JP2001289179A - 液圧シリンダブロック用ピストン - Google Patents
液圧シリンダブロック用ピストンInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/10—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
- F04B1/124—Pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/10—Connection to driving members
- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
- F16J1/22—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with universal joint, e.g. ball-joint
Abstract
(57)【要約】
【課題】ピストンの内部に閉じたキャビティを設ける。
【解決手段】液圧動力ユニットのシリンダブロック内で
使用するためのこのピストンは、細長い円筒形本体と、
球形表面として終わる一端部を有する。このピストン
は、異なる金属材料からなる本体とインサートを接合し
て形成されている。ピストン本体は、中実体または円筒
形となっており、その球形表面は、球形ソケットまたは
球形ボールとなっている。インサートは、開キャビティ
ピストンに対しては細長く、閉キャビティピストンに対
しては短くされる。このピストンは、本体およびインサ
ートを横断する、加圧流体の導管を含む。本体とインサ
ートとは、金属粒子と結合材との混合物を含む鋳造材料
を使用して、金属押出鋳込方法により形成することが好
ましい。鋳造材料から結合材は除去される。次にこれら
の部品は、焼結されて、収縮される。インサートは、ス
リッパー要素に取り付けるための球形ボール内で終端す
るか、またはスリッパー要素に取り付けられたボール要
素が嵌合されるようになっている球形ソケットをゆうす
る。
使用するためのこのピストンは、細長い円筒形本体と、
球形表面として終わる一端部を有する。このピストン
は、異なる金属材料からなる本体とインサートを接合し
て形成されている。ピストン本体は、中実体または円筒
形となっており、その球形表面は、球形ソケットまたは
球形ボールとなっている。インサートは、開キャビティ
ピストンに対しては細長く、閉キャビティピストンに対
しては短くされる。このピストンは、本体およびインサ
ートを横断する、加圧流体の導管を含む。本体とインサ
ートとは、金属粒子と結合材との混合物を含む鋳造材料
を使用して、金属押出鋳込方法により形成することが好
ましい。鋳造材料から結合材は除去される。次にこれら
の部品は、焼結されて、収縮される。インサートは、ス
リッパー要素に取り付けるための球形ボール内で終端す
るか、またはスリッパー要素に取り付けられたボール要
素が嵌合されるようになっている球形ソケットをゆうす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、枢着されたスリッ
パーを介して、斜板と作動的に係合する往復動するピス
トンを含むシリンダブロックを内蔵するタイプの液圧ユ
ニットに関する。かかる液圧ユニットは、ポンプまたは
モータのいずれかとして作動しうる。より詳細には、本
発明は、かかる液圧動力ユニットで使用するための改良
されたピストンに関する。
パーを介して、斜板と作動的に係合する往復動するピス
トンを含むシリンダブロックを内蔵するタイプの液圧ユ
ニットに関する。かかる液圧ユニットは、ポンプまたは
モータのいずれかとして作動しうる。より詳細には、本
発明は、かかる液圧動力ユニットで使用するための改良
されたピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】上記タイプの液圧動力ユニットで使用さ
れるピストンは、一般に熱処理された金属材料、通常は
スチールから製造されている。使用される特定の材料お
よび熱処理プロセスは、ピストンが適性に機能し、適性
な寿命を得るのに必要な適当な機械的強度および摩耗特
性を得るように選択されている。
れるピストンは、一般に熱処理された金属材料、通常は
スチールから製造されている。使用される特定の材料お
よび熱処理プロセスは、ピストンが適性に機能し、適性
な寿命を得るのに必要な適当な機械的強度および摩耗特
性を得るように選択されている。
【０００３】米国特許第3,319,575号には、中空の端部
が閉じたピストンが示されている。米国特許第3,319,57
5号、また米国特許第3,882,762号の双方には、ピストン
の長手方向に延びる流体用導管が示されている。
が閉じたピストンが示されている。米国特許第3,319,57
5号、また米国特許第3,882,762号の双方には、ピストン
の長手方向に延びる流体用導管が示されている。
【０００４】ピストンは、シリンダブロックおよびスリ
ッパー−斜板間接続部の双方と、ダイナミックに相互作
用する。このブロックと接続部とは、ピストンに対する
負荷および摩耗が異なるので、ピストンの構造全体にわ
たって、ピストンの材料の性質の条件を必ずしも均一に
する必要はないと判断されてきた。
ッパー−斜板間接続部の双方と、ダイナミックに相互作
用する。このブロックと接続部とは、ピストンに対する
負荷および摩耗が異なるので、ピストンの構造全体にわ
たって、ピストンの材料の性質の条件を必ずしも均一に
する必要はないと判断されてきた。
【０００５】このような理由から、ピストンの種々の構
造的要素が、最終形態で異なる強度および摩耗特性を有
することができるように、２種類以上の材料から製造さ
れたピストンを提供することが望ましい。
造的要素が、最終形態で異なる強度および摩耗特性を有
することができるように、２種類以上の材料から製造さ
れたピストンを提供することが望ましい。
【０００６】シリンダブロックのボアに、往復動しなが
ら接触するピストンの円筒形本体には、硬化された中炭
素鋼を使用しなければならないような強度および表面摩
耗特性が必要であると一般に思われている。球形ジョイ
ントを介してスリッパーに接続されているピストンの端
部は、圧縮回転運動および枢動運動を受けるが、シリン
ダ本体のような極端に大きい強度および摩耗特性を必要
としない。ピストンの球形端部を、硬化されていない低
炭素鋼から形成すると、満足できる機能および寿命が得
られる。
ら接触するピストンの円筒形本体には、硬化された中炭
素鋼を使用しなければならないような強度および表面摩
耗特性が必要であると一般に思われている。球形ジョイ
ントを介してスリッパーに接続されているピストンの端
部は、圧縮回転運動および枢動運動を受けるが、シリン
ダ本体のような極端に大きい強度および摩耗特性を必要
としない。ピストンの球形端部を、硬化されていない低
炭素鋼から形成すると、満足できる機能および寿命が得
られる。
【０００７】更に、スリッパーをピストンに対し組み立
てた状態に維持するべく、ピストンの球形端部をクリン
プ加工するために、鍛造可能なままにしておくことが有
利であることが多い。
てた状態に維持するべく、ピストンの球形端部をクリン
プ加工するために、鍛造可能なままにしておくことが有
利であることが多い。
【０００８】液圧動力ユニットのシリンダブロック内で
使用される一部の液圧ピストンは、中実の鋼鉄構造体で
ある。このピストンは耐久性があり、信頼でき、製造上
安価であるが、大きい相対的重量によって作動速度が限
定される。更に、このピストンは、作動上の大きい摩擦
力を発生させる。
使用される一部の液圧ピストンは、中実の鋼鉄構造体で
ある。このピストンは耐久性があり、信頼でき、製造上
安価であるが、大きい相対的重量によって作動速度が限
定される。更に、このピストンは、作動上の大きい摩擦
力を発生させる。
【０００９】これとは異なり、かかるピストンには、中
実鋼鉄ピストンの重量を軽量化するために、内部に中空
キャビティが設けられることもある。しかし、中空キャ
ビティは、圧縮可能なオイルで満たされる。そのため、
圧縮サイクル中にピストンキャビティ内で発生するオイ
ル圧縮および減圧の結果、燃料消費が不効率となり、ピ
ストンと相互作用する斜板にかかる慣性モーメントに悪
影響が及ぶ。
実鋼鉄ピストンの重量を軽量化するために、内部に中空
キャビティが設けられることもある。しかし、中空キャ
ビティは、圧縮可能なオイルで満たされる。そのため、
圧縮サイクル中にピストンキャビティ内で発生するオイ
ル圧縮および減圧の結果、燃料消費が不効率となり、ピ
ストンと相互作用する斜板にかかる慣性モーメントに悪
影響が及ぶ。
【００１０】中空ピストンの欠点の一部は、軽量であっ
て、オイルのように圧縮性でないプラスチック材料によ
って中空キャビティを満たしたピストンによって解決さ
れる。しかし、ピストンの苛酷な環境に耐えることがで
きる信頼できる材料を得ることは困難であり、このよう
な苛酷な環境下では、プラスチック材料の劣化は一般的
に発生する。
て、オイルのように圧縮性でないプラスチック材料によ
って中空キャビティを満たしたピストンによって解決さ
れる。しかし、ピストンの苛酷な環境に耐えることがで
きる信頼できる材料を得ることは困難であり、このよう
な苛酷な環境下では、プラスチック材料の劣化は一般的
に発生する。
【００１１】プラスチック材料の代わりに、キャビティ
内でアルミスラブを使用することもあるが、アルミスラ
ブはより耐久性は大であるものの、キャビティ内に保持
することは困難である。
内でアルミスラブを使用することもあるが、アルミスラ
ブはより耐久性は大であるものの、キャビティ内に保持
することは困難である。
【００１２】中空キャビティを閉じるために、一端にキ
ャップを設けたピストンもある。中空チューブが、ピス
トンおよびキャビティを貫通し、キャビティがオイルで
満たされるのを防止するために、オイルがキャビティ内
に滞留することはない。キャビティ内のチューブは、チ
ューブの外径からキャビティの内径までの距離に広が
る、斜板または同等品によって補強することが多い。
ャップを設けたピストンもある。中空チューブが、ピス
トンおよびキャビティを貫通し、キャビティがオイルで
満たされるのを防止するために、オイルがキャビティ内
に滞留することはない。キャビティ内のチューブは、チ
ューブの外径からキャビティの内径までの距離に広が
る、斜板または同等品によって補強することが多い。
【００１３】このような構造のピストンは、これまで概
略を述べた問題の少なくとも一部を解決するが、このよ
うなピストンは、製造上かなり高価となる。
略を述べた問題の少なくとも一部を解決するが、このよ
うなピストンは、製造上かなり高価となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、製造が経済的であり、従来のピストンの上記欠
点を克服した、閉キャビティ液圧ピストン、およびその
ピストンの製造方法を提供することにある。
目的は、製造が経済的であり、従来のピストンの上記欠
点を克服した、閉キャビティ液圧ピストン、およびその
ピストンの製造方法を提供することにある。
【００１５】より詳細には、本発明の目的は、中空ピス
トン本体、およびピストンインサートの双方が、金属押
出鋳込方法により形成されており、この中空ピストン本
体を有する閉キャビティ液圧ピストンに、ピストンイン
サートを設けることにある。
トン本体、およびピストンインサートの双方が、金属押
出鋳込方法により形成されており、この中空ピストン本
体を有する閉キャビティ液圧ピストンに、ピストンイン
サートを設けることにある。
【００１６】本発明の別の目的は、閉キャビティ液圧ピ
ストンを提供すると共に、ピストン本体を硬化するのと
同時に、クリンプ加工または据え込み加工のために、鍛
造可能な状態にインサートを維持しながら、ピストン本
体にインサートを付着するか、またはインサートにピス
トン本体を付着できるようにするピストン製造方法を提
供することにある。
ストンを提供すると共に、ピストン本体を硬化するのと
同時に、クリンプ加工または据え込み加工のために、鍛
造可能な状態にインサートを維持しながら、ピストン本
体にインサートを付着するか、またはインサートにピス
トン本体を付着できるようにするピストン製造方法を提
供することにある。
【００１７】キャビティから分離された状態で、オイル
導管が形成され、ピストン本体にインサートが接着され
た閉キャビティ液圧ピストンを提供することにある。
導管が形成され、ピストン本体にインサートが接着され
た閉キャビティ液圧ピストンを提供することにある。
【００１８】本発明の更に別の目的は、閉キャビティ液
圧ピストンを提供すると共に、金属押出鋳込方法によっ
て、ピストン本体およびインサートを製造することによ
り、仕上げ作業を実質的になくしうるようにした閉キャ
ビティ液圧ピストンを製造する方法を提供することにあ
る。
圧ピストンを提供すると共に、金属押出鋳込方法によっ
て、ピストン本体およびインサートを製造することによ
り、仕上げ作業を実質的になくしうるようにした閉キャ
ビティ液圧ピストンを製造する方法を提供することにあ
る。
【００１９】本発明の更に別の目的は、作動が、静粛で
あり、高速度で作動でき、作動時のエネルギー効率が高
く、製造が安価に行いうる液圧ピストンを提供すること
にある。
あり、高速度で作動でき、作動時のエネルギー効率が高
く、製造が安価に行いうる液圧ピストンを提供すること
にある。
【００２０】本発明の更に別の目的は、複数の材料から
構成されたピストンを提供することにある。
構成されたピストンを提供することにある。
【００２１】更に本発明の目的は、各部品が異なる金属
材料から製造された、多数の部品により、ピストンを形
成することにある。
材料から製造された、多数の部品により、ピストンを形
成することにある。
【００２２】本発明の目的は、硬化された円筒形本体、
および鍛造可能な球形端部を含むピストンを提供するこ
とにある。
および鍛造可能な球形端部を含むピストンを提供するこ
とにある。
【００２３】本発明の別の目的は、加圧流体をシリンダ
ボアからスリッパーと斜板の作動接続部へ流すための通
路として、本体およびインサートを横断する導管を内蔵
するピストンを提供することにある。
ボアからスリッパーと斜板の作動接続部へ流すための通
路として、本体およびインサートを横断する導管を内蔵
するピストンを提供することにある。
【００２４】更に本発明の目的は、シリンダブロックの
ボア内で往復動し、液圧動力ユニット内の斜板と作動的
に接続できるよう、ピストンをスリッパーに組み立てる
ことにある。
ボア内で往復動し、液圧動力ユニット内の斜板と作動的
に接続できるよう、ピストンをスリッパーに組み立てる
ことにある。
【００２５】当業者には、これらおよびそれ以外の目的
が明らかとなると思う。
が明らかとなると思う。
【００２６】
【課題を解決するための手段】液圧動力ユニットのシリ
ンダブロックのためのピストンは、円筒形本体および球
形表面内で終わっている１つの端部を有する。円筒形本
体は、中実シリンダまたは中空の円筒形チューブのいず
れかの形態をとり得る。球形表面は、内側キャビティま
たは外側ボールのいずれかの形態をとることができ、円
筒形本体から別個の部品として製造されたインサートと
一体的となっている。これら本体とインサートとは、完
全なピストンを形成するように一体に接合されている。
ンダブロックのためのピストンは、円筒形本体および球
形表面内で終わっている１つの端部を有する。円筒形本
体は、中実シリンダまたは中空の円筒形チューブのいず
れかの形態をとり得る。球形表面は、内側キャビティま
たは外側ボールのいずれかの形態をとることができ、円
筒形本体から別個の部品として製造されたインサートと
一体的となっている。これら本体とインサートとは、完
全なピストンを形成するように一体に接合されている。
【００２７】中実形状または中空形状のいずれかである
本体は、中炭素鋼材料または高炭素鋼材料から製造され
る。この材料は、構造的強度および表面摩耗特性を高め
るよう硬化するのに適している。円筒形本体は、インサ
ートの位置決め、および取り付けに適合するよう、一端
部に内側シートを含むように形成される。
本体は、中炭素鋼材料または高炭素鋼材料から製造され
る。この材料は、構造的強度および表面摩耗特性を高め
るよう硬化するのに適している。円筒形本体は、インサ
ートの位置決め、および取り付けに適合するよう、一端
部に内側シートを含むように形成される。
【００２８】内側球形形状または外側球形形状のいずれ
かのインサートは、低炭素鋼材料から製造される。この
材料は、熱処理加工を受けることができ、鍛造可能なま
まである。インサートは、簡単なキャップ形状となって
おり、このキャップは、本体の一端に接合できる。
かのインサートは、低炭素鋼材料から製造される。この
材料は、熱処理加工を受けることができ、鍛造可能なま
まである。インサートは、簡単なキャップ形状となって
おり、このキャップは、本体の一端に接合できる。
【００２９】このインサートは、キャップ形状ではな
く、細長い形状に形成することもできる。この細長いイ
ンサートは、隣接する管状ネック構造体として球形表面
端部から延びた円形ディスクを有する。この細長いイン
サートは、閉じた内側キャビティを備えたピストンを形
成するように、中空本体と共に使用される。
く、細長い形状に形成することもできる。この細長いイ
ンサートは、隣接する管状ネック構造体として球形表面
端部から延びた円形ディスクを有する。この細長いイン
サートは、閉じた内側キャビティを備えたピストンを形
成するように、中空本体と共に使用される。
【００３０】いずれの場合においても、最終ピストン
は、本体およびインサートを貫通する導管を内蔵する。
この通路は、シリンダブロック内の加圧されたシリンダ
ボアからピストンおよびスリッパーを通し、斜板との作
動接続部に加圧流体を流すための通路を設けるのに使用
される。
は、本体およびインサートを貫通する導管を内蔵する。
この通路は、シリンダブロック内の加圧されたシリンダ
ボアからピストンおよびスリッパーを通し、斜板との作
動接続部に加圧流体を流すための通路を設けるのに使用
される。
【００３１】本体とインサートとは、鋳造時に、金属粒
子と結合材との混合物を含む鋳造材料を使用する金属押
出鋳込方法によって形成することが好ましい。本体部材
とインサートとは、結合分離方法を受け、この方法によ
って、鋳造材料から結合材が除去される。次に、これら
の部品は、焼結され、この焼結時に制御された収縮が行
われる。
子と結合材との混合物を含む鋳造材料を使用する金属押
出鋳込方法によって形成することが好ましい。本体部材
とインサートとは、結合分離方法を受け、この方法によ
って、鋳造材料から結合材が除去される。次に、これら
の部品は、焼結され、この焼結時に制御された収縮が行
われる。
【００３２】インサートは、スリッパー要素に取り付け
るための球形ボール内で終端するか、またはスリッパー
要素に取り付けられたボール要素が嵌合されるようにな
っている球形ソケットを有する。
るための球形ボール内で終端するか、またはスリッパー
要素に取り付けられたボール要素が嵌合されるようにな
っている球形ソケットを有する。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１〜図６を参照する。これらの
図では、本発明の種々の実施例の理解を容易とするため
に、対応する要素には同様の符合またはアルファベット
を付してある。符合１０は円筒形本体、すなわちスリー
ブ１２および中心ボア１４を有するピストンを示す。ス
リーブ１２は、ベース端部１６とヘッド端部１８とを有
する（図１）。
図では、本発明の種々の実施例の理解を容易とするため
に、対応する要素には同様の符合またはアルファベット
を付してある。符合１０は円筒形本体、すなわちスリー
ブ１２および中心ボア１４を有するピストンを示す。ス
リーブ１２は、ベース端部１６とヘッド端部１８とを有
する（図１）。
【００３４】中心ボア１４内には、インサート２０が取
り付けられており、このインサート２０は、ベース端部
２２およびヘッド端部２４を有する。インサートと隣接
するベース端部２２には、環状ハブ２６が形成されてい
る。
り付けられており、このインサート２０は、ベース端部
２２およびヘッド端部２４を有する。インサートと隣接
するベース端部２２には、環状ハブ２６が形成されてい
る。
【００３５】同様に、ヘッド端部２４には、ヘッド２８
が設けられている。垂直円形ショルダー３２に隣接する
ヘッド内には、環状溝３０が形成されている。ベース端
部２２とヘッド端部２４との間には、小径の中心部分、
すなわちステム部分３４が延びている。この小径の中心
部分３４のまわりには、中心ボア１４の内径部に対して
空のキャビティ３６が形成されている。
が設けられている。垂直円形ショルダー３２に隣接する
ヘッド内には、環状溝３０が形成されている。ベース端
部２２とヘッド端部２４との間には、小径の中心部分、
すなわちステム部分３４が延びている。この小径の中心
部分３４のまわりには、中心ボア１４の内径部に対して
空のキャビティ３６が形成されている。
【００３６】インサートの中心軸線に沿って、細長い導
管３８が延びている。この導管は、ヘッド２８内に設け
られた球形ソケット４０内で終わっている。
管３８が延びている。この導管は、ヘッド２８内に設け
られた球形ソケット４０内で終わっている。
【００３７】図１にも示されているように、スリッパー
４２は、ソケット４０内に回転自在に嵌合されたボール
４４を有する。インサート２０の端部２４とボール４４
との間には、薄いエッジ４６が存在する。このエッジ４
６は、ボールの外側表面に向かって内側にクリンプ加工
され、スリッパーがソケット４０から長手方向に外れな
いようにしている。
４２は、ソケット４０内に回転自在に嵌合されたボール
４４を有する。インサート２０の端部２４とボール４４
との間には、薄いエッジ４６が存在する。このエッジ４
６は、ボールの外側表面に向かって内側にクリンプ加工
され、スリッパーがソケット４０から長手方向に外れな
いようにしている。
【００３８】それにも拘わらず、ボール４４は、ソケッ
ト４０内に回転自在に取り付けられている。スリッパー
４２を介して、導管３８の内端部から長手方向の所望の
形状の細長い中心導管４８が延びている。この導管４８
は、平坦なベアリング表面５０内で終わっている。ベア
リング表面５０は、液圧ポンプまたはモータの公知の斜
板と係合するようになっている。
ト４０内に回転自在に取り付けられている。スリッパー
４２を介して、導管３８の内端部から長手方向の所望の
形状の細長い中心導管４８が延びている。この導管４８
は、平坦なベアリング表面５０内で終わっている。ベア
リング表面５０は、液圧ポンプまたはモータの公知の斜
板と係合するようになっている。
【００３９】本体１２は、中−高炭素金属材料（例えば
ＡＩＳＩ４１４０）で製造するのが好ましい。一方、イ
ンサート２０は、低炭素金属材料（例えばＡＩＳＩ１０
１０）で製造するのが好ましい。
ＡＩＳＩ４１４０）で製造するのが好ましい。一方、イ
ンサート２０は、低炭素金属材料（例えばＡＩＳＩ１０
１０）で製造するのが好ましい。
【００４０】インサート２０は、ハブ２２において本体
１２に接合されている。このインサートは、ヘッド端部
１８に隣接するショルダー３２において、本体１２にも
固定されている。本体１２をインサート２０に接合し、
シールする方法として、鑞付け方法が使用される。
１２に接合されている。このインサートは、ヘッド端部
１８に隣接するショルダー３２において、本体１２にも
固定されている。本体１２をインサート２０に接合し、
シールする方法として、鑞付け方法が使用される。
【００４１】ピストン１０は、本体１２が硬化され、イ
ンサート２０が鍛造可能のままとなるように更に熱処理
を受ける。製造を簡略化し、安価にするために、この鑞
付けと硬化処理とを、１回の熱サイクル作業で行うのが
よい。
ンサート２０が鍛造可能のままとなるように更に熱処理
を受ける。製造を簡略化し、安価にするために、この鑞
付けと硬化処理とを、１回の熱サイクル作業で行うのが
よい。
【００４２】その後、上記のように、内側球形ソケット
４０内に、外側球形ボール４４が座着するように、スリ
ッパー４２にピストン１０を組み立てる。その後、上記
のように、ボール４４にエッジ４６をクリンプ加工す
る。その後、この結果生じるピストン１０とスリッパー
４２との間の接続によって、２つの部品は、分離されな
い状態で自由に回転運動かつ枢動運動が可能となる。
４０内に、外側球形ボール４４が座着するように、スリ
ッパー４２にピストン１０を組み立てる。その後、上記
のように、ボール４４にエッジ４６をクリンプ加工す
る。その後、この結果生じるピストン１０とスリッパー
４２との間の接続によって、２つの部品は、分離されな
い状態で自由に回転運動かつ枢動運動が可能となる。
【００４３】先に挙げた第１のユニークで、かつ有利な
特徴を具現化し続ける、若干異なる形状で、本体および
インサートを製造できるように、別の態様とすることが
できる。
特徴を具現化し続ける、若干異なる形状で、本体および
インサートを製造できるように、別の態様とすることが
できる。
【００４４】図２は、ピストンとスリッパー上の球形表
面の構造を置き換えた別のピストン１０Ａを示す。この
別の構造では、インサート２０Ａは、スリッパー４２Ａ
のソケット５４内に嵌合されたボール５２内で終わって
いる。
面の構造を置き換えた別のピストン１０Ａを示す。この
別の構造では、インサート２０Ａは、スリッパー４２Ａ
のソケット５４内に嵌合されたボール５２内で終わって
いる。
【００４５】組み立てを行うには、図１の構造に関して
説明したように、ソケット５４内にボール５２を座着
し、エッジ４６Ａをクリンプ加工しなければならない。
図２に示されているような部品の他の部分は、図１の上
記部分とほぼ同一である。インサート２０Ａおよびボー
ル５２を導管３８Ａが貫通し、スリッパー４２Ａ内の導
管４８Ａと連通している。
説明したように、ソケット５４内にボール５２を座着
し、エッジ４６Ａをクリンプ加工しなければならない。
図２に示されているような部品の他の部分は、図１の上
記部分とほぼ同一である。インサート２０Ａおよびボー
ル５２を導管３８Ａが貫通し、スリッパー４２Ａ内の導
管４８Ａと連通している。
【００４６】図３および図４は、それぞれ別の対のピス
トン形状１０Ｄおよび１０Ｅを示している。これら別の
変形例では、本体１２Ｄおよび１２Ｅは、内部の中心ボ
ア、すなわちキャビティを有する中空シリンダ状となっ
ている。上記特徴および性質のいずれも、同じようにこ
れら変形例に適応できることは明らかである。本体１２
およびインサート２０に対しては、異なる金属を使用す
ることが好ましいが、本発明は、このように金属を変え
ることに限定されるものではない。
トン形状１０Ｄおよび１０Ｅを示している。これら別の
変形例では、本体１２Ｄおよび１２Ｅは、内部の中心ボ
ア、すなわちキャビティを有する中空シリンダ状となっ
ている。上記特徴および性質のいずれも、同じようにこ
れら変形例に適応できることは明らかである。本体１２
およびインサート２０に対しては、異なる金属を使用す
ることが好ましいが、本発明は、このように金属を変え
ることに限定されるものではない。
【００４７】図３および図４のキャビティ開口中空ピス
トン１０Ｅおよび１０Ｄは、所定の液圧動力ユニット用
に重量が軽いという利点を提供するものである。
トン１０Ｅおよび１０Ｄは、所定の液圧動力ユニット用
に重量が軽いという利点を提供するものである。
【００４８】図５は、中実ピストン１０Ｂの場合の短縮
されたインサート２０Ｂを示す。また、図５はインサー
ト２０Ｂの端部に設けられた内側球形ソケット４０Ｂも
示している。この場合、対応する外側球形ボール４４Ｂ
が、スリッパー４２Ｂの端部に設けられている。
されたインサート２０Ｂを示す。また、図５はインサー
ト２０Ｂの端部に設けられた内側球形ソケット４０Ｂも
示している。この場合、対応する外側球形ボール４４Ｂ
が、スリッパー４２Ｂの端部に設けられている。
【００４９】これとは異なり、図６は、インサート２０
Ｃの端部が、外側球形ボール５２Ｃとなり、内側球形ソ
ケット５４Ｃがスリッパー４２Ｃの端部内に位置するよ
うに、インサートの球形表面とスリッパーの球形表面と
を置き換えた均等な中実ピストン１０Ｃを示す。
Ｃの端部が、外側球形ボール５２Ｃとなり、内側球形ソ
ケット５４Ｃがスリッパー４２Ｃの端部内に位置するよ
うに、インサートの球形表面とスリッパーの球形表面と
を置き換えた均等な中実ピストン１０Ｃを示す。
【００５０】本発明における本体１２〜１２Ｅおよびイ
ンサート２０〜２０Ｅは、金属押出鋳込（ＭＩＭ）方法
として知られるプロセスによって形成される。このプロ
セスは、冶金技術では知られているが、液圧ピストンの
製造には、これまで使用されていない。
ンサート２０〜２０Ｅは、金属押出鋳込（ＭＩＭ）方法
として知られるプロセスによって形成される。このプロ
セスは、冶金技術では知られているが、液圧ピストンの
製造には、これまで使用されていない。
【００５１】インサートおよび本体を摩耗特性を発揮す
るように焼き入れすることにより、ピストン本体を硬化
でき、すでに述べたクリンプ加工のために、インサート
を比較的鍛造可能なままにする温度でバッチ鑞付け作業
を行うことによって接合できる。ＭＩＭプロセスは、金
属の微粒子と適当な結合材とを混合するものである。本
体およびキャップは、図面に示されるような形状に鋳造
される。
るように焼き入れすることにより、ピストン本体を硬化
でき、すでに述べたクリンプ加工のために、インサート
を比較的鍛造可能なままにする温度でバッチ鑞付け作業
を行うことによって接合できる。ＭＩＭプロセスは、金
属の微粒子と適当な結合材とを混合するものである。本
体およびキャップは、図面に示されるような形状に鋳造
される。
【００５２】一般的には、接着材料に対し鑞付け媒体を
使用することにより、２つの部品を組み立てなければな
らない。これら組み立てられた部品は、制御された雰囲
気または真空内で約１１２１°Ｃ（約２０５０°Ｆ）の
温度で鑞付けし、鑞付けされた媒体を凝固するために約
８４３°Ｃ（１５５０°Ｆ）まで冷却し、約８４３°Ｃ
（１５５０°Ｆ）の温度に安定化するために熱を加え
る。これらの部品は、ガス、水、ポリマーまたはオイル
内で焼き入れしてもよく、部品を洗浄し（真空鑞付け
し、ガス焼き入れした場合には洗浄は不要である）、次
に約１７７°Ｃ〜２０４°Ｃ（３５０〜４００°Ｆ）の
温度で焼き戻す。
使用することにより、２つの部品を組み立てなければな
らない。これら組み立てられた部品は、制御された雰囲
気または真空内で約１１２１°Ｃ（約２０５０°Ｆ）の
温度で鑞付けし、鑞付けされた媒体を凝固するために約
８４３°Ｃ（１５５０°Ｆ）まで冷却し、約８４３°Ｃ
（１５５０°Ｆ）の温度に安定化するために熱を加え
る。これらの部品は、ガス、水、ポリマーまたはオイル
内で焼き入れしてもよく、部品を洗浄し（真空鑞付け
し、ガス焼き入れした場合には洗浄は不要である）、次
に約１７７°Ｃ〜２０４°Ｃ（３５０〜４００°Ｆ）の
温度で焼き戻す。
【００５３】このようなプロセスおよび構造により、次
のような仕上げの特徴、ソケットサイズおよび仕上げ、
バランス溝、およびピストンを貫通する孔を含むピスト
ンが製造される。このプロセスは、費用のかかるすべて
の仕上げ作業を不要にするものである。
のような仕上げの特徴、ソケットサイズおよび仕上げ、
バランス溝、およびピストンを貫通する孔を含むピスト
ンが製造される。このプロセスは、費用のかかるすべて
の仕上げ作業を不要にするものである。
【図１】中空本体、内側球形ソケット端部を備える細長
いインサート、および外側球形ボールスリッパーを示
す、ピストンの長手方向断面図である。
いインサート、および外側球形ボールスリッパーを示
す、ピストンの長手方向断面図である。
【図２】中空本体、外側球形ボール端部を備える細長い
インサート、および内側球形ボールスリッパーを示す、
別のピストンの長手方向断面図である。
インサート、および内側球形ボールスリッパーを示す、
別のピストンの長手方向断面図である。
【図３】中空本体、内側球形ソケット端部を備えるイン
サート、および外側球形ボールスリッパーを示す、第３
のピストンの長手方向断面図である。
サート、および外側球形ボールスリッパーを示す、第３
のピストンの長手方向断面図である。
【図４】 中空本体、外側球形ボール端部を備えるイン
サート、および内側球形ソケットスリッパーを示す、第
４のピストンの長手方向断面図である。
サート、および内側球形ソケットスリッパーを示す、第
４のピストンの長手方向断面図である。
【図５】 中実本体、内側球形ソケット端部を備えるイ
ンサート、および外側球形ボールスリッパーを示す、第
５のピストンの長手方向断面図である。
ンサート、および外側球形ボールスリッパーを示す、第
５のピストンの長手方向断面図である。
【図６】 中実本体、外側球形ボール端部を備えるイン
サート、および内側球形ソケットスリッパーを示す、第
６のピストンの長手方向断面図である。
サート、および内側球形ソケットスリッパーを示す、第
６のピストンの長手方向断面図である。
１０、１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅ ピストン １２ スリーブ １４ 中心ボア １６ ベース端部 １８ ヘッド端部 ２０、２０Ａ インサート ２２ ベース端部 ２４ ヘッド端部 ３０ 環状溝 ３２ ショルダー ３４ ステム部分 ３６ キャビティ ３８ 導管 ４０ 球形ソケット ４２，４２Ａ スリッパー ４４ ボール ４６，４６Ａ エッジ ４８，４８Ａ 導管 ５０ ベアリング表面 ５２、５２Ｃ ボール ５４，５４Ｃ ソケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク エイ ランドウエアー アメリカ合衆国 アイオワ州 50010 エ イムズ イーストサーティーンスストリー ト 2800
Claims (13)
- 【請求項１】 中心ボアを有する細長い円筒形本体と、
球形表面として終わっている第１端部を有し、前記ボア
内に設けられたインサートとを備え、円筒形本体は、第
１金属材料から構成され、前記インサートは、第２の異
なる金属材料から構成され、円筒形ピストンを形成する
ように、鑞付けにより、前記本体と前記インサートとが
一体に接合されており、かつ前記円筒形本体とインサー
トとが、鋳造時に金属粒子と結合材との混合物を有する
鋳造材料を使用して、金属押出鋳込方法によって製造さ
れている、液圧動力ユニットの円筒形ブロックのための
ピストン。 - 【請求項２】 所定量の小さい鋼鉄粒子と所定量の結合
材とを組み合わせ、鋳造材料を形成する工程と、本体内
に細長いキャビティを備える、第１端部および第２端部
を有する細長い円筒形本体を、前記鋳造材料から形成す
る工程と、本体内に嵌合し、前記キャビティの開端部を
閉じるよう、本体内に嵌合しうるような形状を有し、か
つスリッパーに作動的に係合し、その後、シリンダブロ
ックに隣接して取り付けられた斜板に係合するのを容易
にする外側形状を有するインサートを、前記鋳造材料か
ら形成する工程と、鋳造材料から結合材を除去する工程
と、本体とキャップとを焼結し、キャップが本体にフィ
ットできるように、比例的に本体とキャップとを収縮す
る工程と、本体内のキャビティを閉じるように、本体に
インサートを嵌合する工程と、インサートを本体に接着
する工程とを有する、液圧動力ユニットのシリンダブロ
ックのためのピストンを製造する方法。 - 【請求項３】 円筒形本体の金属材料を硬化し、インサ
ートの金属材料を鍛造可能な状態のままにするように、
ピストンを熱処理した、請求項１記載のピストン。 - 【請求項４】 円筒形本体が中実シリンダである、請求
項１記載のピストン。 - 【請求項５】 円筒形本体が中空の円筒形チューブであ
る、請求項４記載のピストン。 - 【請求項６】 インサートが第１端部と第２端部とを接
続する細長いステムを含み、該ステムの直径が中心ボア
の直径よりも小さく、ステムのまわりに空の内側キャビ
ティを形成するようになっており、円筒形ピストンを形
成するように円筒形本体とインサートとが一体に接合さ
れており、円筒形ピストンのインサートの第１端部と第
２端部とが円筒形本体の端部に接合され、かつシールさ
れ、内側の閉じたキャビティを形成している、請求項１
記載のピストン。 - 【請求項７】 球形表面が、内側ソケットを形成してい
る、請求項１記載のピストン。 - 【請求項８】 球形表面が、外側ソケットを形成してい
る、請求項１記載のピストン。 - 【請求項９】 本体およびインサートの長手方向に延び
る導管を含む、請求項１記載のピストン。 - 【請求項１０】 本体とインサートとが鑞付けにより接
合されている、請求項１記載のピストン。 - 【請求項１１】 １回の作業で、本体とインサートとが
鑞付けにより接合されると共に熱処理されている、請求
項１記載のピストン。 - 【請求項１２】 本体とインサートとが、溶接により接
合されている、請求項１記載のピストン。 - 【請求項１３】 第１材料がＡＩＳＩ４１４０の特性を
有し、第２材料がＡＩＳＩ１０１０の特性を有する、請
求項１記載のピストン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/519,039 US6318241B1 (en) | 2000-02-28 | 2000-03-03 | Piston for a hydrostatic cylinder block |
| US09/519039 | 2000-03-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289179A true JP2001289179A (ja) | 2001-10-19 |
Family
ID=24066515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001058618A Pending JP2001289179A (ja) | 2000-03-03 | 2001-03-02 | 液圧シリンダブロック用ピストン |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001289179A (ja) |
| CN (1) | CN1233936C (ja) |
| DE (1) | DE10109596C2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103615385A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 北京工业大学 | 一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件 |
| CN103982416A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-13 | 徐州徐工液压件有限公司 | 一种柱塞组件及其套装式的封闭空心柱塞 |
| GB2590546A (en) * | 2019-11-15 | 2021-06-30 | Danfoss As | Hydraulic piston machine |
| US11754059B2 (en) | 2019-11-15 | 2023-09-12 | Danfoss A/S | Piston of a hydraulic machine and hydraulic piston machine |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10206728B4 (de) * | 2002-02-18 | 2006-08-24 | Brueninghaus Hydromatik Gmbh | Hohlkolben und Verfahren zu dessen Herstellung durch Sintern |
| CN100375838C (zh) * | 2003-05-20 | 2008-03-19 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | 活塞式压缩机的压缩装置及其制作方法 |
| DE102004028221A1 (de) * | 2004-06-09 | 2005-12-29 | Ina-Schaeffler Kg | Hochbeanspruchtes Motorenbauteil |
| CN100453810C (zh) * | 2006-03-17 | 2009-01-21 | 庄海君 | 液压制动分泵活塞的制造方法及其所需模具 |
| CN103827556B (zh) * | 2011-08-26 | 2016-12-07 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 活塞杆连接装置 |
| DE102019104700A1 (de) * | 2019-02-25 | 2020-08-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Kolben, Axialkolbenmaschine und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3319575A (en) * | 1965-06-14 | 1967-05-16 | Sundstrand Corp | Piston |
| US3882762A (en) * | 1973-11-23 | 1975-05-13 | Caterpillar Tractor Co | Cast piston with hollow core and head cover |
| DE2653867A1 (de) * | 1976-11-26 | 1978-06-01 | Linde Ag | Hohlkolben und verfahren zu dessen herstellung |
| US4478130A (en) * | 1981-03-19 | 1984-10-23 | Sundstrand Corporation | Arrangement for slipper cavitation erosion control and impact reduction |
| DE4108786C2 (de) * | 1991-03-18 | 1995-01-05 | Hydromatik Gmbh | Leichtkolben für hydrostatische Axial- und Radialkolbenmaschinen |
-
2001
- 2001-02-28 DE DE2001109596 patent/DE10109596C2/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-02 JP JP2001058618A patent/JP2001289179A/ja active Pending
- 2001-03-05 CN CN 01110980 patent/CN1233936C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN103615385A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 北京工业大学 | 一种可拆卸式水压斜盘泵柱塞滑靴组件 |
| CN103982416A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-13 | 徐州徐工液压件有限公司 | 一种柱塞组件及其套装式的封闭空心柱塞 |
| GB2590546A (en) * | 2019-11-15 | 2021-06-30 | Danfoss As | Hydraulic piston machine |
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| GB2590546B (en) * | 2019-11-15 | 2023-11-01 | Danfoss As | Hydraulic piston machine |
| US11952987B2 (en) | 2019-11-15 | 2024-04-09 | Danfoss A/S | Hydraulic piston machine |
Also Published As
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|---|---|
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