用于径向活塞液压马达的活塞及该活塞的制造方法

专利名称：用于径向活塞液压马达的活塞及该活塞的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有径向活塞的液压马达的活塞，所述活塞包括 本体，其具有引导和密封表面；基部；以及顶部，该顶部设有摇篮形的凹部， 该凹部的、位于该本体的顶部的多个边缘提供了多个止挡表面，所述多个止 挡表面用于保持抵靠所述凹部的表面设置的摇篮形的轴颈支承衬垫 (j ournal-bearing lining )。
背景技术：
活塞顶部中的摇篮形的凹部用于容置滚轴或轮，该滚轴或轮设计为在径 向活塞液压马达的凸轮上滚动。当径向活塞马达运行时，所述马达的气缸座 和凸轮相对于彼此进行旋转运动，并且该活塞在气缸座的气缸内以往复运动 的方式径向移动，而活塞的上述滚轴在凸轮上滚动。
对于每一活塞而言，抵靠所述凹部的表面、即抵靠所述凹部的底部设置 的摇篮形轴颈支承衬垫容置并抵靠在该凹部中设置的滚轴的柱形表面，并且 该衬垫由一种以上的摩擦限制材料(friction-limitingmaterial)制成，以方便 滚轴的滚动。
FR 2 648 512披露了一种具有上述类型的径向活塞的机器。在每一活塞 中，借助垂直于活塞的轴线延伸且通过机械加工(通常通过拉削)凹部的表 面而获得的多个肩部来形成用于止挡该衬垫的多个止挡表面。由于摇篮形的 凹部延伸超过180。的角度范围，从而所述凹部的两个边缘之间限定的距离小 于滚轴的最大直径距离，使得该滚轴被保持在该凹部中，由此防止了该滚轴 沿着平行于该活塞的轴线的方向从凹部中脱出。
这类公知的摇篮形凹部的、用于保持衬垫的多个止挡表面是通过机械加 工的多个肩部形成的，其制造相对复杂。为了制造这种凹部，首先需要形成 摇篮形凹部的底部，该底部具有形如柱体一部分的形状的表面，随后通过沿 着与活塞的轴线垂直的所述柱体的轴线移动拉削工具进行拉削，以更深地切入凹部表面，由此在凹部的多个边缘附近形成多个肩部，所述肩部面向凹部 的底部且用作止挡表面。这种拉削工序本身成本高且繁重耗时。

发明内容
本发明的一个目的是通过提出一种能够简单制造且成本较低的活塞来 改进本技术领域的现状。
这一目的是基于下述的事实来实现的，S卩在凹部的多个边缘的至少多 个部分形成用以保持衬垫的止挡表面，在所述部分中，本体的壁较薄，并且 所述部分朝向该凹部的内侧变形；该凹部的边缘还提供了用于保持插入该凹 部中的滚轴的多个保持表面；以及所述保持表面形成在该凹部的边缘的、朝 向该凹部的内侧变形的至少多个部分。
从而，根据本发明，用于保持衬垫的止挡表面仅通过将凹部的边缘部分 向内变形而获得。这类变形的实施简单且快速。另外，这类变形能够被局部 化为仅发生在该凹部沿着该凹部的部分柱形表面的轴线限定的长度上的多 个部分上。这样，在安装了衬垫时，可简化变形的形成过程并限定该凹部的 内侧表面，并且例如尽可能避免具有可能损害滚轴或轮的正常滚动或可能过 早地磨损滚轴或轮的表面的凹凸区域。
另外，保持表面也是以特别简单的方式形成的。 有利地，衬垫止挡表面和滚轴保持表面位于相同的变形部分上。 在这种方式下，止挡表面和保持表面是在非常低的成本下同时形成的。 有利地，凹部的至少一个边缘具有至少一个局部凹凸区域(local zone in relief)，即，至少一个内部凸起和/或至少一个内部縮进部(setback)，所 述内部凸起和内部缩进部在所述边缘的长度的一部分上延伸，并有利地位于 所述边缘的中部区域内。
所述凹凸区域可以是作为用于保持衬垫的止挡表面和/或用于保持滚轴 的保持表面的凸起，不然的话，所述凹凸区域可以是縮进部，在该縮进部的 任一侧上的两个凸出表面用作用于保持衬垫的止挡表面和/或用于保持滚轴 的保持表面。
本发明还涉及一种活塞的制造方法，该活塞用于具有径向活塞的液压马 达，所述活塞包括本体，其具有引导和密封表面；基部；以及顶部，在该
6方法中，该本体的顶部设有摇篮形的凹部，并且该凹部的、在位于该本体的 顶部的多个边缘上形成多个止挡表面，所述多个止挡表面用于保持摇篮形的 轴颈支承衬垫，所述轴颈支承衬垫抵靠所述凹部的表面设置。
如上文所述，在形成凹部之后，已知的获得这种活塞的方法需要通过单 调耗时且成本高的拉削工序对所述凹部进行更深的切割。
本发明的一个目的是提出一种能够避免上述步骤的方法。
这一目的是基于下述的事实来实现的，即所述止挡表面是通过将该凹 部的边缘的至少多个部分朝向该凹部内侧变形而形成的，在所述部分中，本 体的壁较薄，以及该凹部的边缘上还形成有用于保持插入该凹部中的滚轴的 多个保持表面，所述多个保持表面是通过将该凹部的边缘的多个部分朝向该 凹部的内侧变形而形成的。
有利地，在该凹部的边缘的多个部分变形之前，该活塞的本体的顶部在 该凹部的边缘附近的部分被切除，以便获得多个厚度减小的边缘区域。


通过阅读下面的由非限制性实例给出的多个实施例的详细描述，能够更 好地理解本发明，并且更明确地显现本发明的优点。下文的描述参照附图， 在附图中
图l是本发明的活塞的立体图，该活塞正处于制造中；
图2是图i的沿n—n平面的截面图3是活塞的第一实施例的立体图4是图3的沿IV —IV平面的截面图4A是图4的活塞的边缘部分IVA的放大图5是本发明的另一实施例的立体图6是图5的沿VI—VI平面的截面图6A是图6的活塞的边缘部分VIA的放大图7是活塞的又一实施例的立体图8是图7的沿vm—vm'平面的截面图8A和图8B是图8的活塞的边缘部分VIIIA、 VIIIB的细部视图； 图9是本发明的活塞的再一实施例的立体图；图10是图9的沿X—X平面的截面图；以及
图IOA是图IO的活塞的边缘部分XA的放大图。
具体实施例方式
图1的活塞包括本体10，其具有引导和密封表面12;基部14;以及 顶部16。
引导和密封表面基本上呈具有圆形或其他形状的基部的柱形形状，该表 面的柱形形状与设计为使活塞在其中滑动的气缸的形状相匹配。当活塞安装 在径向活塞马达的气缸内时，活塞的基部为该活塞的、更靠近气缸的端壁的 一端。活塞的顶部与其基部相对。
表面12设有环形槽13，该环形槽13设计为容置密封垫圈或活塞环。
可见，活塞的顶部16设有摇篮形凹部18。在活塞的顶部上，所述凹部 形成凹面18A，该凹面18A的形状基本上是以垂直于活塞的对称轴线A的轴 线B为轴线的柱体的一部分，该对称轴线是该活塞设计为在具有径向活塞的 马达的气缸中做平移运动所沿循的轴线。在这一实例中，摇篮形凹部18延 伸至少180。以上的角度，或实际上延伸更大的角度，该角度以从该凹部的一 个边缘围绕轴线B到另一个边缘所限定的角度a表示。
直到这一阶段，该活塞仍能够以例如在2006年3月31日以申请人的名 义提交的法国第06 51131号专利申请中所述的方法来制造。
如上文所表明，当活塞处于终态时，将轴颈支承衬垫贴靠着该凹部的表 面设置，并通过止挡表面保持在该凹部内，并且将滚轴或轮设置为在该衬垫 内旋转并通过保持表面而保持在该衬垫内。该衬垫同样为摇篮形，即，其内 表面和外表面的形状是以轴线B为轴线的柱体的一部分(特别地，参阅图3 和图4)。图l和图2示出了在保持表面形成之前及将衬垫放置在适当位置 之前的活塞的情况。可观察到在凹部的边缘附近，活塞的顶部出现从切除区 域17起厚度减小的区域。
图3和图4示出在第一实施例中得到的所述止挡和保持表面，其中凹部 18容置衬垫20，该衬垫20通过将凹部的边缘19A和19B弯折而保持在该凹 部内。特别地，参阅图4A，图中边缘19A的初始形状由虚线表示，可见， 所述边缘通过朝向凹部的内侧略微弯折而仅朝向该凹部的底部弯折。从不具有衬垫的图4A中可见，这种弯折可通过沿着由箭头P所指示的方向(基本
上朝向凹部的轴线B)在边缘的外侧面上施加压力的工具来实现。任选地， 可在凹部的内侧设置托背工具(backingtool)以确保弯折适当。
在凹部中每一边缘19A、 19B的弯折部分的基部形成基本上与轴线B平 行的折线19A'、 19B',并且弯折的边缘经由所述折线连接到该凹部底部的部 分柱形表面。所述折线用于保持衬垫20的边缘20A和20B中相应的一个， 而边缘20A和20B同样平行于轴线B。
考虑到衬垫20的厚度，边缘19A和19B以这样的方式被弯折所述边 缘的内侧自由端部19A"、 19B"位于由衬垫的外表面20C所限定的虚拟柱形 表面附近，从端部19A"、 19B〃到轴线B的距离优选为略微小于衬垫的柱形 外表面20C的半径。由此，装配了衬垫的凹部从一个端部19A"到另一个端 部19B"，基本上限定了延伸超过180。的角度的柱形表面部分。因此，滚轴 24能够容置在设置有衬垫的凹部18内，并且还能够通过边缘19A和19B的 自由端部而保持，从而防止该滚轴24在与活塞的轴线平行的方向上被拉出。 换言之，在这一实例中，各止挡表面由边缘19A和19B的内侧折线19A'、 19B'形成，而同时，能够保持滚轴的保持表面由边缘19A和19B的内侧自由 端部19A〃、 19B"形成，所述自由端部自然也朝向凹部的内侧变形。
由此，衬垫止挡表面19A'或19B'以及滚轴保持表面19A"或19B"位于边 缘19A和19B的相同的变形部分上。然而，能够理解的是，在具有衬垫止挡 表面和滚轴保持表面的凹部边缘上，衬垫止挡表面形成在滚轴保持表面和凹 部的底部之间。
以下描述图5和图6中所示的实施例，在该实施例中，衬垫止挡表面也 是通过沿着平行于凹部的轴线B在该凹部的边缘119A、 119B的整个长度上 的变形来获得的。参照图6A能够理解的是，在这一实施例中是通过模压 (die-stamping)来实现变形的，图6A中模具122设置在凹部的内侧，同时 图中部分地示出了变形的边缘。模具122具有轴向肩部122'，以便当边缘 119A、 119B变形时，使其内侧表面与该肩部122'的形状相匹配，从而形成 与该凹部的轴线B平行的、呈肩部形式的止挡表面119A'和119B'。从图6A 中可见，使整个边缘部分119A或119B向后推抵模具，并同时发生变形。从 而，所述边缘的内侧自由端部119A"、 119B〃彼此相向移动，并且可以看到，
9通过相对于衬垫20适当地选择模具122，所述内侧边缘本身处于由衬垫的外 表面20C所限定的虚拟柱形表面附近，以便将滚轴24容置在凹部内，这与 图3和图4中所示的实施例类似。衬垫的边缘20A和20B是通过抵靠在由肩 部119A'和119B'形成的止挡表面上来保持的，而滚轴的柱形表面是通过形成 在该凹部的边缘的内侧自由端部119A"、 119B〃上的边缘来保持的。
以下描述图7和图8中所示的实施例，在该实施例中，止挡表面是通过 凹部18的边缘219A、 219B的内侧表面上的、局部凹凸部件来获得的。更明 确地，图7的立体图示出了该凹部的边缘219A具有内部縮进部217A，该縮 进部217A在所述边缘的长度(如沿着凹部的轴线B限定)的一部分上延伸， 且位于所述边缘的中部区域。同一个边缘219A具有分别形成在所述边缘的 轴向端部上的两个内部凸起217C和217C'，并且上述縮进部217A在这两个 内部凸起之间延伸。实际上，縮进部217A由图1和图2的活塞的凹部18的 初始表面的基本不变形部分形成，同时，为了形成用以保持衬垫20的、呈 内部凸起217C和217C'形式的止挡表面，仅将边缘219A的轴向端部朝内向 后推压(pushback)。凹部的边缘219B以及其内部凸起217B和217B'的形 状与边缘219A的形状类似。
从图8A中可见，在边缘219A的内侧基部上，即，在所述边缘比活塞 本体的壁的其余部分更薄的区域中，縮进部217A的表面与凹部18的底部的 部分柱形表面对准。相反地，在该图中还可以看到，内部凸起217C相对于 上述表面凸伸入该凹部内。两个内部凸起217C和217C'形成轴向肩部，所述 轴向肩部彼此对准并且用作保持衬垫20的边缘20A的保持表面。图8B示出 穿过在凹部的边缘219B上与边缘219A的内部凸起217C相对应的内部凸起 217B的截面图，以便能够明确地理解该特征。
参阅图8A，可以看到，凹部的边缘的端部217'A在縮进区域217A内被 折向所述凹部的内侧。由此，边缘219A的内部自由端部219A"基本上形成 在与轴线B平行的同一直线上，并且内部凸起217C和217C'的自由端部以 及变形后的部分217'A的自由端部均位于该直线上。在凹部的边缘219B的 自由端部219B"处采用同样的设置。这种特殊的变形能够提供用以保持设置 在凹部18内的滚轴24的保持表面，该保持表面基本上位于由衬垫的表面20C 限定的柱形表面上。
10以下描述图9和图10所示的实施例，在该实施例中，凹部18的边缘 319A、 319B分别设有内部凸起319A'和319B'，所述内部凸起319A'和319B' 在所述边缘的长度的一部分上延伸，并位于所述边缘的中部区域。由此，所 述内部凸起319A邻319B'形成用以保持设置在凹部中的衬垫20的止挡表面。
参阅图IOA，可以看到，边缘319A也略微向内弯折，从而其内部自由 端部319A"形成用于保持滚轴的保持表面，这与图4A的活塞的内部自由端 部19A〃类似。
在凹部的另一边缘319B及其自由端部319B"处采用同样的设置。 如上文所表明，本发明的方法在于使凹部的多个边缘的至少一些部分向 内变形。在图3和图4中，这种变形仅通过弯折来实现。然而，衬垫20可 在初始时就存在于凹部内，在此情况下，通过弯折能够使凹部的边缘巻曲到 衬垫的边缘上。这种设置也应用于图5至图8中所示的实施例中。如上文所 表明，变形还可通过模压来实现，特别地，图6A、图8A和图8B中部分地 示出了这种压模。
在图9和图10所示的实施例中，有利地从所述凹部的外侧以非穿透方 式冲压(punch)凹部的边缘319A或319B的中部区域(从而留下可见的外 部縮进部321A和321B)，以便在中部区域获得内部凸起319A'或319B'。
有利地，当朝向所述凹部的内侧向后推动凹部的一个边缘的至少两个部 分时，将两个部分中的一个部分向后推动得比另一部分更远。这样能够形成 衬垫止挡表面和滚轴保持表面。
与图7和图8中所示的实施例类似地，也可以向后推动两个不同的部分 基本上经过相同的幅度，但所述两个部分位于该凹部的、相对于与活塞的轴 线垂直且包含凹部的轴线B的平面的不同高度(level)上，从而其中一个部 分用作保持衬垫的止挡表面，而另一个部分用作保持滚轴的保持表面。
上文表明，在凹部的边缘的、向内变形以便形成衬垫止挡表面及/或滚轴 保持表面的部分中，本体的壁较薄。这种较薄的壁可以在制造活塞的本体IO 的同时，通过适当地机械加工凹部的上部边缘区域内本体的外缘而获得。
这些较薄的壁部分可以为大致截头圆锥形状，这种形状是通过车削操作 (turning operation)、或如本实例所示地通过铣削(milling)来形成平行于 轴线B的平面而获得的。有利地，在任一种情况下，在凹部的各边缘的多个部分变形之前，活塞的本体的顶部在凹部的边缘附近的部分被切除，以便获 得厚度减小的区域。从而，例如从图2中可以看到，切除区域17限定了如 从活塞的外部看到的、活塞的本体的厚度的相对急剧的变化。
优选地，在同一变形运动中同时形成凹部的边缘的(多个)衬垫止挡表 面以及(多个)滚轴保持表面。
权利要求
1. 一种用于具有径向活塞的液压马达的活塞，所述活塞包括本体(10)，其具有引导和密封表面(12)；基部(14)；以及顶部(16)，该顶部设有摇篮形的凹部(18)，该凹部(18)的、位于该本体的顶部的多个边缘(19A，19B；119A，119B；219A，219B；319A，319B)提供了多个止挡表面，所述多个止挡表面用于保持抵靠所述凹部的表面设置的摇篮形的轴颈支承衬垫(20)；所述活塞的特征在于，用于保持该衬垫(20)的所述多个止挡表面(19A′，19B′；119A′，119B′；217B，217C；319A′，319B′)在该凹部的边缘(19A，19B；119A，119B；219A，219B；319A，319B)的至少多个部分上形成，在所述部分中，该本体的壁较薄，并且所述部分朝向该凹部的内侧变形；该凹部的边缘还提供了用于保持插入该凹部(18)中的滚轴(24)的多个保持表面(19A″，19B″；119A″，119B″；219A″，219B″；319A″，319B″)；并且所述多个保持表面形成在该凹部(18)的边缘(19A，19B；119A，119B；219A，219B；319A，319B)的、朝向该凹部的内侧变形的至少多个部分上。
2. 根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，衬垫止挡表面(19A'， 19B'; 119A'， 119B')和滚轴保持表面(19A〃， 19B"; 119A"， 119B")位于 相同的变形部分上。
3. 根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，在该凹部(18)的、 具有衬垫止挡表面(19A'， 19B'; 119A'， 119B'; 217B， 217B'， 217C， 217C'; 319A'， 319B')以及滚轴保持表面(19A〃， 19B"; 119A〃， 119B"; 219A"， 219B"; 319A"， 319B")的边缘(19A， 19B; 119A， 119B; 219A， 219B; 319A， 319B)上，所述衬垫止挡表面形成在所述滚轴保持表面和该凹部的底 部之间。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的活塞，其特征在于，该凹部 (18)的至少一个边缘(219A， 219B; 319A， 319B)具有在所述边缘的长度的一部分上延伸的至少一个局部凹凸部件，S口，至少一个内部凸起(217B'， 217B'; 217C， 217C'; 319A'， 319B')和/或至少一个内部縮进部(217A)。
5. 根据权利要求4所述的活塞，其特征在于，所述局部凹凸部件(217A;319A'， 319B')位于所述边缘(219A， 219B; 319A， 319B)的中部区域。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的活塞，其特征在于，在该凹 部(18)中设置有衬垫(20)，并且所述凹部的边缘(19A, 19B; 119A， 119B)巻曲到该衬垫的边缘上。
7. 根据权利要求1至6中的任一项所述的活塞，设有摇篮形的轴颈支 承衬垫(20)，该衬垫抵靠该凹部(18)的底部设置，并由与该衬垫的边缘(20A， 20B)相配合的多个止挡表面(19A'， 19B'; 119A'， 119B'; 217B， 217C; 319A'， 319B')保持，所述活塞还设有滚轴(24)，该滚轴插入该凹 部并设置在该衬垫上，并且该滚轴的柱形表面突出于该活塞的本体的顶部， 所述多个保持表面(19A", 19B"; 119A〃， 119B"; 219A〃， 219B"; 319A〃， 319B")与所述柱形表面相配合以将该滚轴保持在该凹部内。
8. —种用于具有径向活塞的液压马达的活塞的制造方法，所述活塞包括本体(10)，其具有引导和密封表面(12);基部(14);以及顶部(16)，在该方法中，该本体的顶部中设有摇篮形的凹部(18)，在位于该本体的顶 部的所述凹部的多个边缘(19A， 19B; 119A， 119B， 219A， 219B; 319A， 319B)上形成多个止挡表面，所述多个止挡表面用于保持抵靠所述凹部的表 面设置的摇篮形的轴颈支承衬垫(20);所述方法的特征在于，所述止挡表面(19A'， 19B'; 119A'， 119B'; 217B， 217B'; 217C， 217C'; 319A'， 319B')是通过将该凹部的边缘(19A， 19B; 119A， 119B; 219A， 219B; 319A， 319B)的至少多个部分朝向该凹部的内 侧变形而形成的，在所述部分中，该本体的壁较薄；以及该凹部的边缘上还 形成有用于保持插入该凹部(18)中的滚轴(24)的多个保持表面(19A"， 19B"; 119A"， 119B"; 219A〃， 219B"; 319A"， 319B")，所述多个保持表 面是通过将该凹部的边缘的多个部分朝向该凹部的内侧变形而形成的。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过模压使该凹部(18) 的边缘(119A， 119B)的多个部分变形。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在该凹部的边缘的 多个部分变形之前，该活塞的本体(10)的顶部在该凹部(18)的边缘附近 的部分被切除，以便获得多个厚度减小的边缘区域。
11. 根据权利要求8至10中的任一项所述的方法，其特征在于，从所述凹部的外侧以非穿透的方式冲压该凹部的边缘(319A， 319B)的中部区域， 以便在所述中部区域中获得内部凸起(319A'， 319B')。
12. 根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，其特征在于，当朝 向该凹部(18)的内侧向后推动该凹部的边缘(219A)的至少两个部分(217C， 217A)时，将所述两个部分中的一个部分向后推得比另一个部分更远。
13. 根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其特征在于，在该 凹部(18)中设置衬垫(20)，并将该凹部的边缘(19A, 19B; 119A, 119B) 向后推动以便将该凹部的边缘巻曲到该衬垫的边缘上。
全文摘要
本发明涉及一种活塞，该活塞包括本体(10)，其具有引导和密封表面(12)；基部(14)；以及顶部(16)，其具有摇篮形的凹部(18)，支承衬垫(20)通过形成在该凹部的边缘上的止挡表面(19A′，19B′)而保持在该凹部(18)内。所述止挡表面是通过将该凹部的边缘朝向该凹部的内侧变形而形成的。
文档编号F04B1/04GK101460740SQ200780020958
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年4月5日
发明者吉勒·勒迈尔, 阿兰·诺埃尔 申请人:波克莱恩液压工业公司