DE102011010296A1

DE102011010296A1 - Piston arrangement of a hydraulic piston machine

Info

Publication number: DE102011010296A1
Application number: DE201110010296
Authority: DE
Inventors: Stephan Geise; Carsten Tüchert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2012-08-09
Also published as: WO2012104065A3; WO2012104065A2

Abstract

Offenbart ist eine Kolbenanordnung für eine hydraulische Kolbenmaschine mit einem Kolben und mit einem Gleitschuh, der aus einem Kunststoff hergestellt ist, wobei ein Kolbenfuß und eine am Gleitschuh angeordnete Gelenkaufnahme ein Gelenk bilden und der Kolbenfuß eine Verjüngung aufweist, die von einem Kragen der Gelenkaufnahme hintergriffen ist. Erfindungsgemäß ist der der Kragen dabei hin zur Verjüngung verstemmt. Offenbart ist weiterhin ein Fertigungsverfahren zu Fertigung der Kolbenanordnung.Disclosed is a piston arrangement for a hydraulic piston machine with a piston and with a sliding shoe made of plastic, a piston base and a joint receptacle arranged on the sliding shoe forming a joint and the piston base having a taper, which is engaged behind by a collar of the joint receptacle . According to the invention, the collar is caulked towards the taper. A manufacturing method for manufacturing the piston arrangement is also disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung einer hydraulischen Kolbenmaschine mit einem Gleitschuh aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Fertigung der Kolbenanordnung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to a piston arrangement of a hydraulic piston machine with a sliding shoe made of plastic according to the preamble of patent claim 1 and a method for manufacturing the piston assembly, according to the preamble of patent claim 6.

Es ist bekannt, dass eine hydraulische Kolbenmaschine eine Kolbenanordnung mit einem Arbeitskolben und einem daran befestigten Gleitschuh aus Buntmetall oder aus Stahl aufweist. Der Arbeitskolben ist dabei über den Gleitschuh auf einer Gleitfläche einer Schrägscheibe abgestützt.It is known that a hydraulic piston machine has a piston assembly with a working piston and a non-ferrous metal or steel sliding shoe attached thereto. The working piston is supported on the slide shoe on a sliding surface of a swash plate.

Wird der Gleitschuh über ein zerspanendes Fertigungsverfahren hergestellt, ist das kostenintensiv und zeitaufwändig. Zudem sind Buntmetalle teuer und enthalten umweltschädliches Blei. Für die Wasserhydraulik werden Gleitschuhe beispielsweise aus Stahl mit einem Kunststoffüberzug hergestellt, wodurch ein weiterer aufwändiger Montageschritt integriert werden muss.Making the shoe over a machining process is costly and time consuming. In addition, non-ferrous metals are expensive and contain environmentally harmful lead. For water hydraulics, sliding shoes are made, for example, from steel with a plastic coating, which means that another complex assembly step has to be integrated.

Die DE 10 2004 060 945 A1 zeigt die Möglichkeit auf, den Gleitschuh komplett aus Kunststoff herzustellen und direkt durch ein Montagespritzgießverfahren an den Arbeitskolben anzuformen. Nachteilig an dem Verfahren ist, dass der angespritzte Kunststoff dazu neigt, am metallischen Arbeitskolben anzuhaften.The DE 10 2004 060 945 A1 shows the possibility to make the shoe completely made of plastic and to mold directly by a mounting injection molding on the working piston. A disadvantage of the method is that the molded plastic tends to adhere to the metallic working piston.

Eine in der US 6183212 B1 gezeigte Lösung für eine Benzinpumpe, bei der Gleitschuhe aus Kunststoff an die Arbeitskolben angeclipst werden, ist für hydraulische Kolbenmaschinen nicht anwendbar, da die in der Hydraulik benötigten hochfesten bzw. verschleißfesten Kunststoffe nur eine geringe Elastizität aufweisen, so dass ein Anclipsen nicht ohne eine Beschädigung des Gleitschuhs möglich ist.One in the US 6183212 B1 shown solution for a gasoline pump in which plastic shoes are clipped to the working piston is not applicable to hydraulic piston machines, since the need in hydraulics high-strength or wear-resistant plastics have only a low elasticity, so that clipping without damaging the Sliding shoe is possible.

Die DE 10 2008 038 767 A1 zeigt eine Lösung, bei der der Gleitschuh aus Kunststoff ebenfalls an den Arbeitskolben angeclipst werden kann. Dazu weisen der Gleitschuh und ein Kopf des Arbeitskolbens Kupplungsvorsprünge und Kupplungsaufnahmen auf, über die zwischen dem Kopf und dem Gleitschuh eine dreh- bzw. schwenkbare Schnappverbindung geschaffen ist. Auch hier ist weiterhin nachteilig, dass der verwendete entsprechend elastische Kunststoff nicht die optimale Verschleißfestigkeit aufweist.The DE 10 2008 038 767 A1 shows a solution in which the sliding shoe made of plastic can also be clipped to the working piston. For this purpose, the sliding block and a head of the working piston have coupling projections and coupling receptacles via which a rotatable or pivotable snap connection is created between the head and the sliding block. Again, it is also disadvantageous that the appropriately elastic plastic used does not have the optimum wear resistance.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstigere Kolbenanordnung für eine hydraulische Kolbenmaschine mit einem Gleitschuh aus Kunststoff zu schaffen.In contrast, the invention is based on the object to provide a cost-effective piston assembly for a hydraulic piston engine with a sliding shoe made of plastic.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kolbenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Fertigung der Kolbenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 6.This object is achieved by a piston arrangement having the features of patent claim 1 and by a method for producing the piston arrangement having the features of patent claim 6.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Kolbenanordnung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 beschrieben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen 7 bis 12 beschrieben.Advantageous developments of the piston assembly are described in the claims 2 to 5. Advantageous developments of the method for manufacturing the piston assembly are described in the dependent claims 7 to 12.

Die erfindungsgemäße Kolbenanordnung für eine hydraulische Kolbenmaschine hat einen Kolben und einen Gleitschuh, der aus Kunststoff besteht. Der Gleitschuh hat eine Gleitfläche, über die er an einer Stützfläche der hydraulischen Kolbenmaschine abstützbar ist. Der Kolben ist über ein Gelenk, das von einem Kolbenfuß und einer am Gleitschuh angeordneten Gelenkaufnahme gebildet ist, mit dem Gleitschuh drehbar oder schwenkbar verbunden. Dabei weist der Kolbenfuß eine Verjüngung auf, die von einem Kragen der Gelenkaufnahme hintergriffen ist. Erfindungsgemäß ist der Kragen dabei zur Verjüngung hin verstemmt. Bevorzugt ist der Kragen dabei im erwärmten Zustand warm verstemmt worden. Der aus Kunststoff hergestellte Gleitschuh ist leichter als der aus Metall und spart somit Gewicht ein. Gleichzeitig sind die Materialkosten im Vergleich zu Buntmetallen viel geringer. Da Buntmetall Blei enthält, sind Kunststoffgleitschuhe umweltfreundlicher. Ein Vorteil ist weiterhin dass über den verstemmten Kragen des Gleitschuhs das Gelenk nicht lösbar ist. Die so geschaffene gelenkige Verbindung zwischen dem Kolben und dem Gleitschuh hat zudem den Vorteil, dass während eines Saughubes der Gleitschuh vom Kolben mitgenommen wird (einmal pro Umdrehung) und dafür keine gesonderte Mitnahmevorrichtung bereitgestellt werden muss. Die genannten Vorteile machen die Kolbenanordnung kostengünstig.The piston assembly according to the invention for a hydraulic piston machine has a piston and a sliding shoe, which consists of plastic. The sliding shoe has a sliding surface, via which it can be supported on a support surface of the hydraulic piston machine. The piston is rotatably or pivotally connected to the sliding shoe via a joint which is formed by a piston foot and a joint mount arranged on the sliding shoe. In this case, the piston foot on a taper, which is engaged behind by a collar of the joint receptacle. According to the collar is caulked towards the taper. Preferably, the collar has been caulked warm in the heated state. The plastic shoe is lighter than the metal and therefore saves weight. At the same time, the material costs are much lower compared to non-ferrous metals. Since non-ferrous metal contains lead, plastic sliding shoes are more environmentally friendly. Another advantage is that the joint is not detachable over the caulked collar of the sliding shoe. The thus created articulated connection between the piston and the shoe also has the advantage that during a suction stroke of the shoe is taken from the piston (once per revolution) and no separate driving device must be provided. The advantages mentioned make the piston assembly cost.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Gleitschuh aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Aufgrund ihrer Verarbeitbarkeit und guten mechanischen Festigkeiten sind dafür besonders Polyetheretherketon (PEEK), Polyphthalamid (PPA) oder Polyamid (PA) geeignet. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der thermoplastische Kunststoff dabei mit zumindest einem Füllstoff verstärkt ist.In a particularly preferred embodiment of the shoe is made of a thermoplastic material. Due to their processability and good mechanical strengths, polyetheretherketone (PEEK), polyphthalamide (PPA) or polyamide (PA) are particularly suitable for this purpose. It is particularly advantageous if the thermoplastic material is reinforced with at least one filler.

Um dem Kragen gut zur Verjüngung verstemmen zu können, weist dieser zumindest einen etwa axial angeordneten Schlitz auf. So sind aus der Verstemmung resultierende unerwünschte Materialanhäufungen im Bereich des Kragens vermieden.To caulk the collar well for rejuvenation, this has at least one approximately axially disposed slot. So are avoided from the caulking resulting unwanted accumulation of material in the collar.

Besonders bevorzugt ist der Kolbenfuß kugelförmig und formschlüssig von der Gelenkaufnahme umgriffen. Die Gelenkaufnahme ist somit bevorzugt hohlkugelförmig ausgebildet. Über den Formschluss ist die Mitnahme des Gleitschuhs während des Saughubes des Kolbens weiter verbessert. Zudem ergibt sich aus dem Formschluss, dass beim Übergang vom Saug- zu einem Druckhub des Kolbens aufgrund eines geringen Spiels zwischen den Gelenkpartnern ein Druckstoß auf den Gleitschuh minimiert ist, was dessen Lebensdauer erhöht.Particularly preferably, the piston foot is spherical and positively embraced by the joint receptacle. The joint receptacle is thus preferably formed hollow spherical. About the fit is the entrainment of the shoe during the suction stroke of the piston further improved. In addition, it results from the positive connection that the transition from suction to a pressure stroke of the piston due to a small clearance between the joint partners a pressure surge is minimized on the shoe, which increases its life.

Um im Dauerbetrieb einen Anpressdruck des Gleitschuhs an die Stützfläche der Kolbenmaschine und einen Verschleiß zwischen dem Gleitschuh und der Stützfläche zu minimieren ist der Kolben und der Gleitschuh von einem Druckmittelkanal durchsetzt, der in der Gleitfläche mündet. Durch diesen Druckmittelkanal wird Druckmittel in einen Zwischenraum zwischen dem Gleitschuh und der Stützfläche geleitet, wodurch der Gleitschuh hydrostatisch entlastet wird.To minimize in continuous operation a contact pressure of the shoe to the support surface of the piston engine and wear between the shoe and the support surface of the piston and the shoe is penetrated by a pressure medium channel, which opens into the sliding surface. Through this pressure fluid channel pressure medium is passed into a space between the shoe and the support surface, whereby the shoe is hydrostatically relieved.

Das Verfahren zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung weist erfindungsgemäß den Schritt „Verstemmen des Kragens der Gelenkaufnahme hin zur Verjüngung des Kolbenfußes” auf, wodurch die Kolbenanordnung durch einen verfahrentechnisch wenig aufwändigen und günstigen Schritt herstellbar ist.The method for manufacturing a piston assembly according to the invention comprises according to the invention the step "caulking the collar of the joint receptacle towards the taper of the piston foot", whereby the piston assembly can be produced by a procedural low-cost and favorable step.

Dabei wird der Kragen bevorzugt durch ein Andrücken zumindest einer Backe oder einer Heizbacke eines Werkzeuges zur Verjüngung verstemmt.In this case, the collar is preferably caulked by pressing at least one jaw or a heating jaw of a tool for rejuvenation.

Ganz besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn vor dem Schritt Verstemmen ein Schritt „Erwärmen des Kragens” erfolgt, so dass das Verstemmen ein Warmverstemmen ist, oder wenn nach dem Schritt Verstemmen ein Schritt „Abkühlen des Kragens” erfolgt. Beim Warmverstemmen liegt eine Temperatur des erwärmten Kunststoffes oder Thermoplastes unterhalb von dessen Schmelzetemperatur. Der Kragen kann somit leichter verstemmt werden und haftet aufgrund der im Vergleich zu einem Montagespritzgießverfahren gemäß dem Stand der Technik moderaten Temperatur nicht am Kolbenfuß an. Nach dem Verstemmen muss der Kragen wieder auf Umgebungstemperatur gebracht werden. Dies geschieht am schnellsten, in dem er eine Kühlung erfährt.It proves to be particularly advantageous if, prior to the caulking step, a step "heating of the collar" takes place, so that the caulking is a hot caulking, or if after the caulking step a step "cooling of the collar" takes place. In hot caulking, a temperature of the heated plastic or thermoplastic is below its melt temperature. The collar can thus be caulked more easily and does not adhere to the piston base due to the moderate temperature compared to a prior art assembly injection molding method. After caulking, the collar must be brought back to ambient temperature. This happens the fastest, where he experiences a cooling.

Der Schritt Erwärmen erfolgt in einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens entweder durch Infrarotbestrahlung des Kragens, oder durch Wärmeleitung von einer Heizbacke eines Werkzeuges hin zum Kragen. Der Schritt Abkühlen erfolgt vorrichtungstechnisch wenig aufwändig durch Konvektion einer Luftströmung, die den Kragen umstreicht oder durch Wärmeleitung vom Kragen hin zu einer gekühlten Backe eines Werkzeuges. Damit ein Rückfedern beim Abkühlen verhindert wird, sollte währenddessen unabhängig davon ob ein Abkühlverfahren gewählt wird, die Backe des Werkzeuges oder eine andere Haltevorrichtung am Kragen abgestützt bleiben.The step of heating is carried out in a preferred embodiment of the method either by infrared irradiation of the collar, or by heat conduction from a heating jaw of a tool towards the collar. The cooling step is carried out with little technical complexity by convection of an air flow which circumscribes the collar or by heat conduction from the collar to a cooled jaw of a tool. Meanwhile, to prevent springback upon cooling, regardless of whether a cooling method is selected, the jaw of the tool or other fixture should remain supported on the collar.

Die Heizbacke wird bevorzugt durch Anlegen einer Stromspannung oder durch magnetische Induktion erwärmt. Besonders die magnetische Induktion erweist sich dabei als schnelles und sicheres Verfahren zur Erwärmung der Heizbacke.The heating jaw is preferably heated by applying a voltage or by magnetic induction. In particular, the magnetic induction proves to be a fast and safe method for heating the heating jaw.

Besonders bevorzugt ist es, wenn in einem dem Verstemmen vorgelagerten Verfahrensschritt der Gleitschuh über einen Schritt Spritzgießen urgeformt wird, wodurch in kurzer Zeit eine hohe Zahl von Gleitschuhen zu geringen Stückkosten hergestellt werden kann. Die Schuhe müssen nicht einzeln zu Ihrer Endkontur zerspant werden, sondern fallen urgeformt aus dem Spritzgießwerkzeug. Eine Nachbearbeitung ist minimiert.It is particularly preferred if, in a process step preceded by caulking, the sliding shoe is formed by injection molding via a single step, whereby a high number of sliding shoes can be produced at low unit costs in a short time. The shoes do not have to be cut individually to your final contour, but fall urgeformt from the injection mold. Post-processing is minimized.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt zu einem beliebigen Zeitpunkt nach der Urformung des Gleitschuhs, jedoch bevorzugt vor dem Verstemmen mit dem Kolben, ein Bohren einer etwa koaxialen Durchgangsbohrung im Gleitschuh, über die der Druckmittelkanal ausgebildet ist. Die Bohrung kann mit einem speziellen Kunststoffbohrer oder einem für Kunststoffe geeigneten Laserbohrer, beispielsweise einem CO₂-Laser, einem Nd:YAG- oder Excimerlaser, der keine Kunststoffpartikel oder Glasfasern zurücklässt, hergestellt werden.In a preferred embodiment of the method takes place at any time after the initial shaping of the shoe, but preferably before caulking with the piston, a drilling of an approximately coaxial through hole in the shoe over which the pressure medium channel is formed. The bore can be made with a special plastic drill or a laser drill suitable for plastics, for example a CO ₂ laser, an Nd: YAG or excimer laser, which leaves no plastic particles or glass fibers behind.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung in einer Zeichnung, sowie drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung anhand von drei schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, an embodiment of a piston assembly according to the invention in a drawing, and three embodiments of a method for manufacturing the piston assembly according to the invention will be explained in more detail with reference to three schematic drawings. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Kolbenanordnung in einem Längsschnitt; 1 an embodiment of a piston assembly in a longitudinal section;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung gemäß 1; 2 a first embodiment of a method for manufacturing the piston assembly according to 1 ;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung gemäß 1; und 3 A second embodiment of a method for manufacturing the piston assembly according to 1 ; and

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung gemäß 1. 4 A third embodiment of a method for manufacturing the piston assembly according to 1 ,

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung 1 in einem Längsschnitt. Die Kolbenanordnung 1 hat einen Kolben 2, der nur teilweise dargestellt ist, und einen Gleitschuh 4. Der Gleitschuh ist aus dem thermoplastischen Kunststoff PEEK in einem Spritzgussverfahren gefertigt. An einer in 1 unteren Seite weist der Gleitschuh 4 eine Gleitfläche 6 auf, über die er an einer Gleitfläche einer Schrägscheibe einer in Schrägscheibenbauweise ausgeführten Axialkolbenmaschine abgestützt ist (nicht dargestellt). Der Gleitschuh 4 weist eine umfängliche radiale Erweiterung 8 auf, so dass eine Kippfestigkeit des Gleitschuhs 4 auf der Gleitfläche der Schrägscheibe erhöht ist. 1 shows an embodiment of a piston assembly according to the invention 1 in a longitudinal section. The piston assembly 1 has a piston 2 , which is only partially shown, and a sliding shoe 4 , The shoe is made of the thermoplastic PEEK in an injection molding process. At one in 1 bottom side has the sliding block 4 a sliding surface 6 over which it passes on a sliding surface of a swash plate of a swash plate design Axial piston machine is supported (not shown). The sliding shoe 4 has a circumferential radial extension 8th on, giving a tilt resistance of the shoe 4 is increased on the sliding surface of the swash plate.

An einem in 1 unteren Abschnitt weist der Kolben 2 einen Kolbenfuß 10 auf, der in einer Gelenkaufnahme 12 des Gleitschuhs 4 formschlüssig aufgenommen ist. Der Kolbenfuß ist dabei kugelförmig ausgebildet, die Gelenkaufnahme 12 dem entsprechend ebenso. Der Kolbenfuß weist an einem Abschnitt, an dem er mit dem Kolben 2 verbunden ist eine Verjüngung 14 auf, die von einem Kragen 16 des Gleitschuhs 4 hintergriffen ist. Der Kragen ist dabei erfindungsgemäß mittels Wärmeleitung hin zur Verjüngung 14 warmverstemmt.At one in 1 lower section, the piston points 2 a piston foot 10 on that in a wrist joint 12 of the sliding shoe 4 is recorded positively. The piston base is spherical, the joint receptacle 12 accordingly, as well. The piston foot points to a section where it joins the piston 2 connected is a rejuvenation 14 on top of a collar 16 of the sliding shoe 4 is behind. The collar is according to the invention by means of heat conduction towards rejuvenation 14 heat staked.

Für eine hydrostatische Entlastung der Gleitfläche 6 mit Druckmittel aus einem Arbeitsraum (nicht dargestellt) des Kolbens 2 hat dieser eine durchgängige Bohrung 18. Zusammen mit einer trichterförmigen Zulauf 20 und eine Durchgangsbohrung 22, die in die Gleitfläche 6 mündet, bildet die Bohrung 18 einen Druckmittelkanal 24 aus. Der Kolbenfuß weist an seinem stirnseitigen Abschnitt ein axiale Abflachung 26 auf, damit bei einer Verschwenkung des Kolbens 2 aus einer Achse Z die Druckmittelverbindung zwischen der Gleitfläche 6 und der Bohrung 18 nicht unterbrochen wird. Der Kolbenfuß 10 ist im Gleitschuh 4 mit sehr kleinem Spiel eingefasst.For hydrostatic relief of the sliding surface 6 with pressure fluid from a working space (not shown) of the piston 2 This has a continuous bore 18 , Together with a funnel-shaped inlet 20 and a through hole 22 in the sliding surface 6 opens, forms the bore 18 a pressure medium channel 24 out. The piston foot has at its frontal portion an axial flattening 26 on, so with a pivoting of the piston 2 from an axis Z, the pressure medium connection between the sliding surface 6 and the hole 18 is not interrupted. The piston foot 10 is in the shoe 4 framed with a very small game.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung 1 gemäß 1. 2 shows a first embodiment of a method for manufacturing the piston assembly 1 according to 1 ,

Ein erster Schritt Spritzgießen A erfolgt in einem Spritzgießwerkzeug 130, das als Mehrkavitätenwerkzeug ausgebildet ist und vorzugsweise mit einem Heißkanalsystem betrieben wird. Dabei wird aus einem mit Füllstoffen verstärkten Thermoplast Polyetheretherketon (PEEK) der Gleitschuh 4 im Spritzgießwerkzeug 130 abgeformt.A first step of injection molding A takes place in an injection mold 130 , which is designed as a multi-cavity mold and is preferably operated with a hot runner system. This is made of a reinforced with fillers thermoplastic polyetheretherketone (PEEK) of the shoe 4 in the injection mold 130 shaped.

Nach einer vorgegebenen Abkühlzeit wird der Gleitschuh 4, bzw. bei Massenfertigung die Gleitschuhe 4, in den Schritten B und C entformt und einer Vorrichtung zugeführt, die in einem Schritt D die Durchgangsbohrung 22 erzeugt. Die Durchgangsbohrung 22 wird dazu mit einem speziellen Kunststoffbohrer oder einem CO₂-Laserbohrer 132, der keine Kunststoffpartikel oder Glasfasern zurücklässt, hergestellt.After a predetermined cooling time of the shoe is 4 , or in mass production, the sliding shoes 4 , in the steps B and C demolded and fed to a device which in a step D, the through hole 22 generated. The through hole 22 This is done with a special plastic drill or a CO ₂ laser drill 132 , which leaves no plastic particles or glass fibers produced.

Im nächsten Prozessschritt wird der fixierte Gleitschuh 4 einer Verstemmvorrichtung 134 zugeführt, in der er mit dem Kolben 2 zusammengefügt wird. Dabei wird der Kolbenfuß 10 senkrecht in der Gelenkaufnahme 12 fixiert. Der überstehende Kragen 16 des Gleitschuhs 4, der mit Schlitzen (vom Kolben 2 verdeckt) versehen ist, wird durch 3 seitliche Heizbacken 136 (nur zwei sichtbar) zur Verjüngung 14 hin warmverstemmt.In the next process step, the fixed sliding block 4 a caulking 134 fed, in which he with the piston 2 is joined together. This is the piston foot 10 vertically in the joint socket 12 fixed. The protruding collar 16 of the sliding shoe 4 that with slits (from the piston 2 hidden) is provided by 3 lateral heating jaws 136 (only two visible) for rejuvenation 14 heat-treated.

Da die Temperatur der Heizbacken 136 dabei zwischen einer Formbeständigkeits- und einer Schmelztemperatur des Thermoplasts liegt, haftet der Kunststoff des Gleitschuhs 4 nicht am Kolbenfuß 10 an. Die Heizbacken 136 sind aus Stahl gefertigt und im Nahbereich des Kragens 16 sind Kühlkanäle 138 eingebracht. Durch diese wird nach dem Warmverstemmen des Kragens 16 ein Kühlmedium eingeleitet um den Kunststoff in der verstemmten Position auszukühlen. Da eine Anpresskraft der Heizbacken, die nun kühlende Funktion haben, erst nach dem Auskühlen zurückgenommen wird, kann ein Rückfedern des Kragens verhindert werden. Eine mit dem Kragen 16 in Kontakt gebrachte Oberfläche der Heizbacken 136 ist mit einer Antihaftbeschichtung versehen, damit der Kunststoff nicht anhaften kann.As the temperature of the heating jaws 136 In this case lies between a dimensional stability and a melting temperature of the thermoplastic, the plastic of the shoe adheres 4 not on the piston foot 10 at. The baking jaws 136 are made of steel and in the vicinity of the collar 16 are cooling channels 138 brought in. This will after the warm caulking of the collar 16 introduced a cooling medium to cool the plastic in the caulked position. Since a contact force of the heating jaws, which now have cooling function, is withdrawn only after cooling, springback of the collar can be prevented. One with the collar 16 brought into contact surface of the heating jaws 136 is provided with a non-stick coating so that the plastic can not adhere.

Das Warmverstemmen des überstehenden Kragens kann noch durch alternative Erwärmverfahren durchgeführt werden. Zwei bevorzugte Verfahren zeigen die 3 und 4.The hot caulking of the protruding collar can still be carried out by alternative heating methods. Two preferred methods show the 3 and 4 ,

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung 1. Gezeigt ist die Erwärmung des Kragens 16 durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlung einer Infrarotstrahlungsquelle 240, bei dem der Kragen 16 des Gleitschuhs 4 in sehr kurzer Zeit erwärmt werden kann. Sobald die Erweichungstemperatur des Kunststoffes erreicht ist, drücken konturangepasste Backen 237 einer Verstemmvorrichtung 234 den Kragen 16 an die Verjüngung 14 des Kolbenfußes 10. Gleichzeitig wird die Infrarotstrahlung abgeschaltet. Die Backen 237 kühlen durch eine Konvektion einer Luftströmung schnell ab und der Kunststoff des Kragens 16 erstarrt in der neuen Position. 3 shows a second embodiment of a method for manufacturing the piston assembly 1 , Shown is the warming of the collar 16 by irradiation with infrared radiation of an infrared radiation source 240 in which the collar 16 of the sliding shoe 4 can be heated in a very short time. As soon as the softening temperature of the plastic is reached, contour-matched jaws press 237 a caulking 234 the collar 16 to the rejuvenation 14 of the piston foot 10 , At the same time, the infrared radiation is switched off. The cheeks 237 cool down quickly by a convection of an air flow and the plastic of the collar 16 froze in the new position.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung der Kolbenanordnung 1. Gezeigt ist die Erwärmung des Kragens 16 durch konturangepasste Heizbacken 336, die durch Induktion erwärmt werden. Ein Kupferinduktor 342 heizt dabei in nur wenigen Sekunden die Heizbacken 336 auf. Sobald die Heizbacken 336 die Erweichungstemperatur des Kunststoffes erreicht haben, drücken Federn 344 die Heizbacken 336 und diese den Kragen 16 an die Verjüngung 14 des Kolbenfußes 10. Gleichzeitig wird die Induktion abgeschaltet. Die Heizbacken 336 kühlen durch eine Luftspülung schnell ab und der Kunststoff erstarrt in der neuen Position. 4 shows a third embodiment of a method for manufacturing the piston assembly 1 , Shown is the warming of the collar 16 by contour-matched heating jaws 336 which are heated by induction. A copper inductor 342 heats the heating jaws in just a few seconds 336 on. Once the heating jaws 336 have reached the softening temperature of the plastic, push springs 344 the heating jaws 336 and this the collar 16 to the rejuvenation 14 of the piston foot 10 , At the same time the induction is switched off. The baking jaws 336 Cool down quickly with an air purge and the plastic solidifies in the new position.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Durchgangsbohrung 22 mit einem Nd:YAG- oder Excimerlaser, oder mit einem speziellen Kunststoffbohrer gebohrt werden. Notwithstanding the embodiments shown, the through hole 22 with a Nd: YAG or excimer laser, or with a special plastic drill bit.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen sind mögliche Erwärmungsverfahren die Konvektion mittels Warmgas, die Lasererwärmung sowie die innere und äußere Reibung mittels Ultraschall, Rotation oder Vibration.Deviating from the exemplary embodiments shown, possible heating methods are convection by means of hot gas, laser heating, as well as internal and external friction by means of ultrasound, rotation or vibration.

Offenbart ist eine Kolbenanordnung für eine hydraulische Kolbenmaschine mit einem Kolben und mit einem Gleitschuh aus Kunststoff, wobei ein Kolbenfuß und eine am Gleitschuh angeordnete Gelenkaufnahme ein Gelenk bilden und der Kolbenfuß eine Verjüngung aufweist, die von einem Kragen der Gelenkaufnahme hintergriffen ist. Erfindungsgemäß ist der der Kragen dabei hin zur Verjüngung verstemmt. Offenbart ist weiterhin ein Fertigungsverfahren zu Fertigung der Kolbenanordnung.Disclosed is a piston assembly for a hydraulic piston machine with a piston and with a sliding shoe made of plastic, wherein a piston base and arranged on the sliding shoe pivot receptacle form a joint and the piston foot has a taper which is engaged behind by a collar of the joint receptacle. According to the collar of this case is caulked towards the taper. Disclosed is still a manufacturing process for manufacturing the piston assembly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004060945 A1 [0004]
US 6183212 B1 [0005]
DE 102008038767 A1 [0006]

Claims

Piston arrangement for a hydraulic piston machine, with a piston ( 2 ) and with a sliding shoe ( 4 ), which is made of plastic and which has a sliding surface ( 6 ), via which it can be supported on a support surface of the piston engine, wherein the piston ( 2 ) via a joint that is supported by a piston foot ( 10 ) and one on the shoe ( 4 ) arranged joint receptacle ( 12 ) is formed, with the sliding shoe ( 4 ), and wherein the piston foot ( 10 ) a rejuvenation ( 14 ), which by a collar ( 16 ) of the joint receptacle ( 12 ) is engaged behind, characterized in that the collar ( 16 ) to rejuvenation ( 14 ) is caulked.

Piston assembly according to claim 1, wherein the plastic is a thermoplastic.

Piston assembly according to claim 1 or 2, wherein the collar ( 16 ) has at least one approximately axially disposed slot.

Piston arrangement according to one of the preceding claims, wherein the piston foot ( 10 ) is spherical and positively from the joint recording ( 12 ) is encompassed.

Piston arrangement according to one of the preceding claims, wherein the piston ( 2 ) and the sliding shoe ( 4 ) from a pressure medium channel ( 24 ) are interspersed in the sliding surface ( 6 ) opens.

Method for producing a piston arrangement according to one of the claims 1 to 5, characterized by caulking of the collar ( 16 ) of the joint receptacle ( 12 ) to rejuvenation ( 14 ) of the piston foot ( 10 ).

Method according to claim 6, wherein the step is caulking by pressing at least one jaw ( 237 ) or a heating jaw ( 136 ; 336 ) of a tool to the collar ( 16 ) he follows.

A method according to claim 6, wherein prior to the caulking step, a step of heating the collar ( 16 ), or wherein after the caulking step, a step of cooling the collar ( 16 ) he follows.

A method according to claim 8, wherein the step of heating by infrared irradiation of the collar ( 16 ), or by heat conduction from a Heizbacke ( 136 ; 336 ) of a tool towards the collar ( 16 ), or wherein the step of cooling by convection of an air flow to the collar ( 16 ), or by heat conduction from the collar ( 16 ) to a cooled jaw of a tool.

Method according to claim 9, wherein the heating jaw ( 136 ; 336 ) is heated by applying a voltage or by magnetic induction.

Method according to one of the claims 6 to 10, wherein the sliding shoe ( 4 ) is formed by injection molding.

Method according to one of the claims 6 to 11, wherein over a step drilling in the sliding shoe ( 4 ) an approximately coaxial through-hole ( 22 ) is formed.