(57)【要約】【課題】  斜板の摺動抵抗の増大を防止する。【解決手段】  円盤状鋼板１０と、円盤状鋼板１０の両面に接着された軸受合金層１５，１６と、軸受合金層１５，１６の表面に施されたスズメッキ１５ａ，１６ａと、を備える。このため、シュー９，９の軌道上に溝ができてシュー９，９との接触面積が大きくなっても、軸受合金層１５，１６に施されたスズメッキ１５ａ，１６ａにより摺動性が補完され、摺動抵抗が長期間にわたって低く維持される。なお、軸受合金層１５，１６の合金密度を高めると、さらに摺動抵抗が低く維持される。特に合金密度を８５％以上とすると好ましい。【選択図】  図６
2005320933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状鋼板（１０）と、前記円盤状鋼板（１０）の両面に焼結法または溶射法により接着された軸受合金層（１５，１６）と、前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施されたスズメッキ（１５ａ，１６ａ）と、を備えることを特徴とする斜板（３１）。
【請求項２】
請求項１に記載の斜板（３１）であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着されていることを特徴とする斜板（３１）。
【請求項３】
請求項２に記載の斜板（３１）であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工されていることを特徴とする斜板（３１）。
【請求項４】
請求項３に記載の斜板（３１）であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結されていることを特徴とする斜板（３１）。
【請求項５】
請求項４に記載の斜板（３１）であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結された後に、二次プレス加工されていることを特徴とする斜板（３１）。
【請求項６】
Ａ：円盤状鋼板（１０）の片面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｂ：片面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着する一次焼結工程、
Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板（１０）のもう一方の面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着して円盤状鋼板（１０）に軸受合金層（１６）を形成する二次焼結工程、
Ｉ：スズメッキ（１５ａ，１６ａ）を前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施すメッキ処理工程、
を備えることを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項７】
Ａ：円盤状鋼板（１０）の片面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｂ：片面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着する一次焼結工程、
Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板（１０）のもう一方の面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着して円盤状鋼板（１０）に軸受合金層（１６）を形成する二次焼結工程、
Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板（１０）をプレスして軸受合金層（１５，１６）の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、
Ｉ：スズメッキ（１５ａ，１６ａ）を前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施すメッキ処理工程、
を備えることを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項８】
Ａ：円盤状鋼板（１０）の片面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｂ：片面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着する一次焼結工程、
Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板（１０）のもう一方の面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着して円盤状鋼板（１０）に軸受合金層（１６）を形成する二次焼結工程、
Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板（１０）をプレスして軸受合金層（１５，１６）の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、
Ｆ：一次プレスされた円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して押しつぶした空隙を金属的に接着させる三次焼結工程、
Ｉ：スズメッキ（１５ａ，１６ａ）を前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施すメッキ処理工程、
を備えることを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項９】
Ａ：円盤状鋼板（１０）の片面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｂ：片面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着する一次焼結工程、
Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板（１０）のもう一方の面に軸受合金粉（１２）を均一に散布する工程、
Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉（１２）が散布された円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板（１０）とを接着して円盤状鋼板（１０）に軸受合金層（１６）を形成する二次焼結工程、
Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板（１０）をプレスして軸受合金層（１５，１６）の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、
Ｆ：一次プレスされた円盤状鋼板（１０）を還元雰囲気中で加熱して押しつぶした空隙を金属的に接着させる三次焼結工程、
Ｇ：軸受合金層（１５，１６）を所定の厚さまで切削する粗仕上げ工程、
Ｈ：粗仕上げを行った軸受合金層（１５，１６）の表面を円滑にする仕上げ工程、
Ｉ：スズメッキ（１５ａ，１６ａ）を前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施すメッキ処理工程、
を備えることを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載の斜板の製造方法であって、
前記焼結工程は、還元雰囲気中・８００〜９００℃で行うことを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０の何れか１項に記載の斜板の製造方法であって、
前記三次焼結工程後に二次プレスを行うことを特徴とする斜板の製造方法。
【請求項１２】
回転軸（３２）と、前記回転軸と一体的に回転する斜板（３１）と、前記斜板（３１）の回転運動がシュー（９，９）を介して変換されることで往復動するピストン（２）と、を備える斜板式圧縮機であって、
前記斜板（３１）は、円盤状鋼板（１０）と、前記円盤状鋼板（１０）の両面に焼結法または溶射法により接着された軸受合金層（１５，１６）と、前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）に施されたスズメッキ（１５ａ，１６ａ）と、を備えることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の斜板式圧縮機であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の斜板式圧縮機であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の斜板式圧縮機であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の斜板式圧縮機であって、
前記円盤状鋼板（１０）の両面の前記軸受合金層（１５，１６）は、焼結法により前記円盤状鋼板（１０）に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結された後に、二次プレス加工されていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式圧縮機などに用いられる動力変換機構の斜板およびその斜板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば斜板式圧縮機などでは、駆動軸の回転をピストンを往復動に変換するための動力変換機構に斜板が利用される。より具体的には、駆動軸と一体的に回転する斜板が設けられ、駆動軸の回転に伴って斜板が回転すると、シューを介してピストンの往復動に変換される。このような構造においては、シューと斜板とは高速で摺接するため、斜板に耐磨耗性・潤滑性を持たせなければならない。
【０００３】
斜板に耐磨耗性・潤滑性を持たせるために、斜板全体を軸受合金で作製することも考えられるが、例えば銅合金などの軸受合金は機械的強度が弱いため高荷重がかかると変形してしまう。そこで斜板としては、機械的強度に優れた鋼板の表面に軸受合金を接着させた構造が考えられる（例えば特許文献１参照）。このような構造では、鋼板で高荷重を支えるとともに軸受合金で軸受特性を発揮できる。なお、軸受合金の代わりにメッキを鋼板に施す場合もある（例えば特許文献２〜４参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１０５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０９６１号公報
【特許文献３】特開２００１−８１５７４号公報
【特許文献４】特表２００２−５１００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単に鋼板の表面に軸受合金を接着させた構造の斜板は、長期間、高速・高荷重などの過酷な条件下で使用されると次第に摺動抵抗が大きくなり、希に焼き付けも起こり得る。
【０００５】
これは斜板に高荷重が加わると、軸受合金層内の多孔質の空隙がつぶれて軸受合金層上でシューの軌道がわだちのような溝となり、この溝により斜板とシューとの接触面積が次第に大きくなり摺動抵抗が次第に大きくなるためと考えられている（特許文献１参照）。なお、軸受合金層の内部に空隙が多く軸受合金層の合金密度が小さいほど、わだちのような溝も深くなり斜板とシューとの間の摺動抵抗が大きくなる。
【０００６】
本発明は、長期間、摺動抵抗を低く維持できる斜板および斜板の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、長期間、摺動抵抗を低く維持できる斜板を備える斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、斜板が、円盤状鋼板と、前記円盤状鋼板の両面に焼結法または溶射法により接着された軸受合金層と、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施されたスズメッキと、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の斜板であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の斜板であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の斜板であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の斜板であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結された後に、二次プレス加工されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の発明は、斜板の製造方法が、Ａ：円盤状鋼板の片面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｂ：片面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着する一次焼結工程、Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板のもう一方の面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着して円盤状鋼板に軸受合金層を形成する二次焼結工程、Ｉ：スズメッキを前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施すメッキ処理工程、を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７の発明は、斜板の製造方法が、Ａ：円盤状鋼板の片面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｂ：片面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着する一次焼結工程、Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板のもう一方の面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着して円盤状鋼板に軸受合金層を形成する二次焼結工程、Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板をプレスして軸受合金層の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、Ｉ：スズメッキを前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施すメッキ処理工程、を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８の発明は、斜板の製造方法が、Ａ：円盤状鋼板の片面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｂ：片面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着する一次焼結工程、Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板のもう一方の面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着して円盤状鋼板に軸受合金層を形成する二次焼結工程、Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板をプレスして軸受合金層の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、Ｆ：一次プレスされた円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して押しつぶした空隙を金属的に接着させる三次焼結工程、Ｉ：スズメッキを前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施すメッキ処理工程、を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９の発明は、斜板の製造方法が、Ａ：円盤状鋼板の片面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｂ：片面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着する一次焼結工程、Ｃ：片面に軸受合金が接着された円盤状鋼板のもう一方の面に軸受合金粉を均一に散布する工程、Ｄ：片面に軸受合金が焼結され且つもう一方の面に軸受合金粉が散布された円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して軸受合金粉同士、および軸受合金と円盤状鋼板とを接着して円盤状鋼板に軸受合金層を形成する二次焼結工程、Ｅ：二次焼結された円盤状鋼板をプレスして軸受合金層の多孔質の空隙を押しつぶす一次プレス工程、Ｆ：一次プレスされた円盤状鋼板を還元雰囲気中で加熱して押しつぶした空隙を金属的に接着させる三次焼結工程、Ｇ：軸受合金層を所定の厚さまで切削する粗仕上げ工程、Ｈ：粗仕上げを行った軸受合金層の表面を円滑にする仕上げ工程、Ｉ：スズメッキを前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施すメッキ処理工程、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項６〜９の何れか１項に記載の斜板の製造方法であって、前記焼結工程は還元雰囲気中・８００〜９００℃で行うことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項６〜１０の何れか１項に記載の斜板の製造方法であって、前記三次焼結工程後に二次プレスを行うことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１２の発明は、回転軸と、前記回転軸と一体的に回転する斜板と、前記斜板の回転運動がシューを介して変換されることで往復動するピストンと、を備える斜板式圧縮機であって、前記斜板は、円盤状鋼板と、前記円盤状鋼板の両面に焼結法または溶射法により接着された軸受合金層と、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層に施されたスズメッキと、を備えることを特徴とするものである。なお、斜板式圧縮機としては、斜板の両面側にピストンを備える両頭式の斜板式圧縮機であっても、斜板の片面側にのみにピストンを備える片頭式の斜板式圧縮機であってもよい。
【００１９】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の斜板式圧縮機であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の斜板式圧縮機であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工されていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の斜板式圧縮機であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の斜板式圧縮機であって、前記円盤状鋼板の両面の前記軸受合金層は、焼結法により前記円盤状鋼板に接着された後に、一次プレス加工され、さらに焼結された後に、二次プレス加工されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、斜板は軸受合金層を備えるとともにこの軸受合金層にはスズメッキが施されているので、斜板の摺動抵抗が長期間に渡って低く維持される。つまり、軸受合金層にわだちのような溝ができても、スズメッキにより潤滑性が補完されることで、斜板の摺動抵抗が長期間に渡って低く維持される。
【００２４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、焼結法により円盤状鋼板に軸受合金層を接着したため、溶射法による場合に比べて円盤状鋼板と軸受合金層との接着強度が高まる。これは、溶射法の場合は軸受合金が円盤状鋼板の表面にアンカー作用により機械的に接着しているのに対し、焼結法の場合は軸受金属が円盤状鋼板に金属的に接着するためである。
【００２５】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、焼結後にさらに一次プレス加工されるので、軸受合金層内の多孔質の空隙が押しつぶされて軸受合金層の合金密度が高まる。斜板の軸受合金層の合金密度が高くなると、斜板にわだちのような溝が形成されにくくなり、斜板と摺動部材との接触面積の増大が防止される。結果、斜板の摺動抵抗がさらに低く維持される。
【００２６】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明の効果に加え、一次プレス後にさらに焼結されるので、軸受合金層内の押しつぶされた空隙の未接着面が接合により消失し、さらに軸受合金層の合金密度が高まる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果に加え、さらに二次プレスされるので、さらに軸受合金層の合金密度が高まる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、Ａ〜Ｄ工程により斜板は軸受合金層を備えるとともに、工程Ｉにより軸受合金層にスズメッキが施されているので、製造された斜板の摺動抵抗が長期間に渡って低く維持される。つまり、製造された斜板の軸受合金層が高荷重を受けて軸受合金層にわだちのような溝ができても、スズメッキにより潤滑性が補完されることで斜板の摺動抵抗が低く維持される。しかも、軸受合金層は焼結法により円盤状鋼板に接着しているため、溶射法により接着した場合に比べて円盤状鋼板との接着強度が高い。
【００２９】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明の効果に加えて、Ｅ工程のプレス加工により軸受合金層内の多孔質の空隙が押しつぶされて軸受合金層の合金密度が高まる。斜板の軸受合金層の合金密度が高くなると、斜板にわだちのような溝が形成されにくくなり、斜板と摺動部材との接触面積の増大が防止される。結果、斜板の摺動抵抗がさらに低く維持される。
【００３０】
請求項８の発明によれば、請求項７の発明の効果に加え、Ｆ工程の焼結工程により軸受合金層内の押しつぶされた空隙の未接着面が接合して消失し、さらに軸受合金層の合金密度が高まる。
【００３１】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明と同様の効果に加え、粗仕上げ工程により斜板の厚みを調整できる。また、粗仕上げ工程で残った切削痕を仕上げ工程で処理することで斜板の摺動抵抗を低く維持できる。
【００３２】
請求項１０の発明によれば、請求項６〜９の何れかの発明の効果に加え、各焼結工程を還元雰囲気中・８００〜９００℃で行うため、軸受合金粉の周囲の酸素や軸受合金粉の表面の酸化膜を除去でき、金属同士の良好な接着状態が得られる。特に８００〜９００℃という温度は鋼板と軸受合金を溶融させずに還元性ガスの活性作用を発揮するのに最適である。ここで「焼結法」とは、金属同士を接触させておいてそれらの金属の液相線温度以下の温度に加熱して一方の金属の原子をもう一方の金属中に拡散させることにより両方の金属を接着させるものである。一般に、金属は大気中の酸素により表面が酸化膜で覆われているか若しくは、加熱中に周囲の酸素により表面に酸化膜が生成されるが、この酸化膜が金属間での拡散を妨げるとなる。
【００３３】
また請求項１１のように、三次焼結工程後に硬度調整のために二次プレスを行ってもよい。
【００３４】
請求項１２の発明によれば、斜板式圧縮機の斜板は軸受合金層を備えるとともにこの軸受合金層にはスズメッキが施されているので、軸受合金層にわだちのような溝ができても、スズメッキにより斜板の潤滑性が補完される。これにより、斜板の潤滑性が長期間維持される。結果、斜板式圧縮機の良好な運転状態が長期間維持される。
【００３５】
請求項１３の発明によれば、請求項１２の発明の効果に加え、焼結法により円盤状鋼板に軸受合金層を接着したため、溶射法により場合に比べて円盤状鋼板と軸受合金層との接着強度が高まる。これは、溶射法の場合は軸受合金が円盤状鋼板の表面にアンカー作用により機械的に接着しているのに対し、焼結法の場合は軸受金属が円盤状鋼板に金属的に接着するためである。
【００３６】
請求項１４の発明によれば、請求項１３の発明の効果に加え、焼結後にさらに一次プレス加工されるので、この一次プレスにより軸受合金層内の多孔質の空隙が押しつぶされて軸受合金層の合金密度が高まる。軸受合金層の合金密度が高くなると、わだちのような溝が形成されにくくなりシューと斜板との接触面積の増大が防止される。結果、斜板とシューとの摺動抵抗が大きくなりにくくなる。
【００３７】
請求項１５の発明によれば、請求項１４の発明の効果に加え、一次プレス後にさらに焼結されるので、軸受合金層内の押しつぶされた空隙の未接着面が接合により消失し、さらに軸受合金層の合金密度が高まる。
【００３８】
請求項１６の発明によれば、請求項１５の発明の効果に加え、さらに二次プレスされるので、さらに軸受合金層の合金密度が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明にかかる一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
斜板式圧縮機の全体構造
まず、斜板および斜板の製造方法について説明する前に、図１０および図１１を参照しつつこの実施形態の斜板が用いられる斜板式圧縮機の全体構造について説明する。
【００４１】
図１０は車両用空調装置用の斜板式圧縮機の要部拡大図である。シリンダー１内にピストン２が往復動自在に設置されており、シリンダー１はピストン２により左シリンダー室３と右シリンダー室４に分けられている。左シリンダー室３には、吸入弁５、吐出弁６が設置され、右シリンダー室４には吸入弁７、吐出弁８が設置されている。ピストン２の中央部には一対の略半球状のシュー９，９に挟まれて斜板３１が配設されている。斜板３１は、回転軸３２に対して傾斜した状態で回転軸３２に取り付けられている。
【００４２】
図１１は斜板３１の回転に伴うピストンの動作およびそれに伴う冷媒の流れを説明する図である。図１１中の大矢印はピストンの動きを示し、小矢印は吐出弁および吸入弁での冷媒の流れを示す。なお、図１１では複数のピストンのうち一つのみを図示する。
【００４３】
回転軸３２に傾斜して取り付けられた斜板３１が回転してピストン２に接する部分が図中最左位置に達したとき、ピストン２は左シュー９に押されて左シリンダー室３を最小容積にする。このとき吐出弁６が開放され、左シリンダー室３にあった冷媒が吐出されるとともに、右シリンダー室４の吸入弁７が開いて冷媒を吸入する。
【００４４】
次に、斜板３１が回転してピストン２を左方から右方に移動する。このとき右シリンダー室４の吸入弁７と吐出弁８が閉じられており、右シリンダー室４内の冷媒が圧縮されて液化される。そして左シリンダー室３の吸入弁５が開いて冷媒を左シリンダー室３に吸入する。
【００４５】
斜板３１が回転して最右位置に達すると、ピストン２はシリンダー１内を右方に移動し、右シリンダー室４内の冷媒を吐出弁８から吐出する。このとき左シリンダー室３は容積が大きくなり吸入弁５が開いて冷媒を吸入する。
【００４６】
さらに斜板３１が回転してピストン２を右方から左方に移動する。このとき左シリンダー室３の吸入弁５と吐出弁６が閉じられており、左シリンダー室３内の冷媒が圧縮されて液化される。そして右シリンダー室４の吸入弁７が開いて冷媒を右シリンダー室４に吸入する。このようにしてカーエアコン用圧縮機では、冷媒が圧縮されて液化され、それが急に吐出されて気化することにより冷却作用を呈するようになる。
【００４７】
斜板の製造方法
次に図１〜図５を参照しつつ斜板３１の製造方法を説明する。図１〜図５に分けて示したＡ〜Ｉはこの実施形態の斜板３１の製造方法における各工程を説明する図である。
【００４８】
Ａ：片面への軸受合金粉散布工程（図１）
まず、円盤状鋼板１０を図示しない回転自在な水平台に置く。斜板３１を車両用空調装置用圧縮機の回転軸３２に固定する中央部は軸受合金が不要となるため、鋼板１０の中央に散布防止用の円柱１１を載置する。その後、円柱１１以外の部分に軸受合金粉１２を多めに散布し、図示しない上記水平台を回転させる。このとき軸受合金粉１２が所定の厚さとなる位置に掻き板１３を設置して、不要な軸受合金粉を掻き落とす。なお、鋼板はＳ４５Ｃ軸受合金粉はＬＢＣ−３（Ｃｕ−１０Ｓｎ−１０Ｐｂ）である。
【００４９】
Ｂ：一次焼結工程（図１）
次に、必要部分に軸受合金粉１２が所定の厚さに散布された円盤状鋼板１０を焼結炉１４で加熱して、軸受合金粉１２同士、および軸受合金粉１２と円盤状鋼板１０との焼結を行って円盤状鋼板１０に軸受合金層１５を形成する。このときの還元性ガスはアンモニア分解ガスを使用し、焼結温度は８１５℃である。
【００５０】
Ｃ：もう一方の面への軸受合金粉散布工程（図２）
円盤状鋼板１０のもう一方の面に、前述の軸受合金粉散布工程と同様にして軸受合金粉１２を散布する。
【００５１】
Ｄ：二次焼結工程（図２）
片面に軸受合金１５が焼結され且つもう一方の片面に軸受合金粉１２が散布された円盤状鋼板１０を、前述一次焼結工程と同様に二次焼結して、円盤状鋼板１０に軸受合金層１６を形成する。
【００５２】
Ｅ：一次プレス工程（図３）
両面に軸受合金層１５，１６が形成された円盤状鋼板１０をプレス台１７に載置し、上方からプレスのポンチ１８で押圧する。ここでのプレス工程は、軸受合金層１５，１６内の空隙を押しつぶして合金密度を高めるために行うものである。ここにおける軸受合金層１５，１６の合金密度は８５％である。なお、図８はこのＥ工程後の軸受合金層１５，１６の顕微鏡写真（ＢＥＩ）をトレースした図である。図８中で黒く写っている部分が金属的に未接着の界面である。
【００５３】
Ｆ：三次焼結工程（図３）
一次プレス工程でつぶれた空隙の界面を金属的接合すべく、三次焼結を行う。三次焼結は、前記一次焼結および前記二次焼結と同様の条件で行う。なお、図９はＦ工程後の軸受合金の顕微鏡写真（ＢＥＩ）をトレースした図である。図９から明らかなように黒い部分、即ち金属的に未接着な界面が消失しており、軸受合金全体が均一な組織となっていることが分かる。ここでの軸受合金の合金密度は９０％である。このように合金密度が高くなったのは、一次プレス工程の段階では金属的に未接着の界面が、三次焼結により金属的に接着したためと考えられる。
【００５４】
Ｇ：粗仕上げ工程（図４）
Ａ〜Ｄ工程で得られた軸受合金層１５，１６は、一次プレスを行っても所定の厚さよりも少し厚くなるようにしてある。ここでは、軸受合金層１５，１６が所定の厚さとなるように旋盤のバイト１９で軸受合金層１５，１６の切削加工を行う。
【００５５】
Ｈ：仕上げ工程（図４）
切削加工による粗仕上げ工程では、軸受合金層１５，１６の表面にバイトの切削痕が残っている。斜板３１に切削痕が残っているとシュー９，９が円滑に摺動できずに摺動抵抗が上昇してしまう。ここでは、切削痕をなくすため仕上げ加工を施す。仕上げ加工は、斜板３１の表面をローラー２０で押圧することにより行う。なお本発明では三次焼結後に二次プレス工程を入れて軸受合金層１５，１６の硬度を調節してもよい。二次プレスは一次プレスと同様にして行われる。
【００５６】
Ｉ：スズメッキ工程（図５）
最終的に、円盤状鋼板１０の両面の軸受合金層１５，１６の表面にスズメッキ１５ａ，１６ａを施す。スズメッキ工程は、脱脂、酸洗、活性化、電気メッキ、湯洗、乾燥の順で行う（図５ａ）。このようにして斜板３１が得られる。なお本発明では、メッキ工程は電気メッキ法が好ましいが、溶融メッキ法および真空メッキ法などで行ってもよい。
【００５７】
斜板３１の構成
図６は上記製造方法で得られた斜板３１の斜視図であり、図７は斜板３１の概略的な拡大断面図である。上記の製造方法により製造された斜板３１は、円盤状鋼板１０と、この円盤状鋼板１０の両面に焼結法により接着された軸受合金層１５，１６と、軸受合金層１５，１６の表面から施されたスズメッキ１５ａ，１６ａと、を備えている。なお本発明ではシュー９，９の摺動軌道範囲外には軸受合金およびメッキを施さなくてもよい。
【００５８】
実験結果
図１２は潤滑オイル無しの状態で荷重と摩擦係数の関係を調べた実験結果である。図１２中点線で示す比較例は、Ａ〜Ｈ工程まで行った斜板（鋼板１０に軸受金属層１５，１６のみを接着した斜板）についての実験結果である。図１２中実線は、Ａ〜Ｉ工程まで行った斜板３２についての実験結果である。図１２に示すように、この実施形態にかかる斜板３２は高荷重を受けても比較例に比べて摩擦係数が低く維持されることがわかる。これは軸受合金層１５，１６が押しつぶされて摺動物との接触面積が大きくなっても、軸受合金層１５，１６に施されたスズメッキ１５ａ，１６ａにより斜板３１の摺動性が補完されることによる。
【００５９】
効果
このように構成された斜板３１によれば、以下のような効果がある。
【００６０】
第１に、この実施形態の斜板３１は、円盤状鋼板１０と、この円盤状鋼板１０の両面に接着された軸受合金層１５，１６と、軸受合金層１５，１６の表面から施されたスズメッキ１５ａ，１６ａと、を備える構造である。そのため、軸受合金層１５，１６が押しつぶされてシュー９，９の軌道上に溝ができてシュー９，９と斜板３１との接触面積が大きくなっても、軸受合金層１５，１６に施されたスズメッキ１５ａ，１６ａにより斜板３１の摺動性が補完され、斜板３１の摺動抵抗が長期にわたって低く維持される。なお、もちろん軸受合金層１５，１６の合金密度が低い場合でも高い場合でも軸受合金層１５，１６とスズメッキ１５ａ、１６ａとの摺動性能の相乗効果がある。
【００６１】
第２に、この実施形態の斜板３１の軸受合金層１５，１６は、焼結法により円盤状鋼板１０に接着された構造である。そのため、溶射法により軸受合金層が円盤状鋼板に接着されている場合に比べて円盤状鋼板１０と軸受合金層１５，１６との接着強度が高まる。これは、溶射法の場合は軸受合金が円盤状鋼板１０の表面にアンカー作用により機械的に接着しているのに対し、焼結法の場合は軸受金属が円盤状鋼板１０に金属的に接着するためである。
【００６２】
第３に、この実施形態の斜板３１の軸受合金層１５，１６は焼結後にさらに一次プレス加工された構造である。そのため、軸受合金層１５，１６内の多孔質の空隙が押しつぶされて合金密度が高まる。斜板３１の軸受合金層１５，１６の合金密度が高くなると、斜板３１にわだちのような溝が形成されにくくなりシュー９，９と斜板３１との接触面積の増大が防止される。結果、斜板３１の摺動抵抗がさらに低く維持される。
【００６３】
第４に、この実施形態の斜板３１の軸受合金層１５，１６は一次プレス後にさらに焼結（三次焼結）された構造である。そのため、軸受合金層１５，１６内の押しつぶされた空隙の未接着面が接合により消失し、さらに軸受合金層１５，１６の合金密度が高まる。
【００６４】
第５に、この実施形態では、スズメッキ加工前に粗仕上げ工程および仕上げ加工することで、斜板３１の厚みを調整できる。また、粗仕上げ工程で残った切削痕を仕上げ工程で処理することで斜板３１の摺動抵抗を低く維持できる。
【００６５】
第６に、この実施形態では、各焼結工程Ｂ、Ｄ、Ｆを還元雰囲気中・８００〜９００℃で行う。そのため、軸受合金粉１２の周囲の酸素や軸受合金粉１２の表面の酸化膜を除去でき、金属同士の良好な接着状態が得られる。特に８００〜９００℃という温度は鋼板と軸受合金を溶融させずに還元性ガスの活性作用を発揮するのに最適である。
【００６６】
以下、スズメッキ１５ａ，１６ａおよび軸受合金層１５，１６の特に好ましい構成を列挙する。
【００６７】
スズメッキ１５ａ，１６ａの膜厚は、０．５〜２．５μｍであることが好ましい。
【００６８】
軸受合金層１５，１６の合金密度は、８５％以上であることが好ましい。合金密度が８５％以上であると、軸受合金層１５，１６が極めて凹みにくいことによる。この場合、高速・高荷重で使用され且つ潤滑オイルの供給が不足しがちな車両用空調装置の斜板式圧縮機に用いるのに特に適している。
【００６９】
また、軸受合金層１５，１６の硬度は、ＨＶ６０以上であることが好ましい。軸受合金層１５，１６の硬度がＨＶ６０以上であると、軸受合金層１５，１６が極めて凹みにくいことによる。この場合も、高速・高荷重で使用され且つ潤滑オイルの供給が不足しがちな車両用空調装置の斜板式圧縮機に用いるのに特に適している。
【００７０】
軸受合金層１５，１６の成分は、少なくとも銅とスズとを含み、スズの重量が１０％であることが好ましい。
【００７１】
軸受合金層１５，１６の厚みは、０．１０〜０．１５ｍｍであることが好ましい。
【００７２】
また、円盤状鋼板１０と軸受合金層１５，１６との間の剪断強度が１３０ＭＰａ以上であることが好ましい。円盤状鋼板１０と軸受合金層１５，１６との間の剪断強度が１３０ＭＰａよりも小さいと、高速・高荷重がかかる過酷な使用条件下では、使用中に円盤状鋼板１０と軸受合金層１５，１６とが剥離する恐れがあるからである。剪断強度を強くするために、この実施形態では焼結法により円盤状鋼板１０と軸受合金粉１２とを金属的に接着させて、強い剪断強度を得ている。
【００７３】
以上要するに、本発明によれば、シューの軌道上に溝ができてシューとの接触面積が大きくなっても、軸受合金層に施されたスズメッキにより摺動性が補完されるため、摺動抵抗を低く維持できる。ここで、軸受合金層の合金密度を高めると、さらに摺動抵抗を低く維持できる。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上記実施形態では、斜板の両面側にピストンを備える両頭式の斜板式圧縮機で説明しているが、本発明にあっては、斜板式圧縮機は斜板の片面側にのみにピストンを備える片頭式の斜板式圧縮機であってもよい。
【００７６】
また、上記実施形態のように斜板を高速・高荷重下で使用され且つ潤滑オイルが不足しがちな車両用空調装置の斜板式圧縮機に利用する場合に、斜板の自己潤滑性能がもっとも発揮されると考えられるが、本発明の斜板はその他の動力変換機構などに利用しても良い。
【００７７】
また、上記実施形態では最終工程でスズメッキ工程を行っているが、本発明は工程順が上記実施形態に限定されるものではなく、例えばスズメッキ工程後にプレス工程を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態による斜板の製造工程を説明する図であって、円盤状鋼板の片面に軸受合金層を形成する過程を説明する図。
【図２】本発明の一実施形態による斜板の製造工程を説明する図であって、円盤状鋼板のもう一方の面に軸受合金層を形成する過程を説明する図。
【図３】本発明の一実施形態による斜板の製造工程を説明する図であって、円盤状鋼板の両面に形成された軸受合金層をプレスして内部の空隙を押しつぶし、その空隙を焼結法により金属的に接着させる過程を説明する図。
【図４】本発明の一実施形態による斜板の製造工程を説明する図であって、仕上げ過程を説明する図。
【図５】本発明の一実施形態による斜板の製造工程を説明する図であって、メッキを施す過程を説明する図。
【図６】本発明斜板の斜視図
【図７】図６の斜板の概略的な拡大断面図。
【図８】焼結法で二次焼結後に一次プレスだけを行った軸受合金層の顕微鏡写真をトレースした図。
【図９】焼結法で二次焼結、一次プレス後に三次焼結を行った軸受合金層の顕微鏡写真をトレースした図。
【図１０】図６の斜板を用いた斜板式圧縮機の要部の概略図。
【図１１】図１０の斜板式圧縮機の作動原理を説明する一連の図。
【図１２】荷重と摩擦係数の関係を、本発明の斜板と比較例の斜板とで比較する比較図。
【符号の説明】
【００７９】
１０  円盤状鋼板
１５，１６  軸受合金層
１５ａ，１６ａ  スズメッキ
３１  斜板
【図１】
2005320933.tif 000003
【図２】
2005320933.tif 000004
【図３】
2005320933.tif 000005
【図４】
2005320933.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005320933.tif 000008
【図７】
2005320933.tif 000009
【図８】
2005320933.tif 000010
【図９】
2005320933.tif 000011
【図１０】
2005320933.tif 000012
【図１１】
2005320933.tif 000013
【図１２】
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