JPS6131682A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

斜板式圧縮機

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JPS6131682A
JPS6131682A JP15370784A JP15370784A JPS6131682A JP S6131682 A JPS6131682 A JP S6131682A JP 15370784 A JP15370784 A JP 15370784A JP 15370784 A JP15370784 A JP 15370784A JP S6131682 A JPS6131682 A JP S6131682A
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slipper
swash plate
sintered body
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JP15370784A
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Mitsuo Oginoya
萩野谷 三男
Naotatsu Asahi
朝日 直達
Atsuo Kishi
岸 敦夫
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    • 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
    • F04B27/0886Piston shoes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、斜板式圧縮機用スリッパに係シ、特に、高速
摺動性、耐荷重性、耐摩耗性に優れた斜板式圧縮機用ス
リッパに関するものである。
〔発明の背景〕
各種冷凍機器、油圧機器あるいは空調機器などにおいて
は、回転駆動源からの運動をピストンなどの往復運動に
変換する手段として斜板式伝達機構を採用した圧縮機を
用いるものがある。この種の斜板式圧縮機は、例えば第
1図に示すように、回転運動するシャフトlに斜めに固
定して取付けられた斜板2とスリッパ3及びボール4と
によってピストン5は、シリンダ6内を左右に往復運動
させて気体あるいは液体を圧縮するものである。
この時スリッパ3は片面をボール4とピストン5とによ
って拘束された状態でボール4と摺動し、もう一方の面
は、斜板側面を高速度で摺動する。
したがって、スリッパは高速摺動特性、耐荷重性の優れ
た材質が要求される。
一般に、冷凍機器あるいは油圧機器用の圧縮機等は、一
定速度の電動機によって駆動され、冷媒と潤滑油の混合
物は、定常状態をもって圧縮機内を循環する。しかし、
カーエアコン用斜板式圧縮機では、圧縮機とエンジンが
ベルトで連結されており、エンジンの回転数に比例して
圧縮機の回転数も変化する。通常、カーエアコン用の圧
縮機の回転数は、エンジン回転数とほぼ1対1となって
いる。したがって、圧縮機の回転数は、アイドリンク状
態で600r−であったものが、発車後の急加速により
10〜20秒後には6000r!mに達することもある
。また、空ふかし等により停止状態から数秒で4000
〜Gooor戸に達することもある。
このように斜板とスリッパ摺動速度は0〜25m/sに
もおよぶ急激な変化を受けることになる。
さらに、冷媒を圧縮するためにスリッパの受ける接触面
圧は120〜10〜/cdと変化する。
前述したように、急激な摺動速度変化、負荷変動を受け
るカーエアコン用の圧縮機では、冷凍回路中を循環する
潤滑油量が変化する。特に、圧縮機内を冷媒と一緒に流
通する油によって各摺動部の潤滑を行う潤滑方式を採用
した圧縮機においては、その傾向が顕著に現われ、一時
的にはほとんど給油されない場合もある。したがって、
特に斜板とスリッパとは金属同士の接触を起して、異常
摩耗や焼付き等を生ずるという問題がある。また、通常
運転における断続使用においても、その始動時に潤滑油
が存在しないか、あるいは極めて乏しい状態になると、
冷媒に混合された潤滑油の流れが少ない状態が起る。こ
のような状態で運転された場合、斜板とスリッパの摺動
面に多少なじみが生じていたとしても、給油不足のため
に金属同士の接触が生じて摩耗が増進され、寿命の短縮
あるいは焼付きが生ずることもある。
一方、スリッパは冷媒圧縮時に繰返しの変動荷重を受け
るため、圧縮の疲労強度の強い材質が要求される。
以上のように、斜板式圧縮機の斜板およびスリッパは極
めて過酷な運転条件下で使用されるため、これに耐える
材質、形状1表面処理等が提案されている。
従来、斜板式圧縮機用スリッパ材としては、JIS C
5191Bのリン青銅が用いられていた。しかし、組立
後の初期運動あるいは断続使用の始動時等の潤滑油不足
に陥った場合には、異常摩耗や焼付きが発生しやすいと
いう問題があった。
これに対する改善方法としては、特開昭55−3683
2号公報に示すように、低炭素鋼板にCu−S n −
P b系合金を焼結させたスリッパが提案されている。
しかし、この種のスリッパは圧縮強度の強いものではあ
るが、斜板と摺動面に形成した焼結体層が軟質であり、
変形抵抗が小さいので、高速、高負荷での耐摩耗性、耐
焼付性は十分なものとはいえない。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、高負荷、高速摺動特性、耐摩耗性、耐
焼付性に優れた斜板式圧縮機用スリッパを提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明は基材が鉄鋼からなり、該基材の斜板との摺動面
に形成された焼結体層がAlSi系合金からなることを
特徴とする特 さらに、本発明は摩耗現象及び潤滑効果を鑑み、摩擦面
は軟質材中に硬質な物質を分散させ、さらに凹部の存在
する表面層を形成させ、摩擦面に所望の空孔率を有した
ことを特徴とする。
ところで、摺動部材の摩耗現象は、2つの固体間に液体
や固体などの潤滑剤を挿入すると摩擦力が著しく低下す
る。しかし、高負荷あるいは高速摺動時には、固体間に
介在する潤滑剤は一部分あるいは全面に介在しなくなり
、固体同士の接触が生じて摩擦力は増大し、ついには異
常摩耗や焼付き等が発生する。この異常摩耗、焼付きを
防止するためには、潤滑剤を接触面に常に介在させる必
要がある。摺動部材自身に潤滑剤の保持作用あるいは摩
擦係数が小さく潤滑作用の優れた物質の存在の有無が摺
動部材の良否を決定するものである。
一方、潤滑剤が安定して存在するためには、摩擦面に凹
部が均一に分散されていることが望ましい。摺動部材自
身に空孔が存在する場合には、この空孔が摩擦面に現わ
れて凹部となシ、向滑・剤の保持作用を受けもつように
なる。この空孔は厚さ方向に連続していることが望まし
く、連続している場合は、連続していない場合に比し、
多量の潤滑剤を保持でき、摩擦面に潤滑剤を長時間介在
させることができるものである。
一方、摺動部材としては、軟質材で形成したもの、軟質
材中に硬質材を分散させたもの及び硬質材中に軟質材を
分散させたものが考えられる。軟質材で形成したものは
、低荷重側では良好な摺動特性を示す。しかし、軟質材
は変形抵抗が小さいため、高荷箪での摺動時に塑性流動
が起プ、摩擦面の四部あるいは潤滑剤となシ得る物質が
含有されていても、表面が覆われて潤滑剤の効果を発揮
できなくなる可能性がある。これに対して、軟質材中に
硬い物質が分散されたもの及び硬質材中に軟質材が分散
されたものは、変形抵抗の大きい硬質部があるため塑性
流動は生じない。すなわち、硬質部が荷重を支えるため
、凹部及び潤滑剤となシ得る物質の表面を覆うこともな
く、潤滑剤の効果を十分発揮し、優れた耐摩耗性が得ら
れる。
本発明は以上のような摺動部材の摩耗現象を探求する過
程で完成されたもので、以下、本発明の斜板式圧縮機用
スリッパについてさらに詳しく説明する。
第2図は本発明に係る斜板式圧縮機用スリッパの一例を
示す断面図であって、鉄系基板9の上面には摺動面7を
有する焼結体層8が形成され、下面には第1図に示した
ボールに嵌合する四部12が形成されている。さらに、
鉄系基板9と焼結体層8との間にFe−47化合物11
が結合剤として介在されている。
鉄系基板としては、機械的性質9価格等の面から炭素鋼
が望ましい。特に30にりf / mn”以上の引張強
さを有する炭素鋼が望ましい。30Kgf/fIan2
以下の材料では高負荷時にスリッパが変形する虞れがあ
るからである。
この鉄系基板9の斜板と摺動する面に形成される焼結体
層8はAASi系合金からなり、そのSi量は、11〜
30重量%が好ましい。11重量%以下では高速、高負
荷時の耐摩耗性、耐焼付性が十分でなく、30重量%以
上では焼結体層が脆くなり、副負荷時に割れの生ずる虞
れがある。
より好ましくは18〜25重量%である。また、基地の
強度を高めるために第3の金属Cu、Mg。
Mn、Cr、 Zrを単独あるいは2種以上添加した粉
末を用すてもよい。例えば、CuViCuAlz。
MgはMgzSiを形成して焼結体層の強度を高める。
焼結体層の原料粉はktSi系合金あるいはAl−81
−M系の合金粉が望ましい。各々の金属元素全混合した
粉末を焼結原料としたのではSi晶が均一に分散しない
虞れがあると共に、第加 3元素を添しても焼結中に蒸発したり、あるいは基地の
強化が均一に行われない等の問題が生ずる。
本発明では合金粉を用いたので、基地が均一に強化され
、Si晶が均一に分散されているため、良好の摺動特性
を有する焼結体層が得られる。
次に、鉄系基板上に形成させる焼結体層の厚さは、例え
ばスリッパの寸法がφ17.5 tm、厚み4同とする
と、0.1〜0.7 mとするのが好ましい。
望ましくは0.3〜0.5 msである。0.1 mm
未満では潤滑剤の保持力が低下し、所望の耐1≠耗性、
耐焼付性が期待できない。また、0.7胡以上では焼結
体層の変形量が大きくなり、畠荷重運転時に変形により
斜板との間に隙間ができる虞れがある。
次に、焼結体層の空孔率であるが、体積率で5〜35チ
程度が好ましい。望ましくは15〜25チ程度がよい。
空孔率が59b以下では、所望の潤滑油保持作用が得ら
れず、耐摩耗性、耐焼付性が十分でない。35俤以上で
は、焼結体層の強度が低下し、高負荷時に被膜が変形す
る虞れがある。
この空孔率は合金粉末を圧粉する際の圧力によっテコン
トロールすることができる。
このように鉄系基材上に空孔のある焼結体層を形成した
後、スリッパ形状に社上げ加工し、空孔に潤滑剤を含浸
させる。例えば、スリッパ本体を潤滑油中に浸漬する。
浸漬のみで不十分な場合には、潤滑剤の温度を上げて粘
度を低下させるか、あるいは減圧容器中に入れて空孔内
を十分排気した後潤滑剤中に浸漬させて含浸させること
も適宜である。
次に、基材上への焼結層の形成方法の一例を述べる。ま
ず、基材の焼結させる側の面をプラスチング処理等によ
シ表面の清浄化と粗面化を行う。
ついでその面上にht−si系合金の合金粉をのせ、4
〜8ton/CJの圧力で加圧し、基材表面に圧着させ
る。また、基材を清浄化し、AlまたはAl合金溶湯中
に浸漬し、Fe−Al化合物層を形成させた後、Al−
Si系合金を圧着させてもよい。いずれにしても、圧縮
する際の前処理として鉄系基材表面を粗面化することが
必要である。
粗面化しない場合には、圧粉後に太材とAl−Si系合
金の圧粉体が剥離してしまう。粗面化の方法としては、
1例えば密着性のよいプラスチング処理方法がおる。次
に鉄系基材にht−si系合金を圧粉したものを450
111:’〜550Cの温度で15〜50分間加熱し、
ht−si系合金を焼結して基材にAl−Si系合金金
接着させる。焼結温度が450C未満では所望の焼結体
層の強度及び密着強度が得られない。5500以上では
焼結体層が溶融する虞れがお広所望の空孔率が得られな
い。また、加熱時間が15分未満では焼結及び基材と焼
結体層間のFe−Al化合物層の形成が十分に行なわれ
ない。50分以上ではFe−ht化合物層の形成厚さが
大きくなシ密着強度を低下する虞れがある。
一方、鉄系基板90反対側面には、図示しないボールと
嵌合する凹部12が形成されている。この凹部の内表面
には金属塩(例えば金属セッケン)あるいは硫化物(例
えばFe5)等からなる被覆層10が形成されている。
この被覆層10はボール4との摺動における耐摩耗性、
耐焼付性および耐食性の向上を図るものである。その他
の被覆層lOとしてはCr、Cu、Zn、f3n等のメ
ッキ層がある。
第3図は、本発明のスリッパの鉄系基材と焼結体層の一
部断面の組織を示す顕微鏡写真図である。
基材9は鉄鋼からなっている。基材9と焼結体層8の間
にはFe−kl化合物層11が形成されており、基材9
と焼結体層8は完全に接着していに分散されており、空
孔も微細に分散していることがわかる。
以上のような本発明材の斜板式圧縮機用スリッパは、鉄
鋼基材による耐荷重性、Al基地中に均一に分散したS
i晶及び微細、均一に分布した空孔による潤滑剤の保持
ができ、優れた耐摩耗性。
耐焼付性を有するものである。
〔発明の実施例〕
鉄系基板、例えば0.2チ炭素鋼(J I S −88
41材)上に第1表に示す組成からなる焼結体層を形成
しているスリッパを作製した。試料1,2は従来のスリ
ッパ材であって、試料1はJI8 C5191Bのリン
青銅、試料2はSn:2..5重量俤、Pb:25重量
%および残部Cuよりなる焼結体層である。一方、試料
3,4,5.6は本発明品であって、JIS−8841
材の焼結される面にプラスチング処理を行い、第1表に
示す組成の粉末をのせ、6ton/7の圧力で加圧して
密着させた後、520Cにて約30分間加熱して焼結、
結合させたものず春ム hb−桃枯伏層の厘式は0.4
〜0.5鰭であ夛、空孔率は第1表に示す通シである。
第1表 上記試料をスリッパ形状に加工して空孔に潤滑油を含浸
させ、実機忙組込み実装試験を行った。
なお、相手材の斜板2は球状黒鉛鋳鉄に高周波焼入れを
施したものである。
実装試験条件は第2表に示す通りである。
第2表 条件1は潤滑油が極めて少ない状態での試験で耐焼付性
を評価した。条件2は断続耐久試験で30秒回転5秒休
みの繰返しで650時間の試験であシ、耐ノデ耗性を評
価した。
第3表は酬焼付性試験結果を示す。第3表に示すように
、本発明の試料3〜6の組成の焼結体層を形成したスリ
ッパ3は、試料1.試料2に比較材に比し、焼付き発生
までの時間が長く、耐焼付性が優れていることがわかる
。特に試料5は優れている。
第3表 第4図は断続耐久試験結果を示す。第4図に示すごとく
本発明のスリッパは、比較材である試料1、試料2、す
なわち、従来材に比較して摩耗量が少ないことがわかる
。すなわち、本発明の鉄鋼材料にAl−81系合金の焼
結体層を形成せしめたスリッパを組み込んだ斜板式圧縮
機は高速摺動、高荷重下のもとでも従来の圧縮機に比し
、耐久性。
信頼性の効果は犬である。
〔発明の効果〕
パによれば、高速、高荷重のもとでも耐摩耗性に優れ、
一時的に潤滑油がほとんどない状態でも焼付き耐久時間
が著しく長くなるという顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はカーエアコン用斜板式圧縮機の縦断面図、第2
図は本発明のスリッパの断面図、第3図は本発明の基材
と焼結体層の一部分の断面金属組織を示す顕微鏡写真図
、第4図は本発明材及び従来材の摩耗量の比較図である
。 l・・・シャフト、2・・・斜板、3・・・スリッパ、
4・・・ボール、5・・・ピストン、6・・・シリンダ
、7・・・摺動面、8・・・焼結体層、9・・・基材、
10・・・被覆層、11・・・Fe−Al化合物層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転シャフトと該シャフトの軸方向に傾斜して固定
    された斜板の両側面に接して摺動するスリツパと該スリ
    ツパの斜板との摺動面の反対側に形成された凹部に嵌合
    されたボールと、前記ボールを嵌合支持し、かつ前記斜
    板をまたいでシリンダ内をピストンが往復運動して気体
    あるいは液体を圧縮する斜板式圧縮機において、前記ス
    リツパは斜板に接する鉄系基材上にAl−Si系合金か
    らなる多孔質の焼結体層を形成せしめたことを特徴とす
    る斜板式圧縮機用スリツパ。 2、特許請求の範囲第1項において、鉄系基材に形成さ
    せる多孔質焼結体層の空孔率が体積比で5〜35%であ
    ることを特徴とする斜板式圧縮機用スリツパ。 3、特許請求の範囲第1項および第2項において、前記
    スリツパの、鉄系基材と焼結体層がFe−Al化合物層
    を介して結合していることを特徴とする斜板式圧縮機用
    スリツパ。 4、特許請求の範囲第1項〜第3項において、前記スリ
    ツパの焼結体層がSi11〜30重量%を含有するAl
    合金であることを特徴とする斜板式圧縮機用スリツパ。 5、焼結体層がAl−Si系合金を主成分とし、第3の
    金属としてCu、Mg、Mn、Cr、Znのいずれか1
    種あるいは2種以上を含有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の斜板式圧縮
    機用スリツパ。 6、焼結体層の厚さが0.1〜0.7mmであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに
    記載の斜板式圧縮機用スリツパ。 7、スリツパの斜板と接する反対側に形成されたボール
    と接する基材の凹部に、金属塩または硫化物からなる被
    覆層を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
    第6項のいずれかに記載の斜板式圧縮機用スリツパ。
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WO1999007998A1 (fr) * 1997-08-07 1999-02-18 Taiho Kogyo Co., Ltd. Chaussure et son procede de fabrication
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