JP2000230476A

JP2000230476A - 斜板式液圧回転機

Info

Publication number: JP2000230476A
Application number: JP11030617A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kokubu; 晴雄国分; Shigetaka Nakamura; 重孝中村; Tetsuya Sakairi; 哲也坂入; Kazuyoshi Hatano; 和好波多野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ピストンとシリンダとの間の摺動面、斜板と
シューとの間の摺動面等に、摩耗、焼付き等が発生する
のを防止し、液圧回転機の性能を高める。【解決手段】ピストン２１の外周面側には浸硫層２３
を形成し、凹球面部２１Ａ側には浸硫層２４を形成す
る。また、シュー２５の凸球面部２７Ａ側についても浸
硫層２９を形成する。さらに、シュー２５の台座部２６
裏面側には銅合金等からなる摺動部材３０を設ける。そ
して、浸硫層２４，２９を浸硫層２３よりも薄肉に形成
することにより、ピストン２１とシュー２５との間の摺
動面Ｅで生成される浸硫層２４，２９の摩耗を最小限に
抑え、この浸硫層２４，２９による摩耗片が、シュー側
油路２８を経由して斜板４と摺動部材３０との間の摺動
面Ｆに、長期間に亘って侵入するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板式の液圧ポン
プ、斜板式の液圧モータ等に好適に用いられる斜板式液
圧回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８に従来技術による斜板式液圧
回転機を斜板式油圧ポンプに適用した場合を例に挙げて
説明する。

【０００３】１は油圧ポンプの外殻をなすケーシング
で、該ケーシング１は、底部２Ａを有する有底筒状のケ
ーシング本体２と、該ケーシング本体２の開口端側を閉
塞する蓋体３とによって構成されている。

【０００４】４はケーシング１内に位置してケーシング
本体２の底部２Ａ側に固着して設けられた斜板で、該斜
板４は、例えば鉄鋼材料等により形成され、その表面側
は後述するシュー１２が摺動する摺動面となっている。

【０００５】５はケーシング１内に位置して蓋体３側に
固着して設けられた弁板で、該弁板５には、蓋体３側に
設けられた流入通路、流出通路（いずれも図示せず）と
それぞれ常時連通する吸込ポート５Ａ、吐出ポート５Ｂ
が穿設されている。

【０００６】６はケーシング１に回転可能に設けられた
回転軸で、該回転軸６は、ケーシング１内に軸方向に挿
通され、その両端側はケーシング本体２の底部２Ａ側、
蓋体３側でそれぞれ回転可能に支持されている。そし
て、回転軸６は、底部２Ａから外部に突出した突出端側
が例えば軸継手を介して原動機（いずれも図示せず）に
連結されている。

【０００７】７はケーシング１内に位置して回転軸６に
設けられたシリンダブロックで、該シリンダブロック７
は、その内周側に回転軸６がスプライン結合され、弁板
５に摺接した状態で回転軸６と一体に回転するものであ
る。また、シリンダブロック７には、回転軸６の周囲に
位置して軸方向に複数のシリンダ８，８，…（２個のみ
図示）が穿設されている。さらに、このシリンダブロッ
ク７には、シリンダ８を弁板５の吸込ポート５Ａと吐出
ポート５Ｂとに間欠的に連通させるシリンダポート９が
設けられている。

【０００８】１０，１０，…は一端側が各シリンダ８内
に摺動可能に挿嵌され、他端側が各シリンダ８外へと突
出したピストン（２個のみ図示）で、該ピストン１０
は、例えば鉄鋼材料によって円筒状に形成され、その他
端側の端部には凹球面部１０Ａが形成されている。

【０００９】１１はピストン１０の内部に軸方向に貫通
して形成されたピストン側油路で、該ピストン側油路１
１は、シリンダ８内の圧油の一部をシュー１２側に設け
られた後述のシュー側油路１６へと導くと共に、この圧
油を凹球面部１０Ａと後述するシュー１２の凸球面部１
４Ａ間に供給し、両者を潤滑するものである。

【００１０】１２，１２，…は各ピストン１０に揺動自
在に設けられ、斜板４上を摺動するシュー（２個のみ図
示）で、該各シュー１２は、鉄鋼材料により形成され、
段付円板状をなした台座部１３と、該台座部１３の一側
に一体形成されピストン１０の凹球面部１０Ａに抜止め
状態で摺動可能に嵌合する継手部１４とによって構成さ
れている。また、前記継手部１４はその外表面がピスト
ン１０の凹球面部１０Ａに対応した凸球面部１４Ａとし
て形成されている。

【００１１】さらに、このシュー１２の台座部１３に
は、斜板４と対面する側に位置して静圧ポケット１５が
形成されている。そして、この静圧ポケット１５内に
は、シリンダ８からの圧油がピストン側油路１１、シュ
ー側油路１６を経由して供給されることにより、この圧
油がピストン１０を斜板４側に押圧するときの油圧反力
をシュー１２側に与えると共に、斜板４とシュー１２と
の間の摺動面を潤滑状態に保持する構成となっている。
また、シュー１２を構成する台座部１３の背面１３Ａに
は、潤滑性を良好とするために例えば銅合金等の潤滑性
の良好な部材が溶着されている。

【００１２】１６はシュー１２の内部に軸方向に貫通し
て形成されたシュー側油路で、該シュー側油路１６は、
一端側がピストン側油路１１に連通し、他端側は静圧ポ
ケット１５内に開口している。

【００１３】従来技術による斜板式の油圧ポンプは上述
の如く構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００１４】まず、回転軸６をシリンダブロック７と共
に回転源となるエンジン等によって回転駆動させると、
この回転軸６の回転に伴って各ピストン１０に設けたシ
ュー１２が斜板４上を摺動しつつ、シリンダブロック７
の各シリンダ８内で各ピストン１０が往復動する。

【００１５】この結果、シリンダ８は、各シリンダポー
ト９を介して吸込ポート５Ａと吐出ポート５Ｂとに間欠
的に連通し、各シリンダポート９を介して各シリンダ８
内に吸込んだ油液を圧油として外部に吐出する。

【００１６】このように油圧ポンプの作動時には、回転
軸６をシリンダブロック７と共に回転させることによ
り、各シュー１２を斜板４に案内させつつ各シリンダ８
内で各ピストン１０を往復動させ、吸込行程と吐出行程
とを繰返してポンプ作用を行うものである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、油圧ポンプ等の運転時に、図８に示すようにピスト
ン１０がシリンダ８内の圧油からの圧力Ｐを受圧するこ
とにより、ピストン１０の凹球面部１０Ａとシュー１２
の凸球面部１４Ａとの間の摺動面Ａ、および斜板４とシ
ュー１２との間の摺動面Ｂにはそれぞれ高い面圧が発生
する。

【００１８】また、シュー１２に作用する斜板４からの
反力は、図８に示すように分力Ｆを有するから、この分
力Ｆによってシリンダ８とピストン１０との間の摺動面
Ｃにも高い面圧が発生する。

【００１９】このため、上述した３箇所の摺動面Ａ，
Ｂ，Ｃには、前述のような高い面圧が原因となって、そ
れぞれ焼付き等が生じ易くなり、寿命を短くしてしまう
という欠点がある。

【００２０】そこで、本出願人は、このような欠点を解
決するために、例えば特開平４−２２８５５７号公報に
記載されたような浸硫窒化処理方法を行い、ピストン１
０の外表面およびシュー１２の外表面に浸硫層を形成す
ることによって、これらピストン１０、シュー１２の耐
摩耗性、耐焼付き性等を高める方法を検討している。

【００２１】しかし、この場合、ポンプの運転時には、
前述したようにピストン１０の凹球面部１０Ａとシュー
１２の凸球面部１４Ａとの摺動面Ａに高い面圧が発生す
るため、この状態で前記凹球面部１０Ａと凸球面部１４
Ａとが互いに摺動を繰返すうちに、両者の摺動面Ａにそ
れぞれ形成した浸硫層が徐々に摩耗、剥離して、シュー
側油路１６を流れる油液と一緒にシュー１２と斜板４と
の間の摺動面Ｂに侵入する。

【００２２】そして、このようにシュー１２と斜板４と
の間の摺動面Ｂに硫化物からなる浸硫層の摩耗片等が侵
入すると、銅合金からなるシュー１２の摺動面Ｂが前記
摩耗片によって摩耗、損傷し、この摺動面Ｂから油液が
漏洩し易くなり、ポンプの性能が低下するという問題が
ある。

【００２３】特に、ピストン１０とシュー１２との間の
摺動面Ａに形成される浸硫層を厚肉に形成すると、この
摺動面Ａで発生する浸硫層による多量の摩耗片が、シュ
ー側油路１６を経由してシュー１２と斜板４との摺動面
Ｂに長期に亘って侵入し続けるようになるため、この摺
動面Ｂがさらに摩耗、損傷し易くなり、ポンプの性能を
早期に低下させてしまうという問題がある。

【００２４】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は、シリンダとピストンとの間の
摺動面、ピストンとシューとの間の摺動面および斜板と
シューとの間の摺動面に摩耗、焼付き等が発生するのを
十分に抑えることができ、性能、信頼性等を高めること
ができるようにした斜板式液圧回転機を提供することを
目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の斜板式液圧回転機は、斜板が設けられ
たケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた
回転軸と、該回転軸と一体回転するように前記ケーシン
グ内に設けられ軸方向に複数のシリンダが形成されたシ
リンダブロックと、軸方向の一端側が該シリンダブロッ
クの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され他端側の端部に
球面部が設けられた複数のピストンと、該ピストンの内
部に軸方向に貫通して形成されたピストン側油路と、前
記ピストンの球面部に摺動可能に嵌合される相手方の球
面部を有し前記ピストンに対して揺動すると共に前記斜
板上を摺動する複数のシューと、該シューの内部に形成
されて一端側が前記ピストン側油路に連通し他端側が該
シューと前記斜板との摺動面間に開口したシュー側油路
とを備えている。

【００２６】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、ピストンの外表面とシューの外表面とには浸硫
窒化処理を施すことによりそれぞれ浸硫層を形成し、ピ
ストンの球面部側に形成されるピストン球面部側の浸硫
層とシューの球面部側に形成されるシュー球面部側の浸
硫層のうち少なくともいずれか一方を、ピストンの外周
面側に形成されるピストン外周面側の浸硫層よりも薄肉
にしたことにある。

【００２７】このように構成したことにより、液圧回転
機の運転時には、ピストン外周面側の浸硫層をシリンダ
に直接摺動させることができるから、この浸硫層により
ピストンとシリンダとの間の摺動面に焼付き等が発生す
るのを防止することができる。また、これと同様にピス
トン球面部側の浸硫層とシュー球面部側の浸硫層とを互
いに直接摺動させることができるから、これらの浸硫層
によりピストンの球面部の耐焼付き性、シューの球面部
の耐焼付き性についても高めることができる。

【００２８】ここで、ピストン球面部側の浸硫層とシュ
ー球面部側の浸硫層は、少なくともいずれか一方がピス
トン外周面側の浸硫層よりも薄肉になっているから、ピ
ストンの球面部とシューの球面部とが初期なじみするま
での間の短時間で浸硫層が摩耗し、消失する。これによ
り、前記各球面部間で発生する浸硫層の摩耗片の総量を
減らすことができ、該摩耗片が球面部側からシュー側油
路を経由して斜板と斜板との間の摺動面に長期間に亘っ
て侵入する事態を防止でき、この摺動面の耐摩耗性等を
高めることができる。

【００２９】また、請求項２の発明は、ピストン球面部
側の浸硫層とシュー球面部側の浸硫層との両方をそれぞ
れピストン外周面側の浸硫層よりも薄肉に構成したこと
にある。これにより、ピストンの球面部とシューの球面
部との間で発生する浸硫層の摩耗片の総量を一層小さく
抑えることができる。

【００３０】さらに、請求項３の発明が採用する構成の
特徴は、ピストンの外周面側には浸硫窒化処理を施すこ
とによりピストン外周面側の浸硫層を形成し、ピストン
の球面部とシューの球面部とは浸硫層の非形成部として
構成したことにある。

【００３１】このように構成したことにより、当該液圧
回転機の運転時にはピストン外周面側の浸硫層を、請求
項１の発明と同様にシリンダに直接摺動させることがで
きるから、この浸硫層によりピストンとシリンダとの間
の摺動面に生じる焼付き等を抑えることができる。ま
た、ピストンとシューとの球面部に浸硫層を設ける必要
がないから、球面部間で浸硫層の摩耗、剥離自体が発生
することがなく、シューと斜板との間の摺動面に浸硫層
の摩耗片が侵入する事態は生じない。

【００３２】さらに、請求項４の発明は、ピストンの球
面部とシューの球面部とをかしめ手段によって結合した
後に浸硫窒化処理を施す構成としてなる。これにより浸
硫窒化処理時には、ピストンの球面部とシューの球面部
とを互いにかしめ手段によって結合し、これらの球面部
を互いに嵌合状態に保持しておくことができるから、こ
の状態で浸硫窒化処理を行うことにより、ピストン球面
部側の浸硫層とシュー球面部側の浸硫層の両方の厚み
を、ピストン外周面側の浸硫層よりも薄肉に形成するこ
とができる。

【００３３】一方、請求項５の発明は、浸硫窒化処理に
ガス浸硫窒化処理を採用している。これにより、例えば
ピストンとシューに液体浸硫窒化処理を施した場合のよ
うに、ピストン側油路内またはシュー側油路内に処理液
の固化物等が堆積する等の不具合を解消でき、これらの
ピストンとシューにそれぞれ浸硫層を安定して形成する
ことができる。

【００３４】また、請求項６の発明では、斜板とシュー
との間の摺動面のうち少なくともいずれか一方の面を非
鉄材料によって形成してなる。これによりシューと斜板
との間の摺動抵抗を非鉄材料により小さくでき、両者の
摺動面に焼付きが発生するのを防止することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。なお、本実施の形態で
は、前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を
付し、その説明を省略するものとする。

【００３６】ここで、図１ないし図４は本発明による第
１の実施の形態を示し、図中、２１はシリンダブロック
７のシリンダ８内に設けられた本実施の形態で用いるピ
ストンで、該ピストン２１は、従来技術で述べたピスト
ン１０とほぼ同様に鉄鋼材料によって円筒状に形成さ
れ、凹球面部２１Ａを有している。しかし、ピストン２
１の外表面には、後述の浸硫層２３が設けられている点
で、従来技術のものとは異なっている。

【００３７】２２はピストン２１の内周側に形成された
ピストン側油路で、該ピストン側油路２２は、従来技術
で述べたピストン側油路１１とほぼ同様に構成され、シ
リンダ８内の圧油を後述のシュー側油路２８等に導くも
のである。

【００３８】なお、ピストン側油路２２の内径は、ピス
トン２１の外径に対して約２分の１以下の大きさに設定
することにより、後述するようにピストン２１に対して
ガス浸硫窒化処理を施すときに、ピストン２１の変形量
を最小限に抑えることができ、シリンダ８とピストン２
１との間の隙間を適正な値に保持することができる。

【００３９】２３はピストン２１の外周面側に全周に亘
って設けられたピストン外周面側の浸硫層で、該浸硫層
２３は、ピストン２１の外表面に対して、例えば特開平
４−２２８５５７号公報に記載されたようなガス浸硫窒
化処理とほぼ同様の処理を施すことによって形成される
ものである。

【００４０】また、この浸硫層２３は、硫化鉄（ＦｅＳ
₂ ）を主成分とした硫化物からなり、例えば約３〜５μ
ｍ程度の厚みをもって形成されている。そして、この浸
硫層２３は、シリンダ８に対して摺動するピストン２１
の摺動面Ｄを構成し、該摺動面Ｄの潤滑性、耐摩耗性、
耐焼付き性等を高めるものである。

【００４１】２４は浸硫層２３と連なってピストン２１
の凹球面部２１Ａ側に設けられたピストン凹球面部側の
浸硫層で、該浸硫層２４についても、ピストン２１の凹
球面部２１Ａに対して浸硫層２３の場合と同様の処理を
施すことにより形成されている。

【００４２】ここで、浸硫層２４は、図２ないし図４に
示すように、例えば約０．０１〜４μｍ程度の厚みをも
って形成され、ピストン２１に設けられた浸硫層２３よ
りも薄肉になっている。そして、この浸硫層２４は、後
述するシュー２５の凸球面部２７Ａに対して摺動するピ
ストン２１の凹球面部２１Ａの摺動面Ｅを構成し、この
摺動面Ｅの耐摩耗性、耐焼付き性等を高めるものであ
る。

【００４３】２５は従来技術で述べたシュー１２に替え
て、ピストン２１に設けられた本実施の形態に用いるシ
ューで、該シュー２５は、従来技術によるシュー１２と
ほぼ同様に鉄鋼材料によって形成されている。そして、
このシュー２５は、段付円板状をなした台座部２６と、
凸球面部２７Ａを有する継手部２７とによって構成され
ている。

【００４４】しかし、このシュー２５の外表面には後述
の浸硫層２９が形成されている点、および台座部２６に
は後述の摺動部材３０が設けられている点で、従来技術
のものとは異なっている。また、この台座部２６の端面
には後述する静圧ポケット３２の一部を構成する円形状
の凹窪部２６Ａが形成されている。

【００４５】２８はシュー２５の内部に軸方向に貫通し
て設けられたシュー側油路で、該シュー側油路２８は、
従来技術で述べたシュー側油路１６と同様に構成され、
ピストン側油路２２からの圧油を静圧ポケット３２側に
供給するものである。

【００４６】２９はシュー２５の凸球面部２７Ａに設け
られたシュー凸球面部側の浸硫層で、該浸硫層２９につ
いても、シュー２５の凸球面部２７Ａに対して浸硫層２
３の場合と同様の処理を施すことにより形成されてい
る。

【００４７】ここで、浸硫層２９は、ピストン凹球面部
側の浸硫層２４とほぼ同様に、例えば約０．０１〜４μ
ｍ程度の厚みをもって形成され、ピストン外周面側の浸
硫層２３よりも薄肉になっている。そして、この浸硫層
２９は、ピストン２１の凹球面部２１Ａに対して摺動す
るシュー２５の摺動面Ｅを構成し、この摺動面Ｅの耐摩
耗性、耐焼付き性等を高めるものである。

【００４８】３０はシュー２５の台座部２６裏面側に設
けられた非鉄材料からなる摺動部材を示し、該摺動部材
３０は、例えば銅合金等の摺動特性に優れた軟質の金属
材料等によって環状に形成され、台座部２６の裏面側に
溶着等の手段によって一体に固着されている。そして、
この摺動部材３０は、その表面側が斜板４上を摺動する
シュー２５の摺動面Ｆを構成し、この摺動面Ｆの耐摩耗
性、耐焼付き性等を高めるものである。また、この摺動
部材３０の内周側は静圧ポケット３１となっている。

【００４９】次に、ピストン２１およびシュー２５に対
して浸硫層２３，２４，２９を形成するためのガス浸硫
窒化処理方法について説明する。

【００５０】まず、シュー２５の台座部２６には摺動部
材３０を固着すると共に、シュー２５の凸球面部２７Ａ
をピストン２１の凹球面部２１Ａに対してかしめ手段に
より嵌合状態で結合する。また、シュー２５のうち凸球
面部２７Ａを除いた台座部２６の外表面と摺動部材３０
の外表面とにはそれぞれマスキング処理を施しておく。

【００５１】そして、この状態でピストン２１の外表面
およびシュー２５の外表面に対してガス浸硫窒化処理を
施す。ここで、このガス浸硫窒化処理は、例えば窒化ガ
スと硫化ガスからなる混合ガスの雰囲気中でピストン２
１、シュー２５に対して熱処理を施すこと等によって行
われる。これにより、ピストン２１の外周面側には例え
ば約３〜５μｍ程度の比較的厚肉の浸硫層２３を安定し
て形成することができる。

【００５２】即ち、本実施の形態では、シュー２５の凸
球面部２７Ａをピストン２１の凹球面部２１Ａにかしめ
手段によって嵌合状態で一体化しているから、両者間に
は加工公差等に起因する微小な隙間が確保されるのみで
ある。

【００５３】このため、ガス浸硫窒化処理時には、ピス
トン２１の凹球面部２１Ａとシュー２５の凸球面部２７
Ａとの間の隙間に侵入する混合ガス等を微小量に抑える
ことができ、凹球面部２１Ａと凸球面部２７Ａとには、
それぞれ例えば約０．１〜４μｍ程度の比較的薄肉の浸
硫層２４，２９を安定して形成することができる。

【００５４】また、シュー２５のうち凸球面部２７Ａを
除いた台座部２６の外表面と摺動部材３０の外表面と
は、マスキング処理が施されているから、これらの外表
面が前記混合ガス等と直接接触するのを遮断することが
でき、この外表面を浸硫層の非形成部として形成するこ
とができる。

【００５５】なお、前述したガス浸硫窒化処理に代えて
液体浸硫窒化処理を用いた場合には、ピストン側油路２
２内またはシュー側油路２８内に硫黄化合物または処理
液の固化物等が堆積し易くなり、これらを除去するため
の後加工を行う必要がある上に、シュー２５の処理時に
は銅合金からなる摺動部材３０の成分が処理液中に溶け
出し、処理液を劣化させてしまう等の不具合があること
が分かった。

【００５６】かくして、本実施の形態では、ピストン２
１の外周面側に浸硫層２３を形成したから、当該油圧ポ
ンプの運転時にはピストン２１側の浸硫層２３をシリン
ダ８に対して摺動させることができ、シリンダ８とピス
トン２１との間の摺動面Ｄの耐摩耗性、潤滑性等を高め
て、この摺動面Ｄに焼付き等が発生するのを防止するこ
とができる。

【００５７】また、ピストン２１の凹球面部２１Ａには
浸硫層２４を形成し、シュー２５の凸球面部２７Ａには
浸硫層２９を形成したから、これらの浸硫層２４，２９
によって凹球面部２１Ａと凸球面部２７Ａとの間の摺動
面Ｅの耐摩耗性、潤滑性等を高めて、この摺動面Ｅに焼
付き等が発生するのを防止することができる。

【００５８】さらに、シュー２５には銅合金等からなる
摺動部材３０を設ける構成としたから、この摺動部材３
０と斜板４との摺動面Ｆについても、潤滑性、耐摩耗
性、耐焼付き性等を高めることができ、当該油圧ポンプ
の性能、信頼性等を高めることができる。

【００５９】しかも、本実施の形態では、ピストン凹球
面部側の浸硫層２４とシュー凸球面部側の浸硫層２９の
両方を、ピストン外周面側の浸硫層２３よりも薄肉に形
成したから、当該油圧ポンプの初期運転時において、ピ
ストン２１の凹球面部２１Ａとシュー２５の凸球面部２
７Ａとの間の摺動面Ｅになじみが生じるまでの短時間間
（例えば、約１時間ないし数日程度）のうちに、浸硫層
２４，２９は摩耗して摺動面Ｅからなくなる。

【００６０】これにより、従来技術で述べたように、油
圧ポンプの運転時に浸硫層２４，２９の摩耗片が、シュ
ー側油路２８を介して斜板４と摺動部材３０との摺動面
Ｆに長期間に亘って侵入し続けるような事態を防止で
き、該摺動面Ｆの耐久性等を一層高めることができる。
そして、この摺動面Ｆからの油液の漏洩を防止でき、当
該油圧ポンプの性能、信頼性等を一層高めることができ
る。

【００６１】次に、図５は本発明の第２の実施の形態を
示し、本実施の形態の特徴は、ピストンの外周面側には
ピストン外周面側の浸硫層を形成すると共に、ピストン
の球面部とシューの球面部とは浸硫層の非形成部として
構成したことにある。

【００６２】なお、本実施の形態では、前記第１の実施
の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。

【００６３】図中、４１は第１の実施の形態によるピス
トン２１に替えてシリンダ内に設けられた本実施の形態
で用いるピストン（２個のみ図示）で、該ピストン４１
は、第１の実施の形態によるピストン２１とほぼ同様に
形成され、凹球面部４１Ａを有している。また、このピ
ストン４１の内部にはピストン側油路４２が貫通して設
けられている。

【００６４】しかし、このピストン４１の凹球面部４１
Ａには、第１の実施の形態による浸硫層２４が設けられ
ていない点で、第１の実施の形態のものとは異なってい
る。このため、ピストン４１の凹球面部４１Ａは、浸硫
層の非形成部として構成されている。

【００６５】４３はピストン４１の外周面側に設けられ
たピストン外周面側の浸硫層で、該浸硫層４３は、第１
の実施の形態で述べた浸硫層２３と同様に厚肉に形成さ
れ、シリンダとピストン４１との間の摺動面Ｇの耐摩耗
性、耐焼付き性等を高めるものである。

【００６６】４４は第１の実施の形態で述べたシュー２
５に替えてピストン４１に設けられた本実施の形態に用
いるシューで、該シュー４４は、第１の実施の形態によ
るシュー２５とほぼ同様に、凹窪部４５Ａを有する台座
部４５と、凸球面部４６Ａを有する継手部４６とによっ
て構成され、台座部４５の裏面には摺動部材３０が設け
られている。また、シュー４４の内部にはシュー側油路
４７が貫通して設けられている。

【００６７】ここで、このシュー４４を構成する継手部
４６の凸球面部４６Ａには、第１の実施の形態で述べた
浸硫層２９が設けられていない。このため、シュー４４
の凸球面部４６Ａは浸硫層の非形成部として構成されて
いる。

【００６８】次に、ピストン４１に対して浸硫層４３を
形成するためのガス浸硫窒化処理方法について説明する
に、まずピストン４１の凹球面部４１Ａにマスキング処
理を施し、この状態でピストン４１の外表面にガス浸硫
窒化処理を施す。これによりピストン４１の外周面には
比較的厚肉の浸硫層４３を形成できると共に、凹球面部
４１Ａは浸硫層の非形成部として形成することができ
る。

【００６９】一方、シュー４４には前述したガス浸硫窒
化処理を行わず、これによりシュー４４の凸球面部４６
Ａについても、ピストン４１の凹球面部４１Ａと同様に
浸硫層の非形成部として形成する。

【００７０】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得
ることができる。特に、本実施の形態では、ピストン４
１の凹球面部４１Ａとシュー４４の凸球面部４６Ａとの
間の摺動面Ｈから浸硫層をなくすことができるから、凹
球面部４１Ａと凸球面部４６Ａとの間で浸硫層の摩耗、
剥離自体が発生することはなくなる。これにより浸硫層
がシュー側油路４７を介して斜板４と摺動部材３０との
間の摺動面Ｆに侵入する事態を確実に防止することがで
き、この摺動面Ｆの耐久性、寿命等をより一層高めるこ
とができる。

【００７１】次に、図６は本発明の第３の実施の形態を
示し、本実施の形態の特徴は、ピストン側の球面部を凸
球面部として形成すると共に、シュー側の球面部を該凸
球面部に嵌合する凹球面部として形成し、ピストン凸球
面部側の浸硫層とシュー凹球面部側の浸硫層の両方を、
ピストン外周面側の浸硫層よりも薄肉に形成する構成と
したことにある。

【００７２】図中、５１は第１の実施の形態によるピス
トン２１に替えてシリンダ７内に設けられた本実施の形
態で用いるピストンで、該ピストン５１は、第１の実施
の形態によるピストン２１とほぼ同様に形成され、その
軸方向の一端側はシリンダ８に摺動可能に挿嵌されてい
る。また、このピストン５１の内部には、軸方向にピス
トン側油路５２が貫通して設けられている。しかし、ピ
ストン５１の他端側の端部は凸球面部５１Ａとして形成
されている点で、第１の実施の形態のものとは異なって
いる。

【００７３】５３はピストン５１の外周面側に設けられ
たピストン外周面側の浸硫層で、該浸硫層５３は、第１
の実施の形態で述べた浸硫層２３とほぼ同様に厚肉に形
成され、シリンダ８とピストン５１との間の摺動面Ｉの
耐摩耗性、耐焼付き性等を高めるものである。

【００７４】５４は浸硫層５３と連なってピストン５１
の凸球面部５１Ａ側に形成されたピストン凸球面部側の
浸硫層で、該浸硫層５４は、第１の実施の形態による浸
硫層２４とほぼ同様に形成され、ピストン外周面側の浸
硫層５３よりも薄肉になっている。

【００７５】５５はピストン５１の凸球面部５１Ａに揺
動可能に連結されるシューで、該シュー５５は、第１の
実施の形態によるシュー２５とほぼ同様に、台座部５６
と継手部５７とによって構成され、その内部にはシュー
側油路５８が貫通して設けられている。また、シュー５
５の台座部５６には、その裏面側に位置して摺動部材３
０が溶着されている。

【００７６】しかし、このシュー５５の継手部５７に
は、第１の実施の形態による凸球面部２７Ａの代わりに
凹球面部５７Ａが形成されている。そして、この凹球面
部５７Ａは、かしめ手段によりピストン５１の凸球面部
５１Ａに対して摺動可能に嵌合して取付けられている。

【００７７】５９はシュー５５の凹球面部５７Ａ側に形
成されたシュー凹球面部側の浸硫層で、該浸硫層５９に
ついても、ピストン凸球面部側の浸硫層５４とほぼ同様
に形成され、ピストン外周面側の浸硫層５３よりも薄肉
になっている。そして、該浸硫層５３は、浸硫層５４と
共にピストン５１の凸球面部５１Ａとシュー５５の凹球
面部５７Ａとの間の摺動面Ｊの耐摩耗性、耐焼付き性等
を高めるものである。

【００７８】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、ガス浸硫窒化処理時には、ピストン５１の凸
球面部５１Ａとシュー５５の凹球面部５７Ａとを嵌合
し、この状態でピストン５１とシュー５５とにガス浸硫
窒化処理を施すことにより、ピストン凸球面部側の浸硫
層５４とシュー凹球面部側の浸硫層５９との両方を、ピ
ストン外周面側の浸硫層５３よりも薄肉に形成でき、第
１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ
る。

【００７９】なお、第１の実施の形態では、ピストン２
１とシュー２５とに浸硫層２３，２４，２９等をそれぞ
れ形成する方法として、ピストン２１の凹球面部２１Ａ
とシュー２５の凸球面部２７Ａとを嵌合し、この状態で
ガス浸硫窒化処理を行うものとして述べたが、これに替
えて、例えばピストン２１の凹球面部２１Ａに例えば球
形状のマスク部材を僅かな隙間をもって嵌合させてお
き、この状態でピストン２１に対してシュー２５とは別
個に浸硫窒化処理を施すようにしてもよい。

【００８０】この場合、シュー２５の処理時には、予め
台座部２６、摺動部材３０にマスキング処理を施してお
くと共に、ガスの流量、処理時間等を適宜に調整するこ
とにより、シュー２５の凸球面部２７Ａには薄肉の浸硫
層２９を形成することができる。

【００８１】また、第１の実施の形態では、シュー２５
に浸硫窒化処理を行うときに、予め摺動部材３０にマス
キング処理を施すものとして述べたが、これに替えて、
例えば摺動部材３０を含めてシュー２５全体に浸硫窒化
処理を施した後に、摺動部材３０の表面に形成された浸
硫層を研磨、ラップ加工等を用いて除去するようにして
もよい。また、第２，第３の実施の形態についても同様
である。

【００８２】さらに、第１の実施の形態では、シュー２
５のうち凸球面部２７Ａを除いた台座部２６の外表面を
浸硫層の非形成部として構成するものとして述べたが、
台座部２６の外表面にも凸球面部２７Ａと同様に浸硫層
を形成してもよい。また、第３の実施の形態についても
同様である。

【００８３】一方、各実施の形態では、斜板式液圧回転
機として斜板式油圧ポンプを例に挙げて述べたが、本発
明はこれに限らず、斜板式油圧モータ等に適用してもよ
い。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、ピストン球面部側の浸硫層とシュー球面部側の浸
硫層のうち少なくともいずれか一方を、ピストン外周面
側の浸硫層よりも薄肉にする構成としたから、当該液圧
回転機の運転時にはピストンの球面部とシューの球面部
とが初期なじみするまでの間の短時間で浸硫層が摩耗
し、消失する。

【００８５】これにより従来技術で述べたようにピスト
ンの球面部とシューの球面部との間で発生する浸硫層の
摩耗片が、シュー側油路を経由して斜板と斜板との間の
摺動面に長期間に亘って侵入し続ける事態を防止でき、
この摺動面の耐久性等を高めることができる。そして、
この摺動面からの油液の漏洩を防止でき、液圧回転機の
性能、信頼性等を向上することができる。また、ピスト
ンおよびシリンダに形成した浸硫層により、ピストンと
シリンダとの間の摺動面、ピストンの球面部とシューの
球面部との間の摺動面に、焼付き等が発生するのを防止
でき、液圧回転機の性能、信頼性等を一層高めることが
できる。

【００８６】また、請求項２の発明では、ピストン球面
部側の浸硫層とシュー球面部側の浸硫層との両方を、そ
れぞれピストン外周面側の浸硫層よりも薄肉に形成した
から、ピストンの球面部とシューの球面部との間で発生
する浸硫層による摩耗片の総量を一層小さく抑えること
ができ、シューと斜板との間の摺動面の耐久性等をさら
に延ばすことができ、液圧回転機の性能をより一層延ば
すことができる。

【００８７】また、請求項３の発明は、ピストンの球面
部とシューの球面部とを浸硫層の非形成部として構成し
たから、ピストンとシューとの球面部間で浸硫層の摩
耗、剥離自体が発生することがなくなり、これによって
シューと斜板との間の摺動面の耐久性等をより延ばすこ
とができ、液圧回転機の性能をさらに高めることができ
る。

【００８８】さらに、請求項４の発明は、ピストンの球
面部とシューの球面部とをかしめ手段によって結合した
後に浸硫窒化処理を施す構成としたから、浸硫窒化処理
時には、ピストン球面部側の浸硫層とシュー球面部側の
浸硫層の両方の厚みを、ピストン外周面側の浸硫層より
も薄肉に安定して形成することができ、これらの各浸硫
層の品質等を高めることができる。

【００８９】一方、請求項５の発明は、浸硫窒化処理を
ガス浸硫窒化処理としたから、例えばピストンとシュー
に液体浸硫窒化処理を施した場合のように、ピストン側
油路内またはシュー側油路内に処理液の固化物等が堆積
する等の不具合を解消できると共に、これらのピストン
とシューに浸硫層を安定して形成することができ、処理
時の作業性等を高めることができる。

【００９０】また、請求項６の発明は、シューと斜板と
の間の摺動面のうち少なくともいずれか一方の面を非鉄
材料によって形成したから、この非鉄材料によってシュ
ーと斜板との摺動面間で生じる摺動抵抗を小さくして、
両者の摺動面に焼付きが発生するのを防止することがで
き、シューと斜板の寿命等を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による斜板式油圧ポ
ンプのピストン、シューおよび浸硫層等を示す部分断面
図である。

【図２】図１中のピストン、シューおよび浸硫層等を拡
大して示す要部断面図である。

【図３】図２中のａ部を拡大して示す部分拡大断面図で
ある。

【図４】図２中のｂ部を拡大して示す部分拡大断面図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施の形態によるピストン、シ
ューおよび浸硫層等を図２と同様の位置で示す要部断面
図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態による斜板式油圧ポ
ンプのピストン、シューおよび浸硫層等を図１と同様の
位置で示す部分断面図である。

【図７】従来技術による斜板式油圧ポンプを示す縦断面
図である。

【図８】図７中のピストン、シュー等を拡大して示す部
分断面図である。

【符号の説明】

１ケーシング４斜板６回転軸７シリンダブロック８シリンダ２２，４２，５２ピストン側油路２８，４７，５８シュー側油路２１，４１，５１ピストン２１Ａ，４１Ａ，５７Ａ凹球面部２３，２４，２９，４３，５３，５４，５９浸硫層２５，４４，５５シュー２７Ａ，４６Ａ，５１Ａ凸球面部３０摺動部材（非鉄材料）Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ摺動面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂入哲也茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者波多野和好茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 3H070 AA01 BB04 CC07 DD13 DD17 DD28 EE02 3H071 AA03 BB01 CC26 DD01 EE02 3H084 AA08 AA51 BB09 CC14 CC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】斜板が設けられたケーシングと、該ケー
シングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一
体回転するように前記ケーシング内に設けられ軸方向に
複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、軸方
向の一端側が該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動
可能に挿嵌され他端側の端部に球面部が設けられた複数
のピストンと、該ピストンの内部に軸方向に貫通して形
成されたピストン側油路と、前記ピストンの球面部に摺
動可能に嵌合される相手方の球面部を有し前記ピストン
に対して揺動すると共に前記斜板上を摺動する複数のシ
ューと、該シューの内部に形成されて一端側が前記ピス
トン側油路に連通し他端側が該シューと前記斜板との摺
動面間に開口したシュー側油路とを備えてなる斜板式液
圧回転機において、前記ピストンの外表面とシューの外表面とには浸硫窒化
処理を施すことによりそれぞれ浸硫層を形成し、前記ピ
ストンの球面部側に形成されるピストン球面部側の浸硫
層と前記シューの球面部側に形成されるシュー球面部側
の浸硫層のうち少なくともいずれか一方を、前記ピスト
ンの外周面側に形成されるピストン外周面側の浸硫層よ
りも薄肉にしたことを特徴とする斜板式液圧回転機。
【請求項２】前記ピストン球面部側の浸硫層と前記シ
ュー球面部側の浸硫層との両方をそれぞれ前記ピストン
外周面側の浸硫層よりも薄肉にしてなる請求項１に記載
の斜板式液圧回転機。
【請求項３】斜板が設けられたケーシングと、該ケー
シングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一
体回転するように前記ケーシング内に設けられ軸方向に
複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、軸方
向の一端側が該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動
可能に挿嵌され他端側の端面に球面部が設けられた複数
のピストンと、該ピストンの内部に軸方向に貫通して形
成されたピストン側油路と、前記ピストンの球面部に摺
動可能に嵌合される相手方の球面部を有し前記ピストン
に対して揺動すると共に前記斜板上を摺動する複数のシ
ューと、該シューの内部に形成されて一端側が前記ピス
トン側油路に連通し他端側が該シューと前記斜板との摺
動面間に開口したシュー側油路とを備えてなる斜板式液
圧回転機において、前記ピストンの外周面側には浸硫窒化処理を施すことに
よりピストン外周面側の浸硫層を形成し、前記ピストン
の球面部と前記シューの球面部とは浸硫層の非形成部と
して構成したことを特徴とする斜板式液圧回転機。
【請求項４】前記ピストンの球面部とシューの球面部
とをかしめ手段によって結合した後に浸硫窒化処理を施
す構成としてなる請求項１，２または３に記載の斜板式
液圧回転機。
【請求項５】前記浸硫窒化処理はガス浸硫窒化処理で
ある請求項１，２，３または４に記載の斜板式液圧回転
機。
【請求項６】前記斜板とシューとの間の摺動面のうち
少なくともいずれか一方の面を非鉄材料によって形成し
てなる請求項１，２，３，４または５に記載の斜板式液
圧回転機。