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Title:
COMPONENT OF A PISTON MACHINE AND METHOD FOR PRODUCING THE COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/249682
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a component (20) for a piston machine, comprising a carrier body (22), made from a first material, having a first geometry formed on a surface (28), and comprising a sliding part (30) having a sliding bottom (6), made from a second material, wherein a second profile geometry is formed on a connection surface (38) which profile geometry can be integrally connected to the first profile geometry. The invention also relates to a production method for the component (20).

Inventors:
KOBEL STEFAN (CH)
URBEN ROLF (CH)
Application Number:
PCT/EP2020/066219
Publication Date:
December 17, 2020
Filing Date:
June 11, 2020
Export Citation:
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Assignee:
URBEN & KYBURZ AG (CH)
International Classes:
F01B3/00; F04B1/126
Foreign References:
EP1403514A22004-03-31
EP3309392A12018-04-18
EP2930360A22015-10-14
US5794513A1998-08-18
EP3205877A12017-08-16
DE2025169A11971-12-02
Attorney, Agent or Firm:
BOVARD AG (CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bauteil (20) für eine Kolbenmaschine, umfassend

- einen Trägerkörper (22), gefertigt aus einem ersten Material, mit ei ner auf einer Fläche (28) ausgebildeten ersten Profilgeometrie, und - ein Gleitteil (30) mit einer Gleitsohle (6), gefertigt aus einem zweiten

Material, wobei auf einer Verbindungsfläche (38) eine zweite Profilgeometrie ausgebildet ist, welche mit der ersten Profilgeometrie formschlüssig verbindbar ist.

2. Bauteil (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material des Trägerkörpers (22) ausgewählt ist aus der Gruppe, umfas send Stahl und Eisenmetall und das zweite Material des Gleitteils (30) ausge wählt ist aus der Gruppe, umfassend Buntmetalle, deren Legierungen, Kerami ken und Hartmetalle.

3. Bauteil (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Profilgeometrie und die zweite Profilgeometrie derart ausgebildet sind, dass diese in strukturierten Bereichen stoffschlüssig verbindbar sind.

4. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Profilgeometrie und die zweite Profilgeometrie jeweils mindestens eine konzentrisch um eine Längsachse (26) verlaufende Nut (32, 40) aufweisen, welche ineinander zumindest teilweise einführbar sind.

5. Bauteil (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (32, 40) trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Nuten (32, 40) begren zende Flanken (36) gegenüber der Längsachse (26) um einen Winkel (CM , 02) geneigt sind. 6. Bauteil (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Profilgeometrie und/oder die zweite Profilgeometrie mehrere Nuten (32, 40) umfassen, welche sich hinsichtlich Anordnung und Form unterscheiden. 7. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gleitteil (30) auf der Gleitsohle (6) Entlastungs nuten (50) in einer Anordnung ausgebildet sind, so dass eine verbleibende Wandstärke zwischen der zweiten Profilgeometrie und den Entlastungsnuten (50) weitgehend konstant ist.

8. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (20) als Gleitschuh (3), als Steuerscheibe (60) und/oder Zylindertrommel für eine Axialkolbenmaschine ausgebildet ist.

9. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Profilgeometrie am Trägerkörper (22) mittels

Druckluftstrahlung mit festem Strahlmittel bearbeitet ist.

10. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (22) mit der daran ausgebilde ten ersten Profilgeometrie mittels eines Härteverfahrens gehärtet ist. 1 1. Bauteil (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (22) im Bereich der ersten Profil geometrie beschichtet ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (20) für eine Kolbenma schine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 1 1 , umfassend: a) Bereitstellen eines Trägerkörpers (22), gefertigt aus einem ersten

Material und mit einer ersten Profilgeometrie auf einer Fläche (28); b) Bereitstellen eines Gleitteils (30), gefertigt aus einem zweiten Ma terial und mit einer zweiten Profilgeometrie auf einer Verbindungsfläche (38), welche zumindest teilweise in die erste Profilgeometrie einführbar ist, und c) Zusammenfügen von Trägerkörper (22) und Gleitteil (30) mittels eines Pressverfahrens, wobei die erste Profilgeometrie und die zweite Profilge ometrie eine formschlüssige Verbindung bilden. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die erste Profilgeometrie und die zweite Profilgeometrie beim Press verfahren mittels Kaltumformung eine stoffschlüssige Verbindung bilden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt a) der geformte Trägerkörper (22) mindestens einem Bearbei tungsschritt unterworfen wird, welcher eine Beschichtung, ein Oberflächenhär teverfahren und/oder eine Druckluftstrahlung mit festem Strahlmittel ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass anschliessend an Schritt c) das zusammengefügte Bauteil (20) mittels mechanischer Bearbeitungsverfahren bearbeitet wird.

Description:
Bauteil einer Kolbenmaschine und

Verfahren zur Herstellung des Bauteils

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil einer Kolbenmaschine und ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils. Dabei handelt es sich speziell um ein Bauteil mit einem Trägerkörper und einem Gleitteil für eine hydrostatische oder hydraulische Axialkolbenpumpe bzw. Axialkolbenmotor, insbesondere um einen mehrteiligen Gleitschuh mit einem Gleitschuhkörper und einem Gleitteil, welche aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.

Stand der Technik

Aus dem Einsatz in hydrostatischen oder hydraulischen Axialkolben maschinen in Schrägscheibenbauweise sind Bauteile bekannt, welche als Gleit schuhe ausgebildet sind. Demnach weisen Axialkolbenmaschinen Bauteile auf, welche in Zylinderbohrungen beweglich aufgenommene Zylinderkolben umfas sen, die sich mittels eines Gleitschuhs an einer Gleitfläche einer Schrägscheibe abstützen. Der Zylinderkolben ist mit dem Gleitschuh im Allgemeinen mittels ei ner Kugelgelenkverbindung gelenkig verbunden, um in jeder Schrägstellung der Schrägscheibe eine flächige Anlage einer kreisförmigen Gleitsohle des Gleit- schuhs an der Gleitfläche der Schrägscheibe zu ermöglichen. Die Kugelgelenk verbindung umfasst einen an dem Gleitschuh oder an dem Zylinderkolben an geformten Kugelkopf, welcher in einer abgerundeten Ausnehmung am entspre chenden Gegenstück einsetzbar ist, bzw. in dieser formschlüssig verankert ist, so dass auftretende Zugkräfte während des Hubs der Kolbenmaschine übertra- gen werden können. Demnach kann der Kugelkopf am Zylinderkolben oder am Gleitschuh ausgebildet sein.

Im Falle eines Gleitschuhs ist zur Verminderung der Reibung in der Kugelgelenkverbindung zwischen diesem und einem Zylinderkolben, d.h. zwi schen kugelförmigem Gelenkkopf und kugelförmiger Ausnehmung, eine ent- sprechend ausgebildete Schmierölbohrung vorgesehen, durch welche die Kon taktfläche zwischen dem als Gleitschuh ausgebildeten Bauteil und dem Zylin derkolben mit Schmiermittel versorgt wird. Ebenfalls ist am als Gleitschuh aus gebildeten Bauteil eine Durchgangsbohrung vorgesehen, welche das Schmier- mittel zur Gleitsohle des Gleitteils transportiert.

Bauteile, wie z.B. Gleitschuhe in Kolbenmaschinen, müssen hohe Anforderungen hinsichtlich Dauerfestigkeit und mechanischer Eigenschaften er füllen, so dass diese eingesetzt in hydraulischen oder hydrostatischen Kolben maschinen eine lange Lebensdauer haben. Hierfür geeignete Materialien genü- gen allerdings oft nicht den ebenfalls hohen Anforderungen hinsichtlich der Gleiteigenschaften für eine Gleitfläche am Gleitteil und umgekehrt, so dass die Materialwahl oft einem Kompromiss folgt.

Demnach ist ein mehrteiliger Gleitschuh für eine hydrostatische oder hydraulische Kolbenmaschine bekannt, der aus einem Gleitschuhkörper bzw. Stützkörper sowie einem Gleitteil mit einer Gleitsohle besteht, die auf einer kor respondierenden Lauffläche gleitet. Sogenannte Bimetallgleitstücke sind be kannt, bei welchen ein geeignetes Material für die Gleitfläche, insbesondere Bronze, auf einen Stützkörper aus Stahl gesintert oder gegossen wird, wobei die Herstellungskosten entsprechend hoch sind. Gemäss herkömmlichen Ver- fahren werden diese Lagen und/oder Schichten durch Giessen, Sintern, Hartlö ten und/oder Schweissen auf dem Trägerkörper, vorzugsweise aus Stahl, auf gebracht und anschliessend wärmebehandelt.

Das Dokument DE 2 025 169 A1 beschreibt einen Gleitschuh, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, bei welchem ein Gleitteil und ein Stütz- körper durch ein adhäsives Verfahren, z.B. Giessen, Aufschmelzen, Kleben, Lö ten oder Aufspritzen fest miteinander verbunden sind. Bei der Formgebung des Gleitschuhs wird eine unterschiedliche Wärmeausdehnung der verwendeten Materialien berücksichtigt. Allerdings entspricht die Materialpaarung ebenfalls einem Kompromiss, bedingt durch die adhäsive Verbindung. Ferner ist eine fehlerfreie Herstellung eines Gleitschuhs gemäss dem Stand der Technik sehr kostenintensiv und schwierig. So sind aufwendige Qua litätskontrollen der gefertigten Gleitschuhe erforderlich, bei denen beispiels weise jeder Gleitschuh einer Ultraschallprüfung unterzogen wird. Hohe Aus- schussrate treiben die Herstellungskosten weiter nach oben.

Darüber hinaus erweist sich der bei dem bekannten Herstellungsver fahren auftretende Wärmeeinfluss und die dadurch bedingte Veränderung der Zusammensetzung, Struktur und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs des Gleitteils als problematisch. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, ein Bauteil für eine Kolbenmaschine bereit zu stellen, welches geeignete Materialien so wohl für eine Gleitfläche als auch für einen Trägerkörper aufweist und in einem kosteneffektiven und qualitätsoptimierten Herstellungsverfahren wirtschaftlich gefertigt werden kann. Die Aufgaben werden mit dem erfindungsgemässen Bauteil mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 und mit dem erfindungsgemässen Verfahren ge mäss Anspruch 12 gelöst.

Zusammenfassung der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil für eine Kol benmaschine, z.B. einer hydrostatischen oder hydraulischen Axialkolbenpumpe und/oder eines entsprechenden Motors. Als Bauteile im Sinne der Erfindung gelten insbesondere ein Gleitschuh, eine Steuerscheibe und/oder eine Zylinder trommel einer Axialkolbenmaschine, wobei die Aufzählung nicht einschränkend zu verstehen ist.

Ein erfindungsgemässes Bauteil umfasst einen Trägerkörper, gefer tigt aus einem ersten Material, mit einer auf einer Fläche ausgebildeten ersten Profilgeometrie, und ein Gleitteil mit einer Gleitsohle, gefertigt aus einem zwei ten Material, wobei auf einer Verbindungsfläche eine zweite Profilgeometrie ausgebildet ist, welche mit der ersten Profilgeometrie des Trägerkörpers form schlüssig verbindbar ist.

Das erfindungsgemässe Bauteil für eine Kolbenmaschine ist dem nach mehrteilig ausgebildet, wobei das erste und das zweite Material unter- schiedliche funktionale Anforderung zu genügen haben, d.h. das erste Material des Trägerkörpers muss andere Eigenschaften als diejenigen des zweiten Ma terials des Gleitteils aufweisen. Da der Trägerkörper im Allgemeinen in Kontakt mit anderen Elementen der Kolbenmaschine steht, beispielsweise im Falle ei nes Gleitschuhs mittels einer Kugelkopfverbindung mit einem Zylinderkolben in Kontakt steht, sind hohe Anforderungen hinsichtlich einer guten Bearbeitung entsprechend masshaltiger Formen des Trägerkörpers an dessen Material ge stellt. Ein geeignetes und insbesondere leicht bearbeitbares Material ist Stahl oder Eisenmetall.

Ferner kann bei geeigneter Wahl des Materials des Trägerkörpers, dieser vor der Paarung mit dem Gleitteil bearbeitet werden, um vorzugsweise die Flaftbedingungen an den gepaarten Profilgeometrien zu erhöhen. So kann der Bereich der ersten Profilgeometrie mittels Druckluftstrahlung mit festem Strahlmittel, wie Sand oder Kugeln, bearbeitet werden. Ferner kann der Träger körper, insbesondere im Bereich der ersten Profilgeometrie, mittels eines Ober- flächenhärteverfahrens, wie Gasnitrieren oder Gasnitrokarburieren, und/oder ei nes thermischen Flärteverfahrens bearbeitet und somit Oberflächeneigenschaf ten gezielt eingestellt werden, um eine erhöhte Reibkraft im Bereich der form schlüssigen Verbindung zu erzielen. Bei einer geeigneten Wahl der Temperatur und des Temperaturverlaufs, sowie der Dauer des thermischen Härteverfahrens können die Eigenschaften des Trägerkörpers unabhängig von dem Gleitteil indi viduell verändert werden. Die Paarung des Trägerkörpers mit dem Gleitteil kann dann nach dem weiteren Bearbeitungsverfahren erfolgen, wobei insbesondere ungünstige thermische Veränderungen des Materials des Gleitteils und damit eine einhergehende Verschlechterung der Gleiteigenschaften der Gleitsohle vermieden werden.

Als vorteilhaft erweist sich, dass eine Formgebung und eine Bearbei tung des Trägerkörpers unabhängig vom Gleitteil möglich sind. Insbesondere ist die Fertigung des Trägerkörpers, z.B. des Gleitschuhkörpers, aus einem Stan genmaterial durch Drehen, aus einem Schmiederohling durch Schmieden oder aus einem Stanzrohling durch Stanzen vereinfacht und kostensparend durch führbar. Ebenso kann die Fertigstellung der Kontur, einschliesslich Schleif- und Polierbearbeitung, sowie weitere Schritte zur Formgebung an dem Trägerkörper unabhängig vom Gleitteil und damit in optimierter Weise ausgeführt werden.

Der Gleitteil mit der Gleitsohle ist aus einem Material gefertigt, wel ches„selbstschmierend“ und gegenüber Festfressen ausreichend widerstands fähig ist, sowie eine hohe Verschleissfestigkeit zeigt. Insbesondere eignen sich als Material sogenannte Buntmetalle, sowie entsprechende Legierungen wie Messing, Bronze und Rotguss, sowie Keramiken und Flartmetalle. So kann das zweite Material Sondermessing mit einem Anteil an Aluminium und Mangan so wie anderen Bestandteilen sein, beispielsweise auch Blei. Somit kann ein be sonders reibungsarmer Gleitkontakt an Laufflächen erzeugt werden. Trägerkörper und Gleitteil werden erfindungsgemäss mittels einer formschlüssigen Verbindung zu dem Bauteil, z.B. einem Gleitschuh, Steuer scheibe oder Ähnliches, zusammengefügt. Dies hat den Vorteil, dass eine form schlüssige Verbindung die bisher allgemein vorgesehene stoffschlüssige Paa rung ersetzt. Durch den Formschluss wird beispielsweise ein Lötverfahren oder ein anderes stoffschlüssiges Verfahren zum Erzeugen einer materialschlüssi gen bzw. stoffschlüssigen Verbindung vermieden, und demnach nicht nur einen aufwendigen, sondern auch ein durch den Wärmeeinfluss problematischen Ar beitsschritt.

Um eine sichere und belastbare formschlüssige Verbindung von Trä- gerkörper und Gleitteil zu erzeugen, sind gemäss einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung an den zu paarenden Flächen am Trägerkörper die erste Profilgeometrie einerseits und am Gleitteil die zweite Profilgeometrie an dererseits ausgebildet. Demnach können die erste Profilgeometrie und die zweite Profilgeometrie komplementär ausgebildet sein und so ein männliches bzw. weibliches Profil, z.B. Erhebungen und Vertiefungen, aufweisen. Vorzugs weise weisen die genannten Profilgeometrien kreisförmig, konzentrisch um eine Längsachse verlaufende Nuten auf, welche zumindest teilweise ineinander ein führbar sind. Darüber hinaus können erste und zweite Profilgeometrien struktu rierte Bereiche aufweisen, welche stoffschlüssig verbindbar sind.

Beim Zusammenfügen von Trägerkörper und Gleitteil des Bauteils, z.B. von Gleitschuhkörper und Gleitteil, werden die ausgebildeten Profilgeomet rien ineinander gepresst. So ist vorgesehen, dass an der zu fügenden Fläche am Trägerkörper Erhebungen und/oder Vertiefungen mit einer definierten ers ten Profilgeometrie ausgebildet sind, vorzugsweise als entlang von Kreislinien, zentrisch um die Längsachse des Bauteils angeordnete Nuten. In einer bevor- zugten Ausführungsform sind die Nuten begrenzende Flanken konisch ausge bildet, d.h. gegenüber der Längsachse um einen Winkel geneigt sich erstre ckend, so dass die Nut trapezförmig ist.

In einer weiteren Ausführungsform weist die am Trägerkörper ausge bildete erste Profilgeometrie mehrere konzentrische, kreisförmig verlaufende Nuten auf, welche sich hinsichtlich Anordnung und Form unterscheiden. So können bei mehreren Nuten die Flanken nicht und/oder unterschiedlich geneigt sein. Die komplementären Gegenflächen der zweiten Profilgeometrie des Gleit teils des Bauteils sind entsprechend ausgebildet. Beim Zusammenfügen von Trägerkörper, insbesondere aus Stahl gefertigt, und Gleitteil, insbesondere aus Messing gefertigt, werden die zu paarenden Formen und Flächen auf- bzw. in einander gepresst, wobei durch die geneigten Flanken, d.h. der konischen Form der ausgebildeten Nuten, die ineinander gepressten Erhebungen und Vertiefun gen der Profilgeometrien durch Reibkraft im Bereich der Flanken mittels Selbst hemmung in innigem Kontakt gehalten werden. Als Profilgeometrien kommen auch kalottenförmige, radiale und/oder parallele Erhebungen und Vertiefungen in Betracht. Zusätzlich kann am Trägerkörper und/oder Gleitteil am Aussenum- fang eine Stufe in Form einer Bördelung ausgebildet sein, welche hinterschnit ten ist und in welche beim Pressvorgang das mit komplementären Erhebungen ausgebildete Gegenstück derart eingepresst wird, dass darüber hinaus eine weitere formschlüssige Verbindung gebildet wird.

Die zweite Profilgeometrie am Gleitteil kann sich von der ersten Pro filgeometrie des Trägerkörpers unterscheiden, allerdings nur in dem Ausmass, dass die Profilgeometrien ineinander gepresst werden können, um so eine formschlüssige und eventuell eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung zu er zeugen. Beim Pressvorgang der Profilgeometrien findet bei einem Stoffschluss eine Kaltumformung in definierten Bereichen statt, so dass ein zusätzliches Ver- krallen von T rägerkörper und Gleitteil erreicht wird.

In einer anderen Ausführungsform umfasst der Gleitteil des Bauteils einer Kolbenmaschine, z.B. der Gleitschuh, auf der Gleitsohle, welche in Kon takt mit einer Gleitfläche steht, ebenfalls konzentrisch zur Längsachse des Gleitschuhs Entlastungsnuten, die eine Entlastung im Bereich der Gleitsohle beim gleitenden Abstützen auf einer Gleitfläche bereitstellen. Vorzugsweise sind die Entlastungsnuten auf einer der zweiten Profilgeometrie gegenüberlie genden Fläche der Gleitsohle in einer Anordnung ausgebildet, dass eine ver bleibende Wandstärke zwischen der zweiten Profilgeometrie und den Entlas tungsnuten weitgehend konstant ist. Die Paarung unterschiedlicher Materialien mittels eines Pressvor gangs komplementär ausgebildeter Formen und Flächen zur Ausbildung eines mehrteiligen Bauteils für eine Kolbenmaschine kann beispielsweise für einen Gleitschuh, eine Steuerscheibe und/oder eine Zylindertrommel eingesetzt wer den. Beispielsweise umfasst eine Steuerscheibe einer hydraulischen oder hyd- rostatischen Axialkolbenpumpe, auch bezeichnet als Steuerboden oder Steuer spiegel, einen Trägerkörper, beispielsweise aus Stahl, und einen als Lauf schicht ausgebildeten Gleitteil, z.B. in Form einer Buntmetallscheibe. Auch hier werden die beiden Teile mittels Pressen von an zu paarenden Flächen definiert ausgebildeten Erhebungen und Vertiefungen zusammengefügt, wobei die An- Ordnung von Erhebungen und Vertiefungen derart aufeinander abgestimmt sind, dass die gefertigte Steuerscheibe keine dünnwandigen Schwachstellen aufweist, insbesondere im Bereich von daran ausgebildeten nierenförmigen Ausnehmungen.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer hydraulischen oder hydrostatischen Kol benmaschine, umfassend Bereitstellen eines Trägerkörpers, gefertigt aus ei nem ersten Material und mit einer ersten Profilgeometrie auf einer Fläche und einem Gleitteil, gefertigt aus einem zweiten Material und mit einer zweiten Pro filgeometrie auf einer Verbindungsfläche, welche zumindest teilweise in die erste Profilgeometrie einführbar ist. Anschliessend werden der Trägerkörper und der Gleitteil mittels eines Pressverfahrens zusammengefügt, wobei die erste Profilgeometrie und die zweite Profilgeometrie eine formschlüssige Ver bindung bilden.

Vorzugsweise bilden die erste Profilgeometrie und die zweite Profil geometrie beim Pressverfahren mittels Kaltumformung eine stoffschlüssige Ver bindung aus. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst auch, dass der Träger körper und/oder der Gleitteil vor dem Pressvorgang unabhängig voneinander bearbeitet werden. Hierfür kann der mit der ersten Profilgeometrie ausgebildete Trägerkörper mindestens einem Bearbeitungsschritt unterworfen werden, wel cher eine Beschichtung, ein Oberflächenhärteverfahren und/oder eine Druck- luftstrahlung mit festem Strahlmittel ist.

Auch das zusammengefügte Bauteil kann mittels mechanischer Be arbeitungsverfahren bearbeitet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Bauteils einer Kolbenmaschine sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 a, 1 b schematische Schnittdarstellungen einer Gelenkver bindung zwischen einem Zylinderkolben und einem als Gleitschuh ausgebilde- ten Bauteil einer Axialkolbenmaschine;

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteils zur Verwendung in einer hydrostatischen Axialkolbenmaschine; Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Bauteils zur Verwendung in einer Axialkolbenmaschine in einer zweiten Ausführungsform;

Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Trägerkörpers und eines Gleitteils als Elemente eines Bauteils einer Axialkolbenmaschine vor dem Zusammenfügen;

Figur 5a eine schematische Schnittdarstellung eines Trägerkörpers in einer weiteren Ausführungsform und einem Gleitteil während des Zusammen- fügens;

Figur 5b eine Detailansicht einer Fügestelle der gefügten Teile ge- mäss Figur 5a; und

Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung einer Steuerscheibe für eine Kolbenpumpe.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung Die in den Figuren 1 a und 1 b dargestellten Gelenkverbindungen 1 sind eingerichtet, um zwei Elemente raumgelenkig miteinander zu verbinden, so dass die Elemente relativ zueinander allseitig schwenkbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gelenkverbindung 1 zwischen einem Zylinderkolben 2 einer Axialkolbenmaschine und einem Gleitschuh 3 gebildet. Die Axialkolben- maschine ist beispielsweise in Schrägscheibenbauweise ausgebildet, wobei eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Zylindertrommel mit mehreren am Umfang verteilt angeordnete axiale Zylinderkolbenaufnahmen mit darin ver schieblich aufgenommenen Zylinderkolben 2 vorgesehen ist und wobei sich der Gleitschuh 3 an einer an einer Schrägscheibe ausgebildeten Gleitfläche abge- stützt ist.

An dem Gleitschuh 3 ist eine ebene Gleitsohle 6 ausgebildet, welche bei einer Drehung der Zylindertrommel der Axialkolbenmaschine entlang einer Kreisbahn auf der Gleitfläche der Schrägscheibe gleitend anliegt. Am der Ge lenkverbindung 1 abgewandten Ende des Zylinderkolbens 2 ist eine Zylinderöff nung vorgesehen, durch welche bei einem Druckhub einer Hubbewegung Druckmittel aus einer Zylinderbohrung in eine Steuerniere einer Steuerscheibe gedrückt und von dort über eine Arbeitsleitung weiter geleitet werden. Dabei wird während des Druckhubs der Gleitschuh 3 aufgrund des in der Zylinderboh rung herrschenden Drucks in Anlage an der Gleitfläche der Schrägscheibe ge halten. Die Anlage der Gleitsohle 6 an der Gleitfläche der Schrägscheibe wird auch durch Einrichtungen während eines Saughubs gewährleistet, die hier nicht näher erläutert sind.

Die Gelenkverbindung 1 weist einen Kugelkopf 10 an dem einen Ele ment und eine Ausnehmung 12 an dem anderen Element auf. In Fig. 1 a ist der Kugelkopf 10 an dem Gleitschuh 3 ausgebildet und in der Ausnehmung 12, ausgebildet am Zylinderkolben 2, aufgenommen, wobei der Kugelkopf 10 in der Ausnehmung 12 zu allen Seiten schwenkbar gelagert ist und von einem Rand bereich der Ausnehmung 12 Übergriffen und somit formschlüssig darin aufge nommen ist. Demnach können sowohl Zug- als auch Druckkräfte zwischen dem Zylinderkolben 2 und dem Gleitschuh 3 übertragen werden. In dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 1 a ist der Kugelkopf 10 durch einen Hals 18 mit dem Gleitschuh 3 verbunden, vorzugsweise einteilig daran ausgebildet.

Zur Verminderung der Reibung zwischen dem Kugelkopf 10 und der der Ausnehmung 12 ist eine Schmierölbohrung 14 in dem Zylinderkolben 2 vor gesehen, durch welche die Kontaktfläche zwischen Gleitschuh 3 und Zylinder kolben 2 mit Schmiermittel versorgt ist. Ferner ist an dem Gleitschuh 3 eine Durchgangsbohrung 16 vorgesehen, welche das Schmiermittel zur Gleitsohle 6 des Gleitschuhs 3 transportiert.

Fig. 1 b zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei wel chem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei der Kugelkopf 10 durch den Hals 18 mit dem Zylinderkolben 2 verbunden, vorzugsweise einteilig daran angeformt ist. In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäs- sen Bauteils 20 dargestellt, welches als Gleitschuh 3 ausgebildet ist. Das Bau teil 20 ist von der sich entlang einer Längsachse 26 erstreckenden Schmier ölbohrung 16 durchdrungen. Um den Gleitschuh 3 gelenkig mit einem weiteren Element einer Kolbenmaschine zu verbinden, ist an einem Trägerkörper 22 des als Gleitschuh 3 ausgebildeten Bauteils 20 der Kugelkopf 10 ausgebildet. An ei nem dem Kugelkopf 10 abgewandten Ende ist am Trägerkörper 22 ein Träger- körperfuss 24, auch bezeichnet als Gleitschuhfuss, ausgebildet, welcher in radi aler Richtung erweitert ist. Der Trägerkörper 22 erstreckt sich axial entlang der Längsachse 26, wobei am Trägerkörperfuss 24 eine kreisförmige Fläche 28 am dem Kugelkopf 10 gegenüberliegenden Ende des Trägerkörpers 22 vorgesehen ist. Die Fläche 28 stellt dabei eine Kontaktfläche für einen mit dem Trägerkörper 22 zu verbindenden Gleitteil 30 bereit. Hierfür ist erfindungsgemäss vorgese hen, dass an der Fläche 28 eine oder vorzugsweise mehrere konzentrisch um die Längsachse 26 angeordnete ringförmige Nuten 32 ausgebildet sind. Die Fläche 28 weist demnach eine erste Profilgeometrie auf, gebildet von Nuten 32, bzw. von Vertiefungen und/oder Erhebungen.

Dabei können die mehreren kreisförmigen Nuten 32 gleich hinsicht lich einer Nuttiefe 34 oder unterschiedlich ausgebildet, gleichmässig oder unre- gelmässig verteilt sein. Ferner ist die jeweilige Nut 32 von Flanken 36 begrenzt, welche in Bezug zu der Längsachse 26 parallel oder zu dieser winkelig, d.h. in Winkeln CM , 02, welche unterschiedlich sein können, verlaufend ausgebildet sein, so dass die jeweilige Nut 32 weitgehend eine Trapezform aufweist. Die Winkel CM , 02 können sich innerhalb der ersten Profilgeometrie unterscheiden. Zur Komplementierung des Bauteils 20 einer Kolbenmaschine wird der Trägerkörper 22 mit dem Gleitteil 30 und der daran ausgebildeten Gleit sohle 6 so miteinander verbunden, dass der Gleitteil 30 mit einer Verbindungs fläche 38 an der mit der ersten Profilgeometrie ausgebildeten Fläche 28 form schlüssig fixierbar ist. Demnach weist die Verbindungsfläche 38 des hier schei- benförmig ausgebildeten Gleitteils 30 ebenfalls eine komplementär zur Profilge ometrie der Fläche 28 ausgebildete zweite Profilgeometrie mit Erhebungen und/oder Vertiefungen auf, vorzugsweise ein oder mehrere kreisförmige Nuten 40, welche mit den Nuten 32, ausgebildet an der Fläche 28 in Eingriff gebracht und ineinander gepresst werden können. Bei trapezförmigen Nuten 32, 40 kann je nach Wahl der Flankenwinkel CM , Ö2, durch Reibung eine Selbsthemmung der Paarung erzielt werden, welche die gefügten Teile fest miteinander verbindet.

Vorgesehen ist, dass der Trägerkörper 22 aus dem Material Stahl gefertigt ist und insbesondere vor dem Zusammenfügen mit dem Gleitteil 30 be arbeitet wurde. Der Gleitteil 30 selbst kann als eine kreisförmige Scheibe aus Buntmetall gefertigt sein.

Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines als Gleitschuh 3 aus gebildeten Bauteils 20 dargestellt, bei welchem gleiche oder gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Das Bauteil 20 umfasst den Trägerkörper 22 und den Gleitteil 30, welche ineinander gefügt sind, so dass die jeweils an Kontaktflächen 28, 38 ausgebildete komplementäre Profil geometrien ineinandergreifen. Auf der der Verbindungsfläche 38 gegenüberlie genden Gleitsohle 6 des Gleitteils 30 sind in dem dargestellten Ausführungsbei- spiel eine oder mehrere kreisförmige Entlastungsnuten 50 vorgesehen, welche eine Entlastung der Paarung Gleitsohle 6 und Gleitfläche der Schrägscheibe bereitstellen. Um zu gewährleisten, dass es zu keiner Materialschwächung im Bereich des Gleitteils 30 kommt, wird die Anordnung der Entlastungsnuten 50 auf der Gleitsohle 6 versetzt zu derjenigen Anordnung der Nuten 40 auf der ge- genüberliegenden Seite, d.h. der Verbindungsfläche 38 des Gleitteils 30 ausge bildet.

In Fig. 4 sind Trägerkörper 22 und Gleitteil 30, welche zusammenge fügt das erfindungsgemässe Bauteil 20 bilden, getrennt, d.h. vor dem Ineinan derpressen, dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform ist die an der Flä- che 28 ausgebildete Profilgeometrie abweichend von der Profilgeometrie der Verbindungsfläche 38 ausgebildet. Insbesondere unterscheiden sich Form und Orientierung der Vertiefungen/Erhebungen relativ zur Längsachse 26 der Nuten 32 der Fläche 28 voneinander und diese wiederum von den Nuten 40, welche auf der Verbindungsfläche 38 des Gleitteils 30 ausgebildet sind. Dabei sind Nu- ten 32 zur Längsachse 26 parallel, hin oder weg geneigt, wobei die Profilgeo metrie unterschiedlich orientierte Nuten umfasst. Auf der Verbindungsfläche 38 des Gleitteils 30 können dagegen die Nuten 40 keine oder eine gegenüber der Orientierung der Nuten 32 andere Neigung aufweisen. Demnach kommt es bei einem Pressvorgang der zu fügenden Teile Trägerkörper 22 und Gleitteil 30 nicht nur zu einer formschlüssigen Verbindung der ausgebildeten Profilgeomet rien sondern auch zu einer stoffschlüssigen Verbindung durch Kaltumformung der ineinander gefügten Profilgeometrien von Trägerkörper 22 und Gleitteil 30.

In Fig. 5a ist eine weitere Variante der Profilgeometrie an der Fläche 28 des Trägerkörpers 22 und/oder der Verbindungsfläche 38 des Gleitteils 30 dargestellt, wobei auch ersichtlich ist, dass die zu fügenden Teile in einer Pressvorrichtung, umfassend Stempel 42 und Matrize 44, aufgenommen sind Hier ist an einem Aussenumfang 46 des Trägerkörpers 22 eine hinterschnittene Stufe 48 mit einer geneigt verlaufenden Begrenzungsflanke 50 ausgebildet. Beim Pressvorgang wird die äussere ringförmige Erhebung der Profilgeometrie des Gleitteils 30 in die hinterschnittene Stufe 48 gepresst, wobei eine stoff schlüssige Verbindung in diesem Bereich der zu fügenden Teile durch Kaltum- formung erzeugt wird.

Fig. 5b zeigt ein Detail der ineinander gepressten Teile Trägerkörper 22 und Gleitteil 30, wobei ersichtlich ist, dass am Aussenumfang 46 des Träger körpers eine der Nuten 40 des Gleitteils 30 in die hinterschnittene Stufe 48 ein gepresst ist und eine stoffschlüssige Verbindung bildet. Das erfindungsgemässe Bauteil 20 kann aber auch ein anderes Ele ment einer Kolbenmaschine, insbesondere einer Axialkolbenmaschine, sein. In Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung einer Steuerscheibe 60 dargestellt, welche ebenfalls wie vorhergehend beschrieben ein Bauteil 20 in einer hydrostatischen oder hydraulischen Axialkolbenpumpe ist. Die Steuerscheibe 60 umfasst den Trägerkörper 22, an welchem ein Gleitteil 30 fest verbindbar ist. Auch hier sind an den zu fügenden Kontaktflächen definierte Profilgeometrien ausgebildet, welche bei einem Pressprozess ineinander gepresst und eventuell zusätzlich zu einem Formschluss, stoffschlüssig verbindbar sind. Insbesondere sind die Pro filgeometrien derart ausgebildet, dass es keine dünnwandigen Bereiche der Steuerscheibe 60 gibt, insbesondere in der Umgebung von daran ausgebildeten Steuernieren 62.