EP0963506B1 - Kolben für eine hydrostatische maschine - Google Patents

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EP0963506B1
EP0963506B1 EP98906903A EP98906903A EP0963506B1 EP 0963506 B1 EP0963506 B1 EP 0963506B1 EP 98906903 A EP98906903 A EP 98906903A EP 98906903 A EP98906903 A EP 98906903A EP 0963506 B1 EP0963506 B1 EP 0963506B1
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EP
European Patent Office
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inner tube
outer tube
piston
tube
trough
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP98906903A
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English (en)
French (fr)
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EP0963506A1 (de
Inventor
Josef Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7820520&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0963506(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP0963506A1 publication Critical patent/EP0963506A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0082—Details
    • F01B3/0085—Pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124—Pistons

Definitions

  • the invention relates to a piston for a hydrostatic machine, in particular a Axial piston machine, and a method for producing such a piston.
  • Hollow pistons are already known in various designs and are usually manufactured using a machining process. Designs with one for Working cylinder open cavity have the disadvantage that the cavity in each Piston stroke is filled with pressurized fluid. As a result, this volume range is compressed and relaxed again with each piston stroke, resulting in a Deterioration in efficiency leads. Therefore, it is advantageous to use the cavity Complete hollow piston. So far it has been customary to use a hollow piston with a cover to seal that with the main body of the piston by rotary friction welding, Electron beam welding or laser welding is connected. Such hollow pistons are e.g. known from DE-OS 23 64 725. By means of electron beam or laser welding manufactured hollow pistons go e.g. from DE 36 02 651 A1 and US 33 19 575 out.
  • This known hollow piston has in common that the main body and the cover in a complex, cutting process must be prefabricated before the Cover is welded to the main body.
  • the invention is therefore based on a piston made from a tubular blank according to the preamble of claim 1, known from DE 34 06 782 C2 is.
  • the process for producing these pistons is relatively inexpensive because it is machining Machining steps are not necessary, but the piston by rolling or rolling is obtained in a particularly simple manner from a tubular blank. With this known method, however, it has not been possible to use hollow pistons with a Manufacturing the cylinder of the hydrostatic machine closed cavity.
  • the invention has for its object a hollow piston for a hydrostatic To create a machine with at least one closed cavity that is special is simple and a method for producing such a hollow piston specify that with cost-saving manufacturing steps and a low Needs material.
  • the invention is based on the knowledge that the known deformation process for Forming a piston from a tubular blank to produce a Hollow piston can be further developed in which a second tubular blank
  • the inner blank is used in the first blank, which acts as the outer tube is inserted before the deformation.
  • the outer tube is then deformed until this rests on the inner tube at least in the end regions.
  • By more Deformation is formed in the inner tube a trough or a shoulder that the Axial fixation of the inner tube on the outer tube causes.
  • This creates a piston with an outside formed between the inner tube and the outer tube closed cavity.
  • the piston is in a circular kneading process without any machining production step can be produced. This manufacturing process is Particularly cost-effective, especially for the series production of large quantities.
  • Can also be particularly advantageous in the area of the ball joint part between the inner tube and the outer tube may be formed a further cavity according to claim 2. This further reduces the weight of the piston according to the invention.
  • the inner tube at the ball end and / or on a trough and / or a the end of the shaft, but also in the region of the neck part Have shoulder in the deformation of the outer tube and the inner tube is formed so that the outer tube lies closely against the inner tube in this area. In this way, an axial fixation of the inner tube in the outer tube is achieved.
  • Opening cross section of the inner tube be narrowed so far that a flow restrictor arises.
  • the opening cross section of the flow restrictor is due to the deformation of the Inner tube adjustable.
  • Claims 8 to 12 contain advantageous developments of the invention Manufacturing process.
  • the outer tube can be deformed so that it also in Area of the neck part abuts the inner tube. This will increase the strength and Flexural rigidity of the piston according to the invention further improved.
  • claim 10 can advantageously be deformed so far during the deformation of the inner tube, that in the area of the axial fixation serving trough and / or shoulder Flow throttle is formed with a predetermined opening cross section. The Opening cross section of the flow restrictor can thereby according to claim 11 be determined that before the deformation of the inner tube in this a fixing body is introduced, which is removed again after the deformation of the inner tube.
  • FIG. 2 Axial piston machine 1 is not conventional, but conventional Hollow piston equipped.
  • the axial piston machine 1 shown in FIG. 2 is of swash plate construction adjustable displacement and executed in a known manner as essential components a hollow cylindrical housing 2, one attached to the housing 1 Terminal block 3, a swash plate 4, a control body 5, a drive shaft 6 and one Cylinder drum 7 in which the cylinder bores 8, 9 are radially evenly distributed are arranged.
  • the hollow pistons 10, 11 are displaceable in the cylinder bores 8, 9 arranged, which are formed in the embodiment as ball heads 12, 13 Ball joint parts of the hollow pistons 10, 11 via sliding shoes 14, 15 on the swash plate 4 support.
  • An actuating device 17 accommodated in a bulge 16 of the housing 2 engages via an arm 18 extending in the direction of the connection block 3 on the Swashplate 4 and serves to pivot the same by one to the pivoting direction vertical swivel axis.
  • the control body 5 is on the inner surface of the housing facing the Terminal blocks 3 attached and with two through openings in the form of kidney-shaped control slots 19, 20 provided via a pressure channel 21 or Suction channel 22 in the connection block 3 to a pressure or suction line, not shown are connected.
  • the spherical one facing the housing interior Control surface of the control body 5 serves as a bearing surface for the cylinder drum 7.
  • the drive shaft 6 protrudes through a through hole in the housing end wall 23 in the Housing 2 and is by means of a bearing 24 in this through hole and mounted rotatably in the connection block 3 by means of a further bearing 25.
  • the Cylinder drum 7 is non-rotatably connected to drive shaft 6 by means of a keyway connection 26 connected.
  • the cylinder bores are provided with orifices 27, 28 on the same Pitch circle as the control slots 19, 20 of the control body 5 open out.
  • Cylinder bores 8, 9 each have a bushing 29, 30 inserted.
  • Each slide shoe 14, 15 is on the sliding plate 31 of the swash plate 4 facing sliding surface with one each Not shown pressure bag provided, each via a through hole 32, 33 in Slide shoe 14, 15 on a stepped, axial through channel 34, 35 in the associated Pistons 10, 11 connected and in this way with the piston 10, 11 in the Cylinder bore 8, 9 delimited working space of the cylinder is connected.
  • the present invention relates to a further development on the hollow pistons 10, 11.
  • FIGS. 1A and 1B show the two tubular blanks 40 and 41 for the in Fig. 1C in an intermediate state and shown in its finished state in FIG. 1D Hollow pistons 10 'and 10 according to the invention.
  • FIGS. 1A and 1B each show one axial section through the blanks 40 and 41, while FIGS. 1C and 1D an axial Show section through the entire hollow piston 10 according to the invention.
  • 1A shown hollow cylindrical blank 40 with a uniform wall thickness forms the Outer tube 40 'of the hollow piston 10 according to the invention, while the hollow cylindrical one Blank 41 with a uniform wall thickness, the inner tube 41 'of hollow piston 10 according to the invention forms.
  • the blank 41 of the Inner tube 41 ' inserted into the blank 40 of the outer tube 40' and then the blank 40 of the outer tube 40 'deformed so that in the manner shown in Fig. 1C
  • the shaft part 42, the ball joint part 43 and the ball joint part 43 with the shaft part 42 connecting neck portion 44 are formed. This is preferably done by rolling or kneading the blank 41 in an the outer contour of the hollow piston in the in Fig. 1C shown intermediate state specifying die.
  • the Blanks 40 and 41 deformed when cold.
  • the shaft part 42 has the Deformation of the blank 40 forming the outer tube 40 'has a cylindrical surface 45 which awards the tread of the piston 10 according to the invention.
  • the spherical Surface 46 formed for the ball joint part 43 is preferred a ball head corresponding to that shown in Figs. 1C and 1D Embodiment that with a spherical formed in the shoes 14, 15 Recess cooperates.
  • the Ball joint part 43 of the hollow piston 10 is designed as a spherical recess and with a corresponding ball head of the associated slide shoe 14 or 15 interacts.
  • the outer tube 40 ′ is preferably also so in the region of the neck part 44 widely deformed that the outer tube 40 'abuts the inner tube 41' there.
  • the diameter of the neck part 44 is then determined by the outer diameter of the inner tube 41 ' and the wall thickness of the outer tube 40 'is predetermined.
  • the outer diameter of the inner tube 41 'and the inner diameter of the outer tube 40' are coordinated so that at least in the area of the shaft part 42 annular cavity 51 is created.
  • Preferably and in the embodiment of the 1C and 1D is also shown in the area of the ball joint part 43 further annular cavity 52 between the inner tube 41 'and the outer tube 40' created.
  • the two cavities 51 and 52 are outwardly by kneading the Outer tube 40 'with the inner tube 41' at the end portion 42 and the end portion 48 on the shaft part side hermetically sealed and preferably sealed liquid-tight, so that the penetration of pressure fluid in these pipes 41 and 42 is prevented.
  • the inner tube 41 'and the outer tube 40' can also be welded together.
  • the cavities 51 and 52 bring about a considerable weight reduction of the hollow piston 10 according to the invention compared to conventional pistons in solid construction, so that the centrifugal and inertial forces exerted by the pistons 10 are considerably reduced are.
  • a further weight reduction can be achieved in that the inner tube 41 ' made of a material with a low specific weight, e.g. Aluminum. This is possible because the inner tube 41 'is one compared to the outer tube 40' is exposed to significantly lower mechanical stress. On the other hand, it is too possible for the inner tube 41 'to be an inexpensive material of lower quality use, so that the manufacturing costs for the hollow piston 10th invention be further reduced.
  • the desired opening cross section of the flow restrictors 53 and 54 is about Deformation of the inner tube 41 'in the region of the depression 49 and the shoulder 50 is adjustable.
  • the variation in the opening cross section of the flow restrictors 53 and 54 can either by using different matrices or different radial ones Contact forces take place.
  • the trough 49 also creates the trumpet-like shape that is also desired Opening 56 at the opening of the interior 55 of the ball joint part Inner tube 41 '.
  • This trumpet-shaped opening 46 acts with a corresponding one trumpet-shaped opening in the associated slide shoe 14, 15 together, so that the Pressurized fluid connection between the hollow piston 10 and the sliding shoes 14, 15 in each angular position of the hollow piston 10 is ensured.
  • FIG. 1D shows the hollow piston 10 according to the invention in its finished state.
  • the Hollow piston 10 according to the invention was taken along the dash-dotted contour line 57 in 1C, preferably with a machining step of a revision subjected to the hollow piston 10 according to the invention in the desired final contour receive.
  • this finishing step can also be omitted or only one Machining the treads 45 e.g. be limited by grinding.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine hydrostatische Maschine, insbesondere eine Axialkolbenmaschine, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens.
Die bei Axialkolbenmaschinen üblicherweise eingesetzten Massivkolben setzen einem Betrieb mit höheren Drehzahlen Grenzen. Bei erhöhten Drehzahlen ergeben sich Festigkeitsprobleme für die Zylinder aufgrund der großen Fliehkräfte und für die Kolben-Rückhalteeinrichtung aufgrund der großen Massenkräfte sowie thermische Probleme an den Berührungsflächen zwischen Kolben und Zylindern aufgrund der aus den Fliehkräften resultierenden Reibungskräfte. Um Axialkolbenmaschinen mit erhöhter Drehzahl zu betreiben, werden daher Hohlkolben eingesetzt.
Hohlkolben sind in verschiedener Bauweise bereits bekannt und werden in der Regel mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens hergestellt. Bauformen mit einem zum Arbeitszylinder hin offenen Hohlraum haben den Nachteil, daß der Hohlraum bei jedem Kolbenhub mit Druckfluid gefüllt wird. Dies hat zur Folge, daß dieser Volumenbereich bei jedem Kolbenhub komprimiert und wieder entspannt wird, was zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades führt. Deshalb ist es vorteilhaft, den Hohlraum der Hohlkolben abzuschließen. Dabei war es bislang üblich, die Hohlkolben mit einem Deckel zu verschließen, der mit dem Hauptkörper des Kolbens durch Drehreibschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Laserschweißen verbunden ist. Derartige Hohlkolben sind z.B. aus der DE-OS 23 64 725 bekannt. Mittels Elektronenstrahl- oder Laserschweißen hergestellte Hohlkolben gehen z.B. aus der DE 36 02 651 A1 und der US 33 19 575 hervor.
Diesen bekannten Hohlkolben ist gemeinsam, daß der Hauptkörper und der Deckel in einem aufwendigen, zerspanenden Verfahren vorgefertigt werden müssen, bevor der Deckel mit dem Hauptkörper verschweißt wird. Nachfolgend ist die Außenkontur des Kolbens in einem weiteren spanenden Bearbeitungsschritt zu überarbeiten und die Zentralbohrung für die Zuführung des Druckfluids an die Drucktaschen der mit den Kugelköpfen verbundenen Gleitschuhe anzubringen. Insgesamt ergibt sich daher für die bekannten Hohlkolben ein relativ aufwendiges und kostenintensives Fertigungsverfahren. Zudem ist ein relativ großer Materialeinsatz notwendig.
Die Erfindung geht daher von einem aus einem rohrförmigen Rohling hergestellten Kolben entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus, das aus der DE 34 06 782 C2 bekannt ist. Das Verfahren zur Herstellung dieser Kolben ist relativ kostengünstig, da spanende Bearbeitungsschritte nicht notwendig sind, sondern der Kolben durch Rollen oder Walzen aus einem rohrförmigen Rohling in besonders einfacher Weise gewonnen wird. Mit diesem bekannten Verfahren war es jedoch bislang nicht möglich, Hohlkolben mit einem zum Arbeitszylinder der hydrostatischen Maschine hin abgeschlossenen Hohlraum herzustellen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß es aus der DE 37 32 648 C2 bekannt ist, in einen mittels eines zerspanenden Fertigungsverfahrens hergestellten zum Arbeitszylinder der Axialkolbenmaschine hin offenen Hohlkolben eine rohrförmige Hülse einzusetzen und den Hohlraum zwischen der Hülse und dem Hohlkolben mittels eines Leichtmaterials auszugießen. Das Innenrohr erstreckt sich dabei jedoch nicht bis in den Bereich des Kugelkopfes und der Kugelkopf wird nicht durch ein verformtes Außenrohr, sondern durch einen in einem aufwendigen Zerspanungsverfahren hergestellten Massivkörper gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlkolben für eine hydrostatische Maschine mit zumindest einem abgeschlossenen Hohlraum zu schaffen, der besonders einfach beschaffen ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hohlkolbens anzugeben, das mit kostensparenden Fertigungsschritten und einem geringen Materialbedarf auskommt.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Kolbens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen und bezüglich des Herstellungsverfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das bekannte Verformungsverfahren zur Ausbildung eines Kolbens aus einem rohrförmigen Rohling zur Herstellung eines Hohlkolbens weitergebildet werden kann, in dem ein zweiter rohrförmiger Rohling Verwendung findet, der als Innenrohr in den als Außenrohr fungierenden ersten Rohling vor der Verformung eingeschoben wird. Das Außenrohr wird dann so weit verformt, bis dieses zumindest in den Endbereichen an dem Innenrohr anliegt. Durch weitere Verformung wird in dem Innenrohr eine Mulde oder eine Schulter ausgebildet, die die axiale Fixierung des Innenrohres an dem Außenrohr bewirkt. Dabei entsteht ein Kolben mit einem zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ausgebildeten, nach außen abgeschlossenen Hohlraum. Der Kolben ist in einem Rundknetformverfahren ohne jeglichen zerspanenden Fertigungsschritt herstellbar. Dieses Herstellungsverfahren ist insbesondere bei der Serienfertigung von großen Stückzahlen besonders kostensparend. Ferner ergibt sich im Gegensatz zu einem spanenden Fertigungsverfahren eine besonders gute Materialausnutzung, was insbesondere bei der Verwendung relativ teurer Legierungen von besonderer Wichtigkeit ist. Das Einbringen einer Zentralbohrung für die Zuleitung des Druckfluids an die Gleitschuhe entfällt aufgrund der Verwendung des rohrförmigen Innen-Rohlings. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für das Innenrohr ein relativ kostengünstiges Material verwendet werden kann, da es geringeren Belastungen unterworfen ist als das Außenrohr. Dadurch können weitere Fertigungskosten eingespart werden.
Die Ansprüche 2 bis 6 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens.
Besonders vorteilhaft kann auch im Bereich des Kugelgelenkteils zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein weiterer Hohlraum entsprechend Anspruch 2 ausgebildet sein. Dadurch wird das Gewicht das erfindungsgemäßen Kolbens weiter reduziert. Entsprechend Anspruch 3 kann das Außenrohr im Bereich des das Kugelgelenkteil mit dem Schaftteil verbindenden Halsteil an dem Innenrohr bündig anliegen. Bei der Verformung des Außenrohrs definiert dabei das Innenrohr den Verformungsdurchmesser des Halsteils.
Entsprechend Anspruch 4 kann das Innenrohr an dem kugelkopfseitigen Ende und/oder an dem schaftseitigen Ende, aber auch im Bereich des Halsteils eine Mulde und/oder eine Schulter aufweisen, die bei der Verformung des Außenrohrs und des Innenrohrs ausgebildet wird, so daß das Außenrohr in diesem Bereich an dem Innenrohr eng anliegt. Auf diese Weise wird eine axiale Fixierung des Innenrohrs in dem Außenrohr erzielt.
Im Bereich der Mulde und/oder der Schulter kann entsprechend Anspruch 5 der Öffnungsquerschnitt des Innenrohrs so weit verengt sein, daß eine Strömungsdrossel entsteht. Der Öffnungsquerschnitt der Strömungsdrossel ist durch die Verformung des Innenrohrs einstellbar.
Die Ansprüche 8 bis 12 beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
Entsprechend Anspruch 9 kann das Außenrohr so verformt werden, daß es auch im Bereich des Halsteils an dem Innenrohr anliegt. Dadurch wird die Festigkeit und Biegesteifheit des erfindungsgemäßen Kolbens weiter verbessert. Entsprechend Anspruch 10 kann bei der Verformung des Innenrohrs dieses vorteilhaft so weit verformt werden, daß im Bereich der der axialen Fixierung dienenden Mulde und/oder Schulter eine Strömungsdrossel mit vorgebbarem Öffnungsquerschnitt ausgebildet wird. Der Öffnungsquerschnitt der Strömungsdrossel kann entsprechend Anspruch 11 dadurch festgelegt werden, daß vor der Verformung des Innenrohrs in dieses ein Fixierungskörper eingeführt wird, der nach der Verformung des Innenrohrs wieder entfernt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A
einen axialen Längsschnitt durch den Rohling des Außenrohrs zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbens,
Fig. 1B
einen axialen Längsschnitt durch den Rohling des Innenrohrs zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbens,
Fig. 1C
einen axialen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben nach der Verformung des Außen- und Innenrohrs,
Fig. 1D
einen axialen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben in seinem Fertigzustand, und
Fig. 2
einen axialen Längsschnitt durch eine Axialkolbenmaschine, bei welcher der erfindungsgemäße Kolben einsetzbar ist.
Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird zunächst anhand von Fig. 2 eine Axialkolbenmaschine beispielhaft beschrieben, bei welcher die erfindungsgemäßen Hohlkolben zum Einsatz kommen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Axialkolbenmaschinen begrenzt. Vielmehr können die erfindungsgemäßen Hohlkolben bei unterschiedlichen Kolbenmaschinen eingesetzt werden. Die in Fig. 2 dargestellte Axialkolbenmaschine 1 ist nicht mit erfindungsgemäßen, sondern konventionellen Hohlkolben ausgerüstet.
Die in Fig. 2 dargestellte Axialkolbenmaschine 1 ist in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgeführt und umfaßt in bekannter Weise als wesentliche Bauteile ein hohlzylindrisches Gehäuse 2, einen am Gehäuse 1 befestigten Anschlußblock 3, eine Schrägscheibe 4, einen Steuerkörper 5, eine Triebwelle 6 und eine Zylindertrommel 7, in welcher die Zylinderbohrungen 8, 9 radial gleichmäßig verteilt angeordnet sind. In den Zylinderbohrungen 8, 9 sind die Hohlkolben 10, 11 verschiebbar angeordnet, wobei sich die im Ausführungsbeispiel als Kugelköpfe 12, 13 ausgebildeten Kugelgelenkteile der Hohlkolben 10, 11 über Gleitschuhe 14, 15 an der Schrägscheibe 4 abstützen.
Eine in einer Ausbuchtung 16 des Gehäuses 2 untergebrachte Stelleinrichtung 17 greift über einen sich in Richtung auf den Anschlußblock 3 erstreckenden Arm 18 an der Schrägscheibe 4 an und dient zum Verschwenken derselben um eine zur Schwenkrichtung senkrechte Schwenkachse.
Der Steuerkörper 5 ist an der dem Gehäuse-Innenraum zugewandten Innenfläche des Anschlußblocks 3 befestigt und mit zwei durchgehenden Öffnungen in Form von nierenförmigen Steuerschlitzen 19, 20 versehen, die über einen Druckkanal 21 bzw. Saugkanal 22 im Anschlußblock 3 an eine nicht gezeigte Druck- bzw. Saugleitung angeschlossen sind. Die dem Gehäuse-Innenraum zugewandte und sphärisch ausgebildete Steuerfläche des Steuerkörpers 5 dient als Lagerfläche für die Zylindertrommel 7.
Die Triebwelle 6 ragt durch eine Durchgangsbohrung in der Gehäuse-Stirnwand 23 in das Gehäuse 2 hinein und ist mittels eines Lagers 24 in dieser Durchgangsbohrung sowie mittels eines weiteren Lagers 25 im Anschlußblock 3 drehbar gelagert. Die Zylindertrommel 7 ist mittels einer Keilnut-Verbindung 26 drehfest mit der Triebwelle 6 verbunden.
Die Zylinderbohrungen sind mit Mündungskanälen 27, 28 versehen, die auf dem gleichen Teilkreis wie die Steuerschlitze 19, 20 des Steuerkörpers 5 ausmünden. In die Zylinderbohrungen 8, 9 ist je eine Laufbuchse 29, 30 eingesetzt. Jeder Gleitschuh 14, 15 ist an seiner der Gleitscheibe 31 der Schrägscheibe 4 zugewandten Gleitfläche mit je einer nicht gezeigten Drucktasche versehen, die über je eine Durchgangsbohrung 32, 33 im Gleitschuh 14, 15 an einem abgestuften, axialen Durchgangskanal 34, 35 im zugehörigen Kolben 10, 11 angeschlossen und auf diese Weise mit dem vom Kolben 10, 11 in der Zylinderbohrung 8, 9 abgegrenzten Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist.
Hinsichtlich der detaillierten Beschreibung einer Axialkolbenmaschine dieser Bauart wird auf die DE 44 23 023 A1 verwiesen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung an den Hohlkolben 10, 11.
Die Fig. 1A und 1B zeigen die beiden rohrförmigen Rohlinge 40 und 41 für den in Fig. 1C in einem Zwischenzustand und in Fig. 1D in seinem Fertigzustand dargestellten erfindungsgemäßen Hohlkolben 10' bzw. 10. Die Fig. 1A und 1B zeigen jeweils einen axialen Schnitt durch die Rohlinge 40 und 41, während die Fig. 1C und 1D einen axialen Schnitt durch den gesamten erfindungsgemäßen Hohlkolben 10 zeigen. Der in Fig. 1A dargestellte hohizylinderförmige Rohling 40 mit gleichförmiger Wandstärke bildet das Außenrohr 40' des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 10, während der hohlzylinderförmige Rohling 41 mit ebenfalls gleichförmiger Wandstärke das Innenrohr 41' des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 10 bildet.
Zur Herstellung des in Fig. 1C dargestellten Zwischenteils wird der Rohling 41 des Innenrohrs 41' in den Rohling 40 des Außenrohrs 40' eingeführt und sodann der Rohling 40 des Außenrohrs 40' so verformt, daß in der in Fig. 1C dargestellten Weise das Schaftteil 42 das Kugelgelenkteil 43 und das das Kugelgelenkteil 43 mit dem Schaftteil 42 verbindende Halsteil 44 ausgebildet werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Rollen oder -Rundkneten des Rohlings 41 in einer die Außenkontur des Hohlkolbens in dem in Fig. 1C dargestellten Zwischenzustand vorgebenden Matrize. Vorzugsweise werden die Rohlinge 40 und 41 im kalten Zustand verformt. Das Schaftteil 42 weist nach der Verformung des das Außenrohr 40' bildenden Rohlings 40 eine Zylinderfläche 45 auf, die die Lauffläche des erfindungsgemäßen Kolbens 10 vergibt. Ferner wird die sphärische Fläche 46 für das Kugelgelenkteil 43 ausgeformt. Das Kugelgelenkteil 43 ist vorzugsweise ein Kugelkopf entsprechend dem in den Fig. 1C und 1D dargestellten Ausführungsbeispiel, das mit einer in den Gleitschuhen 14, 15 ausgebildeten sphärischen Ausnehmung zusammenwirkt. Es ist jedoch auch umgekehrt denkbar, daß das Kugelgelenkteil 43 der Hohlkolben 10 als sphärische Ausnehmung ausgebildet ist und mit einem entsprechenden Kugelkopf des zugeordneten Gleitschuhs 14 bzw. 15 zusammenwirkt.
Bei der Verformung des das Außenrohr 40' bildenden Rohlings 40 wird dieser zunächst so weit verformt, daß das Außenrohr 40' an dem Innenrohr 41' an dem kugelgelenkteilseitigen Ende 47 und an dem schaftseitigen Ende 48 zur Anlage gebracht wird. Vorzugsweise wird das Außenrohr 40' im Bereich des Halsteils 44 des weiteren so weit verformt, daß das Außenrohr 40' dort an dem Innenrohr 41' bündig anliegt. Der Durchmesser des Halsteils 44 ist dann durch den Außendurchmesser des Innenrohrs 41' und die Wandstärke des Außenrohrs 40' vorgegeben. Nachfolgend wird das Außenrohr 40' in dem kugelgelenkseitigen Endbereich 47 und dem schaftteilseitigen Endbereich 48 noch weiter mit einer radial nach innen gerichteten Verformungskraft verformt, so daß das Innenrohr 41' nach innen eingedrückt wird. Dabei entsteht im dargestellten Ausführungsbeispiel an dem kugelgelenkteilseitigen Ende 47 eine Mulde 49 des Innenrohrs 41' und an dem schaftteilseitigen Ende 48 eine Schulter 50 des Innenrohrs 41'. Das Außenrohr 40' und das Innenrohr 41' werden in diesem Bereich plastisch so verformt, daß das Außenrohr 40' an dem Innenrohr 41' im Bereich der Mulde 49 und der Schulter 50 enganliegt. Auf diese Weise wird eine Fixierung des Innenrohrs 41' an dem Außenrohr 40' erzielt. Zusätzlich ist es auch denkbar, das Innenrohr 41' im Bereich des Halsteils 44 muldenartig zu verformen, so daß im Bereich des Halsteils eine zusätzliche axiale Fixierung zwischen dem Innenrohr 41' und dem Außenrohr 40' geschaffen wird.
Der Außendurchmesser des Innenrohrs 41' und der Innendurchmesser des Außenrohrs 40' sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß zumindest im Bereich des Schaftteils 42 ein ringförmiger Hohlraum 51 geschaffen wird. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel der Fig. 1C und 1D ebenfalls dargestellt wird auch im Bereich des Kugelgelenkteils 43 ein weiterer ringförmiger Hohlraum 52 zwischen dem Innenrohr 41' und dem Außenrohr 40' geschaffen. Die beiden Hohlräume 51 und 52 sind nach außen durch Zusammenkneten des Außenrohres 40' mit dem Innenrohr 41' an dem kugelgelenkteilseitigen Endbereich 42 und dem schaftteilseitigen Endbereich 48 hermetisch abgeschlossen und vorzugsweise flüssigkeitsdicht abgedichtet, so daß das Eindringen von Druckfluid in diese Rohre 41 und 42 verhindert wird. Bei Bedarf können das Innenrohr 41' und das Außenrohr 40' zusätzlich miteinander verschweißt werden.
Die Hohlräume 51 und 52 bewirken eine erhebliche Gewichtsreduzierung des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 10 gegenüber konventioneller Kolben in Massivbauweise, so daß die von den Kolben 10 ausgeübten Fliehkräfte und Massenkräfte erheblich reduziert sind. Eine weitere Gewichtsreduzierung läßt sich dadurch erreichen, daß das Innenrohr 41' aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht, z.B. Aluminium, gefertigt ist. Dies ist möglich, da das Innenrohr 41' im Vergleich zu dem Außenrohr 40' einer erheblich geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Andererseits ist es auch möglich, für das Innenrohr 41' ein kostengünstiges Material geringerer Güte zu verwenden, so daß die Herstellungskosten für die erfindungsgemäßen Hohlkolben 10 weiter gesenkt werden.
In vorteilhafter Weise wirken die an dem Innenrohr 41' ausgebildete Mulde 49 und die Schulter 50 zugleich als Strömungsdrossel, so daß das den Drucktaschen der Gleitschuhe 14, 15 über den Innenraum 55 des Innenrohres 41' zufließende Druckfluid gedrosselt wird. Der erwünschte Öffnungsquerschnitt der Strömungsdrosseln 53 und 54 ist über die Verformung des Innenrohrs 41' im Bereich der Mulde 49 und der Schulter 50 einstellbar. Die Variation des Öffnungsquerschnitts der Strömungsdrosseln 53 und 54 kann entweder durch Verwendung unterschiedlicher Matrizen oder unterschiedlicher radialer Anpreßkräfte erfolgen. In vorteilhafter Weise kann ein nicht dargestellter, z.B. hohlzylinderförmiger oder zylinderförmiger Fixierungskörper in das Innenrohr 41' im Bereich der Mulde 49 und/oder der Schulter 50 eingeführt werden, der den verbleibenden Öffnungsquerschnitt bei der Verformung des Innenrohrs 41' definiert. Nach der Verformung des Innenrohrs 41' kann der Fixierungskörper entfernt werden.
Des weiteren entsteht durch die Mulde 49 die ebenfalls erwünschte trompetenförmige Öffnung 56 an der kugelgelenkteilseitigen Ausmündung des Innenraums 55 des Innenrohres 41'. Diese trompetenförmige Öffnung 46 wirkt mit einer entsprechenden trompetenförmigen Öffnung in dem zugeordneten Gleitschuh 14, 15 zusammen, so daß die Druckfluid-Verbindung zwischen dem Hohlkolben 10 und den Gleitschuhen 14, 15 in jeder Winkelstellung der Hohlkolben 10 sichergestellt ist.
Fig. 1D zeigt den erfindungsgemäßen Hohlkolben 10 in seinem Fertigzustand. Der erfindungsgemäße Hohlkolben 10 wurde entlang der strichpunktierten Konturlinie 57 in Fig. 1C vorzugsweise mit einem zerspanenden Bearbeitungsschritt einer Überarbeitung unterzogen, um den erfindungsgemäßen Hohlkolben 10 in der erwünschten Endkontur zu erhalten. Je nach der gewünschten Außenkontur des erfindungsgemäßen Hohlkolbens 10 kann dieser Endbearbeitungsschritt jedoch auch entfallen oder lediglich auf eine Bearbeitung der Laufflächen 45 z.B. durch Schleifen beschränkt werden.
Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung wird ein Hohlkolben 10 mit geringem Gewicht erzielt, der äußerst kostengünstig herstellbar ist.

Claims (12)

  1. Kolben (10) für eine hydrostatische Maschine (1) mit einem Außenrohr (40'), das zu einem Schaftteil (42) und einem über ein Halsteil (44) mit dem Schaftteil (42) verbundenes Kugelgelenkteil (43) ausgeformt ist,
    gekennzeichnet durch
    ein sich im Inneren des Außenrohres (40) über dessen gesamte Länge erstreckendes Innenrohr (41), das an dem Außenrohr (40) an dem gemeinsamen kugelgelenkteilseitigen Ende (47) und an dem gemeinsamen schaftteilseitigen Ende (48) dichtend fixiert ist,
    wobei der Außendurchmesser des Innenrohres (41') und der Innendurchmesser des Außenrohres (40') so bemessen sind, daß zumindest im Bereich des Schaftteils (42) zwischen dem Innenrohr (41') und dem Außenrohr (40') ein Hohlraum (51) ausgebildet ist.
  2. Kolben nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Kugelgelenkteils (46) zwischen dem Innenrohr (41') und dem Außenrohr (40') ein weiterer Hohlraum (52) ausgebildet ist.
  3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (40') im Bereich des Halsteils (44) an dem Innenrohr (41') anliegt.
  4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß an dem kugelgelenkteilseitigen Ende (47) und/oder an dem schaftteilseitigen Ende (48) und/oder im Bereich des Halsteils (44) an dem Innenrohr (41') eine Mulde (49) und/oder eine Schulter (50) ausgeformt ist, in bzw. an welcher das Außenrohr (40') zur axialen Fixierung des Innenrohres (41') eng anliegt.
  5. Kolben nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mulde (49) und/oder der Schulter (50) der Öffnungsquerschnitt des Innenrohres (41') so weit verengt ist, daß eine Strömungsdrossel (53, 54) gebildet ist, die die Strömung eines Druckfluids durch das Innenrohr (41') drosselt.
  6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit des Außenrohres (40') größer ist als die Festigkeit des Innenrohres (41').
  7. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Verfahrensschritten:
    Einführen eines Rohlings (41) für das Innenrohr (41') in einen Rohling (40) für das Außenrohr (41'), und
    Verformen des Rohlings (40) des Außenrohres (40') zur Ausbildung des Schaftteils (42), des Kugelgelenkteils (46) und des Halsteils (44), so daß das Außenrohr (40') an dem Innenrohr (41') an dem gemeinsamen kugelgelenkteilseitigen Ende (47) und dem gemeinsamen schaftteilseitigen Ende (48) anliegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    gekennzeichnet durch
    weiteres Verformen des Außenrohres (40') gemeinsam mit dem Innenrohr (41') bis an dem Innenrohr (41') eine Mulde (49) und/oder eine Schulter (50) ausgebildet ist, in welcher das Innenrohr (41') an dem Außenrohr (40') fixiert ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (40') so verformt wird, daß es auch im Bereich des Halsteils (44) an dem Innenrohr (41') anliegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (41') so weit verformt wird, bis im Bereich der Mulde (49) und/oder der Schulter (50) eine Strömungsdrossel (53, 54) mit vorgebbarem Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verformung des Innenrohres (41') in dieses ein insbesondere hohlzylinderförmiger oder zylinderförmiger Fixierungskörper eingeführt wird, der den Öffnungsquerschnitt der Strömungsdrossel (43, 44) festlegt und nach der Verformung des Innenrohres (41') aus diesem entfernt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur (57) des Kolbens (10) mittels eines insbesondere zerspanenden Bearbeitungsverfahrens überarbeitet wird.
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