CN117905666A - 流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体机械。实施方式的液压泵(1)具备：缸体(4)，其以绕中心轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着中心轴线方向的多个缸室(17)，并且，该缸体(4)具有使多个缸室(17)的底部(17a)与外部连通的连通孔(18)；以及活塞(21)，其以往复运动自如的方式插入于缸室(17)，在该活塞(21)与缸室(17)之间形成压力室(13)。该液压泵(1)形成有缸室(17)的倒圆角部(17b)，在将倒圆角部(17b)的圆弧半径设为R、将缸室(17)的内径设为Dc时，圆弧半径R和内径Dc满足0.012≤R/Dc≤0.045。

Description

流体机械

技术领域

本发明涉及流体机械。

背景技术

作为流体机械，存在例如液压马达、液压泵。例如，液压马达的主要结构为：壳体；轴，其以旋转自如的方式支承于壳体，并且，与负载连结；缸体，其设置于壳体内，并固定于轴；活塞，其收纳于在缸体形成的缸室；以及斜板，其供活塞滑动。斜板的供活塞滑动的面相对于与轴的轴向正交的方向倾斜。

缸室在从缸体的轴向一端到轴向另一端的稍前的位置之间形成为凹状。在缸室内以往复运动自如的方式收纳有活塞。在活塞与缸室之间形成有压力室。若向该压力室供给工作油，则压力室内的液压提高，活塞以从缸体的轴向一端突出的方式移动。此时，活塞推压斜板的力被转换成旋转力而使缸体和轴旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-159272号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，基于想要获得的轴的输出求出压力室的容积(压力室的向压力室供给的工作油的供给量)、活塞的截面积(工作油的压力所作用的活塞的端面的面积)，由此，确定缸室、活塞的设计值。

然而，例如缸室的底部的内周缘(缸室的底部的角部)等不会对压力室的容积等造成较大的影响的部位的设计值大多由加工设备的加工精度等决定，没有除此之外的限定。因此，存在由于高负载施加于流体机械的情况等而引起在缸体产生龟裂等无法充分获得流体机械的耐久性的情况。

本发明提供一种能够获得充分的耐久性的流体机械。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的流体机械具备：缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将所述缸室的内径设为Dc时，所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.012≤R/Dc≤0.045。

通过如此构成，能够设为可承受住高负载、可充分获得耐久性的缸体。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的流体机械。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.018≤R/Dc≤0.04。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.025≤R/Dc≤0.035。

本发明的另一技术方案的流体机械具备：缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R(mm)、将作用于所述室内倒圆角部的应力设为σ(MPa)时，所述圆弧半径R和所述应力σ满足150(MPa/mm)≤σ/R≤900(MPa/mm)。

通过如此构成，能够设为可承受住高负载能、可充分获得耐久性的缸体。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的流体机械。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述应力σ满足150(MPa/mm)≤σ/R≤600(MPa/mm)。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述应力σ满足150(MPa/mm)≤σ/R≤300(MPa/mm)。

本发明的另一技术方案的流体机械具备：缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及活塞，其以往复运动自如的方式插入与所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R(mm)、将所述缸体的所述缸室的所述底部侧的壁厚设为t(mm)时，所述圆弧半径R和所述壁厚t满足2(mm²)≤t×R≤10(mm²)。

通过如此构成，能够设为可承受住高负载、可充分获得耐久性的缸体。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的流体机械。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述壁厚t满足4(mm²)≤t×R≤9.5(mm²)。

在上述结构中，也可以是，所述圆弧半径R和所述壁厚t满足6(mm²)≤t×R≤9(mm²)。

本发明的另一技术方案的流体机械具备：壳体，其具有吸入流体的吸入通路和喷出所述流体的喷出流路；缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式收纳于所述壳体内，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与所述吸入通路以及所述喷出流路连通的连通孔；以及活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将所述缸室的内径设为Dc时，所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.012≤R/Dc≤0.045。

通过如此构成，能够设为可承受住高负载、可充分获得耐久性的缸体。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的流体机械。

发明的效果

上述的流体机械能够获得充分的耐久性。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的液压泵的剖视图。

图2是本发明的实施方式中的缸体的立体图。

图3是图2的III向视图。

图4是图1的IV部放大图。

附图标记说明

1、液压泵(流体机械)；4、缸体；4c、底壁；13、压力室；17、缸室；17a、底部；17b、倒圆角部(室内倒圆角部)；21、活塞；21c、倒圆角部(活塞倒圆角部)；91、吸入通路；92、喷出通路；C、中心轴线(旋转轴线)。

具体实施方式

接着，基于附图说明本发明的实施方式。

＜液压泵＞

图1是作为流体机械的液压泵1的剖视图。

如图1所示，液压泵1是所谓的斜板式可变容量型液压泵。液压泵1具备：壳体2；轴3，其以旋转自如的方式支承于壳体2的内部；缸体4，其收纳于壳体2的内部，并固定于轴3；斜板5，其以可变更倾斜角度的方式收纳于壳体2内，控制从液压泵1喷出的工作油的喷出量；以及活塞21，其收纳于缸体4。

此外，在图1中，为了使说明通俗易懂，适当变更了各构件的比例尺。另外，在以下的说明中，将与轴3的中心轴线(权利要求的旋转轴线的一个例子)C平行的方向称为轴向，将轴3的旋转方向称为周向，将轴3的径向简称为径向。

＜壳体＞

壳体2具备：箱状的壳体主体9，其具有开口部；和前法兰盘10，其封堵壳体主体9的开口部。在壳体主体9的与开口部相反的一侧(图1的右侧)的底部9a以旋转自如的方式支承有轴3的一端3a。另外，在壳体主体9的底部9a形成有吸入通路91和喷出通路92。吸入通路91与未图示的罐连通。喷出通路92例如经由控制阀与液压致动器(均未图示)连通。作为液压致动器，可列举出例如液压马达、液压缸。

在前法兰盘10，在靠壳体主体9侧的内表面10a突出形成有斜板支承部30。斜板支承部30将斜板5支承成可变更倾斜角度。斜板5的倾斜角度由未图示的倾斜角度控制部控制。倾斜角度控制部基于例如作业人员的操作信号驱动。

另外，在前法兰盘10以旋转自如的方式支承有轴3的另一端3b。在轴3的另一端3b连结有未图示的发动机等动力源。在轴3的外周面，在轴向中央形成有花键槽3c。缸体4借助该花键槽3c与轴3的外周面嵌合。

＜缸体＞

图2是缸体4的立体图。图3是图2的III向视图。

如图1～图3所示，缸体4形成为圆柱状。在缸体4的径向中央形成有能够将轴3插入或压入的贯通孔16。在贯通孔16也形成有花键槽16a。该花键槽16a与轴3的花键槽3c花键结合。由此，轴3与缸体4一体地旋转。

在缸体4以包围轴3的周围的方式形成有多个缸室17。缸室17沿着周向等间隔地配置。缸室17在从缸体4的靠前法兰盘10侧的第1端面4a到靠壳体主体9的底部9a侧的第2端面4b的稍前的位置之间沿着轴向形成为凹状。缸室17的前法兰盘10侧开口。在缸体4的第2端面4b侧的底壁4c，在与各缸室17相对应的位置形成有使这些缸室17与缸体4的外部(第2端面4b)连通的连通孔18。

在缸体4的第2端面4b以与该第2端面4b重叠的方式设置有圆板状的阀板19。阀板19固定于壳体主体9。即使在缸体4与轴3一起旋转的情况下，阀板19也相对于壳体2(壳体主体9)静止。

在阀板19，在阀板19的厚度方向上贯通形成有与缸体4的各连通孔18连通的吸入口19a和喷出口19b。各缸室17与壳体主体9的吸入通路91经由阀板19的吸入口19a以及缸体4的连通孔18连通。各缸室17与喷出通路92经由阀板19的喷出口19b以及缸体4的连通孔18连通。

阀板19相对于壳体主体9固定。因此，缸室17根据缸体4的旋转状态切换经由阀板19从吸入通路91供给工作油的状态和向喷出通路92排出工作油的状态。

＜活塞＞

在各缸室17以可沿着轴向往复运动的方式收纳有活塞21。通过活塞21收纳于缸室17，从而活塞21随着轴3和缸体4的旋转而绕轴3的中心轴线C公转。

在活塞21的靠斜板5侧的第1端部21a一体形成有球状的凸部28。活塞21的凸部28借助设置于该凸部28的滑靴22相对于斜板5的滑动面5a滑动。

在活塞21的靠各缸室17的底部17a侧的第2端部21b形成有凹部41。凹部41在从活塞21的第2端部21b到第1端部21a的稍前的位置之间沿着轴向形成为凹状。凹部41的第2端部21b侧开口。

另外，在活塞21的凸部28沿着轴向形成有使凹部41与凸部28的外部连通的贯通孔28a。

凹部41和贯通孔28a由缸室17内的工作油充满。活塞21在与缸室17之间形成有供工作油的压力作用的压力室13。因而，活塞21的往复运动与工作油相对于缸室17的吸入和喷出相关联。也就是说，在活塞21被从缸室17拉出时，压力室13的压力变低，从吸入通路91向缸室17内供给工作油。在活塞21向缸室17内进入时，压力室13的压力变高，工作油从缸室17内向喷出通路92喷出。以下，详细论述液压泵1的动作。

＜液压泵的动作＞

液压泵1输出基于工作油从缸室17的喷出(和工作油向缸室17的吸入)而产生的驱动力。

更具体而言，首先，利用来自发动机等动力源的动力使轴3旋转，从而缸体4与轴3一体地旋转。随着缸体4的旋转，活塞21绕轴3的中心轴线C公转。

在各活塞21的凸部28安装的各滑靴22不管斜板5的倾斜角度如何，都沿着斜板5的滑动面5a滑动。另外，各滑靴22一边绕轴3的中心轴线C公转一边滑动。利用各滑靴22和各凸部28，不管斜板5的倾斜角度如何，活塞21都维持沿着轴向的姿势。

由此，各活塞21在各缸室17内沿着轴向移动，各活塞21往复运动。如此，斜板5限制各活塞21的轴向上的移动。根据活塞21的往复运动，工作油从一部分缸室17喷出，并且，工作油向其他缸室17吸入，实现液压泵。

如此，由各缸室17和活塞21形成的压力室13的压力随着轴3的旋转而大幅度变化。由于该压力而作用于缸体4(缸室17)的应力成为使缸体4损伤而使缸体4的耐久性降低的主要原因。因此，如以下这样规定了缸体4、活塞21的以下的尺寸。

＜缸体和活塞的主要部位尺寸规定值＞

图4是图1的IV部放大图。

即，如图4所示，在缸室17的底部17a，在内周缘形成有倒圆角部(权利要求的室内倒圆角部的一个例子)17b。换言之，缸室17的倒圆角部17b是在缸室17的底部17a的角部遍及整周地形成的圆弧状的凹部。

在活塞21的第2端部21b，在外周缘形成有倒圆角部(权利要求的活塞倒圆角部的一个例子)21c。换言之，活塞21的倒圆角部21c是在第2端部21b的角部遍及整周地形成的圆弧状的角部。

其中，在将缸室17的倒圆角部17b的圆弧半径设为R、将缸室17的内径设为Dc时，圆弧半径R和内径Dc满足

0.012≤R/Dc≤0.045··· (1)。

此外，如在图4中详细表示那样，缸室17以底部17a侧的局部的内径Dc比除此之外的部位的内径Dc稍大的方式形成。该形成得稍大的部位是用于对缸室17的内周面与活塞21的外周面之间的滑动面17c实施研磨加工的退刀部17d。在上述式(1)中所说的缸室17的内径Dc是指缸室17的滑动面17c的内径。在以下的式中也同样。

期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R和缸室17的内径Dc满足

0.018≤R/Dc≤0.04··· (2)。

而且，进一步期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R和缸室17的内径Dc满足

0.025≤R/Dc≤0.035··· (3)。

另外，在将倒圆角部17b的圆弧半径设为R(mm)、将作用于倒圆角部17b的应力设为σ(MPa)时，圆弧半径R和应力σ满足

150(MPa/mm)≤σ/R≤900(MPa/mm)··· (4)。

此外，作用于倒圆角部17b的应力σ是指，将在应力的测量时作用于倒圆角部17b的全部的应力合计而成的应力，除了包括由于填充在压力室13的工作油的压力而作用于倒圆角部17b的应力之外，还包括当缸体4与轴3一体地旋转时作用于倒圆角部17b的应力、当活塞21在缸室17内往复运动时作用于倒圆角部17b的应力等。在以下的式中也同样。另外，作为应力的测量方法，例如，可列举出CAE分析等。

另外，期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R(mm)和作用于倒圆角部17b的应力σ(MPa)满足

150(MPa/mm)≤σ/R≤600(MPa/mm)··· (5)。

而且，进一步期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R(mm)和作用于倒圆角部17b的应力σ(MPa)满足

150(MPa/mm)≤σ/R≤300(MPa/mm)··· (6)。

另外，在将倒圆角部17b的圆弧半径设为R(mm)、将缸体4的缸室17的底部17a侧的壁厚、也就是缸体4的底壁4c的壁厚设为t(mm)时，圆弧半径R和壁厚t满足

2(mm²)≤t×R≤10(mm²)··· (7)。

此外，壁厚t是指底壁4c的轴向上的厚度。在以下的式中也同样。

另外，期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R(mm)和缸体4的底壁4c的壁厚t(mm)满足

4(mm²)≤t×R≤9.5(mm²)··· (8)。

而且，进一步期望的是，倒圆角部17b的圆弧半径R(mm)和缸体4的底壁4c的壁厚t(mm)满足

6(mm²)≤t×R≤9(mm²)··· (9)。

另外，缸室17的倒圆角部17b的圆弧半径R以在活塞21位于下止点的状态下缸室17的倒圆角部17b不与活塞21的倒圆角部21c接触的大小形成。在该条件下，期望的是，缸室17的倒圆角部17b的圆弧半径R尽量大。活塞21的下止点是指，在缸体4绕中心轴线C旋转1圈的期间内、活塞21最大程度地进入于缸室17的时间点时的活塞21的位置。

因而，根据上述的实施方式，通过满足上述的式(1)～(9)中的任一者，从而能够设为可承受住高负载、可充分获得耐久性的缸体4。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的液压泵1。

另外，缸室17的倒圆角部17b的圆弧半径R以在活塞21位于下止点的状态下缸室17的倒圆角部17b不与活塞21的倒圆角部21c接触的大小形成。通过如此构成，从而能够设为可承受住高负载、可充分获得耐久性的缸体4。因此，能够提供一种可承受住高负载、可充分获得耐久性的液压泵1。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，包括在不脱离本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变更而成的实施方式。

例如，在上述的实施方式中，作为流体机械，以液压泵1为例进行了说明。然而并不限于此，能够在例如液压马达、使用了工作油以外的流体的泵、马达等，在具备具有缸室的缸体和收纳于缸室的活塞的各种各样的流体机械，采用上述的实施方式。流体也并不限于液体，也可以是气体。

在本说明书所公开的实施方式中，对于由多个物体构成的构件，也可以使该多个物体一体化，相反，对于由一个物体构成的构件，能够将其分成多个物体。不管是否一体化，只要以能够达成发明的目的的方式构成即可。

Claims (10)

1.一种流体机械，其中，

该流体机械具备：

缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及

活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，

在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，

在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将所述缸室的内径设为Dc时，

所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.012≤R/Dc≤0.045。

2.根据权利要求1所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.018≤R/Dc≤0.04。

3.根据权利要求2所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.025≤R/Dc≤0.035。

4.一种流体机械，其中，

该流体机械具备：

缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及

活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，

在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，

在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将作用于所述室内倒圆角部的应力设为σ时，其中，R的单位为mm，σ的单位为MPa，

所述圆弧半径R和所述应力σ满足150MPa/mm≤σ/R≤900MPa/mm。

5.根据权利要求4所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述应力σ满足150MPa/mm≤σ/R≤600MPa/mm。

6.根据权利要求5所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述应力σ满足150MPa/mm≤σ/R≤300MPa/mm。

7.一种流体机械，其中，

该流体机械具备：

缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式设置，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与外部连通的连通孔；以及

活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，

在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，

在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将所述缸体的所述缸室的所述底部侧的壁厚设为t时，其中，R的单位为mm，t的单位为mm，

所述圆弧半径R和所述壁厚t满足2mm²≤t×R≤10mm²。

8.根据权利要求7所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述壁厚t满足4mm²≤t×R≤9.5mm²。

9.根据权利要求7所述的流体机械，其中，

所述圆弧半径R和所述壁厚t满足6mm²≤t×R≤9mm²。

10.一种流体机械，其中，

该流体机械具备：

壳体，其具有吸入流体的吸入通路和喷出所述流体的喷出流路；

缸体，其以绕旋转轴线旋转自如的方式收纳于所述壳体内，在旋转方向上排列地配置有沿着所述旋转轴线方向的多个缸室，并且，该缸体具有使所述多个缸室的所述旋转轴线方向上的底部与所述吸入通路以及所述喷出流路连通的连通孔；以及

活塞，其以往复运动自如的方式插入于所述缸室，在该活塞与所述缸室之间形成压力室，

在所述缸室的所述底部的内周缘形成有室内倒圆角部，

在将所述室内倒圆角部的圆弧半径设为R、将所述缸室的内径设为Dc时，所述圆弧半径R和所述内径Dc满足0.012≤R/Dc≤0.045。