WO2016027876A1

WO2016027876A1 - 斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法および射出成形金型

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Publication number: WO2016027876A1
Application number: PCT/JP2015/073459
Authority: WO
Inventors: 石井　卓哉; 福澤　覚; 阿部　浩久; 章弘大森
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2016-02-25
Also published as: US10670074B2; CN106574611A; EP3184816B1; EP3184816A4; EP3184816A1; US20170276175A1; CN106574611B

Abstract

　運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や製造時の強度低下を抑制した耐久性に優れる半球シューを得るための製造方法および射出成形金型を提供する。硬質材料からなり中心軸部分に中空部を有する基材と、樹脂組成物からなり該基材の周囲で斜板と摺動する平面部の表面およびピストンと摺動する球面部の表面に形成された樹脂層とを有し、基材の中空部には樹脂組成物が充填された樹脂充填部と、充填されていない空孔部とが形成された斜板式コンプレッサ用半球シュー４の製造方法であり、成形金型のキャビティ２２内に基材５を配置した状態で、樹脂充填部８となる部分から樹脂組成物を射出充填することで、上記樹脂充填部および上記樹脂層を形成する。

Description

斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法および射出成形金型

　本発明は、自動車用エアコンなどに用いられる斜板式コンプレッサにおいて、斜板とピストンとの間に介在して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換するための半球シューの製造方法に関する。また、この製造方法に用いる射出成形金型に関する。

　斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させるものである。このような斜板式コンプレッサには、両頭形のピストンを用いて冷媒を両側で圧縮、膨張させる両斜板タイプのものと、片頭形のピストンを用いて冷媒を片側のみで圧縮、膨張させる片斜板タイプのものとがある。また、半球シューは斜板の片側面のみで摺動するものと、斜板の両側面で摺動するものとがある。これらの斜板式コンプレッサでは、斜板と半球シューの摺動面に毎秒２０ｍ以上の大きな相対速度の滑りが発生して、半球シューは非常に過酷な環境で使用される。

　また、潤滑については、潤滑油は冷媒に溶け込みながら薄められハウジング内を循環し、ミスト状となって摺動部に供給される。しかし、運転休止状態から運転を再開した場合において、液化した冷媒により潤滑油が洗い流されてしまい、運転開始時の斜板と半球シューとの摺動面は、潤滑油のないドライ状態となり、焼付きが発生しやすいという問題がある。

　この焼付きを防止する手段としては、例えば、斜板および半球シューの少なくとも摺動面にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂被膜を静電粉体塗装法により直接形成したもの（特許文献１参照）、固体潤滑剤を含有する熱可塑性ポリイミド被膜を静電粉体塗装法により形成したもの（特許文献２参照）が提案されている。

　また、高速・高温条件において高い摺動性を確保するため、斜板、半球シューおよびピストンの少なくとも一の摺接部位にＰＥＥＫ樹脂からなるバインダと、該バインダ中に分散された固体潤滑剤とからなる摺動層を形成したもの（特許文献３参照）が提案されている。

特開２００２－１８０９６４号公報特開２００３－０４９７６６号公報特開２００２－０３９０６２号公報

　従来技術では、斜板と半球シューの潤滑特性の向上のために、上記したとおり、斜板や半球シューの摺動面を潤滑性被膜で形成する方法が提案されてきたが、現実には斜板への潤滑性被膜の形成はあっても、半球シューへの潤滑性被膜の形成は皆無であった。この理由は、斜板に比べて半球シューの摺動面積が小さいうえに、ピストンの球面座との摺動も受けるため、摩擦熱によって潤滑性被膜の耐久性が十分に得られていないということが推測される。

　例えば従来技術のように、斜板およびピストンとの摺動のため半球シューの表面全体を樹脂被膜で覆った場合、摩擦熱の放熱性が低下するとともに半球シュー基材の温度上昇が発生し、樹脂被膜が溶解するということが起こり得る。また、静電粉体塗装法や塗液塗布による樹脂被膜の形成は、半球シューを焼成温度にさらすことになり強度低下の懸念がある。

　一方、潤滑性被膜を有する斜板は、摺動面の平面度、平行度、厚さ精度の加工精度が厳しいだけでなく、高価な材料からなる潤滑性被膜の被膜面積が大きいため低価格化できないという問題がある。

　本発明はこれらの問題に対処するためになされたものである。運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や製造時の強度低下を抑制した耐久性に優れる半球シューを得るための製造方法および射出成形金型を提供することを目的とする。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法は、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューの製造方法であり、上記半球シューは、硬質材料からなり、中心軸部分に中空部を有する基材と、樹脂組成物からなり、該基材の周囲で上記斜板と摺動する平面部の表面および上記ピストンと摺動する球面部の表面に形成された樹脂層とを有し、上記基材の中空部には、上記樹脂組成物が充填された樹脂充填部と、該樹脂組成物が充填されていない空孔部とが形成され、成形金型のキャビティ内に上記基材を配置した状態で、上記樹脂充填部となる部分から上記樹脂組成物を射出充填することで、該樹脂充填部および上記樹脂層を形成することを特徴とする。

　上記基材の中空部は円筒空間状であり、該中空部の上記樹脂充填部側の端部に、それ以外の部分よりも穴径が大きい大径中空部が形成されていることを特徴とする。

　上記樹脂組成物の射出充填は、上記基材の中空部の上記空孔部となる部分に、成形金型のコアピンを嵌合させて、該基材を成形金型のキャビティ内に位置決めした状態で行なわれることを特徴とする。

　上記樹脂組成物を射出充填するためのゲートは、上記半球シューの平面部側に位置することを特徴とする。また、このゲートがピンポイントゲートであることを特徴とする。

　上記樹脂充填部は、上記中空部の軸方向長さの１／４～３／４を占めることを特徴とする。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型は、上記本発明の製造方法に用いる金型である。この金型は、可動側型板と固定側型板とを備えてなり、上記可動側型板および上記固定側型板の一方は、上記キャビティの一部を構成する、上記球面部を形成するための凹状球面を有するとともに、該キャビティの水平方向の中心軸上に上記基材の中空部と嵌合するコアピンが配置され、上記可動側型板および上記固定側型板の他方は、該キャビティの一部を構成する、上記平面部を形成するための凹状平面を有するとともに、上記コアピンと同軸上に上記樹脂組成物を射出充填するためのゲートが配置されていることを特徴とする。

　上記金型は、上記コアピンの先端に小径段差部を有し、該コアピンが上記基材の中空部と嵌合した状態において、上記小径段差部の段差面が上記基材の端面に突き当たることを特徴とする。

　上記金型は、上記可動側型板に上記コアピンを有し、該コアピンは突き出しピンとして成形金型が開放された後に前進可能であることを特徴とする。

　上記金型において、上記ゲートは、そのゲート口が上記半球シューの摺動表面から窪んだ位置に設けられていることを特徴とする。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法で得られる半球シューは、硬質材料からなる基材と、該基材の周囲で斜板と摺動する平面部の表面およびピストンと摺動する球面部の表面に形成された樹脂層とを有するので、運転開始時のドライ状態においても焼付きを防止できる。また、基材の中空部には、樹脂組成物が充填された樹脂充填部と、樹脂組成物が充填されていない空孔部とが形成されているので、該空孔部から摩擦熱が放熱され、基材の温度上昇によって樹脂層が溶解することを防止できる。

　本発明の製造方法では、樹脂層の形成に射出成形を採用しているので、製造時に焼成温度にさらすことなく強度低下の懸念が無い。また、射出成形時には樹脂組成物に溶融状態で圧力が加えられるので、樹脂層が緻密に形成され、耐荷重性にも優れる。さらに、成形金型のキャビティ内に基材を配置した状態で、樹脂充填部となる部分から樹脂組成物を射出充填するので、樹脂充填部および各樹脂層が一体に形成されるとともに、該樹脂層が基材の表面を均一に覆うことができる。このため、樹脂層の摺動面に対する摺動特性の不均一性や、基材への密着強度の不均一性が生じず、斜板やピストンとの摺動によって樹脂層が剥がれること等を防止できる。

　基材の中空部は円筒空間状であり、該中空部の樹脂充填部側の端部に、それ以外の部分よりも穴径が大きい大径中空部が形成されているので、ゲート径を大きく設定でき、また、ゲートからの溶融樹脂の流動性が確保できる。このため、薄肉でありながらもショートショット等の射出成形の不具合を防止でき、密着強度の高い均一な樹脂層の形成が実現できる。

　樹脂組成物の射出充填は、基材の中空部の空孔部となる部分に、成形金型のコアピンを嵌合させて、該基材を成形金型のキャビティ内に位置決めした状態で行なわれるので、球面を有する半球シューの基材を射出成形の金型内に容易かつ正確に配置できる。

　樹脂組成物を射出充填するためのゲートは、半球シューの平面部側に位置するので、溶融樹脂の流れが、平面部から球面部に流動することとなり、最も荷重を受ける平面部の樹脂層を高面圧に耐えるように薄肉に形成できる。また、このゲートがピンポイントゲートであるので、射出成形工程でのゲートカットが可能であり、ニッパ等の手工具を用いる後加工と比較して樹脂層表面への傷付きを防止できる。

　樹脂充填部は、中空部の軸方向長さの１／４～３／４を占めるので、この部分がコールドスラッグウェルの役目を果たし、樹脂層にコールドスラッグが出ることを防止できる。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型は、可動側型板と固定側型板とを備え、可動側型板および固定側型板の一方は、キャビティの一部を構成する、上記球面部を形成するための凹状球面を有するとともに、該キャビティの水平方向の中心軸上に半球シュー基材の中空部と嵌合するコアピンが配置され、他方は、キャビティの一部を構成する、上記平面部を形成するための凹状平面を有するとともに、上記コアピンと同軸上にゲートが配置されているので、ゲートから射出された溶融樹脂がコアピンの先端にぶつかり、その後、半球シューの軸心から均一に半球シュー基材の表面を被覆していく。このため、半球シューの球面部や平面部の表面に形成される樹脂層は、ウェルドを有さず、均一な樹脂層となる。

　コアピンの先端に小径段差部を有し、該コアピンが半球シューの基材の中空部と嵌合した状態において、小径段差部の段差面が基材の端面に突き当たるので、基材がキャビティ内において軸方向に位置決めされる。よって、球面を有する半球シューの基材をキャビティ内に容易かつ正確に配置できる。また、基材において、コアピンの小径段差部との軸方向接触面が、半球シューの完成後に樹脂層が形成されていない露出面となるので、該部分からも放熱可能となる。

　可動側型板にコアピンを有し、該コアピンは突き出しピンとして成形金型が開放された後に前進可能であるので、別途突き出しピンを設ける必要が無く、半球シューの樹脂層上に突き出しピン痕が残ることが無い。

　上記ゲートは、そのゲート口が半球シューの摺動表面から窪んだ位置に設けられているので、ゲート痕が半球シューの摺動表面（樹脂層の表面）より突出することを防止できる。

本発明の製造方法で得られる斜板式コンプレッサ用半球シューを用いた斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。図１の半球シューを拡大して示す縦断面図および平面図である。本発明の射出成形金型の一例を示す断面図である。本発明の半球シューの製造工程を示す図である。

　本発明の製造方法で得られる斜板式コンプレッサ用半球シューを用いた斜板式コンプレッサの一例を図面に基づき説明する。図１は、斜板式コンプレッサを示す縦断面図である。図１に示す斜板式コンプレッサは、炭酸ガスを冷媒に用いるものであり、冷媒が存在するハウジング１内で、回転軸２に直接固定するように斜めに取り付けた斜板３の回転運動を、斜板３の両側面で摺動する半球シュー４を介して両頭形ピストン９の往復運動に変換し、ハウジング１の周方向に等間隔で形成されたシリンダボア１０内の各ピストン９の両側で、冷媒を圧縮、膨張させる両斜板タイプのものである。高速で回転駆動される回転軸２は、ラジアル方向を針状ころ軸受１１で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受１２で支持されている。この構成において、斜板３は、連結部材を介して間接的に回転軸２に固定される態様でもよい。また、斜めではなく直角に取り付けられる態様であってもよい。

　各ピストン９には斜板３の外周部を跨ぐように凹部９ａが形成され、この凹部９ａの軸方向対向面に形成された球面座１３に、半球シュー４が着座されており、ピストン９を斜板３の回転に対して相対移動自在に支持する。これによって、斜板３の回転運動からピストン９の往復運動への変換が円滑に行われる。半球シュー４は、球面部がピストン９（球面座１３）と摺動し、平面部が斜板３と摺動する。

　本発明の製造方法で得られる斜板式コンプレッサ用半球シューの構造を図２に基づき詳細に説明する。図２の上図は半球シューの一例を示す縦断面図であり、図２の下図はその平面図である。図２に示すように、半球シュー４は、球体の一部を構成する球面部４ａと、球面部４ａの反対側において該球体を略平面でカットした形態の平面部４ｂと、球面部４ａと平面部４ｂとを繋ぐ外周部４ｃとからなる略半球状の構造を有する。また、半球シュー４は、平面形状が円形状であり、外周部４ｃの表面（樹脂層６ｃの表面）は円筒外周面となる。半球シュー４の全体形状は、円柱体の一方の底面を半球の一部を構成する凸形状とした形状である。なお、半球シュー４の全体形状は、これに限定されるものではなく、斜板と摺動する平面部とピストンと摺動する球面部とを有していればよく、上記外周部（円筒部）を有さない形状としてもよい。

　半球シュー４は、硬質材料からなる部材を基材５とし、斜板と摺動する平面部４ｂの表面およびピストンと摺動する球面部４ａの表面に樹脂層６が後述の射出成形で形成されている。樹脂層６のうち、球面部４ａの表面に形成されるものが樹脂層６ａであり、平面部４ｂの表面に形成されるものが樹脂層６ｂであり、外周部４ｃに形成されるものが樹脂層６ｃである。各樹脂層は薄肉（０.１～０.７ｍｍ程度）であり、基材５の形状は半球シュー４の全体形状に沿った形状である。なお、半球シューの直径は、５～１５ｍｍ程度である。

　半球シュー４において、斜板と摺動する平面部４ｂと、ピストンと摺動する球面部４ａとは、軸方向反対側に位置する。これらの表面に形成される樹脂層を、外周部４ｃ等を介して連続した一体のものとすることで、構造的に両面の樹脂層が基材から剥離しにくくなる。また、球面部４ａの樹脂層６ａの厚みを、平面部４ｂの樹脂層６ｂの厚みよりも厚くすることが好ましい。球面部の樹脂層を平面部の樹脂層よりも厚くすることで、斜板と摺動する平面部の樹脂層は薄く、高い耐荷重性を有し、ピストンと摺動する球面部の樹脂層は厚く、片当たり時のなじみ性がよく、耐摩耗性に優れる。さらに、射出成形時の高い溶融流動性を確保しやすい。

　図２に示す形態では、基材５には、その円形中央の中心軸部分に球面部４ａ側と平面部４ｂ側とを貫通する円筒空間状の中空部５ｂが形成されている。中空部５ｂには、樹脂組成物が充填された樹脂充填部８と、樹脂組成物が充填されていない空孔部７とが形成されている。空孔部７は、成形時にコアピンが嵌合される部位であり、樹脂が充填されずに基材表面が露出した状態となっている。空孔部７を設けることで、斜板およびピストンとの摺動による摩擦熱が発生しても、基材を伝わって該空孔部から熱を逃がすことができ、樹脂層の溶解などが起こらず、耐摩耗性や耐焼付き性に優れる。また、空孔部７は潤滑油を保持するオイルポケットとしての機能も有する。

　さらに、図２に示す形態の半球シュー４は、球面部４ａ側の外表面にピストンとの非接触部であり、基材５が樹脂層６で覆われずに露出している露出面５ａを有する。この非接触部は、球面部４ａの一部を平面部４ｂと平行な面で切った形状の部位であり、ピストンとは摺動接触しない部位である。球面部４ａ側の外表面にこのような非接触部かつ基材の露出面を設けることで、球面部で発生した摩擦熱を放熱しやすくなる。なお、後述するように、射出成形金型のコアピンに小径段差部を設けて、該小径段差部の段差面を基材の端面に突き当てて軸方向の位置決めをすることで、半球シュー４の中空部のコアピン嵌合側の縁に該段差面に対応した露出面５ａが形成される。

　半球シューの基材の材質としては、機械的強度や熱伝導性に優れた硬質材料からなるものであれば特に限定されず、例えば、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属材や、セラミックス等が挙げられる。鋼材としては、軸受鋼（ＳＵＪ１～５など）、クロムモリブデン鋼、機械構造用炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、高速度鋼などが挙げられる。これら鋼材は、ピストンとの摺接による摩耗損傷を軽減するために、焼入れなどの処理を施して表面硬度を高めてもよい。上記の中でも、信頼性から軸受鋼を用いることが好ましい。

　また、基材の材質として、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などの焼結金属も採用できる。基材と樹脂層との密着性を高めることができることから、鉄が主成分の焼結金属、さらには銅の含有量が１０重量％以下の鉄系焼結金属とすることが好ましい。基材を焼結金属製にすることで、球面部表面における潤滑油保持性に優れ、また、表面凹凸のアンカー効果により樹脂層との密着性を向上させることができる。

　半球シューの基材が溶製金属やセラミックス等の緻密体である場合は、樹脂層との密着性を高めるために、樹脂層形成前において、基材の表面をショットブラスト、機械加工などの物理的表面処理により、凹凸形状に荒らすことが好ましい。また、酸性溶液処理（硫酸、硝酸、塩酸など、もしくは他の溶液との混合）、アルカリ性溶液処理（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、もしくは他の溶液との混合）などの化学的表面処理を施し、基材の表面に微細凹凸形状を形成することが好ましい。酸性溶液処理であるとマスキングを不要にできるため好ましい。微細凹凸形状は、濃度、処理時間、後処理などによって異なるが、アンカー効果による密着性を高めるためには、凹ピッチが数ｎｍ～数十μｍの微細な凹凸にすることが好ましい。化学的表面処理により形成された微細凹凸形状は、多孔質のような複雑な立体構造となっているため、アンカー効果を発揮しやすく、特に強固な密着が可能となる。

　樹脂層を形成する樹脂組成物のベース樹脂としては、射出成形が可能で、潤滑特性および耐熱性に優れた合成樹脂が好ましい。このような合成樹脂としては、例えば、芳香族ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）系樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、射出成形可能なフッ素樹脂などが挙げられる。これらの各合成樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。これらの合成樹脂の中でも、芳香族ＰＥＫ系樹脂を用いることが好ましい。芳香族ＰＥＫ系樹脂を用いることで、耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ特性、摩擦摩耗特性などに優れ、非常に信頼性の高い半球シューを得ることができる。

　本発明で使用できる芳香族ＰＥＫ系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂などがある。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇなど）、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製：Ｋｅｔａ　Ｓｐｉｒｅ　ＰＥＥＫ（ＫＴ－８２０Ｐ、ＫＴ－８８０Ｐなど）、ダイセル・エボニック社製：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。また、ＰＥＫ樹脂としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＨＴなどが、ＰＥＫＥＫＫ樹脂としてはビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＳＴなどが、それぞれ挙げられる。

　樹脂層を形成する樹脂組成物は、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ^－１における溶融粘度が５０～２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度がこの範囲内であると、半球シューの基材の表面に薄肉の射出成形が円滑に行なえる。薄肉射出成形を可能とし、成形後の後加工を不要とすることで、製造が容易となり、製造コストの低減が図れる。芳香族ＰＥＫ系樹脂を主成分とする合成樹脂の場合、溶融粘度を上記範囲にするためには、上記条件における溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以下の芳香族ＰＥＫ系樹脂を採用することが好ましい。

　樹脂層を形成する樹脂組成物は、上記した芳香族ＰＥＫ系樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤や、各種ウィスカ、アラミド繊維、炭素繊維等の繊維状補強材を配合した樹脂組成物とすることが好ましい。繊維状補強材、および無機系の固体潤滑剤（黒鉛、二硫化モリブデンなど）は、芳香族ＰＥＫ系樹脂の成形収縮率を小さくする効果があり、基材とのインサート成形時に、樹脂層の内部応力を抑える効果がある。また、固体潤滑剤は、潤滑油が希薄な条件であっても低摩擦となり、焼付きを防止できる。

　樹脂層を形成する樹脂組成物において、上記の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、該樹脂組成物の成形用ペレットを得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用い、後述の製造工程で樹脂層を形成する。なお、成形後に物性改善のためにアニール処理等を施してもよい。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法は、以上のような構成の半球シューについて、特にその樹脂部分を射出成形で形成する製造方法である。また、本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型は、上記製造方法に用いる金型である。この射出成形金型を図３に基づき詳細に説明する。図３は、本発明の射出成形金型の一例を示す断面図である。図３に示すように、この射出成形金型１４は、可動側型板１５と、固定側型板１６と、固定側取付板１７とからなる３プレート構造の金型である。固定側型板１６は、半球シューの平面部を形成するための凹状平面１６ａを有し、可動側型板１５は、半球シューの球面部を形成するための凹状球面１５ａを有する。凹状球面１５ａと凹状平面１６ａは、キャビティ２２の一部を構成する面である。可動側型板１５には、キャビティ２２の水平方向の中心軸上にコアピン１８が配置されている。コアピン１８は、先端に小径段差部１８ａを有する小径段付き形状である。また、固定側型板１６には、ランナー１９、スプルー２０と連通して溶融樹脂をキャビティ２２内に充填するためのゲート２１が配置されている。ここで、ゲート２１は、コアピン１８と同軸上に配置されている。また、キャビティ２２は、固定側型板に半球シューの球面部を形成するための凹状球面を有し、可動側型板に半球シューの平面部を形成するための凹状平面を有する構成としてもよい。この場合でも、可動側型板にキャビティの水平方向の中心軸上に小径段付き形状のコアピンが配置され、固定側型板にゲートがコアピンと同軸上に配置される。

　なお、本発明の製造方法においては、コアピンおよびゲート（スプルー・ランナーも含む）の配置は該図に示す形態に限定されない。

　本発明の製造方法の一例として、図３の射出成形金型を用いた半球シューの製造工程を図４に基づき説明する。図４（ａ）～（ｄ）は、該金型による半球シューの製造工程を示す図である。図４（ａ）に示すように、射出成形前において、キャビティ２２内に基材５を配置しておく。具体的には、基材５の中空部５ｂにコアピン１８の先端の小径段差部１８ａを嵌合させている。基材５の中空部５ｂは円筒空間状であり、コアピン１８の小径段差部１８ａはこれに嵌合する円柱状である。これにより、基材５がキャビティ２２内において水平方向および軸方向に位置決めされる。このようなコアピンと基材の中空部との嵌合を利用することで、キャビティ内での基材の位置決めが容易かつ正確に可能となり、該基材の表面に薄肉の樹脂層を容易に高精度で成形できる。基材５の中空部５ｂにおいて、小径段差部１８ａが嵌合している部分が半球シューの完成後に空孔部７となり、小径段差部１８ａが嵌合していない部分が半球シューの完成後に樹脂充填部８となる（図２参照）。また、基材５において、コアピン１８の小径段差部１８ａの段差面との突き当り面（軸方向接触面）が、半球シューの完成後に樹脂層６が形成されていない露出面５ａとなる（図２参照）。射出成形前において、固定側取付板１７と、固定側型板１６と、可動側型板１５とからなる３プレート構造の射出成形金型１４は、型閉じした状態で使用樹脂の所定の温度にて保持されている。

　図４（ｂ）に示すように、上述の樹脂組成物を溶融状態に加熱してなる溶融樹脂２３が設定された射出圧力によって金型内に射出され、ランナー１９、スプルー２０を通じ、ゲート２１を介してキャビティ２２に充填される。その後、一定時間の保圧工程と冷却工程を型閉じした状態で経る。固定側型板１６のゲート２１は、可動側型板１５のコアピン１８と同軸上（キャビティ２２の水平方向の中心軸上）に配置されており、そのゲート口はキャビティ２２において半球シューの完成後に樹脂充填部８となる部分に設けられている。このように、該工程では、キャビティ２２内に基材５を配置した状態で、基材５の中心軸部分である樹脂充填部となる部分から溶融樹脂２３を射出充填している（インサート成形）。

　これにより、ゲート２１から射出された溶融樹脂がコアピン１８の先端（小径段差部１８ａの先端）にぶつかり、その後、半球シューの軸心から均一に基材５の表面を被覆していくように流動する。この結果、基材の周囲を覆う各樹脂層を一体に、かつウェルドが生じることなく均一に形成でき、樹脂層の部分的な強度低下、摺動特性の不均一性、基材への密着強度の不均一性等が生じず、斜板やピストンとの摺動によって樹脂層が割れたり剥がれたりすること等を防止できる。なお、基材５の中空部５ｂが軸方向に非貫通の形状である場合には、ゲート２１から射出された溶融樹脂が該中空部５ｂの底部にぶつかり、同様に均一な被覆がなされる。

　また、基材５の中空部５ｂにおいて、コアピン１８との非嵌合部であり、樹脂充填部となる部分が、コールドスラッグウェルの役目を果たし、樹脂層にコールドスラッグが出ることを防止できる。樹脂充填部を中空部５ｂの軸方向長さの１／４～３／４を占める範囲に設定することで、特に上記効果を得やすくなる。また、この範囲に設定することで、基材５とコアピン１８との嵌合部についても十分な嵌合長さを確保できる。

　該図に示す形態では、基材５の中空部５ｂの樹脂充填部側の端部に、それ以外の部分よりも穴径が大きい大径中空部５ｃが形成されている。大径中空部５ｃの穴径は、中空部５ｂのそれ以外の部分の穴径の１．５倍～３倍である。大径中空部５ｃを形成することで、ゲート径を大きく設定することが可能となり、また、ゲートからの溶融樹脂の流動性が確保しやすくなる。このため、薄肉でありながらもショートショット等の射出成形の不具合を防止でき、密着強度の高い均一な樹脂層を形成できる。

　該図に示す形態では、ゲート２１が半球シューの平面部側に位置している。これにより、溶融樹脂の流れが、平面部側から球面部側に流動することとなり、最も荷重を受ける平面部の樹脂層を高面圧に耐えるように薄肉に形成できる。また、ゲート２１は、ピンポイントゲートであるため、射出成形工程でのゲートカット（型内ゲートカット）が可能であり、精密部品である半球シューを手動でゲートカットする際に表面に傷を付ける等のおそれがない。

　ゲート２１は、そのゲート口が半球シューの摺動表面から窪んだ位置に設けられているので、ゲート痕が半球シューの摺動表面（樹脂層の表面）より突出することを防止できる。特に、ゲート２１は、基材５の表面位置から樹脂層の厚みよりも深く窪んだ位置に設けることで、上記ゲート痕の突出をより確実に防止できる。

　図４（ｃ）に示すように、冷却工程後、型開きによって固定側型板１６が固定側取付板１７から開放され、同時に固定側型板１６から可動側型板１５が開放される。これにより、ランナー等は金型から外れて落下する。また、固定側型板１６から可動側型板１５が開放されるとき、ゲート２１にあった樹脂が破断されてゲートカットされる。

　最後に図４（ｄ）に示すように、コアピン１８を突き出しピンとして前進させることでキャビティ内から半球シュー４が取り出される。このように、コアピン１８を突き出しピンとして成形金型が開放された後に前進可能な構成とすることで、別途の突き出しピンを設ける必要が無く、半球シューの樹脂層上に突き出しピン痕が残ることが無い。なお、上記の「前進」とは、金型のキャビティ内から成形品をキャビティ外に突き出す方向に進めることをいう。

　以上の工程で樹脂層を形成した後、斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面を研磨加工してもよい。研磨加工により、個々の高さ寸法にばらつきがなくなり精度が向上する。また、樹脂層の該表面の表面粗さは、０.０５～１.０μｍＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）に調整することが好ましい。この範囲内にすることで、斜板またはピストンと摺動する樹脂層摺動面における真実接触面積が大きくなり、実面圧を下げることができ、焼付きを防止できる。表面粗さが、０．０５μｍＲａ未満では摺動面への潤滑油の供給が不足し、１.０μｍＲａをこえると摺動面での真実接触面積の低下により、局部的に高面圧となり、焼き付くおそれがある。さらに好ましくは、表面粗さ０.１～０.５μｍＲａである。

　斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面には、希薄潤滑時における潤滑作用を補うため、上述の空孔部以外にオイルポケットや動圧溝を形成してもよい。オイルポケットの形態としては、斑点状または筋状の凹部が挙げられる。斑点状または筋状としては、平行な直線状、格子状、渦巻状、放射状または環状などが挙げられる。オイルポケットの深さは、樹脂層の厚み未満で適宜決定できる。

　本発明の製造方法で得られる半球シューが使用される斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサである。この斜板式コンプレッサに本発明の製造方法で得られる半球シューを使用することによって、半球シューと摺動する斜板およびピストンにおいては、潤滑性被膜を除くことができる。すなわち、斜板等の表面は基材の研磨面のままの状態で斜板式コンプレッサに組み込み半球シューと摺動させることが可能となる。このため、上記半球シューを採用することで、機能面で同等でありながら、低価格の斜板式コンプレッサを提供できる。

　本発明の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法は、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下や製造時の強度低下を抑制した耐久性に優れる半球シューを製造できる。このため、種々の斜板式コンプレッサの半球シューの製造に利用できる。特に、炭酸ガスやＨＦＣ１２３４yｆを冷媒とし、高速高負荷仕様（例えば、面圧が８ＭＰａをこえる）である近年の斜板式コンプレッサの半球シューの製造にも好適に利用できる。

　　１　　ハウジング
　　２　　回転軸
　　３　　斜板
　　４　　半球シュー
　　５　　基材
　　６　　樹脂層
　　７　　空孔部
　　８　　樹脂充填部
　　９　　ピストン
　　１０　シリンダボア
　　１１　針状ころ軸受
　　１２　スラスト針状ころ軸受
　　１３　球面座
　　１４　射出成形金型
　　１５　可動側型板
　　１６　固定側型板
　　１７　固定側取付板
　　１８　コアピン
　　１９　ランナー
　　２０　スプルー
　　２１　ゲート
　　２２　キャビティ
　　２３　溶融樹脂

Claims

　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューの製造方法であって、
　前記半球シューは、硬質材料からなり、中心軸部分に中空部を有する基材と、樹脂組成物からなり、該基材の周囲で前記斜板と摺動する平面部の表面および前記ピストンと摺動する球面部の表面に形成された樹脂層とを有し、前記基材の中空部には、前記樹脂組成物が充填された樹脂充填部と、該樹脂組成物が充填されていない空孔部とが形成され、
　成形金型のキャビティ内に前記基材を配置した状態で、前記樹脂充填部となる部分から前記樹脂組成物を射出充填することで、該樹脂充填部および前記樹脂層を形成することを特徴とする斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　前記基材の中空部は円筒空間状であり、該中空部の前記樹脂充填部側の端部に、それ以外の部分よりも穴径が大きい大径中空部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　前記樹脂組成物の射出充填は、前記基材の中空部の前記空孔部となる部分に、前記成形金型のコアピンを嵌合させて、該基材を該成形金型のキャビティ内に位置決めした状態で行なわれることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　前記樹脂組成物を射出充填するためのゲートは、前記半球シューの平面部側に位置することを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　前記ゲートがピンポイントゲートであることを特徴とする請求項４記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　前記樹脂充填部は、前記中空部の軸方向長さの１／４～３／４を占めることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法。
　請求項１記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの製造方法に用いる射出成形金型であって、
　前記射出成形金型は、可動側型板と固定側型板とを備えてなり、
　前記可動側型板および前記固定側型板の一方は、前記キャビティの一部を構成する、前記球面部を形成するための凹状球面を有するとともに、該キャビティの水平方向の中心軸上に前記基材の中空部と嵌合するコアピンが配置され、
　前記可動側型板および前記固定側型板の他方は、前記キャビティの一部を構成する、前記平面部を形成するための凹状平面を有するとともに、前記コアピンと同軸上に前記樹脂組成物を射出充填するためのゲートが配置されていることを特徴とする斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型。
　前記コアピンの先端に小径段差部を有し、該コアピンが前記基材の中空部と嵌合した状態において、前記小径段差部の段差面が前記基材の端面に突き当たることを特徴とする請求項７記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型。
　前記可動側型板に前記コアピンを有し、該コアピンは突き出しピンとして成形金型が開放された後に前進可能であることを特徴とする請求項７記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型。
　前記ゲートは、そのゲート口が前記半球シューの摺動表面から窪んだ位置に設けられていることを特徴とする請求項７記載の斜板式コンプレッサ用半球シューの射出成形金型。