JP2011074904A - 斜板式液圧回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】 シューが自転運動するのを抑え、ピストン、斜板およびシューの耐久性、寿命を向上することができるようにする。
【解決手段】 シュー１２の摺接部１２Ａに、円形状のシールランド１８と内周側の静圧ポケット１９とを設ける。円形状のシールランド１８と静圧ポケット１９とを、摺接部１２Ａの中心に対して互いに逆向きに偏心させて形成する。そして、シュー１２のシールランド１８には、ランド幅Ｗ1 の幅広部分１８Ａとランド幅Ｗ2 の幅狭部分１８Ｂとを、油孔１２Ｄを挟んで径方向で対向する位置に配置する。シュー１２が斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺動変位するときに、摺動面１４Ａとシールランド１８との間に形成される油膜には、シールランド１８の幅広部分１８Ａと幅狭部分１８Ｂとによりせん断力を不均一に発生させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械に設けられ、油圧ポンプまたは油圧モータとして好適に用いられる斜板式液圧回転機に関する。

一般に、可変容量型または固定容量型の斜板式液圧回転機は、例えば油圧ショベル等の建設機械において、その油圧源を構成する斜板式の油圧ポンプとして用いられる。また、油圧アクチュエータとして用いる場合には、例えば旋回用、走行用の油圧モータ等を構成するものである。

そして、この種の従来技術による斜板式液圧回転機は、筒状のケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、該各ピストンに揺動可能に取付けられた複数のシューと、前記ケーシング内に設けられ表面側で該各シューを摺動可能に案内する斜板等とを備えている。

この場合、斜板の表面側には複数のシューが摺動する摺動面（平滑面）が設けられている。そして、シリンダブロックの回転に伴って複数のピストンと一緒に各シューが連れ回されるように斜板に対して相対回転するときには、各シューが斜板の摺動面上で回転軸を中心としたリング状軌跡を描くように摺動変位するものである（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平８−２８４３５号公報 特開平９−１１９３７１号公報

ところで、上述した特許文献１による従来技術では、回転軸と一緒にシリンダブロックが回転するときに、斜板の表面（摺動面）上をリング状軌跡を描くように摺動変位するシューが自転運動を起こすことがある。そして、シューが斜板上で自転運動を始めると、これによってシューが早期に摩耗したり、局部的に偏摩耗したりして耐久性、寿命が低下する原因になる。

また、特許文献２による従来技術では、例えば台形状または扇形状にシューの外形状を形成し、隣接するシュー同士を互いに接触させることにより、シューの自転を規制する構成としている。しかし、この場合は互いに隣接するシュー同士が、例えば液圧回転機の起動時や停止時等に強く接触して干渉を起こすことがあり、これによってシューの耐久性、寿命が低下するという問題がある。

しかも、シューの外形状を台形状または扇形状に形成した場合には、例えば外形状が円形なシューに比較してシュー単体の質量が重くなるために、斜板式液圧回転機の小型、軽量化を図る上でも障害になるという問題がある。

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、本発明の目的は、シューの自転を抑えて耐久性、寿命を向上す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にある。

上述した課題を解決するために、本発明は、筒状のケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内にそれぞれ往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する該各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられた複数のシューと、前記ケーシング内に設けられ該各シューが摺動する摺動面を有した斜板とを備え、前記各シューは、前記ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられる継手部と、該継手部に一体に設けられ前記斜板の摺動面上を摺接する摺接部とにより構成し、前記各ピストンと各シューとには、前記シリンダ内から前記斜板の摺動面と各シューの摺接部との間に潤滑用の油液を供給する油路を設けてなる斜板式液圧回転機に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に対し前記各シューが相対回転するように摺接するときに、前記潤滑用の油液によって前記斜板と各シューとの間に形成される油膜に前記シューの周方向で不均一なせん断力を発生させ、前記シューの自転を規制する自転規制部を設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接する円形状のシールランドと、該シールランドの内周側に円形に形成される静圧ポケットとを設け、該静圧ポケットは、前記油膜のせん断力が不均一になるように前記円形状のシールランドに対して偏心した形状に形成し、前記自転規制部は偏心した形状の前記シールランドにより構成している。

さらに、請求項３の発明によると、前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接する円形状のシールランドを設け、該シールランドは、前記油膜のせん断力が不均一になるように当該シールランドの表面粗さを周方向で変えることにより前記自転規制部を構成している。

上述の如く、請求項１の発明によれば、各シューの摺接部と斜板の摺動面との間には潤滑用の油液によって油膜が形成され、この油膜にシューの周方向（自転方向）でせん断力を不均一に発生させることで、各シューの自転を規制することができる。従って、各シューは自転することなく回転軸の周囲を回転するようになるから、各シューの斜板およびピストンに対する余分な摩擦摺動を抑制することができ、摩擦摺動によるシューの摩耗を確実に低減できる。これにより、シュー、斜板およびピストンの耐久性、寿命を向上することができる。

また、請求項２の発明によれば、シューの摺接部に、円形状のシールランドと、該シールランドの内周側に形成される静圧ポケットとを設け、該静圧ポケットは、前記円形状のシールランドに対して偏心した形状に形成しているので、シューの周方向においてシールランドの幅寸法（ランド幅）を不均一にすることができる。これにより、シューのシールランドと斜板の摺動面との間において油膜に発生するせん断力をシューの周方向で不均一にすることができ、シューの自転防止を図ることができる。また、前記摺接部、シールランドの外形状を円形とすることで、楕円形状や円以外の多角形形状に比べ、製造時の加工性を高めることができる上に、互いに隣接するシュー同士が干渉し合うのを防ぐことができる。

さらに、請求項３の発明は、シューの摺接部に設けるシールランドの表面粗さを周方向で変える構成としているので、シューのシールランドと斜板の摺動面との間において油膜に発生するせん断力を不均一にすることができ、シューの自転防止を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による可変容量型斜板式の油圧モータを示す縦断面図である。 図１中のシリンダブロック、シリンダ、ピストン、シュー、斜板およびリテーナ等を拡大して示す縦断面図である。 図２中のシューを単体で示す縦断面図である。 図３に示すシューの底面図である。 斜板の摺動面上を摺動変位する複数のシューを図１中の矢示Ｖ−Ｖ方向から拡大してみた断面図である。 比較例によるシューを単体で示す縦断面図である。 図６に示すシューの底面図である。 比較例による複数のシューが斜板の摺動面上を摺動変位する状態を示す図５と同様位置での断面図である。 第２の実施の形態によるシューを単体で示す縦断面図である。 図９に示すシューの底面図である。 第３の実施の形態によるピストン、シューを斜板等と一緒に示す図２と同様位置での縦断面図である。 図１１中のシューを単体で示す縦断面図である。 図１２に示すシューの底面図である。

以下、本発明の実施の形態による斜板式液圧回転機を、可変容量型の斜板式油圧モータに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は本実施の形態で採用した可変容量型斜板式の油圧モータで、この油圧モータ１は、油圧ポンプ等の油圧源（図示せず）から圧油が供給されることにより後述の回転軸８を回転駆動するものである。

２は油圧モータ１の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング２は、一側がフロント底部３Ａとなった段付筒状のケーシング本体３と、該ケーシング本体３の他側を閉塞するようにケーシング本体３に固定して設けられたリヤケーシング４とにより構成されている。そして、ケーシング２のケーシング本体３内には、フロント底部３Ａ側に後述の斜板１４を傾転可能に支持する斜板支持体１３等が設けられている。

５はリヤケーシング４に固定して設けられた弁板を示し、該弁板５は、後述のシリンダ１０内に向けた圧油の給排方向を切換える切換弁板として構成され、後述する回転軸８の周囲を眉形状をなして延びる一対の給排ポート５Ａ，５Ｂを有している。そして、これらの給排ポート５Ａ，５Ｂは、リヤケーシング４に形成された一対の給排通路６，７、油圧配管等を介して油圧源である油圧ポンプとタンク（いずれも図示せず)に接続されるものである。

８はケーシング２内に回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸８は、軸方向の一側がケーシング本体３のフロント底部３Ａ内に軸受等を介して回転可能に取付けられ、他側はリヤケーシング４に軸受等を介して回転可能に取付けられている。そして、回転軸８の一側は、ケーシング本体３のフロント底部３Ａから外部に突出する突出端８Ａとなっている。ここで、回転軸８は、油圧モータ１の出力軸を構成し、その突出端８Ａ側には、例えば油圧ショベルの走行用減速機または旋回用減速機（いずれも図示せず）等が着脱可能に連結されるものである。

９はケーシング２内に位置して回転軸８の外周側に設けられたシリンダブロックで、該シリンダブロック９には、図１に示す如く周方向に離間して軸方向に延びる複数（例えば、合計９個）のシリンダ１０が穿設されている。また、シリンダブロック９の一側には、後述の斜板１４側に向けて軸方向に突出する筒状突部９Ａが一体形成されている。そして、該筒状突部９Ａの外周側には、後述の球状ガイド１６が軸方向に相対変位可能に挿嵌されている。

また、シリンダブロック９の内周側には、回転軸８の外周側にスプライン結合される段付きの軸穴９Ｂが形成され、この軸穴９Ｂは、筒状突部９Ａの内周側を軸方向に延びている。そして、シリンダブロック９は、軸穴９Ｂを介して回転軸８と一体に回転するように連結され、このときに後述の球状ガイド１６も回転軸８と一体に回転するものである。また、シリンダブロック９の他側は、弁板５に対して摺動可能（回転可能）に当接される凹湾曲状の摺動面９Ｃとなっている。

１１はシリンダブロック９の各シリンダ１０内に往復動可能に挿嵌されたピストンで、該各ピストン１１は、図１、図２に示す如く円柱状のロッドとして形成され、各シリンダ１０内に摺動可能に挿入されている。そして、ピストン１１は、弁板５の給排ポート５Ａ，５Ｂのうちいずれか一方のポート側から供給される圧油により、夫々のシリンダ１０内で往復動を繰返すように駆動される。

このとき、各ピストン１１は、後述のシュー１２を斜板１４の表面に向けて軸方向に押圧し、斜板１４側からは押圧反力がピストン１１に対して作用する。この結果、シリンダブロック９には、このような各ピストン１１の往復動に伴って回転軸８を中心とした回転駆動力が与えられ、この回転はシリンダブロック９と一体に回転する回転軸８から外部に出力される。

また、ピストン１１には、図２に示す如く軸方向の一側（突出端側）に位置する球形凹部１１Ａと、当該ピストン１１の軸方向他側から一側の球形凹部１１Ａ内に向けて軸方向に延びる給油孔１１Ｂとが設けられている。そして、ピストン１１の球形凹部１１Ａには、後述のシュー１２が揺動可能に取付けられている。また、給油孔１１Ｂは、シリンダ１０内に供給された圧油（油液）の一部をシュー１２側に向けて潤滑油として供給する油路を構成するものである。

１２は各ピストン１１の軸方向一側（突出端側）に揺動可能に設けられたシューで、該各シュー１２は、図２に示すように後述するリテーナ１５の挿通穴１５Ａよりも大径な円板状に形成され、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺接する円板状の摺接部１２Ａと、該摺接部１２Ａよりも小径となって該摺接部１２Ａに一体形成され、後述するリテーナ１５の挿通穴１５Ａ内に挿入される円形の段差部１２Ｂと、該段差部１２Ｂと共に挿通穴１５Ａ内に挿通され、ピストン１１の突出端側に揺動可能に取付けられる継手部としての球形部１２Ｃ等とにより構成されている。

そして、シュー１２の摺接部１２Ａには、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺接する摺接面側に後述のシールランド１８と静圧ポケット１９とが設けられている。また、シュー１２内には、球形部１２Ｃ側から摺接部１２Ａに向けて略直線状に延びる油路としての油孔１２Ｄが穿設されている。そして、この油孔１２Ｄは、シリンダ１０内に供給された圧油（油液）の一部がピストン１１の給油孔１１Ｂを介して導かれることにより、これを潤滑油としてシュー１２の摺接部１２Ａ（後述のシールランド１８、静圧ポケット１９）と斜板１４の摺動面１４Ａとの間に供給するものである。

この場合、シュー１２の摺接部１２Ａは、ピストン１１からの押付力（油圧力）で後述のリテーナ１５等を介して斜板１４の摺動面１４Ａに押付けられた状態に保持される。そして、各シュー１２は、この状態で回転軸８、シリンダブロック９およびピストン１１と一緒に回転することにより、回転軸８を中心としたリング状軌跡を描くように後述の摺動面１４Ａ上を摺動するものである。

１３はケーシング本体３のフロント底部３Ａに設けられた斜板支持体で、該斜板支持体１３は、図１に示す如く回転軸８の周囲に位置して斜板１４の裏面側に配置され、ケーシング本体３のフロント底部３Ａに固定されている。そして、斜板支持体１３には、斜板１４を傾転可能に支持する一対の傾転支持部１３Ａ（一方のみ図示）が凹湾曲面として形成され、該各傾転支持部１３Ａは回転軸８を挟んで左，右（または、上，下）に離間している。

１４はケーシング２内に傾転可能に設けられた斜板で、該斜板１４の表面側には、図１、図２に示すように各シュー１２を摺動可能に案内する平滑な摺動面１４Ａが形成されている。また、斜板１４の中央部には、回転軸８が隙間をもって挿通される軸挿通穴１４Ｂが穿設されている。そして、斜板１４は、その裏面（背面）側がケーシング本体３のフロント底部３Ａ側に斜板支持体１３を介して傾転可能に取付けられている。

ここで、斜板１４は、当該油圧モータ１の容量可変部を構成し、斜板１４の裏面側は、斜板支持体１３の各傾転支持部１３Ａに対して傾転可能に当接した状態に保持される。そして、斜板１４は、ケーシング２に設けられた傾転アクチュエータ（図示せず）によって、摺動面１４Ａと一緒に図１中の矢示Ａ，Ｂ方向に傾転駆動されるものである。

１５は各シュー１２を斜板１４の摺動面１４Ａ上で摺動可能に保持するリテーナで、該リテーナ１５は、図１に示す如く環状板として形成され、その内周側には、後述の球状ガイド１６（図１参照）が摺動可能に嵌合されている。また、リテーナ１５には、その周方向に間隔をもって複数（例えば９個）の挿通穴１５Ａが形成され、これらの挿通穴１５Ａには、それぞれシュー１２の段差部１２Ｂが挿通されるものである。

ここで、リテーナ１５は、後述のスプリング１７により球状ガイド１６を介して斜板１４（摺動面１４Ａ）に向けて付勢される。そして、リテーナ１５は、挿通穴１５Ａ内に挿通された夫々のシュー１２を摺動面１４Ａの表面に押付けた状態に保持し、これによって、各シュー１２が斜板１４の摺動面１４Ａ上でリング状軌跡を描くように摺動変位するのを補償するものである。

１６はシリンダブロック９の筒状突部９Ａとリテーナ１５の内周との間に設けられた球状ガイドで、該球状ガイド１６は、図１に示すように内周側が筒状突部９Ａの外周側に摺動可能に挿嵌され、その外周面（球形面）側にはリテーナ１５の内周側が揺動（摺動）可能に嵌合されている。また、球状ガイド１６は、内周側が回転軸８にスプライン結合され、回転軸８と一体に回転するものである。

１７はシリンダブロック９の筒状突部９Ａと球状ガイド１６との間に配設されたスプリングで、該スプリング１７は、例えば複数枚の皿ばねを重合わせることにより構成され、回転軸８の外周側でシリンダブロック９と球状ガイド１６とを互いに逆向きに付勢している。そして、スプリング１７は、シリンダブロック９の摺動面９Ｃを後述の弁板５に押圧すると共に、球状ガイド１６によりリテーナ１５を介して各シュー１２を斜板１４の摺動面１４Ａに押圧するものである。

次に、１８はシュー１２の摺接部１２Ａに設けられた円形状のシールランドで、該シールランド１８は、図２〜図４に示すようにシュー１２の摺接部１２Ａのうち、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺接する摺接面側に形成され、後述の静圧ポケット１９を径方向外側から全周にわたって取囲むように環状に延びている。そして、シールランド１８は、例えば鉄系金属材料からなるシュー１２の母材表面側に硬化処理を含めた仕上げ加工を施すことにより形成され、斜板１４の摺動面１４Ａとシュー１２との間に形成される油膜に対し保油性（油膜保持性）を与えるものである。

ここで、シュー１２の摺接部１２Ａに形成した円形状のシールランド１８は、斜板１４の摺動面１４Ａに静圧軸受となって摺接し、シュー１２の油孔１２Ｄ側から摺接部１２Ａと摺動面１４Ａとの間に供給された油液を両者の間に封止する機能を有している。即ち、シールランド１８は、後述の静圧ポケット１９を外周側から取囲むことにより、摺接部１２Ａと摺動面１４Ａとの間に供給された油液が外部に漏出するのを抑えるものである。

また、シールランド１８は、図４に示すように摺接部１２Ａの中心に位置する油孔１２Ｄに対して僅かに偏心した円形状に形成され、後述の静圧ポケット１９は、油孔１２Ｄに対してシールランド１８とは逆向きに偏心した円形状に形成されている。これによりシールランド１８は、摺接部１２Ａの中心（油孔１２Ｄ）に対して偏心した偏心円環状摺接面として形成されている。

即ち、シールランド１８は、図３、図４に示す如く、シュー１２の周方向において異なる幅寸法、即ちランド幅Ｗ1 ，Ｗ2 （Ｗ1 ＞Ｗ2 ）を有するように形成され、ランド幅Ｗ1 の幅広部分１８Ａとランド幅Ｗ2 の幅狭部分１８Ｂとは、摺接部１２Ａの中心（油孔１２Ｄ）を挟んで径方向で対向する位置に配置されている。そして、シールランド１８の幅広部分１８Ａと幅狭部分１８Ｂとは、斜板１４の摺動面１４Ａとシュー１２との間に形成される油膜に後述の如くせん断力を不均一に発生させ、シュー１２の自転規制部を構成するものである。

１９はシールランド１８の径方向内側に位置してシュー１２の摺接部１２Ａに設けられた静圧ポケットで、該静圧ポケット１９は、図２〜図４に示すようにシュー１２の摺接部１２Ａのうち、シールランド１８の内周側に円形の凹部として形成されている。そして、静圧ポケット１９は、シュー１２の油孔１２Ｄ側から摺接部１２Ａと斜板１４の摺動面１４Ａとの間に供給された油液を静圧ポケット１９内に溜める。

これによって、静圧ポケット１９は、シュー１２の摺接部１２Ａに対して斜板１４の摺動面１４Ａから離間する方向の油圧反力を発生させ、この油圧反力は、斜板１４の摺動面１４Ａに摺接するシールランド１８の面圧を低減するものである。また、静圧ポケット１９は、シールランド１８に対して偏心した円形状に形成され、シールランド１９の幅寸法（ランド幅Ｗ1 ，Ｗ2 ）を幅広部分１８Ａと幅狭部分１８Ｂとで不均一にする構成となっている。

本実施の形態による可変容量型斜板式の油圧モータ１は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、油圧ポンプ（油圧源）からの圧油が外部の油圧配管等を介してリヤケーシング４の給排通路６，７側から供給されると、この圧油は弁板５の給排ポート５Ａ，５Ｂを介してシリンダブロック９の各シリンダ１０内へと給排され、これに伴って夫々のピストン１１が各シリンダ１０内で往復動を繰返すように駆動される。

このとき、これらのピストン１１は、球形凹部１１Ａ側の各シュー１２を斜板１４の平滑な摺動面１４Ａに向けて軸方向に押圧し、斜板１４側からは押圧反力がピストン１１に対して作用する。このため、各ピストン１１の球形凹部１１Ａ側に揺動可能に設けられた各シュー１２は、回転軸８を中心としたリング状軌跡を描くように斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺動し、シリンダブロック９には、各ピストン１１の往復動に伴って回転軸８を中心とした回転駆動力が与えられる。そして、この回転はシリンダブロック９と一体に回転する回転軸８から外部に出力される。

また、シリンダブロック９の各シリンダ１０内に供給された圧油（油液）の一部は、ピストン１１の給油孔１１Ｂ、シュー１２の油孔１２Ｄを介して摺接部１２Ａの静圧ポケット１９内へと導かれ、シュー１２のシールランド１８と斜板１４の摺動面１４Ａとの間に潤滑油として供給される。そして、各シュー１２のシールランド１８と斜板１４の摺動面１４Ａとの間には、潤滑用の油液によって油膜が形成される。

ここで、図２に示すように、斜板１４の傾転角を角度θとし、ピストン１１がシュー１２を介して斜板１４の摺動面１４Ａを軸方向に押圧する押付力Ｆとした場合、この押付力Ｆは、摺動面１４Ａに垂直な方向の垂直方向成分（Ｆ×ｃｏｓθ）と摺動面１４Ａに水平な方向の水平方向成分（Ｆ×ｓｉｎθ）とに分けることができる。そして、シュー１２が斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺動変位するときの摩擦抵抗Ｒは、斜板１４の摺動面１４Ａとシュー１２との間の摩擦係数をμとしたときに、下記の数１式で表される。

これにより、摩擦抵抗Ｒは、傾転角θが零に近付くように小さくなると、これに従って大きくなり、逆に傾転角θが最大傾転角（例えば、３０〜４５度）に近付くように大きくなると、これに従って小さくなることが分かる。即ち、シュー１２は、斜板１４の傾転角θが小さいときに摩擦抵抗Ｒを、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺動変位するときの抵抗力として大きく受けるものである。

このため、シュー１２は、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺動変位するときに振動、その他の外力等の影響を受けてシュー１２の姿勢、バランスが不安定となった場合に、傾転角θが大きいときに比較して傾転角θが小さいときほど斜板１４の摺動面１４Ａ上で自転運動を起こし易くなる。さらに、斜板１４の傾転角θが小さいときに、油圧モータ１を一般的には高速回転で使用することが多いことから、傾転角θが小さいときには、各シュー１２が自転することにより早期摩耗、偏摩耗等が生じ易くなる。

ところで、図６〜図８に示す比較例のように、シュー１２の摺接部１２Ａに設ける円形状のシールランド１８′と内周側の静圧ポケット１９′とを同心円状に形成し、シールランド１８′のランド幅Ｗを全周にわたって同一にした場合には、シュー１２が下記のように自転運動を起し、早期に摩耗したり、偏摩耗等が生じたりし易くなる。

即ち、斜板１４の摺動面１４Ａとシールランド１８′との間に形成される油膜には、シュー１２が斜板１４の摺動面１４Ａ上を図８中の矢示Ｃ方向に摺動変位するに伴ってせん断力が発生する。そして、この場合のせん断力は、例えばニュートンの粘性法則等により両者間の接触面積（摺動面積）に比例して増減することが知られている。

ここで、比較例の場合には、シュー１２の全周にわたってシールランド１８′のランド幅Ｗを同一にしているため、油膜に発生するせん断力はシールランド１８′の全周にわたって均等に作用する。この結果、各シュー１２が回転軸８を中心としたリング状軌跡を描くように、斜板１４の摺動面１４Ａ上を図８中の矢示Ｃ方向に摺動変位するときに、各シュー１２には、矢示Ｄ方向の自転運動が発生し易くなる。

そして、図６〜図８に示す比較例の場合、シュー１２が矢示Ｄ方向の自転運動を始めると、シュー１２のシールランド１８′が斜板１４の摺動面１４Ａに対して余分に摩擦接触するばかりでなく、シュー１２の球形部１２Ｃがピストン１１の球形凹部１１Ａに対して相対回転するために、シュー１２は斜板１４との接触面ばかりでなく、ピストン１１との接触面でも早期摩耗、偏摩耗等が発生する原因となってしまう。

そこで、本実施の形態では、このような問題を解決するために、シュー１２の摺接部１２Ａに設ける円形状のシールランド１８と内周側に形成される静圧ポケット１９とを、摺接部１２Ａの中心（油孔１２Ｄ）に対して互いに逆向きに偏心させ、円形状のシールランド１８に対して静圧ポケット１９を偏心した円形状に形成することにより、シールランド１８を油孔１２Ｄに対して偏心した偏心円環状摺接面として形成する構成としている。

これにより、シュー１２のシールランド１８を、図３、図４に示すように、シュー１２の周方向において異なるランド幅Ｗ1 ，Ｗ2 （Ｗ1 ＞Ｗ2 ）を有する構成とすることができ、ランド幅Ｗ1 の幅広部分１８Ａとランド幅Ｗ2 の幅狭部分１８Ｂとは、油孔１２Ｄを挟んで径方向で対向する位置に配置する構成としている。

このため、シュー１２が斜板１４の摺動面１４Ａ上を図５中の矢示Ｃ方向に摺動変位するときに、斜板１４の摺動面１４Ａとシールランド１８との間に形成される油膜には、シールランド１８の幅広部分１８Ａと幅狭部分１８Ｂとによってせん断力を不均一に発生することができる。即ち、両者間の油膜に発生するせん断力は、その接触面積に比例するため、シールランド１８の幅広部分１８Ａで発生するせん断力は、幅狭部分１８Ｂで発生するせん断力τ１よりも大きいせん断力τ２（τ２＞τ１）となる。

この結果、各シュー１２が図５に示す如く、斜板１４の摺動面１４Ａ上を矢示Ｃ方向（回転軸８を中心としたリング状軌跡を描くよう）に摺動変位するときに、シュー１２は、矢示Ｃ方向の運動方向に対してシールランド１８の幅広部分１８Ａが後方へと相対的に移動し、シールランド１８の幅狭部分１８Ｂは運動方向に対して前方に相対移動する。

これにより、斜板１４の摺動面１４Ａ上を矢示Ｃ方向に摺動変位する夫々のシュー１２が回転運動による外力を受けても、シュー１２が比較例のように自転するのを、シールランド１８の幅広部分１８Ａと幅狭部分１８Ｂとによりせん断力を不均一に発生することで規制することができ、シュー１２の自転抑止を効果的に行うことができる。

従って、本実施の形態によれば、各シュー１２が回転軸８の周囲を矢示Ｃ方向に回転するときに、シールランド１８の幅広部分１８Ａは、油膜によるせん断力を大きく受け、幅狭部分１８Ｂではせん断力を小さく受けるので、シールランド１８の幅広部分１８Ａを矢示Ｃ方向の回転方向に対して後方に、幅狭部分１８Ｂを回転方向の前方に位置させ、結果として各シュー１２の自転動作を規制することができる。

これにより、各シュー１２は自転することなく、回転軸８の周囲を矢示Ｃ方向に回転できるから、各シュー１２と斜板１４との余分な摩擦接触、摺動を防止することができ、各シュー１２のシールランド１８と斜板１４の摺動面１４Ａとの摩耗を低減することができる。特に、斜板１４の傾転角θが小さい場合で、回転軸８が高速回転されるような場合の運転において、より一層に摩耗低減効果を発揮することができる。また、各シュー１２の球形部１２Ｃとピストン１１の球形凹部１１Ａとの間でも、自転動作の抑制により両者間の摺動、摩耗を低減することができる。

このように、本実施の形態によれば、斜板１４の摺動面１４Ａとシールランド１８との間に形成される油膜には、シュー１２の周方向でせん断力を不均一に発生させることにより、各シュー１２の自転を規制することができる。これにより、各シュー１２の斜板１４およびピストン１１に対する余分な摩擦摺動を抑制することができるので、油圧モータ１の構成部品（例えば、複数のピストン１１、シュー１２、斜板１４およびリテーナ１５等）の耐久性、寿命を大幅に向上させることができ、斜板式ピストンポンプ・モータである油圧モータ１の良好な運転性能を長期に亘って保持することができる。

また、シュー１２の摺接部１２Ａおよびシールランド１８の外形状を円形に形成しているため、例えば特許文献２による従来技術のように、シューの外形状を台形状または扇形状に形成する場合に比較して、シュー１２を製造するときの加工性を高めることができる上に、隣接するシュー１２同士が互いに接触、干渉し合うのを防ぐことができ、結果としてシュー１２の耐久性、寿命を延ばすことができる。

次に、図９および図１０は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態の特徴は、シールランドの表面粗さを周方向で部分的に変えることにより、油膜に発生するせん断力をシールランドの周方向で不均一にする構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第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。

図中、２１は第２の実施の形態で採用したシューを示し、該シュー２１は、第１の実施の形態で述べたシュー１２と同様に構成され、摺接部２１Ａ、段差部２１Ｂ、球形部２１Ｃおよび油孔２１Ｄを有している。しかし、この場合のシュー２１には、摺接部２１Ａに設ける後述のシールランド２２の構成が第１の実施の形態とは異なるものである。

２２は第２の実施の形態で採用したシールランド、２３は該シールランド２２の内周側に設けられた静圧ポケットを示し、該シールランド２２および静圧ポケット２３は、第１の実施の形態で述べたシールランド１８および静圧ポケット１９と同様に構成されている。しかし、第２の実施の形態にあっては、円形状のシールランド２２と静圧ポケット２３とを、摺接部２１Ａの中心（油孔２１Ｄ）に対して同心円状に形成している点で、第１の実施の形態とは異なっている。

これにより、シールランド２２は、図９に示すように、そのランド幅Ｗが全周にわたって同一の寸法となるように形成されている。しかし、本実施の形態にあっては、シールランド２２に後述の粗面部２２Ａを形成することにより、シュー２１の自転運動を規制する構成としているものである。

即ち、第２の実施の形態では、シュー２１の摺接部２１Ａに設けたシールランド２２と静圧ポケット２３とを、油孔２１Ｄを中心として同心円状に形成し、この上で、円形状をなすシールランド２２の表面には、図１０に示すように、例えば２０〜４０度程度の角度で扇形状に形成された粗面部２２Ａを設け、残余の部分（例えば、シールランド２２の全周のうち、３２０〜３４０度程度の角度範囲にわたる部分）は、粗面部２２Ａよりも表面粗さが相対的に小さく形成された滑面部２２Ｂとして形成する構成としている。

この場合、シールランド２２の粗面部２２Ａと滑面部２２Ｂとは、その表面粗さが相対的に大きいか、小さいかを表わしているものであり、粗面部２２Ａは滑面部２２Ｂよりも相対的に粗い表面として形成され、滑面部２２Ｂは粗面部２２Ａよりも相対的に滑らかな表面で形成されていればよいものである。これにより、シールランド２２は、斜板１４の摺動面１４Ａとシールランド２２との間に形成される油膜のせん断力が不均一になるように、シールランド２２の表面粗さを周方向で変える構成としている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、シールランド２２の粗面部２２Ａと滑面部２２Ｂとにより、シュー２１の自転規制部を構成することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、シールランド２２の表面に粗面部２２Ａと滑面部２２Ｂとを設け、シールランド２２の表面粗さを周方向で変える構成としている。

このため、シュー２１が斜板１４の摺動面１４Ａ上でリング状軌跡を描くように摺動変位するときに、両者の摺接面間に油膜によるせん断力を粗面部２２Ａ側で大きく、滑面部２２Ｂ側ではより小さい油膜のせん断力を発生させることができる。そして、シュー２１のシールランド２２は、その周方向で区分された粗面部２２Ａと滑面部２２Ｂとによって、不均一な油膜のせん断力を受けることになり、粗面部２２Ａの方が滑面部２２Ｂよりも摺動抵抗が大きくなり、結果として粗面部２２Ａの領域は回転方向（図５中の矢示Ｃ方向）に対して後方に位置し、シュー２１の自転動作を規制することができる。

しかも、本実施の形態では、各シュー２１の摺接部２１Ａに設ける円形状のシールランド２２と静圧ポケット２３とを、摺接部２１Ａの中心（油孔２１Ｄ）に対して同心円状に形成することができるため、シールランド２２と静圧ポケット２３との形成、加工作業を現行品と同様に行うことができ、製作時の作業性を向上できると共に、製造コストの低減化を図ることができる。

次に、図１１ないし図１３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、ピストンの突出端側に球形部を一体に形成し、シューの継手部を該球形部が装着される凹球面部として形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第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。

図中、３１は本実施の形態で採用したピストンで、該ピストン３１は、第１の実施の形態で述べたピストン１１とほぼ同様に構成され、シリンダブロック９の各シリンダ１０内に往復動可能に挿嵌されている。しかし、この場合のピストン３１は、その一側（突出端側）に球形部３１Ａが一体に形成されている点で第１の実施の形態とは異なるものである。

そして、ピストン３１の球形部３１Ａは、後述するシュー３２とピストン３１とを揺動可能に連結する継手部を後述の凹球面部３２Ｃと共に構成するものである。また、ピストン３１には、軸方向他側から一側の球形部３１Ａに向けて軸方向に延びる油路としての給油孔３１Ｂが設けられ、該給油孔３１Ｂは、シリンダ１０内に供給された圧油（油液）の一部をシュー３２側に向けて潤滑油として導くものである。

３２はピストン３１の突出端側に揺動可能に設けられたシューで、該シュー３２は、第１の実施の形態で述べたシュー１２とほぼ同様に構成され、斜板１４の摺動面１４Ａ上を摺接する摺接部３２Ａと、該摺接部３２Ａに一体形成され摺接部３２Ａよりも小径になった凸状部３２Ｂ等とを有している。

しかし、この場合のシュー３２は、凹球面部３２Ｃが凸状部３２Ｂに形成されている点で第１の実施の形態とは異なっている。そして、シュー３２の凹球面部３２Ｃは、ピストン３１の球形部３１Ａが揺動可能に取付けられる継手部を、球形部３１Ａと共に構成するものである。また、シュー３２内には、凹球面部３２Ｃ側から摺接部３２Ａに向けて略直線状に延びる油路としての油孔３２Ｄが穿設されている。

３３は第３の実施の形態で採用したシールランド、３４は該シールランド３３の内周側に設けられた静圧ポケットを示し、該シールランド３３および静圧ポケット３４は、第１の実施の形態で述べたシールランド１８および静圧ポケット１９と同様に構成されている。

即ち、シールランド３３は、図１２に示すように摺接部３２Ａの中心に位置する油孔３２Ｄに対して僅かに偏心した円形状に形成され、静圧ポケット３４は、油孔３２Ｄに対してシールランド３３とは逆向きに偏心した円形状に形成されている。これによりシールランド３３は、摺接部３２Ａの中心（油孔３２Ｄ）に対して偏心した偏心円環状摺接面として形成されている。

そして、シールランド３３は、図１２、図１３に示す如く、シュー１２の周方向において異なる幅寸法、即ちランド幅Ｗ1 ，Ｗ2 （Ｗ1 ＞Ｗ2 ）を有するように形成され、ランド幅Ｗ1 が大きい幅広部分３３Ａとランド幅Ｗ2 が小さい幅狭部分３３Ｂとは、摺接部３２Ａの中心（油孔３２Ｄ）を挟んで径方向で対向する位置に配置されている。これにより、シールランド３３の幅広部分３３Ａと幅狭部分３３Ｂとは、斜板１４の摺動面１４Ａとシュー３２との間に形成される油膜に、シュー３２の周方向でせん断力を不均一に発生させ、シュー３２の自転規制部を構成するものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、シュー３２の摺接部３２Ａにシールランド３３と静圧ポケット３４とを互いに偏心させて設け、シールランド３３には、寸法Ｗ1 の幅広部分３３Ａとランド幅Ｗ2 の幅狭部分３３Ｂとを形成することにより、第１の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、前記第３の実施の形態では、シールランド３３に幅広部分３３Ａと幅狭部分３３Ｂとを形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図９、図１０に示す第２の実施の形態と同様に、シールランドの表面粗さを、周方向で変える構成としてもよいものである。

また、前記第２の実施の形態では、円形状をなすシールランド２２の全周のうち、例えば２０〜４０度程度の角度範囲で粗面部２２Ａを扇形状に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２０度以下の角度で粗面部を形成してもよく、逆に４０度以上の角度をもって粗面部を形成する構成としてもよい。

また、前記第１の実施の形態では、シュー１２の摺接部１２Ａ、段差部１２Ｂおよび球形部１２Ｃを同一の材料で一体形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、シューの摺接部と継手部（球形部）とを予め別部材から形成し、シューの組立時に一体化する構成としてもよい。そして、この点は第２，第３の実施の形態についても同様である。

さらに、前記各実施の形態では、斜板式液圧回転機として可変容量型斜板式の油圧モータ１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば可変容量型斜板式の油圧ポンプに適用してもよい。また、固定容量型の斜板式液圧回転機（例えば、斜板式油圧ポンプまたは油圧モータ）に適用してもよいものである。

１ 可変容量型の油圧モータ（斜板式液圧回転機）
２ ケーシング
３ ケーシング本体
３Ａ フロント底部
４ リヤケーシング
５ 弁板
６，７ 給排通路
８ 回転軸
９ シリンダブロック
１０ シリンダ
１１，３１ ピストン
１１Ｂ，３１Ｂ 給油孔（油路）
１２，２１，３２ シュー
１２Ａ，２１Ａ，３２Ａ 摺接部
１２Ｃ，２１Ｃ 球形部（継手部）
１２Ｄ，２１Ｄ，３２Ｄ 油孔（油路）
１３ 斜板支持体
１４ 斜板
１４Ａ 摺動面
１４Ｂ 軸挿通穴
１８，２２，３３ シールランド
１８Ａ，３３Ａ 幅広部分（自転規制部）
１８Ｂ，３３Ｂ 幅狭部分（自転規制部）
１９，２３，３４ 静圧ポケット
２２Ａ 粗面部（自転規制部）
２２Ｂ 滑面部（自転規制部）
３２Ｃ 凹球面部（継手部）

Claims (3)

1. 筒状のケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内にそれぞれ往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する該各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられた複数のシューと、前記ケーシング内に設けられ該各シューが摺動する摺動面を有した斜板とを備え、前記各シューは、前記ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられる継手部と、該継手部に一体に設けられ前記斜板の摺動面上を摺接する摺接部とにより構成し、前記各ピストンと各シューとには、前記シリンダ内から前記斜板の平滑面と各シューの摺接面との間に潤滑用の油液を供給する油路を設けてなる斜板式液圧回転機において、
   前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に対し前記各シューが相対回転するように摺接するときに、前記潤滑用の油液によって前記斜板と各シューとの間に形成される油膜に前記シューの周方向で不均一なせん断力を発生させ、前記シューの自転を規制する自転規制部を設ける構成としたことを特徴とする斜板式液圧回転機。
2. 前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接する円形状のシールランドと、該シールランドの内周側に円形に形成される静圧ポケットとを設け、該静圧ポケットは、前記油膜のせん断力が不均一になるように前記円形状のシールランドに対して偏心した形状に形成し、前記自転規制部は偏心した形状の前記シールランドにより構成してなる請求項１に記載の斜板式液圧回転機。
3. 前記シューの摺接部には、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接する円形状のシールランドを設け、該シールランドは、前記油膜のせん断力が不均一になるように当該シールランドの表面粗さを周方向で変えることにより前記自転規制部を構成してなる請求項１に記載の斜板式液圧回転機。

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