EP0396898A1 - Piston for pistonmachines - Google Patents

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EP0396898A1
EP0396898A1 EP90106187A EP90106187A EP0396898A1 EP 0396898 A1 EP0396898 A1 EP 0396898A1 EP 90106187 A EP90106187 A EP 90106187A EP 90106187 A EP90106187 A EP 90106187A EP 0396898 A1 EP0396898 A1 EP 0396898A1
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EP
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filler
piston
spring
securing element
piston according
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Ludwig Wagenseil
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Hydromatik GmbH
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Hydromatik GmbH
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C2253/12—Coating
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    • Y10T29/49915—Overedge assembling of seated part
    • Y10T29/49917—Overedge assembling of seated part by necking in cup or tube wall
    • Y10T29/49918—At cup or tube end

Definitions

  • the invention relates to a piston according to the preamble of claim 1.
  • a piston of this type is described and shown in DD-PS 73 453.
  • the filler is tapered in a stepped manner towards its inner end, the tapered section carrying an external thread with which the filler is screwed into a corresponding internal thread in the wall of the cavity of the hollow body and is thus fastened.
  • An axially parallel pin which is arranged at the free end of the hollow body and of the filler in a position in which it penetrates the parting line between the filler and the hollow body, serves to prevent rotation.
  • a radial spring washer inserted in an annular groove at the free end of the cavity and a disc spring inserted between the latter and the filler piece, which is dimensioned so large that its peripheral edge extends in front of the facing end of the locking pin.
  • the locking pin can therefore not move axially out of its receiving hole.
  • This known embodiment is very complex and expensive, because not only an external and internal thread and the receiving hole for the locking pin are to be made, but also the mounting of the locking pin must be carried out.
  • the axial securing of the filler is inadequate because, due to the different materials and thermal expansion coefficients of the hollow body and the filler with regard to temperature fluctuations to be expected during operation of the piston machine, a loosening in the thread occurs, although the filler is axially secured against unscrewing by the locking pin.
  • the invention has for its object to design a piston of the type mentioned in such a way that loosening of the filler is prevented while ensuring an inexpensive manufacture.
  • the filler In the embodiment according to the invention, only an axial introduction of the filler is required to arrange the filler in the hollow body. It is only by the tension of the spring against e.g. prestressed the bottom of the cavity and thus secured and fixed. As a result, the filler cannot lift off its stop on the hollow body, preventing loosening.
  • the holder of the filler according to the invention can be produced in a simple and inexpensive manner while ensuring a safe function.
  • a plate spring is used in such a position that its central area presses against the filler piece with the aforementioned pretension, while its peripheral edge abuts the existing securing element toward the side facing away from the filler piece. This configuration also results in an effective support of the spring on the securing element.
  • the essential parts of the piston are the cylindrical hollow body 3 forming the piston shaft 2, a filler piece 5 made of a lighter material than the material of the hollow body 3 and arranged in the cavity 4 of the hollow body 3, and a plate spring 6 which is located between the filler piece 5 and a securing element 8 is inserted at the outer end of the cavity 4 or its opening 9 at the free end 7 of the piston 1.
  • the cavity 4 is formed by a blind bore 11, the bottom 12 of which, as shown in FIG. 1, can be conical or also perpendicular to the central axis 13 of the piston 1.
  • the filler 5 is adapted in the region of its inner end to the shape of the base 12, the inner end face 14 resting on the base 12 of the blind bore 11.
  • the length 1 of the filler 5 is dimensioned somewhat less than the length L of the piston skirt 2, so that its free end 7 projects beyond the outer end of the filler 5.
  • a piston head 16 carried by it is provided, which is pivotally received on all sides in a spherical recess 17 of a known slide shoe 18.
  • An axial lubrication channel 19 extends longitudinally through the piston 1 to the slide shoe 18.
  • the filler 5 is received in the blind bore 11 with as little radial play as possible. It exists in the present Embodiment made of an aluminum alloy.
  • the filler 5 can be cast in or preferably inserted or inserted. It is recommended that the filler 5 be pressed in, which ensures a radial play-free reception even if, due to different dimensions and / or expansion coefficients, the hollow body 3 expands radially slightly more than the filler 5.
  • the filler 5 is held in the blind bore 11 without rattling.
  • the distance a between the outer end face 24 of the filler 5 and the securing element 8 is dimensioned slightly larger than the thickness d of the plate spring 6, so that in the installed state there is a play S between the outer end face 24 of the filler 5 and the peripheral edge 22 of the plate spring 6 exists.
  • the movement play S is preferably dimensioned so large that with an axial length extension of the filler 5, which is greater than that of the hollow body 3, the filler 5 can expand relative to the hollow body 3 within the movement play S. Despite this movement game S, the filler 5 is due to The clamping force of the plate spring 6 is held in the blind bore 11 without rattling.
  • the plate spring 6 has a central round hole 25, the diameter of which preferably corresponds to the diameter of the lubrication bore 19.
  • the spring 6 represents an advantageous protection for the outer end or the outer end face 24 of the filler 5, in particular a protection against cavitation during the operation of the piston 1.
  • Such protection can be provided for a filler 5 made of aluminum can be further improved by hard coating, as a result of which the outer end face 24 or in particular the inner peripheral edge and the wall of the lubrication bore 19 of the filler 5 become harder or more wear-resistant.
  • the securing element 8 is formed by a flange 31 of the edge 32 of the hollow body 3 projecting beyond the outer end of the filler 5, the flange 31 engaging behind the outer circumference of the plate spring 6.
  • the filler 5 by means of a screw part 33, which is screwed with an external thread into an internal thread of the blind bore 11 or a step recess at the free end of the cylindrical hollow body 3 and thereby preferably closes with the free end face of the piston 1 (Fig . 2). If a lubricating bore 19 is present in the piston 1, the screw part 33 also has a central bore 34 with a corresponding cross section.
  • the screw part 33 on which at least one externally accessible, not shown attack element, for example two diametrically opposed blind holes, is provided, can be screwed into the hollow body 3 to such an extent that the filler 5 is clamped against the base 12.
  • the screw part 33 can rest against a shoulder or the like of the blind bore 11 and can be clamped by a suit, or it can be secured in this position in some other way , for example by means known for this purpose, such as Loctite. It is advisable to design the screw part 33 in the form of an inner nut with a self-locking thread.
  • the securing element 8 is formed by a radial spring washer 35, which is inserted into a groove 36 in the wall of the blind bore 11.
  • the plate springs 6 are of the same design in all of the above-described exemplary embodiments.
  • the diameter d 1 of the bolt 41 is to be dimensioned slightly smaller than the opening 9 delimited by the flange 31 at the free end of the piston 1 or piston skirt 2.
  • the piston 1 is made in one piece and consists of steel, in particular alloy steel.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A piston (1) for piston machines, comprising a hollow body (3), open at least at its free end (7), with an axial hollow chamber (4) in which a filling piece (5) of a material specifically lighter than the material of the piston (1) and at least partially filling the latter is located, the filling piece (5) being fixed in the hollow chamber (4) and axially secured in the hollow chamber (4) by a securing element (8) arranged on the free end of the hollow body (3) and a spring (6) arranged between the securing element (8) and the filling piece (5), is to be so designed that the filling piece (5) is axially mounted and the axial securing and fixing is formed solely by the spring (6), which is pretensioned by the securing element (8) to such an extent that it acts against the filling piece (5) with a spring force which is greater than the maximum anticipated inertial forces of the filling piece acting against the spring (6) in operating service. …<IMAGE>…

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston according to the preamble of claim 1.

Ein Kolben dieser Art ist in der DD-PS 73 453 beschrieben und dargestellt. Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist das Füllstück zu seinem inneren Ende hin stufenförmig verjüngt, wobei der verjüngte Abschnitt ein Außengewinde trägt, mit dem das Füllstück in ein entsprechendes Innengewinde in der Wandung des Hohlraums des Hohlkörpers eingeschraubt und somit befestigt ist. Als Herausdrehsicherung dient ein achsparalleler Stift, der am freien Ende des Hohlkörpers und des Füllstücks in einer Position angeordnet ist, in der er die Trennfuge zwischen dem Füllkörper und dem Hohlkörper durchsetzt. Zur axialen Sicherung des Sicherungsstiftes dient ein am freien Ende des Hohlraums in einer Ringnut eingesetzter Radialfederring und eine zwischen diesem und dem Füllstück eingesetzte Tellerfeder, die so groß bemessen ist, daß ihr Umfangsrand sich vor dem zugewandten Stirnende des Sicherungsstiftes erstreckt. Der Sicherungsstift kann somit nicht axial aus seinem Aufnahmeloch herauswandern.A piston of this type is described and shown in DD-PS 73 453. In this known embodiment, the filler is tapered in a stepped manner towards its inner end, the tapered section carrying an external thread with which the filler is screwed into a corresponding internal thread in the wall of the cavity of the hollow body and is thus fastened. An axially parallel pin, which is arranged at the free end of the hollow body and of the filler in a position in which it penetrates the parting line between the filler and the hollow body, serves to prevent rotation. For axial securing of the locking pin is used a radial spring washer inserted in an annular groove at the free end of the cavity and a disc spring inserted between the latter and the filler piece, which is dimensioned so large that its peripheral edge extends in front of the facing end of the locking pin. The locking pin can therefore not move axially out of its receiving hole.

Diese bekannte Ausgestaltung ist sehr aufwendig und teuer, weil nicht nur ein Außen- und Innengewinde sowie das Aufnahmeloch für den Sicherungsstift anzubringen sind, sondern auch die Montage des Sicherungsstiftes durchgeführt werden muß. Außerdem ist die axiale Sicherung des Füllstücks unzureichend, weil sich aufgrund der unterschiedlichen Materialien und Wärmeausdehnungskoeffizienten des Hohlkörpers und des Füllstücks im Hinblick auf im Betrieb der Kolbenmaschine zu erwartende Temperaturschwankungen eine Lockerung im Gewinde einstellt, obwohl das Füllstück durch den Sicherungsstift gegen Herausschrauben axial gesichert ist.This known embodiment is very complex and expensive, because not only an external and internal thread and the receiving hole for the locking pin are to be made, but also the mounting of the locking pin must be carried out. In addition, the axial securing of the filler is inadequate because, due to the different materials and thermal expansion coefficients of the hollow body and the filler with regard to temperature fluctuations to be expected during operation of the piston machine, a loosening in the thread occurs, although the filler is axially secured against unscrewing by the locking pin.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer kostengünstig herstellbaren Ausgestaltung eine Lockerung des Füllstücks verhindert ist.The invention has for its object to design a piston of the type mentioned in such a way that loosening of the filler is prevented while ensuring an inexpensive manufacture.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist zur Anordnung des Füllstücks im Hohlkörper lediglich eine axiale Einbringung des Füllstücks erforderlich. Dabei ist es nur durch die Spannkraft der Feder gegen z.B. den Grund des Hohlraums vorgespannt und somit gesichert und befestigt. Infolgedessen vermag das Füllstück sich nicht von seinem Anschlag am Hohlkörper abzuheben, wodurch eine Lockerung verhindert ist. Die erfindungsgemäße Halterung des Füllstücks läßt sich bei Gewährleistung einer sicheren Funktion auf einfache Weise und kostengünstig herstellen.In the embodiment according to the invention, only an axial introduction of the filler is required to arrange the filler in the hollow body. It is only by the tension of the spring against e.g. prestressed the bottom of the cavity and thus secured and fixed. As a result, the filler cannot lift off its stop on the hollow body, preventing loosening. The holder of the filler according to the invention can be produced in a simple and inexpensive manner while ensuring a safe function.

Gemäß Anspruch 2 kommt eine Tellerfeder in einer solchen Position zum Einsatz, daß ihr zentraler Bereich mit der vorgenannten Vorspannung gegen das Füllstück drückt, während ihr Umfangsrand zur dem Füllstück abgewandten Seite hin am vorhandenen Sicherungselement anliegt. Diese Ausgestaltung ergibt auch eine wirksame Abstützung der Feder am Sicherungselement.According to claim 2, a plate spring is used in such a position that its central area presses against the filler piece with the aforementioned pretension, while its peripheral edge abuts the existing securing element toward the side facing away from the filler piece. This configuration also results in an effective support of the spring on the securing element.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung enthalten, die die Sicherung des Füllstücks weiter verbessern, zu einer kleinen und einfachen sowie kostengünstigen Bauweise führen und auch aus herstellungstechnischen Gründen von Vorteil sind.Further developments of the invention are contained in the subclaims, which further improve the securing of the filling piece, lead to a small, simple and inexpensive construction and are also advantageous for manufacturing reasons.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

  • Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kolben im Axialschnitt;
  • Fig. 2 und 3 abgewandelte Ausgestaltungen des Kolbens;
  • Fig. 4 den Kolben nach Fig. 1 während seiner Herstellung.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments illustrated in a drawing. It shows
  • 1 shows a piston designed according to the invention in axial section;
  • 2 and 3 modified configurations of the piston;
  • Fig. 4 shows the piston of Fig. 1 during its manufacture.

Die wesentlichen Teile des allgemein mit 1 bezeichneten Kolbens sind der den Kolbenschaft 2 bildende zylindrische Hohlkörper 3, ein im Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 angeordnetes Füllstück 5 aus einem leichteren Material als das Material des Hohlkörpers 3, und eine Tellerfeder 6, die zwischen dem Füllstück 5 und einem Sicherungselement 8 am äußeren Ende des Hohlraums 4 bzw. dessen Öffnung 9 am freien Ende 7 des Kolbens 1 eingesetzt ist.The essential parts of the piston, generally designated 1, are the cylindrical hollow body 3 forming the piston shaft 2, a filler piece 5 made of a lighter material than the material of the hollow body 3 and arranged in the cavity 4 of the hollow body 3, and a plate spring 6 which is located between the filler piece 5 and a securing element 8 is inserted at the outer end of the cavity 4 or its opening 9 at the free end 7 of the piston 1.

Der Hohlraum 4 wird durch eine Sackbohrung 11 gebildet, deren Grund 12 wie in Fig. 1 dargestellt kegelförmig oder auch rechtwinklig zur Mittelachse 13 des Kolbens 1 verlaufen kann. Das Füllstück 5 ist im Bereich seines inneren Endes an die Form des Grundes 12 angepaßt, wobei die innere Stirnfläche 14 am Grund 12 der Sackbohrung 11 anliegt. Die Länge 1 des Füllstücks 5 ist etwas geringer bemessen als die Länge L des Kolbenschaftes 2, so daß sein freies Ende 7 das äußere Ende des Füllstücks 5 überragt.The cavity 4 is formed by a blind bore 11, the bottom 12 of which, as shown in FIG. 1, can be conical or also perpendicular to the central axis 13 of the piston 1. The filler 5 is adapted in the region of its inner end to the shape of the base 12, the inner end face 14 resting on the base 12 of the blind bore 11. The length 1 of the filler 5 is dimensioned somewhat less than the length L of the piston skirt 2, so that its free end 7 projects beyond the outer end of the filler 5.

Am dem freien Ende 7 des Kolbens 1 abgewandten Ende ist ein Kolbenhals 15 und ein von diesem getragener Kolbenkopf 16 vorgesehen, der in einer kugelförmigen Ausnehmung 17 eines an sich bekannten Gleitschuhs 18 allseitig schwenkbar aufgenommen ist. Längs durch den Kolben 1 erstreckt sich ein axialer Schmierkanal 19 zum Gleitschuh 18.At the free end 7 of the piston 1 facing away from the piston neck 15 and a piston head 16 carried by it is provided, which is pivotally received on all sides in a spherical recess 17 of a known slide shoe 18. An axial lubrication channel 19 extends longitudinally through the piston 1 to the slide shoe 18.

Das Füllstück 5 ist mit möglichst wenig radialem Spiel in der Sackbohrung 11 aufgenommen. Es besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Aluminium-Legierung. Dabei kann das Füllstück 5 eingegossen oder vorzugsweise eingesetzt bzw. eingeschoben werden. Es empfiehlt sich, daß Füllstück 5 einzupressen, wodurch eine radial spielfreie Aufnahme auch dann gewährleistet ist, wenn aufgrund unterschiedlicher Abmessungen und/oder Ausdehnungskoeffizienten der Hohlkörper 3 sich radial geringfügig mehr ausdehnt als das Füllstück 5. Die in Fig. 4 in ihrer ursprünglichen Form dargestellte Tellerfeder 6, ist gemäß Fig. 1 zwischen dem Füllstück 5 und dem Sicherungselement 8 zu einer im wesentlichen flachen Form zusammengedrückt, wobei der zentrale Bereich der Tellerfeder 6 in Richtung des Pfeiles 21 gegen das Füllstück 5 drückt, während der Umfangsrand 22 der Tellerfeder 6 in der entgegengesetzten Richtung, vergl. Pfeile 23, am Sicherungselement 8 abgestützt ist. Die Spannkraft der Feder 6 ist größer bemessen als die Massenkraft, die sich aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens 1 unter Berücksichtigung seiner Geschwindigkeit und gegebenenfalls Beschleunigung im Betrieb der ihn aufweisenden Kolbenmaschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine, einstellt. Infolgedessen kann das Füllstück 5 selbst dann nicht vom Grund 12 der Sackbohrung 11 abheben, wenn das Füllstück 5 mit geringem radialen Spiel in der Sackbohrung 11 aufgenommen wäre. Aufgrund der vorbeschriebenen Spannkraft der Tellerfeder 6 ist das Füllstück 5 klapperfrei in der Sackbohrung 11 gehalten. Vorzugsweise ist der Abstand a zwischen der äußeren Stirnfläche 24 des Füllstücks 5 und dem Sicherungselement 8 geringfügig größer bemessen als die Dicke d der Tellerfeder 6, so daß im eingebauten Zustand ein Bewegungsspiel S zwischen der äußeren Stirnfläche 24 des Füllstücks 5 und dem Umfangsrand 22 der Tellerfeder 6 besteht. Das Bewegungsspiel S ist vorzugsweise so groß bemessen, daß bei einer axialen Längenausdehnung des Füllstücks 5, die größer ist als die des Hohlkörpers 3, das Füllstück 5 sich relativ zum Hohlkörper 3 innerhalb des Bewegungsspiels S auszudehnen vermag. Trotz dieses Bewegungsspiels S ist das Füllstück 5 aufgrund der Spannkraft der Tellerfeder 6 klapperfrei in der Sackbohrung 11 gehalten.The filler 5 is received in the blind bore 11 with as little radial play as possible. It exists in the present Embodiment made of an aluminum alloy. The filler 5 can be cast in or preferably inserted or inserted. It is recommended that the filler 5 be pressed in, which ensures a radial play-free reception even if, due to different dimensions and / or expansion coefficients, the hollow body 3 expands radially slightly more than the filler 5. The one shown in FIG. 4 in its original form 1 is compressed between the filler 5 and the securing element 8 to a substantially flat shape, the central region of the plate spring 6 pressing in the direction of arrow 21 against the filler 5, while the peripheral edge 22 of the plate spring 6 in the opposite direction, see arrows 23, is supported on the securing element 8. The tension force of the spring 6 is greater than the mass force which arises due to the reciprocating movement of the piston 1, taking into account its speed and possibly acceleration during the operation of the piston machine having it, in particular an axial piston machine. As a result, the filler 5 cannot lift off the bottom 12 of the blind bore 11 even if the filler 5 would be received in the blind bore 11 with little radial play. Due to the above-described clamping force of the plate spring 6, the filler 5 is held in the blind bore 11 without rattling. Preferably, the distance a between the outer end face 24 of the filler 5 and the securing element 8 is dimensioned slightly larger than the thickness d of the plate spring 6, so that in the installed state there is a play S between the outer end face 24 of the filler 5 and the peripheral edge 22 of the plate spring 6 exists. The movement play S is preferably dimensioned so large that with an axial length extension of the filler 5, which is greater than that of the hollow body 3, the filler 5 can expand relative to the hollow body 3 within the movement play S. Despite this movement game S, the filler 5 is due to The clamping force of the plate spring 6 is held in the blind bore 11 without rattling.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Tellerfeder 6 ein zentrales rundes Loch 25 auf, dessen Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der Schmierbohrung 19 entspricht. Die Feder 6 stellt bei einer Ausgestaltung mit oder ohne Loch 25 einen vorteilhaften Schutz für das äußere Ende bzw. die äußere Stirnfläche 24 des Füllstücks 5 dar, und zwar insbesondere einen Schutz gegen Kavitation im Betrieb des Kolbens 1. Ein solcher Schutz kann bei einem Füllstück 5 aus Aluminium durch Härtebeschichtung weiter verbessert werden, wodurch die äußere Stirnfläche 24 oder insbesondere der innere Umfangsrand und die Wandung der Schmierbohrung 19 des Füllstücks 5 härter bzw. verschleißfester werden.In the present exemplary embodiment, the plate spring 6 has a central round hole 25, the diameter of which preferably corresponds to the diameter of the lubrication bore 19. In a configuration with or without a hole 25, the spring 6 represents an advantageous protection for the outer end or the outer end face 24 of the filler 5, in particular a protection against cavitation during the operation of the piston 1. Such protection can be provided for a filler 5 made of aluminum can be further improved by hard coating, as a result of which the outer end face 24 or in particular the inner peripheral edge and the wall of the lubrication bore 19 of the filler 5 become harder or more wear-resistant.

Für das Sicherungselement 8 gibt es mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen. Gemäß Fig. 1 wird das Sicherungselement 8 durch eine Bördelung 31 des das äußere Ende des Füllstück 5 überragenden Randes 32 des Hohlkörpers 3 gebildet, wobei die Bördelung 31 den Außenumfang der Tellerfeder 6 hintergreift.There are several advantageous configurations for the securing element 8. 1, the securing element 8 is formed by a flange 31 of the edge 32 of the hollow body 3 projecting beyond the outer end of the filler 5, the flange 31 engaging behind the outer circumference of the plate spring 6.

Es ist auch möglich, daß Füllstück 5 durch ein Schraubteil 33 zu sicheren, das mit einem Außengewinde in ein Innengewinde der Sackbohrung 11 oder einer Stufenausnehmung am freien Ende des zylindrischen Hohlkörpers 3 eingeschraubt ist und dabei vorzugsweise mit der freien Stirnseite des Kolben 1 abschließt (Fig. 2). Sofern eine Schmierbohrung 19 im Kolben 1 vorhanden ist, weist auch das Schraubteil 33 eine zentrale Bohrung 34 entsprechenden Querschnitts auf. Das Schraubteil 33, an dem wenigstens ein von außen zugängliches, nicht dargestelltes Angriffselemente, z.B. zwei einander diametral gegenüberliegende Sacklöcher, vorgesehen ist, kann soweit in den Hohlkörper 3 eingeschraubt werden, daß das Füllstück 5 gegen den Grund 12 gespannt wird. Vorzugsweise beläßt man jedoch auch zwischen dem Schraubteil 33 und dem Füllstück 5 ein in der Dicke d der Tellerfeder 6 entsprechenden Abstand mit Bewegungsspiel S. In dieser Stellung kann das Schraubteil 33 an einer Schulter oder dergleichen der Sackbohrung 11 anliegen und durch Anzug geklemmt sein, oder es kann auf eine sonstige Weise in dieser Position gesichert werden, z.B. mittels einem für diesen Zweck bekannten Mittel wie Loctite. Es empfiehlt sich, das Schraubteil 33 in Form einer Innenmutter mit selbsthemmendem Gewinde auszuführen.It is also possible to secure the filler 5 by means of a screw part 33, which is screwed with an external thread into an internal thread of the blind bore 11 or a step recess at the free end of the cylindrical hollow body 3 and thereby preferably closes with the free end face of the piston 1 (Fig . 2). If a lubricating bore 19 is present in the piston 1, the screw part 33 also has a central bore 34 with a corresponding cross section. The screw part 33, on which at least one externally accessible, not shown attack element, for example two diametrically opposed blind holes, is provided, can be screwed into the hollow body 3 to such an extent that the filler 5 is clamped against the base 12. However, it is preferably also left between the screw part 33 and the Filler 5 a distance d corresponding to the thickness of the plate spring 6 with movement clearance S. In this position, the screw part 33 can rest against a shoulder or the like of the blind bore 11 and can be clamped by a suit, or it can be secured in this position in some other way , for example by means known for this purpose, such as Loctite. It is advisable to design the screw part 33 in the form of an inner nut with a self-locking thread.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das Sicherungselement 8 durch einen Radialfederring 35 gebildet, der in eine Nut 36 in der Wandung der Sackbohrung 11 eingesetzt ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise ein der Dicke d der Tellerfeder 6 entsprechender Abstand mit Bewegungsspiel S zwischen dem Radialfederring 35 und dem Füllstück 5 vorhanden. Die Tellerfedern 6 sind bei allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen von gleicher Ausgestaltung.3, the securing element 8 is formed by a radial spring washer 35, which is inserted into a groove 36 in the wall of the blind bore 11. In this embodiment too, there is preferably a distance corresponding to the thickness d of the plate spring 6 with play S between the radial spring ring 35 and the filler 5. The plate springs 6 are of the same design in all of the above-described exemplary embodiments.

Die Oberflächenbehandlung des Kolbens 1 bzw. seines Kolbenschaftes 2 nach Fig. 1 erfolgt vorzugsweise nach folgenden Behandlungs- bzw. Herstellungsschritten.

  • 1. Drehen des Kolbens 1.
  • 2. Füllstück 5 eindrücken bzw. einpressen.
  • 3. Einbördeln der Tellerfeder 6, vorzugsweise durch Walzen des die Tellerfeder 6 überragenden Randes 32 des Hohlkörpers 3.
  • 4. Gesamte Außenkontur des Kolbens 1 schleifen.
  • 5. Kolben 1 bzw. Kolbenschaft 2 nitrieren.
  • 6. Mantelfläche 37 und Kolbenkopf 16 des Kolbens 1 bzw. des Kolbenschaftes 2 und Kolbenkopf 16 feinschleifen.
The surface treatment of the piston 1 or its piston skirt 2 according to FIG. 1 is preferably carried out according to the following treatment or manufacturing steps.
  • 1.Turn the piston 1.
  • 2. Press in or press in filler 5.
  • 3. Crimping the plate spring 6, preferably by rolling the edge 32 of the hollow body 3 projecting beyond the plate spring 6.
  • 4. Grind the entire outer contour of piston 1.
  • 5. Nitride piston 1 or piston shaft 2.
  • 6. Fine-grind lateral surface 37 and piston head 16 of piston 1 or piston skirt 2 and piston head 16.

Dabei erfolgt das Bördeln durch Walzen, vorzugsweise wie folgt.

  • 3.1 Andrücken der Tellerfeder 6 gegen das Füllstück 5 mit einem Bolzen 41, der axial von außen gegen die Tellerfeder 6 und das Füllstück 5 gedrückt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Tellerfeder 6 flach zusammengedrückt wird.
  • 3.2 Tellerfeder 6 durch Anwalzen fixieren.
  • 3.3 Fertigwalzen und Bördeln, vorzugsweise mit einer seitlich bzw. radial an den Kolben 1 heranfahrbaren Formwalze 42 mit schräger Walz- bzw. Andrückkontur 43 gemäß Fig. 4.
The flanging is carried out by rolling, preferably as follows.
  • 3.1 pressing the plate spring 6 against the filler 5 with a bolt 41 which is pressed axially from the outside against the plate spring 6 and the filler 5, as shown in Fig. 4, the plate spring 6 being pressed flat.
  • 3.2 Fix the plate spring 6 by rolling on.
  • 3.3 finish-rolling and flanging, preferably with a form roller 42 which can be moved laterally or radially to the piston 1 and has an inclined rolling or pressing contour 43 according to FIG. 4.

Der Durchmesser d₁ des Bolzens 41 ist geringfügig kleiner zu bemessen als die von der Bördelung 31 begrenzte Öffnung 9 am freien Ende des Kolbens 1 bzw. Kolbenschaftes 2.The diameter d 1 of the bolt 41 is to be dimensioned slightly smaller than the opening 9 delimited by the flange 31 at the free end of the piston 1 or piston skirt 2.

Der Kolben 1 ist einstückig ausgeführt und besteht aus Stahl, insbesondere legiertem Stahl.The piston 1 is made in one piece and consists of steel, in particular alloy steel.

Claims (11)

1. Kolben (1) für Kolbenmaschinen bestehend aus einem zumindest an seinem freien Ende (7) offenen Hohlkörper (3) mit einem axialen Hohlraum (4), in dem sich ein letzteren wenigstens teilweise ausfüllendes Füllstück (5) aus einem spezifisch leichteren Material als das Material des Kolbens (1) befindet, wobei das Füllstück (5) im Hohlraum (4) befestigt und durch ein am freien Ende des Hohlkörpers (3) angeordnetes Sicherungselement (8) und eine zwischen dem Sicherungselement (8) und dem Füllstück (5) angeordnete Feder (6) im Hohlraum (4) axial gesichert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllstück (5) axial in den Hohlraum (4) eingebracht ist und die axiale Sicherung und Befestigung allein durch die Feder (6) erfolgt, die durch das Sicherungselement (8) so weit vorgespannt ist, daß sie mit einer Federkraft gegen das Füllstück (5) wirkt, die größer ist, als die im Funktionsbetrieb maximal zu erwartenden gegen die Feder (6) wirkenden Massenträgheitskräfte des Füllstücks.1. Piston (1) for piston machines consisting of an at least at its free end (7) open hollow body (3) with an axial cavity (4), in which the latter at least partially filling piece (5) made of a specifically lighter material than the material of the piston (1) is located, the filler (5) being fastened in the cavity (4) and by a securing element (8) arranged at the free end of the hollow body (3) and one between the securing element (8) and the filler (5 ) arranged spring (6) is axially secured in the cavity (4),
characterized by
that the filler (5) is introduced axially into the cavity (4) and the axial securing and fastening is carried out solely by the spring (6) which is biased by the securing element (8) so far that it is against the filler with a spring force (5) acts which is greater than the maximum inertia forces of the filler to be expected against the spring (6) during functional operation. 2. Kolben nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (6) durch eine Tellerfeder gebildet ist, die in einer mit ihrem zentralen Bereich am Füllstück (5) anliegenden Stellung eingesetzt ist.2. Piston according to claim 1,
characterized by
that the spring (6) is formed by a plate spring, which is inserted in a position with its central area on the filler (5). 3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle axialen Bereiche der miteinander in Kontakt stehenden Wandung (11) des Hohlraums (4) und der Mantelfläche des Füllstücks (5) mit der Achse (19) des Kolbens (1) fluchten.3. Piston according to claim 1 or 2,
characterized by
that all axial areas of the wall (11) in contact with one another of the cavity (4) and the lateral surface of the filler (5) are aligned with the axis (19) of the piston (1). 4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllstück (5) in den Hohlraum (4) eingeschoben, vorzugsweise mit radialer Spannung eingepreßt ist.4. Piston according to one of claims 1 to 3,
characterized by
that the filler (5) is inserted into the cavity (4), preferably pressed in with radial tension. 5. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tellerfeder (6) im wesentlichen flach zusammengedrückt ist.5. Piston according to at least one of claims 2 to 4,
characterized by
that the plate spring (6) is compressed substantially flat. 6. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Umfangsrand (22) der Tellerfeder (6) und dem Füllstück (5) ein axiales Bewegungsspiel (S) vorhanden ist, das gleich oder größer ist als eine durch unterschiedliche Temperaturen (im Funktionsbetrieb) hervorgerufene Längenvergrößerung des Füllstücks (5) gegenüber dem Hohlkörper (3).6. Piston according to at least one of claims 2 to 5
characterized by
that between the peripheral edge (22) of the plate spring (6) and the filler (5) there is an axial play (S) which is equal to or greater than an increase in length of the filler (5) caused by different temperatures (in functional operation) Hollow body (3). 7. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherungselement (8) durch eine Einbördelung (31) des die Feder (6) überragenden Randes (32) des Hohlkörpers (3) gebildet ist.7. Piston according to at least one of claims 1 to 6,
characterized by
that the securing element (8) is formed by a crimp (31) of the edge (32) projecting beyond the spring (6) of the hollow body (3). 8. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherungselement (8) durch ein in das freie Ende des Hohlkörpers (3) eingeschraubtes Schraubteil (33) gebildet ist.8. Piston according to at least one of claims 1 to 6,
characterized by
that the securing element (8) is formed by a screw part (33) screwed into the free end of the hollow body (3). 9. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sicherungselement (8) ein in einer Nut (36) der Wand des Hohlraums (4) eingesetzter Radialfederring (35) ist.9. Piston according to at least one of claims 1 to 6,
characterized by
that the securing element (8) is a radial spring washer (35) inserted in a groove (36) in the wall of the cavity (4). 10. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kolben (1) und im Füllstück (5) ein axialer Schmierkanal (19) verläuft, und daß in der Feder, in der Tellerfeder (6) und/oder im Schraubteil (33) ein mit dem Schmierkanal (19) koaxiales Loch (25, 34) vorzugsweise gleichen Querschnitts vorgesehen ist.10. Piston according to at least one of claims 1 to 9,
characterized by
that an axial lubrication channel (19) extends in the piston (1) and in the filler (5), and that in the spring, in the plate spring (6) and / or in the screw part (33) a hole (19) coaxial with the lubrication channel (19) 25, 34) is preferably provided with the same cross section. 11. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens das äußere Ende des Füllstücks (5), und die Wandung des Schmierkanals (19), vorzugsweise das Füllstück (5) insgesamt, oberflächengehärtet, eloxiert oder härtebeschichtet ist.11. Piston according to at least one of claims 1 to 10,
characterized by
that at least the outer end of the filler (5), and the wall of the lubrication channel (19), preferably the filler (5) as a whole, are surface-hardened, anodized or hard-coated.
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