WO2020202687A1 - コンプレッサ用斜板 - Google Patents

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WO2020202687A1
WO2020202687A1 PCT/JP2020/000486 JP2020000486W WO2020202687A1 WO 2020202687 A1 WO2020202687 A1 WO 2020202687A1 JP 2020000486 W JP2020000486 W JP 2020000486W WO 2020202687 A1 WO2020202687 A1 WO 2020202687A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating layer
swash plate
range
shoe
solid lubricant
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/000486
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中村 亮平
政憲 秋月
Original Assignee
大豊工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大豊工業株式会社 filed Critical 大豊工業株式会社
Publication of WO2020202687A1 publication Critical patent/WO2020202687A1/ja

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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
    • F04B27/10Multi-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 having stationary cylinders
    • F04B27/12Multi-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 having stationary cylinders having plural sets of cylinders or pistons

Definitions

  • the present invention relates to a technique for a swash plate for a compressor in which a coating layer is formed on the surface of a flat base material.
  • the compressor swash plate described in Patent Document 1 mainly forms a coating layer containing polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Such a coating layer is difficult to improve the wettability to the lubricating oil supplied between the compressor swash plate and the shoe. Therefore, the coating layer cannot sufficiently hold the lubricating oil when the compressor swash plate rotates at high speed, and the lubricating oil may easily scatter due to the centrifugal force generated by the rotation of the compressor swash plate. there were. As a result, friction may increase and seizure may easily occur.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved is to provide a swash plate for a compressor capable of suppressing the occurrence of seizure.
  • the swash plate for a compressor of the present invention includes a flat plate-shaped base material and a coating layer that covers the surface of the base material, and is a swash plate for a compressor that slides with respect to a shoe by rotating.
  • the coating layer has a first portion formed in a first range set inside in the radial direction of the base material in the sliding range with the shoe, and the radial direction in the sliding range. Including a second portion formed in a second range set outside the first range in the first portion, the first portion has a wettability to a lubricating oil supplied between the shoe and the shoe. It is higher than the two parts.
  • the second portion has higher dry lubricity than the first portion.
  • the first portion and the second portion face each other of the sliding surface of the shoe when the inclination angle of the compressor swash plate is within a predetermined range. ..
  • the predetermined range is a range from the minimum value to the maximum value of the inclination angle.
  • the first portion is composed of a single layer or a plurality of layers having higher wettability than the second portion.
  • the second portion is composed of a single layer or a plurality of layers having higher dry lubricity than the first portion.
  • the first portion contains a first solid lubricant composed of either molybdenum disulfide or graphite, and the first solid lubricant has a compounding ratio in the first portion. It is the most expensive material except binder.
  • the first portion further contains a fluorine-based solid lubricant.
  • the first portion further contains a hard additive whose compounding ratio in the first portion is lower than that of the fluorine-based solid lubricant.
  • the second portion contains a fluorine-based solid lubricant having the highest compounding ratio in the second portion among the materials excluding the binder.
  • the second portion further contains a second solid lubricant composed of either molybdenum disulfide or graphite.
  • the second portion further contains boron nitride, which has a lower compounding ratio in the second portion than the second solid lubricant.
  • the first portion is formed by a first coating layer formed on the surface of the base material
  • the second portion is the first coating layer and the first coating layer. It is formed on the surface of the surface by a second coating layer formed so as to have higher oil repellency than the first coating layer.
  • the first coating layer is formed over the entire sliding range with the shoe, and the second coating layer is the outer end of the first coating layer in the radial direction. It is formed in the part.
  • the coating layer is more oil-repellent than the first coating layer at the inner end portion of the surface of the first coating layer in the radial direction. It comprises a third coating layer formed to be elevated and a third portion formed by.
  • the compressor swash plate of the present invention can suppress the occurrence of seizure.
  • the compressor swash plate of the present invention can suppress the occurrence of seizure in a dry environment.
  • the compressor swash plate of the present invention can effectively reduce friction in the second portion of the coating layer.
  • the compressor swash plate of the present invention can stably suppress the occurrence of seizure.
  • the swash plate for a compressor of the present invention can appropriately improve the wettability of the first portion of the coating layer.
  • the compressor swash plate of the present invention can improve the dry lubricity of the first portion of the coating layer.
  • the swash plate for a compressor of the present invention can preferentially improve the dry lubricity of the first portion of the coating layer and also improve the wear resistance.
  • the compressor swash plate of the present invention can appropriately improve the dry lubricity of the second portion of the coating layer.
  • the compressor swash plate of the present invention can improve the wettability of the second portion of the coating layer.
  • the swash plate for a compressor of the present invention can preferentially improve the wettability of the second portion of the coating layer and also improve the heat resistance of the second portion.
  • the compressor swash plate of the present invention can retain the lubricating oil on the first part of the coating layer by repelling the lubricating oil by the second part of the coating layer.
  • the compressor swash plate of the present invention can prevent the lubricating oil from scattering due to the centrifugal force accompanying the rotation of the swash plate.
  • the compressor swash plate of the present invention can prevent the lubricating oil from being discharged from the sliding surface due to the load applied from the shoe.
  • FIG. 1 Front view of the swash plate and shoe according to the second embodiment.
  • the compressor 1 mainly includes a rotating shaft 2, a swash plate 3, a piston 4, and a shoe 5.
  • the rotating shaft 2 shown in FIG. 1 is rotatably supported by a housing (not shown).
  • the rotating shaft 2 can be rotated by power from a drive source (not shown).
  • the swash plate 3 is formed in a circular flat plate shape.
  • a rotation shaft 2 is inserted through the central portion of the swash plate 3.
  • the swash plate 3 is provided in the middle of the rotating shaft 2 in a state of being inclined with respect to the axial direction of the rotating shaft 2. The detailed configuration of the swash plate 3 will be described later.
  • the piston 4 is arranged in each of a plurality of cylinder bores (not shown) formed in the housing.
  • the piston 4 is provided so as to be slidable (reciprocating) along the axial direction of the rotating shaft 2.
  • a recess 41 is formed in the piston 4.
  • the recess 41 is formed inside the piston 4.
  • the recess 41 is formed in a substantially hemispherical shape.
  • a pair of recesses 41 are formed in each piston 4 so as to face each other along the axial direction of the rotating shaft 2.
  • the shoe 5 shown in FIGS. 1 and 2 is formed in a substantially hemispherical shape. Specifically, the shoe 5 mainly includes a first sliding surface 51 and a second sliding surface 52.
  • the first sliding surface 51 is a surface on one side of the shoe 5 and is a surface that slides with the recess 41 of the piston 4 (see FIG. 1).
  • the first sliding surface 51 is formed so as to bulge to one side.
  • the first sliding surface 51 is formed in a hemispherical shape along the recess 41 of the piston 4.
  • the second sliding surface 52 is a surface on the other side of the shoe 5, and is a surface (see FIG. 1) that slides on the swash plate 3 (more specifically, the coating layer 32 described later).
  • the second sliding surface 52 is formed so as to slightly bulge to the other side, that is, to the side opposite to the first sliding surface 51.
  • the second sliding surface 52 is formed in a shape (a shape close to flat) having a smaller bulging width than the first sliding surface 51.
  • the second sliding surface 52 includes an outer peripheral portion 52a and a central portion 52b.
  • the outer peripheral portion 52a constitutes an outer portion of the second sliding surface 52.
  • the outer peripheral portion 52a is provided along the outer periphery of the second sliding surface 52.
  • the outer peripheral portion 52a is formed in a curved surface shape having an extremely large radius of curvature as compared with the first sliding surface 51.
  • the central portion 52b constitutes the inner portion of the second sliding surface 52.
  • the central portion 52b is formed in a circular shape.
  • the central portion 52b is provided inside the outer peripheral portion 52a (in the center of the second sliding surface 52) in succession with the outer peripheral portion 52a.
  • the central portion 52b is formed in a substantially flat shape. More specifically, the central portion 52b is formed in a flat shape or a curved surface shape having a radius of curvature even larger than that of the outer peripheral portion 52a.
  • the shoe 5 is manufactured of iron-based, copper-based, aluminum-based materials, as well as sintered materials, resin materials, and the like.
  • the shoe 5 is preferably manufactured by forging or rolling SUJ2.
  • the shoes 5 formed in this way are respectively arranged in the recess 41 of the piston 4.
  • the first sliding surface 51 of the shoe 5 and the recess 41 are arranged so as to be slidably (swingable) in contact with each other.
  • the two shoes 5 arranged on one piston 4 are arranged so that the second sliding surfaces 52 face each other.
  • the outer peripheral portion of the swash plate 3 is sandwiched between the second sliding surfaces 52 of the two shoes 5.
  • the swash plate 3 When the rotating shaft 2 rotates in the compressor 1 configured in this way, the swash plate 3 also rotates together with the rotating shaft 2. Since the swash plate 3 is tilted with respect to the axial direction of the rotating shaft 2, the swash plate 3 reciprocates (slides) the piston 4 in the axial direction via the shoe 5. At this time, the second sliding surface 52 of the shoe 5 slides on the surface of the swash plate 3. Lubricating oil is appropriately supplied between the second sliding surface 52 and the surface of the swash plate 3.
  • the compressor 1 is configured so that the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 changes according to the rotation speed of the rotation shaft 2 (swash plate 3).
  • the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 means an inclination angle with respect to a plane perpendicular to the axis X of the rotating shaft 2 (see reference numeral Y indicated by a chain line in FIG. 3).
  • the position of the shoe 5 on the swash plate 3 changes according to the inclination angle ⁇ of the swash plate 3.
  • the shoe 5 is located relatively on the outer peripheral side of the swash plate 3 when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is large as compared with the case where the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is small. ..
  • the swash plate 3 mainly includes a base material 31 and a coating layer 32. Note that, in FIG. 5, only one surface of both plate surfaces of the base material 31 is shown, and the other side surface is not shown. The same applies to FIGS. 6, 7, 9 and 10.
  • the base material 31 is a member formed in a circular flat plate shape.
  • the base material 31 can be produced using various known materials. Specifically, iron-based and aluminum-based materials, composite materials in which aluminum is fixed and bonded, iron-based materials such as steel and stainless steel, copper-based materials such as copper alloys, aluminum-based metals such as aluminum alloys, and resins. Can be mentioned.
  • the coating layer 32 is formed so as to cover the surface of the base material 31 (the surface facing the shoe 5).
  • the coating layer 32 is formed on both side surfaces of the base material 31.
  • the coating layer 32 has a first coating layer 32a and a second coating layer 32b.
  • the first coating layer 32a is for making the wettability (lipophilicity) to the lubricating oil higher than that of the second coating layer 32b described later.
  • the first coating layer 32a is a predetermined range inside the coating layer 32 in the radial direction (in the present embodiment, the radial direction means the radial direction of the swash plate 3 (the left-right direction of the paper surface in FIG. 5)). Is formed in.
  • the first coating layer 32a is a film containing a solid lubricant or the like, and contains a thermosetting resin as a resin binder.
  • a PAI resin (polyamide-imide resin) is used as the resin binder of the first coating layer 32a according to the present embodiment.
  • the solid lubricant of the first coating layer 32a either molybdenum disulfide (MoS 2 ) or graphite is used.
  • MoS 2 molybdenum disulfide
  • graphite used for the first coating layer 32a will be referred to as a "first solid lubricant”.
  • the first solid lubricant has an effect of increasing the wettability of the first coating layer 32a with respect to the lubricating oil.
  • the average particle size of the first solid lubricant is preferably 15 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.2 to 10 ⁇ m.
  • a fluorine-based solid lubricant is used in addition to the first solid lubricant.
  • a fluorine-based solid lubricant PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), or the like is used.
  • the fluorine-based solid lubricant has an effect of reducing the friction coefficient of the first coating layer 32a and increasing the dry lubricity (low shear resistance under dry lubrication conditions, etc.).
  • the average particle size of the fluorine solid lubricant is preferably less than 10 ⁇ m.
  • the first coating layer 32a according to the present embodiment also contains a hard additive.
  • a hard additive antimony trioxide (Sb 2 O 3 ), tin dioxide (SnO 2 ), clay or alumina (Al 2 O 3 ) and the like are used.
  • the hard additive has an action of improving the wear resistance of the first coating layer 32a.
  • the first coating layer 32a constructed in this way has a resin binder, a first solid lubricant, and a fluorine-based solid lubricant in descending order of the compounding ratio (the ratio of the mass of a certain material to the total mass).
  • Set to be a hard additive that is, the compounding ratio of the first coating layer 32a is highest in the resin binder, next in the first solid lubricant, next in the fluorine-based solid lubricant, and lowest in the hard additive.
  • the first coating layer 32a has the highest compounding ratio of the first solid lubricant among the materials (first solid lubricant, fluorine-based solid lubricant and hard additive) excluding the resin binder. Is set to. As a result, the first coating layer 32a can have higher wettability (appropriately improved) than the second coating layer 32b.
  • the first coating layer 32a is set so that the compounding ratio of the hard additive is lower than that of the fluorine-based solid lubricant. As a result, it is possible to improve the wear resistance while preferentially improving the dry lubricity.
  • the first coating layer 32a has a single-layer structure including only a layer containing the above-mentioned resin binder, solid lubricant and hard additive.
  • the second coating layer 32b is for improving dry lubricity as compared with the first coating layer 32a.
  • the second coating layer 32b is formed in a predetermined range on the outer side in the radial direction of the coating layer 32.
  • the second coating layer 32b is a film containing a solid lubricant, and contains a thermosetting resin as a resin binder.
  • PAI resin is used as in the case of the first coating layer 32a.
  • a fluorine-based solid lubricant is used as the solid lubricant of the second coating layer 32b according to the present embodiment.
  • a fluorine-based solid lubricant PTFE, PFA, or the like is used.
  • the friction coefficient of the second coating layer 32b can be reduced and the dry lubricity can be improved.
  • the solid lubricant of the second coating layer 32b either molybdenum disulfide or graphite is used in addition to the fluorine-based solid lubricant.
  • molybdenum disulfide or graphite used for the second coating layer 32b will be referred to as a "second solid lubricant".
  • the second solid lubricant can increase the wettability of the second coating layer 32b to the lubricating oil.
  • boron nitride is also used in addition to the fluorine-based solid lubricant and the second solid lubricant. Boron nitride can improve the heat resistance of the second coating layer 32b.
  • the second coating layer 32b configured in this way is set to be a resin binder, a fluorine-based solid lubricant, a second solid lubricant, and boron nitride in order from the one having the highest compounding ratio. That is, the compounding ratio of the second coating layer 32b is highest for the resin binder, next for the fluorine-based solid lubricant, next highest for the second solid lubricant, and lowest for boron nitride.
  • the second coating layer 32b has the highest compounding ratio of the fluorine-based solid lubricant among the materials (fluorine-based solid lubricant, second solid lubricant and boron nitride) excluding the resin binder. It is set. As a result, the second coating layer 32b can have higher (appropriately improved) dry lubricity than the first coating layer 32a.
  • the second coating layer 32b is set so that the blending ratio of boron nitride is lower than that of the second solid lubricant. As a result, the heat resistance can be improved while preferentially improving the wettability.
  • the second coating layer 32b according to the present embodiment has a single-layer structure composed of only the layer containing the resin binder and the solid lubricant described above.
  • the sliding range S (see FIG. 6) is the range in which the shoe 5 slides in the radial direction on the swash plate 3.
  • the position of the shoe 5 on the swash plate 3 is such that the outer circumference of the swash plate 3 is relatively larger when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is larger than when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is smaller. It will be located on the side. Therefore, the sliding range S is a range in which the shoe 5 can slide within the range of the tilt angle ⁇ of the swash plate 3.
  • the sliding range S is a range from the inner end in the radial direction of the range when the tilt angle ⁇ is the smallest (range S1 shown in FIG. 6) to the range when the tilt angle ⁇ is the largest (FIG. 6).
  • the range shown is the range S2) up to the outer end in the radial direction.
  • the position P1 shown in FIG. 5 is the position of the shoe 5 (the position relative to the swash plate 3) when the swash plate 3 rotates at the lowest speed, that is, when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the smallest. It shows.
  • the shoe 5 When the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the smallest, the shoe 5 is located relatively on the innermost peripheral side of the swash plate 3 in the sliding range S. The entire area of the second sliding surface 52 of the shoe 5 faces the swash plate 3. Further, the radial outer end of the second sliding surface 52 faces the radial outer end of the swash plate 3.
  • the range S1 has the same width as the diameter of the second sliding surface 52 (outer peripheral portion 52a) from the radial outer end of the swash plate 3 toward the radial inner side.
  • the first coating layer 32a in the present embodiment is formed over the first range T1.
  • the first range T1 is set so as to have a predetermined width from the inner peripheral end portion of the swash plate 3 toward the outer side in the radial direction. More specifically, the first range T1 is set so as to partially overlap the range S1 on the swash plate 3 (coating layer 32).
  • the first coating layer 32a By forming the first coating layer 32a in such a first range T1, a part of the first coating layer 32a faces the second sliding surface 52 of the shoe 5.
  • the second coating layer 32b in the present embodiment is formed over the second range T2.
  • the second range T2 is set radially outside the first range T1.
  • the second range T2 is formed from the radial outer end of the first range T1 to the radial outer end of the swash plate 3.
  • the second range T2 is set so as to be entirely included in the range S1.
  • the first coating layer 32a having high wettability faces the second sliding surface 52 of the shoe 5, so that the second sliding surface 52 and the first coating layer 32a (the first range T1 and the range S1 overlap).
  • the lubricating oil can be sufficiently retained between the parts). Therefore, the friction between the first coating layer 32a and the shoe 5 can be reduced.
  • the lubricating oil held in the first coating layer 32a is moved outward in the radial direction by the centrifugal force due to the rotation of the swash plate 3, and is gradually supplied to the second coating layer 32b.
  • the lubricating oil supplied to the second coating layer 32b causes friction between the second sliding surface 52 and the second coating layer 32b (the portion where the second range T2 and the range S1 overlap). It can be reduced. As a result, friction can be reduced over the entire range S1, so that seizure can be suppressed.
  • the wettability of the second coating layer 32b is improved by the second solid lubricant, though not as much as that of the first coating layer 32a. According to this, since the second coating layer 32b can easily hold the lubricating oil supplied from the first coating layer 32a, friction can be effectively reduced.
  • the occurrence of seizure can be effectively suppressed in a dry environment.
  • the peripheral speed of the swash plate 3 is faster than that of the inner peripheral side.
  • the outer peripheral side of the swash plate 3 may be worn in a dry environment without lubricating oil.
  • the dry lubricity of the portion where the progress of wear is a concern can be improved, so that the progress of wear can be suppressed in a dry environment, and the occurrence of seizure can be suppressed.
  • the first coating layer 32a uses a fluorine-based solid lubricant to improve the dry lubricity to the extent that it is not higher than that of the second coating layer 32b.
  • the swash plate 3 can appropriately improve the dry lubricity on the inner peripheral side and the outer peripheral side according to the ease of wear in a dry environment. Thereby, in a dry environment, the progress of wear can be suppressed in the entire range S1.
  • the shoe 5 receives torque from the swash plate 3. Due to the influence of this torque, the shoe 5 rotates due to a peripheral speed difference between the radial inner side and the radial outer side.
  • the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the smallest, the first coating layer 32a and the second coating layer 32b face the second sliding surface 52 at the same time.
  • the lubricating oil held in the first coating layer 32a can be supplied to the second coating layer 32b by the rotation of the shoe 5.
  • the lubricating oil can be effectively supplied to the second coating layer 32b. If the first coating layer 32a and the second coating layer 32b face the outer peripheral portion 52a or the central portion 52b of the second sliding surface 52 at the same time, the swash plate 3 rotates the shoe 5.
  • the used lubricating oil can be supplied.
  • the position P2 shown in FIG. 6 is the position of the shoe 5 (the position relative to the swash plate 3) when the swash plate 3 rotates at the highest speed, that is, when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the largest. It shows. Further, in FIG. 6, for convenience of explanation, the shoe 5 when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the smallest (the shoe 5 when it is located at the position P1) is shown by a two-dot chain line.
  • the shoe 5 When the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the largest, the shoe 5 is located relatively on the outermost peripheral side of the swash plate 3 in the sliding range S.
  • the radial outside of the second sliding surface 52 is located (not opposed to) the radial outside of the swash plate 3.
  • the position P21 slightly radially outer of the center P of the central portion 52b of the second sliding surface 52 faces the radially outer end of the swash plate 3, and as a result, The radial outside of the position P21 is located radially outside of the swash plate 3. Further, the inside in the radial direction from the position P21 faces the swash plate 3.
  • the swash plate 3 slides with the shoe 5 in the radial range S2 when the inclination angle ⁇ is the largest.
  • the range S2 is a range occupied by a portion of the swash plate 3 facing the second sliding surface 52.
  • the range S2 has a width approximately equal to the radius of the second sliding surface 52 (outer peripheral portion 52a) from the radial outer end portion of the swash plate 3 toward the radial inner side.
  • the radial outer end of the range S2 is at the same position as the radial outer end of the range S1. Therefore, in the present embodiment, the sliding range S is the same range as the range S1.
  • the first range T1 is set so as to partially overlap the range S2 when the inclination angle ⁇ is the largest. Further, the second range T2 is set so as to be entirely included in the range S2. As a result, even when the swash plate 3 rotates at high speed, the lubricating oil is sufficiently retained by the first coating layer 32a, and the lubricating oil is also supplied to the second coating layer 32b to reduce friction over the entire range S2. can do. Further, the first coating layer 32a and the second coating layer 32b are simultaneously opposed to the second sliding surface 52 (outer peripheral portion 52a or central portion 52b), and the rotation of the shoe 5 is used to reach the second coating layer 32b. Lubricating oil can be supplied.
  • the swash plate 3 rotates at the highest speed, so that the inclination angle ⁇ becomes the largest. Therefore, when the inclination angle ⁇ is the largest, the influence of the centrifugal force becomes large, and the lubricating oil supplied to the second coating layer 32b may be easily scattered.
  • the radial width L of the second range T2 and the radius r of the central portion 52b of the second sliding surface 52 satisfy the following equation (1) to satisfy the lubricating oil.
  • the effect of scattering is reduced. L ⁇ r ... (1)
  • the central portion 52b of the second sliding surface 52 can be arranged so as to straddle the first coating layer 32a and the second coating layer 32b.
  • the first coating layer 32a and the second coating layer 32b can be opposed to the substantially flat central portion 52b at the same time.
  • the rotation of the shoe 5 can be used to make it easier to supply the lubricating oil held by the first coating layer 32a to the second coating layer 32b, so that the lubricating oil is scattered due to the influence of centrifugal force. Even if it does, the lubricating oil can be replenished quickly. As a result, the influence of the scattering of the lubricating oil can be reduced.
  • the shoe 5 is such that the center P of the central portion 52b of the second sliding surface 52 always faces the swash plate 3 (not located on the outer side in the radial direction) even if the inclination angle ⁇ becomes large. It is configured in. Therefore, by satisfying the above (1), not only the compressor 1 according to the present embodiment but also the compressor of a type different from the present embodiment has the first coating layer 32a and the first coating layer 32a when the inclination angle ⁇ is the largest. The two coating layers 32b can be opposed to the central portion 52b at the same time.
  • the radial width L of the second range T2 and the radius r of the central portion 52b of the second sliding surface 52 are appropriately set, so that even when the inclination angle ⁇ is the smallest.
  • the first coating layer 32a and the second coating layer 32b are configured to face the substantially flat central portion 52b at the same time (see FIG. 5). As a result, even when the inclination angle ⁇ is the smallest, it is possible to make it easier to supply the lubricating oil to the second coating layer 32b by utilizing the rotation of the shoe 5.
  • the shoe 5 is located between the position P1 and the position P2 according to the inclination angle ⁇ .
  • the first coating layer 32a and the second coating layer 32b are configured to face the central portion 52b of the second sliding surface 52 at the same time at both the position P1 and the position P2.
  • the first coating layer 32a and the second coating layer 32b can be simultaneously opposed to the central portion 52b of the second sliding surface 52 even at the position between the position P1 and the position P2.
  • the lubricating oil can be supplied to the second coating layer 32b by utilizing the rotation of the shoe 5 regardless of the inclination angle ⁇ .
  • first coating layer 32a and the second coating layer 32b have a single layer structure, their characteristics do not change even when wear progresses. As a result, the state in which the first coating layer 32a has a higher wettability than the second coating layer 32b and the state in which the second coating layer 32b has a higher dry lubricity than the first coating layer 32a are maintained for a long period of time. can do. Therefore, stable sliding characteristics can be maintained.
  • the swash plate 3 (swash plate 3) according to the present embodiment includes a flat plate-shaped base material 31 and a coating layer 32 that covers the surface of the base material 31, and is rotated to shoe.
  • the swash plate 3 that slides with respect to 5, the coating layer 32 is a first range T1 set inside in the radial direction of the base material 31 in the sliding range S with the shoe 5.
  • the first coating layer 32a (first portion) formed in the above and the second of the sliding ranges S formed in the second range T2 set outside the first range T1 in the radial direction.
  • the first coating layer 32a includes a coating layer 32b (second portion), and the first coating layer 32a has a higher wettability with respect to the lubricating oil supplied between the shoe 5 and the second coating layer 32b.
  • the lubricating oil can be retained in the first coating layer 32a to reduce friction. Further, since the lubricating oil held by the first coating layer 32a can be supplied to the second coating layer 32b by centrifugal force due to the rotation of the swash plate 3, friction can be reduced also in the second coating layer 32b. As a result, friction can be reduced in the sliding range S with the shoe 5, so that seizure can be suppressed.
  • the second coating layer 32b has a higher dry lubricity than the first coating layer 32a.
  • first coating layer 32a and the second coating layer 32b face each other with the second sliding surface 52 of the shoe 5 when the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is within a predetermined range. is there.
  • the lubricating oil can be supplied from the first coating layer 32a to the second coating layer 32b by utilizing the rotation of the shoe 5. Therefore, friction can be effectively reduced in the second coating layer 32b.
  • the predetermined range includes the inclination angle ⁇ when the swash plate 3 rotates at the highest speed. It is desirable to be there. As a result, when the swash plate 3 rotates at the highest speed, the lubricating oil can be supplied by utilizing the rotation of the shoe 5, so that friction can be effectively reduced. As a result, the occurrence of seizure can be effectively suppressed.
  • the predetermined range is a range from the minimum value to the maximum value of the inclination angle ⁇ .
  • the lubricating oil can be supplied from the first coating layer 32a to the second coating layer 32b by utilizing the rotation of the shoe 5 regardless of the inclination angle ⁇ . Therefore, friction can be effectively reduced in the second coating layer 32b.
  • the first coating layer 32a contains a first solid lubricant composed of either molybdenum disulfide or graphite, and the first solid lubricant has a binder in the first coating layer 32a. It is the highest among the materials excluded.
  • the first coating layer 32a further contains a fluorine-based solid lubricant.
  • the dry lubricity of the first coating layer 32a can be improved.
  • the first coating layer 32a further contains a hard additive whose compounding ratio in the first coating layer 32a is lower than that of the fluorine-based solid lubricant.
  • the dry lubricity of the first coating layer 32a can be preferentially improved to suppress the occurrence of seizure in a dry environment, and the wear resistance can also be improved.
  • the second coating layer 32b contains a fluorine-based solid lubricant having the highest compounding ratio in the second coating layer 32b among the materials excluding the binder.
  • the dry lubricity of the second coating layer 32b can be appropriately improved.
  • the second coating layer 32b further contains a second solid lubricant composed of either molybdenum disulfide or graphite.
  • the wettability of the second coating layer 32b can be improved.
  • the second coating layer 32b further contains boron nitride whose compounding ratio in the second coating layer 32b is lower than that of the second solid lubricant.
  • the wettability of the second coating layer 32b can be preferentially improved to facilitate the retention of the lubricating oil from the first coating layer 32a, and the heat resistance can also be improved.
  • the swash plate 3 according to the present embodiment is an embodiment of the compressor swash plate according to the present invention.
  • the first coating layer 32a according to the present embodiment is an embodiment of the first part according to the present invention.
  • the second coating layer 32b according to the present embodiment is an embodiment of the second part according to the present invention.
  • the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is changed according to the rotation speed of the rotation shaft 2, but the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is configured to be changed by any other method. It is also possible to do.
  • the compressor 1 has been described as one in which the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 can be changed (so-called variable capacitance type), but the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 cannot be changed (so-called fixed capacitance type). You may.
  • positions P1 and P2 of the shoe 5 when the inclination angle ⁇ is the smallest and the largest are not limited to the present embodiment, but depend on the outer diameter of the swash plate 3 and the range of the inclination angle ⁇ . It may be changed as appropriate.
  • the types of resin binders used in the first coating layer 32a and the second coating layer 32b are not limited to this embodiment, and are, for example, epoxy resin, phenol resin, polyamide (nylon), and fluororesin (PTFE). , FEP, etc.), elastomer, etc.
  • the first coating layer 32a does not necessarily have to contain either molybdenum disulfide or graphite, and may contain both graphite and molybdenum disulfide. In this case, it is desirable that the total compounding ratio of graphite and molybdenum disulfide is higher than that of the fluorine-based solid lubricant.
  • the second coating layer 32b does not necessarily have to contain either molybdenum disulfide or graphite, and may contain both graphite and molybdenum disulfide. In this case, it is desirable that the total compounding ratio of graphite and molybdenum disulfide is lower than that of the fluorine-based solid lubricant.
  • the material for improving the wettability of the first coating layer 32a and the second coating layer 32b is not limited to molybdenum disulfide or graphite, and for example, h-BN and tungsten disulfide (WS 2 ). And so on.
  • the material for improving the dry lubricity of the first coating layer 32a and the second coating layer 32b is not limited to the fluorine-based solid lubricant, and is, for example, an organic polymer compound such as PTFE. May be good.
  • the first coating layer 32a may contain at least a resin binder and a solid lubricant for improving wettability, and does not necessarily have to contain a fluorine-based solid lubricant and a hard additive.
  • the second coating layer 32b may contain at least a resin binder and a solid lubricant for improving dry lubricity, and is not necessarily a second solid lubricant (either molybdenum disulfide or graphite) and It does not need to contain hard additives.
  • first coating layer 32a and the second coating layer 32b each have a single-layer structure
  • the present invention is not limited to this, and a multi-layer structure including a plurality of layers may be used.
  • first coating layer 32a has a multi-layer structure
  • second coating layer 32b it is desirable that all the layers have higher wettability than the second coating layer 32b.
  • the second coating layer 32b has a multi-layer structure
  • the second coating layer 32b can maintain a state in which the dry lubricity is higher than that of the first coating layer 32a for a long period of time, so that stable sliding characteristics can be maintained.
  • the first coating layer 32a is composed of a single layer or a plurality of layers having higher wettability than the second coating layer 32b.
  • the second coating layer 32b is composed of a single layer or a plurality of layers having higher dry lubricity than the first coating layer 32a.
  • the first coating layer 32a appropriately contains a resin binder, a first solid lubricant, etc. based on the compounding ratio, but is not limited to this, and for example, the resin binder is based on the volume. And the first solid lubricant and the like may be appropriately contained.
  • the first coating layer 32a may be set to be a resin binder, a first solid lubricant, a fluorine-based solid lubricant, and a hard additive in descending order of volume.
  • the second coating layer 32b also appropriately contains a resin binder, a fluorine-based solid lubricant, etc. based on the blending ratio, but is not limited to this, and for example, the resin binder is based on the volume. And a fluorine-based solid lubricant or the like may be appropriately contained.
  • the second coating layer 32b may be set to be a resin binder, a fluorine-based solid lubricant, a second solid lubricant, and boron nitride in order from the one having the largest volume.
  • first coating layer 32a and the second coating layer 32b do not necessarily face the second sliding surface 52 of the shoe 5 at the same time regardless of the inclination angle ⁇ .
  • first coating layer 32a and the second coating layer 32b do not necessarily face the second sliding surface 52 of the shoe 5 at the same time regardless of the inclination angle ⁇ .
  • the second coating layer 32b may face the second sliding surface 52. ..
  • the swash plate 6 is formed in a circular flat plate shape.
  • a rotation shaft 2 is inserted through the central portion of the swash plate 6.
  • the swash plate 6 is provided in the middle of the rotating shaft 2 in a state of being inclined with respect to the axial direction of the rotating shaft 2.
  • the swash plate 6 mainly includes a base material 61 and a coating layer 62.
  • the base material 61 is a member formed in a circular flat plate shape.
  • the base material 61 can be produced using various known materials. Specifically, iron-based and aluminum-based materials, composite materials in which aluminum is fixed and bonded, iron-based materials such as steel and stainless steel, copper-based materials such as copper alloys, aluminum-based metals such as aluminum alloys, and resins. Can be mentioned.
  • the coating layer 62 is formed so as to cover the surface of the base material 61 (the surface facing the shoe 5).
  • the coating layer 62 is formed on both plate surfaces of the base material 61.
  • the coating layer 62 is formed over the entire sliding range S (sliding range S1 when the inclination angle ⁇ is the smallest) with respect to the shoe 5 (see FIG. 9).
  • the coating layer 62 is formed in an annular shape in the thickness direction of the base material 61 (see FIG. 8A).
  • the coating layer 62 has a first coating layer 621 and a second coating layer 622.
  • the first coating layer 621 is formed to have higher wettability (lipophilicity) to lubricating oil than the second coating layer 622 described later.
  • the first coating layer 621 is formed on both plate surfaces of the base material 61.
  • the first coating layer 621 is formed over the entire area of the coating layer 62, that is, the entire sliding range S (sliding range S1 when the inclination angle ⁇ is the smallest).
  • the first coating layer 621 is a film containing a solid lubricant or the like, like the first coating layer 32a of the swash plate 3 according to the first embodiment, and contains a thermosetting resin as a resin binder.
  • the other materials contained in the first coating layer 621 are the same as the materials contained in the first coating layer 32a of the swash plate 3 according to the first embodiment.
  • a plurality of annular grooves are formed on the surface of the first coating layer 621.
  • Each groove is formed as concentric circles having different diameters from each other.
  • the mountain portion 621a shown in FIGS. 9 and 10 is a portion formed so as to project outward (shoe 5 side) on the surface of the first coating layer 621.
  • the tip (top) of the mountain portion 621a is formed in a pointed shape in a radial cross-sectional view (see FIGS. 9 and 10).
  • a plurality of mountain portions 621a are formed at intervals in the radial direction.
  • the radial distance (pitch) between the mountain portions 621a is actually formed to be very small, but for convenience of explanation, the pitch is shown at a larger pitch than the actual one.
  • the valley portion 621b shown in FIGS. 9 and 10 is a portion formed so as to be recessed inward on the surface of the first coating layer 621.
  • the valley portion 621b is formed in an arc shape in a radial cross-sectional view (see FIGS. 9 and 10).
  • the valley portion 621b is formed so as to be continuous in the radial direction with respect to the mountain portion 621a.
  • peaks 621a and valleys 621b are formed so as to be arranged alternately in the radial direction.
  • the second coating layer 622 is formed to have higher oil repellency than the first coating layer 621.
  • the second coating layer 622 is formed on the surface of the first coating layer 621.
  • the material contained in the second coating layer 622 can be any material capable of having higher oil repellency than the first coating layer 621.
  • the same material as 32b can be used.
  • the second coating layer 622 is formed over the third range T3 and the fourth range T4.
  • the third range T3 is set so as to have a predetermined width from the radial outer end of the sliding range S toward the inner side in the radial direction.
  • the fourth range T4 is set so as to have a predetermined width from the radial inner end of the sliding range S toward the radial outer side.
  • the fourth range T4 is set at intervals in the radial direction with respect to the third range T3. That is, the second coating layer 622 is formed in a portion of the sliding range S other than the fifth range T5 set between the third range T3 and the fourth range T4.
  • the fifth range T5 includes the case where the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the smallest (when the swash plate 3 rotates at the lowest speed, see FIG. 9) and the case where the inclination angle ⁇ of the swash plate 3 is the largest (the swash plate 3).
  • the central portion 52b of the second sliding surface 52 of the shoe 5 is formed so as to face the fifth range T5.
  • the first coating layer 621 and the second coating layer 622 By forming the first coating layer 621 and the second coating layer 622 in this way, a portion of the sliding range S in the fifth range T5 (the first coating layer 621 is formed and the second coating layer 622 is formed).
  • the portion where is not formed) is formed so as to have higher wettability to the lubricating oil than the portion of the third range T3 and the fourth range T4 (the portion where the second coating layer 622 is formed).
  • the portion of the third range T3 and the fourth range T4 (the portion where the second coating layer 622 is formed) is the portion of the fifth range T5 (the first coating). It is formed so as to have higher oil repellency than the portion where the layer 621 is formed and the second coating layer 622 is not formed).
  • the portion having high wettability to the lubricating oil is formed in the radial center portion (fifth range T5) in the sliding range S, so that the lubricating oil can be sufficiently supplied in the portion (fifth range T5). Can be held in.
  • the highly oil-repellent portion (third range T3 and fourth range T4) is formed on the radial outer side and the radial inner side of the highly wettable portion (fifth range T5), whereby the repellent property is formed.
  • the highly oily parts (third range T3 and fourth range T4) can repel the lubricating oil that is about to emanate from the sliding surface, and thus the lubricating oil can be retained in the fifth range T5. it can.
  • the lubricating oil is between the second sliding surface 52 of the shoe 5 and the coating layer 62 of the swash plate 6. (Oil film) can be secured. As a result, the friction between the coating layer 62 and the shoe 5 can be reduced, and seizure can be suppressed.
  • the first portion (the portion of the fifth range T5 of the coating layer 62) is formed by the first coating layer 621 formed on the surface of the base material 61, and the second portion is formed.
  • the portion (the portion of the coating layer 62 in the third range T3) is formed by the first coating layer 621 and the second coating layer 622 formed on the surface of the first coating layer 621. ..
  • the lubricating oil is repelled by the second portion of the coating layer 62 (the portion of the coating layer 62 in the third range T3), whereby the lubricating oil is repelled by the first portion of the coating layer 62 (coating layer 62). It can be limited to the fifth range T5).
  • first coating layer 621 is formed over the entire sliding range S with the shoe 5, and the second coating layer 622 is an outer end portion (the first) portion of the first coating layer 621 in the radial direction. It is formed in the third range T3).
  • the coating layer 62 has a higher oil repellency than the first coating layer 621 at the inner end portion of the surface of the first coating layer 621 and the surface of the first coating layer 621 in the radial direction. It comprises the formed second coating layer 622 (third coating layer) and the third portion formed by (the portion of the coating layer 62 in the fourth range T4).
  • the swash plate 6 according to the second embodiment is an embodiment of the compressor swash plate according to the present invention.
  • the portion of the fifth range T5 of the coating layer 62 according to the second embodiment is an embodiment of the first portion according to the present invention.
  • the portion of the third range T3 of the coating layer 62 according to the second embodiment is an embodiment of the second portion according to the present invention.
  • the portion of the fourth range T4 of the coating layer 62 according to the second embodiment is an embodiment of the third portion according to the present invention.
  • the second coating layer 622 according to the second embodiment is an embodiment of the second coating layer and the third coating layer according to the present invention.
  • the second coating layer 622 is formed in the third range T3 and the fourth range T4, but is formed only in the third range T3. May be good.
  • the mountain portion 621a and the valley portion 621b are formed on the surface of the first coating layer 621, but the surface of the first coating layer 621 is formed flat. May be good.
  • the second coating layer 622 is formed in an annular shape, that is, so as to be continuous in the circumferential direction, but it does not necessarily have to be continuous in the circumferential direction and is partially formed.
  • An intermittent portion (a portion where the second coating layer 622 is not formed) may be formed on the surface.
  • the present invention can be applied to a swash plate for a compressor in which a coating layer is formed on the surface of a flat substrate.

Abstract

焼付きの発生を抑制することが可能なコンプレッサ用斜板を提供する。 平板状の基材(31)と、基材(31)の表面を被覆するコーティング層(32)と、を具備し、回転することでシュー(5)に対して摺動する斜板(3)であって、コーティング層(32)は、シュー(5)との摺動範囲Sのうち、基材(31)の径方向における内側に設定された第一の範囲T1に形成された第一コーティング層(32a)と、摺動範囲Sのうち、径方向における第一の範囲T1の外側に設定された第二の範囲T2に形成された第二コーティング層(32b)と、を含み、第一コーティング層(32a)は、シュー(5)との間に供給される潤滑油に対する濡れ性が第二コーティング層(32b)よりも高い。

Description

コンプレッサ用斜板
 本発明は、平板状の基材の表面にコーティング層が形成されたコンプレッサ用斜板の技術に関する。
 従来、平板状の基材の表面にコーティング層が形成されたコンプレッサ用斜板の技術は公知となっている。例えば、特許文献1に記載の如くである。
 特許文献1に記載されるコンプレッサ用斜板は、主としてポリ四フッ化エチレン(PTFE)が配合されたコーティング層を形成している。このようなコーティング層は、コンプレッサ用斜板とシューとの間に供給される潤滑油に対する濡れ性を向上させ難い。このため、コーティング層は、コンプレッサ用斜板が高速で回転した場合に潤滑油を十分に保持することができず、コンプレッサ用斜板の回転による遠心力で潤滑油が飛散し易くなる可能性があった。これにより、摩擦が高くなって焼付きが発生し易くなる可能性があった。
特許第4376519号公報
 本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、焼付きの発生を抑制することが可能なコンプレッサ用斜板を提供するものである。
 本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、平板状の基材と、前記基材の表面を被覆するコーティング層と、を具備し、回転することでシューに対して摺動するコンプレッサ用斜板であって、前記コーティング層は、前記シューとの摺動範囲のうち、前記基材の径方向における内側に設定された第一の範囲に形成された第一部分と、前記摺動範囲のうち、前記径方向における前記第一の範囲の外側に設定された第二の範囲に形成された第二部分と、を含み、前記第一部分は、前記シューとの間に供給される潤滑油に対する濡れ性が前記第二部分よりも高いものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第二部分は、ドライ潤滑性が前記第一部分よりも高いものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分及び前記第二部分は、前記コンプレッサ用斜板の傾斜角度が所定の範囲にある場合に、前記シューの摺動面とそれぞれ対向するものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記所定の範囲は、前記傾斜角度の最小値から最大値までの範囲である。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分は、単層、又は前記第二部分よりも濡れ性が高い複数の層からなるものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第二部分は、単層、又は前記第一部分よりもドライ潤滑性が高い複数の層からなるものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分は、二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第一固体潤滑剤を含み、前記第一固体潤滑剤は、前記第一部分における配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高いものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分は、ふっ素系固体潤滑剤をさらに含むものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分は、前記第一部分における配合比がふっ素系固体潤滑剤よりも低い硬質添加剤をさらに含むものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第二部分は、前記第二部分における配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高いふっ素系固体潤滑剤を含むものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第二部分は、二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第二固体潤滑剤をさらに含むものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第二部分は、前記第二部分における配合比が前記第二固体潤滑剤よりも低い窒化ホウ素をさらに含むものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一部分は、前記基材の表面に形成された第一コーティング層によって形成され、前記第二部分は、前記第一コーティング層と、前記第一コーティング層の表面に、前記第一コーティング層よりも撥油性が高くなるように形成された第二コーティング層と、によって形成されているものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記第一コーティング層は、前記シューとの摺動範囲の全域に形成され、前記第二コーティング層は、前記第一コーティング層の前記径方向における外側の端部に形成されているものである。
 本発明のコンプレッサ用斜板においては、前記コーティング層は、前記第一コーティング層と、前記第一コーティング層の表面の前記径方向における内側の端部に、前記第一コーティング層よりも撥油性が高くなるように形成された第三コーティング層と、によって形成された第三部分を具備するものである。
 本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、焼付きの発生を抑制することができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、ドライ環境下において焼付きの発生を抑制することができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第二部分において摩擦を効果的に低減することができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、安定して焼付きの発生を抑制することができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第一部分の濡れ性を適切に向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第一部分のドライ潤滑性を向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第一部分のドライ潤滑性を優先的に向上させつつ、耐摩耗性も向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第二部分のドライ潤滑性を適切に向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第二部分の濡れ性を向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第二部分の濡れ性を優先的に向上させつつ、第二部分の耐熱性も向上させることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、コーティング層の第二部分によって潤滑油をはじくことにより、潤滑油をコーティング層の第一部分に留めることができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、斜板の回転に伴う遠心力によって潤滑油が飛散してしまうのを抑制することができる。
 本発明のコンプレッサ用斜板は、シューから付与される荷重によって潤滑油が摺動面から排出されてしまうのを抑制することができる。
第一実施形態に係るコンプレッサの概略構成を示す側面一部断面図。 (a)シューの側面図。(b)シューの底面図。 (a)低速時における斜板の傾斜角度を示した側面図。(b)高速時における斜板の傾斜角度を示した側面図。 (a)斜板及びシューの正面図。(b)A-A断面図。 B-B断面図。 斜板の傾斜角度が最も大きい場合における斜板とシューとの接触部分を示す側面一部断面図。 変形例に係る斜板を示す側面一部断面図。 (a)第二実施形態に係る斜板及びシューの正面図。(b)C-C断面図。 D-D断面図。 第二実施形態に係る斜板の傾斜角度が最も大きい場合における斜板とシューとの接触部分を示す側面一部断面図。
 以下の説明で用いる図は模式図であり、説明の便宜上、各部の寸法等を適宜誇張して示している。
 以下では、図1及び図2を用いて、本発明の第一実施形態に係るコンプレッサ1の構成の概略について説明する。コンプレッサ1は、主として回転軸2、斜板3、ピストン4及びシュー5を具備する。
 図1に示す回転軸2は、図示せぬハウジングに回転可能に支持される。回転軸2は、図示せぬ駆動源からの動力によって回転することができる。
 斜板3は、円形平板状に形成される。斜板3の中央部分には、回転軸2が挿通される。斜板3は、回転軸2の軸線方向に対して傾斜した状態で、当該回転軸2の中途部に設けられる。
 なお、斜板3の詳細な構成については後述する。
 ピストン4は、前記ハウジングに形成された図示せぬ複数のシリンダボア内にそれぞれ配置される。ピストン4は、回転軸2の軸線方向に沿って摺動(往復動)可能に設けられる。ピストン4には凹部41が形成される。
 凹部41は、ピストン4の内部に形成される。凹部41は略半球状に形成される。凹部41は、回転軸2の軸線方向に沿って対向するように、各ピストン4に一対ずつ形成される。
 図1及び図2に示すシュー5は、略半球状に形成される。具体的には、シュー5は、主として第一摺動面51及び第二摺動面52を具備する。
 第一摺動面51は、シュー5の一側の面であって、ピストン4の凹部41と摺動する面(図1参照)である。第一摺動面51は、一側へ膨出するように形成される。第一摺動面51は、ピストン4の凹部41に沿う半球面状に形成される。
 第二摺動面52は、シュー5の他側の面であって、斜板3(より詳細には、後述するコーティング層32)と摺動する面(図1参照)である。第二摺動面52は他側へ、つまり第一摺動面51と反対側へ若干膨出するように形成される。第二摺動面52は、第一摺動面51と比べて膨出幅が小さい形状(平坦に近い形状)に形成される。第二摺動面52は、外周部52a及び中央部52bを具備する。
 外周部52aは、第二摺動面52の外側部分を構成するものである。外周部52aは、第二摺動面52の外周に沿って設けられる。外周部52aは、第一摺動面51と比べて極めて大きな曲率半径を有する曲面状に形成される。
 中央部52bは、第二摺動面52の内側部分を構成するものである。中央部52bは、円状に形成される。中央部52bは、外周部52aの内側に(第二摺動面52の中央に)当該外周部52aと連続して設けられる。中央部52bは、略平坦状に形成される。より詳細には、中央部52bは、平坦状、或いは外周部52aよりもさらに大きな曲率半径を有する曲面状に形成される。
 シュー5は、鉄系、銅系、アルミニウム系材料のほか、焼結材料や樹脂材料等によって製造される。特に、シュー5はSUJ2に鍛造や転造を施して製造することが好ましい。
 このように形成されたシュー5は、ピストン4の凹部41内にそれぞれ配置される。この際、シュー5の第一摺動面51と凹部41とが摺動(揺動)可能に接するように配置される。これによって、1つのピストン4に配置された2つのシュー5は、互いに第二摺動面52を対向させた状態で配置される。当該2つのシュー5の第二摺動面52の間に斜板3の外周部が挟持される。
 このように構成されたコンプレッサ1において回転軸2が回転すると、当該回転軸2と共に斜板3も回転する。斜板3は回転軸2の軸線方向に対して傾いているため、当該斜板3はシュー5を介してピストン4を軸線方向に往復移動(摺動)させることになる。この際、シュー5の第二摺動面52は斜板3の表面を摺動する。このような第二摺動面52と斜板3の表面との間には、潤滑油が適宜供給される。
 本実施形態に係るコンプレッサ1は、回転軸2(斜板3)の回転数に応じて斜板3の傾斜角度θが変化するように構成されている。なお、本実施形態において斜板3の傾斜角度θとは、回転軸2の軸線Xに垂直な面(図3に一点鎖線で示す符号Y参照)に対する傾斜角度を意味している。
 具体的には、斜板3の回転数が低い(低速で回転している)場合、図3(a)に示すように、当該斜板3の傾斜角度θは小さくなる。また、斜板3の回転数が高い(高速で回転している)場合、図3(b)に示すように、当該斜板3の傾斜角度θは大きくなる。
 ここで、図3に示すように、斜板3上におけるシュー5の位置は、斜板3の傾斜角度θに応じて変化する。具体的には、斜板3の傾斜角度θが小さい場合に比べて、斜板3の傾斜角度θが大きい場合のほうが、シュー5は相対的に斜板3の外周側に位置することになる。
 以下では、図4及び図5を用いて、斜板3の詳細な構成について説明する。
 斜板3は、主として基材31及びコーティング層32を具備する。なお、図5においては、基材31の両板面のうち一側の面のみを示しており、他側の面については図示を省略している。図6、図7、図9及び図10についても同様である。
 基材31は、円形平板状に形成される部材である。基材31は、公知の種々の材料を用いて製造することができる。具体的には、鉄系やアルミニウム系材料、アルミニウムを固着・接合した複合材料、鋼、ステンレス等の鉄系、銅合金等の銅系、アルミニウム合金等のアルミニウム系などの金属、あるいは樹脂等を挙げることができる。
 コーティング層32は、基材31の表面(シュー5と対向する面)を被覆するように形成される。コーティング層32は、基材31の両側面に形成される。コーティング層32は、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを有する。
 第一コーティング層32aは、後述する第二コーティング層32bよりも潤滑油に対する濡れ性(親油性)を高くするためのものである。第一コーティング層32aは、コーティング層32のうち、径方向(なお、本実施形態において径方向とは、斜板3の径方向(図5における紙面左右方向)を意味する)内側の所定の範囲に形成される。第一コーティング層32aは、固体潤滑剤等を含有する皮膜であり、樹脂バインダーとして熱硬化性樹脂を含有する。
 本実施形態に係る第一コーティング層32aの樹脂バインダーには、PAI樹脂(ポリアミドイミド系樹脂)が用いられる。
 また、本実施形態に係る第一コーティング層32aの固体潤滑剤には、二硫化モリブデン(MoS)又はグラファイトのいずれか一方が用いられる。なお、以下においては、第一コーティング層32aに用いられる二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方を「第一固体潤滑剤」と称する。第一固体潤滑剤は、潤滑油に対する第一コーティング層32aの濡れ性を高くする作用を有する。このような作用を十分に発揮させるために、第一固体潤滑剤の平均粒径は15μm以下であることが好ましく、特に0.2~10μmであることが好ましい。
 また、本実施形態に係る第一コーティング層32aの固体潤滑剤には、第一固体潤滑剤に加え、ふっ素系固体潤滑剤も用いられる。このようなふっ素系固体潤滑剤には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)又はPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等が用いられる。ふっ素系固体潤滑剤は、第一コーティング層32aの摩擦係数を低減して、ドライ潤滑性(ドライ潤滑条件における低せん断抵抗等)を高くする作用を有する。このような作用を十分に発揮させるために、ふっ素固体潤滑剤の平均粒径は10μm未満であることが好ましい。
 また、本実施形態に係る第一コーティング層32aには、硬質添加剤も含有される。硬質添加剤には、三酸化アンチモン(Sb)、二酸化スズ(SnO)、クレー又はアルミナ(Al)等が用いられる。硬質添加剤は、第一コーティング層32aの耐摩耗性を向上させる作用を有する。
 このように構成される第一コーティング層32aは、配合比(全体の質量の中で、ある材料の質量が占める割合)が高いものから順に樹脂バインダー、第一固体潤滑剤、ふっ素系固体潤滑剤、硬質添加剤となるように設定される。すなわち、第一コーティング層32aの配合比は、樹脂バインダーが最も高く、第一固体潤滑剤がその次に高く、ふっ素系固体潤滑剤がその次に高く、硬質添加剤が最も低くなっている。
 このように、第一コーティング層32aは、樹脂バインダーを除く材料(第一固体潤滑剤、ふっ素系固体潤滑剤及び硬質添加剤)の中で、第一固体潤滑剤の配合比が最も高くなるように設定されている。これにより、第一コーティング層32aは、第二コーティング層32bよりも濡れ性を高くする(適切に向上させる)ことができる。
 また、第一コーティング層32aは、硬質添加剤の配合比が、ふっ素系固体潤滑剤よりも低くなるように設定されている。これにより、ドライ潤滑性を優先的に向上させつつ、耐摩耗性も向上させることができる。
 また、本実施形態に係る第一コーティング層32aは、上述した樹脂バインダー、固体潤滑剤及び硬質添加剤を含有する層のみからなる単層構造となっている。
 第二コーティング層32bは、第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性を高くするためのものである。第二コーティング層32bは、コーティング層32のうち、径方向外側の所定の範囲に形成される。第二コーティング層32bは、固体潤滑剤を含有する皮膜であり、樹脂バインダーとして熱硬化性樹脂を含有する。
 本実施形態に係る第二コーティング層32bの樹脂バインダーには、第一コーティング層32aと同様に、PAI樹脂が用いられる。
 また、本実施形態に係る第二コーティング層32bの固体潤滑剤には、ふっ素系固体潤滑剤が用いられる。このようなふっ素系固体潤滑剤には、PTFE又はPFA等が用いられる。ふっ素系固体潤滑剤により、第二コーティング層32bの摩擦係数を低減して、ドライ潤滑性を高くすることができる。
 また、本実施形態に係る第二コーティング層32bの固体潤滑剤には、ふっ素系固体潤滑剤に加え、二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方も用いられる。なお、以下においては、第二コーティング層32bに用いられる二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方を「第二固体潤滑剤」と称する。第二固体潤滑剤により、潤滑油に対する第二コーティング層32bの濡れ性を高くすることができる。
 また、本実施形態に係る第二コーティング層32bの固体潤滑剤には、ふっ素系固体潤滑剤及び第二固体潤滑剤に加え、窒化ホウ素(BN)も用いられる。窒化ホウ素により、第二コーティング層32bの耐熱性を向上させることができる。
 このように構成される第二コーティング層32bは、配合比が高いものから順に樹脂バインダー、ふっ素系固体潤滑剤、第二固体潤滑剤、窒化ホウ素となるように設定される。すなわち、第二コーティング層32bの配合比は、樹脂バインダーが最も高く、ふっ素系固体潤滑剤がその次に高く、第二固体潤滑剤がその次に高く、窒化ホウ素が最も低くなっている。
 このように、第二コーティング層32bは、樹脂バインダーを除く材料(ふっ素系固体潤滑剤、第二固体潤滑剤及び窒化ホウ素)の中で、ふっ素系固体潤滑剤の配合比が最も高くなるように設定されている。これにより、第二コーティング層32bは、第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性を高くする(適切に向上させる)ことができる。
 また、第二コーティング層32bは、窒化ホウ素の配合比が、第二固体潤滑剤よりも低くなるように設定されている。これにより、濡れ性を優先的に向上させつつ、耐熱性も向上させることができる。
 また、本実施形態に係る第二コーティング層32bは、上述した樹脂バインダー及び固体潤滑剤を含有する層のみからなる単層構造となっている。
 次に、斜板3とシュー5とが摺動する範囲(摺動範囲S)と、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bが形成される範囲と、の関係について説明する。
 摺動範囲S(図6参照)は、斜板3上の径方向における範囲のうち、シュー5が摺動する範囲である。前述の如く、斜板3上におけるシュー5の位置は、斜板3の傾斜角度θが小さい場合に比べて、斜板3の傾斜角度θが大きい場合のほうが、相対的に斜板3の外周側に位置することになる。よって、摺動範囲Sは、斜板3の傾斜角度θの範囲内において、シュー5が摺動しうる範囲となる。具体的には、摺動範囲Sは、傾斜角度θが最も小さい場合における範囲(図6に示す範囲S1)の径方向内側の端部から、傾斜角度θが最も大きい場合における範囲(図6に示す範囲S2)の径方向外側の端部までの間の範囲となる。
 まず、図4及び図5を用いて、斜板3の傾斜角度θが最も小さい(最小値となった)場合における斜板3とシュー5とが摺動する範囲S1と、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bが形成される範囲と、の関係について説明する。
 なお、図5に示す位置P1は、斜板3が最も低速で回転した場合、すなわち、斜板3の傾斜角度θが最も小さい場合におけるシュー5の位置(斜板3に対する相対的な位置)を示すものである。
 斜板3の傾斜角度θが最も小さい場合、シュー5は、摺動範囲Sのうち、相対的に斜板3の最も内周側に位置することになる。当該シュー5は、第二摺動面52の全域が斜板3と対向する。また、第二摺動面52は、その径方向外側の端部が斜板3の径方向外側の端部と対向する。
 このような傾斜角度θが最も小さい場合において、斜板3は、径方向における範囲S1(第二摺動面52が占める範囲)でシュー5と摺動する。範囲S1は、斜板3の径方向外側の端部から、径方向内側に向かって第二摺動面52(外周部52a)の直径と同一幅となる。
 本実施形態における第一コーティング層32aは、第一の範囲T1に亘って形成されている。第一の範囲T1は、斜板3の内周端部から、径方向外側に向かって所定の幅となるように設定される。より具体的には、第一の範囲T1は、斜板3(コーティング層32)上において、範囲S1と一部が重複するように設定される。このような第一の範囲T1に第一コーティング層32aが形成されることで、第一コーティング層32aは、その一部がシュー5の第二摺動面52と対向するようになる。
 また、本実施形態における第二コーティング層32bは、第二の範囲T2に亘って形成されている。第二の範囲T2は、第一の範囲T1の径方向外側に設定される。第二の範囲T2は、第一の範囲T1の径方向外側の端部から斜板3の径方向外側の端部までに亘って形成される。第二の範囲T2は、範囲S1に全て含まれるように設定される。このような第二の範囲T2に第二コーティング層32bが形成されることで、第二コーティング層32bは、その全域がシュー5の第二摺動面52と対向するようになる。
 濡れ性が高い第一コーティング層32aがシュー5の第二摺動面52と対向することによって、第二摺動面52と第一コーティング層32a(第一の範囲T1と範囲S1とが重複する部分)との間において潤滑油を十分に保持することができる。このため、第一コーティング層32aとシュー5との間の摩擦を低減することができる。
 また、第一コーティング層32aに保持された潤滑油は、斜板3の回転による遠心力で径方向外側へ移動され、第二コーティング層32bへ徐々に供給される。このような第二コーティング層32bへ供給された潤滑油によって、第二摺動面52と第二コーティング層32b(第二の範囲T2と範囲S1とが重複する部分)との間においても摩擦を低減することができる。これによって範囲S1の全域において摩擦を低減することができるため、焼付きの発生を抑制することができる。
 また、第二コーティング層32bは、第二固体潤滑剤によって第一コーティング層32aほどではないものの、その濡れ性が向上されている。これによれば、第二コーティング層32bは、第一コーティング層32aから供給された潤滑油を保持し易くすることができるため、摩擦を効果的に低減することができる。
 また、第二コーティング層32bによれば、ドライ環境下において焼付きの発生を効果的に抑制することができる。具体的には、斜板3が回転した場合、斜板3の外周側の方が内周側よりも周速が速くなる。このような斜板3の外周側は、潤滑油がないドライ環境下において摩耗の進行が懸念される。第二コーティング層32bによれば、この摩耗の進行が懸念される部分のドライ潤滑性を向上できるため、ドライ環境下において摩耗の進行を抑制し、ひいては焼付きの発生を抑制することができる。
 また、ドライ環境下においては、斜板3の外周側ほどではないものの、斜板3の内周側においても摩耗の進行が懸念される。そこで、本実施形態に係る第一コーティング層32aは、ふっ素系固体潤滑剤を用いて、第二コーティング層32bよりも高くならない程度にドライ潤滑性を向上させている。これによれば、斜板3は、ドライ環境下での摩耗し易さに応じて、内周側及び外周側のドライ潤滑性を適切に向上させることができる。これによって、ドライ環境下において、範囲S1の全域で摩耗の進行を抑制することができる。
 ここで、シュー5は、斜板3が回転して当該斜板3に対して摺動すると、斜板3からトルクを受けることとなる。シュー5は、このトルクの影響で、径方向内側と径方向外側との間に周速差が発生して回転する。本実施形態においては、斜板3の傾斜角度θが最も小さい場合に、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bが第二摺動面52に対してそれぞれ同時に対向している。これによれば、第一コーティング層32aに保持された潤滑油を、シュー5の回転によって第二コーティング層32bへ供給することができる。これにより、第二コーティング層32bへ潤滑油を効果的に供給することができる。なお、斜板3は、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bが、第二摺動面52の外周部52a又は中央部52bに対してそれぞれ同時に対向していれば、シュー5の回転を利用した潤滑油の供給を行うことができる。
 次に、図6を用いて、斜板3の傾斜角度θが最も大きい(最大値となった)場合における斜板3とシュー5とが摺動する範囲S2と、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bが形成される範囲と、の関係について説明する。
 なお、図6に示す位置P2は、斜板3が最も高速で回転した場合、すなわち、斜板3の傾斜角度θが最も大きい場合におけるシュー5の位置(斜板3に対する相対的な位置)を示すものである。また、図6には、説明の便宜上、斜板3の傾斜角度θが最も小さい場合におけるシュー5(位置P1に位置する場合のシュー5)を、二点鎖線で示している。
 斜板3の傾斜角度θが最も大きい場合、シュー5は、摺動範囲Sのうち、相対的に斜板3の最も外周側に位置することになる。当該シュー5は、第二摺動面52の径方向外側が、斜板3よりも径方向外側に位置する(対向しない)ことになる。本実施形態においては、第二摺動面52の中央部52bの中心Pよりもやや径方向外側方の位置P21が、斜板3の径方向外側の端部と対向しており、その結果、位置P21よりも径方向外側が斜板3よりも径方向外側に位置することになる。また、位置P21よりも径方向内側が斜板3と対向することになる。
 斜板3は、このような傾斜角度θが最も大きい場合において、径方向における範囲S2で当該シュー5と摺動する。範囲S2は、斜板3のうち、第二摺動面52と対向する部分が占める範囲である。本実施形態において、範囲S2は、斜板3の径方向外側の端部から、径方向内側に向かって第二摺動面52(外周部52a)の半径と同程度の幅となる。このように、本実施形態において、範囲S2の径方向外側の端部は、範囲S1の径方向外側の端部と同一位置である。よって、本実施形態において、摺動範囲Sは、範囲S1と同一の範囲となる。
 第一の範囲T1は、傾斜角度θが最も大きい場合において、範囲S2と一部が重複するように設定される。また、第二の範囲T2は、範囲S2に全て含まれるように設定される。これによって、斜板3が高速で回転した場合でも第一コーティング層32aで潤滑油を十分に保持しつつ、第二コーティング層32bへも潤滑油を供給して、範囲S2の全域において摩擦を低減することができる。また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを第二摺動面52(外周部52a又は中央部52b)とそれぞれ同時に対向させて、シュー5の回転を利用して第二コーティング層32bへ潤滑油を供給することができる。
 ここで、斜板3は、最も高速で回転することで傾斜角度θが最も大きくなる。よって、傾斜角度θが最も大きい場合、遠心力の影響が大きくなって第二コーティング層32bへ供給された潤滑油が飛散し易くなる可能性がある。
 そこで、本実施形態においては、第二の範囲T2の径方向幅Lと第二摺動面52の中央部52bの半径rとが以下の式(1)を満たすようにすることで、潤滑油の飛散の影響が小さくなるようにしている。
 L<r・・・(1)
 上記式(1)によれば、傾斜角度θが最も大きい場合に、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを跨ぐように第二摺動面52の中央部52bを配置することができる。これによって、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを、略平坦状の中央部52bとそれぞれ同時に対向させることができる。これによれば、シュー5の回転を利用して、第一コーティング層32aで保持した潤滑油を第二コーティング層32bへより供給し易くすることができるため、遠心力の影響で潤滑油が飛散した場合でも潤滑油を速やかに補充することができる。これによって、潤滑油の飛散の影響を小さくすることができる。
 なお、シュー5は、一般的に、傾斜角度θが大きくなったとしても、第二摺動面52の中央部52bの中心Pが斜板3と常に対向する(径方向外側に位置しない)ように構成されている。よって、上記(1)を満たすことで、本実施形態に係るコンプレッサ1だけではなく、本実施形態とは異なる種類のコンプレッサにおいても、傾斜角度θが最も大きい場合に、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを中央部52bとそれぞれ同時に対向させることができる。
 また、本実施形態においては、第二の範囲T2の径方向幅L及び第二摺動面52の中央部52bの半径r等が適宜設定されることで、傾斜角度θが最も小さい場合においても、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを、略平坦状の中央部52bとそれぞれ同時に対向可能に構成されている(図5参照)。これによって、傾斜角度θが最も小さい場合においても、シュー5の回転を利用して第二コーティング層32bへ潤滑油をより供給し易くすることができる。
 ここで、シュー5は、傾斜角度θに応じて、位置P1から位置P2までの間に位置することとなる。本実施形態においては、位置P1及び位置P2のいずれにおいても、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを第二摺動面52の中央部52bとそれぞれ同時に対向可能に構成されている。これによって、位置P1から位置P2までの間の位置においても、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bを第二摺動面52の中央部52bとそれぞれ同時に対向させることができる。これによれば、傾斜角度θに関わらず、シュー5の回転を利用して第二コーティング層32bへ潤滑油を供給することができる。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bは、単層構造であるため、摩耗が進行した場合でも、その特性が変化しない。これにより、第一コーティング層32aが第二コーティング層32bよりも濡れ性が高い状態と、第二コーティング層32bが第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性が高い状態と、を長期に亘って維持することができる。このため、安定した摺動特性を維持することができる。
 以上の如く、本実施形態に係る斜板3(斜板3)は、平板状の基材31と、前記基材31の表面を被覆するコーティング層32と、を具備し、回転することでシュー5に対して摺動する斜板3であって、前記コーティング層32は、前記シュー5との摺動範囲Sのうち、前記基材31の径方向における内側に設定された第一の範囲T1に形成された第一コーティング層32a(第一部分)と、前記摺動範囲Sのうち、前記径方向における前記第一の範囲T1の外側に設定された第二の範囲T2に形成された第二コーティング層32b(第二部分)と、を含み、前記第一コーティング層32aは、前記シュー5との間に供給される潤滑油に対する濡れ性が前記第二コーティング層32bよりも高いものである。
 このように構成することにより、焼付きの発生を抑制することができる。具体的には、第一コーティング層32aにおいて潤滑油を保持して摩擦を低減することができる。また、第一コーティング層32aで保持した潤滑油を斜板3の回転による遠心力で第二コーティング層32bへ供給できるため、第二コーティング層32bにおいても摩擦を低減できる。これにより、シュー5との摺動範囲Sにおいて摩擦を低減できるため、焼付きの発生を抑制することができる。
 また、前記第二コーティング層32bは、ドライ潤滑性が前記第一コーティング層32aよりも高いものである。
 このように構成することにより、ドライ環境下で特に摩耗が進行し易い斜板3の外周側のドライ潤滑性を向上できるため、ドライ環境下において焼付きの発生を抑制することができる。
 また、前記第一コーティング層32a及び前記第二コーティング層32bは、前記斜板3の傾斜角度θが所定の範囲にある場合に、前記シュー5の第二摺動面52とそれぞれ対向するものである。
 このように構成することにより、傾斜角度θが所定の範囲にある場合に、シュー5の回転を利用して第一コーティング層32aから第二コーティング層32bへ潤滑油を供給することができる。このため、第二コーティング層32bにおいて摩擦を効果的に低減することができる。なお、本実施形態のように、斜板3の回転数に応じて傾斜角度θが変化する場合、所定の範囲には、斜板3が最も高速で回転した場合の傾斜角度θが含まれていることが望ましい。これにより、斜板3が最も高速で回転した場合に、シュー5の回転を利用して潤滑油を供給できるため、摩擦を効果的に低減できる。これによって、焼付きの発生を効果的に抑制することができる。
 また、前記所定の範囲は、前記傾斜角度θの最小値から最大値までの範囲である。
 このように構成することにより、傾斜角度θに関わらず、シュー5の回転を利用して第一コーティング層32aから第二コーティング層32bへ潤滑油を供給することができる。このため、第二コーティング層32bにおいて摩擦を効果的に低減することができる。
 また、前記第一コーティング層32aは、二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第一固体潤滑剤を含み、前記第一固体潤滑剤は、前記第一コーティング層32aにおける配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高いものである。
 このように構成することにより、第一コーティング層32aの濡れ性を適切に向上させることができる。
 また、前記第一コーティング層32aは、ふっ素系固体潤滑剤をさらに含むものである。
 このように構成することにより、第一コーティング層32aのドライ潤滑性を向上させることができる。
 また、前記第一コーティング層32aは、前記第一コーティング層32aにおける配合比がふっ素系固体潤滑剤よりも低い硬質添加剤をさらに含むものである。
 このように構成することにより、第一コーティング層32aのドライ潤滑性を優先的に向上させてドライ環境下での焼付きの発生を抑制しつつ、耐摩耗性も向上させることができる。
 また、前記第二コーティング層32bは、前記第二コーティング層32bにおける配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高いふっ素系固体潤滑剤を含むものである。
 このように構成することにより、第二コーティング層32bのドライ潤滑性を適切に向上させることができる。
 また、前記第二コーティング層32bは、二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第二固体潤滑剤をさらに含むものである。
 このように構成することにより、第二コーティング層32bの濡れ性を向上させることができる。
 また、前記第二コーティング層32bは、前記第二コーティング層32bにおける配合比が前記第二固体潤滑剤よりも低い窒化ホウ素をさらに含むものである。
 このように構成することにより、第二コーティング層32bの濡れ性を優先的に向上させて第一コーティング層32aからの潤滑油を保持し易くしつつ、耐熱性も向上させることができる。
 なお、本実施形態に係る斜板3は、本発明に係るコンプレッサ用斜板の実施の一形態である。
 また、本実施形態に係る第一コーティング層32aは、本発明に係る第一部分の実施の一形態である。
 また、本実施形態に係る第二コーティング層32bは、本発明に係る第二部分の実施の一形態である。
 以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
 例えば、コンプレッサ1は、回転軸2の回転数に応じて斜板3の傾斜角度θが変化するものとしたが、当該斜板3の傾斜角度θは、その他任意の方法で変化させるように構成することも可能である。
 また、コンプレッサ1は斜板3の傾斜角度θを変更可能なもの(いわゆる、可変容量型)として説明したが、斜板3の傾斜角度θを変更不能なもの(いわゆる、固定容量型)であってもよい。
 また、傾斜角度θが最も小さい場合及び最も大きい場合におけるシュー5の位置P1・P2は、本実施形態に限定されるものではなく、斜板3の外径や傾斜角度θの範囲等に応じて適宜変更してもよい。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bに用いられる樹脂バインダーの種類は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド(ナイロン)、ふっ素樹脂(PTFE、FEP等)、エラストマー等であってもよい。
 また、第一コーティング層32aにおいては、必ずしも二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方を含有する必要はなく、グラファイト及び二硫化モリブデンを両方含有するものであってもよい。この場合、グラファイト及び二硫化モリブデンの配合比を合算した配合比がふっ素系固体潤滑剤よりも高いことが望ましい。
 また、第二コーティング層32bにおいても、必ずしも二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方を含有する必要はなく、グラファイト及び二硫化モリブデンを両方含有するものであってもよい。この場合、グラファイト及び二硫化モリブデンの配合比を合算した配合比がふっ素系固体潤滑剤よりも低いことが望ましい。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bの濡れ性を向上させるための材料は、二硫化モリブデン又はグラファイトに限定されるものではなく、例えば、h-BN、二硫化タングステン(WS)等であってもよい。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bのドライ潤滑性を向上させるための材料は、ふっ素系固体潤滑剤に限定されるものではなく、例えば、PTFE等の有機高分子化合物であってもよい。
 また、第一コーティング層32aは、少なくとも樹脂バインダー及び濡れ性を向上させるための固体潤滑剤を含有していればよく、必ずしもふっ素系固体潤滑剤及び硬質添加剤を含有している必要はない。
 また、第二コーティング層32bは、少なくとも樹脂バインダー及びドライ潤滑性を向上させるための固体潤滑剤を含有していればよく、必ずしも第二固体潤滑剤(二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方)及び硬質添加剤を含有している必要はない。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bは、それぞれ単層構造であるものとしたが、これに限定されるものではなく、複数の層からなる複層構造であってもよい。なお、第一コーティング層32aは、複層構造である場合、全ての層が第二コーティング層32bよりも濡れ性が高い層であることが望ましい。これにより、第一コーティング層32aが第二コーティング層32bよりも濡れ性が高い状態を長期に亘って維持することができるため、安定した摺動特性を維持することができる。また、第二コーティング層32bは、複層構造である場合、全ての層が第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性が高い層であることが望ましい。これにより、第二コーティング層32bが第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性が高い状態を長期に亘って維持することができるため、安定した摺動特性を維持することができる。
 以上の如く、前記第一コーティング層32aは、単層、又は前記第二コーティング層32bよりも濡れ性が高い複数の層からなるものである。
 このように構成することにより、第一コーティング層32aの摩耗が進行しても、第二コーティング層32bよりも濡れ性が高い状態を維持できるため、安定して焼付きの発生を抑制することができる。
 また、前記第二コーティング層32bは、単層、又は前記第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性が高い複数の層からなるものである。
 このように構成することにより、第二コーティング層32bの摩耗が進行しても、第一コーティング層32aよりもドライ潤滑性が高い状態を維持できるため、安定して焼付きの発生を抑制することができる。
 また、第一コーティング層32aにおいては、配合比を基準に樹脂バインダー及び第一固体潤滑剤等を適宜含有するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、体積を基準に樹脂バインダー及び第一固体潤滑剤等を適宜含有してもよい。具体的には、第一コーティング層32aは、体積が大きいものから順に樹脂バインダー、第一固体潤滑剤、ふっ素系固体潤滑剤、硬質添加剤となるように設定されていてもよい。
 また、第二コーティング層32bにおいても、配合比を基準に樹脂バインダー及びふっ素系固体潤滑剤等を適宜含有するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、体積を基準に樹脂バインダー及びふっ素系固体潤滑剤等を適宜含有してもよい。具体的には、第二コーティング層32bは、体積が大きいものから順に樹脂バインダー、ふっ素系固体潤滑剤、第二固体潤滑剤、窒化ホウ素となるように設定されていてもよい。
 また、第一コーティング層32a及び第二コーティング層32bは、必ずしも傾斜角度θに関わらずシュー5の第二摺動面52とそれぞれ同時に対向する必要はない。例えば、図7に示す変形例に係る斜板3のように、傾斜角度θが最も小さくなった場合に、第二コーティング層32bのみが第二摺動面52と対向するものであってもよい。
 次に、図8から図10を用いて、本発明の第二実施形態に係る斜板6について説明する。
 斜板6は、円形平板状に形成される。斜板6の中央部分には、回転軸2が挿通される。斜板6は、回転軸2の軸線方向に対して傾斜した状態で、当該回転軸2の中途部に設けられる。斜板6は、主として基材61及びコーティング層62を具備する。
 基材61は、円形平板状に形成される部材である。基材61は、公知の種々の材料を用いて製造することができる。具体的には、鉄系やアルミニウム系材料、アルミニウムを固着・接合した複合材料、鋼、ステンレス等の鉄系、銅合金等の銅系、アルミニウム合金等のアルミニウム系などの金属、あるいは樹脂等を挙げることができる。
 コーティング層62は、基材61の表面(シュー5と対向する面)を被覆するように形成される。コーティング層62は、基材61の両板面に形成される。コーティング層62は、シュー5に対する摺動範囲S(傾斜角度θが最も小さい場合における摺動範囲S1)の全域に形成される(図9参照)。これにより、コーティング層62は、基材61の厚さ方向視において円環状に形成される(図8(a)参照)。コーティング層62は、第一コーティング層621及び第二コーティング層622を有する。
 第一コーティング層621は、後述する第二コーティング層622よりも潤滑油に対する濡れ性(親油性)が高く形成されるものである。第一コーティング層621は、基材61の両板面に形成される。第一コーティング層621は、コーティング層62の全域に、すなわち摺動範囲S(傾斜角度θが最も小さい場合における摺動範囲S1)の全域に形成される。第一コーティング層621は、第一実施形態に係る斜板3の第一コーティング層32aと同様に、固体潤滑剤等を含有する皮膜であり、樹脂バインダーとして熱硬化性樹脂を含有する。第一コーティング層621に含まれるその他の材料についても、第一実施形態に係る斜板3の第一コーティング層32aに含まれる材料と同様である。
 第一コーティング層621の表面には、複数の円環状の溝が形成される。各溝は、互いに径の異なる同心円として形成される。このように複数の円環状の溝が形成されることにより、第一コーティング層621には、山部621a及び谷部621bが形成される。
 図9及び図10に示す山部621aは、第一コーティング層621の表面において外側(シュー5側)に突出するように形成される部分である。山部621aの先端部(頂部)は、径方向断面視(図9及び図10参照)において先尖状に形成される。山部621aは、径方向に間隔をおいて複数形成される。なお、山部621a同士の径方向の間隔(ピッチ)は実際には非常に微小に形成されるものであるが、説明の便宜上、実際よりも大きなピッチで図示している。
 図9及び図10に示す谷部621bは、第一コーティング層621の表面において内側窪むように形成される部分である。谷部621bは、径方向断面視(図9及び図10参照)において円弧状に形成される。谷部621bは、山部621aに対して径方向に連続するように形成される。
 このようにして、第一コーティング層621の表面には、山部621a及び谷部621bが径方向に交互に並ぶように形成される。これにより、第一コーティング層621の表面が平坦に形成される場合と比べて、第一コーティング層621の表面に潤滑油を保持し易くすることができる。
 第二コーティング層622は、第一コーティング層621よりも撥油性が高く形成されるものである。第二コーティング層622は、第一コーティング層621の表面に形成される。第二コーティング層622に含まれる材料は、第一コーティング層621よりも撥油性を高くすることができる任意の材料とすることができ、例えば第一実施形態に係る斜板3の第二コーティング層32bと同様の材料とすることができる。
 第二コーティング層622は、第三の範囲T3及び第四の範囲T4に亘って形成されている。第三の範囲T3は、摺動範囲Sの径方向外側端部から、径方向内側に向かって所定の幅となるように設定される。第四の範囲T4は、摺動範囲Sの径方向内側端部から、径方向外側に向かって所定の幅となるように設定される。第四の範囲T4は、第三の範囲T3に対して径方向に間隔をあけて設定される。つまり、第二コーティング層622は、摺動範囲Sのうち、第三の範囲T3と第四の範囲T4との間に設定される第五の範囲T5以外の部分に形成される。
 第五の範囲T5は、斜板3の傾斜角度θが最も小さい場合(斜板3が最も低速で回転した場合、図9参照)、及び斜板3の傾斜角度θが最も大きい場合(斜板3が最も高速で回転した場合、図10参照)のいずれにおいても、シュー5の第二摺動面52の中央部52bの少なくとも一部が、当該第五の範囲T5と対向するように形成される。
 このように第一コーティング層621及び第二コーティング層622が形成されることにより、摺動範囲Sのうち、第五の範囲T5の部分(第一コーティング層621が形成され、第二コーティング層622が形成されていない部分)は、第三の範囲T3及び第四の範囲T4の部分(第二コーティング層622が形成されている部分)よりも、潤滑油に対する濡れ性が高くなるように形成されている。換言すれば、摺動範囲Sのうち、第三の範囲T3及び第四の範囲T4の部分(第二コーティング層622が形成されている部分)は、第五の範囲T5の部分(第一コーティング層621が形成され、第二コーティング層622が形成されていない部分)よりも、撥油性が高くなるように形成されている。
 このように潤滑油に対する濡れ性が高い部分が、摺動範囲Sにおける径方向中央部(第五の範囲T5)に形成されることにより、当該部分(第五の範囲T5)において潤滑油を十分に保持することができる。そして、濡れ性が高い部分(第五の範囲T5)の径方向外側及び径方向内側に撥油性が高い部分(第三の範囲T3及び第四の範囲T4)が形成されることにより、当該撥油性が高い部分(第三の範囲T3及び第四の範囲T4)によって摺動面から発散しようとする潤滑油をはじくことができ、ひいては当該潤滑油を第五の範囲T5の部分に留めることができる。したがって、斜板6の回転による遠心力や、シュー5からの荷重が潤滑油に付与されても、シュー5の第二摺動面52と斜板6のコーティング層62との間において、潤滑油(油膜)を確保することができる。これにより、コーティング層62とシュー5との間の摩擦を低減することができ、また焼き付きを抑制することができる。
 以上の如く、第二実施形態において、前記第一部分(コーティング層62のうち第五の範囲T5の部分)は、基材61の表面に形成された第一コーティング層621によって形成され、前記第二部分(コーティング層62のうち第三の範囲T3の部分)は、前記第一コーティング層621、及び前記第一コーティング層621の表面に形成された第二コーティング層622によって形成されているものである。
 このように構成することにより、コーティング層62の第二部分(コーティング層62のうち第三の範囲T3の部分)によって潤滑油をはじくことにより、潤滑油をコーティング層62の第一部分(コーティング層62のうち第五の範囲T5の部分)に留めることができる。
 また、前記第一コーティング層621は、前記シュー5との摺動範囲Sの全域に形成され、前記第二コーティング層622は、前記第一コーティング層621の前記径方向における外側の端部(第三の範囲T3)に形成されているものである。
 このように構成することにより、斜板6の回転に伴う遠心力によって潤滑油が飛散してしまうのを抑制することができる。
 また、前記コーティング層62は、前記第一コーティング層621と、前記第一コーティング層621の表面の前記径方向における内側の端部に、前記第一コーティング層621よりも撥油性が高くなるように形成された第二コーティング層622(第三コーティング層)と、によって形成された第三部分(コーティング層62のうち第四の範囲T4の部分)を具備するものである。
 このように構成することにより、シュー5から付与される荷重によって潤滑油が摺動面から排出されてしまうのを抑制することができる。
 なお、第二実施形態に係る斜板6は、本発明に係るコンプレッサ用斜板の実施の一形態である。
 また、第二実施形態に係るコーティング層62のうち第五の範囲T5の部分は、本発明に係る第一部分の実施の一形態である。
 また、第二実施形態に係るコーティング層62のうち第三の範囲T3の部分は、本発明に係る第二部分の実施の一形態である。
 また、第二実施形態に係るコーティング層62のうち第四の範囲T4の部分は、本発明に係る第三部分の実施の一形態である。
 また、第二実施形態に係る第二コーティング層622は、本発明に係る第二コーティング層及び第三コーティング層の実施の一形態である。
 以上、本発明の第二実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
 例えば、第二実施形態においては、第二コーティング層622は、第三の範囲T3及び第四の範囲T4に形成されるものとしたが、第三の範囲T3のみに形成されるものであってもよい。
 また、第二実施形態においては、第一コーティング層621の表面に山部621a及び谷部621bが形成されるものとしたが、第一コーティング層621の表面は平坦に形成されるものであってもよい。
 また、第二実施形態においては、第二コーティング層622は、円環状に、すなわち周方向に連続するように形成されるものとしたが、必ずしも周方向に連続していなくてもよく、部分的に間欠部(第二コーティング層622が形成されていない部分)が形成されていてもよい。
 本発明は、平板状の基材の表面にコーティング層が形成されたコンプレッサ用斜板に適用することができる。
 1   コンプレッサ
 3,6 斜板
 5   シュー
 31,61  基材
 32,62   コーティング層
 32a,621 第一コーティング層
 32b,622 第二コーティング層
 S   摺動範囲
 T1  第一の範囲
 T2  第二の範囲
 T3  第三の範囲
 T4  第四の範囲
 T5  第五の範囲

Claims (15)

  1.  平板状の基材と、
     前記基材の表面を被覆するコーティング層と、
     を具備し、回転することでシューに対して摺動するコンプレッサ用斜板であって、
     前記コーティング層は、
     前記シューとの摺動範囲のうち、前記基材の径方向における内側に設定された第一の範囲に形成された第一部分と、
     前記摺動範囲のうち、前記径方向における前記第一の範囲の外側に設定された第二の範囲に形成された第二部分と、
     を含み、
     前記第一部分は、
     前記シューとの間に供給される潤滑油に対する濡れ性が前記第二部分よりも高い、
     コンプレッサ用斜板。
  2.  前記第二部分は、
     ドライ潤滑性が前記第一部分よりも高い、
     請求項1に記載のコンプレッサ用斜板。
  3.  前記第一部分及び前記第二部分は、
     前記コンプレッサ用斜板の傾斜角度が所定の範囲にある場合に、前記シューの摺動面とそれぞれ対向する、
     請求項1又は請求項2に記載のコンプレッサ用斜板。
  4.  前記所定の範囲は、
     前記傾斜角度の最小値から最大値までの範囲である、
     請求項3に記載のコンプレッサ用斜板。
  5.  前記第一部分は、
     単層、又は前記第二部分よりも濡れ性が高い複数の層からなる、
     請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
  6.  前記第二部分は、
     単層、又は前記第一部分よりもドライ潤滑性が高い複数の層からなる、
     請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
  7.  前記第一部分は、
     二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第一固体潤滑剤を含み、
     前記第一固体潤滑剤は、
     前記第一部分における配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高い、
     請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
  8.  前記第一部分は、
     ふっ素系固体潤滑剤をさらに含む、
     請求項7に記載のコンプレッサ用斜板。
  9.  前記第一部分は、
     前記第一部分における配合比がふっ素系固体潤滑剤よりも低い硬質添加剤をさらに含む、
     請求項8に記載のコンプレッサ用斜板。
  10.  前記第二部分は、
     前記第二部分における配合比が、バインダーを除く材料の中で最も高いふっ素系固体潤滑剤を含む、
     請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
  11.  前記第二部分は、
     二硫化モリブデン又はグラファイトのいずれか一方からなる第二固体潤滑剤をさらに含む、
     請求項10に記載のコンプレッサ用斜板。
  12.  前記第二部分は、
     前記第二部分における配合比が前記第二固体潤滑剤よりも低い窒化ホウ素をさらに含む、
     請求項11に記載のコンプレッサ用斜板。
  13.  前記第一部分は、
     前記基材の表面に形成された第一コーティング層によって形成され、
     前記第二部分は、
     前記第一コーティング層と、
     前記第一コーティング層の表面に、前記第一コーティング層よりも撥油性が高くなるように形成された第二コーティング層と、
     によって形成されている、
     請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載のコンプレッサ用斜板。
  14.  前記第一コーティング層は、
     前記シューとの摺動範囲の全域に形成され、
     前記第二コーティング層は、
     前記第一コーティング層の前記径方向における外側の端部に形成されている、
     請求項13に記載のコンプレッサ用斜板。
  15.  前記コーティング層は、
     前記第一コーティング層と、
     前記第一コーティング層の表面の前記径方向における内側の端部に、前記第一コーティング層よりも撥油性が高くなるように形成された第三コーティング層と、
     によって形成された第三部分を具備する、
     請求項14に記載のコンプレッサ用斜板。
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