(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受鋼を型鍛造により球形に成形し、球面研削した素形材を、プレス加工により、ピストンの球面座と接する凸球面と、斜板と接する平坦な摺接面を備える半球状に成形してシューを製造するにあたり、型鍛造、フラッシング、窒化処理、焼鈍、球面研削、プレス、焼入れ焼戻し、バレル、平面研削、平面バフの工程を順次実行することを特徴とする斜板式コンプレッサ用シューの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エアコン等に用いられる斜板式コンプレッサ用シューの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式コンプレッサは、図２にその概略構成を示すように、一対のシリンダブロック（５ａ，５ｂ）内に、斜板（２）を固定した回転軸（３）が回転自在に支持されている。シリンダブロック（５ａ，５ｂ）には円周方向の等間隔位置に複数のシリンダボア（５）が形成され、各ボア（５）内に両頭形のピストン（４）が摺動自在に収容されている。各ピストン（４）の中央部分には斜板（２）の外周部を跨ぐようにして凹陥部（４ａ）が形成され、この凹陥部（４ａ）の軸方向対向面に球面座（４ｂ）が形成されている。シュー（１）はこの球面座（４ｂ）に収容され、斜板（２）とピストン（４）との間に介在して、斜板（２）の回転運動をピストン（４）の往復運動に変換させる働きをする。なお、両頭形のピストンを備えた複動形の場合を例示したが、単動形の場合も基本的には同様の構成である。シュー（１）は一般に半球状で、その球面状外周面にてピストン（４）の球面座（４ｂ）と係合し、平坦な底面にて斜板（２）と摺接する。
【０００３】
シュー（１）は鋼球から型鍛造によって成形され、半球状ないしはボタン状の外観を呈している。このシュー（１）は、通常、軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる鋼球を素形材として、型鍛造（ヘッダー）、フラッシング、研削、プレス加工といった工程を経て製造される（特公平３−３３４１９号公報、特公平７−２４９１３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
斜板式コンプレッサにおいては、斜板の回転揺動に伴い、シューはいわゆるミソ擦り運動を強いられるため、局部当たりが生じやすく、さらに、この種の部位の潤滑油は摺動に適した油ではなく、冷媒液と混合した希薄な油であるため、潤滑環境として極めて厳しい。これが焼付き等の不具合の原因となる。このような状況下において、耐摩耗性があり、かつ、耐焼付き性のあるシューが要求されている。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、斜板式コンプレッサ用シューの耐摩耗性、耐焼付き性を向上させることにあり、また、そのような特性を備えたシューの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の斜板式コンプレッサ用シューの製造方法は、軸受鋼を型鍛造により球形に成形し、球面研削した素形材を、プレス加工により、ピストンの球面座と接する凸球面と、斜板と接する平坦な摺接面を備える半球状に成形してシューを製造するにあたり、型鍛造、フラッシング、窒化処理、焼鈍、球面研削、プレス、焼入れ焼戻し、バレル、平面研削、平面バフの工程を順次実行することを特徴とするものである。
【００１０】
プレス加工によって半球状に成形する前の球形の素形材に窒化処理を施すことにより、シューのその後の加工工程での打ち疵等を減少させることができる。また、半球状に成形した後に窒化処理を施すことも考えられるが、球形の素形材の段階で窒化処理を施した方が、均一な硬化層を形成させやすい。これらの有利さは請求項２の製造方法によって製造されたシューも当然に享受する（請求項３）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１にシュー（１０）の形状を例示する。もっとも、本発明は図１に例示した形状のシューに限らず、その他の形状のものについても適用することができることは言うまでもない。シュー（１０）は図示するように半球状ないしはボタン状の外観を呈しており、外周面（１４）にてピストン（４）の球面座（４ｂ）と接し、平坦な底面（１８）が斜板（２）との摺接面となる。外周面（１４）は球面座（４ｂ）の曲率半径Ｒ１と等しい曲率半径の凸球面である。外周面（１４）と底面（１８）とはなめらかに連続している。底面（１８）の中央部に凹所を形成することもある。シュー（１０）の頂部（１６）は球面座（４ｂ）から離れていて球面座（４ｂ）との間に凹所を形成している。図示例の場合、頂部（１６）は外周面（１４）の曲率半径Ｒ１よりも大きな曲率半径Ｒ２の部分球面で構成されるが、凸球面状の外周面を直線的に切除して頂部を形成してもよい。いずれの場合も頂部（１６）と外周面（１４）とをなめらかに連続させるのが望ましい。また、頂部（１６）にさらに凹所を形成してもよい。
【００１２】
シュー（１０）は鋼球から型鍛造によって成形される。玉軸受に使用される焼入れされた軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる鋼球を素形材として用いることにより、高精度のものを比較的安価に量産することができる。図３に従って製造工程を説明するならば、ヘッダーによる型鍛造で素材を球形に成形し、フラッシング後、窒化処理を施して表面に均一な硬化層を形成させる。窒化処理の具体的方法は、ガス窒化、液体窒化、イオン窒化等の知られているいずれの方法を採用してもよい。次に、焼鈍しを行い、球面研削により所望の精度の鋼球に仕上げた後、プレス加工により半球状に成形する。そして、焼入れ、バレル、平面研削、平面バフを経て図１に示したような製品シューを得る。
【００１３】
【実施例】
本発明によるシュー（１０）の耐焼付き性及び耐摩耗性を検証するため、カーエアコンの斜板式コンプレッサに用いられる半球シューおよび斜板の摩耗・摩擦に与えるシューの表面処理の影響を、純滑り条件のモデル試験により試験した。試験機は、ピンオンディスク型試験機をボールオンディスク型に改造したもので、冷媒加圧雰囲気で試験ができるようにチャンバの加減圧が可能である。ここでは、一定速度で回転するアルミ製円盤（ディスク）に鋼球を垂直方向に所定の重量のウエイトで押し付け、鋼球の表面処理の有無が摩擦・摩耗にどのように影響するかを試験した。ディスク材質は、高シリコン−アルミ材Ａ３９０（１７％Ｓｉ，ＡＡ規格標準）を平面仕上げしたものを用いた。
【００１４】
チャンバ内を５０ｍｍＨｇまで減圧した後、代替フロンの冷媒ガスをゲージ圧で４ｋｇｆ/ ｃｍ2 まで充填して試験した。希釈率１％では、窒化処理品は標準品に比べ、１．５：０．１（分）と１５倍、また、希釈率２％では、４．５：２．５（分）と１．８倍の耐焼付き性能を有していることが判った。摩耗量の比較をする目的で、試験途中焼付きが生じないように十分な油量を供給し、試験を行った。表１にその結果を示す。摩擦力は摩擦係数で評価し、摩擦係数の安定する運転時間１０分後の値を示す。摩耗量はディスクの摩耗痕深さと幅で評価した。また、試験の繰返し数はｎ＝２とした。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
試験条件は表２のとおりである。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
ボールの表面処理は表３のとおりである。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
冷媒ガス中での試験に先立って、条件設定を目的に空気中での予備試験を実施した。結果を図４に示す。潤滑油量は最も少ない１％希釈液浸漬とした。焼付きまでの時間は、予定では３０分以内と設定していたが、ここでの実験ではすべての試験が１５分以内の寿命となり、ほぼ予想通りの結果が得られた。焼付き時間の長いものはｎ増しを行った。焼付き寿命時間は実施例＞比較例となり、実施例がやや優れていた。
【００２１】
予備試験で潤滑油量と寿命時間のおおよその値が確認されたので、以後の試験は冷媒ガス（ＨＦＣ１３４ａ）圧をゲージ圧で４ｋｇｆ/ ｃｍ2 とし、▲１▼潤滑油量、およびボールの表面処理と焼付き寿命時間、▲２▼焼付きが発生しないように油量が十分にある状態でのボールの表面処理と摩耗量、の２点について試験した。
【００２２】
希釈率１％の場合の結果を図５に示す。冷媒ガス中での結果はすべてが１．５分以内で焼き付き、非常に短寿命となった。空気中での結果（図４）と比べて１／５以下の寿命時間である。潤滑油中に冷媒ガスが溶解し、油膜形成機能が低下するため、短寿命になったと考えられる。
【００２３】
希釈率２％の場合の結果を図６に示す。希釈率１％の場合と比べて焼付きまでの時間は若干長くなるが大幅には延びない。
【００２４】
希釈率３％の場合の結果を図７に示す。希釈率２％の場合に比べて焼付き寿命時間は長くなるが、ばらつきも大きくなる。比較例と実施例とはほぼ同じ水準と考えられる。
【００２５】
摩耗量の比較をする目的で、試験途中で焼付きが発生しないよう、十分な油量で試験を行った。潤滑油はスポイトで１０滴（０．２５ｇ）をディスク上のトラック径内の中心部にあらかじめ塗布しておいた。３０分間の運転で焼付きを生じたものは無かった。
【００２６】
摩擦力は摩擦係数で評価した。摩耗量はディスクの摩耗痕が研削目と平行になる位置（０°と１８０°位置）で測定し、最大摩耗痕深さと幅で評価した。また、試験の繰返し数はｎ＝２とした。試験後のディスクの摩耗痕深さ測定結果を図８に示す。ディスク摩耗痕深さは比較例≒実施例となる。摩耗試験で得られた摩擦係数の経時変化を図９に示す。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の方法により製造した斜板式コンプレッサ用シューは、ピストンの球面座と接するシューの外周面、および斜板と接する平坦摺動面が少なくとも表面に窒化処理が施されているため、耐焼き付き性が格段に向上し、コンプレッサの長寿命化が図れる。また、鋼球の段階で窒化処理を施すことにより、均一な窒化処理層ができ、また、シューの加工工程での打ち疵等が減少する。さらに、軸受鋼を素材としているため、耐摩耗性が向上し、加えて窒化処理により耐焼き付き性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストンの球面座に当接したシューの縦断面図である。
【図２】斜板式コンプレッサの縦断面図である。
【図３】製造工程を説明するための工程図である。
【図４】試験結果を示すグラフ図である。
【図５】試験結果を示すグラフ図である。
【図６】試験結果を示すグラフ図である。
【図７】試験結果を示すグラフ図である。
【図８】試験結果を示すグラフ図である。
【図９】試験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
２  斜板
４  ピストン
４ｂ  球面座
１０  シュー
１４  外周面（凸球面）
１６  頂部
１８  底面（摺接面）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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