JPH11173264A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

斜板式圧縮機

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JPH11173264A
JPH11173264A JP10106713A JP10671398A JPH11173264A JP H11173264 A JPH11173264 A JP H11173264A JP 10106713 A JP10106713 A JP 10106713A JP 10671398 A JP10671398 A JP 10671398A JP H11173264 A JPH11173264 A JP H11173264A
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JP
Japan
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swash plate
piston
solid lubricant
outer peripheral
coating
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Application number
JP10106713A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Kato
崇行 加藤
Isato Ikeda
勇人 池田
Seiji Katayama
誠二 片山
Masaaki Taga
正明 多賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Priority to PCT/JP1998/004378 priority patent/WO1999019626A1/ja
Priority to US09/319,646 priority patent/US6217295B1/en
Priority to BR9806310-3A priority patent/BR9806310A/pt
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0873Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0878Pistons

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ピストンに形成される潤滑性被膜の性能と生産
性の向上を図る。 【解決手段】ピストン6はアルミニウム合金を母材と
し、自転防止用の干渉面6dには、二硫化モリブデン、
二硫化タングステン、グラファイトの少なくとも一種か
らなる固体潤滑剤の被膜が形成されているので、相手方
との対焼付性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式圧縮機に係
り、とくにピストン及び斜板に施される表面処理の改良
に関する。
【0002】
【従来の技術】主として車両空調用に供される例えば両
頭形の斜板式圧縮機は、駆動軸が対のシリンダブロック
に回転自在に支承され、斜板は両シリンダブロックの接
合界域に形成された斜板室内において駆動軸と一体回転
可能に結合されている。そして両シリンダブロックに整
合して配設されたボア内には両頭形のピストンが共挿さ
れ、各ピストンはシューを介して斜板と連係することに
より、斜板の回転運動がピストンの直線運動に変換され
て冷媒ガスの圧縮が行われる。
【0003】一方、片頭形の斜板式圧縮機は、シリンダ
ブロックの内端側を覆蓋するハウジングによって斜板室
(クランク室)が形成され、該斜板室内で駆動軸に装着
された斜板がシューを介してピストンと連係するように
構成され、さらに可変容量型の同圧縮機では斜板が支点
回りに傾動可能となされており、クランク室圧力の変化
に基づくピストンの両端面に作用するガス圧力の釣合に
よって、斜板の傾角変位、すなわちピストンストローク
を制御するように構成されている。
【0004】さて、かかる斜板式圧縮機では、車両空調
用としてのあくなき軽量化要求からシリンダブロックに
加えて斜板やピストンにもアルミニウム合金の採用が主
流となってきている。したがって、過酷な摺動条件を強
いられる斜板のシューとの摺接面及びピストンのボアと
の摺接面には、かねてより耐摩耗、耐焼付対策が検討さ
れ、例えばピストンの摺接面に対するフッ素樹脂膜の形
成や斜板の摺接面に対する固体潤滑剤被膜の形成などが
知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記両
頭形のピストンは斜板の外周部を跨ぐ形の凹所をもち、
その凹所に設けられた自転防止用の干渉面が斜板の外周
面と衝接することにより、シューを介してピストンに作
用する回転モーメント、つまりピストンの回動が抑制さ
れており、一方、片頭形のピストンはその基端部に設け
られた自転防止用の干渉面が斜板室を形成する上記ハウ
ジングの内壁面と衝接することにより、同様にその回動
が抑制されている。このため圧縮機の起動時にみられる
ような無潤滑に等しい状況下では、ピストンの上記干渉
面や斜板の外周面にも焼付が懸念され、上記摺接面とも
ども潤滑性被膜の形成が試みられている。ところがピス
トンや斜板への被装実務、例えばスプレー法は被膜材料
の歩留りが極端に悪く、しかもシューとの係合球面にマ
スキングの必要があるなど作業性に関しても決して満足
すべきものとはいい難い。
【0006】本発明は、被膜性能と共に生産性にも優れ
た潤滑性被膜を有するピストン並びに斜板との組合せに
よって、圧縮機の信頼性の向上を図ることを解決課題と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明に係る斜板式圧縮機は、シリンダブロッ
クに並設された複数のボアと、該ボアに嵌挿されたピス
トンと、駆動軸と共に回転しシューを介して該ピストン
と連係する斜板とを備えた斜板式圧縮機において、上記
ピストンはアルミニウム合金を母材とし、自転防止用の
干渉面には、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
グラファイトの少なくとも一種からなる固体潤滑剤の被
膜が形成されていることを特徴としている。
【0008】したがって、ピストンの自転防止用の干渉
面に形成された上記固体潤滑剤の被膜が、その優れた潤
滑性能により特に無潤滑状態で衝接する斜板の外周面又
はクランク室の内壁面との焼付を良好に防止する。とり
わけ請求項2記載の発明のように、二硫化モリブデンを
必須の被膜要素とするものでは特に有効である。しか
も、請求項3、4記載の発明のように、ピストンのボア
との摺接面にも、フッ素樹脂を主体とするか又は固体潤
滑剤からなる被膜を形成すれば、ボアとの摺動にもより
良好な耐摩耗、耐焼付性が期待できる。
【0009】さらに、請求項5記載の発明のように、ピ
ストンのボアとの摺接面及び自転防止用の干渉面に形成
される各種の潤滑性被膜を転写方式によって被装すれ
ば、被膜材料の節約やマスキングの省略ばかりでなく、
膜厚管理のような品質保証面からも頗る有利である。ま
た、請求項6〜8記載の発明のように、ピストンの自転
防止用の干渉面に衝接する斜板の外周面にも、錫を主体
としたメッキや固体潤滑剤などの潤滑性被膜を形成し
て、これを上記ピストンと組合せれば、両者間の焼付を
より良好に防止でき、請求項9記載の発明のように、斜
板の外周面に形成した上記固体潤滑剤の下層に錫を主体
とした下地メッキを施したものでは、耐久性の面でも一
層有効である。そして請求項10記載の発明のように、
斜板の外周面に形成された上記固体潤滑剤の被膜を転写
方式によって被装すれば、被装作業を著しく簡便化する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例を
図面に基づいて説明する。図1は斜板式圧縮機の縦断面
図、図2(a)は両頭形のピストンを示す斜視図、図2
(b)は同ピストンに形成された自転防止用の干渉面を
示す縦断面図であって、対のシリンダブロック1A、1
Bによって駆動軸2が回転自在に支承され、斜板3はシ
リンダブロック1A、1Bの接合界域に形成された斜板
室4内に収容されて、駆動軸2と一体回転可能に結合さ
れている。そして両シリンダブロック1A、1Bに整合
して配設されたボア5内には両頭形のピストン6が共挿
され、各ピストン6はシュー7、7を介して斜板3の摺
接面3a、3aと連係することにより、斜板3の回転運
動がピストン6の直線運動に変換されて、冷媒ガスの圧
縮が行われるように構成されている。
【0011】本実施形態では、シュー7に鉄系金属、シ
リンダブロック1A、1B、斜板3及びピストン6にア
ルミ系金属、例えば過共晶アルミニウム硅素合金などが
使用される。ピストン6は、その両端部に所要の嵌合長
を有してボア5に嵌入する摺接面6a、6aと、斜板3
の外周部を跨ぐ形の凹所6bをもち、その凹所6b内に
は軸方向に対向してシュー7、7のそれぞれと係合する
半球面座6c、6cが設けられ、軸対称に設けられた自
転防止用の干渉面6d、6dが斜板3の外周面3bと衝
接することにより、シュー7を介してピストン6に作用
する回転モ−メント、すなわちピストン6の回動が抑制
されている。
【0012】一方、図3は可変容量型斜板式圧縮機の縦
断面図、図4(a)は片頭形のピストンを示す正面図、
図4(b)は同ピストンに形成された自転防止用の干渉
面を示す側面図であって、シリンダブロック10の前端
側はフロントハウジング11によって閉塞され、同後端
側は弁板12を介してリヤハウジング13によって閉塞
されるとともに、これらは通しボルトにより共締されて
いる。シリンダブロック10とフロントハウジング11
とによって形成されるクランク室14内には軸心方向に
延在する駆動軸15が収容されて、ラジアル軸受により
回転自在に支持されている。そしてシリンダブロック1
0には該駆動軸15を囲繞する位置に複数個のボア16
が穿設されており、各ボア16には片頭形のピストン1
7がそれぞれ往復動可能に嵌挿されている。
【0013】クランク室14内において、駆動軸15に
はロータ20がフロントハウジング11との間にスラス
ト軸受を介して同期回転可能に結合され、ロータ20の
後方には斜板18が嵌合されている。そして、該斜板1
8はロータ20との間に介装された押圧ばね21により
常に後方に向け付勢されている。斜板18には、両端面
外周側に平滑な摺接面18aが形成され、該摺接面18
aにはシュー19、19が当接されており、これらシュ
ー19、19のそれぞれはピストン17の半球面座17
c、17cと係合されている。また、斜板18とロータ
20との間には、相対的なヒンジ機構Kが設けられてお
り、屈折状の貫孔18aを介して駆動軸15に嵌合され
ている斜板18は、ピストン17の上死点位置を不動に
保ちながら傾角変位可能に構成されている。
【0014】そして本実施形態においても、シリンダブ
ロック10、斜板18及びピストン17はアルミ系金
属、例えば過共晶アルミニウム硅素合金が使用され、ピ
ストン17は先端部に所要の嵌合長を有してボア16に
嵌入する摺接面17aと、基端部に斜板18を跨ぐ凹所
17bをもち、該凹所17bの背面側には大きな曲率半
径を有してクランク室14の内壁面14aと衝接する自
転防止用の干渉面17dが設けられている。
【0015】さて、本発明の最も特徴とするピストンの
表面処理について以下に説明する。両実施形態において
使用される両頭形のピストン6及び片頭形のピストン1
7は、具体的な形状は異なるものの、それぞれ自転防止
用の干渉面6d、17dを備えており、該干渉面6d、
17dには、固体潤滑剤として選択された二硫化モリブ
デン及びグラファイトをポリアミドイミド樹脂(結合
剤)と共に被装したのち、これを加熱硬化させて被膜が
形成されている。そしてピストン6、17のそれぞれの
ボア5、16に対する摺接面6a、17aには汎用され
ているフッ素樹脂(PTFE)の被膜が形成される。
【0016】このような本実施形態のピストン6、17
は、とくに焼付が懸念される自転防止用の干渉面6d、
17dに二硫化モリブデン等固体潤滑剤の被膜を形成し
たので、従来ほとんど全表面がフッ素樹脂の被膜で覆わ
れていたものに比して格段と優れた耐焼付性が確保され
る。しかもピストン6、17の摺接面6a、17a及び
干渉面6d、17dに形成されるこれら潤滑性被膜は、
被装材料の如何を問わずすべて転写方式によって処理さ
れるため、たとえ両者が異種の被膜であってもさほど工
数の増加を伴うことなく、至極容易に被装を行うことが
できる。
【0017】ここで、ピストンワーク6Wの摺接面6
a、6aにフッ素樹脂の被膜を形成する転写方式(ロー
ル転写)について説明する。図5(a)は転写装置を示
す模式図であり、図5(b)はピストンワークとローラ
列を示す展開図である。図において転写装置50は、例
えばPTFE等の潤滑剤のほか、バインダ樹脂、Nメチ
ルピロリドン等の溶剤及び充填剤を包含する被膜材料C
が貯留された貯槽52と、該貯槽52内の被膜材料C中
に外周縁の一部が没入されたメタルローラ53と、該メ
タルローラ53に所定の間隙を容して配置されたコンマ
ローラ54と、ピストンワーク6Wの摺接面6a、6a
と整合する大径部55a、55aが該メタルローラ53
に接触配置された合成ゴム製の転写ローラ55と、ピス
トンワーク6Wを回転可能に保持するワークホルダ56
及び上記ローラ列53、55をそれぞれ矢印方向へ回転
駆動する駆動機構51とを備えている。
【0018】したがって、駆動機構51を起動し、ロー
ラ列53、55を回転させると、メタルローラ53の外
周面に付着した被膜材料Cは、コンマローラ54により
膜厚が調整されたのち、接触する転写ローラ55の大径
部55a、55aに移換される。この状態で同様に回転
するピストンワーク6Wをワークホルダ56を介して転
写ローラ55に接触させると、被膜材料Cは、再度移換
されてピストンワーク6Wの両摺接面6a、6aに被装
(転写)される。被装を終えて転写ローラ55から離れ
たピストンワーク6Wはワークホルダ56から取外さ
れ、乾燥工程にて被膜材料C中の溶剤が除去されたの
ち、さらに焼成工程を経ることにより上記摺接面6a、
6a上に密着した被膜が形成される。
【0019】次いで、ピストンワーク6Wの干渉面6
d、6dに固体潤滑剤の被膜を形成する転写方式(ロー
ル転写)について説明する。図6(a)は転写装置を示
す模式図であり、図6(b)はピストンワークの保持形
態とローラ列との関係を示す模式図である。転写装置6
0は、例えば二硫化モリブデン、グラファイトからなる
固体潤滑剤及びポリアミドイミド樹脂等未硬化の熱硬化
性樹脂を含む被膜材料C’が貯留された貯槽62と、該
貯槽62内の被膜材料C’中に外周縁の一部が没入され
たメタルローラ63と、該メタルローラ63に所定の間
隙を容して配置されたコンマローラ64と、ピストンワ
ーク6Wの干渉面6dと整合する幅員を有して凹所6b
内へ進入可能な大径部65aが、該メタルローラ63に
接触配置された合成ゴム製の転写ローラ65及びこれら
のローラ列63、65をそれぞれ矢印方向へ回転駆動す
る駆動機構61とを備えている。なお、ピストンワーク
6Wを支持するロボットアーム66はその枢軸66a周
りに回動可能であり、さらに図示しない手段によってピ
ストンワーク6Wの軸心周りに所要角度回動しうるよう
構成されている。
【0020】したがって、この転写装置60において
も、駆動機構61を起動しローラ列63、65を回転さ
せると、メタルローラ63の外周面に付着した被膜材料
C’は、コンマローラ64により膜厚が調整されたの
ち、接触する転写ローラ65の大径部65aに移換され
る。そして図6(a)に示すように、軸心右周りに所要
角度回動させた状態でロボットアーム66に支持された
ピストンワーク6Wを作動させ、同ピストンワーク6W
の一方の干渉面6dを転写ローラ65に接触させると、
被膜材料C’は再度移換されて該干渉面6dに被装(転
写)される。その後一旦右動して転写ローラ65から離
れたピストンワーク6Wをロボットアーム66の枢軸6
6a周りに半転させ、改めて軸心周りに回動させた状態
で再び左動させれば、転写ローラ65との接触により他
方の干渉面6dにも同様に被膜材料C’が被装される。
被装を終えたピストンワーク6Wはその後の乾燥、焼成
工程を経ることにより、干渉面6d、6dには密着した
被膜が形成される。
【0021】図7はピストンワーク17Wの自転防止用
の干渉面17dに固体潤滑剤の被膜を形成する転写装置
を示すもので、該転写装置70は図5のそれと同様のロ
ーラ列73、75及び駆動機構71を備えている。した
がって、基本的な転写方法に変るところはないが、上記
干渉面17dの曲率中心はピストンワーク17Wの回転
中心に対してかなり離隔されているため、ワークホルダ
76には干渉面17dが常に所要の接圧で転写ローラ7
5と当接するよう、ピストンワーク17Wの回転中心遊
動機構(図示せず)が付設されている。
【0022】引続きピストン6の自転防止用の干渉面6
dと衝接する斜板3の外周面3bの表面処理について説
明する。斜板3の外周面3bには錫を主体としたメッキ
処理が施されるが、必要に応じこのメッキ層の上層にさ
らに固体潤滑剤の被膜が形成される。図8は斜板ワーク
3Wの外周面3bに固体潤滑剤の被膜を形成する転写装
置を示すもので、該転写装置も図5のそれと同様のロー
ラ列83、85を備えており、転写方法に関しても上述
の各実施形態と特に相違するところはないので、具体的
な説明は省略する。
【0023】
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項1〜5記
載の発明は、斜板式圧縮機に配設されているピストンの
自転防止用の干渉面、又はボアとの摺接面と該干渉面の
双方に潤滑性被膜を形成したので、とくに無潤滑状態で
衝接する斜板外周面やハウジング内壁面との焼付を良好
に防止することができる。しかも請求項5記載の発明の
ように、これらの干渉面及び摺接面に形成される潤滑性
被膜を転写方式で被装すれば、被膜材料の節約やマスキ
ングの省略など生産性の向上にも大きく貢献することが
できる。
【0024】また、請求項6〜8記載の発明のように、
ピストンの自転防止用の干渉面に衝接する斜板の外周面
にも、錫を主体としたメッキや固体潤滑剤などの潤滑性
被膜を形成して、これを上記ピストンと組合せれば、両
者間の焼付けをより良好に防止でき、請求項9記載の発
明のように、斜板の外周面に形成した上記固体潤滑剤の
下層に錫を主体とした下地メッキを施したものでは、耐
久性の面でも一層有効である。そして請求項10記載の
発明のように、斜板の外周面に形成された上記固体潤滑
剤の被膜を転写方式によって被装すれば、被装作業を著
しく簡便化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る両頭形斜板式圧縮機の
縦断面図である。
【図2】同圧縮機に使用される両頭形のピストンであっ
て、(a)はその全容を示す斜視図、(b)は自転防止
用の干渉面を示す縦断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る片頭形斜板式圧縮機の
縦断面図である。
【図4】同圧縮機に使用される片頭形のピストンであっ
て、(a)は正面図、(b)は自転防止用の干渉面を示
す側面図である。
【図5】ピストン摺接面の転写装置であって、(a)は
その概要を示す模式図、(b)はピストンワークとロー
ラ列を示す展開図である。
【図6】両頭形ピストンの干渉面の転写装置であって、
(a)はその概要を示す模式図、(b)はピストンワー
クの保持状態とローラ列との関係を示す模式図である。
【図7】片頭形ピストンの干渉面の転写装置を示す模式
図である。
【図8】斜板外周面の転写装置を示す模式図である。
【符号の説明】
1A、1Bはシリンダブロック、2は駆動軸、3は斜
板、3bは外周面、5はボア、6はピストン、6aは摺
接面、6dは自転防止用の干渉面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F04B 27/08 A (72)発明者 多賀 正明 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダブロックに並設された複数のボア
    と、該ボアに嵌挿されたピストンと、駆動軸と共に回転
    しシューを介して該ピストンと連係する斜板とを備えた
    斜板式圧縮機において、上記ピストンはアルミニウム合
    金を母材とし、自転防止用の干渉面には、二硫化モリブ
    デン、二硫化タングステン、グラファイトの少なくとも
    一種からなる固体潤滑剤の被膜が形成されていることを
    特徴とする斜板式圧縮機。
  2. 【請求項2】上記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン又は
    二硫化モリブデンとフッ素樹脂、二硫化タングステン、
    グラファイトの少なくとも一種からなる請求項1記載の
    斜板式圧縮機。
  3. 【請求項3】上記ピストンのボアとの摺接面には、フッ
    素樹脂又はフッ素樹脂と二硫化モリブデン、二硫化タン
    グステン、グラファイトの少なくとも一種とを含む被膜
    が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載
    の斜板式圧縮機。
  4. 【請求項4】上記ピストンのボアとの摺接面には、二硫
    化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイトの少
    なくとも一種からなる固体潤滑剤の被膜が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の斜板式圧縮
    機。
  5. 【請求項5】シリンダブロックに並設された複数のボア
    と、該ボアに嵌挿されたピストンと、駆動軸と共に回転
    しシューを介して該ピストンと連係する斜板とを備えた
    斜板式圧縮機において、上記ピストンはアルミニウム合
    金を母材とし、上記ボアとの摺接面及び自転防止用の干
    渉面には、転写方式によって潤滑性被膜が形成されてい
    ることを特徴とする斜板式圧縮機。
  6. 【請求項6】上記ピストンの自転防止用の干渉面と衝接
    する上記斜板の外周面には潤滑性被膜が形成されている
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の斜
    板式圧縮機。
  7. 【請求項7】上記斜板の外周面に形成される潤滑性被膜
    は錫を主体とするメッキ層であることを特徴とする請求
    項6記載の斜板式圧縮機。
  8. 【請求項8】上記斜板の外周面に形成される潤滑性被膜
    は、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファ
    イトの少なくとも一種からなる固体潤滑剤の被膜である
    ことを特徴とする請求項6記載の斜板式圧縮機。
  9. 【請求項9】上記斜板の外周面に形成される上記固体潤
    滑剤の被膜の下層には錫を主体とする下地メッキが施さ
    れていることを特徴とする請求項8記載の斜板式圧縮
    機。
  10. 【請求項10】上記斜板の外周面に形成される上記固体
    潤滑剤の被膜は転写方式によって被装されていることを
    特徴とする請求項8又は9記載の斜板式圧縮機。
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