滑動(dòng)接觸構(gòu)件及活塞泵·馬達(dá)的制作方法
【專利摘要】一種彼此滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸構(gòu)件，其中一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由非晶碳形成，另一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由銅合金或鋁合金形成。
【專利說明】滑動(dòng)接觸構(gòu)件及活塞泵.馬達(dá)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相互滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸構(gòu)件、及使用了這些滑動(dòng)接觸構(gòu)件的活
塞泵.馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本特開2005-257035號公報(bào)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(dòng)接觸的滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)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(gè)構(gòu)件之間的滑動(dòng)性的方法。然而，在微小異物(所謂的污染)進(jìn)入了鋼鐵材料的構(gòu)件與具有非晶碳膜的構(gòu)件的滑動(dòng)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(dǎo)致非晶碳膜自滑動(dòng)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(gè)構(gòu)件之間的滑動(dòng)性且能夠抑制非晶碳膜的剝離的兩個(gè)滑動(dòng)接觸構(gòu)件及使用了這些滑動(dòng)接觸構(gòu)件的活塞泵.馬達(dá)。
_7] 用于解決問題的方案
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種相互滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)接觸構(gòu)件，其中一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由非晶碳形成，另一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由銅合金或鋁合金形成。
[0009]以下參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的活塞泵.馬達(dá)的剖視圖。
[0011]圖2是用于說明使一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件相對于另一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件滑動(dòng)時(shí)的咬粘負(fù)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(shí)施方式】
[0015]參照圖1說明本發(fā)明的實(shí)施方式的斜板型的活塞泵.馬達(dá)100的結(jié)構(gòu)。[0016]活塞泵.馬達(dá)100通過利用來自外部的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸I使活塞5往復(fù)移動(dòng)，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(fù)移動(dòng)且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸1，從而作為能夠輸出旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的馬達(dá)發(fā)揮功能。
[0017]圖1所示的活塞泵?馬達(dá)100例示了搭載于建筑機(jī)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(dòng)機(jī)的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸1，活塞泵100向驅(qū)動(dòng)器等供給工作油。
[0018]活塞泵100包括:驅(qū)動(dòng)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(dòng)軸I為棒狀構(gòu)件，其利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)軸I安裝有伴隨驅(qū)動(dòng)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(dòng)軸I平行的方式開口形成有多個(gè)缸孔3。缸孔3供劃分容積室4的活塞5以往復(fù)移動(dòng)自如的方式插入。
[0021]在活塞5的頂端以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式連結(jié)有滑靴10。滑靴10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(gè)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(dāng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力對驅(qū)動(dòng)軸I進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、且缸體單元2旋轉(zhuǎn)時(shí)，各滑靴10的平板部11相對于斜板20滑動(dòng)，各活塞5以與斜板20的傾斜角度相對應(yīng)的行程量沿缸孔3往復(fù)移動(dòng)。各容積室4的容積根據(jù)各活塞5的往復(fù)移動(dòng)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(dòng)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(kuò)大的容積室4引導(dǎo)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(jìn)行工作油的吸入和排出。
[0024]另外，在本實(shí)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(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中，缸體單元2相對于閥板6滑動(dòng)。因而，為了使活塞5能夠順暢地進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)，且能夠進(jìn)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(dòng)性。因此，在本實(shí)施方式中，利用銅合金形成缸體單元2的滑動(dòng)接觸面，利用非晶碳(所謂的類金剛石)形成閥板6的滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)接觸面(滑動(dòng)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(dòng)接觸的閥板6的端面利用物理蒸鍍法(PVD)、化學(xué)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(dòng)接觸面(滑動(dòng)接觸部)。形成閥板6的滑動(dòng)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(yàn)證了在滑動(dòng)接觸面具有銅合金、氫化非晶碳的層的兩個(gè)滑動(dòng)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(dòng)接觸構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，而將固定側(cè)的滑動(dòng)接觸構(gòu)件壓靠于旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸面的一部分的情況下，兩個(gè)滑動(dòng)接觸構(gòu)件發(fā)生了咬粘時(shí)的咬粘負(fù)荷。
[0029]如圖2所示，在將由鑄鐵材料(FCD700)形成的滑動(dòng)接觸構(gòu)件壓靠于具有鉛青銅(CAC603)的滑動(dòng)接觸面的滑動(dòng)接觸構(gòu)件時(shí)的咬粘負(fù)荷高于將由鑄鐵材料形成的滑動(dòng)接觸構(gòu)件壓靠于具有無鉛的磷青銅(CAC502)的滑動(dòng)接觸面的滑動(dòng)接觸構(gòu)件時(shí)的咬粘負(fù)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(dòng)接觸面的滑動(dòng)接觸構(gòu)件(母材=SKDll)壓靠于具有磷青銅的滑動(dòng)接觸面的旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動(dòng)接觸構(gòu)件(母材:SKDlI)的情況下，在本次實(shí)驗(yàn)中未發(fā)生咬粘。另外，在將具有磷青銅的滑動(dòng)接觸面的固定側(cè)的滑動(dòng)接觸構(gòu)件壓靠于具有摻雜了鉻的氫化非晶碳的滑動(dòng)接觸面的旋轉(zhuǎn)側(cè)的滑動(dòng)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(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸面為摻雜了鉻的氫化非晶碳，使另一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸面為磷青銅，確認(rèn)了能夠大幅度地提高兩個(gè)滑動(dòng)接觸構(gòu)件之間的滑動(dòng)性。
[0032]另外，在使旋轉(zhuǎn)側(cè)為具有磷青銅的滑動(dòng)接觸面的滑動(dòng)接觸構(gòu)件的情況下，由于與高硬度的氫化非晶碳的滑動(dòng)接觸面相接觸的磷青銅的滑動(dòng)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(dòng)接觸面的滑動(dòng)接觸構(gòu)件的情況下，由于氫化非晶碳的滑動(dòng)接觸面局部地在磷青銅的滑動(dòng)接觸面整體上持續(xù)滑動(dòng)，因此，認(rèn)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(dòng)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(dòng)接觸面。在活塞泵100中，缸體單元2與閥板6的滑動(dòng)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(dòng)接觸面，能夠提高缸體單元2與閥板6之間的滑動(dòng)性，進(jìn)一步能夠抑制兩個(gè)滑動(dòng)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(dòng)接觸面，利用磷青銅來形成閥板6的滑動(dòng)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(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)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(gè)構(gòu)件的滑動(dòng)接觸面，利用磷青銅來形成另一個(gè)構(gòu)件的滑動(dòng)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(gè)構(gòu)件的滑動(dòng)接觸面，利用磷青銅來形成另一個(gè)構(gòu)件的滑動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)接觸面，因此，能夠提高缸體單元2與閥板6之間的滑動(dòng)性。另外，在缸體單元2以傾斜狀態(tài)與閥板6滑動(dòng)接觸的情況下，也能夠抑制缸體單元2與閥板6的兩個(gè)滑動(dòng)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(dòng)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(jìn)入了閥板6與缸體單元2的滑動(dòng)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(dòng)接觸面的方式嵌入磷青銅的滑動(dòng)接觸面，而難以由微小異物導(dǎo)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(shí)施方式，但上述實(shí)施方式僅示出了本發(fā)明的應(yīng)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(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0040]在相互滑動(dòng)接觸的缸體單元2和閥板6這樣的滑動(dòng)接觸構(gòu)件中，作為形成這些滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)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(dòng)接觸構(gòu)件，該滑動(dòng)接觸構(gòu)件彼此滑動(dòng)接觸，其中， 一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由非晶碳形成， 另一方滑動(dòng)接觸構(gòu)件的滑動(dòng)接觸部由銅合金或鋁合金形成。
2.一種活塞泵?馬達(dá)，其中， 權(quán)利要求1所述的上述滑動(dòng)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(dòng)接觸構(gòu)件中的另一方用作以相對于上述閥板滑動(dòng)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(dá)，其中， 上述閥板的滑動(dòng)接觸部由非晶碳形成， 上述缸體單元的滑動(dòng)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(dá)，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(dá)，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(dá)，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(xì)畑修平 申請人:萱場工業(yè)株式會社