摺動部品およびその製造方法
【課題】
潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供する。
【解決手段】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする。また、該親油性物質は炭素原子含有の無機物で、黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。このような構成により、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。
潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供する。
【解決手段】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする。また、該親油性物質は炭素原子含有の無機物で、黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。このような構成により、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高負荷を受けて摺動する摺動部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潤滑油等を介して対面して摺動する摺動部品において、高負荷や潤滑油の劣化等によって生じる摩耗や焼付きに対して耐摩耗性や耐焼付き性の向上が求められている。摺動部材に基地組織中に球状の黒鉛を持っている球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛自体が固体潤滑剤としての働きをするほか、潤滑油の保持性が良いために、一般に軸受け性能が良いことは知られている。しかし、切削加工や研削加工では球状黒鉛上に鋳鉄が引き伸ばされて形成され、これが稼動時にバリとなって相手部材と接触して摩耗や焼付きを生じる要因の一つとされていた。このバリを抑制して球状黒鉛鋳鉄を軸受けに用いるための技術として、特開平２−３１０３３５号公報（特許文献１）がある。この公報には、材料の基地組織および表面処理の両者による表面状態の改善により、高負荷、高回転に耐える優れた軸受性能を持つ、球状黒鉛鋳鉄部材からなる高速回転部材を提供すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１０３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の表面処理方法にて球状黒鉛鋳鉄を処理した場合、基地組織の尖閣部が除去されて内在する球状黒鉛の露出は可能であるが、基地組織表面に対する球状黒鉛の露出部の凹みは、大きくても１．０μｍ程度である。この大きさでは凹部に貯められる潤滑油が少なく、また摺動により定常的に生じる摩耗粉の凹部への確保も不十分である。
【０００５】
本発明の目的は、潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【０００７】
（１）本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、凹部の内面の少なくとも一部の領域に親油性物質が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記（１）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の前記凹部内面の少なくとも一部の領域に形成された親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする。
【００１０】
上記（１）の一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
【００１１】
上記（１）の一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
【００１２】
（２）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする。
【００１３】
上記（２）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする。
【００１４】
上記（２）の遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
（３）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面であって少なくとも一部の領域に親油性物質を堆積させることで形成することを特徴とする。
【００１６】
上記（３）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明の摺動部品の構造の断面図である。
【図２】本発明の摺動部品の摺動面近傍の断面の模式図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の摺動面において、開口部が内部より狭い構造の凹部を表す断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に関わる凹部を形成した摺動面の平面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図９】本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。
【図１０】本発明の摺動部品を構成部材として有する油圧機器の構成例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の例を説明する。
【００２１】
図１は、本願発明の摺動部品の構造の断面図である。
【００２２】
図１において、１は摺動部材、２は摺動面、６は摺動表面に設けられた凹部で、７は凹部６内に設けた親油性物質である。また、摺動部材１の表面に設けた凹部６は、図１のように大きさは異なってもよく、ほぼ同じ大きさでもよい。また、表面の凹部６内に設ける親油性物質７は、凹部６内の内側を覆う程度とし、凹部６にある程度空間を設けることにより摺動時に潤滑油を貯め保持することができる。ここで、摺動部材として、鋳鉄材や鍛鉄材、ステンレス鋼材、リン青銅、クロムモリブデン鋼等を用いることができ、親油性物質７には潤滑油５とのなじみが良好（すなわち潤滑油に対する親油性物質７の表面エネルギーが高い状態）な炭素原子含有の無機物である黒鉛やダイヤモンドライクカーボン（以後、ＤＬＣと称する）、カーボンナノチューブ（以後、ＣＮＴと称する）等を用いることができる。
【００２３】
図２は、本実施例の摺動部品が別の摺動部品と対向して摺動する場合の摺動面近傍の断面の模式図を示している。
【００２４】
図２において、本実施例の摺動部材１（以下、これを第一の摺動部材という）と、対向する摺動部材３（以下、これを第二の摺動部材という）との摺動面は、潤滑油５を介して配置されている。
【００２５】
第一の摺動部材１の摺動面２と第二の摺動部材３の摺動面４は、相対的に逆向きか、あるいは一方が止まった状態でもう一方が移動して摺動する。第一の摺動部材１の摺動面２には凹部６が設けられ、その内側に親油性物質７が形成されている。
【００２６】
親油性物質７は、摺動面２に対して凹んでおり、稼動時に親油性物質７は潤滑油５とのなじみ性が良好であるため、この凹みである凹部６に潤滑油を確保し易くなり、摺動部に高負荷が掛かり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹部６の潤滑油５が効果的に作用して焼きつき等を抑制することができる。また、稼動時に生じた摺動部材の摩耗粉をこの凹部６により確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面２および摺動面４の摩耗を抑制することができる。
【００２７】
摺動面２の凹部６に親油性物質７を内在させる方式としては、第一の摺動部材１に球状黒鉛鋳鉄等の黒鉛からなる親油性物質を内在する材料を用いて、摺動面を全面加工した後で親油性物質である球状黒鉛部を露出させ、かつ球状黒鉛部を凹ませる方式や、摺動面２に凹部６を形成し、次いで親油性物質７を凹部６を含む摺動面全面に形成した後、摺動面２上に形成された親油性物質７を選択的に除去する方法や、摺動面を全面加工した後で凹部３を形成し、次いで親油性物質７を凹部６に選択的に設ける方式等のいずれの方式で得てもよい。
【００２８】
潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性から親油性物質７の摺動面からの凹みの深さとしては、少なくとも５μｍ以上が好ましく、より深い方が潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性が向上する。また、凹部６の摺動面から見た平面的な形状は、円形や矩形や楕円や、輪郭の一部が歪んだ形状であっても潤滑油の保持と摩耗粉の確保ができ、かつ輪郭がバリとならなければ支障はない。
【００２９】
また、第二の摺動部材３には第一の摺動部材１と同一の材料を用いることができ、第一の摺動部材１の摺動面２と同様に凹部に親油性物質を備える形態としてもよい。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、親油性物質を内在した摺動部材を用いて、遊離砥粒による研磨加工により凹んだ形状の親油性物質を形成する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００３１】
図３は、本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は親油性物質を内在した材料から摺動面を切り出す前の状態を、同図（ｂ）は親油性物質を内在した摺動部材の遊離砥粒を用いた研磨加工の状態を、同図（ｃ）は遊離砥粒による研磨加工で形成した摺動面の状態を表わす。
【００３２】
図３（ａ）において、摺動部材８は球状黒鉛鋳鉄からなり、その内部には潤滑油とのなじみ性が良好な球状の黒鉛からなる親油性物質９を内在する。摺動部材８の破線Ａ-Ａ’の上部を機械加工等により除去加工して、摺動面となる破線Ａ-Ａ’の矢印で示す面を得る。
【００３３】
図３（ｂ）において、摺動部材８の摺動面１０に砥粒１１を含んだ研磨液１２を供給して定盤１３を押し付けながら摺動部材８と相対運動する。砥粒１１は摺動面１０に遊離的に作用する。砥粒１１は、鋳鉄材と黒鉛を加工する能力があればよく、一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド等を用いることができるし、それらの混合物であってもよい。研磨液１２は、砥粒１１を分散して遊離的に加工面に作用できるものであればよいが、鋳鉄表面の酸化を抑制するために炭化水素油等の油系のものが好ましい。定盤１３は、被削物である摺動部材に砥粒１１を遊離的に作用させる能力があればよく、純錫、純銅、錫合金、銅合金、鋳鉄等や、または、定盤１３の表面に不織布やポリウレタン等からなる研磨パッドを貼り付けたものを用いることができる。
【００３４】
遊離砥粒による研磨加工が進行すると図２（ｃ）に示すように、摺動部材８の生地材料である鋳鉄に比べて、黒鉛からなる親油性物質９は加工されやすいため、摺動面１０に対して黒鉛からなる親油性物質９の表面は凹んで凹部１４が形成される。この凹部１４の形状は、図２（ｂ）の砥粒１１の平均粒径等により変化する。砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より大きい場合は、砥粒１１は凹部１４に入らないため、凹部の開口径は内部と同等以上の大きさとなる。一方、砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より小さい場合は、砥粒１１は凹部１４に入り混んで内部の黒鉛をかき出す様に作用する。
【００３５】
図４は黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した摺動部材８の断面図である。図４に示すように黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した場合、凹部１４の開口径（幅）Ｂが凹部１４の内部の径（幅）Ｃより小さい形状となる。凹部１４の内部より開口径が小さいため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に、凹部の開口径が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
【００３６】
例えば球状黒鉛鋳鉄の黒鉛の平均的な直径は４０μｍの場合、砥粒１１の平均粒径に４０μｍより大きいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より大きくなり、４０μｍより小さいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より小さくできる。なお、凹部の開口径を確実に制御するには、砥粒１１の平均粒径としては黒鉛の平均的な直径に比べて１０μｍ以上大きいかあるは小さくするのが好ましい。また、球状黒鉛鋳鉄の黒鉛粒径は製造条件等の変動によってばらつきがあるため、球状黒鉛鋳鉄材料に合わせて砥粒１１の平均粒径を調整するのが好ましい。
【００３７】
図５は図３（Ｃ）および図４に示した摺動面の平面図である。黒鉛からなる親油性物質９は摺動面１０に対して上から見た場合、ほぼ円形でありランダムに配置されている。また黒鉛からなる親油性物質９の大きさにはばらつきがあり、本発明では黒鉛からなる親油性物質９の大きさには平均値を用いている。なお、ここでは図示していないが、黒鉛からなる親油性物質９は凹形状をしている。
【実施例３】
【００３８】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、親油性物質を凹部に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置された摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００３９】
図６は、本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
【００４０】
図６（ａ）において、摺動部材１５の摺動面１６に凹部１７を形成する。摺動部材１５は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部１７は、球状等の工具を摺動面に押し付けて形状を転写する方式や、レーザ加工等により形成する。凹部１７は摺動面１６の上部から見た場合に円形に限らず、楕円や４角等の矩形であってもよい。また、摺動面１６の平面方向に対してランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。また、凹部１７の断面形状も半球に限らす、凹部１７の底面と側面が直線状に近い形状で交わってもよい。凹部１７の大きさは、潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましい。凹部の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
【００４１】
図６（ｂ）において、凹部１７に親油性物質１８を形成する。親油性物質１８は潤滑油とのなじみがよいものであれば支障がなく、黒鉛やＤＬＣやＣＮＴ等を用いることができる。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、プラズマＣＶＤ装置を用いて、真空容器中で高周波等がかけられ、かつ温度調整可能な電極上に、摺動面に凹部を形成した摺動部材を装置の真空容器に設置し、真空容器の圧力を下げて、炭化水素ガスと水素ガス等を導入して、高周波をかけてプラズマ化させることで、凹部を含む摺動面にＤＬＣが形成できる。成膜時間等の調整によりＤＬＣの厚みの制御が可能であるが、潤滑油とのなじみのよいＤＬＣが凹部に形成できていればよく、ＤＬＣは５０ｎｍ程度以上あれば問題はない。また、黒鉛やＣＮＴについては、ＣＶＤ法や蒸着法やスパッタ法やイオンプレーティング法等により形成する。
【００４２】
また、図６（ｂ）では全面に親油性物質を形成しているが、凹部に選択的に親油性物質を形成することで、凹部以外に形成された親油性物質を除去する工程を省略してもよい。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、摺動面の凹部に対応する場所が開口したメタルマスク等を摺動面に重ねて成膜することで、凹部にＤＣＬを選択的に形成することが可能である。
【００４３】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。摺動面１４状に形成された親油性物質１６の除去方法としては、例えば遊離砥粒を用いた研磨加工等により行う。研磨加工の基本構成は実施例２で述べたのと同様であるが、砥粒径としては、凹部に形成された親油性物質１８の加工がなるべくなされないように粒径の小さい砥粒を用いる。粒径としては、０．５μｍ以下のものが好適である。
【実施例４】
【００４４】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に内部の幅に比べて開口幅が狭い凹部を形成した後、親油性物質を凹部を含む摺動面の全面に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置され、かつ内部の幅より開口幅が狭い凹部を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００４５】
図７は、本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
【００４６】
図７（ａ）において、摺動部材１９の摺動面２０に凹部２１を形成する。摺動部材１９は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部２１は、ドリル等を回転させながら工具の先端を揺動させて加工することで摺動面２０に内部より開口径が小さい凹部形状を形成する。凹部２１は摺動面２０の上部から見た場合に円形となる。また、摺動面２０の平面方向に対してはランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。凹部２１の大きさと深さは、実施例３で説明したのと同様に潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましく、また、凹部２１の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
【００４７】
図７（ｂ）において、凹部２１に親油性物質２２を形成する。親油性物質２２には、実施例２と同様の材料を用いることがでる。親油性物質２２は、斜方スパッタ等により開口幅より広い内部を有する凹部２１の内部と摺動面２０を含む全面に形成する。
【００４８】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。実施例３で説明したのと同様に凹部２１以外に形成された摺動面２０の親油性物質２２を除去する。実施例２で説明したのと同様に凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状となるため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
【００４９】
以上、発明の実施形態に述べてきた例のように、本発明によれば摺動面に形成した凹部に親油性物質を備え、その凹部が少なくとも５μｍ以上凹んでいることで、凹部に潤滑油を確実に確保して、高負荷が摺動部に掛かかり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹みの潤滑油が効果的に作用して焼きつきの抑制ができ、また、稼動時に生じる摺動部材の摩耗粉をこの凹みにより確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。また、凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状とした場合には、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことも可能となる。
【実施例５】
【００５０】
本実施例では、摺動面に凹部が設けられた摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、摺動面に保護膜を設けて選択的に凹部の表面に微細な凹凸を形成し、次いで摺動面の保護膜を除去することにより、凹部の表面に微細な凹凸を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００５１】
図８は、本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部の表面に微細な凹凸を形成する途中の状態を、同図（ｃ）は摺動面の保護膜を取り除いた状態を表す。
【００５２】
図８（ａ）において、摺動部材２３の摺動面２４に凹部２５を形成する。摺動部材２３には実施例２で説明したのと同様の材料を用い、凹部２５も実施例２で説明したのと同様の方式で形成する。
【００５３】
図８（ｂ）において、摺動面２４に保護膜２６を形成した後、サンドブラスト等により粒子２７を凹部２５の表面に衝突させて、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する。保護膜２７は凹部２５に対応する位置は開口しており、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する際に、摺動面２４が加工されないように作用する。保護膜２６には熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等のフォトレジスト等を用いる。粒子２７は凹部２５の表面に微細凹凸を形成するものであり、凹部２５の開口幅に比べて十分小さい必要があり、平均粒径が１μｍ以下のＳｉＣやＡＬ２Ｏ３等の粒子を用いるのが好ましい。
【００５４】
図８（ｃ）は、図８（ｂ）において摺動面２４に形成された保護膜２６を除去した後の状態である。凹部２５の表面に微細凹凸２８が形成されている。凹部２５の表面に微細凹凸２８が設けられたことで、凹部２５の表面積が大きくなり、潤滑油が凹部表面の微細凹凸の凹みに入りこむことで、微細凹凸が無い凹部に比べて潤滑油の保持性が向上できる。
【００５５】
これにより、潤滑保持性の良好な凹部を摺動面に備えることで、これまで述べてきた実施例と同様の効果が得られ、焼きつきの抑制と摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。
【００５６】
本実施の形態で得られる摺動部品としては、例えば圧縮機や油圧ポンプや油圧モータ等に代表される油圧機器等に適用可能である。
【００５７】
図９は本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。旋回スクロール部品２９は鏡板面３０と渦巻き状のラップ３１と、その端部の刃先面３２から構成される。ハッチングで示した刃先面３２が摺動面であり、ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上し長期安定性を有するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００５８】
ここで、スクロール圧縮機について説明する。
【００５９】
スクロール圧縮機は、一対の同一の渦巻き形状の摺動部品を、一方を固定し、他方を旋回運動（相対的には揺動運動）させることにより、圧縮室の体積を小さくしていき圧縮するものである。すなわち、上記の固定されたスクロール（固定スクロール）の外側の吸込み口より空気を吸入し、圧縮空間に封じ込めた空気を旋回運動に伴なう圧縮室の縮小により、渦の中心に向かって圧縮されていく。圧縮空気は渦巻きの中心で最小となり、空気は最高に圧縮されて中心部にある吐出口より外部へ吐き出される。この吸込み、圧縮、吐き出しの工程を連続的に繰り返して圧縮空気を製造している。
【００６０】
上記の固定スクロールと旋回スクロールは、摺動面を対向させて高速で旋回しており、本発明の構成により摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上が図れる。
【００６１】
図１０は、本発明の摺動部品を構成部材として有する一例である油圧機器の断面図である。ポンプケーシング３３は本体ケーシング３３ａとフロントケーシング３３ｂとから構成され、本体ケーシング３３ａはフロントケーシング３３ｂに接合して固定されている。シリンダブロック３４の中心を貫通して連結した回転軸３５が設けられ、回転軸３５は本体ケーシング３３ａおよびフロントケーシング３３ｂに、それぞれ軸受け３６、３７により回転自在に支持されている。また、回転軸３５にはカップリング部材３８が連結されており、このカップリング部材３８には、エンジンの出力軸等が連結される。
【００６２】
斜板３９は本体ケーシング３３ａに設けた傾転角制御部材４０によって、回転軸３５に対する斜板３９の傾斜角度を制御することにより、油圧ポンプの塗出容量が決定される。斜板３９には所定数のシュー４１が装着されており、これら各シュー４１には球面継手を介してそれぞれピストン４２が連結している。ピストン４２はシリンダブロック３４に形成されたシリンダ穴４３に往復稼動できるように挿入されている。シリンダブロック３４には奇数個の例えば５個や７個のシリンダ穴４３が設けられており、各シリンダ穴４３にそれぞれピストン４２が挿入されている。
【００６３】
シリンダブロック３４と本体ケーシング３３ａとの間には弁板４４が介装されている。弁板４４には、本体ケーシング３３ａに設けた吸い込み流路４５および吐出流路４６に連通する吸い込みポート４７と吐出ポート４８とが設けられている。
【００６４】
駆動手段（図示しない）により回転軸３５を回転駆動すると、この回転軸３５に連結したシリンダブロック３４が回転駆動される。シリンダブロック３４が回転することにより、各シリンダ穴４３に挿入したピストン４２が回転軸３５の軸回りに回転駆動されることになり、この時にピストン４２に連結したシュー４１が斜板３９の表面上を摺動する。ここで、斜板３９が回転軸３５に対して傾斜していると、この傾斜角に応じてピストン４２がシリンダ穴４３内で上下運動して、油の吸い込みと吐出が繰り返されてポンプとして作用する。
【００６５】
シュー４１の斜板３９に対向する面４９が摺動面である。ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、長期安定性を有する油圧ポンプを提供することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１‥第一の摺動部材、 ２‥第一の摺動部材の摺動面、 ３‥第二の摺動部材
４‥第二の摺動部材の摺動面、 ５‥潤滑油、 ６‥凹部
７‥親油性物質、 ８‥摺動部材、 ９‥黒鉛からなる親油性物質
１０‥摺動面、 １１‥砥粒、 １２‥研磨液
１３‥定盤、 １４‥凹部、 １５‥摺動部材
１６‥摺動面、 １７‥凹部、 １８‥親油性物質
１９‥摺動部材、 ２０‥摺動面、 ２１‥凹部
２２‥親油性物質、 ２３‥摺動部材、 ２４‥摺動面
２５‥凹部、 ２６‥保護膜、 ２７‥粒子
２８‥微細凹凸、 ２９‥旋回スクロール部品、 ３０‥鏡板面
３１‥ラップ、 ３２‥刃先面、 ３３‥ポンプケーシング
３３ａ‥本体ケーシング、 ３３ｂ‥フロントケーシング
３４‥シリンダブロック、 ３５‥回転軸、 ３６‥軸受け
３７‥軸受け、 ３８‥カップリング部材、 ３９‥斜板
４０‥傾転角制御部、 ４１‥シュー、 ４２‥ピストン
４３‥シリンダ穴、 ４４‥弁板、 ４５‥吸い込み流路
４６‥吐出流路、 ４７‥吸い込みポート、 ４８‥吐出ポート
４９‥シューの斜板に対向する面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高負荷を受けて摺動する摺動部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潤滑油等を介して対面して摺動する摺動部品において、高負荷や潤滑油の劣化等によって生じる摩耗や焼付きに対して耐摩耗性や耐焼付き性の向上が求められている。摺動部材に基地組織中に球状の黒鉛を持っている球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛自体が固体潤滑剤としての働きをするほか、潤滑油の保持性が良いために、一般に軸受け性能が良いことは知られている。しかし、切削加工や研削加工では球状黒鉛上に鋳鉄が引き伸ばされて形成され、これが稼動時にバリとなって相手部材と接触して摩耗や焼付きを生じる要因の一つとされていた。このバリを抑制して球状黒鉛鋳鉄を軸受けに用いるための技術として、特開平２−３１０３３５号公報（特許文献１）がある。この公報には、材料の基地組織および表面処理の両者による表面状態の改善により、高負荷、高回転に耐える優れた軸受性能を持つ、球状黒鉛鋳鉄部材からなる高速回転部材を提供すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３１０３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の表面処理方法にて球状黒鉛鋳鉄を処理した場合、基地組織の尖閣部が除去されて内在する球状黒鉛の露出は可能であるが、基地組織表面に対する球状黒鉛の露出部の凹みは、大きくても１．０μｍ程度である。この大きさでは凹部に貯められる潤滑油が少なく、また摺動により定常的に生じる摩耗粉の凹部への確保も不十分である。
【０００５】
本発明の目的は、潤滑油の保持と摩耗粉の確保に効果的な凹部を有する優れた耐摩耗性と焼きつき抑制可能な摺動部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【０００７】
（１）本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、凹部の内面の少なくとも一部の領域に親油性物質が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記（１）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の前記凹部内面の少なくとも一部の領域に形成された親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする。
【００１０】
上記（１）の一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
【００１１】
上記（１）の一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする。
【００１２】
（２）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする。
【００１３】
上記（２）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする。
【００１４】
上記（２）の遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１５】
（３）本願は、互いの一面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面であって少なくとも一部の領域に親油性物質を堆積させることで形成することを特徴とする。
【００１６】
上記（３）の親油性物質が炭素原子含有の無機物であり、炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、摺動する機械部品において、摺動時摺動部品の表面に潤滑油を保持できるので摩擦損失を低減でき、また焼きつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明の摺動部品の構造の断面図である。
【図２】本発明の摺動部品の摺動面近傍の断面の模式図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の摺動面において、開口部が内部より狭い構造の凹部を表す断面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に関わる凹部を形成した摺動面の平面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図７】本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図である。
【図９】本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。
【図１０】本発明の摺動部品を構成部材として有する油圧機器の構成例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の例を説明する。
【００２１】
図１は、本願発明の摺動部品の構造の断面図である。
【００２２】
図１において、１は摺動部材、２は摺動面、６は摺動表面に設けられた凹部で、７は凹部６内に設けた親油性物質である。また、摺動部材１の表面に設けた凹部６は、図１のように大きさは異なってもよく、ほぼ同じ大きさでもよい。また、表面の凹部６内に設ける親油性物質７は、凹部６内の内側を覆う程度とし、凹部６にある程度空間を設けることにより摺動時に潤滑油を貯め保持することができる。ここで、摺動部材として、鋳鉄材や鍛鉄材、ステンレス鋼材、リン青銅、クロムモリブデン鋼等を用いることができ、親油性物質７には潤滑油５とのなじみが良好（すなわち潤滑油に対する親油性物質７の表面エネルギーが高い状態）な炭素原子含有の無機物である黒鉛やダイヤモンドライクカーボン（以後、ＤＬＣと称する）、カーボンナノチューブ（以後、ＣＮＴと称する）等を用いることができる。
【００２３】
図２は、本実施例の摺動部品が別の摺動部品と対向して摺動する場合の摺動面近傍の断面の模式図を示している。
【００２４】
図２において、本実施例の摺動部材１（以下、これを第一の摺動部材という）と、対向する摺動部材３（以下、これを第二の摺動部材という）との摺動面は、潤滑油５を介して配置されている。
【００２５】
第一の摺動部材１の摺動面２と第二の摺動部材３の摺動面４は、相対的に逆向きか、あるいは一方が止まった状態でもう一方が移動して摺動する。第一の摺動部材１の摺動面２には凹部６が設けられ、その内側に親油性物質７が形成されている。
【００２６】
親油性物質７は、摺動面２に対して凹んでおり、稼動時に親油性物質７は潤滑油５とのなじみ性が良好であるため、この凹みである凹部６に潤滑油を確保し易くなり、摺動部に高負荷が掛かり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹部６の潤滑油５が効果的に作用して焼きつき等を抑制することができる。また、稼動時に生じた摺動部材の摩耗粉をこの凹部６により確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面２および摺動面４の摩耗を抑制することができる。
【００２７】
摺動面２の凹部６に親油性物質７を内在させる方式としては、第一の摺動部材１に球状黒鉛鋳鉄等の黒鉛からなる親油性物質を内在する材料を用いて、摺動面を全面加工した後で親油性物質である球状黒鉛部を露出させ、かつ球状黒鉛部を凹ませる方式や、摺動面２に凹部６を形成し、次いで親油性物質７を凹部６を含む摺動面全面に形成した後、摺動面２上に形成された親油性物質７を選択的に除去する方法や、摺動面を全面加工した後で凹部３を形成し、次いで親油性物質７を凹部６に選択的に設ける方式等のいずれの方式で得てもよい。
【００２８】
潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性から親油性物質７の摺動面からの凹みの深さとしては、少なくとも５μｍ以上が好ましく、より深い方が潤滑油の保持性と摩耗粉の確保性が向上する。また、凹部６の摺動面から見た平面的な形状は、円形や矩形や楕円や、輪郭の一部が歪んだ形状であっても潤滑油の保持と摩耗粉の確保ができ、かつ輪郭がバリとならなければ支障はない。
【００２９】
また、第二の摺動部材３には第一の摺動部材１と同一の材料を用いることができ、第一の摺動部材１の摺動面２と同様に凹部に親油性物質を備える形態としてもよい。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、親油性物質を内在した摺動部材を用いて、遊離砥粒による研磨加工により凹んだ形状の親油性物質を形成する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００３１】
図３は、本発明の第一の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は親油性物質を内在した材料から摺動面を切り出す前の状態を、同図（ｂ）は親油性物質を内在した摺動部材の遊離砥粒を用いた研磨加工の状態を、同図（ｃ）は遊離砥粒による研磨加工で形成した摺動面の状態を表わす。
【００３２】
図３（ａ）において、摺動部材８は球状黒鉛鋳鉄からなり、その内部には潤滑油とのなじみ性が良好な球状の黒鉛からなる親油性物質９を内在する。摺動部材８の破線Ａ-Ａ’の上部を機械加工等により除去加工して、摺動面となる破線Ａ-Ａ’の矢印で示す面を得る。
【００３３】
図３（ｂ）において、摺動部材８の摺動面１０に砥粒１１を含んだ研磨液１２を供給して定盤１３を押し付けながら摺動部材８と相対運動する。砥粒１１は摺動面１０に遊離的に作用する。砥粒１１は、鋳鉄材と黒鉛を加工する能力があればよく、一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ダイヤモンド等を用いることができるし、それらの混合物であってもよい。研磨液１２は、砥粒１１を分散して遊離的に加工面に作用できるものであればよいが、鋳鉄表面の酸化を抑制するために炭化水素油等の油系のものが好ましい。定盤１３は、被削物である摺動部材に砥粒１１を遊離的に作用させる能力があればよく、純錫、純銅、錫合金、銅合金、鋳鉄等や、または、定盤１３の表面に不織布やポリウレタン等からなる研磨パッドを貼り付けたものを用いることができる。
【００３４】
遊離砥粒による研磨加工が進行すると図２（ｃ）に示すように、摺動部材８の生地材料である鋳鉄に比べて、黒鉛からなる親油性物質９は加工されやすいため、摺動面１０に対して黒鉛からなる親油性物質９の表面は凹んで凹部１４が形成される。この凹部１４の形状は、図２（ｂ）の砥粒１１の平均粒径等により変化する。砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より大きい場合は、砥粒１１は凹部１４に入らないため、凹部の開口径は内部と同等以上の大きさとなる。一方、砥粒１１の平均粒径が黒鉛からなる親油性物質９の平均的な直径より小さい場合は、砥粒１１は凹部１４に入り混んで内部の黒鉛をかき出す様に作用する。
【００３５】
図４は黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した摺動部材８の断面図である。図４に示すように黒鉛からなる親油性物質の平均的な直径に比べて小さい平均粒径の砥粒１１を用いて加工した場合、凹部１４の開口径（幅）Ｂが凹部１４の内部の径（幅）Ｃより小さい形状となる。凹部１４の内部より開口径が小さいため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に、凹部の開口径が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
【００３６】
例えば球状黒鉛鋳鉄の黒鉛の平均的な直径は４０μｍの場合、砥粒１１の平均粒径に４０μｍより大きいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より大きくなり、４０μｍより小さいものを用いた場合は、凹部の開口径は内部より小さくできる。なお、凹部の開口径を確実に制御するには、砥粒１１の平均粒径としては黒鉛の平均的な直径に比べて１０μｍ以上大きいかあるは小さくするのが好ましい。また、球状黒鉛鋳鉄の黒鉛粒径は製造条件等の変動によってばらつきがあるため、球状黒鉛鋳鉄材料に合わせて砥粒１１の平均粒径を調整するのが好ましい。
【００３７】
図５は図３（Ｃ）および図４に示した摺動面の平面図である。黒鉛からなる親油性物質９は摺動面１０に対して上から見た場合、ほぼ円形でありランダムに配置されている。また黒鉛からなる親油性物質９の大きさにはばらつきがあり、本発明では黒鉛からなる親油性物質９の大きさには平均値を用いている。なお、ここでは図示していないが、黒鉛からなる親油性物質９は凹形状をしている。
【実施例３】
【００３８】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、親油性物質を凹部に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置された摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００３９】
図６は、本発明の第二の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
【００４０】
図６（ａ）において、摺動部材１５の摺動面１６に凹部１７を形成する。摺動部材１５は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部１７は、球状等の工具を摺動面に押し付けて形状を転写する方式や、レーザ加工等により形成する。凹部１７は摺動面１６の上部から見た場合に円形に限らず、楕円や４角等の矩形であってもよい。また、摺動面１６の平面方向に対してランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。また、凹部１７の断面形状も半球に限らす、凹部１７の底面と側面が直線状に近い形状で交わってもよい。凹部１７の大きさは、潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましい。凹部の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
【００４１】
図６（ｂ）において、凹部１７に親油性物質１８を形成する。親油性物質１８は潤滑油とのなじみがよいものであれば支障がなく、黒鉛やＤＬＣやＣＮＴ等を用いることができる。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、プラズマＣＶＤ装置を用いて、真空容器中で高周波等がかけられ、かつ温度調整可能な電極上に、摺動面に凹部を形成した摺動部材を装置の真空容器に設置し、真空容器の圧力を下げて、炭化水素ガスと水素ガス等を導入して、高周波をかけてプラズマ化させることで、凹部を含む摺動面にＤＬＣが形成できる。成膜時間等の調整によりＤＬＣの厚みの制御が可能であるが、潤滑油とのなじみのよいＤＬＣが凹部に形成できていればよく、ＤＬＣは５０ｎｍ程度以上あれば問題はない。また、黒鉛やＣＮＴについては、ＣＶＤ法や蒸着法やスパッタ法やイオンプレーティング法等により形成する。
【００４２】
また、図６（ｂ）では全面に親油性物質を形成しているが、凹部に選択的に親油性物質を形成することで、凹部以外に形成された親油性物質を除去する工程を省略してもよい。例えば、親油性物質にＤＬＣを用いる場合、摺動面の凹部に対応する場所が開口したメタルマスク等を摺動面に重ねて成膜することで、凹部にＤＣＬを選択的に形成することが可能である。
【００４３】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。摺動面１４状に形成された親油性物質１６の除去方法としては、例えば遊離砥粒を用いた研磨加工等により行う。研磨加工の基本構成は実施例２で述べたのと同様であるが、砥粒径としては、凹部に形成された親油性物質１８の加工がなるべくなされないように粒径の小さい砥粒を用いる。粒径としては、０．５μｍ以下のものが好適である。
【実施例４】
【００４４】
本実施例では、摺動面の凹部に親油性物質が備えられ、かつ親油性物質が摺動面から凹んでいる摺動部品の製造方法において、摺動面に内部の幅に比べて開口幅が狭い凹部を形成した後、親油性物質を凹部を含む摺動面の全面に形成し、次いで摺動面に形成された親油性物質を除去することにより、親油性物質が凹部を覆うように配置され、かつ内部の幅より開口幅が狭い凹部を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００４５】
図７は、本発明の第三の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部に親油性部材を形成した状態を、同図（ｃ）は凹部以外に形成された親油性物質を取り除いた状態を表す。
【００４６】
図７（ａ）において、摺動部材１９の摺動面２０に凹部２１を形成する。摺動部材１９は鋳鉄材や鍛鉄材やステンレス鋼材、リン青銅材等を用いることができる。凹部２１は、ドリル等を回転させながら工具の先端を揺動させて加工することで摺動面２０に内部より開口径が小さい凹部形状を形成する。凹部２１は摺動面２０の上部から見た場合に円形となる。また、摺動面２０の平面方向に対してはランダムに配置されていても、一定間隔で規則的に配置されていてもよい。凹部２１の大きさと深さは、実施例３で説明したのと同様に潤滑油の保持と摩耗粉の確保のために摺動面の平面方向に２０μｍ以上が好ましく、また、凹部２１の深さは内部に親油性物質を形成した状態で凹みが少なくても５μｍ以上になるように、親油性物質の厚みを考慮して深さを決定する。
【００４７】
図７（ｂ）において、凹部２１に親油性物質２２を形成する。親油性物質２２には、実施例２と同様の材料を用いることがでる。親油性物質２２は、斜方スパッタ等により開口幅より広い内部を有する凹部２１の内部と摺動面２０を含む全面に形成する。
【００４８】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）において凹部以外に形成された親油性物質１８を除去した後の状態である。実施例３で説明したのと同様に凹部２１以外に形成された摺動面２０の親油性物質２２を除去する。実施例２で説明したのと同様に凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状となるため、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことが可能である。
【００４９】
以上、発明の実施形態に述べてきた例のように、本発明によれば摺動面に形成した凹部に親油性物質を備え、その凹部が少なくとも５μｍ以上凹んでいることで、凹部に潤滑油を確実に確保して、高負荷が摺動部に掛かかり外部からの摺動面への潤滑油の供給が困難になった場合に、この凹みの潤滑油が効果的に作用して焼きつきの抑制ができ、また、稼動時に生じる摺動部材の摩耗粉をこの凹みにより確保できるため、摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。また、凹部の開口幅が凹部の内部の幅より小さい形状とした場合には、凹部に入った潤滑油は、潤滑油の供給が滞った際に開口が広いものに比べて長時間に渡って少しずつ摺動面に供給されるため、潤滑油が消費するまでの時間を延長でき焼き付きまでの時間を延ばすことも可能となる。
【実施例５】
【００５０】
本実施例では、摺動面に凹部が設けられた摺動部品の製造方法において、摺動面に凹部を形成した後、摺動面に保護膜を設けて選択的に凹部の表面に微細な凹凸を形成し、次いで摺動面の保護膜を除去することにより、凹部の表面に微細な凹凸を有する摺動部品の製造方法の例を説明する。
【００５１】
図８は、本発明の第四の実施形態に関わる摺動部品の製造工程を説明するための工程図であり、同図（ａ）は摺動面の凹部形成後の状態を、同図（ｂ）は凹部の表面に微細な凹凸を形成する途中の状態を、同図（ｃ）は摺動面の保護膜を取り除いた状態を表す。
【００５２】
図８（ａ）において、摺動部材２３の摺動面２４に凹部２５を形成する。摺動部材２３には実施例２で説明したのと同様の材料を用い、凹部２５も実施例２で説明したのと同様の方式で形成する。
【００５３】
図８（ｂ）において、摺動面２４に保護膜２６を形成した後、サンドブラスト等により粒子２７を凹部２５の表面に衝突させて、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する。保護膜２７は凹部２５に対応する位置は開口しており、凹部２５の表面に微細凹凸を形成する際に、摺動面２４が加工されないように作用する。保護膜２６には熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等のフォトレジスト等を用いる。粒子２７は凹部２５の表面に微細凹凸を形成するものであり、凹部２５の開口幅に比べて十分小さい必要があり、平均粒径が１μｍ以下のＳｉＣやＡＬ２Ｏ３等の粒子を用いるのが好ましい。
【００５４】
図８（ｃ）は、図８（ｂ）において摺動面２４に形成された保護膜２６を除去した後の状態である。凹部２５の表面に微細凹凸２８が形成されている。凹部２５の表面に微細凹凸２８が設けられたことで、凹部２５の表面積が大きくなり、潤滑油が凹部表面の微細凹凸の凹みに入りこむことで、微細凹凸が無い凹部に比べて潤滑油の保持性が向上できる。
【００５５】
これにより、潤滑保持性の良好な凹部を摺動面に備えることで、これまで述べてきた実施例と同様の効果が得られ、焼きつきの抑制と摩耗粉の噛みこみによる摺動面の摩耗を抑制することが可能となる。
【００５６】
本実施の形態で得られる摺動部品としては、例えば圧縮機や油圧ポンプや油圧モータ等に代表される油圧機器等に適用可能である。
【００５７】
図９は本発明の摺動部品の一例であるスクロール圧縮機の旋回スクロール部品の概略図である。旋回スクロール部品２９は鏡板面３０と渦巻き状のラップ３１と、その端部の刃先面３２から構成される。ハッチングで示した刃先面３２が摺動面であり、ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上し長期安定性を有するスクロール圧縮機を提供することができる。
【００５８】
ここで、スクロール圧縮機について説明する。
【００５９】
スクロール圧縮機は、一対の同一の渦巻き形状の摺動部品を、一方を固定し、他方を旋回運動（相対的には揺動運動）させることにより、圧縮室の体積を小さくしていき圧縮するものである。すなわち、上記の固定されたスクロール（固定スクロール）の外側の吸込み口より空気を吸入し、圧縮空間に封じ込めた空気を旋回運動に伴なう圧縮室の縮小により、渦の中心に向かって圧縮されていく。圧縮空気は渦巻きの中心で最小となり、空気は最高に圧縮されて中心部にある吐出口より外部へ吐き出される。この吸込み、圧縮、吐き出しの工程を連続的に繰り返して圧縮空気を製造している。
【００６０】
上記の固定スクロールと旋回スクロールは、摺動面を対向させて高速で旋回しており、本発明の構成により摺動面の焼付き抑制と耐摩耗性が向上が図れる。
【００６１】
図１０は、本発明の摺動部品を構成部材として有する一例である油圧機器の断面図である。ポンプケーシング３３は本体ケーシング３３ａとフロントケーシング３３ｂとから構成され、本体ケーシング３３ａはフロントケーシング３３ｂに接合して固定されている。シリンダブロック３４の中心を貫通して連結した回転軸３５が設けられ、回転軸３５は本体ケーシング３３ａおよびフロントケーシング３３ｂに、それぞれ軸受け３６、３７により回転自在に支持されている。また、回転軸３５にはカップリング部材３８が連結されており、このカップリング部材３８には、エンジンの出力軸等が連結される。
【００６２】
斜板３９は本体ケーシング３３ａに設けた傾転角制御部材４０によって、回転軸３５に対する斜板３９の傾斜角度を制御することにより、油圧ポンプの塗出容量が決定される。斜板３９には所定数のシュー４１が装着されており、これら各シュー４１には球面継手を介してそれぞれピストン４２が連結している。ピストン４２はシリンダブロック３４に形成されたシリンダ穴４３に往復稼動できるように挿入されている。シリンダブロック３４には奇数個の例えば５個や７個のシリンダ穴４３が設けられており、各シリンダ穴４３にそれぞれピストン４２が挿入されている。
【００６３】
シリンダブロック３４と本体ケーシング３３ａとの間には弁板４４が介装されている。弁板４４には、本体ケーシング３３ａに設けた吸い込み流路４５および吐出流路４６に連通する吸い込みポート４７と吐出ポート４８とが設けられている。
【００６４】
駆動手段（図示しない）により回転軸３５を回転駆動すると、この回転軸３５に連結したシリンダブロック３４が回転駆動される。シリンダブロック３４が回転することにより、各シリンダ穴４３に挿入したピストン４２が回転軸３５の軸回りに回転駆動されることになり、この時にピストン４２に連結したシュー４１が斜板３９の表面上を摺動する。ここで、斜板３９が回転軸３５に対して傾斜していると、この傾斜角に応じてピストン４２がシリンダ穴４３内で上下運動して、油の吸い込みと吐出が繰り返されてポンプとして作用する。
【００６５】
シュー４１の斜板３９に対向する面４９が摺動面である。ここに本発明の実施形態に基づいて凹部を有する構造を付与することで、長期安定性を有する油圧ポンプを提供することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１‥第一の摺動部材、 ２‥第一の摺動部材の摺動面、 ３‥第二の摺動部材
４‥第二の摺動部材の摺動面、 ５‥潤滑油、 ６‥凹部
７‥親油性物質、 ８‥摺動部材、 ９‥黒鉛からなる親油性物質
１０‥摺動面、 １１‥砥粒、 １２‥研磨液
１３‥定盤、 １４‥凹部、 １５‥摺動部材
１６‥摺動面、 １７‥凹部、 １８‥親油性物質
１９‥摺動部材、 ２０‥摺動面、 ２１‥凹部
２２‥親油性物質、 ２３‥摺動部材、 ２４‥摺動面
２５‥凹部、 ２６‥保護膜、 ２７‥粒子
２８‥微細凹凸、 ２９‥旋回スクロール部品、 ３０‥鏡板面
３１‥ラップ、 ３２‥刃先面、 ３３‥ポンプケーシング
３３ａ‥本体ケーシング、 ３３ｂ‥フロントケーシング
３４‥シリンダブロック、 ３５‥回転軸、 ３６‥軸受け
３７‥軸受け、 ３８‥カップリング部材、 ３９‥斜板
４０‥傾転角制御部、 ４１‥シュー、 ４２‥ピストン
４３‥シリンダ穴、 ４４‥弁板、 ４５‥吸い込み流路
４６‥吐出流路、 ４７‥吸い込みポート、 ４８‥吐出ポート
４９‥シューの斜板に対向する面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、
少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
請求項１記載の摺動部品において、
前記親油性物質は炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品。
【請求項３】
請求項２記載の摺動部品において、
前記炭素含有の無機物は黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品。
【請求項４】
請求項１記載の摺動部品において、
前記凹部の内面を覆うように親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする摺動部品。
【請求項５】
請求項１記載の摺動部品において、
前記一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
【請求項６】
請求項１記載の摺動部品において、
前記一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
【請求項７】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の摺動部品の製造方法において、
前炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
前記遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１１】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面を覆うように親油性物質を堆積することで形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の摺動部品の製造方法において、
前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の摺動部品の製造方法において、
前記炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品であって、
少なくとも一方の摺動面に凹部が形成され、該凹部の内面を覆うように親油性物質が形成されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
請求項１記載の摺動部品において、
前記親油性物質は炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品。
【請求項３】
請求項２記載の摺動部品において、
前記炭素含有の無機物は黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品。
【請求項４】
請求項１記載の摺動部品において、
前記凹部の内面を覆うように親油性物質表面が前記摺動面の表面に対して５μｍ以上凹んでいることを特徴とする摺動部品。
【請求項５】
請求項１記載の摺動部品において、
前記一対の摺動面が圧縮機の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
【請求項６】
請求項１記載の摺動部品において、
前記一対の摺動面が油圧機器の摺動部品の摺動面であることを特徴とする摺動部品。
【請求項７】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、親油性物質を内在させた鋳鉄の表面を遊離砥粒を用いて研磨することにより形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の摺動部品の製造方法において、
前炭素原子含有の無機物が黒鉛からなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の摺動部品の製造方法において、
前記遊離砥粒の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１１】
互いの平面を突き合わせて摺動させる一対の摺動面を備えた摺動部品の製造方法であって、
前記一対の摺動面のうち少なくとも一方の摺動面を、摺動部材の表面に凹部を形成し、該凹部の内面を覆うように親油性物質を堆積することで形成することを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の摺動部品の製造方法において、
前記親油性物質が炭素原子含有の無機物であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の摺動部品の製造方法において、
前記炭素含有の無機物が黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブのいずれからなることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９７９００（Ｐ２０１２−１９７９００Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３４２（Ｐ２０１１−６３３４２）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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