CN106862858B - 在驱动轴处制造空隙的方法、驱动轴和轴向活塞机 - Google Patents

Abstract

公开了用于在用于流体静力的轴向活塞机的驱动轴处制造至少以区段的方式地球帽状的空隙的方法，该方法带有步骤：旋切所述空隙和热处理所述空隙以便构造磨损层。此外公开了带有如此地经制造的空隙的用于流体静力的轴向活塞机的驱动轴和带有此驱动轴的流体静力的轴向活塞机。

Description

在驱动轴处制造空隙的方法、驱动轴和轴向活塞机

技术领域

本发明涉及按照本发明的用于制造在驱动轴中的球帽状的空隙的方法、按照本发明的带有该空隙的驱动轴和按照本发明的带有该驱动轴的流体静力的轴向活塞机。

背景技术

流体静力的轴向活塞机具有带有驱动法兰的驱动轴，该驱动法兰在端侧设有多个布置在分度圆上的球帽状的空隙。在这些空隙中能够枢转地容纳有轴向活塞机的缸筒的一个导引活塞的和若干工作活塞的球形头。在此，所述工作活塞埋入所述缸筒的缸孔中并且能够轴向运动地容纳在里面，以便在压力变化时和由于在马达运行中的驱动轴相对于缸筒的倾斜姿态将扭矩传输至驱动轴并且备选地在泵运行中将压力介质传送至高压侧。

为了保证轴向活塞机的常规的运行，所述球帽状的空隙、正如球形头那样，必须满足在其形状公差、尤其圆度和其磨损特性方面的规格。

已知用于所述制造的方法，在其中借助旋切来切削地成形所述空隙并且后续地所述空隙借助于热处理、尤其借助于气相氮碳共渗（GNC）而设有硬的磨损层。在公开文件DE10 2013 226 090 Al中为缸筒的缸孔建议了相应于此的气相氮碳共渗。

对到目前为止的方法不利的是，在GNC中所产生的磨损层结果是比较脆、不均匀并且很厚，因而该磨损层必须被再加工。为了满足公差并且在运行中避免磨损层的区段的破裂，因此这种磨损层传统地在第三方法步骤中磨削并且接着被精整。从而一方面如此地减小磨损层的厚度，使得遵循所述空隙的圆度的所需的公差，另一方面减小对于脆性断裂的易发性。例如公开文件DE 2 102 461示出了用于球状的外表面的精整。在此不利的是，所述精整的步骤成本密集和时间密集。

发明内容

相应与此，本发明所针对的任务在于，建立较少成本密集和/或时间密集的方法，以用于制造球帽状的空隙。此外本发明所针对的任务在于，建立具有这样的空隙的驱动轴以及具有这样的驱动轴的流体静力的轴向活塞机。

第一个任务通过具有本发明的特征的方法予以解决，第二个任务通过具有本发明的特征的驱动轴予以解决并且第三个任务通过具有本发明的特征的流体静力的轴向活塞机予以解决。

在优选实施例和其它实施例中说明了所述方法的和所述驱动轴的有利的改型方案。

用于制造在驱动轴处的至少以区段的方式的球帽状的空隙的方法具有步骤“通过旋切制造所述空隙”和“热处理所述空隙以用于尤其在所述空隙的内围面处构造磨损层”。尤其，所述驱动轴被设置用于应用在流体静力的轴向活塞机中，并且所述空隙被设置用于容纳轴向活塞机的导引活塞的或工作活塞的球形头。根据本发明，利用步骤“热处理”满足所述空隙的对于形状公差、尤其圆度和磨损特性的规格。因此在步骤“热处理”后不需要另外的步骤即磨削或精整来满足所需的规格。相对于现有技术，这点导致缩短工艺链、减小制造成本和提高在制造中的过程可靠性。

在对此备选的方法中，在所述空隙的热处理之后紧接着还进行步骤“磨损层的磨削”，其中然后满足了所述空隙的对于形状公差、尤其圆度和磨损特性的规格。由此至少省去了精整的步骤。相对于现有技术，由于省去所述精整，此方法变体方案也导致缩短工艺链和减小制造成本和提高在制造中的过程可靠性。申请人保留的是，一个独立权利要求或一个专利申请指向此方法变体方案。

对于所述两个方法，能够看出省去在磨损层的磨削图样处的所述精整，因为其表面然后取代对于所述精整典型的十字形而具有基本上平行的磨削图样。

在所述磨损层下方在所述空隙的经维持的材料在所述旋切后）中（经过步骤“热处理”来构造比较厚的基层、尤其是扩散层。这具有对布置在其上的磨损层的保护效果。

接着向着所述空隙的内围面的方向是经过所述步骤“热处理”所构造的磨损层的第一层，该第一层尤其称为连接层。

该连接层优选地具有大约6-8μm的总厚度。此连接层的公差在此例如位于5和11μm之间。

在此，所述连接层分为两个区段。第一区段构造在所述空隙的为所述热处理所维持的材料内并且具有大约3-5μm的厚度。布置在其上的第二区段具有大约3-5μm的厚度。后者经过所述“热处理”由此额外地建构到为所述空隙所维持的材料上。

在步骤“热处理”期间构造所述第一层在一个改型方案中被传感器监控地进行。在此，一个传感器持续地测定第二层的总厚度并且在到达额定值时中断所述热处理。

在一个改型方案中，在最上方，磨损层具有带有大约2μm的厚度的第二层、尤其氧化层。此层优选地利用在“热处理”之后紧接着的步骤“利用水蒸汽进行喷涂（Bedampfung）”来安设。

在例如550 bHV10的硬度时，所述磨损层的渗氮硬化深度在一个改型方案中大于0.15mm、尤其大约是0.17mm。

同样，下述的改型方案适用于两个所提到的方法。

优选地，在步骤“旋切”前，进行步骤“通过钻孔和/或铣削等来切削地预制所述空隙”。

步骤“切削地预制”和“旋切”优选地在所述相同的工具机上进行，这将换装花费保持较小。

此机器为了提高其制造精度优选地具有轴同步、尤其是5轴同步。由此能够补偿机器的几何误差、尤其是轴误差。

在一个改型方案中，所述机器具有温度补偿，以便补偿其基于温度改变进行的几何误差。同样，这一点导致所述空隙的改善的和能够再现的品质。

在所述方法的一个改型方案中，在所述热处理前和/或后，进行步骤“所述空隙的光学的和/或触觉的测量”。

在所述方法的一个改型方案中，为了进一步提高所述空隙的品质，进行步骤“评估一个或多个空隙的所述光学的和/或触觉的测量结果”（尤其关于尺寸精确性和圆度），以及"依赖于该评估来修正机器设定"。

在所述方法的一个改型方案中，满足了对于磨损特性的规格、尤其磨损层的在其厚度方面、其表面硬度方面和其延展性方面的规格，该规格具有对磨损层的耐用性的关键的影响。在第一方法中，利用步骤热处理来满足这些规格，在第二方法中，利用步骤磨削来满足这些规格。

在此，所提到的规格尤其面向轴向活塞机的常规的运行、尤其面向其运行参数即转速和工作压力并且由此用于保护所述机器免遭损坏或失效。

在一个改型方案中，进行步骤：在空气冷却下“通过旋切来制造所述空隙”。以这种方式能够一方面提高所述旋切工具的耐用时间并且另一方面减小所述形状的标准偏差、尤其是圆度。

在一个改型方案中，在多个阶段中进行步骤“热处理”。在此，所述阶段中的每个均具有不同的温度和持续时间。

在此，例如能够考虑二阶段的或三阶段的方法。

在一个改型方案中，所述阶段中的第一阶段具有比所述阶段中的后续的第二阶段更低的温度和更长的持续时间。优选地，从第二阶段起，在此时较高的温度和较短的持续时间的情况中对照于第一阶段来添加大量的碳。在三阶段的方法中，优选地所述阶段中的第二阶段具有比所述阶段中的后续的第三阶段更低的温度和更长的持续时间。

步骤“热处理”优选地具有气相氮碳共渗（GNC）。

所述磨损层的详细的表面硬度优选地大于大约1000 HV10。

在一个改型方案中，在步骤“热处理”后或在步骤“磨削”后或更晚地进行步骤“净化所述空隙”。

用于尤其在斜轴式结构方式中构造的、流体静力的轴向活塞机的驱动轴在端侧具有至少一个利用按照前述的说明所述的方法所制造的空隙。

在此优选地，所述空隙在端侧布置在驱动轴的一个法兰处。

在一个优选的改型方案中，所述驱动轴具有多个布置在一个分度圆上的、这样的空隙。所述分度圆在此同心于所述驱动轴的转动轴线伸展。

尤其在斜轴式结构方式中的流体静力的轴向活塞机具有这样的驱动轴。在此优选地，在所述一个或多个空隙中容纳有轴向活塞机的缸筒的导引活塞的或工作活塞的各一个球形头。所述工作活塞和/或导引活塞能够轴向运动地容纳在为此设置在缸筒中的缸孔中。从而在所述轴向活塞机的泵运行中，能够经过被容纳在空隙中的球形头将扭矩从驱动轴传输至缸筒。将缸筒的转动轴线设置在驱动轴处于是促成工作活塞的交替的移动进入和移动出去，从而将压力介质从轴向活塞机的低压侧向着高压侧泵送。反过来，空隙与球形头在马达运行中的耦合实现了将扭矩从球形头传输至驱动轴。

附图说明

根据本发明的轴向活塞机的和根据本发明的方法的实施例被展示在附图中。借助这些附图的图示此时更加详细地阐释本发明。

图示：

图1在纵剖图中示出了在斜轴式结构方式中的根据本发明的轴向活塞机；并且

图2是根据本发明的方法的框图。

具体实施方式

按照图1，构造在斜轴式结构方式中的轴向活塞机1具有两件式的壳2，在该壳中经过两个圆锥滚子轴承6和8、转动轴线10能够转动地支承有驱动轴4。轴向活塞机1的按照图1的实施例构造为恒定机器（Konstantmaschine）、也就是说带有恒定的排量并且能够作为备选方案构造有能够调节的排量。

驱动轴4经过轴承6、8容纳在罐形地造形的第一壳件12中。在该壳件的口部14处（经过该口部能够安装所述驱动轴4）靠接着相对于第一壳件12倾斜的第二壳件16，在该第二壳件中围绕转动轴线20能够转动地支承有缸筒18。在此，所述缸筒18在同心于转动轴线20布置的分度圆上具有多个缸孔22，在该缸孔中轴向能够移动地布置有各一个工作活塞24。同轴于转动轴线20，所述缸筒18具有中央的缸孔26，在该缸孔中滑动地容纳有所述缸筒18的导引活塞或定心活塞28。

导引活塞28和工作活塞24具有各一个球形头30，该球形头构造在所述驱动轴4的靠近所述口部14布置的、端侧的驱动轴法兰34的相应的球帽状的空隙32中。经过容纳在所述空隙32中的球形头30和工作活塞24来实现驱动轴4与缸筒18的防止转动的连接。

第二壳件16具有低压接头和高压接头（两个均未示出），经过它们把被工作活塞24和该工作活塞的缸孔22限制的流体静力的工作室36分别交替地与低压和高压能够流体地连接。在此，所述流体的连接的反转经过在第二壳件16中位置固定地布置的控制盘38和构造在里面的压力肾（Drucknieren）（未示出）来进行。

每个球形头30在所述空隙32中流体静力地减载。这点通过以下方式实现，即相应的活塞24、28具有中心的贯通空隙40（仅展示在定心活塞28处），经过该贯通空隙使得相应地构造在球形头30和空隙32之间的缝隙从缸筒18的配设给相应的活塞24、28的内室（对于工作活塞24，该内室是工作式36）中向外地利用流体静力的压力介质进行供应。

在轴向活塞机1的常规的运行（该运行具有例如直至500 bar的工作压力和驱动轴4的直至5000 1/min的转速）中，摩擦副：球形头30与球帽状的空隙32经受较高的负荷。因此需要遵循球形头30的和空隙32的形状（尤其关于其相应的圆度）的紧凑的公差和两个摩擦伴侣30、32的相应硬的以及然而易延展的表面。

按照图1，球形头30具有各一个关于活塞纵轴线径向地在周部伸展的环肩，经过该环肩使得布置在在在球形头30和空隙32之间的缝隙中的、被设置用于流体静力地减载此摩擦副的压力介质有效地阻拦在所述缝隙中。

此阻拦在所示的实施例中通过以下方式还进一步得到改善，即所述相应的球形头30还超出其半圆地被相应的空隙32的内围面在后部作用。

所提到的规格与空隙32有关地经过在图2中所示的根据本发明的制造方法42来实现。按照图2，此制造方法具有步骤：对在驱动轴法兰34处的空隙32进行旋切44。

在此，所述旋切的准确性尤其基于已经所提到的方面“在相同的工具机上的切削的预制和旋切”和“带有温度补偿的5轴同步的机器”相对于形状公差、尤其圆度的偏差小于等于0.01mm。

利用这种相对于现有技术改善的在旋切后的圆度，在另外的方法步骤46中进行经旋切的空隙32的借助于3阶段的气相氮碳共渗（GNC）进行的热处理。

由此所形成的层是：在最下方是：比较厚的基层，该基层也称为扩散层。原本的磨损层接着向着空隙32的内围面的方向具有第一层，该第一层也称为连接层。后者在根据本发明的实施例中由于经优化的热处理而具有大约6μm至大约8μm的厚度。

对照于从带有旋切（Wirbeln）和热处理的传统的制造方法中已知的从大约4μm至大约15μm的厚度，它由此更加均匀地和平均更加薄地构造。另外产生更大的延展性和由此更小的脆裂倾向。

尤其，根据本发明的磨损层的连接层的后提到的三个特性使得所提到的精整对于实现磨损层的规格是多余的。

由此按照根据本发明的方法在步骤“热处理”后已经实现了所提到的规格，从而至少已经提到的精整是多余的。

作为补充方案，为了提高磨损层的品质，在步骤“热处理”后能够进行步骤“磨削所述磨损层”（未示出）。

最后，在所示的实施例中进行步骤“净化48所述磨损层”。

然后所述方法对于在驱动法兰34处的另外的必要的空隙32进行重复。

公开了用于在用于流体静力的轴向活塞机的驱动轴处制造至少以区段的方式地球帽状的空隙的方法，该方法带有步骤“旋切所述空隙”并且然后“热处理所述空隙以便构造磨损层”。在此，如此地优化所述两个方法步骤的参数，使得在热处理后（尤其不带有额外的磨削和精整）已经满足了所述空隙的和所述磨损层的对于形状公差和磨损特性的规格。

此外公开了用于流体静力的轴向活塞机的带有如此地经制造的空隙的驱动轴和带有此驱动轴的流体静力的轴向活塞机。

附图标记单

1 轴向活塞机

2 壳

4 驱动轴

6、8 圆锥滚子轴承

10 转动轴线

12 第一壳件

14 口部

16 第二壳件

18 缸筒

20 转动轴线

22 缸孔

24 工作活塞

26 缸孔

28 定心活塞

30 球形头

32 空隙

34 驱动法兰

36 流体静力的工作室

38 控制盘

40 压力介质通道

42 方法

44 旋切

46 热处理

48 净化。

Claims (10)

1.用来在用于流体静力的轴向活塞机（1）的驱动轴（4）处制造空隙（32）的方法，其中该空隙（32）至少区段式地构造为球帽状，其中，所述空隙（32）被设置用于容纳所述轴向活塞机（1）的导引活塞（28）的或工作活塞（24）的球形头（30），该方法带有步骤：

a. 旋切（44）所述空隙（32），其中多个所述空隙（32）布置在分度圆上，

b. 热处理（46）所述空隙（32）以便构造磨损层，其特征在于，利用步骤热处理（46）来满足所述空隙（32）的对于形状公差和磨损特性的规格，

其中，所述空隙的表面具有基本上平行的磨削图样，

其中，在空气冷却的情况下进行步骤：旋切（44）所述空隙（32）。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，利用步骤热处理（46）来满足所述磨损层的关于厚度、表面硬度和延展性的规格。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，步骤热处理（46）在多个阶段中进行，所述阶段具有不同的温度和持续时间。

4.按权利要求1或2所述的方法，其中，渗氮硬化深度计为0.1mm至0.25mm。

5.按权利要求4所述的方法，其中，渗氮硬化深度计为0.15mm。

6.按权利要求1或2所述的方法，该方法包含步骤：净化（48）经热处理的空隙（32）。

7.用于流体静力的轴向活塞机（1）的驱动轴，其中，所述驱动轴（4）在端侧具有至少一个利用按照权利要求1至6中任一项所述的方法（42）来制造的空隙（32）。

8.按照权利要求7所述的驱动轴，其带有法兰（34），在该法兰处在端侧布置有所述至少一个空隙（32）。

9.按照权利要求7或8所述的驱动轴，其带有多个布置在分度圆上的所述空隙（32）。

10.在斜轴式结构方式中的带有按照权利要求7至9中任一项来构造的驱动轴（4）的流体静力的轴向活塞机，其中，在一个或多个所述空隙（32）中分别容纳有缸筒（18）的导引活塞（28）的或工作活塞（24）的球形头（30）。

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