CN106103989B - 液压旋转设备 - Google Patents

Abstract

一种液压旋转设备，其利用工作流体的供排进行旋转动作，其中，该液压旋转设备包括：缸体组件，其连结有轴并与轴一起进行旋转；缸体，其形成为在缸体组件的一端侧具有开口部并且在内周形成有环状槽；以及衬套，其自缸体的开口部插入从而设于缸体的内侧，并且具有利用塑性变形填充到环状槽内的突起部，环状槽形成为该环状槽的沿着缸体的轴向的宽度随着朝向深度方向去而减小。

Description

液压旋转设备

技术领域

本发明涉及利用工作流体的供排进行旋转动作的活塞泵、活塞式液压马达等液压旋转设备。

背景技术

以往，作为液压旋转设备，公知有一种为了提升活塞的滑动面的耐烧结性和耐磨性，在形成于缸体组件的缸体内设有薄壁筒状的衬套的液压旋转设备。

这样的衬套需要固定为即使活塞在衬套的内侧滑动衬套也不会自缸体脱落。在日本JP1997-264305A中公开有如下液压旋转设备：在缸体的内壁设有凹部，在将衬套压入在缸体内之后，自内侧撑开衬套而使其塑性变形，使衬套外周埋入在缸体的凹部，从而来安装衬套。

发明内容

在日本JP1997-264305A所公开的液压旋转设备中，缸体的凹部的角部形成为直角，底面的深度形成为在轴向上恒定。

在这样的使衬套塑性变形地填充在凹部的情况下，有可能衬套无法充分地流入到凹部内的角部附近而产生缺欠。若在凹部的靠缸体的开口部侧的角部产生衬套的缺欠，则填充到凹部内的衬套的作为防脱部的功能变得不充分。

本发明的目的在于，提高设于液压旋转设备的缸体内的衬套的防脱性能。

根据本发明的实施方式，一种液压旋转设备，其利用工作流体的供排进行旋转动作，其中，该液压旋转设备包括：缸体组件，其连结有轴并与所述轴一起进行旋转；缸体，其形成为在所述缸体组件的一端侧具有开口部并且在内周形成有凹部；以及衬套，其自所述缸体的所述开口部插入从而设于所述缸体的内侧，并且具有利用塑性变形填充到所述凹部的突起部，所述凹部形成为该凹部的沿着所述缸体的轴向的宽度随着朝向该凹部的深度方向去而减小。

附图说明

图1是本发明的实施方式的液压旋转设备的剖视图。

图2是图1的A部的放大图，表示凹部的形状。

图3是本发明的实施方式的液压旋转设备中的缸体的放大图，表示在凹部填充衬套前的状态。

图4是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图6是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图7是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图8是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图9是表示本发明的实施方式的液压旋转设备中的凹部的形状的变形例的剖视图。

图10是表示本发明的实施方式的比较例的液压旋转设备中的凹部的形状的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

参照图1，说明本发明的实施方式的液压旋转设备。

在本实施方式中，说明液压旋转设备为以工作油作为工作流体的斜板式轴向活塞泵·马达100的情况。斜板式轴向活塞泵·马达100作为能够通过在外部的动力的作用下轴1旋转而使活塞7进行往复运动来供给作为工作流体的工作油的泵来发挥功能。另外，斜板式轴向活塞泵·马达100作为能够通过在自外部供给的工作油的流体压的作用下活塞7进行往复运动而使轴1旋转来输出旋转驱动力的马达来发挥功能。

在以下的说明中，例示了将斜板式轴向活塞泵·马达100作为活塞泵进行使用的情况，将斜板式轴向活塞泵·马达100简称为“活塞泵100”。

首先，参照图1说明活塞泵100的整体构造。

活塞泵100包括：轴1，其在动力源的作用下进行旋转；缸体组件2，其连结于轴1并与轴1一起进行旋转；以及壳体3，其用于收纳缸体组件2。壳体3包括：壳体主体3a，其两端开口；前盖4，其封闭壳体主体3a的一开口端并供轴1贯穿；以及端盖5，其封闭壳体主体3a的另一开口端并收纳轴1的端部。

在穿过前盖4的通孔4a而向外部突出的轴1的一端部1a连结有动力源。轴1的另一端部收纳在设于端盖5的收纳凹部5a内并被支承为能够旋转。

缸体组件2具有供轴1贯穿的通孔2a，轴1与通孔2a花键结合。由此，缸体组件2随着轴1的旋转而进行旋转。

在缸体组件2上与轴1平行地形成有多个在一端面具有开口部2c的缸体2b。多个缸体2b形成为在缸体组件2的周向上具有预定的间隔。

在缸体2b的内周，沿着周向延伸地形成有作为凹部的环状槽20。环状槽20可以形成在缸体2b的周向上的整周，也可以形成在缸体2b的周向上的一部分。另外，凹部可以不形成为环状槽，也可以形成为凹陷(所谓的凹窝)。

在缸体2b的内侧，自缸体2b的开口部2c插入地设有薄壁筒状的衬套6。在衬套6的外周形成有通过使衬套6的一部分利用塑性变形填充在环状槽20内而成的突起部6a。也就是说，突起部6a作为环状的突起形成在衬套6的外周。通过突起部6a形成在缸体2b的环状槽20内，从而使衬套6卡定于缸体2b。因此，衬套6的突起部6a和缸体2b的环状槽20作为防止衬套6自缸体2b脱落的防脱部发挥功能。

在缸体2b内插入有圆柱状的活塞7，该活塞7以在衬套6的内周滑动自如的方式插入到缸体2b内且在缸体2b的内部划分容积室8。活塞7的顶端侧自缸体2b的开口部2c突出，在活塞7的顶端部形成有球面座7a。

在活塞7的球面座7a上以旋转自如的方式连结有导向板9。导向板9包括：容纳部9a，其用于容纳被形成于各活塞7的顶端的球面座7a；以及平板部9b，其为圆形。容纳部9a的内表面形成为球面状，与所容纳的球面座7a的外表面滑动接触。由此，导向板9相对于球面座7a能够进行角度位移。

活塞泵100还包括：斜板10，其配设于壳体3内，且固定于前盖4的内壁；保持板11，其用于保持全部的导向板9；固定器座12，其与保持板11滑动接触；以及弹簧13，其以压缩状态夹装在固定器座12与缸体组件2之间。

斜板10具有相对于与轴1的轴线垂直的方向倾斜的滑动接触面10a。导向板9的平板部9b与滑动接触面10a面接触。

保持板11形成为圆环状的平板构件。保持板11具有在周向上空开预定的间隔地形成的多个通孔11a。保持板11在导向板9的容纳部9a贯穿了通孔11a的状态下将设于各活塞7的顶端的全部的导向板9保持在同一平面上。

固定器座12是安装在轴1的外周且能够沿着轴1在轴向上滑动的筒状构件。固定器座12以其顶端侧的外周面与保持板11的中心孔11b的内周面滑动接触的方式配置。

弹簧13是用于对固定器座12向保持板11侧施力的施力构件。被这样地施力的固定器座12将保持板11向斜板10侧按压，从而使导向板9被按压于斜板10。

活塞泵100还包括阀板14，该阀板14介于缸体组件2与端盖5之间。

阀板14为圆板构件，其固定于端盖5，缸体组件2的基端面滑动接触于该阀板14。在阀板14上形成有连接容积室8和形成于端盖5的吸入通路(省略图示)的吸入口(省略图示)以及连接容积室8和形成于端盖5的排出通路(省略图示)的排出口(省略图示)。

接着，说明活塞泵100的动作。

在外部的动力的作用下使轴1被驱动而旋转，当缸体组件2进行旋转时，各导向板9的平板部9b相对于斜板10滑动，各活塞7以与斜板10的偏转角度相对应的行程量在缸体2b内进行往复运动。利用各活塞7的往复运动，使得各容积室8的容积增加或减少。

工作油通过端盖5的吸入通路和阀板14的吸入口而被导入到因缸体组件2的旋转而扩大的容积室8。由于缸体组件2旋转使得容积室8缩小，因此被吸入到容积室8内的工作油的压力增大，并通过阀板14的排出口和端盖5的排出通路被排出。这样，在活塞泵100中，随着缸体组件2的旋转，连续地进行工作油的吸入和排出。

接着，详细地说明活塞泵100的衬套6的防脱构造。

如图1所示，环状槽20形成在成为活塞7在缸体2b内沿着轴向滑动的范围以外的位置。也就是说，环状槽20形成于比活塞7的在缸体2b内的容积室8缩小到最小的状态下的端面靠缸体2b的底侧的这样的轴向位置。

如图2所示，环状槽20的内壁包括：槽底部21，其为环状槽20的底部；限制部(第二侧面部)22，其用于限制衬套6自缸体2b脱落；以及相对部(第一侧面部)23，其形成为与限制部22相对。

环状槽20的槽底部21为用于限定环状槽20的深度的部位。槽底部21形成为以环状槽20的轴线为中心的圆筒面。也就是说，如图2所示，槽底部21的沿着轴向的截面形状形成为与轴线平行地延伸。槽底部21可以不形成为圆筒面状。例如，槽底部21可以像后述的图9所示的环状槽20的变形例那样形成为线状，也可以像凹部形成为凹陷(日文：窪み)(所谓的凹窝)的情况那样形成为点。

环状槽20的限制部22为自缸体2b的开口部2c侧朝向环状槽20的槽底部21形成的开口侧侧面部。换言之，限制部22是在环状槽20的侧部中位于衬套6自缸体2b脱落的脱落方向上的前方侧的侧部，也就是说，限制部22是位于衬套6插入缸体2b的插入方向(图2中空心箭头方向)上的后方侧的侧部。限制部22设为相对于环状槽20的轴线垂直的铅直面。由于环状槽20的限制部22与衬套6的突起部6a卡定，因此，即使相对于衬套6作用自缸体2b拔出的方向上的力，也能够利用限制部22来限制衬套6自缸体2b脱落。这样，环状槽20的限制部22作为用于限制衬套6自缸体2b脱落的防脱部来发挥功能。

环状槽20的相对部23是自隔着环状槽20的槽底部21与缸体2b的开口部2c所在侧相反的那一侧(相反侧)即缸体2b的底部侧朝向槽底部21形成的底部侧侧面部。也就是说，相对部23是在环状槽20的侧部中位于衬套6插入缸体2b的插入方向前方侧的侧部。相对部23是以随着朝向槽底部21去而深度增大的方式相对于与环状槽20的轴线垂直的方向形成为倾斜状的倾斜部。这样，缸体2b的内周面和相对部23之间的边界20a设于比相对部23和槽底部21之间的边界20b靠与缸体2b的开口部2c所在侧的相反的那一侧(缸体2b的底部侧)的位置。

如上所述，环状槽20形成为环状槽20的沿着缸体2b的轴向的宽度随着朝向深度方向去而减小。

接着，对在将衬套6插入到缸体2b内之后将衬套6的一部分填充到缸体2b的环状槽20内而形成突起部6a的方法进行说明。

衬套6的安装于缸体2b之前的外径形成得大于缸体2b的内径。通过将这样的衬套6压入缸体2b，从而将衬套6安装于缸体2b。

衬套6的突起部6a通过利用将衬套6自其内侧撑开的扩径工序使衬套6塑性变形从而将衬套6的一部分填充到环状槽20的内部而形成。

图3是是表示将衬套6压入到缸体2b内的状态且对衬套6进行扩径之前的状态的缸体2b的放大图。如图3所示，被扩径之前的衬套6形成为具有薄壁部6b和相对于薄壁部6b在内径侧形成得较厚的厚壁部6c的阶梯形状。这样的衬套6被以厚壁部6c位于缸体2b的底部侧的方式压入缸体2b。

在将衬套6压入到缸体2b内之后，使用扩径用工具仅将厚壁部6c自内侧撑开而使其塑性变形。塑性变形后的衬套6向与轴向垂直的方向流动，而填充到形成于缸体2b的内侧的环状槽20内。这样，通过利用塑性变形将衬套6的一部分填充到缸体2b的环状槽20内，从而形成衬套6的突起部6a。

在此，为了使衬套6的防脱构造容易理解，作为比较例，说明图10所示的具有直角的角部的方形截面形状的环状槽30。

环状槽30的内壁具有相对于轴线平行的底面31和相对于轴线垂直的铅直面32、33。

在为了使衬套6的一部分填充到环状槽30内而利用扩径工序使衬套6塑性变形时，衬套6如图10中箭头所示那样向相对于轴线垂直的方向流动。

在衬套6的填充到环状槽30内的一部分与环状槽30的铅直面32、33之间产生摩擦。由于这样的摩擦而使得衬套6在环状槽30的直角的角部附近的填充变得不充分。因而，可能在衬套6的利用扩径工序塑性变形而形成的突起部6a的角部产生缺欠40。若在突起部6a的角部产生缺欠40，则环状槽30的铅直面32与突起部6a之间的接触面积减小。因此，环状槽30变得无法充分地发挥作为衬套6的防脱部的功能。

与之相对地，活塞泵100中的环状槽20的相对部23为相对于与环状槽20的轴线垂直的方向形成为倾斜状的倾斜部。因此，如图2所示，在向环状槽20内填充衬套6的一部分时，向相对于轴线垂直的方向流动且与相对部23相接触的衬套6朝向限制部22地沿轴向流动。

这样，在限制部22的周围，除了通过材料的来自相对于轴线垂直的方向的流动来填充衬套6的一部分以外，还能够通过材料的来自轴向的流动来填充衬套6的一部分。因而，能够在限制部22与槽底部21之间的角部充分地填充衬套6，能够防止产生衬套6的突起部6a的缺欠。由此，由于限制部22与衬套6的突起部6a之间的接触面积增大，因此，能够提高环状槽20的作为防脱部的功能。

另外，若将衬套6的厚壁部6c扩径而自内侧使其塑性变形，则可能导致衬套6也沿轴向流动并在衬套6的薄壁部6b的内侧突出。但是，活塞泵100的环状槽20形成于成为活塞7在缸体2b内滑动的轴向位置的范围以外的位置。因此，即使因扩径引起的衬套6塑性变形而使得厚壁部6c处的衬套6在薄壁部6b的内侧突出，也不会妨碍活塞7的滑动而能够使活塞7顺畅地滑动。换言之，优选的是，环状槽20形成于即使利用扩径使衬套6塑性变形也不会妨碍活塞7的滑动的位置。

根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。

根据活塞泵100，环状槽20的沿着缸体2b的轴向的宽度形成为随着朝向环状槽20的深度方向去而减小。因此，在为了向环状槽20内填充衬套6从而形成突起部6a而使衬套6自内侧扩张地塑性变形时，在环状槽20中宽度较小的底侧即角部附近，除了通过材料的来自相对于轴线垂直的方向的流动来填充衬套6以外，还通过材料的来自轴向的流动来填充衬套6。因而，在环状槽20的靠缸体3b的开口部2c侧的角部处，能够防止产生衬套6的突起部6a的缺欠。因而，能够提高衬套6的防脱性能。

形成于缸体2b的内周的环状槽20的相对部23形成为深度随着朝向槽底部21去而增大的倾斜部。因此，在为了向环状槽20内填充衬套6而将衬套6自内侧撑开地塑性变形时，与相对部23相接触的衬套6自相对部23朝向缸体2b的开口部2c侧即限制部22地沿轴向流动。因而，在限制部22的附近，除了通过材料的来自相对于轴线垂直的方向的流动来填充衬套6以外，还通过材料的来自轴向的流动来填充衬套6。因此，能够防止在环状槽20中的限制部22附近产生衬套6的缺欠，能够提高衬套6的防脱性能。

另外，环状槽20形成于比活塞7的在容积室8缩小到最小的状态下的端面靠缸体2b的底侧的位置。因此，利用在将衬套6的一部分填充到环状槽20内时的衬套6的塑性变形能够防止衬套6的内侧在活塞7沿轴向滑动的范围内变形。这样，由于即使使衬套6塑性变形也不会妨碍活塞7的滑动，因此，能够使活塞7顺畅地滑动。

接着，说明本实施方式的活塞泵100的变形例。

在上述实施方式中，环状槽20的限制部22仅利用相对于缸体2b的轴线垂直的铅直面形成。取而代之，如图4所示，限制部22还可以具有作为相对于轴线垂直的铅直面的第一铅直部22a和形成为曲面状且与槽底部21连续地形成的第一曲面部22b。这样，通过将环状槽20的靠限制部22侧的角部设为第一曲面部22b，从而更容易将衬套6填充到环状槽20的角部。因而，即使是形成得更深的环状槽20，也能够将衬套6填充到环状槽20的角部。也就是说，通过将环状槽20的靠限制部22侧的角部设为第一曲面部22b，从而能够将环状槽20的深度形成得更深，因此，能够进一步提高作为防脱部的功能。

另外，限制部22还可以不具有相对于缸体2b的轴线垂直的铅直面。也就是说，还可以将限制部22以随着朝向槽底部21去而深度增大的方式形成为倾斜状、曲面状。在该情况下，相对部23可以仅利用相对于缸体2b的轴线垂直的铅直面形成。也就是说，在这样的情况下，当为了在环状槽20内填充衬套6而使衬套6自内侧扩张地塑性变形时，与限制部22相接触的衬套6沿着限制部22向轴向以及与轴线垂直的方向流动。因而，在槽底部21与限制部22之间的角部附近，除了通过材料的来自相对于轴线垂直的方向的流动来填充衬套6以外，还能够通过材料的来自沿着限制部22的轴向的流动来填充衬套6。因此，能够防止在环状槽20的限制部22附近产生衬套6的缺欠，而能够提高衬套6的防脱性能。

另外，在上述实施方式中，环状槽20的相对部23为相对于与缸体2b的轴线垂直的方向形成为倾斜状的倾斜部。取而代之，如图5所示，相对部23可以具有形成为曲面状的第二曲面部。如图5所示，相对部23可以仅利用第二曲面部形成，也可以形成为在相对部23的一部分具有第二曲面部。

另外，如图6、图7所示，相对部23还可以具有形成为相对于轴线垂直的第二铅直部23b。如图6所示，相对部23可以利用第二铅直部23b和倾斜部23a形成，如图7所示，除了第二铅直部23b和倾斜部23a以外，还可以具有沿着轴线的截面相对于轴线平行的圆筒部23c。

另外，如图8所示，相对部23还可以利用形成为相对于轴线垂直的第二铅直部23b和相对于轴线平行的圆筒部23c形成为阶梯状。在该情况下，流入到环状槽20内的靠相对部23侧的衬套6在靠限制部22侧的衬套6与槽底部21相接触之前首先与圆筒部23c相接触。圆筒部23c在与限制部22相反的那一侧与第二铅直部23b相连结，因此，与圆筒部23c相接触的衬套6主要朝向限制部22沿轴向流动。因而，形成为阶梯状的相对部23相比于形成为直角的角部更容易填充衬套6，能够使衬套6朝向限制部22流动与之相应的量，因此，能够起到与上述实施方式相同的效果。

另外，如图9所示，限制部22和相对部23还可以形成为互相连续的曲面状即圆弧状。在该情况下，圆弧面的最深的位置成为槽底部21。

如上所述，环状槽20只要形成为该环状槽20的沿着缸体2b的轴向的宽度随着朝向深度方向去而减小，就能够将其内壁形状形成为任意形状。也就是说，配合缸体2b的内径、活塞7的行程量等，以能够发挥期望的防脱性能的方式将环状槽20的内壁形状形成为任意形状即可。通过使环状槽20形成为该环状槽20的沿着缸体2b的轴向的宽度随着朝向深度方向去而减小，从而能够防止在限制部22与槽底部21之间的角部周围的衬套6的突起部6a的缺欠，能够起到与上述实施方式相同的效果。

以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

在上述实施方式中，使用了工作油作为工作流体，但可以取而代之使用例如水溶性代替液等。

另外，在上述实施方式中，说明了液压旋转设备为斜板式轴向活塞泵·马达100的情况，但液压旋转设备还可以是包括缸体和活塞的其他的活塞泵、活塞式液压马达。

另外，在上述实施方式中，在缸体2b的内周仅形成一个环状槽20，但也可以在缸体2b的轴向上排列地形成多个环状槽20，还可以绕缸体2b的轴线以螺旋状形成环状槽20。

另外，在上述实施方式中，衬套6的外径形成为大于缸体2b的内径，且压入于缸体2b。为了防止衬套6的脱落，优选进行压入，但也可以利用除压入以外的方法将衬套6设置在缸体2b的内侧。在该情况下，仅利用衬套6的填充到环状槽20内的一部分发挥衬套6的防脱功能。

本申请基于2014年3月28日向日本国特许厅申请的日本特愿2014-68754主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

Claims (7)

1.一种液压旋转设备，其利用工作流体的供排进行旋转动作，其中，

该液压旋转设备包括：

缸体组件，其连结有轴并与所述轴一起进行旋转；

缸体，其形成为在所述缸体组件的一端侧具有开口部并且在内周形成有凹部；

衬套，其自所述缸体的所述开口部插入从而设于所述缸体的内侧，并且具有利用塑性变形填充到所述凹部内的突起部；以及

活塞，其以在所述衬套的内周滑动自如的方式插入于所述衬套，

所述凹部形成为该凹部的沿着所述缸体的轴向的宽度随着朝向该凹部的深度方向去而减小，且所述凹部在轴向上形成于所述活塞滑动的范围以外的位置。

2.根据权利要求1所述的液压旋转设备，其中，

所述凹部在所述缸体的内周形成为环状。

3.根据权利要求1所述的液压旋转设备，其中，

所述凹部具有第一侧面部，该第一侧面部自与所述缸体的所述开口部所在侧相反的那一侧朝向所述凹部的底部地形成，

所述缸体的内周面和所述第一侧面部之间的边界设于比所述第一侧面部和所述凹部的底部之间的边界靠所述缸体的与所述开口部所在侧相反的那一侧的位置。

4.根据权利要求3所述的液压旋转设备，其中，

所述第一侧面部形成为倾斜状。

5.根据权利要求3所述的液压旋转设备，其中，

所述第一侧面部形成为阶梯状。

6.根据权利要求3所述的液压旋转设备，其中，

所述第一侧面部形成为曲面状。

7.根据权利要求1所述的液压旋转设备，其中，

所述凹部具有第二侧面部，该第二侧面部自所述缸体的所述开口部侧朝向所述凹部的底部地形成，

所述第二侧面部的至少一部分形成为相对于所述缸体的轴线垂直。