滑動接觸構(gòu)件及活塞泵·馬達的制作方法
【專利摘要】一種彼此滑動接觸的滑動接觸構(gòu)件，其中一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由非晶碳形成，另一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由銅合金或鋁合金形成。
【專利說明】滑動接觸構(gòu)件及活塞泵.馬達
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相互滑動接觸的滑動接觸構(gòu)件、及使用了這些滑動接觸構(gòu)件的活
塞泵.馬達。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本特開2005-257035號公報中公開了如下技術(shù):利用具有優(yōu)越的相對于鋼鐵材料的耐咬粘性的銅合金來形成與鋼鐵材料的構(gòu)件滑動接觸的滑動接觸構(gòu)件。多數(shù)情況下使用鉛青銅作為銅合金。
[0003]然而，由于鉛青銅含有對人體有害的鉛，因此，謀求利用無鉛的材料來形成滑動接觸構(gòu)件。
[0004]因此，也考慮到了通過在與鋼鐵材料的構(gòu)件滑動接觸的滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面形成高硬度且低摩擦性的非晶碳膜(所謂的類金剛石膜)來提高兩個構(gòu)件之間的滑動性的方法。然而，在微小異物(所謂的污染)進入了鋼鐵材料的構(gòu)件與具有非晶碳膜的構(gòu)件的滑動接觸面之間的情況下，存在由微小異物使非晶碳膜損傷而導致非晶碳膜自滑動接觸構(gòu)件剝離的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

_5] 發(fā)明要解決的問題
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高兩個構(gòu)件之間的滑動性且能夠抑制非晶碳膜的剝離的兩個滑動接觸構(gòu)件及使用了這些滑動接觸構(gòu)件的活塞泵.馬達。
_7] 用于解決問題的方案
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，提供一種相互滑動接觸的滑動接觸構(gòu)件，其中一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由非晶碳形成，另一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由銅合金或鋁合金形成。
[0009]以下參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的實施方式的活塞泵.馬達的剖視圖。
[0011]圖2是用于說明使一方滑動接觸構(gòu)件相對于另一方滑動接觸構(gòu)件滑動時的咬粘負荷的圖。
[0012]圖3是表示磷青銅與各種非晶碳之間的咬粘性的圖。
[0013]圖4是表示各種銅合金與含鉻的氫化非晶碳等之間的咬粘性的圖。
[0014]圖5是表示各種鋁合金與含鉻的氫化非晶碳等之間的咬粘性的圖。
【具體實施方式】
[0015]參照圖1說明本發(fā)明的實施方式的斜板型的活塞泵.馬達100的結(jié)構(gòu)。[0016]活塞泵.馬達100通過利用來自外部的動力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸I使活塞5往復移動，而作為能夠供給工作油(工作流體)的泵發(fā)揮功能，另外，通過利用自外部供給的工作油的壓力使活塞5往復移動且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸1，從而作為能夠輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的馬達發(fā)揮功能。
[0017]圖1所示的活塞泵?馬達100例示了搭載于建筑機械等車輛且作為用于供給工作油的泵而使用的情況。因而，以下說明活塞泵100。在該情況下，利用搭載于車輛的發(fā)動機的動力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動驅(qū)動軸1，活塞泵100向驅(qū)動器等供給工作油。
[0018]活塞泵100包括:驅(qū)動軸1，其以旋轉(zhuǎn)自由的方式支承于殼體21、殼體22 ;以及缸體單元2，其收納到利用殼體21、殼體22劃分的收納室23內(nèi)。
[0019]驅(qū)動軸I為棒狀構(gòu)件，其利用發(fā)動機的動力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在驅(qū)動軸I安裝有伴隨驅(qū)動軸I的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的缸體單元2。
[0020]缸體組件2為有底圓筒狀構(gòu)件。在缸體單元2上以與驅(qū)動軸I平行的方式開口形成有多個缸孔3。缸孔3供劃分容積室4的活塞5以往復移動自如的方式插入。
[0021]在活塞5的頂端以轉(zhuǎn)動自如的方式連結(jié)有滑靴10?；?0由圓形的平板部11以及與這些平板部11 一體形成的球面座12構(gòu)成。各球面座12安裝于各個活塞5的頂端部，滑靴10的平板部11配設(shè)為與固定于殼體21的斜板20面接觸。
[0022]當利用發(fā)動機的動力對驅(qū)動軸I進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、且缸體單元2旋轉(zhuǎn)時，各滑靴10的平板部11相對于斜板20滑動，各活塞5以與斜板20的傾斜角度相對應的行程量沿缸孔3往復移動。各容積室4的容積根據(jù)各活塞5的往復移動增加或減少。
[0023]在用于將殼體21的開口端封閉的殼體22固定有閥板6，缸體組件2的基端面滑動接觸于該閥板6。在閥板6上形成有未圖示的吸入口和排出口。經(jīng)由吸入口向利用缸體單元2的旋轉(zhuǎn)而擴大的容積室4引導工作油，經(jīng)由排出口自利用缸體單元2的旋轉(zhuǎn)而縮小的容積室4排出工作油。這樣，在活塞泵100中，伴隨缸體單元2的旋轉(zhuǎn)能夠連續(xù)地進行工作油的吸入和排出。
[0024]另外，在本實施方式的活塞泵100中，將斜板20固定到了殼體21，但也可以將斜板20以能夠轉(zhuǎn)動的方式配置在殼體21內(nèi)以能夠調(diào)整偏轉(zhuǎn)角度。
[0025]在活塞泵100的運轉(zhuǎn)過程中，缸體單元2相對于閥板6滑動。因而，為了使活塞5能夠順暢地進行往復移動，且能夠進行穩(wěn)定的工作油的吸入和排出，需要提高缸體單元2與閥板6之間的滑動性。因此，在本實施方式中，利用銅合金形成缸體單元2的滑動接觸面，利用非晶碳(所謂的類金剛石)形成閥板6的滑動接觸面。
[0026]缸體單元2為利用模具鋼(SKDll)等鋼鐵材料形成的有底圓筒狀構(gòu)件。在相對于閥板6滑動接觸的缸體單元2的端面上利用燒結(jié)等已知的方法設(shè)有利用磷青銅(CA502)形成的層(膜)。這樣，缸體單元2的滑動接觸面(滑動接觸部)利用硬度比缸體單元2的母材即鋼鐵材料、后述的非晶碳低的磷青銅形成。磷青銅為不含鉛的無鉛銅合金。
[0027]閥板6為利用模具鋼(SKDll)等鋼鐵材料形成的圓板狀構(gòu)件。在相對于缸體單元2滑動接觸的閥板6的端面利用物理蒸鍍法(PVD)、化學蒸鍍法(CVD)等已知的方法設(shè)有利用非晶碳形成的層(膜)。這樣，利用硬度高于閥板6的母材即鋼鐵材料、磷青銅等銅合金且摩擦性比閥板6的母材即鋼鐵材料、磷青銅等銅合金低的非晶碳來形成閥板6的滑動接觸面(滑動接觸部)。形成閥板6的滑動接觸面的非晶碳為摻雜有鉻(Cr)等金屬的氫化非晶碳(a-C:H(Cr))。[0028]圖2為驗證了在滑動接觸面具有銅合金、氫化非晶碳的層的兩個滑動接觸構(gòu)件之間的咬粘性的圖表。該圖表表示:在使一方滑動接觸構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，而將固定側(cè)的滑動接觸構(gòu)件壓靠于旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面的一部分的情況下，兩個滑動接觸構(gòu)件發(fā)生了咬粘時的咬粘負荷。
[0029]如圖2所示，在將由鑄鐵材料(FCD700)形成的滑動接觸構(gòu)件壓靠于具有鉛青銅(CAC603)的滑動接觸面的滑動接觸構(gòu)件時的咬粘負荷高于將由鑄鐵材料形成的滑動接觸構(gòu)件壓靠于具有無鉛的磷青銅(CAC502)的滑動接觸面的滑動接觸構(gòu)件時的咬粘負荷。鉛青銅的相對于鑄鐵材料的耐咬粘性優(yōu)于磷青銅的相對于鑄鐵材料的耐咬粘性。
[0030]相對于此，在將具有摻雜了鉻的氫化非晶碳(a-C =H(Cr))的滑動接觸面的滑動接觸構(gòu)件(母材=SKDll)壓靠于具有磷青銅的滑動接觸面的旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動接觸構(gòu)件(母材:SKDlI)的情況下，在本次實驗中未發(fā)生咬粘。另外，在將具有磷青銅的滑動接觸面的固定側(cè)的滑動接觸構(gòu)件壓靠于具有摻雜了鉻的氫化非晶碳的滑動接觸面的旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動接觸構(gòu)件的情況下，也未發(fā)生咬粘。
[0031]這樣，通過使一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面為摻雜了鉻的氫化非晶碳，使另一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面為磷青銅，確認了能夠大幅度地提高兩個滑動接觸構(gòu)件之間的滑動性。
[0032]另外，在使旋轉(zhuǎn)側(cè)為具有磷青銅的滑動接觸面的滑動接觸構(gòu)件的情況下，由于與高硬度的氫化非晶碳的滑動接觸面相接觸的磷青銅的滑動接觸面的位置因旋轉(zhuǎn)而變化，因此難以咬粘。相對于此，在使旋轉(zhuǎn)側(cè)為具有氫化非晶碳的滑動接觸面的滑動接觸構(gòu)件的情況下，由于氫化非晶碳的滑動接觸面局部地在磷青銅的滑動接觸面整體上持續(xù)滑動，因此，認為較上述情況容易咬粘。
[0033]基于上述的見解得知:在活塞泵100中，期望利用磷青銅來形成旋轉(zhuǎn)側(cè)的缸體單元2的滑動接觸面，利用摻雜了鉻的氫化非晶碳來形成固定側(cè)的閥板6的滑動接觸面。在活塞泵100中，缸體單元2與閥板6的滑動接觸面之間的表面壓力因排出壓力的影響而在排出口側(cè)高于吸入口側(cè)，由于缸體單元2在以稍微傾斜的狀態(tài)接觸到閥板6的情況下旋轉(zhuǎn)，因此，通過在閥板6側(cè)形成高硬度的氫化非晶碳的滑動接觸面，能夠提高缸體單元2與閥板6之間的滑動性，進一步能夠抑制兩個滑動接觸面之間的磨損。但是，從耐咬粘性方面考慮，還可以利用摻雜了鉻的氫化非晶碳來形成缸體單元2的滑動接觸面，利用磷青銅來形成閥板6的滑動接觸面。
[0034]另外，如圖2所示，在利用未摻雜有金屬的氫化非晶碳(a-C:H)來形成旋轉(zhuǎn)側(cè)或固定側(cè)的滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面的情況下，氫化非晶碳(a-C:H)與磷青銅之間也未發(fā)生咬粘。
[0035]因而，在活塞泵100中，在缸體單元2和閥板6之中，可以利用未摻雜有金屬的氫化非晶碳來形成一個構(gòu)件的滑動接觸面，利用磷青銅來形成另一個構(gòu)件的滑動接觸面。另夕卜，代替氫化非晶碳(a-C:H)，還可以使用不含氫的四面體非晶碳(ta-C)。如圖3所示，在缸體單元2和閥板6中，利用四面體非晶碳(ta-C)來形成一個構(gòu)件的滑動接觸面，利用磷青銅來形成另一個構(gòu)件的滑動接觸面，即使在該情況下，也能夠獲得與摻雜了鉻的氫化非晶碳(a-C:H(Cr))和磷青銅的組合等大致相同程度的咬粘性改善效果。
[0036]采用上述的本實施方式的活塞泵100能夠起到以下的效果。[0037]在活塞泵100中，由于利用磷青銅(CAC502)來形成缸體單元2的滑動接觸面，利用摻雜了鉻的氫化非晶碳(a-C =H(Cr))來形成閥板6的滑動接觸面，因此，能夠提高缸體單元2與閥板6之間的滑動性。另外，在缸體單元2以傾斜狀態(tài)與閥板6滑動接觸的情況下，也能夠抑制缸體單元2與閥板6的兩個滑動接觸面之間的磨損。而且，由于磷青銅為不含鉛的銅合金，因此不會對人、環(huán)境等產(chǎn)生不良影響。
[0038]由于缸體單元2的滑動接觸面由相比于鋼鐵材料等金屬較柔軟的磷青銅(銅合金)形成，因此，在微小異物進入了閥板6與缸體單元2的滑動接觸面之間的情況下，微小異物以埋入缸體單元2的磷青銅的滑動接觸面的方式嵌入磷青銅的滑動接觸面，而難以由微小異物導致閥板6的氫化非晶碳膜受損。由此，能夠抑制閥板6的氫化非晶碳膜的剝離。
[0039]以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但上述實施方式僅示出了本發(fā)明的應用例的一部分，其宗旨并不在于將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定于上述實施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0040]在相互滑動接觸的缸體單元2和閥板6這樣的滑動接觸構(gòu)件中，作為形成這些滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸面的銅合金和非晶碳的組合，可以考慮例如表1這樣的組合。
[0041]表1
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種滑動接觸構(gòu)件，該滑動接觸構(gòu)件彼此滑動接觸，其中， 一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由非晶碳形成， 另一方滑動接觸構(gòu)件的滑動接觸部由銅合金或鋁合金形成。
2.一種活塞泵?馬達，其中， 權(quán)利要求1所述的上述滑動接觸構(gòu)件中的一方用作固定在殼體內(nèi)的閥板， 上述滑動接觸構(gòu)件中的另一方用作以相對于上述閥板滑動接觸的方式配設(shè)在殼體內(nèi)的缸體單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞泵.馬達，其中， 上述閥板的滑動接觸部由非晶碳形成， 上述缸體單元的滑動接觸部由銅合金或招合金形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞泵.馬達，其中， 上述非晶碳為氫化非晶碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞泵.馬達，其中， 上述非晶碳為四面體非晶碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞泵.馬達，其中， 上述銅合金和上述鋁合金為不含鉛的無鉛合金。
【文檔編號】F16C33/66GK103946543SQ201380003865
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】加藤慎治, 田村徹彌, 細畑修平 申請人:萱場工業(yè)株式會社