JPH06108984A - 摺動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動装置において、摩擦面の面積の大きい部
材の側に潤滑油を含浸、または固体潤滑剤を複合させる
ことにより、自己潤滑性材料の効果を最大限に発揮し
て、広い条件下で安定した低摩擦、低摩耗を実現する。 【構成】 ベーン６とシリンダー３よりなるロータリー
圧縮機において、常に同一の摩擦面で摺動を行なうベー
ン６と、ベーン６が経時的に位置を変えながら接触する
摩擦面を備えたシリンダー３のうち、摩擦面の面積の大
きい部材、すなわちシリンダー３側に潤滑油を含浸、ま
たは固体潤滑剤を複合させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受等摺動部品のう
ち、潤滑油等の供給が困難または不可能な状況下で使用
される摺動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速、高荷重といった極めて厳し
い摺動条件下で使用される摺動装置には、潤滑油膜を切
らすことのないよう、絶え間なく給油する機構を有した
摺動装置があった。そして、この種の摺動装置には、ホ
ワイトメタルや銅、アルミ合金等の金属製の摺動部材、
若しくは硬質クロム等の金属質メッキ製の摺動部材が用
いられるのが一般的であった。また近年、より耐摩耗性
の向上を図るためにセラミックス製の摺動部材も数多く
見られるようになった。

【０００３】ところで、軽量・コンパクト化のニーズに
伴い、給油機構を無くす目的で、多孔質の基材に潤滑油
を含浸させたもの（潤滑油含浸型）、あるいは、真空中
や高温下の環境のように、潤滑油自体の使用が不可能な
ところに用いる目的で、基材に固体潤滑材を複合させた
もの（固体潤滑剤複合型）などのような、いわゆる自己
潤滑性材料を用いた摺動部材がある。

【０００４】特開平１−３０００７９号公報には、この
ような自己潤滑性材料を用いた一例が開示されており、
具体的には、同一の摩擦面で摺動を行なうベーンと、ベ
ーンが経時的に位置を変えながら常時接触するシリンダ
ーとからなるロータリー圧縮機が開示されている。そし
て、自己潤滑性材料は、同一の摩擦面で摺動を行なうベ
ーン側に用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
潤滑油含浸型や固体潤滑剤複合型の材料は、摺動に伴っ
て摩擦面間で消費される潤滑剤の量が、強制的に給油し
ている状態での消費量に比べて少なく、いわば境界潤滑
状態にある。従って潤滑油膜、若しくは固体潤滑剤膜
を、どれだけ摩擦面に効率よく供給できるかが摩擦低減
のポイントとなる。

【０００６】ロータリー圧縮機のベーンとシリンダー、
往復動圧縮機のピストンとシリンダーなどの、常に同一
の摩擦面を持つ一方の部材が、接触している他方の部材
の摩擦面に対して経時的に位置を変えながら摺動する摺
動装置においては、ある単位時間当りに、または１サイ
クル中に、それぞれの部材の摺動を行なう面の広さは異
なる。

【０００７】例えば特開平１−３０００７９号公報に記
載されているような、ロータリー圧縮機のベーンとシリ
ンダーの例では、ベーンの摩擦面の面積は、シリンダー
の摩擦面の面積に比べて小さい。常に同一の摩擦面を持
つベーンの側を自己潤滑性材料で形成した場合、自己潤
滑性材料から供給される潤滑油、または固体潤滑剤の量
は、摩擦面の面積の大きさに比例するから、ベーンの摩
擦面より供給される潤滑油、または固体潤滑剤の量は相
対的に少なく、これらをシリンダーの摩擦面全体に供給
することは難しい。そのため高速、高荷重といった厳し
い摺動条件下においては、油膜、潤滑剤膜が破断して異
常摩耗や焼付きを生じるという問題を有していた。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、高速、高荷重下、
そして無給油の極めて厳しい摺動条件下においても、自
己潤滑性材料の効果を最大限に発揮して、広い条件下で
安定した低摩擦、低摩耗を実現することのできる摺動装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の摺動装置は、同一の摩擦面で摺動を行なう第
１の部材と、前記第１の部材が経時的に位置を変えなが
ら常時接触する第２の部材を備え、更に、前記第２の部
材に、潤滑油が含浸または固体潤滑剤が複合されてい
る。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の摺動装置の第１の
部材は同一の摩擦面で摺動を行ない、第２の部材には前
記第１の部材が経時的に位置を変えながら常時接触す
る。そして、前記第２の部材には、潤滑油が含浸、また
は固体潤滑剤が複合されている。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明をシリンダーと、そのシリ
ンダー内を回転しながら摺動するベーンに具体化したロ
ータリー圧縮機の横断面図であり、図２は図１における
Ａ−Ａ線断面図である。

【００１３】図面において、シリンダー１の両端面は側
板２で固定されており、シリンダー１の内周面にはリン
グ３が挿入固定されている。このリング３の円筒状内周
面と側板２とによって密閉状の円筒空間が形成されてい
る。

【００１４】ロータ４はシリンダー１のリング３の内周
面３１に内接しており、このロータ４の回転軸５はシリ
ンダー１の円筒空間の中心Ｏから偏心した中心Ｐにて前
記側板２に軸受１１を介して回転可能に支持されてい
る。

【００１５】ロータ４の外周面とリング３の内周面とに
よって羽根室Ｚが形成される。

【００１６】このロータ４の回転軸５を挟んだ部分に
は、ロータ外周面から互いに逆方向に延びるようにベー
ン収容溝７がそれぞれ形成されており、そのベーン収容
溝７にはセラミックス製のベーン６が出没可能に収容さ
れている。また、シリンダー１には気体吸入孔８と気体
吐出孔９とがそれぞれ穿設されている。

【００１７】各ベーン６は、ロータ４の回転に伴い遠心
力によって飛び出し、その先端がシリンダー１のリング
３の内周面３１に摺接して気体の吸入、圧縮、吐出を繰
り返し行う。

【００１８】上記構成にあたって、リング３は、第１の
部材であるベーン６が経時的に位置を変えながら接触す
る摩擦面を備えた第２の部材に相当し、この材質には、
多孔質なプラスチック、焼結金属、セラミックス等を基
材として、その空孔に潤滑油を含浸させたもの、あるい
は前記基材と固体潤滑剤を複合させたものを用いる。

【００１９】また前記第１の部材に相当するベーン６の
材質には、一般的な材料として、高張力鋼、ステンレス
鋼、特殊合金鋼、または黒鉛等を用いる。この他にベー
ン６自身の耐摩耗性の向上を図るため、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、
そしてクロミア（Ｃｒ₂Ｏ₃）等の緻密質のセラミックス
を用いてもよい。

【００２０】このように、ベーン６が経時的に位置を変
えながら接触する摩擦面を備えたリング３、すなわち摩
擦面の面積の大きい部材の側に、潤滑油を含浸、または
固体潤滑剤を複合している。そのため、リング３とベー
ン６とが摺動する際、リング３の摩擦面から良好な潤滑
状態を保つのに十分な量の潤滑油、または固体潤滑剤が
互いの摺動面間の全域にわたってに連続的に供給され
る。その結果、厳しい摺動条件下でも良好な摺動特性、
すなわち低摩擦低摩耗が保たれる。

【００２１】図３は本発明をシリンダーと、そのシリン
ダー内を往復運動しながら摺動するピストンに具体化し
た往復動圧縮機の縦断面図である。

【００２２】本体ベース４１上にシリンダー４２が固定
され、シリンダー４２内壁には、シリンダーライナー４
３が装着されている。一方、ピストン４４の外周面に
は、ピストンリング４５と、ガイドリング４６が装着さ
れている。ピストンリング４５とガイドリング４６は円
筒形状をしており、同様に円筒形状をしたシリンダーラ
イナー４３の内面にスライド自在に嵌合している。

【００２３】駆動源（図示せず）に、偏心軸（図示せ
ず）を介して連結された連接棒４７は、ピストン４４に
固定されたピストンピン４８に対して揺動可能に取り付
けられている。駆動源が駆動すると、その回転運動が直
線往復運動としてピストン４４に伝えられ、従ってシリ
ンダーライナー４３に対して、ピストンリング４５とガ
イドリング４６が摺動する。

【００２４】ここでピストン４４が下降すると上蓋４９
上の吸込弁５０を経て気体が吸入され、逆にピストン４
４が上昇すると上蓋４９上の吐出弁５１を経て気体が吐
出される。

【００２５】上記構成にあたって、シリンダーライナー
４３は、第１の部材であるガイドリング４６が経時的に
位置を変えながら接触する摩擦面を備えた第２の部材に
相当し、この材質には、多孔質なプラスチック、焼結金
属、セラミックス等を基材として、その空孔に潤滑油を
含浸させたもの、あるいは前記基材と固体潤滑剤を複合
させたものを用いる。

【００２６】また前記第１の部材に相当するピストンリ
ング４５、ガイドリング４６の材質には、一般的な材料
として、それぞれテフロン系の複合樹脂、硬質クロムメ
ッキを用いる。この他にガイドリング４６自身の耐摩耗
性の向上を図るため、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、そしてクロミア
（Ｃｒ₂Ｏ₃）等の緻密質のセラミックスを用いてもよ
い。

【００２７】このように、カイドリング４６が経時的に
位置を変えながら接触する摩擦面を備えたシリンダーラ
イナー４３、すなわち摩擦面の面積の大きい部材の側
に、潤滑油を含浸、または固体潤滑剤を複合している。
そのため、シリンダーライナー４３とカイドリング４６
とが摺動する際、シリンダーライナー４３の摩擦面から
良好な潤滑状態を保つのに十分な量の潤滑油、または固
体潤滑剤が互いの摺動面間に連続的に供給される。その
結果、形成された油膜や潤滑剤層は、摺動面の凹凸によ
って極荷重のかかる箇所の荷重を支え、固体接触を和ら
げる。このように十分な量の潤滑油、固体潤滑剤の存在
は、摺動装置の中の前記２つの部材について、厳しい摺
動条件下での低摩擦、低摩耗、または焼付きの防止を実
現する。

【００２８】つぎに本実施例と従来例の摩擦摩耗特性に
ついて、調べた試験結果について説明する。

【００２９】図４は摩擦摩耗特性の評価に使用したピン
−ディスク型摩擦摩耗試験機である。これは、固定試験
片であるピンＡ先端部が、回転試験片であるディスクＢ
の端面に、ある荷重で押し付けるものである。ピンＡの
中心軸とディスクＢの回転軸とは、ある距離を持ってず
れているので、ピンＡは時間とともにディスクＢ端面上
を、円形の軌跡を描きながら移動する。この場合、１サ
イクル中のピンＡの摩擦面は常に一定で固定されている
のに対して、ディスクＢの摩擦面は、ピンＡの移動とと
もに経時的に変化し、結果として全体としての摩擦面の
面積は、ディスクＢ側が大きいことになる。

【００３０】図５は、前記試験機により評価した本実施
例、及び従来例の摩擦係数と比摩耗量を示している。本
実施例とは、単位時間当りの摺動面積の大きいディスク
Ｂ側に潤滑油含浸型炭化珪素を、ピンＡ側に基材を炭素
鋼とし、クロミア系セラミック溶射を施したものを用い
た組合せである。また従来例とは、逆にピンＡ側を潤滑
油含浸型炭化珪素、ディスクＢ側をクロミア系セラミッ
ク溶射としたものの組合せである。

【００３１】図５から明らかなように、本実施例の組合
せは従来例の組合せに比べて、摩擦係数が約１／５、比
摩耗量が１／１００以下という、極めて優れた摩擦摩耗
特性を示している。このことから、経時的に摩擦面が移
動する部材、すなわち摩擦面の面積の大きい部材の側に
潤滑油含浸型、あるいは固体潤滑材複合型といった自己
潤滑性材料を用いた方がその潤滑効果を十分に引き出せ
ることが理解できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の摺動装置では、常に固定された同一の摩擦面で摺
動を行なう第１の部材と、前記第１の部材が経時的に位
置を変えながら摺動する摩擦面を備えた第２の部材のう
ち、前記第２の部材の側に潤滑油を含浸、または固体潤
滑剤を複合させているため、高速、高荷重下、そして無
給油の極めて厳しい摺動条件下においても、自己潤滑性
材料の有する潤滑効果を十分に発揮して、広い条件下で
安定した低摩擦、低摩耗を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるロータリー圧縮機の縦
断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明の一実施例である往復動圧縮機の縦断面
図である。

【図４】摺動特性の評価に使用した試験装置を示す概略
説明図である。

【図５】図４の試験機により評価した本実施例、及び従
来例の摩擦係数と比摩耗量を示す図である。

【符号の説明】

３ リング ６ ベーン ４３ シリンダーライナー ４６ ガイドリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の摩擦面で摺動を行なう第１の部材
   と、前記第１の部材が経時的に位置を変えながら常時接
   触する第２の部材からなる摺動装置において、前記第２
   の部材に潤滑油を含浸、または固体潤滑剤を複合させた
   ことを特徴とする摺動装置。
2. 【請求項２】 前記第２の部材が、プラスチック、焼結
   合金、またはセラミックスを主体とする材料であること
   を特徴とする請求項１記載の摺動装置。