[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens einer hydrostatischen
Verdrängermaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, der in einer Kolbenausnehmung
einer um eine Drehachse drehbar angeordneten Zylindertrommel längsverschiebbar gelagert
ist, wobei an dem Kolben mittels einer Kugelgelenkverbindung ein Gleitschuh gelenkig
befestigt ist, der den druckbeaufschlagten Kolben an einer huberzeugenden Lauffläche
abstützt.
[0002] Hydrostatische Verdrängermaschinen, beispielsweise Axialkolbenmaschinen, weisen eine
um eine Drehachse drehbare Zylindertrommel auf, die mit Kolbenausnehmungen versehen
ist, in denen jeweils ein Kolben längsverschiebbar angeordnet ist. Die Zylindertrommel
derartiger Verdrängermaschinen liegt an einer Steuerfläche an, mittels der die Zufuhr
und die Abfuhr von Druckmittel in die Kolbenausnehmungen der Kolben bei einer Rotation
der Zylindertrommel um die Drehachse gesteuert wird.
[0003] Die druckbeaufschlagten Kolben stützen sich mittels Gleitschuhen an einer huberzeugenden
Lauffläche ab. Die Gleitschuhe sind an den druckbeaufschlagten Kolben jeweils mittels
einer Kugelgelenkverbindung gelenkig befestigt. Aufgrund der hohen anpressenden und
aus der Druckbeaufschlagung der Kolben resultierenden Kräfte kann zusätzlich eine
hydrostatische Entlastung zwischen den Gleitschuhen und der Lauffläche ausgebildet
sein.
[0004] Bei bekannten hydrostatischen Verdrängermaschinen sind die Kolben von einteiligen
Stahlkörpern gebildet und es bestehen die Kolben somit aus Vollmaterial. Derartige
aus Vollmaterial bestehende und somit einteilige Kolben führen im Betrieb der Verdrängermaschine
bei einer rotierenden Zylindertrommel, in der die Kolben mit den Gleitschuhen längsverschiebbar
angeordnet sind, zu hohen Massenkräften. Aufgrund der hohen Massenkräfte treten an
den Kolben bei höheren Drehzahlen der Zylindertrommel im Betrieb der Verdrängermaschine
hohe Fliehkräfte auf, die zu einem Abkippen der Zylindertrommel von der Steuerfläche
führen können. Das Abkippen der Zylindertrommel von der Steuerfläche kann zu Beschädigungen
an der Verdrängermaschine führen. Die Massenkräfte an den Kolben können verringert
werden, wenn die Kolben von dem kolbenausnehmungsseitigen Ende her und somit von dem
der Steuerfläche zugewandten Ende her aufgebohrt werden. Durch das Aufbohren der Kolben
können die auf die Kolben bei rotierender Zylindertrommel einwirkenden Massenkräfte
reduziert werden. Die aufgebohrten Kolben führen jedoch zu hohen Kompressionsverlusten
der Verdrängermaschine und können weiterhin zu Kavitation führen.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Kolbens der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit dem bei
geringem Herstellaufwand ein Kolben hergestellt werden kann, der bei hohen Drehzahlen
geringe Massenkräfte aufweist.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben von mehreren Bauteilen
gebildet wird, die konzentrisch zu einer Kolbenlängsachse angeordnet sind, wobei die
Bauteile durch Magnetpulsschweißen zu dem Kolben verbunden werden. Erfindungsgemäß
wird somit der Kolben von mehreren und somit mindestens zwei Bauteilen gebildet. Die
Bauteile werden erfindungsgemäß durch Magnetpulsschweißen zu einem Kolben verschweißt.
Beim Magnetpulsumformen wird ein magnetischer Puls erzeugt, durch dessen Energieeintrag
mehrere Bauteile mit geringem Herstellaufwand miteinander verschweißt werden können.
Durch das Magnetpulsschweißen mehrerer Bauteile zu einem Kolben wird es ermöglicht,
einen leichten Kolben mit reduziertem Gesamtgewicht, auf den bei hohen Drehzahlen
nur geringe Massenkräfte und Fliehkräfte wirken, mit geringem Herstellaufwand herzustellen.
Bei dem erfindungsgemäßen Kolben können die bei hohen Drehzahlen auf den Kolben wirkenden
Massenkräfte verringert werden, wodurch ein Abkippen der Zylindertrommel von der Steuerfläche
verhindert werden kann. Zusätzliche Kompressionsverlusten und zusätzliche Kavitation
können bei den erfindungsgemäßen Kolben vermieden werden.
[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Kolben aus einem
ersten, äußeren Bauteil und aus einem zweiten, inneren Bauteil gebildet, wobei die
beiden Bauteile koaxial ineinander angeordnet sind und wobei das erste Bauteil und
das zweite Bauteil durch Magnetpulsschweißen zu dem Kolben verbunden werden. Hierdurch
kann mit wenigen Bauteilen und mittels Magnetpulsschweißen ein leichter und gewichtsreduzierter
Kolben hergestellt werden.
[0008] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung werden das erste Bauteil
und das zweite Bauteil an einem dem Gleitschuh zugewandten ersten Ende und an einem
gegenüberliegenden zweiten Ende jeweils mittels Magnetpulsschweißen zu dem Kolben
verbunden. Der Kolben wird somit aus zwei koaxial ineinander angeordneten Bauteilen
gebildet, die an beiden Enden mittels Magnetpulsschweißen verbunden werden.
[0009] Gemäß einer alternativen und vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist zwischen
dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil an einem dem Gleitschuh zugewandten ersten
Ende eine Passung mit zylindrischer Dichtung ausgebildet und wird das erste Bauteil
und das zweite Bauteil an dem gegenüberliegenden zweiten Ende mittels Magnetpulsschweißen
zu dem Kolben verbunden. Mit der Passung an dem zweiten Ende können auf einfache Weise
Eigenspannungen im Betrieb des Kolbens reduziert werden.
[0010] Vorteile hinsichtlich einer geringen Anzahl von Bauteilen ergeben sich, wenn das
zweite Bauteil an dem ersten Ende und/oder an dem zweiten Ende mit einer deckelartigen
Stirnseite versehen ist, die mittels Magnetpulsschweißen mit dem ersten Bauteil verbunden
wird.
[0011] Vorteile hinsichtlich einer geringen Anzahl von Bauteilen ergeben sich weiterhin,
wenn das erste Bauteil an dem ersten Ende und/oder an dem zweiten Ende mit einer deckelartigen
Stirnseite versehen ist, die mittels Magnetpulsschweißen mit dem zweiten Bauteil verbunden
wird.
[0012] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an dem ersten Ende und/oder
an dem zweiten Ende ein als ringförmige Scheibe ausgebildeter Deckel vorgesehen, wobei
der Deckel mittels Magnetpulsschweißen jeweils mit dem ersten Bauteil und mit dem
zweiten Bauteil verbunden wird. Die Verwendung eines oder mehrerer zusätzlicher Deckel
an einem oder an beiden Enden, die mit den Bauteilen mittels Magnetpulsschweißen verschweißt
werden, ermöglicht es, das erste Bauteil und/oder das zweite Bauteil als einfaches
Rohr auszuführen.
[0013] Bei dem erfindungsgemäß, aus mehreren Bauteilen hergestellten Kolben kann gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf einfache Weise zwischen dem ersten
Bauteil und dem zweiten Bauteil ein ringförmiger Hohlraum ausgebildet werden, der
zur Reduzierung des Gesamtgewichts des erfindungsgemäßen Kolbens führt.
[0014] Bei dem erfindungsgemäß, aus mehreren Bauteilen hergestellten Kolben kann gemäß einer
alternativen und ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das erste Bauteil
aus einem Material höherer Dichte, insbesondere Stahl, und das zweite Bauteil aus
einem Material mit niedrigerer Dichte, insbesondere Messing oder Aluminium, bestehen.
Mittels Magnetpulsschweißen können bei geringem Bauaufwand und Herstellungsaufwand
Bauteile und somit Materialen unterschiedlicher Dichte miteinander zu einem leichten
und gewichtsreduzierten Kolben verschweißt werden.
[0015] Das zweite Bauteil kann hierbei gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
als Inlet ausgebildet sein, das in einer Längsbohrung des ersten Bauteils angeordnet
ist, wobei das zweite Bauteil mittels Magnetpulsschweißen mit dem ersten Bauteil verbunden
wird.
[0016] Die Aufgabe wird auch gelöst durch Kolben einer hydrostatischen Verdrängermaschine,
insbesondere einer Axialkolbenmaschine, der nach einem zuvor beschriebenen Verfahren
hergestellt ist.
[0017] Weiterhin wird die Aufgabe auch gelöst durch eine hydrostatische Verdrängermaschine,
insbesondere eine Axialkolbenmaschine, mit einer um eine Drehachse drehbar angeordneten
Zylindertrommel, die mit mindestens einer Kolbenausnehmung versehen ist, in der jeweils
ein zuvor beschriebener Kolben längsverschiebbar angeordnet ist.
[0018] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
- Figur 1
- eine hydrostatisches Verdrängermaschine des Standes der Technik in einem Längsschnitt,
- Figur 2
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Kolbens,
- Figur 3
- eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Kolbens,
- Figur 4
- eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Kolbens und
- Figur 5
- eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Kolbens.
[0019] In der Figur 1 ist eine hydrostatische Verdrängermaschine 1 mit Kolben 5 des Standes
der Technik in einem Längsschnitt dargestellt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise als Beispiel einer hydrostatischen
Verdrängermaschine 1.
[0020] Die Verdrängermaschine 1 weist eine um eine Drehachse 2 drehbar gelagerte Zylindertrommel
3 auf, die mit mehreren konzentrisch zur Drehachse 2 angeordneten Kolbenausnehmungen
4 versehen ist, die bevorzugt von Zylinderbohrungen gebildet sind und in denen jeweils
ein Kolben 5 längsverschiebbar gelagert ist.
[0021] Die Kolben 5 stützen sich in dem aus der Zylindertrommel 3 herausragenden Bereich
mittels jeweils eines Gleitschuhs 6 als Abstützelements auf einer huberzeugenden Lauffläche
7 ab, die von einer um die Drehachse 2 drehfest angeordneten Schrägscheibe 8 gebildet
ist.
[0022] Die Schrägscheibe 8 kann an einem Gehäuse 9 der Verdrängermaschine 1 - wie in der
Figur 1 dargestellt ist - angeformt oder drehfest befestigt sein, wobei die Verdrängermaschine
1 ein festes Verdrängungsvolumen aufweist.
[0023] Es ist alternativ möglich, die Schrägscheibe 8 in der Neigung verstellbar anzuordnen,
wodurch die Verdrängermaschine 1 ein veränderbares Verdrängungsvolumen aufweist.
[0024] Die Zylindertrommel 3 stützt sich in axialer Richtung der Verdrängermaschine 1 gegenüberliegend
zu der Lauffläche 7 an einem gehäuseseitigen Verteiler 10 ab, der eine Steuerfläche
11 bildet. Die Steuerfläche 11 ist mit nierenförmigen Steuerausnehmungen versehen,
die die Verbindung eines Einlasskanals 14 und eines Auslasskanals 13 im Gehäuse 9
mit den Kolbenausnehmungen 4 ermöglichen.
[0025] Der Verteiler 10 kann von einem scheibenförmigen Bauteil gebildet werden, das an
dem Gehäuse 9, beispielsweise einem Gehäusedeckel 9a des Gehäuses 9, drehfest befestigt
ist. Alternativ kann der Verteiler 10 an dem Gehäuse 9, beispielsweise einem Gehäusedeckel
9a des Gehäuses 9 einstückig angeformt werden, so dass die Funktion der Steuerfläche
11 in das Gehäuse 9, 9a integriert ist.
[0026] Die Steuerfläche 11 kann wie in der Figur 1 dargestellt eben oder auch sphärisch
sein.
[0027] Die Zylindertrommel 3 ist von einer zentrischen Bohrung durchsetzt, durch die eine
konzentrisch zur Drehachse 2 angeordnete Triebwelle 15 durch die Zylindertrommel 3
geführt ist. Die Triebwelle 15 ist mittels Lagerungen 16, 17 im Gehäuse 9, 9a drehbar
gelagert.
[0028] Die Zylindertrommel 3 ist mittels einer Mitnahmeverzahnung 18 mit der Triebwelle
15 drehfest, jedoch axial verschiebbar verbunden. Weiterhin dargestellt ist eine Anpressfeder
19, die die Zylindertrommel 3 in axialer Richtung an die Steuerfläche 11 anpresst
und abstützt.
[0029] Die Gleitschuhe 6 sind mittels eines als Kugelgelenk 25 ausgebildeten Gleitschuhgelenks
mit dem jeweiligen Kolben 5 gelenkig verbunden.
[0030] Das Kugelgelenk 25 zwischen dem Kolben 5 und dem Gleitschuh 6 besteht aus einer Kugel
26 und einer Kalotte 27. Die Befestigung der Kugel 26 in der Kalotte 27 erfolgt beispielsweise
durch eine formschlüssige Verbindung, in dem ein Randbereich der Kalotte 27 verformt
wird, um die Kugel 26 formschlüssig zu umschließen.
[0031] Im Betrieb der Verdrängermaschine 1 bei rotierender Zylindertrommel 3 bilden die
Gleitschuhe 6 und die Lauffläche 7 eine Gleitlagerstelle, an der zwischen den mit
der Zylindertrommel 3 und den Kolben 5 mitrotierenden Gleitschuhen 6 und der drehfest
am Gehäuse 9 befestigten Lauffläche 7 eine Relativbewegung auftritt. Zur Verringerung
der Reibung und des Verschleißes kann an der der Lauffläche 7 zugewandten Stirnseite
der Gleitschuhplatte 6b jeweils eine Lagermetallschicht 28, beispielsweise eine Messingplatte,
als tribologisch günstiger Lagermetallwerkstoff gefügt werden. Zusätzlich sind die
Gleitschuhe 6 an der Lauffläche 7 hydrostatisch entlastet.
[0032] Zusätzlich kann an dem Kugelgelenk 25 und/oder zwischen dem Gleitschuh 6 und der
Lauffläche 7 eine hydrostatische Entlastung ausgebildet sein, die mittels einer in
dem Kolben 5 angeordneten Längsbohrung 30 und einer mir der Längsbohrung 30 des Kolbens
5 in Verbindung stehenden Längsbohrung 31 des Gleitschuhs 6 mit Drucköl au der Kolbenausnehmung
4 versorgt wird.
[0033] Ein Abheben und/oder Abkippen der Gleitschuhe 6 von der Lauffläche 7 wird durch eine
Niederhaltevorrichtung 20 vermieden. Die Niederhaltevorrichtung 20 ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel als Niederhaltescheibe ausgebildet, die mit Anlageflächen an dem
Gleitschuh 6 zusammenwirkt.
[0034] In den Figuren 2 bis 5 sind erfindungsgemäß hergestellte Kolben 5 dargestellt.
[0035] Die erfindungsgemäßen Kolben 5 in den Figuren 2 bis 5 sind von mehreren Bauteilen
B1, B2 gebildet, die konzentrisch zu einer Kolbenlängsachse L angeordnet sind, und
die durch Magnetpulsschweißen zu dem Kolben 5 verbunden werden. Durch Magnetpulsschweißen
werden an den Bauteilen B1, B2 Schweißnähte SW erzeugt.
[0036] Das erste Bauteil B1 ist in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 5 als äußeres
Bauteil B1 ausgebildet, das in der Kolbenausnehmung 4 längsverschiebbar angeordnet
ist. Das zweite Bauteil B2 ist in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 5 als
inneres Bauteil B2 ausgebildet und mit der Längsbohrung 30 versehen, die bevorzugt
koaxial zur Längsachse L angeordnet ist. Die beiden Bauteile B1, B2 sind koaxial ineinander
angeordnet und werden durch Magnetpulsschweißen zu dem Kolben 5 verbunden.
[0037] In den Figuren 2 bis 5 ist ein dem Gleitschuh 6 zugewandtes Ende des Kolbens 5 als
erstes Ende und das gegenüberliegende, der Steuerfläche 11 zugewandte Ende des Kolbens
5 als zweites Ende bezeichnet.
[0038] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das zweite Bauteil B2 an dem zweiten Ende
mit einer deckelartigen Stirnseite 40 versehen, die mittels Magnetpulsschweißen mit
dem ersten Bauteil B1 verbunden wird. Durch das Magnetpulsschweißen werden die beiden
Bauteile B1, B2 an dem ersten Ende mit einer Schweißnaht SW, die zwischen der Mantelfläche
der deckelartigen Stirnseite 40 und der Innenwand des ersten Bauteils B1 angeordnet
ist, miteinander zu dem Kolben 5 verbunden.
[0039] Das erste Bauteil B1 ist an dem ersten Ende mit einer deckelartigen Stirnseite 44
versehen.
[0040] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist zwischen dem ersten Bauteil B1 im Bereich
der deckelartigen Stirnseite 44 und dem zweiten Bauteil B2 an dem ersten Ende eine
Passung P mit zylindrischer Dichtung ausgebildet. Das erste Bauteil B1 und das zweite
Bauteil B2 werden somit nur an dem zweiten Ende mittels Magnetpulsschweißen zu dem
Kolben 5 verbunden wird. Mit der Passung P an dem ersten Ende können Eigenspannungen
im Betrieb der Verdrängermaschine reduziert werden.
[0041] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 werden somit das erste Bauteil B1 und das
zweite Bauteil B2 an dem zweiten Ende mittels Magnetpulsschweißen zu dem Kolben 5
verbunden. An dem ersten Ende ist zwischen den beiden Bauteilen B1, B2 die Passung
P vorgesehen. Alternativ können die beiden koaxial ineinander angeordneten Bauteile
B1, B2 an dem ersten Ende anstelle der Passung mit einer durch Magnetpulsschweißen
erzeugten Schweißnaht SW zwischen der deckelartigen Stirnseite 44 des ersten Bauteils
B1 und dem zweiten Bauteil B2 miteinander verbunden werden, so dass die Bauteile B1,
B2 an beiden Enden mittels Magnetpulsschweißen miteinander verbunden werden.
[0042] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist das zweite, innere Bauteil B2 als Rohr
ausgebildet. An dem zweiten Ende ist ein als ringförmige Scheibe ausgebildeter Deckel
41 vorgesehen, wobei der Deckel 41 mittels Magnetpulsschweißen jeweils mit dem ersten
Bauteil B1 und mit dem zweiten Bauteil B2 verbunden wird. Mittels Magnetpulsschweißen
wird hierbei eine innere Schweißnaht SW, die zwischen der Mantelfläche des zweiten,
inneren Bauteil B2 und der Innenwand Deckels 41 angeordnet ist, und eine äußere Schweißnaht
SW erzeugt, die zwischen der Außenwand des Deckels 41 und der Innenwand des ersten,
äußeren Bauteils B1 angeordnet ist. An dem ersten Ende sind in der Figur 3 die beiden
koaxial ineinander angeordneten Bauteile B1, B2 mit einer durch Magnetpulsschweißen
erzeugten Schweißnaht SW zwischen der deckelartigen Stirnseite 44 des ersten Bauteils
B1 und dem zweiten Bauteil B2 miteinander verbunden werden.
[0043] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 werden somit das erste Bauteil B1 und das
zweite Bauteil B2 an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende jeweils mittels Magnetpulsschweißen
zu dem Kolben 5 verbunden.
[0044] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist das zweite, innere Bauteil B2 als Rohr
und das erste, äußere Bauteil B1 als Rohr ausgebildet. An dem zweiten Ende ist ein
als ringförmige Scheibe ausgebildeter Deckel 41 vorgesehen, wobei der Deckel 41 mittels
Magnetpulsschweißen jeweils mit dem ersten Bauteil B1 und mit dem zweiten Bauteil
B2 verbunden wird. Mittels Magnetpulsschweißen wird hierbei eine innere Schweißnaht
SW, die zwischen der Mantelfläche des zweiten, inneren Bauteils B2 und der Innenwand
Deckels 41 angeordnet ist, und eine äußere Schweißnaht SW erzeugt, die zwischen der
Außenwand des Deckels 41 und der Innenwand des ersten, äußeren Bauteils B1 angeordnet
ist. An dem ersten Ende ist ein weiterer als ringförmige Scheibe ausgebildeter Deckel
42 vorgesehen, wobei der Deckel 42 mittels Magnetpulsschweißen jeweils mit dem ersten
Bauteil B1 und mit dem zweiten Bauteil B2 verbunden wird. Mittels Magnetpulsschweißen
wird hierbei eine innere Schweißnaht SW, die zwischen der Mantelfläche des zweiten,
inneren Bauteils B2 und der Innenwand Deckels 42 angeordnet ist, und eine äußere Schweißnaht
SW erzeugt, die zwischen der Außenwand des Deckels 42 und der Innenwand des ersten,
äußeren Bauteils B1 angeordnet ist.
[0045] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 werden somit das erste Bauteil B1 und das
zweite Bauteil B2, die jeweils als einfache Rohre ausgebildet sind, an dem ersten
Ende und an dem zweiten Ende jeweils mit einem Deckel 41, 42 mittels Magnetpulsschweißen
verschweißt und zu dem Kolben 5 verbunden.
[0046] In der Figur 4 können anstelle der Deckel 41, 42 an dem zweiten, inneren Bauteil
B2 an den beiden Enden des zweiten Bauteils B2 jeweils eine deckelartigen Stirnseite
angeformt sein, die die Funktion der Deckel 41, 42 aufweisen. Die deckelartigen Stirnseiten
an den beiden Enden des zweiten Bauteil B2 können hierbei jeweils mittels Magnetpulsschweißen
mit dem ersten Bauteil B1 verbunden werden. Durch Magnetpulsschweißen werden hierbei
die beiden Bauteile B1, B2 lediglich mittels der äußeren Schweißnähte SW miteinander
verschweißt und zu dem Kolben 5 verbunden.
[0047] In den Ausführungsformen der Figuren 2 bis 4 ist zwischen den beiden Bauteilen B1,
B2 ein ringförmiger Hohlraum HR ausgebildet, der sich von dem ersten Ende zu dem zweiten
Ende erstreckt. Der Hohlraum HR führt zu einer Verringerung der Masse des Kolbens
5 und somit zu einem leichten Kolben 5.
[0048] In dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 besteht das erste, äußere Bauteil B1 aus einem
Material höherer Dichte, beispielsweise Stahl, und das zweite, innere Bauteil B2 aus
einem Material mit niedrigerer Dichte, beispielsweise Messing oder Aluminium, besteht.
Das zweite Bauteil B2 ist als Inlet und somit als Kern des Kolbens 5 ausgebildet,
der in einer Längsbohrung 45 des ersten Bauteils angeordnet ist. In der Figur 5 wird
das zweite Bauteil B2 mittels Magnetpulsschweißen mit dem ersten Bauteil B1 verbunden,
wobei eine Schweißnaht SW erzeugt wird, die sich über die gesamte Länge des zweiten
Bauteiles B2 erstreckt. Der Kolben 5 der Figur 5 ist somit als bimetallischer Kolben
5 ausgebildet, der durch das zweite Bauteil B2 in der Masse verringert ist.
[0049] Bei den erfindungsgemäßen Kolben 5 wird es mit dem Hohlraum HR (Figuren 2 bis 4)
bzw. dem Aufbau als bimetallischer Kolben (Figur 5) ermöglicht, die auf den Kolben
5 bei hohen Drehzahlen der Verdrängermaschine 1 wirkenden Massenkräfte zu verringern.
Durch die verringerten Massenkräfte an den erfindungsgemäßen Kolben 5 kann die Gefahr
des Abkippens der Zylindertrommel 3 von der Steuerfläche 11 verringert werden. Die
erfindungsgemäß hergestellten Kolben 5 führen zu keinen zusätzlichen Kompressionsverlusten
oder zu keiner zusätzlichen Kavitation der Verdrängermaschine 1.
[0050] Durch Magnetpulsschweißen können die Bauteile B1, B2 mit geringem Herstellaufwand
zu Kolben 5 verschweißt werden, so dass erfindungsgemäße leichte Kolben 5 mit geringem
Herstellaufwand hergestellt werden können.
[0051] Die beiden Bauteile B1, B2 werden hierzu im Bereich der Fügestelle in eine ringförmige
Spule eingeführt, an der beim Magnetpulsschweißen ein Magnetfeld (elektromagnetischer
Puls) erzeugt wird. Durch Aufbringen des Magnetfeldes beim Magnetpulsumformen werden
die Schweißnähte SW zwischen den beiden Bauteilen B1, B2 erzeugt.
[0052] Erfindungsgemäß hergestellte Kolben 5 können ebenfalls bei Axialkolbenmaschine in
Schrägachsenbauweise oder bei Radialkolbenmaschinen Verwendung finden.
[0053] In den Figuren 1 bis 5 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen die Kugel 26
des Kugelgelenks 25 an dem Gleitschuh 6 und die Kugelkalotte des Kugelgelenks 25 an
dem Kolben 5 ausgebildet ist.
[0054] Alternativ kann die Kugel 26 des Kugelgelenks 25 an dem Kolben 5 und die Kugelkalotte
27 des Kugelgelenks 25 an dem Gleitschuh 6 ausgebildet sein.
1. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (5) einer hydrostatischen Verdrängermaschine
(1), insbesondere einer Axialkolbenmaschine, der in einer Kolbenausnehmung (4) einer
um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Zylindertrommel (3) längsverschiebbar gelagert
ist, wobei an dem Kolben (5) mittels einer Kugelgelenkverbindung (25) ein Gleitschuh
(6) gelenkig befestigt ist, der den druckbeaufschlagten Kolben (5) an einer huberzeugenden
Lauffläche (7) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) von mehreren Bauteilen (B1, B2) gebildet wird, die konzentrisch zu
einer Kolbenlängsachse (L) angeordnet sind, wobei die Bauteile (B1, B2) durch Magnetpulsschweißen
zu dem Kolben (5) verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) aus einem ersten, äußeren Bauteil (B1) und aus einem zweiten, inneren
Bauteil (B2) gebildet wird, wobei die beiden Bauteile (B1, B2) koaxial ineinander
angeordnet sind und wobei das erste Bauteil (B1) und das zweite Bauteil (B2) durch
Magnetpulsschweißen zu dem Kolben (5) verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (B1) und das zweite Bauteil (B2) an einem dem Gleitschuh (6) zugewandten
ersten Ende und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende jeweils mittels Magnetpulsschweißen
zu dem Kolben (5) verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bauteil (B1) und dem zweiten Bauteil (B2) an einem dem Gleitschuh
(6) zugewandten ersten Ende eine Passung (P) mit zylindrischer Dichtung ausgebildet
ist und das erste Bauteil (B1) und das zweite Bauteil (B2) an einem gegenüberliegenden
zweiten Ende mittels Magnetpulsschweißen zu dem Kolben (5) verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (B2) an dem ersten Ende und/oder an dem zweiten Ende mit einer
deckelartigen Stirnseite (40) versehen ist, die mittels Magnetpulsschweißen mit dem
ersten Bauteil (B1) verbunden wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (B1) an dem ersten Ende und/oder an dem zweiten Ende mit einer
deckelartigen Stirnseite (44) versehen ist, die mittels Magnetpulsschweißen mit dem
zweiten Bauteil (B2) verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende und/oder an dem zweiten Ende ein als ringförmige Scheibe ausgebildeter
Deckel (41; 42) vorgesehen sind, wobei der Deckel (41; 42) mittels Magnetpulsschweißen
jeweils mit dem ersten Bauteil (B1) und mit dem zweiten Bauteil (B2) verbunden wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bauteil (B1) und dem zweiten Bauteil (B2) ein ringförmiger Hohlraum
(HR) ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (B1) aus einem Material höherer Dichte, insbesondere Stahl, und
das zweite Bauteil (B2) aus einem Material mit niedrigerer Dichte, insbesondere Messing
oder Aluminium, besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (B2) als Inlet ausgebildet ist, das in einer Längsbohrung (45)
des ersten Bauteils (B1) angeordnet ist, wobei das zweite Bauteil (B2) mittels Magnetpulsschweißen
mit dem ersten Bauteil (B1) verbunden wird.
11. Kolben (5) einer hydrostatischen Verdrängermaschine (1), insbesondere einer Axialkolbenmaschine,
der nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
12. Hydrostatische Verdrängermaschine (1), insbesondere eine Axialkolbenmaschine, mit
einer um eine Drehachse (2) drehbar angeordneten Zylindertrommel (3), die mit mindestens
einer Kolbenausnehmung (4) versehen ist, in der jeweils ein Kolben (5) nach Anspruch
11 längsverschiebbar angeordnet ist.