(57)【要約】【課題】金属材料の表面が硬化することを抑えつつ、金属材料の表面から変質層を効率良く破砕することができる。【解決手段】表面に変質層６を有する斜板２２に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線の周りに回転する摺動工具１から成り、摺動工具１と斜板２２とを相対的に摺動させることによって斜板２２の変質層６を破砕する金属表面変質層破砕工具において、摺動工具１は、摺動面のうち軸線Ａの周りに設けられ、縦断面が回転方向Ｂへ傾くように形成された空孔３と、この空孔３内に包含され、摺動工具１の回転に伴って摺動面と斜板２２の表面に介在することによって斜板２２の変質層６を破砕する硬質粉体７と、この硬質粉体７を空孔３内に供給する粉体供給孔４とを有する。【選択図】図１
2012086283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に変質層を有する金属材料に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線の周りに回転する摺動工具から成り、前記摺動工具と前記金属材料とを相対的に摺動させることによって前記金属材料の前記変質層を破砕する金属表面変質層破砕工具において、
前記摺動工具は、
前記摺動面のうち前記軸線の周りに設けられ、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成された空孔と、
この空孔内に包含され、前記摺動工具の回転に伴って前記摺動面と前記金属材料の表面に介在することによって前記金属材料の前記変質層を破砕する硬質粉体と、
この硬質粉体を前記空孔内に供給する粉体供給孔とを有することを特徴とする金属表面変質層破砕工具。
【請求項２】
請求項１に記載の金属表面変質層破砕工具において、
前記摺動工具は、前記金属材料よりも硬質の材料で形成され、前記摺動面を保護する保護被膜を有することを特徴とする金属表面変質層破砕工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の金属表面変質層破砕工具において、
前記空孔の横断面は円形の形状から成ることを特徴とする金属表面変質層破砕工具。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の金属表面変質層破砕工具において、
前記空孔の横断面は菱形の形状から成ることを特徴とする金属表面変質層破砕工具。
【請求項５】
表面に変質層を有する金属材料に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線の周りに回転する摺動工具から成り、前記摺動工具は、前記摺動面のうち前記軸線の周りに設けられ、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成された空孔と、この空孔内に包含され、前記摺動工具の回転に伴って前記摺動面と前記金属材料の表面に介在することによって前記金属材料の前記変質層を破砕する硬質粉体と、この硬質粉体を前記空孔内に供給する粉体供給孔とを有し、前記摺動工具と前記金属材料とを相対的に摺動させることによって前記金属材料の前記変質層を破砕する金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法において、
前記摺動工具を前記金属材料の表面に摺接させる工程と、
前記摺動工具を前記軸線の周りに回転させる工程と、
前記硬質粉体を前記摺動工具の前記粉体供給孔から前記空孔内に供給する工程と、
前記摺動工具と前記金属材料の表面とを相対的に摺動させる工程とを備えたことを特徴とする金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料に形成された変質層を破砕する金属表面変質層破砕工具、及び金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２４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の概略断面図、図２５は図２４に示す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斜板の平面図、図２６は図２４に示す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斜板の側面断面図、図２７は図２４に示す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斜板とシューとの摺接状態を説明する図である。
【０００３】
従来より、金属材料は、摺動性、耐食性、及び材料強度等の向上を目的として、表面に各種の被膜を形成して使用されるが、金属材料は、長期間保存されることで表面に形成される酸化膜、あるいは熱処理によって表面に生成される化合物層等の変質層を有している。このような変質層を有する金属材料を備える装置として、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプがある。この可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプは、図２４に示すように外殻を形成するケーシング３０と、このケーシング３０に一部が収容される回転軸２４と、この回転軸２４の回転に伴って回転するシリンダブロック２０と、このシリンダブロック２０のシリンダ２５に収容されるピストン２３と、このピストン２３の端部に揺動可能に保持され、シリンダブロック２０と共に回転するシュー２１と、このシュー２１と相対的に摺動する金属材料、すなわち斜板２２とを備えている。
【０００４】
この斜板２２は、図２５に示すように回転軸２４を挿通させる軸挿通穴２２ａを有しており、斜板２２の材質は、例えば球場黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）が用いられる。そして、斜板２２は、ガス窒化、ガス軟窒化等の熱処理によって材料の硬度、強度が高められた後に潤滑性被膜を形成して使用される。ここで、斜板２２に熱処理を行うと、化合物層等の変質層が斜板２２の表面に形成される。一般的に、金属材料と表面に形成される被膜との密着性は金属材料の材質や表面形状に大きく寄与するので、上述の斜板２２の表面に形成された変質層と斜板２２との結合力は脆弱となっている。
【０００５】
従って、斜板２２の変質層の上に潤滑性被膜が形成された場合には、潤滑性被膜が変質層と共に斜板２２の表面から剥がれ落ち易くなる。そこで、斜板２２に潤滑性被膜を形成して使用する前に、必要に応じて斜板２２の変質層の除去加工が行われている。このような斜板２２を含む金属材料の変質層の除去加工として、研磨、研削、化学反応を用いた手法、ショットブラスト、及びショットピーニング等が知られており、これらの方法によって金属材料の表面から変質層が破砕、剥脱等して除去される。
【０００６】
例えば、金属材料の変質層を除去する方法の従来技術の一つとして、鋳物表面に溶射処理を行う前に、鋳物表面に対して有角ブラスト材によりショットブラスト処理を行う方法であり、ショットブラスト処理前に、鋳物表面に対して球状のショットピーニング材によりショットピーニング処理を行って、該鋳物の表面部に圧縮残留応力を付与する鋳物の溶射前処理方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８３９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に開示された従来技術の鋳物の溶射前処理方法を使用して斜板２２の表面に形成された化合物等の変質層を除去する場合には、斜板２２の表面に対して球状のショットピーニング材によりショットピーニング処理が行われ、斜板２２の表面に圧縮残留応力が付与されることから、斜板２２の表面の硬化が進行する。ここで、一般的に被膜の形成が行われる金属材料の表面の硬化が進むと、金属材料と被膜との密着力が低下する。そのため、上述した従来技術の鋳物の溶射前処理方法によって斜板２２の表面から変質層を除去した後にシュー２１と斜板２２の摺動性を向上させる摺動性被膜を斜板２２の表面に形成しても、斜板２２と摺動性被膜の密着力が低下することになるので、潤滑性被膜が斜板２２の表面から容易に剥がれ落ちることが懸念されている。
【０００９】
また、可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプでは、図２５に示すようにシュー２１は斜板２２に対して相対的に円運動を行っている。そのため、図２７に示すようにシュー２１は円運動に伴う遠心力を受けるので、シュー２１は円運動の内側部分を支点として斜板２２に対して傾くことがある。このとき、シュー２１と斜板２２との接触する部分に突発的な負荷が生じ、斜板２２はシュー２１から大きな摩擦力を受ける。従って、斜板２２の表面のうちシュー２１から大きな力を受け易い内側部分に変質層が形成されている場合には、シュー２１が斜板２２に対して傾いた状態でシュー２１と斜板２２とが相対的に摺動することにより、斜板２２の表面から変質層が脱落する。そして、脱落した変質層の一部が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他の各摺動部材の間、例えばピストン２３とシリンダ２５との間に入り込み、ピストン２３とシリンダ２５の摺動動作に不具合が生じることが懸念されている。このように、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金属材料、すなわち斜板２２では、特に斜板２２のうちシュー２１から大きな力を受け易い内側部分に形成される変質層を積極的に破砕、剥奪等して除去する必要があるが、上述した従来技術の鋳物の溶射前処理方法によって斜板２２の表面のうち内側部分のような金属材料の局所部分を処理する場合には、ショットピーニング等の条件の設定が煩雑であり、時間がかかる。
【００１０】
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、金属材料の表面が硬化することを抑えつつ、金属材料の表面から変質層を効率良く破砕することができる金属表面変質層破砕工具、及び金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の金属表面変質層破砕工具は、表面に変質層を有する金属材料に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線の周りに回転する摺動工具から成り、前記摺動工具と前記金属材料とを相対的に摺動させることによって前記金属材料の前記変質層を破砕する金属表面変質層破砕工具において、前記摺動工具は、前記摺動面のうち前記軸線の周りに設けられ、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成された空孔と、この空孔内に包含され、前記摺動工具の回転に伴って前記摺動面と前記金属材料の表面に介在することによって前記金属材料の前記変質層を破砕する硬質粉体と、この硬質粉体を前記空孔内に供給する粉体供給孔とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法は、表面に変質層を有する金属材料に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線の周りに回転する摺動工具から成り、前記摺動工具は、前記摺動面のうち前記軸線の周りに設けられ、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成された空孔と、この空孔内に包含され、前記摺動工具の回転に伴って前記摺動面と前記金属材料の表面に介在することによって前記金属材料の前記変質層を破砕する硬質粉体と、この硬質粉体を前記空孔内に供給する粉体供給孔とを有し、前記摺動工具と前記金属材料とを相対的に摺動させることによって前記金属材料の前記変質層を破砕する金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法において、前記摺動工具を前記金属材料の表面に摺接させる工程と、前記摺動工具を前記軸線の周りに回転させる工程と、前記硬質粉体を前記摺動工具の前記粉体供給孔から前記空孔内に供給する工程と、前記摺動工具と前記金属材料の表面とを相対的に摺動させる工程とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明の金属表面変質層破砕工具、及び金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法は、金属材料の表面の変質層を破砕して除去する場合には、摺動工具を軸線の周りに回転させながら摺動工具の摺動面と金属材料の表面とを相対的に摺動させる。このとき、摺動工具の摺動面には、空孔が摺動面のうち軸線の周りに設けられているので、摺動工具の回転に伴って空孔が当該軸線の周りに回転する。空孔の内部には、硬質粉体が摺動工具の粉体供給孔から供給されているので、硬質粉体は、空孔の回転に伴って空孔内において摺動工具の内壁面のうち回転方向に対して反対側の壁面に接触する。ここで、空孔は、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成されていることにより、硬質粉体が摺動工具の内壁面に接触した際に反作用を受けて金属材料の表面側に押し付けられるので、硬質粉体が金属材料の表面から浮き上がったままになることなく、摺動工具の摺動面と金属材料の表面に介在して金属材料の表面の変質層に力を及ぼす。
【００１４】
そして、硬質粉体が金属材料の表面の変質層に食い込むことにより、変質層に凹部が形成される。さらに、硬質粉体が空孔の回転に伴って金属材料の表面側に押し付けられ、変質層に形成された当該凹部に食い込むことにより、変質層に亀裂が生じて破砕し、金属材料の表面から容易に変質層を取り除くことができる。取り除かれた変質層は、摺動工具の空孔内に包含され、摺動工具の回転に伴って硬質粉体と接触したり、あるいは硬質粉体と金属材料の表面との間に挟まれること等により、細かく粉砕される。また、硬質粉体を摺動工具の粉体供給孔から空孔内に加えて硬質粉体の数を増加させることにより、各硬質粉体が変質層に形成された凹部に食い込み、変質層に生じた各亀裂が繋がるので、変質層の破砕を促進することができる。これにより、金属材料の表面に対して垂直に強い力を及ぼさなくても金属材料の表面から変質層を破砕して除去することができるので、金属材料の表面が硬化することを抑えることができる。
【００１５】
また、摺動工具を回転させた状態で摺動工具と金属材料とを相対的に摺動させると、摺動工具の空孔は、金属材料の表面上においてトロコイド曲線の軌跡を通るので、金属材料の表面のうち空孔が通る曲線上に形成される変質層が硬質粉体によって破砕されることになる。ここで、上記トロコイド曲線には曲線が重なる部分があり、摺動工具の空孔は当該部分を２回通ることになる。従って、当該曲線が重なる部分における変質層の破砕が金属材料の他の表面部分よりも積極的に行われる。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斜板の表面に形成された変質層を摺動工具によって除去する場合には、摺動工具を軸線の周りに回転させ、摺動工具を斜板上において摺動工具の回転と反対周りに相対的に摺動させると、摺動工具の空孔が斜板上において相対的にトロコイド曲線の軌跡を通りながら摺動工具の回転と反対周りに移動し、斜板の表面のうち内側部分にトロコイド曲線の重なる部分が生じる。これにより、斜板のうちシューから大きな力を受け易い内側部分のような金属材料の局所部分に形成される変質層であっても、摺動工具によって積極的に破砕して迅速に除去することができる。このように本発明は、金属材料の表面が硬化することを抑えつつ、金属材料の表面から変質層を効率良く破砕することができる。
【００１６】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具は、前記発明において、前記摺動工具は、前記金属材料よりも硬質の材料で形成され、前記摺動面を保護する保護被膜を有することを特徴としている。このように構成すると、摺動工具の摺動面と金属材料の表面とを相対的に摺動させた場合に、摺動工具の摺動面が金属材料よりも硬質の材料で形成された保護被膜によって保護されるので、摺動工具の摺動面の一部が欠損したり、あるいはひび割れること等を抑えることができる。
【００１７】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具は、前記発明において、前記空孔の横断面は円形の形状から成ることを特徴としている。このように構成すると、くり抜き加工等によって摺動工具の摺動面に容易に横断面が円形の空孔を形成することができるので、摺動工具の加工時間を短縮することができ、コストを省くことができる。
【００１８】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具は、前記発明において、前記空孔の横断面は菱形の形状から成ることを特徴としている。このように構成すると、摺動工具の回転に伴って空孔が当該軸線の周りに回転すると、上述したように空孔の内部に供給された硬質粉体は、空孔の回転に伴って空孔内において摺動工具の内壁面のうち回転方向に対して反対側の壁面に接触する。このとき、空孔の横断面は菱形の形状から成っているので、硬質粉体は空孔の菱形の角部に集められる。そして、摺動工具が摺動することにより、空孔の角部に集められた硬質粉体が集中的に金属材料の表面に押し付けられるので、金属材料の局所部分に形成される変質層を容易に破砕することができると共に、金属材料の表面の一部に溝を形成することができる。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斜板の表面に形成された変質層を摺動工具によって除去する場合には、変質層を容易に破砕することができると共に、斜板の表面の一部に溝が形成される。これにより、当該溝にシューと斜板との間に供給される潤滑油を保留しておくことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の金属表面変質層破砕工具、及び金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法は、金属材料の表面の変質層を破砕して除去する場合には、摺動工具を軸線の周りに回転させながら摺動工具の摺動面と金属材料の表面とを相対的に摺動させると、摺動面の軸線の周りに設けられた空孔も回転する。この空孔は、縦断面が回転方向へ傾くように、あるいは回転方向に対して直立するように形成されているので、摺動工具の粉体供給孔から供給された硬質粉体が摺動工具の摺動面と金属材料の表面に介在して金属材料の表面の変質層に力を及ぼすことにより、変質層に亀裂が生じて破砕し、金属材料の表面から容易に変質層を取り除くことができる。これにより、金属材料の表面に対して垂直に強い力を及ぼさなくても金属材料の表面から変質層を破砕して除去することができるので、金属材料の表面が硬化することを抑えることができる。
【００２０】
また、摺動工具を回転させながら摺動工具の摺動面と金属材料の表面とを相対的に摺動させることにより、摺動工具の空孔は金属材料の表面上においてトロコイド曲線の軌跡を通るので、金属材料の表面のうちトロコイド曲線が重なる部分に形成された変質層に硬質粉体を十分に押付けることができる。これにより、金属材料の局所部分に形成される変質層であっても、摺動工具によって変質層の破砕が積極的に行われるので、金属材料の表面から変質層を迅速に除去することができる。このように本発明は、金属材料の表面が硬化することを抑えつつ、金属材料の表面から変質層を効率良く破砕することができ、摺動工具を用いることによって金属材料の表面の変質層を破砕しても金属材料の表面に設ける被膜の密着力が低下することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態に備えられる摺動工具の構成を示す図である。
【図２】図１に示す本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具の平面図である。
【図３】図１に示す本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具の底面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具の要部を拡大して示す図であり、空孔の縦断面が回転方向へ傾いて形成されている場合、空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具の要部を拡大して示す図であり、空孔の縦断面が回転方向に対して反対側の方向へ傾いて形成されている場合、空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具を回転方向へ回転させた場合、空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図７】図４に示す摺動工具を左方向へ移動させた場合、空孔の軌跡を示す図である。
【図８】図４に示す摺動工具の斜板に対する動作を説明する図である。
【図９】図８に示す摺動工具の斜板に対する動作において、空孔の斜板に対する軌跡を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具において、空孔の縦断面が回転方向と直立するように形成された構成を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具において、空孔の数を増加して配置された状態を示す底面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に備えられる摺動工具において、シャフトが取り付けられていない状態を示す図である。
【図１３】本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第２実施形態に備えられる摺動工具の底面図である。
【図１４】図１３に示す本発明の第２実施形態に備えられる摺動工具を回転方向へ回転させた場合、空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図１５】図１３に示す本発明の第２実施形態に備えられる摺動工具によって破砕された斜板とシューとの摺接状態を説明する図である。
【図１６】本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第３実施形態に備えられる摺動工具の底面図である。
【図１７】図１６に示す本発明の第３実施形態に備えられる摺動工具の空孔の長穴が回転方向へ傾いた状態で配置された図である。
【図１８】図１７に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図１９】図１６に示す本発明の第３実施形態に備えられる摺動工具の空孔の長穴が回転方向に対して反対側の方向へ傾いた状態で配置された図である。
【図２０】図１９に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図２１】本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第４実施形態に備えられる摺動工具の底面図である。
【図２２】図２１に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【図２３】図２１に示す空孔の屈曲部が回転方向に対して反対側の方向へ傾いた状態で配置された図である。
【図２４】一般的な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２５】図２４に示す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斜板の平面図である。
【図２６】図２４に示す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斜板の側面断面図である。
【図２７】図２４に示す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斜板とシュー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】
【００２２】
以下、本発明に係る金属表面変質層破砕工具、及び金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００２３】
［金属表面変質層破砕工具の第１実施形態］
本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、金属材料、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斜板に用いられる。この可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプは、前述した図２４に示す可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプの構成と基本的に同じであり、同様に斜板は、前述した図２５に示す斜板の構成と基本的に同じである。従って、図２４〜図２６に示す可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプ及び斜板の構成と重複する部分には同一符号を付す。そして、本発明の第１実施形態では、斜板は熱処理によって表面に生成される化合物層等の変質層を有している。
【００２４】
本発明の第１実施形態は、図１〜３に示すように斜板２２に摺動する摺動面を有し、この摺動面に直交する軸線Ａの周りに回転する摺動工具１から成り、摺動工具１と斜板２２とを相対的に摺動させることによって斜板２２の変質層を破砕するものである。摺動工具１は、摺動面のうち軸線Ａの周りに設けられ、例えば縦断面が回転方向Ｂへ傾くようにそれぞれ形成された２つの空孔３と、図４に示すように各空孔３内にそれぞれ包含され、摺動工具１の回転に伴って摺動面と斜板２２の表面に介在することによって斜板２２の変質層６を破砕する複数の硬質粉体７と、図１、３に示すように硬質粉体７を各空孔３内に供給する粉体供給孔４とを有している。硬質粉体７には、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＷＣ、あるいは高速度工具鋼等が用いられている。なお、本発明の第１実施形態では、摺動工具１は、図１に示すように回転方向Ｂへ回転するために図示しない回転工具を挟持させるシャンク部２を有している。
【００２５】
本発明の第１実施形態では、上述したように空孔３の縦断面が回転方向へ傾くように形成されているので、図１に示すように空孔３の縦断面と摺動工具１の摺動面とのなす角θは鈍角になっている。また、図３に示すように空孔３の横断面は円形の形状から成っている。さらに、摺動工具１は、図１に示すように斜板２２よりも硬質の材料で形成され、摺動面を保護する保護被膜５を有している。この保護被膜５には、例えばＣｒ系、Ｔｉ系、あるいはＤＬＣ等の硬質皮膜が用いられている。
【００２６】
このようにして構成した本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態に備えられる摺動工具１にあっては、例えば以下のようにして用いられる。
【００２７】
本発明に係る金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法の一実施形態では、摺動工具１を斜板２２の表面に摺接させる工程と、摺動工具１を軸線Ａの周りに回転させる工程と、硬質粉体７を摺動工具１の粉体供給孔４から空孔３内に供給する工程と、摺動工具１と斜板２２の表面とを相対的に摺動させる工程とを備えている。具体的には、図４に示すように摺動工具１を斜板２２の表面に摺接させ、摺動工具１を軸線Ａの周り、例えば軸線Ａの回転方向Ｂへ回転させる。このとき、複数の硬質粉体７を摺動工具１の粉体供給孔４から空孔３内に供給して摺動工具１と斜板２２の表面とを相対的に摺動させると、摺動工具１の回転に伴って各空孔３が軸線Ａの回転方向Ｂへ回転する。これらの空孔３内において各硬質粉体７は、図６に示すように摺動工具１の回転に伴って各空孔３内において摺動工具１の内壁面のうち回転方向Ｂに対して反対側の壁面１ａの方向へ相対的に移動し、当該壁面１ａに接触する。そして、空孔３の横断面は円形の形状から成っているので、各硬質粉体７は当該壁面１ａに押し付けられ、当該壁面１ａに沿うように回転方向Ｂに対して側方、すなわち矢印Ｃの方向へ広がる。
【００２８】
次に、上述したように空孔３の縦断面は回転方向Ｂへ傾くように形成されているので、図４に示すように各硬質粉体７が摺動工具１の内壁面１ａに接触した際に反作用を受けて斜板２２の表面側に押し付けられ、摺動工具１の摺動面と斜板２２の表面に介在して斜板２２の表面の変質層６に力を及ぼす。そして、各硬質粉体７が斜板２２の表面の変質層６に食い込むことにより、変質層６に図示しない凹部がそれぞれ形成される。さらに、各硬質粉体７が摺動工具１の回転に伴って斜板２２の表面側に押し付けられ、変質層６にそれぞれ形成された上記各凹部に食い込むことにより、変質層６に亀裂が生じて破砕し、斜板２２の表面から変質層６が取り除かれる。
【００２９】
ここで、図５に示すように空孔３の縦断面が回転方向Ｂに対して反対側の方向へ傾くように形成されている場合、すなわち空孔３の縦断面と摺動工具１の摺動面とのなす角θが鋭角になっている場合には、摺動工具１の回転によって各硬質粉体７が摺動工具１の内壁面１ａに押し付けられる際に、各硬質粉体７が摺動工具１の内壁面１ａから上向きの力を受けて斜板２２の表面から浮き上がった状態となり、各硬質粉体７が摺動工具１の内壁面１ａによって斜板２２の表面上に押し付けられない。そのため、各硬質粉体７が摺動工具１の摺動面と斜板２２の表面に介在しないので、変質層６を破砕することができなくなる。従って、本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態では、空孔３の縦断面が回転方向Ｂへ傾くように形成されている。
【００３０】
また、摺動工具１を回転させた状態で摺動工具１と斜板２２とを相対的に摺動させた場合、例えば摺動工具１を回転させた状態で摺動工具１を斜板２２に対して左方向へ移動させた場合には、摺動工具１の空孔３は、図７に示すように斜板２２の表面上においてトロコイド曲線の軌跡を通る。このトロコイド曲線には曲線が重なる部分があり、摺動工具１の空孔３は、斜板２２の表面上において曲線が重なる部分を通ることになる。すなわち、摺動工具１を軸線Ａの周り、例えば図１に示す回転方向Ｂへ回転させ、一方、摺動工具１を軸線Ａの周り、例えば図８に示すように回転方向Ｂに対して反対側の方向Ｄへ斜板２２に対して相対的に摺動させると、図９に示すように摺動工具１の空孔３が斜板２２の表面上において相対的にトロコイド曲線の軌跡を通りながら回転方向Ｂに対して反対側の方向Ｄへ矢印Ｅに示すように移動し、斜板２２の表面のうち内側部分にトロコイド曲線の重なる部分２２ｂが生じる。これにより、斜板２２の表面のうち内側部分に形成させる変質層６が外側部分に形成される変質層６よりも積極的に破砕される。
【００３１】
このように構成した本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態、及び本発明に係る金属表面変質層破砕工具を用いて行う金属表面変質層破砕方法の一実施形態によれば、斜板２２の表面に形成された変質層６を破砕して除去する場合には、図４に示すように摺動工具１を斜板２２の表面に摺接させ、図１に示すように摺動工具１を軸線Ａの回転方向Ｂへ回転させる。このとき、硬質粉体７を摺動工具１の粉体供給孔４から空孔３内に供給して摺動工具１と斜板２２の表面とを相対的に摺動させると、摺動面の軸線Ａの周りに設けられた２つの空孔３も共に回転する。これらの空孔３は、縦断面が回転方向Ｂへ傾くようにそれぞれ形成されているので、摺動工具１の粉体供給孔４から供給された各硬質粉体７が摺動工具１の摺動面と斜板２２の表面に介在して斜板２２の表面の変質層６に力を及ぼすことにより、上述したように変質層６に亀裂が生じて破砕し、斜板２２の表面から容易に変質層６を取り除くことができる。これにより、斜板２２の表面に対して垂直に強い力を及ぼさなくても斜板２２の表面から変質層６を破砕して除去することができるので、斜板２２の表面が硬化することを抑えることができる。
【００３２】
また、図１に示すように摺動工具１を回転方向Ｂへ回転させた状態で、図８に示すように摺動工具１を斜板２２に対して方向Ｄへ相対的に移動させた場合には、摺動工具１の空孔３は、図９に示すように斜板２２の表面上においてトロコイド曲線の軌跡を通るので、斜板２２の表面のうちトロコイド曲線が重なる部分２２ｂに形成された変質層６に硬質粉体７を押付けることができる。これにより、斜板２２の表面のうちシュー２１から大きな力を受け易い内側部分に形成される変質層６、すなわち斜板２２の表面に形成される変質層６のうち除去する必要性の高い変質層６の破砕が積極的に行われるので、当該部分に形成される変質層６を迅速に取り除くことができる。このように、斜板２２の表面が硬化することを抑えつつ、斜板２２の表面から変質層６を効率良く破砕することができ、摺動工具１を用いることによって斜板２２の表面の変質層６を破砕しても斜板２２の表面に設ける被膜の密着力が低下することを抑えることができる。
【００３３】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、摺動工具１は、斜板２２よりもＣｒ系、Ｔｉ系、あるいはＤＬＣ等の硬質の材料で形成され、摺動面を保護する保護被膜５を有しているので、摺動工具１の摺動面と斜板２２の表面とを相対的に摺動させた場合に、摺動工具１の摺動面が保護被膜５によって保護されるので、摺動工具１の摺動面の一部が欠損したり、あるいはひび割れること等を抑えることができる。これにより、摺動工具１の耐久性を向上させることができ、摺動工具１の寿命を長くすることができる。
【００３４】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、２つの空孔３の横断面はそれぞれ円形の形状から成ることにより、図３に示すように、くり抜き加工等によって摺動工具１の摺動面に容易に横断面が円形の空孔３を設けることができる。これにより、摺動工具１の加工時間を短縮することができ、コストを省くことができる。
【００３５】
なお、上述した金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、２つの空孔３の縦断面が回転方向Ｂへ傾くようにそれぞれ形成された場合について説明したが、この場合に限らず、図１０に示すように２つの空孔３の縦断面が回転方向Ｂに対して直立するように形成されていても良い。
【００３６】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、摺動工具１の摺動面に設けられた空孔３の数が２つである場合について説明したが、この場合に限らず、空孔３の数が１つ、あるいは複数であっても良い。例えば、図１１に示すように摺動工具１は、摺動面のうち軸線Ａの周りに設けられ、縦断面が回転方向Ｂへ傾くように、あるいは回転方向Ｂに対して直立するように形成された４つの空孔３を有していても良い。この場合には、空孔３の数が２つのときよりも硬質粉体７を斜板２２の表面に押付けることができるので、斜板２２の表面に形成された変質層６の破砕を促進することができる。
【００３７】
また、本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第１実施形態は、摺動工具１が、回転方向Ｂへ回転するために図示しない回転工具を挟持させるシャンク部２を有している場合について説明したが、この場合に限らず、図１２に示すように摺動工具１がシャンク部２を有さず、図示しない回転工具等によって直接、摺動工具１を回転させても良い。
【００３８】
［金属表面変質層破砕工具の第２実施形態］
図１３は本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第２実施形態に備えられる摺動工具の底面図、図１４は図１３に示す本発明の第２実施形態に備えられる摺動工具を回転方向へ回転させた場合、空孔内における硬質粉体の動作を説明する図、図１５は図１３に示す本発明の第２実施形態に備えられる摺動工具によって破砕された斜板とシューとの摺接状態を説明する図である。
【００３９】
本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第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、空孔３の横断面が円形の形状から成っているのに対し、第２実施形態では、図１３に示すように空孔１０の横断面は菱形の形状から成っていることである。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４０】
このように構成した本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第２実施形態は、図１に示すように摺動工具１の回転に伴って空孔１０が軸線Ａの周りに回転すると、空孔１０の内部に供給された硬質粉体７は、空孔１０の回転に伴って空孔１０内において摺動工具１の内壁面のうち回転方向に対して反対側の壁面に接触する。このとき、図１４に示すように空孔１０の横断面は菱形の形状から成っているので、硬質粉体７は矢印Ｆの方向へ移動して空孔１０の菱形の角部１ｂに集められる。そして、摺動工具１が摺動することにより、当該角部１ｂに集められた硬質粉体７が集中的に斜板２２の表面に押し付けられるので、斜板２２の局所部分に形成される変質層６を容易に破砕することができると共に、図１５に示すように斜板２２の表面の一部に溝８を形成することができる。
【００４１】
ここで、ピストン２３は、シリンダブロック２０のシリンダ２５に連通可能に形成された油路２３Ａを有しており、シュー２１は、ピストン２３の油路２３Ａに連通可能に形成された油路２１Ａと、この油路２１Ａから潤滑油が供給され、斜板２２に対向する開口２１ａとを有している。そして、潤滑油がピストン２３の油路２３Ａからシュー２１の油路２１Ａを通ってシュー２１の開口２１ａに供給されることにより、シュー２１と斜板２２との摺動が円滑になっている。従って、斜板２２の表面の一部に上記溝８が形成されることにより、この溝８にシュー２１と斜板２２との間に供給される潤滑油を保留しておくことができるので、シュー２１と斜板２２との高い摺動性を維持することができる。
【００４２】
［金属表面変質層破砕工具の第３実施形態］
図１６は本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第３実施形態に備えられる摺動工具の底面図、図１７は図１６に示す本発明の第３実施形態に備えられる摺動工具の空孔の長穴が回転方向へ傾いた状態で配置された図、図１８は図１７に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図、図１９は図１６に示す本発明の第３実施形態に備えられる摺動工具の空孔の長穴が回転方向に対して反対側の方向へ傾いた状態で配置された図、図２０は図１９に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図である。
【００４３】
本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第３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、空孔３の横断面が円形の形状から成っているのに対し、第３実施形態では、図１６に示すように空孔１２は長穴から成っていることである。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４４】
このように構成した本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第３実施形態によれば、例えば空孔１２の長穴が、図１７に示すように長穴のうち軸線Ａに近い側を中心として回転方向Ｂへ傾いている場合には、摺動工具１の回転に伴って空孔１２が回転方向Ｂへ回転すると、空孔１２の内部に供給された硬質粉体７は、空孔１２の回転に伴って空孔１２内において摺動工具１１の内壁面のうち回転方向Ｂに対して反対側の壁面に接触する。このとき、図１８に示すように硬質粉体７は、矢印Ｇの方向へ移動して空孔１２の両端うち摺動工具１の中心に近い側の一端１ｃに集められ、外部に流出する量が抑制される。これにより、摺動工具１の回転に伴って各硬質粉体７が集中的に斜板２２の表面に押し付けられるので、斜板２２の局所部分に形成される変質層６をより効率良く破砕することができる。
【００４５】
一方、空孔１２の長穴が、図１９に示すように長穴のうち軸線Ａに近い側を中心として回転方向Ｂに対して反対側の方向へ傾いている場合には、摺動工具１の回転に伴って空孔１２が回転方向Ｂへ回転すると、空孔１２の内部に供給された硬質粉体７は、空孔１２の回転に伴って空孔１２内において摺動工具１の内壁面のうち回転方向Ｂに対して反対側の壁面に接触する。このとき、図２０に示すように硬質粉体７は、矢印Ｈの方向へ移動して空孔１２の両端のうち摺動工具１の中心に遠い側の一端１ｄに集められる。従って、軸線Ａから離れるほど各硬質粉体７に作用する力のモーメントが大きくなるので、摺動工具１の回転に伴って各硬質粉体７を斜板２２の表面に強く押し付けることができる。特に、供給する硬質粉体７、及び斜板２２から取り除いた変質層６が斜板２２等の他の材料に固着することを防止することができる。
【００４６】
［金属表面変質層破砕工具の第４実施形態］
図２１は本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第４実施形態に備えられる摺動工具の底面図、図２２は図２１に示す空孔内における硬質粉体の動作を説明する図、図２３は図２１に示す空孔の屈曲部が回転方向に対して反対側の方向へ傾いた状態で配置された図である。
【００４７】
本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第４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、空孔３の横断面が円形の形状から成っているのに対し、第４実施形態では、図２１に示すように空孔１４の横断面はＵ字型の形状から成り、さらに空孔１４のＵ字型の屈曲部１４ａを回転方向Ｂに向けて配置されていることである。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００４８】
このように構成した本発明に係る金属表面変質層破砕工具の第４実施形態によれば、摺動工具１の回転に伴って空孔１４が回転方向Ｂへ回転すると、空孔１４の内部に供給された硬質粉体７は、空孔１４の回転に伴って空孔１４内において摺動工具１の内壁面のうち回転方向Ｂに対して反対側の壁面に接触する。このとき、図２２に示すように硬質粉体７は矢印Ｉの方向へ移動して空孔１４の両端１ｅの２箇所にそれぞれ集められる。これにより、摺動工具１の回転に伴って各硬質粉体７が集中的に斜板２２の表面に押し付けられるので、斜板２２の局所部分に形成される変質層６を容易に破砕することができると共に、斜板２２の表面に複雑な溝形状を形成することができる。
【００４９】
なお、上述した金属表面変質層破砕工具の第４実施形態は、図２１に示すように２つの空孔１４のＵ字型の屈曲部１４ａを回転方向Ｂに向けてそれぞれ配置された場合について説明したが、この場合に限らず、図２３に示すように２つの空孔１４のＵ字型の屈曲部１４ａを回転方向Ｂに対して反対側の方向に向けてそれぞれ配置しても良い。この場合には、摺動工具１の回転に伴って空孔１４が軸線Ａの周りに回転すると、空孔１４の内部に供給された硬質粉体７は、空孔１４の回転に伴って空孔１４内において摺動工具１の内壁面のうち回転方向に対して反対側の壁面に接触する。このとき、硬質粉体７は空孔１４の両端ではなく屈曲部１４ａに集められる。これにより、摺動工具１の回転に伴って各硬質粉体７が集中的に斜板２２の表面に押し付けられるので、斜板２２の局所部分に形成される変質層６を容易に破砕することができる。また、２つの空孔１４のうち一方の空孔１４のＵ字型の屈曲部１４ａを回転方向Ｂに向けて配置し、他方の空孔１４のＵ字型の屈曲部１４ａを回転方向Ｂに対して反対側の方向に向けて配置しても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１  摺動工具
１ａ  壁面
１ｂ  角部
２  シャンク部
３，１０，１２，１４  空孔
４  粉体供給孔
５  保護被膜
６  変質層
７  硬質粉体
８  溝
１４ａ  屈曲部
２０  シリンダブロック
２１  シュー
２１Ａ  油路
２１ａ  開口
２２  斜板（金属材料）
２２ａ  軸挿通穴
２３  ピストン
２３Ａ  油路
２４  回転軸
２５  シリンダ
３０  ケーシング
【図１】
2012086283.tif 000003
【図２】
2012086283.tif 000004
【図３】
2012086283.tif 000005
【図４】
2012086283.tif 000006
【図５】
2012086283.tif 000007
【図６】
2012086283.tif 000008
【図７】
2012086283.tif 000009
【図８】
2012086283.tif 000010
【図９】
2012086283.tif 000011
【図１０】
2012086283.tif 000012
【図１１】
2012086283.tif 000013
【図１２】
2012086283.tif 000014
【図１３】
2012086283.tif 000015
【図１４】
2012086283.tif 000016
【図１５】
2012086283.tif 000017
【図１６】
2012086283.tif 000018
【図１７】
2012086283.tif 000019
【図１８】
2012086283.tif 000020
【図１９】
2012086283.tif 000021
【図２０】
2012086283.tif 000022
【図２１】
2012086283.tif 000023
【図２２】
2012086283.tif 000024
【図２３】
2012086283.tif 000025
【図２４】
2012086283.tif 000026
【図２５】
2012086283.tif 000027
【図２６】
2012086283.tif 000028
【図２７】
2012086283.tif 000029