JP5731991B2 - 摺動部材 - Google Patents
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Description
また、摺動部材としてのスラスト軸受の摺動特性を向上させるために、スラスト軸受の摺動面に規則的な凹凸を形成することも提案されている(例えば特許文献3、特許文献4)。
そこで、このような要求に対応するために、シューと斜板とが摺動する際の摩擦を低減させる対策としてシューの摺動面積を小さくすることが考えられる。しかしながら、例えば上記特許文献1の斜板式コンプレッサにおいてシューの摺動面積を小さくすると、シューと斜板とが接触する箇所の面圧が高くなる。そのため、シューと斜板との間の油膜切れが生じやすくなり、斜板のコーティング層が摩耗しやすいという問題が生じる。
また、上記特許文献2の斜板においてシューの摺動面積を小さくすると次のような問題が生じる。すなわち、図5に示すように、シューを介して環状溝や環状山部に衝撃荷重が加わった場合には、環状溝や環状山部にひび割れが生じて、その部分のコーティング層が剥離することになる。また、シューと摺動することでコーティング層の環状溝や環状山部が潰れると、シューとコーティング層の摺動面積が増加してさらに環状溝や環状山部の摩耗が進行し、やがて環状溝や環状山部が消滅することになる。さらに、環状溝内に摩耗粉等の異物が混入して移動した場合にも環状溝や環状山部が消失することがあった。そのため、上記特許文献2の斜板は、初期なじみ性は良好である半面、シューを介して斜板に作用する面圧が高い状況ではコーティング層が摩耗しやすく、かつ潤滑油の保持性が損なわれやすいという欠点がある。
上記コーティング層は、無数の六角柱の柱状体又は無数の三角柱の柱状体を上記基材の表面に立設した構造の樹脂コーティングからなり、上記各柱状体の反基材側の端面によって上記摺動面を形成し、また、隣り合う各柱状体の間の隙間からなるハニカム状の溝を形成し、該ハニカム状の溝内を潤滑油の貯溜部および異物を収容するための収容部としたものである。
そして、回転軸1の回転に伴って斜板2が回転されると、斜板2の表面2A又は裏面2Bと一対のシュー4の端面4Bとが摺動するとともに、一対のシュー4の半球面4Aとピストン3の凹部3B、3Bとが摺動することにより、各ピストン3は回転軸1の軸方向に沿って往復動されるようになっている。
樹脂コーティング12は、無数の六角柱の柱状体12Bを順次、隣接させた状態で基材11の表面(及び裏面)に立設した構造となっており、各柱状体12Bにおける上方側の平坦な端面12Cは全て同一平面上となっている。これら同一平面上となる各柱状体12Bの端面12Cによって摺動面である表面2Aおよび裏面2Bが形成されている。なお、各柱状体12Bの下方側の端面12Dは基材11の表面(及び裏面)に固着されている(図4参照)。隣り合う各柱状体12Bにおける対向位置の外面同士は同じ寸法の隙間が維持されており、従って、図2ないし図3に示すように、表面2A及び裏面2Bの樹脂コーティング12には、各柱状体12Bの隣接位置にハニカム状をした溝12Aが形成されている。このハニカム状の溝12Aは樹脂コーティング12の全域で相互に連通しており、しかも、斜板2の外周部2Cおよび内周部2Dに開口した状態となっている。ハニカム状をした溝12Aの内部は、潤滑油Oを貯溜するための貯溜部となっており、かつ潤滑油Oが流通する潤滑油通路となっている。そのため、シュー4と斜板2との間に供給された潤滑油Oは、ハニカム状の溝12A内に貯溜されるとともに、斜板2の回転に伴ってハニカム状の溝12Aを介して斜板2の外周部2C、2Dから潤滑油Oの一部が排出されるようになっている。
さらに、このハニカム状の溝12Aは、摩耗粉等の異物15を埋収する収容部としても機能するようになっている。つまり、図4に示すように、溝12Aの幅よりも小さな異物15の場合には、斜板2の回転による遠心力によりハニカム状の溝12A内を潤滑油Oとともに半径方向外方へ順次移動されて斜板2の外周部2Cから排出される。他方、溝12Aの幅よりも大きめの異物15は、隣り合う柱状体12Bの間に嵌り込んでそこに埋収されるようになっている。
本実施例の樹脂コーティング12の厚さ、つまり柱状体12Bの高さとしては、2〜50μm程度が好適である。また、柱状体12Bの外面の各角部を通る外接円の大きさは0.1〜2mmとなっている。さらに、隣り合う柱状体12Bの外面同士が隔てた隙間は0.05〜0.5mm程度であれば良く、0.25〜0.5mm程度とすることが好ましい。つまり、ハニカム状の溝12Aの幅は全域において0.05〜0.5mm程度、好ましくは0.25〜0.5mm程度となっており、溝12Aの深さは全域において2〜50μmとなっている。
本実施例においては、上述したハニカム状の溝12Aを有する樹脂コーティング12を基材11の表面及び裏面にスクリーン印刷によって製造するようにしている。上述した構成を有する樹脂コーティング12の製造方法としては、スクリーン印刷以外にパッド印刷、ロール印刷、スプレーコート、ディッピング法などを採用しても良い。
また、上記樹脂コーティング12の材料としては、例えば固体潤滑剤および/または硬質粒子を含む熱硬化性樹脂を用いることができる。この固体潤滑剤としてはMoS2、黒鉛、WS2、h−BN、PTFE等のフッ素系樹脂、CF等から選択される1種以上を、硬質粒子としては酸化物(アルミナ、シリカ)、窒化物(SiN)、炭化物(SiC)、硫化物(ZnS)等から選択される1種以上を、熱硬化性樹脂としてはPAI、PI等から選択される1種以上をそれぞれ用いることができる。
また、樹脂コーティング12は、無数の六角柱の柱状体12Bが集合した構造となっており、各柱状体12Bの隣接位置には潤滑油Oの貯溜部となる溝12Aが形成されている。そのため、斜板2が高速回転された状態であってもハニカム状の溝12A内に潤滑油Oを保持できるので、摺動面となる表面2A、裏面2B(柱状体12Bの端面12C)に油膜切れが発生しにくい。このように、貯溜部としてのハニカム状の溝12Aに潤滑油Oが保持されているので、摺動面となる表面2A、裏面2Bに焼付きが起こりにくい。したがって、本実施例によれば、耐摩耗性および耐焼付性に優れた斜板2を提供することができる。
さらに、高速回転時にシュー4の端面4Bが斜板2の表面2Aまたは裏面2Bに強く圧縮されて衝撃荷重が斜板2に作用した場合には、その衝撃荷重を無数の柱状体12Bからなる樹脂コーティング12によって吸収することができるとともに、各柱状体12Bが弾性変形することによりハニカム状の溝12A内から潤滑油Oが染み出して潤滑を促進する(図4参照)。そのため、衝撃荷重によって樹脂コーティング12が疲労してクラックが生じることを抑制することができる。
また、溝12A内を潤滑油Oが流通することにより各柱状体12Bが冷却されるので、各柱状体12Bが熱膨張によって膨張することを抑制することができる。このため斜板2の基材11と樹脂コーティング12との熱膨張差によるクラックや剥離の発生を抑制することができる。
さらに、貧潤滑時やドライ条件下において潤滑油Oによる冷却効果が無い、もしくは少ない場合に、各柱状体12Bが熱膨張したとしても、溝12Aの存在によって各柱状体12Bの熱膨張分を吸収することができる。この点においても、各柱状体12Bにクラックが生じる事を抑制することが可能である。以上のように、本実施例によれば摺動特性に優れた斜板2を提供することができる。
また、図面は省略するが、上記各実施例における柱状体12Bにおける外面の角部および端面12Cの縁部を面取りしても良い。
さらに、上記実施例は、本発明を斜板式コンプレッサの斜板2に適用した場合について説明したが、本発明は摺動部材としてのスラストワッシャ或いはスラスト軸受にも適用できることは勿論である。
2B‥裏面 4‥シュー(可動部材)
11‥基材 12‥樹脂コーティング
12A‥ハニカム状の溝 12B‥柱状体
12C‥端面(摺動面)
Claims (3)
- 基材とその表面に施したコーティング層とを備えて、該コーティング層を可動部材と摺動する摺動面とした摺動部材において、
上記コーティング層は、無数の六角柱の柱状体又は無数の三角柱の柱状体を上記基材の表面に立設した構造の樹脂コーティングからなり、上記各柱状体の反基材側の端面によって上記摺動面を形成し、また、隣り合う各柱状体の間の隙間からなるハニカム状の溝を形成し、該ハニカム状の溝内を潤滑油の貯溜部および異物を収容するための収容部としたことを特徴とする摺動部材。 - 上記摺動部材は、斜板式コンプレッサの斜板、又はスラストワッシャ若しくはスラスト軸受であることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材。
- 上記樹脂コーティングの材料は、固体潤滑剤および/または硬質粒子を含む熱硬化性樹脂からなり、該固体潤滑剤としてMoS2、黒鉛、WS2、h−BN、フッ素系樹脂、CFから選択される1種以上を、該硬質粒子としては酸化物、窒化物、炭化物、硫化物から選択される1種以上を、熱硬化性樹脂としてはPAI、PIから選択される1種以上をそれぞれ用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の摺動部材。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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