JPH0477155B2

JPH0477155B2 -

Info

Publication number: JPH0477155B2
Application number: JP60008130A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Futamura; Keiichiro Ootsu
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp; Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-01-19
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1992-12-07
Also published as: JPS61167180A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕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。〔従来の技術〕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凍能力
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。〔発明が解決しようとする問題点〕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。〔問題点を解決するための手段〕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、例えば第１図に示すように、斜板と摺接す
る摺動面の中央部に、該シユーの摺動面２とつな
がり、ロート状に拡大する開口面１ａおよび該開
口面１ａとつながる内壁面１ｂで形成される中央
孔１を具備する。ここで「中央孔」は、この孔が
貫通せずに第１図に示すように上記内壁内１ｂと
つながる底面１ｃを有してもよいし、貫通してい
てもよい。油の保持力の点では前者が有利であ
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。そして上記中央孔１は、その開口面１ａの内側
に、少なくとも、中心軸を通り、縦倍率1000、横
倍率10で測定した該摺動面高さを示す図上で、該
図上の最高摺動面を結ぶ摺動面直線ｍと、該摺動
面直線ｍと平行に該図上で20mm低い直線ｍと該中
央孔の壁面１ｂとの交点Ｄを通り該摺動面直線ｍ
と垂直な軸方向直線ｎとの交点Ｂと、該図上の該
開口面１ａに接する45度の傾きをもつ接線ｌと該
軸方向直線ｎとの交点Ｃを結ぶ基準距離Ｌが、該
図面上で３mm以上である断面をもつリング状の空
間５有することを特徴とする。上記基準距離Ｌは、３mm以上であるが、４mm以
上が望ましい。第１１図に示すようにこのＬが３
mmよりも４mmの方が焼付荷重等に優れるからであ
る。なおこの開口面の形状は、例えば第２図に示す
ように該開口面の断面形状が平坦なも１１ａであ
つてもよいし、第３図に示すように脹らんだ曲線
状のもの１１１ａであつてもよい。また例えば第４図に示すようにシユーの中央孔
を形成する開口面と内壁面は、平滑に連続してい
るもの１１abとすることができる。いずれにし
ろ摺動面２と開口面１ｃとは平滑に連続したもの
とすることができる。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るの
が好ましいが、貫通していてもよい。この中央孔
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。好ましい中央孔の開口面積
は摺動面積の１％〜20％程度である。シユーの形状は、従来と同様に半球状シユーで
あつても、あるいは平板状の板状部材とボールと
からなるものであつても、それらの変形であつて
もよい。半球状のシユーの場合、第５図にその断
面を第６図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。板状部とボール部を一体的に構成したシユーの
場合、板状部の一面は斜板と摺接する摺動面とな
り他面のボール部はピストンの球状凹面と摺接す
る。本発明に係るシユーではこの板状部材の摺動
面の中央に中央孔が設けられている。このシユー
は鍛造、切削によつて形成すればよく、又、焼結
体との組合せから形成してもよい。大型の斜板式コンプレツサのように大きい摺動
面をもつシユーにあつては、第７図にその摺動面
を示すように中央孔１と同心的にリング状の溝６
を形成してもよい。また第８図にその摺動面を示
すように中央孔１１から放射状に伸びる溝６１を
形成してもよい。しかし、これら溝は上述したよ
うに摺動面の摺動面積を減少させることになるの
で、注意を必要とする。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
を窒化、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。特に、これら等の硬化処理により、ヴイツカー
ス硬さで1000以上の硬質層の形成するものがより
好ましい。さらにシユーの球面側の摺動面は、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、シユーの球面側の摺動面のみに
形成してもよい。〔実施例〕以下、本発明を実施例より説明する。 (1) 中央孔等の形状摺動面に種々の孔を設けた５種類のシユーの
摺動試験を以下の様に行なつた。第９図の下部に、試験した５種類のシユー
（No.１〜４および比較例１）の摺動面を示す。
５種類のシユーはいずれも直径13.5mm、の半球
状で、母材はいずれも軸受鋼（JIS−SUJ2）製
であり、その摺動面を15〜50μｍの厚さの浸ボ
ロン処理したものである。第９図に示す様に、No.１〜４および比較例１
のシユーの摺動面中央には直径2.5mm、深さ1.0
mmの孔が形成されている。 No.１のシユーは第１図に示した基準距離Ｌが
６mmであり、摺動面は平坦である。No.２のシユ
ーは基準距離Ｌが５mmであり、摺動面の中央孔
と周縁の中間が脹らみ、最中高点は周縁側であ
る。No.３のシユーは基準距離Ｌが５mmであり摺
動面形状は最中高点がまん中に位置した脹らみ
を有する。No.４のシユーは基準距離Ｌが４mmで
あり摺動面形状は最中高点が中央孔側に位置し
たら脹らみを有する。なお比較例１および２は
基準距離Ｌが０であり、摺動面形状は周縁側に
向つて低くなる傾きを有する。シユーの相手材
はAi−14〜18Si−2.5〜5.0Cuのアルジル合金デ
イスクを使用した。なおデイスクを用いる試験
は、以下基礎試験という。第１の基礎試験としての上記５種類のシユー
について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より20Kg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パツド給油した。得られた
結果を第９図に示す。これらの結果によれば、
No.１〜４のものはすべて比較例１と比べて著し
く耐焼付性に優れている。特にNo.３〜４の場合
のように、最中高点が中央孔と周縁のまん中又
は中央孔側に位置して、脹らんでいるものは、
さらに優れる。第２の基礎試験は、前記のNo.２〜３、比較例
１のシユーについて焼付荷重を調べるものであ
る。この試験条件は、JISSUJ−２に焼き入れ
を施したシユーを用い、他は上記と同じであ
る。この結果を第１０図に示す。第１０図から
明らかなようにNo.２〜３のシユーの焼付荷重は
比較例１と比べて良好な結果を示した。以上の結果より、中央孔の形状における基準
距離Ｌと焼付荷重との関係を第１１図に示し
た。なお比較例２は基準距離Ｌは０であり、摺
動面は平坦である。この結果によればNo.１およ
びNo.３の基準距離がＬが３mm又は４mmの場合に
は、比較例１および２の基準距離Ｌが１mm又は
２mmと比べて焼付荷重は大きく、耐焼付性は良
好であつた。 (2) シユーの摺動面層の硬度第１に、シユーの摺動面層の硬度の効果を見
るために、以下の基礎試験を行なつた。即ち軸
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。上記トルクオーバーまでの時間の試験条件
は、荷重12Kg、摺動速度５ｍ／sec、潤滑油と
しては冷凍機油１に対して軽油９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。シユーとしては、SUJ−２に焼き入れ
（HV760）をしたシユーNo.６、SCM12材に浸炭
処理したシユー（HV840）No.７、窒化鋼
（SACM）に窒化処理したシユー（HV1000）
No.８、SCJ−２材に浸ボロン処理したシユー
（HV1500）No.９の４種類のシユーを試験した
結果を第１２図に示す。第１２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
して焼付荷重は大きく、特にトルクオーバーま
での時間は長くなつている。その中でも、摺動
面層の硬度の大きいシユーほど良好な結果を示
している。第２に実機における初期始動条件において、
シユーの摺動面層の硬度の硬化をみるために、
前記第１の試験と同じシユー基材を用いて耐焼
付性の実機試験を行なつた。ここで「初期始動
条件」とは、コンプレツサを回路にとり付け、
ガス封入直後に急激に始動するもので、最も厳
しい条件のことをいう。シユーとしては、前記No.６のシユー、
SACM窒化処理したシユー（11mmφ、中央孔
径４mmφ、No.8A）浸ボロン処理したシユー
（10mmφ、中央孔径３mmφ、No.9A）、浸ボロン
処理したシユー（11mmφ、中央孔径４mmφ、No.
9B）の４種類を用いた。その試験結果を第１
表に示す。第１表によれば4000rpmでは硬化処理しない
シユーでは焼付を生じるが硬化処理したシユー
では焼付が生じない。また5000rpmではその硬
度のより大きなNo.9Bのシユーでは焼付を生じ
なかつた。

【表】

〔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、所定形状の開口面を有する中央孔が形成さ
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の斜板式コン
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。そのため焼付きしにくくな
つている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る代表的なシユーの、要部
の断面状態を示す斜視図である。第２図はある態
様の中央孔を有する、本発明に係わるシユーの、
要部断面図であり、第３図は他の態様の中央孔を
有する、本発明に係わるシユーの要部断面図であ
る。第４図は他の態様の中央孔を有する、本発明
に係わるシユーの要部断面図である。第５図は本
発明に係る代表的なシユーの断面図であり、第６
図はその摺動面を示す平面図である。第７図は他
のシユーの摺動面を示す平面図であり、第８図は
さらに他のシユーの摺動面を示す平面図である。
第９図は摺動面形状の異る５種類のシユーの焼付
荷重の相違を示す図表である。第１０図は摺動面
形状の異なる３種類のシユーの焼付荷重の相違を
示す図表である。第１１図は種々の基準距離を有
する中央孔をもつシユーの焼付荷重の相違を示す
図表である。第１２図はシユーの摺動面層の硬さ
の異なる４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
１３図は中央孔径の異なる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１４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。第１５図は
平板状のシユーを有する斜板式コンプレツサの断
面図である。１……中央孔、１ａ……開口面、１ｂ……内壁
面、１ｃ……底面、２……摺動面、３……中心
軸、５……リング状の空間、６……溝、ｌ……開
口面に接する45度の傾きをもつ接線、ｍ……摺動
面直線、m′……ｍと平行な直線、ｎ……軸方向
直線、Ａ……ｌとｍの交点、Ｂ……ｍとｎの交
点、Ｃ……ｌとｎの交点、１９……半球状のシユ
ー、２４……平面状のシユー。

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、シユーの摺動面の中央部に、該
シユーの摺動面とつながり、ロート状に拡大する
開口面および該開口面とつながる内壁面で形成さ
れる中央孔を具備し、上記中央孔は、その開口面の内側に、少なくと
も、中心軸を通り、縦倍率1000、横倍率10で測定
した該摺動面高さを示す図上で、該図上の最高摺
動面を結ぶ摺動面直線と、該摺動面直線と平行に
該図上で20mm低い直線と該中央孔の壁面との交点
を通り該摺動面直線と垂直な時方向直線との交点
と、該図上の該開口面に接する45度の傾きをもつ
接線と該軸方向直線との交点とを結ぶ基準距離
が、該図面上で３mm以上である断面をもつリング
状の空間を具備することを特徴とする斜板式コン
プレツサ。２基準距離は４mm以上である特許請求の範囲第
１項記載の斜板式コンプレツサ。３シユーの中心孔を形成する開口面と摺動面は
平滑に連続している特許請求の範囲第１項記載の
斜板式コンプレツサ。４シユーは半球状であり、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
備えている特許請求の範囲第１項記載の斜板式コ
ンプレツサ。５シユーは斜板と摺接する平板状の板状部材
と、該板状部材とピストンの間に介在するボール
とで構成されている特許請求の範囲第１項記載の
斜板式コンプレツサ。６斜板と摺接するシユーの摺動面は、その中央
部が周縁部に比して高い中高な略平坦面である特
許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレツサ。７シユーは、シユーの斜板と摺動する面に、ヴ
イツカース硬度で1000以上の硬質層を有する特許
請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレツサ。８中央孔の開口面は、全摺動面積に対して１〜
20％の面積を有する特許請求の範囲第１項記載の
斜板式コンプレツサ。