(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連接棒本体（１０）と連接棒本体（１０）のピストン（８）とは反対側の終端の軸受孔（１２）を有する連接棒端部（１１）とから成る連接棒と一体的に形成され、中心のピストン長手方向軸（１９）とピストン外周（９）とを備え、円形のカップシール（１６）の形態の外周シールを有するピストン（８）を製造するための方法であって、カップシール（１６）は、往復ピストン式作業機械（１）、例えばピストン式コンプレッサのシリンダ（２，３１）内に配置するために、取付け状態の機能輪郭を備えるその形態が、ピストン（８）内に保持された並びに半径方向領域（１７）においてピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された脚と、軸方向領域（１８）において約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸（１９）に対してほぼ平行に整向された脚とから成る、方法において、
カップシール（１６）が、カップシール（１６）のピストン長手方向軸（１９）に対してほぼ半径方向に整向された脚を構成する半径方向領域（１７ａ，１７ｂ）を有する、平坦な又は湾曲した予備成形材（２１，２１ａ）としてピストン（８）に取り付けられ、その後、取付け状態の機能輪郭を得るために、ピストン外周（９）から半径方向に突出する外周領域（１８ａ，１８ｂ）が、カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）へ変形されること、
第１のステップで、予備成形材（２１，２１ａ）は、ピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域（１７ａ，１７ｂ）だけがキャビティ（２６）内へ突出するように、ピストン（８）を形成するためのキャビティ（２６）を有する金型（２５）内へ挿入され、第２のステップで、キャビティ（２６）内へ突出するこの半径方向領域（１７ａ，１７ｂ）が、ピストン材料をキャビティ（２６）に充填することによって鋳ぐるみされ、ピストン（８）の離型後、第３のステップで、予備成形材（２１，２１ａ）の半径方向にピストン外周（９）から突出する外周領域（１８，１８ａ）が、カップシール（１６）の約９０°折り曲げられたピストン長手方向軸（１９）に対してほぼ平行に整向された環状の軸方向領域（１８）を構成するために、カップシール（１６）の取付け状態の機能輪郭へ永久に変形されること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
カップシール（１６）の取付け状態の機能輪郭への予備成形材（２１，２１ａ）の外周領域の変形が、予備成形材（２１，２１ａ）の外周領域（１８ａ，１８ｂ）を包囲するサイジング工具（２７，３１）による冷間又は熱間変形として行なわれること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
サイジング工具（２７，３１）が、リング状に形成され、カップシール（１６）の取付け状態の機能輪郭を備える約９０°折り曲げられたカップシール（１６）の軸方向領域（１８）の外形にほぼ一致する内径を備え、カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）へ予備成形材（２１，２１ａ）の外周領域（１８ａ，１８ｂ）を変形するために、軸方向にピストン外周（９）を包囲するように、予備成形材（２１，２１ａ）の半径方向に突出する外周領域（１８ａ，１８ｂ）を超えてピストン（８）に対して相対的に移動されること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
往復ピストン式作業機械（１）のシリンダ（３１）が、サイジング工具として備えられ、カップシール（１６）の取付け状態の機能輪郭への予備成形材（２１，２１ａ）の半径方向に突出する外周領域（１８ａ，１８ｂ）の変形が、予備成形材（２１，２１ａ）を取り付けたピストン（８）をシリンダ（３１）内へ押し込むことによって行なわれること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
中心のピストン長手方向軸（１９）とピストン外周（９）とを備え、円形のカップシール（１６）の形態の外周シールを有するピストン（８）を製造するための方法であって、カップシール（１６）は、往復ピストン式作業機械（１）、例えばピストン式コンプレッサのシリンダ（２，３１）内に配置するために、取付け状態の機能輪郭を備えるその形態が、ピストン（８）内に保持された並びに半径方向領域（１７）においてピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された脚と、軸方向領域（１８）において約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸（１９）に対してほぼ平行に整向された脚とから成る、方法において、
取付け状態の機能輪郭を備えるカップシール（１６）は、第１のステップで、その約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）が、取付け状態の機能輪郭とは違う形態へ弾性変形され、ピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域（１７）だけがキャビティ（２６）内へ突出するように、ピストン（８）を形成するためのキャビティ（２６）を有する金型（２５）内へ導入され、第２のステップで、キャビティ（２６）内へ突出するこの半径方向領域（１７）が、ピストン材料をキャビティ（２６）に充填することによって鋳ぐるみされ、第３のステップで、ピストン（８）が離型され、これにより、カップシール（１６）の、金型（２５）内で弾性変形された、約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）が、解放され、カップシール（１６）の取付け状態に相当する機能輪郭へ弾性的に戻ること、を特徴とする方法。
【請求項６】
カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）が、金型（２５）内への導入時に、約９０°までほぼ半径方向へ、ピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された半径方向領域（１７）と実質的に並ぶように曲げ上げられ、金型（２５）によって包囲され、カップシール（１６）の約９０°曲げ上げられたこの軸方向領域（１８）が、金型（２５）からのピストン（８）の離型時に解放され、これにより、カップシール（１６）の約９０°曲げ上げられた軸方向領域（１８）が、９０°折り曲げられた、取付け状態の機能輪郭を備える位置へ弾性的にスプリングバックすること、を特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）が、金型（２５）内への導入時に、半径方向にピストン長手方向軸（１９）の方向に過剰に曲げられ、金型（２５）によって包囲され、この過剰に曲げられた軸方向領域（１８）が、金型（２５）からのピストン（８）の離型時に解放され、これにより、この軸方向領域は、約９０°折り曲げられた、取付け状態の機能輪郭を備える、ピストン外周（９）に向かって円錐形の間隙（３３）を構成する位置へ弾性的に戻ること、を特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法により製造された、カップシール（１６）の形態の外周シールを有するピストン。
【請求項９】
ピストン（８）が、揺動ピストンとして、連接棒本体（１０）と連接棒本体（１０）のピストン（８）とは反対側の終端の軸受孔（１２）を有する連接棒端部（１１）とから成る連接棒と一体的に製造されていること、を特徴とする請求項８に記載のピストン。
【請求項１０】
ピストン（８）が、連接棒本体（１０）と連接棒端部（１１）と共に、金型（２５）でのプラスチック射出成形によって単一材料で製造されていること、を特徴とする請求項９に記載のピストン。
【請求項１１】
３つの部分から成る金型（２５）が使用され、そのうちの２つの型半体（３７）が、ピストン（８）と連接棒本体（１０）と連接棒端部（１１）の中心を経て延在する横断平面内で分割され、第３の型部分（３６）が、ピストン長手方向軸（１９）に対して垂直に延在する分割平面（３８）内で型半体（３７）に隣接し、第３の型部分（３６）のための分割平面（３８）が、カップシール（１６）の半径方向に延在する又は半径方向に変形された軸方向領域（１８）の領域又は予備成形材（２１，２１ａ）の外周領域（１８ａ，１８ｂ）の領域に配置され、２つの型半体（３７）の開閉運動が、ピストン長手方向軸（１９）に対して垂直に行なわれ、第３の型部分（３６）の開閉運動が、ピストン長手方向軸（１９）の方向に行なわれ、カップシール（１６）の半径方向に延在する外周領域（１８）又は予備成形材（２１）の半径方向に変形された外周領域（１８ａ，１８ｂ）が、金型（２５）が閉鎖された時に、２つの型半体（３７）及び／又は第３の型部分（３６）の切欠き（３７ａ，３７ｂ）に収容されていること、を特徴とする請求項１，６又は７に記載の方法により製造された請求項１０に記載のピストン。
【請求項１２】
少なくとも２つの部分から成る金型（２５）が使用され、そのうちの２つの型半体（３７）が、ピストン（８）と連接棒本体（１０）の中心を経て延在する横断平面内で分割され、カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）が、金型（２５）が閉鎖された時に、２つの型半体（３７）の切欠き（３７ｂ）に収容され、これら切欠きは、これら切欠きが、カップシール（１６）の約９０°折り曲げられた軸方向領域（１８）をピストン長手方向軸（１９）の方向に過剰に曲げるように寸法設定され、２つの型半体（３７）の開放運動が、ピストン長手方向軸（１９）に対して垂直に行なわれること、を特徴とする請求項７に記載の方法により製造された請求１０に記載のピストン。
【請求項１３】
予備成形材（２１，２１ａ）の半径方向領域（１７ａ，１７ｂ）及び／又はカップシール（１６）のピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された半径方向領域（１７）が、ピストン（８）内での位置確保のために、ピストン（８）の製造時にピストン材料によって埋められる貫通穴（２３）及び／又は蟻溝状の切欠き（２４）を備えること、を特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１４】
予備成形材（２１，２１ａ）の半径方向領域（１７ａ，１７ｂ）及び／又はカップシール（１６）のピストン長手方向軸（１９）に対して半径方向に整向された半径方向領域（１７）が、ピストン（８）に対するシールのために、１つ又は複数の環状の溝（３５）及び／又は突出部（３４）を備えていること、を特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか１項に記載の少なくとも１つのピストン（８）を有する往復ピストン式作業機械（１）。
【請求項１６】
請求項８〜１４のいずれか１項に記載の少なくとも１つのピストン（８）を有する往復ピストン式作業機械（１）、即ちコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心のピストン長手方向軸とピストン外周とを備え、円形のカップシールの形態の外周シールを有するピストンを製造するための方法であって、カップシールは、往復ピストン式作業機械、例えばピストン式コンプレッサのシリンダ内に配置するために、取付け状態の機能輪郭を備えるその形態が、ピストン内に保持された並びに半径方向領域においてピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された脚と、軸方向領域において約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向された脚とから成る、方法、この方法により製造されたピストン及びこの方法により製造された少なくとも１つのピストンを有する往復ピストン式作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許第１９７  ２７  １８６号明細書は、揺動ピストン−シリンダ−装置を開示する。揺動ピストンは、連接棒と共に一体的に製造されている。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から成るカラーシールは、ピストン周縁と中心のネジによってピストンに固定された加圧プレートの間に、ピストン長手方向軸に対して半径方向に整向されたその脚を挟み込まれているが、約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向されたほぼ円形の脚は、シリンダに対するシールを行ない、このシリンダ内で、ピストンが往復運動する。カップシールは、取付け状態の機能輪郭を備える前記形態で組立てのために納入され、この形態でピストンに加圧プレートによって固定されるので、ピストンは、カップシールと共にシリンダに組み込むことができる。但しこのため、通常はシリンダに組み込む前にカップシールの再サイジングが必要である。このサイジングステップは、製造コストを高かめる。
【０００３】
欧州特許第１  ８０１  ４１６号明細書からは、シリンダと、このシリンダ内でカラーシールによってシールされて移動するピストンと、クランクシャフト上で作動する、その駆動軸がクランクシャフトの穿孔内に収容された駆動モータと、その一端にクランクシャフトのクランクシャフトジャーナルを収容するための連接棒端部が形成され、その他端に連接棒と一体的に形成されるピストンが形成された連接棒本体を有する連接棒とを有する往復ピストン機械、特にピストン式コンプレッサが公知である。カップシールとして形成されたシールは、半径方向にピストン長手方向軸の方向に延在するその脚によって、押圧リングによってピストンの環状の肩に固定されている。プレスリング及びピストンの外部輪郭は、球状であり、特に球部分として形成されている。
【０００４】
プレスリングは、閉じたリングのように形成された比較的硬いカラーシールを最初にピストンの肩まで軸方向にピストンに嵌め、次ぎに半径方向に整向されたフランジをピストンに固定するために必要である。プレスリングは、単独でプレス作用によってピストンとプレスリングの間に固定することができる。しかしながらまた、プレスリングとピストンがプラスチックから成る場合には、プレスリングを付加的又は専属的にピストンと接着する又は特に超音波溶接によりピストンと溶接することも可能である。特にプラスチックから成るピストンの場合は、実際にしばしばピストンとプレスリングの間のプレスの問題が生じ、これら問題は、例えば、金属のプレスリングとプラスチックから成るピストンのように材料が異なることから、又は、プラスチックから成るプレスリングとピストンの場合には、プラスチックの流動作用のためにプレス作用が不足することから生じることがある。プレスリングとピストンの間の接着結合は、生産経過の純度に高度の要求をし、さほどプロセスが確実でなく、高いコストを惹起する。これは、ピストンとプレスリングの溶接についても当て嵌まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第１９７  ２７  １８６号明細書
【特許文献２】欧州特許第１  ８０１  ４１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この背景から、本発明の根底にある課題は、取付け状態の機能輪郭をもたらし、ピストンにおけるカップシールの確実で安価な固定を保証するために、言及した従来技術によるよりも少ない作業ステップしか必要でない、カップシールの形態の外周シールを有するピストンを製造するための方法、この方法により製造されたピストン及びこの方法により製造された少なくとも１つのピストンを有する往復ピストン式作業機械を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、中心のピストン長手方向軸とピストン外周とを備え、円形のカップシールの形態の外周シールを有するピストンを製造するための方法であって、カップシールは、取付け状態の機能輪郭を備えるその形態が、ピストン内に保持された並びに半径方向領域においてピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された脚と、軸方向領域において約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向された脚とから成る、方法において、カップシールが、カップシールのピストン長手方向軸に対してほぼ半径方向に整向された脚を構成する半径方向領域を有する、平坦な又は湾曲した予備成形材としてピストンに取り付けられ、その後、取付け状態の機能輪郭を得るために、ピストン外周から半径方向に突出する外周領域が、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域へ変形されること、によって解決される。
【０００８】
本発明は、カップシールを製造するための平坦な又は湾曲した予備成形材が、シールメーカーによって、取付け状態の機能輪郭を備えるカップシールよりも安価に製造することができ、シリンダ内での取付け状態の機能輪郭を得るための約９０°折り曲げられた軸方向領域へのカップシールの変形を、ピストンにおいて直接行なうことができ、この変形工程が、同時に、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域のサイジングを行ない、このために付加的な作業ステップが必要ないとの考察に基づく。
【０００９】
シリンダ内での取付け状態の機能輪郭とは、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域が、カップシールを有するピストンを取り付けるシリンダの内径よりも若干大きい直径を備え、しかも、カップシールのプレスによって、同時にピストンのできるだけ摩擦の少ない可動性で、要求されるシール作用が得られる程度の過剰さ分だけ大きい場合にカップシールが備えるカップシールの輪郭であると理解する。
【００１０】
平坦な又は若干湾曲した予備成形材のピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域は、第１のステップで、プレスリングによってピストンに永久に挟み込むことができ、その後、第２のステップで、カップシールの約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向された環状の軸方向領域を構成するために、予備成形材の半径方向にピストンの外周から突出する外周領域が、取付け状態の機能輪郭へ永久に変形される。
【００１１】
更に、冒頭で述べた課題は、第１のステップで、予備成形材は、ピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域だけがキャビティ内へ突出するように、ピストンを形成するためのキャビティを有する金型内へ挿入され、第２のステップで、キャビティ内へ突出するこの半径方向領域が、ピストン材料をキャビティに充填することによって鋳ぐるみされ、ピストンの離型後、第３のステップで、予備成形材の半径方向にピストン外周から突出する外周領域が、カップシールの約９０°折り曲げられたピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向された環状の軸方向領域を構成するために、取付け状態の機能輪郭へ永久に変形されることを特徴とする、請求項１の上位概念の特徴によるカップシールの形態の外周シールを有するピストンを製造するための別の方法によって解決される。
【００１２】
前記両方法は、特に、カップシールの取付け状態の機能輪郭への予備成形材の半径方向にピストンの外周から突出する外周領域の変形が、予備成形材の外周領域を包囲するサイジング工具による冷間又は熱間変形として行なわれるように実施することができ、サイジング工具は、特に、リング状に形成され、カップシールの取付け状態の機能輪郭を備える約９０°折り曲げられたカップシールの軸方向領域の外形にほぼ一致する内径を備え、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域へ予備成形材の半径方向に突出する外周領域を変形するために、軸方向にピストン外周を包囲するように、予備成形材の半径方向に突出する外周領域を超えてピストンに対して相対的に移動される。
【００１３】
別個のサイジング工具の代わりに、往復ピストン式作業機械のシリンダを、サイジング工具として備えることができ、これにより、カップシールの取付け状態の機能輪郭への予備成形材の半径方向に突出する外周領域の変形が、予備成形材を取り付けたピストンをシリンダ内へ押し込むことによって行なわれる。
【００１４】
別個のリング状のサイジング工具の使用は、取付け状態の機能輪郭への予備成形材の外周領域の変形を熱間変形として所定の温度、例えば２００℃で実施する時に、サイジング工具を簡単に加熱することができるとの利点を有する。往復ピストン式作業機械のシリンダの加熱は、確かに可能であるが、実施するのに困難である。それは、往復ピストン式作業機械がシリンダの領域に吸入及び排出機構を備え、これら機構がシリンダへの加熱装置の配置を妨げるからである。更に、この場合、吸入及び排出機構と共に取外し可能なシリンダヘッドが必要である。それは、カップシールの取付け状態の機能輪郭への予備成形材の半径方向にピストンの外周から突出する外周領域の変形を実施することができるように、ピストンを、取付け状態の機能輪郭を備えるカップシールと共にシリンダヘッド側からシリンダ内へ導入する必要があるからである。この場合、別個のサイジング工具が必要なく、取付け状態の機能輪郭への変形が往復ピストン式作業機械の組立て時に行なわれることが有利である。
【００１５】
冒頭で述べた課題は、更に、取付け状態の機能輪郭を備えるカップシールは、第１のステップで、その約９０°折り曲げられた軸方向領域が、カップシールの取付け状態の機能輪郭とは違う形態へ弾性変形され、カップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域だけがキャビティ内へ突出するように、ピストンを形成するためのキャビティを有する金型内へ導入され、第２のステップで、カップシールのキャビティ内へ突出するこの半径方向領域が、ピストン材料をキャビティに充填することによって鋳ぐるみされ、第３のステップで、ピストンが離型され、これにより、カップシールの、金型内で弾性変形された、約９０°折り曲げられた外周領域が、解放され、カップシールの取付け状態に相当する機能輪郭へ弾性的に戻ることを特徴とする、請求項１の上位概念の特徴によるカップシールの形態の外周シールを有するピストンを製造するための別の方法によって解決される。
【００１６】
この方法の場合、予備成形材が金型内へ導入されるのではなく、取付けの用意ができたカップシールが導入され、このカップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された環状の半径方向領域がピストン材料によって鋳ぐるみされる。この方法の場合、カップシールの９０°折り曲げられた軸方向領域が金型内への挿入時に弾性変形され、ピストンを完成させ、金型から離型させた後、その初期位置へスプリングバックすることが重要である。
【００１７】
この方法の一実施形態によれば、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域は、金型内への導入時に、約９０°までほぼ半径方向へ、カップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された半径方向領域と実質的に並ぶように弾性的に曲げ上げ、金型によって包囲することができるので、カップシールの約９０°曲げ上げられたこの外周領域は、金型からのピストンの離型時に解放され、カップシールの約９０°曲げ上げられた軸方向領域が、９０°折り曲げられた、取付け状態の機能輪郭を備える位置へ弾性的にスプリングバックする。
【００１８】
約９０°のこの曲げ上げを特に容易に実施できるように、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域は、外周に分配された基準破断箇所を備え、これら破断箇所は、曲げ上げ時に裂け、離型時に、約９０°折り曲げられた位置へスプリングバックする時に再び閉じる。
【００１９】
このような基準破断箇所を回避すべき場合は、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域を、金型内への導入時に、半径方向にピストン長手方向軸の方向に過剰に曲げ、金型によって包囲させることも可能であり、これにより、約９０°折り曲げられた、金型内で過剰に曲げられたこの軸方向領域は、金型からのピストンの離型時に解放され、約９０°折り曲げられた、取付け状態の機能輪郭を備える、ピストン外周に向かって円錐形の間隙を構成する位置へ弾性的に戻る。
【００２０】
この方法のバリエーションの場合、カップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された半径方向領域が、ピストン材料によって鋳ぐるみされ、この場合、ピストンが、連接棒本体と一体的に単一材料で形成されることが重要である。
【００２１】
冒頭で述べた課題は、更に、前で限定した方法により製造された、カップシールの形態の外周シールを有するピストンによって解決される。
【００２２】
ピストンの好ましい実施形態は、ピストンが、揺動ピストンとして、連接棒本体と連接棒本体のピストンとは反対側の終端の軸受孔を有する連接棒端部とから成る連接棒と一体的に製造されていることにある。連接棒が一体的に形成されたこのような揺動ピストンは、軽金属鋳物部材又はプラスチック射出成形部材として製造することができる。特にピストンが軽金属鋳物部材として製造されている場合は、その次にサイジング工具によってカップシールの取付け状態の機能輪郭を形成するために、予備成形材をプレスリングによってピストンに固定することが可能である。
【００２３】
ピストンが、連接棒と共に、金型でのプラスチック射出成形によって単一材料で製造される限り、予備成形材と取付け状態の機能輪郭を備えるカップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された半径方向領域は、射出成形型内でピストン材料によって鋳ぐるみすること及び囲うことができるので、引き続き予備成形材を使用する場合、約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に整向されかつピストン外周を取り巻く脚を生じさせる軸方向領域への変形及びサイジングを行なうことができる、又は、カップシールの約９０°折り曲げられた、ピストン長手方向軸に対してほぼ平行に延在する軸方向領域が、離型後に取付け状態の機能輪郭へスプリングバックする。
【００２４】
プラスチック射出成形部材としてピストンを製造するために、３つの部分から成る金型を使用することができ、そのうちの２つの型半体が、ピストンと連接棒本体と連接棒端部の中心を経て延在する横断平面内で分割され、第３の型部分が、ピストン長手方向軸に対して垂直に延在する分割平面内で型半体に隣接し、第３の型部分のための分割平面が、カップシール又は予備成形材の半径方向に延在する又は半径方向に変形された外周領域の領域に配置され、２つの型半体の開閉運動が、ピストン長手方向軸に対して垂直に行なわれ、第３の型部分の開閉運動が、ピストン長手方向軸の方向に行なわれ、カップシールの半径方向に延在する外周領域又は予備成形材の半径方向に変形された外周領域が、金型が閉鎖された時に、２つの型半体及び／又は第３の型部分の切欠きに収容されている。２つの型半体が、ピストン長手方向軸に対して横にだけ移動し、第３の型部分が、ピストン長手方向軸の方向に移動し、従って斜行が必要ないので、金型を安価に製造することができ、金型部分の突合せ及び引離しのためのサイクル時間を必要としない。
【００２５】
ピストンは、２つの型半体が、ピストンと連接棒本体の中心を経て延在する横断平面内で分割され、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域が、金型が閉鎖された時に、２つの型半体の切欠きに収容され、これら切欠きは、これら切欠きが、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域をピストン長手方向軸の方向に過剰に曲げるように寸法設定され、２つの型半体の開放運動が、ピストン長手方向軸に対して垂直に行なわれ、この場合、カップシールの約９０°折り曲げられた軸方向領域が、カップシールの取付け状態の機能輪郭の方向にスプリングバックする場合に、２つの部分から成る金型によって製造することもできる。
【００２６】
ピストン内での位置確保のために、予備成形材の半径方向領域及び／又はカップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された半径方向領域は、ピストンの製造時にピストン材料によって埋められる貫通穴及び／又は蟻溝状の切欠きを備えることができる。
【００２７】
ピストンに対するカップシールのシールのために、予備成形材の半径方向領域及び／又はカップシールのピストン長手方向軸に対して半径方向に整向された半径方向領域は、１つ又は複数の環状の溝及び／又は突出部を備えることができ、これらは、プレスリングの取付け時に圧縮されるか、ピストン材料による鋳ぐるみ時にピストン材料内に侵入するもしくはピストン材料によって埋められる。
【００２８】
往復ピストン式作業機械、例えばコンプレッサは、前で限定した特徴の１つにより製造された少なくとも１つのピストンを内部に配置した場合、安価に製造することができる。
【００２９】
本発明を、以下で、添付図に図示した複数の実施例に基づいて更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気駆動装置を有する往復ピストン式作業機械の部分断面図
【図２】図１による往復ピストン式作業機械内へ取り付ける前のプラスチックから射出成形されたピストン−連接棒−ユニット
【図３】鋳込まれた予備成形材を有するピストン−連接棒−ユニットの射出成形をするための金型の詳細断面図
【図４】鋳込まれたカップシールを有するピストン−連接棒−ユニットのプラスチック射出成形をするための金型の詳細断面図
【図５】予備成形材の平面図
【図６】予備成形材の図５の線Ａ−Ａに沿った断面図
【図７】加熱されたサイジング工具内へ導入する前の鋳込まれた予備成形材を有するピストン−連接棒−ユニットの部分断面図
【図８】サイジング工具内へ導入し、予備成形材を変形した後の図７によるピストン−連接棒−ユニットの部分断面図
【図９】往復ピストン式作業機械のシリンダ内へ導入し、カップシールへ予備成形材を変形した後のピストン−連接棒−ユニットの図８と同様の部分断面図
【図１０】プレスリングによって保持された予備成形材から成るカップシールを有するピストン−連接棒−ユニットの一実施形態
【図１１】浅く湾曲させた予備成形材から開始した、プレスリングによってピストンに固定されたカップシールを有するピストン−連接棒−ユニットの部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
往復ピストン式作業機械１は、少なくとも１つのシリンダ２を備え、このシリンダは、シリンダヘッドと一体的に製造され、このシリンダヘッド内には、コンプレッサの排出側７だけが部分的に図示されている。吸入側は、図示されていない。排出側７と図示してない吸入側は、コンプレッサの一般に知られた普通の部品であり、これらは発明の一部ではないので、詳細には説明しない。
【００３２】
シリンダ２は、クランクケース２ａと結合され、このクランクケース内に、クランクシャフト３が支承されている。クランクシャフト３は、クランクピン５を備えており、電気駆動モータ６と連結されている。シリンダ２内で、揺動ピストンとして形成されたピストン８が、カップシール１６の形態の外周シールによってシールされてシリンダ孔３２内に案内されている。ピストン８は、連接棒本体１０と連接棒端部１１から成る連接棒と一体的にプラスチックから射出成形されて製造されている。連接棒端部１１は、転がり軸受１３の形態の連接棒軸受を収容するための軸受孔１２を備える。転がり軸受１３は、その内輪の孔１４でもって、クランクピン５にネジ１５により固定されている。
【００３３】
ピストン８が連接棒本体１０と一体的に製造されているので、ピストンは、クランクシャフト３の回転時に、クランクピン５により行なわれるシリンダ２内でのその昇降運動中に揺動運動を実施し、この理由から球部分の形態のピストン外周９を備える。連接棒本体１０と一体的に製造されたこのような揺動ピストン８は、従来技術であり、たとえば独国特許第１９７  ２７  １８６号明細書並びに欧州特許第１  ８０１  ４１６号明細書に記載されている。
【００３４】
図２に図示した実施例は、ピストン８に鋳込まれたカップシール１６を有するプラスチック射出成形部材として製造された連接棒本体１０及び連接棒端部１１と一体的に製造されたピストン８を示す。連接棒軸受１３の外輪は、カップシール１６と同様にプラスチックによって鋳ぐるみすることができる。
【００３５】
カップシール１６は、半径方向にピストン長手方向軸１９の方向に整向された、ピストン８に鋳込まれた半径方向領域１７と、ピストン外周９外に突出する、約９０°折り曲げられた軸方向領域１８を備え、この軸方向領域は、シリンダ２のシリンダ孔３２内で、図１に図示したようにシリンダ２内でのピストン８のシールを行なう。ピストン８を連接棒本体１０及び連接棒端部１１と共に金型２５内で製造する可能性が、図３に図示されている。
【００３６】
図３に領域的にしか図示してない金型２５は、２つの型半体３７から成り、その図示してない分割平面は、ピストン長手方向軸１９を経て延在する。両型半体のうち、一方の型半体３７だけが図示され、これに対して対称に、図示してない第２の型半体が配置されている。これら両型半体３７は、金型２５の開閉のために、ピストン長手方向軸１９に対して垂直に互いに接近運動及び互いに離間運動される。第３の型部分３６は、ピストン長手方向軸１９の方向に型半体３７の方へ接近運動すること及び型半体３７から離間運動することができる。これに応じて、ピストン長手方向軸１９に対して垂直に延在する分割平面３８が生じる。両型半体３７と第３の型部分３６は、図示した閉じた位置でキャビティ２６を構成し、このキャビティ内に、ピストン８、連接棒本体１０及び連接棒端部１１を形成するためのプラスチックが射出される。
【００３７】
図３によれば、型半体３７は、予備成形材２１の平坦もしくは平らな外周領域１８ａを収容するために設定された切欠き３７ａを備える。この切欠き３７ａは、第３の型部分３６に配置することもできる、又は、この切欠き３７ａは、型半体３７と第３の型部分３６の両方にわたることもできる。予備成形材２１の半径方向にピストン長手方向軸１９の方向にキャビティ２６内へ突出する半径方向領域１７，１７ａは、ピストン材料を金型２５に充填する時にこのピストン材料によって包囲され、このようにしてピストン８と噛合い係合式に結合されている。
【００３８】
図４から、金型２５が同様に、その分割平面がピストン長手方向軸１９を経て延在する２つの型半体３７と、型半体３７に対するその分割平面３８がピストン長手方向軸１９に対して垂直に延在する第３の型部分３６とから成る一実施形態がわかる。この実施形態の場合、取付け状態の機能輪郭を備えるカップシール１６が、約９０°折り曲げられたその軸方向領域１８でもって、型半体３７の切欠き３７ｂ内に挿入されるが、この切欠３７ｂきは、カップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域１８が、ピストン長手方向軸１９の方向に半径方向に過剰に曲げられ、型半体３７の閉鎖時に型半体によって包囲されるように形成及び寸法設定されている。カップシール１６のキャビティ２６内へ突出する半径方向領域１７は、キャビティ２６に射出されたプラスチック材料によって鋳ぐるみされ、このプラスチック材料によって噛合い係合式に保持される。型半体３７の開放時、９０°折り曲げられた、金型２５内で過剰に曲げられた軸方向領域１８が解放され、図２に図示した位置へ弾性的に戻るので、ピストン外周９と、カップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域１８の内側との間に円錐形の間隙３３ができるが、この円錐形の間隙は、シリンダ２のシリンダ孔３２に対する全てのストローク位置でピストン８をシールして案内するために必要である。
【００３９】
図３には平坦な予備成形材２１が図示されているが、金型２５内で図３に図示したように両型半体３７と第３の型部分３６の閉鎖時に平らに押される図５及び６に図示した予備成形材２１ａを使用することも必要となることがある。この目的のため、予備成形材２１ａは、均等に周囲に分配された、その内側から始まる溝２２の形態の基準破断箇所を備えることができ、これら基準破断箇所は、図５及び６に図示した状態で薄い材料領域２２ａによってのみ結合されている。金型２５内で平らに押される際に、この材料領域２２ａが裂ける。
【００４０】
ピストン８でのカップシール１６の位置確保を達成するため、図５及び６に図示したように、予備成形材２１又はカップシール１６は、その半径方向領域１７に、ピストン材料を金型２５に充填する時に埋められる貫通穴２３及び／又は蟻溝状の空所２４を備える。
【００４１】
鋳つけられた連接棒本体１０及び連接棒端部１１並びに鋳込まれた予備成形材２１を有するピストン８の形成後、予備成形材２１の半径方向外側へ突出する外周領域１８ａの、カップシール１６の軸方向領域１８の約９０°折り曲げられた取付け状態の機能輪郭を備える形態への変形が必要である。図７及び８によれば、これは、熱源３０によって加熱可能なサイジング工具２７によって行なうことができる。このサイジング工具２７は、円錐形の入側斜面２８とシリンダ状の内表面２９を備え、この内表面の直径は、実質的に、カップシール１６の９０°折り曲げられた軸方向領域１８の直径に一致する。その半径方向に突出する外周領域１８ａを有するピストン８が入側斜面２８を介してサイジング工具２７内の図８に図示した位置へ移動されると、予備成形材２１の半径方向に突出する外周領域１８ａが倒れて、カップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域となり、この位置で、熱源３０からサイジング工具２７への熱作用によって永久に変形されるので、この軸方向領域は、図１に図示した往復ピストン式作業機械１のために取付けの用意ができている。
【００４２】
往復ピストン式作業機械１が図１に図示したようにシリンダヘッドを一体的に形成したシリンダ２を備えるのではなく、図示してないやり方でシリンダ２とは別に取付け可能なシリンダヘッドを備えることができる場合、一体的に製造された連接棒本体１０及び連接棒端部１１並びに鋳込まれた予備成形材２１を有するピストン８を図７及び８に関して説明したやり方でシリンダ３１のシリンダ孔３２内へ導入することによって、サイジング工具２７に応じた入側斜面２８を有するシリンダ３１をサイジング工具として使用することができる（図９）。
【００４３】
カップシール１６の材料が、ゴム弾性を有する材料である場合、図示してない熱源によるシリンダ３１の加熱は必要ない。カップシール１６の材料が、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である場合、シリンダ３１は、カップシール１６の軸方向領域１８の塑性変形を行なうために、サイジング工具２７と同様に熱源３０によって加熱しなければならない。
【００４４】
連接棒本体１０及び連接棒端部１１と単一材料で製造されたピストン８が、図１〜４及び７〜９により鋳込まれたカップシール１６を備え、このカップシールが、ゴム弾性を有する材料又はＰＴＦＥから成り、これにより、ピストン材料も、カップシール１６の材料に損傷を与えない温度で射出することができるプラスチック材料から成らなければならないが（これは、例えばガラス繊維強化ポリアミドのような繊維強化プラスチックとすることができる）、図１０及び１１に図示した実施形態は、ピストン８及びこれと一体的に製造される連接棒本体１０並びに連接棒端部１１のために軽金属鋳物から成ることができる。この実施形態の場合、リング状の予備成形材２１，２１ａは、図１０による平坦もしくは平らな形態で又は図５，６及び１１による若干曲げ上げられた形態で、その半径方向領域１７ａ，１７ｂでもって円形の段付き部８ａとプレスリング２０の間でピストン８に固定される。プレスリング２０は、プレス結合、接着結合又は溶接結合によってピストン８に保持することができ、球部分として形成された外周面２０ａを備え、この外周面は、ピストン８の円形の段付き部８ａにおける同様に給部分として形成されたピストン外周９と相補的である。
【００４５】
図１０によれば、平坦な予備成形材２１は、その半径方向領域１７ａでもって円形の段付き部８ａとプレスリング２０の間に挟み込まれる。その後、サイジング工具２７は、予備成形材２１の最初は半径方向に突出する外周領域１８ａがカップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域１８へと取付け状態の機能輪郭へ変形されるように、ピストン８に対して軸方向に移動される。この場合、カップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域１８とプレスリング２０の外周面２０ａの間に円錐形の環状の間隙３３が残っており、この間隙が、約９０°折り曲げられた軸方向領域１８に、シリンダ２，３１内での昇降運動中のピストン８の揺動運動時の十分な運動遊びを提供する。
【００４６】
図１０で、予備成形材２１の半径方向領域１７ａが、軸方向に整向された環状の突出部３４と少なくとも１つの環状の溝３５を備え、これらが、ピストン８の円形の段付き部８ａとプレスリング２０の間のカップシール１６の半径方向領域１７，１７ａの固定とシールを行なうことがわかる。これに対して、図１１には、１つの環状の溝３５しか、予備成型材２１の半径方向領域１７ａに図示されていない。
【００４７】
同様に、予備成形材２１，２１ａの半径方向領域１７ａ，１７ｂは、図５に図示したように、平滑に形成することもできるが、ピストン８の円形の段付き部８ａとプレスリング２０は、それぞれ１つ又は複数の環状の突出部を備えている。
【００４８】
図１０及び１１による実施形態は、独国特許第１９７  ２７  １８６号明細書に図示及び説明されているように、図１０による平坦な予備成形材２１又は図１１による若干湾曲した予備成形材２１ａを加圧プレートによってピストン８に固定し、図７〜１１に図示したようにカップシール１６の約９０°折り曲げられた軸方向領域１８へ変形することによって、図１０及び１１に図示したプレスリング２０の代わりに加圧プレートを有するように実現することができる。
【００４９】
前記の図の説明、特許請求の範囲及び明細書の導入部で述べた全ての特徴は、単独でも、互いに任意に組み合わせても使用可能である。従って、本発明は、説明した及び請求した特徴の組合せに限定されていない。むしろ、全ての特徴の組合せが、開示されていると見なすべきである。
【符号の説明】
【００５０】
１        往復ピストン式作業機械
２        シリンダヘッドと一体的なシリンダ
２ａ      クランクケース
３        クランクシャフト
４        クランクシャフト軸受
５        クランクピン
６        駆動モータ
７        往復ピストン式作業機械１の排出側
８        ピストン
８ａ      段付き部
９        ピストン外周
１０      連接棒本体
１１      連接棒端部
１２      軸受孔
１３      連接棒軸受
１４      クランクピン５のための孔
１５      ネジ
１６      カップシール
１７      カップシール１６の半径方向領域
１７ａ    予備成形材２１の半径方向領域
１７ｂ    予備成形材２１ａの半径方向領域
１８      カップシール１６の軸方向領域
１８ａ    予備成形材２１の半径方向に突出した平坦な外周領域
１８ｂ    予備成形材２１ａの傾斜させた外周領域
１９      ピストン長手方向領域
２０      プレスリング
２０ａ    プレスリング２０の外周面
２１      平坦な予備成形材
２１ａ    湾曲した予備成形材
２２      基準破断箇所
２２ａ    薄い材料領域
２３      貫通穴
２４      蟻溝状の空所
２５      金型
２６      キャビティ
２７      サイジング工具
２８      入側斜面
２９      シリンダ２，３１のシリンダ状の内表面
３０      熱源
３１      シリンダヘッドを有しないシリンダ
３２      シリンダ孔
３３      円錐形の間隙
３４      環状の突出部
３５      環状の溝
３６      第３の型部分
３７      型半体
３７ａ    半径方向に向いた外周領域１８ａのための切欠き
３７ｂ    ９０°折り曲げられた軸方向領域のための切欠き
３８      分割平面
【図１】
0006271564.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006271564.tif 000007
【図７】
0006271564.tif 000008
【図８】
0006271564.tif 000009
【図９】
0006271564.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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