Kolben mit Kolbenstange, insbesondere für Axialkolbenmaschinen, und Verfahren zur Herstellung des Kolbens mit Kolbenstange Die Erfindung betrifft einen Kolben mit Kolben stange, insbesondere für Axialkolbenmaschinen, wobei der Kolben und die Kolbenstange durch ein Einsatz stück zusammengehalten sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Kolbens mit Kolbenstange aus den Einzelteilen.
Es ist bekannt, mit Kugelköpfen versehene Kolben stangen in rohrförmigen Kolben unter Verwendung von Einsatzstücken, einschraubbaren Kolbenböden mit Kugelpfanne, Rückzugringen u. dgl. festzulegen. Im allgemeinen werden für die Festlegung der Einsatz stücke in dem Kolben Sprengringe verwendet, die in eine Ringnut im Kolbenhemd eingreifen und derart das Einsatzstück und die darin mit ihrem Kugelkopf gehaltene Kolbenstange gegen axiale Verschiebung sichern. Die Einsatzstücke sind dabei in der Regel in axialer Richtung geteilt, damit der Kugelkopf der Kolbenstange in die Kugelpfanne des Einsatzstückes eingesetzt werden kann und hierin gehalten wird.
Die Erfindung bezweckt eine Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange, die in der Fertigung und Montage einfacher, billiger und betriebssicherer als die bisherigen Ausführungen ist.
Gemäss der Erfindung weist das Einsatzstück auf der der Kolbenstange abgewandten Seite einen axialen Ansatz auf, der durch eine Öffnung des Kolbenbodens hindurchgreift und durch Umpressen gegen eine Schul ter des Kolbenbodens das Einsatzstück mit der Kol benstange zugfest in dem Kolben festlegt. Die auf der Druckseite des Kolbens liegende Schulter ist zweck mässig als konische Ringschulter ausgebildet. Der Ansatz des Einsatzstückes kann aus einem koaxialen Zapfen bestehen, der eine Ausnehmung aufweist, in die ein Werkzeug für das Umpressen des Zapfens eingeführt werden kann.
Bei kugelgelenkiger Verbindung der Kolbenstange ist das Einsatzstück, wie an sich bekannt, zweckmässig mit einer kalottenförmigen Ausnehmung versehen, in der der Kugelkopf der Kolbenstange gelenkig gehalten ist. Im Bereich der Kugelpfanne besitzt das Einsatz stück vorzugsweise einen Aussendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Kolbens ist. Durch den im Durchmesser verjüngten zapfenartigen An satz des Einsatzstückes wird an diesem eine Ringfläche gebildet, die sich gegen eine radial nach innen vor springende Schulter des Kolbens anlegt und beim Umpressen des Ansatzes gegen diese Schulter ver spannt wird.
Das Einsatzstück kann in irgendeiner Weise mit der Kolbenstange verbunden sein. Vorzugsweise ist es jedoch so ausgebildet, dass es vor dem Einsetzen in den Kolben durch Umpressen eines Ansatzes mit der Kolbenstange zugfest verbunden werden kann. Zu diesem Zweck kann an dem Einsatzstück ein weite rer Ansatz angeordnet sein, der sich gegen eine ent sprechende Gegenfläche der Kolbenstange umpressen lässt. Dieser Ansatz wird vorzugsweise durch den Bund der Kugelpfanne des Einsatzstückes gebildet, der so ausgebildet ist, dass er mittels geeigneter Vor richtungen hinter den Kugelkopf der Kolbenstange gepresst werden kann.
Um die erfindungsgemässe Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange herzustellen, wird bei der Fertigung zunächst das Einsatzstück durch Umpressen des an diesem angeordneten Ansatzes gegen die Gegen fläche der Kolbenstange mit dieser verbunden. Die Verbindung erfolgt zweckmässig mit Hilfe eines über das Einsatzstück schiebbaren Pressringes, wobei wäh rend des Pressvorganges die Kolbenstange selbst den Pressstempel bilden kann. Anschliessend wird die Kol benstange zusammen mit dem Einsatzstück in den rohr- förmigen Kolben eingesetzt und durch Umpressen des anderen an dem Einsatzstück angeordneten Ansatzes gegen die Gegenfläche des Kolbens in diesem zugfest festgelegt. Zur Festlegung des Einsatzstückes in dem Kolben wird zweckmässig ebenfalls ein Pressstempel verwendet.
Vorzugsweise besitzt der Pressstempel einen in die Ausnehmung des zapfenartigen Ansatzes des Einsatzstückes einschiebbaren Kopf, der von einer konischen Druckfläche axial vorspringt.
Die erfindungsgemässe Befestigungsart ist gegen über den bekannten Bauarten mit geteilten Befesti gungselementen in der Ausführung und in der Her stellung wesentlich einfacher, billiger und betriebs sicherer. Ausserdem wird die Montage der Teile erheblich vereinfacht. Durch geeignete Form des Bun des des Einsatzstückes und das Kalibrieren des zapfen artigen Ansatzes mittels des Pressringes entsteht zwangsläufig aus dem vorher zylindrischen Teil des Kolbeneinsatzes eine Kalottenform, welche die Rück zugskräfte der Kolbenstange aufnehmen kann. Es wird also durch einfache Pressvorgänge eine Kalotte er zeugt, die bei geteiltem Kolbeneinsatz in ihrer Genauig keit nur durch eine spanabhebende Fertigungsmethode erreicht werden kann.
Es ist nunmehr möglich, den Kolbeneinsatz z. B. als Pressteil herzustellen. Das Kolbenhemd stellt eine Sicherung gegen aufweiten des Kolbeneinsatzes durch den Kugelkopf der Kolben stange dar.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 eine Kolbenstange vor der Verbindung mit einem Einsatzstück gemäss der Erfindung; Fig. 2 die Kolbenstange mit dem daran befestigten Einsatzstück gemäss Fig. 1 vor der Verbindung mit einem rohrförmigen Kolben; Fig. 3 den zusammengebauten Kolben gemäss den Fig. 1 und 2 im Längsschnitt.
Die Kolbenstange 2, die von bekannter Ausführung ist, weist einen Kugelkopf 2a und einen im Durch messer grösseren Kugelkopf 2b auf, der am Trieb flansch der Axialkolbenmaschine angelenkt wird.
Zur Verbindung der Kolbenstange 2 mit dem rohr- förmigen Kolben 1 dient ein Einsatzstück 3, das mit einer kalottenförmigen Ausnehmung 3a versehen ist, die im Bereich des Bundes 3c von zylindrischer Form ist, wie bei 3b angedeutet. Der Bund<B>3e</B> erweitert sich konisch nach aussen, wie Fig. 1 zeigt.
An dem Einsatzstück 3 befindet sich ferner ein im Durchmesser verjüngter zapfenartiger Ansatz 3d mit einer axialen Bohrung 3e.
Zur zugfesten Verbindung des Einsatzstückes 3 mit der Kolbenstange 2 dient ein Pressring 4, der eine sich konisch erweiternde Öffnung 4a aufweist (Fig. 1). Um die genannten Teile miteinander zu verbinden, wird der Kugelkopf 2a in die Ausnehmung 3a/3b des Einsatzstückes eingesetzt und dann das Einsatzstück mit dem darin befindlichen Kugelkopf durch den Pressring 4 hindurchgedrückt, wobei sich der Bund 3c des Einsatzstückes um den rückseitigen Teil des Kugel kopfes 2a herumlegt, wie in den Fig. 2 und 3 darge stellt ist. Auf diese Weise ist die Kolbenstange gelenkig in dem Einsatzstück festgelegt. Die Pressrichtung ist in Fig. 1 durch den Pfeil A angedeutet.
Bei diesem Press- vorgang stellt die Kolbenstange 2 selbst den eigent lichen Pressstempel dar, während der Pressring 4 festgelegt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kolbenstange 2 festzulegen und den Pressring 4 über das Einsatzstück 3, in dem sich der Kugelkopf 2a befindet, zu drücken.
Der Aussendurchmesser des Einsatzstückes 3 ent spricht dem Innendurchmesser des rohrförmigen Kol bens 1 an der Stelle, wo das Einsatzstück in dem Kolben zu liegen kommt. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass das Einsatzstück unter Einwirkung der über die Kolbenstange wirkenden Rückzugkräfte keine Aufweitung erfahren kann.
Um die Kolbenstange mit dem daran befestigten Einsatzstück im Kolben 1 festzulegen, wird die Kol benstange mit dem Einsatzstück in Pfeilrichtung A in den Kolben so weit eingeschoben, bis sich die Ring fläche 3f des Einsatzstückes gegen eine radial vor springende Schulter la des Kolbens legt. Der zapfen artige Ansatz 3d des Einsatzstückes greift durch die Kolbenbohrung im Bereich der radialen Schulter la und liegt mit seinem Ende innerhalb einer Ausnehmung 1b auf der Druckseite des Kolbens. Am Boden dieser Ausnehmung befindet sich eine konische Ringschulter 1c, gegen die der zapfenartige Ansatz gepresst wird.
Für diesen Zweck ist ein Pressstempel 5 vorge sehen, der mit einem axial vorspringenden Kopf 5a und einer konischen Druckfläche 5b versehen ist. Um den zapfenartigen Ansatz 3d des Einsatzstückes 3 gegen die konische Ringschulter 1c zu pressen, wird der Stempel 5 mit seinem Kopf 5a in die Bohrung 3e des Zapfens eingeschoben und dann der Rand des Zapfens über die konische Druckfläche 5b nach aussen gegen die Ringschulter 1c gebogen. Hierbei wird das Einsatzstück mit der Ringfläche 3f gegen die radiale Schulter la des Kolbens verspannt, so dass die Kolben stange gegen axiale Verschiebung in dem Kolben gesichert ist. Während des Pressvorganges stützt sich die Kolbenstange mit ihrem Kugelkopf 2b an einem geeigneten Widerlager 6 ab.
Die Pressrichtung ist durch den Pfeil B angedeutet.
Die Fig. 3 zeigt den Kolben und die Kolbenstange in zusammengebautem Zustand. Zwischen den beiden Kugelköpfen 2a und 2b besitzt die Kolbenstange einen kegelförmigen Abschnitt 2c, der sich beim Verschwen- ken der Kolbenstange gegen einen zylindrischen Ab schnitt 1d des Kolbens anlegt.
Die Erfindung benötigt in der dargestellten Aus führungsform zur Verbindung von Kolben und Kol benstange lediglich ein einziges Verbindungselement, nämlich das Einsatzstück, das zugleich die Pfanne für das Kugelgelenk der Kolbenstange bildet. Die Ver bindung ist in der Ausführung und auch in der Her stellung und Montage ausserordentlich einfach und insbesondere in der Serienfertigung derartiger Massen artikel wesentlich billiger als bekannte Konstruktionen.
Piston with piston rod, in particular for axial piston machines, and method for producing the piston with piston rod The invention relates to a piston with piston rod, in particular for axial piston machines, the piston and the piston rod being held together by an insert piece. The invention also relates to a method for producing the piston with piston rod from the individual parts.
It is known, piston rods provided with ball heads in tubular piston using inserts, screw-in piston heads with ball socket, retraction rings and. like. To set. In general, snap rings are used to fix the insert pieces in the piston, which engage in an annular groove in the piston skirt and thus secure the insert and the piston rod held therein with its ball head against axial displacement. The insert pieces are usually divided in the axial direction so that the ball head of the piston rod can be inserted into the ball socket of the insert piece and is held therein.
The invention aims at a connection between the piston and piston rod that is simpler, cheaper and more reliable to manufacture and assemble than previous designs.
According to the invention, the insert piece on the side facing away from the piston rod has an axial projection which extends through an opening in the piston head and by pressing against a shoulder of the piston head the insert piece with the piston rod sets tensile strength in the piston. The shoulder on the pressure side of the piston is expediently designed as a conical ring shoulder. The attachment of the insert piece can consist of a coaxial pin which has a recess into which a tool for pressing around the pin can be inserted.
In the case of a ball-and-socket connection of the piston rod, the insert, as is known per se, is expediently provided with a dome-shaped recess in which the ball head of the piston rod is held in an articulated manner. In the area of the ball socket, the insert piece preferably has an outer diameter that is equal to the inner diameter of the piston. Due to the tapered diameter pin-like to the insert piece an annular surface is formed on this, which rests against a radially inwardly projecting shoulder of the piston and is tensioned ver when pressing the approach against this shoulder.
The insert can be connected to the piston rod in any way. However, it is preferably designed in such a way that it can be connected to the piston rod in a tensile manner by pressing around a projection before it is inserted into the piston. For this purpose, a wide rer approach can be arranged on the insert, which can be pressed against a corresponding mating surface of the piston rod. This approach is preferably formed by the collar of the ball socket of the insert piece, which is designed so that it can be pressed behind the ball head of the piston rod by means of suitable devices.
In order to establish the connection according to the invention between the piston and the piston rod, the insert piece is first connected to the piston rod during manufacture by pressing around the projection arranged on it against the counter surface of the piston rod. The connection is expediently carried out with the aid of a press ring that can be pushed over the insert, with the piston rod itself being able to form the press ram during the pressing process. The piston rod is then inserted into the tubular piston together with the insert piece and fixed in a tensile strength by pressing the other projection arranged on the insert piece against the opposing surface of the piston. A ram is also expediently used to fix the insert in the piston.
The ram preferably has a head which can be pushed into the recess of the peg-like extension of the insert piece and projects axially from a conical pressure surface.
The type of fastening according to the invention is much simpler, cheaper and safer in operation compared to the known types with split fastening elements in the execution and in the manufacture. In addition, the assembly of the parts is considerably simplified. By appropriate shape of the Bun of the insert piece and the calibration of the pin-like approach by means of the press ring inevitably arises from the previously cylindrical part of the piston insert a dome shape that can absorb the retraction forces of the piston rod. So it is through simple pressing processes a calotte he testifies that can only be achieved with a split piston insert in their accuracy by a machining method.
It is now possible to use the piston insert z. B. to produce as a pressed part. The piston skirt protects against widening of the piston insert through the ball head of the piston rod.
The drawing shows an embodiment of the invention. 1 shows a piston rod prior to connection to an insert according to the invention; FIG. 2 shows the piston rod with the insert piece attached to it according to FIG. 1 before being connected to a tubular piston; 3 shows the assembled piston according to FIGS. 1 and 2 in longitudinal section.
The piston rod 2, which is of known design, has a ball head 2a and a larger diameter ball head 2b, which is hinged to the drive flange of the axial piston machine.
To connect the piston rod 2 to the tubular piston 1, an insert 3 is used which is provided with a dome-shaped recess 3a which is cylindrical in shape in the region of the collar 3c, as indicated at 3b. The collar <B> 3e </B> widens conically outwards, as FIG. 1 shows.
On the insert 3 there is also a pin-like extension 3d with a tapered diameter with an axial bore 3e.
A press ring 4, which has a conically widening opening 4a (FIG. 1), is used for the tensile connection of the insert 3 to the piston rod 2. To connect the parts mentioned, the ball head 2a is inserted into the recess 3a / 3b of the insert and then the insert with the ball head located therein is pushed through the press ring 4, the collar 3c of the insert around the rear part of the ball head 2a lays around, as shown in FIGS. 2 and 3 is Darge. In this way, the piston rod is articulated in the insert. The pressing direction is indicated by arrow A in FIG. 1.
In this pressing process, the piston rod 2 itself represents the actual press ram, while the press ring 4 is fixed. Of course, it is also possible to fix the piston rod 2 and to press the press ring 4 over the insert 3 in which the ball head 2a is located.
The outer diameter of the insert 3 ent corresponds to the inner diameter of the tubular Kol ben 1 at the point where the insert comes to rest in the piston. In this way it is ensured that the insert piece cannot experience any expansion under the action of the retraction forces acting via the piston rod.
To set the piston rod with the attached insert in the piston 1, the Kol rod with the insert in the direction of arrow A is pushed into the piston until the ring surface 3f of the insert against a radially jumping shoulder la of the piston lays. The pin-like extension 3d of the insert engages through the piston bore in the area of the radial shoulder la and its end lies within a recess 1b on the pressure side of the piston. At the bottom of this recess there is a conical ring shoulder 1c, against which the pin-like extension is pressed.
For this purpose, a ram 5 is provided, which is provided with an axially projecting head 5a and a conical pressure surface 5b. In order to press the pin-like extension 3d of the insert 3 against the conical ring shoulder 1c, the punch 5 is inserted with its head 5a into the bore 3e of the pin and then the edge of the pin is bent outward against the ring shoulder 1c via the conical pressure surface 5b. Here, the insert is braced with the annular surface 3f against the radial shoulder la of the piston, so that the piston rod is secured against axial displacement in the piston. During the pressing process, the piston rod is supported with its ball head 2b on a suitable abutment 6.
The direction of pressing is indicated by arrow B.
Fig. 3 shows the piston and the piston rod in the assembled state. Between the two ball heads 2a and 2b, the piston rod has a conical section 2c which, when the piston rod is pivoted, rests against a cylindrical section 1d of the piston.
In the illustrated embodiment, the invention requires only a single connecting element for connecting the piston and piston rod, namely the insert that also forms the socket for the ball joint of the piston rod. The United connection is extremely simple in the execution and also in the Her position and assembly and, in particular, in the series production of such mass-produced items, much cheaper than known designs.