JPH0543909B2 - - Google Patents
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- JPH0543909B2 JPH0543909B2 JP25305488A JP25305488A JPH0543909B2 JP H0543909 B2 JPH0543909 B2 JP H0543909B2 JP 25305488 A JP25305488 A JP 25305488A JP 25305488 A JP25305488 A JP 25305488A JP H0543909 B2 JPH0543909 B2 JP H0543909B2
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
- F04B39/041—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
- F04B39/042—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod sealing being provided on the piston
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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- F16J10/02—Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
- F16J10/04—Running faces; Liners
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
＜産業上の利用分野＞
本発明は、互いに当接し、かつ相対的に摺動す
る２つの部材の組合せに関する。
る２つの部材の組合せに関する。
＜従来の技術＞
従来から、例えば車輌用空調装置に用いられる
斜板型コンプレツサ等に於て、シリンダ内壁に摺
接するピストンリングには耐薬品性及び耐熱性に
優れたポリテトラフルオロエチレン等の弗素樹脂
が用いられているが、この弗素樹脂は比較的耐磨
耗性に乏しいことから、内部にカーボン繊維を分
散させ耐磨耗性を向上させていた。また、シリン
ダ側には上記カーボン繊維に攻撃され磨耗するこ
とを防止するべく、初晶珪素を硬質粒子として分
散してなるアルミニウム合金を用いるようにして
いた。
斜板型コンプレツサ等に於て、シリンダ内壁に摺
接するピストンリングには耐薬品性及び耐熱性に
優れたポリテトラフルオロエチレン等の弗素樹脂
が用いられているが、この弗素樹脂は比較的耐磨
耗性に乏しいことから、内部にカーボン繊維を分
散させ耐磨耗性を向上させていた。また、シリン
ダ側には上記カーボン繊維に攻撃され磨耗するこ
とを防止するべく、初晶珪素を硬質粒子として分
散してなるアルミニウム合金を用いるようにして
いた。
しかしながら、アルミニウム合金中に初晶珪素
を晶出させるためには合金中の珪素の含有量を多
くしなければならず材料コストが高騰化しがちで
あった。また、初晶珪素は粒径が比較的大きく
（数十μｍ〜数百μｍ）、かつ硬度が1000Hv以上
と硬いことから機械加工性が悪く、加工時に割れ
等が発生し、相手部材への攻撃性が高くなつた
り、欠落して表面が粗くなることから、両部材の
摺接面部の磨耗量が増える問題があった。
を晶出させるためには合金中の珪素の含有量を多
くしなければならず材料コストが高騰化しがちで
あった。また、初晶珪素は粒径が比較的大きく
（数十μｍ〜数百μｍ）、かつ硬度が1000Hv以上
と硬いことから機械加工性が悪く、加工時に割れ
等が発生し、相手部材への攻撃性が高くなつた
り、欠落して表面が粗くなることから、両部材の
摺接面部の磨耗量が増える問題があった。
＜発明が解決しようとする問題＞
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、互いに摺動する２つの部材の摺動面
部に於ける相手部材に対する攻撃性が低減され、
かつ各部材の対磨耗性が改善されることにより、
両部材の耐久性が向上した摺動部材の組合せを提
供することにある。
主な目的は、互いに摺動する２つの部材の摺動面
部に於ける相手部材に対する攻撃性が低減され、
かつ各部材の対磨耗性が改善されることにより、
両部材の耐久性が向上した摺動部材の組合せを提
供することにある。
［発明の構成］
＜課題を解決するための手段＞
このような目的は、本発明によれば、互いに当
接し、かつ摺動する２つの部材の組合せであつ
て、前記両部材のいずれか一方の少なくとも摺動
面部が、共晶珪素のみからなる珪素を硬質粒子と
して分散してなるアルミニウム合金からなり、前
記両部材のいずれか他方の少なくとも摺動面部
が、カーボン繊維とカルシウム化合物とを分散し
てなる弗素系樹脂からなることを特徴とする摺動
部材の組合せを提供することにより達成される。
特に前記他方の部材が、前記カーボン繊維を５重
量％乃至20重量％、前記カルシウム化合物を１重
量％乃至５重量％含むポリテトラフルオロエチレ
ンからなると良い。
接し、かつ摺動する２つの部材の組合せであつ
て、前記両部材のいずれか一方の少なくとも摺動
面部が、共晶珪素のみからなる珪素を硬質粒子と
して分散してなるアルミニウム合金からなり、前
記両部材のいずれか他方の少なくとも摺動面部
が、カーボン繊維とカルシウム化合物とを分散し
てなる弗素系樹脂からなることを特徴とする摺動
部材の組合せを提供することにより達成される。
特に前記他方の部材が、前記カーボン繊維を５重
量％乃至20重量％、前記カルシウム化合物を１重
量％乃至５重量％含むポリテトラフルオロエチレ
ンからなると良い。
＜作用＞
このように、一方の部材の摺動面部が、初晶珪
素よりも硬度の低い共晶珪素のみからなる珪素を
硬質粒子として分散してなるアルミニウム合金か
らなることから機械加工性が向上し、その表面粗
さが改善される。また、他方の部材の摺動面部
が、カーボン繊維の分散する弗素樹脂中にカーボ
ン繊維よりも硬度が低く弗素樹脂よりも硬度が高
いカルシウム化合物を分散させたものからなるこ
とにより、カルシウム化合物が上記アルミニウム
合金に対するカーボン繊維の攻撃性を低減する。
更にカルシウム化合物が潤滑油を保持して潤滑剤
として作用する。
素よりも硬度の低い共晶珪素のみからなる珪素を
硬質粒子として分散してなるアルミニウム合金か
らなることから機械加工性が向上し、その表面粗
さが改善される。また、他方の部材の摺動面部
が、カーボン繊維の分散する弗素樹脂中にカーボ
ン繊維よりも硬度が低く弗素樹脂よりも硬度が高
いカルシウム化合物を分散させたものからなるこ
とにより、カルシウム化合物が上記アルミニウム
合金に対するカーボン繊維の攻撃性を低減する。
更にカルシウム化合物が潤滑油を保持して潤滑剤
として作用する。
〈実施例〉
以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。
て詳しく説明する。
まず、本発明に基づく摺動部材の組合せとし
て、一方の部材としての共晶珪素を含むアルミニ
ウム合金製円板１と、他方の部材としてのカーボ
ン繊維及びカルシウム化合物を含むトリテトラフ
ルオロエチレン（以下テフロン樹脂と記す）製円
筒部材２とを互いに摺動させる磨耗試験について
説明する。
て、一方の部材としての共晶珪素を含むアルミニ
ウム合金製円板１と、他方の部材としてのカーボ
ン繊維及びカルシウム化合物を含むトリテトラフ
ルオロエチレン（以下テフロン樹脂と記す）製円
筒部材２とを互いに摺動させる磨耗試験について
説明する。
円板１は、アルミニウムをマトリクスとし、共
晶珪素のみからなる硬質粒子としての珪素を10.0
重量％（以下wt％と記す）、銅を3.0wt％、マグ
ネシウムを0.25wt％、鉄を0.7wt％以下、マンガ
ンを0.3wt％以下、ニツケルを0.3wt％以下、亜鉛
を0.5wt％以下含み、T6の熱処理を行い、概ねそ
の摺接端面１ａを表面粗さ1.6Sに仕上げたものを
用いている。
晶珪素のみからなる硬質粒子としての珪素を10.0
重量％（以下wt％と記す）、銅を3.0wt％、マグ
ネシウムを0.25wt％、鉄を0.7wt％以下、マンガ
ンを0.3wt％以下、ニツケルを0.3wt％以下、亜鉛
を0.5wt％以下含み、T6の熱処理を行い、概ねそ
の摺接端面１ａを表面粗さ1.6Sに仕上げたものを
用いている。
また、円筒部材２は、テフロン樹脂をマトリク
スとし、繊維長50μｍ〜300μｍ、繊維径5μｍ〜
20μｍのカーボン繊維を10wt％、粒径5μｍ〜20μ
ｍの炭酸カルシウムを3wt％含み、その摺動端面
２ａに上記円板１の摺動端面１ａと同様に1.6Sの
表面粗さに仕上げたものを用いている。
スとし、繊維長50μｍ〜300μｍ、繊維径5μｍ〜
20μｍのカーボン繊維を10wt％、粒径5μｍ〜20μ
ｍの炭酸カルシウムを3wt％含み、その摺動端面
２ａに上記円板１の摺動端面１ａと同様に1.6Sの
表面粗さに仕上げたものを用いている。
この円筒部材２を固定し、円板１の中央部通孔
に第１図に想像線で示す軸部材４を挿入し、両摺
接端面１ａ，２ａを面圧10Kg／cm2で互いに当接さ
せ、潤滑油中にて円板１を4.5ｍ／secの速度で24
時間回転させ、両摺接端面１ａ，２ａを互いに摺
動させる。
に第１図に想像線で示す軸部材４を挿入し、両摺
接端面１ａ，２ａを面圧10Kg／cm2で互いに当接さ
せ、潤滑油中にて円板１を4.5ｍ／secの速度で24
時間回転させ、両摺接端面１ａ，２ａを互いに摺
動させる。
上記試験を行った結果、円板１側の磨耗量が
4μｍ、円筒部材２側の磨耗量が3μｍとなり、従
来の摺動部材の組合せよりも磨耗量が低減してい
ることが判明した。
4μｍ、円筒部材２側の磨耗量が3μｍとなり、従
来の摺動部材の組合せよりも磨耗量が低減してい
ることが判明した。
次に、本発明に基づく摺動部材の組合せをアキ
シヤルピストン式コンプレツサのシリンダと、ピ
ストンリングとの組合せに対して適用した具体的
実施例について説明する。
シヤルピストン式コンプレツサのシリンダと、ピ
ストンリングとの組合せに対して適用した具体的
実施例について説明する。
略有底円筒形状のピストン５はその中央下部の
孔６に、図示されない駆動源に接続されたピスト
ンロツド７の球形頭部７ａを受容している。ま
た、ピストン５の外周面には、上下２段に同一形
状のピストンリング８を受容する一対の周方向溝
９が並設されている。この周方向溝９には、繊維
長50μｍ〜300μｍ、繊維径5μｍ〜20μｍのカーボ
ン繊維を5wt％〜20wt％、粒径が5μｍ〜20μｍの
炭酸カルシウムを1wt％〜5wt％含むテフロン樹
脂からなる一対のピストンリング８が嵌装されて
いる。ここで、カーボン繊維が5wt％より少ない
と耐磨耗性及び機械的強度が低下し、20wt％よ
り多いと、ピストンリング８の嵌装時の伸びが低
下し、かつ摩擦係数か増大する。また、カーボン
繊維の繊維長は50μｍより短いと該繊維がテフロ
ンマトリクスから脱落し易くなり、300μｍより
長いとテフロン樹脂内での分散が不均一となり、
かつ摺動面の面積率が低下する。更にカーボン繊
維の繊維径が5μｍより細いと繊維が折れ易くな
るため、ピストンリング８の強度が低下し、繊維
径が20μｍより太いと繊維の分散が不均一とな
り、かつテフロンマトリクスとの密着性が低下す
る。
孔６に、図示されない駆動源に接続されたピスト
ンロツド７の球形頭部７ａを受容している。ま
た、ピストン５の外周面には、上下２段に同一形
状のピストンリング８を受容する一対の周方向溝
９が並設されている。この周方向溝９には、繊維
長50μｍ〜300μｍ、繊維径5μｍ〜20μｍのカーボ
ン繊維を5wt％〜20wt％、粒径が5μｍ〜20μｍの
炭酸カルシウムを1wt％〜5wt％含むテフロン樹
脂からなる一対のピストンリング８が嵌装されて
いる。ここで、カーボン繊維が5wt％より少ない
と耐磨耗性及び機械的強度が低下し、20wt％よ
り多いと、ピストンリング８の嵌装時の伸びが低
下し、かつ摩擦係数か増大する。また、カーボン
繊維の繊維長は50μｍより短いと該繊維がテフロ
ンマトリクスから脱落し易くなり、300μｍより
長いとテフロン樹脂内での分散が不均一となり、
かつ摺動面の面積率が低下する。更にカーボン繊
維の繊維径が5μｍより細いと繊維が折れ易くな
るため、ピストンリング８の強度が低下し、繊維
径が20μｍより太いと繊維の分散が不均一とな
り、かつテフロンマトリクスとの密着性が低下す
る。
一方、シリンダ１０は、共晶珪素のみからなる
粒径数十μｍ以下の珪素を硬質粒子として10.0wt
％分散してなるアルミニウム合金にて形成されて
いる。
粒径数十μｍ以下の珪素を硬質粒子として10.0wt
％分散してなるアルミニウム合金にて形成されて
いる。
ここで、共晶珪素は初晶珪素よりも硬度が低い
ことから機械加工性が向上しシリンダ１０の内壁
摺接面１０ａの表面粗さが改善され、摺動抵抗が
低減している。また、共晶珪素が相手部材に対す
る攻撃性が低いことからピストンリング８の磨耗
量が低減される。また、従来はピストンリング８
のテフロン樹脂が磨耗してカーボン繊維のみが表
面から突出しシリンダ内壁面との間の面圧が高く
なり、カーボン繊維が相手部材へ攻撃しがちであ
ったが、炭酸カルシウムがテフロン樹脂とカーボ
ン繊維との間の硬度を有していることから比較的
摩耗し難く、上記面圧を低下させている。また、
炭酸カルシウムは潤滑油の保持力が大きいことか
ら、両部材間の潤滑剤として作用している。加え
て、炭酸カルシウムの磨耗粉は微細なため、磨耗
粉による自己磨耗を促進することがない。
ことから機械加工性が向上しシリンダ１０の内壁
摺接面１０ａの表面粗さが改善され、摺動抵抗が
低減している。また、共晶珪素が相手部材に対す
る攻撃性が低いことからピストンリング８の磨耗
量が低減される。また、従来はピストンリング８
のテフロン樹脂が磨耗してカーボン繊維のみが表
面から突出しシリンダ内壁面との間の面圧が高く
なり、カーボン繊維が相手部材へ攻撃しがちであ
ったが、炭酸カルシウムがテフロン樹脂とカーボ
ン繊維との間の硬度を有していることから比較的
摩耗し難く、上記面圧を低下させている。また、
炭酸カルシウムは潤滑油の保持力が大きいことか
ら、両部材間の潤滑剤として作用している。加え
て、炭酸カルシウムの磨耗粉は微細なため、磨耗
粉による自己磨耗を促進することがない。
実際に、シリンダ１０のボア径31.0mmとしてそ
の内壁摺接面１０ａを表面粗さ１２Ｓに仕上げ、
またピストンリング８の外周摺接面８ａを表面粗
さ１２Ｓに仕上げ、パラフィン系潤滑油を用いフ
ロンガスを圧送するべくシリンダ１０内でピスト
ン５を平均相対速度10ｍ／ｓで300時間連続的に
往復動させた結果、ピストンリング８及びシリン
ダ１０の磨耗量は10μｍ以下となり、往来の摺動
部材の組合せよりも耐摩耗性が向上している。
の内壁摺接面１０ａを表面粗さ１２Ｓに仕上げ、
またピストンリング８の外周摺接面８ａを表面粗
さ１２Ｓに仕上げ、パラフィン系潤滑油を用いフ
ロンガスを圧送するべくシリンダ１０内でピスト
ン５を平均相対速度10ｍ／ｓで300時間連続的に
往復動させた結果、ピストンリング８及びシリン
ダ１０の磨耗量は10μｍ以下となり、往来の摺動
部材の組合せよりも耐摩耗性が向上している。
尚、本実施例ではテフロン樹脂中に炭酸カルシ
ウムを分散させたが、例えば弗化カルシウム等の
適宜なカルシウム化合物であれば良いことは云う
までもない。
ウムを分散させたが、例えば弗化カルシウム等の
適宜なカルシウム化合物であれば良いことは云う
までもない。
［発明の効果］
このように本発明によれば、一方の部材の摺動
面部が、初晶珪素よりも硬度の低い共晶珪素のみ
からなる珪素を硬質粒子として分散してなるアル
ミニウム合金からなることから機械加工性が向上
し、その表面粗さが改善される。また、他方の部
材の摺動面部が、カーボン繊維の分散する弗素樹
脂中にカーボン繊維よりも硬度が低く弗素樹脂よ
りも硬度が高いカルシウム化合物を分散させたも
のからなることにより、カルシウム化合物が上記
アルミニウム合金に対するカーボン繊維の攻撃性
を低減し、該合金に初晶珪素を含まなくとも磨耗
し難くなる。更にカルシウム化合物が潤滑油を保
持して潤滑剤として作用することから、両部材間
の摺動抵抗が低減する。従って、両部材の耐磨耗
性が向上し、耐久性が向上する。以上のことから
本発明の効果は極めて大である。
面部が、初晶珪素よりも硬度の低い共晶珪素のみ
からなる珪素を硬質粒子として分散してなるアル
ミニウム合金からなることから機械加工性が向上
し、その表面粗さが改善される。また、他方の部
材の摺動面部が、カーボン繊維の分散する弗素樹
脂中にカーボン繊維よりも硬度が低く弗素樹脂よ
りも硬度が高いカルシウム化合物を分散させたも
のからなることにより、カルシウム化合物が上記
アルミニウム合金に対するカーボン繊維の攻撃性
を低減し、該合金に初晶珪素を含まなくとも磨耗
し難くなる。更にカルシウム化合物が潤滑油を保
持して潤滑剤として作用することから、両部材間
の摺動抵抗が低減する。従って、両部材の耐磨耗
性が向上し、耐久性が向上する。以上のことから
本発明の効果は極めて大である。
第１図は本発明に基づく摺動部材の組合せから
なる円板と円筒部材との摺動磨耗試験の要領を示
す側面部分断面図である。第２図は本発明に基づ
く摺動部材の組合せを実際に用いたアキシヤルピ
ストン式のコンプレツサの要部を拡大して示す部
分断面図である。 １……円板、１ａ……摺接端面、２……円筒部
材、２ａ……摺接端面、３……孔、４……軸部
材、５……ピストン、６……孔、７……ピストン
ロツド、７ａ……球状頭部、８……ピストンリン
グ、８ａ……摺接面、９……周方向溝、１０……
シリンダ、１０ａ……摺接面。
なる円板と円筒部材との摺動磨耗試験の要領を示
す側面部分断面図である。第２図は本発明に基づ
く摺動部材の組合せを実際に用いたアキシヤルピ
ストン式のコンプレツサの要部を拡大して示す部
分断面図である。 １……円板、１ａ……摺接端面、２……円筒部
材、２ａ……摺接端面、３……孔、４……軸部
材、５……ピストン、６……孔、７……ピストン
ロツド、７ａ……球状頭部、８……ピストンリン
グ、８ａ……摺接面、９……周方向溝、１０……
シリンダ、１０ａ……摺接面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに当接し、かつ摺動する２つの部材の組
合せであつて、 前記両部材のいずれか一方の少なくとも摺動面
部が、共晶珪素のみからなる珪素を硬質粒子とし
て分散してなるアルミニウム合金からなり、 前記両部材のいずれか他方の少なくとも摺動面
部が、カーボン繊維とカルシウム化合物とを分散
してなる弗素系樹脂からなることを特徴とする摺
動部材の組合せ。 ２ 前記他方の部材が、前記カーボン繊維を５重
量％乃至20重量％、前記カルシウム化合物を１重
量％乃至５重量％含むポリテトラフルオロエチレ
ンからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の摺動部材の組合せ。 ３ 前記両部材の組合せが、互いに摺動するシリ
ンダの内壁と、ピストン外周に嵌装されたピスト
ンリングとの組合せからなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項若しくは第２項に記載の摺動
部材の組合せ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253054A JPH02102972A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 摺動部材の組合せ |
| US07/418,309 US4972764A (en) | 1988-10-07 | 1989-10-06 | Combination of sliding members |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253054A JPH02102972A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 摺動部材の組合せ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102972A JPH02102972A (ja) | 1990-04-16 |
| JPH0543909B2 true JPH0543909B2 (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=17245841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63253054A Granted JPH02102972A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 摺動部材の組合せ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH02102972A (ja) |
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-
1989
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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