(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックと、このシリンダブロックの所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えた液圧回転機の前記シリンダブロックの製造に際し、シリンダブロック素材の所定部位に所定の表面処理加工を施して前記所定の摺動面を形成するようにした液圧回転機のシリンダブロック製造方法において、
前記所定の表面処理加工は、
前記シリンダブロック素材の前記所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成する強ひずみ加工工程と、
この強ひずみ加工工程における前記強ひずみ加工によって形成された前記塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成する熱処理工程と、
この熱処理工程における前記窒化系熱処理によって形成された前記窒素化合物層を除去する除去工程とを含むことを特徴とする液圧回転機のシリンダブロック製造方法。
【請求項２】
回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックと、このシリンダブロックの所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えた液圧回転機の前記シリンダブロックの製造に際し、シリンダブロック素材の所定部位に施す所定の表面処理加工を備え、この所定の表面処理加工は、前記シリンダブロック素材の前記所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成する強ひずみ加工工程と、この強ひずみ加工工程における前記強ひずみ加工によって形成された前記塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成する熱処理工程と、この熱処理工程における前記窒化系熱処理によって形成された前記窒素化合物層を除去する除去工程とを含む液圧回転機のシリンダブロック製造方法によって、前記シリンダブロック素材の前記所定部位に前記所定の表面処理加工を施して前記所定の摺動面を形成して成るシリンダブロックを備えたことを特徴とする液圧回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の液圧回転機において、
前記摺動部材はピストンから成り、
前記シリンダブロックは、前記ピストンと摺動する前記所定の摺動面が形成されるシリンダを有し、
前記強ひずみ加工は、
前記所定の摺動面が形成される前のシリンダの内周面に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成ることを特徴とする液圧回転機。
【請求項４】
請求項２に記載の液圧回転機において、
当該液圧回転機は液圧ポンプから構成され、
前記摺動部材は弁板から成り、
前記シリンダブロックは、前記弁板と摺動する前記所定の摺動面が形成される凹球面部を有し、
前記強ひずみ加工は、前記所定の摺動面が形成される前の凹球面部の表面に対して前記シリンダブロックの回転方向と反対方向へ向かって施されるバニシング加工から成ることを特徴とする液圧回転機。
【請求項５】
請求項２に記載の液圧回転機において、
前記摺動部材は弁板から成り、
前記シリンダブロックは、前記弁板と摺動する前記所定の摺動面が形成される凹球面部を有し、
前記強ひずみ加工は、前記所定の摺動面が形成される前の凹球面部の表面に対して施されるショットピーニング加工から成ることを特徴とする液圧回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックを備えた液圧回転機のシリンダブロック製造方法及び液圧回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は従来の液圧回転機に備えられたピストンとシリンダとの摺動状態を説明する図、図１３は図１２に示すピストンが回転軸の周りにおける回転による遠心力を受けた状態を示す図である。
【０００３】
一般的に、油圧ポンプ、油圧モータに代表される液圧回転機、例えば図１２に示すようにアキシャルピストンポンプは、回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転するシリンダブロック１と、このシリンダブロック１の所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えている。この摺動部材は、例えばシリンダブロック１のシリンダ３に収容されるピストン２、あるいはシリンダブロック１の凹球面部５が摺接する弁板４から成り、シリンダブロック１のシリンダ３の摺動面がピストン２に摺動したり、あるいはシリンダブロック１の凹球面部５の摺動面が弁板４に摺動するようになっている。なお、シリンダブロック１には、ピストン２がシリンダ３内において往復運動することによって作動流体を吸入あるいは吐出させるシリンダポート６Ａが設けられている。
【０００４】
従って、シリンダブロック１の摺動面及び摺動部材は高い摺動面圧による潤滑油膜切れや制御油圧の変動による摺接状態の不安定化等の影響により、摺動面同士の焼き付きや局部的な異常摩耗等の発生リスクを有していることから、従来よりシリンダブロック１及び摺動部材は鉄鋼材、例えば鉄鋼材の中でも安価で摺動性能が高い球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）から形成され、この球状黒鉛鋳鉄の構成組織としてフェライト又はパーライト、あるいはこれらの共存組織が多く用いられている。
【０００５】
ここで、シリンダブロック１は、他の構成部品よりも比較的大きさが大きく素材費用が高くなるので、鋼材よりも球状黒鉛鋳鉄で作製されることが多い。しかし、この球状黒鉛鋳鉄は鋼材に比べて表面硬度が低いので、シリンダブロック１の摺動面の強度を高めるためにシリンダブロック素材の所定部位に窒化系熱処理を施し、当該所定部位を硬化させて所定の摺動面を形成することにより、シリンダブロック１にかかる摺動負荷に対する耐摩耗性能を確保している。
【０００６】
このような窒化系熱処理を施したシリンダブロック１を備えた液圧回転機の従来技術の１つとして、シリンダ３の内周面が鋳鉄材質そのままもしくは窒化処理したシリンダブロック１と、このシリンダブロック１に組み合わせて使用されるピストン２であって、材質が窒化可能な鋼であり、調質して素地硬度を上げたものに窒化処理を施し、周面の硬化した表面層のうち高硬度層を除去して素地硬度よりも高い硬度層を残したものとを具備する斜板型ピストンポンプ又はモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
すなわち、この特許文献１に開示された従来技術の斜板型ピストンポンプ又はモータでは、シリンダブロック素材の所定部位、例えばピストン２と摺動する所定の摺動面が形成されるシリンダ３、あるいは弁板４と摺動する所定の摺動面が形成される凹球面部５に対して切削もしくは総型砥石による研削によって荒加工形成した後、当該所定部位に窒化系熱処理を施して形成された窒素化合物層を仕上げ研削で除去することにより、シリンダブロック１の所定の摺動面が形成されるようになっている。
【０００８】
そして、製造されたシリンダブロック１が液圧回転機に組み込まれ、回転軸と共に回転すると、ピストン２はシリンダ３内において回転軸と平行な方向に往復運動を繰り返し、シリンダポート６Ａから作動流体をシリンダ３内に吸入あるいは吐出する。このとき、シリンダ３内には、ピストン２が上死点から下死点までストロークして作動流体の吸入を行うことによる負圧、及び下死点から上死点までストロークして作動流体を押し退けることによる正圧が繰り返し作用する。
【０００９】
一方、シリンダ３の摺動面はピストン２に摺動することにより、シリンダ３に摺動負荷がかかるが、上述したように窒化系熱処理によってシリンダ３の耐摩耗性能が確保されているので、シリンダ３の摺動面が破損することなくピストン２に円滑に摺動するように思える。しかし、ピストン２は、図１３に示すように回転軸の周りをシリンダブロック１と共に回転することによって遠心力を受けて傾くので、シリンダ３及びピストン２は互いに偏荷重を受ける。すなわち、シリンダ３の摺動面はピストン２の先端部２ａと片当りしながら摺動すると共に、ピストン２の側面は、シリンダ３の開口端部３ａと片当りしながら摺動し、これらの接触部位において高い摺動面圧が作用することになる。特に、この摺動面圧は、ピストン２が上死点から下死点までストロークしてシリンダ３内に作動流体を吸入する吸入工程において非常に大きくなる。
【００１０】
ここで、上述したシリンダブロック素材に形成された窒素化合物層を仕上げ研削で除去した際に、シリンダブロック素材の所定部位の荒加工形成後における加工目に埋もれて視認されていなかった欠陥、及びシリンダブロック素材の窒素化合物層に対して仕上げ研削が行われる表面層の領域に潜在していた鋳造欠陥が仕上げ研削によって開口露出することにより、シリンダブロック１の摺動面上に鋳造欠陥が発現することがあり、製造されたシリンダブロック１は製造不良品として抽出され、製造歩留まりを下げる一因となる。
【００１１】
そのため、シリンダ３の摺動面上に鋳造欠陥が発現した場合には、シリンダ３内において作動流体が吸入又は吐出することによる圧力変動が生じることにより、シリンダ３の摺動面上に発現した鋳造欠陥の亀裂が進展破壊したり、あるいはシリンダ３の摺動面がピストン２の先端部２ａと片当りしながら摺動することにより、シリンダ３の摺動面に作用する高摺動負荷に伴う欠陥を起点とした異常損耗等が発生する虞がある。従って、シリンダブロック１の摺動面上に鋳造欠陥が発現することを防ぐ方法や鋳造欠陥が除去されたシリンダブロックが要望されている。
【００１２】
そこで、このようなシリンダブロック１を含む鋳物に鋳造欠陥が発現することを防ぐ方法の従来技術の１つとして、鋳物の鋳造欠陥に、可視光又は近赤外光硬化型樹脂組成物を充填し、該充填部に可視光又は近赤外光を照射して硬化させる鋳物の欠陥補修方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−１５９２３０号公報
【特許文献２】特開２００４−５０２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した特許文献２に開示された鋳物の欠陥補修方法をシリンダブロックの摺動面部分に適用することにより、すなわちシリンダブロックの摺動面部分に存在する鋳造欠陥に、可視光又は近赤外光硬化型樹脂組成物を充填し、該充填部に可視光又は近赤外光を照射して硬化させることにより、シリンダブロックの摺動面部分に存在する鋳造欠陥を一時的に除去して補修することができる。しかし、特許文献２に開示された従来技術の鋳物の欠陥補修方法は、摺動面ではなく非摺動面に対して用いられるものであるので、当該方法によって補修されたシリンダブロックの摺動面が摺動部材に摺動した場合には、鋳造欠陥に充填された可視光又は近赤外光硬化型樹脂組成物がシリンダブロックの摺動面に作用する高摺動負荷によって剥離脱落し、脱落した脱落片が液圧回転機の各摺動部材に噛み込まれる虞がある。万一、脱落片が各摺動部材に噛み込まれた場合には、脱落片によって各摺動部材に損傷が発生し、各摺動部材の摺動状態が悪化することで摺動部材同士が焼き付いてしまうことが懸念されている。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、シリンダブロック及び摺動部材における正常な摺動状態を実現すると共に、安定的な摺動状態を維持することができる液圧回転機のシリンダブロック製造方法及び液圧回転機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の液圧回転機のシリンダブロック製造方法は、回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックと、このシリンダブロックの所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えた液圧回転機の前記シリンダブロックの製造に際し、シリンダブロック素材の所定部位に所定の表面処理加工を施して前記所定の摺動面を形成するようにした液圧回転機のシリンダブロック製造方法において、前記所定の表面処理加工は、前記シリンダブロック素材の前記所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成する強ひずみ加工工程と、この強ひずみ加工工程における前記強ひずみ加工によって形成された前記塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成する熱処理工程と、この熱処理工程における前記窒化系熱処理によって形成された前記窒素化合物層を除去する除去工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
このように構成した本発明は、強ひずみ加工工程においてシリンダブロック素材の所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成することにより、シリンダブロック素材の所定部位の表面に存在する鋳造欠陥、及びシリンダブロック素材の所定部位の内部に潜在する鋳造欠陥を塑性変形によって予め封孔圧着して除去することができる。これにより、熱処理工程において塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成してシリンダブロック素材の所定部位における耐摩耗性能を確保した後、除去工程において窒素化合物層を除去しても、製造されたシリンダブロックの摺動面に鋳造欠陥が発現することを確実に抑制することができる。従って、シリンダブロックの摺動面が摺動部材に摺動しても封孔圧着された鋳造欠陥のない状態が保持されるので、シリンダブロック及び摺動部材における正常な摺動状態を実現すると共に、安定的な摺動状態を維持することができる。
【００１８】
また、本発明の液圧回転機は、回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックと、このシリンダブロックの所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えた液圧回転機の前記シリンダブロックの製造に際し、シリンダブロック素材の所定部位に施す所定の表面処理加工を備え、この所定の表面処理加工は、前記シリンダブロック素材の前記所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成する強ひずみ加工工程と、この強ひずみ加工工程における前記強ひずみ加工によって形成された前記塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成する熱処理工程と、この熱処理工程における前記窒化系熱処理によって形成された前記窒素化合物層を除去する除去工程とを含む液圧回転機のシリンダブロック製造方法によって、前記シリンダブロック素材の前記所定部位に前記所定の表面処理加工を施して前記所定の摺動面を形成して成るシリンダブロックを備えたことを特徴としている。
【００１９】
このように構成した本発明は、液圧回転機に備えられたシリンダブロックは、シリンダブロック素材の所定部位に対して強ひずみ加工を行うことによって塑性変形域層を形成し、シリンダブロック素材の所定部位の鋳造欠陥を封孔圧着して除去した上で、塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行って窒素化合物層を形成した後に、窒素化合物層を除去して製造されているので、シリンダブロックの摺動面の表面、及び当該摺動面の直下に潜在する鋳造欠陥が除去されており、シリンダブロックの摺動面の硬度を向上させて高い耐摩耗性能を確保することができる。従って、液圧回転機が動作してシリンダブロックが摺動部材に摺動しても、シリンダブロックの摺動面に鋳造欠陥が発現したり、あるいは当該摺動面が損傷することを抑えることができるので、シリンダブロック及び摺動部材における正常な摺動状態を実現すると共に、安定的な摺動状態を維持することができる。
【００２０】
また、本発明の液圧回転機は、前記発明において、前記摺動部材はピストンから成り、前記シリンダブロックは、前記ピストンと摺動する前記所定の摺動面が形成されるシリンダを有し、前記強ひずみ加工は、前記所定の摺動面が形成される前のシリンダの内周面に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成ることを特徴としている。このように構成すると、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施される当該シリンダの内周面をバニシング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、塑性変形域層が形成されたシリンダの摺動面における表面粗さを小さく抑えることができる。また、バニシング加工を所定の摺動面が形成される前のシリンダの内周面に対して底部から開口部へ施すことにより、製造されたシリンダブロックにおけるシリンダの摺動面は、塑性変形域層における微細な各表面部分が底部から開口部に沿う一方向を向いて並設された異方性を有するので、ピストンがシリンダ内において上死点から下死点までストロークして作動流体を吸入する際に、シリンダの摺動面がピストンから受ける抵抗を減少させることができる。これにより、回転に伴う遠心力を受けて傾いたシリンダの摺動面がピストンの先端部と片当りすることによって生じる摺動面圧の負荷を大幅に軽減することができ、シリンダの摺動面のピストンに対する耐久性を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の液圧回転機は、前記発明において、当該液圧回転機は液圧ポンプから構成され、前記摺動部材は弁板から成り、前記シリンダブロックは、前記弁板と摺動する前記所定の摺動面が形成される凹球面部を有し、前記強ひずみ加工は、前記所定の摺動面が形成される前の凹球面部の表面に対して前記シリンダブロックの回転方向と反対方向へ向かって施されるバニシング加工から成ることを特徴としている。このように構成すると、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施される当該凹球面部の表面をバニシング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、塑性変形域層が形成された凹球面部の摺動面における表面粗さを小さく抑えることができる。また、バニシング加工を所定の摺動面が形成される前の凹球面部に対してシリンダブロックの回転方向と反対方向へ施すことにより、製造されたシリンダブロックにおける凹球面部の摺動面は、塑性変形域層おける微細な各表面部分がシリンダブロックの回転方向と反対方向を向いて並設された異方性を有するので、液圧ポンプが動作してシリンダブロックが一定方向へ回転した場合に、凹球面部の摺動面が弁板から受ける抵抗を減少させることができる。これにより、凹球面部の摺動面に生じる摺動面圧の負荷を大幅に軽減することができ、凹球面部の摺動面の弁板に対する摺動性能を良好に保つことができる。
【００２２】
また、本発明の液圧回転機は、前記発明において、前記摺動部材は弁板から成り、前記シリンダブロックは、前記弁板と摺動する前記所定の摺動面が形成される凹球面部を有し、前記強ひずみ加工は、前記所定の摺動面が形成される前の凹球面部の表面に対して施されるショットピーニング加工から成ることを特徴としている。このように構成すると、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施される当該凹球面部の表面をショットピーニング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、当該凹球面部の表面全体に対して塑性変形による加工硬化の効果を効果的かつ迅速に付与することができる。これにより、製造されたシリンダブロックにおける凹球面部の摺動面の強度及び耐久性が増すので、凹球面部の摺動面を長期に渡って弁板に円滑に摺動させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液圧回転機のシリンダブロック製造方法は、回転軸と、この回転軸の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロックと、このシリンダブロックの所定の摺動面に摺接する摺動部材とを備えた液圧回転機のシリンダブロックの製造に際し、シリンダブロック素材の所定部位に所定の表面処理加工を施して所定の摺動面を形成するようにしている。そして、この所定の表面処理加工は、シリンダブロック素材の所定部位に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層を形成する強ひずみ加工工程と、この強ひずみ加工工程における強ひずみ加工によって形成された塑性変形域層に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層を形成する熱処理工程と、この熱処理工程における窒化系熱処理によって形成された窒素化合物層を除去する除去工程とを含んでいる。そのため、シリンダブロック素材の所定部位を強ひずみ加工によって封孔圧着して当該所定部位に存在する鋳造欠陥を除去できるので、窒化系熱処理によって形成された窒素化合物層を除去した際に、強ひずみ加工を行う前にシリンダブロック素材の所定部位の内部に潜在していた鋳造欠陥の発現を抑え、シリンダブロックの摺動性能を高めることができる。これにより、従来よりも摺動面に欠陥の少ない球状黒鉛鋳鉄のシリンダブロックを安定的に製造することができ、シリンダブロックの製造歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
このように、本発明の液圧回転機のシリンダブロック製造方法によって製造されたシリンダブロックを備えた液圧回転機は、動作中にシリンダブロックの摺動面が摺動部材に摺動しても封孔圧着された鋳造欠陥のない状態が保持されるので、シリンダブロック及び摺動部材における正常な摺動状態を実現すると共に、安定的な摺動状態を維持することができる。従って、従来よりもシリンダブロック及び摺動部材における損傷や破損等の発生を大幅に減少させることができるので、液圧回転機に対する高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る液圧回転機の第１実施形態である可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態が適用されるシリンダの内周面の状態を説明する図である。
【図３】図２に示すシリンダの内周面に窒素化合物層が形成された状態を示す図である。
【図４】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【図５】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態における熱処理工程及び除去工程を説明する図である。
【図６】本発明に係る液圧回転機の第１実施形態におけるシリンダの摺動面を説明する図である。
【図７】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第２実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【図８】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第３実施形態が適用されるシリンダブロックの凹球面部の表面状態を説明する図である。
【図９】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第３実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【図１０】本発明に係る液圧回転機の第３実施形態における凹球面部の摺動面を説明する図である。
【図１１】本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第４実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【図１２】従来の液圧回転機に備えられたピストンとシリンダとの摺動状態を説明する図である。
【図１３】図１２に示すピストンが回転軸の周りにおける回転による遠心力を受けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法及び液圧回転機を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
［液圧回転機の第１実施形態］
本発明に係る液圧回転機の第１実施形態の基本構成は、前述した図１２に示す液圧回転機の構成と同じである。従って、図１２に示す液圧回転機と重複する部分には同一符号を付す。
【００２８】
本発明に係る液圧回転機の第１実施形態は、例えば可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプに備えられる。図１に示すように、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ、すなわち油圧ポンプ７は、外殻を形成するケーシング８と、このケーシング８の中央部において軸線周りに回転可能に設けられた回転軸９と、この回転軸９の回転に伴って回転し、球状黒鉛鋳鉄によって形成されるシリンダブロック１と、このシリンダブロック１の所定の摺動面に摺接する後述の摺動部材と、シリンダブロック１の各シリンダ３にそれぞれ収容される複数のピストン２とを備えている。ここで、本発明の液圧回転機の第１実施形態では、摺動部材は例えば上述した各ピストン２から成り、本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態は、油圧ポンプ７のシリンダブロック１の製造に際し、後述する図４〜図６に示すようにシリンダブロック素材１Ａの所定部位、例えばシリンダ３に相当する部分に所定の表面処理加工を施して所定の摺動面を形成している。
【００２９】
本発明の液圧回転機の第１実施形態は、ケーシング８は、回転軸９及びシリンダブロック１等の各部材を覆う筒状のケーシング本体１２と、このケーシング本体１２の両端側を閉塞するフロントケーシング１３及びリヤケーシング１４とから成っている。そして、リヤケーシング１４は、シリンダブロック１内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路１５Ａ，１５Ｂを有している。これらの給排通路１５Ａ，１５Ｂは、作動油の吸込側及び吐出側に設けられた図示しない配管等に接続されている。
【００３０】
回転軸９は、フロントケーシング１３とリヤケーシング１４との間に軸受１６，１７等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸９は、フロントケーシング１３から軸線方向に突出する突出端９Ａが形成されており、この突出端９Ａ側が、例えばディーゼルエンジン等の図示しない原動機によって回転駆動される。シリンダブロック１は、回転軸９の外周側にスプライン結合されており、回転軸９と共に一体となって回転する。そして、シリンダブロック１は、両端面のうちフロントケーシング１３側の一端が後述の斜板１１に対向して配置され、両端面のうちリヤケーシング１４側の他端は後述の弁板４に摺接する。
【００３１】
シリンダブロック１は、内部に各ピストン２を包含する上述の複数のシリンダ３を有しており、これらの各シリンダ３は、回転軸９を中心としてシリンダブロック１の軸線周りに一定の間隔をおいて離間され、シリンダブロック１の軸線方向、すなわち回転軸９の軸線方向に対して平行に配置されている。そして、各シリンダ３の一端には、後述の弁板４を介してリヤケーシング１４の給排通路１５Ａ，１５Ｂに対して間欠的に連通又は遮断されるシリンダポート６Ａが形成されている。
【００３２】
また、油圧ポンプ７は、各ピストン２の端部に揺動可能にそれぞれ保持され、シリンダブロック１と共に回転する複数のシュー１０と、ケーシング８のうちフロントケーシング１３側に傾転可能に設けられ、各シュー１０が摺接する斜板１１と、各シュー１０を各ピストン２の押付力によって斜板１１側にそれぞれ押付ける複数のシュー押え１８と、フロントケーシング１３に設けられ、斜板１１を揺動可能に支持するクレイドル２０と、ケーシング８のうちリヤケーシング１４側に配置され、リヤケーシング１４とシリンダブロック１との間に設けられた弁板４と、斜板１１を傾転駆動する傾転アクチュエータ２３，２４とを備えている。
【００３３】
斜板１１は、クレイドル２０によって傾転可能に支持される斜板本体２２と、この斜板本体２２の表面側に固定して設けられ、シュー１０が摺動する平滑板１９と、回転軸９を挿通する軸挿通穴２２Ａとから成っている。なお、この軸挿通穴２２Ａの大きさは、回転軸９を挿通した状態において回転軸９が斜板１１の傾転動作の妨げとならないように設定されている。また、平滑板１９は、軸挿通穴２２Ａと同様に中央部がくり抜かれ、回転軸９を挿通させる軸挿通穴１９Ａを有しており、ドーナツ型の円盤状に形成されている。
【００３４】
クレイドル２０は、斜板１１の裏面側に配置され、ケーシング８のフロントケーシング１３に固定されている。また、クレイドル２０には、回転軸９を挟んで左右あるいは上下に離間した一対の傾転摺動面２が設けられており、この傾転摺動面２は、斜板１１を傾転可能に支持するように凹湾曲状の円弧面に形成されている。そして、斜板本体２２がフロントケーシング１３側にクレイドル２０の傾転摺動面２を介して傾転可能に取付けられている。また、傾転アクチュエータ２３，２４は、外部から傾転制御圧が給排されることにより、この傾転制御圧に応じて斜板１１の傾転角を可変に制御している。
【００３５】
各シュー１０は、各ピストン２からの押付力でシュー押え１８等を介して斜板１１の平滑板１９にそれぞれ押付けられた状態で保持されている。弁板４は、シリンダブロック１の両端面のうちリヤケーシング１４側の端面に摺接し、シリンダブロック１を回転軸９と共に回転可能に支持している。また、弁板４には、眉形状を有する一対の給排ポート４Ａが形成されており、これらの給排ポート４Ａは、リヤケーシング１４の給排通路１５Ａ，１５Ｂに連通され、シリンダブロック１が回転軸９の軸線周りに回転したときに各シリンダ３のシリンダポート６Ａに間欠的に連通するようになっている。
【００３６】
ここで、エンジン等の原動機によって回転軸９を回転駆動させると、シリンダブロック１が回転軸９の軸線周りに回転軸９と一体となって一定方向へ回転する。このとき、斜板１１は、傾転アクチュエータ２３，２４によってケーシング本体１２に対して傾いているので、シリンダブロック１のシリンダ３内に収容されたピストン２は、シリンダブロック１の回転に伴ってシリンダ３内を上死点から下死点へ向けて摺動する吸入工程と、シリンダ３内を下死点から上死点へ向けて摺動する吐出工程とを繰り返す。従って、ピストン２の吸入工程では、例えば給排通路１５Ｂからシリンダ３内に作動油が吸込まれ、ピストン２の吐出工程では、シリンダ３内から給排通路１５Ａへ作動油が高圧の圧油として吐出される。なお、回転軸９の軸線に対する斜板１１の傾転角に応じてピストン２のストローク長が増減されるので、傾転アクチュエータ２３，２４が斜板１１の傾転角を制御することにより、シリンダ３内における作動油の吸入量及び吐出量が調整される。
【００３７】
次に、油圧ポンプ７に備えられる上述したシリンダブロック１は例えば以下のようにして形成される。
【００３８】
図２は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態が適用されるシリンダの内周面の状態を説明する図、図３は図２に示すシリンダの内周面に窒素化合物層が形成された状態を示す図、図４は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図、図５は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態における熱処理工程及び除去工程を説明する図、図６は本発明に係る液圧回転機の第１実施形態におけるシリンダの摺動面を説明する図である。
【００３９】
本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態は、例えば素材である球状黒鉛鋳鉄を切削加工することにより、図２に示すようにシリンダブロック素材１Ａの外径を形成する。このとき、シリンダブロック素材１Ａの所定部位、例えば所定の摺動面が形成される前のシリンダ３Ａの内周面部分には、表面に鋳造欠陥２５が存在すると共に、内部にも鋳造欠陥２６が潜在する。従って、本発明のシリンダブロック製造方法の第１実施形態は、上述した所定の表面処理加工は、図４、図５に示すようにシリンダ３Ａの内周面に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層３０を形成する強ひずみ加工工程と、この強ひずみ加工工程における強ひずみ加工によって形成された塑性変形域層３０に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層２７を形成する熱処理工程と、この熱処理工程における窒化系熱処理によって形成された窒素化合物層２７を除去する除去工程とを含んでいる。
【００４０】
具体的には、強ひずみ加工工程では、図３に示すように後述する除去工程において窒素化合物層２７に加えて塑性変形域層３０の表面部分を除去する際に、すなわち窒素化合物層２７の表面から深さＡまで除去する際に、シリンダ３Ａの内周面部分に潜在する鋳造欠陥２６が露出しないように強ひずみ加工工程において強ひずみ加工は当該内周面に対して十分に行われる。
【００４１】
本発明のシリンダブロック製造方法の第１実施形態における強ひずみ加工は、例えば図４に示すようにシリンダ３Ａの内周面部分に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成っており、このバニシング加工において例えばシリンダ３Ａの内径より小さい外径を有する軸２８ａと、この軸２８ａの外周面に軸線周りに一定の間隔で離隔して設けられた円筒形状の複数の転圧子２８ｂとから成るローラバニシング工具２８が用いられている。
【００４２】
このローラバニシング工具２８をシリンダ３Ａの開口部から内側へ挿入し、各転圧子２８ｂをシリンダ３Ａの底部の内周面に押しつけて軸２８ａを回転させると、各転圧子２８ｂがシリンダ３Ａの内周面を加圧しながら転動するので、加圧されたシリンダ３Ａの内周面の表面組織が塑性流動する。そのため、各転圧子２８ｂによってシリンダ３Ａの内周面上に存在する鋳造欠陥２５が封孔されると共に、シリンダ３Ａの内周面部分の内部に潜在する鋳造欠陥２６も押し潰されて圧着するので、これらの鋳造欠陥２５，２６が除去される。
【００４３】
従って、各転圧子２８ｂがシリンダ３Ａの底部の内周面を加圧した状態でローラバニシング工具２８をシリンダ３Ａの底部から開口部へ、すなわち矢印Ｂ方向へ持ち上げることにより、図５に示すようにシリンダ３Ａの内周面部分に塑性変形域層３０が形成される。このとき、ローラバニシング工具２８の各転圧子２８ｂが底部から開口部に沿ってシリンダ３Ａの内周面に摺動することにより、図６に示すように形成された塑性変形域層３０における微細な各表面部分３０ａが底部から開口部に沿った一方向を向いて並設される。
【００４４】
次に、熱処理工程では、上述した強ひずみ加工工程における強ひずみ加工によって形成された塑性変形域層３０に対して窒化系熱処理を行うと、図５に示すように塑性変形域層３０の表面上に窒素化合物層２７が形成される。この窒素化合物層２７は硬質脆性であるため、仮に除去工程において窒素化合物層２７が十分に除去されなかった場合には、シリンダ３Ａに残った窒素化合物層２７がピストン２に摺動することによって欠落し、欠落した窒素化合物層２７の破片でピストン２等が破損する可能性がある。これを防止するために、除去工程において塑性変形域層３０の表面上の窒素化合物層２７は完全に除去される必要がある。
【００４５】
そこで、除去工程では、熱処理工程において窒化系熱処理によって窒素化合物層２７が形成された後、図５に示すようにシリンダ３Ａの内周面上の窒素化合物層２７が形成されている範囲だけでなく、窒素化合物層２７の厚さを超え、その直下に形成されている塑性変形域層３０の途中まで研削して除去するようにしている。すなわち、窒素化合物層２７の表面から深さＡまで研削し、図６に示すように窒素化合物層２７が完全に除去される。
【００４６】
このように構成した本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１実施形態によれば、強ひずみ加工工程においてシリンダ３Ａの内周面に対して強ひずみ加工を行い、塑性変形域層３０を形成することにより、シリンダ３Ａの内周面上に存在する鋳造欠陥２５、及びシリンダ３Ａの内周面部分の内部に潜在する鋳造欠陥２６を塑性変形によって予め封孔圧着して除去することができる。そして、熱処理工程において塑性変形域層３０に対して窒化系熱処理を行い、窒素化合物層２７を形成してシリンダ３Ａの内周面部分における耐摩耗性能を確保した後、除去工程において窒素化合物層２７の表面から深さＡまで研削することにより、製造されたシリンダブロック１におけるシリンダ３の摺動面に鋳造欠陥２５，２６が発現することを確実に抑制することができる。また、図６に示すようにシリンダ３の摺動面に窒素化合物層２７が残ることもないので、窒化系熱処理によって得られたシリンダ３Ａの内周面部分における耐摩耗性能の効果を十分に発揮することができる。これにより、摺動面に欠陥の少ない球状黒鉛鋳鉄のシリンダブロック１を安定的に製造することができ、シリンダブロック１の製造歩留まりを向上させることができる。
【００４７】
そして、本発明のシリンダブロック製造方法の第１実施形態によって製造されたシリンダブロック１を備えた液圧回転機の第１実施形態は、動作中にシリンダブロック１におけるシリンダ３の摺動面がピストン２に摺動しても封孔圧着された鋳造欠陥２５，２６のない状態が保持されるので、シリンダ３及びピストン２における正常な摺動状態を実現すると共に、安定的な摺動状態を維持することができる。従って、シリンダ３及びピストン２における損傷や破損等の発生を大幅に減少させることができるので、油圧ポンプ７に対する高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
また、本発明のシリンダブロック製造方法の第１実施形態は、強ひずみ加工工程において、ローラバニシング工具２８を用いてシリンダ３Ａの内周面に対してバニシング加工を施すことにより、シリンダ３Ａの内周面全体をバニシング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、製造されたシリンダブロック１におけるシリンダ３の摺動面の表面粗さを小さく抑えることができる。また、バニシング加工においてローラバニシング工具２８の各転圧子２８ｂをシリンダ３Ａの内周面に押しつけて転動させ、ローラバニシング工具２８をシリンダ３Ａの内周面に対して底部から開口部へ向かって持ち上げることにより、製造されたシリンダブロック１におけるシリンダ３の摺動面は、図６に示すように塑性変形域層３０における微細な各表面部分３０ａが底部から開口部に沿う一方向を向いて並設された異方性を有するので、ピストン２がシリンダ３内において上死点から下死点までストロークして作動油を吸入する際に、シリンダ３の摺動面がピストン２から受ける抵抗を減少させることができる。これにより、回転に伴う遠心力を受けて傾いたシリンダ３の摺動面がピストン２の先端部２ａと片当りすることによって生じる摺動面圧の負荷を大幅に軽減することができ、シリンダ３の摺動面のピストン２に対する耐久性を向上させることができる。
【００４９】
［液圧回転機の第２実施形態］
図７は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第２実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【００５０】
本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第２実施形態が前述したシリンダブロック製造方法の第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、図４に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、シリンダ３が形成される前のシリンダ３Ａの内周面に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成るのに対し、第２実施形態では、図７に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、例えばシリンダ３Ａの内周面に対して施されるショットピーニング加工から成ることである。
【００５１】
具体的には、本発明のシリンダブロック製造方法の第２実施形態における強ひずみ加工は、ショットピーニング加工において例えばシリンダ３の内径より小さい外径を有し、圧縮空気によって硬質粒子３２を噴射するノズル３１Ａが用いられている。このノズル３１Ａをシリンダ３Ａの開口部から内側へ挿入し、先端から硬質粒子３２を噴射しながらノズル３１Ａを軸線周りに回転して上下に移動させることにより、噴射された硬質粒子３２がシリンダ３Ａの内周面に衝突し、シリンダ３Ａの内周面の表面組織が塑性流動する。そのため、硬質粒子３２によってシリンダ３Ａの内周面上に存在する鋳造欠陥２５が封孔されると共に、シリンダ３Ａの内周面部分の内部に潜在する鋳造欠陥２６も押し潰されて圧着するので、これらの鋳造欠陥２５，２６が除去される。
【００５２】
従って、本発明に係る液圧回転機の第２実施形態は、本発明のシリンダブロック製造方法の第２実施形態によってシリンダ３Ａの内周面に上述した所定の表面処理加工を施して所定の摺動面を形成して成るシリンダブロック１を備えている。なお、本発明の液圧回転機の第２実施形態におけるシリンダ３の摺動面は、液圧回転機の第１実施形態において形成された塑性変形域層３０における微細な各表面部分３０ａが底部から開口部に沿った一方向を向いて並設された異方性を有していない。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００５３】
このように構成した本発明の液圧回転機の第２実施形態によれば、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施されるシリンダ３Ａの内周面をショットピーニング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、シリンダ３Ａの内周面部分に存在する鋳造欠陥２５，２６を効率的に除去し、シリンダ３Ａの内周面全体に対して塑性変形による加工硬化の効果を効果的かつ迅速に付与することができる。従って、本発明の液圧回転機の第２実施形態におけるシリンダ３の摺動面は、ショットピーニング加工によって強度及び耐久性が大幅に向上しているので、長期に渡って安定した摺動性能を維持することができる。
【００５４】
［液圧回転機の第３実施形態］
図８は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第３実施形態が適用されるシリンダブロックの凹球面部の表面状態を説明する図、図９は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第３実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図、図１０は本発明に係る液圧回転機の第３実施形態における凹球面部の摺動面を説明する図である。
【００５５】
本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第３実施形態が前述したシリンダブロック製造方法の第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、摺動部材は各ピストン２から成り、図４に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、シリンダ３が形成される前のシリンダ３Ａの内周面に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成るのに対し、第３実施形態では、摺動部材は例えば弁板４から成り、図９に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、例えば所定の摺動面が形成される前の凹球面部５Ａの表面に対してシリンダブロック１の回転方向と反対方向へ向かって施されるバニシング加工から成ることである。
【００５６】
具体的には、本発明のシリンダブロック製造方法の第３実施形態における強ひずみ加工は、バニシング加工において例えば凹球面部５Ａに対向させる湾曲面部３４ｃ１が形成された円盤３４ｃと、この円盤３４ｃのうち湾曲面部３４ｃ１と反対側の面の中心部に円盤３４ｃに対して垂直に設けられた軸３４ａと、円盤３４ｃの湾曲面部３４ｃ１上に円盤３４ｃの中心軸周りに一定の間隔で離隔して設けられた円筒形状の複数の転圧子３４ｂから成るローラバニシング工具３４が用いられている。
【００５７】
このローラバニシング工具３４の湾曲面部３４ｃ１を凹球面部５Ａに押しつけて軸３４ａをシリンダブロック１の回転方向と反対方向、すなわち矢印Ｃ方向へ回転させると、各転圧子３４ｂが凹球面部５Ａの表面を加圧しながら転動するので、加圧された凹球面部５Ａの表面組織が塑性流動する。そのため、各転圧子３４ｂによって図８に示す凹球面部５Ａの表面上に存在する鋳造欠陥２５が封孔されると共に、凹球面部５Ａの内部に潜在する鋳造欠陥２６も押し潰されて圧着するので、これらの鋳造欠陥２５，２６が図１０に示すように除去される。また、ローラバニシング工具３４の各転圧子３４ｂがシリンダブロック１の回転方向と反対方向へ向かって凹球面部５Ａに摺動することにより、図示されないが、形成された塑性変形域層３０における微細な各表面部分がシリンダブロック１の回転方向と反対方向を向いて並設される。
【００５８】
そして、本発明に係る液圧回転機の第３実施形態は、本発明のシリンダブロック製造方法の第３実施形態によって凹球面部５Ａの表面に上述した所定の表面処理加工を施して所定の摺動面を形成して成るシリンダブロック１を備えている。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００５９】
このように構成した本発明の液圧回転機の第３実施形態によれば、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施される凹球面部５Ａの表面をバニシング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、塑性変形域層３０が形成された凹球面部５Ａの摺動面における表面粗さを小さく抑えることができる。また、バニシング加工においてローラバニシング工具３４の湾曲面部３４ｃ１を凹球面部５Ａに押しつけて軸３４ａをシリンダブロック１の回転方向と反対方向、すなわち矢印Ｃ方向へ回転させることにより、製造されたシリンダブロック１における凹球面部５の摺動面は、塑性変形域層３０における微細な各表面部分がシリンダブロック１の回転方向と反対方向を向いて並設された異方性を有するので、油圧ポンプ７が動作してシリンダブロック１が一定方向へ回転した場合に、凹球面部５の摺動面が弁板４から受ける抵抗を減少させることができる。これにより、凹球面部５の摺動面に生じる摺動面圧の負荷を大幅に軽減することができ、凹球面部５の摺動面の弁板４に対する摺動性能を良好に保つことができる。
【００６０】
［液圧回転機の第４実施形態］
図１１は本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第４実施形態における強ひずみ加工工程を説明する図である。
【００６１】
本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第４実施形態が前述したシリンダブロック製造方法の第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、摺動部材は各ピストン２から成り、図４に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、シリンダ３が形成される前のシリンダ３Ａの内周面に対して底部から開口部へ向かって施されるバニシング加工から成るのに対し、第４実施形態では、摺動部材は例えば弁板４から成り、図１１に示すように強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が、例えば所定の摺動面が形成される前の凹球面部５Ａの表面に対して施されるショットピーニング加工から成ることである。
【００６２】
具体的には、本発明のシリンダブロック製造方法の第４実施形態における強ひずみ加工は、ショットピーニング加工において例えば圧縮空気によって硬質粒子３２を噴射するノズル３１Ｂが用いられている。このノズル３１Ｂを凹球面部５Ａの表面に向けて先端から硬質粒子３２を噴射することにより、噴射された硬質粒子３２が凹球面部５Ａの表面に衝突し、凹球面部５Ａの表面組織が塑性流動する。そのため、硬質粒子３２によって凹球面部５Ａの表面上に存在する鋳造欠陥２５が封孔されると共に、凹球面部５Ａの内部に潜在する鋳造欠陥２６も押し潰されて圧着するので、これらの鋳造欠陥２５，２６が除去される。
【００６３】
従って、本発明に係る液圧回転機の第４実施形態は、本発明のシリンダブロック製造方法の第４実施形態によって凹球面部５Ａの表面上に上述した所定の表面処理加工を施して所定の摺動面を形成して成るシリンダブロック１を備えている。なお、本発明の液圧回転機の第４実施形態における凹球面部５Ａの摺動面は、前述した液圧回転機の第３実施形態において形成された塑性変形域層３０おける微細な各表面部分がシリンダブロック１の回転方向と反対方向を向いて並設された異方性を有していない。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００６４】
このように構成した本発明の液圧回転機の第４実施形態によれば、強ひずみ加工工程における強ひずみ加工が施される凹球面部５Ａの表面をショットピーニング加工によって効率的かつ均等に塑性変形させることができるので、凹球面部５Ａの表面全体に対して塑性変形による加工硬化の効果を効果的かつ迅速に付与することができる。従って、本発明の液圧回転機の第４実施形態における凹球面部５の摺動面は、耐摩耗性能を大幅に増すことができるので、弁板４に摺動することによって摩り減ることを抑えることができ、円滑な摺動動作を長期に渡って持続させることができる。
【００６５】
なお、上述した本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第２、第４実施形態は、図７、図１１に示すように強ひずみ加工工程のショットピーニング加工において圧縮空気によって硬質粒子３２を噴射するノズル３１Ａ，３１Ｂをそれぞれ用いた場合について説明したが、この場合に限らず、ショットピーニング加工において例えば硬質粒子をインペラにより噴投射するようにしても良い。
【００６６】
また、本発明に係る液圧回転機のシリンダブロック製造方法の第１〜４実施形態は、シリンダ３Ａの内周面及び凹球面部５Ａの表面のうちいずれか一方に対して所定の表面処理加工を施した場合について説明したが、この場合に限らず、シリンダ３Ａの内周面及び凹球面部５Ａの表面の双方に対して所定の表面処理加工を施してシリンダブロックを製造しても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１  シリンダブロック
１Ａ  シリンダブロック素材
２  ピストン
２ａ  先端部
３，３Ａ  シリンダ
３ａ  開口端部
４  弁板
５，５Ａ  凹球面部
７  油圧ポンプ
９  回転軸
１１  斜板
２５，２６  鋳造欠陥
２６  潜在欠陥
２７  窒素化合物層
２８，３４  ローラバニシング工具
２８ａ，３４ａ  軸
２８ｂ，３４ｂ  転圧子
３０  塑性変形域層
３０ａ  表面部分
３１Ａ，３１Ｂ  ノズル
３２  硬質粒子
３４ｃ  円盤
３４ｃ１  湾曲面部
【図１】
0005481432.tif 000002
【図２】
0005481432.tif 000003
【図３】
0005481432.tif 000004
【図４】
0005481432.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005481432.tif 000007
【図７】
0005481432.tif 000008
【図８】
0005481432.tif 000009
【図９】
0005481432.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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