制造驅動軸球帽狀空隙的方法、具空隙的驅動軸和具驅動軸的流體靜力的軸向活塞機與流程

本發明涉及按照本發明的用于制造在驅動軸中的球帽狀的空隙的方法、按照本發明的帶有該空隙的驅動軸和按照本發明的帶有該驅動軸的流體靜力的軸向活塞機。

背景技術：

流體靜力的軸向活塞機具有帶有驅動法蘭的驅動軸，該驅動法蘭在端側設有多個布置在分度圓上的球帽狀的空隙。在這些空隙中能夠樞轉地容納有軸向活塞機的缸筒的一個導引活塞的和若干工作活塞的球形頭。在此，所述工作活塞埋入所述缸筒的缸孔中并且能夠軸向運動地容納在里面，以便在壓力變化時和由于在馬達運行中的驅動軸相對于缸筒的傾斜姿態將扭矩傳輸至驅動軸并且備選地在泵運行中將壓力介質傳送至高壓側。

為了保證軸向活塞機的常規的運行，所述球帽狀的空隙、正如球形頭那樣，必須滿足在其形狀公差、尤其圓度和其磨損特性方面的規格。

已知用于所述制造的方法，在其中借助旋切來切削地成形所述空隙并且后續地所述空隙借助于熱處理、尤其借助于氣相氮碳共滲（GNC）而設有硬的磨損層。在公開文件DE 10 2013 226 090 Al中為缸筒的缸孔建議了相應于此的氣相氮碳共滲。

對到目前為止的方法不利的是，在GNC中所產生的磨損層結果是比較脆、不均勻并且很厚，因而該磨損層必須被再加工。為了滿足公差并且在運行中避免磨損層的區段的破裂，因此這種磨損層傳統地在第三方法步驟中磨削并且接著被精整。從而一方面如此地減小磨損層的厚度，使得遵循所述空隙的圓度的所需的公差，另一方面減小對于脆性斷裂的易發性。例如公開文件DE 2 102 461示出了用于球狀的外表面的精整。在此不利的是，所述精整的步驟成本密集和時間密集。

技術實現要素：

相應與此，本發明所針對的任務在于，建立較少成本密集和/或時間密集的方法，以用于制造球帽狀的空隙。此外本發明所針對的任務在于，建立具有這樣的空隙的驅動軸以及具有這樣的驅動軸的流體靜力的軸向活塞機。

第一個任務通過具有本發明的特征的方法予以解決，第二個任務通過具有本發明的特征的驅動軸予以解決并且第三個任務通過具有本發明的特征的流體靜力的軸向活塞機予以解決。

在優選實施例和其它實施例中說明了所述方法的和所述驅動軸的有利的改型方案。

用于制造在驅動軸處的至少以區段的方式的球帽狀的空隙的方法具有步驟“通過旋切制造所述空隙”和“熱處理所述空隙以用于尤其在所述空隙的內圍面處構造磨損層”。尤其，所述驅動軸被設置用于應用在流體靜力的軸向活塞機中，并且所述空隙被設置用于容納軸向活塞機的導引活塞的或工作活塞的球形頭。根據本發明，利用步驟“熱處理”滿足所述空隙的對于形狀公差、尤其圓度和磨損特性的規格。因此在步驟“熱處理”后不需要另外的步驟即磨削或精整來滿足所需的規格。相對于現有技術，這點導致縮短工藝鏈、減小制造成本和提高在制造中的過程可靠性。

在對此備選的方法中，在所述空隙的熱處理之后緊接著還進行步驟“磨損層的磨削”，其中然后滿足了所述空隙的對于形狀公差、尤其圓度和磨損特性的規格。由此至少省去了精整的步驟。相對于現有技術，由于省去所述精整，此方法變體方案也導致縮短工藝鏈和減小制造成本和提高在制造中的過程可靠性。申請人保留的是，一個獨立權利要求或一個專利申請指向此方法變體方案。

對于所述兩個方法，能夠看出省去在磨損層的磨削圖樣處的所述精整，因為其表面然后取代對于所述精整典型的十字形而具有基本上平行的磨削圖樣。

在所述磨損層下方在所述空隙的經維持的材料在所述旋切后）中（經過步驟“熱處理”來構造比較厚的基層、尤其是擴散層。這具有對布置在其上的磨損層的保護效果。

接著向著所述空隙的內圍面的方向是經過所述步驟“熱處理”所構造的磨損層的第一層，該第一層尤其稱為連接層。

該連接層優選地具有大約6-8μm的總厚度。此連接層的公差在此例如位于5和11μm之間。

在此，所述連接層分為兩個區段。第一區段構造在所述空隙的為所述熱處理所維持的材料內并且具有大約3-5μm的厚度。布置在其上的第二區段具有大約3-5μm的厚度。后者經過所述“熱處理”由此額外地建構到為所述空隙所維持的材料上。

在步驟“熱處理”期間構造所述第一層在一個改型方案中被傳感器監控地進行。在此，一個傳感器持續地測定第二層的總厚度并且在到達額定值時中斷所述熱處理。

在一個改型方案中，在最上方，磨損層具有帶有大約2μm的厚度的第二層、尤其氧化層。此層優選地利用在“熱處理”之后緊接著的步驟“利用水蒸汽進行噴涂（Bedampfung）”來安設。

在例如550 bHV10的硬度時，所述磨損層的滲氮硬化深度在一個改型方案中大于0.15mm、尤其大約是0.17mm。

同樣，下述的改型方案適用于兩個所提到的方法。

優選地，在步驟“旋切”前，進行步驟“通過鉆孔和/或銑削等來切削地預制所述空隙”。

步驟“切削地預制”和“旋切”優選地在所述相同的工具機上進行，這將換裝花費保持較小。

此機器為了提高其制造精度優選地具有軸同步、尤其是5軸同步。由此能夠補償機器的幾何誤差、尤其是軸誤差。

在一個改型方案中，所述機器具有溫度補償，以便補償其基于溫度改變進行的幾何誤差。同樣，這一點導致所述空隙的改善的和能夠再現的品質。

在所述方法的一個改型方案中，在所述熱處理前和/或后，進行步驟“所述空隙的光學的和/或觸覺的測量”。

在所述方法的一個改型方案中，為了進一步提高所述空隙的品質，進行步驟“評估一個或多個空隙的所述光學的和/或觸覺的測量結果”（尤其關于尺寸精確性和圓度），以及"依賴于該評估來修正機器設定"。

在所述方法的一個改型方案中，滿足了對于磨損特性的規格、尤其磨損層的在其厚度方面、其表面硬度方面和其延展性方面的規格，該規格具有對磨損層的耐用性的關鍵的影響。在第一方法中，利用步驟熱處理來滿足這些規格，在第二方法中，利用步驟磨削來滿足這些規格。

在此，所提到的規格尤其面向軸向活塞機的常規的運行、尤其面向其運行參數即轉速和工作壓力并且由此用于保護所述機器免遭損壞或失效。

在一個改型方案中，進行步驟：在空氣冷卻下“通過旋切來制造所述空隙”。以這種方式能夠一方面提高所述旋切工具的耐用時間并且另一方面減小所述形狀的標準偏差、尤其是圓度。

在一個改型方案中，在多個階段中進行步驟“熱處理”。在此，所述階段中的每個均具有不同的溫度和持續時間。

在此，例如能夠考慮二階段的或三階段的方法。

在一個改型方案中，所述階段中的第一階段具有比所述階段中的后續的第二階段更低的溫度和更長的持續時間。優選地，從第二階段起，在此時較高的溫度和較短的持續時間的情況中對照于第一階段來添加大量的碳。在三階段的方法中，優選地所述階段中的第二階段具有比所述階段中的后續的第三階段更低的溫度和更長的持續時間。

步驟“熱處理”優選地具有氣相氮碳共滲（GNC）。

所述磨損層的詳細的表面硬度優選地大于大約1000 HV10。

在一個改型方案中，在步驟“熱處理”后或在步驟“磨削”后或更晚地進行步驟“凈化所述空隙”。

用于尤其在斜軸式結構方式中構造的、流體靜力的軸向活塞機的驅動軸在端側具有至少一個利用按照前述的說明所述的方法所制造的空隙。

在此優選地，所述空隙在端側布置在驅動軸的一個法蘭處。

在一個優選的改型方案中，所述驅動軸具有多個布置在一個分度圓上的、這樣的空隙。所述分度圓在此同心于所述驅動軸的轉動軸線伸展。

尤其在斜軸式結構方式中的流體靜力的軸向活塞機具有這樣的驅動軸。在此優選地，在所述一個或多個空隙中容納有軸向活塞機的缸筒的導引活塞的或工作活塞的各一個球形頭。所述工作活塞和/或導引活塞能夠軸向運動地容納在為此設置在缸筒中的缸孔中。從而在所述軸向活塞機的泵運行中，能夠經過被容納在空隙中的球形頭將扭矩從驅動軸傳輸至缸筒。將缸筒的轉動軸線設置在驅動軸處于是促成工作活塞的交替的移動進入和移動出去，從而將壓力介質從軸向活塞機的低壓側向著高壓側泵送。反過來，空隙與球形頭在馬達運行中的耦合實現了將扭矩從球形頭傳輸至驅動軸。

附圖說明

根據本發明的軸向活塞機的和根據本發明的方法的實施例被展示在附圖中。借助這些附圖的圖示此時更加詳細地闡釋本發明。

圖示：

圖1在縱剖圖中示出了在斜軸式結構方式中的根據本發明的軸向活塞機；并且

圖2是根據本發明的方法的框圖。

具體實施方式

按照圖1，構造在斜軸式結構方式中的軸向活塞機1具有兩件式的殼2，在該殼中經過兩個圓錐滾子軸承6和8、轉動軸線10能夠轉動地支承有驅動軸4。軸向活塞機1的按照圖1的實施例構造為恒定機器（Konstantmaschine）、也就是說帶有恒定的排量并且能夠作為備選方案構造有能夠調節的排量。

驅動軸4經過軸承6、8容納在罐形地造形的第一殼件12中。在該殼件的口部14處（經過該口部能夠安裝所述驅動軸4）靠接著相對于第一殼件2傾斜的第二殼件16，在該第二殼件中圍繞轉動軸線20能夠轉動地支承有缸筒18。在此，所述缸筒18在同心于轉動軸線20布置的分度圓上具有多個缸孔22，在該缸孔中軸向能夠移動地布置有各一個工作活塞24。同軸于轉動軸線20，所述缸筒18具有中央的缸孔26，在該缸孔中滑動地容納有所述缸筒18的導引活塞或定心活塞28。

導引活塞28和工作活塞24具有各一個球形頭30，該球形頭構造在所述驅動軸4的靠近所述口部14布置的、端側的驅動軸法蘭34的相應的球帽狀的空隙32中。經過容納在所述空隙32中的球形頭30和工作活塞24來實現驅動軸4與缸筒18的防止轉動的連接。

第二殼件16具有低壓接頭和高壓接頭（兩個均未示出），經過它們把被工作活塞24和該工作活塞的缸孔22限制的流體靜力的工作室36分別交替地與低壓和高壓能夠流體地連接。在此，所述流體的連接的反轉經過在第二殼件16中位置固定地布置的控制盤38和構造在里面的壓力腎（Drucknieren）（未示出）來進行。

每個球形頭30在所述空隙32中流體靜力地減載。這點通過以下方式實現，即相應的活塞24、28具有中心的貫通空隙40（僅展示在定心活塞28處），經過該貫通空隙使得相應地構造在球形頭30和空隙32之間的縫隙從缸筒18的配設給相應的活塞24、28的內室（對于工作活塞24，該內室是工作式36）中向外地利用流體靜力的壓力介質進行供應。

在軸向活塞機1的常規的運行（該運行具有例如直至500 bar的工作壓力和驅動軸4的直至5000 1/min的轉速）中，摩擦副：球形頭30與球帽狀的空隙32經受較高的負荷。因此需要遵循球形頭30的和空隙32的形狀（尤其關于其相應的圓度）的緊湊的公差和兩個摩擦伴侶30、32的相應硬的以及然而易延展的表面。

按照圖1，球形頭30具有各一個關于活塞縱軸線徑向地在周部伸展的環肩31，經過該環肩使得布置在在在球形頭30和空隙32之間的縫隙中的、被設置用于流體靜力地減載此摩擦副的壓力介質有效地阻攔在所述縫隙中。

此阻攔在所示的實施例中通過以下方式還進一步得到改善，即所述相應的球形頭30還超出其半圓地被相應的空隙32的內圍面在后部作用。

所提到的規格與空隙32有關地經過在圖2中所示的根據本發明的制造方法42來實現。按照圖2，此制造方法具有步驟：對在驅動軸法蘭34處的空隙32進行旋切44。

在此，所述旋切的準確性尤其基于已經所提到的方面“在相同的工具機上的切削的預制和旋切”和“帶有溫度補償的5軸同步的機器”相對于形狀公差、尤其圓度的偏差小于等于0.01mm。

利用這種相對于現有技術改善的在旋切后的圓度，在另外的方法步驟46中進行經旋切的空隙32的借助于3階段的氣相氮碳共滲（GNC）進行的熱處理。

由此所形成的層是：在最下方是：比較厚的基層，該基層也稱為擴散層。原本的磨損層接著向著空隙32的內圍面的方向具有第一層，該第一層也稱為連接層。后者在根據本發明的實施例中由于經優化的熱處理而具有大約6μm至大約8μm的厚度。

對照于從帶有旋切（Wirbeln）和熱處理的傳統的制造方法中已知的從大約4μm至大約15μm的厚度，它由此更加均勻地和平均更加薄地構造。另外產生更大的延展性和由此更小的脆裂傾向。

尤其，根據本發明的磨損層的連接層的后提到的三個特性使得所提到的精整對于實現磨損層的規格是多余的。

由此按照根據本發明的方法在步驟“熱處理”后已經實現了所提到的規格，從而至少已經提到的精整是多余的。

作為補充方案，為了提高磨損層的品質，在步驟“熱處理”后能夠進行步驟“磨削所述磨損層”（未示出）。

最后，在所示的實施例中進行步驟“凈化48所述磨損層”。

然后所述方法對于在驅動法蘭34處的另外的必要的空隙32進行重復。

公開了用于在用于流體靜力的軸向活塞機的驅動軸處制造至少以區段的方式地球帽狀的空隙的方法，該方法帶有步驟“旋切所述空隙”并且然后“熱處理所述空隙以便構造磨損層”。在此，如此地優化所述兩個方法步驟的參數，使得在熱處理后（尤其不帶有額外的磨削和精整）已經滿足了所述空隙的和所述磨損層的對于形狀公差和磨損特性的規格。

此外公開了用于流體靜力的軸向活塞機的帶有如此地經制造的空隙的驅動軸和帶有此驅動軸的流體靜力的軸向活塞機。

附圖標記單

1 軸向活塞機

2 殼

4 驅動軸

6、8 圓錐滾子軸承

10 轉動軸線

12 第一殼件

14 口部

16 第二殼件

18 缸筒

20 轉動軸線

22 缸孔

24 工作活塞

26 缸孔

28 定心活塞

30 球形頭

31 環肩

32 空隙

34 驅動法蘭

36 流體靜力的工作室

38 控制盤

40 壓力介質通道

42 方法

44 旋切

46 熱處理

48 凈化。