(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料に圧延成形を施す事により、この圧延方向である軸方向に直交する方向の断面形状が円形であり、その長手方向とメタルフローの方向である圧延方向とが一致している棒状の素材とし、
この素材を、完成後のスライディングシューの容積に見合う軸方向長さに切断して、軸方向両端面が中心軸に対し直交する方向に存在する、円柱状の第一中間素材とした後、
この第一中間素材を、軸方向中間部を径方向外方に膨らませつつ軸方向に押し潰す事により、外周面が球面で、その軸方向反対側２個所位置に平坦部を形成した形状を有し、これら両平坦部の中心同士を結ぶ中心軸の軸方向に対称な形状を有し、メタルフローが、軸方向中間部が径方向外方に湾曲した状態で円周方向に亙りほぼ均一に存在する第二中間素材とし、
この第二中間素材を、上記両平坦部同士を互いに近づけ合う方向に押し潰しつつ、一方の平坦部の側を半球状の球面部とし、他方の平坦部の側を平面部とした半球状であり、メタルフローが円周方向に関してほぼ均一に存在する第三中間素材とした後、
この第三中間素材に、必要な熱処理及び研磨加工を施してスライディングシューとする、斜板式コンプレッサ用スライディングシューの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、斜板の振れ回り運動をピストンの往復運動に変換する為、蒸気圧縮式冷凍機により構成したカーエアコン用の斜板式コンプレッサに組み込む、スライディングシューの製造方法の改良に関する。具体的には、熱処理に伴うスライディングシューの変形を抑えて、このスライディングシューと、このスライディングシューと摺接する球状凹部との当接状態を良好にできる構造を得られる製造方法の実現を図る事を意図している。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンを構成する蒸気圧縮式冷凍機には、エバポレータから送られてくる冷媒を圧縮してからコンデンサに向けて吐出するコンプレッサが組み込まれている。この様なコンプレッサには、各種構造のものが存在するが、構造が簡単で小型・軽量化を図り易い、圧縮効率が高い等の利点がある事から、近年では、斜板式コンプレッサが広く使用されている。図２は、この様な斜板式コンプレッサの１例として、特許文献１に記載されたものを示している。
【０００３】
この図２に示した斜板式コンプレッサ１は、駆動軸２により斜板３を回転させ、この斜板３の軸方向変位を、各ピストン５毎に１対ずつのスライディングシュー４、４を介して、これら各ピストン５に伝達し、各シリンダ室６内でこれら各ピストン５を往復移動させる。そして、吸入ポート７から吸入した冷媒ガスを圧縮してから、吐出ポート８から送り出す。図２に示した構造は、冷房負荷に応じて上記斜板３の傾斜角度を調節する可変容量型であるが、駆動軸に対し斜板を固定した、固定容量型の斜板式コンプレッサも、広く知られている。何れの構造にしても、上記各スライディングシュー４、４は、球面部９と平面部１０とから成る半球状に形成している。そして、このうちの球面部９を、上記ピストン５の基端部に設けた球状凹部１１、１１に揺動自在に当接させると共に、上記平面部１０を、上記斜板３の両面に摺接させている。
【０００４】
上記斜板式コンプレッサ１の運転時に、上記各スライディングシュー４、４の球面部９、９と上記ピストン５側の球状凹部１１、１１とは、大きなスラスト荷重を支承しつつ擦れ合う。従って、これら各球状凹部１１、１１や上記各球面部９、９の真球度が悪いと、他の部分よりも突出している部分に大きな面圧が作用し、当該部分が摩耗する。そして、この摩耗が進行すると、上記斜板式コンプレッサ１の運転時に発生する騒音や振動が大きくなる。
【０００５】
この為、上記各球状凹部１１、１１や上記各球面部９、９の真球度を確保する事は重要である。ところが、従来の製造方法では、上記各スライディングシュー４、４の球面部９、９の真球度を確保する事が難しかった。この理由に就いて、図３〜４により説明する。上記各スライディングシュー４、４を造る為に従来から、図３の（Ａ）に示す様なコイル１２から取り出した、軸方向に直交する方向の断面形状が円形である棒状の素材（例えば直径が１０mm程度の、軸受鋼等の太い線材）１３を、完成後のスライディングシュー４の容積に見合う（後で除去するバリや研磨代分だけ、完成後のスライディングシュー４の容積よりも大きな容積を確保できるだけの）軸方向長さに切断して、図３の（Ｂ）に示す様な、円柱状の第一中間素材１４とする。そして、この第一中間素材１４を、図３の（Ｂ）に示す様に、１対のボールヘッダー１５、１５同士の間で押し潰して、図４の（Ａ）に示す様な、球状の第二中間素材１６とする。次いで、この第二中間素材１６を（加工硬化の影響を排除する為の焼鈍を施してから）押し潰して、図４の（Ｂ）に示す様な、完成後のスライディングシュー４の形状に近い、第三中間素材１７とする。そして最後に、この第三中間素材１７に、必要な硬度を確保する為の熱処理（焼き入れ、焼き戻し）を施して、上記スライディングシュー４とする。
【０００６】
上記素材１３は、軸受鋼、炭素鋼等の焼き入れ硬化が可能な鋼材を圧延成形する事により得られる長尺材であり、圧延方向に応じた金属組織の流れ（所謂メタルフロー）が存在する。一方、鋼製の部品に熱処理を施すと、僅かとは言え、形状及び寸法が変化する。この為、上記第三中間素材１７中の金属組織の流れが不均一であると、この第三中間素材１７の球面部９の真球度を幾ら確保しても、この第三中間素材１７に熱処理を施す事に伴って、この球面部９の真球度が悪化する。従来の製造方法の場合、上記第三中間素材１７の前段階の第二中間素材１６の形状が球状であり、方向性がない為、この第三中間素材１７を加工する過程で、上記メタルフローの方向を規制できない。例えば、図４の（Ａ）に示した第二中間素材１６で、素材の圧延方向（メタルフローの方向）が矢印α方向であり、この第二中間素材１６を図４の（Ａ）の上下方向に押し潰したと仮定した場合、得られた第三中間素材１７中のメタルフローの方向は、図４の（Ｂ）に曲線イ、イで示した様に、この第三中間素材１７の円周方向に関して不均一になる。
【０００７】
この様に、メタルフローが円周方向に関して不均一な第三中間素材１７に上記熱処理を施すと、上記球面部９の真球度が悪化する。そして、球面部９の真球度が悪いスライディングシュー４を使用すると、前述した様に、摩耗の進行が早まり、斜板式コンプレッサ１の運転時に発生する騒音や振動が大きくなる。尚、上記熱処理により悪化した上記球面部９の真球度を、研磨により向上させる事は、可能ではあるが、非常にコストが嵩む為、工業的には非現実的である。
【０００８】
一方、特許文献２には、図５の（Ａ）に示す様な異形の中間素材１８を、図６に示す様な押型１９と受型２０との間で押し潰して、図５の（Ｂ）に示す様なスライディングシュー４を得る、スライディングシューの製造方法に関する発明が記載されている。上記特許文献２には、素材から上記中間素材１８を造る工程や、この中間素材１８中のメタルフローの方向を規制する事に就いては記載されていない。但し、上記特許文献２に記載された製造方法を利用する事で、上記中間素材１８中のメタルフローを均一化し、熱処理後の変形を抑える事は可能であると考えられる。ところが、上記特許文献２に記載された製造方法の場合には、上記中間素材１８に、軸方向に関して方向性があり（非対称であり）、この中間素材１８を上記スライディングシューに加工する過程で、この中間素材１８を反転させる必要がある。又、製造過程で、誤って逆方向に組み込んだ場合、不良品となり、歩留り悪化によるコスト上昇の原因となる事が考えられる。この為、コスト低減を図る面から、改良の余地がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−３２６６５５号公報
【特許文献２】特公平７−１０４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、中間素材を反転させる必要をなくして低コストで実施でき、しかも、熱処理に伴うスライディングシューの変形を抑えて、このスライディングシューと、このスライディングシューと摺接する球状凹部との当接状態を良好にできる構造を得られる製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の製造方法の対象となる斜板式コンプレッサ用スライディングシューは、半球状に形成され、斜板の振れ回り運動をピストンの往復運動に変換する為に、これら斜板とピストンとの間に設置されるものである。
この様な斜板式コンプレッサ用スライディングシューを対象とする、本発明の製造方法は、先ず、金属材料に圧延成形を施す事により、この圧延方向である軸方向に直交する方向の断面形状が円形であり、その長手方向とメタルフローの方向である圧延方向とが一致している棒状の素材とする。そして、この素材を、完成後のスライディングシューの容積に見合う軸方向長さに切断して、軸方向両端面が中心軸に対し直交する方向に存在する、円柱状の第一中間素材とする。
その後、この第一中間素材を、軸方向中間部を径方向外方に膨らませつつ軸方向に押し潰す事により、外周面が球面で、その軸方向反対側２個所位置に、互いに平行な平坦部を形成した形状を有し、これら両平坦部の中心同士を結ぶ中心軸の軸方向に対称な形状を有し、メタルフローが、軸方向中間部が径方向外方に湾曲した状態で円周方向に亙りほぼ均一に存在する、第二中間素材とする。
次いで、この第二中間素材を、上記両平坦部同士を互いに近づけ合う方向に押し潰しつつ、一方の平坦部の側を半球状の球面部とし、他方の平坦部の側を平面部とした半球状であり、メタルフローが円周方向に関してほぼ均一に存在する第三中間素材とする。
そして最後に、上記第三中間素材に必要な熱処理及び研磨加工を施して、スライディングシューとする。
【００１２】
尚、中間素材のメタルフローが円周方向に関してほぼ均一とは、素材の圧延方向と平行に存在するこの中間素材の中心軸を中心として、全周に亙って放射状に（中間素材のメタルフローが圧延方向に沿う様に）存在する事を指す。
【発明の効果】
【００１３】
上述の様に構成する本発明の製造方法により得られる構造によれば、熱処理に伴うスライディングシューの変形を抑えて、このスライディングシューと、このスライディングシューと摺接する、例えばピストン側に設けた球状凹部との当接状態を良好にできる。
そして、この当接部の摩耗の進行を抑えられて、斜板式コンプレッサの運転時に発生する騒音や振動を抑えられる。
特に、本発明によれば、先ず、第一、第二中間素材の段階で、素材の圧延方向に一致する軸方向両端部に、１対の端面乃至は平坦部を存在させる為、各段階で、中間素材中のメタルフローの方向を、容易且つ確実に把握できる。従って、上記第二中間素材を、軸方向、即ち、上記両平坦部同士を近づけ合う方向に押し潰す事により得られた第三中間素材中のメタルフローを、円周方向に関して均一にできる。この為、この第三中間素材に熱処理を施す事に伴う変形が、全周に亙り均一に発生し、球面部の形状精度の悪化を抑えられる。
【００１４】
又、中間素材を反転させる必要をなくして低コストで実施できる。即ち、上記第二中間素材の形状は、軸方向に対称である為、上記第一中間素材からこの第二中間素材を造り、更にこの第二中間素材から上記第三中間素材を造る過程で、これら各中間素材を反転させる必要はない。言い換えれば、軸方向に関して方向を一義的に規制する必要がない為、上記第三中間素材の加工装置への上記第二中間素材の供給を容易に行える。又、製造過程で、誤って逆方向に組み込む事もなく、不良品発生を抑えて歩留りの向上を図れる。この為、製造設備の簡略化や歩留向上による低コスト化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合、斜板式コンプレッサ用スライディングシューを次の様な製造方法により製造する。先ず、前述の図３の（Ａ）に示す様に、金属材料を圧延成形により、この圧延方向である軸方向に直交する方向の断面形状が円形である棒状の素材１３とする。そして、この素材１３を、完成後のスライディングシュー４（図２、４参照）の容積に見合う軸方向長さに切断して、軸方向両端面が中心軸に対し直交する方向に存在する、円柱状の第一中間素材１４｛図３の（Ｂ）参照｝とする。この第一中間素材１４を造る迄の工程は、前述した従来の製造方法の場合と同様である。
【００１６】
本例の場合には、上記第一中間素材１４を造った後、この第一中間素材１４を、軸方向中間部を径方向外方に膨らませつつ軸方向に押し潰す事により、図１の（Ａ）に示す様な第二中間素材１６ａとする。この第二中間素材１６ａは、球体の径方向反対側２個所位置に平坦部２１、２１を設けた如きもので、これら両平坦部２１、２１の中心同士を結ぶ中心軸βの軸方向に対称な形状を有する。これら両平坦部２１、２１を形成する為、ボールヘッダー１５、１５｛図３の（Ｂ）参照｝として、奥端面に平面部を設けたものを使用する。上記第一中間素材１４を押し潰す方向から明らかな通り、上記両平坦部２１、２１の中心同士を結ぶ中心軸βの方向（更には中心軸βそのもの）は、上記素材１３の中心軸の方向（圧延方向）と一致する。従って、上記第二中間素材１６ａ中のメタルフローは、上記押し潰しに伴って軸方向中間部が径方向外方に湾曲してはいるが、全周に亙りほぼ（熱処理に伴う変形が均一になる程度、実質的に）均一に存在する状態となる。
【００１７】
上述の様な第二中間素材１６ａは、バリ等の余肉を除去する為のフラッシング、加工硬化の影響を排除する為の焼鈍、更に、必要とすれば表面形状を整える為の研削や洗浄を施してから、図１の（Ｂ）に示す様な、半球状の第三中間素材１７ａとする。即ち、上記第二中間素材１６ａを、例えば前述の図６に示す様な押型１９と受型２０との間で、上記両平坦部２１、２１同士を互いに近づけ合う方向に押し潰す。そして、一方（図１の上方）の平坦部２１の側を半球状の球面部９とし、他方（図１の下方）の平坦部２１の側を平面部１０とする。この様にして得られた、上記第三中間素材１７ａ中のメタルフローは、図１の（Ｂ）の曲線ロ、ロに示す様に、円周方向に関してほぼ均一に存在する。即ち、上記メタルフローが、前記素材１３の圧延方向と平行に存在する上記第三中間素材１７ａの中心軸を中心として、全周に亙って放射状に存在する。
【００１８】
そして最後に、上記第三中間素材１７ａに、必要な硬度を確保する為の焼き入れ、焼き戻し等の熱処理を施して、前記スライディングシュー４とする。尚、この熱処理後には、必要に応じて、斜板３（図２参照）との擦れ合い面である上記平面部１０に、ラップ加工、バレル加工等を順次施して、この平面部１０を、保油性能の良好な滑り面とする。
【００１９】
上述の様な本例の場合、各段階で中間素材１４、１６ａを反転させる必要をなくして低コストで実施でき、且つ歩留りの向上を図れる。更に、熱処理に伴うスライディングシュー４の変形を抑えられる。そして、このスライディングシュー４側の上記球面部９と、ピストン５側に設けた球状凹部１１（図２参照）との当接状態を良好にできる。これらの理由に就いて、以下に説明する。
【００２０】
先ず、図３の（Ｂ）に示した第一中間素材１４の段階、及び、図１の（Ａ）に示した第二中間素材１６ａの段階で、上記図３の（Ａ）に示した素材１３の圧延方向に一致する軸方向両端部に、１対の端面乃至は平坦部２１、２１を存在させる。従って、各段階で、上記第一、第二両中間素材１４、１６ａ中のメタルフローの方向を、容易且つ確実に把握できる。この為、上記図１の（Ａ）に示した上記第二中間素材１６ａを軸方向、即ち、上記両平坦部２１、２１同士を近づけ合う方向に押し潰す事により得られた、上記図１の（Ｂ）に示した上記第三中間素材１７ａ中のメタルフローを、曲線ロ、ロで示す様に、円周方向に関して均一にできる。この結果、上記第三中間素材１７ａに熱処理を施す事に伴う変形が、全周に亙り均一に発生し、上記球面部９の形状精度の悪化を抑えられる。
【００２１】
この球面部９の真球度を測定すると、この球面部９の真球度が良好である事が確認できる。この様に、この球面部９の真球度が良好なスライディングシュー４を使用すると、摩耗の進行を抑えられて、斜板式コンプレッサ１の運転時に発生する騒音や振動を抑えられる。
【００２２】
又、上記第二中間素材１６ａの形状は、図１の（Ａ）に示す様に、軸方向｛図１の（Ａ）の上下方向｝に対称である。この為、上記第一中間素材１４から上記第二中間素材１６ａを造り、更にこの第二中間素材１６ａから上記第三中間素材１７ａを造る過程で、これら各中間素材１４、１６ａを反転させる必要はない。言い換えれば、軸方向に関して方向性がない為、上記第二中間素材１６ａを上記第三中間素材１７ａの加工装置である、例えば図８に示した押型１９と受型２０との間に供給する際に、これら両型１９、２０の中心軸と上記第二中間素材１６ａの中心軸とを一致させれば良い。従って、この第二中間素材１６ａの供給を容易に行える。この為、製造設備の簡略化による低コスト化を図れる。又、製造過程で、上記各中間素材１４、１６ａの組み込み方向の間違いが原因で不良品が発生する事がなく、歩留りの向上によるコスト低減も図れる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
尚、本発明の斜板式コンプレッサ用スライディングシューは、前述の図２に示した様に、ピストン側に設けた球状凹部に直接摺接させる以外に、他の部材を介して摺接させる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の製造方法を説明する為、（Ａ）に第二中間素材を、（Ｂ）に第三中間素材を、それぞれ示す側面図。
【図２】本発明の製造方法の対象となるスライディングシューを組み込んだ斜板式コンプレッサの１例を示す断面図。
【図３】素材を示す斜視図（Ａ）と、この素材から得られた第一中間素材を加工する状態を示す断面図（Ｂ）。
【図４】従来の製造方法を説明する為の、図１と同様の図。
【図５】従来方法の別例を説明する為、（Ａ）に中間素材を、（Ｂ）に完成後のスライディングシューを、それぞれ示す側面図。
【図６】図５の（Ａ）に示した中間素材を（Ｂ）に示したスライディングシューに加工する為の押型及び受型を示す断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１    斜板式コンプレッサ
２    駆動軸
３    斜板
４    球面シュー
５    ピストン
６    シリンダ室
７    吸入ポート
８    吐出ポート
９    球面部
１０    平面部
１１    球状凹部
１２    コイル
１３    素材
１４    第一中間素材
１５    ボールヘッダー
１６、１６ａ  第二中間素材
１７、１７ａ  第三中間素材
１８    中間素材
１９    押型
２０    受型
２１    平坦部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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