JPH11132143A - 斜板式コンプレッサ用シュー及びその製造方法 - Google Patents

斜板式コンプレッサ用シュー及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜板式コンプレッサ用シューの耐摩耗性、耐
焼付き性を高めて長寿命にする。 【解決手段】 ピストン4の球面座4bと接する凸球面
14と、斜板2と接する平坦な摺接面18を備える半球
状シュー10の表面に窒化層を形成する。製造方法とし
ては、型鍛造、フラッシングの後、窒化処理を施して表
面に硬化層を形成させ、続いて、焼戻しを行い、研削の
後、プレス加工により半球状に成形し、そして焼入れ、
バレル、平面研削、平面バフを行って製品シューを得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用エアコ
ン等に用いられる斜板式コンプレッサのシュー及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】斜板式コンプレッサは、図2にその概略
構成を示すように、一対のシリンダブロック(5a,5
b)内に、斜板(2)を固定した回転軸(3)が回転自
在に支持されている。シリンダブロック(5a,5b)
には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア(5)
が形成され、各ボア(5)内に両頭形のピストン(4)
が摺動自在に収容されている。各ピストン(4)の中央
部分には斜板(2)の外周部を跨ぐようにして凹陥部
(4a)が形成され、この凹陥部(4a)の軸方向対向
面に球面座(4b)が形成されている。シュー(1)は
この球面座(4b)に収容され、斜板(2)とピストン
(4)との間に介在して、斜板(2)の回転運動をピス
トン(4)の往復運動に変換させる働きをする。なお、
両頭形のピストンを備えた複動形の場合を例示したが、
単動形の場合も基本的には同様の構成である。シュー
(1)は一般に半球状で、その球面状外周面にてピスト
ン(4)の球面座(4b)と係合し、平坦な底面にて斜
板(2)と摺接する。
【0003】シュー(1)は鋼球から型鍛造によって成
形され、半球状ないしはボタン状の外観を呈している。
このシュー(1)は、通常、軸受鋼(SUJ2)からな
る鋼球を素形材として、型鍛造(ヘッダー)、フラッシ
ング、研削、プレス加工といった工程を経て製造される
(特公平3−33419号公報、特公平7−24913
号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】斜板式コンプレッサに
おいては、斜板の回転揺動に伴い、シューはいわゆるミ
ソ擦り運動を強いられるため、局部当たりが生じやす
く、さらに、この種の部位の潤滑油は摺動に適した油で
はなく、冷媒液と混合した希薄な油であるため、潤滑環
境として極めて厳しい。これが焼付き等の不具合の原因
となる。このような状況下において、耐摩耗性があり、
かつ、耐焼付き性のあるシューが要求されている。
【0005】そこで、この発明の目的は、斜板式コンプ
レッサ用シューの耐摩耗性、耐焼付き性を向上させるこ
とにあり、また、そのような特性を備えたシューの製造
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の斜板式コンプレッサ用シューは、シュー
の表面に窒化処理を施し、極表面に高硬度の硬化層を形
成したものである。
【0007】すなわち、請求項1の発明は、ピストンの
球面座と接する凸球面と、斜板と接する平坦な摺接面を
備える半球状シューの表面に、窒化処理による硬化層を
形成させたことを特徴とする斜板式コンプレッサ用シュ
ーである。
【0008】請求項2の発明は、軸受鋼を型鍛造により
球形に成形し、研削した素形材を、プレス加工により半
球状に成形してシューを製造するにあたり、研削加工の
前に、前記素形材に窒化処理を施して表面に硬化層を形
成したことを特徴とする斜板式コンプレッサ用シューの
製造方法である。
【0009】より具体的には、型鍛造、フラッシング、
窒化処理、焼鈍、研削、プレス、焼入れ焼戻し、バレ
ル、平面研削、平面バフといった工程を順次実行する
(請求項3)。
【0010】プレス加工によって半球状に成形する前の
球形の素形材に窒化処理を施すことにより、シューのそ
の後の加工工程での打ち疵等を減少させることができ
る。また、半球状に成形した後に窒化処理を施すことも
考えられるが、球形の素形材の段階で窒化処理を施した
方が、均一な硬化層を形成させやすい。これらの有利さ
は請求項2または3の製造方法によって製造されたシュ
ーも当然に享受する(請求項4)。
【0011】
【発明の実施の形態】図1にシュー(10)の形状を例
示する。もっとも、本発明は図1に例示した形状のシュ
ーに限らず、その他の形状のものについても適用するこ
とができることは言うまでもない。シュー(10)は図
示するように半球状ないしはボタン状の外観を呈してお
り、外周面(14)にてピストン(4)の球面座(4
b)と接し、平坦な底面(18)が斜板(2)との摺接
面となる。外周面(14)は球面座(4b)の曲率半径
R1と等しい曲率半径の凸球面である。外周面(14)
と底面(18)とはなめらかに連続している。底面(1
8)の中央部に凹所を形成することもある。シュー(1
0)の頂部(16)は球面座(4b)から離れていて球
面座(4b)との間に凹所を形成している。図示例の場
合、頂部(16)は外周面(14)の曲率半径R1より
も大きな曲率半径R2の部分球面で構成されるが、凸球
面状の外周面を直線的に切除して頂部を形成してもよ
い。いずれの場合も頂部(16)と外周面(14)とを
なめらかに連続させるのが望ましい。また、頂部(1
6)にさらに凹所を形成してもよい。
【0012】シュー(10)は鋼球から型鍛造によって
成形される。玉軸受に使用される焼入れされた軸受鋼
(SUJ2)からなる鋼球を素形材として用いることに
より、高精度のものを比較的安価に量産することができ
る。図3に従って製造工程を説明するならば、ヘッダー
による型鍛造で素材を球形に成形し、フラッシング後、
窒化処理を施して表面に均一な硬化層を形成させる。窒
化処理の具体的方法は、ガス窒化、液体窒化、イオン窒
化等の知られているいずれの方法を採用してもよい。次
に、焼戻しを行い、研削により所望の精度の鋼球に仕上
げた後、プレス加工により半球状に成形する。そして、
焼入れ、バレル、平面研削、平面バフを経て図1に示し
たような製品シューを得る。
【0013】
【実施例】本発明によるシュー(10)の耐焼付き性及
び耐摩耗性を検証するため、カーエアコンの斜板式コン
プレッサに用いられる半球シューおよび斜板の摩耗・摩
擦に与えるシューの表面処理の影響を、純滑り条件のモ
デル試験により試験した。試験機は、ピンオンディスク
型試験機をボールオンディスク型に改造したもので、冷
媒加圧雰囲気で試験ができるようにチャンバの加減圧が
可能である。ここでは、一定速度で回転するアルミ製円
盤(ディスク)に鋼球を垂直方向に所定の重量のウエイ
トで押し付け、鋼球の表面処理の有無が摩擦・摩耗にど
のように影響するかを試験した。ディスク材質は、高シ
リコン−アルミ材A390(17%Si,AA規格標
準)を平面仕上げしたものを用いた。
【0014】チャンバ内を50mmHgまで減圧した
後、代替フロンの冷媒ガスをゲージ圧で4kgf/ cm
2 まで充填して試験した。希釈率1%では、窒化処理品
は標準品に比べ、1.5:0.1(分)と15倍、ま
た、希釈率2%では、4.5:2.5(分)と1.8倍
の耐焼付き性能を有していることが判った。摩耗量の比
較をする目的で、試験途中焼付きが生じないように十分
な油量を供給し、試験を行った。表1にその結果を示
す。摩擦力は摩擦係数で評価し、摩擦係数の安定する運
転時間10分後の値を示す。摩耗量はディスクの摩耗痕
深さと幅で評価した。また、試験の繰返し数はn=2と
した。
【0015】
【表1】
【0016】試験条件は表2のとおりである。
【0017】
【表2】
【0018】ボールの表面処理は表3のとおりである。
【0019】
【表3】
【0020】 冷媒ガス中での試験に先立って、条件設定
を目的に空気中での予備試験を実施した。結果を図4に
示す。潤滑油量は最も少ない1%希釈液浸漬とした。焼
付きまでの時間は、予定では30分以内と設定していた
が、ここでの実験ではすべての試験が15分以内の寿命
となり、ほぼ予想通りの結果が得られた。焼付き時間の
長いものはn増しを行った。焼付き寿命時間は実施例>
比較例となり、実施例がやや優れていた。
【0021】 予備試験で潤滑油量と寿命時間のおおよそ
の値が確認されたので、以後の試験は冷媒ガス(HFC
134a)圧をゲージ圧で4kgf/ cm2 とし、潤
滑油量、およびボールの表面処理と焼付き寿命時間、
焼付きが発生しないように油量が十分にある状態でのボ
ールの表面処理と摩耗量、の2点について試験した。
【0022】希釈率1%の場合の結果を図5に示す。冷
媒ガス中での結果はすべてが1.5分以内で焼き付き、
非常に短寿命となった。空気中での結果(図4)と比べ
て1/5以下の寿命時間である。潤滑油中に冷媒ガスが
溶解し、油膜形成機能が低下するため、短寿命になった
と考えられる。
【0023】 希釈率2%の場合の結果を図6に示す。希
釈率1%の場合と比べて焼付きまでの時間は若干長くな
るが大幅には延びない。
【0024】 希釈率3%の場合の結果を図7に示す。希
釈率2%の場合に比べて焼付き寿命時間は長くなるが、
ばらつきも大きくなる。比較例と実施例とはほぼ同じ水
準と考えられる。
【0025】 摩耗量の比較をする目的で、試験途中で焼
付きが発生しないよう、十分な油量で試験を行った。潤
滑油はスポイトで10滴(0.25g)をディスク上の
トラック径内の中心部にあらかじめ塗布しておいた。3
0分間の運転で焼付きを生じたものは無かった。
【0026】 摩擦力は摩擦係数で評価した。摩耗量はデ
ィスクの摩耗痕が研削目と平行になる位置(0°と18
0°位置)で測定し、最大摩耗痕深さと幅で評価した。
また、試験の繰返し数はn=2とした。試験後のディス
クの摩耗痕深さ測定結果を図8に示す。ディスク摩耗痕
深さは比較例≒実施例となる。摩耗試験で得られた摩擦
係数の経時変化を図9に示す。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の斜板式
コンプレッサ用シューは、ピストンの球面座と接するシ
ューの外周面、および斜板と接する平坦摺動面が少なく
とも表面に窒化処理が施されているため、耐焼き付き性
が格段に向上し、コンプレッサの長寿命化が図れる。ま
た、鋼球の段階で窒化処理を施すことにより、均一な窒
化処理層ができ、また、シューの加工工程での打ち疵等
が減少する。さらに、軸受鋼を素材としているため、耐
摩耗性が向上し、加えて窒化処理により耐焼き付き性が
向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピストンの球面座に当接したシューの縦断面図
である。
【図2】斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【図3】製造工程を説明するための工程図である。
【図4】試験結果を示すグラフ図である。
【図5】試験結果を示すグラフ図である。
【図6】試験結果を示すグラフ図である。
【図7】試験結果を示すグラフ図である。
【図8】試験結果を示すグラフ図である。
【図9】試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
2 斜板 4 ピストン 4b 球面座 10 シュー 14 外周面(凸球面) 16 頂部 18 底面(摺接面)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンの球面座と接する凸球面と、斜
    板と接する平坦な摺接面を備える半球状シューの表面
    に、窒化処理による硬化層を形成させたことを特徴とす
    る斜板式コンプレッサ用シュー。
  2. 【請求項2】 軸受鋼を型鍛造により球形に成形し、研
    削した素形材を、プレス加工により半球状に成形してシ
    ューを製造するにあたり、研削加工の前に、前記素形材
    に窒化処理を施して表面に硬化層を形成したことを特徴
    とする斜板式コンプレッサ用シューの製造方法。
  3. 【請求項3】 型鍛造、フラッシング、窒化処理、焼
    鈍、研削、プレス、焼入れ焼戻し、バレル、平面研削、
    平面バフの工程を順次実行する請求項2の斜板式コンプ
    レッサ用シューの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項2または3の製造方法によって製
    造された斜板式コンプレッサー用シュー。
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