DE102019217959A1

DE102019217959A1 - Exzenterachse mit Lagerhülsen und Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse

Info

Publication number: DE102019217959A1
Application number: DE102019217959.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Gepraegs; Dominik Hammer; Ulrich Schill
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Offenbart ist eine Exzenterachse für ein Ansteuergerät für eine Axialkolbenmaschine, wobei ein urformbarer Kern der Exzenterachse in/um Lagerhülsen geformt wird, so dass diese schließlich am Außenumfang der Exzenterachse befestigt sind. Weiterhin ist ein Verfahren zu Fertigung einer derartigen Exzenterachse offenbart.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Exzenterachse mit Lagerhülsen für ein Ansteuergerät einer Axialkolbenmaschine gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse.
Die EP 0 903 494 B1 offenbart eine Hydraulikpumpe mit einer Lagerbuchse aus Lagermetall, in der ein Exzenter einer Antriebsachse, also eine Exzenterachse, gelagert ist. In einer Gleitlagerung ist die Lagerbuchse in einen Innenumfang eines Lagerrings gepresst und zusätzlich formschlüssig mit ineinandergreifenden Anschlagmitteln gegen Verdrehen und in Axialrichtung gesichert.
Aus der DE 10 2011 120 750 A1 der Anmelderin ist ein Ansteuergerät einer Axialkolbenmaschine mit einer als Lagerbolzen bezeichneten Exzenterachse bekannt. In einer Lagebohrung eines Gehäuses ist die Exzenterachse drehbar gelagert. Diese weist ein zu einer Drehachse exzentrisches Zwischenstück auf, auf dem ein Rückführhebel, sowie ein erster und ein zweiter Schenkel jeweils unabhängig voneinander drehbar gelagert sind.
Nachteilig an den vorgenannten Lösungen ist, dass die Exzenterachsen, unabhängig davon, ob sie ein- oder zweistückig ausgebildet sind, aus einem Vollmaterial gefertigt sind, und dass der Bearbeitungsaufwand zur Herstellung derartiger Exzenterachsen groß ist. Die Kosten zur Herstellung derartiger Exzenterachsen sind entsprechend hoch, da die Bearbeitungsschritte zur maßgenauen Fertigung, mit sehr geringen Toleranzen, bei gleichzeitig hoher Oberflächenhärte, aufwendig sind.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige Exzenterachse für ein Ansteuergerät einer Axialkolbenmaschine zu schaffen, wobei sehr enge Maßtoleranzen eingehalten, sowie eine hohe Verschleißfestigkeit gewährleistet werden müssen, und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Exzenterachse bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Exzenterachse mit Lagerhülsen für ein Ansteuergerät einer Axialkolbenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse nach Anspruch 13.
Die erfindungsgemäße Exzenterachse kann auch als Exzenterstift bezeichnet werden und ist zur Verwendung in einem Ansteuergerät einer Axialkolbenmaschine, insbesondere einer Axialkolbenpumpe ausgelegt. Die Exzenterachse weist zwei konzentrische Bereiche und eine exzentrische Hülse aus Metall auf. Die beiden Bereiche und die Hülse haben eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche. Die Außenumfangsflächen der konzentrischen Bereiche definieren eine Drehachse der Exzenterachse, während die Außenumfangsfläche der exzentrischen Hülse eine Mittelachse definiert. Die Mittelachse ist mit einem Abstand parallel zur Drehachse angeordnet. Ein Kern der Exzenterachse ist einstückig aus einem urformbaren Material ausgebildet. Der Kern ist so angepasst, dass er spielfrei an der exzentrischen Hülse anliegt, so dass diese vorzugsweise über ihre gesamte Länge quer zur Drehachse formschlüssig gehalten ist. Die exzentrische Hülse ist vorzugsweise in einer ersten axialen Richtung bezüglich der Drehachse formschlüssig gehalten.
Entgegen den aus dem Stand der Technik bekannten Exzenterachsen ist die erfindungsgemäße Exzenterachse mit wesentlich geringerem Aufwand unter Einhaltung der erforderlichen Toleranzen des exzentrischen Bereiches herstellbar. Die exzentrische Hülse ist darüber hinaus mit einer Außenumfangsfläche ausgeführt, deren tribologische Eigenschaften ebenfalls die sehr hohen Anforderungen erfüllen, die also den Anforderungen einer Exzenterachse in einem Ansteuergerät einer Axialkolbenpumpe entsprechen.
Vorzugsweise sind auch in den beiden konzentrischen Bereichen konzentrische Hülsen vorgesehen, die ebenfalls aus Metall bestehen und konzentrisch zur Drehachse sind, wobei die exzentrische Hülse in Richtung der Drehachse gesehen zwischen den beiden konzentrischen Hülsen angeordnet ist. Die konzentrischen Hülsen werden im Folgenden als erste und zweite konzentrische Hülse bezeichnet.
Der Kern ist bei dieser Weiterbildung so angepasst, dass er spielfrei an den konzentrischen Hülsen und der exzentrischen Hülse anliegt, so dass diese jeweils, vorzugsweise über ihre gesamte Länge quer zur Drehachse, formschlüssig gehalten sind. Die konzentrischen Hülsen und die exzentrische Hülse sind vorzugsweise in einer ersten axialen Richtung bezüglich der Drehachse formschlüssig gehalten. Zumindest ein Teil der Hülsen ist vorzugsweise in einer zweiten axialen Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, formschlüssig gehalten.
Bei allen genannten Hülsen handelt es sich vorzugsweise um Lagerhülsen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn nur eine der konzentrischen Hülsen, also die erste konzentrische Hülse oder die zweite konzentrische Hülse bezüglich der zweiten axialen Richtung formschlüssig gehalten wird.
Entgegen den aus dem Stand der Technik bekannten Exzenterachsen ist die erfindungsgemäße Exzenterachse mit wesentlich geringerem Aufwand unter Einhaltung der erforderlichen Toleranzen herstellbar. Die erste und die zweite konzentrische Hülse weisen jeweils eine Außenumfangsfläche auf, deren Außenumfangsdurchmesser die Toleranzen, die z.B. im µm Bereich liegen, einhalten. Die exzentrische Hülse ist darüber hinaus mit einer Außenumfangsfläche ausgeführt, deren tribologische Eigenschaften ebenfalls die sehr hohen Anforderungen erfüllen, die also den Anforderungen einer Exzenterachse in einem Ansteuergerät einer Axialkolbenpumpe entsprechen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das urformbare Material des Kerns einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls der Hülsen entspricht.
Vorteilhafter Weise wird so ein Verziehen der Exzenterachse verhindert, wenn diese Temperaturänderungen ausgesetzt ist. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Exzenterachse nach einem Einbringen des Kerns aus einer Form, beispielsweise einer Gussform, entnommen wird.
Vorzugsweise bestehen die Hülsen aus dem gleichen Metall.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Exzenterachse ist die exzentrische Hülse aus einem anderen Metall gefertigt, als die erste und die zweite konzentrische Hülse. Die exzentrische Hülse muss, wie bereits vorstehend ausgeführt, höhere tribologische Eigenschaften erfüllen, als die erste und zweite konzentrische Hülse. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn die exzentrische Hülse im Vergleich zur ersten und zweiten konzentrischen Hülse, aus einem härteren Metall gefertigt wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das urformbare Material des Kerns ein Kunststoff. Dieser Kunststoff kann sich aus einem duroplastischen und/oder thermoplastischen Basismaterial und einem anorganischen Füllmaterial zusammensetzen. Der Füllstoff hat dabei einen Anteil von zumindest 50%.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei der Verwendung eines derartigen Kunststoffes eine Kriechneigung um den Faktor 10 gegenüber sonst üblichen Kunststoffen verringert. Über ein entsprechendes Maß an Füllstoffen kann der zuvor erwähnte thermische Ausdehnungskoeffizient des Kerns eingestellt werden.
Das anorganische Material des Füllstoffes kann als Glaskugeln, Glasfasern oder sonstige Mineralstoffe, bereitgestellt werden. Diese werden vorzugsweise in Reinform verwendet, wobei es denkbar ist, unterschiedliche organische Füllstoffe zu kombinieren.
Je nach Auslegung kann es vorteilhaft sein, wenn als Basismaterial ein thermoplastischer Kunststoff gewählt wird, wobei der Anteil des Füllstoffes zumindest 55% beträgt, insbesondere aber zumindest 60% des Kernmaterials beträgt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Basismaterial Polyphenylensulfid.
Alternativ kann das Basismaterial auch ein duroplastischer Kunststoff sein, wobei der Anteil an Füllstoffen zumindest 75%, besonders bevorzugt aber wenigstens 80% beträgt.
In dieser alternativen Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn das Basismaterial ein Phenoplast ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Hülsen jeweils einstückig ausgebildet. Jede Hülse besteht aus einem Stahl, der zumindest im Bereich der jeweiligen Außenumfangsfläche ein martensitisches Gefüge aufweist.
Die Hülsen sind vorzugsweise durchgehend gehärtet und haben dementsprechend ein durchgehendes martensitisches Gefüge. Es versteht sich, dass neben dem martensitischen Gefüge auch andere Gefügebestandteile vorhanden sein könnten um die Härte der jeweiligen Hülse wie gewünscht einzustellen. Insbesondere ist also ein identisches Gefügebild bei der ersten und der zweiten konzentrischen Hülse denkbar, während das der exzentrischen Hülse von dieser variiert um den vorstehend ausgeführten Anforderungsbedingungen hinsichtlich der tribologischen Eigenschaften gerecht zu werden.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Hülsen jeweils hohlzylindrisch ausgeführt sind und jeweils eine konstante Wanddicke aufweisen.
Wenn die Exzenterachse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zumindest einen Dichtungsabschnitt aufweist, dann ist dieser, bzw. sind diese vorteilhafter Weise aus einem Dichtring, aus einem thermoplastischen Elastomer, gebildet. Der zumindest eine Dichtring wird stoffschlüssig in einem dafür vorgesehenen Bereich des Kerns mit dem urformbaren Material verbunden.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Exzenterachse verläuft der Kern im Bereich einer Stirnfläche einer der Hülsen, in einem um etwa 90° versetzten Winkel zu Drehachse. Vorteilhafterweise wird so bei einer auftretenden Axiallast ein Bruch des Kerns in diesem Bereich verhindert.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse erfolgt mit den folgenden Schritten, die in der angegebenen Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden:

- Herstellung der Hülsen, einschließlich Wärmebehandlung und exakter Endbearbeitung der Außenumfangsfläche;
- Einsetzen der Hülsen in eine Gussform, insbesondere eine Spritzgussform, in der diese zumindest formschlüssig gehalten sind;
- Einfüllen des urformbaren Materials, insbesondere eines fließfähigen Kunststoffmaterials, bestehend aus dem Basismaterial und dem anorganischen Füllstoff;
- Aushärten des urformbaren Materials, insbesondere des fließfähigen Kunststoffmaterials, bestehend aus dem Basismaterial und dem anorganischen Füllstoff;
- Entnehmen der Exzenterachse aus der Gussform.

Die Exzenterachse hat einen exzentrischen Lagerabschnitt, hier als exzentrische Hülse ausgeführt, der einen sogenannten Rückführungshebel und ein Hebelpaar lagert. Ein Durchmesser dieses Lagerabschnitts ist exzentrisch zu einer Ausnehmung in einem Gehäuse des Ansteuergerätes ausgeführt. Die Durchmessertoleranz ist sehr eng und muss bei einer herkömmlichen, aus einem Vollmaterial bestehenden Exzenterachse geschliffen werden. Da sich das Hebelpaar und der Rückführungshebel auf dem Lagerabschnitt bewegen muss dieser zum Schutz vor Verschleiß eine hohe Oberflächenhärte aufweisen. Dazu wird dieser bei herkömmlichen Exzenterachsen wärmebehandelt und eine so erzielte Verbindungsschicht soll beibehalten werden, es sollte also nicht nachgeschliffen werden. Der maßliche Verzug und das Aufwachsen des Durchmessers durch die Wärmebehandlung steht somit den Anforderungen an die Durchmessertoleranz entgegen.
Vorteilhafter Weise wird der Widerspruch zwischen Oberflächenhärte und Durchmessertoleranz durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren aufgehoben. Die Aufwendige Fertigung mit den Schritten: exzentrisches Drehen, exzentrisches Schleifen, Wärmebehandlung und exzentrisches Schleifen wird durch das vorstehenden Verfahren, also das Umgießen von vorgefertigten Hülsen wesentlich vereinfacht und beschleunigt und kann somit wesentlich kostengünstiger eingesetzt werden.
Aus Gründen der Verfahrensoptimierung bietet es sich an nach dem Aushärten und vor dem Entnehmen der Exzenterachse im Bereich des wenigstens einen Dichtungsabschnitts den Dichtring aus thermoplastische Elastomer in die Gussform einzubringen um den zumindest einen Dichtungsabschnitt auszubilden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine Ansicht eines Ansteuergerätes;
2 eine Schnittansicht des Ansteuergerätes gemäß 1 mit einer erfindungsgemäßen Exzenterachse, und
3 eine geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterachse aus 2 mit Hülsen.

1 zeigt eine Ansicht eines Gehäuses 2 eines Ansteuergerätes 1. Ein derartiges Ansteuergerät 1 ist beispielsweise Teil einer nicht gezeigten Verstellvorrichtung, zu der auch ein Stellkolben gehören kann. Die Verstellvorrichtung kann zum Beispiel zur Einstellung eines Schwenkwinkels einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise eingesetzt werden. Der Stellkolben kann in bekannter Art und Weise ausgeführt sein, beispielweise ist in der aus der Einleitung bekannten DE 10 2011 120 750 A1 die Wirkweise eines derartigen Stellkolbens und auch einer entsprechenden Verstelleinrichtung eingehend beschrieben.
Zur Rückkopplung einer Stellbewegung des Stellkolbens ist in dem Stellkolben eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher ein Mitnehmerkopf 4 eines Rückführhebels 6 des Ansteuergerätes 1 angeordnet ist. Der Rückführhebel 6 ist auf einer erfindungsgemäßen Exzenterachse, die in einer Ausnehmung 8 des Ansteuergerätes 1 eingesetzt ist, und von der in 1 nur ein Verstellende 12 dargestellt ist, drehbar gelagert. Die Stellbewegung des Stellkolbens führt zu einer Drehung des Rückführhebels 6. An einem dem Mitnehmerkopf 4 abgewandten Ende des Rückführhebels 6 ist ein Mitnahmestift angeordnet. Bei einer Bewegung des Stellkolbens und einer damit verbundenen Drehung des Rückführhebels 6 bewegt sich der Mitnahmestift gegenläufig zu der Stellkolbenbewegung.
In der Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 ist die Exzenterachse drehbar gelagert. Diese weist eine zu einer Drehachse exzentrische, also parallel versetze Mittelachse auf, was im Folgenden eingehender beschrieben wird. An einem nach außen geführten Endbereich der Exzenterachse weist diese einen radial hervorstehenden, umlaufenden Kragen 10 auf, der in einer entsprechenden Erweiterung der Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 eingesetzt ist.
Gemäß 2 ist ein aus dem Gehäuse 2 herauskragendes Verstellende 12 koaxial mit einem Innenmehrkant 14 versehen, in den ein Einstellwerkzeug eingeführt werden kann, um die Exzenterachse 24 um die Drehachse 42 zu verdrehen.
Parallel in einem Abstand neben der Ausnehmung 8 ist im Gehäuse 2 eine Gewindebohrung 16 ausgebildet, in der eine Fixierschraube 18 mit Innensechskant 20 eingeschraubt ist. Ein Schraubenkopf der Fixierschraube 18 verspannt einen die Gewindebohrung 16 umschließenden Verspannungsring 22 gegen das Gehäuse 2 sowie den Kragen 10, so dass der Kragen 10 gegen einen Boden der Erweiterung verspannt wird.
Damit ist die Exzenterachse in ihrer eingestellten Position lagefixiert und kann sich nicht selbständig verstellen.
In 2 ist ein Schnitt eines Ansteuergerätes 1 gezeigt. In dem Gehäuse 2 ist die Exzenterachse 24 in der Ausnehmung 8 aufgenommen. Die Exzenterachse 24 weist vom Verstellende 12 aus gesehen mehrere Abschnitte auf. Zunächst ist der Kragen 10 in einer dafür vorgesehenen Aufnahme im Bereich der Ausnehmung 8 eingebracht. Unterhalb des Kragens 10 ist eine Dichtung in Form eines Dichtrings 26 um einen Kern 28 der Exzenterachse 24 vorgesehen. Dieser Dichtring 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel um den Kern 28 herum angespritzt, so dass ein montieren des Dichtrings 26 nach der Herstellung der Exzenterachse 24 entfällt.
Unterhalb des Dichtrings 26 ist eine zweite konzentrische Lagerhülse, im Folgenden als zweite konzentrische Hülse 30 bezeichnet, an dem Kern 28 der Exzenterachse 24 befestigt. An einem weiteren, exzentrischen Teil der Exzenterachse 24, ist eine exzentrische Lagerhülse, im Folgenden als exzentrische Hülse 32 bezeichnet, befestigt. An einem dem Verstellende 12 entgegengesetzten Bereich der Exzenterachse 24 ist eine erste konzentrische Lagerhülse, als erste konzentrische Hülse 34 bezeichnet, befestigt.
Die erste konzentrische Hülse 34 und die zweite konzentrische Hülse 30 sind in der Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 gelagert und maßoptimiert ausgeführt. Die exzentrische Hülse 32 ist hinsichtlich Oberflächenhärte und Durchmessertoleranz optimiert.
An einer Außenumfangsfläche der exzentrischen Hülse 32 sind der Rückführhebel 6 und das Hebelpaar 36 gelagert. Über den Mitnahmestift 38 ist der Rückführhebel 6 mit dem Hebelpaar 36 in Wirkverbindung um eine Bewegung des (nicht gezeigten) Stellkolbens zu übertragen.
Die Außenumfangsfläche der exzentrischen Hülse 32 definiert eine Mittelachse 40, während Außenumfangsflächen der ersten und zweiten konzentrischen Hülse 34,30 eine Drehachse 42 definieren. Die Mittelachse 40 ist parallel beabstandet zur Drehachse 42.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Exzenterachse 24 in einer Schnittdarstellung. Anhand der 3 wird auch ein möglicher erfindungsgemäßer Herstellungsprozess der Exzenterachse 24 beschrieben.
Die Schnittdarstellung zeigt die Exzenterachse 24 mit dem Verstellende 12, dem Kern 28, dem Dichtring 26, der zweiten konzentrischen Hülse 30, der exzentrischen Hülse 32 und der ersten konzentrischen Hülse 34. In der gegenüber der 2 isolierten und vergrößerten Darstellung der Exzenterachse 24 ist deutlich erkennbar, dass im Bereich der exzentrischen Hülse 32 ein exzentrischer Versatz entlang der Mittelachse 42 gegenüber der Drehachse 40 vorliegt.
An jeweils von dem Verstellende 12 fortweisenden Stirnflächen der Hülsen 30, 32, 34 sind Anlageflächen 44, 46, 48 vorgesehen. Die zweite konzentrische Hülse 30 hat die Anlagefläche 44, die exzentrische Hülse 32 hat die Anlagefläche 46 und die erste konzentrische Hülse 34 hat die Anlagefläche 48. Diese Anlageflächen 44, 46, 48 dienen der Positionierung der Hülsen 30, 32, 34 in eine nicht dargestellten Form, die im Falle des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels eine Spritzgussform ist.
Die Hülsen 30, 32, 34 werden nach ihrer Herstellung in die Spritzgussform eingelegt. Zur exakten Positionierung innerhalb der Spritzgussform dienen die Anlageflächen 44, 46, 48. Diese werden an entgegengesetzten Anschlagsflächen in der Spritzgussform orientiert und an diesen angelegt. So sind die Hülsen 30, 32, 34, die als Normteile ausgeführt sein können, lagefixiert in der Form positioniert.
In einem darauf folgenden Schritt wird die Spritzgussform geschlossen und der Kern 28 wird eingebracht. Im vorliegenden Fall wird also ein verstärkter Kunststoff, bestehend aus einem Basismaterial und einem Füllmaterial in die Spritzgussform eingebracht. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass alternativ eine Keramik, ein Metallgrünling, ein Sintermetall oder Ähnliches in einem alternativen Fertigungsverfahren als Kern 28 eingebracht wird.
Der Kern 28 wird also in Öffnungen der Hülsen 30, 32, 34 eingespritzt, so dass die Hülsen 30, 32, 34 formschlüssig auf dem Kern gehalten werden. Durch eine zusätzliche Umspritzung 50 der exzentrischen Hülse 32 wird deren Halt an dem Kern 28 optimiert.
Nachdem der Kern 28 eingebracht ist, kann in einem weiteren Schritt der Dichtring 26 mit einem anderen Material, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer, auf den Kern 28 gespritzt werden. So wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtring 26 und dem Kern 28 erreicht.
Nach dem Abkühlen der Exzenterachse 24 kann diese anschließend als ein Teil aus der Form entnommen werden.
Entgegen den bisher bekannten, vollmetallischen Exzenterachsen kann so die aufwendige Fertigung, die ein exzentrisches Drehen, exzentrisches Schleifen, eine Wärmebehandlung und ein exzentrisches Schleifen beinhaltet, wesentlich vereinfacht werden. Ein Widerspruch zwischen erforderlicher Oberflächenhärte und Durchmessertoleranz kann so überwunden werden.
Die Hülsen 30, 32, 34 können wesentlich einfacher hergestellt werden, auch vollständig durchgehärtet und mit für das jeweilige Anspruchsprofil optimierten tribologischen und geometrischen Eigenschaften, während der Kern 28 im Betrieb keine derart hohen Belastungen erfährt und auch in Bezug auf Durchmessertoleranzen nicht so exakt ausgeführt werden muss wie die Hülsen 30, 32, 34. Zusätzlich wird durch das Aufspritzen des Dichtrings 26 ein Aufziehen eines separaten Dichtrings unnötig, so dass eine weitere Fehlerquelle in der Fertigung ausgeschlossen werden kann.
Offenbart ist eine Exzenterachse für ein Ansteuergerät für eine Axialkolbenmaschine, wobei ein urformbarer Kern der Exzenterachse in/um Lagerhülsen geformt wird, so dass diese schließlich am Außenumfang der Exzenterachse befestigt sind. Weiterhin ist ein Verfahren zu Fertigung einer derartigen Exzenterachse offenbart.
Bezugszeichenliste

1: Ansteuergerät
2: Gehäuse
4: Mitnehmerkopf
6: Rückführhebel
8: Ausnehmung
10: Kragen
12: Verstellende
14: Innenmehrkant
16: Gewindebohrung
18: Fixierschraube
20: Innensechskant
22: Verspannungsring
24: Exzenterachse
26: Dichtung
28: Kern
30: zweite konzentrische Hülse
32: exzentrische Hülse
34: erste konzentrische Hülse
36: Hebelpaar
38: Mitnahmestift
40: Mittelachse
42: Drehachse
44: Anlagefläche dritte Hülse
46: Anlagefläche zweite Hülse
48: Anlagefläche erste Hülse
50: Umspritzung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0903494 B1 [0002]
DE 102011120750 A1 [0003, 0036]

Claims

Exzenterachse zur Verwendung in einem Ansteuergerät (1) einer Axialkolbenmaschine, wobei zwei konzentrische Bereiche (30, 34) und eine exzentrische Hülse (32) vorgesehen sind, die jeweils eine kreiszylindrische Außenumfangsfläche aufweisen, wobei die Hülse (32) aus Metall besteht, wobei die Außenumfangsflächen der konzentrischen Bereiche (30, 34) eine Drehachse (42) definieren, wobei die Außenumfangsfläche der exzentrischen Hülse (32) eine Mittelachse (40) definiert, die mit Abstand parallel zur Drehachse (42) angeordnet ist, wobei ein einstückiger Kern (28) aus einem urformbaren Material vorgesehen ist, der derart spielfrei an die exzentrische Hülse (32) angepasst ist, dass diese formschlüssig gehalten ist.
Exzenterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden konzentrischen Bereiche durch konzentrische Hülsen (34, 30) aus Metall gebildet sind, die konzentrisch zur Drehachse (42) sind.
Exzenterachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des urformbaren Materials des Kerns (28) im Wesentlichen gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls der Hülse (32) oder der Hülsen (30, 32, 34) ist.
Exzenterachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das urformbare Material des Kerns (28) aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Basismaterial und einem anorganischen Füllstoff zusammengesetzt ist, wobei der Anteil an Füllstoff wenigstens 50% beträgt.
Exzenterachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial ein thermoplastischer Kunststoff ist, wobei der Anteil an Füllmaterial wenigstens 55%, vorzugsweise wenigstens 60% beträgt.
Exzenterachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial Polyphenylsulfid ist.
Exzenterachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial ein duroplastischer Kunststoff ist, wobei der Anteil an Füllstoff wenigstens 75%, vorzugsweise wenigstens 80% beträgt.
Exzenterachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial Phenoplast ist.
Exzenterachse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall der konzentrischen Hülsen (30, 34) und/oder der exzentrischen Hülse (32) Stahl ist, welcher zumindest im Bereich der jeweiligen Außenumfangsfläche eine martensitisches Gefüge aufweist.
Exzenterachse nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrischen Hülsen (30, 34) und/oder die exzentrische Hülse (32) jeweils in Form eines Hohlzylinders mit einer konstanten Wanddicke ausgeführt ist/sind.
Exzenterachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterachse (24) wenigstens einen Dichtring (26) umfasst, der aus einem thermoplastischen Elastomer besteht, wobei dieser stoffschlüssig mit dem urformbaren Material des Kerns (28) verbunden ist.
Exzenterachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (28) im Bereich einer Stirnfläche einer Hülse (30, 32, 34) in einem von 90° verschiedenen Winkel geneigt zur Drehachse (40) verläuft.
Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten, die in der angegebenen Reihenfolge nacheinander ausgeführt werden: - Herstellung der exzentrischen Hülse (32), einschließlich Wärmebehandlung und exakter Endbearbeitung der Außenumfangsfläche; - Einsetzen der exzentrischen Hülse (32) in eine Gussform, in der diese zumindest formschlüssig gehalten sind; - Einfüllen des urformbaren Materials in fließfähiger Form; - Aushärten des urformbaren Materials; - Entnehmen der Exzenterachse (24) aus der Gussform.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das urformbare Material ein fließfähiges Kunststoffmaterial, gemischt aus einem Basismaterial und anorganischen Füllstoffen, ist.
Verfahren nach Anspruch 14 zur Herstellung einer Exzenterachse (24) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den letzten beiden Verfahrensschritten im Bereich des wenigstens einen Dichtrings (26) das thermoplastische Elastomer in die Gussform eingefüllt wird.