(57)【要約】【課題】  摺動部の摺動性を向上させ、その他の部分の耐磨耗性と耐疲労性をガス軟窒化処理により向上させた摺動部品とその製造方法を提供する。【解決手段】  摺動部品の製造方法は、鋼製部材（１）の第１表面（９）に摺動部（３０ａ）として機能する鉛青銅合金層（３）を形成する工程と、前記鉛青銅合金層上に被覆層（４）を形成する工程と、前記鉛青銅合金層（３）に覆われていない前記鋼製部材の第２表面（１１）をガス軟窒化する工程と、前記被覆層（４）を取除く工程と、を備える。【選択図】    図１
2005257035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部を有する摺動部品の製造方法であって、
鋼製部材の第１表面を覆うように、摺動部として機能する鉛青銅合金層を形成する工程と、
前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、
前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の第２表面をガス軟窒化する工程と、
前記被覆層を取除く工程と、
を備えることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項２】
摺動部を有する摺動部品の製造方法であって、
鋼製部材の第１表面に銅下地層を形成する工程と、
摺動部として機能する鉛青銅合金層を銅下地層上に形成する工程と、
前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、
前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の第２表面をガス軟窒化する工程と、
前記被覆層を取除く工程と、
を備えることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項３】
前記被覆層が、銅メッキにより形成される銅メッキ層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品の製造方法。
【請求項４】
前記被覆層が、鉛を含まない鉛フリー青銅層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品の製造方法。
【請求項５】
前記被覆層が、防炭材を塗布することにより形成される防炭材層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品の製造方法。
【請求項６】
摺動部を有する摺動部品の製造方法であって、
鋼製裏金の第１表面に前記摺動部として機能する鉛青銅合金層を形成する工程と、
鋼製裏金に鋼製のボール部を溶接する工程と、
前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、
前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製裏金の表面及び前記ボール部の表面をガス軟窒化する工程と、
前記被覆層を取除く工程と、
前記裏金及び前記ボール部を貫通し、さらに摺動部に開口する貫通孔を形成する工程と、
を備えることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項７】
摺動部を有する摺動部品であって、
略平板形状の鋼製裏金と、
略球状のボール部と、
前記鋼製裏金の第１表面を覆うように形成される鉛青銅合金製の摺動部と、
前記裏金及び前記ボール部を貫通し、さらに摺動部に開口する貫通孔と、
を備え、
鉛青銅合金製の摺動部に覆われていない前記裏金の第２表面、及び前記ボール部の表面が、ガス軟窒化処理されていることを特徴とする摺動部品。
【請求項８】
請求項７に記載の摺動部品を備えることを特徴とするピストンポンプモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、すべり軸受摺動部品として、鋼製の裏金（鋼製部材）の表面上に鉛青銅合金層を含む多層軸受材料からなる摺動部を形成するものがある（特許文献１参照）。鉛青銅合金からなる摺動部は、鉛を含まない青銅合金製の摺動部に比べて焼付けを起こし難いなど良好な摺動性を有する。
【特許文献１】特開２００３−９０３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、鉛青銅合金層を摺動部に使用する場合において、鉛青銅合金層が形成されていない鋼製裏金の露出表面に、耐磨耗性と耐疲労性の向上のためガス軟窒化処理を施すことがある。この場合、ガス軟窒化処理による化合物層（炭化鉄、窒化鉄からなる）の形成が、鉛の蒸発により阻害され良好に行えないという問題点があった。これは、主に、高温で行われるガス軟窒化処理中に鉛が蒸発または飛散し、鋼表面に付着することで、鋼への炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の侵入が妨げられるためである。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、鉛青銅合金を軸受合金層として有する鋼製摺動部品に対して、ガス軟窒化処理を良好に行うことを目的とし、さらに、摺動部の摺動性を向上させ、その他の部分の耐磨耗性と耐疲労性をガス軟窒化処理により向上させた摺動部品とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明の摺動部品の製造方法は、鋼製部材の第１表面を覆うように、摺動部として機能する鉛青銅合金層を形成・覆設する工程と、前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の第２表面をガス軟窒化する工程と、前記被覆層を取除く工程と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の摺動部品の製造方法は、鋼製部材の第１表面に銅下地層を形成する工程と、摺動部として機能する鉛青銅合金層を銅下地層上に形成する工程と、前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の第２表面をガス軟窒化する工程と、前記被覆層を取除く工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の摺動部品の製造方法は、第１又は第２の発明において、前記被覆層が、銅メッキにより形成される銅メッキ層であることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の摺動部品の製造方法は、第１又は第２の発明において、前記被覆層が、鉛を含まない鉛フリー青銅層であることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の摺動部品の製造方法は、第１又は第２の発明において、前記被覆層が、防炭材を塗布することにより形成される防炭材層であることを特徴とする。
【００１０】
第６の発明の摺動部品の製造方法は、鋼製裏金の第１表面に前記摺動部として機能する鉛青銅合金層を形成する工程と、鋼製裏金に鋼製のボール部を溶接する工程と、前記鉛青銅合金層上に被覆層を形成する工程と、前記鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製裏金の表面及び前記ボール部の表面をガス軟窒化する工程と、前記被覆層を取除く工程と、前記裏金及び前記ボール部を貫通しかつ摺動部に開口する貫通孔を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
第７の発明の摺動部品は、略平板形状の鋼製裏金と、略球状のボール部と、前記鋼製裏金の第１表面を覆うように形成される鉛青銅合金製の摺動部と、前記裏金及び前記ボール部を貫通し、かつ摺動部に開口する貫通孔と、を備え、鉛青銅合金製の摺動部に覆われていない前記裏金の第２表面及び前記ボール部の表面が、ガス軟窒化処理されていることを特徴とする。
【００１２】
第８の発明のピストンポンプモータは、第７の発明の摺動部品を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によると、鋼製部材に対して鉛青銅合金層からなる摺動部を積層形成し、鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の露出表面を耐磨耗性と耐疲労性の向上のために良好にガス軟窒化することができる。これは、通常高温で行われるガス軟窒化処理中に鉛青銅合金層が被覆層により覆われており、鉛青銅合金層中に存在する鉛が蒸発・飛散して、鋼製部材の鉛青銅合金層に覆われていない表面に被着することを防止できるためである。
【００１４】
第２の発明によると、第１の発明と同様に、鋼製部材に対して鉛青銅合金層からなる摺動部を積層形成し、鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の表面を良好にガス軟窒化することができる。ただし、鉛青銅合金層と鋼製部材表面との間に銅下地層が設けられるので、鉛青銅合金層が焼結により形成され場合でも鉛青銅合金層の密着性が良好になる。
【００１５】
第３の発明によると、被覆層が銅メッキにより形成される銅メッキ層であるため、被覆層が焼結等により形成される場合に比べ微細な隙間がなく緻密であり、鉛青銅合金層からの鉛の蒸発を確実に抑制することができる。また、このため、被覆層の厚みを薄くすることができる。
【００１６】
第４の発明によると、被覆層が鉛を含まない鉛フリー青銅層であるため、鉛青銅合金層との密着性がよい被覆層が形成される。また、鉛フリー青銅層を取除くことが完全に行えない場合であっても、鉛フリー青銅層はある程度摺動性がよいので、摺動部品の摺動性が大きく低下することがない。また、鉛フリー青銅層の形成のために鉛青銅合金層形成と同じ設備を使用でき、このため、製造工程簡略化、コスト低減が行える。
【００１７】
第５の発明によると、被覆層が防炭材を塗布することにより形成される防炭材層であるために、簡便に被覆層が形成できる。
【００１８】
第６の発明によると、他の部材（ピストン等）に揺動可能に接続する鋼製ボール部と摺動部を支持する鋼製裏金とを鋼製部材として有する摺動部品を作製することができる。さらに、このような摺動部品に対しても、第１の発明と同様に、鋼製部材に対して鉛青銅合金層からなる摺動部を積層形成し、鉛青銅合金層に覆われていない前記鋼製部材の表面を良好にガス軟窒化することができる。また、裏金及び前記ボール部を貫通し、かつ摺動部に開口する貫通孔を形成するので、摺動部への油圧等の供給により摺動部の接触面圧の調整が可能になる。
【００１９】
第７の発明によると、摺動部品が、鋼製裏金上に鉛青銅合金層からなる摺動部を有するので摺動部品が板上を良好に摺動することができ、さらに、他の部材（ピストン等）に揺動可能に接続する鋼製のボール部を有するので、摺動部品をピストンポンプモータのシューとして使用することができる。また、摺動部品が裏金及びボール部を貫通する裏金及び前記ボール部を貫通し、かつ摺動部に開口する貫通孔を形成するので、摺動部への油圧等の供給により摺動部の接触面圧の調整が可能になる。また、鉛青銅合金層が形成されていない鋼製部材の露出表面がガス軟窒化されているので、摺動部以外の表面の耐磨耗性と耐疲労性を向上することができる。
【００２０】
第８の発明によると、第７の発明の摺動部品をピストンポンプモータに適用して、摺動部品の摺動部の焼付きや摺動部品の摺動部以外の摩耗や疲労による故障を防止したピストンポンプモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１の工程図を参照して、摺動部品の製造法の第一実施形態について説明する。
【００２３】
第１工程は、鋼製の裏金１（鋼製部材）を準備し、脱脂洗浄等により表面を清浄にする工程である。ここで清浄表面を有する摺動部品本体１０１が得られる。第２工程において、裏金１の表面の一部である摺動部表面９（第１表面）に銅下地層２がメッキ等の一般的な方法で形成・被着される。例えば硫酸銅メッキが使用可能である。銅下地層２の厚みは特に限定されない。このように銅下地層２を有する摺動部品本体１０２が形成される。第３工程において、鉛青銅合金粉末を銅下地層２の上に塗布し焼結させ、その後ローラ等でプレスする。鉛青銅合金は、例えば、スズ（Ｓｎ）を６〜１１重量％、鉛（Ｐｂ）を４〜２２重量％、残部を銅（Ｃｕ）とするものが使用できる。ＪＩＳ規格の合金としては、ＬＢＣ２、ＬＢＣ３、ＬＢＣ４、ＬＢＣ５がこれに該当する。このようにして、軸受合金層としての鉛青銅合金層３が形成・被着された摺動部品本体１０３が得られる。鉛青銅合金層３の厚みは、特に限定されないが、例えば０．２〜１．５ｍｍの厚みである。
【００２４】
第４工程は、鉛青銅合金層３の上に、さらに、被覆層４を設ける（被着する）工程である。被覆層４は、鉛青銅合金層３中の鉛が通常高温下で行われるガス軟窒化処理中に、熱により蒸発・飛散し、鋼製の裏金１の露出表面１１（第２表面）に被着することを防止するものである。露出表面１１とは、鉛青銅合金層３に覆われていない表面のことである、例えば、鉛青銅合金層３とは反対側の鋼製裏金１の表面が含まれる。被覆層４は、銅メッキ層４ａであってよく、この場合には、鉛青銅合金層３が形成された摺動部品本体１０３全体を銅メッキした後、鉛青銅合金層３の表面に位置する部分以外を切削加工やヤスリ掛け等の研磨により削除して、形成することができる。こうして、鉛青銅合金層３の表面上に銅メッキ層４ａを有する摺動部品本体１０４ａが形成される。銅メッキ層４ａの厚みは、特に限定されないが、例えば２〜３μｍの厚みである。また、被覆層４は、鉛を含まない鉛フリー青銅層４ｂであってよく、例えば、リン青銅粉末を塗布・焼結して形成することができる。リン青銅としては、特に限定されないが、例えば、ＰＢＣ２（ＪＩＳ規格）が使用可能である。鉛フリー青銅層４ｂの厚みは、特に限定されないが、例えば０．２〜０．３μｍの厚みである。こうして、鉛青銅合金層３の表面上に鉛フリー青銅層４ｂを有する摺動部品本体１０４ｂが形成される。さらに、被覆層４は、防炭材層４ｃであってよく、一般的な防炭材（防炭剤）を塗布して形成することができる。これにより鉛青銅合金層３の表面上に防炭材層４ｃを有する摺動部品本体１０４ｃが形成される。防炭材として、有機溶剤又は有機樹脂に酸化硼素等の浸炭防止材料を分散させた浸炭防止塗料が使用できる。また、防炭材として、酸化硼素にポリエチレン等の熱可塑性樹脂及びシリカ（二酸化ケイ素）、アルミナ等の無機添加材を混練分散した粉体を使用して、この粉体をレーザー照射、高周波加熱等により所望の部分のみに熱融解着させて防炭材層４ｃを形成することもできる。さらに、市販のテープ状浸炭防止剤を使用可能である。
【００２５】
第５工程は、ガス軟窒化処理工程であり、第４工程で形成された鉛青銅合金層３の表面上に被覆層４を有する摺動部品本体１０４がガス軟窒化される。ガス軟窒化処理中に高温に摺動部品本体１０４が昇温されても、被覆層４のために、鉛青銅合金層３中の鉛が蒸発・拡散せず、鋼製の裏金１の露出表面１１が良好に軟窒化される。なお、ガス軟窒化方法は、一般的に鋼に対して用いられる方法でよく、例えば、５２０〜５８０℃の高温下で、一酸化炭素（CO）を主成分とする浸炭性ガス（ＲＸガス）とアンモニアガスとの混合ガス雰囲気中で、鋼表面の窒化及び炭化が行われる。浸炭性ガスは、一酸化炭素（CO）の他、窒素（N2)、水素（H2）等を含んだ吸熱型変成ガスである。こうして、鉛青銅合金層３の上に被覆層４を備え、さらに裏金１の露出表面１１にガス軟窒化処理による化合物層５が形成された摺動部品本体１０５が得られる。
【００２６】
第６工程は、被覆層４を切削加工やヤスリ掛け等の研磨により削除する工程である。被覆層４は、ガス軟窒化処理中においてのみ必要であるからこれを削除し、摺動部品の摺動部としての鉛青銅合金層３を露出させる必要がある。
こうして、裏金１上を覆うように形成した鉛青銅合金層３と、鉛青銅合金層３に覆われない露出表面１１にガス軟窒化処理による化合物層５が形成された裏金１と、で構成される摺動部品１０６が得られる。
【００２７】
例えば、アンモニアガスとＲＸガスとの混合ガス雰囲気中で、５８０℃、９０分間ガス軟窒化を行う場合、被覆層４により鉛が蒸発・飛散しないために、鋼製の裏金１の表面に８〜１５μｍの厚みの化合物層が得られる。これは、鉛青銅合金層３が形成されていない鋼材へ、同じ条件下でガス軟窒化した場合と同等の厚みであり、さらに、被覆層４を設けずに、同じ条件下でガス軟窒化した場合の厚み３〜３．３μｍよりも３倍程度大きな厚みである。このようにして、本実施形態の製造方法により、鉛青銅合金製の摺動部と摺動部に覆われていない鋼の表面に良質なガス軟窒化層（化合物層）を有する摺動部品を製造することが可能となる。
【００２８】
図２の工程図を参照して、摺動部品の製造法の第二実施形態について説明する。
第二実施形態が、第一実施形態から異なる点は、第２工程において銅下地層２が形成されず、変わりに鉛青銅層が下地層として形成される点である。つまり、鋼製部材に直接的に接して鉛青銅合金層が形成される。
【００２９】
本実施形態において、まず、第２工程において、鉛青銅下地層７が、鉛青銅粉末の焼成により形成される。その後、第３工程において、鉛青銅下地層７をローラ等により圧延した後、鉛青銅下地層７上で再度鉛青銅合金粉末を塗布・プレス後、焼結させ鉛青銅下地層７と一体化した鉛青銅合金層３’を形成する。なお、第３工程を省略して、鉛青銅下地層７表面上に直接被覆層４を形成しても良い。
本実施形態の製造方法は、第一実施形態の効果に加えて、銅下地層を有さないため、製造方法が簡便なものとなる。
【００３０】
図３及び図４を参照して、第三の実施形態について説明する。本実施形態は、第一、第二の実施形態の製造法を適用して製造したピストンポンプモータの摺動部材（シュー）に関するものである。
【００３１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストンポンプモータ２０は、ハウジング４０内に、シリンダブロック２２と、このシリンダブロック２２にスプライン結合される回転軸２６等を有する。回転軸２６は軸受２９ａ、２９ｂに回転自在に支持されている。シリンダブロック２２には、その周方向に所定の角度間隔でシリンダ２２ａが穿設されており、各シリンダ２２ａ内にはピストン３５が摺動可能に嵌挿させている。ピストン３５の端部にはシュー３０が、シリンダブロック２２の回転に応じて、ピストン３５に対して揺動できるように設けてある。シリンダブロック２２の端面に接して、圧油の吸排ポート１８ａ、１８ｂを有する弁板１８が配置されている。ハウジング４０にはシュー３０が摺接する斜板２５が装着されており、シュー３０を保持するシューリテーナ３７が、シュー３０を斜板２５に押圧する。シューリテーナ３７は、リテーナガイド３９に揺動可能に支持される。
【００３２】
シリンダブロック２２は、このシリンダブロック２２と回転軸２６との間に備えつけられたばね２８により弁板１８に押圧されながら、回転軸２６により回転駆動される。シリンダブロック２２の回転により、ピストン３５は、回転軸２６を中心として公転しながら斜板２５で規制された行程を往復運動し、弁板１８の吸排ポート１８ａ、１８ｂを介してポンプ動作を行う。
【００３３】
図４は、シュー３０の製造方法を説明する工程図である。シュー３０は、第一、第二の実施形態の製造法を適用して製造され、斜板２５に摺接する鉛青銅製の摺動部３０ａを有する。第一、第二の実施形態ですでに説明された工程について、細部の説明は省略する。シュー３０は、ピストン３５と接触する略球状のボール部３０ｂ表面やシューリテーナ３７と接触するリテーナ接触部３０ｃが摩耗しやすいので、耐磨耗性と耐疲労性の向上のためガス軟窒化処理が施される。ガス軟窒化処理中には鉛青銅合金層３が被覆層４で覆われるので、鋼製の裏金１や鋼製のボール部３０ｂに対して良好なガス軟窒化処理が行える。
【００３４】
まず、略平板形状の鋼製の裏金１と、裏金１の一方の表面に形成された鉛青銅合金層３及び被覆層４を有する摺動部品本体１０３が形成される（第一、第二実施形態の第一から第四工程に対応）。次に、機械加工工程において、裏金１の鉛青銅合金層３とは反対側の表面が機械加工され、リテーナ接触部３０ｃとボール接続部３０ｄが形成される。続いて、溶接工程において、溶接により裏金１に対してボール部３０ｂが溶接される。なお、場合によっては、この段階で被覆層４が鉛青銅合金層３上に形成されることも可能である。次に、ガス軟窒化処理が行われ、裏金１及びボール部３０ｂ表面がガス軟窒化され、化合物層５が形成される（第一、第二実施形態の第五工程に対応）。続いて、被覆層４が除去される（第一、第二実施形態の第六工程に対応）。最後に、仕上げ工程において、穴開け加工及び端面加工が行われ、シュー３０が完成する。なお、裏金１及びボール部３０ｂを貫通しかつ摺動部に開口する穴３０ｅ（貫通孔）は、ピストン内部の空洞から油圧を導くためのものであり（図３（ｂ）参照）、ピストン３５がポート１８ａから油を排出する時に、油圧によりシュー３０と斜板２５との接触面圧が低減される。
【００３５】
このように、本実施形態では、鉛青銅合金製の摺動部と摺動部に覆われていない鋼の表面に良質なガス軟窒化を有するピストンポンプのシューを製造することが可能となる。
【００３６】
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。例えば、弁板１８と摺接するシリンダブロック２２の表面に鉛青銅層を設け、シリンダブロック２２のその他の表面の一部をガス軟窒化することにも、本発明を用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、鉛青銅合金製の摺動部と摺動部に覆われていない鋼の表面を有する摺動部品に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】摺動部品の製造法の第一実施形態を示す工程図。
【図２】摺動部品の製造法の第二実施形態を示す工程図。
【図３】（ａ）本発明を適用するシューを有するピストンポンプモータを示す断面図、（ｂ）本発明を適用するシューを示す断面図。
【図４】本発明を適用するシューの製造工程を示す工程図。
【符号の説明】
【００３９】
１  裏金
２  銅下地層
３、３’  鉛青銅合金層
４  被覆層
４ａ  銅メッキ層
４ｂ  鉛フリー青銅層
４ｃ  防炭材層
５  化合物層
７  鉛青銅下地層
９  摺動部表面（第１表面）
１１  露出表面（第２表面）
１８  弁板
１８ａ、１８ｂ  ポート
２０  ピストンポンプモータ
２２  シリンダブロック
２５  斜板
２６  回転軸
３０  シュー
３０ａ  摺動部
３０ｂ  ボール部
３０ｃ  リテーナ接触部
３０ｄ  ボール接続部
３０ｅ  穴
３５  ピストン
３７  シューリテーナ
３９  リテーナガイド
【図１】
2005257035.tif 000003
【図２】
2005257035.tif 000004
【図３】
2005257035.tif 000005
【図４】
2005257035.tif 000006