JP2016121533A

JP2016121533A - 摺動部材およびコンプレッサ

Info

Publication number: JP2016121533A
Application number: JP2014259941A
Authority: JP
Inventors: 政治八田; Seiji Hatta
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-07

Abstract

【課題】摺動面に樹脂で形成された複数の筒状部を有する摺動部材において、耐焼付性を向上させる。
【解決手段】斜板１（摺動部材）は、基材１３と、基材１３の表面に樹脂で形成され、その表面に垂直な方向に開口を有する複数の筒状体１４１と、基材１３の表面において、隣り合う筒状体１４１の間に設けられた空隙部１４２とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、摺動部材の耐焼付性を向上させる技術に関する。

自動車の斜板コンプレッサの斜板またはシューを改良する技術が知られている。特許文献１は、自動車の斜板コンプレッサの斜板等に用いられる摺動部材において、摩擦、耐摩耗性、潤滑油保持性、および異物埋収性を改善するため、基材の上にハニカム構造の筒状体を樹脂で形成することを開示している。特許文献２は、斜板コンプレッサのシューの耐焼付性を改善するため、シューの摺動面に微小な環状膨出部を形成することを開示している。

特開２０１３−１３０１７２号公報特開２００６−１８３６２７号公報

特許文献１の技術においては、潤滑油が筒状体に保持されるので冷却効果が低く、摺動面の温度上昇により焼付きが生じる懸念があった。特許文献２はシューの摺動面の加工コストが増えるという問題があった。

これに対し本発明は、摺動面に樹脂で形成された複数の筒状部を有する摺動部材において、耐焼付性を向上させる技術を提供する。

本発明は、基材と、前記基材の表面に樹脂で形成され、当該表面に垂直な方向に開口を有する複数の筒状体と、前記基材の表面において、隣り合う筒状体の間に設けられた空隙部とを有する摺動部材を提供する。

前記複数の筒状体は、前記基材の表面において千鳥状に配置されていてもよい。

前記複数の筒状体の各々は、前記基材の表面に平行な断面の面積が、当該表面に垂直な方向において一定であってもよい。

また、本発明は、斜板と、前記斜板と摺動するシューとを有し、前記斜板は、基材と、前記基材の表面に樹脂で形成され、当該表面に垂直な方向に開口を有する複数の筒状体と、前記基材の表面において、隣り合う筒状体の間に設けられた空隙部とを有するコンプレッサを提供する。

本発明によれば、摺動面に樹脂で形成された複数の筒状部を有する摺動部材において、耐焼付性を向上させることができる。

一実施形態に係るコンプレッサ１０の概略を示す図。斜板１の構造を示す図。オーバレイ層１４のより詳細な構造を例示する図。関連技術に係るオーバレイ層の構造を例示する図。筒状体１４１の形状の他の例を示す図。斜板１の断面構造の他の例を示す図。

図１は、一実施形態に係るコンプレッサ１０の概略を示す図である。コンプレッサ１０はいわゆる斜板式のコンプレッサであり、斜板１、２つのシュー２、およびピストン３を有する。

斜板１は摺動部材の一例である。斜板１は、摺動面１１および摺動面１２を有する。斜板１は、回転軸９を中心として回転するシャフト８に、回転軸９に対して斜めに接続されている。

ピストン３は、回転軸９と同じ方向に延びている。ピストン３は、切り欠き部３１、凹部３２、および凹部３３を有する。この例で、切り欠き部３１は軸方向断面における形状が矩形であり、凹部３２および凹部３３は、切り欠き部３１の側壁面に設けられている。凹部３２および凹部３３は球面の一部の形状を有する。

シュー２も摺動部材の一例である。シュー２は、第１摺動面２１および第２摺動面２２を有する。第１摺動面２１は半球面形状を有しており、ピストン３の凹部３２または凹部３３と摺動する。第２摺動面２２は平面形状を有しており、斜板１の摺動面１１または摺動面１２と摺動する。２つのシュー２は、それぞれ第１摺動面２１が凹部３２および凹部３３と接し、第２摺動面２２が斜板１と接する位置に置かれる。

シュー２は、例えば、第２摺動面２２の径がφ１１ｍｍ〜１４ｍｍであり、高さが４〜８ｍｍである。

シャフト８が回転するとそれに伴って斜板１が回転する。斜板１は回転軸９に対して斜めに接続されているので、シャフト８の回転に伴って斜板１と回転軸９との角度が変化する。この角度の変化に伴って、ピストン３は図１の左右方向に移動する。

図２は、斜板１の構造を示す図である。図２（Ａ）は摺動面に垂直な方向から見た図を、図２（Ｂ）は摺動面に垂直な断面（図２（Ａ）の部分Ｂにおける断面）を、それぞれ示している。斜板１は、中心に孔が空いた円板形状、すなわちドーナツ形状を有する。摺動面１１（摺動面１２）に垂直な断面を見ると、斜板１は、基材１３およびオーバレイ層（コーティング層）１４を有する。オーバレイ層１４は、複数の筒状体１４１を含む。オーバレイ層１４は、基材１３の表面のうち対向する２つの平面、すなわち摺動面１１および摺動面１２に相当する面に形成されている。なお、図面を簡単にするため、筒状体１４１はその大きさを誇張して描いてある（以下の図においても同様である）。また、基材１３の片面（摺動面１１）のみオーバレイ層１４を図示し、他方の面については図示を省略している。

基材１３は、鉄系の材料、例えばＳＰＣＣで形成される。オーバレイ層１４は、少なくともバインダー樹脂を含み、さらに添加物を含んでもよい。バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、例えば、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、およびフェノール樹脂の少なくとも１種を用いることができる。添加物は、例えば、固体潤滑剤および硬質粒子の少なくとも一方を含む。固体潤滑剤は、摩擦特性を改善するために添加される。固体潤滑剤は、オーバレイ層１４において例えば３０〜７０体積％含まれる。固体潤滑剤は、例えば、グラファイト、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ｈ−ＢＮ、ＣＦ、およびＳＢ₂Ｏ₃のうち少なくとも１種を含む。例えばグラファイトは、エンジン油との親和性が高い。ＭｏＳ₂は、良好な潤滑性を与える。また、ＰＴＦＥは分子間凝集力が小さいので、摩擦係数を低減する効果がある。硬質物は、例えば、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＮ、ＡＩＮ、ＣｒＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＺｎＳ、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₃Ｐ、Ｆｅ₂Ｏ₃、およびＦｅＯのうち少なくとも１種を含む。

基材の直径は、例えば、９０〜１００ｍｍである。基材の厚さは、例えば５〜２０ｍｍである。オーバレイ層１４の厚さは、例えば２〜５０μｍである。

図３は、オーバレイ層１４のより詳細な構造を例示する図である。図３（Ａ）は摺動面に上方から見た斜視図を、図３（Ｂ）は摺動面に垂直な方向から見た図を、それぞれ示している。オーバレイ層１４は、複数の筒状体１４１を有する。複数の筒状体１４１は、基材の表面に垂直な方向（すなわち摺動面に垂直な方向）に開口を有する。複数の筒状体１４１は、基材１３の表面において千鳥状に配置されている。また、各筒状体１４１は、隣り合う筒状体１４１と間隔を空けて配置されている。すなわち、隣り合う２つの筒状体１４１の間には空隙部１４２が設けられており、空隙部１４２は摺動面全体で連なっている。なおここで、「空隙部」とは、筒状体が形成されていない部分をいう。

筒状体１４１は、摺動面に平行な断面における外接円が０．３〜１０ｍｍである大きさを有する。筒状体１４１の隔壁の厚さは、例えば、０．１〜５ｍｍである。なお筒状体１４１の大きさはこの範囲に限定されるものではない。摺動面における筒状体１４１の数は１個でもよく、その場合、筒状体１４１はシュー２の第２摺動面２２程度まで大きくできる。また、筒状体１４１の大きさの最小値は、製造限界によって決められてもよい。

筒状体１４１の筒の内部（筒状体１４１の環の内部）は潤滑油が溜まる油溜まりまたは異物を収納する異物埋収部として機能し、摺動面全体で連なっている空隙部１４２は潤滑油が流れる油溝として機能する。すなわちこの構造によれば、筒状体１４１の内部で潤滑油を保持しつつ（または異物を埋収しつつ）、さらに潤滑油の排出性を向上させることができる。

このような構造のオーバレイ層１４は、例えば、パッド印刷、スクリーン印刷、ロール印刷、スプレーコート、またはディッピング法により形成される。

図４は、関連技術に係るオーバレイ層の構造を例示する図である。この例で、オーバレイ層は、ハニカム構造を有する。すなわち、オーバレイ層は、各々六角形の形状を有する複数の筒状体９１を有し、各筒状体９１は隣り合う筒状体９１と間隔を空けずに密に配置されている。このオーバレイ層によれば、筒状体９１の内部に潤滑油を保持することまたは異物を埋収することができるが、潤滑油が流れる油溝がない。すなわち、潤滑油の積極的な出入りが期待できない。この場合、シューとの摺動により発生した熱が溜まり、斜板とシューとが焼付いてしまう懸念がある。

再び図３を参照する。これに対し本実施形態に係るオーバレイ層１４によれば、空隙部１４２により形成される油溝を介して潤滑油が排出される。すなわち、オーバレイ層１４によれば、摺動により発生した熱を排出することができ、油溝を有さない構成と比較して耐焼付性を向上させることができる。また、オーバレイ層１４によれば、潤滑油とともに異物を排出することができ、油溝を有さない構成と比較して異物排出性を向上させることができる。

また、筒状体１４１は、摺動面に垂直な方向において断面積がほぼ一定となるように形成されている。したがって、コンプレッサ１０の使用に伴ってオーバレイ層１４すなわち筒状体１４１が摩耗しても斜板１とシュー２との摺動面積はほぼ一定である。筒状体１４１により、斜板の表面状に一様なコーティング層が形成されている場合と比較して斜板１とシュー２との摺動面積は低減している。すなわち、摩擦が低減されている。本実施形態によれば、使用により筒状体１４１の一部が摩耗しても低摩擦状態を保ち続けることができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

図５は、筒状体１４１の形状の他の例を示す図である。筒状体１４１の形状は実施形態で説明した円筒形状に限定されない。筒状体１４１の断面形状は、実施形態で例示した円形（ａ）以外に、楕円形（ｂ）、正方形（ｃ）、長方形（ｄ）、正六角形（ｅ）、六角形（ｆ）、またはランダムな形状（ｇ）であってもよい。

図６は、斜板１の断面構造の他の例を示す図である。図３で説明した例においては、空隙部１４２に樹脂層は形成されておらず基材が露出していた。これに対し図６の例では、基材１３の表面上に一様な厚さの下地層１４３が形成されており、下地層１４３の上に複数の筒状体１４１が形成されている。

実施形態においては複数の筒状体からなるオーバレイ層を斜板１の表面上に形成する例を説明したが、斜板にはオーバレイ層を形成せず、シュー２の第１摺動面２１上にオーバレイ層を形成してもよい。

複数の筒状体１４１の配置は千鳥状の配置に限定されない。空隙部１４２が形成されていれば、格子状、またはランダムに配置されてもよい。また、空隙部１４２は、斜板１の摺動面１１（摺動面１２）の全面に渡って（すなわち端から端まで）連結されていなくてもよい。潤滑油の流れを生じさせることができるものであれば、摺動面１１（摺動面１２）の一部においてのみ連結されていてもよい。また、筒状体１４１の配置（分布）は一様でなくてもよい。筒状体１４１は、摺動面１１（摺動面１２）の一部において粗に、別の一部においては密に配置されていてもよい。すなわち、空隙部１４２の大きさは一様でなくてもよい。

また、複数の筒状体を有するオーバレイ層が用いられる摺動部材は、斜板式コンプレッサの斜板に限定されない。スラストワッシャや、スラスト軸受、すべり軸受等、斜板以外の摺動部材に複数の筒状体を有するオーバレイ層が用いられてもよい。

１０…コンプレッサ
１…斜板
１１…摺動面
１２…摺動面
１３…基材
１４…オーバレイ層
１４１…筒状体
１４２…空隙部
１４３…下地層
２…シュー
２１…第１摺動面
２２…第２摺動面
３…ピストン
３１…切り欠き
３２…凹部
３３…凹部
８…シャフト
９…回転軸

Claims

基材と、
前記基材の表面に樹脂で形成され、当該表面に垂直な方向に開口を有する複数の筒状体と、
前記基材の表面において、隣り合う筒状体の間に設けられた空隙部と
を有する摺動部材。
前記複数の筒状体は、前記基材の表面において千鳥状に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
前記複数の筒状体の各々は、前記基材の表面に平行な断面の面積が、当該表面に垂直な方向において一定である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部材。
斜板と、
前記斜板と摺動するシューと
を有し、
前記斜板は、
基材と、
前記基材の表面に樹脂で形成され、当該表面に垂直な方向に開口を有する複数の筒状体と、
前記基材の表面において、隣り合う筒状体の間に設けられた空隙部と
を有するコンプレッサ。