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Title:
PISTON, AXIAL PISTON ENGINE AND METHOD FOR PRODUCING A PISTON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/173520
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piston (2) for an axial piston engine (1), wherein the piston (2) has a ball head portion (7a) having a ball surface (17), a shaft portion (7b) and a seal portion (7c). The shaft portion (7b) connects the ball head portion (7a) to the seal portion (7c), wherein, proceeding from the seal portion (7c), an opening (15) extends within the shaft portion (7b) in the longitudinal direction of the piston (2) to the ball head portion (7a). The ball head portion (7a) has a plurality of lubricant channels (18) which connect the opening (15) to the ball surface (17), wherein each lubricant channel (18), proceeding from the opening (15) in the direction of the ball surface (17), has a continuously changing channel diameter (18a). The invention furthermore relates to a method for producing such a piston (2) and to an axial piston engine (1).

More Like This:
JPS61178568AXIAL PISTON MACHINE
WO/1983/001649FLUID MOTORS
Inventors:
EGBERS JOHANN (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/100053
Publication Date:
September 03, 2020
Filing Date:
January 28, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F03C1/28; F04B1/124; F04B1/20; F04B27/08; F04B53/14; F04B53/18
Domestic Patent References:
WO2016201241A12016-12-15
Foreign References:
CN103867432B2016-08-24
DE19641865A11998-04-16
JP2015178808A2015-10-08
DE102011010278A12012-08-09
CH390649A1965-04-15
US5685267A1997-11-11
DE102004061863A12006-07-06
DE102017119967A12019-02-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Kolben (2) für eine Axialkolbenmaschine (1 ), wobei der Kolben (2) einen Kugel kopfabschnitt (7a) mit einer Kugeloberfläche (17), einen Schaftabschnitt (7b) und ei nen Dichtabschnitt (7c) aufweist, wobei der Schaftabschnitt (7b) den Kugelkopfab schnitt (7a) mit dem Dichtabschnitt (7c) verbindet, wobei sich ausgehend vom Dicht abschnitt (7c) eine Öffnung (15) innerhalb des Schaftabschnitts (7b) in Längsrichtung des Kolbens (2) zum Kugelkopfabschnitt (7a) erstreckt, wobei der Kugelkopfabschnitt (7a) eine Mehrzahl von Schmiermittelkanälen (18) aufweist, die die Öffnung (15) mit der Kugeloberfläche (17) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Schmiermittelkanal (18) ausgehend von der Öffnung (15) in Richtung der Kugelober fläche (17) einen sich kontinuierlich verändernden Kanaldurchmesser (18a) aufweist.

2. Kolben (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kanaldurchmesser (18a) eines jeden Schmiermittelkanals (18) sich ausgehend von der Öffnung (15) in Richtung des Kugelkopfabschnitts (7a) kontinuierlich verringert.

3. Kolben (2) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) sich durch den Kugelkopfabschnitt (7a) bis zur Kugeloberfläche (17) er streckt.

4. Kolben (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Dichtabschnitt (7c) eine Aussparung (10) vorhanden ist, wobei die Öffnung (15) in die Aussparung (10) mündet.

5. Kolben (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von mindestens fünf Schmiermittelkanälen (18) vorhanden ist.

6. Kolben (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schmiermittelkanal (18) eine Schmiermittelaustrittsöffnung (18b) im Bereich der Ku geloberfläche aufweist, wobei die Schmiermittelaustrittsöffnungen (18b) statistisch über die Kugeloberfläche (17) verteilt sind. 7. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Kugelkopfabschnitt (7a) durch ein addi tives Fertigungsverfahren hergestellt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das der Kolben (2) insge samt durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (2) nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaftabschnitt (7b), der Dichtabschnitt (7c) und die Durchgangs- Öffnung (15) mittels Fließpressens hergestellt wird und dass der Kugelkopfabschnitt mittels des additiven Fertigungsverfahrens an den Schaftabschnitt (7b) angeformt wird.

10. Axialkolbenmaschine (1 ) mit mindestens einem Kolben (2) nach einem der An- Sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) als ein Axialkolben ausgebildet ist.

Description:
Kolben. Axialkolbenmaschine und

Verfahren zur Herstellung eines Kolbens

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Axialkolbenmaschine, wobei der Kolben einen Kugelkopfabschnitt mit einer Kugeloberfläche, einen Schaftabschnitt und einen Dichtabschnitt aufweist, wobei der Schaftabschnitt den Kugelkopfabschnitt mit dem Dichtabschnitt verbindet, und wobei sich ausgehend vom Dichtabschnitt eine Öffnung innerhalb des Schaftabschnitts in Längsrichtung des Kolbens zum Kugelkopfabschnitt erstreckt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kolbens sowie eine Axialkolbenmaschine.

Es sind Axialkolbenmaschinen bekannt, welche als Pumpe und/oder als Motor arbei ten. Derartige Axialkolbenmaschinen weisen eine Mehrzahl von sogenannten Axial kolben auf. Beispielsweise werden die Axialkolben spanend gefertigt.

Die Druckschrift DE 10 2004 061 863 A1 offenbart einen Kolben für eine Kolbenma schine, insbesondere für eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauweise, um fassend einen konischen Abschnitt, einen Halsbereich und einen an dem Halsbereich angeformten Kugelkopf, eine in dem Kolben ausgebildete Ausnehmung und einen in der Ausnehmung ausgebildeten Zapfen. Ferner offenbart die Druckschrift ein Verfah ren zur Herstellung des Kolbens, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte Abste chen von Rundmaterial auf gewünschte Länge, Herstellen einer Innenkontur durch Kaltfließpressen, Vorbereiten der Außenkontur durch Vordrehen, Herstellen der Au ßenkontur durch Rundkneten und Nachbearbeiten umfasst.

Die DE 10 2017 119 967 beschreibt einen Kolben, der mittels Fließpressens gebildet ist, wobei eine Durchgangsöffnung durch zerspanende Bearbeitung eingebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben vorzuschlagen, welcher im Bereich des Kugelkopfabschnitts eine bessere Schmierung ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens be- reitzustellen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Axialkolbenmaschine mit min destens einem solchen Kolben vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch einen Kolben für eine Axialkolbenmaschine gelöst, wobei der Kolben einen Kugelkopfabschnitt mit einer Kugeloberfläche, einen Schaftabschnitt und einen Dichtabschnitt aufweist, wobei der Schaftabschnitt den Kugelkopfabschnitt mit dem Dichtabschnitt verbindet, wobei sich ausgehend vom Dichtabschnitt eine Öff nung innerhalb des Schaftabschnitts in Längsrichtung des Kolbens zum Kugelkopfab schnitt erstreckt, wobei der Kugelkopfabschnitt eine Mehrzahl von Schmiermittelkanä len aufweist, die die Öffnung mit der Kugeloberfläche verbinden und wobei erfin dungsgemäß ein jeder Schmiermittelkanal ausgehend von der Öffnung in Richtung der Kugeloberfläche einen sich kontinuierlich verändernden Kanaldurchmesser auf weist.

Während bisher lediglich eine zentrale Öffnung im Bereich der Kugeloberfläche, ge speist durch einen Schmiermittelstrom durch die Öffnung im Schaftabschnitt, für die Versorgung der Kugeloberfläche mit Schmiermittel vorhanden war, sind nun eine Mehrzahl an Schmiermittelkanälen vorgesehen, die eine Schmiermittelzuführung zu unterschiedlichen Oberflächenbereichen der Kugeloberfläche ermöglichen. So kann ein besonders gleichmäßig dicker Schmierfilm auf der Kugeloberfläche ausgebildet werden und die Schmierung verbessert werden. Die Gefahr, dass Bereiche der Ku geloberfläche mit Schmiermittel nicht versorgt oder unterversorgt werden, ist deutlich verringert. Dadurch, dass die Schmiermittelkanäle erfindungsgemäß einen, sich aus gehend von der Öffnung in Richtung der Kugeloberfläche kontinuierlich verändernden Kanaldurchmesser aufweisen, kann die Schmiermittelzuführung zur und ein Schmier mittelausfluß im Bereich der Kugeloberfläche vergleichmäßigt und die Schmierung verbessert werden.

Bevorzugt verringert sich der Kanaldurchmesser eines jeden Schmiermittelkanals ausgehend von der Öffnung kontinuierlich in Richtung der Kugeloberfläche. Ein Kanaldurchmesser kann sich aber ausgehend von der Öffnung in Richtung der Kugeloberfläche gesehen im Inneren des Kugelkopfabschnitts einmal oder mehrmals verengen und/oder erweitern.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Schmiermittelkanal ausgehend von der Öffnung geradlinig in Richtung Kugeloberfläche verläuft. Alternativ kann ein oder jeder Schmiermittelkanal ausgehend von der Öffnung in Richtung der Kugelober fläche gesehen einen gewundenen, abgewinkelten oder zumindest abweichend von einer Geraden ausgebildeten Verlauf aufweisen.

Im Kugelkopfabschnitt kann weiterhin ein jeder Schmiermittelkanal ein eigenes kleines Schmiermittelreservoir ausbilden, beispielsweise in örtlich begrenzten Bereichen, in denen sich der Schmiermittelkanal kurzfristig ballonförmig erweitert.

Die Öffnung ist bevorzugt koaxial und/oder konzentrisch zu einer Hauptachse des Kolbens angeordnet. Die Durchgangsöffnung kann beispielsweise zur hydraulischen Entlastung dienen. Vorzugsweise erstreckt sich in einer ersten Ausführungsform die Öffnung durch den Kugelkopfabschnitt bis zur Kugeloberfläche. Dabei kann ein Quer schnitt der Öffnung, zumindest im Bereich der Kugeloberfläche, geringer ausgebildet werden als bisher und somit die Tragfähigkeit des Kugelkopfabschnitts verbessert werden.

Die Schmiermittelaustrittsöffnungen der Schmiermittelkanäle weisen dabei im Bereich der Kugeloberfläche vorzugsweise den gleichen oder einen geringeren Querschnitt auf als die Öffnung.

Insbesondere hat es sich bewährt, wenn ein Durchmesser der Öffnung im Bereich des Schaftabschnitts in Richtung des Kugelkopfabschnitts abnimmt, insbesondere kontinu ierlich abnimmt. Dadurch wird der Druck auf die sich im Bereich des Kugelkopfab schnitts befindlichen Schmiermittelkanäle erhöht und die Verteilung des Schmiermit tels verbessert. Im Kugelkopfabschnitt ist optional ein Verteilerraum für Schmiermittel gebildet, in wel chen die Öffnung mündet und von dem die Schmiermittelkanäle abzweigen, um schließlich an der Kugeloberfläche zu münden. Der Verteilerraum bildet dabei einen Teil der Öffnung, wobei ein Durchmesser des Verteilerraums im Kugelkopfabschnitt vorzugsweise größer ist als ein Durchmesser der Öffnung im Schaftabschnitt.

Vorzugsweise sind Schmiermittelkanäle vorgesehen, deren Schmiermittelaustrittsöff nungen gleich groß ausgebildet sind. Je nach lokalem Bedarf an die Schmiermittel menge auf der Kugeloberfläche können aber auch unterschiedliche Querschnitte von Schmiermittelaustrittsöffnungen und/oder Schmiermittelkanälen ausgebildet sein.

Schmiermittelkanäle mit kreisrundem Querschnitt haben sich bewährt. Aber auch an dere Querschnittsformen, wie ovale, elliptische oder unregelmäßige Formen sind ver wendbar.

Bevorzugt ist in dem Dichtabschnitt eine Aussparung vorhanden, wobei die durch den Schaftabschnitt verlaufende Öffnung in die Aussparung mündet. Die Aussparung dient insbesondere zur Gewichtsreduzierung des Kolbens. Insbesondere ist die Aussparung als eine kegelförmige und/oder eine zylindrische und/oder eine konkave und/oder eine halbkugelartige Vertiefung ausgebildet. Die Aussparung ist vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zu einer Hauptachse des Kolbens angeordnet. Im Speziellen ist die Aussparung an einer axialen Stirnseite des Dichtabschnitts angebracht und er streckt sich vorzugsweise axial in Richtung des Schaftabschnitts.

Vorzugsweise weist die Aussparung einen größeren Durchmesser als die Öffnung auf. Der Vorteil der Aussparung besteht darin, dass eine geringere Masse in der späteren Anwendung bewegt werden muss. Dadurch kann insbesondere das Betriebsverhalten einer Axialkolbenmaschine, die mit dem erfindungsgemäßen Kolben ausgebildet ist, verbessert werden.

Vorzugsweise ist eine Anzahl von mindestens fünf Schmiermittelkanälen im Bereich der Kugeloberfläche vorhanden. Insbesondere sind 5 bis 200, vorzugsweise 10 bis 30 Schmiermittelkanäle vorgesehen. Insbesondere weist jeder Schmiermittelkanal eine Schmiermittelaustrittsöffnung im Bereich der Kugeloberfläche auf, wobei die Schmiermittelaustrittsöffnungen statistisch, das heißt unregelmäßig, über die Kugel oberfläche verteilt sind. Alternativ ist auch eine symmetrische Anordnung der Schmiermittelaustrittsöffnungen vorteilhaft. Eine ausreichende Anzahl von Schmier mittelkanälen sichert den Aufbau eines gleichmäßig dicken Schmierfilms auf der Ku geloberfläche und damit eine gute Schmierung in diesem Bereich. Insbesondere kön nen in höher belasteten Bereichen der Kugeloberfläche mehr Schmiermittelöffnungen angeordnet werden als in geringer belasteten Bereichen.

Eine einzelne Schmiermittelaustrittsöffnung weist im Bereich der Kugeloberfläche ins besondere eine Querschnittsfläche im Bereich von > 0 bis 5 mm 2 auf. Besonders be vorzugt ist eine Querschnittsfläche im Bereich von > 0,01 bis 0,8 mm 2 , insbesondere von > 0,01 bis 0,5 mm 2 .

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsge mäßen Kolbens gelöst, indem zumindest der Kugelkopfabschnitt durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass auch komplexe For men und Verläufe von Schmiermittelkanälen im Kugelkopfabschnitt in kurzer Zeit ge bildet werden können. Das Verfahren eignet sich derzeit noch insbesondere für eine Kleinserienfertigung von Kolben. Vorzugsweise wird der Kolben insgesamt durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt.

Alternativ wird der Schaftabschnitt, der Dichtabschnitt und die Durchgangsöffnung mit tels Fließpressens hergestellt und der Kugelkopfabschnitt mittels des additiven Ferti gungsverfahrens an den Schaftabschnitt angeformt. Es kann auch eine separate Her stellung des Kugelkopfabschnitts mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erfol gen und dieser dann nachträglich mit dem Schaftabschnitt fest verbunden werden. Dazu eignet sich beispielsweise ein Schweiß-, Löt- oder Klebeverfahren.

Durch das Fließpressen wird eine endkonturnahe Schaftoberfläche des Schaftab schnitts erzeugt. Insbesondere ist die endkonturnahe Schaftoberfläche durch eine Mantelfläche des Schaftabschnitts gebildet. Alternativ oder optional ergänzend ist die endkonturnahe Schaftoberfläche durch einen Übergangsbereich zwischen dem Schaftabschnitt und dem Dichtabschnitt und/oder zwischen dem Schaftabschnitt und dem Kugelkopfabschnitt gebildet. Vorzugsweise ist der Übergangsbereich als ein Ra dius und/oder ein Konus ausgebildet, mit welchem der Schaftabschnitt auf den Kugel kopfabschnitt und/oder den Dichtabschnitt übergeht.

Alternativ oder optional ergänzend wird beim Fließpressen eine endkonturnahe Stirn fläche des Dichtabschnitts erzeugt. Insbesondere ist die endkonturnahe Stirnfläche in Bezug auf die Hauptachse des Kolbens durch eine axiale Stirnfläche des Dichtab schnitts gebildet. Bevorzugt ist die Stirnfläche als eine Kreisringfläche ausgebildet.

Insbesondere ist durch das Fließpressen eine Oberflächengüte der endkonturnahen Schaftoberfläche oder Stirnfläche erzeugt, welche den Oberflächenanforderungen des fertigen Kolbens entspricht. Somit müssen die endkonturnahe Schaftoberfläche oder die Stirnfläche nicht nachbearbeitet werden, wodurch die Herstellungskosten des Kol bens deutlich reduziert sind. Ferner bilden die Oberflächenbeschaffenheit der endkon turnahen Flächen sowie der Faserverlauf im Inneren des Kolbens eindeutige Identifi zierungsmerkmale für einen teilweise durch Fließpressen hergestellten Kolben.

In einer weiteren Ausführungsform des Kolbens wird eine Kalottengeometrie an einer Umfangsfläche des Dichtabschnitts durch Zerspanen erzeugt. Die Kalottengeometrie verhindert insbesondere ein Verkeilen des Kolbens in einer Zylinderbohrung einer Axialkolbenmaschine. Vorzugsweise ist diese Kalottengeometrie als eine rotations symmetrische Mantelfläche eines Kugelsegmentes ausgebildet. Besonders bevorzugt wird die Kalottengeometrie durch Drehen gefertigt. Im Speziellen werden die Kalot tengeometrie, die Aussparung sowie die Öffnung im Schaftabschnitt in einem gemein samen Zerspanungsprozess erzeugt. Die Kugelgeometrie des Kugelkopfabschnitts ist vorzugsweise spanend nachbearbeitet.

Der Kolben ist vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff gebildet, insbesondere aus Stahl. Der Stahl ist vorzugsweise gehärtet. Insbesondere entsprechen die Schaftober fläche des Schaftabschnitts und/oder die Stirnfläche des Dichtabschnitts nach dem Härtungsprozess der Endkontur des Kolbens. Eine Axialkolbenmaschine mit mindestens einem erfindungsgemäßen Kolben hat sich bewährt, bei welcher der Kolben als ein Axialkolben ausgebildet ist. Insbesondere handelt es sich bei der Axialkolbenmaschine um eine Axialkolbenpumpe oder einen Axialkolbenmotor.

Die Axialkolbenpumpe setzt insbesondere mechanische Energie in hydraulische Energie um. Der Axialkolbenmotor setzt insbesondere hydraulische Energie in me chanische Energie um. Diese Axialkolbenmaschinen können ein Gehäuse umfassen, in dem sich ein Rotor und eine Scheibe jeweils um eine Rotationsachse dreht, wobei die beiden Rotationsachsen einen Winkel bilden, sodass der Rotor relativ zu der Scheibe gewinkelt ist. Der Rotor weist jeweils eine oder mehrere Zylinderbohrungen zur Aufnahme des Kolbens auf. Der Kolben ist einerseits, beispielsweise über einen Kugelkopf, gelenkig mit der Scheibe und andererseits in der Aufnahme des Kolbens geführt aufgenommen. Wenn sich der Rotor in Bezug auf das Gehäuse dreht, bewegt sich jeder Kolben axial in der Aufnahme. Vorzugsweise ist die Axialkolbenmaschine als eine Schrägachsenmaschine oder eine Schrägscheibenmaschine oder eine Tau melscheibenmaschine ausgebildet. Insbesondere weist die Axialkolbenmaschine mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als acht der Kolben auf. Bevorzugt weist die Axialkolbenmaschine eine ungerade Anzahl der Kolben auf.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zei gen:

Figur 1 in einer Schnittdarstellung eine Axialkolbenmaschine mit einem Axialkol ben als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 den Kolben aus Figur 1 im Längsschnitt;

Figur 3 einen weiteren Kolben im Längsschnitt; und

Figur 4 noch einen weiteren Kolben im Längsschnitt.

Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Axialkolbenmaschine 1 , welche bei spielsweise für eine Baumaschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Axialkol benmaschine 1 ist als eine Schrägachsenpumpe ausgebildet, welche bevorzugt me- chanische Energie in hydraulische Energie umwandelt. Die Axialkolbenmaschine 1 weist mehrere Kolben 2, einen Rotor 3 sowie eine Scheibe 4 auf. Die Axialkolbenma schine 1 weist beispielsweise neun der Kolben 2 auf, wobei die Kolben 2 als Axialkol ben ausgebildet sind. Die Kolben 2 sind über ein Kugelgelenk 5 mit der Scheibe 4 ge lenkig verbunden.

Der Rotor 3 rotiert in einem Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 um eine erste Rotati onsachse R1. Der Rotor 3 ist als ein Kolbengehäuse ausgebildet und weist hierzu mehrere Zylinderbohrungen 6 auf, wobei jeder Kolben 2 in einer der Zylinderbohrun gen 6 beweglich angeordnet und in axialer Richtung in Bezug auf die erste Rotations achse R1 geradgeführt ist. Die Zylinderbohrungen 6 sind gleichmäßig voneinander beabstandet um die Rotationsachse R1 angeordnet.

Die Scheibe 4 rotiert in einem Betrieb der Axialkolbenmaschine 1 um eine zweite Ro tationsachse R2, wobei sich die erste und die zweite Rotationsachse R1 , R2 schnei den, sodass der Rotor 3 relativ zu der Scheibe 4 gewinkelt angeordnet ist. Durch eine Drehung der Scheibe 4 werden die Kolben 2 in den Zylinderbohrungen 6 hin und her bewegt, sodass diese beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit fördern.

Figur 2 zeigt einen der Kolben 2 aus Figur 1 im Längsschnitt entlang einer Hauptach se H des Kolbens 2. Der Kolben 2 ist insgesamt durch ein additives Fertigungsverfah ren hergestellt und aus Stahl oder Kunststoff gebildet. Der Kolben 2 weist einen Ku gelkopfabschnitt 7a mit einer Kugeloberfläche 17, einen Schaftabschnitt 7b und einen Dichtabschnitt 7c auf. Der Schaftabschnitt 7b verbindet den Kugelkopfabschnitt 7a mit dem Dichtabschnitt 7c, wobei sich ausgehend vom Dichtabschnitt 7c eine Öffnung 15 innerhalb des Schaftabschnitts 7b in Längsrichtung des Kolbens 2 zum Kugelkopfab schnitt 7a erstreckt. Der Kugelkopfabschnitt 7a weist eine Mehrzahl von Schmiermit telkanälen 18 auf, die die Öffnung 15 mit der Kugeloberfläche 17 verbinden. Die Schmiermittelkanäle 18 münden jeweils in einer, hier kreisförmig ausgebildeten, Schmiermittelaustrittsöffnung 18b. Dabei zweigen die Schmiermittelkanäle 18, die ei nen geringeren Durchmesser als die Öffnung 15 aufweisen, von einem Verteilerraum 19 für Schmiermittel im Kugelkopfabschnitt 7a ab. Dabei sind die Schmiermittelkanäle 18 hier ausgehend vom Verteilerraum 19 geringfügig gebogen ausgebildet, das heißt sie folgen in ihrem Verlauf nicht einer Geraden.

Der Dichtabschnitt 7c ist in Bezug auf die Hauptachse H als ein umlaufender Kragen ausgebildet, welcher sich radial nach außen hin erstreckt. Der Dichtabschnitt 7c weist eine endkonturnahe Stirnfläche 13 auf. Der Dichtabschnitt 7c weist eine Aussparung 10 auf, welche ausschnittsweise in einer vergrößerten Detailansicht dargestellt ist. Die Aussparung 10 ist als eine Zylindersenkung mit einem nach innen gewölbten Boden bereich ausgebildet. Die Aussparung 10 ist koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H an einer axialen Stirnfläche 13 des Dichtabschnitts 7c angeordnet. Die Aussparung 10 dient zur Gewichtsreduzierung des Kolbens 2 und erstreckt sich hierzu über beispielsweise mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 70%, im Speziellen mehr als 80% der Stirnfläche 13 des Dichtabschnitts 7c. Die Stirnfläche 13 ist als eine Kreisringfläche ausgebildet und ist durch die Aussparung 10 in radialer Richtung be grenzt.

Der Dichtabschnitt 7c weist an einer Umfangsfläche eine Kalottengeometrie 16 auf, welche ebenfalls in der vergrößerten Detailansicht dargestellt ist. Die Kalottengeomet rie 16 dient beispielsweise dazu, ein Verkeilen des Kolbens 2 in der Kolbenaufnahme 6 (vergleiche Figur 1 ) zu verhindern. Hierzu wird die Umfangsfläche des Dichtab schnitts 7c spanend bearbeitet, sodass die Kalottengeometrie 16 erzeugt wird. Bei spielsweise können die Aussparung 10, die Öffnung 15 und die Kalottengeometrie 16 in einem gemeinsamen Zerspanungsprozess gebildet werden.

Der Schaftabschnitt 7b weist eine zylindrische Form auf, wobei der Schaftabschnitt 7b mit dem Kugelkopfabschnitt 7a in einem ersten Übergangsbereich 11 a über einen Radius verbunden ist. In einem zweiten Übergangsbereich 11 b ist der Schaftabschnitt 7b über eine in Richtung des Dichtabschnitts 7c verlaufende konusförmige Verbreite rung und über einen weiteren Radius mit dem Dichtabschnitt 7c verbunden. Der erste und der zweite Übergangsbereich 11 a, 11 b sowie die Mantelfläche des zylindrischen Schaftabschnitts 7b bilden eine endkonturnahe Schaftoberfläche 12 des Schaftab schnitts 7b. Zur Fertigstellung des Kolbens 2 wird dieser beispielsweise gehärtet, bevor oder nachdem der Kugelabschnitt 7a, insbesondere die Kugeloberfläche 17 und der Dicht abschnitt 7c, insbesondere die Kalottengeometrie 16, auf Endkontur bearbeitet wer den. Beispielsweise werden in einem Nachbearbeitungsprozess die Kugeloberfläche 17 und die Kalottengeometrie 16 in einem Hartdreh-, Schleif- und/oder Superfinish- Prozess bearbeitet. Dabei wird gegebenenfalls auch eine Dichtmittelaufnahme, wel che beispielsweise zur Aufnahme mindestens eines Kolbenrings ausgebildet ist, im Bereich der Kalottengeometrie 16 eingebracht.

Eine Maßveränderung des Kolbens 2 durch den Härteprozess wird bereits in der Aus legung des Kolbens 2 berücksichtigt. Der Herstellungsprozess wird entsprechend op timiert, so dass alle nicht nachzubearbeitenden Konturen und Maße, insbesondere die endkonturnahe Schaftoberfläche 12 und die endkonturnahe Stirnfläche 13, nach ei nem Härteprozess der Endkontur entsprechen.

Figur 3 zeigt einen weiteren Kolben 2 ' im Längsschnitt. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 2 kennzeichnen gleiche Elemente. Hier erstreckt sich die Öffnung 15 durch den Kugelkopfabschnitt 7a mit gleichem Durchmesser hindurch bis zur Kugeloberfläche 17. Der Kanalquerschnitt 18a der Schmiermittelkanäle 18, die von der Öffnung 15 im Bereich des Kugelkopfabschnitts 7a abzweigen, ist geringer als der Durchmesser der Öffnung 15 und verändert sich kontinuierlich in seinem Verlauf, wobei hier lediglich ei ne schematische Darstellung gewählt wurde, die dieses Detail nicht aufzeigt.

Figur 4 zeigt noch einen weiteren Kolben 2 " im Längsschnitt. Gleiche Bezugszeichen wie in Figur 2 oder 3 kennzeichnen gleiche Elemente. Hier erstreckt sich die Öffnung 15 bis zum Kugelkopfabschnitt 7a. Dort zweigen Schmiermittelkanäle 18 von dieser ab, deren Querschnitte beziehungsweise Kanaldurchmesser sich in Richtung der Ku geloberfläche 17 kontinuierlich verringern.

Figur 5 zeigt eine Ansicht des Kolbens 2 " aus Figur 4 in Richtung der Hauptachse H auf die Kugeloberfläche 17 gesehen. Es ist die Anordnung der Schmiermittelaustritts öffnungen 18b der Schmiermittelkanäle 18 über die Kugeloberfläche 17 erkennbar. Die Anordnung der Schmiermittelaustrittsöffnungen 18b im Bereich der Kugeloberflä che 17 kann gleichmäßig verteilt sein. Insbesondere kann aber auch eine Häufung von Schmiermittelaustrittsöffnungen 18b im Bereich besonders reib- oder verschleiß belasteter Bereiche der Kugeloberfläche 17 vorhanden sein.

Bezuqszeichenliste

1 Axialkolbenmaschine

2 Kolben

3 Rotor

4 Scheibe

5 Kugelgelenk

6 Zylinderbohrung

7a Kugelkopfabschnitt

7b Schaftabschnitt

7c Dichtabschnitt

10 Aussparung

11 a erster Übergangsbereich

11 b zweiter Übergangsbereich

12 endkonturnahe Schaftoberfläche

13 endkonturnahe Stirnfläche

15 Öffnung

16 Kalottengeometrie

17 Kugeloberfläche

18 Schmiermittelkanal

18a Kanaldurchmesser

18b Schm ierm ittelaustrittsöffnung

19 Verteilerraum

H Hauptachse

R1 erste Rotationsachse

R2 zweite Rotationsachse