DE2653867A1 - Hollow piston for hydraulic axial piston unit - has integral ball head with mantle press fitted and soldered to cover with central column - Google Patents
Hollow piston for hydraulic axial piston unit - has integral ball head with mantle press fitted and soldered to cover with central columnInfo
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Abstract
Description
"Hohlkolben und Verfahren zu dessen Herstellun"Hollow piston and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft einen Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung. Für derartige Maschinen verwendet man Hohlkolben, um das Gewicht des Kolben und damit die rotierenden und oszillierenden Massen so gering wie möglich zu halten. Andererseits soll der Hohlraum im Kolben nicht mit dem Arbeitsraum vor der Stirnfläche des Kolbens in Verbindung stehen,weil im Falle des Bestehens einer solchen Verbindung diese die Folge haben würde, daß in dem Hohlraum beim Druckwechsel im Arbeitsraum die Flüssigkeit mit komprimiert und expandiert, wodurch eine Wirkungsgradverschlechterung hervorgerufen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hohlkolbens.The invention relates to a hollow piston for a hydrostatic piston machine the type specified in the preamble of claim 1. For such machines one uses hollow piston to support the weight of the piston and thus the rotating and to keep oscillating masses as low as possible. On the other hand, the cavity should in the piston not in connection with the working space in front of the face of the piston stand because if such a connection exists, this will result would that in the cavity with the pressure change in the working space with the liquid compresses and expands, causing a deterioration in efficiency will. The invention also relates to a method for producing such a hollow piston.
Bei einem durch die DT-OS 2 364 725 bekannten Kolben bestehen der Kugelkopf, die Endplatte, der Kolbenmantel und die Zentralsäule aus einem einzigen werkstück, vor das dann der Stirnflächendeckel gesetzt wird. U&en Stirnflächendeckel durch Reibschweißen gleichzeitig mit dem Kolbenmantel und der Zentralsäule verbinden zu können, ist dabei eine zusätzliche Stützscheibe in dem dem Stirnflächendeckel nahen Bereich des Kolbens erforderlich. Die Herstellung solcher Kolben ist sehr schwierig und erfordert aufwendige Einrichtungen. Zudem ist bei solchen Kolben für Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauform zu berücksichtigen, daß auf die Kolben erhebliche Querkräfte wirken und daß Axialkräfte auf den Kolben nicht nur vom S6irnflächendeckel her wirken sondern auch durch Reibung an der Außenseite des Kolbenmantels. Der Kolben wird somit mechanisch hoch beansprucht.In the case of a piston known from DT-OS 2 364 725, the piston exists Ball head, end plate, piston skirt and central column from a single one workpiece, in front of which the face cover is then placed. U & en face cover connect by friction welding with the piston skirt and the central column at the same time To be able to do so, there is an additional support disc in the end face cover near the piston. The manufacture of such pistons is great difficult and requires complex facilities. In addition, with such pistons for Axial piston machines in swash plate design take into account that on the piston considerable transverse forces act and that axial forces on the piston not only from the end face cover but also through friction on the outside of the piston skirt. The piston is therefore subject to high mechanical loads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben zu schaffen, der den hohen mechanischen Beanspruchungen standhält und trotzdem leicht und billig mit relativ einfachen Mitteln hergestellt werden kann.The invention is based on the object of creating a piston, that withstands the high mechanical stresses and yet is light and cheap can be produced with relatively simple means.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen eines solchen Hohlkolbens.This task is given by the characterizing part of claim 1 Features solved. Claims 2 to 5 relate to expedient embodiments of a such hollow piston.
Der Anspruch 9 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hohlkolbens und der Anspruch 10 betrifft eine zweckmäßiger Weiterausgestaltung dieses Verfahrens.Claim 9 relates to a method for producing such a device Hollow piston and claim 10 relates to an expedient further development of this Procedure.
Durch die Zentralbohrung derartiger Hohlkolben wird einem Druckpolster in einem Gleitschuh Flüssigkeit zugeführt, wobei dieser Gleitschuh und das Druckpolster in diesem dazu dient, die Kolben gegen eine Gleitfläche abzudtzen. Um zu verhindern, daß ba Abheben des Gleitschuhes von der Gleitfläche unzulässig viel Öl unter dem Gleitschuh abströmt, wird in dem Strömungskanal zu dem Druckpolster eine Drosselstelle angeordnet. Bei derartigen Drosselstellen besteht die Gefahr, daß sie sich durch Schmutzpartikel, die größer sind als der freie Durchtrittsqzerschnitt der Drosselstelle zusetzen. Um diese Gefahr zu beseitigen ist gemäß einem wesentlichen weiteren Schritt der Erfindung vorgesehen, daß in dem Kolben ein Spaltfilter gebildet ist. Die Gestaltung des Hohlkolbens nach Anspruch 1 bietet günstige Möglichkeiten zu Weiterausgestaltungen zum Schaffen derartiger Spaltriter, Die Ansprüche 6 bis 8 beziehen sich auf derartige iZeiterausgestaltungen und der Anspruch 11 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Kolben mit derartigen Neiterausgestaltungen.A pressure cushion is created through the central bore of such hollow pistons liquid supplied in a sliding shoe, this sliding shoe and the pressure pad in this serves to dry the pistons against a sliding surface. To prevent, that ba lifting of the sliding shoe from the sliding surface an inadmissible amount of oil under the A throttle point is created in the flow channel to the pressure pad arranged. With such throttling points there is a risk that they will get through Dirt particles that are larger than the free passage cross section of the throttle point to add. In order to eliminate this risk, there is an essential further step the invention provides that a slotted filter is formed in the piston. The design of the hollow piston according to claim 1 offers favorable options for further refinements for creating such split riders, claims 6 to 8 relate to such Time configurations and claim 11 relates to a method of production the piston with such Neiter configurations.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiments described.
Figur 1 zeigt im Axialschnitt einen Hohlkolben gemäß der Erfindung.Figure 1 shows in axial section a hollow piston according to the invention.
Figur 2 zeigt im Axialschnitt einen Hohlkolben mit einem Spaltfilter.FIG. 2 shows, in axial section, a hollow piston with a slit filter.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen im Axialschnitt durch das Stirnteilje eines Kolbens verschiedene Ausgestaltungsformen der Spaltfi lteranordnung.Figures 3, 4 and 5 show an axial section through the front part a piston different configurations of the Spaltfi lter assembly.
Die Gelenkkugel 1, die Querplatte Qund der Kolbenmantel 3 bestehen aus einem Werkstück. Der Stirnflächendeckel 4 und die Zentralsäule 5 bestehen ebenfalls aus einem Werkstück. In der Zentralsäule 5 ist eine Zentralbohrung 6 angeordnet, die sich -in der Zentralboh ng fortsetzt.The joint ball 1, the transverse plate Q and the piston skirt 3 are made from one workpiece. The end face cover 4 and the central column 5 also exist from one workpiece. A central bore 6 is arranged in the central column 5, which continues in the central boom.
Das kugelkopfseitige Ende der Zentralsäule 5 ist in eine Bohrung 8 der Endplatte 2 eingesetzt und sitzt in dieser mit leichtem Preßsitz. Die Stirnfläche der Bohrung 8 und die Stirnfläche der Zentralsäule 5 sind eben und liegen Je in einer Ebene senkrecht zur Kolbenachse. Zwischen diesen beiden Flächen liegt das Lot 9.The end of the central column 5 on the ball head side is in a bore 8 the end plate 2 is used and sits in this with a slight interference fit. The frontal area the bore 8 and the end face of the central column 5 are flat and are each in a plane perpendicular to the piston axis. That lies between these two surfaces Lot 9.
Der zylindrische Teil 10 des Stirnflächendeckels 4 sitzt ebenfalls mit leichtem Preßsitz in der Innenwand des Kolbenmantels 3. Die Fläche 11 des Stirnflächendeckls 4 liegt in einer Ebene senkrecht zur Kolbenachse und liegt unmittelbar an einer zu dieser Fläche parallelen Stirnfläche des Kolbenmantels 3- an. Diese Stirnfläche des Kolbenmantels 3 ist am Übergang zu der Innenbohung des Kolbenmantels 3 etwas abgeschräg, so daß ein Ringraum besteht, in dem vor dem Zusammensetzen Lot deponiert werden kann.The cylindrical part 10 of the end face cover 4 is also seated with a light press fit in the inner wall of the piston skirt 3. The surface 11 of the end face cover 4 lies in a plane perpendicular to the piston axis and lies directly on one to this surface parallel end face of the piston skirt 3-. This face of the piston skirt 3 is somewhat at the transition to the inner bore of the piston skirt 3 beveled so that there is an annular space in which solder is deposited prior to assembly can be.
Das Werkstück 1, 2, 3 besteht aus Nitrierstahl und wird durch Fließpressen hergestellt. Auch das Werkstück 4, 5 wird durch Fließpressen hergestellt. Beide Werkstücke werden nach dem Fließpressen bearbeitet, sodann wird än den Stellen 9 und 12 Lot deponiert und das Werkstück 4, 5 in das Werkstück 1, 2, 3 eingepreßt und sodann beide Werkstücke gemeinsam erhitzt.The workpiece 1, 2, 3 is made of nitrided steel and is extruded manufactured. The workpiece 4, 5 is also produced by extrusion. Both Workpieces are machined after extrusion, then the points 9 and 12 solder is deposited and the workpiece 4, 5 is pressed into the workpiece 1, 2, 3 and then both workpieces are heated together.
Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform gemäß Figur 1 dadurch, daß der Stirnflächendeckel 14 ganz in die Bohrung des Kolbenmantels 13 eingesetzt ist. An der Stirnseite des Stirnflächendeckels 14 ist außen eine schmale Abdrehung angeordnet, so daß in der Mitte ein Vorsprung verbleibt, der gegenüber dem Randteil um 0,2 bis 0,3 mm.vorspringt. Gegen diesen Vorsprung liegt die Abschlußplatte 15 an> so daß am Umfang ein Spaltraum gebildet ist, in den die Bohrungen 16 münden. Von dem Spaltraum 17 führt eine Bohrung 18 zu der Zentralbohrung 6. Die Flüssigkeit fließt somit von dem Arbeitsraum vor der Stirnfläche des Kolbens durch die Bohrungen 16, durch den Spaltraum 17, durch die Bohrung 18 durch die Zentralbohrung 6,7. Infolge der großen Fläche des Spaltraumes 17 kann dieser nicht verstopfen, auch wenn sich in diesem Schmutzteilchen festsetzen.The embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to Figure 1 in that the end face cover 14 completely into the bore of the piston skirt 13 is inserted. On the end face of the end face cover 14 there is a narrow one on the outside Turning arranged so that a projection remains in the middle, the opposite the edge part protrudes by 0.2 to 0.3 mm. The end plate lies against this projection 15th an> so that a gap is formed on the circumference into which the bores 16 open. A bore 18 leads from the gap 17 to the central bore 6. The liquid thus flows from the working space in front of the end face of the piston through the bores 16, through the gap 17, through the bore 18 through the central bore 6.7. As a result the large area of the gap space 17 this can not clog, even if settle in this dirt particle.
Eine analoge Ausgestaltung ergibt sich, wenn anstelle der Ausdrehung am Umfang des Stirnflächendeckels 14, die pn Vorsprung erzeugt und zusammen mit der Abschnlußplatte 15 den Spalt 17 erzeugt, in der Mitte des Stirnflächendeckels 14 oder der Abschlußplatte 15 eine flache Ausdrehung von 0,2 mm Tiefe vorgesehen ist oder wenn die Stirnfläche des Stirnflächendeckels 14 und die dieser Fläche zugewandte Fläche der Abschlußplatte 15 jeweils völlig plan sind, aber anstelle des Spaltraumes 17 ein Ring von 0,2 mm Dicke gelegt ist, so daß in der Mitte ein Spalt entstehen kann, in den unmittelbar die Bohrung einmündet und in den seitlich versetzt dazu die Bohrungen 16 einmünden. Hierzu ist allerdings festzustdllen, daß das Herstellen einer Eindrehung, die einen Spalt 17 am Rand erzeugt, und das anschließende Herstellen einer Bohrung 18 einfacher ist als die zuletzt beschriebenen Lösungen mit einem Spalt in der Mitte vor dem Stirnflächendeckel 14. Auch ist eine zusätzliche Bohrung 18 einfacher herzustellen als eine nach Art eines Schlitzes in einem Schraubenkopf quer durch den Vorsprungs der den Spaltraum 17 begrenzt, gehende Nut, die die Zentralbohrung 6 anschneidet.An analogous configuration results if instead of the recess on the circumference of the end face cover 14, which generates the pn projection and together with the end plate 15 creates the gap 17 in the middle of the end face cover 14 or the end plate 15 is provided a shallow recess 0.2 mm deep is or if the end face of the end face cover 14 and the face facing this face Surface of the end plate 15 are each completely flat, but instead of the gap space 17 a ring 0.2 mm thick is placed so that a gap is created in the middle can, in which the hole opens directly and in the laterally offset to it the holes 16 open. It should be noted, however, that the manufacture a recess that creates a gap 17 at the edge, and the subsequent production a bore 18 is simpler than the last-described solutions with a gap in the middle in front of the end face cover 14. There is also an additional bore 18 easier to manufacture than one in the manner of a slot in a screw head transversely through the projection of the gap 17 bounded, going groove that the central bore 6 cuts.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 ist der Kolbenmantel 13 in der gleichen Weise ausgestaltet wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2, jedoch ist der Stirnflächendeckel 24 in der Mitte mit einem an seiner Außenseite zylindvibeh bearbeiteten Fortsatz 19 versehen, in dem eine Querbohrung 20 angeordnet ist, in die die Zentralbohrung 6 mündet. Vor den Stirnflächendeckel 24 ist ein Ring 21 gelötet, der eine zylindrische Zentralbohrung auSweist, die derart bemessen ist, daß zwischen der Innenwand dieser Zentralbohrung und der Außnwand des Fortsatzes 19 ein ringförmiger Axialspalt von 0,2 (oder bei anderer Ausgestaltung 0,3) mm Spaltweite gebildet ist. Bei dieser Ausgestaltungsforin fließt das öl durch diesen Spalt 22 in die Bohrung 20 und von da ads in die Zentralbohrung 6.In the embodiment according to FIG. 3, the piston skirt 13 is in configured in the same way as in the embodiment according to FIG. 2, however is the end face cover 24 in the middle with a zylindvibeh on its outside machined extension 19 provided in which a transverse bore 20 is arranged in which opens the central bore 6. A ring 21 is soldered in front of the end face cover 24, which auS shows a cylindrical central bore which is dimensioned such that between the inner wall of this central bore and the outer wall of the extension 19 is an annular Axial gap of 0.2 (or in another embodiment 0.3) mm gap width is formed. In this Ausgestaltungsforin the oil flows through this gap 22 into the bore 20 and from there ads into the central bore 6.
Gegenüber der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 hat die Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 den Vorteil, daß der Axialspaltam ganzen Umfang seines Mündungsteiles frei liegt und ständig von Flüssigkeit umspült wird, so daß Verunreinigungsteilchen, die sich an der Mündung dieses Spaltes festsetzen, immer wieder von diesem Spalt fortgespült werden wäend bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 die Gefahr besteht, daß sich die Bohrungen 16 zusetzen.Compared to the embodiment according to FIG. 2, the embodiment has according to Figure 3 has the advantage that the axial gap on the entire circumference of its mouth part is exposed and is constantly bathed by liquid, so that contaminant particles, the get stuck at the mouth of this gap, repeatedly washed away from this gap are while in the embodiment according to Figure 2 there is a risk that the holes 16 close.
Die Ausgestltungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 lediglich dadurch, daß der Ring 25 mit seinem äußeren Teil in ähnlicher Weise vor der Stirnfläche des Kolbenmantels 13 liegt wie der Stirnflächendeckel 4 vor dem Kolbenmantel 3 bei der Ausgestaltung<Lorm gemäß Figur 1. Bei dieser Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 ist also in gleicher Weise wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 ein Axialspalt gebildet.The embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to Figure 3 only in that the ring 25 with its outer part in a similar way Way in front of the end face of the piston skirt 13 is like the end face cover 4 in front of the piston skirt 3 in the embodiment <Lorm according to FIG. 1. In this case The embodiment according to FIG. 4 is therefore in the same way as in the embodiment according to Figure 3, an axial gap is formed.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 5 ist der Kolbenmantel 3 in gleicher Weise gestaltet wie der Kolbenmantel 3 gemäß Figur 1. Der Stirnflächendeckel 34 taucht jedoch voll in die Innenbohrung des Kolbenmantels 3 ein, ähnlich wie der Stirnflächendeckel 14 gemäß Figur 2 unterscheidet sich Jedoch von diesem dadurch, daß beidem Stirnflächendeckel 34 die Stirnfläche völlig eben ist. Die Abschlußplatte 35 stützt sich mit ihrem Außenteil 36 an der Auflagefläche 37 gegen die Stirnfläche des Kotenmantels 3 ab, wobei diese Stützfläche gegenüber der Innenfläche 38 derart weit vorspringt, daß zwischen der Innenfläche 38 und der Stirnfläche des Stirnflächendeckels 34 ein Spalt von 0,2 mm freier Weite (oder in anderer Ausgestaltung 0,3 mm freier, Weite - wobei alle diese Bemessungen jeweils auf die bestimmte Konstruktion bezogen sind und entsprechend variieren können) gebildet ist, in den die Bohrungen 39 münden.In the embodiment according to FIG. 5, the piston skirt 3 is in designed in the same way as the piston skirt 3 according to FIG. 1. The end face cover However, 34 is fully immersed in the inner bore of the piston skirt 3, similar to that However, the end face cover 14 according to FIG. 2 differs from this in that that the end face of the end face cover 34 is completely flat. The end plate 35 is supported with its outer part 36 on the bearing surface 37 against the end face of the Kotenmantels 3 from, this support surface opposite the inner surface 38 in such a way that protrudes far between the inner surface 38 and the face of the end face cover 34 a gap of 0.2 mm free width (or in another configuration 0.3 mm free, width - with all of these dimensions depending on the particular construction are related and can vary accordingly) is formed in which the holes 39 flow.
In diesem Fall tritt also Flüssigkeit durch die Bohrungen 39> den Spalt 32 und die Zentralbohrung 6 in die Zentralbohrung 7.In this case, therefore, liquid passes through the bores 39> the Gap 32 and the central bore 6 in the central bore 7.
Die Abschlußplatte 38 ist wiederum verlötet, wobei das Lot in die ringförmige Lotdepotausnehmung 40 gelegt wird und dann von dieser aus beim Erhitzen in den Lötspalt eindringt.The end plate 38 is in turn soldered, the solder in the annular solder depot recess 40 is placed and then from this when heated penetrates into the soldering gap.
Die Ausgestaltungsformen gemäß Figuren 2 und 3 haben den Vorteil, daß der Kolbenmantel 13 sich zur Zylinderbohrung hin iiber die ganze Strecke des Kolbens erstreckt, so daß die Innenwand der Zylinderbohrung mit keinem anderen Teil des Kolbens als dem Kolbenmantel 13 in Berührung kommt. Auch bei Klemmen des Kolbens kann somit kein Teil abgerissen werden. Um ein solches Abreißen bei dem Stirnflächendeckel 4 zu'vermeiden kann aber auch vorgesehen sein, daß dieser einen etwas kleineren Umfang aufweist wie der Kolbenmantel 13. Allerdings trägt er dann nicht zum Führen und Dichten bei. Das gleiche gilt für die Abschlußplatten 25 und 35.The embodiments according to Figures 2 and 3 have the advantage that the piston skirt 13 extends towards the cylinder bore over the entire distance of the Piston extends so that the inner wall of the cylinder bore with no other part of the piston than the piston skirt 13 comes into contact. Even if the piston jams therefore no part can be torn off. To such a tear at the end face cover 4 zu'vermeiden can also be provided that this one a little smaller Has circumference as the piston skirt 13. However, it then does not help to guide and densities. The same applies to the end plates 25 and 35.
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