JP6313681B2 - Swash plate compressor hemispherical shoe and swash plate compressor - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用エアコンなど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半球シューに関する。 The present invention relates to a 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 type compressor used for an air conditioner for automobiles and the like.
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。 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. There is a board type. In addition, 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. In these swash plate type compressors, 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.
また、潤滑については、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、液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。 As for lubrication, the lubricating oil is diluted while dissolved in the refrigerant, circulates in the housing, and is supplied to the sliding portion in the form of a mist. However, when the operation is resumed from the operation stop state, the lubricating oil is washed away by the liquefied 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.
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。 As a means for preventing this seizure, for example, 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). There has been proposed a thermoplastic polyimide coating containing a solid lubricant formed by an electrostatic powder coating method (see Patent Document 2).
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。 Further, in order to ensure high slidability under high speed and high temperature conditions, 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 The thing which formed the sliding layer which becomes (refer patent document 3) is proposed.
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。 In the prior art, in order to improve the lubrication characteristics of the swash plate and the hemispherical shoe, as described above, a method of forming the sliding surface of the swash plate and the hemispherical shoe with a lubricating coating has been proposed. There was no formation of a lubricious coating on the hemispherical shoe, even though a lubricious coating was formed on the plate. The reason for this is that the sliding area of the hemispherical shoe is smaller than that of the swash plate, and the sliding with the spherical seat of the piston is also received. Is guessed.
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。また、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。また、半球シューの複数の摺動面毎に樹脂被膜を形成する場合、構造的に摺動面毎の剥離が発生しやすくなるおそれがある。 For example, when the entire surface of the hemispherical shoe is covered with a resin film for sliding with the swash plate and the piston as in the prior art, 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. In addition, the formation of a resin film by electrostatic powder coating or coating liquid application exposes the hemispherical shoe to the firing temperature, and there is a concern that the strength may decrease. In addition, when a resin film is formed for each of the plurality of sliding surfaces of the hemispherical shoe, there is a possibility that peeling for each sliding surface is likely to occur structurally.
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。 On the other hand, a swash plate with a lubricious coating is not only strict in terms of flatness, parallelism and thickness accuracy of the sliding surface, but also has a low coating cost due to the large coating area of the lubricious coating made of expensive materials. There is a problem that you can not.
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や樹脂層の剥離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、斜板やピストン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。 The present invention has been made to address these problems, and seizure does not occur even in a dry lubrication state where there is no lubricating oil at the start of operation. It is an object to provide a hemispherical shoe with no durability and sufficient durability. Another object of the present invention is to provide a swash plate compressor in which a lubricating coating is removed from a sliding surface of a swash plate or a piston by using this hemispherical shoe.
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って、該半球シューは、金属製部材を基材とし、上記斜板と摺動する平面部の表面および上記ピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層が形成され、上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層とが一体の層であり、かつ、上記基材の少なくとも一部が樹脂層で覆われずに露出していることを特徴とする。 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 compressor hemisphere shoe that slides and converts the rotational movement of the swash plate into a reciprocating movement of the piston through the hemisphere shoe to compress and expand the refrigerant. And a resin layer is formed on the surface of the flat portion that slides with the swash plate and the surface of the spherical portion that slides with the piston, and the resin layer of the flat portion and the resin layer of the spherical portion are integrated. And at least a part of the base material is exposed without being covered with the resin layer.
上記基材は、中心軸部分に(1)球面部側もしくは平面部側から凹部となる中空部、または、(2)球面部側と平面部側とを貫通する中空部、が形成され、該中空部の少なくとも一部が上記樹脂層で充填されずに露出していることを特徴とする。また、上記中空部の露出部分の軸方向長さが、上記半球シューの高さの3分の1以上であることを特徴とする。 The base material is formed with (1) a hollow portion that becomes a concave portion from the spherical portion side or the flat portion side, or (2) a hollow portion that penetrates the spherical portion side and the flat portion side at the central axis portion, At least a part of the hollow portion is exposed without being filled with the resin layer. The axial length of the exposed portion of the hollow portion is not less than one third of the height of the hemispherical shoe.
上記半球シューは、上記球面部側の中央に上記ピストンとの非接触部を有し、該非接触部において、上記基材が上記樹脂層で覆われずに露出していることを特徴とする。 The hemispherical shoe has a non-contact portion with the piston at the center on the spherical surface side, and the base material is exposed without being covered with the resin layer in the non-contact portion.
上記基材は、上記平面部と上記球面部とを繋ぐ外周部の少なくとも一部が樹脂層で覆われずに露出していることを特徴とする。 The base material is characterized in that at least a part of an outer peripheral part connecting the flat part and the spherical part is exposed without being covered with a resin layer.
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。また、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。さらに、上記冷媒が、炭酸ガスであることを特徴とする。 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. To do. 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 lubricating coating. Further, the refrigerant is carbon dioxide gas.
本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、金属製部材を基材とし、斜板と摺動する平面部の表面およびピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層が形成され、基材の一部が樹脂層で覆われずに露出しているので、放熱性、耐荷重性に優れ、斜板とピストンの両部材との摺動性にも優れる。また、上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層とが一体の層であるので、樹脂層の基材からの剥離を防止できる。 The hemispherical shoe of the swash plate compressor of the present invention uses a metal member as a base material, and a resin layer is formed on the surface of the flat surface portion that slides with the swash plate and the surface of the spherical surface portion that slides with the piston. Since the portion is exposed without being covered with the resin layer, the heat dissipation and load resistance are excellent, and the slidability between the swash plate and the piston is excellent. Moreover, since the resin layer of the plane part and the resin layer of the spherical part are an integral layer, it is possible to prevent the resin layer from peeling from the base material.
上記基材は、中心軸部分に(1)球面部側もしくは平面部側から凹部となる中空部、または、(2)球面部側と平面部側とを貫通する中空部、が形成され、該中空部の少なくとも一部が樹脂層で充填されずに露出しているので、摩擦熱が基材を伝わって、露出したこの中空部から外部に放熱される。このため、耐摩耗性、耐焼付き性に優れる。また、中空部の露出部分が半球シューの高さの3分の1以上であるため、放熱性をより向上できる。中空部を放熱部とするため、外表面の一部を放熱部とする場合よりも、放熱部面積を大きく確保しやすい。 The base material is formed with (1) a hollow portion that becomes a concave portion from the spherical portion side or the flat portion side, or (2) a hollow portion that penetrates the spherical portion side and the flat portion side at the central axis portion, Since at least a part of the hollow portion is exposed without being filled with the resin layer, the frictional heat is transmitted through the base material and is radiated to the outside from the exposed hollow portion. For this reason, it is excellent in abrasion resistance and seizure resistance. Moreover, since the exposed part of a hollow part is 1/3 or more of the height of a hemispherical shoe, heat dissipation can be improved more. Since the hollow portion is the heat dissipation portion, it is easier to ensure a large heat dissipation portion area than when a part of the outer surface is the heat dissipation portion.
上記半球シューは、球面部側の中央にピストンとの非接触部を有し、該非接触部において基材が樹脂層で覆われずに露出しているので、球面部で発生した摩擦熱を該露出部分から放熱しやすくなる。 The hemispherical shoe has a non-contact portion with the piston in the center on the spherical surface side, and the base material is exposed without being covered with the resin layer in the non-contact portion, so that the frictional heat generated in the spherical surface portion is It becomes easy to radiate heat from the exposed part.
上記基材は、平面部と球面部とを繋ぐ外周部の少なくとも一部が樹脂層で覆われずに露出しているので、摩擦熱が基材を伝わって、露出したこの外周部から外部に放熱される。このため、耐摩耗性、耐焼付き性に優れる。また、外周部は、他部材との摺動部ではないため、樹脂層の形成が必須ではない。このため、球面部および平面部と比較して、放熱部面積を大きく確保しやすい。 In the base material, at least a part of the outer peripheral portion connecting the flat surface portion and the spherical surface portion is exposed without being covered with the resin layer, so that the frictional heat is transmitted through the base material, and the exposed outer peripheral portion is exposed to the outside. Heat is dissipated. For this reason, it is excellent in abrasion resistance and seizure resistance. Further, since the outer peripheral portion is not a sliding portion with other members, it is not essential to form a resin layer. For this reason, compared with a spherical surface part and a plane part, it is easy to ensure a large thermal radiation part area.
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や樹脂層の剥離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できる。さらに、高面圧(例えば、8MPaをこえる)仕様にも使用可能であるため、炭酸ガスあるいはHFC1234yfを冷媒に用いたものに好適である。 Since 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 of lubrication characteristics due to heat generation, and no peeling of the resin layer. Also, using the above-described hemispherical shoe, 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-priced swash plate compressor can be provided. Furthermore, since it can be used for high surface pressure (for example, more than 8 MPa) specifications, it is suitable for those using carbon dioxide gas or HFC1234yf as a refrigerant.
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9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10内の各ピストン9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11で支持され、スラスト方向をスラスト針状ころ軸受12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。
An embodiment of a swash plate compressor according to the present invention will be described with reference to the drawings. 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
各ピストン9には斜板3の外周部を跨ぐように凹部9aが形成され、この凹部9aの軸方向対向面に形成された球面座13に、半球シュー4が着座されており、ピストン9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9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9(球面座13)と摺動し、平面部が斜板3と摺動する。
Each piston 9 is formed with a recess 9 a so as to straddle the outer periphery of the
半球シューの構造を図2に基づき詳細に説明する。図2の上図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の下図はその平面図である。図2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、球面部4aの反対側において該球体を略平面でカットした形態の平面部4bと、球面部4aと平面部4bとを繋ぐ外周部4cとからなる略半球状の構造を有する。また、半球シュー4は、平面形状が円形状であり、外周部4cの表面(樹脂層6cの表面)は円筒外周面となる。半球シュー4の全体形状は、円柱体の一方の底面を半球の一部を構成する凸形状とした形状である。なお、半球シュー4の全体形状は、これに限定されるものではなく、斜板と摺動する平面部とピストンと摺動する球面部とを有していればよく、上記外周部(円筒部)を有さない形状としてもよい。
The structure of the hemispherical shoe will be described in detail with reference to FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the hemispherical shoe of the present invention, and the lower view of FIG. 2 is a plan view thereof. As shown in FIG. 2, the
半球シュー4は、金属製部材を基材5とし、斜板と摺動する平面部4bの表面およびピストンと摺動する球面部4aの表面に樹脂層6が形成されている。樹脂層6のうち、球面部4aの表面に形成されるものが樹脂層6aであり、平面部4bの表面に形成されるものが樹脂層6bであり、外周部4cに形成されるものが樹脂層6cである。ここで、平面部4bの樹脂層6bと球面部4aの樹脂層6aとは、外周部4cの樹脂層6cを介して連続した樹脂層であり、基材5の表面を覆うように一体に形成されている。半球シューの直径10mm程度(5〜15mm)の場合において、基材5の外側を覆う樹脂層の厚みは0.1〜0.7mmの薄肉であり、基材5の形状は半球シュー4の全体形状に沿った形状である。樹脂層を上記範囲のような薄肉とすることで、摩擦熱が摩擦摺動面から基材側に逃げ易く、蓄熱し難いので、好ましい。また、上記範囲内において、球面部4aの樹脂層6aの厚みを、平面部4bの樹脂層6bの厚みよりも厚くすることが好ましい。
The
本発明の半球シューは、金属製の基材において、ピストンおよび斜板の両部材との直接の摺動面に上記の樹脂層を形成しつつ、それ以外の箇所に樹脂層で覆われていない露出部を有することを特徴としている。斜板およびピストンとの摺動による摩擦熱が発生しても、基材を伝わって該露出部から熱を逃がすことができ、樹脂層の溶解などが起こらず、耐摩耗性や耐焼付き性に優れる。基材の露出部の位置や形態は、ピストンおよび斜板の両部材との直接の摺動面以外であれば特に限定されないが、加工性や放熱性に優れることから、中心軸部分に(1)球面部側もしくは平面部側から凹部となる中空部、または、(2)球面部側と平面部側とを貫通する中空部、が形成され、該中空部の少なくとも一部が樹脂層で充填されずに露出している形態が好ましい。 In the hemispherical shoe of the present invention, in the metal base material, the above resin layer is formed on the direct sliding surface with both the piston and the swash plate member, but the other portions are not covered with the resin layer. It has an exposed part. Even if frictional heat due to sliding with the swash plate and piston occurs, heat can be transferred from the exposed part through the base material, and the resin layer does not dissolve, resulting in wear resistance and seizure resistance. Excellent. The position and form of the exposed portion of the base material are not particularly limited as long as they are other than the direct sliding surfaces with both the piston and swash plate members, but because of excellent workability and heat dissipation, (1 ) A hollow part that becomes a concave part from the spherical part side or the flat part side, or (2) a hollow part that penetrates the spherical part side and the flat part side is formed, and at least a part of the hollow part is filled with a resin layer The form exposed without being preferable is preferable.
図2に示す形態では、基材5には、その円形中央の中心軸部分に球面部4a側と平面部4b側とを貫通する円筒空間状の中空部7が形成されている。中空部7は、平面部4b側から所定の軸方向深さまで樹脂層6dが充填され、それ以外の部分(露出部分)では、樹脂に覆われず、該中空部を構成する基材表面が露出した状態となっている。中空部7に露出部分を有することで、摩擦熱が該部分から外部に放熱される。また、この露出部分が潤滑油を保持するオイルポケットとしての機能も有する。
In the form shown in FIG. 2, the
中空部7の露出部分の軸方向長さは、半球シューの高さの3分の1以上であることが好ましい。該範囲とすることで、放熱部の面積を大きくでき、放熱性に優れる。また、中空部7の直径としては、半球シュー4の直径に対して1/6〜1/3の範囲内とすることが好ましい。該範囲内とすることで、放熱性を確保しながら、基材の強度低下を防止できる。
The axial length of the exposed portion of the
図2に示す形態の半球シュー4は、球面部4a側の外表面にピストンとの非接触部8を有し、非接触部8において基材5が樹脂層6で覆われずに露出している。非接触部8は、球面部4aの一部を平面部4bと平行な面で切った形状の部位であり、ピストンとは摺動接触しない部位である。この形態では、非接触部8の平面形状は円形状となる。球面部4a側の外表面にこのような非接触部かつ基材の露出部を設けることで、球面部で発生した摩擦熱を該露出部分から放熱しやすくなる。図2に示す非接触部8とする場合、この非接触部8の大きさ(直径)としては、半球シュー4の直径に対して1/3〜1/2の範囲内とすることが好ましい。該範囲内とすることで、球面部とピストンとの十分な摺動面積を確保しながら、放熱性の向上が図れる。
The
本発明の半球シューの他の態様を図3〜図5に基づき説明する。図3〜図5は半球シューの他の例を示す縦断面図である。図3の半球シュー4は、基材5の円形中央の中心軸部分に球面部4a側と平面部4b側とを貫通する中空部7が形成されている。この形態では、中空部7は、球面部4a側から所定の軸方向深さまで樹脂層6dが充填され、それ以外の部分(露出部分)では、樹脂に覆われず、該中空部を構成する基材表面が露出した状態となっている。中空部7の露出部分が平面部4b側にあるため、該部分による放熱性とオイルポケットとしての機能により、特に斜板との摺動特性に優れる。また、図4の半球シュー4は、基材5の円形中央の中心軸部分に、球面部側から凹部となる円筒空間状の中空部7が形成されている。この形態では、中空部7には樹脂層6は充填されておらず、該中空部を構成する基材表面の全体が露出した状態となっている。
Another embodiment of the hemispherical shoe of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5 are longitudinal sectional views showing other examples of hemispherical shoes. In the
図5の半球シュー4は、平面部4bと球面部4aとを繋ぐ外周部4cが樹脂層6で覆われずに露出した状態となっている。外周部4cは、斜板やピストンなどの他部材と摺動しない部位であるため、樹脂層の形成が必須ではない。このため、球面部4aや平面部4bと比較して、放熱部となる基材露出面積を大きく確保しやすい。また、放熱部面積を大きくするため、外周部4cに図4の形態のような中空部を形成してもよい。
The
半球シュー4において、斜板と摺動する平面部4bと、ピストンと摺動する球面部4aとは、軸方向反対側に位置する。これらの表面に形成される樹脂層を、外周部(図2〜図4)や中空部(図5)を介して連続した一体のものとすることで、構造的に両面の樹脂層が基材から剥離しにくくなる。
In the
樹脂層を形成する合成樹脂(ベース樹脂)としては、半球シューに要求される潤滑特性および耐熱性を確保できるものであれば特に限定されず、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、フェノール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。これらの中でも、耐熱性、耐摩耗性に優れたPAI樹脂、PEEK樹脂、PI樹脂が好ましく、さらに疲労特性および射出成形時の流動性に優れるPEEK樹脂が特に好ましい。これらの合成樹脂には、耐摩耗性を向上させる目的で、炭素繊維、ガラス繊維、マイカ、タルクなどを配合してもよい。また、低摩擦化や、油枯渇時の耐焼付き性を向上させる目的で、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、黒鉛、二硫化モリブデンなどを配合してもよい。 The synthetic resin (base resin) for forming the resin layer is not particularly limited as long as it can ensure the lubrication characteristics and heat resistance required for the hemispherical shoe. For example, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyamideimide (PAI) ) Resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, polyimide (PI) resin, phenol resin and the like. Each of these synthetic resins may be used alone or may be a polymer alloy in which two or more kinds are mixed. Among these, PAI resin, PEEK resin, and PI resin excellent in heat resistance and wear resistance are preferable, and PEEK resin excellent in fatigue characteristics and fluidity during injection molding is particularly preferable. These synthetic resins may be blended with carbon fiber, glass fiber, mica, talc and the like for the purpose of improving wear resistance. Further, for the purpose of reducing friction and improving seizure resistance when oil is exhausted, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, graphite, molybdenum disulfide, or the like may be blended.
樹脂層の形成方法としては、射出成形、スプレーコーティング、パウダーコーティングなどを採用できる。これらの中でも、安価で緻密な樹脂層が形成できることから、射出成形が好ましい。射出成形は、樹脂組成物に溶融状態で圧力を加えるため、樹脂層が緻密に形成され、耐荷重性や耐摩耗性が高くなる。射出成形方法としては、例えば、半球シューの基材を金型内にセットし、その上から合成樹脂を射出成形(インサート成形)する方法が採用できる。また、射出成形で樹脂層を形成する場合、射出成形で所望の寸法に一発成形する他、射出成形後に所望の寸法に機械加工してもよい。 As a method for forming the resin layer, injection molding, spray coating, powder coating, or the like can be employed. Of these, injection molding is preferred because an inexpensive and dense resin layer can be formed. In injection molding, since a pressure is applied to a resin composition in a molten state, a resin layer is densely formed, and load resistance and wear resistance are increased. As an injection molding method, for example, a method in which a base material of a hemispherical shoe is set in a mold, and a synthetic resin is injection molded (insert molding) from the top can be adopted. In addition, when the resin layer is formed by injection molding, the resin layer may be machined to a desired dimension after injection molding, in addition to being molded once to a desired dimension by injection molding.
基材である金属製部材としては、プレス加工、機械加工、ダイカストなどにより製造された溶製金属製の部材が挙げられる。また、溶製金属としては、例えば、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、もしくは高速度鋼などの鋼や、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金が挙げられる。 Examples of the metal member that is a base material include a member made of melted metal manufactured by pressing, machining, die casting, or the like. In addition, as the molten metal, for example, steel such as bearing steel (SUJ1-5, etc.), chromium molybdenum steel, carbon steel for mechanical structure, mild steel, stainless steel, or high speed steel, aluminum, aluminum alloy, copper, A copper alloy is mentioned.
基材の金属材料として溶製金属を用いる場合、樹脂層との密着性を高めるために、樹脂層の形成前に基材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、基材の少なくとも樹脂層形成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。その他、基材表面に反応化学被膜を形成する処理を施してもよい。 When using molten metal as the metal material of the base material, the surface of the base material is made uneven by physical surface treatment such as shot blasting or machining before the resin layer is formed in order to improve the adhesion with the resin layer. Raging is preferred. Also, 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 resin layer forming surface of the substrate. The acidic solution treatment is preferable because masking can be omitted. Although 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 make the fine unevenness with a concave pitch of several nanometers to several tens of micrometers. 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. In addition, you may perform the process which forms a reactive chemical film on the base-material surface.
また、基材である金属製部材として、表面が凹凸形状である焼結金属製の部材を採用できる。基材の金属材料として焼結金属を用いる場合、樹脂層形成面の表面積が大きく、凹凸によるアンカー効果も高いので、樹脂層との密着強さを高くできる。特に樹脂層をインサート成形にて形成することで、射出成形時に樹脂層が焼結金属表面の凹凸に深く食い込み、真の接合面積が増大するため、樹脂層と基材の密着強さが向上する。さらに、樹脂層と基材の真の接合面積が増え、樹脂層と基材との間に隙間がないため、樹脂層の熱が基材へ伝わり易くなる。 In addition, a sintered metal member having a concavo-convex surface can be employed as the metal member that is a base material. When a sintered metal is used as the metal material of the substrate, the surface area of the resin layer forming surface is large and the anchor effect due to the unevenness is high, so that the adhesion strength with the resin layer can be increased. In particular, by forming the resin layer by insert molding, the resin layer bites into the irregularities on the surface of the sintered metal during injection molding, and the true bonding area increases, so the adhesion strength between the resin layer and the substrate improves. . Furthermore, since the true bonding area between the resin layer and the base material is increased and there is no gap between the resin layer and the base material, the heat of the resin layer is easily transmitted to the base material.
また、焼結金属の密度は、材質の理論密度比0.7〜0.9とすることが好ましい。材質の理論密度比とは、材質の理論密度(気孔率0%の場合の密度)を1としたときの基材の密度の比である。この範囲内にすることで、密着性を得るための表面の凹凸を確保すると同時に、高い緻密性を有し、基材の熱伝導性を十分に確保できる。また、樹脂層と基材の接合部の接合強度に優れるため、高面圧などの厳しい条件で使用される場合でも、樹脂層が基材から剥離することを防止できる。 Moreover, it is preferable that the density of a sintered metal shall be 0.7-0.9 of the theoretical density ratio of a material. The theoretical density ratio of the material is the ratio of the density of the base material when the theoretical density of the material (density when the porosity is 0%) is 1. By making it within this range, it is possible to ensure the unevenness of the surface for obtaining adhesion, and at the same time to have high density and sufficiently ensure the thermal conductivity of the substrate. Moreover, since it is excellent in the joint strength of the joint part of a resin layer and a base material, even when used on severe conditions, such as a high surface pressure, it can prevent that a resin layer peels from a base material.
斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面は、樹脂層形成後に研磨加工してもよい。研磨加工により、個々の高さ寸法にばらつきがなくなり精度が向上する。また、樹脂層の該表面の表面粗さは、0.05〜1.0μmRa(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、斜板またはピストン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、焼付きを防止できる。表面粗さが、0.05μmRa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0.1〜0.5μmRaである。 The surface of the resin layer serving as a sliding surface with the swash plate or the piston may be polished after the resin layer is formed. The polishing process eliminates variations in individual height dimensions and improves accuracy. Moreover, it is preferable to adjust the surface roughness of the surface of the resin layer to 0.05 to 1.0 μm Ra (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 or the piston is increased, the actual surface pressure can be lowered, and seizure can be prevented. If the surface roughness is less than 0.05 μmRa, the lubricating oil is insufficiently supplied to the sliding surface. If the surface roughness exceeds 1.0 μmRa, the surface area is locally increased due to a decrease in the real contact area on the sliding surface, and seizure occurs. There is a fear. More preferably, the surface roughness is 0.1 to 0.5 μmRa.
斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面には、希薄潤滑時における潤滑作用を補うため、上述の中空部以外にオイルポケットや動圧溝を形成してもよい。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。オイルポケットの深さは、樹脂層の厚み未満で適宜決定できる。 Oil pockets and dynamic pressure grooves may be formed on the surface of the resin layer serving as the sliding surface with the swash plate or the piston in addition to the above-described hollow portion in order to supplement the lubricating action during 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 depth of the oil pocket can be determined as appropriate below the thickness of the resin layer.
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およびピストンにおいては、潤滑性被膜を除くことができる。すなわち、斜板等の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できる。 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. By using the hemispherical shoe of the present invention in the swash plate compressor, the lubricating coating can be removed from the swash plate and the piston that slide with the hemispherical shoe. That is, the surface of the swash plate or the like can be incorporated in the swash plate compressor and slid with the hemispherical shoe while the surface of the substrate remains the polished surface. Therefore, it is possible to provide a low-cost swash plate compressor that is functionally equivalent.
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や樹脂層の剥離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できる。 The hemispherical shoe of the swash plate compressor according to the present invention has sufficient durability with no seizure 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 peeling of the resin layer. Therefore, it can be used for various swash plate compressors. In particular, carbon dioxide gas or HFC1234yf is used as a refrigerant, and it can be suitably used for a recent swash plate type compressor having a high-speed and high-load specification.
1 ハウジング
2 回転軸
3 斜板
4 半球シュー
5 基材(金属製部材)
6 樹脂層
7 中空部
8 非接触部
9 ピストン
10 シリンダボア
11 針状ころ軸受
12 スラスト針状ころ軸受
13 球面座
DESCRIPTION OF
6
Claims (8)
前記半球シューは、金属製部材を基材とし、前記斜板と摺動する平面部の表面および前記ピストンと摺動する球面部の表面に樹脂層が形成され、
前記平面部の樹脂層と前記球面部の樹脂層とが一体の層であり、かつ、前記基材の少なくとも一部が樹脂層で覆われずに露出し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。 In the housing in which the refrigerant is present, the hemispherical shoe is slid on a swash plate mounted at right angles and obliquely so as to be directly fixed to the rotating shaft or indirectly through the connecting member, and the hemispherical shoe is passed through the hemispherical shoe. A hemispherical shoe for a swash plate type compressor that compresses and expands the refrigerant by converting the rotational movement of the swash plate into the reciprocating movement of the piston,
The hemispherical shoe has a metal member as a base material, and a resin layer is formed on the surface of the flat portion sliding with the swash plate and the surface of the spherical portion sliding with the piston,
The swash plate compressor characterized in that the resin layer of the planar portion and the resin layer of the spherical portion are an integral layer, and at least a part of the base material is exposed without being covered with the resin layer. Hemisphere shoe.
前記半球シューが、請求項1から請求項5のいずれか1項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。 In the housing in which the refrigerant is present, the hemispherical shoe is slid on a swash plate mounted at right angles and obliquely so as to be directly fixed to the rotating shaft or indirectly through the connecting member, and the hemispherical shoe is passed through the hemispherical shoe. A swash plate type compressor that compresses and expands refrigerant by converting the rotational movement of the swash plate into the reciprocating movement of the piston,
The swash plate compressor, wherein the hemispherical shoe is the hemispherical shoe according to any one of claims 1 to 5.
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