活塞及液压泵·马达的制作方法

本发明涉及一种活塞及液压泵·马达。

背景技术：

可变容量型的液压泵·马达具备：缸体，其具有多个缸；多个活塞，其分别配置在多个缸内；斜板，其经由活塞滑履支承活塞。缸体旋转，则以活塞滑履相对于斜板滑动的状态，活塞及活塞滑履回转。以活塞滑履相对于斜板滑动的状态活塞及活塞滑履回转，由此活塞在缸中往复运动。活塞往复运动，则由活塞与缸之间的间隔规定的行程容积发生变化。

专利文献1：日本特开2014-152690号公报

技术实现要素：

通过将活塞轻量化，能够使活塞高速回转并往复运动。另一方面，如果为了将活塞轻量化而在活塞的内部设置中空部分，则会导致液压泵·马达的死区容积变大。此外，在加工缸的过程中，使缸的上止点侧的形状为圆锥形，则能够实现加工性易化。另一方面，如果使缸的上止点侧的形状为圆锥形，则会导致死区容积变大。死区容积是指：当活塞位于上止点时由缸与活塞之间的间隔规定的空间，所述上止点表示活塞最深入缸的位置。死区容积是对行程容积的变化没有帮助的空间。如果死区容积大，则为了压缩死区容积需要进行多余的工作。因此，如果死区容积大，则液压泵·马达的效率恶化。

本发明的目的在于减少液压泵·马达的死区容积。

根据本发明的方式，提供有一种活塞，其具备：活塞主体，其具有内部空间；以及前端部件，其具有配置在所述内部空间内的插入部和从所述活塞主体的前端面突出的突出部。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的液压泵·马达的一个示例的图。

图2是表示第一实施方式涉及的活塞的一个示例的剖视图。

图3是表示第一实施方式涉及的前端部件的立体图。

图4是表示第一实施方式涉及的连接部件的立体图。

图5是表示第二实施方式涉及的活塞的一个示例的剖视图。

图6是表示第三实施方式涉及的前端部件的一部分的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明涉及的实施方式，不过本发明不局限于此。下面说明的实施方式的结构要素能够适当组合。此外，也存在不使用一部分结构要素的情况。

第一实施方式

液压泵·马达

对第一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的液压泵·马达1的一个示例的图。在本实施方式中，液压泵·马达1作为液压泵进行动作。在下面的说明中，可将液压泵·马达1称为液压泵1。

如图1所示，液压泵1具备：壳体1h；传动轴2；缸体6，其配置在传动轴2的周围，具有多个缸6s；多个活塞3，其分别配置在多个缸6s内；活塞滑履4，其设置在活塞3的基端部；斜板5，其支承活塞滑履4；以及阀板7，其与缸体6对置。

传动轴2以旋转轴rx为中心旋转。传动轴2由轴承16支承为能够旋转。传动轴2通过如发动机那样的驱动源所产生的动力而旋转。

缸体6配置在传动轴2的周围。缸体6配置在壳体1h的内侧。缸体6是圆筒形的部件。传动轴2的至少一部分配置到缸体6的中心孔6h。缸体6被固定于传动轴2。缸体6与传动轴2例如被花键结合。传动轴2旋转则缸体6与传动轴2一起以中心轴rx为中心旋转。

缸6s是配置活塞3的空间。沿中心轴rx的周围设置有多个缸6s。多个缸6s等间隔地配置在中心轴rx的周围。缸6s在与旋转轴rx正交的截面上呈圆形。缸6s的前端部经由连接端口61与设置在缸体6的前端面的开口61h连接。连接端口61的内径比缸6s的内径小。缸6s具有与活塞3的前端部的至少一部分对置的对置面62。

在缸6s中，活塞3在与旋转轴rx平行的方向上往复运动。活塞3往复运动则由活塞3和缸6s之间的间隔规定的行程容积发生变化。

活塞滑履4设置在活塞3的基端部。活塞滑履4包括：与活塞3连接的球形部4a、以及与斜板5接触的脚部4b。多个活塞滑履4由护圈9保持。

活塞3的基端部设置有球形的空间3h，球形部4a配置在空间3h内。通过对活塞3的至少一部分进行铆压加工而将球形部4a配置到空间3h。球形部4a能够在空间3h的内侧旋转。球形部4a与活塞3能够相对移动。

斜板5配置在传动轴2的周围。斜板5支承多个活塞滑履4。斜板5具有与活塞滑履4的脚部4b接触的滑动面5a。斜板5能够相对于旋转轴rx倾斜。通过用来驱动斜板5的致动器所产生的动力来调整斜板5相对于旋转轴rx的倾斜角。

阀板7与缸体6的前端面对置。阀板7具有吸入端口71及排出端口72。吸入端口71与设置在壳体1h上的吸入通路71h连接。吸入端口71经由吸入通路71h与液压油箱连接。排出端口72与设置在壳体1h上的排出通路72h连接。排出端口72经由排出通路72h与液压油供给对象连接。作为液压油供给对象，例示有驱动建筑机械的作业机的液压缸。

活塞

图2是表示本实施方式涉及的活塞3的一个示例的剖视图。如图2所示，活塞3具备：活塞主体30，其具有内部空间32；以及前端部件20，其具有配置在内部空间32内的插入部22及从活塞主体30的前端面31突出的突出部21。

此外，活塞3具备：连接部件10，其配置在活塞主体30的内部空间32内，与插入部22连接；以及螺栓8，其将前端部件20和连接部件10结合。

活塞主体30实际上是圆筒形部件。活塞主体30的中心轴cx与旋转轴rx实际上平行。在下面的说明中，可将与活塞主体30的中心轴cx平行的方向称为轴向，可将活塞主体30的中心轴cx的径向称为径向，可将活塞主体30的以中心轴cx为中心旋转的方向称为周向。

此外，可将轴向上接近阀板7的方向或者与阀板7接近的位置称为前端侧，可将接近斜板5的方向或者与斜板5接近的位置称为基端侧。前端侧包括接近上止点的方向或与上止点接近的位置。基端侧包括接近下止点的方向或与下止点接近的位置。上止点是指活塞3最深入缸6s时的活塞3的位置。下止点是指活塞3最脱出缸6s时的活塞3的位置。

活塞主体30是由金属制成的。活塞主体30例如是由铬钼钢那样的低合金钢制成的。在本实施方式中，形成活塞主体30的材料的比重为7.8。而材料的比重是指每立方米(m3)材料的质量(t)。

活塞主体30具有内部空间32、以及设置为比内部空间32靠基端侧的内部流路33。内部空间32与形成在前端面31的开口34连接。

内部空间32在轴向上延伸。内部空间32包括中心轴cx。内部空间32在与中心轴cx正交的截面上呈圆形。在与中心轴cx正交的截面上，内部空间32的中心与中心轴cx一致。

内部流路33连接到内部空间32的基端部。内部流路33形成为使内部空间32和空间3h连通。

前端面31配置在与内部空间32的前端部连接的活塞主体30的开口34的周围。前端面31在与中心轴cx正交的截面上呈圆环形。前端面31平坦。前端面31和与中心轴cx正交的截面平行。

图3是表示本实施方式涉及的前端部件20的立体图。如图2及图3所示，前端部件20具有：插入部22，其配置在内部空间32内；以及突出部21，其从前端面31向前端侧突出。在与中心轴cx正交的截面上，突出部21的外廓比插入部22的外廓大。

前端部件20具有与活塞主体30的中心轴cx平行的贯穿孔25。贯穿孔25形成为使突出部21的前端侧的端面和插入部22的基端侧的端面连通。贯穿孔25在与中心轴cx正交的截面上呈圆形。在与中心轴cx正交的截面上，贯穿孔25的中心与中心轴cx一致。

突出部21配置为比前端面31靠前端侧。突出部21具有朝向前端侧的表面26以及与前端面31对置的对置面27。

突出部21的表面26以在轴向上越远离前端面31则越接近中心轴ax的方式倾斜。在本实施方式中，表面26在包含中心轴cx的截面上呈直线状。即，表面26呈随着朝向前端侧而外径逐渐变小的倾斜状。

如图1所示，前端部件20的表面26与缸6s的对置面62实际上平行。

突出部21的表面26配置为在径向上比活塞主体30的外周面更靠内侧。即，突出部21设置为在径向上不从活塞主体30的外周面突出。

对置面27与前端面31对置。对置面27从轴向上看呈圆环状。对置面27平坦。前端面31与对置面27平行。前端面31与对置面27的至少一部分接触。

插入部22呈圆筒状。插入部22插入到内部空间32内。插入部22具有与内部空间32的内表面对置的外表面28。内部空间32的内表面与插入部22的外表面28的至少一部分接触。

插入部22内的贯穿孔25中的基端侧的内径比前端侧的内径大。连接部件10收纳在插入部22内的贯穿孔25中的基端侧的贯穿孔25中。在下面的说明中，可将具有能够收纳连接部件10的内径的基端侧的贯穿孔25的一部分称为收纳空间23。

插入部22具有配置在连接部件10的周围且在径向上能够弹性变形的变形部24。收纳空间23由变形部24的内侧规定。如图3所示，在插入部22的基端部形成有缺口部24n。在周向上设置有多个缺口部24n。变形部24设置在相邻的缺口部24n之间。在周向上设置有多个变形部24。通过缺口部24n，变形部24在径向上能够弹性变形。

此外，收纳空间23的内表面的至少一部分包括相对于中心轴cx倾斜的斜面23t。斜面23t以随着从收纳空间23的基端侧的端部朝向前端侧而接近中心轴cx的方式倾斜。即，斜面23t呈随着朝向前端侧而内径逐渐变小的圆锥状。

连接部件10的至少一部分的外径比收纳空间23的内径略大。通过在收纳空间23内配置连接部件10、并使连接部件10的外表面与收纳空间23的内表面接触，变形部24朝径向外侧变形。朝径向外侧变形了的变形部24与活塞主体30的内部空间32的内表面接触。通过变形部24与活塞主体30的内部空间32的内表面的接触，前端部件20及连接部件10被固定于活塞主体30。

在前端面31与对置面27的至少一部分之间及内部空间32的内表面与插入部22的外表面28的至少一部分之间，设置有液压油流动的油路29。如图3所示，在对置面27的一部分上形成有流路槽29a。在外表面28的一部分上形成有流路槽29b。流路槽29a与流路槽29b连接。油路29由流路槽29a与前端面31之间的间隔、及流路槽29b与内部空间32的内表面之间的间隔规定。油路29的基端部与内部流路33连接。在流路槽29a的径向外侧的端部与前端面31的径向外侧的端部之间设置有流入口35。液压油经由流入口35流入到油路29。流过油路29的液压油，经由内部流路33，被供给到设置于活塞滑履4的内部流路4c。内部流路4c形成为使球形部4a的前端部和脚部4b的基端部连通。在内部流路4c的基端部设置有液压油的流出口36。流过内部流路4c的液压油，经由流出口36，被供给到活塞滑履4与斜板5之间。

前端部件20的密度比活塞主体30的密度小。前端部件20是由金属制成的。作为形成前端部件20的材料，例示有：铸铁(比重7.2)、锌(比重7.2)、钛(比重4.5)、及铝(比重2.7)中的至少一个。此外，前端部件20也可以是由合成树脂制成的。作为形成前端部件20的材料，还例示有：mc尼龙(比重1.2)、聚缩醛树脂(比重1.4)、超高分子聚乙烯(比重1.0)、氟树脂(比重2.2)、聚醚醚酮(比重1.3)、及丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚合合成树脂(比重1.1)中的至少一个。此外，前端部件20的密度也可以与活塞主体30的密度相等。

图4是表示本实施方式涉及的连接部件10的立体图。如图2及图4所示，连接部件10是筒状的部件。在内部空间32中，连接部件10配置在插入部22的收纳空间23。连接部件10的外表面与收纳空间23的内表面对置。

连接部件10的外表面的至少一部分以在轴向上越接近前端面31则越接近中心轴cx的方式倾斜。

在本实施方式中，连接部件10具有：圆筒部11、以及配置在圆筒部11的基端侧的倾斜部12。在与中心轴cx正交的截面上，倾斜部12的外廓比圆筒部11的外廓大。

圆筒部11的前端侧具有端面13。在与中心轴cx平行的截面上，圆筒部11的外表面与中心轴cx平行。倾斜部12的基端侧具有端面14。

倾斜部12的外表面以随着从与端面14的交界朝向前端侧逐渐接近中心轴cx的方式倾斜。即，倾斜部12呈随着朝向前端侧而外径逐渐变小的圆锥状。

倾斜部12的至少一部分的外径比收纳空间23的内径大。倾斜部12的外表面接触收纳空间23的斜面23t。

连接部件10具有与中心轴cx平行的螺纹孔15。在螺纹孔15的内表面上形成有螺纹槽。螺纹孔15形成为使端面13和端面14连通。螺纹孔15在与中心轴cx正交的截面上实际上呈圆形。在与中心轴cx正交的截面上，螺纹孔15的中心与中心轴cx一致。

连接部件10的密度比活塞主体30的密度小。连接部件10是由金属制成的。形成连接部件10的材料可以与形成前端部件20的材料相同，也可以不同。作为形成连接部件10的材料，例示有：铸铁(比重7.2)、锌(比重7.2)、钛(比重4.5)、及铝(比重2.7)中的至少一个。此外，连接部件10也可以是由合成树脂制成的。作为形成连接部件10的材料，还例示有：mc尼龙(比重1.2)、聚缩醛树脂(比重1.4)、超高分子聚乙烯(比重1.0)、氟树脂(比重2.2)、聚醚醚酮(比重1.3)、及丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚合合成树脂(比重1.1)中的至少一个。此外，连接部件10的密度也可以与活塞主体30的密度相等。

螺栓8具有：配置到贯穿孔25的轴部、形成有螺纹牙的前端部以及头部。螺栓8的前端部的螺纹牙与螺纹孔15的螺纹槽结合。在贯穿孔25的一部分上设置有支承螺栓8的头部的台阶部25d。

装配方法

接着，对本实施方式涉及的活塞3的装配方法进行说明。在将连接部件10及前端部件20插入内部空间32之前，通过螺栓8连接(临时安装)连接部件10和前端部件20。即，先将前端部件20的变形部24的斜面23t配置到连接部件10的倾斜部12的外表面的周围，再将螺栓8的轴部配置到前端部件20的贯穿孔25，然后将螺栓8的前端部螺入连接部件10的螺纹孔15。

在内部空间32的外侧，连接部件10和前端部件20通过螺栓8连接之后，将连接部件10及前端部件20的插入部22从开口34插入到内部空间32。连接部件10以使倾斜部12配置为比圆筒部11靠基端侧的方式插入到内部空间32。插入部22以使变形部24配置到连接部件10的外表面和内部空间32的内表面之间的方式插入到内部空间32。插入部22以使前端面31与对置面27抵接的方式插入到内部空间32。

在本实施方式中，将变形部24的斜面23t配置到倾斜部12的外表面的周围之后，将插入部22插入到内部空间32。通过将插入部22配置到内部空间32，活塞主体30的前端面31与突出部21的对置面27对置。

在将连接部件10及前端部件20的插入部22配置到内部空间32之后，旋转螺栓8以便将螺栓8拧入螺纹孔15。螺栓8旋转则将前端部件20与连接部件10以使对置面27接近前端面31，且使端面13向前端侧移动的方式紧固。

通过对前端部件20与连接部件10，以使对置面27接近前端面31、且使端面13向前端侧移动的方式进行紧固，连接部件10相对于收纳空间23的内表面向前端侧移动。

连接部件10的至少一部分的外径比收纳空间23的内径略大。在本实施方式中，倾斜部12的至少一部分的外径比收纳空间23的内径大。

通过对前端部件20与连接部件10，以在倾斜部12的外表面与收纳空间23的斜面23t接触的状态下，使连接部件10相对于收纳空间23的内表面向前端侧移动的方式进行紧固，伴随连接部件10的移动而变形部24朝径向外侧变形。朝径向外侧变形了的变形部24与活塞主体30的内部空间32的内表面接触。通过变形部24与活塞主体30的内部空间32的内表面的接触，前端部件20及连接部件10被固定到活塞主体30。

动作

接着，对液压泵1的动作进行说明。传动轴2旋转则缸体6与传动轴2一起以中心轴rx为中心旋转。缸体6旋转则配置在缸6s内的活塞3及与活塞3连接的活塞滑履4绕中心轴rx的周围回转。活塞滑履4一边沿斜板5的滑动面5a滑动一边回转。活塞滑履4一边沿斜板5滑动一边回转则活塞3在缸6s中往复运动。活塞3在表示其最深入缸6s的位置的上止点、及表示其最脱出缸6s的位置的下止点之间往复运动。活塞3往复运动则由活塞3与缸6s之间的间隔规定的行程容积发生变化。改变斜板5的倾斜角则液压泵1的容积被改变。

缸体6旋转则连接端口61与吸入端口71及排出端口72中的至少一方连接。在活塞3从上止点向下止点移动时，连接端口61与吸入端口71连接。通过活塞3从上止点向下止点的移动，液压油箱的液压油经由吸入通路71h及吸入端口71被吸入到缸6s。在活塞3从下止点向上止点移动时，连接端口61与排出端口72连接。通过活塞3从下止点向上止点的移动，缸6s内的液压油经由排出端口72及排出通路72h被排出到液压油供给对象。

改变斜板5的倾斜角则伴随缸体6的旋转的活塞3的往复移动量发生变化，经由排出通路72h被排出到液压油供给对象的液压油的流量被改变。

缸6s的液压油的至少一部分流入油路29，流过油路29之后，流入活塞主体30的内部流路33。从活塞主体30的内部流路33被供给到活塞滑履4的内部流路4c的液压油流过内部流路4c之后，经由流出口36，被供给到活塞滑履4的脚部4b的基端部与斜板5的滑动面5a之间的间隔。由此，即使脚部4b的基端部与斜板5的滑动面5a接触，也能够抑制活塞滑履4与斜板5之间的摩擦力变得过大。

效果

如以上说明的那样，根据本实施方式，活塞主体30设置有内部空间32，前端部件20以堵塞内部空间32的开口34的方式配置。前端部件20的插入部22配置在内部空间32的一部分。由此，能够抑制液压油渗入内部空间32，并将活塞3轻量化。从而，能够将活塞3轻量化并能够减少死区容积。此外，前端部件20具有从活塞主体30的前端面31向前端侧突出的突出部21。因此，能够减少活塞3位于上止点时的死区容积。因此，能够抑制液压泵1的容积效率的恶化。

突出部21的表面26以越向前端侧远离前端面31则越接近中心轴cx的方式倾斜。如图1所示，在缸6s具有相对于中心轴cx倾斜的对置面62的情况下，通过将表面26的形状设定为与对置面62平行，能够减少死区容积。

突出部21的表面26配置为在径向上比活塞主体30的外周面更靠内侧。突出部21在径向上没有从活塞主体30突出，因此能够抑制突出部21与缸6s的内表面接触。

前端面31配置在与内部空间32连接的活塞主体30的开口34的周围。前端部件20的突出部21具有与前端面31对置的对置面27。即，在本实施方式中，突出部21是在径向上比插入部22更向外侧延伸的凸缘状。因此，能够使死区容积足够小。

在前端面31与对置面27之间及插入部22的外表面的至少一部分与内部空间32的内表面之间设置有油路29。由此，液压油能够流过活塞主体30的外周面的附近，能够抑制活塞主体30的外周面的过度的温度上升。

前端部件20的密度比活塞主体30的密度小。由此，能够维持活塞3的强度并实现活塞3的轻量化。

与前端部件20的插入部22连接的连接部件10配置在内部空间32内。插入部22具有配置在连接部件10的周围的变形部24。变形部24通过与连接部件10的接触而朝径向外侧变形。因此，只要使连接部件10进入变形部24的内侧(收纳空间23的内侧)，就能够使变形部24朝径向外侧变形，能够容易地将连接部件10及前端部件20与活塞主体30固定。

连接部件10包括倾斜部12，其具有以越在轴向上接近前端面31则越接近中心轴ax的方式倾斜的外表面。因此，在连接部件10向前端侧移动而使变形部24变形时，能够顺利地实施连接部件10的移动及变形部24的变形。

前端部件20具有与中心轴cx平行的贯穿孔25。连接部件10具有形成有螺纹槽的螺纹孔15。螺栓8具有配置到贯穿孔25内的轴部、及形成有与螺纹槽结合的螺纹牙的前端部。由此，只要旋转螺栓8，就能够容易地将前端部件20与连接部件10紧固。

连接部件10的密度比活塞主体30的密度小。由此，能够维持活塞3的强度并实现活塞3的轻量化。

第二实施方式

对第二实施方式进行说明。在下面的说明中，对与上述的实施方式相同或同等的结构要素标注相同的符号，简化或省略其说明。

图5是表示本实施方式涉及的活塞3的一个示例的剖视图。在上述的实施方式中，活塞滑履4具有球形部4a，活塞主体30具有收纳球形部4a的空间3h。如图5所示，可以在活塞主体30设置球形部40。在这种情况下，活塞滑履具有收纳球形部40的空间。

第三实施方式

对第三实施方式进行说明。图6是表示本实施方式涉及的前端部件20的一部分的剖视图。在上述的实施方式中，表面26在与中心轴cx正交的截面上呈直线状。如图6所示，表面26也可以在包含中心轴cx的截面上呈曲线状。在图6所示的示例中，表面26呈向前端侧突出的圆弧形。

其它实施方式

在上述的实施方式中，也可以在螺栓8上设置油路。可以通过设置在螺栓8上的油路，来将液压油供给到活塞滑履与斜板之间的间隔。

在上述的实施方式中，前端部件20的密度比活塞主体30的密度小，连接部件10的密度比活塞主体30的密度小。前端部件20的密度也可以与活塞主体30的密度相等。连接部件10的密度也可以与活塞主体30的密度相等。在这种情况下，也能够减少死区容积。

在上述的实施方式中，前端部件20通过连接部件10固定到活塞主体30。也可以省略连接部件10。例如，在前端部件20的插入部22的外表面上设置螺纹牙，在内部空间32的内表面上设置螺纹槽，通过螺纹牙与螺纹槽结合，能够将前端部件20与活塞主体30固定。在这种情况下，也可以在前端部件20的内部形成油路。

在上述的实施方式中，液压泵·马达1作为液压泵动作。液压泵·马达1也可以作为液压马达动作。

符号说明

1…液压泵(液压泵·马达)、1h…壳体、2…传动轴、3…活塞、3h…空间、4…活塞滑履、4a…球形部、4b…脚部、4c…内部流路、5…斜板、5a…滑动面、6…缸体、6h…中心孔、6s…缸、7…阀板、8…螺栓、9…护圈、10…连接部件、11…圆筒部、12…倾斜部、13…端面、14…端面、15…螺纹孔、16…轴承、20…前端部件、21…突出部、22…插入部、23…收纳空间、23t…斜面、24…变形部、24n…缺口部、25…贯穿孔、25d…台阶部、26…表面、27…对置面、28…外表面、29…油路、29a…流路槽、29b…流路槽、30…活塞主体、31…前端面、32…内部空间、33…内部流路、34…开口、35…流入口、36…流出口、40…球形部、61…连接端口、61h…开口、62…对置面、71…吸入端口、71h…吸入通路、72…排出端口、72h…排出通路、cx…中心轴、rx…旋转轴。