JP3925730B2 - シュー - Google Patents

Description

本発明はシューに関し、より詳しくは、例えば斜板式コンプレッサに用いられて、斜板と摺動するシューに関する。

従来、斜板式コンプレッサとして、回転自在に設けた斜板と、この斜板と摺動する摺動面を有するシューとを備えたものは知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。
特開平１０−１５３１６９号公報 特開２００２−３１７７５７号公報

ところで、上述した従来の斜板式コンプレッサは、最近では高速で高荷重の条件下で、しかも潤滑油量が少ない条件において使用されるようになっている。このように、最近では斜板式コンプレッサの作動条件が益々苛酷なものとなっており、そのために斜板やシューの摩耗が激しくなり、しかもそれらの焼付きが生じ安いという問題が生じている。
さらに、従来からシューの摺動特性を向上させるために、シューの摺動面に表面処理を施したり、改質したりといった処理を行っているが、このような処理を行うことによりシューの製造コストが高くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、斜板と摺動する摺動面を備えたシューにおいて、
上記摺動面に多数の微小な環状膨出部からなる焼入れ部を形成し、上記各環状膨出部の半径方向内方側は潤滑油を貯溜可能な凹部となっており、また、各環状膨出部の半径方向外方側には潤滑油が流通可能な網目状凹部からなる潤滑油通路が形成されていることを特徴とするものである。

このような構成によれば、後述する試験結果からも明らかなように、従来と比較して耐焼付性が良好なシューを提供することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、摺動装置１は斜板式コンプレッサのハウジング内に設けられている。この摺動装置１は、上記ハウジング内に軸支した回転軸２に傾斜させて取り付けた斜板３と、この斜板３と摺動する複数のシュー４とから構成されている。
斜板３は円板状に形成されており、この斜板３における両方の端面は、シュー４と摺動する平坦な摺動面３Ａ、３Ａとなっている。
一方、シュー４は全体として半球状に形成されており、上記斜板３の摺動面３Ａと摺動する摺動面４Ａと、半球状をした半球状凸面４Ｂとから構成されている。

上記斜板式コンプレッサのハウジング内には、回転軸２と平行に、かつそれを囲繞して複数のピストン５を配置している。各ピストン５の一端に形成した円弧状の切欠き部５Ａ内に２個１組のシュー４を摺動自在に保持してあり、その状態の切欠き部５Ａを上記斜板３の外周部を包み込むように配置すると同時に、各組のシュー４の摺動面４Ａを斜板３の摺動面３Ａに当接させている。
そして、上記回転軸２が回転されると斜板３が回転して、斜板３の両端面である摺動面３Ａと各組のシュー４の摺動面４Ａとが摺動し、それに伴って各組のシュー４を介して各ピストン５が軸方向に進退動されるようになっている。
上述した構成は従来公知の摺動装置のものと変わるところはない。

しかして、本実施例のシュー４は鉄系材料であるＳＵＪ２からなり、端面からなる概略平坦な摺動面４Ａは、その中心側が外周縁よりも僅かに（２μｍ程度）盛り上がった中高形状となっている。これにより、摺動面４Ａが上記斜板３の摺接面３Ａと摺動する際には、両摺動面４Ａ、３Ａとの間に潤滑油が引き込まれやすい形状となっている。
そして、本実施例においては、シュー４の摺動面４Ａの全域にわたって後述するようにレーザを照射して焼入れすることにより、摺動面４Ａの耐焼付性を向上させている。

すなわち、本実施例における摺動面４Ａへの焼き入れの処理工程を説明すると、先ず、図２〜図３に示すように、ＳＵＪ２で半球状に製造したシュー４（母材）の端面である摺動面４Ａの全域に対して、千鳥状の配置で多数の同一径の円６を描くようにＹＡＧレーザを照射する。
上記各円６の直径は０．８ｍｍに設定してあり、また、上述したように各円６の配置状態は、摺動面４Ａの全域にわたって縦横のピッチＰが同一の千鳥状となるようにしている。また、上記ピッチＰは１．１ｍｍに設定している。
本実施例においては、上記摺動面４Ａに照射するＹＡＧレーザの出力は５０Ｗであり、これを摺動面４Ａの表面に対して２ｍｍの深さとなる位置でＹＡＧレーザの焦点が結ばれるように集光レンズを調整して、したがって摺動面４Ａの表面に対してはデフォーカスした状態でＹＡＧレーザを照射するようにしている。

このようにレーザが照射された摺動面４Ａにおける各円６の箇所は図４および図５に示すように環状に膨出して、断面が略三角形となる環状膨出部７となり、この環状膨出部７の半径方向の隣接内方側に、下方側が窄むテ―パ状の凹部８が形成されている。つまり、上記各円６を形成するようにレーザを摺動面４Ａに照射することで、レーザが照射された円６の箇所にクレーター状の環状膨出部７が形成される。環状膨出部７の高さおよび凹部８の深さは概ね０．１〜０．３μｍ程度となっている。さらに、各環状膨出部７の半径方向外方側には、相互に連通し、かつ摺動面４Ａの外周部まで到達する網目状凹部１０が形成されている。
各環状膨出部７とその深さ方向の内方側の箇所１１（破線９よりも上方側の箇所）は、シュー４の母材の硬度であるＨｖ７５０に対してＨｖ１００程度硬度が増大して焼入れ処理がなされている。
他方、摺動面４Ａにおける各環状膨出部７の半径方向内方側および環状膨出部７の外方の箇所（凹部８および網目状凹部１０の箇所）は焼きなまされて非焼入れ部となっており、その部分は母材よりも硬度がＨｖ１００程度低下している。

本実施例においては、シュー４の摺動面４Ａに対して上述したように多数の円６を描くようにレーザを照射することにより、先ず多数の微小な環状膨出部７および凹部８と網目状凹部１０を形成する。
そして、その後にラップ加工によって一旦上記摺動面４Ａにおける全ての環状膨出部７を削除して摺動面４Ａを平滑な面とし、その後から摺動面４Ａに対してバフ加工を施して加工が終了する。
このようにして加工が終了した後には、図６に示すように、摺動面４Ａの全域にわたって上記レーザを照射した各円６の箇所（上記環状膨出部７の箇所）に上記環状膨出部７と同様の環状膨出部７’が形成されるとともに、各環状膨出部７’の半径方向内方に上記凹部８と同様の凹部８’が形成される。さらに、各環状膨出部７’の半径方向外方には潤滑油が流通可能な網目状凹部からなる潤滑油通路１０’が形成される。
これは、当初の環状膨出部７がラップ加工により削除され、その後にバフ加工されることで、環状膨出部７の深さ方向の内方側の箇所１１の硬度がその周辺部分の硬度よりも高くなっているため、硬度が高い部分が環状に残存することで上記環状膨出部７’、凹部８’および潤滑油通路１０’が形成されるものである。
本実施例においては、このようにして形成された多数の環状膨出部８’によって焼き入れ部が形成されている。また、各凹部８’は潤滑油を貯溜する貯溜部として機能するようになっており、また、潤滑油通路１０’内は潤滑油が流通できるようになっている。
図６に示すように、各環状膨出部７’の高さｈ（凹部８’の深さ）は０．１〜０．３μｍ、断面の最大幅Ｗ（裾部の半径方向寸法）は約０．３ｍｍとなっている。また各環状膨出部７’の山頂部の直径Ｄ１は０．８ｍｍとなっている。環状膨出部７’の外周縁の直径Ｄ１は、１．１ｍｍ程度となっており、また環状膨出部７’の内周縁の直径Ｄ２は０．５ｍｍ程度となっている。

次に、図７は上述した本実施例のシュー４と従来技術としてのシューについて行った耐焼付性の試験結果を示したものである。
この図７において、従来技術のシューは、その摺動面にレーザ焼入れをせず、該摺動面が平坦面となっているものである。なお、従来技術および本実施例のシューも、相手材としての斜板はＭｎとＳｉを含んだ黄銅材からなるものを用いた。
また、耐焼付性の試験条件は次のとおりである。
（試験条件）
斜板回転数：１０００ｒｐｍずつ１分ごとに９ステップ増加：最大回転数９０００ｒｐｍ（周速３８ｍ／ｓ）
面圧：予荷重２．７ＭＰａで２．７ＭＰａずつ１分毎に増加：焼付きに至るまで
オイルミスト量：０．０５〜０．２５ｇ／ｍｉｎ ノズル位置固定
オイル：冷凍機油
焼付き条件：軸トルク４．０Ｎ・ｍオーバー
つまり、シュー４の摺動面を上記斜板３に圧接させた状態で、該斜板３の回転数を上記条件で増大させる。他方、シュー４を斜板３へ圧接させる際の面圧を上記条件で増大させて、斜板３に加わる軸トルクが４．０Ｎ・ｍを超えた時に焼付きに至ったと判定した。これは従来技術についても同様である。

この図７に示した試験結果から理解できるように、従来技術のシューは５ＭＰａ以下であるのに対して、本実施例のシューは２２ＭＰａ以上となっており、本実施例のシュー４は従来のものと比較して明らかに優れた耐焼付性を備えている。
以上のように、本実施例によれば、耐焼付性に優れたシューを提供することができる。
また、本実施例のシュー４の摺動面４Ａには、上記多数の環状膨出部７’を形成するとともに、その半径方向内方に潤滑油を貯溜する凹部８’が形成されており、これら凹部８’内に潤滑油が貯溜されるようになっている。しかも、各環状膨出部７’の隣接外方位置には、網目状凹部からなる潤滑油通路１０’が形成されている。そのためにシュー４の摺動面４Ａの負荷容量を向上させることができ、ひいては耐摩耗性にも優れたシュー４を提供することができる。

なお、上記実施例においては、各環状膨出部７’を千鳥状に形成しているが、図８に示すように等ピッチＰで縦横の平行線の交点に中心が位置するように各環状膨出部７’を形成するようにしても良い。
また、本実施例においてはシューの素材としてＳＵＪ２を用いているが、これに限定されるものではなく、他の鉄系材料を用いても良いことは勿論である。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１に示したシューの摺動面の正面図。 図２に示した要部の拡大図。 図３の要部の拡大図。 図４のＶ―Ｖ線に沿う断面図。 図３のＶＩ―ＶＩ線に沿う要部の断面図。 従来技術と本実施例の試験結果を示す図。 本発明の他の実施例を示す摺動面４Ａの拡大図。

符号の説明

４…シュー ４Ａ…摺動面
７’…環状膨出部（焼入れ部） ８’…凹部

Claims (4)

1. 斜板と摺動する摺動面を備えたシューにおいて、
   上記摺動面に多数の微小な環状膨出部からなる焼入れ部を形成し、上記各環状膨出部の半径方向内方側は潤滑油を貯溜可能な凹部となっており、また、各環状膨出部の半径方向外方側には潤滑油が流通可能な網目状凹部からなる潤滑油通路が形成されていることを特徴とするシュー。
2. 上記多数の環状膨出部は、母材の表面に微小な多数の円を描くようにレーザを照射したのちに、上記母材の表面にラップ加工を施し、さらにその後にバフ加工を施すことで形成されることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
3. 上記環状膨出部は、摺動面の全域にわたって千鳥状または縦横の仮想の平行線上に等ピッチで形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシュー。
4. 上記母材にレーザを照射する際の上記円の直径は０．８ｍｍに設定してあり、また上記ピッチは１．１ｍｍに設定してあり、さらに上記環状膨出部の高さは０．１〜０．３μｍとなっていることを特徴とする請求項３に記載のシュー。

Images