(57)【要約】【課題】ＤＬＣコーティング膜を備える液圧ピストンポンプ・モータの実用化をはかる。【解決手段】軸回りに回転自在に支持されたシリンダブロックと、このシリンダブロックに往復動自在に収装された複数のピストン１と、シリンダブロックの回転に伴ってこのピストン１を往復動させる斜板３と、この斜板３に摺接しピストン１に対して回動可能に連結されるシュー２とを備えた液圧ピストンポンプ・モータにおいて、シュー２の斜板３と摺接する摺動面２ｂを凹状に窪むテーパ形状に形成し、この摺動面２ｂにＤＬＣコーティング膜９を形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転自在に支持されたシリンダブロックと、このシリンダブロックに往復動自在に収装された複数のピストンと、前記シリンダブロックの回転に伴ってこのピストンを往復動させる斜板と、この斜板に摺接しピストンに対して回動可能に連結されるシューとを備えた液圧ピストンポンプ・モータにおいて、
前記シューの斜板と摺接する摺動面を凹状に窪むテーパ形状に形成し、この摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする液圧ピストンポンプ・モータ。
【請求項２】
前記ピストンの前記シリンダブロック及び前記シューに摺接する摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液圧ピストンポンプ・モータ。
【請求項３】
前記ＤＬＣコーティング膜は、ワーク上に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする液圧ピストンポンプ・モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧ピストンポンプ・モータの表面処理構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ（以下、「ＤＬＣ」と称する）は、ダイヤモンドに似た特性を持つアモルファス状の硬質炭化物であり、硬度が高く、耐摩耗性等に優れていることから、近年、耐摩耗性が要求される機械部品の表面層として利用されつつある。
【０００３】
液圧ピストンポンプ・モータの表面処理としてＤＬＣコーティング膜を形成するものが、本出願人により特願２０００−２１１１４９４号として提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１９８４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＬＣコーティング膜を備える液圧ピストンポンプ・モータにおいて、起動効率等を改善する余地があった。
【０００６】
また、従来のＤＬＣコーティング膜にあっては、密着性や靱性が乏しいため、液圧ピストンポンプ・モータを構成するシューやピストンの摺動面に形成された場合、母材が荷重を受けて変形するのに伴って割れ、剥離し易く、実用化を難しくしていた。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＤＬＣコーティング膜を備える液圧ピストンポンプ・モータの実用化をはかることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、軸回りに回転自在に支持されたシリンダブロックと、このシリンダブロックに往復動自在に収装された複数のピストンと、シリンダブロックの回転に伴ってこのピストンを往復動させる斜板と、この斜板に摺接しピストンに対して回動可能に連結されるシューとを備えた液圧ピストンポンプ・モータに適用する。
【０００９】
シューの斜板と摺接する摺動面を凹状に窪むテーパ形状に形成し、この摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、ピストンのシリンダブロック及びシューに摺接する摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、ワーク上に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層をこのボンド層上に形成し、金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層をこの中間層上に形成したことを特徴とするものとした。
【００１２】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、シューの摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、高硬度のＤＬＣコーティング膜によってシューの摺動面は凹状に窪むテーパ形状が維持され、高い起動効率が保たれる。
【００１３】
第２の発明によると、ピストンのシリンダブロック及びシューに摺接する摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、高硬度のＤＬＣコーティング膜によって摩擦力を低減し、効率の向上がはかられる。
【００１４】
第３の発明によると、トップ層の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワークが変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。この結果、高荷重を受けるシュー、ピストンの各摺動面にＤＬＣコーティング膜を形成しても、ＤＬＣコーティング膜の割れや剥離が生じることが回避され、実用化が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図２は本発明が適用されるピストンポンプの構成を示している。これについて説明すると、駆動軸７により回転するシリンダブロック５には、同一円周上に等間隔に複数のシリンダ５ｂが形成され、このシリンダ５ｂには軸方向に往復動するピストン１が収装される。ピストン１の先端にはピストン球部１ａが形成され、このピストン球部１ａはシュー２に設けた球状穴２ａに回動自在に嵌合している。シュー２は摺動面２ｂにより斜板３に摺接しながらシリンダブロック５とともに回転する。
【００１７】
斜板３はシリンダブロック５の回転中心に対して所定の角度で傾斜した状態で図示しないハウジングに、固定され、あるいは可変式では傾斜角度がアクチュエータで変化するようにされ、シリンダブロック５の背面は一対のポート４ｄ，４ｅをもつ弁板４に摺接するよう構成されている。
【００１８】
駆動軸７によりシリンダブロック５が回転すると、シュー２を介して斜板３と接触するピストン１は、シリンダブロック５の一回転に付き一往復し、例えば、弁板４の一方のポート４ｅから作動液を吸い込み、他方のポート４ｄから作動液を吐出する。
【００１９】
ピストン球部１ａおよびシュー２の摺動面２ｂにはピストン１内部の通路１ｃを介して作動液圧が導入され、シュー２の球状穴２ａとピストン球部１ａとの間およびシュー２の摺動面２ｂと斜板３との間には静圧軸受が形成され、両者間の固体接触面圧を低減している。
【００２０】
図１に示すように、シュー２の斜板３と接する摺動面２ｂにＤＬＣコーティング膜９が形成される。これにより、シュー２の摺動特性を起動時から高める構成とする。
【００２１】
ピストン１のシリンダ５ｂと摺動する摺動面１ｄとピストン球部１ａの摺動面１ｅにもＤＬＣコーティング膜９がそれぞれ形成される。
【００２２】
ＤＬＣコーティング膜９は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００２３】
スパッタの原理は、図４に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット１１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット１１に衝突させてターゲット１１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット１１と対向して配置されたワーク３１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００２４】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源１０にターゲット１１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁石１２，１３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁石１２により発生する磁力線の一部がワーク３１の近傍に達し、ワーク３１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材１４を構成する物質がワーク３１上に堆積される。
【００２５】
図５は、ＵＢＭスパッタ装置２０の基本構成を示す。真空チャンバ２１に４つのスパッタ蒸発源１０ａ〜１０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル２６上にワーク３１置かれ、ワーク３１に外周からコーティングが行われる。スパッタ蒸発源１０ａ〜１０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ２１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００２６】
スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００２７】
ＤＬＣコーティング膜９は、図３に示すように、ワーク（ピストン１またはシュー２）３１の表面にボンド層３２、中間層３３、トップ層３４が順に積層して形成される。
【００２８】
図６は、上記ＤＬＣコーティング膜９を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００２９】
ボンド層３２は、金属ターゲット１０ｂ，１０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層３２を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３０】
中間層３３は、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層３３を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３１】
トップ層３４は、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３２】
このトップ層３４を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源１０ｂ，１０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源１０ａ，１０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層３４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層３４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００３３】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３４】
金属製ワーク３１上に金属の比率を１００％にしたボンド層３２と、金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層３３を設け、中間層３３の上に炭素を主成分とするトップ層３４を設けることにより、ワーク３１に対するトップ層３４の結合強度を高められる。
【００３５】
トップ層３４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層３４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク３１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層３４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００３６】
図８にトップ層３４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層３４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層３４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層３４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。
【００３７】
これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。
【００３８】
この結果、高荷重を受けるシュー２、ピストン１の各摺動面２ｂ，１ｄ，１ｅにＤＬＣコーティング膜９を形成しても、ＤＬＣコーティング膜９の割れや剥離が生じることが回避され、実用化が可能となる。
【００３９】
シュー２の摺動面２ｂにＤＬＣコーティング膜９を形成する構造のため、高硬度のＤＬＣコーティング膜９によってシュー２の摺動面２ｂは凹状に窪むテーパ形状が維持され、高い起動効率が保たれる。
【００４０】
ピストン１のシリンダ５ｂと摺動する摺動面１ｄとピストン球部１ａの摺動面１ｅにもＤＬＣコーティング膜９をそれぞれ形成する構造のため、高硬度のＤＬＣコーティング膜９によって摩擦力を低減をし、効率の向上がはかられる。
【００４１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すピストン及びシュー等の断面図。
【図２】同じく液圧ピストンポンプ・モータの断面図。
【図３】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図４】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図５】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図６】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図７】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
１  ピストン
１ｄ，１ｅ  摺動面
２  シュー
２ｂ  摺動面
３  斜板
５  シリンダブロック
９  ＤＬＣコーティング膜
１０ａ〜１０ｄ  スパッタ蒸発源
２０  ＵＢＭスパッタ装置
３１  ワーク
３２  ボンド層
３３  中間層
３４  トップ層
【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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