JP3948774B2 - 斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る斜板を組み込む斜板式コンプレッサは、自動車室内の冷房や除湿を行なう為の自動車用空気調和装置に組み込み、エバポレータから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから、コンデンサに向けて吐出する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機は、図６に略示する様に構成される。コンプレッサ１は、吸入ポートから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから吐出ポートより吐出する。このコンプレッサ１から吐出された冷媒は、コンデンサ２を通過する間に空気との間で熱交換を行なう事により放熱して凝縮する。このコンデンサ２から吐出された液状の冷媒は、リキッドタンク３と膨張弁４とを通過してからエバポレータ５内に送り込まれ、このエバポレータ５内で蒸発する。内部で冷媒が蒸発する事により、このエバポレータ５の温度が低下する為、このエバポレータ５を通過する空気を冷却し、自動車室内の冷房や除湿を行なえる。エバポレータ５内で蒸発した冷媒は、上記吸入ポートからコンプレッサ１内に吸入される。
【０００３】
この様な自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機を構成するコンプレッサ１は、従来から種々の構造のものが知られている。又、駆動軸の回転運動を斜板によりピストンの往復運動に変換し、このピストンにより冷媒の圧縮を行なう斜板式コンプレッサも、従来から広く知られている。図７〜８は、この様な斜板式コンプレッサの１例として、特公昭６４−１６６８号公報に記載されたものを示している。尚、この図７〜８に示した従来構造は、斜板の傾斜角度を変える事により容量を調節自在とした可変容量型に関するものであるが、図７は容量を最大とした状態を、図８は同じく最小とした状態を、それぞれ示している。先ず、この図７〜８に示した従来の可変容量型の斜板式コンプレッサに就いて説明する。
【０００４】
コンプレッサ１を構成するケーシング６は、中央のケーシング本体７をヘッドケース８と端板９とで軸方向（図７〜８の左右方向）両側から挟持し、更に複数本の結合ボルト（図示せず）により結合して成る。このうちのヘッドケース８の内側には、低圧室１０、１０と高圧室１１とを設けている。尚、高圧室１１内は勿論、低圧室１０内の圧力も陽圧である。又、上記ケーシング本体７とヘッドケース８との間には平板状の隔壁板１５を挟持している。尚、図７〜８で複数に分割されている如く表されている低圧室１０、１０は互いに連通しており、上記ヘッドケース８の外面に設けられた単一の吸入ポート１２ａに通じている。又、上記高圧室１１は、やはり上記ヘッドケース８に設けられた吐出ポート１２ｂに通じている。そして、上記吸入ポート１２ａを前記エバポレータ５（図６）の出口に、上記吐出ポート１２ｂを前記コンデンサ２（図６）の入口に、それぞれ通じさせている。
【０００５】
上記ケーシング６内には駆動軸１３を、上記ケーシング本体７と端板９とに掛け渡す状態で、回転のみ自在に支持している。即ち、上記駆動軸１３の両端部を１対のラジアルニードル軸受２２ａ、２２ｂにより、上記ケーシング本体７と端板９とに支持すると共に、１対のスラストころ軸受２３ａ、２３ｂにより、この駆動軸１３に加わるスラスト荷重を支承自在としている。これら１対のスラストころ軸受２３ａ、２３ｂのうち、一方（図７〜８の右方）のスラストころ軸受２３ａは、調整ナット２４と上記駆動軸１３の一端部（図７〜８の右端部）に形成した段部２５との間に設けている。この調整ナット２４は、上記ケーシング本体７の中心孔２６に形成した雌ねじ部に螺合して、軸方向位置を調整自在である。又、他方（図７〜８の左方）のスラストころ軸受２３ｂは、後述する支持ブラケット２０と上記端板９との間に設けている。又、上記ケーシング６の内側で上記駆動軸１３の周囲部分には、複数（例えば円周方向等間隔に５〜６個、図面には１個のみ記載）のシリンダ１４を形成している。この様にケーシング本体７に形成した、複数のシリンダ１４の内側には、それぞれピストン１６を、軸方向に亙る変位自在に嵌装している。
【０００６】
又、上記ケーシング本体７の一部内側で、上記複数のシリンダ１４を形成した部分と前記端板９との間部分は、クランク室１８としている。そして、上記駆動軸１３の中間部でこのクランク室１８内に位置する部分に、スリーブ１９と支持ブラケット２０とを、上記シリンダ１４を設けた側から順に設けている。このうちのスリーブ１９は、その外径面１９ａ（外周面）を球状凸面とし、内径面（内周面）を円筒面としている。そして、このうちの内径面を、上記駆動軸１３に対する摺動を自在としている。又、上記支持ブラケット２０は、上記駆動軸１３に外嵌固定して、この駆動軸１３と共に回転する様にしている。尚、上記スリーブ１９の一端面（図７〜８の左端面）と上記支持ブラケット２０の基端部（図７〜８の下端部）片側面（図７〜８の右側面）との間には圧縮ばね２１を設けて、上記スリーブ１９にシリンダ１４に近づく方向の弾力を付与している。従って上記スリーブ１９は、次述する斜板２７に力が作用しない限り、図８に示す様にストップリング２８に衝合するまで上記シリンダ１４側に変位し、上記斜板２７が上記駆動軸１３に対して直角に近くなるまで起立する（駆動軸１３に対する傾斜角度が大きくなる。言い換えれば、駆動軸１３の直交面に対する斜板２７の傾斜角度θが小さくなる。）。
【０００７】
上記スリーブ１９には斜板２７の内径部分を、揺動自在に外嵌している。即ち、この斜板２７の内径面２７ａ（内周面）は、上記スリーブ１９の外径面１９ａとほぼ同じ曲率を有する球状凹面としている。そして、上記内径面２７ａを上記外径面１９ａに、摺動自在に外嵌する事により、上記斜板２７を上記駆動軸１３の周囲に、軸方向に亙る変位及び傾斜角度の調節自在に支持している。
【０００８】
又、上記支持ブラケット２０の外周縁（図７〜８の上縁）には駆動腕２９を、直径方向外方に突出する状態で設けている。そして、この駆動腕２９の先端部に傾斜長孔３０を設けている。一方、上記斜板２７の片面（図７〜８の左面）で上記駆動腕２９と対向する部分には、被駆動腕３１を固設している。この被駆動腕３１の先端部にはガイドピン３２を、上記駆動軸１３に対し捩れの方向に支持している。このガイドピン３２は、上記傾斜長孔３０に遊合する事により上記斜板２７を、傾斜角度の調節自在に枢支している。即ち、上記斜板２７は、上記駆動軸１３に対する上記スリーブ１９の摺動に伴って、上記ガイドピン３２を中心に揺動する。
【０００９】
例えば、上記スリーブ１９が圧縮ばね２１の弾力に抗して支持ブラケット２０に近づいた状態では、上記ガイドピン３２が、図７に示す様に、上記傾斜長孔３０の（駆動軸１３を中心とする直径方向の）外端部に移動する。そして、この状態では、駆動軸１３の直交面に対する上記斜板２７の傾斜角度θが大きくなって、駆動軸１３の回転に伴う前記各ピストン１６のストロークが長くなり、コンプレッサ１の容量が増大する。これに対して、上記スリーブ１９が圧縮ばね２１の弾力に基づいて支持ブラケット２０から遠ざかった状態では、上記ガイドピン３２が、図８に示す様に、上記傾斜長孔３０の内端部に移動する。そして、この状態では上記傾斜角度θが小さくなって、駆動軸１３の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが短くなり、コンプレッサ１の容量が減少する。
【００１０】
上述の様にして駆動軸１３の周囲に支持された斜板２７の円周方向複数個所と上記各ピストン１６とは、それぞれ１対ずつのスライディングシュー１７、１７により連結している。これら各スライディングシュー１７、１７の内側面（互いに対向する面）は平坦面として、上記斜板２７の両側面外径寄り部分に摺接させている。又、これら各スライディングシュー１７、１７の外側面（相手スライディングシュー１７と反対側面）は球状凸面としている。そして、上記内側面を上記斜板２７の両側面に当接させた状態で、これら両スライディングシュー１７、１７の外側面を単一球面上に位置させている。一方、上記各ピストン１６の後端部（前記隔壁板１５から遠い側の端部で、図７〜８の左端部）には、上記スライディングシュー１７、１７と共に伝達部材を構成する連結腕部３４を、各ピストン１６と一体に形成している。そして、各連結腕部３４に、上記１対のスライディングシュー１７、１７を抱持する為の抱持部３３を形成している。この抱持部３３には、上記各スライディングシュー１７、１７の外側面と密に摺接する球状凹面３５、３５を、互いに対向させて形成している。
【００１１】
又、前記ケーシング本体７の一部内周面で、上記各連結腕部３４の外端部に整合する部分には、各ピストン１６毎にそれぞれ１対ずつのガイド面３６を、円周方向に離隔させて形成している。上記各連結腕部３４の外端部の円周方向両端縁部は、このガイド面３６に案内されて、上記ピストン１６の軸方向（図７〜８の左右方向）に亙る変位のみ自在である。従って、上記各ピストン１６も、前記シリンダ１４内に、軸方向に亙る変位のみ自在（回転不能）に嵌装されている。この結果、上記各連結腕部３４は、上記斜板２７の揺動変位に伴って上記各ピストン１６を押し引きし、これら各ピストン１６を上記シリンダ１４内で軸方向に往復移動させる。
【００１２】
一方、前記低圧室１０及び高圧室１１と上記各シリンダ１４とを仕切るべく、前記ケーシング本体７とヘッドケース８との突き合わせ部に挟持している隔壁板１５には、上記低圧室１０と上記各シリンダ１４とを連通させる吸入口３７と、上記高圧室１１と上記シリンダ１４とを連通させる吐出口３８とを設けている。そして、このうちの吸入口３７部分に、上記低圧室１０から上記各シリンダ１４に向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁３９を設けている。又、上記吐出口３８部分には、上記各シリンダ１４から上記高圧室１１に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁４０を設けている。これら吸入弁３９及び吐出弁４０は一般的に、図示の様なリード弁を使用する。
【００１３】
又、上記低圧室１０と前記クランク室１８との間には、これら両室１０、１８同士を連通させる圧力調整通路４１を設けている。そして、この圧力調整通路４１の途中に圧力調整弁４５を設けている。この圧力調整弁４５は、周囲の圧力に応じて軸方向に亙り伸縮するベローズ４２と、このベローズ４２の伸縮に伴って流通孔４３を開閉するニードル４４とを含んで構成する。そして、冷房負荷の変動に伴って変化する低圧室１０部分の冷媒圧力に応じて、上記圧力調整通路４１の開閉、或は開度の調整を行なう。尚、上記ベローズ４２は、内部に所定圧力の気体を封入した状態で密閉している。
【００１４】
上述の様に構成される従来の可変容量型のコンプレッサ１の作用は次の通りである。自動車室内の冷房或は除湿を行なう為、蒸気圧縮式冷凍機を運転する場合には、前記駆動軸１３を回転駆動する。この結果、前記斜板２７が回転して、前記複数のピストン１６をそれぞれシリンダ１４内で往復移動させる。そして、この様なピストン１６の往復移動に伴って、前記吸入ポート１２ａに通じる低圧室１０内の冷媒蒸気が、前記吸入口３７を通じてシリンダ１４内に吸い込まれる。この冷媒蒸気は、次いでこのシリンダ１４内で圧縮されてから、前記吐出口３８を通じて前記高圧室１１に送り出される。
【００１５】
冷房負荷が大きく、上記コンプレッサ１で多量の冷媒蒸気を圧縮する必要がある場合には、前記エバポレータ５（図６）から上記低圧室１０に送り込まれる冷媒蒸気の圧力が高くなり、この低圧室１０と通じる圧力調整通路４１内の圧力も高くなる。この状態では、上記圧力調整弁４５を構成するベローズ４２が縮み、ニードル４４が流通孔４３から退避する。この結果、前記クランク室１８が、上記流通孔４３、圧力調整通路４１を介して上記低圧室１０に通じ、上記クランク室１８内の圧力が低くなる。
【００１６】
ところで、このクランク室１８の圧力は、上記複数のピストン１６の後背面（図７〜８の左面）に加わる。これに対してこれら各ピストン１６の前面（図７〜８の右面）には、前記シリンダ１４の圧縮空間（ピストン１６の前面と前記隔壁板１５との間の空間）内の圧力が加わる。従って、これら各ピストン１６は、上記クランク室１８内の圧力と圧縮空間内の圧力との差に応じた力で、圧力が低い側に押される傾向となる。そして、各ピストン１６に加わるこれらの力の合計が、上記斜板２７の傾斜角度を変化させる方向に加わる。勿論、上記圧縮空間内の圧力はピストン１６の行程により変化するが、ピストン１６の往復は高速で行なわれるので、上記圧縮空間内の圧力は全行程の平均値として考える事ができる。従って、上述の様に上記クランク室１８内の圧力を低くした状態では、このクランク室１８内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて十分に低くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７に向け、図７〜８で左方に押圧する力が強くなる。一方、前述の様に、この斜板２７を枢支する為の枢軸であるガイドピン３２は、駆動軸１３の中心から直径方向外方にずれた位置に設けている。この為、上記各ピストン１６が上記斜板２７を押圧するモーメントは、各ピストン１６毎に異なり、上記ガイドピン３２に近いピストン１６では小さく、同じく遠いピストン１６では大きくなる。従って、クランク室１８内の圧力が低い状態では、上記斜板２７が図７に示す様に、上記ガイドピン３２から遠い側がシリンダ１４から離れる方向に大きく傾斜する（前記傾斜角度θが大きくなる）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが大きくなり、上記コンプレッサ１の容量が増大する。
【００１７】
これに対して、冷房負荷が小さく、上記コンプレッサ１から吐出する冷媒蒸気が少なくて済む場合には、前記エバポレータ５（図６）から上記低圧室１０に送り込まれる冷媒蒸気の圧力が低くなり、この低圧室１０に通じる圧力調整通路４１内の圧力も低くなる。この状態では、上記圧力調整弁４５を構成するベローズ４２が伸び、ニードル４４の先端部が流通孔４３に進入する。この結果、前記クランク室１８と上記低圧室１０との連通が断たれる。このクランク室１８内には、上記ピストン１６の外周面と前記シリンダ１４の内周面との間の隙間から漏れた高圧の冷媒蒸気（ブローバイガス）が少しずつ進入するので、この様にクランク室１８と低圧室１０との連通が断たれた状態では、上記クランク室１８内の圧力が上昇する。
【００１８】
この様に上記クランク室１８内の圧力が高くなった状態では、このクランク室１８内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて高くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７から遠ざけるべく、図７〜８で右方に押圧する力が強くなる。従って、上記斜板２７が図８に示す様に、駆動軸１３に対して垂直に近くなる（前記傾斜角度θが小さくなる）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが小さくなり、上記コンプレッサ１の容量が減少する。冷房負荷が中間の場合には、上記圧力調整弁４５が上記クランク室１８内の圧力を中間程度に調節し、上記斜板２７の傾斜角度θを図７に示した状態と図８に示した状態との中間に規制する。
【００１９】
上述の様に構成され作用する斜板式コンプレッサを構成する斜板２７は、図９に示す様に、母材４６の表面のうち、少なくとも前記スライディングシュー１７、１７と摺接する部分に、ボンド層４７を介して表面層４８を設けている。上記母材４６は、上記駆動軸１３の回転を上記ピストン１６に確実に伝達自在とすべく、鋳鉄等の高剛性を有する金属により造っている。又、上記ボンド層４７は、上記母材４６と表面層４８との密着性（結合性）を確保する為のもので、この母材４６の表面に、ニッケルのフレーム溶射により形成している。更に、上記表面層４８は、鉄又は鉄を主成分とする合金の様な鉄系金属により造られた上記スライディングシュー１７、１７と上記母材４６とが凝着するのを防止する為のもので、銅等の自己潤滑性を有する金属の超高速フレーム溶射により形成している。
【００２０】
上記斜板２７を上述の様に構成する事により、この斜板２７の剛性を十分に確保して、上記駆動軸１３の回転時に、この斜板１３を変形させる事なく、この駆動軸１３の回転運動を前記ピストン１６の往復運動に変換できる。又、鉄系金属製であるスライディングシュー１７、１７と摺接する部分には、銅等の自己潤滑性を有する金属製の表面層４８を形成しているので、上記駆動軸１３の回転に伴ってこれらスライディングシュー１７、１７と斜板２７とが摩擦し合った場合でも、摩擦面同士が凝着する事はない。尚、図７〜８には、駆動軸１３に対して斜板２７を揺動自在に支持した可変容量型の斜板式コンプレッサを示しているが、斜板の表面処理に関しては、駆動軸に斜板を固定した、固定容量型の斜板式コンプレッサの場合も同様である。勿論、この様な固定容量型斜板式コンプレッサの斜板も、本発明の対象となる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す様に、母材４６の表面にボンド層４７を介して表面層４８を形成する場合、表面層４８の形成作業だけでなく、ボンド層４７の形成作業も必要になる為、斜板２７の製作費が嵩む事が避けられない。勿論、ボンド層４７を省略すれば、上記斜板２７の製作費の低廉化を図れるが、単にボンド層４７を省略しただけの場合には、母材４６と表面層４８との密着性が不十分となり、長期間に亙る使用に伴って上記母材４６から表面層４８が剥離する等、十分な耐久性を確保する事が難しくなる。
本発明の斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法は、この様な事情に鑑みて、上記ボンド層４７を省略しても母材４６と表面層４８との密着性を確保し、この表面層４８が母材４６から剥離しにくい構造を、低コストで得られる製造方法を実現すべく考えたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板は、何れも、前述した従来の斜板式コンプレッサ用斜板と同様に、吸入ポート及び吐出ポートを有するケーシングと、このケーシング内に設けられて上記吸入ポートに通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられて上記吐出ポートに通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側でこの駆動軸の周囲部分に、それぞれがこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中間部周囲に、この駆動軸に対し直交する面に対し傾斜させた状態で支持されてこの駆動軸と共に回転する斜板と、この斜板の表面と摺接して、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の上記駆動軸の軸方向に亙る変位を上記各ピストンに伝達するスライディングシューと、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁とを備えた斜板式コンプレッサに組み込まれる。
又、この斜板は、高剛性を有する金属製の母材の表面で少なくとも上記スライディングシューと摺接する部分に、このスライディングシューを構成する金属とは異なる金属製の表面層を形成して成る。
【００２３】
特に、本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板のうち、請求項１に記載した斜板式コンプレッサ用斜板にあっては、上記斜板式コンプレッサの運転時に上記各スライディングシューと上記表面層との摺動に基づいてこの表面層に加わる摩擦力を、この表面層と上記母材の表面とを互いに食い込ませる方向に作用させるべく、この母材の表面でこの表面層を形成する部分に、上記斜板の円周方向に亙って方向性を持たせた多数の微小突部を形成している。
そして、請求項１に記載した斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法にあっては、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸に対し上記斜板の円周方向に任意の角度分傾斜して配置した状態で、上記ノズルから上記母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記多数の微小突部を方向性を持たせた状態で形成する。
【００２４】
又、本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板のうち、請求項２に記載した斜板式コンプレッサ用斜板にあっては、上記母材の表面で上記表面層を形成する部分に、それぞれがこの表面層に対するアンカとして機能自在な、上記斜板の円周方向に関して所定方向に傾斜した多数の微小突部と、同じくこの所定方向とは逆方向に傾斜した多数の微小突部 とを形成している。
そして、請求項２に記載した斜板式コンプレッサの製造方法にあっては、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸を挟んで上記斜板の円周方向に揺動変位させた状態で、このノズルからこの母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記所定方向に傾斜した多数の微小突部と上記逆方向に傾斜した多数の微小突部とを形成する。
【００２５】
【作用】
上述の様な本発明の製造方法により造られる斜板式コンプレッサ用斜板は、何れも、ボンド層を省略しても母材と表面層との密着性を確保し、この表面層を母材から剥離しにくくできる。この為、上記斜板の十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層を省略する事によるこの斜板の製作費の低廉化を図れる。又、上記母材の表面粗さを粗くしなくても、上記密着性を確保できる為、グリッドブラスト設備として、吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用する事ができ、ノズル及びグリッドの寿命を長くし、これらの交換サイクルを長くして、コスト低減を図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に関する参考例を示している。本参考例の斜板式コンプレッサ用斜板は、鋳鉄である母材４６の表面に直接、銅のプラズマ溶射層である表面層４８を形成している。前述の図９に示した従来構造の様なボンド層４７は形成していない。この様にボンド層４７を省略しても十分な耐久性を確保する為に、本参考例の場合には、母材４６の表面で表面層４８を形成する部分の面粗度を大きくしている。そして、この母材４６の表面に存在する微小な凹凸のうちの３０％以上の部分が、上記表面層４８に対するアンカとして機能する様にしている。
【００２７】
この為に本参考例の場合には、上記母材４６の表面粗さを、十点平均粗さ（Ｒｚ）で６０〜１００μｍとし、上記表面層４８の厚さＴ48を５０〜２００μｍとしている。尚、この表面層４８は、表面を平滑にする為、超高速フレーム溶射により予め厚めの表面層を形成した後、表面を研磨するが、この表面層４８の厚さＴ48とは、研磨後に於ける表面層４８の表面４９と、上記Ｒｚの中心線５０との距離を言う。又、微小な凹凸のうちの３０％以上の部分が上記表面層４８に対するアンカとして機能するとは、上記厚さＴ48に対するＲｚの１／２（＝Ｒｚ／２）の割合が３０％以上である事を言う。例えば、上記Ｒｚが１００μｍで、上記厚さＴ48が１００μｍの場合には、上記母材４６の表面に存在する微小な凹凸のうちの５０％が、上記表面層４８に対するアンカとして機能する事になる。
【００２８】
又、上述の様に、上記母材４６の表面粗さを、上記表面層４８に対して大きなアンカ効果を発揮し得る値に調整する為、上記母材４６の表面にグリッドブラスト処理を施す。そして、この様なグリッドブラスト処理を行なう際に、グリッドを射出する為の圧力を高くしたり、或は大きなグリッドを使用する等により、上記母材４６の表面粗さの値（Ｒｚ）を大きくする。
【００２９】
上述の様に構成される本参考例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが深く噛合するので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。
【００３０】
次に、図２〜４は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、鋳鉄である母材４６の表面で、超高速フレーム溶射層である表面層４８を形成する部分の表面に形成した多数の微小突起の形状を、斜板２７の円周方向に亙り方向性を持たせている。即ち、上記母材４６の表面に形成する微細な凹凸の断面形状を、例えばラチェット歯の如く、円周方向に関し非対称で一方向に傾斜した形状としている。
【００３１】
この様な、円周方向に関し傾斜した断面形状を有する微小凹凸を形成した母材４６の表面に上記表面層４８を形成すると、これら母材４６と表面層４８とが、円周方向に亙る方向性を持って互いに噛合する。即ち、これら母材４６と表面層４８とは、互いの密着面同士の間に所定方向の力が働く場合には、この力に基づいて剥離しにくくなる。そこで、本例の斜板２７を斜板式コンプレッサに組み付ける場合には、この斜板式コンプレッサの運転時に各スライディングシュー１７（図７〜８）と上記表面層４８との摺動に基づいてこの表面層４８に加わる摩擦力が、この表面層４８と上記母材４６の表面とを互いに食い込ませる方向に作用する様にする。例えば、上記母材４６の表面に図２に示した形状の微小凹凸を形成した場合には、上記スライディングシュー１７に対して上記斜板２７を、図２に矢印で示す様に、右方に変位させるべく、この斜板２７を組み付ける。
【００３２】
尚、上記母材４６の表面に、上述の様な円周方向に関し傾斜した断面形状を有する微小凹凸を形成する作業は、図３〜４に示す様にして行う。即ち、この作業は、前述した参考例で母材４６の表面に微小な凹凸を形成する場合と同様に、グリッドブラスト処理により行うが、被加工面である上記母材４６の表面にグリッドを吹き付ける為のノズル５１を、この母材４６の表面の直交軸に対し任意の角度θ51分傾斜配置する。そして、このノズル５１から母材４６の表面に向けグリッドを射出しつつ、この母材４６を回転させる。この母材４６の回転方向は特に問わないが、図４に矢印で示す様に、表面に吹き付けられるグリッドに向かう方向に回転させれば、このグリッドの吹き付け力と斜板２７の回転に基づく運動エネルギとが足されるので、効率の良い表面処理作業を行える。
【００３３】
上述の様に造られて前述の様に構成される本例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが、スライディングシュー２７との摩擦に基づく力により互いに食い込む方向に噛合しているので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。尚、本例の場合には、上記母材４６の表面の粗さを、前述した参考例の場合程粗くする必要はないし、アンカ効果を発揮する範囲を３０％以上とする必要もない（粗くしたり、３０％以上としなくても、母材４６と表面層４８との密着性を確保できる）。但し、本例と参考例とを組み合わせて実施すれば、母材４６から表面層４８が剥離するのを防止する効果がより大きくなる事は明らかである。これに対して、母材４６の表面粗さを小さく抑えれば、グリッドブラスト設備として、グリッド吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用して、コスト削減を図れる。即ち、前述した参考例を実施するには、グリッド吹付エネルギの大きな直圧式のものを使用する必要があり、ノズル及びグリッドの寿命が短くなる。これに対して母材４６の表面粗さを抑えれば、吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用してノズル及びグリッドの寿命を長くし、これらの交換サイクルを長くして、コスト低減を図れる。
【００３４】
次に、図５は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、母材４６の表面で表面層４８（図１〜２、９参照）を形成する部分に、斜板２７の円周方向に関して互いに逆方向に傾斜した、それぞれ多数の微小突部を形成している。即ち、上記母材４６の表面には、上記表面層４８に対するアンカとして機能自在な、上記斜板２７の円周方向に関して所定方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ａと、同じくこの所定方向とは逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ｂ、５２ｂとを形成している。
【００３５】
この様な、それぞれ円周方向に関し互いに逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ｂを形成した母材４６の表面に上記表面層４８を形成すると、これら母材４６と表面層４８とが、円周方向に亙る方向性を持たずに、互いに噛合する。即ち、これら母材４６と表面層４８とは、互いの密着面同士の間に面方向の力が働いても、何れかの微小突部５２ａ、５２ａ（又は５２ｂ、５２ｂ）と表面層４８との噛合に基づき、剥離しにくくなる。
【００３６】
尚、上記母材４６の表面に、上述の様な円周方向に関し互いに逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ｂを形成する作業は、図５に示す様に、被加工面である上記母材４６の表面にグリッドを吹き付ける為のノズル５１のこの母材４６の表面に対する傾斜角度を絶えず変化させつつ行う。即ち、上記ノズル５１を図５に矢印で示す様に揺動変位させつつ、このノズル５１から母材４６の表面に向けグリッドを射出しながら、この母材４６を回転させる。
【００３７】
上述の様に造られて前述の様に構成される本例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが、スライディングシュー２７との摩擦に基づく力により互いに噛合するので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。特に、本例の場合には、斜板２７の組み付けに関して方向性がないので、斜板式コンプレッサの使用方向が限定される事もない。尚、本例の場合も、前述した第１例の場合と同様に、上記母材４６の表面の粗さを、前述した参考例の場合程粗くする必要はないし、アンカ効果を発揮する範囲を３０％以上とする必要もない（粗くしたり、３０％以上としなくても、母材４６と表面層４８との密着性を確保できる）。但し、本例と参考例とを組み合わせて実施すれば、母材４６から表面層４８が剥離するのを防止する効果がより大きくなる事は明らかである。これに対して、表面粗さを抑えれば、ノズル及びグリッドの交換サイクルを長くしてコスト低減を図れる事は、前述した第１例と同様である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板は、以上に述べた通り構成され作用するが、十分な耐久性を確保しつつボンド層を省略できるので、十分な信頼性及び耐久性を有し、しかも安価な斜板式コンプレッサの実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例を示す、スライディングシューと摺接する斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【図２】 本発明の実施の形態の第１例を示す、スライディングシューと摺接する斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【図３】 第１例の構造を造る為、母材の表面を荒らす状態を示す模式図。
【図４】 同じく斜視図。
【図５】 本発明の実施の形態の第２例の構造を造る為、母材の表面を荒らす状態を示す模式図。
【図６】 自動車用空気調和装置を構成する蒸気圧縮式冷凍機の回路図。
【図７】 従来の可変容量型の斜板式コンプレッサを、吐出量を最大とした状態で示す断面図。
【図８】 同じく吐出量を最小とした状態で示す断面図。
【図９】 スライディングシューと摺接する、従来の斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサ
２ コンデンサ
３ リキッドタンク
４ 膨張弁
５ エバポレータ
６ ケーシング
７ ケーシング本体
８ ヘッドケース
９ 端板
１０ 低圧室
１１ 高圧室
１２ａ 吸入ポート
１２ｂ 吐出ポート
１３ 駆動軸
１４ シリンダ
１５ 隔壁板
１６ ピストン
１７ スライディングシュー
１８ クランク室
１９ スリーブ
１９ａ 外径面
２０ 支持ブラケット
２１ 圧縮ばね
２２ａ、２２ｂ ラジアルニードル軸受
２３ａ、２３ｂ スラストころ軸受
２４ 調整ナット
２５ 段部
２６ 中心孔
２７ 斜板
２７ａ 内径面
２８ ストップリング
２９ 駆動腕
３０ 傾斜長孔
３１ 被駆動腕
３２ ガイドピン
３３ 抱持部
３４ 連結腕部
３５ 球状凹面
３６ ガイド面
３７ 吸入口
３８ 吐出口
３９ 吸入弁
４０ 吐出弁
４１ 圧力調整通路
４２ ベローズ
４３ 流通孔
４４ ニードル
４５ 圧力調整弁
４６ 母材
４７ ボンド層
４８ 表面層
４９ 表面
５０ 中心線
５１ ノズル
５２ａ、５２ｂ 微小突部
【産業上の利用分野】
この発明に係る斜板を組み込む斜板式コンプレッサは、自動車室内の冷房や除湿を行なう為の自動車用空気調和装置に組み込み、エバポレータから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから、コンデンサに向けて吐出する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機は、図６に略示する様に構成される。コンプレッサ１は、吸入ポートから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから吐出ポートより吐出する。このコンプレッサ１から吐出された冷媒は、コンデンサ２を通過する間に空気との間で熱交換を行なう事により放熱して凝縮する。このコンデンサ２から吐出された液状の冷媒は、リキッドタンク３と膨張弁４とを通過してからエバポレータ５内に送り込まれ、このエバポレータ５内で蒸発する。内部で冷媒が蒸発する事により、このエバポレータ５の温度が低下する為、このエバポレータ５を通過する空気を冷却し、自動車室内の冷房や除湿を行なえる。エバポレータ５内で蒸発した冷媒は、上記吸入ポートからコンプレッサ１内に吸入される。
【０００３】
この様な自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機を構成するコンプレッサ１は、従来から種々の構造のものが知られている。又、駆動軸の回転運動を斜板によりピストンの往復運動に変換し、このピストンにより冷媒の圧縮を行なう斜板式コンプレッサも、従来から広く知られている。図７〜８は、この様な斜板式コンプレッサの１例として、特公昭６４−１６６８号公報に記載されたものを示している。尚、この図７〜８に示した従来構造は、斜板の傾斜角度を変える事により容量を調節自在とした可変容量型に関するものであるが、図７は容量を最大とした状態を、図８は同じく最小とした状態を、それぞれ示している。先ず、この図７〜８に示した従来の可変容量型の斜板式コンプレッサに就いて説明する。
【０００４】
コンプレッサ１を構成するケーシング６は、中央のケーシング本体７をヘッドケース８と端板９とで軸方向（図７〜８の左右方向）両側から挟持し、更に複数本の結合ボルト（図示せず）により結合して成る。このうちのヘッドケース８の内側には、低圧室１０、１０と高圧室１１とを設けている。尚、高圧室１１内は勿論、低圧室１０内の圧力も陽圧である。又、上記ケーシング本体７とヘッドケース８との間には平板状の隔壁板１５を挟持している。尚、図７〜８で複数に分割されている如く表されている低圧室１０、１０は互いに連通しており、上記ヘッドケース８の外面に設けられた単一の吸入ポート１２ａに通じている。又、上記高圧室１１は、やはり上記ヘッドケース８に設けられた吐出ポート１２ｂに通じている。そして、上記吸入ポート１２ａを前記エバポレータ５（図６）の出口に、上記吐出ポート１２ｂを前記コンデンサ２（図６）の入口に、それぞれ通じさせている。
【０００５】
上記ケーシング６内には駆動軸１３を、上記ケーシング本体７と端板９とに掛け渡す状態で、回転のみ自在に支持している。即ち、上記駆動軸１３の両端部を１対のラジアルニードル軸受２２ａ、２２ｂにより、上記ケーシング本体７と端板９とに支持すると共に、１対のスラストころ軸受２３ａ、２３ｂにより、この駆動軸１３に加わるスラスト荷重を支承自在としている。これら１対のスラストころ軸受２３ａ、２３ｂのうち、一方（図７〜８の右方）のスラストころ軸受２３ａは、調整ナット２４と上記駆動軸１３の一端部（図７〜８の右端部）に形成した段部２５との間に設けている。この調整ナット２４は、上記ケーシング本体７の中心孔２６に形成した雌ねじ部に螺合して、軸方向位置を調整自在である。又、他方（図７〜８の左方）のスラストころ軸受２３ｂは、後述する支持ブラケット２０と上記端板９との間に設けている。又、上記ケーシング６の内側で上記駆動軸１３の周囲部分には、複数（例えば円周方向等間隔に５〜６個、図面には１個のみ記載）のシリンダ１４を形成している。この様にケーシング本体７に形成した、複数のシリンダ１４の内側には、それぞれピストン１６を、軸方向に亙る変位自在に嵌装している。
【０００６】
又、上記ケーシング本体７の一部内側で、上記複数のシリンダ１４を形成した部分と前記端板９との間部分は、クランク室１８としている。そして、上記駆動軸１３の中間部でこのクランク室１８内に位置する部分に、スリーブ１９と支持ブラケット２０とを、上記シリンダ１４を設けた側から順に設けている。このうちのスリーブ１９は、その外径面１９ａ（外周面）を球状凸面とし、内径面（内周面）を円筒面としている。そして、このうちの内径面を、上記駆動軸１３に対する摺動を自在としている。又、上記支持ブラケット２０は、上記駆動軸１３に外嵌固定して、この駆動軸１３と共に回転する様にしている。尚、上記スリーブ１９の一端面（図７〜８の左端面）と上記支持ブラケット２０の基端部（図７〜８の下端部）片側面（図７〜８の右側面）との間には圧縮ばね２１を設けて、上記スリーブ１９にシリンダ１４に近づく方向の弾力を付与している。従って上記スリーブ１９は、次述する斜板２７に力が作用しない限り、図８に示す様にストップリング２８に衝合するまで上記シリンダ１４側に変位し、上記斜板２７が上記駆動軸１３に対して直角に近くなるまで起立する（駆動軸１３に対する傾斜角度が大きくなる。言い換えれば、駆動軸１３の直交面に対する斜板２７の傾斜角度θが小さくなる。）。
【０００７】
上記スリーブ１９には斜板２７の内径部分を、揺動自在に外嵌している。即ち、この斜板２７の内径面２７ａ（内周面）は、上記スリーブ１９の外径面１９ａとほぼ同じ曲率を有する球状凹面としている。そして、上記内径面２７ａを上記外径面１９ａに、摺動自在に外嵌する事により、上記斜板２７を上記駆動軸１３の周囲に、軸方向に亙る変位及び傾斜角度の調節自在に支持している。
【０００８】
又、上記支持ブラケット２０の外周縁（図７〜８の上縁）には駆動腕２９を、直径方向外方に突出する状態で設けている。そして、この駆動腕２９の先端部に傾斜長孔３０を設けている。一方、上記斜板２７の片面（図７〜８の左面）で上記駆動腕２９と対向する部分には、被駆動腕３１を固設している。この被駆動腕３１の先端部にはガイドピン３２を、上記駆動軸１３に対し捩れの方向に支持している。このガイドピン３２は、上記傾斜長孔３０に遊合する事により上記斜板２７を、傾斜角度の調節自在に枢支している。即ち、上記斜板２７は、上記駆動軸１３に対する上記スリーブ１９の摺動に伴って、上記ガイドピン３２を中心に揺動する。
【０００９】
例えば、上記スリーブ１９が圧縮ばね２１の弾力に抗して支持ブラケット２０に近づいた状態では、上記ガイドピン３２が、図７に示す様に、上記傾斜長孔３０の（駆動軸１３を中心とする直径方向の）外端部に移動する。そして、この状態では、駆動軸１３の直交面に対する上記斜板２７の傾斜角度θが大きくなって、駆動軸１３の回転に伴う前記各ピストン１６のストロークが長くなり、コンプレッサ１の容量が増大する。これに対して、上記スリーブ１９が圧縮ばね２１の弾力に基づいて支持ブラケット２０から遠ざかった状態では、上記ガイドピン３２が、図８に示す様に、上記傾斜長孔３０の内端部に移動する。そして、この状態では上記傾斜角度θが小さくなって、駆動軸１３の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが短くなり、コンプレッサ１の容量が減少する。
【００１０】
上述の様にして駆動軸１３の周囲に支持された斜板２７の円周方向複数個所と上記各ピストン１６とは、それぞれ１対ずつのスライディングシュー１７、１７により連結している。これら各スライディングシュー１７、１７の内側面（互いに対向する面）は平坦面として、上記斜板２７の両側面外径寄り部分に摺接させている。又、これら各スライディングシュー１７、１７の外側面（相手スライディングシュー１７と反対側面）は球状凸面としている。そして、上記内側面を上記斜板２７の両側面に当接させた状態で、これら両スライディングシュー１７、１７の外側面を単一球面上に位置させている。一方、上記各ピストン１６の後端部（前記隔壁板１５から遠い側の端部で、図７〜８の左端部）には、上記スライディングシュー１７、１７と共に伝達部材を構成する連結腕部３４を、各ピストン１６と一体に形成している。そして、各連結腕部３４に、上記１対のスライディングシュー１７、１７を抱持する為の抱持部３３を形成している。この抱持部３３には、上記各スライディングシュー１７、１７の外側面と密に摺接する球状凹面３５、３５を、互いに対向させて形成している。
【００１１】
又、前記ケーシング本体７の一部内周面で、上記各連結腕部３４の外端部に整合する部分には、各ピストン１６毎にそれぞれ１対ずつのガイド面３６を、円周方向に離隔させて形成している。上記各連結腕部３４の外端部の円周方向両端縁部は、このガイド面３６に案内されて、上記ピストン１６の軸方向（図７〜８の左右方向）に亙る変位のみ自在である。従って、上記各ピストン１６も、前記シリンダ１４内に、軸方向に亙る変位のみ自在（回転不能）に嵌装されている。この結果、上記各連結腕部３４は、上記斜板２７の揺動変位に伴って上記各ピストン１６を押し引きし、これら各ピストン１６を上記シリンダ１４内で軸方向に往復移動させる。
【００１２】
一方、前記低圧室１０及び高圧室１１と上記各シリンダ１４とを仕切るべく、前記ケーシング本体７とヘッドケース８との突き合わせ部に挟持している隔壁板１５には、上記低圧室１０と上記各シリンダ１４とを連通させる吸入口３７と、上記高圧室１１と上記シリンダ１４とを連通させる吐出口３８とを設けている。そして、このうちの吸入口３７部分に、上記低圧室１０から上記各シリンダ１４に向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁３９を設けている。又、上記吐出口３８部分には、上記各シリンダ１４から上記高圧室１１に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁４０を設けている。これら吸入弁３９及び吐出弁４０は一般的に、図示の様なリード弁を使用する。
【００１３】
又、上記低圧室１０と前記クランク室１８との間には、これら両室１０、１８同士を連通させる圧力調整通路４１を設けている。そして、この圧力調整通路４１の途中に圧力調整弁４５を設けている。この圧力調整弁４５は、周囲の圧力に応じて軸方向に亙り伸縮するベローズ４２と、このベローズ４２の伸縮に伴って流通孔４３を開閉するニードル４４とを含んで構成する。そして、冷房負荷の変動に伴って変化する低圧室１０部分の冷媒圧力に応じて、上記圧力調整通路４１の開閉、或は開度の調整を行なう。尚、上記ベローズ４２は、内部に所定圧力の気体を封入した状態で密閉している。
【００１４】
上述の様に構成される従来の可変容量型のコンプレッサ１の作用は次の通りである。自動車室内の冷房或は除湿を行なう為、蒸気圧縮式冷凍機を運転する場合には、前記駆動軸１３を回転駆動する。この結果、前記斜板２７が回転して、前記複数のピストン１６をそれぞれシリンダ１４内で往復移動させる。そして、この様なピストン１６の往復移動に伴って、前記吸入ポート１２ａに通じる低圧室１０内の冷媒蒸気が、前記吸入口３７を通じてシリンダ１４内に吸い込まれる。この冷媒蒸気は、次いでこのシリンダ１４内で圧縮されてから、前記吐出口３８を通じて前記高圧室１１に送り出される。
【００１５】
冷房負荷が大きく、上記コンプレッサ１で多量の冷媒蒸気を圧縮する必要がある場合には、前記エバポレータ５（図６）から上記低圧室１０に送り込まれる冷媒蒸気の圧力が高くなり、この低圧室１０と通じる圧力調整通路４１内の圧力も高くなる。この状態では、上記圧力調整弁４５を構成するベローズ４２が縮み、ニードル４４が流通孔４３から退避する。この結果、前記クランク室１８が、上記流通孔４３、圧力調整通路４１を介して上記低圧室１０に通じ、上記クランク室１８内の圧力が低くなる。
【００１６】
ところで、このクランク室１８の圧力は、上記複数のピストン１６の後背面（図７〜８の左面）に加わる。これに対してこれら各ピストン１６の前面（図７〜８の右面）には、前記シリンダ１４の圧縮空間（ピストン１６の前面と前記隔壁板１５との間の空間）内の圧力が加わる。従って、これら各ピストン１６は、上記クランク室１８内の圧力と圧縮空間内の圧力との差に応じた力で、圧力が低い側に押される傾向となる。そして、各ピストン１６に加わるこれらの力の合計が、上記斜板２７の傾斜角度を変化させる方向に加わる。勿論、上記圧縮空間内の圧力はピストン１６の行程により変化するが、ピストン１６の往復は高速で行なわれるので、上記圧縮空間内の圧力は全行程の平均値として考える事ができる。従って、上述の様に上記クランク室１８内の圧力を低くした状態では、このクランク室１８内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて十分に低くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７に向け、図７〜８で左方に押圧する力が強くなる。一方、前述の様に、この斜板２７を枢支する為の枢軸であるガイドピン３２は、駆動軸１３の中心から直径方向外方にずれた位置に設けている。この為、上記各ピストン１６が上記斜板２７を押圧するモーメントは、各ピストン１６毎に異なり、上記ガイドピン３２に近いピストン１６では小さく、同じく遠いピストン１６では大きくなる。従って、クランク室１８内の圧力が低い状態では、上記斜板２７が図７に示す様に、上記ガイドピン３２から遠い側がシリンダ１４から離れる方向に大きく傾斜する（前記傾斜角度θが大きくなる）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが大きくなり、上記コンプレッサ１の容量が増大する。
【００１７】
これに対して、冷房負荷が小さく、上記コンプレッサ１から吐出する冷媒蒸気が少なくて済む場合には、前記エバポレータ５（図６）から上記低圧室１０に送り込まれる冷媒蒸気の圧力が低くなり、この低圧室１０に通じる圧力調整通路４１内の圧力も低くなる。この状態では、上記圧力調整弁４５を構成するベローズ４２が伸び、ニードル４４の先端部が流通孔４３に進入する。この結果、前記クランク室１８と上記低圧室１０との連通が断たれる。このクランク室１８内には、上記ピストン１６の外周面と前記シリンダ１４の内周面との間の隙間から漏れた高圧の冷媒蒸気（ブローバイガス）が少しずつ進入するので、この様にクランク室１８と低圧室１０との連通が断たれた状態では、上記クランク室１８内の圧力が上昇する。
【００１８】
この様に上記クランク室１８内の圧力が高くなった状態では、このクランク室１８内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて高くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７から遠ざけるべく、図７〜８で右方に押圧する力が強くなる。従って、上記斜板２７が図８に示す様に、駆動軸１３に対して垂直に近くなる（前記傾斜角度θが小さくなる）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが小さくなり、上記コンプレッサ１の容量が減少する。冷房負荷が中間の場合には、上記圧力調整弁４５が上記クランク室１８内の圧力を中間程度に調節し、上記斜板２７の傾斜角度θを図７に示した状態と図８に示した状態との中間に規制する。
【００１９】
上述の様に構成され作用する斜板式コンプレッサを構成する斜板２７は、図９に示す様に、母材４６の表面のうち、少なくとも前記スライディングシュー１７、１７と摺接する部分に、ボンド層４７を介して表面層４８を設けている。上記母材４６は、上記駆動軸１３の回転を上記ピストン１６に確実に伝達自在とすべく、鋳鉄等の高剛性を有する金属により造っている。又、上記ボンド層４７は、上記母材４６と表面層４８との密着性（結合性）を確保する為のもので、この母材４６の表面に、ニッケルのフレーム溶射により形成している。更に、上記表面層４８は、鉄又は鉄を主成分とする合金の様な鉄系金属により造られた上記スライディングシュー１７、１７と上記母材４６とが凝着するのを防止する為のもので、銅等の自己潤滑性を有する金属の超高速フレーム溶射により形成している。
【００２０】
上記斜板２７を上述の様に構成する事により、この斜板２７の剛性を十分に確保して、上記駆動軸１３の回転時に、この斜板１３を変形させる事なく、この駆動軸１３の回転運動を前記ピストン１６の往復運動に変換できる。又、鉄系金属製であるスライディングシュー１７、１７と摺接する部分には、銅等の自己潤滑性を有する金属製の表面層４８を形成しているので、上記駆動軸１３の回転に伴ってこれらスライディングシュー１７、１７と斜板２７とが摩擦し合った場合でも、摩擦面同士が凝着する事はない。尚、図７〜８には、駆動軸１３に対して斜板２７を揺動自在に支持した可変容量型の斜板式コンプレッサを示しているが、斜板の表面処理に関しては、駆動軸に斜板を固定した、固定容量型の斜板式コンプレッサの場合も同様である。勿論、この様な固定容量型斜板式コンプレッサの斜板も、本発明の対象となる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す様に、母材４６の表面にボンド層４７を介して表面層４８を形成する場合、表面層４８の形成作業だけでなく、ボンド層４７の形成作業も必要になる為、斜板２７の製作費が嵩む事が避けられない。勿論、ボンド層４７を省略すれば、上記斜板２７の製作費の低廉化を図れるが、単にボンド層４７を省略しただけの場合には、母材４６と表面層４８との密着性が不十分となり、長期間に亙る使用に伴って上記母材４６から表面層４８が剥離する等、十分な耐久性を確保する事が難しくなる。
本発明の斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法は、この様な事情に鑑みて、上記ボンド層４７を省略しても母材４６と表面層４８との密着性を確保し、この表面層４８が母材４６から剥離しにくい構造を、低コストで得られる製造方法を実現すべく考えたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板は、何れも、前述した従来の斜板式コンプレッサ用斜板と同様に、吸入ポート及び吐出ポートを有するケーシングと、このケーシング内に設けられて上記吸入ポートに通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられて上記吐出ポートに通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側でこの駆動軸の周囲部分に、それぞれがこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中間部周囲に、この駆動軸に対し直交する面に対し傾斜させた状態で支持されてこの駆動軸と共に回転する斜板と、この斜板の表面と摺接して、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の上記駆動軸の軸方向に亙る変位を上記各ピストンに伝達するスライディングシューと、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁とを備えた斜板式コンプレッサに組み込まれる。
又、この斜板は、高剛性を有する金属製の母材の表面で少なくとも上記スライディングシューと摺接する部分に、このスライディングシューを構成する金属とは異なる金属製の表面層を形成して成る。
【００２３】
特に、本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板のうち、請求項１に記載した斜板式コンプレッサ用斜板にあっては、上記斜板式コンプレッサの運転時に上記各スライディングシューと上記表面層との摺動に基づいてこの表面層に加わる摩擦力を、この表面層と上記母材の表面とを互いに食い込ませる方向に作用させるべく、この母材の表面でこの表面層を形成する部分に、上記斜板の円周方向に亙って方向性を持たせた多数の微小突部を形成している。
そして、請求項１に記載した斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法にあっては、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸に対し上記斜板の円周方向に任意の角度分傾斜して配置した状態で、上記ノズルから上記母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記多数の微小突部を方向性を持たせた状態で形成する。
【００２４】
又、本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板のうち、請求項２に記載した斜板式コンプレッサ用斜板にあっては、上記母材の表面で上記表面層を形成する部分に、それぞれがこの表面層に対するアンカとして機能自在な、上記斜板の円周方向に関して所定方向に傾斜した多数の微小突部と、同じくこの所定方向とは逆方向に傾斜した多数の微小突部 とを形成している。
そして、請求項２に記載した斜板式コンプレッサの製造方法にあっては、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸を挟んで上記斜板の円周方向に揺動変位させた状態で、このノズルからこの母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記所定方向に傾斜した多数の微小突部と上記逆方向に傾斜した多数の微小突部とを形成する。
【００２５】
【作用】
上述の様な本発明の製造方法により造られる斜板式コンプレッサ用斜板は、何れも、ボンド層を省略しても母材と表面層との密着性を確保し、この表面層を母材から剥離しにくくできる。この為、上記斜板の十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層を省略する事によるこの斜板の製作費の低廉化を図れる。又、上記母材の表面粗さを粗くしなくても、上記密着性を確保できる為、グリッドブラスト設備として、吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用する事ができ、ノズル及びグリッドの寿命を長くし、これらの交換サイクルを長くして、コスト低減を図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に関する参考例を示している。本参考例の斜板式コンプレッサ用斜板は、鋳鉄である母材４６の表面に直接、銅のプラズマ溶射層である表面層４８を形成している。前述の図９に示した従来構造の様なボンド層４７は形成していない。この様にボンド層４７を省略しても十分な耐久性を確保する為に、本参考例の場合には、母材４６の表面で表面層４８を形成する部分の面粗度を大きくしている。そして、この母材４６の表面に存在する微小な凹凸のうちの３０％以上の部分が、上記表面層４８に対するアンカとして機能する様にしている。
【００２７】
この為に本参考例の場合には、上記母材４６の表面粗さを、十点平均粗さ（Ｒｚ）で６０〜１００μｍとし、上記表面層４８の厚さＴ48を５０〜２００μｍとしている。尚、この表面層４８は、表面を平滑にする為、超高速フレーム溶射により予め厚めの表面層を形成した後、表面を研磨するが、この表面層４８の厚さＴ48とは、研磨後に於ける表面層４８の表面４９と、上記Ｒｚの中心線５０との距離を言う。又、微小な凹凸のうちの３０％以上の部分が上記表面層４８に対するアンカとして機能するとは、上記厚さＴ48に対するＲｚの１／２（＝Ｒｚ／２）の割合が３０％以上である事を言う。例えば、上記Ｒｚが１００μｍで、上記厚さＴ48が１００μｍの場合には、上記母材４６の表面に存在する微小な凹凸のうちの５０％が、上記表面層４８に対するアンカとして機能する事になる。
【００２８】
又、上述の様に、上記母材４６の表面粗さを、上記表面層４８に対して大きなアンカ効果を発揮し得る値に調整する為、上記母材４６の表面にグリッドブラスト処理を施す。そして、この様なグリッドブラスト処理を行なう際に、グリッドを射出する為の圧力を高くしたり、或は大きなグリッドを使用する等により、上記母材４６の表面粗さの値（Ｒｚ）を大きくする。
【００２９】
上述の様に構成される本参考例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが深く噛合するので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。
【００３０】
次に、図２〜４は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、鋳鉄である母材４６の表面で、超高速フレーム溶射層である表面層４８を形成する部分の表面に形成した多数の微小突起の形状を、斜板２７の円周方向に亙り方向性を持たせている。即ち、上記母材４６の表面に形成する微細な凹凸の断面形状を、例えばラチェット歯の如く、円周方向に関し非対称で一方向に傾斜した形状としている。
【００３１】
この様な、円周方向に関し傾斜した断面形状を有する微小凹凸を形成した母材４６の表面に上記表面層４８を形成すると、これら母材４６と表面層４８とが、円周方向に亙る方向性を持って互いに噛合する。即ち、これら母材４６と表面層４８とは、互いの密着面同士の間に所定方向の力が働く場合には、この力に基づいて剥離しにくくなる。そこで、本例の斜板２７を斜板式コンプレッサに組み付ける場合には、この斜板式コンプレッサの運転時に各スライディングシュー１７（図７〜８）と上記表面層４８との摺動に基づいてこの表面層４８に加わる摩擦力が、この表面層４８と上記母材４６の表面とを互いに食い込ませる方向に作用する様にする。例えば、上記母材４６の表面に図２に示した形状の微小凹凸を形成した場合には、上記スライディングシュー１７に対して上記斜板２７を、図２に矢印で示す様に、右方に変位させるべく、この斜板２７を組み付ける。
【００３２】
尚、上記母材４６の表面に、上述の様な円周方向に関し傾斜した断面形状を有する微小凹凸を形成する作業は、図３〜４に示す様にして行う。即ち、この作業は、前述した参考例で母材４６の表面に微小な凹凸を形成する場合と同様に、グリッドブラスト処理により行うが、被加工面である上記母材４６の表面にグリッドを吹き付ける為のノズル５１を、この母材４６の表面の直交軸に対し任意の角度θ51分傾斜配置する。そして、このノズル５１から母材４６の表面に向けグリッドを射出しつつ、この母材４６を回転させる。この母材４６の回転方向は特に問わないが、図４に矢印で示す様に、表面に吹き付けられるグリッドに向かう方向に回転させれば、このグリッドの吹き付け力と斜板２７の回転に基づく運動エネルギとが足されるので、効率の良い表面処理作業を行える。
【００３３】
上述の様に造られて前述の様に構成される本例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが、スライディングシュー２７との摩擦に基づく力により互いに食い込む方向に噛合しているので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。尚、本例の場合には、上記母材４６の表面の粗さを、前述した参考例の場合程粗くする必要はないし、アンカ効果を発揮する範囲を３０％以上とする必要もない（粗くしたり、３０％以上としなくても、母材４６と表面層４８との密着性を確保できる）。但し、本例と参考例とを組み合わせて実施すれば、母材４６から表面層４８が剥離するのを防止する効果がより大きくなる事は明らかである。これに対して、母材４６の表面粗さを小さく抑えれば、グリッドブラスト設備として、グリッド吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用して、コスト削減を図れる。即ち、前述した参考例を実施するには、グリッド吹付エネルギの大きな直圧式のものを使用する必要があり、ノズル及びグリッドの寿命が短くなる。これに対して母材４６の表面粗さを抑えれば、吹付エネルギの小さな吸引式のものを使用してノズル及びグリッドの寿命を長くし、これらの交換サイクルを長くして、コスト低減を図れる。
【００３４】
次に、図５は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、母材４６の表面で表面層４８（図１〜２、９参照）を形成する部分に、斜板２７の円周方向に関して互いに逆方向に傾斜した、それぞれ多数の微小突部を形成している。即ち、上記母材４６の表面には、上記表面層４８に対するアンカとして機能自在な、上記斜板２７の円周方向に関して所定方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ａと、同じくこの所定方向とは逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ｂ、５２ｂとを形成している。
【００３５】
この様な、それぞれ円周方向に関し互いに逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ｂを形成した母材４６の表面に上記表面層４８を形成すると、これら母材４６と表面層４８とが、円周方向に亙る方向性を持たずに、互いに噛合する。即ち、これら母材４６と表面層４８とは、互いの密着面同士の間に面方向の力が働いても、何れかの微小突部５２ａ、５２ａ（又は５２ｂ、５２ｂ）と表面層４８との噛合に基づき、剥離しにくくなる。
【００３６】
尚、上記母材４６の表面に、上述の様な円周方向に関し互いに逆方向に傾斜した多数の微小突部５２ａ、５２ｂを形成する作業は、図５に示す様に、被加工面である上記母材４６の表面にグリッドを吹き付ける為のノズル５１のこの母材４６の表面に対する傾斜角度を絶えず変化させつつ行う。即ち、上記ノズル５１を図５に矢印で示す様に揺動変位させつつ、このノズル５１から母材４６の表面に向けグリッドを射出しながら、この母材４６を回転させる。
【００３７】
上述の様に造られて前述の様に構成される本例の斜板式コンプレッサ用斜板は、上記母材４６の表面と上記表面層４８とが、スライディングシュー２７との摩擦に基づく力により互いに噛合するので、ボンド層４７（図９）を省略しても、上記母材４６と表面層４８との密着性を確保できる。この為、この表面層４８を母材４６から剥離しにくくして、十分な耐久性を確保しつつ、ボンド層４７を省略する事による製作費の低廉化を図れる。特に、本例の場合には、斜板２７の組み付けに関して方向性がないので、斜板式コンプレッサの使用方向が限定される事もない。尚、本例の場合も、前述した第１例の場合と同様に、上記母材４６の表面の粗さを、前述した参考例の場合程粗くする必要はないし、アンカ効果を発揮する範囲を３０％以上とする必要もない（粗くしたり、３０％以上としなくても、母材４６と表面層４８との密着性を確保できる）。但し、本例と参考例とを組み合わせて実施すれば、母材４６から表面層４８が剥離するのを防止する効果がより大きくなる事は明らかである。これに対して、表面粗さを抑えれば、ノズル及びグリッドの交換サイクルを長くしてコスト低減を図れる事は、前述した第１例と同様である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の対象となる斜板式コンプレッサ用斜板は、以上に述べた通り構成され作用するが、十分な耐久性を確保しつつボンド層を省略できるので、十分な信頼性及び耐久性を有し、しかも安価な斜板式コンプレッサの実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関する参考例を示す、スライディングシューと摺接する斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【図２】 本発明の実施の形態の第１例を示す、スライディングシューと摺接する斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【図３】 第１例の構造を造る為、母材の表面を荒らす状態を示す模式図。
【図４】 同じく斜視図。
【図５】 本発明の実施の形態の第２例の構造を造る為、母材の表面を荒らす状態を示す模式図。
【図６】 自動車用空気調和装置を構成する蒸気圧縮式冷凍機の回路図。
【図７】 従来の可変容量型の斜板式コンプレッサを、吐出量を最大とした状態で示す断面図。
【図８】 同じく吐出量を最小とした状態で示す断面図。
【図９】 スライディングシューと摺接する、従来の斜板の表面部分の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサ
２ コンデンサ
３ リキッドタンク
４ 膨張弁
５ エバポレータ
６ ケーシング
７ ケーシング本体
８ ヘッドケース
９ 端板
１０ 低圧室
１１ 高圧室
１２ａ 吸入ポート
１２ｂ 吐出ポート
１３ 駆動軸
１４ シリンダ
１５ 隔壁板
１６ ピストン
１７ スライディングシュー
１８ クランク室
１９ スリーブ
１９ａ 外径面
２０ 支持ブラケット
２１ 圧縮ばね
２２ａ、２２ｂ ラジアルニードル軸受
２３ａ、２３ｂ スラストころ軸受
２４ 調整ナット
２５ 段部
２６ 中心孔
２７ 斜板
２７ａ 内径面
２８ ストップリング
２９ 駆動腕
３０ 傾斜長孔
３１ 被駆動腕
３２ ガイドピン
３３ 抱持部
３４ 連結腕部
３５ 球状凹面
３６ ガイド面
３７ 吸入口
３８ 吐出口
３９ 吸入弁
４０ 吐出弁
４１ 圧力調整通路
４２ ベローズ
４３ 流通孔
４４ ニードル
４５ 圧力調整弁
４６ 母材
４７ ボンド層
４８ 表面層
４９ 表面
５０ 中心線
５１ ノズル
５２ａ、５２ｂ 微小突部
Claims (2)
- 吸入ポート及び吐出ポートを有するケーシングと、このケーシング内に設けられて上記吸入ポートに通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられて上記吐出ポートに通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側でこの駆動軸の周囲部分に、それぞれがこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中間部周囲に、この駆動軸に対し直交する面に対し傾斜させた状態で支持されてこの駆動軸と共に回転する斜板と、この斜板の表面と摺接して、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の上記駆動軸の軸方向に亙る変位を上記各ピストンに伝達するスライディングシューと、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁とを備えた斜板式コンプレッサに組み込まれる上記斜板で、高剛性を有する金属製の母材の表面で少なくとも上記スライディングシューと摺接する部分に、このスライディングシューを構成する金属とは異なる金属製の表面層を形成しており、上記斜板式コンプレッサの運転時に上記各スライディングシューとこの表面層との摺動に基づいてこの表面層に加わる摩擦力を、この表面層と上記母材の表面とを互いに食い込ませる方向に作用させるべく、この母材の表面でこの表面層を形成する部分に、上記斜板の円周方向に亙って方向性を持たせた多数の微小突部を形成している斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法であって、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸に対し任意の角度分だけ上記斜板の円周方向に傾斜して配置した状態で、上記ノズルから上記母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記多数の微小突部を方向性を持たせた状態で形成する事を特徴とする斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法。
- 吸入ポート及び吐出ポートを有するケーシングと、このケーシング内に設けられて上記吸入ポートに通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられて上記吐出ポートに通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側でこの駆動軸の周囲部分に、それぞれがこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中間部周囲に、この駆動軸に対し直交する面に対し傾斜させた状態で支持されてこの駆動軸と共に回転する斜板と、この斜板の表面と摺接して、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の上記駆動軸の軸方向に亙る変位を上記各ピストンに伝達するスライディングシューと、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁とを備えた斜板式コンプレッサに組み込まれる上記斜板で、高剛性を有する金属製の母材の表面で少なくとも上記スライディングシューと摺接する部分に、このスライディングシューを構成する金属とは異なる金属製の表面層を形成しており、上記母材の表面でこの表面層を形成する部分に、それぞれがこの表面層に対するアンカとして機能自在な、上記斜板の円周方向に関して所定方向に傾斜した多数の微小突部と、同じくこの所定方向とは逆方向に傾斜した多数の微小突部とを形成している斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法であって、上記母材の表面にグリッドを吹き付ける為のノズルを、この母材の表面の直交軸を挟んで上記斜板の円周方向に揺動変位させた状態で、このノズルからこの母材の表面に向けグリッドを射出させつつ、この母材を回転させる事により、この母材の表面に上記所定方向に傾斜した多数の微小突部と上記逆方向に傾斜した多数の微小突部とを形成する事を特徴とする斜板式コンプレッサ用斜板の製造方法。
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