JP2024054795A - 軸受およびコンプレッサ - Google Patents
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Abstract
【課題】耐焼付き性の向上を図る。【解決手段】軸受１０は、筒状の基材１２と、樹脂層１４と、を備える。樹脂層１４は、基材１２内周面Ｃ１に接合し、基材１２の内周面Ｃ１の側に収容される軸部材との対向面Ｃ２側の表面に軸部材の延伸方向Ｚに対して交差する方向に沿った複数の溝部ＭＧが設けられている。樹脂層１４は、合成樹脂１６および合成樹脂１６中に分散された添加剤１８を含む。添加剤１８の平均粒径は、溝部ＭＧの深さｄ未満である。【選択図】図２
Description
本発明は、軸受およびコンプレッサに関する。
従来、油保持による耐焼付き性向上等の観点から、円筒状の軸受の内周面の表面に溝部を形成した構成が知られている。例えば、基材上の軸受層に溝部を形成した構成が開示されている。また、基材上に設けられた軸受層として、黒鉛などの添加剤を含む樹脂層を用いた構成が開示されている。
溝部は、基材上に設けられた樹脂材料層を切削すること等によって形成される。しかしながら、樹脂層に含まれる添加剤の影響によって目的形状の溝部の形成が困難となる場合があった。このため、従来技術では、正常な溝部形成ができず、耐焼付き性が不足する場合があった。
本発明は、耐焼付き性の向上を図ることが出来る、軸受およびコンプレッサを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の軸受は、筒状の基材と、前記基材の内周面に接合し、前記基材の前記内周面の側に収容される軸部材との対向面側の表面に前記軸部材の延伸方向に対して交差する方向に沿った複数の溝部が設けられ、合成樹脂および前記合成樹脂中に分散された添加剤を含む樹脂層と、を備え、前記添加剤の平均粒径が、前記溝部の深さ未満である。
本発明によれば、耐焼付き性の向上を図ることができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る軸受およびコンプレッサの実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態の軸受は、筒状の基材と、樹脂層と、を備える。樹脂層は、基材の内周面に接合する。樹脂層には、基材の内周面の側に収容される軸部材との対向面側の表面に、軸部材の延伸方向に対して交差する方向に沿った複数の溝部が設けられている。樹脂層は、合成樹脂および合成樹脂中に分散された添加剤を含む。添加剤の平均粒径は、溝部の深さ未満である。
本実施形態の軸受は、樹脂層に含まれる添加剤の平均粒径が溝部の深さ未満である。このため、本実施形態の軸受は、溝部形成が容易となり、耐焼付き性の向上を図ることができる。
上記効果が奏される理由は明らかとなっていないが、以下のように推測される。しかしながら下記推測によって本発明は限定されない。
樹脂層に含まれる添加剤の平均粒径が溝部の深さ以上であると、目的形状の溝部の形成が困難となる場合があると考えられる。また、樹脂層に含まれる添加剤の平均粒径が溝部の深さ以上であると、溝部の加工時に添加剤が脱落することで形成される脱落部が溝部の形状に大きな欠陥を形成し、目的形状の溝部が形成されない場合が考えられる。目的形状の溝部の形成が困難となると、耐焼付き性を含め、軸受性能を安定して発揮する事ができないと考えられ、軸受製品としての品質に問題が出る。また、樹脂層に含まれる添加剤の平均粒径が溝部の深さ以上であると、軸部材との摺動時に所定の溝部形状が維持されない場合があると考えられる。
一方、樹脂層に含まれる添加剤の平均粒径が溝部の深さ未満であると、目的形状の溝部が好適に形成されると推測される。また、目的形状の溝部の形成によって、溝部による潤滑油の好適な油膜保持力が実現されて潤滑性能が向上し、耐焼付き性の向上を図ることが出来ると推測される。
以下、本実施の形態の軸受およびコンプレッサについて、詳細に説明する。
図１Ａおよび図１Ｂは、本実施形態の軸受１０の全体構成の一例の説明図である。図１Ａは、軸受１０を軸受１０の延伸方向Ｚに対して交差する方向に切断した断面図である。図１Ｂは、軸受１０を軸受１０の延伸方向Ｚに対して交差する方向から視認した外観図である。
軸受１０は、基材１２と、樹脂層１４と、を備える。
基材１２は、筒状の部材である。本実施形態では、基材１２が円筒状の部材である形態を一例として説明する。なお、基材１２は筒状であればよく、円筒状に限定されない。
基材１２は、内周面Ｃ１の側に軸部材３０を収容するための部材である。軸部材３０は、延伸方向Ｚに長い棒状部材である。本実施形態では、基材１２の延伸方向Ｚと軸部材３０の延伸方向Ｚとが一致する形態を一例として説明する。なお、基材１２の延伸方向Ｚと軸部材３０の延伸方向Ｚとは不一致であってもよい。
樹脂層１４は、基材１２の内周面Ｃ１に接合する層である。樹脂層１４の軸部材３０との対向面Ｃ２側の表面には、軸部材３０の延伸方向Ｚに対して交差する方向に沿った複数の溝部ＭＧが設けられている。延伸方向Ｚに対して交差する方向に沿った溝部ＭＧとは、延伸方向Ｚに対して交差する方向に沿って延伸された溝部ＭＧであることを意味する。
溝部ＭＧは、軸部材３０の延伸方向Ｚに対して交差する方向に沿って設けられていればよく、延伸方向Ｚに対して直交する方向、該直交する方向に対して９０°未満の角度傾斜した方向、の何れであってもよい。本実施形態では、溝部ＭＧが、軸部材３０の延伸方向Ｚに対して直交する方向、すなわち円筒状の軸受１０の周方向Ｑに沿って設けられている形態を一例として説明する。また、溝部ＭＧは、樹脂層１４における延伸方向Ｚの一端部から他端部に渡って螺旋状に連続して形成されていてもよい。なお、樹脂層１４には、互いに非連続の複数の溝部ＭＧが延伸方向Ｚの一端側から他端部側に向かって設けられた構成であってもよい。
次に、軸受１０の詳細を説明する。
図２は、軸受１０の一例の断面拡大図である。
軸受１０は、基材１２と、基材１２上に形成された樹脂層１４と、の積層体である。
基材１２は、軸受１０に機械的強度を与えるための層である。基材１２は、裏金、または裏金層と称される場合がある。基材１２は、例えば、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの金属板を用いることができる。
基材１２における樹脂層１４との接触面側の少なくとも一部の領域は、焼結層によって構成してもよい。焼結層は、金属粉の焼結体であり、複数の孔を有する多孔質層である。焼結層を構成する金属粉は、基材１２と同じ金属であってもよいし、基材１２とは異なる金属または材料であってもよい。焼結層を備えた構成とすることで、基材１２と樹脂層１４との密着性向上を図ることができる。
樹脂層１４は、上述したように、基材１２の内周面Ｃ１に接合する層である。上述したように、樹脂層１４における軸部材３０との対向面Ｃ２側の表面には、溝部ＭＧが設けられている。
溝部ＭＧは、樹脂層１４の表面に形成されたマイクロレベルの微細及び精密な溝加工部である。溝部ＭＧは、マイクロ溝、または、マイクログルーブと称される場合がある。
溝部ＭＧの形状は限定されない。溝部ＭＧは、軸受１０の回転駆動時などに供給される潤滑油を保持し軸部材３０との間に油を保持可能な形状であればよい。
図２には、溝部ＭＧの断面形状がＶ字状である形態を一例として示す。しかし、溝部ＭＧの断面形状はＶ字状に限定されない。例えば、溝部ＭＧの断面形状は、Ｕ字状、平面状の底部および底部に対して立設された一対の側壁部とからなる形状、などであってもよい。
溝部ＭＧの深さｄおよび溝部ＭＧの幅は限定されない。溝部ＭＧの深さｄおよび幅は、軸受１０の回転駆動時などに供給される潤滑油を保持し軸部材３０との間で油を保持可能な深さおよび幅であればよい。
溝部ＭＧの深さｄとは、溝部ＭＧの底部Ｂと溝部ＭＧの山部の頂点部Ｔとの間の、樹脂層１４の厚み方向の距離を表す。溝部ＭＧの幅とは、隣接する溝部ＭＧの底部Ｂの中央間の距離を表す。
溝部ＭＧの深さｄは、例えば、４．０μｍ以上７．０μｍ以下の範囲などであるが、この範囲に限定されない。また、溝部ＭＧの幅は、例えば、０．０４５ｍｍ以上０．１４５以下、好ましくは０．０７５ｍｍ以上０．０９５ｍｍ以下の範囲などであるが、この範囲に限定されない。更に、溝部ＭＧは幅方向に連続して形成されている。
樹脂層１４は、樹脂材料を主成分とする層である。詳細には、樹脂層１４は、合成樹脂１６と、合成樹脂１６中に分散された添加剤１８と、からなる。
合成樹脂１６の組成は限定されない。合成樹脂１６の組成は、耐摩耗性の向上などの観点から、耐熱性樹脂から構成されることが好ましい。
例えば、合成樹脂１６は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含む。本実施の形態では、粒子状のＰＴＦＥであるＰＴＦＥ粒子１６Ａが合成樹脂１６中に分散されている形態を一例として説明する。
合成樹脂１６におけるＰＴＦＥ粒子１６Ａの含有量は限定されない。例えば、合成樹脂１６におけるＰＴＦＥ粒子１６Ａの含有量は、５体積％以上３０体積％以下が好ましく、１０体積％以上２５体積％以下が更に好ましく、１２体積％以上２０体積％以下が特に好ましい。
合成樹脂１６におけるＰＴＦＥ粒子１６Ａの含有量が上記範囲であると、樹脂層１４の摩擦係数を下げることができる。また、ＰＴＦＥ粒子１６Ａは、耐熱性が高く、溶解及び分解し難い。このため、合成樹脂１６にＰＴＦＥ粒子１６Ａを含有した構成とすることで、樹脂層１４の摩擦係数を効果的に低下させることができる。すなわち、ＰＴＦＥ粒子１６Ａを含有することで、軸受１０の耐焼付き性の更なる向上を図ることが出来る。
ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径は限定されない。ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径は、溝部ＭＧの深さｄ以上、溝部ＭＧの深さｄ未満、の何れであってもよい。具体的には、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径は、例えば、１．０μ以上２５．０μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以上１５．０μｍ以下が更に好ましく、０．２μｍ以上１２．０μｍ以下が特に好ましい。
ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径が上記範囲であると、合成樹脂１６中に分散されているＰＴＦＥ粒子１６Ａの表面積の総面積が増大する。このため、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの含有量が上記範囲内の中でより少ない含有量であっても、樹脂層１４の摩擦係数の低下および耐焼付き性の向上を図ることができる。
ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径とは、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均一次粒径を示す。平均一次粒径は、体積平均粒径の累積の５０％粒径を指す。ＰＴＦＥ粒子１６Ａの平均粒径の測定には走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いる事ができる。ＰＴＦＥ粒子１６Ａの粒子をＳＥＭ観察により適切な倍率（例えば、５０００倍程度）で観察し、一次粒子１００個のそれぞれの直径を測長してその体積を算出し、累積の５０％粒径を平均一次粒径とすることができる。なお、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの粒子が球形でない場合には、長径と短径の平均値をその一次粒子の直径とみなす。
ＰＴＦＥ粒子１６Ａの形状は限定されない。例えば、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの形状は、球状、長球状、の何れであってもよい。また、ＰＴＦＥ粒子１６Ａの作製方法は限定されない。例えば、ＰＴＦＥ粒子１６Ａには、懸濁重合法により作製したＰＴＦＥ粒子、乳化重合法により作製したＰＴＦＥ粒子、および、再生ＰＴＦＥ粒子のいずれを用いてもよい。
合成樹脂１６は、更に、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）、ＰＡ（ポリアミド）、フェノール、エポキシ、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）およびＰＥＩ（ポリエーテルイミド）のうちから選ばれる１種または２種以上を更に含む構成であってもよい。
また、合成樹脂１６は、添加剤１８との結合を強化させる観点から、シランカップリング剤を更に含有した構成であってもよい。
次に、添加剤１８について説明する。
添加剤１８とは、樹脂層１４の特性を改善するための物質である。本実施形態では、添加剤１８は、樹脂以外の物質を意味する。すなわち、添加剤１８には、樹脂が含まれない。
本実施形態の添加剤１８の平均粒径は、溝部ＭＧの深さｄ未満である。例えば、添加剤１８の平均粒径は、溝部ＭＧの深さｄの１倍未満であることが必須であり、溝部ＭＧの深さｄの３／４倍未満であることが好ましく、溝部ＭＧの深さｄの１／２倍未満であることが更に好ましい。
添加剤１８の平均粒径が溝部ＭＧの深さｄ未満であると、軸受１０Ｂ作製時に目的形状の溝部ＭＧが好適に形成されると考えられる。目的形状の溝部ＭＧが好適に形成されることで、溝部ＭＧによる好適な潤滑油保持力が得られ、耐焼付き性の向上を図ることが出来ると考えられる。
添加剤１８の平均粒径は、以下の方法で測定すればよい。詳細には、例えば、樹脂層１４の延伸方向Ｚに沿った方向の断面を、電子顕微鏡を用いて適切な倍率（例えば、１０００倍）で撮影した電子像を得る。そして、得られた電子像に含まれる添加剤１８の面積を、添加剤１８の種類ごとに一般的な画像解析手法により測定し、それを円と想定した場合の平均直径に換算する。これらの処理により、添加剤１８の種類ごとの平均粒径を求めればよい。
添加剤１８としては、具体的には、黒鉛２０およびクレー２２の少なくとも一方を含む。
添加剤１８が黒鉛２０を含むことで、樹脂層１４の耐焼付き性の向上などを図ることができる。
黒鉛２０などの添加剤１８の平均粒径は、上述したように、溝部ＭＧの深さｄ未満であればよい。例えば、溝部ＭＧの深さｄが４．０μｍ以上７．０μｍ以下の範囲である場合を想定する。この場合、黒鉛２０の平均粒径は、例えば、１．０μｍ以上４．０μｍ未満が好ましく１．０μｍ以上２．０μｍ未満であることが好ましい。
合成樹脂１６中の黒鉛２０の含有量は限定されない。合成樹脂１６中の黒鉛２０の含有量は、例えば、１体積％以上１５体積％未満が好ましく、３体積％以上１２体積％以下が更に好ましく、５体積％以上９体積％未満が特に好ましい。
合成樹脂１６中の黒鉛２０の含有量が上記範囲内であると、樹脂層１４の親油性を向上させ、耐焼付き性の更なる向上を図ることができる。
黒鉛２０の形状は限定されない。例えば、黒鉛２０の形状は、鱗片状、球状、の何れであってもよい。なお、黒鉛２０の形状は、鱗片状であることが好ましい。
鱗片状とは、形状が鱗片形状であることを意味する。鱗片形状の黒鉛２０は、炭素原子が規則正しく網目構造を形成することで平面状に広がったＡＢ面（六角網面平面、ベーサル面）が多数積層し、ＡＢ面に垂直なＣ軸方向に厚みを有する結晶である。積層したＡＢ面相互間のファンデルワールス力による結合力がＡＢ面の面内方向の結合力に比べてはるかに小さいため、ＡＢ面間でせん断が起きやすい。そのため、鱗片状の黒鉛２０は、ＡＢ面の広がりに対して積層方向の厚みが薄く、全体としては薄板状となっている。
鱗片状の黒鉛２０は、外力を受けた場合にＡＢ面間のせん断が起こることで、固体潤滑剤として機能する。このため、合成樹脂１６に分散される黒鉛２０として、鱗片状の黒鉛２０を用いることで、樹脂層１４の耐焼付き性の更なる向上を図ることができる。
また、黒鉛２０の黒鉛化度は、摩擦係数低減の観点から、高い事が好ましい。例えば、黒鉛２０の黒鉛化度は、９５％以上であることが好ましく、９９％以上であることがより好ましい。
クレー２２は、Ａl２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｈ２Ｏ系粘土鉱物全般である。クレー２２は、焼成クレーであってもよい。添加剤１８がクレー２２を含むことで、樹脂層１４の耐摩耗性の向上を図ることができる。
クレー２２の平均粒径は、上述したように、溝部ＭＧの深さｄ未満であればよい。例えば、溝部ＭＧの深さｄが４．０μｍ以上７．０μｍ以下の範囲である場合を想定する。この場合、クレー２２の平均粒径は、例えば、２．０μｍ以上４．０μｍ以下が好ましく、２．０μｍ以上３．５μｍ未満であることが好ましい。
合成樹脂１６中のクレー２２の含有量は限定されない。合成樹脂１６中のクレー２２の含有量は、例えば、１体積％以上５体積％以下であることが好ましく、１体積％以上３体積％以下が更に好ましい。クレー２２の含有量が上記範囲であると、樹脂層１４の耐摩耗性の向上と、耐疲労性の低下の抑制と、を図ることができる。
（軸受の作製方法）
本実施の形態の軸受１０は、例えば、下記工程によって作製される。
本実施の形態の軸受１０は、例えば、下記工程によって作製される。
図３Ａおよび図３Ｂは、軸受１０の作製方法の一例の説明図である。
図３Ａに示すように、基材１２上に上記構成の樹脂層１４の構成材料を塗布することで、樹脂材料層１５を形成する（樹脂材料層形成工程）。そして、基材１２上に形成した樹脂材料層１５を乾燥する。塗布条件および乾燥条件には、公知の条件を用いればよい。
そして、次に、溝部加工工程を実行する。溝部加工工程では、樹脂材料層１５の表面に沿って切削工具の刃先を移動させることで、樹脂材料層１５の表面を目的形状の溝部ＭＧの切断面ＣＳに沿って削り取る。この溝部加工工程によって、図３Ｂに示すように、溝部ＭＧの形成された樹脂層１４を備えた軸受１０を作製する。
溝部ＭＧの形成は、切削工具による樹脂材料層１５の切削による形成に限定されない。例えば、溝部ＭＧは、エッチングやローラなどによって形成されてもよい。
ここで、樹脂材料層１５には添加剤１８が含まれる。樹脂材料層１５に含まれる添加剤１８の溝部ＭＧに対する相対サイズが大きいほど、溝部ＭＧの加工が困難となる場合がある。しかし上述したように、本実施形態では、添加剤１８の平均粒径は溝部ＭＧの深さｄ未満である。このため、本実施形態では、樹脂材料層１５に添加剤１８が含まれていても、容易に溝部ＭＧの形成を行うことができる。
また、溝部ＭＧの形成時には、樹脂材料層１５の切削などによって添加剤１８が樹脂層１４から脱落し、樹脂層１４の表面に脱落部Ｆが形成される場合がある（図３Ｂ参照）。しかし上述したように、本実施形態では、添加剤１８の平均粒径は溝部ＭＧの深さｄ未満である。このため、溝部ＭＧの形成時の添加剤１８の脱落によって樹脂層１４の表面に脱落部Ｆが形成された場合であっても、本実施形態の軸受１０における溝部ＭＧの形状は、目的形状を略維持した状態となる（図３Ｂ参照）。すなわち、本実施形態では、目的形状に対する形状欠陥率の抑制された（すなわち正常な）溝部ＭＧを有する軸受１０を作製することができる。
一方、添加剤１８の平均粒径が溝部ＭＧの深さｄ以上である従来の軸受では、目的形状の溝部ＭＧを形成することが困難となる場合があった。
図４は、比較軸受１０００の一例の説明図である。比較軸受１０００では、比較樹脂層１７の合成樹脂１６中に分散された黒鉛２１およびクレー２３などの添加剤１９の平均粒径が、溝部ＭＧの深さｄ以上である。このため、比較軸受１０００では、溝部ＭＧに対する添加剤１９の相対サイズが大きく、比較樹脂層１７の樹脂材料層の表面に溝部ＭＧの加工を行うことが困難となる場合があった。
また、比較軸受１０００では、溝部ＭＧの形成時に添加剤１９が脱落することで形成された脱落部Ｆの溝部ＭＧに対する相対サイズが大きく、結果的に目的形状から大幅に変形した形状の溝部ＭＧが形成される場合があった（図４参照）。このため、比較軸受１０００では、正常な溝部ＭＧを付ける事が出来ず、安定した軸受性能を発揮する事は困難と考えられ、軸受製品としては、品質に問題が出る。
一方、本実施形態の軸受１０は、添加剤１８の平均粒径が溝部ＭＧの深さｄ未満である。このため、本実施形態では、樹脂材料層１５に添加剤１８が含まれていても、容易に溝部ＭＧの形成を行うことができる。また、図３Ｂに示すように、本実施形態の軸受１０は、従来の比較軸受１０００に比べて溝部ＭＧの目的形状に対する形状欠陥率が小さく、より目的形状に近いまたは一致する溝部ＭＧを備えた軸受１０を作製することができると考えられる。
このため、本実施形態では、目的形状の溝部ＭＧが形成されることで、溝部ＭＧによる好適な潤滑油保持力が得られ、軸受１０の耐焼付き性の向上を図ることができると考えられる。
（コンプレッサ）
次に、軸受１０の適用形態の一例を説明する。軸受１０は、例えば燃料噴射ポンプにおけるブシュ、各種の軸受、またはコンプレッサなどとして用いられる。
次に、軸受１０の適用形態の一例を説明する。軸受１０は、例えば燃料噴射ポンプにおけるブシュ、各種の軸受、またはコンプレッサなどとして用いられる。
図５は、コンプレッサ４０の一例の模式図である。コンプレッサ４０は、軸受１０の適用形態の一例である。図５には、スクロール式コンプレッサを一例として示す。スクロール式コンプレッサは、例えば、自動車用、家庭用、鉄道用、または業務用の空気調和機において、冷媒ガスなどの気体の圧縮に用いられる。
コンプレッサ４０は、両端を閉鎖した円筒形のハウジング４１を有する。例えば、ハウジング４１の中心はｚ軸に沿って配置されている。ｚ軸方向は、鉛直方向に平行な方向に一致する。＋ｚ方向は鉛直方向であり上方と称して説明する場合がある。－ｚ方向は反鉛直方向であり下方と称して説明する場合がある。
ハウジング４１の上方（－ｚ方向）には、大気を吸入する吸入管４４が設けられている。ハウジング４１の側面には、ハウジング４１内のチャンバ４５に貯留された圧縮空気を吐出する吐出管４６が設けられている。ハウジング４１の内部には、ハウジング４１に固定された軸受１０と、軸受１０によって回転可能に支持さされた軸部材３０と、がｚ軸に沿った方向に配置されている。すなわち、図５には、軸部材３０および軸受１０の延伸方向Ｚと、鉛直方向に平行な方向であるｚ軸方向と、が一致する形態を一例として示す。言い換えると、図５には、コンプレッサ４０が縦型コンプレッサである形態を一例として説明する。
コンプレッサ４０のハウジング４１内の上方には、渦巻状の羽根が設けられた固定スクロール部材４７が固定されている。固定スクロール部材４７の下方には、固定スクロール部材４７の羽根と巻方向が逆の渦巻状の羽根が設けられた可動スクロール部材４８が、固定スクロール部材４７に対向配置されている。可動スクロール部材４８は、固定スクロール部材４７とともに圧縮室を形成する。
軸部材３０は、クランクピン３０Ａを上部にする。ハウジング４１の内部に設けられたモータ４３によって軸部材３０が回転駆動されると、クランクピン３０Ａが旋回する。クランクピン３０Ａは、可動スクロール部材４８の下方側に設けられたピン受け４８Ａに収容されており、自身が旋回することによって可動スクロール部材４８を旋回させる。
可動スクロール部材４８が旋回すると、吸入管４４から吸入した大気は可動スクロール部材４８と固定スクロール部材４７とにより形成される圧縮室に流入して圧縮され、チャンバ４５内に貯留される。コンプレッサ４０は、チャンバ４５内に貯留した圧縮空気を吐出管４６から外部へ吐出する。
一般に、冷媒を圧縮するコンプレッサ４０（エアコン用コンプレッサ）は、冷媒に潤滑油（冷凍機油）を含んでおり、冷媒の循環によって潤滑油を各軸受１０へ供給している。停止状態では冷媒が循環していないため潤滑油は供給されない。従って、停止から始動初期にかけては、軸受１０の潤滑は、軸受１０と軸部材３０との間に保持された（付着した）油によってのみ行われる事となる。
コンプレッサ４０の始動時には、軸受１０と軸部材３０との間に保持された油で潤滑されて、軸部材３０が回転駆動する。冷媒が循環するまでにこの油が枯渇すると焼付きが発生する。
本実施形態の軸受１０では、樹脂層１４の軸部材３０との対向面Ｃ２に、溝部ＭＧが設けられている。
このため、樹脂層１４に設けられた溝部ＭＧによって、軸受１０と軸部材３０との隙間に入り込んだ潤滑油の油保持力が高くなる。よって、コンプレッサ４０の始動時に、軸受１０の樹脂層１４と軸部材３０とが潤滑され軸部材３０の回転始動初期に油切れが発生して焼付くことが抑制されると考えられる。
従って、本実施形態の軸受１０を備えたコンプレッサ４０は、耐焼付き性の向上を図ることが出来ると考えられる。
なお、図５には、コンプレッサ４０が縦型コンプレッサである形態を一例として示した。しかし、コンプレッサ４０は、軸部材３０および軸受１０の延伸方向Ｚが水平方向に一致する方向に配置された横型コンプレッサであってもよい。また、コンプレッサ４０は、軸部材３０および軸受１０の延伸方向Ｚが水平方向および鉛直方向の双方に対して交差する方向に配置された形態であってもよい。
なお、溝部ＭＧの形成タイミングは限定されない。例えば、コンプレッサ４０に軸受１０を取り付ける前に、溝部ＭＧを形成してもよい。すなわち、溝部ＭＧの形成された軸受１０をコンプレッサ４０に取り付けることで、コンプレッサ４０を作製してもよい。
また、コンプレッサ４０に溝部ＭＧ未形成の樹脂材料層１５を有する軸受１０を取り付けた後に、樹脂材料層１５に対して溝部加工工程を行うことで、溝部ＭＧを形成してもよい。上述したように、本実施形態の軸受１０は、樹脂材料層１５に含まれる添加剤１８の平均粒径が形成対象の溝部ＭＧの深さｄ未満である。このため、本実施形態では、樹脂材料層１５に添加剤１８が含まれていても、容易に溝部ＭＧの形成を行うことができる。すなわち、本実施形態では、コンプレッサ４０に軸受１０を取り付けた後に溝部ＭＧを形成する場合であっても、容易且つ高精度に、目的形状の溝部ＭＧを形成することができる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
以下の樹脂層１４および比較樹脂層を有する試験片を作製し、これらの試験片について、耐焼付き性を評価した。
－試験片の作製－
基材１２として、厚さ１．５ｍｍの鋼板（ＳＰＣＣ（ＪＩＳ））を用意した。また、表１の実施例１～実施例３に示す組成の合成樹脂に、表１の実施例１～実施例３に示す添加剤を添加した樹脂層１４の構成材料の溶液を調整した。そして、この溶液を、基材１２上にナイフコート法により塗布した。塗布後、室温～約２００℃の範囲で６０分～９０分乾燥した。その後、約３００℃まで昇温し、３０分～９０分焼成した。これらの工程により、基材１２上に樹脂材料層１５を形成した。さらに、樹脂材料層１５の表面に沿って切削工具の刃先を移動させることで、樹脂材料層１５の表面を目的形状の溝部ＭＧの切断面ＣＳに沿って削り取った。目的形状は、溝部ＭＧの深さｄ４．０μｍ、溝部ＭＧの幅０．０７５μｍ、断面形状Ｖ字状とした。
基材１２として、厚さ１．５ｍｍの鋼板（ＳＰＣＣ（ＪＩＳ））を用意した。また、表１の実施例１～実施例３に示す組成の合成樹脂に、表１の実施例１～実施例３に示す添加剤を添加した樹脂層１４の構成材料の溶液を調整した。そして、この溶液を、基材１２上にナイフコート法により塗布した。塗布後、室温～約２００℃の範囲で６０分～９０分乾燥した。その後、約３００℃まで昇温し、３０分～９０分焼成した。これらの工程により、基材１２上に樹脂材料層１５を形成した。さらに、樹脂材料層１５の表面に沿って切削工具の刃先を移動させることで、樹脂材料層１５の表面を目的形状の溝部ＭＧの切断面ＣＳに沿って削り取った。目的形状は、溝部ＭＧの深さｄ４．０μｍ、溝部ＭＧの幅０．０７５μｍ、断面形状Ｖ字状とした。
これらの処理により、実施例１～実施例３の各々の樹脂層１４の試験片を作製した。
また、比較樹脂層１７の構成材料として、表１の比較例１～比較例３に示す合成樹脂、添加剤を用いた点以外は、実施例１～実施例３の樹脂層１４と同様にして、比較例１～比較例３の比較樹脂層１７の試験片を作製した。
なお、黒鉛としては、鱗片状であり、黒鉛化度が９９％の黒鉛を用いた。また、クレーとしては、構造式がＡｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２のクレーを用いた。
―評価―
―耐焼付き性―
実施例の試験片および比較例の試験片について、耐焼付き性を評価した。耐焼付き性の評価は、図６に示す試験機を用いて行った。
―耐焼付き性―
実施例の試験片および比較例の試験片について、耐焼付き性を評価した。耐焼付き性の評価は、図６に示す試験機を用いて行った。
図６は、耐焼付き性試験の説明図である。樹脂層１４または比較樹脂層１７の各々に相当する試験片の溝部ＭＧ側を軸部材３０に対向配置し、溝部ＭＧ側の表面に４５ｍｇの潤滑油を塗布した。そして、荷重をかけながら軸部材３０を回転させることで、耐焼付き性を評価した。評価は、以下の条件で行った。
・試験機：焼付試験機（図６参照）
・荷重：５Ｍｐａ
・回転速度（周速）：２ｍ／ｓ
・試験温度（雰囲気温度）：４０℃
・軸部材３０の材質：ＳＣＭ４１５（Ｈｖ５００以上）
・軸部材３０の表面粗さＲａ：０．１５μｍ
・潤滑油：流動パラフィン（粘度：４．４×１０－３Ｐa・s）
・潤滑方法：潤滑油の塗布 ４５ｍｇ
・オイルクリアランス：１００μｍ
・焼付き判定：軸部材３０の回転駆動開始から摩擦トルクが４．８Ｎ・ｍとなるまでに要する時間（秒）
・荷重：５Ｍｐａ
・回転速度（周速）：２ｍ／ｓ
・試験温度（雰囲気温度）：４０℃
・軸部材３０の材質：ＳＣＭ４１５（Ｈｖ５００以上）
・軸部材３０の表面粗さＲａ：０．１５μｍ
・潤滑油：流動パラフィン（粘度：４．４×１０－３Ｐa・s）
・潤滑方法：潤滑油の塗布 ４５ｍｇ
・オイルクリアランス：１００μｍ
・焼付き判定：軸部材３０の回転駆動開始から摩擦トルクが４．８Ｎ・ｍとなるまでに要する時間（秒）
上記条件で軸部材３０を回転させ、軸部材３０の回転駆動開始から摩擦トルクが４．８Ｎ・ｍとなるまでに要する時間（秒）を、焼付きまでの経過時間として測定した。焼付きまでの経過時間とは、軸部材３０の回転駆動開始から焼付き発生までに要する時間を意味する。測定結果を表１に示した。表１中、焼付きまでの経過時間が長いほど、耐焼付き性が高い、すなわち耐焼付き性に優れていることを示す。
－溝部ＭＧによる耐焼付き性向上の評価－
表１に示すように、溝部ＭＧを付けた実施例の試験片は全て、比較例の溝部ＭＧの無い試験片に比べて焼き付きまでの経過時間が長かった。このため、実施例の樹脂層１４の試験片は、比較例の比較樹脂層１７の試験片に比べて、耐焼付き性が高いという評価結果が得られた。
表１に示すように、溝部ＭＧを付けた実施例の試験片は全て、比較例の溝部ＭＧの無い試験片に比べて焼き付きまでの経過時間が長かった。このため、実施例の樹脂層１４の試験片は、比較例の比較樹脂層１７の試験片に比べて、耐焼付き性が高いという評価結果が得られた。
―溝部形状加工性判定―
実施例の試験片および比較例の試験片について、溝部ＭＧの形状加工性を評価した。評価結果を表２に示した。
実施例の試験片および比較例の試験片について、溝部ＭＧの形状加工性を評価した。評価結果を表２に示した。
表２に示すように、Ｇｒ粒径が溝部ＭＧの深さよりも小さい場合には、溝部形状の形状欠陥率が小さかった（形状正常）。また、表２に示すように、Ｇｒ粒径が溝部ＭＧの深さよりも大きい場合には、溝部形状の形状欠陥率が大きかった（形状異常）。
詳細には、実施例の試験片および比較例の試験片について、軸受１０および比較軸受１０００の溝部ＭＧの表面を延伸方向Ｚに沿って粗さ測定装置（小坂研究所製ＳＥ－３４００）でトレースし、溝部ＭＧの延伸方向Ｚに沿った表面形状拡大曲線を得た。そして、実施例の試験片および比較例の試験片の各々について、表面形状拡大曲線に含まれる複数の溝部ＭＧの各々の深さｄの平均値ａｖ、および溝部ＭＧの深さｄの標準偏差σを算出した。
さらに、実施例の試験片および比較例の試験片の各々について、含まれる複数の溝部ＭＧの内、上記平均値ａｖに対して標準偏差σ×１／２の範囲内の深さｄの溝部ＭＧを正常とし、該範囲外の深さｄの溝部ＭＧを欠陥とした。そして、実施例の試験片および比較例の試験片の各々について、含まれる複数の溝部ＭＧの内、欠陥と判断した溝部ＭＧの割合が２０％以上である場合、溝部ＭＧの形状異常と判定した。また、実施例の試験片および比較例の試験片の各々について、含まれる複数の溝部ＭＧの内、欠陥と判断した溝部ＭＧの割合が２０％未満である場合、溝部ＭＧの形状正常と判定し、２０％以上を形状異常と判定した。判定結果を表１および表２に示す。
また、表２に示すように、実施例の試験片は全て溝部ＭＧの形状正常と判定された。一方、比較例の試験片は、全て溝部ＭＧの形状異常と判定された。
なお、上述の実施例において使用した各種の材料およびその組成はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る樹脂層１４は、不可避不純物などを更に含んでもよい。また、軸受１０の具体的構造は、図１Ａ～図２などに例示したものに限定されない。
１０ 軸受
１２ 基材
１４ 樹脂層
１６ 合成樹脂
１６Ａ ＰＴＦＥ粒子
１８ 添加剤
２０ 黒鉛
２２ クレー
４０ コンプレッサ
１２ 基材
１４ 樹脂層
１６ 合成樹脂
１６Ａ ＰＴＦＥ粒子
１８ 添加剤
２０ 黒鉛
２２ クレー
４０ コンプレッサ
Claims (5)
- 筒状の基材と、
前記基材の内周面に接合し、前記基材の前記内周面の側に収容される軸部材との対向面側の表面に前記軸部材の延伸方向に対して交差する方向に沿った複数の溝部が設けられ、合成樹脂および前記合成樹脂中に分散された添加剤を含む樹脂層と、
を備え、
前記添加剤の平均粒径が、前記溝部の深さ未満である、
軸受。 - 前記添加剤は、
黒鉛およびクレーの少なくとも一方を含む、
請求項１に記載の軸受。 - 前記黒鉛の平均粒径が１．０μｍ以上４．０μｍ未満であり、
前記クレーの平均粒径が２．０μｍ以上３．５μｍ未満であり、
前記溝部の深さが４μｍ以上７μｍ以下である、
請求項２に記載の軸受。 - 前記合成樹脂は、ＰＴＦＥ粒子を含む、
請求項１に記載の軸受。 - 請求項１に記載の軸受を備えたコンプレッサ。
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