DE10158111A1

DE10158111A1 - Hollow piston for use in agricultural and construction machinery has cap with central rod which has conical end which fits into corresponding recess in center of bore in piston body

Info

Publication number: DE10158111A1
Application number: DE2001158111
Authority: DE
Inventors: Robert J Stoppek
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2002-07-04
Also published as: JP2002267015A; JP3980336B2; CN1214888C; CN1358601A

Abstract

A hollow piston has a cap (34) with a central rod (52) which has a conical end (48). This fits into a corresponding recess (46) in the center of a bore (38) in the piston body (32). An Independent claim is included for the production of the piston in which the conical end is friction welded in the recess and the cap is welded to the end faces (44) of the body.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydrostatischen Bauelemente wie Übertra gungseinrichtungen, Pumpen und Motoren. Im Besonderen betrifft die Erfindung geschlossene Hohlkolben oder Kolben mit verringertem Ölvolumen, die in den zylindrischen Bohrungen der hydrostatischen Bauelemente gleitend hin- und her gehen.The invention relates to the field of hydrostatic components such as transmissions equipment, pumps and motors. In particular, the invention relates closed hollow pistons or pistons with reduced oil volume, which in the cylindrical bores of the hydrostatic components sliding back and forth go.

Geschlossene Hohlkolben der üblichen Art sind in hydrostatischen Baueinheiten der verschiedensten Geräte der Landwirtschaft, der Rasenpflege und der Kon struktion verwendet worden. Eine Bauart des üblichen geschlossenen Hohlkol bens oder Kolbens mit verringertem Ölvolumen hat einen verlängerten zylindri schen Hauptkörper und eine kegelstumpfartige zylindrische Kappe. Das eine Ende des Hauptkörpers ist geschlossen, und das andere Ende hat einen tiefen zielschei benförmigen oder ringförmigen Hohlraum, der darin durch einen relativ aufwän digen Vorgang des "Zielbohrens" geformt ist. Der Zielbohrvorgang hinterlässt einen zentral angeordneten Stab, der einstückig mit dem geschlossenen Ende des Hauptkörpers ist und zu dem offenen Ende hin hervorragt. Die Kappe ist kaltge formt und hat entgegengesetzte geschlossene und offene Enden. Das offene Ende schließt eine ringförmige Nut und einen kegelstumpfförmigen Stabteil ein, derart, dass die Kappe übereinstimmt und zusammenpasst mit dem Stab und der Außen wand des Hauptkörpers an seinem offenen Ende. Dieser herkömmliche Kolben wird zusammengesetzt, indem eine Scheibe zwischen dem Stab und der inneren Wand des Hauptkörpers nahe von dessen offenen Ende hinzugefügt wird. Die Scheibe wird eingeschlossen, um den Stab während des Schweißens zu zentrieren und zu stabilisieren. Dann werden die Kappe und der Hauptkörper durch Reib schweißen entlang einer einzigen transversalen Ebene zusammengeschweißt, wo sich ihre zugehörigen offenen Enden treffen. Das Ergebnis ist ein geschlossener Hohlkolben von geringem Gewicht, aber die Kosten und die Kompliziertheit des Zielbohrvorgangs machen ihn zu einem relativ teuren Kolben. Bedenkt man, dass hydrostatischen Baueinheiten typischerweise mehrere Kolben für jede Baueinheit erfordern, dann wirken sich die Kosten der Kolben zutiefst auf die Gesamtkosten der Baueinheiten und hydrostatischen Übertragungseinrichtungen aus, in die sie eingebaut werden.Closed hollow pistons of the usual type are in hydrostatic units the most diverse devices of agriculture, lawn care and con structure has been used. A type of the usual closed hollow piston Bens or pistons with a reduced oil volume have an extended cylinder main body and a frustoconical cylindrical cap. One end the main body is closed and the other end has a deep target ben-shaped or annular cavity, which is relatively expensive the process of "target drilling" is formed. The target drilling process leaves a centrally located rod that is integral with the closed end of the Is main body and protrudes toward the open end. The cap is cold shapes and has opposite closed and open ends. The open end includes an annular groove and a frustoconical rod part, such that the cap matches and matches the rod and the outside wall of the main body at its open end. This conventional piston is put together by a washer between the rod and the inner Wall of the main body is added near its open end. The Disc is included to center the bar during welding and stabilize. Then the cap and main body are rubbed weld together along a single transverse plane where their associated open ends meet. The result is a closed one Hollow piston of light weight, but the cost and complexity of it Target drilling make it a relatively expensive piston. Considering that hydrostatic assemblies typically have multiple pistons for each assembly then the cost of the pistons will have a profound effect on the total cost of the structural units and hydrostatic transmission devices into which they are to be built in.

Daher besteht eine Notwendigkeit für einen geschlossenen Hohlkolben und ein Verfahren zu seiner Herstellung, das den Zielbohrvorgang überflüssig macht und die Kosten verringert.There is therefore a need for a closed hollow piston and a Process for its production, which makes the target drilling process superfluous and the cost is reduced.

SUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen geschlossenen Hohlkolben für hydrostatische Baueinheiten und Verfahren zu seiner Herstellung. Der geschlos sene Hohlkolben gemäß dieser Erfindung schließt einen verlängerten Kolbenkör per und eine getrennt hergestellte Kolbenkappe ein, die einen verlängerten Stab und einen Kopf daran hat. Der Körper umfasst ein geschlossenes und ein offenes Ende mit einem Hohlraum, der eine Bodenwand nahe dem offenen Ende und eine Außenwand hat, die einen Rand an dem offenen Ende bildet. Der Stab der Kol benkappe wird durch Reibschweißen an die Bodenwand des Kolbenkörpers ge schweißt, und der Kopf der Kolbenkappe verschweißt mit dem Rand des Kolben körpers, so dass er die Eingangsöffnung bedeckt und den inneren Hohlraum ab dichtend umschließt. Die Bestandteile des Kolbens können beide durch die übli che und relativ unaufwändige Kaltverformungstechnik geformt werden. Der Stab der Kappe wird in den Hohlraum des Körpers eingesetzt, bis er an der Bodenwand angreift. Dann ist die Kappe nach einem Vorerwärmen durch Reibschweißen an den Körper geschweißt, und zwar im Bereich Stab/Bodenwand und Kopf/Rand- Zwischenflächen.The present invention relates to a closed hollow piston for hydrostatic units and process for its manufacture. The closed Sene hollow piston according to this invention includes an elongated piston body per and a separately manufactured piston cap, which has an elongated rod and has a head on it. The body includes a closed and an open one End with a cavity that has a bottom wall near the open end and one Has outer wall that forms an edge at the open end. The Kol Benkappe is ge by friction welding on the bottom wall of the piston body welds, and the head of the piston cap welds to the edge of the piston body so that it covers the entrance opening and the inner cavity sealingly encloses. The components of the piston can both by the usual che and relatively inexpensive cold forming technology are formed. The rod The cap is inserted into the cavity of the body until it hits the bottom wall attacks. Then the cap is on after preheating by friction welding the body welded, in the area of the rod / bottom wall and head / edge Between surfaces.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung wird anschließend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist das Folgende dargestelltThe invention is subsequently explained in more detail with reference to drawings. In The following is shown in the drawings

Fig. 1 ist ein Mittel-Längsschnitt durch einen herkömmlichen Kolben. Fig. 1 is a central longitudinal section through a conventional piston.

Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Darstellung im Längsschnitt des Kolbens gemäß Fig. 1. FIG. 2 is an exploded longitudinal sectional view of the piston of FIG. 1.

Fig. 3 ist ein Mittel-Längsschnitt eines Kolbens, der entsprechend dieser Erfin dung hergestellt ist. Fig. 3 is a central longitudinal section of a piston which is made according to this inven tion.

Fig. 4 ist eine Darstellung der auseinander gezogenen Anordnung im Längs schnitt des Kolbens gemäß Fig. 3. Fig. 4 is an illustration of the exploded arrangement in longitudinal section of the piston of FIG. 3rd

Fig. 5 ist eine Darstellung einer auseinandergezogenen Anordnung ähnlich Fig. 4, zeigt aber eine alternative Ausbildung des Stabendes und der Boden wand. Fig. 5 is an illustration of an exploded arrangement similar to Fig. 4, but shows an alternative embodiment of the rod end and the bottom wall.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED MODE (S)

Ein herkömmlich ausgebildeter, durch Reibschweißen verschweißter Kolben 10 ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Wie oben bereits kurz beschrieben, umfasst der Kolben 10 einen Kolbenkörper 12 aus Stahl, eine aus Stahl kaltgeformte Kolben kappe 14 und eine Scheibe 16 aus Metall. Der Kolbenkörper 12 hat ein geschlos senes und ein offenes Ende und einen ringförmigen inneren Hohlraum 18. Ein Stab 20 steht von dem geschlossenen Ende des Kolbenkörpers vor. Das freie Ende 22 des Stabes 20 liegt in derselben Ebene wie der Rand 24 des Kolbenkörpers 12. Die Kolbenkappe 14 ist zylindrisch wie der Kolbenkörper 12 und ist kaltgeformt. Jedoch kann wegen des verlängerten Stabes 20 der Kolbenkörper 12 nicht kaltge formt werden. Statt dessen ist ein aufwändiger Zielbohrvorgang erforderlich, um den Hohlraum 18 und den Stab 20 auszubilden. Die Kappe 14 ist durch Reib schweißen an den Kolbenkörper 12 in einer einzigen transversalen Ebene ange schweißt, die den Rand 24 und das Ende 22 des Stabes 20 einschließt.A conventionally designed piston 10 welded by friction welding is shown in FIGS. 1 and 2. As already briefly described above, the piston 10 comprises a piston body 12 made of steel, a steel cold-formed piston cap 14 and a disk 16 made of metal. The piston body 12 has a closed and an open end and an annular inner cavity 18th A rod 20 protrudes from the closed end of the piston body. The free end 22 of the rod 20 lies in the same plane as the edge 24 of the piston body 12 . The piston cap 14 is cylindrical like the piston body 12 and is cold formed. However, because of the elongated rod 20, the piston body 12 cannot be cold-formed. Instead, a complex target drilling process is required to form the cavity 18 and the rod 20 . The cap 14 is welded by friction welding to the piston body 12 in a single transverse plane, which includes the edge 24 and the end 22 of the rod 20 .

Bezug nehmend auf die Fig. 3 und 4 schließt der Kolben 30 gemäß der vorliegen den Erfindung einen Kolbenkörper 32 aus Stahl und eine Kolbenkappe 34 aus Stahl ein. Der Kolbenkörper 32 ist verlängert und hat jeweils entgegengesetzte offene und geschlossene Enden 32A und 32B. Der Kolbenkörper 32 ist zylind risch und hat einen zentral gelegenen, allgemein zylindrischen inneren Hohlraum 38 mit einem sich daran erstreckenden zylindrischen Ring. Das offene Ende 32A des Kolbenkörpers 32 hat darin eine Eingangsöffnung 39, und der innere Hohl raum 38 erstreckt sich einwärts von der Eingangsöffnung, so dass er eine Boden wand 40 nahe dem geschlossenen Ende und eine Außenwand 42 ausbildet, die einen Rand 44 oder einen Kontaktabschnitt an dem offenen Ende 32A des Kol benkörpers 32 benachbart zur Eingangsöffnung 39 ausbildet.Referring to FIGS. 3 and 4, the piston 30 includes according to the present invention to a piston body 32 made of steel and a piston cap 34 made of steel a. The piston body 32 is elongate and has respective opposite open and closed ends 32 A and 32 B. The piston body 32 is Cylind driven and has a centrally located, generally cylindrical internal cavity 38 having an extending cylindrical ring thereto. The open end 32 A of the piston body 32 has an input opening 39 therein, and the inner cavity 38 extends inward from the input opening so that it forms a bottom wall 40 near the closed end and an outer wall 42 which has an edge 44 or one Contact portion at the open end 32 A of the piston body 32 adjacent to the input opening 39 forms.

Die Bodenwand 40 hat darin ausgebildet eine Höhlung oder Kontaktoberfläche 46, die einen vertieften zentralen Bereich 48 und eine kegelige Senke 50 ein schließt, welche dort hineinführt. In der Ausführungsform, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist der vertiefte zentrale Bereich 48 konisch und definiert durch einen eingeschlossenen Winkel zwischen 90 und 165°, besonders bevorzugt um 120°, um die Ausbildung durch übliche Bohrer zu ermöglichen, die Bohrpunkte von 118° haben, sofern die Teile nicht vollständig einschließlich der Ausbildung der Bodenwand durch Kaltverformung hergestellt werden.The bottom wall 40 has formed therein a cavity or contact surface 46 which includes a recessed central area 48 and a tapered depression 50 which leads therein. In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the recessed central region 48 is conical and defined by an included angle between 90 and 165 °, particularly preferably around 120 °, to enable formation by conventional drills that Drill points of 118 ° if the parts are not completely manufactured including the formation of the bottom wall by cold working.

Vorzugsweise bildet die kegelige Senke 50 einen Winkel B von schätzungsweise 15° bezüglich der Ebene, die senkrecht zu der Mittellängsachse des Kolbenkör pers 32 verläuft. Preferably, the tapered depression 50 forms an angle B of approximately 15 ° with respect to the plane which is perpendicular to the central longitudinal axis of the piston body 32 .

Die Kappe 34 umfasst einen verlängerten zylindrischen Stab 52 mit einer Mittel längsachse, entgegengesetzten ersten und zweiten Enden und einem Kopf 54 an dem ersten Ende. Der Kopf 54 ragt auswärts von dem Stab 52 in eine Richtung senkrecht zu der Längsachse des Stabes vor. Der Kopf 54 ist von genügender Größe, um die Eingangsöffnung 39 des Kolbenkörpers 32 zu bedecken. Der Kopf 54 der Kappe 34 kann eine wahlweise ringförmige Vertiefung oder Rille 58 um fassen, die den Stab 52 umgibt, um weiter Gewicht von dem Kolben 30 zu entfer nen. Die Kappe 34 weist einen Rand oder eine Kontaktoberfläche 55 (Fig. 4) auf, die mit der Kontaktoberfläche 44 des Kolbenkörpers 32 korrespondiert.The cap 34 includes an elongated cylindrical rod 52 having a central longitudinal axis, opposite first and second ends and a head 54 at the first end. The head 54 projects outward from the rod 52 in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the rod. The head 54 is of sufficient size to cover the inlet opening 39 of the piston body 32 . The head 54 of the cap 34 may include an optional annular recess or groove 58 that surrounds the rod 52 to further remove weight from the piston 30 . The cap 34 has an edge or a contact surface 55 ( FIG. 4) which corresponds to the contact surface 44 of the piston body 32 .

In der Ausführungsform, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist das zweite Ende oder die Kontaktoberfläche 56 des Stabes 52 in seiner Form konisch, derart, um annähernd mit dem ähnlich geformten vertieften zentralen Bereich 48 der Höh lung 46 in der Bodenwand des Kolbenkörpers 32 zusammenzupassen und in die sen Bereich einzugreifen. Die kegelige Senke 50 der Höhlung 46 hilft, das zweite Ende des Stabes 56 in die Vertiefung 48 zu führen. Das konische zweite Ende 56 des Stabes hat einen eingeschlossenen Winkel von zwischen annähernd 90 und 165°, besonders bevorzugt etwa 120°.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the second end or contact surface 56 of the rod 52 is tapered in shape to approximate the similarly shaped recessed central portion 48 of the cavity 46 in the bottom wall the piston body 32 to match and intervene in this area. The tapered depression 50 of the cavity 46 helps to guide the second end of the rod 56 into the recess 48 . The conical second end 56 of the rod has an included angle of between approximately 90 and 165 °, particularly preferably approximately 120 °.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform ist darin der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ähnlich, dass die Kolbenkappe 34A zu dem Kolbenkörper 32 hinzugefügt wird, der darin eine zentrale Bohrung oder einen inneren Hohlraum 38A, eine Außenwand 42A mit einem Rand 44A und eine Bodenwand 40A hat. Jedoch hat das zweite Ende oder die Kontaktoberfläche 56A des Stabes 52A eine ebene O berfläche, die sich senkrecht zu der Längsachse des Stabes erstreckt. In gleicher Weise umfasst der vertiefte zentrale Bereich 48A der Höhlung 46A eine runde Fläche, die durch eine ebene, sich senkrecht zu der Längsachse des Kolbenkörpers 32A erstreckende Oberfläche gebildet ist. Die runde Fläche der Vertiefung 48A hat einen Durchmesser, der annähernd derselbe ist wie der Durchmesser des zweiten Endes 56A des Stabes 52A. Eine kegelige Senke 50A ist vorgesehen, um den Stab in die Vertiefung 48A zu führen. The embodiment shown in FIG. 5 is similar to the embodiment of FIGS. 3 and 4 in that the piston cap 34 A is added to the piston body 32 , which has a central bore or an inner cavity 38 A therein, an outer wall 42 A with an edge 44 A and a bottom wall 40 A. However, the second end or contact surface 56 A of the rod 52 A has a flat surface that extends perpendicular to the longitudinal axis of the rod. In the same way, the recessed central region 48 A of the cavity 46 A comprises a round surface which is formed by a flat surface which extends perpendicular to the longitudinal axis of the piston body 32 A. The round surface of the recess 48 A has a diameter which is approximately the same as the diameter of the second end 56 A of the rod 52 A. A conical depression 50 A is provided to guide the rod into the recess 48 A.

Um die Kolben 30 oder 30A gemäß dieser Erfindung herzustellen, ist der Prozess grundsätzlich derselbe. Der Kolbenkörper 32 und die Kolbenkappe 34, 34A sind beide vorzugsweise in einen zum Schweißen bereiten Zustand gebracht, in dem die Merkmale des Stabes und der Bodenwand bereits durch den Kaltverformungs prozess vollständig ausgebildet sind. Alternativ können die Teile auch maschinell von Kratzern befreit werden. Folglich ist in jedem Fall der relativ aufwändige Vorgang des Zielbohrens nicht erforderlich.To make the pistons 30 or 30 A according to this invention, the process is basically the same. The piston body 32 and the piston cap 34 , 34 A are both preferably brought into a state ready for welding, in which the features of the rod and the bottom wall are already fully formed by the cold forming process. Alternatively, the parts can be mechanically removed from scratches. As a result, the relatively complex operation of target drilling is not necessary in any case.

Der Stab 52, 52A dringt in den inneren Hohlraum 38, 38A, bis er die Bodenwand 40, 40A beaufschlagt. Dann werden die Teile 32 und 34 oder 34A relativ zuein ander gedreht, um sie durch Reibschweißen zu verbinden. Die Länge des Stabes 52, 52A ist leicht größer als die Tiefe des Hohlraums 38, 38A, um den üblichen Längenverlust zu ermöglichen, der mit dem Reibschweißen einhergeht. Auf diese Weise ist die Länge LS des Stabes größer als die Tiefe CD des Hohlraums um einen Betrag, der ausreicht, den Materialverlust an beiden Berührungsflächen, nämlich Stab/Bodenwand und Kopf/Rand zu berücksichtigen. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass LS nicht sehr viel größer ist als CD. Andernfalls würde die Schweißung am Rand beeinträchtigt werden, oder der Stab würde sich verziehen. Ein verzogener Stab kann Probleme verursachen, wenn man später versucht, die übliche kleine Längsbohrung durch den Kolben auf dem Weg durch den Stab zu bohren. Die durch Reibschweißen entstandenen Schweißverbindungen sind an zwei verschiedenen Zwischenflächen gebildet 55 und 44 sowie 56 und 48A, die sich in zumindest zwei unterschiedlichen Ebenen befinden. Es soll verstanden werden, dass das Kaltverformen der Kolbenkörper 32 und der Kappen 34 und 34A eine abschließende Gestalt dieser Komponenten ohne Nachbehandlung ges tattet, was mit einer wesentlichen Kostenersparnis einhergeht. Jedoch erfordert das Kaltverformen dieser Komponenten zwei Schweiß-Zwischenoberflächen (für die Kappe 55 gegenüber der Randoberfläche 44 des Kolbenkörpers - Fig. 4 und 5; und 56 und 56A gegenüber 48 und 48A - Fig. 4 und 5). Diese entsprechenden Oberflächen sind längs voneinander beabstandet und innerhalb und außerhalb lokalisiert. Die inneren Zwischenflächen (beispielsweise 56 und 48) sind beson ders schwierig mittels Reibschweißen zu schweißen, da deren relativ kleineren Bereiche weniger Hitze erzeugen, wenn sie rotiert werden.The rod 52 , 52 A penetrates into the inner cavity 38 , 38 A until it acts on the bottom wall 40 , 40 A. Then the parts 32 and 34 or 34 A are rotated relative to each other to connect them by friction welding. The length of the rod 52 , 52 A is slightly greater than the depth of the cavity 38 , 38 A in order to allow the usual loss of length associated with friction welding. In this way, the length LS of the rod is greater than the depth CD of the cavity by an amount sufficient to take into account the loss of material at both contact surfaces, namely rod / bottom wall and head / edge. However, care must be taken that LS is not much larger than CD. Otherwise the weld at the edge would be affected or the rod would warp. A warped rod can cause problems if you later try to drill the usual small longitudinal hole through the piston on the way through the rod. The welded joints created by friction welding are formed on two different intermediate surfaces 55 and 44 and 56 and 48 A, which are located in at least two different planes. It should be understood that the cold forming of the piston body 32 and the caps 34 and 34 A allows a final shape of these components without aftertreatment, which is associated with a significant cost saving. However, cold working these components requires two intermediate weld surfaces (for cap 55 opposite rim surface 44 of the piston body - FIGS . 4 and 5; and 56 and 56 A versus 48 and 48 A - FIGS. 4 and 5). These corresponding surfaces are longitudinally spaced apart and located inside and outside. The inner interfaces (e.g. 56 and 48 ) are particularly difficult to weld by friction welding because their relatively smaller areas generate less heat when they are rotated.

Folglich, um es der Kolbenstruktur gemäß dieser Erfindung zu gestatten, erfolg reich durch den Reibprozess verschweißt zu werden, was die Anwendung von Längskräften in entgegengesetzten Richtungen auf den Körper 32 und die Kappe 34 beinhaltet, und um die Rotation des einen gegenüber dem anderen fixierten Glieds zu erlauben, wurde herausgefunden, dass die Teile an den kritischen Berei chen vorerwärmt werden müssen, um eine Kontaktoberfläche zu erhalten. Eine akzeptable Schweißverbindung definiert sich als eine defektfreie Schweißverbin dung in der zu verbindenden, minimalen Querschnittsdicke (beispielsweise Stab dicke für die innere Schweißverbindung). Die Analyse einer akzeptablen Schweißverbindung ist ein metallurgischer Prozess und eliminiert Schweißver bindungen, die Hohlräume, Risse und andere herkömmliche Faktoren, wie bei spielsweise Unzulänglichkeiten in Härte und Haltbarkeit aufweisen.Thus, in order to allow the piston structure of this invention to be successfully welded by the rubbing process which involves the application of longitudinal forces in opposite directions to the body 32 and the cap 34 and by the rotation of one member fixed relative to the other To allow, it was found that the parts at the critical areas must be preheated to obtain a contact surface. An acceptable welded joint defines itself as a defect-free welded joint in the minimum cross-sectional thickness to be connected (e.g. rod thickness for the inner welded joint). The analysis of an acceptable weld joint is a metallurgical process and eliminates weld joints that have voids, cracks and other conventional factors, such as inadequacies in hardness and durability.

Des Weiteren wurde bekannt, dass die Bedingungen der Wärme, des Drucks und der Rotationsgeschwindigkeit mit bestimmten Parametern für den Erhalt einer effektiven Schweißverbindung der Vorrichtung gemäß der Erfindung und insbe sondere für die innere Schweißverbindung ausgeglichen werden müssen, um ak zeptabel zu sein. Experimente haben gezeigt, dass die folgenden Werte von Hoch (H), Medium (M) und Niedrig (L) der Temperatur, des Drucks und der Ge schwindigkeit gewählt werden müssen, um eine akzeptable Reibungs- Schweißverbindung zu erhalten: It was also known that the conditions of heat, pressure and the speed of rotation with certain parameters for obtaining a effective weld connection of the device according to the invention and esp especially for the internal welded connection must be compensated to ak to be acceptable. Experiments have shown that the following values are high (H), Medium (M) and Low (L) of temperature, pressure and Ge speed must be selected in order to achieve an acceptable friction To get a welded joint:

Tabelle 1 Table 1

Parameter der Geschwindigkeit, des Drucks und der Wärme für akzeptable Schweißverbindungen in hydrostatischen Kolben für innere Schweißverbindung Speed, pressure and heat parameters for acceptable welds in hydrostatic pistons for internal welds

Tabelle 2 Table 2

Kombinationen von Parametern aus (1) Geschwindigkeit, (2) Druck und (3) Wärme, die als akzeptabel befunden wurden, um akzeptable Schweißverbindungen in hydrostatischen Kolben für innere Schweißverbindungen herzustellen Combinations of parameters from (1) speed, (2) pressure, and (3) heat that have been found to be acceptable for making acceptable welds in hydrostatic pistons for internal welds

Im Hinblick auf die Zeichnungen und die obige Beschreibung versteht es sich, dass die jeweiligen geometrischen Eigenschaften der Kappe, des Stabendes und des Kolbenkörpers Parameter sind, die angepasst werden können, um die Voll ständigkeit der durch Reibschweißen entstandenen Schweißverbindungen zu op timieren.In view of the drawings and the above description, it is understood that the respective geometrical properties of the cap, the rod end and of the piston body are parameters that can be adjusted to the full consistency of the welded connections to op opti-.

Basierend auf dem vorangegangenen ist einzusehen, dass die vorliegende Erfin dung zumindest die gesetzten Ziele erfüllt.Based on the foregoing, it can be seen that the present invention at least meet the set goals.

Claims

1. Closed hollow piston, with the following parts:
an elongated piston body ( 32 , 32 A) comprising a closed and an open end, the open end having an entry opening therein and a cavity ( 38 , 38 A) extending inward from the entry opening to thereby define a bottom wall ( 40 , 40 A) adjacent to the closed end and to form an outer wall ( 42 , 42 A) which ends in an edge ( 44 , 44 A) at the open end adjacent to the entrance opening;
a piston cap ( 34 , 34 A) which is formed separately from the piston body ( 32 , 32 A) and an elongated rod ( 52 , 52 A) with a longitudinal central axis, opposite first and second ends ( 56 , 56 A) and one Includes head ( 54 , 54 A) at the first end, the head ( 54 , 54 A) extending outward from the rod ( 52 , 52 A) in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the rod ( 52 , 52 A);
wherein the rod ( 52 , 52 A) of the piston cap ( 34 , 34 A) is attached to the bottom wall ( 40 , 40 A) of the piston body ( 32 , 32 A); and
the head ( 54 , 54 A) of the piston cap ( 34 , 34 A) of sufficient size and being attached to the edge ( 44 , 44 A) of the piston body ( 32 , 32 A) so that it covers the inlet opening and the inner Seals cavity ( 38 , 38 A).

2. Hollow piston according to claim 1, characterized in that the second end ( 56 , 56 A) of the rod ( 52 , 52 A) engages in a recessed cavity ( 46 , 46 A) which in the bottom wall ( 40 , 40 A) the piston body ( 32 , 32 A) is formed.

3. Hollow piston according to claim 2, characterized in that the cavity ( 46 , 46 A) comprises a recessed central area ( 48 , 48 A) and the area of a cone depression ( 50 , 50 A) which leads into it.

4. Hollow piston according to claim 3, characterized in that the recessed central region ( 48 , 48 A) is conical.

5. Hollow piston according to claim 3, characterized in that the recessed central region ( 48 A) is a flat surface which extends perpendicular to the longitudinal axis of the piston body and includes a round surface for engaging the second rod end ( 56 A).

6. Hollow piston according to claim 5, characterized in that the second end ( 56 A) of the rod 52 A ends in a substantially flat end surface which extends perpendicular to the longitudinal axis of the rod ( 52 A).

7. Hollow piston according to claim 6, characterized in that the flat end surface of the second end ( 56 A) of the rod ( 52 A) is round and has a diameter which is approximately the same as that of the round surface at the recessed central region ( 48 A) the bottom wall of the piston body ( 32 A).

8. Hollow piston according to claim 4, characterized in that the end ( 56 ) of the rod ( 52 ) is conical and includes an included angle between approximately 90 to 165 °.

9. Hollow piston according to claim 8, characterized in that the conical end ( 56 ) of the rod ( 52 ) has an included angle of approximately 120 °.

10. Hollow piston according to claim 1, characterized in that the piston body ( 32 , 32 A) is formed by a cold forming process in a state ready for welding, whereby an attachment of the piston cap ( 34 , 34 A) to the piston body ( 32 , 32 A) takes place without requiring mechanical machining operations on the piston body ( 32 , 32 A).

11. A method of making a closed hollow piston comprising the following steps:
Providing an elongated piston body having a closed and an open end, the open end having an entry opening therein and a cavity extending inward from the entry opening, thereby forming a bottom wall adjacent the closed end and an outer wall which ends in a rim at the open end adjacent to the entrance opening;
Providing a piston cap that includes an elongated rod that includes a longitudinal central axis, opposite ends, and a head at one of the ends, the head projecting outwardly from the rod in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the rod;
Insert the rod of the piston cap in the inner cavity of the piston body until the rod engages in the bottom wall;
Friction welding the rod of the piston cap to the bottom wall of the piston body;
Welding the edge of the piston cap to the edge of the piston body;
wherein the piston body and the piston cap are sealingly connected to one another and in this way enclose the inner cavity.

12. The method according to claim 11, characterized in that the welding essen the edge of the piston body to the edge of the piston cap Friction welding takes place.

13. The method according to claim 12, characterized in that the friction welded connection of the rod to the piston body and the edge of the Piston cap with the rim of the piston body both successful at the same time gene, while the piston body and the piston cap relative to each other be rotated.

14. The method according to claim 11, characterized in that the piston body is created by a cold forming process.

15. The method according to claim 14, characterized in that the piston cap is created by a cold forming process.

16. A method for producing closed hollow pistons, comprising
Taking an elongated piston body having an inner cavity, a closed end and an open end, and an outer wall that extends around the cavity and ends in a first contact surface at the open end of the piston body,
Providing a second contact surface within the cavity that is longitudinally spaced from the first contact surface,
Taking a cap member having third and fourth contact surfaces that respectively mate with the first and second contact surfaces of the piston body,
and simultaneously welding the first surface with the third surface and the second surface with the fourth surface by friction, applying longitudinal pressure to the piston body and the cap member to keep their respective contact surfaces in tight elongated engagement, and then rotating either of the piston body or the cap member with respect to the other to generate sufficient heat between the engaged contact surfaces to cause them to fuse together.

17. The method of claim 16, wherein the engaged contact surfaces are preheated before friction welding is performed becomes.

18. The method of claim 16, wherein the parameters for the applied Longitudinal pressure between 96.53 to 110.31 bar; and the parameters for the Ro tion speed of the member to be rotated between 4700 and 4900 rpm. lie.

19. The method of claim 18, wherein the engaged contact surfaces are preheated before friction welding is performed becomes.

20. The method of claim 19, wherein the parameters of the supplied before heating between 8.1 and 9.5 kW.

21. The method of claim 20, wherein the low (L), medium (N) and high (H) values for speed are (L): 4700 rpm;
(M): 4800 rpm; and (H) 4900 rpm; and for the pressure (L): 96.53 bar; (M): 103.42 bar; and (H) 110.31 bar; and for the heat supplied
(L): 8.1 kW; (M): 8.8 kW; and (H): 9.5 kW; and wherein the parameter level of speed, pressure and heat is approximately in the combined ranges from one of HHH; HHL; LHL; LHH; MMM; LLL; LLH; HLH and HLL lies.

22. A method of making an internal weld by friction welding between a cap member and a piston body having internal weld interfaces, comprising:
Preheating the inner welding interfaces,
Applying an opposing longitudinal pressure to the cap element and the piston body in order to frictionally engage the cap element with the piston body at the intermediate surfaces,
and rotating the cap member or piston body to generate sufficient heat between the mating contact surfaces to cause them to fuse together.

23. The method of claim 22, wherein the parameters for the acted upon Longitudinal pressure between 96.53 to 110.31 bar; and the parameters for the Ro tion speed of the element to be rotated between 4700 to 4900 rpm. lie.

24. The method of claim 23, wherein the engaged contact surfaces are preheated before friction welding is performed becomes.

25. The method of claim 24, wherein the parameters of the heat supplied are between 8.1 and 9.5 kW.

26. The method of claim 25, wherein the low (L), medium (N) and high (H) values for speed are (L): 4700 rpm;
(M): 4800 rpm; and (H) 4900 rpm; and for the pressure (L): 96.53 bar;
(M): 103.42 bar; and (H) 110.31 bar; and for the heat supplied
(L): 8.1 kW; (M): 8.8 kW; and (H): 9.5 kW; and wherein the parameter level of speed, pressure and heat is approximately in the combined ranges from one of HHH; HHL; LHL; LHH; MMM; LLL; LLH; HLH and HLL lies.