DE1525941A1

DE1525941A1 - Kolben

Info

Publication number: DE1525941A1
Application number: DE19661525941
Authority: DE
Inventors: Wahlmark Gunnar Axel
Original assignee: WAHLMARK GUNNAR AXEL
Current assignee: WAHLMARK GUNNAR AXEL
Priority date: 1965-05-24
Filing date: 1966-05-24
Publication date: 1970-01-08
Also published as: GB1080615A; US3354791A; SE337728B

Description

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Beschreibung
zu der Patentanmeldung

GUKiAR AXEL WAKLMAHK

Rockford, 111,, U.S.A.

betreffend
Kolben.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mit Kolben, arbeitende Maschinen, Motoren, Pumpen und dergleichen und betrifft Insbesondere die Konstruktion von Kolben für derartige Vorrichtungen.

Bei der Konstruktion von mit Kolben arbeitenden Maschinen,
Motoren, Pumpen und dergleichen 1st es üblich, die Kolben aus einzelnen Stücken von legiertem Stahl zu bearbeiten. Bei Hydraulikvorrichtungen mit Taumelscheibe zum Beispiel bilden der Kolbenkopf, welcher eine geeignete Gleitbewegung in einem entsprechenden Zylinder ausführen kann, und ein Kugelgelenk, welches als universalgelenk mit der Taumelvorrichtung verbunden werden kann, zusammen mit einem sie verbindenden Schaft die üblichen Teile einer einheitlichen Kolbenkonstruktlott. Diese Art von
Kolbenkonstruktion ist In der Praxis erwartungsgemäß in hohem Grad zufriedenstellend, denn sie 1st einer Präsisionsbearbeitung unterworfen worden und weist gro^e "Festigkeit auf. Leider ist

es aber auch verhältnismäßig teuer, derartige Kolben herzustellen^

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und außerdem nuß man bei Beschädigung irgendeines Teiles des Kolbens den ganzen Kolben wegwerfen.

Ziel der Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Kolbenkonstruktlon zu schaffen.

Sin weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und billige Kolbenkonstruktion zu schaffen, die trotzdem eine Präzislonsvprrichtung von großer Festigkeit undDauerhaftigkeit darstellt.

Hoch ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Kolbens, der aus einem gesonderten Kopf- und Schaftteil sowie aus einem Verbindungestück besteht, wodurch ztis Beispiel ohne weiteres das Auswechseln einzelner beschädigter Teile ermöglicht und eine große Auswahl an KoIbenlarges, fcauptaäenllch in Zusam-■enh&ng alt Standardb&uteilen geboten wird.

Bin weiteres Ziel der Srfladung ist es, eine neue und verbesserte KolbnnkoaeSruktion, 212 schaffen, in der der Kolbenschaft aus einem herkömmlichen, walsenfSralgen Stift bestellt·

Schließlich ist es noch ein Ziel der Srfindtmg,, eine rna« and verbesserte golbenkoastraktlon für Eydrsalikvarridfcfcungea alt faiaüel« scheibe zu schaffen.

Die obigen und weitere Ziele werden erfindungsgemäS dadurch erreicht, daß" ein Kolben geschaffen wird, welcher aus einem-getrennten Kopf- und Schaftteil sowie etsm Antriebsvarbindungsteil auf-

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gebaut ist, wobei der Schaft einen herkömmlichen walzenförmigen Stift umfaßt. Bei einer Hydraulik vorrichtung mit Taumelscheibe zum Beispiel sind der Kolbenkopf und das KugelgelenkverblndungsstUck getrennt bearbeitete Bauteile aus Legierungsstahl. Eine allgemein zylindrische Bohrung 1st in jedem dieser Bauteile zur Aufnahme eines entsprechenden Endes eines walzenförmigen Stiftes mit vorherbestimmtem Durchmesser und vorherbestimmter Länge vorgesehen. Jede "Bohrung ist absichtlich mit einem etwas kleineren Durchmesser als das entsprechende Ende des walzenförmigen Stiftes versehen, damit ein Festsitz mit dem nachgiebigen, radial zusammenpreSbaren, walzenförmigen Stift erzielt werden kann. DarÜberhinaussind die Bohrungen absichtlich mit divergierenden Wänden ausgestattet, wodurch kegelstumpf förmlge Sitze ftlr die entsprechenden Stiftenden gebildet werden, die den Griff zwischen dem Stift und dem Kugelgelenk einerseits und dem Kolbenkopf andererseits verstärken« -

Der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfladung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbelsplels näher erläutert : ' ·

Pig« 1 1st ein Schnitt durch einen erfindangsgemäflen Kolben für eine Hydraullkforrichtung mit Taumelscheibe,

Pig. 2 1st eine Ansicht entlang der Llale 2-2 ä^r Ig. -1, ' Pig, 3 1st ein Schnitt eines erfindungsgemäßen Kolbenkopfes, ' wobei die untere Hälfte weggelassen ist.

Wie aus' den Zeichnungen, Insbesondere aus PIg. 1 hervorgeht, 1st ein erfindungsgem^ß konstruierter Kolben, der sich zur Verwendung in einer nicht gezeigten HydraulikvQrrichtung eignet, all-

gemein mit 1 ο bezeichnet, wobei die Hydraulikvorrichtung eine Taumelscheibe aufweist oder durch eine ähnliche Vorrichtung ersetzt Ist. Der Kolben 1o weist einen Kolbenkopf 11 auf, der in dem Zylinder 12 eines nur teilweise gezeigten Zylindermantels 13 gleitend angebracht 1st, Ein AntriebsverbindungsstUck In Form eines Kugelgelenkes I5 bildet das andere Ende des Kolbens Io und ist an eine nicht gezeigte Taamelvorrlchtung anschließbar.

Der Schaft 16 des Kolbens 1o umfaßt einen einzigen walzenförmigen Stift 17 herkömmlicher Bauart» Der walzenförmige Stift I7 1st aus einem gehärteten Stahlblech hergestellt, welches zu einem kreisrunden Byllnder aufgerollt wurde, wobei eine sich In Längsrichtung erstreckende Naht 18 zwischen den einander benachbarten Kanten I9 des Bleches freigelassen 1st. Ee hat sich erwiesen, daß diese Schaftkonstruktion 16 einen axialen Druckwiderstand hat/ der mit dem vollen Stahlschaft eines bearbeiteten einstückigen Kolbens vergleichbar i»t, während die Gesamtkosten des erfindungsgemäßen Kolbens ¹O nur einen Bruchteil der Kosten eines bearbeiteten Kolbens ausmachen und noch weitere, unten beschriebene Vorteile mit ihn zu erzielen Bind» ·

Der Stift 17 ist radial zusammendrückbar, wie die federnde Stahlkonstruktion und die offene Naht 18 vermuten lassen· In zusamaengepreßtemZustand übt der Stift 17 eine beträchtliche radiale Expansionskraft aus, und.diese wird dazu benutzt, die miteinander'identischen, entgegengesetzten Enden 21 des Stiftes 17 In entsprechenden Identischen Bohrungen 22, die in den Kolbenkopf 11 bzw» das Kugelgelenk 15 eingearbeitet sind, fest zu blockieren.' · mf*%/0t*$

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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der normale Außendurchmesser des walzenförmigen Stiftes 17 in nicht zusammengepreßtem Zustand 3,81 mm (0,15"). Allerdings ist klar, daß der Durchmesser des Stiftes 1? selbstverständlich von der Größe des benötigten Kolbens Io und infolgedessen vom Leistungsvermögen der nicht gezeigten Hydraullkvorrlchtung bestimmt wird.

Wenn ein walzenförmiger Stift 1? mit einem normalen Außendurchmesser von 3.81 nun'(o_f. 15") über seine gesamte Länge verwendet wird, so ist jede der Bohrungen 22 im Kolbenkopf 11 bzw· im Kugelgelenkverbindungsstück 15 inkegelstumpfförnfiger Gestalt ausgearbeitet, bei der die Seitenwand 3o vorzugsweise einen Durchmesser von 3,63 am (o,143") nahe dem offenen Ende31 aufweist und in die Bohrung hinein nach außen erweitert ist zu einem Durchmesser von 3,7o mm (o,146") nahe dem geschlossenen Ende 32· Um ein entsprechendes Sadβ 21 des walzenförmigen Stiftes 1? in einer Bohrung 22 dss Kolbenkopfae 11 oder des KugelgelenkverbindungsstUckee 15 Anzubringen, so daß die ringförmige Endfläche 41 des Stiftet as Boden der Boxring 22 aufsitzt, muß astürlich dasEnde 21 des walsenförsigen Stiftes I7 radial zu-•aaaengepreflt werden.

Bin radiales Zusamaeadrücken der Süden 21 des walzenförmigen Stiftes 17 um je etwas lehr als o,18 mm (o,oo7") im vorliegenden Fall gestattet den Einsatz des entsprechenden Endes 21 in die Bohrung 22 bis zum Anstoßen am Boden« Dann läßt man das Ende 21 des Stiftes 17 sich- radial ausdehnen, damit es mit der Innenwand 3o der Bohrung 22 in Eingriff tritt, wobei die erhebliche Kraft des walzenförmigen Stiftes 17 bestrebt ist, wieder den alten Außendurchmesser von 3,81 iam (0,15") herzustellen.

Bei einem Unterschied von ο,18 mm (o,oo7") zwischen dem Ende 21 des Stiftes 17 und demauüeren offenen Ends 31 der Bohrungswand 3o wird eine vorherbestimmte Haltekraft von relativ gro3er Stärke zwischen des Stift 1? trad dem Kolbenkopf 11 bzw« Kugelgelenk 15 erzeugt. Zusätzlich zu dieser Haltekraft wird jedoch noch festhaltende Wirkungdurch die kegelstuiapffönalge Gestalt der Bohrung 22 geliefert, Blase Gestalt sacht es söglicli, da3 sich das äußerste Ende des Stiftes 1? nahe säner ringBrmigen Bndfläche Ao zu einem größeren durchmesser, und zwar von 3,7o ma (o,146") ausdehnt.

Durch die weitere Dehnung der Enden 21 des walzenförmigen Stiftes nahe ihren ringförmigen Sadflachen 4o wird eine Verkeilungswlrkimg zwischen des jeweiligealüdsa 21 des walzenförmigen Stiftes 17 und dtn ent sprechendes. fcegelBtujapffonsigsa Bohrungen 22 wenn auf die eatgegeageeetzten Baden des Kolbens 1o eine kraft auageubt νΙτά_$ die bestrebt ist, dea Xopf 11 und das Kugelgelenk 15 von des Schaft 16 abzuziehen,

Ba zeigt sich also, daS βία einfacher und billiger Kolben Io geschaffen wurde, der hinsichtlieh Festigkeit und Dauerhaftigkeit eines elnstüolcigen bearbeiteten Selben oder derglellaen äquivalent ist« Die ferveaduag eines gesonderter, walzsafural» gen Stiftes 17 &la Eolbeascliaft verhindert auch Beanspruchungen von bearbeiteten Teilen, di® normalerweise an den Verbindungsstellen zwischen Schaft, Kolbenkopf und Kugelgelenk auftreten, Venn ein KOlhenkopf M oder Kugeigelenkverbladungsatuck I5 ζ»Β· beim Batrieb einer HydrauliiETOrriehtung mit Taumelsch«ibe beschädigt oder anderweitig funktionsunfähig wird, kMnnen~*auSerdaa

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Bestandteile leicht ausgewechselt werden, ohne da3 gleich der ganze Korben 1 ο unbrauchbar wird. Dementsprechend kann der Schaft 16 des walzenförmigen Stiftes ohne weiteres ausgewechselt werden.-

Wenn man den Schaft 16 aus einem Kolben Vo in Form eines herkömmlichen walzenförmigen Stiftes 17 herstellt, so leuchtet es ein, daß Kolben beliebiger Länge gebaut werden können, indem man einen walzenförmigen Stift von geeigneter Länge wählt. Sollte ein ungewöhnlich langer Schaft nötig sein, so wird vorzugsweise eine zur Versteifung dienende Hülse im mittleren Bereich um das Bohr geschweißt, wobei jedoch die Enden 21 radial zusammenpreßfähig bleiben. Auf Jeden Fall können Standardbauteile als KoI-benkopf.11 und Kugelgelenk I5 zusammen mit walzenförmigen Stiften von unterschiedlicher Länge la-Anpassung an dia eine oder andere elnsr gattzea Reihe Y©a ij^äraiili-kvorriehtangeß verwendet werden. Die Kosteneinsparungen bei derartigen Aaor&BUagen liegen auf der Hand.

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1. . Kolben, gekennzeichnet durch einen Kolbenkopf, der in einem Zylinder verschiebbar ist, eine Antriebsverbindung, mittels der der Kolben antriebsmäßig an eine Aufnahmeelnrlchtung aas chi lei3b ar ist, und durch eiren Schaft, der den Kopf mit der Antriebsverbindung verbindet und ein Im allgemeinen zylindrisches tiohlrohr aufweist:.

2. Kolben j- g e Ic β η η ze ic h η e t durch eine ti KoIb en- , der l:n slcern Zylinder verschiebbar 1st, eine Antrleis-, mlttfeels der der Kolben antriebsmäsig an eine Aufnah-

anschlleJibar 1st, und durcn einen Schaft, der ima Kofi mit der AntriebßV^rblndung verbindet; und ein zyllndrl-Hohlronr aufweist, in dem in Längsricntuag eto Naht vorist,. . ■ · \. . · . :

3* Kolben Alt einem Xelbe&fcopf, der in einem Zylinder verlust,, und einer Antriebs verbindung aar antriebsmMölgen ?d*s lEttllbenie mit einer Aufnahmeainrichtang sowie einem Ifopjf mit der Antriebs verb Indang verbindet, ge -

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Antriebsverbindung zur antrlebsmäßlgen Verbindung des Kolbens mit einer Aufnahraeelnrlchtung, und einen den Kolbenkopf mit der Antriebsverblndung verbindenden Schaft, der ein Im allgemeinen kreisrundes, zylindrisches Hohlrohr aufweist, dessen eines Ende In der Bohrung gelagert 1st.

5. Kolben gemä'3 Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, -daß- in dem Rohr In Längsrichtung eine Naht gebildet 1st, durch die das Rohr radial elastisch und zusammenprei3fähig wird, wobei die normalen Querabinessungen des Rohres größer sind als die größten entsprechenden Querabmessungen der Bohrung, so daß das radiale Zusammenpressen des Rohres, wenn es in die Bohrung eingepaßt 1st, einen Pestsitz zwischen dem Rohr und dem Kolbenkopf schafft.

6. Kolben gemäß Anspruch 5, dadurch g e k e η η ζ eic h η et, daß die Querabmeseungen der Bohrung von deren äußerem Bnde zu ihrem inneren Ende leicht zunehmen, so daß eine sich erweiternde Seitenwand von im allgemeinen kegelstumpfförmlger Gestalt in der Bohrung geschaffen wird, und das eine Ende des Rohres bestrebt 1st, sich in der Bohrung festzukeilen.

7. Kolben, g e k β η η ζ e 1 c h net durch einen Kolbenkopf, der in einem Zylinder verschiebbar ist und in dem eine im allgemeinen zylindrische Bohrung ausgebildet ist, durch eine Antrlebs%rbindung zur antrlebsmäiJlgen Verbindung des Kolbens mit einer Aufnahmeelnrlchtung, wobei In der Antriebsverblndung eine

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im-..allgemeinen zylindrische Bohrung ausgebildet 1st, und durch einen den KOlbenkopf mit der Aatrlebsverbindung verbindenden

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Schart, der einen, aus Metallblech hergestellten, walzenförmigen Stift und eine sich in Längsrichtung erstreckende Naht aufweist, wobei Je ein Ende des walzenförmigen Stiftes mit Pa33itz In jeder im allgemeinen zylindrischen Bohrung sitzt.

8. Kolben, ge K e η η ζ β 1 cn η β t durch einen Kolbenkopf, der in einem Zylinder verschiebbar ist, eine Antriebsverbindung, Bitteis der der Kolben ahtrleb3mä3ig an eine Aufnähmeeinrichtung anschlle3bar 1st, und durch einen Schaft, der den Kopf mit der Antriebsverbindung verbindet und ein la allgemeinen zylindrisches Hohlrohr aufweist, wobei mindestens lneinem Ende des Rohres eins Blnrlchtang τοrgeseheη 1st, die das Ende radial zusammenpreßfählg Und elastisch macht.