JP6854161B2

JP6854161B2 - 斜板式液圧回転機械

Info

Publication number: JP6854161B2
Application number: JP2017051769A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　健太; 健太鈴木; 櫻井　茂行; 茂行櫻井; 藤本　隆司; 隆司藤本; 基司鈴木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: JP2018155153A

Description

本発明は、例えば、油圧ショベル、油圧クレーン、及びホイールローダ等の建設機械において、油圧ポンプ又は油圧モータとして用いられる斜板式液圧回転機械に関する。

一般に、可変容量型又は固定容量型の斜板式液圧回転機械は、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、それは、例えば、旋回用又は走行用油圧モータ等を構成するものである。

この種の斜板式液圧回転機械の従来技術の１つとして、シューの摺動端部が、潤滑剤供給穴の一方の開口を取り囲むように位置すると共に、被摺動面上を摺動する環状のシール部と、シール部よりも基準面からの高さが低いと共に、開口の一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、シール部の径方向の内方側に存在する環状溝を介してシール部に径方向に対向する第１パッド部と、シール部よりも基準面からの高さが低いと共に、上記開口の一部を取り囲むように同一円周上に位置し、かつ、シール部の径方向の外方側に存在する環状溝を介してシール部に径方向に対向する第２パッド部とを有するようにした液圧回転装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１５１８９７号公報

上述した特許文献１に開示された従来技術の液圧回転装置は、シューの摺動端部において、シール部の径方向の内方側に第１パッド部をランド部として追加し、このランド部で発生した動圧により、互いに摺動するシューと斜板の損傷を防止するようにしている。このようなランド部は、シューが斜板の摺動面に対して傾く現象、すなわち、シューに方向性が生じることを防止する目的で円環状に設けられるのが一般的である。

シューは、シール部とその径方向の内方側の凹部とから成る静圧軸受構造によってピストンからの押し付け力と均一に釣り合うように設計されるので、シューの摺動面の圧力分布が大きく変化しないように、ランド部には少なくとも一箇所、当該ランド部を径方向に横断する溝部が形成されている。この溝部を潤滑剤が流れることにより、シューの摺動面全体に圧力が伝達するようになっている。

しかしながら、ランド部の溝部は、シューの表面からピストン側へ窪んでいるため、当該溝部が形成されていない領域よりも斜板との距離（間隔）が大きくなり、ランド部のうち溝部が形成されている領域では動圧が発生し難い。そのため、液圧回転装置の動作時にシューがどの方向を向いているかによってシューの摺動面の圧力分布が変化することにより、シューの浮上量が影響を受けるので、場合によっては特定の方向でシューが斜板と接触し、シューの摺動面に偏摩耗が生じることが懸念されている。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、シューの摺動面の偏摩耗を抑制でき、高い信頼性を得ることができる斜板式液圧回転機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の斜板式液圧回転機械は、中空なケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、前記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、前記回転軸の周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記各シリンダ内に往復動可能に挿嵌され、軸方向の一端側が前記シリンダから突出した複数のピストンと、前記複数のピストンの突出端部に球面継手を介して揺動自在にそれぞれ装着された複数のシューと、前記シリンダブロックと対向するように前記ケーシング内に設けられ、前記シリンダブロックと対向する面に前記各シューが摺動する摺動面が形成された斜板とを備え、前記各ピストンには、軸方向の他端側から一端側へ向けて軸方向に通油孔が穿設されると共に、前記各シューには、前記通油孔から前記斜板の摺動面と前記各シューとの間に潤滑用の油液を供給する供給孔が穿設され、前記シリンダブロックと前記斜板とが同軸上で相対的に回転することにより、前記各シューが前記斜板の摺動面上を摺動するように構成された斜板式液圧回転機械において、前記各シューは、前記供給孔と連通して前記潤滑用の油液が供給される静圧ポケットと、前記静圧ポケットの周囲に設けられ、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接し、前記供給孔から供給された前記潤滑用の油液を前記斜板と前記静圧ポケットとの間でシールする円環状のシールランド部と、前記シールランド部の径方向内側に当該シールランド部と離隔して設けられ、前記斜板の摺動面と前記各シューとの間に前記潤滑用の油液による油圧反力を発生させて前記シールランド部の面圧を緩和する円環状の内側ランド部と、を含み、前記静圧ポケットは、前記内側ランド部によって、前記内側ランド部の内周側に形成された凹部から成り、前記供給孔と連通して前記潤滑用の油液を貯留する内周側静圧ポケットと、前記内側ランド部の外周側であって前記内側ランド部と前記シールランド部との間に形成された凹部から成り、かつ前記潤滑用の油液を貯留する円環状の外周側静圧ポケットと、に分断されており、前記シューは、前記シューの内部に穿設されかつ前記内周側静圧ポケットと前記外周側静圧ポケットとを連通する連通孔からなり、前記シューの内部を経由することで前記内側ランド部を切り欠くことなく前記潤滑用の油液を前記外周側静圧ポケットへ導く導入油路とを含むことを特徴としている。

本発明の斜板式液圧回転機械は、シューの偏摩耗を抑制でき、高い信頼性を得ることができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械の構成を示す図である。図２に示すピストン及びシューの基本構成を示す図であり、左図はピストンとシューの接続状態を示す断面図、右図はシューを斜板側から見た図である。本発明の第１実施形態に係るシューの構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本発明の第１実施形態に係るシューの変形例１の構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本発明の第１実施形態に係るシューの変形例２の構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本発明の第２実施形態に係るシューの構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本発明の第３実施形態に係るシューの構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本発明の第４実施形態に係るシューの構成を示す図であり、左図はシューの断面図、右図はシューの底面図である。本実施形態に係るピストン及びシューの基本構成の他の例を示す図であり、左図はピストンとシューの接続状態を示す断面図、右図はシューを斜板側から見た図である。

以下、本発明に係る斜板式液圧回転機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベル１００の構成を示す図である。

本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１は、建設機械、例えば、図１に示す掘削等の作業を行うクローラ式の油圧ショベル１００に備えられる。この油圧ショベル１００は、走行体１１と、この走行体１１の上側に配置され、旋回フレーム１２ａを有する旋回体１２と、これらの走行体１１と旋回体１２との間に介在され、旋回体１２を旋回させる旋回装置１２Ａと、旋回体１２の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機１３とから構成されている。

このフロント作業機１３は、基端が旋回フレーム１２ａに回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム１３Ａと、旋回体１２とブーム１３Ａとを接続し、伸縮することによってブーム１３Ａを回動させるブームシリンダ１３ａと、ブーム１３Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム１３Ｂと、ブーム１３Ａの上側に配置されると共にブーム１３Ａとアーム１３Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム１３Ｂを回動させるアームシリンダ１３ｂと、アーム１３Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット１３Ｃと、アーム１３Ｂとバケット１３Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット１３Ｃを回動させるバケットシリンダ１３ｃとから構成されている。

上述の旋回体１２は、例えば、車体の後方に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト１４と、車体の前方左側に配置され、フロント作業機１３を操作する操作者が搭乗するキャブ１５と、これらカウンタウェイト１４とキャブ１５との間に配置されたエンジンルーム１６と、このエンジンルーム１６の上部に設けられ、車体の上部の外装を形成する車体カバー１７とを備えている。なお、図示されないが、エンジンルーム１６内には、車体の動作の駆動源となるエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）、各シリンダ１３ａ〜１３ｃへ供給する作動油の流量及び方向を制御するコントロールバルブ、及び作動油を貯蔵する作動油タンク等が搭載されている。

図２は本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１の構成を示す図である。

図２に示すように、斜板式液圧回転機械１０１は、外殻を形成する中空なケーシング２１と、このケーシング２１の中央部において軸周りに回転可能に設けられた回転軸２２と、この回転軸２２の回転に伴って回転し、例えば、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）によって形成されるシリンダブロック２３と、このシリンダブロック２３の各シリンダ２４内にそれぞれ往復動可能に挿嵌され、軸方向の一端側がシリンダ２４から突出した複数のピストン２５とを備えている。

また、斜板式液圧回転機械１０１は、ケーシング２１は、筒状に形成され、回転軸２２及びシリンダブロック２３等の各部材を収容する有底のフロントケーシング２１Ａと、このフロントケーシング２１Ａの開口を閉塞するリアケーシング２１Ｂとから成っている。そして、リアケーシング２１Ｂは、シリンダブロック２３内に作動油を供給あるいは排出する一対の給排通路３１Ａ，３１Ｂを有している。これらの給排通路３１Ａ，３１Ｂは、作動油の吸込側及び吐出側に設けられた図示しない配管等に接続されている。

回転軸２２は、フロントケーシング２１Ａとリアケーシング２１Ｂとの間に軸受３２，３３等を介して回転可能に支持されている。また、回転軸２２は、フロントケーシング２１Ａから中心軸方向に突出する突出端２２Ａが形成されており、この突出端２２Ａ側が、例えば、エンジン等の図示しない原動機によって回転駆動される。シリンダブロック２３は、回転軸２２の外周側にスプライン結合されており、回転軸２２と共に一体となって回転する。そして、シリンダブロック２３は、両端面のうちフロントケーシング２１Ａ側の一端が後述の斜板３４に対向して配置され、両端面のうちリアケーシング２１Ｂ側の他端は後述の弁板３５に摺接する。

シリンダブロック２３は、内部に各ピストン２５を包含する上述の複数のシリンダ２４を有しており、これらの各シリンダ２４は、回転軸２２を中心としてシリンダブロック２３の中心軸周りに一定の間隔をおいて離間され、シリンダブロック２３の中心軸方向、すなわち回転軸２２の軸方向に対して平行に伸長するように配置されている。そして、各シリンダ２４の一端には、後述の弁板３５を介してリアケーシング２１Ｂの給排通路３１Ａ，３１Ｂに対して間欠的に連通又は遮断されるシリンダポート２４Ａが形成されている。

また、斜板式液圧回転機械１０１は、各ピストン２５の突出端部に揺動自在にそれぞれ装着され、シリンダブロック２３と共に回転する複数のシュー４１と、シリンダブロック２３と対向するようにケーシング２１のうちフロントケーシング２１Ａ側に傾転可能に設けられ、シリンダブロック２３と対向する面に各シュー４１が摺動する斜板３４と、リテーナガイド４２Ａを介して各シュー４１を各ピストン２５の押し付け力によって斜板３４側にそれぞれ押し付けた状態で保持し、斜板３４に対する各シュー４１の摺接状態を安定させるリテーナ４２と、フロントケーシング２１Ａに設けられ、斜板３４を揺動可能に支持するクレイドル４３と、ケーシング２１のうちリアケーシング２１Ｂ側に配置され、リアケーシング２１Ｂとシリンダブロック２３との間に設けられた弁板３５と、斜板３４を傾転駆動する傾転アクチュエータ（図示せず）とを備えている。

斜板３４は、クレイドル４３によって傾転可能に支持される斜板本体３４Ａと、回転軸２２を挿通する軸挿通穴３４Ｂとから成っており、斜板３４の表面側には、各シュー４１を摺動可能に案内する摺動面となる平滑面が形成されている。また、斜板３４は、シュー４１の母材よりも硬質な金属材料である母材、例えば、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）又は軸受鋼（ＳＵＪ２）等の鉄系金属材料から成る母材を用いて形成されている。そして、斜板３４の平滑面は、母材の表面側に硬化処理を含めた仕上げ加工が施されて、凹凸の少ない滑らかな面が形成されている。なお、軸挿通穴３４Ｂの大きさは、回転軸２２を挿通した状態において回転軸２２が斜板３４の傾転動作の妨げとならないように設定されている。

クレイドル４３は、斜板３４の裏面側に配置され、ケーシング２１のフロントケーシング２１Ａに固定されている。また、クレイドル４３には、回転軸２２を挟んで左右あるいは上下に離間した一対の傾転摺動面が設けられており、この傾転摺動面は、斜板３４を傾転可能に支持するように凹湾曲状の円弧面に形成されている。そして、斜板本体３４Ａがフロントケーシング２１Ａ側にクレイドル４３の傾転摺動面を介して傾転可能に取り付けられている。なお、傾転アクチュエータは、外部から傾転制御圧が給排されることにより、この傾転制御圧に応じて斜板３４の傾転角を可変に制御している。

各シュー４１は、各ピストン２５からの押し付け力でリテーナ４２等を介して斜板３４の表面にそれぞれ押し付けられた状態で保持されている。弁板３５は、シリンダブロック２３の両端面のうちリアケーシング２１Ｂ側の端面に摺接し、シリンダブロック２３を回転軸２２と共に回転可能に支持している。また、弁板３５には、眉形状を有する一対の給排ポート３５Ａが形成されており、これらの給排ポート３５Ａは、リアケーシング２１Ｂの給排通路３１Ａ，３１Ｂに連通され、シリンダブロック２３が回転軸２２の周りに回転したときに各シリンダ２４のシリンダポート２４Ａに間欠的に連通するようになっている。

ここで、エンジン等の原動機によって回転軸２２を回転駆動させると、シリンダブロック２３が回転軸２２の周りに回転軸２２と一体となって一定方向へ回転する。このとき、斜板３４は、傾転アクチュエータによってフロントケーシング２１Ａに対して傾いているので、シリンダブロック２３のシリンダ２４内に収容されたピストン２５は、シリンダブロック２３の回転に伴ってシリンダ２４内を上死点から下死点へ向けて摺動する吸入工程と、シリンダ２４内を下死点から上死点へ向けて摺動する吐出工程とを繰り返す。

したがって、ピストン２５の吸入工程では、例えば、給排通路３１Ｂからシリンダ２４内に作動油が吸込まれ、ピストン２５の吐出工程では、シリンダ２４内から給排通路３１Ａへ作動油が高圧の圧油として吐出される。なお、回転軸２２の軸方向に対する斜板３４の傾転角に応じてピストン２５のストローク長が増減されるので、傾転アクチュエータが斜板３４の傾転角を制御することにより、シリンダ２４内における作動油の吸入量及び吐出量が調整される。

図３は本発明の第１実施形態に係るピストン２５及びシュー４１の基本構成を示す図である。

図３に示すように、ピストン２５には、軸方向の一端側（突出端側）に位置する球形凹部２５Ａと、当該ピストン２５の軸方向の他端側から一端側の球形凹部２５Ａ内に向けて軸方向に延びる内孔としての通油孔２５Ｂとが設けられている。そして、ピストン２５の球形凹部２５Ａには、シュー４１が取り付けられている。また、ピストン２５の通油孔２５Ｂは、シリンダ２４内に流入した作動油の一部をシュー４１側に向けて潤滑用の油液（潤滑油）として供給するものである。

シュー４１は、リテーナ４２の挿通穴よりも大径な円板状に形成され、斜板３４の平滑面上に摺接する摺接部としての円板状の台座部４１Ａと、この台座部４１Ａよりも小径となって当該台座部４１Ａに一体形成され、リテーナ４２の挿通穴内に挿入される円形の段差部４１Ｂと、この段差部４１Ｂと共にリテーナ４２の挿通穴内に挿通され、ピストン２５の突出端側の球形凹部２５Ａに収容されて揺動可能に取り付けられる球面継手としての球形部４１Ｃとから少なくとも構成されている。

これらのシュー４１の台座部４１Ａ、段差部４１Ｂ、及び球形部４１Ｃは、例えば、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）又はクロム・モリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）等の鉄系金属材料から成る母材を用いて一体的に形成されている。そして、シュー４１の台座部４１Ａのうち斜板３４の平滑面との摺接部は、静圧軸受を形成するための静圧ポケット５１が設けられている。さらに、静圧ポケット５１の周囲には、斜板３４の平滑面に静圧軸受となって摺接し、後述の供給孔４１Ｄから供給された作動油を斜板３４との間でシールする円環状のシールランド部５２が設けられている。このシールランド部５２は、後述の内側ランド部５３（図４参照）を取り囲むことにより、作動油が外部へ漏出するのを抑えるものである。

一方、シュー４１内には、球形部４１Ｃ側から台座部４１Ａの静圧ポケット５１と連通するように略直線状に延びる作動油の油路としての前述の供給孔４１Ｄが穿設されている。この供給孔４１Ｄは、シリンダ２４内に流入した作動油の一部がピストン２５の通油孔２５Ｂ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４１の台座部４１Ａ（正確には静圧ポケット５１）と斜板３４の平滑面との間に供給するものである。

シュー４１の台座部４１Ａは、ピストン２５からの押し付け力（油圧力）でリテーナ４２等を介して斜板３４の平滑面に押し付けられた状態で保持される。そして、各シュー４１は、この状態で回転軸２２、シリンダブロック２３、及びピストン２５が斜板３４に対して同軸上で相対的に回転することにより、回転軸２２を中心としたリング状軌跡を描くように斜板３４の平滑面上を摺動する。

このとき、ピストン２５の通油孔２５Ｂとシュー４１の供給孔４１Ｄを通って供給された作動油の圧力が静圧ポケット５１全体に伝達し、ピストン２５からの押し付け力と均一に釣り合うことにより、適正な厚みの油膜がシュー４１の摺動面と斜板３４の平滑面との間に形成され、斜板３４の平滑面上におけるシュー４１の摺動を円滑に行うことができる。

図４は本発明の第１実施形態に係るシュー４１の構成を示す図である。なお、同図は、本発明の内容を分かり易くするために、図３に示すシュー４１をより拡大して図示している。

図４に示すように、シュー４１は、シールランド部５２の径方向内側に当該シールランド部５２と離隔して設けられ、斜板３４の平滑面とシュー４１との間に作動油による油圧反力を発生させてシールランド部５２の面圧を緩和する円環状の内側ランド部５３を含んでいる。この内側ランド部５３は、例えば、シュー４１の台座部４１Ａよりも軟質な銅合金等の金属材料を用いて形成されている。

静圧ポケット５１は、内側ランド部５３の内周側に形成された凹部から成り、シュー４１の供給孔４１Ｄと連通してシュー４１の摺動面と斜板３４の平滑面との間に作動油を貯留する円形状の内周側静圧ポケット５１Ａと、内側ランド部５３の外周側に形成された凹部から成り、シュー４１の摺動面と斜板３４の平滑面との間に作動油を貯留する円環状の外周側静圧ポケット５１Ｂとから構成されている。

このような構成のシュー４１の摺動面においては、シールランド部５２以外に内側ランド部５３でも油膜のせん断による動圧が発生することにより、斜板３４の平滑面上で摺動するシュー４１の動作の安定性を高めることができる。そして、静圧ポケット５１は、内側ランド部５３によって内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂに分断されるので、シュー４１が静圧軸受として機能するためには、静圧ポケット５１内は同等の圧力に保たれる必要がある。

ここで、仮に従来技術の構成を本発明に適用した場合には、内側ランド部５３を径方向に沿って切り欠くことで、当該内側ランド部５３に内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する溝部を設け、この溝部によって作動油の流路を形成して静圧ポケット５１の内部の圧力を一定にすることが行われる。しかしながら、内側ランド部５３のうち溝部を設けた場所のみ斜板３４の平滑面との隙間が大きくなることから、シュー４１の向きによって摺動特性が変化する可能性がある。特に、摺動時に上述した切り欠かれた部分が、斜板との接触面に嵌り込むことにより、集中的に切り欠かれた部分が斜板と接触した状態で摺動し、結果として切り欠かれた部分の偏摩耗が進行する可能性がある。

そこで、本発明の第１実施形態は、シュー４１の内部に穿設され、作動油を外周側静圧ポケット５１Ｂへ導く導入油路を設けている。この導入油路は、例えば図４に示すように、内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する連通孔５４から構成されている。なお、本発明の第１実施形態では、図４の右図において、内周側静圧ポケット５１Ａに存在する連通孔５４の一端、外周側静圧ポケット５１Ｂに存在する連通孔５４の他端、及びシュー４１の供給孔４１Ｄの出口が内側ランド部５３の径方向に一直線に並んで配置されている。

このように構成した本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１によれば、シュー４１の内側ランド部５３を径方向に沿って切り欠くことなく、内側ランド部５３の内周側と外周側にそれぞれ位置する内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する連通孔５４を、シュー４１の内部を経由して穿設するようにしたので、ピストン２５の通油孔２５Ｂとシュー４１の供給孔４１Ｄから供給された潤滑用の油液としての作動油の圧力を静圧ポケット５１全体に伝達することができる。また、シュー４１がどの方向を向いていても均等に動圧が発生するため、シュー４１が斜板３４の平滑面から安定して浮上し易くなる。これにより、シュー４１の摺動面の偏摩耗を抑制できるので、高い信頼性を得ることができる。

特に、本発明の第１実施形態では、ピストン２５の通油孔２５Ｂとシュー４１の供給孔４１Ｄからの作動油が外周側静圧ポケット５１Ｂへ供給されるまでに内周側静圧ポケット５１Ａを必ず経由することになるので、作動油の圧力によるシュー４１の動作の応答性を遅らせることができる。その結果、ピストン２５の伸縮動作に伴って通油孔２５Ｂ内の圧力が変動しても、外周側静圧ポケット５１Ｂ内の圧力は一定に保たれるので、シュー４１が斜板３４の平滑面上を安定して摺動することができる。

また、本発明の第１実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１では、内周側静圧ポケット５１Ａのうち供給孔４１Ｄの出口とは別の１箇所と外周側静圧ポケット５１Ｂの一箇所とを連通孔５４で接続するだけでよいので、シュー４１に内側ランド部５３が設けられた後であっても、ドリル等を使用して外周側静圧ポケット５１Ｂへの作動油の油路を容易に形成することができる。これにより、シュー４１を効率良く製造できるので、斜板式液圧回転機械１０１の製造コストの削減に十分に貢献することができる。

＜変形例１＞
図５は本発明の第１実施形態に係るシュー４１の変形例１の構成を示す図である。

本発明の第１実施形態は、図４に示すように、内周側静圧ポケット５１Ａのうち供給孔４１Ｄの出口とは別の１箇所から連通孔５４を穿設したのに対して、この変形例は、図５に示すように、内周側静圧ポケット５１Ａのうち供給孔４１Ｄの出口と同じ箇所から連通孔５４を穿設するように構成されている。このように構成しても、上述した本発明の第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例２＞
図６は本発明の第１実施形態に係るシュー４１の変形例２の構成を示す図である。

本発明の第１実施形態は、図４に示すように、シールランド部５２の径方向内側に当該シールランド部５２と離隔して円環状の内側ランド部５３を１つ設けたのに対して、この変形例は、図６に示すように、互いに直径が異なる複数（本変形例では、２つ）の内側ランド部５３Ａ，５３Ｂを設けて構成されている。これらの内側ランド部５３Ａ，５３Ｂは、互いに間隔を空けて位置するように、シールランド部５２と同心軸状に配置されている。

したがって、内側ランド部５３Ａの内周側には、円形状の第１の内周側静圧ポケット５１Ａ１が形成され、内側ランド部５３Ａ，５３Ｂの間には、円環状の第２の内周側静圧ポケット５１Ａ２が形成されている。そして、シュー４１の内部には、第１の内周側静圧ポケット５１Ａ１と第２の内周側静圧ポケット５１Ａ２とを連通する第１の連通孔５４Ａが穿設され、第２の内周側静圧ポケット５１Ａ２と外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する第２の連通孔５４Ｂが穿設されている。このように構成しても、上述した本発明の第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

［第２実施形態］
図７は本発明の第２実施形態に係るシュー４１の構成を示す図である。

本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、図４に示すように、作動油を外周側静圧ポケット５１Ｂへ導く導入油路が、内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する連通孔５４から構成されたのに対して、第２実施形態では、図７に示すように、導入油路は、シュー４１の供給孔４１Ｄの途中、例えば、球形部４１Ｃの一部分から外周側静圧ポケット５１Ｂへ分岐する分岐孔５５から構成されていることである。その他の第２実施形態の構成は、上述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このように構成した本発明の第２実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、ピストン２５の通油孔２５Ｂとシュー４１の供給孔４１Ｄからの作動油を、分岐孔５５を介して外周側静圧ポケット５１Ｂに直接供給できるので、作動油の圧力によるシュー４１の動作の応答性を高めることができる。これにより、作動油の圧力を静圧ポケット５１全体に迅速に伝達できるので、シュー４１が斜板３４の平滑面に対して傾いて方当たりするのを抑制でき、シュー４１の摩耗や焼き付き等の発生を防止することができる。

［第３実施形態］
図８は本発明の第３実施形態に係るシュー４１の構成を示す図である。

本発明の第３実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１は、第１実施形態の構成に加え、例えば図８に示すように、作動油を外周側静圧ポケット５１Ｂへ導く導入油路として、内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する連通孔５４を複数（例えば、３つ）設けて構成されている。これらの連通孔５４は、例えば、内側ランド部５３の周方向において等間隔（本実施例では、１２０°の間隔）で配置されている。その他の第３実施形態の構成は、上述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このように構成した本発明の第３実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、シュー４１の内部において、内周側静圧ポケット５１Ａと外周側静圧ポケット５１Ｂとを連通する複数の連通孔５４が穿設されているので、作動油が内周側静圧ポケット５１Ａから外周側静圧ポケット５１Ｂへ流通する面積が増大することにより、作動油の圧力を静圧ポケット５１全体に円滑に伝達することができる。これにより、シュー４１の摺動性能を向上させることができる。

［第４実施形態］
図９は本発明の第４実施形態に係るシュー４１の構成を示す図である。

本発明の第４実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１は、第１実施形態の構成に加え、例えば図９に示すように、静圧ポケット５１において油膜のせん断による動圧を発生させ易くしてシュー４１の動作の安定性をより高めるために、シールランド部５２の径方向外側に当該シールランド部５２と離隔して設けられた円環状の外側ランド部５６を備えている。そして、シュー４１の摺動面において、シールランド部５２と外側ランド部５６との間には、外周側静圧ポケット５１Ｂよりも大径な環状溝５７が形成される。

ところで、シュー４１の台座部４１Ａの外周側は、シュー４１が静圧軸受として安定して機能するように、シュー４１の摺動面と斜板３４の平滑面との間の圧力がケーシング２１内の圧力と一致するように設計されることが一般的である。本発明の第４実施形態では、シュー４１の台座部４１Ａに外側ランド部５６が設けられているので、シュー４１の摺動面と斜板３４の平滑面との間では、外側ランド部５６の外周側の圧力がケーシング２１内の圧力と同じになり、外側ランド部５６よりも内周側にあるシールランド部５２の外周側の圧力、すなわち、環状溝５７内の圧力がケーシング２１内の圧力よりも高くなることが予想される。

そこで、本発明の第４実施形態は、シュー４１の内部に穿設され、環状溝５７とケーシング２１内とを連通する連通孔５８を設けており、環状溝５７内の作動油をケーシング２１内へ導くようにしている。なお、本発明の第４実施形態では、図９の右図において、内周側静圧ポケット５１Ａに存在する連通孔５４の一端、外周側静圧ポケット５１Ｂに存在する連通孔５４の他端、環状溝５７に存在する連通孔５８の一端、及びシュー４１の供給孔４１Ｄの出口が内側ランド部５３の径方向に一直線に並んで配置されている。その他の第４実施形態の構成は、上述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

上述のように構成した本発明の第４実施形態に係る斜板式液圧回転機械１０１によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、シュー４１の内部に環状溝５７とケーシング２１内とを連通する連通孔５８が穿設されているので、環状溝５７内の作動油をケーシング２１内へ逃がすことができる。これにより、環状溝５７内の圧力をケーシング２１内の圧力と一致させることができ、シュー４１の摺動動作に対して優れた安定性を確保することができる。

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

本実施形態では、図３に示すように、ピストン２５には、軸方向の突出端側に位置する球形凹部２５Ａが設けられ、シュー４１は、台座部４１Ａ及び段差部４１Ｂの他、球面継手としての球形部４１Ｃ等から構成された場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、シュー４１は、球形部４１Ｃの代わりに、ピストン２５の球形凹部２５Ａと同様の球形凹部４１Ｅを含み、ピストン２５には、球形凹部２５Ａの代わりに、シュー４１の球形凹部４１Ｅに収容される球面継手としての球形部２５Ｃが設けられてもよい。

２１…ケーシング、２１Ａ…フロントケーシング、２１Ｂ…リアケーシング、２２…回転軸、２２Ａ…突出端、２３…シリンダブロック、２４…シリンダ、２４Ａ…シリンダポート、２５…ピストン、２５Ａ…球形凹部、２５Ｂ…通油孔、２５Ｃ…球形部（球面継手）
３１Ａ，３１Ｂ…給排通路、３２，３３…軸受、３４…斜板、３４Ａ…斜板本体、３４Ｂ…軸挿通穴、３５…弁板、３５Ａ…給排ポート、４１…シュー、４１Ａ…台座部、４１Ｂ…段差部、４１Ｃ…球形部（球面継手）、４１Ｄ…供給孔、４１Ｅ…球形凹部、４２…リテーナ、４２Ａ…リテーナガイド、４３…クレイドル
５１…静圧ポケット、５１Ａ…内周側静圧ポケット、５１Ａ１…第１の内周側静圧ポケット、５１Ａ２…第２の内周側静圧ポケット、５１Ｂ…外周側静圧ポケット、５２…シールランド部、５３，５３Ａ，５３Ｂ…内側ランド部、５４…連通孔（導入油路）、５４Ａ…第１の連通孔（導入油路）、５４Ｂ…第２の連通孔（導入油路）、５５…分岐孔（導入油路）、５６…外側ランド部、５７…環状溝、５８…連通孔、１００…油圧ショベル（建設機械）、１０１…斜板式液圧回転機械

Claims

中空なケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、前記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、前記回転軸の周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記各シリンダ内に往復動可能に挿嵌され、軸方向の一端側が前記シリンダから突出した複数のピストンと、前記複数のピストンの突出端部に球面継手を介して揺動自在にそれぞれ装着された複数のシューと、前記シリンダブロックと対向するように前記ケーシング内に設けられ、前記シリンダブロックと対向する面に前記各シューが摺動する摺動面が形成された斜板とを備え、
前記各ピストンには、軸方向の他端側から一端側へ向けて軸方向に通油孔が穿設されると共に、前記各シューには、前記通油孔から前記斜板の摺動面と前記各シューとの間に潤滑用の油液を供給する供給孔が穿設され、前記シリンダブロックと前記斜板とが同軸上で相対的に回転することにより、前記各シューが前記斜板の摺動面上を摺動するように構成された斜板式液圧回転機械において、
前記各シューは、
前記供給孔と連通して前記潤滑用の油液が供給される静圧ポケットと、
前記静圧ポケットの周囲に設けられ、前記斜板の摺動面に静圧軸受となって摺接し、前記供給孔から供給された前記潤滑用の油液を前記斜板と前記静圧ポケットとの間でシールする円環状のシールランド部と、
前記シールランド部の径方向内側に当該シールランド部と離隔して設けられ、前記斜板の摺動面と前記各シューとの間に前記潤滑用の油液による油圧反力を発生させて前記シールランド部の面圧を緩和する円環状の内側ランド部と、を含み、
前記静圧ポケットは、前記内側ランド部によって、
前記内側ランド部の内周側に形成された凹部から成り、前記供給孔と連通して前記潤滑用の油液を貯留する内周側静圧ポケットと、
前記内側ランド部の外周側であって前記内側ランド部と前記シールランド部との間に形成された凹部から成り、かつ前記潤滑用の油液を貯留する円環状の外周側静圧ポケットと、に分断されており、
前記シューは、
前記シューの内部に穿設されかつ前記内周側静圧ポケットと前記外周側静圧ポケットとを連通する連通孔からなり、前記シューの内部を経由することで前記内側ランド部を切り欠くことなく前記潤滑用の油液を前記外周側静圧ポケットへ導く導入油路とを含むことを特徴とする斜板式液圧回転機械。