、１９は焼付き時間が５０分以上、摩耗量が１０μｍ以下で、耐焼付き性、耐摩耗性に優れていた。

表７に示したように、比較例２の従来軸受（樹脂単体軸受）は、３０分以内で異常摩耗したため、耐焼付き性試験は実施できなかった。また、厚みが０.７ｍｍをこえる複合滑り軸受（比較例１）では、焼付き時間が１分未満で、摩耗量も非常に大きかった。

本発明の複合滑り軸受は、高い生産性で製造可能でありながら、耐熱性、高面圧下での耐クリープ性、低摩擦性、耐摩耗性などの特性に優れるので、ルームエアコン用・カーエアコン用圧縮機（コンプレッサ）、自動車や建設機械などのトランスミッション、油圧機器等、自動車などのリクラインニグシートのヒンジなどに使用されている従来の滑り軸受、転がり軸受、スラストニードル軸受の代替品として好適に利用することができる。

１、１’、１’’、１ａ、１ｂ 複合滑り軸受（ラジアル滑り軸受）
２ 溶製金属板
３ 樹脂層
４ 物理固定部
５、５’、５’’ 圧縮機
６ シリンダブロック
７ フロントハウジング
８ 弁形成体
９ リヤハウジング
１０ クランク室
１１ 駆動軸
１２ ラグプレート
１３ 斜板
１４ ヒンジ機構
１５ シリンダボア
１６ ピストン
１７ シュー
１８ａ、１８ｂ スラスト転がり軸受
１９ 吸入室
２０ 吐出室
２１ スラスト滑り軸受（複合滑り軸受）
２４ プレート
３１ａ、３１ｂ ラジアル滑り軸受（複合滑り軸受）
３２ 駆動軸
３３ シリンダブロック
３３ａ シリンダボア
３３ｂ 収容孔
３４ フロントハウジング
３４ａ 挿通孔
３４ｂ リップシール
３５ リヤハウジング
３６ 斜板
３７ クランク室
３８ シュー
３９ ピストン
４０ 弁形成体
４１ 吸入室
４２ 吐出室
４３ ボルト挿通孔
４４ スラスト転がり軸受
５１ 固定スクロール
５１ａ 固定基板
５１ｂ 固定渦巻壁
５２ センターハウジング
５２ａ 隔壁部
５２ｂ 貫通孔
５３ モータハウジング
５３ａ 出口
５４ シャフト
５４ａ 偏心軸
５４ｂ、５４ｃ 流体通路
５５、５６、５９ ラジアル滑り軸受（複合滑り軸受）
５７ バランスウエイト
５８ 可動スクロール
５８ａ 可動基板
５８ｂ 可動渦巻壁
５８ｃ ボス部
５８ｄ 吐出ポート
６０ ブッシュ
６１ 密閉室
６２ ステータ
６３ ロータ
６４ 吐出室
６５ モータ室
６６ シール部材
６７ 低圧室
６８ 空間

Claims (9)

1. 溶製金属板と、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物からなる樹脂層とを有する複合滑り軸受であって、
   前記樹脂層は、前記溶製金属板の表面に０.１〜０.７ｍｍの厚さで射出成形により重ねて一体に設けられたことを特徴とする複合滑り軸受。
2. 前記溶製金属板は、前記樹脂層との接合面に化学表面処理が施されてなることを特徴とする請求項１記載の複合滑り軸受。
3. 前記樹脂組成物が繊維状充填材を含み、前記樹脂層において該繊維状充填材が、繊維の長さ方向を軸受の回転方向に対して４５〜９０度に交差するように配向していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の複合滑り軸受。
4. 前記溶製金属板の材質が、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の複合滑り軸受。
5. 前記溶製金属板が、前記樹脂層との接合面に対して４５〜９０度に交差し反対面に貫通した穴を有し、射出成形時において該穴の部分に前記樹脂層と一体の物理固定部が形成されてな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１項記載の複合滑り軸受。
6. 前記樹脂組成物が、該樹脂組成物全体に対して、前記繊維状充填材として炭素繊維を５〜３０体積％、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を１〜３０体積％含むことを特徴とする請求項３、請求項４または請求項５記載の複合滑り軸受。
7. 前記樹脂組成物が、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^−１における溶融粘度５０〜２００Ｐａ・ｓの樹脂組成物であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の複合滑り軸受。
8. 前記複合滑り軸受が、円筒状またはフランジ付き円筒状に丸めた溶製金属板の内径側、外径側および端面側から選ばれる１以上の側面に前記樹脂層を設けた軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の複合滑り軸受。
9. 前記複合滑り軸受が、圧縮機の圧縮機構を駆動するための回転部材を回転可能に支持する軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の複合滑り軸受。