专利名称：滑动件和滑动装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种设置在多个相对于彼此可平滑移动的部件之间的滑动装置，以及用于该滑动装置的滑动部件。
背景技术：
作为该滑动装置的一个例子，JP-A-60-22080公开了旋转斜盘和旋转斜盘式压缩机的滑履，至少其中之一具有包含固体润滑剂和热固树脂的固体润滑层，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起。固体润滑剂的例子包含二硫化钼、二硫化钨、石墨、氮化硼和氟树脂，而热固树脂的例子包含酚树脂、环氧树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和不饱和聚酯。JP-A-8-199327公开了一种由铁材料或铝材料形成的旋转斜盘。该旋转斜盘在其表面上按此顺序覆盖有硬层和软层。该硬层是由铜基的或铝基的材料喷涂形成的，而该软层是由镀铅、镀锡、或镀铅锡合金形成的，或由聚四氟乙烯、二硫化钼、或二硫化钼-石墨涂层形成的。
发明内容
在上面公开说明书中公开的每一个滑动件都具有良好的特性。然而，该滑动件需要在一恶劣或重载的条件下来操作，而安装有该滑动件的各种装置需要具有减小的尺寸和重量，以及增加的性能。因此，具有用于改进该滑动件来提高其性能的需求。其结果是本发明的发明人通过广泛的研究而达到了该要求，已发现具有包含有较大量聚四氟乙烯的滑动层的该滑动件在重载条件下展示了极好的抗咬合性和耐磨性，其中该旋转斜盘式压缩机是例如在无润滑状态(干状态)下运行的。因此本发明的目的是提供一种滑动装置和滑动件，其在重载条件下展示了极好的抗咬合性和耐磨性。该目的可以按照本发明的以下模式中的任何一种而获得，其中每一种模式象后附的权利要求一样编号，并依赖于其它适当的模式，以尽可能说明和澄清元件的组合或本发明的技术特征，以便更容易的理解本发明。应当理解本发明不仅限于该技术特征或它们的各种组合，这仅仅是为了说明的目的来描述。还应当进一步理解包含在本发明的以下模式的任何一种中的多个元件和特征不全是必要的，而本发明可以相对于所描述的同一模式在没有其中一些元件或特征的情况下来实施。
(1)一滑动件，其包含至少一层滑动层，该滑动层包含有固体润滑剂和至少一种热固树脂，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起，该固体润滑剂包含体积百分比为10-40％的聚四氟乙烯。
具有包含有较大量聚四氟乙烯的滑动层的该滑动件在非常恶劣滑动条件下或在重载条件下展示了极好的抗咬合性和耐磨性，其中没有润滑剂或润滑剂非常不充分。因此，如上面描述的那样构成的该滑动件适用于滑动装置，它可以在恶劣滑动条件下或重载条件下操作。例如，该滑动件用于压缩机的滑动装置、通常用途的滑动轴承、和在发动机中活塞和气缸体之间的滑动部。
(2)按照上面模式(1)的一滑动件，其中该固体润滑剂包含体积百分比不小于14％的所述聚四氟乙烯。
(3)按照上面模式(2)的一滑动件，其中该固体润滑剂包含体积百分比不小于18％的所述聚四氟乙烯。
(4)按照上面模式(1)-(3)中任何一个的一滑动件，其中该固体润滑剂还包含体积百分比为5-30％的二硫化钼。
如果该固体润滑剂还包含二硫化钼，该滑动件有利地展示了进一步提高的滑动特性。二硫化钼优选地以其数量不小于体积百分比7％包含在该固体润滑剂中，更优选地以其数量不小于体积百分比15％包含在该固体润滑剂中。
(5)按照上面模式(1)-(4)中任何一个的一滑动件，其中该至少一种热固树脂包含作为主要成分的聚酰胺酰亚胺。
对于该热固树脂，优选地使用例如酚树脂、环氧树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、和不饱和聚酯等。特别优选地使用聚酰胺酰亚胺树脂。
(6)一种滑动装置，其包含至少一个第一滑动件，每一个滑动件包含至少一层滑动层，该滑动层包含有固体润滑剂和至少一种热固树脂，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起，该固体润滑剂包含体积百分比为10-40％的聚四氟乙烯；以及至少一层镀有镍基组合物的第二滑动件；
并且其中至少一个第一滑动件和至少一个第二滑动件彼此相对滑动。
其中，具有包含有较大数量聚四氟乙烯的滑动层的该滑动件在一覆盖有镍基镀膜的元件上滑动，该滑动件比其它种类的滑动件展示了非常高的抗咬合性和耐磨性，其中其它种类的滑动件包含有较大数量的二硫化钼以代替聚四氟乙烯。按照上述模式(2)-(5)中的任何一个特征应用到按照模式(6)所述的该滑动装置中。
(7)按照上面模式(6)的一滑动装置，其中至少一个第二滑动件包含由铝合金形成的基体，并镀有该镍基的组合物。
(8)按照上面模式(6)或(7)的一滑动装置，其中至少一个第二滑动件是通过镍基组合物的非电解镀进行镀覆的。
(9)按照上面模式(6)-(8)任何一个的一滑动装置，其中该至少一个第二滑动件镀有至少一层镍基的镀膜，该镀膜是由镍基的组合物形成的并且从Ni-P镀膜、Ni-B镀膜、Ni-P-B-W镀膜、Ni-P-B镀膜中选择。
(10)按照上面模式(6)-(9)任何一个的一滑动装置，其中该滑动装置用于一压缩机中。
在例如用于汽车上的一制冷剂气体压缩机中，该润滑剂以雾状的形式混合在压缩的制冷剂气体中，以至于该滑动件由一包含在该压缩的制冷剂气体中的雾状润滑剂润滑。当这种压缩机在中断一相当长的时期之后重新启动时，该压缩机的滑动装置基本上在缺少润滑剂的情况下运行。在这种情况下，该滑动件会发生咬合。该滑动件通过包含在其滑动层中的固体润滑剂数量的增加，展示了一较高的抗咬合性。然而，该固体润滑剂数量的增加，不希望地降低了该滑动件的耐磨性。其滑动层包含有较大数量的聚四氟乙烯的该滑动件展示了较高的抗咬合性和耐磨性。本发明优选地用于压缩机的各种滑动装置，例如叶片式压缩机中的叶片和转子之间或叶片和侧板之间，涡旋式压缩机中的两个涡卷之间，旋转斜盘式压缩机中的滑履和旋转斜盘之间等。
(11)按照上面模式(10)中的一滑动装置，其中该压缩机是旋转斜盘式的，该滑动装置包含旋转斜盘和滑履，该旋转斜盘作为至少一个第一滑动件，而每一个滑履作为用于在该旋转斜盘上滑动的至少一个第二滑动件。
通常，该旋转斜盘是由含铁材料形成的，特别是铸铁。
(12)按照上面模式(6)-(11)中任何一个的一滑动装置，其中该至少一个第一滑动件包含含铁基体，并且该至少一个第一滑动层形成在该含铁基体上。
当结合附图来考虑，并通过阅读下面本发明当前的优选实施例的详细说明，将更好地理解和评价本发明的以上和可选择的目的、特征、优点和工业技术重要性。
图1是一装备有一旋转斜盘和滑履的旋转斜盘式压缩机的正面剖视图，其中的旋转斜盘和滑履构成按照本发明的一个实施例的滑动装置；图2是一放大的正面剖视图，其中示出了该滑履和该旋转斜盘的一部分；和图3是一正面剖视图，示意性地示出了一用于检测该旋转斜盘和该滑履的滑动特性的测试装置。
具体实施例方式
这里将参照
本发明的一当前的优选实施例，它用于一汽车的空调系统中的一旋转斜盘式压缩机中，并适用于压缩制冷剂。首先参照附图1，其中示出了一旋转斜盘式的压缩机。在图1中，附图标记10表示一具有多个沿其轴线方向延伸形成的气缸孔12的气缸体，以使得该气缸孔12沿一其中心线位于该气缸体10的中心线上的圆周设置。用14表示的单头活塞(下面简单地称为“活塞14”)通常往复地容纳在各自的气缸孔12中。朝向该气缸体10的一个轴向相对端(图1中的左端面，这里将称为“前端面”)装配有一前壳16。而另一端面(图1中的右端面，这里将称为“后端面”)通过一阀板20装配有一后壳18。该前壳16、后壳18和气缸体10共同构成该旋转斜盘式压缩机的一壳体组件。该后壳18和阀板20共同确定一吸入腔22和一排出腔24，它们通过一入口26和一出口28分别连接于一制冷循环(未示出)。该阀板20具有吸入口32、吸入阀34、排出口36和排出阀38。
旋转驱动轴50设置在该气缸体10和该前壳16中，以使得该驱动轴50的旋转轴线对准该气缸体10的中心线。该驱动轴50在其相对端部通过相应的轴承分别由该前壳16和该气缸体10支撑，以使得该驱动轴50相对于该前壳16和该气缸体10旋转。该气缸体10具有一形成在其中心部中的中心轴承孔56，并且该轴承设置在该中心轴承孔56中，以用于在其后端部支撑该驱动轴50。该驱动轴50的前端部通过例如一电磁离合器的离合器装置，连接于一汽车发动机形式的外部驱动源(未示出)。在该压缩机操作过程中，该驱动轴50通过该离合器装置连接于该运行中的汽车发动机上，以使得该驱动轴50相对于其轴线旋转。
该旋转驱动轴50带动一旋转斜盘60，以使得该旋转斜盘60相对于驱动轴50可以轴向地移动和倾斜。该旋转斜盘60具有一该驱动轴50通过其延伸的中心孔61。沿图1的垂直方向测量的该中心孔61的内部尺寸，该尺寸沿从轴向中间部位向每一个轴向相对端的方向逐渐地增加，并且该中心孔61的横向剖面形状在每一个轴向相对端是延长的。对于驱动轴50来说，安装有一旋转件62作为扭矩传送件，它通过一推力轴承64和该前壳16保持接合。在该驱动轴50旋转期间，该旋转斜盘60通过一铰接机构66和该驱动轴50一起旋转。该铰接机构66引导该旋转斜盘60的轴向和倾斜移动。该铰接机构66包含一对固定于该旋转件62上的支撑臂67；形成在旋转斜盘60上的并且和形成在该支撑臂67中的导向孔68滑动接合的导向销69；该旋转斜盘60的中心孔61；以及该驱动轴50的外圆周表面。
上面所述的活塞14包含一接合部70和一头部72，该接合部与该旋转斜盘60相对表面的径向外部接合，该头部与该接合部70一体地形成并且其滑动地配合在相应的气缸孔12中。该活塞14的头部72在该实施例中制成中空的，用于从而减轻该活塞14的重量。该头部72、气缸孔12、和阀板20彼此共同确定一压缩腔。该接合部70通过一对部分球冠的滑履76接合于该旋转斜盘60相对表面的径向外部。该滑履76将在下面更加详细地描述。在本实施例中该活塞14在其相对端中的一端处具有单一头部72，并且称为单头活塞。
该活塞14通过该旋转斜盘60的旋转而往复移动。详细地说，该旋转斜盘60的一旋转运动通过该滑履76转变成该活塞14的往复式线性运动。当活塞14从其上死点向其下死点移动时，即当该活塞14在吸气冲程时，在该吸入腔22中的制冷剂气体通过该吸入口32和该吸入阀34被吸入该气缸孔12的压缩腔中。当活塞14从其下死点向其上死点移动时，即当该活塞14在压缩冲程时，在该气缸孔12的压缩腔中的制冷剂气体被该活塞14压缩。在该压缩腔中的被压缩了的制冷剂气体通过该排出口36和排出阀38排出到该排出腔24中。在压缩腔中该制冷剂气体的压缩使得有一反作用力沿轴线方向作用在该活塞14上。该压缩的反作用力通过该活塞14、旋转斜盘60、旋转件62和推力轴承64由该前壳16来承受。
该气缸体10具有一引入通道80，该通道穿过气缸体形成，以用于连通排出腔24和曲轴腔86，该曲轴腔限定在该前壳16和该气缸体10之间。该引入通道80连结于一用于控制该曲轴腔86中的压力的电磁操作控制阀90。该电磁操作控制阀90包含一电磁线圈92。施加到该电磁线圈92上的电流量取决于该空调的载荷而通过一未示出的主要由计算机构成的控制装置来控制。
该旋转驱动轴50具有一从其中穿过形成的泄流通道100。该泄流通道100在其相对端的一端是向着该中心轴承孔56打开的，而在其另一端是向着该曲轴腔86打开的。该中心轴承孔56在其底部通过一连接部104和该吸入腔22相连通。
该旋转斜盘式压缩机是可变容型的。通过利用在该排出腔24中的压力作为一高压源和在该吸入腔22中的压力作为一低压源之间的压力差，来控制在该曲轴腔86中的压力，使得调节该气缸孔12的压缩腔中的压力和在该曲轴腔86中的压力之间的压力差来改变该旋转斜盘60相对于垂直于该驱动轴50的旋转轴线的一平面的倾斜角度，从而改变该活塞14的往复行程(吸入和压缩行程)，由此该压缩机的排量是可以调节的。详细地说，通过该电磁操作控制阀90的电磁线圈92的接通和断开，该曲轴腔86可选择地和该排出腔24连通和断开，从而在该曲轴腔86中的压力是可以控制的。在本实施例中，用于改变该旋转斜盘倾斜角度的该旋转斜盘倾斜角度的改变装置是由铰接机构66、气缸孔12、活塞14、吸入腔22、排出腔24、中心轴承孔56、曲轴腔86、泄流通道100、连接部104、未示出的控制装置等构成的。
该气缸体10和每一个活塞14都是由铝合金形成的。该活塞14在其外圆周表面涂覆有一氟树脂薄膜，它可以防止该活塞14的铝合金和该气缸体10的铝合金直接接触，从而防止它们之间的咬合，并且使得可减小该活塞14和该气缸孔12之间的间隙量。其它材料也可以用于该气缸体10、活塞14和该涂覆薄膜中。
该活塞14的接合部70的端部，即远离该头部72的一端，具有一U形的剖面。详细地说，该接合部70具有于确定该U形底部的一基部124，以及一对基本平行的从该基部124沿垂直于该活塞14的轴线方向延伸的臂部120、122。该接合部70的U形的这两个相对的侧壁分别具有彼此相对的相应凹部128。每一个凹部128是由该侧壁的一部分球形内表面确定的。该凹部128的部分球形内表面是位于同一球形表面上的。
如图2所示，该对滑履76中的每一个具有大致部分球冠的形状，并且包含一通常凸起的部分球形表面132和一通常为平的表面138。确切地说，该平表面138是一轻微凸起的曲面(例如具有一曲率半径相当大的凸起的部分球形表面)，并且该平表面包含形成在其径向外部的一渐缩部。该部分球形表面132具有邻接于该平表面138形成的一圆柱部。该凸起的曲面和该渐缩部之间的边界，该渐缩部和该圆柱部之间的边界，以及该圆柱部和该部分球形凸起表面之间的边界都是圆弧过渡的，以使它们分别具有不同的小曲率半径。该对滑履76在它们部分球形表面132上可滑动地接合于该活塞14的凹部128的部分球形内表面上，并且在它们的平表面138上可滑动地接合于该旋转斜盘60的相对表面的径向的外部，即该旋转斜盘60的滑动表面140、142。该对滑履76设计成，它们的凸起的部分球形表面132位于同一球形表面上。换句话说，每一个滑履76具有一部分球冠的形状，其尺寸比一个半球小一定量，其等于该旋转斜盘60厚度的一半。该滑履的形状不仅限于上面所描述的。例如，用于固定容量型的一压缩机中的该滑履期望具有稍微大于该半球的尺寸，即当该滑履的平部磨损时，以防止在该滑动表面区域的减小。
该滑履76包含一基体146和形式为第一硬层150和第二硬层152的覆盖层，它们按此顺序形成在该基体的外表面146上。更明确地说，该滑履76的基体146是由铝合金(例如按照JIS H4100的A4032)形成的，它包含铝和硅，其中铝作为主要成分。该第一硬层150完全地覆盖在该滑履76的基体146的外表面上，而该第二硬层152完全的覆盖在该第一硬层150的外表面上。在图2中，为了便于理解，第一和第二硬层150、152中每一层的厚度是夸大了的。该第一硬层150可以通过镍基组合物的非电解镀来形成。例如，该第一硬层150由从Ni-P镀膜、Ni-B镀膜、Ni-P-B-W镀膜和Ni-P-B镀膜中选择的一镍基镀膜来设置。在本实施例中，该第一硬层150由该Ni-P镀膜来提供。同样地，该第二硬层152可以通过镍基组合物的非电解镀来形成。例如，该第二硬层152由从Ni-B镀膜、Ni-P-B-W镀膜和Ni-P-B镀膜中选择的一镍基镀膜来设置。在本实施例中，该第二硬层152由该Ni-P-B-W镀膜来设置。上述Ni-P镀膜、Ni-B镀膜、Ni-P-B-W镀膜和Ni-P-B镀膜中的每一个镀膜都是非电解镍镀膜，并且是由一公知的化学电镀方法形成的。按照该化学电镀方法，这两层镀膜(即第一和第二硬层150、152)中的每一层都具有均匀的厚度，并且可以在该滑履76的基体146上通过使用一简单的装置而容易地形成。
形成在每一个滑履76的基体146上的该第一和第二硬层150、152，由于在该滑履76的部分球形表面132和该活塞14的凹部128之间的滑动接触而有效地防止了咬合，该滑履76和该活塞14是由类似的金属材料(铝合金)形成的。该第一和第二硬层150、152还有效地防止了在该滑履76的平表面138和该旋转斜盘60的相应滑动表面140、142之间的咬合。在该实施例中，主要由铝构成的材料所形成的每一个滑履76的基体146覆盖有比该滑履76的基体146更硬的该第一硬层150和该第二硬层152。例如，其中该第一硬层150是由Ni-P镀膜来提供，该第一硬层150通常具有400-550的维氏硬度。其中该第二硬层152是由Ni-P-B-W镀膜来提供，该第二硬层152通常具有650-800的维氏硬度。按照这样的设置，该滑履76的强度有所增强，从而该滑履76的耐用性以及包含该活塞14的旋转斜盘式压缩机相应的耐用性都可以提高。
设置在该滑履76的基体146和该第二硬层152(在本实施例中为Ni-P-B-W镀膜)之间的第一硬层150(在本实施例中为Ni-P镀膜)的功能是作为内部镀膜，以用于增加在该基体146和该Ni-P-B-W镀膜之间的附着性，从而防止该Ni-P-B-W镀膜从该基体146上的分离或脱开。通常，Ni-P-B-W镀膜的硬度高于Ni-P镀膜的硬度，从而该Ni-P-B-W镀膜展示了极好的耐磨性。该第二硬层152由Ni-B镀膜的形成也将获得同样的优点。该Ni-P镀膜还作为用于吸收施加到该Ni-P-B-W镀膜上的震动的衬垫层或震动吸收层。因此，该实施例有效地防止了该第二硬层152从该基体146上破碎和分离或脱开，以使得该滑履76保持其滑动性和耐用性达到一长时间的服务周期。
该旋转斜盘60的基体160是由含铁材料形成的，例如球墨铸铁，通常称作可锻铸铁，例如按照JIS G5502的FCD700或FCD600。滑动层164形成在滑动表面140、142上，该滑动表面位于该旋转斜盘60的相对表面的径向外部并且该对滑履76在其上滑动。在图2中，该滑动层164的厚度是夸大了的。该滑动层164包含一固体润滑剂和至少一种热固树脂，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起，该固体润滑剂包含聚四氟乙烯(此后称为“PTFE”)。例如，该至少一种热固树脂可以从聚酰胺-酰亚胺(PAI)、酚树脂、环氧树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、和不饱和聚酯中选择。优选地使用包含聚酰胺-酰亚胺作为主要成分的该热固树脂。PTFE在该滑动层164中的含量通常在体积百分比为10-40％的范围内。PTFE的含量优选地不小于体积百分比14％，更优选地不小于体积百分比18％。该固体润滑剂除了该PTFE之外优选地包含二硫化钼(MoS2)。该二硫化钼在该滑动层164中的含量通常在体积百分比为5-30％的范围内。二硫化钼的含量优选地不小于体积百分比7％，更优选地不小于体积百分比15％。
在该实施例中，该旋转斜盘60是第一滑动件，而该滑履76是在形式为旋转斜盘60的该第一滑动件上滑动的第二滑动件。在该实施例中，包含该第一和第二滑动件的滑动装置应用于该旋转斜盘式压缩机中。
在该实施例中，其中该旋转斜盘60的滑动层164包含体积百分比为10-40％的PTFE，该旋转斜盘60展示了极好的滑动特性，其中该旋转斜盘60在该滑履76上的滑动阻力降低了，结果带来该旋转斜盘60较高的抗咬合性和耐磨性。当该压缩机在中断一相当长的时期之后运行时或当该制冷剂气体从压缩机中泄漏时，该旋转斜盘式压缩机会在一极端的情况下经受缺少润滑油的考验，即压缩机的旋转斜盘60和每一个滑履76之间没有润滑剂存在的无润滑状态(称为“干”状态)。本发明的这种布置确保了旋转斜盘60即使在这样恶劣的操作条件下也有极好的滑动特性，从而防止了在该旋转斜盘60和该滑履76之间的咬合，有效地避免了该旋转斜盘60以及相应的压缩机耐用性的降低。
该滑履76的第二硬层152的Ni-P-B-W镀膜可以还包含从如二硫化钼、氮化硼(BN)、二硫化钨(WS2)、石墨、PTFE等中选择的至少一种固体润滑剂。摩擦降低层可以形成在该第二硬层152的至少一部分上，其相应于该部分球形表面132和该滑履76的平表面138中的至少一个，该摩擦降低层是包含该润滑剂的一合成树脂层。用于该摩擦降低层的固体润滑剂可以从上述的包含在该第二硬层152中的固体润滑剂中选择，而该合成树脂可以从如聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、聚醚酮、酚树脂中选择。这些合成树脂展示了极好的耐热性。此外，由于含有该固体润滑剂，这些合成树脂具有提高了的耐磨性，并有效地减小了在该滑履76和该旋转斜盘60之间的摩擦系数。
尽管上面已经描述了本发明的这个优选实施例，只是为了说明的目的，应当理解本发明不仅限于该说明性实施例的细节。在该说明性的实施例中，每一个滑履76覆盖有形式为第一和第二硬层150、152的两层镀膜。该滑履76可以覆盖有从上面描述的相对于第一和第二硬层中选择的单一镀膜。而该旋转斜盘60的基体160在说明性的实施例中是由铁材料形成的，该基体160可以由包含铝作为主要成分的铝合金形成，例如由铝协会(AA)确定的A390。此外，本发明的原理可以应用于装备有双头活塞的旋转斜盘式压缩机中，其中每一个活塞在接合部的相对侧都具有头部，或用于固定容量型的旋转斜盘式压缩机中。应当理解，对于本领域的普通技术人员来说，本发明可以在各种改变和改进的情况下实施，正如在发明内容中所描述的那样。
<用于检测该旋转斜盘滑动特性的实验>
对于在具体实施方式
中所描述的、构成该旋转斜盘式压缩机滑动装置的该旋转斜盘60和滑履76来说，完成下面的实验，以用于检测该旋转斜盘60的滑动特性，如相对于该滑履76的抗咬合性和耐磨性。在下面的实验中，使用了十一个旋转斜盘60(#1-#11)，其上的滑动层164分别具有不同的固体润滑剂和热固树脂的含量，如在下面表1中说明的那样。按照本发明制造的旋转斜盘#1-#10分别的滑动层164包含PTFE和二硫化钼(MoS2)作为固体润滑剂，和主要由聚酰胺酰亚胺(PAI)构成的热固树脂，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起。在旋转斜盘#1-#10分别的滑动层164中，PTFE的含量保持在体积百分比为10-40％的范围内(大约8-50％重量百分比)，而二硫化钼的含量保持在体积百分比为5-30％的范围内。作为对比样本而制造的旋转斜盘#11的滑动层不包含该PTFE作为固体润滑剂。也就是说，该对比旋转斜盘#11的滑动层包含二硫化钼和石墨作为固体润滑剂以及主要由聚酰胺酰亚胺构成的热固树脂，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起。在表1中示出了该实验的结果。
表1
为了检测该旋转斜盘的滑动特性，做出了下面的三种实验(1)-(3)，也就是，(1)用于检测在无润滑状态中的抗咬合性的实验，(2)用于检测在恶劣润滑状态中的咬合载荷的实验，和(3)用于检测该旋转斜盘的磨损量的实验。在实验(1)和(3)中，使用了类似于在具体实施方式
中说明的一可变容量型的旋转斜盘式压缩机。(省略了该旋转斜盘式压缩机的详细说明)。在实验(2)中，使用了在图3中示出的一测试装置170。下面将描述该测试装置。用在这些实验中的该滑履76包含具有Hv150的维氏硬度的且由铝合金(A4032)形成的该基体146；具有5μm厚度的并由Ni-P镀膜形成的该第一硬层150；和具有25μm厚度的并由Ni-P-B-W镀膜形成的该第二硬层152。该第一和第二硬层150、152按此顺序形成在该基体146上。
实验(1)用于检测在无润滑状态中的抗咬合性在该实验(1)中，每一个旋转斜盘#1-#11都安装到没有润滑油存在的该压缩机中。该压缩机在缺少润滑油的情况下运行，换句话说，在一无润滑状态(即在干式状态)，以使该旋转斜盘的旋转速度达到3000rpm，并且使得该排出压力达到0.98Mpa(10kgf/cm2)。测量在该旋转斜盘和该滑履之间发生咬合之前所经过的时间，其中旋转斜盘和该滑履在无润滑状态中彼此之间相互滑动。此时，上述时间就称为“咬合时间”。
表1中也示出了该测量的结果。从在表1中示出的结果可以看出，其滑动层164包含PTFE作为固体润滑剂的该旋转斜盘#1-#10在无润滑状态比其滑动层不包含PTFE的对比旋转斜盘#11具有更长的咬合时间。特别是，该旋转斜盘#1-#5、#9和#10，其PTFE的含量保持在体积百分比为20-40％称范围内(25-50％重量百分比)，示出了三倍或四倍于对比旋转斜盘#11的咬合时间。
实验(2)用于检测在恶劣润滑状态中的咬合载荷在该实验(2)中，使用了在图3中示出的该测试装置170。该测试装置170包含适用于夹持该旋转斜盘60并相对其轴线旋转该旋转斜盘60的一旋转装置(未示出)，以及适用于夹持该滑履76以便使滑履76保持与该旋转斜盘60的滑动表面140滑动接触的一滑履夹持件174。在该实验(2)中，该旋转斜盘60和该滑履76在一恶劣润滑状态下彼此滑动，其中在该旋转斜盘60和该滑履76之间存在的润滑油是极不足的。换句话说，喷射到该旋转斜盘60和该滑履76之间的润滑油速率为15mg/min。由该滑履夹持件174夹持的该滑履76压向由该旋转装置夹持的该旋转斜盘60的载荷为392N。该载荷按照每5分钟增加392N的形式增加。在这种状态下，该旋转斜盘60以1500rpm的转速旋转。由该旋转斜盘60的轴线和该旋转斜盘60和该滑履76的接触表面的一中心部之间的距离所确定的半径为43mm，并且该旋转斜盘60和该滑履76彼此之间滑动的速度为68m/sec。对于作为按照本发明具有代表性例子的该旋转斜盘#2、#4、#5和#10中的每一个以及对比旋转斜盘#11，测量在它们发生咬合时的载荷(这里称为“咬合载荷”)，其中该旋转斜盘和该滑履彼此之间在上述恶劣润滑状态下滑动。在表1中也示出了该测量的结果。
从在表1中示出的结果可以看出，在对比旋转斜盘#11中的咬合载荷为3136N。与其相比，在按照本发明的旋转斜盘#10中的咬合载荷为6272N，其是在旋转斜盘#11中的值的两倍。在按照本发明的旋转斜盘#2、#4和#5每一个中的咬合载荷均大于在对比旋转斜盘#11中的咬合载荷。按照本发明，即使在非常恶劣的滑动条件下或重载荷条件下，例如无润滑状态和恶劣润滑状态，该旋转斜盘60和该滑履76在抗咬合性上展示了显著的提高，从而使得在较长的服务周期内该旋转斜盘60和该滑履76保持极好的滑动特性。
实验(3)用于检测该旋转斜盘的磨损量实验(3)是通过在该旋转斜盘式压缩机的通常操作期间使用包含有润滑油的制冷剂气体而做出的。该旋转斜盘式压缩机交替地且间歇地启动和关闭。操作该压缩机以使得该旋转斜盘的转速达到4500rpm，并且使得其排出压力达到3.43Mpa(35kgf/cm2)。该压缩机在上述条件下运行25秒钟，随后保持断开状态5秒钟。该循环重复地进行20小时。
该实验(3)在按照本发明的旋转斜盘#1-#5和#8-#10中进行。在表1中也示出了其结果。从在表1中示出的结果可以看出，当在该滑动层164中包含的PTFE的含量增加时，该旋转斜盘60的磨损量趋向于增加。因此，从提高耐磨性和抗咬合性两者的观点来看，包含在该滑动层164中的PTFE的含量优选地保持在体积百分比为10-40％的范围内，更优选地在体积百分比为14-35％的范围内，特别优选地在体积百分比为18-30％的范围内。具有如此形成的滑动层164的该旋转斜盘60展示了较高的耐磨性和抗咬合性，有效地避免了该旋转斜盘60和该滑履76的耐用性的降低。
类似于上面所描述的对比实验是在对比旋转斜盘#11在上述相同条件下做出的，其中对比旋转斜盘在由按照JIS G4805的高碳铬轴承钢SUJ2形成的一滑履上滑动。当其在该SUJ2滑履上滑动时，这将显示出对比旋转斜盘#11展示出较好的滑动特性。详细地说，在无润滑状态下其咬合时间为25秒，而在恶劣润滑状态下其咬合载荷为5880N。当该对比旋转斜盘#11在本发明的滑履76上滑动时，其中由铝合金形成的该基体146覆盖有由Ni-P镀膜形成的第一硬层150和由Ni-P-B-W镀膜形成的第二硬层152，然而，如表1所示出的，在无润滑状态下其咬合时间为10秒，在恶劣润滑状态下其咬合载荷为3136N。因此，当该对比旋转斜盘#11和上述本发明的镍镀膜的滑履76组合使用时，对比旋转斜盘#11的滑动特性将降低。应当考虑到该现象与这样一个事实有关，即，在对比旋转斜盘#11和镍镀膜滑履76之间的摩擦系数高于在对比旋转斜盘#11和SUJ2滑履之间的摩擦系数。还应当考虑到该现象与这样一个事实有关，即，在试验中，包含在对比旋转斜盘#11的滑动层中的二硫化钼传送到SUJ2滑履的平表面上，然而二硫化钼却不能传送到镍镀膜的滑履76的平表面上。
权利要求
1.一种滑动件(60)，其特征在于，其包括至少一层滑动层(164)，该滑动层包括固体润滑剂和至少一种热固树脂，所述固体润滑剂的颗粒与所述热固树脂结合在一起，所述固体润滑剂包含体积百分比为10-40％的聚四氟乙烯。
2.按照权利要求1所述的滑动件，其特征在于，所述固体润滑剂包含体积百分比不小于14％的所述聚四氟乙烯。
3.按照权利要求2所述的滑动件，其特征在于，所述固体润滑剂包含体积百分比不小于18％的所述聚四氟乙烯。
4.按照权利要求1-3中任何一项所述的滑动件，其特征在于，所述固体润滑剂还包含体积百分比为5-30％的二硫化钼。
5.按照权利要求1-3中任何一项所述的滑动件，其特征在于，所述至少一种热固树脂包含作为主要成分的聚酰胺酰亚胺。
6.一种滑动装置，其特征在于，其包括至少一个第一滑动件(60)，每一个第一滑动件包括至少一层滑动层(164)，该滑动层包括固体润滑剂和至少一种热固树脂，所述固体润滑剂的颗粒与所述热固树脂结合在一起，所述固体润滑剂包含体积百分比为10-40％的聚四氟乙烯；以及至少一个镀有镍基组合物的第二滑动件(76)；并且其中所述至少一个第一滑动件和所述至少一个第二滑动件彼此相对滑动。
7.按照权利要求6所述的滑动装置，其特征在于，所述至少一第二滑动件包含一由一铝合金形成的基体(146)，并镀有所述的镍基组合物。
8.按照权利要求6或7所述的滑动装置，其特征在于，所述至少一个第二滑动件是通过所述镍基组合物的非电解镀进行镀覆的。
9.按照权利要求6或7所述的滑动装置，其特征在于，所述至少一第二滑动件镀具有至少一层镍基的镀膜(150、152)，该镀膜是由所述镍基组合物形成的并且从Ni-P镀膜、Ni-B镀膜、Ni-P-B-W镀膜、和Ni-P-B镀膜中选择。
10.按照权利要求6或7所述的滑动装置，其特征在于，所述滑动装置用于压缩机中。
11.按照权利要求10所述的滑动装置，其特征在于，所述压缩机是旋转斜盘式的，所述滑动装置包含旋转斜盘(60)和滑履(76)，该旋转斜盘(60)作为所述至少一个第一滑动件，而每一个滑履(76)作为用于在所述旋转斜盘上滑动的所述至少一个第二滑动件。
12.按照权利要求6或7和11所述的滑动装置，其特征在于，所述至少一个第一滑动件包含铁基体(160)，并且所述至少一个第一滑动层形成在所述铁基体上。
全文摘要
一种滑动件(60)，其包含至少一层包含有固体润滑剂和至少一种热固树脂的滑动层(164)，固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起，固体润滑剂包含体积百分比为10－40％的聚四氟乙烯。一种滑动装置，其包含至少一第一滑动件(60)，每一个滑动件包含至少一层包含有固体润滑剂和至少一种热固树脂的滑动层(164)，该固体润滑剂的颗粒与热固树脂结合在一起，固体润滑剂包含体积百分比为10－40％的聚四氟乙烯；以及至少一层镀有镍基组合物的第二滑动件(76)；并且其中至少一个第一滑动件和至少一个第二滑动件彼此相对滑动。
文档编号C10M169/00GK1417251SQ0214985
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月7日 优先权日2001年11月7日
发明者杉冈隆弘, 小野田晃, 米良实, 村上智洋, 杉浦学 申请人:株式会社丰田自动织机