JP2014034929A - 斜板式圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】斜板式圧縮機100は、駆動軸110とともに回転する斜板111と、この斜板111の周縁部近傍を挟んで配設された一対のシュー137a,137bと、この一対のシュー137a,137bを介して斜板111に連結されたピストン136と、を備える。ピストン136は、駆動軸110の回転に伴う斜板111の回転によってシリンダボア101a内を往復運動する。この斜板式圧縮機100において、一対のシュー137a,137bのそれぞれが摺接するピストン136側の部位にはリン酸亜鉛皮膜が形成されており、これにより、ピストン136とシュー137a,137bとの摺接部におけるかじりや焼き付きの発生が抑制される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明が適用された斜板式圧縮機の一例である可変容量圧縮機100の断面図である。この可変容量圧縮機100は、図示省略した冷媒循環装置に使用され、当該冷媒循環装置の冷媒を吸入し圧縮して吐出する。本実施形態において、可変容量圧縮機100は車両エアコンシステムに使用されるものとする。
クランク室140内には、斜板111が配置されている。この斜板111の中央部には貫通孔111bが形成されており、駆動軸110はこの貫通孔111bを挿通している。また、斜板111は、駆動軸110に固定されたロータ112と連結手段としてのリンク機構120を介して連結されている。これにより、斜板111は駆動軸110とともに回転し、また、駆動軸110に沿ってその傾斜角が変更可能となっている。
そして、駆動軸110は、図示省略した外部駆動源からの動力が前記動力伝達装置に伝達されることにより、前記動力伝達装置と同期して回転する。
また、以下の説明においては、収容部136c内に配設された一対のシュー137a,137bのうち、斜板111に対してピストン本体136a側に配設されたシュー137aを「第1シュー」といい、斜板111に対してピストン本体136aとは反対側に配設されたシュー137bを「第2シュー」という。
したがって、制御弁300によってクランク室140の圧力を変化させ、これにより、斜板111の傾斜角、つまりピストン136のストロークを変化させることにより、可変容量圧縮機100の吐出容量を可変制御できるようになっている。
ピストン136において、ピストン本体136aは、内部が中空に形成されている。また、シリンダボア101aと摺接するピストン本体136aの外周面及びフロントハウジング102の内周面と摺接する延出部136bの外側面には、図示省略した耐摩耗性皮膜(例えばPTFEのコート層)が形成されている。さらに、延出部136bに形成された収容部136cには、一対の凹球面状の摺動部(第1摺動部136d,第2摺動部136e)が形成されている。これら第1摺動部136d及び第2摺動部136eの表面には、なじみ層としてのリン酸亜鉛皮膜136f,136gがそれぞれ形成されている。
なお、第1シュー137a、第2シュー137bの表面には、特に皮膜が形成されておらず、斜板111の平面摺動部111c,111dの表面には、図示省略した耐摩耗性皮膜(例えばPTFEのコート層)が形成されている。
リン酸亜鉛(皮膜)処理は、下地処理として使用されることが良く知られており、アルミニウム素材に適用可能である。リン酸亜鉛皮膜136f,136gは、例えばピストン136の延出部136bを処理液中に浸漬させ、一対の凹球面状の摺動部(第1摺動部136d,第2摺動部136e)のアルミ素地と前記処理液とを反応させることによって形成される。このように、リン酸亜鉛皮膜を形成するための処理工程は比較的簡素であるので、錫を主体とした表面被覆層などの固体潤滑材皮膜を形成する場合に比べて、皮膜形成のためのコストを抑制することができる。
リン酸亜鉛皮膜136f,136gは、結晶性の皮膜であって、その結晶粒を所定の状態にすべく処理条件が管理されている。この処理条件の下で形成されるリン酸亜鉛皮膜136f,136gの膜厚は1〜6μmであり、表面の面粗度はRa0.8以下である。
可変容量圧縮機100の運転時間が増大すれば、リン酸亜鉛皮膜136f、136gの磨耗も進行する。ここで、可変容量圧縮機100の運転中は、第2摺動部136eの表面のリン酸亜鉛皮膜136gよりも第1摺動部136dの表面のリン酸亜鉛皮膜136fに大きな負荷がかかるため、リン酸亜鉛皮膜136gに比べてリン酸亜鉛皮膜136fの摩耗量が大きくなると考えられる。この点に関し、発明者らは、耐摩耗性試験を行い、リン酸亜鉛皮膜136f,136gの初期の膜厚が1〜6μmであれば、可変容量圧縮機100の寿命に至るまでにリン酸亜鉛皮膜136f,136gが消失することがないこと、すなわち、リン酸亜鉛皮膜136f,136gが十分な耐摩耗性を有することを確認した。
一対のシュー(第1シュー137a,第2シュー137b)の球面部137cとの摺接によってリン酸亜鉛皮膜136f,136gの表面の面粗度Raがどのように変化するかを確認する試験を行った。具体的には、リン酸亜鉛皮膜136f,136gが形成された新品のピストン136を可変容量圧縮機100に組み込み、第1摺動部136dのリン酸亜鉛皮膜136fに負荷がかかるように、クランク室140内を負圧、ピストン136の上面(トップ面)を大気圧として斜板111の傾斜角を最大の状態(最大傾斜角)とし、この状態で手動にて駆動軸110を回転させてリン酸亜鉛皮膜136f,136gの表面の面粗度Raがどのように変化するかを確認した。なお、ピストン136、一対のシュー(第1シュー137a,第2シュー137b)及び斜板111の各摺接部にはオイルを塗布した。また、試料(新品のピストン136)は、リン酸亜鉛皮膜136f,136gの表面の初期の面粗度Raがばらつくように選定した。試験2の結果を図5に示す。
次に、試験2と同様、可変容量圧縮機100に組み込んで駆動軸110を手動で回転させることによってリン酸亜鉛皮膜136fの表面の面粗度Raが小さくなったピストン136、すなわち、第1摺動部136dのリン酸亜鉛皮膜136fの表面が調整(平滑化)されたピストン136が、実際になじみ性を有しているか否かを確認する試験を行った。具体的には、図6に示すような試験装置400を用いてピストン136の上面(トップ面)に過大な付勢力を作用させ、第1摺動部136fと第1シュー137aの球面部137cとの間でかじりが発生するか否かを確認した。
なお、ピストン136、一対のシュー(第1シュー137a,第2シュー137b)及び斜板111は洗浄されており、オイルは一切付着されていない。また、この試験は、駆動軸110を10回転させ、その間にかじりが発生するか否かを確認した。
事前に駆動軸110を80回転させた(すなわち、なじみが十分な状態の)ピストン136(n=5)については、すべてがかじりを発生させることなく、駆動軸110を10回転させることができた。一方、事前に駆動軸110を20回転させた(すなわち、なじみが不足している状態の)ピストン135(n=5)については、一つしか駆動軸110を10回転させることができなかった(残りはかじりが発生した)。
なお、第1摺動部136d,136eにリン酸亜鉛皮膜136f、136gが形成されていないピストンの場合、この試験においては100%かじりが発生し、駆動軸110を10回転させることができたものは一つも無かった。
可変容量圧縮機100の組立工程において、複数の通しボルト105を締め付けて前記圧縮機ハウジングが形成された状態であれば、駆動軸110を回転させてピストン136を往復運動させることができる。したがって、この工程よりも後に、駆動軸110を回転させてリン酸亜鉛皮膜の表面を調整(平滑化)する工程、より具体的には、第1摺動部136dのリン酸亜鉛皮膜136fの表面になじみ性を持たせる調整工程を設ければよい。この調整工程は、駆動軸110の回転によってリン酸亜鉛皮膜136hのなじみ性が確保されるようにあらかじめ諸条件が設定される。なお、可変容量圧縮機100の組立工程が、駆動軸110を回転させる工程を含んでいる場合には、当該工程の一部又は全部を前記調整工程として利用することができる。
例えば、車両が長時間放置されて可変容量圧縮機の回転が長時間停止し、これによって可変容量圧縮機の内部に液冷媒が多量に貯留されると、この液冷媒によって可変容量圧縮機の内部のオイルが洗い流される。その後、可変容量圧縮機が起動すると、オイルが液冷媒とともに圧縮機外部に流出してしまい可変容量圧縮機の内部が一時的に無潤滑状態となる場合がある。つまり、可変容量圧縮機の内部の一時的な無潤滑状態は、当該可変容量圧縮機の起動時に発生し易い。
Claims (4)
- 駆動軸とともに回転する斜板と、この斜板の周縁部近傍を挟んで配設された一対のシューと、この一対のシューを介して前記斜板に連結されたピストンと、を備え、前記斜板の回転によって前記ピストンを往復運動させる斜板式圧縮機であって、
前記一対のシューのそれぞれが摺接する前記ピストン側の部位に、リン酸亜鉛皮膜が形成されている、斜板式圧縮機。 - 前記ピストンは、ピストン本体と、このピストン本体から延出すると共に前記一対のシューを収容可能な収容部が形成された延出部と、を有し、
前記一対のシューのそれぞれは、前記収容部内に形成された凹球面状の摺動部に摺接する球面部及び前記斜板の平面摺動部に摺接する平坦部を有し、
前記一対のシューは、前記収容部内において、前記斜板に対して前記ピストン本体側に配設された第1シュー及び前記斜板に対して前記ピストン本体とは反対側に配設された第2シューであり、
前記凹球面状の摺動部は、前記第1シューの前記球面部が摺接する第1摺動部及び前記第2シューの前記球面部が摺接する第2摺動部であり、
前記第1摺動部に形成された前記リン酸亜鉛皮膜の表面の面粗度が、前記第2摺動部に形成された前記リン酸亜鉛皮膜の表面の面粗度よりも小さい、請求項1に記載の斜板式圧縮機。 - 工場出荷前に、前記第1摺動部に形成された前記リン酸亜鉛皮膜の表面が前記第1シューの前記球面部との摺接によってあらかじめ平滑化されている、請求項2に記載の斜板式圧縮機。
- 前記リン酸亜鉛皮膜の膜厚が1〜6μmであり、前記リン酸亜鉛皮膜の表面の面粗度がRa0.8以下である、請求項1〜3のいずれか一つに記載の斜板式圧縮機。
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