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WO2014168088A1 - 斜板式コンプレッサの半球シューおよび斜板式コンプレッサ - Google Patents

斜板式コンプレッサの半球シューおよび斜板式コンプレッサ Download PDF

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WO2014168088A1
WO2014168088A1 PCT/JP2014/059977 JP2014059977W WO2014168088A1 WO 2014168088 A1 WO2014168088 A1 WO 2014168088A1 JP 2014059977 W JP2014059977 W JP 2014059977W WO 2014168088 A1 WO2014168088 A1 WO 2014168088A1
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WO
WIPO (PCT)
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swash plate
hemispherical shoe
shoe
resin layer
hemispherical
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/059977
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章弘 大森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US14/783,841 priority patent/US9657728B2/en
Priority to EP14783311.5A priority patent/EP2985463B1/en
Priority to CN201480020310.8A priority patent/CN105121849B/zh
Publication of WO2014168088A1 publication Critical patent/WO2014168088A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0873—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0878—Pistons
    • F04B27/0886—Piston shoes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/0873—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof
    • F04B27/0891—Component parts, e.g. sealings; Manufacturing or assembly thereof casings, housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/14—Self lubricating materials; Solid lubricants

Definitions

  • the present invention relates to a substantially hemispherical hemispherical shoe for converting a rotary motion of a swash plate into a reciprocating motion of a piston interposed between a swash plate and a piston in a swash plate compressor used for an air conditioner for automobiles and the like. .
  • the swash plate compressor slides a hemispherical shoe on a swash plate mounted at a right angle and obliquely so as to be directly fixed to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing where refrigerant exists.
  • the rotational movement of the swash plate is converted into the reciprocating movement of the piston through the shoe to compress and expand the refrigerant.
  • Such swash plate compressors include a double swash plate type that compresses and expands refrigerant on both sides using a double-headed piston, and a single-slope that compresses and expands refrigerant only on one side using a single-headed piston.
  • the hemispherical shoes include those that slide only on one side of the swash plate and those that slide on both sides of the swash plate.
  • sliding with a large relative speed of 20 m or more per second occurs on the sliding surface of the swash plate and the hemispheric shoe, and the hemispheric shoe is used in a very severe environment.
  • the lubricating oil In lubrication, the lubricating oil is diluted while being dissolved in the refrigerant, circulated in the housing, and supplied to the sliding portion in the form of a mist.
  • the lubricating oil is washed away by the vaporized refrigerant, and the sliding surface between the swash plate and the hemispherical shoe at the start of the operation becomes a dry lubricating state without the lubricating oil, There is a problem that seizure is likely to occur.
  • a polyether ether ketone (PEEK) resin film is directly formed on at least sliding surfaces of a swash plate and a hemispherical shoe by an electrostatic powder coating method (see Patent Document 1).
  • PEEK polyether ether ketone
  • Patent Document 2 thermoplastic polyimide coating containing a solid lubricant formed by an electrostatic powder coating method
  • a binder made of PEEK resin at at least one sliding contact portion of the swash plate, hemispherical shoe and piston, and a solid lubricant dispersed in the binder is proposed.
  • the heat dissipation of the frictional heat decreases and the temperature of the hemispherical shoe base material increases, It can happen that the resin coating dissolves. Furthermore, the formation of the resin film by the electrostatic powder coating method or the application of the coating liquid exposes the hemispherical shoe to the firing temperature, and there is a concern that the strength may be reduced.
  • a swash plate having a lubricating coating is not only strict in processing accuracy such as flatness, parallelism and thickness accuracy of the sliding surface, but also low in price due to the large coating area of the lubricating coating made of expensive materials. There is a problem that it cannot be converted.
  • the present invention has been made in order to cope with these problems, and seizure does not occur even in a dry lubrication state without lubricating oil at the start of operation, and there is no deterioration in lubrication characteristics due to frictional heat generation and durability.
  • the object is to provide a fully secured hemispherical shoe.
  • Another object of the present invention is to provide a swash plate type compressor in which a lubricating film is removed from the sliding surface of the swash plate by using this hemispherical shoe.
  • the hemispherical shoe of the swash plate compressor according to the present invention has a hemispherical shoe attached to a swash plate mounted at a right angle and obliquely so as to be fixed directly to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing in which a refrigerant exists.
  • a swash plate type hemisphere shoe that slides and converts the rotational movement of the swash plate into a reciprocating movement of the piston through the hemispheric shoe to compress and expand the refrigerant.
  • the sliding flat part surface is made of a resin layer
  • the spherical part surface is made of a hemispherical shoe base material itself
  • the resin layer has a center part, an outer edge part from the direction perpendicular to the surface of the flat part part. , And an intermediate portion between the center portion and the outer edge portion, an annular belt portion having a thicker layer thickness than the center portion and the outer edge portion is formed in the intermediate portion.
  • the intermediate portion has a distance from the center of the surface of the flat portion within a range of 1/5 to 4/5 with respect to the diameter of the surface of the flat portion, and the central portion is a distance from the center of the surface of the flat portion. Is within the range of 1/5 with respect to the diameter of the surface of the flat surface, and the outer edge portion has a distance from the center of the surface of the flat surface that is outside of 4/5 with respect to the diameter of the surface of the flat surface. It is a range.
  • the maximum layer thickness of the annular band portion in the intermediate portion is characterized by being twice or more the maximum layer thickness of each of the center portion and the outer edge portion.
  • An annular recess in which the resin layer is undercut is formed on the base material surface of the hemispherical shoe in contact with the intermediate portion.
  • the resin layer is formed by injection molding a synthetic resin mainly composed of an aromatic polyether ketone (PEK) resin.
  • PEK aromatic polyether ketone
  • the swash plate type compressor of the present invention slides a hemispherical shoe on a swash plate attached at right angles and obliquely so as to be fixed directly to a rotating shaft or indirectly through a connecting member in a housing in which refrigerant exists.
  • a swash plate compressor that compresses and expands the refrigerant by converting the rotational movement of the swash plate into a reciprocating movement of the piston through the hemispheric shoe, and the hemispheric shoe is the hemispheric shoe of the present invention.
  • the sliding surface of the swash plate with the hemispherical shoe is a polished surface of the swash plate base material and has no lubricous coating.
  • the surface of the flat part sliding with the swash plate is made of a resin layer
  • the surface of the spherical part is made of the base material of the hemispherical shoe itself. Excellent heat dissipation even if it occurs. Therefore, it is possible to prevent the resin layer from dissolving even in the dry lubrication state at the start of operation.
  • the layer thickness in the intermediate part is larger than the central part and the outer edge part Since the thick annular band portion is formed, it is possible to prevent the resin layer from being peeled off by sliding with the swash plate.
  • the pressure distribution in sliding with the swash plate of the hemispherical shoe flat part is such that the distance from the center of the flat part surface is 1/5 to 4/5 with respect to the diameter of the flat part surface (intermediate part). Since it is the lowest, by making the thickness of the resin layer in the middle part thicker than the other parts, it is possible to improve the adhesion without reducing the heat dissipation. Further, the intermediate portion of the surface of the flat surface in the resin layer of the hemispherical shoe has a distance from the center of the surface of the flat surface in the range of 1/5 to 4/5 with respect to the diameter of the surface of the flat surface.
  • the outer edge is a range outside 4/5, the adhesion between the hemispherical shoe base material and the resin layer becomes higher, and the peel resistance of the resin layer is further improved. Moreover, heat dissipation can be ensured according to the pressure distribution. Further, by setting the thickness of the central portion and the outer edge portion of the resin layer to 0.1 to 1 mm, the frictional heat can be quickly radiated to the hemispherical shoe base material.
  • the maximum layer thickness of the annular band portion of the intermediate portion is more than twice the maximum layer thickness of each of the center portion and the outer edge portion, the contact area between the resin layer and the hemispherical shoe base material is increased.
  • the heat dissipation effect of the frictional heat is further increased, the adhesiveness with the resin layer is further increased, and the peeling resistance of the resin layer is further improved.
  • the resin layer is undercut, so even if the resin layer separates from the hemispherical shoe base material due to some abnormal situation, it will peel off from the hemispherical shoe. Can prevent falling.
  • the resin layer is formed by injection molding a synthetic resin mainly composed of an aromatic PEK-based resin, it is very excellent in reliability. In addition, masking is not required, and an extra manufacturing process is not increased, and an increase in price can be suppressed.
  • the swash plate compressor of the present invention includes the above-described hemispherical shoe, no seizure occurs on the sliding surface of the hemispherical shoe even in a dry lubrication state without lubricating oil at the start of operation.
  • This is a swash plate compressor that has excellent durability, no deterioration in lubrication characteristics due to heat generation, and is safe and has a long service life.
  • the sliding surface of the swash plate with the hemispherical shoe is a polished surface of the swash plate base material and does not have a lubricous coating, so despite being functionally equivalent, A low-cost swash plate compressor can be provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a swash plate compressor of the present invention.
  • the swash plate type compressor shown in FIG. 1 uses carbon dioxide gas as a refrigerant.
  • the swash plate 3 attached obliquely so as to be directly fixed to the rotary shaft 2 in the housing 1 in which the refrigerant exists is inclined. It is converted into a reciprocating motion of a double-headed piston 5 via a hemispherical shoe 4 that slides on both sides of the plate 3, and a refrigerant is generated on both sides of each piston 5 in a cylinder bore 6 formed at equal intervals in the circumferential direction of the housing 1.
  • the swash plate type that compresses and expands.
  • the rotary shaft 2 that is rotationally driven at high speed is supported by a needle roller bearing 7 in the radial direction and supported by a thrust needle roller bearing 8 in the thrust direction.
  • the swash plate 3 may be fixed to the rotary shaft 2 indirectly via a connecting member.
  • the aspect attached rather than diagonally may be sufficient.
  • Each piston 5 is formed with a recess 5a so as to straddle the outer periphery of the swash plate 3, and a hemispherical shoe 4 is seated on a spherical seat 9 formed on the axially opposed surface of this recess 5a.
  • the swash plate 3 is supported so as to be movable relative to the rotation of the swash plate 3. Thereby, the conversion from the rotational movement of the swash plate 3 to the reciprocating movement of the piston 5 is performed smoothly.
  • the hemispherical shoe 4 has a spherical portion that slides with the piston 5 (spherical seat 9) and a flat portion that slides with the swash plate 3.
  • the structure of the hemispherical shoe will be described in detail with reference to FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an example of the hemispherical shoe of the present invention, and FIG. 2B is a plan view.
  • the hemispherical shoe 4 has a substantially hemispherical structure composed of a spherical surface portion 4a constituting a part of a sphere and a flat surface portion 4b in which the sphere is cut by a substantially flat surface.
  • a resin layer 10 is formed on the flat portion 4b, and the surface of the flat portion 4b serving as a sliding surface with the swash plate is formed of the resin layer 10.
  • the resin layer 10 is not formed on the surface of the spherical portion 4a.
  • the surface of the spherical surface portion 4a serving as a sliding surface with the piston is made of the base material itself of the hemispherical shoe, and is a polished surface of the base material. Even if frictional heat is generated due to sliding with the swash plate, the heat can be released from the spherical portion, and the resin layer can be prevented from melting.
  • the base material of the hemispherical shoe that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has excellent mechanical strength and thermal conductivity.
  • metal materials such as steel, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, And ceramics.
  • the steel material include bearing steel (SUJ1 to 5 etc.), chromium molybdenum steel, carbon steel for machine structure, mild steel, stainless steel, high speed steel and the like. These steel materials may be subjected to treatment such as quenching to increase the surface hardness in order to reduce wear damage due to sliding contact with the piston.
  • iron-based, copper-iron-based, copper-based, and stainless-based sintered metals can be used as the base material for the hemispherical shoe. Since adhesion between the hemispherical shoe base material and the resin layer can be improved, it is preferable to use a sintered metal whose main component is iron, and further an iron-based sintered metal having a copper content of 10% by weight or less.
  • the base material of the hemispherical shoe made of sintered metal, the lubricating oil retention property on the surface of the spherical surface portion is excellent, and the adhesion of the resin layer in the flat surface portion can be improved by the anchoring effect of the surface unevenness.
  • the resin layer 10 is a thin layer formed along the shape of the surface of the flat surface of the hemispherical shoe base material, and the planar shape is circular. Further, the resin layer 10 is seen from the direction perpendicular to the surface of the flat portion surface in three parts: a center portion 10a, an outer edge portion 10c, and an intermediate portion 10b between the center portion 10a and the outer edge portion 10c. In the middle portion 10b, an annular band portion 10d having a thicker layer thickness than the center portion 10a and the outer edge portion 10c is formed.
  • the central portion 10a has a circular planar shape, and the intermediate portion 10b and the outer edge portion 10c have a donut shape.
  • the entire intermediate portion 10b is an annular band portion 10d.
  • a concave portion complementary to the annular band portion 10d is formed in a part of the flat portion of the hemispherical shoe base material.
  • the surface of the resin layer 10 serving as a sliding surface with the swash plate is a flat surface, and the annular band portion 10d is convex toward the spherical surface side with respect to the central portion 10a and the outer edge portion 10c and is thick.
  • the intermediate part 10b is, for example, in the range of 3 mm to 10 mm in diameter from the center of the surface of the flat part (diameter 13 mm), the central part 10a is in the range inside the diameter 3 mm, and the outer edge part 10c is in the range outside the diameter 10 mm. is there.
  • the range from 3 mm to 10 mm in diameter from the center of the surface of the flat portion is the portion where the pressure distribution in sliding with the swash plate is the lowest, and therefore the frictional heat tends to be slightly less than the other portions.
  • the heat dissipation is maintained. Moreover, since a contact area becomes large, the adhesiveness of a base material and a resin layer improves.
  • the chamfering shape may be either the C surface or the R surface, and the chamfering size is 0.3 to 1 mm in the direction of the plane portion, and a sufficient effect is exhibited.
  • the above-described annular band portion 10d having a layer thickness larger than that of the central portion 10a and the outer edge portion 10c is formed.
  • the adhesiveness between the material and the resin layer 10 becomes higher, and the peel resistance of the resin layer is improved.
  • the formation position of the annular band portion 10d having a large layer thickness is within the range of the intermediate portion 10b, and may be formed on the entire surface (for example, FIG. 2) or near the center portion 10a. It may be formed closer to the portion 10c or may be formed in the center (for example, FIG. 3).
  • the diameter of the surface of the flat surface of the hemispherical shoe 4 is 13 mm.
  • the intermediate portion 10b has a distance from the center of the surface of the flat portion within a range of 1/5 to 4/5 with respect to the diameter of the surface of the flat portion, and the central portion 10a is from the center of the surface of the flat portion.
  • the distance is in the range inside 1/5 with respect to the diameter of the flat surface, and the outer edge portion 10c is in the range in which the distance from the center of the flat surface is outside 4/5 with respect to the diameter of the flat surface.
  • a pressure distribution similar to that shown in the above specific range the pressure distribution in the intermediate portion is the lowest
  • the same effect can be obtained.
  • the layer thickness of the central portion 10a and the outer edge portion 10c is preferably 0.1 mm to 1 mm. If it is thinner than 0.1 mm, it is difficult to form a resin layer by injection molding or the like, and the wear resistance may not be sufficient. When it is thicker than 1 mm, the heat dissipation to the hemispherical shoe base material is lowered. A more preferable layer thickness of the central portion 10a and the outer edge portion 10c is 0.15 mm to 0.5 mm. The layer thicknesses of the central portion 10a and the outer edge portion 10c may be the same or slightly different, but the same is advantageous in manufacturing the substrate.
  • the maximum layer thickness of the annular band portion 10d of the intermediate portion 10b is preferably twice or more the maximum layer thickness of each of the center portion 10a and the outer edge portion 10c.
  • the contact area of a resin layer and a hemispherical shoe base material becomes large.
  • the heat dissipation effect of the frictional heat is further increased, the adhesion with the hemispherical shoe base material is further increased, and the peel resistance of the resin layer is further improved.
  • the upper limit of the layer thickness of the intermediate part 10b shall be about 1/3 with respect to the base material thickness of the hemispherical shoe of the part in which the annular band part 10d is formed.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another example of a hemispherical shoe.
  • this hemispherical shoe 4 ′ has an annular recess 4 c in which the resin layer 10 is undercut on the surface of the base material of the hemispherical shoe 4 in contact with the intermediate part of the resin layer 10.
  • the undercut here is a shape that becomes a three-dimensional obstacle when the resin layer moves in the direction separating from the hemispherical shoe base material.
  • an anti-trapezoidal shape such as a dovetail groove, one provided with a taper only on the inner peripheral side (FIG.
  • the inner diameter of the annular recess 4c on the bottom surface side is smaller than the inner diameter of the annular recess 4c on the surface side of the flat surface of the hemispherical shoe base material.
  • annular band portion 10d having a shape in which the annular recess 4c is filled with resin is formed.
  • the three-dimensional engagement between the annular recess 4c of the hemispherical shoe base and the annular band portion 10d can prevent the resin layer from peeling off from the hemispherical shoe base.
  • the formation method of the resin layer is not particularly limited, but it is preferably formed by insert molding in which a hemispherical shoe having a shape other than the resin layer is set in a mold and a synthetic resin is injection-molded thereon. Insert molding eliminates the need for masking and does not increase the number of extra manufacturing steps, thereby reducing costs.
  • the surface of the flat surface of the hemispherical shoe base material into a concavo-convex shape by physical surface treatment such as shot blasting or machining before forming the resin layer.
  • chemical surface treatment such as acidic solution treatment (mixed with sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, etc. or other solutions), alkaline solution treatment (mixed with sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. or other solutions) It is preferable to form a fine concavo-convex shape on at least the flat surface of the hemispherical shoe base material.
  • An acidic solution treatment is preferable because masking can be eliminated.
  • the fine uneven shape varies depending on the concentration, processing time, post-treatment, etc., in order to improve the adhesion due to the anchor effect, it is preferable to form fine unevenness with a concave pitch of several nm to several tens of ⁇ m.
  • the fine uneven shape formed by the chemical surface treatment has a complicated three-dimensional structure such as a porous structure, so that the anchor effect is easily exhibited, and particularly strong adhesion is possible.
  • the synthetic resin forming the resin layer is preferably a synthetic resin that can be injection-molded and has excellent lubrication characteristics and heat resistance.
  • synthetic resins include aromatic PEK resins, polyacetal (POM) resins, polyphenylene sulfide (PPS) resins, injection-moldable polyimide resins, polyamideimide (PAI) resins, polyamide (PA) resins, injection Examples thereof include a moldable fluororesin.
  • POM polyacetal
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PAI polyamideimide
  • PA polyamide
  • injection Examples thereof include a moldable fluororesin.
  • Each of these synthetic resins may be used alone or may be a polymer alloy in which two or more kinds are mixed.
  • an aromatic PEK resin As a main component, it is preferable to use an aromatic PEK resin as a main component.
  • an aromatic PEK-based resin By using an aromatic PEK-based resin, it is possible to obtain a hemispherical shoe that is excellent in heat resistance, oil resistance / chemical resistance, creep resistance, friction wear characteristics, and the like, and that is highly reliable.
  • aromatic PEK resins that can be used in the present invention include polyether ether ketone (PEEK) resin, polyether ketone (PEK) resin, polyether ketone ether ketone ketone (PEKEKK) resin, and the like.
  • Examples of the PEK resin include Victrex HT manufactured by Victrex
  • examples of the PEKKK resin include Victrex ST manufactured by Victrex.
  • the synthetic resin that forms the resin layer includes the above-described aromatic PEK resin, solid lubricants such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, graphite, and molybdenum disulfide, and fibers such as various whiskers, aramid fibers, and carbon fibers. It is preferable to make the resin composition which mix
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • graphite graphite, and molybdenum disulfide
  • fibers such as various whiskers, aramid
  • the synthetic resin forming the resin layer preferably has a melt viscosity of 50 to 200 Pa ⁇ s at a resin temperature of 380 ° C. and a shear rate of 1000 s ⁇ 1 .
  • a melt viscosity of 50 to 200 Pa ⁇ s at a resin temperature of 380 ° C. and a shear rate of 1000 s ⁇ 1 .
  • 0.1-1.0 mm thin insert molding can be smoothly performed on the surface of the hemispherical shoe base material.
  • the surface of the resin layer (the surface of the flat portion) serving as a sliding surface with the swash plate is polished after the resin layer is formed.
  • the surface roughness of the surface of the resin layer is preferably adjusted to 0.1 to 1.0 ⁇ mRa (JIS B0601). By setting it within this range, the real contact area on the sliding surface of the resin layer sliding with the swash plate is increased, the actual surface pressure can be lowered, and seizure can be prevented. If the surface roughness is less than 0.1 ⁇ mRa, the lubricating oil is insufficiently supplied to the sliding surface. If the surface roughness exceeds 1.0 ⁇ mRa, the surface area of the sliding surface is reduced, resulting in high local pressure and seizure. There is a fear. More preferably, the surface roughness is 0.2 to 0.8 ⁇ mRa.
  • An oil pocket may be formed on the surface of the resin layer (the surface of the flat portion) that becomes the sliding surface with the swash plate in order to supplement the lubricating action during the lean lubrication.
  • Examples of the shape of the oil pocket include a spot-like or streak-like recess.
  • Examples of the spot shape or the stripe shape include a parallel straight line shape, a lattice shape, a spiral shape, a radial shape, and a ring shape.
  • the oil pocket is preferably formed simultaneously with the injection molding. The depth of the oil pocket can be determined as appropriate below the thickness of the resin layer.
  • the oil pocket can be formed while ensuring a certain thickness or more of the resin layer over the entire sliding surface.
  • the swash plate type compressor in which the hemispherical shoe of the present invention is used is a swash plate that is fixed to the rotating shaft directly or indirectly through a connecting member at right angles and obliquely in a housing where refrigerant exists.
  • This is a swash plate type compressor that compresses and expands the refrigerant by sliding a hemispherical shoe and converting the rotational motion of the swash plate into a reciprocating motion of the piston through the hemispherical shoe.
  • the swash plate surface can be slid with the hemispherical shoe incorporated in the swash plate compressor while the polished surface of the substrate remains. Therefore, it is possible to provide an inexpensive swash plate compressor that is functionally equivalent.
  • steel materials such as carbon steel for machine structure (S45C), hot rolled steel plate for automobile structure (SAPH440), spheroidal graphite cast iron (FCD), copper alloys, and the like can be adopted.
  • the hemispherical shoe of the swash plate compressor of the present invention does not cause seizure even in a dry lubrication state without lubricating oil at the start of operation, and does not deteriorate the lubrication characteristics due to frictional heat generation, so that durability is sufficiently ensured. It can be used for various swash plate compressors.
  • carbon dioxide gas or HFC1234yf can be used as a refrigerant, and it can be suitably used for recent swash plate compressors that have high-speed and high-load specifications.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
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Abstract

　運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下がなく耐久性が十分に確保された半球シュー、および、この半球シューを使用することにより斜板の摺動面から潤滑性被膜を除いた斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。斜板式コンプレッサの斜板と摺動する半球シュー４であり、斜板と摺動する平面部４ｂの表面が樹脂層１０からなり、球面部４ａの表面が半球シューの基材自体からなり、樹脂層１０は、平面部表面を該表面に対して垂直な方向から、中心部１０ａ、外縁部１０ｃ、および中心部１０ａと外縁部１０ｃとの間の中間部１０ｂ、の３分割に見たときに、中間部１０ａ内に中心部１０ａおよび外縁部１０ｃよりも層厚さが厚い環状帯部分１０ｄが形成されている。

Description

斜板式コンプレッサの半球シューおよび斜板式コンプレッサ
　本発明は、自動車用エアコン等に用いられる斜板式コンプレッサにおいて、斜板とピストンとの間に介在して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換するための、略半球状の半球シューに関する。
　斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させるものである。このような斜板式コンプレッサには、両頭形のピストンを用いて冷媒を両側で圧縮、膨張させる両斜板タイプのものと、片頭形のピストンを用いて冷媒を片側のみで圧縮、膨張させる片斜板タイプのものとがある。また、半球シューは斜板の片側面のみで摺動するものと、斜板の両側面で摺動するものとがある。これらの斜板式コンプレッサでは、斜板と半球シューの摺動面に毎秒２０ｍ以上の大きな相対速度の滑りが発生して、半球シューは非常に過酷な環境で使用される。
　また、潤滑においては、潤滑油は冷媒に溶け込みながら薄められハウジング内を循環し、ミスト状となって摺動部に供給される。しかし、運転休止状態から運転を再開した場合において、気化した冷媒により潤滑油が洗い流されてしまい、運転開始時の斜板と半球シューとの摺動面は、潤滑油のないドライ潤滑状態となり、焼付きが発生しやすいという問題がある。
　この焼付きを防止する手段としては、例えば、斜板および半球シューの少なくとも摺動面にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂被膜を静電粉体塗装法により直接形成したもの（特許文献１参照）、固体潤滑剤を含有する熱可塑性ポリイミド被膜を静電粉体塗装法により形成したもの（特許文献２参照）が提案されている。
　また、高速・高温条件において高い摺動性を確保するため、斜板、半球シューおよびピストンの少なくとも一の摺接部位にＰＥＥＫ樹脂からなるバインダと、該バインダ中に分散された固体潤滑剤とからなる摺動層を形成したもの（特許文献３参照）が提案されている。
特開２００２－１８０９６４号公報 特開２００３－０４９７６６号公報 特開２００２－０３９０６２号公報
　従来技術では、斜板と半球シューの潤滑特性の向上のために、上記したとおり、斜板や半球シューの摺動面を潤滑性被膜で形成する方法が提案されてきたが、現実には斜板への潤滑性被膜の形成はあっても、半球シューへの潤滑性被膜の形成は皆無であった。この理由は、斜板に比べて半球シューの摺動面積が小さいうえに、ピストンの球面座との摺動も受けるため、摩擦熱によって潤滑性被膜の耐久性が十分に得られていないということが推測される。
　例えば従来技術のように、斜板およびピストンとの摺動のため半球シューの表面全体を樹脂被膜で覆った場合、摩擦熱の放熱性が低下するとともに半球シュー基材の温度上昇が発生し、樹脂被膜が溶解するということが起こり得る。さらには、静電粉体塗装法や塗液塗布による樹脂被膜の形成は、半球シューを焼成温度にさらすことになり強度低下の懸念がある。
　一方、潤滑性被膜を有する斜板は、摺動面の平面度、平行度、厚さ精度等の加工精度が厳しいだけでなく、高価な材料からなる潤滑性被膜の被膜面積が大きいため低価格化できないという問題がある。
　本発明はこれらの問題に対処するためになされたものであり、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下がなく耐久性が十分に確保された半球シューを提供することを目的とする。また、この半球シューを使用することにより、斜板の摺動面から潤滑性被膜を除いた斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
　本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューであり、該半球シューは、上記斜板と摺動する平面部表面が樹脂層からなり、球面部表面が半球シューの基材自体からなり、上記樹脂層は、上記平面部表面を該表面に対して垂直な方向から、中心部、外縁部、および中心部と外縁部との間の中間部、の３分割に見たときに、上記中間部内に中心部および外縁部よりも層厚さが厚い環状帯部分が形成されていることを特徴とする。
　上記中間部は、上記平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５～４／５の範囲であり、上記中心部は、該平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５より内側の範囲であり、上記外縁部は、該平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して４／５より外側の範囲であることを特徴とする。
　上記中間部の環状帯部分の最大層厚さは、上記中心部および上記外縁部のそれぞれの最大層厚さに対して２倍以上であることを特徴とする。
　上記中間部と接する半球シューの基材表面に、上記樹脂層がアンダーカットになる環状凹部が形成されていることを特徴とする。
　上記樹脂層は、芳香族ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）系樹脂を主成分とする合成樹脂を射出成形することにより形成されたものであることを特徴とする。
　本発明の斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサであり、上記半球シューが本発明の半球シューであることを特徴とする。特に、上記斜板の上記半球シューとの摺動面は、斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないことを特徴とする。
　本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、斜板と摺動する平面部表面が樹脂層からなり、球面部表面が半球シューの基材自体からなるので、斜板との摺動による摩擦熱が発生しても放熱性に優れる。そのため、運転開始時のドライ潤滑状態においても樹脂層が溶解することを防止できる。また、半球シューの平面部表面を、中心部、外縁部、および中心部と外縁部との間の中間部、の３分割に見たときに、中間部内に中心部と外縁部よりも層厚さが厚い環状帯部分が形成されているため、斜板との摺動によって樹脂層が剥がれることを防止できる。
　また、半球シュー平面部の斜板との摺動における圧力分布は、平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５～４／５の範囲（中間部）が最も低くなっているため、この中間部の樹脂層の厚さを他の部分よりも厚くすることで、放熱性の低下につながることなく、密着性を向上することができる。また、半球シューの樹脂層における平面部表面の、中間部は平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５～４／５の範囲であり、中心部は１／５より内側の範囲であり、外縁部は４／５より外側の範囲であるため、半球シュー基材と樹脂層との密着性がより高くなり樹脂層の耐剥離性がより向上する。また、圧力分布に応じて放熱性を確保することができる。さらに、樹脂層における中心部および外縁部の層厚さを０．１～１ｍｍとすることで、摩擦熱を速やかに半球シュー基材に放熱することができる。
　また、中間部の環状帯部分の最大層厚さは、中心部および外縁部のそれぞれの最大層厚さの２倍以上であるので、樹脂層と半球シュー基材との接触面積が大きくなり、摩擦熱の放熱効果がより高くなるとともに、樹脂層との密着性がより高くなり、樹脂層の耐剥離性がさらに向上する。
　また、樹脂層の中間部と接する基材表面に、樹脂層がアンダーカットになる環状凹部が形成されているので、何らかの異常事態によって樹脂層が半球シュー基材から分離したとしても半球シューから剥がれ落ちることを防止できる。
　また、上記樹脂層は、芳香族ＰＥＫ系樹脂を主成分とする合成樹脂を射出成形することにより形成されたものであるので、非常に信頼性に優れる。また、マスキングが不要であり、余分な製造工程が増えることがなく、価格上昇を抑えることができる。
　本発明の斜板式コンプレッサは、上述した半球シューを備えたものであるので、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、半球シューの摺動面での焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下がなく耐久性に優れ、安心、長寿命な斜板式コンプレッサとなる。
　また、上述した半球シューを用い、斜板の該半球シューとの摺動面が斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないので、機能面で同等であるにも拘らず、低価格の斜板式コンプレッサを提供することができる。
本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。 図１の半球シューを拡大して示す縦断面図および平面図である。 半球シューの他の例を示す縦断面図である。
　本発明の斜板式コンプレッサの一実施例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す縦断面図である。図１に示す斜板式コンプレッサは、炭酸ガスを冷媒に用いるものであり、冷媒が存在するハウジング１内で、回転軸２に直接固定するように斜めに取り付けた斜板３の回転運動を、斜板３の両側面で摺動する半球シュー４を介して両頭形ピストン５の往復運動に変換し、ハウジング１の周方向に等間隔で形成されたシリンダボア６内の各ピストン５の両側で、冷媒を圧縮、膨張させる両斜板タイプのものである。高速で回転駆動される回転軸２は、ラジアル方向を針状ころ軸受７で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受８で支持されている。この構成において、斜板３は、連結部材を介して間接的に回転軸２に固定される態様でもよい。また、斜めではなく直角に取り付けられる態様であってもよい。
　各ピストン５には斜板３の外周部を跨ぐように凹部５ａが形成され、この凹部５ａの軸方向対向面に形成された球面座９に、半球シュー４が着座されており、ピストン５を斜板３の回転に対して相対移動自在に支持する。これによって、斜板３の回転運動からピストン５の往復運動への変換が円滑に行われる。半球シュー４は、球面部がピストン５（球面座９）と摺動し、平面部が斜板３と摺動する。
　ここで、半球シューの構造を図２に基づき詳細に説明する。図２（ａ）は本発明の半球シューの一例を示す縦断面図であり、図２（ｂ）は平面図である。図２（ａ）に示すように、半球シュー４は、球体の一部を構成する球面部４ａと、該球体を略平面でカットした形態の平面部４ｂとからなる略半球状の構造を有する。この平面部４ｂには樹脂層１０が形成されており、斜板との摺動面となる平面部４ｂの表面が該樹脂層１０から構成される。樹脂層１０は、球面部４ａの表面には形成されていない。このため、ピストンとの摺動面となる球面部４ａの表面は、半球シューの基材自体からなり、該基材の研磨面となっている。斜板との摺動による摩擦熱が発生しても、該球面部から熱を逃がすことができ、樹脂層が溶解すること等を防止できる。
　本発明で使用できる半球シューの基材材質としては、機械的強度や熱伝導性に優れるものであれば特に限定されず、例えば、鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属材や、セラミックス等が挙げられる。鋼材としては、軸受鋼（ＳＵＪ１～５など）、クロムモリブデン鋼、機械構造用炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、高速度鋼などが挙げられる。これら鋼材は、ピストンとの摺接による摩耗損傷を軽減するために、焼入れなどの処理を施して表面硬度を高めてもよい。上記の中でも、信頼性から軸受鋼を用いることが好ましい。
　また、半球シューの基材材質として、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などの焼結金属も採用できる。半球シュー基材と樹脂層との密着性を高めることができることから、鉄が主成分の焼結金属、さらには銅の含有量が１０重量％以下の鉄系焼結金属とすることが好ましい。半球シューの基材を焼結金属製にすることで、球面部表面における潤滑油保持性に優れ、また、表面凹凸のアンカー効果により、平面部における樹脂層の密着性を向上させることができる。
　図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、樹脂層１０は、半球シュー基材の平面部表面の形状に沿って形成された薄肉層であり、平面形状は円状である。また、樹脂層１０は、平面部表面を該表面に対して垂直な方向から、中心部１０ａ、外縁部１０ｃ、および中心部１０ａと外縁部１０ｃとの間の中間部１０ｂ、の３分割に見たときに、中間部１０ｂ内に中心部１０ａと外縁部１０ｃよりも層厚さが厚い環状帯部分１０ｄが形成されている。中心部１０ａは平面形状が円状、中間部１０ｂおよび外縁部１０ｃはドーナツ状である。該図に示す形態では、中間部１０ｂの全体が、環状帯部分１０ｄである。また、半球シュー基材の平面部の一部に環状帯部分１０ｄとの相補的な凹部が形成されている。斜板との摺動面となる樹脂層１０の表面は平坦面であり、環状帯部分１０ｄは中心部１０ａおよび外縁部１０ｃに対して球面部側に凸状で厚さが厚くなっている。
　中間部１０ｂは、例えば、平面部表面（直径１３ｍｍ）の中心から直径３ｍｍ～１０ｍｍの範囲であり、中心部１０ａは直径３ｍｍより内側の範囲であり、外縁部１０ｃは直径１０ｍｍより外側の範囲である。平面部表面の中心から直径３ｍｍ～１０ｍｍの範囲は、斜板との摺動における圧力分布が最も低くなる部分であり、そのため摩擦熱も他の部分よりも若干少なくなる傾向がある。そのため、中間部１０ｂの一部または全部の樹脂層の厚さを、中心部１０ａや外縁部１０ｃの樹脂層の厚さよりも大きくしても放熱性が保たれる。また、接触面積が大きくなるため、基材と樹脂層との密着性が向上する。なお、基材において、中間部１０ｂと中心部１０ａおよび中間部１０ｂと外縁部１０ｃの境界は、面取りを設けることが望ましい。面取りを設けることによって、中間部１０ｂと中心部１０ａおよび中間部１０ｂと外縁部１０ｃの境界下にある樹脂層の局部摩耗が防止できる。面取りの形状はＣ面、Ｒ面の何れでもよく、面取りの大きさは、平面部方向に０．３～１ｍｍで十分な効果が発現する。
　また、平面部表面の中心から直径３ｍｍ～１０ｍｍの範囲である中間部１０ｂにおいて、中心部１０ａと外縁部１０ｃよりも層厚さが厚い上述の環状帯部分１０ｄを形成することにより、半球シュー基材と樹脂層１０との密着性がより高くなり、樹脂層の耐剥離性が向上する。この結果、斜板との摺動時において、環状帯部分１０ｄにより樹脂層１０の剥がれを防止できる。なお、層厚さが厚い環状帯部分１０ｄの形成位置は、中間部１０ｂの範囲内であれば、全面に形成しても（例えば、図２）、中心部１０ａ寄りに形成しても、外縁部１０ｃ寄りに形成しても、その中央部に形成してもよい（例えば、図３）。
　図２（ａ）において、半球シュー４の平面部表面の直径は１３ｍｍである。この直径を考慮すると、中間部１０ｂは平面部表面の中心からの距離が平面部表面の直径に対して１／５～４／５の範囲であり、中心部１０ａは平面部表面の中心からの距離が平面部表面の直径に対して１／５より内側の範囲であり、外縁部１０ｃは平面部表面の中心からの距離が平面部表面の直径に対して４／５より外側の範囲である。このような相対的範囲内であれば、上述の具体的範囲で示した場合と同様の圧力分布（中間部の圧力分布が最も低くなる）が得られ、同様の効果が得られる。
　中心部１０ａおよび外縁部１０ｃの層厚さは０．１ｍｍ～１ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより薄いと射出成形等による樹脂層の形成が困難であり、耐摩耗性も十分でないおそれがある。１ｍｍより厚いと半球シュー基材への放熱性が低下する。なお、中心部１０ａおよび外縁部１０ｃのより好ましい層厚さは０．１５ｍｍ～０．５ｍｍである。なお、中心部１０ａおよび外縁部１０ｃの層厚さは同じであっても多少の差があっても構わないが、同じである方が基材の製造上有利である。
　中間部１０ｂの環状帯部分１０ｄの最大層厚さは、中心部１０ａおよび外縁部１０ｃのそれぞれの最大層厚さに対して２倍以上であることが好ましい。この範囲とすることで、樹脂層と半球シュー基材との接触面積が大きくなる。それにより、摩擦熱の放熱効果がより高くなるとともに、半球シュー基材との密着性がより高くなり、樹脂層の耐剥離性がさらに向上する。なお、中間部１０ｂの層厚さの上限は、環状帯部分１０ｄが形成される部分の半球シューの基材肉厚に対して１／３程度までとする。
　本発明の半球シューの他の態様を図３に基づき説明する。図３は半球シューの他の例を示す縦断面図である。図３に示すように、この半球シュー４’は、樹脂層１０の中間部と接する半球シュー４の基材表面に、樹脂層１０がアンダーカットになる環状凹部４ｃが形成されている。ここでのアンダーカットとは、樹脂層が半球シュー基材から分離する方向に向かう際に立体的な障害となる形状である。例えば、アリ溝のような反台形状や、内周側だけにテーパを設けたもの（図３）、外周側だけにテーパを設けたもの等が挙げられる。図３では、具体的には、環状凹部４ｃの底面側の内径を、環状凹部４ｃの半球シュー基材の平面部表面側の内径よりも小さい形状としている。
　樹脂層の形成後は、この環状凹部４ｃに樹脂が充填された形状の環状帯部分１０ｄが形成される。この半球シュー基材の環状凹部４ｃと、環状帯部分１０ｄとの立体的な係合により、樹脂層が半球シュー基材から剥がれ落ちることを防止できる
　樹脂層の形成方法は特に限定されないが、樹脂層以外の形状の半球シューを金型内にセットしてその上から合成樹脂を射出成形するインサート成形により形成することが好ましい。インサート成形により、マスキングを不要にでき、余分な製造工程が増えることがなく、低コスト化が図れる。
　樹脂層との密着性を高めるために、樹脂層の形成前において、半球シュー基材の平面部表面をショットブラスト、機械加工などの物理的表面処理により、凹凸形状に荒らすことが好ましい。また、酸性溶液処理（硫酸、硝酸、塩酸など、もしくは他の溶液との混合）、アルカリ性溶液処理（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、もしくは他の溶液との混合）などの化学的表面処理を施し、半球シュー基材の少なくとも平面部表面に微細凹凸形状を形成することが好ましい。酸性溶液処理であるとマスキングを不要にすることができるため好ましい。微細凹凸形状は、濃度、処理時間、後処理などによって異なるが、アンカー効果による密着性を高めるためには、凹ピッチが数ｎｍ～数十μｍの微細な凹凸にすることが好ましい。化学的表面処理により形成された微細凹凸形状は、多孔質のような複雑な立体構造となっているため、アンカー効果を発揮しやすく、特に強固な密着が可能となる。
　樹脂層を形成する合成樹脂としては、射出成形可能で、潤滑特性および耐熱性に優れた合成樹脂が好ましい。このような合成樹脂としては、例えば、芳香族ＰＥＫ系樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、射出成形可能なフッ素樹脂などが挙げられる。これらの各合成樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。
　これらの合成樹脂の中でも、芳香族ＰＥＫ系樹脂を主成分として用いることが好ましい。芳香族ＰＥＫ系樹脂を用いることで、耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ特性、摩擦摩耗特性などに優れ、非常に信頼性の高い半球シューを得ることができる。 本発明で使用できる芳香族ＰＥＫ系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂などがある。本発明で使用できるＰＥＥＫ樹脂の市販品としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇなど）、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製：Ｋｅｔａ　Ｓｐｉｒｅ　ＰＥＥＫ（ＫＴ－８２０Ｐ、ＫＴ－８８０Ｐなど）、ダイセル・エボニック社製：ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ（１０００Ｇ、２０００Ｇ、３０００Ｇ、４０００Ｇなど）などが挙げられる。また、ＰＥＫ樹脂としては、ビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＨＴなどが、ＰＥＫＥＫＫ樹脂としてはビクトレックス社製：ＶＩＣＴＲＥＸ　ＳＴなどが、それぞれ挙げられる。
　樹脂層を形成する合成樹脂は、上記した芳香族ＰＥＫ系樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤や、各種ウィスカ、アラミド繊維、炭素繊維等の繊維状補強材を配合した樹脂組成物とすることが好ましい。繊維状補強材、および無機系の固体潤滑剤（黒鉛、二硫化モリブデンなど）は、芳香族ＰＥＫ系樹脂の成形収縮率を小さくする効果があり、半球シュー基材とのインサート成形時に、樹脂層の内部応力を抑える効果がある。また、固体潤滑剤は、潤滑油が希薄な条件であっても低摩擦となり、焼き付きを防止できる。
　樹脂層を形成する合成樹脂は、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度が５０～２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。溶融粘度がこの範囲であると、半球シュー基材の表面に０.１～１．０ｍｍの薄肉インサート成形が円滑に行なえる。芳香族ＰＥＫ系樹脂を主成分とする合成樹脂の場合、溶融粘度を上記範囲にするためには、上記条件における溶融粘度が１５０Ｐａ・ｓ以下の芳香族ＰＥＫ系樹脂を採用することが好ましい。
　斜板との摺動面となる樹脂層の表面（平面部表面）は、樹脂層形成後に研磨加工することが好ましい。研磨加工により、個々の高さ寸法にばらつきがなくなり非常に精度が向上する。また、樹脂層の該表面の表面粗さは、０.１～１.０μｍＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１）に調整することが好ましい。この範囲内にすることで、斜板と摺動する樹脂層摺動面における真実接触面積が大きくなり、実面圧を下げることができ、焼き付きを防止することができる。表面粗さが、０.１μｍＲａ未満では摺動面への潤滑油の供給が不足し、１.０μｍＲａをこえると摺動面での真実接触面積の低下により、局部的に高面圧となり、焼き付くおそれがある。さらに好ましくは、表面粗さ０.２～０.８μｍＲａである。
　斜板との摺動面となる樹脂層の表面（平面部表面）には、希薄潤滑時における潤滑作用を補うため、オイルポケットを形成してもよい。オイルポケットの形態としては、斑点状または筋状の凹部が挙げられる。斑点状または筋状としては、平行な直線状、格子状、渦巻状、放射状または環状などが挙げられる。オイルポケットは、射出成形時に同時に形成することが好ましい。オイルポケットの深さは、樹脂層の厚み未満で適宜決定できる。樹脂層の中間部の環状帯部分の位置に合わせて環状溝等を設けることで、摺動面全域にわたり一定以上の樹脂層の厚みを確保しながら、オイルポケットを形成できる。また、斜板との摺動面となる樹脂層の表面（平面部表面）に動圧溝を設けてもよい。
　本発明の半球シューが使用される斜板式コンプレッサは、冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して上記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサである。この斜板式コンプレッサに本発明の半球シューを使用することによって、半球シューと摺動する斜板においては、潤滑性被膜を除くことができる。すなわち、斜板表面は基材の研磨面のままの状態で斜板式コンプレッサに組み込み半球シューと摺動させることが可能となる。このため、機能面で同等でありながら、低価格の斜板式コンプレッサを提供することができる。なお、斜板の基材は、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）、自動車構造用熱間圧延鋼板（ＳＡＰＨ４４０）、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）などの鋼材や銅合金などが採用できる。
　本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、運転開始時の潤滑油のないドライ潤滑状態においても、焼付きが発生せず、摩擦発熱による潤滑特性の低下がなく耐久性が十分に確保されるので、種々の斜板式コンプレッサに利用することができる。特に、炭酸ガスやＨＦＣ１２３４yｆを冷媒とし、高速高負荷仕様である近年の斜板式コンプレッサにも好適に利用することができる。
　　１　　ハウジング
　　２　　回転軸
　　３　　斜板
　　４、４’　半球シュー
　　４ａ　球面部
　　４ｂ　平面部
　　４ｃ　環状凹部
　　５　　ピストン
　　５ａ　凹部
　　６　　シリンダボア
　　７　　針状ころ軸受
　　８　　スラスト針状ころ軸受
　　９　　球面座
　　１０　樹脂層
　　１０ａ　中心部
　　１０ｂ　中間部
　　１０ｃ　外縁部
　　１０ｄ　環状帯部分

Claims (7)

  1. 　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサの半球シューであって、
    　前記半球シューは、前記斜板と摺動する平面部表面が樹脂層からなり、球面部表面が半球シューの基材自体からなり、
    　前記樹脂層は、前記平面部表面を該表面に対して垂直な方向から、中心部、外縁部、および中心部と外縁部との間の中間部、の３分割に見たときに、前記中間部内に中心部および外縁部よりも層厚さが厚い環状帯部分が形成されていることを特徴とする斜板式コンプレッサの半球シュー。
  2. 　前記中間部は、前記平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５～４／５の範囲であり、前記中心部は、該平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して１／５より内側の範囲であり、前記外縁部は、該平面部表面の中心からの距離が該平面部表面の直径に対して４／５より外側の範囲であることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
  3. 　前記中間部の環状帯部分の最大層厚さは、前記中心部および前記外縁部のそれぞれの最大層厚さに対して２倍以上であることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
  4. 　前記中間部と接する半球シューの基材表面に、前記樹脂層がアンダーカットになる環状凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
  5. 　前記樹脂層は、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂を主成分とする合成樹脂を射出成形することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
  6. 　冷媒が存在するハウジング内で、回転軸に直接固定するように、または連結部材を介して間接的に、直角および斜めに取り付けた斜板に半球シューを摺動させ、この半球シューを介して前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換して、冷媒を圧縮、膨張させる斜板式コンプレッサであって、
    　前記半球シューが、請求項１記載の半球シューであることを特徴とする斜板式コンプレッサ。
  7. 　前記斜板の前記半球シューとの摺動面は、斜板基材の研磨面であり潤滑性被膜を有さないことを特徴とする請求項６記載の斜板式コンプレッサ。
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