KOLBENANORDNUNG FÜR EINE KOLBENMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine Kolbenanordnung ist in der DE 197 34 217 A1 beschrieben. Diese bekannte Kolbenanordnung weist einen Kolben mit einem Basisabschnitt auf, von dem sich in der einen Axialrichtung ein Gelenkteil erstreckt und in der anderen Axialrichtung eine hohlzylindrische Umfangswand bis zum vorderen freien Ende des Hohlkolbens erstreckt, die einen zylindrischen Hohlraum im Kolben umschließt. Das sich in die andere Axialrichtung erstreckende Gelenkteil ist durch eine halbkugelförmige Gelenkausnehmung gebildet, in der die Gelenkkugel eines Gleitschuhs schwenkbar gelagert ist, wobei ein den Äquator der Gelenkausnehmung überragender Ausnehmungsrand in eine die Gelenkkugel formschlüssig hintergreifende Position gebördelt ist. Bei dieser bekannten Kolbenanordnung wird der mit einem Querschnittsübermaß vorgefertigte Kolben nach seiner Verbindung mit dem Gleitschuh durch kaltes Bördeln eines von der Mantelfläche des Kolbens radial abstehenden Ausnehmungsrandes formschlüssig mit der Gelenkkugel des Gleitschuhs verbunden. Dann wird der Kolben an seiner Mantelfläche gehärtet, wonach eine Endbearbeitung der Mantelfläche, insbesondere durch Schleifen, erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren bedarf es eines beträchtlichen Arbeitsaufwandes, wobei der spanabhebende Arbeitsgang der letzte Arbeitsgang ist. Außerdem ist mit einer beträchtlichen Aufweitung der Bördelung zu rechnen, was darauf zurückzuführen ist, daß aufgrund der beim kalten Verformen auftretenden beträchtlichen Spannungen die Bördelung zurückfedert und deshalb die Bördelung die Gelenkkugel nur mit einem verhältnismäßig großen Bewegungsspiel hintergreift.

[0003] Bei dieser bekannten Kolbenanordnung kann die eine Führungsfläche bildende Mantelfläche des Kolbens sich bis in den Bereich des Ausnehmungsrandes erstrecken, wodurch zum einen eine verbesserte Führung für den Kolben erreicht wird und zum anderen sich eine kürzere Bauweise für die Kolbenanordnung und daraus resultierend auch für die Kolbenmaschine erreichen läßt.

[0004] Eine Kolbenanordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, ist z.B. aus der Patentanmeldung EP 0 808 988 A bekannt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß die Länge der Gleitfläche erhöht wird und ein mitkomprimiertes Totvolumen vermieden wird.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Durch die Anordnung der Gelenkkugel am Gleitschuh anstatt am Kolben wird eine längere Gleitfläche geschaffen. Durch den Abschluß des Hohlraums wird ein bei einem zum Arbeitsvolumen hin offenen Kolben vorhandenes mitkomprimiertes Totvolumen vermieden.

[0008] Bei der erfindungsgemäßen Kolbenanordnung nach Anspruch 1 weist der Hohlkolben einen Ringhohlraum auf, der innen durch einen Mittelzapfen begrenzt ist, der sich vom Basisabschnitt des Hohlkolbens bis zu einem Deckel erstreckt, der mit der Umfangswand des Kolbens verbunden ist und dabei den Ringhohlraum schließt. Bei dieser Ausgestaltung bildet der Mittelzapfen ein axiales Stütz- und Stabilisierungselement, das sich axial am Deckel abzustützen vermag und dadurch den Basisabschnitt wesentlich stabilisiert. Infolgedessen kann der Basisabschnitt mit einer geringeren axialen Länge ausgebildet werden. Zusätzlich zu dieser Verkürzung und Stabilisierung läßt sich auch noch Material und Gewicht einsparen, was durch die verringerte Längsabmessung des Hohlkolbens bedingt ist.

[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0010] Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von bevorzugten Ausgestaltungen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Kolbenanordnung im axialen Schnitt;

Fig. 2

die Kolbenanordnung nach Fig. 1 in abgewandelter Ausgestaltung;

Fig. 3

die Kolbenanordnung in weiter abgewandelter Ausgestaltung;

Fig. 4

die Kolbenanordnung in weiter abgewandelter Ausgestaltung;

Fig. 5

die Kolbenanordnung in weiter abgewandelter Ausgestaltung.

[0011] Die allgemein mit 1 bezeichnete Kolbenanordnung umfaßt einen Hohlkolben 2, vorzugsweise aus Stahl, und einen Gleitschuh 3, vorzugsweise aus Bronze oder Messing, die durch eine Kugelgelenkverbindung 1A bei Gewährleistung einseitiger begrenzter Schwenkbewegungen zwischen dem Hohlkolben 2 und dem Gleitschuh 3 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Mittelachsen des Kolbens 2 und des Gleitschuhs 3 sind mit 2a und 3a bezeichnet.

[0012] Die Gelenkverbindung 1A weist eine kalottenförmige bzw. kugelabschnittförmige Gelenkausnehmung 5 mit einer Tiefe a auf, die größer ist als der Kugelradius r einer darin schwenkbar gelagerten Gelenkkugel 4, wobei ein den Äquator 6 der Gelenkausnehmung 5 axial überragender Ausnehmungsrand 7 die Gelenkkugel 4 hintergreift und dabei der in dieser Kugelringzone konvergenten Form der Gelenkugel 4 bei Aufrechterhaltung eines Bewegungsspiels wenigstens teilweise folgen kann. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die axiale Länge b des Ausnehmungsrandes 7 so lang bemessen, daß sie in der in Fig. 1 dargestellten maximalen Schwenkstellung sich bis in den Eckenbereich zwischen der Gelenkkugel 4 und einem Kugelhals oder einem Basisteil 8 des Gleitschuhs 3 erstreckt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Ausnehmungsrand 7 zu seinem freien Ende hin, wobei die Außenmantelfläche vorzugsweise eine Kegelfläche sein kann.

[0013] Der als Ringraum ausgebildeter Hohlraum 9 erstreckt sich von einem hinteren Basisabschnitt 11, in dem die Gelenkausnehmung 5 angeordnet ist, bis zu einem stirnseitigen Endabschnitt, der durch einen Deckel 12 gebildet ist und vorzugsweise durch ein Reibschweißverfahren mit der Umfangswand des übrigen Kolbenteils verbunden ist. Die vor dem Reibschweißverfahren vorhandene Fuge zwischen den verschweißten Teilen ist durch eine gestrichelte Linie verdeutlicht. Der ringförmige Hohlraum 9 umgibt einen zylindrischen Mittelzapfen 13, der sich einteilig vom Basisabschnitt 11 nach vorne erstreckt und ebenfalls durch Reibschweißen mit dem Deckel 12 bzw. einem von diesem zurückstehenden Mittelzapfenansatz 14 verbunden ist. Dies gilt auch für die im Bereich des Hohlraums 9 hohlzylindrische Umfangswand 15 des Kolbens 2, die sich ebenfalls einteilig vom Basisabschnitt 11 nach vorne erstreckt und durch Reibschweißen mit dem Deckel 12 oder einem darum angeordneten Umfangswandansatz 16 verbunden ist. Innenseitig von der allgemein mit 17 bezeichneten Schweißstelle ist der Mittelzapfen 13 durch eine Ringscheibe 18 radial an der Umfangswand 15 abgestützt, wobei die Ringscheibe 18 an einer vorzugsweise an der Umfangswand 15 vorhandenen Innenschulterfläche 13a anliegt.

[0014] Durch die geschlossene Bauweise des Hohlkolbens 2 werden eine Querschnittsvergrößerung des Hohlkolbens bei hohem Druck und Kompressionsverluste aufgrund des verhältnismäßig großen Volumens der Kolbenkammern vermieden.

[0015] Längs durch den Hohlkolben 2 und den Gleitschuh 3 erstreckt sich jeweils ein Kanal 19a, 19b, der in eine an der ebenen Fußfläche 21 des Gleitschuhs 3 angeordnete flache Ausnehmung 22 mündet. Durch die Kanäle 19a, 19b kann sich im Funktionsbetrieb der hydrostatischen Maschine der Arbeitsdruck im hydraulischen Medium bis zur Ausnehmung 22 fortpflanzen, wo das hydraulische Medium eine Schmierung und der Druck eine Druckentlastung in an sich bekannter Weise bewirkt.

[0016] Der Hohlkolben 2 besteht vorzugsweise aus härtbarem Stahl, insbesondere aus durch Nitrierhärten härtbarem Stahl. Zwecks Vergrößerung der Festigkeit und Härte ist seine Mantelfläche vorzugsweise nitriert und gehärtet.

[0017] Die vorliegende Kugelgelenkverbindung 1A eignet sich zur schwenkbaren Abstützung eines Kolbens 2 für Kolbenmaschinen, insbesondere Axialkolbenmaschinen, an einer Stützfläche S, an der der Gleitschuh 3 mit seiner Fußfläche 21 anliegt. Bei einer Axialkolbenmaschine kann es sich bei der Stützfläche S um die schiefe Fläche einer sogenannten Schrägschreibe handeln.

[0018] Nachfolgend werden die Verfahrensschritte eines bevorzugten Herstellungsverfahrens der den Hohlkolben 2 und den damit unlösbar verbundenen Gleitschuh 3 umfassenden Kolbenanordnung 1 beschrieben.

[0019] Der Gleitschuh 3 kann als endgültig fertiggestelltes Bauteil in einer großen Stückzahl hergestellt und zur Verbindung mit dem Hohlkolben 2 bereitgestellt werden.

[0020] Der Hohlkolben 2 wird als vorgefertigter Kolbenrohling vorzugsweise ebenfalls in großer Stückzahl vorgefertigt und bereitgestellt. In dieser Vorfertigungsform erstreckt sich der Ausnehmungsrand 7 axial mit einem Innendurchmesser d, der unter Berücksichtigung eines Bewegungsspiels an den Durchmesser der Gelenkkugel 4 oder der Gelenkausnehmung 5 angepaßt sein kann, so daß die Gelenkkugel 4 in die Gelenkausnehmung 5 einführbar ist. Dabei werden der stirnseitige Deckel 12 und der übrige Kolbenteil 2b mit einem Querschnittübermaß x hergestellt, das nach dem Schweißen gegebenenfalls nach vorheriger Nitrierung gehärtet und spanabhebend endbearbeitet wird, z.B. durch Schleifen. Dabei kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte vor oder nach dem Schweißen, nämlich das Einarbeiten des Hohlraums 9 der Gelenkausnehmung 5 und des Kanals 19a beliebig sein. Es ist vorteilhaft die formschlüssige Verbindung der Gelenkkugel 4 mit dem Hohlkolben 2 nach dem Nitrieren und/oder Härten und Endbearbeiten der Mantelfläche 2c als letzten Arbeitsgang durchzuführen.

[0021] Zum Verbinden werden die Gelenkkugel 4 und die Gelenkausnehmung 5 zusammengesteckt und gegebenenfalls der Gleitschuh 3 in seiner mittleren Stellung gehalten, was durch Abstützen erfolgen kann. Dann wird der Ausnehmungsrand 7 mittels einer geeigneten Heizvorrichtung, z.B. in Form eines andeutungsweise dargestellten Heizringes 23 etwa in der Breite der axialen Länge b, auf eine Temperatur erwärmt, bei der die Härte des Materials vermindert wird, so daß auch nach dem Erkalten des Materials der Ausnehmungsrand 7 mit geringeren Verformungskräften gebördelt werden kann oder auf eine Temperatur erwärmt werden kann, bei der die Festigkeit des Materials verringert ist und der Ausnehmungsrand 7 warmgebördelt werden kann. In beiden Fällen läßt sich der Ausnehmungsrand 7 mit relativ geringen Kräften plastisch in die in Fig. 1 dargestellte, die Gelenkkugel 4 formschlüssig hintergreifende Form bördeln.

[0022] Die verhältnismäßig geringen Verformungskräfte stellen sicher, daß der Ausnehmungsrand 7 ohne eine mechanische Überlastung des z.B. aus weicherem Material bestehenden Gleitschuhs 3 verformt wird. Das Erwärmen kann durch direkte Erwärmung z.B. mittels einer Flamme oder induktiv durch eine induktive elektrische Heizvorrichtung erfolgen. Durch das lokale Erwärmen des Ausnehmungsrandes 7 wird in diesem Bereich das gehärtete Material wieder weich und es kann somit leicht verformt werden, ohne daß der übrige Bereich des Kolbens 2 wesentliche Härteverluste erleidet.

[0023] Ein wesentlicher Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens besteht darin, daß der Hohlkolben 2 vor dem Zusammenfügen und Verbinden mit dem Gleitschuh 3 vollständig fertig bearbeitet werden kann, ohne daß bei der vorbeschriebenen Erwärmung besondere Maßnahmen im Hinblick auf das Bördeln erforderlich wären, wie z.B. Abdecken des zu verformenden Ausnehmungsrandes 7 beim Nitrieren, insbesondere Gasnitrieren, Abdrehen bereits nitrierter Bereiche vor dem Bördeln usw. Durch Feinabstimmung der Vorgänge Erwärmen, Bördeln und Abkühlen kann das optimale Spiel der Kugelgelenkverbindung 1 sehr einfach eingestellt und auch in der Serienfertigung sicher reproduziert werden.

[0024] Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zum einen zu einer wesentlichen Stabilisierung des Hohlkolbens 2 und zwar nicht nur hinsichtlich Biegespannungen sondern bezüglich axialen Druckspannungen, denen der Hohlkolben 2 insbesondere bei einem Druckhub ausgesetzt ist, bei dem eine durch den Pfeil 25 verdeutlichte Druckkraft gegen seine Arbeitsfläche 26 an seinem freien Ende wirkt, die vom Gleitschuh 3 in der Gelenkverbindung 1A aufgenommen wird. Dabei wird die mit dem Pfeil 27 verdeutlichte, gleich große und entgegengesetzte gerichtete Widerstandskraft in den Hohlkolben 2 eingeleitet wird und zwar gegen den Basisabschnitt 3. Der Basisabschnitt 3 ist somit das den Druckspannungen unmittelbar ausgesetzte Teil des Hohlkolbens 2.

[0025] Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bildet der Mittelzapfen 13 ein axial wirksames Stütz- bzw. Verbindungsteil, das bei der Wirksamkeit von Druckkräften 25, 27 die Druckspannung auf den Basisabschnitt 3 und den Deckel 12 verteilt, so daß diese Teile mit einer geringeren Druckspannung beaufschlagt werden. Deshalb können der Basisabschnitt 3 und/oder der Deckel 12 mit einer kleineren axialen Abmessung, d.h. dünner ausgebildet werden. Folglich läßt sich der Hohlkolben 2 oder auch eine diese Hohlkolben 2 aufweisende Kolbenmaschine, insbesondere Axialkolbenmaschine, mit einer entsprechend kürzeren Baulänge ausführen.

[0026] Eine vergleichbare Stütz- und Stabilisierungswirkung übt der Mittelzapfen 13 auch bei einem Saughub des Hohlkolbens 2 aus, bei dem entgegen den Druckkräften 25, 27 gerichtete Zugkräfte an ihm wirksam sind. Auch diese Zugkräfte werden durch den Mittelzapfen 13 sowohl auf den Deckel 12 als auch auf den Basisabschnitt 13 verteilt und dadurch in ihrer Auswirkung verringert.

[0027] Die Stütz- und Stabilisierungsfunktion des Mittelzapfens 13 wird bereits dann erfüllt, wenn der Mittelzapfen 13 sich zwischen dem Basisabschnitt 3 und dem Deckel 12 erstreckt, wobei es sich um ein separates Bauteil handeln kann, das zwischen dem Basisabschnitt 3 und dem Deckel 12 gehalten ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Stütz- und Stabilisierungsfunktion des Mittelzapfens 13 jedoch auf eine Druckspannung begrenzt, da er mangels Verbindung mit dem Basisabschnitt 3 und dem Deckel 12 lediglich Druckspannungen weiterzuleiten vermag. Beim Vorhandensein von Zugspannungen wäre ein solcher Mittelzapfen 13 unwirksam. Da jedoch im Funktionsbetrieb der Kolbenmaschine die auftretenden Zugkräfte beim Saughub wesentlich geringer sind als beim Druckhub, kann auch ein solcher Mittelzapfen 13 in Form eines zusätzlichen Bauteils die Funktionsfähigkeit der Kolbenmaschine gewährleisten, da die Gefahr einer Überlastung hauptsächlich nur bei einem Druckhub besteht.

[0028] Eine bevorzugte Herstellungsmaßnahme für den Mittelzapfen 13 und die Umfangswand 15 besteht darin, diese Teile durch Kalt- oder Warmfließpressen herzustellen. Bei einem solchen Herstellungsvorgang wird nicht nur eine höhere Festigkeit im Materialgefüge dieser Teile erzielt, sondern es werden durch das Fließpressen auch bezüglich des Grundes des Ringhohlraums 9 U-förmige Faserstrukturen im Material geschaffen, wodurch die Festigkeit der Stabilität weiter vergrößert wird.

[0029] Das Ausführungsbeispeil nach Fig. 2 bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß anstelle eines einstückig ausgebildeten Mittelzapfen 13 ein zweistückig gebildeter Mittelzapfen 13 vorgesehen ist, der durch einen Stift oder eine Hülse gebildet ist, der bzw. die in axialen Löchern 12a entsprechender Querschnittsgröße im Basisabschnitt 3 und im Deckel 12 sitzt und darin befestigt ist, z.B. durch Schweißen, Löten oder Kleben.

[0030] Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 bis 5 umfassen Ausgestaltungen, die die Gleitlagerung des Gleitschuhs 3 verbessern. Diese Maßnahmen ermöglichen unter anderem den Körper 24 des Gleitschuhs 3 aus einem weniger gleitfreudigen Material zu fertigen, z.B. aus einem Metall größerer Festigkeit, z.B. aus Stahl. Dagegen ist es üblich, den Gleitschuh 3 aus Kupfer- und Zinklegierungen, wie z.B. Messing oder Bronze zu bilden. Diese Materialien haben zwar eine gute Gleiteigenschaft, jedoch ist ihre Festigkeit verhältnismäßig gering und geringer als Stahl. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 ist die halbkugelförmige Fläche der Gelenkausnehmung 5 durch eine Gleitmaterialschicht 25, z.B. Messing oder Bronze, ausgekleidet. Diese Schicht 25 erstreckt sich bis zum Äquator 6 der Gelenkausnehmung 5. Wenn die Gleitmaterialschicht 25 dicker ist als ein Film, bedarf es einer Vergrößerung der radialen Abmessung der Ausnehmung 5 um die Schichtdicke.

[0031] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, erstreckt sich die Gleitlagerschicht 25 auch bis in den Bereich des Ausnehmungsrandes 7. Hierdurch ist auch beim Auftreten von Zugkräften an der Kolbenanordnung 1 ein verhältnismäßig geringer Verschleiß an der ringzonenförmigen Gleitfläche des Ausnehmungsrandes 7 gewährleistet. Bei dieser Ausgestaltung ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Ausnehmungsrand 7 durch das Gleitlagematerial zu bilden und hierdurch ist aufgrund der geringeren Festigkeit des Gleitlagermaterials im Vergleich zu Stahl ein leichteres Bördeln des Ausnehmungsrandes 7 ermöglicht.

[0032] Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine entsprechende Gleitlagerschicht 26 an der vorzugsweise ebenen Fußfläche 21 des Gleitschuhkörpers 24 angeordnet. Diese Gleitmaterialschicht 25 kann sich über die gesamte Fläche der Fußfläche 21 oder nur über Teilflächen, z.B. in Form von vorzugsweise konzentrischen Ringen erstrecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Gleitlagerausgestaltungen nach Fig. 3 und/oder 4 ebenfalls ausgebildet sein.

[0033] Bei der Gleitmaterialschicht 25, 26 kann es sich um eine vorgefertigte Materialschicht handeln, die z.B. durch Löten, Schweißen und Kleben an der sie tragenden Fläche befestigt ist oder es kann sich auch um einen Schichtauftrag handeln, der in einem flüssigen oder teigigen Zustand aufgetragen wird und dann erhärtet.

[0034] Infolge dessen können sowohl der Basisabschnitt 11 als auch der Endabschnitt bzw. Deckel 12 mit einer kleineren axialen Abmessung, d.h. dünner, ausgebildet werden, wodurch sowohl die axiale Länge verringert wird als auch Material und Gewicht eingespart wird.

Ansprüche

1. Kolbenanordnung (1) für eine Kolbenmaschine, mit
einem Hohlkolben (2) und einem Gleitschuh (3), die durch eine Kugelgelenkverbindung (1A) schwenkbar miteinander verbunden sind, die durch eine Gelenkkugel (4) und eine halbkugelförmige Gelenkausnehmung (5) gebildet ist,
wobei ein Ausnehmungsrand (7) der Gelenkausnehmung (5) den Äquator (6) der Gelenkausnehmung (5) überragt und die Gelenkkugel (4) formschlüssig hintergreift,
wobei der Hohlkolben (2) einen Basisabschnitt (11) aufweist,
wobei sich vom Basisabschnitt (11) in der der Gelenkausnehmung (5) gegenüberliegenden Achsrichtung einstückig eine Umfangswand (15) erstreckt, die den Hohlraum (9) umgibt,
und wobei der Hohlraum (9) des Hohlkolbens (2) durch einen Deckel (12) geschlossen ist, der mit der Umfangswand (15) verbunden ist, und der Hohlkolben (2) einen Mittelzapfen (13) aufweist, der sich einstückig vom Basisabschnitt (11) bis zum Deckel (12) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkkugel (4) am Gleitschuh (3) und die Gelenkausnehmung (5) im Hohlkolben (2) gebildet sind, wobei die Gelenkausnehmung (5) und der Ausnehmungsrand (7) am Ende des Basisabschnitts (11) angeordnet sind und wobei der Mittelzapfen (13) spanlos am Basisabschnitt (11) angeformt ist.

2. Kolbenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umfangswand (15) spanlos am Basisabschnitt (11) angeformt ist.

3. Kolbenanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelzapfen (13) und/oder die Umfangswand (15) durch Fließpressen, insbesondere Kaltfließpressen, vorzugsweise gleichzeitig am Basisabschnitt (11) angeformt sind.

4. Kolbenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (12) mit dem Mittelzapfen (13) verbunden ist.

5. Kolbenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (12) durch Schweißen, insbesondere Reibschweißen, mit der Umfangswand (15) und vorzugsweise auch mit dem Mittelzapfen (13) verbunden ist.

6. Kolbenanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausnehmungsrand (7) kaltgebördelt oder warmgebördelt ist.

7. Kolbenanordnung, nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlkolben (2) und/oder der Gleitschuh (3) aus Stahl besteht.

8. Kolbenanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkausnehmung (5) mit einer Gleitmateriälschicht (25) ausgekleidet ist.

9. Kolbenanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitmaterialschicht (25) sich bis in den Bereich des Ausnehmungsrandes (7) erstreckt.

10. Kolbenanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausnehmungsrand (7) durch die Gleitmaterialschicht (25) gebildet ist.

11. Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fußfläche (21) des Gleitschuhs (3) am Gleitmaterial ausgebildet ist.

12. Kolbenanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fußfläche (21) an einer Gleitmaterialschicht (26) angeordnet ist.

Claims

1. A piston arrangement (1) for a piston engine, having a tubular piston (2) and a slipper (3) which are pivotally connected to one another by a ball-joint connection (1A) formed by a joint ball (4) and a hemispherical joint recess (5),
a recess edge (7) of the joint recess (5) projecting beyond the equator (6) of the joint recess (5) and reaching behind the joint ball (4) in form-fitting manner,
the tubular piston (2) having a base portion (11),
a peripheral wall (15) extending in one piece from the base portion (11) in the axial direction opposite the joint recess (5), said peripheral wall surrounding the cavity (9), and
the cavity (9) of the tubular piston (2) being closed by a cover (12) which is connected to the peripheral wall (15), and the tubular piston (2) having a central shaft (13) which extends in one piece from the base portion (11) to the cover (12),
characterised in that
the joint ball (4) is formed on the slipper (3) and the joint recess (5) is formed in the tubular piston (2), the joint recess (5) and the recess edge (7) being arranged at the end of the base portion (11) and the central shaft (13) being integrally formed on the base portion (11) without cutting.

2. A piston arrangement according to Claim 1,
characterised in that
the peripheral wall (15) is integrally formed on the base portion (11) without cutting.

3. A piston arrangement according to Claim 2,
characterised in that
the central shaft (13) and/or the peripheral wall (15) is/are integrally formed on the base portion (11) preferably simultaneously by extrusion, in particular cold extrusion.

4. A piston arrangement according to one of the preceding claims,
characterised in that
the cover (12) is connected to the central shaft (13).

5. A piston arrangement according to one of the preceding claims,
characterised in that
the cover (12) is connected to the peripheral wall (15), and preferably also to the central shaft (13), by welding, in particular friction welding.

6. A piston arrangement according to one of the preceding claims,
characterised in that
the recess edge (7) is cold-flanged or hot-flanged.

7. A piston arrangement according to one of the preceding claims,
characterised in that
the tubular piston (2) and/or the slipper (3) is/are made of steel.

8. A piston arrangement according to Claim 7,
characterised in that
the joint recess (5) is lined with a sliding-material layer (25).

9. A piston arrangement according to Claim 8,
characterised in that
the sliding-material layer (25) extends into the region of the recess edge (7).

10. A piston arrangement according to Claim 9,
characterised in that
the recess edge (7) is formed by the sliding-material layer (25).

11. A piston arrangement according to one of Claims 7 to 10,
characterised in that
the bottom face (21) of the slipper (3) is constructed on the sliding material.

12. A piston arrangement according to Claim 11,
characterised in that
the bottom face (21) is arranged on a sliding-material layer (26).

Revendications

1. Structure de piston (1) pour une machine à pistons, avec un piston creux (2) et un patin de glissement (3), qui sont liés entre eux de manière orientable par une liaison à rotule (1a), formée d'une sphère d'articulation (4) et d'une cavité d'articulation (5) demi sphérique,
un rebord de cavité (7) de la cavité d'articulation (5) dépassant de l'équateur (6) de la cavité d'articulation (5) et enserrant la sphère d'articulation (4) par codage de forme, le piston creux (2) présentant un tronçon de base (11),
une paroi périphérique (15) qui entoure l'espace creux (9), s'étendant d'un seul tenant depuis le tronçon de base (11), en direction axiale opposée à la cavité d'articulation (5),
l'espace creux (9) étant fermé par un couvercle (12), relié à la paroi périphérique (15), et le piston creux (2) présentant une tige centrale (13), qui s'étend d'un seul tenant du tronçon de base (11) jusqu'au couvercle (12),
caractérisé en ce que
la sphère d'articulation (4) est formée sur le patin de glissement (3) et la cavité d'articulation (5) est formée dans le piston creux (2), la cavité d'articulation (5) et le rebord de cavité (7) étant disposés à l'extrémité du tronçon de base (11) et la tige centrale (13) étant formée par formage plastique sur le tronçon de base (11).

2. Structure de piston selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la paroi périphérique (15) est formée par formage plastique sur le tronçon de base (11).

3. Structure de piston selon la revendication 2,
caractérisée en ce que
la tige centrale (13) et / ou la paroi périphérique (15) sont formés par extrusion, en particulier par extrusion à froid, de préférence simultanément au tronçon de base (11).

4. Structure de piston selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le couvercle (12) est relié à la tige centrale (13).

5. Structure de piston selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le couvercle (12) est relié par soudage, en particulier par soudage à friction, à la paroi périphérique (15), et de préférence, aussi à la tige centrale (13).

6. Structure de piston selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le rebord de cavité (7) est serti à froid ou à chaud.

7. Structure de piston selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le piston creux (2) et/ou le patin (3) se compose d'acier.

8. Structure de piston selon la revendication 7,
caractérisée en ce que
la cavité d'articulation (5) est garnie d'une couche de matériau de glissement (25).

9. Structure de piston selon la revendication 8,
caractérisée en ce que
la couche de matériau de glissement (25) s'étend jusque dans la zone du rebord de cavité (7).

10. Structure de piston selon la revendication 9,
caractérisée en ce que
le rebord de cavité (7) est formé par la couche de matériau de glissement (25).

11. Structure de piston selon l'une des revendications 7 à 10,
caractérisée en ce que
la surface d'appui (21) du patin glissement (3) est formée au niveau du matériau de glissement.

12. Structure de piston selon la revendication 11,
caractérisée en ce que
la surface d'appui (21) est disposée au niveau d'une couche de matériau de glissement (26).

Zeichnung