(57)【要約】【課題】一面および他面に表面層が形成された摺動部材において、両面の表面層の耐用期間を均衡化する。【解決手段】斜板式コンプレッサ１の斜板６は、両面に要求される摺動特性を異ならせる必要がある。斜板６の一面（ピストン４を冷媒ガスの圧縮のために押す側の面）の表面層９については、非焼付性の高いＰＡＩベースの樹脂コーティングにより構成する。また、斜板６の他面（ピストン４を冷媒ガスの吸入のために引く側の面）の表面層１０については、耐摩耗性の高いＰＢＩベースの樹脂コーティングにより構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面と他面とに、互いに異なる摺動特性の表面層が設けられていることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記一面と前記他面に夫々設けられた前記表面層のうち、一方の表面層は、非焼付性に優れ、他方の表面層は、耐摩耗性に優れていることを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記一面および前記他面の前記表面層のうち、一方の表面層は、樹脂材料によって形成され、他方の表面層は、金属材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部材において、
表裏両面に前記表面層を形成した板状をなし、斜板式コンプレッサの斜板として用いられることを特徴とする摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一面および他面に互いに異なる摺動特性の表面層が設けられた摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カーエアコンに用いられる斜板式コンプレッサは、シリンダ内のピストンを、回転する斜板により往復移動させることによって、シリンダ内にガス冷媒を吸入し圧縮する構造である。この斜板式コンプレッサの斜板は、ピストンに取り付けられた相手材であるシューに両面が高速度で摺動する。特に、車内を急速冷却したい場合、斜板式コンプレッサの運転状態は高速・高負荷となり、その斜板は過酷な摺動条件下に置かれ、急激に表面が損傷し、焼付く。このため、斜板の両面には、非焼付性に優れた表面層が設けられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７８７４２号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された斜板は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌなどの単一金属或いはＦｅ系合金、Ｃｕ系合金、Ａｌ系合金などで形成した斜板基材の表裏両面に、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなる表面層を設けたものである。また、特許文献２に開示された斜板は、鋼板製の斜板基材の表裏両面に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂粒子と必要に応じて含有されるＭｏＳ２などの固体潤滑剤とポリアミドイミドなどのバインダ樹脂とからなる表面層を設けたものである。
【０００４】
このように特許文献１および特許文献２に示された斜板は、いずれも両面に同じ材料を用いて表面層を形成している。つまり、斜板の一方の面には、ピストンによって冷媒ガスを圧縮する（圧縮行程）ためのスラスト荷重が作用し、他方の面には、シリンダ内に冷媒ガスを吸入する（吸入行程）ためのスラスト荷重が作用する。このように斜板の両面に作用する荷重は、大小の差はあっても、同じ種類の荷重（スラスト荷重）であるから、両面に作用するスラスト荷重のうち、大きい方のスラスト荷重に対して十分なる非焼付性を呈するように表面層の組成成分を決めれば、両面共に非焼付性に優れた表面層となり、斜板を長期使用することができるものである。
【０００５】
しかしながら、本発明者の実験によると、両面に同じ組成成分の表面層を形成した従来の斜板では、作用するスラスト荷重の小さい側の表面層が早期に摩耗し、使用に耐え得なくなるという不具合を生じた。
このように、両面に同じ材料からなる表面層を形成したのでは、一方の面の表面層が早期に使用に耐え得なくなるといった摺動部材は、上述の斜板式コンプレッサの斜板に限られず、他にも存在する。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、一面および他面に表面層が形成された摺動部材において、両面の表面層の耐用期間を極力均衡化できる摺動部材を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、斜板式コンプレッサの斜板について、その両面に設けた表面層の耐用期間に差が生じる原因を究明するために、幾多の実験を行った。すなわち、従来では、斜板の両面は、ピストンとの間に存在するシューに対して、大きさに大小の違いはあるけれども、共にスラスト荷重を受けながら高速度で摺動するのであるから、両面共に非焼付性に優れた表面層であれば、斜板の耐用年数を長くできるとされてきたのである。しかしながら、本発明者は、実験の結果、斜板の片面は非焼付性が要求され、残る片面は、ある程度の非焼付性を必要とすることは勿論であるが、焼付きよりも摩耗に耐えることの方が重要であることが分かった。
【０００８】
本発明は、このような発明者の実験に基づくもので、摺動部材の一面と他面に、互いに異なる摺動特性の表面層を設けたことを特徴とする（請求項１）。
現在の技術状態では、表面層を形成する材料として、複数の摺動特性、例えば非焼付性および耐摩耗性の両方に優れた特性を示す材料は見当たらない。このため、非焼付性に優れた表面層とすれば、耐摩耗性を犠牲にせねばならず、逆に、耐摩耗性に優れた表面層とすれば、非焼付性が犠牲になる。しかしながら、本発明によれば、摺動部材の一面および他面に形成する表面層に必要とする摺動特性を究明し、夫々にとって必要とされる摺動特性を持った表面層とすることによって、両面の表面層に耐用年数の差が生ずることを極力防止することができる。即ち、両面の表面層の耐用期間を極力均衡化できる。
【０００９】
本発明では、摺動部材の一面と他面に夫々設けられる表面層のうち、一方の表面層は、非焼付性に優れ、他方の表面層は、耐摩耗性に優れたものとすることができる（請求項２）。また、本発明では、摺動部材の両面の表面層のうち、一方を樹脂材料、他方を金属材料によって形成することもできる（請求項３）。更に、本発明では、斜板式コンプレッサの斜板として用いるものとすることができる（請求項４）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を斜板式コンプレッサの斜板に適用した一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。図３に示すように、斜板式コンプレッサ１は、シリンダブロック２に形成された複数のシリンダボア３（１つのみ図示）内にピストン４を収納し、また、駆動軸５にピストン４を往復動させるための斜板６を固定してなる。斜板６は、その両面を、ピストン４に取り付けられた金属製例えば鉄製のシュー７に摺接させている。
【００１１】
この斜板式コンプレッサ１では、駆動軸５を回転駆動してこれと一体の斜板６を回転させると、この斜板６の回転に伴って、ピストン４がシリンダボア３内を往復移動する。このピストン４の往復移動により、シリンダボア３内に冷媒ガスが吸入され、そして、圧縮されてシリンダボア３から吐出される。
【００１２】
このような斜板式コンプレッサ１は、例えばカーエアコンのコンプレッサとして使用される。カーエアコンでは、駆動停止が頻繁に行われるので、そのコンプレッサ１は無給油運転となる場合が往々にしてある。しかも、炎天下に放置された自動車の室内を急速に冷やす場合には、コンプレッサ１は高速・高負荷運転を迫られる。このため斜板６が無給油状態でシュー７に対して高速・高負荷摺動することを考慮して、斜板６の両面には、図１に示すように、鉄製の基材８の表裏両面（一面および他面）に摺動特性を向上させるための表面層９，１０が被着されている。
【００１３】
斜板６の両面の表面層９，１０は、互いに摺動特性を異ならせてある。即ち、斜板６は、両面にピストン４のシュー７からスラスト荷重を受けながらシュー７と高速度で摺動する。この斜板６の両面に作用するスラスト荷重は、一面については、冷媒ガスを圧縮するためにピストン４を押す場合に作用するものであり、他面については、冷媒ガスを吸入するためにピストン４を引く場合に作用するものである。このため、圧縮時に斜板６の一面に作用するスラスト荷重の方が吸入時に斜板６の他面に作用するスラスト荷重よりも大きくなる。
【００１４】
発明者の研究によれば、斜板６の両面のうち、圧縮時にスラスト荷重を受ける面では、耐摩耗性よりも非焼付性の方がより必要な摺動特性であり、吸入時にスラスト荷重を受ける面では、そのスラスト荷重の大きさが圧縮時のスラスト荷重よりも小さいにも係わらず、非焼付性よりも耐摩耗性の方がより重要な摺動特性であることが分かった。この研究成果に基づいて、斜板６の一面の表面層９は、非焼付性に優れたＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）ベースの樹脂コーティング層とし、他面の表面層１０は、耐摩耗性に優れたＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール樹脂）ベースの樹脂コーティング層としている。
【００１５】
また、表面層９，１０は、上記の樹脂コーティングに限らず、表面層９は、ＰＡＩベースの樹脂コーティング層とし、表面層１０は、耐摩耗性に優れたＡｌ合金の表面層としても良い。更に、図２に示すように、表面層９は、ＰＡＩベースの樹脂コーティング層とし、表面層１０は、基材８の表面に被着したＣｕ合金の焼結層１０ａにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含浸被覆した樹脂層としても良い。
【００１６】
このように、斜板６の一面に、特に非焼付性に優れた表面層９を被着し、他面に、特に耐摩耗性に優れた表面層１０を被着することによって、一方の面の表面層だけが先に使用不能になるといった不具合を解消でき、斜板６の両面の表面層の耐用期間が均衡化され、斜板６の耐久性（長寿命化）を向上することができる。
【００１７】
本発明者は、上記のように斜板６の両面の表面層９，１０の摺動特性を異ならせた場合の効果を確認するために、複数の試料を製作して非焼付試験と耐摩耗試験を行った。
作成した試料は、下記の表１に示す本発明の実施例品１〜３と比較例品１〜４である。各試料は、両面に下記の表２に示す組成成分の表面層Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを被着した斜板式コンプレッサの斜板とした。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
即ち、表面層Ａは、ＰＡＩに２０体積％のＰＴＦＥを添加したもので、斜板にスプレーコーティングなどによって被着される。表面層Ｂは、ＰＢＩに２０体積％のＰＴＦＥを添加したもので、斜板にスプレーコーティングなどによって被着される。表面層Ｃは、Ａｌに５質量％のＳｎと１０質量％のＳｉを添加したもので、圧接等によって斜板に被着される。表面層Ｄは、斜板にＣｕ系焼結合金粒子を焼結してこの焼結層にＰＴＦＥを含浸したものである。上記の表面層Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、非焼付性および耐摩耗性共に優れるが、表面層Ａは、特に非焼付性に優れ、表面層Ｂ，Ｃ，Ｄは、特に耐摩耗性に優れる。
【００２１】
そして、比較例品１〜４は、両面共に同一の表面層とされ、実施例品１〜３は、ピストンを押圧する側（冷媒ガスを圧縮する側）の一面に表面層Ａが被着され、ピストンを引く側（冷媒ガスを吸入する側）の他面に表面層Ｂ，Ｃ，Ｄがそれぞれ被着されている。従って、比較例品１〜４では、両面の摺動特性を同じにしているのに対し、実施例品１〜３では、両面の摺動特性を互いに違えている、具体的には、一面を特に非焼付性に優れた表面層９と、他面を特に耐摩耗性に優れた表面層１０としている。
【００２２】
上記の試料について、実際に斜板式コンプレッサに組み込んで運転を行い、非焼付性および耐摩耗性について評価を行った。試験条件（斜板式コンプレッサの運転条件）を下の表３に示す。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
表３において、「荷重」の項目にある「最大荷重一定」とは、斜板に作用するスラスト荷重は、サインカーブ状に変動するが、カーエアコンシステムのレギュレータの開放度を一定とすることで、そのサインカーブ状に変動するスラスト荷重の最大値が一定となるようにして試験したことをあらわす。試験回転数は、５０００ｒｐｍと１００００ｒｐｍの２水準に分けてそれぞれ１５分行った。「潤滑」の項目の「冷媒」の意味は、カーエアコンでは、斜板式コンプレッサを通過する冷媒ガス中に潤滑油が含まれていて、その潤滑剤がミスト状になって斜板に供給されるので、そのことをあらわしている。「相手材」とは、斜板に摺接するシューのことで、「ＳＵＪ２」はシューの材質をあらわす。
【００２５】
試験結果は、斜板式コンプレッサを５０００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍで１５分運転した後の斜板の両面の表面層の摩耗状態、焼付状態を目視し、摩耗や焼付きがない状態のとき良い（○で示す。）、摩耗や焼付きが目立ち性能上の問題を惹起する恐れがある状態のとき悪い（×で示す。）と評価した。そして、それらに基づいて斜板の耐久性を評価した。そこでは、両面の表面層を総合的に見て良好なものを○で示し、そうではないものを×で示した。
【００２６】
試験の結果、斜板の両面の表面層を同じものとした比較例品１〜４は、両面の表面層のうち、いずれかの表面層が「悪い」と判断された。耐摩耗性が悪いと評価された比較例品１では、冷媒ガスの吸入時にスラスト荷重が作用する面で摩耗による損傷が激しかった。
非焼付性が悪いと評価された比較例品２〜４では、冷媒ガスの圧縮時にスラスト荷重が作用する面で、相手材（シュー）への凝着が早期に起き、この凝着が進行して焼付きに至っていた。
【００２７】
これに対し、実施例品１〜３は、一面（圧縮時にスラスト荷重が作用する面）を非焼付性に優れた表面層Ａとし、他面（吸入時にスラスト荷重が作用する面）を耐摩耗性に優れた表面層Ｂ，Ｃ，Ｄとしているので、両面共に耐摩耗性および非焼付性に問題がなく、結果、斜板の耐久性が高くなって長期間使用できるものとなった。
【００２８】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
斜板の両面の表面層９，１０を構成する材料は、上記したものに限られない。
一面および他面の摺動特性を異ならせる摺動部材としては、斜板式コンプレッサの斜板に限られず、一面と他面とで必要とする摺動特性を異ならせる必要のある摺動部材に広く適用することができる。例えば、地盤の振動を吸収して建築物の揺れを減少させるための制振材において、両面の摩擦係数を異ならせるために、両面の摺動特性を異ならせるようにしても良い。
摺動特性としては、非焼付性、耐摩耗性、耐疲労性、なじみ性、異物埋収性、耐腐食性、耐侵食性などがあり、摺動部材の両面に被着する表面層としては、それらの摺動特性が互いに異なるものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、斜板式コンプレッサの斜板の断面図
【図２】斜板の部分拡大断面図
【図３】斜板式コンプレッサの断面図
【符号の説明】
【００３０】
図面中、１は斜板式コンプレッサ、２シリンダブロック、４はピストン、６は斜板、７はシュー、８は基材、９，１０は表面層である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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