DE2812417C2 - Zylindertrommel für eine hydrostatische Kolbenmaschine und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Zylindertrommel für eine hydrostatische Kolbenmaschine und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

3 4
stoff der Zylindertrommel gegeben. Die Verwendung Buchse anliegt Axialkolbenmaschinen !tut derartiger
von höher legierten und vergüteten Werkstoffen ist bei sogenannter unmittelbarer Kolbenstangenmitnahme
Aufgießen von Bronze schwer möglich während für die sind ebenfalls an sich bereits bekannt (FR-PS 73 29 925). Zylindertrommel gemäß der Erfindung in der Werk- Jedoch war für den Fachmann nicht naheliegend, diese
stoffauswahl für die Zylindertrommel viele Möglichkei- 5 Kolbenstangenmitnahme bei einer gasnitrierten Zylin-
ten offen stehen. Durch das Gasnitrieren bei relativ dertrommel anzuwenden, bei der die Gleitmetallschicht
niedrigen Temperaturen wird nicht nur die durch Sin- an der Steuerfläche durch Heißsintern aufgebracht ist
tern aufgebrachte Bronzeschicht nicht beschädigt, son- Schließlich bezieht sich die Erfindufig auch noch auf
dem es entstehen auch keine großen Maßänderupgen in ein Verfahren zum Herstellen einer Zylindertrommel
der Zylindertrommel selbst Der Stahlkörper kann einer io der vorstehend beschriebenen Art
Wärmebehandlung, zum Beispiel einem thermochemi- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer
sehen Diffusionsverfahren bzw. Gasnitrieren unterzo- Zylindertrommel gemäß der Erfindung dargestellt Die
gen werden mit Härtesteigerungen bis zu 1000HV(Vik- Zylindertrommel 1 besteht aus Stahl. In der Zylinder-
kers-Härte) und einer Härtetiefe von etwa 0,4 mm und trommel sind am Umfang gleichmäßig verteilt mehrere
ggfs. höher. Ferner besteht Wahlmöglichkeit bezüglich is Zylinderbohrungen 2 vorgesehen, wobei vorzugsweise
der Werkstoffpaarung an der Lauffläche Kolben-Zylin- eine ungerade Anzahl von Zylinderbohrungen 2 vorge-
der. Es kann ein Bronzekolben in der Stahlbohrung lau- sehen sind. Der Schnitt ist jedoch derart durch die Zylin-
fen, aber es ist auch möglich, eine Paarung hart auf hart dertrommel 1 gelegt daß die Schnittfläche durch die
zu verwenden, das heißt gehärtete Stahücolben in der Achsen von zwei Zylindertrommeln 2 geht Koaxial zur
gasnitrierten Zylinderbohrung laufen zu lassen. 20 Achse der Zylindertrommel ist eine Zentralbohrung 3
Die weitgehende Unabhängigkeit vom Grundwerk- vorgesehen, die zur Aufnahme eines Führungszapfens stoff der Zylindertrommel ermöglicht eine andere Lö- dient Auf die Stirnfläche der Zylindertrommel 1 ist eine sung der Aufgabe, wobei gemäß der Erfindung die Zy- Sinterbronzeschicht 4 aufgebracht Jede Zylinderbohlindertrommel aus Leichtmetall, vorzugsweise einer rung 2 ist mit einem Mündungskanal 5 versehen, der in Aluminiumlegierung besteht, und eloxiert (das heißt in 25 der Stirnfläche mündet Die gesamte Oberfläche der dem als Eloxierverfahren bezeichneten Verfahren elek- Zylindertrommel 1 einschließlich der Flächen der Bohtrisch oxydiert) ist, wobei die Bronzeschicht eine Sinter- rungen 2 und 3 ist gasnitriert.
schicht ist, die durch Aufsintern auf die vorzugsweise Eine Zylindertrommel aus Leichtmetall hat ein gerinzuvor galvanisch mit einer Zwischenschicht mit geeig- geres Trägheitsmoment und die Drehachse als eine neten Kristallgitter versehene, insbesondere verkupfer- 30 Stahlzylindertrommel gleicher Abmessungen. Das hat te Fläche der Zylindertrommel erzeugt ist, wobei das die Folge, daß bei Änderungen der Winkelgeschwindig-Sintern unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und keit der Drehbewegung die für die Mitnahme der Zylin-Erhitzung auf Sintertemperatur erfolgt Dabei können dertrommel erforderlichen Kräfte geringer sind,
die Kolben unmittelbar in den eloxierten Innenflächen Eine Zylindertrommel, in der die Kolben unmittelbar der Zylinderbohrungen laufen. Allerdings ist auch mög- 35 im Zylindertrommelwerkstoff laufen, in der also in die lieh, daß zur Erhöhung der Festigkeit und bzw. oder Zylinderbohrungen keine Buchsen aus Bronze oder anVerbesserung der Laufeigenschaften Buchsen einge- derem Werkstoff eingesetzt sind, hat, wie eingangs ersetzt sein können, zum Beispiel Buchsen aus gasnitrier- wähnt, gegenüber einer Zylindertrommel mit solchen tem Stahl oder aus Stahl mit einer dünnen Innenschicht Buchsen den Vorteil, daß bei gleichen Außenabmessunaus Gleitmetall oder aus hochfester Bronze. Zur Erhö- 40 gen und damit zumindest annähernd gleichem Träghung der Festigkeit kann eine solche Leichtmetallzylin- heitsmoment der Kolbendurchmesser um einen annädertrommel an ihrem äußeren Umfang zumindest auf hemd der doppelten Wandstärke der Buchse entspredem der Steuerfläche benachbarten Teil ihrer Länge mit chenden Betrag größer sein kann oder bei gleichen Koleiner Ummantelung versehen sein, beispielsweise aus bendurchmessern der Außendurchmesser der Zylinder-Stahl. 45 trommel und damit das Trägheitsmoment entsprechend
Eine wesentliche Weiterausgestaltung, die einen we- kleiner sein kann. Besonders vorteilhaft ist die Zylindersentlichen Fortschritt erbringt, ist dadurch gegeben, daß trommel aus gasnitriertem Stahl gemäß der Erfindung die guten Laufeigenschaften der gehärteten (bei Stahl) und dieses wiederum insbesondere bei einer Triebbzw, eloxierten (bei Leichtmetall) Innenflächen der Zy- flanschaxialkolbenmaschine, bei der die Kolbenstangen linderbohrungen auch die Anwendung der Zylinder- 50 zwecks Übertragung der Mitnahmekräfte unmittelbar trommel bei Axiaikoibenmaschinen ermöglichen, bei in der Zylinderbohrung anliegen — unabhängig davon, denen jeder Kolben über eine Kolbenstange gegen ei- ob in üblicher Weise die Zylinderbohrung eine gerade nen Triebflansch abgestützt ist und die Kolbenstange durchgehende Bohrung ist oder der für dad Anliegen der mix einem Teii unmittelbar gegen die Inner wand der Kolbenstange vorgesehene Teil abgesetzt ist.
Zylinderbohrung zum Anliegen kommt, um die Drehbe- 55
wegung auf die Zylindertrommel zu übertragen. In die- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
sem Falle läuft bei einer Stahlzylindertrommel der KoI-
ben unmittelbar auf dem Zylindertrommelwerkstoff und
die Kolbenstange kommt unmittelbar gegen diesen zum
Anliegen. Vorzugsweise gilt das gleiche für eine Leicht- 60
metallzylindertrommel. Sind jedoch bei einer solchen
Buchse in die einzelnen Zylinder eingezogen, können
diese eine derartige Länge aufweisen, daß sowohl der
Kolben in der Buchse gleitet als auch die Kolbenstange
anliegt oder nur der Kolben in der Buchse gleitet und 65
die Kolbenstange gegen den Zylindertrommelwerkstoff
anliegt oder der Kolben im Zylindertrommelwerkstoff
gleitet und die Kolbenstange gegen eine hochfeste

Claims (5)

1 2 Zylindertrommel aus Stahl und ist die Bronzeschicht an Patentansprüche: der Steuerfläche aufgegossen. Da nicht nur an der Steuerfläche eine gleitfähige Schicht benötigt wird sondern
1. Zylindertrommel für eine hydrostatische KoI- auch für die Laufflächen der Kolben im Zylinder, wird benmaschine, vorzugsweise Axialkolbenmaschine, 5 bei den üblichen Axialkolbenmaschinen in jede Zylinwobei die Zylindertrommel aus nitriertem Stahl be- derbohrung eine Laufbuchse aus Bronze eingesetzt Die steht und an der Steuerfläche mit einer Bronze- Bohrung in der Zylindertrommel hat also einen entspreschicht versehen ist, dadurch gekennzeich- chend der Wandstärke der Bronzebüchse größeren net, daß die Zylindertrommel (1) gasnitriert ist und Durchmesser als der Kolben. Ist eine Zylindertrommel daß die Bronzeschicht (4) eine Sinterschicht ist, die io geschaffen, bei der keine Bronzebüchse erforderlich ist, durch Aufsintern auf die zuvor galvanisch mit einer so kann dadurch bei gleicher ZylindertrommelgröBe Zwischenschicht mit geeignetem Kristallgitter ver- und gleicher Bohrungsgröße in der Zylindertrommel sehene, insbesondere verkupferte Stirnfläche der der Kolben und damit das Hubvolumen größer werden Zylindertrommel aufgebracht ist, wobei das Sintern oder kann bei gleicher Kolbengröße die Wandstärke unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Er- is zwischen den Zylindern untereinander und den Zylinhitzung auf Sintertemperatur erfolgt ' dem und der Außenwand der Zylindertrommel und da-
2. Zylindertrommel für eine hydrostatische KoI- mit die Festigkeit gegen Druck größer werden. Zudem benmaschine, vorzugsweise Axialkolbenmaschine, entfällt der Vorgang, durch den die Bronzebüchse in die die an der Steuerfläche mit einer Bronzeschicht ver- Zylindertrommel eingebracht wird und es entfällt die sehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder- 20 Gefahr, daß durch ein Verengen der Bronzebüchsen trommel aus Leichtmetall, vorzugsweise einer AIu- nach innen bei Temperaturerhöhung im Betrieb die miniumlegierung, besteht und eloxiert ist und daß Kolben klemmen.
die Bronzeschicht eine Sinterschicht ist die durch Es ist allerdings schon eine Zylindertrommel für Axi-Aufsintern auf die vorzugsweise zuvor galvanisch alkolbenmaschinen bekannt, die aus Stahl oder Sphäromit einer Zwischenschicht mit geeignetem Kristall- 25 guß besteht, wobei die mit einem gehärteten Stahlkolgitter versehene, insbesondere verkupferte Stirnflä- ben zusammenwirkenden Laufflächen der Zylinderbohche der Zylindertrommel erzeugt ist wobei das Sin- rangen badnitriert sind und die Steuerfläche durch eine tern unter gleichzeitiger Einwirkung von Druck und in bekannter Weise aufgegossene Schicht aus Bronze Erhitzung auf Sintertemperatur erfolgt (DE-OS 1963 769) besteht Durch das Aufgießen der
3. Axialkolbenmaschine, deren Kolben über je ei- 30 Bronzeschicht werden an das Zylindertrommelmaterial ne Kolbenstange gegen einen Triebflansch abge- bestimmte Anforderungen gestellt die die Auswahlstützt sind, mit einer Zylindertrommel gemäß An- möglichkeiten stark beschränken. Es kann nur ein niedspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, rig legierter Stahl- oder Sphäroguß verwendet werden daß die Kolbenstangen mii einem Teil unmittelbar und damit sind die Möglichkeiten für die weiterführende gegen die Innenwand der Zylinderbohrungen (2) 35 Wärmebehandlung praktisch auf badnitrieren bezum Anliegen kommen. schränkt Mit diesen Werkstoffpaarungen lassen sich
4. Verfahren zum Herstellen einer Zylindertrom- keine befriedigenden Dauerstandsfestigkeiten erzielen, mel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine daudie Zylindertrommel bearbeitet wird, vorzugsweise erfeste Zylindertrommel zu schaffen, wobei für die Ausdann die Stirnfläche der Zylindertrommel galvanisch 40 wahl dos Zylindertrommelwerkstoffes und der Wärmemit einer Zwischenschicht mit geeigneten Verstell- behandlung für diese eine größere Freiheit besteht und gitter versehen, insbesondere verkupfert wird und eine hohe Beanspruchbarkeit erzielt wird.
daß sodann die Bronzeschicht durch Sintern unter Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Erhitzung mit einer Zylindertrommel aus nitriertem Stahl wird die auf Sintertemperatur auf die Stirnfläche aufgebracht 45 Aufgabe dadurch gelöst daß die Zylindertrommel gaswird und daß sodann anschließend d;e Zylindertrom- nitriert ist und daß die Bronzeschient eine Sinterschicht mel (1) nitriert, vorzugsweise bei niedriger Tempera- ist die durch ein Heißsinterverfahren durch Aufsintern tür nitriert insbesondere gasnitriert wird. auf die zuvor galvanisch mit einer Zv/ischenschicht mit
5. Verfahren zum Herstellen einer Zylindertrom- geeignetem Kristallgitter, also einer sowohl zur Bronze mel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß 50 als auch zum Zylindertrommelwerkstoff passenden Gitdie Zylindertrommel bearbeitet wird, vorzugsweise terkonstanten versehene, beispielsweise vernickelte dann die Stirnfläche der Zylindertrommel galvanisch oder vorzugsweise verkupferte Stirnfläche der Zylinmit einer Zwischenschicht mit geeignetem Verstell- dertrommel gebildet wird, wobei das Sintern unter gitter versehen, insbesondere verkupfert wird und gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Erhitzung auf sodann die Bronzeschicht durch Sintern unter 55 Sintertemperatur erfolgt. Die Anwendung eines solchen gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Erhitzung Heißpreßsinterverfahrens zum Erzeugen der Gleitmeauf Sintertemperatur auf die Stirnfläche aufgebracht tallschicht an der Stirnfläche einer Zylindertrommel ist wird und daß sodann anschließend die Zylindertrom- ansich bekannt (DE-OS 24 31254). Dabei war davon mel (1) eloxiert wird. ausgegangen worden, daß die normalen Stahlzylinder-
60 trommeln für dieses Verfahren verwendet werden müs-
sen, bei denen zum Erzeugen einer Lauffläche für die
Kolben in jede Zylinderbohrung eine Bronzebüchse eingebracht wird. Es war nicht erkannt worden, daß dieses
Die Erfindung betrifft eine Zylindertrommel für eine Aufsintern ermöglicht, nach dem Aufsintern die Zylinhydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise eine 65 dertrommel mit Gas zu nitrieren, ohne daß die Sinter-Axialkolbenmaschine, die an der Steuerfläche mit einer bronzeschicht dabei in Mitleidenschaft gezogen wird. Bronzeschicht versehen ist. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist einer-Bei den üblichen Axialkolbenmaschinen besteht die seits eine größere Unabhängigkeit vom Grundwerk-
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