JP2013185223A - 斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】球状黒鉛鋳鉄と鋼材とからなる部材同士の摺動部を有する斜軸式液圧回転機において、より安定的な摺動状態を実現する摺動部を備えた斜軸式液圧回転機とその製造方法を提供する。
【解決手段】液圧回転機１は、ケーシング２、弁板３、回転軸４、シリンダブロック５、ピストン６、コネクティングロッド７、ドライブディスク８、センタシャフト９、傾転機構１０、レギュレータ１１等により構成され、ケーシング２を構成するヘッドケーシング１３と弁板３との摺動部は、弁板３側が、鋼材３０に窒化系表面処理を施して形成した窒素化合物層を加工除去した後に非鉄軟質金属の被膜３１を形成した摺動面３Ｂと、ヘッドケーシング１３側が、球状黒鉛鋳鉄材４０に窒化系表面処理を施して窒素化合物層４２を形成した摺動面１３Ａとからなり、非鉄軟質金属被膜３１の一部を、摺動面１３Ａの表面に存在する表面欠陥４１ａ，４１ｂに侵入させ、付着充填させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、油圧ポンプ、油圧モータなどの斜軸式液圧回転機とその製造方法に関する。

油圧ポンプや油圧モータに代表される液圧回転機においては、シリンダブロックとこのシリンダブロックに組み合わされるピストンとの摺動特性を改善するために、特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１は、シリンダブロックのシリンダ内面を鋳鉄材そのまま若しくは窒化処理し、ピストンの材質を窒化可能な鋼とし、このピストンを調質して素地硬度を上げた後に窒化処理し、ピストンの外周面の硬化した表面層のうち、高硬度層を除去し、調質した後の素地硬度よりも高い硬度層を残すことが記載されている。

また特許文献２には、シリンダブロックのピストン穴内に、銅系材料よりなる円筒成形体を焼結により接合させることが記載されている。

特開平６−１５９２３０号公報 特開平１０−１９６５５２号公報

上述した液圧回転機は、シリンダボアとピストンとの摺動部以外に多くの摺動部を有している。それらの摺動部の摺動面は、高い摺動面圧による潤滑油膜切れ、制御油圧の変動による摺接状態の不安定化などの影響により、摺動面同士の焼付きや局部的な異常摩耗などの発生リスクを有している。そのため、摺動部を構成する摺動部品のほとんどは鉄鋼材によって作製されている。
このうち、鉄鋼材の中でも安価で摺動性能が高い球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）、特にＦＣＤ材のうち構成組織がフェライトかパーライト、またはそれらの共存組織のものが多く用いられる。

ここで、油圧ポンプや油圧モータの液圧回転機における摺動部品は、液圧回転機の使用条件が高圧、高流量になるほどサイズが大きくなり、素材費用が高くなることから、摺動する２部材のうちサイズの大きい部材をＦＣＤ材、その相手部材を鋼材で形成することが多い。

例えば、斜軸式液圧回転機においては、シリンダブロックの背部に設けた弁板とヘッドケーシングとの摺動部の摺動面積は、シリンダブロックとピストンとの摺動面積よりも大きくなるため、弁板を鋼材とし、ヘッドケーシングをＦＣＤ材としている。

しかし、ＦＣＤ材は鋼材に比べて表面硬度が低いとの欠点がある。
そこでこの欠点を補うために、特許文献１では、摺動面を構成するＦＣＤ材および鋼材に対して窒化系熱処理を実施して窒素拡散層を形成することで摺動面表層域を硬化させ、さらにその上に硬質な窒素化合物層を形成することで、摺動負荷に対する耐摩耗性能と耐焼付き性を確保している。また、ＦＣＤ材の摺動面は、窒素化合物層を加工除去している。

また、特許文献２では、鋼材部品の摺動面は、窒素化合物層除去後の表面に摺動性銅合金を溶着または焼結成膜させることにより、高面圧摺動における焼付き現象を回避している。

このような摺動面積が大きい摺動部における一方側の部材をＦＣＤ材とし、このＦＣＤ材を加工して摺動面を形成すると、加工によってＦＣＤ材のカーボンが脱落した孔が摺動表面に空孔として露出したり、周辺部位を加工した際に塑性流動したＦＣＤ材が、この露出した空孔上を覆った状態になる。

また、上述した摺動部に特許文献１を適用した場合、窒化系熱処理を実施したとしても、カーボンが脱落した孔が完全に露出している箇所では、このカーボンが脱落した孔を完全に埋めるようには窒素化合物層は形成されないため、ＦＣＤ材の摺動表面に表面欠陥が存在することになる。従って、相手部材と摺動した場合、この表面欠陥端部に応力が集中したり相手摺動面の端部が引っかかったりすることで、窒素化合物層端部の剥離破壊が発生し、硬質な窒素化合物の剥離片が摺動面間に存在する形となる。従って、高面圧での摺動が行われる際に摺動面の異常摩耗や焼付き現象が発生するというリスクを有している。
また、空孔が塑性流動組織によって覆われている箇所では、塑性流動組織上に窒素化合物層が形成されるものの、その直下は空孔となっているため、不安定な窒素化合物層、即ち表面欠陥が形成される。このため、相手面によって摺動負荷が与えられると表面欠陥が剥離破壊し、摺動面の異常摩耗や焼付き現象の原因となる。

また上述した摺動部に特許文献２を適用した場合、摺動表面を形成している銅合金が高価になることと、一般的に銅合金被膜形成工程では銅合金組成と温度の管理を非常に厳密に行う必要があるため製造難易度が高いとの問題がある。

このため、斜軸式液圧回転機における摺動面積の大きい摺動部に対して、有効な方策がなく、緊急に改善を求められているのが現状である。

本発明は、球状黒鉛鋳鉄と鋼材とからなる部材同士の摺動面の面積が大きい箇所を有する斜軸式の液圧回転機において、より安定的な摺動状態を実現する摺動部を備えた斜軸式液圧回転機とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、鋼材である一方の部材の一方の摺動面と球状黒鉛鋳鉄材である他の部材の他方の摺動面とを摺接させる摺動部を備えた斜軸式液圧回転機であって、摺動面に窒化系表面処理して形成した窒素化合物層を加工除去した後、非鉄軟質金属の被膜を形成した前記一方の摺動面と、摺動面に窒化系表面処理して形成した窒素化合物層に存在する表面欠陥であるカーボンが脱落した孔に前記非鉄軟質金属被膜を侵入充填させた前記他方の摺動面とを備えたものである。

この第１の発明によれば、ＦＣＤ材からなる他の部材の摺動相手面となる鋼材からなる一方の部材の摺動面の表面に形成されている非鉄軟質金属被膜の一部が、ＦＣＤ材からなる他の部材の表面に存在している表面欠陥（開口部や亀裂隙間）に対して摺動負荷によって押し込まれ、内部の空孔（カーボンが脱落した孔）を充填し、表面欠陥を埋め立てる。よって、摺動面を平滑化する効果と、不安定な塑性流動組織を内部から支持して剥離破壊を強く抑制する効果が得られる。これにより、例え鋼材と球状黒鉛鋳鉄材とからなる摺動面の面積の大きくても、従来に比べてより安定した摺動部を有し、斜軸式液圧回転機の長寿命化を達成することができる。

また、上記目的を達成するために、第２の発明は、鋼材である一方の部材の一方の摺動面と球状黒鉛鋳鉄材である他の部材の他方の摺動面とを摺接させる摺動部を備えた斜軸式液圧回転機の製造方法であって、前記一方の部材に、窒化系表面処理を行い、その後、前記一方の部材の一方の摺動面の表面に形成された窒素化合物除去を除去して窒素拡散層を露出させ、この露出させた窒素拡散層の表面に非鉄軟質金属被膜を形成して前記一方の摺動面を形成し、前記他方の部材に、窒化系表面処理を行って窒素化合物層を形成して前記他方の部材の他方の摺動面を形成する。

この第２の発明によれば、摺動相手面に形成されている非鉄軟質金属被膜の一部が、球状黒鉛鋳鉄材の表面に存在している表面欠陥（開口部や亀裂隙間）に対して摺動負荷によって押し込まれ、内部の空孔（カーボンが脱落した孔）を充填し、表面欠陥を埋め立てる。よって、摺動面を平滑化し、不安定な塑性流動組織を内部から支持することで剥離破壊を強く抑制する効果が得られる。これにより、例え鋼材と球状黒鉛鋳鉄材とからなる摺動面の面積の大きくても、従来に比べてより安定した摺動部を形成ることができる。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記非鉄軟質金属被膜を、めっきにより形成する。

この第３の発明によれば、広い被膜形成対象面に対しても、膜厚が均一な被膜を効率的に形成することが可能となる。

また、第４の発明は、第２の発明において、前記非鉄軟質金属被膜を、この非鉄軟質金属被膜の形成対象部位に対し、非鉄軟質金属材からなる微粒子を高速で噴射または投射衝突させることで堆積付着させることで形成する。

この第４の発明によれば、深穴形状や、めっき溶液のつき回り性の悪い部位に関しても被膜を形成することが可能となる。また、摺動面内の特定領域に対して選択的に被膜厚さを変えて形成することができ、摺動面内において摺動面圧や摺動速度が異なる際にも、各面圧および速度領域に合わせて被膜厚さを変更することによって、機能の最適化を図ることが可能となる。

また、第５の発明は、第２の発明において、前記非鉄軟質金属被膜を、この非鉄軟質金属被膜の形成対象部位に対し、リン酸塩皮膜を形成し、その後にこのリン酸塩皮膜の最表面と非鉄軟質金属成分とを化学的に置換することで形成する。

この第５の発明によれば、鋼材部品摺動面への被膜の密着性が高くなり、被膜形成異常による突発的な非鉄軟質金属被膜の剥離損失を非常に少なくでき、表面欠陥の埋め立て効果を安定的に発揮させることが可能となる。

本発明の斜軸式液圧回転機によれば、表面欠陥を有する摺動面の摺動性能の安定化を図ることができ、より安定的な摺動状態を実現する摺動部を備えた斜軸式液圧回転機が提供され、これにより斜軸式液圧回転機の長寿命化が可能になる。

本発明の斜軸式液圧回転機の製造方法によれば、より安定的な摺動状態を実現する摺動部を備え、長寿命化が可能な斜軸式液圧回転機を製造することができる。

本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態の縦断面図である。 図１に示す本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板とヘッドケーシングの摺動部を示す断面図で、図２の（ａ）は弁板とヘッドケーシングの一部を断面にて示す縦断面図、図２の（ｂ）は図２（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成するヘッドケーシングの製造工程を示す断面図で、図６の（ａ）はヘッドケーシングの一部を断面にて示す縦断面図、図６の（ｂ）は図６（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第２の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第３の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す断面図で、図８の（ａ）は弁板の一部を断面にて示す縦断面図、図８の（ｂ）は図８（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。 本発明の斜軸式液圧回転機の第３の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す断面図で、図９の（ａ）は弁板の一部を断面にて示す縦断面図、図９の（ｂ）は図９（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。

以下に本発明の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の実施形態を、図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の第１の実施形態を図１乃至図６を用いて説明する。なお、図１乃至図６においては、斜軸式液圧回転機として可変容量型の斜軸式アキシャルピストンポンプに適用した場合を例に挙げて説明する。

図１において、斜軸式液圧回転機としての可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプ１は、ケーシング２、弁板３、回転軸４、シリンダブロック５、ピストン６、コネクティングロッド７、ドライブディスク８、センタシャフト９、傾転機構１０およびレギュレータ１１等により構成されている。

ケーシング２は、球状黒鉛鋳鉄系の部材からなり、軸方向の一端側が軸受部分となる。そして、周胴部上側には上部開口１２Ａが形成された円筒状のケーシング本体１２と、ケーシング本体１２の他端側を閉塞する球状黒鉛鋳鉄材料からなるヘッドケーシング１３とによって構成されている。このヘッドケーシング１３には、後述の弁板３が摺動可能に摺接する凹湾曲状の摺接面１３Ａが設けられている。また、ヘッドケーシング１３には、後述するタンク１４内の作動油を吸入するための吸入通路および後述の圧油を外部に吐出させるための吐出通路１３Ｂが設けられている。

回転軸４は、ケーシング本体１２内の軸方向の一側が回転可能に設けられている。

シリンダブロック５は、ケーシング本体１２内にこの回転軸４と一体に回転自在に設けられており、鉄鋼材料によって円筒状に形成され、弁板３に対して摺動可能に摺接している。また、このシリンダブロック５には、その軸方向に複数のシリンダ１５（２個のみ図示）が穿設されている。

ピストン６は、シリンダブロック５の各シリンダ１５内にそれぞれ往復動可能に挿嵌されている。ピストン６の突出端側は、コネクティングロッド７によって回転軸４の先端に形成されたドライブディスク８に揺動可能に支持されている。

弁板３は、ヘッドケーシング１３とシリンダブロック５とに摺接して設けられた鋼材からなる部材である。弁板３の一側端面はシリンダブロック５の摺接面５Ａに摺接する摺接面３Ａとなっており、他側端面はヘッドケーシング１３の摺接面１３Ａに摺動可能に摺接する凸湾曲状の摺接面３Ｂとなっている。そして、シリンダブロック５の回転時にヘッドケーシング１３の吸入通路および吐出通路１３Ｂに間欠的に連通する一対の給排ポート（図示せず）が設けられている。また、この弁板３の中心側には、貫通孔３Ｃが穿設され、貫通孔３Ｃには後述のセンタシャフト９と揺動ピン１６とが両側からそれぞれ挿入されている。

センタシャフト９は、ドライブディスク８と弁板３との問でシリンダブロック５を支持する。センタシャフト９は、シリンダブロック５の中心を貫通して延び、その一端側はドライブディスク８に対して揺動可能に支持されており、他端側は弁板３の貫通孔３Ｃ内に摺動可能に挿入され、シリンダブロック５を弁板３に対してセンタリングする。

傾転機構１０は、ヘッドケーシング１３内に形成された段付のピストン摺動穴１７と、ピストン摺動穴１７内に図１中の矢示Ａ，Ｂ方向に摺動可能に挿嵌され、ピストン摺動穴１７内に液圧室１７Ａ，１７Ｂを画成する段付のサーボピストン１８と、サーボピストン１８に設けられ弁板３の貫通孔３Ｃ内に挿嵌された揺動ピン１６とによって構成される。傾転機構１０は、ヘッドケーシング１３の摺接面１３Ａに沿って弁板３を傾転させる。

レギュレータ１１は、ケーシング本体１２の上部開口１２Ａに設けられており、スリーブ１９、スプール弁２０およびフィードバックリンク２１等を有し、斜軸式液圧回転機１の容量制御弁として構成される。そして、このレギュレータ１１は、斜軸式液圧回転機１の吐出圧に応じてスプール弁２０がスリーブ１９内を摺動変位することにより、パイロットポンプ２２からの傾転制御圧を液圧室１７Ａ，１７Ｂ内に供給してサーボピストン１８を摺動変位させると共に弁板３をヘッドケーシング１３の摺接面１３Ａに沿って傾転させる。また、弁板３が傾転したときには、フィードバックリンク２１によってスリーブ１９がスプール弁２０と同方向に摺動変位し、レギュレータ１１をフィードバック制御する。

次に、図２において、本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板３とヘッドケーシング１３の摺動部の構造について説明する。
図２は、図１に示す本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板とヘッドケーシングの摺動部を示す断面図で、図２の（ａ）は弁板とヘッドケーシングの一部を断面にて示す縦断面図、図２の（ｂ）は図２（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の斜軸式液圧回転機１における弁板３とヘッドケーシング１３との摺動部は、弁板３側の摺動面が、鋼材３０に窒化系表面処理を施して形成した窒素化合物層を加工除去した後に非鉄軟質金属の被膜３１を形成した摺動面３Ｂと、ヘッドケーシング１３側の摺動面が、球状黒鉛鋳鉄材４０に窒化系表面処理を施して窒素化合物層４２を形成した摺動面１３Ａとからなる。
そして、図２（ｂ）に示すように、弁板３の摺動面３Ｂ上に形成された非鉄軟質金属被膜３１と、球状黒鉛鋳鉄材材４０からなるヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａ上に形成した窒素化合物層４２とが摺動する際に、非鉄軟質金属被膜３１の一部を、摺動面１３Ａの表面に存在する表面欠陥４１ａ，４１ｂの開口部または亀裂隙間から侵入させる。これにより、表面欠陥直下に存在するカーボンが脱落した孔４５へと付着充填させてヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａを平滑化し、また付着充填させた非鉄軟質金属により塑性流動組織４４を支持することで窒素化合物層を有する塑性流動組織４４の剥離脱落を防止する構造で、両摺動面３Ｂ，１３Ａの摺動状態の安定化及び表面欠陥４１ａ，４１ｂ部分の安定化を図ったものである。

ここで、本発明における非鉄軟質金属被膜３１とは、鉄とは異なる元素で、その硬度が軟らかい金属からなる層のことであり、例えば、鉛、スズ、銅のうち少なくとも一種類以上の金属からなる。また、窒素化合物層３２，４２とは、鉄鋼材または球状黒鉛鋳鉄材に対して窒化処理を行った際に、その最表面に形成される、高硬度の窒素化合物からなる層のことである。また、窒素拡散層３３，４３とは、鉄鋼材または球状黒鉛鋳鉄材に対して窒化処理を行った際に、その最表面に形成される窒素化合物層の直下に形成される、窒素が拡散によって鉄鋼材または球状黒鉛鋳鉄材に侵入してなる層のことである。

次に、上述のように構成される本発明の斜軸式液圧回転機の一実施形態の製造方法を図３〜図６を用いて説明する。図３は、本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図、図４は、本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図、図５は、本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図、図６は、本発明の斜軸式液圧回転機の第１の実施形態を構成するヘッドケーシングの製造工程を示す断面図で、図６の（ａ）はヘッドケーシングの一部を断面にて示す縦断面図、図６の（ｂ）は図６（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。

まず、鋼材３０から、弁板３の外形を作製する。
その後、作製した弁板３の外形に対して、窒化系表面処理として窒化系熱処理を施す。この窒系化熱処理により、図３に示すように、弁板３の摺動面３Ｂの表層に窒素拡散層３３および窒素化合物層３２を形成し、表層組織の硬度を上昇させる。この窒化系熱処理の条件は一般的な条件を採用すればよい。

その後、切削または研削によって形成された窒素化合物層３２を加工除去し、図４に示すように、弁板３の摺動面３Ｂ上に窒素拡散層３３を露出させる。

次に、図５に示すように、弁板３を陽極に繋いだ状態で、非鉄軟質金属被膜の素材となる非鉄軟質金属が電解溶融状態となっているめっき槽５１に、窒素拡散層３３が露出している摺動面３Ｂを浸漬させる。これにより、弁板３の窒素拡散層３３が露出した摺動面３Ｂに非鉄軟質金属被膜３１を形成する。

また、図３−図５に示すような弁板３の作製とは順不同で、ヘッドケーシング１３を作製する。
まず、ＦＣＤ材４０から、ヘッドケーシング１３の外形を作製する。
その後、作製したヘッドケーシング１３の外形に対して、窒化系熱処理を施す。この窒化系熱処理により、図６（ａ）に示すように、ヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａの表層に窒素拡散層４３および窒素化合物層４２を形成し、表層組織の硬度を上昇させる。ここで、図６（ｂ）に示すように、ヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａの表面に形成された窒素化合物層４２には、ＦＣＤ材に由来するカーボンが脱落した孔４５を起因とした表面欠陥４１ａ，４１ｂが存在している。

本発明の斜軸式液圧回転機の一実施形態の動作を説明する。

まず、図示しないエンジン等の原動機によって回転軸４を回転駆動すると、センタシャフト９を中心にしてシリンダブロック５がドライブディスク８と共に回転し、シリンダブロック５の各シリンダ１５内で各ピストン６が往復動を繰返すようになる。ピストン６はシリンダ１５内から後退（伸長）するときに、タンク１４内から作動油を吸入する吸入行程となり、ピストン６がシリンダ１５内に進入（縮小）するときにはシリンダ１５内に吸入した作動油を加圧し、高圧側の給排ポートを介して吐出通路１３Ｂから圧油を吐出させる吐出行程となる。

このときのポンプ吐出圧はレギュレータ１１側に容量制御用のパイロット圧として供給され、例えばポンプ吐出圧が上昇すると、パイロット圧が上昇することにより、レギュレータ１１が作動してパイロットポンプ２２からの傾転制御圧が液圧室１７Ａ，１７Ｂ内に供給される。この結果、サーボピストン１８は図１中の矢示Ａ方向に駆動され、これに伴ってサーボピストン１８に揺動ピン１６を介して連結される弁板３は、図１中に示す傾転角θが小さくなる方向へとヘッドケーシング１３の摺接面１３Ａに沿って摺動し、圧油の吐出量が減少する。そして、このときにフィードバックリンク２１は、弁板３の傾転動作に追従して回動され、スリーブ１９をスプール弁２０と同方向に摺動変位させることによりレギュレータ１１をフィードバック制御する。

このようにして、圧油の吐出量はポンプ吐出圧に応じて可変に制御され、斜軸式液圧回転機の吐出流量と吐出圧との関係を所望の特性線に沿って制御する。

ここで、弁板３の摺動面３Ｂとヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａは、それぞれ湾曲状の摺接面を有し、傾転動作時に高面圧で摺動する。また、ポンプ内部油圧によるフィードバック制御によって姿勢を維持していることから、斜軸式液圧回転機の内部の油圧の脈動によって、常時微小ストロークでの往復摺動を行っている。
この動作中、鋼母材３０からなる弁板３の摺動面３Ｂ上に形成された非鉄軟質金属被膜３１と、ＦＣＤ材４０からなるヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａ上に形成された表面欠陥４１ａ，４１ｂを有した窒素化合物層４２とが摺動して、非鉄軟質金属被膜３１の一部が表面欠陥４１ａ，４１ｂの開口部または亀裂隙間から侵入し、表面欠陥４１ａ，４１ｂの直下に存在するカーボンが脱落した孔４５へと付着充填する。これにより、ヘッドケーシング１３の摺動面１３Ａを平滑化するとともに、表面欠陥４１ａにおける窒素化合物層４２の端部や、表面欠陥４１ｂである不安定な窒素化合物層４４を支持することができ、窒素化合物層４２や窒素化合物層を有する塑性流動組織４４の剥離脱落を防止して、両摺動面３Ｂ，１３Ａの摺動状態の安定化を図ることができる。よって、摺動部での異常摩耗や焼付き現象の問題の発生を防止し、より安定的な摺動状態を実現した摺動部を備えた液圧回転機が得られる。

なお、窒化系表面処理は、窒化系熱処理に限定されず、塩浴窒化やプラズマ窒化など、公知の窒化系処理を用いることができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の第２の実施形態を図７を用いて説明する。なお、図７においても、斜軸式液圧回転機として可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプに適用した場合を例に挙げて説明する。

本実施形態における斜軸式液圧回転機の構成は斜軸式液圧回転機の第１の実施形態と略同じであり、構造の詳細は省略する。また、その製造方法も、斜軸式液圧回転機の製造方法の第１の実施形態において、非鉄軟質金属被膜の形成手段を、非鉄軟質金属材の微粒子を高速で噴射または投射衝突させることで堆積付着させる方法を用いること以外は第１の実施形態と略同じであり、詳細は省略する。
図７は、本発明の斜軸式液圧回転機の第２の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す縦断面図である。

弁板３の窒素拡散層３３が露出した摺動面３Ｂに非鉄軟質金属被膜を形成する際に、図７に示すように、窒素拡散層３３を露出させた弁板３の摺動面３Ｂに対し、ノズル６１より、非鉄軟質金属被膜の素材となる非鉄軟質金属材の微粒子６２を圧縮空気によって摺動面３Ｂに高速で噴射衝突させる。
これにより、摺動面３Ｂ上に衝突した微粒子６２を塑性変形によって摺動面３Ｂ上に付着・堆積させていくことで、弁板３の摺動面３Ｂ表面に非鉄軟質金属からなる膜３１ａを形成し、非鉄軟質金属被膜３１を形成する。

第２の実施形態の斜軸式液圧回転機およびその製造方法においても、得られる効果は第１の実施形態の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の場合とほぼ同様である。
更に、本実施形態の斜軸式液圧回転機の製造方法では、非鉄軟質金属被膜３１の形成方法として、非鉄軟質金属被膜３１を形成する対象部位に対して、非鉄軟質金属材の微粒子６２を高速で噴射させて堆積付着させる方法を用いていることにより、深穴形状や、めっき溶液のつき回り性の悪いような部位に関しても被膜３１を容易に形成することが可能であり、均質な非鉄軟質金属被膜３１の形成が可能である。
また、摺動面３Ｂ内の特定領域に対して選択的に被膜厚さを変えて非鉄軟質金属被膜３１を形成することが可能となり、摺動面３Ｂ内において摺動面圧や摺動速度が異なる際にも、各面圧および速度領域に合わせて被膜厚さを変更することによって機能の最適化を図ることが可能となり、使用用途に応じて柔軟に対応することができる。

なお、微粒子６２の材質は、例えば鉛、スズ、銅のうち少なくとも一種類以上とすればよい。

また、微粒子６２を噴射衝突させる際に、摺動面の特定領域に対して、選択的に微粒子６２の衝突時間を長く、または短くすることで、摺動面内の摺動面圧、摺動速度に合わせて非鉄軟質金属被膜３１の厚さを最適化することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
本発明の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の第３の実施形態を図８および図９を用いて説明する。なお、図８および図９においても、斜軸式液圧回転機として可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプに適用した場合を例に挙げて説明する。

本実施形態における斜軸式液圧回転機の構成は斜軸式液圧回転機の第１の実施形態と略同じであり、構造の詳細は省略する。また、その製造方法も、斜軸式液圧回転機の製造方法の第１の実施形態において、非鉄軟質金属被膜の形成手段を、非鉄軟質金属被膜の形成対象部位に対し、リン酸塩皮膜を形成させた後、皮膜最表面と非鉄軟質金属成分とを化学的に置換することで形成させる方法を用いること以外は第１の実施形態と略同じであり、詳細は省略する。ここでは、リン酸塩の成分をリン酸マンガン、非鉄軟質金属成分をスズとした具体例によって説明する。
図８は、本発明の斜軸式液圧回転機の第３の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す断面図で、図８の（ａ）は弁板の一部を断面にて示す縦断面図、図８の（ｂ）は図８（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図、図９は、本発明の斜軸式液圧回転機の第３の実施形態を構成する弁板の製造工程を示す断面図で、図９の（ａ）は弁板の一部を断面にて示す縦断面図、図９の（ｂ）は図９（ａ）のＡ部を拡大して示す断面図である。

弁板３の窒素拡散層３３が露出した摺動面３Ｂに非鉄軟質金属被膜３１を形成するにあたって、まず、図８（ａ）に示すように、窒素拡散層３３を露出させた弁板３の摺動面３Ｂを、リン酸マンガンの反応溶液の薬液槽７１に浸漬させ、化学反応によって摺動面３Ｂ上に図８（ｂ）に示すようなリン酸マンガン皮膜３４を形成する。
さらに、図９（ａ）に示すように、リン酸マンガン皮膜３４が形成された弁板３を、第一塩化スズを主体とする反応溶液の薬液層７２に浸漬させる。これにより、リン酸マンガン皮膜３４の最表面層と第一塩化スズとを化学的に置換反応させ、その表面に図９（ｂ）に示すようなリン酸スズ皮膜３５を形成し、非鉄軟質金属被膜３１を形成する。

第３の実施形態の斜軸式液圧回転機およびその製造方法においても、得られる効果は第１の実施形態の斜軸式液圧回転機およびその製造方法の場合とほぼ同様である。
更に、本実施形態の斜軸式液圧回転機の製造方法では、非鉄軟質金属被膜３１の形成方法として、非鉄軟質金属被膜３１の形成対象部位に対し、リン酸塩皮膜３４を形成した後に、このリン酸塩皮膜３４の最表面と非鉄軟質金属成分とを化学的に置換することで形成する方法を用いることで、弁板３の摺動面３Ｂへの非鉄軟質金属被膜３１の密着性が高くなり、被膜形成異常による突発的な非鉄軟質金属被膜３１の剥離損失が非常に少なく、表面欠陥の埋め立て効果を安定的に発揮させることが可能となる。

＜その他＞
なお、各実施形態では、斜軸式液圧回転機として可変容量型の斜軸式油圧ポンプを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば可変容量型斜軸式の油圧モータに適用することができ、更には固定容量型の斜軸式油圧ポンプ、油圧モータ等にも適用することが可能である。

また、各実施形態では、鋼材からなる部材を弁板３、球状黒鉛鋳鉄材からなる部材をヘッドケーシング１３とし、この弁板３とヘッドケーシング１３との摺動部を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、鋼材からなる部材と球状黒鉛鋳鉄材からなる部材とで構成される全ての摺動部に対して本発明は適用可能である。

１…可変容量型斜軸式アキシャルピストンポンプ、
２…ケーシング、
３…弁板、
３Ａ…（弁板３におけるシリンダブロック５との）摺動面、
３Ｂ…（弁板３におけるヘッドケーシング１３との）摺動面、
３Ｃ…貫通孔、
４…回転軸、
５…シリンダブロック、
５Ａ…（シリンダブロック５における弁板３との）摺動面、
６…ピストン、
７…コネクティングロッド、
８…ドライブディスク、
９…センタシャフト、
１０…傾転機構、
１１…レギュレータ、
１２…ケーシング本体、
１２Ａ…上部開口、
１３…ヘッドケーシング、
１３Ａ…（ヘッドケーシング１３における弁板３との）摺動面、
１３Ｂ…吐出通路、
１４…タンク、
１５…シリンダ、
１６…揺動ピン、
１７…ピストン摺動穴、
１７Ａ，１７Ｂ…液圧室、
１８…サーボピストン、
１９…スリーブ、
２０…スプール弁、
２１…フィードバックリンク、
２２…パイロットポンプ、
３０…鋼材、
３１…非鉄軟質金属被膜、
３１ａ…非鉄軟質金属からなる膜、
３２，４２…窒素化合物層、
３３，４３…窒素拡散層、
３４…リン酸マンガン皮膜、
３５…リン酸スズ皮膜、
４０…ＦＣＤ材、
４１ａ，４１ｂ…表面欠陥、
４４…塑性流動組織、
４５…空孔（カーボンが脱落した孔）、
５１…めっき槽、
６１…ノズル、
６２…非鉄軟質金属微粒子、
７１，７２…薬液槽。

Claims (5)

1. 鋼材である一方の部材の一方の摺動面と球状黒鉛鋳鉄材である他の部材の他方の摺動面とを摺接させる摺動部を備えた斜軸式液圧回転機であって、
   摺動面に窒化系表面処理して形成した窒素化合物層を加工除去した後、非鉄軟質金属の被膜を形成した前記一方の摺動面と、
   摺動面に窒化系表面処理して形成した窒素化合物層に存在する表面欠陥であるカーボンが脱落した孔に前記非鉄軟質金属被膜を侵入充填させた前記他方の摺動面とを備えたことを特徴とする斜軸式液圧回転機。
2. 鋼材である一方の部材の一方の摺動面と球状黒鉛鋳鉄材である他の部材の他方の摺動面とを摺接させる摺動部を備えた斜軸式液圧回転機の製造方法であって、
   前記一方の部材に、窒化系表面処理を行い、その後、前記一方の部材の一方の摺動面の表面に形成された窒素化合物除去を除去して窒素拡散層を露出させ、この露出させた窒素拡散層の表面に非鉄軟質金属被膜を形成して前記一方の摺動面を形成し、
   前記他方の部材に、窒化系表面処理を行って窒素化合物層を形成して前記他方の部材の他方の摺動面を形成することを特徴とする斜軸式液圧回転機の製造方法。
3. 請求項２に記載の斜軸式液圧回転機の製造方法において、
   前記非鉄軟質金属被膜を、めっきにより形成することを特徴とする斜軸式液圧回転機の製造方法。
4. 請求項２に記載の斜軸式液圧回転機の製造方法において、
   前記非鉄軟質金属被膜を、この非鉄軟質金属被膜の形成対象部位に対し、非鉄軟質金属材からなる微粒子を高速で噴射または投射衝突させることで堆積付着させることで形成することを特徴とする斜軸式液圧回転機の製造方法。
5. 請求項２に記載の斜軸式液圧回転機の製造方法において、
   前記非鉄軟質金属被膜を、この非鉄軟質金属被膜の形成対象部位に対し、リン酸塩皮膜を形成し、その後にこのリン酸塩皮膜の最表面と非鉄軟質金属成分とを化学的に置換することで形成することを特徴とする斜軸式液圧回転機の製造方法。

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