JP5621990B2 - 摺動部材 - Google Patents

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Description

本発明は摺動部材に関し、より詳しくは、例えば斜板式コンプレッサの斜板として好適な摺動部材に関する。
従来、自動車用の斜板式コンプレッサは公知であり、こうした従来の斜板式コンプレッサにおいては、シューと斜板との焼き付きを防止するために次のような構成が提案されている。すなわち、斜板と摺動するシューの端面を中央部が微小に膨出する中高形状に形成したり、あるいはシューと摺動する斜板の表面にコーティング層を形成することが提案されている（例えば特許文献１）。また、斜板の表面にコーティング層を形成するとともに、該コーティングに多数の同心円状の環状溝と環状山部を形成することが提案されている（例えば特許文献２）。この特許文献２の斜板においては、同心円状の多数の環状溝と環状山部を備えることで初期なじみ性と潤滑油の保持性を向上させるようになっている。
また、摺動部材としてのスラスト軸受の摺動特性を向上させるために、スラスト軸受の摺動面に規則的な凹凸を形成することも提案されている（例えば特許文献３、特許文献４）。
特開２００３−１３８２８７号公報 国際公開２００２−０７５１７２号公報 実開平０６−０１４５３８号公報 特開平２００８−０８８８４６号公報
ところで、最近の自動車に搭載される斜板式コンプレッサは、クラッチレスタイプのものが多数を占めており、従ってエンジンの作動中においては斜板式コンプレッサも常時回転されている。そして、最近では自動車の燃費改善が要求されており、そのために斜板式コンプレッサに対しても動力低減が求められている。
そこで、このような要求に対応するために、シューと斜板とが摺動する際の摩擦を低減させる対策としてシューの摺動面積を小さくすることが考えられる。しかしながら、例えば上記特許文献１の斜板式コンプレッサにおいてシューの摺動面積を小さくすると、シューと斜板とが接触する箇所の面圧が高くなる。そのため、シューと斜板との間の油膜切れが生じやすくなり、斜板のコーティング層が摩耗しやすいという問題が生じる。
また、上記特許文献２の斜板においてシューの摺動面積を小さくすると次のような問題が生じる。すなわち、図６に示すように、シューを介して環状溝や環状山部に衝撃荷重が加わった場合には、環状溝や環状山部にひび割れが生じて、その部分のコーティング層が剥離することになる。また、シューと摺動することでコーティング層の環状溝や環状山部が潰れると、シューとコーティング層の摺動面積が増加してさらに環状溝や環状山部の摩耗が進行し、やがて環状溝や環状山部が消滅することになる。さらに、環状溝内に摩耗粉等の異物が混入して移動した場合にも環状溝や環状山部が消失することがあった。そのため、上記特許文献２の斜板は、初期なじみ性は良好である半面、シューを介して斜板に作用する面圧が高い状況ではコーティング層が摩耗しやすく、かつ潤滑油の保持性が損なわれやすいという欠点がある。
上述した事情に鑑み、本発明は、基材とその表面に施したコーティング層を備えて、該コーティング層を可動部材と摺動する摺動面とした摺動部材において、
上記コーティング層を、無数の筒状体を一体に連設したハニカム構造の樹脂コーティングによって構成するとともに、上記各筒状体の開口側の縁部によって上記摺動面を構成するとともに、上記各筒状体の内部空間を潤滑油の貯溜部および異物を収容するための収容部としたものである。
上述した構成によれば、コーティング層はハニカム構造の樹脂コーティングからなるので、高い面圧が作用する状態であっても樹脂コーティングの摩耗を抑制することができる。また、各筒状体の内部空間が潤滑油の貯溜部となり、しかも異物は筒状体の内部空間に収容される。そのため、耐焼付性と潤滑油の保持性および異物の埋収性が良好な摺動部材を提供できる。
本発明の一実施例を示す要部の断面図。 図１の要部の正面図。 図２に矢印ＩＩＩで示す円内の拡大図。 図１の要部を拡大して模式的に示した斜視図。 図４の要部の縦断面。 従来技術の要部を模式的に示した縦断面図。
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１は斜板式コンプレッサの要部を示したものである。この斜板式コンプレッサは、回転軸１の外周部に傾斜して設けられた摺動部材としての斜板２と、一端の切り欠き部３Ａにより斜板２の外周部を包み込んで上記回転軸１に沿って配置された複数のピストン３と、各ピストン３の切り欠き部３Ａ内に形成された一対の半球状の凹部３Ｂ、３Ｂと斜板２の表面２Ａ、裏面２Ｂとの間に配置された複数の半球状のシュー４とを備えている。半球状のシュー４は、ピストン３の凹部３Ｂに嵌合される半球面４Ａと斜板２の表面２Ａ又は裏面２Ｂと摺動する平坦状の端面４Ｂとを備えている。シュー４はＳＵＪ２からなり、半球面４Ａおよび端面４Ｂに焼き入れとその後の仕上げ加工がなされている。
そして、回転軸１の回転に伴って斜板２が回転されると、斜板２の表面２Ａ又は裏面２Ｂと一対のシュー４の端面４Ｂとが摺動するとともに、一対のシュー４の半球面４Ａとピストン３の凹部３Ｂ、３Ｂとが摺動することにより、各ピストン３は回転軸１の軸方向に沿って往復動されるようになっている。
しかして、本実施例は、摺動部材としての斜板２における表面２Ａおよび裏面２Ｂを以下のように改良して、摺動面となる表面２Ａと裏面２Ｂの摺動特性を向上させたことが特徴である。すなわち、図２ないし図４に示すように、本実施例の斜板２は、円板状をした鉄系の基材１１からなり、その基材１１の表面と裏面の全域にはハニカム構造からなる樹脂コーティング１２が施されている。
この樹脂コーティング１２は、六角柱の筒状をした無数の筒状体１２Ａを順次一体となるように連設した構造となっており、各筒状体１２Ａの開口端となる縁部１２Ｂは全て同一平面上となっている。そして、これら同一平面上となる各筒状体１２Ａの縁部１２Ｂによって摺動面である表面２Ａおよび裏面２Ｂが形成されている。また、各筒状体１２Ａの内部空間は、潤滑油を貯溜する貯溜部となっている。そのため、シュー４と斜板２との間に供給された潤滑油は、各筒状体１２Ａの内部空間に貯溜されるようになっている。また、各筒状体１２Ａの内部空間は、摩耗粉等の異物１５を収容可能な収容部としても機能するようになっている。
本実施例においては、上述したハニカム構造の樹脂コーティング１２を基材１１の表面及び裏面にスクリーン印刷によって製造するようにしている。なお、ハニカム構造の樹脂コーティング１２の製造方法としては、スクリーン印刷以外にパッド印刷、ロール印刷、スプレーコート、ディッピング法などを採用しても良い。
また、上記樹脂コーティング１２の材料としては、例えば固体潤滑剤および／または硬質粒子を含む熱硬化性樹脂を用いることができる。この固体潤滑剤としてはＭｏＳ２、黒鉛、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ＣＦ等から選択される１種以上を、硬質粒子としては酸化物（アルミナ、シリカ）、窒化物（ＳｉＮ）、炭化物（ＳｉＣ）、硫化物（ＺｎＳ）等から選択される１種以上を、熱硬化性樹脂としてはＰＡＩ、ＰＩ等から選択される１種以上をそれぞれ用いることができる。また、樹脂コーティング１２の厚さとしては、２〜５０μｍ程度が好適であり、単一の筒状体１２Ａの大きさとしては、筒状体１２Ａにおける隔壁の厚さを０．２５〜０．５ｍｍ程度とし、該隔壁の厚さ方向中央部を結んだ多角形の外接円の大きさを０．１〜２ｍｍ程度とすることが好適と考えられる。
以上のように、斜板２の摺動面となる表面２Ａと裏面２Ｂは、ハニカム構造の樹脂コーティング１２の縁部１２Ｂからなる。そのため、シュー４の端面４Ｂと斜板２の表面２Ａまたは裏面２Ｂとが摺動して、摺動面である筒状体１２Ａの縁部１２Ｂの摩耗が進行したとしても、シュー４の端面４Ｂと接触する位置における斜板２の摺動面の面積は変わらない。換言すると、表面２Ａ、裏面２Ｂにおけるシュー４との摺動箇所は一様に摩耗するとともに摩耗の進行が遅いので、本実施例の斜板２は安定した摺動特性を得ることができる。
また、樹脂コーティング１２は、無数の六角柱状の筒状体１２Ａが集合した構造となっており、各筒状体１２Ａ内は潤滑油の貯溜部となっている。そのため、斜板２が高速回転された状態であっても筒状体１２Ａ内に潤滑油を保持できるので、摺動面となる表面２Ａ、裏面２Ｂに油切れが発生しにくい。したがって、本実施例によれば、耐摩耗性に優れた斜板２を提供することができる。
また、各筒状体１２Ａの内部空間は、貯溜部としてだけでなく異物１５を収容する収容部としても機能する。つまり、微小な摩耗粉などの異物１５がシュー４の端面４Ｂと斜板２の表面２Ａ、裏面２Ｂとの間に侵入した場合には、該異物１５はいずれかの筒状体１２Ａの内部に収容されることになる（図４参照）。そのため、異物１５がシュー４の端面４Ｂと斜板２の表面２Ａ、２Ｂとの間で転動して移動することを防止できるので、端面４Ｂおよび斜板２の表面２Ａ、２Ｂが異物１５によって損傷することを抑制することができる。したがって、斜板２の耐摩耗性および耐久性を向上させることができ、ひいては耐摩耗性と耐久性が高い斜板式コンプレッサを提供することができる。
さらに、高速回転時にシュー４の端面４Ｂが斜板２の表面２Ａまたは裏面２Ｂに強く圧縮されて衝撃荷重が斜板２に作用した場合には、その衝撃荷重をハニカム構造からなる樹脂コーティング１２によって吸収することができるとともに、樹脂コーティング１２が弾性変形することにより筒状体１２Ａから潤滑油が染み出して潤滑を促進する（図５参照）。そのため、衝撃荷重によって樹脂コーティング１２が疲労することを抑制することができ、衝撃荷重によって樹脂コーティング１２にクラックが生じることを抑制することができる。本実施例によれば、上述したような摺動特性に優れた斜板２を提供することができる。
なお、上記実施例の樹脂コーティング１２は六角柱状の筒状体１２Ａを連設したハニカム構造となっているが、三角柱状や概略円筒状の筒状体を連設したハニカム構造の樹脂コーティング１２を用いても良い。
さらに筒状体１２Ａの縁部１２Ｂは、その端部にＲ形状や面取りを施すことが、樹脂コーティング１２の摩耗、欠けや剥離防止の観点から好ましい。
また、上記実施例は、本発明を斜板式コンプレッサの斜板２に適用した場合について説明したが、本発明は摺動部材としてのスラストワッシャ或いはスラスト軸受にも適用できることは勿論である。
２‥斜板（摺動部材） ２Ａ‥表面
２Ｂ‥裏面 ４‥シュー
１１‥基材 １２‥樹脂コーティング
１２Ａ‥筒状体

Claims (3)

  1. 基材とその表面に施したコーティング層を備えて、該コーティング層を可動部材と摺動する摺動面とした摺動部材において、
    上記コーティング層を、無数の筒状体を一体に連設したハニカム構造の樹脂コーティングによって構成するとともに、上記各筒状体の開口側の縁部によって上記摺動面を構成するとともに、上記各筒状体の内部空間を潤滑油の貯溜部および異物を収容するための収容部としたことを特徴とする摺動部材。
  2. 上記摺動部材は、斜板式コンプレッサの斜板、又はスラストワッシャ若しくはスラスト軸受であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
  3. 上記樹脂コーティングの材料は、固体潤滑剤および／または硬質粒子を含む熱硬化性樹脂からなり、該固体潤滑剤としてＭｏＳ２、黒鉛、ＷＳ２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ＣＦから選択される１種以上を、該硬質粒子としては酸化物（アルミナ、シリカ）、窒化物（ＳｉＮ）、炭化物（ＳｉＣ）、硫化物（ＺｎＳ）から選択される１種以上を、熱硬化性樹脂としてはＰＡＩ、ＰＩから選択される１種以上をそれぞれ用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動部材。
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