JP2009150344A - Swash plate for hydraulic rotating machine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a sliding surface of a swash plate as a stable smooth surface to enable smooth sliding displacement of a mating shoe over a long period of time. <P>SOLUTION: A base material 18' of a swash plate 16 (smooth plate 18) made of a ferrous material such as an FCD material is subjected to nitriding heat treatment. A nitrogen compound layer 24 formed on the side of a front surface (sliding surface 18B) of the base material 18' is removed by a surface removal means such as grinding or lapping. The front surface (sliding surface 18B) of the unstable base material 18' made up of a plurality of microstructures with the nitrogen compound layer 24 removed is then subjected to high-speed collision by hard spherical particles 29 by shot peening. This causes the surface texture of a nitrogen diffusion layer 25 undergo plastic flow in a stirring manner, thereby forming an apparently uniform and stable surface texture having a front side surface superficially consisting of a finely irregular surface, on the front surface side of the base material 18. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば油圧ポンプ、油圧モータ等の斜板式液圧回転機に好適に用いられる液圧回転機用の斜板に関する。   The present invention relates to a swash plate for a hydraulic rotating machine that is suitably used for a swash plate type hydraulic rotating machine such as a hydraulic pump or a hydraulic motor.

一般に、油圧ショベル等の建設機械には、例えば油圧源として油圧ポンプが搭載され、走行用、旋回用の油圧アクチュエータとして油圧モータが搭載されている。そして、これらの油圧ポンプまたは油圧モータとしては、斜板式の液圧回転機が一般的に採用されている。   In general, a construction machine such as a hydraulic excavator is equipped with, for example, a hydraulic pump as a hydraulic source, and a hydraulic motor as a traveling and turning hydraulic actuator. And as these hydraulic pumps or hydraulic motors, swash plate type hydraulic rotating machines are generally employed.

ここで、斜板式の液圧回転機は、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間し軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、該各ピストンの突出端側に揺動可能に設けられた複数のシューと、前記ケーシング内に設けられ該各シューが摺動する平滑な摺動面を有した斜板等とにより構成されている。   Here, the swash plate type hydraulic rotating machine includes a casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a circumferentially spaced space provided in the casing so as to rotate integrally with the rotating shaft. A cylinder block having a plurality of cylinders extending in the axial direction, a plurality of pistons inserted in the cylinders of the cylinder block so as to be able to reciprocate, and a swingable provided on the protruding end side of the pistons A plurality of shoes and a swash plate or the like provided in the casing and having a smooth sliding surface on which the shoes slide are configured.

そして、このような液圧回転機を油圧ポンプとして用いる場合には、例えば原動機によって回転軸を回転駆動すると、シリンダブロックが回転軸と一体に回転することにより各シリンダ内をピストンが往復動するように摺動変位し、ピストンの吸入行程ではシリンダ内に作動油（油液）を吸込みつつ、吐出行程ではシリンダ内で加圧した圧油を外部に吐出するものである。   When such a hydraulic rotary machine is used as a hydraulic pump, for example, when the rotary shaft is rotationally driven by a prime mover, the cylinder block rotates integrally with the rotary shaft so that the piston reciprocates within each cylinder. In the piston stroke, the hydraulic oil (oil) is sucked into the cylinder during the piston stroke, and the pressure oil pressurized in the cylinder is discharged to the outside during the discharge stroke.

ところで、斜板の表面側に形成した平滑な摺動面は、各ピストンの突出端側に設けた複数のシューが高速で円軌跡を描くように摺動接触するから、斜板の摺動面は早期に摩耗、損傷される虞れがある。このため、斜板の摺動面には、ガス軟窒化等の窒化系熱処理を施して表面を硬化させる構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   By the way, the smooth sliding surface formed on the surface side of the swash plate is a sliding surface of the swash plate because a plurality of shoes provided on the projecting end side of each piston are in sliding contact so as to draw a circular locus at high speed. May be worn and damaged early. For this reason, the sliding surface of the swash plate is known to have a structure in which the surface is cured by performing a nitriding heat treatment such as gas soft nitriding (see, for example, Patent Document 1).

特開平１１−２０１０１６号公報JP-A-11-201016

ところで、上述した従来技術による液圧回転機では、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）等からなる斜板の母材にガス軟窒化等の窒化系熱処理を施し、その表面側に窒素化合物層、窒素拡散層を形成し、このうちの窒素化合物層を研削加工、ラップ加工等の手段で除去した後に、この上からラップ等を用いて表面仕上げ加工を行う構成としている。   By the way, in the hydraulic rotating machine according to the above-described prior art, a swash plate base material made of, for example, spheroidal graphite cast iron (FCD material) is subjected to nitriding heat treatment such as gas soft nitriding, and a nitrogen compound layer, nitrogen After the diffusion layer is formed and the nitrogen compound layer is removed by means such as grinding or lapping, surface finishing is performed from above using a lapping or the like.

しかし、このような従来技術の方法では、母材（斜板素材）の表面側から窒素化合物層を除去したときに、その直下の窒素拡散層から表面組織の結晶粒界に沿うかたちで析出した窒素化合物が母材表面に露出する。そして、このように露出した窒素化合物は、ピストン側のシューが斜板の表面に摺動するときの摺動負荷等によって脱落し易く、これに伴って斜板表面（摺動面）の表面粗さが悪くなると共に、表面側の硬度が低下し、斜板に対するシューの円滑な摺動変位が妨げられるという問題がある。   However, in such a conventional method, when the nitrogen compound layer is removed from the surface side of the base material (swash plate material), it is precipitated from the nitrogen diffusion layer immediately below it along the grain boundary of the surface texture. Nitrogen compounds are exposed on the surface of the base material. The nitrogen compound exposed in this manner is likely to fall off due to a sliding load or the like when the shoe on the piston side slides on the surface of the swash plate, and accordingly, the surface roughness of the surface of the swash plate (sliding surface). There is a problem that the hardness of the surface side decreases and smooth sliding displacement of the shoe with respect to the swash plate is hindered.

一方、前述した窒素化合物をラップ等の表面仕上げ加工により除去した場合には、これに伴って窒素拡散層の表面側（最も硬度が高い領域）が一緒に除去される虞れがある。このために、ガス軟窒化等の窒化系熱処理による本来の利点（斜板表面を硬化させる点）を維持しつつ、窒素化合物を除去するのは非常に難しいという問題がある。   On the other hand, when the above-described nitrogen compound is removed by surface finishing such as lapping, the surface side (the region with the highest hardness) of the nitrogen diffusion layer may be removed together with this. For this reason, there is a problem that it is very difficult to remove the nitrogen compound while maintaining the original advantage (point of hardening the swash plate surface) by the nitriding heat treatment such as gas soft nitriding.

また、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）を用いて斜板を形成する場合には、材料費が比較的安価で、加工も容易であり、表面組織に存在する球状黒鉛によって高い摺動性能を発揮できる等の利点がある。しかし、母材の表面側から窒素化合物層を除去したときには、その表面側に球状黒鉛の穴（窪み）が露出する傾向があり、下記のような問題が生じる。   For example, when forming a swash plate using spheroidal graphite cast iron (FCD material), the material cost is relatively low and processing is easy, and high sliding performance is exhibited by spheroidal graphite existing in the surface structure. There are advantages such as being able to. However, when the nitrogen compound layer is removed from the surface side of the base material, spherical graphite holes (dents) tend to be exposed on the surface side, resulting in the following problems.

即ち、斜板の摺動面側に露出した球状黒鉛の穴は、銅合金からなる相手方のシューが摺動面上を摺動変位する間に、徐々に銅合金の材料で埋められ、これによってシューの表面粗さが悪くなる原因となる。しかも、球状黒鉛の穴に埋没した銅合金の材料は、斜板とシューとの間で銅合金が移着する起点となり、両者の摺動面性状を悪化させるという問題がある。   That is, the spherical graphite hole exposed on the sliding surface side of the swash plate is gradually filled with the copper alloy material while the counterpart shoe made of copper alloy slides on the sliding surface. This may cause the surface roughness of the shoe to deteriorate. In addition, the copper alloy material buried in the spherical graphite hole is a starting point for the copper alloy to be transferred between the swash plate and the shoe, and there is a problem that the sliding surface properties of both are deteriorated.

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、相手方のシューが円滑に摺動変位するのを長期にわたって補償でき、摺動面の性状を安定した状態に保つことができるようにした液圧回転機用の斜板を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to compensate for the sliding displacement of the other shoe smoothly over a long period of time, and to keep the property of the sliding surface stable. An object of the present invention is to provide a swash plate for a hydraulic rotating machine that can be used.

上述した課題を解決するため本発明は、液圧回転機のケーシング内にシリンダブロックと対向して設けられ、該シリンダブロックの各シリンダから突出するピストンの突出端側に設けられた複数のシューを、摺動可能に案内するため表面側に平滑な摺動面を形成してなる液圧回転機用の斜板に適用される。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of shoes provided on the protruding end side of a piston that is provided in a casing of a hydraulic rotating machine so as to face a cylinder block and protrudes from each cylinder of the cylinder block. The present invention is applied to a swash plate for a hydraulic rotating machine in which a smooth sliding surface is formed on the surface side for guiding in a slidable manner.

そして、請求項１の発明の特徴は、鉄系材料からなる母材に窒化系熱処理を行うことにより表面側に形成された窒素化合物層を表面除去手段を用いて除去した状態で、前記母材の表面に露出した窒素拡散層に対してショットピーニングを行い、前記窒素拡散層表面の金属組織を塑性流動させる構成としたことにある。   The invention according to claim 1 is characterized in that the base material made of iron-based material is subjected to nitriding heat treatment, and the nitrogen compound layer formed on the surface side is removed by using a surface removing means. The nitrogen diffusion layer exposed on the surface of the substrate is shot peened to plastically flow the metal structure on the surface of the nitrogen diffusion layer.

また、請求項２の発明によると、前記摺動面には、前記金属組織が塑性流動した前記窒素拡散層の表面に固体潤滑剤の被膜を形成する構成としている。   According to the invention of claim 2, a solid lubricant film is formed on the sliding surface on the surface of the nitrogen diffusion layer in which the metal structure plastically flows.

また、請求項３の発明によると、前記固体潤滑剤の被膜は、固体潤滑剤の粉末からなる粒子を前記摺動面に外側から噴射して衝突させ、これにより前記粒子を摺動面に付着させる構成としている。   According to a third aspect of the present invention, the coating of the solid lubricant causes the particles made of solid lubricant powder to collide by injecting the sliding surface from the outside, thereby attaching the particles to the sliding surface. The configuration is to let

さらに、請求項４の発明によると、前記ショットピーニングは、前記摺動面に対し傾斜角度θが、０＜θ＜９０°となる範囲で行い、前記摺動面には、前記シューの摺動方向一側と他側とで非対称な形状となる微細な凹凸面を形成する構成としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the shot peening is performed in a range where an inclination angle θ is 0 <θ <90 ° with respect to the sliding surface, and the sliding of the shoe is performed on the sliding surface. A fine uneven surface having an asymmetric shape on one side and the other side is formed.

上述の如く、請求項１の発明によれば、鉄系材料からなる斜板の母材に窒化系熱処理を行うことにより、斜板の摺動面（表面）側に窒素化合物層と窒素拡散層とを形成し、このうちの窒素化合物層を研削加工、ラップ加工等の表面除去手段を用いて削り取るように除去する。そして、このときに母材の表面側に露出した窒素拡散層に対してショットピーニング加工を行うことにより、前記窒素拡散層表面の金属組織を塑性流動させる構成としている。このため、窒素化合物層を除去した状態で複数の組織からなる不安定な斜板の摺動面に対してショットピーニングで硬質球状粒子を衝突させることにより、その表面組織を撹拌するように塑性流動させて、見かけ上は均一で安定した組織を形成することができ、硬質球状粒子の衝突に伴って窒素拡散層の表面側（最も硬度が高い領域）が除去されるのを防ぐことができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, the nitrogen compound layer and the nitrogen diffusion layer are formed on the sliding surface (surface) side of the swash plate by performing nitriding heat treatment on the base material of the swash plate made of iron-based material. And the nitrogen compound layer is removed so as to be scraped off by using a surface removing means such as grinding or lapping. At this time, the metal structure on the surface of the nitrogen diffusion layer is plastically flowed by performing shot peening on the nitrogen diffusion layer exposed on the surface side of the base material. For this reason, plastic flow is applied to stir the surface structure by colliding hard spherical particles with shot peening against the sliding surface of an unstable swash plate consisting of multiple structures with the nitrogen compound layer removed. Thus, an apparently uniform and stable structure can be formed, and the surface side of the nitrogen diffusion layer (the region with the highest hardness) can be prevented from being removed due to the collision of the hard spherical particles.

また、窒素拡散層から結晶粒界に沿うかたちで析出した窒素化合物が母材の表面に露出した場合でも、この窒素化合物にもショットピーニングによる硬質球状粒子が衝突するため、窒素化合物を除去することなく、塑性流動させて表面組織の均一化を図ることができ、ガス軟窒化等の窒化系熱処理による斜板表面を硬化させるという本来の利点を維持しつつ、表面粗さを小さくして良好な摺動面を形成することができる。しかも、ショットピーニングによる硬質球状粒子の衝突によって、斜板の摺動面を加工硬化させ、表面硬度を高めることができ、耐摩耗性、耐荷重性能の向上化も図ることができる。   Also, even if nitrogen compounds precipitated from the nitrogen diffusion layer along the grain boundaries are exposed on the surface of the base material, the hard spherical particles by shot peening collide with the nitrogen compounds, so the nitrogen compounds must be removed. The surface texture can be made uniform by plastic flow, and the surface roughness is reduced while maintaining the original advantage of hardening the swash plate surface by nitriding heat treatment such as gas soft nitriding. A sliding surface can be formed. In addition, the sliding surface of the swash plate can be work-hardened by the collision of the hard spherical particles by shot peening, the surface hardness can be increased, and the wear resistance and load bearing performance can be improved.

また、母材の表面側から窒素化合物層を除去したときに、その表面側に球状黒鉛の穴（窪み）が露出したとしても、この穴形状もショットピーニングによる硬質球状粒子の衝突によって塑性流動させ、表面形状の欠陥等を改善するように改質することができる。そして、例えば銅合金からなる相手方のシューが斜板の表面に摺動する間に摺動面の性状が悪化する等の問題を解消することができる。さらに、斜板の摺動面には微細な凹凸面をショットピーニングで形成することができるので、このうちの凹部側に作動流体（液圧回転機の作動油）を潤滑油として溜めることができ、シューとの間に油膜を確保して安定した摺動特性を確保することができる。従って、斜板式液圧回転機としての耐久性、寿命を高め、その性能や信頼性を向上することができる。   In addition, even if a spherical graphite hole (dent) is exposed on the surface side when the nitrogen compound layer is removed from the surface side of the base material, this hole shape is also plastically flowed by collision of hard spherical particles by shot peening. It can be modified to improve surface shape defects and the like. Then, problems such as deterioration of the properties of the sliding surface while the other shoe made of copper alloy slides on the surface of the swash plate can be solved. Furthermore, since a fine uneven surface can be formed by shot peening on the sliding surface of the swash plate, the working fluid (hydraulic fluid of hydraulic rotating machine) can be stored as lubricating oil on the concave side of the surface. An oil film can be secured between the shoe and a stable sliding characteristic. Therefore, durability and life as a swash plate type hydraulic rotating machine can be increased, and its performance and reliability can be improved.

また、請求項２の発明によると、斜板の摺動面には、その金属組織が塑性流動した状態の窒素拡散層の表面に固体潤滑剤の被膜を形成しているので、斜板の摺動面を相手方のシューに対して固体潤滑剤の被膜で適合させ、なじみ性の促進、向上化を図ることができる。また、仮に作動油による油膜切れが発生した場合でも、斜板の摺動面と相手方のシューとの間に固体潤滑剤の被膜が介在して焼き付き等の発生を未然に防止することができる。   According to the invention of claim 2, since the solid lubricant film is formed on the surface of the nitrogen diffusion layer in which the metal structure is plastically flowed on the sliding surface of the swash plate, The moving surface can be adapted to the other shoe with a coating of a solid lubricant to promote and improve the conformability. Further, even when an oil film breakage due to the hydraulic oil occurs, a solid lubricant film is interposed between the sliding surface of the swash plate and the other shoe, thereby preventing the occurrence of seizure or the like.

また、請求項３の発明は、例えば二硫化モリブデン、二硫化タングステンまたはグラファイト等の固体潤滑剤（粉末）からなる粒子を斜板の摺動面に外側から噴射して衝突させ、これにより前記粒子を前記摺動面に付着させるため、斜板の摺動面に固体潤滑剤の被膜を安定して形成することができる。   According to a third aspect of the present invention, for example, particles made of a solid lubricant (powder) such as molybdenum disulfide, tungsten disulfide, or graphite are injected and collided with the sliding surface of the swash plate from the outside. Is adhered to the sliding surface, a solid lubricant film can be stably formed on the sliding surface of the swash plate.

さらに、請求項４の発明は、母材の表面（摺動面）に対し傾斜角度θが、０＜θ＜９０°となる範囲でショットピーニングを行う構成としているので、前記摺動面には、シューの摺動方向一側と他側とで非対称な形状となる微細な凹凸面を形成することができ、斜板の摺動面に対するシューの摺動性を高め、滑らかな摺動特性を得ることができる。即ち、斜板の摺動面に沿ってシューが一側から他側へと一方向に摺動変位する場合に、非対称な形状を有した微細な凹凸面は、作動油の粘性に伴った油膜のくさび膜効果を発揮させ、斜板の摺動面からシューが乖離する方向の流体力を生じさせることができ、より円滑な摺動特性を得ることができる。   Furthermore, since the invention according to claim 4 is configured to perform shot peening in a range where the inclination angle θ is 0 <θ <90 ° with respect to the surface (sliding surface) of the base material, It is possible to form a fine uneven surface that is asymmetrical on one side and the other side of the shoe sliding direction, improving the slidability of the shoe against the sliding surface of the swash plate, and smooth sliding characteristics Obtainable. That is, when the shoe slides in one direction from one side to the other along the sliding surface of the swash plate, the fine uneven surface having an asymmetrical shape is an oil film accompanying the viscosity of the hydraulic oil. The wedge film effect can be exerted, and a fluid force in a direction in which the shoe is separated from the sliding surface of the swash plate can be generated, and smoother sliding characteristics can be obtained.

以下、本発明の実施の形態による斜板を、液圧回転機としての可変容量型斜板式油圧ポンプに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, a case where the swash plate according to the embodiment of the present invention is applied to a variable displacement swash plate type hydraulic pump as a hydraulic rotating machine will be described as an example and described in detail with reference to the accompanying drawings.

ここで、図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は液圧回転機としての可変容量型斜板式油圧ポンプ（以下、油圧ポンプ１という）で、該油圧ポンプ１は、後述のケーシング２、回転軸７、シリンダブロック１０、各ピストン１２、シュー１３、斜板１６および弁板１９等により構成されている。   Here, FIG. 1 to FIG. 9 show a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a variable displacement swash plate hydraulic pump (hereinafter referred to as a hydraulic pump 1) as a hydraulic rotating machine. The hydraulic pump 1 includes a casing 2, a rotating shaft 7, a cylinder block 10, and pistons 12 described later. , A shoe 13, a swash plate 16, a valve plate 19 and the like.

２は油圧ポンプ１の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング２は、図１に示すように筒状のケーシング本体３と、該ケーシング本体３の両端側を閉塞したフロントケーシング４、リヤケーシング５とから構成されている。そして、リヤケーシング５には、一対の給排通路６Ａ，６Ｂが設けられ、これらの給排通路６Ａ，６Ｂは、作動油の吸込側，吐出側の配管（いずれも図示せず）等に接続されるものである。   Reference numeral 2 denotes a casing constituting the outer shell of the hydraulic pump 1, and the casing 2 includes a cylindrical casing body 3, a front casing 4 and a rear casing 5 in which both ends of the casing body 3 are closed, as shown in FIG. It consists of and. The rear casing 5 is provided with a pair of supply / exhaust passages 6A and 6B, and these supply / exhaust passages 6A and 6B are connected to pipes on the suction side and discharge side (both not shown) of the hydraulic oil. It is what is done.

７はケーシング２内に回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸７は、フロントケーシング４とリヤケーシング５とに軸受８，９等を介して回転可能に支持されている。そして、回転軸７は、フロントケーシング４から軸方向に突出する突出端７Ａ側が、例えばディーゼルエンジン等の原動機（図示せず）により回転駆動されるものである。   Reference numeral 7 denotes a rotary shaft that is rotatably provided in the casing 2, and the rotary shaft 7 is rotatably supported by the front casing 4 and the rear casing 5 via bearings 8 and 9. And the rotating shaft 7 is rotationally driven by the motor | power_engine (not shown), such as a diesel engine, for example, the protrusion end 7A side which protrudes from the front casing 4 to an axial direction.

１０はケーシング２内に回転軸７を介して回転可能に設けられたシリンダブロックで、該シリンダブロック１０は、回転軸７の外周側にスプライン結合され、回転軸７と一体に回転するものである。そして、シリンダブロック１０は、その一方の端面が後述の斜板１６に対向して配置され、他方の端面は後述の弁板１９に摺接するものである。   Reference numeral 10 denotes a cylinder block that is rotatably provided in the casing 2 via a rotating shaft 7. The cylinder block 10 is splined to the outer peripheral side of the rotating shaft 7 and rotates integrally with the rotating shaft 7. . One end surface of the cylinder block 10 is disposed to face a swash plate 16 described later, and the other end surface is in sliding contact with a valve plate 19 described later.

１１，１１，…はシリンダブロック１０に形成された複数のシリンダで、該各シリンダ１１は、回転軸７を中心にしてシリンダブロック１０の周方向に一定の間隔をもって離間し、夫々がシリンダブロック１０の軸方向に延びている。そして、各シリンダ１１は、後述の斜板１６と対向する一端側がシリンダブロック１０の端面に開口している。また、シリンダ１１の他端側には、シリンダポート１１Ａ，１１Ａ，…が形成され、これらのシリンダポート１１Ａは、後述の弁板１９を介してリヤケーシング５の給排通路６Ａ，６Ｂに対して間欠的に連通，遮断されるものである。   11 are a plurality of cylinders formed in the cylinder block 10, and the cylinders 11 are spaced apart from each other at a predetermined interval in the circumferential direction of the cylinder block 10 around the rotation shaft 7. It extends in the axial direction. Each cylinder 11 is open at the end face of the cylinder block 10 at one end facing a swash plate 16 described later. Further, cylinder ports 11A, 11A,... Are formed on the other end side of the cylinder 11, and these cylinder ports 11A are connected to supply / discharge passages 6A, 6B of the rear casing 5 via a valve plate 19 described later. Intermittent communication and interruption.

１２，１２，…はシリンダブロック１０の各シリンダ１１内に摺動可能に挿嵌された複数のピストンで、該各ピストン１２は、図１に示すシリンダブロック１０の回転に伴って夫々のシリンダ１１内を往復動する。これに伴って、各ピストン１２は、後述の弁板１９側から各シリンダ１１内に作動油を吸込みつつ、これを高圧の圧油として吐出させるものである。   .. Are a plurality of pistons slidably fitted into the cylinders 11 of the cylinder block 10, and each piston 12 is connected to the cylinder 11 as the cylinder block 10 shown in FIG. Reciprocates inside. Accordingly, each piston 12 sucks hydraulic oil into each cylinder 11 from a later-described valve plate 19 side, and discharges it as high-pressure oil.

また、ピストン１２には、シリンダ１１から突出する突出端側に後述のシュー１３がそれぞれ揺動可能に設けられている。そして、これらのシュー１３は、シュー押え１４によって後述する斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂに常に摺接するように支持されている。   The piston 12 is provided with a later-described shoe 13 on the protruding end side protruding from the cylinder 11 so as to be swingable. These shoes 13 are supported by a shoe presser 14 so as to always come into sliding contact with a sliding surface 18B of a swash plate 16 (smooth plate 18) described later.

１３，１３，…は各ピストン１２の突出端側に揺動可能に設けられたシューを示し、これらのシュー１３は、後述する斜板１６の平滑板１８に対しピストン１２からの押付力（油圧力）でシュー押え１４等を介して押付けられた状態に保持される。そして、各シュー１３は、この状態で回転軸７、シリンダブロック１０およびピストン１２と一緒に回転することにより、リング状の円軌跡を描くように後述の平滑板１８上を摺動変位するものである。   13, 13,... Indicate shoes that are swingably provided on the protruding end side of each piston 12, and these shoes 13 press against the smooth plate 18 of a swash plate 16 (described later) from the piston 12 (oil Pressure) is held in a state of being pressed through the shoe presser 14 and the like. Each shoe 13 is slidably displaced on a smooth plate 18 described later so as to draw a ring-shaped circular locus by rotating together with the rotating shaft 7, the cylinder block 10 and the piston 12 in this state. is there.

１５はケーシング２のフロントケーシング４に設けられた斜板支持体で、該斜板支持体１５は、図１に示す如く回転軸７の周囲に位置して斜板１６の裏面側に配置され、ケーシング２のフロントケーシング４に固定されている。そして、斜板支持体１５には、回転軸７を挟んで左，右（または、上，下）に離間した一対の傾転摺動面１５Ａが設けられ、該傾転摺動面１５Ａは、斜板１６を傾転可能に支持するために凹湾曲状の円弧面として形成されている。   Reference numeral 15 denotes a swash plate support provided on the front casing 4 of the casing 2, and the swash plate support 15 is disposed around the rotating shaft 7 as shown in FIG. The casing 2 is fixed to the front casing 4. The swash plate support 15 is provided with a pair of tilt sliding surfaces 15A spaced left and right (or up and down) with the rotation shaft 7 interposed therebetween. In order to support the swash plate 16 in a tiltable manner, it is formed as a concave curved arc surface.

１６はケーシング２内に傾転可能に設けられた斜板で、該斜板１６は、図１に示すように斜板本体１７と、該斜板本体１７の表面側に固定して設けられた平滑板１８とにより構成されている。また、斜板１６（斜板本体１７、平滑板１８）の中央部には、回転軸７が隙間をもって挿通される軸挿通穴１７Ａ，１８Ａが穿設されている。そして、斜板本体１７は、その裏面（背面）側がフロントケーシング４側に斜板支持体１５の傾転摺動面１５Ａを介して傾転可能に取付けられている。   Reference numeral 16 denotes a swash plate provided in the casing 2 so as to be tiltable. The swash plate 16 is provided fixed to the swash plate body 17 and the surface side of the swash plate body 17 as shown in FIG. And a smooth plate 18. Further, shaft insertion holes 17A and 18A through which the rotation shaft 7 is inserted with a gap are formed in the center portion of the swash plate 16 (swash plate main body 17, smooth plate 18). The swash plate body 17 is attached so that the back surface (back surface) side thereof can be tilted to the front casing 4 side via the tilt sliding surface 15A of the swash plate support 15.

また、斜板１６の平滑板１８は、シリンダブロック１０と対向する面が斜めに傾斜した環状の摺動面１８Ｂとなり、この摺動面１８Ｂ上を各シュー１３が摺接する。即ち、シュー１３は、斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂ上で円軌跡を描くように摺動変位し、これによりピストン１２がシリンダ１１内を往復動するものである。   Further, the smooth plate 18 of the swash plate 16 becomes an annular sliding surface 18B whose surface facing the cylinder block 10 is inclined obliquely, and each shoe 13 is in sliding contact with the sliding surface 18B. That is, the shoe 13 is slidably displaced so as to draw a circular locus on the sliding surface 18B of the swash plate 16 (smooth plate 18), whereby the piston 12 reciprocates in the cylinder 11.

ここで、斜板１６の平滑板１８は、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）等の鉄系材料からなる母材１８′（図３〜図９参照）に、後述するガス軟窒化等の窒化系熱処理およびショットピーニング等の加工処理を施すことによって製作される。そして、平滑板１８の摺動面１８Ｂには、後述の如くショットピーニングによる微細な凹凸面３１を有した均一で安定した組織３０が形成される。また、母材１８′の凹凸面３１上には、図３に示すように後述の固体潤滑剤３２からなる被膜３３が必要に応じて形成されるものである。   Here, the smooth plate 18 of the swash plate 16 is made of, for example, a base material 18 ′ (see FIGS. 3 to 9) made of an iron-based material such as spheroidal graphite cast iron (FCD material) and a nitriding system such as gas soft nitriding described later. It is manufactured by performing processing such as heat treatment and shot peening. A uniform and stable structure 30 having fine uneven surfaces 31 by shot peening is formed on the sliding surface 18B of the smooth plate 18 as will be described later. Further, as shown in FIG. 3, a film 33 made of a solid lubricant 32 described later is formed on the uneven surface 31 of the base material 18 'as needed.

１９はケーシング２内に位置してリヤケーシング５とシリンダブロック１０との間に設けられた弁板で、この弁板１９は、シリンダブロック１０の端面に摺接し、シリンダブロック１０を回転軸７と一緒に回転可能に支持している。また、弁板１９には、眉形状をなす一対の給排ポートが形成され、これらの給排ポートは、リヤケーシング５の給排通路６Ａ，６Ｂと連通している。   A valve plate 19 is located in the casing 2 and provided between the rear casing 5 and the cylinder block 10. The valve plate 19 is in sliding contact with the end surface of the cylinder block 10, and the cylinder block 10 is connected to the rotary shaft 7. It is supported so that it can rotate together. The valve plate 19 is formed with a pair of supply / discharge ports having an eyebrow shape, and these supply / discharge ports communicate with the supply / discharge passages 6 </ b> A and 6 </ b> B of the rear casing 5.

そして、弁板１９の給排ポートは、シリンダブロック１０の回転時に各シリンダ１１のシリンダポート１１Ａと間欠的に連通し、例えば一方の給排通路６Ａから各シリンダ１１内に吸込んだ油液（作動油）をピストン１２により加圧させると共に、各シリンダ１１内で高圧状態となった圧油を他方の給排通路６Ｂから吐出させる機能を有している。   Further, the supply / discharge port of the valve plate 19 communicates intermittently with the cylinder port 11A of each cylinder 11 when the cylinder block 10 rotates, for example, the oil liquid (actuation) sucked into each cylinder 11 from one supply / discharge passage 6A. Oil) is pressurized by the piston 12 and has a function of discharging the pressure oil in a high pressure state in each cylinder 11 from the other supply / discharge passage 6B.

２０，２１は斜板１６を傾転駆動する一対の傾転アクチュエータで、該傾転アクチュエータ２０，２１は、外部から傾転制御圧が給排されることにより、この圧力に応じて斜板１６の傾転角を可変に制御するものである。そして、シリンダ１１内を摺動変位するピストン１２のストローク長は、斜板１６の傾転角に応じて増減されるものである。   Reference numerals 20 and 21 denote a pair of tilting actuators for tilting the swash plate 16. The tilting actuators 20 and 21 are supplied with and discharged from a tilt control pressure from the outside. The tilt angle is variably controlled. The stroke length of the piston 12 that is slidably displaced in the cylinder 11 is increased or decreased according to the tilt angle of the swash plate 16.

本実施の形態による可変容量型斜板式の油圧ポンプ１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。   The variable displacement swash plate hydraulic pump 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.

まず、エンジン等の原動機によって回転軸７を回転駆動すると、ケーシング２内でシリンダブロック１０が回転軸７と一体に回転される。これにより、斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂに沿って複数のシュー１３がリング状の円軌跡を描くように摺動変位し、これに伴って夫々のピストン１２がシリンダブロック１０の各シリンダ１１内で往復動を繰返すようになる。   First, when the rotary shaft 7 is rotationally driven by a prime mover such as an engine, the cylinder block 10 is rotated integrally with the rotary shaft 7 in the casing 2. As a result, the plurality of shoes 13 are slidably displaced along the sliding surface 18B of the swash plate 16 (smooth plate 18) so as to draw a ring-shaped circular locus. The reciprocating motion is repeated in each cylinder 11.

このため、シリンダブロック１０が１回転する間に、各ピストン１２はシリンダ１１内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返す。そして、ピストン１２の吸入行程では、例えば給排通路６Ａ側からシリンダ１１内に作動油を吸込み、ピストン１２の吐出行程では、ピストン１２が各シリンダ１１内の油液を高圧の圧油として給排通路６Ｂ側から吐出させるものである。   Therefore, while the cylinder block 10 makes one revolution, each piston 12 slides in the cylinder 11 from the top dead center to the bottom dead center and slides from the bottom dead center to the top dead center. The discharge stroke that is dynamically displaced is repeated. In the intake stroke of the piston 12, for example, hydraulic oil is sucked into the cylinder 11 from the supply / discharge passage 6A side, and in the discharge stroke of the piston 12, the piston 12 supplies and discharges the oil in each cylinder 11 as high-pressure oil. It is discharged from the passage 6B side.

ところで、油圧ポンプ１の作動中には、斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂに沿って複数のシュー１３が円軌跡を描くように摺動変位を続けるため、平滑板１８の摺動面１８Ｂは、その表面側を可能な限り均一化して形成する必要があり、表面側を高い硬度に保たない限りは、斜板１６に対するシュー１３の円滑な摺動変位が妨げられることになる。   By the way, during the operation of the hydraulic pump 1, the sliding displacement of the smooth plate 18 continues because the plurality of shoes 13 continue to slide along the sliding surface 18 </ b> B of the swash plate 16 (smooth plate 18). The moving surface 18B needs to be formed with the surface side made as uniform as possible, and unless the surface side is kept at a high hardness, smooth sliding displacement of the shoe 13 with respect to the swash plate 16 is hindered. Become.

このため、本実施の形態では、油圧ポンプ１に用いる斜板１６の平滑板１８を図２、図３に示す如く形成し、その表面（摺動面１８Ｂ）側には後述のショットピーニング加工による微細な凹凸面３１を成形すると共に、この凹凸面３１上には、必要に応じて後述の固体潤滑剤３２からなる被膜３３を形成し、摺動面１８Ｂの均一化、高硬度化を図るようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the smooth plate 18 of the swash plate 16 used in the hydraulic pump 1 is formed as shown in FIGS. 2 and 3, and the surface (sliding surface 18B) side thereof is subjected to shot peening processing described later. A fine uneven surface 31 is formed, and a film 33 made of a solid lubricant 32, which will be described later, is formed on the uneven surface 31 as necessary so as to make the sliding surface 18B uniform and hard. I have to.

そこで、本実施の形態による斜板１６（平滑板１８）の製造方法について、図４〜図９を参照して詳述する。   Therefore, a method for manufacturing the swash plate 16 (smooth plate 18) according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

まず、斜板１６の平滑板１８は、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）等の鉄系材料からなる母材１８′を用いて所定の形状に形成される。このとき、この母材１８′は、図４に示すように鉄基地２２と、該鉄基地２２の中に析出した球状黒鉛２３，２３，…等とにより構成されている。   First, the smooth plate 18 of the swash plate 16 is formed in a predetermined shape using a base material 18 ′ made of an iron-based material such as spheroidal graphite cast iron (FCD material). At this time, the base material 18 'is composed of an iron base 22 and spheroidal graphites 23, 23,... Deposited in the iron base 22, as shown in FIG.

次に、このような母材１８′に対して、例えばガス窒化処理、ガス軟窒化処理または塩浴窒化処理等の窒化系熱処理を施す（熱処理工程）。これにより、母材１８′の表面側には、図５に示す如く窒素化合物層２４、窒素拡散層２５等が形成される。   Next, a nitriding heat treatment such as a gas nitriding treatment, a gas soft nitriding treatment, or a salt bath nitriding treatment is performed on such a base material 18 '(heat treatment step). As a result, a nitrogen compound layer 24, a nitrogen diffusion layer 25, and the like are formed on the surface side of the base material 18 'as shown in FIG.

この場合、窒素化合物層２４は、窒化系熱処理に用いた雰囲気ガス中の窒素（Ｎ）と鉄基地２２の鉄（Ｆｅ）との化合物（例えば、Ｆｅ_４Ｎ、Ｆｅ_２−３Ｎ）等の組成からなる硬質脆性層として形成されるものである。 In this case, the nitrogen compound layer 24 is composed of a compound (for example, Fe ₄ N, Fe _2-3 N) of nitrogen (N) in the atmosphere gas used for the nitriding heat treatment and iron (Fe) of the iron base 22. It is formed as a hard brittle layer having a composition.

また、窒素化合物層２４の下側に位置して母材１８′の表面付近に形成される窒素拡散層２５は、鉄基地２２に含まれるクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等の元素と窒化系熱処理に用いた雰囲気ガス中の窒素（Ｎ）との化合物が母材１８′の表面付近の組織に析出したもので、結晶組織に大きなひずみを与えることで硬度が上昇している。   The nitrogen diffusion layer 25 formed near the surface of the base material 18 ′ below the nitrogen compound layer 24 is nitrided with elements such as chromium (Cr) and molybdenum (Mo) contained in the iron base 22. A compound with nitrogen (N) in the atmospheric gas used for the system heat treatment is precipitated in the structure near the surface of the base material 18 ', and the hardness is increased by giving a large strain to the crystal structure.

そして、窒素拡散層２５の硬度は、例えば窒素化合物層２４に接する最表面側が最も硬度が高く、最表面から離れる深さ方向で硬度が漸次減少し、最終的には鉄基地２２と同等の硬度にまで低くなる。また、この窒素拡散層２５には、その結晶粒界に沿うかたちで析出した窒素化合物２６が存在し、この窒素化合物２６は前述した窒素化合物層２４と同じ組成を有するものである。   The hardness of the nitrogen diffusion layer 25 is, for example, the highest on the outermost surface side in contact with the nitrogen compound layer 24, gradually decreasing in the depth direction away from the outermost surface, and finally the same hardness as the iron base 22 To lower. The nitrogen diffusion layer 25 has a nitrogen compound 26 deposited along the crystal grain boundary, and the nitrogen compound 26 has the same composition as the nitrogen compound layer 24 described above.

次に、前述した熱処理工程の後に行う表面除去工程では、例えば研削加工、ラップ加工等の表面除去手段を用いて、母材１８′の表面側から窒素化合物層２４を削り取るように除去する。これにより、母材１８′の表面側には、図６に示すように窒素拡散層２５内に存在する窒素化合物２６，２６，…と、球状黒鉛２３が脱落または部分的に削られて形成された窪み状の穴２７，２７，…とが露出するかたちとなる。   Next, in the surface removal step performed after the heat treatment step described above, the nitrogen compound layer 24 is removed from the surface side of the base material 18 ′ by using a surface removal means such as grinding or lapping. As a result, the nitrogen compounds 26, 26,... And the spherical graphite 23 existing in the nitrogen diffusion layer 25 are formed on the surface side of the base material 18 'as shown in FIG. The concave holes 27, 27,... Are exposed.

次に、表面除去工程の後に行う表面改質工程としてのショットピーニング工程では、図７に示すように噴射ノズル２８を用いて、金属またはセラミックス製の硬質球状粒子２９を圧縮空気と共に高速で噴出させ、これらの硬質球状粒子２９を母材１８′の表面側に連続的に噴射して衝突させる。これにより、母材１８′の表面側では、例えば窒素拡散層２５の表面側で金属組織が塑性流動を起こす。   Next, in a shot peening process as a surface modification process performed after the surface removal process, hard spherical particles 29 made of metal or ceramics are ejected at a high speed together with compressed air using an ejection nozzle 28 as shown in FIG. These hard spherical particles 29 are continuously injected and collided on the surface side of the base material 18 '. Thereby, on the surface side of the base material 18 ′, for example, the metal structure causes plastic flow on the surface side of the nitrogen diffusion layer 25.

即ち、前記窒素化合物２６と球状黒鉛２３の穴２７とが露出して不安定な表面形状をなす母材１８′の表面は、ショットピーニングによる硬質球状粒子２９の衝突により、窒素拡散層２５の表面側で金属組織が窒素化合物２６と穴２７とを含めて撹拌されるように表面側の金属組織が塑性流動され、これによって、表面の改質処理が行われるものである。   That is, the surface of the base material 18 ′ having an unstable surface shape by exposing the nitrogen compound 26 and the hole 27 of the spherical graphite 23 is exposed to the surface of the nitrogen diffusion layer 25 by the collision of the hard spherical particles 29 by shot peening. The metal structure on the surface side is plastically flowed so that the metal structure including the nitrogen compound 26 and the hole 27 is agitated on the side, and the surface modification treatment is thereby performed.

この結果、母材１８′の表面側には、図８に示すように見かけ上は均一で安定した組織３０を形成することができる。そして、この組織３０は、窒素拡散層２５の特徴である高い表面硬度を維持することができ、その表面形状は、ショットピーニングに伴って微細な凹凸面３１を呈するものである。   As a result, an apparently uniform and stable structure 30 can be formed on the surface side of the base material 18 'as shown in FIG. And this structure | tissue 30 can maintain the high surface hardness which is the characteristics of the nitrogen diffusion layer 25, The surface shape exhibits the fine uneven surface 31 with shot peening.

この場合、ショットピーニングに用いる硬質球状粒子２９は、球状黒鉛２３の穴２７に対し、その粒子径が穴径以上となる粒子を用いるのがよく、これよって穴２７を塞ぎ、微細な凹凸面３１の表面形状を均一化することができる。   In this case, as the hard spherical particles 29 used for shot peening, it is preferable to use particles having a particle diameter equal to or larger than the hole diameter of the hole 27 of the spherical graphite 23, thereby closing the hole 27 and forming a fine uneven surface 31. Can be made uniform in surface shape.

次に、前述したショットピーニング工程の完了後には、図９に示すように固体潤滑剤３２の被膜３３を形成する被膜形成工程を実施するのが好ましい。この場合、例えば二硫化モリブデン、二硫化タングステンまたはグラファイト等からなる固体潤滑剤３２を、塗布、蒸着、焼成または噴射（衝突）等の手段により母材１８′の表面（平滑板１８の摺動面１８Ｂ）側に付着させ、表面に被膜３３を形成する。   Next, after the above-described shot peening process is completed, it is preferable to perform a film forming process for forming a film 33 of the solid lubricant 32 as shown in FIG. In this case, for example, a solid lubricant 32 made of molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, or the like is applied to the surface of the base material 18 ′ (sliding surface of the smooth plate 18) by means such as coating, vapor deposition, firing, or injection (collision). 18B) is attached to the side, and a film 33 is formed on the surface.

即ち、被膜形成工程では、例えば二硫化モリブデンの粉末粒子を図９に示すように固体潤滑剤３２の粒子として、噴射ノズル３４により圧縮空気と共に噴出するように衝突させ、この粒子を平滑板１８の摺動面１８Ｂに付着させることにより、固体潤滑剤３２の被膜３３を摺動面１８Ｂに形成することができる。   That is, in the film forming step, for example, powder particles of molybdenum disulfide are collided as particles of solid lubricant 32 as shown in FIG. By adhering to the sliding surface 18B, the coating 33 of the solid lubricant 32 can be formed on the sliding surface 18B.

また、このような被膜形成工程で用いる噴射ノズル３４は、前述した図７に示すショットピーニング用の噴射ノズル２８と同一のノズルを用いて行うことができる。また、油圧ポンプ１の使用条件等に応じて、平滑板１８の摺動面１８Ｂとシュー１３との間に作動油による油膜切れ等が生じる虞れがない場合には、固体潤滑剤３２の被膜３３を摺動面１８Ｂに必ずしも形成する必要はない。   Moreover, the injection nozzle 34 used in such a film formation process can be performed using the same nozzle as the above-described shot peening injection nozzle 28 shown in FIG. If there is no risk of oil film breakage or the like due to hydraulic fluid between the sliding surface 18B of the smooth plate 18 and the shoe 13 depending on the use conditions of the hydraulic pump 1, etc., the coating of the solid lubricant 32 It is not always necessary to form 33 on the sliding surface 18B.

かくして、本実施の形態によれば、ＦＣＤ材等の鉄系材料からなる斜板１６（平滑板１８）の母材１８′に窒化系熱処理を行うことにより、母材１８′の表面（摺動面１８Ｂ）側に形成される窒素化合物層２４、窒素拡散層２５のうち窒素化合物層２４を研削加工、ラップ加工等の表面除去手段で除去し、このときに表面側に露出した窒素拡散層２５に対し、表面改質のためにショットピーニング加工を行うことにより、窒素拡散層２５の表面側で金属組織を塑性流動させる構成としている。   Thus, according to the present embodiment, the surface (sliding) of the base material 18 'is performed by performing nitriding heat treatment on the base material 18' of the swash plate 16 (smooth plate 18) made of an iron-based material such as an FCD material. Of the nitrogen compound layer 24 and the nitrogen diffusion layer 25 formed on the surface 18B), the nitrogen compound layer 24 is removed by surface removal means such as grinding or lapping, and the nitrogen diffusion layer 25 exposed on the surface side at this time is removed. On the other hand, the structure is made to plastically flow the metal structure on the surface side of the nitrogen diffusion layer 25 by performing shot peening for surface modification.

このため、窒素化合物層２４を除去した状態で複数の組織からなる不安定な母材１８′の表面（摺動面１８Ｂ）に対し、ショットピーニングで硬質球状粒子２９を高速で衝突させることにより、その表面組織を撹拌するように塑性流動させて、見かけ上は均一で安定した組織３０（図８参照）を形成することができ、硬質球状粒子２９の衝突に伴って窒素拡散層２５の表面側から最も硬度が高い領域が除去されるのを防ぐことができる。   For this reason, by causing the hard spherical particles 29 to collide at high speed by shot peening on the surface of the unstable base material 18 ′ composed of a plurality of structures (sliding surface 18B) with the nitrogen compound layer 24 removed. The surface structure can be plastically flowed so as to stir to form an apparently uniform and stable structure 30 (see FIG. 8), and the surface side of the nitrogen diffusion layer 25 with the collision of the hard spherical particles 29 can be formed. It is possible to prevent the region with the highest hardness from being removed.

また、窒素拡散層２５から結晶粒界に沿うかたちで析出した窒素化合物２６が母材１８′の表面に露出した場合でも、この窒素化合物２６に対してショットピーニングによる硬質球状粒子２９が衝突するため、窒素化合物２６を除去することなく、塑性流動させて表面組織の均一化を図ることができ、窒化系熱処理による斜板表面（母材１８′の表面）を硬化させるという本来の利点を維持しつつ、表面粗さを小さくして良好な摺動面１８Ｂを形成することができる。   Even when the nitrogen compound 26 precipitated from the nitrogen diffusion layer 25 along the crystal grain boundary is exposed on the surface of the base material 18 ', the hard spherical particles 29 by shot peening collide with the nitrogen compound 26. The surface structure can be made uniform by plastic flow without removing the nitrogen compound 26, and the original advantage of hardening the swash plate surface (surface of the base material 18 ') by nitriding heat treatment is maintained. However, it is possible to reduce the surface roughness and form a good sliding surface 18B.

また、表面除去工程で母材１８′の表面側から窒素化合物層２４を除去したときに、その表面側に球状黒鉛２３の穴２７が露出したとしても、この穴形状もショットピーニングによる硬質球状粒子２９の衝突によって均すように塑性流動させ、表面形状の欠陥等を改善するように改質することができる。   Further, even if the hole 27 of the spherical graphite 23 is exposed on the surface side when the nitrogen compound layer 24 is removed from the surface side of the base material 18 'in the surface removal step, this hole shape is also hard spherical particles by shot peening. It can be plastically flowed so as to be leveled by the collision of 29, and modified so as to improve surface shape defects and the like.

この結果、例えば銅合金からなる相手方のシュー１３が斜板１６（平滑板１８）の表面に摺動する間に、球状黒鉛２３の穴２７が相手方の銅合金の材料で徐々に埋められたり、銅合金の材料がシュー１３と平滑板１８との間で移着したりして、両者の摺動面性状を悪化させる等の問題を解消することができる。   As a result, for example, while the counterpart shoe 13 made of a copper alloy slides on the surface of the swash plate 16 (smooth plate 18), the holes 27 of the spherical graphite 23 are gradually filled with the counterpart copper alloy material, It is possible to solve the problem that the copper alloy material is transferred between the shoe 13 and the smooth plate 18 to deteriorate the sliding surface properties of the both.

しかも、ショットピーニングによる硬質球状粒子２９の衝突によって、平滑板１８の摺動面１８Ｂ側を加工硬化させ、表面硬度を高めることができ、耐摩耗性、耐荷重性能の向上化を図ることができる。   Moreover, the collision of the hard spherical particles 29 by shot peening can work harden the sliding surface 18B side of the smooth plate 18 to increase the surface hardness, thereby improving the wear resistance and load bearing performance. .

また、平滑板１８の摺動面１８Ｂ側には微細な凹凸面３１をショットピーニングで形成することができる。このため、平滑板１８の摺動面１８Ｂ側に固体潤滑剤３２の被膜３３（図９参照）を形成しない場合でも、作動流体（油圧ポンプ１の作動油）を潤滑油として凹凸面３１の凹部側に溜めることができ、シュー１３と平滑板１８の摺動面１８Ｂとの間に油膜を確保して安定した摺動特性を確保することができる。   Further, a fine uneven surface 31 can be formed on the sliding surface 18B side of the smooth plate 18 by shot peening. For this reason, even when the coating 33 (see FIG. 9) of the solid lubricant 32 is not formed on the sliding surface 18B side of the smooth plate 18, the concave portion of the uneven surface 31 is made with the working fluid (hydraulic oil of the hydraulic pump 1) as the lubricating oil. The oil film can be secured between the shoe 13 and the sliding surface 18B of the smooth plate 18 to ensure stable sliding characteristics.

従って、本実施の形態によれば、窒化系熱処理工程、表面除去工程の後に表面改質処理としてのショットピーニング工程を行うことにより、斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂに対し相手方のシュー１３が円滑に摺動変位するのを長期にわたって補償でき、摺動面１８Ｂの性状を安定した状態に保つことができる。これにより、斜板式液圧回転機（油圧ポンプ１）としての性能や信頼性を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, by performing the shot peening process as the surface modification process after the nitriding heat treatment process and the surface removal process, the counterpart to the sliding surface 18B of the swash plate 16 (smooth plate 18). The smooth displacement of the shoe 13 can be compensated for a long period of time, and the property of the sliding surface 18B can be kept stable. Thereby, the performance and reliability as a swash plate type hydraulic rotating machine (hydraulic pump 1) can be improved.

さらに、平滑板１８の摺動面１８Ｂには、その金属組織が塑性流動した状態の窒素拡散層２５の表面（凹凸面３１）上に固体潤滑剤３２の被膜３３を形成することにより、平滑板１８の摺動面１８Ｂを相手方のシュー１３に対して固体潤滑剤３２の被膜３３で適合させ、なじみ性の促進、向上化を図ることができる。そして、仮に作動油による油膜切れ等が発生した場合でも、平滑板１８の摺動面１８Ｂと相手方のシュー１３との間に固体潤滑剤３２の被膜３３を介在させることができ、焼き付き等の発生を未然に防止することができる。   Further, the smooth plate 18 is formed on the sliding surface 18B of the smooth plate 18 by forming a coating 33 of the solid lubricant 32 on the surface (uneven surface 31) of the nitrogen diffusion layer 25 in a state where the metal structure is plastically flowed. The sliding surface 18B of 18 can be adapted to the other shoe 13 by the coating 33 of the solid lubricant 32, and the conformability can be promoted and improved. Even if the oil film is cut off due to the working oil, the coating 33 of the solid lubricant 32 can be interposed between the sliding surface 18B of the smooth plate 18 and the counterpart shoe 13, and the occurrence of seizure or the like occurs. Can be prevented in advance.

次に、図１０および図１１は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。   Next, FIG. 10 and FIG. 11 show a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment described above, and the description thereof will be given. Shall be omitted.

然るに、本実施の形態の特徴は、ショットピーニング工程で用いる噴射ノズル２８を、図１０に示すように母材１８′の表面に対して角度θだけ傾斜させ、金属またはセラミックス製の硬質球状粒子２９を母材１８′の表面側に角度θだけ傾けた状態で衝突させる構成としたことにある。   However, the present embodiment is characterized in that the injection nozzle 28 used in the shot peening process is inclined by an angle θ with respect to the surface of the base material 18 ′ as shown in FIG. Is made to collide with the surface side of the base material 18 ′ in an inclined state by an angle θ.

ここで、ショットピーニングの角度θは母材１８′の表面に対して、０＜θ＜９０°となる範囲、好ましくは１０度以上で８０度以内の角度に設定される。そして、噴射ノズル２８から角度θをもって噴射された硬質球状粒子２９は、母材１８′の表面に高速で衝突することにより、窒素拡散層２５の表面側で金属組織を撹拌するように塑性流動させて、見かけ上は均一で安定した組織４１（図１１参照）を形成することができる。   Here, the angle θ of shot peening is set in a range of 0 <θ <90 °, preferably 10 ° or more and within 80 ° with respect to the surface of the base material 18 ′. The hard spherical particles 29 ejected from the spray nozzle 28 at an angle θ are caused to plastically flow so as to stir the metal structure on the surface side of the nitrogen diffusion layer 25 by colliding with the surface of the base material 18 ′ at high speed. Thus, an apparently uniform and stable structure 41 (see FIG. 11) can be formed.

また、組織４１の表面（平滑板１８の摺動面１８Ｂ）側には、図１１に示すように微細な凹凸面４２が形成される。そして、この微細な凹凸面４２は、相手方のシュー１３が摺動する方向（矢印Ａの方向）の一側と他側とで非対称な形状を有するものである。   Further, a fine uneven surface 42 is formed on the surface of the tissue 41 (sliding surface 18B of the smooth plate 18) as shown in FIG. The fine uneven surface 42 has an asymmetric shape on one side and the other side in the direction in which the counterpart shoe 13 slides (direction of arrow A).

かくして、このように構成される本実施の形態でも、ショットピーニングによる硬質球状粒子２９の衝突により、母材１８′の表面側に見かけ上は均一で安定した組織４１を形成することができ、その表面側に微細な凹凸面４２を確保することによって、前記第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を奏することができる。   Thus, even in the present embodiment configured as described above, an apparently uniform and stable structure 41 can be formed on the surface side of the base material 18 ′ by the collision of the hard spherical particles 29 by shot peening. By securing the fine uneven surface 42 on the surface side, it is possible to achieve substantially the same operational effects as those of the first embodiment.

しかも、本実施の形態では、母材１８′の表面（摺動面１８Ｂ）に対し角度θだけ傾斜させて、ショットピーニングを行う構成としているので、平滑板１８の摺動面１８Ｂ側には、シュー１３の摺動方向一側と他側とで非対称な形状となる微細な凹凸面４２を形成することができ、斜板１６（平滑板１８）の摺動面１８Ｂに対するシュー１３の摺動性を高め、滑らかな摺動特性を得ることができる。   Moreover, in the present embodiment, the shot peening is performed by inclining by an angle θ with respect to the surface of the base material 18 ′ (sliding surface 18 B), and therefore, on the sliding surface 18 B side of the smooth plate 18, A fine uneven surface 42 having an asymmetric shape can be formed on one side and the other side of the shoe 13 in the sliding direction, and the sliding property of the shoe 13 with respect to the sliding surface 18B of the swash plate 16 (smooth plate 18). And smooth sliding characteristics can be obtained.

即ち、平滑板１８の摺動面１８Ｂに沿ってシュー１３が一側から他側へと、図１１中に示す矢印Ａの方向に摺動変位する場合に、非対称な形状を有した微細な凹凸面４２は、作動油４３の粘性に伴った油膜のくさび膜効果を発揮させ、平滑板１８の摺動面１８Ｂからシュー１３が乖離する方向（図１１中の矢印Ｂ，Ｂ方向）の流体力を生じさせることができる。   That is, when the shoe 13 is slid along the sliding surface 18B of the smooth plate 18 from one side to the other side in the direction of the arrow A shown in FIG. The surface 42 exerts the wedge film effect of the oil film accompanying the viscosity of the hydraulic oil 43, and the fluid force in the direction in which the shoe 13 is separated from the sliding surface 18B of the smooth plate 18 (the directions of arrows B and B in FIG. 11). Can be generated.

この結果、シュー１３は、このときの作動油４３の粘性（流体力）を活かしつつ、平滑板１８の摺動面１８Ｂに沿って円滑に摺動変位することができ、摺動面１８Ｂに沿ったシュー１３の摺動特性をより一層円滑に改善することができる。   As a result, the shoe 13 can smoothly slide and displace along the sliding surface 18B of the smooth plate 18 while utilizing the viscosity (fluid force) of the hydraulic oil 43 at this time, and along the sliding surface 18B. The sliding characteristics of the shoe 13 can be improved more smoothly.

なお、前記各実施の形態では、斜板１６（平滑板１８）の母材１８′として、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば窒化鋼の一種であるクロム・モリブデン鋼（ＳＣＭ材）またはアルミニウム・クロム・モリブデン鋼（ＳＡＣＭ材）等の鉄系材料を用いて斜板の母材を形成してもよい。そして、この場合の母材としては、窒化系熱処理を行うことにより、母材の表面側に硬化層が形成される鉄系材料であれば使用できるものである。   In each of the above embodiments, the case where spheroidal graphite cast iron (FCD material) is used as the base material 18 'of the swash plate 16 (smooth plate 18) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the base of the swash plate is made of an iron-based material such as chromium-molybdenum steel (SCM material) or aluminum-chromium-molybdenum steel (SACM material), which is a kind of nitrided steel. A material may be formed. As the base material in this case, any iron-based material in which a hardened layer is formed on the surface side of the base material by performing a nitriding heat treatment can be used.

また、前記各実施の形態では、斜板１６を斜板本体１７と平滑板１８とにより構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば単一の材料により斜板全体を一体物として形成してもよいものである。   In each of the above embodiments, the case where the swash plate 16 is constituted by the swash plate body 17 and the smooth plate 18 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the entire swash plate may be formed as a single body using a single material.

さらに、前記各実施の形態では、液圧回転機として可変容量型斜板式油圧ポンプ１に用いられる斜板１６を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば可変容量型斜板式の油圧モータに用いる斜板に適用してもよく、固定容量型の斜板式油圧ポンプ、油圧モータ等の液圧回転機に用いる斜板に適用してもよいものである。   Further, in each of the above-described embodiments, the swash plate 16 used in the variable displacement swash plate hydraulic pump 1 is described as an example of the hydraulic rotating machine. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a swash plate used for a variable capacity swash plate type hydraulic motor, and a swash plate used for a hydraulic rotary machine such as a fixed capacity type swash plate type hydraulic pump or a hydraulic motor. It may be applied to the board.

本発明の第１の実施の形態による斜板が設けられた可変容量型斜板式油圧ポンプを示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a variable displacement swash plate hydraulic pump provided with a swash plate according to a first embodiment of the present invention. 図１中の平滑板を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the smooth plate in FIG. 図２の平滑板のうち矢示III の表面側部分を拡大して示す平滑板の組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram of the smooth plate which expands and shows the surface side part of arrow III among the smooth plates of FIG. 平滑板の母材を示す図３と同様位置での組織構成図である。It is a structure | tissue structure figure in the same position as FIG. 3 which shows the base material of a smooth plate. 図４の母材に窒化系熱処理を施した状態を示す組織構成図である。FIG. 5 is a structural diagram showing a state in which nitriding heat treatment is performed on the base material of FIG. 4. 図５中の窒素化合物層を除去した状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which removed the nitrogen compound layer in FIG. 図６の母材表面側にショットピーニング加工を施している状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which has performed the shot peening process to the base material surface side of FIG. 図７のショットピーニングにより母材の表面側に微細な凹凸面を形成した状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which formed the fine uneven surface on the surface side of the base material by the shot peening of FIG. 図８中の微細な凹凸面上に固体潤滑剤の被膜を形成している状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which has formed the film of the solid lubricant on the fine uneven surface in FIG. 第２の実施の形態で採用したショットピーニング加工を母材の表面側に施している状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which has given the shot peening process employ | adopted by 2nd Embodiment to the surface side of a base material. 第２の実施の形態による平滑板の摺動面上でシューが油膜を介して摺動変位する状態を示す組織構成図である。It is a structure | tissue block diagram which shows the state which a shoe slide-displaces via an oil film on the sliding surface of the smooth plate by 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 斜板式油圧ポンプ（液圧回転機）
２ ケーシング
１０ シリンダブロック
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ シュー
１４ シュー押え
１５ 斜板支持体
１６ 斜板
１７ 斜板本体
１８ 平滑板
１８′ 母材
１８Ｂ 摺動面
１９ 弁板
２０，２１ 傾転アクチュエータ
２２ 鉄基地
２３ 球状黒鉛
２４ 窒素化合物層
２５ 窒素拡散層
２６ 窒素化合物
２７ 穴
２９ 硬質球状粒子
３０，４１ 均一で安定した組織
３１，４２ 微細な凹凸面
３２ 固体潤滑剤
３３ 被膜
４３ 作動油 1 Swash plate hydraulic pump (hydraulic rotating machine)
2 Casing 10 Cylinder block 11 Cylinder 12 Piston 13 Shoe 14 Shoe presser 15 Swash plate support 16 Swash plate 17 Swash plate body 18 Smooth plate 18 'Base material 18B Sliding surface 19 Valve plate 20, 21 Tilt actuator 22 Iron base 23 Spherical graphite 24 Nitrogen compound layer 25 Nitrogen diffusion layer 26 Nitrogen compound 27 Hole 29 Hard spherical particles 30, 41 Uniform and stable structure 31, 42 Fine irregular surface 32 Solid lubricant 33 Coating 43 Hydraulic oil

Claims (4)

液圧回転機のケーシング内にシリンダブロックと対向して設けられ、該シリンダブロックの各シリンダから突出するピストンの突出端側に設けた複数のシューを、摺動可能に案内するため表面側に平滑な摺動面を形成してなる液圧回転機用の斜板において、
鉄系材料からなる母材に窒化系熱処理を行うことにより表面側に形成された窒素化合物層を表面除去手段を用いて除去した状態で、前記母材の表面に露出した窒素拡散層に対してショットピーニングを行い、前記窒素拡散層表面の金属組織を塑性流動させる構成としたことを特徴とする液圧回転機用の斜板。 A plurality of shoes, which are provided in the casing of the hydraulic rotating machine so as to face the cylinder block and are provided on the protruding end side of the piston protruding from each cylinder of the cylinder block, are smoothed on the surface side so as to be slidably guided. In a swash plate for a hydraulic rotating machine formed with a sliding surface,
The nitrogen diffusion layer exposed on the surface of the base material is removed in a state where the nitrogen compound layer formed on the surface side is removed by performing a nitriding heat treatment on the base material made of an iron-based material using a surface removing means. A swash plate for a hydraulic rotating machine, characterized in that shot peening is performed to plastically flow the metal structure on the surface of the nitrogen diffusion layer. 前記摺動面には、前記金属組織が塑性流動した前記窒素拡散層の表面に固体潤滑剤の被膜を形成する構成としてなる請求項１に記載の液圧回転機用の斜板。   2. The swash plate for a hydraulic rotating machine according to claim 1, wherein a solid lubricant film is formed on the sliding surface on the surface of the nitrogen diffusion layer in which the metal structure plastically flows. 前記固体潤滑剤の被膜は、固体潤滑剤の粉末からなる粒子を前記摺動面に外側から噴射して衝突させ、これにより前記粒子を摺動面に付着させる構成としてなる請求項２に記載の液圧回転機用の斜板。   3. The solid lubricant film according to claim 2, wherein the solid lubricant film is configured such that particles made of solid lubricant powder are collided by spraying the sliding surface from the outside, thereby attaching the particles to the sliding surface. Swash plate for hydraulic rotating machine. 前記ショットピーニングは、前記摺動面に対し傾斜角度θが、０＜θ＜９０°となる範囲で行い、前記摺動面には、前記シューの摺動方向一側と他側とで非対称な形状となる微細な凹凸面を形成してなる請求項１，２または３に記載の液圧回転機用の斜板。   The shot peening is performed in a range in which an inclination angle θ is 0 <θ <90 ° with respect to the sliding surface, and the sliding surface is asymmetric between one side and the other side of the sliding direction of the shoe. The swash plate for a hydraulic rotating machine according to claim 1, 2 or 3, wherein a fine uneven surface having a shape is formed.

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