KR101501277B1

KR101501277B1 - 슬라이딩 부재

Info

Publication number: KR101501277B1
Application number: KR1020147020140A
Authority: KR
Inventors: 쿄헤이 야마네; 신고 고토
Original assignee: 다이호 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JP2013130172A; EP2796738A1; WO2013094315A1; US9074628B2; BR112014015050A2; EP2796738B1; CN104040199B; JP5621990B2; KR20140094665A; CN104040199A; US20140349898A1; EP2796738A4

Abstract

본 발명에 따른 경사판식 컴프레서는, 반구상을 한 복수의 슈(4)와 원판상의 경사판(2)을 구비하고, 슈(4)와 슬라이딩하는 경사판(2)의 표면(2A) 및 이면(2B)(슬라이딩면)에는 벌집 구조의 수지 코팅(12)이 실시되어 있다. 수지 코팅(12)을 구성하는 다수의 각 통형상체(12A)의 테두리부(12B)(상단)는 동일 평면상이 되어, 슈(4)의 단면과 슬라이딩하는 슬라이딩면이 된다. 또한, 각 통형상체(12A)의 내부 공간은 윤활유의 저장부가 되고, 또한 이물질(15)의 수용부가 된다. 눌러붙음이 방지되고, 내마모성 및 윤활유 보유성이 뛰어난 경사판(2)을 제공할 수 있다.

Description

슬라이딩 부재{SLIDING MEMBER}

본 발명은, 슬라이딩 부재에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 예를 들면 경사판식 컴프레서의 경사판으로서 적합한 슬라이딩 부재에 관한 것이다.

종래, 자동차용 경사판식 컴프레서는 공지 기술이며, 이러한 종래의 경사판식 컴프레서에서는 슈와 경사판이 눌어붙는 것을 방지하기 위해 다음과 같은 구성이 제안되고 있다. 즉, 경사판과 슬라이딩하는 슈의 단면을 중앙부가 미소하게 팽출되는 중앙이 높은 형상으로 형성하거나, 혹은 슈와 슬라이딩하는 경사판의 표면에 코팅층을 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 또한, 경사판의 표면에 코팅층을 형성함과 함께, 그 코팅에 다수의 동심원상의 환상 홈부(溝部)와 환상 산부(山部)를 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2). 특허 문헌 2의 경사판에서는, 동심원상의 다수의 환상 홈부와 환상 산부를 구비함으로써 초기 순응성과 윤활유의 보유성을 향상시키게 되어 있다.

또한, 슬라이딩 부재로서의 스러스트 베어링의 슬라이딩 특성을 향상시키기 위해, 스러스트 베어링의 슬라이딩면에 규칙적인 요철을 형성하는 것도 제안되고 있다(예를 들면 특허 문헌 3, 특허 문헌 4).

특허 문헌 1: 일본 특허공개 2003-138287호 공보 특허 문헌 2: 국제 특허공개 2002-075172호 공보 특허 문헌 3: 일본 실용공개 평06-014538호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허공개 평2008-088846호 공보

그런데, 최근 자동차에 탑재되는 경사판식 컴프레서는, 클러치리스형(clutchless type)이 다수를 차지하고, 이에 따라 엔진 작동중에는 경사판식 컴프레서도 상시 회전되고 있다. 그리고, 최근에는 자동차의 연비 개선이 요구되고 있어, 경사판식 컴프레서에 대해서도 동력 저감이 요구되고 있다.

따라서, 이와 같은 요구에 대응하기 위해, 슈와 경사판이 슬라이딩할 때의 마찰을 저감시키는 대책으로 슈의 슬라이딩 면적을 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 예를 들면 상기 특허 문헌 1의 경사판식 컴프레서에서 슈의 슬라이딩 면적을 작게 하면, 슈와 경사판이 접촉하는 부분의 면압이 높아진다. 이 때문에, 슈와 경사판 사이의 유막 끊김이 생기기 쉬워져, 경사판의 코팅층이 마모되기 쉽다는 문제가 생긴다.

또한, 상기 특허 문헌 2의 경사판에서는, 슈의 슬라이딩 면적을 작게 하면 다음과 같은 문제가 생긴다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 슈를 통해 환상 홈부나 환상 산부에 충격 하중이 가해진 경우에는, 환상 홈부나 환상 산부에 균열이 생겨, 그 부분의 코팅층이 박리되게 된다. 또한, 슈와 슬라이딩함으로써 코팅층의 환상 홈부나 환상 산부가 붕괴되면, 슈와 코팅층의 슬라이딩 면적이 증가해 환상 홈부나 환상 산부의 마모가 한층 더 진행해, 마침내 환상 홈부나 환상 산부가 소멸되게 된다. 또한, 환상 홈부 내에 마모가루 등의 이물질이 혼입되어 이동하는 경우에도, 환상 홈부나 환상 산부가 소실되는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 특허 문헌 2의 경사판은 초기 순응성은 양호한 반면, 슈를 통해 경사판에 작용하는 면압이 높은 상황에서는 코팅층이 마모되기 쉽고, 또한 윤활유의 보유성이 손상되기 쉽다고 하는 결점이 있다.

전술한 사정을 감안하여, 본 발명은, 기재와 그 표면에 실시한 코팅층을 구비하고, 그 코팅층을 가동 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면으로 하는 슬라이딩 부재에 있어서, 상기 코팅층을 다수의 통형상체를 일체적으로 연결한 벌집 구조의 수지 코팅에 의해 구성함과 함께, 상기 각 통형상체 개구측의 테두리부에 의해 상기 슬라이딩면을 구성함과 함께, 상기 각 통형상체의 내부 공간을 윤활유 저장부 및 이물질을 수용하기 위한 수용부로 한 것이다.

전술한 구성에 의하면, 코팅층은 벌집 구조의 수지 코팅으로 이루어지므로, 높은 면압이 작용하는 상태라도 수지 코팅의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 각 통형상체의 내부 공간이 윤활유의 저장부가 되고, 또한 이물질은 통형상체의 내부 공간에 수용된다. 이 때문에, 눌어붙는 것을 방지하고 윤활유의 보유성 및 이물질의 매립성이 양호한 슬라이딩 부재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 주요부의 단면도이다.
도 2는 도 1의 주요부의 정면도이다.
도 3은 도 2에 화살표 Ⅲ으로 가리키는 원내의 확대도이다.
도 4는 도 1의 주요부를 확대해 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 주요부의 종단면도이다.
도 6은 종래 기술의 주요부를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.

이하, 도시된 실시예에 기초해 본 발명을 설명한다. 도 1은 경사판식 컴프레서의 주요부를 나타낸 도면이다. 이 경사판식 컴프레서는, 회전축(1)의 외주부에 경사지게 마련된 슬라이딩 부재로서의 경사판(2)과, 일단의 절개부(3A)에 의해 경사판(2)의 외주부를 둘러싸고 상기 회전축(1)을 따라 배치된 복수의 피스톤(3)과, 각 피스톤(3)의 절개부(3A) 내에 형성된 한 쌍의 반구상의 오목부(3B, 3B)와 경사판(2)의 표면(2A), 이면(2B)의 사이에 배치된 복수의 반구상의 슈(4)를 구비한다. 반구상의 슈(4)는 피스톤(3)의 오목부(3B)에 결합되는 반구면(4A)과, 경사판(2)의 표면(2A) 또는 이면(2B)과 슬라이딩하는 평탄상의 단면(4B)을 구비한다. 슈(4)는 SUJ2(베어링강)로 이루어지고, 반구면(4A) 및 단면(4B)에 담금질과 그 후의 마무리 가공이 이루어진다.

그리고, 회전축(1)의 회전에 수반해 경사판(2)이 회전되면, 경사판(2)의 표면(2A) 또는 이면(2B)과 한 쌍의 슈(4)의 단면(4B)이 슬라이딩함과 함께, 한 쌍의 슈(4)의 반구면(4A)과 피스톤(3)의 오목부(3B, 3B)가 슬라이딩함으로써, 각 피스톤(3)은 회전축(1)의 축 방향을 따라 왕복 이동하게 된다.

그런데, 본 실시예는, 슬라이딩 부재로서의 경사판(2)의 표면(2A) 및 이면(2B)을 다음과 같이 개량해, 슬라이딩면이 되는 표면(2A)과 이면(2B)의 슬라이딩 특성을 향상시킨 것을 특징으로 한다. 즉, 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 경사판(2)은 원판상을 한 철계의 기재(11)로 이루어지고, 그 기재(11)의 표면과 이면의 전역에 벌집 구조로 이루어지는 수지 코팅(12)이 실시된다.

수지 코팅(12)은 육각 기둥의 통형상을 한 다수의 통형상체(12A)를 순차적으로 일체가 되도록 연결한 구조가 되고, 각 통형상체(12A)의 개구단이 되는 테두리부(12B)는 모두 동일 평면상이 된다. 그리고, 이들 동일 평면상이 되는 각 통형상체(12A)의 테두리부(12B)에 의해 슬라이딩면인 표면(2A) 및 이면(2B)이 형성된다. 또한, 각 통형상체(12A)의 내부 공간은 윤활유를 저장하는 저장부가 된다. 이 때문에, 슈(4)와 경사판(2)의 사이에 공급된 윤활유는, 각 통형상체(12A)의 내부 공간에 저장된다. 또한, 각 통형상체(12A)의 내부 공간은, 마모가루 등의 이물질(15)을 수용 가능한 수용부로도 기능하게 된다.

본 실시예에서는, 전술한 벌집 구조의 수지 코팅(12)을 기재(11)의 표면 및 이면에 스크린 인쇄에 의해 제조한다. 한편, 벌집 구조의 수지 코팅(12)의 제조 방법으로는, 스크린 인쇄 외에 패드 인쇄, 롤 인쇄, 스프레이 코팅, 디핑법 등을 채용해도 된다.

또한, 상기 수지 코팅(12)의 재료로는, 예를 들면 고체 윤활제 및/또는 경질 입자를 함유하는 열경화성 수지를 이용할 수 있다. 고체 윤활제로는 MoS₂, 흑연, WS2, h-BN, PTFE 등의 불소계 수지, CF 등으로부터 선택되는 1종 이상을, 경질 입자로는 산화물(알루미나, 실리카), 질화물(SiN), 탄화물(SiC), 황화물(ZnS) 등으로부터 선택되는 1종 이상을, 열경화성 수지로는 PAI, PI 등으로부터 선택되는 1종 이상을 각각 이용할 수 있다. 또한, 수지 코팅(12)의 두께로는 2 내지 50㎛ 정도가 바람직하고, 단일 통형상체(12A)의 크기로는 통형상체(12A)에서의 격벽의 두께를 0.25 내지 0.5㎜ 정도로 하고, 그 격벽의 두께 방향 중앙부를 연결한 다각형의 외접원의 크기를 0.1 내지 2㎜ 정도로 하는 것이 적합하다고 생각된다.

이상과 같이, 경사판(2)의 슬라이딩면이 되는 표면(2A)과 이면(2B)은, 벌집 구조의 수지 코팅(12)의 테두리부(12B)로 이루어진다. 그 때문에, 슈(4)의 단면(4B)과 경사판(2)의 표면(2A) 또는 이면(2B)이 슬라이딩해, 슬라이딩면인 통형상체(12A)의 테두리부(12B)의 마모가 진행되었다고 해도, 슈(4)의 단면(4B)과 접촉하는 위치에서의 경사판(2)의 슬라이딩면의 면적에는 변함이 없다. 환언하면, 표면(2A), 이면(2B)에서 슈(4)와의 슬라이딩 부분이 고루 마모될 뿐만 아니라 마모의 진행이 늦기 때문에, 본 실시예의 경사판(2)은 안정된 슬라이딩 특성을 얻을 수 있다.

또한, 수지 코팅(12)은 다수의 육각 기둥 모양의 통형상체(12A)가 집합된 구조가 되어, 각 통형상체(12A) 내는 윤활유의 저장부가 된다. 이 때문에, 경사판(2)이 고속 회전되는 상태라도 통형상체(12A) 내에 윤활유를 보유할 수 있으므로, 슬라이딩면이 되는 표면(2A), 이면(2B)에 윤활유 끊김이 발생하기 힘들다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 내마모성이 뛰어난 경사판(2)을 제공할 수 있다.

또한, 각 통형상체(12A)의 내부 공간은 저장부로서 뿐만이 아니라, 이물질(15)을 수용하는 수용부로서도 기능한다. 즉, 미소한 마모가루 등의 이물질(15)이 슈(4)의 단면(4B)과 경사판(2)의 표면(2A), 이면(2B)의 사이에 침입한 경우에는, 그 이물질(15)은 어느 하나의 통형상체(12A)의 내부에 수용되게 된다(도 4 참조). 그 때문에, 이물질(15)이 슈(4)의 단면(4B)과 경사판(2)의 표면(2A, 2B) 사이에서 굴러 이동하는 것을 방지할 수 있으므로, 단면(4B) 및 경사판(2)의 표면(2A, 2B)이 이물질(15)에 의해 손상되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 경사판(2)의 내마모성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 나아가서는 내마모성과 내구성이 높은 경사판식 컴프레서를 제공할 수 있다.

또한, 고속 회전시에 슈(4)의 단면(4B)이 경사판(2)의 표면(2A) 또는 이면(2B)에 강하게 압축되어 충격 하중이 경사판(2)에 작용한 경우에는, 그 충격 하중을 벌집 구조로 이루어지는 수지 코팅(12)에 의해 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 수지 코팅(12)이 탄성 변형함으로써 통형상체(12A)로부터 윤활유가 배어나와 윤활을 촉진한다(도 5 참조). 이 때문에, 충격 하중에 의한 수지 코팅(12)의 피로를 억제할 수 있어, 충격 하중에 의해 수지 코팅(12)에 크랙이 발행하는 것을 억제할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 전술한 바와 같은 슬라이딩 특성이 뛰어난 경사판(2)을 제공할 수 있다.

한편, 상기 실시예의 수지 코팅(12)은 육각 기둥 모양의 통형상체(12A)를 연결한 벌집 구조가 되어 있지만, 삼각 기둥 모양이나 대략 원통형의 통형상체를 연결한 벌집 구조의 수지 코팅(12)을 이용해도 된다.

또한, 통형상체(12A)의 테두리부(12B)는 그 단부를 라운드 처리하거나 모따기하는 것이, 수지 코팅(12)의 마모, 결손이나 박리 방지의 관점에서 바람직하다.

또한, 상기 실시예는, 본 발명을 경사판식 컴프레서의 경사판(2)에 적용한 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 슬라이딩 부재로서의 스러스트 워셔(thrust washer) 혹은 스러스트 베어링(thrust bearing)에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

2 경사판(슬라이딩 부재)
2A 표면
2B 이면
4 슈
11 기재
12 수지 코팅
12A 통형상체

Claims

기재와 그 표면에 실시한 코팅층을 구비하고, 상기 코팅층을 가동 부재와 슬라이딩하는 슬라이딩면으로 하는 슬라이딩 부재에 있어서,
상기 코팅층은 상기 슬라이딩 부재의 표면 및 이면에 마련되어 있고,
상기 코팅층을, 다수의 통형상체를 일체적으로 연결한 벌집 구조의 수지 코팅에 의해 구성함과 함께, 상기 각 통형상체의 개구측의 테두리부에 의해 상기 슬라이딩면을 구성하고, 상기 각 통형상체의 내부 공간을 윤활유의 저장부 및 이물질을 수용하기 위한 수용부로 한 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제1항에 있어서,
상기 슬라이딩 부재는, 경사판식 컴프레서의 경사판, 스러스트 워셔, 또는 스러스트 베어링인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지 코팅의 재료는, 고체 윤활제 및/또는 경질 입자를 함유하는 열경화성 수지로 이루어지고, 상기 고체 윤활제로서 MoS₂, 흑연, WS2, h-BN, PTFE를 포함하는 불소계 수지, CF로부터 선택되는 1종 이상을 이용하고, 상기 경질 입자로서 산화물(알루미나, 실리카), 질화물(SiN), 탄화물(SiC), 황화물(ZnS)로부터 선택되는 1종 이상을 이용하고, 열경화성 수지로서 PAI, PI로부터 선택되는 1종 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 부재.