JP2000320670A - Surface treatment method for piston - Google Patents
Surface treatment method for pistonInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ピストンポンプ
やピストンモータの、ピストンの表面処理方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment method for a piston of a piston pump or a piston motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は、斜板ピストンポンプの摺動部分
を示したものである。この斜板ピストンポンプは、シリ
ンダブロック１に形成したボア内をピストン２が、往復
することによって、圧油を供給するものである。上記ピ
ストン２は、筒状で、一方の端部内側に、凹球面２ａを
形成し、ここにシュー４の球状部４ａをはめ込んでい
る。このシュー４は、斜板５により、ピストン２に押し
つけられている。このとき、上記凹球面２ａの先端をか
しめ、球状部４ａがはずれないようにしている。また、
シリンダブロック１は、図示しない駆動源により、回転
軸ｘを中心にして、回転するように構成されている。こ
の回転軸ｘは、上記ピストン２の軸心からずれている。2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a sliding portion of a swash plate piston pump. This swash plate piston pump supplies pressure oil by reciprocating a piston 2 in a bore formed in a cylinder block 1. The piston 2 is cylindrical and has a concave spherical surface 2a formed inside one end thereof, and the spherical portion 4a of the shoe 4 is fitted therein. The shoe 4 is pressed against the piston 2 by a swash plate 5. At this time, the tip of the concave spherical surface 2a is swaged to prevent the spherical portion 4a from coming off. Also,
The cylinder block 1 is configured to rotate about a rotation axis x by a drive source (not shown). This rotation axis x is shifted from the axis of the piston 2.
【０００３】一方、斜板５は、図９に示すように、上記
ピストン２の軸心に対して、直交していない。そのた
め、シリンダブロック１と斜板５とが、軸ｘを中心にし
て相対回転すると、斜板５の、シュー４を押す部分の、
軸方向位置が変化する。このような斜板５の移動にとも
なって、ピストン２がボア内を往復する。このとき、シ
ュー４の球状部４ａは、ピストン２の凹球面２ａ内で摺
動する。また、斜板ピストンポンプにおいては、ピスト
ン２の軸心と、斜板５とが直交していないため、斜板５
からシュー４を介してピストン２へ作用する力の方向
は、ピストン２が往復する方向とは異なる。すなわち、
往復運動する際、ピストン２には、曲げ応力が作用す
る。この曲げ応力により、ピストン２が疲労破壊しない
ようにするために、ピストン２の表面には軟窒化処理や
窒化処理、あるいは、焼き入れなどの表面硬化処理を施
している。このように、ピストン２の表面に、硬化処理
を行うことで、ピストン２は、曲げに対する強度が向上
する。On the other hand, the swash plate 5 is not perpendicular to the axis of the piston 2 as shown in FIG. Therefore, when the cylinder block 1 and the swash plate 5 rotate relative to each other about the axis x, the portion of the swash plate 5 that presses the shoe 4
The axial position changes. With the movement of the swash plate 5, the piston 2 reciprocates in the bore. At this time, the spherical portion 4a of the shoe 4 slides within the concave spherical surface 2a of the piston 2. In the swash plate piston pump, the axis of the piston 2 and the swash plate 5 are not orthogonal to each other.
The direction of the force acting on the piston 2 through the shoe 4 is different from the direction in which the piston 2 reciprocates. That is,
When the piston 2 reciprocates, a bending stress acts on the piston 2. The surface of the piston 2 is subjected to a soft nitriding treatment, a nitriding treatment, or a surface hardening treatment such as quenching to prevent the piston 2 from being fatigued and broken by the bending stress. By performing the hardening treatment on the surface of the piston 2 as described above, the strength of the piston 2 against bending is improved.
【０００４】さらに、上記のような往復運動により、ピ
ストン２の外周面と、ボア内周面とが、焼き付いたり、
摩耗したりしないように、シリンダブロック１側には、
銅合金製のブッシュ３を圧入している。このように、ブ
ッシュ３を設けることにより、ピストン２とボア間の滑
り性が良くなる。滑り性が良くなると、耐焼き付き性
や、耐摩耗性が向上する。Further, due to the reciprocating motion as described above, the outer peripheral surface of the piston 2 and the inner peripheral surface of the bore are seized,
To prevent wear, on the cylinder block 1 side,
A bush 3 made of copper alloy is press-fitted. Thus, by providing the bush 3, the slipperiness between the piston 2 and the bore is improved. When the sliding property is improved, seizure resistance and abrasion resistance are improved.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、シリン
ダブロック１のボアにブッシュ３を圧入して、シリンダ
２の外周面とボアとの間の滑り性を向上させるために
は、各部品の正確な寸法管理が必要である。ボアや、ブ
ッシュ３の寸法を正確に管理することはもちろん、圧入
により、ブッシュ３が変形して、各部品の寸法関係が狂
わないように、ブッシュ３の圧入工程にも、細心の注意
が必要である。すなわち、滑り性向上のために、ブッシ
ュ３を用いる方法では、部品数が多くなるとともに、加
工に手間がかかるため、費用がかかるという問題があっ
た。この発明の目的は、加工工数や、費用をかけずに、
ピストンとボア間の滑り性を向上させることができるピ
ストンの表面処理方法を提供することである。As described above, in order to improve the slipperiness between the outer peripheral surface of the cylinder 2 and the bore by press-fitting the bush 3 into the bore of the cylinder block 1, Accurate dimensional control is required. Careful attention must also be paid to the process of press-fitting the bush 3 so that the bush 3 is not deformed by press-fitting and the dimensional relationship of each part is not disturbed, as well as accurately manage the dimensions of the bore and the bush 3. It is. That is, in the method using the bush 3 for improving the slipperiness, the number of parts is increased and the processing is troublesome, so that there is a problem that the cost is high. The object of the present invention is to reduce the number of processing steps and costs,
An object of the present invention is to provide a method for treating the surface of a piston, which can improve the slipperiness between the piston and the bore.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ポンプま
たはモータなどのピストンの摺動面に、表面硬化処理を
して硬化処理層を形成するとともに、この硬化処理層を
研磨処理して平滑にし、その平滑にした硬化処理層の表
面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）をコーティ
ングする点に特徴を有する。第２の発明は、斜板に当接
したシューの球状部をはめ込むための凹球面を備えたピ
ストンの外周面に、上記凹球面側端部のかしめ加工部を
残して、表面硬化処理をして硬化処理層を形成するとと
もに、この硬化処理層を研磨して平滑にしてから、ピス
トンの外周面および凹球面上にＤＬＣ（ダイヤモンドラ
イクカーボン）をコーティングすることを特徴とする点
に特徴を有する。According to a first aspect of the present invention, a hardened layer is formed by performing a surface hardening process on a sliding surface of a piston such as a pump or a motor, and a polishing process is performed on the hardened layer. It is characterized in that it is smoothed and the surface of the smoothed hardened layer is coated with DLC (diamond-like carbon). According to a second aspect of the present invention, a surface hardening treatment is performed on the outer peripheral surface of a piston having a concave spherical surface for fitting a spherical portion of a shoe in contact with a swash plate, while leaving a caulked portion on the concave spherical surface end. And forming a hardened layer by polishing the hardened layer, smoothing the hardened layer, and then coating DLC (diamond-like carbon) on the outer peripheral surface and the concave spherical surface of the piston. .
【０００７】第３の発明は、上記第１、第２の発明を前
提とし、表面硬化処理が、窒化または軟窒化処理である
とともに、研磨によって、硬化処理層の化合物層と拡散
層のうち化合物層を除去する点に特徴を有する。第４の
発明は、上記第１、第２の発明を前提とし、表面硬化処
理が、焼き入れ処理である点に特徴を有する。第５の発
明は、ポンプまたはモータなどのピストンの摺動面に、
ＳｉＣ（炭化ケイ素）をコーティングしてＳｉＣ層を形
成するとともに、このＳｉＣ層の表面にＤＬＣ（ダイヤ
モンドライクカーボン）をコーティングする点に特徴を
有する。The third invention is based on the first and second inventions, wherein the surface hardening treatment is a nitriding or nitrocarburizing treatment, and the polishing is performed by polishing to obtain a compound of the compound layer of the hardened layer and the diffusion layer. The feature is that the layer is removed. The fourth invention is based on the first and second inventions, and is characterized in that the surface hardening treatment is a quenching treatment. A fifth aspect of the present invention relates to a sliding surface of a piston such as a pump or a motor,
It is characterized in that SiC (silicon carbide) is coated to form a SiC layer, and that the surface of the SiC layer is coated with DLC (diamond-like carbon).
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１、図２に示す第１実施例は、
この発明のピストンの表面処理方法を用いた斜板ピスト
ンポンプの例である。図１に示すピストン８が、球状部
８ａを備えた形状が、従来例のものと異なる。また、こ
のピストン８は、外表面に、表面処理を施し、硬化処理
層６と、ＤＬＣ層７とを備えている。上記表面処理は、
以下の手順で行う。まず、鉄製のピストン８の表面硬化
処理として、軟窒化処理を施し、硬化処理層を形成す
る。上記軟窒化処理によって形成した、硬化処理層は、
化合物層と、その下の拡散層からなる。上記硬化処理層
を形成したら、この表面を研磨処理して、化合物層を除
去するとともに、表面を平滑化する。このようにして、
化合物層を除いた層が、硬化処理層６である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first embodiment shown in FIGS.
It is an example of a swash plate piston pump using the piston surface treatment method of the present invention. The shape of the piston 8 shown in FIG. 1 including the spherical portion 8a is different from that of the conventional example. The piston 8 has a hardened layer 6 and a DLC layer 7 which are subjected to a surface treatment on the outer surface. The surface treatment is
Perform the following procedure. First, as a surface hardening process of the iron piston 8, a soft nitriding process is performed to form a hardened layer. The hardened layer formed by the above soft nitriding treatment,
It comprises a compound layer and a diffusion layer thereunder. After the formation of the hardened layer, the surface is polished to remove the compound layer and to smooth the surface. In this way,
The layer excluding the compound layer is the cured layer 6.
【０００９】次に、ピストン８の表面にＤＬＣコーティ
ングを施し、ＤＬＣ層７を形成する。ＤＬＣ層７を形成
することにより、ピストン８の外表面は、摩擦係数が小
さくなり、滑り性が向上する。このようにして図１に示
すピストン８を形成する。そして、このピストン８の球
状部８ａを、シュー９の凹球面９ａにはめ込んで、斜板
ピストンポンプを組み立てる。上記斜板ピストンポンプ
は、上記従来例と同様に、斜板５とシリンダブロック１
との相対回転によって、ピストン８が往復運動する仕組
みになっている。Next, a DLC coating is applied to the surface of the piston 8 to form a DLC layer 7. By forming the DLC layer 7, the outer surface of the piston 8 has a low coefficient of friction and improves the slipperiness. Thus, the piston 8 shown in FIG. 1 is formed. The swash plate piston pump is assembled by fitting the spherical portion 8a of the piston 8 into the concave spherical surface 9a of the shoe 9. The swash plate piston pump comprises a swash plate 5 and a cylinder block 1 in the same manner as in the conventional example.
The piston 8 reciprocates due to the relative rotation of the piston 8.
【００１０】この第１実施例のピストン８は、外周面に
ＤＬＣ層７を備えているので、シリンダブロック１のボ
ア内周面との間の滑り性が良い。したがって、図９に示
す従来例のように、ブッシュ３を設けなくても、充分な
滑り性を得られ、焼き付く心配がない。また、ピストン
８の外周に、硬化処理層を形成してから、研磨処理をし
ているので、ＤＬＣ層７の表面が、平滑になり、さらに
滑り性が向上する。なお、軟窒化処理を行った後に、化
合物層を除去する理由は、ＤＬＣ層７を形成する際に、
化合物層があると、化合物層の中の窒素がＤＬＣ層７の
健全な形成を阻害してしまうからである。ＤＬＣ層７の
形成が、健全に行われなければ、ＤＬＣ層７がピストン
８の表面から剥離しやすくなる。ＤＬＣ層７が剥がれれ
ば、滑り性が悪くなる。そして、上記研磨処理において
除去すべき化合物層の厚みは、軟窒化処理サンプルを測
定して、予め求めておき、研磨工程で、その分だけ取り
除くようにする。The piston 8 of the first embodiment is provided with the DLC layer 7 on the outer peripheral surface, so that the piston 8 has a good sliding property with the inner peripheral surface of the bore of the cylinder block 1. Therefore, unlike the conventional example shown in FIG. 9, even if the bush 3 is not provided, a sufficient sliding property can be obtained and there is no fear of seizure. In addition, since the polishing treatment is performed after forming the hardened layer on the outer periphery of the piston 8, the surface of the DLC layer 7 becomes smooth and the slipperiness is further improved. The reason why the compound layer is removed after the nitrocarburizing process is performed is as follows when the DLC layer 7 is formed.
This is because if there is a compound layer, nitrogen in the compound layer hinders the sound formation of the DLC layer 7. If the formation of the DLC layer 7 is not performed properly, the DLC layer 7 tends to peel off from the surface of the piston 8. If the DLC layer 7 comes off, the slipperiness will deteriorate. The thickness of the compound layer to be removed in the polishing treatment is determined in advance by measuring the nitrocarburized sample, and the thickness is removed in the polishing step.
【００１１】また、ＤＬＣコーティングを施す前に、研
磨処理によって表面を平滑化することにより、更に、Ｄ
ＬＣ層７を剥離しにくくする効果も得られる。上記のよ
うに、ピストン表面を平滑化することで、ＤＬＣ層７
が、剥離しにくくなる理由を以下に示す。ＤＬＣコーテ
ィングは、ＤＬＣの均一な層を簡単に形成できる方法で
あるが、全体に、均一な厚みでＤＬＣをコーティングす
るため、下地に凹凸があるとその凹凸が、ＤＬＣ層７の
表面に現れてしまう。つまり、コーティング前の摺動面
に突起があれば、ＤＬＣコーティングをしても、そこが
突起となる。そして、ピストン８が往復運動すると、上
記突起の部分に応力が集中して、ＤＬＣが剥がれてしま
うことになる。特に、ピストン８の外周の摺動面には、
大きな摩擦力が作用するので、表面が平滑でないと、Ｄ
ＬＣ層７が剥がれ易くなる。Before the DLC coating, the surface is smoothed by a polishing treatment, so that the DLC is further improved.
The effect of making the LC layer 7 difficult to peel off is also obtained. By smoothing the piston surface as described above, the DLC layer 7
However, the reason why peeling becomes difficult is shown below. DLC coating is a method that can easily form a uniform layer of DLC. However, in order to coat DLC with a uniform thickness as a whole, if there is unevenness on the base, the unevenness appears on the surface of the DLC layer 7. I will. That is, if there is a projection on the sliding surface before coating, the projection becomes that even if the DLC coating is performed. When the piston 8 reciprocates, stress concentrates on the protrusions, and the DLC is peeled off. In particular, on the sliding surface on the outer periphery of the piston 8,
Since a large frictional force acts, if the surface is not smooth, D
The LC layer 7 is easily peeled.
【００１２】そこで、ＤＬＣコーティングをおこなう前
に、下地処理として、平滑化処理をおこなうことが有効
である。ＤＬＣ層７の下地としては、平滑なほど良い。
ＤＬＣ層７の滑り性や、耐剥離性の観点からは、下地面
の表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ以下にすることが好まし
い。特に、斜板ピストンポンプの場合には、図２に示す
ように、ピストン８をボアの軸心に対して傾ける力が作
用する。この場合、ピストン８とシリンダブロック１の
ボアとの接点に、応力が集中することになるが、表面処
理を施したピストン８は、ＤＬＣ層７表面の滑り性が良
いために、接点部分でも、焼き付いたり、摩耗したりし
にくい。Therefore, it is effective to perform a smoothing process as a base treatment before performing the DLC coating. As the underlayer of the DLC layer 7, the smoother the better.
From the viewpoint of the slipperiness and peel resistance of the DLC layer 7, the surface roughness of the base surface is preferably set to Ra 0.1 μm or less. In particular, in the case of a swash plate piston pump, as shown in FIG. 2, a force acts to tilt the piston 8 with respect to the axis of the bore. In this case, stress will be concentrated on the contact point between the piston 8 and the bore of the cylinder block 1. However, the piston 8 having been subjected to the surface treatment has a good slipperiness on the surface of the DLC layer 7, so that even at the contact portion, Hard to burn or wear.
【００１３】また、この第１実施例では、軟窒化処理に
よって、表面を硬化させているので、薄いＤＬＣ層７
を、硬化処理層６が支えることで、ピストン８の疲労強
度を向上させることができる。そのため、斜板５から曲
げ応力が作用しても、ピストン８が疲労破壊しにくい。
更に、薄いＤＬＣ層７が、過度に変形して、割れたり、
剥離したりすることがない。なお、表面硬化処理として
は、軟窒化処理に限らず、窒化処理や、焼き入れ処理な
ど、表面を硬化できるものならは、どのような方法を用
いてもかまわない。ただし、窒化処理の場合には、軟窒
化処理と同様に、研磨処理で、化合物層を除去する必要
がある。また、焼き入れ処理としては、高周波焼き入
れ、レーザー焼き入れ、浸炭焼き入れなどを利用でき
る。In the first embodiment, since the surface is hardened by the nitrocarburizing treatment, the thin DLC layer 7 is hardened.
Is supported by the hardened layer 6, so that the fatigue strength of the piston 8 can be improved. Therefore, even if bending stress is applied from the swash plate 5, the piston 8 is not easily broken by fatigue.
Further, the thin DLC layer 7 is excessively deformed and cracked,
There is no peeling. Note that the surface hardening treatment is not limited to the soft nitriding treatment, and any method may be used as long as the surface can be hardened, such as a nitriding treatment or a quenching treatment. However, in the case of the nitriding treatment, it is necessary to remove the compound layer by a polishing treatment as in the case of the nitrocarburizing treatment. As the quenching treatment, induction hardening, laser quenching, carburizing quenching, or the like can be used.
【００１４】図３〜図５に示す第２実施例は、図９に示
す従来例と同じタイプのピストン１０に表面処理を施し
た例である。図３に示すピストン１０は、図９のピスト
ン２と同じ形状をしているが、表面処理を施し、焼き入
れ層１１とＤＬＣ層７とを備えている点が、従来例と異
なる。この焼き入れ層１１が、この発明の硬化処理層で
ある。そして、上記焼き入れ層１１は、通常の焼き入れ
処理によって形成され、ＤＬＣ層７は、上記第１実施例
と同様にして形成する。ただし、この第２実施例では、
図４に示すように、焼き入れ処理を行う際に、ピストン
１０の外表面のうち、凹球面１０ａ側の端部に、かしめ
加工部１０ｂを残して焼き入れ層１１を形成する。上記
かしめ加工部１０ｂは、ポンプ組み立て時に、かしめ処
理を行う部分なので、焼き入れ処理により、硬化させる
ことができない部分である。The second embodiment shown in FIGS. 3 to 5 is an example in which a surface treatment is applied to a piston 10 of the same type as the conventional example shown in FIG. The piston 10 shown in FIG. 3 has the same shape as the piston 2 of FIG. 9, but is different from the conventional example in that a surface treatment is performed and a quenched layer 11 and a DLC layer 7 are provided. This quenched layer 11 is the cured layer of the present invention. The hardened layer 11 is formed by a normal hardening process, and the DLC layer 7 is formed in the same manner as in the first embodiment. However, in the second embodiment,
As shown in FIG. 4, when performing the quenching process, the quenched layer 11 is formed on the outer surface of the piston 10 at the end on the concave spherical surface 10a side, leaving the caulked portion 10b. The caulking portion 10b is a portion that performs a caulking process when assembling the pump, and is a portion that cannot be hardened by a quenching process.
【００１５】また、第１実施例と同様に、焼き入れ層１
１を形成後、ＤＬＣ層７を形成する前に、下地表面の研
磨処理をおこなう。この研磨処理によって、ＤＬＣ層７
の下地を、Ｒａ０．１μｍ以下の表面粗さにする。そし
て、外周面と、凹球面１０ａと、この凹球面１０ａ側の
端部とに、ＤＬＣコーティングを施し、ＤＬＣ層７を形
成する。このようにして、図３に示すピストン１０を形
成したら、図５に示すように、ピストン１０の凹球面１
０ａに、シュー４の球状部４ａをはめる。なお、ピスト
ン１０の上記焼き入れ層１１は、凹球面１０ａ側のかし
め加工部１０ｂを残して形成されているので、このかし
め加工部１０ｂをかしめて、シュー４の球状部４ａが、
ピストン１０の凹球面１０ａから、はずれないようにす
ることができる。このように、球状部４ａが上記凹球面
１０ａからはずれないようにして、ポンプを組み立て
る。Further, similarly to the first embodiment, the quenched layer 1
After forming 1 and before forming the DLC layer 7, the underlying surface is polished. By this polishing process, the DLC layer 7
Is made to have a surface roughness of Ra 0.1 μm or less. Then, the DLC coating is applied to the outer peripheral surface, the concave spherical surface 10a, and the end on the concave spherical surface 10a side to form the DLC layer 7. After the piston 10 shown in FIG. 3 is formed in this way, as shown in FIG.
The spherical portion 4a of the shoe 4 is fitted to 0a. Since the hardened layer 11 of the piston 10 is formed leaving the caulked portion 10b on the concave spherical surface 10a side, the caulked portion 10b is caulked so that the spherical portion 4a of the shoe 4 becomes
It can be prevented from coming off from the concave spherical surface 10a of the piston 10. Thus, the pump is assembled so that the spherical portion 4a does not come off from the concave spherical surface 10a.
【００１６】上記ピストン１０も、第１実施例と同様
に、研磨処理をした表面に、ＤＬＣ層７を形成している
ので、シリンダブロック１に形成したボアとの間の滑り
性が良く、焼き付きや、摩耗の心配がない。また、この
第２実施例のピストン１０も、焼き入れ層１１によっ
て、疲労強度を向上させることができる。したがって、
曲げ応力による疲労破壊も防止できる。Since the piston 10 also has the DLC layer 7 formed on the polished surface in the same manner as in the first embodiment, the piston 10 has a good sliding property with respect to the bore formed in the cylinder block 1 and has a seizure. And there is no worry about wear. Also, the fatigue strength of the piston 10 of the second embodiment can be improved by the quenched layer 11. Therefore,
Fatigue failure due to bending stress can also be prevented.
【００１７】上記第１、第２実施例のように、ピストン
の表面処理を行うことで、シリンダブロック１は、通
常、球状黒鉛鋳鉄を素材として製造されているが、ブッ
シュを設けるなどの加工をせずに用いることができる。
上記と同様の表面処理を、シリンダブロック１側に施す
ことも考えられるが、ボア内を処理するより、ピストン
の外表面を処理する方が圧倒的に簡単である。特に、シ
リンダブロック１のボア内にＤＬＣのコーティング処理
を施す場合には、特別なコーティング装置が必要にな
る。そのため、加工コストも高くなってしまうし、安定
したコーティングもむずかしい。By performing the surface treatment of the piston as in the first and second embodiments, the cylinder block 1 is usually manufactured using spheroidal graphite cast iron as a raw material. Can be used without.
Although the same surface treatment as described above may be applied to the cylinder block 1 side, it is much easier to treat the outer surface of the piston than to treat the inside of the bore. In particular, when a DLC coating process is performed in the bore of the cylinder block 1, a special coating device is required. For this reason, the processing cost is increased, and stable coating is difficult.
【００１８】なお、上記第１、第２実施例のＤＬＣ層７
の厚みは、滑り性や耐剥離性を考えると、１〜１０μｍ
程度が望ましい。また、硬化処理層の硬度は、疲労強度
や表面粗さの確保の点から、ＨＲＣ（ロックウエル硬
度）＝５０以上が好ましい。また、上記第２実施例のタ
イプのピストンにも、軟窒化や窒化処理によって、硬化
処理層を形成することもできる。ただし、この場合に
は、マスキングによって、かしめ加工部を残して表面硬
化処理をしなければならい。これに対し、第１実施例の
タイプのピストンでは、かしめ加工部がいらないので、
全表面に硬化処理層を形成することができる。そのた
め、部分焼き入れや、マスキングの手間を省くことがで
きる。また、表面硬化処理が焼き入れ処理の場合には、
化合物層を除去する必要が無いので、軟窒化・窒化処理
と比べて、研磨作業が簡単である。The DLC layer 7 of the first and second embodiments is used.
The thickness is 1 to 10 μm in consideration of slipperiness and peeling resistance.
A degree is desirable. The hardness of the hardened layer is preferably HRC (Rockwell hardness) = 50 or more from the viewpoint of securing fatigue strength and surface roughness. Also, a hardened layer can be formed on the piston of the type of the second embodiment by nitrocarburizing or nitriding. However, in this case, the surface hardening treatment must be performed by masking while leaving the swaged portion. On the other hand, the piston of the type of the first embodiment does not require a caulking portion,
A hardened layer can be formed on all surfaces. Therefore, it is possible to save time for partial quenching and masking. When the surface hardening process is a quenching process,
Since there is no need to remove the compound layer, the polishing operation is simpler than the nitrocarburizing / nitriding treatment.
【００１９】なお、図６に、図７に示すような種々のサ
ンプルの、焼き付き限界荷重を示している。これらサン
プル１〜５のうち、焼き付き限界荷重の点から、実際
に、使用できるのは、サンプル１、２、４である。上記
サンプル１は、ピストン側に軟窒化処理を行い、シリン
ダブロックにブッシュを圧入した、従来例のサンプルで
ある。サンプル２は、ピストンの軟窒化処理後、化合物
層を除去するとともに、表面をＲａ０．１まで平滑にし
たサンプルで、実施例１に相当する。ブッシュを用いな
くても、サンプル１と同等の焼き付き限界荷重である。
サンプル３は、ＤＬＣ層の下地の平滑度は充分である
が、軟窒化処理の化合物層を除去していないために、Ｄ
ＬＣ層が剥離してしまう。そのため、焼き付き限界荷重
が低く、使用に耐えない。FIG. 6 shows the seizure limit load of various samples as shown in FIG. Of these samples 1 to 5, samples 1, 2, and 4 are actually usable in terms of the seizure limit load. The sample 1 is a sample of a conventional example in which a nitrocarburizing treatment was performed on the piston side and a bush was pressed into the cylinder block. Sample 2 is a sample in which the compound layer was removed after the soft nitriding treatment of the piston and the surface was smoothed to Ra 0.1, and corresponds to Example 1. Even without using a bush, the seizure limit load is equivalent to that of sample 1.
In Sample 3, although the smoothness of the underlayer of the DLC layer was sufficient, the compound layer of the soft nitriding treatment was not removed.
The LC layer peels off. Therefore, the seizure limit load is low, and it cannot be used.
【００２０】また、サンプル４は、ピストンに焼き入れ
処理を行い、焼き入れ層をＲａ０．１まで平滑化してか
ら、ＤＬＣ層を形成した実施例２のタイプで、焼き付き
限界荷重が大きい。サンプル５は、ＤＬＣ層の下地とな
る焼き入れ層の表面粗さが粗く、Ｒａ０．２であるサン
プルで、焼き付き限界荷重が低くなっている。Sample 4 is a type of Example 2 in which a DLC layer is formed after a quenching process is performed on the piston to smooth the quenched layer to Ra 0.1, and the seizing limit load is large. Sample 5 is a sample in which the surface roughness of the quenched layer serving as the base of the DLC layer is rough and Ra is 0.2, and the seizure limit load is low.
【００２１】図８に示す第３実施例のピストン８は、表
面処理によって、表面にＳｉＣ層１２と、ＤＬＣ層７と
を設けている点が第１実施例のものと異なる。上記表面
処理として、まず、鉄製のピストン表面に、ＳｉＣをコ
ーティングして、ＳｉＣ層１２を形成する。次に、Ｓｉ
Ｃ層１２上に、ＤＬＣコーティングを施し、ＤＬＣ層７
を形成する。上記ＳｉＣ層１２は、表面が滑面なので、
他の実施例のように、研磨処理を行わなくても、その上
にコーティングするＤＬＣ層７の下地として十分な平滑
性を備えている。したがって、ポンプまたはモータとし
て使用する場合に、ＤＬＣ層７が剥離してしまうような
ことがなく、耐焼き付き性を満足する。また、ＳｉＣは
硬度が高いので、ＳｉＣ層１２によって、ピストン表面
は硬化される。これにより、ピストン８の疲労強度を高
くできる。The piston 8 of the third embodiment shown in FIG. 8 differs from that of the first embodiment in that the surface is provided with a SiC layer 12 and a DLC layer 7 by surface treatment. As the surface treatment, first, the surface of the piston made of iron is coated with SiC to form the SiC layer 12. Next, Si
A DLC coating is applied on the C layer 12 and the DLC layer 7
To form Since the surface of the SiC layer 12 is smooth,
As in the other embodiments, even if the polishing treatment is not performed, sufficient smoothness is provided as a base of the DLC layer 7 to be coated thereon. Therefore, when used as a pump or a motor, the DLC layer 7 does not peel off, and the seizure resistance is satisfied. Further, since the hardness of SiC is high, the piston surface is hardened by the SiC layer 12. Thereby, the fatigue strength of the piston 8 can be increased.
【００２２】[0022]
【発明の効果】この発明によれば、ピストンとシリンダ
ブロック間の滑り性を向上できる。したがって、摺動面
の、耐焼き付き性や、耐摩耗性が向上する。また、ピス
トンの疲労強度を高くできるので、ピストンに曲げ応力
が作用しても、疲労破壊しにくい。しかも、シリンダブ
ロック側に手間のかかる処理をせずに、ピストン側の表
面処理だけで足りるので、加工工数や、コストを抑える
こともできる。特に、第２の発明では、凹球面側のかし
め加工部に、硬化処理層を形成しないので、表面処理後
のピストンをかしめて、凹球面からシューの球状部がは
ずれないように加工することができる。According to the present invention, the slipperiness between the piston and the cylinder block can be improved. Therefore, seizure resistance and wear resistance of the sliding surface are improved. In addition, since the fatigue strength of the piston can be increased, even if a bending stress acts on the piston, the piston is hardly broken by fatigue. In addition, since only the surface treatment on the piston side is sufficient without performing complicated processing on the cylinder block side, the number of processing steps and cost can be reduced. In particular, in the second invention, since the hardened layer is not formed on the caulked portion on the concave spherical surface side, it is possible to caulk the piston after the surface treatment so that the spherical portion of the shoe does not deviate from the concave spherical surface. it can.
【００２３】また、第３の発明によれば、窒化処理また
は軟窒化処理によって表面硬化したピストンにも、剥離
しにくいＤＬＣ層を形成することができる。さらに、第
４の発明によれば、研磨処理によって、化合物層を除去
する必要が無いので、表面を平滑に仕上げることが容易
である。第５の発明によれば、ＳｉＣ層を形成すること
によって、特に、研磨などの平滑化処理を施さなくて
も、ＤＬＣ層の下地を平滑にすることができる。したが
って、剥離しにくいＤＬＣ層を形成し、耐焼き付き性や
耐摩耗性が向上する。また、ＳｉＣ層によってピストン
表面の硬度を高くし、ピストンの疲労強度を高めること
ができる。According to the third aspect of the present invention, a DLC layer that is difficult to peel can be formed even on a piston whose surface is hardened by nitriding or nitrocarburizing. Furthermore, according to the fourth aspect, it is not necessary to remove the compound layer by the polishing treatment, so that it is easy to finish the surface smoothly. According to the fifth aspect, by forming the SiC layer, it is possible to smooth the base of the DLC layer without particularly performing a smoothing process such as polishing. Therefore, a DLC layer that is difficult to peel off is formed, and seizure resistance and wear resistance are improved. Further, the hardness of the piston surface can be increased by the SiC layer, and the fatigue strength of the piston can be increased.
【図１】第１実施例のピストンの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a piston according to a first embodiment.
【図２】第１実施例のピストンを組み込んだ斜板ピスト
ンポンプの部分図である。FIG. 2 is a partial view of a swash plate piston pump incorporating the piston of the first embodiment.
【図３】第２実施例のピストンの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a piston according to a second embodiment.
【図４】第２実施例の、ピストンの表面処理過程の断面
図である。FIG. 4 is a sectional view of a surface treatment process of a piston according to a second embodiment.
【図５】第２実施例のピストンを組み込んだ斜板ピスト
ンポンプの部分図である。FIG. 5 is a partial view of a swash plate piston pump incorporating a piston according to a second embodiment.
【図６】ピストンの表面処理と焼き付き限界加重との関
係を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between piston surface treatment and seizure limit weight.
【図７】図６のサンプル内容を示した表である。FIG. 7 is a table showing sample contents of FIG. 6;
【図８】第３実施例のピストンの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a piston according to a third embodiment.
【図９】従来例の斜板ピストンポンプの摺動部分の説明
図である。FIG. 9 is an explanatory view of a sliding portion of a conventional swash plate piston pump.
４ シュー ４ａ 球状部 ６ 硬化処理層 ７ ＤＬＣ層 ８、１０ ピストン １０ａ 凹球面 １０ｂ かしめ加工部 １１ 焼き入れ層 １２ ＳｉＣ層 Reference Signs List 4 shoe 4a spherical portion 6 hardened layer 7 DLC layer 8, 10 piston 10a concave spherical surface 10b caulked portion 11 hardened layer 12 SiC layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H071 AA03 BB01 BB12 CC01 CC26 CC31 CC44 DD01 EE02 EE12 3J044 AA18 BA04 BB35 BB39 CA40 DA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3H071 AA03 BB01 BB12 CC01 CC26 CC31 CC44 DD01 EE02 EE12 3J044 AA18 BA04 BB35 BB39 CA40 DA10
Claims (5)
動面に、表面硬化処理をして硬化処理層を形成するとと
もに、この硬化処理層を研磨処理して平滑にし、その平
滑にした硬化処理層の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライ
クカーボン）をコーティングすることを特徴とするピス
トンの表面処理方法。A hardened layer is formed by performing a surface hardening process on a sliding surface of a piston such as a pump or a motor, and polishing and smoothing the hardened layer. A surface treatment method for a piston, characterized in that the surface of the piston is coated with DLC (diamond-like carbon).
むための凹球面を備えたピストン外周面に、上記凹球面
側端部のかしめ加工部を残して、表面硬化処理をして硬
化処理層を形成するとともに、この硬化処理層を研磨し
て平滑にしてから、ピストンの外周面および凹球面上に
ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）をコーティング
することを特徴とするピストンの表面処理方法。2. A surface hardening treatment is performed by leaving a caulking portion at the side of the concave spherical surface on the outer peripheral surface of the piston having a concave spherical surface for fitting the spherical portion of the shoe in contact with the swash plate. A surface treatment method for a piston, comprising forming a treatment layer, polishing and smoothing the cured treatment layer, and then coating the outer peripheral surface and the concave spherical surface of the piston with DLC (diamond-like carbon).
であるとともに、研磨によって、硬化処理層の化合物層
と拡散層のうち化合物層を除去することを特徴とする請
求項１または２に記載のピストンの表面処理方法。3. The method according to claim 1, wherein the surface hardening is nitriding or nitrocarburizing, and the compound layer of the hardened layer and the compound layer is removed by polishing. Surface treatment method of piston.
とを特徴とする請求項１または２に記載のピストンの表
面処理方法。4. The method according to claim 1, wherein the surface hardening treatment is a quenching treatment.
動面に、ＳｉＣ（炭化ケイ素）をコーティングしてＳｉ
Ｃ層を形成するとともに、このＳｉＣ層の表面にＤＬＣ
（ダイヤモンドライクカーボン）をコーティングするこ
とを特徴とするピストンの表面処理方法。5. A method in which a sliding surface of a piston such as a pump or a motor is coated with SiC (silicon carbide) and
C layer is formed, and DLC is formed on the surface of the SiC layer.
(Diamond-like carbon) coating method.
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