專利名稱：滑動(dòng)件和滑動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種設(shè)置在多個(gè)相對于彼此可平滑移動(dòng)的部件之間的滑動(dòng)裝置，以及用于該滑動(dòng)裝置的滑動(dòng)部件。
背景技術(shù)：
作為該滑動(dòng)裝置的一個(gè)例子，JP-A-60-22080公開了旋轉(zhuǎn)斜盤和旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的滑履，至少其中之一具有包含固體潤滑劑和熱固樹脂的固體潤滑層，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起。固體潤滑劑的例子包含二硫化鉬、二硫化鎢、石墨、氮化硼和氟樹脂，而熱固樹脂的例子包含酚樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂和不飽和聚酯。JP-A-8-199327公開了一種由鐵材料或鋁材料形成的旋轉(zhuǎn)斜盤。該旋轉(zhuǎn)斜盤在其表面上按此順序覆蓋有硬層和軟層。該硬層是由銅基的或鋁基的材料噴涂形成的，而該軟層是由鍍鉛、鍍錫、或鍍鉛錫合金形成的，或由聚四氟乙烯、二硫化鉬、或二硫化鉬-石墨涂層形成的。

發(fā)明內(nèi)容
在上面公開說明書中公開的每一個(gè)滑動(dòng)件都具有良好的特性。然而，該滑動(dòng)件需要在一惡劣或重載的條件下來操作，而安裝有該滑動(dòng)件的各種裝置需要具有減小的尺寸和重量，以及增加的性能。因此，具有用于改進(jìn)該滑動(dòng)件來提高其性能的需求。其結(jié)果是本發(fā)明的發(fā)明人通過廣泛的研究而達(dá)到了該要求，已發(fā)現(xiàn)具有包含有較大量聚四氟乙烯的滑動(dòng)層的該滑動(dòng)件在重載條件下展示了極好的抗咬合性和耐磨性，其中該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)是例如在無潤滑狀態(tài)(干狀態(tài))下運(yùn)行的。因此本發(fā)明的目的是提供一種滑動(dòng)裝置和滑動(dòng)件，其在重載條件下展示了極好的抗咬合性和耐磨性。該目的可以按照本發(fā)明的以下模式中的任何一種而獲得，其中每一種模式象后附的權(quán)利要求一樣編號(hào)，并依賴于其它適當(dāng)?shù)哪Ｊ剑员M可能說明和澄清元件的組合或本發(fā)明的技術(shù)特征，以便更容易的理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不僅限于該技術(shù)特征或它們的各種組合，這僅僅是為了說明的目的來描述。還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解包含在本發(fā)明的以下模式的任何一種中的多個(gè)元件和特征不全是必要的，而本發(fā)明可以相對于所描述的同一模式在沒有其中一些元件或特征的情況下來實(shí)施。
(1)一滑動(dòng)件，其包含至少一層滑動(dòng)層，該滑動(dòng)層包含有固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起，該固體潤滑劑包含體積百分比為10-40％的聚四氟乙烯。
具有包含有較大量聚四氟乙烯的滑動(dòng)層的該滑動(dòng)件在非常惡劣滑動(dòng)條件下或在重載條件下展示了極好的抗咬合性和耐磨性，其中沒有潤滑劑或潤滑劑非常不充分。因此，如上面描述的那樣構(gòu)成的該滑動(dòng)件適用于滑動(dòng)裝置，它可以在惡劣滑動(dòng)條件下或重載條件下操作。例如，該滑動(dòng)件用于壓縮機(jī)的滑動(dòng)裝置、通常用途的滑動(dòng)軸承、和在發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞和氣缸體之間的滑動(dòng)部。
(2)按照上面模式(1)的一滑動(dòng)件，其中該固體潤滑劑包含體積百分比不小于14％的所述聚四氟乙烯。
(3)按照上面模式(2)的一滑動(dòng)件，其中該固體潤滑劑包含體積百分比不小于18％的所述聚四氟乙烯。
(4)按照上面模式(1)-(3)中任何一個(gè)的一滑動(dòng)件，其中該固體潤滑劑還包含體積百分比為5-30％的二硫化鉬。
如果該固體潤滑劑還包含二硫化鉬，該滑動(dòng)件有利地展示了進(jìn)一步提高的滑動(dòng)特性。二硫化鉬優(yōu)選地以其數(shù)量不小于體積百分比7％包含在該固體潤滑劑中，更優(yōu)選地以其數(shù)量不小于體積百分比15％包含在該固體潤滑劑中。
(5)按照上面模式(1)-(4)中任何一個(gè)的一滑動(dòng)件，其中該至少一種熱固樹脂包含作為主要成分的聚酰胺酰亞胺。
對于該熱固樹脂，優(yōu)選地使用例如酚樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂、和不飽和聚酯等。特別優(yōu)選地使用聚酰胺酰亞胺樹脂。
(6)一種滑動(dòng)裝置，其包含至少一個(gè)第一滑動(dòng)件，每一個(gè)滑動(dòng)件包含至少一層滑動(dòng)層，該滑動(dòng)層包含有固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起，該固體潤滑劑包含體積百分比為10-40％的聚四氟乙烯；以及至少一層鍍有鎳基組合物的第二滑動(dòng)件；
并且其中至少一個(gè)第一滑動(dòng)件和至少一個(gè)第二滑動(dòng)件彼此相對滑動(dòng)。
其中，具有包含有較大數(shù)量聚四氟乙烯的滑動(dòng)層的該滑動(dòng)件在一覆蓋有鎳基鍍膜的元件上滑動(dòng)，該滑動(dòng)件比其它種類的滑動(dòng)件展示了非常高的抗咬合性和耐磨性，其中其它種類的滑動(dòng)件包含有較大數(shù)量的二硫化鉬以代替聚四氟乙烯。按照上述模式(2)-(5)中的任何一個(gè)特征應(yīng)用到按照模式(6)所述的該滑動(dòng)裝置中。
(7)按照上面模式(6)的一滑動(dòng)裝置，其中至少一個(gè)第二滑動(dòng)件包含由鋁合金形成的基體，并鍍有該鎳基的組合物。
(8)按照上面模式(6)或(7)的一滑動(dòng)裝置，其中至少一個(gè)第二滑動(dòng)件是通過鎳基組合物的非電解鍍進(jìn)行鍍覆的。
(9)按照上面模式(6)-(8)任何一個(gè)的一滑動(dòng)裝置，其中該至少一個(gè)第二滑動(dòng)件鍍有至少一層鎳基的鍍膜，該鍍膜是由鎳基的組合物形成的并且從Ni-P鍍膜、Ni-B鍍膜、Ni-P-B-W鍍膜、Ni-P-B鍍膜中選擇。
(10)按照上面模式(6)-(9)任何一個(gè)的一滑動(dòng)裝置，其中該滑動(dòng)裝置用于一壓縮機(jī)中。
在例如用于汽車上的一制冷劑氣體壓縮機(jī)中，該潤滑劑以霧狀的形式混合在壓縮的制冷劑氣體中，以至于該滑動(dòng)件由一包含在該壓縮的制冷劑氣體中的霧狀潤滑劑潤滑。當(dāng)這種壓縮機(jī)在中斷一相當(dāng)長的時(shí)期之后重新啟動(dòng)時(shí)，該壓縮機(jī)的滑動(dòng)裝置基本上在缺少潤滑劑的情況下運(yùn)行。在這種情況下，該滑動(dòng)件會(huì)發(fā)生咬合。該滑動(dòng)件通過包含在其滑動(dòng)層中的固體潤滑劑數(shù)量的增加，展示了一較高的抗咬合性。然而，該固體潤滑劑數(shù)量的增加，不希望地降低了該滑動(dòng)件的耐磨性。其滑動(dòng)層包含有較大數(shù)量的聚四氟乙烯的該滑動(dòng)件展示了較高的抗咬合性和耐磨性。本發(fā)明優(yōu)選地用于壓縮機(jī)的各種滑動(dòng)裝置，例如葉片式壓縮機(jī)中的葉片和轉(zhuǎn)子之間或葉片和側(cè)板之間，渦旋式壓縮機(jī)中的兩個(gè)渦卷之間，旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)中的滑履和旋轉(zhuǎn)斜盤之間等。
(11)按照上面模式(10)中的一滑動(dòng)裝置，其中該壓縮機(jī)是旋轉(zhuǎn)斜盤式的，該滑動(dòng)裝置包含旋轉(zhuǎn)斜盤和滑履，該旋轉(zhuǎn)斜盤作為至少一個(gè)第一滑動(dòng)件，而每一個(gè)滑履作為用于在該旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動(dòng)的至少一個(gè)第二滑動(dòng)件。
通常，該旋轉(zhuǎn)斜盤是由含鐵材料形成的，特別是鑄鐵。
(12)按照上面模式(6)-(11)中任何一個(gè)的一滑動(dòng)裝置，其中該至少一個(gè)第一滑動(dòng)件包含含鐵基體，并且該至少一個(gè)第一滑動(dòng)層形成在該含鐵基體上。


當(dāng)結(jié)合附圖來考慮，并通過閱讀下面本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更好地理解和評價(jià)本發(fā)明的以上和可選擇的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和工業(yè)技術(shù)重要性。
圖1是一裝備有一旋轉(zhuǎn)斜盤和滑履的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的正面剖視圖，其中的旋轉(zhuǎn)斜盤和滑履構(gòu)成按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的滑動(dòng)裝置；圖2是一放大的正面剖視圖，其中示出了該滑履和該旋轉(zhuǎn)斜盤的一部分；和圖3是一正面剖視圖，示意性地示出了一用于檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤和該滑履的滑動(dòng)特性的測試裝置。
具體實(shí)施例方式
這里將參照

本發(fā)明的一當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例，它用于一汽車的空調(diào)系統(tǒng)中的一旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)中，并適用于壓縮制冷劑。首先參照附圖1，其中示出了一旋轉(zhuǎn)斜盤式的壓縮機(jī)。在圖1中，附圖標(biāo)記10表示一具有多個(gè)沿其軸線方向延伸形成的氣缸孔12的氣缸體，以使得該氣缸孔12沿一其中心線位于該氣缸體10的中心線上的圓周設(shè)置。用14表示的單頭活塞(下面簡單地稱為“活塞14”)通常往復(fù)地容納在各自的氣缸孔12中。朝向該氣缸體10的一個(gè)軸向相對端(圖1中的左端面，這里將稱為“前端面”)裝配有一前殼16。而另一端面(圖1中的右端面，這里將稱為“后端面”)通過一閥板20裝配有一后殼18。該前殼16、后殼18和氣缸體10共同構(gòu)成該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的一殼體組件。該后殼18和閥板20共同確定一吸入腔22和一排出腔24，它們通過一入口26和一出口28分別連接于一制冷循環(huán)(未示出)。該閥板20具有吸入口32、吸入閥34、排出口36和排出閥38。
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸50設(shè)置在該氣缸體10和該前殼16中，以使得該驅(qū)動(dòng)軸50的旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)該氣缸體10的中心線。該驅(qū)動(dòng)軸50在其相對端部通過相應(yīng)的軸承分別由該前殼16和該氣缸體10支撐，以使得該驅(qū)動(dòng)軸50相對于該前殼16和該氣缸體10旋轉(zhuǎn)。該氣缸體10具有一形成在其中心部中的中心軸承孔56，并且該軸承設(shè)置在該中心軸承孔56中，以用于在其后端部支撐該驅(qū)動(dòng)軸50。該驅(qū)動(dòng)軸50的前端部通過例如一電磁離合器的離合器裝置，連接于一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)形式的外部驅(qū)動(dòng)源(未示出)。在該壓縮機(jī)操作過程中，該驅(qū)動(dòng)軸50通過該離合器裝置連接于該運(yùn)行中的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上，以使得該驅(qū)動(dòng)軸50相對于其軸線旋轉(zhuǎn)。
該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸50帶動(dòng)一旋轉(zhuǎn)斜盤60，以使得該旋轉(zhuǎn)斜盤60相對于驅(qū)動(dòng)軸50可以軸向地移動(dòng)和傾斜。該旋轉(zhuǎn)斜盤60具有一該驅(qū)動(dòng)軸50通過其延伸的中心孔61。沿圖1的垂直方向測量的該中心孔61的內(nèi)部尺寸，該尺寸沿從軸向中間部位向每一個(gè)軸向相對端的方向逐漸地增加，并且該中心孔61的橫向剖面形狀在每一個(gè)軸向相對端是延長的。對于驅(qū)動(dòng)軸50來說，安裝有一旋轉(zhuǎn)件62作為扭矩傳送件，它通過一推力軸承64和該前殼16保持接合。在該驅(qū)動(dòng)軸50旋轉(zhuǎn)期間，該旋轉(zhuǎn)斜盤60通過一鉸接機(jī)構(gòu)66和該驅(qū)動(dòng)軸50一起旋轉(zhuǎn)。該鉸接機(jī)構(gòu)66引導(dǎo)該旋轉(zhuǎn)斜盤60的軸向和傾斜移動(dòng)。該鉸接機(jī)構(gòu)66包含一對固定于該旋轉(zhuǎn)件62上的支撐臂67；形成在旋轉(zhuǎn)斜盤60上的并且和形成在該支撐臂67中的導(dǎo)向孔68滑動(dòng)接合的導(dǎo)向銷69；該旋轉(zhuǎn)斜盤60的中心孔61；以及該驅(qū)動(dòng)軸50的外圓周表面。
上面所述的活塞14包含一接合部70和一頭部72，該接合部與該旋轉(zhuǎn)斜盤60相對表面的徑向外部接合，該頭部與該接合部70一體地形成并且其滑動(dòng)地配合在相應(yīng)的氣缸孔12中。該活塞14的頭部72在該實(shí)施例中制成中空的，用于從而減輕該活塞14的重量。該頭部72、氣缸孔12、和閥板20彼此共同確定一壓縮腔。該接合部70通過一對部分球冠的滑履76接合于該旋轉(zhuǎn)斜盤60相對表面的徑向外部。該滑履76將在下面更加詳細(xì)地描述。在本實(shí)施例中該活塞14在其相對端中的一端處具有單一頭部72，并且稱為單頭活塞。
該活塞14通過該旋轉(zhuǎn)斜盤60的旋轉(zhuǎn)而往復(fù)移動(dòng)。詳細(xì)地說，該旋轉(zhuǎn)斜盤60的一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過該滑履76轉(zhuǎn)變成該活塞14的往復(fù)式線性運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞14從其上死點(diǎn)向其下死點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，即當(dāng)該活塞14在吸氣沖程時(shí)，在該吸入腔22中的制冷劑氣體通過該吸入口32和該吸入閥34被吸入該氣缸孔12的壓縮腔中。當(dāng)活塞14從其下死點(diǎn)向其上死點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，即當(dāng)該活塞14在壓縮沖程時(shí)，在該氣缸孔12的壓縮腔中的制冷劑氣體被該活塞14壓縮。在該壓縮腔中的被壓縮了的制冷劑氣體通過該排出口36和排出閥38排出到該排出腔24中。在壓縮腔中該制冷劑氣體的壓縮使得有一反作用力沿軸線方向作用在該活塞14上。該壓縮的反作用力通過該活塞14、旋轉(zhuǎn)斜盤60、旋轉(zhuǎn)件62和推力軸承64由該前殼16來承受。
該氣缸體10具有一引入通道80，該通道穿過氣缸體形成，以用于連通排出腔24和曲軸腔86，該曲軸腔限定在該前殼16和該氣缸體10之間。該引入通道80連結(jié)于一用于控制該曲軸腔86中的壓力的電磁操作控制閥90。該電磁操作控制閥90包含一電磁線圈92。施加到該電磁線圈92上的電流量取決于該空調(diào)的載荷而通過一未示出的主要由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制裝置來控制。
該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸50具有一從其中穿過形成的泄流通道100。該泄流通道100在其相對端的一端是向著該中心軸承孔56打開的，而在其另一端是向著該曲軸腔86打開的。該中心軸承孔56在其底部通過一連接部104和該吸入腔22相連通。
該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)是可變?nèi)菪偷摹Ｍㄟ^利用在該排出腔24中的壓力作為一高壓源和在該吸入腔22中的壓力作為一低壓源之間的壓力差，來控制在該曲軸腔86中的壓力，使得調(diào)節(jié)該氣缸孔12的壓縮腔中的壓力和在該曲軸腔86中的壓力之間的壓力差來改變該旋轉(zhuǎn)斜盤60相對于垂直于該驅(qū)動(dòng)軸50的旋轉(zhuǎn)軸線的一平面的傾斜角度，從而改變該活塞14的往復(fù)行程(吸入和壓縮行程)，由此該壓縮機(jī)的排量是可以調(diào)節(jié)的。詳細(xì)地說，通過該電磁操作控制閥90的電磁線圈92的接通和斷開，該曲軸腔86可選擇地和該排出腔24連通和斷開，從而在該曲軸腔86中的壓力是可以控制的。在本實(shí)施例中，用于改變該旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜角度的該旋轉(zhuǎn)斜盤傾斜角度的改變裝置是由鉸接機(jī)構(gòu)66、氣缸孔12、活塞14、吸入腔22、排出腔24、中心軸承孔56、曲軸腔86、泄流通道100、連接部104、未示出的控制裝置等構(gòu)成的。
該氣缸體10和每一個(gè)活塞14都是由鋁合金形成的。該活塞14在其外圓周表面涂覆有一氟樹脂薄膜，它可以防止該活塞14的鋁合金和該氣缸體10的鋁合金直接接觸，從而防止它們之間的咬合，并且使得可減小該活塞14和該氣缸孔12之間的間隙量。其它材料也可以用于該氣缸體10、活塞14和該涂覆薄膜中。
該活塞14的接合部70的端部，即遠(yuǎn)離該頭部72的一端，具有一U形的剖面。詳細(xì)地說，該接合部70具有于確定該U形底部的一基部124，以及一對基本平行的從該基部124沿垂直于該活塞14的軸線方向延伸的臂部120、122。該接合部70的U形的這兩個(gè)相對的側(cè)壁分別具有彼此相對的相應(yīng)凹部128。每一個(gè)凹部128是由該側(cè)壁的一部分球形內(nèi)表面確定的。該凹部128的部分球形內(nèi)表面是位于同一球形表面上的。
如圖2所示，該對滑履76中的每一個(gè)具有大致部分球冠的形狀，并且包含一通常凸起的部分球形表面132和一通常為平的表面138。確切地說，該平表面138是一輕微凸起的曲面(例如具有一曲率半徑相當(dāng)大的凸起的部分球形表面)，并且該平表面包含形成在其徑向外部的一漸縮部。該部分球形表面132具有鄰接于該平表面138形成的一圓柱部。該凸起的曲面和該漸縮部之間的邊界，該漸縮部和該圓柱部之間的邊界，以及該圓柱部和該部分球形凸起表面之間的邊界都是圓弧過渡的，以使它們分別具有不同的小曲率半徑。該對滑履76在它們部分球形表面132上可滑動(dòng)地接合于該活塞14的凹部128的部分球形內(nèi)表面上，并且在它們的平表面138上可滑動(dòng)地接合于該旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向的外部，即該旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動(dòng)表面140、142。該對滑履76設(shè)計(jì)成，它們的凸起的部分球形表面132位于同一球形表面上。換句話說，每一個(gè)滑履76具有一部分球冠的形狀，其尺寸比一個(gè)半球小一定量，其等于該旋轉(zhuǎn)斜盤60厚度的一半。該滑履的形狀不僅限于上面所描述的。例如，用于固定容量型的一壓縮機(jī)中的該滑履期望具有稍微大于該半球的尺寸，即當(dāng)該滑履的平部磨損時(shí)，以防止在該滑動(dòng)表面區(qū)域的減小。
該滑履76包含一基體146和形式為第一硬層150和第二硬層152的覆蓋層，它們按此順序形成在該基體的外表面146上。更明確地說，該滑履76的基體146是由鋁合金(例如按照J(rèn)IS H4100的A4032)形成的，它包含鋁和硅，其中鋁作為主要成分。該第一硬層150完全地覆蓋在該滑履76的基體146的外表面上，而該第二硬層152完全的覆蓋在該第一硬層150的外表面上。在圖2中，為了便于理解，第一和第二硬層150、152中每一層的厚度是夸大了的。該第一硬層150可以通過鎳基組合物的非電解鍍來形成。例如，該第一硬層150由從Ni-P鍍膜、Ni-B鍍膜、Ni-P-B-W鍍膜和Ni-P-B鍍膜中選擇的一鎳基鍍膜來設(shè)置。在本實(shí)施例中，該第一硬層150由該Ni-P鍍膜來提供。同樣地，該第二硬層152可以通過鎳基組合物的非電解鍍來形成。例如，該第二硬層152由從Ni-B鍍膜、Ni-P-B-W鍍膜和Ni-P-B鍍膜中選擇的一鎳基鍍膜來設(shè)置。在本實(shí)施例中，該第二硬層152由該Ni-P-B-W鍍膜來設(shè)置。上述Ni-P鍍膜、Ni-B鍍膜、Ni-P-B-W鍍膜和Ni-P-B鍍膜中的每一個(gè)鍍膜都是非電解鎳鍍膜，并且是由一公知的化學(xué)電鍍方法形成的。按照該化學(xué)電鍍方法，這兩層鍍膜(即第一和第二硬層150、152)中的每一層都具有均勻的厚度，并且可以在該滑履76的基體146上通過使用一簡單的裝置而容易地形成。
形成在每一個(gè)滑履76的基體146上的該第一和第二硬層150、152，由于在該滑履76的部分球形表面132和該活塞14的凹部128之間的滑動(dòng)接觸而有效地防止了咬合，該滑履76和該活塞14是由類似的金屬材料(鋁合金)形成的。該第一和第二硬層150、152還有效地防止了在該滑履76的平表面138和該旋轉(zhuǎn)斜盤60的相應(yīng)滑動(dòng)表面140、142之間的咬合。在該實(shí)施例中，主要由鋁構(gòu)成的材料所形成的每一個(gè)滑履76的基體146覆蓋有比該滑履76的基體146更硬的該第一硬層150和該第二硬層152。例如，其中該第一硬層150是由Ni-P鍍膜來提供，該第一硬層150通常具有400-550的維氏硬度。其中該第二硬層152是由Ni-P-B-W鍍膜來提供，該第二硬層152通常具有650-800的維氏硬度。按照這樣的設(shè)置，該滑履76的強(qiáng)度有所增強(qiáng)，從而該滑履76的耐用性以及包含該活塞14的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)相應(yīng)的耐用性都可以提高。
設(shè)置在該滑履76的基體146和該第二硬層152(在本實(shí)施例中為Ni-P-B-W鍍膜)之間的第一硬層150(在本實(shí)施例中為Ni-P鍍膜)的功能是作為內(nèi)部鍍膜，以用于增加在該基體146和該Ni-P-B-W鍍膜之間的附著性，從而防止該Ni-P-B-W鍍膜從該基體146上的分離或脫開。通常，Ni-P-B-W鍍膜的硬度高于Ni-P鍍膜的硬度，從而該Ni-P-B-W鍍膜展示了極好的耐磨性。該第二硬層152由Ni-B鍍膜的形成也將獲得同樣的優(yōu)點(diǎn)。該Ni-P鍍膜還作為用于吸收施加到該Ni-P-B-W鍍膜上的震動(dòng)的襯墊層或震動(dòng)吸收層。因此，該實(shí)施例有效地防止了該第二硬層152從該基體146上破碎和分離或脫開，以使得該滑履76保持其滑動(dòng)性和耐用性達(dá)到一長時(shí)間的服務(wù)周期。
該旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160是由含鐵材料形成的，例如球墨鑄鐵，通常稱作可鍛鑄鐵，例如按照J(rèn)IS G5502的FCD700或FCD600。滑動(dòng)層164形成在滑動(dòng)表面140、142上，該滑動(dòng)表面位于該旋轉(zhuǎn)斜盤60的相對表面的徑向外部并且該對滑履76在其上滑動(dòng)。在圖2中，該滑動(dòng)層164的厚度是夸大了的。該滑動(dòng)層164包含一固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起，該固體潤滑劑包含聚四氟乙烯(此后稱為“PTFE”)。例如，該至少一種熱固樹脂可以從聚酰胺-酰亞胺(PAI)、酚樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂、和不飽和聚酯中選擇。優(yōu)選地使用包含聚酰胺-酰亞胺作為主要成分的該熱固樹脂。PTFE在該滑動(dòng)層164中的含量通常在體積百分比為10-40％的范圍內(nèi)。PTFE的含量優(yōu)選地不小于體積百分比14％，更優(yōu)選地不小于體積百分比18％。該固體潤滑劑除了該P(yáng)TFE之外優(yōu)選地包含二硫化鉬(MoS2)。該二硫化鉬在該滑動(dòng)層164中的含量通常在體積百分比為5-30％的范圍內(nèi)。二硫化鉬的含量優(yōu)選地不小于體積百分比7％，更優(yōu)選地不小于體積百分比15％。
在該實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)斜盤60是第一滑動(dòng)件，而該滑履76是在形式為旋轉(zhuǎn)斜盤60的該第一滑動(dòng)件上滑動(dòng)的第二滑動(dòng)件。在該實(shí)施例中，包含該第一和第二滑動(dòng)件的滑動(dòng)裝置應(yīng)用于該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)中。
在該實(shí)施例中，其中該旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動(dòng)層164包含體積百分比為10-40％的PTFE，該旋轉(zhuǎn)斜盤60展示了極好的滑動(dòng)特性，其中該旋轉(zhuǎn)斜盤60在該滑履76上的滑動(dòng)阻力降低了，結(jié)果帶來該旋轉(zhuǎn)斜盤60較高的抗咬合性和耐磨性。當(dāng)該壓縮機(jī)在中斷一相當(dāng)長的時(shí)期之后運(yùn)行時(shí)或當(dāng)該制冷劑氣體從壓縮機(jī)中泄漏時(shí)，該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)會(huì)在一極端的情況下經(jīng)受缺少潤滑油的考驗(yàn)，即壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)斜盤60和每一個(gè)滑履76之間沒有潤滑劑存在的無潤滑狀態(tài)(稱為“干”狀態(tài))。本發(fā)明的這種布置確保了旋轉(zhuǎn)斜盤60即使在這樣惡劣的操作條件下也有極好的滑動(dòng)特性，從而防止了在該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76之間的咬合，有效地避免了該旋轉(zhuǎn)斜盤60以及相應(yīng)的壓縮機(jī)耐用性的降低。
該滑履76的第二硬層152的Ni-P-B-W鍍膜可以還包含從如二硫化鉬、氮化硼(BN)、二硫化鎢(WS2)、石墨、PTFE等中選擇的至少一種固體潤滑劑。摩擦降低層可以形成在該第二硬層152的至少一部分上，其相應(yīng)于該部分球形表面132和該滑履76的平表面138中的至少一個(gè)，該摩擦降低層是包含該潤滑劑的一合成樹脂層。用于該摩擦降低層的固體潤滑劑可以從上述的包含在該第二硬層152中的固體潤滑劑中選擇，而該合成樹脂可以從如聚酰胺酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚醚酮、酚樹脂中選擇。這些合成樹脂展示了極好的耐熱性。此外，由于含有該固體潤滑劑，這些合成樹脂具有提高了的耐磨性，并有效地減小了在該滑履76和該旋轉(zhuǎn)斜盤60之間的摩擦系數(shù)。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，只是為了說明的目的，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不僅限于該說明性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在該說明性的實(shí)施例中，每一個(gè)滑履76覆蓋有形式為第一和第二硬層150、152的兩層鍍膜。該滑履76可以覆蓋有從上面描述的相對于第一和第二硬層中選擇的單一鍍膜。而該旋轉(zhuǎn)斜盤60的基體160在說明性的實(shí)施例中是由鐵材料形成的，該基體160可以由包含鋁作為主要成分的鋁合金形成，例如由鋁協(xié)會(huì)(AA)確定的A390。此外，本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于裝備有雙頭活塞的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)中，其中每一個(gè)活塞在接合部的相對側(cè)都具有頭部，或用于固定容量型的旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)中。應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以在各種改變和改進(jìn)的情況下實(shí)施，正如在發(fā)明內(nèi)容中所描述的那樣。
<用于檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤滑動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)>
對于在具體實(shí)施方式
中所描述的、構(gòu)成該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)滑動(dòng)裝置的該旋轉(zhuǎn)斜盤60和滑履76來說，完成下面的實(shí)驗(yàn)，以用于檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動(dòng)特性，如相對于該滑履76的抗咬合性和耐磨性。在下面的實(shí)驗(yàn)中，使用了十一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤60(#1-#11)，其上的滑動(dòng)層164分別具有不同的固體潤滑劑和熱固樹脂的含量，如在下面表1中說明的那樣。按照本發(fā)明制造的旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#10分別的滑動(dòng)層164包含PTFE和二硫化鉬(MoS2)作為固體潤滑劑，和主要由聚酰胺酰亞胺(PAI)構(gòu)成的熱固樹脂，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起。在旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#10分別的滑動(dòng)層164中，PTFE的含量保持在體積百分比為10-40％的范圍內(nèi)(大約8-50％重量百分比)，而二硫化鉬的含量保持在體積百分比為5-30％的范圍內(nèi)。作為對比樣本而制造的旋轉(zhuǎn)斜盤#11的滑動(dòng)層不包含該P(yáng)TFE作為固體潤滑劑。也就是說，該對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11的滑動(dòng)層包含二硫化鉬和石墨作為固體潤滑劑以及主要由聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的熱固樹脂，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起。在表1中示出了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
表1

為了檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤的滑動(dòng)特性，做出了下面的三種實(shí)驗(yàn)(1)-(3)，也就是，(1)用于檢測在無潤滑狀態(tài)中的抗咬合性的實(shí)驗(yàn)，(2)用于檢測在惡劣潤滑狀態(tài)中的咬合載荷的實(shí)驗(yàn)，和(3)用于檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤的磨損量的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)(1)和(3)中，使用了類似于在具體實(shí)施方式
中說明的一可變?nèi)萘啃偷男D(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)。(省略了該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的詳細(xì)說明)。在實(shí)驗(yàn)(2)中，使用了在圖3中示出的一測試裝置170。下面將描述該測試裝置。用在這些實(shí)驗(yàn)中的該滑履76包含具有Hv150的維氏硬度的且由鋁合金(A4032)形成的該基體146；具有5μm厚度的并由Ni-P鍍膜形成的該第一硬層150；和具有25μm厚度的并由Ni-P-B-W鍍膜形成的該第二硬層152。該第一和第二硬層150、152按此順序形成在該基體146上。
實(shí)驗(yàn)(1)用于檢測在無潤滑狀態(tài)中的抗咬合性在該實(shí)驗(yàn)(1)中，每一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#11都安裝到?jīng)]有潤滑油存在的該壓縮機(jī)中。該壓縮機(jī)在缺少潤滑油的情況下運(yùn)行，換句話說，在一無潤滑狀態(tài)(即在干式狀態(tài))，以使該旋轉(zhuǎn)斜盤的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到3000rpm，并且使得該排出壓力達(dá)到0.98Mpa(10kgf/cm2)。測量在該旋轉(zhuǎn)斜盤和該滑履之間發(fā)生咬合之前所經(jīng)過的時(shí)間，其中旋轉(zhuǎn)斜盤和該滑履在無潤滑狀態(tài)中彼此之間相互滑動(dòng)。此時(shí)，上述時(shí)間就稱為“咬合時(shí)間”。
表1中也示出了該測量的結(jié)果。從在表1中示出的結(jié)果可以看出，其滑動(dòng)層164包含PTFE作為固體潤滑劑的該旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#10在無潤滑狀態(tài)比其滑動(dòng)層不包含PTFE的對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11具有更長的咬合時(shí)間。特別是，該旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#5、#9和#10，其PTFE的含量保持在體積百分比為20-40％稱范圍內(nèi)(25-50％重量百分比)，示出了三倍或四倍于對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11的咬合時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)(2)用于檢測在惡劣潤滑狀態(tài)中的咬合載荷在該實(shí)驗(yàn)(2)中，使用了在圖3中示出的該測試裝置170。該測試裝置170包含適用于夾持該旋轉(zhuǎn)斜盤60并相對其軸線旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)斜盤60的一旋轉(zhuǎn)裝置(未示出)，以及適用于夾持該滑履76以便使滑履76保持與該旋轉(zhuǎn)斜盤60的滑動(dòng)表面140滑動(dòng)接觸的一滑履夾持件174。在該實(shí)驗(yàn)(2)中，該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76在一惡劣潤滑狀態(tài)下彼此滑動(dòng)，其中在該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76之間存在的潤滑油是極不足的。換句話說，噴射到該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76之間的潤滑油速率為15mg/min。由該滑履夾持件174夾持的該滑履76壓向由該旋轉(zhuǎn)裝置夾持的該旋轉(zhuǎn)斜盤60的載荷為392N。該載荷按照每5分鐘增加392N的形式增加。在這種狀態(tài)下，該旋轉(zhuǎn)斜盤60以1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。由該旋轉(zhuǎn)斜盤60的軸線和該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76的接觸表面的一中心部之間的距離所確定的半徑為43mm，并且該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76彼此之間滑動(dòng)的速度為68m/sec。對于作為按照本發(fā)明具有代表性例子的該旋轉(zhuǎn)斜盤#2、#4、#5和#10中的每一個(gè)以及對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11，測量在它們發(fā)生咬合時(shí)的載荷(這里稱為“咬合載荷”)，其中該旋轉(zhuǎn)斜盤和該滑履彼此之間在上述惡劣潤滑狀態(tài)下滑動(dòng)。在表1中也示出了該測量的結(jié)果。
從在表1中示出的結(jié)果可以看出，在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11中的咬合載荷為3136N。與其相比，在按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)斜盤#10中的咬合載荷為6272N，其是在旋轉(zhuǎn)斜盤#11中的值的兩倍。在按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)斜盤#2、#4和#5每一個(gè)中的咬合載荷均大于在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11中的咬合載荷。按照本發(fā)明，即使在非常惡劣的滑動(dòng)條件下或重載荷條件下，例如無潤滑狀態(tài)和惡劣潤滑狀態(tài)，該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76在抗咬合性上展示了顯著的提高，從而使得在較長的服務(wù)周期內(nèi)該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76保持極好的滑動(dòng)特性。
實(shí)驗(yàn)(3)用于檢測該旋轉(zhuǎn)斜盤的磨損量實(shí)驗(yàn)(3)是通過在該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)的通常操作期間使用包含有潤滑油的制冷劑氣體而做出的。該旋轉(zhuǎn)斜盤式壓縮機(jī)交替地且間歇地啟動(dòng)和關(guān)閉。操作該壓縮機(jī)以使得該旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)速達(dá)到4500rpm，并且使得其排出壓力達(dá)到3.43Mpa(35kgf/cm2)。該壓縮機(jī)在上述條件下運(yùn)行25秒鐘，隨后保持?jǐn)嚅_狀態(tài)5秒鐘。該循環(huán)重復(fù)地進(jìn)行20小時(shí)。
該實(shí)驗(yàn)(3)在按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)斜盤#1-#5和#8-#10中進(jìn)行。在表1中也示出了其結(jié)果。從在表1中示出的結(jié)果可以看出，當(dāng)在該滑動(dòng)層164中包含的PTFE的含量增加時(shí)，該旋轉(zhuǎn)斜盤60的磨損量趨向于增加。因此，從提高耐磨性和抗咬合性兩者的觀點(diǎn)來看，包含在該滑動(dòng)層164中的PTFE的含量優(yōu)選地保持在體積百分比為10-40％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在體積百分比為14-35％的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選地在體積百分比為18-30％的范圍內(nèi)。具有如此形成的滑動(dòng)層164的該旋轉(zhuǎn)斜盤60展示了較高的耐磨性和抗咬合性，有效地避免了該旋轉(zhuǎn)斜盤60和該滑履76的耐用性的降低。
類似于上面所描述的對比實(shí)驗(yàn)是在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11在上述相同條件下做出的，其中對比旋轉(zhuǎn)斜盤在由按照J(rèn)IS G4805的高碳鉻軸承鋼SUJ2形成的一滑履上滑動(dòng)。當(dāng)其在該SUJ2滑履上滑動(dòng)時(shí)，這將顯示出對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11展示出較好的滑動(dòng)特性。詳細(xì)地說，在無潤滑狀態(tài)下其咬合時(shí)間為25秒，而在惡劣潤滑狀態(tài)下其咬合載荷為5880N。當(dāng)該對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11在本發(fā)明的滑履76上滑動(dòng)時(shí)，其中由鋁合金形成的該基體146覆蓋有由Ni-P鍍膜形成的第一硬層150和由Ni-P-B-W鍍膜形成的第二硬層152，然而，如表1所示出的，在無潤滑狀態(tài)下其咬合時(shí)間為10秒，在惡劣潤滑狀態(tài)下其咬合載荷為3136N。因此，當(dāng)該對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11和上述本發(fā)明的鎳鍍膜的滑履76組合使用時(shí)，對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11的滑動(dòng)特性將降低。應(yīng)當(dāng)考慮到該現(xiàn)象與這樣一個(gè)事實(shí)有關(guān)，即，在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11和鎳鍍膜滑履76之間的摩擦系數(shù)高于在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11和SUJ2滑履之間的摩擦系數(shù)。還應(yīng)當(dāng)考慮到該現(xiàn)象與這樣一個(gè)事實(shí)有關(guān)，即，在試驗(yàn)中，包含在對比旋轉(zhuǎn)斜盤#11的滑動(dòng)層中的二硫化鉬傳送到SUJ2滑履的平表面上，然而二硫化鉬卻不能傳送到鎳鍍膜的滑履76的平表面上。
權(quán)利要求
1.一種滑動(dòng)件(60)，其特征在于，其包括至少一層滑動(dòng)層(164)，該滑動(dòng)層包括固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂，所述固體潤滑劑的顆粒與所述熱固樹脂結(jié)合在一起，所述固體潤滑劑包含體積百分比為10-40％的聚四氟乙烯。
2.按照權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述固體潤滑劑包含體積百分比不小于14％的所述聚四氟乙烯。
3.按照權(quán)利要求2所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述固體潤滑劑包含體積百分比不小于18％的所述聚四氟乙烯。
4.按照權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述固體潤滑劑還包含體積百分比為5-30％的二硫化鉬。
5.按照權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述至少一種熱固樹脂包含作為主要成分的聚酰胺酰亞胺。
6.一種滑動(dòng)裝置，其特征在于，其包括至少一個(gè)第一滑動(dòng)件(60)，每一個(gè)第一滑動(dòng)件包括至少一層滑動(dòng)層(164)，該滑動(dòng)層包括固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂，所述固體潤滑劑的顆粒與所述熱固樹脂結(jié)合在一起，所述固體潤滑劑包含體積百分比為10-40％的聚四氟乙烯；以及至少一個(gè)鍍有鎳基組合物的第二滑動(dòng)件(76)；并且其中所述至少一個(gè)第一滑動(dòng)件和所述至少一個(gè)第二滑動(dòng)件彼此相對滑動(dòng)。
7.按照權(quán)利要求6所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述至少一第二滑動(dòng)件包含一由一鋁合金形成的基體(146)，并鍍有所述的鎳基組合物。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)第二滑動(dòng)件是通過所述鎳基組合物的非電解鍍進(jìn)行鍍覆的。
9.按照權(quán)利要求6或7所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述至少一第二滑動(dòng)件鍍具有至少一層鎳基的鍍膜(150、152)，該鍍膜是由所述鎳基組合物形成的并且從Ni-P鍍膜、Ni-B鍍膜、Ni-P-B-W鍍膜、和Ni-P-B鍍膜中選擇。
10.按照權(quán)利要求6或7所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)裝置用于壓縮機(jī)中。
11.按照權(quán)利要求10所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)是旋轉(zhuǎn)斜盤式的，所述滑動(dòng)裝置包含旋轉(zhuǎn)斜盤(60)和滑履(76)，該旋轉(zhuǎn)斜盤(60)作為所述至少一個(gè)第一滑動(dòng)件，而每一個(gè)滑履(76)作為用于在所述旋轉(zhuǎn)斜盤上滑動(dòng)的所述至少一個(gè)第二滑動(dòng)件。
12.按照權(quán)利要求6或7和11所述的滑動(dòng)裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)第一滑動(dòng)件包含鐵基體(160)，并且所述至少一個(gè)第一滑動(dòng)層形成在所述鐵基體上。
全文摘要
一種滑動(dòng)件(60)，其包含至少一層包含有固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂的滑動(dòng)層(164)，固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起，固體潤滑劑包含體積百分比為10－40％的聚四氟乙烯。一種滑動(dòng)裝置，其包含至少一第一滑動(dòng)件(60)，每一個(gè)滑動(dòng)件包含至少一層包含有固體潤滑劑和至少一種熱固樹脂的滑動(dòng)層(164)，該固體潤滑劑的顆粒與熱固樹脂結(jié)合在一起，固體潤滑劑包含體積百分比為10－40％的聚四氟乙烯；以及至少一層鍍有鎳基組合物的第二滑動(dòng)件(76)；并且其中至少一個(gè)第一滑動(dòng)件和至少一個(gè)第二滑動(dòng)件彼此相對滑動(dòng)。
文檔編號(hào)C10M169/00GK1417251SQ0214985
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者杉岡隆弘, 小野田晃, 米良實(shí), 村上智洋, 杉浦學(xué) 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)