DE2653867A1

DE2653867A1 - Hohlkolben und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2653867A1
Application number: DE19762653867
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Heyl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1978-06-01

Description

"Hohlkolben und Verfahren zu dessen Herstellun
Die Erfindung betrifft einen Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung. Für derartige Maschinen verwendet man Hohlkolben, um das Gewicht des Kolben und damit die rotierenden und oszillierenden Massen so gering wie möglich zu halten. Andererseits soll der Hohlraum im Kolben nicht mit dem Arbeitsraum vor der Stirnfläche des Kolbens in Verbindung stehen,weil im Falle des Bestehens einer solchen Verbindung diese die Folge haben würde, daß in dem Hohlraum beim Druckwechsel im Arbeitsraum die Flüssigkeit mit komprimiert und expandiert, wodurch eine Wirkungsgradverschlechterung hervorgerufen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hohlkolbens.
Bei einem durch die DT-OS 2 364 725 bekannten Kolben bestehen der Kugelkopf, die Endplatte, der Kolbenmantel und die Zentralsäule aus einem einzigen werkstück, vor das dann der Stirnflächendeckel gesetzt wird. U&en Stirnflächendeckel durch Reibschweißen gleichzeitig mit dem Kolbenmantel und der Zentralsäule verbinden zu können, ist dabei eine zusätzliche Stützscheibe in dem dem Stirnflächendeckel nahen Bereich des Kolbens erforderlich. Die Herstellung solcher Kolben ist sehr schwierig und erfordert aufwendige Einrichtungen. Zudem ist bei solchen Kolben für Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauform zu berücksichtigen, daß auf die Kolben erhebliche Querkräfte wirken und daß Axialkräfte auf den Kolben nicht nur vom S6irnflächendeckel her wirken sondern auch durch Reibung an der Außenseite des Kolbenmantels. Der Kolben wird somit mechanisch hoch beansprucht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben zu schaffen, der den hohen mechanischen Beanspruchungen standhält und trotzdem leicht und billig mit relativ einfachen Mitteln hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Ansprüche 2 bis 5 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen eines solchen Hohlkolbens.
Der Anspruch 9 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hohlkolbens und der Anspruch 10 betrifft eine zweckmäßiger Weiterausgestaltung dieses Verfahrens.
Durch die Zentralbohrung derartiger Hohlkolben wird einem Druckpolster in einem Gleitschuh Flüssigkeit zugeführt, wobei dieser Gleitschuh und das Druckpolster in diesem dazu dient, die Kolben gegen eine Gleitfläche abzudtzen. Um zu verhindern, daß ba Abheben des Gleitschuhes von der Gleitfläche unzulässig viel Öl unter dem Gleitschuh abströmt, wird in dem Strömungskanal zu dem Druckpolster eine Drosselstelle angeordnet. Bei derartigen Drosselstellen besteht die Gefahr, daß sie sich durch Schmutzpartikel, die größer sind als der freie Durchtrittsqzerschnitt der Drosselstelle zusetzen. Um diese Gefahr zu beseitigen ist gemäß einem wesentlichen weiteren Schritt der Erfindung vorgesehen, daß in dem Kolben ein Spaltfilter gebildet ist. Die Gestaltung des Hohlkolbens nach Anspruch 1 bietet günstige Möglichkeiten zu Weiterausgestaltungen zum Schaffen derartiger Spaltriter, Die Ansprüche 6 bis 8 beziehen sich auf derartige iZeiterausgestaltungen und der Anspruch 11 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Kolben mit derartigen Neiterausgestaltungen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Figur 1 zeigt im Axialschnitt einen Hohlkolben gemäß der Erfindung.
Figur 2 zeigt im Axialschnitt einen Hohlkolben mit einem Spaltfilter.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen im Axialschnitt durch das Stirnteilje eines Kolbens verschiedene Ausgestaltungsformen der Spaltfi lteranordnung.
Die Gelenkkugel 1, die Querplatte Qund der Kolbenmantel 3 bestehen aus einem Werkstück. Der Stirnflächendeckel 4 und die Zentralsäule 5 bestehen ebenfalls aus einem Werkstück. In der Zentralsäule 5 ist eine Zentralbohrung 6 angeordnet, die sich -in der Zentralboh ng fortsetzt.
Das kugelkopfseitige Ende der Zentralsäule 5 ist in eine Bohrung 8 der Endplatte 2 eingesetzt und sitzt in dieser mit leichtem Preßsitz. Die Stirnfläche der Bohrung 8 und die Stirnfläche der Zentralsäule 5 sind eben und liegen Je in einer Ebene senkrecht zur Kolbenachse. Zwischen diesen beiden Flächen liegt das Lot 9.
Der zylindrische Teil 10 des Stirnflächendeckels 4 sitzt ebenfalls mit leichtem Preßsitz in der Innenwand des Kolbenmantels 3. Die Fläche 11 des Stirnflächendeckls 4 liegt in einer Ebene senkrecht zur Kolbenachse und liegt unmittelbar an einer zu dieser Fläche parallelen Stirnfläche des Kolbenmantels 3- an. Diese Stirnfläche des Kolbenmantels 3 ist am Übergang zu der Innenbohung des Kolbenmantels 3 etwas abgeschräg, so daß ein Ringraum besteht, in dem vor dem Zusammensetzen Lot deponiert werden kann.
Das Werkstück 1, 2, 3 besteht aus Nitrierstahl und wird durch Fließpressen hergestellt. Auch das Werkstück 4, 5 wird durch Fließpressen hergestellt. Beide Werkstücke werden nach dem Fließpressen bearbeitet, sodann wird än den Stellen 9 und 12 Lot deponiert und das Werkstück 4, 5 in das Werkstück 1, 2, 3 eingepreßt und sodann beide Werkstücke gemeinsam erhitzt.
Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform gemäß Figur 1 dadurch, daß der Stirnflächendeckel 14 ganz in die Bohrung des Kolbenmantels 13 eingesetzt ist. An der Stirnseite des Stirnflächendeckels 14 ist außen eine schmale Abdrehung angeordnet, so daß in der Mitte ein Vorsprung verbleibt, der gegenüber dem Randteil um 0,2 bis 0,3 mm.vorspringt. Gegen diesen Vorsprung liegt die Abschlußplatte 15 an> so daß am Umfang ein Spaltraum gebildet ist, in den die Bohrungen 16 münden. Von dem Spaltraum 17 führt eine Bohrung 18 zu der Zentralbohrung 6. Die Flüssigkeit fließt somit von dem Arbeitsraum vor der Stirnfläche des Kolbens durch die Bohrungen 16, durch den Spaltraum 17, durch die Bohrung 18 durch die Zentralbohrung 6,7. Infolge der großen Fläche des Spaltraumes 17 kann dieser nicht verstopfen, auch wenn sich in diesem Schmutzteilchen festsetzen.
Eine analoge Ausgestaltung ergibt sich, wenn anstelle der Ausdrehung am Umfang des Stirnflächendeckels 14, die pn Vorsprung erzeugt und zusammen mit der Abschnlußplatte 15 den Spalt 17 erzeugt, in der Mitte des Stirnflächendeckels 14 oder der Abschlußplatte 15 eine flache Ausdrehung von 0,2 mm Tiefe vorgesehen ist oder wenn die Stirnfläche des Stirnflächendeckels 14 und die dieser Fläche zugewandte Fläche der Abschlußplatte 15 jeweils völlig plan sind, aber anstelle des Spaltraumes 17 ein Ring von 0,2 mm Dicke gelegt ist, so daß in der Mitte ein Spalt entstehen kann, in den unmittelbar die Bohrung einmündet und in den seitlich versetzt dazu die Bohrungen 16 einmünden. Hierzu ist allerdings festzustdllen, daß das Herstellen einer Eindrehung, die einen Spalt 17 am Rand erzeugt, und das anschließende Herstellen einer Bohrung 18 einfacher ist als die zuletzt beschriebenen Lösungen mit einem Spalt in der Mitte vor dem Stirnflächendeckel 14. Auch ist eine zusätzliche Bohrung 18 einfacher herzustellen als eine nach Art eines Schlitzes in einem Schraubenkopf quer durch den Vorsprungs der den Spaltraum 17 begrenzt, gehende Nut, die die Zentralbohrung 6 anschneidet.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 ist der Kolbenmantel 13 in der gleichen Weise ausgestaltet wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2, jedoch ist der Stirnflächendeckel 24 in der Mitte mit einem an seiner Außenseite zylindvibeh bearbeiteten Fortsatz 19 versehen, in dem eine Querbohrung 20 angeordnet ist, in die die Zentralbohrung 6 mündet. Vor den Stirnflächendeckel 24 ist ein Ring 21 gelötet, der eine zylindrische Zentralbohrung auSweist, die derart bemessen ist, daß zwischen der Innenwand dieser Zentralbohrung und der Außnwand des Fortsatzes 19 ein ringförmiger Axialspalt von 0,2 (oder bei anderer Ausgestaltung 0,3) mm Spaltweite gebildet ist. Bei dieser Ausgestaltungsforin fließt das öl durch diesen Spalt 22 in die Bohrung 20 und von da ads in die Zentralbohrung 6.
Gegenüber der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 hat die Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 den Vorteil, daß der Axialspaltam ganzen Umfang seines Mündungsteiles frei liegt und ständig von Flüssigkeit umspült wird, so daß Verunreinigungsteilchen, die sich an der Mündung dieses Spaltes festsetzen, immer wieder von diesem Spalt fortgespült werden wäend bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 die Gefahr besteht, daß sich die Bohrungen 16 zusetzen.
Die Ausgestltungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 lediglich dadurch, daß der Ring 25 mit seinem äußeren Teil in ähnlicher Weise vor der Stirnfläche des Kolbenmantels 13 liegt wie der Stirnflächendeckel 4 vor dem Kolbenmantel 3 bei der Ausgestaltung<Lorm gemäß Figur 1. Bei dieser Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 ist also in gleicher Weise wie bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 3 ein Axialspalt gebildet.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Figur 5 ist der Kolbenmantel 3 in gleicher Weise gestaltet wie der Kolbenmantel 3 gemäß Figur 1. Der Stirnflächendeckel 34 taucht jedoch voll in die Innenbohrung des Kolbenmantels 3 ein, ähnlich wie der Stirnflächendeckel 14 gemäß Figur 2 unterscheidet sich Jedoch von diesem dadurch, daß beidem Stirnflächendeckel 34 die Stirnfläche völlig eben ist. Die Abschlußplatte 35 stützt sich mit ihrem Außenteil 36 an der Auflagefläche 37 gegen die Stirnfläche des Kotenmantels 3 ab, wobei diese Stützfläche gegenüber der Innenfläche 38 derart weit vorspringt, daß zwischen der Innenfläche 38 und der Stirnfläche des Stirnflächendeckels 34 ein Spalt von 0,2 mm freier Weite (oder in anderer Ausgestaltung 0,3 mm freier, Weite - wobei alle diese Bemessungen jeweils auf die bestimmte Konstruktion bezogen sind und entsprechend variieren können) gebildet ist, in den die Bohrungen 39 münden.
In diesem Fall tritt also Flüssigkeit durch die Bohrungen 39> den Spalt 32 und die Zentralbohrung 6 in die Zentralbohrung 7.
Die Abschlußplatte 38 ist wiederum verlötet, wobei das Lot in die ringförmige Lotdepotausnehmung 40 gelegt wird und dann von dieser aus beim Erhitzen in den Lötspalt eindringt.
Die Ausgestaltungsformen gemäß Figuren 2 und 3 haben den Vorteil, daß der Kolbenmantel 13 sich zur Zylinderbohrung hin iiber die ganze Strecke des Kolbens erstreckt, so daß die Innenwand der Zylinderbohrung mit keinem anderen Teil des Kolbens als dem Kolbenmantel 13 in Berührung kommt. Auch bei Klemmen des Kolbens kann somit kein Teil abgerissen werden. Um ein solches Abreißen bei dem Stirnflächendeckel 4 zu'vermeiden kann aber auch vorgesehen sein, daß dieser einen etwas kleineren Umfang aufweist wie der Kolbenmantel 13. Allerdings trägt er dann nicht zum Führen und Dichten bei. Das gleiche gilt für die Abschlußplatten 25 und 35.
Patentansprüche: L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: Hohlkolben für eine hydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauform, mit einem Kugelkopf, einem mit diesem über eine Endplatte verbundenen Kolbenmantel,. einer den Hohlkolben durchdringenden Zentralsäule und einem Stirnflächendeckel und einer Zentralbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf (1), die Endplatte (2) und der Kolbenmantel (3, 13) aus einem Werkstück bestehen und daß die Zentralsäule (5) und der Stirnflächendeckel (4, 14, 24, 34) ebenfalls aus einem (zweiten) Werkstück bestehen und daß die Innenwand des Kolbenmantels (3, 13) gegen zumindest einen Teil der Außenwand des Stirnflächendeckels (4, 14, 24, 34) mit leichtem Preßsitz anliegt und daß beide Werkstücke durch mindesntens eine Lötverbindung miteinander verbunden sind.
2.) Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenmantel (13) den Stirnflächendeckel (14, 24) in dessen voller axialer Erstreckung umgreift.
3.)Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnflächendeckel (4) mit einer zur Kolbenachse senkrechten Fläche gegen den Kolbenmantel (3) anliegt.
4.) Hohlkolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das endplattenseitige Ende der Zentralsäule 5) in eine Bohrung (8) der Endplatte (2) hineinragt und in dieser Bohrung mit leichtem Preßsitz anliegt und daß die Stirnseiten von Bohrung (8) und Zentralsäule (5) parallel zueinander sind und zwischen sich einen Spalt für ein Lot bilden.
5.) Hohlkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiuhilet, daß das den Kugelkopf (1), die Endplatte (2) und den Kolbenmantel (3) bildende Werkstück aus Nitrierstahl besteht.
6.) Hohlkolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor zumindest einem Teil des Stirnflächendeckels (14, 24> 34) ein weiteres Bauteil (15> 21, 25, 35) derart angeordnet list, daß eine Fläche dieses weiteren Bauteiles (15, 21, 25, 35) mit einer Fläche des Stirnflächendeckels (14, 24, 34) einen Filterspalt bildet, der mit der Zentralbohrung (6) in Verbindung steht.
7.) Hohlkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterspalt (22) zylindrisch parallel zur Kolbenachse verläuft.
8.) Hohlkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterspalt (17, 32) senkrecht zur Kolbenachse angeordnet ist.
9.) Verfahren zum Herstellen eines Hohlkolbens für eine hydrostatische Kolbenmaschine, vorzugsweise Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbaurorm mit einem Kugelkopf, einem mit diesem über eine Endplatte verbundenen Kolbenmantel, einer den Hohlraum durchdringenden Zejjtralsäule und einem Stirnflächendeckel und einer Zentralbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kugelkopf (1), die Endplatte (2) und den Kolbenmantel (3, 13) bildende Werkstück in einem Fließpreßverfahren aus einem Nitrierstahl hergestellt wird und daß das die Zentralsäule (5) und den Stirnflächendeckel (4, 14, 24, 34) bildende Werkstück ebenfalls in einem Fließpreßverfahren hergestellt wird und daß beide Werkstücke durch Löten niiteinander verbunden werden.
10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Lot Chromnickelpaste verwendet wird.
11.) Verfahren zum Herstellen eines Hohlkolbens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das weitere Bauteil mit dem Kolbenmantel (3 bzw. 13) und/oder dem Stirnflächendeckel (14, 24, 34) durch Löten verbunden wird.
12.) Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Anwendung von Hartlöten als Lötverfahren.