WO2019072995A1 - Axial piston machine having a coated sliding surface - Google Patents

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WO2019072995A1
WO2019072995A1 PCT/EP2018/077788 EP2018077788W WO2019072995A1 WO 2019072995 A1 WO2019072995 A1 WO 2019072995A1 EP 2018077788 W EP2018077788 W EP 2018077788W WO 2019072995 A1 WO2019072995 A1 WO 2019072995A1
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coating
drum
axial piston
control plate
trough
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PCT/EP2018/077788
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Lennard GEISSLER
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Liebherr Machines Bulle Sa
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Definitions

  • the invention relates to an axial piston machine with a drum which is arranged between a sliding disk and a control plate.
  • Axial piston machines are known from the prior art. They can be used as pumps for converting mechanical energy into hydraulic energy or motors for converting hydraulic energy into mechanical energy.
  • the axial piston machines have a construction in common, wherein a drum with cylinder bores between a hydraulically arranged control plate and a mechanics side arranged sliding disc is edged.
  • the sliding disk is oriented obliquely to the drum, slightly inclined at idle and increasingly inclined at higher load of the axial piston machine, and pistons are arranged in the cylinder bores of the drum, are attached to the sliding-disk side ends of the sliding shoes, which are supported on the sliding disk.
  • the hydraulic side face of the drum is in direct contact with the control plate.
  • the drum rotates and the control plate is fixed against rotation, whereby the corresponding contact or functional surfaces of the drum and the Control plate move relative to each other.
  • the corresponding contact surfaces of the sliding shoes and the sliding disk also move relative to each other as the lateral surfaces of the piston and the cylinder bores of the drum.
  • Corresponding contact surfaces of the sliding disk and an actuating means, such as an actuating piston or a spring for adjusting the slope of the sliding disk move relative to each other during operation.
  • the object of the invention is to keep the friction at the corresponding sliding surfaces within an axial piston machine low and thus to increase the life of the axial piston machine. At the same time production costs and production costs should be kept as low as possible.
  • the invention relates to an axial piston machine comprising a drum with cylinder bores and piston therein, which is arranged between a sliding disk and a control plate, wherein the drum is rotatably mounted about a rotation axis, and wherein at least one component of the Axiaikolbenmaschine at one with a sliding partner In contact surface is coated at least in sections with an order-welded coating.
  • the axial piston machine according to the invention may be an axial piston pump for converting mechanical energy into hydraulic energy or an axial piston motor for converting hydraulic energy into mechanical energy. In terms of rotation about their common axis of rotation, the drum and shaft are firmly coupled together.
  • the plurality of cylinder bores are parallel to the axis of rotation of the drum and each receive a movably mounted piston.
  • the sliding disk is inclined to the axis of rotation of the drum and the pistons are connected via articulated bearings with the sliding disk in connection.
  • the axial piston machine is a swash plate machine, wherein the drive shaft and the drum axis always run in a line and the position of the disc deviates from it.
  • it is an adjustable axial piston machine in which the angle of the sliding disk to the drum axis can be changed.
  • the rotatably mounted drum and fixed in order to avoid their rotation control plate move relative to each other during operation of the axial piston machines, whereby the corresponding functional surfaces of the drum and the control plate rub against each other.
  • both the component and the coating are metallic.
  • the opposite surface of the sliding partner can also be metallic.
  • the coating may have a lower hardness than the underlying surface of the component and / or the surface of the sliding partner.
  • component or component surface and / or Gleitpartnerober Design be made of steel and / or the coating of bronze. Due to different hardnesses of the two contact partners, the sliding properties can be improved and the dimensional stability of the two surfaces can be retained longer, which is essential for the required life. In the case of contact between the drum and the control plate increases, for example, by the duration of use Progressing abrasion on the two surfaces on the high pressure side, the oil leakage.
  • the drum has on its first end face a functional surface, with which it bears against the inner surface of the control plate, wherein the drum is coated on the functional surface or the control plate on the inner surface at least in sections with an order-welded coating.
  • the component is the drum, with the sliding partner around the inner surface of the control plate and the surface in contact with the sliding partner around the functional surface of the drum.
  • the invention achieves a significant reduction in the manufacturing cost of the drums with at least identical and typically improved quality over prior art coatings of functional surfaces obtained by plating or casting.
  • the second variant relates to an alternative made easy by build-up welding, according to which the coating can also be attached to the other partner of the sliding contact, namely on the control plate.
  • the component is the control plate, with the sliding partner around the functional surface of the drum and in the surface in contact with the sliding partner around the inner surface of the control plate.
  • the drum has at its first end face a trough whose surface forms the functional surface, wherein the trough is preferably trough-shaped and has a concave surface.
  • Such geometry may generally be technically required or at least advantageous in axial piston engines.
  • the trough is preferably formed radially symmetrically with respect to the axis of rotation of the drum. In the center of the trough is typically the center bore of the drum, so that the actual functional surface is not disk-shaped but circular or the trough-shaped trough has the shape of a trough with hole.
  • the control plate has in this embodiment on the inside of a corresponding with the trough molding, again typically broken from a central bore.
  • the first end face of the drum has an annular surrounding surface which encloses the trough.
  • the trough does not occupy the entire first end face of the drum.
  • the surrounding area is preferably also not coated with an application-welded coating in the case of a coating of the functional surface of the drum and is preferably also not applied to the control plate.
  • the surrounding area may be in the radial plane of the drum or at an angle to it.
  • the shape of the trough is crucial to allow an effective escape of the welding gases during a build-up welding on the trough and thus avoid pore formation in the coating.
  • the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum and / or the curvature of the trough surface changes depending on the distance, for example with increasing distance from the axis of rotation of the drum.
  • the trough surface can theoretically be divided into a central area and an outer edge area and into these two areas have different slopes and / or curvatures.
  • a discontinuous change in the curvature takes place at the transition between the central region and the edge region.
  • a discontinuity in the slope curve is preferably not provided, but a change in the curvature can cause the slope in the edge region changed more or in different ways.
  • the inclination and / or the concave curvature increase in an outer edge region.
  • the inclination decreases in an outer edge region and / or that the curvature has convexly and / or at least partially no curvature in an outer edge region.
  • a flat as possible conclusion of the trough by a smaller pitch or a convex curvature in the edge region may be advantageous to allow an effective escape of welding gases.
  • the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum does not exceed an angle of 45 ° and preferably 25 ° at any point.
  • the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum in the central region does not exceed an angle of 20 ° and generally an angle of 45 °.
  • the angle is generally at most 20 °, preferably at most 15 ° and more preferably at most 10 °.
  • a concave shape of the trough or an inclination of the trough contour, the orientation of which approaches a concave profile instead of a convex profile, are unfavorable with regard to an effective escape of the welding gases.
  • the trough surface has at least one outwardly sloping step or outer edge, preferably in an outer edge region.
  • the step can also be rounded. Such a step or discontinuity in the corresponding area may favor the escape of welding gases.
  • the trough surface has no inwardly sloping step or inner edge.
  • the end face may also be flat or may have a shape with, for example, a convex surface. If the machine geometry allows such a construction, such an embodiment is advantageous because it promotes the outflow of the welding gases.
  • an escape of the welding gases may be favored in the case of a convex shape, which would not result in concave functional surface of the drum.
  • the functional surface of the drum or the inner surface of the control plate is not completely, but only partially coated with an order-welded coating.
  • a first annular coating section may be provided, which preferably extends continuously over the circumference of the functional surface of the drum or inner surface of the control plate.
  • the coating ring may have a narrow width of, for example, less than 0% and preferably less than 5% of the diameter of the drum and / or outside the kidney openings of the drum leading to the cylinder bores for the pistons and corresponding kidney openings of the control plate run.
  • a second coating ring may be provided which extends in the region of the kidney openings and has a width which is greater than the radial extent of the kidney openings. The kidney openings may be completely within the area covered by the second coating ring.
  • isolated coating zones may also be provided in the region of the kidney openings, which surround, for example, a kidney opening, but are not in contact with each other.
  • the component is the sliding shoe, in which the sliding partner is around the sliding disk and in the surface in contact with the sliding partner around the underside of the sliding shoe.
  • the component is the sliding disk, with the sliding partner around the sliding block and, in the case of the surface in contact with the sliding partner, around the inside of the sliding disk.
  • the coating extends over the entire underside of the sliding shoes.
  • the coating is segmented by channel-shaped omissions or recesses, such omissions may be arranged, for example, the shape of concentric circles about a reference point in the central region of the underside of the shoe. They can be used as a maze to hold back serve oil, which can emerge from an oil channel in the middle area at the bottom of the shoe.
  • the coating is multi-layered.
  • a multilayer coating can be applied in multiple layers.
  • the individual layers may consist of the same or different materials.
  • the influenceable parameters of the welding process such as the temperature, the coating material inflow, etc., can be carried out while maintaining or changing the application of different layers.
  • the sweat layer applied directly to the base body can be designed as a so-called buffer layer.
  • such a welding material and / or the influenceable variables of the welding process for example the temperature, the feed, etc., are selected for this welding position in such a way that the highest possible bonding strength is achieved between the main body and the buffer layer.
  • the tedious and costly heating of the body should be avoided by the coating by means of deposition welding; equally the effort to achieve such a temporal cooling - eg.
  • a single layer amount to between 0.5 to 1 mm, preferably 0.7 mm. Due to the multi-layeredness, it is also possible to achieve a specific structure of the coating in the sense of 3D printing, as already explained with reference to the example of the sliding surface of a sliding shoe.
  • one or more base layers when coating the functional surface of a drum or control plate, may extend over all or more of the functional surface of the drum or control plate than one or more additional layers, such as those only Areas are provided, which were mentioned above in the context of the coating rings.
  • a coating of the lower side of the sliding shoe it may be provided in the context of the multilayer coatings that one or more base layers extend over the entire underside and omissions, for example in the embodiment as described above, only one or more, but at least a smaller number of Additional layers concern.
  • one of the corresponding contact surfaces of the sliding disk and an actuating means for example a control piston or a control spring for adjusting the slope of the sliding disk coated with an order-welded coating.
  • the invention further relates to a method for producing an axial piston machine according to the invention, wherein the coating is applied by build-up welding and preferably laser deposition welding.
  • build-up welding volume build-up takes place through the application of the coating material.
  • the coating material is the welding head or the active zone of the coating process', ie in the case of a laser deposition in the Laser arc fed in powder form.
  • the powdery starting material for coating preferably has a spherical or spherical geometry.
  • the diameters of the individual grains of the starting powdery material to be coated should have diameters between 40 microns and 160 microns.
  • the diameters of the individual grains have values of from 40 microns to 110 microns; more preferably, these are in the range of 40 microns to 80 microns.
  • the coating material is a non-ferrous metal or such an alloy, which is commonly referred to as non-ferrous metal.
  • alloys which have a proportion of copper (Cu) between 50% and 80%.
  • alloys are preferred which have a content of tin (Sri) between 5% and 15%.
  • coating materials are CuSn10Pb9Ni2 and CuZn40Al2Mn2Si as well as CuSn10Bi8Ni5.
  • the composition of the starting material differs from the composition of the already applied material, ie that of the welding bead.
  • One reason for this is that certain constituents or certain metals from the alloy emerge disproportionately from the starting material during the melting process or during the molten state or are less well integrated into the welding bead during solidification but exit from the material.
  • One metal in which this phenomenon occurs is zinc. So that ultimately the welding bead has the desired material composition, it is possible to add to the starting material an excess of those components which are disproportionately not incorporated into the welding bead.
  • a coating of the functional surface of the drum it can be provided, for example, that the layer application takes place from the inside to the outside.
  • the order can be carried out on sequentially applied, radially outwardly extending tracks.
  • the areas of the functional area which are near the axis of rotation are thus coated in each working step in front of the regions remote from the axis of rotation, and the welding gases escape outward in the radial direction approximately.
  • Feed and coating material inflow can be specified according to the radial position such that a coating with a uniform surface results.
  • the entire component is heated before and / or during layer application, for example to a temperature of greater than 500 ° C., preferably greater than 900 ° C.
  • Suitable temperature ranges include ranges of, for example, between 900 ° C and 1300 ° C. In one embodiment, a temperature of about 1100 ° C is preferred.
  • FIG. 1 is a sectional view of an axial piston machine
  • Figure 2 is a schematic sectional view through the drum of an axial piston machine; 3 shows three detailed views of an unfavorably formed edge region of the end face of such a drum;
  • Figure 4 a detailed view of a low-trained edge region of
  • FIG. 6 shows a plan view of the functional surface of a drum with coating zones in the form of two rings
  • FIG. 7 shows a top view of the functional surface of a drum with coating zones in the form of a ring and a plurality of individual coating zones;
  • FIG. 8 shows a perspective view of a control plate with an exemplary coating zone on the inner surface
  • Figure 9 views of a shoe of an axial piston according to the invention with a coated by cladding underside.
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of an axial piston machine is shown in FIG.
  • the axial piston machine comprises a housing 1 with a bore for a shaft 2, which is non-rotatably connected to a rotatably mounted in the housing 10 drum.
  • the drum 10 comprises a plurality of axial cylinder bores 3, in which pistons 4 are received linearly displaceable.
  • a sliding disk 5 and a control plate 6 are further accommodated, between which the drum 10 is enclosed.
  • the inclination of the sliding disk 5 relative to the drum 10 can be adjusted by means of a control piston 7.
  • At the sliding-disk-side ends of the piston 4 sliding shoes 30 are fixed, with their underside on the inside of the Sliding disk 5 abut.
  • the hydraulic channels 8a for low pressure and 8b for high pressure of the axial piston machine open at the control plate 6.
  • the control plate 6 and the drum 10 abut each other in a contact region 9 and have contacting functional surfaces. It can be seen that the drum 10 at the corresponding end face a trough-shaped indentation and the control plate 6 has a corresponding shape.
  • FIG. 10 A simplified longitudinal sectional view through a drum 10 of such or other axial piston machine is shown in FIG.
  • the generally cylindrical drum 10 comprises a central bore 11 extending around its axis of rotation A for receiving the shaft (reference numeral 2 in the example of FIG. 1).
  • FIG. 2 an edge region of the front side 12 is marked with dotted lines. This area is considered in more detail in Figures 3 to 5.
  • FIGS. 3a to 3c show detailed views of the corresponding region, wherein the depression 13 ends laterally at an inwardly sloping step 16.
  • Such a step 16 is for the attachment of the order-welded coating 15 of disadvantage. Namely, when, as indicated in Figure 3b with reference to the arrow B, the application of the coating 15 takes place from the inside to the outside, so moves the instantaneous weld 15m from inside to outside, escapes the welding gas mainly in the area C on the outside of the current weld 15m, as indicated in Figures 3b and 3c.
  • the arrows visible in the figure represent the main direction of flow of the convection, the length of the arrows being representative of the extent of convection at the respective point, in the region D above the immediately previously applied coating layer.
  • 15z only a small amount of welding gas escapes, since the convection resulting from the high heat, as indicated by the arrows, represents a barrier to the escape of the welding gases. Therefore obstructed in the welding direction, ie outwardly rising step or contour 16, the escape of the welding gases.
  • the instantaneous weld 15 approaches step 18, as shown in FIG. 3 c only a narrow space is available for the escape of the welding gases and pore formation occurs, which, however, must absolutely be avoided.
  • the invention therefore provides a special design of the trough 13, as shown schematically, for example in Figure 4.
  • the trough 13 comprises an edge zone 17 with a concave one compared to the central area 18 of the trough 13 Curvature of the surface 14.
  • the inclination angle ⁇ of the surface 14 to the radial plane E of the drum 10 is in the central region 18 of the trough 13 at a maximum of about 10 ° (a1) and increases even in the edge zone 17 only to a maximum of 20 ° (Q2). These angles are sufficiently small to allow sufficient escape of the welding gas at each point.
  • the coating 15 consists of three individual layers 15a, 15b and 15c, which were applied sequentially successively by means of laser deposition welding.
  • Figures 5a and 5b show further examples of how the surface 14 of the trough could be formed in the edge region in a manner favorable for build-up welding.
  • an outwardly sloping step 20 is provided at the edge point 19 of the trough 13, through which welding gas can escape.
  • an outwardly sloping step 21 is already provided within the trough 13, that is to say still in the edge zone 17 and before the edge point 19.
  • FIG. 6 shows a plan view of the functional surface 14 of a drum 10 in a variant in which the coating 15 is divided into a plurality of discrete zones.
  • the functional surface 14 of the drum 10 is thus not over the entire surface coated with the coating 15, but only in sections.
  • an annular bead 151 is provided, which is continuously extending over the circumference of the functional surface 14.
  • This coating section 151 serves as a support ring. It is thin compared to the diameter of the drum 10 and extends radially outside the kidney openings 22 which lead to the cylinder bores 3 for the pistons 4.
  • a coated functional surface may be provided in the form of a second, wider coating ring 152 which extends in the region of the kidney openings 22 and has a width which is greater than the radial extent of the kidney openings 22.
  • the kidney openings 22 are completely within the area covered by the second coating ring 152. In this way, the application of coating material in a portion of it where no coating is needed »can be avoided. As a result, a material saving and weight saving can be achieved.
  • FIG. 7 shows a variant, which differs from FIG. 6, of how the coating 15 on the functional surface 14 of the drum 10 can be subdivided into a plurality of discrete zones.
  • a plurality of loop-shaped sealing zones 153a, 153b, etc. are provided which extend locally around the edges of the kidney openings 22.
  • the feeds 151 and 153a, 153b etc. can only be found in places where they are actually or especially needed. Thus, further material savings and weight savings can be achieved.
  • FIG. 8 shows a perspective view of a control plate 6 with a coating zone, shown by way of example, on the inner surface 23, which faces the functional surface 13 of the drum 10 and together with the latter forms the contact zone 9.
  • a coating zone shown by way of example, on the inner surface 23, which faces the functional surface 13 of the drum 10 and together with the latter forms the contact zone 9.
  • the control plate 6 also includes the control plate 6 a plurality of kidney openings, namely an elongated low pressure kidney 24 and a plurality of high pressure kidneys 25, which correspond in shape to the kidney openings 22 of the drum.
  • a control notch 26 and a cutout 27, through which the control plate 6 rotatably in the housing 1 of the axial piston machine can be attached.
  • a coating 15 may be provided on the inner surface 23 of the control plate 6.
  • FIG. 8 showing, by way of example, a loop-shaped sealing zone 154 which extends locally around the edge of a high-pressure kidney 25 with control notch 28 ,
  • FIGS. 9a and 9b show a longitudinal sectional view through a sliding block 30 and a plan view of the lower surface 31 of a sliding block 30 with which it rests on the inside of the sliding plate 5 and slides along the axial piston machine during operation thereof.
  • the lower surface 31 of the sliding shoe 30 is covered over its entire surface with an application-welded coating 32, the coating 32 being segmented by channel-shaped recesses 33. They comprise concentric circles 33 a and 33 b, which are arranged around an outlet opening 34 of an oil passage 35 in the middle of the lower surface 31 of the sliding shoe 30.
  • Recesses 33 in the form of connecting channels 33c are provided between the exit opening 34 and the innermost circle 33a and between the outermost circle 33b and the edge of the lower surface.
  • the depressions 33 are all formed by a cover layer in the otherwise multi-layer coating 32 which is missing at the corresponding locations.

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Abstract

The invention relates to an axial piston machine comprising a barrel with cylinder bores and pistons which are received therein, which barrel is arranged between a sliding disc and a control plate, wherein the barrel is mounted such that it can rotate about a rotational axis, and wherein at least one component of the axial piston machine is coated at least in sections with an overlay-welded coating on a surface which is in contact with a sliding partner. Furthermore, the invention relates to a method for producing an axial piston machine of this type, wherein the coating is applied by way of overlay welding and preferably laser cladding.

Description

Axialkolbenmaschine mit beschichteter Gleitfläche  Axial piston machine with coated sliding surface
Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine mit einer Trommel, die zwischen einer Gleitscheibe und einer Steuerplatte angeordnet ist. The invention relates to an axial piston machine with a drum which is arranged between a sliding disk and a control plate.
Äxialkolbenmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können als Pumpen zur Umsetzung mechanischer Energie in hydraulische Energie oder Motoren zur Umsetzung von hydraulischer Energie in mechanische Energie eingesetzt werden. Den Äxialkolbenmaschinen ist ein Aufbau gemein, wobei eine Trommel mit Zylinderbohrungen zwischen einer hydraulikseitig angeordneten Steuerplatte und einer mechanikseitig angeordneten Gleitscheibe eingefasst ist. Die Gleitscheibe ist schräg zur Trommel ausgerichtet, leicht schräg bei Leerlauf und zunehmend schräger bei höherer Belastung der Axialkolbenmaschine, und in den Zylinderbohrungen der Trommel sind Kolben angeordnet, an deren gleitscheibenseitigen Enden Gleitschuhe befestigt sind, die auf der Gleitscheibe abgestützt werden. Die hydrauliksei- tige Stirnfläche der Trommel steht mit der Steuerplatte in direktem Kontakt. Axial piston machines are known from the prior art. They can be used as pumps for converting mechanical energy into hydraulic energy or motors for converting hydraulic energy into mechanical energy. The axial piston machines have a construction in common, wherein a drum with cylinder bores between a hydraulically arranged control plate and a mechanics side arranged sliding disc is edged. The sliding disk is oriented obliquely to the drum, slightly inclined at idle and increasingly inclined at higher load of the axial piston machine, and pistons are arranged in the cylinder bores of the drum, are attached to the sliding-disk side ends of the sliding shoes, which are supported on the sliding disk. The hydraulic side face of the drum is in direct contact with the control plate.
Im Betrieb dreht sich die Trommel und die Steuerplatte ist drehfest fixiert, wodurch die korrespondierenden Kontakt- bzw. Funktionsflächen der Trommel und der Steuerplatte sich relativ zueinander bewegen. Ferner bewegen sich beim Betrieb der Axialkolbenmaschine die korrespondierenden Kontaktflächen der Gleitschuhe und der Gleitscheibe ebenso relativ zueinander wie die Mantelflächen der Kolben und der Zylinderbohrungen der Trommel. Auch korrespondierende Kontaktflächen der Gleitscheibe und eines Stellmittels, beispielsweise eines Stellkolbens oder einer Stellfeder zur Einstellung der Schräge der Gleitscheibe bewegen sich im Betrieb relativ zueinander. In operation, the drum rotates and the control plate is fixed against rotation, whereby the corresponding contact or functional surfaces of the drum and the Control plate move relative to each other. Further, during operation of the axial piston machine, the corresponding contact surfaces of the sliding shoes and the sliding disk also move relative to each other as the lateral surfaces of the piston and the cylinder bores of the drum. Corresponding contact surfaces of the sliding disk and an actuating means, such as an actuating piston or a spring for adjusting the slope of the sliding disk move relative to each other during operation.
Was den Kontaktbereich der Steuerplatte und der Trommel betritt, so ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, die Funktionsfläche der Trommel, die an der Steuerplatte anliegt, durch Plattieren oder Aufgießen zu beschichten, um die Reibung an den Funktionsflächen gering zu halten und die Lebensdauer der Axialkolbenmaschine zu verbessern, sowie um die Leakage im Kontaktbereich der Funktionsflächen zu reduzieren. Dies führt allerdings einerseits zu einem erheblichen Mehraufwand und erheblichen Mehrkosten in der Fertigung und andererseits ist eine Einhaltung der typischerweise variierenden Solldicke der Beschichtung über den gesamten Verlauf der Kontaktfläche nur schwer realisierbar. As regards the contact area of the control plate and the drum, it has been proposed in the prior art to coat the functional surface of the drum which bears against the control plate by plating or pouring in order to minimize the friction on the functional surfaces and the life of the To improve axial piston machine, as well as to reduce the leakage in the contact area of the functional surfaces. On the one hand, however, this leads to considerable additional expenditure and considerable additional costs in production and, on the other hand, compliance with the typically varying nominal thickness of the coating over the entire course of the contact surface is difficult to realize.
Aufgabe der Erfindung ist, die Reibung an den korrespondierenden Gleitflächen innerhalb einer Axialkolbenmaschine gering zu halten und so die Lebensdauer der Axialkolbenmaschine zu erhöhen. Gleichzeitig sollen Fertigungsaufwand und Fertigungskosten möglichst gering gehalten werden. The object of the invention is to keep the friction at the corresponding sliding surfaces within an axial piston machine low and thus to increase the life of the axial piston machine. At the same time production costs and production costs should be kept as low as possible.
Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Axialkolbenmaschine umfassend eine Trommel mit Zylinderbohrungen und darin aufgenommenen Kolben, die zwischen einer Gleitscheibe und einer Steuerplatte angeordnet ist, wobei die Trommel um eine Rotationsachse rotierbar gelagert ist, und wobei wenigstens ein Bauteil der Axiaikolbenmaschine an einer mit einem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist. Bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine kann es sich um eine Axialkolbenpumpe zur Umsetzung mechanischer Energie in hydraulische Energie oder einen Axialkolbenmotor zur Umsetzung von hydraulischer Energie in mechanische Energie handeln. In Bezug auf die Rotation um ihre gemeinsame Rotationsachse sind die Trommel und Welle fest miteinander gekoppelt. Die mehreren Zylinderbohrungen verlaufen parallel zur Rotationsachse der Trommel und nehmen jeweils einen beweglich gelagerten Kolben auf. Die Gleitscheibe steht schräg zur Rotationsachse der Trommel und die Kolben stehen über gelenkige Lager mit der Gleitscheibe in Verbindung. Vorzugsweise handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine um eine Schrägscheibenmaschine, wobei Antriebswelle und die Trommelachse stets in einer Linie verlaufen und die Stellung der Scheibe davon abweicht. In einer Ausführungsform handelt es sich um eine verstellbare Axialkolbenmaschine, in welcher der Winkel der Gleitscheibe zur Trommelachse verändert werden kann. Against this background, the invention relates to an axial piston machine comprising a drum with cylinder bores and piston therein, which is arranged between a sliding disk and a control plate, wherein the drum is rotatably mounted about a rotation axis, and wherein at least one component of the Axiaikolbenmaschine at one with a sliding partner In contact surface is coated at least in sections with an order-welded coating. The axial piston machine according to the invention may be an axial piston pump for converting mechanical energy into hydraulic energy or an axial piston motor for converting hydraulic energy into mechanical energy. In terms of rotation about their common axis of rotation, the drum and shaft are firmly coupled together. The plurality of cylinder bores are parallel to the axis of rotation of the drum and each receive a movably mounted piston. The sliding disk is inclined to the axis of rotation of the drum and the pistons are connected via articulated bearings with the sliding disk in connection. Preferably, in the axial piston machine according to the invention is a swash plate machine, wherein the drive shaft and the drum axis always run in a line and the position of the disc deviates from it. In one embodiment, it is an adjustable axial piston machine in which the angle of the sliding disk to the drum axis can be changed.
Die rotierbar gelagerte Trommel und die zwecks Vermeidung ihrer Rotation fixierte Steuerplatte bewegen sich im Betrieb der Axialkolbenmaschinen relativ zueinander, wodurch die korrespondierenden Funktionsflächen der Trommel und der Steuerplatte aneinander reiben. The rotatably mounted drum and fixed in order to avoid their rotation control plate move relative to each other during operation of the axial piston machines, whereby the corresponding functional surfaces of the drum and the control plate rub against each other.
In einer Ausführungsform sind sowohl das Bauteil als auch die Beschichtung metallisch. Auch die gegenüberliegende Oberfläche des Gleitpartners kann metallisch sein. Die Beschichtung kann eine geringere Härte aufweisen als die darunterliegende Oberfläche des Bauteils und/oder die Oberfläche des Gleitpartners. Beispielsweise können Bauteil bzw. Bauteiloberfläche und/oder Gleitpartneroberfläche aus Stahl gefertigt sein und/oder die Beschichtung aus Bronze. Durch unterschiedliche Härten der beiden Kontaktpartner können die Gleiteigenschaften verbessert und die Formbeständigkeit der beiden Oberflächen länger erhalten bleiben, was für die benötigte Lebensdauer essentiell ist. Im Falle des Kontakts zwischen Trommel und Steuerplatte erhöht sich beispielsweise durch den im Zuge der Nutzungsdauer voranschreitenden Abrieb an den beiden Oberflächen auf der Hochdruckseite die Ölleckage. In one embodiment, both the component and the coating are metallic. The opposite surface of the sliding partner can also be metallic. The coating may have a lower hardness than the underlying surface of the component and / or the surface of the sliding partner. For example, component or component surface and / or Gleitpartneroberfläche be made of steel and / or the coating of bronze. Due to different hardnesses of the two contact partners, the sliding properties can be improved and the dimensional stability of the two surfaces can be retained longer, which is essential for the required life. In the case of contact between the drum and the control plate increases, for example, by the duration of use Progressing abrasion on the two surfaces on the high pressure side, the oil leakage.
Im Gegensatz zur Beschichtung durch beispielsweise Plattierung oder Aufgießen, wie im Kontext von Trommel und Steuerplatte aus dem Stand der Technik bekannt, ist ein Auftragschweißen schneller und kostengünstiger und ermöglicht eine größere Maßhaltigkeit. Eine Nachbearbeitung der beschichteten Oberfläche ist allenfalls noch in geringem Umfang erforderlich. in einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel an ihrer ersten Stirnseite eine Funktionsfläche aufweist, mit der sie an der Innenfläche der Steuerplatte anliegt, wobei die Trommel an der Funktionsfläche oder die Steuerplatte an der Innenfläche zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist. Unlike coating by, for example, plating or casting, as known in the context of the prior art drum and control plate, build-up welding is faster and less expensive and allows greater dimensional accuracy. A reworking of the coated surface is at most necessary to a small extent. In one embodiment, it is provided that the drum has on its first end face a functional surface, with which it bears against the inner surface of the control plate, wherein the drum is coated on the functional surface or the control plate on the inner surface at least in sections with an order-welded coating.
In der ersten Variante dieser Ausführungsform handelt es sich also bei dem Bauteil um die Trommel, bei dem Gleitpartner um die Innenfläche der Steuerplatte und bei der mit dem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche um die Funktionsfläche der Trommel. In dieser Ausführungsform erreicht die Erfindung gegenüber den im Stand der Technik bekannten Beschichtungen der Funktionsfläche, die durch Plattierung oder Aufgießen erhalten werden, eine deutliche Reduzierung des Fertigungsaufwands der Trommeln bei wenigstens identischer und typischerweise verbesserter Qualität. In the first variant of this embodiment, therefore, the component is the drum, with the sliding partner around the inner surface of the control plate and the surface in contact with the sliding partner around the functional surface of the drum. In this embodiment, the invention achieves a significant reduction in the manufacturing cost of the drums with at least identical and typically improved quality over prior art coatings of functional surfaces obtained by plating or casting.
Die zweite Variante betrifft eine durch das Auftragschweißen einfach zugänglich gemachte Alternative, wonach die Beschichtung auch am anderen Partner des Gleitkontakts, nämlich an der Steuerplatte angebracht werden kann. Dort handelt es sich bei dem Bauteil um die Steuerplatte, bei dem Gleitpartner um die Funktionsfläche der Trommel und bei der mit dem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche um die Innenfläche der Steuerplatte. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trommel an ihrer ersten Stirnseite eine Mulde aufweist, deren Oberfläche die Funktionsfläche bildet, wobei die Mulde vorzugsweise wannenförmig ist und eine konkave Oberfläche aufweist. Eine solche Geometrie kann in Axialkolbenmaschinen generell technisch erforderlich oder zumindest vorteilhaft sein. Die Mulde ist vorzugsweise radialsymmetrisch hinsichtlich der Rotationsachse der Trommel ausgebildet. Im Zentrum der Mulde befindet sich typischerweise die Mittelbohrung der Trommel, sodass die eigentliche Funktionsfläche nicht scheibenförmig sondern kreisförmig ist bzw. die wannenfömi- ge Mulde die Gestalt einer Wanne mit Loch hat. The second variant relates to an alternative made easy by build-up welding, according to which the coating can also be attached to the other partner of the sliding contact, namely on the control plate. There, the component is the control plate, with the sliding partner around the functional surface of the drum and in the surface in contact with the sliding partner around the inner surface of the control plate. In one embodiment it is provided that the drum has at its first end face a trough whose surface forms the functional surface, wherein the trough is preferably trough-shaped and has a concave surface. Such geometry may generally be technically required or at least advantageous in axial piston engines. The trough is preferably formed radially symmetrically with respect to the axis of rotation of the drum. In the center of the trough is typically the center bore of the drum, so that the actual functional surface is not disk-shaped but circular or the trough-shaped trough has the shape of a trough with hole.
Die Steuerplatte weist in dieser Ausführungsform an der Innenseite eine mit der Mulde korrespondierende Ausformung auf, auch hier typischerweise durchbrochen von einer Mittelbohrung. The control plate has in this embodiment on the inside of a corresponding with the trough molding, again typically broken from a central bore.
In einer Ausführungsform weist die erste Stirnseite der Trommel eine ringförmige Umgebungsfläche auf, welche die Mulde umschließt. Die Mulde nimmt in dieser Ausführungsform also nicht die gesamte erste Stirnseite der Trommel ein. Die Umgebungsfläche ist vorzugsweise auch im Falle einer Beschichtung der Funktionsfläche der Trommel nicht mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen und liegt vorzugsweise auch nicht an der Steuerplatte an. Die Umgebungsfläche kann in der Radialebene der Trommel oder schräg dazu verlaufen. In one embodiment, the first end face of the drum has an annular surrounding surface which encloses the trough. Thus, in this embodiment, the trough does not occupy the entire first end face of the drum. The surrounding area is preferably also not coated with an application-welded coating in the case of a coating of the functional surface of the drum and is preferably also not applied to the control plate. The surrounding area may be in the radial plane of the drum or at an angle to it.
Die Formgebung der Mulde ist entscheidend, um bei einem Auftragschweißen an der Mulde ein effektives Entweichen der Schweißgase zu ermöglichen und so eine Porenbildung in der Beschichtung zu vermeiden. The shape of the trough is crucial to allow an effective escape of the welding gases during a build-up welding on the trough and thus avoid pore formation in the coating.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel und/oder die Krümmung der Muldenoberfläche in Abhängigkeit des Abstandes, beispielsweise mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse der Trommel verändert. Die Muldenoberfläche kann gedanklich in einen Zentralbereich und einen äußeren Randbereich aufgeteilt werden und in diesen beiden Bereichen unterschiedliche Steigungen und/oder Krümmungen aufweisen. Vorzugsweise findet am Übergang zwischen Zentralbereich und Randbe- reich eine diskontinuierliche Änderung der Krümmung statt. Eine Unstetigkeit im Steigungsverlauf ist vorzugsweise nicht vorgesehen, eine Änderung der Krümmung kann aber dazu führen, dass sich die Steigung im Randbereich stärker oder in unterschiedlicher Weise verändert. In one embodiment, it is provided that the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum and / or the curvature of the trough surface changes depending on the distance, for example with increasing distance from the axis of rotation of the drum. The trough surface can theoretically be divided into a central area and an outer edge area and into these two areas have different slopes and / or curvatures. Preferably, a discontinuous change in the curvature takes place at the transition between the central region and the edge region. A discontinuity in the slope curve is preferably not provided, but a change in the curvature can cause the slope in the edge region changed more or in different ways.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Neigung und/oder die konkave Krümmung in einem äußeren Randbereich zunehmen. Im Interesse einer hohen mechanischen Festigkeit der Beschichtung kann es vorteilhaft, dass die Neigung bzw. konkave Krümmung an der Außenkante der Mulde maximal ist. In one embodiment, it is provided that the inclination and / or the concave curvature increase in an outer edge region. In the interest of a high mechanical strength of the coating, it may be advantageous that the inclination or concave curvature at the outer edge of the trough is maximum.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Neigung in einem äußeren Randbereich abnimmt und/oder dass die Krümmung in einem äußeren Randbereich konvex und/oder zumindest abschnittsweise keine Krümmung aufweist. Ein möglichst flacher Ausklang der Mulde durch eine geringere Steigung bzw. eine konvexe Krümmung im Randbereich kann vorteilhaft sein, um ein effektives Entweichen von Schweißgasen zu ermöglichen. In one embodiment, it is provided that the inclination decreases in an outer edge region and / or that the curvature has convexly and / or at least partially no curvature in an outer edge region. A flat as possible conclusion of the trough by a smaller pitch or a convex curvature in the edge region may be advantageous to allow an effective escape of welding gases.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel einen Winkel von 45° und vorzugsweise 25° an keiner Stelle übersteigt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel im Zentralbereich einen Winkel von 20° und generell einen Winkel von 45° nicht übersteigt. Vorzugsweise beträgt der Winkel generell maximal 20°, vorzugsweise maximal 15° und weiter vorzugsweise maximal 10°. Ein konkaver Verlauf der Mulde oder eine Neigung der Muldenkontur, deren Orientierung sich an einem konkaven Verlauf anstatt an einen konvexen Verlauf annähert, sind im Hinblick für ein effektives Entweichen der Schweißgase ungüstig. Zur Vermeidung einer Porenbildung in der Beschichtung ist ein ausreichend effektives und ausreichend schnelles Entweichen der Schweißgase jedoch essentiell. Unter Berücksichtigung bevorzugter Geometrien typischer Trom- mein können Winkel zwischen 10° und 20° anzustreben sein. Als maximal tolerierbar sind Winkel von 45° anzusehen. In one embodiment, it is provided that the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum does not exceed an angle of 45 ° and preferably 25 ° at any point. For example, it may be provided that the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum in the central region does not exceed an angle of 20 ° and generally an angle of 45 °. Preferably, the angle is generally at most 20 °, preferably at most 15 ° and more preferably at most 10 °. A concave shape of the trough or an inclination of the trough contour, the orientation of which approaches a concave profile instead of a convex profile, are unfavorable with regard to an effective escape of the welding gases. To avoid pore formation in the coating, however, a sufficiently effective and sufficiently rapid escape of the welding gases is essential. Taking into account preferred geometries of typical My angles can be between 10 ° and 20 °. As maximum tolerable angles of 45 ° are to be considered.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Muldenoberfläche mindestens eine nach außen abfallende Stufe oder Außenkante aufweist, vorzugsweise in einem äußeren Randbereich. Die Stufe kann auch abgerundet sein. Eine derartige Stufe oder Unstetigkeit im entsprechenden Bereich kann ein Entweichen von Schweißgasen begünstigen. Umgekehrt ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Muldenoberfläche keine nach innen abfallende Stufe oder Innenkante aufweist. In one embodiment, it is provided that the trough surface has at least one outwardly sloping step or outer edge, preferably in an outer edge region. The step can also be rounded. Such a step or discontinuity in the corresponding area may favor the escape of welding gases. Conversely, it is preferably provided that the trough surface has no inwardly sloping step or inner edge.
Alternativ zu einer Mulde kann die Stirnseite auch flach ausgebildet sein oder eine Ausformung mit einer beispielsweise konvexen Oberfläche aufweisen. Wenn die Maschinengeometrie eine solche Konstruktion erlaubt, ist eine solche Ausführungsform vorteilhaft, weil dies das Abströmen der Schweißgase begünstigt. As an alternative to a trough, the end face may also be flat or may have a shape with, for example, a convex surface. If the machine geometry allows such a construction, such an embodiment is advantageous because it promotes the outflow of the welding gases.
In der Variante, in welcher die Steuerplatte durch Auftragschweißen beschichtet ist, kann ein Entweichen der Schweißgase im Falle einer konvexen Gestalt begünstigt sein, die sich bei konkaver Funktionsfläche der Trommel nicht ergeben würde. In the variant in which the control plate is coated by build-up welding, an escape of the welding gases may be favored in the case of a convex shape, which would not result in concave functional surface of the drum.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Funktionsfläche der Trommel oder die Innenfläche der Steuerplatte nicht vollständig, sondern nur abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist. In one embodiment, it is provided that the functional surface of the drum or the inner surface of the control plate is not completely, but only partially coated with an order-welded coating.
Beispielsweise kann ein erster ringförmiger Beschichtungsabschnitt vorgesehen sein, der sich vorzugsweise durchgehend über den Umfang der Funktionsfläche der Trommel oder Innenfläche der Steuerplatte erstreckt. Der Beschichtungsring kann eine geringe Breite von beispielsweise weniger als 0% und vorzugsweise weniger als 5% des Durchmessers der Trommel bzw. Steuerplatte haben und/oder außerhalb der Nierenöffnungen der Trommel, die zu den Zylinderbohrungen für die Kolben führen, bzw. korrespondierenden Nierenöffnungen der Steuerplatte verlaufen. Alternativ oder zusätzlich zum ersten Beschichtungsring kann ein zweiter Beschich- tungsring vorgesehen sein, der im Bereich der Nierenöffnungen verläuft und eine Breite aufweist, die größer als die radiale Erstreckung der Nierenöffnungen ist. Die Nierenöffnungen können vollständig innerhalb des vom zweiten Beschichtungsring überdeckten Bereichs liegen. For example, a first annular coating section may be provided, which preferably extends continuously over the circumference of the functional surface of the drum or inner surface of the control plate. The coating ring may have a narrow width of, for example, less than 0% and preferably less than 5% of the diameter of the drum and / or outside the kidney openings of the drum leading to the cylinder bores for the pistons and corresponding kidney openings of the control plate run. As an alternative or in addition to the first coating ring, a second coating ring may be provided which extends in the region of the kidney openings and has a width which is greater than the radial extent of the kidney openings. The kidney openings may be completely within the area covered by the second coating ring.
An Stelle des zweiten Beschichtungsrings können in einer Ausführungsvariante auch vereinzelte Beschichtungszonen im Bereich der Nierenöffnungen vorgesehen sein, die beispielsweise jeweils eine Nierenöffnung umgeben, aber nicht miteinander in Kontakt stehen. In one embodiment, instead of the second coating ring, isolated coating zones may also be provided in the region of the kidney openings, which surround, for example, a kidney opening, but are not in contact with each other.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an den gleitscheibenseitigen Enden der Kolben der Axialkolbenmaschine Gleitschuhe befestigt sind, die mit ihrer Unterseite auf der Innenseite der Gleitscheibe anliegen, wobei die Unterseite der Gleitschuhe oder die Innenseite der Gleitscheibe zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist. In der ersten Variante dieser Ausführungsform handelt es sich also bei dem Bauteil um den Gleitschuh, bei dem Gleitpartner um die Gleitscheibe und bei der mit dem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche um die Unterseite des Gleitschuhs. In der zweiten Variante handelt es sich bei dem Bauteil um die Gleitscheibe, bei dem Gleitpartner um den Gleitschuh und und bei der mit dem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche um die Innenseite der Gleitscheibe. In one embodiment, it is provided that on the sliding-disk-side ends of the pistons of the axial piston machine sliding shoes are attached, which abut with its underside on the inside of the sliding disk, wherein the underside of the sliding shoes or the inside of the sliding disk is at least partially coated with an order-welded coating. In the first variant of this embodiment, therefore, the component is the sliding shoe, in which the sliding partner is around the sliding disk and in the surface in contact with the sliding partner around the underside of the sliding shoe. In the second variant, the component is the sliding disk, with the sliding partner around the sliding block and, in the case of the surface in contact with the sliding partner, around the inside of the sliding disk.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich die Beschichtung über die gesamte Unterseite der Gleitschuhe erstreckt. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung durch kanalförmige Auslassungen oder Vertiefungen segmentiert ist, wobei solche Auslassungen beispielsweise die Form konzentrischer Kreise um einen Referenzpunkt im mittleren Bereich der Unterseite des Gleitschuhs angeordnet sein können. Sie können als Labyrinth zum Rückhalten von Öl dienen, das aus einem Ölkanal im mittleren Bereich an der Unterseite des Gleitschuhs austreten kann. In an embodiment it can be provided that the coating extends over the entire underside of the sliding shoes. In one embodiment, it may be provided that the coating is segmented by channel-shaped omissions or recesses, such omissions may be arranged, for example, the shape of concentric circles about a reference point in the central region of the underside of the shoe. They can be used as a maze to hold back serve oil, which can emerge from an oil channel in the middle area at the bottom of the shoe.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Beschichtung mehrlagig ist. Eine mehrlagige Beschichtung kann in mehreren Lagen aufgetragen werden. Dabei lassen sich durch eine bewusste Parameteränderung bei der Fertigung der aufeinander bzw. nebeneinander gelegenen Lagen, diese gezielt mit spezifischen Eigenschaften versehen. Die einzelnen Lagen können aus denselben oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Ausserdem können die beeinflussbaren Parameter des Schweissprozesses z.B. die Temperatur, der Beschichtungsmaterialzufluss etc. beim Aufbringen unterschiedlicher Lagen unter Beibehaltung oder Änderung vollzogen werden. Durch eine Kombination dieser Variabilitäten oder der lagenabhängigen Anpassung eines Freiheitsgrades können beispielsweise bestimmte Härteprofile erreicht werden. Ausserdem kann die unmittelbar auf den Grundkörper aufgebrachte Schweisslage, als sogenannte Pufferlage ausgebildet sein. Hierbei werden für diese Schweisslage ein solches Schweissmaterial und/oder die beeinflussbaren Grössen des Schweissprozesses z.B. die Temperatur, der Vorschub etc. dahingehend gewählt, dass eine möglichst hohe Bindefestigkeit zwischen dem Grundkörper und der Pufferlage erzielt wird. Die Erzielung einer dortigen hohen Bindefestigkeit ist anspruchsvoll, da bei dem Auftragschweissen ein momentan lokal begrenzter Energieeintrag ausreichen muss, um das Beschichtungsmaterial mit dem Grundkörper, der aufgrund seiner Ausmasse eine sehr hohe Wärmekapazität aufweist, hochfest zu verbinden. Wie erwähnt soll ja durch die Beschichtung mittels Auftragschweissen das langwierige und kostenintensive Erwärmen des Grundkörpers vermieden werden; gleichermassen der Aufwand, um eine solche zeitliche Abkühlung zu erzielen - bspw. durch ein Nachheizen mit einem definierten Temperaturrückgang -, die dafür zweckdienlich ist, dass die Beschichtung des fertigen Bauteils von entsprechend hoher Güte ist. Die obere Lage der Beschichtung wird dann mit einem solchen Schweissmaterial und/oder unter solchen Schweisspro- zess-Parametern ausgeführt, die zur Erzielung einer möglichst optimalen Kontaktfläche bzw. einer möglichst optimalen Funktionsfläche führen. Beispielhafte Dicken einer Einzellage betragen zwischen 0,5 bis 1 mm, vorzugsweise 0,7 mm. Durch die Mehrlagigkeit kann auch eine bestimmte Struktur der Beschichtung im Sinne eines 3D-Drucks erreicht werden, wie bereits an dem Bespiel der Gleitfläche eines Gleitschuhs dargelegt. In one embodiment, it is provided that the coating is multi-layered. A multilayer coating can be applied in multiple layers. In this case, by deliberately changing the parameters during the production of the successive or adjacent layers, they can be specifically provided with specific properties. The individual layers may consist of the same or different materials. In addition, the influenceable parameters of the welding process, such as the temperature, the coating material inflow, etc., can be carried out while maintaining or changing the application of different layers. By a combination of these variabilities or the position-dependent adjustment of a degree of freedom, for example, certain hardness profiles can be achieved. In addition, the sweat layer applied directly to the base body can be designed as a so-called buffer layer. In this case, such a welding material and / or the influenceable variables of the welding process, for example the temperature, the feed, etc., are selected for this welding position in such a way that the highest possible bonding strength is achieved between the main body and the buffer layer. Achieving a high bond strength there is challenging, since in the deposition welding a momentarily localized energy input must be sufficient to high-strength connect the coating material with the base body, which has a very high heat capacity due to its dimensions. As mentioned, the tedious and costly heating of the body should be avoided by the coating by means of deposition welding; equally the effort to achieve such a temporal cooling - eg. By reheating with a defined temperature drop - which is expedient that the coating of the finished component of a correspondingly high quality. The upper layer of the coating is then carried out with such a welding material and / or under such welding process parameters, which lead to the best possible contact surface or the best possible functional surface. Exemplary thicknesses a single layer amount to between 0.5 to 1 mm, preferably 0.7 mm. Due to the multi-layeredness, it is also possible to achieve a specific structure of the coating in the sense of 3D printing, as already explained with reference to the example of the sliding surface of a sliding shoe.
Im Kontext der mehrlagigen Beschichtungen kann bei einer Beschichtung der Funktionsfläche einer Trommel oderder einer Steuerplatte vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Basislagen sich über die gesamte oder einen größeren Teil der Funktionsfläche der Trommel oder Steuerplatte erstrecken als ein oder mehrere Zusatzlagen, die beispielsweise nur in denjenigen Bereichen vorgesehen sind, die weiter oben im Kontext der Beschichtungsringe genannt wurden. In the context of multilayer coatings, when coating the functional surface of a drum or control plate, one or more base layers may extend over all or more of the functional surface of the drum or control plate than one or more additional layers, such as those only Areas are provided, which were mentioned above in the context of the coating rings.
Bei einer Beschichtung der Unterseite des Gleitschuhs kann im Kontext der mehrlagigen Beschichtungen vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Basislagen sich über die gesamte Unterseite erstrecken und Auslassungen, beispielsweise in der Ausbildung wie oben beschrieben, nur eine oder mehrere, aber ein zumindest eine geringere Anzahl von Zusatzlagen betreffen. In the case of a coating of the lower side of the sliding shoe, it may be provided in the context of the multilayer coatings that one or more base layers extend over the entire underside and omissions, for example in the embodiment as described above, only one or more, but at least a smaller number of Additional layers concern.
In einer Ausführungsform ist eine der korrespondierenden Kontaktflächen der Gleitscheibe und eines Stellmittels, beispielsweise eines Stellkolbens oder einer Stellfeder zur Einstellung der Schräge der Gleitscheibe mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen. In one embodiment, one of the corresponding contact surfaces of the sliding disk and an actuating means, for example a control piston or a control spring for adjusting the slope of the sliding disk coated with an order-welded coating.
Vor dem eingangs genannten Hintergrund betrifft die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine, wobei die Beschichtung durch Auftragschweißen und vorzugsweise Laserauftragschweißen angebracht wird. Beim Auftragschweißen findet ein Volumenaufbau durch das Aufbringen des Beschichtungsmaterials statt. Against the background mentioned above, the invention further relates to a method for producing an axial piston machine according to the invention, wherein the coating is applied by build-up welding and preferably laser deposition welding. In build-up welding, volume build-up takes place through the application of the coating material.
Bevorzugt wird das Beschichtungsmaterial dem Schweisskopf bzw. der aktiven Zone des Beschichtungsprozess', d.h. im Fall eines Laserauftragschweissens in den Laserlichtbogen in Pulverform zugeführt. Das pulverförmige Ausgangsmaterial zur Beschichtung weist bevorzugt eine sphärische bzw. kugelförmige Geometrie auf. Zwecks Begünstigung des lokalen Aufschmelzens der einzelnen Körner, was eine Zeiteinsparung bei der Beschichtung und eine höhere Gleichmässigkeit der Beschichtung sowie eine allgemein höhere Sicherheit der Prozessführung begünstigt; jedoch eine Betrachtung der Materialkosten in angemessener Weise einschliesst, sollen die Durchmesser der einzelnen Körner des zur Beschichtung dienenden pulverförmige Ausgangsmaterials Durchmesser zwischen 40 Micrometer und 160 Micrometer aufweisen. Bevorzugt weisen die Durchmesser der einzelnen Körner Werte von 40 Micrometer bis 110 Micrometer auf; besonders bevorzugt liegen diese im Bereich von 40 Micrometer bis 80 Micrometer. Preferably, the coating material is the welding head or the active zone of the coating process', ie in the case of a laser deposition in the Laser arc fed in powder form. The powdery starting material for coating preferably has a spherical or spherical geometry. In order to favor the local melting of the individual grains, which promotes a time savings in the coating and a higher uniformity of the coating and a generally higher security of the process control; however, considering adequately the material cost, the diameters of the individual grains of the starting powdery material to be coated should have diameters between 40 microns and 160 microns. Preferably, the diameters of the individual grains have values of from 40 microns to 110 microns; more preferably, these are in the range of 40 microns to 80 microns.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um ein Buntmetall bzw. eine solche Legierung, die gemeinhin als Buntmetall bezeichnet wird. Preferably, the coating material is a non-ferrous metal or such an alloy, which is commonly referred to as non-ferrous metal.
Besonders bevorzugt werden Legierungen, die einen Anteil von Kupfer (Cu) zwischen 50 % und 80 % aufweisen. Gleichermassen bevorzugt werden Legierungen, die Beryllium (Be) enthalten und in diesem Fall einen Kupferanteil zwischen 50 % bis 98 % aufweisen. Weiterhin werden Legierungen bevorzugt, die einen Gehalt von Zinn (Sri) zwischen 5 % und 15 % aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind Legierungen, die einen Gehalt von Zink (Zn) zwischen 5 % und 45 % enthalten. Gleichermassen bevorzugt werden Legierungen mit einem Anteil von Nickel (Ni) zwischen 2 % und 20 %. Particular preference is given to alloys which have a proportion of copper (Cu) between 50% and 80%. Equally preferred are alloys containing beryllium (Be) and in this case have a copper content of between 50% to 98%. Furthermore, alloys are preferred which have a content of tin (Sri) between 5% and 15%. Further preferred are alloys containing a content of zinc (Zn) between 5% and 45%. Equally preferred are alloys with a nickel (Ni) content of between 2% and 20%.
Konkrete Beispiele von Beschichtungsmaterialien sind CuSn10Pb9Ni2 und CuZn40AI2Mn2Si sowie CuSn10Bi8Ni5.  Concrete examples of coating materials are CuSn10Pb9Ni2 and CuZn40Al2Mn2Si as well as CuSn10Bi8Ni5.
Bekanntermassen unterscheiden sich beim Schweissen die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials von der Zusammensetzung des bereits aufgetragenen Materials, d.h. der der Schweissraupe. Eine Ursache hierfür liegt darin, dass bestimmte Bestandteile bzw. bestimmte Metalle aus der Legierung beim Schmelzvorgang oder während des geschmolzenen Zustands überproportional aus dem Ausgangsmaterial austreten oder beim Erstarren weniger gut in die Schweissraupe eingebunden werden, sondern aus dem Material austreten. Ein Metall, bei dem dieses Phänomen auftritt, ist Zink. Damit letztlich die Schweissraupe die gewünschte Materialzusammensetzung aufweist, kann dem Ausgangsmaterial ein Überschuss derjenigen Komponenten zugegeben werden, die überproportional nicht in die Schweissraupe eingebunden werden. It is known that during welding the composition of the starting material differs from the composition of the already applied material, ie that of the welding bead. One reason for this is that certain constituents or certain metals from the alloy emerge disproportionately from the starting material during the melting process or during the molten state or are less well integrated into the welding bead during solidification but exit from the material. One metal in which this phenomenon occurs is zinc. So that ultimately the welding bead has the desired material composition, it is possible to add to the starting material an excess of those components which are disproportionately not incorporated into the welding bead.
Im Falle einer Beschichtung der Funktionsfläche der Trommel kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Schichtauftrag von innen nach außen erfolgt. Beispielsweise kann der Auftrag an sequentiell aufgebrachten, radial nach außen verlaufenden Bahnen erfolgen. Die rotationsachsnahen Bereiche der Funktionsfläche werden also in jedem Arbeitsschritt vor den rotationsachsfernen Bereichen beschichtet und die Schweißgase entweichen in etwa in radialer Richtung nach außen. Vorschub und Beschichtungsmaterialzufluss können entsprechend der Radialposition derart vorgegeben, dass sich eine Beschichtung mit gleichmäßiger Oberfläche ergibt. In the case of a coating of the functional surface of the drum, it can be provided, for example, that the layer application takes place from the inside to the outside. For example, the order can be carried out on sequentially applied, radially outwardly extending tracks. The areas of the functional area which are near the axis of rotation are thus coated in each working step in front of the regions remote from the axis of rotation, and the welding gases escape outward in the radial direction approximately. Feed and coating material inflow can be specified according to the radial position such that a coating with a uniform surface results.
In einer Ausführungsform wird das gesamte Bauteil vor und/oder bei Schichtauftrag erhitzt, beispielsweise auf eine Temperatur von größer 500°C, vorzugsweise größer 900°C. Geeignete Temperaturbereiche umfassen Bereiche von beispielsweise zwischen 900°C und 1300°C. In einer Ausführungsform ist eine Temperatur von etwa 1100°C bevorzugt. In one embodiment, the entire component is heated before and / or during layer application, for example to a temperature of greater than 500 ° C., preferably greater than 900 ° C. Suitable temperature ranges include ranges of, for example, between 900 ° C and 1300 ° C. In one embodiment, a temperature of about 1100 ° C is preferred.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren diskutierten Ausführungsbeispielen. In den Figuren zeigen: Further details and advantages of the invention will become apparent from the embodiments discussed below with reference to the figures. In the figures show:
Figur 1 : eine Schnittansicht einer Axialkolbenmaschine; FIG. 1 is a sectional view of an axial piston machine;
Figur 2: eine schematische Schnittansicht durch die Trommel einer Axialkolbenmaschine; Figur 3: drei Detailansichten eines ungünstig ausgebildeten Randbereichs der Stirnfläche einer solchen Trommel; Figure 2 is a schematic sectional view through the drum of an axial piston machine; 3 shows three detailed views of an unfavorably formed edge region of the end face of such a drum;
Figur 4: eine Detailansicht eines günstig ausgebildeten Randbereichs der Figure 4: a detailed view of a low-trained edge region of
Stirnfläche einer solchen Trommel;  End face of such a drum;
Figur 5: weitere zwei Detailansichten günstig ausgebildeter Randbereiche der Figure 5: another two detailed views of low-trained edge regions of
Stirnfläche einer solchen Trommel;  End face of such a drum;
Figur 6: eine Draufsicht auf die Funktionsfläche einer Trommel mit Beschich- tungszonen in Form zweier Ringe; FIG. 6 shows a plan view of the functional surface of a drum with coating zones in the form of two rings;
Figur 7: eine Draufsicht auf die Funktionsfläche einer Trommel mit Beschich- tungszonen in Form eines Ringes und mehrerer vereinzelter Be- schichtungszonen; FIG. 7 shows a top view of the functional surface of a drum with coating zones in the form of a ring and a plurality of individual coating zones;
Figur 8: eine perspektivische Ansicht einer Steuerplatte mit einer beispielhaft gezeigten Beschichtungszone an der Innenfläche; und FIG. 8 shows a perspective view of a control plate with an exemplary coating zone on the inner surface; and
Figur 9: Ansichten eines Gleitschuhs einer erfindungsgemäßen Axialkolbenmaschine mit einer durch Auftragschweißen beschichteten Unterseite. Figure 9: views of a shoe of an axial piston according to the invention with a coated by cladding underside.
Eine Längsschnittansicht einer Axialkolbenmaschine ist in Figur 1 dargestellt. Die Axialkolbenmaschine umfasst ein Gehäuse 1 mit einer Bohrung für eine Welle 2, die drehfest mit einer rotierbar im Gehäuse gelagerten Trommel 10 verbunden ist. Die Trommel 10 umfasst mehrere axiale Zylinderbohrungen 3, in denen Kolben 4 linearverschieblich aufgenommen sind. Im Gehäuse 1 sind femer eine Gleitscheibe 5 und eine Steuerplatte 6 aufgenommen, zwischen denen die Trommel 10 einge- fasst ist. Die Neigung der Gleitscheibe 5 relativ zur Trommel 10 kann anhand eines Steuerkolbens 7 eingestellt werden. An den gleitscheibenseitigen Enden der Kolben 4 sind Gleitschuhe 30 befestigt, die mit ihrer Unterseite auf der Innenseite der Gleitscheibe 5 anliegen. Die Hydraulikkanäle 8a für Niederdruck und 8b für Hochdruck der Axialkolbenmaschine münden an der Steuerplatte 6. Wie aus der Figur ersichtlich ist, liegen die Steuerplatte 6 und die Trommel 10 in einem Kontaktbereich 9 aneinander an und weisen sich berührende Funktionsflächen auf. Es ist zu erkennen, dass die Trommel 10 an der entsprechenden Stirnfläche eine muldenförmige Einformung und die Steuerplatte 6 eine korrespondierende Ausformung aufweist. A longitudinal sectional view of an axial piston machine is shown in FIG. The axial piston machine comprises a housing 1 with a bore for a shaft 2, which is non-rotatably connected to a rotatably mounted in the housing 10 drum. The drum 10 comprises a plurality of axial cylinder bores 3, in which pistons 4 are received linearly displaceable. In the housing 1, a sliding disk 5 and a control plate 6 are further accommodated, between which the drum 10 is enclosed. The inclination of the sliding disk 5 relative to the drum 10 can be adjusted by means of a control piston 7. At the sliding-disk-side ends of the piston 4 sliding shoes 30 are fixed, with their underside on the inside of the Sliding disk 5 abut. The hydraulic channels 8a for low pressure and 8b for high pressure of the axial piston machine open at the control plate 6. As can be seen from the figure, the control plate 6 and the drum 10 abut each other in a contact region 9 and have contacting functional surfaces. It can be seen that the drum 10 at the corresponding end face a trough-shaped indentation and the control plate 6 has a corresponding shape.
Eine vereinfachte Längsschnittansicht durch eine Trommel 10 einer solchen oder auch anderen Axialkolbenmaschine ist in Figur 2 dargestellt. Die generell zylindrische Trommel 10 umfasst eine um deren Rotationsachse A verlaufende Zentralbohrung 11 zur Aufnahme der Welle (Bezugszeichen 2 im Beispiel der Figur 1 ). An der Stirnseite 12, die in der Einbausituation an der Steuerplatte (Bezugszeichen 6 im Beispiel der Figur 1) liegt, ist eine muldenförmige Einformung 13 vorgesehen, deren Oberfläche 14 die Funktionsfläche zur Steuerplatte ausbildet. Diese Oberfläche ist mit einer auftraggeschweißten Beschichtung 15 überzogen. A simplified longitudinal sectional view through a drum 10 of such or other axial piston machine is shown in FIG. The generally cylindrical drum 10 comprises a central bore 11 extending around its axis of rotation A for receiving the shaft (reference numeral 2 in the example of FIG. 1). On the front side 12, which is in the installation situation on the control plate (reference numeral 6 in the example of Figure 1), a trough-shaped indentation 13 is provided, the surface 14 forms the functional surface to the control plate. This surface is coated with an electrodeposited coating 15.
In der Figur 2 ist ein Randbereich der Stirnseite 12 mit gepunkteten Linien markiert. Dieser Bereich wird in den Figuren 3 bis 5 näher betrachtet. In FIG. 2, an edge region of the front side 12 is marked with dotted lines. This area is considered in more detail in Figures 3 to 5.
Figuren 3a bis 3c zeigen Detailansichten des entsprechenden Bereichs, wobei die Mulde 13 seitlich an einer nach innen abfallenden Stufe 16 endet. Eine derartige Stufe 16 ist für die Anbringung der auftraggeschweißten Beschichtung 15 von Nachteil. Wenn nämlich, wie in Figur 3b anhand des Pfeils B angedeutet, der Auftrag der Beschichtung 15 von innen nach außen erfolgt, sich also die momentane Schweißstelle 15m von innen nach außen bewegt, entweicht das Schweißgas hauptsächlich in dem Bereich C an der Außenseite der momentanen Schweißstelle 15m, wie dies in den Figuren 3b und 3c angedeutet ist. Die in der Figur erkennbaren Pfeile stellen die Hauptströmungsrichtung der Konvektion dar, wobei die Länge der Pfeile repräsentativ für den Umfang der Konvektion an der jeweiligen Stelle steht, im Bereich D oberhalb des unmittelbar zuvor aufgetragenen Beschichtungs- abschnitts 15z entweicht nur wenig Schweißgas, da die aus der großen Hitze resultierende Konvektion, wie anhand der Pfeile angedeutet, eine Barriere für das Entweichen der Schweißgase darstellt. Deshalb behindert eine in Schweißrichtung, d. h. nach außen ansteigende Stufe bzw. Kontur 16 das Entweichen der Schweißgase. Sobald sich die momentane Schweißstelle 15m der Stufe 18 nähert, wie in Figur 3c dargestellt, steht für das Entweichen der Schweißgase nur noch ein schmaler Raumbereich zur Verfügung und es kommt zur Porenbildung, was allerdings unbedingt vermieden werden muss. FIGS. 3a to 3c show detailed views of the corresponding region, wherein the depression 13 ends laterally at an inwardly sloping step 16. Such a step 16 is for the attachment of the order-welded coating 15 of disadvantage. Namely, when, as indicated in Figure 3b with reference to the arrow B, the application of the coating 15 takes place from the inside to the outside, so moves the instantaneous weld 15m from inside to outside, escapes the welding gas mainly in the area C on the outside of the current weld 15m, as indicated in Figures 3b and 3c. The arrows visible in the figure represent the main direction of flow of the convection, the length of the arrows being representative of the extent of convection at the respective point, in the region D above the immediately previously applied coating layer. 15z, only a small amount of welding gas escapes, since the convection resulting from the high heat, as indicated by the arrows, represents a barrier to the escape of the welding gases. Therefore obstructed in the welding direction, ie outwardly rising step or contour 16, the escape of the welding gases. As soon as the instantaneous weld 15 approaches step 18, as shown in FIG. 3 c, only a narrow space is available for the escape of the welding gases and pore formation occurs, which, however, must absolutely be avoided.
Die Erfinder hatten bereits einige Zeit damit experimentiert, die Funktionsfläche der Trommel mittels Auftragschweißen zu beschichten. Eine praktische Umsetzung scheiterte aber am Problem der Porenbildung, und zwar unabhängig von dem konkret eingesetzten Verfahren, also unabhängig davon, ob die Beschichtung mittels Laser-Auftragschweißen, Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder anderen Verfahren aufgetragen wurde. Denn die Voraussetzung einer Anwendungstauglichkeit in Axialkolbenmaschinen ist eine vollständige Porenfreiheit der Beschichtung, zumal bei den typischen Betriebsdrücken von einigen hundert Bar das Hydrauliköl in jede vorhandene Pore eindringt, was ein unmittelbar einsetzendes und voranschreitendes Ablösen der Beschichtung und damit einen schnellen Totalausfall der Axialkolbenmaschine verursacht sowie Sekundärschäden im gesamten Ölkreislauf hervorrufen kann. Bei den frühen Experimenten blieb unerkannt, dass das Hauptproblem in einer unzureichenden Ableitung der Schweißgase lag. Auf der Grundlage der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Maßnahmen konnte erreicht werden, dass Axialkolbenmaschinen mit auftraggeschweißten Beschichtungen an der Funktionsfläche der Trommel nun praktisch einsetzbar sind. The inventors had already experimented for some time to coat the functional surface of the drum by build-up welding. However, a practical implementation failed because of the problem of pore formation, regardless of the specific method used, that is, regardless of whether the coating was applied by laser cladding, plasma powder build-up welding or other methods. Because the requirement of suitability for use in axial piston machines is a complete absence of pores of the coating, especially at the typical operating pressures of a few hundred bar, the hydraulic oil penetrates into any existing pore, causing an immediate onset and progressive detachment of the coating and thus a rapid total failure of the axial piston and secondary damage in the entire oil cycle can cause. In the early experiments, it was unrecognized that the main problem was insufficient drainage of the welding gases. On the basis of the measures described in the present application, it was possible to achieve that axial piston machines with job-welded coatings on the functional surface of the drum are now practically usable.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sieht die Erfindung daher eine besondere Ausbildung der Mulde 13 vor, wie sie beispielsweise in Figur 4 schematisch dargestellt ist. In dieser Ausgestaltung wird eine nach außen ansteigende Stufe am Rand der Mulde 13 bewusst vermieden. Stattdessen umfasst die Mulde 13 eine Randzone 17 mit einer im Vergleich zum Zentralbereich 18 der Mulde 13 stärkeren konkaven Krümmung der Oberfläche 14. Der Neigungswinkel α der Oberfläche 14 zur Radialebene E der Trommel 10 liegt im Zentralbereich 18 der Mulde 13 bei maximal etwa 10° (a1) und steigt auch in der Randzone 17 nur bis maximal 20° (Q2) an. Diese Winkel sind ausreichend gering, um ein Entweichen des Schweißgases an jeder Stelle in ausreichendem Maße zu ermöglichen. Auch fehlt es durch die immer stetige und nie abrupte Änderung der Steigung an einer Innenkante, in der das Abströmen der Schweißgase behindert und damit verzögert werden könnte. Ferner trägt eine solche Gestaltung zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Be- schichtung 15 bei. Die Oberfläche 14 erreicht im gezeigten Beispiel ihre maximale Steigung direkt am Randpunkt 19 der Mulde 13, was für die mechanische Festigkeit der Beschichtung von Vorteil ist. In a preferred embodiment, the invention therefore provides a special design of the trough 13, as shown schematically, for example in Figure 4. In this embodiment, an outwardly rising step on the edge of the trough 13 is deliberately avoided. Instead, the trough 13 comprises an edge zone 17 with a concave one compared to the central area 18 of the trough 13 Curvature of the surface 14. The inclination angle α of the surface 14 to the radial plane E of the drum 10 is in the central region 18 of the trough 13 at a maximum of about 10 ° (a1) and increases even in the edge zone 17 only to a maximum of 20 ° (Q2). These angles are sufficiently small to allow sufficient escape of the welding gas at each point. Also missing is the ever steady and never abrupt change of the slope on an inner edge, in which the outflow of the welding gases could be hindered and thus delayed. Furthermore, such a design contributes to increasing the mechanical strength of the coating 15. In the example shown, the surface 14 reaches its maximum slope directly at the edge point 19 of the depression 13, which is advantageous for the mechanical strength of the coating.
Im gezeigten Beispiel besteht die Beschichtung 15 aus drei einzelnen Lagen 15a, 15b und 15c, die sequentiell nacheinander mittels Laserauftragschweißen aufgetragen wurden. In the example shown, the coating 15 consists of three individual layers 15a, 15b and 15c, which were applied sequentially successively by means of laser deposition welding.
Figuren 5a und 5b zeigen weitere Beispiele, wie die Oberfläche 14 der Mulde im Randbereich in einer für das Auftragschweißen günstigen Weise ausgebildet sein könnte. Im Falle der Figur 5a ist dabei am Randpunkt 19 der Mulde 13 eine nach außen abfallende Stufe 20 vorgesehen, über die Schweißgas entweichen kann. In der Randzone 17 davor ist keine erhöhte konkave Krümmung vorgesehen, sondern ein relativ flaches Ausklingen der Mulde 13 mit einem Neigungswinkel α von etwa 10°. Im Falle der Figur 5b ist eine nach außen abfallende Stufe 21 schon innerhalb der Mulde 13, also noch in der Randzone 17 und vor dem Randpunkt 19 vorgesehen. Figures 5a and 5b show further examples of how the surface 14 of the trough could be formed in the edge region in a manner favorable for build-up welding. In the case of FIG. 5a, an outwardly sloping step 20 is provided at the edge point 19 of the trough 13, through which welding gas can escape. In the edge zone 17 before no increased concave curvature is provided, but a relatively shallow fading of the trough 13 with an inclination angle α of about 10 °. In the case of FIG. 5b, an outwardly sloping step 21 is already provided within the trough 13, that is to say still in the edge zone 17 and before the edge point 19.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die Funktionsfläche 14 einer Trommel 10 in einer Variante, in welcher die Beschichtung 15 in mehrere diskrete Zonen unterteilt ist. Die Funktionsfläche 14 der Trommel 10 ist also nicht vollflächig mit der Beschichtung 15 überzogen, sondern nur abschnittsweise. Nämlich ist als erster Beschich- tungsabschnitt eine ringförmige Schweißraupe 151 vorgesehen, die sich durchge- hend über den Umfang der Funktionsfläche 14 erstreckt. Dieser Beschichtungsab- schnitt 151 dient als Stützring. Er ist im Vergleich zum Durchmesser der Trommel 10 dünn und verläuft radial außerhalb der Nierenöffnungen 22, die zu den Zylinderbohrungen 3 für die Kolben 4 führen. Zusätzlich zum ersten Beschichtungsring 151 kann eine beschichtete Funktionsfiäche in Form eines zweiten, breiteren Beschichtungsrings 152 vorgesehen sein, der im Bereich der Nierenöffnungen 22 verläuft und eine Breite aufweist, die größer als die radiale Erstreckung der Nierenöffnungen 22 ist. Die Nierenöffnungen 22 liegen vollständig innerhalb des vom zweiten Beschichtungsring 152 überdeckten Bereichs. Auf diese Weise kann das Aufbringen von Beschichtungsmaterial in einem Teilbereich davon, wo keine Beschichtung benötigt wird» vermieden werden. Hierdurch werden eine Materialeinsparung und Gewichtseinsparung erreicht. FIG. 6 shows a plan view of the functional surface 14 of a drum 10 in a variant in which the coating 15 is divided into a plurality of discrete zones. The functional surface 14 of the drum 10 is thus not over the entire surface coated with the coating 15, but only in sections. Namely, as the first coating section, an annular bead 151 is provided, which is continuously extending over the circumference of the functional surface 14. This coating section 151 serves as a support ring. It is thin compared to the diameter of the drum 10 and extends radially outside the kidney openings 22 which lead to the cylinder bores 3 for the pistons 4. In addition to the first coating ring 151, a coated functional surface may be provided in the form of a second, wider coating ring 152 which extends in the region of the kidney openings 22 and has a width which is greater than the radial extent of the kidney openings 22. The kidney openings 22 are completely within the area covered by the second coating ring 152. In this way, the application of coating material in a portion of it where no coating is needed »can be avoided. As a result, a material saving and weight saving can be achieved.
Figur 7 zeigt eine sich von Figur 6 unterscheidende Variante, wie die Beschichtung 15 auf der Funktionsfläche 14 der Trommel 10 in mehrere diskrete Zonen unterteilt werden kann. Nämlich sind an Stelle des zweiten Beschichtungsrings 152 mehrere schlingenförmige Dichtungszonen 153a, 153b etc. vorgesehen, die lokal um die Ränder der Nierenöffnungen 22 verlaufen. So sind die Beschickungen 151 und 153a, 153b etc. nur an Stellen zu finden, wo sie tatsächlich oder besonders benötigt werden. So kann eine weitere Materialeinsparung und Gewichtseinsparung erreicht werden. FIG. 7 shows a variant, which differs from FIG. 6, of how the coating 15 on the functional surface 14 of the drum 10 can be subdivided into a plurality of discrete zones. Namely, instead of the second coating ring 152, a plurality of loop-shaped sealing zones 153a, 153b, etc. are provided which extend locally around the edges of the kidney openings 22. Thus, the feeds 151 and 153a, 153b etc. can only be found in places where they are actually or especially needed. Thus, further material savings and weight savings can be achieved.
Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Steuerplatte 6 mit einer beispielhaft gezeigten Beschichtungszone an der Innenfläche 23, die zur Funktionsfläche 13 der Trommel 10 hingewandt ist und gemeinsam mit dieser die Kontaktzone 9 ausbildet. Wie ersichtlich, umfasst auch die Steuerplatte 6 mehrere Nierenöffnungen, nämlich eine längliche Niederdruckniere 24 und mehrere Hochdrucknieren 25, die in ihrer Gestalt den Nierenöffnungen 22 der Trommel entsprechen. Ferner finden sich in der Steuerplatte 6 eine Steuerkerbe 26 und einen Ausschnitt 27, durch den die Steuerplatte 6 drehfest im Gehäuse 1 der Axialkolbenmaschine befestigt werden kann. An Stelle der Beschichtung auf der Funktionsfläche der Trommel kann, wie in der Figur lediglich unvollständig angedeutet ist, eine Beschichtung 15 an der Innenfläche 23 der Steuerplatte 6 vorgesehen sein. Für die Verteilung der Beschichtung gilt grundsätzlich dasselbe wie im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 für die Funktionsfläche der Trommel erklärt wurde, wobei in der Figur 8 beispielhaft eine schlingenförmige Dichtungszonen 154 gezeigt ist, die lokal um den Rand einer Hochdruckniere 25 mit Steuerkerbe 28 verläuft. FIG. 8 shows a perspective view of a control plate 6 with a coating zone, shown by way of example, on the inner surface 23, which faces the functional surface 13 of the drum 10 and together with the latter forms the contact zone 9. As can be seen, also includes the control plate 6 a plurality of kidney openings, namely an elongated low pressure kidney 24 and a plurality of high pressure kidneys 25, which correspond in shape to the kidney openings 22 of the drum. Further, in the control plate 6, a control notch 26 and a cutout 27, through which the control plate 6 rotatably in the housing 1 of the axial piston machine can be attached. In place of the coating on the functional surface of the drum, As is indicated only incompletely in the figure, a coating 15 may be provided on the inner surface 23 of the control plate 6. In principle, the same applies to the distribution of the coating as was explained in connection with FIGS. 6 and 7 for the functional surface of the drum, FIG. 8 showing, by way of example, a loop-shaped sealing zone 154 which extends locally around the edge of a high-pressure kidney 25 with control notch 28 ,
Figuren 9a und 9b zeigen letztlich eine Längsschnittansicht durch einen Gleitschuh 30 und eine Draufsicht auf die Unterfläche 31 eines Gleitschuhs 30, mit welcher dieser auf der Innenseite der Gleitscheibe 5 aufliegt und bei Betrieb der Axialkolbenmaschine an dieser entlang gleitet. Die Unterfläche 31 des Gleitschuhs 30 ist vollflächig mit einer auftraggeschweißten Beschichtung 32 überzogen, wobei die Beschichtung 32 durch kanalförmige Vertiefungen 33 segmentiert ist. Sie umfassen konzentrische Kreise 33a und 33b, die um eine Ausgangsöffnung 34 eines Ölka- nals 35 in der Mitte der Unterfläche 31 des Gleitschuhs 30 angeordnet sind. Zwischen der Ausgangsöffnung 34 und dem innersten Kreis 33a und zwischen dem äußersten Kreis 33b und dem Rand der Unterfläche sind Vertiefungen 33 in Form von Verbindungskanälen 33c vorgesehen. So wird eine optimale Verteilung von Öl über die Unterfläche 31 der Gleitscheibe 30 erreicht. Die Vertiefungen 33 sind sämtlich durch eine an den entsprechenden Stellen fehlende Decklage in der ansonsten mehrlagigen Beschichtung 32 gebildet. Finally, FIGS. 9a and 9b show a longitudinal sectional view through a sliding block 30 and a plan view of the lower surface 31 of a sliding block 30 with which it rests on the inside of the sliding plate 5 and slides along the axial piston machine during operation thereof. The lower surface 31 of the sliding shoe 30 is covered over its entire surface with an application-welded coating 32, the coating 32 being segmented by channel-shaped recesses 33. They comprise concentric circles 33 a and 33 b, which are arranged around an outlet opening 34 of an oil passage 35 in the middle of the lower surface 31 of the sliding shoe 30. Recesses 33 in the form of connecting channels 33c are provided between the exit opening 34 and the innermost circle 33a and between the outermost circle 33b and the edge of the lower surface. Thus, an optimal distribution of oil over the lower surface 31 of the sliding disk 30 is achieved. The depressions 33 are all formed by a cover layer in the otherwise multi-layer coating 32 which is missing at the corresponding locations.

Claims

Ansprüche claims
1. Axialkoibenmaschine mit einer Trommel mit Zylinderbohrungen und darin aufgenommenen Kolben, die zwischen einer Gleitscheibe und einer Steuerplatte angeordnet ist, wobei die Trommel um eine Rotationsachse rotierbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil der Axialkoibenmaschine an einer mit einem Gleitpartner in Kontakt stehenden Oberfläche zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist.. 1. Axialkoibenmaschine with a drum with cylinder bores and received therein piston, which is arranged between a sliding disk and a control plate, wherein the drum is rotatably mounted about a rotation axis, characterized in that at least one component of the Axialkoibenmaschine in contact with a sliding partner in contact Surface is coated at least in sections with a job-welded coating.
2. Axialkoibenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel an ihrer ersten Stirnseite eine Funktionsfläche aufweist, mit der sie an der Innenfläche der Steuerplatte anliegt, wobei die Trommel an der Funktionsfläche oder die Steuerplatte an der Innenfläche zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist. 2. Axialkoibenmaschine according to claim 1, characterized in that the drum has at its first end face a functional surface, with which it bears against the inner surface of the control plate, wherein the drum on the functional surface or the control plate on the inner surface at least partially coated with an order-welded coating is.
3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel an ihrer ersten Stirnseite eine Mulde aufweist, deren Oberfläche die Funktionsfläche bildet, wobei die Mulde vorzugsweise wannenförmig ist und eine konkave Oberfläche aufweist, wobei sich vorzugsweise die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel und/oder die Krümmung der Muldenoberfläche in Abhängigkeit des Abstands von der Rotationsachse der Trommel verändert und wobei sich besonders vorzugsweise 3. Axial piston machine according to claim 2, characterized in that the drum has at its first end face a trough, the surface forms the functional surface, wherein the trough is preferably trough-shaped and has a concave surface, wherein preferably the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum and / or the curvature of the trough surface is varied as a function of the distance from the axis of rotation of the drum, and particularly preferably
4. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung und/oder die Krümmung in einem äußeren Randbereich zunimmt, wobei die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel vorzugsweise einen Winkel von 45° und vorzugsweise 25° an keiner Stelle übersteigt. 4. axial piston machine according to claim 3, characterized in that the inclination and / or the curvature increases in an outer edge region, wherein the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum preferably exceeds an angle of 45 ° and preferably 25 ° at any point.
5. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung bzw. Krümmung in einem äußeren Randbereich der ersten Stirnseite der Trommel abnimmt und/oder dass diese Krümmung in einem äußeren Randbereich konvex ist und/oder der äussere Randbereich zumindest abschnittsweise keine Krümmung aufweist, wobei die Neigung der Muldenoberfläche zur Radialebene der Trommel vorzugsweise einen Winkel von 45° und vorzugsweise 25° an keiner Stelle übersteigt. 5. axial piston machine according to claim 3, characterized in that the inclination or curvature decreases in an outer edge region of the first end face of the drum and / or that this curvature is convex in an outer edge region and / or the outer edge region at least partially has no curvature, wherein the inclination of the trough surface to the radial plane of the drum preferably does not exceed an angle of 45 ° and preferably 25 ° at any point.
6. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Muldenoberfläche zumindest eine nach außen abfallende Stufe oder Außenkante aufweist, vorzugsweise in einem äußeren Randbe- reich. 6. Axial piston machine according to one of claims 3 to 5, characterized in that the trough surface has at least one outwardly sloping step or outer edge, preferably in an outer edge region.
7. Axialkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche der Trommel oder die Innenfläche der Steuerplatte nicht vollständig, sondern nur abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist, wobei vorzugsweise ein erster ringförmiger Beschichtungsabschnitt vorgesehen sein kann» der sich über den Umfang der Funktionsfläche der Trommel oder über den der Innenfläche der Steuerplatte erstreckt und vorzugsweise außerhalb der Nierenöffnungen der Trommel oder den der Steuerplatte verläuft, wobei besonders vorzugsweise ein zweiter ringförmiger Beschichtungsabschnitt vorgesehen sein kann, der sich über den Umfang der Funktionsfläche der Trommel oder Innenfläche der Steuerplatte erstreckt und im Bereich der Nierenöffnungen der Trommel oder der Steuerplatte verläuft und wobei besonders vorzugsweise vereinzelte Beschichtungszonen vorgesehen sein können, die nicht miteinander in Kontakt stehen, beispielsweise im Bereich der Nierenöffnungen, 7. Axial piston machine according to one of claims 2 to 6, characterized in that the functional surface of the drum or the inner surface of the control plate is not completely, but only partially coated with an order-welded coating, preferably a first annular coating portion may be provided "the over the periphery of the functional surface of the drum or on the extending of the inner surface of the control plate, and preferably outside the kidney ports of the drum or of the control plate extends, wherein particularly preferably a second annular coating portion may be provided, of about extends the circumference of the functional surface of the drum or inner surface of the control plate and in the region of the kidney openings of the drum or the control plate and wherein particularly preferably isolated coating zones may be provided which are not in contact, for example in the region of the kidney openings,
8. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den gleitscheibenseitigen Enden der Kolben der Axialkolbenmaschine Gleitschuhe befestigt sind, die mit ihrer Unterseite auf der Innenseite der Gleitscheibe anliegen, wobei die Unterseite der Gleitschuhe oder die Innenseite der Gleitscheibe zumindest abschnittsweise mit einer auftraggeschweißten Beschichtung überzogen ist, wobei sich die Be- schichtung vorzugsweise über die gesamte Unterseite der Gleitschuhe erstreckt, wobei die Beschichtung besonders vorzugsweise durch kanalförmige Auslassungen oder Vertiefungen segmentiert ist, die weiter vorzugsweise als konzentrische Kreise um einen Referenzpunkt im mittleren Bereich der Unterseite des Gleitschuhs verlaufen. 8. Axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that attached to the sliding-disk-side ends of the piston of the axial piston sliding shoes, which abut with its underside on the inside of the sliding disk, wherein the underside of the sliding shoes or the inside of the sliding disk at least in sections with a coated coating, wherein the coating preferably extends over the entire underside of the sliding shoes, wherein the coating is particularly preferably segmented by channel-shaped omissions or depressions, which further preferably run as concentric circles about a reference point in the central region of the underside of the shoe ,
9. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mehrlagig ist, wobei die Lagen aufeinander in Schichten oder nebeneinander angeordnet sein können und wobei die Beschichtungswerkstoffe gezielte Eigenschaften, wie z.B. Härtegrade, aufweisen. 9. Axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating is multi-layered, wherein the layers can be arranged one another in layers or side by side and wherein the coating materials have specific properties, such as degrees of hardness.
10. Axialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» dass es sich bei dem Beschichtungswerkstoff um ein Buntmetall vorzugsweise mit einem Kupferanteil von 50% bis 80 % handelt. 10. Axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that »it is the coating material is a non-ferrous metal, preferably with a copper content of 50% to 80%.
11. Äxialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungswerkstoff aus CuSn10Pb9Ni2, CuZn40AI2Mn2Si oder CuSn10Bi8Ni5 besteht 11. Axial axial piston machine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating material consists of CuSn10Pb9Ni2, CuZn40AI2Mn2Si or CuSn10Bi8Ni5
12. Verfahren zur Herstellung einer Äxialkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Auftragschweißen und vorzugsweise Laserauftragschweißen angebracht wird. 12. A method for producing a Äxialkolbenmaschine according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating is applied by build-up welding and preferably laser cladding.
13. Verfahren zur Herstellung einer Äxialkolbenmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der aktiven Zone des Beschichtungswerk- zeuges der Beschichtungswerkstoff in Pulverform zugeführt wird. 13. A method for producing a Äxialkolbenmaschine according to claim 12, characterized in that the coating powder is supplied to the active zone of the coating in the form of coating powder.
14. Verfahren zur Herstellung einer Äxialkolbenmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverformige Ausgangsmaterial eine sphärische oder kugelförmige Geometrie aufweist. 14. A method for producing a Äxialkolbenmaschine according to claim 12 or 13, characterized in that the pulverformige starting material has a spherical or spherical geometry.
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