(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、このピストンの端部に揺動可能に保持され、前記シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレイドルとを有する液圧回転機に備えられ、
第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動するように配置された液圧回転機の摺動面構造において、
前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含む複合材被膜を備え、
前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面は、前記複合材被膜よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面を備え、この微細凹凸面は、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面と前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面とを相対的に摺動させることにより、前記第１の摺動面の前記複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を有することを特徴とする液圧回転機の摺動面構造。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧回転機の摺動面構造において、
前記複合材被膜は軟質金属基材を含み、この軟質金属基材は、２種類以上の軟質金属材を混合して形成させた複合軟質金属基材から成ることを特徴とする液圧回転機の摺動面構造。
【請求項３】
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、このピストンの端部に揺動可能に保持され、前記シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレイドルとを有する液圧回転機に備えられ、第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動するように配置され、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含む複合材被膜を備え、前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面は、前記複合材被膜よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面を備え、この微細凹凸面は、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面と前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面とを相対的に摺動させることにより、前記第１の摺動面の前記複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を有する液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法において、
前記複合材被膜を、軟質の金属から成る複数の軟質金属材が集結して形成された軟質金属基材の内部に前記熱可塑性樹脂を散在させるように形成する散在工程を含むことを特徴とする複合材被膜の形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の複合材被膜の形成方法において、
前記散在工程は、
粉体形状に加工された複数の前記軟質金属材を内部に空孔が形成されるように焼結成形して前記軟質金属基材を設ける第１工程と、
この第１工程によって設けられた前記軟質金属基材中の前記空孔に溶融状態の前記熱可塑性樹脂を含浸させた後、冷却固化させる第２工程とを含むことを特徴とする複合材被膜の形成方法。
【請求項５】
請求項３に記載の複合材被膜の形成方法において、
前記散在工程は、
前記軟質金属材と前記熱可塑性樹脂とを溶射によって設ける工程を含むことを特徴とする複合材被膜の形成方法。
【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の摺動面構造、及び液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材皮膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は一般的な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シューと斜板との摺接状態を説明する図であり、理想的な摺接状態を示す図、図１６は一般的な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シューと斜板との摺接状態を説明する図であり、不安定な摺接状態を示す図、図１７は従来の液圧回転機の摺動面構造に備えられるシューと斜板との摺接状態を説明する図である。
【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、このピストンの端部に揺動可能に保持され、前記シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレイドルとを有している。そして、アキシャルピストンポンプの部材には、例えばシューと斜板、ピストンとシリンダ、及び斜板とクレイドル等のように互いに摺動する摺動部材として作用するものがある。
【０００４】
ここで、図１５に示すように一般的に、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの摺動面構造は、第１の摺動部材の第１の摺動面例えばシュー１の摺動面と、第２の摺動部材の第２の摺動面例えば斜板２の摺動面とが相対的に摺動するように配置されている。そして、シュー１の摺動面は、高硬度な鉄鋼材で形成されており、また斜板２の摺動面も高硬度な鉄鋼材で形成されている。このような摺動面構造を有するシュー１は、図１５に示すように斜板２の摺動面に対して浮き上がることなく安定的に摺動することが理想である。
【０００５】
しかしながら、実際にはアキシャルピストンポンプが動作すると、各摺動部材は、主軸の回転動作に起因した遠心力モーメントの作用を受けながら互いに摺動している。そのため、シュー１は、斜板２に対して上述のように安定的に摺動することは稀であり、図１６に示すようにシュー１は斜板２に対して複雑かつ不安定な状態で摺動している。また、アキシャルピストンモータについては、主軸の回転方向が一方向のみであるアキシャルピストンポンプと異なり、駆動装置である機能として主軸の回転方向の正逆を瞬時に切替える動作が必要となるので、アキシャルピストンモータにおける各摺動部材の摺動状態は、アキシャルピストンポンプにおける各摺動部材の摺動状態よりも不安定な状態となる。これらの摺動部材の摺動面は、高い摺動面圧下において潤滑油膜が非常に切れ易い潤滑状態で動作している。そのため、摺動部材の摺動面の焼付き防止や円滑な摺動性能の維持を目的とした様々な高摺動性表面処理、例えば図１７に示すようにシュー１の摺動面に被膜３を設けること等が提案されている。
【０００６】
このような高摺動性表面処理が施された油圧駆動機器の一例として、斜板型液圧回転機において、互いに摺動する２つの部材の滑り摺動面のうち、少なくとも一方の面に低摩擦銅合金からなる摺動層を形成した液圧回転機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来技術の他の例として、ピストン基端の平面状の基端面の略中央に凹部を形成し、この凹部にシリンダ内部からの作動流体を導入すると共に、樹脂材料から成るシューパッドの平面状の上面の略中央に凸部を形成し、ピストン基端の凹部にシューパッドの凸部を嵌合させると共にピストンの基端面の平面部分とシューパッドの上面の平面部分とを面接触させ、シューパッドの下面にポケット穴とこのポケット穴を囲うランド部を形成し、このシューパッドのランド部をピストンシューの平面上の上面に摺動自在に当接させると共に、シューパッドを凸部の端部から上下に貫通する流体通路をポケット穴に連通させてシリンダ内の高圧の作動流体をポケット穴に導入することによりシューパッドとピストンシューとの間に静圧軸受を構成したアキシャル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２参照）。
【０００８】
この特許文献２に開示された従来技術のアキシャルピストンポンプ又はモータに備えられたシューパッド、すなわち樹脂摺動材は、特許文献１に開示された従来技術の液圧回転機に使用される銅合金よりも軟質である。従って、当該シューパッドは、ピストン基端とピストンシューとの間に介装されているので、これらが摺動する際に高負荷が突発的に発生した場合には、シューパッド自体が弾性変形することによって負荷を緩和したり、あるいは自己犠牲的に摩耗することによって焼付きを回避することができる。そのため、一般的に耐熱性及び耐摩耗性の高い熱硬化性樹脂が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１６７０４１号公報
【特許文献２】特許第３７０３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献２に開示された従来技術のアキシャルピストンポンプ又はモータのように、シューの表面に摺動性樹脂材から成るシューパッドを設けた場合、シューは斜板に対して不安定な状態、例えば図１７に示すようにシュー１が主軸の回転動作に起因した遠心力モーメントの作用を受けて傾いたときには、シューパッド３のうち斜板２と摺接する部分に圧力が集中するので、当該部分に高い負荷がかかる。これにより、シューパッド３がシュー１の表面から剥離したり、あるいはシューパッド３のうち斜板２と摺接する部分に局部摩耗が生じるので、摺動部材の耐用寿命が短期化することが問題となっている。
【００１１】
また、このシューパッド３に用いられる熱硬化性樹脂摺動材は、特許文献１に開示された従来技術の液圧回転機に使用される銅合金よりも熱伝導率が低い。そのため、シューパッド３は、斜板２の摺動面と摺動することによって生じる摩擦熱を逃がすことができず、シューパッド３と斜板２の摺動面の温度が上昇する。これにより、シューパッド３に用いられる熱硬化性樹脂摺動材の架橋状態が進行し、シューパッド３のうち発熱量の大きい最表面のみが過架橋状態となることで熱硬化性樹脂摺動材が組成変化するので、シューパッド３は本来の熱硬化性樹脂摺動材の摺動性能を維持できなくなったり、あるいはシューパッド３が過架橋変質層の境界から剥離脱落することが問題となっている。
【００１２】
一方、上述した特許文献１に開示された液圧回転機のように、シューの表面に低摩擦銅合金から成る摺動層を形成した場合には、図１６に示すようにシュー１が主軸の回転動作に起因した遠心力モーメントの作用を受けて傾くと、シュー１の表面の摺動層のうち斜板２に摺接する部分に圧力が集中して高い負荷がかかる。このとき、摺動層に用いられる低摩擦銅合金は、上述の樹脂摺動材よりも硬質であるので、摺動層が受ける負荷を緩和することができず、摺動層のうち負荷を受けた部分に局部摩耗や焼付き等の不具合が生じることが懸念されている。
【００１３】
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、摺動部材に生じる局部摩耗や焼付き等の不具合を抑えることができ、安定した摺動性能を保持することができる液圧回転機の摺動面構造、及び液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の液圧回転機の摺動面構造は、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、このピストンの端部に揺動可能に保持され、前記シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレイドルとを有する液圧回転機に備えられ、第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動するように配置された液圧回転機の摺動面構造において、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含む複合材被膜を備え、前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面は、前記複合材被膜よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面を備え、この微細凹凸面は、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面と前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面とを相対的に摺動させることにより、前記第１の摺動面の前記複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を有することを特徴としている。
【００１５】
このように構成した本発明は、第１の摺動部材の第１の摺動面に複合材被膜が設けられており、この複合材被膜は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含んでいるので、軟質な樹脂材のみで第１の摺動部材の第１の摺動面を構成するよりも第１の摺動部材の摺動面における表面強度が高くなる。そのため、第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動しているときに第１の摺動部材及び第２の摺動部材が相互に不安定な状態となり、例えば各摺動面に突発的に大きな負荷が生じた場合であっても、複合材被膜によって第１の摺動部材の第１の摺動面あるいは第２の摺動部材の第２の摺動面に生じる局部摩耗を低減することができる。
【００１６】
ここで、仮に第１の摺動面の複合材被膜が摺動する摺動相手面、すなわち第２の摺動部材の第２の摺動面が平坦面である場合には、第１の摺動面の複合材被膜は第２の摺動部材の平坦面上で摺動し、定常摩耗状態において複合材被膜の材質と熱可塑性樹脂が酸化摩耗粉として第１の摺動面と第２の摺動面との間から排出されるのみである。
【００１７】
しかし、本発明では、第２の摺動部材の第２の摺接面が微細凹凸面を有しており、第１の摺動部材の第１の摺動面と微細凹凸面の凸部が相対的に摺動することにより、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動する初期の状態において高い摺動摩擦力が発生する。そのため、第１の摺動面における複合材被膜の最表面が微細凹凸面の凸部から摺動摩擦力を受けて複合材被膜の材質が塑性流動し、流動した複合材被膜の材質が第２の摺動面の微細凹凸面上に移着する。そして、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動するにつれて摺動摩擦熱が発生するので、この摺動摩擦熱によって複合材被膜に含まれる熱可塑性樹脂が第２の摺動面の微細凹凸面に溶出する。溶出した熱可塑性樹脂は、微細凹凸面上に移着した複合材被膜の材質と共に第１の摺動面及び第２の摺動面の摺動に伴って撹拌混合され、微細凹凸面上に薄膜状に定着して摺動性薄膜を形成する。
【００１８】
従って、本発明の摺動性薄膜は、第１の摺動面における複合材被膜の複数の材質と熱可塑性樹脂とから形成され、第２の摺動面の微細凹凸面のうち第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動する部分に覆われるので、高い表面強度が得られるだけでなく、熱硬化性樹脂のように摺動摩擦熱によって複合材被膜及び摺動性薄膜の表面が過架橋状態となることもない。これにより、第１の摺動面及び第２の摺動面は安定した摺動性能を維持することができる。このように本発明は、第１の摺動面の複合材被膜と第２の摺動面の摺動性薄膜によって各摺動面の双方が保護され、同じ材質と熱可塑性樹脂を含む複合材被膜と摺動性薄膜とが相対的に摺動することになるので、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動しているときに第１の摺動面と第２の摺動面とが相互に不安定な状態となり、例えば各摺動面に高い圧力が生じても、複合材被膜及び摺動性薄膜によって各摺動面にかかる負荷を緩和することができる。これにより、第１の摺動部材の第１の摺動面あるいは第２の摺動部材の第２の摺動面に生じる局部摩耗や焼付き等の不具合を抑えることができ、安定した摺動性能を保持することができる。
【００１９】
なお、第２の摺動面の微細凹凸面は第１の摺動面における複合材被膜の複数の材質よりも高硬度な材質で構成されていることにより、上述したように第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動する初期の状態において高い摺動摩擦力が発生しても、複合材被膜と微細凹凸面とが相対的に摺動する際に微細凹凸面の凸部が摩耗することがない。これにより、複合材被膜の一部を微細凹凸面に移着させる移着促進効果を維持することができる。
【００２０】
また、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造は、前記発明において、前記複合材被膜は軟質金属基材を含み、この軟質金属基材は、２種類以上の軟質金属材を混合して形成させた複合軟質金属基材から成ることを特徴としている。このように構成すると、第１の摺動面の複合材被膜における摺動面圧あるいは摺動速度に応じて、例えば複合軟質金属基材としてそれぞれ異なる硬質を有する２種類以上の軟質金属材を混合することにより、複合材被膜の軟質金属基材の表面強度を最適化することができる。また、例えば複合軟質金属基材として熱伝導率の異なる材質を有する２種類以上の軟質金属材を混合することにより、第１の摺動面の複合材被膜における摺動摩擦熱の拡散速度を変化させることができるので、複合材被膜に含まれる熱可塑性樹脂が第２の摺動面の微細凹凸面に溶出するタイミングを調整することができる。
【００２１】
また、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法は、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、このピストンの端部に揺動可能に保持され、前記シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板を揺動可能に支持するクレイドルとを有する液圧回転機に備えられ、第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動するように配置され、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含む複合材被膜を備え、前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面は、前記複合材被膜よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面を備え、この微細凹凸面は、前記第１の摺動部材の前記第１の摺動面と前記第２の摺動部材の前記第２の摺動面とを相対的に摺動させることにより、前記第１の摺動面の前記複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を有する液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法において、前記複合材被膜を、軟質の金属から成る複数の軟質金属材が集結して形成された軟質金属基材の内部に前記熱可塑性樹脂を散在させるように形成する散在工程を含むことを特徴としている。
【００２２】
このように構成した本発明は、複合材被膜が複数の軟質金属材と熱可塑性樹脂とから形成されており、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動して複合材被膜における軟質金属基材の軟質金属材が微細凹凸面の凸部から摩擦力を受けることにより、軟質金属基材の最表面から軟質金属材が微細凹凸面に移着すると共に、各摺動面に生じる摺動摩擦熱によって熱可塑性樹脂が微細凹凸面に溶出する。そして、本発明は、複合材被膜を軟質金属基材の内部に熱可塑性樹脂を散在させるように形成しているので、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動することにより、微細凹凸面に移着した複合材被膜の軟質金属材と溶出した熱可塑性樹脂とが偏ることなく撹拌され、微細凹凸面のうち各摺動面が相対的に摺動する部分全体に均一な組成の摺動性薄膜を形成することができる。
【００２３】
また、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法は、前記発明において、前記散在工程は、粉体形状に加工された複数の前記軟質金属材を内部に空孔が形成されるように焼結成形して前記軟質金属基材を設ける第１工程と、この第１工程によって設けられた前記軟質金属基材中の前記空孔に溶融状態の前記熱可塑性樹脂を含浸させた後、冷却固化させる第２工程とを含むことを特徴としている。
【００２４】
このように構成した本発明は、第１工程において粉体形状に加工された複数の軟質金属材を焼結成形するとき、軟質金属基材中に空孔が形成されるように焼結条件として、焼結プレス圧力、軟質金属材の粉体形状、及び粉体粒径等をそれぞれ制御することにより、軟質金属基材の内部に形成される空孔径及び軟質金属材の焼結密度を自在に調整することができる。そして、第２工程において軟質金属基材中の空孔に溶融状態の熱可塑性樹脂を含浸させ、冷却固化させることにより、空孔径及び軟質金属材の焼結密度に応じて複合材被膜に含まれる熱可塑性樹脂の形状、大きさ、及び体積比率を自在に調整できるので、複合材被膜の適用部位に合わせた組成で被膜を形成することができ、汎用性の高い複合材被膜を得ることができる。
【００２５】
また、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法は、前記発明において、前記散在工程は、前記軟質金属材と前記熱可塑性樹脂とを溶射によって設ける工程を含むことを特徴としている。このように構成すると、溶射工程の１工程のみで軟質金属基材及び熱可塑性樹脂を含む複合材被膜を容易に形成できるので、複合材被膜の形成に要する加工時間を短縮することができると共に、コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の液圧回転機の摺動面構造は、第１の摺動部材の第１の摺動面と第２の摺動部材の第２の摺動面とが相対的に摺動するように配置されており、第１の摺動部材の第１の摺動面は、複数の材質から成り、熱可塑性樹脂を含むと共に、第２の摺動部材の第２の摺動面は、複合材被膜よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面を備えている。そして、この微細凹凸面は、第１の摺動面と第２の摺動面とを相対的に摺動させることによって第１の摺動面の複合材被膜の一部を第２の摺動面の微細凹凸面に移着させて形成させた摺動性薄膜を有している。従って、第１の摺動面の複合材被膜と第２の摺動面の摺動性薄膜によって各摺動面の双方が保護され、同じ材質と熱可塑性樹脂を含む複合材被膜と摺動性薄膜とが相対的に摺動することになるので、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動しているときに第１の摺動面と第２の摺動面とが相互に不安定な状態となり、例えば各摺動面に高い圧力が生じても、複合材被膜及び摺動性薄膜によって各摺動面にかかる負荷を緩和することができる。また、摺動性薄膜は、複合材被膜と同様の材質と熱可塑性樹脂によって形成されるので、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動するときに発生する摺動摩擦熱で熱硬化性樹脂のように過架橋状態となることもない。これにより、第１の摺動部材の第１の摺動面あるいは第２の摺動部材の第２の摺動面に生じる局部摩耗や焼付き等の不具合を抑えることができると共に、安定的な摺動性能を保持することができ、従来よりも摺動部材の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の液圧回転機の摺動面構造に用いられる複合材被膜の形成方法は、複合材被膜を、軟質の金属から成る複数の軟質金属材が集結して形成された軟質金属基材の内部に熱可塑性樹脂を散在させるように形成することにより、第１の摺動面と第２の摺動面とを相対的に摺動させて第１の摺動面の複合材被膜の一部を第２の摺動面の微細凹凸面に移着させた場合に、微細凹凸面に移着した複合材被膜の軟質金属材と溶出した熱可塑性樹脂とが偏ることなく撹拌されるので、微細凹凸面のうち各摺動面が相対的に摺動する部分全体に均一な組成の摺動性薄膜を形成することができる。これにより、第１の摺動面と第２の摺動面とが相対的に摺動している間、各摺動面は円滑な状態に保たれるので、良好な摺動状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第１実施形態が備えら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】図１に示す可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの要部を拡大して示す図であり、斜板の傾転角が０°のときの図である。
【図３】図２に示す斜板上を相対的に摺動するシューの動作を説明する平面図である。
【図４】図１に示す可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの要部を拡大して示す図であり、斜板の傾転角が０°でないときの図である。
【図５】図４に示す斜板上を相対的に摺動するシューの動作を説明する平面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に備えられるシューを斜板上に摺接させた状態を示す図であり、摺動性薄膜が形成される前の状態の図である。
【図７】図６に示すシューの複合材被膜及び斜板の平滑板に形成された微細凹凸面の要部を拡大して示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に備えられるシューが斜板上を相対的に摺動する状態を示す図であり、摺動性薄膜が形成された後の状態の図である。
【図９】図６に示す複合材被膜の形成方法の第１実施形態を説明する図であり、第１工程において複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程を示す図である。
【図１０】図６に示す複合材被膜の形成方法の第１実施形態を説明する図であり、第２工程において複合材被膜の熱可塑性樹脂が含浸される工程を示す図である。
【図１１】図９に示す複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程において、粉体の粒径を小さくし、焼結プレス圧力を大きくした場合に、シューの摺動面に形成される軟質金属基材の状態を示す図である。
【図１２】図９に示す複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程において、粉体の粒径を大きくし、焼結プレス圧力を小さくした場合に、シューの摺動面に形成される軟質金属材の状態を示す図である。
【図１３】図６に示す平滑板の摺動面に形成される微細凹凸面の形成方法を説明する図である。
【図１４】図６に示す複合材被膜の形成方法の第２実施形態を説明する図である。
【図１５】一般的な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シューと斜板との摺接状態を説明する図であり、理想的な摺接状態を示す図である。
【図１６】一般的な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シューと斜板との摺接状態を説明する図であり、不安定な摺接状態を示す図である。
【図１７】従来の液圧回転機の摺動面構造に備えられるシューと斜板との摺接状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造、及び液圧回転機の摺動面構造に備えられる複合材被膜の形成方法を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００３０】
［液圧回転機の摺動面構造の第１実施形態］
本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第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４は、外殻を形成するケーシング５と、このケーシング５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６と、この回転軸６の回転に伴って回転するシリンダブロック７と、このシリンダブロック７の各シリンダ１６にそれぞれ収容される複数のピストン８とを備えている。
【００３１】
ケーシング５は、回転軸６及びシリンダブロック７等の各部材を覆う筒状のケーシング本体１０と、このケーシング本体１０の両端側を閉塞するフロントケーシング１１及びリヤケーシング１２とから成っている。そして、リヤケーシング１２は、シリンダブロック７内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路１３Ａ，１３Ｂを有している。これらの給排通路１３Ａ，１３Ｂ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。
【００３２】
回転軸６は、フロントケーシング１１とリヤケーシング１２との間に軸受１４，１５等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸６は、フロントケーシング１１から軸線方向に突出する突出端６Ａが形成されており、この突出端６Ａ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７は、回転軸６の外周側にスプライン結合されており、回転軸６と共に一体となって回転する。そして、シリンダブロック７は、両端面のうちフロントケーシング１１側の一端が後述の斜板２に対向して配置され、両端面のうちリヤケーシング１２側の他端は後述の弁板９に摺接する。
【００３３】
シリンダブロック７は、内部に各ピストン８を包含する上述の複数のシリンダ１６を有しており、これらの各シリンダ１６は、回転軸６を中心としてシリンダブロック７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７の軸線方向、すなわち回転軸６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１６の一端には、後述の弁板９を介してリヤケーシング１２の給排通路１３Ａ，１３Ｂに対して間欠的に連通又は遮断されるシリンダポート１７Ａが形成されている。
【００３４】
また、油圧ポンプ４は、各ピストン８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７と共に回転する複数のシュー１と、ケーシング５のうちフロントケーシング１１側に傾転可能に設けられ、各シュー１が摺接する斜板２と、各シュー１を各ピストン８の押付力によって斜板２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１１に設けられ、斜板２を揺動可能に支持するクレイドル２０と、ケーシング５のうちリヤケーシング１２側に配置され、リヤケーシング１２とシリンダブロック７との間に設けられた弁板９と、斜板２を傾転駆動する傾転アクチュエータ２２，２３とを備えている。
【００３５】
本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第１実施形態は、第１の摺動部材の第１の摺動面例えば上述の各シュー１の摺動面と、第２の摺動部材の第２の摺動面例えば斜板２の摺動面とが相対的に摺動するように配置されている。具体的には、斜板２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２１と、この斜板本体２１の表面側に固定して設けられ、シュー１が摺動する平滑板１９と、回転軸６を挿通する軸挿通穴２１Ａとから成っている。なお、この軸挿通穴２１Ａの大きさは、回転軸６を挿通した状態において回転軸６が斜板２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２１Ａと同様に中央部がくり抜かれ、回転軸６を挿通させる軸挿通穴１９Ａを有しており、図３、５に示すようにドーナツ型の円盤状に形成されている。
【００３６】
クレイドル２０は、斜板２の裏面側に配置され、ケーシング５のフロントケーシング１１に固定されている。また、クレイドル２０には、回転軸６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２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２１がフロントケーシング１１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２２，２３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２の傾転角を可変に制御している。
【００３７】
各シュー１は、各ピストン８からの押付力でシュー押え１８等を介して斜板２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９は、シリンダブロック７の両端面のうちリヤケーシング１２側の端面に摺接し、シリンダブロック７を回転軸６と共に回転可能に支持している。また、弁板９には、眉形状を有する一対の給排ポート９Ａが形成されており、これらの給排ポート９Ａは、リヤケーシング１２の給排通路１３Ａ，１３Ｂに連通され、シリンダブロック７が回転軸６の軸線周りを回転したときに各シリンダ１６のシリンダポート１７Ａに間欠的に連通するようになっている。
【００３８】
ここで、エンジン等の原動機によって回転軸６を回転駆動させると、シリンダブロック７が回転軸６の軸線周りに回転軸６と一体となって回転する。このとき、図２に示すように斜板２の傾転角が０°のときには、斜板２は回転軸６に対して垂直に配置されており、斜板２の中心軸の軸線２Ａと回転軸６の軸線６Ｂとが重なって平行になるので、シリンダブロック７が回転軸６の軸線６Ｂ周りに回転してもピストン８が斜板２から受ける力は回転軸６の軸線６Ｂ周りにおいて同じである。この場合、ピストン８がシリンダブロック７のシリンダ１６内で往復運動しない。また、斜板２の傾転角が０°の状態のときには、上述したように斜板２の中心軸の軸線２Ａと回転軸６の軸線６Ｂとが平行になるので、図３に示すようにシュー１は斜板２の平滑板１９の同心円上を平滑板１９と相対的に摺動する。
【００３９】
一方、図４に示すように、斜板２の傾転角が０°でないときには、斜板２の中心軸の軸線２Ａは回転軸６の軸線６Ｂに対して傾いて交わっているので、シリンダブロック７が回転軸６の軸線６Ｂ周りに回転すると、ピストン８が斜板２から受ける力が回転軸６の軸線６Ｂ周りにおいて異なる。この場合、シリンダブロック７が回転軸６の軸線６Ｂ周りを１回転する間に、ピストン８は、シリンダ１６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１６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８の吸入工程では、例えば給排通路１３Ｂからシリンダ１６内に作動油が吸込まれ、ピストン８の吐出工程では、シリンダ１６内から給排通路１３Ａへ作動油が高圧の圧油として吐出される。
【００４０】
また、斜板２の傾転角が０°でないときには、上述したように斜板２の中心軸の軸線２Ａと回転軸６の軸線６Ｂとが傾いて交わっているので、図５に示すようにシュー１は、斜板２の傾きに応じて移動した位置において斜板２の平滑板１９上を平滑板１９と相対的に摺動する。このように、回転軸６の軸線６Ｂに対する斜板２の傾きによってピストン８のストローク長が増減されるので、傾転アクチュエータ２２，２３が斜板２の傾転角を制御することにより、シリンダ１６内における作動油の吸入量及び吐出量が調整される。
【００４１】
本発明に係る摺動面構造の第１実施形態では、シュー１の摺動面は、図６に示すように複数の材質、例えば軟質の金属から成る軟質金属材から成り、熱可塑性樹脂２５を含む複合材被膜２６を備えている。また、本発明の摺動面構造の第１実施形態では、複合材被膜２６は、例えば複数の上記軟質金属材が集結して形成された軟質金属基材２４を備えており、熱可塑性樹脂２５は軟質金属基材２４の内部に散在する形で包含されている。また、斜板２の平滑板１９の摺動面は、複合材被膜２６よりも高硬度な材質で形成された微細凹凸面２７を備えている。
【００４２】
従って、図７に示すようにシュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面とを相対的に摺動させると、シュー１の複合材被膜２６が平滑板１９の微細凹凸面２７に食い込みながら各摺動面が相対的に摺動する。このとき、複合材被膜２６の軟質金属基材２４は微細凹凸面２７から大きな摺動摩擦力を受けるので、軟質金属基材２４の表面層が微細凹凸面２７へ塑性流動し、流動した軟質金属基材２４の軟質金属材が微細凹凸面２７上に移着する。そして、シュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面とが相対的に摺動するにつれて摺動摩擦熱が発生するので、軟質金属基材２４中に含まれる熱可塑性樹脂２５が微細凹凸面２７に溶出する。溶出した熱可塑性樹脂２５は、微細凹凸面２７上に移着した軟質金属材と共に、シュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面との相対的な摺動に伴って攪拌混合され、図８に示すように微細凹凸面２７上に薄膜状に定着する。このように、微細凹凸面２７は、シュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面とを相対的に摺動させることにより、シュー１の複合材被膜２６の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜２８を有している。
【００４３】
なお、本発明の摺動面構造の第１実施形態では、軟質金属基材２４の軟質金属材は、例えば銅、アルミニウム、スズ、鉛のうちいずれか１つが用いられており、熱可塑性樹脂２５は、例えばナイロン、ＰＴＦＥ、ポリアミドイミドのうちいずれか１つが用いられている。
【００４４】
このようにして構成した本発明に係る摺動面構造の第１実施形態に備えられる複合材被膜２６にあっては、例えば以下のようにして形成される。
【００４５】
図９は図６に示す複合材被膜の形成方法の第１実施形態を説明する図であり、第１工程において複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程を示す図、図１０は図６に示す複合材被膜の形成方法の第１実施形態を説明する図であり、第２工程において複合材被膜の熱可塑性樹脂が含浸される工程を示す図、図１１は図９に示す複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程において、粉体の粒径を小さくし、焼結プレス圧力を大きくした場合に、シューの摺動面に形成される軟質金属基材の状態を示す図、図１２は図９に示す複合材被膜の軟質金属材が焼結成形される工程において、粉体の粒径を大きくし、焼結プレス圧力を小さくした場合に、シューの摺動面に形成される軟質金属材の状態を示す図である。
【００４６】
本発明に係る複合材被膜の形成方法の第１実施形態は、複合材被膜２６を、軟質の金属から成る複数の軟質金属材が集結して形成された軟質金属基材２４の内部に熱可塑性樹脂２５を散在させるように形成する散在工程を含んでいる。この散在工程は、粉体形状に加工された複数の軟質金属材を内部に空孔が形成されるように焼結成形して軟質金属基材２４を設ける第１工程と、この第１工程によって設けられた軟質金属基材２４中の空孔に溶融状態の熱可塑性樹脂２５を含浸させた後、冷却固化させる第２工程とを含んでいる。具体的には、第１工程では、図９に示すようにシュー１の摺動面が上側となるようにシュー１をメス型２９に設置し、シュー１の摺動面上に粉体形状に加工された軟質金属材３０を堆積させる。そして、矢印Ａに示すようにオス型３１でプレスしながら加熱保持して軟質金属材３０を所定の形状に焼結成形する。このとき、図１１、１２に示すように焼結成形される軟質金属基材２４の層内部に意図的に多数の空孔３３が形成される加工条件で焼結を行う。
【００４７】
ここで、焼結成形の加工条件として、例えば焼結プレス圧力、軟質金属材３０の粉体粒径が挙げられる。軟質金属材３０の焼結成形において、焼結プレス圧力を大きくし、且つ軟質金属材３０の粉体粒径を小さくした場合には、図１１に示すように焼結成形される軟質金属基材２４の内部の空孔３３の数は少なくなり、空孔３３の大きさは小さくなる。その結果、軟質金属材３０が凝縮された緻密な軟質金属基材２４が形成される。一方、軟質金属材３０の焼結成形において、焼結プレス圧力を小さくし、且つ軟質金属材３０の粉体粒径を大きくした場合には、図１２に示すように焼結成形される軟質金属基材２４の内部の空孔３３の数は多くなり、空孔３３の大きさも大きくなる。
【００４８】
次に、第２工程では、図１０に示すように底部に溶融状態の熱可塑性樹脂２５を有する真空チャンバ３２を用い、第１工程において焼結成形によってシュー１の摺動面に形成された軟質金属基材２４を真空チャンバ３２の熱可塑性樹脂２５に含浸させる。そして、矢印Ｂのように真空チャンバ３２内の空気を抜くことにより、真空チャンバ３２の内部を負圧状態にする。これにより、軟質金属基材２４に溶融状態の熱可塑性樹脂２５が浸透し、軟質金属基材２４の内部に形成された空孔３３に熱可塑性樹脂２５が進入する。次に、真空チャンバ３２に空気を入れて熱可塑性樹脂２５が含浸された軟質金属基材２４を真空チャンバ３２から取り出し、当該軟質金属基材２４を冷却する。その結果、熱可塑性樹脂２５が軟質金属基材２４の内部の空孔３３で固化し、軟質金属基材２４と熱可塑性樹脂２５とから成る複合材被膜２６がシュー１の摺動面に形成される。
【００４９】
また、本発明に係る摺動面構造の第１実施形態に備えられる斜板２の平滑板１９の微細凹凸面２７にあっては、例えば以下のようにして形成される。
【００５０】
図１３は図６に示す斜板の表面に形成される微細凹凸面の形成方法を説明する図である。
【００５１】
本発明に係る摺動面構造の第１実施形態では、斜板２の平滑板１９の微細凹凸面２７は、例えば図１３に示すように一般的にショットブラストあるいはショットピーニングと呼ばれるショットノズル３４を用いて形成される。このショットノズル３４は、圧縮空気によって硬質粒子３５を先端から噴射して金属表面に衝突させる装置である。従って、図１３に示すようにショットノズル３４から噴射される硬質粒子３５を斜板２の平滑板１９の摺動面に衝突させることにより、微細凹凸面２７が平滑板１９の摺動面に形成される。
【００５２】
このとき、ショットノズル３４から噴射される硬質粒子３５の形状、粒径あるいは噴射する硬質粒子３５の噴射速度等を変えることにより、平滑板１９に形成される微細凹凸面２７の凹凸の形状や大きさを調整することができる。従って、本発明に係る摺動面構造の第１実施形態では、シュー１に形成された複合材被膜２６の軟質金属材３０の材質や粒径等に合わせてショットノズル３４から噴射される硬質粒子３５の形状、粒径及び噴射する硬質粒子３５の噴射速度を設定している。
【００５３】
このように構成した本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第１実施形態によれば、シュー１の摺動面に複合材被膜２６が設けられており、この複合材被膜２６は、複数の軟質金属材３０から成り、熱可塑性樹脂２５を含んでいるので、軟質な樹脂材のみでシュー１の摺動面を構成するよりも表面強度が高くなる。
【００５４】
そして、本発明の摺動面構造の第１実施形態は、斜板２の平滑板１９の摺動面にショットノズル３４によって形成された微細凹凸面２７を有しており、この微細凹凸面２７は、シュー１の複合材被膜２６と微細凹凸面２７とを相対的に摺動させることにより、図８に示すようにシュー１の複合材被膜２６の一部を微細凹凸面２７に移着させて形成させた摺動性薄膜２８を有している。従って、複合材被膜２６と微細凹凸面２７によってシュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面の双方が保護され、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５を含む複合材被膜２６と摺動性薄膜２８とが相対的に摺動することになるので、シュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面とが相対的に摺動しているときにシュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面とが相互に不安定な状態となり、例えば各摺動面が回転軸６の回転動作に起因した遠心力モーメントの作用を受けて高い圧力が生じた場合であっても、複合材被膜２６及び摺動性薄膜２８によって各摺動面にかかる負荷を緩和することができる。
【００５５】
また、摺動性薄膜２８は、上述したように軟質金属材３０と熱可塑性樹脂２５によって構成されるので、シュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面とが相対的に摺動するときに発生する摺動摩擦熱で熱硬化性樹脂のように過架橋状態となることもない。これにより、シュー１の摺動面あるいは平滑板１９の摺動面に生じる局部摩耗や焼付き等の不具合を抑えることができると共に、安定した摺動性能を保持することができ、摺動部材の耐久性を向上させることができる。
【００５６】
なお、斜板２の平滑板１９に形成された微細凹凸面２７はシュー１の複合材被膜２６の軟質金属材３０よりも高硬度な材質で構成されているので、複合材被膜２６と微細凹凸面２７とが相対的に摺動する初期の状態において高い摺動摩擦力が発生しても、複合材被膜２６と微細凹凸面２７とが相対的に摺動する際に微細凹凸面２７の凸部が摩耗することがない。これにより、複合材被膜２６の一部を微細凹凸面２７に移着させる移着促進効果を維持することができる。
【００５７】
また、本発明の摺動面構造の第１実施形態は、上述したように摺動性薄膜２８は、シュー１の複合材被膜２６と微細凹凸面２７とを相対的に摺動させることにより、シュー１の複合材被膜２６の一部を微細凹凸面２７に移着させて形成しているので、シュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面とを相対的に摺動させる前にシュー１の摺動面及び平滑板１９の摺動面の両面に各摺動面を保護する被膜を予め形成する必要がない。さらに、摺動性薄膜２８は、平滑板１９のうち各摺動面が相対的に摺動する部分にだけ形成されるので、平滑板１９上の全体に被膜を形成する必要もない。これにより、各摺動面に被膜を形成するために要する労力を減らすと共に、コストを抑えることができ、高いコストパフォーマンスを実現することができる。
【００５８】
また、本発明に係る複合材被膜の形成方法の第１実施形態は、複合材被膜２６を、複数の軟質金属材３０が集結して形成された軟質金属基材２４の内部に熱可塑性樹脂２５を散在させるように形成している。そのため、上述したようにシュー１の複合材被膜２６と平滑板１９の微細凹凸面２７とを相対的に摺動させることにより、微細凹凸面２７に移着した軟質金属材３０と溶出した熱可塑性樹脂２５とが偏ることなく撹拌されるので、微細凹凸面２７のうちシュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面とが相対的に摺動する部分全体に均一な組成の摺動性薄膜２８を形成することができる。これにより、シュー１の摺動面と平滑板１９の摺動面とが相対的に摺動している間、各摺動面は円滑な状態に保たれるので、良好な摺動状態を維持することができる。
【００５９】
また、本発明に係る複合材被膜の形成方法の第１実施形態は、図９に示すように第１工程において粉体形状に加工された複数の軟質金属材３０を焼結成形するとき、軟質金属基材２４中に空孔が形成されるように焼結条件として、焼結プレス圧力及び粉体粒径をそれぞれ制御することにより、軟質金属基材２４の内部に形成される空孔径及び軟質金属材３０の焼結密度を自在に調整することができる。そして、図１０に示すように第２工程において軟質金属基材２４中の空孔３３に溶融状態の熱可塑性樹脂２５を含浸させ、冷却固化させることにより、空孔径及び軟質金属材３０の焼結密度に応じて複合材被膜２６に含まれる熱可塑性樹脂２５の形状、大きさ、及び体積比率を自在に調整できるので、複合材被膜２６の適用部位に合わせた組成で被膜を形成することができ、汎用性の高い複合材被膜２６を得ることができる。
【００６０】
［液圧回転機の摺動面構造の第２実施形態］
図７に示すように、本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、複合材被膜２６の軟質金属基材２４は、１種類の複数の軟質金属材３０が集結して形成されているのに対し、第２実施形態では、複合材被膜２６の軟質金属基材２４は、２種類以上の複数の軟質金属材を混合して形成させた図示しない複合軟質金属基材から成ることである。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００６１】
このようにして構成した本発明に係る摺動面構造の第２実施形態に備えられる複合材被膜２６にあっては、例えば以下のようにして形成される。
【００６２】
図１４は図６に示す複合材被膜の形成方法の第２実施形態を説明する図である。
【００６３】
図１４に示すように、本発明に係る複合材被膜の形成方法の第２実施形態は、第１実施形態における第１工程及び第２工程の代わりに、散在工程が軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５を溶射によって設ける工程を含んでいる。具体的には、本発明の複合材被膜の形成方法の第２実施形態では、２つの溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂを用いており、溶射ノズル３６Ａは２種類以上の軟質金属材３０を溶射し、溶射ノズル３６Ｂは熱可塑性樹脂２５を溶射する。本発明の複合材被膜の形成方法の第２実施形態では、まず、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂのノズル噴射口から溶融液摘状態の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５をシュー１の摺動面に向けてそれぞれ噴射し、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂのノズル噴射口をそれぞれ操作して軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５をシュー１の摺動面に均一に堆積付着させる。これにより、２種類以上の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５から成る複合材被膜２６がシュー１の摺動面に形成される。
【００６４】
このように構成した本発明に係る液圧回転機の摺動面構造の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、シュー１の摺動面に形成される複合材被膜２６における摺動面圧あるいは摺動速度に応じて、例えば複合軟質金属基材としてそれぞれ異なる硬質を有する２種類以上の軟質金属材３０を混合することにより、複合材被膜２６の軟質金属基材２４の表面強度を最適化することができる。また、例えば複合軟質金属基材として熱伝導率の異なる材質を有する２種類以上の軟質金属材３０を混合することにより、シュー１の摺動面の複合材被膜２６における摺動摩擦熱の拡散速度を変化させることができるので、複合材被膜２６に含まれる熱可塑性樹脂２５が斜板２の平滑板１９の微細凹凸面２７に溶出するタイミングを調整することができる。
【００６５】
また、本発明に係る複合材被膜の形成方法の第２実施形態は、２種類以上の軟質金属材３０と熱可塑性樹脂２５とを溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂによる溶射によって堆積付着させることにより、溶射工程の１工程のみで軟質金属基材２４及び熱可塑性樹脂２５を含む複合材被膜２６を容易に形成することができる。これにより、複合材被膜２６の形成に要する加工時間を短縮できると共に、コストを抑えることができる。
【００６６】
また、本発明に係る複合材被膜の形成方法の第２実施形態は、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の溶射工程の加工条件として、例えば軟質金属材３０と熱可塑性樹脂２５の粒径、及び溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂの噴射速度を変更することにより、第１実施形態のように複合材被膜２６の組成等を調整することができる。具体的には、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の溶射工程において、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の粒径を変化させることにより、形成される複合材被膜２６の軟質金属基材２４に含まれる熱可塑性樹脂２５の体積分率が変化する。従って、シュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面との摺動面圧や摺動速度に合わせて、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂからそれぞれ噴射される軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の粒径を予め設定することにより、シュー１の摺動面に形成される複合材被膜２６の組成を最適化することができる。
【００６７】
また、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂから噴射される軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の噴射速度を変化させることにより、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂの噴射によってシュー１の摺動面に堆積した軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の扁平率が変化し、これらの軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の各粒子間における結合力が変化する。これにより、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の各粒子間の結合力が小さくなれば、複合材被膜２６の一部を微細凹凸面２７に移着させるために必要なエネルギー、すなわち摺動性薄膜２８を形成させるために必要なエネルギーが小さくなり、軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の各粒子間の結合力が大きくなれば、摺動性薄膜２８を形成させるために必要なエネルギーが大きくなる。従って、シュー１の摺動面と斜板２の平滑板１９の摺動面との摺動面圧や摺動速度に合わせて、溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂの噴射速度を予め設定することにより、摺動性薄膜２８を効率的に形成させることができる。
【００６８】
なお、上述した液圧回転機の摺動面構造の第２実施形態は、２つの溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂを用いることにより、２種類の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５をシュー１の摺動面にそれぞれ溶射して複合材被膜２６を形成した場合について説明したが、２種類の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５を１つの溶射ノズルから同時に溶射する溶射ノズルを用いて複合材被膜２６を形成しても良い。この場合、１つの溶射ノズルを使用するだけで良いので、溶射工程における溶射ノズルの操作性を向上させることができる。
【００６９】
また、本発明の複合材被膜の形成方法の第１実施形態は、図９、図１０に示すように複数の軟質金属基材３０を焼結成形し、焼結成形して形成された軟質金属基材２４に溶融状態の熱可塑性樹脂２５を含浸させて冷却固化することによって複合材被膜２６を形成しており、第２実施形態は、図１４に示すように溶射ノズル３６Ａ，３６Ｂによって溶融液摘状態の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５をシュー１の摺動面に溶射して複合材被膜２６を形成した場合について説明したが、この場合に限らず、不活性ガスの超音速流によって固相状態の軟質金属材３０及び熱可塑性樹脂２５の微細粉末を衝突付着させるコールドスプレー法を用いて複合材被膜２６を形成しても良い。
【００７０】
また、本発明の摺動面構造の各第１、第２実施形態は、第１の摺動部材の摺動面がシュー１の摺動面、第２の摺動部材の摺動面が斜板２の平滑板１９の摺動面である場合について説明したが、第１の摺動部材の摺動面が斜板２の平滑板１９の摺動面、第２の摺動部材の摺動面がシュー１の摺動面であっても良い。この場合、斜板２の平滑板１９の摺動面が複合材被膜２６を備え、シュー１の摺動面が微細凹凸面２７を備えている。
【００７１】
また、同様に本発明の摺動面構造の各第１、第２実施形態は、第１の摺動部材の摺動面がシュー１の摺動面、第２の摺動部材の摺動面が斜板２の平滑板１９の摺動面であったが、このような構成に限らず、第１の摺動部材の摺動面がピストン８の摺動面、第２の摺動部材の摺動面がシリンダ１６の内面であっても良い。この場合、ピストン８の摺動面が上述の複合材被膜を備え、シリンダ１６の内面が上述の微細凹凸面を備えている。従って、シリンダ１６の内面の微細凹凸面は、ピストン８の摺動面とシリンダ１６の内面とを相対的に摺動させることにより、ピストン８の複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を備えている。このように、薄膜で覆うことが難しい場所であるシリンダ１６の内面であっても、容易に摺動性薄膜を形成することができるので、シリンダ１６の内面に薄膜を形成するために要するコストと時間を省くことができる。なお、第１の摺動部材の摺動面がシリンダ１６の内面、第２の摺動部材の摺動面がピストン８の摺動面であっても良い。
【００７２】
また、同様に本発明の摺動面構造の各第１、第２実施形態は、第１の摺動部材の摺動面がクレイドル２０の摺動面、第２の摺動部材の摺動面が斜板２の裏面であっても良い。この場合、クレイドル２０の摺動面が上述の複合材被膜を備え、斜板２の裏面が上述の微細凹凸面を備えている。従って、斜板２の裏面の微細凹凸面は、クレイドル２０の摺動面と斜板２の裏面とを相対的に摺動させることにより、クレイドル２０の複合材被膜の一部を移着させて形成させた摺動性薄膜を有している。なお、第１の摺動部材の摺動面が斜板２の裏面、第２の摺動部材の摺動面がクレイドル２０の摺動面であっても良い。
【符号の説明】
【００７３】
１  シュー
２  斜板
３  シューパッド（被膜）
４  油圧ポンプ
５  ケーシング
６  回転軸
６Ａ  突出端
７  シリンダブロック
８  ピストン
９  弁板
１０  ケーシング本体
１１  フロントケーシング
１２  リヤケーシング
１３Ａ，１３Ｂ  給排通路
１４，１５  軸受
１６  シリンダ
１７Ａ  シリンダポート
１８  シュー押え
１９  平滑板
１９Ａ，２１Ａ  軸挿通穴
２０  クレイドル
２０Ａ  傾転摺動面
２１  斜板本体
２２，２３  傾転アクチュエータ
２４  軟質金属基材
２５  熱可塑性樹脂
２６  複合材被膜
２７  微細凹凸面
２８  摺動性薄膜
２９  メス型
３０  軟質金属材
３１  オス型
３２  真空チャンバ
３３  空孔
３４  ショットノズル
３５  硬質粒子
３６Ａ，３６Ｂ  溶射ノズル
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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