JPH0432233B2

JPH0432233B2 -

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Publication number: JPH0432233B2
Application number: JP58132106A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1992-05-28
Also published as: US4641570A; JPS6026188A; DE3426849C2; DE3426849A1

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は斜板式コンプレツサ、特にシユーの改
良に関するものである。

〔従来技術〕

従来より、例えば自動車の空調システムには、
軸と平行に設けられた複数個のシリンダボアをも
つシリンダブロツクと、該シリンダブロツク内に
おいて回転軸により回転される斜板と、該シリン
ダボア内に摺動自在に嵌合されたピストンと、該
ピストンと該斜板の摺動面との間に介在し該斜板
の回転により該ピストンを往復運動させるシユー
とで構成される斜板式コンプレツサが使用されて
いる。このコンプレツサでは、回転軸の回転によ
り斜板が揺動回転し、これによりピストンが往復
運動をしてシリンダ内の冷媒を圧縮する。

かかる斜板式コンプレツサにおいては、斜板の
摺動面と摺接するシユーの摺動面には、大きな荷
重及び滑り速度が作用する。このため、コンプレ
ツサ起動時等の潤滑油の供給が困難な条件下で
は、シユーの摺動面、特にその中央部に焼付きが
生じ易い。シユーの摺動面の中央部に焼付きが生
じやすい理由は、主として(A)〜(C)である。

(A) 一般に前記斜板式コンプレツサにおいては、
従来より焼付を防止すべく冷媒中に潤滑油を含
ませ、冷媒中の潤滑油を斜板とシユーとの摺動
面に介在させることにしている。しかし冷媒中
の潤滑油の量を増すと、摺動は円滑になるもの
の、その反面、潤滑油の影響によつて熱交換器
の能力の低下および冷媒循環量の低下が起こる
結果冷凍能力がかなり低下する。従つて冷媒に
混入する潤滑油は少なければ少ない程冷棟能力
が向上する。このため潤滑油の混入量を抑える
傾向にあり、それだけ焼付しやすい。

(B) コンプレツサの運転中には、斜板とシユーと
の摺動によつて、シユー温度は200℃程度とか
なり高温となる。このシユーの熱は、冷媒、潤
滑油と触れることの多いシユー周縁部から放散
されるため、シユー中央部の温度はシユー周縁
部の温度よりもかなり高くなり、そのためシユ
ー中央部はシユー周縁部よりも熱膨張によつて
脹れて突出する。従つて熱膨張によつて脹れた
シユーの摺動面の中央部に荷重が集中し、該中
央部に焼付が生じやすくなる。

(C) コンプレツサの運転中には、冷媒中に含まれ
る潤滑油の膜が斜板とシユーとの間に介在して
摺動を円滑ならしめている。然し、コンプレツ
サの運転を停止すると、この潤滑油の膜は重力
により流下し、斜板とシユーとの間には油切れ
の状態が生じる。この結果コンプレツサの運転
を長時間停止した後にコンプレツサを起動させ
る場合には、運転初期には、油切れの状態のま
ま斜板とシユーとが摺動することになり、この
結果シユーの摺動面に焼付きが生じやすくな
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑み、さらに耐焼付性の
向上した斜板式コンプレツサを提供するにある。

〔発明の構成〕

本発明の斜板式コンプレツサは、そのシユーを
半球状とし、ピストンに摺接する球状面と、斜板
の摺動面に摺接する略平坦面とを備え、該略平坦
面はその中心に開口面積が該平坦面の面積の１％
から20％の一個の有底の中央孔を有し他の部分は
略平坦したことを特徴とする。

本発明の斜板式コンプレツサにおいては、斜板
式コンプレツサを構成するシリンダブロツク、斜
板、ピストン等は従来の斜板式コンプレツサのそ
れらと同一でもよい。

本発明の斜板式コンプレツサを特色ずけるシユ
ーは、その形状が半球状である。半球状のシユー
とは、第１図ａにその断面を第１図ｂにその摺動
面を例示したように、ピストン側に摺接する球状
面と、斜板の摺動面に摺接する略平坦面とを備え
ている。この半球状のシユーは、鋼球を半球状に
切断することによつて形成してもよく、又、鍛造
によつて半球状に成形してもよい。

また、このシユーは、略平坦面の中心に一個の
有底の中央孔を有し他の部分は略平坦面である。
ここで有底とは、孔が貫通していないという意味
である。シユーの摺動面の中央部に中央孔を形成
するとは、シユーの摺動面のほぼ全面にわたつて
孔を多数個分散させて形成する場合を排除するこ
とを意味する。また、他の部分は略平坦面である
とは、他の部分に孔とか溝がないことを意味す
る。

シユーの中央孔は、シユーの摺動面の中央部に
あり、摺動面より凹部となる有底の空間があれば
よい。この中央孔の開口面積は略平坦面の面積の
１％〜20％である。中央孔は第１には油溜め用の
空間となるものである。孔の開口の大きさは、シ
ユーの摺動面広さ、作用する荷重等を考慮して決
められる。中央孔の開口が広い程中央孔より摺動
面に潤滑油を供給するのに都合がよい。またシユ
ーの中央部が摩擦により異常に加熱される場合に
は、熱膨張による中央部の突出をおさえる。しか
し、中央孔の開口が広いと摺動面積がそれだけ少
なくなり、単位摺動面積当りの荷重が増大する。
このため中央孔の開口面積は略平坦面の面積の１
％〜20％が適している。

シユーの中央孔を形成する方法は、シユーを鍛
造によつて成形する場合には、該孔に対応する突
起を鍛造用の型に突設しておき、シユーを鍛造し
て成形すると同時に孔を形成することができる。
又、シユーを成形した後に、後加工でプレス型を
押圧することによつて孔を形成してもよい。又、
他の穿孔手段としてはドリルや旋盤による切削加
工によつて行なつてもよい。

シユーは金属、セラミツクス等通常の構造材料
で作ることができる。一般的にはシユーは軸受鋼
（SUJ2）等鉄鋼材料から作製されている。シユー
の摺動面の耐焼付性を向上するためシユーの母材
を浸炭窒化、浸炭焼入れ、焼入硬化、浸ボロン、
浸硫窒化等の処理を施すのが好ましい。

さらにシユーの摺動面は、固体潤滑剤を含有す
る固体潤滑剤層で覆うことが望ましい。固体潤滑
剤層としては、二硫化モリブデン、グラフアイ
ト、フツ素樹脂粉末等をフエノール樹脂、不飽和
ポリエステル、エポキシ樹脂等で固めた被膜ある
いは鉛、ビスマス等の軟質金属の被膜を用いるこ
とができる。

尚固体潤滑剤層はシユーの全面にわたつて形成
してもよく、又、シユーの摺動面のみに形成して
もよい。

なお、第２図にその摺動面を示す、中央孔１と
それに同心的に形成されたリング状の溝２をもつ
シユーは、大型の斜板式コンプレツサのように大
きい摺動面をもつ物には適するが摺動面の摺動面
積を減少させることになるので、本願発明にかか
るシユーより性能的に劣る。また第３図にこの摺
動面を示すように中央孔３から放射状に伸びる溝
４を形成したシユーも上述したように摺動面の摺
動面積を減少させることになり、かつ、溝４は完
全には斜板で蓋をされず、コンプレツサの停止時
に中央孔に保持された潤滑油が溝４より流出し、
中央孔の潤滑油貯溜機能が低下するので、本願発
明にかかるシユーより性能的に劣る。

〔発明の効果〕

本発明の斜板式コンプレツサにおいては、最も
摺動条件のきびしい斜板に摺接するシユーの摺動
面に中央孔が形成されている。この中央孔は潤滑
油の油溜めとして作用する。従つて潤滑油の少な
い条件で斜板式コンプレツサが使用される場合
に、シユーの摺動面に一定量の潤滑油が供給され
る。さらに、斜板式コンプレツサが苛酷な条件で
長時間運転され、シユーの中央部が集中的に高温
となり、その熱膨張によりシユーの摺動面が突出
する場合にも、本発明に係る中央孔が熱膨張を吸
収し、摺動面の突出をおさえる。このためシユー
の中央部に局部的な高荷重がかかりにくい。これ
らのことによりさらに焼付きしにくくなつてい
る。

更にはコンプレツサの運転を長時間停止したと
しても、従来とは異なり、潤滑油がシユーの摺動
面の中央孔に所定量残留している。このため、コ
ンプレツサを起動させるときであつても、この中
央孔に残留した潤滑油がシユーと斜板との摺動面
に直ちに補給される。従つて起動時又運転初期に
おけるシユーの摺動面の焼付を防止できる。この
効果は、さらに、起動時における摺動抵抗を減少
させる効果もともなう。

また、シユーの摺動面の中央部にのみ孔を形成
した本発明の斜板式コンプレツサは、摺動面の他
の部分に孔を分散させて形成したシユーを有する
従来の斜板式コンプレツサとは異なり、シユーの
実質摺動面積の減少が少ないため、単位見掛け摺
動面積（中央孔の面積も含まれる。）当たりの荷
重が大きくならず、焼付荷重の低下も少ない。

上記した効果により、本発明の斜板式コンプレ
ツサは、過酷な条件下での長時間の運転に対して
も、始動時のようにシユーの外部より潤滑油が供
給されない場合にも、斜板とシユーの間の潤滑油
の供給がある程度確保でき、焼付時のトラブルの
発生を効果的に防止できる。

〔試験結果〕

次に上記した本発明の効果を実証するために、
摺動面に種々の孔を設けた５種類のシユーの摺動
試験結果を示す。

第４図の上部に試験した５種類のシユーの摺動
面を示す。５種類のシユーはいずれも直径13.5
mm、の半球状で、母材はいずれも硬さHv380の軸
受鋼（JIS−SUJ2）製である。

なお、シユーの周縁は面取りされているため実
際に摺動する摺動面の直径は12mmとなる。

第４図に示す様に、No.１のシユーの摺動面には
孔が形成されていない。No.１のシユーの摺動面の
摺動面積は1.13cm²である。なお、No.２からNo.５の
シユーの見掛け摺動面積をNo.１のシユーの摺動面
積と同じ1.13cm²とした。No.２はシユーはその摺動
面の中心に直径2.5mm深さ1.0mmの中央孔からなる
油穴を形成した。このNo.２のシユーの油穴の面積
率は見掛け摺動面積の4.3％である。No.３のシユ
ーはその摺動面の中心に直径４mm深さ2.0mmの中
央孔を形成した。このNo.３のシユーの油穴の面積
率は見掛け摺動面積の11.1％である。No.４のシユ
ーはその摺動面に直径2.5mm深さ0.8mmの中央孔
と、さらにその周囲に外径7.5mm、内径5.5mm、溝
巾1.0mm、深さ0.8mmのリング状の溝を同心円的に
形成した。このNo.４シユーの油穴の面積率は見掛
け摺動面積の22.4％である。No.５のシユーはその
摺動面に直径2.5mm、深さ1.0mmの中央孔を形成す
ると共に、直径６mmの同心円上に等間隔に直径２
mm深さ1.0mmの孔を６個リング状に配置した。こ
のNo.５シユーの油穴の面積率は見掛け摺動面積の
21.0％である。シユーの相手材はAi−18Si−
4.5Cuのアルジル合金デイスクを使用した。

第１の試験としてトルクオーバまでの時間を測
定した。試験条件は荷重12Kg、摺動速度５ｍ／
sec、潤滑油として冷凍機油１に対して軽油99を
混合したものを用い、これをシユーに１滴のみ供
給し、あとは無給油状態で摺動試験を行ない、焼
付いてトルクがオーバするまでの時間を測定し
た。得られた結果を第４図に示す。なお、各シユ
ーの摺動面積に占める穴の面積率およびトルクオ
ーバ直前の摩擦係数も合せて第４図に示す。結果
は第４図から明らかなようにNo.２、No.３、No.４の
シユーはいずれもそれらのトルクオーバーまでの
時間はNo.１のシユーのトルクオーバまでの時間よ
りも長い。なお、No.５のシユーは次に示すように
焼付荷重が小さかつたので試験を実施しなかつ
た。

第２の試験は焼付荷重を調べるものである。こ
の試験は、摺動速度を15ｍ／secで一定とし、荷
重を40Kgずつ暫増させ、焼付が発生する最小の荷
重を測定した。尚シユーの相手材はAl−18Si−
4.5Cuのアルジル合金から作製したデイスクであ
り、潤滑油は前記と同じものをデイスク側に連続
的に給油した。結果を第４図に合せて示す。第４
図から明らかなようにNo.２のシユーの焼付荷重は
240Kg〜290Kgと良好な結果を示したものの、No.
３、No.４、No.５のシユーの焼付荷重はいずれもNo.
１のシユーの焼付荷重より低かつた。特に孔を多
数形成したNo.５のシユーの焼付荷重は50Kg程度と
半分以下となり低かつた。これらの結果、中央孔
の開口面積はある値より広くなる程焼付荷重が低
下し、穴面積率には一定の上限があることが推案
される。またシユーの摺動面に孔を多数個分散さ
せて形成することは避けた方が良いことが明らか
になつた。

次に固体潤滑剤層の効果を見るために、軸受鋼
（SUJ−２）製で焼入れして硬さHv760とした直
径13.5mmの半球をシユー基材として使用し、その
シユー底面に直径2.5mmの中央孔を１個形成し、
さらにシユーの摺動面に各種の表面処理を施した
シユーについて、上記した方法で焼付いてトルク
オーバーするまでの時間を調べた。シユーとして
は、特に何も表面処理をしていないシユーNo.６、
シユーの摺動面に二硫化モリブデンを樹脂で固め
た被膜を形成したシユーNo.７、塩浴窒化処理を施
し、表面に軟窒化層を形成したシユーNo.８、塩浴
窒化処理を施し表面に軟窒化層を形成した後、さ
らに二硫化モリブデンを樹脂で固めた被膜を形成
したシユーNo.９の４種類のシユーを試験した結果
を第５図に示す。

第５図から明らかなように、表面処理を施した
No.７〜No.９のシユーは、中央孔のみを形成し表面
処理が施されていないNo.６のシユーに比してトル
クオーバーまでの時間は長くなつている。その中
でも、中央孔を形成すると共に塩浴窒化処理、二
硫化モリブデンの被膜処理を行なつNo.９のシユー
は特に、良好な結果を示している。

〔実施例〕

本発明の実施例の斜板式コンプレツサの断面図
を第６図に示す。第６図において７はシリンダブ
ロツクであり、このシリンダブロツク７内には回
転軸８が軸受９，１０を介して回転自在に軸支さ
れ、この回転軸８には、斜板１１が連結固定され
ている。そして前記シリンダブロツク７には複数
個のシリンダボア１３が形成され、各ボア１３内
には、ピストン１４が摺動自在に嵌合されてい
る。このシリンダブロツク７の左端開口部には、
バルブプレート１５及びフロントシリンダヘツド
１６により閉塞され、右端開口部にはバルブプレ
ート１７及びリヤシリンダヘツド１８により閉塞
されている。

前記ピストン１４の中央部分には球状凹陥部１
４ａが形成されている。１９は半球状のシユーで
あり、これはピストン１４の球状凹陥部１４ａに
摺接する球状面２０と、斜板１１の摺動面に摺接
する中央孔を有する平坦な摺動面２１とを備えて
いる。このシユーは軸受鋼製で、摺動面の直径が
10mm、中央孔の直径が2.5mm、深さ１mmのもので
ある。なおこのシユーの表面には二硫化モリブデ
ンの被膜が形成されている。一方斜板はアルジル
合金製である。なお以上の構成は基本的には従来
の斜板式コンプレツサの構造と同一である。

この斜板式コンプレツサの実機テストを実施す
るため、実施例と同じようにして作つた斜板式コ
ンプレツサ５台について、液圧縮テストを行なつ
た。本実施例の斜板式コンプレツサでは試験した
５台中５台とも焼付等のトラブルはなく上記のサ
イクルテストに合格した。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る代表的なシユーの断面
を、第１図ｂはその摺動面を示す。第２図は他の
シユーの摺動面、第３図はさらに他のシユーの摺
動面を示す。第４図は摺動面の異る５種類のシユ
ーのトルクオーバーまでの時間および焼付荷重の
相違を示す図表である。第５図は第４図のNo.２の
シユーとほぼ同一の摺動面形状をもち、その摺動
面に種々の固体潤滑剤層を用いたシユーのトルク
オーバーまでの時間の相違を示す図表である。第
６図は本発明の実施例に示す斜板式コンプレツサ
の断面図である。図中１，３は中央孔、１９は半球状のシユー、
２４は平板状のシユーを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１軸と平行に設けられた複数個のシリンダボア
をもつシリンダブロツクと、該シリンダブロツク
内において回転軸により回転される斜板と、該シ
リンダボア内に摺動自在に嵌合されたピストン
と、該ピストンと該斜板の摺動面との間に介在し該
斜板の回転により該ピストンを往復運動させるシ
ユーとで構成される斜板式コンプレツサにおい
て、上記シユーは半球状であり、上記ピストンに摺
接する球状面と、上記斜板の摺動面に摺接する略
平坦面とを備え、該略平坦面はその中心に開口面
積が該平坦面の面積の１％から20％の一個の有底
の中央孔を有し他の部分は略平坦であることを特
徴とする斜板式コンプレツサ。２特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレ
ツサにおいて、上記斜板と摺接する上記シユーの
摺動面は固体潤滑剤を含有する固体潤滑剤層が形
成されている。