WO2006027948A1 - 摺動部材の摺動面 - Google Patents

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Hiroshi Kanemitsu
Masaharu Hatta
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Taiho Kogyo Co., Ltd.
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    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B27/0873—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0878—Pistons
    • F04B27/0886—Piston shoes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T428/2457—Parallel ribs and/or grooves

Definitions

  • the present invention relates to a sliding surface of a sliding member such as a hemispherical shoe, for example, and relates to a sliding surface of the sliding member having improved seizure resistance by improving the sliding surface.
  • a hemispherical shear used for a swash plate compressor is known as a sliding member used under severe conditions.
  • This hemispherical shroud has a hemispherical hemispherical surface and a smooth end surface, the hemispherical surface is in sliding contact with the hemispherical concave portion of the piston constituting the swash plate compressor, and the end surface is provided on the rotating shaft. It comes in sliding contact with the swash plate. That is, in the hemispherical shoe, the hemispherical surface is a sliding surface with respect to the piston, and the end surface is a sliding surface with respect to the swash plate.
  • the sliding contact surface of the hemispherical shoe is usually manufactured smoothly with a roughness less than a required value (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-153039
  • the present invention has further improved the seizure resistance of the sliding surface of a sliding member such as a hemispherical shoe, which requires high seizure resistance, as compared with the conventional one.
  • a sliding surface of the sliding member is provided.
  • the sliding surface of the sliding member is directly hardened linearly or in a dot shape to form a convex portion, and a concave portion is formed in a non-directly hardened portion adjacent to the directly hardened portion.
  • the present invention provides a sliding surface of a sliding member characterized in that an uneven surface is formed on the sliding surface between the direct quenching portion and the non-direct quenching portion.
  • a hemispherical shroud 1 as a sliding member is used in a conventionally known swash plate type compressor, which is not shown but is inclined to a rotating shaft.
  • the piston is reciprocally driven with the rotation of the swash plate, and is interposed between the swash plate provided on the piston and the hemispherical recess provided on the piston.
  • the hemispherical shroud 1 includes a hemispherical hemispherical surface 2 and a smooth end surface 3.
  • the hemispherical surface 2 is in sliding contact with the hemispherical concave portion of the piston, and the end surface 3 is in sliding contact with the swash plate. It has become.
  • an oil sump 4 including a concave portion is formed at the center of the end surface 3.
  • convex portions 3a are formed in a lattice shape on the end surface 3, and the portions other than the convex portions 3a are relatively concave portions 3b, so that the end surface 3 An uneven surface is formed.
  • the convex portion 3a is formed by irradiating the end surface 3 with a laser and directly quenching the end surface 3 by the irradiation. That is, as shown in FIG. 3, the irradiated portion irradiated with the laser is in a state where the base material surface 3c that originally formed the surface of the end face 3 is directly quenched. It bulges out from the surface, so that the convex part 3a is formed.
  • the indirect quenching portion is recessed relative to the convex portion 3a to form a concave portion 3b.
  • the recess 3b which is a non-hardened part, is not hardened.
  • the quenching range by laser irradiation is semicircular in cross section with the laser irradiation position as the center, as shown by the imaginary line 5 in FIG. 3, for example. Even in the recess 3b of the non-directly quenched portion, it can be quenched. Whether or not to quench the recess 3b, which is the indirect quenching portion, can be set by the laser irradiation interval. Then, if the recess 3b, which is an indirect quenching portion, is quenched, the portion bulges out from the base material surface 3c, if not as much as the projection 3a.
  • YAG laser was irradiated on the end face 3 of the hemispherical shoe 1 manufactured by SUJ2 in a straight line and at a parallel interval of 0.2 mm, and parallel to the direction perpendicular to this also at a 0.2 mm interval.
  • This interval is preferably in the range of 0.1 to 0.3 mm.
  • the output of the YAG laser is 50 W, and the condenser lens is adjusted so that the YAG laser is focused at a position 2 mm deep with respect to the surface of the end surface 3. In some cases, YAG laser was irradiated in a defocused state.
  • the surface of the convex portion 3a which is a directly quenched portion irradiated with the laser, has a hardness increased by about HvlOO with respect to Hv750, which is the hardness of the base material, and the surface of the concave portion 3b increased by about Hv50. It was.
  • the portion 6 (see Fig. 3) that is slightly deeper than the directly quenched portion is annealed and has a hardness that is about HvlOO lower than that of the base metal, and the directly quenched portions are convex portions 3a and 3a.
  • the crossing point that is, the part where the laser irradiated part intersects, was also annealed, and the hardness was still about HvlOO lower than the base metal. However, since quenching by laser is rapid cooling, the hardness of the base metal was not recognized at a deeper position than the slightly deeper portion 6.
  • the end surface 3 of the hemispherical shroud 1 is completed by sequentially performing lapping and puffing after laser irradiation as described above.
  • the height of the convex portion 3a relative to the concave portion 3b is determined by laser processing. Immediately after it is 0.1 to about LO / zm, it is desirable that the finished product after lapping and puffing should be in the range of 0.1 to 1 ⁇ m.
  • the rotational speed of the swash plate is increased under the above conditions with the end face of the product of the present invention pressed against the swash plate.
  • the surface pressure when the product of the present invention was pressed against the swash plate was increased under the above conditions, and it was determined that seizure occurred when the axial torque applied to the swash plate exceeded 4. ON ⁇ ⁇ .
  • the product of the present invention has much better seizure resistance than the comparative product.
  • FIG. 5 to FIG. 8 show other embodiments of the present invention, respectively.
  • FIG. 5 shows that the direct quenching portion is formed in a parallel straight line to form the convex portion 3a, and the direct quenching portion.
  • a concave portion 3b is formed in a non-directly quenched portion adjacent to the surface, and an uneven surface is formed on the sliding surface between the directly quenched portion and the non-directly quenched portion.
  • FIG. 6 shows a concentric convex portion 3a
  • FIG. 7 shows a spiral convex portion 3a
  • FIG. 8 shows a case where a laser beam is radiated to the lattice-like intersections, and the convex portions 3a are formed on the sliding surface in the form of dots.
  • the force using the hemispherical shoe 1 as the sliding member is not limited to this, and the present invention can of course be applied to various sliding surfaces.
  • a force for forming a convex portion by directly quenching the sliding surface with a laser can use a plasma beam or the like that is not limited to this.
  • FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom view of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an essential part of FIG. 2 in an exaggerated manner.
  • FIG. 5 is a bottom view showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a bottom view showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a bottom view showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a bottom view showing a fifth embodiment of the present invention.

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Abstract

　摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部３ａを形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部３ｂを形成し、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成する。上記直接焼入れ部分は、格子状、平行な直線状、同心円状又は螺旋状に形成することができる。 　摺動面に直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とによって凹凸面を形成することによって、耐焼付性の向上を図ることができる。

Description

明 細 書
摺動部材の摺動面
技術分野
[0001] 本発明は、例えば半球状シユー等の摺動部材における摺動面に関し、その摺動面 を改良することにより耐焼付性を向上させた摺動部材の摺動面に関する。
背景技術
[0002] 従来、摺動部材としては種々のものが知られているが、過酷な条件下で使用される 摺動部材として斜板式コンプレッサに用いられる半球状シユーが知られている。 この半球状シユーは半球状をした半球面と平滑な端面とを備えており、半球面が斜 板式コンプレッサを構成するピストンの半球状の凹部に摺接するとともに、端面が回 転軸に設けられた斜板に摺接するようになつている。つまり半球状シユーは、半球面 がピストンに対する摺動面となるとともに、端面が斜板に対する摺動面となっている。 そして上記半球状シユーの摺接面は、所要値以下の粗さで平滑に製造されて 、る のが普通である (特許文献 1)。
特許文献 1 :特開 2001— 153039号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] しかるに上記半球状シユーは、特に斜板に摺接する端面については、そこへの潤 滑油が冷媒中に含まれて供給されるために充分に供給され難いことや、ピストンの往 復動に伴う斜板への圧接力の変動が大きぐしかも瞬間的にかなり高い圧力で斜板 に圧接されることから、高 、耐焼付性が要求されて 、る。
本発明はそのような事情に鑑み、高い耐焼付性が要求される半球状シユー等の摺 動部材の摺動面について、従来に比較してその摺動面の耐焼付性を一層向上させ た摺動部材の摺動面を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0004] 請求項 1の発明は、摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部を 形成するとともに、その直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部を形成 し、上記直接焼入れ部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したことを 特徴とする摺動部材の摺動面を提供するものである。
発明の効果
[0005] 請求項 1の発明によれば、摺動部材の摺動面に直接焼入れ部分と非直接焼入れ 部分とによって凹凸面が形成されているので、後の実験結果で示すように、そのよう な凹凸面が無い従来の摺動部材の摺動面に比較して、高い耐焼付性を確保するこ とがでさる。
発明を実施するための最良の形態
[0006] 以下図示実施例について本発明を説明すると、図 1において、摺動部材としての半 球状シユー 1は従来公知の斜板式コンプレッサに用いられており、図示しな 、が回転 軸に傾斜して設けられた斜板とピストンに設けられた半球状の凹部との間に介在され て、斜板の回転に伴ってピストンを往復駆動させることができるようになつている。 上記半球状シユー 1は、半球状をした半球面 2と平滑な端面 3とを備えており、半球 面 2が上記ピストンの半球状の凹部に摺接するとともに、端面 3が斜板に摺接するよう になっている。また端面 3の中央部には凹部からなる油溜り 4が形成されている。
[0007] 図 2に示す実施例では、上記端面 3に格子状に凸部 3aを形成してあり、この凸部 3 a以外の部分を相対的に凹部 3bとすることにより、上記端面 3に凹凸面を形成してあ る。
上記凸部 3aは、上記端面 3にレーザを照射して、その照射により端面 3を直接焼き 入れることによって形成してある。すなわち、上記レーザが照射された照射部分は、 図 3に示すように、元々の端面 3の表面を形成していた母材表面 3cが直接的に焼入 れされた状態となってその母材表面よりも膨出し、それによつて凸部 3aが形成される ようになる。
このようにレーザの照射部分は直接に焼入れされた状態となるが、レーザの照射部 分に隣接してレーザが照射されない凹部 3bは直接焼入れされることはなぐこの部 分は非直接焼入れ部分となる。そしてこの非直接焼入れ部分は上記凸部 3aに対し 相対的に窪んで凹部 3bが形成されることになる。
し力しながら、非直接焼入れ部分となる凹部 3bが焼き入れされていない、というわ けではない。すなわちレーザの照射による焼入れ範囲は、例えば図 3の想像線 5で 示されるように、レーザの照射位置を中心として断面半円形状となるので、隣接した レーザの照射間隔を狭めることにより、その中間となる非直接焼入れ部分の凹部 3b にお 、ても焼入れすることができる。この非直接焼入れ部分である凹部 3bの部分を 焼き入れするか否かは、レーザの照射間隔によって設定することができる。そして非 直接焼入れ部分である凹部 3bを焼入れすれば、凸部 3a程ではないにしても、その 部分は母材表面 3cよりも膨出するようになる。
[0008] 次に、耐焼付性についての実験結果を説明する。
本実験では、 SUJ2で製造した半球状シユー 1の端面 3に YAGレーザを直線上に、 かつ 0. 2mmの間隔で平行に照射した後、これと直交する方向にも 0. 2mmの間隔 で平行に照射して、全体として格子状に YAGレーザを照射した。この間隔は 0. 1〜 0. 3mmの範囲であることが望ましい。
上記 YAGレーザの出力は 50Wであり、これを端面 3の表面に対して 2mmの深さと なる位置で YAGレーザの焦点が結ばれるように集光レンズを調整して、したがって 端面 3の表面に対してはデフォーカスした状態で YAGレーザを照射した。
[0009] 上記レーザが照射された直接焼入れ部分である凸部 3aの表面は、母材の硬度で ある Hv750に対して HvlOO程度硬度が増大しており、また凹部 3bの表面は Hv50 程度増大していた。他方、直接焼入れ部分よりも僅かに深い部分 6 (図 3参照）は焼き なまされて硬度が母材よりも HvlOO程度低下しており、また直接焼入れ部分である 凸部 3aと凸部 3aとの交点も、すなわちレーザの照射部分が交差する部分も焼きなま されて、やはり硬度が母材よりも HvlOO程度低下していた。し力しながら、レーザによ る焼き入れは急冷却となるため、上記僅かに深い部分 6よりもさらに深い位置におい ては、母材の硬度低下は認められな力つた。
上記半球状シユー 1の端面 3は、上述したようにレーザを照射した後に、ラップカロェ とパフ加工とが順次施されて完成されるが、凹部 3bに対する凸部 3aの高さは、レー ザ一処理直後で 0. 1〜： LO /z m程度であり、ラップカ卩ェおよびパフ加工後の完成品 では 0. 1〜1 μ mの範囲とすることが望ましい。
[0010] 上述のようにして製造した本発明品と、レーザを照射せずに同一条件でラップ加工 とパフ加工とを施した比較品とについて、下記の試験条件で耐摩耗性を測定した。な お、比較品は半球状シユー全体を焼入れしてあり、その硬度は Hv750であった。 斜板回転数： lOOOrpmずつ 1分ごとに 9ステップ増カロ：最大回転数 9000rpm (周 速 38mZs)
面圧：予荷重 2. 7MPaで 2. 7MPaずつ 1分毎に増力!] :焼き付きに至るまで オイルミスト量： 0. 05〜0. 25g/min ノズル位置固定
オイル:冷凍機油
焼き付き条件：軸トルク 4. ON'mオーバー
つまり、本発明品の端面を上記斜板に圧接させた状態で、該斜板の回転数を上記 条件で増大させる。他方、本発明品を斜板へ圧接させる際の面圧を上記条件で増大 させて、斜板に加わる軸トルクが 4. ON ·πιを超えた時に焼き付きに至ったと判定した
。これは比較品についても同様である。
[0011] 図 4に示す実験結果から理解されるように、本発明品は比較品に対して格段に優 れた耐焼付性が得られて ヽる。
[0012] 図 5ないし図 8はそれぞれ本発明の他の実施例を示したもので、図 5は平行な直線 状に直接焼入れ部分を形成して凸部 3aを形成するとともに、その直接焼入れ部分に 隣接した非直接焼入れ部分に凹部 3bを形成して、上記直接焼入れ部分と非直接焼 入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したものである。
また、図 6は同心円状に凸部 3aを形成したものであり、図 7は螺旋状に凸部 3aを形 成したものである。さらに図 8は格子状の交点にレーザを照射して、摺動面に点状に 凸部 3aを形成したものである。
[0013] なお、上記実施例では摺動部材として半球状シユー 1を用いている力 これに限定 されるものではなぐ種々の摺動面に本発明を適用できることは勿論である。
また、上記実施例ではレーザによって摺動面を直接焼き入れて凸部を形成して ヽ る力 これに限定されるものではなぐプラズマビームなどを利用することも可能である 図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の第 1実施例を示す正面図。 [図 2]図 1の底面図。
[図 3]図 2の要部を誇張して示す拡大断面図。
[図 4]耐焼付性の実験結果図。
[図 5]本発明の第 2実施例を示す底面図。
[図 6]本発明の第 3実施例を示す底面図。
[図 7]本発明の第 4実施例を示す底面図。
[図 8]本発明の第 5実施例を示す底面図。
符号の説明
1 半球状シユー (摺動部材） 3 端面 ( 3a 凸部 3b 凹部

Claims

請求の範囲
[1] 摺動部材の摺動面を線状又は点状に直接焼き入れて凸部を形成するとともに、そ の直接焼入れ部分に隣接した非直接焼入れ部分に凹部を形成し、上記直接焼入れ 部分と非直接焼入れ部分とで摺動面に凹凸面を形成したことを特徴とする摺動部材 の摺動面。
[2] 上記摺動部材は半球状シユーであり、上記摺動面は該半球状シユーの端面である ことを特徴とする請求項 1に記載の摺動部材の摺動面。
[3] 上記摺動面に照射されるレーザの照射部分によって該摺動面が直接焼き入れされ ており、その照射部分によって上記凸部が形成されていることを特徴とする請求項 1 又は請求項 2に記載の摺動部材の摺動面。
[4] 上記凹凸面における凸部の高さが 0. 1〜： LO mの範囲であることを特徴とする請 求項 1な!、し請求項 3の 、ずれかに記載の摺動部材の摺動面。
[5] 上記凹凸面における相互に隣接する凸部の間隔が 0. 1〜0. 3mmの範囲であるこ とを特徴とする請求項 1ないし請求項 4のいずれかに記載の摺動部材の摺動面。
[6] 上記直接焼入れ部分は、格子状、平行な直線状、同心円状又は螺旋状に形成さ れて 、ることを特徴とする請求項 1な 、し請求項 5の 、ずれかに記載の摺動部材の 摺動面。
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