JP5101879B2 - Sliding structure - Google Patents

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Description

本発明は、潤滑油中で用いられる摺動構造に関し、特に、摺動部材と被摺動部材との間における摩擦係数を小さくした摺動構造に関するものである。   The present invention relates to a sliding structure used in lubricating oil, and more particularly to a sliding structure in which a friction coefficient between a sliding member and a sliding member is reduced.

従来から、摺動部材の摺動面に対して硬化処理を施して、摺動面に硬化処理層を形成した摺動部材が用いられている。そして、摺動面に金属クロムとクロム窒化物との混合被膜を硬化処理層として形成したり、摺動面に対して浸炭焼入れ等を施して硬化処理層を形成したりしている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a sliding member is used in which a curing process is performed on a sliding surface of a sliding member and a curing layer is formed on the sliding surface. Then, a mixed coating of metallic chromium and chromium nitride is formed as a hardened layer on the sliding surface, or a hardened layer is formed by carburizing and quenching the sliding surface.

摺動面に硬化処理層を形成することによって、摺動面における耐摩耗性及び耐焼付け性を向上させている。このようにして、硬化処理を施した摺動部材の摺動面における耐摩耗性を大きくすることができるが、逆に硬化処理を施した摺動面が被摺動部材の摺動面に摺接することによって、被摺動部材の摺動面を摩耗させていた。   By forming a hardened layer on the sliding surface, the wear resistance and seizure resistance on the sliding surface are improved. In this way, the wear resistance of the sliding surface of the sliding member subjected to the curing treatment can be increased, but conversely the sliding surface subjected to the curing treatment slides on the sliding surface of the sliding member. By contacting, the sliding surface of the sliding member was worn.

しかも、摺動部材が被摺動部材の摺動面を摩耗させるのにともなって、摺動部材の摺動抵抗が大きくなり、摺動構造における作動をスムーズに行わせることができなかった。
このため、摺動部材を用いた摺動構造の寿命が限られるばかりでなく、摺動構造を用いた機器の性能を低下させていた。
Moreover, as the sliding member wears the sliding surface of the sliding member, the sliding resistance of the sliding member increases, and the operation of the sliding structure cannot be performed smoothly.
For this reason, not only the lifetime of the sliding structure using the sliding member is limited, but also the performance of the equipment using the sliding structure is lowered.

最近では、潤滑油中で摺動する内燃機関、油圧機器などの機械部品においても、摺動構造によって消費されるエネルギーを低減させることや、被摺動部材の摺動面を摩耗させないようにすることなどが要求されている。また、環境問題の面からも悪影響が出ないようにするため、摺動面の摩耗によって生じる摩耗クズを低減させたり、機械的損失を低減させてエネルギーの消費を低く抑えたいという要求が高まってきている。特に、摩擦損失が大きく摺動条件の厳しい部位においては、摺動抵抗を低下させて摩耗による摩耗クズの発生や機械的損失を低減させることが望まれている。   Recently, even in mechanical parts such as internal combustion engines and hydraulic equipment that slide in lubricating oil, the energy consumed by the sliding structure is reduced and the sliding surface of the sliding member is prevented from being worn. That is required. In addition, in order not to adversely affect the environmental problems, there is an increasing demand for reducing energy consumption by reducing wear debris caused by wear on the sliding surface or reducing mechanical loss. ing. In particular, in a region where friction loss is large and the sliding conditions are severe, it is desired to reduce the sliding resistance to reduce the generation of wear debris and mechanical loss due to wear.

摺動部材の摺動面における滑り性を向上させるために、摺動面にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を被覆したものが提案されており、摺動面に形成した硬化処理層の表面にDLC膜を形成したピストン(特許文献1参照)や、DLC膜を表面に被覆したピストンを有し、同ピストンが摺動する相手部材である、シリンダに嵌合されたブッシュを、銅合金にて構成した流体機械(特許文献2参照)などが提案されている。   In order to improve the slidability of the sliding surface of the sliding member, it has been proposed that the sliding surface is coated with a DLC (diamond-like carbon) film, and the surface of the cured layer formed on the sliding surface is DLC. A bushing fitted with a cylinder, which has a piston with a membrane (see Patent Document 1) and a piston with a DLC membrane coated on its surface, and which is a mating member with which the piston slides, is made of a copper alloy. A fluid machine (see Patent Document 2) has been proposed.

また、アモルファスカーボン被膜における表面の水素含有量を10at%(原子数割合をat%として表す。)以下に限定した摺動部材(特許文献3参照)も提案されている。これらの特許文献1〜3に記載されたものを本発明における従来例として、それぞれ従来例1〜従来例3として、以下ではそれぞれの構成に関する概略を説明する。   There has also been proposed a sliding member (see Patent Document 3) in which the hydrogen content on the surface of the amorphous carbon film is limited to 10 at% (the atomic ratio is expressed as at%) or less. As the conventional examples in the present invention, those described in Patent Documents 1 to 3 as Conventional Examples 1 to 3, respectively, the outline of each configuration will be described below.

従来例1として示す特許文献1に記載されたピストンは、アキシャルピストンポンプに用いられるピストンであって、図7にはその断面図を示している。図7に示すように、ピストン40の先端部には球状部41を備えており、球状部41には、図示せぬピストンシュ−が回動自在に装着されることになる。また、ピストン40の外表面には表面処理が施され、硬化処理層42と、DLC膜43とが形成されている。   The piston described in Patent Document 1 shown as Conventional Example 1 is a piston used in an axial piston pump, and FIG. 7 shows a cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 7, the tip of the piston 40 is provided with a spherical portion 41, and a piston shoe (not shown) is rotatably mounted on the spherical portion 41. Further, the outer surface of the piston 40 is subjected to a surface treatment, and a hardening treatment layer 42 and a DLC film 43 are formed.

即ち、鉄製のピストン40の表面に対して軟窒化処理が施されて、硬化処理層42を形成している。軟窒化処理が施された硬化処理層には、化合物層と、その下の拡散層とが構成されることになる。そこで、硬化処理層が形成された表面に対して研磨処理を施すことで、前記化合物層を除去するとともに、表面を平滑化している。このようにして、化合物層を除いた層が、硬化処理層42として形成されている。   That is, a soft nitriding process is performed on the surface of the iron piston 40 to form the hardened layer 42. A compound layer and a diffusion layer below the compound layer are formed in the hardened layer that has been subjected to the soft nitriding treatment. Therefore, by polishing the surface on which the cured layer is formed, the compound layer is removed and the surface is smoothed. In this way, a layer excluding the compound layer is formed as the cured layer 42.

そして、硬化処理層42を形成したピストン40の外表面に、DLC膜43を被覆することになる。DLC膜43が形成されることによって、ピストン40の外表面における摩擦係数を小さくすることができ、滑り性を向上させることができる。   Then, the DLC film 43 is coated on the outer surface of the piston 40 on which the cured layer 42 is formed. By forming the DLC film 43, the friction coefficient on the outer surface of the piston 40 can be reduced, and the slipperiness can be improved.

従来例2として示す特許文献2に記載されたピストンも、アキシャルピストンポンプに用いられるピストン53であって、図8にはその断面図を示している。図8に示すように、図示せぬポンプ軸と同期して回転駆動するシリンダブロック50には、円周方向に等間隔で複数の穿設されたブッシュ穴51が形成されている。   The piston described in Patent Document 2 shown as Conventional Example 2 is also a piston 53 used in an axial piston pump, and FIG. 8 shows a sectional view thereof. As shown in FIG. 8, a cylinder block 50 that is rotationally driven in synchronization with a pump shaft (not shown) is formed with a plurality of bush holes 51 that are formed at equal intervals in the circumferential direction.

ブッシュ穴51にはブッシュ52が圧挿されている。ブッシュ52は中空に形成されており、リン青銅、アルミニウム青銅、マンガン青銅、各種黄銅等の軸受材として好適な銅合金によって構成されている。ブッシュ52の中空部における内周面には、ピストン53が往復摺動可能に装着されている。   A bush 52 is press-fitted into the bush hole 51. The bush 52 is formed in a hollow shape and is made of a copper alloy suitable as a bearing material such as phosphor bronze, aluminum bronze, manganese bronze, and various brasses. A piston 53 is slidably mounted on the inner peripheral surface of the hollow portion of the bush 52.

ピストン53の根元部には球面継手55を介してピストンシュ−54が、回動自在に取り付けられている。ピストンシュ−54に設けたスラストプレート56が、可変に斜板角を調整できる斜板57に当接しており、シリンダブロック50の回転に伴って、ピストンシュ−54は斜板面上を摺動する。ピストンシュ−54が斜板面上を摺動することによって、ピストン53はブッシュ52内を往復摺動することができる。   A piston shoe 54 is rotatably attached to the root portion of the piston 53 via a spherical joint 55. A thrust plate 56 provided on the piston shoe 54 is in contact with a swash plate 57 whose swash plate angle can be adjusted variably. As the cylinder block 50 rotates, the piston shoe 54 slides on the swash plate surface. To do. The piston 53 can reciprocate in the bush 52 by sliding the piston shoe 54 on the swash plate surface.

ピストン53は母材が特殊鋼等の鉄系材料から構成されており、その外面全体にはDLC膜58が被覆されている。また、シリンダ側のブッシュ52は銅合金にて構成されている。この構成によって、ピストン53の外面に形成したDLC膜58により摺動摩擦係数を小さくすることができ、ブッシュ52との滑り性を向上させることができるとしている。   The piston 53 is made of a ferrous material such as special steel as a base material, and the entire outer surface thereof is covered with a DLC film 58. The cylinder-side bush 52 is made of a copper alloy. With this configuration, the sliding friction coefficient can be reduced by the DLC film 58 formed on the outer surface of the piston 53, and the slidability with the bush 52 can be improved.

また、ピストン53の耐摩耗性を向上させることができ、しかも、シリンダ側のブッシュ52を銅合金にて構成したことによって、DLC膜58が形成されたピストン53との摺動面の摺動なじみ性を良好に保持することが可能になるとしている。   Further, the wear resistance of the piston 53 can be improved, and furthermore, the cylinder-side bush 52 is made of a copper alloy, so that the sliding compatibility with the piston 53 on which the DLC film 58 is formed is compatible. It is possible to maintain good properties.

従来例3として示す特許文献3に記載された摺動部材は、潤滑油中で摺動する内燃機関などの機械部品に用いることができる。ところで、従来の硬質炭素皮膜処理された摺動部材では、固体潤滑性があるにもかかわらず、潤滑油中では同等の表面粗さで且つ固体潤滑性を有しない皮膜処理摺動部材や超仕上げ加工された鋼製部材と、同じ程度の摩擦性能しか示さない、という問題があった。この問題点を解決するものとして、特許文献3に記載された摺動部材が提案されている。   The sliding member described in Patent Document 3 shown as Conventional Example 3 can be used for mechanical parts such as an internal combustion engine that slides in lubricating oil. By the way, the conventional hard carbon film-treated sliding member has a solid lubricity, but has a surface roughness equivalent to that in lubricating oil and does not have a solid lubricity, or a superfinished sliding member. There was a problem that it showed only the same degree of friction performance as the processed steel member. As a solution to this problem, a sliding member described in Patent Document 3 has been proposed.

そして、表面の水素含有量が10at%以下であるアモルファスカーボン膜を有する摺動部材を構成している。また、DLC膜を有する摺動部材とした場合には、DLC膜の表面にプラズマ窒素処理又はプラズマ酸素処理を施して、DLC膜における窒素含有量、酸素含有量を0.5at%以上30at%以下としている。   And the sliding member which has the amorphous carbon film whose surface hydrogen content is 10 at% or less is comprised. In addition, in the case of a sliding member having a DLC film, the surface of the DLC film is subjected to plasma nitrogen treatment or plasma oxygen treatment, and the nitrogen content and oxygen content in the DLC film are 0.5 at% or more and 30 at% or less. It is said.

DLC膜の表面における窒素含有量、酸素含有量を0.5at%以上30at%以下としたことによって、高硬度で表面が平滑となり、耐摩耗性に優れた硬質炭素皮膜摺動部材が提供できるとしている。
特開2000−320670号公報 特開2003−343450号公報 特開2000−297373号公報
By setting the nitrogen content and oxygen content on the surface of the DLC film to 0.5 at% or more and 30 at% or less, it is possible to provide a hard carbon film sliding member having a high hardness and a smooth surface and excellent wear resistance. Yes.
JP 2000-320670 A JP 2003-343450 A JP 2000-297373 A

ところで、DLC膜は非晶質硬質炭素膜として構成され、一般に炭素と水素とから構成されている。その特性としては、グラファイトとダイヤモンドとの中間における特性を有している。また、成膜方法や成膜条件によって、水素を含有しているDLC膜の機械的性質が大きく異なっており、その中でも一般に摺動特性と耐摩耗性とは、二律背反の関係といわれている。そして、一般にDLC被膜中の水素量が多いほど、硬度は低く、摩擦係数が低いとされている。   Incidentally, the DLC film is configured as an amorphous hard carbon film, and is generally composed of carbon and hydrogen. As its characteristics, it has characteristics intermediate between graphite and diamond. In addition, the mechanical properties of the DLC film containing hydrogen vary greatly depending on the film forming method and film forming conditions, and among them, the sliding characteristics and the wear resistance are generally said to have a trade-off relationship. In general, the greater the amount of hydrogen in the DLC film, the lower the hardness and the lower the coefficient of friction.

また、非晶質硬質炭素膜の中でも、物理気相蒸着(PVD法)などで作製した水素をほとんど含有しないDLC膜では、化学気相蒸着法(CVD法)で作製した水素を含有するDLC膜に比べて、潤滑油中においては低摩擦を発現することが知られている。これに対して、空気中において低摩擦性に優れる一般のDLC膜、即ち、水素を含有しているDLC膜は、潤滑油存在下では、その摩擦低減効果が小さいものであることが知られている。   In addition, among amorphous hard carbon films, DLC films containing almost no hydrogen produced by physical vapor deposition (PVD method) or the like, DLC films containing hydrogen produced by chemical vapor deposition (CVD method) are used. It is known that low friction is expressed in lubricating oil. On the other hand, it is known that a general DLC film excellent in low friction property in air, that is, a DLC film containing hydrogen has a small friction reducing effect in the presence of lubricating oil. Yes.

水素をほとんど含有しないPVD法で作製したDLC膜は、潤滑油中においては低摩擦を発現する利点を有しているが、PVD法で作製したDLC膜は、水素をほとんど含有しないため、一般的に皮膜硬度が高く、かつ硬質な溶融再凝固炭素粒子が付着しているため、表面に突起を形成している。   The DLC film produced by the PVD method containing almost no hydrogen has the advantage that low friction is expressed in the lubricating oil, but the DLC film produced by the PVD method is generally free of hydrogen. The film has a high film hardness and hard fused and re-solidified carbon particles are attached, so that protrusions are formed on the surface.

このため、特に水素をほとんど含有しないDLC膜を形成した摺動部材を用いて、例えばアルミ合金からなる被摺動部材に対して摺動を行うと、アルミ合金への攻撃性が高くなり、摩耗や焼き付きが発生してしまう問題があった。   For this reason, when a sliding member formed with a DLC film containing almost no hydrogen is slid against a sliding member made of, for example, an aluminum alloy, the aggression against the aluminum alloy becomes high, and wear There was a problem that burn-in occurred.

特許文献1、2に示されているピストンや流体機械では、DLC膜に含まれる水素含有量については言及されておらず、特に、潤滑油中で低摩擦を発現させるために、水素含有量を10at%以下としたDLC膜を用いる構成については、開示も示唆もされていない。また、特許文献3には、水素含有量が10at%以下であるDLC膜を皮膜した摺動部材を潤滑油中で用いることについての記載は行われているが、ドロップレット粒子の存在に対する対策は講じられていなかった。   In the pistons and fluid machines shown in Patent Documents 1 and 2, there is no mention of the hydrogen content contained in the DLC film, and in particular, in order to develop low friction in the lubricating oil, the hydrogen content is reduced. There is no disclosure or suggestion about a configuration using a DLC film of 10 at% or less. Patent Document 3 describes that a sliding member coated with a DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less is used in a lubricating oil. It was not taken.

ドロップレット粒子と呼ばれる硬質な溶融再凝固炭素粒子の存在に対する対策は、特許文献1、2においても開示や示唆は行われていないものである。また、特許文献1、2に開示されているDLC膜は、それぞれの文献中に特に明記されているものではないが、全体的な記載内容からするとCVD法で作成された水素を含有するDLC膜を用いているものと考えることができる。   A countermeasure against the presence of hard molten re-solidified carbon particles called droplet particles is not disclosed or suggested in Patent Documents 1 and 2. Further, the DLC films disclosed in Patent Documents 1 and 2 are not particularly specified in the respective documents, but from the overall description, the DLC films containing hydrogen prepared by the CVD method are described. Can be thought of as using.

特許文献3には、被覆したDLC膜の表面粗さを、中心線平均粗さRaで0.1μm以下にすることが好ましい旨の記載が行われているが、中心線平均粗さRaとドロップレット粒子の大きさとの間に存する関係についての対策は、開示も示唆もされていない。特に、中心線平均粗さRaは、粗さ曲線を中心線で折り返し、折り返した粗さ曲線と中心線とによって得られた面積を、粗さ曲線を求めるのに測定した長さで割った値をμmとして表わしたものである。   Patent Document 3 describes that the surface roughness of the coated DLC film is preferably 0.1 μm or less in terms of the center line average roughness Ra. No measures are disclosed or suggested about the relationship that exists between the size of the let particles. In particular, the centerline average roughness Ra is a value obtained by folding the roughness curve at the centerline and dividing the area obtained by the folded roughness curve and the centerline by the length measured to obtain the roughness curve. Is expressed as μm.

仮にドロップレット粒子の存在を無視した状態において、このときの状態を中心線平均粗さRaで表したDLC膜の表面粗さが0μmとなっていると仮定し、このDLC膜の表面に、例えば、直径が0.15μmである球形状のドロップレット粒子が存在していた場合について検討すると、次のようになる。   Assuming that the surface roughness of the DLC film, which represents the state at this time as the center line average roughness Ra, is 0 μm in the state where the presence of droplet particles is ignored, Considering the case where spherical droplet particles having a diameter of 0.15 μm are present, the following is obtained.

即ち、このとき粗さ曲線を求めるのに測定した長さの中に存在するドロップレット粒子の数が少なければ、直径が0.15μmである球形状のドロップレット粒子が存在しているにも係わらず、このときのDLC膜の表面粗さは、中心線平均粗さRaで0.1μm以下となってしまう。特に、粗さ曲線を求めるのに測定した長さの中に存在するドロップレット粒子の数が極端に少なければ、直径が0.15μmよりも大きなドロップレット粒子が存在していたとしても、DLC膜の表面粗さは、中心線平均粗さRaで0.1μm以下となる。   In other words, if the number of droplet particles present in the measured length for obtaining the roughness curve at this time is small, there is a spherical droplet particle having a diameter of 0.15 μm. However, the surface roughness of the DLC film at this time is 0.1 μm or less in terms of the center line average roughness Ra. In particular, if the number of droplet particles present in the measured length for obtaining the roughness curve is extremely small, even if droplet particles having a diameter larger than 0.15 μm are present, the DLC film The surface roughness is 0.1 μm or less in terms of the center line average roughness Ra.

ドロップレット粒子が存在することによって、ドロップレット粒子があたかもサンドペーパーにおける砂の役割を果たすことになる。このため、ドロップレット粒子の大きさが大きければ大きいほど、被摺動部材の摺動面を削り取ってしまう量や被摺動部材の摺動面を傷つけて形成した傷の深さも大きくなってしまう。   Due to the presence of the droplet particles, the droplet particles act as sand in sandpaper. For this reason, the larger the size of the droplet particles, the larger the amount of scraping the sliding surface of the sliding member and the depth of the scratch formed by scratching the sliding surface of the sliding member. .

このようにして、被摺動部材側がドロップレット粒子によって摩耗していくと、被摺動部材と被摺動部材との間には、隙間や切り傷によって形成される筋等が形成されることになる。摺動部材がピストンである場合には、シリンダ側が摩耗してしまうことになる。このようにして、シリンダとピストンとの間に隙間や筋等が形成されると、隙間や筋等から作動油が漏れ出てしまうことになる。このような状態になると、油圧機器の作動性能は大幅に低下することになる。   In this way, when the sliding member side is worn by the droplet particles, a gap or the like formed by a cut is formed between the sliding member and the sliding member. Become. When the sliding member is a piston, the cylinder side is worn. In this manner, when a gap or a streak is formed between the cylinder and the piston, the hydraulic oil leaks from the gap or the streak. In such a state, the operating performance of the hydraulic equipment is greatly reduced.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、潤滑油中で摺動する摺動面の摩擦係数を低減しつつ、耐磨耗性及び耐焼付き性を両立させた低摩擦摺動を行わせることにできる摺動構造を提供することにある。また、水素含有量を10at%以下としたDLC膜を被膜するときに付着されるドロップレット粒子に着目して、ドロップレット粒子による影響を低減させるようにしたものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and achieves both wear resistance and seizure resistance while reducing the friction coefficient of the sliding surface sliding in the lubricating oil. Another object of the present invention is to provide a sliding structure capable of causing low friction sliding. Further, focusing on the droplet particles attached when the DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less is coated, the influence of the droplet particles is reduced.

本発明の課題は請求項1〜4に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本発明では、潤滑油中で相対的な摺動を繰り返して行う摺動部材と被摺動部材とを備えた摺動構造において、前記摺動部材又は被摺動部材における一方の摺動面に、水素含有量が10at%以下であるDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が被覆され、前記被摺動部材又は前記摺動部材における他方の摺動面が、銅合金にて構成されてなり、前記DLC膜を被覆するときに付着したドロップレット粒子の頂部までの高さが、前記DLC膜を被覆した摺動面における粗さ曲線の中心線又は平均線から、0.05〜0.4μmに抑えられてなり、被覆した前記DLC膜の表面粗さが、中心線平均粗さRaで0.015〜0.053μmに形成され、及び最大高さRmaxで0.176〜0.497μmに形成されてなることを最も主要な特徴となしている。
The object of the present invention can be achieved by the inventions described in claims 1 to 4.
That is, according to the present invention, in the sliding structure including the sliding member and the sliding member that repeatedly perform relative sliding in the lubricating oil, one sliding of the sliding member or the sliding member is performed. The surface is coated with a DLC (diamond-like carbon) film having a hydrogen content of 10 at% or less, and the other sliding surface of the sliding member or the sliding member is made of a copper alloy, The height to the top of the droplet particles attached when the DLC film is coated is 0.05 to 0.4 μm from the center line or the average line of the roughness curve on the sliding surface coated with the DLC film. The surface roughness of the coated DLC film is suppressed to be 0.015 to 0.053 μm at the center line average roughness Ra, and 0.176 to 0.497 μm at the maximum height Rmax. The most important features and none There.

また、本発明では、DLC膜の厚さを特定したことを主要な特徴となしている。
更に、本発明では、DLC膜が被覆される摺動面を構成する部材を特定したことを主要な特徴となしている。
更にまた、本発明では、摺動部材と被摺動部材とを用いた用途を特定したことを主要な特徴となしている。
Further , the main feature of the present invention is that the thickness of the DLC film is specified.
Furthermore , the main feature of the present invention is that the member constituting the sliding surface covered with the DLC film is specified.
Furthermore , the main feature of the present invention is that the application using the sliding member and the sliding member is specified.

本発明では、潤滑油中での摺動抵抗を小さくするため、摺動部材又は被摺動部材における一方の摺動面に、水素含有量が10at%以下であるDLC膜を被覆し、DLC膜を被覆した摺動部材又は被摺動部材が摺動する他方の摺動面を、銅合金にて構成している。これにより、潤滑油中でDLC膜を被覆した部材の摺動面と、銅合金で構成した相手側の摺動面との間での摺動性を良好に保持することができるようになり、しかも、摺動面での焼付けの発生や銅合金側の摺動面の摩擦係数を低減できる。   In the present invention, in order to reduce the sliding resistance in the lubricating oil, a DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less is coated on one sliding surface of the sliding member or the sliding member. The other sliding surface on which the sliding member or the sliding member covered with is slid is made of a copper alloy. Thereby, it becomes possible to maintain good slidability between the sliding surface of the member coated with the DLC film in the lubricating oil and the mating sliding surface made of copper alloy, Moreover, the occurrence of seizure on the sliding surface and the friction coefficient of the sliding surface on the copper alloy side can be reduced.

このように、水素含有量が10at%以下であるDLC膜と銅合金とで構成したことにより、潤滑油中での摺動抵抗の低減、摺動なじみ性の向上、銅合金側における耐摩耗性の向上を同時に実現することができる。従って、摺動構造の信頼性を大いに高めることができる。   As described above, the DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less and the copper alloy reduce the sliding resistance in the lubricating oil, improve the sliding conformability, and wear resistance on the copper alloy side. Can be improved at the same time. Therefore, the reliability of the sliding structure can be greatly enhanced.

特に、油圧ピストンポンプ等におけるピストンとシリンダボアとの関係に、本発明を適用すれば、ピストンの摺動抵抗が低減し、ポンプとしての効率を大幅に向上させることができる。   In particular, if the present invention is applied to the relationship between a piston and a cylinder bore in a hydraulic piston pump or the like, the sliding resistance of the piston is reduced, and the efficiency as a pump can be greatly improved.

本発明では、DLC膜に存在するドロップレット粒子が、DLC膜における粗さ曲線の中心線又は平均線から0.05〜0.4μm内に収まるように形成しておくことができる。このように構成することにより、DLC膜を被覆した部材の摺動面を平滑状態とすることができ、潤滑油中での摺動性を更に良好に保つことができる。そして、摺動面での焼付けの発生や銅合金側の摺動面を摩耗させることを大幅に防止できる。
しかも、DLC膜に存在するドロップレット粒子の突出量を抑えておくことができるので、ドロップレットによって相手側部材を摩耗させるのを大幅に低減することができる。
In the present invention, the droplet particles present in the DLC film can be formed so as to be within 0.05 to 0.4 μm from the center line or average line of the roughness curve in the DLC film. By comprising in this way, the sliding surface of the member which coat | covered the DLC film can be made into a smooth state, and the slidability in lubricating oil can be kept further favorable. And generation | occurrence | production of the baking on a sliding surface and abrasion of the sliding surface by the side of a copper alloy can be prevented significantly.
And since the protrusion amount of the droplet particle | grains which exist in a DLC film can be suppressed, it can reduce significantly that an other party member is worn by a droplet.

また、DLC膜の表面粗さを、中心線平均粗さRaで0.015〜0.053μm内に収まるように形成し、及び最大高さRmaxで0.176〜0.497μm内に収まるように形成することで、DLC膜を被覆した部材の摺動面での平滑性を更に向上させることができる。
尚、DLC膜の表面粗さを計測するときには、傷と認められるような並はずれて深い谷の部分を、基準長さの中に含めないようにして計測することが必要である。
Further, the surface roughness of the DLC film is formed so as to be within 0.015 to 0.053 μm at the center line average roughness Ra, and so as to be within 0.176 to 0.497 μm at the maximum height Rmax. By forming, the smoothness on the sliding surface of the member coated with the DLC film can be further improved.
Note that when measuring the surface roughness of the DLC film, it is necessary to measure such that an unusually deep valley portion that is recognized as a scratch is not included in the reference length.

DLC膜の厚さを1.0μmよりも厚く形成すると、DLC膜を形成するのに必要とする作業時間に長時間を要することになる。しかも、DLC膜の厚さが厚く成ればなるほどDLC膜が剥離し易い状態になり、DLC膜の耐久性が低下することになる。そして、ドロップレット粒子が付着する割合も増大することになる。   If the thickness of the DLC film is formed to be thicker than 1.0 μm, a long time is required for the work time required to form the DLC film. Moreover, as the thickness of the DLC film increases, the DLC film is more easily peeled off, and the durability of the DLC film is reduced. And the ratio which droplet particle adheres will also increase.

このため、製造時の作業性を向上させ、耐久強度を高め、ドロップレット粒子の付着量を増大させないようにするには、DLC膜の厚さを1.0μm以下にしておくことが望ましい構成となる。   For this reason, in order to improve the workability at the time of manufacture, to increase the durability, and not to increase the adhesion amount of the droplet particles, it is desirable that the thickness of the DLC film is 1.0 μm or less. Become.

また、一般的にはDLC膜を被覆する基材の硬さは、硬い方がよいと言われているが、本発明においても、鉄鋼材の摺動面を、例えば、窒化処理、軟窒化処理、浸炭処理、高周波焼入処理等を施して硬化処理層を形成しておくことが望ましい。   In general, it is said that the hardness of the base material covering the DLC film is preferably hard. However, in the present invention, the sliding surface of the steel material can be treated by, for example, nitriding or soft nitriding. It is desirable to form a hardened layer by performing carburization, induction hardening, or the like.

表面硬化処理した鉄鋼材の摺動面に、水素含有量が10at%以下であるDLC膜を被覆するのにあたり、窒化処理を施した鉄鋼材の摺動面における中心線平均粗さRaを、0.1μm以下に形成しておくことが望ましい。摺動面における中心線平均粗さRaを、0.1μm以下に形成しておくことによって、下地表面に存在する凹凸の大きさを小さくしておくことができる。従って、DLC膜を皮膜しても、下地の凹凸がDLC膜の表面に現れることがなくなり、均一なDLC膜を形成することができる。   When coating the DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less on the sliding surface of the steel material subjected to surface hardening treatment, the center line average roughness Ra on the sliding surface of the steel material subjected to nitriding treatment is set to 0. It is desirable to form it below 1 μm. By forming the center line average roughness Ra on the sliding surface to be 0.1 μm or less, the size of the unevenness existing on the base surface can be reduced. Therefore, even when the DLC film is coated, the underlying irregularities do not appear on the surface of the DLC film, and a uniform DLC film can be formed.

DLC膜をピストンの摺動面に被覆し、ピストンが摺動するシリンダボア表面を銅合金で構成することで、上述した本発明特有の効果を奏させることができる。また、ピストンの摺動抵抗が低減し、ポンプやモータとしての効率を大幅に向上させることができる。しかも、ピストンとシリンダボアとの耐久寿命を増すことができるようになる。これによって、摺動抵抗の少ない油圧機器を構成することができる。   By coating the sliding surface of the piston with the DLC film and forming the cylinder bore surface on which the piston slides with a copper alloy, the above-described effects specific to the present invention can be achieved. Further, the sliding resistance of the piston is reduced, and the efficiency as a pump or a motor can be greatly improved. In addition, the durability life of the piston and the cylinder bore can be increased. As a result, it is possible to configure a hydraulic device with low sliding resistance.

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明の摺動構造としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。   Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. As the sliding structure of the present invention, in addition to the shapes and arrangements described below, those shapes and arrangements can be adopted as long as they can solve the problems of the present invention. Is. For this reason, this invention is not limited to the Example demonstrated below, A various change is possible.

また、本発明の摺動構造を説明するのに、アキシャルピストンポンプを例に挙げて説明を行っていくが、本発明の摺動構造はアキシャルピストンポンプに限定されるものではない。例えば、ラジアルピストンポンプを含む油圧ポンプ、油圧モータ、油圧ポンプ・モータ、軸受け構造、エンジンのバルブシート、エンジンの燃料バルブを制御するタペット等に対しても、本発明の摺動構造を好適に適用することができるものである。   Further, the description of the sliding structure of the present invention will be made by taking an axial piston pump as an example, but the sliding structure of the present invention is not limited to the axial piston pump. For example, the sliding structure of the present invention is also suitably applied to a hydraulic pump including a radial piston pump, a hydraulic motor, a hydraulic pump / motor, a bearing structure, an engine valve seat, a tappet for controlling an engine fuel valve, and the like. Is something that can be done.

この他にも本発明の摺動構造としては、潤滑油中で用いることができる摺動部材と被摺動部材とを備えた摺動構造に対しても、好適に適用することができる。また、被摺動部材としては、摺動部材との間で相対的に摺動する構成であればよく、被摺動部材を固定した構成とすることも、可動の構成とすることもできる。   In addition to this, the sliding structure of the present invention can also be suitably applied to a sliding structure including a sliding member that can be used in lubricating oil and a sliding member. The sliding member may be configured to slide relative to the sliding member, and the sliding member may be fixed or movable.

図1は、本発明の実施形態に係わるアキシャルピストンポンプの概略断面図を示している。また、図2には、ピストンの拡大断面図の概略を示している。図3には、シリンダボアとピストンとの関係を拡大して示している。尚、図2、図3では、ピストンに装着されるピストンシューを仮想線で示している。   FIG. 1 is a schematic sectional view of an axial piston pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically shows an enlarged sectional view of the piston. FIG. 3 shows an enlarged relationship between the cylinder bore and the piston. In FIG. 2 and FIG. 3, the piston shoe attached to the piston is indicated by a virtual line.

アキシャルピストンポンプ1は、ケーシング8内に回転軸7と、同回転軸7と共に一体回転するシリンダブロック3を備えている。シリンダブロック3にはその周方向に複数のシリンダボア12が、回転軸7と平行に形成されている。   The axial piston pump 1 includes a rotating shaft 7 and a cylinder block 3 that rotates integrally with the rotating shaft 7 in a casing 8. A plurality of cylinder bores 12 are formed in the cylinder block 3 in the circumferential direction in parallel with the rotating shaft 7.

各シリンダボア12の内周面14は、銅合金により構成されており、ピストン5がシリンダボア12の内周面14に沿って往復動自在に配設されている。各ピストン5の頭部にはピストンシュ−6の球状部6aを回動自在に収納する凹部5a(図2参照。)が形成されている。球状部6aを収納した後で、凹部5aの開放端側をカシメ加工することで、ピストンシュ−6はピストン5の先端部に揺動自在に装着されることになる。   The inner peripheral surface 14 of each cylinder bore 12 is made of a copper alloy, and the piston 5 is arranged to reciprocate along the inner peripheral surface 14 of the cylinder bore 12. The head of each piston 5 is formed with a recess 5a (see FIG. 2) for rotatably accommodating the spherical portion 6a of the piston shoe 6. After the spherical portion 6a is stored, the open end side of the concave portion 5a is crimped to attach the piston shoe 6 to the tip portion of the piston 5 in a swingable manner.

ピストンシュ−6は、回転軸7に対して傾転可能の斜板2に摺接し、リテーナ10によって保持されている。リテーナ10は、バネ17及び押圧ロッド16によって斜板2側に付勢されたリテーナガイド13を介して回転自在にガイドされている。   The piston shoe 6 is in sliding contact with the swash plate 2 that can be tilted with respect to the rotating shaft 7 and is held by a retainer 10. The retainer 10 is rotatably guided through a retainer guide 13 urged toward the swash plate 2 by a spring 17 and a pressing rod 16.

アキシャルピストンポンプ1のポンプ容量を決める斜板2は、図示せぬ傾転機構によって、回転軸7に対して所望の傾転角度となるように制御される。各シリンダボア12の底部側にはポートが形成され、各ポートはシリンダブロック3の回転に伴って、弁板11に形成した図示せぬ半月形のポート9a,9bと選択的に連通する。ポート9a,9bは、アキシャルピストンポンプ1の吸入ポート18a、吐出ポート18bにそれぞれ接続している。   The swash plate 2 that determines the pump capacity of the axial piston pump 1 is controlled to have a desired tilt angle with respect to the rotary shaft 7 by a tilt mechanism (not shown). A port is formed on the bottom side of each cylinder bore 12, and each port selectively communicates with half-moon shaped ports 9a, 9b (not shown) formed on the valve plate 11 as the cylinder block 3 rotates. The ports 9a and 9b are connected to the suction port 18a and the discharge port 18b of the axial piston pump 1, respectively.

吸入ポート18aから吸入した圧油を、ピストン5の膨張工程によってシリンダボア12内に吸入し、ピストン5の圧縮工程にて圧縮したシリンダボア2内の圧油を吐出ポート18bから吐出することができる。このようなアキシャルピストンポンプの構成は、周知の構成であり、本発明の特徴をなすものではない。アキシャルピストンポンプとしては、周知の構成をもったアキシャルピストンポンプを用いることができる。   The pressure oil sucked from the suction port 18a can be sucked into the cylinder bore 12 by the expansion process of the piston 5, and the pressure oil in the cylinder bore 2 compressed by the compression process of the piston 5 can be discharged from the discharge port 18b. The configuration of such an axial piston pump is a well-known configuration and does not constitute a feature of the present invention. As the axial piston pump, an axial piston pump having a known configuration can be used.

図2に示すように、ピストン5の外表面は軟窒化処理により硬化処理層23が形成されており、硬化処理層23の表面にはPVD法等によって、水素含有量が10at%以下であるDLC膜20が形成されている。即ち、ピストン5の摺動面には、水素をほとんど含有しないDLC膜20が被覆されている。図1、図3においては、DLC膜20を太線で示している。図3で拡大した様子を示しているように、ピストン5を摺動自在に収納する、シリンダボア12表面は、銅合金で構成されている。   As shown in FIG. 2, a hardened layer 23 is formed on the outer surface of the piston 5 by soft nitriding, and a DLC having a hydrogen content of 10 at% or less is formed on the surface of the hardened layer 23 by a PVD method or the like. A film 20 is formed. That is, the sliding surface of the piston 5 is covered with the DLC film 20 that hardly contains hydrogen. 1 and 3, the DLC film 20 is indicated by a thick line. As shown in the enlarged view of FIG. 3, the surface of the cylinder bore 12 that slidably houses the piston 5 is made of a copper alloy.

シリンダボア12は中空に形成されており、その内周面14の材質としては、鉛−青銅系合金、アルミニウム−青銅系合金、マンガン−青銅系合金、鉛−青銅系合金、銅−鉛系合金、銅−鉛―錫―鉄系合金、銅―錫―鉄系合金等の各種軸受材として好適な銅合金によって構成されている。   The cylinder bore 12 is formed hollow, and the inner peripheral surface 14 is made of lead-bronze alloy, aluminum-bronze alloy, manganese-bronze alloy, lead-bronze alloy, copper-lead alloy, It is made of a copper alloy suitable as various bearing materials such as a copper-lead-tin-iron alloy and a copper-tin-iron alloy.

軟窒化処理により硬化処理層23を形成したピストン5の外表面に対して研磨等の処理を施し、中心線平均粗さRaで0.1μm以下となるように形成しておくことができる。中心線平均粗さRaで0.1μm以下とした硬化処理層23を形成したピストン5の外表面に対して、PVD法を用いて水素含有量が10at%以下であるDLC膜20を、1.0μm以下の厚さとなるように被覆している。   The outer surface of the piston 5 on which the hardened layer 23 is formed by soft nitriding may be subjected to a treatment such as polishing so that the center line average roughness Ra is 0.1 μm or less. A DLC film 20 having a hydrogen content of 10 at% or less using the PVD method is applied to the outer surface of the piston 5 on which the hardened layer 23 having a center line average roughness Ra of 0.1 μm or less is formed. The coating is performed so that the thickness is 0 μm or less.

PVD法で析出させたDLC膜20の表面粗さが、中心線平均粗さRaで0.05μm以下となり、最大高さRmaxで0.5μm以下となるように、DLC膜20の表面をダイヤモンド砥石や砥粒、バフ研磨等で研磨加工しておくことができる。DLC膜20の表面粗さとしては、上述した中心線平均粗さRaと最大高さRmaxとの両方を満足するように構成しておくことも、上述した中心線平均粗さRa又は最大高さRmaxの一方が満足されるように構成しておくこともできる。   The surface of the DLC film 20 deposited by the PVD method is 0.05 μm or less at the center line average roughness Ra and 0.5 μm or less at the maximum height Rmax. It can be polished by polishing, abrasive grains, buffing or the like. The surface roughness of the DLC film 20 may be configured to satisfy both the above-described centerline average roughness Ra and the maximum height Rmax, or the above-described centerline average roughness Ra or the maximum height. It is also possible to configure so that one of Rmax is satisfied.

尚、このとき、DLC膜20の表面に対して求めた粗さ曲線において、中心線または平均線からの高さで0.4μmよりも突出したピークが生じないように、DLC膜20の表面に対するダイヤモンド砥石や砥粒、バフ研磨等で研磨加工を充分に施しておくことが必要である。これによって、中心線または平均線から後述するドロップレットの頂部までの高さを、全て0.4μm以下にしておくことができる。   At this time, in the roughness curve obtained with respect to the surface of the DLC film 20, the peak with respect to the surface of the DLC film 20 is not generated so that a peak protruding from 0.4 μm at the height from the center line or average line does not occur. It is necessary to carry out a polishing process sufficiently with a diamond grindstone, abrasive grains, buffing or the like. Thereby, all the heights from the center line or the average line to the top of the later-described droplet can be kept to 0.4 μm or less.

このように構成することによって、ドロップレットによってシリンダボア12の内周面14を摩耗したり、引っ掻き傷を形成したりすることが大幅に低減できる。また、水素をほとんど含有していないDLC膜とシリンダボア12の内周面14を構成している銅合金との好相性により、潤滑油中での摺動抵抗の低減、摺動なじみ性の向上、銅合金側における耐摩耗性の向上を同時に実現させることができる。   With this configuration, it is possible to greatly reduce the wear of the inner peripheral surface 14 of the cylinder bore 12 and the formation of scratches due to the droplets. In addition, due to the good compatibility between the DLC film containing almost no hydrogen and the copper alloy constituting the inner peripheral surface 14 of the cylinder bore 12, the sliding resistance in the lubricating oil is reduced, and the sliding compatibility is improved. Improvement of wear resistance on the copper alloy side can be realized at the same time.

ピストンシュ−6の球状部6a表面を銅合金によって構成したときには、球状部6aが摺接するピストン5の凹部5aにも、水素をほとんど含有していないDLC膜20を形成させておくことができる。図示例では、ピストン5の凹部5aの内周面にDLC膜20を形成した例を示している。
また、ピストンシュ−6の球状部6aに水素をほとんど含有していないDLC膜20を形成したときには、ピストン5の凹部5a表面を銅合金によって構成しておくこともできる。
When the surface of the spherical portion 6a of the piston shoe 6 is made of a copper alloy, the DLC film 20 containing almost no hydrogen can also be formed in the concave portion 5a of the piston 5 that is in sliding contact with the spherical portion 6a. In the illustrated example, an example in which the DLC film 20 is formed on the inner peripheral surface of the recess 5a of the piston 5 is shown.
Further, when the DLC film 20 containing almost no hydrogen is formed on the spherical portion 6a of the piston shoe 6, the surface of the concave portion 5a of the piston 5 can be made of a copper alloy.

これにより、ピストンシュ−6とピストン5との間においても、潤滑油中における摺動抵抗の低減、摺動なじみ性の向上、銅合金側における耐摩耗性の向上を図ることができる。   As a result, even between the piston shoe 6 and the piston 5, it is possible to reduce sliding resistance in the lubricating oil, improve sliding conformability, and improve wear resistance on the copper alloy side.

PVD法は、金属、非金属材料を蒸発させて、基板上に膜を形成する方法であって、蒸発と同時に反応ガスを導入し、放電により生成されるプラズマを利用して蒸発金属や反応ガスをイオン化して、化合物膜の膜を基板上に形成するものである。   The PVD method is a method of forming a film on a substrate by evaporating a metal or a non-metallic material. A reactive gas is introduced at the same time as evaporation, and an evaporated metal or reactive gas is generated using plasma generated by discharge. Is ionized to form a compound film on the substrate.

そして、化合物膜の膜を基板上に形成するPVD法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法、アーク法、スパッタリング法が一般に知られており、イオンプレーティング法としては、HCD法、高周波励起法、クラスタ法などがある。また、スパッタリング法としては、直流法、高周波法、マグネトロン法などが知られている。   As a PVD method for forming a compound film on a substrate, a vacuum deposition method, an ion plating method, a laser ablation method, an arc method, and a sputtering method are generally known. As an ion plating method, an HCD is used. Method, high frequency excitation method, and cluster method. Further, as a sputtering method, a direct current method, a high frequency method, a magnetron method and the like are known.

少なくとも膜を基板上に形成する時に炭化水素ガスプラズマを用いないPVD法を用いることにより、水素含有量を10at%以下としたDLC膜を形成することができる。本発明では、上述したようなPVD法を用いることにより、硬質処理を施した摺動部材の表面に、水素含有量を10at%以下としたDLC膜を被覆させることができる。   A DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less can be formed by using a PVD method that does not use hydrocarbon gas plasma at least when the film is formed on the substrate. In the present invention, by using the PVD method as described above, the surface of the sliding member subjected to the hard treatment can be coated with a DLC film having a hydrogen content of 10 at% or less.

また、図4で示すように、ピストン31に形成した球状部31aを回動自在に受け入れるピストンシュ−32の凹部32a表面を銅合金にて構成し、ピストン31の球状部31a表面に水素をほとんど含有していないDLC膜を形成しておくこともできる。あるいは、ピストン31の球状部31a表面を銅合金にて構成し、ピストンシュ−32の凹部32a表面に水素をほとんど含有していないDLC膜を形成しておくこともできる。
そして、凹部32a内にピストン31の球状部31aを収納し、凹部32aの開放端をカシメ加工することで、ピストン31に対してピストンシュ−32を回動自在に装着することができる。
Also, as shown in FIG. 4, the surface of the recess 32a of the piston shoe 32 that rotatably receives the spherical portion 31a formed on the piston 31 is made of a copper alloy, and almost no hydrogen is applied to the surface of the spherical portion 31a of the piston 31. An uncontained DLC film can also be formed. Alternatively, the surface of the spherical portion 31a of the piston 31 can be made of a copper alloy, and a DLC film containing almost no hydrogen can be formed on the surface of the recess 32a of the piston shoe 32.
The spherical portion 31a of the piston 31 is housed in the recess 32a and the open end of the recess 32a is crimped so that the piston shoe 32 can be rotatably mounted on the piston 31.

ピストシュー6,32の斜板2に接する表面と、斜板2のピストンシュー6,32と接する面においても、上述したと同様にDLC膜と銅合金との組合せによって構成し、ピストシュー6,32と斜板2との間で、潤滑油中における摺動抵抗の低減、摺動なじみ性の向上、銅合金側における耐摩耗性の向上を図らせることもできる。   The surface of the swash plate 6 and 32 that is in contact with the swash plate 2 and the surface of the swash plate 2 that is in contact with the piston shoes 6 and 32 are configured by a combination of a DLC film and a copper alloy in the same manner as described above. With the swash plate 2, it is possible to reduce sliding resistance in the lubricating oil, improve sliding conformability, and improve wear resistance on the copper alloy side.

DLC膜20を摺動面に対して被覆するに当たり、ドロップレット30が付着することについて、図5、図6を用いて説明する。DLC膜を形成するにあたりドロップレット30の付着を低減するには、非金属材料、反応ガスの量を少しずつイオン化して、基板21に被覆していく方法や、図5に示す概略図のように、ジャマ板27を基板21の手前側に配設する方法などを用いることができる。尚、図5、図6におけるドロップレット30a,30bは、誇張した大きさで示している。   The fact that the droplet 30 adheres when the DLC film 20 is coated on the sliding surface will be described with reference to FIGS. In order to reduce the adhesion of the droplet 30 in forming the DLC film, a method of ionizing the amount of the non-metallic material and the reaction gas little by little and covering the substrate 21, or the schematic diagram shown in FIG. In addition, a method of disposing the jammer plate 27 on the front side of the substrate 21 can be used. The droplets 30a and 30b in FIGS. 5 and 6 are shown with exaggerated sizes.

図5に示すジャマ板27を用いる方法について説明すると、例えば、非金属材を用いた陰極25と基板21との間にジャマ板27を配設する。陰極25、基板21及びじゃま板27は、不図示の密閉された処理室内に配設されており、処理室内には反応ガスが導入されている。陰極25から発生するドロップレット30a,30bは直進する性質を有するため、ジャマ板27によって遮っておくことができる。   A method of using the jammer plate 27 shown in FIG. 5 will be described. For example, the jammer plate 27 is disposed between the cathode 25 using a non-metallic material and the substrate 21. The cathode 25, the substrate 21, and the baffle plate 27 are disposed in a sealed processing chamber (not shown), and a reactive gas is introduced into the processing chamber. Since the droplets 30a and 30b generated from the cathode 25 have the property of going straight, they can be blocked by the jammer plate 27.

このようにすることで、ドロップレット30a,30bが基板21には殆ど到達しないように構成しておくことができる。特に、径の大きなドロップレット30aはジャマ板27に付着させておくことができるので、基板21には径の大きなドロップレット30aが到達しないようにすることができる。   In this way, the droplets 30a and 30b can be configured to hardly reach the substrate 21. In particular, since the droplet 30a having a large diameter can be attached to the jammer plate 27, the droplet 30a having a large diameter can be prevented from reaching the substrate 21.

ドロップレット30bの一部が、ジャマ板27を迂回して基板21まで到達したとしても、基板21まで到達することのできるドロップレット30bとしては、小さな径のものだけになる。このようにジャマ板27を用いることによって、図6において仮想線の点線で示すような径の大きなドロップレット30aは、基板である摺動部材21の摺動面には付着せず、付着したとしても径の小さなドロップレット30bとすることができる。   Even if a part of the droplet 30b reaches the substrate 21 by bypassing the jammer plate 27, the droplet 30b that can reach the substrate 21 has only a small diameter. By using the jammer plate 27 in this way, it is assumed that the droplet 30a having a large diameter as shown by the phantom dotted line in FIG. 6 does not adhere to the sliding surface of the sliding member 21 which is the substrate, but adheres to it. Also, the droplet 30b can have a small diameter.

また、イオン化する濃度を低くしておくことにより、イオン化したドロップレット同士が付着し合って、径の大きなドロップレットに成長することが防止される。このようにして、摺動面に被覆させたDLC膜20における粗さ曲線の中心線又は平均線35から突出するドロップレット30bの高さを、0.4μm以下に構成しておくことができる。   Further, by lowering the ionization concentration, it is possible to prevent the ionized droplets from adhering to each other and grow into a droplet having a large diameter. In this manner, the height of the droplet 30b protruding from the center line or average line 35 of the roughness curve in the DLC film 20 coated on the sliding surface can be configured to be 0.4 μm or less.

仮に、付着したドロップレット30bの突出した高さが、図6で示す中心線又は平均線35から0.4μm以上であったとしたときには、バフ研磨処理等をDLC膜20の表面に対して施すことで、中心線又は平均線35から突出するドロップレット30bの高さを、0.4μm以下に抑えておくことができる。   If the protruding height of the attached droplet 30b is 0.4 μm or more from the center line or average line 35 shown in FIG. 6, a buffing process or the like is performed on the surface of the DLC film 20. Therefore, the height of the droplet 30b protruding from the center line or the average line 35 can be suppressed to 0.4 μm or less.

このように構成することによって、本発明では、摺動部材と被摺動部材との間で、潤滑油中での低摩擦を実現することができる。しかも、DLC膜を1μm以下の厚みで形成し、DLC膜の粗さを中心線平均粗さRaで0.05μm以下、最大高さRmaxで0.5μm以下に形成して、ドロップレットの高さを規制しているので、銅合金からなるシリンダボア12の内周面14を摩耗させることなく、長時間にわたって良好な摺動特性を維持することができる。   By comprising in this way, in this invention, the low friction in lubricating oil is realizable between a sliding member and a to-be-slidable member. In addition, the DLC film is formed with a thickness of 1 μm or less, the roughness of the DLC film is formed with a center line average roughness Ra of 0.05 μm or less, and a maximum height Rmax of 0.5 μm or less, and the height of the droplets Therefore, good sliding characteristics can be maintained for a long time without wearing the inner peripheral surface 14 of the cylinder bore 12 made of a copper alloy.

実験例Experimental example

アキシャルピストンポンプにおける回転数を2000rpm、ポンプ吐出圧力を0〜380Kg/cm2、油温を50〜80℃とした条件下で、吸込圧0±9.8KPaで約1時間作動させた後のシリンダボアの摩耗量を、次の2つの場合について測定した。シリンダボアとしては、銅系の材質で構成した。 Cylinder bore after operating for about 1 hour at suction pressure 0 ± 9.8KPa under the conditions that the rotational speed in the axial piston pump is 2000rpm, the pump discharge pressure is 0-380Kg / cm 2 , and the oil temperature is 50-80 ° C. The amount of wear was measured in the following two cases. The cylinder bore was made of a copper-based material.

本発明に係わる実験例としては、ピストンに被覆したDLC膜の面粗さを、Rmax=0.176〜0.497μm(Ra=0.015〜0.053μm、粗さ曲線の中心線からのドロップレット粒子の高さ0.05〜0.4、μm)としたものを用いた。また、比較例として、ピストンに被覆したDLC膜の面粗さを、Rmax=0.596〜0.964μm(Ra=0.074〜0.127μm、粗さ曲線の中心線からのドロップレット粒子の高さ0.4〜0.6μm)としたものを用いた。   As an experimental example according to the present invention, the surface roughness of the DLC film coated on the piston is Rmax = 0.176 to 0.497 μm (Ra = 0.015 to 0.053 μm, dropped from the center line of the roughness curve). A lett particle height of 0.05 to 0.4 μm was used. Further, as a comparative example, the surface roughness of the DLC film coated on the piston is Rmax = 0.596 to 0.964 μm (Ra = 0.074 to 0.127 μm, droplet particles from the center line of the roughness curve). The one having a height of 0.4 to 0.6 μm was used.

この実験の結果、本発明に係わる実験例のピストンを用いた場合には、銅系の材質で構成したシリンダボアの摩耗量が、10μm以下であったのに対して、比較例のピストンを用いた場合には、銅系の材質で構成したシリンダボアの摩耗量が、57〜72μmであった。
また、実験例において、DLC膜を被覆しないものに比べて1〜3%のトルク効率が向上しているのを確認できた。
As a result of this experiment, when the piston of the experimental example according to the present invention was used, the wear amount of the cylinder bore made of a copper-based material was 10 μm or less, whereas the piston of the comparative example was used. In this case, the wear amount of the cylinder bore made of a copper-based material was 57 to 72 μm.
Moreover, in the experimental example, it was confirmed that the torque efficiency was improved by 1 to 3% compared to the case where the DLC film was not coated.

このように、本発明の構成とすることにより、銅系の材質で構成した相手側の部材の摩耗量を小さくすることができ、耐久性に優れた、しかも、摺動抵抗の少ない摺動構造を得ることができる。   Thus, by adopting the configuration of the present invention, the amount of wear of the counterpart member made of a copper-based material can be reduced, and the sliding structure has excellent durability and low sliding resistance. Can be obtained.

本発明は、本発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本発明の技術思想を適用することができる。   The technical idea of the present invention can be applied to a device or the like to which the technical idea of the present invention can be applied.

本発明の実施形態に係わるアキシャルピストンポンプの断面図である。(実施例)It is sectional drawing of the axial piston pump concerning embodiment of this invention. (Example) ピストンの断面図である。(実施例)It is sectional drawing of a piston. (Example) ピストンとシリンダボアとの配置関係を示す拡大図である。(実施例)It is an enlarged view which shows the arrangement | positioning relationship between a piston and a cylinder bore. (Example) ピストンとピストンシュ−との変形例を示す断面図である。(実施例)It is sectional drawing which shows the modification of a piston and piston shoe. (Example) 大径のドロップレットが付着するのを防止する説明図である。(実施例)It is explanatory drawing which prevents that a large diameter droplet adheres. (Example) ドロップレットの付着状況を示す断面図である。(実施例)It is sectional drawing which shows the adhesion state of a droplet. (Example) ピストンの断面図である。(従来例1)It is sectional drawing of a piston. (Conventional example 1) ピストンとシリンダボアとの配置関係を示す断面図である。(従来例2)It is sectional drawing which shows the arrangement | positioning relationship between a piston and a cylinder bore. (Conventional example 2)

符号の説明Explanation of symbols

1・・・アキシャルピストンポンプ
2・・・斜板
3・・・シリンダブロック
5・・・ピストン
6・・・ピストンシュ−
14・・・シリンダボアの内周面
20・・・DLC膜
21・・・基板
23・・・硬化処理層
25・・・陰極
27・・・じゃま板
30a、30b・・・ドロップレット
31・・・ピストン
32・・・ピストンシュー
40・・・ピストン
42・・・硬化処理層
43・・・DLC膜
50・・・シリンダブロック
52・・・ブッシュ
53・・ピストン
58・・・DLC膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Axial piston pump 2 ... Swash plate 3 ... Cylinder block 5 ... Piston 6 ... Piston shoe
14 ... Cylinder bore inner peripheral surface 20 ... DLC film 21 ... Substrate 23 ... Hardened layer 25 ... Cathode 27 ... Baffle plates 30a, 30b ... Droplet 31 ... Piston 32 ... Piston shoe 40 ... Piston 42 ... Hardened layer 43 ... DLC film 50 ... Cylinder block 52 ... Bush 53 ... Piston 58 ... DLC film

Claims (4)

潤滑油中で相対的な摺動を繰り返して行う摺動部材と被摺動部材とを備えた摺動構造において、
前記摺動部材又は被摺動部材における一方の摺動面に、水素含有量が10at%以下であるDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が被覆され、
前記被摺動部材又は前記摺動部材における他方の摺動面が、銅合金にて構成されてなり、
前記DLC膜を被覆するときに付着したドロップレット粒子の頂部までの高さが、前記DLC膜を被覆した摺動面における粗さ曲線の中心線又は平均線から、0.05〜0.4μmに抑えられてなり、
被覆した前記DLC膜の表面粗さが、中心線平均粗さRaで0.015〜0.053μmに形成され、及び最大高さRmaxで0.176〜0.497μmに形成されてなることを特徴とする摺動構造。
In a sliding structure including a sliding member and a sliding member that repeatedly perform relative sliding in lubricating oil,
One sliding surface of the sliding member or the sliding member is coated with a DLC (diamond-like carbon) film having a hydrogen content of 10 at% or less,
The other sliding surface of the sliding member or the sliding member is made of a copper alloy,
The height to the top of the droplet particles attached when the DLC film is coated is 0.05 to 0.4 μm from the center line or the average line of the roughness curve on the sliding surface coated with the DLC film. Be suppressed,
The coated DLC film has a surface roughness of 0.015 to 0.053 μm as a center line average roughness Ra, and 0.176 to 0.497 μm as a maximum height Rmax. A sliding structure.
前記DLC膜の厚さが、1.0μm以下に形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の摺動構造。   The sliding structure according to claim 1, wherein the DLC film is formed to have a thickness of 1.0 μm or less. 前記DLC膜が、表面硬化処理を施した鉄鋼材の摺動面に被覆されてなり、
前記DLC膜を被覆する前記鉄鋼材の摺動面が、中心線平均粗さRaで0.1μm以下に形成されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の摺動構造。
The DLC film is coated on a sliding surface of a steel material subjected to surface hardening treatment,
The sliding structure according to claim 1 or 2, wherein a sliding surface of the steel material covering the DLC film is formed to have a center line average roughness Ra of 0.1 µm or less.
前記DLC膜を被覆した摺動面を有する摺動部材が、ピストンであり、被摺動部材が摺動面を銅合金にて構成したシリンダボアであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の摺動構造。   The sliding member having a sliding surface coated with the DLC film is a piston, and the sliding member is a cylinder bore having a sliding surface made of a copper alloy. The sliding structure according to the above.
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