(57)【要約】  弁板（１２）の摺動面（１２Ａ）に焼結銅合金の摺動層（２１）を形成する。即ち、弁板（１２）は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成する。そして、その表面となる摺動面（１２Ａ）は、Ｃｕ（銅）およびＳｎ（スズ）を主成分とすると共に残りの成分を残部とした焼結銅合金からなる摺動層（２１）とする。残部の成分は、２〜６重量％のＣａＦ２（フッ化カルシウム）を必須成分とし、かつ、該ＣａＦ２の平均粒径を４０μｍ〜３５０μｍの範囲に規制する。相手摺動面となるシリンダブロック（８）の摺動面（８Ａ）は、銅合金の摺動層（２１）は形成せずに、鉄鋼系材料の摺動層とする。
2014061608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の摺動面（９Ａ，１２Ａ，１３Ａ，３５Ａ，４５Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）を有する第１の部材（８，１２，１３，３５，４４，５０）と、
前記第１の摺動面（９Ａ，１２Ａ，１３Ａ，３５Ａ，４５Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）に対して摺動する第２の摺動面（８Ａ，１１Ｂ，１４Ａ，３４Ｂ，３４Ｄ，４４Ｂ，４９Ｂ，５１Ａ）を有する第２の部材（８，１１，１４，３４，４４，４９，５１）とを備え、
前記第１の摺動面（９Ａ，１２Ａ，１３Ａ，３５Ａ，４５Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）と第２の摺動面（８Ａ，１１Ｂ，１４Ａ，３４Ｂ，３４Ｄ，４４Ｂ，４９Ｂ，５１Ａ）とのうちの少なくとも何れかの摺動面には、油液が流通する油路（１０，１１Ｃ，１２Ｂ，１２Ｃ，１３Ｂ，３５Ｂ，４６，５０Ｄ，５０Ｅ）の一端側が開口する構成としてなる液圧回転機において、
前記第１の摺動面（９Ａ，１２Ａ，１３Ａ，３５Ａ，４５Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）と第２の摺動面（８Ａ，１１Ｂ，１４Ａ，３４Ｂ，３４Ｄ，４４Ｂ，４９Ｂ，５１Ａ）とのうちの一方の摺動面は、焼結銅合金からなる摺動層（２１）を形成し、
該摺動層（２１）は、ＣｕおよびＳｎを主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成からなり、
前記残部の成分は、２〜６重量％のＣａＦ２を必須成分とし、かつ、該ＣａＦ２の平均粒径を４０μｍ〜３５０μｍの範囲に規制し、
前記第１の摺動面（９Ａ，１２Ａ，１３Ａ，３５Ａ，４５Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）と第２の摺動面（８Ａ，１１Ｂ，１４Ａ，３４Ｂ，３４Ｄ，４４Ｂ，４９Ｂ，５１Ａ）とのうちの他方の摺動面は、鉄鋼系材料の摺動層により構成したことを特徴とする液圧回転機。
【請求項２】
前記摺動層（２１）の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも１つ以上の成分を含んだ組成としてなる請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項３】
前記摺動層（２１）の前記主成分は、前記Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％の前記Ｓｎを含む組成とし、
前記摺動層（２１）の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２に加えて、４〜６重量％の前記Ｎｉを含む組成としてなる請求項２に記載の液圧回転機。
【請求項４】
前記摺動層（２１）の前記主成分は、前記Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％の前記Ｓｎを含む組成とし、
前記摺動層（２１）の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２に加えて、１〜３重量％の前記Ｐｂと、４〜６重量％の前記Ｎｉを含む組成としてなる請求項２に記載の液圧回転機。
【請求項５】
前記摺動層（２１）の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、ＰｂとＮｉとを必須成分とし、前記ＣａＦ２は、粒径が４０μｍ〜３５０μｍの範囲のものが９０〜１００重量％となるように規制してなる請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項６】
中空なケーシング（２，３１，４１）と、該ケーシング（２，３１，４１）内に回転可能に設けられた回転軸（５，４２）と、該回転軸（５，４２）と共に回転するように前記ケーシング（２，３１，４１）内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ（９，４５）と該各シリンダ（９，４５）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（１０，４６）とが形成されたシリンダブロック（８，４４）と、該シリンダブロック（８，４４）の各シリンダ（９，４５）内に往復動可能に挿嵌された複数のピストン（１１，４９）と、前記ケーシング（２，３１，４１）とシリンダブロック（８，４４）との間に設けられ前記シリンダポート（１０，４６）を介して前記各シリンダ（９，４５）と連通する給排ポート（１２Ｂ，１２Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ）が形成された弁板（１２，５０）とを備え、
前記第１の部材は、前記油路となる前記給排ポート（１２Ｂ，１２Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ）が形成された前記弁板（１２，５０）であり、
前記第２の部材は、前記弁板（１２，５０）と摺動し前記油路となる前記シリンダポート（１０，４６）が形成された前記シリンダブロック（８，４４）である請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項７】
中空なケーシング（２，３１）と、該ケーシング（２，３１）内に回転可能に設けられた回転軸（５）と、該回転軸（５）と共に回転するように前記ケーシング（２，３１）内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ（９）と該各シリンダ（９）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（１０）とが形成されたシリンダブロック（８）と、該シリンダブロック（８）の各シリンダ（９）内に往復動可能に挿嵌され内部に第１の給油路（１１Ｃ）が形成された複数のピストン（１１）と、前記ケーシング（２，３１）とシリンダブロック（８）との間に設けられ前記シリンダポート（１０）を介して前記各シリンダ（９）と連通する給排ポート（１２Ｂ，１２Ｃ）が形成された弁板（１２）と、前記各ピストン（１１）の突出端側に揺動可能に取付けられ内部に前記第１の給油路（１１Ｃ）に接続される第２の給油路（１３Ｂ）が形成された複数のシュー（１３）と、前記シリンダブロック（８）を挟んで前記弁板（１２）とは反対側の位置に設けられ前記各シュー（１３）が摺動する斜板（１４，３４）とを備え、
前記第１の部材は、前記油路となる前記第２の給油路（１３Ｂ）が形成された前記各シュー（１３）であり、
前記第２の部材は、前記各シュー（１３）が摺動する前記斜板（１２）である請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項８】
中空なケーシング（２，３１，４１）と、該ケーシング（２，３１，４１）内に回転可能に設けられた回転軸（５，４２）と、該回転軸（５，４２）と共に回転するように前記ケーシング（２，３１，４１）内に設けられ周方向に離間する複数のシリンダ（９，４５）と該各シリンダ（９，４５）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（１０，４６）とが形成されたシリンダブロック（８，４４）と、該シリンダブロック（８，４４）の各シリンダ（９，４５）内に往復動可能に挿嵌された複数のピストン（１１，４９）とを備え、
前記第１の部材は、前記油路となる前記シリンダポート（１０，４６）が形成された前記シリンダブロック（８，４４）であり、
前記第２の部材は、前記シリンダブロック（８，４４）の前記シリンダ（９，４５）に対して摺動する前記ピストン（１１，４９）である請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項９】
中空なケーシング（３１）と、該ケーシング（３１）内に回転可能に設けられた回転軸（５）と、該回転軸（５）と共に回転するように前記ケーシング（３１）内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ（９）と該各シリンダ（９）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（１０）とが形成されたシリンダブロック（８）と、該シリンダブロック（８）の各シリンダ（９）内に往復動可能に挿嵌された複数のピストン（１１）と、前記ケーシング（３１）とシリンダブロック（８）との間に設けられ前記シリンダポート（１０）を介して前記各シリンダ（９）と連通する給排ポート（１２Ｂ，１２Ｃ）が形成された弁板（１２）と、前記各ピストン（１１）の突出端側に揺動可能に取付けられた複数のシュー（１３）と、前記シリンダブロック（８）側となる一端面側に前記各シュー（１３）が摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面（３４Ｄ）が形成され、斜板支持点を傾転中心として傾転可能に設けられた斜板（３４）と、該斜板（３４）の摺動面（３４Ｄ）と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面（３５Ａ）が形成され内部に前記シリンダポート（１０）から吐出される油液が流通する給油路（３５Ｂ）が形成された斜板支持部材（３５）とを備え、
前記第１の部材は、前記油路となる前記給油路（３５Ｂ）が形成された前記斜板支持部材（３５）であり、
前記第２の部材は、前記斜板支持部材（３５）に対して摺動する前記斜板（３４）である請求項１に記載の液圧回転機。
【請求項１０】
中空なケーシング（４１）と、該ケーシング（４１）内に回転可能に設けられ先端がドライブディスク（４２Ａ）となった回転軸（４２）と、該回転軸（４２）と共に回転するように前記ケーシング（４１）内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ（４５）と該各シリンダ（４５）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（４６）とが形成されたシリンダブロック（４４）と、該シリンダブロック（４４）の各シリンダ（４５）内に往復動可能に挿嵌され突出端側が前記回転軸（４２）のドライブディスク（４２Ａ）に揺動可能に支持された複数のピストン（４９）と、前記シリンダブロック（４４）側となる一端面側に該シリンダブロック（４４）が摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面（５０Ｂ）が形成され、弁板支持点を傾転中心として前記シリンダブロック（４４）と共に傾転可能に設けられる弁板（５０）と、該弁板（５０）の摺動面（５０Ｃ）と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面（５１Ａ）が形成されたヘッドカバー（５１）とを備え、
前記第１の部材は、前記シリンダポート（４６）を介して前記各シリンダ（４５）と連通する前記油路となる給排ポート（５０Ｄ）が形成された前記弁板（５０）であり、
前記第２の部材は、前記弁板（５０）が摺動する前記ヘッドカバー（５１）である請求項１に記載の液圧回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械や各種産業機械に搭載される油圧ポンプまたは油圧モータとして好適に用いられる液圧回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械には、油圧機器の油圧源として用いられる油圧ポンプ、走行用または旋回用の駆動源として用いられる油圧モータ等の液圧回転機が搭載されている。これらの液圧回転機は、例えば、斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式の液圧回転機等により構成されている。この場合、アキシャルピストン式である斜板式、斜軸式の液圧回転機としては、例えば固定容量型のものと可変容量型のものがある。【０００３】
この種の従来技術による液圧回転機は、例えば、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するようにケーシング内に設けられ周方向に離間する複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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により構成されている（特許文献１）。【０００４】
ここで、特許文献１による液圧回転機は、互いに摺動する２つの部材の摺動面、例えばシリンダとピストンの摺動面に、低摩擦銅合金による摺動層を形成している。より具体的には、ＦｅＭｏ（フェロモリブデン）を０．５〜１５重量％含んだ低摩擦銅合金により摺動層を形成することにより、摩擦係数の低減、摺動抵抗の低減、摩耗量の低減、馴染み性の向上、効率の向上を図っている。【０００５】
一方、特許文献２には、耐焼付き性、耐摩耗性の向上を図るべく、Ｍｏ（モリブデン）を５重量％以上含んだ青銅基合金からなる溶射皮膜により摺動層を形成した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１６７０４１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６４１７号公報（特許第４２８９９２６号公報）
【発明の概要】
【０００７】
特許文献１に記載された液圧回転機によると、摺動層をＦｅＭｏ等の硬質な粒子を含む銅合金で形成することにより、耐焼付き性の向上を図っている。一方、特許文献２に記載された液圧回転機によると、Ｍｏを含有させた硬質な銅合金で形成することにより、耐焼付き性の向上を図っている。このような構成の場合、例えば、液圧回転機を高速回転させたとき、高面圧で運転したとき、または、摺動部位の油膜が不足したときに、摺動層に含まれる硬質な粒子が、摺動相手材料を傷つける場合がある。また、摺動層を形成する硬質な銅合金が、摺動相手材料を傷つける場合がある。
【０００８】
一方、液圧回転機は、その駆動の過程で、例えば、給排ポートの切換えによる圧力差が生じる場合、ノッチや絞り部を圧油が通過する場合、給排ポートからの圧油に圧力変動が生じる場合、負圧が生じる場合がある。この場合、噴流や気泡の崩壊による衝撃に起因して、液圧回転機内で圧油が流通する油路では、いわゆるエロージョン摩耗と呼ばれる銅合金の損傷が発生する虞がある。
【０００９】
この場合に、コンタミ（汚染物質）となる摩耗粉の流出や摩耗の進行により、液圧回転機の性能の低下、異音の発生の虞がある。このため、圧油が流通する油路に設けられる摺動層の銅合金は、耐焼付き性を確保することに加え、エロージョン摩耗量と相関関係のある機械的強度も確保できることが望ましい。
【００１０】
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、摺動層の耐焼付き性の確保と機械的強度（耐エロージョン摩耗性）の確保とを両立できる液圧回転機を提供することにある。
【００１１】
（１）．本発明による液圧回転機は、第１の摺動面を有する第１の部材と、前記第１の摺動面に対して摺動する第２の摺動面を有する第２の部材とを備え、前記第１の摺動面と第２の摺動面とのうちの少なくとも何れかの摺動面には、油液が流通する油路の一端側が開口する構成としてなる。
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記第１の摺動面と第２の摺動面とのうちの一方の摺動面は、焼結銅合金からなる摺動層を形成し、該摺動層は、ＣｕおよびＳｎを主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成からなり、前記残部の成分は、２〜６重量％のＣａＦ２を必須成分とし、かつ、該ＣａＦ２の平均粒径を４０μｍ〜３５０μｍの範囲に規制し、前記第１の摺動面と第２の摺動面とのうちの他方の摺動面は、鉄鋼系材料の摺動層により構成したことにある。
【００１３】
この構成によれば、一方の摺動面の摺動層として形成される焼結銅合金は、Ｃｕ（銅）およびＳｎ（スズ）を主成分とする銅合金（青銅合金）で、かつ、残部の成分の必須成分としてＣａＦ２（フッ化カルシウム）を含んだ組成のものとしている。この場合、ＣａＦ２は、２重量％以上６重量％以下、かつ、平均粒径４０μｍ以上３５０μｍ以下に規制している。これにより、内部（銅合金中）に介在するＣａＦ２粒子により、機械的強度（材料強度、耐エロージョン摩耗性）を確保することができる。しかも、表面（摺動面）に介在するＣａＦ２粒子は、表面から脱落することによりその表面に空孔が形成され、当該空孔が油溜として作用する。一方、その表面に残存したＣａＦ２粒子は、相手面との間で固体潤滑剤として作用する。これにより、耐焼付き性を確保することができる。
【００１４】
なお、ＣａＦ２が２重量％未満の場合には、表面に介在するＣａＦ２粒子が少なくなる。このため、ＣａＦ２粒子の脱落による油溜の作用と、表面に残存するＣａＦ２粒子の固体潤滑剤としての作用とが低下し、耐焼付き性を確保しにくくなる虞がある。一方、ＣａＦ２を増大すると、油溜と個体潤滑剤の増大による耐焼付き性の向上を図ることができる。ただし、ＣａＦ２が６重量％を超えた場合には、靭性の低いＣａＦ２が増大することとＣａＦ２の粒界が多くなることとが相まって、耐エロージョン摩耗性が低下する（摩耗が増大する）虞がある。
【００１５】
ＣａＦ２が２〜６重量％であっても、例えば、その平均粒径が４０μｍ未満の場合は、摺動層の表面にＣａＦ２と金属（銅）との粒界が多くなり、耐エロージョン摩耗性が低下する（摩耗が増大する）虞がある。一方、ＣａＦ２の平均粒径が３５０μｍを超えると、例えばＣａＦ２粒子の脱落による空孔の個数が減り、耐焼付き性が低下する虞がある。
【００１６】
これに対し、本発明によれば、ＣａＦ２は、２〜６重量％、かつ、平均粒径４０μｍ〜３５０μｍに規制しているので、摺動層の内部と表面にバランス良くＣａＦ２粒子を分布させることができ、耐焼付き性の確保と機械的強度（耐エロージョン摩耗性）の確保とを両立できる。
【００１７】
（２）．本発明によると、前記摺動層の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも１つ以上の成分を含んだ組成としたことにある。
【００１８】
この構成によれば、焼結銅合金の残部の成分に、必須成分のＣａＦ２の他、Ｐｂ（鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｂｅ（ベリウム）、Ｐ（リン）、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓ（硫黄）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）のうちの少なくとも１つ以上の成分を含んだ組成としている。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できる。
【００１９】
例えば、Ｐｂを含む組成とした場合は、銅合金の固溶限を超えた量のＰｂ成分がマトリックス中に分散する。これにより、摺動時に焼付きが発生するような状態（表面温度がＰｂの融点より高い状態）になったときに、摺動面近傍のＰｂが溶け出して、焼付きの抑制を図ることができる。この結果、ＣａＦ２による耐焼付き性向上の効果に加え、Ｐｂによる焼付き抑制効果を得られるため、両者の相乗効果により、さらなる耐焼付き性の向上を図ることができる。
【００２０】
例えば、Ｐｂを含まず、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも何れかを含む組成とした場合には、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。さらに、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも何れかに加えＰｂを含む組成とした場合には、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。
【００２１】
（３）．そこで、本発明によると、前記摺動層の前記主成分は、前記Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）の前記Ｓｎを含む組成とし、前記摺動層の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２に加えて、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）の前記Ｎｉを含む組成としたことにある。これにより、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。
【００２２】
（４）．さらに、本発明によると、前記摺動層の前記主成分は、前記Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）の前記Ｓｎを含む組成とし、前記摺動層の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２に加えて、１〜３重量％（１重量％以上３重量％以下）の前記Ｐｂと、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）の前記Ｎｉを含む組成としたことにある。これにより、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。
【００２３】
（５）．本発明によると、前記摺動層の前記残部の成分は、前記ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、ＰｂとＮｉとを必須成分とし、前記ＣａＦ２は、粒径が４０μｍ〜３５０μｍの範囲のものが９０〜１００重量％となるように規制したことにある。
【００２４】
この構成によれば、焼結銅合金の残部の成分は、ＣａＦ２とＰｂとＮｉを必須成分とし、焼結銅合金中に含まれるＣａＦ２は、粒径が４０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲のものが９０重量％以上１００重量％以下となるように規制する。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できることに加え、量産時の品質管理を向上することができる。
【００２５】
即ち、Ｐｂを必須成分とすることにより焼付きの抑制を図ることができると共に、Ｎｉを必須成分とすることにより機械的強度の向上を図ることができる。さらに、ＣａＦ２の粒径管理を、４０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲のものが９０重量％以上１００重量％以下となるように管理することより、摺動層の表面にＣａＦ２の脱落により３５０μｍを超える大きさの空孔が形成されることを抑制することができる。これにより、焼結合金の欠陥として扱われる５００μｍ以上の巣やピンホールとＣａＦ２の脱落による空孔との判別が容易になり、量産時の品質管理の向上を図ることができる。
【００２６】
（６）．本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共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て軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板とを備え、前記第１の部材は、前記油路となる前記給排ポートが形成された前記弁板であり、前記第２の部材は、前記弁板と摺動し前記油路となる前記シリンダポートが形成された前記シリンダブロックであることにある。
【００２７】
この構成によれば、第１の部材となる弁板と第２の部材となるシリンダブロックとの互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、弁板とシリンダブロックとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、従来技術と比較して、液圧回転機をより高回転、高圧力で使用することが可能になり、液圧回転機の小型化、高出力化を図ることができる。さらに、耐焼付き性の向上に伴い、摺動部位の面圧を上げることも可能になる。これにより、摺動部位からのリーク量を低減することができ、高効率化を図ることもできる。
【００２８】
（７）．本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共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て軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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内部に第１の給油路が形成された複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板と、前記各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられ内部に前記第１の給油路に接続される第２の給油路が形成された複数のシューと、前記シリンダブロックを挟んで前記弁板とは反対側の位置に設けられ前記各シューが摺動する斜板とを備え、前記第１の部材は、前記油路となる前記第２の給油路が形成された前記各シューであり、前記第２の部材は、前記各シューが摺動する前記斜板であることにある。
【００２９】
この構成によれば、第１の部材となる各シューと第２の部材となる斜板との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、各シューと斜板との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、斜板式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【００３０】
（８）．本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共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する複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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を備え、前記第１の部材は、前記油路となる前記シリンダポートが形成された前記シリンダブロックであり、前記第２の部材は、前記シリンダブロックの前記シリンダに対して摺動する前記ピストンであることにある。
【００３１】
この構成によれば、第１の部材となるシリンダブロックと第２の部材となるピストンとの互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、シリンダとピストンとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【００３２】
（９）．本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共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て軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板と、前記各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられた複数のシューと、前記シリンダブロック側となる一端面側に前記各シューが摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面が形成され、斜板支持点を傾転中心として傾転可能に設けられた斜板と、該斜板の摺動面と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面が形成され内部に前記シリンダポートから吐出される油液が流通する給油路が形成された斜板支持部材とを備え、前記第１の部材は、前記油路となる前記給油路が形成された前記斜板支持部材であり、前記第２の部材は、前記斜板支持部材に対して摺動する前記斜板であることにある。
【００３３】
この構成によれば、第１の部材となる斜板支持部材と第２の部材となる斜板との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、斜板支持部材と斜板との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【００３４】
（１０）．本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられ先端がドライブディスクとなった回転軸と、該回転軸と共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て軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成され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突出端側が前記回転軸のドライブディスクに揺動可能に支持された複数のピストンと、前記シリンダブロック側となる一端面側に該シリンダブロックが摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面が形成され、弁板支持点を傾転中心として前記シリンダブロックと共に傾転可能に設けられる弁板と、該弁板の摺動面と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面が形成されたヘッドカバーとを備え、前記第１の部材は、前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する前記油路となる給排ポートが形成された前記弁板であり、前記第２の部材は、前記弁板が摺動する前記ヘッドカバーであることにある。
【００３５】
この構成によれば、第１の部材となる弁板と第２の部材となるヘッドカバー（弁板支持部材）との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、弁板とヘッドカバーとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、可変容量型で、かつ、車軸式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固定容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機を示す縦断面図である。
【図２】仕上げ加工後の一方の摺動面（弁板の摺動面）の表面を示す模式的な組織構成図である。
【図３】馴染み運転後の一方の摺動面（弁板の摺動面）の表面を示す模式的な組織構成図である。
【図４】仕上げ加工後の一方の摺動面（弁板の摺動面）を図２中の断面として示す模式的な組織構成図である。
【図５】馴染み運転後の一方の摺動面（弁板の摺動面）を図３中の断面として示す模式的な組織構成図である。
【図６】ＣａＦ２が３重量％のときのＣａＦ２の平均粒径と焼付き限界に達したときのモータ駆動圧力との関係を従来技術比と共に示す特性図である。
【図７】ＣａＦ２の平均粒径が１００μｍのときのＣａＦ２の重量％と焼付き限界に達したときの試験圧力との関係を従来技術比と共に示す特性図である。
【図８】ＣａＦ２が３重量％のときのＣａＦ２の平均粒径と焼付き限界に達したときの試験圧力との関係を従来技術比と共に示す特性図である。
【図９】ＣａＦ２の平均粒径が１００μｍのときのＣａＦ２の重量％とエロージョン摩耗量との関係を従来技術比と共に示す特性図である。
【図１０】ＣａＦ２が３重量％のときのＣａＦ２の平均粒径とエロージョン摩耗量との関係を従来技術比と共に示す特性図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機を示す縦断面図である。
【図１２】液圧回転機を図１１中の矢示XII−XII方向からみた断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による可変容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る液圧回転機の実施の形態を、アキシャルピストン式の液圧回転機に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３８】
図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は第１の実施の形態で採用した液圧回転機、より具体的には、油液の代表例である作動油の供給により駆動される固定容量型で、かつ斜板式の油圧モータ（以下、油圧モータ１という）を示している。２は油圧モータ１の外殻をなす中空なケーシングで、該ケーシング２は、有底筒状に形成され開口部３Ａと底部３Ｂとを有するケーシング本体３と、該ケーシング本体３の開口部３Ａを閉塞する蓋体４とにより構成されている。
【００３９】
ケーシング本体３の底部３Ｂには、後述する回転軸５の軸中心に対して傾斜した傾斜面３Ｃが形成されている。ケーシング２の蓋体４には、一対の給排通路４Ａ，４Ｂが形成されている。これらの給排通路４Ａ，４Ｂは、例えば方向制御弁等を介して油圧源（いずれも図示せず）に接続される。この場合、例えば一方の給排通路４Ａから高圧の圧油（モータ駆動圧）が供給されるときには、他方の給排通路４Ｂが低圧側となって当該油圧モータの戻り油をタンクに向け排出するものである。
【００４０】
回転軸５は、ケーシング２内に軸方向に伸長して回転可能に設けられている。回転軸５は、軸方向の一側（図１の右側）がケーシング本体３の底部３Ｂに軸受６を介して回転可能に取付けられている。回転軸５の他側（図１の左側）は、蓋体４に軸受７を介して回転可能に取付けられている。
【００４１】
シリンダブロック８は、ケーシング２内に回転軸５を介して回転可能に設けられている。シリンダブロック８は、回転軸５の外周側にスプライン結合して取付けられ、回転軸５と共に（一体に）回転する。シリンダブロック８は、一方（図１の右方）の端面側が後述の斜板１４に対向する。シリンダブロック８の他方（図１の左方）の端面は、後述する弁板１２の摺動面１２Ａに摺動する摺動面（切換摺動面）８Ａとなっている。シリンダブロック８には、後述するシリンダ９がシリンダポート１０と共に形成されている。
【００４２】
複数のシリンダ９は、シリンダブロック８にそれぞれ形成（穿設）されている。各シリンダ９は、回転軸５を中心にしてシリンダブロック８の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック８の軸方向に延びている。各シリンダ９の一端側（図１の右端側）は、シリンダブロック８の端面に開口する。各シリンダ９の他端側（図１の左端側）には、シリンダポート１０が形成されている。各シリンダ９の内面は、後述するピストン１１の摺動面１１Ｂが摺動する摺動面９Ａとなっている。シリンダポート１０は、各シリンダ９に対応した位置で、シリンダブロック８の摺動面８Ａに開口するように形成（穿設）されている。シリンダポート１０は、後述する弁板１２の給排ポート１２Ｂ，１２Ｃと間欠的に連通する。
【００４３】
複数のピストン１１は、各シリンダ９内に往復動可能にそれぞれ挿嵌されている。各ピストン１１は、例えば給排通路４Ａ，４Ｂ側からシリンダポート１０を介してシリンダ９内に圧油が給排されることにより、それぞれのシリンダ９内を摺動変位（往復動）する。このときに、各ピストン１１は、摺動変位に基づいて、シリンダブロック８に対し回転軸５を中心とした回転力を発生させる。
【００４４】
各ピストン１１の軸方向の一端側（図１の右端側）は、後述する斜板１４に向けシリンダ９から突出すると共に、その突出端は球形部１１Ａとなっている。この球形部１１Ａには、後述のシュー１３が装着されている。各ピストン１１の外周面は、シリンダ９の内面である摺動面９Ａに対して摺動する摺動面１１Ｂとなっている。各ピストン１１の内部には、シリンダ９内の油液（作動油）が流通する第１の給油路１１Ｃが軸方向に延びるように形成されている。第１の給油路１１Ｃは、シリンダ９内の油液を、シュー１３に形成された第２の給油路１３Ｂを通じて当該シュー１３と斜板１４との摺動部位に、潤滑油として供給するものである。
【００４５】
弁板１２は、ケーシング２の蓋体４とシリンダブロック８との間に設けられている。弁板１２は、円板状に形成され、蓋体４に固着されている。弁板１２は、シリンダブロック８側となる一端面側（図１の右端面側）が、該シリンダブロック８の摺動面８Ａが摺動する摺動面１２Ａとなっている。弁板１２には、ピストン上死点と下死点を挟むように一対の給排ポート１２Ｂ，１２Ｃが形成されている。給排ポート１２Ｂ，１２Ｃは、シリンダ９と蓋体４の給排通路４Ａ，４Ｂとの間で油液が流通するものである。給排ポート１２Ｂ，１２Ｃの一端側（図１の右端側）は、摺動面１２Ａに開口し、シリンダポート１０を介してシリンダ９と連通している。給排ポート１２Ｂ，１２Ｃの他端側（図１の左端側）は、蓋体４の給排通路４Ａ，４Ｂと連通している。
【００４６】
シュー１３は、各ピストン１１の突出端側である球形部１１Ａに揺動自在に取付けられている。各シュー１３は、後述する斜板１４の摺動面１４Ａに対して摺動する摺動面１３Ａを有している。各シュー１３は、ピストン１１によって斜板１４の摺動面１４Ａに押付けられることにより、シリンダブロック８の回転に伴って当該摺動面１４Ａ上を環状の軌跡を描くように摺動する。
【００４７】
各シュー１３には、ピストン１１の第１の給油路１１Ｃに接続される第２の給油路１３Ｂが内部を貫通するように形成されている。第２の給油路１３Ｂは、第１の給油路１１Ｃからの油液が流通するもので、第２の給油路１３Ｂの一端側（図１の右端側）は、摺動面１３Ａに開口している。これにより、シリンダ９内の油液は、第１の給油路１１Ｃと第２の給油路１３Ｂとを介してシュー１３と斜板１４との摺動部位に供給される構成となっている。
【００４８】
斜板１４は、シリンダブロック８を挟んで弁板１２とは反対側の位置に、該シリンダブロック８と対向して設けられている。斜板１４は、その中心部に回転軸５挿通した状態で、ケーシング本体３の底部３Ｂとシリンダブロック８との間に斜めに（底部３Ｂの傾斜面３Ｃに沿って傾斜した状態で）配置されている。斜板１４は、シリンダブロック８と対向する面が、各シュー１３の摺動面１３Ａが摺動する摺動面１４Ａとなっている。
【００４９】
シュー押え１５は、各シュー１３をそれぞれ位置規制するためのものである。シュー押え１５は、リング状に形成されている。リテーナボール１６は、シリンダブロック８の一端部（図１の右端部）に嵌合されている。リテーナボール１６の外周面は、球面状となってシュー押え１５の内周面に嵌合している。押圧ばね１７は、シリンダブロック８内に位置してリテーナボール１６と該シリンダブロック８との間に設けられている。押圧ばね１７は、リテーナボール１６，シュー押え１５を介して、各シュー１３を斜板１４に向けて押圧する。これと共に、押圧ばね１７は、シリンダブロック８の摺動面８Ａを弁板１２に向けて押圧する。
【００５０】
次に、第１の実施の形態による油圧モータ１の作動について説明する。
【００５１】
油圧源（油圧ポンプ）から供給された圧油は、蓋体４に形成された供給通路となる給排通路４Ａに導かれる。給排通路４Ａに導かれた圧油は、弁板１２に形成された供給ポートとなる給排ポート１２Ｂ、シリンダブロック８のシリンダポート１０を通ってシリンダ９内に供給される。この結果、シリンダ９内の圧油はピストン１１を押圧し、該ピストン１１を介してシュー１３を斜板１４の摺動面１４Ａに押付ける。この押付け力の反力によってピストン１１がシリンダブロック８を回転させ、該シリンダブロック８と一体に回転軸５を回転駆動する。このとき、シリンダ９内に供給された圧油は、シリンダポート１０、弁板１２に形成された排出ポートとなる給排ポート１２Ｃ、蓋体４に形成された排出通路となる給排通路４Ｂを通じて、タンクに還流される。
【００５２】
次に、第１の実施の形態の特徴となる焼結合金により形成された摺動層２１（図２ないし図５参照）に就いて説明する。
【００５３】
即ち、油圧モータ１は、運転時に、「第１の部材」となるシリンダブロック８のシリンダ９と「第２の部材」となるピストン１１とが摺動する。これに加えて、「第１の部材」となる弁板１２と「第２の部材」となるシリンダブロック８とが摺動する。さらに、「第１の部材」となるシュー１３と「第２の部材」となる斜板１４とが摺動する。
【００５４】
この場合、第１組目の「第１の摺動面と第２の摺動面」について述べると、シリンダブロック８は、「第１の摺動面」となるシリンダ９の摺動面９Ａを有し、ピストン１１は、「第２の摺動面」となる摺動面１１Ｂを有し、シリンダ９の摺動面９Ａには「油路」となるシリンダポート１０が開口する構成となっている。第２組目の「第１の摺動面と第２の摺動面」について述べると、弁板１２は、「第１の摺動面」となる摺動面１２Ａを有し、シリンダブロック８は、「第２の摺動面」となる摺動面８Ａを有し、弁板１２の摺動面１２Ａには「油路」となる給排ポート１２Ｂ，１２Ｃが開口し、シリンダブロック８の摺動面８Ａには「油路」となるシリンダポート１０が開口する構成となっている。第３組目の「第１の摺動面と第２の摺動面」について述べると、シュー１３は、「第１の摺動面」となる摺動面１３Ａを有し、斜板１４は、「第２の摺動面」となる摺動面１４Ａを有し、シュー１３の摺動面１３Ａには、「油路」となる第２の給油路１３Ｂが開口する構成となっている。即ち、油圧モータ１の摺動部位となる「第１の摺動面と第２の摺動面」との摺動部位は、何れも「油路」を通じて油液（作動油）が供給される構成となっている。
【００５５】
第１の実施の形態の場合は、３組の「第１の摺動面と第２の摺動面」のうちの少なくとも１組の「第１の摺動面と第２の摺動面」を、次に説明するような構成としている。なお、以下の説明は、「第１の摺動面」の代表例として、弁板１２の摺動面１２Ａを用い、「第２の摺動面」の代表例として、シリンダブロック８の摺動面８Ａを用いて説明する。
【００５６】
第１の実施の形態の場合は、弁板１２の摺動面１２Ａとシリンダブロック８の摺動面８Ａとのうちの一方の摺動面、例えば弁板１２の摺動面１２Ａは、図２ないし図５に示すような焼結銅合金からなる摺動層２１が形成されている。即ち、弁板１２は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成すると共に、その表面となる摺動面１２Ａは、Ｃｕ（銅）およびＳｎ（スズ）を主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成の焼結銅合金からなる。なお、主成分（ＣｕおよびＳｎ）と残部の成分とを足すと１００重量％となる。ここで、残部の成分は、２〜６重量％（２重量％以上６重量％以下）のＣａＦ２（フッ化カルシウム）を必須成分とし、かつ、該ＣａＦ２の平均粒径を４０μｍ〜３５０μｍ（４０μｍ以上３５０μｍ以下）の範囲に規制している。この場合、焼結銅合金は、主成分であるＣｕとＳｎの重量％に対し、必須成分であるＣａＦ２を含む残部の成分の重量％を足すと、合計１００重量％となるものである。
【００５７】
これに対し、弁板１２の摺動面１２Ａとシリンダブロック８の摺動面８Ａとのうちの他方の摺動面、例えばシリンダブロック８の摺動面８Ａは、鉄鋼系材料の摺動層により構成している。具体的には、シリンダブロック８は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成され、窒化系の熱処理や浸炭系の熱処理を施すと共に、必要に応じて表面処理、被膜処理を施したものとしている。即ち、シリンダブロック８の摺動面８Ａは、上述のような銅合金からなる摺動層２１は形成していない。
【００５８】
ここで、一方の摺動面（弁板１２の摺動面１２Ａ）に摺動層２１として形成される焼結銅合金の残部の成分は、ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、Ｐｂ（鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｂｅ（ベリウム）、Ｐ（リン）、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓ（硫黄）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）のうちの少なくとも１つ以上の成分を含んだ組成とすることが好ましい。例えば、焼結銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）とすることができる。主成分のうちのＣｕは、５０重量％以上９０重量％以下であることが望ましい。一方、主成分に対する残りの成分、即ち、残部の成分は、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）のＮｉ、２〜６重量％（２重量％以上６重量％以下）のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成とすることができる。この場合も、主成分であるＣｕとＳｎの重量％に対し、必須成分であるＣａＦ２とＮｉを含む残部の成分の重量％を足すと、合計１００重量％となる。
【００５９】
より好ましくは、摺動層２１として形成される焼結銅合金の残部の成分は、ＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、ＰｂとＮｉとを必須成分とする。例えば、焼結銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）とすることができる。一方、主成分に対する残りの成分、即ち、残部の成分は、１〜３重量％（１重量％以上３重量％以下）のＰｂ、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）のＮｉ、２〜６重量％（２重量％以上６重量％以下）のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成とすることができる。この場合も、主成分であるＣｕとＳｎの重量％に対し、必須成分であるＣａＦ２とＮｉとＰｂを含む残部の成分の重量％を足すと、合計１００重量％となる。
【００６０】
さらに、焼結銅合金中に含まれるＣａＦ２は、粒径が４０μｍ〜３５０μｍ（４０μｍ以上３５０μｍ以下）の範囲のものが９０〜１００重量％（９０重量％以上１００重量％以下）となるように規制する。この場合、ＣａＦ２の粒径の規制は、例えば、ＣａＦ２の粉を篩に掛けて管理することができる。
【００６１】
このような焼結銅合金からなる摺動層２１は、粉末冶金により製造する。具体的な製造方法について述べると、まず、ＣｕおよびＳｎを主成分とした焼結銅合金の原料を機械的に混合し、均一な混合粉を作製する。混合粉の金属組成は、残部の必須成分であるＣａＦ２の他、必要に応じて、粉末冶金で製造可能なＰｂ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ等の単体またはこれらの合金の１種以上を添加してもよい。ただし、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗについては、効果を期待する成分ではなく添加可能な成分であり、相手材を傷付けない程度の重量％であれば添加してもよい。Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗの合計は、５重量％未満、即ち、０重量％以上５重量％未満であることが望ましい。
【００６２】
混合粉は、例えば弁板１２の摺動面１２Ａの形状に対応する成形型に入れ、０．５〜５ＭＰａ（０．５ＭＰａ以上５ＭＰａ以下）の圧力で成形することにより、焼結前の摺動層２１に対応する成形体を形成する。この成形体は、ＣＩＰ（冷間静水圧加圧）を用いて成形してもよい。一方、焼結銅合金の摺動層２１が表面に形成される母材は、例えば鋼材を弁板１２の形状に形成（加工）した後、表面にＣｕをメッキする。Ｃｕメッキした鋼材（母材）に上記成形体を載置し、還元ガス雰囲気の焼結炉にて、５００〜９００℃（５００℃以上９００℃以下）まで温度を上げ、０．５〜４時間（０．５時間以上４時間以下）、所定の温度で保持する。これにより、成形体が焼結すると同時に、成形体がＣｕをメッキした鋼材（母材）に拡散接合される。この結果、表面に焼結銅合金からなる摺動層２１が形成された部材（弁板１２）を製作することができる。
【００６３】
焼結時には、加圧をすることが望ましく、加圧した場合には、焼結銅合金と母材との密着性を向上することができる。別の製作方法としては、カーボンモールドにＣｕをメッキした鋼材（母材）を置き、その上に混合粉を詰めて焼結を行う。この場合、混合粉はカーボンピン等で加圧する。
【００６４】
焼結方法は、加熱による焼結の他、ホットプレス（加熱＋加圧）、通電焼結、プラズマ焼結等の方法を採用してもよい。このような焼結方法を用いれば、相対密度９５％以上の摺動層２１を製作することができる。さらに、ＨＩＰ（熱間静水圧加圧）等を用いて相対密度を上げることも可能である。
【００６５】
なお、一般的に粉末冶金により製造された焼結部材は、５００μm以上の巣やピンホールを欠陥として扱い、量産品質管理が行われる。
【００６６】
次に、ＣｕおよびＳｎを主成分とする銅合金の成分について説明する。主成分であるＳｎは、焼結時にＣｕに拡散して焼結を促進して青銅合金を形成する成分となる。Ｓｎは、５〜１５重量％（５重量％以上１５重量％以下）の範囲で含有するのが一般的である。この含有量が少ないと、焼結性が不十分となって組織の機械的強度が低下する他、鋼材上のＣｕメッキとの拡散接合が進まず、十分な接合強度を得られない可能性がある。一方、含有量が多いと、偏析およびポアーが生じて組織が脆弱化する虞があり、機械的強度の低下、摺動特性の悪化に繋がる可能性がある。
【００６７】
残部の成分であるＰｂの含有量については、１０重量％を超えると焼結時に溶融して湯引けの巣を発生させ、強度低下の原因となる虞がある。そこで、Ｐｂは、例えば０〜１０重量％（０重量％以上１０重量％以下）とすることができる。残部の成分であるＮｉの含有量については、機械的強度を付与する機能があるが、２重量％未満では効果が発現せず、８重量％以上入れると、機械的強度が上昇しなくなる。１５重量％以上を上回ると、固融するための融点が上昇し、焼結温度を上げて焼結する必要がある。そこで、Ｎｉは、例えば１５重量％未満、即ち、０重量％以上１５重量％未満、具体的には、２重量％以上１５重量％未満、より具体的には、２重量％以上８重量％未満とすることができる。
【００６８】
まとめると、例えば、主成分は、Ｃｕ：５０重量％よりも大きく９３重量％以下、Ｓｎ：５重量％以上１５重量％以下とすることができる。残部の成分は、ＣａＦ２：２重量％以上６重量％以下、Ｐｂ：０重量％以上１０重量％以下、Ｎｉ：０重量％以上１５重量％未満、その他の残部の成分：０重量％以上５重量％未満とすることができる。即ち、全てを加えると、合計１００重量％とすることができる。
【００６９】
図２および図３は、このようにして製作した銅合金の表面、即ち、摺動層２１として形成された焼結銅合金の表面を模式的に示している。図４および図５は、その断面を模式的に示している。なお、図２および図４は、仕上げ加工後の銅合金を示し、図３および図５は、馴染み（ならし）運転後の銅合金を示している。
【００７０】
これら図２ないし図５において、符号２２が付された梨子地模様の部位はＣｕを示し、符号２３が付された黒塗り部位はＣａＦ２の粒子を示し、符号２４が付された白塗り（紙面の色）の部位は、銅合金の表面からＣａＦ２が脱落することにより形成された空孔を示している。図２ないし図５では、銅合金のマトリックス中に平均粒径が４０μm〜３５０μmのＣａＦ２粒子２３が粒状に均一に分散した組織となっている。
【００７１】
図２および図４に示す仕上げ加工後の銅合金は、焼結後、その表面に旋削、研磨、ラップ等による仕上げ加工が施されたものである。この仕上げ加工により、その表面は、ＣａＦ２の粒子２３が脱落し空孔２４が形成された箇所と、脱落せずに残存した箇所が混在した状態になる。一方、図４に示すように、表面以外の内部のＣａＦ２粒子２３は、脱落せずに内部に分散し介在する。このため、銅合金の強度は低下せず、表面の脱落した箇所（空孔２４）のみが油溜として作用する。これにより、銅合金の強度を確保しつ、耐焼き付き性を向上させることが可能になる。表面の脱落せずに残存しているＣａＦ２粒子２３は、固体潤滑剤として作用するため、残存した場合においても、耐焼付き性を向上させる効果を発揮する。
【００７２】
図３および図５に示す馴染み運転後の銅合金は、３０分程度の馴染み（ならし）運転を行った後のものである。運転により銅合金の表面に摺動抵抗が加わり、ＣａＦ２の粒子２３が、図２および図４に示す表面状態よりもさらに脱落し、油溜となる空孔２４が増大する。これにより、耐焼き付き性がさらに向上した表面状態になっていることが分かる。この場合、摺動層２１の銅合金、即ち、ＣｕおよびＳｎを主成分とした第１の実施の形態の銅合金は、モース硬度が４〜５程度であるのに対して、ＣａＦ２の粒子２３は、銅合金と同程度のモース硬度４である。ただし、ＣａＦ２の粒子２３は、脆く破壊されやすい粒子であるため、運転時に脱落したＣａＦ２の粒子２３は、摺動層２１の銅合金を実質的に傷付けることなく排出される。摺動相手材料は、モース硬度５〜７程度の鋳鉄や鋼等の鉄鋼系材料であり、ＣａＦ２の粒子２３より高硬度なため、摺動相手材料を実質的に傷付けることなく排出される。
【００７３】
次に、第１の実施の形態による焼結銅合金の摺動層２１の効果を確認するために行った試験について説明する。
【００７４】
まず、焼結銅合金を摺動層２１として形成した弁板１２を組み込んだ実機の油圧モータ１を用いて、焼付き試験を実施した。この試験に用いた弁板１２の摺動層２１となる焼結銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％の組成とした。残部の成分は、３重量％のＣａＦ２、１〜３重量％のＰｂ、４〜６重量％のＮｉを必須成分として含んだ組成とした。ＣａＦ２の平均粒径を、それぞれ５０μm、１００μm、２８０μmに調整した３つの弁板１２のそれぞれについて、焼付き試験を行った。なお、弁板１２の摺動相手となるシリンダブロック８の表面は、鉄鋼系材料の摺動層とした（焼結銅合金の摺動層は形成されていない）。
【００７５】
焼付き試験は、弁板１２とシリンダブロック８の摺動面圧を通常より高くした油圧モータ１で行った。即ち、回転数一定の条件で、モータ駆動圧力を徐々に上昇させ、弁板１２とシリンダブロック８との摺動部位からの漏れ量が急激に上昇したときの圧力を、焼付き限界値として評価した。具体的には、前述の特許文献１による技術（従来技術）で製作したＣａＦ２を含まない焼結銅合金の弁板と比較した。
【００７６】
図６にその試験結果を示す。焼付き限界値は、従来技術と比較して、ＣａＦ２の平均粒径が５０μm、１００μm、２８０μmのいずれの場合においても、従来技術以上の焼付き限界値が得られることが確認できた。
【００７７】
次に、上述した実機モータの試験の結果から、従来技術と同等以上の焼付き限界値が得られるＣａＦ２の重量％および粒径範囲を把握するために、要素試験（焼付き限界試験）を実施した。この焼付き限界試験は、試験圧力一定の条件で１５分摺動させた後、分解して摺動面を確認する。問題なければ０．５ＭＰａずつ試験圧力を上昇させる。摺動材が相手材に移着した試験圧力を焼付限界点とし評価した。焼付き限界試験の試験条件は、以下の通りである。
【００７８】
試験機：ＪＩＳ定速型摩擦試験機（ＪＩＳ  Ｄ４３１１）
摺動板ライニング：外径Φ９７ｍｍ×内径Φ５４ｍｍ
摺動部面積：５１ｃｍ２
相手材：ＦＣＤ
摺速：１０．８ｍ／sec
試験圧力：０．５ＭＰａから０．５ＭＰａずつ試験機のシリンダ圧力を上昇（各圧力で１５分運転）
油温：５０℃
潤滑油：油圧作動油（ＶＧ４６）
【００７９】
まず、ＣａＦ２の重量％を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる２種類を用意した。一方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、４〜６重量％のＮｉ、２〜３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２）とした。
【００８０】
他方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、１〜３重量％のＰｂ、４〜６重量％のＮｉ、１〜６重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２）とした。なお、いずれも（一方の銅合金も他方の銅合金も）、ＣａＦ２の平均粒径は、１００μmに調整した。
【００８１】
図７にその試験結果を示す。この試験結果は、図６に示す実機モータでの焼付き試験におけるＣａＦ２の平均粒径が１００μmの弁板１２の従来技術比が１．８倍であるので、同一組成で同一平均粒径（ＣａＦ２が３重量％で平均粒径が１００μm）の要素試験データの値を従来技術比で同等（１．８倍）として整理した。
【００８２】
Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２およびＣｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の両組成において、ＣａＦ２が３重量％以下の場合、上述した銅合金表面の油溜効果が徐々に少なくなり、焼付き限界値についても徐々に低下する傾向があることが確認できた。従来技術と比較すると、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の組成の方が焼付き限界が低い結果であるが、両組成ともにＣａＦ２が２重量％以上であれば従来技術同等以上の焼付き限界値であることが確認できた。
【００８３】
次に、ＣａＦ２の平均粒径を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる２種類を用意した。一方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、４〜６重量％のＮｉ、３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２）とした。
【００８４】
他方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、１〜３重量％のＰｂ、４〜６重量％のＮｉ、３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２）とした。
【００８５】
図８に試験結果を示す。この試験結果も、図６に示す実機モータでの焼付き試験におけるＣａＦ２の平均粒径が１００μmの弁板１２の従来技術比が１．８倍であるので、同一組成で同一平均粒径（ＣａＦ２が３重量％で平均粒径が１００μm）の要素試験データの値を従来技術比で同等（１．８倍）として整理した。Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２の組成の場合、平均粒径が４０μm未満のとき、および３５０μmを超えるときに焼付き限界が急激に低下する結果であった。これに対し、平均粒径が４０〜３５０μmの範囲では焼付き限界が従来技術同等以上であることが確認できた。
【００８６】
Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の組成の場合、平均粒径１００μmにおいて従来技術比１．２倍の焼付き限界であったが、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２の組成の実機モータによる焼付き試験および要素試験結果より推測すると、平均粒径が４０〜３５０μmの範囲では焼付き限界が急激に低下することはないと考えられる。従って、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２およびＣｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の両組成において、ＣａＦ２の平均粒径が４０〜３５０μmの範囲では、従来技術と同等以上の焼付き限界値を得ることが可能であると考えられる。
【００８７】
以上のことより、焼付き試験（要素試験）の結果をまとめると、ＣａＦ２を２重量％以上、平均粒径を４０〜３５０μmの範囲で管理することにより、耐焼付き性を従来技術と同等以上とすることが可能である。
【００８８】
次に、エロージョン摩耗量についても、ＣａＦ２の重量％および粒径範囲を把握するために、要素試験（エロージョン試験）を行った。
【００８９】
エロージョン試験は、超音波式エロージョン試験機を用いて発振ホーンの先端に試料を付け、水流を試料に当てながら超音波を発振し、試料の重量変化を測定した。即ち、超音波を発信すると、試料面にキャビテーションが発生し、ライニング部の脱落が発生する。この状態で、１時間後と２時間後の試料の重量を測定し、試験片の重量減少量を求め、これをエロージョン摩耗量とした。エロージョン試験の試験条件は、以下の通りである。
【００９０】
試験機：超音波式エロージョン試験機
試験片：外径１８ｍｍ×厚さ１０ｍｍ(ライニング厚み  １ｍｍ)
発振周波数：２０ｋＨｚ
振幅：±３７μm
水温：５０℃
【００９１】
試験結果は、１時間後と２時間後の試験片重量の減少量を、特許文献１の技術で製作したＣａＦ２を含まない銅合金の試験結果との比較で評価した。縦軸には、試験片の摩耗量と従来技術との比較を示した従来技術比をプロットした。
【００９２】
まず、ＣａＦ２の重量％を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる２種類を用意した。一方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、４〜６重量％のＮｉ、２〜３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２）とした。
【００９３】
他方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、１〜３重量％のＰｂ、４〜６重量％のＮｉ、１〜６重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２）とした。なお、いずれも（一方の銅合金も他方の銅合金も）、ＣａＦ２の平均粒径は、１００μmに調整した。
【００９４】
図９に試験結果を示す。Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２およびＣｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の両組成において、ＣａＦ２が少なくなるに従い、エロージョン摩耗量が少なくなる傾向であった。エロージョン摩耗量は、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２の組成の方が多い結果であったが、ＣａＦ２が６重量％以下であれば、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なくなることが確認できた。
【００９５】
次に、ＣａＦ２の平均粒径を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる２種類を用意した。一方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、４〜６重量％のＮｉ、３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２）とした。
【００９６】
他方の銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、この主成分のうちのＳｎは、１１〜１３重量％とした。主成分に対する残部の成分は、１〜３重量％のＰｂ、４〜６重量％のＮｉ、３重量％のＣａＦ２を必須成分として含んだ組成（Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２）とした。
【００９７】
図１０に試験結果を示す。Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２の組成において、ＣａＦ２の平均粒径が大きくなるに従い、エロージョン摩耗量が少なくなる傾向であった。エロージョン摩耗量は、Ｃｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-Ｐｂ-ＣａＦ２の方がＣｕ-Ｓｎ-Ｎｉ-ＣａＦ２の組成より多い結果であったが、ＣａＦ２の平均粒径が４０μm以上であれば、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なくなることが確認できた。
【００９８】
エロージョン試験（要素試験）の結果をまとめると、ＣａＦ２を６重量％以下、平均粒径を４０μm以上にすることで、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なく、機械的強度が従来技術と同等以上となることが分かった。
【００９９】
以上のモータ焼付き試験、および要素試験（焼付き限界試験とエロージョン試験）の結果をまとめると、ＣａＦ２を２〜６重量％（２重量％≦ＣａＦ２の含有割合≦６重量％）、平均粒径を４０〜３５０μm（４０μm≦ＣａＦ２の平均粒径≦３５０μm）の範囲にすることで、従来技術と同等以上の耐焼付き性および、機械的強度を両立することができることが分かった。
【０１００】
特に、ＣｕおよびＳｎを主成分とし、残部の成分にＣａＦ２を必須成分とすることに加えて、ＰｂとＮｉとを必須成分とすることにより、より高いレベルで耐焼付き性と機械的強度を両立できることを確認できた。この場合、ＣａＦ２は、粒径が４０μm〜３５０μmの範囲で、ＣａＦ２の全重量に対して粒径が９０重量％以上１００重量％以下となるように管理する。これにより、銅合金の製造工程で欠陥として扱われる５００μm以上の巣などの不良による空孔２４との判別が可能となり、量産品質管理が容易な銅合金を提供することができる。
【０１０１】
さらに、従来技術では、Ｐｂを１０重量％程度含有させることにより耐焼付き性を向上させたものがあるが、第１の実施の形態では、耐焼付き性を向上させるためにＣａＦ２を配合したので、Ｐｂの重量％を減らすことができる。しかも、ＣａＦ２を配合したことにより、機械的強度を向上させることもできる。これにより、第１の実施の形態では、Ｐｂを３重量％以下まで低減しても、従来技術と同等以上の耐焼付き性および機械的強度を得ることができる。このため、近年の環境保全の観点から各種工業製品に含まれるＰｂ等の環境負荷物質の含有を禁止するあるいは減少させる動きにも対応可能である。
【０１０２】
以上のように、第１の実施の形態によれば、一方の摺動面の摺動層２１として形成される焼結銅合金は、ＣｕおよびＳｎを主成分とする銅合金で、かつ、残部の成分の必須成分としてＣａＦ２を含んだ組成のものとしている。この場合、ＣａＦ２は、２重量％以上６重量％以下（２重量％≦ＣａＦ２の含有割合≦６重量％）、かつ、平均粒径４０μｍ以上３５０μｍ以下（４０μｍ≦ＣａＦ２の平均粒径≦３５０μｍ）に規制している。これにより、内部（銅合金中）に介在するＣａＦ２粒子２３により、機械的強度（材料強度、耐エロージョン摩耗性）を確保することができる。しかも、表面（摺動面）に介在するＣａＦ２粒子２３は、表面から脱落することによりその表面に空孔２４が形成され、当該空孔２４が油溜として作用する。一方、その表面に残存したＣａＦ２粒子２３は、相手面との間で固体潤滑剤として作用する。これにより、耐焼付き性を確保することができる。
【０１０３】
なお、ＣａＦ２が２重量％未満の場合には、表面に介在するＣａＦ２粒子２３が少なくなる。このため、ＣａＦ２粒子２３の脱落（空孔２４）による油溜の作用と、表面に残存するＣａＦ２粒子２３の固体潤滑剤としての作用とが低下し、耐焼付き性を確保しにくくなる虞がある。一方、ＣａＦ２を増大すると、油溜と個体潤滑剤の増大による耐焼付き性の向上を図ることができる。ただし、ＣａＦ２が６重量％を超えた場合には、靭性の低いＣａＦ２が増大することとＣａＦ２の粒界が多くなることとが相まって、耐エロージョン摩耗性が低下する（摩耗が増大する）虞がある。
【０１０４】
ＣａＦ２が２〜６重量％であっても、例えば、その平均粒径が４０μｍ未満の場合は、摺動層２１の表面にＣａＦ２と金属（銅）との粒界が多くなり、耐エロージョン摩耗性が低下する（摩耗が増大する）虞がある。一方、ＣａＦ２の平均粒径が３５０μｍを超えると、例えばＣａＦ２粒子２３の脱落による空孔２４の個数が減り、耐焼付き性が低下する虞がある。
【０１０５】
これに対し、第１の実施の形態によれば、ＣａＦ２は、２〜６重量％、かつ、平均粒径４０μｍ〜３５０μｍに規制しているので、摺動層２１の内部と表面にバランス良くＣａＦ２粒子２３を分布させることができ、耐焼付き性の確保と機械的強度（耐エロージョン摩耗性）の確保とを両立できる。
【０１０６】
第１の実施の形態によれば、摺動層２１として形成される焼結銅合金の残部の成分に、必須成分のＣａＦ２の他、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも１つ以上の成分を含んだ組成としている。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できる。
【０１０７】
例えば、Ｐｂを含む組成とした場合は、銅合金の固溶限を超えた量のＰｂ成分がマトリックス中に分散する。これにより、摺動時に焼付きが発生するような状態（表面温度がＰｂの融点より高い状態）になったときに、摺動面近傍のＰｂが溶け出して、焼付きの抑制を図ることができる。この結果、ＣａＦ２による耐焼付き性向上の効果に加え、Ｐｂによる焼付き抑制効果を得られるため、両者の相乗効果により、さらなる耐焼付き性の向上を図ることができる。
【０１０８】
例えば、Ｐｂを含まず、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも何れかを含む組成とした場合には、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。例えば、主成分は、Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）のＳｎを含む組成とし、残部の成分は、ＣａＦ２に加えて、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）のＮｉを含む組成とすることができる。
【０１０９】
さらに、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗのうちの少なくとも何れかに加えＰｂを含む組成とした場合には、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。例えば、主成分は、Ｃｕに加えて、１１〜１３重量％（１１重量％以上１３重量％以下）のＳｎを含む組成とし、残部の成分は、ＣａＦ２に加えて、１〜３重量％（１重量％以上３重量％以下）のＰｂと、４〜６重量％（４重量％以上６重量％以下）のＮｉを含む組成とすることができる。
【０１１０】
第１の実施の形態によれば、摺動層２１として形成される焼結銅合金の残部の成分は、ＣａＦ２とＰｂとＮｉを必須成分とし、焼結銅合金中に含まれるＣａＦ２は、粒径が４０μｍ以上３５０μｍ以下（４０μｍ≦粒径≦３５０μｍ）の範囲で、ＣａＦ２の全重量に対して９０重量％以上１００重量％以下（９０重量％≦所定粒径のもの含有割合≦１００重量％）となるように規制する。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できることに加え、量産時の品質管理を向上することができる。
【０１１１】
即ち、Ｐｂを必須成分とすることにより焼付きの抑制を図ることができると共に、Ｎｉを必須成分とすることにより機械的強度の向上を図ることができる。さらに、ＣａＦ２の粒径管理を、４０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲のものが９０重量％以上１００重量％以下となるように管理することより、摺動層２１の表面にＣａＦ２の脱落により３５０μｍを超える大きさの空孔２４が形成されることを抑制することができる。これにより、焼結合金の欠陥として扱われる５００μｍ以上の巣やピンホールとＣａＦ２の脱落による空孔２４との判別が容易になり、量産時の品質管理の向上を図ることができる。
【０１１２】
第１の実施の形態によれば、第１の部材となる弁板１２と第２の部材となるシリンダブロック８との互いに摺動する摺動面の一方、即ち、弁板１２の摺動面１２Ａに、上述の焼結銅合金からなる摺動層２１を形成している。これにより、弁板１２とシリンダブロック８との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、従来技術と比較して、油圧モータ１をより高回転、高圧力で使用することが可能になり、油圧モータ１の小型化、高出力化を図ることができる。さらに、耐焼付き性の向上に伴い、摺動部位の面圧を上げることも可能になる。これにより、摺動部位からのリーク量を低減することができ、高効率化を図ることもできる。
【０１１３】
なお、上述の図６に結果を示す実機試験は、弁板１２の摺動面１２Ａとシリンダブロック８の摺動面８Ａとのうちの一方の摺動面、即ち、弁板１２の摺動面１２Ａに、焼結銅合金からなる摺動層２１を形成した油圧モータ１を用いて行った。しかし、これに限らず、焼結銅合金からなる摺動層２１は、シリンダ９の摺動面９Ａとピストン１１の摺動面１１Ｂとのうちの一方の摺動面、シュー１３の摺動面１３Ａと斜板１４の摺動面１４Ａとのうちの一方の摺動面に形成してもよい。
【０１１４】
上述の焼結銅合金からなる摺動層２１を、シリンダ９の摺動面９Ａとピストン１１の摺動面１１Ｂとのうちの一方の摺動面に形成した場合は、シリンダ９とピストン１１との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、この面からも、油圧モータ１の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【０１１５】
上述の焼結銅合金からなる摺動層２１を、シュー１３の摺動面１３Ａと斜板１４の摺動面１４Ａとのうちの一方の摺動面に形成した場合は、各シュー１３と斜板１４との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、この面からも、油圧モータ１の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【０１１６】
次に、図１１および図１２は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機の摺動面に焼結銅合金からなる摺動層を形成したことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第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。
【０１１７】
図中、３１は可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機のケーシングを示し、該ケーシング３１は、中空に形成されている。即ち、ケーシング３１は、一端側（図１１および図１２の右端側）が底部３２Ａとなった段付筒状のケーシング本体３２と、該ケーシング本体３２の他端側（図１１および図１２の左端側）を閉塞するようにケーシング本体３２に設けられた蓋体３３とにより構成されている。
【０１１８】
ケーシング３１のケーシング本体３２には、底部３２Ａから軸方向に離間した位置に、アクチュエータ取付部３２Ｂが設けられている。アクチュエータ取付部３２Ｂは、ケーシング本体３２の径方向外側へと突出している。アクチュエータ取付部３２Ｂ内には、後述の傾転アクチュエータ３７等が設けられている。一方、ケーシング３１の蓋体３３には、一対の給排通路３３Ａ，３３Ｂが形成されている。
【０１１９】
ケーシング３１には、蓋体３３とケーシング本体３２とにわたって、第１の給油路３１Ａが形成されている。この第１の給油路３１Ａは、蓋体３３の給排通路３３Ａに接続され、該給排通路３３Ａの油液（作動油）が流通するものである。第１の給油路３１Ａは、給排通路３３Ａ内の油液を、後述の斜板支持部材３５に形成された第２の給油路３５Ｂを通じて当該斜板支持部材３５と斜板３４との摺動部位に潤滑油として供給するものである。
【０１２０】
斜板３４は、ケーシング３１内に傾転可能に設けられている。斜板３４は、ケーシング本体３２の底部３２Ａ側に、後述の斜板支持部材３５を介して取付けられている。ここで、斜板３４は、斜板本体３４Ａと、該斜板本体３４Ａの表面側に固定して設けられ摺動面３４Ｂが形成された平滑板３４Ｃとにより構成されている。斜板３４は、シリンダブロック８側となる一端面側（図１１および図１２の左端面側）、即ち、平滑板３４Ｃの摺動面３４Ｂに、各シュー１３が摺動する構成となっている。
【０１２１】
斜板３４は、容量可変部を構成するもので、斜板３４（斜板本体３４Ａ）の背面側となる他端面側（図１１および図１２の右端面側）は、凸湾曲面状の摺動面３４Ｄが形成されている。摺動面３４Ｄは、斜板支持部材３５の各傾転摺動面３５Ａ上に傾転可能に摺動する構成となっている。斜板３４は、後述の傾転アクチュエータ３７により斜板支持点を傾転中心として傾転駆動されるものである。
【０１２２】
斜板支持部材３５は、ケーシング本体３２の底部３２Ａに設けられている。斜板支持部材３５は、回転軸５の周囲に位置して斜板３４の裏面側に配置され、ケーシング本体３２の底部３２Ａに固定されている。斜板支持部材３５には、斜板３４を傾転可能に支持するため、斜板３４の摺動面３４Ｄと摺動する一対の傾転摺動面３５Ａが、凹湾曲面状の摺動面として形成されている。これら各傾転摺動面３５Ａは、回転軸５を挟んで左，右（または、上，下）に離間している。
【０１２３】
斜板支持部材３５には、ケーシング３１の第１の給油路３１Ａに接続される第２の給油路３５Ｂが形成されている。第２の給油路３５Ｂは、第１の給油路３１Ａからの油液が流通するもので、第２の給油路３５Ｂの一端側（図１１の左端側）は、傾転摺動面３５Ａに開口している。これにより、シリンダポート１０から吐出され蓋体３３の給排通路３３Ａを流通する油液の一部が、第１の給油路３１Ａと第２の給油路３５Ｂとを介して斜板３４と斜板支持部材３５との摺動部位、即ち、斜板３４の摺動面３４Ｄと斜板支持部材３５の傾転摺動面３５Ａとの間に供給される構成となっている。
【０１２４】
傾転レバー３６は、斜板３４の側部に一体に形成されている。傾転アクチュエータ３７は、ケーシング本体３２のアクチュエータ取付部３２Ｂ内に設けられている。傾転アクチュエータ３７は、図示しないレギュレータからの傾転制御圧が給排されることにより、傾転レバー３６と一緒に斜板３４を傾転駆動するものである。
【０１２５】
第２の実施の形態の場合は、運転時に、シリンダブロック８のシリンダ９とピストン１１とが摺動し、弁板１２とシリンダブロック８とが摺動し、シュー１３と斜板１４とが摺動する。これに加えて、斜板３４が傾転駆動されることに伴って、「第１の部材」となる斜板支持部材３５に対し「第２の部材」となる斜板３４が摺動変位する。この場合、斜板支持部材３５は、「第１の摺動面」となる傾転摺動面３５Ａを有し、斜板３４は、「第２の摺動面」となる摺動面３４Ｄを有し、斜板支持部材３５の傾転摺動面３５Ａには、「油路」となる第２の給油路３５Ｂが開口する構成となっている。
【０１２６】
第２の実施の形態の場合は、４組の「第１の摺動面と第２の摺動面」のうちの少なくとも１組の「第１の摺動面と第２の摺動面」を、例えば、「斜板支持部材３５の傾転摺動面３５Ａと斜板３４の摺動面３４Ｄ」とする。この場合、斜板支持部材３５の傾転摺動面３５Ａと斜板３４の摺動面３４Ｄとのうちの一方の摺動面に、前述した第１の実施の形態と同様の摺動層２１を形成している。
【０１２７】
第２の実施の形態は、上述の如き斜板支持部材３５の傾転摺動面３５Ａと斜板３４の摺動面３４Ｄとのうちの一方の摺動面に摺動層２１を形成するもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。
【０１２８】
特に、第２の実施の形態の場合は、斜板支持部材３５と斜板３４との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、上述した第１の実施の形態と同様に、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【０１２９】
次に、図１３は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、可変容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機の摺動面に焼結銅合金からなる摺動層を形成したことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第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。
【０１３０】
図中、４１は可変容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機のケーシングを示し、該ケーシング４１は、中空な略筒状に形成されている。ケーシング４１のヘッド側端面（図１３の左側端面）には、その開口を塞ぐように、後述のヘッドカバー５１が固着されている。
【０１３１】
回転軸４２は、ケーシング４１内に一対の軸受４３を介して回転可能に設けられている。回転軸４２の先端には、ドライブディスク４２Ａが一体的に設けられている。
【０１３２】
シリンダブロック４４は、ケーシング４１内に設けられている。シリンダブロック４４は、後述のピストン４９を介して回転軸４２と共に回転するものである。ここで、シリンダブロック４４には、中心軸線に沿ってセンタシャフト挿通穴４４Ａが穿設されている。シリンダブロック４４は後述する弁板５０側の端面が、凹球面状の摺動面（切換摺動面）４４Ｂとなっている。シリンダブロック４４には、後述するシリンダ４５がシリンダポート４６と共に形成されている。
【０１３３】
複数のシリンダ４５は、シリンダブロック４４にそれぞれ形成（穿設）されている。各シリンダ４５は、シリンダブロック４４の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック４４の軸方向に延びている。各シリンダ４５の一端側（図１３の右端側）は、シリンダブロック４４の端面に開口している。各シリンダ４５の他端側（図１３の左端側）には、シリンダポート４６が形成されている。各シリンダ４５の内面は、後述するピストン４９の摺動面４９Ｂが摺動する摺動面４５Ａとなっている。シリンダポート４６は、各シリンダ４５に対応した位置で、シリンダブロック４４の摺動面４４Ｂに開口するように形成（穿設）されている。シリンダポート４６は、後述する弁板５０の給排ポート５０Ｄ，５０Ｅと間欠的に連通する。
【０１３４】
センタシャフト４７は、シリンダブロック４４のセンタリングを行うためにセンタシャフト挿通穴４４Ａに挿通されている。センタシャフト４７の一端側（図１３の右端側）は、球形部４７Ａを介してドライブディスク４２Ａに対し揺動自在に連結されている。センタシャフト４７の他端は、後述する弁板５０の中央孔５０Ａに導入されている。ばね４８は、シリンダブロック４４内に位置して該シリンダブロック４４とセンタシャフト４７との間に張設されている。ばね４８は、シリンダブロック４４に弁板５０への初期荷重を与えている。
【０１３５】
複数のピストン４９は、シリンダブロック４４の各シリンダ４５内に往復動可能にそれぞれ挿嵌されている。各ピストン４９の一端側となる突出端には、球形部４９Ａが設けられている。球形部４９Ａは、ドライブディスク４２Ａに揺動自在に支持（連結）されている。各ピストン４９の外周面は、シリンダ４５の内面である摺動面４５Ａに対して摺動する摺動面４９Ｂとなっている。
【０１３６】
弁板５０は、シリンダブロック４４と後述するヘッドカバー５１との間に設けられている。弁板５０は、中央位置に中央孔５０Ａが形成されている。弁板５０は、シリンダブロック４４側となる一端面側（図１３の右端面側）が、該シリンダブロック４４の摺動面４４Ｂが摺動する凸円弧状の摺動面５０Ｂとなっている。弁板５０の他面側は、凸湾曲面状の摺動面５０Ｃが形成されている。摺動面５０Ｃは、ヘッドカバー５１の傾転摺動面５１Ａ上に傾転可能に摺動する。弁板５０は、シリンダブロック４４と共に、後述の傾転アクチュエータ５２により弁板支持点を傾転中心として傾転駆動されるものである。
【０１３７】
弁板５０には、ピストン上死点と下死点を挟むように一対の給排ポート５０Ｄ，５０Ｅが形成されている。給排ポート５０Ｄ，５０Ｅは、ヘッドカバー５１に設けられた給排通路（図示せず）とシリンダ４５との間で油液（作動油）が流通するものである。給排ポート５０Ｄ，５０Ｅの一端側（図１３の右端側）は、摺動面５０Ｂに開口し、シリンダポート４６を介してシリンダ４５と連通している。給排ポート５０Ｄ，５０Ｅの他端側（図１３の左端側）は、摺動面５０Ｃに開口し、ヘッドカバー５１の給排通路と連通している。
【０１３８】
ヘッドカバー５１は、ケーシング４１のヘッド側端面に設けられ、弁板支持部材となっている。ヘッドカバー５１は、弁板５０側となる一端側に、弁板５０の摺動面５０Ｃと摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面５１Ａが形成されている。ヘッドカバー５１には、弁板５０と共にシリンダブロック４４を傾転駆動する傾転アクチュエータ５２が設けられている。
【０１３９】
第３の実施の形態の場合は、運転時に、「第１の部材」となるシリンダブロック４４のシリンダ４５と「第２の部材」となるピストン４９とが摺動し、「第１の部材」となる弁板５０と「第２の部材」となるシリンダブロック４４とが摺動する。これに加えて、弁板５０がシリンダブロック４４と共に傾転駆動されることに伴って、「第１の部材」となる弁板５０が「第２の部材」となるヘッドカバー５１に対して摺動変位する。
【０１４０】
この場合、シリンダブロック４４は、「第１の摺動面」となるシリンダ４５の摺動面４５Ａを有し、ピストン４９は、「第２の摺動面」となる摺動面４９Ｂを有し、シリンダ４５の摺動面４５Ａには「油路」となるシリンダポート４６が開口する構成となっている。弁板５０は、「第１の摺動面」となる摺動面５０Ｂを有し、シリンダブロック４４は、「第２の摺動面」となる摺動面４４Ｂを有し、弁板５０の摺動面５０Ｂには「油路」となる給排ポート５０Ｄ，５０Ｅが開口し、シリンダブロック４４の摺動面４４Ｂには「油路」となるシリンダポート４６が開口する構成となっている。弁板５０は、「第１の摺動面」となる摺動面５０Ｃを有し、ヘッドカバー５１は、「第２の摺動面」となる傾転摺動面５１Ａを有し、弁板５０の摺動面５０Ｃには、「油路」となる給排ポート５０Ｄ，５０Ｅが開口する構成となっている。
【０１４１】
第３の実施の形態の場合は、３組の「第１の摺動面と第２の摺動面」のうちの少なくとも１組の「第１の摺動面と第２の摺動面」を、例えば、「弁板５０の摺動面５０Ｃとヘッドカバー５１の傾転摺動面５１Ａ」とする。この場合、弁板５０の摺動面５０Ｃとヘッドカバー５１の傾転摺動面５１Ａとのうちの一方の摺動面に、前述した第１の実施の形態と同様の摺動層２１を形成している。
【０１４２】
第３の実施の形態は、上述の如き弁板５０の摺動面５０Ｃとヘッドカバー５１の傾転摺動面５１Ａとのうちの一方の摺動面に摺動層２１を形成するもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。
【０１４３】
特に、第３の実施の形態の場合は、弁板５０とヘッドカバー５１との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、上述した第１の実施の形態と同様に、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
【０１４４】
なお、上述した第１の実施の形態では、液圧回転機を油圧モータ１として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、液圧回転機を油圧ポンプとして用いてもよい。油液として作動油以外の液体、例えば各種油、水、液状薬品等の油液を用いることもできる。これらの点は、他の実施の形態についても同様である。
【０１４５】
上述した第３の実施の形態では、斜軸式の液圧回転機として可変容量型のもの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、固定容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機に適用してもよい。
【０１４６】
上述した第１〜第３の実施の形態では、液圧回転機としてアキシャルピストン式の液圧回転機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ラジアルピストン式の液圧回転機に適用してもよい。斜板式の液圧回転機の場合は、ピストンのシューと斜板とが摺動する構成である（シューが摺動する部材が斜板となる）が、ラジアルピストン式の液圧回転機の場合は、例えば、シューとカムリングとが摺動する構成となる（シューが摺動する部材がカムリングとなる）。この場合には、シューとカムリングとの摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層を形成することができる。
【０１４７】
さらに、液圧回転機は、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械に搭載される油圧ポンプや油圧モータ等として用いることができるだけでなく、各種産業機械に搭載される油圧ポンプや油圧モータ等として用いることができる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  油圧モータ（液圧回転機）
２，３１，４１  ケーシング
５，４２  回転軸
８，４４  シリンダブロック（第１の部材、第２の部材）
８Ａ，４４Ｂ  摺動面（第２の摺動面）
９，４５  シリンダ
９Ａ，４５Ａ  摺動面（第１の摺動面）
１０，４６  シリンダポート（油路）
１１，４９  ピストン（第２の部材）
１１Ｂ，４９Ｂ  摺動面（第２の摺動面）
１１Ｃ  第１の給油路
１２，５０  弁板（第１の部材）
１２Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ  摺動面（第１の摺動面）
１２Ｂ，１２Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ  給排ポート（油路）
１３  シュー（第１の部材）
１３Ａ  摺動面（第１の摺動面）
１３Ｂ  第２の給油路（油路）
１４，３４  斜板（第２の部材）
１４Ａ，３４Ｂ，３４Ｄ  摺動面（第２の摺動面）
２１  摺動層
３５  斜板支持部材（第１の部材）
３５Ａ  傾転摺動面（第１の摺動面）
３５Ｂ  第２の給油路（油路）
５１  ヘッドカバー（第２の部材）
５１Ａ  傾転摺動面（第２の摺動面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014061608.tif 000014
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月27日(2015.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
中空なケーシング（２，３１）と、該ケーシング（２，３１）内に回転可能に設けられた回転軸（５）と、該回転軸（５）と共に回転するように前記ケーシング（２，３１）内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ（９）と該各シリンダ（９）に対応した位置で端面に開口したシリンダポート（１０）とが形成されたシリンダブロック（８）と、該シリンダブロック（８）の各シリンダ（９）内に往復動可能に挿嵌され内部に第１の給油路（１１Ｃ）が形成された複数のピストン（１１）と、前記ケーシング（２，３１）とシリンダブロック（８）との間に設けられ前記シリンダポート（１０）を介して前記各シリンダ（９）と連通する給排ポート（１２Ｂ，１２Ｃ）が形成された弁板（１２）と、前記各ピストン（１１）の突出端側に揺動可能に取付けられ内部に前記第１の給油路（１１Ｃ）に接続される第２の給油路（１３Ｂ）が形成された複数のシュー（１３）と、前記シリンダブロック（８）を挟んで前記弁板（１２）とは反対側の位置に設けられ前記各シュー（１３）が摺動する斜板（１４，３４）とを備え、
前記第１の部材は、前記油路となる前記第２の給油路（１３Ｂ）が形成された前記各シュー（１３）であり、
前記第２の部材は、前記各シュー（１３）が摺動する前記斜板（１４，３４）である請求項１に記載の液圧回転機。
【国際調査報告】
2014061608.tif 000016
2014061608.tif 000017
2014061608.tif 000018
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