JP3815462B2 - シュー - Google Patents

Description

本発明はシューに関し、より詳しくは、例えば油圧ミッションや液圧ポンプに用いて好適なシューに関する。

従来、軸方向の一端側に半球状凹部を有するとともに軸方向の他端側に平坦な摺接面を有するシューと、一端に形成した球状部を上記シューの半球状凹部に嵌合したピストンとを備えた液圧ポンプは知られている（例えば特許文献１）。
そして、このような従来の液圧ポンプに用いられるシューは、丸棒状の高力黄銅を切削加工によって製造されていたものである。
特開平９−１８４４７７号公報

ところで、上述したように、従来のシューは、材料として高力黄銅を用いて切削加工により製造されていたために生産性が悪く、製造コストが高いという欠点があった。
そこで、生産性を向上させてシューの製造コストを下げるために、例えば鋼材を材料として鍛造で製造することが考えられる。しかしながら、従来では、半球状凹部の全域を上記ピストンの球状部との摺接面としているので、鍛造でシューを製造すると、半球状凹部の全域に付いて均一なあたりを確保することが困難であるという欠点が生じる。
さらに、半球状凹部の全域を上記ピストンの球状部との摺接面としている従来のシューにおいては、該シューの半球状凹部にピストンの球状部を嵌合させてから半球状凹部の開口となる先端部をかしめる際に、シューの半球状凹部が変形を起こすために、該半球状凹部の全域に付いて均一なあたりを確保することが困難であった。
このように、半球状凹部の当りが均一でない場合には、半球状凹部およびそこと摺接するピストンの球状部の摩耗が進行するとともに、これら両部材の摺接部分から異音や振動が発生するという欠点があった。
また、半球状凹部とそこに摺接するピストンの球状部との間に隙間が生じることになり、それに伴って、両部材の摺接部分に供給される潤滑油の洩れが多くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、第１可動部材と摺接する第１摺接面と、第２可動部材の球状部が嵌合される半球状凹部とを備えて、この半球状凹部によって第２可動部材を揺動自在に支持するようにしたシューにおいて、
上記半球状凹部内に、該半球状凹部よりも盛り上がって環状に形成されるとともに上記第２可動部材の球状部と摺接する球面状凹部からなる第２摺接面を形成し、該第２摺接面となる球面状凹部の曲率を上記半球状凹部の曲率よりも小さく設定し、さらに上記第２摺接面は、シューの軸心と直交し、かつ上記半球状凹部を形成する際の仮想の球の中心と交差する仮想の平面から２０度から７０度の角度の範囲に設けられており、
また、上記半球状凹部における上記第２摺接面と隣接する内外の領域を、上記第２可動部材の球状部とは摺接しない非摺接部として形成したものである。

上述した構成によれば、半球状凹部内に形成した上記第２摺接面は、半球状凹部の全域を球状部と摺接するための摺接面としていた従来と比較して、摺接面積が小さくなるために、第２摺接面の均一な当りを確保することが容易となる。
しかも、シューの半球状凹部にピストンの球状部を嵌合させてから半球状凹部の開口となる先端部をかしめる際に、該シューの半球状凹部が変形を起こしたとしても、上記第２摺接面は盛り上がって形成されているので、この第２摺接面の均一な当りを確保することが容易となる。
そのため、第２摺接面と球状部とが摺接する際に異音や振動が発生するのを防止することができる。
また、第２摺接面の均一な当りを確保することが容易となるため、鍛造によってシューを製造することが可能となる。
したがって、従来に比較して生産性が良好で、かつ均一な当りを容易に確保できるシュー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ないし図２において１はシューであり、このシュー１は油圧ミッションに用いられるものである。後に詳述するが、本実施例のシュー１は、鉄系材料（ＳＵＪ２）の丸棒を材料として鍛造によって製造している。
シュー１は全体として概略円柱状に形成してあり、その軸方向の一端（右方側）に大径部１Ａを備えている。この大径部１Ａの端面となるシュー１の一端の端面（右方側の端面）を第１摺接面２としてあり、第１摺接面２の中央部には、深さが浅い円形の凹部１Ｄを形成している。つまり、第１摺接面２は環状をした平坦面となっており、この第１摺接面２を斜板３と摺接させるようになっている。

他方、シュー１における軸方向の他端の端面１Ｂ（左方側の端面）に半球状凹部１Ｃを形成してあり、上記半球状凹部１Ｃに、ピストン５の端部に形成した球状部５Ａを嵌合させるようになっている。半球状凹部１Ｃは、シュー１の軸心Ｃ上に中心１１Ｃを一致させた仮想の球１１の球面に倣った曲率で形成している。また、上記仮想の球１１の中心１１Ｃは、上記端面１Ｂよりも軸方向の内方側へ位置をずらして設定してあり、そこでの仮想の球１１の球面に倣って上記半球状凹部１Ｃを形成している。
また、半球状凹部１Ｃを形成したことに伴って、シュー１の軸方向左方側の端部とその隣接箇所は円筒状に形成されており、その円筒状の部分をかしめ部１Ｆとしている。ピストン５の球状部５Ａを上記半球状凹部１Ｃに嵌合させてから、図３に想像線で示すように、かしめ部１Ｆを窄めてかしめることにより、球状部５Ａを半球状凹部１Ｃに枢支連結するようになっている。

ピストン５の球状部５Ａは、上記半球状凹部１Ｃによって枢支されているので、ピストン５とシュー１は相互に揺動自在となっている。
後に詳述するが、本実施例においては、半球状凹部１Ｃ内に環状の第２摺接面４を形成してあり、ピストン５とシュー１が相互に揺動する際には、この第２摺接面４と上記ピストン５の球状部５Ａとが摺接するようになっている。
さらに、上記第１摺接面２の軸心Ｃの位置に段付の貫通孔１Ｅを穿設している。この貫通孔１Ｅは、内方側つまり半球状凹部１Ｃ側が大径となっており、外方側つまり凹部１Ｄ側が小径となっている。そして、上記貫通孔１Ｅおよび凹部１Ｄとを介して上記半球状凹部１Ｃと上記第１摺接面２とが相互に連通している。
一方、図２に示すように、ピストン５は、円柱状の本体部５Ｂと、その先端となる上記球状部５Ａとを備えており、上記本体部５Ｂおよび球状部５Ａの軸心には、潤滑油の通路となる段付の貫通孔５Ｃを形成している。そして、球状部５Ａをシュー１の半球状凹部１Ｃに嵌合した状態においては、ピストン５の貫通孔５Ｃを介して上記シュー１の半球状凹部１Ｃ内および貫通孔１Ｅと第１摺接面２に潤滑油を供給できるようになっている。

しかして、図１及び図３に示すように、本実施例においては、シュー１の半球状凹部１Ｃ内に部分的に上記第２摺接面４を形成することにより、球状部５Ａに対する第２摺接面４の均一な当りを容易に確保できるように構成したものである。
すなわち、上記半球状凹部１Ｃには、仮想の球１１の中心１１Ｃよりも貫通孔１Ｅにずれた位置に、かつ貫通孔１Ｅの内部の開口部から離隔する位置に環状の第２摺接面４を形成している。
上記ピストン５における球状部５Ａの球面の曲率は、上記半球状凹部１Ｃを形成するための仮想の球１１の曲率よりも小さくしてあり、上記第２摺接面４は、上記ピストンの球状部５Ａの曲率と同じ曲率の球面状凹部となっている。
そして、この球面状凹部からなる第２摺接面４は、本来の半球状凹部１Ｃよりも盛り上がって形成されており、シュー１の軸心を囲繞して周方向において連続する環状に形成されている。

また、図１に示すように、半球状凹部１Ｃ内に上記第２摺接面４を設ける範囲は、シュー１の軸心Ｃと直交し、かつ仮想の球１１の中心１１Ｃと交差する仮想の平面１２からの角度が２０度から７０度の範囲に設定されている。
本実施例においては、第２摺接面４の面積は、本来の半球状凹部１Ｃの略３分の１程度になっている。
さらに、第２摺接面４を含めた半球状凹部１Ｃの全域は、当初の端面１Ｂ全域に表面処理をしておき、それを鍛造して半球状凹部１Ｃおよび第２摺接面４を形成するようにしている。そのため、第２摺接面４を含めた半球状凹部１Ｃの全域に表面処理が施されている。半球状凹部１Ｃの表面処理としては、窒化、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきを行うようにしている。これにより、第２摺接面４の耐摩耗性を向上させている。
また、図３に示すように、上記第２摺接面４を環状に盛り上げて形成したことに伴って、第２摺接面４を除いた半球状凹部１Ｃは、ピストン５の球状部５Ａとは摺接しない非摺接部となっている。そして、第２摺接面４よりも内方側の領域を内側非摺接部１Ｇとしてあり、第２摺接面４よりも外側の領域を外側非摺接部１Ｈとしている。

そして、上記半球状凹部１Ｃにピストン５の球状部５Ａを嵌合してかしめ部１Ｆをかしめた際には、第２摺接面４にピストン５の球状部５Ａが当接する一方、上述した両非摺接部１Ｇ、１Ｈと球状部５Ａとの間に微小な隙間１２，１３が形成されるようになっている。
そのため、図３に矢印で示したように、ピストン５の貫通孔５Ｃを介して半球状凹部１Ｃに供給される潤滑油は、先ず内側非摺接部１Ｇの位置の間隙１２に供給されてから、第２摺接面４と球状部５Ａとの摺接部に供給され、さらに外側非摺接部１Ｈの位置の間隙１３に供給されて、さらにかしめ部１Ｆの内周を通過して半球状凹部１Ｃの外部に排出される。このようにして、第２摺接面４に効率的に潤滑油を供給されるようになっている。

上述したように、本実施例においては、半球状凹部１Ｃ内に、環状の第２摺接面４を盛り上げて形成してあり、そこにピストン５の球状部５Ａを摺接させるようになっている。このように構成することにより、ピストン５の球状部５Ａに対する第２摺接面４の当りを容易に均一にすることができる。
しかも、本実施例においては、シュー１の半球状凹部１Ｃにピストン５の球状部５Ａを嵌合させてからかしめ部１Ｆをかしめる際に、シュー１の半球状凹部１Ｃが変形を起こしたとしても、上記第２摺接面４は他の部分よりも表面積が少なく、かつ盛り上がっているため、該第２摺接面４の変形量を抑制することができる。この意味からも、本実施例のシュー１においては、第２摺接面４の均一な当りを確保することが容易となる。
そのため、本実施例においては、切削加工ではなく、鉄系材料を鍛造することで上記シュー１を製造している。これにより、シュー１を製造する際の生産性が向上し、シュー１の製造コストを大幅に低減させることができる。
このように、本実施例のシュー１においては、ピストン５の球状部５に対する第２摺接面４の当りを容易に均一にすることができる。そのため、第２摺接面４の偏当りや偏摩耗を防止することが可能となり、それにより、異音や振動の発生を良好に抑制することができる。また、潤滑油の洩れ量を少なくすることができる。
さらに、シュー１には内側非摺接部１Ｇおよび外側非摺接部１Ｈを形成しているので、ピストン５の球状部５Ａをシュー１の半球状凹部１Ｃに嵌合させて連結した際には、第２摺接面４の内外の位置に間隙１２，１３が維持される。これらの隙間１２，１３が潤滑油の流通通路として機能することにより、第２摺接面４に対して潤滑油が円滑に供給されることになり、したがって、従来と比較してより一層、シュー１の摺接性能を向上させることができる。また、上記間隙１２，１３を経由して潤滑油が第２摺接面４に供給されることにより、摺接部分に生じた摩耗粉が潤滑油によって半球状凹部１Ｃの外部へ排出されるようになっている。そのため、摩耗粉によって第２摺接面４にかじりや焼き付きが生じることを良好に防止することができる。
さらに、本実施例においては、この第２摺接面４の表面に、表面処理を施して耐摩耗性を向上させているので、従来と比較して寿命の長いシュー１を提供することができる。

次に、図４に基づいて上記シュー１を製造するための製造工程を説明する。
本実施例においては、材料として円柱状の鋼材Ｗ（ＳＵＪ２、あるいはＳＣＭ材）を用いる。
先ず、一方の端面を下方側に位置させた状態で材料となる円柱状の鋼材Ｗを、ダイ２１の成形孔内に収納した後、上方側のパンチ２２と下方側の球面パンチ２３とによって上下方向から押圧する。球面パンチ２３の半球面の所定箇所には、上記第２摺接面４を盛り上げて形成するために環状凹部２３Ａを形成している。
これにより、半球状凹部１Ｃおよび第２摺接面４が球面パンチ２３の球面と環状凹部２３Ａの形状に倣って盛り上がって成形されるとともに、ダイ２１の成形孔の形状に倣って鋼材Ｗの外周部が仕上げ成形される。
この後、第２摺接面４を含めた半球状凹部１Ｃの全域に表面処理を施して、上記製品としてのシュー１が完成する。上記表面処理としては、窒化処理、ＣｕめっきおよびＳｎめっきのいずれかを行う。
上述したように、本実施例においては、球面パンチ２３を用いて第２摺接面４を球面成形することにより、第２摺接面４は、ピストン５の球状部５Ａに対する緻密で均一な球面当りを得ることができる。
本実施例では、このように、一回だけの鍛造で鋼材Ｗからシュー１を製造しているので、切削加工によってシュー１を製造していた従来と比較して、シュー１を製造する際の生産性を向上させることができ、ひいては、製造コストが低いシュー１を提供することができる。

なお、上述した実施例は、本発明を油圧ミッションのシュー１に適用した場合として説明したが、液圧ポンプや斜板式コンプレッサのシューにも本発明を適用することができる。
また、上記シュー１に形成した段付の貫通孔１Ｅは省略しても良い。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１に示したシュー１の斜板３およびピストン５との関係を示す断面図。 図１の要部の拡大図。 図１に示したシューの製造工程を示す図。

符号の説明

１…シュー １Ｂ…端面
１Ｃ…半球状凹部 １Ｇ…内側非摺接部
１Ｈ…外側非摺接部 ２…第１摺接面
３…斜板（第１可動部材） ４…第２摺接面
５…ピストン（第２可動部材） ５Ａ…球状部

Claims (6)

1. 第１可動部材と摺接する第１摺接面と、第２可動部材の球状部が嵌合される半球状凹部とを備えて、この半球状凹部によって第２可動部材を揺動自在に支持するようにしたシューにおいて、
   上記半球状凹部内に、該半球状凹部よりも盛り上がって環状に形成されるとともに上記第２可動部材の球状部と摺接する球面状凹部からなる第２摺接面を形成し、該第２摺接面となる球面状凹部の曲率を上記半球状凹部の曲率よりも小さく設定し、さらに上記第２摺接面は、シューの軸心と直交し、かつ上記半球状凹部を形成する際の仮想の球の中心と交差する仮想の平面から２０度から７０度の角度の範囲に設けられており、
   また、上記半球状凹部における上記第２摺接面と隣接する内外の領域を、上記第２可動部材の球状部とは摺接しない非摺接部として形成したことを特徴とするシュー。
2. 上記半球状凹部に第２可動部材の球状部を嵌合した際には、上記第２可動部材の球状部と上記非摺接部との間に潤滑油を流通させる間隙が形成されることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
3. 上記第２摺接面には、耐摩耗性を向上させるための表面処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシュー。
4. 上記シューは、鉄系の材料を鍛造することによって製造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つに記載のシュー。
5. 上記シューの軸心には、上記第１摺接面と上記半球状凹部とを連通させる軸方向の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のシュー。
6. 上記第２摺接面は上記貫通孔から軸方向に離隔させて設けられており、半球状シューにおける半球状凹部の開口側となる箇所は円筒状のかしめ部となっており、上記第２可動部材の球状部を半球状凹部に嵌合させてから上記かしめ部を窄めてかしめることを特徴とする請求項５に記載のシュー。

Images