JP2014104466A - Method for casting cylinder block, and cylinder block casted by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ポンプあるいは油圧モータ等の液圧回転機におけるシリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、シリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックに関する。 The present invention is used for forming a coating layer on a sliding surface of a cylinder block in a hydraulic rotary machine such as a hydraulic pump or a hydraulic motor, and a cylinder block casting method for casting the cylinder block and the cylinder block cast by the method About.
一般的に、油圧ポンプや油圧モータに代表される液圧回転機等の油圧駆動機器は、多くの摺動部品から構成されており、その摺動面は高い摺動面圧による潤滑油膜切れ、及び制御油圧の変動による摺接状態の不安定化等の影響により、摺動面同士の焼付きや局部的な異常摩耗等の発生リスクを有していることから、これらの摺動部品の素材として主に鉄鋼材が使用されている。 In general, hydraulic drive devices such as hydraulic pumps and hydraulic motors typified by hydraulic pumps are composed of many sliding parts, and the sliding surface is broken by a lubricating oil film due to high sliding surface pressure. Since there is a risk of seizure of sliding surfaces and local abnormal wear due to the effect of instability of the sliding contact state due to fluctuations in control oil pressure, etc., the material of these sliding parts As steel materials are mainly used.
従って、液圧回転機等の油圧駆動機器の代表的な構成部品であるシリンダブロックのシリンダとピストンは鉄鋼材で形成されているが、特にシリンダは摺動相手であるピストンとの摺動によって摩耗や焼付き現象が発生し易いので、これらの摩耗や焼付き現象の発生を抑えるためにシリンダとピストンの摺動面には様々な表面改質や表面加工が行われている。 Therefore, cylinders and pistons of cylinder blocks, which are typical components of hydraulic drive devices such as hydraulic rotating machines, are made of steel, but the cylinders are particularly worn by sliding against the piston that is the sliding partner. Since the seizure phenomenon is likely to occur, various surface modifications and surface treatments are performed on the sliding surfaces of the cylinder and the piston in order to suppress the occurrence of these wear and seizure phenomena.
以下、油圧駆動機器の従来技術の一例として可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプを挙げ、シリンダブロックのシリンダ内におけるピストンの運動を図８及び図９に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a variable displacement swash plate type axial piston pump will be cited as an example of the prior art of the hydraulic drive device, and the movement of the piston in the cylinder of the cylinder block will be described in detail with reference to FIGS.
図８は従来技術の可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプに備えられたシリンダブロック、ピストン、及び弁板の作用関係を説明する図、図９は図８に示すシリンダとピストンの摺動状態を説明する図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operational relationship between a cylinder block, a piston, and a valve plate provided in a conventional variable displacement swash plate type axial piston pump, and FIG. 9 is a diagram for explaining a sliding state of the cylinder and the piston shown in FIG. It is a figure to do.
可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプは、例えば図８に示すように中心軸Ａの周りに回転するシリンダブロック１と、このシリンダブロック１のシリンダ３に収容されるピストン２と、シリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側と反対側の一端、すなわち奥側の一端に設けられ、シリンダ３内への作動油の流通経路となるシリンダポート６Ａと、シリンダブロック１の両端部のうちシリンダポート６Ａが形成される側の端部に摺接する弁板４と、この弁板４に設けられ、シリンダポート６Ａに連通する給排ポート４Ａとを備えている。 The variable displacement swash plate type axial piston pump includes, for example, a cylinder block 1 rotating around a central axis A, a piston 2 accommodated in a cylinder 3 of the cylinder block 1, and both ends of the cylinder 3 as shown in FIG. Among these, a cylinder port 6A provided at one end of the piston 2 opposite to the inlet / outlet side, that is, one end on the back side and serving as a hydraulic oil flow path into the cylinder 3, and a cylinder port 6A among both ends of the cylinder block 1 are provided. A valve plate 4 slidably in contact with the end on the side to be formed and a supply / discharge port 4A provided on the valve plate 4 and communicating with the cylinder port 6A are provided.
そして、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプが動作すると、シリンダブロック１は弁板４に摺動しながら中心軸Ａの周りに回転し、ピストン２がシリンダ３内で中心軸Ａ方向に沿って往復摺動変位を繰返すことにより、給排ポート４Ａ及びシリンダポート６Ａを経由して作動油の吸入及び吐出が行われる。その際、シリンダ３内には、ピストン２が上死点から下死点までストロークして作動油の吸入を行うことによる負圧、及び下死点から上死点までストロークして作動油を押し退けることによる正圧が繰返し作用する。 When the variable displacement swash plate type axial piston pump operates, the cylinder block 1 rotates around the central axis A while sliding on the valve plate 4, and the piston 2 reciprocates along the central axis A in the cylinder 3. By repeating the sliding displacement, the hydraulic oil is sucked and discharged through the supply / discharge port 4A and the cylinder port 6A. At that time, in the cylinder 3, the piston 2 strokes from the top dead center to the bottom dead center and sucks the hydraulic oil, and the stroke from the bottom dead center to the top dead center is pushed away. The positive pressure due to this acts repeatedly.
また、シリンダブロック１が回転すると、ピストン２がシリンダブロック１の中心軸Ａの周りに回転するので、ピストン２にはシリンダブロック１の中心軸Ａから遠心方向側（半径方向外側）へ向かう遠心力が作用する。これにより、図９に示すようにピストン２はシリンダ３内で偏荷重を受けてシリンダブロック１の中心軸Ａに対して傾くので、ピストン２はシリンダ３内側の円筒面で片当りしながら摺動する。そのため、この接触部位において非常に高い摺動面圧が作用することになるので、シリンダ３の摺動面は摩耗や焼付き現象が発生し易くなっている。 Further, when the cylinder block 1 rotates, the piston 2 rotates around the central axis A of the cylinder block 1, so that the piston 2 exerts a centrifugal force from the central axis A of the cylinder block 1 toward the centrifugal direction side (radially outward). Works. As a result, as shown in FIG. 9, the piston 2 receives an uneven load in the cylinder 3 and tilts with respect to the central axis A of the cylinder block 1. To do. For this reason, a very high sliding surface pressure acts on the contact portion, and therefore, the sliding surface of the cylinder 3 is likely to be worn or seized.
そこで、シリンダ３の摺動面における摩耗や焼付き現象の発生を抑制するために、鉄系材料よりなるシリンダブロック１のシリンダ内側に、銅系材料の円筒成形体、すなわち銅合金ライナーを焼結により接合させ、この接合後の焼結材の密度を焼結前の円筒成形体よりも高密度化させた焼結接合シリンダブロックが従来技術の１つとして提案されている（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, in order to suppress the occurrence of wear and seizure on the sliding surface of the cylinder 3, a cylindrical molded body of copper-based material, that is, a copper alloy liner, is sintered inside the cylinder block 1 made of iron-based material. As a conventional technique, a sintered joint cylinder block in which the density of the sintered material after joining is made higher than that of the cylindrical molded body before sintering has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
この従来技術の焼結接合シリンダブロックは、シリンダ３内側に焼結された銅合金ライナーによってピストン２及びシリンダ３の焼付きによる両摺動面の固着を回避しているが、この銅合金ライナーは鉛青銅によって形成されており、その鉛含有率は１０％以上であるのが一般的であり、環境への影響等を考慮すると好ましくない。 This prior art sintered joint cylinder block avoids sticking of both sliding surfaces due to seizure of the piston 2 and the cylinder 3 by the copper alloy liner sintered inside the cylinder 3. It is generally formed of lead bronze, and the lead content is generally 10% or more, which is not preferable in consideration of environmental influences.
特に現在では、電気電子製品に対するＲｏＨＳ指令、及び廃棄自動車に対するＥＬＶ指令等、世界的な環境負荷物質使用削減の動向から、鉛含有銅合金の低鉛化が進められており、銅合金の鉛含有率を４％以下まで削減した上で、従来技術と同等以上の摺動性能を発揮するシリンダブロックを開発する必要がある。 In particular, the trend of reducing the use of environmentally hazardous substances, such as the RoHS directive for electrical and electronic products and the ELV directive for discarded vehicles, is currently leading to a reduction in lead-containing copper alloys. It is necessary to develop a cylinder block that exhibits sliding performance equivalent to or higher than that of the prior art while reducing the rate to 4% or less.
ここで、銅合金の鉛含有量を抑えたシリンダブロックの開発に役立つ従来技術の１つとして、銅及びスズを主成分とする青銅合金中にビスマス、ニッケル、及び硫黄がそれぞれ所定の割合で含有するように、銅及びスズに、ビスマス、ニッケル、及び硫黄を添加することにより、α銅中に片状の銅スズ系金属間化合物が析出した微細積層構造を有すると共に、ビスマスを含む金属微粒子が分散析出した共析相を出現させる青銅合金の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Here, as one of the prior arts useful for the development of a cylinder block with a reduced lead content of a copper alloy, bismuth, nickel, and sulfur are contained in a predetermined ratio in a bronze alloy mainly composed of copper and tin, respectively. As described above, by adding bismuth, nickel, and sulfur to copper and tin, the fine copper tin-based intermetallic compound is precipitated in α-copper, and the metal fine particles containing bismuth A method for producing a bronze alloy in which a co-deposited phase that has been dispersed and precipitated is known (see, for example, Patent Document 2).
この従来技術の青銅合金の製造方法によって製造された青銅合金は、銅スズ系金属間化合物の微細積層構造及びビスマス等の金属微粒子の共析相によって優れた摩耗摩擦特性や耐焼付性を有するものであり、摺動部材として用いることができる。従って、上述した従来技術の青銅合金の製造方法で製造された特殊な青銅合金を用いて銅合金ライナーを形成し、この銅合金ライナーをシリンダの摺動面に適用すれば、鉛含有量を抑えつつ、シリンダの摺動面における摩耗や焼付き現象の発生を抑制できるように思える。 The bronze alloy produced by this prior art bronze alloy production method has excellent wear-friction characteristics and seizure resistance due to the micro-laminated structure of copper-tin intermetallic compound and the eutectoid phase of metal fine particles such as bismuth. It can be used as a sliding member. Therefore, if a copper alloy liner is formed using a special bronze alloy manufactured by the above-described conventional bronze alloy manufacturing method and this copper alloy liner is applied to the sliding surface of the cylinder, the lead content can be suppressed. However, it seems that the occurrence of wear and seizure on the sliding surface of the cylinder can be suppressed.
しかしながら、特許文献２に開示された従来技術の青銅合金の製造方法は、所定の温度範囲において２段階で進行する共析変態をビスマス、ニッケル、及び硫黄の添加元素で制御することにより、銅スズ系金属間化合物の微細積層構造及びビスマス等の金属微粒子の共析相を析出させるようにしているので、特殊な青銅合金を鋳造して製造する際にこれらの微細積層構造及び共析相を析出させる冷却温度条件が非常に厳密となり、製造上の管理が難しいことが問題になっている。従って、従来技術の青銅合金の製造方法で製造された青銅合金は、シリンダブロックのシリンダの摺動面に適用する摺動部材として適切ではない。 However, the conventional method for producing a bronze alloy disclosed in Patent Document 2 controls copper tin by controlling the eutectoid transformation that proceeds in two stages in a predetermined temperature range with additive elements of bismuth, nickel, and sulfur. It is designed to deposit a fine layered structure of intermetallic compounds and a eutectoid phase of fine metal particles such as bismuth, so when producing a special bronze alloy, these fine layered structure and eutectoid phase are deposited. The cooling temperature condition to be made becomes very strict, and it is a problem that manufacturing management is difficult. Therefore, the bronze alloy manufactured by the prior art bronze alloy manufacturing method is not suitable as a sliding member applied to the cylinder sliding surface of the cylinder block.
また、従来技術の青銅合金の製造方法は、上述したようにビスマス等の金属微粒子の共析相を分散析出させるためにビスマスを必須の添加元素としているが、このビスマスは希少金属であることから価格が高く、鉛の代替材として使用した場合には製造コストが大幅に増大することが懸念されている。そのため、このようにビスマスが使用される場合でも、ビスマスの添加量はできる限り少量であることが望ましいが、ビスマスは上述したように分散析出して共析変態温度を低下させるのに必要であるだけでなく、耐圧性を良くする元素であるので、ビスマスの添加量を減らすことで摺動部材における摩耗摩擦特性や耐焼付性等の摺動性能の低下を招く虞がある。 In addition, as described above, the conventional bronze alloy manufacturing method uses bismuth as an essential additive element to disperse and precipitate the eutectoid phase of metal fine particles such as bismuth, but this bismuth is a rare metal. When the price is high and it is used as a substitute for lead, there is a concern that the manufacturing cost will increase significantly. Therefore, even when bismuth is used in this way, it is desirable that the addition amount of bismuth be as small as possible, but bismuth is necessary to reduce the eutectoid transformation temperature by dispersion and precipitation as described above. In addition, since it is an element that improves pressure resistance, reducing the amount of bismuth added may reduce sliding performance such as wear friction characteristics and seizure resistance of the sliding member.
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができるシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art as described above. The purpose of the present invention is to easily and inexpensively form a coating layer suitable for the sliding surface of the cylinder and to exhibit excellent sliding performance. An object of the present invention is to provide a cylinder block casting method and a cylinder block cast by the method.
上記の目的を達成するために、本発明のシリンダブロックの鋳造方法は、回転軸と、この回転軸の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、前記シリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの鋳造方法において、高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、前記溶融状態の銅合金が前記シリンダ内側の円筒面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a casting method of a cylinder block according to the present invention is accommodated in a rotating shaft, a cylinder block that rotates around a central axis as the rotating shaft rotates, and a cylinder of the cylinder block. The cylinder block casting method for casting the cylinder block includes a high slidable additive element, which is used for forming a coating layer on the sliding surface of the cylinder block of a hydraulic rotating machine including a piston. An adhering step of adhering the molten copper alloy to the cylindrical surface inside the cylinder among the sliding surfaces of the cylinder block, and the cylinder in the state where the molten copper alloy is adhering to the cylindrical surface inside the cylinder The block is cooled while rotating around the central axis, and the highly slidable additive element is made to the central axis of the cylindrical surface inside the cylinder. It is characterized in that it comprises a localization step of unevenly distributed in the centrifugal direction.
このように構成した本発明は、付着工程及び偏在工程を実施してシリンダブロックを鋳造することにより、シリンダブロックのシリンダ内側の円筒面に対して高摺動性の添加元素が含有された銅合金から成る被覆層を形成させることができる。特に、本発明は、付着工程においてシリンダ内側の円筒面に付着させた溶融状態の銅合金を、偏在工程においてシリンダブロックを中心軸の周りに回転させながら冷却することにより、銅合金中に含まれる高摺動性の添加元素を実際の使用状況で摺動面圧が高くなる領域に集中して分布させることができるので、高摺動性の添加元素をシリンダ内側の円筒面全体に満遍なく行き渡らせなくてもシリンダにおける摩耗や焼付き現象を十分に抑えることができる。これにより、高摺動性の添加元素の使用量が少なくて済むので、製造コストを削減することができる。 The present invention configured as described above is a copper alloy containing an additive element having high slidability with respect to the cylinder surface inside the cylinder of the cylinder block by casting the cylinder block by performing the adhesion process and the uneven distribution process. A coating layer can be formed. In particular, the present invention is included in the copper alloy by cooling the molten copper alloy attached to the cylindrical surface inside the cylinder in the attaching step while rotating the cylinder block around the central axis in the uneven distribution step. Highly slidable additive elements can be concentrated and distributed in areas where the sliding surface pressure increases in actual usage conditions, so that the highly slidable additive elements can be distributed evenly over the entire cylindrical surface inside the cylinder. Even without this, wear and seizure in the cylinder can be sufficiently suppressed. Thereby, since the usage-amount of the highly slidable additive element may be small, manufacturing cost can be reduced.
さらに、本発明は、付着工程においてシリンダ内側の円筒面に付着させた溶融状態の銅合金を偏在工程において冷却して凝固させているが、高摺動性の添加元素をシリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側に偏在させるだけで良いので、冷却温度の厳密な管理を行う必要がなく、各工程を容易に実施することができる。このように、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。 Further, according to the present invention, the molten copper alloy adhered to the cylindrical surface inside the cylinder in the adhesion step is cooled and solidified in the uneven distribution step, but the highly slidable additive element is added to the cylindrical surface inside the cylinder. Of these, since it is only necessary to be unevenly distributed in the centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylinder block, it is not necessary to strictly control the cooling temperature, and each process can be easily performed. Thus, the coating layer suitable for the sliding surface of the cylinder can be easily and inexpensively formed, and excellent sliding performance can be exhibited.
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記高摺動性の添加元素の比重は銅の比重よりも大きいことを特徴としている。 The cylinder block casting method according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the specific gravity of the highly slidable additive element is larger than the specific gravity of copper.
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素の比重が銅の比重よりも大きいので、偏在工程においてシリンダブロックを中心軸の周りに回転させて生じる遠心力を高摺動性の添加元素に作用させることにより、シリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側への高摺動性の添加元素の移動を促進することができる。これにより、シリンダ内側の円筒面に形成される被覆層のうち実際の使用状況で摺動面圧が高くなる部分における高摺動性の添加元素の密度を高めることができ、ピストンが摺動することに伴ってシリンダ内側の円筒面が受ける影響を軽減させることができる。 Since the specific gravity of the additive element having high slidability is larger than the specific gravity of copper, the present invention configured as described above generates centrifugal force generated by rotating the cylinder block around the central axis in the uneven distribution process. By acting on the additive element, movement of the highly slidable additive element toward the centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylinder block in the cylindrical surface inside the cylinder can be promoted. As a result, the density of the highly slidable additive element in the portion of the coating layer formed on the cylindrical surface inside the cylinder where the sliding surface pressure becomes high in the actual use situation can be increased, and the piston slides. As a result, the influence on the cylindrical surface inside the cylinder can be reduced.
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記偏在工程は、前記シリンダの両端のうち前記ピストンの出入口側の一端を下方に向けた状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記ピストンの出入口側に偏在させることを特徴としている。 The cylinder block casting method according to the present invention is the cylinder block casting method according to the invention, wherein the uneven distribution step is configured so that one end of the piston on the inlet / outlet side of the both ends of the cylinder faces downward. The high-sliding additive element is unevenly distributed on the inlet / outlet side of the piston in the cylindrical surface inside the cylinder.
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素の比重が銅の比重よりも大きいので、偏在工程が実施されている間、シリンダの両端のうちピストンの出入口側の一端を下方に向けて高摺動性の添加元素に働く重力を有効に利用することにより、シリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側だけでなくピストンの出入口側への高摺動性の添加元素の移動を促進することができる。これにより、シリンダ内側の円筒面に形成される被覆層のうち摩耗や焼付き現象が特に発生し易いピストンの出入口側における高摺動性の添加元素の密度を効果的に高めることができ、ピストンが往復運動を繰り返すことによってシリンダ内側の円筒面のうちピストンの出入口側が受ける影響を軽減させることができる。 Since the specific gravity of the highly slidable additive element is larger than the specific gravity of copper, the present invention configured in this way has one end on the piston inlet / outlet side of both ends of the cylinder downward while the uneven distribution step is being performed. By making effective use of the gravity acting on the additive element with high slidability, the high-sliding not only on the centrifugal direction side but also on the piston inlet / outlet side with respect to the central axis of the cylinder block on the cylindrical surface inside the cylinder The movement of the additive element can be promoted. As a result, the density of the highly slidable additive element on the inlet / outlet side of the piston, which is particularly susceptible to wear and seizure phenomena, of the coating layer formed on the cylindrical surface inside the cylinder can be effectively increased. By repeating the reciprocating motion, the influence of the piston inlet / outlet side of the cylindrical surface inside the cylinder can be reduced.
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記高摺動性の添加元素は、鉛及びビスマスのうち少なくとも一方から成ることを特徴としている。 The cylinder block casting method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the highly slidable additive element comprises at least one of lead and bismuth.
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素として例えば鉛を使用した場合には、シリンダの摺動面における摺動性能を安価に向上させることができる。一方、世界的な環境負荷物質使用削減の動向を考慮し、銅合金に含まれる鉛含有量を削減する必要があるので、鉛と性質が良く似たビスマスを代替物質として使用することにより、国際的な環境保護への要請に十分に応じることができる。また、高摺動性の添加元素として例えば所定の規制値を超えない量の安価な鉛と高価なビスマスとを併用することにより、銅合金中の鉛含有量を抑えつつ、シリンダの摺動面においてさらに高い摺動性能を発揮するシリンダブロックを作成することができる。 The present invention configured as described above can improve the sliding performance on the sliding surface of the cylinder at a low cost when, for example, lead is used as the additive element having high slidability. On the other hand, it is necessary to reduce the lead content in copper alloys in consideration of the global trend of reducing the use of environmentally hazardous substances. Therefore, by using bismuth, which has similar properties to lead, as an alternative substance, Can fully meet the demands of environmental protection. In addition, as a high slidability additive element, for example, by using a combination of inexpensive lead and expensive bismuth that do not exceed a predetermined regulation value, the sliding surface of the cylinder is suppressed while suppressing the lead content in the copper alloy. A cylinder block that exhibits even higher sliding performance can be created.
また、本発明に係るシリンダブロックは、前記発明において、回転軸と、この回転軸の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、前記溶融状態の銅合金が前記シリンダブロックの摺動面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むシリンダブロックの鋳造方法で鋳造され、前記被覆層は、前記高摺動性の添加元素が前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在して形成されたことを特徴としている。 The cylinder block according to the present invention includes, in the above invention, a rotating shaft, a cylinder block that rotates around the central axis as the rotating shaft rotates, and a piston that is accommodated in a cylinder of the cylinder block. Used for forming a coating layer on the sliding surface of the cylinder block of the hydraulic rotating machine, and using a molten copper alloy containing a highly slidable additive element in the cylinder block among the sliding surfaces of the cylinder block An adhesion step of attaching to the inner cylindrical surface; and in a state where the molten copper alloy is attached to the sliding surface of the cylinder block, the cylinder block is cooled while rotating around the central axis, Casting by a casting method of a cylinder block including a step of unevenly distributing a dynamic additive element to a centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylindrical surface inside the cylinder Is, the coating layer is characterized in that the additional element of the high slidability is formed unevenly distributed in the centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylindrical surface of the cylinder inner.
このように構成した本発明は、付着工程及び偏在工程が実施されて鋳造されたシリンダブロックのシリンダ内側の円筒面に、高摺動性の添加元素がシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側に偏在した被覆層が形成されているので、実際の使用状況においてピストンがシリンダ内側で往復移動する際にピストンをこの被覆層の高摺動性の添加元素が密集した部分に的確に摺動させることができる。これにより、シリンダの摺動面を被覆層で保護することができるので、シリンダブロックの耐久性を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, a highly slidable additive element is arranged on the centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylinder block on the cylindrical surface inside the cylinder of the cylinder block cast by performing the adhesion process and the uneven distribution process. Since the coating layer that is unevenly distributed is formed, when the piston reciprocates inside the cylinder in the actual use situation, the piston is accurately slid into the portion where the additive elements having high slidability are densely packed. be able to. Thereby, since the sliding surface of a cylinder can be protected with a coating layer, durability of a cylinder block can be improved.
本発明のシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、製造上の管理が容易な付着工程と偏在工程を実施してシリンダ内側の円筒面にシリンダの摺動面として機能する被覆層を形成し、この被覆層において摺動面圧が高くなる領域の高摺動性の添加元素の存在確率を高めることにより、高摺動性の添加元素の添加量を減らしても高い摺動性能を確保できるので、その添加量の減少を十分に補うことができる。従って、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。 According to the cylinder block casting method and the cylinder block cast by the method of the present invention, the attachment process and the uneven distribution process, which are easy to manage in manufacturing, are performed and the cylinder surface inside the cylinder functions as a sliding surface of the cylinder. Even if the addition amount of the high slidability additive element is reduced by increasing the existence probability of the high slidability additive element in the region where the sliding surface pressure is high in this coating layer Since sliding performance can be ensured, a decrease in the amount added can be sufficiently compensated. Therefore, a coating layer suitable for the sliding surface of the cylinder can be easily and inexpensively formed, and excellent sliding performance can be exhibited.
以下、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを実施するための形態を図に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a method for casting a cylinder block according to the present invention and a mode for carrying out a cylinder block cast by the method will be described with reference to the drawings.
［シリンダブロックの鋳造方法の第１実施形態］
本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第１実施形態は、例えば液圧回転機のシリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられる。この液圧回転機は、例えば可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）７から成っている。
[First Embodiment of Cylinder Block Casting Method]
1st Embodiment of the casting method of the cylinder block which concerns on this invention is used for formation of the coating layer with respect to the sliding surface of the cylinder block of a hydraulic rotary machine, for example. This hydraulic rotating machine is composed of, for example, a variable displacement swash plate type axial piston pump (hereinafter referred to as a hydraulic pump for convenience) 7.
この油圧ポンプ７は、図１に示すように外殻を形成するケーシング８と、このケーシング８の中央部において軸線周りに回転可能に設けられた回転軸９と、この回転軸９の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロック１と、このシリンダブロック１の各シリンダ３にそれぞれ収容される複数のピストン２とを備えている。 As shown in FIG. 1, the hydraulic pump 7 includes a casing 8 that forms an outer shell, a rotating shaft 9 that is rotatable around an axis at the center of the casing 8, and the rotation of the rotating shaft 9. And a plurality of pistons 2 accommodated in the respective cylinders 3 of the cylinder block 1.
ケーシング８は、回転軸９及びシリンダブロック１等の各部材を覆う筒状のケーシング本体１２と、このケーシング本体１２の両端側を閉塞するフロントケーシング１３及びリヤケーシング１４とから成っている。そして、リヤケーシング１４は、シリンダブロック１内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路１５Ａ，１５Ｂを有している。これらの給排通路１５Ａ，１５Ｂは、作動油の吸込側及び吐出側に設けられた図示しない配管等に接続されている。 The casing 8 includes a cylindrical casing body 12 that covers each member such as the rotary shaft 9 and the cylinder block 1, and a front casing 13 and a rear casing 14 that close both ends of the casing body 12. The rear casing 14 has a pair of supply / discharge passages 15 </ b> A and 15 </ b> B through which hydraulic oil is supplied to or discharged from the cylinder block 1. These supply / discharge passages 15A and 15B are connected to piping (not shown) or the like provided on the suction side and the discharge side of the hydraulic oil.
回転軸９は、フロントケーシング１３とリヤケーシング１４との間に軸受１６，１７等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸９は、フロントケーシング１３から軸線方向に突出する突出端９Ａが形成されており、この突出端９Ａ側が、例えばディーゼルエンジン等の図示しない原動機によって回転駆動される。シリンダブロック１は、回転軸９の外周側にスプライン結合され、回転軸９と共に一体となって回転するようになっている。そして、シリンダブロック１は、両端面のうちフロントケーシング１３側の一端が後述の斜板１１に対向して配置され、両端面のうちリヤケーシング１４側の他端は後述の弁板４に摺接するようになっている。 The rotary shaft 9 is rotatably supported between the front casing 13 and the rear casing 14 via bearings 16 and 17 and the like. Further, the rotating shaft 9 is formed with a protruding end 9A protruding in the axial direction from the front casing 13, and the protruding end 9A side is rotationally driven by a motor (not shown) such as a diesel engine. The cylinder block 1 is splined to the outer peripheral side of the rotary shaft 9 and rotates together with the rotary shaft 9. The cylinder block 1 is arranged such that one end on the front casing 13 side of both end faces is opposed to a swash plate 11 described later, and the other end on the rear casing 14 side of both end faces is in sliding contact with a valve plate 4 described later. It is like that.
シリンダブロック１は、内部に各ピストン２を包含する上述の複数のシリンダ３を有しており、これらの各シリンダ３は、回転軸９を中心としてシリンダブロック１の中心軸の周りに一定の間隔をおいて離間され、シリンダブロック１の中心軸の軸線方向、すなわち回転軸９の軸線方向に対して平行に配置されている。そして、各シリンダ３の一端には、後述の弁板４を介してリヤケーシング１４の給排通路１５Ａ，１５Ｂに対して間欠的に連通又は遮断されるシリンダポート６Ａが形成されている。 The cylinder block 1 has the above-described plurality of cylinders 3 including the pistons 2 therein, and each of the cylinders 3 has a fixed interval around the central axis of the cylinder block 1 around the rotation axis 9. And arranged parallel to the axial direction of the central axis of the cylinder block 1, that is, the axial direction of the rotary shaft 9. A cylinder port 6A is formed at one end of each cylinder 3 so as to intermittently communicate with or shut off the supply / discharge passages 15A and 15B of the rear casing 14 via a valve plate 4 described later.
また、油圧ポンプ７は、各ピストン２の端部に揺動可能にそれぞれ保持され、シリンダブロック１と共に回転する複数のシュー１０と、ケーシング８のうちフロントケーシング１３側に傾転可能に設けられ、各シュー１０が摺接する斜板１１と、各シュー１０を各ピストン２の押付力によって斜板１１側にそれぞれ押付ける複数のシュー押え１８と、フロントケーシング１３に設けられ、斜板１１を揺動可能に支持するクレイドル２０と、ケーシング８のうちリヤケーシング１４側に配置され、リヤケーシング１４とシリンダブロック１との間に設けられた弁板４と、斜板１１を傾転駆動する傾転アクチュエータ２３，２４とを備えている。 The hydraulic pump 7 is swingably held at the end of each piston 2 and provided with a plurality of shoes 10 that rotate together with the cylinder block 1 and the front casing 13 of the casing 8 so as to be tiltable. A swash plate 11 slidably contacting each shoe 10, a plurality of shoe pressers 18 that respectively press each shoe 10 against the swash plate 11 by the pressing force of each piston 2, and a front casing 13 are provided to swing the swash plate 11. A tilting actuator that tilts and drives the swash plate 11 and a cradle 20 that is supported, a valve plate 4 that is disposed on the rear casing 14 side of the casing 8 and is provided between the rear casing 14 and the cylinder block 1. 23, 24.
斜板１１は、クレイドル２０によって傾転可能に支持される斜板本体２２と、この斜板本体２２の表面側に固定して設けられ、シュー１０が摺動する平滑板１９と、回転軸９を挿通する軸挿通穴２２Ａとから成っている。なお、この軸挿通穴２２Ａの大きさは、回転軸９を挿通した状態において回転軸９が斜板１１の傾転動作の妨げとならないように設定されている。また、平滑板１９は、軸挿通穴２２Ａと同様に中央部がくり抜かれ、回転軸９を挿通させる軸挿通穴１９Ａを有しており、ドーナツ型の円盤状に形成されている。 The swash plate 11 is fixedly provided on the surface side of the swash plate main body 22 supported by the cradle 20 so as to be tiltable, a smooth plate 19 on which the shoe 10 slides, and the rotary shaft 9. It consists of the shaft insertion hole 22A which penetrates. The size of the shaft insertion hole 22 </ b> A is set so that the rotation shaft 9 does not hinder the tilting operation of the swash plate 11 when the rotation shaft 9 is inserted. The smooth plate 19 has a shaft insertion hole 19A through which the central portion is hollowed and the rotation shaft 9 is inserted, like the shaft insertion hole 22A, and is formed in a donut-shaped disk shape.
クレイドル２０は、斜板１１の裏面側に配置され、ケーシング８のフロントケーシング１３に固定されている。また、クレイドル２０には、回転軸９を挟んで左右あるいは上下に離間した一対の傾転摺動面２０Ａが設けられており、この傾転摺動面２０Ａは、斜板１１を傾転可能に支持するように凹湾曲状の円弧面に形成されている。そして、斜板本体２２がフロントケーシング１３側にクレイドル２０の傾転摺動面２０Ａを介して傾転可能に取付けられている。また、傾転アクチュエータ２３，２４は、外部から傾転制御圧が給排されて加えられる傾転制御圧に応じて斜板１１の傾転角を可変に制御している。 The cradle 20 is disposed on the back side of the swash plate 11 and is fixed to the front casing 13 of the casing 8. In addition, the cradle 20 is provided with a pair of tilting sliding surfaces 20A that are spaced apart from each other on the left and right or up and down with the rotating shaft 9 interposed therebetween. The tilting sliding surfaces 20A can tilt the swash plate 11. It is formed in the concave curved circular arc surface so that it may support. And the swash plate main body 22 is attached to the front casing 13 side via the tilt sliding surface 20A of the cradle 20 so that it can tilt. Further, the tilt actuators 23 and 24 variably control the tilt angle of the swash plate 11 in accordance with the tilt control pressure applied by supplying and discharging the tilt control pressure from the outside.
各シュー１０は、各ピストン２からの押付力でシュー押え１８等を介して斜板１１の平滑板１９の表面１９Ｂにそれぞれ押付けられた状態で保持されている。弁板４は、シリンダブロック１の両端面のうちリヤケーシング１４側の端面に摺接し、シリンダブロック１を回転軸９と共に回転可能に支持している。また、弁板４には、眉形状を有する一対の給排ポート４Ａが形成されており、これらの給排ポート４Ａは、リヤケーシング１４の給排通路１５Ａ，１５Ｂに連通され、シリンダブロック１が回転軸９の軸線周りに回転したときに各シリンダ３のシリンダポート６Ａに間欠的に連通するようになっている。 Each shoe 10 is held in a state where it is pressed against the surface 19B of the smooth plate 19 of the swash plate 11 via the shoe presser 18 and the like by the pressing force from each piston 2. The valve plate 4 is in sliding contact with the end surface on the rear casing 14 side of both end surfaces of the cylinder block 1, and supports the cylinder block 1 together with the rotary shaft 9 so as to be rotatable. The valve plate 4 is formed with a pair of supply / discharge ports 4A having an eyebrow shape, and these supply / discharge ports 4A communicate with supply / discharge passages 15A, 15B of the rear casing 14 so that the cylinder block 1 When rotating around the axis of the rotary shaft 9, the cylinder port 6 </ b> A of each cylinder 3 is intermittently communicated.
ここで、エンジン等の原動機によって回転軸９を回転駆動させると、シリンダブロック１が回転軸９の軸線周りに回転軸９と一体となって回転する。このとき、斜板１１は回転軸９の軸線に対して傾いているので、ピストン２は、シリンダ３内を上死点から下死点へ向けて摺動する吸入工程と、シリンダ３内を下死点から上死点へ向けて摺動する吐出工程とを繰り返す。 Here, when the rotary shaft 9 is driven to rotate by a prime mover such as an engine, the cylinder block 1 rotates integrally with the rotary shaft 9 around the axis of the rotary shaft 9. At this time, since the swash plate 11 is inclined with respect to the axis of the rotary shaft 9, the piston 2 slides in the cylinder 3 from the top dead center toward the bottom dead center, and in the cylinder 3 The discharge process of sliding from the dead center to the top dead center is repeated.
従って、ピストン２の吸入工程では、例えば給排通路１５Ｂからシリンダ３内に作動油が吸込まれ、ピストン２の吐出工程では、シリンダ３内から給排通路１５Ａへ作動油が高圧の圧油として吐出される。なお、回転軸９の軸線に対する斜板１１の傾きによってピストン２のストローク長が増減されるので、傾転アクチュエータ２３，２４が斜板１１の傾転角を制御することにより、シリンダ３内における作動油の吸入量及び吐出量が調整される。 Accordingly, in the piston 2 suction process, for example, hydraulic oil is sucked into the cylinder 3 from the supply / discharge passage 15B, and in the piston 2 discharge process, the hydraulic oil is discharged from the cylinder 3 to the supply / discharge passage 15A as high pressure oil. Is done. Since the stroke length of the piston 2 is increased or decreased by the inclination of the swash plate 11 with respect to the axis of the rotary shaft 9, the tilt actuators 23 and 24 operate in the cylinder 3 by controlling the tilt angle of the swash plate 11. The oil intake and discharge are adjusted.
一方、ピストン２がシリンダ３内で往復移動する間、ピストン２には回転軸９から遠心方向側（半径方向側）に向かう遠心力が作用することにより、ピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することになるので、このシリンダ３内側の円筒面には本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法を用いて被覆層が形成されている。 On the other hand, while the piston 2 reciprocates in the cylinder 3, a centrifugal force acting on the piston 2 from the rotating shaft 9 toward the centrifugal direction side (radial direction side) acts on the piston 2. Since the sliding is performed while being in contact with each other, a coating layer is formed on the cylindrical surface inside the cylinder 3 by using the cylinder block casting method according to the first embodiment of the present invention.
以下、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを図２〜図５に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a method for casting a cylinder block according to a first embodiment of the present invention and a cylinder block cast by the method will be described in detail with reference to FIGS.
図２は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図、図３は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の偏在工程において銅合金中に含まれる鉛及びビスマスが偏在する様子を説明する図、図４は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の仕上げ工程を行う前のシリンダ内側の状態を示す図、図５は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a state in which the cylinder block is mounted on the rotating device in the attaching process and the uneven distribution process of the cylinder block casting method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which lead and bismuth contained in a copper alloy are unevenly distributed in the uneven distribution process of the casting method of the cylinder block, and FIG. 4 is a finishing process of the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of the main part of the coating layer on the sliding surface of the cylinder of the cylinder block cast by the cylinder block casting method according to the first embodiment of the present invention. FIG.
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、図２に示すように高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金２８をシリンダブロック１の摺動面のうちシリンダ３内側の円筒面に付着させる付着工程と、溶融状態の銅合金２８がシリンダ３内側の円筒面に付着した状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却し、図３に示すように高摺動性の添加元素をシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含んでいる。 The cylinder block casting method according to the first embodiment of the present invention uses a molten copper alloy 28 containing an additive element having high slidability as shown in FIG. 3, while the molten copper alloy 28 is adhered to the cylinder surface on the inner side of the cylinder 3, the cylinder block 1 is cooled while being rotated around the central axis A, and FIG. As shown in the figure, there is included an uneven distribution step in which an additive element having high slidability is unevenly distributed in the centrifugal direction side with respect to the central axis A of the cylinder block 1 in the cylindrical surface inside the cylinder 3.
具体的には、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、図２に示すように付着工程及び偏在工程においてシリンダブロック１の中心軸Ａの周りに回転する回転装置２５、及び被覆層３０（図４、図５参照）の型を形成する中子２９を用いている。回転装置２５は、例えばシリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側を上方へ向けた状態でシリンダ３の開口を塞ぐようにシリンダブロック１全体を包含し、シリンダブロック１を内部で保持する回転装置本体２５Ａと、この回転装置本体２５Ａの下部に穿設され、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側へ通じる湯道２６とを有している。また、中子２９は、例えばシリンダ３に勘挿されるピストン２よりも大きさが小さく設定された円筒体から成り、シリンダ３内側の円筒面と離間した状態でシリンダ３に挿入されるようになっている。 Specifically, the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention includes a rotating device 25 that rotates around the central axis A of the cylinder block 1 in the attaching process and the uneven distribution process, as shown in FIG. A core 29 that forms a mold of the covering layer 30 (see FIGS. 4 and 5) is used. The rotating device 25 includes, for example, the entire cylinder block 1 so as to block the opening of the cylinder 3 with the inlet / outlet side of the piston 2 facing upward of both ends of the cylinder 3 of the cylinder block 1. The rotating device main body 25 </ b> A to be held and a runner 26 which is drilled in the lower portion of the rotating device main body 25 </ b> A and leads to the valve plate 4 side at both ends of the cylinder block 1. The core 29 is formed of a cylindrical body whose size is set smaller than the piston 2 inserted into the cylinder 3, for example, and is inserted into the cylinder 3 in a state of being separated from the cylindrical surface inside the cylinder 3. ing.
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法では、溶融状態の銅合金２８中へ添加される高摺動性の添加元素は、例えば比重が銅の比重よりも大きい鉛２７ａ及びビスマス２７ｂから成っており、このうち鉛２７ａの添加量は所定の規制値以下に設定されている。 In the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention, the highly slidable additive elements added into the molten copper alloy 28 are, for example, lead 27a and bismuth 27b whose specific gravity is larger than that of copper. Of these, the amount of lead 27a added is set to a predetermined regulation value or less.
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、まずシリンダブロック１を加熱した後、シリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側を上方へ向けた状態でシリンダブロック１を回転装置本体２５Ａ内に設置し、付着工程及び偏在工程を実施する。 In the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention, the cylinder block 1 is first heated, and then the cylinder block 1 with the inlet / outlet side of the piston 2 facing upwards at both ends of the cylinder 3 of the cylinder block 1 is directed. Is installed in the rotating device main body 25A, and the adhesion process and the uneven distribution process are performed.
このとき、付着工程では、例えば加熱して溶かした溶融状態の銅合金２８に鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを添加した後、銅合金２８に圧力をかけて湯道２６から押し上げることにより、銅合金２８を回転装置本体２５Ａの内部へ注入することが行われる。これにより、溶融状態の銅合金２８が湯道２６、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側、及びシリンダポート６Ａを流通してシリンダ３の内部へ送り込まれ、シリンダ３内側の円筒面に付着する。 At this time, in the adhering step, for example, after adding lead 27a and bismuth 27b to the molten copper alloy 28 melted by heating, the copper alloy 28 is pushed up from the runner 26 by applying pressure to the copper alloy 28. Injection into the inside of the rotating device main body 25A is performed. As a result, the molten copper alloy 28 flows into the runner 26, the valve plate 4 side of the both ends of the cylinder block 1 and the cylinder port 6A, and is sent into the cylinder 3 so as to reach the cylindrical surface inside the cylinder 3. Adhere to.
そして、偏在工程は、このように溶融状態の銅合金２８がシリンダ３内側の円筒面に付着した状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却することにより、図３に示すように銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心力を受け、シリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側へ移動して偏在すると共に、銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが重力を受け、シリンダ３の両端のうち下方のシリンダポート６Ａ側へ移動して偏在し、図４に示すように溶融状態の銅合金２８が徐々に凝固してシリンダ３内側の円筒面に被覆層３０が形成される。 The uneven distribution step is shown in FIG. 3 by cooling while rotating the cylinder block 1 around the central axis A in a state where the molten copper alloy 28 adheres to the cylindrical surface inside the cylinder 3. Thus, the lead 27a and bismuth 27b in the copper alloy 28 receive a centrifugal force with respect to the central axis A of the cylinder block 1 and move to the centrifugal direction side with respect to the central axis A of the cylinder block 1 and are unevenly distributed. The lead 27a and bismuth 27b in the alloy 28 are subjected to gravity, move to the lower cylinder port 6A side of both ends of the cylinder 3 and are unevenly distributed, and the molten copper alloy 28 is gradually solidified as shown in FIG. Thus, the coating layer 30 is formed on the cylindrical surface inside the cylinder 3.
さらに、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程及び偏在工程を実施し、シリンダブロック１を回転装置本体２５Ａから取外して中子２９を除去した後、シリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層３０の一部を切削又は研削して加工除去する仕上げ工程を含んでおり、この仕上げ工程によって被覆層３０を所定の寸法、表面粗さに仕上げている。 Furthermore, in the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention, the attachment step and the uneven distribution step are performed, the cylinder block 1 is removed from the rotating device body 25A, the core 29 is removed, A finishing step is included in which a part of the coating layer 30 formed on the cylindrical surface is cut or ground to be removed by machining, and the coating layer 30 is finished to a predetermined size and surface roughness by this finishing step.
このようにして構成した本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ３内側に形成された被覆層３０は、図５に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側（半径方向外側）及びシリンダポート６Ａ側に偏在して形成されている。 The coating layer 30 formed on the inner side of the cylinder 3 of the cylinder block 1 cast by the cylinder block casting method according to the first embodiment of the present invention thus configured is composed of lead 27a and bismuth as shown in FIG. 27b is formed to be unevenly distributed on the centrifugal direction side (radially outer side) and the cylinder port 6A side with respect to the central axis A of the cylinder block 1 in the cylindrical surface inside the cylinder 3.
このように構成した本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、回転装置２５に設置されたシリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転装置２５と一体に回転させながらシリンダ３内側の円筒面に付着した溶融状態の銅合金２８を冷却することにより、ピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することで摺動面圧が高くなる領域に銅よりも高い摺動性能を示す鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを集中して分布させることができる。 According to the cylinder block casting method and the cylinder block cast by the method according to the first embodiment of the present invention configured as described above, the cylinder block 1 installed in the rotating device 25 is rotated around the central axis A. By cooling the molten copper alloy 28 adhering to the cylindrical surface inside the cylinder 3 while rotating integrally with the device 25, the piston 2 slides while sliding against the cylindrical surface inside the cylinder 3 while sliding. Lead 27a and bismuth 27b exhibiting higher sliding performance than copper can be concentrated and distributed in the region where the surface pressure is increased.
そのため、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂをシリンダ３内側の円筒面全体に満遍なく行き渡らせなくてもシリンダ３における摩耗や焼付き現象を十分に抑えることができる。これにより、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの使用量が少なくて済むので、製造コストを削減することができる。特に、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において中子２９をシリンダ３内側の円筒面と離間した状態でシリンダ３に挿入しておくことにより、銅合金２８の使用量も抑えることができる。 Therefore, the wear and seizure phenomenon in the cylinder 3 can be sufficiently suppressed without spreading the lead 27a and bismuth 27b evenly over the entire cylindrical surface inside the cylinder 3. Thereby, since the usage-amount of lead 27a and bismuth 27b may be small, manufacturing cost can be reduced. In particular, in the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention, the core 29 is inserted into the cylinder 3 in a state of being separated from the cylindrical surface inside the cylinder 3 in the attaching step, thereby The amount used can also be reduced.
さらに、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において溶融状態の銅合金２８を湯道２６からシリンダ３内へ注入することで簡単にシリンダ３内側に付着させることができ、その際に中子２９を使用してもシリンダブロック１を予め加熱しているので、溶融状態の銅合金２８をシリンダ３内側の円筒面と中子２９との隙間に円滑に流入させることができる。 Furthermore, in the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention, the molten copper alloy 28 can be easily attached to the inside of the cylinder 3 by pouring the molten copper alloy 28 from the runner 26 into the cylinder 3 in the attaching step. Even if the core 29 is used at that time, the cylinder block 1 is heated in advance, so that the molten copper alloy 28 can smoothly flow into the gap between the cylindrical surface inside the cylinder 3 and the core 29. Can do.
また、偏在工程では、溶融状態の銅合金２８を冷却して凝固させる際に冷却温度の厳密な管理を行わなくても、ピストン２の片当りを伴う摺動からシリンダ３を保護する被覆層３０を得ることができる。しかも、仕上げ工程では、中子２９を除去するだけで被覆層３０を加工除去する量が大幅に減少するので、仕上げ作業を迅速に進めることができる。このように、シリンダ３の摺動面に適した被覆層３０を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。 Further, in the uneven distribution process, the coating layer 30 that protects the cylinder 3 from sliding with one piece of the piston 2 does not need to be strictly controlled when the molten copper alloy 28 is cooled and solidified. Can be obtained. In addition, in the finishing process, the amount of processing and removal of the coating layer 30 can be greatly reduced simply by removing the core 29, so that the finishing operation can be proceeded quickly. Thus, the coating layer 30 suitable for the sliding surface of the cylinder 3 can be formed easily and inexpensively, and excellent sliding performance can be exhibited.
また、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、偏在工程において回転装置２５に設置したシリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させることにより、シリンダブロック１の中心軸Ａに対して鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが銅よりも大きい遠心力を受ける。そのため、これらの鉛２７ａ及びビスマス２７ｂは、図３に示すようにシリンダ３内側の円筒面に付着した溶融状態の銅合金２８中をシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側へ容易に移動することができる。 Moreover, the casting method of the cylinder block which concerns on 1st Embodiment of this invention is the center axis A of the cylinder block 1 by rotating the cylinder block 1 installed in the rotating apparatus 25 in the uneven distribution process around the center axis A. On the other hand, lead 27a and bismuth 27b receive a centrifugal force larger than that of copper. Therefore, these lead 27a and bismuth 27b are easily moved to the centrifugal direction side with respect to the central axis A of the cylinder block 1 in the molten copper alloy 28 attached to the cylindrical surface inside the cylinder 3 as shown in FIG. Can move.
これにより、図５に示すようにシリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層３０のうちピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することで摺動面圧が高くなる部分における鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの密度を高めることができる。従って、ピストン２がシリンダ３の摺動面に片当りしながら摺動した際には、ピストン２が被覆層３０のうち鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを多く含む部分に当たってシリンダ３が保護されるので、シリンダ３における摩耗や焼付き現象等の発生確率を減少させることができ、シリンダブロック１の高寿命化を図ることができる。 Thereby, as shown in FIG. 5, the sliding surface pressure becomes high because the piston 2 slides while colliding with the cylindrical surface inside the cylinder 3 in the coating layer 30 formed on the cylindrical surface inside the cylinder 3. The density of lead 27a and bismuth 27b in the portion can be increased. Therefore, when the piston 2 slides while being brought into contact with the sliding surface of the cylinder 3, the piston 3 hits the portion of the coating layer 30 containing a large amount of lead 27a and bismuth 27b, so that the cylinder 3 is protected. 3 can reduce the probability of occurrence of wear and seizure phenomenon, and the life of the cylinder block 1 can be extended.
また、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、溶融状態の銅合金２８に添加する高摺動性の添加元素として、安価な鉛２７ａを所定の規制値以下の量に限って使用し、さらにビスマス２７ｂを併用することにより、鉛２７ａが与える環境への影響とビスマス２７ｂの使用によって増加する製造コストの両面のバランスを上手くとりながら、銅合金２８中における高摺動性の添加元素の全体量を十分に確保することができる。これにより、シリンダ３の摺動面においてより高い摺動性能を発揮するシリンダブロック１を作成することができる。 Further, the casting method of the cylinder block according to the first embodiment of the present invention is limited to the amount of inexpensive lead 27a as a high slidability additive element added to the molten copper alloy 28 in an amount equal to or less than a predetermined regulation value. In addition, by using bismuth 27b in combination, the high slidability in the copper alloy 28 can be achieved while maintaining a good balance between the environmental impact of the lead 27a and the production cost increased by the use of bismuth 27b. A sufficient total amount of additive elements can be secured. Thereby, the cylinder block 1 which exhibits higher sliding performance on the sliding surface of the cylinder 3 can be created.
［シリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態］
図６は本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図、図７は本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。
[Second Embodiment of Cylinder Block Casting Method]
FIG. 6 is a view for explaining a state in which the cylinder block is mounted on the rotating device in the attaching process and the uneven distribution process of the second embodiment of the casting method of the cylinder block according to the present invention, and FIG. 7 shows the second embodiment of the present invention. It is a figure which expands and shows the principal part of the coating layer in the sliding surface of the cylinder of the cylinder block cast by the casting method of the cylinder block which concerns.
本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態は、前述した第１実施形態と異なり、例えば偏在工程は、図６に示すようにシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を下方に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却し、図７に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂをシリンダ３内側の円筒面のうちピストン２の出入口側に偏在させるようにしている。 The second embodiment of the method for casting a cylinder block according to the present invention is different from the first embodiment described above. For example, in the uneven distribution step, one end of the piston 2 on the inlet / outlet side of both ends of the cylinder 3 is shown in FIG. The cylinder block 1 is cooled while being rotated around the central axis A in the downward direction, and lead 27a and bismuth 27b are unevenly distributed on the inlet / outlet side of the piston 2 in the cylindrical surface inside the cylinder 3 as shown in FIG. I try to let them.
そして、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態は、付着工程及び偏在工程において第１実施形態で用いた回転装置２５に代えて図６に示す回転装置３５を用いている。この回転装置３５は、例えばシリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を下方へ向けた状態でシリンダ３の開口を塞ぐようにシリンダブロック１全体を包含し、シリンダブロック１を内部で保持する回転装置本体３５Ａと、この回転装置本体３５Ａの上部に穿設され、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側へ通じる湯道３６とを有している。 And the 2nd Embodiment of the casting method of the cylinder block which concerns on this invention uses the rotating apparatus 35 shown in FIG. 6 instead of the rotating apparatus 25 used in 1st Embodiment in the adhesion process and the uneven distribution process. The rotating device 35 includes the entire cylinder block 1 so as to close the opening of the cylinder 3 with one end on the inlet / outlet side of the piston 2 facing downward among both ends of the cylinder 3 of the cylinder block 1. The rotary device main body 35 </ b> A is held inside, and the runner 36 is formed in the upper part of the rotary device main body 35 </ b> A and communicates with the valve plate 4 side at both ends of the cylinder block 1.
このようにして構成した本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ３内側に形成された被覆層４０は、図７に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側（半径方向外側）及びピストン２の出入口側に偏在して形成されている。なお、その他の構成は第１実施形態と同じであり、同一又は対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略している。 The covering layer 40 formed on the inner side of the cylinder 3 of the cylinder block 1 cast by the method of casting a cylinder block according to the second embodiment of the present invention thus configured is composed of lead 27a and bismuth as shown in FIG. 27 b is formed in the cylindrical surface on the inner side of the cylinder 3 so as to be unevenly distributed with respect to the central axis A of the cylinder block 1 on the centrifugal direction side (radially outer side) and on the inlet / outlet side of the piston 2. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
このように構成した本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる他、シリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端が下方に向いた状態でシリンダブロック１を回転装置３５に装着して中心軸Ａの周りに回転させるようにしているので、溶融状態の銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが銅に働く重力よりも大きい重力を受ける。そのため、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂは、シリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側だけでなくピストン２の出入口側へ容易に移動することができる。 According to the cylinder block casting method and the cylinder block cast by the method according to the second embodiment of the present invention configured as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the cylinder 3 Since the cylinder block 1 is mounted on the rotating device 35 and rotated around the central axis A with one end of the piston 2 on the inlet / outlet side facing downward, both ends of the copper alloy 28 in the molten state Lead 27a and bismuth 27b are subject to greater gravity than that acting on copper. Therefore, the lead 27a and bismuth 27b can easily move not only to the centrifugal direction side but also to the entrance / exit side of the piston 2 with respect to the central axis A of the cylinder block 1 on the cylindrical surface inside the cylinder 3.
これにより、シリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層４０のうち特にピストン２が下死点までストロークした際に摺動面圧が高くなるピストン２の出入口側において鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの密度を効果的に高めることができる。従って、ピストン２が往復運動を繰り返してシリンダ３の摺動面のうちピストン２の出入口側に片当りしてもその影響が被覆層４０で緩和されることから、シリンダ３の耐久性を向上させることができ、シリンダブロック１を長持ちさせることができる。 As a result, the density of the lead 27a and the bismuth 27b on the inlet / outlet side of the piston 2 where the sliding surface pressure increases, particularly when the piston 2 strokes to the bottom dead center, of the coating layer 40 formed on the cylindrical surface inside the cylinder 3. Can be effectively increased. Therefore, even if the piston 2 repeats reciprocating motion and hits the entrance / exit side of the piston 2 on the sliding surface of the cylinder 3, the effect is alleviated by the coating layer 40, so that the durability of the cylinder 3 is improved. The cylinder block 1 can be made long lasting.
また、本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において第１実施形態のように溶融状態の銅合金２８に圧力をかけて回転装置２５の下部の湯道２６から押し上げなくても、溶融状態の銅合金２８を回転装置３５の上部の湯道３６から注ぎ込むだけでシリンダ３内側の円筒面に付着させることができるので、溶融状態の銅合金２８の付着作業をより簡単に行うことができる。 Further, the cylinder block casting method according to the second embodiment of the present invention pushes up the molten copper alloy 28 from the runner 26 at the lower part of the rotating device 25 by applying pressure to the molten copper alloy 28 as in the first embodiment in the attaching step. Even if it is not necessary, the molten copper alloy 28 can be attached to the cylindrical surface inside the cylinder 3 simply by pouring from the runner 36 at the top of the rotating device 35, so that the operation of attaching the molten copper alloy 28 is easier. Can be done.
なお、上述した本発明の第１、第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、高摺動性の添加元素として鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの双方を使用した場合について説明したが、この場合に限らず、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂのいずれか一方を使用しても良いし、高い摺動性能を示す元素であればその他の元素を使用しても良い。 In addition, although the casting method of the cylinder block which concerns on 1st, 2nd embodiment of this invention mentioned above demonstrated the case where both lead 27a and bismuth 27b were used as a highly slidable additive element, in this case Not limited to this, either one of lead 27a and bismuth 27b may be used, and other elements may be used as long as they exhibit high sliding performance.
また、本発明の第１、第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、偏在工程においてシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を上方又は下方に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却した場合について説明したが、この場合に限らず、例えば偏在工程においてシリンダブロック１の中心軸Ａを水平方向に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却しても良い。これにより、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを、シリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側においてこの中心軸Ａに沿って均一に分布した被覆層を形成することができる。 The casting method of the cylinder block according to the first and second embodiments of the present invention is the cylinder block 1 in a state in which one end on the inlet / outlet side of the piston 2 is directed upward or downward in both ends of the cylinder 3 in the uneven distribution step. However, the present invention is not limited to this case. For example, in the uneven distribution process, the cylinder block 1 is moved to the central axis in a state in which the central axis A is directed in the horizontal direction. You may cool, rotating around A. Thus, a coating layer in which lead 27a and bismuth 27b are uniformly distributed along the central axis A on the centrifugal direction side with respect to the central axis A of the cylinder block 1 in the cylindrical surface inside the cylinder 3 can be formed. it can.
１ シリンダブロック
２ ピストン
３ シリンダ
４ 弁板
７ 油圧ポンプ（可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ）
９ 回転軸
９Ａ 突出端
１０ シュー
１１ 斜板
１８ シュー押え
１９ 平滑板
２０ クレイドル
２０Ａ 傾転摺動面
２２ 斜板本体
２５，３５ 回転装置
２５Ａ，３５Ａ 回転装置本体
２６，３６ 湯道
２７ａ 鉛（高摺動性の添加元素）
２７ｂ ビスマス（高摺動性の添加元素）
２８ 銅合金
２９ 中子
３０，４０ 被覆層
1 Cylinder block 2 Piston 3 Cylinder 4 Valve plate 7 Hydraulic pump (variable displacement swash plate type axial piston pump)
9 Rotating shaft 9A Projecting end 10 Shoe 11 Swash plate 18 Shoe presser 19 Smooth plate 20 Cradle 20A Tilt sliding surface 22 Swash plate body 25, 35 Rotating device 25A, 35A Rotating device body 26, 36 Runway 27a Lead Dynamic additive element)
27b Bismuth (additive element with high slidability)
28 Copper alloy 29 Core 30, 40 Coating layer
Claims (5)
高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、
前記溶融状態の銅合金が前記シリンダ内側の円筒面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むことを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。 A hydraulic rotary machine having a rotary shaft, a cylinder block that rotates around the central axis as the rotary shaft rotates, and a piston that is housed in a cylinder of the cylinder block, with respect to the sliding surface of the cylinder block In a casting method of a cylinder block used for forming a coating layer and casting the cylinder block,
An adhesion step of adhering a molten copper alloy containing an additive element having high slidability to the cylindrical surface inside the cylinder among the sliding surfaces of the cylinder block;
In a state where the molten copper alloy adheres to the cylindrical surface inside the cylinder, the cylinder block is cooled while rotating around the central axis, and the highly slidable additive element is transferred to the cylindrical surface inside the cylinder. A method of casting a cylinder block, comprising: a step of unevenly distributing to the centrifugal direction side with respect to the central axis.
前記高摺動性の添加元素の比重は銅の比重よりも大きいことを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。 The cylinder block casting method according to claim 1,
A method for casting a cylinder block, wherein the specific gravity of the additive element having high slidability is greater than the specific gravity of copper.
前記偏在工程は、前記シリンダの両端のうち前記ピストンの出入口側の一端を下方に向けた状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記ピストンの出入口側に偏在させることを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。 In the casting method of the cylinder block according to claim 2,
The uneven distribution step is performed by cooling the cylinder block while rotating the cylinder block around the central axis in a state in which one end of the piston on the inlet / outlet side of the both ends of the cylinder faces downward, and the highly slidable additive element Of the cylinder block inside the cylinder surface on the inner side of the cylinder.
前記高摺動性の添加元素は、鉛及びビスマスのうち少なくとも一方から成ることを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。 In the casting method of the cylinder block according to any one of claims 1 to 3,
The cylinder block casting method, wherein the highly slidable additive element comprises at least one of lead and bismuth.
前記被覆層は、前記高摺動性の添加元素が前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在して形成されたことを特徴とするシリンダブロック。 A hydraulic rotary machine having a rotary shaft, a cylinder block that rotates around the central axis as the rotary shaft rotates, and a piston that is housed in a cylinder of the cylinder block, with respect to the sliding surface of the cylinder block An adhesion step for forming a coating layer, and attaching a molten copper alloy containing a highly slidable additive element to a cylindrical surface inside the cylinder among the sliding surfaces of the cylinder block; and the molten state In a state where the copper alloy adheres to the sliding surface of the cylinder block, the cylinder block is cooled while rotating around the central axis, and the highly slidable additive element is removed from the cylindrical surface inside the cylinder. Cast by a casting method of a cylinder block including an uneven distribution step of unevenly distributing in the centrifugal direction side with respect to the central axis,
The cylinder block according to claim 1, wherein the coating layer is formed such that the highly slidable additive element is unevenly distributed on the centrifugal direction side with respect to the central axis of the cylindrical surface inside the cylinder.
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