(57)【要約】【課題】シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができるシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックの提供。【解決手段】油圧ポンプ７のシリンダブロック１の摺動面に対する被覆層３０の形成に用いられ、シリンダブロック１を鋳造するシリンダブロック１の鋳造方法において、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが含有された溶融状態の銅合金２８をシリンダブロック１の摺動面のうちシリンダ３内側の円筒面に付着させる付着工程と、溶融状態の銅合金２８がシリンダ３内側の円筒面に付着した状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却し、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂをシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含む。【選択図】図３
2014104466.tif 000002
【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中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、前記シリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの鋳造方法において、
高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、
前記溶融状態の銅合金が前記シリンダ内側の円筒面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むことを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダブロックの鋳造方法において、
前記高摺動性の添加元素の比重は銅の比重よりも大きいことを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシリンダブロックの鋳造方法において、
前記偏在工程は、前記シリンダの両端のうち前記ピストンの出入口側の一端を下方に向けた状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記ピストンの出入口側に偏在させることを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリンダブロックの鋳造方法において、
前記高摺動性の添加元素は、鉛及びビスマスのうち少なくとも一方から成ることを特徴とするシリンダブロックの鋳造方法。
【請求項５】
回転軸と、この回転軸の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、前記溶融状態の銅合金が前記シリンダブロックの摺動面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むシリンダブロックの鋳造方法で鋳造され、
前記被覆層は、前記高摺動性の添加元素が前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在して形成されたことを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプあるいは油圧モータ等の液圧回転機におけるシリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、シリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油圧ポンプや油圧モータに代表される液圧回転機等の油圧駆動機器は、多くの摺動部品から構成されており、その摺動面は高い摺動面圧による潤滑油膜切れ、及び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、これらの摺動部品の素材として主に鉄鋼材が使用されている。
【０００３】
従って、液圧回転機等の油圧駆動機器の代表的な構成部品であるシリンダブロックのシリンダとピストンは鉄鋼材で形成されているが、特にシリンダは摺動相手であるピストンとの摺動によって摩耗や焼付き現象が発生し易いので、これらの摩耗や焼付き現象の発生を抑えるためにシリンダとピストンの摺動面には様々な表面改質や表面加工が行われている。
【０００４】
以下、油圧駆動機器の従来技術の一例として可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプを挙げ、シリンダブロックのシリンダ内におけるピストンの運動を図８及び図９に基づいて詳細に説明する。
【０００５】
図８は従来技術の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たシリンダブロック、ピストン、及び弁板の作用関係を説明する図、図９は図８に示すシリンダとピストンの摺動状態を説明する図である。
【０００６】
可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプは、例えば図８に示すように中心軸Ａの周りに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のシリンダ３に収容されるピストン２と、シリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側と反対側の一端、すなわち奥側の一端に設けられ、シリンダ３内への作動油の流通経路となるシリンダポート６Ａと、シリンダブロック１の両端部のうちシリンダポート６Ａが形成される側の端部に摺接する弁板４と、この弁板４に設けられ、シリンダポート６Ａに連通する給排ポート４Ａとを備えている。
【０００７】
そして、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプが動作すると、シリンダブロック１は弁板４に摺動しながら中心軸Ａの周りに回転し、ピストン２がシリンダ３内で中心軸Ａ方向に沿って往復摺動変位を繰返すことにより、給排ポート４Ａ及びシリンダポート６Ａを経由して作動油の吸入及び吐出が行われる。その際、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油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油を押し退けることによる正圧が繰返し作用する。
【０００８】
また、シリンダブロック１が回転すると、ピストン２がシリンダブロック１の中心軸Ａの周りに回転するので、ピストン２にはシリンダブロック１の中心軸Ａから遠心方向側（半径方向外側）へ向かう遠心力が作用する。これにより、図９に示すようにピストン２はシリンダ３内で偏荷重を受けてシリンダブロック１の中心軸Ａに対して傾くので、ピストン２はシリンダ３内側の円筒面で片当りしながら摺動する。そのため、この接触部位において非常に高い摺動面圧が作用することになるので、シリンダ３の摺動面は摩耗や焼付き現象が発生し易くなっている。
【０００９】
そこで、シリンダ３の摺動面における摩耗や焼付き現象の発生を抑制するために、鉄系材料よりなるシリンダブロック１のシリンダ内側に、銅系材料の円筒成形体、すなわち銅合金ライナーを焼結により接合させ、この接合後の焼結材の密度を焼結前の円筒成形体よりも高密度化させた焼結接合シリンダブロックが従来技術の１つとして提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
この従来技術の焼結接合シリンダブロックは、シリンダ３内側に焼結された銅合金ライナーによってピストン２及びシリンダ３の焼付きによる両摺動面の固着を回避しているが、この銅合金ライナーは鉛青銅によって形成されており、その鉛含有率は１０％以上であるのが一般的であり、環境への影響等を考慮すると好ましくない。
【００１１】
特に現在では、電気電子製品に対するＲｏＨＳ指令、及び廃棄自動車に対するＥＬＶ指令等、世界的な環境負荷物質使用削減の動向から、鉛含有銅合金の低鉛化が進められており、銅合金の鉛含有率を４％以下まで削減した上で、従来技術と同等以上の摺動性能を発揮するシリンダブロックを開発する必要がある。
【００１２】
ここで、銅合金の鉛含有量を抑えたシリンダブロックの開発に役立つ従来技術の１つとして、銅及びスズを主成分とする青銅合金中にビスマス、ニッケル、及び硫黄がそれぞれ所定の割合で含有するように、銅及びスズに、ビスマス、ニッケル、及び硫黄を添加することにより、α銅中に片状の銅スズ系金属間化合物が析出した微細積層構造を有すると共に、ビスマスを含む金属微粒子が分散析出した共析相を出現させる青銅合金の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
この従来技術の青銅合金の製造方法によって製造された青銅合金は、銅スズ系金属間化合物の微細積層構造及びビスマス等の金属微粒子の共析相によって優れた摩耗摩擦特性や耐焼付性を有するものであり、摺動部材として用いることができる。従って、上述した従来技術の青銅合金の製造方法で製造された特殊な青銅合金を用いて銅合金ライナーを形成し、この銅合金ライナーをシリンダの摺動面に適用すれば、鉛含有量を抑えつつ、シリンダの摺動面における摩耗や焼付き現象の発生を抑制できるように思える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−１９６５５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献２に開示された従来技術の青銅合金の製造方法は、所定の温度範囲において２段階で進行する共析変態をビスマス、ニッケル、及び硫黄の添加元素で制御することにより、銅スズ系金属間化合物の微細積層構造及びビスマス等の金属微粒子の共析相を析出させるようにしているので、特殊な青銅合金を鋳造して製造する際にこれらの微細積層構造及び共析相を析出させる冷却温度条件が非常に厳密となり、製造上の管理が難しいことが問題になっている。従って、従来技術の青銅合金の製造方法で製造された青銅合金は、シリンダブロックのシリンダの摺動面に適用する摺動部材として適切ではない。
【００１６】
また、従来技術の青銅合金の製造方法は、上述したようにビスマス等の金属微粒子の共析相を分散析出させるためにビスマスを必須の添加元素としているが、このビスマスは希少金属であることから価格が高く、鉛の代替材として使用した場合には製造コストが大幅に増大することが懸念されている。そのため、このようにビスマスが使用される場合でも、ビスマスの添加量はできる限り少量であることが望ましいが、ビスマスは上述したように分散析出して共析変態温度を低下させるのに必要であるだけでなく、耐圧性を良くする元素であるので、ビスマスの添加量を減らすことで摺動部材における摩耗摩擦特性や耐焼付性等の摺動性能の低下を招く虞がある。
【００１７】
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、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができるシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、本発明のシリンダブロックの鋳造方法は、回転軸と、この回転軸の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、前記シリンダブロックを鋳造するシリンダブロックの鋳造方法において、高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、前記溶融状態の銅合金が前記シリンダ内側の円筒面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むことを特徴としている。
【００１９】
このように構成した本発明は、付着工程及び偏在工程を実施してシリンダブロックを鋳造することにより、シリンダブロックのシリンダ内側の円筒面に対して高摺動性の添加元素が含有された銅合金から成る被覆層を形成させることができる。特に、本発明は、付着工程においてシリンダ内側の円筒面に付着させた溶融状態の銅合金を、偏在工程においてシリンダブロックを中心軸の周りに回転させながら冷却することにより、銅合金中に含まれる高摺動性の添加元素を実際の使用状況で摺動面圧が高くなる領域に集中して分布させることができるので、高摺動性の添加元素をシリンダ内側の円筒面全体に満遍なく行き渡らせなくてもシリンダにおける摩耗や焼付き現象を十分に抑えることができる。これにより、高摺動性の添加元素の使用量が少なくて済むので、製造コストを削減することができる。
【００２０】
さらに、本発明は、付着工程においてシリンダ内側の円筒面に付着させた溶融状態の銅合金を偏在工程において冷却して凝固させているが、高摺動性の添加元素をシリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側に偏在させるだけで良いので、冷却温度の厳密な管理を行う必要がなく、各工程を容易に実施することができる。このように、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記高摺動性の添加元素の比重は銅の比重よりも大きいことを特徴としている。
【００２２】
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素の比重が銅の比重よりも大きいので、偏在工程においてシリンダブロックを中心軸の周りに回転させて生じる遠心力を高摺動性の添加元素に作用させることにより、シリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側への高摺動性の添加元素の移動を促進することができる。これにより、シリンダ内側の円筒面に形成される被覆層のうち実際の使用状況で摺動面圧が高くなる部分における高摺動性の添加元素の密度を高めることができ、ピストンが摺動することに伴ってシリンダ内側の円筒面が受ける影響を軽減させることができる。
【００２３】
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記偏在工程は、前記シリンダの両端のうち前記ピストンの出入口側の一端を下方に向けた状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記ピストンの出入口側に偏在させることを特徴としている。
【００２４】
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素の比重が銅の比重よりも大きいので、偏在工程が実施されている間、シリンダの両端のうちピストンの出入口側の一端を下方に向けて高摺動性の添加元素に働く重力を有効に利用することにより、シリンダ内側の円筒面のうちシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側だけでなくピストンの出入口側への高摺動性の添加元素の移動を促進することができる。これにより、シリンダ内側の円筒面に形成される被覆層のうち摩耗や焼付き現象が特に発生し易いピストンの出入口側における高摺動性の添加元素の密度を効果的に高めることができ、ピストンが往復運動を繰り返すことによってシリンダ内側の円筒面のうちピストンの出入口側が受ける影響を軽減させることができる。
【００２５】
また、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法は、前記発明において、前記高摺動性の添加元素は、鉛及びビスマスのうち少なくとも一方から成ることを特徴としている。
【００２６】
このように構成した本発明は、高摺動性の添加元素として例えば鉛を使用した場合には、シリンダの摺動面における摺動性能を安価に向上させることができる。一方、世界的な環境負荷物質使用削減の動向を考慮し、銅合金に含まれる鉛含有量を削減する必要があるので、鉛と性質が良く似たビスマスを代替物質として使用することにより、国際的な環境保護への要請に十分に応じることができる。また、高摺動性の添加元素として例えば所定の規制値を超えない量の安価な鉛と高価なビスマスとを併用することにより、銅合金中の鉛含有量を抑えつつ、シリンダの摺動面においてさらに高い摺動性能を発揮するシリンダブロックを作成することができる。
【００２７】
また、本発明に係るシリンダブロックは、前記発明において、回転軸と、この回転軸の回転に伴って中心軸の周りに回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックのシリンダに収容されるピストンとを備えた液圧回転機の当該シリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられ、高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金を前記シリンダブロックの摺動面のうち前記シリンダ内側の円筒面に付着させる付着工程と、前記溶融状態の銅合金が前記シリンダブロックの摺動面に付着した状態で、前記シリンダブロックを前記中心軸の周りに回転させながら冷却し、前記高摺動性の添加元素を前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含むシリンダブロックの鋳造方法で鋳造され、前記被覆層は、前記高摺動性の添加元素が前記シリンダ内側の円筒面のうち前記中心軸に対して遠心方向側に偏在して形成されたことを特徴としている。
【００２８】
このように構成した本発明は、付着工程及び偏在工程が実施されて鋳造されたシリンダブロックのシリンダ内側の円筒面に、高摺動性の添加元素がシリンダブロックの中心軸に対して遠心方向側に偏在した被覆層が形成されているので、実際の使用状況においてピストンがシリンダ内側で往復移動する際にピストンをこの被覆層の高摺動性の添加元素が密集した部分に的確に摺動させることができる。これにより、シリンダの摺動面を被覆層で保護することができるので、シリンダブロックの耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、製造上の管理が容易な付着工程と偏在工程を実施してシリンダ内側の円筒面にシリンダの摺動面として機能する被覆層を形成し、この被覆層において摺動面圧が高くなる領域の高摺動性の添加元素の存在確率を高めることにより、高摺動性の添加元素の添加量を減らしても高い摺動性能を確保できるので、その添加量の減少を十分に補うことができる。従って、シリンダの摺動面に適した被覆層を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第１実施形態が適用される可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の偏在工程において銅合金中に含まれる鉛及びビスマスが偏在する様子を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の仕上げ工程を行う前のシリンダ内側の状態を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。
【図６】本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。
【図８】従来技術の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たシリンダブロック、ピストン、及び弁板の作用関係を説明する図である。
【図９】図８に示すシリンダとピストンの摺動状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００３２】
［シリンダブロックの鋳造方法の第１実施形態］
本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第１実施形態は、例えば液圧回転機のシリンダブロックの摺動面に対する被覆層の形成に用いられる。この液圧回転機は、例えば可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ（以下、便宜的に油圧ポンプと呼ぶ）７から成っている。
【００３３】
この油圧ポンプ７は、図１に示すように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の回転に伴って中心軸の周りに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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、回転軸９と共に一体となって回転するようになっている。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に摺接するようになっている。
【００３６】
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の中心軸の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の中心軸の軸線方向、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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２０Ａが設けられており、この傾転摺動面２０Ａ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２０Ａ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て加えられる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。
【００４０】
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の表面１９Ｂ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。
【００４１】
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と一体となって回転する。このとき、斜板１１は回転軸９の軸線に対して傾いているので、ピストン２は、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。
【００４２】
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の傾きによってピストン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。
【００４３】
一方、ピストン２がシリンダ３内で往復移動する間、ピストン２には回転軸９から遠心方向側（半径方向側）に向かう遠心力が作用することにより、ピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することになるので、このシリンダ３内側の円筒面には本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法を用いて被覆層が形成されている。
【００４４】
以下、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックを図２〜図５に基づいて詳細に説明する。
【００４５】
図２は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図、図３は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の偏在工程において銅合金中に含まれる鉛及びビスマスが偏在する様子を説明する図、図４は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法の仕上げ工程を行う前のシリンダ内側の状態を示す図、図５は本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。
【００４６】
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、図２に示すように高摺動性の添加元素が含有された溶融状態の銅合金２８をシリンダブロック１の摺動面のうちシリンダ３内側の円筒面に付着させる付着工程と、溶融状態の銅合金２８がシリンダ３内側の円筒面に付着した状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却し、図３に示すように高摺動性の添加元素をシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側に偏在させる偏在工程とを含んでいる。
【００４７】
具体的には、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、図２に示すように付着工程及び偏在工程においてシリンダブロック１の中心軸Ａの周りに回転する回転装置２５、及び被覆層３０（図４、図５参照）の型を形成する中子２９を用いている。回転装置２５は、例えばシリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側を上方へ向けた状態でシリンダ３の開口を塞ぐようにシリンダブロック１全体を包含し、シリンダブロック１を内部で保持する回転装置本体２５Ａと、この回転装置本体２５Ａの下部に穿設され、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側へ通じる湯道２６とを有している。また、中子２９は、例えばシリンダ３に勘挿されるピストン２よりも大きさが小さく設定された円筒体から成り、シリンダ３内側の円筒面と離間した状態でシリンダ３に挿入されるようになっている。
【００４８】
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法では、溶融状態の銅合金２８中へ添加される高摺動性の添加元素は、例えば比重が銅の比重よりも大きい鉛２７ａ及びビスマス２７ｂから成っており、このうち鉛２７ａの添加量は所定の規制値以下に設定されている。
【００４９】
本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、まずシリンダブロック１を加熱した後、シリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側を上方へ向けた状態でシリンダブロック１を回転装置本体２５Ａ内に設置し、付着工程及び偏在工程を実施する。
【００５０】
このとき、付着工程では、例えば加熱して溶かした溶融状態の銅合金２８に鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを添加した後、銅合金２８に圧力をかけて湯道２６から押し上げることにより、銅合金２８を回転装置本体２５Ａの内部へ注入することが行われる。これにより、溶融状態の銅合金２８が湯道２６、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側、及びシリンダポート６Ａを流通してシリンダ３の内部へ送り込まれ、シリンダ３内側の円筒面に付着する。
【００５１】
そして、偏在工程は、このように溶融状態の銅合金２８がシリンダ３内側の円筒面に付着した状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却することにより、図３に示すように銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心力を受け、シリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側へ移動して偏在すると共に、銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが重力を受け、シリンダ３の両端のうち下方のシリンダポート６Ａ側へ移動して偏在し、図４に示すように溶融状態の銅合金２８が徐々に凝固してシリンダ３内側の円筒面に被覆層３０が形成される。
【００５２】
さらに、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程及び偏在工程を実施し、シリンダブロック１を回転装置本体２５Ａから取外して中子２９を除去した後、シリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層３０の一部を切削又は研削して加工除去する仕上げ工程を含んでおり、この仕上げ工程によって被覆層３０を所定の寸法、表面粗さに仕上げている。
【００５３】
このようにして構成した本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ３内側に形成された被覆層３０は、図５に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側（半径方向外側）及びシリンダポート６Ａ側に偏在して形成されている。
【００５４】
このように構成した本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、回転装置２５に設置されたシリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転装置２５と一体に回転させながらシリンダ３内側の円筒面に付着した溶融状態の銅合金２８を冷却することにより、ピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することで摺動面圧が高くなる領域に銅よりも高い摺動性能を示す鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを集中して分布させることができる。
【００５５】
そのため、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂをシリンダ３内側の円筒面全体に満遍なく行き渡らせなくてもシリンダ３における摩耗や焼付き現象を十分に抑えることができる。これにより、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの使用量が少なくて済むので、製造コストを削減することができる。特に、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において中子２９をシリンダ３内側の円筒面と離間した状態でシリンダ３に挿入しておくことにより、銅合金２８の使用量も抑えることができる。
【００５６】
さらに、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において溶融状態の銅合金２８を湯道２６からシリンダ３内へ注入することで簡単にシリンダ３内側に付着させることができ、その際に中子２９を使用してもシリンダブロック１を予め加熱しているので、溶融状態の銅合金２８をシリンダ３内側の円筒面と中子２９との隙間に円滑に流入させることができる。
【００５７】
また、偏在工程では、溶融状態の銅合金２８を冷却して凝固させる際に冷却温度の厳密な管理を行わなくても、ピストン２の片当りを伴う摺動からシリンダ３を保護する被覆層３０を得ることができる。しかも、仕上げ工程では、中子２９を除去するだけで被覆層３０を加工除去する量が大幅に減少するので、仕上げ作業を迅速に進めることができる。このように、シリンダ３の摺動面に適した被覆層３０を容易かつ安価に形成することができ、優れた摺動性能を発揮させることができる。
【００５８】
また、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、偏在工程において回転装置２５に設置したシリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させることにより、シリンダブロック１の中心軸Ａに対して鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが銅よりも大きい遠心力を受ける。そのため、これらの鉛２７ａ及びビスマス２７ｂは、図３に示すようにシリンダ３内側の円筒面に付着した溶融状態の銅合金２８中をシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側へ容易に移動することができる。
【００５９】
これにより、図５に示すようにシリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層３０のうちピストン２がシリンダ３内側の円筒面に片当りしながら摺動することで摺動面圧が高くなる部分における鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの密度を高めることができる。従って、ピストン２がシリンダ３の摺動面に片当りしながら摺動した際には、ピストン２が被覆層３０のうち鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを多く含む部分に当たってシリンダ３が保護されるので、シリンダ３における摩耗や焼付き現象等の発生確率を減少させることができ、シリンダブロック１の高寿命化を図ることができる。
【００６０】
また、本発明の第１実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、溶融状態の銅合金２８に添加する高摺動性の添加元素として、安価な鉛２７ａを所定の規制値以下の量に限って使用し、さらにビスマス２７ｂを併用することにより、鉛２７ａが与える環境への影響とビスマス２７ｂの使用によって増加する製造コストの両面のバランスを上手くとりながら、銅合金２８中における高摺動性の添加元素の全体量を十分に確保することができる。これにより、シリンダ３の摺動面においてより高い摺動性能を発揮するシリンダブロック１を作成することができる。
【００６１】
［シリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態］
図６は本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態の付着工程及び偏在工程においてシリンダブロックが回転装置に装着された状態を説明する図、図７は本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロックのシリンダの摺動面における被覆層の要部を拡大して示す図である。
【００６２】
本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態は、前述した第１実施形態と異なり、例えば偏在工程は、図６に示すようにシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を下方に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却し、図７に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂをシリンダ３内側の円筒面のうちピストン２の出入口側に偏在させるようにしている。
【００６３】
そして、本発明に係るシリンダブロックの鋳造方法の第２実施形態は、付着工程及び偏在工程において第１実施形態で用いた回転装置２５に代えて図６に示す回転装置３５を用いている。この回転装置３５は、例えばシリンダブロック１のシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を下方へ向けた状態でシリンダ３の開口を塞ぐようにシリンダブロック１全体を包含し、シリンダブロック１を内部で保持する回転装置本体３５Ａと、この回転装置本体３５Ａの上部に穿設され、シリンダブロック１の両端部のうち弁板４側へ通じる湯道３６とを有している。
【００６４】
このようにして構成した本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法で鋳造されたシリンダブロック１のシリンダ３内側に形成された被覆層４０は、図７に示すように鉛２７ａ及びビスマス２７ｂがシリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側（半径方向外側）及びピストン２の出入口側に偏在して形成されている。なお、その他の構成は第１実施形態と同じであり、同一又は対応する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略している。
【００６５】
このように構成した本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法及びその方法で鋳造されたシリンダブロックによれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる他、シリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端が下方に向いた状態でシリンダブロック１を回転装置３５に装着して中心軸Ａの周りに回転させるようにしているので、溶融状態の銅合金２８中の鉛２７ａ及びビスマス２７ｂが銅に働く重力よりも大きい重力を受ける。そのため、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂは、シリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側だけでなくピストン２の出入口側へ容易に移動することができる。
【００６６】
これにより、シリンダ３内側の円筒面に形成された被覆層４０のうち特にピストン２が下死点までストロークした際に摺動面圧が高くなるピストン２の出入口側において鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの密度を効果的に高めることができる。従って、ピストン２が往復運動を繰り返してシリンダ３の摺動面のうちピストン２の出入口側に片当りしてもその影響が被覆層４０で緩和されることから、シリンダ３の耐久性を向上させることができ、シリンダブロック１を長持ちさせることができる。
【００６７】
また、本発明の第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、付着工程において第１実施形態のように溶融状態の銅合金２８に圧力をかけて回転装置２５の下部の湯道２６から押し上げなくても、溶融状態の銅合金２８を回転装置３５の上部の湯道３６から注ぎ込むだけでシリンダ３内側の円筒面に付着させることができるので、溶融状態の銅合金２８の付着作業をより簡単に行うことができる。
【００６８】
なお、上述した本発明の第１、第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、高摺動性の添加元素として鉛２７ａ及びビスマス２７ｂの双方を使用した場合について説明したが、この場合に限らず、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂのいずれか一方を使用しても良いし、高い摺動性能を示す元素であればその他の元素を使用しても良い。
【００６９】
また、本発明の第１、第２実施形態に係るシリンダブロックの鋳造方法は、偏在工程においてシリンダ３の両端のうちピストン２の出入口側の一端を上方又は下方に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却した場合について説明したが、この場合に限らず、例えば偏在工程においてシリンダブロック１の中心軸Ａを水平方向に向けた状態で、シリンダブロック１を中心軸Ａの周りに回転させながら冷却しても良い。これにより、鉛２７ａ及びビスマス２７ｂを、シリンダ３内側の円筒面のうちシリンダブロック１の中心軸Ａに対して遠心方向側においてこの中心軸Ａに沿って均一に分布した被覆層を形成することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  シリンダブロック
２  ピストン
３  シリンダ
４  弁板
７  油圧ポンプ（可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ）
９  回転軸
９Ａ  突出端
１０  シュー
１１  斜板
１８  シュー押え
１９  平滑板
２０  クレイドル
２０Ａ  傾転摺動面
２２  斜板本体
２５，３５  回転装置
２５Ａ，３５Ａ  回転装置本体
２６，３６  湯道
２７ａ  鉛（高摺動性の添加元素）
２７ｂ  ビスマス（高摺動性の添加元素）
２８  銅合金
２９  中子
３０，４０  被覆層
【図１】
2014104466.tif 000003
【図２】
2014104466.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014104466.tif 000007
【図６】
2014104466.tif 000008
【図７】
2014104466.tif 000009
【図８】
2014104466.tif 000010
【図９】
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