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JP2017036712A - Semi-spherical shoe of swash plate type compressor and swash plate type compressor - Google Patents

Semi-spherical shoe of swash plate type compressor and swash plate type compressor Download PDF

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Publication number
JP2017036712A
JP2017036712A JP2015159214A JP2015159214A JP2017036712A JP 2017036712 A JP2017036712 A JP 2017036712A JP 2015159214 A JP2015159214 A JP 2015159214A JP 2015159214 A JP2015159214 A JP 2015159214A JP 2017036712 A JP2017036712 A JP 2017036712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin layer
swash plate
hemispherical shoe
spherical
shoe
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015159214A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
福澤 覚
Satoru Fukuzawa
覚 福澤
友輔 土井
Yusuke Doi
友輔 土井
石井 卓哉
Takuya Ishii
卓哉 石井
法和 宗田
Norikazu Soda
法和 宗田
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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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semi-spherical shoe having lubricative resin layers which can possess characteristics corresponding to those of a swash plate and a piston.SOLUTION: A semi-spherical shoe 4 used in a swash plate type compressor uses a hard member as a base material 5, resin layers 6 are formed on a surface of a plane part 4b which slides with a swash plate, and on a surface of a spherical part 4a which slides with a piston, and the resin layer 6b of the plane part 4b and the resin layer 6a of the spherical part 4a are composed of different resin compositions. The resin layer 6a of the spherical part is lower than the resin layer 6b in hardness, and soft.SELECTED DRAWING: Figure 2

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ている。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、膨張させている。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。   In the swash plate compressor, a hemispherical shoe is slid on a swash plate that is fixed at right angles and obliquely so as to be directly fixed to a rotating shaft or indirectly via a connecting member in a housing in which refrigerant exists. Through this hemispherical shoe, the rotational movement of the swash plate is converted into the reciprocating movement of the piston to compress and expand the refrigerant. There are two types of swash plate compressors: a double swash plate type that uses a double-headed piston to compress and expand refrigerant on both sides, and a single swash plate type that uses a single-headed piston to compress and expand refrigerant only on one side. There is a thing. 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 suspension 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 state without the lubricating oil, and is burned. There is a problem that sticking 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.

特開2002−180964号公報JP 2002-180964 A 特開2003−049766号公報JP 2003-049766 A 特開2002−039062号公報JP 2002-039062 A

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。   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.

この理由は、斜板に比べて半球シューは非常に小さく、斜板と摺動する平面部やピストンと摺動する球面部への潤滑性被膜(潤滑性樹脂層)の形成において困難性が高いためであると考えられる。これは、例えば、特許文献1〜3のいずれも、半球シューへの潤滑性被膜の形成の具体的な記載がないことから容易に推測される。また、半球シューは斜板と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。また、半球シューの摺動面は面圧が高いために、潤滑性被膜には強度的にも高いレベルが要求される。さらには、斜板とピストンの材料が異なることも要因と考えられる。   This is because the hemispherical shoe is very small compared to the swash plate, and it is difficult to form a lubricious coating (lubricating resin layer) on the flat surface portion that slides with the swash plate and the spherical surface portion that slides with the piston. This is probably because of this. This is easily inferred from the fact that none of Patent Documents 1 to 3 has a specific description of forming a lubricious coating on a hemispherical shoe. In addition, since the hemispherical shoe has a small sliding area with the swash plate and also receives sliding with the spherical seat of the piston, it is speculated that the durability of the lubricating coating is not sufficiently obtained by frictional heat. The Further, since the sliding surface of the hemispherical shoe has a high surface pressure, the lubricating coating is required to have a high level in terms of strength. Furthermore, it is considered that the materials of the swash plate and the piston are different.

また、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。   In addition, the swash plate with a lubricating 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 lubricating 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、斜板とピストンのそれぞれに応じた特性を備え得る潤滑性樹脂層を有する半球シューを提供することを目的とする。また、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、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。さらに、この半球シューを使用し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 an object of the present invention is to provide a hemispherical shoe having a lubricating resin layer that can have characteristics corresponding to each of the swash plate and the piston. In addition, to provide a hemispherical shoe with sufficient durability that does not cause seizure even in a dry state without lubricating oil at the start of operation, does not deteriorate lubrication characteristics due to frictional heat generation, and does not peel off the resin layer. With the goal. Furthermore, it aims at providing the swash plate type compressor which uses 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、硬質部材を基材とし、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設けられ、上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層は、それぞれ異なる樹脂組成物からなる樹脂層であ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 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. A resin layer is provided on the surface of the flat part that slides with the swash plate and the surface of the spherical part that slides with the piston, and the resin layer of the flat part is different from the resin layer of the spherical part. It is the resin layer which consists of a resin composition, It is characterized by the above-mentioned.

上記平面部の樹脂層より上記球面部の樹脂層の方が硬度が低いことを特徴とする。   The spherical resin layer has a lower hardness than the flat resin layer.

上記平面部の樹脂層には炭素系材料が含まれ、上記球面部の樹脂層には炭素系材料が含まれていないことを特徴とする。   The planar resin layer includes a carbon-based material, and the spherical resin layer does not include a carbon-based material.

上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層は、それぞれが上記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。また、上記平面部の樹脂層となる成形体と上記球面部の樹脂層となる成形体とは、上記基材を挟んで一体化されていることを特徴とする。   Each of the planar resin layer and the spherical resin layer is an injection-molded body of the resin composition. Further, the molded body that becomes the resin layer of the flat surface portion and the molded body that becomes the resin layer of the spherical surface portion are integrated with the base material interposed therebetween.

また、上記基材の中心軸部分に中空部が設けられ、上記平面部の樹脂層となる成形体Aおよび上記球面部の樹脂層となる成形体Bの各成形体に設けられた脚部が上記中空部に嵌合するとともに、上記各成形体の外周部同士が弾性嵌合して、上記成形体Aと上記成形体Bとが上記基材を挟んで一体化されていることを特徴とする。   In addition, a hollow portion is provided in the central axis portion of the base material, and leg portions provided on each molded body of the molded body A that becomes the resin layer of the flat surface portion and the molded body B that becomes the resin layer of the spherical surface portion. The molded body A and the molded body B are integrated with the base material sandwiched between the outer peripheral portions of the molded bodies and the outer peripheral portions of the molded bodies. To do.

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。   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.

本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、硬質部材を基材とし、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形成される樹脂層が、それぞれ異なる樹脂組成物からなる樹脂層である。このため、半球シューの摺動相手である斜板とピストンの材料がそれぞれ異なっていても、それぞれに対応する樹脂層を対斜板用と対ピストン用に選択した樹脂材料に分けて形成することが可能となる。これにより、斜板とピストンの何れか、または平面部と球面部の何れかの樹脂層の寿命が不均一となるようなことが防止できる。また、樹脂層を潤滑性に優れ耐熱性および機械強度の高いエンジニアリングプラスチックで形成することにより、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、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。   The hemispherical shoe of the swash plate compressor of the present invention has a resin composition in which the resin layer formed on the surface of the flat portion sliding with the swash plate and the surface of the spherical portion sliding with the piston has a hard member as a base material. It is a resin layer made of material. For this reason, even if the materials of the swash plate and the piston, which are the sliding counterparts of the hemispherical shoe, are different from each other, the corresponding resin layers should be formed separately for the anti-swash plate and for the piston. Is possible. As a result, it is possible to prevent the life of the resin layer of either the swash plate and the piston or of the flat surface portion and the spherical surface portion from becoming uneven. In addition, by forming the resin layer with engineering plastics with excellent lubricity and heat resistance and high mechanical strength, seizure does not occur even in a dry state without lubricating oil at the start of operation, and lubrication characteristics due to frictional heat generation The durability is sufficiently ensured without lowering or peeling of the resin layer.

上記平面部の樹脂層より上記球面部の樹脂層の方が硬度が低く軟質であるので、斜板に鉄系材料を、ピストンにアルミニウム系材料を選択する場合において、樹脂層の平面部と球面部の摩耗特性の差が小さくなる。また、平面部の樹脂層には炭素系材料が含まれ、球面部の樹脂層には炭素系材料が含まれていないので、鉄系材料からなる斜板とアルミニウム系材料からなるピストンとの摺動において、それぞれの樹脂層と相手材の摩耗が低く抑えられる。   Since the spherical resin layer has a lower hardness and is softer than the flat resin layer, when the iron material is selected for the swash plate and the aluminum material is selected for the piston, the flat surface and spherical surface of the resin layer are selected. The difference in the wear characteristics of the parts is reduced. In addition, since the carbon layer material is included in the resin layer in the plane portion and the carbon layer material is not included in the resin layer in the spherical surface portion, the sliding between the swash plate made of iron material and the piston made of aluminum material is performed. In movement, wear of each resin layer and the counterpart material is suppressed to a low level.

上記平面部の樹脂層と上記球面部の樹脂層は、それぞれが上記樹脂組成物の射出成形体であるので、半球シューに応じた種々の形状やサイズの樹脂層として容易に形成できる。また、量産性に優れ、品質も安定する。   Since the resin layer of the plane portion and the resin layer of the spherical portion are each an injection-molded body of the resin composition, they can be easily formed as resin layers having various shapes and sizes according to the hemispherical shoe. Moreover, it is excellent in mass productivity and the quality is stable.

また、上記平面部の樹脂層となる成形体と上記球面部の樹脂層となる成形体とが基材を挟んで一体化されているので、基材と樹脂層との密着性が向上する。特に、嵌合により一体化することで、半球シューに対する樹脂層の形成が容易である。   In addition, since the molded body that becomes the resin layer of the planar portion and the molded body that becomes the resin layer of the spherical portion are integrated with the base material interposed therebetween, adhesion between the base material and the resin layer is improved. In particular, the resin layer can be easily formed on the hemispherical shoe by being integrated by fitting.

また、基材の中心軸部分に中空部が設けられ、平面部の成形体および球面部の成形体の各成形体に設けられた脚部が該中空部に嵌合するとともに、各成形体の外周部同士が弾性嵌合し、平面部の成形体と球面部の成形体とが基材を挟んで一体化されるので、基材と樹脂層の一体化が容易であり、基材と樹脂層の密着性に優れる。   In addition, a hollow portion is provided in the central axis portion of the base material, and leg portions provided on each molded body of the molded body of the flat surface portion and the molded body of the spherical surface portion are fitted into the hollow portion, and The outer peripheral parts are elastically fitted to each other, and the molded part of the flat part and the molded part of the spherical part are integrated with the base material interposed therebetween, so that the integration of the base material and the resin layer is easy. Excellent layer adhesion.

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、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。これにより、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。   Since the swash plate compressor according to the present invention includes the above-described hemispherical shoe, the swash plate and the piston sliding with the hemispherical shoe can remove the lubricating coating. This makes it possible to provide a low-priced swash plate compressor, which is functionally equivalent.

本発明の斜板式コンプレッサの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the swash plate type compressor of this invention. 図1の半球シューを拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the hemispherical shoe of FIG. 半球シューの他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of a hemispherical shoe. 半球シューの他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of a hemispherical shoe. 半球シューの他の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of a hemispherical shoe. 成形体の回転防止用の凹部を設けた基材の一例を示す正面図および平面図である。It is the front view and top view which show an example of the base material which provided the recessed part for rotation prevention of a molded object. 成形体の回転防止用の凹部を設けた基材の他の例を示す正面図および平面図である。It is the front view and top view which show the other example of the base material which provided the recessed part for rotation prevention of a molded object.

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、両斜板タイプのものである。この斜板式コンプレッサは、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の往復運動に変換する。そして、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。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, and is a double swash plate type. In this swash plate compressor, a hemispherical shoe 4 that slides on both sides of the swash plate 3 is used to rotate the swash plate 3 that is obliquely mounted so as to be directly fixed to the rotary shaft 2 in the housing 1 in which refrigerant exists. Through the reciprocating motion of the double-headed piston 9. Then, the refrigerant is compressed and expanded on both sides of each piston 9 in the cylinder bore 10 formed at equal intervals in the circumferential direction of the housing 1. The rotary shaft 2 that is rotationally driven at high speed is supported by a needle roller bearing 11 in the radial direction and supported by a thrust needle roller bearing 12 in the thrust direction. In this configuration, the swash plate 3 may be fixed to the rotary shaft 2 indirectly via a connecting member. Moreover, the aspect attached rather than diagonally may be sufficient.

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、平面部が斜板3と摺動し、球面部がピストン9(球面座13)と摺動する。   Each piston 9 is formed with a recess 9 a so as to straddle the outer periphery of the swash plate 3, and a hemispherical shoe 4 is seated on a spherical seat 13 formed on the axially opposed surface of this recess 9 a, The swash plate 3 is supported so as to be movable relative to the rotation of the swash plate 3. Thereby, conversion from the rotational movement of the swash plate 3 to the reciprocating movement of the piston 9 is performed smoothly. The hemispherical shoe 4 slides with the swash plate 3 on the flat surface and slides with the piston 9 (spherical seat 13) on the spherical surface.

本発明の半球シューの構造を図2に基づき詳細に説明する。図2は本発明の半球シューの一例を示す縦断面図である。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とを備えた略半球状の構造を有する。半球シュー4は、平面形状が円形状となる。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、少なくとも、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い。   The structure of the hemispherical shoe of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the hemispherical shoe of the present invention. The hemispherical shoe 4 includes a spherical part 4a constituting a part of a sphere, a flat part 4b having a shape obtained by cutting the spherical part on a side opposite to the spherical part 4a, and an outer periphery connecting the spherical part 4a and the flat part 4b. It has a substantially hemispherical structure with a portion 4c. The hemispherical shoe 4 has a circular planar shape. The overall shape of the hemispherical shoe 4 is a shape in which one bottom surface of the cylindrical body is a convex shape constituting a part of the hemisphere. The overall shape of the hemispherical shoe 4 is not limited to this, and it is sufficient that it has at least a flat surface portion that slides with the swash plate and a spherical surface portion that slides with the piston.

半球シュー4は、金属製などの硬質部材を基材5とし、斜板と摺動する平面部4bの表面およびピストン(球面座)と摺動する球面部4aの表面に樹脂層6が設けられている。樹脂層6は樹脂の成形体であり、該樹脂層のうち、球面部4aの表面に設けられるものが樹脂層6aであり、平面部4bの表面に設けられるものが樹脂層6bである。   The hemispherical shoe 4 is made of a hard member made of metal or the like as a base material 5, and a resin layer 6 is provided on the surface of the flat surface portion 4 b that slides with the swash plate and the surface of the spherical surface portion 4 a that slides with the piston (spherical seat). ing. The resin layer 6 is a resin molded body. Of the resin layer, the resin layer 6a is provided on the surface of the spherical surface portion 4a, and the resin layer 6b is provided on the surface of the flat surface portion 4b.

平面部4bの樹脂層6bと球面部4aの樹脂層6aとは、それぞれ異なる樹脂組成物からなる樹脂層である。すなわち、平面部4bの樹脂層6bの材料となる樹脂組成物と、球面部4aの樹脂層6aの材料となる樹脂組成物とが異なる。ここで「異なる樹脂組成物」とは、ベース樹脂が同じでも配合材が異なっている場合や、ベース樹脂および配合材が同じでもそれらの配合割合が異なっている場合をいい、同一の樹脂組成物ではないという意味である。これは、半球シューにおける平面部の相手材は斜板であり、球面部の相手材はピストンであるという異なった部材がそれぞれの相手材になるためである。斜板相手の平面部は斜板が揺動しながら回転することから運動量が大きく、球面部はピストンの球面部との摺動のため運動量が小さいという運動量の違いや、斜板はS45C等の鉄系材料からなり、ピストンはアルミニウム系材料からなるという摺動相手材料の違いがあるためである。半球シューの球面部と平面部にはそれぞれの運動量と相手材料に合った材料が選択されるべきである。本発明の半球シューは、球面部の樹脂層と平面部の樹脂層をそれぞれ異なる樹脂組成物としているため、斜板式コンプレッサの運転効率を優れたものにすることが可能となる。   The resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a are resin layers made of different resin compositions. That is, the resin composition that is the material of the resin layer 6b of the flat surface portion 4b is different from the resin composition that is the material of the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a. Here, the “different resin composition” means a case where the base resin is the same but the compounding material is different, or a case where the base resin and the compounding material are the same even though the compounding ratio is different, and the same resin composition. It means not. This is because different members in the hemispherical shoe in which the flat part is a swash plate and the spherical part is a piston are different members. The swash plate mating plane part has a large momentum because the swash plate rotates while oscillating, and the spherical part slides with the spherical part of the piston so that the momentum is small. This is because there is a difference in the mating material of the iron-based material and the piston of the aluminum-based material. For the spherical part and the flat part of the hemispherical shoe, materials suitable for the respective momentum and the mating material should be selected. In the hemispherical shoe of the present invention, since the resin layer of the spherical portion and the resin layer of the flat portion are made of different resin compositions, it is possible to improve the operation efficiency of the swash plate compressor.

また、これらの樹脂層を、潤滑性に優れ、耐熱性および機械強度の高いエンジニアリングプラスチックで形成することにより、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、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。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、機械強度や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、油枯渇時の焼付き性向上させる目的で、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を配合してもよい。なお、ベース樹脂に配合する炭素繊維やグラファイトなどの炭素系材料(炭素系配合材ともいう)の取り扱いについては後述する。   In addition, by forming these resin layers with engineering plastics with excellent lubricity, heat resistance and high mechanical strength, seizure does not occur even in a dry state without lubricating oil at the start of operation, and frictional heat generation occurs. As a result, there is no deterioration in the lubrication characteristics and no peeling of the resin layer, and sufficient durability is ensured. 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 mechanical strength and wear resistance. In addition, for the purpose of reducing friction and improving seizure at the time of oil exhaustion, a solid lubricant such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, graphite, molybdenum disulfide may be blended. The handling of carbon-based materials (also referred to as carbon-based compounding materials) such as carbon fibers and graphite to be blended with the base resin will be described later.

平面部と球面部はその運動量が異なり、平面部より球面部の方が運動量が小さいことから、平面部の樹脂層よりも球面部の樹脂層の硬度を低く軟質にした方が、半球シューの平面部と球面部および斜板とピストンの摩耗を低く抑えることができる。ここで「硬度」は、ロックウェル硬度やショア硬度などの樹脂成形体に一般に使用される硬度であり、硬度の高低は同じ測定基準により硬度測定した場合の比較である。   Because the momentum is different between the flat part and the spherical part, the spherical part has less momentum than the flat part, so the hardness of the resin layer of the spherical part is lower and softer than the resin layer of the flat part. Wear of the flat surface portion and the spherical surface portion, and the swash plate and the piston can be kept low. Here, “hardness” is a hardness generally used for resin moldings such as Rockwell hardness and Shore hardness, and the hardness level is a comparison when the hardness is measured according to the same measurement standard.

例えば、同じベース樹脂を用いた場合であれば、(1)平面部の樹脂層の樹脂組成物に炭素繊維を配合し、球面部の樹脂層の樹脂組成物にアラミド繊維を配合する構成、(2)平面部の樹脂層の樹脂組成物にグラファイトを配合し、球面部の樹脂層の樹脂組成物にPTFE樹脂を配合する構成、とすることで特にピストンに対する攻撃性を小さくし、平面部と球面部および斜板とピストンの摩耗を均一にすることが可能となる。また、平面部の樹脂層の樹脂組成物には炭素系材料(炭素繊維やグラファイト)を配合することで、運動量の大きい平面部樹脂層での耐摩耗性を向上し、球面部の樹脂層の樹脂組成物には炭素系材料を未配合とすることで、アルミニウム系材料からなるピストンの摩耗を防止することができる。   For example, if the same base resin is used, (1) a configuration in which carbon fiber is blended in the resin composition of the planar resin layer and aramid fiber is blended in the resin composition of the spherical resin layer; 2) A structure in which graphite is blended in the resin composition of the resin layer of the plane portion and PTFE resin is blended in the resin composition of the resin layer of the spherical surface portion. It becomes possible to make the wear of the spherical surface portion, the swash plate and the piston uniform. In addition, by adding a carbon-based material (carbon fiber or graphite) to the resin composition of the flat surface resin layer, the wear resistance of the flat surface resin layer having a large momentum is improved and the resin layer of the spherical surface portion is improved. By not adding a carbon-based material to the resin composition, it is possible to prevent wear of a piston made of an aluminum-based material.

図2に示す半球シュー4において、平面部4bの樹脂層6bと、球面部4aの樹脂層6aとは、基材5を挟んでそれぞれ別個の成形体として形成されている。このような構造のため、半球シューに対する樹脂層の形成が容易である。特に、それぞれの樹脂層を、それぞれ別個の射出成形体とすることで、品質も安定する。また、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。なお、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。   In the hemispherical shoe 4 shown in FIG. 2, the resin layer 6 b of the flat surface portion 4 b and the resin layer 6 a of the spherical surface portion 4 a are formed as separate molded bodies with the base material 5 interposed therebetween. Due to such a structure, it is easy to form a resin layer on the hemispherical shoe. In particular, the quality is stabilized by making each resin layer a separate injection-molded body. In addition, since injection molding applies pressure to the resin composition in a molten state, the resin layer is densely formed, and load resistance and wear resistance are increased. In addition, when forming a resin layer by injection molding, you may machine to a desired dimension after injection molding besides injection molding to a desired dimension by injection molding.

図2に示す半球シュー4では、基材5の表面のほぼ全体を覆うように樹脂層6が設けられている。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6の厚みは0.1〜0.7mm程度の薄肉であり、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。このため、基材5は、半球シュー4の球面部4a、平面部4b、外周部4cにそれぞれ対応する、球面部5a、平面部5b、外周部5cを有する。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。   In the hemispherical shoe 4 shown in FIG. 2, a resin layer 6 is provided so as to cover almost the entire surface of the substrate 5. In the case where the diameter of the hemispherical shoe is about 10 mm (5 to 15 mm), the thickness of the resin layer 6 covering the outside of the base material 5 is about 0.1 to 0.7 mm, and the shape of the base material 5 is the hemispherical shoe 4. It is a shape along the whole shape. For this reason, the base material 5 has a spherical surface portion 5a, a flat surface portion 5b, and an outer peripheral portion 5c corresponding to the spherical surface portion 4a, the flat surface portion 4b, and the outer peripheral portion 4c of the hemispherical shoe 4, respectively. It is preferable to make the resin layer as thin as the above-mentioned range since the frictional heat easily escapes from the frictional sliding surface to the substrate side and is difficult to store heat.

また、放熱性を向上させた半球シューを図3に基づいて説明する。図3は、基材露出部分を有する半球シュー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、基材5において斜板およびピストンの両部材との直接の摺動面に樹脂層6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17を有する。具体的には、基材5の外周部5cが樹脂層に覆われずに露出した状態となっている。このように、基材の一部を露出させることで、摺動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。   A hemispherical shoe with improved heat dissipation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a hemispherical shoe having a substrate exposed portion. As shown in FIG. 3, the hemispherical shoe 4 is formed with a resin layer 6 on the sliding surface of the base material 5 that directly contacts the swash plate and the piston, and is covered with a resin layer at other locations. The exposed portion 17 is not provided. Specifically, the outer peripheral portion 5c of the substrate 5 is exposed without being covered with the resin layer. Thus, by exposing a part of the base material, the frictional heat generated at the sliding part can be easily radiated from the exposed part.

図2や図3に示す半球シュー4において、各樹脂層は基材5に密着して固定されている。固定方法は、接着、溶着、嵌合など、任意の方法を採用できる。好ましい態様として、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体と、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体とを、基材5を挟んで一体化することが好ましい。図2に示す半球シュー4では、樹脂層6aの外周部と、樹脂層6bの外周部とが、半球シュー4の外周部4cの位置において、上記固定方法などにより固定されて一体化されている。これにより、基材と樹脂層との密着性に優れる。   In the hemispherical shoe 4 shown in FIGS. 2 and 3, each resin layer is fixed in close contact with the base material 5. As a fixing method, any method such as adhesion, welding, and fitting can be adopted. As a preferred embodiment, it is preferable that the molded body that becomes the resin layer 6 b of the flat surface portion 4 b and the molded body that becomes the resin layer 6 a of the spherical surface portion 4 a are integrated with the base material 5 interposed therebetween. In the hemispherical shoe 4 shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the resin layer 6a and the outer peripheral portion of the resin layer 6b are fixed and integrated by the fixing method or the like at the position of the outer peripheral portion 4c of the hemispherical shoe 4. . Thereby, it is excellent in the adhesiveness of a base material and a resin layer.

基材に対する樹脂層の固定方法の一例を図4および図5に基づいて説明する。図4および図5は、いずれも球面部と平面部の樹脂層が一体化された半球シューを示す縦断面図であり、図4が嵌合タイプ、図5が溶着タイプである。なお、図4における右図が縦断面図であり、左図がその分解図である。   An example of the fixing method of the resin layer with respect to a base material is demonstrated based on FIG. 4 and FIG. 4 and 5 are both longitudinal sectional views showing a hemispherical shoe in which the resin layer of the spherical portion and the flat portion is integrated, FIG. 4 is a fitting type, and FIG. 5 is a welding type. In addition, the right figure in FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view, and the left figure is the exploded view.

図4に示す半球シュー4では、基材5の中心軸部分に中空部7が設けられている。平面部4bの樹脂層6bとなる成形体は、非摺動側の中心軸に棒状の脚部6dを有する。同様に、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体は、非摺動側の中心軸に棒状の脚部6cを有する。基材5の中空部7に、これらの脚部6c、6dが圧入される。また、この形態の半球シュー4では、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体の外周部と、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体の外周部とが弾性嵌合されている。詳細には、一方の成形体の外周部に凹部8aが設けられており、他方の成形体の外周部にはそれに対応する凸部8bが設けられており、一方の成形体の外周部の凹部8aに、他方の成形体の外周部の凸部8bが組み合わされて弾性嵌合(スナップフィット)されている。図中の8が弾性嵌合部である。なお、弾性嵌合部における凹凸関係は、該図に示す場合と反対であってもよい。これにより、成形体同士がその中心軸部と外周部の両方において基材をサンドイッチ状に保持した状態で強固に固定される。この結果、半球シューの基材を挟んで平面部と球面部の樹脂層が一体化され、基材と樹脂層の密着性が向上する。   In the hemispherical shoe 4 shown in FIG. 4, a hollow portion 7 is provided in the central axis portion of the base material 5. The molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b has a rod-like leg portion 6d on the central axis on the non-sliding side. Similarly, the molded body to be the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a has a rod-like leg portion 6c on the central axis on the non-sliding side. These leg portions 6 c and 6 d are press-fitted into the hollow portion 7 of the base material 5. Moreover, in the hemispherical shoe 4 of this form, the outer peripheral portion of the molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the outer peripheral portion of the molded body that becomes the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a are elastically fitted. Specifically, a concave portion 8a is provided on the outer peripheral portion of one molded body, and a convex portion 8b corresponding to the concave portion 8b is provided on the outer peripheral portion of the other molded body. The convex portion 8b on the outer peripheral portion of the other molded body is combined with 8a and elastically fitted (snap fit). 8 in the figure is an elastic fitting part. In addition, the uneven | corrugated relationship in an elastic fitting part may be contrary to the case shown to this figure. Thereby, the compacts are firmly fixed in a state where the base material is held in a sandwich shape at both the central shaft portion and the outer peripheral portion. As a result, the resin layer of the flat surface portion and the spherical surface portion is integrated with the base material of the hemispherical shoe interposed therebetween, and the adhesion between the base material and the resin layer is improved.

図5に示す半球シュー4は、平面部4bの樹脂層6bと球面部4aの樹脂層6aとが基材5を挟んでそれぞれ別個の成形体から形成されており、各成形体の外周部の弾性嵌合部(凹凸部)がないことを除いて、その構成は図4に示す半球シューと同じである。この形態では、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体の外周部端面と、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体の外周部端面とが超音波溶着により結着されている。詳細には、まず、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体の棒状の脚部6dと、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体の棒状の脚部6cとを基材5の中空部7に圧入する。そして、棒状脚部6c、6dの先端同士を超音波溶着で結着させるとともに、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体の外周部端面と、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体の外周部端面とを超音波溶着で結着させる。図中の14が超音波溶着部である。これにより、成形体同士がその中心軸部と外周部の両方において基材をサンドイッチ状に保持した状態で強固に結着されて固定され、基材と樹脂層の密着性が向上する。   In the hemispherical shoe 4 shown in FIG. 5, the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a are formed of separate molded bodies with the base material 5 sandwiched therebetween, and the outer peripheral portion of each molded body is formed. The configuration is the same as that of the hemispherical shoe shown in FIG. 4 except that there is no elastic fitting portion (uneven portion). In this embodiment, the outer peripheral end surface of the molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the outer peripheral edge surface of the molded body that becomes the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a are bonded together by ultrasonic welding. Specifically, first, a rod-shaped leg portion 6d of the molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and a rod-shaped leg portion 6c of the molded body that becomes the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a are formed into the hollow portion of the base material 5. Press fit into 7. The ends of the rod-like leg portions 6c and 6d are bonded together by ultrasonic welding, and the outer peripheral end surface of the molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the molded body that becomes the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a. The outer peripheral end face is bonded by ultrasonic welding. 14 in the figure is an ultrasonic welding part. Thereby, the molded bodies are firmly bound and fixed in a state where the base material is held in a sandwich shape at both the central shaft portion and the outer peripheral portion, and the adhesion between the base material and the resin layer is improved.

図4と図5のいずれの場合においても、平面部4bの樹脂層6bとなる成形体と、球面部4aの樹脂層6aとなる成形体との固定箇所が、半球シューの外周部4cに位置している。外周部4cは、球面部や平面部と異なり、ピストンや斜板と摺接しない部位である。このため、当該箇所において、弾性嵌合や超音波溶着により両部材を接合することで、接合部が摺接面に位置することにより摺動特性に悪影響を与えるなどの懸念がない。   In either case of FIG. 4 and FIG. 5, the fixing location between the molded body that becomes the resin layer 6b of the flat surface portion 4b and the molded body that becomes the resin layer 6a of the spherical surface portion 4a is located at the outer peripheral portion 4c of the hemispherical shoe. doing. The outer peripheral portion 4c is a portion that is not slidably contacted with the piston or the swash plate, unlike the spherical portion or the flat portion. For this reason, there is no concern that the sliding characteristics are adversely affected by joining the two members by elastic fitting or ultrasonic welding at the location so that the joint portion is positioned on the sliding contact surface.

半球シューは非常に過酷な環境で使用されるため、なんらかの理由で異常発熱などが生じて基材と樹脂層の密着性が低下した場合など、基材に対して樹脂層(成形体)が相対的に回転するおそれがある。これを防止するために、基材において各成形体が設けられる面に、その成形体の基材に対する回転を防止するための凹部を形成することが好ましい。   Since hemispherical shoes are used in extremely harsh environments, the resin layer (molded product) is relative to the substrate when abnormal heat generation occurs for some reason and the adhesion between the substrate and the resin layer decreases. May rotate. In order to prevent this, it is preferable to form a recess for preventing rotation of the molded body with respect to the base material on the surface of the base material on which each molded body is provided.

このような凹部の一形態として放射状に形成された溝を図6に基づき説明する。図6(a)は基材の正面図であり、図6(b)は基材の底面図(平面部側からみた図)である。図6(a)および図6(b)に示すように、基材5の表面には基材中心軸から放射状に凹部である溝15が形成されている。溝15は、平面部5bおよび球面部5aの両方の基材表面に形成されている。平面部5bにおける放射状の溝15は、中心軸に対して等角度(90度)毎に4本配置されており、4本ともに同一形状である。同様に、球面部5aにおける放射状の溝15も、基材の中心軸から放射状に等配分で4本配置されている。   The groove | channel formed radially as one form of such a recessed part is demonstrated based on FIG. 6A is a front view of the base material, and FIG. 6B is a bottom view of the base material (viewed from the plane portion side). As shown in FIGS. 6A and 6B, grooves 15 that are concave portions are formed on the surface of the base material 5 radially from the central axis of the base material. The groove 15 is formed on the base material surface of both the flat surface portion 5b and the spherical surface portion 5a. Four radial grooves 15 in the flat portion 5b are arranged at equal angles (90 degrees) with respect to the central axis, and the four grooves have the same shape. Similarly, the four radial grooves 15 in the spherical surface portion 5a are also arranged in a radial distribution from the central axis of the base material.

凹部の他形態として軸方向に形成された溝を図7に基づき説明する。図7(a)は基材の正面図であり、図7(b)は基材の底面図(平面部側からみた図)である。図7(a)および図7(b)に示すように、基材5の外径面(外周部5cの表面)に軸方向の溝16が形成されている。軸方向の溝16は、基材中心軸に対して等角度(90度)毎に4本配置されており、4本ともに同一形状である。   A groove formed in the axial direction as another form of the recess will be described with reference to FIG. Fig.7 (a) is a front view of a base material, FIG.7 (b) is a bottom view (figure seen from the plane part side) of a base material. As shown in FIGS. 7A and 7B, an axial groove 16 is formed on the outer diameter surface of the substrate 5 (the surface of the outer peripheral portion 5c). Four axial grooves 16 are arranged at equal angles (90 degrees) with respect to the center axis of the base material, and the four grooves have the same shape.

平面部の樹脂層(成形体)と球面部の樹脂層(成形体)は、これら溝に対応する凸部を基材との接触面に有しており、この樹脂層の凸部と、基材の凹部である溝とが嵌合する。これにより、基材に対する樹脂層の相対的な回転を防止できる。樹脂層(成形体)の凸部は、凹部である溝と相補的な形状であり、各成形体の射出成形時などにおいて容易に形成できる。   The resin layer (molded body) of the flat surface portion and the resin layer (molded body) of the spherical surface portion have convex portions corresponding to these grooves on the contact surface with the base material. A groove which is a concave portion of the material is fitted. Thereby, relative rotation of the resin layer with respect to the substrate can be prevented. The convex part of the resin layer (molded body) has a shape complementary to the groove which is a concave part, and can be easily formed at the time of injection molding of each molded body.

放射状の溝を形成する場合、基材への形成が容易であり、かつ、樹脂層に薄肉部分ができないため、樹脂層の強度低下を防ぎ、該樹脂層の割れなどを防止できる。軸方向の溝を形成する場合、回転防止と同時に基材に対する成形体の組み込み性が向上する。   When the radial groove is formed, it is easy to form on the base material, and since the resin layer cannot have a thin portion, the strength of the resin layer can be prevented from being reduced, and the resin layer can be prevented from cracking. When the axial groove is formed, the incorporation of the molded body into the base material is improved at the same time as preventing rotation.

また、軸方向の溝を設ける形態において、該溝部分に上述の弾性嵌合部を配置する構成とすることが好ましい(図4参照)。この溝部分に、上述の弾性嵌合部を配置することで、弾性嵌合する凹部と凸部の肉厚を厚くでき、弾性嵌合部の割れなどを防止でき、強固な接合が可能となる。   Moreover, in the form which provides the groove | channel of an axial direction, it is preferable to set it as the structure which arrange | positions the above-mentioned elastic fitting part in this groove part (refer FIG. 4). By disposing the above-described elastic fitting portion in the groove portion, the thickness of the concave portion and the convex portion to be elastically fitted can be increased, cracking of the elastic fitting portion can be prevented, and strong bonding is possible. .

溝は基材の各表面(15については球面部5aの表面、平面部5bの表面のそれぞれ、16については外周部5cの表面)に2〜8本形成することが好ましい。等配分された放射状の溝が1本であると基材の重心位置が中心軸からずれるため、半球シューの動きに何らかの悪影響が生じるおそれがある。また、9本以上であると基材表面に対して溝をはっきりと形成することが難しくなる。   It is preferable that 2 to 8 grooves are formed on each surface of the base material (for the surface of the spherical surface portion 5a and the surface of the flat surface portion 5b for 15 and for the surface of the outer peripheral portion 5c for 16). If there is one evenly distributed radial groove, the position of the center of gravity of the base material deviates from the central axis, which may cause some adverse effects on the movement of the hemispherical shoe. Moreover, it becomes difficult to form a groove | channel clearly with respect to the base-material surface as it is nine or more.

溝の深さは、最も深い部分が0.2〜1.3mmであることが好ましい。基材の溝の深さを0.2〜1.3mmにすることで、確実に基材に対して樹脂層のずれによる相対的な回転を防止できる。0.2mmより浅いと溝に対応する樹脂層の凸部が溝を乗り越えるおそれがある。また、1.3mmより深いと、対応する樹脂層の凸部を形成する際に、その凸部裏側の樹脂層表面に射出成形のヒケが生じるなどのおそれがある。なお、放射状の溝については、摺動面である球面部と平面部の樹脂層に対応する位置に形成するため、深すぎる場合の上記悪影響を極力避けるため、その深さは0.2〜1.0mmであることがより好ましい。   The depth of the groove is preferably 0.2 to 1.3 mm at the deepest portion. By setting the depth of the groove of the base material to 0.2 to 1.3 mm, it is possible to reliably prevent relative rotation due to the displacement of the resin layer with respect to the base material. If it is shallower than 0.2 mm, the convex portion of the resin layer corresponding to the groove may get over the groove. On the other hand, if it is deeper than 1.3 mm, there is a risk that, when forming the convex portion of the corresponding resin layer, an injection molding sink may occur on the resin layer surface on the back side of the convex portion. In addition, since the radial groove is formed at a position corresponding to the spherical and planar resin layers that are sliding surfaces, the depth is 0.2 to 1 in order to avoid the above-described adverse effect when it is too deep. More preferably, it is 0.0 mm.

溝の基材表面とのエッジ部は、シャープエッジにすることが好ましい。すなわち、溝の基材表面とのエッジ部に面取りを設けないことが好ましい。溝のエッジ部に面取りを設けると、溝に対応する樹脂層の凸部が溝を乗り越え易くなる。   The edge portion of the groove with the substrate surface is preferably a sharp edge. That is, it is preferable not to chamfer the edge portion of the groove with the substrate surface. When chamfering is provided at the edge portion of the groove, the convex portion of the resin layer corresponding to the groove easily gets over the groove.

本発明の半球シューは、硬質材料からなる半球シューの基材に対して、平面部の樹脂層となる成形体と、球面部の樹脂層となる成形体とを用意し、平面部の成形体と、球面部の成形体とによって半球シューの基材をサンドイッチ状に挟み込んでパチンと嵌合(スナップフィット)させることで製造可能となる。   The hemispherical shoe of the present invention is prepared by preparing a molded body that becomes a resin layer of a planar portion and a molded body that becomes a resin layer of a spherical portion with respect to the base material of the hemispherical shoe made of a hard material. And, it becomes possible to manufacture by sandwiching the base material of the hemispherical shoe in a sandwich shape with the molded body of the spherical portion and fitting (snap fitting) with the snap.

本発明の半球シューの基材となる硬質部材の材質としては、金属、セラミックス、硬質な合成樹脂などが挙げられる。硬質部材に金属を採用する場合は、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や焼結金属製が採用できる。特に、生産性、強度、コストなどのバランスが良いことから、基材を焼結金属製とすることが好ましい。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。焼結金属としては、例えば、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などが挙げられる。また、基材を焼結金属とする場合の密度は、材質の理論密度比0.7〜0.9とすることが好ましく、この範囲内にすることで、高い緻密性を有し、基材の熱伝導性を十分に確保できる。   Examples of the material of the hard member used as the base material of the hemispherical shoe of the present invention include metals, ceramics, and hard synthetic resins. When a metal is used for the hard member, a molten metal or a sintered metal manufactured by pressing, machining, die casting or the like can be used. In particular, the substrate is preferably made of sintered metal because of a good balance of productivity, strength, cost, and the like. Examples of the molten metal include steels 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, copper alloy Is mentioned. Examples of the sintered metal include iron, copper iron, copper, and stainless steel. In addition, the density when the base material is a sintered metal is preferably 0.7 to 0.9 in terms of the theoretical density ratio of the material. The thermal conductivity of can be sufficiently secured.

斜板またはピストンとの摺動面となる樹脂層の表面は、樹脂層の成形後、またはこれを基材に固定した後に、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Raは、0.05μm〜1.0μm(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、焼き付きを防止できる。表面粗さRaが、0.05μm未満では摺動面への潤滑油の供給が不足し、1.0μm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Raが、0.1μm〜0.5μm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 molded or after being fixed to the substrate. The polishing process eliminates variations in individual height dimensions and improves accuracy. The surface roughness Ra of the surface of the resin layer is preferably adjusted to 0.05 μm to 1.0 μm (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 Ra is less than 0.05 μm, the supply of lubricating oil to the sliding surface is insufficient. If the surface roughness Ra exceeds 1.0 μm, the real contact area on the sliding surface will decrease, resulting in high local pressure. There is a risk of seizure. More preferably, the surface roughness Ra is 0.1 μm to 0.5 μm.

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(樹脂層あり)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、斜板など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。また、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、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。特に、半球シューの球面部と平面部に、それぞれの運動量と相手材料に合った樹脂組成物を用いた樹脂層が形成されるため、斜板式コンプレッサの運転効率が優れたものとなる。   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 (with a resin layer) of the present invention for this swash plate compressor, the lubricating coating can be removed from the swash plate and the piston sliding with the hemispherical shoe. In other words, 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 polished surface of the base material remains unchanged. Therefore, it is possible to provide a low-cost swash plate compressor that is functionally equivalent. In addition, even in a dry state without lubricating oil at the start of operation, seizure on the sliding surface of the hemispherical shoe does not occur, and there is no deterioration in lubrication characteristics due to frictional heat generation and exfoliation of the resin layer. It becomes a long-life swash plate compressor. In particular, since the resin layer using the resin composition suitable for the respective momentum and the counterpart material is formed on the spherical surface portion and the flat surface portion of the hemispherical shoe, the operation efficiency of the swash plate compressor is excellent.

なお、斜板やピストンの半球シューとの摺動面には、樹脂製などの潤滑性被膜が形成されていてもよいが、潤滑性被膜が無くても十分な摺動特性が発揮できるものである。   The sliding surface of the swash plate and the hemispherical shoe of the piston may be provided with a resinous lubrication film, but sufficient sliding characteristics can be exhibited without the lubrication film. is there.

本発明の斜板式コンプレッサの半球シューは、斜板とピストンのそれぞれに応じた特性を備え得る潤滑性樹脂層を有するので、斜板とピストンの何れか、または平面部と球面部の何れかの樹脂層の寿命が不均一となるようなことを防止でき、また、運転開始時の潤滑油のないドライ状態においても、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。このため、種々の斜板式コンプレッサに利用でき、特に、炭酸ガスやHFC1234yfを冷媒とし、高速高負荷仕様(例えば、面圧が8MPaをこえる)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。   Since the hemispherical shoe of the swash plate compressor of the present invention has a lubricating resin layer that can have characteristics corresponding to each of the swash plate and the piston, either the swash plate or the piston, or the flat surface portion or the spherical surface portion. It is possible to prevent the life of the resin layer from becoming uneven, and seizure does not occur even in a dry state where there is no lubricating oil at the start of operation. Durability is sufficiently ensured. Therefore, it can be used for various swash plate compressors, and in particular, it can also be used suitably for recent swash plate compressors that use carbon dioxide gas or HFC1234yf as a refrigerant and have a high-speed and high-load specification (for example, the surface pressure exceeds 8 MPa).

1 ハウジング
2 回転軸
3 斜板
4 半球シュー
5 基材
6 樹脂層
7 中空部
8 弾性嵌合部
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
14 超音波溶着部
15 放射状の溝
16 軸方向の溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Rotating shaft 3 Swash plate 4 Hemispherical shoe 5 Base material 6 Resin layer 7 Hollow part 8 Elastic fitting part 9 Piston 10 Cylinder bore 11 Needle roller bearing 12 Thrust needle roller bearing 13 Spherical seat 14 Ultrasonic welding part 15 Radial Groove 16 Axial groove

Claims (7)

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、硬質部材を基材とし、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設けられ、
前記平面部の樹脂層と前記球面部の樹脂層は、それぞれ異なる樹脂組成物からなる樹脂層であ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 hard member as a base material, and a resin layer is provided 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,
The flat plate portion resin layer and the spherical portion resin layer are resin layers made of different resin compositions, respectively.
前記平面部の樹脂層より前記球面部の樹脂層の方が硬度が低い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。   The hemispherical shoe for a swash plate compressor according to claim 1, wherein the spherical resin layer has a lower hardness than the flat resin layer. 前記平面部の樹脂層には炭素系材料が含まれ、前記球面部の樹脂層には炭素系材料が含まれていないことを特徴とする請求項1または請求項2記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。   The hemisphere of a swash plate compressor according to claim 1 or 2, wherein the resin layer of the flat surface portion includes a carbon-based material, and the resin layer of the spherical surface portion does not include a carbon-based material. Shoe. 前記平面部の樹脂層と前記球面部の樹脂層は、それぞれが前記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。   4. The swash plate compressor according to claim 1, wherein each of the planar resin layer and the spherical resin layer is an injection-molded body of the resin composition. 5. Hemisphere shoe. 前記平面部の樹脂層となる成形体と前記球面部の樹脂層となる成形体とは、前記基材を挟んで一体化されていることを特徴とする請求項4記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。   5. The hemisphere of a swash plate compressor according to claim 4, wherein the molded body that becomes the resin layer of the flat surface portion and the molded body that becomes the resin layer of the spherical surface portion are integrated with the base material interposed therebetween. Shoe. 前記基材の中心軸部分に中空部が設けられ、
前記平面部の樹脂層となる成形体および前記球面部の樹脂層となる成形体の各成形体に設けられた脚部が前記中空部に嵌合するとともに、前記各成形体の外周部同士が弾性嵌合して、前記平面部の樹脂層となる成形体と前記球面部の樹脂層となる成形体とが前記基材を挟んで一体化されていることを特徴とする請求項5記載の斜板式コンプレッサの半球シュー。
A hollow portion is provided in the central axis portion of the base material,
The leg portions provided on each molded body of the molded body to be the resin layer of the flat surface portion and the molded body to be the resin layer of the spherical surface portion are fitted into the hollow portion, and the outer peripheral portions of the molded bodies are 6. The molded body that is elastically fitted so as to be a resin layer of the flat surface portion and a molded body that is a resin layer of the spherical surface portion are integrated with the base material interposed therebetween. Hemispherical shoe for swash plate compressor.
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から請求項6までのいずれか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 type compressor, wherein the hemispherical shoe is the hemispherical shoe according to any one of claims 1 to 6.
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