JPS59221479A - 斜板式コンプレツサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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リに関Ｊるものである。

し従来技術］ 従来Ｊ、す、自動車の空調システムには、軸と平？−ｊ
に設（）られ、１．：複数個のシリンダボアをもつシリ
ンタブロックと、該シリンダブロッ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ど、該ピストンと該斜板との間に
介在し、該斜板の回転により該ビス１ヘンを往復運動さ
μるシ］−とで（ＩＩ５成される斜板式」ンブレッサが
使用されている。このコンプレッサでは、回転軸の回転
にＪ、り斜板が揺動し、これによりビス１−ンが往復運
動をしてシリンダ内のガスを圧縮づる。

この斜板式；１ンプレツザにＪ３いて、斜板、シ」−ｚ
９はアルミニラ１１やアルミニウム合金が使用されてい
る。例えば、摺動条件のきびしい斜板には、シリコンを
１７・〜２５％と共晶組成以上含有させたアルミニウム
ー高シリコン′合金が使用されている。シリコン含有率
゛を１７〜２５％と高くした場合には、シリコンを共晶
組成以上含有することがら、硬質粗大粒子である初晶シ
リコンが母材の内部にも表面にも生じており、表面に生
じた硬質の初晶シリ」ンによって耐摩耗１イ［が優れた
ものとなる。

然しながら、この場合には表面加工方法によっては、第
１図に示づように、表面に生じている硬質粗大粒子であ
る初品シリコン１が表面がら脱落づること、がある。

この様に初晶シリコン１が８７２落Ｊると、アルミニウ
ムー高シリコン合金であゝりながら、耐摩耗性がそれだ
１）低下し、潤滑剤等が不足となっ７ｊときに焼付きを
生じ易い。

また、母Ｈのシリコン含イ’ｉｍが高いと、ｆｉ４１！
Ｊ耗性が侵れたものとなる反面、１１１月が６ろくなる
為、加工が回動、機械的強度が十分でないといった問題
が生ずる。

即ち母材全体のシリコンの含イｊｆｆｉを高める手段（
は、１記した強磨上の問題があるｌこめ、シリコン含有
量に一定の上限がある。

ｌ発明の［１的」 本発明は−１−記した従来の問題点を克服゛りるもので
あり、１４１月強爪を低下させることなく耐摩耗性や耐
焼（−１ｔ！ｌを向」ニしｉ！〕る斜板式コンプレツリ
を捉１共ブることを目的どづる。

Ｌ発明の（１４成」 即ち本発明の斜板式コンプレツリ゛は、前記斜板Ｊ３よ
び前記シューの少なくどし一方はアルミニウム又はアル
ミニウム合金の１”Ｊ　４ΔＣ′４ｊ１ｚ成され、その
１コア動面の少なくとし一部は該１２ｉ月よりら？：チ
瀧度の初晶シリ」ンをイｊ′ｔｌる硬化層の表面で構成
されていることを特徴とするものである。

本発明の斜板式二１ンプレッザにＪ３いては、それらを
構成づるシリンダーブロック、斜板、ビス１−ン哲の４
１１１成物品の形状は従来の斜板式コンプレツリ゛のそ
れらと同一で゛ある。本発明にＪ３いては少なくども斜
板又はシューのいずれか一方の母材がアルミニウム又は
アルミニウム合金であり、その摺動面の少なくとも一部
が硬化層で構成されている。

斜板、シューその他の物品の代表的な母材材１３１とし
て、アルシル合金が知られている。このフルジル合金は
シリコン含有率が１３〜３０重叩％程度と共晶組成以上
の高いシリコン含有率をもち、マトリックス中に初晶シ
リコンを右Ｊる。ｌがアルシル合金のように高いシリコ
ン合金の場合には、１’Ｊ　４４自体がづぐれた摺動特
性をｂつため、きびしい摺動条件で使用する場合に適づ
る。ｌ８動条件が比較的緩い場合には、母ｔｔＡＵ斜と
し゛ｃ１シリコン含有団を共晶組成以下例えば１％程度
と低（し、マトリックス中に初晶シリコンを有しないノ
フルミニウムーシリコン合金を用いてもよい。他に、１
８動面の母材材料として、アルミニウムーマグネシウム
系合金、アルミニウムーシリコン−銅系合金、アルミニ
ウムーマグネシウム系合金を用いることができる。摺動
を含む部品のｌ」月材石は、摺動条件に合わせて、種々
選択゛りることができる。また、母材としては鋳造品、
鍛造品、機械加工品のいかんを問わない。

１曲化層は、上記斜板、シュー等の部品を４１４成する
Ｉｕ材表面に一体的に形成され、該母材よりも高温用の
シリ」ンを右１−る。硬化層のシリコン含有率は３０〜
７０重量％程度が適当である。この硬化層には多数の初
晶シリコンが形成されている。

なお、硬化層の初晶シリニ夏ンは１々ＨＪ中の初晶シリ
コンに比較して密度が高くかつ一個の粒子が大きい。従
って硬化層は、ツノルミニウム又はアルミニウム系合金
の摺動面の母材よりｂ硬い。硬化層の厚さは０．２〜０
．８ｍｍ稈度が好ましい。

硬化層は、摺動向の全面にわたって形成されていても一
部に形成されでいてもＪ、い。従って硬化層は、適数条
の線状どして形成されていてもよい。

線状に形成づる場合には、摺動方向と平行、直交、斜交
するとかリング状、放射状、直線状等一定の根株を描い
Ｉこ状態で形成覆ることができる。

尚上記した様に硬化層を線状に形成した場合には、イの
摺動向をｆｔ１ｌ　＋！づ−るど、第２図にその断面を
示す様に、１曲化層７１にり乙柔らかい母材３の表面が
ある深さＬｌ例えば０．２〜０．５μｌ程度深くけずら
れ、これによって摺動向に上下のうねりが生じる。この
うねりは油膜形成を助けることから、摺動向の潤滑性を
向上さＶ１ηる。硬化層を線状に形成する場合には、硬
化層を摺動方向と平行に形成したり、あるいは、硬化層
を摺１ｌｌｌｊ向と交わる方向に形成するとにい。

硬化層は、ｆｆｉ材表面で溶融し、その接法母材表面で
凝固して該母材と一体的に形成するのがよい。

第３図〜第５図に本発明を特色づ【プる代表的な摺動面
を形成する部分の断面顕微鏡写真を示づ。

この部分は母材にＡ３９０を使用し、その表面にシリコ
ン粉末を線状に塗布し、このシリコン粉末にレーザビー
ムを照射して、シリコン粉末およびその周囲の母材を溶
融させ、その後凝固させて良材表面に硬化層を形成した
ものである。第３図の右側１／３の白い部分が母材、中
央部のレンズ状のものが硬化層である。なお、第３図の
倍率は５０倍である。第３図の母材および硬化層の組織
をそれぞれ２００倍の１８率で拡大した顕微鏡写真を第
４図、第５図に示す。第４図、第５図において黒い部分
が初晶シリコン、白い部分が？１〜リツクスのノフルミ
合金−Ｃある。第５図の硬化層の初晶シリ」ンは、第４
図の母材の初晶シリコンに比較し、形状か人さく、密工
１ニして存在りるのかわかる。

次に本発明に係る硬化層を製造する代表的な方ｄ、を第
６図（Δ）（＋−３）（Ｃ）を参照して説明する１、ま
−ヂ鋳造、鍛造、（太械加Ｔ等によって、アルミニウム
又（よノノルミニウ１１合金を、斜板やシューの所定の
形状に成形した後に、１１ｔ！動向となる表面をｒｔｌ
ｌ磨あるいは（ｔｌｌ削りる。次にシリコン粉末を樹脂
で混練したシリ」ンペース１〜５を、研磨研削した表面
に塗イｌｊ　する。樹脂とし−（’　ｌ；Ｌ　、アセチ
ル［ルＬ１−ス等を使用することができる。尚シリコン
ペーストを塗布づることに代え°Ｃ１シリコン粉末自体
を塗布りることしＣさる１１次に塗布したシリコンベー
ス１〜５〕にレーザ“ビームを照射づる。照射条１′１
は例えば、照射ビーム径１．５ｍｍ、レーザパワー密度
１　、４　＋ｔｗ、’ｍｍ２、移動速１ｆｆ０．６ｍ　
／ｍｉｎとする。この様にレーザービーｌ＼を照射り゛
るとシリ：１ンベース１〜５は溶融し、間柱にシリコン
ベースト５直下の母材も部分的に溶融づる。この状態で
レーザビームの照射をやめると、熱が母材中に伝達され
、溶融した部分が凝固し硬化層４が形成される。硬化層
４はシリコン含有量が極めて高いことから、硬化層４中
には初晶シリコンが＾１１ｉ１度に形成される。

硬化層４を摺動面にリング状あるいは放射状を描く様に
形成する場合には、シリコンベース１〜５を摺動面にリ
ング状あるいは放射状に塗布し、この塗布したシリコン
ペースト５に沿ってレーザビームを照射づればよい。

以上の様にして斜板又はシューの摺動面に硬化層４を形
成したならば、硬化層４で若干盛り上った摺動面の表面
を平滑に仕上げる。仕上げは、ラップ仕上げ、ペーパ仕
上げ、砥石仕上げ等を行ない、更にパフ研磨すれば、よ
い。

尚場合によっては、レーザビームに代えて電子ビームを
照射することににリシリコンペースト５を溶融してもよ
い。

本発明の斜板式コンプレッサにＡ３いては、斜板あるい
はシ＝Ｊ−の少なくともいり＃１ｈ＋　−７５の母材が
アルミニウムあるいはアルミニウム合金であり、その１
１′４動向には上１１ｄ硬化層が形成されている。特に
斜板ＧＪ高速で回Φｌニジ、小開も人きくなり、さらに
ぎびしいＨ７１Ｈ動条イ′１にδらされるため、斜板を
アルミ−ラム系金属（４１４成し、その摺動向に硬化層
を設りるのか好ましい。尚、斜板とシューの両者をアル
ミニウム系金属どし、てれらの摺動向に硬１Ｌ層を形成
し−（もＪ、い。その他シリンタを形成するシリンダボ
アに１ツクあるいはビス１〜ンをシフルミニウム系金屈
どし、その摺動面に硬化層を形成することらでさる。

また、ビス１−ンが上死点近傍にある位置に対応りる斜
板の１摺動部分く推力を受ける側）にのみ硬化層を形成
するように−りることもでさる。

１光明の効果］ 本発明の斜板式コンプレツリーにＪ３　に”（は、摺動
上１′１が廠しい斜板及びシューの少なくども一方番よ
、う′ルミニウム又はアルミニウム合金のｌｉｔ　ＩＪ
で構成され、その摺動面の少なくとも一部は、該ＢＪ材
よりも高濃瓜の初品シリコンを有する硬化層の表面で構
成されている。従って、この硬化層のｆ＃Ｊぎによって
上記摺動向は耐摩耗性に優れたものとなり、耐焼付性に
も優れたものとなる 故に本発明の斜板式」ンプレツザは耐久性が優れたもの
となる。

まＩＣ本発明にあっては、摺動面をもつ斜板やシューの
母材全体のシリコン含、有量を高めるのではなく、摺動
面となる表面だけに、母材よりも高濃度の初晶シリコン
を有づる硬化層を形成するものである。従って本発明に
あっては、母材の強度を低下させることなく耐摩耗性を
確保できる。

［実施例１］ 本発明の１実施例の斜板式コンプレツリーの断面図を第
７図に示す。第７図にＪ３いて７はシリンダブロックで
あり、このシリンダブロック７内には回転ＩＩＩＩＩ８
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かピンにより連結固定されている。

そして前記シリンダブロック７には放射状等間隔位置に
シリンダボア１３がイれぞれ形成され、各ボッ′１３内
には、ピストン゛１４か１２１動自在に１部合されてい
る。このシリンダブロック７のｈ端間］：１部には、バ
ルブプレー１・１５及びフロン１〜シソンタヘツド１６
とにＪ：り閉塞され、右端開口部にはバルブプレー１〜
１７及びり）ノシリンタヘッド１８により閉塞されでい
る前記ビス１−ン１４の中央部分には斜板１１の外周部
分を受【ノ入れる凹陥部Ｌｅａが形成され、この凹陥β
Ｉｉ　Ｉ　ＩＩ　ａのｑｖｌｌ　７ｊ向対向而には、そ
れぞれ球状凹陥部１４１）が形成されている。そして斜
板゛１１の端面には、半球状のシュー１９が１ト１接さ
れ、前記斜板１１の回転をビス１〜ン１４に往１（動と
し−Ｃ伝ｊ！りるようになっている。なお以−ヒの構成
は基本的に（，１従来の斜板式コンプレッサの構造と同
一である。

本実施例では、斜板１′１の摺動向が従来のものど！１
１４なっている。即ち、第８図に示ツＪ、うに、本実施
例ニカカル斜板１１　（７）　Ｉ’：、１　’＃Ａ　ニ
ハ、ＪＩＳ−ＡＣε３Ａアルシル合金を用い、ぞの表面
に巾約２゜５ｕｕ＋＋、厚さ約４００μｍの？ｌＩ２数
本の硬化層２ｏを放射状に形成した。°放射状に形成し
た結果、硬化１凶２０は摺動方向と交わる方向へ指向し
ている。

硬化層の形成はレーザビームでシリコン粉末を溶融して
形成したものである。

シューの母材としては炭素鋼ＪＩＳ−３５５Ｃを焼入れ
し、表面に浸ボロン処理を行い、ホウ化鉄層を形成した
。

本実施例の斜板式コンプレッサーは以上の（ｒへ成をも
つ。

つぎに、本実施例の斜板式コンプレツリーの性能を見る
ため、次の実験を実施した。ずなわら本実施例の斜板式
コンブレラυを駆動した状態でオイルを順次２０ＣＣづ
つ減少さけ、オイルが何Ｃａに減少したどきに焼き付が
生じるかの試験を行った。

この試験では摺動条件を次のようにした。

（１）回転数　　７５　Ｑ　ｒｌＮｎ （２）吐出圧　　２０ｋｇ／ｃｍ２ （３）吸入圧　　１　ｋｑ／ｃｍ２ （４）オイル　　１２０ｃｃより２０ＣＣづつ減少（５
）時間　　　５Ｈｒ この試ＰＪ：　Ｉｉ’ｉ宋にＪ、ると、オイルか４Ｑｃ
ｃとかなり少なくイｆっだどきに初めて焼（＝Ｊきが生
じた。

さらにシューをレラミック製のシューに代えたち、１合
についても同様に試験を行なった。結！、（！は同じく
オイルか／ｌ０ｃＧとかなり少なくなったときに初めＣ
焼イ′Ｊさが生じた。

尚、参考のために硬化層を−ｂたない斜板を具備した従
来の斜板式二１ンブレッリー の試験結果を示づ。この斜板は１ｌｉｊ月としてアルシ
ル合金（ＪＩｓ−八３９０）を用いたものＣ゛、この摺
動向はＢ）　ｖＪ衣表面形成されている。また、シー１
−とじては＾炭素クロム軸受鋼（Ｊ　ｒｓ−ｓｕＪ　２
　）で作ったものとレラミッつてイ′［っｋものとの二
押類を用いた。従来の斜板式コンプレツサーの試験結果
は、シ」−−に高１９（素り［１ム軸受鋼（ＪＩ　Ｓ　
−Ｓ　Ｕ　Ｊ　２　）製のシューを用いＩことき゛では
、Ａイル／ｆｉ　６０　ｃｃで焼（Ｊさが生じ、レラミ
ック製のシー１−を用いたどきではオイルか１００ｃｃ
で焼伺さが（！した。

実施例の斜板式：コンプレッサーの斜板は第８図に示づ
−ように、その硬化層２０がその摺動面に放射状形成さ
れている。これに代えそ、第９図に示す斜板１１′を使
用してもＪ：い。この斜板はアルミニウム合金鋳物（Ｊ
ＩＳ−ＡＣ８Ａ）で作られその摺動向に硬化層２１をリ
ング状に二重に形成したものである。この硬化層２１の
巾は約２．５１１１１１１で、厚さは約４００μ■であ
る。この硬化層２１はリング状に形成されているから摺
動方向と平行となっている。

なお、シューは実施例の斜板式コンプレッサーのＪ：う
に半球状のシューを用いてもよいが、第１０図に示ずＪ
：うに板状のシュー２４とボール２５を用いてもよい。

この斜板式コンプレッサーでは板状のシュー２４が斜板
と摺接し、ピストン１４の球状凹陥部１４ｂとシュー２
４の球状凹陥部との間にボール２５が介装されている。

このシュー２４の、斜板と摺動する摺動向に硬化層２６
が形成されている。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の摺動材料の表面の初晶シリコンか１１（
２落した状態を模式的Ｅこ示Ｊ断面図である。第２図は
本発明に係る硬化層の一例を示したものであり、摺動向
を？ｔｌｌ磨した状態を模式的に示す断面図である。第
３図、第４図ｄ３よひ第５図は本発明に係る硬化層の一
例を示づ断面顕微鏡写真である。 ｉ′５６図（△）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の硬化層の製造
工程を模式的に示ず断面図である。第７図は本発明の一
実施例の斜板式コンプレッサの縦断面図である。第８図
は第７図の斜板式コンプレッサーの斜板の拡大斜視図で
あり、第９図は他の斜板の拡大斜視図、第１０図は他の
斜板式コンプレツリーを示づ縦断面図である。 １１・・・斜板　　　　　１９・・・半球状のシュー２
４・・・平板状のシュー ２０．２１．２６・・・硬化層 特許出願人　　株式会社豊田自動織機製作所株式会社豊
田中央ω１究所 代理人　　弁理士　　大川　宏 同　　　弁理士　　評容　修 同　　　弁理士　　丸山明夫 第１図 Ｎ５２図 ら３６図 （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）軸と串ｔｊに設けられた複数個のシリンダボアを
   もつシリンダブロックと、該シリンダブロック内にａ３
   いて回転軸ににり回転される斜板と、該シリンダボア内
   に１７７動自在に嵌合されたビス１〜ンと、該ビス１ヘ
   ンど該斜板どの間に回動自在に介右し、該斜板の回転に
   Ｊ、り該ビス１〜ンを往復運動さ已るシＪ−ど（”　ｔ
   ｆ１５成されるコンブレラ−りにおいて、 前記、Ｉ：’ｌ仮Ｊ３Ｊ、ひ前記シーＬ−の少なくども
   一方はアルミニウム＼又はアルミニウム合金の／７Ｊ材
   で構成され、その１ト１動而の少なくとも一部は、該母
   料より６高：Ｌ’Ｊ瓜の初晶シリ」ンを右りる硬化層の
   表面で構成され（いることを特徴とＪる斜板式コンプレ
   ッサ。 （２）硬化層は、１古動り向と平行に線状に形成されで
   いる特許請求の範囲第１項ＩｉＣ載の斜板式コンプレッ
   サ。 （３）硬化層は、摺動方向と交わる方向に線状に形成さ
   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
   ナ。 （４）硬化層は、回動面の全面に形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ッサ。 （５）硬化層は、ｆｆ１月表面で溶融し、その後該母材
   表面で凝固して該母料と一体的に形成されたものである
   特許請求の範囲第１項記載の斜板式７−Ｉンブレッサ。 （６）硬化層の表面は、母拐表面よりわずかに突出して
   いる特許請求の範囲第１項記載の斜板式％式％ （ア）硬化層は、シューど摺動りる斜板の摺動面にリン
   グ状に形成されている特許請求の範囲第１項記載の斜板
   式コンプレツリ。 （８）＋ｆＪ！化層は、シューと摺動する斜板の摺動面
   に放射状に形成されている特ｒ＋’Ｆ　ｐｉ７求の範囲
   第１項記載の斜板１式コンブレッｇ−。