DE102010032236A1

DE102010032236A1 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlkolbens und entsprechender Hohlkolben

Info

Publication number: DE102010032236A1
Application number: DE201010032236
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-01-26
Also published as: WO2012013588A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkolbens (29) für eine hydrostatische Maschine sowie einen entsprechenden Hohlkolben (29). Zunächst wird ein zumindest abschnittsweise rohrförmiger erster Rohling für ein Außenteil (51) des fertigen Hohlkolbens (29) in mindestens einem ersten Abschnitt umgeformt. In dem umgeformten Rohling wird eine Ausnehmung erstellt, an der der Rohling mit einem weiteren Teil gefügt werden kann. An einem zweiten Rohling wird eine zum Fügen korrespondierende Außenkontur hergestellt, wobei der zweite Rohling zum Ausbilden eines Innenteils (52) des Hohlkolbens (29) vorgesehen ist. Der zweite Rohling wird in axialer Richtung in den ersten, umgeformten Rohling eingesetzt und dort fixiert.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Kolbens einer hydrostatischen Maschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, und ein mit diesem Verfahren hergestellter Hohlkolben.
In hydrostatischen Kolbenmaschinen, z. B. Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauart, seien es Axialkolbenpumpen oder Axialkolbenmotoren, eingesetzte Massivkolben geben eine Grenze bei der maximalen Drehzahl vor, die von mit der Drehzahl wachsender Beanspruchung z. B. der Zylinderwände durch die auf den massiven Kolben wirkenden Fliehkräfte verursacht wird. Insbesondere infolge der bauartbedingten Schrägscheibe weisen die wirkenden Kräfte eine starke radiale Kraftkomponente auf. Hohlkolben zeigen in dieser Einsatzform den Vorteil der geringeren Fliehkräfte aufgrund geringerer Masse. Zusätzlich verfügen Hohlkolben gegenüber Massivkolben über den Vorteil geringerer thermischer Beanspruchung an der Berührungsfläche zwischen Kolben und Zylinder aufgrund der geringeren Reibungskraft.
Hohlkolben existieren in verschiedenen Bauformen, zum Teil mit einem gegenüber dem Arbeitsmedium offenen Hohlraum. Nachteil dieser offenen Bauart ist allerdings, dass der offene Hohlraum mit nicht vollkommen inkompressiblem Arbeitsfluid gefüllt ist und dieses Volumen daher in jeder Arbeitsperiode zusätzlich zum Arbeitsvolumen komprimiert und entspannt wird. Der Wirkungsgrad eines zu dem Arbeitsvolumen offenen Hohlkolbens ist daher geringer als der eines vergleichbaren Massivkolbens. Es ist bekannt, den Hohlraum eines solchen Hohlkolbens mittels eines Deckels gegenüber dem Arbeitsvolumen abzuschließen. Bislang war es üblich, den Deckel des Hohlkolbens ebenso wie den Hauptkörper des Hohlkolbens in einem spanabhebenden Verfahren zu fertigen und anschließend mittels Drehreibschweißen Kolbenhauptkörper und Deckel zu fügen. Da jeder axiale Versatz zwischen Kolbenhauptkörper und Deckel in diesem Fügeschritt zu einer Kante an der Lauffläche des Kolbens führt und mithin erhöhten Verschleiß an Kolben und Zylinderinnenfläche (insbesondere der Zylinderlaufbuchse im Betrieb der hydrostatischen Maschine) bedingt, ist dem Schritt des Fügens von Deckel und Kolbenhauptkörper zwangsläufig ein weiterer spanbildender Bearbeitungsschritt für die Glättung der Außenkontur nachgeordnet. Zusätzlich ist noch eine Zentralbohrung für die Versorgung der Drucktaschen der Gleitschuhe mit Arbeitsfluid in den Hauptkörper des Hohlkolbens und in den Kolbendeckel einzubringen.
Statt eines Deckels zum Abschluss zum Arbeitsvolumen wird in eine Ausführungsform von Hohlkolben ein Innenteil mit einer Bohrung in einen Kolbenhauptkörper eingesetzt und anschließend in axialer Richtung fixiert. Beispielsweise wird in der Druckschrift DE 39 19 329 C1 ein, mit einer Bohrung zur Durchführung von Druckfluid versehenes Innenteil in den Kolbenhauptkörper eingebracht bis es in axialer Richtung durch einen Anschlag festgelegt ist und anschließend durch Rollieren des Außenteils an dem von dem Anschlag abgewandten Ende fixiert. Die Fixierung des Innenteils im Außenteil, dem Kolbenhauptkörper, in axialer Richtung erfolgt hier formschlüssig. Von besonderem Nachteil ist in dieser Ausführung die schwierige Abdichtung des Hohlraums gegen Druckfluid, da das Innenteil bereits im Halsbereich des Kolbenhauptkörpers endet. Im Bereich der formschlüssigen Verbindung an der dem Zylinderraum zugewandten Stirnfläche des Kolbens ist eine druckdichte Verbindung ohne zusätzliche Fertigungsschritte kaum sicherzustellen. Im Bereich des Kolbenhalses ist eine nachträgliche Abdichtung überhaupt nicht möglich, da dieser Bereich nach Einbringen des Innenteils nicht mehr zugänglich ist.
In der Druckschrift EP 0 963 506 B1 wird daher ein aus rohrförmigen Rohlingen hergestellter Hohlkolben und das entsprechende Fertigungsverfahren vorgeschlagen. Dabei fungiert ein erster rohrförmiger Körper als Außenteil und ein zweiter rohrförmiger Körper geringeren Durchmessers als Innenteil zur Druckmitteldurchführung. Zur Fertigung wird in einem ersten Schritt das rohrförmige Innenteil geringeren Durchmessers in das Außenteil eingeschoben. Das Außenteil wird anschließend soweit verformt, bis es in den Endbereichen am Innenteil anliegt. Durch weitere Umformung bildet sich anschließend im Längsschnitt betrachtet eine Mulde oder Schulter, die eine axiale Fixierung der beiden Körper bewirkt. Zwischen Innenteil und Außenteil entsteht so ein abgeschlossener Hohlraum. Die Herstellung nach diesem Verfahren ist kostengünstig, da spanabhebende Bearbeitungsschritte bis auf eine eventuelle Nacharbeit der Außenkontur des Außenteils als Kolbenmantel nicht anfallen. Die Verfahrensschritte des Umformens des ersten Rohlings für das Außenteil können durch Rollieren, Walzen oder Kneten ausgeführt werden. Von Nachteil bei diesen Verfahren ist allerdings ebenfalls, dass durch das Verfahren sichergestellt sein muss, dass der Hohlkolben druckdicht gegenüber dem Arbeitsvolumen der Axialkolbenmaschine ist. Dies lässt sich kaum mit der notwendigen Prozesssicherheit sicherstellen. Ist dies nicht gewährleistet, kann auch hier Arbeitsmedium in den Hohlraum innerhalb des Kolbens eindringen und über Gewichtserhöhung in Verbindung mit einer entstehenden Unwucht die Laufeigenschaften und die Standfestigkeit der hydrostatischen Maschine beeinträchtigen. Da beide Rohlinge in einem ersten Schritt ineinander geführt werden müssen, bevor die Umformung stattfindet bleibt darüber hinaus das Problem der exakten Positionierung der beiden Rohlinge zueinander für die Umformung zu lösen. Für Radialkolbenmaschinen gilt das für Axialkolben-maschinen Gesagte ähnlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein prozesssicheres Verfahren zur Herstellung eines Hohlkolbens für eine hydrostatische Maschine zu schaffen, das mit wenigen, einfachen und kostengünstig auszuführenden Fertigungsschritten auskommt und nur einen geringen Materialbedarf aufweist, und zugleich einen Hohlkolben zu schaffen, der in einem derartigen Verfahren gefertigt wird, und die bauartbedingten Vorteile eines Hohlkolbens im Betrieb einer hydrostatischen Maschine aufweist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlkolbens für eine hydrostatische Maschine durch die Verfahrensschritte des Anspruchs 1 und hinsichtlich des erfindungsgemäßen Hohlkolbens durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Verwendung zweier rohrförmiger Rohlinge als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Hohlkolbens. Dabei erfolgt die Fertigung bis zur Erstellung zweier Vorformlinge für Innenteil und für Außenteil getrennt und die beiden vorgefertigten Teile werden in wenigstens einem Montageschritt anschließend zusammengefügt. Das Verfahren ist im ersten Abschnitt der Vorfertigung in parallelen Schritten und damit zeiteffizient abzuarbeiten. Dabei wird ein erster Rohling für das Außenteil zunächst in mindestens einem ersten Abschnitt zur Herstellung der Außenkontur des Fertigteils in diesem Abschnitt umgeformt und anschließend eine erste Ausnehmung für eine erste Fügestelle gefertigt. An einem zweiten Rohling für ein Innenteil wird eine hierzu korrespondierende Außenkontur für die erste Fügestelle erstellt. Durch Einsetzen des so vorbereiteten zweiten Rohlings für das Innenteil in axialer Richtung und Fügen in den ersten Rohling für das Außenteil entsteht ein Hohlraum zwischen Innenteil und Außenteil, der nach außen abgeschlossen ist. Damit verfügt der erfindungsgemäße Hohlkolben über die Vorteile der Gattung Hohlkolben im Betrieb einer hydrostatischen Kolbenmaschine, da seine Masse gegenüber einem Massivkolben derselben Abmessungen geringer ausfällt. Infolge der Verwendung rohrförmiger Rohlinge ist der Hohlkolben in einem Rundknetformverfahren oder einem Walzverfahren herstellbar und damit mit nur wenigen oder ohne zerspanende Fertigungsschritten zu fertigen. Der Materialverbrauch der Herstellung ist dementsprechend gering, ein Vorteil, der besonders für das Außenteil und die für dieses Bauteil notwendigen kostenintensiven hochwertigen Legierungen zutrifft. Die Verwendung des rohrförmigen Rohlings für das Innenteil ermöglicht den Verzicht auf eine separate Bohrung für das Innenteil zwischen Arbeitsvolumen und einen mit dem Hohlkolben zu verbindenden Gleitschuh, sofern ein geeigneter Innendurchmesser für das Rohr des entsprechenden zweiten Rohlings gewählt wird. Die Verbindung zwischen Innenteil und Außenteil erfolgt in einem Fügeverfahren, das ein dichtes Abschließen des Hohlraums gegenüber Arbeitsvolumen und Drucktaschen gewährleistet. Das Umformen des ersten Rohlings vor dem Einbringen und Fügen erlaubt eine reproduzierbare Fügetechnik einzusetzen, die anders als beim aus dem Stand der Technik bekannten gemeinsamen Umformen die erforderliche Dichtheit erlaubt. Damit werden Undichtigkeiten im Betrieb vermieden.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fertigung eines Hohlkolbens sowie des Hohlkolbens.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Vorfertigungsteil für das Innenteil zur Druckmittelzuführung und das Vorfertigungsteil für das Außenteil mit mindestens einer Presspassung zusammengefügt. Allgemein ergibt sich eine Presspassung durch Paarung von einem ersten Teil mit Außenmaßen, die vor dem Zusammenfügen immer größer sind, als die zugehörigen Innenmaße eines zweiten Teils. Im vorliegenden Fall ist das Vorfertigungsteil für das Innenteil das erste Teil und das Vorfertigungsteil für das Außenteil das zweite Teil. Daher weist das Vorfertigungsteil für das Außenteil an der Fügestelle für die Presspassung ein geringeres Maß für den Innendurchmesser auf als das Maß für den Außendurchmesser des Vorfertigungsteils für das Innenteil zur Druckmittelzuführung an der Fügestelle beträgt. Nach dem Zusammenfügen sind beide Teile dementsprechend kraftschlüssig miteinander verbunden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Rohling für das Außenteil an mindestens einem Ende umgeformt und ein Anschlag angebracht. Damit ist die Verwendung einer Presspassung zum formschlüssigen Fügen der beiden Rohlinge möglich und die Montage mittels Einpressen einfach zu realisieren. Die Montage der beiden bearbeiteten Rohlinge ist dann besonders vorteilhaft möglich, wenn dabei beide Ausnehmungen für Presspassungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen und das Einpressen des Innenteils von der Seite der Presspassung mit größerem Durchmesser erfolgen kann.
Es ist auch möglich, den ersten Rohling für das Außenteil an einem zweiten Abschnitt umzuformen und eine zweite Ausnehmung zu erstellen. Die Montage (Einsetzen und Fügen) beider bearbeiteter Rohlinge erfolgt in dieser Ausprägung des Verfahrens nach beiden Umformschritten.
In weiteren Ausführungsformen werden alternative Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung der beiden vorgefertigten Bauteile vorgeschlagen, so kann die Verbindung auch mittels eines oder mehrerer Gewinde oder durch Verstemmen erfolgen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Innenteil und Außenteil mittels eines oder mehrerer selbstsichernder Konen gefügt. Die Konen erfüllen dabei einerseits die Funktion eines Anschlags zur axialen Festlegung von Innenteil und Außenteil zueinander. Andererseits leisten die Konen einen Beitrag zum Kraftschluss zwischen Innenteil und Außenteil.
Das Fügen ist neben den genannten formschlüssigen Möglichkeiten ebenfalls und insbesondere zusätzlich über Methoden stoffschlüssigen Verbindens mit oder auch ohne Zuführen eines Fremdmaterials möglich. Als Verfahren kommen hier beispielsweise Löten, Kleben, Schweißen, Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen in Betracht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird nach einem ersten Umformschritt und Erstellen einer ersten Ausnehmung zum Ausbilden einer Fügestelle des ersten Rohlings mit dem zweiten Rohling an einem Abschnitt des ersten Rohlings für das Außenteil das Innenteil eingefügt und anschließend das Außenteil an einem zweiten Abschnitt umgeformt. Der Montageprozess von Innenteil als bearbeitetem zweitem Rohling und Außenteil als bearbeitetem erstem Rohling ist in dieser Variante des Verfahrens zwischen zwei Umformschritten der Außengeometrie des ersten Rohlings eingebettet.
In einer Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Anschluss an den Schritt des Einpressens des Innenteils in das Außenteil beziehungsweise nach einem abschließenden Umformungsprozess ein Nachbearbeitungsprozess der Oberfläche des erfindungsgemäßen Hohlkolbens ausgeführt. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn eine höhere Güte für die Außenkontur, z. B. des Außenteils, oder eines Kugelgelenkteils erforderlich ist, als der erste Rohling für das Außenteil aufweist.
Der Hohlkolben kann z. B. so geformt sein, dass mindestens eine Fügestelle an einem Ende des Hohlkolbens liegt. Die Verbindung an der Fügestelle, insbesondere als kraftschlüssige Fügestelle ausgebildet, kann somit auch die Funktion der Abdichtung des Hohlraums erfüllen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung ist auch eine zweite Fügestelle möglich, die an einem zweiten Ende des Hohlkolbens liegen kann. Die axiale Festlegung des Innenteils im Hohlkolben mittels eines Anschlags ermöglicht eine einfache Montage, beispielsweise ausgeführt durch Einsetzen oder Einpressen, ohne die Gefahr eines Durchdrückens des Innenteils über das Ende des Außenteils hinaus. Entsprechend einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann das Innenteil in den Rohling für das Außenteil mittels Presspassung gefügt sein. Die kraftschlüssige Verbindung mittels Presspassung gewährleistet eine druckdichte Fügestelle zwischen den vorgefertigten Teilen und verhindert das Eindringen von Druckfluid in den Hohlraum des fertigen Hohlkolbens. Dabei ist es für die Montage des Hohlkolbens von Vorteil, wenn für den Fall, dass mehrere, insbesondere zwei Presspassungen genutzt werden, diese Presspassungen unterschiedliche Durchmesser haben. Vorzugsweise ist die Bohrung für eine zweite Presspassung an der dem Zylinderraum zugewandten Seite mit dem Deckel größer als die erste Bohrung. Ist nun der Druck auf die beiden Stirnseiten des Innenteils jeweils etwa gleich groß, so wird aufgrund des geringeren Durchmessers das Innenteil mit einer größeren Kraft an den Anschlag gedrückt.
Weitere Möglichkeiten der Verbindung von Innenteil und Außenteil neben der bereits genannten Presspassung sind Inhalt weiterer Unteransprüche. Dabei werden die Möglichkeiten einer Verbindung mittels Gewindezapfen und Gewindebohrung, einer Verbindung mittels Verstemmen der beiden Vorformlinge oder die bevorzugte Anwendung eines oder mehrerer selbstsichernder Konen für eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung genannt. Auch eine stoffschlüssige Verbindung mit Einbringen eines Fremdmaterials wie Kleben, Löten oder Schweißen oder ohne Einbringen eines Fremdmaterials, also beispielsweise Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen, ist möglich. In einer weiteren Ausführungsform des Hohlkolbens ist das Innenteil neben einer Fügestelle an einem weiteren Abschnitt mittels eines Umformprozesses im Außenteil des Hohlkolbens festgelegt. Ebenso kann es sinnvoll sein, um eine geforderte Oberflächengüte für die Lauffläche des Hohlkolbens zu erreichen, die Außenkontur des Außenteils spanabhebend nachzuarbeiten. Diese Maßnahme kann hier ebenso wie im Bereich der Kugel des Kugelgelenkteils helfen, den Verschleiß des Hohlkolbens bzw. des Reibpartners im Betrieb zu reduzieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine hydrostatische Axialkolbenmaschine als Ausführungsbeispiel für eine hydrostatische Maschine, in der ein erfindungsgemäßer Hohlkolben eingesetzt ist,
2 eine Darstellung eines Teilschnitts durch einen erfindungsgemäßen Hohlkolben mit einem Anschlag in Stufenform zur axialen Festlegung eines Innenteils zur Druckmitteldurchführung,
3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens mit einem selbstsichernden Konus zur axialen Festlegung eines Innenteils zur Druckmitteldurchführung,
4A eine Schnittdarstellung eines Innenteils zur Druckmitteldurchführung für einen erfindungsgemäßen Hohlkolben, geeignet zur Festlegung in einem Außenteil mittels eines selbstsichernden Konus,
4B eine Ansicht eines Innenteils zur Druckmitteldurchführung für einen erfindungsgemäßen Hohlkolben, geeignet zur Festlegung in ein Außenteil mittels eines selbstsichernden Konus,
5 ein Flussdiagramm zur Darstellung des erfindungs- gemäßen Herstellverfahrens für einen Hohlkolben,
6A einen axialen Längsschnitt durch einen Rohling zur Herstellung des Außenteils eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens,
6B einen axialen Längsschnitt durch den Rohling für ein Innenteil eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens,
6C einen axialen Längsschnitt durch einen Rohling zur Herstellung des Außenteils nach einem ersten Umformschritt und einer ersten Bohrung zur Herstellung einer Presspassung,
6D einen axialen Längsschnitt durch einen Rohling zur Herstellung des Außenteils nach einem zweiten Umformschritt und Einbringen einer zweiten Bohrung zur Herstellung einer Presspassung,
6E eine Ansicht des Rohlings für ein Innenteil nach Herstellen einer ersten und einer zweiten Presspassung,
6F einen axialen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Hohlkolben nach Einpressen des Innenteils in das Außenteil,
7 einen axialen Längsschnitt durch eine Büchse als Rohling zur Herstellung des Außenteils eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens.
Zunächst soll anhand von 1 die grundlegende Funktion einer Axialkolbenpumpe als eine Ausführungsform einer Axialkolbenmaschine näher erläutert werden, soweit sie zum Verständnis der Erfindung hilfreich ist.
Die Axialkolbenpumpe nach 1 ist mit einer erfindungsgemäßen Ausführung der Hohlkolben ausgerüstet. Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Hohlkolben ist allerdings nicht auf Axialkolbenmaschinen begrenzt, sondern erstreckt sich auch auf unterschiedliche andere Ausführungsformen von Kolbenmaschinen.
Die Axialkolbenpumpe 1 in 1 ist als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgeführt und umfasst ein Gehäuse 12, einen Anschlussblock 2, eine Schrägscheibe 3, einen Steuerkörper 4, eine Triebwelle 5 und eine Zylindertrommel 6. In der Zylindertrommel 6 sind Zylinderbohrungen 26 auf einem Kreis um die Achse der Triebwelle 5 in gleichen Winkelabständen angeordnet. Innerhalb der Zylinderbohrungen 26 sind Hohlkolben 29 axial verschiebbar geführt. Der Kugelabschnitt 30 jedes Hohlkolbens 29 stützt sich über einen Gleitschuh 31 an der Gleitfläche 32 der Schrägscheibe 3 ab. Über eine, in einer Ausbuchtung des Gehäuses 12 untergebrachte Stelleinrichtung 13 mit einem Stellarm 14 wird die Schrägscheibe 3 um eine in der Zeichnungsebene verlaufende und senkrecht auf der Triebwelle 5 stehende Schwenkachse 5 geschwenkt. Der Steuerkörper 4 ist an der dem Gehäuseinneren zugewandten Fläche des Anschlussblocks 2 befestigt und mit nierenförmigen Öffnungen als Steueröffnungen 15 versehen, die über einen Druckkanal 16D bzw. Saugkanal 16S mit nicht dargestellten Druck- bzw. Saugleitungen verbunden sind. Die dem Inneren der Maschine zugewandte sphärische Fläche dient als Lagerfläche für die Zylindertrommel 6. Die Triebwelle 5 ragt durch eine Durchgangsbohrung in das Gehäuse 12 hinein und ist drehbar in den Lagern 17 und 18 gelagert und über eine Keilnut 24 fest mit der Zylindertrommel 6 verbunden.
Die Zylinderbohrungen 26 sind bei einer Drehung der Zylindertrommel 6 über die Mündungskanäle 27 wechselweise mit den Steueröffnungen 15 und damit den Druck- bzw. Saugkanälen 16D bzw. 16S verbunden. In jede Zylinderbohrung 26 ist eine Laufbuchse 28 eingesetzt. Jeder Gleitschuh 31 verfügt an seiner der Gleitfläche 32 der Schrägscheibe 3 zugewendeten Gleitfläche über eine nicht dargestellte Drucktasche. Diese Drucktasche ist über eine Durchgangsbohrung 33 im Gleitschuh 31 und über eine Bohrung 34 zur Druckmitteldurchführung innerhalb des Hohlkolbens 29 mit dem Arbeitsvolumen des Zylinders verbunden. Dieses Arbeitsvolumen wird von der Stirnfläche des Hohlkolbens 29 und der Innenfläche der Zylinderbohrung 26 begrenzt.
2 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 29 in einer bevorzugten ersten Ausführungsform. Der Hohlkolben 29 besteht aus einem Außenteil 51 und einem Innenteil 52 zur Druckmitteldurchführung. In der Zeichnung ist das Innenteil 52 in einer nicht geschnittenen Seitenansicht gezeigt, um die stufenförmige Ausprägung eines Anschlags 209 zur axialen Festlegung des Innenteils in das Außenteil 51 deutlich zu zeigen. Das Außenteil 51 besteht aus einem Deckelabschnitt 220, einem Schaftabschnitt 230, einem Halsabschnitt 240 und einem Kugelabschnitt 250. Das Außenteil 51 zeigt in der bevorzugten Ausführung zwei Ausnehmungen, ausgeführt als Bohrungen 203 und 206, mit unterschiedlichem Durchmesser. Im gezeigten Beispiel hat die dem Zylinderraum zugewandte Bohrung 203 einen größeren Durchmesser als Bohrung 206 auf der Seite des Kugelabschnitts 250. Die Bohrungen 203, 206 unterschiedlichen Durchmessers bieten bei der Montage des Innenteils 52 in das Außenteil 51 Vorteile. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser, einen Anschlag auszubilden, der das Außenteil 51 und das Innenteil 52 in einer bestimmten axialen Position zueinander festlegt. Diese Bohrungen 203, 206 unterschiedlichen Durchmessers des Außenteils 51 wirken mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers am Innenteil 52 zusammen. In der Ausführung des Hohlkolbens 29 ist das Innenteil 52 in das Außenteil 51 mittels Presspassungen fixiert. Das Innenteil 52 reicht dabei durch nahezu die gesamte Länge des Außenteils 51.
3 zeigt eine weitere, besonders bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Hohlkolbens 29 mit einem selbstsichernden Konus in einer Schnittdarstellung. Es wären aber auch mehr als ein Konus für die Verbindung von Innenteil 52 und Außenteil 51 denkbar. Das Außenteil 51 besteht hier wie im Ausführungsbeispiel des Hohlkolbens 29 in 2 aus einem Deckelabschnitt 320, einem Schaftabschnitt 330, einem Halsabschnitt 340 und einem Kugelabschnitt 350. Das Innenteil 52 besteht aus einem ersten kreiszylindrischen Abschnitt 331 im Bereich des Deckelabschnitts 320 des Hohlkolbens 29, einem zweiten kreiszylindrischen Abschnitt 332 im Bereich des Deckels 320 und des Schaftes 330, einem sich anschließenden konusförmigen Abschnitt 333 im Bereich des Halses 340 und einem weiteren, dritten kreiszylindrischen Abschnitt 334 im Bereich des kugelförmigen Abschnitts 350 des Außenteils 51. Dabei erfüllt der selbstsichernde Konus 333 die Aufgabe des stufenförmigen Anschlags 209 der Ausführungsform aus 2. Der Konus 333 legt also die Lage von Innenteil 52 und Außenteil 51 zueinander fest. Darüber hinaus leistet der Konus 333 einen Beitrag zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Innenteil 52 und dem Außenteil 51. Vorteilhaft ist hier die Wahl der Abmessungen für den Konus von ungefähr 1:50, das heißt, dass eine Mantellinie des Konus 333 ein Gefälle von 1 mm auf 50 mm Länge hat. Es sind aber auch andere Abmessungen möglich. Wesentlich ist, dass der konusförmige Abschnitt 333 des Innenteils 52 und die Aufnahmebohrung am Außenteil 51 so spitz zuläuft, dass sie nach Montage selbstsichernd ist. Vorteilhaft ist in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls, dass der konusförmige Abschnitt 333 nicht bis zu einem Ende des Innenteils 52 reicht, sondern sich noch der dritte kreiszylindrische Abschnitt 334 anschließt. Damit wird in der dargestellten Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 29 erreicht, dass an einer Stirnseite 304 des Hohlkolbens die Teilungsfuge 303 zwischen Innenteil 52 und Außenteil 51 immer auf einem Kreis mit demselben Radius liegt. Es wird so erleichtert, dass Innenteil 52 und Außenteil 51 miteinander verschweißt werden. Ein derartiges Verschweißen kann bevorzugt mit einem Laser erfolgen. Wenn zwischen dem ersten kreiszylinderförmigen Abschnitt 331 und der Bohrung 203 als erste Fügestelle eine Presspassung ausgebildet ist, so ist der Durchmesser des ersten kreiszylinderförmigen Abschnitts vorzugsweise größer als der des zweiten kreiszylinderförmigen Abschnitts 334.
4A und 4B zeigen das Innenteil 52 für die Zuführung von Druckmittel in einer Schnittdarstellung und einer perspektivischen Ansicht. Das Innenteil 52 ist dabei in einer Ausführungsform dargestellt, die einen selbstsichernden Konus aufweist. Dabei schließt sich an einen kreiszylindrischen Abschnitt 331 ein konusförmiger Abschnitt 333 an, der in einen weiteren kreiszylindrischen Abschnitt 334 übergeht. Der vergrößerte Ausschnitt A in 4A zeigt den weiten kreiszylindrischen Abschnitt 334 und einen Teil des konusförmigen Abschnitts 333. Aus der Bemaßung ist zu erkennen, dass der Konus ein Verhältnis von 1:50 aufweist und in dem Maß verjüngt, dass er in Verbindung mit einer entsprechend geformten Bohrung des Außenteils 51 selbstsichernd ist. Die kreiszylindrischen Abschnitte 331 und 334 an den jeweiligen Enden der des Innenteils 52 bewirken, dass die Teilungsfugen der Fügestellen an den Enden den Hohlkolbens 29 bei Montage des Innenteils 52 in das Außenteil 51 auf einem Kreis liegt.
Die einzelnen Fertigungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlkolbens 29 werden nun für eine Ausprägung des Verfahrens, wie in 5 und 6A bis 6F beispielhaft dargestellt, erläutert. In einem ersten Schritt S41 wird ein Rohling 610 für das Außenteil 51 des Hohlkolbens 29 in einem ersten Abschnitt zur Herstellung der dortigen Außenkontur des fertigen Hohlkolbens 29 verformt. Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass im ersten Schritt S41 Kugel-, Hals- und Schaftabschnitt des Hohlkolbens 29 ausgebildet werden. Nachfolgend werden noch Beispiele für erste Rohlinge 610 gezeigt. Für die Bezugnahme auf Abschnitte und Formen der Bauteile wird auf die 6D verwiesen. Das Außenteil 51 des Hohlkolbens 29 besteht aus einem Deckelabschnitt 611, einem Schaftabschnitt 612, einem Halsabschnitt 613 und einem Kugelabschnitt 30. Es kann jedoch in einem ersten Schritt S41 auch ein anderer Abschnitt des Hohlkolbens 29, zum Beispiel ein Deckelabschnitt 611, geformt werden. Der erste Rohling 610 vor der Bearbeitung ist dabei vorzugsweise als ein Rohr gleichförmiger Wandstärke ausgebildet, es ist aber ebenso ein Rohling mit abschnittsweise unterschiedlicher Wandstärke als Ausgangsmaterial einsetzbar. Der erste Rohling kann auch einen vorgeformten Abschnitt, beispielsweise den Deckelabschnitt 611, den Halsabschnitt 613 oder den Kugelabschnitt 30 umfassen. Die Umformung erfolgt in einem nicht spanabhebenden Verfahren, beispielsweise durch Rollen oder Rundkneten des Rohlings in einer die Außenkontur vorgebenden Matrize, die die Form des Zwischenzustands nach 6C vorgibt. Die Verformung erfolgt vorzugsweise im kalten Zustand.
Nach erfolgtem ersten Umformschritt S41 weist der Schaftabschnitt 612 des Außenteils 51 eine zylindrische Form auf, die die Lauffläche des Hohlkolbens 29 innerhalb des Zylinders 26 darstellt. Zusätzlich wird in einer weiteren Ausprägung des Verfahrens in diesem Schritt die sphärische Form des Kugelgelenkabschnitts geformt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Kugelkopf 30 wie in dem in 6D abgebildeten Ausführungsbeispiel. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass das am Kolben 29 befindliche Kugelgelenkteil als eine sphärische Ausnehmung ausgebildet ist und mit einem entsprechend geformten Kugelkopf des Gleitschuhs 31 zusammenwirkt. Da die bearbeiteten Rohlinge 610 und 620 erst nach einem ersten Umformschritt und anschließendem Fügen der ersten Presspassung als Fügestelle zusammengefügt werden, ist die Güte der Kugeloberfläche und/oder der zum Arbeitsvolumen weisenden Kolbenfläche des Hohlkolbens 29 abhängig von der Genauigkeit des Fertigungsschritts S41, nicht aber von der Positionierung bei einer vorgeschalteten Montage vor diesem genannten Fertigungsschritt. Vorzugsweise wird der erste Rohling 610 des Außenteils 51 im Bereich des Halsabschnitts 613 soweit verformt, dass die Innenfläche 617 des Außenteils 51 dort an der Außenfläche 628 des Innenteils 52 anliegt. Das Innenteil 52 wird damit zusätzlich im Außenteil 51 des Hohlkolbens 29 fixiert. Es ist ebenso denkbar, dass in einem ersten Schritt der Deckelabschnitt 611 des Außenteils 51 umgeformt wird. In einem Schritt S42 wird anschließend eine erste Ausnehmung 615 zum Fügen von Außenteil 51 und Innenteil 52 axial in den ersten Abschnitt eingebracht. Diese erste Ausnehmung 615 weist einen runden Querschnitt auf und ist in diesem Fall eine Bohrung. Der Mittelpunkt der Ausnehmung liegt in der Rotationsachse des Rohlings 610. Die erste Ausnehmung ist für die Montage des Innenteils 52 mittels Presspassung vorzusehen. Andere Ausführungen der ersten Ausnehmung 615 für andere Fügetechniken sind aber ebenso möglich und werden weiter unten näher erläutert. Die Ausnehmung 615 hat dann die dieser Fügetechnik entsprechend geeignete Form aufzuweisen. Im Folgenden wird zunächst davon ausgegangen, dass eine Verbindung von Innenteil 52 und Außenteil 51 mit Presspassung erfolgt und für diese Presspassung eine Bohrung im Außenteil erfolgt. In diesem Fertigungsschritt S42 kann in einer Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Anschlag 627 zur axialen Fixierung des Innenteils 52 innerhalb des Außenteils 51 hergestellt werden. Mit der Ausbildung eines Anschlags kann ein zu tiefes Einpressen oder Einsetzen des Innenteils 52 im Rahmen der Montage in Schritt S48 verhindert werden. Anschließend wird in einem Fertigungsschritt S43 der Rohling für das Außenteil an einem zweiten Abschnitt umgeformt. Erfolgte in Schritt S41 die Umformung des Rohlings 610 zur Ausbildung eines Deckelabschnitts 611, so erfolgt in Schritt S43 die Ausbildung eines Halsabschnitts 613 und eines Kugelabschnitts 30. In Schritt S44 wird dann eine zweite Ausnehmung 616, beispielsweise für eine Presspassung, in einem zweiten Abschnitt des Rohlings 610 eingebracht. Dies kann durch Bohren erfolgen. Nach Fertigungsschritt S44 ist das Außenteil 51 für die Montage in Schritt S48 vorbereitet. Aus 6D ist dabei deutlich zu erkennen, dass die Ausnehmung 615 im Deckelabschnitt 611 und die Ausnehmung 616 im Kugelabschnitt 30 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, z. B. 7 mm und 8 mm. Die unterschiedlichen Durchmesser im in 6D dargestellten Fall ermöglichen eine Einführen des Innenteils 52 von der Seite des Deckelabschnitts 611 in Richtung auf den Halsabschnitt 613 zu.
Die Aufteilung des Hohlkolbens 29 in die beiden Vorformlinge 51 und 52 ist so gewählt, dass es keine Stoßstellen an mechanisch beanspruchten Flächen wie der Außenfläche des Kolbenschafts oder aber Materialübergänge in der Bohrung 34 zur Zuführung von Druckmittel zu den Drucktaschen gibt. Alle Stoßstellen zwischen den einzelnen Teilen des Hohlkolbens 29, die dem unter Druck stehendem Arbeitsfluid ausgesetzt sind, liegen an von außen zugänglichen Stellen an der Außenseite des fertigen Hohlkolbens 29. Damit sind diese kritischen Stellen mängelfrei herstellbar, gut einer Prüfung zu unterziehen und im Falle von Fehlern nachträglich nachzuarbeiten.
Als zweiter Rohling 620 für das Innenteil 52 dient in einer bevorzugten Ausführungsform ein Rohr geeigneter Wandstärke. Der Innendurchmesser des Rohres ist so zu wählen, dass die gewünschte Leitung des Arbeitsfluids zwischen dem Arbeitsvolumen der Zylinderbohrung 26 einerseits und der Drucktasche des Gleitschuhs 31 andererseits sichergestellt ist. Das Material des Rohlings 620 für das Innenteil 52 kann ein geringeres spezifisches Gewicht als das des Rohlings für das Außenteil aufweisen, da hier die mechanische Beanspruchung nicht so groß wie im Fall des Außenteils 51 ist, andererseits so ein geringeres Gewicht des fertigen Hohlkolbens 29 erreicht werden kann.
Es kann aber auch das gleiche Material verwendet werden wie im Falle des Außenteils 51. Entsprechend Fertigungsschritt S45 wird zunächst die Außenkontur des Innenteils 52 erstellt. Hier kann ein spanabhebendes Verfahren wie beispielsweise Drehen zum Einsatz kommen. Andere Fertigungsverfahren sind ebenso möglich. Die Außenkontur des Innenteils 52 weist bevorzugt mehrere Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers auf, um einerseits die Materialstärke so gering wie möglich zuhalten und andererseits die Montage des Innenteils 52 in das Außenteil 51 zu erleichtern. In einem nächsten Schritt S46 wird die erste Presspassung für die erste Fügestelle mit dem entsprechenden Übermaß an dem vorgesehenen ersten Abschnitt des Rohlings 620 erstellt. Der dafür geeignete Abschnitt liegt bevorzugt an einem der beiden Enden des Innenteils, es ist aber auch denkbar, dass er in einem Bereich liegt, der bei im Außenteil 51 montierten Innenteil 52 im Bereich des Kolbenhalses liegt. Erfolgt die Fixierung des Innenteils 52 in das Außenteil 51 mit einer weiteren, zweiten Presspassung, so wird in Schritt S47 in einem weiteren Abschnitt eine Fläche mit dem entsprechenden Übermaß für die zweite Fügestelle erstellt. Dabei werden aus Gründen der Montage bevorzugt unterschiedliche Passungsdurchmesser gewählt. Aber auch gleiche Durchmesser sind theoretisch denkbar. In einem Schritt S48 werden anschließend die beiden vorgefertigten Teile, Innenteil 52 und Außenteil 51 montiert. Dies erfolgt für den Fall von Presspassungen durch Einpressen des Innenteils 52 in das Außenteil 51. Die entsprechenden Flächen am innen liegenden Innenteil 52 und außen liegenden Außenteil 51 gehen hierbei eine kraftschlüssige Verbindung ein. Um eine bestimmte relative axiale Lage zwischen den beiden Teilen zu gewährleisten, ist in diesem Fall ein Anschlag 627 an Innenteil 52 und Außenteil 51 hilfreich. In einem Schritt S49 wird, sofern notwendig, die Außenkontur 618 des Hohlkolbens 29 nachgearbeitet. Hierbei kann ein spanabhebendes Verfahren verwendet werden, um die notwendige Güte für die Lauffläche des Hohlkolbens 29 in der Zylinderbohrung 26 bzw. in Kontakt mit der Laufbuchse 28 sicherzustellen. Dieser Schritt S49 kann entfallen, wenn die Außenfläche des Hohlkolbens 29 bereits die notwendigen Eigenschaften aufweist. Das Nacharbeiten im Schritt S49 kann, muss sich allerdings nicht auf die Außenfläche 618 des Schaftabschnittes 612 beschränken. Auch im Bereich des Kugelabschnitts 30 kann ein Nacharbeiten notwendig und sinnvoll sein, um Verschleiß im Betrieb zu reduzieren. Das vorstehend beschriebene Verfahren bezieht sich auf eine Fixierung des nachträglich eingebrachten Innenteils 52 im Außenteil 51 mittels zweier Presspassungen. Entsprechend der Verwendung anderer Fügetechniken kann das erfindungsgemäße Verfahren abgewandelt werden. Die Verwendung des in Bezug auf 3 erläuterten selbstsichernden Konus ist besonders bevorzugt.
6A zeigt einen axialen Schnitt durch den Rohling 610 des Außenteils 51 für den Hohlkolben 29 und 6B den entsprechenden Schnitt durch den Rohling 620 für das Innenteil 52 des Hohlkolbens 29. In 6C ist in einem Zwischenzustand der Rohling 610 in einem Abschnitt, und zwar in diesem Beispiel an einem Ende, umgeformt, so dass sich der dem Arbeitsvolumen zugewandte Deckelabschnitt 611 des Hohlkolbens 29 ergibt. Der Rohling 610 kann aber auch in einem ersten Schritt an einem anderen Abschnitt umgeformt werden. Anschließend wird in den ungeformten Rohling 610 eine erste Ausnehmung 615 erstellt. Dies erfolgt im dargestellten Beispiel durch eine Bohrung und im Folgenden wird daher von einer Bohrung ausgegangen. Es sind aber auch andere Formen und Fertigungsverfahren für die Ausnehmung denkbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird in einem weiteren Schritt der Hohlkolben 29 an seinem dem ersten Ende gegenüber liegenden Ende ebenfalls umgeformt und anschließend eine zweite Ausnehmung 616 erstellt. Erste Ausnehmung 615 und zweite Ausnehmung 616 haben unterschiedliche Durchmesser. Die erste Ausnehmung 615 weist im vorliegenden Beispiel einen größeren Durchmesser als die zweite Ausnehmung 616 auf. Das Einpressen des Innenteils 52 erfolgt dann von der Seite der ersten Ausnehmung 615 in das Außenteil 51. 6D zeigt das vorbereitete und nun beidseitig umgeformte und mit Bohrungen 615, 616 für Presspassungen versehene Zwischenfabrikat für das Außenteil 51. Die erste Ausnehmung 615 weist einen größeren Durchmesser als die zweite Ausnehmung 616 auf. In 6E wird eine Form des Innenteils 52 nach Bearbeiten der Fügestellen 615, 616 unmittelbar vor dem Schritt des Einpressens des Innenteils 52 in das für die Montage vorbereitete Außenteil 51 des Hohlkolbens 29 gezeigt. Die Fügestellen 615, 616 des Innenteils 52 können in einem spanabhebenden Fertigungsverfahren gefertigt werden. Es sind jedoch auch andere Fertigungsverfahren für die Außenfläche des Innenteils 52 denkbar. 6F schließlich zeigt den fertig montierten erfindungsgemäßen Hohlkolben 29 in einem Längsschnitt.
Für die Verbindung des Innenteils 52 mit dem Außenteil 51 des Hohlkolbens 29 können anstelle der Presspassungen oder selbstsichernden Konen Gewinde verwendet werden. In diesem Fall sind anstelle der Flächen für Presspassungen Gewindelöcher und Gewindezapfen zu erstellen. Die Folge der einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens mit nachträglichem Einbringen des Innenteils 52 bleibt unverändert. Die in den einzelnen Schritten erfolgenden Tätigkeiten sind entsprechend anzupassen. Für die Verbindung mittels Gewinde ist am Außenteil 51 mindestens ein Kernloch zu bohren und ein Innengewinde zu schneiden. Am Innenteil 52 ist mindestens ein Zapfen zu drehen und ein entsprechendes Außengewinde zu erzeugen.
Für die Verbindung von Innenteil 52 und Außenteil 51 können weitere Verbindungstechniken eingesetzt werden, so können Innenteil und Außenteil verstemmt werden. Hierzu werden Innenrohr bzw. Außenrohr im Anschluss an die Montage in Schritt S48 in geeigneter Weise plastisch verformt, so dass eine axiale Festlegung des Innenteils sichergestellt ist.
Anstelle der Presspassung der erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 29 wie schon erläutert ein- oder beidseitig ein selbstsichernder Konus 333 angebracht werden.
Anstelle oder in Ergänzung zu der Presspassung der erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einer weiteren Ausführungsform ein stoffschlüssiges Verbinden des Innenteils 52 und des Außenteils 51 mittels Zuführen eines Fremdmaterials erfolgen. Beispiele für derartige Verfahren sind Löten, Schweißen oder Kleben. Ein Verfahren der stoffschlüssigen Verbindung zweier Bauteile ohne Zuführung von Fremdmaterial kann ebenfalls zum Einsatz gelangen, hier sind Elektronenstrahlschweißen oder Laserschweißen denkbar. Das beschriebene Verfahren ist allerdings nicht auf die genannten Verfahren zur Verbindung des Innenteils 52 mit dem verformten Außenteil 51 beschränkt, andere geeignete Verfahren können ebenfalls verwendet werden.
Weitere denkbare Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können durch Verwenden anderer Ausgangsformen erzielt werden. Es ist möglich, statt der beiden Rohre Rohlinge anderer Formen zu verwenden. So kann der Rohling für das Außenteil 610 beispielsweise bereits den Deckelabschnitt 611 des Kolbens 29 umfassen. Die entsprechende Büchse als Ausgangsmaterial muss dann nur in einem ersten Umformschritt S41 und anschließend dem Schritt S42 zum Einbringen einer Ausnehmung 615 für die Presspassung vor Einbringen des Innenteils 52 bearbeitet werden.
Der Prozess der Fertigung des Hohlkolbens 29 mit dem beschriebenen Verfahren kann auch entsprechend 7 abgewandelt werden, indem zunächst in einem ersten Schritt die Umformung des Rohlings 610 für das Außenteil 71 an einem ersten Ende erfolgt, und anschließend in einem zweiten Schritt die erste Presspassung an dem Rohling an das Außenteil 71 hergestellt wird. In weiteren Schritten wird das Innenteil 72 an seiner Außenkontur 628 bearbeitet und auch hier die erste Presspassung vorbereitet. Abweichend von der vorstehend ausführlich dargestellten Ausführungsform des Verfahrens wird anschließend das Innenteil 72 in das Außenteil 71 eingepresst. 7 zeigt den Hohlkolben nach diesem Fertigungsschritt. In einem anschließenden weiteren Schritt werden anschließend das Außenteil 71 und das Innenteil 72 gemeinsam in einem geeigneten Umformverfahren fertiggestellt. Das Verfahren der Montage des Innenteils 72 in das Außenteil 71 mit nachgeschaltetem Verformungsprozess lässt sich mit den unterschiedlichen technischen Möglichkeiten, Innenteil 52, 72 mit Außenteil 51, 71 zu verbinden, kombinieren.
Der Außendurchmesser des Rohlings für das Innenteil 620 und der Innendurchmesser des Rohlings für das Außenteil 610 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass sich zwischen ihnen einer oder mehrere ringförmige Hohlräume 660 ergeben. Dabei ist vorzugsweise ein Hohlraum 660 im Bereich des Schaftes des fertigen Hohlkolbens 29, ein weiterer Hohlraum 660 kann entsprechend der Darstellung in 6F im Bereich des Kugelkopfes entstehen. Beide Hohlräume sind durch die Verbindung des Innenteils 52 mit dem Außenteil 51 hermetisch abgeschlossen und flüssigkeitsdicht, auch bei hohem Druck. Bei Bedarf können die Fügestellen von Innenteil 52 und Außenteil 51 darüber hinaus mit zusätzlichen Maßnahmen abgedichtet werden, so dass ein Eindringen von Druckfluid in den Hohlraum 660 nicht stattfindet. Der Hohlraum 660 führt zu einem reduzierten Gewicht des Hohlkolbens 29 verglichen mit einem Kolben in Massivbauweise mit denselben Außenabmessungen. Die Ausführung des Hohlkolbens 29 in getrennt herzustellendem Innenteil 52 und Außenteil 51 ermöglicht die Verwendung eines geeigneten Ausgangsmaterials für jeden der beiden Vorformlinge 51, 52, da die mechanischen Anforderungen an das Außenteil 51 deutlich größer sind, das Innenteil 52 dagegen aus Material geringerer spezifischer Masse, beispielsweise Aluminium, gewählt werden kann.
Die vorliegende Erfindung erreicht ein kostengünstiges und effizientes Herstellverfahren für einen Hohlkolben 29 und einen weitergebildeten Hohlkolben 29, der sich durch geringes Gewicht bei hoher Standfestigkeit auszeichnet. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch zur Anwendung in weiteren Bauarten von Axialkolbenmaschinen geeignet. Alle Merkmale der Erfindung sind vorteilhaft miteinander kombinierbar. Insbesondere können für beide Enden unterschiedliche Fügetechniken verwendet werden. So lässt sich z. B. das Erzeugen eines Doppelgewindes vermeiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3919329 C1 [0004]
EP 0963506 B1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Hohlkolbens (29) für eine hydrostatische Maschine (1) mit folgenden Verfahrensschritten: – Umformung (S41) eines zumindest abschnittsweise rohrförmigen ersten Rohlings (610) für ein Außenteil (51) in mindestens einem ersten Abschnitt, und – Erstellen (S42) einer Ausnehmung (615) zur Vorbereitung mindestens einer ersten Fügestelle in dem umgeformten ersten Rohling (610) für das Außenteil, und – Herstellen (S45) der Außenkontur (626) für mindestens eine erste Fügestelle an einem zweiten Rohling (620) für das Innenteil (52), und – Einsetzen des bearbeiteten zweiten Rohlings in axialer Richtung (S48) und Fügen des bearbeiteten zweiten Rohlings des Innenteils (52) in den bearbeiteten ersten Rohling für das Außenteil (51).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rohling für das Außenteil (610) an mindestens einem Ende umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Rohling für das Außenteil (610) und/oder am zweiten Rohling für das Innenteil (620) ein Anschlag für die axiale Festlegung des zweiten Rohlings für das Innenteil (620) im Verhältnis zum ersten Rohling für das Außenteil (610) angebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rohling für das Außenteil (610) zusätzlich an einem zweiten Abschnitt umgeformt wird (S43) und eine zweite Ausnehmung (616) erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen und Fügen des zweiten Rohlings für das Innenteil (52) in den ersten Rohling für das Außenteil (51) an dem teilweise schon umgeformten ersten Rohling ein weiterer Umformschritt für das Außenteil vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rohling für das Innenteil (52) in den ersten Rohling für das Außenteil (51) eingepresst oder geschraubt wird, oder dass der erste Rohling für das Außenteil (51) und der zweite Rohling für das Innenteil (52) verstemmt werden, oder dass der erste Rohling für das Außenteil (51) und zweiter Rohling (52) für das Innenteil mit mindestens einem selbstsichernden Konus gefügt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rohling für das Außenteil (51) und der zweite Rohling für das Innenteil (42) stoffschlüssig gefügt werden.
Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine (1), aufweisend ein Außenteil (51) mit einem Kugelabschnitt (30), einem Halsabschnitt (613), einem Schaftabschnitt (612) und einem Deckelabschnitt (611), und ein Innenteil (52), das sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Außenteils (51) erstreckt, wobei ein Außendurchmesser des Innenteils (52) und ein Innendurchmesser des Außenteils (51) in wenigstens einem Abschnitt des Hohlkolbens (29) so gewählt sind, das sich zwischen ihnen ein Hohlraum (260) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (51) des Hohlkolbens (29) bei der Herstellung an mindestens einer Stelle umgeformt wird, und an mindestens einer Fügestelle Außenteil (51) und Innenteil (52) miteinander verbunden sind.
Hohlkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fügestelle an einem Ende des Hohlkolbens (29) liegt.
Hohlkolben nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Außenteil (51) und Innenteil (52) mittels eines Anschlags (209) axial festgelegt sind.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Innenteil (52) und Außenteil (51) an einem weiteren zweiten Abschnitt miteinander verbunden sind.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung des Innenteils (52) in dem Außenteil (51) eine erste und eine zweite Fügestelle vorgesehen sind und die Ausnehmungen (515, 516) für die erste Fügestelle und die zweite Fügestelle unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Außenteil (51) und Innenteil (52) mit mindestens, einer Presspassung gefügt sind.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Außenteil (51) und Innenteil (52) verschraubt oder verstemmt oder mit mindestens einem selbstsichernden Konus (301) gefügt sind.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Außenteil (51) und Innenteil (52) stoffschlüssig gefügt sind.
Hohlkolben nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (52) innerhalb des Außenteils (51) mittels eines weiteren Umformschrittes festgelegt ist.