| 【発明の名称】 |
斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉浦 学
【氏名】小鉄 泰生
【氏名】吉田 貴司
【氏名】磯村 直彦
【氏名】岩間 和明
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| 【要約】 |
【課題】斜板のシューとの摺接面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となる斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法を提供すること。
【解決手段】斜板１０のシューとの摺接面３０Ｂよりも軟質な金属材料からなる供給体４０を準備する。供給体４０を回転させた状態で斜板摺接面３０Ｂの一部に圧接させ、供給体４０から斜板１０に前記金属材料の一部を転移させる。さらには斜板１０を回転させることで、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの間に同摺接面３０Ｂの周方向への相対移動を生じさせ、供給体４０から環状摺接面３０Ｂに対して金属材料を順次転移してゆく。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 斜板式圧縮機に用いられ、シューを介してピストンを連結する構成の斜板において、前記シューとの環状摺接面に金属材料よりなる皮膜を形成するための皮膜形成方法であって、前記斜板よりも軟質な金属材料よりなる供給体を斜板の摺接面の一部に圧接させ、さらには供給体と摺接面とを同摺接面の周方向に相対移動させることで、供給体がその金属材料の一部を摺接面上に順次転移させて皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜形成工程は、供給体と摺接面との圧接位置関係を同摺接面の幅方向に異ならせた複数回が行われることとを特徴とする斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法。
【請求項２】 前記供給体と摺接面とを同摺接面の幅方向へ相対移動させ、この相対移動の開始前及び終了後のそれぞれにおいて皮膜形成工程が行われる請求項１に記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項３】 前記供給体と摺接面との同摺接面幅方向への相対移動は、供給体と摺接面との圧接を解除した状態で行われる請求項２に記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項４】 前記供給体と摺接面との同摺接面幅方向への相対移動は、供給体と摺接面との圧接を継続したまま行われる請求項２に記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項５】 前記供給体は複数が準備され、各供給体毎に摺接面との圧接位置関係を同摺接面の幅方向に異ならせることで各供給体がそれぞれ一回の皮膜形成工程を担い、この複数の供給体によって全体として複数回の皮膜形成工程が行われる請求項１に記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項６】 前記複数の供給体による複数回の皮膜形成工程はほぼ同時に行われる請求項５に記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項７】 前記皮膜形成工程において供給体は、回転しつつ摺接面に圧接される請求項１〜６のいずれかに記載の斜板における皮膜形成方法。
【請求項８】 前記摺接面は一軸線を中心としたこの一軸線に直交する環状の面であり、皮膜形成工程において斜板は一軸線を中心として回転される請求項１〜７のいずれかに記載の斜板における皮膜形成方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調装置の冷凍サイクルを構成する斜板式圧縮機に用いられ、シューを介してピストンを連結する構成の斜板に関し、特に、斜板におけるシューとの摺接面に金属材料よりなる皮膜を形成するための皮膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】斜板式圧縮機（以下単に圧縮機とする）の内部機構を構成する斜板とシューとの間の摺動部位の潤滑は、通常、その内部に保持された潤滑オイルを圧縮機の運転に伴って流通するガス（例えばフロンガス等の冷媒ガス）でミスト化し、そのミスト化したオイルを摺動部位に搬送することでまかなわれている。しかし、圧縮機を運転停止状態で長時間放置した後に再起動するような場合には、摺動部位に付着していた潤滑オイルが冷媒ガスによって洗い流されていることが多い。
【０００３】このため、圧縮機の起動後で冷媒ガスが圧縮機に帰還してオイルのミスト化がすすむまでの期間（１分程度）が、圧縮機の運転中にもかかわらず、潤滑が必要な斜板とシューとの摺動部位がオイル不十分な状態に陥る期間となる。よって、このようなオイル不十分な期間においても摺動部位における最低限の潤滑を確保するために、斜板のシューとの摺接面に皮膜を形成する技術が従来より提案されている。
【０００４】そして、斜板のシューとの摺接面に皮膜を施す技術に限ってみても種々の態様がある。特許文献のみならず製品（斜板）に実用化されている皮膜形成技術としては、スズ等の電解又は無電解メッキや、銅系又はアルミニウム系合金等の溶射技術がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スズ等の電解又は無電解メッキでは数μｍ程度の極薄の皮膜を形成する分にはさほどの困難はないが、数十μｍ以上といった比較的厚膜な皮膜を形成するのは必ずしも容易ではない。また、メッキを実現するためには母材金属と付着金属との電気化学的関係が問題となり常に採用できる手法ではない。
【０００６】他方、粉末状の金属材料等を溶融状態として火炎と共に被加工面に吹き付ける溶射技術によれば、厚膜化とか電気化学的相性といった点での困難はあまりない。しかし、この溶射に際しては、溶射加工の不要な部分へのマスキングを行う必要があり、そのことが作業の手間、時間及びコストといった面で多くの問題を残している。
【０００７】本発明の目的は、斜板のシューとの摺接面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となる斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１の発明では、斜板よりも軟質な金属材料よりなる供給体を斜板の摺接面の一部に圧接させ、さらには供給体と摺接面とを同摺接面の周方向に相対移動させることで、供給体がその金属材料の一部を摺接面上に順次転移させて皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜形成工程は、供給体と摺接面との圧接位置関係を同摺接面の幅方向に異ならせた複数回が行われることとを特徴としている。
【０００９】この方法によれば、供給体と斜板摺接面との圧接条件や、供給体と斜板摺接面との周方向への相対移動速度等を調節することにより、斜板よりも軟質な金属材料の一部を供給体側から摺接面上に適度に転移させ、この摺接面上に所望の膜厚の金属材料皮膜を簡便かつ低コストで形成することができる。
【００１０】またこの方法によれば、一回の皮膜形成工程において、斜板摺接面に圧接する供給体の面圧（つまり金属材料の押し付け力）に、摺接面の幅方向内外においてバラつきが生じたとしても、このバラつきは、皮膜形成工程が供給体と斜板摺接面との圧接位置関係を同摺接面幅方向内外に異ならせた複数回が行われることで、全体として見れば平均化に向かう。従って、斜板摺接面の幅方向内外においても、密着性（金属材料の押し付け力に大きく影響される）のバラつきが少ない皮膜を得ることができる。
【００１１】請求項２の発明では請求項１において、前記供給体と摺接面とを同摺接面の幅方向へ相対移動させ、この相対移動の開始前及び終了後のそれぞれにおいて皮膜形成工程が行われることを特徴としている。
【００１２】この方法においては、一つの供給体を用いて複数回の皮膜形成工程を行なうこととなる。従って、各皮膜形成工程を別個の供給体で行なう場合と比較して、複数の供給体を準備する面倒等がない。
【００１３】請求項３の発明では請求項２において、前記供給体と摺接面との同摺接面幅方向への相対移動は、供給体と摺接面との圧接を解除した状態で行われることを特徴としている。
【００１４】この方法によれば、皮膜の膜厚をバラつかせる要因となる、供給体と斜板摺接面との同摺接面幅方向への圧接相対移動軌跡（金属材料の転移軌跡）が摺接面に残る危惧がなくなり、例えば後加工（研磨加工等）において所定膜厚への調節も容易となる。
【００１５】請求項４の発明では請求項２において、前記供給体と摺接面との同摺接面幅方向への相対移動は、供給体と摺接面との圧接を継続したまま行われることを特徴としている。
【００１６】この方法によれば、供給体と斜板摺接面とを同摺接面幅方向へ相対移動させる際、両者を一旦離間させて圧接を解除し、さらには相対移動の終了後に両者を近接させて再度圧接する手順を省くことができ、斜板に対する皮膜形成を迅速に行い得る。
【００１７】請求項５の発明では請求項１において、前記供給体は複数が準備され、各供給体毎に摺接面との圧接位置関係を同摺接面の幅方向に異ならせることで各供給体がそれぞれ一回の皮膜形成工程を担い、この複数の供給体によって全体として複数回の皮膜形成工程が行われることを特徴としている。
【００１８】この方法によれば、例えば一つの供給体を用いて複数回の皮膜形成工程を行なう場合と比較して、供給体と斜板摺接面とを同摺接面幅方向に相対移動させるための複雑な機構を必要としない。
【００１９】請求項６の発明では請求項５において、前記複数の供給体による複数回の皮膜形成工程はほぼ同時に行われることを特徴としている。この方法によれば、斜板に対する皮膜形成を迅速に行い得る。
【００２０】請求項７の発明では請求項１〜６のいずれかにおいて、前記皮膜形成工程において供給体は、回転しつつ摺接面に圧接されることを特徴としている。この方法によれば、この方法によれば、金属材料の斜板への転移に基づく供給体の消耗が、供給体の回転中心軸線周りにおいて均一になされる。
【００２１】請求項８の発明では請求項１〜７のいずれかにおいて、前記摺接面は一軸線を中心としたこの一軸線に直交する環状の面であり、皮膜形成工程において斜板は一軸線を中心として回転されることを特徴としている。
【００２２】この方法によれば、例えば供給体の回転（自転）を必須とした場合（請求項７）、斜板を回転させずに供給体を自転させつつ斜板の一軸線周りで公転させるような、構成や調整が複雑となりがちな多軸機構を必要としない。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、空調装置の冷凍サイクルを構成する斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法に具体化した第１〜第４実施形態について説明する。なお、第２〜第４実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２４】（第１実施形態）「斜板式圧縮機」図１に示すように容量可変型の斜板式圧縮機（以下単に圧縮機とする）は、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備え、これらは相互に接合固定されて圧縮機のハウジングを構成する。
【００２５】前記ハウジング内には、クランク室５、吸入室６及び吐出室７が区画されている。シリンダブロック１には複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成され、各ボア１ａには片頭型のピストン８が往復動可能に収容されている。吸入室６及び吐出室７は、弁形成体３に設けられた各種フラッパ弁を介して各ボア１ａと選択的に連通可能となっている。
【００２６】前記クランク室５内には駆動軸９が回転可能に支持され、又、カムプレートたる斜板１０が収容されている。斜板１０の中央部には挿通孔１０ａが貫設され、この挿通孔１０ａに駆動軸９が挿通されている。この斜板１０は、ヒンジ機構１３及びラグプレート１１を介して駆動軸９に作動連結され、駆動軸９と同期回転可能でかつ駆動軸９の軸線方向への摺動を伴いながら駆動軸９に対し傾動可能となっている。そして、斜板１０の外周部が前後一対のシュー２０Ａ，２０Ｂを介して各ピストン８の端部に摺動自在に係留されることで、全てのピストン８が斜板１０に作動連結されている。
【００２７】前記駆動軸９とともに所定角度に傾斜した斜板１０が回転すると、各ピストン８が斜板１０の傾斜角に対応したストロークで往復動され、各ボア１ａでは、吸入室６（吸入圧Ｐｓ領域）からの冷媒ガスの吸入、吸入冷媒ガスの圧縮、及び吐出室７（吐出圧Ｐｄ領域）への圧縮済み冷媒ガスの吐出が順次繰り返される。
【００２８】前記斜板１０は、傾斜角減少バネ１４によってシリンダブロック１に接近する方向（傾斜角減少方向）に付勢されている。ただし、例えば駆動軸９上に固定されたサークリップ１５で斜板１０の傾斜角減少方向への傾動を規制することで斜板１０の最小傾斜角θｍｉｎ（例えば３〜５°）が制限される。他方、斜板１０の最大傾斜角θｍａｘは、例えば斜板１０のカウンタウェイト部１０ｂがラグプレート１１の規制部１１ａに当接することで制限される。
【００２９】前記斜板１０の傾斜角は、斜板１０の回転時に生じる遠心力に基づく回転運動のモーメント、傾斜角減少バネ１４の付勢作用に基づくバネ力によるモーメント、ピストン８の往復慣性力によるモーメント、ガス圧によるモーメント等の各種モーメントの相互バランスに基づいて決定される。
【００３０】前述したガス圧によるモーメントとは、シリンダボア１ａの内圧とピストン８の背圧にあたるクランク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに応じて傾斜角の減少方向にも増大方向にも作用する。図１の斜板式圧縮機では、詳述しない制御弁１６を用いてクランク圧Ｐｃを調節することで前記ガス圧によるモーメントを適宜変更し、斜板１０の傾斜角を最小傾斜角θｍｉｎと最大傾斜角θｍａｘとの間の任意の角度θに設定できるようになっている。
【００３１】「斜板」図１及び図２に示すように、斜板１０の外周部のフロント側及びリヤ側にはそれぞれ環状の摺接面３０Ａ，３０Ｂが形成されている。フロント側及びリヤ側の環状摺接面３０Ａ，３０Ｂは、前記一対のシュー２０Ａ，２０Ｂとそれぞれ摺接する。
【００３２】前記斜板１０には、その回転時の遠心力に基づく回転運動のモーメントを適正に発生させるために、比較的重い鉄系材料（例えばＦＣＤ７００等の鋳鉄）が用いられている。他方、シュー２０Ａ，２０Ｂには、その機械的強度等を配慮して同じく鉄系材料（例えば軸受鋼）が用いられている。同種の金属材料からなる斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂを過酷な条件で摺接させると、いわゆる「ともがね現象」による焼き付きを生じてしまうので、この実施形態では、図２に示すように斜板１０の少なくとも前記摺接面３０Ａ，３０Ｂ上に、シュー２０Ａ，２０Ｂとの接触摺動性を改善するための摺動層としての皮膜３１Ａ，３１Ｂが形成されている。
【００３３】前記各皮膜３１Ａ，３１Ｂは、斜板１０の母材やシュー２０Ａ，２０Ｂを構成する鉄系材料とは種類の異なる金属材料からなっている。皮膜３１Ａ，３１Ｂを構成する金属材料としては、例えば珪素含有のアルミニウム合金やアルミニウムと珪素との金属間化合物（以下両者を含めて「Ａｌ−Ｓｉ系金属材料」と呼ぶ）が挙げられる。アルミニウム系材料としてのＡｌ−Ｓｉ系金属材料では、珪素含有量に応じて材料としての硬度や融点等の物性が種々変化するが、ここで使用するＡｌ−Ｓｉ系金属材料は、珪素含有量が１０〜２０重量％（好ましくは１５〜１８重量％）のものである。
【００３４】このように、Ａｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ａ，３１Ｂを形成することで、前記ともがね現象による焼き付きが防止されるのみならず、斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂとの接触摺動性が改善される。すなわち、皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成によって、斜板１０とシュー２０Ａ，２０Ｂとの間にはオイルレス環境下においても一定の潤滑性が確保される。斜板１０やシュー２０Ａ，２０Ｂに用いられている鉄系材料が非常に硬くて融点も千数百度以上と比較的高いのに対し、皮膜３１Ａ，３１Ｂを構成する前記Ａｌ−Ｓｉ系金属材料は、前記鉄系材料に比して相対的に柔らかくかつ融点も６００〜７００℃程度と前記鉄系材料に比して低い。Ａｌ−Ｓｉ系金属材料の前記鉄系材料との物性上の差異が接触摺動性の改善に寄与していることは間違いないが、それに留まらず、以下に説明する皮膜形成方法を採用する上でも両者の物性上の差異が重要な意味を持つ。
【００３５】「斜板における皮膜形成方法」以下に、斜板１０のリヤ側摺接面３０Ｂに対する皮膜形成について説明する。なお、斜板１０のフロント側摺接面３０Ａに対する皮膜形成については、リヤ側摺接面３０Ｂと同様な手順で行われるため、説明は省略する。
【００３６】・皮膜形成の基本的な手順（この基本的な手順を応用して実際の皮膜形成が行われる）
先ず、図３に示すような供給体４０を一つ準備する。この供給体４０はその全体が前記Ａｌ−Ｓｉ系金属材料からなると共に、円柱状をなしている。その円柱状の供給体４０の一端面４１は、斜板１０の環状面である摺接面３０Ｂの幅（環状面を構成する外形線の半径と内形線の半径との差）よりも大きな直径を有する円となっている（図５（ａ）参照）。
【００３７】図３に示すように、前記斜板１０を斜板保持機構５１（二点鎖線で概念的に示す）にセットすると共に、供給体４０を供給体保持機構５２（二点鎖線で概念的に示す）にセットする。斜板保持機構５１は第１モータＭ１に作動連結されており、この第１モータＭ１の駆動力に基づいて、保持した斜板１０を軸線Ｌを中心として回転させる。斜板１０を斜板保持機構５１にセットした状態では、環状の摺接面３０Ｂは前記軸線Ｌを取り囲むと共にその軸線Ｌに直交する面として存在する。さらに摺接面３０Ｂの一部は、供給体端面４１から離間した状態でそれに対向する。
【００３８】前記供給体保持機構５２は、前後スライド手段５３及び第２モータＭ２に作動連結されている。供給体保持機構５２は、前後スライド手段５３の動作により、保持した供給体４０を斜板１０に対して接近、圧接および離間させる。供給体保持機構５２は、第２モータＭ２の駆動力に基づいて、保持した供給体４０を軸線Ｌ’を中心として回転させる。
【００３９】前記供給体４０の端面４１は、軸線Ｌ’に直交する面として存在し、この供給体４０を供給体保持機構５２にセットした状態では、その端面４１と斜板摺接面３０Ｂとは平行状態となっている。また、供給体４０を供給体保持機構５２にセットした状態では、供給体４０の軸線Ｌ’と前記軸線Ｌとは偏心関係にあり、供給体４０を斜板１０に向けて前進させたときに、その端面４１が斜板１０の環状摺接面３０Ｂの一部に対して接合可能となっている。
【００４０】そして、前記斜板１０及び供給体４０をそれぞれの機構５１，５２にセットした後、第２モータＭ２及び供給体保持機構５２により供給体４０を所定の回転速度（例えば１５００ｒｐｍ）で回転させる。つまり、供給体４０を自転させる。供給体４０の回転を維持しながら、前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２と共に供給体４０を斜板１０に向けて前進（接近）させる。そして、端面４１が摺接面３０Ｂに接合した後も供給体４０を摺接面３０Ｂに押し付けることにより、供給体端面４１の斜板摺接面３０Ｂに対する押圧力を増して所定圧力（例えば１８ＭＰａ）に到達させる。つまり、供給体端面４１を斜板摺接面３０Ｂに対して所定圧力で圧接する。
【００４１】この供給体端面４１と斜板摺接面３０Ｂとの圧接状態で、第１モータＭ１及び斜板保持機構５１により斜板１０を所定の回転速度（例えば１ｒｐｍ）で回転させる。つまり、供給体４０を、斜板１０上の或る位置から見て軸線Ｌ周りでゆっくりと（供給体４０の自転と比較して）公転させる。言い換えれば、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとを、同摺接面３０Ｂの周方向に相対移動させる（例えば図４（ａ）において二点鎖線矢印で示す）。
【００４２】従って、主として供給体４０の高速回転により、圧接状態にある供給体端面４１と斜板摺接面３０Ｂとの間で摩擦発熱が生じ、この摩擦発熱により供給体４０の端面４１付近が軟化して摺接面３０Ｂに転移される。さらには斜板１０の回転に応じて、摺接面３０Ｂにおける供給体端面４１の圧接位置が、環状摺接面３０Ｂの周方向に連続的に変化することで、軟化した供給体４０の端面４１付近が擦り切られるようにして、摺接面３０Ｂにおける供給体端面４１との圧接跡に順次取り残されてゆく。
【００４３】斜板１０が少なくとも一回転すれば、言い換えれば供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの周方向への相対移動が少なくとも一周行われれば、この環状摺接面３０Ｂにおいて軸線Ｌ周りでの環状領域に対して、供給体４０からの金属材料転移が一通り行われる。
【００４４】・皮膜形成の実際の手順さて、本実施形態の皮膜形成方法においては、上述した基本的な手順（以下、皮膜形成工程と呼ぶ）を二回繰り返して行なう。また、図３に示すように、前記供給体保持機構５２は昇降手段５４に作動連結されている。供給体保持機構５２は、昇降手段５４の動作により、保持した供給体４０とともに前記軸線Ｌ，Ｌ’と直交方向（図面上下方向）に移動可能である。そして、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとは、一回目の皮膜形成工程から二回目の皮膜形成工程へ移行する間において、摺接面３０Ｂの幅方向に相対移動される。従って、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの圧接位置関係は、一回目の皮膜形成工程と二回目の皮膜形成工程とでは、摺接面３０Ｂの幅方向に異なるものとなっている。言い換えれば、一回目の皮膜形成工程と二回目の皮膜形成工程とでは、供給体４０（軸線Ｌ’）の斜板摺接面３０Ｂ（軸線Ｌ）に対する偏心度合（距離）が異なっている。
【００４５】すなわち、図４（ａ）に示すように、一回目の皮膜形成工程におて昇降手段５４は、供給体保持機構５２とともにこの供給体保持機構５２にセットされた供給体４０を上昇位置に配置する。この状態で供給体４０と斜板１０とは、斜板摺接面３０Ｂの外周縁部３０Ｂ−１と内周縁部３０Ｂ−２との間の中央線Ｓに対して軸線Ｌ’が外周側にずれ、さらにはこの軸線Ｌ’が斜板摺接面３０Ｂから外れた位置関係となっている。
【００４６】従って、前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２が前進して、供給体４０が斜板１０に当接されると、供給体端面４１は斜板摺接面３０Ｂに対して、中央線Ｓよりも外周側の領域にのみ当接されることとなる。その結果、図４（ｂ）に示すように、この一回目の皮膜形成工程によっては、斜板摺接面３０Ｂにおいて中央線Ｓよりも外周側の環状領域にのみ皮膜３１Ｂ’が形成されることとなる。
【００４７】前記一回目の皮膜形成工程が終了されると、供給体４０は前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２とともに後退して斜板１０から離間される。次に昇降手段５４が作動して、供給体保持機構５２が供給体４０とともに図５（ａ）に示す位置まで下降される。つまり、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとが同摺接面３０Ｂの幅方向内側に相対移動される。この状態で供給体４０と斜板１０とは、斜板摺接面３０Ｂの中央線Ｓに対して軸線Ｌ’が交差する位置関係となっている。
【００４８】前記供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの同摺接面幅方向への相対移動が完了すれば、前後スライド手段５３によって供給体４０が再度前進し、上述した基本手順に従う二回目の皮膜形成工程を行なう。従って、図５（ｂ）に示すように、この二回目の皮膜形成工程によっては、前記一回目の皮膜形成工程により形成された皮膜３１Ｂ’上も含めて、斜板摺接面３０Ｂ全体に皮膜３１Ｂが形成されることとなる。
【００４９】なお、図５（ａ）において二点鎖線矢印で示すように、この二回目の皮膜形成工程において、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの周方向への圧接相対移動は、一周を四半周程度超えて行われている。これは、同圧接相対移動（つまり金属材料転移）の開始位置から四半周までの区間において、皮膜３１Ｂが薄くなる傾向が発現されたからである。従って、この区間に再度金属材料の転移を行なって、必要膜厚を確保しているのである。
【００５０】二回目の皮膜形成工程が終了されると、供給体保持機構５２と共に供給体４０が斜板１０から後退（離間）される。以上のようにして斜板摺接面３０Ｂ全体には、必要膜厚（例えば５０μｍ）に後加工での削り代（例えば２０〜５０μｍ）を加味した膜厚（例えば７０〜１００μｍ）のＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ｂが形成される。皮膜３１Ｂの必要膜厚は、上述した方法によって形成された皮膜を、後加工として切削加工あるいは研磨加工を施すことにより調節される。
【００５１】上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）本実施形態の皮膜形成方法によれば、簡便な手順で短時間のうちに、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂに対してＡｌ−Ｓｉ系金属材料からなる皮膜３１Ａ，３１Ｂを効率的に形成することができる。
【００５２】（２）この方法では、斜板１０に対する供給体４０の圧接時に特に大きな騒音を発することも無い。このため、騒音等による作業環境悪化の心配がない。
（３）この方法では、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する皮膜３１Ａ，３１Ｂの付与は、第一義的には圧接転移による物理接着であり、厳格な化学的親和性が要求されないため、皮膜の形成技術としての汎用性に優れている。
【００５３】（４）この方法によれば、皮膜３１Ａ，３１Ｂの摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が格段に向上する。その理由は定かではないが、斜板１０に供給体４０を圧接するときの押圧力とその時に発生する摩擦熱の影響で、供給体４０側の金属材料が原子レベルで斜板１０の内部に一部拡散し、斜板１０の摺接面３０Ａ，３０Ｂと皮膜３１Ａ，３１Ｂとの接触域にミクロな拡散層が結果的に形成されるためと考えられる。
【００５４】（５）この方法によれば、摺接面３０Ａ，３０Ｂの一部に圧接転移した供給体４０の金属材料を、擦り切るような形で供給体４０から確実に断ち切って、摺接面３０Ａ，３０Ｂにおける供給体４０との圧接跡に確実に取り残しておくことができる。従って、供給体４０から所定量の金属材料を確実に摺接面３０Ａ，３０Ｂへ転移させることができ、環状摺接面３０Ａ，３０Ｂ全体に所望の厚みの皮膜３１Ａ，３１Ｂを得ることができる。
【００５５】（６）この方法によれば、供給体４０として単なる円柱状のものを採用することができる。この円柱状の供給体４０は、現在の市場において金属組織が均一なものを安価に入手することができ、これは良質な皮膜３１Ａ，３１Ｂを安価に得ることにつながる。
【００５６】（７）この方法によれば、皮膜３１Ａ，３１Ｂの斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性、特に摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１に対する密着性が格段に向上する。その理由について以下に説明する。
【００５７】例えば斜板１０における皮膜形成を、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す「二回目の皮膜形成工程」のみで済ませても、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂ全体に皮膜３１Ａ，３１Ｂを形成することは可能ではある（以下これを比較例と呼ぶ）。しかし、この比較例においては、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１において皮膜３１Ａ，３１Ｂの密着性が悪く、場合によっては後工程で皮膜３１Ａ，３１Ｂの修正作業を必要とする問題を生じていた。
【００５８】その原因を探るべく、皮膜形成工程における各段階での斜板１０に対する供給体４０の圧接状態を調査した。この調査の結果、単に供給体４０を斜板１０へ圧接させるのみでは、供給体端面４１において斜板１０に接触する部分の面圧に、中心（軸線Ｌ’）側と外側とでバラつきが生じることはほとんどなかった。
【００５９】しかし、図５（ｂ）において矢印で示すように、供給体４０と斜板１０との摺接が開始され、供給体４０の金属材料が軟化して斜板１０へ転移し始める頃には、供給体端面４１の面圧は中心側ほど高く、逆に斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１に対応することとなる外側ほど面圧が低くなっていることが分かった（矢印の長さは面圧の高さを表す）。供給体端面４１において、面圧が低い部分（外側）から斜板１０に転移されることとなる金属材料は、摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着が悪いのは明らかである。
【００６０】このように、皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成中において、供給体端面４１の面圧に中心側と外側とでバラつきが生じるのは、軟化された金属材料の流動が、周囲を金属材料で取り囲まれた中心側よりも周囲を開放された外側の方が激しいことが一つの要因であると推測される。金属材料が流動することは、供給体４０を斜板１０に対して押し付ける力が金属材料を流動させるエネルギーに変換されていることを意味し、よって金属材料の流動が激しい供給体端面４１の外側ほど斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する押し付け力が弱められているのである。
【００６１】そこで、本実施形態においては、一回目の皮膜形成工程（図４参照）によって、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１側に特化した皮膜形成を行なった後に、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの圧接位置関係を幅方向内側に変化させることで、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂ全体に対する二回目の皮膜形成工程（図５参照）を行なうようにしている。
【００６２】つまり、二回目の皮膜形成工程において供給体端面４１が、面圧の低くなる外側で以って斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１に対応せざるを得ないことを考慮して（図５（ｂ）参照）、それを補うべく一回目の皮膜形成工程において供給体端面４１を、面圧が高くなる中心側で以って斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１に対応させているのである（図４（ｂ）参照）。このようにして得られた皮膜３１Ａ，３１Ｂは、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの特に外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１における密着性が格段に向上される。
【００６３】（８）この方法においては、昇降手段５４により供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとを同摺接面３０Ａ，３０Ｂの幅方向へ相対移動可能な構成を採用している。そして、この昇降手段５４により供給体４０を斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの幅方向に移動させ、この相対移動の開始前及び終了後のそれぞれにおいて皮膜形成工程を行なっている。つまり、一つの供給体４０を用いて複数回の皮膜形成工程を行なっている。従って、例えば複数の供給体４０を用いることで、全体として複数回の皮膜形成工程を行なう場合と比較して、複数の供給体４０を準備する面倒等がない。
【００６４】（９）供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの同摺接面幅方向への相対移動は、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの圧接を解除した状態、つまり供給体４０から斜板１０への金属材料転移を停止した状態で行なっている。従って、皮膜３１Ａ，３１Ｂの膜厚をバラつかせる要因となる、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの同摺接面幅方向への圧接相対移動軌跡（金属材料の転移軌跡）が摺接面３０Ａ，３０Ｂ上に残る危惧はなくなり、後加工において所定膜厚への調節も容易となる。
【００６５】（１０）皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成中において供給体４０は、回転（自転）しつつ斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂに圧接される。従って、供給体端面４１の外側において、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１，３０Ａ−２，３０Ｂ−２に対応する部位が順次入れ替わり、金属材料の斜板１０への転移に基づく供給体４０の消耗が、供給体端面４１の外側において均一になされる。その結果、供給体４０が完全に消耗されるまでの間中、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂ（特に外周縁部３０Ａ−１，３０Ｂ−１及び内周縁部３０Ａ−２，３０Ｂ−２）に対する皮膜形成を安定して行い得る。
【００６６】また、供給体４０の回転は高速でなされており、この供給体４０の高速回転を主として金属材料が昇温軟化される。従って、例えば、供給体４０を低速で回転させるか又は回転を停止させ、大重量の（言い換えれば軸振れが生じ易い）斜板１０を高速で回転させる場合と比較して、斜板１０の回転軸線Ｌの安定化、ひいては皮膜形成の安定化を図り得る。
【００６７】（１１）皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成中において斜板１０は、軸線Ｌを中心として回転され、この斜板１０の回転によって、供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとが同摺接面周方向に相対移動される。従って、例えば、後の別例において述べるように、斜板１０を回転させずに、供給体４０を自転させつつ斜板１０の軸線Ｌ周りで公転させるような、構成や調整が複雑となりがちな多軸機構を必要としない。
【００６８】（第２実施形態）図６において二点鎖線矢印で示すように、本実施形態において供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの同摺接面３０Ｂの幅方向への相対移動は、一回目の皮膜形成工程が終了された後、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとの同摺接面周方向への圧接相対移動をそのまま継続して行われる。
【００６９】この方法によれば、一回目の皮膜形成工程と二回目の皮膜形成工程とを連続して行なうことができる。従って、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂ（３０Ａ）とを同摺接面３０Ｂ（３０Ａ）の幅方向へ相対移動させる際、両者４０、３０Ｂ（３０Ａ）を一旦離間させて圧接を解除し、さらには相対移動の終了後に両者４０，３０Ｂ（３０Ａ）を近接させて再度圧接する手順を省くことができ、斜板１０に対する皮膜３１Ａ，３１Ｂの形成を迅速に行い得る。
【００７０】（第３実施形態）図７に示すように、本実施形態において皮膜形成工程は三回繰り返して行われる。なお、一回目の皮膜形成工程が終了するまでの過程は上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００７１】さて、一回目の皮膜形成工程が終了されると、供給体４０は前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２とともに後退して斜板１０から離間される。次に昇降手段５４が作動して、供給体保持機構５２が供給体４０とともに図７（ａ）に示す位置まで下降される。つまり、供給体４０と斜板摺接面３０Ｂとが同摺接面幅方向内側に相対移動される。この状態で供給体４０と斜板１０とは、斜板摺接面３０Ｂの中央線Ｓに対して軸線Ｌ’が内周側にずれ、さらにはこの軸線Ｌ’が斜板摺接面３０Ｂから外れた位置関係となっている。
【００７２】従って、前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２が前進して、供給体４０が斜板１０に当接されると、供給体端面４１は斜板摺接面３０Ｂに対して、中央線Ｓよりも内周側の領域にのみ当接されることとなる。その結果、図７（ｂ）に示すように、この二回目の皮膜形成工程によっては、斜板摺接面３０Ｂにおいて中央線Ｓよりも内周側の環状領域にのみ皮膜３１Ｂ’’が形成されることとなる。
【００７３】前記二回目の皮膜形成工程が終了されると、供給体４０は前後スライド手段５３によって供給体保持機構５２とともに後退して斜板１０から離間される。次に昇降手段５４が作動して、供給体保持機構５２が供給体４０とともに図５（ａ）に示す位置まで上昇され、上記第１実施形態の「二回目の皮膜形成工程」と同様な三回目の皮膜形成工程が行われる。従って、この三回目の皮膜形成工程によっては、前記一回目及び二回目の皮膜形成工程によりそれぞれ形成された皮膜３１Ｂ’，３１Ｂ’’上も含めて、斜板摺接面３０Ｂ全体に皮膜３１Ｂが形成されることとなる。
【００７４】この方法によれば、斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂの内周縁部３０Ａ−２，３０Ｂ−２における皮膜３１Ａ，３１Ｂの密着性も格段に向上される。
（第４実施形態）図８に示すように本実施形態においては、斜板１０に対する皮膜形成に、複数（図面では３つ）の供給体４０を用いている。そして、各供給体４０と斜板摺接面３０Ｂ（３０Ａ）との圧接位置関係を同摺接面３０Ｂ（３０Ａ）の幅方向に異ならせることで、上記第３実施形態で述べた「一回目の皮膜形成工程」、「二回目の皮膜形成工程」及び「三回目の皮膜形成工程」をそれぞれ別個の供給体４０によりほぼ同時に行なうことを特徴としている。
【００７５】なお、供給体保持機構５２は、前記複数の供給体４０を同時に保持できる構成であってもよいし、各供給体４０がそれぞれ別個の供給体保持機構５２（第２モータＭ２及び前後スライド手段５３も含む）に保持される構成であってもよい。後者の場合には、各供給体４０による皮膜形成工程を別の時間帯で行なうようにしてもよい。
【００７６】この方法によれば、一つの供給体４０により複数回の皮膜形成工程を行なう場合と比較して、供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとを同摺接面３０Ａ，３０Ｂの幅方向に相対移動させる構成（昇降手段５４）を削除して、皮膜形成装置の構成の簡素化を図り得る。
【００７７】また、複数の供給体４０による皮膜形成工程（複数回の皮膜形成工程）はほぼ同時に行われるため、斜板１０に対する皮膜形成を迅速に行い得る。本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
【００７８】・上記第１〜第３実施形態において、「一回目の皮膜形成工程」と「二回目の皮膜形成工程」の順序を入れ替えること（第３実施形態においては「三回目の皮膜形成工程」も含めて順序を入れ替えること）。
【００７９】・上記第３実施形態において、各皮膜形成工程間における供給体４０と斜板摺接面３０Ａ，３０Ｂとの幅方向への相対移動を、第２実施形態のように供給体４０と摺接面３０Ａ，３０Ｂとの周方向への圧接相対移動を継続したまま行なうこと。
【００８０】・上記各実施形態において、各皮膜形成工程毎に（第４実施形態においては供給体４０毎に）、供給体４０の太さや材質、供給体４０の回転速度、供給体４０と斜板１０との圧接圧力、斜板１０の回転速度等の諸条件を変更すること。
【００８１】・供給体４０として、その端面４１が環状摺接面３０Ｂの幅とほぼ同じ直径か又は小さい直径を有する円をなすものを用いること。
・供給体４０として、アルミニウム系材料に代えて、銅系材料を使用してもよい。
【００８２】・鉄系材料ではなく、アルミニウム系材料よりなる斜板１０においてその皮膜形成方法に具体化すること。
・供給体４０を低速で回転させ、斜板１０を高速で回転させること。つまり、供給体４０の昇温軟化を、主として斜板１０の高速回転に期待すること。
【００８３】・斜板１０を回転させずに、自転する供給体４０をさらには軸線Ｌを中心として公転させること。
・供給体４０を回転させずに、斜板１０を高速回転させること。
【００８４】・供給体４０を予め加熱して昇温軟化させた状態で、皮膜形成工程に供すること。このようにすれば、供給体４０の昇温軟化を斜板１０との摩擦発熱にそれ程期待しなくともよく、供給体４０から摺接面３０Ａ，３０Ｂへの金属材料転移を速やかに行なうことができ、皮膜３１Ａ，３１Ｂの短時間形成に貢献される。また、このような手法を採用した時、皮膜３１Ａ，３１Ｂの摺接面３０Ａ，３０Ｂに対する密着性が格段に向上するという効果が発見された。
【００８５】上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）斜板のシューとの摺接面上に形成された金属材料からなる皮膜は、その斜板とシューとの接触摺動性を改善するためのものである請求項１〜８のいずれかに記載の斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法。
【００８６】（２）供給体を構成する金属材料は、斜板を構成する金属材料よりも低融点である請求項１〜８、前記（１）のいずれかに記載の斜板式圧縮機の斜板における皮膜形成方法。
【００８７】（３）前記斜板は鉄系材料により構成され、供給体はアルミニウム系材料又は銅系材料により構成されている請求項１〜８、前記（１）、（２）のいずれかに記載の斜板における皮膜形成方法。
【００８８】（４）前記供給体は円柱状をなし、この供給体は円柱端面を以って斜板の摺接面に当接される請求項１〜８、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の斜板における皮膜形成方法。
【００８９】（５）前記皮膜形成工程において、供給体と斜板摺接面との同摺接面周方向への圧接相対移動は、少なくとも一周が行われる請求項１〜８、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の斜板における皮膜形成方法。
【００９０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法によれば、斜板のシューとの摺接面に対する金属材料皮膜の形成技術としての汎用性に優れると共に、作業の手間、時間及びコストの効果的な削減が可能となるという優れた効果を奏する。
【００９１】また、本発明の方法によれば、皮膜の斜板摺接面に対する密着性、特に斜板摺接面の外周縁部及び／又は内周縁部に対する密着性が格段に向上するという優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１３日（２０００．３．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４６７５（Ｐ２００１−２５４６７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６８８５６（Ｐ２０００−６８８５６） |
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