WO1999007998A1 - Shoe and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

明 糸田 書 シユーとその製造方法 技術分野

本発明はシユーとその製造方法に関し、 より詳しくは、 斜板式コンプ レッサに用いられるシュ一とその製造方法に関する。 背景技術

従来、 斜板式コンブレッサに用いられるシユーの製造方法として、 次 のようなものが知られている。

すなわち、 第 1の製造方法として、 所定の直径を有する円柱状素材を 所定長さで切断して円板状素材を得たら、 その円板状素材の一側端面に 焼結層を形成するとともに、 該焼結層を斜板に摺接される平板状摺動面 に形成する。 そして次に、 上記円板状素材の他側端面にピストン側の球 面に摺接される球状凹部又は球状凹部からなる球状摺動面を形成する。 また第 2の製造方法として、 鋼板の一側表面に予め焼結層を形成して おき、 この板状素材を円柱状に打抜いて円柱状素材を得る。 そして上記 焼結層側を斜板に摺接される平板状摺動面に形成するとともに、 上記円 板状素材の他側端面にビス卜ン側の球面に摺接される球状凹部又は球状 凹部からなる球状摺動面を形成する。

- 上記第 1の製造方法では、 円柱状素材を所定長さで切断して円板状素 材を得るようにしているので、 材料歩留まりがよいという利点があるが 、 円板状素材を得た後にこれに焼結層を形成しているためその作業が複 雑となり、 この点でコスト的に不利となる。 他方、 第 2の製造方法によれば、 鋼板の一側表面に焼結層を形成して いるため、 第 1の製造方法に比較して焼結層を形成する工程が容易とな るが、 その反面、 焼結層を形成した板状素材を円柱状に打抜いて円柱状 素材を得ているので材料歩留まりが悪く、 この点でコス卜的に不利とな る。

またいずれの製造方法においても焼結層を用いていたので、 耐焼付性 の点でその性能向上に一定の限界があった。 発明の開示

本発明はそのような事情に鑑み、 耐焼付性に優れ、 しかも従来に比較 して安価に製造することができるシュ一とその製造方法を提供するもの である。

すなわち本発明は、 斜板に摺接される平板状摺動面と、 ピス トン側の 球面に摺接される球状摺動面とを備えたシュ一において、

上記シユーの平板状摺動面側に溶射層を形成し、 該溶射層の表面を平 板状摺動面としたことを特徴とするシユーを提供するものである。 また本発明は、 円柱状素材を所定長さで切断して円板状素材を得るェ 程と、 その円板状素材の一側端面にビス卜ン側の球面に摺接される球状 摺動面を形成する工程と、 上記円板状素材の他側端面に高速ガス火炎溶 射法によって溶射層を形成し、 該溶射層を斜板に摺接される平板状摺動 面とする工程とを備えるシユーの製造方法を提供するものである。 上述した製造方法によれば、 円柱状素材を所定長さで切断して円板状 素材を得ているので、 材料歩留まりがよい。 加えて、 円板状素材の端面 に溶射層を形成しているので、 従来のように焼結層を形成する場合に比 較して、 その溶射層の形成工程が容易なものとなり、 それによつてシュ 一を安価に製造することができる。 そして溶射層を有するシュ一は、 焼結層を有するシユーよりも大きな 耐焼付性を有しており、 特に潤滑不足状態における斜板式コンブレッサ のより確実な運転を確保することができる。

特に上記溶射法として、 高速ガス火炎溶射法を用いた場合には、 溶射 速度が大きいため溶射層が緻密になり、 また円柱状素材との密着強度も 大きくなるため、 より優れた耐焼付性を期待することができる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施例を示す製造工程図、

図 2は完成後のシユーを示す拡大断面図、

図 3は本発明のシユーの耐焼付性を示す試験結果図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図示実施例について本発明の製造方法を説明すると、 図 1に示 すように、 先ず、 一例として、 S 4 5 Cからなる直径 1 9 m mの円柱状 素材 1を所定長さ Lで切断して円板状素材 2を得る。

次に、 該円板状素材 2の一方の端面に 1 0 5度の角度を有する円錐状 の孔 3を形成したら、 該孔 3内に 1 1 m mの直径を有するボール 4を押 圧して、 上記円錐状の孔 3の軸方向中間部に球状凹部 5を形成する。 こ の球状凹部 5は、 シユーを図示しないボールを介して斜板式コンブレツ ザのピストンに連動させるためのものである。

次に、 円板状素材 2の他方の端面、 すなわち図示しない斜板に摺接さ れる平板状摺動面となる側の端面に、 高速ガス火炎溶射法によって 0 . 4 m m厚の溶射層 6を形成する。 なおこのとき、 溶射すべき円板状素材 2の他方の端面を上側にむけて溶射が行なわれる。

そして円板状素材 2の外周面よりも外側にはみ出た溶射層 6の余剰部 分 6 aを除去したら、 円板状素材 2の軸心に直径 3 m mの貫通孔 7を穿 設し、 上記球状凹部 5内を貫通孔 7を介して溶射層 6側へ連通させる。 この貫通孔 7は、 オイル溜めとして利用されるものである。

さらに、 上記円板状素材 2および溶射層 6の全域に 2 0〜 3 0 μ πι厚 の C uメ ツキ層 8を形成したら、 上記溶射層 6の表面をメ ツキ層 8とと もに 0 . 1 m m程度薄く除去して、 その表面を上記斜板に摺接される平 板状摺動面 9とする。 上記 C uメツキ層 8は、 上記球状凹部 5と図示し ないボールとの摺動を考慮して形成したものである。

次に、 上記球状凹部 5内に再び上記ボール 4を押圧して、 上記溶射に よる歪を矯正し、 該球状凹部の表面を球状摺動面 1 0とする。

次に、 上記溶射層 6から円柱状素材 2にかけてそれらの外周に面取部 1 1を形成するとともに、 貫通孔 7の平板状摺動面 9側の内周面にも面 取部 1 2を形成する。

次に、 円柱状素材 2 と溶射層 6との軸方向長さが所定の長さとなるよ うに、 円柱状素材 2の平板状摺動面 9とは反対側の端面、 すなわち球面 側の端面を薄く除去する。

この後、 円柱状素材 2の球面側の端面外周部に 3 0度の角度で大きな 面取部 1 3を形成したら、 平板状摺動面 9にラップ加工とパフ仕上げと を順次施して該平板状摺動面 9の厚さを 0 . 1 5〜 0 . 2 5 m mの範囲 として、 図 2に拡大して示すシユー 1 4の完成品を得る。

このように、 上記シユー 1 4の平板状摺動面側に高速ガス火炎溶射法 により溶射層 6を形成し、 該溶射層 6の表面を平板状摺動面 9とすれば ； 従来に比較して耐焼付性に優れたシュ一を得ることができる。

図 3は耐焼付性を測定した試験結果を示したものである。

この試験は、 F C D焼き入れ材からなるディスクを回転させ、 その表 面にチップ状に形成したシユーを圧接させて焼付きに至った荷重を測定 したものである

(試験条件）

シユー接触部の周速 1 5 m / s

荷重 0. 4 k N/ 1 0 m i n漸増 潤滑油 冷凍機油

本発明品は、 345 ( の素材に0. 1 5〜0. 25 mm厚の溶射層 6 を高速ガス火炎溶射法によって形成したもので、 該溶射層 6の成分は、 重量％で、 残 C u— 1 0 S n - 1 O P bとした。

比較品 Aは、 チップ状のシユー全体をリン青銅 （残 C u— 6. 5 S n - 0. 2 P) から製造したものである。

比較品 Bは、 S 45 Cの素材に焼結層を形成したもので、 該焼結層の 成分は、 本発明品と同様に、 残 Cu— 1 0 S n— 1 0 P bとした。 比較品 Cは、 チップ状のシュ一全体を、 残 A 1— 1 7 S i— 4. 5 C u - 0. 5 F e - 0. 5 M g - 0. 1 M nの T 6処理したものから製造 したものである。

比較品 Dは、 チップ状のシユー全体を、 残 A 1— 1 7 S i— 4 Cu— 5 F e - 1 02Mg- 0. 5Mnの T 6処理したものから製造したもの である。

図 3の試験結果から明らかなように、 本発明品は優れた耐焼付性を示 しており、 特に本発明品と同一の成分を焼結した比較品 Bに比較して優 れた効果を有している。

本発明の溶射層を形成する成分として、 重量％で、 40%以下の P b 、— 30%以下の511、 0. 5%以下の P、 1 5%以下の八 1、 1 0 %以 下の銀、 5%以下の S i、 5%以下の Mn、 5%以下の Cr、 20 %以 下の N iおよび 30%以下の Z nからなる添加成分の 1種又は 2種以上 と、 残部 C uからなる C u系合金を用いることができる。 かかる成分の C u系合金を用いることにより、 より優れた耐焼付性能 を得ることができる。

特に、 C u系合金を用いる場合には、 C 1合金アトマイズ粉の未溶解 組織と溶解組織との混合組織から溶射層を形成することが望ましい。 す なわち一般に、 ァトマイズ粉はガスによりフレーム内へ圧送される際に 溶解されるが、 冷却を早くするなどしてその一部が溶射中に溶解されな いようにすることにより、 ァトマイズ粉の一部を溶射層に残存させるこ とができる。 このような組織の溶射層によって、 より優れた耐焼付性能 を得ることができる。

さらに本発明の他の溶射層として、 重量％で、 S i を 1 2〜60 %含 有し、 残部が実質的に A1 からなり、 かつ粒状 S i をマト リ ックス中に 分散させた A 1合金系の溶射層を用いることができる。 この溶射層には 、 511を 0. 1〜3 0 %含有させ、 その S n粒子をマト リ ックス中に分 散させてもよい。 さらにまた、 7 %以下の C u、 5 %以下の M g、 1. 5 %以下の Mn、 1. 5 %以下の F eおよび 8 %以下の N iからなる添 加成分の少なく とも 1種以上を含有させてもよい。

かかる成分の A 1系合金においても、 優れた耐焼付性能を得ることが できる。

なお、 プラズマ溶射による溶射層と素材との密着強度が 1 50〜2 0 0 K g/c m² であるのに対し、 高速ガス火炎溶射法のそれが 450〜 5 00 K g/c m² もある。 一般に密着強度が大きい方が耐摩耗性が向 上するので、 溶射層 6を形成するに当たっては高速ガス火炎溶射法を用 いることが望ましい。 しかしながらその他の溶射法によって溶射層 6を 形成してもよい。

いずれの溶射法であっても、 円板状素材 2の外周面よりも外側にはみ 出た溶射層 6の余剰部分 6 aや、 円柱状素材 2以外に溶射された溶射物 は回収して再利用することができるので、 経済的となる。

また、 上記実施例では凹状の球状摺接面 1 0を形成し、 これをボール を介してピストンに連動させるようにしているが、 従来周知のように、 ビストンに直接連動させるために凸状の球状摺接面を形成してもよいこ とは勿論である。

さらに、 上記実施例では球状凹部 5を形成してから溶射層 6を形成し ているが、 その工程を逆とすることも可能である。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明によれば、 焼結層を形成する場合に比較して、 大きな耐焼付性を有するシュ一を安価に製造することができるという効 果が得られる。

Claims

求 の

1. 斜板に摺接される平板状摺動面と、 ピストン側の球面に摺接される 球状摺動面とを備えたシュ一において、

上記シユーの平板状摺動面側に溶射層を形成し、 該溶射層の表面を平 板状摺動面としたことを特徴とするシユー。

2. 円柱状素材を所定長さで切断して円板状素材を得る工程と、 その円 板状素材の一側端面にビストン側の球面に摺接される球状摺動面を形成 する工程と、 上記円板状素材の他側端面に高速ガス火炎溶射法によって 溶射層を形成し、 該溶射層を斜板に摺接される平板状摺動面とする工程 とを備えるシユーの製造方法。

3. 上記溶射層が C u系合金からなり、 その C u合金ア トマイズ粉の未 溶解組織と溶解組織との混合組織から溶射層が形成されていることを特 徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のシユー又はシユーの製造方法。

4. 上記 C u系合金の成分が、 重量％で、 40%以下の P b、 30%以 下の S n、 0. 5%以下の P、 1 5%以下の A l、 1 0 %以下の銀、 5 %以下の S i、 5%以下の Mn、 5%以下の C r、 20%以下の N iお よび 30 %以下の Z nからなる添加成分の 1種又は 2種以上と、 残部 C uからなる C u系合金であることを特徴とする請求項 3に記載のシュ一 又はシユーの製造方法。

5. 上記溶射層が、 重量％で、 S iを 1 2〜60 %含有し、 残部が実質 θ

的に Al からなり、 かつ粒状 S iをマト リ ックス中に分散させた溶射層 であることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のシユー又はシュ 一の製造方法。

6. 重量％で、 S nが 0. ；！〜 30%含有され、 その S n粒子がマト リ ックス中に分散されていることを特徴とする請求項 5に記載のシュ一又 はシユーの製造方法。

7. 重量％で、 7%以下の C u、 5%以下の Mg、 1. 5%以下の Mn

、 1. 5 %以下の F eおよび 8 %以下の N iからなる添加成分の少なく とも 1種以上が含有されていることを特徴とする請求項 6に記載のシュ 一又はシュ一の製造方法。