液压旋转机所具备的柱塞以及液压旋转机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作为轴向柱塞马达或轴向柱塞泵使用的液压旋转机所具备的柱塞以及液压旋转机。
【背景技术】
[0002]作为上述轴向柱塞马达或轴向柱塞泵的一个示例，具有图17所示的液压旋转机。该液压旋转机I在缸体9的多个柱塞室9a内安装有柱塞10，这些多个柱塞10形成为与缸体9 一起旋转的结构。此时，柱塞10沿着斜板12旋转的同时往复移动，从而由柱塞10和柱塞室9a包围的空间的体积发生变化。像这样构成的液压旋转机I作为马达或泵工作。而且，最高旋转速度和能量转换效率作为这样的马达或泵的性能来说是重要的，而柱塞10是决定该性能的重要的部件。
[0003]为了使该液压旋转机I高速旋转，而需要使柱塞10的质量变轻，如图17所示使用具有中空部1b的柱塞10。
[0004]然而，在具有这样的中空部1b的柱塞10中，工作液流入中空部1b中，因此即使在柱塞10向图17的上侧所示的上死点移动时，由柱塞10和柱塞室9a包围的空间的体积(死体积)也会增大，从而在吸入或排出工作液时，由工作液的压缩性所产生的压缩性损失变大。
[0005]因此，为了实现轻量化和低死体积，而使用图18及图19所示的柱塞48(例如参照专利文献I)。该柱塞48如图18所示具备周壁主体部49和盖部50。
[0006]周壁主体部49是具有中空部1b的圆筒状构件，并且与该中空部1b连通的开口部51形成在一端。
[0007]盖部50是具有中心孔52的圆板状构件，并且焊接在形成于周壁主体部49的一端的开口部51的内周面而密封中空部10b，并且外表面形成为受到液压的受压面50a。
[0008]而且，如图18所示，在通过柱塞48的中心线的位置上设置有用于将该柱塞48的两侧的各端部的外表面相互连通的筒状的液体通路部53。
[0009]根据该图18所示的柱塞48，由于是具有中空部1b的结构，因此可以谋求柱塞48的轻量化。而且，将该中空部1b通过盖部50密封，因此可以减小死体积。
[0010]现有技术文献:
专利文献:
专利文献1:美国专利第3319575号说明书。
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题:
然而，在上述现有的柱塞48中，如图19的局部放大剖视图所示，由盖部50的内表面50b和周壁主体部49的内周面49a形成的角落部形成为大致直角的角部54。因此应力集中在形成于该角部54的焊接部55的中空部1b侧的端部55a上，从而焊接部55的该端部55a的疲劳强度降低。其结果是，柱塞48的寿命缩短。
[0012]另外，集中在该焊接部55的该端部55a上的应力例如是因作用于柱塞48的受压面50a以及外周面49b的力而产生的应力、以及基于焊接部55的残余应力的应力。
[0013]本发明是为了解决如上述的问题而形成，其目的是提供能够谋求柱塞的轻量化以及强度的改善，并且能够谋求设置有柱塞的液压旋转机的能量转换效率以及最高旋转速度的改善的液压旋转机所具备的柱塞以及液压旋转机。
[0014]解决问题的手段:
根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞是在与旋转轴一起旋转的缸体中，在其周方向上配置有多个柱塞，且作为泵或马达使用的液压旋转机所具备的柱塞，具备:具有中空部，一端形成有与该中空部连通的开口部的圆筒状的周壁主体部；焊接在所述开口部的内周面上而密封所述中空部，外表面形成为受到液压的受压面的盖部；和设置于与形成在所述开口部和所述盖部之间的焊接部的所述中空部侧的端部相邻或接近的所述周壁主体部的内周面或所述盖部的内表面上，用于减少作用于所述焊接部的端部的应力的应力减少部。
[0015]根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞，构成柱塞的圆筒状的周壁主体部具有中空部，该中空部被盖部密封，工作液不流入中空部中，因此可以使柱塞轻量化。
[0016]而且，可以减小由柱塞、和安装有该柱塞的柱塞室包围的空间的体积(死体积)，因此可以减少因工作液的压缩性而产生的压缩性损失。
[0017]又，尽管因作用于柱塞的受压面以及外周面的力而产生的应力、以及残余应力作用于形成在周壁主体部的开口部与盖部之间的焊接部上，但是可以通过应力减少部减少作用于强度比较小的焊接部的中空部侧的端部的应力。借助于此，可以谋求焊接部的该端部的疲劳强度的改善，进而可以提高柱塞的强度。
[0018]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是所述应力减少部是设置于所述周壁主体部的内周面上，且通过所述周壁主体部的中心线的截面为包括圆弧状或多角形状的任意形状的环状凹部。
[0019]该应力减少部形成为环状凹部，因此可以使盖部的内表面与该应力减少部的内周面相互结合的部分形成为大致平坦部而避免形成为角部。因此，应力减少部可以防止应力集中在形成于该大致平坦部处的焊接部的中空部侧的端部上。又，在焊接时约束焊接部的中空部的刚性因环状凹部而减小，因此减少焊接部的残余应力。其结果是，可以谋求焊接部的该端部的疲劳强度的改善。借助于此，可以延长柱塞的寿命。
[0020]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是所述应力减少部是从所述盖部的所述中空部侧的内表面的外周部向所述中空部侧突出，且与相对于所述外周部靠近内侧的所述内表面相比突出的环状的薄壁部，在包括该薄壁部的所述盖部的外周面与所述周壁主体部的内周面之间形成有所述焊接部。
[0021]根据该应力减少部，在按压力施加于周壁主体部的外表面时，焊接部夹在周壁主体部的内周面与形成于盖部上的薄壁部的外周面之间而受到压缩力，但是这些周壁主体部、焊接部的中空部侧的端部以及形成于盖部上的薄壁部因所述按压力而可以向半径方向内侧弯曲。借助于此，可以减少作用于焊接部的中空部侧的端部的压缩力。由于在焊接时约束焊接部的盖部的刚性因形成于盖部上的薄壁部而减小，因此减少焊接部的残余应力。其结果是，可以谋求焊接部的该端部的疲劳强度的改善。借助于此，可以延长柱塞的寿命。
[0022]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是作为所述应力减少部的所述薄壁部是由设置于所述盖部的所述中空部侧的内表面上，且通过所述盖部的中心线的截面为包括圆弧状或多角形状的任意形状的环状凹部形成。
[0023]在像这样形成薄壁部时，可以使盖部本身的厚度形成为适当的尺寸，从而可以确保盖部所需的刚性。
[0024]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是具备在所述周壁主体部的内周面上突出设置，且在所述周壁主体部的中心线方向上与所述焊接部的所述中空部侧的端部相向的环状的阶梯部；所述阶梯部与所述焊接部的所述中空部侧的端部之间的间隔设定为在将所述盖部焊接在所述开口部上时，不使所述焊接部的所述中空部侧的端部通过延长焊接部与所述阶梯部连接的尺寸。
[0025]如此一来，在将盖部焊接在开口部时，可以防止焊接部的中空部侧的端部通过延长焊接部与阶梯部连接。
[0026]S卩，在焊接部形成以超过盖部的外周面与周壁主体部的内周面相互嵌合的部分而露出于周壁主体部的中空部侧的状态延伸的延长焊接部，并且该延长焊接部与阶梯部连接时，该延长焊接部成为圆筒壁部，并且由该圆筒壁部的内周面和盖部的内表面形成的角落部变成角部。由此，应力集中在形成于该角部处的焊接部的中空部侧的端部上，从而焊接部的该端部的疲劳强度降低。
[0027]然而，在焊接部的该端部不与阶梯部连接，例如延长焊接部不成为圆筒周壁部而形成为环状的突起的情况下，形成有焊接部的该端部的部分不会形成为角部，因此应力不会集中在该端部上。
[0028]像这样，在本发明中，可以防止焊接部的中空部侧的端部通过延长焊接部与阶梯部连接，因此可以防止焊接部的该端部的疲劳强度降低。
[0029]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是在通过所述柱塞的中心线的位置上设置有用于将该柱塞的两侧的各端部的外表面相互连通的筒状的液体通路部。
[0030]如此一来，可以将焊接在柱塞的一端部上的盖部的受压面侧的工作液通过该液体通路部导出至柱塞的另一端部的外表面。借助于此，例如可以通过工作液润滑该另一端部与摇动自如地嵌合于该另一端部的滑靴之间的接触部而减少该接触部的摩擦阻力。
[0031]在根据本发明的液压旋转机所具备的柱塞中，优选的是具备以使工作液接触所述周壁主体部的内表面的形式设置，并且用于将所述柱塞的两侧的各端部的外表面相互连通的液体通路部。
[0032]如此一来，