DE2549550A1 - Kolben mit kolbenbolzen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Kolben mit kolbenbolzen und verfahren zu dessen herstellung

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DE2549550A1 DE19752549550 DE2549550A DE2549550A1 DE 2549550 A1 DE2549550 A1 DE 2549550A1 DE 19752549550 DE19752549550 DE 19752549550 DE 2549550 A DE2549550 A DE 2549550A DE 2549550 A1 DE2549550 A1 DE 2549550A1
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    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • F16J1/18—Securing of gudgeon-pins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Kolben mit Kolbenbolzen und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, insbesondere für den Verdichter einer Kleinkältemaschine, mit Kolbenbolzen.
Bekannte Kolben dieser Art haben eine durchgehende Querbohrung zur Aufnahme des Kolbenbolzens, über den der Kolben mit seiner Pleuelstange verbunden ist. Diese Querbohrung muß nach Herstellung des Kolbenrohlings durch Bohren erzeugt werden. Dies ist arbeitsaufwendig. Ähnliches gilt für solche Kolben, die aus mehreren Teilstücken, darunter Buchsen zur Aufnahme des Bolzens zusammengesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit Kolbenbolzen anzugeben, der sehr viel einfacher herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der als Formling ausgebildete Kolben im Bereich der Bolzenenden eine zur Kolbenrückseite hin offene Aufnahmenut aufweist, in der der Bolzen durch Pressung und/oder Schweißung festgehalten ist.
Bei dieser Konstruktion ist der Kolbenbolzen nicht mehr innerhalb einer Zylinderfläche sondern in einer offenen Aufnahmenut gehalten. Diese kann bei einem als Formling ausgebildeten Kolben mitgeformt werden.
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j In der Regel ist jegliche Nachbearbeitung dieser Aufnahmenut : überflüssig. Die beim Druckhub eines Verdichters oder einer j
j Pumpe vom Kolbenbolzen zu übertragenden Kräfte werden ohne ; Schwierigkeiten vom Boden der Aufnahmenut aufgenommen; die wäh- ■ rend des Saughubes übertragenen Kräfte sind demgegenüber wesentlich kleiner ( für einen Motor gilt entsprechendes). Daher '. reicht es aus, diesen Bolzen durch Pressung und/oder Schweißung
in der offenen Aufnahmenut festzuhalten. Die Ausbildung als Formling erlaubt es darüber hinaus, auch andere Formgestaltungen
vorzunehmen, z.B. dem Kolben an seiner Stirnseite eine Vertiefung zur Anpassung an eine Saugventil-Blattfeder zu geben, ohne daß I eine Nachbearbeitung notwendig ist. . j
Mit besonderem Vorteil ist der Kolben ein Formling aus Sinter- | metall. Der Kolben kann beispielsweise aus gesintertem Stahl-, ι Eisen- oder Aluminiumpulver bestehen; er kann auch aus speziellen Legierungen bestehen, Zusätze zur Selbstschmierung enthalten
oder eine gewisse Porosität zur Aufnahme von Schmieröl aufweisen. Der Formling wird unter hohem Druck hergestellt und gleichzeitig
oder danach gesintert. Dabei ergeben sich Formlinge hoher Abmessungsgenauigkeit, bei denen sichergestellt ist, daß die offene
Aufnahmenut nicht nachbearbeitet zu werden braucht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Aufnnhmenut beidseitig innerhalb der Kolbenumfangsflache endet. Die zylindrische Umfangs fläche des Kolbens wird daher nicht durch eine Bohrung o.dgl.unterbrochen. Daher ergeben sich über den gesamten Kolbenumfang | gleichmäßige Laufeigenschaften und Abdichtungsverhältnisse. Ins- j besondere kann die Kolbenlänge für einen gegebenen Dichtheitsgrad kürzer gehalten werden.Ferner ist der Kolbenbolzen axial festge- ' legt; man benötigt keine Sperringe oddgl.für die axiale Festlegt
Zweckmäßigerweise hat die Aufnahmenut einen Boden mit halbkreisförmigem Querschnitt.Auf diese Weise ergibt sich eine großflächi-' • ge Auflage des Bolzens, so daß die beim Druckhub auftretenden
Kräfte mit geringen Flächenpressungen übertragen werden können.
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Die Flanken der Nut können etwa parallel zur Kolbenachse verlaufen und an dem Größtdurchmesser des Halbkreises anschließen.! Ein leichter Anzug ist zulässig. Auf diese Weise läßt sich die ! Aufnahmenut bequem entformen und der Bolzen leicht einführen.
Im einfachsten Fall wird der Bolzen durch Pressitz in der Aufnahmenut gehalten. Der Pressitz kann dadurch erzielt werden, daß der Bolzen mit entsprechender Kraft in die Aufnahmenut gedrückt wird. Er kann aber auch dadurch hervorgerufen werden, daß vor dem Einsetzen des Bolzens der Kolben erwärmt oder der Bolzen abgekühlt wurde.
Es ist auch möglich, Material im Bereich der Flanken der Aufnahmenut einwärts zu pressen. Durch diese Materialverformung wird der Bolzen in der Aufnahmenut gesichert.
Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Aufnahmenut von einer etwa senkrecht zur Kolbenachse stehenden Pressfläche ausgeht und die Flanken kürzer sind als der Bolzenradius. Durch Ausüben eines Pressdrucks auf die Pressfläche im Bereich der Flanken verformen sich diese unter teilweiser Anlage an dem Bolzen einwärts.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel trägt die Press- i fläche nahe Jeder Flanke mindestens eine Presswarze. Wenn !
der Pressdruck auf diese Presswarze ausgeübt wird, ergeben sich hohe spezifische Pressdrücke, die in einem vorgegebenen Bereich zu relativ starken Verformungen führen.
Die Presswarzen können vor dem Pressen eine im Winkel von 60 ° bis 80 ° zur Kolbenachse stehende Oberfläche haben. Man kann dann das entsprechende Werkzeug etwa senkrecht auf die Oberfläche der Presswarzen drücken und dadurch die Presskräfte in Richtung der gewünschten Verformung wirken lassen.
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Die hier beschriebene Preßverformung kann auch unter gleichzeitiger Erwärmung des Kolbens, also, als sogenanntes Warmpressen vor sich gehen.
Die Befestigung des Kolbens in der Aufnahmenut kann auch durch Schweißen erfolgen. Am besten ist es, wenn die geschilderten Preßverformungen mit dem Schweißen kombiniert sind. Insbesondere kann das einwärts gepreßte Material mit dem Bolzen verschweißt werden. Bei Anwendung der Preßwarzen, die dann auch als Schweißwarzen dienen,erhält man mit vergleichsweise kleinen Schweißströmen definierte, sicher haltende Schweißstellen.
Des weiteren kann jeder Abschnitt der Aufnahmenut im Boden mindestens eine Schweißwarze zur Verschweißung mit dem Bolzen aufweisen. Diese Schweißwarze wird beim Eindrücken des Bolzens in die Aufnahmenut durch den Schweißstrom erweicht und bildet, wenn der Bolzen am Boden der Aufnahmenut anliegt, einen festen Schweißpunkt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben im wesentlichen aus Metallpulver in einer Form gepreßt und gesintert sowie später der Bolzen in die unbearbeitete Aufnahmenut eingesetzt und dort festgepreßt und/oder festgeschweißt wird.
Ss können auch noch andere zusätzliche Befestigungsmaßnahmen getroffen werden, beispielsweise kann der Bolzen unter Zwischenfügung von Klebstoff in die Aufnahmenut gepreßt werden.
Des weiteren kann die Aufnahmenut insbesondere bei Sinter-Formlingen mittels eines Kalibrierdorns auf das genaue Maß gebracht werden. Hiermit lassen sich Maßabweichungen bis zu etwa 30/U korrigieren.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig.l eine Ansicht von der Kolbenrückseite her;
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Claims (16)

: PATENTANSPRÜCHE
1. Kolben, insbesondere für den Verdichter einer Kleinkältemaschine, mit Kolbenbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß der
1 als Formling ausgebildete Kolben (l) im Bereich der Bolzen-
'. enden eine zur Kolbenrückseite hin offene Aufnahmenut (6)
aufweist, in der der Bolzen (5) durch Pressung und/oder
: Schweißung festgehalten ist.
;
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
I Kolben (1) ein Formling aus Sintermetall ist.
!
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
; die Aufnahmenut (6) beidseitig innerhalb der Kolbenumfangs-
! fläche (2) endet.
j
4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-
j zeichnet, daß die Aufnahmenut (6) einen Boden (7) mit halb-
[ kreisförmigem Querschnitt hat.
j
5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
j Flanken (8) der Aufnahmenut (6) etwa parallel zur Kolben-
! achse verlaufen und an den Größtdurchmesser des Halbkreises
! anschließen.
'
6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn-
j zeichnet, daß der Bolzen (5) durch Preßsitz in der Aufnahme-
: nut (6) gehalten ist.
:
7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn-
: zeichnet, daß Material im Bereich der Flanken (8) der Auf-
■ nahmenut (6) einwärts gepreßt ist.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut (6) von einer etwa senkrecht
' zur Kolbenachse stehenden Preßfläche (9) ausgeht und die Flanken (8) kürzer sind als der Bolzenradius.
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9. Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßfläche (9) nahe jeder Flanke (8) mindestens eine Preßwarze (11) trägt.
10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwarze (11) vor dem Pressen eine im Winkel von 60 bis 80° zur Kolbenachse stehende Oberfläche (12) hat.
11. Kolben nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das einwärts gepreßte Material mit dem Bolzen (5) verschweißt ist.
12. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt der Aufnahmenut (6) im Boden (7) mindestens eine Schweißwarze (10) zur Verschweißung mit dem Bolzen (5) aufweist.
13. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (l) an seiner Stirnseite (3) eine Vertiefung (4) zur Anpassung an eine Saugventil-Blattfeder besitzt.
14. Verfahren zur Herstellung des Kolbens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben im wesentlichen aus Metallpulver in einer Form gepreßt und gesintert sowie später der Bolzen in die unbearbeitete Aufnahmenut eingesetzt und dort festgepreßt und/oder festgeschweißt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut mittels eines Kalibrierdorns auf das genaue Maß gebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, zur Herstellung des Kolbens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Preß- und/oder Schweißwerkzeug etwa senkrecht auf die Oberfläche der Preßwarze gedrückt wird.
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