JP6275502B2 - 液圧回転装置のシューおよび液圧回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンが回転軸の回りを回転し、作動液体の液圧に基づいてポンプやモータとして機能する液圧回転装置のシューに関し、例えば、斜板固定式の斜板式ピストンポンプモータや斜板傾転式の斜板式ピストンポンプモータ等のシューに関する。

また、本発明は、ピストンが回転軸の回りを回転し、作動液体の液圧に基づいてポンプやモータとして機能する液圧回転装置に関し、例えば、斜板固定式の斜板式ピストンポンプモータや斜板傾転式の斜板式ピストンポンプモータ等に関する。

従来、液圧回転装置としては、特開平１１−２１８０７２号公報（特許文献１）に記載されている斜板式アキシアル機械がある。この斜板式アキシアル機械は、斜板と、その斜板の滑り面上を摺動するシューとを備え、上記シューは、ピストン装着部と、環状の摺動端部と、油供給通路とを有する。上記摺動端部は、上記滑り面上を摺動するシール部を有し、油供給通路は、ピストン装着部の装着面と、摺動端部の端面とを連通している。

上記潤滑剤供給穴の油噴出口は、摺動端部の端面の中央に開口している。上記端面は、軸方向の断面において径方向の外方側に行くにしたがって油噴出口からの軸方向の距離が短くなるテーパ形状となっている。このようにして、シューと斜板の滑り面との隙間を大きくして、シューと斜板の滑り面との摩擦を小さくし、焼付きを抑制すると共に、シューの円滑な摺動を確保して機械損失を低減している。

しかしながら、上記従来の斜板式アキシアル機械では、上記端面を上述のテーパ形状として、シューと斜板の滑り面との隙間を大きくしているから、シューと斜板の滑り面との間から漏洩する作動油の量が大きくなって、容積損失（漏れ損失）が大きいという問題がある。

また、上記従来の斜板式アキシアル機械では、上記端面が、軸方向の断面において径方向の外方側に行くにしたがって開口からの軸方向の距離が短くなるテーパ形状になっているから、油噴出口付近でシューと斜板の滑り面との隙間が特に大きくなる。したがって、油噴出口付近の作動油の油圧が低くなって、キャビテーションが発生し易くなって、損傷が起こり易くなる。

一方、上記従来の斜板式アキシアル機械の容積損失（漏れ損失）の問題を回避すべく、シューと斜板の滑り面との隙間を小さくすると、シューと斜板の滑り面との摩擦が大きくなって、シューや斜板に焼付きが発生したり、斜板に対してシューが摺動しにくくなって、機械損失が大きくなる。

特開平１１−２１８０７２号公報（第３図）

そこで、本発明の課題は、焼付きおよび機械損失を低減できる上、容積損失も低減できる液圧回転装置のシューおよび液圧回転装置を提供することにある。

また、特に、キャビテーションの発生に基づく損傷を抑制できる液圧回転装置のシューおよび液圧回転装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の液圧回転装置のシューは、
ピストンを取り付けるためのピストン装着部と、
被摺動面上を摺動する部分を有する摺動端部と、
上記ピストン装着部の装着面と、上記摺動端部の端面とを連通する潤滑剤供給穴とを備え、
上記摺動端部は、
略平面状の基準面と、
上記基準面から突出する一方、上記潤滑剤供給穴の開口を取り囲むように位置すると共に、上記被摺動面上を摺動する環状のシール部と、
上記基準面から突出して、上記基準面からの軸方向の高さが、上記シール部の上記基準面からの上記軸方向の高さよりも低いと共に、上記開口の全部または一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記シール部の径方向の内方側に存在する環状溝を介して上記シール部の内側面に対向する第１パッド部と、
上記基準面から突出して、上記基準面からの上記軸方向の高さが、上記シール部の上記高さよりも低いと共に、上記開口の全部または一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記シール部の径方向の外方側に存在する環状溝を介して上記シール部の外側面に対向する第２パッド部と
を有することを特徴としている。

尚、上記「同一円周上」との文言は、第１,２パッド部が、環状である場合には、第１,２パッド部が、上記開口を取り囲む少なくとも一つの円を含んでいれば満たされるものとする。また、第１,２パッド部が、非環状である場合には、第１,２パッド部の各部分（第１,２パッド部は、一つのみの非環状の部分からなっていても良く、二以上の部分からなっていても良い）が、その各部分の周方向の一端から周方向の他端まで延在する円弧を含み、かつ、各部分のその円弧が、同一の円上に位置している円が、少なくとも一つ存在すれば満たされるものとする。

本発明によれば、被摺動面に摺動するシール部が環状で、かつ、シール部が、第１パッド部および第２パッド部よりも軸方向のピストン装着部側とは反対側まで突出しているから、シール部を、被摺動面に全周に亘って密接させることができる。したがって、シール部と被摺動面とで潤滑剤の過度な漏洩を抑制できて、潤滑剤を封入でき、容積損失（潤滑剤の漏れ損失）を抑制できる。

また、本発明によれば、シール部に環状の溝を介して対向するようにシール部の径方向の外方と内方とで基準面から突出する第１,第２パッド部が、シール部の先端よりも軸方向のピストン装着部側に位置するから、第１,第２パッド部と、被摺動面との間を潤滑剤が通過し易くなって、潤滑剤の径方向の外方側への流れを促進できる。したがって、摩擦力を低減できて、摺動部の焼付きを抑制できると共に、機械損失を抑制できる。

従来、加工が容易である等の理由により、ランドの高さを均一にする構成が存在するが、この構成では、摩擦が過大になることがあって、焼付きが発生することがあり、また、過度な摩擦により機械が動きにくくなって機械損失が大きくなることがあるのである。

また、本発明によれば、シール部の径方向の外方と内方とに、シール部の先端よりも軸方向のピストン装着部側に位置すると共に、上記基準面から突出する第１,第２パッド部が存在するから、シューが、被摺動面側に強く押圧された場合等で、シューが被摺動面側に変形した場合に、その第１,第２パッド部で面圧を受けることができる。したがって、シューの挙動を安定させることができる。

また、本発明によれば、第１パッド部が、シール部の径方向の内方に位置する一方、第２パッド部が、シール部の径方向の外方に位置するから、シール部の径方向の内外で、第１および第２パッド部によって径方向にバランス良くより均一に面圧を受けることができる。したがって、シューの挙動を更に安定させることができる。

また、一実施形態では、
上記摺動端部は、上記第１パッド部を上記径方向に横断すると共に、潤滑剤を上記径方向の外方側に流出させる第１潤滑剤流出用溝と、上記第２パッド部を上記径方向に横断すると共に、潤滑剤を上記径方向の外方側に流出させる第２潤滑剤流出用溝とのうちの少なくとも一方を有する。

上記実施形態によれば、第１パッド部を径方向に横断する第１潤滑剤流出用溝を有する場合には、第１潤滑剤流出用溝を介して潤滑剤を径方向の外方側に逃がすことができる。したがって、第１パッド部と被摺動面との間の過度な摩擦の発生を更に予防できて、機械損失を更に抑制できる。また、第２パッド部を径方向に横断する第２潤滑剤流出用溝を有する場合には、第２潤滑剤流出用溝を介して潤滑剤を径方向の外方側に逃がすことができる。したがって、第２パッド部と被摺動面との間の過度な摩擦の発生を更に予防できて、機械損失を更に抑制できる。

また、一実施形態では、
上記第１パッド部を通過する上記軸方向の断面において、上記第１パッド部の先端面の内方側の端部は、内方側に行くにしたがって上記基準面からの上記軸方向の高さが低くなるテーパ面である。

尚、上記「内方側の端部」は、上記開口側の端部と同じ意味である。

後述するように、本願発明者は、接触面圧のシミュレーションで、第１パッド部の先端面の内方側の端部（第１パッド部の先端面における潤滑剤供給穴の開口側の端部）に大きな接触面圧がかかることを見出した。

上記実施形態によれば、上記断面において、第１パッド部の内方側の端部が、内方側に行くにしたがって基準面からの軸方向の高さが低くなるテーパ面であるから、第１パッド部の内方側に局所的に大きな接触面圧がかかることを防止できる。したがって、焼付きおよび機械損失を抑制できる。

また、一実施形態では、
上記第２パッド部を通過する上記軸方向の断面において、上記第２パッド部の先端面の外方側の端部は、外方側に行くにしたがって上記基準面からの上記軸方向の高さが低くなるテーパ面である。

尚、上記「外方側の端部」は、上記開口側とは反対側の端部と同じ意味である。

後出するシミュレーションの結果により、シューが低圧領域を通過する場合や、遠心力が大きい領域では、径方向の外側が浮き上がった状態になると考えられる。

上記実施形態によれば、断面において、第２パッド部の外方側の端部が、外方側に行くにしたがって基準面からの軸方向の高さが低くなるテーパ面であるから、シューの摺動端部の軸方向の上下動の自由度が大きくなる。したがって、特に、外方側（潤滑剤供給穴の開口側とは反対側）が浮き上がった状態になる領域で、第２パッド部の外方側の端部を被摺動面に対してより円滑にガイドさせることができる。したがって、シューに局所的に過大な力がかかることを防止できて、シール部をより確実に保護できる。

また、一実施形態では、
上記摺動端部は、上記基準面から突出して、上記基準面からの上記軸方向の高さが、上記シール部の上記高さよりも低いと共に、上記開口の全部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記第１パッド部の内方側に存在する環状溝を介して上記第１パッド部の内側面に対向するキャビテーション抑制部を有する。

上記実施形態によれば、シール部よりも高さが低いキャビテーション抑制面が、第１パッド部よりも内方側のより開口に近い領域に存在しているから、開口の周辺のスペースが削減されて、開口の周辺で生じ易い低圧力の発生を抑制できる。したがって、キャビテーションの発生を抑制できて、損傷を抑制できる。

また、本発明の液圧回転装置は、本発明の液圧回転装置のシューを備える。

本発明によれば、焼付きおよび機械損失を低減できる上、容積損失も低減できる。

本発明によれば、焼付きおよび機械損失を低減できる上、容積損失も低減できる液圧回転装置のシューおよび液圧回転装置を実現できる。

本発明の第１実施形態の斜板式ピストンポンプモータを示す模式断面図である。 シューとピストンの一部とを示すシューの軸方向の模式断面図である。 シューの摺動端部の端面を、軸方向の外方側から見たときの平面図である。 シューの軸方向の模式断面図の一部であり、シール部、第１パッド部および第２パッド部の周辺を示す模式断面図である。 第１実施形態の変形例の図３に対応する図である。 第２実施形態のシューにおける図４に対応する模式断面図である。 参考例のシューの摺動端部のプロファイルを示すシューの軸方向の模式断面図の一部であり、径方向において中心から径方向の外端までの摺動端部の凹凸を示す模式断面図である。 図７に示すシューに関してシミュレートされた半径位置と接触面圧との関係を示す図である。 第３実施形態のシューの軸方向の模式断面図の一部であり、摺動端部の潤滑剤供給穴の開口付近を示す模式断面図の一部である。 更なる実施形態のシューの軸方向の模式断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の斜板式ピストンポンプモータを示す模式断面図である。

図１に示すように、この斜板式ピストンポンプモータ（以下、単に、ポンプモータという）は、ハウジング１と、出力軸２と、シリンダブロック３と、複数のピストン５と、環状の斜板６と、シュー７と、弁板８とを備え、ハウジング１は、筒状の本体部９と、カバー４とを有する。上記シリンダブロック３は、本体部９に収容され、カバー４は、本体部９の軸方向の片側の開口を塞いでいる。

上記シリンダブロック３は、出力軸２に同軸に連結されている。また、上記出力軸２は、軸受２３、２４によってハウジング１に対して回動自在に支持されている。上記シリンダブロック３は、出力軸２にスプライン結合され、出力軸２に出力軸２の周方向の相対変位が阻止された状態で結合されている。上記シリンダブロック３は、複数のピストン室１０を有し、各ピストン室１０は、出力軸２の軸方向に延在し、複数のピストン室１０は、出力軸２の周方向に互いに間隔をおいて位置している。上記各ピストン室１０は、軸方向の一方側が軸方向に開口している一方、軸方向の他方側はシリンダブロック３の他端壁３８により閉鎖されている。

上記斜板６は、ハウジング１の前壁１３に固定されている。上記斜板６は、出力軸２の中心軸に垂直な平面に対して傾斜している。上記斜板６は、図１において上方になるにつれて右方に傾斜するように配置されている。上記斜板６のシリンダブロック３側の表面は、被摺動面としての滑り面１５になっている。なお、上記斜板６は、傾斜角度が調整できない構成でも良く、または、公知の傾斜角度調整機構で、傾斜角度が調整可能になっていても良くて傾動可能でも良い。

上記シュー７は、円板状の摺動端部１８と、円柱状の球体装着部１９とを一体に形成してなっている。上記シュー７の軸方向の斜板６側の端面５１は、斜板６の滑り面１５に摺動自在に当接している。また、上記球体装着部１９は、球状の装着凹所を有している。この装着凹部は、ピストン装着部を構成している。上記ピストン５は、斜板６側の先端側に球体部１７を有している。この球体部１７は、球体装着部１９の球状の装着凹所に回動自在に装着されている。また、上記ピストン５は、略円柱状の嵌合部２０と、連結部２１とを有し、嵌合部２０は、連結部２１を介して球体部１７につながっている。上記嵌合部２０の外周面は、ピストン室１０の内周面に軸方向に進退可能に嵌合している。

上記ピストン室１０においてピストン５よりもピストン５の先端側は、圧力室となっている。この圧力室は、ピストン室１０の軸方向の他端壁３８側に存在している。上記シリンダブロック３は、各圧力室に連通可能な弁板接続穴４８を有している。上記各弁板接続穴４８は、ピストン室１０の圧力室と、シリンダブロック３の軸方向の斜板６側とは反対側の端面５０との間を軸方向に貫通している。

上記弁板８は、シリンダブロック３の端面５０と、カバー４の軸方向のシリンダブロック３側の端面５３との間に配置されている。上記弁板８は、図示しないピン等の周知の締結部材によってカバー４に固定されている。上記シリンダブロック３の端面５０は、弁板８に対して摺接するようになっている。

上記カバー４に形成される作動油供給口４３から作動油を供給すると、弁板８において特定の位相に存在する供給孔を介して図１の紙面に対して手前側に配置されるシリンダブロック３の各ピストン室１０に作動油が供給されるようになっている。するとピストン５は、伸長してシュー７を斜板６側に押圧する。上記斜板６は、図１に示されるように下方に向かうにつれて左方となるように傾斜して配置されるので、ピストン５によって斜板６に押付けられるシュー７には下方に力が作用する。したがって、図１において手前側に配置されるピストン５が伸長しながら下方に変位するから、シリンダブロック３およびシリンダブロック３に連結される出力軸２が、図１の左方から見たとき時計まわりに回転駆動するようになっている。

また、図１の紙面に対して奥側に配置される各ピストン５は、シリンダブロック３の回転とともに上方に移動しながら斜板６からの力を受けて縮退する。すると、上記ピストン室１０内の作動油が、弁板８の排出孔およびカバー４の作動油排出口４４から外部に排出される。このようにして出力軸２を回転駆動するようになっている。

また、この斜板式ピストンポンプモータは、出力軸の回転動力によって、上の動作の逆の動作を行うことができて、出力軸の回転動力を作動油の流れに変えることができる。このことから、この斜板式ピストンポンプモータは、ピストン室１０内に作動油を吸入し、ピストン室１０内から吐出する、又は、ピストン室１０内に作動油が供給され、ピストン室１０内から排出する一連の動作を行うことができて、ポンプやモータとして動作させることができるようになっている。

また、弁板８の上記供給孔からシリンダブロック３のピストン室１０に供給される作動油の一部を、ピストン５に形成される油孔およびシュー７の潤滑剤供給穴（図２に５２で示す）を介して、シュー７の端面５１と斜板６の滑り面１５との間に供給するようになっている。このようにして、作動油をシュー７の端面５１と斜板６の滑り面１５とを潤滑する潤滑剤として使用している。

尚、詳述しないが、上記各シュー７は、図示しない環状の押え板に装着されている。また、上記シリンダブロック３の内周部には、ハウジング１の前壁１３側に突出し、板ばね支持部として機能するリテーナ４０が形成されている。このリテーナ４０と、上記押え板との間には図示しない環状の板ばねが介在している。この板ばねは、シュー７の浮き上がりを抑制する役割を担っている。

図２は、シュー７とピストン５の一部とを示すシュー７の軸方向の模式断面図である。

上述のように、上記シュー７は、ピストン装着部としての装着凹部５５と、端面５１と、潤滑剤供給穴５２とを有する。図２に示すように、上記装着凹部５５は、シュー７の軸方向の断面において略円形の表面からなっている。上記装着凹部５５は、軸方向の一方側のみに開口している。尚、シュー７の軸方向は、潤滑剤供給穴５２の中心軸の延在方向と一致している。

上記端面５１は、シュー７の軸方向の装着凹部５５側とは反対側の端面で構成されている。また、図２に示すように、上記摺動端部１８は、軸方向の装着凹部５５側とは反対側に凹凸を有している。詳しくは、上記摺動端部１８は、軸方向の装着凹部５５側とは反対側に、シール部６０と、第１パッド部６１と、第２パッド部６２と、基準面６５とを有し、基準面６５は、略平面からなっている。上記シール部６０、第１パッド部６１および第２パッド部６２は、基準面６５から基準面６５の法線方向（この法線方向は、シュー７の軸方向に一致）に突出している。上記第１パッド部６１は、シール部６０に対して径方向に間隔をおいた状態でシール部６０よりも径方向の内方側に位置する一方、第２パッド部６２は、シール部６０に対して径方向に間隔をおいた状態でシール部６０よりも径方向の外方側に位置している。尚、図２では、理解を容易にするため、摺動端部１８の凹凸を、誇張して描いている。

上記潤滑剤供給穴５２は、貫通穴である。上記潤滑剤供給穴５２は、シュー７の中心軸に沿って延在している。上記シュー７の軸方向は、潤滑剤供給穴５２の中心軸の延在方向に一致している。上記潤滑剤供給穴５２は、装着凹部５５の装着面の軸方向の端面５１側の端部と、端面５１とを連通している。上記潤滑剤供給穴５２は、端面５１の中央に開口し、端面５１の中心は、潤滑剤供給穴５２の開口の中心と略一致している。上記装着凹部５５および潤滑剤供給穴５２は、潤滑剤供給穴５２の軸中心を通過する平面に対して略面対称となっている。尚、一例では、図２にｈで示す、基準面６５とシール部６０の先端面との距離を、０.２〜１.０ｍｍにとることができるが、基準面とシール部の先端面との距離を、０.２〜１.０ｍｍ以外の距離とすることもできる。

図３は、上記端面５１を、軸方向の外方側から見たときの平面図である。

図３に示すように、上記シール部６０は、環状の突出部である。図３に示す平面図において、上記シール部６０の径方向の外方側の縁と、シール部６０の径方向の内方側の縁とは、潤滑剤供給穴の開口７７の中心を略中心とする円で構成されている。上記シール部６０の径方向は、シュー７の径方向に一致している。この明細書では、径方向や、内方側や、外方側と行った場合、それは、シュー７の径方向や、シュー７の径方向の内方側や、シュー７の径方向の外方側のことを指すことにする。

図３に示す平面図において、上記第１パッド部６１は、互いに間隔をおいて位置する二つの円弧状の部分８１,８２からなっている。図３に示す平面図において、二つの円弧状の部分８１,８２は、開口７７の中心を中心とする同一の円周上に位置している。上記摺動端部１８は、軸方向の摺動部側に二つの第１潤滑剤流出用溝７５を有している。二つの第１潤滑剤流出用溝７５は、開口７７の中心を通過する一の直線上を延在している。上記各第１潤滑剤流出用溝７５は、第１パッド部６１の二つの円弧状の部分８１,８２の間を径方向に横断している。

上記第２パッド部６２は、互いに間隔をおいて位置する二つの円弧状の部分８３,８４からなっている。図３に示す平面図において、二つの円弧状の部分８３,８４は、開口７７の中心を中心とする同一の円周上に位置している。上記摺動端部１８は、軸方向の摺動部側に二つの第２潤滑剤流出用溝７６を有している。二つの第２潤滑剤流出用溝７６は、開口７７の中心を通過する一の直線上を延在している。上記各第２潤滑剤流出用溝７６は、第２パッド部６２の二つの円弧状の部分８３,８４の間を径方向に横断している。上記各第１および第２潤滑剤流出用溝７５,７６は、潤滑剤供給穴５２の開口７７を介して供給される潤滑剤としての作動油を径方向の外方側に逃がして流出させる役割を担っている。

図３に示すように、上記第１潤滑剤流出用溝７５の延在方向は、第２潤滑剤流出用溝７６の延在方向に略直交している。このようにして、上記第１潤滑剤流出用溝７５と、第２潤滑剤流出用溝７６とを通過して、外部に漏れる作動油が、端面５１のより広い領域を経由するようにし、その作動油の油圧でシュー７を滑り面１５に対して浮上させると同時に、作動油が外部に漏れにくいようにしている。

図３に示すように、上記第１パッド部６１および第２パッド部６２の夫々は、開口７７の一部を取り囲むように存在している。上記第１パッド部６１は、シール部６０の径方向の内方側に存在する環状溝７１を介してシール部６０の内側面９０に径方向に対向し、第２パッド部６２は、シール部６０の径方向の外方側に存在する環状溝７２を介してシール部６０の外側面９１に径方向に対向している。図２および図３に示すように、上記シール部６０の径方向の幅、第１パッド部６１の径方向の幅、第２パッド部６２の径方向の幅、環状溝７１の径方向の幅および環状溝７２の径方向の幅は、略同一となっている。尚、図３にφＤで示す端面５１の直径としては、例えば、１５〜６０［ｍｍ］を採用できるが、当該直径の値が、１５〜６０［ｍｍ］以外の値であっても良いのは、勿論である。

図４は、シュー７の軸方向の模式断面図の一部であり、シール部６０、第１パッド部６１および第２パッド部６２の周辺を示す模式断面図である。

図４に示すように、シール部６０、第１パッド部６１および第２パッド部６２の夫々は、シュー７の軸方向の断面において、略矩形の形状を有している。上記シール部６０の先端面９３、第１パッド部６１の先端面９４、第２パッド部６２の先端面９５および基準面６５の夫々は、平面である。上記シール部６０の先端面９３、第１パッド部６１の先端面９４、第２パッド部６２の先端面９５および基準面６５の夫々の法線方向は、シュー７の軸方向に略一致している。また、図４において、環状溝７１の底面６５ａ、環状溝７２の底面６５ｂおよび第１パッド部６１の径方向の内方側に存在する内方側面６５ｃの夫々は、基準面６５の一部をなしている。上記底面６５ａ、底面６５ｂおよび内方側面６５ｃは、同一の平面上に位置している。

図４に示すように、上記基準面６５からのシール部６０の高さは、基準面６５からの第１パッド部６１の高さよりも高くなっており、基準面６５からの第２パッド部６２の高さよりも高くなっている。また、上記基準面６５からの第１パッド部６１の高さは、基準面６５からの第２パッド部６２の高さに略一致している。

図４に示すように、基準面６５とシール部６０の先端面９３との距離（基準面６５からのシール部６０の高さ）をｈとしたとき、シール部６０の先端面９３と第１パッド部６１の先端面９４との距離や、シール部６０の先端面９３と第２パッド部６２の先端面９５との距離を、０.００５ｈ〜０.１ｈとすることができる。しかしながら、基準面からのシール部の高さｈに対する、シール部の先端面と第１パッド部の先端面との距離の比や、基準面からのシール部の高さｈに対する、シール部の先端面と第２パッド部の先端面との距離の比を、それ以外の値にとっても良いことは勿論である。

上記第１実施形態によれば、滑り面１５に摺動するシール部６０が環状で、かつ、シール部６０が、第１パッド部６１および第２パッド部６２よりも軸方向のピストン装着部側とは反対側まで突出しているから、シール部６０を、滑り面１５に全周に亘って密接させることができる。したがって、シール部６０と滑り面１５とで作動油の過度な漏洩を抑制でき、作動油を封入できて、容積損失（潤滑剤の漏れ損失）を抑制できる。

また、上記第１実施形態によれば、シール部６０に環状の溝を介して対向するようにシール部６０の径方向の外方と内方とで基準面６５から突出する第１,第２パッド部６１，６２が、シール部６０の先端よりも軸方向のピストン装着部側に位置するから、第１,第２パッド部６１,６２と、滑り面１５との間を作動油が通過し易くなって、作動油の径方向の外方側への流れを促進できる。したがって、摩擦力を低減できて、摺動部の焼付きを抑制できると共に、機械損失を抑制できる。

従来、加工が容易である等の理由により、ランドの高さを均一にする構成が存在するが、この構成では、摩擦が過大になることがあって、焼付きが発生することがあり、また、過度な摩擦により機械が動きにくくなって機械損失が大きくなることがあるのである。

また、上記第１実施形態によれば、シール部６０の径方向の外方と内方とに、シール部６０の先端よりもシール部６０の先端よりも軸方向のピストン装着部側に位置すると共に、基準面６５から突出する第１,第２パッド部６１,６２が存在するから、シュー７が、滑り面１５側に強く押圧された場合等でシュー７が滑り面１５側に変形した場合に、第１,第２パッド部６１,６２で面圧を受けることができる。したがって、シュー７の挙動を安定させることができる。

また、上記第１実施形態によれば、第１パッド部６１が、シール部６０の径方向の内方に位置する一方、第２パッド部６２が、シール部６０の径方向の外方に位置するから、シール部６０の径方向の内外で、第１および第２パッド部６１,６２で径方向にバランス良くより均一に面圧を受けることができる。したがって、シュー７の挙動を更に安定させることができる。

また、上記第１実施形態によれば、第１パッド部６１を径方向に横断する第１潤滑剤流出用溝７５を有するから、第１潤滑剤流出用溝７５を介して作動油を径方向の外方側に逃がすことができる。したがって、第１パッド部６１と滑り面１５との間の過度な摩擦の発生を更に予防できて、機械損失を更に抑制できる。また、第２パッド部６２を径方向に横断する第２潤滑剤流出用溝７６を有するから、第２潤滑剤流出用溝７６を介して作動油を径方向の外方側に逃がすことができる。したがって、第２パッド部６２滑り面１５との間の過度な摩擦の発生を更に予防できて、機械損失を更に抑制できる。

尚、上記第１実施形態では、シュー７が、第１パッド部６１を径方向に横断する二つの第１潤滑剤流出用溝７５と、第２パッド部６２を径方向に横断する二つの第２潤滑剤流出用溝７６とを有していたが、この発明では、シューは、第１パッド部を径方向に横断する第１潤滑剤流出用溝と、第２パッド部を径方向に横断する第２潤滑剤流出用溝とのうちの一方の溝のみを有しても良く、また、それらの両方の溝を有さなくても良い。また、シューが、第１パッド部と第２パッド部のうちの少なくとも一方を横断する溝を有する場合、その溝は、厳密に径方向に延在していなくても良く、径方向の延在成分を有する方向であれば如何なる方向に延在しても良い。また、シューは、第１パッド部を横断する溝を、一以上の如何なる数、有しても良く、第２パッド部を横断する溝を、一以上の如何なる数、有しても良い。また、シューは、第１パッド部を横断する溝を、周方向のどこの位相に有しても良く、第２パッド部を横断する溝を、周方向のどこの位相に有しても良い。

また、上記第１実施形態では、第１潤滑剤流出用溝７５および第２潤滑剤流用溝７６が、直線形状を有していた。しかしながら、この発明では、パッド部を横断する溝のうちの少なくとも一つは、直線形状でない曲線形状等であっても良い。例えば、図５、すなわち、変形例のシューの図３に対応する図に示すように、シュー１０７のパッドを横断する溝１７５,１７６は、凹面からなる側面を有しても良い。

また、上記第１実施形態では、シール部の径方向の幅と、第１パッド部の径方向の幅と、第２パッド部の径方向の幅と、シール部と第１パッド部との間にある環状溝の径方向の幅と、シール部と第２パッド部との間にある環状溝の径方向の幅とが、略同一であった。しかしながら、この発明では、第１パッド部の径方向の幅と、第２パッド部の径方向の幅と、シール部と第１パッド部との間にある環状溝の径方向の幅と、シール部と第２パッド部との間にある環状溝の径方向の幅とのうちの少なくとも一つの幅は、他の幅と異なる長さであっても良い。この発明では、上述の各径方向の幅を、仕様に基づいて自由に決定しても良い。

また、本発明では、シューは、銅合金や、摺動端面が銅からなる鋼材等で構成すると好ましいが、金属製の材質であれば、材質として用いられることができる。

また、本発明の液圧回転装置は、ピストン室の数は、偶数であっても、奇数であってもどちらでも良い。また、上記第１実施形態では、ピストン５が球体部１７を有し、シュー７が球体装着部１９を有していたが、この発明では、ピストンが球体装着部を有し、シューが球体部を有する構成であっても良い。このように、本発明の液圧回転装置は、上記実施形態に対して周知の如何なる変形を施したものであっても良い。

また、上記第１実施形態では、液圧回転装置が、斜板式ポンプモータであったが、この発明の液圧回転装置は、モータ機能のみを有する斜板式モータであっても良く、ポンプ機能のみを有する斜板式ポンプであっても良い。また、この発明の液圧回転装置は、斜軸式ピストンポンプモータであっても、斜軸式ピストンポンプであっても、斜軸式ピストンモータであっても良い。本発明の液圧回転装置は、作動液体の液圧差に基づいて、回転軸が回転する如何なるモータであっても良く、回転軸の回転によって、作動液体が吐出される如何なるポンプであっても良い。

図６は、第２実施形態のシュー２０７における図４に対応する模式断面図である。尚、第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果および変形例については、記載を省略する。

図６に示すように、第２実施形態では、シール部２６０の形状が、第１実施形態と略一致している一方、第１パッド部２６１の先端面２９４が、径方向の内方側に行くにしたがってシール部２６０の先端面２９３からの軸方向の距離が長くなる形状を有し、第２パッド部２６２の先端面２９５が、径方向の外方側に行くにしたがってシール部２６０の先端面２９３からの距離が長くなる形状を有する点が、第１実施形態と異なっている。換言すれば、上記第１パッド部２６１を通過するシュー２０７の軸方向の断面において、第１パッド部２６１の先端面２９４は、内方側に行くにしたがって基準面２６５からの軸方向の高さが低くなるテーパ面となっている。また、上記第２パッド部２６２を通過するシュー２０７の軸方向の断面において、第２パッド部２６２の先端面２９５は、外方側に行くにしたがって基準面２６５からの軸方向の高さが低くなるテーパ面となっている。

尚、図６において、基準面２６５と、シール部２６０の先端面２９３とは、平行となっている。また、図６において、参照番号２７１は、環状溝を示し、参照番号２７１は、環状溝を示し、参照番号２６５ａは、環状溝２７１の底面を示し、参照番号２６５ｂは、環状溝２７２の底を示し、参照番号２６５ｃは、第１パッド部２６１よりも径方向の内方側に位置する内方側面を示している。環状溝２７１の底面２６５ａ、環状溝２７２の底面２６５ｂおよび内方側面２６５ｃの夫々は、同一の平面上に位置している。環状溝２７１の底面２６５ａ、環状溝２７２の底面２６５ｂおよび内方側面２６５ｃの夫々は、基準面２６５の一部を構成している。

図６に示すように、第２実施形態では、基準面２６５からの第１パッド部２６１の先端面２９４の径方向の外方側の端の距離が、基準面２６５からのシール部２６０の距離に略一致し、基準面２６５からの第２パッド部２６２の先端面２９５の径方向の内方側の端の距離も、基準面２６５からのシール部２６０の距離に略一致している。

尚、第２実施形態では、基準面２６５と、シール部２６０の先端面２９３との距離をｈとしたとき、例えば、シール部２６０の先端面２９３と、第１パッド部２６１の先端面２９４との最大の距離や、シール部２６０の先端面２９３と、第２パッド部２６２の先端面２９５との最大の距離を、０.００５ｈ〜０.１ｈとすることができる。しかしながら、基準面とシール部の先端面との距離ｈに対する、シール部の先端面と第１パッド部の先端面との最大の距離の比や、基準面とシール部の先端面との距離ｈに対する、シール部の先端面と第２パッド部の先端面との最大の距離の比を、それ以外の値とすることもできる。

図７は、参考例のシュー５０７の摺動端部５１８のプロファイルを示すシュー５０７の軸方向の模式断面図の一部であり、径方向において中心から径方向の外端までの摺動端部５１８の凹凸を示す模式断面図である。また、図８は、図７に示すシューに関してシミュレートされた半径位置（径方向の位置）と接触面圧との関係を示す図である。

図８のシミュレーションに示すように、シール部５６０および第１,第２パッド部５６１,５６２を有する参考例の摺動端部５１８では、第１パッド部５６１の内方側（径方向の内側）の端部に過大な接触面圧がかかることがわかる。また、第２パッド部５６２の外方側（径方向の外方側）の端部には、大きな接触面圧がかからないこともわかる。したがって、シュー５０７が低圧領域を通過する場合や遠心力が大きい領域では、シューの径方向の外側が浮き上がり易い状態になると考えられる。

上記第２実施形態によれば、シュー２０７の軸方向の断面において、第１パッド部２６１の先端面２９４が、その存在位置が内方側に行くにしたがって軸方向のピストン装着部側に移動するテーパ面であるから、第１パッド部２６１の径方向の内方側の端部に局所的に大きな接触面圧がかかることを防止できる。したがって、焼付きおよび機械損失を抑制できる。

また、上記第２実施形態によれは、シュー２０７の軸方向の断面において、上記第２パッド部２６２の先端面２９５が、その存在位置が外方側に行くにしたがって軸方向のピストン装着部側に移動するテーパ面であるから、シュー２０７の軸方向の上下動の自由度が大きくなる。したがって、特に、径方向の外側が浮き上がった状態になる領域で、シール部２６０に過度な力がかかることを抑制できて、シール部２６０をより確実に保護できる。また、そのような領域で、第２パッド部２６２の径方向の外方側の端部を斜板の滑り面（被摺動面）に対してより円滑にガイドできて、シュー２０７の挙動を安定させることができる。

尚、上記第２実施形態では、第１パッド部２６１の先端面２９４の全面がテーパ面であったが、第１パッド部を通過する軸方向の断面において、少なくとも、第１パッド部の先端面の内方側（径方向の内方側）の端部が、内方側（径方向の内方側）に行くにしたがって基準面からの軸方向の距離が短くなるテーパ面であれば良く、第１パッド部の先端面の全面がテーパ面でなくても良い。

また、上記第２実施形態では、第２パッド部２６２の先端面２９５の全面がテーパ面であったが、第２パッド部を通過する軸方向の断面において、少なくとも、第２パッド部の先端面の外方側（径方向の外方側）の端部が、外方側（径方向の外方側）に行くにしたがって基準面からの軸方向の距離が短くなるテーパ面であれば良く、第２パッド部の全面がテーパ面でなくても良い。

図９は、第３実施形態のシュー３０７の軸方向の模式断面図の一部であり、摺動端部３１８の潤滑剤供給穴３５２の開口３７７付近を示す模式断面図の一部である。尚、第３実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果および変形例については、記載を省略する。

第３実施形態のシュー３０７は、図示しないシール部および第２パッド部と、第１パッド部３６１とに加えて、キャビテーション抑制部３６３を有する。上記キャビテーション抑制部３６３は、環状の構造を有し、軸方向の断面において略矩形の形状をしている。上記キャビテーション抑制部３６３の先端面３９０は、平面である基準面３６５と平行になっている。上記キャビテーション抑制部３６３の先端面３９０の法線方向は、シュー３０７の軸方向に一致している。

図９に示すように、上記キャビテーション抑制部３６３は、基準面３６５から軸方向に突出している。上記キャビテーション抑制部３６３は、第１パッド部３６１に対して径方向に間隔をおいた状態で潤滑剤供給穴３５２の開口を取り囲んでいる。上記キャビテーション抑制部３６３は、第１パッド部３６１よりも内方側（径方向の内方側）に位置している。上記キャビテーション抑制部３６３と、第１パッド部３６１との径方向の間には、環状の溝３８１が存在している。

上記キャビテーション抑制部３６３の内周面は、潤滑剤供給穴３５２の内周面の一部をなしている。上記キャビテーション抑制部３６３は、第１パッド部３６１よりも軸方向のピストン装着部側に位置している。また、上記キャビテーション抑制部３６３の径方向の寸法は、第１パッド部３６１の径方向の寸法よりも短くなっている。

また、この実施形態では、図９にｐφで示す潤滑剤供給穴３５２の穴の直径は、例えば、０.５〜３.０ｍｍの範囲の値とすることができる。また、一例では、キャビテーション抑制部３６３の外側面３９５の外径は、潤滑剤供給穴３５２の穴の直径の１.１倍から３.０倍とすることができる。また、基準面３６５から図示しないシール部の先端面までの距離をｈとするとき、基準面３６５とキャビテーション抑制部３６３の先端面３９０との軸方向の距離を０.０５ｈ〜０.９５ｈとしている。

この実施形態では、各種寸法をこのように規定することにより、作動油の噴流の量をしぼってキャビテーションの発生を効率的に抑制する同時に、金属摩耗粉が潤滑剤供給穴３５２につまることを抑制している。しかしながら、これらの値は、一例であって、各種寸法を、上記以外にしても良いことは勿論である。

上記第３実施形態によれば、第１パッド部３６１よりも基準面３６５からの高さが低いキャビテーション抑制部３６３が、第１パッド部３６１よりも内方側（径方向の内側）のより開口に近い領域に存在しているから、開口の周辺のスペースが削減されて、開口の周辺に生じ易い低圧力の発生を抑制できる。したがって、キャビテーションの発生を抑制できて、損傷を抑制できる。キャビテーション抑制部３６３を形成して、潤滑剤供給穴３５２の穴の開口を斜板の滑り面に接近させることにより、キャビテーションの発生を大きく抑制できるのである。

尚、上記第３実施形態では、キャビテーション抑制部３６３の内周面が、潤滑剤供給穴３５２の内周面の一部をなしていたが、この発明では、キャビテーション抑制部の内周面は、潤滑剤供給穴の内周面の一部をなしていなくても良く、キャビテーション抑制面は、第１パッド部の径方向の内方側に位置していれば良い。尚、キャビテーション抑制部は、潤滑剤供給穴の開口の縁部につながっていれば、キャビテーションの発生を効率的に抑制できて好ましいことは言うまでもない。

また、上記第３実施形態では、キャビテーション抑制部３６３の先端面３９０が、第１パッド部３６１の先端面３９４よりも軸方向のピストン装着部側に位置していたが、この発明では、キャビテーション抑制部の先端面は、シール部の先端面よりも軸方向のピストン装着部側に位置していれば良く、第１パッド部の先端面よりも軸方向のピストン装着部側とは反対側に位置しても良い。また、上記第３実施形態では、キャビテーション抑制部３６３の径方向の寸法が、第１パッド部３６１の径方向の寸法よりも短くなっていたが、キャビテーション抑制部の径方向の寸法は、第１パッド部の径方向の寸法と同じでも良く、キャビテーション抑制部の径方向の寸法は、第１パッド部の径方向の寸法よりも長くても良い。

尚、上で説明した全ての実施形態および全ての変形例のうちの二つ以上の構成を組み合わせて、更なる実施形態のシューや液圧回転装置を実現できることは勿論である。

例えば、図１０は、そのようなシュー４０７の一例の軸方向の模式断面図である。

図１０に示すように、このシュー４０７の摺動端部４１８は、シール部４６０と、第１パッド部４６１と、第２パッド部４６２と、キャビテーション抑制部４６３とを有し、径方向の内側から外側に向けて、キャビテーション抑制部４６３、第１パッド部４６１、シール部４６０、第２パッド部４６２の順に並んでいる。各径方向に隣接する面の間には、環状溝が存在している。上記第１パッド部４６１および第２パッド部４６２の夫々は、シール部４６０よりも軸方向のピストン装着部４５０側に位置し、キャビテーション抑制部４６３は、第１パッド部４６１よりも軸方向のピストン装着部４５０側に位置している。

図１０に示すように、上記シュー４０７の軸方向の断面において、上記第１パッド部４６１は、第１パッド部４６１の先端面４９４における径方向の内方側の端部に、内方側（径方向の内方側）に行くにしたがってシール部４６０の先端面４９３からの軸方向の距離が長くなるテーパ面４７０を有し、第２パッド部４６２は、第２パッド部４６２の先端面４９５における径方向の外方側の端部に、外方側（径方向の外方側に行くにしたがってシール部４６０の先端面４９３からの軸方向の距離が長くなるテーパ面４７１を有する。

この実施形態のシュー４０７は、上述の構成を有するから、潤滑剤供給穴４５２を通過してきた弁板側からの矢印Ａで示作動油を、摺動端部４１８の端面４５１と斜板の滑り面４１５の間を矢印Ｂ１,矢印Ｂ２で示す外方側（径方向の外方側）に適量流動させることができて、キャビテーション、容積損失および機械損失を抑制することができる。

６ 斜板
７,１０７,２０７,３０７,４０７ シュー
１５,４１５ 滑り面
５２,３５２,４５２ 潤滑剤供給穴
５５ 装着凹部
６０,２６０,４６０ シール部
６１,２６１,３６１,４６１ 第１パッド部
６２,２６２,４６２ 第２パッド部
６５,２６５,３６５ 基準面
７１ 環状溝
７２ 環状溝
７５ 第１潤滑剤流出用溝
７６ 第２潤滑剤流出用溝
７７,３７７ 潤滑剤供給穴の開口
３６３,４６３ キャビテーション抑制部
３８１ 環状溝
４５０ ピストン装着部
４７０ 第１パッド部のテーパ面
４７１ 第２パッド部のテーパ面

Claims (6)

1. ピストンを取り付けるためのピストン装着部と、
   被摺動面上を摺動する部分を有する摺動端部と、
   上記ピストン装着部の装着面と、上記摺動端部の端面とを連通する潤滑剤供給穴とを備え、
   上記摺動端部は、
   略平面状の基準面と、
   上記基準面から突出する一方、上記潤滑剤供給穴の開口を取り囲むように位置すると共に、上記被摺動面上を摺動する環状のシール部と、
   上記基準面から突出して、上記基準面からの軸方向の高さが、上記シール部の上記基準面からの上記軸方向の高さよりも低いと共に、上記開口の全部または一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記シール部の径方向の内方側に存在する環状溝を介して上記シール部の内側面に対向する第１パッド部と、
   上記基準面から突出して、上記基準面からの上記軸方向の高さが、上記シール部の上記高さよりも低いと共に、上記開口の全部または一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記シール部の径方向の外方側に存在する環状溝を介して上記シール部の外側面に対向する第２パッド部と
   を有することを特徴とする液圧回転装置のシュー。
2. 請求項１に記載の液圧回転装置のシューにおいて、
   上記摺動端部は、上記第１パッド部を上記径方向に横断すると共に、潤滑剤を上記径方向の外方側に流出させる第１潤滑剤流出用溝と、上記第２パッド部を上記径方向に横断すると共に、潤滑剤を上記径方向の外方側に流出させる第２潤滑剤流出用溝とのうちの少なくとも一方を有することを特徴とする液圧回転装置のシュー。
3. 請求項１または２に記載の液圧回転装置のシューにおいて、
   上記第１パッド部を通過する上記軸方向の断面において、上記第１パッド部の先端面の内方側の端部は、内方側に行くにしたがって上記基準面からの上記軸方向の高さが低くなるテーパ面であることを特徴とする液圧回転装置のシュー。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の液圧回転装置のシューにおいて、
   上記第２パッド部を通過する上記軸方向の断面において、上記第２パッド部の先端面の外方側の端部は、外方側に行くにしたがって上記基準面からの上記軸方向の高さが低くなるテーパ面であることを特徴とする液圧回転装置のシュー。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の液圧回転装置のシューにおいて、
   上記摺動端部は、上記基準面から突出して、上記基準面からの上記軸方向の高さが、上記シール部の上記高さよりも低いと共に、上記開口の全部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、上記第１パッド部の内方側に存在する環状溝を介して上記第１パッド部の内側面に対向するキャビテーション抑制部を有することを特徴とする液圧回転装置のシュー。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の液圧回転装置のシューを備えることを特徴とする液圧回転装置。

Images