DE2653868A1

DE2653868A1 - Hohlkolben fuer eine hydrostatische kolbenmaschine und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2653868A1
Application number: DE19762653868
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Heyl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1978-06-01
Also published as: US4191095A; JPS5368367A; SU860716A3; RO73194A; BR7707394A; SU860716A1

Description

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TP-St/le 5-11.1976

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"Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine und Verfahren zu dessen Herstellung"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hohlkolben der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung und auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 4 angegebenen Gattung.

Derartige Hohlkolben werden verwendet, um das Gewicht der mit der Zylindertrommel rotierenden und bei Axialkolbenmaschinen parallel zur Zylindertrommelachse oszillierenden Kolben so gering wie möglich zu halten. Dabei soll jedoch der Kolbeninnenraum nicht mit dem Raum vor der Kolbenstirnfläche verbunden sein-, weil andernfalls in dem Kolbeninnenraum Flüssigkeit vorhanden sein würde, die an den Druckwechseln im Zylinder

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teilnimmt und dabei abwechselnd komprimiert wird und expandiert und dabei Verlustarbeit aufnimmt. Darüber hinaus soll durch den Kolben hindurch eine Verbindung geschaffen sein von dem Raum vor der Kolbenstirnfläche zu dem Druckpolster, über das der Kolben abgestützt ist.

Der durch DT-OS 2 364 725 bekannte Kolben der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung weist einen StirnflächenendVerschluß auf, der das Kolbenmantelteil mit der zentralen Säule verbindet, wobei zur Verbindung in einer Ebene senkrecht zur Kolbenachse liegende Verbindungsflächen vorgesehen sind, in denen eine Preßreibschweißverbindung hergestellt wurde. Logischerweise treten am Kolbenmantelteil wesentlich höhere Relativgeschwindigkeiten zwischen den gegeneinander zu verschweißenden Werkstücken auf als an dem kleinen Durchmesser an der Zentralsäule. Das führt zu ungleichen Bedingungen für die Preßreibschweißung, so daß nicht mit befriedigender Sicherheit eine dichte Verbindung hergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlkolben der genannten Art und das Verfahren zu seiner Herstellung derartig auszugestalten, daß mit Sicherheit eine druckdichte Verbindung hergestellt wird.

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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. im Kennzeichen des Anspruches 4 angegebenen Merkmale feelöst. .

Bei dem Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht erforderlich, daß die Verbindung zwischen Stirnflächendeckel und Kolbenmantelteil in der gleichen Ebene liegt wie die Verbindung zwischen Stirnflächendeckel und Zentralsäule.

Die Ausgesta ltung des Hohlkolbens gemäß der Erfindung ermöglicht vorteilhafte Weiterausgesaltungen insbesondere dadurch, daß im Stirnflächendeckel mindestens ein weiteres Organ angeordnet ist, beispielsweise ein Spaltfilter oder eine Drosselstelle, insbesondere eine Strömungsdrossel, die bei Abheben der Druckpolstergrenzfläche von der Gegenfläche ein zu starkes Abströmen von Flüssigkeit durch den Druckpolsterraum verhindert. Ist in dem Kanal zu dem Druckpoläterraum anstelle einer solchen Strömungsdrossel eine verengte Drosselstelle vorgesehen,kann der Gefahr, daß diese verengte Drosselstelle sich durch gröbere Schmutzteilchen zusetzt, dadurch vorgebeugt werden, daß dieser verengten Drosselstelle ein Spaltfilter vorgeschaltet wird, dessen Spalt enger ist als die verengte Drosselstelle, aber eine so große Fläche hat, daß auch dann, wenn sich einzelne Schmutzteilchen in diesen Spaltfilter fest-

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setzerij eine hinreichende Durchs tr ömung /nicht verhindert wird.

Die Erfindung wird im folgenden in einzelnen anhand von drei Ausführungsbeispielen erläutert.

Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch einen Hohlkolben in der einfachsten Ausgestaltungsform.

Figur 2 zeigt einen Axialschnitt durch einen Kolben,in dessen Stirnflächendeckel ein Axialspaltfilter angeordnet ist.

Figur j5 zeigt einen Axialschnitt durch das Endteil eines Hohlkolbens mit einer anderen Ausgestaltungsform eines Axialspaltfilters.

Der Kolben besteht aus einem Kugelteil 1, das über ein Querhaupt 2 mit einem Kolbenmantelteil 3 verbunden ist,und aus dem Stirnflächendeckel 4, wobei innerhalb des Kolbens die Zentralsäule 5 angeordnet ist, die aus einem Werkstück mit der Stützscheibe 6 besteht.

Im Kugelteil 1 ist eine Bohrung 7 angeordnet. In der Zentralsäule 5 ist eine Bohrung 8 angeordnet und im Stirnflächendeckel

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ist eine-Zentralbohrung 9 angeordnet. Die Bohrungen 7* -8 und stehen miteinander in Verbindung»

Im Querhaupt 2 ist eine Ausnehmung 10 vorgesehen und am kugelteilseitigen Ende der Zentralsäule 5 ist eine Kegelfläche 11 vorgesehen, die gegen die Kante der Ausnehmung 10 anliegt. An dieser Anlagefläche wird durch Preßreibschweißen eine dichte Verbindung hergestellt. Sodann wird bei der Herstellung des Kolbens das Kolbenmantelteil in der Ebene der Stützscheibe 6 derart eingespannt, daß durch elastische Verformung des Kolbenmantelteiles3 Sich dieses gegen die Stutzscheibe 6 legt und diese festhält-, so daß für den folgenden Reibschweißvorgang die Stützsäule 5 im Kolbenmantelteil 3 absolut festliegt.

Das Kolbenmantelteil 3 weist, an seinem stirnseitigen Ende eine plane Fläche 12 auf, und die Zentralsäule weist an ihrem stirnseitigen Ende eine kegelförmige Fläche 13 auf.

Der Stirnflächendeckel Λ weist eine der Fläche 12 entsprechende plane Fläche auf und weist in seinem Mittelteil eine Ausnehmung 1.4 auf ähnlich der Ausnehmung 10 im Querhaupt 2. Die zylindrische Wand der .Ausnehmung .14 bildet mit der Fläche' 15 zusammer eine Kante, die gegen die Kegelfläche 13 zum Anliegen kommt, wobei an dieser Anlagefläche eine Reibpreßschweißverbindung hergestellt wird.

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Sowohl die Reibpreßschweißverbindung 10, 11 als auch die Reib-[ preßschweißverbindung 12 und die Reibpreßschweißverbindungen 133 I^3 15 sind ohne Schwierigkeiten druckdicht herzustellen.

Nach Ausspannen des Kolbens verformt sich zwar der Kolbenmantel etwas. Da sowieso anschließend an den Reibschweißvorgang eine Bearbeitung der Kolbenoberfläche erfolgen muß_; wird diese Ungenauigkeit ohne weiteres ausgeglichen.

Der Kolben gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem Kolben gemäß Figur lediglich durch die Gestaltung des Stirnflächendeckels 2^, der einen Ansatz 25 aufweist^ der eine Stirnplatte 27 trägt. Im Ansatz 25 ist eine Querbohrung 28 vorgesehen, die mit der Längsbohrung 30 verbunden ist. Auf den Stirnflächendeckel 24 ist ein Ring J51 aufgesetzt und mit dem Stirnflächendeckel 2.h in der Ebene j52 durch eine Reibpreßschweißung verbunden. Zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Stirnflächenteiles 27 und der zylindrischen Innenfläche des Ringteiles 3I ist ein ringförmiger Spalt 33 gebildet, dessen Spaltweite kleiner ist als die engste Stelle einer in den Bohrungen 7 oder 8 vorgesehenen Drosselstelle, so daß durch den Spalt 33 keine Schmutzteilchen gelangen können, die diese Drosselstelle zusetzen könnten. Infolge der großen Erstreckung des Spaltes in Umfangsrichtung ist es aber nicht möglich, daß sich dieser

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Spalt derart absolut zusetzt, daß er keine Flüssigkeit mehr zu dem Druckpolster gelangen läßt» Ein zweckmäßiges Maß für die lichte Weite des Filterspaltes kann im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,3 mm liegen.

Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 lediglich dadurch^, daß der Stirnflächendeckel 3^ gleich aus einem Werkstück mit dem ringförmigen Teil besteht^, welches dem Ring 31 in Figur 2
entspricht. Dafür ist dann das Mittelteil 35 ein getrenntes Werkstück, das an der Stelle 36 durch eine bekannte Vorbindungj, vorzugsweise eine Preßreibschweißverbindung, mit dem Stirnflächendeckel 3^· verbunden ist. Auch bei dieser AusgestaJtungsibrm ist der Zweck, einen ringförmigen^ zum Grobfiltern dienenden Spalt 33a zu schaffen.

Patentansprüche;

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche:

Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise' Axialkolbenmaschine in Schrägsehe ibenbauform,. mit einer in der Kolbenlängsachse angeordneten Zentralsäule und mit' einer Längsbohrung in dieser für die Druckmittelversorgung für ein Druckpolster und mit einer in der Nähe der Stirnseite angeordneten Stützscheibe zwischen der Zentralsäule und dem Kolbenmantelteil und mit einem den Hohlraum .umschließenden und die Zentralsäule mit dem Kojbenmantelteil verbindenden Stirnflächendeckel, der sowohl mit dem Kolbenmanteiteil als auch mit der Zentralsäule durch eine Reibschweißverbindung verbunden ist., dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsäule (5) oder das gegenüber liegende Teil des Stirnflächendeckels im Bereich der Verbindung zwischen Zentralsäule (5) und Stirnflächendeckei (4) eine Kegelfläche (13) aufweist.
2.) Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die "Verbindung (13, 14, 15) zwischen Stirnflächendeckel (4) und Zentralsäule (5) außerhalb der Ebene liegt, in der die Verbindung (12.) zwischen Kolbenmantel teil (3) und Stirnflächendeckel (4) liegt.

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3·) Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stirnflächendeckel (24, j4) ein den Mediumstrom beeinflussendes Organ., vorzugsweise ein Spaltfilter (33, 33a) oder eine Strömungsdrossel angeordnet ist.
4.) Verfahren zum Herstellen eines Hohlkolbens für eine hydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise eine Axialkolbenmaschine, mit einer in der Kolbenlängsachse angeordneten Zentralsäule mit einer Längsbohrung für die Druckmittelversorgung für ein Druckpolster und mit einer in der Nähe der Stirnfläche angeordneten Stützscheibe zwischen der Zentralsäule und dem Kolbenmantel und mit einem den Hohlraum verschließenden und die Zentralsäule mit dem Kolbenmantel verbindenden Stirnflächendeekel, wobei der Kolben mit einem Kugelteil (l) versehen ist und der Kolbenmantel (3) mit dem Kugelteil (l) und dem diese Teile (l und 3) verbindenden Querhaupt (2) aus einem Werkstück besteht und wobei der Stirnflächendeckel (4* 24, 3²O sowohl mit dem Kolbenmantel (3) als auch mit der Zentralsäule (5) durch eine Reibschweißverbindung verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsäule

(5) mit der Stützsäule (6) aus einem Werkstück hergestellt

und daß die Zentralsäule (5) durch eine Reibschweißverbindung mit dem Querhaupt (2) verbunden wird und daß sodann

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an der Stirnfläche (12) des Kolbenmantels (3) eine zur Kolbenachse senkrechte Fläche (12) hergestellt wird und an dem Stirnteil der Zentralsäule (5) eine Kegelfläche (13) in vorbestimmter Lage gegenüber der Fläche (12) am Kolbenmantelteil (3) hergestellt wird und daß am Stirnflächendeckel (4) entsprechend eine zur ebenen Fläche (12) am Kolbenmanteiteil (3) entsprechende Fläche' (l4, 15) bearbeitet wird und eine zur Kolbenachse senkrechte Fläche (15)

mit einer Zentralausnehmung (l4) der Zentralsäule (5) zugeordnet bearbeitet wird und daß dann der Stirnflächendeckel (4) in einem Arbeitsgang durch Preßreibschweißen sowohl mit dem Kolbenmantelteil (3) als auch mit der Zentralsäule (5) verbunden wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Fläche (12) am Kolbenmantelteil (3) und die Bearbeitung der Kegelfläche (13) an der Zentralsäule (5) mittels eines Kombinationswerkzeuges gemeinsam erfolgen.
6.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben abschließend außen rund geschliffen wird.

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7·) Verfahren nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Hohlkolbens mit Spaltfilter, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden zusammen den Spaltfilter (33; 33a) bildenden Teile (27 und 31 oder 34 und 35) mit dem Stirnflächendeckel (24 bzw. 34) aus einem Werkstück besteht und das jeweils andere Teil durch Preßreibschweißen mit diesem Werkstück verbunden wird.

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