JPH06330849A - 可変容量型斜板式液圧機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧時に低速から高速までの広い回転数範囲
に対して良好な摺動状態、すなわち、低漏れで低損失ト
ルクの摺動を可能とする構造簡単で製作容易、しかも安
価なスリッパ軸受を有する可変容量型斜板式液圧機械を
提供すること。 【構成】 可変容量型斜板式液圧機械において、該機械
のスリッパ軸受の底面のシ−ルランド部分（２１）に、
所定の表面形状及び断面形状を有し互いに独立な溝部
（２３）を複数個設ける構成にしたこと。 【効果】 前記溝部における動圧軸受効果及びクサビ作
用によって前記摺動は流体潤滑状態になるため、摺動部
の損失動力を低減できると共に、金属接触を防止する。
この結果、運転条件が高圧で、しかも回転速度が低速か
ら高速まで変化した場合でも、低漏れで、且つ起動特性
の良好な可変容量型斜板式アキシァルピストンポンプ・
モ−タを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高圧で、しかも低速から
高速までの広範囲な回転速度条件下で運転可能な可変容
量型斜板式液圧機械のスリッパ軸受（静圧スラスト軸
受）構造及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】作動流体を動力伝達の媒体とする液圧シ
ステムでは、より一層の高性能化、省エネ化、高機能化
及び高信頼性化のために、システムの高動力密度化及び
電子化が図られつつある。特にシステム構成機器の心臓
部となる油圧ポンプ／モ−タの高動力密度化のために
は、高圧化及び高速化が必要不可欠となる。油圧ポンプ
／モ−タを高圧化した場合に、前記の目標を実現するた
めの課題としては、各摺動部における漏れと摩擦に基づ
く損失動力の最小化が重要となる。特に、油圧ポンプ／
モ−タにおける代表的な摺動部は３カ所（（ａ）斜板−
スリッパ間、（ｂ）シリンダブロック−弁板間、（ｃ）
シリンダブロックボア内壁−ピストン間）であり、この
摺動部における摺動特性の良否が、ポンプ／モ−タ自体
の性能、たとえば、容積効率及び機械効率の良否に対し
て支配的な影響を及ぼす。

【０００３】この課題に対応するため、従来、例えば可
変容量型液圧機械の一つの斜板式アキシァルピストンポ
ンプ／モ−タでは、斜板−スリッパ軸受間の摺動特性を
改善するために、スリッパ軸受の底面には静圧及び動圧
作用による軸受負荷容量を発揮させるためのポケットや
環状溝等が設けられたものなどが実用に供されている。
そこで、これらのスリッパ軸受をスリッパ底面形状によ
って分類すると、外側にシ−ルランド、中央部に油圧平
衡室があり、しかもこの中心に導圧孔が設けられ、この
導圧孔に自己吐出圧が導かれ、油圧平衡が図られる油圧
平衡形（基本形）、油圧平衡形の外側に補助軸受面を設
けた外側補助面付き、さらに油圧平衡形の内外両部に補
助軸受面を設けた内外補助面付き、油圧平衡室から外側
に向い細いスパイラル溝を設け、この間の圧力降下によ
って、シ−ルランド面の潤滑を図ったものなどがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術におい
て、油圧平衡形の円形スリッパ軸受の場合には、スリツ
パ底面の形状が簡単なため製作容易で安価である。しか
し、油圧モ−タのように低速で高圧使用条件下のスリッ
パ軸受に力及びモ−メントなどの外乱が作用した場合に
は、動圧効果が期待できないこと、さらにスリッパ軸受
が傾斜しスリッパ軸受と斜板間の平行度が損なわれるた
め、外側シ−ルランドにおける油膜形成が困難となる。
これより、斜板−スリッパ間を流体潤滑状態に保持する
ためのスリッパ軸受自身の傾き補正機能が著しく低下す
る。この結果、斜板−スリッパ間の摺動部では、摩擦に
基づく損失動力が増大するという問題点がある。

【０００５】また、外側補助面付き及び内外補助面付き
スリッパ軸受が高速回転下で使用された場合には、動圧
効果によって油膜厚さが増大し、漏れ流量による損失動
力が増大するという課題を有している。また、前述のよ
うに斜板−スリッパ間摺動面における油膜厚さが厚くな
ると、油膜剛性が小さくなる。これによりスリッパ軸受
に外乱が作用し、スリッパ自身が傾斜した場合の復元機
能が低下するという付随的な課題も予想される。また、
該内外補助面付きスリッパ軸受は、スリッパ底面の形状
が複雑となるため、加工手順及び工数がかかる。これよ
りコスト的にも高価となるなどの問題点を有している。

【０００６】このような背景の下に、高圧、低速では油
膜厚さの形成を促進し、主に摩擦による損失動力の低減
を、高圧高速では動圧効果による油膜厚さの増大を抑制
し、漏れ流量による動力損失の低減が図れ、しかも製作
容易で安価なスリッパ軸受の開発が望まれていた。

【０００７】そこで本発明の目的は、従来技術での問題
点を鑑み、この問題点を一掃し高圧時に、低速から高速
までの広い回転数範囲に対して良好な摺動状態、すなわ
ち低漏れで低損失トルクの摺動を可能とする構造簡単で
製作容易、しかも安価なスリッパ軸受を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の１解決手段のは、油圧平衡形円形スリッパ
軸受のスリッパ底面のシ−ルランド部分に互いに独立し
た複数個の溝部即ち凹部を形成したことである。

【０００９】さらに、他の解決手段は、スリッパの自転
及び公転運動に基づく動的挙動によって傾転した場合
に、スリッパ自体に復元機能を付与するために、前記シ
−ルランド部に設ける溝の表面形状は、円形、矩形、三
角形及びひし形のうち少なくとも一つの形状を有するよ
うにし、かつ、該溝の断面形状は三日月状、三角形状及
び矩形状のうち少なくとも一つの形状を有するようにす
るとともに、前記シ−ルランド部に設ける溝は前記該溝
のうちから少なくとも一組の組合せになるように形成し
たことである。

【００１０】

【作用】油圧平衡形の円形スリッパ軸受のシ−ルランド
部分に設ける互いに独立で微小深さを有する複数個の溝
は平面絞りとして作用する。これより、スリッパ軸受の
油圧平衡室からの圧油の外向き放射状流れにより、該溝
部には液溜りが形成される。一方、ピストン球継手部回
りのスリッパ自身の自転及びスリッパ軸受の斜板に対す
る公転運動に基づき、スリッパ軸受に作用する荷重及び
モ−メントからなる負荷によって該スリッパ軸受が傾く
ことになる。

【００１１】しかし、該溝は動圧軸受及び準静圧軸受と
して機能するため、前記スリッパ軸受の傾きを補正する
作用を有する。この結果、前記スリッパ軸受のシ−ルラ
ンド部と斜板との相対摺動部には、常に任意の圧力値を
有する油膜厚さが存在することになる。したがって、例
えば、油圧モ−タの起動時のように摺動面に対する油膜
形成が困難な場合においては、前述の該溝が、つくり出
す静圧によって負荷に適応しながら静流体力学的効果に
よって、負荷のピストン油圧反力を支持する。これによ
り、起動時の摺動摩擦に基づく損失動力を軽減できる。

【００１２】一方、油圧ポンプ／モ−タが高圧で高速回
転し、しかもスリッパ自体が傾斜し自転及び公転運動し
た場合でも、スリッパのシ−ルランド部に設けた複数個
の溝部の断面形状は三日月状または三角状に形成してい
るため、該溝部に発生する前述の動圧に基づく動流体力
学及び準静圧に基づく準静流体力学の複合作用の他に、
前記溝部断面の幾何学形状に基づくクサビ効果が期待で
きる。これにより、スリッパ軸受が負荷変動を受け、あ
らゆる方向に回転傾斜した場合でもスリッパの傾きは、
迅速に補正される。これにより、斜板とスリッパ軸受の
シ−ルランドに形成される油膜厚さの均一化ができ、従
って、前記両者摺動面における損失トルク並びに両者摺
動面からの漏れ流量を低減できる。この結果、両者摺動
面における漏れと摩擦に基づく損失動力の最小化が可能
となる。また、斜板とスリッパ軸受のシ−ルランドとの
摺動部は金属接触することがないため、両者摺動面に発
生するカジリを未然に防止できる。したがって、従来技
術における問題点が生ずることはない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例では可変容量型斜板式
アキシァルピストンポンプを例に挙げ、添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。

【００１４】図１〜図３に本発明の第１の実施例を示
す。図１は本発明の一実施例の可変容量型斜板式アキシ
ァルピストンポンプの回転部縦断面図を示す。図におい
て、１はケ−シング１Ａと ケ−シング１Ｂとから構成
されるケ−シング本体、２は該ケ−シング１Ａ内に突出
して設けられた回転軸を示し、該回転軸２の途中には雄
スプライン３が形成されている。該回転軸２は２カ所に
配設される転がり軸受４ａ、４ｂによって回転自在に支
持される。

【００１５】５は該ケ−シング１内に設けられ、該回転
軸２と一体回転するシリンダブロックで、該シリンダブ
ロック５には軸方向に穿設した複数のシリンダボア６、
…６が設けられ、該シリンダボア６にはそれぞれピスト
ン７、７が往復動可能に設けられている。そして、該ピ
ストン７の先端球形部には、ピストンスリッパ８が回転
自在に設けられ、且つ該スリッパ８の底面９はリテ−ナ
１０により斜板１１に押し付けられる。 １２は弁板を
示し、該弁板１２の一端面はシリンダブロック５の端面
と摺接すると共に、他側端面はケ−シング１Ｂに当接す
るようになっている。

【００１６】そして、前記弁板１２には、シリンダブロ
ック５の回転によって、各シリンダボア６と間けつ的に
連通する一対の吸排ポ−ト１３Ａ、１３Ｂが穿設されて
おり、該吸排ポ−ト１３Ａ、１３Ｂはケ−シング１Ｂに
設けた一対の吸排通路１４Ａ、１４Ｂと連通するように
なっている。１５はシリンダブロック５と弁板１２との
摺動面に予圧を付与するための圧縮ばねである。１６は
該ポンプからの吐出量を可変に制御するためのレギュレ
−タであり、結合部１７で、斜板１１と一体的に結合さ
れている。

【００１７】次に本実施例によって、油圧ポンプの斜板
１１とピストンスリッパ８との摺動面における損失トル
ク及び前記摺動面からの漏れ流量を低減させるための該
ピストンスリッパ８の底面９の構成について述べる。

【００１８】図２は図１中のスリッパ８のＩ−矢視横断
面図、図３は図２中のスリツパのシ−ルランド部に設け
る溝部のＡ−Ａ部分縦断面図である。 本実施例の特徴
は、同図においてスリッパ８の摺動底面９のシ−ルラン
ド部分に対し、表面形状が円形で、かつ断面形状が三日
月状の溝即ち凹部を複数個（本実施例では４個の場合を
示す）互いに独立に形成したことである。図２におい
て、２１はスリッパ８の摺動面におけるシ−ルランド部
で、２３ａ〜２３ｄは該シ−ルランド部２１に形成する
溝である。また、２０は静圧が存在する油圧平衡室（以
下、ポケット部とよぶ）で、２２は該ポケット部に静圧
を供給するための固定絞り部を示す。

【００１９】本実施例はこのように構成されるが、次に
油圧ポンプとして用いた場合の作動について説明する。

【００２０】エンジン、電動機等の駆動源（図示せず）
によって回転軸２を回転すると、該回転軸２とシリンダ
ブロック５とは雄雌スプライン等によって一体的に連結
されているので、該回転軸２と一体にシリンダブロック
５が回転せしめられる。この結果、前記シリンダブロッ
ク５の回転中に、各ピストン７がシリンダボア６内を往
復動する。

【００２１】このとき、斜板１１は予め、レギュレ−タ
１６によって回転方向に対して垂直な軸から任意の傾き
角に傾けられているため、シリンダブロック５が一回転
する間に、前述の各ピストン７のストロ−クに差が生
じ、各ピストン７がシリンダボア６から退行する間は、
吸排通路１４Ｂから吸排ポ−ト１３Ｂを介してシリンダ
ボア６内に作動油を吸い込む吸い込み行程となり、各ピ
ストン７がシリンダボア６内に進入する間は、該各シリ
ンダボア６内の作動油を加圧し、吸排ポ−ト１３Ａ、吸
排通路１４Ａを介して吐出させる吐出行程となる。

【００２２】このとき、吐出行程に位置するピストン７
のスリッパ８には該ピストン８の軸方向と直角方向の力
（一般的にピストン横分力と呼ぶ）が作用する。これに
よってピストン７とスリッパ８には、ピストン７とスリ
ッパ８とが結合している球継手部を中心とする摩擦モ−
メントが発生する。この結果、スリッパ８自体が傾斜す
ると共に、ピストン７には曲げモ−メントが作用するこ
とによって斜板１１とスリッパ底面９の摺動部分及びシ
リンダボア６の内壁とピストン７の摺動部分における潤
滑状態が流体潤滑から混合潤滑へ移行し、部分的には金
属接触を誘発する可能性がある。特に、油圧ポンプが高
速、高面圧で運転された場合には、摺動部における熱的
平衡がくずれやすくなる。これより摺動部材の焼き付き
限界の目安となるｐＶ値（ここに、ｐ：面圧、Ｖ：周
速）が高くなる。

【００２３】一方、油圧モ−タでは使用する回転数範囲
が低速〜高速まで広範囲に及ぶため、特に低速で高荷重
の場合には斜板１１とスリッパ底面９のシ−ルランド部
の摺動面には油膜の形成が困難となる。

【００２４】上述のような摺動時には、摺動摩擦に基づ
く損失トルク及び漏れ流量の増大を誘発し、これに基づ
く損失動力が問題となる。したがって、実際の使用条
件、すなわち低速〜高速で且つ高面圧（高荷重）を想定
したとき、このような運転状態においても摺動部での損
失動力を最小にするには、斜板〜スリッパ間の摺動部、
特にスリッパ８の底面９構造の最適化が必要不可欠とな
る。

【００２５】本発明はこのような課題を一掃するために
案出されたものであり、図２及び図３に示すような構成
にしているため、スリッパ８が傾いてもスリッパ８の底
面９のシ−ルランド部に互いに独立に設けた４個の溝２
３ａ〜２３ｄが、動流体力学的な流体膜を形成するよう
に機能する。これより、たとえスリッパが傾いても該溝
部がクサビ効果を伴う積極的な動圧軸受効果を発揮し、
この傾きを補正させることができる。すなわち言い替え
れば、シ−ルランドの溝部以外の動圧効果と、溝部にお
ける動圧での準静圧的効果の相乗作用によってスリッパ
８の傾きを補正することができる。

【００２６】この結果、低速〜高速まで回転数が変化
し、斜板〜スリッパ間の摺動条件が変わっても常に斜板
１１とスリッパ８の底面９の両者摺動面に形成される微
小油膜厚さをほぼ平行状態の流体潤滑状態に保つことが
できる。これにより前記の両者摺動面における金属接触
を防止することができる。したがって、両者摺動面にお
ける摩擦に基づく損失トルク及び摺動面からの漏れ流量
の低減が可能となるため、これらによる損失動力の最小
化が図られる。

【００２７】図４は本発明の第１の実施例の一変形例を
示すもので、スリッパ８の底面９のシ−ルランド部分に
設ける溝の表面形状が矩形（ここでは正方形を示す）の
場合である。また、図５及び図６に溝の表面形状がそれ
ぞれ三角形状及びひし形形状の場合を示す。図４、図５
及び図６において、２５ａ〜２５ｄ、２７ａ〜２７ｄ及
び２９ａ〜２９ｄは該シ−ルランド部２１に形成する前
記溝を示す。なお、該前記溝のＡ−Ａ断面形状は図７に
示すように、三角形である。

【００２８】図８は本発明の第１の実施例の溝個数に関
する変形例で、スリッパ８の底面９のシ−ルランド部２
１に設ける溝の個数が３個の場合を示す。本実施例での
特徴は、該溝３１ａ〜３１ｃをほぼ１２０°ピッチで設
けたことである。なお、該溝部３１ａ〜３１ｃの表面形
状及び断面形状は、第１の実施例の場合と同様である。

【００２９】このような構成にすることにより、スリッ
パ８がいかなる方向に傾きながら回転しても同時に２カ
所以上の該溝が、第一の実施例の場合と同様に、クサビ
効果を伴う動圧作用による準静圧軸受効果を発揮するた
め、スリッパの傾きを補正する機能を有する。

【００３０】図９は図３または図７に示す溝断面形状の
一変形例を示し、溝部の断面形状が矩形の場合を表す部
分縦断面図である。

【００３１】本変形例は溝断面形状を矩形とすることに
より、溝部に介在する流体を増やし斜板〜スリッパ間の
両者摺動部に形成される油膜厚さの確保を狙ったもので
ある。これによって、油圧モ−タの場合のように低速で
高荷重条件下でも起動特性の向上を図ることができる。
溝部又は凹所の形状は、以上の典型的な形状の他に楕円
形や５角以上の多角形に変形することができる。

【００３２】一方、スリッパ底面のシ−ルランド部に微
小深さの溝部を形成することによって、高圧が付加され
たときのスリッパ底面の弾性変形を吸収する効果もあ
る。これにより、スリッパ底面が凸面状に変形すること
を防止する。この結果、斜板１１とスリッパ底面９との
摺動部に形成される油膜厚さの均一化が図られ、該摺動
部での損失動力の低減が可能となる。

【００３３】したがって、本発明によれば動圧とクサビ
の２つの効果の相乗作用によって、高圧で低速〜高速に
おけるスリッパの傾き補正機能を有するのみならず、ス
リッパのミクロンオ−ダの弾性変形の吸収作用も併せて
発揮できるため、摩擦に基づく摺動部の損失動力の低減
効果もより確実となる。

【００３４】次に本発明を可変容量型斜板式液圧機械の
スリッパ以外の部位に適用した場合の実施例について述
べる。

【００３５】図１０は本発明になる溝を斜板１１のスリ
ッパ摺動面に形成した場合を示す。図において、斜板１
１のスリッパ摺動面１１ａに対し、例えば図２、３、
４、５、６、７、９に示した表面及び断面形状を有する
互いに独立な前述の該溝が複数個設けられている。ここ
では、該液圧機械のうち、斜板式アキシァルピストンポ
ンプのみならずピストンモ−タの正転、逆転方向を考慮
し、且つピストン本数が９本の場合を想定し、例えば４
個の溝３３ａ〜３３ｄからなる１組の溝グル−プを全部
で９組設けた場合を示す。

【００３６】一方、ポンプの場合は回転方向が一方向で
あるため、斜板摺動面１１ａに設ける溝グル−プの組数
は総ピストン本数Ｚａに依存する。例えば、Ｚａが９本
及び７本のときは、高圧領域に位置する溝グル−プ数は
それぞれ５グル−プ及び４グル−プとなる。この所定の
溝グル−プを斜板１１の摺動面１１ａに効果的に配置す
るには、まず隣合うピストンの取付け位置関係を考慮
し、且つ吐出領域に形成すればよい。

【００３７】前記該溝は上述のように構成することによ
り、スリッパ８の底面９のシ−ルランド部分に形成した
場合と同様な作用及び効果が期待できる。

【００３８】図１１は本発明になる該溝を補助受圧面を
有する弁板１２の摺動面１２ａのスカロップ部分５８に
形成した場合を示す。図においてシリンダブロックの回
転方向を矢印方向に仮定した場合、１３Ａは眉型の吸入
ポ−ト、１３Ｂは眉型の吐出ポ−ト、５４は内側シ−ル
ランド、５６は外側シ−ルランド、５８は該弁板１２の
一番外側に設けた補助受圧面としてのスカロップを示
し、回転によって油膜圧力の発生を期待するものであ
る。５１ａ〜５１ｄは該スカロップ部５８に設ける本発
明になる該溝を示す。

【００３９】このような構成にすることにより、該溝部
５１ａ〜５１ｄ以外のスカロップの摺動面には回転に基
づき発生する動圧及び該スカロップ５８の溝部５１ａ〜
５１ｄにおける動圧による準静圧軸受的作用並びに油膜
圧力のクサビ効果などの相乗効果が期待できる。この結
果、例えばピストン横分力及びピストン油圧反力の合力
の動的変動によってシリンダブロック５が傾いた場合で
も、該溝５１ａ〜５１ｄを含むスカロップ５８は前記シ
リンダブロック５の傾きを補正するように機能する。こ
れより、前記両者摺動面における片当たりや金属接触な
どの致命的なトラブルを防止できるとともに、摩擦や漏
れに起因する損失動力の低減が図れる。本図では該スカ
ロップ５８に形成する該溝の個数はスカロップ１カ所当
り１個の場合を示したが、本発明はこれに限定されるこ
とはない。例えば、スカロップ１カ所当り複数個の該溝
を形成してもよい。

【００４０】一方、シリンダブロック５の摺動面側に弁
板１２の静圧軸受案内面形状が形成されている場合に
は、本発明になる該溝をシリンダプロック５の摺動面側
に対して同様に形成すればよい。

【００４１】図１２は図１１の一変形例を示すもので、
本発明になる該溝５３ａ〜５３ｂを弁板１２の下死点
（ＢＤＣ）及び上死点（ＴＤＣ）近傍の２カ所に設けた
場合である。図において該液圧機械のシリンダブロック
５の回転方向が矢印方向のとき、ＢＤＣ近傍では低圧か
ら高圧へ、ＴＤＣ近傍では高圧から低圧へとシリンダブ
ロック内圧力が急激に変化する。これにより前記のＢＤ
Ｃ及びＴＤＣ近傍では油膜厚さが急変する。したがっ
て、該機械の回転速度が低く、しかも吐出圧力が高い場
合にはＢＤＣ及びＴＤＣ領域では油膜形成が困難となる
ため、混合潤滑状態になることが予想される。このよう
な状態になると、弁板摺動面における摩擦に基づく損失
トルクが増大する。これは結果的には低速運転の安定性
を損なうとともに、損失動力の増大となり好ましくな
い。しかし、本発明では前述の課題を解決するためにＢ
ＤＣ及びＴＤＣの箇所に本発明になる該溝５３ａ、５３
ｂを形成する。これにより、この溝部における動圧作用
で形成された油膜厚さが混合潤滑状態を緩和し、流体潤
滑状態に変化させる機能を有するため、低速、高圧摺動
でも損失動力の低減が図れる。

【００４２】また、図１３は図１１のその他の変形例を
示すもので、補助受圧面を有する弁板１２の摺動面１２
ａのスカロップ部分５８に、表面が矩形で、かつ断面が
に示すような非対称の傾きを有する溝５５ａ〜５５ｄを
設けた場合を示す。これ以外は図１１と同様である。

【００４３】本図での特徴は、該溝の断面形状をシリン
ダブロック５のすべり方向に対して該溝深さが徐徐に浅
くなるように形成したことである。溝の傾斜の関係は、
α＞βとする。このような構成にすることにより、シリ
ンダブロック５の傾きに対して、該溝は動圧作用による
準静圧軸受的な効果のみならず、前記テ−パ溝形状に基
づくクサビ効果も発揮できる。この結果、シリンダブロ
ック５のいかなる方向に対する傾きに対してもこの傾き
を速やかに補正し、シリンダブロック〜弁板間摺動面を
流体潤滑状態にすることができる。

【００４４】これより、前記摺動面における損失動力の
最小化が図れる。また、シリンダブロック５と弁板１２
の摺動面１２ａとの金属接触を未然に防止できるため、
弁板摺動面１２ａの耐摩耗性の向上が図れる。

【００４５】図１５は図１３の一変形例を示すもので、
本発明になる該溝５７ａ及び５７ｂを弁板１２の下死点
（ＢＤＣ）及び上死点（ＴＤＣ）近傍の２個所に設けた
場合である。本図のような構成にすることにより、前述
の図１２の場合と同様な作用及び効果が期待できる。

【００４６】図１６は本発明をＨＳＴに応用した場合の
一実施例を示す。ＨＳＴ駆動システムの基本構成には種
々の実施形態が考えられるが、ここでは最も一般的な場
合、すなわち可変容量ポンプと定容量モ−タとからなる
閉回路システムを考える。図において、７０は駆動源の
電動機又はエンジン、７２は可変容量ポンプ、７６は定
容量モ−タであり、７４は該ポンプと該モ−タとを流体
動力的に結合するための主回路である。ここでは本発明
になる該溝を斜板〜スリッパ間、シリンダブロック〜弁
板間の摺動部分に形成した７２の該ポンプ及び７６の該
モ−タでＨＳＴ（静油圧変速装置）を構成したことを特
徴としている。このような構成にすることにより、ＨＳ
Ｔが低速〜高速まで幅広い速度範囲で運転されても、該
ポンプ・モ−タにおける摺動部では、適正な流体潤滑状
態を維持できるため、高効率で安定なＨＳＴシステムを
提供できる。

【００４７】この他に、一般産業用斜軸式油圧ポンプ／
モ−タ等の相対滑り部にも適用できる。例えば、建設機
械用油圧ポンプ・モ−タの高動力密度化を図るために
は、該ポンプ・モ−タの高速化及び高圧化が必要不可欠
となる。一方、ポンプ・モ−タの高圧化に伴う最大の課
題は、ピストン油圧反力荷重を支持するための転がり軸
受の耐久性不足である。この課題の一解決策としては、
該ピストン油圧反力の支持を転がり軸受ではなく、静圧
を用いたスラスト及びラジアルスリッパ軸受で支持する
方式が提案されている。このようなピストン油圧反力支
持機構を構成する該スリッパ軸受の底面に対して本発明
の該溝を適用することができる。この結果、該ポンプ・
モ−タの摺動部における損失動力を低減させ、建設機械
用油圧ポンプ・モ−タの高圧化、高性能化が実現でき
る。

【００４８】次に本発明の可変容量型斜板式アキシァル
ピストン型液圧機械に用いられるスリッパの底面に形成
する溝の加工方法について説明する。スリッパ底面のシ
−ルランド部に溝を加工する際には、まずスリッパ単体
をほぼ最終形状に切削加工しておき、次にスリッパ底面
のシ−ルランド部に特定の溝を形成する。なお溝を形成
する方法としては、大別して（１）塑性加工（例えば、
プレス加工）、（２）切削または研削加工、（３）レ−
ザ加工、（４）精密鋳造、（５）放電加工等が考えら
れ、いずれの手段によっても成形可能である。

【００４９】例えば、スリッパ底面のシ−ルランド部分
が、ＬＢＣ、ＰＢＣ等の合金で形成され、これ以外は熱
処理による表面改質を施した鉄系で形成した、いわゆる
バイメタル構造のスリッパの場合、スリッパシ−ルラン
ド部分に形成する溝は、前記溝成形手段のなかでもプレ
ス等を用いた塑性加工手段による手法が、簡単にして且
つ操作性良好で安価であるので、以下この方法について
説明する。すなわち、シ−ルランド部に形成する溝形状
を有する治具を、予め高硬度、高靭性の材料（例えば超
硬材）で製作しておく。次に該治具を、例えば、ボ−ル
盤等の主軸回転部分にチャッキングし、且つ該主軸回転
部分と対向するテ−ブルには、スリッパ底面を固定して
おく。その後、該主軸を下方に押し下げることによりス
リッパ底面に特定の溝形状を形成する。

【００５０】以上の溝形成は手動的な方法であるが、溝
形成作業の効率向上のためには以下のようにすればよ
い。すなわち、前記主軸の回転方向の位置決めは、ステ
ッピングモ−タ等で、しかも主軸の下方へのストロ−ク
機構は電気駆動または液圧（空気、油圧、水圧）駆動方
式とし、これらの運動を予めプログラミングしておくこ
とにより、溝形成の自動化は容易に実現できる。

【００５１】前述の溝の加工方法では、溝形成対象のス
リッパを支持台に固定しておき、該治具を回転方向及び
上下方向に位置決め可能な支持機構に固定し、その後該
支持機構を溝形成位置に合わせて手動または自動操作す
ることでスリッパ底面に任意の溝を形成する。一方、前
述の加工方法とは逆に、すなわち該治具を予め固定して
おき、さらにスリッパを回転及び直線位置決め可能な支
持機構に取付け、その後、該支持機構を所定の位置に位
置決めすることにより溝成形を行うようにしてもよい。

【００５２】また、切削加工においては、溝の形状に適
合したバイトやエンドミル等によりシールランドの所定
部分を切削し、研削加工においては、溝形状に適合する
研削砥石を回転させたりこれに超音波振動等の振動を与
えながらシールランドを研削することができる。また、
レーザ加工においては、レーザ光を用いて所定形状の溝
を形成し、精密鋳造においては、ダイキャスト等の精密
鋳型を用いた鋳造を行ない、放電加工においては、溝形
状を有する電極に放電電圧を印加して加工を行なうこと
ができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、可変容量型斜板式油圧
ポンプ・モ−タが低速から高速まで高面圧下で運転さ
れ、しかもスリッパがピストン横分力、遠心力及びピス
トン球継手回りの摩擦モ−メント等の影響によって傾い
ても、スリッパ底面のシ−ルランド部に対して互いに独
立した複数個の溝部を設けているため、この溝がつくり
出す動圧による準静圧軸受的効果によりスリッパの傾き
を補正することができる。この結果、斜板−スリッパ間
摺動部における損失トルク及び起動トルクを最小限にで
きるとともに、前記両者摺動面からの漏れ流量も低減す
ることができる。これより、損失トルク及び起動トルク
及び漏れ流量に基づく損失動力の低減が図れる。これよ
り前記ポンプ／モ−タの運転条件がたとえ高圧で、しか
も低速から高速まで変化した場合でも、高性能で起動特
性の良好な可変容量型斜板式アキシァルピストンポンプ
／モ−タを提供することができる。

【００５４】また、両者摺動面では金属接触を防止し、
しかも流体潤滑状態の実現が可能となるため、スリッパ
摺動面の耐久性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の一実施例を示す斜板式アキシァ
ルピストンポンプ・モ−タの回転部縦断面図

【図２】図１中のスリッパのＩ−矢視横断面図

【図３】図２中のスリッパのシ−ルランド部に設ける溝
部のＡ−Ａ部分縦断面図

【図４】図２の一変形例を示し、溝部の表面形状が矩形
の場合を表す図

【図５】図２の他の変形例を示し、溝部の表面形状が三
角形の場合を表す図

【図６】図２のその他の変形例を示し、溝部の表面形状
がひし形の場合を表す図

【図７】図４、図５及び図６に示す本発明の変形例の溝
部を示す部分縦断面図

【図８】本発明の第一の実施例の溝個数に関する変形例
で、スリッパ底面シ−ルランドに設ける溝の個数が３個
の場合を示す図

【図９】図７の一変形例を示し、溝部の断面形状が矩形
の場合を表す部分縦断面図

【図１０】本発明になる溝を斜板の摺動面に形成した場
合を示す図

【図１１】本発明になる該溝を補助受圧面を有する弁板
の摺動面のスカラップ部分に形成した場合を示す図

【図１２】図１１の一変形例を示すもので、本発明にな
る該溝を弁板の上死点および下死点近傍の２箇所に設け
た場合を示す図

【図１３】図１１の一変形例を示す溝を弁板摺動面のス
カラップ部分に形成した場合の溝の表面形状を表す図

【図１４】図１１の一変形例を示す溝を弁板の摺動面の
スカラップ部分に形成した場合の溝部部分縦断面図

【図１５】図１３の一変形例を示すもので、該溝を弁板
の下死点および上死点近傍の２箇所に設けた場合を示す
図

【図１６】本発明をＨＳＴに応用した場合の一実施例を
示す図

【符号の説明】

１…ケ−シング本体、２…回転軸、５…シリンダブロッ
ク、７…ピストン、８…ピストンスリッパ、９…スリッ
パの底面、１１…斜板、１２…弁板、１３Ａ、１３Ｂ…
吸排ポ−ト、１６…レギュレ−タ、２０…油圧平衡室、
２１…シールランド、２２…固定絞り部、２３ａ〜２３
ｄ、２５ａ〜２５ｄ、２７ａ〜２７ｄ、２９ａ〜２９
ｄ、３１ａ〜３１ｃ、３３ａ〜３３ｄ、３５ａ〜３５
ｄ、３７ａ〜３７ｄ、３９ａ〜３９ｄ、４１ａ〜４１
ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４５ａ〜４５ｄ、４７ａ〜４７
ｄ、４９ａ〜４９ｄ、５１ａ〜５１ｄ、５３ａ〜５３
ｂ、５５ａ〜５５ｄ、５７ａ〜５７ｂ…溝、５４…内側
シ−ルランド、５６…外側シ−ルランド、５８…スカロ
ップ、６０…電動機又はエンジン、６２…可変容量ポン
プ、６６…定容量モ−タ、６４…主回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横森 剛 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 山田良秋 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 前沢孝一 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に回転自在に設けた回転軸
   と、該ケ−シング内に設けられ、該回転軸とともに回転
   する複数のシリンダボアを備えたシリンダブロックと、
   該シリンダブロックのシリンダボア内を前後動自在で、
   ピストンスリッパに固着されたピストンとを備え、該ピ
   ストンスリッパが該回転軸に対して傾斜して設けられた
   斜板に沿って摺動自在に取り付けられ、しかも該斜板の
   該回転軸に対する傾き角がレギュレ−タによって任意の
   角度に設定できるように構成された可変容量型斜板式液
   圧機械において、前記スリッパの底面のシ−ルランド部
   分に互いに独立な複数個の溝部を設けたことを特徴とす
   る可変容量型斜板式液圧機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、シ−ルランド部に設ける複数個の溝は互い
   に独立に、しかも該溝の表面形状は円形、矩形、三角形
   及びひし形等の幾何学形状のうち、少なくとも一つの形
   状を有するようにしたことを特徴とする可変容量型斜板
   式液圧機械。
3. 【請求項３】 請求項１記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、該シ−ルランドに互いに独立に設ける前記
   溝断面は、三日月形状、三角形状及び矩形形状等の幾何
   学形状のうち、少なくとも一つの形状を有するように形
   成したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧機械。
4. 【請求項４】 請求項１記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、シ−ルランド部に形成する溝の個数は少な
   くとも３ないし４個形成することを特徴とする可変容量
   型斜板式液圧機械。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３記載の可変容量
   型斜板式液圧機械において、該溝を斜板〜スリッパ間の
   斜板側摺動面に形成したことを特徴とする可変容量型斜
   板式液圧機械。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項３記載の可変容量
   型斜板式液圧機械において、該溝を、該液圧機械の該シ
   リンダブロック摺動面または弁板摺動面のうち、少なく
   とも一方の外側シ−ルランドの外側摺動面に形成したこ
   とを特徴とする可変容量型斜板式液圧機械。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項３記載の可変容量
   型斜板式液圧機械において、該溝を、該液圧機械の該弁
   板摺動面の外側シ−ルランドの外側摺動面と、該弁板の
   上死点及び下死点近傍に形成したことを特徴とする可変
   容量型斜板式液圧機械。
8. 【請求項８】 請求項１記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、該シリンダブロック摺動面または弁板摺動
   面のうち少なくとも一方の外側シ−ルランドの外側摺動
   面に、表面形状が短冊状矩形で、かつ断面形状がすべり
   方向に対して深さが徐徐に浅くなるような非対称な傾き
   を有する三角形溝を形成したことを特徴とする可変容量
   型斜板式液圧機械。
9. 【請求項９】 請求項８記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、該溝を、該液圧機械の該弁板摺動面の外側
   シ−ルランドの外側摺動面と、該弁板の上死点及び下死
   点近傍に形成したことを特徴とする可変容量型斜板式液
   圧機械。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９記載の可変容量型斜
    板式液圧機械により、静油圧無段変速機の油圧ポンプ・
    モ−タを構成したことを特徴とする静油圧無段変速機。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項６記載の可変容
    量型斜板式液圧機械において、該溝は、金型によるプレ
    ス加工、切削加工、精密鋳造、あるいはレ−ザ加工のう
    ちのいずれかの手法によって形成したことを特徴とする
    溝の成形方法。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項６記載の可変容
    量型斜板式液圧機械において、該溝を金型によるプレス
    加工で該スリッパに形成する際に、先ず形成したい溝形
    状の金型を高硬度の耐摩耗性部材で製作し、しかる後に
    該金型あるいは該スリッパのうちのいずれかの一方を、
    回転角度の位置決めが可能な手段を有する回転部材に固
    定した後、対向する側には溝加工対象のスリッパ底面あ
    るいは該金型のうちのいずれかの一方を固定し、加圧成
    形手段により前記金型あるいはスリッパのうちのいずれ
    かの一方を、スリッパ底面あるいは金型のうちのいずれ
    かの一方に押し付けて形成したことを特徴とする溝の成
    形方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の溝の成形方法におい
    て、該金型の該形成位置への回転方向及び上下直線方向
    への位置決めは、電気駆動手段または液圧駆動手段のう
    ちのいずれかの一方にしたことを特徴とする溝の成形方
    法。