液壓旋轉機所具備的柱塞以及液壓旋轉機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及作為軸向柱塞馬達或軸向柱塞泵使用的液壓旋轉機所具備的柱塞以及液壓旋轉機。
【背景技術】
[0002]作為上述軸向柱塞馬達或軸向柱塞泵的一個示例，具有圖17所示的液壓旋轉機。該液壓旋轉機I在缸體9的多個柱塞室9a內安裝有柱塞10，這些多個柱塞10形成為與缸體9 一起旋轉的結構。此時，柱塞10沿著斜板12旋轉的同時往復移動，從而由柱塞10和柱塞室9a包圍的空間的體積發生變化。像這樣構成的液壓旋轉機I作為馬達或泵工作。而且，最高旋轉速度和能量轉換效率作為這樣的馬達或泵的性能來說是重要的，而柱塞10是決定該性能的重要的部件。
[0003]為了使該液壓旋轉機I高速旋轉，而需要使柱塞10的質量變輕，如圖17所示使用具有中空部1b的柱塞10。
[0004]然而，在具有這樣的中空部1b的柱塞10中，工作液流入中空部1b中，因此即使在柱塞10向圖17的上側所示的上死點移動時，由柱塞10和柱塞室9a包圍的空間的體積(死體積)也會增大，從而在吸入或排出工作液時，由工作液的壓縮性所產生的壓縮性損失變大。
[0005]因此，為了實現輕量化和低死體積，而使用圖18及圖19所示的柱塞48(例如參照專利文獻I)。該柱塞48如圖18所示具備周壁主體部49和蓋部50。
[0006]周壁主體部49是具有中空部1b的圓筒狀構件，并且與該中空部1b連通的開口部51形成在一端。
[0007]蓋部50是具有中心孔52的圓板狀構件，并且焊接在形成于周壁主體部49的一端的開口部51的內周面而密封中空部10b，并且外表面形成為受到液壓的受壓面50a。
[0008]而且，如圖18所示，在通過柱塞48的中心線的位置上設置有用于將該柱塞48的兩側的各端部的外表面相互連通的筒狀的液體通路部53。
[0009]根據該圖18所示的柱塞48，由于是具有中空部1b的結構，因此可以謀求柱塞48的輕量化。而且，將該中空部1b通過蓋部50密封，因此可以減小死體積。
[0010]現有技術文獻:
專利文獻:
專利文獻1:美國專利第3319575號說明書。
【發明內容】
[0011]發明要解決的問題:
然而，在上述現有的柱塞48中，如圖19的局部放大剖視圖所示，由蓋部50的內表面50b和周壁主體部49的內周面49a形成的角落部形成為大致直角的角部54。因此應力集中在形成于該角部54的焊接部55的中空部1b側的端部55a上，從而焊接部55的該端部55a的疲勞強度降低。其結果是，柱塞48的壽命縮短。
[0012]另外，集中在該焊接部55的該端部55a上的應力例如是因作用于柱塞48的受壓面50a以及外周面49b的力而產生的應力、以及基于焊接部55的殘余應力的應力。
[0013]本發明是為了解決如上述的問題而形成，其目的是提供能夠謀求柱塞的輕量化以及強度的改善，并且能夠謀求設置有柱塞的液壓旋轉機的能量轉換效率以及最高旋轉速度的改善的液壓旋轉機所具備的柱塞以及液壓旋轉機。
[0014]解決問題的手段:
根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞是在與旋轉軸一起旋轉的缸體中，在其周方向上配置有多個柱塞，且作為泵或馬達使用的液壓旋轉機所具備的柱塞，具備:具有中空部，一端形成有與該中空部連通的開口部的圓筒狀的周壁主體部；焊接在所述開口部的內周面上而密封所述中空部，外表面形成為受到液壓的受壓面的蓋部；和設置于與形成在所述開口部和所述蓋部之間的焊接部的所述中空部側的端部相鄰或接近的所述周壁主體部的內周面或所述蓋部的內表面上，用于減少作用于所述焊接部的端部的應力的應力減少部。
[0015]根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞，構成柱塞的圓筒狀的周壁主體部具有中空部，該中空部被蓋部密封，工作液不流入中空部中，因此可以使柱塞輕量化。
[0016]而且，可以減小由柱塞、和安裝有該柱塞的柱塞室包圍的空間的體積(死體積)，因此可以減少因工作液的壓縮性而產生的壓縮性損失。
[0017]又，盡管因作用于柱塞的受壓面以及外周面的力而產生的應力、以及殘余應力作用于形成在周壁主體部的開口部與蓋部之間的焊接部上，但是可以通過應力減少部減少作用于強度比較小的焊接部的中空部側的端部的應力。借助于此，可以謀求焊接部的該端部的疲勞強度的改善，進而可以提高柱塞的強度。
[0018]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是所述應力減少部是設置于所述周壁主體部的內周面上，且通過所述周壁主體部的中心線的截面為包括圓弧狀或多角形狀的任意形狀的環狀凹部。
[0019]該應力減少部形成為環狀凹部，因此可以使蓋部的內表面與該應力減少部的內周面相互結合的部分形成為大致平坦部而避免形成為角部。因此，應力減少部可以防止應力集中在形成于該大致平坦部處的焊接部的中空部側的端部上。又，在焊接時約束焊接部的中空部的剛性因環狀凹部而減小，因此減少焊接部的殘余應力。其結果是，可以謀求焊接部的該端部的疲勞強度的改善。借助于此，可以延長柱塞的壽命。
[0020]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是所述應力減少部是從所述蓋部的所述中空部側的內表面的外周部向所述中空部側突出，且與相對于所述外周部靠近內側的所述內表面相比突出的環狀的薄壁部，在包括該薄壁部的所述蓋部的外周面與所述周壁主體部的內周面之間形成有所述焊接部。
[0021]根據該應力減少部，在按壓力施加于周壁主體部的外表面時，焊接部夾在周壁主體部的內周面與形成于蓋部上的薄壁部的外周面之間而受到壓縮力，但是這些周壁主體部、焊接部的中空部側的端部以及形成于蓋部上的薄壁部因所述按壓力而可以向半徑方向內側彎曲。借助于此，可以減少作用于焊接部的中空部側的端部的壓縮力。由于在焊接時約束焊接部的蓋部的剛性因形成于蓋部上的薄壁部而減小，因此減少焊接部的殘余應力。其結果是，可以謀求焊接部的該端部的疲勞強度的改善。借助于此，可以延長柱塞的壽命。
[0022]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是作為所述應力減少部的所述薄壁部是由設置于所述蓋部的所述中空部側的內表面上，且通過所述蓋部的中心線的截面為包括圓弧狀或多角形狀的任意形狀的環狀凹部形成。
[0023]在像這樣形成薄壁部時，可以使蓋部本身的厚度形成為適當的尺寸，從而可以確保蓋部所需的剛性。
[0024]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是具備在所述周壁主體部的內周面上突出設置，且在所述周壁主體部的中心線方向上與所述焊接部的所述中空部側的端部相向的環狀的階梯部；所述階梯部與所述焊接部的所述中空部側的端部之間的間隔設定為在將所述蓋部焊接在所述開口部上時，不使所述焊接部的所述中空部側的端部通過延長焊接部與所述階梯部連接的尺寸。
[0025]如此一來，在將蓋部焊接在開口部時，可以防止焊接部的中空部側的端部通過延長焊接部與階梯部連接。
[0026]S卩，在焊接部形成以超過蓋部的外周面與周壁主體部的內周面相互嵌合的部分而露出于周壁主體部的中空部側的狀態延伸的延長焊接部，并且該延長焊接部與階梯部連接時，該延長焊接部成為圓筒壁部，并且由該圓筒壁部的內周面和蓋部的內表面形成的角落部變成角部。由此，應力集中在形成于該角部處的焊接部的中空部側的端部上，從而焊接部的該端部的疲勞強度降低。
[0027]然而，在焊接部的該端部不與階梯部連接，例如延長焊接部不成為圓筒周壁部而形成為環狀的突起的情況下，形成有焊接部的該端部的部分不會形成為角部，因此應力不會集中在該端部上。
[0028]像這樣，在本發明中，可以防止焊接部的中空部側的端部通過延長焊接部與階梯部連接，因此可以防止焊接部的該端部的疲勞強度降低。
[0029]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是在通過所述柱塞的中心線的位置上設置有用于將該柱塞的兩側的各端部的外表面相互連通的筒狀的液體通路部。
[0030]如此一來，可以將焊接在柱塞的一端部上的蓋部的受壓面側的工作液通過該液體通路部導出至柱塞的另一端部的外表面。借助于此，例如可以通過工作液潤滑該另一端部與搖動自如地嵌合于該另一端部的滑靴之間的接觸部而減少該接觸部的摩擦阻力。
[0031]在根據本發明的液壓旋轉機所具備的柱塞中，優選的是具備以使工作液接觸所述周壁主體部的內表面的形式設置，并且用于將所述柱塞的兩側的各端部的外表面相互連通的液體通路部。
[0032]如此一來，