DE8509011U1

DE8509011U1 - Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine

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Publication number: DE8509011U1
Application number: DE19858509011
Authority: DE
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1986-12-18

Description

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

G 85 09 Oil.5 A 85/26 DP-St/As

Beschrei bung \JHohl kol ben für eine hydrostatische Kolbenmaschine/

15Die Neuerung betrifft einen Hohlkolben gemäß Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Es ist bekannt, die Kolben für eine hydrostatische Maschine zwecks Verringerung der zu beschleunigenden Masse hohl

20auszugestalten. Es ist weiterhin bekannt, den Hohlraum des Kolbens möglichst weitgehend zu verschließen, um das beim Verdichtungsvorgang zu komprimierende Totvolumen möglichst klein zu halten, weil eine solche Kompression und Expansion den Wirkungsgrad verschlechtert. Es ist auch

25bereits ein Hohlkolben bekannt, bei dem Kugelkopf, Endplatte und Kolbenmantel aus einem Werkstück bestehen und Stirnflächendeckel und Zentralsäule aus einem zweiten Werkstück bestehen, wobei diese beiden Werkstücke miteinander verbunden sind (DE-OS 26 53 867). Bei diesen Kolben werden Zentral-

30Säule und Stirnplattendeckel aus einem stangenförmigen Rohling hergestellt, in dem das Material um die Zentralsäule herum durch Zerspanen abgetragen wird und anschließend die Zentral bohrung durch einen Bohrvorgang eingebracht wird. Diese Zerspanungsvorgänge sind sehr aufwendig,

₃₅bedingen einen

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hohen Material einsatz, großen Werkzeugaufwand und lange Bearbeitung-szeiten.

Der Neuerung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlkolben zu schaffen, der mit geringerem Bearbeitungsaufwand und damit kostengünstiger hergestellt werden kann.

Die Lösung zu dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Die Neuerung beruht auf dem Grundgedanken, zur Herstellung der Zentral säule ein als Rohrmaterial angeliefertes fertiges Rohr zu verwenden und plastisch zu verformen.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltungsform, bei der das Rohrmatcrial durch einen Aufbördel- bzw. Abwälz-Verformungsvorgang trichterförmig derart aufgeweitet wird, daß der Rand der trichterförmigen Erweiterung mit dem Kolbenmantel verbunden werden kann und somit die trichterförmige Erweiterung unmittelbar die Stirnfläche bildet. Durch diese Trichterform ist dieses Teil hinreichend stabil gegenüber den auf diese Flächen einwirkenden Druckkräften und auch das Zentralrohr ist infolge des geringen Innendurchmessers und der damit trotz des hohen Druckes relativ geringen Kräfte hinreichend stabil.

^' 25 Besonders zweckmäßig ist es, wenn dieses Rohr mit der die Stirnflächenplatte bildenden Erweiterung durch Hartlöten mit dem den Kugelkopf, die Endplatte und den Kolbenmantel bildenden Werkstück verbunden ist. Dabei kann gesichert werden, daß der die Zentralsäule umgebende Hohlraum leer bleibt.

Um den Aufwand für die Erhitzung des Werkstückes zum Zwecke des Lötens zu vermeiden, ist es denkbar, eine Verbindung zwischen dem Zentralsäule-Stirnflächendeckel-Werkstück und dem Kugelkopf-Endpla'tte-Kolbenmantel-Werkstück durch

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Umbördeln des Kolbenmantelendes um den Rand der trichterförmigen Erweiterung herzustellen. Da es bei einer solchen ,Ausgestaltungsform nicht möglich sein wird, die Verbindung zwischen Zentralsäulenrohr und Bohrung in der Endplatte flüssigkeitsdicht zu gestalten, wird man zulassen müssen, daß sich der Hohlraum zwischen Kolbenmantel und Zentralsäule mit Arbeitsflüssigkeit füllt. Ein Komprimieren dieser Arbeitsflüssigkeit wird dann immer noch vermieden, weil an der genannten Verbindung zwischen

Zentralsäule und Bohrung in der Endplatte in dem Spalt

eine so starke Drosselung auftritt, daß eine Druckerhöhung ( ) in dem Rohr sich zumindest nicht wesentlich, bis in den genannten Hohlraum hinein auswirkt. Immerhin wird die Möglichkeit zu beachten sein, daß beim Abkühlen nach beendeter Arbeit der hydrostatischen Maschine sich das Öl in dem genannten Hohlraum zusammenzieht und wenn dann nichtder ganze Kolben unter dem Arbeitsflüssigkeitsspiegel liegt, Luft in den Hohlraum gesaugt wird mit der Folge, daß die einzelnen Kolben der Maschine ungleich schwer werden. Solche Schwierigkeiten können jedoch beherrscht werden.

Bei einer anderen Ausgestaltungsform ist der Stirnflächen- _r. deckel als ein selbständiges Werkstück gebildet, welches außen kegelig ist ui\d in einem entsprechenden Innenkegel des Kolbenmantels eingepaßt ist, wobei dieser Stirnflächendeckel eine Zentralbohrung aufweist, die ihrerseits einen Absatz aufweist und wobei die Zentralbohrung im Kugelkopf eine Absatz(Schulter) aufweist und wobei das Zentralsäulenrohr gegen diese beiden Absätze vernietet ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungsformen für Hohlkolben gemäß der Neuerung sind in den Schutzansprüchen 1 bis 3 angegeben. Zweckmäßige Verfahren zur Herstellung derartiger O₅ Kolben sind in den Ansprüchen 4 bis 9 angegeben.

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1 Das Wesentliche an der Neuerung ist also, daß das Herstellen der langen Zentralbohrung durch Einbringen einer Bohrung in ein Werkstück erspart wird, indem als Zentralsä'ule ein fertiges Rohr verwendet wird, welches an dem kugelkopfseitigen Ende des Kolbens in eine Bohrung der Endplatte eingefügt und mit dieser verbunden wird und an seinem der Kolbenstirnfläche zugeordneten Ende entweder unmittelbar aus einem Werkstück bestehend zu einem StIrnf1Hchendecfcel umgeformt wird, bei spiel5-w*»ise durch einen Aufroll-(Aufbördel )-Vorgang oder durch Anstauchen, wobei das Anstauchen zweckmäßigerweise über einem Dorn erfolgt, damit die Mittelöffnung erhalten bleibt. Das Bearbeiten und Verarbeiten eines solchen Rohres ist immer wesentlich günstiger als das Bohren einer Zentralbohrung Das Verbinden kann seinerseits durch plastische Verformung erfolgen oder vorzugsweise durch Löten, insbesondere durch Hartlöten. Die als Zentralbohrung bezeichnete zentrale durchgehende Durchbrechung dient dazu, von dem Druckraum vor der Kolbenstirnseite her einen am Kugelkopf angelenkten Gleitschuh mit Druckmittel zu versorgen. Rohrmaterial, das seinerseits in an sich bekannter Weise durch Ziehen oder Walzen hergestellt ist, ist wesentlich billiger als das Einbringen einer Bohrung entsprechender Länge.

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Bei al le». Kolben gemäß der Neuerung " bestehen Kugelkopf, Endplatte und Kolbenmantel aus einem Werkstück, wobei' gegebenenfalls auch dieses aus einem plastisch verformten Rohr hergestellt werden kann, beispielsweise dadurch, daß ein Rohr mit dem Außendurchmesser des Kolbens entsprechendem Durchmesser durch plastisches Verformen zu einer Endplatte mit Kugelkopf umgeformt wird. Ein solcher Kolben kann aber auch durch Ziehen, Gesenkschmieden oder spanabhebende Bearbeitung aus einem Massivrohling hergestellt werden, wobei die jeweilige Bearbeitungsform

von der Stückzahl,den zur Verfugung stehenden Fertigungseinrichtungen, der Größe des Kolbens und dem Druckniveau, mit dem gearbeitet wird, abhängig sein wird.

Ausgehend von dieser Grundform ergeben sich gemäß der
Neuerung zwei Ausgestaltungsmöglichkeiten, nämlich
entweder bestehen Zentralsäule und Stirnflächenteil ebenfalls aus einem Werkstück, welches durch plastisches Verformen an einem Ende zu einem Stirnflächenteil umgeformt ist,
oder

C die Zentral säule besteht aus dem gemäß der Neuerung zu
verwendenden Rohr und ist mit einer aus einem getrennten Werkstück bestehenden Stirnflächendeckel, der seinerseits eine entsprechende Zentralbohrung aufweist, verbunden.

Das Verbinden zwischen den beiden bzw. drei Werkstücken

kann in allen Fällen

entweder durch Löten, vorzugsweise Hartlöten oder

durch plastisches Verformen erfolgen.

Bei Herstellung aus einem Zentralsäulenrohr und einer
getrennten Stirnflächendeckelplatte kann das Zentralsäulenrohr durch plastische Verformung nach Art eines Vernietens ' oder durch Aufböjdeln in eine entsprechende Erweiterung

der Zentralbohrung des Stirnflächendeckels hinein mit der Stirnflächendeckelplatte verbunden werden.

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1In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele von Kolben gemäß der Neuerung jeweils bis zur Längsachse radial geschnitten dargestellt.

5Figur 1 zeigt eine Ausgestaltungsform mit trichterförmig erweitertem Zentralsäulenrohr.

Figur 2 zeigt ebenfalls eine Ausgestaltungsform mit erweitertem Zentralsäulenrohr, aber einer anderen Verbindungsform.

C Figur 3 zeigt ein Detail zu Figur 2 in größerem Maßstab.

Figur 4 zeigt einen Kolben mit getrenntem Stirnflächend-eckel. 15

Der Kugelkopf 1, die Endplatte 2 und der Kolbenmantel 3 bestehen aus einem Werkstück. Innerhalb des Kolbenmantels 3 ist eine Bohrung 4 vorgesehen, an die sich eine genauer bearbeitete Bohrung 5 mit kleinerem Durchmesser anschließt, an

20die sich eine weitere Zentralbohrung 6 anschließt. Die Zen- · tralsäule 7 besteht aus einem Rohr, dessen in der Zeichnung linkes Ende mit seinem Außenumfang in die Bohrung 5 eingepaßt ist und dessen in der Zeichnung rechtes Ende durch einen , Aufbördelvorgang zu einem Stirnflächenteil 8 erweitert 1st,

25Welches mit seinem Außenumfang in eine Bohrung 9 hineinragt. Zwischen der Bohrung 9 und dem Außenumfang der Stirnflächenplatte 8 ist eine. Hartlötverbindung hergestellt. Mit dem gleichen Erhitzungsvorgang wird e-ne Hartlötverbindung zwischen der Bohrung 5 und dem in der Zeichnung linken Ende des

3oZentralrohres 7 hergestellt, das heiSt, beim Einsetzen des Zentralrohres 7 wird Lötmaterial am Außenumfang der Stirnplatte 8 bzw. an der Innenseite der Bohrung 9 aufgebracht und am Außenumfang des linken Endes der Zentralsäule 7 Und der Bohrung 5 aufgebracht und sodann wird die Zentral- ·

35sa'ule 7,-8 in das Werkstück 1, 2, 3 eingesetzt und beide

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Werkstücke werden gemeinsam erhitzt, bis sich die Lötverbindungen gebildet haben.

Bei dem in Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbei-S spiel ist einerseits das Werkstück 1 bis 6 im Rohzustand zumindest annähernd das gleiche wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 1 und ist andererseits das Werkstück 7,8 das gleiche wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 1. Der Unterschied besteht darin, daß in den Bohrungen 5 und keine Lötverbindung hergestellt wird und das Endteil 10 des Kolbensmantels 3 durch Umbördeln um die Stirnflächenplatte 8 gelegt ist, so daß diese auf diese Weise festgelegt ist.

In Figur 4 ist das Kugelkopf-Endplatte-Kolbenmantel-Werkstück ·>&eegr; Bezug auf den in der Zeichnung linken Teil ausgezogen als Rjhli ,g gezeichnet und nur strichpunktiert ist die fertig bearbfitete Form des Kugelkopfes 11 dargestellt. Im übrigen entspricht der Kugelkopf 11 dem Kugelkopf 1, die Endplatte .12 der Endplatte 2 und der Kolbenmantel 13 dem Kolbenmantel 3 und die Innenbohrung 14 der Innenbohrung 4. Die Zentralbohrung 15, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Zentralrohres 17 entspricht, ist in diesem Falle jedoch langer und weist eii.en Absatz mit einer nach außen weisenden Schulter 27 auf. Der Kolbenmantel 13 weist in· seinem in eier Zeichnung rech'ten Teil einen Innenkegel 19 auf, in den eine Stirnplatte 18 mit ihrem AuSenkegel 20 eingepreßt ist. Die Stirnplatte 18 weist eine Zentralbohrung 21 mit einer Schulter 22 auf und das Zentralrohr 17 ist an beiden Enden durch Anstauchen vernietet, so daß das in der Zeichnung rechte Ende des Zentraisäulenrohres 17 gegen die Schulter 22 des Stirnflächendeckels 18 anliegt und das in der Zeichnung linke Ende des Zentral Säulenrohres 17 gegen die Schulter 27 anliegt.

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Die jeweils aus einem angelieferten Rohr, welches aus entsprechendem Material besteht, gefertigte Zentralsäule 7 bzw. 17 ist ir. der Herstellung billig. Die Kolben gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel weisen auch i_m Bereich des Kolbenmantels keine Nahtstelle auf, die schwierig zu bearbeiten wäre oder bei der Bearbeitung infolge einer Änderung der Materialhärtung Schwierigkeit bereiten würde. Zwar ist damit zu rechnen, daß bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 4.das rechte Teil des KoI-benmantels bei Eintreiben des Stirnflächendeckeli, 18 durch die Kegelform aufgeweitet wird, jedoch kann das ohne weiteres beherrscht werden, indem nach dem Eintreiben des Deckels noch einmal übergesciiliffen wird, wobei nur so wenig Material abgehoben wird, daß die Spannung im

Kegelbereich nicht nachläßt.

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LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

A 85/026

DP-St/As A 745

'" Schutzansprüche

1S 1. Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauform,, mit einem Kugelkopf, einem mit diesem über eine Endplatte verbundenen Kolbenmantel, einer Zentralsäule und einem Stirnflächendeckel und einer Zentralbohrung, wobei Kolbenmantel, Endplatte und Kugelkopf aus einem mit einer Zentralbohrung versehenen Werkstück bestehen, "dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralsäule T7, 17) aus einem ?.n mindestens einem Ende plastisch verformten Rohr besteht.

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2. Hohlkolben nach Anspruch 1, wobei 1ie Zentralsäule und der Stirnflächendeckel aus einem Werkstück bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zentralsäule (7) bildende Rohr an seiner dem Kugelkopf (1) abgewandten Seite trichterförmig aufgeweitet ist, wobei der Rand der trichterförmigen Erweiterung (8) mit dem Kolbenmantel (3) verbunden ist.

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Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnflächendeckel eine an ihrem Umfang mit einem in Richtung zum Kugelkopf (11) hin verjüngten Kegel (20) versehene Stirnplatte (18) ist, die eine abgesetzte Zentralbohrung (21) aufweist und daß die Zentralbohrung (15) im Kugelkopf (11) einen Absatz (27) aufweist und daß das Zentralsäulenrohr (17) an beiden Enden mit einem plastisch verformten Teil gegen den jeweiligen Absatz (22 bzw. 27) in der Zentral bohrung (21) der Stirnflächenplatte (18 bzw. 22) des Kugelkopfss (11) anli egt.