JPS63299876A

JPS63299876A - 外周に銅合金層を有する支持軸の製造方法

Info

Publication number: JPS63299876A
Application number: JP13406987A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sato; 均佐藤; Jiro Saito; 斎藤　次郎; Seiichi Mochizuki; 望月　誠一; Eiji Yonetani; 栄二米谷
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えばラジアルピストン式液圧回転機のビン
トルバルブ、ジャーナル軸受の支持ピン、遊星歯車減速
装置の遊星歯車用軸等の支持軸に用いて好適な外周に銅
合金層を有する支持軸の製造方法に関する。

（従来の技術）一般に、ラジアルピストン式液圧回転機のビントルバル
ブ、ジャーナル軸受の支持ピン、遊星歯車減速装置の遊
星歯車用軸等の支持軸にあっては、該支持軸の外周を相
手方の回転部材が摺動回転するものであるから、該支持
軸と相手方の回転部材とかメタル接触して焼付き、カジ
リ現象等が発生するのを防止する必要がある。このため
、支持軸の外周に自己潤滑性があり、かつ摺動性の良好
な銅合金を材料とする銅合金層を、例えば鋳着、溶射、
圧入等の手段で固着して設け、相手方の回転部材との間
に摺動面を形成している。

このように、外周に銅合金層を有する支持軸としで、ラ
ジアルピストン式液圧回転機のビントルバルブかあり、
以下このビントルバルブを例に挙げ述べる。

で、該ケーシングｌは一方の蓋体となるリアケーシング
２と、他方の蓋体となるフロントケーシング３と、該リ
アケーシング２とフロントケーシング３との間に位置し
て該フロントケーシング３と一体に形成されたカム面形
成部４とから構成され、該カム面形成部４の内周面は偏
心カム面５となっている。

６は前記リアケーシング２と一体的に形成されたビント
ルバルブで、該ビントルハルプロはケーシングｌ内に突
出した円柱体として形成され、該ビントルバルブ６には
給排通路７，８か穿設され、外周に開口している。９は
ケーシングｌ内に収容されたロータを示し、該ロータ９
の軸穴９Ａはビントルバルブ６の外周に後述の銅合金層
１７を介して回転自在に嵌合され、該ビントル／＜ルブ
６を回転軸として回転するとき、偏心カム面５に対して
偏心回転するようになっている。

１０．１０．・・・はロータ９の半径方向に所定間隔で
形成された複数のシリンダで、該各シリンダｌＯは該ロ
ータ９か回転するとき各給排通路７．８と間歇的に連通
ずるようになっている。

１１．１１．・・・は該各シリンタｌＯ内に摺動可能に
設けられたピストン、１２，１２．・蕊各ピストン１１
を偏心カム而５に摺動案内するシューを示し、該各シュ
ー１２は一対のガイドリング１３．１３によって偏心カ
ム面５から浮き上るのを規制されている。

また、１４はフロントケーシング３に軸受１５を介して
回転自在に軸支された入出力軸で、該入出力軸１４はビ
ントルハルプロと同軸に設けられ、かつロータ９とはス
プライン継手又はキー継手等の継手１６を介して連結さ
れている。

さらに、１７は給排通路７．８の開口部を除いてビント
ルハルツ６の外周全体にわたって固着して設けられた銅
合金層で、該銅合金層１７としては例えば黄銅、錫青銅
、リン青銅、鉛青銅、銅鉛合金等の銅合金か、鋳着、溶
射、圧入等の手段て固着されている。

このように構成される液圧回転機を油圧ポンプとして使
用するには、入出力軸１４を回転駆動すると、継手１６
を介してロータ９がビントルハルプロを回転軸として回
転する。この結果、ピストン１１はシュー１２を介して
偏心カム面５に案内されつつシリシタ１０内を往復動し
、該ピストン１１かシリンダ１０から退出する間は吸込
行程となり、また該ピストン１１がシリンダｌＯ内に進
入する間は吐出行程となり、この吸込行程と吐出行程を
繰返す間に給排通路７．８を介してポンプ作用か行なわ
れる。

一方、ロータ９はビントルバルブ６の外周を摺動しなが
ら回転するとき、この摺動回転を円滑ならしめるために
、銅合金層１７が全周に亘り設けられ、ビントルハルフ
ロとロータ９の軸穴９Ａとの間ての焼付き、カジリ現象
等を防止している。

〔発明か解決しようとする問題点〕

このように、ビントルハルツ６の外周には自己間”滑性
を有する銅合金Ｍ１７か固着されているか、この部分は
高液圧が作用するのみならず、回転摺動によるせん断力
、熱衝撃等の高負荷にさらされる。このため、ビントル
ハルツ６の母材となる鉄系金属に銅合金ブツシュを圧入
手段で固着する方法は、高液圧な液圧回転機としては長
期間の使用は不可能である。

このため、従来技術においては、銅合金を鋳着手段によ
って固着する方法か採用されている。この鋳着手段は、
母材を予め加熱すると共に、銅合金を溶融し、該母材の
外周に銅合金を一体的に鋳ぐるむように固着するもので
ある。

ところが、このような鋳着手段を用いて銅合金層１７を
形成するには、次のような幾多の問題点がある。

第１に、設備的には母材（リアケーシング２とビントル
ハルプロ）を加熱する加熱炉と、′ｌｉ４合金を溶融す
る溶融炉が必要となり、設備か大がかりとなる。

第２に、ビントルハルツ６の周囲に溶融した銅合金を流
し込むことかできるように、又溶融した銅合金か冷却、
固化するまて流れないように、ビントルハルプロの周囲
に位置してリアケーシンク２に環状壁を溶接等により設
置する必要がある。

第３に、銅合金か固まるとき、ビントルバルブ６の外周
近傍で引は巣等の欠陥が生じないように大きな押し湯か
必要となり、第２魚目で述べた環状壁とあわせで、余分
な材料費、加工費か必要となる。

第４に、銅合金が固化するとき、ビントルバルブ６の外
周面に材料欠陥が生じないように、最終凝固部を当該外
周面から離れた場所にもってくるため、強制空冷ないし
強制水冷が必要となる。この結果、母材の硬度が上昇し
、該母材の機械加工か困難となり、非削性向上のための
熱処理が必要となる。また、加熱、冷却の繰返しにより
、母材に生じる酸化スケールの除去も問題となる。

本発明はこのような従来技術による問題点に鑑みなされ
たもので、ビントルバルブ、支持ビン等の支持軸の周囲
に銅合金層からなる摺動面部を形成するに際しで、母材
と銅合金を拡散結合させることにより、極めて簡便な工
程で製造しつるようにした外周に銅合金層を有する支持
軸の製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明は、鉄系金属の母
材からなる支持軸に銅合金カラーを圧入し、さらに該銅
合金カラーの外周に前記母材と線膨張係数がほぼ等しい
か又は小さい材質の外周カラーを圧入する圧入工程と、
前記支持軸に銅合金カラーと外周カラーとを圧入した状
態で、銅合金の軟化温度まで加熱し、母材と銅合金とを
拡散結合させる拡散結合工程と、母材と銅合金とを拡散
結合させた後に、外周カラーの全部と銅合金の一部を除
去加工することにより、支持軸外周に銅合金層を形成す
る銅合金層形成工程とから構成したことにある。

〔作用〕

支持軸に銅合金カラーと外周力゛ラーとを圧入した後、
これらを銅合金の軟化温度まで加熱する。この際、鉄系
金属からなる母材に比較し。

銅合金の線膨張係数か高いため、支持軸と銅合金カラー
との間の締代は減少するが、外周カラーによって銅合金
カラーの膨張か阻止され、母材と銅合金カラーの接触面
圧が上昇する。この結果、母材と銅合金カラーとの間で
拡散融合が生じ、強固に結合される。その後、外周カラ
ーの全部と銅合金カラーの一部を切削加工すれば、銅合
金層を形成することかできる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図ないし第５図を参照しつ
つ詳細に述べる。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、同
図においで、２１は母材で、該母材２１はリアケーシン
グ部２１Ａとビントルバルブ部２１Ｂとから形成されて
いる。そしで、この母材２１は例えば鋳鉄、炭素鋼、合
金鋼等が用いられる。また、２２はビントルバルブ部２
１Ｂの外周に圧入される銅合金カラーで、該銅合金カラ
ー２２の材質としては、例えば黄銅、錫青銅、リン青銅
、鉛青銅、銅鉛合金、等が用いられる。

さらに、２３は銅合金カラー２２の外周に圧入される外
周カラーで、該外周カラー２３は母材２１と比較して線
膨張係数が等しいか、又は小さい材料が用いられる。こ
こで、外周カラー２３の材質としては、該母材２１と線
膨張係数が等しい材質としで、該母材２１と同材質のも
の、例えば鋳鉄、炭素鋼、合金鋼等が使用され、一方該
母材２１よりも線膨張係数の小さい材料としてはセラミ
ック材のカラーが使用される。

次に、本実施例の製造方法について順次説明する。

まず、第１図は母材２１のビントルバルブ部２１Ｂの外
周に銅合金カラー２２が圧入され。

さらに該銅合金カラー２２の外周に外周カラー２３を圧
入した状態を示している。この状態が圧入行程であるが
、圧入順序は何ら問わないものであっで、外周カラー２
３に銅合金カラー２２を予め圧入し、この後に銅合金カ
ラー２２をビントルバルブｆｆｌ！２１Ｂに圧入しても
よい。

次に、第１図の状態で組立てられた組立体を加熱炉に入
れ、銅合金の軟化温度、例えば７００〜９００℃まで加
熱する。この際、母材２１に比較して銅合金カラー２２
の線膨張係数の方か大きいため、ビントルバルブ部２１
Ｂと銅合金カラー２２との間の締代は減少するか、外周
カラー２３の線膨張係数は母材２１と等しいか、又は小
さいため、該外周カラー２３によって銅合金カラー２２
の相対的な膨張は阻止され、実質上ビントルバルブ部２
１Ｂと銅合金カラー２２との接触面圧は上昇する。この
結果、高面圧、高温条件下で一定時間加熱炉内に保持す
ることにより、ビントルバルブ部２１Ｂと銅合金カラー
２２との間に拡散融合部２４として拡散融合が生じ、冷
却後には強固な結合か得られ、第２図の状態となる。な
お、外周カラー２３が母材２１と同材質の場合には該外
周カラー２３と銅合金カラー２２との間にも拡散融合部
２５か生じる（第２図参照）。これが拡散結合行程であ
る。

さらに、拡散融合によって母材２１と銅合金カラー２２
とが結合したら、第３図に示すように外周カラー２３の
全部と銅合金カラー２２の外面側の一部を切削加工し、
これらを除去することにより、銅合金層２６が得られる
。なお、外周カラー２３がセラミック材の場合にはハン
マ等で砕けばよい。これが最終的な銅合金層形成行程で
ある。

かくして１本実施例によれば、従来技術による鋳着手段
に比較し、単一の加熱炉を用いて１回の加熱て母材２１
と銅合金カラー２２とを強固に拡散結合することかでき
、しかも設備費、材料費、加工費等を最小限とすること
ができる。

次に、第４図、第５図は本発明の第２の実施例を示し、
本実施例においても母材３１をリアケーシンク部３１Ａ
とビントルバルブ部３１Ｂとから形成し、該ビントルバ
ルブ部３１Ｂに圧入される銅合金カラー３２と、該銅合
金カラー３２の外周に圧入される外周カラー３３とを有
している点て１１Ｇｌの実施例と変わるところがない。

しかし、本実施例ではビントルバルブ部３１Ｂの外周面
、銅合金カラー３２の内外周面、外周カラー３３の内周
面かテーバ状に形成されている点で異なる。

このように、全体としてテーバ状に形成することにより
、銅合金カラー３２、外周カラー３３の圧入作業を円滑
に行なうことができる。また、第４図の状態で上面側に
重量物を載せで、圧入部が抜けないようにすることも可
能であり、一方舟材３１の重量を利用すべく、第４図の
状態を逆転散融合部３４が形成され、テーバ状の銅合金
層３６が得られるものである。

なお、実施例では、本発明の支持軸としてビントルバル
ブを例示したが、ジャーナル軸受の支持ビン等、円筒部
外周に銅合金層を備えた支持軸には広く適用できるもの
である。

〔発明の効果〕

本発明に係る外周に銅合金層を有する支持軸の製造方法
は以上詳細に述べた如くてあっで、鉄系金属の母材から
なる支持軸に銅合金カラーと外周カラーを圧入した後、
これらを銅合金の軟化温度まで加熱して母材と銅合金と
を拡散結合させ、さらに外周カラーと銅合金カラーの一
部を加工して銅合金層を形成する構成としたから、下記
各項の効果を奏する。

■、外周カラーとして母材と線膨張係数か等しいか、又
は小さい材質を使用することにより、加熱時に母材と銅
合金カラーとの接触面圧を高めることかでき、拡散融合
によって母材と銅合金カラーとを強固に結合することが
できる。

■、ｎ着方法に比較して銅合金を軟化温度まて加熱モき
る炉か１個あればよく、また押し湯等が不要であるから
、設備費、材料費、加工費等を最小限とすることがてき
る。

■、強制空冷又は水冷却を必要とせず、自然冷却でよい
ため、母材硬度上昇による非削性向上のための熱処理が
不要となる。

（４）、加熱は１回でよいから、酸化スケールの発生が
少なく、また還元炉で加熱すれば酸化スケールは皆無と
なり、酸化スケール除去作業か不要となる。

■、主な行程は加熱炉内ての拡散結合行程であるから、
鋳着方式に比較して溶融金属の取扱いが不要となり１作
業の安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例に係り、第
１図はビントルバルブ部の外周に銅合金カラーと外周カ
ラーを圧入した状態を示す縦断面図、第２図は銅合金カ
ラーを拡散結合させた状態を示す縦断面図、第３図は外
周カラーと銅合金カラーの一部を加工し、ビントルバル
ブ部の外周に銅合金層を形成した状態を示す縦断面図、
を第４図、第５図は本発明の第２の実施例＼示し、第４図
はビントルバルブ部の外周に銅合金カラーと外周カラー
を圧入した状態を示す縦断面図、第５図は外周カラーと
銅合金カラーの一部を加工し、ビントルバルブの外周に
銅合金層を形成した状態を示す縦断面図、第６図は従来
技術によるラジアルピストン式液圧回転機を示す縦断面
図である。２１．３１・・・母材、２ｉＢ、３１Ｂ・・・ビントル
バルブ部、２２．３２・・・銅合金カラー、２３．３３
−・・外周カラー、２４，２５，３．４・・・拡散融合
部、２６．３６・・・銅合金層。特許出願人　　日立建機株式会社代理人　弁理士　　広　瀬　和　彦同　　　　　　　中　　村　　直　　樹第４図第５図第６図ムソ　　ｂ

Claims

【特許請求の範囲】鉄系金属の母材からなる支持軸に銅合金カラーを圧入し
、さらに該銅合金カラーの外周に前記母材と線膨張係数
がほぼ等しいか又は小さい材質の外周カラーを圧入する
圧入工程と、前記支持軸に銅合金カラーと外周カラーとを圧入した状
態で、銅合金の軟化温度まで加熱し、母材と銅合金とを
拡散結合させる拡散結合工程と、母材と銅合金とを拡散
結合させた後に、外周カラーの全部と銅合金の一部を除
去加工することにより、支持軸外周に銅合金層を形成す
る銅合金層形成工程と、から構成してなる外周に銅合金層を有する支持軸の製造
方法。