JPH0560058A - 斜板型液圧回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンシューと斜板，ピストンとの摺接面
の摩耗を防止し、斜板型液圧回転機の寿命を延ばす。 【構成】 鉄系金属で形成されたピストンシュー３１に
おいて、ピストン４０の凹球面部４０Ａに揺動自在に連
結される球面継手部３１Ａと、斜板３９の摺接面３９Ａ
に摺接するシールランド３３が形成されたディスク部３
１Ｂとの表面に浸硫窒化処理を施す。これにより、なじ
み性のよい表面層３５，３７およびその内側に耐摩耗性
の高い窒化層３６，３８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜板型液圧ポンプ，モ
ータ等に用いられる斜板型液圧回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、斜板型液圧回転機はシリンダ内
でピストンを往復動させるため、該ピストンの先端側に
摺動部材としてのピストンシューを揺動自在に設け、シ
リンダブロックの軸線に対して傾斜した斜板の上を該シ
リンダブロックと共にピストンシューが摺動するように
構成している。そこで、図５ないし図７に従来技術によ
るこの種の斜板型液圧モータを示す。

【０００３】図中、１はケーシングを示し、該ケーシン
グ１は軸方向一側が閉塞した筒体状の本体ケーシング１
Ａと、該本体ケーシング１Ａの軸方向他側に固着された
リアケーシング１Ｂとからなっており、該本体ケーシン
グ１Ａの軸方向一側内側には本体ケーシング１Ａの軸線
に対して傾斜した摺接面２Ａを有する鉄系金属により形
成された斜板２が固着されている。３は該斜板２と対向
するようにリアケーシング１Ｂの内面に固着された弁板
を示し、該弁板３には一対の眉形ポート４，５が形成さ
れており、該眉形ポート４，５はリアケーシング１Ｂに
形成した給排通路（図示せず）と連通している。

【０００４】６は前記斜板２と弁板３を貫通した状態で
ケーシング１に軸受７，８を介して設けられた回転軸、
９は該回転軸６に嵌着されたシリンダブロックを示し、
該シリンダブロック９は前記弁板３と摺接しつつ回転す
るようになっている。１０，１０，…は前記斜板２に対
向してシリンダブロック９の軸方向に穿設された複数の
シリンダを示し、該各シリンダ１０は連通路１１，１
１，…を介して弁板３の眉形ポート４，５とそれぞれ連
通するようになっている。

【０００５】１２，１２，…は前記シリンダ１０，１
０，…内に摺動可能に設けられたピストンを示し、該各
ピストン１２は先端側に凹球面部１２Ａが形成されてい
る。また、各ピストン１２の軸方向には該凹球面部１２
Ａの底部中央に開口する油室１３、該油室１３に連通す
る小径油路１４および該小径油路１４に連通する大径油
路１５がそれぞれ形成されている。

【０００６】１６，１６，…は前記ピストン１２の先端
側に揺動自在に連結された摺動部材としてのピストンシ
ューを示し、該各ピストンシュー１６は鉄系金属により
形成され、ピストン１２の凹球面部１２Ａに嵌合する球
面継手部１６Ａと、後述するシールランド１８が斜板２
の摺接面２Ａ上を摺動するディスク部１６Ｂとが一体に
形成されている。そして、該ディスク部１６Ｂの端面に
は中央に位置して円皿状の静圧ポケット１７が凹設さ
れ、その外周側は前記斜板２と摺接する円環状の部分が
シールランド１８となっている。また、ピストンシュー
１６の軸方向には、前記静圧ポケット１７に連通し、シ
リンダ１０内の圧油を静圧ポケット１７内に導くための
油通孔１９が穿設されている。ここで、前記シールラン
ド１８はディスク部１６Ｂの端面側に銅合金を鋳込みや
焼結により一体化して形成されている。そして、上述の
如く形成される各ピストンシュー１６は、シリンダブロ
ック９の回転に伴なって斜板２の摺接面２Ａ上を摺動す
るように、ピストンシュー押え板２０によって斜板２に
当接されている。

【０００７】従来技術による斜板型液圧モータは、上述
の如く構成されるが、次にその作動について説明する。

【０００８】図示しない液圧ポンプから吐出された圧油
はリアケーシング１Ｂに設けられた供給通路、弁板３の
一方の眉形ポート４、シリンダブロック９の連通路１１
を順次介してシリンダ１０内に供給される。これによ
り、シリンダ１０内に供給された圧油の液圧はピストン
１２をシリンダ１０内から伸長させる方向に作用し、ピ
ストン１２を軸方向に押動せしめる結果、ピストンシュ
ー１６は斜板２に押付けられる。そして、斜板２はピス
トン１２の軸線に対して傾斜しているから、ピストンシ
ュー１６は摺接面２Ａ上を摺動し、押付け力の反力によ
ってピストン１２はシリンダブロック９を回転させ、該
シリンダブロック９と共に回転軸６が回転する。

【０００９】上述の如くシリンダブロック９が回転して
各連通路１１が一側の眉形ポート４と連通し、各シリン
ダ１０内に圧油が供給されてピストン１２がシリンダ１
０内から伸長する供給行程では、ピストン１２が回転軸
６に回転力を与える。一方、シリンダブロック９の回転
に伴なって各連通路１１が他側の眉形ポート５と連通
し、ピストン１２がシリンダ１０内に進入する排出行程
ではピストン１２がシリンダ１０内の油液を連通路１
１，眉形ポート５を順次介して排出通路側に排出するよ
うになる。

【００１０】また、上述したモータ作動中、各ピストン
シュー１６に設けた静圧ポケット１７内には、シリンダ
１０内の圧油がそれぞれ大径油路１５，小径油路１４，
油室１３，油通孔１９を順次介して導入されており、当
該圧油の液圧によって斜板２の摺接面２Ａと各ピストン
シュー１６との間には適正な油膜が形成され、両者間の
摩擦損失を低減するようになっている。

【００１１】次に、図７に基づいて、ピストンの先端に
球面継手部を形成し、ピストンシューには該球面継手部
に揺動自在に連結する凹球面部を形成した他の従来技術
について説明する。

【００１２】図中、２１は前記シリンダ１０内に摺動可
能に設けられたピストン（一本のみ図示）を示し、該ピ
ストン２１は先端側に球面継手部２１Ａが形成されてい
る。また、ピストン２１の軸方向には該球面継手部２１
Ａの底部中央に開口する油室２２、該油室２２に連通す
る小径油路２３および該小径油路２３に連通する大径油
路２４がそれぞれ形成されている。

【００１３】２５は前記ピストン２１の先端側に揺動自
在に連結された摺動部材としてのピストンシューを示
し、該各ピストンシュー２５は銅合金により形成され、
ピストン２１の球面継手部２１Ａに嵌合する凹球面部２
５Ａと、ディスク部２５Ｂとが一体に形成されている。
そして、該ディスク部２５Ｂの端面には中央に位置して
円皿状の静圧ポケット２６が凹設され、その外周側は前
記斜板２と摺接する円環状の部分はシールランド２７と
なっている。また、ピストンシュー２５の軸方向には、
前記静圧ポケット２６に連通し、シリンダ１０内の圧油
を静圧ポケット２６内に導くための油通孔２８が穿設さ
れている。

【００１４】このように構成される他の従来技術におい
ても、各ピストンシュー２５に設けた静圧ポケット２６
内には、シリンダ１０内の圧油がそれぞれ大径油路２
４，小径油路２３，油室２２，油通孔２８を順次介して
導入されており、当該圧油の液圧によって斜板２の摺接
面２Ａと各ピストンシュー２５との間には適正な油膜が
形成され、両者間の摩擦損失を低減するようになってい
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術のように、ピストンシュー１６のように鉄系金属
に銅合金を鋳込むことによりシールランド１８を形成す
る場合には、鋳込み時に使用されるフラックスが銅合金
と置換されずに残り、シールランド１８の表面にピンホ
ールが形成されることがある。そして、このピンホール
により斜板２の摺接面２Ａとの間に摩耗が発生し、静圧
ポケット１７内の圧油が洩れ、斜板２の摺接面２Ａとピ
ストンシュー１６とにガタが生じ、焼き付きを発生し易
くなり、斜板型液圧回転機の寿命を短くするという問題
がある。

【００１６】また、ピストンシュー１６のディスク部１
６Ｂ端面に銅合金を焼結することによりシールランド１
８を形成する場合では、溶着面に剥離が発生し易く、こ
の場合でも、シールランド１８と摺接面２Ａとの間に摩
耗が発生するという問題がある。

【００１７】さらに、他の従来技術によるピストンシュ
ー２５においては、ピストンシュー２５は銅合金で形成
されているから、凹球面部２５Ａとピストン２１の球面
継手部２１Ａとの間に摩耗が発生し、ピストン２１とピ
ストンシュー２５のガタが大きくなり、ピストン２１と
ピストンシュー２５との軸方向の引抜き力が低下し、斜
板２の摺接面２Ａの摺動抵抗が大きくなり、斜板型液圧
回転機の効率を低下させるという問題がある。

【００１８】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、本発明は摺動部材としてのピストンシュ
ーと斜板の摺接面との間、およびピストンシューとピス
トンとの間の摩耗を防止することができ、寿命や信頼性
を向上できるようにした斜板型液圧回転機を提供するこ
とを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用する構成の特徴は、各摺動部材を
鉄系金属により形成し、該各摺動部材にはピストンおよ
び斜板との摺接部に、なじみ性の良い多孔質の硫化鉄に
よって形成された表面層と、該表面層の内側に形成さ
れ、耐摩耗性の高い窒化層とを設けたことにある。

【００２０】

【作用】上記構成により、摺動部材の摺接部は表面層が
ピストンおよび斜板よりも軟らかく、内側の窒化層が高
い硬度を有するようになり、表面層は窒化層で内側から
バックアップされるように補強され、斜板およびピスト
ンとの摺接部位に適合した形状に変形できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、前述した従来技術の構成要素と同
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。

【００２２】図中、３１は本実施例による摺動部材とし
てのピストンシュー（１個のみ図示）を示し、該ピスト
ンシュー３１は従来技術のピストンシュー１６とほぼ同
様に鉄系金属により形成され、後述するピストン４０の
凹球面部４０Ａに嵌合する球面継手部３１Ａと、ディス
ク部３１Ｂとが一体に形成されている。そして、該ディ
スク部３１Ｂの端面には中央に位置して円皿状の静圧ポ
ケット３２が凹設され、その外周側は後述する斜板３９
と摺接する円環状の部分はシールランド３３となり、ピ
ストンシュー３１の軸方向には、前記静圧ポケット３２
に連通し、シリンダ１０内の圧油を静圧ポケット３２内
に導くための油通孔３４が穿設されている。

【００２３】３５は球面継手部３１Ａの摺接部表面に浸
硫窒化処理を施すことにより形成された表面層を示し、
該表面層３５は硫化鉄（ＦｅＳ₂＋ＦｅＳ）からなり、
ピストン４０の凹球面部４０Ａに対してなじみ性の良い
多孔質構造に形成される。

【００２４】３６は球面継手部３１Ａの表面層３５の内
側に位置して形成された窒化層を示し、該窒化層３６は
球面継手部３１Ａに浸硫窒化処理を施すことにより耐摩
耗性の高い窒化層（γ´・Ｆｅ₄Ｎ）となる。

【００２５】３７はシールランド３３の摺接部表面に浸
硫窒化処理を施すことにより形成された表面層を示し、
該表面層３７は硫化鉄（ＦｅＳ₂＋ＦｅＳ）からなり、
後述する斜板３９の摺接面３９Ａに対してなじみ性の良
い多孔質構造に形成されている。

【００２６】３８は表面層３７の内側に位置して形成さ
れた窒化層を示し、該窒化層３８はシールランド３３に
浸硫窒化処理を施すことにより形成され、耐摩耗性の高
い窒化層（γ´・Ｆｅ₄Ｎ）として形成されている。

【００２７】このように、ピストンシュー３１に形成さ
れた表面層３５，３７および窒化層３６，３８の硬度は
図３に示すように、窒化層３６，３８では硬度が高くな
り、表面層３５，３７では硬度は低くなる。なお、図
１，図２中では、表面層３５，３７および窒化層３６，
３８を比較的厚肉に示しているが、実際には各層３５〜
３８の厚さは数μｍ単位の厚さとなる。

【００２８】３９は鉄系金属で形成された斜板を示し、
該斜板３９は前述した従来技術の斜板２とほぼ同様に構
成されているものの、該斜板３９はピストンシュー３１
との摺接面３９Ａに軟窒化処理を施すことによって、そ
の表面層がε・Ｆｅ_2-3Ｎ＋γ´・Ｆｅ₄Ｎ＋Ｆｅ₃Ｏ₄と
なって形成されている。

【００２９】４０はシリンダブロック９のシリンダ１０
内を摺動するように設けられ、鉄系金属で形成されたピ
ストンを示し、該ピストン４０は前述した従来技術のピ
ストン１２と同様に先端側に形成された凹球面部４０Ａ
と、軸方向には該凹球面部４０Ａの底部中央に開口する
ように形成された油室４１と、該油室４１に連通する小
径油路４２と、該小径油路４２に連通する大径油路４３
とから構成されているものの、該ピストン４０は凹球面
部４０Ａ表面が斜板３９の摺接面３９Ａと同様に軟窒化
処理され、その表面層はε・Ｆｅ_2-3Ｎ＋γ´・Ｆｅ₄Ｎ
＋Ｆｅ₃Ｏ₄ となっている。

【００３０】本実施例による斜板型液圧モータは上述の
如き構成を有するもので、その基本的作動については従
来技術によるものと格別差異はない。

【００３１】然るに、本実施例では、ピストンシュー３
１の球面継手部３１Ａとシールランド３３の摺動面に浸
硫窒化処理を施して、表面層３５，３７および窒化層３
６，３８を形成するようにしたから、前記表面層３５，
３７の硬度は、鉄系金属で形成された斜板３９の摺接面
３９Ａおよびピストン４０の凹球面部４０Ａの軟窒化処
理を施した表面層よりも軟らくなり、斜板３９の摺接面
３９Ａおよびピストン４０の凹球面部４０Ａに対してな
じみ性を良くすることができる。さらに、窒化層３６，
３８は硬度が高く形成されているから、表面層３５，３
７を窒化層３６，３８によって内側からバックアップす
るように補強でき、表面層３５，３７を摺接面３９Ａお
よび凹球面部４０Ａに対して適合され、耐摩耗性をより
向上できる。

【００３２】従って、ピストンシュー３１の球面継手部
３１Ａ，シールランド３３とピストン４０の凹球面部４
０Ａ，斜板３９の摺接面３９Ａとの間でかじりや焼き付
きが発生するのを確実に防止でき、両者の摺接部の摩耗
を抑えることができる。そして、斜板型液圧モータの寿
命を効果的に延ばすことができる。

【００３３】また、表面層３５，３７および窒化層３
６，３８は、浸硫窒化処理を行なうことにより形成して
いるから、従来技術のように鉄系金属で形成されたピス
トンシューの接触面に銅合金の鋳込みまたは焼結を行う
ことにより発生していた表面処理の不良をなくすことが
でき、接触面の摩耗の進行を抑えることができる。

【００３４】さらに、鉄系金属でピストンシュー３１を
形成することにより、シールランド３３が形成されるデ
ィスク部３１Ｂの剛性を高くすることができ、該ディス
ク部３１Ｂの厚さを、従来技術のように銅合金を鋳込み
または焼結したものに比べて薄くすることも可能であ
り、斜板型液圧モータの全長を短く構成することができ
る。また、ピストンシュー３１のコスト低減を図ること
ができる。

【００３５】なお、前記実施例では、斜板型液圧回転機
を斜板型油圧モータとして用いた場合を例に挙げて説明
したが、本発明は斜板型油圧モータに限るものでなく、
斜板型油圧ポンプ等に用いてもよい。一方、斜板の傾転
角を可変とした容量可変式の液圧回転機としてもよい。

【００３６】また、前記実施例ではピストンシュー３１
に静圧ポケット３２を設けた場合について説明したが、
静圧ポケットのないピストンシューに用いてもよい。

【００３７】さらに、前記実施例では、ピストンシュー
３１に球面継手部３１Ａを形成し、ピストン４０の先端
側に該球面継手部３１Ａに連結される凹球面部４０Ａを
形成するものについて述べたが、本発明はこれに限ら
ず、図４に示す変形例の如く、鉄系金属で形成したピス
トンシュー２５´には凹球面部２５Ａ´を形成し、ピス
トン２１´の先端側には前記凹球面部２５Ａ´に連結す
る球面継手部２１Ａ´を形成するようにして、前記ピス
トンシュー２５´の凹球面部２５Ａ´およびシールラン
ド２７´の摺接面には、前記実施例と同様の浸硫窒化処
理を施して、表面層３５´（３７´），窒化層３６´
（３８´）を形成するようにしても、前記実施例と同様
の作用効果を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、摺
動部材の斜板およびピストンとの摺接面に浸硫窒化処理
を施し、その表面にはなじみ性の高い多孔質の硫化鉄か
らなる表面層で形成し、その内側には耐摩耗性の高い窒
化層で形成するようにしたから、摺動部材が斜板および
ピストンに対して摺動するときにかじりや焼き付き等が
発生するのを確実に防止することができ、斜板型液圧回
転機の寿命を効果的に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるピストンとピストンシュ
ーとの組付け状態を示す要部縦断面図である。

【図２】ピストンシューの拡大縦断面図である。

【図３】ピストンシューの表面を浸硫窒化処理した状態
を示す表面構造の説明図である。

【図４】本発明の変形例によるピストンとピストンシュ
ーとの組付け状態を示す要部縦断面図である。

【図５】従来技術による斜板型油圧モータの縦断面図で
ある。

【図６】図５中のピストンとピストンシューとの組付け
状態を示す要部縦断面図である。

【図７】他の従来技術によるピストンとピストンシュー
との組付け状態を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ６ 回転軸 ９ シリンダブロック １０ シリンダ ３１，２５´ ピストンシュー（摺動部材） ３５，３７，３５´，３７´ 表面層 ３６，３８，３６´，３８´ 窒化層 ３９ 斜板 ３９Ａ 摺接面 ４０，２１´ ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板が設けられたケーシングと、該ケー
   シングに回転軸を介して設けられ、前記斜板と対向して
   回転するシリンダブロックと、該シリンダブロックに穿
   設した複数のシリンダ内に摺動可能に設けられた複数の
   ピストンと、該各ピストンの先端側に揺動自在に設けら
   れ、前記シリンダブロックの回転に伴って前記斜板上を
   摺動する摺動部材とからなる斜板型液圧回転機におい
   て、前記各摺動部材を鉄系金属により形成し、該各摺動
   部材には前記ピストンおよび斜板との摺接部に、なじみ
   性の良い多孔質の硫化鉄によって形成された表面層と、
   該表面層の内側に形成され、耐摩耗性の高い窒化層とを
   設けたことを特徴とする斜板型液圧回転機。