WO2021125199A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2021125199A1
WO2021125199A1 PCT/JP2020/046867 JP2020046867W WO2021125199A1 WO 2021125199 A1 WO2021125199 A1 WO 2021125199A1 JP 2020046867 W JP2020046867 W JP 2020046867W WO 2021125199 A1 WO2021125199 A1 WO 2021125199A1
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groove
sliding
sliding surface
side seal
sliding component
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PCT/JP2020/046867
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啓志 鈴木
雄一郎 徳永
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sliding component used in a rotating machine including an eccentric mechanism.
  • a scroll compressor used in an automobile air conditioning system includes a fixed scroll having a spiral wrap on the surface of an end plate and a spiral wrap on the surface of the end plate. Equipped with a scroll compression mechanism consisting of a movable scroll, an eccentric mechanism that rotates the rotation axis eccentrically, etc., the movable scroll slides relative to the fixed scroll with eccentric rotation by the rotation of the rotation axis, thereby outside both scrolls. It is a mechanism that pressurizes the refrigerant supplied from the low pressure chamber on the diameter side and discharges the high pressure refrigerant from the discharge hole formed in the center of the fixed scroll (see Patent Document 1).
  • the scroll compressor shown in Patent Document 1 supplies a part of the refrigerant compressed by the scroll compression mechanism to a back pressure chamber formed on the back side of a thrust plate that receives an axial load of a movable scroll. It has a pressure supply mechanism.
  • the back pressure acting on the back of the movable scroll pushes the movable scroll toward the fixed scroll.
  • the refrigerant leakage in the axial direction between the two scrolls is reduced, and the compression efficiency of the scroll compressor is improved.
  • the thrust plate can be moved in the axial direction while preventing the back pressure from leaking from the back pressure chamber by interposing a seal ring between the thrust plate and the housing. By doing so, the movable scroll can be pressed toward the fixed scroll via the thrust plate.
  • the frictional resistance of the sliding surface is large, which may affect the operation of the movable scroll.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a sliding component capable of reducing the frictional resistance of a sliding surface accompanied by eccentric rotation.
  • the sliding parts of the present invention are A sliding component that has an annular shape and has a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation.
  • the sliding surface is provided with a plurality of grooves in the circumferential direction that open in a space in which at least one of the inner diameter side and outer diameter side fluids exists.
  • the groove is composed of a wall surface that is continuous in an arc shape. According to this, the fluid can flow from the opening of the groove provided on the sliding surface that slides relative to the sliding surface with the eccentric rotation into the sliding surface, and in the direction of the relative movement of the groove due to the eccentric rotation.
  • Dynamic pressure can be generated along the wall surface forming the groove accordingly, and dynamic pressure is generated in different modes in each groove, and the sliding parts move, so that the sliding parts vibrate, tilt, etc. due to the dynamic pressure.
  • a fluid film By forming a fluid film by slightly separating the sliding surfaces from each other while suppressing the above, the lubricity between the sliding surfaces can be improved and the frictional resistance of the sliding surfaces can be reduced. Therefore, it is possible to constantly generate dynamic pressure in the grooves located in the range continuous in the circumferential direction of the sliding surface.
  • the groove may be formed in a semicircular shape having a center at the innermost diameter or the outermost diameter of the sliding surface. According to this, stable dynamic pressure can be generated in any direction of relative movement corresponding to the wall surface having a substantially semicircular arc shape of the groove. Therefore, it is possible to constantly generate dynamic pressure in the groove located in the range of approximately 180 degrees in the circumferential direction of the sliding surface.
  • the groove may be opened in the space on the inner diameter side. According to this, the fluid flowing into the groove from the opening of the groove is easily held in the groove by the centrifugal force.
  • the groove may be opened in the space on the high pressure side. According to this, the fluid tends to flow into the groove through the opening of the groove due to the pressure of the fluid, so that a higher dynamic pressure can be generated.
  • the sliding component may be a sliding component having a narrower radial width among a pair of sliding components that slide relative to each other. According to this, dynamic pressure can be reliably generated by the groove between the sliding surfaces that slide relative to each other with eccentric rotation.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the scroll compressor to which the side seal as a sliding component of the Example of this invention is applied. It is a figure which shows the sliding surface of the side seal of the Example of this invention. It is a figure which shows the relative sliding of the sliding surface of the side seal of the Example of this invention, and the sliding surface of a thrust plate.
  • FIG. 3 is a diagram showing the distribution of pressure generated in a plurality of grooves due to the relative movement of the grooves due to the eccentric rotation of the rotating shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 3 (c).
  • FIG. 3 It is a figure which shows the distribution of the pressure generated in a plurality of grooves by the relative movement of a groove accompanying the eccentric rotation of a rotation shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 3 (d). It is a figure which shows the modification 1 of the groove formed on the sliding surface of a side seal. It is a figure which shows the modification 2 of the groove formed on the sliding surface of a side seal. It is a figure which shows the modification 3-5 of the groove formed on the sliding surface of a side seal.
  • the sliding component of the present invention is applied to a rotating machine including an eccentric mechanism, for example, a scroll compressor C that sucks, compresses, and discharges a refrigerant as a fluid used in an air conditioning system of an automobile or the like.
  • the refrigerant is a gas, and a mist-like lubricating oil is mixed.
  • the scroll compressor C As shown in FIG. 1, the scroll compressor C is driven by a housing 1, a rotating shaft 2, an inner casing 3, a scroll compression mechanism 4, a side seal 7 as a sliding component, and a thrust plate 8. It is mainly composed of a motor M and.
  • the housing 1 is composed of a cylindrical casing 11 and a cover 12 that closes one opening of the casing 11.
  • a low-pressure chamber 20 in which low-pressure refrigerant is supplied from a refrigerant circuit (not shown) through a suction port 10
  • a high-pressure chamber 30 in which high-pressure refrigerant compressed by the scroll compression mechanism 4 is discharged
  • scroll compression A back pressure chamber 50, in which a part of the refrigerant compressed by the mechanism 4 is supplied together with the lubricating oil, is formed.
  • the back pressure chamber 50 is formed inside the cylindrical inner casing 3 housed inside the casing 11.
  • the cover 12 is formed with a discharge communication passage 13 that connects a refrigerant circuit (not shown) and the high pressure chamber 30. Further, the cover 12 is formed so that a part of the back pressure communication passage 14 that connects the high pressure chamber 30 and the back pressure chamber 50 is branched from the discharge communication passage 13.
  • the discharge communication passage 13 is provided with an oil separator 6 that separates the lubricating oil from the refrigerant.
  • the inner casing 3 is fixed in a state where one end thereof is in contact with the end plate 41a of the fixed scroll 41 constituting the scroll compression mechanism 4. Further, a suction communication passage 15 penetrating in the radial direction is formed at one end of the inner casing 3. That is, the low pressure chamber 20 is formed from the outside of the inner casing 3 to the inside of the inner casing 3 via the suction communication passage 15. The refrigerant supplied to the inside of the inner casing 3 through the suction communication passage 15 is sucked into the scroll compression mechanism 4.
  • the scroll compression mechanism 4 is mainly composed of a fixed scroll 41 fixed to the cover 12 in a substantially sealed shape and a movable scroll 42 housed inside the inner casing 3.
  • the fixed scroll 41 is made of metal and includes a spiral wrap 41b projecting from the surface of the disk-shaped end plate 41a, that is, one end surface of the end plate 41a. Further, the fixed scroll 41 is formed with a recess 41c recessed on the back surface of the end plate 41a, that is, on the inner diameter side of the other end surface of the end plate 41a, and the high pressure chamber 30 is drawn from the recess 41c and the end surface of the cover 12. It is made.
  • the movable scroll 42 is made of metal and includes a spiral wrap 42b projecting from the surface of the disk-shaped end plate 42a, that is, one end surface of the end plate 42a. Further, the movable scroll 42 is formed with a boss 42c protruding from the back surface of the end plate 42a, that is, the center of the other end surface of the end plate 42a. An eccentric portion 2a formed at one end of the rotation shaft 2 is fitted into the boss 42c so as to be relatively rotatable. In this embodiment, an eccentric mechanism for eccentric rotation of the rotating shaft 2 is configured by an eccentric portion 2a of the rotating shaft 2 and a counter weight portion 2b protruding from one end of the rotating shaft 2 in the outer radial direction. Has been done.
  • the side seal 7 as a sliding component in this embodiment will be described.
  • the side seal 7 is made of resin, has a rectangular cross section and an axially annular shape, and is fixed to the back surface of the end plate 42a of the movable scroll 42. ..
  • a sliding surface 7a that comes into contact with the sliding surface 8a of the thrust plate 8 is formed on one side surface of the side seal 7.
  • a plurality of grooves 70 opening on the inner diameter side, that is, the back pressure chamber 50 are equally arranged in the circumferential direction.
  • the groove 70 is formed in a substantially semicircular shape having a center P at the innermost inner diameter of the sliding surface 7a. Specifically, the groove 70 extends in the axial direction so as to be orthogonal to the flat sliding surface 7a, has the same radius of curvature, and has a continuous substantially semicircular arcuate wall surface 70a and a plane extending parallel to the sliding surface 7a. It is composed of a bottom surface 70b and a shape.
  • the bottom surface 70b of the groove 70 is not limited to a flat surface extending parallel to the sliding surface 7a, and may be formed as an inclined surface or a curved surface, for example.
  • the circumferential dimension L1 of the groove 70 is longer (L1> L2) than the circumferential dimension L2 of the land portion between the adjacent grooves 70. That is, a plurality of grooves 70 are densely formed along the circumferential direction of the sliding surface 7a, and the opening area of the groove 70 into which the fluid flows from the space on the inner diameter side of the sliding surface 7a is large.
  • the wall surface 70a extends to a position on the outer diameter side of the sliding surface 7a in the radial direction. As a result, the capacity for holding the fluid in the groove 70 is increased.
  • the thrust plate 8 is made of metal and has an annular shape, and a seal ring 43 is fixed to one end surface of the thrust plate 8, and the seal ring 43 is inside the inner casing 3. It is in contact with the peripheral surface.
  • the thrust plate 8 functions as a thrust bearing that receives the axial load of the movable scroll 42 via the side seal 7.
  • the side seal 7 and the seal ring 43 divide the low pressure chamber 20 formed on the outer diameter side of the movable scroll 42 and the back pressure chamber 50 formed on the back side of the movable scroll 42 inside the inner casing 3. doing.
  • the back pressure chamber 50 is sealed between the back pressure chamber 50 and the rotating shaft 2 inserted through the through hole 3a by a seal ring 44 fixed to the inner circumference of the through hole 3a provided at the center of the other end of the inner casing 3. As a result, it is formed as a closed space.
  • an orifice (not shown) is provided in the back pressure communication passage 14 formed over the cover 12, the fixed scroll 41, and the inner casing 3 and communicating the high pressure chamber 30 and the back pressure chamber 50, and the pressure reduction is adjusted by the orifice.
  • the refrigerant in the high pressure chamber 30 is supplied to the back pressure chamber 50 together with the lubricating oil separated by the oil separator 6. At this time, the pressure in the back pressure chamber 50 is adjusted to be higher than the pressure in the low pressure chamber 20.
  • the inner casing 3 is formed with a pressure release hole 16 that penetrates in the radial direction and communicates the low pressure chamber 20 and the back pressure chamber 50, and a pressure adjusting valve 45 is provided in the pressure release hole 16. ing.
  • the pressure regulating valve 45 is opened when the pressure in the back pressure chamber 50 exceeds a set value.
  • the boss 42c of the movable scroll 42 is inserted through the through hole 8b in the center of the thrust plate 8.
  • the through hole 8b is formed to have a diameter that allows eccentric rotation by the eccentric portion 2a of the rotating shaft 2 that is inserted into the boss 42c. That is, the sliding surface 7a of the side seal 7 can slide relative to the sliding surface 8a of the thrust plate 8 due to the eccentric rotation of the rotating shaft 2 (see FIG. 3).
  • FIGS. 3A to 3D show the rotation locus of the boss 42c when viewed from the fixed scroll 41 (see FIG. 1) side, in which FIG. 3A is in the clockwise direction.
  • the boss 42c is shown to be rotated 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively.
  • the sliding region between the sliding surface 7a of the side seal 7 and the sliding surface 8a of the thrust plate 8 is schematically shown by dots.
  • the rotating shaft 2 only the eccentric portion 2a inserted into the boss 42c is shown, and the counterweight portion 2b and the like constituting the eccentric mechanism are not shown.
  • the side seal 7 is a sliding component having a sliding surface 7a that slides relative to the sliding surface 8a of the thrust plate 8 with eccentric rotation.
  • FIGS. 4 to 7 A fluid containing a refrigerant, a lubricating oil, and the like is stored in the groove 70 even when the rotation is stopped. Further, in FIGS. 4 to 7, the side seals 7 when viewed from the drive motor M (see FIG. 1) side are shown, and the circles shown on the wall surface 70a of the groove 70 indicate the pressure in each groove 70. Indicates the highest point.
  • the groove 70 is composed of continuous wall surfaces 70a having the same radius of curvature, in each groove 70, the pressure portion generated on the wall surface 70a according to the rotation angle of the boss 42c is along the wall surface 70a. And gradually move (see FIGS. 4 to 7).
  • the number of grooves 70 in which the dynamic pressure is generated is the same in each groove 70, and the groove in the groove 70 in which the dynamic pressure is generated has the highest pressure. Since the angles with respect to the center of the arc of 70 are substantially the same, the points where dynamic pressure is generated are scattered in a range of about 180 degrees in the circumferential direction of the sliding surface 7a of the side seal 7.
  • a plurality of grooves 70 opening in the back pressure chamber 50 in which the fluid on the inner diameter side exists are provided on the sliding surface 7a of the side seal 7 in the circumferential direction, and the grooves 70 are continuous with the same radius of curvature. Since it is composed of the wall surface 70a, fluid can flow into the sliding surfaces 7a and 8a from the opening of the groove 70 provided in the sliding surface 7a that slides relative to each other with eccentric rotation, and the eccentric rotation. A dynamic pressure can be generated along the wall surface 70a constituting the groove 70 according to the relative movement of the groove 70 (see FIG. 3).
  • the sliding surfaces 7a and 8a are slightly separated from each other while suppressing the vibration and tilt of the side seal 7 due to the dynamic pressure, and a liquid film formed by the lubricating oil is formed between the sliding surfaces 7a and 8a. Lubricity is improved, and the frictional resistance of the sliding surface 7a can be reduced. Therefore, dynamic pressure can always be generated in the groove 70 located in the range continuous in the circumferential direction of the sliding surface 7a.
  • the fluid in the groove 70 collides with the wall surface 70a due to the relative movement of the groove 70 due to the eccentric rotation, and the fluid flows out between the sliding surfaces 7a and 8a to generate dynamic pressure.
  • the position where the pressure is high changes according to the rotation angle of the boss 42c shown in FIG. That is, the position where the pressure is highest in each groove 70 differs depending on the rotation angle of the boss 42c, but the sliding surface 7a is provided by arranging a plurality of grooves 70 in the circumferential direction of the sliding surface 7a. It is possible to suppress the variation in dynamic pressure generated in the circumferential direction between 8a and 8a.
  • the wall surface 70a of the groove 70 has a continuous shape with the same radius of curvature. According to this, in each groove 70, dynamic pressure is generated in a different manner, and the pressure portion generated on the wall surface 70a according to the rotation angle of the boss 42c gradually moves along the wall surface 70a. The dynamic pressure generated in the circumferential direction between the sliding surfaces 7a and 8a is unlikely to change suddenly, and the generated dynamic pressure can be stabilized.
  • the aspect refers to the position where the dynamic pressure is generated in the groove 70 and the generated pressure.
  • the groove 70 is formed in a substantially semicircular shape having a center P (see FIG. 2) at the innermost inner diameter of the sliding surface 7a.
  • the groove 70 has a substantially semicircular arc shape, and stable dynamic pressure can be generated in any direction of relative movement corresponding to the continuous wall surface 70a having the same radius of curvature.
  • stable dynamic pressure can be generated in the direction of relative movement of about 180 degrees corresponding to the wall surface 70a.
  • the groove 70 is opened in the space on the inner diameter side, the fluid flowing into the groove 70 from the opening of the groove 70 is easily held in the groove 70 by centrifugal force. Therefore, it is difficult for the sliding surfaces 7a and 8a to be in a poorly lubricated state, and a liquid film due to the lubricating oil is likely to be formed.
  • the groove 70 is opened toward the back pressure chamber 50 having a higher pressure than the low pressure chamber 20, the fluid tends to flow into the groove 70 from the opening of the groove 70 due to the pressure of the fluid. Therefore, a high dynamic pressure can be generated by the groove 70.
  • the side seal 7 in which the groove 70 is formed on the sliding surface 7a has a narrower radial width than the relative sliding thrust plate 8 (see FIGS. 1 and 3). According to this, between the sliding surfaces 7a and 8a that slide relative to each other with eccentric rotation, the entire sliding surface 7a of the side seal 7 is always within the sliding region with the sliding surface 8a of the thrust plate 8 (FIG. 3), and dynamic pressure can be reliably generated by the groove 70.
  • the present invention is not limited to this, and any rotary machine including an eccentric mechanism is used.
  • it may be applied to a scroll expansion compressor or the like in which an expander and a compressor are integrally provided.
  • the fluid existing in the space inside and outside the sliding surface of the sliding component may be a gas, a liquid, or a mixed state of a gas and a liquid, respectively.
  • the groove 170 may be formed in a circular shape having a center on the outermost diameter of the sliding surface 107a and may be open to the space on the outer diameter side.
  • the groove 270A opening in the space on the inner diameter side and the groove 270B opening in the space on the outer diameter side alternate in the circumferential direction of the sliding surface 207a. It may be formed.
  • the groove 70 has been described as being formed in a circular shape having a center at the innermost inner diameter of the sliding surface 7a, and the wall surface 70a is formed in a substantially semi-arc shape.
  • the wall surface may be continuous in an arc shape, and the groove may be formed in a semi-elliptical shape and the wall surface may be in an arc shape, as in the modified example 3 shown in FIG. 10 (a), for example.
  • the groove may be formed as long as the wall surface is continuous in an arc shape, and the groove may be formed in a wavy shape along the inner circumference of the sliding surface. ..
  • a separate groove that does not communicate with either the inside or outside space may be formed.
  • the grooves of the modified examples 3 to 5 may be opened in the space on the outer diameter side as in the modified example 1, or alternately in the space on the inner diameter side and the space on the outer diameter side as in the modified example 2. It may be open.
  • the mode in which the groove 70 formed on the sliding surface 7a of the side seal 7 opens toward the back pressure chamber 50 having a higher pressure than the low pressure chamber 20 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the groove may be open toward the low pressure chamber 20.
  • the sliding component of the present invention has a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation, it is not limited to an environment in which there is a pressure difference between the inside and outside of the sliding surface, and the inside and outside of the sliding surface. It may be used in an environment where the pressures are substantially the same.
  • the sliding component of the present invention does not need to function as a seal, and may be any as long as it can reduce friction on the sliding surface.
  • the side seal 7 having the sliding surfaces 7a and 8a that slide relative to each other is made of resin, and the thrust plate 8 is made of metal.
  • the material of the sliding parts depends on the usage environment and the like. You may choose freely.
  • the mode in which the groove 70 is formed on the sliding surface 7a of the side seal 7 has been described, but the present invention is not limited to this, and the sliding component having a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation.
  • a groove may be formed in the sliding region (see FIG. 3) of the sliding surface 8a of the thrust plate 8. Further, grooves may be formed on both the sliding surface 7a of the side seal 7 and the sliding surface 8a of the thrust plate 8.
  • the present invention is not limited to this.
  • Only one of the side seal and the thrust plate may be provided, and a groove may be formed on the sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation.
  • a groove may be formed on either or both of the sliding surface of the thrust plate as a sliding component and the back surface of the end plate of the movable scroll.
  • a groove may be formed on the sliding surface of the side seal as a sliding component.
  • the side seal also functions as a thrust bearing that abuts on the inner peripheral surface of the inner casing and receives an axial load of the movable scroll.
  • the movable scroll is not provided with a side seal and a thrust plate, and the back surface of the end plate of the movable scroll abuts on the inner peripheral surface of the inner casing and functions as a thrust bearing that receives an axial load of the movable scroll, the movable scroll A groove may be formed on the sliding surface formed on the back surface of the end plate.

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Abstract

偏心回転を伴う摺動面の摩擦抵抗を低減することができる摺動部品を提供する。　円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａを有する摺動部品７であって、摺動面７ａには、内径側の流体が存在する空間５０に開口する溝７０が周方向に複数設けられ、溝７０は、円弧状に連続する壁面７０ａで構成されている。

Description

摺動部品
　本発明は、偏心機構を含む回転機械に用いられる摺動部品に関する。
　従来、偏心機構を含む回転機械として、例えば、自動車の空調システムに用いられるスクロール圧縮機は、端板の表面に渦巻状のラップを備える固定スクロールと、端板の表面に渦巻状のラップを備える可動スクロールからなるスクロール圧縮機構、回転軸を偏心回転させる偏心機構等を備え、可動スクロールを回転軸の回転により固定スクロールに対して偏心回転を伴わせながら相対摺動させることにより、両スクロールの外径側の低圧室から供給された冷媒を加圧し、固定スクロールの中央に形成される吐出孔から高圧の冷媒を吐出させる機構となっている（特許文献１参照）。
　また、特許文献１に示されるスクロール圧縮機は、スクロール圧縮機構により圧縮された冷媒の一部を可動スクロールの軸方向の荷重を受けるスラストプレートの背面側に形成される背圧室に供給する背圧供給機構を備えている。可動スクロールの背面に作用する背圧により、可動スクロールは固定スクロールに向けて押圧される。これにより、両スクロール間の軸方向における冷媒漏れが低減され、スクロール圧縮機の圧縮効率が高められている。
特開２０１６－６１２０８号公報（第５頁～第６頁、第１図）
　特許文献１に示されるスクロール圧縮機においては、スラストプレートとハウジングとの間にシールリングを介在させることにより、背圧室からの背圧の漏れ出しを防止しながらスラストプレートを軸方向に移動可能とすることで、スラストプレートを介して可動スクロールを固定スクロールに向けて押圧できるようになっている。しかしながら、可動スクロールの背面にスラストプレートの摺動面が押し付けられるため、摺動面の摩擦抵抗が大きく可動スクロールの動作に影響を与えてしまう虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、偏心回転を伴う摺動面の摩擦抵抗を低減することができる摺動部品を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
　円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
　前記摺動面には、内径側および外径側の少なくともいずれか一方の流体が存在する空間に開口する溝が周方向に複数設けられ、
　前記溝は、円弧状に連続する壁面で構成されている。
　これによれば、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面に設けられる溝の開口から摺動面間へ流体が流入可能となっているとともに、偏心回転に伴う溝の相対移動の方向に応じて溝を構成する壁面に沿って動圧を発生させることができ、各溝において異なる態様で動圧を発生させ、摺動部品が移動するため、動圧による摺動部品の振動や傾き等を抑制しながら摺動面同士をわずかに離間させ流体膜が形成されることで摺動面間における潤滑性が向上し、摺動面の摩擦抵抗を低減することができる。したがって、摺動面の周方向に連続する範囲に位置する溝に常時動圧を発生させることができる。
　前記溝は、前記摺動面の最内径または最外径に中心を有する半円形に形成されていてもよい。
　これによれば、溝の略半円弧形状の壁面に対応するいずれの相対移動の方向に対しても安定した動圧を発生させることができる。したがって、摺動面の周方向に略１８０度の範囲に位置する溝に常時動圧を発生させることができる。
　前記溝は、内径側の空間に開口していてもよい。
　これによれば、溝の開口から溝内に流入した流体が遠心力により溝内に保持されやすい。
　前記溝は、高圧側の空間に開口していてもよい。
　これによれば、流体の圧力により溝の開口から溝内に流体が流入しやすくなるため、より高い動圧を発生させることができる。
　前記摺動部品は、相対摺動する一対の摺動部品のうち径方向の幅が狭い方の摺動部品であってもよい。
　これによれば、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面間において、溝により動圧を確実に発生させることができる。
本発明に係る実施例の摺動部品としてのサイドシールが適用されるスクロール圧縮機を示す概略構成図である。 本発明の実施例のサイドシールの摺動面を示す図である。 本発明の実施例のサイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面との相対摺動を示す図である。尚、（ａ）を開始位置として、（ｂ）は９０度、（ｃ）は１８０度、（ｄ）は２７０度まで回転軸が偏心回転したときに相対摺動するサイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面との位置関係を示している。 図３（ａ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図３（ｂ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図３（ｃ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図３（ｄ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 サイドシールの摺動面に形成される溝の変形例１を示す図である。 サイドシールの摺動面に形成される溝の変形例２を示す図である。 サイドシールの摺動面に形成される溝の変形例３～５を示す図である。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例に係る摺動部品につき、図１から図７を参照して説明する。説明の便宜上、図面において、摺動部品の摺動面に形成される溝等にドットを付している。
　本発明の摺動部品は、偏心機構を含む回転機械、例えば自動車等の空調システムに用いられる流体としての冷媒を吸入、圧縮、吐出するスクロール圧縮機Ｃに適用される。尚、本実施例において、冷媒は気体であり、ミスト状の潤滑油が混合した状態となっている。
　先ず、スクロール圧縮機Ｃについて説明する。図１に示されるように、スクロール圧縮機Ｃは、ハウジング１と、回転軸２と、インナーケーシング３と、スクロール圧縮機構４と、摺動部品としてのサイドシール７と、スラストプレート８と、駆動モータＭと、から主に構成されている。
　ハウジング１は、円筒状のケーシング１１と、ケーシング１１の一方の開口を閉塞するカバー１２と、から構成されている。ケーシング１１の内部には、図示しない冷媒回路から吸入口１０を通して低圧の冷媒が供給される低圧室２０と、スクロール圧縮機構４により圧縮された高圧の冷媒が吐出される高圧室３０と、スクロール圧縮機構４により圧縮された冷媒の一部が潤滑油と共に供給される背圧室５０と、が形成されている。尚、背圧室５０は、ケーシング１１の内部に収容される円筒状のインナーケーシング３の内部に形成されている。
　カバー１２には、図示しない冷媒回路と高圧室３０とを連通する吐出連通路１３が形成されている。また、カバー１２には、高圧室３０と背圧室５０とを連通する背圧連通路１４の一部が吐出連通路１３から分岐して形成されている。尚、吐出連通路１３には、冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータ６が設けられている。
　インナーケーシング３は、その一方の端をスクロール圧縮機構４を構成する固定スクロール４１の端板４１ａに当接させた状態で固定されている。また、インナーケーシング３の一方の端部には、径方向に貫通する吸入連通路１５が形成されている。すなわち、低圧室２０は、インナーケーシング３の外部から吸入連通路１５を介してインナーケーシング３の内部まで形成されている。吸入連通路１５を通ってインナーケーシング３の内部まで供給された冷媒は、スクロール圧縮機構４に吸入される。
　スクロール圧縮機構４は、カバー１２に対して略密封状に固定される固定スクロール４１と、インナーケーシング３の内部に収容される可動スクロール４２と、から主に構成されている。
　固定スクロール４１は、金属製であり、円板状の端板４１ａの表面、すなわち端板４１ａの一方の端面から突設される渦巻状のラップ４１ｂを備えている。また、固定スクロール４１には、端板４１ａの背面、すなわち端板４１ａの他方の端面の内径側に凹む凹部４１ｃが形成されており、この凹部４１ｃとカバー１２の端面とから高圧室３０が画成されている。
　可動スクロール４２は、金属製であり、円板状の端板４２ａの表面、すなわち端板４２ａの一方の端面から突設される渦巻状のラップ４２ｂを備えている。また、可動スクロール４２には、端板４２ａの背面、すなわち端板４２ａの他方の端面の中央から突出するボス４２ｃが形成されている。ボス４２ｃには、回転軸２の一方の端部に形成される偏心部２ａが相対回転可能に挿嵌される。尚、本実施例においては、回転軸２の偏心部２ａと、回転軸２の一方の端部から外径方向に突出するカウンタウエイト部２ｂとにより、回転軸２を偏心回転させる偏心機構が構成されている。
　回転軸２が駆動モータＭにより回転駆動されると、偏心部２ａが偏心回転し、可動スクロール４２が固定スクロール４１に対して偏心回転を伴って相対摺動する。このとき、固定スクロール４１に対して可動スクロール４２は偏心回転し、この回転に伴いラップ４１ｂ、４２ｂの接触位置は回転方向に順次移動し、ラップ４１ｂ、４２ｂ間に形成される圧縮室４０が中央に向かって移動しながら次第に縮小していく。これにより、スクロール圧縮機構４の外径側に形成される低圧室２０から圧縮室４０に吸入された冷媒が圧縮されていき、最終的に固定スクロール４１の中央に設けられる吐出孔４１ｄを通して高圧室３０に高圧の冷媒が吐出される。
　次いで、本実施例における摺動部品としてのサイドシール７について説明する。図１および図２に示されるように、サイドシール７は、樹脂製であり、断面矩形状かつ軸方向視円環状を成しており、可動スクロール４２の端板４２ａの背面に固定されている。サイドシール７の一方の側面には、スラストプレート８の摺動面８ａに当接する摺動面７ａが形成されている。
　図２に示されるように、サイドシール７の摺動面７ａには、内径側の空間、すなわち背圧室５０に開口する溝７０が周方向に複数等配されている。
　溝７０は、摺動面７ａの最内径に中心Ｐを有する略半円形に形成されている。詳しくは、溝７０は、平坦な摺動面７ａと直交するように軸方向に延び、同じ曲率半径を有し、連続する略半円弧形状の壁面７０ａと、摺動面７ａと平行に延びる平面状の底面７０ｂと、から構成されている。
　尚、溝７０の底面７０ｂは、摺動面７ａと平行に延びる平面状に形成されるものに限らず、例えば傾斜面や湾曲面として形成されてもよい。
　また、溝７０の周方向の寸法Ｌ１は、隣接する溝７０間におけるランド部分の周方向の寸法Ｌ２よりも長く（Ｌ１＞Ｌ２）なっている。すなわち、摺動面７ａの周方向に亘って複数の溝７０が密に形成されており、摺動面７ａの内径側の空間から流体が流入する溝７０の開口面積が大きくなっている。
　また、溝７０は、壁面７０ａが摺動面７ａの径方向中央よりも外径側の位置まで延びている。これにより、溝７０内に流体を保持するための容量が大きくなっている。
　図１に示されるように、スラストプレート８は、金属製であり、円環状を成し、その一方の端面には、シールリング４３が固定されており、シールリング４３は、インナーケーシング３の内周面に当接している。これにより、スラストプレート８は、サイドシール７を介して可動スクロール４２の軸方向の荷重を受けるスラスト軸受として機能している。
　また、サイドシール７とシールリング４３は、インナーケーシング３の内部において、可動スクロール４２の外径側に形成される低圧室２０と可動スクロール４２の背面側に形成される背圧室５０とを区画している。背圧室５０は、インナーケーシング３の他方の端の中央に設けられる貫通孔３ａの内周に固定されるシールリング４４により、貫通孔３ａに挿通される回転軸２との間がシールされることにより密閉空間として形成されている。また、カバー１２、固定スクロール４１、インナーケーシング３に亘って形成され、高圧室３０と背圧室５０とを連通する背圧連通路１４には、図示しないオリフィスが設けられており、オリフィスにより減圧調整された高圧室３０の冷媒がオイルセパレータ６で分離された潤滑油と共に背圧室５０に供給されるようになっている。このとき、背圧室５０内の圧力は、低圧室２０内の圧力よりも高くなるように調整されている。尚、インナーケーシング３には、径方向に貫通し、低圧室２０と背圧室５０とを連通する圧力抜き孔１６が形成されており、圧力抜き孔１６内には圧力調整弁４５が設けられている。圧力調整弁４５は、背圧室５０の圧力が設定値を上回ることで開放するようになっている。
　また、スラストプレート８の中央の貫通孔８ｂには、可動スクロール４２のボス４２ｃが挿通されている。貫通孔８ｂは、ボス４２ｃに挿嵌される回転軸２の偏心部２ａによる偏心回転を許容できる径の大きさに形成されている。すなわち、サイドシール７の摺動面７ａは、回転軸２の偏心回転によりスラストプレート８の摺動面８ａに対して偏心回転を伴って相対摺動できるようになっている（図３参照）。
　尚、図３においては、図３（ａ）～（ｄ）は、固定スクロール４１（図１参照）側から見た場合のボス４２ｃの回転軌跡のうち、図３（ａ）を時計周り方向の基準として、ボス４２ｃがそれぞれ９０度、１８０度、２７０度回転した状態を示している。また、サイドシール７の摺動面７ａとスラストプレート８の摺動面８ａとの摺動領域をドットにより模式的に示している。また、説明の便宜上、回転軸２については、ボス４２ｃに挿嵌される偏心部２ａのみを図示し、偏心機構を構成するカウンタウエイト部２ｂ等の図示を省略している。
　このように、サイドシール７は、スラストプレート８の摺動面８ａに対して偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａを有する摺動部品である。
　次に、スラストプレート８に対するサイドシール７の相対摺動時におけるサイドシール７の全体に亘る動圧の発生について、図４～図７を参照して説明する。尚、溝７０内には、回転停止時であっても冷媒および潤滑油等を含む流体が貯留されている。また、図４～図７では、駆動モータＭ（図１参照）側から見た場合のサイドシール７がそれぞれ図示されており、溝７０の壁面７０ａに示される丸印は、各溝７０において圧力が最も高くなる箇所を示している。
　図４を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図３（ａ）の回転状態から図３（ｂ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動するため、各溝７０内の流体が壁面７０ａの紙面右上側の領域に向かって移動し、動圧が発生する。
　また、図５を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図３（ｂ）の回転状態から図３（ｃ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動するため、各溝７０内の流体が壁面７０ａの紙面左上側の領域に向かって移動し、動圧が発生する。
　また、図６を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図３（ｃ）の回転状態から図３（ｄ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動するため、各溝７０内の流体が壁面７０ａの紙面左下側の領域に向かって移動し、動圧が発生する。
　また、図７を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図３（ｄ）の回転状態から図３（ａ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動するため、各溝７０内の流体が壁面７０ａの紙面右下側の領域に向かって移動し、動圧が発生する。
　このように、溝７０は、同じ曲率半径の連続する壁面７０ａで構成されているため、各溝７０においては、ボス４２ｃの回転角度に応じて壁面７０ａに生じる圧力の箇所は該壁面７０ａに沿って徐々に移動していく（図４～図７参照）。
　このとき、それぞれの溝７０において偏心回転角度、言い換えると偏心回転位相によらず、動圧が発生する溝７０の数は等しくかつこれら動圧が発生する溝７０の圧力が最も高くなる箇所の溝７０の円弧中心を基準とする角度は略同一となるため、動圧が発生する箇所がサイドシール７の摺動面７ａの周方向に１８０度程度の範囲に点在することとなる。
　これによれば、サイドシール７の摺動面７ａには、内径側の流体が存在する背圧室５０に開口する溝７０が周方向に複数設けられ、溝７０は、同じ曲率半径の連続する壁面７０ａで構成されているため、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａに設けられる溝７０の開口から摺動面７ａ，８ａ間へ流体が流入可能となっているとともに、偏心回転に伴う溝７０の相対移動（図３参照）に応じて溝７０を構成する壁面７０ａに沿って動圧を発生させることができる。そのため、動圧によるサイドシール７の振動や傾き等を抑制しながら摺動面７ａ，８ａ同士をわずかに離間させ、潤滑油による液膜が形成されることにより、摺動面７ａ，８ａ間における潤滑性が向上し、摺動面７ａの摩擦抵抗を低減することができる。したがって、摺動面７ａの周方向に連続する範囲に位置する溝７０に常時動圧を発生させることができる。
　また、溝７０は、摺動面７ａの周方向に複数設けられているため、偏心回転に伴う溝７０の相対移動の方向に応じて複数の溝７０によって動圧を発生させることができる。また、回転軸２の偏心回転に伴う溝７０の相対移動により複数の溝７０内に発生する圧力の分布（図４～図７参照）は、偏心回転に伴って略周方向に移動していく。そのため、周方向上流の溝７０から摺動面７ａ，８ａ間に動圧発生に伴って流出した流体は、隣接する周方向下流の溝７０に流入されやすくなっており、摺動面７ａ，８ａ間の周方向に亘って潤滑油による液膜が形成されやすい。
　また、偏心回転に伴う溝７０の相対移動によって溝７０内の流体が壁面７０ａにぶつかることで摺動面７ａ，８ａ間に流体が流出して動圧が発生するが、それぞれの溝７０において最も圧力が高くなる位置は、図３に示されるボス４２ｃの回転角度に応じて変化する。すなわち、ボス４２ｃの回転角度に応じて各溝７０において最も圧力が高くなる位置はそれぞれ異なってくるが、溝７０が摺動面７ａの周方向に複数等配されることにより、摺動面７ａ，８ａ間において周方向に発生する動圧のばらつきを抑えることができる。
　また、溝７０の壁面７０ａは同じ曲率半径の連続する形状である。これによれば、各溝７０においては、異なる態様で動圧を発生させ、ボス４２ｃの回転角度に応じて壁面７０ａに生じる圧力の箇所は該壁面７０ａに沿って徐々に移動していくため、摺動面７ａ，８ａ間に周方向に発生する動圧に急激な変化が起こり難く、該発生する動圧を安定させることができる。尚、態様とは、溝７０における動圧の発生位置や発生圧力のことである。
　また、溝７０は、摺動面７ａの最内径に中心Ｐ（図２参照）を有する略半円形に形成されている。これによれば、溝７０は、略半円弧形状を有し、同じ曲率半径の連続する壁面７０ａに対応するいずれの相対移動の方向に対しても安定した動圧を発生させることができる。具体的には、溝７０は略半円形に形成されていることから、壁面７０ａに対応する１８０度程度の相対移動の方向に対して安定した動圧を発生させることができる。
　また、溝７０は、内径側の空間に開口していることにより、溝７０の開口から溝７０内に流入した流体が遠心力により溝７０内に保持されやすい。そのため、摺動面７ａ，８ａ間が貧潤滑の状態になり難く、潤滑油による液膜が形成されやすい。
　また、溝７０は、低圧室２０よりも高圧な背圧室５０に向けて開口していることにより、流体の圧力により溝７０の開口から溝７０内に流体が流入しやすい。そのため、溝７０により高い動圧を発生させることができる。
　また、摺動面７ａに溝７０が形成されるサイドシール７は、相対摺動するスラストプレート８と比べて径方向の幅が狭くなっている（図１および図３参照）。これによれば、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａ，８ａ間において、サイドシール７の摺動面７ａ全体が常にスラストプレート８の摺動面８ａとの摺動領域内（図３参照）に位置することとなり、溝７０により動圧を確実に発生させることができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　前記実施例では、自動車等の空調システムに用いられるスクロール圧縮機Ｃに摺動部品としてのサイドシール７が適用される態様について説明したが、これに限らず、偏心機構を含む回転機械であれば、例えば膨張機と圧縮機を一体に備えたスクロール膨張圧縮機等に適用されてもよい。
　また、摺動部品の摺動面の内外の空間に存在する流体は、それぞれ気体、液体または気体と液体の混合状態のいずれであってもよい。
　また、前記実施例では、サイドシール７の摺動面７ａに形成される溝７０は、内径側の空間に開口する態様について説明したが、これに限らず、図８に示される変形例１のサイドシール１０７のように、溝１７０が摺動面１０７ａの最外径に中心を有する円形に形成され、外径側の空間に開口していてもよい。
　また、図９に示される変形例２のサイドシール２０７のように、内径側の空間に開口する溝２７０Ａと、外径側の空間に開口する溝２７０Ｂが摺動面２０７ａの周方向に交互に形成されていてもよい。
　また、前記実施例では、溝７０は、摺動面７ａの最内径に中心を有する円形に形成され壁面７０ａが略半円弧形状に形成されるものとして説明したが、これに限らず、溝は壁面が円弧状に連続するものであればよく、例えば図１０（ａ）に示される変形例３のように、溝が半楕円形に形成され壁面が円弧形状を成していてもよい。
　また、図１０（ｂ）に示される変形例４のように、溝は壁面が円弧状に連続するものであればよく、溝が摺動面の内周に沿う波状に形成されていてもよい。
　また、図１０（ｃ）に示される変形例５のように、内径側の空間に開口する溝の他に、内外いずれの空間にも連通しない別体の溝が形成されていてもよい。尚、変形例３～５の溝は、変形例１のように外径側の空間に開口していてもよいし、変形例２のように内径側の空間と外径側の空間に交互に開口していてもよい。
　また、前記実施例では、サイドシール７の摺動面７ａに形成される溝７０は、低圧室２０よりも高圧な背圧室５０に向けて開口する態様について説明したが、これに限らず、溝は低圧室２０に向けて開口していてもよい。また、本発明の摺動部品は、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有するものであれば、摺動面の内外に圧力差がある環境に限らず、摺動面の内外の圧力が略同一である環境で使用されてもよい。また、本発明の摺動部品には、シールとしての機能は必要なく、摺動面を低摩擦化できるものであればよい。
　また、前記実施例では、相対摺動する摺動面７ａ，８ａを有するサイドシール７が樹脂製、スラストプレート８が金属製のものとして説明したが、摺動部品の材料は使用環境等に応じて自由に選択されてよい。
　また、前記実施例では、サイドシール７の摺動面７ａに溝７０が形成される態様について説明したが、これに限らず、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であるスラストプレート８の摺動面８ａの摺動領域（図３参照）に溝が形成されていてもよい。また、サイドシール７の摺動面７ａとスラストプレート８の摺動面８ａの両方に溝が形成されていてもよい。
　また、前記実施例では、摺動部品としてのサイドシール７の摺動面７ａとスラストプレート８の摺動面８ａとが偏心回転を伴って相対摺動する構成について説明したが、これに限らず、サイドシールとスラストプレートのいずれか一方のみを備え、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面に溝が形成されてもよい。例えば、スラストプレートのみを備える場合には、摺動部品としてのスラストプレートの摺動面と可動スクロールの端板の背面のいずれか一方または両方に溝が形成されてもよい。また、サイドシールのみを備える場合には、摺動部品としてサイドシールの摺動面に溝が形成されてもよい。この場合には、サイドシールがインナーケーシングの内周面に当接して可動スクロールの軸方向の荷重を受けるスラスト軸受としても機能する。
　また、サイドシールとスラストプレートを備えず、可動スクロールの端板の背面がインナーケーシングの内周面に当接して可動スクロールの軸方向の荷重を受けるスラスト軸受として機能する場合には、可動スクロールの端板の背面に形成される摺動面に溝が形成されてもよい。
１　　　　　　　　ハウジング
２　　　　　　　　回転軸
２ａ　　　　　　　偏心部
３　　　　　　　　インナーケーシング
４　　　　　　　　スクロール圧縮機構
６　　　　　　　　オイルセパレータ
７　　　　　　　　サイドシール（摺動部品）
７ａ　　　　　　　摺動面
８　　　　　　　　スラストプレート
８ａ　　　　　　　摺動面
１０　　　　　　　吸入口
１３　　　　　　　吐出連通路
１４　　　　　　　背圧連通路
１５　　　　　　　吸入連通路
２０　　　　　　　低圧室
３０　　　　　　　高圧室
４０　　　　　　　圧縮室
４１　　　　　　　固定スクロール
４２　　　　　　　可動スクロール
５０　　　　　　　背圧室
７０　　　　　　　溝
７０ａ　　　　　　壁面
７０ｂ　　　　　　底面
１０７　　　　　　サイドシール（摺動部品）
１０７ａ　　　　　摺動面
１７０　　　　　　溝
２０７　　　　　　サイドシール（摺動部品）
２０７ａ　　　　　摺動面
２７０Ａ　　　　　溝
２７０Ｂ　　　　　溝
Ｃ　　　　　　　　スクロール圧縮機
Ｍ　　　　　　　　駆動モータ
Ｐ　　　　　　　　溝の中心
Ｑ　　　　　　　　摺動面の中心

Claims (5)

  1. 　円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
    　前記摺動面には、内径側および外径側の少なくともいずれか一方の流体が存在する空間に開口する溝が周方向に複数設けられ、
    　前記溝は、円弧状に連続する壁面で構成されている摺動部品。
  2. 　前記溝は、前記摺動面の最内径または最外径に中心を有する半円形に形成されている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記溝は、内径側の空間に開口している請求項１または２に記載の摺動部品。
  4. 　前記溝は、高圧側の空間に開口している請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
  5. 　前記摺動部品は、相対摺動する一対の摺動部品のうち径方向の幅が狭い方の摺動部品である請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
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