JP2005256860A

JP2005256860A - 摺動機構

Info

Publication number: JP2005256860A
Application number: JP2004065582A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kanemitsu; 博金光; Seiji Hatta; 政治八田
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP4506211B2

Abstract

【課題】ワッシャ３の変形を抑制して寿命の長い摺動機構を提供する。
【解決手段】摺動機構１は、相互に摺接するシュー２とワッシャ３とを備えている。ワッシャ３の摺接面３Ａと摺接するシュー２の第１摺接面２Ａは、その中央側の領域２ａを外方側の領域２ｂよりも膨出させている。また、ワッシャ３における裏面３Ｂには円周方向の環状溝３Ｃを形成している。
ワッシャ３の裏面３Ｂに環状溝３Ｃを形成したことにより、加熱状態においてワッシャ３の外周側の箇所が反り上がるのを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は摺動機構に関し、より詳しくは、相互に摺接するシューとワッシャとを備えて、例えば油圧ミッションや斜板式ポンプに用いて好適な摺動機構に関する。

従来、例えば油圧ミッション用の摺動機構として、一方の端面を摺接面とするとともに他方の端面を支持部材によって支持されたワッシャと、軸方向の一端に上記ワッシャの摺接面と摺接する第１摺接面を形成したシューとを備えたものは知られている（特許文献１）。
特開平９−１４１２５号公報。

ところで、従来の摺動機構のワッシャは、鉄系の薄板により環状に形成するとともに、全域を同じ肉厚としていたものである。このように、ワッシャの全域を同じ肉厚に設定しているので、摩擦熱によってワッシャにおける外周側の箇所がシューに向けて反り上がるように変形するという欠点があった（図８、図９参照）。このようにワッシャが変形すると、図８に示すように、ワッシャの摺接面と上記シューの第１摺接面との間に放射方向の間隙が生じるようになる。すると、上記放射方向の間隙を介して、摺接面の潤滑油洩れが生じて摺動機構の寿命が短くなるという欠点があった。
また、上記従来の摺動機構のシューは、第１摺接面の外周縁をＣ面取りしていたものである。そのように構成することにより、上記シューの第１摺接面がワッシャの摺接面に対して円滑に摺接するように意図したものである。しかしながら、従来のシューは材料として高力黄銅を用いるとともに、その材料を切削加工して製造していたので、シューの製造コストが高いという欠点があった。
さらに、上述したように、従来のシューの第１摺接面は平坦面となっていたので、該シューの第１摺接面とワッシャの摺接面との間に潤滑油が引き込まれにくいという欠点があった。このように、潤滑油の引き込み性が悪いと、シューおよびワッシャの摩耗の進行が早くなり、したがって、従来の摺動機構は寿命が短いという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、一方の端面を摺接面とするとともに他方の端面を支持部材によって支持されるワッシャと、軸方向の一端に上記ワッシャの摺接面と摺接する第１摺接面を形成したシューとを備える摺動機構において、
上記ワッシャにおける上記他方の端面に円周方向に沿った環状溝を形成したものである。

このような構成によれば、上記環状溝を形成したことでワッシャの剛性を抑えることができ、そのため、摩擦熱の影響によるワッシャの変形を小さくすることができる。そのため、シューの第１摺接面とワッシャの摺接面との間に介在する潤滑油がワッシャの円周方向へ洩れにくくなっている。
したがって、従来に比較して寿命が長い摺動機構を提供することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１は本実施例の摺動機構１を用いた油圧ミッションの要部を示したものである。
この油圧ミッションは、図示しない軸受によって回転自在に軸支した回転軸６と、この回転軸６を貫通させた環状の斜板５と、回転軸６の先端（左方側の端部）に一体に連結した円柱状のシリンダブロック７とを備えている。上記シリンダブロック７には、円周方向等間隔位置に有底孔からなる複数のシリンダ７Ａを形成してあり、これら各シリンダ７Ａに丸棒状のピストン４を摺動自在に嵌合している。
各ピストン４の球状部４Ａと上記斜板５との間に上記摺動機構１を介在させてあり、この摺動機構１は、上記斜板５の表面に摺動可能に重合させた環状のワッシャ３と、上記各ピストン４の球状部４Ａと係合し、かつ上記ワッシャ３と摺接する複数のシュー２とから構成している。
上記ワッシャ３の表面は、シュー２の第１摺接面２Ａと摺接する摺接面３Ａとしてあり、ワッシャ３の裏面３Ｂは、上記斜板５の表面に重合させている。上述したように、ワッシャ３の裏面３Ｂは単に斜板５の表面に重合させてあるだけなので、ワッシャ３と斜板５は円周方向に摺動可能となっている。
上記斜板５およびそれによって支持したワッシャ３は、上記回転軸６を囲繞した状態で、かつ回転軸６の軸心に対して所定角度だけ傾斜した位置に保持されている。なお、所要時においては、上記斜板５及びそれに支持したワッシャ３は、図１に示した傾斜位置から回転軸６と直交方向となる位置およびそこからさらに所定角度だけ傾斜した位置に保持位置を切り換えることができる。

シュー２は概略円柱状に形成してあり、ワッシャ３側となる外周部は大径部２Ｃとしてあり、この大径部２Ｃにおけるワッシャ３と対向する端面を上記第１摺接面２Ａとしている。このワッシャ３と対向する端面の中央側には、底が浅い円形の凹部２Ｄを形成している。
また、第１摺接面２Ａとは反対側の端面に、半球状の凹部を形成して、そこを第２摺接面２Ｂとしている。この第２摺接面２Ｂに上記ピストン４の球状部４Ａを摺動自在に係合させている。
第２摺接面２Ｂの中央部と上記凹部２Ｄの中央部は、段付の貫通孔２Ｅによって連通させている。このような構成により、上記凹部２Ｄの外方側に環状をした上記第１摺接面２Ａを形成して、この第１摺接面２Ａをワッシャ３の摺接面３Ａ（表面）に当接させている。

上記シリンダブロック７の各シリンダ７Ａ内には油圧が作用しているので、各ピストン４およびその球状部４Ａに係合した各シュー２はワッシャ３に向けて付勢されている。したがって、各シュー２の第１摺接面２Ａはワッシャ３の摺接面３Ａに軽く押圧されており、その状態で第１摺接面２Ａとワッシャ３の摺接面３Ａが摺動するようになっている。また、ワッシャ３の裏面３Ｂも斜板５の表面に対して軽く押圧されている。
そして、図示しない駆動源によって上記回転軸６およびシリンダブロック７が回転されると、各ピストン４および各シュー２が回転軸６の軸心を回転中心として回転される。すると、図１に示した傾斜状態に保持されているワッシャ３の摺接面３Ａに対して各シュー２の第１摺接面２Ａが摺接するので、各シュー２を介してピストン４が進退動されるようになっている。
以上の構成は従来公知の油圧ミッションの摺動機構１と変わる所はない。

しかして、本実施例は、摺動機構１を以下のように改良することにより、摺動機構１の製造コストを低減させるとともにその寿命を長くしたものである。
すなわち、本実施例においては、鉄系材料（ＳＵＪ２）の丸棒を材料として鍛造によってシュー２を製造している。
また、図２に拡大断面図で示すように、シュー２の第１摺接面２Ａは、シュー２の軸心Ｃに対して直交する完全な平坦面となっておらず、その中央側（軸心Ｃ側）の領域２ａを外方側の領域２ｂよりも膨出させてあり、それにより第１摺接面２Ａの断面は滑らかな円弧状となっている。
なお、この図２においては、第１摺接面２Ａにおける軸心Ｃよりも上方側の断面のみを表示してあり、軸心Ｃを挟んだ下方側の第１摺接面２Ａの断面形状は、上方側と対称に表れるので図２においては表示を省略している。
本実施例においては、シュー２における大径部２Ｃの外径Ｄを直径１６ｍｍとしてあり、第１摺接面２Ａにおける中央側の領域２ａが外方側の領域２ｂの外周縁２ｂ’（つまり第１摺接面２Ａの外周縁２ｄ）から軸方向に膨出する膨出量Ｌは０．５μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上１５μｍ以下に設定している。

また、上記第１摺接面２Ａの外周縁２ｄの隣接外方側となる箇所は、面取部２ｅとしてあり、この面取部２ｅは、軸心Ｃと直交する仮想の平面に対して１５度以下の傾きをなすように面取りしている。この面取部２ｅと大径部２Ｃの外周面との境界部は断面円弧状に面取りしてあり、また、面取部２ｅと第１摺接面２Ａの外周縁２ｄとの境界部分は断面が滑らかな円弧１４によって接続している。面取部２ｅを設ける半径方向寸法は、０．４ｍｍから０．７ｍｍとしてあり、また、面取部２ｅを設ける軸方向寸法は５０μｍとしている。なお、面取部２ｅが軸心Ｃと直交する仮想の平坦面となす角度は１０度ないし１４度であっても良い。
また、第１摺接面２Ａの中央に設けた凹部２Ｄと第１摺接面２Ａとの境界となる角部８は、断面円弧状に面取りしている。
このような構成とした本実施例のシュー２は、材料となる丸棒を鍛造で成形した後、最後に上記第１摺接面２Ａおよび面取部２ｅの全域に対してガス軟窒化処理を施している。

一方、上記シュー２を鉄系の材料で製造したことに関連して、本実施例のワッシャ３は銅系の材料を用いて製造している。すなわち、図３に裏面３Ｂ側からの正面図で示すように、ワッシャ３は全体として環状をした薄板の銅焼結バイメタルからなり、摺接面３Ａとは反対側となる裏面３Ｂに円周方向の環状溝３Ｃを形成している。
この環状溝３Ｃは、裏面３Ｂの放射方向における中央位置に形成している。換言すると、上記シュー２が摺接面３Ａと摺接してワッシャ３の円周方向に移動する際に、その移動軌跡と対応する裏面３Ｂの位置に環状溝３Ｃを形成している。また、図４に示すように、上記環状溝３Ｃの断面は半円形に形成している。
ここで、ワッシャ３の本来の厚さをＴとすると、環状溝３Ｃの深さｄは、Ｔ×（０．３〜０．４）の寸法に設定している。つまり、Ｔが１．２ｍｍである時には、環状溝３Ｃの深さは３．６ｍｍ〜４．８ｍｍに設定している。また、上記シュー２の大径部２Ｃの外径をＤとした時に、上記環状溝３Ｃの幅Ｗは、Ｄ×（０．２〜０．３）の寸法に設定している。つまり、大径部Ｄが１６ｍｍである時には、環状溝３Ｃの幅Ｗは３．２〜４．８ｍｍに設定している。
このように、本実施例のワッシャ３は銅焼結バイメタルを材料として製造してあり、しかも、摺接面３Ａとは反対側となる裏面３Ｂ（斜板５との重合面）に上記環状溝３Ｃを形成している。このように構成することにより、鉄系材料からなるシュー２の第１摺接面２Ａと銅系材料からなるワッシャ３の摺接面３Ａとが摺接する際には、これらの摺接部分に焼き付きが発生しにくくなっている。つまり、本実施例の摺動機構１は耐焼き付き性が良好である。

以上のように、本実施例の摺動機構１は、上記シュー２を鉄系の材料を用いて鍛造で製造している。そのため、シュー２を製造する際の加工時間を、従来の切削加工による場合よりも大幅に短縮することが出来る。また、切削加工と比較して鍛造でシュー２を製造しているので、材料の歩留まりが極めて良好である。さらに、本実施例のシュー２は鉄系の材料（ＳＵＪ２）を用いているので、高力黄銅を用いていた従来と比較して製造コストを安くすることができる。
しかも、本実施例のシュー２は、上記第１摺接面２Ａにおける中央側の領域２ａを外周縁２ｄよりも０．５μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上１５μｍ以下も膨出させている。
そのため、このシュー２の第１摺接面２Ａがワッシャ３と摺接する際には、中央側の領域２ａの半径方向内外の位置に、それら両部材によって断面が楔状となる微小な環状の空間部が形成されるようになる。これにより、両部材の摺接部分（第１摺接面２Ａと摺接面３Ａ）に上記空間部を介して潤滑油が引き込まれやすくなる。つまり、本実施例の摺動機構１は、潤滑油の引き込み性が良好であり、したがって、従来のものよりも寿命が長い摺動機構１およびを提供することができる。

また、本実施例のワッシャ３は銅系の材料である銅焼結バイメタルからなり、裏面３Ｂに環状溝３Ｃを一箇所形成している。この環状溝３Ｃを設けたことにより、ワッシャ３が摩擦熱で加熱された際に、変形を小さくすることができる。
より詳細には、上記環状溝３Ｃを設けたことにより、それを設けない場合と比較してワッシャ３の剛性を抑えることができる。そのため、図５に示すように、摺接面３Ａにシュー２の第１摺接面２Ａが摺接することによるワッシャ３に対する軸方向の押圧力、および摺接面３Ａと第１摺接面２Ａとに介在する潤滑油の油圧とが合算されて、それらの合算された荷重がワッシャ３を斜板５に押し付けるように作用する。したがって、ワッシャ３における外周側の部分が熱の影響で反り上がることを抑制して、従来と比較してワッシャ３の変形を小さくすることができる。このようにワッシャ３の変形を小さくすることができるので、従来技術として図８に示したようなシューとワッシャとの摺接部分に生じる半径方向の間隙を小さくすることができる。したがって、シュー２の第１摺接面２Ａとワッシャ３の摺接面３Ａとの間に介在する潤滑油の油洩れを低減させることができる。これにより、シュー２の第１摺接面２Ａとワッシャ３の摺接面３Ａとの摺接部分に焼き付きが発生しにくくなっている。したがって、本実施例によれば、従来と比較して寿命が長い摺動機構１を提供することができる。
このような本実施例に対して、図８および図９に示すように、従来のワッシャは剛性が高く、熱による影響で外周側の部分が大きく反り上がるように変形していたものである。そのため、シューとワッシャとの摺動部分に半径方向の間隙が生じて、潤滑油が洩れやすくなり、それが原因となってシューとワッシャが焼き付いて摺動機構の寿命が短くなっていたものである。

次に、図６はワッシャ３に関する本発明の第２実施例を示したものである。この第２実施例においては、ワッシャ３の環状溝３Ｃの断面形状を、台形状に形成したものである。この他の構成は、上記第１実施例と同じである。
このような構成とした第２実施例であっても、上記第１実施例と同様の作用、効果を得ることができる。

さらに、図７は本発明の第３実施例である摺動機構１を示したものである。上記第１実施例では、ワッシャ３の裏面における放射方向の中央位置に１つだけ環状溝を形成していたが、この第３実施例では、ワッシャ３における裏面の中央側に同心上に３箇所の環状溝３Ｃを形成したものである。これらの環状溝３Ｃの断面形状は半円形としてあり、環状溝３Ｃの幅と深さは同一にしている。これらの環状溝３Ｃは、シュー２がワッシャ３の摺接面３Ａ上を円周方向に摺動する際の移動軌跡における裏面３Ｂの位置に配置している。その他の構成は、上記第１実施例と同一である。
このような構成の第３実施例であっても、上述した各実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
なお、上記第３実施例における環状溝３Ｃは２つ設けるようにしても良いし、あるいは各環状溝３Ｃを図６に示したように台形の断面にしてもよい。
また、上記各実施例は、ワッシャ３を回転する斜板５に一体に取り付けた構成に本発明を適用した場合を説明したが、固定側であるハウジングの傾斜面に上記ワッシャ３を重合させた状態のワッシャ３に対して上述したシュー２を摺動させる構成にも本発明を適用することができる。
また、上記実施例においては、ワッシャ３の材料として銅焼結バイメタルを用いているが、その代わりに高力黄銅を用いても良い。

本発明の一実施例を示す断面図。図１の要部を誇張して表現した拡大断面図。図１に示したワッシャを裏面側から見た正面図。図３のＩＶ―ＩＶ線に沿った拡大断面図。図２に示したワッシャが加熱された状態を示す図。本発明におけるワッシャの第２実施例を示す断面図。本発明の第３実施例を示す断面図。従来の摺動機構が加熱された状態を示す断面図。図８のワッシャを示す断面図。

符号の説明

１…摺動機構２…シュー
３…ワッシャ３Ａ…摺接面
３Ｂ…裏面３Ｃ…環状溝
５…斜板

Claims

一方の端面を摺接面とするとともに他方の端面を支持部材によって支持されるワッシャと、軸方向の一端に上記ワッシャの摺接面と摺接する第１摺接面を形成したシューとを備える摺動機構において、
上記ワッシャにおける上記他方の端面に円周方向に沿った環状溝を形成したことを特徴とする摺動機構。
上記環状溝は、上記他方の端面における放射方向の中央部側に１つだけ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動機構。
上記環状溝は、上記他方の端面における放射方向の中央部側となる箇所に同心上に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動機構。
上記環状溝の断面は半円形に形成されており、また、上記環状溝の幅は、上記シューの第１摺接面を形成した端部の外径の２割〜３割に相当する寸法に設定してあり、さらに、上記環状溝の深さは、ワッシャの厚さの３割〜４割に相当する寸法に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摺動機構。
上記環状溝の断面形状は概略台形に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載の摺動機構。
鉄系の材料を用いて上記シューを製造するとともに、該シューの第１摺接面における中央側の領域を外方側の領域よりも膨出させたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の摺動機構。
上記シューの第１摺接面における中央側の領域の膨出量は０．５μｍ以上３０μｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の摺動機構。
上記第１摺接面における外周縁の隣接外方位置に面取部を形成してあり、この面取部はシューの軸心と直交する仮想の平面に対して約１５度の角度をなすように形成してあり、かつ、この面取部を介して上記第１摺接面とシューの外周面が接続されており、また、上記第１摺接面の外周縁と上記面取部との境界部は断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の摺動機構。
上記第１摺接面の中央に円形の凹部を形成したことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１に記載の摺動機構。
上記円形の凹部の外周縁と上記第１摺接面における中央側の端部との境界となる角部は、断面円弧状に面取りされていることを特徴とする請求項９に記載の摺動機構。
銅系の材料を用いて上記ワッシャを製造したことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載の摺動機構。
上記第１摺接面の全域に窒化処理を施したことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載の摺動機構。