WO2008074499A1 - Hollow piston for an axial piston machine - Google Patents

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WO2008074499A1
WO2008074499A1 PCT/EP2007/011221 EP2007011221W WO2008074499A1 WO 2008074499 A1 WO2008074499 A1 WO 2008074499A1 EP 2007011221 W EP2007011221 W EP 2007011221W WO 2008074499 A1 WO2008074499 A1 WO 2008074499A1
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WO
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hollow piston
main body
piston according
rounding
section
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Application number
PCT/EP2007/011221
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Hoppe
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0082—Details
    • F01B3/0085—Pistons

Definitions

  • the invention is based on a hollow piston according to the preamble of the main claim.
  • Engine pistons in axial piston machines are subject to a high load, which is caused by centrifugal forces.
  • the solid pistons commonly used in axial piston machines set limits to operation at higher speeds.
  • lightweight pistons are used with cavity, which are produced by welding two items. At present, the inner contour of the prefabrication parts is produced by machining production processes.
  • a lid is applied to the piston main body, which is connected to the main body by various methods.
  • a hollow piston with radially welded lid is known, wherein the hollow piston and the lid are firmly connected to each other by electron beam welding.
  • the inner contour of the hollow piston produced by means of a cutting process has an annular space which is formed between the main body of the piston and a mandrel extending along the longitudinal axis of the main body. At the end of the annular space facing a head portion of the piston, this circular arc-shaped rounded portions make it difficult or impossible to produce this contour by means other than machining methods.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a hollow piston with increased fracture skill.
  • the hollow piston according to the invention with the characterizing feature of the main claim has the advantage that it can be produced by means of a cost-effective method and provides improved material properties and surface quality over the hollow piston produced in the prior art by means of machining process.
  • a strength-optimized Lightweight piston provided for hydrostatic machines, by means of which the disadvantages of the prior art are overcome, as is made possible by the specific inner contour of the hollow piston according to the invention to produce the piston by means of a cold extrusion process, so that machining operations for producing the inner contour are not necessary.
  • the rounding at the end of the annular space facing the head portion of the piston is formed as a first inner profile, which in the cross section of the hollow piston has a first rounded corner between the first end surface of the annular space and the jacket wall of the annular space
  • Main body forms, wherein the rounding of the first corner corresponds to an ellipse section, so that an elliptical rounding profile instead of a circular arc-shaped rounding is formed.
  • This special geometry of the rounding allows for the use of optimized cold extrusion tools and a corresponding optimized cold extrusion process, which is not the case in a circular arc formation of the rounding
  • the radius of the elliptical rounding profile in the axial direction of the hollow cylinder is twice as large as the radius of the elliptical rounding profile in the radial direction of the hollow cylinder, the preferred dimensions for the axial radius being approximately 2.8 mm and for the radial Radius about 1.4 mm.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through an axial piston machine according to the prior art
  • Fig. 2a a erfindunmultien hollow piston
  • FIG. 2b shows an enlarged section of the rounding profile of the hollow piston of Fig. 2a in the area IIb and
  • Fig. 1 shows an axial piston machine 1 according to the prior art.
  • the axial piston machine 1 is designed in swash plate design with adjustable displacement and comprises as essential components a hollow cylindrical housing 2, a housing 1 attached to the terminal block 3, a swash plate 4, a control body 5, a drive shaft 6, a cylinder drum 7, in which the cylinder bores 8, 9 are arranged distributed radially evenly.
  • the hollow pistons 10, 11 slidably disposed, with the ball heads 12, 13 formed rod ends of the hollow piston 10, 11 are supported on the swash plate via sliding shoes 14, 15.
  • the hollow pistons 10, 11 have according to the prior art circular arc-shaped fillets, as indicated by the dashed line.
  • the control body 5 is fixed to the housing interior facing the inner surface of the terminal block 3 and provided with two through openings in the form of kidney-shaped control slots 19, 20 via a pressure channel 21 and suction channel 22 in the terminal block 3 to a pressure or Suction line are connected.
  • the housing interior facing and spherically formed control surface of the control body 5 serves as a bearing surface for the cylinder drum. 7
  • the drive shaft 6 projects through a through hole in the housing end wall 23 in the housing 2 and is rotatably supported by a bearing 24 in this through hole and by means of another bearing 25 in the connection block 3.
  • the cylinder drum 7 is rotatably connected by means of a splined connection 26 with the drive shaft 6.
  • the cylinder bores are provided with mouth channels 27, 28, which open on the same pitch circle as the control slots 19, 20 of the control body 5.
  • a bushing 29, 30 is used in the cylinder bores 8, 9 .
  • Each slide shoe 14, 15 is on its sliding disk 31 of the swash plate 4 facing sliding surface, each with a pressure pocket, not shown provided, via a respective through hole 32, 33 in the shoe 14, 15 connected to a stepped, axial passage 34, 35 in the associated piston 10, 11 and in this way with the piston 10, 11 in the cylinder bore 8, 9 delimited working space connected to the cylinder.
  • a throttle is formed in the region of the associated ball head 12, 13.
  • FIG. 2a shows a hollow piston 10 for hydrostatic machines, in particular for the axial piston machine 1 shown in FIG. 1, according to the invention.
  • the hollow piston 10 is preferably produced by means of a cold extrusion process.
  • the material is made to flow under the action of a high pressure.
  • a stamp presses the workpiece blank by a shaping in the cross-section reduced tool opening - a die. Forming in cold extrusion takes place at room temperature, whereby a high dimensional accuracy and a pronounced high surface quality can be achieved.
  • the hollow piston 10 has a cylindrical main body 36 with a first end portion 37 and a second end portion 38.
  • the cylindrical main body 36 has a length of about 88 mm in this embodiment.
  • a lid 39 is provided at the second end portion 38.
  • the lid 39 is fixedly connected to the second end portion 38 of the cylindrical main body 36, for example, by welding.
  • a connecting portion 40 closes which connects the first end portion of the cylindrical main body 36 with a head portion 41.
  • the head portion 41 is as in the example shown in Fig. 1 designed as a ball head condyle.
  • the cylindrical main body 36 further includes an annular cavity 42 formed between a shell wall 43 of the main body 36 and a mandrel 44 centrally disposed in the main body 36.
  • the annular space 42 has a diameter of about 22 mm in this embodiment.
  • the mandrel 44 extends along a longitudinal axis L of the cylindrical main body 36.
  • the thus formed annular space 42 is defined by the shell wall 43, the mandrel 44 and a first end surface 45 which is adjacent to the connecting portion 40, and a second end surface 46 on the lid 39 , limited.
  • the first end surface 46 faces the second end surface 47.
  • a passage 49 extends through the mandrel 44, the lid 39 and the head portion 41.
  • the passage 49 in the head portion 41 may be provided with a restriction 50. Through the passage 49, a connection between the working volume of the cylinder bores 8, 9 and the through holes 32, 33 in the shoes 14, 15 created.
  • a first inner profile 47 is formed at the first end face 45 and the jacket wall 43.
  • the first inner profile 47 corresponds in cross-section of the piston 10 a first rounded corner, but according to the invention has an elliptical rounding profile instead of a circular arc-shaped rounding ProfiIs, as it is known from The prior art is known.
  • a second inner profile 48 Opposite the first corner 47 is a second inner profile 48 which, in cross-section of the piston 10, corresponds to a second rounded corner 48 between the first end face 45 and the mandrel 44.
  • the rounding is circular arc-shaped with a radius of approximately 1.4 mm. In another embodiment, however, both corners may be formed with elliptical rounding profile.
  • the radius of the elliptical rounding profile in the axial direction of the cylindrical main body 36 is according to the invention about twice as large as the radius of the rounding profile in the radial direction of the main body 36 and in the example is thus approx. 2.8 mm.
  • the axial radius of the elliptical rounding is about 2.8 mm and the radial radius is about 1.4 mm.
  • the radius of the circular arc-shaped rounding is also about 1.4 mm. Since the first inner profile or the first corner 47 is designed with an elliptical rounding profile with the same radial radius but about twice as large axial radius, the manufacturability can be ensured by cold extrusion under this retention of the radial mass.
  • Fig. 3 is an enlarged and schematic view of the elliptical rounding according to the invention is shown. Due to the elliptical rounding not only a production of the hollow piston 10 is made possible by means of cold extrusion, but also a smooth transition from the cylindrical shell wall 43 to the bottom of the hole at the first end surface 45 achieved what to a higher breaking strength leads in particular under radial load. As already mentioned, this design also leads to significantly reduced component load at this point, which reduces the wear of the piston. As can be clearly seen in FIG. 3, the main axis of the ellipse is inclined relative to the longitudinal axis L of the hollow piston 10.
  • the end of the ellipse oriented towards the head section 41 is inclined to the longitudinal axis L by an intermediate angle ⁇ .
  • the intermediate angle ⁇ between the main axis 51 and the longitudinal axis L is less than 45 °, preferably about 30 °. An angle of 30 ° reduces the stress at this point particularly advantageous.

Abstract

The invention relates to a hollow piston (10) for an axial piston machine (1), comprising a cylindrical main body (36) with a first end section (37) and a second end section (38). A cover (39) is provided on the second end section (38), and a connecting section (40) to a head section (41) is provided on the first end section (37). The cylindrical main body (36) comprises a ring-shaped hollow chamber (42), located between a housing wall (43) of the main body (36) and a rod (44) extending along a longitudinal axis (L) of the main body (36). The ring-shaped hollow chamber (42) comprises a first end surface (46) adjoining the connecting section (40) of the main body (36) and a second end surface (46), opposite the first. A first inner profile (47) is configured between the first end surface (45) of the ring-shaped hollow chamber (42) and the housing wall (43) of the main body (36). The first inner profile (47) has a rounded design, wherein the rounded section corresponds to an elliptical section such that an elliptical rounded profile is obtained.

Description

Hohlkolben für eine Axialkolbenmaschine Hollow piston for an axial piston machine
Die Erfindung geht von einem Hohlkolben nach der Gattung des Hauptanspruchs aus .The invention is based on a hollow piston according to the preamble of the main claim.
Triebwerkkolben in Axialkolbenmaschinen unterliegen einer hohen Belastung, die durch Fliehkräfte verursacht wird. Die bei Axialkolbenmaschinen üblicherweise eingesetzten Massivkolben setzen einem Betrieb mit höheren Drehzahlen Grenzen. Bei höheren Drehzahlen ergeben sich Festigkeitsprobleme für die Zylinder aufgrund der hoher Fliehkräfte und für die Kolben-Rückhalteeinrichtung aufgrund der großen Massenkräfte sowie thermische Probleme an den Berührungsflächen zwischen Kolben und Zylinder aufgrund der aus den Fliehkräften resultierenden Reibungskräfte. Um Axialkolbenmaschinen mit erhöhter Drehzahl zu betreiben, und zur Gewichtsersparnis werden Leichtbaukolben mit Hohlraum eingesetzt, die durch Verschweißen zweier Einzelteile hergestellt werden. Zur Zeit wird die Innenkontur der Vorfertigungsteile mit spanenden Fertigungsverfahren hergestellt.Engine pistons in axial piston machines are subject to a high load, which is caused by centrifugal forces. The solid pistons commonly used in axial piston machines set limits to operation at higher speeds. At higher speeds, there are strength problems for the cylinders due to the high centrifugal forces and for the piston retainer due to the large mass forces and thermal problems at the contact surfaces between the piston and cylinder due to the frictional forces resulting from the centrifugal forces. In order to operate axial piston machines with increased speed, and to save weight, lightweight pistons are used with cavity, which are produced by welding two items. At present, the inner contour of the prefabrication parts is produced by machining production processes.
Verschiedene Bauweisen von Hohlkolben sind bereits bekannt, wobei die Bauform der hohl gebohrten Kolben den Nachteil hat, dass der im Kolben entstehende Hohlraum mit Strömungsmittel gefüllt ist, was zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führt. Um dieses Problem zu umgehen, wird ein Deckel auf den Kolbenhauptkörper aufgebracht, welcher mittels verschiedener Verfahren mit dem Hauptkörper verbunden ist. So ist beispielsweise aus der DE 196 20 167 Cl ein Hohlkolben mit radial verschweißtem Deckel bekannt, wobei der Hohlkolben und der Deckel mittels Elektronenstrahlschweißen miteinander fest verbunden werden. Die mittels eines spanenden Verfahrens hergestellte Innenkontur des Hohlkolbens weist einen Ringraum auf, der zwischen dem Hauptkörper des Kolbens und einem sich entlang der Längsachse des Hauptkörpers erstreckenden Doms ausgebildet ist. An dem einem Kopfabschnitt des Kolbens zugewandten Ende des Ringraums weist dieser kreisbogenförmige Verrundungen auf, die eine Herstellung dieser Kontur mittels anderer als spanende Verfahren schwierig bzw. unmöglich machen.Various designs of hollow piston are already known, the design of the hollow-drilled piston has the disadvantage that the cavity formed in the piston is filled with fluid, which leads to a deterioration of the efficiency. To obviate this problem, a lid is applied to the piston main body, which is connected to the main body by various methods. Thus, for example, from DE 196 20 167 Cl a hollow piston with radially welded lid is known, wherein the hollow piston and the lid are firmly connected to each other by electron beam welding. The inner contour of the hollow piston produced by means of a cutting process has an annular space which is formed between the main body of the piston and a mandrel extending along the longitudinal axis of the main body. At the end of the annular space facing a head portion of the piston, this circular arc-shaped rounded portions make it difficult or impossible to produce this contour by means other than machining methods.
Bei mittels spanender Herstellungsverfahren hergestellten Hohlkolben besteht jedoch ein Nachteil darin, dass die erforderlichen Materialeigenschaften, insbesondere Bruchfestigkeit, die Oberflächengüte und die Wirtschaftlichkeit nicht zufrieden stellend sind.In hollow pistons produced by machining production method, however, there is a disadvantage that the required material properties, in particular breaking strength, the surface quality and the economy are not satisfactory.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hohlkolben mit erhöhter Bruchfertigkeit zu schaffen.The invention is therefore an object of the invention to provide a hollow piston with increased fracture skill.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The object is solved by the features of claim 1. The dependent claims contain advantageous developments of the invention.
Der erfindungsgemäße Hohlkolben mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass er mittels eines kostengünstigen Verfahrens herstellbar ist und verbesserte Materialeigenschaften und Oberflächengüte gegenüber den im Stand der Technik mittels spanender Verfahren hergestellter Hohlkolben vorsieht. Erfindungsgemäß wird ein festigkeitsoptimierter Leichtbaukolben für hydrostatische Maschinen vorgesehen, mittels welchem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, da durch die spezifische erfindungsgemäße Innenkontur des Hohlkolbens ermöglicht wird, den Kolben mittels eines Kaltfließpressverfahrens herzustellen, so dass spanende Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Innenkontur nicht notwendig sind.The hollow piston according to the invention with the characterizing feature of the main claim has the advantage that it can be produced by means of a cost-effective method and provides improved material properties and surface quality over the hollow piston produced in the prior art by means of machining process. According to the invention, a strength-optimized Lightweight piston provided for hydrostatic machines, by means of which the disadvantages of the prior art are overcome, as is made possible by the specific inner contour of the hollow piston according to the invention to produce the piston by means of a cold extrusion process, so that machining operations for producing the inner contour are not necessary.
Um dies zu ermöglichen, ist die Verrundung am dem Kopfabschnitt des Kolbens zugewandten Ende des Ringraums, als ein erstes Innenprofil ausgebildet, das im Querschnitt des Hohlkolbens eine erste abgerundete Ecke zwischen der ersten Endfläche des Ringraums und der Mantelwand desTo make this possible, the rounding at the end of the annular space facing the head portion of the piston is formed as a first inner profile, which in the cross section of the hollow piston has a first rounded corner between the first end surface of the annular space and the jacket wall of the annular space
Hauptkörpers bildet, wobei die Rundung der ersten Ecke einem Ellipsenabschnitt entspricht, so dass ein elliptisches Verrundungsprofil statt einer kreisbogenförmigen Verrundung gebildet wird. Diese spezielle Geometrie der Verrundung lässt den Einsatz von optimierten Kaltfließpresswerkzeugen und ein entsprechendes optimiertes Kaltfließpressverfahren zu, was bei kreisbogenförmiger Ausbildung der Verrundung nicht derMain body forms, wherein the rounding of the first corner corresponds to an ellipse section, so that an elliptical rounding profile instead of a circular arc-shaped rounding is formed. This special geometry of the rounding allows for the use of optimized cold extrusion tools and a corresponding optimized cold extrusion process, which is not the case in a circular arc formation of the rounding
Fall ist.Case is.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Radius des elliptischen VerrundungsprofiIs in axialer Richtung des Hohlzylinders doppelt so groß ist wie der Radius des elliptischen Verrundungsprofils in radialer Richtung des Hohlzylinder, wobei die bevorzugen Abmessungen für den axialen Radius ca. 2,8 mm und für den radialen Radius ca. 1,4 mm betragen. Durch diese Ausbildung wird ein besonders weicher Übergang von der zylindrischen Außen- bzw. Mantelwand zum Bohrungsgrund erreicht. Dies führt zu einer deutlich reduzierten Bauteilbelastung an dieser Stelle. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens sowie einer Axialkolbenmaschine mit Hohlkolben gemäß dem Stand der Technik ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:It is particularly preferred if the radius of the elliptical rounding profile in the axial direction of the hollow cylinder is twice as large as the radius of the elliptical rounding profile in the radial direction of the hollow cylinder, the preferred dimensions for the axial radius being approximately 2.8 mm and for the radial Radius about 1.4 mm. Through this design, a particularly soft transition from the cylindrical outer wall or casing wall to the bottom of the hole is achieved. This leads to a significantly reduced component load at this point. An embodiment of a hollow piston according to the invention and an axial piston machine with hollow piston according to the prior art is shown in simplified form in the drawing and is explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Axialkolbenmaschine gemäß dem Stand der Technik;1 shows a schematic cross section through an axial piston machine according to the prior art;
Fig. 2a einen erfindungemäßen Hohlkolben;Fig. 2a a erfindungemäßen hollow piston;
Fig. 2b einen vergrößerten Ausschnitt des Verrundungsprofils des Hohlkolbens der Fig. 2a im Bereich IIb und2b shows an enlarged section of the rounding profile of the hollow piston of Fig. 2a in the area IIb and
Fig.3 eine schematische Darstellung der Verrundung .A schematic representation of the rounding.
Fig. 1 zeigt eine Axialkolbenmaschine 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Axialkolbenmaschine 1 ist in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt und umfasst als wesentliche Bauteile ein hohlzylindrisches Gehäuse 2, einen am Gehäuse 1 befestigten Anschlussblock 3, eine Schrägscheibe 4, einen Steuerkörper 5, eine Triebwelle 6, eine Zylindertrommel 7, in welcher die Zylinderbohrungen 8, 9 radial gleichmäßig verteilt angeordnet sind. In den Zylinderbohrungen 8, 9 sind die Hohlkolben 10, 11 verschiebbar angeordnet, wobei sich die als Kugelköpfe 12, 13 ausgebildeten Gelenkköpfe der Hohlkolben 10, 11 über Gleitschuhe 14, 15 an der Schrägscheibe abstützen. Die Hohlkolben 10, 11 weisen gemäß dem Stand der Technik kreisbogenförmige Verrundungen auf, wie durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist.Fig. 1 shows an axial piston machine 1 according to the prior art. The axial piston machine 1 is designed in swash plate design with adjustable displacement and comprises as essential components a hollow cylindrical housing 2, a housing 1 attached to the terminal block 3, a swash plate 4, a control body 5, a drive shaft 6, a cylinder drum 7, in which the cylinder bores 8, 9 are arranged distributed radially evenly. In the cylinder bores 8, 9, the hollow pistons 10, 11 slidably disposed, with the ball heads 12, 13 formed rod ends of the hollow piston 10, 11 are supported on the swash plate via sliding shoes 14, 15. The hollow pistons 10, 11 have according to the prior art circular arc-shaped fillets, as indicated by the dashed line.
Eine in einer Ausbuchtung 16 des Gehäuses 2 untergebrachte Stelleinrichtung 17 greift über einen sich in Richtung auf den Anschlussblock 3 erstreckenden Arm 18 an der Schrägscheibe 4 an und dient zum Verschwenken derselben um eine zur Schwenkrichtung senkrechte Schwenkachse.A positioning device 17 accommodated in a recess 16 of the housing 2 engages the swashplate 4 via an arm 18 extending in the direction of the connection block 3 and serves to pivot the same about a pivot axis perpendicular to the pivoting direction.
Der Steuerkörper 5 ist an der dem Gehäuse-Innenraum zugewandten Innenfläche des Anschlussblocks 3 befestigt und mit zwei durchgehenden Öffnungen in Form von nierenförmigen Steuerschlitzen 19, 20 versehen, die über einen Druckkanal 21 bzw. Saugkanal 22 im Anschlussblock 3 an eine nicht gezeigte Druck- bzw. Saugleitung angeschlossen sind. Die dem Gehäuse-Innenraum zugewandte und sphärisch ausgebildete Steuerfläche des Steuerkörpers 5 dient als Lagerfläche für die Zylindertrommel 7.The control body 5 is fixed to the housing interior facing the inner surface of the terminal block 3 and provided with two through openings in the form of kidney-shaped control slots 19, 20 via a pressure channel 21 and suction channel 22 in the terminal block 3 to a pressure or Suction line are connected. The housing interior facing and spherically formed control surface of the control body 5 serves as a bearing surface for the cylinder drum. 7
Die Triebwelle 6 ragt durch eine Durchgangsbohrung in der Gehäuse-Stirnwand 23 in das Gehäuse 2 hinein und ist mittels eines Lagers 24 in dieser Durchgangsbohrung sowie mittels eines weiteren Lagers 25 im Anschlussblock 3 drehbar gelagert. Die Zylindertrommel 7 ist mittels einer Keilnut-Verbindung 26 drehfest mit der Triebwelle 6 verbunden .The drive shaft 6 projects through a through hole in the housing end wall 23 in the housing 2 and is rotatably supported by a bearing 24 in this through hole and by means of another bearing 25 in the connection block 3. The cylinder drum 7 is rotatably connected by means of a splined connection 26 with the drive shaft 6.
Die Zylinderbohrungen sind mit Mündungskanälen 27, 28 versehen, die auf dem gleichen Teilkreis wie die Steuerschlitze 19, 20 des Steuerkörpers 5 ausmünden. In die Zylinderbohrungen 8, 9 ist je eine Laufbuchse 29, 30 eingesetzt. Jeder Gleitschuh 14, 15 ist an seiner der Gleitscheibe 31 der Schrägscheibe 4 zugewandten Gleitfläche mit je einer nicht gezeigten Drucktasche versehen, die über je eine Durchgangsbohrung 32, 33 im Gleitschuh 14, 15 an einem abgestuften, axialen Durchgangskanal 34, 35 im zugehörigen Kolben 10, 11 angeschlossen und auf diese Weise mit dem vom Kolben 10, 11 in der Zylinderbohrung 8, 9 abgegrenzten Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist. In jedem axialen Durchgangskanal 34, 35 ist im Bereich des zugeordneten Kugelkopfes 12, 13 eine Drossel ausgebildet.The cylinder bores are provided with mouth channels 27, 28, which open on the same pitch circle as the control slots 19, 20 of the control body 5. In the cylinder bores 8, 9 a bushing 29, 30 is used. Each slide shoe 14, 15 is on its sliding disk 31 of the swash plate 4 facing sliding surface, each with a pressure pocket, not shown provided, via a respective through hole 32, 33 in the shoe 14, 15 connected to a stepped, axial passage 34, 35 in the associated piston 10, 11 and in this way with the piston 10, 11 in the cylinder bore 8, 9 delimited working space connected to the cylinder. In each axial through-passage 34, 35, a throttle is formed in the region of the associated ball head 12, 13.
Hinsichtlich der detaillierten Beschreibung einer Axialkolbenmaschine dieser Bauart wird z. B. auf die DE 44 23 023 Al verwiesen.With regard to the detailed description of an axial piston machine of this type z. For example, refer to DE 44 23 023 Al.
Fig. 2a zeigt einen Hohlkolben 10 für hydrostatische Maschinen, insbesondere für die in Fig. 1 gezeigte Axialkolbenmaschine 1, gemäß der Erfindung. Der Hohlkolben 10 ist vorzugsweise mittels eines Kaltfließpressverfahrens hergestellt. Bei diesem Verfahren wird der Werkstoff unter Einwirkung eines hohen Drucks zum Fließen gebracht. Dabei drückt ein Stempel den Werkstückrohling durch eine formgebende im Querschnitt verminderte Werkzeugöffnung - eine Matrize. Das Umformen beim Kaltfließpressen erfolgt bei Raumtemperatur, wodurch eine hohe Maßgenauigkeit und eine ausgesprochenen hohe Oberflächengüte erreicht werden.FIG. 2a shows a hollow piston 10 for hydrostatic machines, in particular for the axial piston machine 1 shown in FIG. 1, according to the invention. The hollow piston 10 is preferably produced by means of a cold extrusion process. In this method, the material is made to flow under the action of a high pressure. In this case, a stamp presses the workpiece blank by a shaping in the cross-section reduced tool opening - a die. Forming in cold extrusion takes place at room temperature, whereby a high dimensional accuracy and a pronounced high surface quality can be achieved.
Der Hohlkolben 10 weist einen zylindrischen Hauptkörper 36 mit einem ersten Endabschnitt 37 und einem zweiten Endabschnitt 38 auf. Der zylindrische Hauptkörper 36 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Länge von ca. 88 mm auf. An dem zweiten Endabschnitt 38 ist ein Deckel 39 vorgesehen. Der Deckel 39 ist mit dem zweiten Endabschnitt 38 des zylindrischen Hauptkörpers 36 beispielsweise mittels Schweißen fest verbunden. An den ersten Endabschnitt 37 schließt sich ein Verbindungsabschnitt 40 an, welcher den ersten Endabschnitt des zylindrischen Hauptkörpers 36 mit einem Kopfabschnitt 41 verbindet. Der Kopfabschnitt 41 ist wie in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ein als Kugelkopf ausgebildeter Gelenkkopf. Der zylindrische Hauptkörper 36 weist weiterhin einen ringförmigen Hohlraum bzw. Ringraum 42 auf, der zwischen einer Mantelwand 43 des Hauptkörpers 36 und einem zentral in dem Hauptkörper 36 angeordneten Dorn 44 ausgebildet ist. Der Ringraum 42 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von ca. 22 mm.The hollow piston 10 has a cylindrical main body 36 with a first end portion 37 and a second end portion 38. The cylindrical main body 36 has a length of about 88 mm in this embodiment. At the second end portion 38, a lid 39 is provided. The lid 39 is fixedly connected to the second end portion 38 of the cylindrical main body 36, for example, by welding. At the first end portion 37, a connecting portion 40 closes which connects the first end portion of the cylindrical main body 36 with a head portion 41. The head portion 41 is as in the example shown in Fig. 1 designed as a ball head condyle. The cylindrical main body 36 further includes an annular cavity 42 formed between a shell wall 43 of the main body 36 and a mandrel 44 centrally disposed in the main body 36. The annular space 42 has a diameter of about 22 mm in this embodiment.
Der Dorn 44 erstreckt sich entlang einer Längsachse L des zylindrischen Hauptkörpers 36. Der so ausgebildete Ringraum 42 wird durch die Mantelwand 43, den Dorn 44 und eine erste Endfläche 45, welche an den Verbindungsabschnitt 40 angrenzt, und eine zweite Endfläche 46 an dem Deckel 39, eingegrenzt. Die erste Endfläche 46 liegt der zweiten Endfläche 47 gegenüber.The mandrel 44 extends along a longitudinal axis L of the cylindrical main body 36. The thus formed annular space 42 is defined by the shell wall 43, the mandrel 44 and a first end surface 45 which is adjacent to the connecting portion 40, and a second end surface 46 on the lid 39 , limited. The first end surface 46 faces the second end surface 47.
Entlang der Längsachse L des zylindrischen Hauptkörpers 36 erstreckt sich ein Durchgangskanal 49 durch den Dorn 44, den Deckel 39 und den Kopfabschnitt 41. Der Durchgangskanal 49 in dem Kopfabschnitt 41 kann mit einer Drosselstelle 50 versehen sein. Durch den Durchgangskanal 49 wird eine Verbindung zwischen dem Arbeitsvolumen der Zylinderbohrungen 8, 9 und den Durchgangsbohrungen 32, 33 in den Gleitschuhen 14, 15 geschaffen.Along the longitudinal axis L of the cylindrical main body 36, a passage 49 extends through the mandrel 44, the lid 39 and the head portion 41. The passage 49 in the head portion 41 may be provided with a restriction 50. Through the passage 49, a connection between the working volume of the cylinder bores 8, 9 and the through holes 32, 33 in the shoes 14, 15 created.
An der ersten Endfläche 45 und der Mantelwand 43 ist ein erstes Innenprofil 47 ausgebildet. Das erste Innenprofil 47 entspricht im Querschnitt des Kolbens 10 einer ersten abgerundeten Ecke, weist jedoch erfindungsgemäß ein elliptisches Verrundungsprofil anstelle eines kreisbogenförmigen VerrundungsprofiIs, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, auf. Gegenüberliegend der ersten Ecke 47 ist ein zweites Innenprofil 48, welches im Querschnitt des Kolbens 10 einer zweiten abgerundeten Ecke 48 zwischen der ersten Endfläche 45 und dem Dorn 44 entspricht, ausgebildet. In dem gezeigten Beispiel ist die Verrundung kreisbogenförmig mit einem Radius von ca. 1,4 mm. In einem anderen Ausführungsbeispiel können jedoch auch beide Ecken mit elliptischem Verrundungsprofil ausgebildet sein. Der Radius des elliptischen Verrundungsprofils in axialer Richtung des zylindrischen Hauptkörpers 36 ist gemäß der Erfindung etwa doppelt so groß wie der Radius des Verrundungsprofils in radialer Richtung des Hauptkörpers 36 und beträgt im Beispiel somit ca . 2,8 mm.At the first end face 45 and the jacket wall 43, a first inner profile 47 is formed. The first inner profile 47 corresponds in cross-section of the piston 10 a first rounded corner, but according to the invention has an elliptical rounding profile instead of a circular arc-shaped rounding ProfiIs, as it is known from The prior art is known. Opposite the first corner 47 is a second inner profile 48 which, in cross-section of the piston 10, corresponds to a second rounded corner 48 between the first end face 45 and the mandrel 44. In the example shown, the rounding is circular arc-shaped with a radius of approximately 1.4 mm. In another embodiment, however, both corners may be formed with elliptical rounding profile. The radius of the elliptical rounding profile in the axial direction of the cylindrical main body 36 is according to the invention about twice as large as the radius of the rounding profile in the radial direction of the main body 36 and in the example is thus approx. 2.8 mm.
Wie detaillierter in Fig. 2b dargestellt ist, beträgt in der Ausführungsform der axiale Radius der elliptischen Verrundung ca. 2,8 mm und der radiale Radius beträgt ca. 1,4 mm. Der Radius der kreisbogenförmigen Verrundung der beträgt ebenfalls ca. 1,4 mm. Da das erste Innenprofil bzw. die erste Ecke 47 mit einem elliptischen Verrundungsprofil mit gleichem radialen Halbmesser aber etwa mit doppelt so großem axialen Halbmesser ausgeführt ist, kann unter dieser Beibehaltung des Radialmasses die Herstellbarkeit durch Kaltfließpressen gewährleistet werden .As shown in more detail in Fig. 2b, in the embodiment, the axial radius of the elliptical rounding is about 2.8 mm and the radial radius is about 1.4 mm. The radius of the circular arc-shaped rounding is also about 1.4 mm. Since the first inner profile or the first corner 47 is designed with an elliptical rounding profile with the same radial radius but about twice as large axial radius, the manufacturability can be ensured by cold extrusion under this retention of the radial mass.
In Fig. 3 wird eine vergrößerte und schematische Ansicht der elliptischen Verrundung gemäß der Erfindung dargestellt. Durch die elliptische Rundung wird dabei nicht nur eine Herstellung des Hohlkolbens 10 mittels Kaltfließpressen ermöglicht, sondern auch ein weicher Übergang von der zylindrischen Mantelwand 43 zum Bohrungsgrund an der ersten Endfläche 45 erreicht, was zu einer höheren Bruchfestigkeit insbesondere bei radialer Belastung führt. Wie bereits erwähnt, führt diese Ausbildung auch zu deutlich reduzierter Bauteilbelastung an dieser Stelle, was den Verschleiß des Kolbens verringert. Wie es in der Fig. 3 deutlich zu erkennen ist, ist die Hauptachse der Ellipse gegenüber der Längsachse L des Hohlkolbens 10 geneigt. Aus einer parallelen Anordnung der Hauptachse 51 heraus wird das zum Kopfabschnitt 41 hin orientierte Ende der Ellipse zur Längachse L um einen Zwischenwinkel α geneigt. Der Zwischenwinkel α zwischen Hauptachse 51 und Längsachse L ist kleiner als 45°, bevorzugt etwa 30°. Ein Winkel von 30° reduziert die Beanspruchung an dieser Stelle besonders vorteilhaft.In Fig. 3 is an enlarged and schematic view of the elliptical rounding according to the invention is shown. Due to the elliptical rounding not only a production of the hollow piston 10 is made possible by means of cold extrusion, but also a smooth transition from the cylindrical shell wall 43 to the bottom of the hole at the first end surface 45 achieved what to a higher breaking strength leads in particular under radial load. As already mentioned, this design also leads to significantly reduced component load at this point, which reduces the wear of the piston. As can be clearly seen in FIG. 3, the main axis of the ellipse is inclined relative to the longitudinal axis L of the hollow piston 10. From a parallel arrangement of the main axis 51, the end of the ellipse oriented towards the head section 41 is inclined to the longitudinal axis L by an intermediate angle α. The intermediate angle α between the main axis 51 and the longitudinal axis L is less than 45 °, preferably about 30 °. An angle of 30 ° reduces the stress at this point particularly advantageous.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kommen auch andere Radien in Betracht. Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar . The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, other radii are also possible. All described and / or drawn features can be combined with each other.

Claims

Ansprüche claims
1. Hohlkolben (10) für eine Axialkolbenmaschine (1), welcher einen zylindrischen Hauptkörper (36) mit einem ersten Endabschnitt (37) und mit einem zweiten Endabschnitt (38) aufweist, wobei an dem zweiten Endabschnitt (38) ein Deckel (39) und an dem ersten Endabschnitt (37) ein Verbindungsabschnitt (40) zu einem Kopfabschnitt (41) vorgesehen ist, wobei der zylindrische Hauptkörper (36) einen ringförmigen Hohlraum (42) aufweist, und wobei ein erstes Innenprofil (47) zwischen einer ersten Endfläche (45) des ringförmigen Hohlraums (42) und einer Mantelwand (43) des Hauptkörpers (36) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Innenprofil (47) abgerundet ausgebildet ist, wobei die Rundung einem Ellipsenabschnitt entspricht, so dass ein elliptisches Verrundungsprofil gebildet ist.A hollow piston (10) for an axial piston machine (1), which has a cylindrical main body (36) with a first end section (37) and with a second end section (38), wherein at the second end section (38) a cover (39) and at the first end portion (37) there is provided a connecting portion (40) to a head portion (41), the cylindrical main body (36) having an annular cavity (42), and a first inner profile (47) disposed between a first end surface (41). 45) of the annular cavity (42) and a casing wall (43) of the main body (36), characterized in that the first inner profile (47) is rounded, wherein the rounding corresponds to an elliptical section, so that an elliptical rounding profile is formed ,
2. Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (42) zwischen der Mantelwand (43) des2. hollow piston according to claim 1, characterized in that the cavity (42) between the jacket wall (43) of the
Hauptkörpers (36) und einem sich entlang einer LängsachseMain body (36) and one along a longitudinal axis
(L) des Hauptkörpers (36) erstreckenden Doms (44) ausgebildet ist, wobei der ringförmige Hohlraum (42) die an den Verbindungsabschnitt (40) des Hauptkörpers (36) angrenzende erste Endfläche (45) und eine zweite, der ersten gegenüberliegende Endfläche (46) aufweist.(L) of the main body (36) extending dome (44) is formed, wherein the annular cavity (42) adjacent to the connecting portion (40) of the main body (36) first end face (45) and a second, the first opposite end face ( 46).
3. Hohlkolben gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Innenprofil (47) im Querschnitt des Hohlkolbens (1) eine erste Ecke bildet, wobei der Radius des elliptischen VerrundungsprofiIs der ersten Ecke in axialer Richtung des zylindrischen Hauptkörpers (36) doppelt so groß ist wie der Radius des elliptischen Verrundungsprofils in radialer Richtung des zylindrischen Hauptkörpers (36) .3. hollow piston according to claim 1 or 2, characterized in that the first inner profile (47) in cross-section of the hollow piston (1) forms a first corner, wherein the radius of the elliptical rounding ProfiIs the first corner in Axial direction of the cylindrical main body (36) is twice as large as the radius of the elliptical rounding profile in the radial direction of the cylindrical main body (36).
4. Hohlkolben gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Radius ca. 2 , 8 mm beträgt und der radiale Radius ca. 1,4 mm beträgt.4. hollow piston according to claim 3, characterized in that the axial radius is about 2, 8 mm and the radial radius is about 1.4 mm.
5. Hohlkolben gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweites Innenprofil (48) zwischen der ersten Endfläche (45) des ringförmigen Hohlraums (42) und dem Dorn (44) gebildet ist, wobei das zweite Innenprofil (48) im Querschnitt des Hohlkolbens (10) eine zweite Ecke bildet, die eine kreisbogenförmige Verrundung aufweist.5. hollow piston according to one of claims 2 to 4, characterized in that a second inner profile (48) between the first end face (45) of the annular cavity (42) and the mandrel (44) is formed, wherein the second inner profile (48). in the cross section of the hollow piston (10) forms a second corner, which has a circular arc-shaped rounding.
6. Hohlkolben gemäß Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der kreisbogenförmigen Verrundung des zweiten Innenprofils (48) 1,4 mm beträgt.6. hollow piston according to claim 5, characterized in that the radius of the circular arc-shaped rounding of the second inner profile (48) is 1.4 mm.
7. Hohlkolben gemäß Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Innenprofil (48) ein elliptisches Verrundungsprofil aufweist.7. hollow piston according to claim 5 or 6, characterized in that the second inner profile (48) has an elliptical rounding profile.
8. Hohlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkolben (10) mittels Kaltfließpressen hergestellt ist.8. hollow piston according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hollow piston (10) is made by means of cold extrusion.
9. Hohlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Hauptkörper (36) mit dem Deckel (39) verschweißt ist.9. hollow piston according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cylindrical main body (36) is welded to the lid (39).
10. Hohlkolben gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang der Längsachse (L) des zylindrischen Hauptkörpers (36) ein Durchgangskanal (49) durch den Dorn (44), den Deckel (39) und den Kopfabschnitt (41) erstreckt.10. hollow piston according to one of claims 2 to 9, characterized in that along the longitudinal axis (L) of the cylindrical main body (36) has a passage channel (49) through the mandrel (44), the lid (39) and the head portion (41 ).
11. Hohlkolben gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (49) in dem Kopfabschnitt (41) mit einer Drosselstelle (50) versehen ist.11. hollow piston according to claim 10, characterized in that the passage channel (49) in the head portion (41) with a throttle point (50) is provided.
12. Hohlkolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dem Kopfabschnitt (41) hin orientierte Seite der elliptischen Verrundung zur Längsachse (L) des Hohlkolbens (10) so geneigt ist, dass die Hauptachse (51) mit der Längsachse einen Zwischenwinkel α zwischen 0° und 45° einschließt.12. hollow piston according to one of claims 1 to 11, characterized in that the to the head portion (41) oriented side of the elliptical rounding to the longitudinal axis (L) of the hollow piston (10) is inclined so that the main axis (51) with the Longitudinal axis includes an intermediate angle α between 0 ° and 45 °.
13. Hohlkolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenwinkel (α) etwa 30° beträgt. 13. hollow piston according to claim 12, characterized in that intermediate angle (α) is about 30 °.
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